KR20030085830A - 씰 인쇄기 및 이를 이용한 씰링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 지그와 인쇄롤러를 사용하여 일정한 두께와 폭을 갖는 씰 라인을 형성할 수 있는 씰 인쇄기 및 이를 이용한 씰링 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 기판에 형성될 씰 라인과 대응되는 구조를 갖는 인쇄판과, 상기 인쇄판의 중심부에 압력을 가할 수 있는 손잡이를 지지할 수 있는 지지대가 형성되어 있는 인쇄 지그; 및 상기 인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 도포할 수 있도록 상기 인쇄 지그의 폭보다 긴 길이를 갖는 인쇄 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인쇄판의 구조는 하나의 씰 패턴에 대응되는 사각형 구조를 갖거나 두 개의 씰 패턴에 대응되도록 이중 사각형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링 방법은, 인쇄 테이블 상에 씰링을 위한 기판을 고정 배치하는 단계; 인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 함유하는 인쇄 롤러를 사용하여 상기 인쇄판에 씰런트를 코팅하는 단계; 상기 씰런트가 코팅되어 있는 인쇄 지그를 상기 기판이 고정 배치되어 있는 인쇄 테이블 상부에 위치시키는 단계; 및 상기 인쇄 지그를 상기 기판 상에 위치시키고, 일정한 압력을 가하여 씰링 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

씰 인쇄기 및 이를 이용한 씰링 방법{SEAL PRINTER AND METHOD FOR SEALING}

본 발명은 액정표시장치의 씰링(SEALING) 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 상에 형성되어 있는 소자들을 보호하면서 일정한 폭과 두께를 갖는 씰(seal) 라인을 형성할 수 있을 뿐 만 아니라, 씰 라인 끊김을 방지할 수 있는 씰 인쇄기 및 이를 이용한 씰링 방법에 관한 것이다.

최근 디스플레이 장치로서 CRT에 비해 손색이 없는 화상을 구현하면서, 경박 단소화, 초소형화가 가능한 액정표시장치들이 개발되고 있다.

일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device : 'LCD')는 다수개의 게이트 버스라인과 데이터 버스라인들이 수직으로 교차 배열되는 메트릭스(matrix) 형태의 단위 화소를 갖고, 각각의 단위 화소들 영역 상에는 스위칭 역할을 하는 TFT와 투명 금속으로된 화소전극이 형성되어 있는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판의 화소전극과 대향되도록 투명절연 기판 상에 RGB 컬러 필터층과 블랙 메트릭스들이 형성되어 있는 컬러필터기판이 액정분자를 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

상기 어레이 기판과 컬러필터기판은 각각 독립하여 제작되는데, 각각의 기판이 제조되고, 이들 기판을 합착하기 전에 배향막 도포 공정, 러빙 공정, 스페이서(spacer) 산포 공정, 씰 인쇄 공정이 이루어진다.

이와 같은 공정이 끝나면 상기 어레이 기판과 컬러필터기판을 마주보도록 대향시킨 후, 열과 자외선 조사에 의하여 합착시킨다. 여기서, 상기 어레이 기판에서 하는 씰 인쇄 공정은 두 기판을 합착하기 위해서 할 뿐 만아니라, 액정 주입시 액정 분자들이 유출되지 않도록 봉입하는 역할을 한다.

상기와 같은 씰 인쇄 공정에는 다음과 같은 3가지 방법이 사용되고 있다.

첫째, 인쇄법에 의한 후막 형성 기술은 생산설비가 간단하고, 재료 이용 효율이 높아서 LCD, PDP 등의 제조에서 사용되고 있는 공정 중의 하나이다.

마스크를 이용한 스크린 인쇄의 원리는 패터닝된 스크린을 일정간격 유지하여 기판 위에 놓고 격벽 형성에 필요한 페이스트(paste)를 압착, 전사시켜 원하는 형상을 기판에 인쇄하는 방식이다.

통상 1회 인쇄에서 소성 전에 20 ㎛ 정도의 높이를 얻을 수 있다. 따라서 , 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 격벽을 얻기 위해서는 5회 내지 10회의 중첩 인쇄를 하여 다수의 건조공정을 실시하여야 하기 때문에 생산성이 낮고, 유리기판(glass)의 변형에 따른 낮은 재현성 그리고 고정세화에 어려운 단점이 있다.

두 번째, 샌드블라스트법은 기판 위에 격벽 물질을 넓게 도포한 후 부분적으로 이를 제거함으로써 격벽을 형성하는 방법으로 최근대형 패널 제조 공정에서 고정세용 격벽 형성을 위해 많이 이용되고 있는 방법이다.

전극이 형성되어 있는 기판 전면에스크린 인쇄법을 이용하여 격벽 재료를 인쇄하고 격벽재료 상에 감광성 필름을 입힌 후, 노광과 현상작업을 거쳐 격벽 재료를 보호할 감광성 필름이 남도록 한다. 그리고 연마제를 분사하여 감광성 필름에 보호되지 않은 부분을 물리적으로 제거하여 격벽을 형성하게 되는데 이때, 사용되는 연마제는 Al2O3, SiC, 유리 미립자 등이 사용되고 압축된 공기나 질소 가스에 의해 분사된다. 샌드블라스트법으로 70 ㎛ 이하의 격벽을 대면적의 기판에 형성하는 것이 가능하지만 기판 유리에 물리적 충격을 가해 소성시 기판의 균열을 일으킬수 있고, 공정이 복잡하며 설비 투자에 소요되는 경비가 많으며 많은 재료의 소모로 인한 생산 단가의 상승, 분진으로 인한 공해 발생의 소지를 갖고 있다.

세 번째, 디스펜서법은 마스크 제조에 쓰여지는 CAD의 배선 데이터를 이용해 후막 페이스트를 공기압력을 이용해 기판 상에 직접 토출하여 패턴을 형성하는 기술로서, 마스크 제조 비용이 절감되고 후막의 형상에 큰 자유도를 가질 수 있고, 공정이 간단한 장점 등을 갖고 있으며 대형 LCD와 PDP 등의 밀폐제(sealant)에 적용하기에 적합한 기술이다.

도 1은 종래 기술에 따른 마스크 인쇄법을 사용하여 씰링 작업을 하기 위한 장비의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마스크 인쇄법을 사용하여 씰 패턴을 형성하기 위하여는 어레이 기판(5)을 고정 배치하는 인쇄 테이블(10)과, 소정의 홀 패턴이 형성되어 있는 인쇄 마스크(2)와, 상기 인쇄 마스크(2)를 상기 어레이 기판(5) 상에 밀착하여 씰런트를 상기 홀 패턴 사이로 밀어내어 씰링 라인을 인쇄하는 인쇄 스퀴저(squeezer: 1)로 구성되어 있다.

상기 인쇄 마스크(2)는 상기 어레이 기판(5)의 가장자리를 따라 씰 라인 패턴이 될 수 있도록 홀이 형성되어 있다.

또한, 상기 씰 라인의 재료가 되는 씰런트는 열경화성 수지를 사용하므로, 열과 자외선 조사에 의하여 두 기판이 견고히 합착될 수 있도록 한다.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따라 마스크를 사용하여 씰링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a 와 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄 마스크(2) 상에 씰런트가 일정량 제공되면, 상기 인쇄 스퀴저(1)에 의하여 상기 인쇄 마스크(2)를 따라 전후 좌우로 움직인다. 상기 인쇄 스퀴저(1)와 인쇄 마스크(2)는 어느정도 밀착되어 상기 인쇄 마스크(2) 표면 상을 따라 움직인다.

그러면, 상기 인쇄 마스크(2) 상에 있는 씰런트는 상기 인쇄 스퀴저(1)가 이동하는 동안 상기 인쇄 마스크(2) 상에 형성되어 홀패턴을 통과하여 하부에 밀착되어 있는 상기 어레이 기판 상에 인쇄되어 씰 라인을 형성한다.

그러나, 상기와 같이 인쇄 마스크를 사용하여 어레이 기판 상에 씰링 라인을 형성하는 방법은 상기 인쇄 마스크가 어레이 기판 상의 소자들이 형성되어 있는 영역에 접촉되어 배향막, 보호막, 화소 전극 및 TFT 등을 손상시키는 문제가 있다.

또한, 계속적인 인쇄 작업에 의하여 인쇄 마스크의 홀패턴 영역을 막아버려 어레이 기판 상에 단절된 씰링 라인이 형성되는 문제가 발생한다.

따라서, 인쇄 마스크의 잦은 교체가 요구되며, 실런트가 상기 인쇄 마스크의 홀패턴 영역이외에도 계속해서 누적되어 씰런트 손실을 발생한다.

그리고, 인쇄 스퀴저가 인쇄 마스크와 일정거리로 접촉되고 평행하게 이동되지 않을 경우에는 어레이 기판 상에 형성되는 씰링 라인의 두께, 폭등에서 차이가 발생할 수 있게 된다.

본 발명은, 어레이 기판 상에 씰링 라인이 형성되는 부분만 씰런트가 도포될 수 있는 구조를 갖는 인쇄 지그를 사용하여 빠른 시간내에 씰링 라인을 형성할 수있을 뿐만 아니라, 씰링 라인의 단절을 방지, 어레이 기판 상의 엑티브 영역의 손상 방지 및 균일한 두께와 폭을 갖는 씰 라인을 형성할 수 있는 씰 인쇄기 및 이를 이용한 씰링 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 마스크 인쇄법을 사용하여 씰링 작업을 하기 위한 장비의 구성을 도시한 도면.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따라 마스크를 사용하여 씰링하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 씰링 공정에서 사용되는 씰 인쇄기를 도시한 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 씰링 공정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인쇄 지그의 구조를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20, 40: 씰 인쇄기21: 손잡이

22: 지지대23: 인쇄판

30: 인쇄 롤러50: 기판

43: 제 1 인쇄판44: 제 2 인쇄판

100: 인쇄 테이블

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 씰 인쇄기는,

기판에 형성될 씰 라인과 대응되는 구조를 갖는 인쇄판과, 상기 인쇄판의 중심부에 압력을 가할 수 있는 손잡이를 지지할 수 있는 지지대가 형성되어 있는 인쇄 지그; 및

상기 인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 도포할 수 있도록 상기 인쇄 지그의 폭보다 긴 길이를 갖는 인쇄 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인쇄판의 구조는 하나의 씰 패턴에 대응되는 사각형 구조를 갖거나 두 개의 씰 패턴에 대응되도록 이중 사각형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링 방법은,

인쇄 테이블 상에 씰링을 위한 기판을 고정 배치하는 단계;

인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 함유하는 인쇄 롤러를 사용하여 상기 인쇄판에 씰런트를 코팅하는 단계;

상기 씰런트가 코팅되어 있는 인쇄 지그를 상기 기판이 고정 배치되어 있는 인쇄 테이블 상부에 위치시키는 단계; 및

상기 인쇄 지그를 상기 기판 상에 위치시키고, 일정한 압력을 가하여 씰링 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 어레이 기판 또는 컬러 필터 기판 상에 인쇄 지그와 인쇄 롤러를 사용하여 마스크 사용없이 씰링 라인을 형성할 수 있어, 씰런트의 낭비와 씰링 라인의 단절을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 씰링 공정에서 사용되는 씰 인쇄 장비를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판(50)을 고정 배치하는 인쇄 테이블(100)과, 상기 어레이 기판(50)의 씰 라인 형성 영역을 따라 직사각형 모양의 씰 패턴을 가지는 인쇄판(23) 및 상기 인쇄판(23)의 압력을 가하는 손잡이(21)를 지지하는 지지부(22)로 구성되어 있는 인쇄 지그(JIG: 20)와, 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 상에 씰런트(sealant)를 도포하는 인쇄 롤러(30)로 구성되어 있다.

상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)은 상기 어레이 기판(50)의 씰링 라인과 대응 될 수 있는 사각형 구조를 하고 있는데, 금속 재질을 사용하며 중심에 배치된 손잡이를 지지하는 지지부(22)는 상기 인쇄 롤러(30)에 의하여 씰런트가 도포되지 않도록 사각형 구조 위로 돌출되어 있다.

상기 인쇄 롤러(30)의 양측 길이는 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 폭보다 길게 형성되어 있고, 상기 인쇄 롤러(30)의 표면에 씰런트가 도포된 상태에서 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)을 따라 이동함으로써 씰런트를 도포한다.

상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 크기와 구조는 씰링할 기판의 크기와 모양에 따라 다양한 구조를 갖을 수 있다.

상기에서는 어레이 기판에 씰링 라인을 형성하는 것을 주로 설명하였지만, 컬러 필터 기판 상에 씰링 라인을 형성할 수 도 있고, 사용되는 실링기는 동일하다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 씰링 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 액정표시장치의 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판 상에 씰링 라인을 형성하기 위하여 먼저 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 상에 상기 인쇄 롤러(30)를 사용하여 씰런트를 도포한다. 씰런트를 도포하는 방법은 상기 인쇄 롤러(30)에 씰런트를 바른 후에 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)을 따라 전후로 이동시켜 상기 인쇄판(23) 상에 씰런트를 균일하게 코팅시킨다.

이때 주의할 점은 상기 인쇄 롤러(30)를 사용하여 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 전 영역 상에 씰런트가 도포되어야만 씰링 공정후 단절없이 일정한 씰링 라인이 형성되게 된다.

상기 인쇄 지그(20)를 사용하면 씰링 라인이 형성하게 되면, 상기 어레이 기판 상의 씰링 라인 형성 영역에만 씰런트가 코팅되기 때문에 마스크를 사용하여 씰링 라인을 인쇄하는 것보다 훨씬 적은 양의 씰런트를 사용할 수 있게 된다.

상기 컬러 필터 기판 상에 씰링 라인을 형성할 경우에도 동일한 방법으로 씰링 라인을 인쇄할 수 있다.

따라서, 상기 인쇄 롤러(30)에 도포된 씰런트 중에서 어레이 기판 상에 씰링라인을 형성할 수 있는 양만큼 만 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)에 코팅되어 씰런트의 낭비를 방지할 수 있게된다.

또한, 상기 인쇄 롤러(30)에 의하여 씰런트가 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)에 코팅되는 과정에서 상기 인쇄판(23) 중심에 형성되어 있는 상기 손잡이(21)의 지지대(22)에는 씰런트가 도포되지 않도록 돌출되어 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄 롤러(30)에 의하여 씰런트가 도포되어 있는 상기 인쇄 지그(20)를 상기 인쇄 테이블(100) 상에 고정 배치되어 있는 어레이 기판(50)의 씰링 라인 형성 영역과 대향될 수 있도록 위치시킨다.

그런 다음, 일정한 압력에 의하여 상기 어레이 기판 상에 상기 인쇄 지그(20)를 찍어 씰링 라인을 인쇄하는데, 이때 상기 인쇄 지그(20)가 움직이지 않도록 주의 하여야한다.

상기와 같이 상기 어레이 기판(50) 상에는 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23)의 구조를 따라 일정한 폭과 두께를 갖는 씰링 라인이 형성되며, 상기 어레이 기판(50)의 엑티브 영역에는 상기 인쇄 지그(20)의 인쇄판(23) 구조가 접촉하지 않기 때문에 기판의 어레이층 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인쇄 지그의 구조를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 어레이 기판 상에 형성되는 씰 패턴을 이중구조로 할 경우에는 인쇄 지그(40)의 인쇄판을 2중 구조로 형성할 수 있다. 따라서, 인쇄 지그의 인쇄판은 제 1 인쇄판(43)과 제 2 인쇄판(44)으로 구성되며, 손잡이(41)를지지하기 위한 지지대(42)가 상기 제 2 인쇄판(44)까지 연장되어 있다.

일반적으로, 상기 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판 상에 2중 구조를 갖는 씰 라인을 형성하는 이유는 제 1 씰 라인이 형성되고, 합착하는 과정에서 단선이 되는 경우에 제 2 씰 라인이 이를 보완하는 기능을 한다. 상기 어레이 기판 상에 씰 라인이 형성된 경우에는 컬러필터기판 상에 스페이서를 도포하고, 합착하고 반대로 컬러필터기판 상에 씰링 라인이 인쇄된 경우에는 상기 어레이 기판 상에 스페이서를 산포하여 두 기판을 합착한다. 인쇄된 씰링 라인은 액정을 주입할 때 액정을 견고하게 봉입하는 기능을 한다.

상기와 같이 이중 구조를 갖는 인쇄 지그(40)는 상기 도 3에서 도시한 바와 같이 동일한 구조를 하지만, 인쇄판 가장자리에 씰 패턴을 형성하는 상기 제 2 인쇄판(44)이 하나 더 형성하는 점이 구별된다.

상기 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판 상에 씰 라인을 형성하는 방법을 상기에서 설명한 바와 동일하다. 즉, 인쇄 롤러에 의하여 상기 인쇄 지그(40)의 제 1 및 제 2 인쇄판(43, 44)에 씰런트가 도포되도록 코팅을 한 후, 상기 어레이 기판 상에 힘을 가하여 씰 라인을 형성한다. 이때 상기 어레이 기판 상에는 이중 씰 라인이 형성되어, 기판 합착시 발생될 수 있는 씰 라인 단선에도 불구하고 보다 견고한 씰 라인을 형성할 수 있게 된다.

아울러, 기존의 이중 씰 라인 형성에는 각각 별도의 작업으로 진행하여 제 1 씰 라인을 형성하고, 이후 제 2 씰 라인을 형성하였지만 본 발명은 단 한번의 씰링 작업으로 동시에 두 개의 씰 라인을 형성할 수 있게된다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 씰링 라인을 형성할 기판 상에 끊김이 없고, 일정한 두께와 폭을 갖는 씰링 라인을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 씰 인쇄기의 인쇄판의 구조를 다양한 구조를 사용함으로써 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판 상에 씰 라인의 구조를 이중구조로 형성할 수 있어 보다 안정되고, 견고한 씰 라인을 형성할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 코팅한 다음, 씰링 라인을 형성하므로 씰런트의 낭비를 줄일 수 있을 뿐 만아니라, 기판 상의 다른 소자들을 보호할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 기판에 형성될 씰 라인과 대응되는 구조를 갖는 인쇄판과, 상기 인쇄판의 중심부에 압력을 가할 수 있는 손잡이를 지지할 수 있는 지지대가 형성되어 있는 인쇄 지그; 및

   상기 인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 도포할 수 있도록 상기 인쇄 지그의 폭보다 긴 길이를 갖는 인쇄 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 씰 인쇄기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄판의 구조는 하나의 씰 패턴에 대응되는 사각형 구조를 갖거나 두 개의 씰 패턴에 대응되도록 이중 사각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 씰 인쇄기.
3. 인쇄 테이블 상에 씰링을 위한 기판을 고정 배치하는 단계;

   인쇄 지그의 인쇄판에 씰런트를 함유하는 인쇄 롤러를 사용하여 상기 인쇄판에 씰런트를 코팅하는 단계;

   상기 씰런트가 코팅되어 있는 인쇄 지그를 상기 기판이 고정 배치되어 있는 인쇄 테이블 상부에 위치시키는 단계; 및

   상기 인쇄 지그를 상기 기판 상에 위치시키고, 일정한 압력을 가하여 씰링 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 씰링 방법.