KR20030088535A - 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템 - Google Patents

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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템은, 배향액을 제공하는 배향액 공급장치와; 상기 배향액이 적하되는 제 1롤러와, 상기 제 1롤러에 맞물려 회전하여 상기 제 1롤러에 적하된 배향액을 전사 받아 이를 그 하부에 공급되는 기판에 인쇄하는 제 2롤러를 포함하는 배향액 인쇄장치; 및 상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모아 상기 배향액 공급장치에 재공급하는 리싸이클장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 리싸이클 장치는 상기 제 1롤러의 하부에 설치되어 상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모으는 배향액 받이와; 상기 배향액 받이와 상기 배향액 공급장치를 연결하는 리싸이클 관; 및 상기 배향액 받이에서 모아진 배향액을 상기 리싸이클 관을 통해 상기 배향액 공급장치로 보내기 위한 리싸이클 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 배향막 형성공정시 실질적으로 사용되지 않고 버려지는 고가의 배향액을 회수하여 재사용할 수 있게 해주므로 액정표시장치의 제조원가를 절감시켜주는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템{Alignment liquid recycle system for Liquid Crystal Device}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Device)용 배향액 리싸이클 시스템(recycle system)에 관한 것으로, 특히 액정표시장치용 기판에 배향막을 형성시키기 위하여 상기 기판 상에 인쇄되는 배향액 중에서 실제 인쇄에 사용되지 못하고 낭비되는 배향액을 리싸이클 하여 다시 사용하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 액정표시장치는 낮은 소비전력, 초박형과 같은 특성이 부각되고, 좁은 시야각, 제조 공정상의 어려움과 같은 문제가 해결되면서, 20인치(inch) 이하의 소화면 디스플레이 분야에 있어서 종래의 CRT 모니터를 대체할 장치로 차세대 디스플레이 장치로 각광을 받고 있다.
이러한 액정표시장치는 컬러필터 및 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과, 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 박막트랜지스터 기판 사이에 액정분자를 주입하고, 상기 두 기판에 배열된 전극의 전압차로 상기 액정분자의 배열을 변화시켜 화상을 표시하는 일종의 광 스위칭 현상을 이용한 디스플레이 소자로써, 상기 두 기판 사이에 주입된 액정층을 광스위칭 소자로 활용하기 위해서는 상기 액정분자들을 특정방향으로 정렬시키는 배향공정이 필요하다.
상기 배향막 형성 공정은 기판 위에 폴리아믹산 액이나 가용성 폴리이미드 (polyimide)액과 같은 배향액을 인쇄하여 정렬시키고, 80~ 200℃ 정도의 온도에서 이를 경화시켜 폴리이미드 막을 형성한 후 레이온, 나일론, 면 등의 러빙포로 감겨진 원통형상의 러빙롤러(rubbing roller)를 갖는 러빙장치로 상기 폴리이미드막 표면에 물리적인 마찰을 가하면서 한 방향으로 문질러줌으로써 일정형상의 자국을 갖는 배향막을 형성하는 공정이다.
이렇게 형성된 배향막은 액정 분자를 일정한 방향으로 배향시키는 역할을 담당할 뿐만 아니라, 상기 액정분자가 배향막과 이루는 각인 선경사각을 부여한다. 선 경사각이 낮은 경우에는, 구동시 액정분자의 회전 방향이 일정하지 않으므로 다른 회전 방향을 가지는 액정들 사이에서 결함선(disclination line)이 형성되어 높은 명암비를 얻기가 어렵게 된다. 이처럼 배향막은 고성능의 액정표시장치 개발에 필수적인 요소이다.
도 1은 배향막 형성공정에 사용되는 일반적인 배향액 인쇄장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 배향액 인쇄장치는 폴리이미드 액을 회전하는 롤러(130)상에 , 닥터 블레이드(120)가 상기 롤러(130)의 외주면에 접촉하여 균일하게 도포시킨다. 이어서, 상기 폴리이미드 액이 적하된 롤러(130)는 수지판(141)이 형성된 인쇄용 롤러(140)와 맞물려 회전하면서 상기 용액을 인쇄용 롤러(140)에 전사시키고, 상기 인쇄용 롤러(140)는 플레이트(Plate)(160) 위에 장착된기판(150)에 폴리이미드 액을 인쇄시킨다. 상기 플레이트(160)의 아랫부분에 형성된 핫플레이트(170)는 상기 기판(150)에 인쇄된 폴리이미드 액에 열을 가하여 경화시킴으로써 폴리이미드 막을 형성시킨다.
이렇게 형성된 폴리이미드 막은 후속 공정인 러빙(rubbing) 공정을 거치면서 소정의 액정 배향 패턴을 갖는 배향막으로 완성된다.
이와 같은 배향액 인쇄장치에서 상기 닥터 블레이드(120)는 롤러(130)의 외주면에 근접되게 위치하여 좌우로 왕복 이동하면서 롤러(130) 표면에 적하된 폴리이미드 액을 균일하게 도포하는데, 이 과정에서 상당한 양의 폴리이미드 액이 상기 롤러(130)의 양 끝단을 통해 흘러내리게 되고, 이러한 폴리이미드 액은 실질적으로 작업 기판(150)의 배향액 인쇄 과정에 사용되지 못한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 배향액 인쇄장치에서는 고가의 배향액인 폴리이미드 액이 실제 배향액 인쇄에 사용되지 못하고 낭비됨으로써, 결과적으로 액정표시장치의 제조 원가를 상승시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 액정표시장치용 기판에 배향막을 형성시키기 위하여 상기 기판 상에 인쇄되는 배향액 중에서 실제 인쇄에 사용되지 못하고 낭비되는 배향액을 리싸이클하여 다시 사용하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 배향막 형성공정에 사용되는 종래의 배향액 인쇄장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템의 구성중 배향액 받이와 리싸이클 관을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110...(분사)노즐120...닥터 블레이드(doctor blade)
130...롤러(roller)140...인쇄용 롤러
150...기판160...플레이트(plate)
170...핫플레이트(hot plate)211...배향액 탱크(tank)
212...(분사)노즐213...분사펌프
214...컨트롤러231...배향액 받이
232...리싸이클 관233...리싸이클 펌프(recycle pump)
221...닥터 블레이드222...제 1롤러
223...제 2롤러223a...수지판
224...기판225...플레이트
226...핫플레이트431...배향액 받이
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템은, 배향액을 제공하는 배향액 공급장치와; 상기 배향액이 적하되는 제 1롤러와, 상기 제 1롤러에 맞물려 회전하여 상기 제 1롤러에 적하된 배향액을 전사 받아 이를 그 하부에 공급되는 기판에 인쇄하는 제 2롤러를 포함하는 배향액 인쇄장치; 및 상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모아 상기 배향액 공급장치에 재공급하는 리싸이클장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배향액 공급장치는, 최초의 배향액 및 리싸이클된 배향액이 담겨있는 배향액 탱크(tank)와; 상기 배향액을 상기 제 1롤러에 적하하는 노즐과; 상기 배향액 탱크에 담긴 배향액을 상기 노즐로 보내는 분사펌프; 및 상기 분사펌프의 동작을 제어하여 상기 노즐에 보내지는 배향액의 양을 조절하는 유량 컨트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 리싸이클 장치는, 상기 제 1롤러의 하부에 설치되어 상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모으는 배향액 받이와; 상기 배향액 받이와 상기 배향액 공급장치를 연결하는 리싸이클 관; 및 상기 배향액 받이에서 모아진 배향액을 상기 리싸이클 관을 통해 상기 배향액 공급장치로 보내기 위한 리싸이클 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 상기 배향액 리싸이클 시스템은 크게 배향액 공급장치, 배향액 인쇄장치, 배향액 리싸이클 장치 등을 포함하여 구성된다.
상기 배향액 공급장치는, 배향액을 상기 배향액 인쇄장치에 제공하는 장치로써, 이를 위해 배향액을 저장하는 배향액 탱크(211)와, 상기 배향액을 분사하는 노즐(212) 및 상기 배향액 탱크(211)에 담긴 배향액을 노즐(212)로 보내는 분사펌프(213)와, 상기 분사펌프(213)의 동작을 제어하여 상기 노즐(212)에 보내지는 배향액의 양을 조절하는 컨트롤러(214) 등을 구비한다. 상기 분사펌프(213)는 질소(N2)와 같은 불활성기체가 담긴 챔버(215)와 연결되며, 상기 챔버(215)내의 불활성 기체를 상기 배향액 탱크(211)에 불어넣음으로써 생기는 압력에 의해 배향액이 상기 노즐(212)을 통해 분사되도록 한다.
이때, 상기 배향액 공급장치를 통해 제공되는 배향액은 열적ㆍ화학적 안정성이 우수하여 액정표시장치를 제조하기 위한 여러 고온처리 공정을 거치면서도 액정의 배향 특성이 유지될 뿐만 아니라, 장시간 사용시에도 안정한 배향 특성을 나타내는 폴리이미드 액을 사용하는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 배향액으로 폴리이미드 액을 사용한 경우를 설명하기로 한다.
상기 배향액 인쇄 장치는, 배향액 공급부의 노즐(212)을 통해 분사된 폴리이미드 액을 작업 기판에 도포시키는 장치이다.
이를 위해, 그 상부에는 상기 폴리이미드 액이 적하되는 제 1롤러(222)와, 상기 제 1롤러(222)의 일 측에 설치되어 상기 폴리이미드 액을 균일하게 해주는 닥터 블레이드(221)와, 상기 제 1롤러(222)와 맞물려 회전하고, 상기 폴리이미드 액이 전사되는 수지판(223a)이 부착된 제 2롤러(223) 등이 구비되어 있고, 그 하부에는 상기 수지판(223a)으로부터 전사된 폴리이미드 액이 인쇄되는 기판(224)이 장착되는 플레이트(225)와, 상기 플레이트(225)를 가열시키는 핫플레이트(226) 등이 구비되어 있다. 상기 핫플레이트(226)는 열전도성을 가지는 소재로 구성되며, 외부의 전원과 접속되어 상기 기판(224)에 인쇄된 폴리이미드 액에 열을 가하여, 이를 경화시키는 역할을 담당한다. 여기서, 상기 제 1롤러(222)로는 애니록스 롤러(anilox
roller)를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 배향액 리싸이클 장치는, 상기 배향액 인쇄장치의 동작과정에서 실제 작업용 기판(224)에 도포되지 않고 낭비되는 폴리이미드 액을 회수하여 상기 배향액 공급장치를 통해 상기 배향액 인쇄장치에 재공급하기위한 장치로써, 이를 위해 상기 제 1롤러(222)의 하부에서 흘러내리는 배향액을 모으는 배향액 받이(231)와, 상기 배향액 받이(231)와 상기 배향액 탱크(211)를 연결하는 리싸이클 관(232) 및 상기 배향액 받이(231)에서 모아진 폴리이미드 액을 상기 리싸이클 관(232)을 통해 상기 배향액 탱크로 보내기 위한 리싸이클 펌프(233) 등을 구비한다.
상기 배향액 받이(231a, 231b; 231)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1롤러(222)의 양끝단 하부에 한 쌍으로 설치되며, 각각의 배향액 받이(231)는 리싸이클 관(232)과 연결되어 있다. 그리고, 상기 리싸이클 관(232)은 리싸이클 펌프(232)와 연결되며, 상기 배향액 받이(231)에 모아진 폴리이미드 액이 용이하게 상기 리싸이클 펌프(232)로 유입되도록 경사지게 설치되어 있다. 이러한 배향액 받이(231)는 이와는 다른 형태 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하나의 길다란 용기 형태(431)로 형성될 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템의 구성중 배향액 받이와 리싸이클 관을 나타낸 도면이다.
한편, 상기 리싸이클 펌프(233)는 컨트롤러(214)에 의해 동작이 제어된다.
그럼, 상기와 같은 구성을 갖는 배향액 리싸이클 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 플레이트(225)에 작업용 기판(224)을 탑재시키고, 상기 플레이트(225)를 제 2롤러(223)가 있는 작업 위치 즉, 배향액 인쇄 위치로 이동시킨다.
이와 동시에 상기 분사펌프(213)는 배향액 탱크(211)에 담긴 폴리이미드 액을 노즐(212)을 통해 상기 제 1롤러(222)에 분사시킨다. 이때, 상기 노즐(212)을 통해 분사되는 폴리이미드 액의 양은 컨트롤러(214)에 의하여 제어된다.
분사된 폴리이미드 액은 좌우로 왕복운동하는 닥터 블레이드(221)에 의해 제 1롤러(222)의 표면에 균일하게 도포되고, 상기 제 1롤러(222)와 맞물려 회전하는 제 2롤러(223)의 수지판(223a)에 전사된 후, 상기 제 2롤러(223)의 하부에서 진행하는 작업 기판(224)에 인쇄된다. 여기서, 상기 수지판(223a)은 배향액 인쇄 과정에서 가해지는 과도한 압력으로 인해 작업 기판(224)위에 형성된 반도체 소자들이 손상되는 것을 방지하도록, 탄력성이 좋은 재료 예컨대, 고무 등으로 형성되며, 상기 작업 기판(224)의 크기와 위치에 대응하여 제 2롤러(223)의 외경면에 형성된다.
이어서, 상기 폴리이미드 액이 인쇄된 기판(224)에는 핫플레이트(226)에서 생성된 열이 가해지고, 상기 열로 인해 기판(224)에 인쇄된 폴리이미드 액이 경화됨으로써 단단한 폴리이미드 막이 형성되고, 이후 상기 폴리이미드 막에 소정의 액정배열패턴을 형성시키기 위한 러빙공정을 거치면서 소정의 배향막 형성공정이 마무리된다.
한편, 상기 배향액 인쇄공정에 있어서, 상기 제 1롤러(222)의 표면에 적하된 폴리이미드 액은 닥터 블레이드(221)의 왕복운동에 의해 전표면에 걸쳐 균일하게 퍼지게 되는데, 이때, 일부 폴리이미드 액은 상기 제 1롤러(222)의 양 끝단에서 흘러내리게 된다.
흘러내린 폴리이미드 액은 상기 제 1롤러(222)의 양 끝단 하부에 근접하여 설치된 배향액 받이(231)에 모아지고, 리싸이클 펌프(233)의 동작에 의해 리싸이클 관(232)을 경유하여 상기 배향액 탱크(211)로 흘러 들어가게 된다.
이때, 만약 상기 배향액 탱크(211)가 상기 배향액 받이(231)보다 아래에 위치한다면, 모아진 폴리이미드 액은 중력의 작용으로 배향액 탱크(231)에 저절로 흘러 들어가게 되므로, 별도의 리싸이클 펌프(233)가 필요 없겠지만, 통상적으로 사용되는 배향액인 폴리이미드 액은 공기 중에 노출될 경우 그 화학적 성질 변하는 특성이 있으므로, 이를 보다 신속히 이동시킬 필요성이 있고, 이를 위해 상기 리싸이클 펌프(233)와 같은 강제 리싸이클링 수단이 유용하다.
상기 리싸이클 과정을 통해 배향액 탱크(231)에 흘러 들어간 폴리이미드 액은 이후 진행되는 배향액 인쇄공정에 재사용된다.
이처럼, 본 발명에 따른 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템은 배향막 형성공정에서 실질적으로 사용되지 않고 버려지는 고가의 배향액을 회수하여 재사용할 수 있게 해준다.
이상, 전술한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경, 개량, 대체 및 부가 등의 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 이하 첨부되는 특허청구의 범위에 의하여 정하여야만 한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치용 배향막 리싸이클 시스템은, 배향막 형성공정시 실질적으로 사용되지 않고 버려지는 고가의 배향막을 회수하여 재사용할 수 있게 해주므로, 액정표시장치의 제조원가를 절감시켜주는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 배향액을 제공하는 배향액 공급장치와;
    상기 배향액이 적하되는 제 1롤러와, 상기 제 1롤러에 맞물려 회전하여 상기 제 1롤러에 적하된 배향액을 전사 받아 그 하부에 공급되는 기판에 인쇄하는 제 2롤러를 포함하는 배향액 인쇄장치; 및
    상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모아 상기 배향액 공급장치에 재공급하는 리싸이클장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배향액 공급장치는,
    최초의 배향액 및 리싸이클된 배향액이 담겨있는 배향액 탱크(tank)와;
    상기 배향액을 상기 제 1롤러에 적하하는 노즐; 및
    상기 배향액 탱크에 담긴 배향액을 상기 노즐로 보내는 분사펌프; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 배향액 공급장치는,
    상기 분사펌프의 동작을 제어하여, 상기 노즐에 보내지는 배향액의 양을 조절하는 유량 컨트롤러; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배향액은 폴리이미드임을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 리싸이클 장치는,
    상기 제 1롤러의 하부에 설치되어 상기 제 1롤러에서 흘러내리는 배향액을 모으는 배향액 받이와;
    상기 배향액 받이와 상기 배향액 공급장치를 연결하는 리싸이클 관; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 리싸이클 장치는,
    상기 배향액 받이에서 모아진 배향액을 상기 리싸이클 관을 통해 상기 배향액 공급장치로 보내기 위한 리싸이클 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 배향액 받이는 상기 제 1롤러의 양 끝단에 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배향액 리싸이클 시스템.
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