KR20040092301A - 액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 러빙공정으로 인한 정전기를 방지할 수 있는 액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치는 제1 및 제2 기판과, 배향물질을 공급하는 디스펜서와, 상기 디스펜서로부터 공급되는 상기 배향물질이 도포되어 회전하는 제1 롤러와, 상기 제1 롤러에 인접하여 회전하는 제2 롤러와, 상기 제2 롤러에 부착되며 홈이 형성된 배향마스크와, 상기 제1 및 제2 기판 상에 형성된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그 방법{Apparatus And Method Of Fabricating Alignment Film in Liquid Crystal Display Panel}
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 러빙공정으로 인한 정전기를 방지할 수 있는 액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상, 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 화상을 표시하고 있다. 이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치의 제조공정은 기판 세정과, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입, 실장 공정으로 나뉘어진다. 기판세정 공정에서는 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들의 이물질을 세정제를 이용하여 제거하게 된다. 기판 패터닝 공정은 상부기판의 패터닝과 하부기판의 패터닝으로 나뉘어진다. 상부기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성되며, TFT의 드레인전극에 접속되도록 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에 화소전극이 형성된다. 기판합착/액정주입 공정에서는 상/하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)재를 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지공정이 순차적으로 이루어진다. 마지막으로, 실장공정에서는 게이트 드라이브 집적회로 및 데이터 드라이브 집적회로 등의 집적회로가 실장된 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 기판 상의 패드부에 접속시키게 된다.
도 1은 종래 배향막 인쇄장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 배향막 인쇄장치는 배향물질이 도포되는 아닐록스 롤(Anilox roll)(8)과, 아닐록스 롤(8)의 표면에 도포된 배향물질을 전사하기 위한 배향마스크(6)가 부착된 인쇄롤러(4)와, 인쇄롤러(4)의 아래쪽으로 로딩되는 기판(2)을 구비한다.
아닐록스 롤(8)에는 상측에 설치된 디스펜서(10)로부터 배향물질이 떨어지게 된다. 이러한 아닐록스 롤(8)의 표면에 닥터 롤(Doctor roll)(12)이 인접되게 설치되어 배향물질, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide)액이 배향마스크(6) 상에 균일하게 도포된다.
인쇄롤러(4)는 회전력에 의해 회전하면서 부착된 배향마스크(6)의 홈에 아닐록스 롤(8)에 도포된 배향물질을 전사하여 기판(2) 상에 인쇄함으로써 기판(2) 상에 배향물질이 형성된다. 인쇄롤러(4)의 아래쪽에는 인쇄하고자 하는 기판(2)이 안착된 인쇄 테이블(1)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 로딩된다. 여기서, 기판(2)에는 액정표시소자 구성을 위한 전극패턴 및 각종 재료층이 형성되어 있을 수 있다.
도 2는 종래 배향막 러빙장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래 배향막 러빙장치는 러빙포(18)가 부착된 러빙롤러(16)를 구비한다.
러빙롤러(16)는 기판(14) 위를 회전하면서 러빙롤러(16)에 부착된 러빙포(18)를 이용하여 기판(2) 상에 인쇄된 배향막(14)를 소정방향으로 러빙하게 된다. 이 러빙공정에 의해 액정분자들이 배향막(14) 표면에서 일정한 방향으로 배열되도록 한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 인쇄장치와 러빙장치를 각각 이용한 배향막 형성공정과 러빙공정을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 절연되게 교차하여 화소영역을 결정하는 게이트라인 및 데이터라인과, 이들의 교차부에 형성되는 박막트랜지스터 및 화소영역에 박막트랜지스터와 접속되게 형성되는 화소전극을 포함하는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 게이트라인 및 데이터라인과 박막트랜지스터와 대응되는 블랙매트릭스와, 화소영역과 대응되는 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이 기판이 마련된다.(S11단계)
박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이기판의 유효표시영역에 도 1의 인쇄롤러(4)에 부착된 배향마스크(6)에 디스펜서(10)와 닥터 롤(12)을 이용하여 배향물질을 균일하게 묻혀 배향물질을 인쇄시킨다. 인쇄된 배향물질 내 용매를 증발시킴으로써 배향물질이 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 각각의 전면에 균일하게 퍼지게 된다. 이에 따라, 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 각각 상/하부 배향막이 형성되게 된다.(S12단계)
박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 상에 각각 형성된 상/하부 배향막 표면을 도 2에 도시된 러빙롤러(16)에 부착된 러빙포(18)로 균일한 압력과 속도로 마찰시켜 배향막(14) 표면의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 정렬시킴으로써 액정 분자의 배향 방향이 결정된다.(S13단계)
러빙공정 후 별도로 완성된 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판은 실(seal)재를 이용하여 합착됨으로써 액정표시패널이 완성된다.
종래 러빙공정시 러빙포(18)와 배향막(14)이 접촉될 때 마찰이 일어나 배향막(14)의 표면에서 정전기가 발생되는 문제점이 있다. 이 정전기는 액정표시패널에 잔류하여 박막트랜지스터와 신호라인 및 구동회로들에 손상을 일으키게 된다. 이에 따라, 액정표시장치의 구동불량이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 러빙공정으로 인한 정전기를 방지할 수 있는 액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 액정표시패널의 배향막 인쇄장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 액정표시패널의 배향막 러빙장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 인쇄장치 및 러빙장치를 이용하여 형성되는 배향막의 제조공정을 순차적으로 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일체화된 배향막 인쇄 및 러빙장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 배향마스크를 상세히 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 일체화된 배향막 인쇄 및 러빙장치를 이용하여 형성된 배향막을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 일체화된 배향막 인쇄 및 러빙장치를 이용하여 형성되는 배향막의 제조공정을 순차적으로 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 일체화된 배향막 인쇄 및 러빙장치를 이용하여 형성된 상/하부배향막을 갖는 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,32 : 기판 4,34 : 인쇄롤러
6,36 : 배향마스크 8,38 : 아닐록스 롤
10,40 : 디스펜서 12,42 : 닥터 롤
16 : 러빙롤러 18 : 러빙포
50,76 : 배향막
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치는 제1 및 제2 기판과, 배향물질을 공급하는 디스펜서와, 상기 디스펜서로부터 공급되는 상기 배향물질이 도포되어 회전하는 제1 롤러와, 상기 제1 롤러에 인접하여 회전하는 제2 롤러와, 상기 제2 롤러에 부착되며 홈이 형성된 배향마스크와, 상기 제1 및 제2 기판 상에 형성된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 약 700~1200Å의 깊이와, 약 3~5mm의 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 액정의 배열방향과 대응되도록 소정방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다.
상기 배향물질은 폴리이미드인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조방법은 제1 및 제2 기판을 마련하는 단계와, 회전하는 롤러 상에 홈이 형성된 배향마스크를 부착하는 단계와, 상기 배향마스크에 배향물질을 공급하는 단계와, 상기 배향마스크에 공급된 배향물질을 상기 제1 및 제2 기판 상에 인쇄하여 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배향막을 형성하는 단계는 상기 홈에 대응하도록 상기 배향막의 표면이 소정방향으로 돌출되어 정렬되는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치는 배향물질이 도포되는 아닐록스 롤(38)과, 아닐록스 롤(38)의 표면에 도포된 배향물질을 전사하기 위한 배향마스크(36)와, 배향마스크(36)가 부착된 인쇄롤러(34)와, 인쇄롤러(34)의 아래쪽으로 로딩되는 기판(32)을 구비한다.
아닐록스 롤(38)에는 상측에 설치된 디스펜서(40)로부터 배향물질이 떨어지게 된다. 이러한 아닐록스 롤(38)의 표면에 닥터 롤(Doctor roll)(42)이 인접되게 설치되어 배향물질, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide)액이 배향마스크(36) 상에 균일하게 도포된다.
배향마스크(36)는 도 5에 도시된 바와 같이 소정 간격으로 소정 폭(w)과 소정 깊이(d)를 갖는 홈(60)이 형성된다. 홈(60)은 예를 들어 약 700~1200Å의 깊이(d)와, 약 3~5mm의 폭(w)을 갖도록 형성된다. 이러한 홈(60)은 배향막의 러빙방향과 대응되게 소정방향으로 기울어진 형태로 형성된다.
인쇄롤러(34)는 회전력에 의해 회전하면서 부착된 배향마스크(36)의 홈(60)에 아닐록스 롤(38)에 도포된 배향물질을 전사하여 기판(32) 상에 인쇄함으로써 기판(32) 상에 배향막이 형성된다. 이 때, 배향마스크(36)의 홈(60)에 담긴 배향물질은 배향마스크(36)의 홈(60)과 대응되는 돌기형태로 기판(32) 상에 인쇄되므로 도 6에 도시된 바와 같이 별도의 공정없이 인쇄공정만으로 액정을 배열시키는 배향방향이 결정된 배향막(50)이 기판(32) 상에 형성된다.
인쇄롤러(34)의 아래쪽에는 인쇄하고자 하는 기판(32)이 안착된 인쇄 테이블(31)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 로딩된다. 여기서, 기판(32)에는 액정표시소자 구성을 위한 전극패턴 및 각종 재료층이 형성되어 있을 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 액정표시패널의 배향막 제조장치를 이용한 배향막 형성공정을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 절연되게 교차하여 화소영역을 결정하는 게이트라인 및 데이터라인과, 이들의 교차부에 형성되는 박막트랜지스터 및 화소영역에 박막트랜지스터와 접속되게 형성되는 화소전극을 포함하는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 게이트라인 및 데이터라인과 박막트랜지스터와 대응되는 블랙매트릭스와, 화소영역과 대응되는 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이 기판이 마련된다.(S21단계)
박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이기판의 유효표시영역에 도 4의 배향마스크를 갖는 인쇄롤러를 이용하여 배향물질이 인쇄된다. 유효표시영역에 인쇄된 배향물질은 배향마스크의 홈과 대응하여 소정방향으로 정렬된 돌기형태를 갖게 된다.
인쇄된 배향물질 내 용매를 증발시킴으로써 배향물질이 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 각각의 전면에 균일하게 퍼지게 된다. 이에 따라, 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 각각 별도의 러빙공정없이 인쇄공정만으로 배향방향이 결정된 상/하부 배향막이 약 500~1000Å두께로 형성된다.(S22단계)
이 후 별도로 완성된 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판은 실(seal)재를 이용하여 합착됨으로써 액정표시패널이 완성된다.
도 8은 본 발명에 따른 일체화된 배향막 인쇄 및 러빙장치를 이용하여 형성되는 액정패널을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 액정패널은 액정(86)을 사이에 두고 합착된 컬러필터 어레이 기판(81)과 박막트랜지스터 어레이 기판(91)을 구비한다.
액정(86)은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전됨으로써 박막트랜지스터 어레이 기판(91)을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다.
컬러필터 어레이 기판(81)은 상부기판(80a)의 배면 상에 형성되는 블랙매트릭스(96), 컬러필터(82), 공통전극(84) 및 상부배향막(78)을 구비한다. 블랙매트릭스(96)는 불투명물질로 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다. 컬러필터(82)는 적(R), 녹(G) 및 청(B) 색의 컬러필터층이 스트라이프(Stripe) 형태로 배치되어 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다. 상부배향막(78)은 별도의 러빙공정없이 인쇄공정만으로 배향방향이 결정되도록 형성된다.
박막트랜지스터 어레이 기판(91)은 하부기판(80b)의 전면에 데이터라인(98)과 게이트라인(94)이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 TFT(90)가 형성된다. TFT(90)는 게이트라인(94)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(98)에 접속된 소스전극, 채널을 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 이루어진다. 이 TFT(90)는 드레인전극을 관통하는 접촉홀을 통해 화소전극(92)과 접속된다. 이러한 TFT(90)는 게이트라인(94)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(98)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(92)에 공급한다.
화소전극(92)은 데이터라인(98)과 게이트라인(94)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 이 화소전극(92)은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(80a)에 형성되는 공통전극(84)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(80b)과 상부기판(80a) 사이에 위치하는 액정(86)은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다. 이에 따라, 광원으로부터 화소전극(92)을 경유하여 공급되는 광이 상부기판(80a) 쪽으로 투과된다. 하부배향막(88)은 별도의 러빙공정없이 인쇄공정만으로 배향방향이 결정되도록 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치는 배향막 인쇄장치에 형성된 홈을 다양한 형태로 변경하여 배향막의 배향방향을 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치는 수직 전계 인가형 액정표시패널 및 수평 전계 인가형 액정표시패널 뿐만 아니라 배향막이 형성되는 다른 형태의 액정표시패널에도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 제조장치 및 그방법은 배향막의 인쇄장치에 배향막의 배향방향을 결정하는 홈이 형성된다. 이 홈에 의해 배향막은 러빙공정없이 인쇄공정만으로 배향방향이 결정된다. 이에 따라, 종래 러빙공정시 사용된 러빙포와 배향막 간의 정전기 발생을 근본적으로 차단할 수 있다. 또한, 러빙공정없이 인쇄공정만으로 배향막의 배향방향이 결정되므로 러빙공정을 생략할 수 있어 제조공정이 단순화된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 제1 및 제2 기판과,
    배향물질을 공급하는 디스펜서와,
    상기 디스펜서로부터 공급되는 상기 배향물질이 도포되어 회전하는 제1 롤러와,
    상기 제1 롤러에 인접하여 회전하는 제2 롤러와,
    상기 제2 롤러에 부착되며 홈이 형성된 배향마스크와,
    상기 제1 및 제2 기판 상에 형성된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 약 700~1200Å의 깊이와, 약 3~5mm의 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 액정의 배열방향과 대응되도록 소정방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향물질은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조장치.
  5. 제1 및 제2 기판을 마련하는 단계와,
    회전하는 롤러 상에 홈이 형성된 배향마스크를 부착하는 단계와,
    상기 배향마스크에 배향물질을 공급하는 단계와,
    상기 배향마스크에 공급된 배향물질을 상기 제1 및 제2 기판 상에 인쇄하여 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배향막을 형성하는 단계는
    상기 홈에 대응하도록 상기 배향막의 표면이 소정방향으로 돌출되어 정렬되는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 배향물질은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 제조방법.
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