KR20060020321A - 액정표시장치 배향막 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크와 노즐을 사용하여 배향막을 분사 방식으로 코팅함으로써, 균일한 배향막을 형성할 수 있는 액정표시장치 배향막 도포장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 배향액을 공급하는 배향액 공급부; 상기 배향액 공급부에 삽입되어 배향액을 이동시키는 이동관; 상기 이동관의 일측 가장자리 영역에 배치되어 배향액을 분사시키는 노즐; 및 상기 노즐로부터 분사되는 배향액이 글라스 기판 상의 배향막 형성 영역에 정확히 배향액이 분사될 수 있도록 글라스 기판 상에 부착하는 마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 노즐은 상기 배향액 공급부로부터 공급되는 배향액을 직접 글라스 기판 상에 분사하여 배향막을 형성하고, 상기 마스크의 구조는 글라스 기판 상에 형성되는 액정 패널 영역에 대응되는 부분은 오픈되어 있어 배향막이 도포될 수 있으며, 상기 배향액을 분사하는 노즐을 조절하여 상기 글라스 기판 상에 두께가 일정하고 표면이 균일한 배향막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

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Description

액정표시장치 배향막 도포장치{APPARATUS FOR COATING OF LCD ALIGNMENT LAYER}

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 배향막 도포장치를 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따라 글라스 기판 상에 배향막을 도포하는 공정을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 도포장치를 도시한 도면.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따라 글라스 기판 상에 배향막을 도포하는 공정을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 배향액 공급부 101: 이동관

105: 노즐(Nozzle) 110: 인쇄 테이블

111: 글라스 기판 120: 마스크(mask)

150: 배향막

본 발명은 액정표시장치 배향막 도포장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마스크와 노즐을 사용하여 배향막을 분사 방식으로 코팅함으로써, 균일한 배향막을 형성할 수 있는 액정표시장치 배향막 도포장치에 관한 것이다.

최근에는 CRT를 이용한 디스플레이 장치에 비하여 경량, 저전력소모, 우수한 화질을 갖는 박막 트랜지스터 액정표시장치가 개발되어 노트북, PDA, 휴대폰, 데스크 탑 모니터 등에 사용되고 있다.

상기 박막 트랜지스터 액정표시장치는 컬러 필터층과 공통전극이 형성되어 있는 컬러필터기판과, 박막 트랜지스터와 화소전극이 매트릭스 형태로 형성되어 있는 어레이 기판이 액정 분자를 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

이와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 전압을 인가하여 액정 분자들의 광학적 이방성을 변화시켜 디스플레이 하는 원리를 가지고 있다. 즉, 전압이 가해지면 전계의 세기에 따라 액정의 분자배열이 바뀌고, 상기 액정의 분자배열에 따라 빛을 조절할 수 있는 특성을 이용한다.

또한, 액정의 분자배열에 대한 제어는 액정표시장치에서의 표시품위를 안정화하는 데 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 액정에 단결정 질서를 부여하고 액정분자를 문자 그대로 1매 단위로 규칙적인 응답을 할 수 있도록 하는 것이 배향막의 역할이다.

이와 같이, 액정표시장치에 삽입되는 액정 분자들을 일정한 방향으로 배열하기 위하여 배향막 형성 공정을 갖는데, 상기 컬러필터기판과 어레이 기판 상에 배향막을 도포하고, 일정한 방향으로 액정 분자들이 배열될 수 있도록 러빙(Rubbing) 작업을 한다.

상기 배향막 형성 방법에는 회전 도포법이나 인쇄 도포법으로 기판 상에 유기 고분자막을 형성하고 경화시킨 후 러빙(Rubbing) 공정을 거치게 된다.

상기 배향막으로 사용되는 재료는 인쇄성, 러빙성, 배향 방향 및 화학적 안정성 측면에서 우수한 폴리이미드계 재료가 사용되어 진다.

일반적으로, 폴리이미드계 고분자는 디아민(Diamine)과 엑시드 안하이드라이드(Acid anhydride)를 용매 속에서 반응시켜 PAA 또는 sol. PI를 합성한다. 여기서, 인쇄용 재료는 PAA 또는 sol. PI이고, 인쇄 후 건조, 가열경화의 공정을 거쳐 폴리이미드가 된다.

이러한 폴리이미드를 이용하여 배향막을 형성하는 방법에는 스핀, 스프레이, 딥, 및 인쇄방식 등의 여러 가지 방식이 있으며, 양산성을 고려하여 현재는 인쇄법을 주로 사용하고 있다.

그리고, 액정표시장치의 기판 상에 배향막이 도포되면, 이후, 천을 이용하여 일정 방향으로 액정 분자들이 배열될 수 있도록, 러빙 공정을 하게 되는데, 이러한 러빙 공정은 배향막의 표면에 배향 각도를 정의하여 액정분자의 배향방향에 프리틸트각(pre-tilt angle)을 부여하는 역할을 하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 배향막 도포장치를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배향막 인쇄를 위하여 기판(11)이 인쇄 테이블(10) 상에 고정되어 놓여져 있고, 상기 기판(11) 상에는 배향액이 전사판(8)에 코팅되어져 있는 인쇄 롤러(20)가 위치하고 있다. 상기 인쇄 롤러(20)에는 배향 액을 전달하기 위하여 결합되어 있는 제 1 가이드 롤러(doctor roll: 7)와 제 2 가이드 롤러(anilox roll: 9)가 맞물려 있는 구조를 하고 있다.

또한, 배향액을 공급하기 위한 배향액 공급부(1)에는 배향액을 담고 있는 배향액 용기(3)가 놓여져 있다. 상기 배향액 용기(3)에는 이동관(2)의 일측이 삽입되어 있고, 상기 이동관 타측에는 상기 이동관(2)을 따라 이동한 배향액을 배출하는 디스펜서(5)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 배향액 공급부(1)에는 상기 배향액 용기(3)에 담겨져 있는 배향액을 상기 디스펜서(5)가 위치한 곳까지 상승시키기 위하여 질소 기체를 이용하여 압력을 가하는 질소 노즐부(4)가 있다.

상기 배향액 용기(3)에는 배향막의 주 재료인 폴리아믹산 고형분과, 휘발성 솔벤트(NMP, γ-BL, BC 등) 성분이 혼합되어진 용액이 담겨져 있다.

이와 같이 배향액 용기(3)에 담겨진 배향액이 상기 제 1 가이드롤(7)과 제 2 가이드롤(9)에 공급되는 과정은 다음과 같다.

상기 배향액 공급부(1)에는 배향액이 담겨진 상기 배향액 용기(3)를 넣고, 상기 이동관(2)을 삽입한다. 상기 배향액 공급부(1)에 있는 배향액을 상승시키기 위하여 상기 질소 노즐부(4)을 통하여 강한 압력의 질소 기체를 주입한다.

그렇게 되면, 상기 배향액 공급부(1)와 배향액 용기(3)의 사이에 일정한 압력이 형성되고, 이러한 압력은 상기 배향액 용기(3)에 담겨져 있는 배향액을 상승시키는 압력으로 작용한다.

상기 배향액 용기(3)로부터 상승하는 배향액은 상기 이동관(2)을 따라 상기 디스펜서(5)까지 이동하게 된다.

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따라 글라스 기판 상에 배향막을 도포하는 공정을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 다음과 같은 공정을 통하여 기판(11) 상에 배향막을 도포하게 된다.

도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 배향막을 도포하기 위한 글라스 기판(11)이 상기 인쇄 테이블(10) 상에 고정된 상태로 진행하면, 배향액 공급부로부터 디스펜서(5)까지 상승한 배향액은 상기 인쇄 롤러(20)와 맞물려 회전할 수 있는 상기 제 1 및 제 2 가이드 롤러(7, 9) 사이에 공급한다.

상기 제 1 가이드 롤러(7)는 상기 제 2 가이드 롤러(9) 좌우를 따라 왕복 운동을 하여 골고루 상기 제 2 가이드 롤러(9) 표면 상에 배향액이 도포되도록 한다.

그런 다음, 순차적으로 상기 제 2 가이드 롤러(9) 표면에 도포된 배향액은 상기 인쇄 롤러(20) 표면에 배치되어 있는 상기 전사판(8)과 접촉되면서 배향액을 상기 전사판(8)에 공급한다.

이렇게 배향액을 공급 받은 상기 인쇄 롤러(20)의 전사판(8)은 상기 인쇄 테이블(10) 상에 고정되어 있는 상기 기판(11) 상에 배향액을 도포한다.

그리고 상기 배향액이 도포된 기판(11)을 열처리하여 솔벤트를 제거하고, 폴리아믹산 성분을 폴리이미드화하여 배향막을 형성한다.

그러나, 상기와 같이 롤방식에 의하여 배향막을 도포하는 장비는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 가이드롤의 회전 및 가이드 롤과 인쇄 롤의 접촉에 의하여 배향액이 전달되고, 이렇게 전달된 배향액이 기판과 접촉되면서 배향막을 형성하기 때문에 롤러의 마모정도에 따라 배향막의 표면에 얼룩 또는 핀홀(pinhole) 같은 불량이 빈번하게 발생하는 문제가 있다.

둘째, 여러개의 롤러를 따라 배향액이 전달되기 때문에 롤러에 묻어 폐기되는 배향액의 양이 많아 배향액 손실이 큰 단점이 있다.

셋째, 가이드롤, 인쇄롤은 소모품으로써 어느 정도 사용하면 새로운 롤러로 교체하여 주어야하기 때문에 유지보수(maintenance) 비용이 많이 드는 문제가 있다.

본 발명은, 배향막 도포장치에서 롤방식 대신 분사 노즐과 마스크를 사용함으로 써, 균일한 배향막을 도포할 수 있을 뿐 아니라 배향액 손실이 적은 장점이 있는 액정표시장치 배향막 도포장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치 배향막 도포장치는,

배향액을 공급하는 배향액 공급부;

상기 배향액 공급부에 삽입되어 배향액을 이동시키는 이동관;

상기 이동관의 일측 가장자리 영역에 배치되어 배향액을 분사시키는 노즐; 및

상기 노즐로부터 분사되는 배향액이 글라스 기판 상의 배향막 형성 영역에 정확히 배향액이 분사될 수 있도록 글라스 기판 상에 부착하는 마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 노즐은 상기 배향액 공급부로부터 공급되는 배향액을 직접 글라스 기판 상에 분사하여 배향막을 형성하고, 상기 마스크의 구조는 글라스 기판 상에 형성되는 액정 패널 영역에 대응되는 부분은 오픈되어 있어 배향막이 도포될 수 있으며, 상기 상기 배향액을 분사하는 노즐을 조절하여 상기 글라스 기판 상에 두께가 일정하고 표면이 균일한 배향막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 배향막 도포장치에서 롤방식 대신 분사 노즐과 마스크를 사용함으로써, 균일한 배향막을 도포할 수 있을 뿐 아니라 배향액 손실이 적은 장점이 있다.

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

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 도포장치를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 배향액 공급부(100)와, 배향액을 공급하는 이동관(101)과, 상기 이동관(101)의 가장자리에 연결되어 배향액을 분사하는 노즐(105)과, 상기 노즐(105)에서 분사되는 배향액이 정확하게 기판의 액정 패널 영역으로 도포될 수 있도록 가이드 하는 마스크(120)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 배향막 도포장치는 인쇄 테이블(110) 상에 글라스 기판(111)을 안착시킨 다음, 상기 글라스 기판(111) 상에 배향막이 도포될 영역이 오픈된 상기 마스크(120)를 부착시킨다.

그런 다음, 상기 인쇄 테이블(110)이 이동하면서, 상기 노즐(105)로부터 분사되는 배향액에 의해서 상기 글라스 기판(111) 상에 형성된 액정 패널 영역에 배향막이 도포된다.

이때, 상기 배향액 공급부(100)로부터 공급되는 배향액이 상기 이동관(101)으로 전달되어 상기 노즐(105)을 통하여 분사되는데, 상기 노즐(105)의 분사 방식을 컨트롤함으로써, 적정양의 배향액으로 균일한 두께를 갖는 배향막을 형성한다.

따라서, 종래 기술에서는 롤방식에 의하여 접촉식으로 배향막을 형성하였기 때문에 배향막 상에 핀홀 불량, 표면 불균일 불량이 빈번히 발생하였지만, 본 발명과 같이 글라스 기판(111)으로 소정거리 이격된 상태에서 배향막을 분사하여 형성하는 경우에는 이와 같은 불량이 발생하지 않는 이점이 있다.

또한, 상기 노즐(105)을 사용하여 배향액을 분사하는 방식은 상기 마스크(120)의 오픈 영역에 정확하게 배향액을 분사시킬 수 있으므로, 종래 기술에서와 같이 배향액의 손실을 방지하여 재료 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따라 글라스 기판 상에 배향막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.

도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 인쇄 테이블(110) 상에 배향막을 도포하기 위한 글라스 기판(111)을 안착시킨 다음, 상기 인쇄 테이블(110)이 안착된 글라스 기판(111) 상에 마스크(120)를 부착시킨다.

상기 마스크(120)의 구조는 상기 글라스 기판(111)상에 형성되는 액정 패널들에 대응되는 개수만큼 오픈 영역이 형성되어 있다.

그리고 상기 마스크(120)의 오픈 영역에 노즐로부터 분사되는 배향액이 분사되어 하부에 위치하는 글라스 기판(111) 상에 배향막(150)이 도포될 수 있도록 하였다.

상기 마스크(120)에서 오픈되지 않은 영역에는 배향액이 분사되지 않도록 함으로써, 종래 기술에서와 같이 인쇄 롤러를 이용하여 글라스 기판 전체에 배향막을 형성하는 것에 비해 배향액의 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 인쇄 테이블(110) 상에 안착되어 있는 글라스 기판(111) 상에 형성된 배향막(150)은 상기 글라스 기판(111) 상에 형성되는 액정 패널의 개수만큼 형성된다.

그리고 상기 마스크(120)를 사용하여 배향막을 형성하기 때문에 글라스 기판(111) 상에 형성된 액정 패널의 영역에만 정확히 배향막을 형성된다.

따라서, 종래 기술에서와 달리 본 발명에서 노즐을 조절함으로써 고른 배향액을 분사시킬 수 있으므로 배향막의 두께가 일정하고 표면이 균일한 장점이 있다.

또한, 가이드 롤러와 인쇄롤러 같은 롤러를 일체 사용하지 않기 때문에 배향액의 손실이 적고, 배향막 도포장치의 유지보수가 용이한 장점이 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 배향막 도포장치에서 롤방식 대신 분사 노즐과 마스크를 사용함으로 써, 균일한 배향막을 도포할 수 있을 뿐 아니라 배향액 손실이 적은 장점이 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 (4)

1. 배향액을 공급하는 배향액 공급부;

   상기 배향액 공급부에 삽입되어 배향액을 이동시키는 이동관;

   상기 이동관의 일측 가장자리 영역에 배치되어 배향액을 분사시키는 노즐; 및

   상기 노즐로부터 분사되는 배향액이 글라스 기판 상의 배향막 형성 영역에 정확히 배향액이 분사될 수 있도록 글라스 기판 상에 부착하는 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 배향막 도포장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐은 상기 배향액 공급부로부터 공급되는 배향액을 직접 글라스 기판 상에 분사하여 배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 배향막 도포장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마스크의 구조는 글라스 기판 상에 형성되는 액정 패널 영역에 대응되는 부분은 오픈되어 있어 배향막이 도포될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 배향막 도포장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배향액을 분사하는 노즐을 조절하여 상기 글라스 기판 상에 두께가 일정하고 표면이 균일한 배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 배향막 도포장치.

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