KR20070038342A - 배향막 형성 방법과 평판 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배향막 형성 방법과 이를 포함하는 평판 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 배향막 형성 방법은 잉크젯 인쇄 방식을 채용한다. 이 방법은 평판 표시 장치용 기판에 배향액의 액체방울을 토출하여 배향막을 형성하는 방법으로, 복수의 노즐을 갖는 토출헤드를 복수회 주사하면서 상기 배향액의 액체방울을 토출하되, 상기 복수회의 주사가 반복됨에 따라 액체방울의 토출량이 변경된다. 본 발명에 의하면, 주사가 반복될 때 배향액의 토출량을 적절하게 변경시킴으로써 기판 상에 배향막이 균일하게 형성될 수 있다.
잉크젯 인쇄 방식, 배향막, 토출헤드

Description

배향막 형성 방법과 평판 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR FORMING ALIGNMENT LAYER AND METHOD FOR FABRICATING FLAT PANEL DISPLAY}
도 1은 플렉소그래피 방식의 인쇄 장치를 개략적으로 보여주는 도면,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 배향막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 3a 및 도 3b는 주사회수에 따른 토출헤드의 이동경로를 설명하기 위한 도면이다.
♧ 도면의 주요부분에 대한 참조부호의 설명 ♧
100 : 기판 110 : 노즐
PI1 : 제1 액체방울 PI2 : 제2 액체방울
PL1 : 제1 배향막 PL2 : 제2 배향막
G : 기판 d : 노즐사이의 거리
n : 주사회수
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건조 장치 및 이 를 이용한 평판 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 장치(FPD:flat panel display)란 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시 장치로, 대표적으로 노트북 컴퓨터 모니터로 널리 쓰이는 액정 표시 장치(LCD:liquid crystal display device), 대형 디지털 텔레비전으로 사용되는 플라즈마 디스플레이(PDP:plasma display panel), 또는 휴대전화에 사용되는 유기 전계발광 디스플레이(OELD:organic electroluminescent display) 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치를 제조할 때 기판에 배향막을 형성하는 공정이 포함된다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 기판에는 액정 분자들의 배열 상태를 균일하게 하기 위한 배향막이 형성된다. 이 배향막의 형성 공정에는 용제로 희석된 배향막을 기판의 한 쪽면에 인쇄하는 인쇄(printing) 공정과 인쇄된 배향막을 가열 경화시키는 가열 공정이 포함된다. 인쇄 공정에서는 스핀 코팅(spin coating) 방식이 이용되기도 하는데, 이 방식은 패턴을 형성한 후에 일정부분을 식각해야 하는 번거로움이 있다. 따라서, 별도의 식각 공정 없이 원하는 패턴으로 직접 인쇄하는 플렉소그래피(flexography) 방식이 주로 채용된다.
도 1은 플렉소그래피 방식의 인쇄 장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 애니록스 롤(anilox roll,14) 상에 위치하는 디스펜서(dispenser,18)로부터 배향액인 폴리이미드(PI:polyimide) 용액이 떨어진다. 닥터 롤(doctor roll,16)은 애니록스 롤(14)과 함께 회전하며 애니록스 롤(14) 표면에 폴리이미드 용액이 균일하게 유지될 수 있도록 한다. 또한, 닥터 롤(16)의 표면 상에 장착된 닥터 블레이드(doctor blade,미도시)는 APR(Asahi kasei Photosensitive Resin) 플레이트(12)에 전사되는 PI용액의 양을 제어한다. 한편, APR 플레이트(12)는 기판(G)과 직접적으로 접촉하여 PI용액을 전사시킨다. 이러한 플렉소그래피 방식의 인쇄 장치는 배향막을 균일하게 형성할 수는 있지만, 최근에 대형화되고 있는 기판에 충분히 대응하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 이상에서 언급한 상황을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉크젯 인쇄 방식에 의한 배향막 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉크젯 인쇄 방식에 의해 배향막을 형성하는 것을 포함하는 평판 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배향막 형성 방법은 잉크젯 인쇄 방식을 채용한다. 이 방법은 평판 표시 장치용 기판에 배향액의 액체방울을 토출하여 배향막을 형성하는 방법으로, 복수의 노즐을 갖는 토출헤드를 복수회 주사하면서 상기 배향액의 액체방울을 토출하되, 상기 복수회의 주사가 반복됨에 따라 액체방울의 토출량이 변경된다.
상기 방법의 일 실시예에서 상기 복수회의 주사가 반복됨에 따라 상기 액체방울의 토출량이 감소할 수 있다.
상기 액체방울의 토출량은 상기 토출헤드의 압전소자에 인가되는 전압에 의해 조절될 수 있으며, 이때 상기 복수회의 주사가 반복하여 진행됨에 따라 상기 전압이 감소함으로써 상기 액체방울의 토출량이 감소할 수 있다.
또한, 상기 노즐 사이의 간격과 주사회수를 고려하여 상기 토출헤드의 이동거리가 계산될 수 있다.
본 발명에 의하면, 주사가 반복될 때 배향액의 토출량을 적절하게 변경시킴으로써 기판 상에 배향막이 균일하게 형성될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법은 상기한 잉크젯 인쇄 방식에 의해 배향막을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명에 의하면, 평판 표시 장치용 기판이 대형화되더라도 배향막을 균일하게 형성할 수 있다. 설비면에서도 잉크젯 방식의 인쇄기가 플렉소그래피 방식의 인쇄기보다 유리하다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예 는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
본 명세서의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어가 배향액의 액체방울 및 배향막들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 본 발명이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 어느 소정의 액체방울 및 배향막을 다른 액체방울 및 배향막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.
도면들에 있어서, 구성요소들의 크기 등은 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 배향막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도로서 주사가 2회 실시되는 경우이다.
도 2a를 참조하면, 1회 주사(scan)시 토출헤드(미도시)로부터 배향액의 제1 액체방울(PI1)이 기판(G)으로 떨어진다. 제1 액체방울(PI1) 사이의 간격은 배향액을 토출시키는 토출헤드의 노즐(미도시) 사이의 간격과 같다. 일반적으로 노즐사이의 간격은 750㎛이므로, 제1 액체방울(P1) 사이의 간격도 750㎛가 된다. 제1 액체방울(PI1)의 크기는 40~50㎛정도가 된다.
도 2b를 참조하면, 기판(G)에 떨어진 제1 액체방울은 제1 배향막(PL1)으로 인쇄된다. 종래의 플렉소그래피 방식의 인쇄 장치에서는 APR 플레이트와 롤에 의해 배향막이 기판 상에서 눌러지나, 잉크젯 방식의 인쇄기는 배향액을 기판 상에서 눌러주는 수단을 구비하고 있지 않다. 따라서, 기판(G)에 떨어진 제1 액체방울은 스스로 퍼져야 한다. 이렇게 잉크젯 인쇄 방식에서는 액체방울이 스스로 퍼져야 하기 때문에 점도가 낮은 배향액이 사용된다. 플렉소그래피 인쇄 방식에서 사용되는 배향액의 점도가 23cP임에 비해 잉크젯 인쇄 방식에서 사용되는 배향액의 점도는 6~8cP로 매우 낮다.
다시 도 2b를 참조하면, 노즐사이의 간격은 750㎛이지만, 제1 액체방울의 크기는 40~50㎛이므로 제1 액체방울에 의해 형성되는 제1 배향막(PL1)으로는 기판을 완전히 덮을 수 없다. 노즐 사이의 간격을 줄이면 노즐의 개수 또한 증가하기 때문에 노즐 사이의 간격을 줄이는 것이 설비면에서 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 각 노즐에서의 토출압력이 균일하게 형성되지 않아 노즐마다 배향액의 토출량이 달라질 수 있다. 또한 너무 많은 양의 배향액이 토출되어 배향막이 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 주어진 장치로 배향막을 형성하기 위해서는 배향액이 다시 주사되어야 한다.
도 2c를 참조하면, 제1 배향막(PL1) 사이에 제1 액체방울보다 크기가 작은 제2 액체방울(PI2)이 토출된다. 이렇게 배향액의 토출량을 감소시키는 것은 토출헤드의 압전소자에 전압을 차등하게 인가함으로써 구현될 수 있다. 즉, 토출헤드에 인가되는 전압의 크기가 크면 토출량이 많아지고, 인가되는 전압의 크기가 작으면 토출량도 작아진다. 다만, 전압의 변화량에 대한 토출량의 변화량은 토출헤드마다 다르기 때문에 토출량을 변경하기 위해 전압을 얼마나 변경할 것인가는 각 토출헤드마다 결정되어야 한다.
도 2d를 참조하면, 제2 액체방울의 크기가 제1 액체방울보다 작아도 기판 상에서 퍼지는 정도가 제1 액체방울보다 작기 때문에 제1 배향막(PL1)과 제2 배향막(PL2)은 그 두께가 서로 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배향막 형성 방법은 배향막 두께의 불균일에 의해 야기될 수 있는 얼룩 등을 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 주사회수에 따른 토출헤트의 이동경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 주사회수가 2회인 경우이고, 도 3b는 주사회수가 3회인 경우이다.
도 3a를 참조하면, 토출헤드(100)는 복수의 노즐(110)을 갖는다. 노즐(110) 사이의 간격은 d이다. 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 노즐(110)이 일렬로 배치되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 화살표는 토출헤드(100)의 이동 방향을 나타낸다. 토출헤드(100)는 Y1방향으로 첫번째 주사(①)를 진행하고, X방향으로 이동한 후 다시 Y2방향으로 두번째 주사(②)를 진행한다. 이때, 토출헤드(100)가 첫번째 주사(①)를 끝낸 후에 X방향으로 이동하는 거리는 d/2가 된다. 예를 들어, 노즐(110) 사이의 간격이 750㎛인 경우 토출헤드(100)는 X방향으로 375㎛ 이동한다. 본 발명의 일 실시예에서는 기판(G)은 움직이지 않고, 토출헤드(100)가 이동하면서 주사가 진행되지만, 반대로 토출헤드(100)가 정지한 상태에서 기판(G)이 이동할 수 있다.
다시 도 2a, 도 2b, 및 도 3a를 참조하면, 토출헤드(100)가 Y1방향으로 첫번 째 주사(①)를 진행할 때 노즐(110)로부터 배향액의 제1 액체방울(PI1)이 기판(G)에 떨어진다. 떨어진 제1 액체방울(PI1)은 스스로 퍼진 후 제1 배향막(PL1)으로 인쇄된다.
다시 도 2c, 도 2d, 및 도 3a를 참조하면, 토출헤드(100)는 X방향으로 d/2만큼 이동한 후에 Y2방향으로 두번째 주사(②)를 진행한다. 제1 배향막(PL1) 사이에 제2 액체방울(PI2)이 토출된다. 이때, 제2 액체방울(PI2)은 제1 액체방울보다 작다. 제2 액체방울(PI2)의 크기가 작아도 퍼지는 정도가 작기 때문에, 제1 액체방울과 제2 액체방울(PI2)에 의해 각각 형성되는 제1 배향막(PL1)과 제2 배향막(PL2)의 두께는 균일하다.
도 3b를 참조하면, 상기 실시예와 마찬가지로 토출헤드(100)는 복수의 노즐(110)을 갖고, 노즐(110) 사이의 간격은 d이다. 또한, 화살표는 토출헤드(100)의 이동 방향을 나타낸다. 토출헤드(100)는 Y1방향으로 첫번째 주사(①)를 진행하고, X방향으로 이동한 후 Y2방향으로 두번째 주사(②)를 진행한다. 다시 X방향으로 이동한 후 Y1방향으로 세번째 주사(③)를 진행한 후 다시 X방향으로 이동하고, Y2방향으로 네번째 주사(④)를 진행한다. 이때, 토출헤드(100)가 주사를 끝낸 후에 X방향으로 각각 이동하는 거리는 d/4가 된다. 예를 들어, 노즐(110) 사이의 간격이 750㎛인 경우 토출헤드(100)는 X방향으로 매번 187.5㎛씩 이동한다.
이렇게 주사가 반복하여 진행될 때마다 토출되는 액체방울이 기판에서 퍼지는 정도가 감소한다. 따라서, 주사가 반복될 때마다 배향액의 토출량을 감소시키면 배향막이 균일하게 형성될 수 있다.
상기 실시예들에서는 토출헤드(100)가 X방향으로 이동하는 거리는 d/n(n은 주사회수)로 일정하게 하였으나, 토출량의 감소량을 고려하여 이동 거리를 적절하게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 본 발명에 의하면, 주사가 반복될 때 배향액의 토출량을 적절하게 변경시킴으로써 기판 상에 배향막이 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 배향막 두께의 불균일에 의해 야기되는 얼룩이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
잉크젯 방식의 인쇄기는 플렉소그래피 방식의 인쇄기와 달리 APR 플레이트와 롤이 구비될 필요가 없기 때문에 설비의 크기가 대폭 감소하는 등 장치 설비면에서 유리하다. 또한, 원부자재의 소비량이 감소하여 제조 원가가 크게 하락될 수 있다.
최근에 대형화되고 있는 기판에도 배향막이 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 평판 표시 장치를 제조함에 있어서 대형화된 기판이 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 평판 표시 장치용 기판에 배향액의 액체방울을 토출하여 배향막을 형성하는 방법에 있어서,
    복수의 노즐을 갖는 토출헤드를 복수회 주사하면서 상기 배향액의 액체방울을 토출하되, 상기 복수회의 주사가 반복됨에 따라 액체방울의 토출량이 변경되는 배향막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수회의 주사가 반복됨에 따라 상기 액체방울의 토출량이 감소하는 것을 특징으로 하는 배향막 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체방울의 토출량은 상기 토출헤드의 압전소자에 인가되는 전압에 의해 조절되고,
    상기 복수회의 주사가 반복하여 진행됨에 따라 상기 전압이 감소하는 것을 특징으로 하는 배향막 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐사이의 간격이 d인 경우에 주사가 반복될 때마다 상기 토출헤드를 d/n의 길이만큼 이동시키되, 상기 n은 정수인 것을 특징으로 하는 배향막 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐사이의 간격이 d인 경우에 상기 주사가 반복될 때 상기 노즐에 의하여 액체방울이 토출되는 지점사이의 거리가 d/n이되, 상기 n은 정수인 것을 특징으로 하는 배향막 형성 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 n은 주사회수인 것을 특징으로 하는 배향막 형성 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항의 방법에 의하여 배향막을 형성하는 것을 포함하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
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