KR20070119954A

KR20070119954A - 액정표시장치용 배향막 도포 장치

Info

Publication number: KR20070119954A
Application number: KR1020060054555A
Authority: KR
Inventors: 정태균
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-21

Abstract

본 발명은 액정표시장치를 위한 제조장치에 관한 것으로, 특히 기판 상에 배향막을 얇고 균일한 두께로 구성하기 위한 배향막 도포 장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 배향물질이 채워지는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 연결되는 다수개의 공급홀로 구성되는 노즐을 포함하는 배향막 도포 장치를 구성하는 것이다. 이로써, 상기 저장탱크의 펌핑작용에 의해 상기 배향물질의 분사압력을 조절하고, 상기 노즐의 공급홀을 통해 상기 배향물질의 분사량을 조절할 수 있으므로, 상기 기판 상에 균일한 두께의 배향막을 형성할 수 있다.

배향막, 배향막 도포 장치, 노즐, 액정표시장치

Description

액정표시장치용 배향막 도포 장치{alignment layer coating device for liquid crystal display device}

도 1은 일반적인 롤 인쇄 방법을 통해 배향막을 도포하는 공정을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 배향막을 도포하는 공정을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 배향막 도포 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 도 3의 노즐의 공급홀의 구조를 개략적으로 도시한 평면도.

도 5a ~ 5b는 도 4의 노즐의 공급홀 형태를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 기판 113 : 배향막 도포 장치

115 : 배향물질

본 발명은 액정표시장치를 위한 제조장치에 관한 것으로, 특히 기판 상에 배 향막을 얇고 균일한 두께로 구성하기 위한 배향막 도포 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 이방성과 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열의 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명절연기판으로 이루어진 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시한다.

따라서, 상기 액정분자에 대한 제어는 액정표시장치에서의 화상표시품위를 안정화하는데 큰 영향을 미치게 된다. 이로 인하여, 액정분자의 초기배열을 고르게 하기 위해서 배향공정을 진행하게 되는데 이는, 상기 서로 마주보는 두 기판 사이에 배향막 물질을 고른 두께로 형성하고, 상기 배향막을 경화시킨 후, 상기 경화된 배향막을 방향성을 갖도록 하기 위해 러빙포로 일정한 방향으로 마찰시켜 상기 배향막 내의 고분자 사슬을 일정방향으로 정렬시킴으로써 액정분자의 초기배열 상태를 고르게 한다.

이러한 배향막 물질은 스핀(spin) 코팅, 슬릿(slit) 코팅, 롤(roll) 인쇄 방법, 잉크젯(inkjet) 코팅 방법을 사용하여 구성한다. 이 중, 상기 스핀 코팅 방법은 기판 상에 배향물질을 떨어트린 후, 기판을 고속 회전시킴으로써 상기 배향물질을 기판 상에 균일한 두께로 형성하며, 상기 슬릿 코팅 방법은 노즐을 통해 배향물질을 기판 상에 토출하여 기판 상에 배향막을 형성하는 방법이다.

그러나, 배향막은 그 두께를 최소화하여 액정셀의 전기적인 동작특성에 미치는 영향을 극소화해야 하기 때문에 배향막의 두께는 균일하게 도포할 수 있는 최소 두께로써 약 400 ~ 2000Å이 되어야 하나, 상기 스핀 코팅 방법은 크기가 큰 기판을 회전시키기 매우 어려운 단점이 있으며, 상기 슬릿 코팅 방법은 약 40 ~ 200㎛의 갭을 갖는 폭과 길이가 긴 슬릿 형태의 노즐로 상기 기판 상에 배향막 물질을 토출함으로써 8000Å이하의 배향막을 형성하는데 적합하지 않다.

또한, 잉크젯 코팅 방법은 현재 개발단계에 있는 기술로서, 그 완성도가 낮아 많이 사용되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 최근에는 얇은 배향막 도포가 가능한 인쇄기법에 의한 롤 인쇄 방법을 통해 배향막을 도포하는 방법이 제안되고 있다.

도 1은 일반적인 롤 인쇄 방법을 통해 배향막을 도포하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 롤 인쇄 방법은 닥터롤(doctor roll : 21), 아닐록스롤(anilox roll : 19), 인쇄롤(printing roll : 17)과 고무판(23)으로 구성된 인쇄장비를 사용한다.

상기 닥터롤(21)은 상기 아닐록스롤(19)과 맞물려 돌아가게 되어 있고, 상기 인쇄롤(17)은 상기 아닐록스롤(19)과 맞물려 돌아가게 구성되며, 상기 인쇄롤(17)의 한 면에는 임의의 패턴이 형성되어 있는 고무판(23)이 부착되어 있다.

이때, 상기 인쇄롤(17)은 배향막(15)을 형성할 기판(11)과 맞물려 회전하게 된다.

따라서, 상기 아닐록스롤(19)에 배향물질을 도포하게 되면, 상기 아닐록스 롤(19)과 맞닿아 돌아가는 인쇄롤(17)의 고무판(23)에 상기 배향물질이 전사되고, 상기 고무판(23)에 전사된 배향물질은 상기 인쇄롤(17)이 돌아가면서 다시 상기 기판(11) 상에 전사됨으로써, 상기 기판(11) 상에 배향막(15)이 형성된다.

그러나, 상기 롤 인쇄 방법은 배향물질의 분사량에 따라 배향막(15) 두께의 불균일이 발생되어 화상이 표시되는 화면상에 얼룩 등이 발생하게 된다.

따라서, 배향막(15) 도포를 위한 새로운 장치의 개발이 시급한 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배향막의 두께를 균일하게 도포할 수 있고 최소 두께로 구성할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 배향물질을 저장하기 위한 저장탱크와; 상기 저장탱크와 연결되는 다수의 공급홀이 구비되며, 기판 상에 배향물질을 도포하는 노즐을 포함하는 배향막 도포 장치를 제공한다.

상기 배향막 도포 장치는 바(bar) 형상으로, 상기 기판의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 노즐은 상기 기판의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급홀은 300㎛이하의 직경을 갖는 홀로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 공급홀은 300㎛이하의 직경을 갖으며, 상기 바 형상의 배향막 도포 장치의 길이방향과 동일한 방향의 직경이 더욱 길게 구성되는 타원형인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 공급홀은 상기 배향막 도포 장치의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되거나, 복수열로 배열되는 것을 특징으로 하며, 상기 불연속적인 다수의 공급홀은 각각 상기 공급홀 직경의 두배 이하의 사이간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저장탱크 내부에 소정의 압력을 가해 펌핑작용을 하도록 펌프를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 공급홀과, 상기 펌핑작용에 의해 상기 배향물질의 분사량이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배향막 도포 장치는 상기 기판의 일측 가장자리에서부터 타측 가장자리로 이동가능 한 것을 특징으로 하며, 상기 배향막 도포 장치는 고정된 체, 상기 기판이 이동가능 한 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배향막을 도포하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 도포장치(113)는 배향막 저장탱크(미도시)와, 상기 배향막(115)을 외부로 배출시키기 위한 노즐(123)을 포함한다.

즉, 상기 배향물질(미도시)이 채워져 이를 저장하는 저장탱크(미도시)와, 여기에 저장된 배향물질을 외부로 토출하는 노즐(123)로 구성되며 이때, 상기 노 즐(123)은 타원형의 공급홀(도 3의 125)이 불연속적으로 다수개 구성되며, 다수개의 공급홀(도 3의 125)은 상기 저장탱크와 연결된다.

특히, 상기 노즐(123)은 기판(111)의 일측 가장자리에서부터 타측 가장자리로 이동함으로써, 상기 배향물질을 기판(111) 상에 토출함으로써 배향막(115)을 형성할 수 있으며, 상기 노즐(123)을 고정시킨 상태로 상기 기판(111)을 슬라이딩시켜 배향막(115)을 형성할 수도 있다.

이때, 상기 배향막 도포 장치(113)는 대략 바(bar)형상으로, 배향막(115)을 형성하기 위한 기판(111)의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성하거나, 상기 배향막 도포 장치(113)의 노즐(123)이 상기 기판(111)의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성하며, 상기 노즐(123)의 공급홀(미도시)은 상기 배향막 도포 장치(113)의 길이방향을 따라 구성된다. 이로써, 상기 배향막 도포 장치(113)는 상기 기판(111)과 일정간격을 두고, 상기 배향막 도포 장치(113)의 노즐(123)에 구성되는 공급홀(미도시)이 상기 기판(111)과 서로 대응되어 마주보게 위치한다.

따라서, 상기 기판(111)을 고정 한 상태로, 상기 배향막 도포 장치(113)의 노즐(미도시)을 기판(111)의 일측 가장자리로부터 타측 가장자리로 상기 기판(111)을 따라 일정한 속도로 이동되는 동시에, 상기 저장탱크(미도시)에 소정의 압력이 가해져 상기 저장탱크(미도시)에 채워진 배향물질(미도시)이 상기 노즐(미도시)의 공급홀(미도시)을 통해 상기 기판(111) 상에 토출하게 되어, 상기 기판(111) 상에 배향막(115)을 형성하게 된다.

상기 배향물질로(미도시)는 배향안정성, 내구성, 생산성을 고려해 폴리이미 드(polyimide)계 고분자 화합물을 사용한다.

또한, 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기 배향막 도포 장치(113)의 노즐(미도시)을 고정하고, 대신 기판(111)을 슬라이딩하여 배향막(115)을 형성할 수 있다.

이때, 상기 노즐(미도시)에 불연속적인 다수개의 공급홀(미도시)을 구성함으로써, 상기 배향막(115)의 두께를 조절할 수 있게 되는데, 이에 대해서는 도 3을 참조하여 좀더 자세하게 설명하도록 하겠다.

도 3은 도 2의 배향막 도포 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 배향막 도포 장치(113)는 저장탱크(121)와, 상기 저장탱크(121)와 연결되며, 공급홀(125)이 상기 배향막 도포 장치(113)의 길이방향을 따라 다수개 구비되는 노즐(123)로 구성된다.

상기 저장탱크(121) 내부에 상기 배향물질(미도시)이 채워져 저장되게 되며, 상기 노즐(123)의 공급홀(125)을 통해 상기 저장탱크(121) 내부에 채워진 배향물질이 외부로 토출되게 된다.

이때, 상기 노즐(123)의 공급홀(125)은 도 4에 도시한 바와 같이, 약 300㎛ 이하의 직경을 갖도록 구성하며, 홀의 x축 방향과 y축 방향의 길이가 동일한 원형태로 구성하는데 이때, 상기 배향막 도포 장치(도 3의 113)의 길이방향을 y축 방향을 따라 형성된 바(bar) 형상이라 하면, x축 방향의 길이가 y축 방향의 길이에 비해 짧게 구성되는 타원형으로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 공급홀(125)은 각각 상기 공급홀(125)의 크기의 2배 이하의 간격 을 두고 배열한다. 즉, 상기 공급홀(125)을 약 300㎛이하의 직경을 갖도록 구성하므로, 상기 각각의 공급홀(125)의 사이간격은 약 600㎛이하의 거리를 두고 구성하는 것이 바람직하다.

이는 상기 y축 방향의 길이를 따라 구성된 배향막 도포 장치(도 3의 113)가 배향막(도 2의 115)을 형성하기 위한 기판(도 2의 111)의 x축 방향으로 스캔운동 함으로써, 상기 배향물질을 토출하게 되므로 상기 배향물질이 기판(도 2의 111) 상에 토출 될 시, 기판(도 2의 111) 상의 y축 방향으로의 퍼짐성을 좋게 하기 위함이다.

이러한 공급홀(125)은 도 5a ~ 5b에 도시한 바와 같이, 상기 노즐(123)에 일렬로 배열하여 구성할 수도 있으며, 복수열로 배열할 수도 있다.

즉, 상기 저장탱크(121) 내에 배향물질이 채워지게 되면, 상기 저장탱크(121)는 외부에 연결된 펌프 등에 의해 펌핑(pumping)작용을 통해 상기 노즐(123)의 공급홀(125)을 통해 상기 배향물질을 외부로 토출하게 된다.

때문에 배향물질은 상기 저장탱크(121) 내에서의 펌핑작용에 의한 분사압력과 상기 불연속적인 다수의 공급홀(125)에 의해 분사량이 조절되면서 기판(도 2의 111) 상에 균일한 배향물질(미도시)을 도포하게 된다.

따라서, 이러한 배향막 도포 장치(113)는 상기 배향물질(미도시)의 도포량과 분사압력을 조절할 수 있고, 상기 공급홀(125)을 일정간격을 두고 불연속적인 다수로 구성함으로써, 상기 공급홀(125)을 통해 토출되는 배향물질의 퍼짐성에 의해 배향막(도 2의 115)을 400 ~ 2000Å 이하의 얇고 균일한 두께로 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 배향물질(미도시)이 채워지는 저장탱크(121)와, 상기 저장탱크(121)와 연결되는 다수개의 공급홀(125)로 구성되는 노즐(123)을 포함하는 배향막 도포 장치(113)를 구성함으로써, 상기 저장탱크(121)의 펌핑작용에 의해 상기 배향물질(미도시)의 분사압력을 조절하고, 상기 노즐(123)의 불연속적인 다수의 공급홀(125)을 통해 상기 배향물질(미도시)의 분사량을 조절할 수 있으므로, 상기 기판(도 2의 111) 상에 균일한 두께의 배향막(도 2의 115)을 형성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 배향물질이 채워지는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 연결되는 다수개의 공급홀로 구성되는 노즐을 포함하는 배향막 도포 장치를 구성함으로써, 상기 저장탱크의 펌핑작용에 의해 상기 배향물질의 분사압력을 조절하고, 상기 노즐의 불연속적인 다수의 공급홀을 통해 상기 배향물질의 분사량을 조절할 수 있으므로, 상기 기판 상에 균일한 두께의 배향막을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims

배향물질을 저장하기 위한 저장탱크와;

상기 저장탱크와 연결되는 다수의 공급홀이 구비되며, 기판 상에 배향물질을 도포하는 노즐

을 포함하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배향막 도포 장치는 바(bar) 형상으로, 상기 기판의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 노즐은 상기 기판의 일측 가장자리를 따라 대응되는 길이로 구성되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공급홀은 300㎛이하의 직경을 갖는 홀로 구성되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공급홀은 300㎛이하의 직경을 갖으며, 상기 바 형상의 배향막 도포 장치의 길이방향과 동일한 방향의 직경이 더욱 길게 구성되는 타원형인 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다수개의 공급홀은 상기 배향막 도포 장치의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되거나, 복수열로 배열되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 불연속적인 다수의 공급홀은 각각 상기 공급홀 직경의 두배 이하의 사이간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 저장탱크 내부에 소정의 압력을 가해 펌핑작용을 하도록 펌프를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 다수의 공급홀과, 상기 펌핑작용에 의해 상기 배향물질의 분사량이 조절되는 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배향막 도포 장치는 상기 기판의 일측 가장자리에서부터 타측 가장자리로 이동가능 한 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배향막 도포 장치는 고정된 체, 상기 기판이 이동가능 한 것을 특징으로 하는 배향막 도포 장치.