KR20090037080A - 액정표시장치의 제조장치 - Google Patents

액정표시장치의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 표면온도를 균일하게 할 수 있는 액정표시장치의 제조장치가 개시된다. 개시된 액정표시장치의 제조장치는 핫플레이트와, 핫플레이트의 내부에 배치되고 기판 안착 시에 기판을 지지할 수 있도록 기판방향으로 돌출되는 복수의 가이드 핀과, 핫플레이트와 대면되어 기판의 상부면을 가열하여 기판의 상면과 하부면의 온도를 일정하게 유지하기 위한 복수의 가열부를 포함하여 이루어진다.
휨, 가열장치, 휘어짐, 적외선램프, 핫플레이트

Description

액정표시장치의 제조장치{FABRICATION APPARATUS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치의 제조장치에 관한 것으로서, 특히 기판의 표면온도를 균일하게 할 수 있는 액정표시장치의 제조장치에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD : liquid crystal display device)는 액정(Liquid crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력을 갖는 장점으로 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 액정표시패널의 제조공정은 기판 세정, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입 및 실장 공정으로 나뉘어진다.
기판 세정 공정에서는 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들의 이물질을 세정제를 이용하여 제거하게 된다.
기판 패터닝 공정은 증착 공정, 세정 공정, 포토레지스트 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정, 포토레지스트 패턴 박리 공정 및 검사 공정 등으로 나뉘어진다.
상부기판에는 컬러필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터 라인과 게이트 라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 소스전극에 접속되도록 데이터 라인과 게이트 라인 사이의 화소영역에 화소전극이 형성된다.
기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(seal)재를 이용한 상/하부기판 합착 공정, 액정주입, 주입구 봉지 공정이 순차적으로 이루어진다.
실장공정에서는 게이트 드라이브 및 데이터 드라이브 등의 집적회로가 실장된 테이프 케리어 패키지(TCP : tape carrier package)를 기판 상의 패드부에 접속시키게 된다.
이 중 기판 패터닝 공정에 속하는 포토레지스트 도포공정에서는 기판 상에 포토레지스트가 도포되고, 도포된 포토레지스트에 혼합된 솔벤트(solvent)를 휘발시켜 포토레지스트를 경화하는 순서로 이루어진다.
상기 솔벤트를 휘발시키는 공정은 기판을 가열하는 공정에 의해 진행된다.
즉, 솔벤트를 휘발시키는 공정 등과 같이 기판을 가열하기 위한 공정은 열을 제공하는 핫플레이트(hot plate)가 구비되고, 상기 핫플레이트 상에 기판이 배치되는 것으로 진행된다.
그러나, 기판의 가열공정은 기판의 하면에 배치된 핫플레이트에 의해 진행됨으로써, 기판의 상면과 하면의 표면 온도가 차이가 발생하게 된다. 즉, 핫플레이트와 대면되는 기판의 하면의 온도가 기판의 상면의 온도보다 높아서 기판의 휘어짐이 발생한다.
이와 같은 기판의 휘어짐은 예를 들어, 포토레지스터의 경화과정에서 기판의 영역별 포토레지스트의 경화상태가 달라짐으로써, 포토리쏘그래피 공정 진행 후 패턴불량 등이 발생하는 문제가 있었다.
결국, 기판의 패턴불량은 액정표시장치의 생산성 저하를 야기하는 문제가 있었다.
본 발명은 기판의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있는 액정표시장치의 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는,
핫플레이트; 상기 핫플레이트의 내부에 배치되고 기판 안착 시에 상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 기판방향으로 돌출되는 복수의 가이드 핀; 및 상기 핫플레이트와 대면되어 상기 기판의 상부면을 가열하여 기판의 상부면과 하부면의 온도를 일정하게 유지하기 위한 복수의 가열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기판의 종류에 관계없이 기판의 표면 온도를 일정하게 유지하여 가열공정에서 발생하는 기판의 휘어짐을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판의 가열공정 시 기판의 휘어짐을 근본적으로 방지하여 이에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있는 액정표시장치의 가열장치를 이용하여 열팽창률이 높은 알칼리 기판을 액정표시장치에 도입함으로써, 액정표시장치의 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 가열장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 액정표시장치의 가열장치를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 가열장치는 기판(110)의 크기보다 큰 핫플레이트(150)와, 상기 핫플레이트(150)에는 상기 기판(110)을 지지하는 복수의 가이드 핀(153)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 가열장치로부터 가열되는 기판(110)은 가열공정이 필요한 공정으로써, 예를 들면, 포토레지스트(photoresist)가 도포된 경우, 상기 포토레지스트의 노광 및 현상을 통해 포토레지스트 패턴이 형성된 경우 등이 가능하다. 보다 구체적으로 기판(110)은 핫플레이트(150)에 의한 가열을 통해서 배향물질의 경화와, 박막 내의 수분이 제거되는 프리베이크(prebake)와, 포토레지스트 내의 솔벤트(solvent)와 같은 휘발성분이 제거되는 소프트 베이크(soft bake)와, 상기 포토레지스트 패턴의 접착력을 강화하기 위한 하드 베이크(hard bake)가 각각 진행된다.
본 발명의 핫플레이트(150)는 기판(110)을 가열하기 위한 열원이 내부에 내장될 수 있다. 즉, 핫플레이트(150)는 내부에 일정한 간격을 두고 배치된 열선(미도시)을 포함할 수 있다.
핫플레이트(150)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있고, 도면에는 도시되지 않았지만, 기판(110)이 안착되는 핫플레이트(150)의 상면에는 산화 및 정전기 방지 를 위한 산화 알루미늄막(미도시)이 도포될 수 있다.
핫플레이트(150)는 고온으로 가열됨으로써, 상기 가이드 핀(153) 상에 배치된 기판(110)을 가열시킨다.
가이드 핀(153)은 상기 기판(110)이 안착되는 경우 상기 핫플레이트(150)의 내부로부터 기판(110) 방향으로 돌출되어 상기 기판(110)의 하면을 지지하는 역할을 한다.
가이드 핀(153)은 상기 기판(110)의 가장자리 영역뿐만 아니라 중앙 영역과 대응되는 영역에도 배치되어 기판의 무게에 의한 처짐을 방지한다.
상기 기판(110) 상에는 일정한 거리를 두고 복수의 가열부(160)가 배치된다.
가열부(160)는 적외선(IR: infrared) 램프로 이루어지고, 기판(110)의 상면을 가열하기 위해 구비된다.
본 발명의 일 실시예에서는 가열부(160)가 적외선 램프로 이루어진 것으로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 열을 방출할 수 있는 램프는 모두 적용가능하다.
가열부(160)의 수량, 위치 및 기판(110)과의 간격은 기판(110)의 사이즈에 따라 변경 가능하다.
여기서, 기판(110)은 열팽창률이 높은 알칼리 기판으로써, 일반적인 액정표시장치에 사용되는 무알칼리 기판보다 60%이상 저렴한 장점을 가진다.
즉, 본 발명의 액정표시장치용 가열장치는 기판(110)의 전체 온도를 균일하게 할 수 있기 때문에 열팽창률이 높아서 사용이 어려운 알칼리 기판을 액정표시장 치에 사용할 수 있는 장점을 가진다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는 기판(110)의 상면에 복수의 가열부(160)를 구비하여 기판(110)의 상면 및 하면의 온도를 일정하게 유지하여 기판(110)의 종류에 관계없이 가열공정에서 기판(110)의 상면과 하면의 온도 차 또는 기판(110) 표면의 영역별 온도차로 인해 발생할 수 있는 휘어짐을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판(110)의 가열공정 시 기판(110)의 휘어짐을 근본적으로 방지하여 이에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판(110)의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있는 액정표시장치의 가열장치를 이용하여 열팽창률이 높은 알칼리 기판을 액정표시장치에 도입함으로써, 액정표시장치의 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 상면 및 하면의 표면 온도차이를 시뮬레이션하기 위한 액정표시장치의 제조장치를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 핫플레이트의 온도와 기판 상면의 온도를 비교한 도면이고, 도 5A 및 도 5B는 종래의 기판과 본 발명의 기판을 비교한 사진이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 기판(110)의 b 내지 d 영역 상에 가열부(적외선 램프, 160)가 배치되어 기판(110)의 상면과 이와 대응되는 영역의 핫플레이트(도2의 150) 온도를 비교한 결과치가 도시되어 있다.
핫플레이트(도2의 150)의 영역별 온도는 이와 대면되는 기판(110)의 하면 온도와 대응된다. 따라서, 도 3 및 도 4는 기판(110)의 상면 및 하면의 온도를 비교 한 것이다.
표를 참조하면, b 내지 d 영역과 대응되는 핫플레이트(도2의 150)의 온도는 129℃, 128℃, 129℃이고, b 내지 d 영역과 대응되는 기판(110)의 상면 온도는 124℃, 123℃, 125℃로서, 기판(110) 상에 가열부(160) 배치된 경우, 기판(110)의 상면 및 하면의 표면온도 차이는 약 5℃ 이하로 측정되었다.
반면에, 기판(110)상에 가열부(160)가 배치되지 않은 a, e 내지 g 영역의 경우, 핫플레이트(도2의 150)의 온도는 140℃, 128℃, 130℃, 125℃이고, 이와 대응되는 기판(110)의 표면 온도는 111℃, 103℃, 106℃, 102℃로서, 기판(110)의 상면 및 하면의 표면온도 차이가 23℃ 이상으로 측정되었다.
기준온도(℃) a b c d e f g
140 핫플레이트 140 129 128 129 128 130 125
기판의 상면 111 124 123 125 103 106 102
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는 기판(110)을 가열하는 장치로써, 기판(110)의 하면에 배치되는 핫플레이트(도2의 150) 및 기판(110)의 상면을 가열하는 가열부(160)가 배치되어 기판(110)의 상면 및 하면의 표면온도를 일정하게 유지하여 기판(110)의 가열공정에서 발생할 수 있는 기판(110)의 휘어짐을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는 기판(110)의 전체 표면온도를 일정하게 유지하여 열팽창률이 높은 알칼리 기판을 도입함으로써, 일반적인 액정표시장치에서 사용되는 무알칼리 기판보다 저렴한 알칼리 기판을 사용하여 액정표시장치의 제조비용을 줄일 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 기판과 본 발명의 기판을 비교한 사진이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 종래의 기판과 본 발명의 기판을 비교하면, 본 발명의 기판은 종래의 기판에 비해 휘어짐이 현저히 개선된 것을 알 수 있다.
종래의 기판(도 5a)은 가열공정 시에 약 3 ~ 4 mm 정도 휘어지고, 반면에 본 발명의 기판(도 5b)은 휘어짐이 없는 것을 알 수 있다.
이상의 설명에서는 1개의 실시예들에 대해 설명되고 있지만, 본 발명에서 추구하는 기술적 사상인 기판의 상면 및 하면의 온도차이를 일정하게 유지할 수 있도록, 상기 기판상에 가열부(적외선 램프)를 구비하는 액정표시장치의 제조장치에 있어서, 상기 가열부는 기판의 상면을 가열시킬 수 있는 구조에 대해서는 더 많은 실시예들이 존재할 수 있다. 따라서, 이상에서 설명되지 않았지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 어떠한 기술도 본 발명의 기술적 사상으로 간주될 수 있을 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 가열장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 액정표시장치의 가열장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 상면 및 하면의 표면 온도차이를 시뮬레이션하기 위한 액정표시장치의 제조장치를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 핫플레이트의 온도와 기판 상면의 온도를 비교한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 기판과 본 발명의 기판을 비교한 사진이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 기판 150 : 핫플레이트
153 : 가이드 핀 160 : 가열부

Claims (5)

  1. 핫플레이트;
    상기 핫플레이트의 내부에 배치되고 기판 안착 시에 상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 기판방향으로 돌출되는 복수의 가이드 핀; 및
    상기 핫플레이트와 대면되어 상기 기판의 상면을 가열하여 기판의 상면과 하면의 온도를 일정하게 유지하기 위한 복수의 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열부는 열을 발생하는 적외선 램프인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적외선 램프는 상기 기판상에 일정 거리 이격되며, 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 열팽창률이 높은 알칼리 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가열부 및 상기 핫플레이트는 기판상에 형성된 포토레지스트의 경화를 위해 기판의 표면온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
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