KR20150109011A - 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법 - Google Patents

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김연태
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Abstract

본 발명은 코팅층과 접하는 다른 층의 오염을 방지할 수 있는 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 광 경화성 물질을 공급하는 슬릿 노즐, 및 상기 슬릿 노즐에 인접하게 위치하여 광을 조사하는 노광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법{SLOT DIE COATER AND COATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코팅층과 접하는 다른 층의 오염을 방지할 수 있는 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치를 구성하는 두 장의 표시판은 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광부재, 색 필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색 필터, 공통 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
최근에는 한 장의 기판에 각 구성 요소들을 형성하여 비용을 절감하고자 하는 시도가 있다. 이 경우, 액정층을 형성한 후 액정층을 밀봉하기 위한 층을 형성해야 한다. 이 경우 액정층을 밀봉하기 위한 층이 액정 물질과 접촉함에 따라 액정층이 오염되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 코팅층과 접하는 다른 층의 오염을 방지할 수 있는 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 광 경화성 물질을 공급하는 슬릿 노즐, 및 상기 슬릿 노즐에 인접하게 위치하여 광을 조사하는 노광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노광부는 상기 슬릿 노즐에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 상기 슬릿 노즐을 지지하여 이동하는 갠트리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 상기 광 경화성 물질 및 상기 광이 공급되는 위치에 형성되어 있는 스테이지, 및 상기 갠트리가 안착되어 있는 레일을 더 포함할 수 있다.
상기 레일은 상기 스테이지의 서로 마주보는 두 측면에 고정될 수 있다.
상기 노광부는 상기 갠트리에 고정될 수 있다.
상기 갠트리는 제1 갠트리 및 상기 제2 갠트리를 포함하고, 상기 슬릿 노즐은 상기 제1 갠트리에 고정되고, 상기 노광부는 상기 제2 갠트리에 고정될 수 있다.
상기 노광부는 광을 생성하여 공급하는 광원부, 및 상기 광원부의 광 공급 여부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 광원부는 자외선 광을 공급하는 발광 다이오드 또는 고압 수은 램프로 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 광원부의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 노광부는 상기 광원부로부터 공급된 광을 차단하는 셔터를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 셔터의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 슬롯 다이 코터는 표시 장치 제조용으로 이용될 수 있다.
상기 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층, 상기 미세 공간의 일부를 노출시키는 주입구, 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 주입구를 덮도록 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함할 수 있다.
상기 슬롯 다이 코터는 상기 덮개막을 형성하는 단계에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 코팅 방법은 스테이지에 기판을 안착시키는 단계, 슬릿 노즐이 상기 기판 위에 광 경화성 물질을 공급하는 단계, 상기 슬릿 노즐에 인접하게 위치하는 노광부가 상기 기판 위에 광을 조사하는 단계, 상기 광 경화성 물질의 공급을 중단하는 단계, 및 상기 광의 조사를 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노광부는 상기 슬릿 노즐을 따라가면서 상기 광 경화성 물질을 경화시킬 수 있다.
상기 슬릿 노즐 및 상기 노광부는 갠트리에 고정되어 있고, 상기 갠트리의 이동에 따라 상기 슬릿 노즐 및 상기 노광부가 이동할 수 있다.
상기 슬릿 노즐은 상기 기판의 일측 가장자리의 상부로부터 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 상기 광 경화성 물질을 순차적으로 공급하고, 상기 노광부는 상기 기판의 상기 일측 가장자리의 상부로부터 상기 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 기판 위에는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층, 상기 미세 공간의 일부를 노출시키는 주입구, 및 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층이 형성될 수 있다.
상기 기판 위에 상기 광 경화성 물질을 공급하고, 상기 광을 조사하여, 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 코팅 방법은 슬릿 노즐과 인접하게 노광부가 배치되어, 광 경화성 물질을 코팅한 직후에 경화 공정이 진행됨으로써, 코팅층과 접하는 다른 층의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 노광부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 슬릿 노즐 및 노광부의 이동 과정을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 슬릿 노즐 및 노광부의 이동 과정을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 일부를 나타낸 배치도이다.
도 11은 XI-XI선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 XII-XII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 단면도이다.
도 13 및 도 14는 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간에 따른 액정 층의 오염의 정도를 나타낸 그래프이다.
도 15 내지 도 17은 참고예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 형성한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 21 내지 도 23은 표시 장치의 가장자리 부근에서의 덮개막의 두께를 나타낸 그래프이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 일부를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터(500)는 슬릿 노즐(520), 및 슬릿 노즐(520)에 인접하게 위치하는 노광부(560)를 포함한다.
슬릿 노즐(520)은 광 경화성 물질을 공급하여 기판(100) 위에 코팅층(600)을 형성한다. 광 경화성 물질은 액상으로 이루어져 기판(100) 위에 균일하게 도포될 수 있다.
노광부(560)는 광을 조사하여 코팅층(600)을 경화시킨다. 광 경화성 물질로 이루어진 코팅층(600)에 광이 조사되면 액상으로 이루어져 있었던 코팅층(600)이 단단하게 굳어진다. 광 경화성 물질은 자외선 경화성 물질로 이루어질 수 있고, 노광부(560)가 조사하는 광은 자외선 광일 수 있다.
노광부(560)는 슬릿 노즐(520)에 고정되어 있다. 따라서, 슬릿 노즐(520)이 이동하면 노광부(560)도 슬릿 노즐(520)의 이동 방향을 따라서 이동하게 된다. 슬릿 노즐(520)로부터 공급된 광 경화성 물질은 슬릿 노즐(520)을 따라 이동하는 노광부(560)에 의해 바로 경화된다. 즉, 광 경화성 물질이 공급된 직후에 경화가 됨으로써, 코팅층(600)과 접하고 있는 다른 층이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
노광부(560)는 광 경화성 물질이 공급된 직후에 광의 조사를 시작하고, 광 경화성 물질의 공급이 중단된 이후에 광의 조사를 종료한다.
이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 노광부(560)에 대해 더욱 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 노광부를 나타낸 블록도이다.
먼저, 도 3을 참조하면 노광부(560)는 광을 생성하여 공급하는 광원부(562), 및 광원부(562)의 광 공급 여부를 제어하는 제어부(564)를 포함할 수 있다.
광원부(562)는 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 또는 고압 수은 램프 등으로 이루어질 수 있다. 광원부(562)는 자외선 광을 공급할 수 있는 다양한 발광 부재로 이루어질 수 있다.
제어부(564)는 광원부(562)의 온/오프를 제어한다. 제어부(564)가 광원부(562)의 전원을 켜면 광원부(562)가 광을 조사한다. 제어부(564)가 광원부(562)의 전원을 끄면 광원부(562)가 광의 조사를 중단한다.
다음으로, 도 4를 참조하면 노광부(560)는 광을 생성하여 공급하는 광원부(562), 광원부(562)의 광 공급 여부를 제어하는 제어부(564), 및 광원부(562)로부터 공급된 광을 차단하는 셔터(566)를 포함할 수 있다.
셔터(566)는 광원부(562)의 광이 공급되는 부분을 가리는 위치에 형성된다.
제어부(564)는 셔터(566)의 온/오프를 제어한다. 광원부(562)의 전원이 켜진 상태에서, 제어부(564)가 셔터(566)를 활성화시키면 광원부(562)로부터 나오는 광이 셔터(566)에 의해 차단된다. 광원부(562)의 전원이 켜진 상태에서, 제어부(564)가 셔터(566)를 비활성화시키면 광원부(562)로부터 나오는 광이 외부로 빠져나올 수 있다.
셔터(566)를 이용하여 광 공급 여부를 제어하는 방식에서는 광원부(562)의 예열 시간에 따른 지연을 방지할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터(500)는 슬릿 노즐(520)을 지지하는 갠트리(530), 갠트리(530)가 안착되어 있는 레일(510)을 더 포함한다.
갠트리(530)에는 슬릿 노즐(520)이 고정될 수 있다. 예를 들면, 슬릿 노즐이 갠트리(530)에 부착될 수 있다. 갠트리(530)는 레일(510)에 안착되어 레일(510)이 형성되어 있는 방향을 따라 이동할 수 있다. 갠트리(530)의 이동에 따라 슬릿 노즐(520)도 함께 이동하면서 광 경화성 물질을 기판(100)에 전체적으로 공급할 수 있다.
레일(510)은 갠트리(530)의 양측 가장자리에 배치된다. 두 개의 레일이 갠트리(530)의 양측에 나란히 배치될 수 있다.
슬릿 노즐(520)이 광 경화성 물질을 공급하는 방향과 노광부(560)가 광을 조사하는 방향은 실질적으로 동일한다. 광 경화성 물질 및 광이 공급되는 위치에는 스테이지(540)가 위치한다. 따라서, 광 경화성 물질 및 광이 공급되는 방향은 스테이지(540)와 수직을 이룬다. 스테이지(540)에는 기판(100)이 안착하게 된다. 스테이지(540)는 대략 사각형으로 이루어지고, 레일(510)은 스테이지(540)의 서로 마주보는 두 측면에 고정될 수 있다.
예를 들면, 스테이지(540)는 서로 마주보는 제1 가장자리와 제2 가장자리, 서로 마주보는 제3 가장자리와 제4 가장자리를 포함한다. 이때, 레일(510)은 스테이지(540)의 제1 가장자리와 제2 가장자리에 각각 배치될 수 있다. 또한, 갠트리(530)는 스테이지(540)의 제3 가장자리로부터 제4 가장자리를 향해 이동하게 된다. 갠트리(530)의 이동에 따라 슬릿 노즐(520) 및 노광부(560)도 스테이지(540)의 제3 가장자리로부터 제4 가장자리를 향해 이동하게 된다. 슬릿 노즐(520) 및 노광부(560)의 이동에 의해 스테이지(540), 기판(100) 등이 영향을 받지 않도록, 슬릿 노즐(520)과 스테이지(540) 사이의 간격 및 노광부(560)와 스테이지(540) 사이의 간격은 일정하게 유지되도록 한다.
노광부(560)는 슬릿 노즐(520)에 직접적으로 고정될 수 있다. 즉, 노광부(560)의 일 측면이 슬릿 노즐(520)의 일 측면에 부착될 수 있다. 또는 노광부(560)가 다른 수단에 의해 슬릿 노즐(520)에 고정될 수도 있다. 예를 들면, 슬릿 노즐(520)이 갠트리(530)에 고정되고, 노광부(560)도 갠트리(530)에 고정됨으로써, 노광부(560)가 간접적으로 슬릿 노즐(520)에 고정될 수 있다.
크기가 매우 큰 기판(100) 위에 코팅을 하게 되는 경우 스테이지(540)의 크기도 커지고, 이에 따라 슬릿 노즐(520)의 크기도 증가하게 된다. 이러한 경우 하나의 갠트리(530)에 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)를 함께 고정하게 되면, 갠트리(530)의 지지력이 상대적으로 낮아질 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 복수의 갠트리(530)를 마련하여 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)를 각각 지지하도록 할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 복수의 갠트리가 형성되어 있는 본 발명의 다른 실시예에 의한 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 나타낸 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 레일(510)에는 두 개의 갠트리(532, 534)가 안착되어 있다. 갠트리(532, 534)는 제1 갠트리(532) 및 제2 갠트리(534)로 이루어져 있다. 슬릿 노즐(520)은 제1 갠트리(532)에 고정되어 있고, 노광부(560)는 제2 갠트리(534)에 고정되어 있다. 제1 갠트리(532)와 제2 갠트리(534)는 동일한 레일(510) 위에 안착되어 있으므로, 동일한 방향으로 이동할 수 있다.
먼저, 제1 갠트리(532)의 이동에 따라 슬릿 노즐(520)이 광 경화성 물질을 공급하게 된다. 뒤따라 제2 갠트리(534)가 이동함에 따라 노광부(560)가 광을 조사하여 광 경화성 물질을 경화시킨다. 제1 갠트리(532)와 제2 갠트리(534)를 동시에 이동시킴으로써, 광 경화성 물질이 공급된 직후에 경화될 수 있도록 한다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 광 경화성 물질을 코팅하는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 슬릿 노즐 및 노광부의 이동 과정을 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터의 슬릿 노즐 및 노광부의 이동 과정을 도시한 단면도이다. 도 6 및 도 7에서 화살표가 슬릿 노즐 및 노광부의 이동 방향을 나타내고 있다.
먼저, 스테이지(590)에 기판(100)을 안착시킨다. 이때, 도 6 및 도 7의 좌측 가장자리에 도시되어 있는 바와 같이 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)는 대기 상태에 있다. 이때, 슬릿 노즐(520)은 광 경화성 물질을 공급하지 않고, 노광부(560)는 광을 공급하지 않는 상태에 있다.
이어, 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)가 화살표 방향을 따라 이동한다. 이동 과정에서 슬릿 노즐(520) 및 노광부(560)의 높이도 낮아지게 된다. 즉, 기판(100)과의 거리가 가까워진다. 슬릿 노즐(520)이 기판(100)의 일측 가장자리에 이르게 되면, 광 경화성 물질을 공급하기 시작한다. 공급된 광 경화성 물질이 기판(100) 위에 제공되어 코팅층(600)을 형성한다.
이어, 노광부(560)가 기판(100)의 일측 가장자리의 상부에 이르게 되면, 광을 조사하기 시작한다. 조사된 광이 코팅층(600)을 이루는 광 경화성 물질을 경화시킨다. 따라서, 코팅층(600)은 단단하게 굳어진다.
이어, 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)는 이동한다. 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)는 갠트리에 고정되어 있으므로, 갠트리의 이동에 따라 슬릿 노즐(520)과 노광부(560)도 이동하게 된다. 슬릿 노즐(520)은 기판(100)의 일측 가장자리의 상부로부터 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 광 경화성 물질을 순차적으로 공급한다. 노광부(560)는 기판(100)의 일측 가장자리의 상부로부터 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 광을 조사한다. 노광부(560)는 슬릿 노즐(520)을 따라가면서 광 경화성 물질을 경화시킨다. 따라서, 광 경화성 물질이 공급된 직후에 경화가 됨으로써, 코팅층(600)과 접하고 있는 다른 층이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
슬릿 노즐(520)이 기판(100)의 타측 가장자리의 상부에 이르게 되면, 광 경화성 물질의 공급을 중단한다. 또한, 노광부(560)가 기판(100)의 타측 가장자리의 상부를 지나면 광의 조사를 중단한다. 광 경화성 물질 및 광의 조사가 중단되면, 슬릿 노즐(520) 및 노광부(560)의 높이는 다시 높아진다. 즉, 기판(100)과의 거리가 멀어진다.
이어, 슬릿 노즐(520) 및 노광부(560)는 이동 방향을 변경하여 다시 기판(100)의 일측 가장자리로 되돌아간다. 코팅층(600)의 형성이 완료된 기판(100)은 스테이지(590)로부터 분리되고, 스테이지(590)에는 새로운 기판(100)이 안착된다.
상기에서 슬릿 노즐 및 노광부가 갠트리에 안착되어 이동하는 방법에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 슬릿 노즐 및 노광부는 이동하지 않고, 스테이지의 이동을 통해 기판에 전체적으로 코팅층을 형성하는 방법도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 표시 장치 제조용으로 이용될 수 있다. 이하에서는 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치에 대해 설명한다.
먼저, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110)을 포함한다.
기판(110) 위에는 지붕층(360)에 의해 덮여있는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 행 방향으로 뻗어있고, 하나의 지붕층(360) 아래에는 복수의 미세 공간(305)이 형성되어 있다.
미세 공간(305)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있으며, 열 방향으로 인접한 미세 공간(305)들 사이에는 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 행 방향으로 인접한 미세 공간(305)들 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.
복수의 지붕층(360)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있다. 제1 골짜기(V1)와 접하는 부분에서 미세 공간(305)은 지붕층(360)에 의해 덮여있지 않고, 외부로 노출될 수 있다. 이를 주입구(307a, 307b)라 한다.
주입구(307a, 307b)는 미세 공간(305)의 양측 가장자리에 형성되어 있다. 주입구(307a, 307b)는 제1 주입구(307a)와 제2 주입구(307b)로 이루어지고, 제1 주입구(307a)는 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면을 노출시키도록 형성되고, 제2 주입구(307b)는 미세 공간(305)의 제2 가장자리의 측면을 노출시키도록 형성된다. 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면과 제2 가장자리의 측면은 서로 마주본다.
각 지붕층(360)은 인접한 제2 골짜기(V2)들 사이에서 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어, 미세 공간(305)을 형성한다. 즉, 지붕층(360)은 주입구(307a, 307b)가 형성되어 있는 제1 가장자리 및 제2 가장자리의 측면을 제외한 나머지 측면들을 덮도록 형성되어 있다.
상기에서 설명한 표시 장치의 구조는 예시에 불과하며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 미세 공간(305), 제1 골짜기(V1), 및 제2 골짜기(V2)의 배치 형태의 변경이 가능하고, 복수의 지붕층(360)이 제1 골짜기(V1)에서 서로 연결될 수도 있으며, 각 지붕층(360)의 일부가 제2 골짜기(V2)에서 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어 인접한 미세 공간(305)이 서로 연결될 수도 있다.
이하에서 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 한 화소에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171h, 171l)과 이에 연결되어 있는 화소(PX)를 포함한다. 도시는 생략하였으나, 복수의 화소(PX)가 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
각 화소(PX)는 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)를 포함할 수 있다. 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)은 상하로 배치될 수 있다. 이때, 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb) 사이에는 화소 행 방향을 따라서 제1 골짜기(V1)가 위치할 수 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치할 수 있다.
신호선(121, 171h, 171l)은 게이트 신호를 전달하는 게이트선(121), 서로 다른 데이터 전압을 전달하는 제1 데이터선(171h) 및 제2 데이터선(171l)을 포함한다.
게이트선(121) 및 제1 데이터선(171h)에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터(Qh)가 형성되어 있고, 게이트선(121) 및 제2 데이터선(171l)에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 형성되어 있다.
제1 부화소(PXa)에는 제1 박막 트랜지스터(Qh)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clch)가 형성되어 있고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 박막 트랜지스터(Ql)와 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcl)가 형성되어 있다.
제1 박막 트랜지스터(Qh)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제1 데이터선(171h)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clch)에 연결되어 있다.
제2 박막 트랜지스터(Ql)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제2 데이터선(171l)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcl)에 연결되어 있다.
이러한 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(121)에 게이트 온 전압이 인가되면, 이에 연결된 제1 박막 트랜지스터(Qh)와 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 턴 온 상태가 되고, 제1 및 제2 데이터선(171h, 171l)을 통해 전달된 서로 다른 데이터 전압에 의해 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)가 충전된다. 제2 데이터선(171l)에 의해 전달되는 데이터 전압은 제1 데이터선(171h)에 의해 전달되는 데이터 전압보다 낮다. 따라서, 제2 액정 축전기(Clcl)는 제1 액정 축전기(Clch)보다 낮은 전압으로 충전되도록 하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 한 화소의 구조에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 일부를 나타낸 배치도이고, 도 11은 XI-XI선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 단면도이다. 도 12는 XII-XII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 제조된 표시 장치의 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 기판(110) 위에 게이트선(121, gate line) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되는 제1 게이트 전극(124h, first gate electrode) 및 제2 게이트 전극(124l, second gate electrode)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 열 방향으로 인접하는 두 개의 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 게이트선(121)은 제1 골짜기(V1)에 위치한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 평면도 상에서 게이트선(121)의 상측으로 돌출되어 있다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)의 돌출 형태는 다양하게 변형이 가능하다.
기판(110) 위에는 유지 전극선(131) 및 유지 전극선(131)으로부터 돌출되는 유지 전극(133, 135)이 더 형성될 수 있다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 나란한 방향으로 뻗어 있으며, 게이트선(121)과 이격되도록 형성된다. 유지 전극선(131)에는 일정한 전압이 인가될 수 있다. 유지 전극선(131)의 위로 돌출되는 유지 전극(133)은 제1 부화소(PXa)의 가장자리를 둘러싸도록 형성된다. 유지 전극선(131)의 아래로 돌출되는 유지 전극(135)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)과 인접하도록 형성된다.
게이트선(121), 제1 게이트 전극(124h), 제2 게이트 전극(124l), 유지 전극선(131), 및 유지 전극(133, 135) 위에는 게이트 절연막(140, gate insulating layer)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154h, first semiconductor) 및 제2 반도체(154l, second semiconductor)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154h)는 제1 게이트 전극(124h) 위에 위치할 수 있고, 제2 반도체(154l)는 제2 게이트 전극(124l) 위에 위치할 수 있다. 제1 반도체(154h)는 제1 데이터선(171h)의 아래에도 형성될 수 있고, 제2 반도체(154l)는 제2 데이터선(171l)의 아래에도 형성될 수 있다. 제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l)는 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l) 위에는 각각 저항성 접촉 부재(ohmic contact member)(도시하지 않음)가 더 형성될 수 있다. 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 데이터선(171h, first data line), 제2 데이터선(171l, second data line), 제1 소스 전극(173h, first source electrode), 제1 드레인 전극(175h, first drain electrode), 제2 소스 전극(173l, second electrode), 및 제2 드레인 전극(175l, second electrode)이 형성되어 있다.
제1 데이터선(171h) 및 제2 데이터선(171l)은 데이터 신호를 전달하며 제2 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 데이터선(171)은 행 방향으로 인접하는 두 개의 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 데이터선(171)은 제2 골짜기(V2)에 위치한다.
제1 데이터선(171h)과 제2 데이터선(171l)는 서로 다른 데이터 전압을 전달한다. 제2 데이터선(171l)에 의해 전달되는 데이터 전압은 제1 데이터선(171h)에 의해 전달되는 데이터 전압보다 낮다.
제1 소스 전극(173h)은 제1 데이터선(171h)으로부터 제1 게이트 전극(124h) 위로 돌출되도록 형성되고, 제2 소스 전극(173l)은 제2 데이터선(171l)으로부터 제2 게이트 전극(124l) 위로 돌출되도록 형성되어 있다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)의 아래로 돌출되어 있는 유지 전극(135)과 중첩하고 있다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 막대형 끝 부분은 각각 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)에 의해 일부 둘러싸여 있다.
제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l), 제1 및 제2 소스 전극(173h, 173l), 제1 및 제2 드레인 전극(175h, 175l)은 제1 및 제2 반도체(154h, 154l)와 함께 각각 제1 및 제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh, Ql)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h, 173l)과 각 드레인 전극(175h, 175l) 사이의 각 반도체(154h, 154l)에 형성되어 있다.
제1 데이터선(171h), 제2 데이터선(171l), 제1 소스 전극(173h), 제1 드레인 전극(175h), 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이로 노출되어 있는 제1 반도체(154h), 제2 소스 전극(173l), 제2 드레인 전극(175l), 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이로 노출되어 있는 제2 반도체(154l) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 각 화소(PX) 내에 색필터(230)가 형성되어 있다.
각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 등을 표시할 수도 있다. 색필터(230)는 제1 골짜기(V1)에는 형성되지 않을 수 있다.
이웃하는 색필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소(PX)의 경계부와 박막 트랜지스터(Qh, Ql) 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다. 즉, 차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1) 및 제2 골짜기(V2)에 형성될 수 있다. 색필터(230)와 차광 부재(220)는 일부 영역에서 서로 중첩될 수도 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 더 형성될 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 색필터(230)들을 평탄화시키는 역할을 할 수 있다.
제1 절연층(240) 위에는 제2 절연층(250)이 더 형성될 수 있다. 제2 절연층(250)은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 색필터(230) 및 제1 절연층(240)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
보호막(180), 제1 절연층(240), 및 제2 절연층(250)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분을 드러내는 제1 접촉 구멍(181h)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(181l)이 형성되어 있다.
제2 절연층(250) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(191)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다. 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)을 중심으로 화소(PX)의 위와 아래에 배치되어 있다. 즉, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있으며, 제1 부화소 전극(191h)은 제1 부화소(PXa)에 위치하고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 부화소(PXb)에 위치한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 접촉 구멍(181h)을 통해 제1 드레인 전극(175h)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 접촉 구멍(181l)을 통해 제2 드레인 전극(175l)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(Qh) 및 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 온 상태일 때 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 서로 다른 데이터 전압을 인가 받게 된다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 전계가 형성될 수 있다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각은 가로 줄기부(193h, 193l), 가로 줄기부(193h, 193l)와 교차하는 세로 줄기부(192h, 192l)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 복수의 미세 가지부(194h, 194l)를 포함한다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193h, 193l)와 세로 줄기부(192h, 192l)에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(194h, 194l)는 가로 줄기부(193h, 193l) 및 세로 줄기부(192h, 192l)로부터 비스듬하게 뻗어 있으며 그 뻗는 방향은 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193h, 193l)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룰 수 있다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194h, 194l)가 뻗어 있는 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 실시예에서 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)의 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 화소의 배치 형태, 박막 트랜지스터의 구조 및 화소 전극의 형상은 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 변형이 가능하다.
화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)으로부터 일정한 거리를 가지고 이격되도록 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 미세 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 즉, 미세 공간(305)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다. 공통 전극(270)은 행 방향으로 형성되어 있고, 미세 공간(305) 위와 제2 골짜기(V2)에 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 미세 공간(305)의 상부면과 측면을 덮도록 형성되어 있다. 미세 공간(305)의 폭과 넓이는 표시 장치의 크기 및 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
각 화소(PX)에서는 공통 전극(270)이 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어 미세 공간(305)이 형성되고 있으나, 제2 골짜기(V2)에서는 공통 전극(270)이 기판(110)에 부착되도록 형성되어 있다. 제2 골짜기(V2)에서 공통 전극(270)은 제2 절연층(250) 바로 위에 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 공통 전극(270)에는 일정한 전압이 인가될 수 있고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성될 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191)에 의해 덮여있지 않은 제2 절연층(250) 바로 위에도 형성될 수 있다.
제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 아래에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측벽에서 연결될 수 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 미세 공간(305) 내에는 액정 분자(310)들로 이루어진 액정층이 형성되어 있다. 액정 분자(310)들은 음의 유전율 이방성을 가지며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 미세 공간(305) 내에 위치한 액정 분자(310)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(310)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
공통 전극(270) 위에는 제3 절연층(350)이 더 형성될 수 있다. 제3 절연층(350)은 공통 전극(270) 위에 형성되어 있고, 공통 전극(270)의 가장자리는 계단형으로 이루어지므로 제3 절연층(350)의 가장자리도 계단형으로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(350)은 제2 골짜기(V2)와 인접한 부분이 계단형으로 이루어진다.
제3 절연층(350)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제3 절연층(350) 위에는 지붕층(360)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(360)은 유기 물질을 이용하여 두껍게 형성되므로, 공통 전극(270) 및 제3 절연층(350)이 계단형으로 이루어지는 부분 상부에서도 평탄하게 형성된다. 지붕층(360)은 행 방향으로 형성되어 있고, 미세 공간(305) 위와 제2 골짜기(V2)에 형성되어 있다. 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면과 측면을 덮도록 형성되어 있다. 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지시키는 역할을 할 수 있다. 지붕층(360)은 화소 전극(191)과 미세 공간(305)을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있다.
공통 전극(270) 및 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측면을 노출시키도록 형성되며, 미세 공간(305)이 공통 전극(270) 및 지붕층(360)에 의해 덮여있지 않은 부분을 주입구(307a, 307b)라 한다. 주입구(307a, 307b)는 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면을 노출시키는 제1 주입구(307a) 및 미세 공간(305)의 제2 가장자리의 측면의 노출시키는 제2 주입구(307b)를 포함한다. 제1 가장자리와 제2 가장자리는 서로 마주보는 가장자리로써, 예를 들면, 평면도 상에서 제1 가장자리가 미세 공간(305)의 상측 가장자리이고, 제2 가장자리가 미세 공간(305)의 하측 가장자리일 수 있다. 주입구(307a, 307b)는 제1 골짜기(V1)와 인접하고 있는 미세 공간(305)의 가장자리 측면을 노출시킨다. 주입구(307a, 307b)에 의해 미세 공간(305)이 노출되어 있으므로, 주입구(307a, 307b)를 통해 미세 공간(305) 내부로 배향액 또는 액정 물질 등을 주입할 수 있다.
지붕층(360) 위에는 제4 절연층(370)이 더 형성될 수 있다. 제4 절연층(370)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제4 절연층(370)은 지붕층(360)의 상부면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 제4 절연층(370)은 유기 물질로 이루어진 지붕층(360)을 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제4 절연층(370) 위에는 덮개막(390)이 형성되어 있다. 덮개막(390)은 미세 공간(305)의 일부를 외부로 노출시키는 주입구(307a, 307b)를 덮도록 형성된다. 즉, 덮개막(390)은 미세 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(310)가 외부로 나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉할 수 있다.
덮개막(390)은 광 경화성 물질로 이루어진다. 덮개막(390)은 액정 분자(310)와 접촉하게 되므로, 액정층을 오염시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 덮개막(390)을 형성하여 액정층의 오염을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 슬릿 노즐을 통해 광 경화성 물질을 기판(110) 위에 공급한 직후에 노광부에 의해 광 경화성 물질이 경화되도록 할 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질이 액정층을 오염시키기 전에 경화됨으로써, 덮개막(390)이 액정층을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
덮개막(390)은 이중막, 삼중막 등과 같이 다중막으로 이루어질 수도 있다. 이중막은 서로 다른 물질로 이루어진 두 개의 층으로 이루어져 있다. 삼중막은 세 개의 층으로 이루어지고, 서로 인접하는 층의 물질이 서로 다르다. 예를 들면, 덮개막(390)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 표시 장치의 상하부 면에는 편광판이 더 형성될 수 있다. 편광판은 제1 편광판 및 제2 편광판으로 이루어질 수 있다. 제1 편광판은 기판(110)의 하부 면에 부착되고, 제2 편광판은 덮개막(390) 위에 부착될 수 있다.
이하에서는 도 13 및 도 14를 참조하여, 광 경화성 물질이 액정층의 오염에 영향을 주는 인자에 대해 설명한다.
도 13 및 도 14는 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간에 따른 액정 층의 오염의 정도를 나타낸 그래프이다.
도 13에서는 액정층의 오염의 정도를 판단하기 위해 상전이 온도의 변화량(△Tni)을 사용한다. 상전이 온도(Tni)는 액정층이 네마틱(Nematic) 상태에서 등방성(Isotropic) 상태로 바뀌는 온도이다. 액정층이 오염되면 상전이 온도(Tni)가 감소하게 된다. 따라서, 상전이 온도의 변화량(△Tni)이 클수록 액정층이 많이 오염되었음을 나타낸다.
도 13의 그래프에서 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간이 길어질수록 상전이 온도의 변화량(△Tni)이 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간이 길어질수록 액정층이 더 많이 오염됨을 알 수 있다.
또한, 광 경화성 물질의 농도가 10000cp일 때보다 6000cp일 때 상전이 온도의 변화량(△Tni)이 커지고, 광 경화성 물질의 농도가 6000cp일 때보다 3000cp일 때 상전이 온도의 변화량(△Tni)이 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질의 농도가 낮을수록 액정층이 더 많이 오염됨을 알 수 있다.
도 14에서는 액정층의 오염의 정도를 판단하기 위해 액정층 내에 광 경화성 물질이 침투한 면적을 사용한다. 액정층 내에 광 경화성 물질이 침투한 면적이 클수록 액정층이 많이 오염되었음을 나타낸다.
도 14의 그래프에서 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간이 길어질수록 침투 면적이 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질과 액정층의 접촉 시간이 길어질수록 액정층이 더 많이 오염됨을 알 수 있다.
또한, 광 경화성 물질의 농도가 10000cp일 때보다 6000cp일 때 침투 면적이 커지고, 광 경화성 물질의 농도가 6000cp일 때보다 3000cp일 때 침투 면적이 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질의 농도가 낮을수록 액정층이 더 많이 오염됨을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터는 슬릿 노즐과 노광부를 함께 포함하고, 슬릿 노즐과 노광부를 인접하게 배치함으로써, 광 경화성 물질이 기판 위에 공급된 후 경화되기까지의 시간을 줄일 수 있다. 따라서, 광 경화성 물질이 낮은 농도로 액정층과 접촉하는 시간을 줄일 수 있고, 액정층이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 15 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 표시 장치의 덮개막을 형성함으로써 액정층이 오염되지 않음을 실험 결과를 통해 살펴본다.
도 15 내지 도 17은 참고예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다. 도 15 내지 도 17의 표시 장치는 광 경화성 물질을 기판 위에 전체적으로 형성한 후 별도의 노광 장치를 이용하여 광 경화성 물질을 경화하여 덮개막을 형성한 경우를 나타낸다. 도 18 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 형성한 표시 장치를 나타낸 도면이다. 도 15 및 도 18은 눈으로 관찰한 결과를 나타낸다. 도 16 및 도 19는 각 화소에 전압이 인가되지 않은 초기 상태(액정층에 형성된 전기장이 0V인 경우)를 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다. 도 17 및 도 20은 각 화소에 전압이 인가된 상태(액정층에 형성된 전기장이 9V인 경우)를 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
도 15 내지 도 17의 표시 장치에서는 광 경화성 물질이 기판 위에 공급된 후 경화되기까지의 시간이 길어져 액정층을 오염시켜 얼룩이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 18 내지 도 20의 표시 장치에서는 광 경화성 물질이 기판 위에 공급된 직후 경화됨으로써, 액정층이 오염되지 않아 선명한 화면을 표시하는 것을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 21 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 표시 장치의 덮개막을 형성함으로써, 덮개막의 상부면이 균일하게 형성될 수 있음을 실험 결과를 통해 살펴본다.
도 21 내지 도 23은 표시 장치의 가장자리 부근에서의 덮개막의 두께를 나타낸 그래프이다.
표시 장치의 평면 형상은 대략 사각형으로 이루어질 수 있고, 표시 장치는 서로 마주보는 제1 가장자리와 제2 가장자리, 서로 마주보는 제3 가장자리와 제4 가장자리를 포함한다. 덮개막은 표시 장치의 제1 가장자리로부터 형성이 시작되어 제2 가장자리를 향해 형성된다.
도 21은 제3 가장자리로부터의 거리에 따른 덮개막의 두께를 나타내고, 도 22 및 도 23은 제1 가장자리로부터의 거리에 따른 덮개막의 두께를 나타낸다. 도 23에서 제1 가장자리로부터 거리가 200mm 이상인 지점이 제2 가장자리를 나타낸다.
먼저, 참고예에 의한 표시 장치의 덮개막을 살펴보면, 제1 가장자리, 제2 가장자리, 및 제3 가장자리에서 덮개막의 두께가 다른 부분에 비해 특히 높아지는 것을 확인할 수 있다. 광 경화성 물질이 기판 위에 공급된 후 경화되기까지의 시간이 길어짐에 따라 덮개막의 가장자리가 들뜨게 되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슬롯 다이 코터를 이용하여 표시 장치의 덮개막을 형성한 경우를 살펴보면, 덮개막의 가장자리의 두께가 다른 부분의 두께와 유사한 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 광 경화성 물질이 기판 위에 공급된 직후 경화됨으로써, 덮개막의 상부면이 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 덮개막을 형성한 이후에 진행되는 공정, 예를 들면, 편광판 부착 공정 등에서 막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기판 310: 액정 분자
390: 덮개막 500: 슬롯 다이 코터
510: 레일 520: 슬릿 노즐
530: 갠트리 532: 제1 갠트리
534: 제2 갠트리 540: 스테이지
560: 노광부 562: 광원부
564: 제어부 566: 셔터
590: 스테이지 600: 코팅층

Claims (20)

  1. 광 경화성 물질을 공급하는 슬릿 노즐, 및
    상기 슬릿 노즐에 인접하게 위치하여 광을 조사하는 노광부를 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노광부는 상기 슬릿 노즐에 고정되어 있는,
    슬롯 다이 코터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 슬릿 노즐을 지지하여 이동하는 갠트리를 더 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광 경화성 물질 및 상기 광이 공급되는 위치에 형성되어 있는 스테이지, 및
    상기 갠트리가 안착되어 있는 레일을 더 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 레일은 상기 스테이지의 서로 마주보는 두 측면에 고정되어 있는,
    슬롯 다이 코터.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 노광부는 상기 갠트리에 고정되어 있는,
    슬롯 다이 코터.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 갠트리는 제1 갠트리 및 상기 제2 갠트리를 포함하고,
    상기 슬릿 노즐은 상기 제1 갠트리에 고정되고,
    상기 노광부는 상기 제2 갠트리에 고정되어 있는,
    슬롯 다이 코터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 노광부는,
    광을 생성하여 공급하는 광원부, 및
    상기 광원부의 광 공급 여부를 제어하는 제어부를 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 광원부는 자외선 광을 공급하는 발광 다이오드 또는 고압 수은 램프로 이루어지는,
    슬롯 다이 코터.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광원부의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 노광부는 상기 광원부로부터 공급된 광을 차단하는 셔터를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 셔터의 온/오프를 제어하는,
    슬롯 다이 코터.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯 다이 코터는 표시 장치 제조용으로 이용되는,
    슬롯 다이 코터.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층,
    상기 미세 공간의 일부를 노출시키는 주입구,
    상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및
    상기 주입구를 덮도록 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하는,
    슬롯 다이 코터.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 슬롯 다이 코터는 상기 덮개막을 형성하는 단계에 이용되는,
    슬롯 다이 코터.
  15. 스테이지에 기판을 안착시키는 단계,
    슬릿 노즐이 상기 기판 위에 광 경화성 물질을 공급하는 단계,
    상기 슬릿 노즐에 인접하게 위치하는 노광부가 상기 기판 위에 광을 조사하는 단계,
    상기 광 경화성 물질의 공급을 중단하는 단계, 및
    상기 광의 조사를 중단하는 단계를 포함하는,
    코팅 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 노광부는 상기 슬릿 노즐을 따라가면서 상기 광 경화성 물질을 경화시키는,
    코팅 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 슬릿 노즐 및 상기 노광부는 갠트리에 고정되어 있고,
    상기 갠트리의 이동에 따라 상기 슬릿 노즐 및 상기 노광부가 이동하는,
    코팅 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 슬릿 노즐은 상기 기판의 일측 가장자리의 상부로부터 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 상기 광 경화성 물질을 순차적으로 공급하고,
    상기 노광부는 상기 기판의 상기 일측 가장자리의 상부로부터 상기 타측 가장자리의 상부를 향해 이동하면서 상기 광을 조사하는,
    코팅 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 기판 위에는
    박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층,
    상기 미세 공간의 일부를 노출시키는 주입구, 및
    상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층이 형성되어 있는,
    코팅 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 기판 위에 상기 광 경화성 물질을 공급하고, 상기 광을 조사하여, 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 형성하는,
    코팅 방법.
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