KR20050064396A - Apparatus for forming alignment film of liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시소자의 배향막 형성장치에 관한 것으로, 복수의 홀이 형성되어, 상기 홀을 통해 기판 상에 배향액을 도포하는 배향막 도포기와, 상기 기판을 이동시키며, 상기 배향막 도포기로부터 토출된 배향액을 기판 전면에 도포하는 스테이지와, 상기 스테이지 일측에 구비되어, 기판을 원하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 포함하여 구성된 액정표시소자의 배향막 형성장치를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device, wherein a plurality of holes are formed, and an alignment film applicator for applying an alignment liquid onto a substrate through the holes, and the substrate is moved and discharged from the alignment film applicator. Provided is an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device comprising a stage for applying an alignment liquid to the entire surface of the substrate and a rotating means provided on one side of the stage to rotate the substrate in a desired direction.
Description
본 발명은 액정표시소자의 배향막 형성장치에 관한 것으로, 특히 균일한 두께의 배향막을 형성하고, 배향막 얼룩을 개선할 수 있는 액정표시소자의 배향막 형성장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device, and more particularly to an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device capable of forming an alignment film having a uniform thickness and improving unevenness of the alignment film.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.Recently, with the development of various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, there is a growing demand for flat panel display devices for light and thin applications. Such flat panel displays are being actively researched, such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), but mass production technology, ease of driving means, Liquid crystal display devices (LCDs) are in the spotlight for reasons of implementation.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도면에 도시한 바와 같이, 액정표시소자(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판으로써, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 칼라필터(Color Filter)기판으로써, 실제 칼라를 구현하기 위한 칼라필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.1 schematically illustrates a cross section of a general liquid crystal display device. As shown in the figure, the liquid crystal display device 1 is composed of a lower substrate 5 and an upper substrate 3 and a liquid crystal layer 7 formed between the lower substrate 5 and the upper substrate 3. . Although the lower substrate 5 is a driving element array substrate, although not shown in the drawing, a plurality of pixels are formed on the lower substrate 5, and each pixel is driven such as a thin film transistor. An element is formed. The upper substrate 3 is a color filter substrate, and a color filter layer for realizing color is formed. In addition, a pixel electrode and a common electrode are formed on the lower substrate 5 and the upper substrate 3, respectively, and an alignment film for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 7 is coated.
상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.The lower substrate 5 and the upper substrate 3 are bonded by a sealing material 9, and a liquid crystal layer 7 is formed therebetween, and is driven by a driving element formed on the lower substrate 5. Information is displayed by controlling the amount of light passing through the liquid crystal layer by driving the liquid crystal molecules.
액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판 공정과 상부기판(3)에 칼라필터를 형성하는 칼라필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The manufacturing process of the liquid crystal display device can be largely divided into a driving element array substrate process of forming a driving element on the lower substrate 5, a color filter substrate process of forming a color filter on the upper substrate 3, and a cell process. However, the process of the liquid crystal display will be described with reference to FIG. 2.
우선, 구동소자 어레이 공정에 의해 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이 공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.First, a plurality of gate lines and data lines that are arranged on the lower substrate 5 to define a pixel region are formed by a driving element array process, and the gate line and the data are formed in each of the pixel regions. A thin film transistor which is a driving element connected to the line is formed (S101). In addition, the pixel electrode is connected to the thin film transistor through the driving element array process to drive a liquid crystal layer as a signal is applied through the thin film transistor.
또한, 상부기판(3)에는 칼라필터공정에 의해 칼라를 구현하는 R,G,B의 칼라필터층과 공통전극을 형성한다(S104).In addition, the upper substrate 3 is formed with a color filter layer and a common electrode of R, G, B to implement the color by the color filter process (S104).
이어서, 상기 상부기판(3) 및 하부기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(3)과 하부기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(5)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고 상부기판(3)의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107). 한편, 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 칼라필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).Subsequently, an alignment layer is applied to the upper substrate 3 and the lower substrate 5, respectively, and then the alignment control force or surface fixing force (ie, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer formed between the upper substrate 3 and the lower substrate 5). In order to provide a pretilt angle and an orientation direction, the alignment layer is rubbed (S102 and S105). Subsequently, a spacer is disposed on the lower substrate 5 to maintain a constant cell gap, and a sealing material is applied to an outer portion of the upper substrate 3. Then, the lower substrate 5 and the upper substrate are dispersed. Pressure is applied to (3), and it adheres (S103, S106, S107). On the other hand, the lower substrate 5 and the upper substrate 3 is made of a large area glass substrate. In other words, a plurality of panel regions are formed on the glass substrate of a large area, and a TFT and a color filter layer serving as driving elements are formed in each of the panel regions, so that the glass substrates are cut to produce a single liquid crystal panel. Must be processed (S108). Thereafter, the liquid crystal is injected into the liquid crystal panel processed as described above through the liquid crystal inlet, and the liquid crystal inlet is encapsulated to form a liquid crystal layer. Then, the liquid crystal display is manufactured by inspecting each liquid crystal panel (S109 and S110). .
상기와 같은 과정을 통하여 제작된 액정표시소자는 액정의 전기광학효과를 이용하는 것으로, 이 전기광학효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되어지므로, 액정의 분자 배열에 대한 제어는 액정표시장치의 표시 품위 안정화에 큰 영향을 미치게 된다.The liquid crystal display device manufactured through the above process utilizes the electro-optic effect of the liquid crystal. The electro-optic effect is determined by the anisotropy of the liquid crystal itself and the molecular arrangement state of the liquid crystal. It will greatly affect the stabilization of the display quality of the liquid crystal display device.
따라서, 액정분자를 보다 효과적으로 배향시키기 위한 배향막 형성공정은 액정셀 공정에 있어서 화질특성과 관련하여 매우 중요하다.Therefore, the alignment film forming process for more effectively aligning the liquid crystal molecules is very important in relation to the image quality characteristics in the liquid crystal cell process.
도 3은 롤 인쇄방법을 이용한 종래 배향막 형성방법을 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 종래 배향막 형성은 복수개의 롤을 이용한 인쇄방법을 사용한다. 즉, 원통형의 어닐록스롤(22)과 닥터롤(23) 사이에 공급된 배향액(20)이 상기 어닐록스롤(22)과 닥터롤(23)이 회전함에 따라 어닐록스롤(22) 전체에 걸쳐 균일하게 도포된다. 이때 배향액(20)의 공급은 주사기 형태의 디스펜서(21)에 의해 이루어진다.Figure 3 shows a conventional alignment film forming method using a roll printing method, as shown in the drawing, conventional alignment film formation uses a printing method using a plurality of rolls. That is, the alignment liquid 20 supplied between the cylindrical anneal roll 22 and the doctor roll 23 is rotated by the anneal roll 22 and the doctor roll 23 as a whole. Evenly spread over. At this time, the supply of the alignment liquid 20 is made by the dispenser 21 in the form of a syringe.
한편 상기 어닐록스롤(22)은 표면의 일정 영역에 고무판(25)이 부착된 인쇄롤(24)과 맞닿아 회전하게 되면 상기 어닐록스롤(22) 표면의 배향액이 고무판(25)으로 전사된다. 상기 고무판(25)은 배향액이 도포될 기판(26)에 대응하며, 기판에 선택적으로 배향막을 인쇄할 수 있도록 마스크 패턴이 형성되어 있다. 기판(26)이 적재된 인쇄테이블(27)이 인쇄롤(24)과 접촉하여 이동함에 따라 고무판(25)에 전사된 배향액이 기판(26) 상으로 재전사되어 배향막이 형성된다. 보통 배향막의 두께는 500~1000Å 정도이며, 동일기판에서는 100Å 정도의 두께 차이에 의해서도 액정표시소자 화면에서 배향 불균일에 의한 얼룩과 같은 불량이 발생될 수 있기 때문에 배향막을 균일하게 도포하는 것이 화면의 특성을 좌우하게 된다.On the other hand, when the anneal roll 22 comes into contact with the printing roll 24 having the rubber plate 25 attached to a predetermined area of the surface, the alignment liquid on the surface of the anneal roll 22 is transferred to the rubber plate 25. do. The rubber plate 25 corresponds to the substrate 26 to which the alignment liquid is to be applied, and a mask pattern is formed to selectively print the alignment film on the substrate. As the printing table 27 on which the substrate 26 is mounted moves in contact with the printing roll 24, the alignment liquid transferred to the rubber plate 25 is retransferred onto the substrate 26 to form an alignment film. Usually, the thickness of the alignment film is about 500 ~ 1000Å and on the same substrate, even if the thickness is about 100Å, defects such as unevenness due to uneven alignment may occur on the screen of the liquid crystal display, so uniform application of the alignment film is necessary. Will influence.
그러나, 상기와 같은 롤 인쇄방법에서는 디스펜서가 어닐록스롤 상부에서 좌우로 움직이면서 어닐록스롤 상에 배향액을 공급하기 때문에 균일한 두께의 배향막을 형성하는데 한계가 있었으며, 특히, 기판이 대형화됨에 됨에 따라 배향막을 균일하게 도포하는 것이 더욱 힘들어진다. 더욱이, 고무판에 전사된 배향액이 모두 기판에 전사되지 않기 때문에 실질적으로 기판에 형성되는 배향액보다 버려지는 것이 더 많아서 재료비낭비가 심하다는 문제점이 있었다.However, in the roll printing method as described above, there is a limit in forming an alignment film having a uniform thickness because the dispenser moves the lateral liquid from the upper side of the annex roll to supply the alignment liquid on the annex roll, and in particular, as the substrate becomes larger in size. It becomes more difficult to apply the alignment film uniformly. Moreover, since all of the alignment liquid transferred to the rubber plate is not transferred to the substrate, there is a problem that the waste of material is more severe than that of the alignment liquid formed on the substrate.
또한, 기판의 크기에 다른 모델이 바뀜에 따라 상기 롤(닥터롤, 어닐록스롤, 인쇄롤)들을 교체해 주어야 하며, 주기적으로 세정공정이 이루어지기 때문에 공정이 번거롭고 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, the roll (doctor roll, annex roll, printing roll) should be replaced as the model different in size of the substrate, and the cleaning process is performed periodically, there was a problem that the process is cumbersome and the productivity is lowered.
또한, 기판이 대형화됨에 따라 롤인쇄장비(어닐록스롤, 인쇄롤)의 크기도 함께 커져야 하기 때문에 기판의 대형화 따른 장비의 거대화를 야기하며, 배향막의 균일한 두께(uniformity)를 유지하는 것이 더욱 어려워진다.In addition, as the size of the substrate increases, the size of the roll printing equipment (annex roll, printing roll) must also increase, resulting in the enlargement of the equipment according to the size of the substrate, and it is more difficult to maintain uniformity of the alignment layer. Lose.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 잉크젯방식을 통해 기판 전체에 걸쳐서 균일한 두께의 배향막을 형성하고 재료비 낭비를 줄 일 수 있는 액정표시소자의 배향막 형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and to provide an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device capable of forming an alignment film having a uniform thickness throughout the substrate through an inkjet method and reducing waste of material costs. There is this.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배향막 형성장치에 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 기판의 종횡방향으로 동시 인쇄가 가능한 액정표시소자의 배향막 형성장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device capable of simultaneously printing in the longitudinal and horizontal directions of the substrate by providing a rotating means for rotating the substrate in the alignment film forming apparatus.
기타, 본 기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.In addition, the objects and features of the present invention will be described in detail in the configuration and claims of the invention below.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 배향막 형성장치는 복수의 홀이 형성되어, 홀을 통해 기판 상에 배향액을 도포하는 배향막 도포기와, 상기 기판을 이동시키며, 상기 배향막 도포기로부터 토출된 배향액을 기판 전면에 도포하는 스테이지와, 상기 스테이지 일측에 구비되어 기판을 원하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 회전수단은 기판을 로딩되는 회전판 및 상기 회전판 중심에 구비되어, 상기 회전판을 좌우방향으로 구동시키는 회전축으로 구성되며, 이때, 회전각은 360°회전이 가능하다.In the alignment film forming apparatus of the present invention for solving the above problems, an alignment film applicator having a plurality of holes formed thereon to apply an alignment liquid onto a substrate through the holes, and the substrate being moved, the orientation discharged from the alignment film applicator It comprises a stage for applying the liquid to the entire surface of the substrate, and a rotating means provided on one side of the stage to rotate the substrate in a desired direction. At this time, the rotating means is provided with a rotating plate for loading the substrate and the center of the rotating plate, consisting of a rotating shaft for driving the rotating plate in the left and right directions, wherein the rotation angle can be rotated 360 °.
상기 홀의 개폐(開閉) 및 크기에 의해서 기판에 적하되는 배향액의 양이 제어되며, 상기 배향막 도포기에 배향액을 공급하는 배향액 공급부와, 상기 배향액 공급부와 헤드부를 연결하는 배향액 공급관을 추가로 포함하여 구성된다.The amount of the alignment liquid dropped onto the substrate is controlled by the opening and closing of the hole, and an alignment liquid supply part for supplying the alignment liquid to the alignment film applicator, and an alignment liquid supply pipe for connecting the alignment liquid supply part and the head part are added. It is configured to include.
또한, 본 발명에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치는 복수의 홀이 형성되어 기판에 배향액을 도포하는 배향액 도포기와, 상기 배향액 도포기에 연결되어 배향액을 공급하는 배향액 공급부와, 상기 기판을 이동시키며, 상기 배향막 도포기로부터 토출된 배향액을 기판 전면에 도포하는 스테이지와, 상기 스테이지의 일측에 마련되어, 기판이 스테이지로 이송되기 전, 기판의 방향을 바꿔주는 회전수단을 포함하여 구성되며, 상기 회전수단은 기판이 로딩되는 회전판과, 상기 회전판을 좌우방향으로 회전시키는 구동모터으로 구성된다. 그리고, 회전판은 360°회전이 가능하다.In addition, the alignment film forming apparatus of the liquid crystal display device according to the present invention includes an alignment liquid applicator for forming a plurality of holes to apply the alignment liquid to the substrate, an alignment liquid supply unit connected to the alignment liquid applicator to supply the alignment liquid; It comprises a stage for moving the substrate, applying the alignment liquid discharged from the alignment film applicator to the entire surface of the substrate, and a rotating means provided on one side of the stage, the rotation means for changing the direction of the substrate before the substrate is transferred to the stage The rotating means includes a rotating plate on which a substrate is loaded, and a driving motor for rotating the rotating plate in left and right directions. And, the rotating plate can be rotated 360 °.
또한, 본 발명에 의한 액정표시소자의 배향막 형성방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판을 회전판에 로딩하는 단계와, 상기 회전판에 로딩된 기판을 원하는 방향으로 회전시키는 단계와, 상기 회전된 기판을 스테이지에 이송시키는 단계와, 상기 스테이지를 이동시키며, 복수의 홀이 형성되고 홀을 통해 배향액 중력방향으로 배향액을 적하하는 배향막 도포기로부터 기판 위에 배향막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the alignment film forming method of the liquid crystal display device according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate, loading the substrate on the rotating plate, rotating the substrate loaded on the rotating plate in a desired direction, and the rotated substrate And transferring the stage to the stage, and forming the alignment film on the substrate from the alignment film applicator in which a plurality of holes are formed and the alignment liquid is dropped through the holes in the alignment liquid gravity direction.
이때, 스테이지에 이송된 기판의 방향에 따라서, 기판에 형성된 패턴의 장변 또는 단변방향으로 배향막을 형성하게 된다.At this time, according to the direction of the substrate transferred to the stage, the alignment film is formed in the long side or short side direction of the pattern formed on the substrate.
상기한 바와 같이, 본 발명은 잉크젯 방식을 통해 배향막을 형성함으로써, 필요한 영역에 필요한 양의 배향액을 사용할 수 있기 때문에 불필요한 배향액 사용으로 인한 재료비 낭비를 막을 수 있으며, 기판이 대형화됨에 따라 배향막 도포기의 홀수를 증가시킴으로써 용이하게 대응할 수 있다.As described above, the present invention can prevent the waste of material costs due to the unnecessary use of the alignment liquid by forming the alignment layer through the inkjet method, so that the required amount of alignment liquid can be used in the required area, and the alignment layer is applied as the substrate is enlarged. It can easily respond by increasing the odd number of groups.
또한, 본 발명은 기판을 좌우방향으로 회전할 수 있는 회전부를 둠으로써, 배향막을 원하는 방향으로 형성할 수 있다. 즉, 기판의 장변방향 또는 단변방향을 선택하여 배향막을 형성할 수 있다.In addition, the present invention can form an alignment layer in a desired direction by providing a rotating unit capable of rotating the substrate in the left and right directions. That is, the alignment layer may be formed by selecting the long side direction or the short side direction of the substrate.
일반적으로, TN(twisted neamitic)방식 액정표시소자는 칼라필터 형성 후, 오버코트막을 형성하지 않기 때문에, TN방식 액정표시소자의 칼라필터기판에는 R,G,B 칼라필터 패턴들 사이에 단차가 발생하게 된다. 이때, 배향막을 단차방향으로 형성하게 되면, 상기 단차방향을 따라, 러빙불량이 발생하게 된다. 반면에, 상기 단차방향과 수직인 방향으로 배향막을 형성하게 되면, 이러한 러빙불량을 개선할 수가 있다. 따라서, 본 발명에서는 특히, 칼라필터기판의 단차방향으로 발생되는 배향막불량을 개선하기 위한 것으로, 스테이지의 일측에 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비하여, 기판의 장변 및 단변에 대하여 배향막 인쇄가 가능하도록 함으로써, 기판의 단차방향과 수직인 방향으로 배향막을 형성하도록 하는 것이다.In general, since the TN (twisted neamitic) liquid crystal display device does not form an overcoat layer after the color filter is formed, a step between R, G, and B color filter patterns may occur on the color filter substrate of the TN liquid crystal display device. do. At this time, when the alignment film is formed in the stepped direction, rubbing defects occur along the stepped direction. On the other hand, if the alignment film is formed in a direction perpendicular to the step direction, this rubbing defect can be improved. Therefore, in the present invention, in particular, to improve the alignment film defects generated in the stepped direction of the color filter substrate, and having a rotation means capable of rotating the substrate on one side of the stage, the alignment film printing on the long and short sides of the substrate By making it possible, an oriented film is formed in the direction perpendicular | vertical to the step direction direction of a board | substrate.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 배향막 형성방법에 대하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display device and an alignment film forming method for a liquid crystal display device using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배향막 형성장치(100')는 기판(100)에 배향액을 공급하는 배향액 도포기(120)와 상기 배향액 도포기(120)에 배향액 공급부(160) 및 상기 배향액 도포기(120)와 배향액 공급부(160)를 기구적으로 연결하는 배향액 공급관(161)으로 구성된다. 상기 배향액 도포기(120)는 복수의 홀이 마련된 복수의 복수의 해드(120a)로 구성되어 있으며, 상기 홀의 크기 및 열리고 닫힘에 의해서 기판에 도포하는 배향액의 적하량 및 적하위치가 조절된다.4 shows an alignment film forming apparatus of a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the drawing, as shown in the drawing, the alignment film forming apparatus 100 ′ according to the present invention is oriented on the substrate 100. An orientation for mechanically connecting the alignment liquid supply unit 160 and the alignment liquid applicator 120 and the alignment liquid supply unit 160 to the alignment liquid applicator 120 and the alignment liquid applicator 120 for supplying the liquid. It consists of the liquid supply pipe 161. The alignment liquid applicator 120 is composed of a plurality of heads 120a provided with a plurality of holes, and the dropping amount and the dropping position of the alignment liquid applied to the substrate are adjusted by the size and opening and closing of the holes. .
상기와 같이 구성된 배향막 형성장치(100')는 배향액(150)이 저장된 상기 배향액 공급부(160)에 질소가스(N2)가 공급되면, 상기 질소가스에 의해서 배향액 공급부(160)의 압이 높아지고 이 압에 의해서 배향액은 배향액 공급관(161)을 통하여 배향액 도포기(120)로 유입된다. 이때, 유입된 배향액은 상기 배향액 도포기(120)에 형성된 홀을 통하여 배향막을 형성하고자 하는 기판(100) 위에 적하된다. 상기 홀을 통하여 토출(吐出)된 배향액은 기판(100)에 적하되어 균일한 두께의 배향막을 형성하게 된다. In the alignment film forming apparatus 100 ′ configured as described above, when nitrogen gas N 2 is supplied to the alignment liquid supply unit 160 in which the alignment liquid 150 is stored, the pressure of the alignment liquid supply unit 160 is reduced by the nitrogen gas. By this pressure, the alignment liquid flows into the alignment liquid applicator 120 through the alignment liquid supply pipe 161. In this case, the introduced alignment liquid is dropped onto the substrate 100 to form the alignment layer through holes formed in the alignment liquid applicator 120. The alignment liquid discharged through the hole is dropped onto the substrate 100 to form an alignment film having a uniform thickness.
배향막을 형성하고자 하는 기판은 박막트랜지스터 어레이공정 및 칼라필터공정에 의해서 제작된 박막트랜지스터 어레이기판 또는 칼라필터기판으로써, 상기 박막트랜지스터 어레이공정에서는 투명한 기판을 준비한 후, 상기 기판 상에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한 다음, 상기 박막트랜지스터 및 화소영역 전면에 보호막을 형성하고, 그 상부에 투명한 화소전극을 형성하게 된다.The substrate on which the alignment layer is to be formed is a thin film transistor array substrate or a color filter substrate manufactured by a thin film transistor array process and a color filter process. In the thin film transistor array process, a transparent substrate is prepared, and then the pixels are vertically and horizontally arranged on the substrate. Forming a plurality of gate lines and data lines defining a region, and forming a thin film transistor which is a driving element connected to the gate line and the data line in each of the pixel regions, and then forming a passivation layer on the entire surface of the thin film transistor and the pixel region. A transparent pixel electrode is formed on the top.
또한, 칼라필터공정에서는 투명한 기판을 준비한 다음, 상기 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하고, 화소영역에 대응하는 영역에 칼라필터를 형성한 다음, 그 위에 공통전극을 형성하게 된다.In the color filter process, a transparent substrate is prepared, a black matrix is formed on the substrate, a color filter is formed in a region corresponding to the pixel region, and a common electrode is formed thereon.
상기와 같은 공정을 통하여 제작된 기판(100) 위에 본 발명에 의한 배향액 형성장치를 이용하여 배향액을 적하함으로써 배향막(130) 형성이 이루어진다.The alignment film 130 is formed by dropping the alignment solution on the substrate 100 manufactured through the above process using the alignment solution forming apparatus according to the present invention.
배향막 형성은 기판(100)이 고정된 스테이지(100a)의 이동에 의해서 이루어진다. 즉, 배향액 도포기(120)가 고정된 상태에서 스테이지가 이동하게 되면, 상기 배향액 도포기(120)를 통과한 기판(100) 위에는 배향액이 적하되고, 이것은 배향막(130)을 형성하게 된다. 이때, 상기 배향막 도포기(120)는 헤드(120a)에 형성된 홀의 일부를 열고 닫음으로써, 기판(100) 위에 선택적으로 배향막(130)을 형성할 수 있다. 즉, 배향막(130)이 형성되는 영역은 실질적으로 박막트랜지스터 어레이기판 및 칼라필터기판이 형성된 영역(110a)으로, 패널과 패널 사이의 더미영역에는 배향막을 형성하지 않는다.The alignment film is formed by the movement of the stage 100a on which the substrate 100 is fixed. That is, when the stage moves while the alignment liquid applicator 120 is fixed, the alignment liquid is dropped onto the substrate 100 passing through the alignment liquid applicator 120, which forms an alignment layer 130. do. In this case, the alignment layer applicator 120 may selectively form the alignment layer 130 on the substrate 100 by opening and closing a part of the hole formed in the head 120a. That is, the region where the alignment layer 130 is formed is substantially the region 110a in which the thin film transistor array substrate and the color filter substrate are formed, and do not form the alignment layer in the dummy region between the panel and the panel.
또한, 상기 배향막 도포기(120)는 복수의 헤드(120a)로 구성되어 있기 때문에, 기판(100)의 크기에 따라 배향액의 적하면적을 자유롭게 조절할 수 있다. 즉, 기판(100)이 대형화됨에 따라, 상기 헤드(120a) 수를 증가시킴으로써, 기판의 대형화에 용이하게 대처할 수가 있다.In addition, since the alignment film applicator 120 is composed of a plurality of heads 120a, the dropping area of the alignment liquid can be freely adjusted according to the size of the substrate 100. That is, as the substrate 100 is enlarged, the number of the heads 120a is increased, so that the substrate 100 can be easily coped with.
도 5는 상기 헤드(120a)에 형성된 홀을 나타낸 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 헤드(120a)는 일정간격(d1)으로 이격된 복수의 홀(hole;125)이 형성되어 있으며, 상기 홀(125)을 통하여 토출(吐出)되는 배향액이 기판에 적하된다. 따라서, 상기 홀(125)의 크기 및 이격간격(d1)을 변화시켜 배향막의 두께 및 기판에 형성되는 배향막 두께의 균일성(uniformity)을 조절할 수 있다.5 is a plan view illustrating a hole formed in the head 120a. As shown in the figure, the head 120a has a plurality of holes 125 spaced apart from each other by a predetermined distance d1, and the alignment liquid discharged through the holes 125 is formed on the substrate. It is dropped. Accordingly, the uniformity of the thickness of the alignment layer and the thickness of the alignment layer formed on the substrate may be adjusted by changing the size and the spacing d1 of the hole 125.
또한, 상기 홀(125) 각각에 대하여 개폐(開閉)가 가능하기 때문에 두 가지 이상의 기판 모델이 형성된 멀티모델글라스(Multi Model Glass)에도 상기 홀을 부분적으로 개폐시켜 배향막을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, since opening and closing of each of the holes 125 are possible, an alignment layer may be easily formed by partially opening and closing the hole even in a multi model glass on which two or more substrate models are formed.
상기한 바와 같은 배향막 형성장치는 배향막을 선택적으로 형성할 수 있기 때문에, 다양한 기판모델 및 기판의 대형화에 용이하게 대응할 수 있으며, 필요한 양의 배향액만을 직접 기판 상에 적하하기 때문에 배향액의 소비를 최소화할 수 있게 된다. Since the alignment film forming apparatus as described above can selectively form the alignment film, it can easily cope with various substrate models and the enlargement of the substrate, and since only the required amount of the alignment liquid is dropped directly on the substrate, the consumption of the alignment liquid can be reduced. It can be minimized.
반면에, TN방식을 적용하는 칼라필터기판에 있어서, 칼라필터패턴들 사이의 단차영역을 따라 배향막을 형성하는 경우, 단차영역을 따라 형성된 배향막 영역에 배향막 불량이 발생하게 된다. 즉, 이영역에 형성된 배향막은 다른 영역에 형성된 배향막과 배향막 두께차이를 나타낸다.On the other hand, in the color filter substrate to which the TN method is applied, when the alignment film is formed along the stepped areas between the color filter patterns, the alignment film defects occur in the alignment film area formed along the stepped area. That is, the alignment film formed in this region shows the difference in thickness of the alignment film formed in the other region.
이를 좀더 상세하게 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, TN방식에서 칼라필터기판(111)에는 각화소(P)의 대응영역에 R,G,B 칼라필터패턴(118)들이 형성되어 있으며, 상기 칼라필터패턴(118) 사이에는 패턴(118)이 갖는 두께에 의해 이영역에 단차가 발생하게 되는데, 이것은 TN방식에서는 칼라필터를 평탄화시키기 위한 오버코트막이 별도로 형성하기 않기 때문에 발생되는 것이다. 이때, 칼라필터패턴의 의 단변방향을 따라 배향막(130)을 형성하게 되면, 이 영역에 배향막 얼룩(130a)이 발생하게 된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 각 화소의 장변방향으로 배향막(130)을 형성하게 되면, 상기 화소(P)의 장변방향에 형성된 칼라필터의 단차영역에 배향막 얼룩(130a)이 발생한다. 액정표시소자의 모델에 따라 차이는 있으나, 일반적으로, 각 화소의 장변방향은 단변방향에 비해 적어도 2배 이상의 길기 때문에, 화소의 장변방향으로 기판을 이동시켜, 배향막을 형성하는 경우, 배향막 얼룩이 심하게 나타나게 된다. 이때, 도면 상에는 화소(P) 장변방향을 따라 이동하는 것은 기판(111)의 장변방향을 따라 이동하는 것과 동일하다.More specifically, as shown in FIG. 6, in the TN method, the color filter substrate 111 has R, G, and B color filter patterns 118 formed in corresponding areas of each pixel P. Steps are generated in the region between the color filter patterns 118 due to the thickness of the pattern 118. This is because the overcoat layer for planarizing the color filter is not separately formed in the TN method. At this time, when the alignment film 130 is formed along the short side direction of the color filter pattern, the alignment film spots 130a are generated in this area. That is, as shown in the drawing, when the alignment film 130 is formed in the long side direction of each pixel, the alignment film spots 130a are generated in the stepped region of the color filter formed in the long side direction of the pixel P. Although there are differences depending on the model of the liquid crystal display device, in general, since the long side direction of each pixel is at least two times longer than the short side direction, when the substrate is moved in the long side direction of the pixel to form the alignment layer, the alignment film is severely uneven. Will appear. In this case, moving along the long side direction of the pixel P in the drawing is the same as moving along the long side direction of the substrate 111.
따라서, 본 발명은 특히, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 스테이지의 일측에 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 항상 칼라필터 패턴의 단방향으로도 배향막이 형성될 수 있도록 한다. 즉, 상기 회전수단에서 기판을 적절히 회전시킴으로써, 배향막 얼룩이 심화되는 것을 방지할 수 있는 액정표시소자의 배향막 형성장치를 제공한다.Accordingly, the present invention has been made in particular to solve this problem, and by providing a rotating means capable of rotating the substrate on one side of the stage, the alignment film can be always formed in one direction of the color filter pattern. In other words, by appropriately rotating the substrate in the rotating means, there is provided an alignment film forming apparatus for a liquid crystal display element which can prevent the deepening of the alignment film stain.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치(200')를 나타낸 것으로, 기판의 회전수단(280)을 제외한 모든 구성요소가 이전실시예(도 4참조)와 동일하다. 따라서, 본 실시예에서는 이전 실시예와의 차이점만을 상세하게 설명하며, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 7 illustrates an alignment film forming apparatus 200 ′ of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention, in which all components except for the rotating means 280 of the substrate are the same as in the previous embodiment (see FIG. 4). . Therefore, in the present embodiment, only the difference from the previous embodiment will be described in detail, and the description of the same configuration will be omitted.
도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치(200')는 스페이지(200a)의 일측에 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단(280)이 마련되어 있다. 도면에 상세하게 도시되어있진 않지만, 상기 회전수단(280)은 기판이 로딩(loading)되는 회전판(미도시)과 상기 회전판을 회전시키기 위한 회전축(미도시)이 구성되어 있으며, 상기 회전축을 구동시키기 위한 구동모터가 마련되어 있다. As shown in the figure, the alignment film forming apparatus 200 ′ of the liquid crystal display device according to the present exemplary embodiment is provided with a rotating means 280 capable of rotating the substrate on one side of the step 200a. Although not shown in detail in the drawings, the rotating means 280 includes a rotating plate (not shown) on which a substrate is loaded and a rotating shaft (not shown) for rotating the rotating plate. The drive motor is provided.
상기 구동모터가 회전축을 회전시킴에 따라, 회전판을 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있으며, 회전판은 0°∼360°회전이 가능하다. 이때, 상기 회전수단(280) 로딩된 기판(200)을 로봇암에 의해 스테이지(200a)로 이송되며, 스테이지(200a)에 이송된 기판(200)은 다시 스테이지(200a)의 이동에 의해서 배향막(230)을 형성된다. 즉, 이전실시예에서도 설명한 바와 같이, 스테이지(200a) 상부에 고정된 배향막 도포기(220)로부터 배향액이 공급되기 때문에, 기판(200)을 고정시킨 상태에서 스테이지(200a)를 일정속도로 이동시키게 되면, 상기 배향막 도포기(220)를 통과한 기판(200) 위에는 일정두께의 배향막(230)이 형성된다.As the drive motor rotates the rotating shaft, the rotating plate can be rotated by a desired angle, and the rotating plate can rotate from 0 ° to 360 °. In this case, the substrate 200 loaded with the rotating means 280 is transferred to the stage 200a by the robot arm, and the substrate 200 transferred to the stage 200a is again aligned by the movement of the stage 200a. 230 is formed. That is, as described in the previous embodiment, since the alignment liquid is supplied from the alignment film applicator 220 fixed on the stage 200a, the stage 200a is moved at a constant speed while the substrate 200 is fixed. In this case, an alignment layer 230 having a predetermined thickness is formed on the substrate 200 passing through the alignment layer applicator 220.
이때, 스테이지(200a)에 고정된 기판(200)은 스테이지(200a)가 이동함에 따라, 기판(200)에 형성된 단차의 단변방향으로 배향막(230)이 형성된다. 다시말해, 상기 기판(200)은 칼라필터 또는 박막트랜지스터 어레이기판이 될 수 있는데, 이때, 기판에 형성된 패턴(예를 들면, 칼라필터등..)들에 의해 발생되는 단차의 단변방향으로 배향막이 형성되도록 스테이지(200a) 위에 기판(200)을 위치시키는 것이다. 이것은, 배향막 얼룩을 최소화하기 위한 것으로, 단차가 발생되는 영역의 장변방향으로 배향막을 형성했을 때보다, 단차가 발생되는 영역의 단변방향으로 배향막을 형성하는 경우, 단차영역에 발생되는 배향막 얼룩이 감소하기 때문이다.In this case, as the stage 200a moves, the alignment layer 230 is formed in the short side direction of the step formed in the substrate 200 as the stage 200a is fixed to the stage 200a. In other words, the substrate 200 may be a color filter or a thin film transistor array substrate. In this case, the alignment layer may be disposed in a short side direction of a step generated by patterns (eg, color filters, etc.) formed on the substrate. The substrate 200 is positioned on the stage 200a to be formed. This is for minimizing the alignment film unevenness. When the alignment film is formed in the short side direction of the stepped area, the alignment film unevenness generated in the stepped area is reduced than when the alignment film is formed in the long side direction of the stepped area. Because.
따라서, 본 발명은 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 기판을 원하는 방향으로 회전시킨 후, 스테이지 위에 고정시켜 배향막을 형성함으로써, 배향막 얼룩을 최소화할 수 있다.Therefore, the present invention can be provided by the rotation means for rotating the substrate, by rotating the substrate in a desired direction, and then fixed on the stage to form an alignment film, it is possible to minimize the alignment film stain.
도 8은 칼라필터기판을 예를 들어 설명한 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 패턴의 단축방향(ℓ2)으로 기판(200a)을 이동시키는 경우, 단방향 패턴방향으로 배향막 얼룩(230a)이 발생된다. 그러나, 실제 칼라필터패턴(218)의 단방향(ℓ2) 대 장방향(ℓ1)의 길이비(ℓ2/ℓ1)는 2이상이기 때문에, 단차가 발생되는 패턴의 단방향으로 배향막을 형성하게 되면, 배향막 얼룩을 1/2배 이상 줄일 수가 있다. 실제, 칼라필터기판을 칼라필터패턴(218)의 단방향으로 이동시키며, 배향막을 형성할 경우, 실제 육안으로는 배향막 얼룩이 관찰되지 않았다.8 illustrates an example of a color filter substrate, and as shown in the drawing, when the substrate 200a is moved in the uniaxial direction (l 2 ) of the pattern, the alignment film spots 230a are generated in the unidirectional pattern direction. . However, since the length ratio (l 2 / l 1 ) of the unidirectional (l 2 ) to the long direction (l 1 ) of the actual color filter pattern 218 is two or more, the alignment film is formed in the unidirectional direction of the pattern in which the step is generated. If so, the alignment film spots can be reduced by 1/2 times or more. In fact, when the color filter substrate is moved in the unidirectional direction of the color filter pattern 218, and the alignment film is formed, the alignment film spots are not observed by the naked eye.
상기한 바와 같이 본 발명은 감광막 도포기를 이용한 감광막 도포장치에서 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 기판을 원하는 방향으로 회전시킨 다음, 이를 스테이지에 고정시켜, 배향막을 형성함으로써, 배향막 얼룩을 최소화할 수 있다. 즉, 기판에 형성된 패턴에 의해 발생되는 단차의 단변방향으로 배향막을 도포함으로써, 배향막 얼룩을 줄일 수 있으며, 이것을 스테이지의 일측에 마련된 기판 회전수단으로 구현할 수 있다.As described above, the present invention includes a rotating means for rotating the substrate in the photoresist coating device using the photoresist applicator, thereby rotating the substrate in a desired direction, and then fixing it to a stage to form an alignment film, thereby preventing the alignment film staining. It can be minimized. That is, by applying the alignment film in the short side direction of the step generated by the pattern formed on the substrate, it is possible to reduce the staining of the alignment film, it can be implemented by the substrate rotating means provided on one side of the stage.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판에 배향액을 도포하는 배향막 형성장치에 기판을 회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 기판을 원하는 방향으로 이동시켜 배향막을 형성함으로써, 배향막 얼룩을 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 액정표시소자의 화질을 더욱 향상시킬 수가 있다.As described above, according to the present invention, the alignment film forming apparatus for applying the alignment liquid to the substrate is provided with rotation means capable of rotating the substrate, thereby moving the substrate in a desired direction to form the alignment film, thereby minimizing alignment film staining. As a result, the image quality of the liquid crystal display device can be further improved.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.
도 2는 액정표시소자를 제조하는 종래의 방법을 나타내는 흐름도.2 is a flowchart showing a conventional method for manufacturing a liquid crystal display device.
도 3은 롤 인쇄방법을 이용한 종래 배향막의 형성방법을 나타낸 도면.3 is a view showing a method of forming a conventional alignment film using a roll printing method.
도 4는 본 발명에 의한 배향막 형성장치를 나타낸 도면.4 is a view showing an alignment film forming apparatus according to the present invention.
도 5는 배향액 도포기의 헤드에 형성된 홀을 나타낸 도면.5 is a view showing a hole formed in the head of the alignment liquid applicator.
도 6은 배향액 도포기를 통과하는 칼라필터기판 이동 방향을 나타낸 도면.6 is a view showing a color filter substrate moving direction passing through an alignment liquid applicator.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정표시소자의 배향막 형성장치를 나타낸 도면.7 is a view showing an alignment film forming apparatus of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
도 8은 배향액 도포기를 통과하는 칼라필터기판의 이동 방향을 나타낸 도면.8 is a view showing a moving direction of a color filter substrate passing through an alignment liquid applicator.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100,200: 기판 100a,200a: 스테이지100,200: substrate 100a, 200a: stage
110a: 박막트랜지스터 어레이/칼라필터 기판110a: thin film transistor array / color filter substrate
111,211: 칼라필터기판 120,220: 배향액 도포기111,211: color filter substrate 120,220: alignment liquid applicator
120a,220a: 헤드 125: 홀120a, 220a: head 125: hole
130,230: 배향막 280: 회전수단130, 230: alignment layer 280: rotation means
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814280B1 (en) * | 2006-06-20 | 2008-03-18 | (주)에스티아이 | Method and apparatus for forming alignment layer of liquid crystal display device |
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2003
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20031223 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |