KR100474519B1 - 핫프레스설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫프레스 설비에 관한 것으로, 셀의 모서리에 코팅되어 있는 UV 경화제가 가압되지 않도록 보드의 소정영역을 커팅하고 셀에 압력을 균일하게 배분하기 위해 셀과 셀 사이에 종이를 삽입함으로써 TFT 기판과 칼라필터기판 사이에 형성된 셀 갭을 LCD 패널 전체에 대해 균일하게 제어하여 셀 갭 불량 및 실 버블이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

핫프레스 설비

본 발명은 핫프레스 설비의 등압 보조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막트랜지스터 기판과 칼라필터 기판 사이에 형성된 셀 갭(cell gap)을 균일하게 제어하기 위해 자외선 경화제가 코팅되어 있는 영역과 대응되는 등압 보조 장치의 소정영역을 커팅한 핫프레스 설비에 관한 것이다.

일반적으로 LCD 패널은 박막트랜지스터 기판(이하 TFT 기판이라 한다), TFT 기판과 마주보는 칼라필터 기판, 그리고, 양 기판 사이에 주입되는 액정물질을 포함하는 것으로써, 내부에 삽입되는 액정의 전기 광학적 성질을 이용한 표시장치이다.

이러한 LCD 패널에서 응답속도나 대조비, 시야각 등은 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이의 간격인 셀 갭과 밀접한 관계가 있으므로, LCD 패널을 제작할 때 액정 재료의 광학적 특성에 맞춰 셀 갭을 정확히 설정해 주고 핫프레스 공정에서 셀 갭의 높이를 LCD 패널의 전체에 대하여 균일하게 제어해야 한다.

상기에서 설명한 셀 갭을 균일하게 제어해 주는 설비는 도 1에 도시된 핫프레스 설비이다.

핫프레스 설비는 TFT 기판(21)과 칼라필터 기판(23)이 부착된 셀(20)을 하부에서 가압하는 하부 프레스(11)와, 하부 프레스(11)의 상부에 설치되어 셀(20)을 상부에서 가압하는 상부 프레스(13)와, 하부 및 상부 프레스(11)(13)의 내부에 설치되어 셀(20)에 열을 가해주는 열 발생부(15)와, 하부 및 상부 프레스(11)(13)에 부착되어 하부 및 상부 프레스(11)(13) 표면의 평탄도를 보상하고 하부 및 상부 프레스(11)(13)에서 가해진 압력을 셀(20)에 균일하게 배분하는 등압 보조 장치(30)로 구성되어 있다.

등압 보조 장치(30)는 하부 프레스의 상부면과 상부 프레스의 하부면에 설치된 경질의 보드들(31)과, 보드들(31)의 상부면과 하부면에 설치된 연질의 쿠션 보드(33)로 구성되어 있다. 여기서, 보드(31) 및 쿠션 보드(33)의 크기는 하부 프레스(11)와 상부 프레스(13) 사이에 놓이는 셀(20)의 크기와 동일하거나 더 크다.

이와 같은 설비를 이용하여 액정이 주입되는 공간인 셀 갭의 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 일면에 TFT 기판(21)의 각 모서리에 자외선 경화제(이하 UV 경화제라 한다)(25)를 코팅하고, 칼라필터 기판(23)에서 화면이 표시되는 화면표시영역(22)의 가장자리를 따라 열경화성 실(27)을 프린팅 한다.

이후, TFT 기판(21)과 칼라필터 기판(23)이 서로 마주보도록 배치시킨 다음 TFT 기판(21)과 칼라필터 기판(23)을 얼라인시켜 소정압력을 가한 후에 두 기판(21,23)에 자외선을 조사함으로써 UV 경화제(25)를 경화시킨다.

얼라인 공정이 완료되면 보드(31)와 쿠션 보드(33)가 순차적으로 적층된 하부 프레스(11)에 TFT 기판(21)과 칼라필터 기판(23)이 부착된 셀(20)을 한 개 또는 다수개를 적층한 후 하부 프레스(11)와 상부 프레스(13)에서 셀(20)에 소정압력을 가하여 셀 갭(29)을 설정된 높이로 제어한다. 이때, 보드(31)는 1차적으로 하부 프레스(11)와 상부 프레스(13)의 평탄도를 개선하고 쿠션 보드(33)는 다시 보드(31)의 평탄도를 개선하여 셀(20)에 압력을 균일하게 배분한다. 이후, 셀(20)에 열을 가하여 화면표시영역을 따라 프린팅된 열경화성 실(27)을 경화시킨다.

그러나, 얼라인 공정에서 이미 경화된 UV 경화제(25)의 강도가 액체 상태인 실(27)보다 높기 때문에 핫프레스 공정에서 UV 경화제(25)를 재차 가압하여도 가압에 따른 변화는 거의 없어 셀 갭 불량 및 실 버블을 발생시키는 원인이 되었다.

셀 갭 불량발생에 대해 좀더 상세히 설명하면 도 1a에 도시된 바와 같이 고체 상태인 UV 경화제(25)의 강도가 액체상태인 실(27)의 강도보다 높기 때문에 핫프레스 공정에서 셀(20)에 압력을 가하면 UV 경화제(25)보다 실(27)이 더 많이 눌리므로 연성을 가진 TFT 기판(21)과 칼라필터 기판(23)은 오목하게 휘게된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 UV 경화제(25)의 근거리(ℓ)에 위치한 실영역(a)은 가압에 따른 변화가 거의 없는 UV 경화제(25)로 인해 조금 눌려 실(27) 퍼짐이 좁고, UV 경화제(25)의 원거리(ℓ')에 위치한 실영역(b)은 UV 경화제(25)의 영향을 거의 받지 않으므로 많이 눌려 실(27) 퍼짐이 넓다.

결과적으로 UV 경화제(25)의 근거리에 위치하여 실(25) 퍼짐이 좁은 실영역(a)은 셀 갭(29)이 높다는 것을 의미하고 UV 경화제(25)의 원거리에 위치하여 실(27) 퍼짐이 넓은 실영역(b)은 셀 갭(29)이 낮다는 것을 의미하므로 셀 갭(29)이 전체 LCD 패널에 대해 균일하게 제어되지 않는다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제어하고자 하는 셀 갭(29)이 예를 들어 2.5㎛이면 UV 경화제(25)와 근접한 실영역(a)의 셀 갭(29)은 약 6.8㎛정도로 기준 셀 갭(29)인 2.5㎛ 보다 4.3㎛ 높다.

또한, 실 버블이 발생에 대해 좀더 상세히 설명하면, UV 경화제(25)로 인해 핫프레스 설비(1)에서 가해진 압력을 상대적으로 적게 받은 실영역(a)은 충분한 가압수축을 하지 못하여 실(50) 내에 기포가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, UV 경화제가 가압되지 않도록 등압 보조 장치 증 보드의 소정영역을 커팅하여 전체 LCD 패널에 대해 셀 갭을 균일하게 제어하여 셀 갭 불량 및 실 버블이 발생되는 것을 방지한 핫프레스 설비에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 TFT 소자가 형성된 TFT 기판과 칼라필터층이 형성된 칼라필터 기판이 서로 마주보도록 배치되고 상기 TFT 기판과 상기 칼라필터 기판 사이에 수 ㎛의 셀 갭을 형성하기 위해 UV 경화제와 실이 도포된 셀이 놓이며 하부에서 상기 셀을 가압하는 하부 프레스와, 상기 하부 프레스에 놓인 상기 셀을 상부에서 가압하는 상부 프레스와, 상기 하부 프레스의 상부 및 상기 상부 프레스의 하부에 각각 보드, 쿠션 보드가 순차적으로 적층되어 상기 하부 프레스 및 상기 상부 프레스에서 가해지는 압력을 균등하게 배분하여 상기 셀에 전달하는 등압 보조 장치와, 상기 하부 프레스와 상기 상부 프레스에 내장되어 상기 셀에 열을 전달하는 열 발생부를 포함하는 핫프레스 설비에 있어서, 상기 셀의 모서리에 코팅된 상기 UV 경화제를 가압하지 않기 위해서 상기 보드의 소정영역이 커팅된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 소정영역은 상기 UV 경화제가 형성된 상기 셀의 모서리와 대응되는 영역이며 상기 보드의 커팅은 상기 셀을 가압하여 상기 셀이 휘어지지 않는 지점에서 한다.

바람직하게, 상기 등압 보조 장치는 종이를 더 포함된다.

이하 본 발명에 의한 LCD 패널의 등압 보조 장치 및 셀 갭 형성 과정을 첨부된 도면 도 3및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a 및 4b를 참조하여 TFT 기판과 칼라필터 기판이 상호 부착된 상태의 셀 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

TFT 기판(121)의 일면에는 복수의 데이터 라인 및 게이트 라인이 서로 교차되고 데이터 라인과 게이트 라인의 교점에 TFT 소자와 화소전극이 형성되어 있고, 칼라필터 기판(123)의 일면에는 칼라필터층과 블랙매트릭스와 공통전극이 형성되어 있으며, TFT 소자와 칼라필터층이 형성된 면이 서로 마주보도록 TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123)이 배치되어 있다.

TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123) 사이에는 액정이 주입되는 공간인 셀 갭(129)을 형성하기 위한 UV 경화제(125)와 열경화제인 실(127)과 스페이서(128)가 존재한다.

두 번째로 도 4a 및 도 4b를 참조하여 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 형성된 셀 갭을 제어하는 핫프레스 설비의 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

핫프레스 설비(100)는 셀(120)이 한 개 또는 복수개 적층되고 적층된 셀(120)을 하부에서 가압하는 하부 프레스(111)와, 하부 프레스(111)의 상부에 설치되어 하부 프레스(111)에 놓인 셀(120)을 상부에서 가압하는 상부 프레스(113)와, 하부 및 상부 프레스(111)(113)의 내부에 설치되어 셀(120)에 열을 가해주는 열 발생부(115)와, 하부 및 상부 프레스(111)(113)에 설치되어 하부 및 상부 프레스(111)(114)의 평탄도를 보상하는 등압 보조 장치(130)로 구성되어 있다.

여기서, 등압 보조 장치(130)는 도 4a에 도시된 바와 같이 경질의 보드(131,131'), 연질의 쿠션 보드(133, 133'), 종이(135, 135')로 구성된 것으로 하부 프레스(111)의 상부면에는 보드(131), 쿠션 보드(133), 종이(135) 순으로 적층되고, 상부 프레스(113)의 하부면에도 보드(131'), 쿠션 보드(133'), 종이(135') 순으로 적층된다.

여기서, 도 4a에 도시된 바와 같이 보드(131, 131')는 셀(120)의 모서리 부분에 코팅되어 있는 UV 경화제(125)를 가압하지 않기 위해서 소정영역이 커팅되어 있다. 바람직하게 보드(131, 131')가 커팅된 소정영역은 셀에 UV 경화제(125)가 코팅된 영역과 대응되는 영역이다. 즉, 보드(131, 131')는 셀(120)의 모서리 부분과 접촉되지 않도록 모서리 부분이 커팅된다. 여기서, 보드(131, 131')의 커팅은 도 5에 도시된 바와 같이 TFT 기판(111) 및 칼라필터 기판(113)에 핫프레스 설비(100)에서 가해지는 압력과 동일한 압력을 가했을 때 TFT 및 칼라필터 기판(111)(113)이 휘어지지 않는 부분(c)에서 커팅한다.

종이(135, 135')는 등압 보조 장치(130)와 셀(120) 사이에 배치되어 이물질로 인해 TFT 기판(111) 및 칼라필터 기판(113)의 표면에 흠집이 생기는 것을 방지하고 압력의 불균형을 방지하기 위해 한 장 이상이 사용된다. 일 예로, 종이(135, 135')는 약 0.9㎛의 두께를 갖는다. 한편, 2개 이상의 셀(120)들이 적층된 경우, 종이는 셀(120)들 사이에도 배치될 수 있다.

이와 같은 설비를 사용하여 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이의 셀 갭 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, TFT 기판(121)의 모서리 각각에 UV 경화제(125)를 소정크기로 코팅하며, 칼라필터 기판(123)에는 화면표시영역(122)의 가장자리를 따라 실(127)을 프린팅하고 화면표시영역(122)에 스페이서(128)를 산포한다. 여기서, UV 경화제(125)는 TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123)을 1차적으로 부착시키는 역할을 하고, 실(125)은 액정이 주입되는 공간을 확보하고 액정이 주입되었을 때 액정이 화면표시 영역(122) 외부로 새는 것을 방지하며, 스페이서(128)는 셀 갭(129)의 높이를 한정한다.

이후, 각 소자들이 형성된 면이 서로 마주보도록 TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123)을 배치한 후 화소와 칼라필터층, 게이트 및 데이터선과 블랙매트릭스가 정확히 일치되도록 TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123)을 얼라인시키면서 셀(120)에 소정압력을 가한 후에 셀(120)에 자외선을 조사하여 UV 경화제(125)를 경화시킨다. 여기서, UV 경화제(125)를 이용하여 TFT 기판(121)과 칼라필터 기판(123)을 1차적으로 고정시키는 이유는 얼라인된 두 기판(121, 123)이 다음 공정으로 이송되는 도중이나 공정이 진행되는 도중에 틀어져 얼라인 미스가 발생되는 것을 방지하기 위해서 이다.

얼라인 공정이 완료되면 하부 프레스(111)에 보드(131), 쿠션 보드(133), 종이(135)가 순차적으로 적층된 하부 프레스(111)에 복수개의 셀(120)을 적층하는데 셀(120)과 셀 사이에는 한 장 이상의 종이(135)를 사용한다. 이와 같이 핫프레스 설비(100)에 셀(120)이 적층되면 하부 및 상부 프레스(111)(113)에서 적층된 셀(120)에 소정의 압력을 가하여 설정된 높이로 셀 갭(129)을 제어한 후 셀(120)에 열을 가하여 실(127)을 경화시킨다.

여기서, 하부 프레스(111)와 상부 프레스(113)에서 압력을 가하면 도 4b에 도시된 바와 같이 셀(120) 중 UV 경화제(125)가 코팅되어 있는 영역은 보드(131,131')에 의해 가압되지 않고 실(127)이 존재하는 영역만이 가압되므로 셀(120)이 소정방향으로 휘어진다. 이는 보드(131, 131')의 소정영역, 즉 UV 경화제(127)가 코팅되어 있는 부분과 대응되는 영역이 커팅되어 있기 때문에 셀(120)의 모서리 부분에는 힘이 전달되지 않는다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 설정된 기준 셀 갭(129)이 2.5㎛ 일 때 UV 경화제(125)의 근거리에 위치한 실 영역의 셀 갭(129)은 4.5㎛에서 연속적으로 변하므로 기준 셀 갭(129)과의 편차는 약 2㎛이며 이는 보드(131, 131')의 커팅크기를 조절하여 줄일 수 있다. 즉, TFT 기판(111) 및 칼라필터 기판(113)이 휘어지는 면적을 감안하여 보드(131, 131')는 기판이 휘어지지 않는 영역에서 커팅하면 셀 갭(129)을 균일하게 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 셀의 모서리에 코팅되어 있는 UV 경화제가 가압되지 않도록 보드의 소정영역을 커팅하고, 셀에 압력을 균일하게 배분하기 위해서 셀과 셀 사이에 종이를 삽입함으로써 TFT 기판과 칼라필터기판 사이에 형성된 셀 갭을 LCD 패널 전체에 대해 균일하게 제어하여 셀 갭 불량 및 실 버블이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 핫프레스 설비의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,

도 2는 종래의 핫프레스 설비에 의해 가압된 LCD 패널의 상태를 개략적으로 도시한 평면도이며,

도 3은 종래의 핫프레스 설비에 의해 가압된 셀 갭과 본 발명에 의한 핫프레스 설비에 의해 가압된 셀 갭을 대각선 방향으로 측정하여 나타낸 그래프이다.

도 4a는 본 발명에 의한 핫프레스 설비의 구조를 분해한 분해 사시도이고, 도 4b는 본 발명에 의한 핫프레스 설비에 의해 셀이 가압되는 상태를 나타낸 단면도이며,

도 5는 본 발명에 의한 보드의 커팅 조건을 설명하기 위한 설명도이다.

Claims (5)

1. TFT 소자가 형성된 TFT 기판과 칼라필터층이 형성된 칼라필터 기판이 서로 마주보도록 배치되고 상기 TFT 기판과 상기 칼라필터 기판 사이에 수 ㎛의 셀 갭을 형성하기 위해 UV 경화제와 실이 도포된 셀이 놓이며 하부에서 상기 셀을 가압하는 하부 프레스와;

   상기 하부 프레스에 놓인 상기 셀을 상부에서 가압하는 상부 프레스와;

   상기 하부 프레스의 상부 및 상기 상부 프레스의 하부에 각각 보드와 쿠션 보드가 순차적으로 적층되어 상기 하부 프레스 및 상기 상부 프레스에서 가해지는 압력을 균등하게 배분하여 상기 셀에 전달하는 등압 보조 장치와;

   상기 하부 프레스와 상기 상부 프레스에 내장되어 상기 셀에 열을 전달하는 열 발생부를 포함하는 핫프레스 설비에 있어서,

   상기 셀의 모서리에 코팅된 상기 UV 경화제를 가압하지 않기 위해서 상기 보드의 소정영역이 커팅된 것을 특징으로 하는 핫프레스 설비.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 소정영역은 상기 UV 경화제가 형성된 상기 셀의 모서리와 대응되는 영역인 것을 특징으로 하는 핫프레스 설비.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 소정영역은 보드의 모서리인 것을 특징으로 하는 핫프레스 설비.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 보드는 상기 셀을 가압하여 상기 셀이 휘어지지 않는 지점에서 커팅되는 것을 특징으로 하는 핫프레스 설비.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 등압 보조 장치는 상기 쿠션 보드와 상기 셀 사이에 배치되는 종이를 더 포함되는 것을 특징으로 하는 핫프레스 설비.

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