KR101394571B1 - 배향막 형성용 전사판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 베이스 필름과; 상기 베이스 필름위에 위치하고, 일측의 제 1 영역과 타측의 제 2 영역과 상기 제 1 및 제 2 영역 사이의 제 3영역으로 나뉘며, 상기 각 영역에는 철부인 다수의 망점이 형성되어 있는 패턴부와; 상기 베이스 필름 위로 상기 패턴부 주변에 상기 패턴부의 두께보다 얇은 두께를 가지며 형성된 바탕부를 포함하며, 각 영역의 전체 면적에 대한 상기 망점 상부면의 면적의 합의 비로 정의되는 개구율이 상기 제 2 영역과 타 영역에서 서로 다른 값을 갖고, 상기 패턴부는 배향막 인쇄장치에 장착되어 기판상에 배향막을 인쇄 시 상기 제 1 영역이 가장 먼저 기판과 접촉하는 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판을 제공한다.
전사판, 망점, 배향막, 홈부, 개구율, 메쉬

Description

배향막 형성용 전사판{Transcription plate for forming alignment layer}
본 발명은 액정표시장치의 배향막 형성을 위한 전사판에 관한 것으로, 더 상세히는 균일한 배향막 형성을 위한 전사판 및 이를 이용한 배향막 형성 방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하는 셀 공정을 거쳐 완성된다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 하면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 씰란트(sealant) 등으로 봉함된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 구비되어 있다.
또한, 어레이 기판(10)의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛 을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 액정표시장치의 제조방법에 대해 간단히 설명한다.
우선, 어레이 기판은, 투명한 절연기판에 대해 금속 또는 무기물질의 증착(deposition), 노광(photo-lithography), 현상(develop) 및 식각(etching)공정을 거쳐 게이트 및 데이터 배선과, 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터(thin film transistor)를 형성하고, 상기 각각의 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성함으로써 완성하고 있다.
또한, 컬러필터 기판은 상기 어레이 기판과 마주보는 면에 컬러필터층과 공통전극을 형성을 형성함으로써 완성하고 있다.
전술한 바와 같이 제작된 어레이 기판 및 컬러필터 기판은, 상기 두 기판 사이에 액정층을 개재한 상태에서 합착하여 하나의 액정패널을 형성하는 셀 공정을 진행하여 액정표시장치로 제품화 된다.
이러한 액정표시장치는 액정의 전기 광학적 효과를 이용한 것이고, 이러한 전기 광학적 효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되며, 상기 액정의 분자배열에 대한 제어는 액정표시장치에서의 화상 표시품위를 안정화하는데 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 액정 분자의 초기 배열을 고르게 하기 위해서 배향공정을 진행하게 된다.
배향공정은 상기 각각 완성된 어레이 기판 및 컬러필터 기판에 폴리이미드 등의 고분자 물질을 도포하여 배향막을 형성하고, 이의 표면의 고분자 사슬이 일정한 방향성을 갖도록 하기 위해 러빙포라 불리는 특수한 천으로 일정한 방향으로 마찰시켜 상기 배향막 내의 고분자 사슬을 일 방향으로 정렬시킴으로써 액정 분자의 초기배열 상태를 고르게 하는 역할을 하고 있다.
이러한 배향공정을 진행함에 있어서 가장 중요한 요소는 배향막의 두께에 있다. 배향막이 화상을 표시하는 표시영역에 대해 균일한 두께를 가지며 형성되어야 그 후 공정인 러빙 공정을 진행함에 있어 불량이 발생하지 않기 때문이다.
도 2는 배향막 인쇄 장치에 있어 판동에 장착된 종래의 전사판으로부터 배향액이 기판으로 전사되는 것을 도시한 도면이며, 도 3은 종래의 전사판과 기판이 접촉함으로써 배향액이 전사되어 배향막이 형성된 상태를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 전사판(53)을 개재하여 판동(51)과 기판(60)이 접촉된 상태에서 일정한 압력이 가해짐으로써 기판(60)상에 배향액이 전사되고, 따라서 배향막(63)이 형성됨을 알 수 있다. 즉, 배향액을 머금고 있는 전사판(53)이 기판(60)에 접촉하면서 일정한 힘으로 가압되게 되는데, 이때 가압력에 의해 상기 전사판(53)으로부터 기판(60)으로 전사되는 배향액은 그 도포 두께를 일정하게 하기 위해 상하좌우로 퍼져나가게 되며, 전사판(53) 끝단 더욱 정확히는 전사판(53)에서 실질적으로 기판(60)과 접촉하는 패턴부(미도시)의 끝단부에 있어서는 밀려난 배향액이 가압되는 부분이 없게 되는 바, 타영역 대비 매우 두꺼운 형태를 갖게 된다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(60) 상에 최종적으로 형성된 배향막(63) 은 판동(미도시)의 회전에 의해 전사판(53)의 패턴부(54)가 기판(60)에 접촉되는 시작부(63a)를 비롯하여 배향액이 밀려남 현상에 의해 끝단부(63b)가 중앙부(63c) 대비 3-4배 정도 더 두껍게 형성되는 문제가 발생하고 있다. 이렇게 중앙부 대비 그 양끝단에서 그 두께가 두꺼운 부분을 설명의 편의상 배향액 마운트(mount)부라 칭한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전사판의 기판과 접촉하는 패턴부에 있어서 그 중앙부과 주변에 대해 서로 다른 메쉬를 갖는 전사판이 제안되었다.
도 4는 종래의 중앙부와 주변부에 있어 배향액을 머금는 양을 달리하도록 설계된 전사판의 하나의 패턴부를 도시한 평면도이며, 도 5a와 도 5b는 도 4에 있어 A, B영역을 각각 확대 도시한 평면도이며, 도 6은 도 4를 절단선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전사판(70)은 패턴부(72)와 바탕부(74)로 나뉘고 있으며, 상기 패턴부(72)는 바탕부(74) 대비 1mm 내지 3mm 더 두꺼운 두께를 가지며 형성되고 있으며, 따라서 상기 패턴부(72)만이 배향액 인쇄 장치를 통해 기판과 접촉함으로써 기판 상에 배향막을 형성하게 된다.
이때 상기 패턴부(72)를 잘 살펴보면 패턴부(72)는 그 테두리를 따라 1mm 내지 3mm 정도의 폭을 갖는 테두리부(72a)와 상기 테두리부(72a) 내측의 중앙부(72b)로 구성되고 있으며, 이들 두 영역(72a, 72b)은 서로 다른 메쉬(mesh)를 이루고 있음을 알 수 있다. 메쉬(mesh)란 가로세로 1인치인 영역에 대해 돌출되어 있는 망점수를 뜻한다. 도 5a와 도 5b를 참조하면 중앙부(72b)에 대해서는 작은 메쉬를 갖고 테두리부(72b)에 대해서는 큰 메쉬를 갖도록 구성되고 있음을 알 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 망점(76)과 망점(76) 사이의 홈부(78)라 정의되는 영역에 대해서도 중앙부(72b)에서의 깊이(d1)보다는 테두리부(72a)에서의 깊이(d2)가 낮게 형성되고 있음을 보이고 있다.
이러한 구조를 갖는 전사판(70)을 이용하여 기판 상에 배향막을 형성시는 배양액을 머금는 홈부(78)의 면적 및 깊이 차이에 의해 중앙부(72b)보다는 테두리부(72a)에서 배향액을 머금는 양이 작게되어 기판 상에 형성된 배향막의 마운트부의 높이가 줄어들도록 한 것이다.
하지만, 이렇게 패턴부(72)에 대해 중앙부(72b)와 이를 감싸는 테두리부(72a)에 대해 메쉬 크기를 달리 형성한 전사판(70)을 이용하여 배향막을 형성한다 할지라도 상기 배향막은 여전히 그 중앙부 대비 그 두께가 두꺼운 마운트부가 발생되고 있는 실정이다.
즉, 전사판(70)의 패턴부(72)에 의해 접촉함으로써 형성되는 배향막의 양끝단의 마운트부의 높이를 줄이기 위해 상기 패턴부(70)를 중앙부(72b)와 테두리부(72a) 두 개의 영역으로 나누어 제작하고 있지만, 이러한 구조를 갖는 전사판(70)을 이용하여 배향막을 기판 상에 인쇄하면 상기 배향막의 시작부에 대해서는 어느 정도 마운트부의 높이가 줄어드는 효과가 있지만, 끝단부에 대서는 그 마운트부의 두께가 줄어들지 않고 있는 실정이다. 이는 배향막 인쇄장치를 통한 인쇄방향에 따라 배향액이 패턴부의 끝단으로 밀려나는 유체의 흐름을 고려하지 않았기 때문이다.
도 7a와 도 7b는 2영역을 갖는 패턴부를 포함하는 전사판을 이용하여 기판상에 배향막을 인쇄 시 배향막의 인쇄 시작부와 끝단부에서의 두께를 측정한 그래프이다.
도시한 바와 같이, 전사판 패턴부의 중앙부에 대응하는 영역(도 7a의 좌측 및 도 7b의 우측)은 평균적으로 500Å 내지 1000Å 정도의 두께를 가짐을 알 수 있지만, 시작부(도 7a의 돌출부분)의 경우 그 최대치가 2500Å정도가 되고 있으며, 끝단부(도 7b의 돌출부분)에 있어서는 그 최대치가 4500Å정도의 두께를 갖게 됨을 알 수 있다.
이러한 문제를 해결하고자 전사판의 패턴부에 있어 테두리부의 메쉬를 더욱 크게하여 홈부가 차지하는 영역을 줄이게 되면, 인쇄 시작점에서의 배향막 인쇄 특성이 저하되어 뜯김 등이 발생하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 전사판의 구조를 변경하여 기판 상에 인쇄된 배향막의 중앙부와 테두리부에서의 두께의 현격한 차이를 최소화 할 수 있는 전사판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배향막 인쇄용 전사판은, 베이스 필름과; 상기 베이스 필름위에 위치하고, 일측의 제 1 영역과 타측의 제 2 영역과 상기 제 1 및 제 2 영역 사이의 제 3 영역으로 나뉘며, 상기 각 영역에는 철부인 다수의 망점이 형성되어 있는 패턴부와; 상기 베이스 필름 위로 상기 패턴부 주변에 상기 패턴부의 두께보다 얇은 두께를 가지며 형성된 바탕부를 포함하며, 각 영역의 전체 면적에 대한 상기 망점 상부면의 면적의 합의 비로 개구율이 정의되며, 상기 제 1, 2 및 3 영역에서의 상기 개구율을 각각 X1, Y1, Z1라 했을 때, Y1 > X1 > Z1의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성되며, 상기 패턴부는 배향막 인쇄장치에 장착되어 기판상에 배향막을 인쇄 시 상기 제 1 영역이 가장 먼저 기판과 접촉하는 것이 특징이다.
상기 망점의 단위 면적당 개수를 메쉬로 정의하고, 상기 제 1 내지 제 3 영역에서의 메쉬 크기를 각각 X2, Y2, Z2라 했을 경우, Y2 > X2 > Z2의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 영역 각각에 있어 상기 망점 각각의 상부면 면적을 X3, Y3, Z3라 했을 경우, Y3 > X3 > Z3의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 망점 사이의 요부를 홈부로 정의하고, 상기 제 1 내지 제 3 영역에서의 상기 홈부 깊이를 각각 D1, D2, D3라 했을 경우, D2 < D1 < D3의 부등식을 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 영역은 그 폭이 0.3mm 내지 2mm인 것이 특징이며, 상기 베이스 필름은 폴리에틸렌 필름이며, 상기 바탕부와 패턴부는 광경화성 수지 로 이루어진 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따라 전사판 패턴부의 중앙부와 제 1 및 제 2 에지부 각각에 메쉬 크기 또는 망점 상부면의 면적이 다른 망점 구조를 갖도록 형성한 전사판을 이용하여 기판상에 배향막을 형성하면, 인쇄 방향성이 고려됨으로써 상기 형성된 배향막의 에지부에서의 배향막의 두께가 급격히 증가하는 마운트부의 높이를 줄여, 배향막의 두께 균일도를 향상시키는 효과가 있다.
이러한 배향막의 마운트부의 두께가 줄어듦으로 해서 러빙 불량을 억제 할 수 있으며, 나아가 씰패턴과의 접촉에 의한 뜯김 불량을 더욱 억제하는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 실시예에 의한 배향막 형성용 전사판을 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 특징은 배향막 인쇄장치를 통해 기판에 전사되는 배향막에 있어서 그 중앙부 대비 테두리부의 막두께가 3배 내지 4배 높게 형성되는 것을 억제할 수 있는 전사판을 제공하는 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전사판의 4개의 패턴부에 대한 평면도이며, 도 9a와 도 9b는 도 8의 A영역과 B영역을 각각 확대 도시한 평면도이며, 도 10은 도 8을 절단선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전사판(110)은 베이스 필름(112)과 상기 베이스 필름 상부로 기판(미도시)과 접촉하여 배향액을 상기 기판(미도시)에 전사시키는 다수의 패턴부(120)와, 상기 다수의 패턴부(120) 주변에 위치한 바탕부(115)로 구성된다. 이때, 본 발명의 가장 특징적인 구성으로써 상기 각 패턴부(120)에 있어서, 배향막 인쇄장치(미도시)에 장착되어 기판(미도시) 상에 배향막을 형성 시 가장 먼저 기판(미도시)과 접촉이 되는 패턴부(120)의 일측 테두리부를 제 1 에지부(EA1), 그리고 이와 반대측에 위치하여 가장 나중에 기판(미도시)과 접촉이 이루어지는 제 2 에지부(EA2)와, 이들 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2) 사이에 위치한 중앙부(CA)로 구성되며, 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)와 상기 중앙부(CA)는 서로 다른 메쉬 크기를 가지며 구성되고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)는 그 폭(w)이 각각 0.3mm 내지 2mm가 되는 것이 특징이다.
메쉬(mesh)란 가로, 세로 각각 1인치 즉 2.54cm의 정사각형에 형성되는 망점수를 의미한다. 예를들어 400 메쉬 전사판이라 하는 것은 상기 패턴부에 있어 가로, 세로 길이가 각각 2.54cm인 정사각형 영역을 정의하였을 때, 상기 정사각형 안에 400개의 망점이 형성된 전사판을 칭한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전사판(110)의 패턴부(120)에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)와 중앙부(CA)는 메쉬 크기 대신에 망점(130) 상부면의 면적 또는 망점(130)의 심도가 서로 다르게 형성되는 것이 특징이다. 여기서, 망점(130)의 개구율이란 각 패턴부(120) 전체 면적 대비 상기 망점(130)의 기판과 접촉하는 상부면(표면)이 차지하는 면적 비를 뜻하며, 망점(130)의 심도는 상기 망점(130)의 높이 또는 망점(130)과 망점(130) 사이에 위치하는 홈부(135)의 깊이를 뜻한다. 이때, 메쉬 크기 또는 망점(130) 상부면의 면적은 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)와 중앙부(CA)의 개구율을 결정하게 된다. 즉, 동일한 메쉬 크기를 갖는 경우, 망점(130) 상부면의 면적을 크게 하면 개구율이 증가하게 되며, 이는 개구율과 망점(130) 상부면의 면적이 비례함을 뜻한다. 한편, 동일한 망점(130) 상부면의 면적을 갖는 경우, 메쉬 크기를 증가시키면, 즉 동일면적에 망점(130)의 수를 증가시키면, 개구율이 증가하게 되며, 개구율과 메쉬 크기가 서로 비례함을 의미한다.
상기 패턴부(120)가 배향막 인쇄 장치의 아니록스롤과 접촉함으로서 머금게 되는 배향액에 있어 그 머금는 양은 패턴부(120)의 개구율이 작아질수록, 망점(130)의 심도가 커질수록 더 커지게 되며, 이 경우 기판 상에 형성되는 배향막은 그 두께가 두껍게 형성되게 된다.
이러한 사실을 바탕으로 하여 본 발명에 따른 배향막 인쇄용 전사판((110))은 그 패턴부(120)가 크게 3개의 영역으로 구성된다. 패턴부(120) 중 인쇄 시 기판과 제일 먼저 닿는 부분의 0.3mm 내지 2mm의 폭을 갖는 제 1 에지부(EA1)에 있어서의 상기 패턴부(120)의 개구율을 x, 중앙부(CA)에 있어서의 상기 패턴부(120)의개구율을 y, 그리고 인쇄 시 기판에 가장 마지막에 닿는 0.3mm 내지 2mm의 폭을 갖는 제 2 에지부(EA2)에 있어서의 상기 패턴부(120)의 개구율을 z라 할 때, z > x ≥ y의 관계가 성립하도록 상기 패턴부(120)가 구성되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 망점(130)의 심도의 경우는, 제 1 에지부(EA1)와 중앙부(CA)와 제 2 에지부(EA2)에서의 망점의 심도를 각각 D1, D2, D3라 할 때, D3 < D1 ≤ D2의 관계가 성립되도록 형성되고 있는 것이 또 다른 특징이다.
도 9a 및 도 9b에는, 망점(130)의 크기(s)가 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2) 및 중앙부(CA)에서 동일한 경우(망점(130)이 원형인 경우가 도시되어 있으며 망점(130) 상부면의 면적은 크기(s)에 비례하게 된다), 메쉬 크기를 달리하는 구성이 도시되어 있다. 즉, 동일한 면적을 기준으로 볼때, 중앙부(CA)에는 가장 적은 수의 망점(130)이 형성되어 있고, 제 2 에지부(EA2)에는 가장 많은 수의 망점(130)이 형성되어 있다. 따라서, 제 2 에지부(EA2)의 개구율이 가장 크며, 중앙부(CA)의 개구율이 가장 작게 된다. 도면에는 제 1 에지부(EA1)의 개구율이 중앙부(CA)보다 큰 경우를 도시하고 있으나, 제 1 에지부(EA1)와 중앙부(CA)의 개구율은 동일할 수 있다.
일례로써 패턴부(120)의 중앙부(CA)는 400 메쉬로 형성된다고 하면, 제 1 에지부(EA1)는 400 메쉬와 같거나 이보다 큰 400 내지 600 메쉬로 형성되며, 제 2 에지부(EA2)에 대해서는 제 1 에지부(EA1)의 메쉬보다 큰 메쉬를 갖도록 형성되는 것이 특징이다.
도 10에는 서로 다른 망점(130)의 심도를 갖는 패턴부(120)를 포함하고 있는 전사판(110)의 단면도가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 전사판(110)의 베이스 필름(112) 상에는 바탕부(115), 상기 바탕부(115)보다 큰 높이를 갖는 패턴부(120)가 형성되어 있으며, 상기 패턴부(120)는 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)와 그 사 이의 중앙부(CA)로 구성된다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2)와 중앙부(CA) 각각에는 철(凸)부인 다수의 망점(130)과, 상기 다수의 망점(130) 사이에 요(凹)부인 다수의 홈부(135)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 망점(130)의 크기(s)는 동일하며 서로 다른 메쉬 크기를 갖는 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2) 및 중앙부(CA)에 있어서, 제 1 에지부(EA1)의 홈부(135)의 심도(d1)는 상기 제 2 에지부(EA2)의 심도(d3)보다 크고, 상기 중앙부(CA)의 심도(d2)보다 작다. 심도의 크기는 패턴부(120)의 각 영역에서 머금는 배향액의 양 및 형성될 배향막의 두께에 비례하기 때문에, 제 2 에지부(EA2)에 대응하는 배향막의 두께를 가장 작게 할 수 있게 된다.
한편, 망점(130)의 심도의 경우, 전사판(110)의 제조 특성상 자유도가 높지않아 임의적으로 조절될 수 없지만, 전사판(110)의 개구율(A/R)과 메쉬에 따른 망점 심도를 변화를 나타낸 그래프인 도 11을 참조하면, 망점 심도의 크기의 변화 추이는 메쉬 크기가 증가할수록 그리고 개구율이 증가할수록 작아지는 경향을 갖게 됨을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전사판에 있어서, 도 8, 9a, 9b 및 10을 참조하면, 망점(130) 심도는 메쉬 크기 및 개구율에 반비례하는 경향을 갖게 되므로, 메쉬 크기 또는 개구율을 '제 2 에지부(EA2) > 제 1 에지부(EA1) ≥ 중앙부(CA)'순이 되도록 형성하는 경우, 자연적으로 망점 심도는'제 2 에지부(EA2) < 제 1 에지부(EA1) ≤ 중앙부(CA)'순으로 그 크기를 갖게 됨을 알 수 있다.
도 12a와 도 12b는 본 발명에 따른 전사판을 장착한 배향막 인쇄 장치를 통 해 기판 상에 배향막을 형성했을 경우, 제 1 에지부와 중앙부의 경계와, 중앙부와 제 2 에지부의 경계에서의 배향막의 두께를 각각 측정한 그래프이다.
우선, 제 1 에지부와 중앙부의 경계에서 배향막의 두께를 나타낸 도 12a를 참조하면, 인쇄 시 가장 먼저 닿은 제 1 에지부에서의 배향막의 두께는 최대치가 2500Å정도가 되고 있으며, 이는 종래와 비교할 때 유사한 수준이라 할 수 있다.
중앙부와 제 2 에지부의 경계에서 배향막의 두께를 나타낸 도 12b를 참조하면, 인쇄 시 가장 나중에 기판과 접촉하는 제 2 에지부에서의 배향막 두께는 최대치가 3300Å정도가 됨을 알 수 있으며, 이는 종래의 중앙부와 에지부로 패턴부를 달리 설계한 전사판을 이용하여 배향막을 형성한 경우대비 1000Å 정도 더 낮은 두께를 가지고 형성되었음을 알 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전사판의 패턴부에 대한 부분 확대도이며, 각각 도 8의 A 및 B 부분에 해당된다.
도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2) 및 중앙부(CA)에 있어서 메쉬의 크기는 동일하다. 즉, 동일한 면적에 형성되어 있는 망점(130)의 개수는 동일하다. 반면, 상기 제 1 및 제 2 에지부(EA1, EA2) 및 중앙부(CA)에 있어서 망점(130) 상부면의 면적은 모두 상이하다. 원형의 망점(130)을 보면, 상기 제 1 에지부(EA1)에서의 망점(130)의 크기(s2)는 상기 중앙부(CA)에서의 망점(130)의 크기(s1)보다 크고, 상기 제 1 에지부(EA2)에서의 망점(130)의 크기(s3)보다 작다. 전술한 바와 같이, 망점(130)의 크기는 개구율에 비례하며, 개구율은 형성될 배향막의 두께에 반비례하게 된다. 따라서, 망점(130)의 크기(s3)가 가장 큰 제 1 에지 부(EA2)의 개구율이 가장 크며, 형성될 배향막의 두께는 가장 작게 된다.
위와 같은 구성의 패턴부가 형성된 전사판을 이용하여 배향막을 형성하는 경우, 앞선 도 12a 및 도 12b에서와 동일한 경향을 갖는 배향막을 얻을 수 있게 된다. 즉, 인쇄시 가장 나중에 기판과 접촉하는 제 2 에지부에서의 배향막 두께가 종래보다 작게 되며, 배향막의 두께 균일도가 향상된다.
이후에는 전술한 구조를 갖는 전사판의 제작 방법에 대해 간단히 설명한다.
배향막 인쇄에 이용되는 전사판은 APR(Asahi kasei Photosensitive Resin)이라고 말하는 광경화성 수지를 베이스 필름이라 불리우는 폴리에틸렌 필름과 접착하여 형성한다.
우선, 그 하부에 UV램프가 위치하고, 상기 UV램프 위에 평탄한 표면을 가지며 투명한 석영 또는 크리스탈 재질의 두꺼운 베이스 기판이 구비되며, 상기 베이스 기판에 대응하여 다수의 UV 램프 및 평탄하며 투명한 표면을 갖는 커버를 구비한 노광 장치의 상기 베이스 기판 위에 전사판의 패턴부에 형성될 메쉬 크기에 대응하는 개수의 원형 투과부와 그 이외의 영역은 빛의 투과를 차단하는 차단부로 이루어진 네가티브 필름을 위치시킨다.
패턴부에 있어서의 메쉬 크기가 동일한 경우를 전제로 할 때, 상기 네가티브 필름은 전사판의 패턴부의 중앙부와 제 1 및 제 2 에지부에 대응하는 부분에서 상기 빛을 투과시키는 투과부의 크기가 서로 다르게 형성되어 있는 것이 특징이다. 전사판 패턴부의 제 1 에지부(인쇄 시 가장 먼저 기판과 접촉하는 부분)에 대응하는 부분을 제 1 영역, 중앙부에 대응하는 부분을 제 2 영역, 제 2 에지부(인쇄 시 가장 나중에 기판과 접촉이 이루어지는 부분)에 대응하는 부분을 제 3 영역이라 정의할 때, 즉, 제 2 영역의 원 패턴의 크기가 가장 작고, 제 1 영역의 원 패턴은 중간 크기를 가지며, 제 3 영역의 원 패턴 크기가 가장 크게 형성되고 있는 것이 특징이다.
이후, 전술한 구조를 갖는 네가티브 필름 위로 광경화성 수지인 APR을 일정한 두께로 도포하여 광경화성 수지층을 형성하고, 상기 광경화성 수지층 위에 폴리에틸렌 재질의 투명한 베이스 필름을 접착시킨다.
다음, 상기 베이스 필름이 부착된 광경화성 수지층에 대해 상기 커버를 위치시킨 후, 상기 노광 장치의 베이스 기판 하부 및 상기 커버 내에 위치한 UV 램프를 온(on) 상태로 점등하여 자외선 노광을 실시한다. 이때, 상기 노광장치 하부에 위치한 UV램프를 통해 나온 자외선은 상기 네가티브 필름내의 다수의 원 형태의 투과부를 통해 상기 광경화성 수지층에 도달하게 되고, 이때 상기 광경화성 수지층 중 상기 원 형태의 투과부를 통과하여 자외선이 조사되는 부분은 상기 자외선에 의해 경화된다. 또한, 상기 커버 내부의 UV램프에 의해 베이스 필름이 부착된 부분에 대응해서는 전면에 자외선이 조사되게 되며, 이러한 자외선의 전면 조사에 의해 상기 베이스 필름과 접촉하는 부분이 전면적으로 경화되게 된다.
이후, 상기 자외선 노광을 마친 광경화성 수지층이 형성된 베이스 필름에 대해 세정을 실시하면, 상기 광경화성 수지층 중 자외선에 반응하여 경화된 부분은 남기고 나머지 광조사가 이루어지지 않은 부분은 세정 시 제거된다. 따라서, 양면에 대해 자외선 조사가 실시된 부분에 대해서는 광경화성 수지층 두께 그대로를 유 지한 상태로 패턴부를 이루며 남게 되고, 커버에 의해 자외선이 조사된 부분은 상기 패턴부보다 얇은 두께를 갖는 바탕부를 이루게 된다.
다음, 상기 전술한 바와같이 세정에 의해 패턴부와 바탕부를 이루게 된 전사판은 건조공정을 통해 건조한 후, 후노광 공정을 진행하여 상기 패턴부와 바탕부의 표면을 더욱 경화시킴으로서 완성되게 된다.
전술한 바와같은 공정을 통해 제작된 전사판은 그 패턴부에 있어 중앙부와 제 1 및 제 2 에지부에서 각각 메쉬 또는 망점 상부면의 면적(망점의 크기) 나아가 망점의 심도까지 서로 다른 구조를 이루게 된다.
상기 망점의 크기 및 망점의 심도는 자외선 노광 시, 노광 시간과 네가티브 필름상의 원 패턴의 크기에 의해 결정되게 되며, 네가티브 필름 상에 구현된 원형태의 투과부 크기가 작을수록 망점의 크기가 작아지며, 또한 망점의 심도 또는 홈의 깊이가 깊게 형성된다.
이후에는 전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 전사판을 이용하여 기판상에 배향막을 형성하는 방법에 대해 간단히 설명한다.
도 14a 및 14b는 각각 본 발명에 따른 전사판을 장착한 배향막 인쇄장치를 이용하여 기판상에 배향막을 형성하는 공정을 간략히 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 배향막 인쇄장치(150)는 일방향으로 왕복 운동하는 인쇄 테이블(152)과, 상기 인쇄 테이블(152)과 맞물려 회전하는 판동(155)과 상기 판동(155)상에 장착된 전사판(110)과, 상기 전사판(110)에 배향액(160)을 전사시키는 아니록스롤(158)과, 상기 아니록스롤(158)에 배향액(160)을 고르게 발라주는 닥터롤(165)과, 상기 닥터롤(165)과 아니록스롤(158) 사이에 배향액(160)을 공급하는 디스펜서(168)를 포함하여 구성되고 있으며, 또 다른 인쇄장치는 전술한 구성에서 상기 아니록스롤(158)에 배향액을 고르게 발라주는 닥터롤(165)을 대신하여 닥터 블레이드(169)가 구성되고 있음을 알 수 있다. 상기 닥터롤(165)과 닥터 블레이드(169)는 모두 상기 아니록스롤(158)과 접촉하며 상기 아니록스롤(158)의 표면에 배향액(160)이 고르게 일정한 두께를 갖도록 하는 역할을 하는 것이다.
한편, 상기 인쇄 테이블(152)에 기판(170)을 위치시키면, 상기 인쇄 테이블(152)이 일방향으로 일정한 속도로 움직이고, 상기 인쇄 테이블(152)과 맞물려 있는 판동(155)이 등속도로 회전하게 되며, 이때, 상기 판동(155)상에 장착된 전사판(110)이 상기 아니록스롤(158)과 접촉하여 배향액(160)을 상기 전사판(110)에 발라주게 되고, 이러한 상태에서 상기 전사판(110)이 상기 인쇄 테이블(152)상에 위치한 기판(170)과 접촉하며, 상기 전사판(110)에 머금어진 배향액(160)을 상기 기판(170)에 전사시킴으로써 상기 기판(170)상에 배향막(173)이 형성된다.
이 경우, 본 발명에 따른 전사판(110)은 기판(170)과 접촉하는 패턴부(미도시)에 있어서 기판(170)과의 접촉이 시작되는 제 1 에지부(미도시)와, 중앙부(미도시)와 그리고 가장 마지막에 접촉하는 제 2 에지부(미도시)에서 각각 그 개구율(메쉬 크기 또는 망점의 크기) 또는 망점의 심도를 달리하고 있는 바, 제 2 에지부(미도시)에 의해 형성되는 배향막 부분에서의 두께가 종래의 이중 구조 패턴부를 갖는 전사판을 이용하여 형성된 배향막 형성 대비 현저히 줄어들게 되어 배향막의 두께 균일도가 향상된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.
도 2는 종래의 배향막 인쇄 장치에 있어 판동에 장착된 전사판으로부터 배향액이 기판으로 전사되는 것을 도시한 도면.
도 3은 전사판과 기판이 접촉함으로써 배향막이 형성된 상태를 도시한 단면도.
도 4는 종래의 중앙부와 주변부에 있어 배향액을 머금는 양을 달리하도록 설계된 전사판의 하나의 패턴부를 도시한 평면도.
도 5a와 도 5b는 도 4에 있어 A, B영역을 각각 확대 도시한 평면도.
도 6은 도 4를 절단선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 7a와 도 7b는 2영역을 갖는 패턴부를 포함하는 전사판을 이용하여 기판상에 배향막을 인쇄 시 배향막의 인쇄 시작부와 끝단부에서의 두께를 측정한 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전사판의 4개의 패턴부에 대한 평면도.
도 9a와 도 9b는 도 8의 A영역과 B영역을 각각 확대 도시한 평면도.
도 10은 도 8을 절단선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 11은 전사판의 개구율과 메쉬에 따른 망점 심도를 변화를 나타낸 그래프.
도 12a와 도 12b는 본 발명에 따른 전사판을 장착한 배향막 인쇄장치를 통해 기판 상에 배향막을 형성했을 경우, 제 1 에지부와 중앙부의 경계와, 중앙부와 제 2 에지부의 경계에서의 배향막의 두께를 각각 측정한 그래프.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전사판의 패턴부 일부에 대한 각각의 평면도.
도 14a 및 14b는 각각 본 발명에 따른 전사판을 장착한 배향막 인쇄장치를 이용하여 기판상에 배향막을 형성하는 공정을 간략히 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 전사판 115 : 바탕부
120 : 패턴부 CA : (패턴부의)중앙부
EA1 : (패턴부의)제 1 에지부 EA2 : (패턴부의)제 2 에지부

Claims (7)

  1. 베이스 필름과;
    상기 베이스 필름위에 위치하고, 일측의 제 1 영역과 타측의 제 2 영역과 상기 제 1 및 제 2 영역 사이의 제 3 영역으로 나뉘며, 상기 각 영역에는 철부인 다수의 망점이 형성되어 있는 패턴부와;
    상기 베이스 필름 위로 상기 패턴부 주변에 상기 패턴부의 두께보다 얇은 두께를 가지며 형성된 바탕부를 포함하며,
    각 영역의 전체 면적에 대한 상기 망점 상부면의 면적의 합의 비로 개구율이 정의되며, 상기 제 1, 2 및 3 영역에서의 상기 개구율을 각각 X1, Y1, Z1라 했을 때, Y1 > X1 > Z1의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성되며, 상기 패턴부는 배향막 인쇄장치에 장착되어 기판상에 배향막을 인쇄 시 상기 제 1 영역이 가장 먼저 기판과 접촉하는 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 망점의 단위 면적당 개수를 메쉬로 정의하고, 상기 제 1 내지 제 3 영역에서의 메쉬 크기를 각각 X2, Y2, Z2라 했을 경우,
    Y2 > X2 > Z2의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 영역 각각에 있어 상기 망점 각각의 상부면 면적을 X3, Y3, Z3라 했을 경우,
    Y3 > X3 > Z3의 관계를 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 망점 사이의 요부를 홈부로 정의하고, 상기 제 1 내지 제 3 영역에서의 상기 홈부 깊이를 각각 D1, D2, D3라 했을 경우,
    D2 < D1 < D3의 부등식을 만족하도록 상기 패턴부가 형성된 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 그 폭이 0.3mm 내지 2mm인 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리에틸렌 필름이며, 상기 바탕부와 패턴부는 광경화성 수지로 이루어진 것이 특징인 배향막 인쇄용 전사판.
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