KR100246249B1 - 액정소자의배향막의러빙처리방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 러빙처리를 실시할 수 있는 러빙처리방법 및 러빙장치에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 배향막(12)이 형성된 기판이 놓여진 반송체를 이송하여, 회전하는 러빙롤(18)에 배향막을 접촉시켜, 반송체에 인가되는 수평방향의 힘과 반송체의 이송속도와 러빙롤의 회전수를 측정하면서 얻어진 수평방향의 힘, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수의 측정치에 의거하여 마찰워크면 밀도를 일정하게 유지하도록 러빙롤과 반송체간의 거리, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수중 적어도 어느 하나를 제어한다.

Description

액정소자의 배향막의 러빙처리방법 및 러빙장치{METHOD AND APPARATUS FOR RUBBING AN ORIENTATION FILM OF LIQUID CRYSTAL DEVICE}

본 발명은 액정소자의 배향막의 러빙처리방법 및 러빙장치에 관한 것이며, 특히 균일한 러빙처리에 관한 것이다.

최근 경량화 또는 박형화가 가능하면서도 낮은 전압으로 구동되는 액정표시장치에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 그 중에서도 그 표시품위의 향상과 생산수율의 향상 내지 생산비용의 절감은 급선무의 과제이다.

액정표시장치를 구성하는 액정소자는, 2 장의 기판사이에 액정분자를 끼워 지지하고 또 그 액정분자를 구동하는 스위치 소자나 전극과, 또한 편광판 혹은 액정분자에 프레틸트각을 부여하는 배향막을 가지고 대략 구성된다.

배향막은 폴리이미드계 수지 등의 유기고분자막으로 이루어지고, 배향막의 표면위를 폴리아미드 등의 합성섬유로 이루어지는 포(布)로 문지르는 러빙처리를 실시함으로써 소정 방향의 배향이 부여되고 있다.

이 러빙처리에 사용되는 러빙장치로서는, 예를 들면 도 18에 나타낸 바와같이 기판(14)을 이송하는 반송체(10)와, 그 위쪽에 배치되는 러빙포(6)가 붙여진 러빙롤(18)과 러빙롤(18)을 회전시키는 회전모터(20)와, 러빙롤(18)을 지지하는 롤지지체(24)로 개략 구성된다.

그리고 러빙처리전의 배향막(12)이 형성된 기판(14)을 반송체(10)상에 올려 놓고, 반송체(10)의 이동에 의하여 기판(14)을 이송시킴과 동시에 러빙롤(18)을 적당한 압력으로 배향막(12)에 누르면서 회전시켜 배향막(12)을 러빙처리한다.

고품질의 액정소자를 만들기 위해서는, 알카링에너지, 즉 배향막이 액정분자를 배향시키기 위하여 액정분자에 대하여 가하는 단위면적당의 에너지(이하, 단지 "표면배향력"이라 함)가 배향막 전면에 걸쳐 소정의 크기로 또한 균일하게 되도록 배향막을 형성하는 것이 필요하다.

통상, 러빙처리는 러빙롤의 회전수를 일정속도로 하고 또한 반송체도 일정한 이송속도로 하여 행하나, 한 개의 배향막에 있어서도 표면배향력이 부분적으로 다른 경우가 있다.

또 러빙처리를 반복하는 중에, 점차 러빙포가 마모되거나 포의 털이 빠지는 경우도 있다. 이와 같은 저품질의 러빙포로 러빙처리를 실시하면, 러빙롤의 배향막에 대한 접촉강도를 소정의 값으로 유지할 수가 없으며, 또 동일한 접촉강도이더라도 충분한 표면배향력을 부여할 수 없게 되어, 소정의 배향막의 제조가 곤란하게 되는 경우가 있다.

또 배향막이 형성되는 기판은 폴리카보네이트나 유리판등으로 이루어지나, 그 기판에 기복(놀)등이 있으면, 러빙처리가 균일하게 행하여지지 않아, 러빙후의 배향막의 품질이 저하하는 일이 있다.

이와 같이 불균일한 러빙처리가 행해진 배향막을 사용한 액정소자는 액정의 평면각이 불균일하게 되어 표시품위가 떨어짐과 동시에 생산수율이 저하되어 버린다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 균일한 러빙처리를 실시할 수 있는 러빙처리방법 및 러빙장치를 제공하는 것이다.

도 1은 마찰워크면 밀도(ω)와 표면배향력의 관계를 나타낸 그래프,

도 2는 마찰력(Fx)을 나타낸 측면도,

도 3은 배향막과 러빙롤의 접촉영역을 나타낸 사시도,

도 4는 러빙롤의 회전수제어의 설명도,

도 5는 러빙롤의 회전수제어와 반송체의 이송속도제어의 설명도,

도 6은 경사러빙에 있어서의 접촉면적(S)을 설명하기 위한 평면도,

도 7은 경사러빙에 있어서의 접촉면적(S)의 시간변화를 나타낸 그래프,

도 8은 실시예 A의 러빙장치의 정면도,

도 9는 실시예 A의 러빙장치의 측면도,

도 10은 실시예 B의 러빙장치를 나타낸 사시도,

도 11은 어쿠스틱센서를 나타낸 사시도,

도 12는 러빙포와 배향막의 접촉을 나타낸 모식도,

도 13은 러빙포와 배향막의 접촉을 나타낸 모식도,

도 14는 롤체의 일예를 나타낸 투시사시도,

도 15는 러빙롤의 일예의 측단면도,

도 16은 러빙롤의 변형을 나타낸 사시도로서 (a)는 평탄한 , (b)는 중앙부가 팽출한, (c)는 단부근방이 팽출한 러빙롤을 나타내는 사시도,

도 17은 반송체의 일예를 나타낸 사시도,

도 18은 종래의 러빙장치를 나타낸 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 반송체 12 : 배향막

14 : 기판 16 : 러빙포(布)

18 : 러빙롤 20 : 러빙롤 회전모터

22 : 롤체 24 : 롤 지지체

26 : 적외선센서 34 : 온도분포 검출장치

36 : 접촉강도 콘트롤러 40 : 음장(音場)감지소자

46 : 세공 48 : 주관

50 : 방사관 54 : 상하변위소자

Fx : 마찰력 n : 러빙롤의 회전수

v : 반송체의 이송속도

청구항 1에 기재된 액정소자의 배향막의 러빙처리방법은, 배향막이 형성된 기판이 올려놓여진 반송체를 이송하여, 회전하는 러빙롤에 상기 배향막을 접촉시켜 반송체에 가해지는 수평방향의 힘(이하, 단지 "마찰력"이라 함)과, 반송체의 이송속도와, 러빙롤의 회전수를 측정하면서, 얻어진 상기 수평방향의 힘, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수의 측정치에 의거하여, 마찰워크면 밀도를 일정하게 유지하도록 러빙롤과 반송체간의 거리, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수의 적어도 어느하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본원발명에 있어서, 반송체의 이송이란 반송체와 러빙롤의 상대적인 이송을 의미하고, 반송체가 정지하고 러빙롤이 이송되는 경우도 포함하고, 마찬가지로 반송체의 이송속도라함은 반송체와 러빙롤의 상대속도를 의미하고, 반송체가 정지하고 러빙롤이 이송되는 경우의 속도도 포함한다.

청구항 2에 기재된 액정소자의 배향막의 러빙처리방법은, 배향막이 형성된 기판이 올려놓여진 반송체를 이송하여 회전하는 러빙롤에 배향막을 접촉시켜 배향막과 러빙롤간의 접촉강도를 검출하면서, 그 검출하여 얻어진 정보를 피드백하여 배향막과 러빙롤간의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 기재된 러빙장치는 배향막이 형성된 기판이 올려놓여지는 반송체와, 배향막에 압압되는 러빙포 및 그 러빙포가 장착된 원주상의 롤체로 이루어지는 러빙롤과, 상기 러빙롤을 지지, 회전시키는 롤지지체와, 상기 반송체와 러빙롤의 어느 하나는 다른쪽에 대하여 상대이송시키는 이송기구와, 배향막과 러빙포간의 접촉강도를 검출하는 접촉강도 검출수단과, 배향막과 러빙포간의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 접촉강도 변동수단과, 상기 접촉강도 검출수단에서 검출된 접촉강도의 정보를 기초로 접촉강도 변동수단을 제어하는 접촉강도 콘트롤러를 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이때, 상기 접촉강도 검출수단으로서는 배향막과 러빙포의 접촉에 의한 온도변화를 검출하는 것이 적용될 수 있다. 또는, 상기 접촉강도 검출수단으로서는, 배향막과 러빙포의 접촉에 의한 음장(音場)의 변화를 검출하는 것이 적용될 수 있다.

또 접촉강도 변동수단으로서는 러빙롤의 외형을 부분적으로 변화시키는 것이적용될 수 있다.

이때, 접촉강도 변동수단으로서는, 복수의 세공(細孔)이 표면에 형성된 통형상의 롤체와, 각 세공과 연통하고 상기 롤체내에 배치되는 복수의 송급관과, 그 송급관에 접속되어 상기 각 세공에 공기를 송급하는 부재를 가지고 구성되는 것이 바람직하다.

또 상기 접촉강도 변동수단으로서는, 반송체에 설치되어 배향막이 형성된 기판을 부분적으로 상하이동시키는 상하 변위소자가 적용된다.

이 상하변위소자로서는 압전소자가 적합하다.

본 발명자들은 배향막의 표면배향력에 관하여 연구를 거듭한 결과, 러빙롤이 러빙처리시에 액정배향막에 가하는 단위면적당 마찰에너지(이하, 단지 마찰워크면 밀도라 함)(ω)와 표면배향력이 일정한 관계에 있는 것을 발견함으로써, 소정의 표면배향력을 가지는 배향막을 얻기 위해서는 마찰워크면 밀도(ω)가 상기 소정의 표면배향력에 대응하는 값이 되도록 러빙처리하는 것이 바람직하다는 결과를 얻었다.

표면배향력과 마찰워크면 밀도(ω)와의 관계를 나타낸 일예를 표 1 및 도 1에 나타낸다.

여기서 표면배향력과 마찰워크면 밀도(ω)와의 관계는, 폴리이미드(PSI-A-2501: 질소사 제)로 이루어지는 배향막을 형성한 기판에 대하여 러빙처리조건을 적절히 설정하여 러빙처리하고, 이 기판과 액정(AP-4161XX:질소사 제)을 사용하여 작성한 셀을 사용하여 토오크밸런스법에 의하여 측정하였다. 또한 상기 러빙처리조건의 설정은, 러빙롤의 회전수와 기판의 이송속도와 러빙롤에 감겨진 러빙포를 배향막에 압압하는 힘을 적절히 변화시킴으로써 행하였다.

표 1에는 각 러빙처리조건에 의한 마찰워크면 밀도(ω)와 상기 측정에 의하여 얻어진 표면배향력이 표시되어 있고, 표면배향력이 상기 측정에 의한 측정치의 평균치, 최대치 및 최소치로 표시되어 있다. 따라서 표 1에서는 측정에 이용한 셀이 한 개인 경우에는 상기 평균치, 최대치 및 최소치가 동일치로 되어 있고, 또 측정에 이용한 셀이 복수(3셀)인 경우에는 상기 평균치, 최대치 및 최소치가 각각 다른 값으로 되어 있다.

마찰워크 면밀도(ω)(N/m)	표면배향력(μN/m)평균치 최대치 최소치
212989213031504260519014200149001850061107252941130008010560010500	57.981 92.4 33.11198.66 267.96 71.61121.66 140.91 101.64204.82 204.82 204.82251.02 251.01 251.02557.48 793.1 321.86684.53 847 521.29432.74 432.74 432.74415.03 465.08 364.2119.25 24.64 13.0930.8 30.8 30.824.64 24.64 24.64132.44 133.98 130.9346.5 346.5 346.5318.01 318.01 318.01189.42 189.42 189.42538.23 556.71 518.98

또한 도 1은 종축을 표면배향력, 횡축을 마찰워크면 밀도(ω)로 하여 표 1에 나타낸 표면배향력과 마찰워크면 밀도(ω)와의 관계를 그래프화한 것이다.

상기 마찰워크면 밀도(ω)는 단위면적당의 마찰력(Px)과 러빙강도(L)와의 곱으로 표시된다(ω=Px·L).

그리고 단위면적당 마찰력(Px)은 다음식으로 표시된다.

Px=Fx/al

여기서 Fx는 마찰력으로서 도 2에 나타낸 바와 같이 러빙처리시에 러빙롤 (18)의 러빙포가 배향막(12)에 가하는 힘(F)을 수직방향과 수평방향으로 분력하였을 때의 수평방향의 힘이다. 또한 수직방향의 힘을 Fz로 한다. 또 상기 a는, 도 3에 나타낸 바와같이 러빙롤(18)의 축방향과 배향막(12)의 이송방향이 수직일 때에는 배향막(12)과 러빙롤(18)의 접촉영역(11)에 있어서의 러빙롤(18)의 축방향의 길이이다. 또 상기 1은, 접촉영역(11)에 있어서의 배향막(12)의 이송방향의 길이이다.

또 러빙강도(L)는 다음식으로 표시된다.

L=N1(1+2πrn/60v)

여기서 N은 러빙회수이다. 즉 러빙처리는 한 개의 배향막에 대하여 복수회 행하여지는 일이 있으므로 그 배향막과 러빙롤의 접촉회수를 나타낸다. 예를 들어 배향막의 이송을 1왕복하여 행하면, N은 2이다. 또 r은 러빙롤의 반경이고, n은 단위시간당 러빙롤의 회전수이고, v는 반송체의 이송속도이다.

따라서 ω는 다음식으로 표시된다.

따라서 마찰워크면 밀도(ω)는, 마찰력(Fx)과 반송체의 이송속도(v)와 러빙롤의 회전수(n)라는 3 개의 파라미터에 의하여 제어될 수 있다. 그러므로 청구항 1에 개재된 발명에 있어서는 러빙처리중에 마찰력(Fx), 이송속도(v), 회전수(n)를 모니터하고, 그 측정데이터에 의거하여 피드백하여 마찰워크면 밀도(ω)를 일정하게 유지함으로써 배향막의 표면배향력을 소정치로 균일하게 한다.

상기 식 1에서 마찰력(Fx)또는 회전수(n)가 클 때는 마찰워크면 밀도(ω)가 증가하는 경향이 있고, 이송속도(V)가 클때는 마찰워크면 밀도(W)가 감소하는 경향이 있다.

따라서 예를 들면, 마찰력(Fx)의 측정치가 높아졌을 때에는 이것을 작게하고, 낮아졌을 때에는 크게 한다. 마찰력(Fx)은 러빙롤과 배향막의 사이의 거리, 즉 러빙롤과 반송체간의 거리의 영향을 크게 받는다. 이들의 거리를 조정하기 위해서는 러빙롤 또는 반송체의 높이를 변동시키면 된다.

따라서 마찰력(Fx)이 높아졌을 때에는, 이것을 저하시키기 위하여 러빙롤의 위치를 높게 하거나, 또는 반송체의 위치를 낮게하거나, 또는 러빙롤의 위치를 높게하고, 또는 반송체의 위치를 낮게 하면 된다.

반대로 마찰력(Fx)이 낮아졌을 때는 이것을 증가시키기 위하여, 러빙롤의 위치를 낮게 하거나, 또는 반송체의 위치를 높게 하거나, 또는 러빙롤의 위치를 낮게 하고 또는 반송체의 위치를 높게 하면 된다.

러빙롤 또는 반송체의 높이조정에는 각각 높이방향으로 이동시키기 위한 구동수단, 예를 들면, 전기 모터나 유압에 의한 것 등을 설치하여 두고, 그들의 구동수단에 피드백된 정보를 신호 등에 의하여 보내어 작동시키면 된다.

또 러빙롤의 회전수(n)가 증가했을 때에는 그것을 저하시키고, 회전수(n)가 감소했을 때에는 그것을 증가시킨다.

스텝핑모터로부터 얻어지는 측정치의 피드백은 이하와 같이 하여 행할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와같이 스텝핑모터(20)에 설치된 엔코더로부터의 출력, 즉 펄스수를 드라이버(62)에 입력한다. 드라이버(62)에 있어서는 먼저 A/D컨버터(64)에서 A/D변환하고, 그 변환된 디지탈신호를 시퀀스회로(66)에서 회전수로 환산하여 모니터에 표시함과 동시에, 회전수와 그 소정치의 차를 연산하고, D/A컨버터(68)에서 D/A변환하고, 아날로그신호로서 스텝핑모터(20)에 피드백하여, 회전수를 소정의 값이 되게 한다.

또 청구항 1에 기재된 발명에서는, 표면배향력을 균일하게 유지하기 위하여 마찰워크면 밀도(ω)를 최적치로 유지하도록, 러빙처리시에 측정한 마찰력, 이송속도 및 러빙롤의 회전수에 의거하여 이들을 피드백하여 제어하는 것으로, 반드시 변동이 있었던 파라미터에 대해서만 제어하지 않아도 된다. 예를 들면 마찰력이 증가했을 때는 마찰워크면 밀도(ω)도 증가하는 경향이 있으므로, 러빙롤과 반송체간의 거리를 길게 하는 것외에, 또는 이에 더하여 러빙롤의 회전수(n)를 저하시키거나 반송체의 이송속도(v)를 빠르게 해도 좋다.

또 도 5에 나타낸 구성의 것에서는, 러빙롤(18)을 회전구동하는 스텝핑모터 (20)로부터 출력된 회전수의 아날로그신호를 A/D변환보드를 구비한 드라이버회로 (80)에 전송하여, 디지탈신호로 변환한다. 마찬가지로 반송체(10)의 이송용 모터 (72)로부터의 모터 회전수의 아날로그신호를 드라이버회로(80)에 전송하여, 디지탈신호로 변환한다. 그리고 회전수(n)및 이송속도(v)를 모니터표시한다.

또 드라이버회로(80)로부터 출력되는 디지탈신호를 컴퓨터등으로 이루어지는 연산장치(82)에 입력하여, 각 파라미터의 값을 그들 소정치와 비교한다. 그리고 파라미터의 값이 변화하여, 마찰워크면 밀도(ω)가 소정치와 다르다고 판단되면, 그 파라미터의 변화량에 상응하는 디지탈신호를 D/A컨버터(78)에 전송하여, 아날로그신호로 변환한 후, 스텝핑모터(20)및 이송용 모터(72)에 피드백하여, 러빙롤(18)의 회전수(n)및 반송체(10)의 이송속도(v)를 제어한다.

여기서는 러빙롤(18)의 회전수(n)및 반송체(10)의 이송속도(v)에 대하여 설명하였으나, 마찰력(Fx), 회전수(n)및 이송속도(v)의 세개의 파라미터에 관하여 복합적으로 연산처리하고 피드백하는 것이 보다 적절하고 정밀도가 높으며, 또한 순간에 마찰워크면 밀도(ω)를 소정치로 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.

청구항 1에 기재된 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 마찰력(Fx), 반송체의 이송속도(v), 러빙롤의 회전수(n)를 러빙처리중에 측정하고 또한 피드백하는 것이기 때문에, 마찰워크면 밀도(ω)를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로, 이에 따라 배향막의 표면배향략을 균일하게 하는 것이 가능하게 된다.

러빙처리를 행할 때에, 러빙롤의 축방향에 대하여, 배향막이 형성된 직사각형 기판의 변을 평행 또는 수직으로 하는 일 없이 경사지게 하여 러빙롤과 배향막과를 접촉하는 경사러빙처리가 이루어지는 경우가 있다.

이러한 경사러빙처리에 의하면 러빙롤과 배향막의 접촉면적(S)이 기판의 이송에 따라 변화한다.

도 6을 참조하여 접촉면적(S)의 시간변화를 설명한다.

지금 반송체 또는 러빙롤의 진행방향에 대하여, 폭이 a이고, 길이가 b인 배향막 (12)이 형성된 기판을 각도(θ)만큼 경사시켜 러빙처리하는 것으로 한다. 또 러빙롤(18)과 배향막(12)의 접촉시간을 t라 하고, l₀, σ, γ에 관하여 이하와 같이 정의한다.

또한 M은 압입되는 양으로서, 배향막이 러빙롤과 접촉하였을 때에 러빙롤이 배향막으로 밀려들어가는 깊이(배향막이 압축된 길이)이다.

그러면, 기판의 이송거리(x)에 따라 접촉면적(S)은 이하와 같이 된다.

또 접촉길이(1)는 하기와 같이 변화한다.

(i) 0＜x＜l₀일 때,

l=x=vt

(ii) l₀＜x＜asinθ+bcosθ 일 때,

l=1₀

(iii) asinθ+bcosθ＜x＜asinθ+bcosθ+l₀일 때,

l=x-(asinθ+bcosθ)=vt-(asinθ+bcosθ)

따라서 경사러빙처리에 있어서, 접촉면적(S)은 도 7에 나타낸 바와같이 시간에 따라 변화한다.

이와 같은 경사러빙처리에 있어서는 마찰워크면 밀도(ω)가 다음식으로 표시된다.

ω=Px·L=(Fx/S)Nl{1+(2πrn/v)}

따라서 마찰워크면 밀도(ω)는 시간변화하여, 이하와 같이 표시된다.

따라서 마찰면적은 상기와 같이 미리 계산될 수 있으므로, 경사러빙처리에 있어서도 마찰력(Fx), 러빙롤의 회전수(n), 이송속도(v)를 러빙처리중에 제어하면 항상 일정한 마찰워크면 밀도(ω)를 유지하는 것이 가능하게 된다.

청구항 3에 기재된 러빙장치는, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 검출하는 접촉강도 검출수단과, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 접촉강도 변동수단과, 접촉강도 검출수단으로 검출된 접촉강도의 정보를 기초로 하여 접촉강도 변동수단을 제어하는 접촉강도 컨트롤러를 가지는 것으로, 러빙처리를 실시하면서 러빙처리상태의 변화를 검출하고, 즉시 그 부적합함을 보정하도록 피드백할 수 있기 때문에 균일한 러빙처리를 실시할 수가 있다.

또 접촉강도 검출수단이 배향막과 러빙포의 접촉에 의한 온도변화 또는 음장의 변화로부터 러빙처리의 상태를 검출하는 것이면, 그 러빙처리에 영향을 주는 일 없이 순간적으로 러빙처리의 상태를 파악할 수 있다.

또 접촉강도 변동수단이, 러빙롤의 외형을 부분적으로 변화시키는 것이면, 러빙처리시의 접촉강도를 부분적으로 변동할 수가 있으므로, 균일하게 배향된 배향막을 제조하는 것이 가능하게 된다.

이때, 러빙롤이 공기를 송급하는 부재, 예를 들면 에어콤프레셔와 송급관에 의하여 접속된 세공이 표면에 복수개 형성된 롤체에 러빙포가 장착된 경우는, 용이하게 러빙롤의 외형을 변동시켜 부분적으로 접촉강도를 조정할 수가 있다.

또 접촉강도 변동수단이 기판을 부분적으로 상하이동시키는 상하변위소자를 반송체에 설치하는 경우는, 장치가 그다지 복잡화하지 않아도 된다.

이때, 상하변위소자가 압전소자이면 정밀도가 높은 접촉강도의 보정을 하는 것이 가능하게 된다.

상기한 러빙장치를 사용하여 배향막에 러빙처리를 실시하면 균일한 러빙처리가 된 배향막이 제조되므로, 액정소자의 표시품위가 향상되며 또한 생산수율을 높힐 수가 있다.

[실시예 A]

러빙처리시에 마찰력(Fx), 반송체의 이송속도(v), 러빙롤의 회전수(n)를 측정하고, 그 측정데이터를 피드백하여 마찰워크면 밀도(ω)를 일정하게 유지하는 방법의 일실시예를 도 8, 9를 참조하여 설명한다.

이 도 8, 9에 나타나 있는 러빙장치에 있어서는, 배향막이 형성된 기판이 올려 놓이는 반송체(10)가, 수평방향으로 가하는 힘을 측정하는 마찰력센서(84)상에 설치되어 있다.

반송체(10)는 평판모양의 것이며, 올려놓여지는 기판이 움직이지 않도록 고정하고 유지한다.

마찰력센서(84)는 높이 조정대(86)를 개재하여 반송체 수직이동장치(88)상에 설치되어 있다. 반송체 수직이동장치(88)는 높이 조정대(86)가 올려놓여지는 기대 (89)와 그 기대(89)를 상하이동하는 스텝핑모터로 이루어지는 수직이동모터(90)를 구비하여 이루어진다.

더 나아가, 반송대(71)및 이 반송대(71)에 접속된 볼나사와, 그 볼나사를 회전구동하는 러빙모터 등으로 이루어지는 반송체 이송용 모터(72)를 구비하는 반송체 수평이동장치가 설치되어 있고, 반송체 수직이동장치(88)는 반송체 수평이동장치의 반송대(71)위에 설치되어 있다. 따라서 반송체 이송용 모터(72)가 구동됨으로써 반송체(10)는 수평방향(도 8에 있어서 좌우방향)으로 이송된다.

또 반송체(10)의 위쪽에는 롤지지체(24)로 축지지된 러빙롤(18)이 배치되어 있다.

러빙롤(18)의 표면에는 폴리아미드, 레이온 등의 포로 이루어지고 표면에 식모처리가 실시된 러빙포가 설치되어 있다. 기판상에 형성된 폴리아미드, 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 유기고분자박막인 배향막과 상기 러빙포가 접촉한다.

러빙롤(18)은 러빙롤(18)을 회전구동하는 스텝핑모터등으로 이루어지는 러빙롤회전모터(20)에 접속되어 있다.

다시 마찰력센서(84), 러빙롤회전모터(20) 및 반송체이송용 모터(72)는 각각 마찰워크면 밀도컨트롤러(도시생략)에 접속되어 있고, 마찰력(Fx), 러빙롤의 회전수(n)및 반송체(10)의 이송속도(v)는 각각 마찰워크면 밀도컨트롤러에 전송되도록 되어 있다.

마찰워크면 밀도컨트롤러는, 얻어진 마찰력(Fx), 러빙롤의 회전수(n)및 반송체(10)의 이송속도(v)의 측정데이터를 기초로하여 마찰워크면 밀도(ω)를 연산하고, 소정치와 서로 다르면 순간적으로 반송체 수직이동장치(88)의 수직 이동 모터(90)에 대하여 반송체(10)의 상하이동과, 러빙롤회전모터(20)에 대하여 회전수의 증감 및, 반송체 이송용 모터(72)에 대하여 이송속도의 증감중 어느 하나 또는 복수의 제어를 행하도록 신호를 전송한다.

또한 이 도시예의 러빙장치에 있어서는, 상기한 반송체(10) 및 이 반송체 (10)를 이송하는 기구나 러빙롤(18)및 러빙롤(18)을 회전시키는 기구 등이 이들을 바깥 공기로부터 차폐하는 처리박스체(94)내에 배치되어 있다. 러빙처리시에는 분진이 생기므로 이들의 확산을 방지하기 위함이다. 이 처리박스체(94)에는 개폐문짝(96)이 설치되어 있고, 반송체(10)상에 처리할 기판을 올려놓거나 또는 꺼내하는 작업은 개폐문짝(96)을 개방하여 행한다. 처리박스체(94)의 천정판(95)에는 마그네트 (97)가 설치되어 있고, 마그네트(97)는 손잡이(98)로 개폐문짝(96)을 들어올렸을 때 개폐문짝(96)을 고정하여 둔다.

이 러빙장치를 사용하려면, 먼저 러빙처리할 배향막이 형성된 기판을 반송체 (10)상에 올려놓고 고정한다. 높이 조정대(86)는 미리 적당한 위치로 조정하여 둔다. 그리고 반송체 이송용 모터(72)를 구동하여 반송체(10)를 수평방향으로 이송함과 동시에, 러빙롤 회전모터(20)를 구동하여 러빙롤(18)을 회전시켜, 러빙롤(18)과 배향막을 접촉시켜 러빙처리를 행한다. 반송체(10)의 이송은 1회의 편도이더라도 좋으나, 통상적으로는 충분한 배향을 부여하기 위하여 복수회 왕복시켜 행한다.

이 러빙처리중, 항상, 반송체에 인가되는 마찰력(Fx)을 마찰력센서(84)로 측정하고, 그 마찰력(Fx)과, 러빙롤 회전모터(20)로부터의 회전수(n)와, 반송체 이송용 모터(72)로부터의 반송체(10)의 이송속도가 마찰워크면 밀도컨트롤러에 전송된다. 그리고 마찰워크면 밀도(ω)를 소정치로 유지하도록 수직이동모터(90)에 대하여 반송체(10)를 상하이동시켜 반송체(10)와 러빙롤(18)의 거리를 제어하거나, 러빙롤회전모터(20)에 대하여 그 회전수(n)를 증감시키거나, 반송체 이송용 모터(72)에 대하여 반송체(10)의 이송속도를 증감시킨다. 또 본 실시예에서는 반송체(10)와 러빙롤(18)의 거리를 반송체의 상하이동에 의하여 조정하고 있으나, 러빙롤(18)의 상하이동에 의하여 반송체(10)와 러빙롤(18)의 거리를 조정하도록 하여도 된다.

마찬가지로 러빙롤(18)의 위치를 고정하고 반송체(10)를 수평이동시키고 있으나, 반송체(10)의 위치를 고정하고 러빙롤(18)을 수평방향으로 이동하도록 하여도 된다.

이렇게 하면, 러빙처리중에 마찰워크면 밀도(ω)가 변화하더라도 러빙처리시에 얻어지는 정보에 의거하여 순간적으로 마찰워크면 밀도(ω)를 일정하게 유지하도록 제어함으로써 배향막의 표면배향력을 소정의 균일한 값으로 할 수가 있다.

[실시예 B]

도 10에 나타낸 러빙장치는, 상면에 배향막이 형성된 기판(14)이 올려놓여지는 반송체(10)와, 배향막에 압압되는 러빙포(16)가 장착된 원주형상의 롤체(22)를 가진 러빙롤(18) 및 이 러빙롤(18)을 지지하고 회전시키는 지지체(14)를 가지고 있다.

또 이 실시예의 것에서는 도시생략한 이송기구에 의하여 반송체(10)가 러빙롤(18)에 대하여 이동한다. 또한 반송체(10)와 러빙롤(18)과는 상대이동하면 되고, 반송체(10)를 고정하여 러빙롤(18)을 반송체(10)에 대하여 이동하도록 하여도 된다.

러빙롤(18)은 롤 지지체(24)에 회전자유롭게 지지됨과 동시에, 지지체(24)에 설치된 러빙롤회전모터(20)에 의하여 회전한다.

롤 지지체(24)는 러빙롤(18)을 지지함과 동시에 반송체(10)와의 거리를 조정가능하여, 러빙롤(18)을 배향막에 압압하여 그 접촉강도를 조정할 수가 있다.

다시 이 도 10에 나타낸 러빙장치에 있어서는, 반송체(10)의 아래쪽으로 배치된 적외선센서(26)와, 이 적외선센서(26)에 접속된 온도분포 검출장치(34)로 이루어지는 접촉강도 검출장치가 설치되어 있다. 적외선센서(26)는 적외선 방사및검출기(28)와 슬릿(30)이 형성된 프레임체(32)를 가지고 개략 구성되어 있다.

적외선 방사 및 검출기(28)는 러빙롤(18)의 아래쪽에 위치하는 슬릿(30)으로부터 그 러빙롤(18)과 배향막의 접촉면에 적외선을 방사함과 동시에, 반사되어 돌아오는 적외선을 검출하여, 러빙롤(18)과 배향막의 접촉면의 온도를 측정한다. 또 온도분포 검출장치(34)는 그 측정된 온도의 정보로부터 러빙롤(18)과 배향막의 접촉면의 온도분포를 검출하여, 접촉강도 분포를 연산한다.

러빙롤(18)과 배향막은 서로 마찰되고 있기 때문에 그 사이의 접촉강도가 커지면 발열하여 온도가 상승하며, 반대로 접촉강도가 부족되어 있는 개소는 저온이 되기 때문에, 온도를 측정함으로써 접촉강도의 강약을 판단하는 것이 가능하게 된다.

온도분포 검출장치(34)에서 검출된 접촉강도 분포의 정보는 접촉강도 컨트롤러(36)에 전달된다.

접촉강도 검출수단으로서는, 상기한 바와 같은 적외선센서(26)를 사용한 것외에 어쿠스틱센서를 이용하는 것이 고려된다.

러빙포(16)와 배향막과는 서로 마찰하고 있기 때문에, 도 12에 나타낸 바와같이, 회전하는 러빙포(16)에 식모되어 있는 털(38)은 배향막(12)의 표면에 차례로 충돌하고, 또 도 13에 나타낸 바와 같이 털(38, 38, …)은 배향막(12)상을 끌려 비벼지게 된다. 이때의 털(38)과 배향막(12)사이의 충돌이나 끌려비벼짐에 의하여 소리가 발생한다.

이 소리발생에 의한 음장은, 러빙포(16)와 배향막의 접촉강도가 일정하면 일정하게 유지되나, 러빙포의 마모 또는 기판의 기복 등에 의하여 접촉강도에 변화가 생기면 음장에도 변화가 생긴다.

그러므로 이 음장의 변화를 어쿠스틱 센서등으로 검출함으로써 접촉강도의 변화를 검출하는 것이 가능하게 된다.

어쿠스틱센서로서는 도 11에 나타낸 바와같은 것이 사용될 수 있다. 이것에서는, 음장감지소자(40)에 위상처리회로장치(42)가 접속되고, 위상처리 회로장치 (42)에는 강약처리 회로장치(44)가 접속되어, 러빙포와 배향막사이에서 생기는 특정한 주파수의 소리를 검출하여 접촉강도가 검출된다. 이 임의 주파수의 음장분포에는 어쿠스틱센서를 거꾸로 배치하는 것이 편리하다.

어쿠스틱센서(40)는 러빙롤(18)내에 수납, 배치하거나, 기판의 아래쪽 반송체 등에 배치된다. 음장의 변환에 의하여 검출된 접촉강도분포의 정보는 접촉강도 컨트롤러(36)에 전달된다.

또 본 실시예의 러빙장치에는, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 부분적으로 변동시킬 수 있는 접촉강도 변동수단이 설치되어 있다. 접촉강도 변동수단으로서는 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같은 공기압에 의하여 러빙롤의 외형을 부분적으로 변화시키는 것이 적용될 수 있다.

이 도시한 러빙롤에 있어서는 원통형상의 롤체(22)의 표면에 많은 세공(46, 46, …)이 형성되어 있다. 그리고 롤체(22)의 내부에는 도시생략한 에어콤프레서에 접속된 송급관이 배치되어 있다. 송급관은 롤체(22)의 길이방향으로 평행한 복수의 주관(48)과, 그 각각의 주관(48)의 말단에서 방사상으로 분기한 방사관(50, 50, …)으로 이루어지고, 각 방사관(50)은 롤체(22)의 세공(46)과 연통되어 있다.

또 러빙포(16)는 어느 정도 공기가 통하여 빠지기 때문에, 러빙롤(18)의 롤체(22)와 러빙포(16)사이에는 공기가 통하여 빠지지 않는 팽창막(52)을 개재시켜두는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 러빙롤을 사용하는 경우, 송급관의 주관(48a)에 공기를 송급하면 도 14의 A부의 세공(46, 46, …)에 압축된 공기가 보내지고, 그 공기가 팽출막(52)을 바깥쪽으로 팽창시켜 러빙포(16)의 A부만의 외형을 크게 할 수 있다. 마찬가지로 주관(48a)과 주관(48b)으로 공기를 공급하면, 2개소의 부분에서 러빙롤의 외형을 크게 할 수가 있다.

따라서 에어콤프레서에 의한 공기의 송급을 제어함으로써 그 외경을 크게 하는 개소 및 크기를 조정할 수가 있다.

예를 들면 도 16(a)에 나타낸 것은, 어느 하나의 송급관에도 공기를 송급하지 않는 원주형상의 러빙롤이나, 도 16(b)는 중간부 근방에, 도 16(c)는 단부근방만에 공기를 송급하여 그 외경을 크게 한 것이다.

러빙롤의 외경을 크게 함으로써 그 개소에 있어서의 접촉강도를 크게 할 수가 있다.

에어컴프레서는 접촉강도 컨트롤러에 접속되어 제어된다.

또 접촉강도 변동수단으로서는 러빙롤이 아니라 반송체에 설치할 수도 있다.

예를 들면, 도 17에 나타낸 것은 반송체(10)의 기판(14)이 올려 놓여진 부분에 복수의 상하변위소자(54, 54, …)를 배치한 것이다.

이 상하변위소자(54)에는 예를 들면 에어 로드를 적용할 수 있다. 각 에어로드는 에어컴프레서에 접속되어 있고, 임의의 개소의 에어로드에만 압축공기가 송급되어 신장하고 또 축소되도록 되어 있다. 그리고 배향막이 형성된 기판(14)을 그 위에 얹어놓은 상태로 에어로드로 에어를 송급함으로써, 신장된 에어로드의 상부에 위치하는 부분만의 기판(14)을 위쪽으로 변위시킬 수가 있다.

따라서 접촉강도가 부족한 개소에 있어서 에어로드를 작동시키면, 그 부분의 기판이 들어올려지기 때문에 접촉강도를 높힐 수가 있다.

또 전술한 에어로드가 아니라, 상하변위소자(54)로서 압전소자를 적용할 수도 있다. 압전소자는 전압이 인가됨으로써 신축하는 것으로서, 신장된 압전소자의 개소에 있어서 그 위에 올려놓여지는 기판을 부분적으로 위쪽으로 변위시킬 수가 있으므로 접촉강도를 높힐 수가 있다.

이들 상하변위소자는 접촉강도 컨트롤러에 접속되어 제어된다.

본 실시예의 러빙장치에 있어서는, 접촉강도 검출수단에서 검출된 접촉강도의 정보를 기초로하여 접촉강도 변동수만을 제어하는 접촉강도 컨트롤러가 설치되어 있다. 따라서 러빙롤에 의하여 배향막에 대하여 러빙처리를 실시하면서 상기한 적외선 센서나 어쿠스틱센서 등을 이용한 접촉강도 검출수단으로 접촉강도를 검출하여, 접촉강도가 과대 또는 부족한 개소가 검출되면 즉시, 접촉강도 컨트롤러를 거처 상기 외형이 변화하는 러빙롤이나 상하변위소자 등을 이용한 접촉강도 변동수단을 제어하여, 배향막에 균일한 러빙처리를 실시하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 배향막의 러빙처리에 있어서, 배향막과 러빙롤간의 접촉강도를 검출하면서 그 검출하여 얻어진 정보를 피드백하여, 배향막과 러빙롤간의 접촉강도를 부분적으로 변동시켜 균일한 러빙처리를 행하면, 러빙포가 마찰하거나 하고 있어 접촉강도가 부분적으로 부족하거나 또는 기판에 기복등이 있음으로 인하여 접촉강도가 과대하게 또는 부족하여 일정하게 유지되지 않는 경우에도, 그들 부분의 접촉강도가 보정되기 때문에 배향막의 품질저하를 방지할 수가 있다. 따라서 양질의 배향막이 형성되므로 이러한 배향막을 이용한 액정소자의 품질을 향상시킬 수가 있다.

또 러빙처리에 의하여 발생하는 온도차나 음장의 변화를 직접 검출함으로써 러빙처리의 상태를 검출하는 것이므로, 예를 들면 마찰력의 변화에 기인한 러빙롤의 회전토오크의 변화 등에 의하여 검출하는 것에 비하여 보다 정확하게, 또한 러빙처리의 부분적인 변화를 검출할 수가 있어, 특히 균일한 러빙처리를 하는데 우수하다.

또 부분적으로 접촉강도의 보정을 할 수 있기 때문에, 러빙롤의 회전토오크를 조정하는 등의 방법에 비하여 특히 균일한 러빙처리를 하는 데 우수하다.

청구항 1에 기재된 러빙처리방법에 의하면, 러빙처리시에, 마찰력, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수를 측정하고, 이들 측정치에 의거하여, 마찰워크면 밀도를 일정하게 유지하도록 제어하기 때문에, 배향막의 표면배향력을 소정의 크기로 또한 균일한 것으로 할 수가 있다. 따라서 액정소자의 액정의 평면각을 소정의 크기로 균일한 것으로 할 수 있어, 표시품위가 향상한다.

청구항 2에 기재된 러빙처리방법에 의하면, 균일한 러빙처리가 된 배향막이 제조되기 때문에 액정소자의 표시품위가 향상하고 또한 생산수율을 높힐 수가 있다.

청구항 3에 기재된 러빙장치에 의하면, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 검출하는 접촉강도 검출수단과, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 접촉강도 변동수단과, 접촉강도 검출수단으로 검출된 접촉강도의 정보를 기초로 하여 접촉강도 변동수단을 제어하는 접촉강도 콘트롤러가 설치되어 있기 때문에, 러빙처리를 실시하면서 러빙처리상태의 변화를 검출하여 즉시 그 단점을 보정하도록 피드백할 수 있으므로 균일한 러빙처리를 실시할 수 있다.

또 청구항 4 또는 5기재에 기재된 러빙장치에 의하면, 러빙처리에 영향을 미치지 않고 순간적으로 러빙처리의 상태를 파악할 수가 있다.

청구항 6에 기재된 러빙장치에 의하면, 러빙처리시의 접촉강도를 부분적으로 변동할 수 있기 때문에 균일하게 배향된 배향막을 제조하는 것이 가능하게 된다.

청구항 7에 기재된 러빙장치에 의하면, 용이하게 러빙롤의 외형을 변동시켜 부분적으로 접촉강도를 조정할 수가 있다.

청구항 8에 기재된 러빙장치에 의하면 장치의 복잡화를 작게 억제할 수가 있다.

청구항 9에 기재된 러빙장치에 의하면, 정밀도가 높은 접촉강도의 보정을 하는 것이 가능하게 된다.

Claims (9)

1. 배향막이 형성된 기판이 올려놓여진 반송체를 이송하고, 회전하는 러빙롤에 상기 배향막을 접촉시켜, 반송체에 인가되는 수평방향의 힘과, 반송체의 이송속도와, 러빙롤의 회전수를 측정하면서, 얻어진 상기 수평방향의 힘, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수의 측정치에 의거하여 마찰워크면 밀도를 일정하게 유지하도록 상기 러빙롤과 반송체사이의 거리, 반송체의 이송속도, 러빙롤의 회전수 중의 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 배향막의 러빙처리방법.
2. 배향막이 형성된 기판이 올려놓여진 반송체를 이송하고, 회전하는 러빙롤에 상기 배향막을 접촉시켜 배향막과 러빙롤사이의 접촉강도를 검출하면서, 상기 검출하여 얻어진 정보를 피드백하여, 배향막과 러빙롤사이의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 액정소자 배향막의 러빙처리방법.
3. 배향막이 형성된 기판이 올려놓여지는 반송체와, 배향막에 압압되는 러빙포 및 이 러빙포가 장착된 원주형상의 롤체로 이루어지는 러빙롤과, 이 러빙롤을 지지 회전시키는 롤지지체와, 상기 반송체와 러빙롤중 어느 하나를 다른쪽에 대하여 상대이송시키는 이송기구와, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 검출하는 접촉강도 검출수단과, 배향막과 러빙포사이의 접촉강도를 부분적으로 변동시키는 접촉강도 변동수단과, 상기 접촉강도 검출수단에서 검출된 접촉강도의 정보를 기초로 접촉강도 변동수단을 제어하는 접촉강도 컨트롤러를 가지는 것을 특징으로 하는 러빙장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 접촉강도 검출수단이, 배향막과 러빙포의 접촉에 의한 온도변화를 검출하는 것임을 특징으로 하는 러빙장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 접촉강도 검출수단이, 배향막과 러빙포의 접촉에 의한 음장의 변화를 검출하는 것임을 특징으로 하는 러빙장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 접촉강도 변동수단이, 러빙롤의 외형을 부분적으로 변화시키는 것임을 특징으로 하는 러빙장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 접촉강도 변동수단이, 복수의 세공이 표면에 형성된 통형상의 롤체와, 각 세공과 연통하여 상기 롤체내에 배치되는 복수의 송급관과, 그 송급관에 접속되어 상기 각 세공으로 공기를 송급하는 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 러빙장치.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 접촉강도 변동수단이, 반송체에 설치되어 배향막이 형성된 기판을 부분적으로 상하이동시키는 상하변위소자인 것을 특징으로 하는 러빙장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 상하변위소자가 압전소자인 것을 특징으로 하는 러빙장치.

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