KR100461042B1 - 엘씨디 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치 - Google Patents

엘씨디 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치 Download PDF

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Abstract

배향막이 도포되는 글래스 기판을 탑재한 테이블에 형성된 랙기어와, 테이블을 구동시키는 피니언 기어 사이에 발생하는 백래쉬를 제거함으로써 균일한 배향막 두께를 구현한 LCD 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치가 개시되고 있다.
본 발명에 의하면 배향막이 인쇄되는 LCD 글래스 기판이 탑재되는 테이블과, 테이블에 형성되는 랙기어와, 랙기어와 치차결합하는 피니언 기어와, 랙기어, 상기 피니언 기어 중 일측에 동력을 가하여 상기 테이블을 일방향으로 이송하기 위한 제 1 동력발생부와, 랙기어, 피니언 기어중 타측에 역방향 동력을 가하여 랙기어 및 피니언 기어에 발생한 백래쉬를 제거하는 제 2 동력발생부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

엘씨디 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치
본 발명은 LCD 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬(back-lash) 제거 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배향막이 도포되는 글래스 기판을 탑재한 테이블에 형성된 랙기어와, 테이블을 구동시키는 피니언 기어 사이에 발생하는 백래쉬를 제거함으로써 균일한 배향막 두께를 구현한 LCD 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LCD 제작 공정중, 배향막 도포 공정은 ITO 전극 위에 액정 분자를 배향 시키기 위하여 유기고분자막(polyimid;PI 수지)을 얇게 도포하는 공정이다.
이 배향막 도포 공정을 세분하면 세척된 글래스 기판에 일정 두께를 갖도록 배향제를 배향막 도포설비에 의하여 인쇄하는 배향막 도포 공정과, 예비건조기에 의한 건조 (pre-bake) 공정, 경화로에 의한 경화 공정 등으로 이루어져 있다.
물론, 경화 공정까지 진행된 배향막에는 액정에 일정한 방향성을 부여하기 위한 러빙설비에 의한 러빙 공정이 진행된 후, 다시 후속 공정을 진행하게 된다.
이들중 배향막 도포설비는 다시 스핀 코터 방식의 설비와, 인쇄방식 설비가 있을 수 있으나, 최근에는 직접적으로 글래스 기판 상에 패턴을 형성할 수 있어 양산성이 뛰어난 배향막 인쇄설비가 사용되고 있다.
도 1은 이와 같은 배향막 인쇄설비를 도시하고 있다.
배향막 인쇄설비의 구성은 전체적으로 보아 다음과 같다.
배향막 인쇄설비는 배향제가 박막 형태로 도포되는 글래스 기판(10)이 탑재되는 글래스기판 테이블(20)과, 글래스기판 테이블(20)을 일정 속도로 구동시키는 테이블 구동부(30)와, 테이블(20)이 일정 속도로 움직임에 의하여 글래스기판(10)에 배향제를 얇게 도포시키는 배향제 도포롤러부(40) 및 배향제 도포롤러부(40)에 액상 배향제를 공급하는 디스펜서(50)로 구성되어 있다.
배향제 도포롤러부(40)는 다시 배향제 공급롤러(Anilox roller;42)와, 배향제 공급롤러(42)와 일정 닙(nip)을 유지하도록 설치된 고무 재질의 박층 롤러(doctor roller;44) 및 배향제 공급롤러(42)에 얇게 부착된 배향제가 전사되는 전사롤러(46)로 구성되어 있다.
이와 같이 전사롤러(46)에 전사된 배향제가 글래스기판(10)에 인쇄되기 위해서는 전사롤러(46)가 회전하는 속도와 동일한 속도로 글래스기판(10)을 탑재한 상태로 이동하는 글래스 기판 이송용 테이블(20)을 필요로 하며, 테이블(20)을 정속으로 구동시키기 위한 테이블 구동부(30)를 필요로 한다.
테이블 구동부(30)는 테이블(20)의 저면에 설치된 랙기어(rack gear;32)와, 랙기어(32)와 치차결합되는 피니언 기어(34) 및 피니언 기어(34)를 회전 운동시키는 모터(미도시)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 배향막 인쇄설비의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 디스펜서(50)에 의하여 배향제가 배향제 공급롤러(42)와 박층롤러(44)를 지나 전사롤러(46)에 피착되면, 전사롤러(46)는 회전하기 시작하고 이와 동시에 테이블 구동부(30)의 모터에 전원이 인가되면서 피니언 기어(34)가 회전하게 된다.
피니언 기어(34)가 회전함에 따라서 모터의 동력은 랙기어(32)로 전달되고 이 전달된 동력에 의하여 글래스기판(10)을 탑재한 테이블(20)은 일정 속도로 전진하게 된다.
이때, 전사롤러(46)의 회전각속도와 테이블(20)의 전진속도는 동일하게 설정되어 있기 때문에 전사롤러(46)에 피착되어 있던 배향제는 글래스기판(10)으로 일정하게 전사된다. 이후, 건조(pre-bake)공정 및 경화공정을 거치게 되어 배향막이 형성되게 된다.
그러나, 이와 같은 종래 배향막 인쇄설비에 의하여 배향막이 형성될 때, 배향막의 두께가 일정하지 않고 일정 주기로 두께가 가변 되어 배향막의 상부면에 물결 무늬가 발생하는 현상이 발생하고 있다.
이 물결 무늬가 발생하게 되는 원인으로는 테이블(20)의 랙기어(32)와 피니언 기어 사이의 백래쉬에 의한 것으로 백래쉬에 의하여 도 3 (b)에 도시된 바와 같은 속도 변화가 발생하게 된다. 이와 같은 속도 변화는 도 3 (d)에 도시된 바와 같이 표면에 물결 무늬를 일으키게 되고 도 3 (f)의 단면에 도시된 바와 같이 배향막의 두께는 전체적으로 불균일해진다.
이와 같이 배향막의 표면에 미세하게 형성된 물결무늬에 의하여 액정의 배향성능은 크게 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 개량되고 진보된 백래쉬 장치를 사용하여 배향막 인쇄설비에 의하여 인쇄되는 배향막의 두께를 균일하게 함으로써 액정의 배향성능 저하를 방지함에 있다.
이와 같은 본 발명 엘씨디 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치는 배향막이 인쇄되는 LCD 글래스 기판이 탑재되는 테이블과, 테이블에 형성되는 랙기어와, 랙기어와 치차결합하는 피니언 기어와, 랙기어 및 피니언 기어중 일측에 동력을 가하여 상기 테이블을 일방향으로 이송하기 위한 제 1 동력발생부와, 랙기어, 피니언 기어중 타측에 역방향 동력을 가하여 랙기어 및 피니언 기어에 발생한 백래쉬를 제거하는 제 2 동력발생부를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제 1 동력발생부는 피니언 기어와 결합되어 회전력을 발생시키는 제 1 마그넷-유체 실린더이고, 제 2 동력발생부는 랙기어에 부착되어 랙기어를 피니언 기어의 회전 방향과 반대 방향으로 밀어내는 제 2 마그넷-유체 실린더인 것을 특징으로 한다.
바람직하게 제 1 마그넷-유체 실린더에는 실린더용 랙기어가 설치되어 피니언 기어에는 회전력이 발생되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 제 1, 제 2 마그넷-유체 실린더는 양단부가 개구된 형상의 실린더 몸체와, 실린더 몸체 내경에 삽입되어 실린더 몸체를 2 구역으로 분할하는 제 1 마그넷과, 실린더 몸체 양단에 형성된 개구부에 일측이 연결되어 있는 유로와, 유로에 타측이 연결되어 제 1 마그넷이 2 구역 내에서 왕복 운동하도록 유체 유량을 제어하는 유량 제어부와, 제 1 마그넷과 동일하게 이동하는 제 2 마그넷인 것을 특징으로 한다.
바람직하게 제 2 마그넷은 실린더용 랙기어에 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 제 2 마그넷은 랙기어에 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 유체는 공기인 것을 특징으로 하며, 선택적으로 유체는 오일인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
배향막 인쇄 설비(200)는 배향막 도포롤러부(270)와, 배향막 도포롤러부(270)에 의하여 배향막이 전사되는 글래스기판(210)을 탑재한 테이블(220)과, 테이블(220)의 밑면에 부착된 랙기어(230)와, 상기 테이블(220)이 직선 운동하도록 상기 랙기어(230)와 치차결합되어 동력을 전달하는 피니언 기어(240)와, 상기 피니언 기어(240)에 회전력을 발생시키는 제 1 마그넷-유체 실린더(250) 및 피니언 기어(240)와 치차결합된 랙기어(230)에 피니언 기어(240)의 회전력 방향과 반대 방향으로 직선력을 가하여 랙-피니언 기어의 백래쉬를 제거하는 제 2 마그넷-유체 실린더(260)를 포함하고 있다.
이들을 보다 상세하게 설명하면, 배향제 도포롤러부(270)는 다시 배향제 공급롤러(Anilox roller;272)와, 배향제 공급롤러(272)와 일정 닙(nip)을 유지하도록 설치된 고무 재질의 박층 롤러(doctor roller;274) 및 배향제 공급롤러(272)에 얇게 부착된 배향제가 전사되는 전사롤러(276)로 구성되어 있다.
이 배향제 공급롤러(272)와 박층롤러(274)의 사이로는 디스펜서(50)에 의하여 배향제가 공급된다.
이와 같은 순서를 거쳐 전사롤러(276)에 전사된 배향제가 글래스기판(210)에 인쇄되기 위해서는 글래스기판(210)이 안착되는 글래스기판 테이블(220)과, 글래스 기판 테이블(220)을 이송시키기 위한 동력원인 제 1 동력발생부를 필요로 한다.
본 발명에서는 제 1 동력발생부로 제 1 마그넷-유체 실린더(250) 또는 모터를 사용하기로 하며, 제 1 마그넷-유체 실린더(250)의 상세한 구성 및 역할은 이후 설명하기로 한다.
이 제 1 마그넷-유체 실린더(250)를 제 1 동력발생부로 사용하였을 경우, 제 1 동력발생부에서 발생한 동력을 글래스기판 테이블(220)에 효율적으로 전달하기 위하여 본 발명에서는 글래스기판 테이블(220)과, 제 1 마그넷-유체 실린더(250)에 각각 랙기어(230)(252)들을 설치하고, 이 랙기어(230)(252)들에 피니언 기어(240)를 치차결합하였다.
모터를 동력원으로 사용하였을 경우, 모터의 회전축에 피니언 기어의 중심을 결합하고, 피니언 기어를 글래스 기판 테이블에 설치된 랙기어와 치차결합하는 것이 무방하다.
이와 같이 제 1 동력발생부의 랙기어(252)로부터 피니언 기어(240)로 공급된 동력에 의하여 피니언 기어(240)는 회전되고, 피니언 기어(240)의 동력은 다시 랙기어(230)에 전달됨으로써 글래스기판 테이블(220)은 전사롤러(276) 방향(이하 정방향이라 정의하기로 한다)으로 이송된다.
이때, 랙기어(230)의 치열과 피니언 기어(240)의 치열 사이에는 필연적으로 백래쉬(back lash)가 존재하기 때문에 이 백래쉬를 제거하기 위하여 글래스기판 테이블(220)에는 글래스기판 테이블(220)을 전사롤러(276) 반대방향(이하 역방향이라 정의하기로 한다)으로 역동시키는 제 2 동력발생부(260)가 설치된다.
이 제 2 동력발생부는 바람직하게 제 2 마그넷-유체 실린더가 사용된다.
다만, 이 제 2 동력발생부(260)에 모터를 사용하는 것은 바람직하지 못하다.
이는 제 2 동력발생부(260)와 제 1 동력발생부(250)는 상호 반대방향 힘을 받기 때문에 제 2 동력발생부(260)에 모터를 사용할 경우 모터에 과부하가 걸리게 되어 모터의 파손 및 글래스기판 테이블(220)이 이송성능에 많은 영향을 미치기 때문이다.
이와 같이 글래스기판 테이블(220)을 이송하는 역할을 하는 제 1 동력발생부(250)와 백래쉬를 제거하는 역할을 하는 제 2 동력발생부(260)의 동력 크기는 중요하다.
결론적으로, 글래스기판 테이블(220)이 정방향 이송되기 위해서는 반드시 제 1 동력발생부(250)의 동력 크기가 제 2 동력발생부(260)의 크기보다 훨씬 크게 설정되어야 한다는 것이다.
이것은 제 2 동력발생부(260)의 동력 크기가 충분히 작다는 것을 의미하며, 제 2 동력발생부(260)의 크기는 백래쉬가 제거될 정도의 동력이면 충분하다는 것을 의미한다.
만일, 제 2 동력발생부(260)의 크기가 제 1 동력발생부(250)와 대등하거나 다소 작다면 동력 손실이 크게 발생할 뿐만 아니라 이송 속도가 느려지는 등 글래스기판 테이블(220) 이송 성능에 영향을 미칠 수 있음으로 이에 대한 적합한 설계가 요구된다.
지금부터 전술한 바 있는 제 1, 제 2 동력발생부(250)(260)의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
제 1, 제 2 동력발생부(250)(260)는 제 1 마그넷-유체 실린더(254) 및 제 2 마그넷-유체 실린더(262)와, 제 1, 제 2 마그넷-유체 실린더(254)(262)로 유체를 공급/배출시키는 유량 제어부(255)를 포함하고 있다.
공통적으로 제 1, 제 2 마그넷-유체 실린더(254)(262)는 다시 소정 직경을 갖고 양단이 개구되어 있는 실린더 몸체(a)와, 실린더 몸체(a)의 내경에 삽입되는 직경을 갖는 짧은 원통형상으로 실린더 몸체(a)를 2 구역으로 구획하는 영구자석인 제 1 마그넷(b)과, 실린더 몸체(a)의 개구된 양단을 밀봉하는 캡과, 캡과 연통 되어 유체가 유출입 되도록 하는 유체관(c) 및 제 1 마그넷(b)의 위치에 대응하는 실린더 몸체(a)를 매개하여 외경에 제 1 마그넷(b)과 자기력에 의하여 붙어 있는 제 2 마그넷(d)으로 형성되어 있다.
이 제 2 마그넷(d)은 각각 글래스 기판 테이블(220)에 설치되어 있는 랙기어(230)와, 제 1 마그넷-유체 실린더(254)의 랙기어(252)에 부착된다.
이 제 2 마그넷(d)에 변위가 발생함에 따라서 제 2 마그넷(d)은 글래스기판 테이블(220)에 설치된 랙기어(230)에 역방향 동력을 전달하고, 제 1 마그넷-유체 실린더(254)와 결합되어 있는 피니언 기어(240)에는 정방향 동력을 전달한다.
전술한 유량 제어부(255)는 유체관(c)과 다시 연통 되어 정밀하게 실린더 몸체(a)의 2 구역에 소정 유체 압력을 가할 수 있도록 형성되어 있다.
여기서, 작동 유체로는 공기 또는 오일을 사용할 수 있다.
바람직하게는 비압축성 유체로 유체의 압축을 감안한 정밀한 유량 제어 부담이 적은 오일이 사용될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 디스펜서(50)에서 분사된 배향제는 배향제 공급롤러(272)와 박층롤러(274)의 사이에 공급되어 배향제 공급롤러(272)에 얇게 도포된 후, 전사롤러(276)에 다시 전사된다.
이후, 전사롤러(276)가 회전하게 됨과 동시에 유량 제어부(255)는 제 1 동력발생부(250)인 제 1 마그넷-유체 실린더(254)의 2 구역중 A 구역에 유체를 정밀하게 공급한다.
이에 따라서, 제 1 마그넷-유체 실린더(254)의 제 1 마그넷(b)은 공급된 유체에 의하여 B 방향으로 밀려나게 되고 제 1 마그넷(b)의 이동에 따라서 제 2 마그넷(d) 또한 랙기어(252)를 B 방향으로 이송시킨다.
이후, 랙기어(252)의 역방향 직선 운동에 의하여 동력이 피니언 기어(240)에 전달되고 이에 따라서 피니언 기어(240)는 랙기어(252)와 반대방향인 정방향 회전하게 된다.
피니언 기어(240)가 정방향 회전하게 되면서 피니언 기어(240)에 전달된 동력은 다시 글래스기판 테이블(220)에 설치되어 있는 랙기어(230)에 전달되어 랙기어(230) 또한 정방향으로 이송된다.
이와 동시에 유량 제어부(255)는 제 2 마그넷-유체 실린더(262)의 C 구획에 유체를 공급함으로써 제 1 마그넷(b)을 D 구획 측으로 밀려나게 한다. 이때, 전술한 바와 같이 유체 유량에 주의하여야 한다.
이에 따라서 제 2 마그넷-유체 실린더(262)의 제 2 마그넷(d) 또한 제 1 마그넷(b)과 동일하게 C 구획으로부터 D 구획으로 밀려나려는 힘이 발생하게 된다.
이때, 글래스 기판 테이블(220)에는 제 2 마그넷-유체 실린더(262)의 제 2 마그넷(d)이 C 구획으로부터 D 구획으로 밀려나려는 역방향 동력과, 제 1 마그넷-유체 실린더(254)가 A 구획으로부터 B 구획으로 밀려날 때 발생한 힘이 모두 작용하게 된다.
그러나, 제 1 마그넷-유체 실린더(254)로부터 발생한 동력이 제 2 마그넷-유체 실린더(262)로부터 발생한 동력보다 훨씬 크기 때문에 글래스 기판 테이블(220)은 정방향으로 계속 이송된다.
여기서 중요한 것은 제 2 마그넷-유체 실린더(262)에 의하여 발생한 동력에 의하여 발생한 역방향 동력에 의하여 글래스 기판 테이블(220)에 설치된 랙기어(230)와 피니언 기어(240)의 치열은 상호 반대방향 힘을 받게 되어 랙기어(230)의 치열과 피니언 기어의 치열(240)은 항상 일정 면압으로 밀착된 상태가 된다는 것이다.
이로 인하여 랙기어(230)와 피니언 기어(240)의 사이에 존재하던 백래쉬는 제거되어 글래스 기판(210)에 발생하던 물결무늬는 제거된다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 글래스 기판 테이블을 이송시키는 랙-피니언 기어에 상호 반대되는 동력을 가함으로써 랙기어의 치열과 피니언 기어의 치열이 일정 면압으로 밀착되도록 하여 랙-피니언 기어의 치열과 치열 사이에서 발생하던 백래쉬를 제거할 수 있게 되고 이로 인하여 고질적인 배향막의 두께 불균일을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래 LCD 배향막 인쇄 설비를 도시한 개념도.
도 2 는 종래 LCD 배향막 설비의 랙-피니언 기어에 발생한 백래쉬를 도시한 확대 단면도.
도 3 은 종래 랙-피니언 기어에 발생한 백래쉬에 따른 인쇄 글라스의 진행 속도 변화 그래프 및 백래쉬에 의하여 배향막에 발생한 물결무늬를 도시한 평면도 및 단면도.
도 4 는 LCD 배향막 인쇄 설비에 적용된 본 발명에 의한 백래쉬 제거 장치를 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 설명도.
도 6은 본 발명에 의하여 LCD 배향막 인쇄 설비의 랙-피니언 기어에 발생한 백래쉬가 제거된 것을 도시한 확대 단면도.

Claims (8)

  1. 배향막이 인쇄되는 LCD 글래스 기판이 탑재되는 테이블과;
    상기 테이블에 형성되는 랙기어와;
    상기 랙기어와 치차결합하는 피니언 기어와;
    상기 랙기어, 상기 피니언 기어중 일측에 동력을 가하여 상기 테이블을 일방향으로 이송하기 위한 제 1 동력발생부와;
    상기 랙기어, 상기 피니언 기어중 타측에 역방향 동력을 가하여 상기 랙기어 및 상기 피니언 기어에 발생한 백래쉬를 제거하는 제 2 동력발생부를 구비한 것을 특징으로 하는 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 동력발생부는 상기 피니언 기어와 결합되어 회전력을 발생시키는 제 1 마그넷-유체 실린더이고, 상기 제 2 동력발생부는 상기 랙기어에 부착되어 상기 랙기어를 상기 피니언 기어의 회전 방향과 반대 방향으로 밀어내는 제 2 마그넷-유체 실린더인 것을 특징으로 하는 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 마그넷-유체 실린더에는 실린더용 랙기어가 설치되어 상기 피니언 기어는 회전력이 발생되는 것을 특징으로 하는 배향막 인쇄 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 마그넷-유체 실린더는 양단부가 개구된 형상의 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체 내경에 삽입되어 상기 실린더 몸체를 2 구역으로 분할하는 제 1 마그넷과, 실린더 몸체 양단에 형성된 개구부에 일측이 연결되어 있는 유로와, 상기 유로에 타측이 연결되어 제 1 마그넷이 상기 2 구역 내에서 왕복 운동하도록 유체 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 제 1 마그넷과 동일하게 이동하는 제 2 마그넷인 것을 특징으로 하는 배향막 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 마그넷은 상기 실린더용 랙기어에 부착되는 것을 특징으로 하는 배향막 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 마그넷은 상기 랙기어에 부착되는 것을 특징으로 하는 배향막 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 유체는 공기인 것을 특징으로 하는 배향막 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 유체는 오일인 것을 특징으로 하는 배향막 설비에 적용된 백래쉬 제거 장치.
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