KR101053303B1 - 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배향막의 불량을 검출하는 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치는, 투명한 상, 하판 상에 형성된 배향막과, 상기 상, 하판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 테스트 패널과; 상기 테스트 패널에 형성되는 적어도 하나의 편광판과; 상기 테스트 패널을 지지하는 스테이지와; 상기 스테이지 하부에서 테스트 패널로 빛을 조사하는 투과 광원과; 상기 테스트 패널을 관찰하는 현미경과; 상기 현미경으로 관찰된 화면을 보여주는 스크린을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 본 발명은 간단한 테스트 패널과 투영기를 이용하여 상기 테스트 패널에 전압을 인가할 필요없이 빛을 통과시킴으로써 배향막 불량 여부를 판단할 수 있어 배향막 불량을 용이하게 검사할 수 있고, 러빙 진행시 발생하는 스크래치 형태의 불량을 미연에 모니터링함으로써 후공정으로의 진행을 막고 배향막 리워크를 통해 제조 비용을 절감하고 제품의 불량률을 감소시키는 장점이 있다.
배향막, 불량, 스크래치, 테스트 패널, 투영기, 편광판

Description

액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법{inspection method for LCD and the method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 테스트 패널을 이용한 배향막 불량 검출 방법을 설명하기 위한 액정 표시 장치의 제조 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 테스트 패널을 제조하여 검사하는 공정을 보여주는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 장치를 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 : 테스트 패널 101, 102 : 상, 하판
110 : 액정층 130 : 스테이지
140 : 투과 광원 145 : 현미경
148 : 스크린
본 발명은 배향막의 불량을 검출하는 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화상 정보를 화면에 나타내는 디스플레이 장치들 중에서 브라운관 표시 장치(혹은 CRT:Cathode Ray Tube)가 지금까지 가장 많이 사용되어 왔는데, 이것은 표시 면적에 비해 부피가 크고 무겁기 때문에 사용하는데 많은 불편함이 따랐다.
그리고, 오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV 브라운관 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에 까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.
이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저소비 전력 및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.
상기 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 응답 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.
알려진 바와 같이, 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다.
액정 분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 분자 배열에 방향성과 분극성을 가지고 있으며, 상기 액정 분자들에 인위적으로 전자기장을 인가하여 분자 배열 방향을 조절할 수 있다.
따라서, 액정 분자의 배향 방향을 임의로 조절하면 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정 분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시킬 수 있게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 색상 및 영상을 표시할 수 있게 된다.
여기서, 액정 분자는 배향막의 배향 방향에 의해서 초기 배향 상태가 결정된다.
이하, 상기와 같은 구성을 가지는 액정 표시 장치에서 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막 형성 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명한다.
먼저, 배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다.
상기 배향막에는 일반적으로 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 상기 배향막을 배열시키는 방법으로는 주로 러빙(rubbing) 방법이 이용되고 있다.
상기 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리이미드 계열의 유기물질을 도포하고, 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 폴리이미드 배향막을 형성한 후, 벨벳(velvet) 등을 감은 러빙포를 이용하여 상기 배향막을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 다양한 배향 방향을 형성시키는 방법이다.
이와 같은 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 안정된 배향을 가지는 장점이 있다.
이와 같이 유리 기판 위에 형성된 배향막은 경화후, 러빙 공정을 통하여 표 면 상태가 변화되는 것에 의하여 액정의 배열을 제어하게 된다.
그러나, 상기 러빙 방법은 배향막과 러빙포의 직접적인 접촉을 통해 이루어지므로 먼지(particle) 발생에 의한 셀(cell)의 오염, 정전기 발생에 의하여 미리 기판에 설치된 TFT 소자의 파괴, 러빙 후의 추가적인 세정 공정의 필요, 대면적 적용시의 배향의 비균일성(non-uniformity) 등과 같은 여러 가지 문제점이 발생하게 되어 액정 표시 장치의 제조시의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 되고 있다. 또한, 대면적 적용시 러빙포가 대면적의 크기에 대응가능성의 어려움과 러빙포의 부착 균일성이 문제가 되고 있다.
이러한 배향막의 도포 및 러빙 공정에서 발생한 불량은 표시 불량을 일으키므로 배향막의 불량 검사를 정확하게 할 필요가 있다.
종래에는 기판에 배향막을 도포하여 예비 건조 및 건조를 거친 후 표면에 배향막이 부분적으로 도포되어 있지 않거나, 배향막의 표면에 설비성 및 기타 공정적 원인에 기인한 파티클이 존재하는 등의 불량은 표면 영상 촬영으로 검출 가능하였다.
그러나, 러빙 포에 의한 배향막의 스크래치(scratch)성 데미지(damage)에 대해서는 불량 검출을 할 수가 없으므로 액정 패널의 리워크(rework)가 불가능하기 때문에 수율을 악화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 액정 표시 장치에서 기판에 러빙 진행시 발생되는 스크래치 형태의 불량을 투영기를 통한 편광 모드 방식의 검사 장치를 이용하여 검사함으로써 제 품의 불량율을 낮추는데 액정 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치는, 투명한 상, 하판 상에 형성된 배향막과, 상기 상, 하판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 테스트 패널과; 기 테스트 패널에 형성되는 적어도 하나의 편광판과; 상기 테스트 패널을 지지하는 스테이지와; 상기 스테이지 하부에서 테스트 패널로 빛을 조사하는 투과 광원과; 상기 테스트 패널을 관찰하는 현미경과; 상기 현미경으로 관찰된 화면을 보여주는 스크린을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이지는 투명한 글래스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 러빙 처리된 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 검사 방법은, 상, 하판 상에 배향막을 형성하고, 러빙 및 세정한 후, 액정층을 형성하고 합착하여 테스트 패널을 형성하는 단계와; 상기 테스트 패널에 적어도 하나의 편광판을 부착하고 스테이지 상에 배치하는 단계와; 상기 테스트 패널에 빛을 조사하는 단계와; 상기 테스트 패널의 액정층과 편광판을 통과한 빛을 현미경으로 관찰하여 배향막 불량을 검사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 테스트 패널은 풀 블랙 패턴(full black pattern)을 형성하는 것을 특 징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 테스트 패널을 이용한 배향막 불량 검출 방법을 설명하기 위한 액정 표시 장치의 제조 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, TFT 기판과 컬러 필터 기판과 배향막 불량을 검사하기 위한 테스트 패널을 준비한다.
여기서, 상기 TFT 기판은 투명전극에 데이터 신호를 인가하기 위한 신호선, 신호선으로부터 투명전극에 인가되는 데이터 신호를 스위칭 하는 스위칭 소자, 스위칭 소자의 스위칭을 제어하기 위한 제어신호를 스위칭 소자로 전송하는 주사선이 형성된다.
또한, 상기 컬러필터 기판은 컬러필터층과 공통전극이 형성된 기판이고, 상기 테스트 패널은 글래스와 같은 투명한 상하기판으로 이루어질 수 있다.
그리고, 이후 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판은 서로 대향하여 합착되고, 테스트 패널들인 상하기판도 합착된다. 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판과 테스트 패널(상하기판) 상에는 각각 배향막이 형성된다(ST100).
여기서, 상기 배향막은 유기물질인 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질로 형성된다.
상기 형성된 배향막은 러빙 포에 의해 러빙 처리되어 일정한 방향으로 배열 된다(ST110).
상기 러빙된 테스트 패널의 상하기판은 세정 공정을 거쳐(ST120) 서로 합착되어 테스트 패널 액정 셀을 형성한다.
여기서, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 서로 합착하여 액정 셀을 형성하기 이전에, 상기 배향막이 러빙 포에 의한 스크래치 없이 러빙 처리가 잘 되었는지 테스트 패널을 검사하는 공정을 거친다(ST130).
상기 테스트 패널은 투명한 상, 하판 두개와 상기 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지며, 상기 상, 하판 상에는 러빙 처리된 배향막이 형성되어 있다.
이와 같은 상기 테스트 패널을 형성한 후에 투영기를 사용하여 배향막을 검사한다.
이때, 상기 테스트 패널에서 스크래치성의 러빙 불량이 발생하면 TFT 기판과 컬러 필터 기판의 배향막을 제거하고 다시 재인쇄하는 공정을 거친다.
그리고, 상기 테스트 패널에서 러빙 불량이 발생되지 않으면 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판에 스페이서 및 씰 패턴을 형성하고(ST140), 두 기판을 합착하여 패널을 형성한다(ST150).
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 투영기는 상기 테스트 패널(100)을 지지하고 X,Y축으로 이동하기 위한 스테이지(130)를 구비한다.
이때, 상기 스테이지(130)는 투명한 글래스(glass)로 이루어진다.
또한, 상기 투영기는 상기 테스트 패널(100)에 빛을 조사하기 위한 투과 광원(140)과, 상기 테스트 패널(100)을 투과한 빛을 편광시키는 편광판(도시되지 않 음)과, 상기 편광판에 의해 편광된 빛을 관찰하기 위한 편광모드 현미경(145)과, 상기 현미경(145)을 통해서 관찰된 화면을 보여주는 스크린(148)을 구비한다.
상기 테스트 패널은 상, 하판(101, 102)으로 이루어지며 그 사이에 액정층(110)을 포함한다.
상기 테스트 패널(100)을 검사하는 공정에서 상기 배향막 불량이 발생하면 상기 배향막 공정을 진행하였던 TFT 기판과 컬러필터기판의 배향막을 제거하고 재 인쇄한다.
이때, 상기 배향막 불량이 발생한 테스트 패널(100)을 폐기된다.
이와 같이 테스트 패널(100)을 이용하여 배향막 불량을 검사하는 이유는 리워크를 가능하게 하여 제조 비용을 절감하고 제조 수율을 향상시키기 위한 것이다.
그리고, 상기 테스트 패널을 검사하여 상기 배향막이 양호하게 형성되면 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판에 스페이서 및 씰 패턴을 형성한다.
이어서, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 합착하여 액정 패널을 형성한다.
이때, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다.
도 2는 본 발명에 따른 배향막 불량 검사용 테스트 패널을 제조하여 검사하는 공정을 보여주는 순서도이다.
먼저, 상기 배향막 불량 검사용 테스트 패널을 검사하기 위하여 투명한 상, 하판 상에 배향막을 형성한다(ST200).
상기 배향막은 일반적으로 폴리이미드(polyimide)와 같은 유기막이 사용된다.
그리고, 상기 배향막을 러빙 포를 이용하여 러빙 처리한다(ST210).
이후, 상기 러빙 처리된 배향막의 이물질을 제거하기 위하여 세정 공정을 거친다(ST220).
이후, 상기 투명한 상, 하판을 서로 대향하여 합착하는데, 상기 상, 하판 사이에 액정층을 형성한다(ST230).
이와 같이 형성된 테스트 패널은 도 3에 도시된 바와 같이, 배향막 불량 검사 장치를 이용하여 편광 모드로 배향막의 불량 여부를 검사한다(ST240).
이를 위하여, 상기 테스트 패널을 스테이지 상에 위치시킨다.
상기 스테이지는 상기 테스트 패널을 지지하고 X,Y축으로 용이하게 이동시킬 수 있는 장치로서, 바람직하게는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 글래스로 이루어진다.
그리고, 상기 스테이지 하부에는 상기 테스트 패널에 빛을 조사하기 위한 투과 광원이 위치한다.
상기 투과 광원은 상기 테스트 패널에 빛을 입사시켜 빛이 액정층을 통과하게 한다.
그리고, 상기 액정층을 통과한 빛은 상기 테스트 패널에 부착된 편광판을 통과한다.
이후, 상기 편광판에 의해 편광된 빛은 편광모드 현미경으로 관찰하여 스크린으로 보여준다.
이때, 상기 테스트 패널(100)은 투과 광원(140)과 액정층(110)과 편광판에 의하여 풀 블랙 패턴(Full Black Pattern)을 임의적으로 형성함으로써 전압 인가를 하지 않아도 액정 배열 형성을 통해 러빙 불량을 감지한다.
상기 스테이지(130)를 이동하며 상기 편광모드 현미경(145)으로 관찰하면 상기 스크린(148)에 스크래치와 같은 러빙 불량이 관찰된다.
이때, 상기 스크래치의 크기가 30 ㎛ 이상이 되는 것은 불량으로 판단한다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명은 액정 표시 장치의 검사 장치에 있어서 간단한 테스트 패널과 투영기를 이용하여 상기 테스트 패널에 전압을 인가할 필요없이 빛을 통과시킴으로써 배향막 불량 여부를 판단할 수 있어 배향막 불량을 용이하게 검사할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 러빙 진행시 발생하는 스크래치 형태의 불량을 미연에 모니터링함으로써 후공정으로의 진행을 막고 배향막 리워크를 통해 제조 비용을 절감하고 제품의 불량률을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 투명한 상, 하판 상에 형성된 배향막과, 상기 상, 하판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 테스트 패널과;
    상기 테스트 패널에 형성되는 적어도 하나의 편광판과;
    상기 테스트 패널을 지지하는 스테이지와;
    상기 스테이지 하부에서 테스트 패널로 빛을 조사하는 투과 광원과;
    상기 테스트 패널을 관찰하는 현미경과;
    상기 현미경으로 관찰된 화면을 보여주는 스크린을 포함하여 이루어지고,
    상기 현미경은 편광 모드 상태에서 상기 투과 광원에서 조사하는 광이 테스트 패널의 상하판, 액정층 및 편광판을 통과한 광을 검사하여 배향막 상에 처리된 러빙 불량을 감지하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는 투명한 글래스로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 검사장치.
  5. 상, 하판 상에 배향막을 형성하고, 러빙 및 세정한 후, 액정층을 형성하고 합착하여 테스트 패널을 형성하는 단계와;
    상기 테스트 패널에 적어도 하나의 편광판을 부착하고 스테이지 상에 배치하는 단계와;
    상기 테스트 패널에 빛을 조사하는 단계와;
    상기 테스트 패널의 액정층과 편광판을 통과한 빛을 현미경으로 관찰하여 배향막 불량을 검사하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 현미경은 편광 모드 상태에서 상기 테스트 패널의 상하판, 액정층 및 편광판을 통과한 광을 검사하여 배향막 상에 처리된 러빙 불량을 감지하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 검사 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 풀 블랙 패턴(full black pattern)을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 검사 방법.
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