KR20010030231A - 액정 셀 연마장치 및 그 장치에 따른 액정 셀 연마방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시장치의 제조방법에 관한 것으로써, 특히 LCD 패널의 제작후에 상기 LCD 패널의 가장자리를 연마하는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 상부 휠과 하부 휠이 동시에 형성된 연마장치를 사용하여 액정 셀의 상/하부의 모서리를 동시에 연마하여 공정시간을 줄이는 것이다.

Description

액정 셀 연마장치 및 그 장치에 따른 액정 셀 연마방법{apparatus for grinding liquid crystal cell and the method for grinding liquid crystal cell}
본 발명은 액정 표시장치의 제조공정에 관한 것으로써, 더 상세하게는 액정 디스플레이 패널의 가장자리부를 연마하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 기판인 하판과, 컬러필터가 인쇄된 상판으로 구성되며, 상기 상판과 하판 사이에는 액정이 위치한다.
상기 액정 표시장치에서 액정 셀(Cell)의 간략한 제조공정과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.
두 매의 기판 즉, 상판과 하판이 마주보는 각 내측의 한쪽면에는 공통전극 을 형성하고, 다른 한쪽 면에는 화소전극을 형성한후, 각 전극이 서로 대향하도록 배열한후, 상기 상판과 하판 사이의 간격에 액정을 주입시키고 주입구를 봉합한다. 그리고 상기 상판과 하판의 외측에 각각 편광판을 붙임으로써, 액정 셀을 완성하게 된다.
또한, 상기 액정 셀의 광 투과량을 각 전극(화소전극, 공통전극)에 인가하는 전압으로써 제어하고, 광 셔터(Shutter) 효과에 의해 문자/화상을 표시하게 된다.
액정 셀 공정은 박막 트랜지스터(Thin film transistor ; TFT) 공정이나 컬러 필터(Color filter)공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀갭(Cell gap) 형성공정, 셀 컷팅(Cell cutting)공정 등으로 크게 나눌 수 있다.
이하, 앞서 설명한 액정 표시장치의 제조공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적으로 적용되는 액정 셀의 제작 공정을 도시한 흐름도로써, st1 단계에서는 먼저 하판을 준비한다. 상기 하판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대 일 대응하게 화소전극이 형성되어 있다.
st2 단계는 상기 하판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.
상기 배향막 형성은 고분자 박막의 도포와 러빙(Rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하고, 하판 위의 전체에 균일한 두께로 도포되어야 하고, 러빙 또한 균일해야 한다.
상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.
일반적으로 배향막은 유기질의 유기배향막인 폴리이미드(polyimide)계열이 주로 쓰이고 있다.
러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.
st3 단계는 씰 패턴(seal pattern)을 인쇄하는 공정을 나타낸다.
액정 셀에서 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰 패턴은 열 결화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.
st4 단계는 스페이서(Spacer)를 산포하는 공정을 나타낸다.
액정 셀의 제조공정에서 상판과 하판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하판에 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포 방식은 크게 알콜 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다.
또한, 건식 산포에는 정전기를 이용하는 정전 산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전 산포법을 많이 사용한다.
st4 단계에서 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러필터 기판인 상판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하판의 합착공정으로 진행된다.
상판과 하판의 합착 배열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 보통 수 μm의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다(st5).
st6 단계는 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 일반적으로 액정 셀은 대면적의 유리기판에 다수개의 액정 셀을 형성한후 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이다.
초기 액정 장치의 제조공정에서는 여러 셀을 동시에 액정주입후 셀단위로 절단하는 공정을 진행하였으나, 셀 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단한 후, 액정을 주입하는 방법을 사용한다.
셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단 선을 형성하는 스크라이브(Scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.
st7 단계는 각 단위 셀로 절단된 액정 셀에 액정을 주입하는 단계이다.
단위 액정 셀은 수백 cm2의 면적에 수 μm의 갭을 갖는다. 따라서, 이런 구조의 셀에 효과적으로 액정을 주입하는 방법으로 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 가장 널리 이용된다.
st6 단계에서 절단된 단위 셀은 각 절단 부위가 매우 날카롭다. 즉, 단위 액정 셀의 단면을 도시한 단면도인 도 2a에 도시된 도면에서와 같이 절단부(A)는 그 끝이 매우 날카롭기 때문에 다음공정 진행시 작업자에게 상처를 줄 수 있으므로 연마를 해야 한다.
즉, 도 2b에 도시된 도면에서와 같이 절단부(A)의 상면(10)과 하면(12)을 소정의 각을 갖도록 연마한다.
상기와 같이 연마를 하기 위해 종래에는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 도면에서와 같은 방법을 사용했다.
즉, 도 3a는 액정 셀(1)의 상부 모서리(10)를 연마하는 공정을 도시한 도면으로, 회전축(50)에 연마 휠(Wheel, 52)을 장착하여 연마하는 방식이다. 또한 도 3b는 같은 방법으로 액정 셀의 하부 모서리(12)를 연마하는 공정을 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이, 종래에는 액정 셀의 절단부를 연마하기 위해 상기 절단부(A)의 상부 모서리와 하부 모서리를 각각 연마하는 방식을 사용하였다.
그러나, 상기와 같이 액정 셀의 절단부을 상면과 하면의 두 부분으로 나누어서 각각 연마하는 방식은 공정시간이 많이 걸리는 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 단위 액정 셀의 절단부의 연마시간을 단축하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 액정 셀의 제조공정을 도시한 흐름도.
도 2a는 일반적인 단위 액정 셀의 단면을 도시한 단면도.
도 2b는 도 2a의 A부분 즉, 단위 액정 셀의 절단부 모서리를 연마한 상태의 확대도.
도 3a 내지 도 3b는 종래의 방법에 따른 단위 액정 셀의 절단부 모서리를 연마하는 공정을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 셀 연마장치의 단면을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 셀 연마장치로 액정 셀을 연마하는 공정을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정셀의 절단부를 연마하는 방법을 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 최소한 2개의 장치를 이용하여 액정셀의 모서리를 연마하는 방법을 도시한 도면.
도 8은 도 7b의 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단한 단면도.
도 9는 도 7b의 Ⅸ-Ⅸ을 따라 절단한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 상부 연마 휠 110 : 하부 연마 휠
120 : 회전축 130 : 주축
150 : 연마장치 10 : 액정 셀의 상부 모서리
12 : 액정 셀의 하부 모서리 1 : 액정 셀
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정셀 연마장치는 동력전달 장치와; 상기 동력장치로부터 회전력을 전달받는 주축과; 상기 주축을 따라 회전하고, 상기 주축에서 연장된 회전축과; 상기 주축과 회전축 사이에 구성되고 제 1 경사각을 가지는 제 1 연마면을 가지는 제 1 연마휠과; 상기 회전축의 단부에 구성되고 제 2 경사각을 가지는 제 2 연마면과 제 3 경사각을 가지는 제 3 연마면을 가지는 제 2 연마휠을 포함한다.
상기 제 1, 제 2 연마휠은 실질적으로 원형형상이며, 제 1 연마휠과 제 2 연마휠의 거리는 조정이 가능하다.
또한, 주축과 회전축의 회전속도는 실질적으로 동일하다.
상기 제 1 경사각과 제 2 경사각은 실질적으로 30도인 것을 특징으로 하며 또한, 상기 제 3 경사각은 80도 내지 90도의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 제 2 연마면은 액정셀의 절단부를 연마하며, 상기 제 3 연마면은 액정셀의 모서리를 연마한다.
또한, 제 2 연마면은 상기 제 1 연마면과 마주하여 구성된다.
본 발명의 특징에 따른 액정셀 연마방법은 동력전달 장치와, 상기 동력장치로부터 회전력을 전달받는 주축과, 상기 주축을 따라 회전하고, 상기 주축에서 연장된 회전축과, 상기 주축과 회전축 사이에 구성되고 제 1 경사각을 가지는 제 1 연마면을 가지는 제 1 연마휠과, 상기 회전축의 단부에 구성되고 제 2 경사각을 가지는 제 2 연마면과 제 3 경사각을 가지는 제 3 연마면을 가지는 제 2 연마휠을 포함하는 연마장치를 준비하는 단계와; 상기 연마장치로 액정셀의 코너를 연마하는 단계와; 상기 액정셀의 절단부를 상기 제 1 연마휠과 제 2 연마휠 사이에 삽입하는 단계와; 상기 삽입된 액정셀의 절단부를 연마하는 단계를 포함한다.
이와 같은 단계에서, 상기 절단부의 단면을 연마하는 동시에 절단부의 상부 에지와 하부에지를 포함하는 절단부를 연마하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
-- 실시예 --
도 4는 본 발명의 바람직할 실시예에 따른 액정표시장치의 연마장치(grinding apparatus)에 관한 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 액정 셀의 연마를 위한 연마장치(150)는 주축(130)과, 상기 주축(130)에서 연장되고 상기 주축(130)과 동일한 방향으로 회전하는 회전축(120)이 형성된다.
또한, 상기 연마장치는 상부 연마휠(100)과 하부 연마휠(110)을 구성하되, 상기 상부 연마휠(100)은 상기 주축(130)과 회전축(120)사이에 구성되고, 상기 하부 연마휠(110)은 상기 주축의 단부에 고정된다.
상기 주축(130)은 회전력을 주는 동력측(미도시)과 연결되어 상기 회전축(120)이 회전운동을 하도록 한다.
그리고, 상기 회전축(120)은 상기 상부 및 하부 연마 휠(100, 110)을 고정하는 역할과 함께 상기 주축(130)에서 인가된 회전운동력(torque)을 상기 상부 및 하부 연마휠(100, 110)로 전달하는 기능을 하게 된다.
상기 상부 연마휠(100) 및 상기 하부 연마휠(110)은 숫돌 또는 연마석이라고도 하며 실질적으로 원형으로 형성된다. 특히, 상기 연마석은 실질적으로 유리기판을 연마하는 기능을 하기 때문에, 유리보다는 강한 재질이 사용되며, 천연 재료로는 금강사, 석영, 규조토 등이 있고, 인조 재료로는 탄화 규소, 산화 알루미늄, 산화 철, 산화 크롬 등이 있다.
즉, 본 발명에 따른 액정 셀의 연마장치(150)는 하나의 회전축(120)에 동일한 회전속도를 갖는 두 개의 연마석이 부착된 형태이다. 또한, 상기 상부 및 하부 연마휠(100, 110)의 사이 간격 "d"는 임의로 조정이 가능하다.
여기서, 상기 상부 연마휠(100)은 소정의 경사각을 가지는 제 1 연마면(100a)을 가지며, 바람직하게는 상기 연마면의 경사각은 30도이다.
상기 하부 연마휠(110)은 제 2 , 제 3 연마면(110a,110b)을 가지며, 상기 제 2 연마면(110b)은 바람직하게는 약 30도의 경사각을 가지고, 상기 제 3 연마면(110b)은 약 80도 내지 90도의 경사각을 가진다.
상기 상부 연마휠(110)의 제 1 연마면(100a)과 상기 하부 연마휠(111)의 제 2 연마면(110a)은 액정셀의 절단부"A"의 상부 에지(edge)(10)와 하부 에지(edge)(12)를 각각 동시에 연마한다.
다시 말하면, 두 개의 마주보는 연마면(100a, 110a)의 형상과 각은 액정셀의 절단부 "A"를 부드럽게 연마하도록 충분한 각을 형성한다.
상기 하부 연마휠(111)의 제 3 연마면(110b)은 액정셀의 모서리(2000a, 200b,2000c, 200d)를 연마하는데 사용한다.(도 7a)
상기 액정셀의 코너를 연마하는 이유는 코너의 뾰족한 돌출부가 깨어질 염려가 있기 때문이다. 따라서, 상기 액정셀의 각 코너를 연마하는 것이 바람직하다.
도 5는 액정셀의 코너를 연마하는 방법을 도시한 평면도이고, 도 6은 상기 액정셀의 절단부"A"의 상부 에지와 하부 에지를 동시에 연마하는 방법을 보여주는 도면이다.
일반적으로, 상기 액정셀의 코너는 상기 절단부의 에지를 연마하기 전에 연마를 수행한다.
또한, 상기 액정셀을 연마하는데 하나 또는 그 이상의 연마장치를 사용할 수 있으며, 사각형상의 액정셀의 경우, 바람직하게는 두 개 이상의 연마장치를 사용할 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 두 개의 연마장치를 사용하여 액정셀을 연마하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5와 도 7a에 도시한 바와 같이, 상기 2개의 연마장치는 인접한 2개의 모서리에 각각 위치하고, 상기 제 3 연마면(110b)은 상기 연마장치가 동작하게 되면 상기 모서리는 연마되어 둥그런 형상이 된다.
상기 서로 근접한 두 개의 모서리(200a, 200b)의 연마작업이 완수되면, 상기 액정셀의 절단부"A"는 상기 상부 연마휠(100)의 제 1 연마면(100a)과 상기 하부 연마휠(110)의 제 2 연마면(110a)사이에 삽입된다.
상기 연마장치(150)는 일방향으로 움직이면서, 상기 액정셀의 절단부 "A"의 상부 에지와 하부 에지를 연마한다.
이때, 상기 절단부 "A"의 상부 에지(10)와 하부 에지(12)는 동시에 연마된다.
액정셀의 두 양측면(300a, 300b)의 각 절단부 "A" 가 연마될 때, 도 7b에 도시한 바와 같이, 액정셀은 평면적으로 90도 회전한다.
연속하여, 나머지 두 개의 코너(200c, 200d)가 상기 하부 연마휠(111)의 제 3 연마면(110b)에 의해 연마되고, 나머지 두 양측(two side)(300c,300d)면 또한 동일한 방법으로 연마한다.
도 8은 도 7b의 연마코너를 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 연마된 액정셀의 모서리(200a)는 수평적으로 둥그런 형태로 구성되며, 수직한 방향으로는 기울어지지 않게 구성된다.
도 9는 도 7b는 절단부 "A"를 Ⅸ-Ⅸ을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 연마면(100a), 제 2 연마면(110a),의 경사각에 대응하는 연마면 상부 에지(10`)와 하부 에지(12`)는 경사각을 가진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연마장치를 사용함으로써, 액정셀 절단부의 상부 에지와 하부 에지를 동시에 둥그런 형상으로 구성할 수 있으며, 동시에 진행되므로 공정시간이 현저하게 감소된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 셀의 연마방법에 의해 액정 셀의 연마시 상부 및 하부의 절단부 모서리와 4개의 코너부가 각각 동시에 연마되기 때문에, 종래의 액정 셀 연마 방법과 비교해서 공정 시간이 절반이하로 줄어드는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 셀의 절단부 연마방법은 연마장치의 회전축에 상/하 휠을 동시에 장착하여 액정 셀의 절단부 상/하부 모서리를 동시에 연마함으로써, 공정시간을 절반이하로 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코너부 연마방법은 좌/우측에 각각 연마휠을 설치하여 동시에 액정 셀의 코너부를 연마하기 때문에 제 1 실시예와 마찬가지로 공정시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 동력전달 장치와;
    상기 동력장치로부터 회전력을 전달받는 주축과;
    상기 주축을 따라 회전하고, 상기 주축에서 연장된 회전축과;
    상기 주축과 회전축 사이에 구성되고 제 1 경사각을 가지는 제 1 연마면을 가지는 제 1 연마휠과,
    상기 회전축의 단부에 구성되고 제 2 경사각을 가지는 제 2 연마면과 제 3 경사각을 가지는 제 3 연마면을 가지는 제 2 연마휠
    을 포함하는 액정셀 연마장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 연마휠은 실질적으로 원형형상인 액정셀 연마장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 , 제 2 연마휠의 거리는 조정이 가능한 액정셀 연마장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주축과 회전축의 회전속도는 실질적으로 동일한 액정셀 연마장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 경사각과 제 2 경사각은 실질적으로 30도인 액정셀 연마장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 3 경사각은 80도 내지 90도의 범위인 액정셀 연마장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 연마면은 액정셀의 절단부를 연마하는 액정셀 연마장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 3 연마면은 액정셀의 모서리를 연마하는 액정셀 연마장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연마면은 상기 제 1 연마면과 마주하여 구성한 액정셀 연마장치.
  10. 동력전달 장치와, 상기 동력장치로부터 회전력을 전달받는 주축과, 상기 주축을 따라 회전하고, 상기 주축에서 연장된 회전축과, 상기 주축과 회전축 사이에 구성되고 제 1 경사각을 가지는 제 1 연마면을 가지는 제 1 연마휠과, 상기 회전축의 단부에 구성되고 제 2 경사각을 가지는 제 2 연마면과 제 3 경사각을 가지는 제 3 연마면을 가지는 제 2 연마휠을 포함하는 연마장치를 준비하는 단계와;
    상기 연마장치로 액정셀의 코너를 연마하는 단계와;
    상기 액정셀의 절단부를 상기 제 1 연마휠과 제 2 연마휠 사이에 삽입하는 단계와;
    상기 삽입된 액정셀의 절단부를 연마하는 단계를
    포함하는 액정셀 연마방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절단부의 단면을 연마하는 동시에 절단부의 상부 에지와 하부에지를 포함하는 절단부를 연마하는 단계를 포함하는 액정셀 연마방법.
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