KR20020067768A - 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치 및 배향막 러빙 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치 및 러빙 방법에 관한 것으로, 배향막의 러빙 불량에 의해 야기되는 화면의 빛샘 현상을 방지하기 위하여,l 서로 반대가 되는 방향으로 회전하는 두 개의 러빙 로울러를 사용하여 배향막을 러빙한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조를 위하여, 회전 방향이 서로 반대인 제1 및 제2 러빙 로울러를 사용하여 기판 위에 형성된 배향막을 러빙하며, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치는 이동 테이블 위에 러빙작업이 진행될 기판이 안착되고, 제1 및 제2 러빙 로울러가 기판의 표면과 접촉하여 러빙을 진행하되, 서로 반대 방향으로 회전하고 있다.

Description

액정 표시 장치 제조용 러빙 장치 및 배향막 러빙 방법{RUBBING APPARATUS FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND RUBBING METHOD OF ALIGNMENT LAYER}

본 발명은 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치 및 배향막 러빙 방법에 관한 것으로, 특히 리지드 스페이서(rigid spacer)를 사용하는 액정 표시 장치 제조에 이용되는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치 및 배향막 러빙 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 두 기판 사이에 액정을 개재하여 구성되어 있는 디스플레이 장치로, 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정을 이용하여 백 라이트 또는 외부에서 입사된 광을 화소별로 투과시켜 영상을 보여준다. 액정 표시 장치는 얇고 가벼우며 저전압으로 구동되기 때문에, 휴대용 전자기기의 표시 장치에서부터대화면 표시 장치에 이르기까지 널리 사용되고 있다.

액정 표시 장치에서, 각각의 기판 위에는 배향막이 도포되어 있는데, 이 배향막은 액정 표시 장치를 구동하는 과정에서 액정을 일정한 방향으로 배향시키는 역할을 한다. 이에 따라 배향막에는 전면에 걸쳐 액정이 균일하게 선경사각(pretilt angle)을 가질 수 있도록 균일하게 배향되어야 하는데, 이는 액정 표시 장치의 제조 공정 중 러빙(rubbing) 공정을 통해 이루어지게 된다.

러빙 공정은 소정의 테이블 상에 배향막이 코팅된 기판을 안착시키고 러빙천을 입힌 러빙 로울러를 사용하여 배향막의 상면을 문질러서 진행된다.

한편, 액정 표시 장치에서, 스페이서는 두 기판의 간격을 유지하고 적당한 액정층의 두께를 확보하기 위하여 사용되는데, 최근에는 리지드 스페이서의 사용이 개발되었다. 리지드 스페이서는 PR(PhotoResist) 타입의 스페이서로, PR를 기판 전면에 도포한 후, 사진 공정으로 형성할 수 있다. 리지드 스페이서를 화소의 외부에 선택적으로 원하는 위치에 형성하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

그러나, 리지드 스페이서를 액정 표시 장치에 사용할 경우, 액정 표시 장치의 제조 공정 중, 스페이서가 형성된 이후에 배향막 도포와 러빙을 하게 되어 러빙 로울러의 진행 방향에 대하여 스페이서 뒤쪽에 형성된 배향막 부분은 스페이서의 단차로 인하여 러빙이 되지 않는 경우가 발생한다. 이러한 스페이서 부근의 러빙 불량은 액정 배향의 불균일을 유도하여 디스클리네이션(disclination)을 형성하고, 화면에 빛샘 현상을 일으킨다. 도 1은 유리 기판에 스페이서를 형성하고 배향막을 도포한 후, 일 방향으로 회전하는 러빙 로울러를 사용하여 배향막을 러빙한후에, 편광 현미경으로 찍은 사진이다. 도 1에 보인 바와 같이, 러빙 방향 즉, 러빙 로울러가 회전하는 방향에 대하여 앞쪽에 위치하는 스페이서의 뒤쪽 영역에 빛샘 현상이 일어남을 확인할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배향막의 러빙 불량에 의해 야기되는 화면의 빛샘 현상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 제조의 배향막 러빙 방법 및 러빙 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 종래 기술에 의하여 러빙된 배향막의 편광 현미경 사진이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 러빙 장치의 개략도이고,

도 3a부터 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 배향막의 러빙 공정도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 의하여 러빙된 배향막의 편광 현미경 사진이다.

본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 서로 반대가 되는 방향으로 회전하는 두 개의 러빙 로울러를 사용하여 배향막을 러빙한다.

상세하게, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조를 위하여, 회전 방향이 서로 반대인 제1 및 제2 러빙 로울러를 사용하여 기판 위에 형성된 배향막을 러빙한다. 여기서, 기판은 리지드 스페이서가 형성되어 있고, 배향막이 리지드 스페이서를 덮고 있는 구성을 가지고 있을 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 러빙 로울러를 동시에 회전시켜 배향막을 러빙하는 것이 유리하며, 배향막을 제1 러빙 로울러로 러빙한 후, 제2 러빙 로울러가 러빙하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치는 이동 테이블 위에 러빙작업이 진행될 기판이 안착되고, 제1 및 제2 러빙 로울러가 기판의 표면과 접촉하여 러빙을 진행하되, 서로 반대 방향으로 회전하고 있다. 여기서, 제1 및 제2 러빙 로울러는 소정 간격을 두고 서로 평행하게 위치할 수 있다.

이 때, 제1 및 제2 러빙 로울러의 외주면은 코튼 재질로 형성된 러빙천이 덮혀 있으며, 진공 수단이 제1 및 제2 러빙 로울러 사이에 위치하도록 설치되어 있다. 또한, 이오나이저가 각각의 러빙 로울러가 회전하는 방향의 앞쪽에 위치하도록 설치되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치는 도면에 보인 바와 같이, 상부에 배향막(도면 미표시)이 형성되어 있는 기판(20)이 안착될 이동 테이블(10)이 있고, 이동 테이블(10)의 상부에 기판(20)의 표면과 접촉하여 러빙을 진행하는 두 개의 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)가 설치되어 있다. 이 때, 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)는 러빙 공정시 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성한다.

배향막의 러빙 공정을 위하여, 이동 테이블(10) 위에 배향막이 도포된 기판(20)을 안착시키고, 외주면에 러빙천(33. 34)이 감겨진 러빙 로울러(31. 32)를 모터 구동(도면 미표시)에 의해 회전시키면서 이동 테이블(10)을 소정 방향으로 이동시키면, 회전하는 러빙천(33. 34)이 배향막의 표면과 접촉하여 배향막의 표면에 선경사각을 만든다.

러빙 로울러(31, 32)의 외주면은 나일론, 레이온 또는 면 계통의 러빙천(33, 34)으로 덮혀 있는데, 이러한 러빙천(33, 34)으로 배향막의 표면을 부드럽게 문지름으로써 불규칙적으로 분포하고 있는 배향막의 선경사각이 일정한 방향으로 형성되도록 한다.

러빙 공정에서 기본이 되는 것은 적당한 러빙 세기와 이를 배향막 전면에 균일하게 하여 러빙 작업을 진행하는 것이다. 러빙 세기에 대한 액정 분자의 배향력은 처음에는 선형적인 증가를 하지만 러빙 세기가 증가함에 따라 포화되는 경향을 나타낸다. 러빙 세기는 러빙 횟수, 러빙 깊이, 러빙 로울러의 반경, 러빙 로울러의 RPM, 기판의 이동 속도에 의하여 결정되므로, 실험을 통하여 이들 파라미터(parameter)를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.

러빙천(33. 34)을 구성하는 섬유 파일(pile)의 물리적 특성, 길이, 강도, 굵기 및 밀도 또한 러빙 세기를 변화시킬 수 있기 때문에 러빙천을 구성하는 섬유의 물리적인 특성도 실험을 통하여 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.

러빙천(33, 34)을 형성하는 섬유로는 레이온 재질이 좋은데, 코튼 재질이 레이온 재질보다 더 부드럽고 탄성력이 우수하고 섬유 파일이 길기 때문에 러빙이 더욱 용이하다.

본 발명의 실시예에 따른 러빙 장치에서 두 개의 러빙 로울러(31, 32) 사이에 진공 장치(40)를 설치하여 러빙 작업시에 러빙 장치 내에 생기는 이물질등을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 러빙 로울러(31, 32)가 회전하는 방향의 앞부분에는 이오나이저(ionizer)(51, 52)를 장착하여 러빙 작업시에 러빙 로울러(31, 32)가 배향막을 러빙하면서 발생시키는 정전기 등을 방전하는 것이 바람직하다.

한 편, 러빙 로울러(31, 32)는 회전하면서 배향막 전면을 러빙한다. 이 때, 러빙 로울러의 러빙천(33, 34)을 구성하는 섬유 파일은 로울러의 회전 방향에 반대가 되는 방향으로 굽어진다(도 3a 및 도 3b 참조). 그래서, 러빙 로울러가 단차가 있는 패턴 예를 들어, 리지드 스페이서를 만나게 되면, 스페이서 부근의 앞쪽 혹은, 뒤쪽 배향막 부분을 러빙할 수 없게 된다. 그러나, 러빙 로울러를 두 개 마련해서 서로 반대가 되는 방향으로 회전시키면, 러빙 로울러의 회전 방향이 서로 반대가 되므로, 러빙천(33, 34)의 섬유 파일의 굽는 방향이 반대가 되어 스페이서의 존재로 인하여 하나의 로울러가 러빙하지 못하는 영역을 다른 하나의 러빙 로울러가 러빙할 수 있게 된다.

이를 이용하여, 본 발명의 실시예에서는 두 개의 러빙 로울러(31, 32)를 서로 반대가 되는 방향으로 회전시켜서, 하나의 러빙 로울러가 러빙시키지 못한 스페이서 부근의 앞쪽 혹은, 뒤쪽 배향막 부분을 다른 하나의 러빙 로울러가 러빙하여 배향막 전면을 모두 러빙할 수 있다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 러빙 공정을 도 3a부터 도 3c를 참조하여 자세히 설명한다. 도 3a부터 도 3c는 본 발명의 실시예에 따라 서로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 러빙 로울러를 소정 간격을 두고 설치하고 두 러빙 로울러를 함께 회전시켜 배향막을 러빙시킨 러빙 공정을 나타낸 것이다.

도 3a를 참조하면, 스페이서(50) 및 배향막(60)이 형성된 기판(100)을 이동 테이블(도면 미표시) 위에 안착시키고, 배향막(60) 위에 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)를 배치시킨다. 배향막 러빙 공정 중에 두 개의 러빙 로울러(31.32)는 서로 반대 방향으로 회전하고, 기판(100)은 이동 테이블에 의하여 소정 방향으로 이동한다.

제1 러빙 로울러(31)는 제1 방향(I)으로 회전하면서 배향막(60)을 러빙시키고, 제2 러빙 로울러(32)는 제1 방향(I)의 반대가 되는 제2 방향(II)으로 회전하면서 배향막(60)을 러빙시킨다.

제1 및 제2 러빙 로울러(31. 32)를 회전시키면서, 기판을 이동시키면, 우선, 기판에 가까운 러빙 로울러 예를 들어, 제1 러빙 로울러(31)가 배향막(60)을 먼저 러빙하기 시작한다.

제1 러빙 로울러(31)는 회전하다가 스페이서(50)를 만나게 되고, 스페이서(50)를 넘어가면서 계속 회전하여 배향막(60)을 러빙한다. 제1 러빙 로울러(31)가 제1 방향(I)으로 회전하므로, 제1 러빙 로울러(31)의 파일(36)은 도면에 보인 바와 같이, 제1 방향(I)을 향하여 굽어지면서 배향막(60)을 러빙한다. 스페이서(50)는 제1 러빙 로울러(31)가 회전하는 방향의 앞에 위치하므로, 제1 러빙 로울러(31)의 배향막 러빙에 의하여 스페이서(50) 부근의 앞쪽 배향막 부분(67) 러빙되고, 뒤쪽 배향막 부분(65)은 러빙되지 못한 상태가 된다.

도3b를 참조하면, 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)를 계속해서 회전하면서 기판(100)을 이동시켜 계속적으로 배향막(60)을 러빙시킨다.

제2 러빙 로울러(32)가 제2 방향(II)으로 회전하므로, 제2 러빙 로울러(32)의 파일(35)은 도면에 보인 바와 같이, 제2 방향(II)을 향하여 굽어지면서 배향막(60)을 러빙한다. 스페이서(50)는 제2 러빙 로울러(32)가 회전하는 방향의뒤에 위치하므로, 제2 러빙 로울러(32)의 배향막 러빙에 의하여, 스페이서(50) 부근의 앞쪽 배향막 부분(67)은 러빙되지 않게 되고, 뒤쪽 배향막 부분(65)이 러빙된다.

제1 방향(I)으로 회전하는 제1 러빙 로울러(31)에 의하여 러빙된 배향막 부분은 다시 제2 방향(II)으로 회전하는 제2 러빙 로울러(32)에 의하여 러빙되게 되는데, 배향막(60)의 특성상 최후의 러빙 작업에 의하여 선경사각이 결정되므로, 배향막(60)은 제2 러빙 로울러(32)가 러빙하여 얻을 수 있는 선경사각을 가지게 된다.

여기서, 제2 러빙 로울러(32)에 의하여 러빙되지 못한 스페이서 부근의 앞쪽 배향막 부분(67)은 제1 러빙 로울러(31)에 의하여 러빙되어 있는 상태로 존재하기 때문에 제1 러빙 로울러(31)가 러빙하여 얻을 수 있는 선경사각을 가지게 된다.

도 3c를 참조하면, 상술한 바와 같이, 배향막(60) 전면은 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)로 러빙된다. 배향막(60)은 제1 러빙 로울러(31)에 의하여 러빙된 후, 제2 러빙 로울러(32)에 의하여 다시 러빙되는 결과를 가진다.

제1 방향(I)으로 회전하는 제1 러빙 로울러(31)에 의하여 러빙된 배향막 부분은 다시 제2 방향(II)으로 회전하는 제2 러빙 로울러(32)에 의하여 러빙되게 되는데, 배향막(60)의 특성상 최후의 러빙 작업에 의하여 배향막(60)의 선경사각이 결정되므로, 배향막(60)은 제2 러빙 로울러(32)가 러빙하여 얻을 수 있는 선경사각을 가지게 된다. 그러나, 본 발명에서는 배향막은 제1 및 제2 러빙 로울러(31, 32)에 의하여 한 번 더 러빙되므로, 배향 정도가 더욱 균일해지는 장점이 있다.

제2 러빙 로울러(32)가 마지막으로 배향막을 러빙하므로, 제2 러빙 로울러(32)가 미처 러빙하지 못한 스페이서(50) 부근의 앞쪽 배향막 부분(67)을 제외한 대부분의 영역이 제2 러빙 로울러(32)가 러빙하여 얻을 수 있는 선경사각을 가지게 된다. 스페이서(50) 부근의 앞쪽 배향막 부분(67)은 처음에 제1 러빙 로울러(31)가 러빙하여 얻을 수 있는 선경사각을 유지하고 있다.

이와 같이, 스페이서(50) 부근의 앞쪽 배향막 부분(67)은 배향막(60)의 다른 부분과는 다른 선경사각을 가지고 있지만, 이러한 선경사각이 균일하므로, 스페이서 (50) 부근에 위치하는 액정이 주위의 액정들의 배향에 주는 영향을 거의 없으며, 있다 하더라도 이로 인하여 스페이서(50) 부근에 생기는 디스클리네이션 영역은 블랙 매트릭스가 충분히 가려줄 정도로 작기 때문에 빛샘 현상이 일어나지 않는다.

도 4는 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따라 배향막을 러빙한 경우의광학 현미경 사진이다. 유리 기판에 스페이서를 형성하고 배향막을 도포한 후, 서로 반대가 되는 방향으로 회전하는 두 개의 러빙 로울러를 사용하여 배향막을 러빙한 후에, 편광 현미경으로 찍은 사진이다. 스페이서 근처에 빛샘 현상이 발견되지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 서로 반대 방향으로 회전하는 두 러빙 로울러의 러빙에 의하여 배향막 전면을 모두 러빙시킬 수 있어서 러빙 불량으로 야기되는 디스클리네이션을 줄일 수 있고, 빛샘 현상을 막을 수 있다. 또한, 한 번의 러빙공정으로 배향막에 두 번의 러빙 작업을 진행할 수 있듯이, 상대적으로 러빙 횟수를 증가시키는 효과를 가지게 되어 배향막의 러빙 정도를 균일하게 할 수 있다.

Claims (9)

1. 회전 방향이 서로 반대인 제1 및 제2 러빙 로울러를 사용하여 기판 위에 형성된 배향막을 러빙하는 액정 표시 장치 제조를 위한 배향막 러빙 방법.
2. 제1항에서,

   상기 제1 및 제2 러빙 로울러를 동시에 회전시켜 배향막을 러빙하는 액정 표시 장치 제조를 위한 배향막 러빙 방법.
3. 제1항에서,

   상기 배향막을 상기 제1 러빙 로울러로 러빙한 후, 상기 제2 러빙 로울러가 러빙하는 액정 표시 장치 제조를 위한 배향막 러빙 방법.
4. 제1항에서,

   상기 기판은 리지드 스페이서가 형성되는 있고, 상기 배향막이 상기 리지드 스페이서를 덮고 있는 액정 표시 장치 제조를 위한 배향막 러빙 방법.
5. 기판이 안착되는 이동 테이블,

   상기 기판의 표면과 접촉하여 러빙을 진행하되, 서로 반대 방향으로 회전하는 제1 및 제2 러빙 로울러

   를 포함하는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치.
6. 제5항에서,

   상기 제1 및 제2 러빙 로울러는 소정 간격을 두고 서로 평행하게 위치하고 있는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치.
7. 제5항에서,

   상기 제1 및 제2 러빙 로울러의 외주면은 코튼 재질로 형성된 러빙천이 덮혀 있는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치.
8. 제5항에서,

   상기 제1 및 제2 러빙 로울러 사이에 위치하도록 설치되는 진공 수단을 더 포함하는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치.
9. 제5항에서,

   상기 각각의 러빙 로울러가 회전하는 방향의 앞쪽에 위치하도록 설치되는 이오나이저를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조용 러빙 장치.