KR20020088203A

KR20020088203A - 러빙 장치

Info

Publication number: KR20020088203A
Application number: KR1020010027219A
Authority: KR
Inventors: 김성렬
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-27

Abstract

본 발명의 액정 표시 장치에서 사용되는 러빙 장치에 관한 것이다.

러빙 장치에서 러빙롤의 편심 및 러빙 테이블의 평탄도는 러빙 공정의 중요한 요소이나, 종래의 러빙 장치에서는 러빙롤의 편심을 측정하는 장치가 없으며, 러빙 테이블의 평탄도를 측정하기 위해서는 다이얼게이지를 장착하여 측정 후 탈착하는 과정이 필요하므로 공정이 복잡해진다.

본 발명에서는 러빙헤드에 일정 간격을 가지는 레이저 센서를 부착하여 레이저 센서에서 나온 빛이 대상물에서 반사되어 들어오는 것을 측정함으로써, 간단하게 러빙롤의 편심 및 러빙 테이블의 평탄도를 측정할 수 있다. 이러한 장치는 러빙 공정 중에도 러빙롤의 편심을 측정할 수 있으며, 신뢰성이 매우 높다.

Description

러빙 장치{rubbing apparatus}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 제작에 이용되는 러빙 장치에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 그 중 색 재현성 등이 우수한 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 활발하게 개발되고 있다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 일반적인 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 투명한 제 1 기판(10) 위에 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(21)이 형성되어 있고, 그 위에 실리콘 질화막(SiN_x)이나 실리콘 산화막(SiO₂)으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 전극(21)을 덮고 있다. 게이트 전극(21) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(41)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(51, 52)이 형성되어 있다.

오믹 콘택층(51, 52) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 및드레인 전극(61, 62)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 게이트 전극(21)과 함께 박막 트랜지스터(T)를 이룬다.

도시하지 않았지만, 게이트 전극(21)은 게이트 배선과 연결되어 있고, 소스 전극(61)은 데이터 배선과 연결되어 있으며, 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 직교하여 화소 영역을 정의한다.

이어, 소스 및 드레인 전극(61, 62) 위에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호층(70)이 형성되어 있으며, 보호층(70)은 드레인 전극(62)을 드러내는 콘택홀(71)을 가진다.

보호층(70) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(81)이 형성되어 있고, 화소 전극(81)은 콘택홀(71)을 통해 드레인 전극(62)과 연결되어 있다.

화소 전극(81) 상부에는 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 1 배향막(91)이 형성되어 있다.

한편, 제 1 기판(10) 상부에는 제 1 기판(10)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있으며 투명한 제 2 기판(110)이 배치되어 있다.

제 2 기판(110) 하부의 박막 트랜지스터(T)와 대응되는 부분에는 블랙 매트릭스(120)가 형성되어 있는데, 도시하지 않았지만 블랙 매트릭스(120)는 화소 전극(81) 이외의 부분도 덮고 있다. 블랙 매트릭스(120) 하부에는 컬러필터(130)가 형성되어 있으며, 컬러필터(130)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 세 가지 색이 순차적으로 반복되어 있고, 하나의 색이 하나의 화소 영역에 대응된다. 다음,컬러필터(130) 하부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(140)이 형성되어 있으며, 공통 전극(140) 하부에는 폴리이미드와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 2 배향막(150)이 형성되어 있다.

그리고, 제 1 배향막(91)과 제 2 배향막(150) 사이에는 액정층(200)이 주입되어 있다.

이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터와 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터와 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정, 그리고 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 그리고 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(liquid crystal cell) 공정에 의해 형성된다.

이하, 액정 표시 장치의 액정 셀 제조 공정에 대하여 첨부한 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 일반적인 액정 셀 제조 공정을 도시한 흐름도이다.

먼저, 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터를 포함하는 컬러필터 기판을 준비한다(st1).

박막 트랜지스터 기판은 박막을 증착하고 패터닝하는 과정을 여러 회 반복함으로써 형성되는데, 박막의 패터닝시 사용되는 마스크의 수가 공정수를 대표하며, 현재 마스크 수를 감소시켜 제조 비용을 줄이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

컬러필터 기판은 화소 영역 이외의 부분에서 빛샘이 발생하는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터 및 공통 전극을 순차적으로형성함으로써 이루어진다. 컬러필터는 염색법, 인쇄법, 안료 분산법, 전착법 등에 의해 형성되는데, 현재 컬러 필터 형성에 사용되는 보편적인 방법은 안료 분산법이다.

이어, 각 기판에 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막을 형성한다(st2).

배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다. 일반적으로 배향막에는 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 배향막을 배열시키는 방법으로는 러빙 방법이 이용된다. 러빙 방법은 러빙포를 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것으로, 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 배향이 안정하며 프리틸트각(pretilt angle)의 제어가 용이한 장점이 있다.

한편, 최근에는 편광된 빛을 이용하여 배향하는 광배향 방법이 개발되어 사용되고 있다.

다음, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 씰 패턴(seal pattern)을 형성하는데(st3), 씰 패턴은 화상이 표현되는 영역의 외곽에 위치하며, 액정 주입을 위한 갭을 형성하고 주입된 액정의 누설을 방지하는 역할을 한다.

씰 패턴은 열경화성 수지를 일정한 패턴으로 형성함으로써 이루어지며, 씰 패턴 형성 방법으로는 스크린 마스크(screen mask)를 이용한 스크린 인쇄법과 디스펜서를 이용한 씰 디스펜서(dispenser)법이 있다. 현재 공정의 편의성이 큰 스크린 인쇄법이 주로 사용되고 있으나, 마스크와 배향막의 접촉에 의한 불량 유발과 기판의 크기가 커짐에 따라 스크린 마스크의 대응이 어려운 단점이 있어 점차 씰 디스펜서법으로 변경이 이루어지고 있다.

이어, 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이의 간격을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 일정한 크기의 스페이서를 산포한다(st4). 스페이서의 산포 방식은 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있으며, 건식 산포는 정전기를 이용하는 정전 산포법과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포법으로 나뉘는데, 액정 표시 장치는 정전기에 취약한 구조를 가지므로 제전 산포법이 많이 사용된다.

다음, 액정 표시 장치의 두 기판 즉, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 배치하고 씰 패턴을 가압경화하여 합착한다(st5). 이때, 각 기판의 배향막이 마주 대하며, 화소 전극과 컬러필터가 일대일 대응하도록 배치한다.

다음, 두 기판을 각각의 셀로 절단하여 분리한다(st6). 일반적으로 액정 표시 장치는 한 장의 기판 상에 하나의 액정 표시 장치가 될 셀을 다수 개 형성하고 각 셀로 분리함으로써, 제조 효율을 향상시키고 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

셀 절단 공정은 유리 기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜(pen)으로 유리 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(scribe) 공정과 힘을 가하여 절단하는 브레이크(break) 공정으로 이루어진다.

이어, 두 기판의 배향막 사이에 액정을 주입한다(st7). 액정의 주입은 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 주로 이용된다. 여기서 셀 내부에 액정이 주입되었을 때, 액정 속의 미세한 공기 방울에 의해 셀 내부에서 기포가 형성되어 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 액정을 장시간 진공에 방치하여 기포를 제거하는 탈포 과정이 필요하다.

액정의 주입이 완료되면 셀의 주입구에서 액정이 흘러나오지 않도록 주입구를 봉합한다. 보통 디스펜서를 이용하여 주입구에 자외선 경화 수지를 도포한 후, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 주입구를 막아준다.

다음, 이러한 방법으로 형성된 액정 셀의 외측에 각각 편광판을 부착한 후 구동회로를 연결하면 액정 표시 장치가 완성된다(st8).

이와 같이 액정 표시 장치를 제조하는데 있어서, 배향막의 러빙에 사용되는 장치에 대하여 이하에서 설명한다.

도 3은 종래의 러빙 장치에 대한 정면도이고, 도 4는 측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 러빙 장치는 양단에 지지대(220)를 가지는 러빙헤드(rubbing head)(210)가 있고, 러빙헤드(210) 하부에는 지지대(220)에 의해 지탱되는 러빙롤(230)이 위치한다. 러빙롤(230)은 러빙포(240)로 둘러싸여 있으며, 러빙헤드(210)의 일측에는 러빙롤(230)을 동작시키기 위한 모터(250)가 위치한다.

따라서, 모터(250)에 의해 러빙롤(230)이 회전하여 러빙포(240)가 배향막이 형성된 기판의 표면을 문지르므로써 러빙이 이루어진다.

이때, 러빙롤의 편심이 발생할 경우 러빙이 균일하지 못하므로, 러빙롤의 편심이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다. 그러나, 이러한 러빙 장치에서는 러빙롤의 편심을 측정할 수 있는 도구가 없기 때문에, 러빙롤을 정확하게 제어하기 어려워 불량이 발생하기 쉽다. 또한, 러빙되는 기판의 표면은 단차가 있기 때문에, 러빙 공정 중 러빙롤의 편심이 발생할 수도 있으므로 불량이 발생될 확률은 더욱 높다.

한편, 러빙 공정에서는 러빙롤의 편심뿐만 아니라 러빙될 기판이 안치되는 러빙 테이블과 러빙롤과의 평탄도 또한 중요하다. 따라서, 정기적으로 러빙 테이블의 평탄도를 측정해야 한다. 이러한 러빙 테이블의 평탄도 측정방법에 대하여 도 5에 도시하였다. 여기서, 러빙 테이블의 평탄도를 측정하기 위해 도 3의 러빙헤드 하부의 러빙롤은 제거한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 러빙될 기판이 안치되는 러빙 테이블(310) 위에 일정 간격을 가지고 러빙헤드(320)를 배치한다. 러빙헤드(320)의 길이 방향으로 자성을 가지는 선형이동가이드(linear motion guide ; 330)를 배치하고, 선형이동가이드(330)에 고정 홀더(350)를 이용하여 다이얼게이지(dial gauge)(340)를 부착한다. 여기서, 다이얼게이지(340)는 선형이동가이드(330)를 따라 위치를 이동시킬 수 있도록 되어 있으며, 다이얼 게이지(340)의 끝부분이 러빙 테이블(310)과 접촉하도록 한다. 한편, 러빙헤드(320)의 일측에는 모터(360)가 위치한다.

먼저, 러빙 테이블(310)의 어느 한쪽에서 다이얼게이지(340)의 눈금 변화를 측정한 후, 다이얼게이지(340)를 이동시켜 또 다른 위치에서 다이얼게이지(340)의 눈금 변화를 측정한다. 이어, 러빙헤드(320)를 러빙 테이블(310) 상의 다른 위치로 이동시켜 같은 방법으로 다이얼게이지(340)의 눈금 변화를 측정함으로써, 러빙 테이블(310)의 평탄도를 조절할 수 있다.

이와 같이 러빙 테이블의 평탄도를 측정하기 위해서는 다이얼게이지의 장착과 탈착 과정이 필요하며, 다이얼게이지를 이동시켜 측정하므로 공정이 복잡하게 된다.

또한, 다이얼게이지의 측정단위가 0.001 mm인데, 눈짐작으로 눈금 변화를 측정하므로 측정 오차가 생겨, 러빙시 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 러빙롤의 편심을 측정할 수 있는 러빙 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 러빙 테이블의 평탄도를 측정할 수 있는 러빙 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면을 도시한 도면.

도 2는 일반적인 액정 셀의 제조 과정을 도시한 흐름도.

도 3은 종래의 러빙 장치에 대한 정면도.

도 4는 종래의 러빙 장치에 대한 측면도.

도 5는 종래의 러빙 장치를 이용한 러빙 테이블의 평탄도 측정을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 러빙 장치에 대한 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 러빙 장치에 대한 측면도.

도 8은 본 발명에 따른 러빙 장치를 이용한 러빙 테이블의 평탄도 측정을 도시한 도면.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 러빙 장치는 양단에 지지대를 가지는 러빙헤드와, 러빙헤드의 하부에 위치하며 지지대에 의해 지탱되는 러빙롤, 러빙롤을 동작시키며 러빙헤드의 일측에 위치하는 모터, 그리고 러빙헤드에 일정간격을 가지고 부착되어 있는 적어도 둘 이상의 레이저 센서 및 레이저 센서와 연결되어 있는 측정 시스템을 포함한다.

여기서, 레이저 센서는 셋으로 이루어질 수 있으며, 이러한 레이저 센서는발광부와 수광부로 이루어진다.

이와 같이, 본 발명에서는 러빙헤드에 부착되어 있는 레이저 센서를 이용하여 러빙롤의 편심을 측정하고 러빙 테이블의 평탄도를 측정함으로써 러빙 불량을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 러빙 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 러빙 장치를 도시한 것으로서, 도 6은 정면도를, 도 7은 측면도를 도시한 것이다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 러빙 장치는 양단에 지지대(420)를 가지는 러빙헤드(410)가 있고, 러빙헤드(410) 하부에는 지지대(420)에 의해 지탱되는 러빙롤(430)이 위치한다. 러빙롤(430)은 러빙포(440)로 둘러싸여 있으며, 러빙헤드(410)의 일측에는 러빙롤(430)을 동작시키기 위한 모터(450)가 위치한다. 러빙헤드(410)의 정면에는 일정간격을 가지고 센서 홀더(460)에 의해 레이저 센서(470)가 러빙헤드(410)에 부착되어 있다. 레이저 센서(470)는 이동가능하도록 이루어져 있으며, 각각의 레이저 센서(470)는 컴퓨터로 이루어진 측정 시스템(480)과 연결되어 있다. 또한, 레이저 센서(470)는 레이저광을 발사하고 받아들이는 발광부와 수광부를 가진다.

따라서, 본 발명에 따른 러빙 장치에서는 레이저 센서(470)의 발광부에서 나온 레이저광이 대상물에 도달 후, 반사되어 수광부로 들어오는 것을 감지하여 측정 시스템(480)에 기록한다. 이와 같이 기록된 데이터를 각 위치별로 비교함으로써,러빙롤(430)의 편심을 측정할 수 있다.

이때, 중앙의 제 2 레이저 센서(470)는 러빙롤의 편심 측정에는 이용하지 않는다.

이와 같이 본 발명에서는 레이저 센서를 이용하여 러빙롤의 편심을 측정할 수 있으며, 러빙 공정 중에도 러빙롤의 편심을 측정할 수 있으므로 러빙 불량을 방지할 수 있다.

한편, 이러한 러빙 장치를 이용하여 러빙 테이블의 평탄도를 측정하는 방법에 대하여 도 8 및 도 9에 도시하는데, 도 8은 정면에서 본 것을 도시한 것이고, 도 9는 위에서 본 평면도이다.

러빙 테이블의 평탄도 측정 방법은 러빙롤의 편심 측정과 같다. 러빙 테이블(490)의 어느 한 부분에 레이저 센서(470)를 가지는 러빙헤드(410)를 배치하는데, 여기서도 러빙롤은 제거한다. 이어, 레이저 센서(470)의 발광부로부터 나온 레이저광이 러빙 테이블(490)에서 반사되어 다시 레이저 센서(470)의 수광부로 들어가게 되는 것을 측정 시스템(480)에 기록한다. 이때에는 중앙의 제 2 레이저 센서(470)도 이용한다. 이어, 도 9에 도시한 바와 같이, 러빙롤(410)을 러빙 테이블(490) 상의 다른 위치로 이동시켜 같은 방법으로 측정함으로써, 러빙 테이블(490) 상의 모든 영역에 대하여 측정 데이터를 얻는다. 따라서, 러빙 테이블(490)의 평탄도를 측정한다.

이와 같은 러빙 장치를 이용한 러빙 테이블의 평탄도 측정 방법에서는, 별도의 측정 장치를 장착하는 과정이 필요하지 않으므로 측정 시간을 단축시킬 수 있으며, 정확한 데이터의 측정이 가능하므로 신뢰성이 높다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

본 발명에 따른 러빙 장치에서는 레이저 센서를 러빙헤드에 부착하여 러빙롤의 편심을 측정할 수 있으며, 이러한 러빙롤의 편심을 러빙 공정 중에도 측정할 수 있으므로 균일한 러빙을 할 수 있다.

또한, 레이저 센서를 이용하여 러빙 테이블의 평탄도도 측정할 수 있으므로 러빙 테이블에 의한 러빙 불량을 방지할 수 있고, 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims

양단에 지지대를 가지는 러빙헤드와;

상기 러빙헤드의 하부에 위치하며 상기 지지대에 의해 지탱되는 러빙롤과;

상기 러빙롤을 동작시키며 상기 러빙헤드의 일측에 위치하는 모터와;

상기 러빙헤드에 일정간격을 가지고 부착되어 있는 적어도 둘 이상의 레이저 센서와;

상기 레이저 센서와 연결되어 있는 측정 시스템

을 포함하는 러빙 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 센서는 셋으로 이루어진 것을 특징으로 하는 러빙 장치.
제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 센서는 발광부와 수광부로 이루어지는 러빙 장치.