KR20030035221A - 대면적 기판의 러빙수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 대면적 액정패널을 구성하는 대면적 기판에 러빙공정(Rubbing process)을 진행하는 러빙수단에 관한 것이다.

대면적 기판의 가로방향의 길이와 동일한 러빙롤러에 동일한 크기로 절단된 다수개의 러빙포를 일방향으로 감는다.

상기 절단된 러빙포는 러빙포의 포결에 따라 절단한 것이다.

상기 다수개의 러빙포가 감겨진 러빙롤러(rubbing roller)를 이용하면 대면적 기판에 대해 러빙불량없이 러빙공정을 진행할 수 있다.

Description

대면적 기판의 러빙수단{A means of rubbing a big size substrate}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 대면적 액정패널을 구성하는 대면적 기판을 러빙(rubbing)하는 러빙수단에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상을 표현하게 된다.

상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.

현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD)가 가장 주목받고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 액정표시장치의 구성을 개략적으로 설명한다.

도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(6)와 서브컬러필터(적,녹,청)(8)를 포함한 컬러필터(7)와, 컬러필터 상에 투명한 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부기판(22)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정층(14)이 충진되어 있다.

상기 하부기판(22)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.

상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P)상에 형성되는 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.

액정표시장치는 상기 화소전극(17)상에 위치한 액정층(14)이 상기 박막트랜지스터(T)로 부터 인가된 신호에 의해 배향 되고, 상기 액정층의 배향 정도에 따라 상기 액정층(14)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.

이하, 도 2의 흐름도를 참조하여 전술한 액정표시장치의 제작공정을 개략적으로 설명한다.

도 2는 일반적으로 적용되는 액정셀의 제작 공정을 도시한 흐름 도로써, st1 단계에서는 먼저 하부기판을 준비한다. 상기 하부기판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대 일 대응하여 화소전극이 형성되어 있다.

st2 단계는 상기 하부기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.

상기 배향막 형성은 고분자 박막의 도포와 러빙(Rubbing)공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하고, 하부기판 상의 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 유기 배향막인 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(gap) 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰 패턴은 열 경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.

st4 단계는 스페이서(Spacer)를 산포하는 공정을 나타낸다.

액정 셀의 제조공정에서 상부기판과 하부기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하부기판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 한다.

상기 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러필터 기판인 상부기판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하부기판의 합착공정으로 진행된다(st5).

상부기판과 하부기판의 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.

st6 단계는 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 일반적으로 액정 셀은 대면적의 유리기판에 다수개의 액정 셀을 형성한 후 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이다.

셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 제 1 절단공정인 스크라이브(Scribe)공정(이하,"틈 형성 공정"이라 칭함)과 힘을 가해 절단하는 제 2 절단공정인 브레이크(Break) 공정(이하,"절단공정"이라 칭함)으로 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.

전술한 바와 같은 방법으로 액정표시장치를 제작할 수 있으며, 전술한 러빙공정 중 현 공정에서는 기판 사이즈에 러빙포가 대응하기 때문에 문제가 되지 않지만 기판 사이즈가 클수록 러빙포의 사이즈에 한계가 있기 때문에, 러빙포 제작 과정에서 포결의 수직으로 절단하여 사이즈를 맞추려 하고 있지만, 절단시에 절단면에 발생하는 포결의 불균일성으로 인해 러빙 스크래치(rubbing scratch)가 발생하는 문제점이 있다.

이하, 도 3과 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 기판과 러빙포를 감은 러빙롤러(rubbing roller)를 도시한 도면이고, 도 4는 러빙포를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 러빙공정은 러빙포(30)가 감긴 러빙롤러(32)를 배향막(40)이 도포된 기판(22)의 상부에서 일 방향(24)으로 움직이면서 진행되며, 상기 러빙포(30)의 표면형상에 의해 상기 배향막(40)의 표면에 소정의 각을 가지는 미세한 홈(미도시)이 형성되도록 함으로써 진행된다.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 현재 사용되는 러빙포(30)의 크기는 도시한 바와 같이 대면적 기판에 사용하기에 그 가로방향(Ⅰ-Ⅰ절단방향)으로의 길이가 짧다. 이를 해결하기 위해 상기 러빙포(30)를 세로방향(Ⅱ-Ⅱ절단방향)으로 잘라서, 상기 세로방향(Ⅱ-Ⅱ절단방향)으로 러빙롤러(32)를 감아 사용하는 방법을 생각해 볼 수 있으나, 이와 같이 하면 포결(가로방향)의 수직으로 절단되기 때문에 절단시에 포결의 불균일성을 초래하게 된다.

상기 포결이 불균일해진 절단면(Ⅱ-Ⅱ절단방향)이 롤러에 감겨지게 되므로 오히려 기판의 표면에 러빙 스크래치가 발생하는 문제를 남길 뿐이다.

상기 러빙 스크래치는 액정의 배향불량을 유발하기 때문에 액정패널의 화질을 저하하는 원인이 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 면포(cotton)를 사용할 수 있으며, 상기 면포를 사용할 시에는 사이즈의 대응은 가능하지만 면에 의한 이물 발생이 존재하기 때문에, 현재에는 면을 사용하지 않는다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 안출된 것으로, 대면적 기판에 정의된 패널면 수에 따라 러빙포를 분할하여, 분할된 러빙포를 단일한 러빙롤러에 평행하게 감아 러빙공정을 진행하는 방법을 제안한다.

이와 같이 하면, 대면적 기판에 러빙불량 없이 러빙공정을 진행할 수 있다.

도 1은 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 액정표시장치를 제작하는 순서를 나타낸 흐름도이고,

도 3은 종래에 따른 러빙수단과 기판을 도시한 도면이고,

도 4는 러빙포를 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 러빙포를 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 러빙포가 감겨진 러빙롤러를 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명에 따른 러빙수단과, 러빙수단에 의해 러빙공정이 진행된 대면적 기판을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

102 : 절단된 러빙포 104 : 러빙롤러

200 : 기판 202 : 절단선

204 : 러빙수단 206 : 배향막

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 러빙수단은 1m×1m이상의 대면적 기판의 가로방향과 동일한 크기를 가지는 회전롤러와; 상기 회전롤러에 일 방향으로 감긴 소정면적의 다수의 러빙포를 포함한다.

이때, 상기 다수의 러빙포는 일정한 가로길이와 세로길이를 가지고 제작된 대면적의 러빙포를 포결의 방향으로 절단하여 제작한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

-- 실시예--

본 발명의 특징은 현재 제작되고 있는 소정 면적의 러빙포를 포결의 방향으로 즉, 러빙포의 가로방향으로 분리하여 이를 각각 단일한 러빙롤러에 서로 평행하게 감아 대면적 기판에 러빙공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 러빙포와, 상기 러빙포를 감은 러빙롤러(rubbing roller)를 도시한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 현재 제작되고 있는 대면적의 러빙포(100)를 포결을 따라 즉, 러빙포의 가로방향으로 잘라 동일한 면적의 러빙포(102)를 다수개 제작한다.

예를 들어, 1000 ×1200의 기판사이즈에 18.1인치가 3 ×3으로 배열되어 있다면 상기 러빙포를 3분할 하면 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 분할된 러빙포(102)를 러빙롤러(104)에 일 향으로 감는다.

이때, 상기 러빙롤러(104)에 감겨진 러빙포와 러빙포 사이(D)는 대면적 유리기판(미도시)의 더미영역에 대응되기 때문에 러빙공정을 진행함에 있어서 아무런 문제가 없다.

이하, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 전술한 바와 같은 러빙포가 감겨진 러빙롤러와 이를 이용하여 러빙공정이 진행된 기판을 도시한 도면이다.

대면적 기판(200)은 다수의 공정이 진행된 후 원하는 사이즈의 액정패널로 제작하기 위해 절단되는 과정을 거치게 된다.

이때, 절단선(202)이 위치하는 영역은 액정패널의 실제 사이즈에 포함되지 않는 더미영역(dummy area)(E)이며, 상기 러빙포와 러빙포(102)의 사이의 영역(D)은 상기 더미영역(E)과 대응하여 위치하게 된다.

도시한 바와 같이, 상기 본 발명에 따른 러빙수단(러빙포(102)가 감겨진 러빙롤러(104))(204)을 이용하여 배향막(206)이 도포된 기판(200)의 표면에 러빙공정을 진행하게 되면 상기 러빙포와 러빙포(102)사이의 영역만큼 기판(200)에는 일 방향으로 러빙이 진행되지 않은 영역(E)이 존재하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 러빙되지 않은 영역(E)은 대면적 기판(200)내에서는 더미(dummy)영역이므로 절단된 액정패널에서는 실제로 보이지 않는 영역이다.

따라서 액정패널을 제작하는데는 아무런 문제가 없다.

전술한 바와 같이 제작된 러빙수단을 이용하면 1m ×1m 이상의 대면적 기판에 러빙불량 없이 러빙공정을 수행하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 러빙수단은 대면적 기판을 러빙하는 공정중 기판의 표면에 러빙 스크래치와 같은 러빙불량이 발생하지 않아 액정패널의 불량을 줄일 수 있기 때문에 제품의 수율을 개선할 수 있다.

Claims (2)

1m×1m이상의 대면적 기판의 가로방향과 동일한 크기를 가지는 회전롤러와;

상기 회전롤러에 일 방향으로 감긴 소정면적의 다수의 러빙포를

포함하는 러빙수단.

제 1 항에 있어서,

상기 다수의 러빙포는 일정한 가로길이와 세로길이를 가지고 제작된 대면적의 러빙포를 포결의 방향으로 절단하여 제작한 러빙수단.