KR20050024267A - 배향막 러빙장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

러빙포(1)의 원주치수는 회전롤(2a)의 원주치수의 반 이하로 설정되고, 러빙롤(2)의 솔기에 의해 생성된 편심불균일성은 육안으로 인지할 수 없게 형성되며, 러빙포(1)의 원주치수가 감소됨으로서, 러빙밀도를 감소시키고 배향막의 마모를 방지한다.

Description

배향막 러빙장치 및 방법 {Orientation Film Rubbing Apparatus and Method }

본 발명은 액정패널용 배향막 러빙장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 횡전계구동방식인 IPS( In-Plane-Switching)형의 액정표시소자기판의 배향막을 러빙하는 배향막 러빙장치 및 그 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시소자기판의 배향막에 액정배향성능을 부여하기 위하여는, 회전 롤(roll) 상에 꿰매어 붙여진 얇은 직물을 권취하여서 된 러빙롤을 사용하여, 러빙롤을 기판의 배향막상에 회전주행시켜 배향막의 표면이 러빙롤의 직물에 의해 마찰되도록 하는 방법으로 러빙과정이 수행된다.

IPS방식의 액정표시소자기판의 러빙처리에 있어서, 후술되는 편심 불규칙성이 육안으로 인식되지 않도록 하기 위하여, 러빙롤이 고속으로 회전되도록 구동된다.

그러나, 러빙롤의 회전속도를 증가함에 의해, 단위 시간당 배향막과 접촉하는 모의 접촉본 수(즉, 러빙밀도)가 증가하고, 따라서, 배향막의 문질러 떨어진 입자들이 표시표면에 재부착되는 것에 기인하는 다양한 문제들을 야기한다. 구체적으로, 표시표면에 부착된 입자들의 크기 변동성, 부착된 입자들의 밀도에 기인한 콘트라스트 불규칙성, 기판들 사이의 입자들 부착에 기인된 갭불균일성 및 입자들에 기인한 이상배향 등에 의해 표시품질의 저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 편심불균일성을 육안으로 인지할 수 없도록 하는 회전속도를 유지 하면서도 배향막의 마모를 억제할 수 있는 액정표시소자 러빙장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정기판의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙장치에 있어서, 러빙롤은 고속으로 회전되도록 유지되고, 러빙포는 그 원주치수 또는 필라멘트 밀도를 규정함에 의해 배향막의 마모를 억제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치를 제공한다.

이 러빙롤과 배향막 사이의 상대이동속도 및 러빙롤의 회전속도는 편심불규칙 피치(pitch)가 1.2 ㎜ 이하가 되도록 선택된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정기판의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙장치에 있어서, 회전롤의 러빙포의 원주치수가 회전롤의 원주치수의 반 이하인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치를 제공한다.

이 러빙포의 원주치수의 하한은 1.2 ㎜ 이다. 이 러빙포는 솔기부분을 제외하고 회전롤의 전체 원주치수에 부착되고, 러빙포의 필라멘트 밀도는 단위 ㎠ 당 10,000 내지 14,000 개의 필라멘트들의 범위에 있다. 이 러빙포의 원주치수는 회전롤의 원주치수의 1/8 내지 1/4 이다. 러빙롤의 회전속도는 분당 1200회전 이상이다. 이 액정소자는 횡전계구동방식 소자구조이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정기판의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙방법에 있어서, 회전롤의 일회전은 러빙포와 배향막이 서로 접촉하지 않는 비접촉시간간격을 가지며, 회전롤에 부착된 러빙포의 원주치수는 러빙포와 배향막이 회전롤의 일회전내에서 접촉하지 않는 비접촉시간간격이 접촉시간간격 보다 길지 않도록 조정되는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙방법을 제공한다.

이 러빙롤과 배향막 사이의 상대이동속도, 러빙롤의 회전속도 및 비접촉시간간격은 편심불규칙 피치(pitch)가 1.2㎜ 이하가 되도록 선택된다.

다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명된다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면들을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 배향막 러빙장치에 있어서, 고속회전을 유지하면서도 러빙밀도를 감소하기 위하여, 러빙포의 원주치수 또는 필라멘트 밀도가 감소된다. 러빙포의 원주치수를 감소함에 의해, 고속회전에 기인한 편심불균일성이 육안 인지가 불가능하게 되도록 되는 한편 러빙롤의 회전당 배향막과 접촉하는 러빙포의 필라멘트 수가 감소한다. 즉, 이것은 러빙밀도가 감소되고, 과도한 러빙밀도로 발생하는 배향막의 손상이 감소되며, 배향막의 손상입자들로부터 발생하는 문제들이 배제되고, 그리고 만족할만한 표시품위의 액정표시소자가 얻어지는 이점들을 가능하게 한다.

특히, 러빙롤에 부착된 러빙포의 원주치수를 러빙롤의 원주치수의 반 이하가 되도록 설정함에 의해, 러빙포는 러빙롤이 장치에 탑재된 상태에서 대체되어 질 수가 있다. 이처름 이것은 보수시간을 단축할 수가 있고 장치의 가동율도 향상시킬 수가 있다.

러빙밀도는 러빙포 필라멘트들의 밀도( 1㎠ 당)를 감소함에 의해 감소될 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다른 러빙장치에 있어서, 고속으로 회전가능한 회전롤(10a)의 전체 주위에 권취되어 있는 러빙포의 필라멘트 밀도는 선행기술의 경우에 비하여 반으로 줄어들고, 이처럼 러빙밀도의 과잉을 억제하면서도 선행기술 배향막러빙장치에서 얻을 수 있는 동일한 이점들을 얻게된다.

도2 및 도3은 본 발명의 완성까지의 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도2에 도시한 바와 같이, 선행기술 러빙방법에 있어서, 러빙롤(10)을 얻기 위하여 회전롤(10a)의 외주상에 2,800개/㎠의 필라멘트밀도를 갖는 러빙포를 권취하고 일 방향으로 움직이는 액정표시기판(12)에 대하여 회전하는 러빙롤을 가압하면서 배향공정이 수행된다. 이 때, 도3에 도시한 바와 같이, 러빙포의 솔기의 존재, 원주밸런스균일성의 결함등에 기인하여 편심불균일성이 생긴다. 이 편심불균일성은 러빙방향에 직교하는 스트립형상으로 나타나고 러빙포의 솔기들과 같은데 기인하여 러빙롤(10)의 회전주기에 동기된 피치(pitch)를 갖는다.

예에 있어서, 러빙공정은 러빙롤을 배향막에 압축하면서 생긴(이하에서는 "닙(nip)"이라 한다) 접촉폭을 약 10㎜로 설정하고, 액정표시기판(12)의 이동속도를 초당 25㎜로 설정하며, 그리고 러빙롤(10)의 회전속도를 선행기술의 500 rpm으로부터 1250rpm의 고속으로 증가함에 의해 수행되었다. 결론적으로, 편심불균일성은 1.2㎜ 이하로 감소되어졌다. 이처름, 편심불균일성 피치를 이 방법으로 감소함에 의해 편심불균일성은 육안으로 인식할 수 없도록 만들어진다는 것을 알 수 있었다.

그러나, 비록 편심불균일성이 육안으로 인식할 수 없도록 만들어진다는 이점을 얻는 것이 가능하지만, 러빙밀도값[즉, 원주치수(㎜) x 회전속도(rpm) / 기판이동속도(㎜/sec.)]이 고속회전에 기인하여 과도하게 되고, 이것은 배향막의 소모를 대량으로 발생시키고 상술한 바와 같은 배향막의 소모입자들의 생성을 가져오는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 배향막 러빙장치에 있어서는, 러빙포의 원주치수 또는 필라멘트 밀도를 감소함에 의해 높은 회전속도를 유지하면서도 러빙밀도가 감소된다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 배향막 러빙장치는 회전롤(10a)의 외주에 부착되고 액정표시소자기판의 배향막을 상술의 러빙포로 러빙하면서 회전가능한 러빙롤을 포함하고, 러빙포의 원주치수를 회전롤(10a)의 원주치수의 반 이하로 감소 시킴에 의해 러빙밀도가 감소된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 회전롤 상에 권취된 러빙포의 필라멘트 밀도(즉, 단위 ㎠ 당 러빙포의 필라멘트들의 수)는 선행기술의 반으로 설정되고, 이 필라멘트밀도로 러빙롤은 배향막을 러빙하기 위하여 고속으로 회전한다.

이 방법에 있어서, 배향막에 있는 편심불균일성은 육안 인지가 되지 않도록 만들어 지며, 또한 배향막의 소모도 회피된다.

도1은 본 발명의 특징을 설명하기 위한 러빙장치의 구성을 보여주는 도면이다. 이 러빙장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 화살표 방향으로 회전 가능한 러빙롤(2)과 회전롤(2a)에 부착되고 회전롤(2a)의 원주치수의 반 이하로 대응하는 원주치수를 갖는 러빙포(1)를 포함하고 있다.

러빙롤(2)이 회전하는 동안, 스테이지(4)가 화살표 방향으로 움직이며, 따라서 액정표시기판(3)의 배향막(5)을 러빙포의 모로 러빙하는 배향막 러빙공정이 수행된다. 이 공정에 있어서, 러빙롤(2)의 러빙포(1)와 배향막이 서로 접촉하지 않는 비접촉시간 및 러빙포(1)가 배향막과 접촉하는 접촉시간은 러빙롤(2)의 일 회전 내에 포함된다. 이 접촉시간은 러빙포의 원주치수로 조정할 수가 있다.

물론, 편심불균일성을 육안 인지가 불가능하도록 하기 위하여, 러빙포(1) 와 배향막 사이의 상대속도, 러빙롤의 회전속도 및 비접촉시간은 편심불균일성 피치가 바람직하게 1.2 ㎜ 이하가 되도록 설정될 수가 있다.

러빙포(1)는 무명제포, 나일론제포, 및 레이온(rayon)제포일 수가 있으며, 레이온제포가 바람직하다. 러빙포(1)의 러빙밀도는 러빙포의 원주치수(길이)로 조정할 수 있다. 러빙포(1)의 취급이 용이하도록, 러빙포(1)의 크기는 회전롤(2a)의 원주치수의 1/4로 설정되고, 따라서 러빙밀도를 감소하고 배향막(5)의 마모를 방지한다.

상술한 바와 같이, 비록 배향막(5)의 마모가 러빙포(1)의 원주치수를 감소함에 의해 억제될 수 있지만, 그렇게 하는 것이 러빙밀도의 감소로 인한 배향규제력을 감소시키는 결과를 초래한다. 이것은 러빙포(1)의 원주치수 감소에 대한 제한이 있다는 것을 의미한다. 러빙포의 원주치수를 러빙롤(2)의 원주치수의 1/8로 설정하여 실험을 해 보았다. 배향막 러빙공정의 조건들은, 1/4원주치수러빙포의 경우에서 처름, 러빙롤의 회전속도는 1,250 rpm로 설정했고, 기판공급속도는 25 ㎜/sec로 설정하였다. 결과적으로, 표시상 현재까지 통상적인 기판의 것과 아무런 차이가 발견되지 않았으며, 러빙에 있어서 실질적인 마모입자도 생기지 아니 하였다. 배향막의 배향규제력의 지표인 배향성지표(Dㅿ)는 엘립토미터(elipthometer)로 측정한 결과 2(deg.) 이상의 값을 얻었다. 또한, 배향규제력도 충분히 실용가능 범위에 있었다. 러빙포원주치수가 감소된 것을 제외하고 동일한 조건에서 또 다른 실험이 이루어 졌는데, 배향규제력의 감소가 관찰되었다.

이 실시예에 있어서, 배향막의 마모를 없애기 위해서, 물론 필라멘트 밀도를 감소함에 의해서 러빙밀도를 감소시킬 수가 있다. 예로서, 러빙밀도를 종래의 28,000 필라멘트/㎠를 10,000 내지 14,000 필라멘트/㎠의 범위로 줄이고, 러빙롤의 회전속도를 1,250 rpm으로 설정하고, 기판공급속도를 25 ㎜/sec.로 설정하고, 그리고 닙(nip)을 약 10 ㎜로 설정하여 배향막 러빙공정을 수행하였다. 이 예에서도, 상술한 러빙포원주치수를 반으로 설정한 경우에서와 마찬가지로, 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이, 과도한 러빙밀도를 줄이기 위하여, 제1실시예에서는 러빙포의 원주치수를 감소 시키고, 제2실시예에서는 필라멘트 밀도를 감소하고 있다.

또한, 본 발명은 IPSqkdtlr 액정표시기판 이외의 TN형 액정표시기판등의 배향막 러빙공정에도 응용할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 구성의 변경이나 다양한 다른 실시예들을 제시할 수가 있을 것이다. 상기에서 설명한 사항 및 첨부도면은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 제공된 것이다. 그러므로, 상술의 기재는 어떤 한정보다는 설명에 관련된 것이다.

도1은 본 발명의 주제를 설명하기 위한 러빙장치의 배열을 보여주는 도면이다.

도2 및 도3은 본 발명의 완성까지의 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 러빙포 2 : 러빙롤

3 : 액정표시기판 4 : 스테이지

5 : 배향막

Claims (10)

1. 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정기판의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙장치에 있어서, 러빙롤은 고속으로 회전되도록 유지되고, 러빙포는 그 원주치수 또는 필라멘트 밀도를 규정함에 의해 배향막의 마모를 억제하도록 구성된 것을 특징으로하는 배향막 러빙장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 러빙롤과 배향막 사이의 상대이동속도 및 러빙롤의 회전속도는 편심불규칙 피치(pitch)가 1.2 ㎜ 이하가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
3. 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정소자의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙장치에 있어서, 회전롤의 러빙포의 원주치수가 회전롤의 원주치수의 반 이하인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 러빙포의 원주치수의 하한은 1.2 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 러빙포는 솔기부분을 제외하고 회전롤의 전체 원주치수에 부착되고, 러빙포의 필라멘트 밀도는 단위 ㎠ 당 10,000 내지 14,000 개의 필라멘트들의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 러빙포의 원주치수는 회전롤의 원주치수의 1/8 내지 1/4 인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 러빙롤의 회전속도는 분당 1200회전 이상인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정기판은 횡전계구동방식 기판구조인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙장치.
9. 회전롤의 외주에 러빙포를 붙여서 얻어진 러빙롤로 액정기판의 배향막을 러빙하기 위한 배향막 러빙방법에 있어서, 회전롤의 일회전은 러빙포와 배향막이 서로 접촉하지 않는 비접촉시간간격을 가지며, 회전롤에 부착된 러빙포의 원주치수는 러빙포와 배향막이 회전롤의 일회전내에서 접촉하지 않는 비접촉시간간격이 접촉시간간격 보다 길지 않도록 조정되는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 러빙롤과 상기 배향막 사이의 상대이동속도, 러빙롤의 회전속도 및 비접촉시간간격은 편심불규칙 피치(pitch)가 1.2㎜ 이하가 되도록 선택되어 지는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙방법.