KR20070029422A - 액정표시장치의 배향막 러빙장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 배향막 러빙장치에 관한 것으로, 특히 기판 러빙축이 미세하게 틀어지는 것을 방지하기 위한 배향막 러빙장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 배향막 러빙공정 시 기판이 위치하게 되는 스테이지에 상기 기판의 틀어짐을 방지할 수 있는 다양한 수단을 제시함으로써, 상기 기판 러빙축의 틀어짐으로 인해 발생되는 명암비(Contrast ratio) 감소 문제를 해결하는 효과가 있다.
배향막 러빙장치, 배향축, 센서, 카메라, 액정표시장치

Description

액정표시장치의 배향막 러빙장치{Rubbing device of an alignment layer for liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서를 도시한 흐름도.
도 2는 일반적인 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 러빙롤의 진행방향과 상기 스테이지 상에 위치하는 기판의 러빙축이 미세하게 틀어진 경우를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도.
도 5는 도 4의 스테이지 상에 구성된 센서의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 도 4의 조절기구물을 개략적으로 도시한 도면.
도 7는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도.
도 8은 도 7의 스테이지 상에 구성된 마크의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 스테이지 113 : 러빙롤
115 : 러빙포 117 : 지지대
119 : 각도조절기 121 : 기판
123 : 센서 125 : 조절기구물
본 발명은 액정표시장치의 배향막 러빙장치에 관한 것으로, 특히 기판 러빙축이 미세하게 틀어지는 것을 방지하기 위한 배향막 러빙장치에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보단말기기 등의 모니터에 주로 이용되어 오고 있으나, CRT 자체의 큰 무게나 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화의 장점을 갖고 있는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 그 수요가 점차 증가하고 있다. 때문에 소형화, 경량화를 위한 액정표시장치용 패널의 구동용 반도체칩의 실장에 새로운 기술이 적극적으로 도입되고 있는 실정이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도이다.
제 1 단계(st 1)는, 컬러필터기판인 상부기판과 어레이기판인 하부기판을 각각 준비하는 단계이다.
상기 어레이기판에는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와 전극역할을 하는 화소전극이 형성되어 있다.
상기 컬러필터기판에는 어레이기판의 화소전극과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층이 형성되어 있고, 컬러필터층의 컬러별 경계부에는 비화소영역을 가리기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다.
또한, 컬러필터층 및 블랙매트릭스의 하부에는 액정층에 전압을 인가하는 공통전극이 형성되어 있다.
제 2 단계(st 2)는, 상기 컬러필터 및 어레이기판 상의 이물질을 제거하기 위한 세정공정이다.
제 3 단계(st 3)은, 상기 컬러필터기판 및 어레이기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.
상기 액정표시장치는 액정의 전기광학적 효과를 이용한 것이고, 이러한 전기광학효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되며, 상기 액정의 분자배열에 대한 제어는 액정표시장치에서의 화상표시 품위를 안정화하는 데 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 액정 분자의 초기 배열을 고르게 하기 위해서 배향 공정을 진행하게 된다.
배향공정은 크게 배향막을 기판에 형성하는 배향막 인쇄 공정과, 상기 기판 상에 형성된 배향막의 표면에 일정방향으로 방향성을 갖는 고분자 사슬이 형성되도록 하는 배향막 표면 처리 공정으로 나눌 수 있다.
배향막 인쇄공정은 어레이기판 또는 컬러필터기판 전면에 배향막으로 주로 이용되는 고분자 물질인 폴리이미드(Polyimide)를 일정한 두께로 형성하는 것이다.
이후, 상기 배향막이 형성된 기판을 건조로 및 경화로 내에서 각각 적정시간 유지시킴으로써, 상기 배향막 내의 수분을 제거하고 적당한 경도를 유지할 수 있도록 경화시킨다.
다음, 상기 경화된 배향막 표면에 일정한 방향성을 갖는 고분자 사슬을 형성하기 위해 배향막의 표면처리를 실시하게 되는데, 상기 배향막 표면 처리공정은 통상적으로 러빙에 의해 진행되고 있다.
제 4 단계(st 4)는, 씰패턴을 인쇄 및 스페이서 산포하는 단계이다.
액정셀에서 씰패턴은 액정주입을 위한 셀갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 하며 또한, 상기 컬러필터기판과 어레이기판 사이의 셀갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서를 산포하게 된다.
제 5 단계(st 5)는, 상기 스페이서 산포공정이 끝나면, 컬러필터기판과 어레이기판의 합착공정을 진행한다.
제 6 단계(st 6)는, 상기 제작된 액정셀을 단위 액정셀로 절단하는 공정이다.
일반적으로 액정셀은 대면적의 유리기판에 다수개의 액정셀을 형성한 후 각각 하나의 액정셀로 분리하게 된다.
제 7 단계(st 7)는, 액정셀에 액정을 주입하고, 액정주입구를 봉지하는 단계이다.
도 2는 일반적인 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 배향막 러빙장치는 기판(21)을 위치시키는 스테이지(11), 러빙포(15)가 부착된 러빙롤(13)과, 상기 러빙롤(13)를 지지해주는 지지대(17), 그리고 상기 러빙롤(13)의 방향을 조절하는 각도조절기(19)로 구성된다.
상기 스테이지(11) 위에 배향막(미도시)이 형성된 기판(21)을 위치시키면 러빙포(15)가 감겨진 러빙롤(13)이 상기 기판(21)과 일정한 갭(gap)을 유지하며 위치하게 된다.
다음으로 상기 러빙롤(13)을 상기 러빙롤(13)의 각도조절기(19)를 통해 상기 기판(21)과 평행한 각도가 되도록 조절하고 나면, 상기 러빙롤(13)이 고속 회전을 하게 되는데 이때, 상기 러빙롤(13) 표면에 부착된 러빙포(15)가 상기 기판(21)상의 배향막에 접촉하며 상기 배향막 표면을 마찰시킴으로써, 상기 배향막의 표면에 배향패턴을 형성하게 된다.
상기 배향막의 표면에 형성되는 배향패턴은 기판(21)의 넓은 면적에 균일하게 형성시켜야만, 균일한 디스플레이 특성을 갖게 된다.
그러나, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 러빙롤(도 2의 13)의 진행방향과 상기 스테이지(11) 상에 위치하는 기판(21)의 러빙축이 미세하게 틀어져 버리는 경우가 발생하게 된다.
이는, 상기 기판(21)을 스테이지(11)로 옮기는 로봇이 상기 기판(21)을 스테 이지(11) 상에 정확하게 90ㅀ로 놓지 않는 경우가 있기 때문에, 상기 각도조절기(도 2의 19)를 통해 러빙롤(도 2의 13)의 진행방향을 조절하지만, 이는 수동으로 조절해야 하기 때문에 상기 스테이지(11) 상에 위치하는 기판(21)과 러빙축이 미세하게 틀어져 버리게 된다.
이로 인하여, 상기 컬러필터 및 어레이기판의 러빙공정 후 상기 두 기판을 합착하게 되면, 액정셀 내의 액정 전체 방향자가 틀어지게 된다. 이러한 액정 방향자의 틀어짐은 편광판 부착 후 패널을 구동할 때에 빛샘이 발생되어 액정표시장치의 명암비(Contrast ratio : CR)를 감소시키게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배향막 러빙 공정 시 스테이지 상에 위치하는 기판의 러빙축이 틀어지지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 배향막이 도포된 기판이 탑재되어 일방향으로 전진하며, 센서가 구성된 스테이지와; 상기 스테이지의 양측으로 구성되며, 상기 기판을 지지하는 조절기구물과; 상기 스테이지의 상부에 소정 간격 이격되도록 형성되며, 러빙포가 부착된 러빙롤과; 상기 스테이지 상에 구성된 센서는 상기 스테이지 상에 위치하는 기판의 각 모서리와 일치하도록 구성하는 것 을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치를 제공한다.
상기 러빙롤은 러빙포와, 러빙롤을 지지해주는 지지대와, 러빙롤의 방향을 조절하는 각도조절기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 센서는 수광부와 발광부를 모두 갖고 있는 멀티센서인 것을 특징으로 한다.
상기 센서는 상기 기판에 반사되는 특정파장대의 빛을 발산하는 것을 특징으로 하며, 상기 조절기구물은 지지대와 손잡이로 구성되며, 기판 상에서 일방향으로만 움직이는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이지 상에 센서 외에 마크(Mark)를 형성하고, 상기 스테이지 상부에 일정간격 이격되게 카메라를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
배향막이 도포된 기판의 각 모서리를 스테이지 상에 구성되며, 수광부와 발광부를 포함하는 센서에 맞춰 위치시키는 단계와; 상기 센서에서 특정파장대의 빛을 발산시켜, 상기 기판의 각 모서리가 상기 스테이지 상에 정확히 위치하였는지 확인하는 단계와; 상기 스테이지 상에 러빙포가 감겨진 러빙롤을 일정간격 이격하게 위치시키는 단계와; 상기 러빙롤을 각도조절기를 통해 상기 스테이지 상에 위치한 기판과 평행한 각도가 되도록 조절하는 단계와; 상기 러빙롤을 회전시키며, 상기 스테이지를 상기 러빙롤을 향해 전진시키는 단계와; 상기 회전하는 러빙롤의 러빙포를 상기 스테이지 상에 위치한 기판의 배향막에 접촉시켜, 배향패턴을 형성하는 단계를 포함하는 배향막 러빙 공정을 제공한다.
상기 센서의 발광부에서 발산된 빛이 상기 기판에 반사되어 상기 센서의 수광부로 인식되면, 상기 기판은 상기 스테이지 상에 90°로 정확하게 위치한 것을 특 징으로 하며, 상기 센서의 발광부에서 발산된 빛이 상기 센서의 수광부로 인식되지 않게 되면, 상기 스테이지 상에 위치한 상기 기판은 90°가 되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이지 상에 상기 기판이 90°로 위치하지 않은 경우, 상기 스테이지 상에 구성된 조절기구물을 통해 상기 기판을 정확히 90°가 되도록 위치시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 스테이지 상에 상기 기판을 정확히 위치시키는 단계에서, 상기 스테이지 상에 센서 외에 마크를 구성하고, 상기 스테이지 상부에 표시부와 연결된 카메라를 구비하여, 상기 기판의 각 모서리를 상기 마크와 일치시켜 이를 카메라를 통해 확인하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 배향막 러빙장치는 기판(121)을 위치시키는 스테이지(111), 러빙포(115)가 부착된 러빙롤(113)과, 상기 러빙롤(113)를 지지해주는 지지대(117), 그리고 상기 러빙롤(113)의 방향을 조절하는 각도조절기(119)를 포함한다.
또한, 상기 배향막 러빙장치는 기판(121)이 정위치에 놓였는지를 확인하기 위한 센서(123)를 더욱 포함한다.
또한, 상기 기판(121)의 양측으로는 상기 기판(121)이 스테이지(111) 상에 정확히 위치하도록 도와주는 조절기구물(125)을 구성한다.
전술한 바와 같이 구성된 배향막 러빙장치를 통해 상기 기판(121) 상에 배향막 러빙공정을 진행하게 된다.
상기 배향막(미도시)이 형성된 기판(121)을 상기 스테이지(111) 상에 위치시키고 이때, 상기 스테이지(111) 상에 구성된 센서(123)를 통해 상기 기판(121)이 정확히 90°로 위치하게 되는지 확인한다.
즉, 상기 센서(123)의 발광부에서 발산된 빛이 상기 기판(121)의 각 모서리에 의해 반사되어 다시 상기 센서(123)의 수광부로 인식되어 지면, 상기 기판(121)은 상기 스테이지(111) 상에 정확하게 90°로 위치한 것이다.
이때, 상기 센서(123)에서는 상기 기판(121)에 반사되는 특정파장대의 빛이 발산되며, 상기 센서(123)는 수광부와 발광부를 동시에 갖고 있는 멀티(Multi)센서를 사용한다.
단, 상기 센서(123)의 수광부에 아무런 신호도 인식되지 않으면 상기 스테이지(111)상에 위치하는 기판(121)은 정확한 위치에 놓인 것이 아닌 것을 알 수 있게 된다.
이때, 상기 스테이지(111)의 양측에 구성된 조절기구물(125)을 통해 상기 기판(121)의 위치를 조절한 다음, 상기 센서(123)를 통해 다시 한번 상기 기판(121)이 상기 스테이지(111) 상에 정확하게 위치하였는지 확인한다.
상기 기판(121)이 스테이지(111) 상에 정확하게 위치한 다음, 상기 러빙포(115)가 감겨진 러빙롤(113)이 상기 기판(121)과 일정한 갭(gap)을 유지하며 위치시킨다.
다음으로 상기 러빙롤(113)을 상기 러빙롤(113)의 각도조절기(119)를 통해 상기 기판(121)과 평행한 각도가 되도록 조절하고 나면, 상기 러빙롤(113)이 고속 회전을 하게 되는데 이때, 상기 러빙롤(113) 표면에 부착된 러빙포(115)가 상기 기판(121)상의 배향막에 접촉하며 상기 배향막 표면을 마찰시킴으로써, 상기 배향막의 표면에 배향 패턴을 형성하게 된다.
더욱 정확히는 상기 고속 회전하는 러빙롤(113)의 표면에 부착된 러빙포(115)가 상기 기판(121)과 접촉함과 동시에 상기 스테이지(111) 또는 러빙롤(113)이 일정한 속도로써 일방향으로 이동함으로써 기판(121) 상의 전 배향막 표면이 러빙포(115)로써 마찰이 이루어지게 되어 배향막 표면에 그 내부적으로 형성된 고분자 사슬(측쇄)이 일방향으로 정렬되게 된다. 따라서, 배향막 표면이 더욱 정확히는 배향막 표면의 고분자 사슬(측쇄)이 일정한 방향으로 배향되어 진다.
도 5는 도 4의 스테이지 상에 구성된 센서의 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 4의 조절기구물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 스테이지(111) 상에 구성되는 센서(123)는 상기 스테이지(111) 상에 정확히 90°로 안착되는 기판(도 4의 121)의 각 모서리와 정확하게 일치하도록 구성된다.
또한, 상기 센서(123)는 수광부와 발광부를 동시에 갖고 있는 멀티센서이며, 상기 센서(123)의 발광부에서는 특정파장대의 빛이 발산된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 조절기구물(125)은 기판(도 4의 121)을 지지할 수 있는 지지대(127)와 상기 지지대(127)를 원활히 움직일 수 있는 손잡이(129)로 구 성되어, 상기 스테이지(도 4의 111) 상에 미세하게 틀어져 위치하는 기판(도 4의 121)을 정확하게 위치하도록 조절할 수 있도록 구성된다.
상기 지지대(125)는 기판을 향해 일방향으로만 움직일 수 있도록 형성한다.
또한, 상기 조절기구물(125)은 러빙롤(도 4의 113)의 회전으로 인해 발생되는 힘에 의해 기판(도 4의 121)이 틀어지게 되는 현상을 방지하는 역할도 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배향막 러빙공정을 설명하기 위한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 배향막 러빙장치는 기판(121)을 위치시키는 스테이지(111), 러빙포(115)가 부착된 러빙롤(113)과, 상기 러빙롤(113)를 지지해주는 지지대(117), 그리고 상기 러빙롤(113)의 방향을 조절하는 각도조절기(119)를 포함한다.
이때, 상기 스테이지(111) 상에는 상기 기판(121)이 위치하는 네 방향의 모서리에 각각 마크(Mark : 133)가 형성되어 있으며, 상기 스테이지(111) 상부에는 카메라(131)가 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라(131)는 상기 기판(121)이 스테이지(111) 상에 위치할 때, 상기 기판(121)이 상기 스테이지(111) 상에 정확히 90°로 위치하는지 확인하기 위함이며 이때, 도시하지는 않았지만 상기 카메라(131)는 표시부와 연결되어 있다.
또한, 상기 기판(121)의 양측으로는 상기 기판(121)이 스테이지(111) 상에 정확히 위치하도록 기판(121)의 조절기구물(125)을 구성한다.
즉, 상기 스테이지(111) 상에 상기 기판(121)을 위치시킬때, 상기 스테이지 (111)상에 구성된 마크(133)에 상기 기판(121)의 모서리를 맞춰서 위치시킨다.
이때, 상기 스테이지(111) 상에 구성된 마크(133)에 상기 기판(121)의 모서리가 정확히 일치하는지 카메라(131)를 통해 확인하고, 상기 기판(121)의 모서리가 상기 스테이지(111) 상의 마크(133)와 정확히 일치하지 않는 경우, 상기 준비된 조절기구물(125)을 통해 상기 기판(121)의 위치를 조절한다.
도 8은 도 7의 스테이지 상에 구성된 마크의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 스테이지(111) 상에 구성된 마크(133)는 상기 스테이지(111) 상에 위치하게 되는 기판(121)의 각 모서리와 일치하도록 구성되며, 상기 마크(133)의 형태는 어떠한 형태로도 구성가능하다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 배향막 러빙공정 시 기판이 위치하게 되는 스테이지에 상기 기판의 틀어짐을 방지할 수 있는 다양한 수단을 제시함으로써, 상기 기판 러빙축의 틀어짐으로 인해 발생되는 명암비(Contrast ratio)의 감소 문제를 해결하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 배향막이 도포된 기판이 탑재되어 일방향으로 전진하며, 센서가 구성된 스테이지와;
    상기 스테이지의 양측으로 구성되며, 상기 기판을 지지하는 조절기구물과;
    상기 스테이지의 상부에 소정 간격 이격되도록 형성되며, 러빙포가 부착된 러빙롤과;
    상기 스테이지 상에 구성된 센서는 상기 스테이지 상에 위치하는 기판의 각 모서리와 일치하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 러빙롤은 러빙포와, 러빙롤을 지지해주는 지지대와, 러빙롤의 방향을 조절하는 각도조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 수광부와 발광부를 모두 갖고 있는 멀티센서인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기판에 반사되는 특정파장대의 빛을 발산하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절기구물은 지지대와 손잡이로 구성되며, 기판 상에서 일방향으로만 움직이는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 센서 외에 마크(Mark)를 형성하고, 상기 스테이지 상부에 일정간격 이격되게 카메라를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
  7. 배향막이 도포된 기판의 각 모서리를 스테이지 상에 구성되며, 수광부와 발광부를 포함하는 센서에 맞춰 위치시키는 단계와;
    상기 센서에서 특정파장대의 빛을 발산시켜, 상기 기판의 각 모서리가 상기 스테이지 상에 정확히 위치하였는지 확인하는 단계와;
    상기 스테이지 상에 러빙포가 감겨진 러빙롤을 일정간격 이격하게 위치시키는 단계와;
    상기 러빙롤을 각도조절기를 통해 상기 스테이지 상에 위치한 기판과 평행한 각도가 되도록 조절하는 단계와;
    상기 러빙롤을 회전시키며, 상기 스테이지를 상기 러빙롤을 향해 전진시키는 단계와;
    상기 회전하는 러빙롤의 러빙포를 상기 스테이지 상에 위치한 기판의 배향막에 접촉시켜, 배향패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 배향막 러빙 공정.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서의 발광부에서 발산된 빛이 상기 기판에 반사되어 상기 센서의 수광부로 인식되면, 상기 기판은 상기 스테이지 상에 90°로 정확하게 위치한 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 공정.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서의 발광부에서 발산된 빛이 상기 센서의 수광부로 인식되지 않게 되면, 상기 스테이지 상에 위치한 상기 기판은 90°가 되지 않는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 공정.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 상기 기판이 90°로 위치하지 않은 경우, 상기 스테이지 상에 구성된 조절기구물을 통해 상기 기판을 정확히 90°가 되도록 위치시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 공정.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 상기 기판을 정확히 위치시키는 단계에서, 상기 스테이지 상에 센서 외에 마크를 구성하고, 상기 스테이지 상부에 표시부와 연결된 카메라를 구비하여, 상기 기판의 각 모서리를 상기 마크와 일치시켜 이를 카메라를 통해 확인하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 공정.
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