KR20070114414A

KR20070114414A - 배향막 러빙 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070114414A
Application number: KR1020060047896A
Authority: KR
Inventors: 송무형; 박선익
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-04

Abstract

배향막 러빙 장치 및 방법이 개시되어 있다. 배향막 러빙 장치는 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키 및 상기 표시 셀을 덮는 배향막을 포함하는 모기판, 배향막에 배향홈을 형성하기 위한 러빙 롤러 및 러빙 롤러에 형성된 제2 정렬 키를 포함하는 러빙 유닛, 제1 정렬 키 및 제2 정렬 키의 정렬 편차를 산출하는 오차 제어 유닛 및 오차 제어 유닛에 의하여 산출된 정렬 편차에 의하여 제1 및 제2 정렬 키들을 상호 정렬시키는 정렬 유닛을 포함한다.

배향막, 배향홈, 러빙, 모기판, 롤러

Description

배향막 러빙 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RUBBING A ALIGNING FLML}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 배향막 형성 장치를 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 러빙 유닛 및 표시 셀을 정밀하게 정렬한 것을 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 배향막 형성 방법을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 배향막 형성 장치 10: 제1 정렬 키

20: 표시 셀 30: 모기판

40: 제2 정렬 키 50: 러빙 롤러

60: 러빙 유닛 70: 오차 제어 유닛

80: 정렬 유닛

본 발명은 배향막 러빙 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 영상을 표시하는 표시 셀(display cell) 및 배향막에 형성된 배향홈의 형성 불량에 따 른 휘도 저하를 방지한 배향막 러빙 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 정보처리장치(information processing device)의 기술 개발에 따라서, 정보처리장치는 단 시간 내에 보다 많은 데이터를 처리할 수 있게 되었다. 최근에는 정보처리장치의 기술 개발과 함께 정보처리장치에서 처리된 데이터를 영상으로 확인하기 위한 표시장치의 기술 개발 역시 급속히 진행되고 있다.

대표적인 표시장치의 하나인 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD)는 저전압 구동 특성, 풀 컬러 구현, 저 소비전력 특성 및 경박 단소 특성을 갖고, 이로 인해 컴퓨터, 휴대폰, MP3 플레이어, 시계, 우주항공산업 등에 널리 사용되고 있다.

액정표시장치는 상부 표시 셀 및 하부 표시 셀 사이에 개재된 액정을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 상부 표시 셀 및 하부 표시 셀 사이에서 발생된 전계에 응답하여 배열이 변경되는 전기적 특성 및 액정의 배열에 대응하여 광투과율이 변경되는 광학적 특성을 갖는다.

따라서, 액정표시장치의 액정을 상부 표시 셀 및 하부 표시 셀 사이에서 규칙적으로 배열시키기 위해 액정과 접촉하는 상부 표시 셀 및 하부 표시 셀에는 배향홈(alignment groove)을 갖는 배향막(alignment film)이 각각 형성된다.

배향막은 주로 유기 고분자 물질인 폴리이미드(polyimide)를 이용하여 형성된다. 배향막을 형성하기 위해서는 복수매의 상부 표시 셀들 및/또는 하부 표시 셀들이 형성된 모기판(mother glass)에 폴리아믹산 용액(polyamic acid solution) 또는 가용성 폴리이미드 용액을 박막 형태로 도포한다. 이어서, 약 60℃ 내지 약 80 ℃의 온도에서 모기판에 도포된 폴리아믹산 용액 또는 가용성 폴리미드 용액에 포함된 용제(solvent)를 휘발시켜 모기판 상에 예비 배향막(preliminary alignment film)을 형성한다. 이어서, 예비 배향막은 약 80℃ 내지 약 200℃의 온도에서 경화되어, 모기판 상에는 배향막이 형성된다.

이와 같이 공정을 통해 형성된 배향막은 복수개의 파일(pile)들을 갖는 러빙 천(rubbing cloth)이 감겨진 러빙 롤러에 의하여 러빙되어 배향막 상에는 배향홈(aligning groove)들이 형성된다. 배향홈에 의하여 액정들은 배향막 상에 지정된 방향으로 정렬된다.

그러나, 종래 러빙 장치의 러빙 롤러는 상부 및 하부 표시 셀들의 배치와 상관없이 모기판의 에지(edge)에 일률적으로 정렬된다. 따라서, 모기판의 에지에 대하여 상부 및 하부 표시 셀들이 틸트될 경우 배향홈 형성 불량이 발생 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 표시 셀들에 형성된 배향막의 배향홈 형성 불량을 방지한 배향막 러빙 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 배향막 러빙 장치를 이용한 배향막 러빙 방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위한 배향막 러빙 장치는 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키 및 상기 표시 셀을 덮는 배향막을 포함하는 모기판, 배향막에 배향홈을 형성하기 위한 러빙 롤러 및 러빙 롤러에 형성된 제2 정렬 키를 포함하는 러빙 유닛, 제1 정렬 키 및 제2 정렬 키의 정렬 편차를 산출하는 오차 제어 유닛 및 오차 제어 유닛에 의하여 산출된 정렬 편차에 의하여 제1 및 제2 정렬 키들을 상호 정렬시키는 정렬 유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 구현하기 위한 배향막 러빙 방법은 영상을 표시하기 위한 표시 셀을 덮는 배향막이 형성된 모기판을 준비하고, 모기판 주변에 배향막에 배향홈을 형성하는 러빙 유닛을 배치한다. 모기판 중 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키들 및 러빙 유닛에 형성된 제2 정렬 키들의 정렬 편차를 산출하고, 산출된 정렬 편차를 이용하여 제1 및 제2 정렬 키들을 정렬한 후, 러빙 유닛을 이용하여 배향막에 배향홈을 형성한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배향막 러빙 장치 및 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들이 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들이 직접 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거 나, 다른 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들이 기판상에 추가로 형성될 수 있다. 또한, 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들이, 예를 들어, "제1", "제2"," 제3" 및/또는 "제4" 등으로 언급되는 경우, 이는 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서, 예를 들어, "제1", "제2", "제3" 및/또는 "제4"와 같은 기재는 제1 정렬 키, 러빙 유닛, 제2 정렬키, 보정 유닛 및 정렬 유닛 및 기타 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.

배향막 형성 장치

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 배향막 형성 장치를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 러빙 유닛 및 표시 셀을 정밀하게 정렬한 것을 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 한 쌍의 제1 정렬 키(first alignment key,10)들, 표시 셀(display cell;20) 및 배향막(alignment film)을 갖는 모기판(mother glass;30)의 배향막에 배향홈을 형성하기 위한 배향막 형성 장치(100)는 제2 정렬 키(second alignment key;40)와 러빙 롤러(rubbing roller;50)를 포함하는 러빙 유닛(rubbing unit;60), 오차 제어 유닛(error controlling unit;70) 및 정렬 유닛(alignment unit;80)을 포함한다.

작업 대상물(work peace)인 모기판(30)은, 예를 들어, 유리 기판과 같은 투명 기판(transparent glass)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 모기판(30)은 가로×세로가 약 2,000mm×2,000mm 의 치수(dimension)를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 설명의 편의상 본원발명에 기재된 작업 대상물인 모기판(30)은 본 발명의 직접적인 구성 요소에 포함되지 않을 수 있다.

작업 대상물인 표시 셀(20)들은 모기판(30) 상에 배치된다. 본 실시예에서, 각 표시 셀(20)은, 평면상에서 보았을 때, 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 따라서, 표시 셀(20)은 마주보는 2 개의 장변(22)들 및 마주보는 2 개의 단변(24)들을 갖는다. 이와 같이 직사각형 형상을 갖는 표시 셀(20)들은 모기판(30)상에, 예를 들어, 약 12매가 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 표시 셀(20)들은, 예를 들어, 32인치 액정표시패널의 TFT 기판(Thin Film Transistor substrate) 또는 컬러필터 기판(color filter substrate)일 수 있다. 본 실시예에서, 설명의 편의상 본원발명에 기재된 작업 대상물인 모기판(30)은 본 발명의 직접적인 구성 요소에 포함되지 않을 수 있다.

작업 대상물인 제1 정렬 키(10)는 모기판(30) 중 표시 셀(20)의 주변에 배치된다. 구체적으로, 제1 정렬 키(10)들은 표시 셀(20)의 양쪽에 적어도 한 쌍이 형성될 수 있다. 제1 정렬 키(10)들은 복수매의 마스크(mask)들을 사용하여 각 표시 셀(20)을 제조할 때 각 마스크를 모기판(30)의 지정된 위치에 정밀하게 정렬하기 위해 마련된다. 본 실시예에서, 설명의 편의상 본원발명에 기재된 작업 대상물인 제1 정렬 키(1)는 본 발명의 직접적인 구성 요소에 포함되지 않을 수 있다.

작업 대상물인 배향막은 표시 셀(20)이 덮이도록 모기판(30)의 상면에 배치된다. 본 실시예에서, 배향막은 표시 셀(20)이 덮이도록 모기판(30)의 전면적에 걸쳐 형성되며, 폴리이미드를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 설명의 편의상 본원발명에 기재된 작업 대상물인 배향막은 본 발명의 직접적인 구성 요소에 포함되지 않을 수 있다.

배향막 형성 장치(100)의 러빙 유닛(60)은 러빙 롤러(50) 및 제2 정렬 키(40)를 포함한다.

러빙 롤러(50)는 모기판(30)을 덮는 배향막과 마주보는 곳에 배치된다. 러빙 롤러(50)는 롤러 축(55)을 중심으로 회전하고, 러빙 롤러(50)의 표면에는 배향막의 표면을 긁어 배향홈(alignment groove)을 형성하기 위한 파일(pile)들을 갖는 러빙천이 부착된다.

제2 정렬 키(40)는 러빙 롤러(50)에 배치된다. 예를 들어, 제2 정렬 키(40)는 러빙 롤러(50)의 롤러 축(55)의 양쪽 단부에 각각 형성될 수 있고, 제2 정렬 키(40)의 형성 위치는 각 제1 정렬 키(10)의 형성 위치에 대응한다.

한편, 모기판(30)의 에지(32)에 대하여 평행하지 않은 장변(22)을 갖는 표시 셀(20)을 모기판(30)에 에지(32)와 평행하게 얼라인된 러빙 롤러(50)로 러빙할 경우 치명적인 배향홈 형성 불량이 발생될 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 오차 제어 유닛(70) 및 정렬 유닛(80)을 이용하여 상술된 배향홈 형성 불량을 방지한다.

구체적으로, 오차 제어 유닛(70)은 모기판(30)에 형성된 제1 정렬 키(10) 및 러빙 유닛(60)의 러빙 롤러(50)에 형성된 제2 정렬 키(40)의 정렬 편차를 산출한다.

구체적으로, 오차 제어 유닛(70)은 개념적으로 도시된 이미지 촬상 유닛(74) 및 산출 유닛(78)을 포함한다.

이미지 촬상 유닛(74)은, 예를 들어, 모기판(30)의 표시 셀(20)의 양쪽에 형성된 한 쌍의 제1 정렬 키(10)들 및 제1 정렬 키(10)들과 대응하는 제2 정렬 키(40)들이 포함된 이미지를 생성한다.

산출 유닛(75)은 이미지 촬상 유닛(74)으로부터 생성된 이미지를 입력받아 이미지 처리 프로세서를 통해 이미지를 분석하여 한 쌍의 제1 정렬 키(10)들 및 한 쌍의 제2 정렬 키(40)와 관련된 정렬 편차를 산출한다.

도 1을 다시 참조하면, 도 1의 좌측에 배치된 제1 정렬 키(10) 및 제1 정렬 키(10)와 대응하는 제2 정렬 키(40)는 제1 간격(D)만큼 이격되고, 도 1의 우측에 배치된 제1 정렬 키(10) 및 제1 정렬 키(10)와 대응하는 제2 정렬 키(40)는 제1 간격 보다 넓은 제2 간격(D1) 만큼 이격되어 있다.

따라서, 제1 정렬 키(10)들 및 제2 정렬 키(40)들은 제2 간격(D1) 및 제1 간격(D)의 차이로 정의되는 정렬 편차를 갖는다.

정렬 유닛(80)은 제1 정렬 유닛(82) 및 제2 정렬 유닛(84)를 포함할 수 있다. 제1 정렬 유닛(82)은 러빙 유닛(60)의 러빙 롤러(50)의 롤러 축(55)의 제1 단부에 연결되고, 제2 정렬 유닛(84)는 러빙 유닛(60)의 러빙 롤러(50)의 롤러 축(55)의 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 연결된다.

제1 및 제2 정렬 유닛(82, 84)들은, 예를 들어, 직선 왕복 운동하는 유압 실린더일 수 있다. 제1 및 제2 정렬 유닛(82,84)들은 러빙 롤러(50)의 제1 단부 및 제2 단부를 각각 끌어당기거나 밀어내어 상술된 제1 정렬 키(10)들 및 제2 정렬 키(40)들 사이의 정렬 편차를 감소시킨다.

도 2를 참조하면, 정렬 유닛(80)은 오차 제어 유닛(70)으로부터 생성된 정렬 편차를 감안하여 제1 정렬 유닛(82) 및 제2 정렬 유닛(84)를 구동하여 러빙 롤러(50)의 위치를 보정한다.

구체적으로, 도 1을 다시 참조하면, 상술된 제1 간격(D)보다 상술된 제2 간격(D1)이 보다 넓음으로, 정렬 유닛(80)은 제1 정렬 유닛(82)을 구동시켜 제2 간격(D1)이 제1 간격(D)이 되도록 간격을 조절한다. 따라서, 제2 정렬 유닛(84)은 제1 정렬 키(10)를 제2 정렬 키(40)와 정확하게 오버랩시켜 러빙 유닛(60) 및 표시 셀(20)은 정밀하게 정렬된다.

이와 다르게, 정렬 유닛(80)은 한 쌍의 제1 정렬 키(10)들 및 제2 정렬 키(40)들이 이루는 간격을 동일하게 조절함으로써 러빙 유닛(60) 및 표시 셀(20)을 정밀하게 정렬할 수 있다.

본 실시예에서는, 예를 들어, 러빙 유닛(60)에 정렬 유닛(80)을 형성하여 러빙 롤러(50)의 위치를 보정함으로서, 러빙 롤러(50)를 표시 셀(20)에 정렬하였으나, 이와 다르게, 정렬 유닛(80)을 모기판(30)에 설치하여 모기판(30)의 위치를 보정함으로서, 모기판(30)을 러빙 롤러(50)에 정렬하여도 무방하다.

배향막 형성 방법

도 3의 단계 S10에서, 배향막이 형성된 모기판을 준비한다. 본 실시예에서, 배향막은 모기판에 형성되어 영상을 표시하기 위한 표시 셀을 덮는다. 본 실시예에서, 복수개의 표시 셀들은 모기판에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.

단계 S20에서, 모기판의 주변에는 러빙 유닛이 배치된다. 본 실시예에서 러빙 유닛은 배향막을 긁어 배향홈을 형성한다.

배향막이 형성된 모기판 및 배향막에 배향홈을 형성하는 러빙 유닛이 준비된 상태에서, 단계 S30에서, 모기판의 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키들 및 러빙 유닛에 형성된 제2 정렬 키들을 이용하여 모기판의 에지에 대한 표시 셀들의 장변의 기울기와 같은 정렬 편차 등을 산출한다.

이때, 정렬 편차를 산출하기 위해서, 제1 정렬 키들, 제2 정렬 키들 및 모기판의 에지에 대한 이미지를 생성하는 과정 및 생성된 이미지를 이미지 프로세싱 유닛을 통해 분석하는 과정을 포함할 수 있다.

이어서, 단계 S40에서, 산출된 정렬 편차를 이용하여 러빙 유닛 또는 모기판의 위치를 변경시켜 제1 정렬 키들 및 제2 정렬 키들을 상호 정렬한다. 이때, 제1 정렬 키들 및 제2 정렬 키들을 정렬하기 위해서 모기판이 고정된 상태에서 러빙 유닛이 이동될 수 있다. 이와 다르게, 제1 정렬 키들 및 제2 정렬 키들을 정렬하기 위해서 러빙 유닛이 고정된 상태에서 모기판이 이동될 수 있다. 이와 다르게, 제1 정렬 키들 및 제2 정렬 키들을 상호 정렬하기 위해 러빙 유닛 및 모기판이 동시에 이동될 수 도 있다.

이와 같이 제1 정렬 키들 및 제2 정렬 키들이 정렬된 후, 단계 S50에 의하여 러빙 유닛은 모기판에 배향홈을 형성한다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 모기판의 에지에 러빙 롤러를 정렬하는 대신 모기판에 형성된 표시 셀의 에지에 러빙 롤러를 정렬함으로써 러빙 불량에 따른 휘도 저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

표시 셀, 상기 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키 및 상기 표시 셀을 덮는 배향막을 포함하는 모기판에 배향홈을 포함하며,

상기 배향막에 배향홈을 형성하기 위한 러빙 롤러 및 상기 러빙 롤러에 형성된 제2 정렬 키를 포함하는 러빙 유닛;

상기 제1 정렬 키 및 상기 제2 정렬 키의 정렬 편차를 산출하는 오차 제어 유닛; 및

상기 오차 제어 유닛에 의하여 산출된 상기 정렬 편차에 의하여 상기 제1 및 제2 정렬 키들을 상호 정렬시키는 정렬 유닛을 포함하는 배향막 러빙 장치.
제1항에 있어서, 상기 오차 제어 유닛은 상기 제1 및 제2 정렬 키들을 이미지로 인식하는 이미지 촬상 유닛 및 상기 제1 및 제2 정렬 키들의 이미지에 의하여 상기 정렬 편차를 산출하는 산출유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 정렬 키는 상기 러빙 롤러의 롤러 축 상에 형성된 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
제1항에 있어서, 상기 정렬 유닛은 상기 오차 제어 유닛에 의하여 산출된 상 기 정렬 편차에 따라서 러빙 유닛의 위치를 보정하여 상기 제2 정렬 키 및 상기 제1 정렬 키를 상호 정렬하기 위해 상기 러빙 롤러에 결합된 실린더인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
제1항에 있어서, 상기 정렬 유닛은 상기 오차 제어 유닛에 의하여 산출된 상기 정렬 편차에 따라서 상기 모기판의 위치를 보정하여 상기 제1 정렬 키 및 상기 제2 정렬 키를 상호 정렬하기 위해 상기 모기판에 결합된 실린더인 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 장치.
영상을 표시하기 위한 표시 셀을 덮는 배향막이 형성된 모기판을 준비하는 단계;

상기 모기판 주변에 상기 배향막에 배향홈을 형성하는 러빙 유닛을 배치하는 단계;

상기 모기판 중 상기 표시 셀 주변에 형성된 제1 정렬 키들 및 상기 러빙 유닛에 형성된 제2 정렬 키들의 정렬 편차를 산출하는 단계;

산출된 상기 정렬 편차를 이용하여 제1 및 제2 정렬 키들을 정렬하는 단계; 및

상기 러빙 유닛을 이용하여 상기 배향막에 배향홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 정렬 키의 정렬 편차를 산출하는 단계는 상기 제1 및 제2 정렬 키들의 이미지를 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 정렬 키들을 정렬하는 단계는 상기 모기판을 이동시켜 상기 제1 정렬 키를 상기 제2 정렬 키에 정렬하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 정렬 키들을 정렬하는 단계는 상기 러빙 유닛을 이동시켜 상기 제2 정렬 키를 상기 제1 정렬 키에 정렬하는 것을 특징으로 하는 배향막 러빙 방법.