KR20070122339A - 배향막 러빙검사장치 및 러빙검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배향막 검사장치는 배향막 형성라인 및 배향막 러빙라인과 연속적으로 배치되어 러빙된 배향막을 연속적으로 투입된 후 스팀을 이용하여 검사됨으로써 신속하고 정확한 배향막의 검사가 가능하게 된다.

배향막, 러빙, 스팀, 카메라, 불량

Description

배향막 러빙검사장치 및 러빙검사방법{APPARATUS AND METHOD OF TESTING RUBBING OF ALIGNMENT LAYER}

도 1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 일반적인 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 플로우챠트.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배향막 러빙검사장치의 구조를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배향막 러빙검사장치의 구조를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

120 : 러빙검사장치 121 : 스테이지

124 : 카메라 147 : 광원

129 : 스팀발생기 133 : 기판

134 : 배향막

본 발명은 액정표시소자의 배향막 러빙검사장치 및 러빙검사방법에 관한 것 으로, 특히 배향막 형성라인과 인라인(in-line)으로 설치되어 단순하되고 저렴한 가격으로 배향막의 러빙불량을 신속하고 정확하게 검사할 수 있는 배향막 러빙검사장치 및 러빙검사방법에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

액정표시소자는 굴절률이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 제1기판(3)과 제2기판(5) 및 상기 제1기판(3)과 제2기판(5) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 제1기판(3)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(3)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 제2기판(5)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착 되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 제1기판(3)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

액정표시소자의 제조공정은 크게 제1기판(3)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 제2부기판(5)에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동소자 어레이공정에 의해 제1기판(3)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Data Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 제2기판(5)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 제1기판(3)과 제2기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angle)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105).

이후, 제1기판(3)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이 서(Spacer)를 산포하고 제2기판(5)의 외곽부에 실링재(9)를 도포한 후 상기 제1기판(3)과 제2기판(5)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 제1기판(3)과 제2기판(5)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정패널을 제작하게 된다(S109,S110).

일반적으로 배향막의 러빙은 대형의 러빙롤에 러빙포를 구비한 후 배향막의 표면과 러빙포를 접촉시킨 후 러빙롤을 진행함으로써 배향막 표면에 균일한 미세홈(microgrooves)를 형성시키는 것이다. 이것은 배향막 표면에서 러빙에 의해 미세홈이 형성된 배향막과 액정분자가 상호작용하여 액정분자에 배향규제력을 제공함으로써 배향막 전표면에 걸쳐서 원하는 방향으로 액정분자를 일정하게 배향하는 것이다.

그러나, 러빙에 의한 배향방법에는 다음과 같은 문제가 있다. 러빙은 러빙롤(rubbing roll)에 러빙포를 감은 상태에서 기판에 형성된 배향막과 상기 러빙롤을 접촉시킨 상태에서 일방향으로 러빙롤을 진행시킴으로써 이루어진다. 한편, 근래 액정표시소자가 노트북컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기뿐만 아니라 TV 등의 전자기기에 적용됨에 따라 액정표시소자의 크기가 대폭 커지고 있는 실정이다(더욱이 액정패널을 제작하는 모기판은 더 크다). 따라서, 러빙에 의한 대면적 액정표시소자의 배향처리시 러빙롤의 폭과 무게가 커지게 된다.

한편, 러빙롤에 의해 러빙되는 배향막의 배향규제력 또는 표면고정력은 배향막에 형성되는 미세홈에 의해 결정되며, 미세홈의 깊이는 배향막에 인가되는 러빙롤의 압력에 따라 달라진다. 그런데, 러빙롤의 폭과 무게가 증가함에 따라 모기판에 인가되는 압력을 균일하게 유지하는 것이 어려워지는 실정이며, 그 결과 배향막의 배향불량에 의한 액정표시소자의 불량을 야기하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 배향막 러빙라인과 연속적으로 배치되어 러빙된 배향막을 연속적으로 검사함으로써 신속하고 정확한 배향막의 러빙검사가 가능한 배향막 러빙검사장치 및 러빙검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 배향막 러빙검사장치는 러빙된 배향막이 형성된 기판이 놓이는 스테이지와, 상기 배향막에 스팀을 분사하는 스팀발생기와, 상기 스테이지 상부에 설치되어 분사된 스팀에 의해 나타나는 영상을 촬영하는 카메라로 구성된다.

상기 스테이지 하부에는 광원이 설치되어 상기 배향막에 광을 공급하며 카메라의 전면에는 액정층이 형성된다. 또한, 상기 스테이지는 배향막 형성라인과 배향막 러빙라인과 연속적으로 배치되어 배향된 배향막이 형성된 기판이 연속적으로 투입된다.

또한, 본 발명에 따른 배향막 러빙검사방법은 기판상에 형성된 배향막을 러빙하는 단계와, 상기 러빙된 배향막이 형성된 기판이 이송되어 스테이지에 위치하는 단계와, 상기 러빙된 배향막에 스팀을 분사하는 단계와, 스팀이 분사된 배향막을 촬영하는 단계와, 배향막이 형성된 기판을 이후로 공정으로 이송하는 단계로 구성된다.

본 발명에서는 배향막의 불량을 검사하기 위해 스팀(steam)을 사용한다. 스팀은 러빙된 배향막에 분사되면, 배향막의 표면을 따라 분포된다. 따라서, 분사된 스팀이 배향막의 미세홈의 표면을 따라 배향되어 미세홈의 형상이 스팀으로 표시되는 것이다. 본 발명에서는 이러한 스팀의 형상을 관찰함으로써 배향막의 러빙상태를 관찰한다.

특히, 본 발명에서는 카메라로 배향막에 분사된 스팀을 촬영하여 이 촬영된 영상을 분석함으로써 배향막의 러빙상태를 검사한다. 이와 같이 카메라에 의한 검사에 의해 배향막의 러빙상태뿐만 아니라 배향막의 러빙폭을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 배향막 러빙검사장치가 TFT어레이 공정라인 및 컬러필터 공정라인과 인라인으로 설치되어 TFT어레이 공정라인 및 컬러필터 공정라인을 거쳐 배향막이 형성된 TFT기판과 컬러필터기판의 러빙검사가 실시간으로 진행되어 전체적인 제조공정시간을 단축할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배향막 검사장치를 상세히 설 명한다.

도 3은 본 발명에 따른 배향막 검사장치(120)를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 검사장치(120)는 투명한 재질로 이루어져 배향막(134)이 형성된 기판(133)이 놓이는 스테이지(121)와, 상기 스테이지(121) 하부에 배치되어 상기 스테이지(121)로 광을 출력하는 광원(127)과, 상기 스테이지(121)의 일측에 배치되어 스테이지(121)에 놓인 기판(133)의 배향막(134)에 스팀을 분사하는 스팀발생기(129)와, 상기 스테이지(121) 상부에 배치되어 배향막(134)에 분사되어 분포된 스팀의 형상을 촬영하는 카메라(124)로 구성된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 카메라(124)에 의해 촬영된 스팀의 영상은 디스플레이와 같은 표시부에 표시되며, 작업자가 표시부에 표시된 영상을 기초로 배향막(134)의 러빙상태를 검사한다.

또한, 상기 기판(133)은 복수의 액정패널이 형성될 모기판(mother substrate)이다. 즉, 스팀발생기(129)에 의해 발생되는 스팀은 모기판(133)에 형성된 복수의 패널영역에 분사되고, 카메라(124)에 의해 복수의 패널영역을 촬영하여 기판(133)에 형성된 복수의 배향막(134)을 한꺼번에 검사하게 되는 것이다.

상기와 같이, 배향막(134)의 검사가 모기판 단위로 이루어지고 러빙검사장치(120)가 TFT어레이 공정라인 및 컬러필터공정라인과 인라인으로 설치되므로, 배향막(134)의 검사는 기판(133)의 TFT 어레이공정 또는 컬러필터 어레이공정과 연속하여 이루어질 수 있다. 즉, 배향막의 형성 및 러빙공정을 진행한 후 별도의 가공 이나 처리없이 인라인상태로 검사를 진행하는 것이다.

상기와 같이, 검사장치(120)에서는 배향막 제조라인과 러빙라인을 거쳐 배향막(134)이 러빙된 기판(133)이 상기 배향막 제조라인과 러빙라인과 인라인으로 설치된 검사장치(120)로 입력되면, 상기 기판(120)이 스테이지(121)에 놓이게 된다. 이후, 스팀발생기(129)로 상기 배향막(134)의 표면에 스팀을 분사한 후, 카메라(124)를 x-축방향 및 y-축방향으로 이동시키면서 상기 배향막(134) 표면에 분포된 스팀의 형상을 촬영한다.

촬영된 영상은 표시부로 전송되어 표시된다. 상기 표시부에는 스팀에 의해 표시되는 러빙흔적, 즉 미세홈이 표시될 뿐만 아니라 러빙된 배향막(134)의 형상도 표시된다. 배향막(134)에 러빙불량이 발생하는 경우, 표시되는 영상이 다른 영역과 다른 형상을 갖게 된다. 이러한 영상의 차이에 의해 작업자는 러빙불량을 감지할 수 있게 된다. 또한, 상기 영상을 기초로 러빙폭을 검출할 수도 있다. 러빙된 배향막의 형상과 러빙되지 않은 배향막(134)의 형상이 다르기 때문에, 작업자가 러빙된 배향막과 러빙되지 않는 배향막(134)의 경계의 영상을 관찰함으로써 러빙폭을 측정할 수 있게 되는 것이다.

통상적으로 배향막(134)의 러빙상태를 검사하기 위해서는 배향막(134)에 액정을 접촉시켜 액정분자를 러빙방향에 따라 정렬한 후 일정한 방향으로 배향된 액정층으로 광을 투과시켜 투과되는 광의 투과율, 즉 투과되는 광에 의한 영상을 관찰해야만 한다. 따라서, 배향막(134)의 형성 및 러빙공정을 종료한 후, 모기판(133을 패널 단위로 절단하고 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성한 후 검사를 진 행해야만 한다. 다시 말해서, 공정이 진행중인 모기판을 절단하여 테스트용 액정패널을 제작한 후 이 테스트용 액정패널을 대상으로 검사를 진행하는 것이다. 따라서, 제조공정이 지연될 뿐만 아니라 절단된 기판을 폐기 처분해야하므로 낭비도 심했다.

본 발명에서는 모기판(133)의 복수의 패널영역에 형성된 배향막을 배향막의 러빙라인과 인라인으로 설치된 검사라인에서 모기판(133)을 상대로 진행되므로, 검사에 의한 공정이 지연을 방지할 수 있게 된다. 즉, 배향막(134)의 형성과 러빙공정을 거친 기판(133)에 러빙검사를 실행한 후 상기 검사장치(120)와 인라인으로 형성된 이후의 공정라인으로 기판(133)을 이송하여 다음 공정을 계속하는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배향막 검사장치를 나타내는 도면이다. 이때, 이 실시예의 검사장치는 도 3에 도시된 실시예의 검사장치와 유사하므로, 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하고 다른 구조에 대해서만 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 배향막 검사장치(220)에서는 러빙된 배향막(234)이 형성된 기판(233)이 높이는 스테이지(221) 상부의 카메라(224) 전면에 액정층(225)을 형성한다. 상기 액정층(225)은 카메라(224)의 전면에 공간을 형성한 후 액정을 주입한 후 밀봉함으로써 이루어진다.

상기와 같이, 카메라(224) 전면에 액정층(225)을 형성하는 것은 카메라(224)에 입력되는 러빙형상을 더욱 명확히 표시하기 위한 것이다. 즉, 스팀발생기(229)로 러빙된 배향막(234)의 표면에 스팀을 분포시킨 상태에서 광원(227)으로부터 방 출된 광이 배향막(234)을 투과하면, 광이 카메라(224) 전면의 액정층(225)으로 입사된다.

액정층(225)으로 입사된 광은 액정층(225)의 액정분자의 굴절률이방성에 의해 일방향으로 편광된 광만이 액정층(225)을 투과한 후 카메라(224)에 입력된다. 이와 같이, 편광된 광이 카메라(224)에 입력됨에 따라 배향막(234)의 러빙형상이 더욱 뚜렷하게 되어 작업자가 용이하게 러빙불량을 판정할 수 있게 된다. 특히, 러빙된 배향막과 러빙되지 않은 배향막의 경계영역이 뚜렷한 영상으로 표시되어 작업자가 용이하게 배향막의 러빙폭을 측정할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 배향막에 실시된 러빙의 불량을 스팀과 카메라를 이용하여 검사하기 때문에 정확한 러빙불량을 검출할 수 있게 된다.

또한, 배향막의 형성라인과 러빙라인과 연속적인 검사라인을 설치하여 러빙불량을 검사하므로, 이전 공정 및 이후 공정과의 인라인으로 검사가 가능하게 되어 제조시간을 단축할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 러빙된 배향막이 형성된 기판이 놓이는 스테이지;

   상기 배향막에 스팀을 분사하는 스팀발생기; 및

   상기 스테이지 상부에 설치되어 분사된 스팀에 의해 나타나는 영상을 촬영하는 카메라로 구성된 배향막의 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지 하부에 배치되어 상기 배향막에 광을 공급하는 광원을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 배향막 형성라인과 배향막 러빙라인과 인라인으로 설치되는 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 카메라의 전면에 설치된 액정층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 카메라와 연결되어 카메라에 의해 촬영된 영상을 표시하는 표시부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 기판은 복수의 액정패널 영역이 형성된 모기판인 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.
7. 기판상에 형성된 배향막을 러빙하는 단계;

   상기 러빙된 배향막이 형성된 기판이 이송되어 스테이지에 위치하는 단계;

   상기 러빙된 배향막에 스팀을 분사하는 단계;

   스팀이 분사된 배향막을 촬영하는 단계; 및

   배향막이 형성된 기판을 이후로 공정으로 이송하는 단계로 구성된 배향막 검사방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 촬영된 배향막의 영상을 표시하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막 검사방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 기판은 복수의 액정패널 영역이 형성된 모기판인 것을 특징으로 하는 배향막의 검사장치.

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