KR100850472B1 - 유브이 경화장치를 포함하는 홀로그래픽 확산층 복제장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 내부에 광학필름을 형성하는 홀로그래픽 확산층 복제장비에 관한것으로 특히, 홀로그래픽 확산층에 포함되고 슬릿형상의 자외선을 조사하는 UV 경화장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 홀로그래픽 확산층 복제장비는 수평으로 움직이는 프레임 형상의 스테이지와; 상기 스테이지 상에 구성되고 기판을 고정하는 투명한 고정 수단과; 상기 스테이지의 하부에 구성되며, 자외선을 조사하는 램프와, 상기 램프의 일부를 감싸듯이 구성되어 상기 램프의 빛을 반사하는 반사 수단과, 상기 램프와 상기 반사수단을 감싸고 상부로 갈수록 작아져 슬릿형상으로 구성된 가이드와, 상기 가이드에 구성된 슬릿의 양측에 냉수가 흐르는 냉수관을 포함한 갓을 포함하며 슬릿 모양의 광을 방출하는 UV 경화장치와; 상기 투명한 고정수단의 상부에 위치하고, 그 표면이 요철형상인 스템프를 부착한 롤러와; 상기 롤러를 고정하는 고정부를 포함한다.

전술한 구성에서, 상기 UV 경화 장치를 통해 연속적으로 자외선이 조사되는 상태에서 기판을 수평으로 움직이게 되면, 롤러에 부착된 스템핑(stemping)에 의해 기판 상에 도포된 수지층은 기판의 일 측에서 타 측으로 순차적으로 요철형상이 되며 동시에, 하부에서 연속적으로 조사되는 자외선에 의해 경화된다.

이와 같은 공정은 종래의 여러 방법에 비해 공정시간을 단축할 수 있고, 전면적에 대해 완벽한 경화가 이루어지므로 줄무늬 불량이 발생하지 않아 수율을 개선할 수 있다.

Description

유브이 경화장치를 포함하는 홀로그래픽 확산층 복제장비{Clone machine for holographic diffuser with a UV curing machine}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 종래의 홀로 그래픽 확산층 복제장비를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 3a 내지 도 3c는 종래의 제 1 예에 따른 확산층 형성공정을 도시한 도면이고,

도 4는 종래의 제 2 예에 따른 확산층 형성공정을 도시한 도면이고,

도 5는 종래의 제 3 예에 따른 확산층 형성공정을 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산층 복제장비를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 7은 도 6의 UV 경화장치를 확대한 도면이고,

도 8은 본 발명에 따른 확산층 형성공정을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

116 : UV 경화장치 200 : 램프

202 : 반사판 204 : 가이드

206 : 갓 300 : 냉수관

본발명은 액정표시장치에 확산필름을 형성하는 홀로그래픽 확산층(holographic diffuser) 복제장비에 관한 것으로 특히, 홀로그래픽 확산층 복제장비에 포함되고 슬릿(slit)형상의 자외선을 조사하는 UV 경화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방석과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배향이 달라지고 달라진 액정의 배향방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 서브 컬러필터(7)와 각 서브 컬러필터(7)사이에 구성된 블랙매트릭스(6)를 포함하는 컬러필터(8)와 상 기 컬러필터(8)의 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)이 정의되고 화소영역에는 화소전극(17)과 스위칭소자(T)가 구성되며, 화소영역(P)의 주변으로 어레이배선이 형성된 하부기판(22)과, 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.

상기 하부기판(22)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.

이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이, 투명한 화소전극(17)이 형성된다.

상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다.

전술한 바와 같은 구성을 가지는 액정패널의 구동은 액정의 전기광학적 효과에 기인한 것이다.

자세히 설명하면, 상기 액정(도 1의 14)은 유전율이방성 물질이며, 전압이 인가되면 유전율 이방성에 의해 전계의 인가방향에 따라 분자의 배열방향이 바뀌는 특성을 갖는다.

따라서, 이러한 배열상태에 따라 광학적특성이 바뀜으로써 전기적인 광변조가 생기게 된다.

이러한 액정의 광변조 현상에 의해, 빛을 차단 또는 통과시키는 방법으로 이미지를 구현하게 된다.

일반적으로 액정표시장치의 주요 연구과제는 광시야각과 고 휘도의 구현이다.

이를 위해 상기 액정패널(11)의 내부에 확산필름을 형성하는 방법이 제안되었다.

일반적으로, 상기 확산필름은 컬러필터 기판인 상부기판(5)의 안쪽에 형성되며, 상부기판(5)에 공통전극(18)을 형성하기전 자외선 경화수지를 형성한 후 이를 요철모양으로 형성하여 경화하는 공정을 거쳐 형성한다.

이하, 도 2는 상기 확산필름을 형성하기 위한 홀로그래픽 확산층 복제장비를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 홀로그래픽 확산층 복제장비(50)는 자외선 경화 수지(52)가 도포된 기판(5)을 고정하고 수평으로 움직이도록 하는 스테이지(54)와, 기판(5)에 도포된 경화수지(52)의 표면에 미세한 요철을 형성하는 스탬프(56)가 부착된 롤러(roller)(58)와, 상기 롤러를 고정하는 고정부(60)와, UV 경화부(64)로 구성된다.

전술한 홀로그래픽 확산층 복제장비를 이용한 확산필름 형성방법을 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 각각 종래의 제 1 예에 따른 확산층 형성공정을 도시한 도면이다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 자외선 경화 수지(52)가 도포된 기판(5)을 상기 스테이지(54)에 고정한다.

다음으로 도 3b에 도시한 바와 같이, 요철형상의 스템프(56)가 부착된 롤러(58)가 기판(5)을 누르는 상태에서 스테이지(54)를 수평으로 움직임과 동시에 상기 롤러(58)를 제자리에서 굴리면, 상기 요철형상의 스템프(56)에 의해 상기 수지(52)의 표면이 요철모양으로 형상화된다.

다음으로 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 요철형상이 된 수지층(52)이 형성된 기판(5)을 UV 경화부(도 2의 64)로 옮긴 후 자외선(UV)을 조사하여 경화하는 공정을 진행한다.

전술한 바와 같은 공정으로 종래의 제 1 예에 따른 확산필름을 형성할 수 있다.

그러나, 종래의 제 1 예와 같은 방법을 사용하게 되면 첫째, 전면적에 대해 동일한 에너지를 가지는 UV광이 조사되기 어려우므로 전 면적에 대해 완벽한 경화현상이 일어나지 않는다.

이하, 도 4는 종래의 제 2 예에 따른 확산필름 형성방법을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 종래의 제 2 예는 제 1 예와는 달리 별도의 UV 조사부에서 자외선을 조사하는 것이 아니고, 롤러(58)의 측면으로 스팟 자외선(spot UV)(70)를 조사하는 방식으로 수지를 경화하였다.

그러나, 이와 같은 방법은 예를 들어 14.1인치에 해당하는 전면적을 경화하는데 많은 시간이 필요한 문제가 있다.

이하 , 도 5는 종래의 제 3 예에 따른 확산필름 형성공정을 도시한 도면이다.

종래의 제 3 예는 도시한 바와 같이, 기판(5)과 스테이지(54)사이에 투명한 수정기판(60)을 놓고, 상기 수정기판(60)의 측면으로 자외선(70)을 점광원의 형태로 조사하여 요철모양으로 형상화된 수지(52)를 경화한다.

그러나, 이러한 방법은 충분한 에너지가 수지층에 절단되지 못하는 경우가 있기 때문에 경화불량이 발생한다.

따라서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 예에 따른 방법으로 기판 내에 확산층을 형성하게 되면 고질적인 줄무의 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.

또한, 롤러의 열변형이 발생하는 문제가 있다.

그리고, 종래의 UV 경화장치에는 롤러가 기판을 누루는 하중을 모니터링 하는 장치가 없기 때문에 기판이 손상되는 문제가 발생할 수 도 있다.

그리고, 전술한 제 2 예와 제 3 예는 스팟 조사방식임으로 이송 속도가 불균일하고 전체적으로 광량이 부족하여 공정시간이 매우 길어지는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 롤러의 열변형을 방지하고 스테이지 상에서 기판의 이동속도를 일정하게 함과 동시에, 충분한 에너지를 가지는 자외선을 기판의 전면적에 조사할수 있도록 하여 빠른 시간에 충분한 경 화가 이루어지도록 하는 UV 경화장치를 제작하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산층 복제장비는, 수평으로 움직이는 프레임 형상의 스테이지와; 상기 스테이지 상에 구성되고 기판을 고정하는 투명한 고정 수단과; 상기 스테이지의 하부에 구성되며, 자외선을 조사하는 램프와, 상기 램프의 일부를 감싸듯이 구성되어 상기 램프의 빛을 반사하는 반사 수단과, 상기 램프와 상기 반사수단을 감싸고 상부로 갈수록 작아져 슬릿형상으로 구성된 가이드와, 상기 가이드에 구성된 슬릿의 양측에 냉수가 흐르는 냉수관을 포함한 갓을 포함하며 슬릿 모양의 광을 방출하는 UV 경화장치와; 상기 투명한 고정수단의 상부에 위치하고, 그 표면이 요철형상인 스템프를 부착한 롤러와; 상기 롤러를 고정하는 고정부를 포함한다.

상기 갓은 움직임이 가능하여 빛이 투과되는 슬릿(slit)의 폭을 간접적으로 조절할 수 있다.

이때, 상기 갓을 움직이도록 하는 업/다운 장치를 더욱 구성한다.

상기 롤러가 기판을 누르는 하중을 감지하는 모니터링 장치와, 상기 UV 경화장치에서 조사되는 자외선의 광량을 측정하는 조도계를 더욱 구성한다.

삭제

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

-- 실시예 --

본 발명의 특징은 홀로그래픽 확산층 복제장비 내부에 슬릿(slit)형태의 UV 광원을 조사하는 UV 경화장치를 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산층 복제장비를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 UV 경화장치(100)는 기판(102)을 고정하고 수평방향으로 이송하는 스테이지(104)와, 상기 스테이지(104)상에 구성된 수정 윈도우(106)과, 상기 스테이지(104)의 상부에 위치하고 요철형상의 스템프(108)가 부착되고 알루미늄(Al)재질로 형성한 롤러(110)와, 롤러(110)를 고정하는 고정부(112)와, 상기 스테이지(104)의 하부에 구성되고, 슬릿 형상의 UV 광원을 조사하는 UV 경화장치(내부에 위치)(116)를 포함한다.

상기 스테이지(104)는 하부에서 조사되는 UV 광원이 기판(102)에 닿도록 프레(fram)임 형상으로 구성되고, 스테이지(104)를 대신하여 석영(quartz)윈도우(106)가 기판(102)을 고정하는 역할을 한다.

도시하지는 않았지만, 상기 스테이지(104)의 상부에는 기판(102)에 조사되는 슬릿 형상의 광원의 조도를 측정할 수 있는 조도계를 좌우 회전식으로 부착한다.

또한, 상기 롤러(110)가 기판(100)을 누르는 하중을 체크 할 수 있는 모니터링 장치를 별도로 구성한다.

상기 UV 경화장치(116)의 구성을 이하, 도 7을 통해 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, UV 광원인 램프(200)와, 램프(200)의 일부를 감싸는 형상으로 구성된 반사판(202)과, 상기 램프(200)와 반사판(202)을 감싸는 가이드(204)를 구성한다.

상기 가이드(204)는 자외선이 외부로 새어나가는 것을 방지하여 상부로 조사 되도록 하고, 상기 반사판 또한 램프(200)의 빛을 상부로 반사하는 역할을 한다.

상기 가이드(204)는 상부쪽으로 갈수록 폭이 줄어드는 형상으로 구성되어 평면적으로 보면 일 방향으로 긴 슬릿(S1)이 구성된 형상이다.

상기 가이드(204)의 끝에는 양측에 각각 갓(206)을 구성하는데, 갓(206)은 수평으로 움직이도록 되어있으며 이로 인해 슬릿(S2)의 폭을 결정하여 빛의 조사량을 결정 할 수 있다.

또한, 상기 갓(206)에는 차가운 물이 지나갈 수 있도록 하는 냉수관(300)을 설치하여, 램프(200)에 의해 높아진 온도를 낮출 수 있도록 하며, 상기 가이드(204)의 하부에는 팬(미도시)을 설치하여 이 또한 뜨거운 열기를 하부로 빼내주도록 한다.

상기 갓에 의해 만들어지는 슬릿의 폭을 제어하도록 갓을 움직이는 별도의 업/다운 장치를 구성한다.

도시하지는 않았지만 상기 가이드(204)의 안쪽에는 IR 필터를 구성하여 자외선 이외의 빛을 차단하도록 한다.

이때, 상기 램프에서 조사되는 자외선의 광량은 일정하며, 상기 자외선 경화수지의 종류와 각 종류에 따른 광경화 정도에 따라 상기 램프의 수가 바뀔 수 있다.

전술한 바와 같은 UV 경화기를 이용하여 기판에 확산필름을 형성하는 방법을 이하, 도 8을 참조하여 설명한다.

도시한 바와 같이, 자외선 경화수지(500)가 도포된 기판(100)을 스테이지(104)상에 놓인 수정 윈도우(106)에 고정한다.

다음으로, 상기 요철형상의 스템프(104)를 부착한 롤러(110)를 기판(100)상에 위치시킨다.

이때, 상기 스테이지(104)를 이용하여 기판(100)을 일 측에서 타 측으로 움직이는 동시에 롤러(110)는 기판(100)을 일정한 압력으로 누르면서 제자리에서 돌아가게 된다.

결과적으로, 상기 기판의 표면에 형성된 경화수지(500)는 요철모양으로 표면이 형상화된다.

이때, 상기 기판(100)의 하부에는 앞서 설명한 UV 경화기(116)에서 연속적으로 자외선(600)이 조사되고 있는 상황이기 때문에 기판(100)의 표면에 도포된 경화수지(500)는 전 면적에 대해 요철모양으로 형상화 됨과 동시에 자외선(600)에 의해 경화되는 공정을 거치게 된다.

전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산층 복제장비를 이용하여 확산필름을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 UV 경화장치는 슬릿형상의 UV광을 조사하는 UV 경화기를 이용하기 때문에 연속적으로 빛이 조사되는 상태에서 수지를 경화할 수 있다.

따라서, 기판을 움직이는 이동 속도를 일정하게 할 수 있기 때문에 시간을 절약할 수 있는 효과가 있고, 강한 UV 에너지로 인해 경화불량이 발생하지 않아 액정표시장치에서 나타나는 줄무늬 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.

결과적으로, 수율이 개선되는 효과와 함께 광시야각을 구현하는 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 수평으로 움직이는 프레임 형상의 스테이지와;

   상기 스테이지 상에 구성되고 기판을 고정하는 투명한 고정 수단과;

   상기 스테이지의 하부에 구성되며, 자외선을 조사하는 램프와, 상기 램프의 일부를 감싸듯이 구성되어 상기 램프의 빛을 반사하는 반사 수단과, 상기 램프와 상기 반사수단을 감싸고 상부로 갈수록 작아져 슬릿형상으로 구성된 가이드와, 상기 가이드에 구성된 슬릿의 양측에 냉수가 흐르는 냉수관을 포함한 갓을 포함하며 슬릿 모양의 광을 방출하는 UV 경화장치와;

   상기 투명한 고정수단의 상부에 위치하고, 그 표면이 요철형상인 스템프를 부착한 롤러와;

   상기 롤러를 고정하는 고정부

   를 포함하는 홀로그래픽 확산층 복제장비.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 갓은 움직임이 가능하여 빛이 투과되는 슬릿(slit)의 폭을 간접적으로 조절할 수 있는 홀로그래픽 확산층 복제장비.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 갓을 움직이도록 하는 업/다운 장치가 더욱 구성된 홀로그래픽 확산층 복제장비.
6. 제 1 항에

   상기 롤러가 기판을 누르는 하중을 감지하는 모니터링 장치가 더욱 구성된 홀로그래픽 확산층 복제장비.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 UV 경화장치에서 조사되는 자외선의 광량을 측정하는 조도계가 더욱 구성된 홀로그래픽 확산층 복제장비.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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