KR101096697B1 - 편광시스템 및 그를 이용한 ｕｖ조사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터 하부에 위치되는 편광필름; 및 상기 편광 필름 하부에 위치되는 빔 어큐뮬레이터를 포함하여 구성되는 편광시스템 및 상기 편광시스템을 이용한 UV조사장치에 관한 것으로서,
빔 스플리터에 의해 편광필름에 조사되는 UV의 에너지를 줄여 편광필름이 열화되는 것이 방지되고, 빔 어큐뮬레이터에 의해 조사되는 UV의 에너지 손실을 최소화하며, 편광필름을 적용하기 때문에 석영을 적용하는 것에 비하여 제조단가가 줄어 경제적이다.
편광필름, UV조사

Description

편광시스템 및 그를 이용한 ＵＶ조사장치 {A polarizing system and an UV irradiating apparatus}
도 1은 종래의 UV조사장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100 : 편광시스템 110 : 빔 스플리터
115 : 제1글라스 120 : 편광필름
130 : 빔 어큐뮬레이터 135 : 제2글라스
200 : UV램프 210 : 램프 하우징
300 : 제1평면경 400 : 광학렌즈
500 : 제2평면경 600 : 콜리메이터
본 발명은 액정표시소자의 제조장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시소자의 배향막을 형성하기 위한 UV조사장치에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센치미터(cm)에 불과한 초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display) 중에서 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
이와 같은 액정표시소자는 서로 대향하는 하부기판과 상부기판, 그리고 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전압인가에 의해 상기 액정층의 배향방향이 변경되고 그에 따라 빛의 투과도가 조절됨으로써 화상이 재현되게 된다.
일반적으로, 상기 하부기판에는 스위칭소자로서 박막트랜지스터와 전계형성을 위한 전극으로 작용하는 화소전극이 형성되어 있고, 상기 상부기판에는 컬러구현을 위한 적색, 녹색, 및 청색의 컬러필터층과 전계형성을 위한 전극으로 작용하는 공통전극이 형성되어 있다.
한편, 상기 액정층이 양 기판(10, 20) 사이에서 임의로 배열되어 있으면 액정층의 일관된 분자배열을 얻기가 어려우므로, 상기 양 기판에는 액정층의 초기 배향을 위해서 소정 방향으로 정렬된 배향막이 형성되어 있다.
여기서, 상기 배향막을 형성하는 방법으로는 러빙배향법과 광배향법이 있다.
러빙배향법은 기판 상에 폴리이미드와 같은 유기 고분자를 도포한 후, 러빙포가 감겨진 러빙롤을 회전시켜 상기 유기 고분자에 기계적 마찰을 통해 미세홈을 형성함으로써 유기 고분자를 일정방향으로 정렬시키는 방법이다.
그러나, 러빙배향법은 마찰강도에 따라 미세홈의 형태가 달라져 액정층을 균일하게 정렬하지 못하는 문제가 있으며 또한 러빙시 마찰에 의해 먼지나 정전기가 발생하는 문제가 있다.
광배향법은 기판 상에 광반응기를 갖는 유기 고분자를 도포한 후, 소정방향으로 편광된 UV를 조사함으로써 유기 고분자가 UV에 의해 반응하여 일정방향으로 정렬하는 방법이다.
광배향법은 기계적 마찰이 일어나지 않기 때문에 전술한 러빙배향법의 문제는 발생하지 않는다.
이때, 광배향법의 경우 유기 고분자에 편광된 UV를 조사하기 위해서 소정의 UV조사장비가 요구된다.
이하에서, 도면을 참조로 종래의 UV조사장비에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 UV조사장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 UV조사장비는 UV를 방출하는 UV램프(10), 및 상기 UV램프 하부에 위치하는 편광시스템(30)을 포함하여 구성된다.
상기 편광시스템(30)은 소정의 각을 갖도록 산 모양으로 형성된 석영기판(33)과 상기 석영기판(33)을 지지하는 홀더(36)로 구성된다.
상기 UV램프(10)에서 무편광의 UV가 방출되면 상기 편광시스템(30)의 석영기판(33)에 소정의 각으로 입사된다. 입사된 UV의 일부는 반사되어 상기 홀더(36)에 의해 흡수되고, 나머지 일부는 석영기판(33)을 투과하여 편광된 후 하부의 기판 (40)상에 형성된 배향막(50)에 조사되게 된다.
여기서, 배향막(50)에 조사되는 편광의 편광도는 상기 석영기판(33)의 적층수를 조절함으로써 변경된다.
도면에는 석영기판(33)을 한 층만 적층한 것을 도시하였지만, 석영기판은 두 층 이상으로 적층될 수 있으며, 일반적으로, 선편광(편광도가 1인 경우)을 얻기 위해서는 일정수 이상의 석영기판을 적층하고, 부분편광(편광도가 1 미만인 경우)을 얻기 위해서는 한층 또는 소수층의 석영기판을 적층한다.
이와 같은 종래의 UV조사장치는 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 편광도를 증가시키기 위해서는 석영기판의 적층수를 증가시켜야 하는데, 석영기판의 적층수를 증가시킬 경우 그 만큼 광의 손실이 증가되어 효율이 떨어진다.
둘째, 석영기판은 가격이 고가이므로, 석영기판의 적층수를 증가시킬 경우 그만큼 제조비용이 상승되어 경제성 면에서 불리하다.
본 발명은 이와 같은 종래 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 제1목적은 광의 손실을 줄이면서 경제성 면에서도 유리한 편광 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 광의 손실을 줄이면서 경제성 면에서 유리한 편광 시스템이 적용된 UV조사장치를 제공하는 것이다.
상기 제1목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터 하부에 위치되는 편광필름; 및 상기 편광 필름 하부에 위치되는 빔 어큐뮬레이터를 포함하여 구성되는 편광시스템을 제공한다.
편광필름은 360도 전방향의 진동면을 가지는 광에 대해서 소정 방향(예로 수직방향, 수평방향, 원방향)의 진동면을 가지는 광만을 투과하고 나머지 광은 투과하지 못함으로써 편광을 구현하는 소자이다.
이와 같은 편광필름은 편광 소자로 이미 공지되어 있지만, 아직까지 UV조사장치에는 적용되지 못하고 있다. 그 이유는 편광필름은 내열성이 낮아 강한 에너지의 UV에 의해 열화되기 쉽기 때문이다.
본 발명자는 이와 같은 편광필름을 UV조사장치에 적용시키기 위해 연구한 결과, 편광필름 상부에 빔 스플리터를 위치시키고 편광필름 하부에 빔 어큐뮬레이터를 위치시킬 경우 편광필름이 UV에 의해 열화되지 않으면서 원하는 편광을 얻을 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
상기 빔 스플리터는 UV를 넓게 퍼뜨리는 역할을 하는 것으로서, 편광필름 상부에 빔 스플리터를 위치시킴으로써 편광필름에 조사되는 UV의 에너지를 줄여 편광필름이 열화되는 것이 방지된다.
상기 빔 어큐뮬레이터는 퍼뜨려진 UV를 다시 모으는 역할을 하는 것으로서, 편광필름 하부에 빔 어큐뮬레이터를 위치시킴으로써 최종적으로 조사되는 UV의 에너지 손실을 최소화 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 빔 스플리터와 빔 어큐뮬레이터를 편광필름과 함께 조 합함으로써, 열화되기 쉬운 편광필름을 UV조사장치에 적용이 가능하도록 하였고, 그와 더불어 에너지 손실을 줄이면서 고가의 석영을 사용하는 것에 비해 제조비용도 줄일 수 있도록 한 것이다.
여기서, 상기 빔 스플리터 및 상기 빔 어큐뮬레이터는 각각 수평면에 대해서 소정의 각으로 기울어져 배열된 복수개의 글라스를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 상기 소정의 각은 조사되는 UV의 에너지 세기 및 편광필름의 종류 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
상기 편광필름은 연신처리된 고분자 필름으로 이루어진다.
또한, 상기 제2목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 UV램프; 및 상기 UV램프로부터 출사되는 UV를 편광시키는 편광시스템을 포함하여 이루어진 UV조사장치를 제공한다.
상기 편광시스템은 전술한 빔 스플리터와, 편광필름, 및 빔 어큐뮬레이터로 이루어진 편광시스템이 적용된다.
이하, 도면을 참조로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광시스템의 개략도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광시스템(100)은 빔 스플리터(110), 편광필름(120), 및 빔 어큐뮬레이터(130)로 구성된다.
상기 빔 스플리터(110)는 상기 편광필름(120) 상부에 위치하여 편광필름(120)으로 조사되는 UV를 넓게 퍼뜨려 편광필름(120)의 열화를 방지하는 역할을 하 는 것이다.
상기 빔 스플리터(110)는 수평면에 대해서 소정의 각(θ1)으로 기울어져 배열된 복수개의 제1글라스(115)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1글라스(115)가 수평면에 대해서 기울어진 각(θ1)은 45도로 설정된다. 45도의 각으로 제1글라스(115)가 기울어질 경우 화살표로 표시된 바와 같이 입사된 UV의 일부는 제1글라스(115)를 투과하고 일부는 직각으로 반사되는 과정을 복수개의 제1글라스(115)에서 반복함으로써 하부 편광필름(120)으로 조사되는 UV가 넓게 퍼지게 된다.
상기 빔 어큐뮬레이터(130)는 상기 편광필름(120) 하부에 위치하여 편광필름(120)을 투과한 편광된 UV를 다시 모아 UV의 손실을 최소화하는 역할을 하는 것이다.
상기 빔 스플리터(110)는 수평면에 대해서 소정의 각(θ2)으로 기울어져 배열된 복수개의 제2글라스(135)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제2글라스(135)가 수평면에 대해서 기울어진 각(θ1)은 -45도로 설정된다. -45도의 각으로 제2글라스(135)가 기울어질 경우 화살표로 표시된 바와 같이 넓게 퍼져 입사되는 UV가 모아져 하부로 조사되게 된다.
상기 편광필름(120)은 연신처리된 고분자 필름으로 이루어진 것이 바람직하다.
여기서, 상기 연신처리된 고분자 필름은 폴리비닐알콜계 필름을 연신 전후, 또는 연신 중에 수용액 상에서 요오드로 염착시키고, 이어서 붕산 수용액으로 고착시켜 제조될 수 있다.
또한, 상기 연신처리된 고분자 필름은 폴리비닐알콜계 필름을 연신 전후, 또는 연신 중에 수용액 상에서 요오드로 염착시키고, 이어서 붕산 수용액으로 고착시킨 후, 얻어진 폴리비닐알콜계 필름에 트리아세테이트 셀룰로오즈 필름을 추가로 점착시켜 제조될 수도 있다.
또한, 상기 폴리비닐알콜계 필름을 요오도로 염착시키는 대신에 염료로 염착시키는 것도 가능하다. 염료로 염착시켜 제조된 편광필름은, 내열성에 있어서는 요오드로 염착시켜 제조된 편광필름보다 우수하지만, 편광특성면에서는 요오드로 염착시켜 제조된 편광필름보다 열악하다. 따라서, 고편광 특성의 편광필름의 경우는 요오드를 염착시켜 제조하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광시스템의 개략도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 편광시스템은 빔 스플리터(110)를 구성하는 복수개의 제1글라스(115)가 수평면에 대해서 기울어진 각(θ1)이 상이한 것을 제외하고 전술한 제1실시예에 따른 편광시스템과 동일하다.
따라서, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하에서는 빔 스플리터(110)를 구성하는 복수개의 제1글라스(115)에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 빔 스플리터(110)를 구성하는 복수개의 제1글라스(115)가 수평면에 대해서 기울어진 각(θ1)은 30 내지 60도(여기서 45도는 제외)로 설정된다.
따라서, 화살표로 표시된 바와 같이 입사된 UV의 일부는 제1글라스(115)를 투과하고 일부는 소정의 각으로 반사되는 과정을 복수개의 제1글라스(1150)에서 반복함으로써 하부 편광필름(120)으로 조사되는 UV가 넓게 퍼지게 된다.
이때, 투과와 반사가 복수개의 제1글라스(115)에서 반복되기 위해서는 복수개의 상기 제1글라스(115)의 높이가 상기 각(θ1)을 감안하여 서로 상이하게 설정되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치는 UV램프(200), 램프 하우징(210), 제1평면경(300), 광학렌즈(400), 제2평면경(500), 콜리메이터(collimator)(600), 및 편광시스템(100)을 포함하여 이루어진다.
상기 UV램프(200)는 광원으로 작용하는 것으로 고압 수은 램프가 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 램프 하우징(210)은 상기 UV램프(200)를 둘러싸고 있어 UV램프(200)에서 조사되는 UV를 반사시켜 제1평면경(300)쪽으로 유도하는 역할을 한다.
상기 제1평면경(300) 및 제2평면경(500)은 UV를 반사시켜 UV의 경로를 변경하는 역할을 하는 것이다.
상기 광학렌즈(400)는 제1평면경(300)으로부터 입사되는 UV의 집광 또는 산 란광을 막아주는 역할을 하는 것으로 볼록렌즈로 구성될 수 있다.
상기 콜리메이터(600)는 UV를 평행광으로 변경시키는 역할을 하는 것이다.
상기 편광시스템(100)은 UV를 편광시키는 역할을 하는 것으로서, 전술한 빔 스플리터(110), 상기 빔 스플리터(110) 하부에 위치되는 편광필름(120), 및 상기 편광필름(120) 하부에 위치되는 빔 어큐뮬레이터(130)를 포함하여 구성되는 편광시스템이 적용된다. 상기 편광시스템에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 UV조사장치의 작용을 보면, 상기 UV램프(200)에서 조사되고 또한 상기 램프 하우징(210)에서 반사되는 UV는 제1평면경(300)에서 반사되어 경로가 수정되고, 광학렌즈(400)에서 집광 또는 산란광을 막아준 후 다시 제2평면경(500)에서 반사되어 경로가 수정되고, 콜리메이터(600)에서 평행광으로 변경되어 편광시스템(100)으로 입사된다.
편광시스템(100)으로 입사된 UV는 빔 스플리터(110), 편광필름(120) 및 빔 어큐뮬레이터(130)를 거쳐 소정의 방향으로 편광되어, 결국 편광된 UV가 기판(700)에 조사되게 된다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 UV조사장치는 편광시스템(100)이 콜리메이터(600) 후방에 위치된 것이 아니라, 광학렌즈(400) 전방 또는 후방에 위치한 것을 제외하고 전술한 제3실시예에 따른 UV조사장치와 동일하다.
제4실시예에 따른 UV조사장치는 광학렌즈(400) 전방 또는 후방에 편광시스템(100)이 위치하기 때문에 제3실시예에 비하여, 편광시스템(100)의 크기를 작게 형 성할 수 있는 이점이 있다.
도 4 및 도 5는 전술한 본 발명에 따른 편광시스템(100)이 적용된 UV조사장치의 일예를 도시한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, UV조사장치는 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 당업자에게 자명한 범위 내에서 변경실시할 수 있다.
상기 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 빔 스플리터를 적용하기 때문에 편광필름에 조사되는 UV의 에너지를 줄여 편광필름이 열화되는 것이 방지된다.
둘째, 빔 어큐뮬레이터를 적용하기 때문에 조사되는 UV의 에너지 손실을 최소화 할 수 있다.
셋째, 편광필름을 적용하기 때문에 석영을 적용하는 것에 비하여 제조단가가 줄어 경제적이다.

Claims (14)

  1. 복수개의 제1글라스를 구비하는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터 하부에 위치되는 편광필름; 및
    상기 편광 필름 하부에 위치되며, 수평면에 대해서 소정의 각으로 기울어져 배열된 복수개의 제2글라스를 구비하는 빔 어큐뮬레이터를 포함하여 구성되는 편광시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제1글라스는 수평면에 대해서 소정의 각으로 기울어져 배열된 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 제1글라스가 수평면에 대해서 기울어진 각은 30 내지 60도인 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 제1글라스가 수평면에 대해서 기울어진 각은 45도인 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 제1글라스는 서로 상이한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제2글라스가 수평면에 대해서 기울어진 각은 -45도인 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 편광필름은 연신처리된 고분자 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연신처리된 고분자 필름은
    폴리비닐알콜계 필름을 연신 전후, 또는 연신 중에 수용액 상에서 요오드 또는 염료로 염착시키고, 이어서 붕산 수용액으로 고착시켜 제조된 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연신처리된 고분자 필름은
    폴리비닐알콜계 필름을 연신 전후, 또는 연신 중에 수용액 상에서 요오드 또는 염료로 염착시키고, 이어서 붕산 수용액으로 고착시킨 후, 얻어진 폴리비닐알콜계 필름에 트리아세테이트 셀룰로오즈 필름을 추가로 점착시켜 제조된 것을 특징으로 하는 편광시스템.
  11. UV램프; 및
    상기 UV램프로부터 출사되는 UV를 편광시키는, 제1항 내지 5항, 제7항 내지 10항 중 어느 한 항에 따른 편광시스템을 포함하여 이루어진 UV조사장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 UV조사장치는 램프 하우징, 제1평면경, 광학렌즈, 제2평면경, 및 콜리메이터를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편광시스템은 상기 콜리메이터 후방에 위치되는 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 편광시스템은 상기 광학렌즈 전방 또는 후방에 위치되는 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
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