KR102007751B1 - 광배향 조사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광을 발산하는 발광램프; 상기 발광램프의 일측에 위치되어 상기 발광램프로부터 발산된 광을 집광하는 집광미러; 상기 발광램프의 타측에 위치되어 집광된 광을 평행하게 보정하는 콜리메이션부(collimation); 및 상기 콜리메이션부에 의해 보정된 광을 편광시키는 편광부;를 포함하고, 상기 편광부를 통해 편광된 광은 대상물에 조사되며, 상기 콜리메이션부에 조사되는 광은 집광된 상태로 조사되는, 광배향 조사장치를 포함할 수 있다.

Description

광배향 조사장치{Light orientation illuminating apparatus}
본 발명의 실시예들은 광배향 조사장치에 관한 것으로, 특히, 발광 램프로부터 발산된 광이 대상물에 평행하게 조사될 수 있도록 설치되는 콜리메이션부 도달 시, 집광된 상태로 조사될 수 있는 광배향 조사장치에 관한 것이다.
최근 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이 분야의 액정 패널 제조 기술이 발전함에 따라, 액정소자에 대한 연구 역시 날로 증대되고 있다.
한편, 액정소자의 상하판에는 액정을 특정 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 구성되는데, 종래에는 러빙(rubbing)배향 방법을 이용하여 배향막에 방향성(이방성)을 부여하였으나, 이러한 러빙배향 방법은 러빙포를 이용하여 기판 상부의 배향막에 물리적인 힘을 가하는 접촉식이므로, 배향막에 스크래치(scratch) 등의 불량이 발생할 수 있으며, 러빙포 관리 등의 생산관리가 복잡해지는 단점이 존재하였다.
상술한 단점을 해소하기 위하여, 최근에는 배향막에 편광된 빛을 조사하여 폴리이미드 등의 박막중의 특정 방향만의 폴리머만 광화학반응에 의해 분극이나 구조변화시키는 방법이 사용된다. 이를 위해서는 광 조사 시 광반응성 물질이 편광방향에 따라 일정한 방향과 각도로 배열되어야 하며, 대상물 전반적으로 균일하게 광이 조사되어야 하는 바, 볼록 랜즈 등을 통한 확산광이 주로 이용되었다.
하지만, 이 경우, 조사 대상물의 광 균일성 측면에서는 개선되었으나, 조사 과정에서 광의 반사, 간섭 및 회절 등의 크게 발생하였고, 광배향에 따른 배향 정렬도가 높지 못하다는 단점이 존재하였다.
또한, 본원 도 1에 도시된 바와 같이, 대상물의 특정 영역에 노광하기 위해 개구(1')가 형성된 마스크(1) 등이 이용되는 경우, 광이 대상물(2)에 조사되는 과정에서 마스크의 개구 가장자리(edge) 부분에서 반사, 간섭 및 회절 등이 크게 발생하였고, 광배향 성능이 저하되는 문제가 존재하였다.
한국등록특허공보 제10-1392219호(2014.05.08)
본 발명의 실시예들은, 발산된 광의 반사, 간섭 및 회절을 최소화 할 수 있는 광배향 조사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 발산광이 아닌 집광 상태에서 콜리메이션부로 조사될 수 있는 광배향 조사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 광배향에 따른 배향 정렬도를 향상시킬 수 있는 광배향 조사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 구 형상의 발광램프를 사용하는 바, 발산된 광의 회절 가능성을 최소화 할 수 있는 광배향 조사장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광을 발산하는 발광램프; 상기 발광램프의 일측에 위치되어 상기 발광램프로부터 발산된 광을 집광하는 집광미러; 상기 발광램프의 타측에 위치되어 집광된 광을 평행하게 보정하는 콜리메이션부(collimation); 및 상기 콜리메이션부에 의해 보정된 광을 편광시키는 편광부;를 포함하고, 상기 편광부를 통해 편광된 광은 대상물에 조사되며, 상기 콜리메이션부에 조사되는 광은 집광된 상태로 조사되는, 광배향 조사장치를 제공할 수 있다.
상기 콜리메이션부에 조사되는 광은 상기 대상물에 배향 깨짐 현상이 10EA/cm^2 이내로 형성되도록 집광된 상태일 수 있다.
적어도 하나의 개구가 형성된 필름 마스크(film mask)를 더 포함하고, 상기 필름 마스크는 상기 편광부의 광이 조사되는 측부에 배치될 수 있다.
상기 발광램프는 기 결정된 직경의 구 형상일 수 있다.
상기 콜리메이션부는 광이 반사되는 일면이 오목하게 형성될 수 있다.
상기 발광램프의 타측부에 위치되어 상기 집광부로부터 반사된 광의 일부를 차단하는 차광부;를 더 포함할 수 있다.
상기 발광램프는 자외선 램프일 수 있다.
상기 발광램프는 300nm 내지 450nm 파장의 광을 발산할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 발산된 광의 반사, 간섭 및 회절을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 발산광이 아닌 집광 상태에서 콜리메이션부로 조사될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 광배향에 따른 배향 정렬도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 구 형상의 발광램프를 사용하는 바, 발산된 광의 회절 가능성을 최소화 할 수 있다.
도 1은 개구가 형성된 마스크에 광이 조사되는 모습을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치를 나타낸 도면
도 3은 개구가 형성된 마스크 통과 시, 확산광 또는 집광에 따른 광의 세기 분포를 나타낸 도면
도 4는 대상물에 광이 조사된 경우, 집광 상태일 경우와 확산광 상태일 경우의 빛샘(하얀 점 부분)이 일어나는 정도를 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)를 나타낸 도면이고, 도 3은 개구가 형성된 마스크(500) 통과 시, 확산광 또는 집광에 따른 광의 세기 분포를 나타낸 도면이며, 도 4는 대상물에 광이 조사된 경우, 집광 상태일 경우와 확산광 상태일 경우의 빛샘(하얀 점 부분)이 일어나는 정도를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 광을 발광하는 발광램프(100), 광을 집광하는 집광미러(200), 광을 평행하게 보정하는 콜리메이션부(collimation)(300) 및 편광부(400)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 집광미러(200)는 발광램프(100)의 일측에 위치되어 발광램프(100)로부터 발산된 광을 발광램프(100)의 타측으로 반사시킬 수 있고, 발광램프(100)에서 발산된 광을 콜리메이션부(300) 측으로 포커싱(focusing)하여 이동시킬 수 있다. 한편, 상술한 콜리메이션부(300)는 발광램프(100)의 타측에 위치되어 집광미러(200)로부터 집광된 광을 평행하게 보정할 수 있다. 위와 같이, 평행하게 보정된 광은 편광부(400)를 통해 편광되어 대상물(20)에 조사될 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 발산된 광의 편광부(400) 통과 전 콜리메이션부(300)에 의해 반사되어 보정되는 바, 광이 평행하게 조사될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 적어도 하나의 개구(미도시 됨)가 형성된 필름 마스크(film mask)(500)를 더 포함할 수 있고, 필름 마스크(500)는 상술한 편광부(400)의 광이 조사되는 측부에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상술한 필름 마스크(500)는 적어도 하나의 개구를 포함하는 바, 상술한 필름 마스크(500)가 편광부(400)의 광이 조사되는 측부 전면에 배치되는 경우, 노광 과정에서 광이 조사되는 대상물(20)의 특정 영역에만 광을 조사시킬 수 있다.
한편, 필름 마스크(500)는 적어도 하나의 개구를 포함하는 바, 개구의 가장자리(edge) 부분에서 광의 반사, 간섭 및 회절 등이 발생할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)의 경우, 집광된 상태로 조사되어 반사, 간섭 및 회절 등을 최소화 할 수 있고, 나아가, 콜리메이션부(300)를 통해 평행하게 보정된 상태로 조사되는 바, 균일하게 조사될 수 있다.
한편, 콜리메이션부(300)에 조사되는 광은 집광된 상태로 조사될 수 있다.
즉, 종래와 같이 확산광 상태로 조사되는 것이 아닌 집광된 상태에서 조사될 수 있고, 대상물(20)에 조사되는 광이 집광된 상태로 조사됨에 따라 반사, 간섭 및 회절 등이 최소화 될 수 있으며, 광배향에 따른 배향 정렬도가 향상될 수 있다.
구체적으로, 콜리메이션부(300)에 조사되는 광은 집광된 광이 콜리메이션부(300) 및 편광부(400)를 통과하여 대상물(20)에 조사되었을 때, 대상물(20) 관찰 시 배향 깨짐(본원 도 4의 하얀 점) 현상이 10 EA/cm^2 이내로 형성되도록 집광된 상태일 수 있고, 콜리메이션부(300)로 조사되는 광이 확산광 상태로 조사되었을 경우와 집광 상태로 조사되었을 경우의 대상물(20) 배향 정도를 관찰한 결과는 아래 표 1과 같이 나타날 수 있다.
구분 배향 깨짐(EA/cm^2)
집광 상태 10 미만
확산광 상태 10 초과
즉, 대상물(20)의 배향 정도를 관찰하였을 때, 집광된 상태로 콜리메이션부(300)에 조사된 경우, 배향 깨짐(하얀 점)이 10 EA/cm^2 이내로 형성되었으나, 확산광 상태에서 조사된 경우에는 배향 깨짐(하얀 점)이 10 EA/cm^2 를 초과하여 형성될 수 있다. 이 때, 상술한 배향 ?짐(하얀 점)은 0.5 ㎛ 이상의 크기로 형성되어 시인성이 발생된 경우일 수 있다.
이는, 본원 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 슬릿(3)을 통과한 광이 확산광일 ?에 비해 집광일 때 회절이 덜 일어나는 결과를 통해 확인할 수 있고, 도 4를 참조하면, 조사된 광이 집광 상태일 때에 비해 확산광 상태에서 조사된 경우, 배향 깨짐(하얀 점 부분) 현상이 더 많이 일어남을 알 수 있다. 즉, 확산광의 경우 배향 정렬도가 더 떨어짐을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 발광램프(100) 및 콜리메이션부(300) 사이에 확산렌즈와 같은 확산부재를 구비하지 않는 바, 발광램프(100)로부터 발산된 광은 집광된 상태로 콜리메이션부(300)에 조사될 수 있고, 그 결과, 편광된 광이 조사되는 대상물(20)의 배향 정렬도가 증가하여 광배향에 따른 배향 정렬도를 나타내는 오더 파라미터(order parameter)값이 0.9 이상으로 형성될 수 있다. 반면, 종래 확산광이 조사되는 경우 상술한 오더 파라미터(order parameter) 값은 0.8 내지 0.9로 형성될 수 있다. 즉, 광배향의 배향 정렬도가 향상될 수 있다.
한편, 상술한 편광부(400)는 와이어 그리드(Wire Grid)로 형성될 수 있고, 특정 파장의 광은 차단하여 광학 필터 역할을 할 수 있다. 이 때, 편광부(400)가 와이어 그리드로 형성됨에 따라 광의 편광부(400) 통과 과정에서 반사, 간섭 및 회절 등이 발생할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)의 경우, 집광된 상태로 조사되는 바, 반사, 간섭 및 회절 등을 최소화 할 수 있다.
또한, 상술한 편광부(400)의 차단 파장의 범위는 편광된 광이 조사되는 대상물(20)의 종류에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 광이 조사되는 대상물(20)의 종류 또는 대상물(20)의 배향 방향에 따라 조사되는 광의 파장 범위가 달라질 수 있고, 편광부(400)가 변경되어 차단되는 파장의 범위가 달라짐으로써 대상물(20)의 배향 방향 등이 달라질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 구 형상의 발광램프(100)로 형성될 수 있고, 이 때, 상술한 발광램프(100)는 자외선 램프(UV lamp)일 수 있다.
구체적으로, 일반적인 형광등과 같은 막대 형상의 발광램프(100)의 경우, 발산되는 광의 회절도가 높아지게 되는 반면, 상술한 발광램프(100)는 구 형상의 점광원 형태로 광을 발산할 수 있고, 발광램프(100)의 일측에 위치된 집광미러(200)에 의해 발산된 광이 집광되는 바, 방출되는 광의 회절을 최소화 할 수 있어 광배향에 따른 대상물(20)의 배향 정렬도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광램프(100)는 광의 반사, 간섭 및 회절 등을 최소화 하기 위하여, 300nm 내지 450nm 파장으로 방출될 수 있고, 바람직하게는 320nm 내지 430nm의 파장으로 방출될 수 있다.
한편, 상술한 콜리메이션부(300)는 광이 반사되는 일면이 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 콜리메이션부(300)는 오목미러 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 종래에 광이 조사되고 반사되는 일면이 평면으로 형성되는 것과 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)의 콜리메이션부(300)는 광이 반사되는 일면이 오목하게 형성될 수 있고, 그에 따라, 콜리메이션부(300)에 조사되는 광이 평행하게 보정되어 대상물(20)에 조사되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 발광램프(100)의 타측부에 위치되어 집광부로부터 반사된 광의 일부를 차단하는 차광부(600)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상술한 차광부(600)는 발광램프(100)를 기준으로 집광미러(200)의 반대측에 위치될 수 있고, 발광램프(100)에 인접하게 위치되어 집광램프로부터 반사되어 콜리메이션부(300) 측으로 조사되는 광을 제외한 그 외의 방향으로 조사되는 광을 차단할 수 있다.
이를 통해, 상술한 집광미러(200)에 따른 광의 포커싱이 향상될 수 있고, 대상물(20)에 조사하기 위한 광을 제외한 불필요한 광의 반사를 최소화 하는 바, 집광 효율이 증대될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 조사장치(10)는 상술한 구성에 한정되는 것은 아니고, 콜리메이션부(300)를 통해 평행하게 보정된 상태로 반사된 광이 다양한 미러 또는 렌즈 등을 통하여 편광부(400)로 이동되는 등, 필요에 따라 부가적인 광학 설계가 추가될 수 있음은 통상의 기술자에게 있어 자명하다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 종래 마스크
1' : 개구
2 : 종래 대상물
3 : 단일 슬릿
10 : 광배향 조사장치
20 : 대상물
100 : 발광램프
200 : 집광미러
300 : 콜리메이션부
400 : 편광부
500 : 필름 마스크
600 : 차광부

Claims (8)

  1. 광을 발산하는 발광램프;
    상기 발광램프의 일측에 위치되어 상기 발광램프로부터 발산된 광을 타측방향으로 집광하는 집광미러;
    상기 발광램프의 타측에 위치되어 상기 발광램프로부터 발산하는 광과 상기 집광미러에 의해 집광된 광이 직접 입사되고, 상기 직접 입사된 광을 평행하게 보정하는 콜리메이션부(collimation); 및
    상기 콜리메이션부에 의해 보정된 광을 편광시키는 편광부;를 포함하고,
    상기 편광부를 통해 편광된 광은 대상물에 조사되며,
    상기 콜리메이션부에 조사되는 광은 집광된 상태로 조사되는, 광배향 조사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 콜리메이션부에 조사되는 광은 상기 대상물에 배향 깨짐 현상이 10 EA/cm^2 미만으로 형성되도록 집광된 상태인, 광배향 조사장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 개구가 형성된 필름 마스크(film mask)를 더 포함하고,
    상기 필름 마스크는 상기 편광부의 광이 조사되는 측부에 배치되는, 광배향 조사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광램프는 기 결정된 직경의 구 형상인, 광배향 조사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 콜리메이션부는 광이 반사되는 일면이 오목하게 형성된, 광배향 조사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광램프의 타측부에 위치되어 상기 집광미러로부터 반사된 광의 일부를 차단하는 차광부;를 더 포함하는, 광배향 조사장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광램프는 자외선 램프인, 광배향 조사장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광램프는 300nm 내지 450nm 파장의 광을 발산하는, 광배향 조사장치.
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