KR102387205B1 - 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 편광 자외선을 방출하는 광학계 유닛과, 상기 광학계 유닛 하부에 배치되어 상기 편광 자외선의 편광방향을 선택적으로 변경하는 위상차필름 유닛과, 상기 위상차필름 유닛을 통과한 상기 편광 자외선이 조사되고, 모기판이 안착되는 스테이지를 포함하는 광배향 장치를 제공하는데, 위상차필름 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 자외선을 조사함으로써, 모기판의 이용효율이 극대화되고 생산성이 개선된다.

Description

광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법 {Photo Alignment Apparatus And Photo Alignment Method Using The Same}

본 발명은 광배향 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 위상차필름 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 빛을 조사할 수 있는 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있는데, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.

이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display: TFT-LCD)가 개발되었는데, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 영상을 표시한다.

이러한 액정표시장치는 마주보며 이격되는 2개의 기판과 그 사이에 개재된 액정층을 포함하는데, 2개의 기판 내면에는 각각 액정층의 액정분자의 배열방향을 유도하는 배향막이 형성된다.

일반적으로 러빙(rubbing)배향 방법을 이용하여 배향막에 방향성(이방성)을 부여하는데, 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 있다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 광배향(photo alignment) 방법이 제안되었는데, 광배향 방법은 편광 자외선(UV)을 기판 상부의 배향막에 조사하는 비접촉식이므로, 스크래치 등의 불량이 방지되고 생산관리가 간소화 되며, 배향막의 균일한 방향성에 의한 균일 시감특성 확보와 대조비(contrast ratio)가 향상되어 액정표시장치의 표시품질이 개선된다.

이러한 광배향 방법은, 편광 자외선에 대한 배향막의 고분자 물질의 반응원리에 따라 광이성화(photo-isomerization) 타입, 광가교(photo-crosslinking) 타입, 광분해(photo-decomposition) 타입으로 구분할 수 있다.

고분자 물질의 타입에 따라 편광 자외선에 대한 반응원리가 서로 상이하며, 편광 자외선 조사공정의 최적조건 또한 고분자 물질의 타입에 따라 상이지만, 고분자 물질의 타입과 무관하게 공통적으로 특정 편광방향의 편광 자외선이 배향막에 조사되면, 배향막에는 편광 자외선의 편광방향에 수직한 배향방향이 형성된다.

그런데, 이러한 광배향을 MMG에 적용할 경우 문제가 발생하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 광배향 장치를 이용한 MMG용 모기판의 광배향 방법을 설명하기 위한 도면이다.

MMG((multi models on a glass)는 하나의 모기판(mother substrate)에 2가지 이상의 종류의 크기를 갖는 셀(예를 들어 액정표시장치의 상부기판 또는 하부기판)을 배치하여 생산하는 방식 또는 그 방식으로 생산된 셀을 일컫는 용어이다.

하나의 모기판에 1가지 종류의 크기를 갖는 셀만 배치하는 non-MMG의 경우, 모기판의 전체 면적을 효율적으로 이용하지 못하고 폐기하는 부분이 많아지는 단점이 있는데, MMG에서는 이와 같이 폐기되는 부분을 활용하여 다른 크기의 셀을 생산함으로써 모기판의 이용효율을 극대화하여 재료비를 절감할 수 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(50)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기(가로 및 세로)를 갖는 제1셀(C1)이 3개 배치되고, 제2영역(B)에는 제1크기보다 작은 제2크기를 갖는 제2셀(C2)이 12개 배치된다.

제1 및 제2셀(C1, C2)에 배향막(미도시)을 형성한 후, 편광 자외선을 조사하여 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 방향성을 부여하는데, 제1셀(C1)의 배향막은 세로방향의 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제2셀(C2)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 평행한 제2배향방향(AD2)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 광배향 장치(10)를 이용하여 가로방향의 편광방향(PD)을 갖는 편광 자외선을 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 스캔 조사함으로써, 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 각각 편광방향(PD)에 수직한 세로방향의 제1 및 제2배향방향(AD1, AD2)을 부여할 수 있다.

이때, 모기판(50)이 안치된 스테이지(미도시)를 스캔방향(SD)을 따라 이동하거나, 광학계(미도시)를 스캔방향(SD)의 반대방향으로 이동할 수 있다.

한편, 도 1b에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(50)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기를 갖는 제1셀(C1)이 3개 배치되고, 제2영역(B)에는 제1크기보다 작은 제3크기를 갖는 제3셀(C3)이 2개 배치된다.

제1 및 제3셀(C1, C3)에 배향막(미도시)을 형성한 후, 편광 자외선을 조사하여 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 방향성을 부여하는데, 제1셀(C1)의 배향막은 세로방향의 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제3셀(C3)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 수직한 제3배향방향(AD3)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 광배향 장치(10)를 이용하여 가로방향의 편광방향(PD)을 갖는 편광 자외선을 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 스캔 조사할 경우, 제1셀(C1)의 배향막에는 편광방향(PD)에 수직한 제1배향방향(AD1)을 부여할 수 있으나, 제3셀(C3)의 배향막에 편광방향(PD)에 평행한 제3배향방향(AD3)을 부여할 수 없다.

즉, 모기판(50)의 B영역에 형성되는 제3셀(C3)은 액정표시장치에 이용되지 못하고 폐기되므로, 모기판(50)의 B영역은 생산에 사용되지 못하는 비효율적인 영역이 된다.

이와 같이, 종래의 광배향 장치를 이용한 광배향 방법은 MMG용 모기판(50)의 이용효율을 저하시키고, MMG용 모기판(50)에 배치되는 셀의 종류를 제한하여 생산성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 위상차필름 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 자외선을 조사함으로써, 모기판의 이용효율이 극대화되고 생산성이 개선되는 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본원발명은, 변위센서를 이용하여 위상차필름 유닛과 모기판 사이의 이격간격을 일정하게 유지함으로써, 위상차필름 유닛과 모기판 사이의 이격간격이 최소화 되면서 동시에 위상차필름 유닛에 의한 모기판의 손상이 방지되는 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 편광 자외선을 방출하는 광학계 유닛과, 상기 광학계 유닛 하부에 배치되어 상기 편광 자외선의 편광방향을 선택적으로 변경하는 위상차필름 유닛과, 상기 위상차필름 유닛을 통과한 상기 편광 자외선이 조사되고, 모기판이 안착되는 스테이지를 포함하는 광배향 장치를 제공한다.

그리고, 상기 위상차필름 유닛은 상기 스테이지의 스캔방향에 수직한 이동방향을 따라 이동 가능하다.

또한, 상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고, 상기 위상차필름 유닛은 제1 및 제2위상차영역을 포함하고, 상기 제1위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향을 갖고, 상기 제2위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 가질 수 있다.

그리고, 상기 제1위상차영역에는 커버글라스가 배치되고, 상기 제2위상차영역에는, 상기 커버글라스와, 상기 커버글라스 하면에 부착되는 위상차필름이 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2편광방향은 서로 수직하고, 상기 위상차필름은 반파장 위상차필름일 수 있다.

그리고, 상기 광배향 장치는, 상기 위상차필름 유닛과 상기 모기판 사이의 이격간격을 검출하여 상기 이격간격을 제어하는 변위센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 광학계 유닛은, 비편광 자외선을 방출하는 램프와, 상기 램프를 감싸서 보호하고 상기 비편광 자외선을 반사하는 하우징과, 상기 비편광 자외선을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 필터와, 상기 비편광 자외선을 편광방향에 따라 선택적으로 통과시키는 편광자를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은, 광배향 장치의 스테이지 상부에 모기판을 안착시키는 단계와, 상기 광배향 장치의 광학계 유닛으로부터 방출되는 편광 자외선을 상기 광배향 장치의 위상차필름 유닛을 통과시켜 편광방향을 선택적으로 변경하는 단계와, 상기 스테이지 및 상기 편광 자외선을 상대적으로 이동하여 상기 편광 자외선을 상기 모기판에 스캔 조사하는 단계를 포함하는 광배향 방법을 제공한다.

그리고, 상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1영역과, 제2배향방향을 갖도록 설계된 제2영역을 포함하고, 상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고, 상기 위상차필름 유닛은 제1 및 제2위상차영역을 포함하고, 상기 제1위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향을 갖고, 상기 제2위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖고, 상기 위상차필름 유닛의 상기 제1 및 제2위상차영역은 각각 상기 모기판의 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치될 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 위상차필름 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 자외선을 조사함으로써, 모기판의 이용효율이 극대화되고 생산성이 개선되는 효과를 갖는다.

그리고, 본원발명은, 변위센서를 이용하여 위상차필름 유닛과 모기판 사이의 이격간격을 일정하게 유지함으로써, 위상차필름 유닛과 모기판 사이의 간격이 최소화 되면서 동시에 위상차필름 유닛에 의한 모기판의 손상이 방지되는 효과를 갖는다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 광배향 장치를 이용한 MMG용 모기판의 광배향 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치의 위상차필름 유닛을 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치를 이용한 MMG용 모기판의 광배향 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치의 그레이존을 설명하기 위한 도면.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치의 위상차필름 유닛을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치(110)는, 램프(120), 하우징(122), 필터(124), 편광자(126), 위상차필름 유닛(128), 변위센서(130) 및 스테이지(미도시)를 포함하는데, 램프(120), 하우징(122), 필터(124), 편광자(126)는 광학계 유닛을 구성하고, 스테이지 상부에는 모기판(150)이 안치된다.

램프(120)는 비편광 상태의 자외선을 방출하는데, 램프(120)로부터 방출되는 자외선은 다양한 파장을 포함할 수 있다.

하우징(122)은 램프(120)의 상부에 배치되어 램프(120)를 감싸서 보호하고, 램프(120)로부터 상부로 방출되는 자외선을 램프(120)의 하방으로 반사할 수 있다.

필터(124)는 램프(124)의 하부에 배치되어 램프(124)로부터 방출되는 자외선 중에서 미리 결정된 파장의 자외선을 선택적으로 통과시킨다.

편광자(126)는 필터(124)의 하부에 배치되어 필터(124)를 통과한 자외선 중에서 제1편광방향(PD1)의 자외선을 선택적으로 통과시키는데, 제1편광방향(PD1)은 다양하게 변경할 수 있다.

따라서, 램프(124)로부터 방출되는 비편광 상태 및 다양한 파장의 자외선은, 필터(124) 및 편광자(126)를 통과하면서 제1편광방향(PD1)의 편광 상태 및 특정 파장의 자외선이 된다.

위상차필름 유닛(128)은 편광자(126)의 하부에 배치되어 편광자(126)를 통과한 자외선의 편광방향을 선택적으로 변경한다.

즉, 위상차필름 유닛(128)은, 사각형 판 형상의 다수의 커버글라스(140)와, 커버글라스(140) 하면에 부착되는 사각형 형상의 다수의 위상차필름(142)을 포함하는데, 위상차필름(142)이 부착되지 않은 다수의 커버글라스(140)로 이루어지는 제1위상차영역(R1)과 위상차필름(142)이 부착되는 다수의 커버글라스(140)로 이루어지는 제2위상차영역(R2)으로 구분될 수 있다.

커버글라스(140)는 석영(quartz)과 같이 자외선을 통과시키는 물질로 이루어질 수 있고, 광학계 유닛의 고열을 차단하여 하부의 위상차필름(142)의 손상을 방지하는 역할을 한다.

위상차필름(142)은 입사되는 선편광의 편광방향을 90도 회전시키는 반파장(λ/2) 위상차필름으로 이루어질 수 있으며, 하부의 모기판(150)과의 이격간격을 최소화 하기 위하여 커버글라스(140)의 하면에 위상차필름(142)이 부착된다.

위상차필름(142)이 부착된 커버글라스(140)를 여러 개 타일링(tiling)하여 제2위상차영역(R2)을 구성할 수 있으며, 커버글라스(140)의 크기 및 위상차필름(142)의 개수 등은 광배향 장치(110) 및 모기판(150)의 셀에 따라 다양하게 변경할 수 있다.

이와 같이, 위상차필름 유닛(128)을 제1 및 제2위상차영역(R1, R2)으로 구성할 경우, 편광자(126)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 자외선 중에서, 제1위상차영역(R1)을 통과하는 자외선은 편광방향이 변경되지 않아서 제1편광방향(PD1)을 그대로 유지하는 반면, 제2위상차영역(R2)을 통과하는 자외선은 편광방향이 90도 회전되어 제1편광방향(PD1)에 수직한 제2편광방향(PD2)을 갖게 된다.

이에 따라, 위상차필름 유닛(128)의 제1위상차영역(R1)을 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 자외선은 모기판(150)의 제1영역(A)에 조사되어 제1셀(C1)의 배향막에 세로방향의 제1배향방향(AD1)을 부여하고, 위상차필름 유닛(128)의 제2위상차영역(R2)을 통과하여 제2편광방향(PD2)을 갖는 편광 자외선은 모기판(150)의 제2영역(B)에 조사되어 제3셀(C3)의 배향막에 가로방향의 제2배향방향(AD2)을 부여한다.

따라서, MMG용 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)에 각각 서로 상이한 제1 및 제2배향방향(AD1, AD2)의 배향막을 갖는 제1 및 제3셀(C1, C3)을 형성하고자 하는 경우에도, 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치(110)를 이용하여 편광 자외선의 1회의 스캔 조사로 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 서로 상이한 배향방향을 부여할 수 있으며, 그 결과 모기판(150)의 전 영역을 폐기하지 않고 이용하여 이용효율을 극대화하고 생산성을 개선할 수 있다.

여기서, 위상차필름 유닛(128)은 스테이지의 스캔방향(SD)에 수직한 이동방향(MD)을 따라 이동함으로써, 제1 및 제2위상차영역(R1, R2)의 위치를 변경할 수 있으며, 그 결과 상이한 배향방향의 셀을 갖는 모기판(150)은 동일한 배향방향을 갖는 모기판에도 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치(110)를 이용할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치를 이용한 MMG용 모기판의 광배향 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.

도 4a에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(150)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기(가로 및 세로)를 갖는 제1셀(C1)이 3개 배치되고, 제2영역(B)에는 제1크기보다 작은 제2크기를 갖는 제2셀(C2)이 12개 배치된다.

제1 및 제2셀(C1, C2)에 배향막(미도시)을 형성한 후, 편광 자외선을 조사하여 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 방향성을 부여하는데, 제1셀(C1)의 배향막은 세로방향의 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제2셀(C2)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 평행한 제2배향방향(AD2)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 광배향 장치(110)의 위상차필름 유닛(128)을 세로방향으로 이동하여 제1위상차영역(R1)이 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)에 대응되도록 배치한 후 위상차필름 유닛(128)의 제1위상차영역(R1)을 통과하여 가로방향의 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 자외선을 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 스캔 조사함으로써, 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 각각 제1편광방향(PD1)에 수직한 세로방향의 제1 및 제2배향방향(AD1, AD2)을 부여할 수 있다.

이때, 모기판(150)이 안치된 스테이지(미도시)를 스캔방향(SD)을 따라 이동하거나, 광학계 유닛(미도시)을 스캔방향(SD)의 반대방향으로 이동할 수 있다.

한편, 도 4b에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(150)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기를 갖는 제1셀(C1)이 3개 배치되고, 제2영역(B)에는 제1크기보다 작은 제3크기를 갖는 제3셀(C3)이 2개 배치된다.

제1 및 제3셀(C1, C3)에 배향막(미도시)을 형성한 후, 편광 자외선을 조사하여 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 방향성을 부여하는데, 제1셀(C1)의 배향막은 세로방향의 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제3셀(C3)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 수직한 제3배향방향(AD3)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 광배향 장치(110)의 위상차필름 유닛(128)을 세로방향으로 이동하여 제1 및 제2위상차영역(R1, R2)이 각각 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)에 대응되도록 배치한 후 위상차필름 유닛(128)의 제1 및 제2위상차영역(R1, R2)을 통과하여 가로방향의 제1편광방향(PD1) 및 세로방향의 제2편광방향(PD2)을 갖는 편광 자외선을 각각 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 스캔 조사함으로써, 제1셀(C1)의 배향막에는 제1편광방향(PD1)에 수직한 세로방향의 제1배향방향(AD1)을 부여하고, 제3셀(C3)의 배향막에는 제2편광방향(PD2)에 수직한 가로방향의 제3배향방향(AD3)을 부여할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법에서는, MMG용 모기판(150)의 셀 배치형태에 따라 위상차필름 유닛(128)을 이동하여 자외선을 조사함으로써, 모기판(150)에 배치되는 셀의 크기 및 배향방향에 무관하게 전 영역을 폐기하지 않고 이용하여 모기판(150)의 이용효율을 극대화하고 생산성을 개선할 수 있다.

한편, 광배향 장치(110)의 변위센서(130)는 위상차필름 유닛(128)과 모기판(150) 사이의 이격간격을 검출하여 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다.

예를 들어, 위상차필름 유닛(128)이 하부로 처질 경우 하부의 모기판(150)에 접촉하여 스크래치 등의 손상을 일으킬 수 있다.

따라서, 변위센서(130)는 위상차필름 유닛(128)과 모기판(150) 사이의 이격간격을 검출하고, 검출된 이격간격이 기준범위보다 크거나 작을 경우 위상차필름 유닛(128)을 하방 또는 상방으로 이동시켜 이격간격이 항상 일정한 값을 갖도록 한다.

여기서, 위상차필름 유닛(128)이 모기판(150)으로부터 지나치게 많이 이격될 경우, 더 정확히는 위상차 필름 유닛(128)의 커버글라스(140) 하면의 위상차필름(142)과 모기판(150)이 기준범위 이상으로 이격될 경우, 제1 및 제2위상차영역(R1, R2) 사이의 경계에서의 그레이존이 증가하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광배향 장치의 그레이존을 설명하기 위한 도면으로, 도 2, 도 3 및 도 4b를 함께 참조하여 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 위상차필름 유닛(128)의 제1위상차영역(R1)에는 커버글라스(140)가 배치되고, 위상차필름 유닛(1128)의 제2위상차영역(R2)에는 커버글라스(140) 및 위상차필름(142)이 배치된다.

이때, 램프(120)로부터 방출되는 자외선은 확산성을 갖고 있으므로, 편광자(126)를 통과한 자외선은 위상차필름 유닛(128)에 수직입사 및 경사입사 한다.

예를 들어, 편광자(126)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 자외선 중 일부인 제1 내지 제4광(L1 내지 L4)이 위상차필름 유닛(128)에 경사지게 입사할 수 있는데, 이 경우 위상차필름 유닛(128)의 제1위상차영역(R1)으로 입사하여 위상차필름(142)을 통과하지 않음으로써 제1편광방향(PD1)을 갖는 제1 및 제2광(L1, L2)이 모기판(150)의 제2영역(B)에 조사되고, 위상차필름 유닛(128)의 제2위상차영역(R2)으로 입사하여 위상차필름(142)을 통과함으로써 제2편광방향(PD2)을 갖는 제3 및 제4광(L3, L4)이 모기판(150)의 제1영역(A)에 조사된다.

따라서, 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)의 경계부에는 원하지 않는 편광방향을 갖는 자외선이 일부 혼합되어 조사된다.

여기서, 위상차필름 유닛(128)에 입사되는 자외선 중 제1 및 제4광(L1, L4)이 최대 입사각을 갖는다고 할 때, 제1 및 제4광(L1, L4) 사이의 범위에 대응되는 모기판(150)의 영역을 그레이존(gray zone)(GZ)으로 정의할 수 있다.

즉, 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)의 경계부는 그레이존(GZ)을 포함하는데, 편광방향의 균일도에 대응되는 소광비(extinction ratio) 곡선(ERC)으로부터 알 수 있듯이, 그레이존(GZ) 이외의 영역에는 100% 소광비의 단일 편광방향을 갖는 자외선이 조사되지만, 그레이존(GZ)에는 100% 미만의 소광비를 갖는 혼합된 편광방향을 갖는 자외선이 조사된다.

이와 같이 혼합된 편광방향을 갖는 자외선이 조사될 경우 배향막에 일정한 방향성을 부여하기 어려우며, 후속 공정에서 액정표시장치에 이용되기 어렵다.

따라서, 모기판(150)의 이용효율을 향상시키기 위하여 그레이존(GZ)을 최소화 하는 것이 필요한데, 그레이존(GZ)의 폭은 위상차필름 유닛(128)과 모기판(150) 사이의 이격간격(G)에 의존한다.

표 1은 위상차필름 유닛(128)과 모기판(150) 사이의 이격간격(G)과 그레이존(GZ)의 폭의 관계를 나타내는 표이다.

[표 1]

표 1에서, 이격간격(G)이 감소할수록 그레이존(GZ)의 폭이 감소하는 것을 알 수 있으며, 이격간격(G)을 최소화 할수록 모기판(150)의 이용효율을 개선할 수 있다.

예를 들어, 이격간격(G)을 약 1mm 이하로 유지함으로써, 그레이존(GZ)의 폭을 약 30mm 이하로 형성하여 모기판(150)을 이용효율을 개선할 수 있다.

이와 같이, 본원발명의 실시예에 따른 광배향 장치 및 이를 이용한 광배향 방법에서는, 변위센서(130)를 이용하여 위상차필름 유닛(128)과 모기판(150) 사이의 이격간격(G)을 최소화 하여 유지함으로써, 위상차필름 유닛(128)에 의한 모기판(150)의 손상을 방지하고, 동시에 그레이존(GZ)을 최소화 하여 모기판(150)의 이용효율을 극대화 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 광배향 장치 120: 램프
122: 하우징 124: 필터
126: 편광자 128: 위상차필름 유닛
130: 변위센서

Claims (12)

1. 편광 자외선을 방출하는 광학계 유닛과;
   상기 광학계 유닛 하부에 배치되어 상기 편광 자외선의 편광방향을 선택적으로 변경하는 위상차필름 유닛과;
   상기 위상차필름 유닛을 통과한 상기 편광 자외선이 조사되고, 모기판이 안착되는 스테이지
   를 포함하고,
   상기 위상차필름 유닛은 상기 스테이지의 스캔방향에 수직한 이동방향을 따라 이동 가능하고,
   상기 위상차필름 유닛은 제1 및 제2위상차영역을 포함하고,
   상기 이동방향에 평행한 상기 제1위상차영역의 폭은 상기 이동방향에 평행한 상기 모기판의 폭보다 큰 광배향 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고,
   상기 제1위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향을 갖고,
   상기 제2위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖는 광배향 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1위상차영역에는 커버글라스가 배치되고,
   상기 제2위상차영역에는, 상기 커버글라스와, 상기 커버글라스 하면에 부착되는 위상차필름이 배치되는 광배향 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2편광방향은 서로 수직하고,
   상기 위상차필름은 반파장 위상차필름인 광배향 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차필름 유닛과 상기 모기판 사이의 이격간격을 검출하여 상기 이격간격을 제어하는 변위센서를 더 포함하는 광배향 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학계 유닛은,
   비편광 자외선을 방출하는 램프와;
   상기 램프를 감싸서 보호하고 상기 비편광 자외선을 반사하는 하우징과;
   상기 비편광 자외선을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 필터와;
   상기 비편광 자외선을 편광방향에 따라 선택적으로 통과시키는 편광자
   를 포함하는 광배향 장치.
   
8. 광배향 장치의 스테이지 상부에 모기판을 안착시키는 단계와;
   상기 광배향 장치의 광학계 유닛으로부터 방출되는 편광 자외선을 상기 광배향 장치의 위상차필름 유닛을 통과시켜 편광방향을 선택적으로 변경하는 단계와;
   상기 스테이지 및 상기 편광 자외선을 상대적으로 이동하여 상기 편광 자외선을 상기 모기판에 스캔 조사하는 단계
   를 포함하고,
   상기 위상차필름 유닛은 상기 스테이지의 스캔방향에 수직한 이동방향을 따라 이동 가능하고,
   상기 위상차필름 유닛은 제1 및 제2위상차영역을 포함하고,
   상기 이동방향에 평행한 상기 제1위상차영역의 폭은 상기 이동방향에 평행한 상기 모기판의 폭보다 큰 광배향 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1영역과, 제2배향방향을 갖도록 설계된 제2영역을 포함하고,
   상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고,
   상기 제1위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향을 갖고,
   상기 제2위상차영역을 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖고,
   상기 위상차필름 유닛의 상기 제1 및 제2위상차영역은 각각 상기 모기판의 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치되는 광배향 방법.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1영역과, 제2배향방향을 갖도록 설계된 제2영역을 포함하고,
    상기 제1 및 제2위상차영역은 각각 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치되는 광배향 장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1 및 제2영역을 포함하고,
    상기 제1위상차영역은 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치되는 광배향 장치.
    
12. 제 6 항에 있어서,
    상기 변위센서에 의하여 상기 이격간격은 1mm 이하로 유지되는 광배향 장치.
    

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