KR20150077530A - 광 배향막 형성 장치 - Google Patents

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KR20150077530A
KR20150077530A KR1020130165417A KR20130165417A KR20150077530A KR 20150077530 A KR20150077530 A KR 20150077530A KR 1020130165417 A KR1020130165417 A KR 1020130165417A KR 20130165417 A KR20130165417 A KR 20130165417A KR 20150077530 A KR20150077530 A KR 20150077530A
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구세훈
김병진
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세메스 주식회사
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Abstract

광배향 형성 장치 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 형성 장치는 배향물질이 도포된 기판이 제1방향으로 반송되는 스테이지부; 평면상에서 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상기 스테이지부 상부를 가로질러 위치되는 브릿지부; 및 배향물질이 도포된 기판 상에 UV를 조사하는 광조사부를 포함하되; 상기 브릿지부는 일단에 제공되는 수직 회전축; 상기 스테이지부를 사이에 두고 상기 수직 회전축과 대향되게 설치되며, 상기 수직 회전축을 중심으로 하는 회전반경을 따라 형성된 곡선 슬라이드 부재를 포함한다.

Description

광 배향막 형성 장치{apparatus for forming photo alignment film}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는기판을 스테이지에서 부상시켜 반송하면서 광배향막에 UV를 조사하는 광 배향막 형성 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시소자는 스페이서에 의해 소정 간격을 두고 배향 배치된 상하기판과, 상하 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다. 여기서, 상기 상하기판은 각각 그 대향면에 소정 패턴의 전극을 보유하고 있으며, 이들 전극의 상부에는 액정의 배향을 결정하는 배향막이 형성되어 있다.
상기한 배향막을 처리하는 배향방법으로는 광배향막이 도포된 글라스 기판상에 자외선을 조사하여 액정의 프리틸트를 유발시키는 방법으로서, 러빙법과 달리 정전기나 먼지가 발생할 우려가 없어 그로 인한 수율 감소를 보완할 수 있다. 또한, 배향막 전면에 걸쳐 액정분자를 균일하게 배열시킬 수 있어, 위상 왜곡이나 광산란 현상이 유발되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 화소분할에 의한 광시야각 액정표시소자의 구현을 실제적으로 가능하게 하는 장점이 있다.
그러나, 기존 광배향 형성 장치는 UV 램프가 고정되고, 스테이지상에서 기판이 X축 및 Y축으로 이동하면서 배향막을 형성하기 때문에 다양한 배향각 설정 및 배향각의 정밀 조정에 어려움이 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 배향각 설정 및 배향각의 정밀 제어가 가능한 광배향 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들은 고중량물인 광조사유닛의 고정밀 회전이 가능한 광배향 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배향물질이 도포된 기판이 제1방향으로 반송되는 스테이지부; 평면상에서 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상기 스테이지부 상부를 가로질러 위치되는 브릿지부; 및 배향물질이 도포된 기판 상에 UV를 조사하는 광조사부를 포함하되; 상기 브릿지부는 일단에 제공되는 수직 회전축; 상기 스테이지부를 사이에 두고 상기 수직 회전축과 대향되게 설치되며, 상기 수직 회전축을 중심으로 하는 회전반경을 따라 형성된 곡선 슬라이드 부재를 포함하여, 상기 브릿지부는 상기 수직 회전축을 중심으로 회동 가능하게 제공되는 광배향 형성 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 광배향 형성 장치는 상기 브릿지부가 상기 수직 회전축을 중심으로 회동되도록 구동력을 제공하는 구동 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동 유닛은 제1방향으로 직선 구동되는 직선 구동부재; 및 상기 직선 구동부재와 상기 브릿지부의 타단을 연결하고, 상기 직선 구동부재의 직선 운동을 상기 브릿지부에 회동 운동으로 변환하여 전달하는 운동변환부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 운동 변환 부재는 상기 직선 구동부재를 따라 상기 제1방향으로 이동되는 이동 브라켓; 상기 브릿지부에 상기 제2방향으로 설치되는 직선 슬라이드 부재; 및 상기 이동 브라켓과 상기 직선 슬라이드 부재를 연결하는 회전축을 포함할 수 있다.
또한, 상기 곡선 슬라이드 부재는 상기 회전반경을 따라 곡선형태로 제공되는 곡선 가이드레일; 및 미끄럼 볼이 내장되어 상기 곡선 가이드레일의 양측면이 상기 미끄럼 볼에 접촉하여 결합된 가이드블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 브릿지부; 및 배향물질이 도포된 기판 상에 UV를 조사하는 광조사부를 포함하되; 상기 브릿지부는 일단에 제공되는 수직 회전축; 상기 스테이지부를 사이에 두고 상기 수직 회전축과 대향되게 설치되며, 상기 수직 회전축을 중심으로 하는 회전반경을 따라 형성된 곡선 슬라이드 부재를 포함하여, 상기 브릿지부는 상기 수직 회전축을 중심으로 회동 가능하게 제공되는 광조사 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 배향각 설정 및 배향각의 정밀 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고중량물인 광조사부의 고정밀 회전이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 형성 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광배향 형성 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광배향 형성 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 광배향 형성 장치의 정면도이다.
도 5는 구동 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 6은 브릿지부의 회동으로 광조사부의 조사각이 변경된 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향 형성 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 광배향 형성 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 광배향 형성 장치의 평면도 그리고 도 4는 도 2에 도시된 광배향 형성 장치의 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광배향 형성 장치(10)는 공정 챔버(20), 스테이지부(100), 브릿지부(200) 그리고 광조사부(300)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(20)는 외부환경과 격리되어 광배향막 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(20)는 로더부(30), 공정 처리부(40), 그리고 언로더부(50)를 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 로더부(30)와 언로더부(50)에는 기판을 반입 및 반출하거나 기판을 스테이지부(100)에 로딩 및 언로딩하기 위한 다양한 기계장치 및 제어를 위한 전자 장치들이 제공될 수 있다.
스테이지부(100)는 기판(S) 하면에 에어를 분사하여 기판(S)을 소정 간격 만큼 부양시켜 로딩시키는 플로팅 스테이지(110)를 포함할 수 있다.
플로팅 스테이지(110)는 로더부(30), 공정 처리부(40) 그리고 언로더부(50)에 위치되도록 제1방향(X)을 따라 연장되어 제공될 수 있다. 플로팅 스테이지(110)는 일정한 두께를 가지는 평판의 형상으로 제공되며, 상면에는 다수의 홀(112)들이 제공될 수 있다. 플로팅 스테이지(110)는 진공과 에어 블로워(air blower)를 동시에 인가하는 방식 또는 에어 블로워만 단독으로 인가하는 방식으로 기판을 부양시킬 수 있다.
일 예로, 플로팅 스테이지(110)에는 압력 제공부재(170)가 연결될 수 있다.
압력 제공 부재(170)는 플로팅 스테이지(110) 상면에 제공되는 홀(112)들과 연결된다. 압력 제공 부재(170)는 홀(112)들에 가스압 또는 진공압을 제공할 수 있다. 일 예로, 압력 제공 부재(170)는 가스압 제공 부재(171), 가스압 제공 라인(172), 진공압 제공 부재(173) 그리고 진공압 제공 라인(174)을 포함한다.
가스압 제공 부재(171)는 가스압을 발생시킨다. 가스압 제공 부재(171)는 플로팅 스테이지(110) 외부에 제공될 수 있다. 가스압 제공 라인(172)은 가스압 제공 부재(171)와 홀(112)들을 연결한다.
진공압 제공 부재(173)는 진공압을 발생시킨다. 진공압 제공 부재(173)는 스테이지(110) 외부에 제공될 수 있다. 진공압 제공 라인(174)은 진공압 제공 부재(173)와 진공홀(112)들을 연결한다.
도시하지 않았지만, 광배향 형성 장치(10)는 플로팅 스테이지(110)로부터 부양된 기판(S)을 제1방향으로 반송하는 반송 유닛이 제공될 수 있다.
광조사부(300)는 브릿지부(200)에 설치된다. 광조사부(300)는 기판(S)상에 도포된 배향물질로 UV 배향용 광원을 조사하는 UV 램프와, UV 램프에서 조사되는 UV를 편광시키는 편광 광학계를 포함할 수 있으며, 최종적으로 기판상에 코팅된 배향물질에 조사되는 광원은 편광 UV일 수 있다. 이러한 광조사부는 그 무게가 2톤 정도의 중량물이기 때문에 안정적인 회동을 위해서는 고정밀 회전 구조가 요구된다.
도시하지 않았지만, 광배향 형성 장치(10)는 기판(S)상에 UV를 조사하기 전에 기판을 소정 온도로 가열하는 가열부를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 가열부는 로더부(30)에 설치될 수 있다.
참고로, 소정의 온도는 기판(S) 상에 도포된 배향물질의 유리전이 온도 부근인 150~200도로 함이 바람직하며, 이 경우 기판 상에 도포된 배향물질의 메인 체인 운동의 증가와, 광분해 또는 중합 반응율이 증가되므로, 광조사부(200)에 의해 배향물질이 경화되어 형성되는 배향막 액정의 이방성을 증가시켜서 액정의 배향력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 실시예에 따른 광배향장치(10)에서, 스테이지부(100)는 이동하지 않고 고정되어 있으며, 스테이지부(100)에 대해 광조사부(300)가 상대적으로 회동 운동을 하면서 기판(S)이 광배향되도록 한다. 광조사부(300)의 회전은 브릿지부(200)의 회동에 의해 이루어진다.
브릿지부(200)는 평면상에서 제1방향(X)과 직교하는 제2방향(Y)을 따라 스테이지부(100) 상부를 가로질러 설치된다.
브릿지부(200)는 플로팅 스테이지(110)의 길이방향(X)에 대해 직각(Y)으로 배치된 후 수직한 회전축을 중심으로 그 각도가 변경된다.
브릿지부(200)는 바디(210), 수직 회전축(220), 곡선 슬라이드 부재(230), 구동 유닛(240)을 포함한다.
바디(210)는 플로팅 스테이지(110) 상부를 가로질러 제공되는 수평 바디(212)와, 수평 바디(212)의 일단으로부터 수직한 방향으로 연장되는 제1러그(214) 그리고 수평 바디(212)의 타단으로부터 수직한 방향으로 연장되는 제2러그(216)를 포함할 수 있다. 제1러그(214)와 제2러그(216)는 플로팅 스테이지(110)를 사이에 두고 대향되게 제공될 수 있다. 수평 바디(212)에는 광조사부(300)가 설치된다.
수직 회전축(220)은 제1러그(214) 하단에 설치된다. 수직 회전축(220)은 제1러그(214) 하단 및 베이스면(22) 사이에 형성되고 공간에 밀착 결합되어 바디(210)의 회전을 가능하게 함과 동시에 바디(210)를 수직 방향에 대해 지지하는 역할을 하는 베어링 방식으로 제공될 수 있다.
곡선 슬라이드 부재(230)는 스테이지부(110)를 사이에 두고 수직 회전축(220)과 대향되도록 베이스면(22)에 설치된다. 곡선 슬라이드 부재(230)는 수직 회전축(220)을 중심으로 하는 회전반경을 따라 제공된다. 일 예로, 곡선 슬라이드 부재(230)는 회전반경을 따라 곡선형태로 제공되는 곡선 가이드레일(232) 및 미끄럼 볼이 내장되어 곡선 가이드레일(232)의 양측면이 미끄럼 볼에 접촉하여 결합된 가이드블록(234)을 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 브릿지부(200)는 수직 회전축(220)을 중심으로 곡선 슬라이드 부재(230)를 따라 회동될 수 있다.
도 5는 구동 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 구동 유닛(240)은 브릿지부(200)가 수직 회전축(220)을 중심으로 회동되도록 구동력을 제공한다. 구동 유닛(240)은 직선 구동부재(250)와 운동 변환 부재(260)를 포함할 수 있다.
직선 구동부재(250)는 제1방향으로 직선 구동되는 리니어 모터(linear motor), 리니어 모션 가이드 및 볼 스크류와 같은 직선 구동 장치를 포함할 수 있다. 직선 구동부재(250)는 베이스면(22)에 장착 고정된다. 본 실시예에 따르면, 직선 구동부재(250)는 모터(252)와, 모터(252)에 의해 회전되는 볼스크류(254) 및 볼스크류(254)의 정역회전에 따라 볼스크류(254)를 따라 전후진하는 이송너트(256)를 포함할 수 있다. 참고로, 볼스크류(254)는 제1방향으로 배치된다.
운동변환부재(260)는 직선 구동부재(250)의 직선 운동을 브릿지부(200)에 회동 운동으로 변환하여 전달한다. 운동변환부재(260)의 일단은 직선 구동부재(250)에 연결되고, 타단은 바디(210)의 제2러그(216)에 연결된다. 일 예로, 운동 변환 부재(260)는 직선 구동부재(250)를 따라 제1방향으로 이동되는 이동 브라켓(262), 바디(210)의 제2러그(216) 장착면(218)에 제2방향(Y)으로 설치되는 직선 슬라이드 부재(264) 및 이동 브라켓(262)과 직선 슬라이드 부재(264)를 연결하는 회전축(268)을 포함한다.
일 예에 따르면, 직선 슬라이드 부재(264)는 제2러그(216)의 장착면(218)에 제2방향(Y)을 따라 직선 형태로 제공되는 직선 가이드레일(265) 및 미끄럼 볼이 내장되어 직선 가이드레일(265)의 양측면이 미끄럼 볼에 접촉하여 결합된 직선 가이드블록(266)을 포함할 수 있다. 그리고, 회전축(268)은 이동 브라켓(262) 하단 및 직선 가이드블록(266)의 상면 사이에 형성된 공간에 밀착 결합되어 이동 브라켓(262)의 회전을 가능하게 함과 동시에 이동 브라켓(262)을 수직 방향에 대해 지지하는 역할을 하는 베어링 방식으로 제공될 수 있다.
도 3에서는 브릿지부가 회전하지 않아서 기판과 광조사부의 각도가 없는 것으로 예시하였지만, 도 6 및 도 7에서와 같이 브릿지부의 회동에 의해 기판과 광조사부가 일정한 각도를 가지고 상호 배치되도록 할 수 있다.
도 6은 브릿지부의 회동으로 광조사부의 조사각이 변경된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 직선 구동부(250)의 구동에 의해 이송 너트(256)이 전진 또는 후진하면, 운동 변환 부재(260)를 통해 직선 운동이 회동 운동으로 전환되면서 제2러그(216)로 전달되고, 바디(210)가 수직 회전축(220)을 중심으로 회동하게 된다. 직선 구동부(250)의 직선 운동이 회동 운동으로 바뀌는 과정에서 직선 가이드레일(265)에 설치된 직선 가이드 블록(266)이 제2방향(Y)으로 이동되고 이동 브라켓(262)의 틀어짐은 회전축(268)에 의해 상쇄됨으로써 바디(210)의 회동이 안정적으로 이루어지게 된다. 브릿지부(200)의 회동 각도가 커질수록 직선 가이드 블록(266)은 수직 회전축(220)에 가깝게 이동되고, 브릿지부(200)의 회전 각도가 작아질수록 직선 가이드 블록(266)은 수직 회전축(220)으로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.
광조사부(300)는 브릿지부(200)의 회동에 의해 일정 각도로 회전을 하게 되고, 플로팅 스테이지(110)를 따라 이동하는 기판(S)은 광조사부(300)를 통과하게 된다. 따라서, 기판(S)은 광조사부(300)로부터 조사되는 광을 받아 배향막의 액정 소자가 일정한 방향으로 정렬된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 스테이지부 200 : 브릿지부
300 : 광조사부

Claims (2)

  1. 광배향 형성 장치에 있어서:
    배향물질이 도포된 기판이 제1방향으로 반송되는 스테이지부;
    평면상에서 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 상기 스테이지부 상부를 가로질러 위치되는 브릿지부; 및
    배향물질이 도포된 기판 상에 UV를 조사하는 광조사부를 포함하되;
    상기 브릿지부는
    일단에 제공되는 수직 회전축;
    상기 스테이지부를 사이에 두고 상기 수직 회전축과 대향되게 설치되며, 상기 수직 회전축을 중심으로 하는 회전반경을 따라 형성된 곡선 슬라이드 부재를 포함하여, 상기 브릿지부는 상기 수직 회전축을 중심으로 회동 가능하게 제공되는 광배향 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지부는
    상기 브릿지부가 상기 수직 회전축을 중심으로 회동되도록 구동력을 제공하는 구동 유닛을 더 포함하되;
    상기 구동 유닛은
    제1방향으로 직선 구동되는 직선 구동부재; 및
    상기 직선 구동부재와 상기 브릿지부의 타단을 연결하고, 상기 직선 구동부재의 직선 운동을 상기 브릿지부에 회동 운동으로 변환하여 전달하는 운동변환부재를 포함하는 광배향 형성 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108139619A (zh) * 2015-10-23 2018-06-08 株式会社 V 技术 光照射装置

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