KR20150127064A - 광배향용 편광 조사 장치 - Google Patents

광배향용 편광 조사 장치 Download PDF

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Abstract

광배향용 편광 조사 장치에 있어서의 광원의 메인터넌스를 양호한 작업성으로, 공간을 절감하여 행한다. 광배향용 편광 조사 장치(1)는, 광원(2)과 편광자(4)를 포함하는 광학 부품을 구비한 광조사부(10)를 구비하고, 광조사부(10)는, 광원(2)을 광학 부품 위의 광조사 위치(P1)에서 지지함과 함께 광학 부품으로부터 주사 방향으로 떨어진 메인터넌스 위치(P2)에서 지지하는 광원 지지 가이드(11)를 구비하고, 광원 지지 가이드(11)는, 광조사 위치(P1)부터 메인터넌스 위치(P2)까지 광원(2)을 이동시킬 때에, 광원(2)의 방향을 광조사측이 주사 방향을 따르도록 변경시킨다.

Description

광배향용 편광 조사 장치{POLARIZED-LIGHT EMISSION DEVICE FOR OPTICAL ALIGNMENT}
본 발명은, 광배향 처리에 사용되는 광배향용 편광 조사 장치에 관한 것이다.
액정 소자의 배향막이나 자외선 경화형 액정을 사용한 광학 필름의 배향층 등, 액정 분자를 배향시키는 기능을 갖는 막이나 층(이하, 총칭하여 배향막이라고 한다)의 형성에, 최근, 광배향 처리가 채용되고 있다. 광배향 처리를 행하기 위해서는, 배향막이 되는 감광성 수지막에 선택된 파장(예를 들어 자외광)의 광을 편광축이 특정한 편광 상태(예를 들어 직선 편광 상태)에서 조사한다.
광배향 처리용의 편광 조사 장치는, 소정의 폭을 갖는 배향막을 연속적으로 형성하기 위하여, 배향막의 폭 방향을 따라 막대상의 광원(롱 아크 램프)을 배치하고, 이 광원과 편광자를 조합하여, 선택 파장의 편광광을 배향막의 폭 방향을 따라 조사하고, 이것을 배향막의 폭 방향과 교차하는 방향으로 주사하는 것이 알려져 있다(하기 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2006-133498호
이러한 광배향용 편광 조사 장치는, 원하는 광조사 강도나 파장 특성을 유지하기 위하여 장기간의 사용시에 정기적으로 광원을 메인터넌스하는 것이 요구되고 있다. 광원의 메인터넌스에는, 램프의 교환이나 청소가 행하여지는데, 램프 아래에는 편광자 등의 광학 부품이 근접하여 배치되어 있으므로, 램프 교환 등의 작업성이 나쁘고, 또 작업 중에 먼지나 결합 부품 등이 광학 부품 위로 낙하하는 일이 있으면, 고가의 광학 부품을 더럽히거나 손상시킬 우려가 있었다.
이러한 사태를 피하기 위해서는, 광원 전체를 주사 방향과 교차하는 방향으로 인출하여 메인터넌스 작업을 행하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 액정 패널의 대형화 등에 따라 배향막의 폭은 커지고 있고, 그 폭 전체에 배치하여 준비되는 광원을 폭 방향을 따라 주사 영역의 외측으로 인출하고자 하면, 배향막의 폭과 동등한 스페이스가 주사 영역의 외측에 필요하게 되므로, 광배향 처리 시설 내부에서의 스페이스 확보가 곤란해지는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제에 대처하는 것을 과제의 일례로 하는 것이다. 즉, 광배향용 편광 조사 장치에 있어서의 광원의 메인터넌스를 양호한 작업성으로, 공간을 절감하여 행할 수 있는 것 등이 본 발명의 목적이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 광배향용 편광 조사 장치는, 이하의 구성을 적어도 구비하는 것이다.
광원과 편광자를 포함하는 광학 부품을 구비한 광조사부를 배향막이 형성되는 기판의 폭 방향으로 연장 설치하고, 상기 기판 또는 상기 광조사부를 상기 기판의 폭 방향과 교차하는 주사 방향을 따라 주사하면서 상기 기판 상에 특정 파장의 편광광을 조사하는 광배향용 편광 조사 장치로서, 상기 광조사부는, 상기 광원을 상기 광학 부품 위의 광조사 위치에서 지지함과 함께 상기 광학 부품으로부터 상기 주사 방향으로 떨어진 메인터넌스 위치에서 지지하는 광원 지지 가이드를 구비하고, 상기 광원 지지 가이드는, 상기 광조사 위치부터 상기 메인터넌스 위치까지 상기 광원을 이동시킬 때에, 상기 광원의 방향을 광조사측이 상기 주사 방향을 따르도록 변경시키는 것을 특징으로 하는 광배향용 편광 조사 장치.
본 발명은, 이러한 특징을 구비함으로써, 광학 부품으로부터 주사 방향으로 떨어진 메인터넌스 위치에 광원을 이동시킬 수 있고, 이 메인터넌스 위치에서는 광원의 방향을 광조사측이 주사 방향을 따르도록 변경시킬 수 있으므로, 광배향용 편광 조사 장치에 있어서의 광원의 메인터넌스를 양호한 작업성으로, 공간을 절감하여 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치의 전체 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치에 있어서의 광원 지지 가이드의 구체적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치에 있어서의 광원 지지 가이드의 구체적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치에 사용되는 편광자를 나타낸 설명도[(a)가 평면도, (b)가 측면도]이다.
도 5는 편광자에 입사하는 광의 파장과 소광비의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면에 있어서는, 주사 방향을 Y방향, 연직 상방향을 Z방향, 주사 방향 및 연직 상방향과 직교하는 방향을 X방향으로서 나타내고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치의 전체 구성을 나타낸 설명도이다.
광배향용 편광 조사 장치(1)는, 광조사부(10)와 기판 스테이지(20)를 구비한다. 광조사부(10)는, 광원(2)과 편광자를 포함하는 광학 부품을 구비하고 있고, 이들을 배향막이 형성되는 기판(W)의 폭 방향(도시 X방향)으로 연장 설치하고 있다. 기판 스테이지(20)에는 기판(W)이 재치된다. 광조사부(10)와 기판 스테이지(20)는 주사 방향(S)을 따라 상대적으로 이동한다. 이에 의해, 광배향용 편광 조사 장치(1)는, 기판(W) 또는 광조사부(10)를 기판(W)의 폭 방향과 교차하는 주사 방향(S)을 따라 주사하면서 기판(W) 상에 특정 파장의 편광광을 조사한다.
도 1에 나타낸 예에서는, 광조사부(10)의 광원(2)은, 롱 아크 램프(2P)를 구비하고 있다. 롱 아크 램프(2P)는, 기판(W)의 폭 방향 전체에 연장 설치되는 길이를 구비하고 있고, 롱 아크 램프(2P)의 길이 방향과 교차하는 방향을 주사 방향으로 하고 있다.
광조사부(10)는, 광원(2)을 지지하는 광원 지지 가이드(11)를 구비하고 있다. 또한, 광조사부(10)는, 광원(2)을 광원 지지 가이드(11) 상에서 이동시키는 이동 수단(12)을 필요에 따라 구비하고 있다. 이동 수단(12)은, 전동 실린더 혹은 모터 등으로 구성할 수 있다. 이동 수단(12)을 구비하지 않는 경우에는, 광원(2)의 광원 지지 가이드(11) 상에서의 이동은 수동에 의해 이루어진다.
도 2는, 광원 지지 가이드의 구체적인 구성을 나타낸 설명도이다[도 2의 (a)가 평면도이고, 도 2의 (b)가 광원의 이동 상태를 나타낸 측면도이다]. 광원 지지 가이드(11)는, 광원(2)을 광학 부품[파장 선택 필터(3)나 편광자(4) 등] 위의 광조사 위치(P1)에서 지지함과 함께, 광학 부품으로부터 주사 방향(도시 Y방향)으로 떨어진 메인터넌스 위치(P2)에서 지지한다. 도시의 예에서는, 광원(2)은 가이드 롤러(13)를 통하여 광원 지지 가이드(11)로 자유롭게 이동하도록 지지되어 있고, 주사 방향 후방측의 가이드 롤러(13A)가 수평 이동 가이드(11A) 상에 지지되고, 주사 방향 전방의 가이드 롤러(13B)가 경사 이동 가이드(11B)에 지지되어 있다.
기판(W)을 주사 노광하는 통상적인 사용시에는, 광원(2)은 광조사 위치(P1)에서 광원 지지 가이드(11) 상에 지지되어 있고, 이 상태에서 광원(2)으로부터 출사된 광은 파장 선택 필터(3) 및 편광자(4)를 투과하여 기판(W) 상에 조사된다.
광원(2)에 대하여 교환 등의 메인터넌스를 행할 때에는, 광원 지지 가이드(11)에 있어서의 메인터넌스 위치(P2)까지 광원(2)을 이동시킨다. 메인터넌스 위치(P2)는, 광조사 위치(P1)에 대하여 주사 방향으로 떨어진 위치이며, 파장 선택 필터(3)나 편광자(4) 등의 광학 부품 상으로부터 떨어진 위치에 설정된다.
광원(2)을 광조사 위치(P1)부터 메인터넌스 위치(P2)까지 이동시킬 때에, 주사 방향 후방의 가이드 롤러(13A)가 수평 이동 가이드(11A) 상을 이동하고, 주사 방향 전방의 가이드 롤러(13B)가 경사 이동 가이드(11B) 상을 이동함으로써, 광원(2)의 방향은 광조사측이 주사 방향을 따르도록 변경된다.
도 3은, 형태가 다른 광조사부의 예를 나타내고 있다. 도 3의 (a)가 평면도이고, 도 3의 (b)가 광원의 이동 상태를 나타낸 측면도이다. 이 예에서는, 광조사부(10)의 광원(2)은, 복수의 광원 유닛(2U)이 병렬 배치되어 있다. 광원 유닛(2U) 각각은 단척의 롱 아크 램프(2P1)를 구비하고 있고, 각 롱 아크 램프(2P1)는, 그 길이 방향을 주사 방향으로 향하여 배치되어 있다. 또한, 병렬 배치되어 있는 광원 유닛(2U)이 복수단(2단)으로 배치되어 있고, 1단째의 광원 유닛(2U)과 2단째의 광원 유닛(2U)의 위치가 시프트한 위치에 배치되어 있다.
이러한 광원(2)을 지지하는 광원 지지 가이드(11)는, 복수의 광원 유닛(2U)을 일체로 지지하고 있다. 또한, 도시 생략한 이동 수단은, 복수의 광원 유닛(2U)을 일체로 하여 이동시키는 구성이 되어 있다.
도 3에 나타낸 예도 도 2와 동일한 광원 지지 가이드(11)를 구비하고 있고, 광원 지지 가이드(11)는, 광원(2)을 광학 부품[파장 선택 필터(3)나 편광자(4) 등] 위의 광조사 위치(P1)에서 지지함과 함께, 광학 부품으로부터 주사 방향(도시 Y방향)으로 떨어진 메인터넌스 위치(P2)에서 지지한다. 광원(2)은 가이드 롤러(13)를 통하여 광원 지지 가이드(11)로 자유롭게 이동하도록 지지되어 있고, 주사 방향 후방측의 가이드 롤러(13A)가 수평 이동 가이드(11A) 상에 지지되고, 주사 방향 전방의 가이드 롤러(13B)가 경사 이동 가이드(11B)에 지지되어 있다.
그리고, 광원(2)을 광조사 위치(P1)부터 메인터넌스 위치(P2)까지 이동시킬 때에, 주사 방향 후방의 가이드 롤러(13A)가 수평 이동 가이드(11A) 상을 이동하고, 주사 방향 전방의 가이드 롤러(13B)가 경사 이동 가이드(11B) 상을 이동함으로써, 광원(2)의 방향은 광조사측이 주사 방향을 따르도록 변경된다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치(1)에 의하면, 메인터넌스시에 광원(2)의 램프 등이 주사 방향 정면으로 향해지게 되므로, 램프 등의 교환을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 메인터넌스 위치(P2)가 마련되는 스페이스는, 기판 스테이지(20)를 주사할 때에 필요하게 되는 스페이스이기 때문에, 광배향용 편광 조사 장치(1)를 설치하기 위한 스페이스로서는 별도 스페이스를 추가할 필요가 없다. 이에 의해, 공간을 절감하여 광원(2)의 메인터넌스 작업을 행할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에 따른 광배향용 편광 조사 장치에 사용되는 편광자를 나타낸 설명도[(a)가 평면도, (b)가 측면도]이다. 편광자(4)는, 광원(2)으로 롱 아크 램프(2P, 2P1)를 사용하는 경우에는, 광의 입사 각도에 대한 편광 특성의 의존성이 적은 와이어 그리드형 편광자가 사용된다. 이 편광자(4)는, 조사하는 특정 파장의 광에 대하여 투과성을 갖는 기판(4a)의 표면에 복수의 그리드(4g)를 병렬 배치한 것이다. 그리드(4g)는, 폭에 대하여 길이가 상당히 긴 선상의 전기 도체로 이루어지고, 이것을 소정의 피치로 복수열 평행하게 나열하여 배치한 것이다. 그리드(4g)의 피치는 편광하는 광의 파장에 따라 적절히 설정된다.
그리드(4g)의 재료는 몰리브덴 규소 합금(MoSix)을 사용한다. 종래, 와이어 그리드형 편광자의 그리드 재료로는, 알루미늄(Al)이나 산화티탄(TiOx)이 사용되어 왔다. 알루미늄제의 그리드는, 비교적 넓은 파장역에서 편광 특성을 갖는데, 산화에 의해 열화되기 쉬우므로 산소의 혐기적 환경에서의 사용이 필요하게 된다. 산화티탄제의 그리드는, 산화에는 강하지만, 약 240 ㎚~300 ㎚의 파장역에서밖에 편광 특성을 갖지 않기 때문에, 300 ㎚ 이상의 파장에서의 사용이 불가능한 문제가 있다.
그 반면, 몰리브덴 규소 합금제의 그리드(4g)를 구비하는 편광자(4)는, 산화에 의한 열화가 없으므로, 혐기적인 환경 하가 아닌 클린룸 환경에서 충분히 사용이 가능하다. 또한, 240 ㎚ 이상의 넓은 파장역의 광에 대하여 편광 특성을 갖고 있으므로, 감광 파장이 다른 여러 가지 감광 재료막에 대하여 광배향 처리를 실시할 수 있다.
도 5는, 편광자에 입사하는 광의 파장과 소광비의 관계를 나타낸 그래프이다. 산화티탄(TiOx)제 그리드의 편광자는 285 ㎚ 부근의 파장을 피크로 하여 그 이상의 파장에서는 소광비가 저하되는 특성을 나타내고, 360 ㎚ 부근에서는 편광 특성이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 360 ㎚ 이상의 파장의 광을 조사하여 광배향 처리를 행하는 배향막에는 적용할 수 없다. 알루미늄(Al)제 그리드의 편광자는 240~300 ㎚의 파장역에서는 소광비가 낮으므로, 이 부근의 파장역의 광을 조사하여 광배향 처리를 행하는 배향막에는 적용하기 어렵다. 그 반면, 몰리브덴 규소 합금제의 그리드(4g)를 구비하는 편광자(4)는, 240~280 ㎚의 파장역에서 산화티탄제 그리드의 편광자와 동등한 소광비가 얻어지고, 또한 280 ㎚ 이상의 파장역에서는 알루미늄제 그리드를 갖는 편광자보다 높은 소광비가 얻어진다. 이와 같이, 몰리브덴 규소 합금제의 그리드(4g)를 구비하는 편광자(4)는, 넓은 파장역에서 산화티탄제나 알루미늄제 그리드의 편광자와 비교하여 높은 편광 특성을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술하였으나, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다. 또한, 상기 서술한 각 실시형태는, 그 목적 및 구성 등에 특별히 모순이나 문제가 없는 한, 서로의 기술을 유용하여 조합하는 것이 가능하다.
1 : 광배향용 편광 조사 장치 2 : 광원
3 : 파장 선택 필터 4 : 편광자
4a : 기판 4g : 그리드
10 : 광조사부 11 : 광원 지지 가이드
12 : 이동 수단 20 : 기판 스테이지
W : 기판

Claims (4)

  1. 광원과 편광자를 포함하는 광학 부품을 구비한 광조사부를 배향막이 형성되는 기판의 폭 방향으로 연장 설치하고, 상기 기판 또는 상기 광조사부를 상기 기판의 폭 방향과 교차하는 주사 방향을 따라 주사하면서 상기 기판 상에 특정 파장의 편광광을 조사하는 광배향용 편광 조사 장치로서,
    상기 광조사부는,
    상기 광원을 상기 광학 부품 위의 광조사 위치에서 지지함과 함께 상기 광학 부품으로부터 상기 주사 방향으로 떨어진 메인터넌스 위치에서 지지하는 광원 지지 가이드를 구비하고,
    상기 광원 지지 가이드는, 상기 광조사 위치부터 상기 메인터넌스 위치까지 상기 광원을 이동시킬 때에, 상기 광원의 방향을 광조사측이 상기 주사 방향을 따르도록 변경시키는 것을 특징으로 하는 광배향용 편광 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광조사부는, 상기 광원을 상기 광조사 위치부터 상기 메인터넌스 위치까지 이동시키는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광배향용 편광 조사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원은 복수의 광원 유닛이 병렬 배치되어 있고,
    상기 광원 지지 가이드는, 복수의 상기 광원 유닛을 일체로 지지하고,
    상기 이동 수단은, 복수의 상기 광원 유닛을 일체로 하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 광배향용 편광 조사 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광자는, 복수의 그리드를 병렬 배치한 와이어 그리드형 편광자이고, 상기 그리드가 몰리브덴 규소 합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광배향용 편광 조사 장치.
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