KR20150137951A - 광배향 처리장치 - Google Patents

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가부시키가이샤이이누마게이지세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 기판(S)에 형성되어 있는 배향막에 자외선을 조사함으로써, 배향막을 배향처리하는 광배향 처리장치(1)에 관한 것이다. 광배향 처리장치는, 기판을 지지하는 복수의 기판지지체(7)와, 각각의 기판지지체를 동일한 주행경로(RR)를 따라서 주행시키는 주행기구(5)와, 주행경로를 따라서 주행하는 기판지지체에 의하여 지지되어 있는 기판에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사장치(9)와, 주행하고 있는 기판지지체끼리가 충돌하지 않도록, 기판지지체를 상기 주행경로로부터 퇴피시키는 퇴피기구(11)를 구비한다.

Description

광배향 처리장치{Photo-Aligment processing Device}
본 발명은 액정표시소자의 제조에 이용하는 광배향 처리장치, 또한 상세하게는, 자외선 조사에 의한 배향막의 광배향 처리에 이용하는 광배향 처리장치에 관한 것이다.
종래, 액정표시소자에서는, 전기장 등의 작용에 의하여 액정의 분자배열의 상태를 변화시키고, 이러한 변화를 광학적으로 이용함으로써 표시에 활용하고 있다. 액정을 특정 방향으로 배열시키기 위하여 배향처리가 실시되는데, 근래 편광자외선을 배향막에 조사하여 배향처리를 행하는 광배향 처리가 행해지고 있다.
종래의 광배향 처리장치(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 그 표면에 배향막이 형성되어 있는 기판(S)을 재치한 기판지지체(7)를, 기초대(3) 상에 있어서, 기초대(3)에 고정된 광원과 편광판으로 구성되는 자외선 조사장치(9)의 아래를, 예를 들어 리니어 모터 등에 의한 공지의 구동기구에 의하여 화살표(MD) 방향으로 주행시킨다. 그 결과, 자외선 조사장치(9)의 아래를 반송하는 기판(S)이 자외선을 조사 받음으로써 배향처리된다.
종래의 광배향 처리장치에서는, 기판을 연속적으로 배향처리할 수 없으므로, 1개의 기판을 배향처리하는 데에 필요한 시간인 택트타임이 길기 때문에, 생산성이 낮다는 문제가 있다.
그래서, 2개의 기판지지체(스테이지)를 구비하는 광배향 처리장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 이러한 광배향 처리장치는, 도 5에 나타낸 1개뿐인 기판지지체를 가지는 광배향 처리장치와 비교하여, 한쪽 기판지지체 상에서 기판을 광배향 처리하면서, 다른 쪽 기판지지체 상에서 기판의 교체 작업을 할 수 있으므로, 택트타임은 단축된다.
하지만, 이와 같은 2개의 기판지지체를 구비하는 광배향 처리장치에는, 특허문헌 1의 도 6에 나타나는 바와 같이, 적어도 5개의 스테이지 포지션이 필요하게 된다. 그 결과, 자외선 조사장치(조사유닛)를 사이에 둔 광배향 처리장치의 양측에 기판지지체 2개만큼의 공간이 필요하게 된다. 그 때문에, 특허문헌 1에 개시된 광배향 처리장치는 매우 기다란 장치로 되어 있다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본특허공보 제5344105호
그래서, 본 발명의 목적은, 광배향 처리장치에 있어서, 장치의 설치면적을 축소하면서 택트타임을 더욱 단축시킴으로써, 스루풋(생산성)을 향상시킨 광배향 처리장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
액정표시소자를 구성하는 기판에 형성되어 있는 배향막에 자외선을 조사함으로써, 상기 배향막을 배향처리하는 광배향 처리장치로서,
상기 기판을 지지하는 복수의 기판지지체와,
각각의 상기 기판지지체를 동일한 주행경로를 따라서 주행시키는 주행기구와,
상기 주행경로를 따라서 주행하는 상기 기판지지체에 의하여 지지되고 있는 상기 기판에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사장치와,
주행하고 있는 상기 기판지지체끼리가 충돌하지 않도록, 상기 기판지지체를 상기 주행경로로부터 퇴피시키는 퇴피기구를 구비하는 광배향 처리장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 퇴피기구에 의하여, 기판을 거의 연속적으로 광배향 처리할 수 있으므로, 장치의 설치면적을 축소하면서, 스루풋을 향상시킨 광배향 처리장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광배향 처리장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 광배향 처리장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 광배향 처리장치에 의한 배향처리의 순서를 설명하는 개략 정면(頂面)도이다.
도 4는 도 1의 광배향 처리장치에 의한 배향처리의 순서를 설명하는 개략 종단면도이다.
도 5는 종래의 광배향 처리장치의 사시도이다.
지금부터 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 따른 광배향 처리장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 광배향 처리장치(1)는, 각각 대략 동일한 방향으로 연장되도록 설치된 2개의 기초대(3)와, 기초대(3)의 서로에 대향하는 측면(3S)에, 예를 들어 리니어 모터 등의 공지의 구동기구에 의하여 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)으로 주행할 수 있도록 장착된 주행기구(5)를 구비한다.
구체적으로는, 주행기구(5)는, 측면(3S)으로부터 돌출되며, 또한 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)을 따라서 연장되는 각각 2개의 돌출부(3P)에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되어 있다.
광배향 처리장치(1)는 더욱이, 기초대(3)끼리의 사이에 있어서 기판(S)을 지지하는 2개의 기판지지체(7)를 구비한다. 기판지지체(7)는 각각의 주행기구(5)와 접속하고 있는 바닥부(7B)와, 바닥부(7B) 상에 장착되어 있고, 상면이 대략 수평방향으로 확산되어 있는 스테이지(7S)로 구성되어 있다.
본 실시형태에서는, 스테이지(7S)는 핀형의 기판지지기구를 가지고 있고, 기판(S)을 지지하기 위한 다수의 핀(7SP)이 스테이지(7S)의 상면으로부터 돌출되어 있다. 또한, 일부의 핀(7SP)의 선단에, 진공 펌프 등에 의하여 진공 제거되어 있는 진공 라인(미도시)과 연통하고 있는 개구(미도시)가 형성되어 있으며, 핀(7SP) 상에 재치되는 기판(S)을 진공 흡착하여 지지할 수 있으면 바람직하다.
광배향 처리장치(1)는 더욱이, 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)의 대략 중앙부분에 있어서, 2개의 기초대(3) 상에 걸쳐져 있는 자외선 조사장치(9)를 구비하고 있다. 자외선 조사장치(9)는 1 또는 복수의 적어도 광원(미도시)과 편광판(미도시)을 포함하는 자외선 조사유닛으로 이루어지는 장치이다. 본 실시형태에서는, 자외선 조사장치(9)는 편광된 자외선을 하향으로 조사한다.
광배향 재료가 그 표면에 도포됨으로써 배향막이 형성되어 있는 기판(S)은, 자외선 조사장치(9)의 아래를 주행하면서 편광된 자외선이 조사됨으로써, 배향처리된다. 여기에서, 본 발명에서는, '배향처리된다'란, 구체적으로는 기판(S)에 도포된, 예를 들어 등방성의 폴리머로 구성되는 광배향 재료에 편광된 자외선을 조사하여, 편광방향으로 배향되어 있는 폴리머가 분해됨으로써, 편광방향과 직교하는 방향으로만 폴리머 사슬이 형성되는 것을 의미한다.
본 실시형태의 광배향 처리장치(1)는 더욱이, 본 발명의 퇴피기구로서, 기판지지체(7)를, 예를 들어 볼나사 구동기구 등의 공지의 구동기구에 의하여, 대략 연직방향으로 승강시킬 수 있는 승강장치(11)를 구비한다.
이제부터 실시형태에 따른 광배향 처리장치(1)에 의하여 기판(S)에 형성되어 있는 배향막을 배향처리하는 순서에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3의 (a) 내지 (h) 및 도 4의 (a) 내지 (e)는 각각, 시계열을 따라서 기재되어 있다. 한편, 도 3 및 도 4 그리고 다음 순서의 설명에서는, 2개의 기판지지체(7)에 대하여 제1 기판지지체(7') 및 제2 기판지지체(7")로 식별하고 있다는 점에 유의바란다.
우선, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 기판지지체(7')를 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)의 한쪽 단부측에 있어서 배향처리 전의 기판(S)을 수취하는 위치인 수취위치(PR)에 배치한다.
이어서, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상류공정에 있어서 광배향 재료가 표면에 도포됨으로써 배향막이 형성되어 있는 기판(S)이, 예를 들어 로봇암 등에 의하여 수취위치(PR)에 위치하는 제1 기판지지체(7') 상에 재치된다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 기판(S)은 제1 기판지지체(7')의 스테이지(7S) 상에 설치되어 있는 핀(7PS)의 선단 상에 재치되고, 진공 라인(미도시)과 연통하는 일부의 핀(7SP)의 선단부에 설치된 개구(미도시)를 통하여 흡인 고정된다. 이때, 제1 기판지지체(7')는 자외선 조사장치(9)와 기판(S)과의 거리가 배향처리에 적합하도록 승강장치(11)에 의하여 그 높이 위치가 조절되고 있다.
이어서, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(S)이 원하는 편광각도를 취할 수 있도록, 예를 들어 서보모터 등의 공지의 회전구동기구(미도시)에 의하여, 스테이지(7S)를 바닥부(7B)에 대하여 회전시킨다. 이때, 카메라 등에 의하여 기판(S)의 회전각도를 검출하고, 기판(S)의 회전각도의 얼라이먼트(미조정)를 하여도 좋다.
이어서, 도 3의 (d) 내지 (f) 및 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 주행기구(5)에 의하여 제1 기판지지체(7')를 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)의 다른 쪽 단부측에 있어서 배향처리 후의 기판(S)을 배출하는 배출위치(PD)를 향하여, 기판지지체의 주행경로(RR)를 따라서 주행시킨다. 그에 따라, 제1 기판지지체(7') 상의 기판(S)은, 자외선 조사장치(9)의 아래를 통과할 때에 자외선 조사장치(9)에 의하여 자외선이 조사됨으로써 배향처리된다.
그리고, 도 3의 (g)에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 배향처리가 종료되고, 제1 기판지지체(7')가 배출위치(PD)에 도달하면, 도 3의 (h) 및 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이, 스테이지(7S)가 원래의 각도위치로 되돌아가도록 회전구동하며, 예를 들어 로봇암 등에 의하여 배향처리 후의 기판(S)이 하류공정으로 배출된다.
이어서, 이대로 제1 기판지지체(7')를 배출위치(PD)에서 수취위치(PR)를 향하여 주행경로(RR)를 따라서 주행시키면, 제1 기판지지체(7')가 후술하는 후속의 제2 기판지지체(7")와 충돌해버린다. 그래서, 제1 기판지지체(7')를 도 4의 (e)에 나타내는 바와 같이 승강장치(11)에 의하여 하강시키고, 주행경로(RR)로부터 퇴피시킨다. 그 후, 제1 기판지지체(7')는 주행기구(5)에 의하여 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)을 따라서 수취위치(PR)를 향하여 기판지지체의 퇴피경로(RE)를 따라서 주행한다.
이어서, 제1 기판지지체(7')는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 승강장치(11)에 의하여 상승함으로써 원래의 높이 위치로 되돌아가, 다시 수취위치(PR)에 배치된다.
제1 기판지지(7')가 상기 행정으로 주행하여, 그 위에 재치된 기판(S)이 배향처리되는 한편으로, 본 실시형태에 따른 배향처리장치(1)에서는, 제2 기판지지체(7")도 제1 기판지지체(7')와 동일한 주행경로(RR)를 주행하게 된다. 제2 기판지지체(7")는 제1 기판지지체(7') 상에 재치되어 있는 기판(S)의 배향처리 종료 후에 바로 제2 기판지지체(7") 상에 재치시킨 기판(S)의 배향처리를 개시할 수 있도록, 제1 기판지지체(7') 상에 재치되어 있는 기판(S)이 배향처리되고 있는 동안에, 제1 기판지지체(7')와 마찬가지로, 수취위치(PR)까지 주행하며(도 3의 (a) 내지 (e)), 기판(S)을 제2 기판지지체(7") 상에 재치하고(도 3의 (e)), 스테이지(7S)를 원하는 각도위치로 회전구동시킨다(도 3의 (f)).
이상에 의하여, 본 실시형태에 따른 배향처리장치(1)는 거의 연속적으로 기판(S)을 배향처리할 수 있으므로, 대폭적으로 택트타임을 감소시켜, 그 스루풋을 개선할 수 있다.
더욱이, 본 실시형태의 광배향 처리장치(1)에서는, 승강장치(11)에 의하여 수취위치(PR)에서 배출위치(PD)를 향하여 주행하는 기판지지체(7', 7")와, 배출위치(PD)에서 수취위치(PR)를 향하여 주행하는 기판지지체(7", 7')가 충돌하지 않도록, 이들 기판지지체(7, 7')의 높이 위치를 어긋나게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 퇴피기구인 승강장치(11)에 의하여 기판지지체(7', 7")를 기판지지체의 주행경로(RR)로부터 퇴피경로(RE)로 퇴피시킬 수 있다. 그 결과, 주행하고 있는 기판지지체(7', 7")끼리가 엇갈려 지날 수 있으므로, 자외선 조사장치를 사이에 두고 양측에 기판지지체 2개만큼의 공간이 필요하게 되는 상술의 특허문헌 1에 개시된 광배향 처리장치에 대하여, 장치의 설치면적을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 광배향 처리장치는, 종래의 배향처리장치로서 사용되어 온 러빙 장치와 비교하여, 택트타임과 장치의 크기가 거의 동등하다. 따라서, 종래의 러빙 장치로부터 본 실시형태에 따른 광배향 처리장치로 변경하는 데에 있어서, 생산라인 전체를 변경할 필요가 없고, 이들 장치의 교환만으로 되어, 설비변경에 관한 비용을 삭감할 수 있다.
실시예
본 실시예에서는, 상술한 실시형태에 따른 광배향 처리장치, 도 5에 기재된 종래의 광배향 처리장치 및 특허문헌 1에 개시된 타입의 2개의 기판지지체를 구비하는 광배향 처리장치와의 택트타임을 측정한 결과를 나타낸다.
본 실시예에서의 시험조건은 다음과 같다. 사용한 기판의 사이즈는 1300mm×1500mm×0.5mm이고, 당해 기판의 표면에 광배향 재료로서 PhotoAL-1(JSR사 제품, 상표)을 도포하여 배향막을 형성하였다. 자외선 조사장치에 의하여 기판에 대하여 파장이 313nm의 자외선을 조사하고, 자외선의 필요 적산 광량을 2000mJ/cm2로 설정하였다. 자외선 조사장치에 3개의 광조사 유닛을 사용하고, 기판을 자외선 조사장치의 아래에서 통과시키는 속도를 21.8mm/sec로 하였다. 기판의 회전각도(α)(도 3의 (c))를 105°로 하였다.
한편, 상술한 실시형태에 따른 광배향 처리장치의 기판지지체에서의 배출위치로부터 수취위치로의 주행속도를 800mm/sec로 하였다.
이상의 조건으로, 각 광배향 처리장치의 택트타임을 계측하였다. 그 결과, 택트타임은 본 실시형태에 따른 광배향 처리장치에서는 87초이고, 도 5에 기재된 종래의 광배향 처리장치에서는 141초이며, 특허문헌 1에 기재된 타입의 광배향 처리장치에서는 107초이었다. 따라서, 본 실시형태에 따른 광배향 처리장치는, 다른 광배향 처리장치에 대하여 대폭적으로 택트타임을 감소시켜, 스루풋을 개선할 수 있다고 할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 따른 광배향 처리장치의 길이방향 치수가 7400mm이었던 것에 대하여, 특허문헌 1에 개시된 타입의 광배향 처리장치의 길이방향 치수는 11400mm이었다. 따라서, 본 실시형태에 따른 광배향 처리장치는, 특허문헌 1에 개시된 타입의 광배향 처리장치에 대하여 설치면적을 삭감할 수 있다고 할 수 있다.
상술한 실시형태에 따른 광배향 처리장치(1)는, 본 발명의 퇴피기구로서 승강장치(11)를 구비하고 있다. 하지만, 퇴피기구는, 주행하고 있는 기판지지체(7)끼리가 충돌하지 않는 기구라면 어떠한 것이어도 좋다. 예를 들어, 승강장치(11) 대신에 주행기구(5)와 기판지지체(7)를 경첩을 통하여 접속하고, 주행하는 기판지지체(7)끼리가 엇갈려 지날 때에 한쪽 기판지지체(7)를 하향으로 넘어뜨림으로써, 기판지지체(7)끼리가 충돌하지 않도록 할 수도 있다. 또한, 기판지지체(7)를 퇴피기구에 의하여 이동경로(RR)로부터 퇴피시키는 방향도, 상술한 실시형태와 같이 상하방향뿐만 아니라, 어떤 방향으로 어떤 경로로 퇴피시켜도 좋다.
이와 같이, 기판지지체(7)끼리가 충돌하지 않는 구조로 한다면, 광배향 처리장치(1)는 2개뿐만 아니라, 3개 이상의 기판지지체(7)를 구비하고 있어도 좋다.
상술한 실시형태에서는, 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)의 한쪽 단부측에 수취위치(PR)가, 그리고 광배향 처리장치(1)의 길이방향(DL)의 다른 쪽 단부측에 배출위치(PD)가 설치되어 있는데, 수취위치(PR) 및 배출위치(PD)는 같은 위치여도 좋다.
상술한 실시형태에서는, 스테이지(7S)는 핀형의 기판지지기구를 가지고 있는데, 기판지지기구에는, 핸드, 포크형, 스테이지형 등의 다른 타입의 기판지지기구를 선택할 수도 있다. 하지만, 스테이지(7S)의 기판지지기구는, 박리대전에 의한 정전기 방지의 관점에서, 기판과의 접촉면적이 가장 작아지는 핀형이 가장 바람직하다. 또한, 상술의 실시형태와 같이, 기판(S)을 스테이지(7S) 상에 진공 흡착할 수 있으면, 기판(S)을 확실히 고정할 수 있어 바람직하다.
상술한 실시예에서는, 자외선 조사장치(9)에 3개의 자외선 조사유닛을 사용하였는데, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 광배향 처리장치에서는, 자외선 조사장치(9)에 단일의 자외선 조사유닛을 사용하여도 좋고, 2개 또는 4개 이상의 자외선 조사유닛을 사용하여도 좋다.
1: 광배향 처리장치
5: 주행기구
7, 7', 7": 기판지지체
9: 자외선 조사장치
11: 승강장치(퇴피기구)
RR: 주행경로
S: 기판

Claims (2)

  1. 액정표시소자를 구성하는 기판에 형성되어 있는 배향막에 자외선을 조사함으로써, 상기 배향막을 배향처리하는 광배향 처리장치로서,
    상기 기판을 지지하는 복수의 기판지지체와,
    각각의 상기 기판지지체를 동일한 주행경로를 따라서 주행시키는 주행기구와,
    상기 주행경로를 따라서 주행하는 상기 기판지지체에 의하여 지지되어 있는 상기 기판에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사장치와,
    주행하고 있는 상기 기판지지체끼리가 충돌하지 않도록, 상기 기판지지체를 상기 주행경로로부터 퇴피시키는 퇴피기구를 구비하는 광배향 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴피기구는, 상기 기판지지체를 승강시키는 승강장치를 구비하는 광배향 처리장치.
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