KR20170124015A

KR20170124015A - 편광 유닛, 이를 포함하는 편광조사 장치, 이를 이용한 편광조사 방법 및 이를 통하여 제조되는 표시장치

Info

Publication number: KR20170124015A
Application number: KR1020160053514A
Authority: KR
Inventors: 이종회; 곽창환; 김동진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-11-09

Abstract

본 발명은, 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와, 다수의 제1편광자와 일렬로 배치되는 제2편광자를 포함하는 편광 유닛, 편광 유닛을 포함하는 편광조사 장치, 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법 및 편광조사 방법을 통하여 제조되는 표시장치를 제공한다. 이러한 편광 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 자외선을 조사함으로써, 모기판의 이용효율이 극대화되고 생산성이 개선된다.

Description

편광 유닛, 이를 포함하는 편광조사 장치, 이를 이용한 편광조사 방법 및 이를 통하여 제조되는 표시장치 {Polarization Unit, Polarized Light Irradiation Apparatus Including The Same, Polarized Light Irradiation Method Using The Same And Display Device Through The Same}

본 발명은 편광조사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 편광 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 빛을 조사할 수 있는 표시장치용 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 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 하나의 모기판에 다양한 크기의 셀을 형성하는 MMG에 적용할 경우 문제가 발생하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 편광조사 장치를 이용한 모기판의 편광조사 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(가로길이 및 세로길이)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, 편광조사 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, 편광조사 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 제2영역(B)에 형성되는 제3셀(C3)은 액정표시장치에 이용되지 못하고 폐기되므로, 모기판(50)의 제2영역(B)은 생산에 사용되지 못하는 비효율적인 영역이 된다.

이를 개선하기 위하여 제1 및 제2광원 유닛과, 제1 및 제2편광 유닛과, 제1 및 제2블레이드 유닛을 포함하는 편광조사 장치가 제안되었는데, 제1 및 제2편광 유닛은 각각 가로방향 및 세로방향의 편광방향을 가질 수 있다.

제1 및 제2블레이드 유닛을 포함하는 편광조사 장치를 이용하여 도 1b와 같은 MMG용 모기판(50)의 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 방향성을 부여할 경우, 제1블레이드 유닛이 제2영역(B)에 대응되는 제1편광 유닛의 일부 영역을 가리도록 배치되고, 제2블레이드 유닛이 제1영역(A)에 대응되는 제2편광 유닛의 일부 영역을 가리도록 배치되며, 그 결과 MMG용 모기판(50)의 제1 및 제2영역(A, B)을 이용하여 제1 및 제3셀(C1, C3)을 생산할 수 있다.

그러나, 이러한 편광조사 장치에서는, 광원 유닛, 편광 유닛 및 블레이드 유닛을 각각 2세트로 구성하므로, 장치의 부피가 증가하는 문제가 있다.

그리고, 제1 및 제2블레이드 유닛에 의하여 제1 및 제2광원 유닛의 빛의 일부가 차단되므로, 광 효율이 저하되고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

또한, non-MMG에 이러한 편광조사 장치를 적용할 경우, 제1 및 제2광원 유닛 중 하나, 제1 및 제2편광 유닛 중 하나, 제1 및 제2블레이드 유닛 중 하나만 이용하므로, 생산성이 저하되고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

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

그리고, 본 발명은, 변위센서를 이용하여 편광 유닛과 모기판 사이의 이격간격을 일정하게 유지하고 차광판을 이용하여 상이한 편광상태의 빛을 차단함으로써, 차광판과 모기판 사이의 이격간격이 최소화 되고 모기판의 비활용 영역이 최소화 되는 표시장치용 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 자외선을 편광 자외선으로 변경하고, 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와, 상기 자외선을 상기 편광 자외선으로 변경하고, 상기 다수의 제1편광자와 일렬로 배치되는 제2편광자를 포함하는 편광 유닛을 제공한다.

그리고, 상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자는 평행이동 가능할 수 있다.

또한, 상기 다수의 제1편광자는 각각 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자는 각각 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 가질 수 있다.

그리고, 상기 다수의 제2편광자는 시계방향 또는 반시계방향을 따라 회전 가능할 수 있다.

또한, 상기 다수의 제1편광자는 각각 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자는 각각 상기 제1편광방향 또는 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 가질 수 있다.

그리고, 상기 다수의 제1편광자와 상기 다수의 제2편광자 사이에 배치되어 상기 모기판을 향하여 돌출되는 차광판을 더 포함하는 편광 유닛.

한편, 본 발명은, 자외선을 편광 자외선으로 변경하고, 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와, 상기 자외선을 상기 편광 자외선으로 변경하고, 상기 다수의 제1편광자와 일렬로 배치되는 제2편광자를 포함하는 편광 유닛과, 비편광 자외선을 방출하는 광원 유닛과, 상기 편광 유닛을 통과한 상기 편광 자외선이 조사되고, 모기판이 안착되는 스테이지를 포함하는 편광조사 장치를 제공한다.

다른 한편, 본 발명은, 편광조사 장치의 스테이지 상부에 모기판을 안착시키는 단계와, 상기 편광조사 장치의 광원 유닛으로부터 방출되는 비편광 자외선을 상기 편광조사 장치의 편광 유닛의 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와 다수의 제2편광자를 통과시켜 편광 자외선으로 변경하는 단계와, 상기 스테이지 및 상기 편광 자외선을 상대적으로 이동하여 상기 편광 자외선을 상기 모기판에 스캔조사 하는 단계를 포함하는 편광조사 방법을 제공한다.

그리고, 상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1영역과, 상기 제1배향방향과 상이한 제2배향방향을 갖도록 설계된 제2영역을 포함하고, 상기 다수의 제1편광자를 통과한 상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자를 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 가질 수 있다.

또한, 상기 편광조사 방법은, 상기 편광 유닛을 상기 스테이지의 스캔방향에 수직한 이동방향을 따라 평행이동 하는 단계와, 상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자를 각각 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 편광조사 방법은, 상기 다수의 제2편광자를 시계방향 또는 반시계방향을 따라 회전하는 단계와, 상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자를 각각 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 한편, 본 발명은, 편광조사 장치의 스테이지 상부에 모기판을 안착시키는 단계와, 상기 편광조사 장치의 광원 유닛으로부터 방출되는 비편광 자외선을 상기 편광조사 장치의 편광 유닛의 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와 다수의 제2편광자를 통과시켜 편광 자외선으로 변경하는 단계와, 상기 스테이지 및 상기 편광 자외선을 상대적으로 이동하여 상기 편광 자외선을 상기 모기판에 스캔조사 하는 단계를 포함하는 편광조사 방법으로 제조되는 표시장치를 제공한다.

본 발명은, 상이한 편광방향을 갖는 편광 유닛을 이용하여 모기판의 영역 별로 상이한 편광방향의 자외선을 조사함으로써, 모기판의 이용효율이 극대화되고 생산성이 개선되는 제1효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 편광 유닛의 평행이동에 의하여 편광 유닛의 다수의 제1편광자 및 다수의 제2편광자를 재정렬할 필요가 없으므로, 공정시간이 단축되고 제조비용이 절감되는 제2효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 변위센서를 이용하여 편광 유닛과 모기판 사이의 이격간격을 일정하게 유지하고 차광판을 이용하여 상이한 편광상태의 빛을 차단함으로써, 차광판과 모기판 사이의 이격간격이 최소화 되고 모기판의 비활용 영역이 최소화 되는 제3효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 편광 유닛의 다수의 편광자 중 일부 또는 전부의 회전에 의하여 상이한 편광방향을 갖는 2종류의 편광자가 필요하지 않고 모기판(250)의 크기에 대응되는 수의 편광자만 필요하므로, 편광조사 장치의 크기가 최소화 되고, 상대적으로 고가인 편광자의 수가 최소화 되어 제조비용이 절감되는 제4효과를 갖는다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 편광조사 장치를 이용한 모기판의 편광조사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 도시한 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치의 그레이존을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 도시한 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 도면.

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

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 도시한 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)는, 광원 유닛(120), 편광 유닛(130), 변위센서(140) 및 스테이지(미도시)를 포함하고, 스테이지 상부에는 MMG용 모기판(150)이 안치된다.

광원 유닛(120)은, 램프(122), 하우징(124) 및 필터(124)를 포함하고, 미리 결정된 파장대의 자외선을 편광 유닛(130)에 공급한다.

램프(122)는 비편광 상태의 자외선을 방출하는데, 램프(120)로부터 방출되는 자외선은 다양한 파장을 포함할 수 있다.

하우징(124)은, 램프(122)의 상부에 배치되어 램프(122)를 감싸서 보호하고, 램프(122)로부터 상부로 방출되는 자외선을 램프(122)의 하방으로 반사한다.

필터(126)는 램프(122)의 하부에 배치되어 램프(122)로부터 방출되는 자외선 중에서 미리 결정된 파장대의 자외선을 선택적으로 통과시킨다.

편광 유닛(130)은, 다수의 제1편광자(132), 다수의 제2편광자(134) 및 차광판(136)을 포함하고, 광원 유닛(120) 하부에 배치되어 광원 유닛(120)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선을 편광 상태의 자외선으로 변경한다.

다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)는 동일한 단위 크기(가로길이 및 세로길이)를 가질 수 있으며, 지지대(미도시)에 타일링(tiling) 방식으로 일렬로 배치될 수 있다.

그리고, 편광 유닛(130)은 스테이지의 스캔방향(SD)에 수직한 이동방향(MD)을 따라 수평으로 이동할 수 있으며, 이를 위하여 편광 유닛(130)은 수평 이동을 위한 슬라이딩 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.

다수의 제1편광자(132)는 각각 제1편광방향(PD1)을 갖고, 다수의 제2편광자(134)는 각각 제1편광방향(PD1)과 수직한 제2편광방향(PD2)을 가질 수 있다.

이에 따라, 다수의 제1편광자(132)는, 광원 유닛(120)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선 중 제1편광방향(PD1)과 동일한 편광방향의 성분은 통과시키고 제1편광방향(PD1)과 상이한 편광방향의 성분은 흡수함으로써, 제1편광방향(PD1)의 자외선을 선택적으로 통과시킬 수 있다.

그리고, 다수의 제2편광자(134)는, 광원 유닛(120)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선 중 제2편광방향(PD2)과 동일한 편광방향의 성분은 통과시키고 제2편광방향(PD2)과 상이한 편광방향의 성분은 흡수함으로써, 제2편광방향(PD2)의 자외선을 선택적으로 통과시킬 수 있다.

다른 실시예에서는, 제1 및 제2편광방향(PD1, PD2)은 서로 상이한 방향인 것이 유지되는 한도 내에서 다양하게 변경될 수 있다.

따라서, 광원 유닛(120)으로부터 방출되는 비편광 상태의 자외선은, 편광 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132)를 통과하면서 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 상태의 자외선이 되거나, 편광 유닛(130)의 다수의 제2편광자(134)를 통과하면서 제2편광방향(PD2)을 갖는 편광 상태의 자외선이 된다.

차광판(136)은 다수의 제1편광자(132)와 다수의 제2편광자(134) 사이에 배치되어 하부의 모기판(150)을 향하여 돌출되며, 다수의 제1편광자(132)와 다수의 제2편광자(134)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 상태의 자외선과 제2편광방향(PD2)을 갖는 편광 상태의 자외선이 수평방향으로 확산되는 것을 차단하여 모기판(150)의 비활용 영역을 최소화 하는 역할을 하는데, 이에 대해서는 도 4에서 상세히 설명한다.

변위센서(140)는 편광 유닛(130)과 모기판(150) 사이의 이격간격을 검출하여 이격간격이 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다.

예를 들어, 편광 유닛(130)이 하부로 처질 경우 하부의 모기판(150)에 접촉하여 스크래치 등의 손상을 일으킬 수 있다.

따라서, 변위센서(140)는 편광 유닛(130)과 모기판(150) 사이의 이격간격을 검출하고, 검출된 이격간격이 기준범위보다 크거나 작을 경우 편광 유닛(130)을 하방 또는 상방으로 이동시켜 이격간격이 항상 일정한 값을 갖도록 한다.

도시하지는 않았지만, 편광 유닛(130)과 모기판(150) 사이에는 편광 유닛(130)을 보호하고 광원 유닛(120)의 열을 차단하기 위한 윈도우 유닛이 배치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에서는, 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, 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)를 포함하는 편광 유닛(130)을 통한 1회의 자외선 스캔조사(scanning irradiation)로 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.

그리고, 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)의 크기 및 개수 등은 편광조사 장치(110)와 모기판(150)의 셀에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

여기서, 편광 유닛(130)은 이동방향(MD)을 따라 수평 이동함으로써, 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)의 위치를 변경할 수 있으며, 그 결과 상이한 배향방향의 셀을 갖는 모기판(150)은 물론 동일한 배향방향의 셀을 갖는 모기판에도 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)를 이용할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.

도 3a에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(150)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기(가로길이 및 세로길이)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 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제2셀(C2)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 평행한 제2배향방향(AD2)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 편광조사 장치(110)의 편광 유닛(130)을 제1이동방향(MD1)으로 평행이동 하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 다수의 제1편광자(132)가 모기판(150)의 제1 및 제2영역(A, B)에 대응되도록 배치한 후, 편광 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 자외선을 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 스캔조사 함으로써, 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 각각 제1편광방향(PD1)에 수직한 제1 및 제2배향방향(AD1, AD2)을 부여할 수 있다.

이때, DC모터, 유니버셜모터 등의 정류자형 모터, 리럭턴스 로터형모터, 퍼머넌트마그넷 로터형모터, 전자석 로터형모터, 인덕션모터, 히스테리시스모터 등의 회전(이동)자계형 모터, 보이스코일모터, 바이브로모터 등의 진동모터와 같은 전자력 모터나 전왜모터, 정전모터, 전기화학모터 등의 전기력 모터를 이용하여 편광 유닛(130)을 평행이동 할 수 있다.

그리고, 모기판(150)이 안치된 스테이지(미도시)를 스캔방향(SD)을 따라 이동하거나, 광원 유닛(120) 및 편광 유닛(130)을 스캔방향(SD)의 반대방향으로 이동할 수 있다.

이와 같은 도 3a의 편광조사 방법은 1종류의 셀을 갖는 non-MMG용 모기판에도 동일하게 적용할 수 있다.

한편, 도 3b에 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 제1배향방향(AD1)이 형성되도록 설계되고, 제3셀(C3)의 배향막은 제1배향방향(AD1)에 수직한 제3배향방향(AD3)이 형성되도록 설계된다.

따라서, 편광조사 장치(110)의 편광 유닛(130)을 제2이동방향(MD2)으로 평행이동 하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 다수의 제1편광자(132)가 모기판(150)의 제1영역(A)에 대응되고 제2편광방향(PD2)을 갖는 다수의 제2편광자(134)가 모기판(150)의 제2영역(B)에 대응되도록 배치한 후, 편광 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)를 통과하여 제1 및 제2편광방향(PD1, PD2)을 갖는 편광 자외선을 각각 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 스캔조사 함으로써, 제1셀(C1)의 배향막에는 제1편광방향(PD1)에 수직한 제1배향방향(AD1)을 부여하고, 제3셀(C3)의 배향막에는 제2편광방향(PD2)에 수직한 제3배향방향(AD3)을 부여할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법에서는, 모기판(150)의 셀 배치형태에 따라 편광 유닛(130)을 수평으로 평행이동 하여 자외선을 스캔조사 함으로써, 모기판(150)에 배치되는 셀의 크기 및 배향방향에 무관하게 전 영역을 폐기하지 않고 이용하여 모기판(150)의 이용효율을 극대화하고 생산성을 개선할 수 있다.

그리고, 편광 유닛(130)을 제1 및 제2이동방향(MD1, MD2)을 따라 평행이동 하므로, 이동 후 편광 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)를 재정렬(re-alignment)할 필요가 없어서 공정시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있다.

여기서, 편광 유닛(130)이 모기판(150)으로부터 지나치게 많이 이격될 경우, 더 정확히는 편광 유닛(130)의 차광판(136)과 모기판(150)이 기준범위 이상으로 이격될 경우, 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134) 사이의 경계부분에서의 그레이존(gray zone)이 증가하여 모기판(150)의 비활용 영역이 증가하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치의 그레이존을 설명하기 위한 도면으로, 도 2 및 도 3b를 함께 참조하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 편광 유닛(130)의 사이에는 차광판(136)이 배치된다.

이때, 광원 유닛(120)의 램프(122)로부터 방출되는 자외선은 확산성을 갖고 있으므로, 편광 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)에 수직입사 및 경사입사 한다.

예를 들어, 광원 유닛(120)으로부터 방출되는 특정 파장대의 자외선 중 일부인 제1 내지 제4광(L1 내지 L4)은 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)에 경사지게 입사할 수 있는데, 이 경우 광원 유닛(130)의 다수의 제1편광자(132)로 입사하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 제1 및 제2광(L1, L2)이 모기판(150)의 제2영역(B)에 조사되고, 광원 유닛(130)의 다수의 제2편광자(134)로 입사하여 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, 편광 유닛(130)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 편광 유닛(130)의 차광판(136)과 모기판(150) 사이의 이격간격(G)에 의존한다.

즉, 이격간격(G)이 감소할수록 그레이존(GZ)의 폭이 감소하며, 이격간격(G)을 최소화 할수록 모기판(150)의 이용효율을 개선할 수 있다.

예를 들어, 차광판(136)의 폭이 약 5mm인 경우, 이격간격(G)을 약 500μm 이하로 유지함으로써, 그레이존(GZ)의 폭을 약 14mm 이하로 형성하여 모기판(150)을 이용효율을 개선할 수 있다.

그리고, 이와 같은 이격간격(G) 유지에 변위센서(140)를 활용할 수 있다.

한편, 편광 유닛(130)을 통과한 자외선이 다수의 제1편광자(132) 사이의 경계부분이나 다수의 제2편광자(134) 사이의 경계부분에서 균일한 편광 상태 및 균일한 세기를 갖기 위해서는, 모기판(150)을 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)로부터 최소확산거리 이상으로 이격하여 배치하여야 한다.

즉, 모기판(150)이 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)로부터 최소확산거리 이상으로 배치된 경우, 확산에 의하여 다수의 제1편광자(132) 각각을 통과한 자외선이 다수의 제1편광자(132) 사이의 경계부분에서 혼합되고, 확산에 의하여 다수의 제2편광자(134) 각각을 통과한 자외선이 다수의 제2편광자(134) 사이의 경계부분에서 혼합되어 자외선의 편광 상태 및 세기의 균일도가 개선된다.

그러나, 모기판(150)이 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134)로부터 최소확산거리 이상으로 배치되므로, 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134) 사이의 경계부분에서의 그레이존(GZ)이 증가할 수 있는데, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에서는 다수의 제1편광자(132) 및 다수의 제2편광자(134) 사이에 모기판(150)을 향하여 돌출되는 차광판(136)을 형성함으로써, 그레이존(GZ)을 최소화 할 수 있다.

이와 같이, 본원발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법에서는, 변위센서(140)를 이용하여 편광 유닛(130)과 모기판(150) 사이의 간격을 일정하게 유지하고 차광판(136)을 이용하여 상이한 편광상태의 빛을 차단함으로써, 편광 유닛(130)에 의한 모기판(150)의 손상을 방지하고, 동시에 차광판(136)과 모기판(150) 사이의 이격간격(G)이 최소화 되고 모기판(150)의 비활용 영역이 최소화 되어 모기판(150)의 이용효율을 극대화 할 수 있다.

한편, 다른 실시예에서는 다수의 제2편광자를 회전시켜 편광방향을 변경할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 도시한 사시도로서, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)는, 광원 유닛(220), 편광 유닛(230), 변위센서(240) 및 스테이지(미도시)를 포함하고, 스테이지 상부에는 MMG용 모기판(250)이 안치된다.

광원 유닛(220)은, 램프(222), 하우징(224) 및 필터(224)를 포함하고, 미리 결정된 파장대의 자외선을 편광 유닛(230)에 공급한다.

편광 유닛(230)은, 다수의 제1편광자(232), 다수의 제2편광자(234) 및 차광판(236)을 포함하고, 광원 유닛(220) 하부에 배치되어 광원 유닛(220)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선을 편광 상태의 자외선으로 변경한다.

다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(234)는 동일한 단위 크기(가로길이 및 세로길이)를 가질 수 있으며, 지지대(미도시)에 타일링(tiling) 방식으로 일렬로 배치될 수 있다.

그리고, 다수의 제1편광자(232)는 회전되지 않고 고정되고, 다수의 제2편광자(234)는 중심을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있으며, 이를 위하여 편광 유닛(230)은 회전을 위한 로테이션 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.

다수의 제1편광자(232)는 각각 제1편광방향(PD1)을 갖고, 다수의 제2편광자(234)는 각각 회전 후의 고정상태에 따라 제1편광방향(PD1) 또는 제1편광방향(PD1)과 수직한 제2편광방향(PD2)을 가질 수 있다.

이에 따라, 다수의 제1편광자(232)는, 광원 유닛(220)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선 중 제1편광방향(PD1)과 동일한 편광방향의 성분은 통과시키고 제1편광방향(PD1)과 상이한 편광방향의 성분은 흡수함으로써, 제1편광방향(PD1)의 자외선을 선택적으로 통과시킬 수 있다.

그리고, 다수의 제2편광자(234)는, 광원 유닛(220)으로부터 공급되는 비편광 상태의 자외선 중 제1편광방향(PD1)과 동일한 편광방향의 성분은 통과시키고 제1편광방향(PD1)과 상이한 편광방향의 성분은 흡수하여 제1편광방향(PD1)의 자외선을 선택적으로 통과시키거나, 제2편광방향(PD2)과 동일한 편광방향의 성분은 통과시키고 제2편광방향(PD2)과 상이한 편광방향의 성분은 흡수하여 제2편광방향(PD2)의 자외선을 선택적으로 통과시킬 수 있다.

그리고, 제2실시예에서는 편광 유닛(230)의 일부가 회전 가능한 다수의 제2편광자(234)인 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 편광 유닛(230) 전체가 회전 가능한 다수의 제2편광자(234)로 구성될 수도 있다.

따라서, 광원 유닛(220)으로부터 방출되는 비편광 상태의 자외선은, 편광 유닛(230)의 다수의 제1편광자(232)를 통과하면서 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 상태의 자외선이 되거나, 편광 유닛(230)의 다수의 제2편광자(234)를 통과하면서 제1 또는 제2편광방향(PD1, PD2)을 갖는 편광 상태의 자외선이 된다.

차광판(236)은 다수의 제1편광자(232)와 다수의 제2편광자(234) 사이에 배치되어 하부의 모기판(150)을 향하여 돌출되며, 다수의 제1편광자(232)와 다수의 제2편광자(234)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 상태의 자외선과 제2편광방향(PD2)을 갖는 편광 상태의 자외선이 수평방향으로 확산되는 것을 차단하여 모기판(250)의 비활용 영역을 최소화 하는 역할을 하는데, 다른 실시예에서는 차광판(236)이 생략될 수도 있다.

변위센서(240)는 편광 유닛(230)과 모기판(250) 사이의 이격간격을 검출하여 이격간격이 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에서는, MMG용 모기판(250)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, 다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(234)를 포함하는 편광 유닛(230)을 통한 1회의 자외선 스캔조사(scanning irradiation)로 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 서로 상이한 배향방향을 부여할 수 있으며, 그 결과 모기판(250)의 전 영역을 폐기하지 않고 이용하여 이용효율을 극대화하고 생산성을 개선할 수 있다.

그리고, 다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(234)의 크기 및 개수 등은 편광조사 장치(210)와 모기판(250)의 셀에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

여기서, 편광 유닛(230)의 다수의 제2편광자(234)를 회전방향(RD)을 따라 회전함으로써, 다수의 제2편광자(234)의 편광방향을 변경할 수 있으며, 그 결과 상이한 배향방향의 셀을 갖는 모기판(150)은 물론 동일한 배향방향의 셀을 갖는 모기판에도 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)를 이용할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 5를 함께 참조하여 설명한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(250)은 제1 및 제2영역(A, B)을 포함하고, 제1영역(A)에는 제1크기(가로길이 및 세로길이)를 갖는 제1셀(C1)이 3개 배치되고, 제2영역(B)에는 제1크기보다 작은 제2크기를 갖는 제2셀(C2)이 12개 배치된다.

따라서, 편광조사 장치(210)의 편광 유닛(230)의 다수의 제2편광자(234)를 제1회전방향(RD1)으로 회전하여 다수의 제2편광자(234)가 제1편광방향(PD1)을 갖도록 함으로써, 제1편광방향(PD1)을 갖는 다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(232)가 모기판(250)의 제1 및 제2영역(A, B)에 대응되도록 배치한 후, 편광 유닛(230)의 다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(232)를 통과하여 제1편광방향(PD1)을 갖는 편광 자외선을 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 스캔조사 함으로써, 제1 및 제2셀(C1, C2)의 배향막에 각각 제1편광방향(PD1)에 수직한 제1 및 제2배향방향(AD1, AD2)을 부여할 수 있다.

이때, 리프트핀 등의 상승하강 수단을 이용하여 다수의 제2편광자(232)를 지지대로부터 상승시킨 후, DC모터, 유니버셜모터 등의 정류자형 모터, 리럭턴스 로터형모터, 퍼머넌트마그넷 로터형모터, 전자석 로터형모터, 인덕션모터, 히스테리시스모터 등의 회전(이동)자계형 모터, 보이스코일모터, 바이브로모터 등의 진동모터와 같은 전자력 모터나 전왜모터, 정전모터, 전기화학모터 등의 전기력 모터를 이용하여 다수의 제2편광자(232)를 회전하고, 이후 다시 상승하강 수단을 이용하여 다수의 제2편광자(232)를 하강시킬 수 있다.

그리고, 모기판(250)이 안치된 스테이지(미도시)를 스캔방향(SD)을 따라 이동하거나, 광원 유닛(220) 및 편광 유닛(230)을 스캔방향(SD)의 반대방향으로 이동할 수 있다.

이와 같은 도 6a의 편광조사 방법은 1종류의 셀을 갖는 non-MMG용 모기판에도 동일하게 적용할 수 있다.

한편, 도 6b에 도시한 바와 같이, MMG용 모기판(250)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.

따라서, 편광조사 장치(210)의 편광 유닛(230)의 다수의 제2편광자(234)를 제2회전방향(RD2)으로 회전하여 다수의 제2편광자(234)가 제2편광방향(PD2)을 갖도록 함으로써, 제1편광방향(PD1)을 갖는 다수의 제1편광자(232)가 모기판(250)의 제1영역(A)에 대응되고 제2편광방향(PD2)을 갖는 다수의 제2편광자(234)가 모기판(250)의 제2영역(B)에 대응되도록 배치한 후, 편광 유닛(230)의 다수의 제1편광자(232) 및 다수의 제2편광자(234)를 통과하여 제1 및 제2편광방향(PD1, PD2)을 갖는 편광 자외선을 각각 제1 및 제3셀(C1, C3)의 배향막에 스캔조사 함으로써, 제1셀(C1)의 배향막에는 제1편광방향(PD1)에 수직한 제1배향방향(AD1)을 부여하고, 제3셀(C3)의 배향막에는 제2편광방향(PD2)에 수직한 제3배향방향(AD3)을 부여할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법에서는, 모기판(250)의 셀 배치형태에 따라 편광 유닛(230)의 다수의 편광자 중 일부 또는 전부를 회전시켜 자외선을 스캔조사 함으로써, 모기판(250)에 배치되는 셀의 크기 및 배향방향에 무관하게 전 영역을 폐기하지 않고 이용하여 모기판(250)의 이용효율을 극대화하고 생산성을 개선할 수 있다.

그리고, 편광 유닛(230)의 다수의 편광자 중 일부 또는 전부를 제1 및 제2회전방향(RD1, RD2)을 따라 회전 하므로, 상이한 편광방향을 갖는 2종류의 편광자가 필요하지 않고 모기판(250)의 크기에 대응되는 수의 편광자만 필요하다. 따라서, 편광조사 장치(210)의 크기를 최소화 할 수 있으며, 상대적으로 고가인 편광자의 수를 최소화 하여 제조비용을 절감할 수 있다.

제1 및 제2실시예에서는 편광조사 장치를 배향막 형성에 이용하는 것을 예로 들었으나, 배향막 형성 공정 이외에 3차원 입체표시장치의 패턴드 리타더(patterned retarder)와 같이 영역 별로 상이한 편광 상태의 빛을 이용하는 공정에도 본 발명에 따른 편광조사 장치를 적용할 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: 편광조사 장치 120: 광원 유닛
130: 편광 유닛 132: 다수의 제1편광자
134: 다수의 제2편광자 136: 차광판
140: 변위센서 150: 모기판

Claims

자외선을 편광 자외선으로 변경하고, 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와;
상기 자외선을 상기 편광 자외선으로 변경하고, 상기 다수의 제1편광자와 일렬로 배치되는 제2편광자
를 포함하는 편광 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자는 평행이동 가능한 편광 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 다수의 제1편광자는 각각 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자는 각각 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖는 편광 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제2편광자는 시계방향 또는 반시계방향을 따라 회전 가능한 편광 유닛.
제 4 항에 있어서,
상기 다수의 제1편광자는 각각 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자는 각각 상기 제1편광방향 또는 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖는 편광 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제1편광자와 상기 다수의 제2편광자 사이에 배치되어 빛의 출사방향으로 돌출되는 차광판을 더 포함하는 편광 유닛.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항의 편광 유닛과;
상기 자외선을 방출하는 광원 유닛과;
상기 편광 유닛을 통과한 상기 편광 자외선이 조사되고, 모기판이 안착되는 스테이지
를 포함하는 편광조사 장치.
편광조사 장치의 스테이지 상부에 모기판을 안착시키는 단계와;
상기 편광조사 장치의 광원 유닛으로부터 방출되는 자외선을 상기 편광조사 장치의 편광 유닛의 일렬로 배치되는 다수의 제1편광자와 다수의 제2편광자를 통과시켜 편광 자외선으로 변경하는 단계와;
상기 스테이지 및 상기 편광 자외선을 상대적으로 이동하여 상기 편광 자외선을 상기 모기판에 스캔조사 하는 단계
를 포함하는 편광조사 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 모기판은, 제1배향방향을 갖도록 설계된 제1영역과, 상기 제1배향방향과 상이한 제2배향방향을 갖도록 설계된 제2영역을 포함하고,
상기 다수의 제1편광자를 통과한 상기 편광 자외선은 제1편광방향을 갖고, 상기 다수의 제2편광자를 통과한 상기 편광 자외선은 상기 제1편광방향과 상이한 제2편광방향을 갖는 편광조사 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 편광 유닛을 상기 스테이지의 스캔방향에 수직한 이동방향을 따라 평행이동 하는 단계와;
상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자를 각각 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치하는 단계
를 더 포함하는 편광조사 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 다수의 제2편광자를 시계방향 또는 반시계방향을 따라 회전하는 단계와;
상기 다수의 제1편광자 및 상기 다수의 제2편광자를 각각 상기 제1 및 제2영역에 대응되도록 배치하는 단계
를 더 포함하는 편광조사 방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항의 편광조사 방법으로 제조되는 표시장치.