KR20190052302A - 자외선 경화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 하우징; 상기 하우징의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 자외선 LED; 및 상기 복수의 자외선 LED 중 적어도 일부를 커버하도록, 상기 하우징에 상기 길이 방향을 따라 이동가능하게 결합되어 상기 복수의 자외선 LED에서 방출되는 자외선광의 조사영역을 제한하는 적어도 하나의 셔터부;를 포함하는 자외선 경화 장치를 제공한다.

Description

자외선 경화장치{UV CURING APPARATUS}
본 발명은 자외선 경화장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치가 대면적화됨에 따라, 기판 상에 대면적의 미세 패턴을 균일한 품질로 제조할 필요성이 강조되고 있다. 이러한 대면적의 미세 패턴을 형성하는 공정에는 소위 나노 임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography)법이 이용된다. 나노 임프린트 리소그래피법은 기판 상에 광경화성 수지를 도포한 후에, 미세 패턴에 대응되는 요철 패턴이 형성된 스탬프를 광경화성 수지 위에 가압하면서 자외선광을 조사하여 광경화성 수지를 경화시키고, 스탬프를 분리함으로써 미세 패턴을 형성하고 있다.
디스플레이 장치가 다품종화 됨에 따라, 하나의 생산 라인에서 여러 가지 종류의 디스플레이 장치를 동시에 생산할 필요성이 있으나, 하나의 생산 라인에서 여러 종류의 디스플레이 장치를 동시에 생산할 경우, 조사되는 자외선광을 정밀하게 제어하기 어려워 인접한 디스플레이 장치에도 의도하지 않은 광경화성 수지의 경화가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제 중의 하나는, 조사되는 자외선광의 조사영역을 정밀하게 제어할 수 있는 자외선 경화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 하우징; 상기 하우징의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 자외선 LED; 및 상기 복수의 자외선 LED 중 적어도 일부를 커버하도록, 상기 하우징에 상기 길이 방향을 따라 이동가능하게 결합되어 상기 복수의 자외선 LED에서 방출되는 자외선광의 조사영역을 제한하는 적어도 하나의 셔터부;를 포함하는 자외선 경화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 길이 방향을 따라 형성된 일 면을 갖는 하우징; 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상기 일 면에 배열되는 복수의 자외선 LED; 상기 복수의 자외선 LED의 온/오프(on/off)를 선택적으로 제어하여 상기 복수의 자외선 LED에서 방출되는 자외선광의 조사영역을 조절하는 제어부; 상기 제어부에 의해 제어되는 구동부; 및 상기 일 면의 적어도 일 영역을 덮어 상기 자외선광이 차단된 영역을 제공하며, 상기 구동부에 의해 상기 길이 방향을 따라 이동 가능하게 결합된 적어도 하나의 셔터부;를 포함하는 자외선 경화장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 자외선 경화장치는, 조사되는 자외선광의 조사영역을 정밀하게 제어할 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자외선 경화장치가 적용된 임프린트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 자외선 경화장치가 임프린트 몰드의 상부에서 자외선광을 조사하는 과정을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자외선 경화장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 자외선 경화장치가 임프린트 몰드 상에 자외선광을 조사하는 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 !A!영역을 확대한 도면이다.
도 6은 도 5의 셔터부의 변형예이다.
도 7은 도 6의 셔터부의 사시도이다.
도 8은 도 7의 셔터부의 변형예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자외선 경화장치가 적용된 임프린트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 자외선 경화장치가 임프린트 몰드의 상부에서 자외선광을 조사하는 과정을 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자외선 경화장치(10)는 임프린트 장치(1)에 채용되어 스테이지(80) 상에 배치된 디스플레이 셀(70)을 경화하는 과정에 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 임프인트 장치(1)는 스테이지(80)의 상부를 이동하는 프레임(20), 상기 프레임(20)의 하부를 향하여 배치된 자외선 경화장치(10), 상기 프레임(20)의 하부에 회전 가능하게 결합된 가압롤러(R)를 포함할 수 있다. 상기 프레임(20), 자외선 경화장치(10) 및 가압롤러(R)는 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 임프린트 장치(1)는 가압롤러(R)를 일 방향(D)으로 이동하며, 글래스 기판(61)의 상면에 도포된 임프린트 재료(62) 상에 임프린트 몰드(50)를 일측에서 타측으로 임프린트 몰드(50)를 가압하며 부착한다. 또한, 상기 임프린트 장치(1)는 자외선 경화장치(10)를 이용하여 상기 임프린트 재료를 경화시킴으로서 상기 임프린트 몰드(50)의 요철 패턴(53)을 임프린트 재료(62)에 전사할 수 있다. 일 실시예의 경우, 상기 임프린트 몰드(50)는 탄성력 있는 테이프(51)에 요철 패턴(53)이 형성된 스탬프(52)를 부착한 유연기판일 수 있으며, 임프린트 재료(62)는 광경화성 수지가 희석액에 희석된 잉크일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 셀(70a ~ 70i)은 스테이지(80) 상에 다양한 크기로 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 도면부호 70a 내지 70c과 도면부호 70d 내지 70i가 각각 같은 크기의 디스플레이 셀인 경우를 예로 들어 설명한다. 일 실시예의 자외선 경화장치(10)는 상기 스테이지(80)의 상부를 일 방향으로 이동하며, 디스플레이 셀(70a ~ 70i)을 경화시키되, 그 길이(L1)가 허용하는 폭(A1, A2, A3) 내에서만 경화 공정을 수행할 수 있다. 일 실시예의 경우, 자외선 경화장치(10)는 D1방향을 따라 이동하며, 디스플레이 셀(70a, 70d, 70e)을 경화시킨 후, D2방향을 따라 이동하며, 디스플레이 셀(70b, 70f, 70g)을 경화시키고, 그 다음으로, D3방향을 따라 이동하며, 디스플레이 셀(70a, 70d, 70e)을 경화시킬 수 있다. 다양한 크기의 디스플레이 셀에 대응시키기 위하여 자외선 경화장치(10)의 길이(L1)를 길게 하는 데에는 비용 상의 문제로 한계가 있으므로, 복수개의 디스플레이 셀(70a ~ 70i)을 복수 회에 걸쳐 나누어 경화하게 된다. 따라서, 경화 하려는 디스플레이 셀과 인접한 디스플레이 셀은 의도하지 않았으나, 경화되는 문제가 발생할 수 있다. 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 디스플레이 셀(70b)을 경화하는 과정에서 아직 경화되지 않은 인접 디스플레이 셀(70c)의 일부 영역에 자외선광이 조사되어 경화가 될 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 셀의 일부 영역이 먼저 자외선광에 노출되게 되면 임프린트 재료의 과경화가 발생하여 전사된 요철 패턴이 왜곡되는 문제가 발생할 수 있다.
일 실시예의 자외선 경화장치(10)는 경화하려는 디스플레이 셀에 대응되는 크기로 제한된 자외선광을 제공함으로써, 인접한 디스플레이 셀에 의도하지 않은 자외선광이 조사되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및 3을 참조하면, 일 실시예의 자외선 경화장치(10)는 하우징(100), 복수의 자외선 LED(200), 셔텨부(300)를 포함할 수 있으며, 상기 셔텨부(300)를 구동하는 구동부(400)와, 상기 복수의 자외선 LED(200) 및 구동부(400)를 제어하는 제어부(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은 내부에 공간부를 가지는 직사각형의 선형의 케이싱으로서, 길이(L1) 방향으로 긴 형상을 가질 수 있다. 상기 하우징(100)의 공간부에는 후술하는 복수의 LED(200)가 길이(L1) 방향으로 배치될 수 있다. 상기 하우징(100)의 적어도 일 측면에는 후술하는 셔터부(300)가 이동가능하게 결합되는 결합 홈부(110)가 형성될 수 있다.
상기 복수의 자외선 LED(200)는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 회로 기판 상에 나란히 배열되도록 실장된 후, 상기 하우징(100)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 회로 기판은 복수의 자외선 LED(200)를 지지하는 지지체 역할을 하며, 회로배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 기판(120)은 선택적으로 구비될 수 있으며, 실시예에 따라서는 생략될 수도 있다. 일 실시예의 경우, 복수의 자외선 LED(210)가 길이(L1) 방향으로 두 줄로 배열된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 복수의 자외선 LED(200)의 각각의 자외선 LED(210)는 후술하는 제어부(40)에 의해 개별적으로 온/오프(on/off) 제어될 수 있다.
상기 복수의 자외선 LED(200)는 각각 성장 기판 상에 반도체층을 에피텍셜 성장시킨 반도체 발광다이오드로서, 전원을 인가하면 자외선을 발생시킬 수 있다. 각각의 자외선 LED(210)는 n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치되는 활성층의 적층 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 n형 반도체층 및 p형 반도체층은 AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 포함하는 질화물 반도체로 구성될 수 있다.
상기 복수의 자외선 LED(200)는 한 종류의 파장을 방출하도록 구성할 수 있으나, 복수의 자외선 LED(200)들이 복수의 파장을 방출하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 적용되는 광경화성 수지의 종류에 따라, 그에 맞는 파장의 자외선 LED(200)들만을 선택하여 점등시킴으로써, 상기 자외선 경화장치(10)는 광경화성 수지의 종류에 따른 파장별 변환이 가능하다.
예를 들어, 365nm 파장의 자외선 LED(200)와 280nm 파장의 자외선 LED(200)를 교대로 배열하거나 또는 375nm 파장의 자외선 LED(200)와 385nm 파장의 자외선 LED(200)를 교대로 배열하거나, 또는, 265nm ~ 460nm 파장 내에서 서로 다른 파장을 갖는 복수의 자외선 LED(200)를 교대로 배열하는 것과 같이, 광경화성 수지의 종류에 따른 파장별 변환이 가능한 자외선 경화장치(10)를 구현 할 수도 있다.
상기 셔터부(300)는 상기 복수의 자외선 LED(200)에서 조사된 자외선광 중 적어도 일부를 커버하여 차단된 영역을 제공하도록, 상기 복수의 자외선 LED(200)의 전방에 길이(L1) 방향을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예의 경우, 상기 셔터부(300)가 상기 하우징(100)의 측면에 길이(L1) 방향으로 형성된 결합 홈부(110)에 이동 가능하게 결합되나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 셔터부(300)는 제1 및 제2 셔터부(310, 320)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 셔터부(310, 320)는 각각 복수의 자외선 LED(200)에서 방출되는 자외선광 조사영역(B1)의 양단에 대칭적으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 셔터부(310, 320)의 구성은 동일하므로, 이하에서는 제1 셔터부(310)를 중심으로 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 셔터부(300)는 복수의 자외선 LED(200)에서 조사된 자외선광 중 일부를 커버함으로써, 경화하려는 디스플레이 셀만을 경화하고, 인접한 디스플레이 셀을 경화하지 않을 정도의 길이(W1)를 갖는 자외선광을 제공할 수 있다. 상기 셔터부(300)는 복수의 자외선 LED(200)의 전방에 배치되어 자외선광을 차단하는 제1 차단부(311)와, 제1 차단부(311)에서 복수의 자외선 LED의 전방을 향해 돌출되며 조사영역(B1)과 접하는 제2 차단부(312)를 포함할 수 있다. 제1 차단부(311)는 온(on)된 자외선 LED의 자외선광이 디스플레이 셀(70b)에 조사되지 못하도록 차단할 수 있다. 제2 차단부(312)는 제1 차단부(311)에서 자외선 LED의 전방, 즉, 디스플레이 셀이 배치된 방향으로 돌출되어, 조사영역(B1)의 자외선광이 반사되거나 회절되어 인접한 디스플레이 셀(70a)로 조사되는 것을 차단할 수 있다. 상기 제2 차단부(312)와 디스플레이 셀(70b) 사이의 간격(G2)은 디스플레이 셀(70b)의 표면에서 반사되거나, 제2 차단부(312)의 단부에서 회절된 자외선광이, 디스플레이 셀(70b)과 인접한 디스플레이 셀(70a)이 이격된 영역(G1)에 조사되더라도 인접한 디스플레이 셀(70a)에 자외선광이 조사되지 않을 정도의 간격일 수 있다. 일 실시예의 경우, 이격된 영역(G1)이 5mm 내지 10mm 인 경우에, 상기 제2 차단부(312)와 디스플레이 셀(70b) 사이의 간격(G2)은 0.2mm 이하일 수 있다.
도 5에 도시된 복수의 자외선 LED(200) 중 도면부호 215의 자외선 LED는 온(on)되어 있으나, 자외선광을 조사하려는 디스플레이 셀(70b)의 길이(W1)는 W3 영역만큼 더 작은 것을 볼 수 있다. 따라서, 자외선 LED의 온/오프 만으로 조사영역(B1)의 길이(W1)를 제어할 경우에는, W3 영역만큼의 오차가 발생하여, 인접한 디스플레이 셀(70a)에 자외선광이 조사될 수 있다. 일 실시예의 제1 셔터부(310)는 자외선 LED(215)에서 조사되는 자외선광 중 일부를 차단함으로써, 경화시키려는 디스플레이 셀(70b)의 길이(W1)와 정밀하게 대응되는 자외선광을 제공할 수 있다.
또한, 상기 조사영역(B1)과 접한 상기 제2 차단부(313)의 측면에는 조사된 자외선광을 반사하기 위한 반사층이 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 구동부(400)는 제1 및 제2 셔터부(310, 320)를 상기 하우징(100)의 길이(L1) 방향을 따라 각각 이동시키기 위한 제1 및 제2 구동부(410, 420)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(400)는 상기 하우징(100)의 양측면에 배치될 수 있다. 상기 구동부(400)는 제어부(500)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 상기 구동부(400)는 리니어 액추에이터(Linear Actuator)로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 볼 나사와 스테핑 모터의 조합 기구에 의해 구동하게 할 수도 있다.
상기 제어부(500)는 상기 복수의 자외선 LED(200)의 온/오프(on/off) 및 상기 구동부(400)를 제어하여 디스플레이 셀에 조사되는 자외선광의 조사영역의 길이(W1)를 제어할 수 있다. 제어부(500)는, 예를 들면 제어부 본체를 구성하는 CPU(Central Processing Unit), CPU가 처리를 실시하기 위해 필요한 데이터를 저장하는 ROM(Read Only Memory), CPU가 행하는 각종 데이터 처리를 위해 사용되는 메모리 영역 등을 구비한 RAM(Random Access Memory), CPU가 각 부를 제어하기 위한 프로그램 또는 각종 데이터를 기억하는 하드 디스크(HDD) 또는 플래시 메모리 등의 데이터 저장부를 포함할 수 있다. 또한, 사용자가 제어부(500)에 데이터를 입력하기 위한 입력장치를 포함할 수 있다.
제어부(500)는, 데이터 저장부로부터 판독된 소정의 프로그램에 기초하여, 사용자가 입력장치를 통해 디스플레이 셀의 크기와 배치를 입력하면, 구동부(400)를 제어하여 셔터부(300)의 위치를 조절함으로써, 자외선광의 조사영역(B1)의 길이(W1)를 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 도 3의 셔터부(300)의 변형예에 대하여 설명한다, 다른 구성은 앞서 설명한 일 실시예와 유사하므로 생략하고, 셔터부를 중심으로 설명한다.
도 6의 변형예의 경우, 셔터부(1310)가 제1 차단부(1311)와 제2 차단부(1312)를 포함하는 점에서는 일 실시예와 유사하나, 제2 차단부(1312)의 표면에 홈부(1313)가 더 형성된 차이점이 있다. 상기 홈부(1313)에는 조사영역(B1)을 향하여 경사진 측벽이 형성되어, 조사영역(B1)에서 반사되는 자외선광(B2)을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홈부(1313)는 하우징의 폭 방향(L2)을 따라 복수개가 서로 나란하게 형성될 수 있다. 상기 홈부(1313)의 폭과 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
도 8의 셔터부(2310)는 홈부(2313)가 제2 차단부(2312)의 표면에 하우징의 폭 방향을 따라 복수개가 서로 나란하게 형성될 수 형성된 점에서는 도 7의 실시예와 유사하나, 홈부(2313)가 조사영역 내의 가상의 점(C)을 중심으로 한 원호의 형상을 갖는 차이점이 있다. 이와 같은 형상의 홈부(2312)는 홈부(2312)에서 반사된 자외선광을 조사영역 내의 가상의 점(C) 방향으로 모아주는 특성을 가지므로, 자외선광이 인접한 디스플레이 셀로 조사되는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 임프린트 장치
10: 자외선 경화장치
20: 지지부
40: 제어부
50: 임프린트 몰드
51: 테이프
52: 스탬프
53: 요철 패턴
61: 글래스 기판
62: 임프린트 재료
70: 디스플레이 셀
80: 스테이지
110: 결합 홈부
210: 자외선 LED
200: LED 모듈
300: 셔터부
310, 420: 제1 및 제2 셔터부
400: 구동부
410, 420: 제1 및 제2 구동부

Claims (10)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 자외선 LED; 및
    상기 복수의 자외선 LED 중 적어도 일부를 커버하도록, 상기 하우징에 상기 길이 방향을 따라 이동가능하게 결합되어 상기 복수의 자외선 LED에서 방출되는 자외선광의 조사영역을 제한하는 적어도 하나의 셔터부;를 포함하는 자외선 경화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셔터부는 상기 복수의 자외선 LED의 전방에 배치되는 제1 차단부; 및
    상기 제1 차단부에서 상기 복수의 자외선 LED의 전방을 향하여 돌출되며 상기 조사영역과 접하는 제2 차단부;를 포함하는 자외선 경화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 차단부는 전면에 상기 하우징의 폭 방향을 따라 선형의 홈부가 형성된 자외선 경화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 폭 방향을 따라 복수 개가 나란하게 형성된 자외선 경화 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 조사영역 내의 가상의 점을 중심으로 한 원호의 형상을 갖는 자외선 경화 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 조사영역을 향하여 경사진 측벽을 갖는 자외선 경화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 측면에 상기 길이 방향을 따라 형성된 결합 홈부를 포함하며,
    상기 셔터부는 상기 결합 홈부에 이동가능하게 결합된 자외선 경화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셔터부는 제1 및 제2 셔터부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 셔터부는 상기 조사영역을 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 자외선 경화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 셔터부는 상기 조사영역을 사이에 두고 서로 대칭적으로 배치된 자외선 경화 장치.
  10. 길이 방향을 따라 형성된 일 면을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 길이 방향을 따라 상기 일 면에 배열되는 복수의 자외선 LED;
    상기 복수의 자외선 LED의 온/오프(on/off)를 선택적으로 제어하여 상기 복수의 자외선 LED에서 방출되는 자외선광의 조사영역을 조절하는 제어부;
    상기 제어부에 의해 제어되는 구동부; 및
    상기 일 면의 적어도 일 영역을 덮어 상기 자외선광이 차단된 영역을 제공하며, 상기 구동부에 의해 상기 길이 방향을 따라 이동 가능하게 결합된 적어도 하나의 셔터부;를 포함하는 자외선 경화장치.
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