WO2013180326A1 - 광배향장치 - Google Patents

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WO2013180326A1
WO2013180326A1 PCT/KR2012/004355 KR2012004355W WO2013180326A1 WO 2013180326 A1 WO2013180326 A1 WO 2013180326A1 KR 2012004355 W KR2012004355 W KR 2012004355W WO 2013180326 A1 WO2013180326 A1 WO 2013180326A1
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WO
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stage
support
lamp
rotating
light
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PCT/KR2012/004355
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English (en)
French (fr)
Inventor
윤형렬
코지하시즈메
Original Assignee
위아코퍼레이션 주식회사
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
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    • G02OPTICS
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    • G02F1/1303Apparatus specially adapted to the manufacture of LCDs

Definitions

  • the present invention relates to an optical alignment device having a micro UV lamp.
  • a liquid crystal display device has a liquid crystal layer formed between two glass substrates, a transparent electrode for applying an electric field to the liquid crystal layer on the inner surface of the two glass substrates, a switching element for turning the electric field on and off, and displaying color. It has a structure in which a color filter and an alignment film for orienting liquid crystal molecules are formed. A liquid crystal material is enclosed between two glass substrates to produce a liquid crystal display device.
  • the alignment film is made of a resin layer such as polyimide resin coated on a substrate, and after the alignment film is cured, the liquid crystal is aligned in a predetermined direction by a rubbing treatment with a rubbing device.
  • both ends of the rubbing roller are rotatably supported on the upper surface of the table on which the glass substrate is fixed, and a rubbing cloth is attached to the surface of the rubbing roller by a double-sided tape or the like.
  • the rubbing cloth contacts the surface of the alignment layer of the glass substrate and rubs the surface of the glass substrate in a predetermined direction, thereby aligning the liquid crystal material in that direction.
  • the rubbing device as described above is positioned above the table on which the head portion including the rubbing roller fixes the substrate.
  • the rubbing device having such a structure includes a stage or a rubbing roller in the process of rubbing the glass substrate by rotating the rubbing roller. Since it moves in one direction by separate moving means, the entire surface of the glass substrate may be rubbed.
  • the angle at which the glass substrate is subjected to the rubbing process may be adjusted to a certain angle, thereby eliminating the distortion of the screen, the color bleeding, or the afterimage that may occur when switching the screen.
  • the conventional rubbing device rotates a head portion including a rubbing roller hanging on a cross roller at the bottom of the head frame located at the top of the stage, or by rotating a stage or a table on which a glass substrate is fixed.
  • substrate and a rubbing roller make is changing.
  • an optical alignment method in which an alignment film is irradiated with a polarization beam of a predetermined wavelength and aligned is used.
  • a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp that emits light of a constant intensity is used for photoalignment.
  • the conventional high pressure lamp has a problem that the lifespan is considerably short, heat generation is high, and the price is expensive, there are many difficulties in utilization.
  • the conventional high pressure lamp has a difficult time to be used in the actual alignment film processing process because the output of the high pressure lamp is rapidly dropped after a certain period of use and the tack time is long.
  • the present invention is derived to solve the above problems, the present invention is to provide an optical alignment device that can reduce the long-term lamp life, the tactile time and the amount of heat generated.
  • An object of the present invention is to provide an optical alignment device capable of precisely setting and maintaining a height of a stage by enabling rotation of the stage.
  • An optical alignment device includes a non-electrode UV lamp that emits light by receiving microwaves, and emits light emitted from the non-electrode UV lamp and irradiates the alignment layer to align the liquid crystal element in a predetermined direction. And a stage rotating device capable of changing the entry angle of the alignment film with respect to the irradiation direction of the light irradiation part.
  • the optical alignment device may include one or more of the following embodiments.
  • an electrodeless UV lamp can emit light by receiving a microwave having a wavelength of 900 MHz or more.
  • the light irradiation unit may include an optical system that separates P waves and S waves from light emitted from the electrodeless UV lamp.
  • the wavelength of the light emitted from the micro UV lamp may correspond to 240 to 370 nm.
  • the light irradiation part may rotate in order to have a constant angle with respect to the glass substrate.
  • the stage rotating apparatus includes a drive unit that provides rotational force to the stage and serves as a rotational center of the stage, a first support unit fixedly disposed around the drive unit, supporting the rotating stage in the height direction, and a circular shape around the first support unit.
  • a second support portion for supporting the rotating stage in the height direction a constant distance in the height direction may be formed in the coupling portion of the stage and the driving portion.
  • the first support may correspond to one cross roller ring.
  • the first support part includes a circular support part fixed to the base and a stage engaging member for engaging with the stage, the support step is formed in the circular support part, the receiving groove is formed in the stage coupling member, and the cross roller ring is supported. It can be fixed in close contact with the stepped and the receiving groove.
  • the second support may be capable of linear reciprocating motion and rotational motion.
  • the second support part includes a circular guide, a rotating member movably coupled to the circular guide, and a linear moving member coupled to the rotating member and capable of linear reciprocating motion, and the rotating member rotates the linear moving member. I can possibly support it.
  • the drive unit includes a drive motor and a bracket coupled to the drive motor, the stage includes a coupling member coupled to the bracket, and the coupling portion of the bracket and the coupling member may have a gap in a height direction.
  • the present invention can provide an optical alignment device that can reduce the manufacturing cost and cost by reducing the lifetime of the lamp and can reduce the tactile time and the amount of heat generated.
  • the present invention can provide an optical alignment device that can accurately set and maintain the height of the stage.
  • FIG. 1 is a view of an optical alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a light irradiation unit in an optical alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which the light irradiation unit illustrated in FIG. 2 orients the glass substrate.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the optical alignment angle is changed due to the rotation of the stage.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the stage rotating apparatus in the optical alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion A of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a first support part and a second support part of the stage rotating apparatus illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a perspective view of a drive motor in the stage rotating apparatus illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 9 is a perspective view of the cross roller ring in the stage rotating apparatus illustrated in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the second supporter in the stage rotating apparatus illustrated in FIG. 5.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 1 is a view of the optical alignment device 300 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the light irradiation unit 240 in the optical alignment device 300 illustrated in FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which the light irradiation unit 240 illustrated in FIG. 2 orients the glass substrate 250
  • FIG. 4 illustrates a state in which the light alignment angle is changed due to the rotation of the table 212.
  • the optical alignment device 300 includes a table 212 on which the glass substrate 250 is mounted, a stage rotating device 100 for rotatably supporting the table 212, and a stage.
  • the conveying device 220 for linearly moving the rotating device 100 and the light irradiation unit 240 positioned on the table 212 to irradiate light onto the glass substrate 250 to align the liquid crystal elements of the alignment layer in a predetermined direction. ).
  • the light irradiation unit 240 is fixed without moving, and the glass substrate 250 is rotated and linearly moved relative to the light irradiation unit 240 with the table 212.
  • the rotation of the table 212 is made by the stage rotating apparatus 100, and the linear movement is made by the conveying apparatus 220.
  • the light irradiator 240 includes a micro UV lamp 242, a reflector 244 that focuses light emitted from the micro UV lamp 242, and an optical system that makes the light emitted from the micro UV lamp 242 into polarized light ( 246).
  • the micro UV lamp 242 corresponds to an electrodeless lamp that emits light by receiving electromagnetic waves such as microwaves of 900 MHz or more. Compared with the conventional high pressure UV lamp, the micro UV lamp 242 has a very long life of 4000 to 5000 hours, a small amount of heat generated, little heat applied to the alignment layer, and a lamp lighting and re-lighting time within 2 to 3 seconds. The relatively short tack time, low energy consumption, and high UV penetration intensity rate make it suitable for products requiring high coating and high energy. In addition, since the micro UV lamp 242 is cheaper than the conventional high pressure UV lamp, the micro UV lamp 242 may also reduce the manufacturing cost and maintenance cost of the optical alignment device.
  • the length of the micro UV lamp 242 is greater than the width of the glass substrate 250, so that the light emitted from the light irradiation unit 240 by the rotation and linear movement of the glass substrate 250 is the front of the glass substrate 250 To reach the entire surface.
  • the plurality of micro UV lamps 242 may be arranged in series and / or in parallel.
  • the wavelength of the light emitted from the micro UV lamp 242 may correspond to 240 ⁇ 370nm.
  • the reflector 244 is disposed above the micro UV lamp 242.
  • a reflecting film (not shown) is provided inside the reflecting mirror 244 to reflect the light emitted from the micro UV lamp 242 toward the glass substrate 250.
  • an electromagnetic wave generating device (not shown) for generating electromagnetic waves such as microwaves is provided. Electromagnetic waves, such as microwaves from the electromagnetic wave generator, reach the micro UV lamp 242 to emit light.
  • the lower part of the micro UV lamp 242 is provided with an optical system 246 for separating P and S waves from light emitted from the micro UV lamp 242.
  • the optical system 246 includes a wire grid and a lens (not shown).
  • the wire grid corresponds to a polarizer, and is manufactured by lithography or etching using a glass wafer as a substrate.
  • the glass substrate 250 and the light irradiation part 240 mounted on the table 212 are disposed in parallel. Therefore, the micro UV lamp 242, the wire grid of the optical system 246, and the electromagnetic wave generator are all arranged in parallel with the glass substrate 250. Then, the table 212 is disposed at a right angle with respect to the longitudinal direction of the micro UV lamp 242, and the angle is changed through rotation by the stage rotating apparatus 100.
  • the table 212 is not rotated so that the angle between the glass substrate 250 and the light irradiation unit 240 is not shown.
  • the table 212 is operated by the operation of the stage rotating apparatus 100.
  • the glass substrate 250 and the light irradiation part 240 may be disposed to have a predetermined angle ⁇ .
  • the rotational movement of the glass substrate 250 is made by the stage rotating apparatus 100, and the linear movement is made by the conveying apparatus 220.
  • the light irradiation unit 240 is illustrated as not rotating and linearly moving. However, the light irradiation unit 240 may be formed to change the angle of the light irradiation unit with respect to the glass substrate 250 on which the alignment layer is formed.
  • the light irradiation part 240 may be formed to include a second support part 190 of the stage rotating apparatus 100 to be described below to enable rotational movement.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the stage rotating apparatus 100 of the optical alignment device 300 illustrated in FIG. 1
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating the first support 160 and the second support 190 of the stage rotating apparatus 100 illustrated in FIG. 5.
  • 8 and 9 are perspective views illustrating the driving motor 132 and the bearing 166 of the stage rotating apparatus 100, respectively.
  • 10 is a cross-sectional view of the second support 190.
  • the optical alignment device 300 includes a table 212 on which a processing object such as a glass substrate 250 is fixed, and a table 212 with respect to a stage 120.
  • the spacer 210 to be fixed at a predetermined interval, the stage rotating apparatus 100 for rotatably supporting the stage 120, and the conveying apparatus 220 for linearly moving the table 212 and the stage 120. ).
  • the conveying apparatus 220 is fixed on the surface plate 230.
  • the glass substrate 250 fixed on the table 212 is rotated at a predetermined angle by the stage rotating apparatus 100, and moves the lower portion of the light irradiation part 240 while moving linearly by the conveying apparatus 220. Will pass. Therefore, the glass substrate 250 fixed on the table 212 receives polarized light from the light irradiating part 240 so that the liquid crystal elements of the alignment layer are aligned in a predetermined direction.
  • the stage rotating apparatus 100 may cause the stage 120 to be rotated by ⁇ 45 ° or more.
  • the conveying device 220 causes the stage rotating device 100 to linearly move the fixed base 110.
  • the conveying device 220 includes a guide bar 222 fixed to the base 110, and a guide rail fixed to the surface plate 230. 224 and the linear drive motor 226 to linearly move the base 110.
  • the linear drive motor 226 may correspond to a ball screw or a linear motor.
  • the stage rotating apparatus 100 includes a driving unit 130 that provides a rotational force to the stage 120 and serves as a rotation center of the stage 120, and a stage.
  • the first support part 160 and the second support part 190 which support the 120 with respect to a height direction are included.
  • the first support unit 160 includes one cross roller ring 166, and a plurality of second support units 190 are disposed in the circular guide 192 around the first support unit 160. have.
  • the stage rotating apparatus 100 is characterized by including a first support part 160 and a second support part 190 in order to support the stage 120 in the height direction. Therefore, the stage 120 is held in a height direction by two support parts formed of the first support part 160 and the second support part 190 to maintain a constant height. As a result, a predetermined distance may be maintained between the glass substrate 250 and the light irradiation part 240 fixed to the table 212.
  • the driving unit 130 serving as the rotation center while providing the rotational force to the stage 120 serves to provide the rotational force to the stage 120 without restraining the stage 120 in the height direction. That is, since a predetermined interval 142 is formed in the coupling portion of the driving unit 130 and the stage 120, the stage 120 is not constrained in the height direction with respect to the driving unit 130.
  • the driving unit 130 corresponding to the center of rotation of the stage 120 does not restrain the stage 120 with respect to the height direction, but the first and second supporting units 160 and the second supporting unit disposed around the driving unit 130. Since the 190 restrains the stage 120 with respect to the height direction, the stage 120 can maintain a constant height over its entirety despite its rotation, and the height can be easily set.
  • the stage 120 includes a center hole 122 formed at the center and a coupling member 126 inserted into the center hole 122.
  • the stepped hole 124 is formed in the center hole 122, and the outward protrusion 131 formed in the coupling member 126 is seated in the stepped hole 124.
  • a center hole 128 is formed at the center of the coupling member 126, and the protrusion 136 of the bracket 134 is inserted into the center hole 128.
  • the driving unit 130 is coupled to the lower center of the stage 120 to provide rotational force to the stage 120, and the first support unit for supporting the lower surface of the stage 120 around the driving unit 130 ( 160 and the second support part 190 are sequentially arranged.
  • Coupling member 126 is coupled to the bracket 134. Since the bracket 134 is coupled to the driving motor 132 and the coupling member 126, respectively, the rotational force of the driving motor 132 is coupled to the coupling member 126 and the stage 120 through the bracket 134. Is passed on.
  • the bracket 134 has a protrusion 136 protruding upward from the center thereof.
  • the protrusion 136 is inserted into the center hole 128 formed at the center of the coupling member 126.
  • the cross section of the protrusion 136 has a shape similar to a polygon or an ellipse rather than a circle, and the center hole 128 into which the protrusion 136 is inserted also has a corresponding shape.
  • the rotational force of the bracket 134 which rotates integrally with the driving motor 132 is transmitted to the coupling member 126.
  • the center hole 138 is formed in the center of the bracket 134, the center hole 138 is coupled to match the center hole 132b formed in the center of the drive motor 132.
  • a predetermined interval 142 is formed between the upper surface of the bracket 134 and the lower surface of the coupling member 126.
  • a predetermined interval 142 is formed between the coupling member 126 inserted into the center hole 122 of the stage 120 and the bracket 134 coupled to the driving motor 132 of the driving unit 130.
  • the driving unit 130 serves to provide only the rotational force without restraining the stage 120 with respect to the height direction thereof. Therefore, the driving unit 130 positioned in the center of the stage 120 does not restrain the height of the stage 120, but the first support unit 160 and the first support unit 160 are positioned around the stage 120.
  • the second support 190 positioned at the circumference supports the stage 120 in the height direction at a position spaced apart from the center of the stage 120 by a predetermined distance, precise height setting of the stage 120 is possible.
  • the set height can be maintained even during the rubbing process.
  • a height gap 142 exists between the coupling member 126 of the stage 120 and the bracket 134 of the driving unit 130, thereby installing the first support unit 160 and the second support unit 190.
  • In the horizontal direction of the stage 120 can be adjusted to enable precise position control.
  • the drive motor 132 may correspond to a direct drive motor, as illustrated in FIG. 8.
  • the drive motor 132 includes a rotating part 132a having a plurality of coupling holes 132c formed therein, and a center hole 132b is formed at the center of the rotating part 132a.
  • a screw (not shown) is inserted into the coupling hole 132c to couple the driving motor 132 and the bracket 134 to each other.
  • the direct drive motor is a motor that transmits the rotational force of the motor to the bracket 134, which is the direct drive target, without passing through a mechanism (gear box, etc.). It can minimize the friction loss, increase efficiency, and reduce noise because of its simple structure. It has the advantage of long life and high reliability.
  • a linear motor including a plurality of magnets and coils may be employed as the drive motor 132.
  • the first support unit 160 is fixedly disposed around the driving unit 130 to allow rotation of the stage 120 and at the same time support the height in the height direction.
  • the first support 160 includes a circular support 162, a bearing 166, a stage coupling member 168, a closing ring 174, and a covering 176.
  • the circular support 162 is fixed on the base 110 and has a donut shape, and the driving unit 130 is located therein. Inside the circular support 162, a support step 164 to which the bearing 166 is closely coupled is formed. Since the circular support 162 is fixed on the base 120, the circular support 162 does not rotate together with the stage 120.
  • the stage coupling member 168 is fixedly coupled to the lower surface of the stage 120 and has a donut shape, and the driving unit 130 is located therein.
  • An outer side of the stage coupling member 168 is formed with a receiving groove 172 to which the bearing 166 is closely coupled, and a locking protrusion 173 is formed at an upper portion thereof.
  • the catching protrusion 173 is caught by the catching step 178 of the covering 176, whereby the stage coupling member 168 is stably coupled to the bottom surface of the stage 120.
  • the finishing ring 174 is coupled to the lower end of the stage coupling member 168.
  • the finishing ring 174 has a ring shape and slightly protrudes outward from the stage coupling member 168 to form an accommodation groove 172 in which the bearing 166 is closely coupled.
  • the covering 176 is coupled to the upper portion of the circular support 162 has a ring shape.
  • the covering 176 is provided with a locking step 178 protruding inward, the locking step 178 is caught by the locking projection 173 of the stage coupling member 168 as described above.
  • the bearing 166 is tightly coupled to the space formed between the circular support 162 and the stage coupling member 168 to enable the rotation of the stage 120 and to support the stage 120 in the height direction. Play a role.
  • the bearing 166 may correspond to a cross roller ring, as illustrated in FIG. 9.
  • the cross roller ring 166 is composed of an inner ring 166a and an outer ring 166b, and the inner ring 166a rotates with respect to the outer ring 166b.
  • a plurality of rollers and space retainers are arranged between the inner ring 166a and the outer ring 166b to enable rotation of the inner ring 166a with respect to the outer ring 166b.
  • the inner ring 166a of the cross roller ring 166 is coupled to the outside of the stage coupling member 168, and the outer ring 166b is coupled to the inside of the circular support 162. Accordingly, the outer ring 166b of the cross roller ring 166 and the circular support 162 coupled thereto do not rotate, and the inner ring 166a and the stage coupling member 168 coupled thereto rotate together with the stage 120. Done.
  • Coupling intervals are not formed in the coupling portion of the bearing 166 and the circular support 162 and the coupling portion between the bearing 166 and the stage coupling member 168.
  • the circular support 162 is fixed to the upper surface of the base 110
  • the stage coupling member 168 is fixedly coupled to the lower surface of the stage 120. Accordingly, the first support part 160 including the circular support part 162, the bearing 166, and the stage coupling member 168 restrains the stage 120 in the height direction thereof to determine the height of the stage 120. It will play a role.
  • the second support 190 is disposed around the first support 160 to enable the rotation of the stage 120 and to support the stage 120 in the height direction.
  • the second support part 190 includes a circular guide 192, a rotating member 194, a linear moving member 196 and a fixed block 204.
  • a plurality of second supports 190 are coupled to the bottom surface of the stage 120. In FIG. 7, eight second supports 190 are coupled to each other at the same interval.
  • one circular guide 192 for guiding the rotating member 194, the linear moving member 196 and the fixed block 204 is provided.
  • Circular guide 192 corresponds to a guide formed in a circular shape on the base 110 as illustrated in FIG.
  • the rotating member 194 is rotatably coupled to the circular guide 192.
  • the circular guide 192 for guiding the rotating member 194, the linear moving member 196 and the fixed block 204 may have an error with respect to the radial direction. It can be corrected by the possible rotating member 194 and the linear moving member 196 which is capable of linear reciprocating motion while rotating by the rotating member 194.
  • the fixed block 204 is fixed to the lower surface of the stage 120 to be rotated integrally with the stage 120.
  • the rotating member 194 is movably coupled to the circular guide 192 to perform an orbital motion in a circular direction by the circular guide 192.
  • the rotating member 194 has a structure capable of rotating itself. That is, the rotating member 194 is guided by the circular guide 192 to rotate the first rotating member 194a and the first rotating member 194a which rotates with respect to the first rotating member 194a. Include.
  • the rotating motion of the rotating member 194 compensates for an error in the radial direction of the circular guide 192 together with the linear moving member 196.
  • the linear moving member 196 fixed on the second rotating member 194b of the rotating member 194 allows the fixed block 204 to linearly reciprocate.
  • the linear moving member 196 is composed of a guide bar 198 fixed on the second rotating member 194b and a guide rail 202 coupled to the fixed block 204, thereby fixing the block 204. Is a linear reciprocating motion on the second rotating member (194b).
  • the fixed block 204 is also rotated by the rotating member 194.
  • the radial error of the circular guide 192 is compensated for, so that the second support portion 190 has an error of the circular guide 192. Nevertheless, it is possible to perform a smooth rotational movement and as a result it is possible to maintain the height of the stage 120 precisely.
  • the second support part 190 including the circular guide 192, the rotating member 194, the linear moving member 196, and the fixed block 204 supports the stage 120 by restraining the height 120 in the height direction. It plays a role.
  • the second support part 190 is disposed outside the rotation center of the stage 120, the height of the stage 120 is stably supported even when an external force by a rubbing roller or the like acts on the stage 120. can do.
  • stage rotating device 100 is illustrated as being applied to an optical orientation rubbing device including a light irradiation unit 240, it can be applied to a rubbing device having a rubbing roller.

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Abstract

스테이지 회전장치 및 이를 구비하는 광배향장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 광배향장치는, 마이크로파를 받아서 발광을 하는 무전극 UV 램프를 구비하고, 무전극 UV 램프에서 나온 광을 편광시켜서 배향막에 조사하여 액정소자를 일정 방향으로 정렬하는 광조사부와, 광조사부의 조사 방향에 대해 배향막의 진입 각도를 변경할 수 있는 스테이지 회전장치를 포함한다.

Description

광배향장치
본 발명은 마이크로 UV 램프를 구비하는 광배향장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시소자는 두 장의 글라스기판 사이에 액정층이 형성되고, 두 장의 글라스기판의 내면에 상기 액정층에 전계를 걸기 위한 투명 전극, 상기 전계를 온오프시키기 위한 스위칭 소자, 컬러를 표시하기 위한 컬러필터 및 액정분자를 배향하기 위한 배향막 등이 형성된 구조를 갖는다. 두 장의 글라스기판 사이에 액정재료가 봉입되어 액정표시소자가 제작된다. 배향막은 기판 위에 도포된 폴리이미드 수지 등의 수지층으로 이루어지고, 배향막이 경화된 후에 러빙장치에 의한 러빙(rubbing) 처리에 의해 액정이 소정 방향으로 배향된다.
통상의 러빙장치는 러빙롤러가 글라스기판이 고정된 테이블의 상부에서 회전 가능하게 그 양단이 지지되고, 러빙포(기모포)가 양면 테이프 등에 의해 러빙롤러의 표면에 부착된다. 이와 같은 러빙롤러의 회전에 의해 러빙포가 글라스기판의 배향층 표면에 접촉하여 글라스기판의 표면을 일정한 방향으로 러빙함으로써 그 방향으로 액정재료가 배향되는 것이다.
액정표시소자의 휘도나 응답성을 균일하게 유지하기 위해서는 러빙 처리시에 배향층의 표면을 균일하게 러빙하여 배향층의 표면에 방향성을 주어 액정이 균일하게 배향되도록 하는 것이 중요하다. 이로 인해, 러빙롤러와 글라스기판의 위치 결정, 특히 러빙롤러와 글라스기판 위의 배향막 사이의 이격거리를 균일하게 유지하는 것이 필수적이다.
최근 액정 표시소자는 그 크기가 점차 대형화 되어 가고 있기 때문에, 이와 같은 대형의 글라스기판을 러빙 처리하기 위한 러빙롤러의 길이 또한 글라스기판의 길이에 비례해서 증가하고 있다.
상기한 바와 같은 러빙장치는 러빙롤러를 포함하는 헤드부가 기판을 고정하는 테이블의 상부에 위치하게 되는데, 이러한 구조의 러빙장치는 러빙롤러를 회전시켜 글라스기판을 러빙 처리하는 과정에서 스테이지 또는 러빙롤러가 별도의 이동 수단에 의해 일 방향으로 이동하므로 글라스기판의 일 면을 전체를 러빙 처리할 수 있다.
또한, 스테이지 즉 글라스기판과 러빙롤러가 이루는 각도를 변화시켜 글라스기판을 러빙 처리하는 각도를 일정 각도로 조절함으로써 화면의 왜곡현상이나 색 번짐 또는 화면 전환시 발생할 수 있는 잔상을 제거할 수 있다.
이를 위해 종래의 러빙장치는 스테이지의 상부에 위치하는 헤드 프레임 하단의 크로스 롤러(cross roller)에 매달려 있는 러빙롤러를 포함하는 헤드부를 회전시키거나 또는 글라스기판이 고정된 스테이지 또는 테이블을 회전시켜서, 글라스기판과 러빙롤러가 이루는 각도를 변화시키고 있다.
스테이지의 회전에 의해 글라스기판이 회전하는 경우, 러빙롤러와 글라스기판 일면과의 이격거리를 균일하게 유지하기 위해서, 스테이지의 높이를 균일하게 하는 것이 필수적이다. 그러나 러빙롤러는 글라스기판과 접촉한 상태에서 일정한 힘을 주면서 러빙공정을 수행하기 때문에, 회전이 가능한 스테이지의 높이를 일정하게 유지하는데 많은 어려움이 있는 것이 사실이다.
그리고 최근에는 글라스기판의 배향막을 일정 방향으로 배향하기 위해서 러빙 롤러를 배향막에 접촉시켜 문지르는 기계적인 방법을 대신하여, 배향막에 소정의 파장의 편광빔을 조사하여 배향을 하는 광배향 방법이 사용되고 있다.
광배향을 위해서 일정한 세기의 빛을 조사하는 고압의 수은 램프 또는 메탈 할라이드 램프 등이 사용되고 있다. 그러나 종래의 고압 램프는 수명이 상당히 짧고 발열량이 많으며 가격이 고가라는 문제점을 가지기 때문에 활용에 많은 어려움이 있는 것이 사실이다. 또한, 종래의 고압 램프는 사용 후 일정 시간이 경과하면 그 출력이 급격하게 떨어지고 택타임(tack time)이 길어서 실제 배향막의 처리 공정에 사용하는데 많은 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 램프의 수명이 길고 택타임을 줄일 수 있으며 발열량을 줄일 수 있는 광배향장치를 제공하고자 한다.
스테이지의 회전을 가능하게 하여 스테이지의 높이를 정밀하게 설정 및 유지할 수 있는 광배향장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 광배향장치는, 마이크로파를 받아서 발광을 하는 무전극 UV 램프를 구비하고, 무전극 UV 램프에서 나온 광을 편광시켜서 배향막에 조사하여 액정소자를 일정 방향으로 정렬하는 광조사부와, 광조사부의 조사 방향에 대해 배향막의 진입 각도를 변경할 수 있는 스테이지 회전장치를 포함한다.
본 발명에 따른 광배향장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 무전극 UV 램프는 파장이 900MHz 이상인 마이크로파를 받아서 발광할 수 있다.
광조사부는 무전극 UV 램프에서 나온 빛에서 P파 및 S파를 분리하는 광학계를 구비할 수 있다.
마이크로 UV 램프에서 나오는 빛의 파장은 240~370nm에 해당할 수 있다.
광조사부는 글라스기판에 대해 일정한 각도를 갖도록 회전 운동을 할 수 있다.
스테이지 회전장치는, 스테이지에 회전력을 제공하고 스테이지의 회전 중심이 되는 구동부와, 구동부의 둘레에 고정 배치되어, 회전하는 스테이지를 높이 방향에 대해 지지하는 제1 지지부와, 제1 지지부의 둘레에 원형으로 배치되어, 회전하는 스테이지를 높이 방향에 대해 지지하는 제2 지지부를 포함하고, 스테이지와 구동부의 결합 부분에는 높이 방향으로 일정한 간격이 형성될 수 있다.
제1 지지부는 하나의 크로스 롤러링에 해당할 수 있다.
제1 지지부는, 베이스에 고정되는 원형지지부와, 스테이지와 결합하는 스테이지 결합부재를 포함하고, 원형지지부에는 지지단턱이 형성되어 있으며, 스테이지 결합부재에는 수납홈이 형성되어 있으며, 크로스 롤러링은 지지단턱 및 수납홈 내부에 밀착 고정될 수 있다.
제2 지지부는 직선 왕복 운동 및 회전 운동이 가능할 수 있다. 예를 들면, 제2 지지부는, 원형가이드와, 원형 가이드에 이동 가능하게 결합된 회전부재와, 회전부재에 결합되어 직선 왕복 운동이 가능한 직선이동부재를 포함하고, 회전부재는 직선이동부재를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
구동부는, 구동모터와, 구동모터에 결합된 브라켓을 포함하고, 스테이지는 브라켓과 결합하는 결합부재를 포함하며, 브라켓과 결합부재의 결합부분에는 높이 방향으로 간격이 형성될 수 있다.
본 발명은 램프의 수명이 길고 택타임을 줄일 수 있으며 발열량을 줄여서 제조 단가 및 비용을 절감할 수 있는 광배향장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 스테이지의 높이를 정밀하게 설정 및 유지할 수 있는 광배향장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향장치의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향장치에서 광조사부의 사시도이다.
도 3은 도 2에 예시된 광조사부가 글라스기판을 배향하는 상태를 예시하는 사시도이다.
도 4는 스테이지의 회전으로 인해서 광배향 각도가 변경된 상태를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향장치에서 스테이지 회전장치의 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 7은 도 5에 예시된 스테이지 회전장치의 제1 지지부 및 제2 지지부를 예시하는 평면도이다.
도 8은 도 5에 예시된 스테이지 회전장치에서 구동모터에 대한 사시도이다.
도 9는 도 5에 예시된 스테이지 회전장치에서 크로스 롤러링에 대한 사시도이다.
도 10은 도 5에 예시된 스테이지 회전장치에서 제2 지지부에 대한 단면도이다.
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 광배향장치(300)에 대한 도면이고, 도 2는 도 1에 예시된 광배향장치(300)에서 광조사부(240)에 대한 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2에 예시된 광조사부(240)가 글라스기판(250)을 배향하는 상태를 예시하는 사시도이고, 도 4는 테이블(212)의 회전으로 인해서 광배향 각도가 변경된 상태를 예시하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광배향장치(300)는, 글라스기판(250)이 재치되는 테이블(212)과, 테이블(212)을 회전 가능하게 지지하는 스테이지 회전장치(100)와, 스테이지 회전장치(100)를 직선 이동하게 하는 반송장치(220)와, 테이블(212) 상에 위치하면서 글라스기판(250)에 광을 조사하여 배향막의 액정 소자가 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 광조사부(240)를 포함한다.
본 실시예에 따른 광배향장치(300)에서, 광조사부(240)는 이동하지 않고 고정되어 있으며, 광조사부(240)에 대해 테이블(212)이 상대적으로 회전 및 직선 운동을 하면서 글라스기판(250)이 광배향되도록 한다. 테이블(212)의 회전은 스테이지 회전장치(100)에 의해 이루어지고, 직선 운동은 반송장치(220)에 의해 이루어진다.
광조사부(240)는, 마이크로 UV 램프(242)와, 마이크로 UV 램프(242)에서 나온 빛을 집속하는 반사경(244)과, 마이크로 UV 램프(242)에서 나온 빛을 편광광으로 만들어 주는 광학계(246)를 포함한다.
마이크로 UV 램프(242)는 900MHz 이상의 마이크로파(micro wave)와 같은 전자파를 받아서 발광을 하는 무전극 램프에 해당하는 것이다. 마이크로 UV 램프(242)는 종래의 고압 UV 램프에 비해, 수명이 4000~5000 시간으로 매우 길고, 발열량이 적어서 배향막에 가해지는 열이 적으며, 램프의 점등 및 재점등 시간이 2~3초 이내로 택타임(tack time)이 상대적으로 짧고, 에너지 소모가 적으며, UV 침투 세기 속도가 빨라서 높은 도막 및 높은 에너지가 필요한 제품에 적합하다는 장점이 있다. 또한, 마이크로 UV 램프(242)는 종래의 고압 UV 램프에 비해 가격이 저렴하기 때문에 광배향장치의 제조 단가 및 유지비용을 줄일 수 있는 장점도 갖는다.
마이크로 UV 램프(242)의 길이는 글라스기판(250)의 폭에 비해 크게 형성되어, 글라스기판(250)의 회전 및 직선 이동에 의해서 광조사부(240)에서 나온 빛이 글라스기판(250)의 전면(全面)에 도달할 수 있도록 한다. 그리고 글라스기판(250)의 사이즈가 큰 경우에는 다수 개의 마이크로 UV 램프(242)를 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 사용할 수 있다.
마이크로 UV 램프(242)에서 나오는 빛의 파장은 240~370nm에 해당할 수 있다.
마이크로 UV 램프(242)의 상부에는 반사경(244)이 배치되어 있다. 반사경(244)의 내부에는 마이크로 UV 램프(242)에서 나온 빛을 반사하여 글라스기판(250) 방향으로 향하도록 하는 반사막(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
마이크로 UV 램프(242) 상에는 마이크로파와 같은 전자파를 발생시키는 전자파발생장치(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 전자파 발생장치에서 나온 마이크로파와 같은 전자파가 마이크로 UV 램프(242)에 도달함으로써 발광이 이루어지게 된다.
마이크로 UV 램프(242)의 하부에는, 마이크로 UV 램프(242)에서 나온 빛에서 P파 및 S파를 분리하는 광학계(246)가 구비되어 있다. 광학계(246)는 와이어 그리드 및 렌즈(도시하지 않음)를 포함한다. 와이어 그리드는 편광소자에 해당하는 것으로, 글래스 웨이퍼(glass wafer)를 기판으로 하여 리소그래피 또는 에칭에 의해 제작된다.
도 2를 참조하면, 테이블(212) 상에 재치된 글라스기판(250)과 광조사부(240)는 평행하게 배치된다. 따라서 글라스기판(250)에 대해 마이크로 UV 램프(242), 광학계(246)의 와이어 그리드 및 전자파 발생장치는 모두 평행하게 배치된다. 그리고 마이크로 UV 램프(242)의 길이 방향에 대해 테이블(212)은 직각으로 배치된 후 스테이지 회전장치(100)에 의해 회전을 통해 그 각도가 변경된다.
도 2에서는 테이블(212)이 회전하지 않아서 글라스기판(250)과 광조사부(240)의 각도가 없는 것으로 예시하였지만, 도 3에서와 같이 스테이지 회전장치(100)의 작동에 의한 테이블(212)의 회전에 의해서 글라스기판(250)과 광조사부(240)가 일정한 각도(θ)를 가지고 상호 배치되도록 할 수 있다. 글라스기판(250)의 회전 운동은 스테이지 회전장치(100)에 의해 이루어지고, 직선 운동은 반송장치(220)에 의해 이루어진다.
본 실시예에서는 광조사부(240)가 회전 및 직선 운동을 하지 않는 것으로 예시하였지만, 배향막이 형성된 글라스기판(250)에 대한 광조사부의 각도를 변경할 수 있도록 형성할 수 있다. 예를 들면, 광조사부(240)는 아래에서 설명하는 스테이지 회전장치(100)의 제2 지지부(190)를 구비하여 회전 운동이 가능하도록 형성할 수 있다.
도 5는 도 1에 예시된 광배향장치(300)의 스테이지 회전장치(100)에 대한 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 부분에 대한 확대 단면도이다. 그리고 도 7은 도 5에 예시된 스테이지 회전장치(100)의 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)를 예시하는 평면도이다. 또한, 도 8 및 도 9는 스테이지 회전장치(100)의 구동모터(132) 및 베어링(166)을 각각 예시하는 사시도이다. 그리고 도 10은 제2 지지부(190)에 대한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배향장치(300)는, 글라스기판(250)과 같은 가공 대상물이 고정되는 테이블(212)과, 스테이지(120)에 대해 테이블(212)이 일정 간격을 가지고 고정되도록 하는 스페이서(210)와, 스테이지(120)를 회전 가능하게 지지하는 스테이지 회전장치(100)와, 테이블(212) 및 스테이지(120)를 직선 운동하게 하는 반송장치(220)를 포함한다. 반송장치(220)는 정반(230) 상에 고정되어 있다.
테이블(212) 상에 고정되는 글라스기판(250)은, 스테이지 회전장치(100)에 의해 일정 각도로 회전을 하게 되고, 반송장치(220)에 의해 직선 이동을 하면서 광조사부(240)의 하부를 통과하게 된다. 따라서 테이블(212) 상에 고정된 글라스기판(250)은 광조사부(240)에서 나온 편광광을 받아서 배향막의 액정 소자가 일정한 방향으로 정렬된다. 스테이지 회전장치(100)는 스테이지(120)를 ±45° 이상 회전하게 할 수 있다.
반송장치(220)는 스테이지 회전장치(100)가 고정된 베이스(110)를 직선 운동하게 하는 것으로, 베이스(110)에 고정된 가이드바(222)와, 정반(230)에 고정된 가이드레일(224) 및 베이스(110)를 직선 이동하게 하는 직선구동모터(226)를 포함한다. 직선구동모터(226)는 볼스크류 또는 리니어 모터(linear motor) 등에 해당할 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 회전장치(100)는, 스테이지(120)에 회전력을 제공하고 스테이지(120)의 회전 중심이 되는 구동부(130)와, 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 지지하는 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)를 포함한다. 제1 지지부(160)는 하나의 크로스 롤러링(cross roller ring)(166)를 포함하고, 제2 지지부(190)는 제1 지지부(160)의 둘레에서 다수 개가 원형가이드(192)에 배치되어 있다.
본 실시예에 따른 스테이지 회전장치(100)는, 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 지지하기 위해서 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 스테이지(120)는 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)로 이루어지는 두 개의 지지부에 의해서 그 높이 방향으로 구속되면서 일정한 높이를 유지하게 된다. 이로 인해, 테이블(212)에 고정되는 글라스기판(250)과 광조사부(240) 사이에 일정 간격이 유지될 수 있게 된다.
그리고 스테이지(120)에 회전력을 제공하면서 그 회전 중심이 되는 구동부(130)는 스테이지(120)를 높이 방향으로 구속하지 않고 스테이지(120)에 회전력을 제공하는 역할을 한다. 즉, 구동부(130)와 스테이지(120)의 결합 부분에는 일정한 간격(142)이 형성되어 있기 때문에, 스테이지(120)는 구동부(130)에 대해서 높이 방향으로 구속되지 않게 된다.
이와 같이, 스테이지(120)의 회전 중심에 해당하는 구동부(130)가 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 구속하지 않고, 구동부(130)의 둘레에 배치된 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)가 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 구속하기 때문에, 스테이지(120)는 그 회전에도 불구하고 그 전체에 걸쳐서 일정한 높이를 유지할 수 있고 높이 설정이 용이하게 된다.
스테이지(120)는 중앙에 형성된 센터홀(122)과, 센터홀(122)에 삽입되는 결합부재(126)를 포함한다. 센터홀(122)에는 단턱(124)이 형성되어 있는데, 단턱(124)에는 결합부재(126)에 형성된 외향돌출부(131)가 안착된다. 그리고 결합부재(126)의 중앙에는 센터홀(128)이 형성되어 있는데, 센터홀(128)에는 브라켓(134)의 돌출부(136)가 삽입된다.
위에서 설명한 바와 같이, 스테이지(120)의 하부 중앙에는 구동부(130)가 결합되어 스테이지(120)에 회전력을 제공하고, 구동부(130)의 둘레에는 스테이지(120)의 하면을 지지하는 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)가 순차적으로 배치되어 있다.
결합부재(126)는 브라켓(134)과 결합한다. 브라켓(134)은 구동모터(132) 및 결합부재(126)와 각각 결합되어 있기 때문에, 구동모터(132)의 회전력은 브라켓(134)을 통해서 결합부재(126) 및 이와 결합된 스테이지(120)에 전달된다.
브라켓(134)은 그 중심에서 상향 돌출된 돌출부(136)를 구비한다. 돌출부(136)는 결합부재(126)의 중앙에 형성된 센터홀(128)에 삽입된다. 돌출부(136)의 단면은 원이 아닌 다각형 또는 타원과 유사한 형상을 갖고, 돌출부(136)가 삽입되는 센터홀(128)도 이에 대응하는 형상을 갖는다. 이로 인해, 구동모터(132)과 일체로 회전하는 브라켓(134)의 회전력이 결합부재(126)에 전달된다. 또한, 브라켓(134)의 중앙에는 센터홀(138)이 형성되어 있는데, 센터홀(138)은 구동모터(132)의 중앙에 형성된 센터홀(132b)과 일치되도록 결합된다.
도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 브라켓(134)의 상면과 결합부재(126)의 하면 사이에는 일정한 간격(142)이 형성되어 있다. 이와 같이, 스테이지(120)의 센터홀(122)에 삽입되는 결합부재(126)와, 구동부(130)의 구동모터(132)에 결합되는 브라켓(134) 사이에는 일정한 간격(142)이 형성되어 있기 때문에, 구동부(130)는 스테이지(120)를 그 높이 방향에 대해 구속을 하지 않고 회전력만을 제공하는 역할을 한다. 따라서 스테이지(120)의 중앙에 위치하는 구동부(130)가 스테이지(120)의 높이를 구속하지 않고, 스테이지(120)의 둘레에 위치하는 제1 지지부(160)와, 제1 지지부(160)의 둘레에 위치하는 제2 지지부(190)가 스테이지(120)의 중심에서 일정 간격 이격된 위치에서 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 지지하기 때문에, 스테이지(120)의 정밀한 높이 설정이 가능함은 물론, 러빙 공정시에도 설정된 높이를 유지할 수 있게 되는 것이다.
그리고 스테이지(120)의 결합부재(126)와 구동부(130)의 브라켓(134) 사이에 높이의 간격(142)이 존재함으로써, 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(190)를 설치하는 과정에서 스테이지(120)의 수평 방향 조정이 가능하게 되어 정밀한 위치 제어가 가능하게 된다.
구동모터(132)는 도 8에 예시된 바와 같이, 다이렉트 드라이브 모터(direct drive motor)에 해당할 수 있다. 구동모터(132)는 다수 개의 결합홀(132c)이 형성된 회전부(132a)를 포함하고, 회전부(132a)의 중앙에는 센터홀(132b)이 형성되어 있다. 결합홀(132c)에는 스크류(도시하지 않음)이 삽입되어 구동모터(132)와 브라켓(134)을 상호 결합한다.
다이렉트 드라이브 모터는 전동기의 회전력을 기구(기어 박스 등)를 통하지 않고 직접 구동대상인 브라켓(134)에 전달하는 모터로서, 마찰손실을 최소화 하여 효율을 높일 수 있고 구조가 간단하기 때문에 소음을 줄일 수 있으며, 수명이 길고 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 구동모터(132)로서 다수 개의 마그넷 및 코일을 구비하는 리니어 모터를 채용할 수도 있다.
제1 지지부(160)는 구동부(130)의 둘레에 고정 배치되어 스테이지(120)의 회전을 가능하게 함과 동시에 높이 방향으로 지지하는 역할을 한다. 제1 지지부(160)는 원형지지부(162), 베어링(166), 스테이지결합부재(168), 마감링(174) 및 커버링(176)을 포함한다.
원형지지부(162)는 베이스(110) 상에 고정되어 있으며, 도넛(donut) 형상을 갖는 것으로 그 내부에는 구동부(130)가 위치하고 있다. 원형지지부(162)의 내측에는 베어링(166)이 밀착 결합되는 지지단턱(164)이 형성되어 있다. 원형지지부(162)는 베이스(120) 상에 고정되어 있기 때문에, 스테이지(120)와 함께 회전을 하지 않는다.
스테이지결합부재(168)는 스테이지(120)의 하면에 고정 결합하고, 도넛 형상을 갖는 것으로 , 그 내부에는 구동부(130)가 위치하고 있다. 스테이지결합부재(168)의 외측에는 베어링(166)이 밀착 결합하는 수납홈(172)이 형성되어 있으며, 상부에는 걸림돌기(173)가 형성되어 있다. 걸림돌기(173)는 커버링(176)의 걸림단턱(178)에 걸리게 되는데, 이로 인해 스테이지결합부재(168)가 스테이지(120)의 하면에 안정적으로 결합된다.
스테이지결합부재(168)의 하단부에는 마감링(174)이 결합되어 있다. 마감링(174)은 링(ring) 형상을 갖는 것으로, 스테이지결합부재(168)의 외측으로 약간 돌출되어 베어링(166)이 밀착 결합하는 수납홈(172)을 형성한다.
커버링(176)은 원형지지부(162)의 상부에 결합되는 것으로 링 형상을 갖는다. 또한, 커버링(176)은 내측으로 돌출된 걸림단턱(178)을 구비하는데, 걸림단턱(178)에는 스테이지결합부재(168)의 걸림돌기(173)가 걸리게 됨은 위에서 설명한 바와 같다.
베어링(166)은, 원형지지부(162) 및 스테이지결합부재(168) 사이에 형성되는 공간에 밀착 결합되어 스테이지(120)의 회전을 가능하게 함과 동시에 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 지지하는 역할을 한다. 베어링(166)은 도 9에 예시된 바와 같이, 크로스 롤러링(cross roller ring)에 해당할 수 있다.
크로스 롤러링(166)은 내륜(166a) 및 외륜(166b)으로 구성되어 있으며, 외륜(166b)에 대해 내륜(166a)이 회전을 하게 된다. 도면에는 도시되어 있지는 않지만, 내륜(166a)과 외륜(166b) 사이에는 다수 개의 롤러 및 스페이스 리테이너가 배열되어 있어서, 외륜(166b)에 대해 내륜(166a)의 회전을 가능하게 한다.
크로스 롤러링(166)의 내륜(166a)은 스테이지결합부재(168)의 외측과 결합되어 있으며, 외륜(166b)은 원형지지부(162)의 내측과 결합되어 있다. 따라서 크로스 롤러링(166)의 외륜(166b) 및 이와 결합된 원형지지부(162)는 회전을 하지 않고, 내륜(166a) 및 이와 결합된 스테이지결합부재(168)가 스테이지(120)와 함께 회전을 하게 된다.
물론, 본 실시예에 따른 스테이지 회전장치(100)에 적용되는 베어링(166)으로는 크로스 롤러링 뿐만 아니라 스테이지(120) 높이 방향의 하중을 지지할 수 있는 다양한 스러스트 베어링(thrust bearing) 등이 사용될 수 있음은 물론이다.
베어링(166)과 원형지지부(162)의 결합 부분 그리고 베어링(166)과 스테이지결합부재(168) 사이의 결합 부분에는 도 5에 예시된 바와 같이 결합 간격이 형성되어 있지 않다. 그리고 원형지지부(162)는 베이스(110)의 상면에 고정되어 있으며, 스테이지결합부재(168)는 스테이지(120)의 하면에 고정 결합되어 있다. 따라서, 원형지지부(162), 베어링(166) 및 스테이지결합부재(168)를 포함하는 제1 지지부(160)는 스테이지(120)를 그 높이 방향에 대해 구속 지지하여 스테이지(120)의 높이를 결정하는 역할을 하게 된다.
제2 지지부(190)는 제1 지지부(160)의 둘레에 배치되어 스테이지(120)의 회전을 가능하게 함과 동시에 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 지지하는 역할을 한다. 제2 지지부(190)는 원형가이드(192), 회전부재(194), 직선이동부재(196) 및 고정블록(204)을 포함한다. 그리고 제2 지지부(190)는 스테이지(120)의 하면에 다수 개가 결합되는데, 도 7에서는 8개의 제2 지지부(190)가 동일한 간격을 가지고 결합되어 있는 것으로 예시되어 있다. 물론, 회전부재(194), 직선이동부재(196) 및 고정블록(204)을 가이드하는 원형가이드(192)는 하나가 구비된다.
원형가이드(192)는 도 7에 예시된 바와 같이 베이스(110) 상에 원형으로 형성된 가이드에 해당한다. 원형가이드(192)에는 회전부재(194)가 회전 가능하게 결합된다. 회전부재(194), 직선이동부재(196) 및 고정블록(204)을 가이드하는 원형가이드(192)는 직경 방향에 대해 오차를 가질 수 있는데, 이와 같은 원형가이드(192)의 오차는, 회전이 가능한 회전부재(194)와, 회전부재(194)에 의해 회전을 하면서 직선 왕복 운동도 가능한 직선이동부재(196)에 의해서 보정될 수 있다.
고정블록(204)은 스테이지(120)의 하면에 고정되어 스테이지(120)와 일체로 회전 운동을 하게 된다.
도 10을 참조하면, 회전부재(194)는 원형가이드(192)에 이동 가능하게 결합되어 원형가이드(192)에 의해 원 방향의 공전 운동을 하게 된다. 그리고 회전부재(194)는 스스로 회전이 가능한 구조를 가지고 있다. 즉, 회전부재(194)는 원형가이드(192)에 의해 가이드 되어 공전 운동을 하는 제1 회전부재(194a)와, 제1 회전부재(194a)에 대해 자전을 하는 제2 회전부재(194b)를 포함한다. 회전부재(194)의 자전 운동은 직선이동부재(196)과 함께 원형가이드(192)의 직경 방향에 대한 오차를 보상하게 된다.
회전부재(194)의 제2 회전부재(194b) 상에 고정되어 있는 직선이동부재(196)는 고정블록(204)이 직선 왕복 운동할 수 있도록 한다. 직선이동부재(196)는, 제2 회전부재(194b) 상에 고정된 가이드바(198)와, 고정블록(204)과 결합된 가이드레일(202)로 이루어져 있으며, 이로 인해 고정블록(204)은 제2 회전부재(194b) 상에서 직선 왕복 운동을 하게 되는 것이다. 물론, 고정블록(204)은 회전부재(194)에 의해 자전 운동도 하게 된다.
이와 같이, 회전부재(194)의 자전 및 직선이동부재(196)의 직선 왕복 운동에 의해서, 원형가이드(192)의 직경 방향 오차가 보상되어 제2 지지부(190)가 원형가이드(192)의 오차에도 불구하고 원활한 회전 운동을 할 수 있으며 결과적으로 스테이지(120)의 높이를 정밀하게 유지할 수 있게 되는 것이다.
그리고 원형가이드(192), 회전부재(194), 직선이동부재(196) 및 고정블록(204)으로 이루어지는 제2 지지부(190)는 스테이지(120)를 높이 방향에 대해 구속하여 높이 방향에 대해 지지하는 역할을 한다. 또한, 제2 지지부(190)는 스테이지(120)의 회전 중심에 대해 외측에 배치되어 있기 때문에, 스테이지(120)에 러빙 롤러 등에 의한 외력이 작용하는 경우에도 스테이지(120)의 높이를 안정적으로 지지할 수 있다.
본 실시예에 따른 스테이지 회전장치(100)는 광조사부(240)를 포함하는 광배향 러빙장치에 적용되는 것으로 예시되어 있지만, 러빙롤러를 구비하는 러빙장치에도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 마이크로파를 받아서 발광을 하는 무전극 UV 램프를 구비하고, 상기 무전극 UV 램프에서 나온 광을 편광시켜서 배향막에 조사하여 액정소자를 일정 방향으로 정렬하는 광조사부와,
    상기 광조사부의 조사 방향에 대해 배향막의 진입 각도를 변경할 수 있는 스테이지 회전장치를 포함하는 광배향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무전극 UV 램프는 파장이 900MHz 이상인 마이크로파를 받아서 발광하는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광조사부는 상기 무전극 UV 램프에서 나온 빛에서 P파 및 S파를 분리하는 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광조사부는 배향막에 대한 각도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 회전장치는,
    스테이지에 회전력을 제공하고 스테이지의 회전 중심이 되는 구동부;
    상기 구동부의 둘레에 고정 배치되어, 회전하는 스테이지를 높이 방향에 대해 지지하는 제1 지지부;
    상기 제1 지지부의 둘레에 원형으로 배치되어, 회전하는 스테이지를 높이 방향에 대해 지지하는 제2 지지부를 포함하고,
    스테이지와 상기 구동부의 결합 부분에는 높이 방향으로 일정한 간격이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 지지부는 하나의 크로스 롤러링인 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 지지부는,
    베이스에 고정되는 원형지지부와, 상기 스테이지와 결합하는 스테이지 결합부재를 포함하고,
    상기 원형지지부에는 지지단턱이 형성되어 있으며, 상기 스테이지 결합부재에는 수납홈이 형성되어 있고,
    상기 크로스 롤러링은 상기 지지단턱 및 수납홈 내부에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 지지부는 직선 왕복 운동 및 회전 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 지지부는,
    원형가이드와, 상기 원형 가이드에 이동 가능하게 결합된 회전부재와, 상기 회전부재에 결합되어 직선 왕복 운동이 가능한 직선이동부재를 포함하고,
    상기 회전부재는 상기 직선이동부재를 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 구동부는, 구동모터와, 상기 구동모터에 결합된 브라켓을 포함하고,
    상기 스테이지는 상기 브라켓과 결합하는 결합부재를 포함하며,
    상기 브라켓과 상기 결합부재의 결합부분에는 높이 방향으로 상기 간격이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광배향장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광조부사에서 출력되는 빛의 파장은 240~370nm인 것을 특징으로 하는 광배향장치.
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