KR102467219B1 - Polarized Light Irradiation Apparatus Including Wire Grid Polarizer And Polarized Light Irradiation Method Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 비편광 자외선을 방출하는 적어도 하나의 광원과, 상기 적어도 하나의 광원 하부에 배치되어 상기 비편광 자외선을 편광 자외선으로 변조하여 방출하고, 서로 이격되고 각각이 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하는 적어도 하나의 편광자와, 상기 적어도 하나의 편광자 하부에 배치되어 상기 편광 자외선이 조사되는 배향막이 형성된 기판이 안치되는 스테이지를 포함하는 편광조사 장치를 제공한다. The present invention provides at least one light source for emitting unpolarized ultraviolet light, and a plurality of light sources arranged under the at least one light source to modulate and emit the unpolarized ultraviolet light into polarized ultraviolet light, spaced apart from each other and each having a zigzag bar shape. Provided is a polarization irradiation device including at least one polarizer including a pattern, and a stage disposed under the at least one polarizer and having a substrate on which an alignment film to which the polarized ultraviolet rays are irradiated is placed.
Description
본 발명은 편광조사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 바 형상의 다수의 패턴을 갖는 와이어 그리드 편광자를 이용하여 배향막을 광배향 함으로써, 배향막의 배향력이 향상되어 얼룩과 같은 표시장치의 불량이 방지되고 표시장치의 대조비가 향상되는 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polarization irradiation device, and more particularly, by photo-aligning an alignment film using a wire grid polarizer having a plurality of bar-shaped patterns, the alignment force of the alignment film is improved, thereby preventing defects in the display device such as stains. It relates to a polarized light irradiation device and a polarized light irradiation method using the same, which is prevented and improves the contrast ratio of a display device.
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.Recently, as the era rapidly advances into an information society, the display field that processes and displays a large amount of information is developing. ) came to the fore.
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. Accordingly, a thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) with excellent color reproducibility and a thin shape has been developed. The liquid crystal display uses the optical anisotropy and polarization properties of liquid crystal molecules to display images.
이러한 액정표시장치는 마주보며 이격되는 2개의 기판과 그 사이에 개재된 액정층을 포함하는데, 2개의 기판 내면에는 각각 액정층의 액정분자의 배열방향을 유도하는 배향막이 형성된다. Such a liquid crystal display device includes two substrates facing each other and spaced apart from each other and a liquid crystal layer interposed therebetween. An alignment film for guiding the arrangement direction of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is formed on the inner surface of each of the two substrates.
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.In general, a rubbing alignment method is used to impart directionality (anisotropy) to the alignment layer. Since the rubbing alignment method is a contact type in which physical force is applied to the alignment layer on the top of the substrate using a rubbing cloth, the alignment layer is scratched, etc. There is a disadvantage that defects may occur, and production management such as rubbing cloth management becomes complicated.
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.In order to solve these disadvantages, a photo alignment method has been proposed. Since the photo alignment method is a non-contact method in which polarized ultraviolet (UV) light is irradiated to the alignment film on the top of the substrate, defects such as scratches are prevented and production management is simplified. The display quality of the liquid crystal display device is improved by securing uniform luminous characteristics and improving the contrast ratio by the uniform directionality of the alignment layer.
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.This photo-alignment method can be classified into a photo-isomerization type, a photo-crosslinking type, and a photo-decomposition type according to the reaction principle of the polymer material of the alignment film to polarized ultraviolet rays.
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. Depending on the type of polymeric material, the reaction principle for polarized ultraviolet rays is different from each other, and the optimal conditions for the polarized ultraviolet irradiation process also depend on the type of polymeric material. When the alignment layer is irradiated, an alignment direction perpendicular to the polarization direction of polarized ultraviolet rays is formed on the alignment layer.
이러한 광배향 방법에 사용되는 편광조사 장치를 도면을 참조하여 설명한다.A polarization irradiation device used in this optical alignment method will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 편광조사 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a conventional polarization irradiation device.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 편광조사 장치(10)는, 광원유닛(20)과, 광원유닛(20) 하부에 배치되는 스테이지(40)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , a conventional
광원유닛(20)은, 다수의 광원(22)과, 다수의 광원(22) 하부에 각각 배치되는 다수의 편광자(24)를 포함한다.The
다수의 광원(22)은 각각 비편광 자외선을 방출하는 램프이고, 다수의 편광자(24)는 각각 비편광 자외선을 특정 편광방향(PD)의 편광 자외선으로 변조하여 방출하는 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)이다. Each of the plurality of
다수의 광원(22)과 다수의 편광자(24)는 행렬로 배열되는데, 예를 들어 다수의 광원(22)과 다수의 편광자(24)가 제1 내지 제3열(L1 내지 L3)로 배열로 될 경우, 다수의 광원(22)과 다수의 편광자(24)는, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3) 중 인접한 2개의 열에서는 열방향(가로방향)으로 제1피치(P1)만큼 이격되고, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3) 각각에서는 열방향으로 제1피치(P1)보다 큰 제2피치(P2)만큼 이격된다. The plurality of
예를 들어, 제1피치(P1)는 약 48mm이고, 제2피치(P2)는 약 144mm이다.For example, the first pitch P1 is about 48 mm, and the second pitch P2 is about 144 mm.
스테이지(40) 상부에는 배향막(미도시)을 포함하는 기판(42)이 안착되고, 스테이지(40)는 광원유닛(20)에 대하여 상대적으로 이동한다.A
예를 들어, 스테이지(40)는 열방향에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동하고, 광원유닛(20)으로부터 방출되는 열방향에 평행한 편광방향(PD)의 편광 자외선이 기판(42)의 배향막에 스캔 조사된다.For example, the
따라서, 기판(42) 상부의 배향막은 편광방향(PD)에 수직한 배향방향으로 배향된다. Accordingly, the alignment layer on the
이러한 종래의 편광조사 장치(10)에 의한 배향막의 배열상태 변화를 도면을 참조하여 설명한다.A change in the arrangement state of the alignment layer by the conventional
도 2는 종래의 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면으로, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.FIG. 2 is a diagram showing an arrangement state of an alignment film before and after UV irradiation by a conventional polarization irradiation device, and will be described with reference to FIG. 1 together.
도 2에 도시한 바와 같이, 배향막은 다수의 고분자(50, 52a, 52b, 54, 56a, 56b)를 포함하는데, 다수의 고분자(50, 52a, 52b, 54, 56a, 56b)는 각각 장축 및 단축을 포함하는 형태를 갖는다. As shown in FIG. 2, the alignment layer includes a plurality of
구체적으로, 종래의 편광조사 장치(10)에 의한 편광 자외선의 조사 이전에, 배향막은, 장축이 가로방향에 평행한 제1고분자(50)와, 장축이 가로방향에 대하여 상대적으로 미소한 각도로 기울어진 음 및 양의 제2고분자(52a, 52b)와, 장축이 세로방향에 평행한 제3고분자(54)와, 장축이 세로방향에 대하여 상대적으로 미소한 각도로 기울어진 음 및 양의 제4고분자(56a, 56b)를 포함하는 제1배열상태(AS1)를 갖는다. Specifically, prior to irradiation of polarized ultraviolet rays by the conventional
종래의 편광조사 장치(10)를 이용하여 제1배열상태(AS1)의 배향막에 가로방향에 평행한 편광방향(PD)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 조사하면, 장축이 편광방향(PD)에 평행한 제1고분자(50)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.When polarized ultraviolet light having a polarization axis of the polarization direction (PD) parallel to the horizontal direction is irradiated to the alignment film in the first alignment state (AS1) using the conventional
이에 따라, 종래의 편광조사 장치(10)에 의한 편광 자외선의 조사 이후에, 배향막은, 장축이 편광방향(PD)에 평행한 제1고분자(50)는 제거되고, 장축이 편광방향(PD)에 평행하지 않은 음 및 양의 제2고분자(52a, 52b), 제3고분자(54), 음 및 양의 제4고분자(56a, 56b)만 잔존하는 제2배열상태(AS2)를 갖는다. Accordingly, after irradiation of polarized ultraviolet rays by the conventional
여기서, 제2배열상태(AS2)의 배향막에서는, 장축이 편광방향(PD)에 수직한 제3고분자(54)와 장축이 편광방향(PD)에 실질적으로 수직한 음 및 양의 제4고분자(56a, 56b)의 숫자가 장축이 편광방향(PD)에 실질적으로 평행한 음 및 양의 제2고분자(54a, 54b)의 숫자보다 월등히 많으므로, 제2배열상태(AS2)의 배향막은 편광방향(PD)에 수직한 배향방향(AD)을 가지며, 액정층의 액정분자를 배향방향(AD)으로 초기 배향한다. Here, in the alignment film of the second alignment state AS2, the
그런데, 이러한 종래의 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법에서는, 광원유닛(20)의 제1 및 제2피치(P1, P2)에 기인한 노광량의 불균일에 의하여 배향 불균일이 발생하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.However, in the polarization irradiation method using such a conventional polarization irradiation device, alignment non-uniformity occurs due to the non-uniformity of the exposure amount due to the first and second pitches P1 and P2 of the
도 3은 도 1의 종래의 편광조사 장치의 노광량을 도시한 그래프로서, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 3 is a graph showing an exposure amount of the conventional polarization irradiation device of FIG. 1 and will be described with reference to FIGS. 1 and 2 together.
도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 편광조사 장치(10)에서, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3) 각각의 광원(22) 및 편광자(24)로부터 방출되는 편광 자외선의 노광량(exposure amount)은 광원(22) 중앙부에 대응하여 최대값을 갖는데, 노광량의 최대값은 제2피치(P2)만큼 이격되고, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3) 중 인접하는 2개의 열의 광원(22)으로부터 방출되는 편광 자외선의 노광량의 최대값은 제1피치(P1)만큼 이격된다.As shown in FIG. 3, in the conventional
스테이지(40)의 이동에 따라 이러한 편광 자외선이 기판(42)에 스캔 조사되므로, 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량은, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3)의 광원(22) 및 편광자(24)로부터 방출되는 편광 자외선의 노광량의 합이 된다. (L1+L2+L3)As the
따라서, 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량의 최대값은 제1피치(P1)만큼 이격되고, 이것은 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량의 불균일을 야기하는 문제가 있다.Therefore, the maximum value of the exposure amount of the polarized ultraviolet rays irradiated to the unit area of the
이러한 불균일을 개선하기 위하여, 편광 자외선의 제1스캔 조사를 진행한 후, 기판(42)을 스캔방향(SD)에 수직한 방향으로 제1피치(P1)의 1/2인 제3피치(P3)만큼 쉬프트(shift) 하고, 편광 자외선의 제2스캔 조사를 진행할 수 있다.In order to improve this non-uniformity, after irradiation of the first scan of the polarized ultraviolet rays is performed, the
이 경우, 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량은, 제1 내지 제3열(L1 내지 L3)의 광원(22) 및 편광자(24)로부터 방출되는 편광 자외선의 노광량의 합과 이로부터 열방향으로 제3피치(P3) 쉬프트 제1 내지 제3열(L1 내지 L3)의 광원(22) 및 편광자(24)로부터 방출되는 편광 자외선의 노광량의 합이 된다. (L1+L2+L3 -> P3-shift -> L1+L2+L3)In this case, the exposure amount of the polarized ultraviolet rays irradiated to the unit area of the
따라서, 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량의 최대값은 제1피치(P1)의 1/2인 제3피치(P3)만큼 이격되는데, 비록 2회의 스캔 조사가 1회의 스캔 조사보다 노광량의 최대값 사이의 간격이 감소되어 균일성이 향상되지만, 여전히 노광량의 최대값이 규칙적으로 발생하며, 이것은 기판(42)의 단위면적에 조사되는 편광 자외선의 노광량의 불균일을 야기한다.Therefore, the maximum value of the exposure amount of the polarized ultraviolet rays irradiated to the unit area of the
이러한 노광량 불균일에 의하여 배향막에는 배열상태 및 배향력의 불균일이 발생하고, 이러한 배열상태 및 배향력의 불균일은 배향막을 포함하는 표시장치의 얼룩과 같은 불량으로 나타나서, 배향막을 포함하는 표시장치가 표시하는 영상의 대조비가 감소되고 배향막을 포함하는 표시장치의 수율이 감소하고 제조비용이 증가하는 문제가 있다. Due to this non-uniformity in the exposure amount, non-uniformity in alignment and orientation occurs in the alignment layer, and this non-uniformity in alignment and alignment appears as defects such as stains in the display device including the alignment layer, resulting in a display device including the alignment layer. There is a problem in that the contrast ratio of the image is reduced, the yield of the display device including the alignment film is reduced, and the manufacturing cost is increased.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 바 형상의 다수의 패턴을 갖는 와이어 그리드 편광자를 이용하여 배향막에 편광 자외선을 조사함으로써, 배향력 및 배향력 균일도가 개선되어 얼룩과 같은 불량이 방지되고 대조비 및 수율이 개선되는 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve this problem, and by irradiating polarized ultraviolet rays on an alignment film using a wire grid polarizer having a plurality of bar-shaped patterns, the alignment force and uniformity of the alignment force are improved to prevent defects such as stains. It is an object of the present invention to provide a polarization irradiation device with improved contrast ratio and yield and a polarization irradiation method using the same.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 비편광 자외선을 방출하는 적어도 하나의 광원과, 상기 적어도 하나의 광원 하부에 배치되어 상기 비편광 자외선을 편광 자외선으로 변조하여 방출하고, 서로 이격되고 각각이 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하는 적어도 하나의 편광자와, 상기 적어도 하나의 편광자 하부에 배치되어 상기 편광 자외선이 조사되는 배향막이 형성된 기판이 안치되는 스테이지를 포함하는 편광조사 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention, at least one light source for emitting unpolarized ultraviolet light, disposed under the at least one light source to modulate and emit the unpolarized ultraviolet light into polarized ultraviolet light, spaced apart from each other, respectively At least one polarizer including a plurality of patterns having a zigzag bar shape, and a stage disposed under the at least one polarizer and having an alignment film on which the polarized ultraviolet rays are irradiated is placed, and a stage is provided. .
그리고, 상기 적어도 하나의 편광자는 제1 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역의 상기 다수의 패턴은 제1편광방향에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지게 배치되고, 상기 제2영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지게 배치될 수 있다.The at least one polarizer includes first and second regions, and the plurality of patterns of the first region are disposed inclined at an angle of (90-a) with respect to the first polarization direction, and the second region The plurality of patterns of the region may be disposed at an angle of (−90+a) with respect to the first polarization direction.
또한, 상기 a는 0도 초과 10도 이하의 범위의 값(0도<a≤10도)일 수 있다. In addition, the a may be a value in the range of more than 0 degrees and less than or equal to 10 degrees (0 degrees < a≤10 degrees).
그리고, 상기 적어도 하나의 편광자는 상기 제1 및 제2영역 사이에 배치되는 제3영역을 더 포함하고, 상기 제3영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 수직하게 배치될 수 있다.The at least one polarizer may further include a third area disposed between the first and second areas, and the plurality of patterns of the third area may be disposed perpendicular to the first polarization direction.
또한, 상기 적어도 하나의 편광자는 와이어 그리드 편광자일 수 있다.Also, the at least one polarizer may be a wire grid polarizer.
한편, 본 발명은, 편광조사 장치의 스테이지 상부에 배향막이 형성된 기판을 안치시키는 단계와, 상기 편광조사 장치의 적어도 하나의 광원으로부터 방출되는 비편광 자외선을 상기 편광조사 장치의 적어도 하나의 편광자를 통과시켜 편광 자외선으로 변조하는 단계와, 상기 편광 자외선을 상기 기판의 상기 배향막에 조사 하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 편광자는 서로 이격되고 각각이 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하는 편광조사 방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides the steps of placing a substrate on which an alignment film is formed on a stage of a polarization irradiation device, and passing unpolarized ultraviolet rays emitted from at least one light source of the polarization irradiation device through at least one polarizer of the polarization irradiation device. and modulating the polarized ultraviolet light into polarized ultraviolet light, and irradiating the polarized ultraviolet light onto the alignment film of the substrate, wherein the at least one polarizer is spaced apart from each other and polarized light irradiation including a plurality of patterns each having a zigzag bar shape provides a way
그리고, 상기 적어도 하나의 편광자는 제1 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역의 상기 다수의 패턴은 제1편광방향에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지게 배치되고, 상기 제2영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지게 배치될 수 있다.The at least one polarizer includes first and second regions, and the plurality of patterns of the first region are disposed inclined at an angle of (90-a) with respect to the first polarization direction, and the second region The plurality of patterns of the region may be disposed at an angle of (−90+a) with respect to the first polarization direction.
또한, 상기 적어도 하나의 편광자의 상기 제1영역은 상기 제1편광방향에 대하여 -a의 각도만큼 회전된 제2편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하고, 상기 적어도 하나의 편광자의 상기 제2영역은 상기 제1편광방향에 대하여 +a의 각도만큼 회전된 제3편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출할 수 있다.In addition, the first region of the at least one polarizer emits the polarized ultraviolet light having a polarization axis of a second polarization direction rotated by an angle of -a with respect to the first polarization direction, and the first region of the at least one polarizer emits
그리고, 상기 적어도 하나의 편광자는 상기 제1 및 제2영역 사이에 배치되는 제3영역을 더 포함하고, 상기 제3영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 수직하게 배치될 수 있다.The at least one polarizer may further include a third area disposed between the first and second areas, and the plurality of patterns of the third area may be disposed perpendicular to the first polarization direction.
또한, 상기 적어도 하나의 편광자의 상기 제3영역은 상기 제1편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출할 수 있다.Also, the third region of the at least one polarizer may emit the polarized ultraviolet light having a polarization axis in the first polarization direction.
본 발명은, 바 형상의 다수의 패턴을 갖는 와이어 그리드 편광자를 이용하여 배향막에 편광 자외선을 조사함으로써, 배향력 및 배향력 균일도가 개선되어 얼룩과 같은 불량이 방지되고 대조비 및 수율이 개선되는 효과를 갖는다.According to the present invention, by irradiating polarized ultraviolet rays on an alignment film using a wire grid polarizer having a plurality of bar-shaped patterns, the alignment force and uniformity of the alignment force are improved to prevent defects such as stains and improve the contrast ratio and yield. have
도 1은 종래의 편광조사 장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 종래의 편광조사 장치의 노광량을 도시한 그래프.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도1 is a view showing a conventional polarization irradiation device;
2 is a view showing the alignment state of the alignment film before and after ultraviolet irradiation by a conventional polarization irradiation device.
3 is a graph showing the exposure amount of the conventional polarization irradiation device of FIG. 1;
4A to 4C are perspective views for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a first embodiment of the present invention.
5 is a view showing the arrangement of alignment films before and after UV irradiation by the polarization irradiation device according to the first embodiment of the present invention.
6 is a perspective view for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a second embodiment of the present invention.
7 is a view showing the arrangement of alignment films before and after UV irradiation by a polarizing device according to a second embodiment of the present invention.
8 is a perspective view for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a third embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 편광조사 장치 및 이를 이용한 편광조사 방법을 설명한다. Referring to the accompanying drawings, a polarized light irradiation device and a polarized light irradiation method using the same according to the present invention will be described.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도이다.4A to 4C are perspective views for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a first embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)는, 광원유닛(120)과, 광원유닛(120) 하부에 배치되는 스테이지(140)를 포함한다.4A to 4C, the
광원유닛(120)은, 다수의 광원(122)과, 다수의 광원(122) 하부에 각각 배치되는 다수의 편광자(124)를 포함한다.The
다수의 광원(122)은 각각 비편광 자외선을 방출하는 램프이고, 다수의 편광자(124)는 각각 비편광 자외선을 제1편광방향(PD1)(가로방향)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 변조하여 방출하는 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다.Each of the plurality of
여기서, 다수의 편광자(124)는 각각 서로 이격되는 다수의 패턴(126)을 포함하고, 다수의 패턴(126)은 각각 직선 바 형상을 가질 수 있다. Here, the plurality of
다수의 광원(122)과 다수의 편광자(124)는 행렬로 배열될 수 있다. A plurality of
스테이지(140) 상부에는 배향막(미도시)을 포함하는 기판(142)이 안착될 수 있다. A
제1실시예에서는, 광원유닛(120)이 고정되고, 스테이지(140)가 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동하고 기판(142)의 중심부를 기준으로 회전할 수 있다.In the first embodiment, the
다른 실시예에서는, 스테이지(140)가 고정되고, 광원유닛(120)이 스캔방향(SD)의 반대방향을 따라 이동하고 기판(142)의 중심부를 기준으로 회전할 수 있다. In another embodiment, the
본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에서는, 배향막에 입사되는 편광 자외선의 편광축의 방향을 변경하면서 편광 자외선을 3회 조사함으로써, 배향막의 배향력 및 배향력 균일도를 개선할 수 있다.In the
구체적으로, 제1조사에 대응되는 도 4a에 도시한 바와 같이, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)가 기판(142)의 중심부를 기준으로 회전되지 않은 상태에서, 광원유닛(120)은 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출하고, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)는 제1편광방향(PD1)에 수직한 스캔방향(SD)을 따라 이동한다. Specifically, as shown in FIG. 4A corresponding to the first irradiation, in a state in which the
이에 따라, 광원유닛(120)으로부터 방출되는 편광 자외선은 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 기판(142)의 배향막에 입사된다. Accordingly, polarized ultraviolet rays emitted from the
제1조사 완료 이후, 제2조사에 대응되는 도 4b에 도시한 바와 같이, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)가 기판(142)의 중심부를 기준으로 제1회전방향(RD1)을 따라 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 상태에서, 광원유닛(120)은 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출하고, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)는 제1편광방향(PD1)에 수직한 스캔방향(SD)을 따라 이동한다. After completion of the first irradiation, as shown in FIG. 4B corresponding to the second irradiation, the
이에 따라, 광원유닛(120)으로부터 방출되는 편광 자외선은 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 기판(142)의 배향막에 입사된다. Accordingly, the polarized ultraviolet rays emitted from the
예를 들어, a는 약 0도 초과 약 10도 이하의 범위의 값(0도<a≤10도)일 수 있다.For example, a may be a value ranging from about 0 degrees to about 10 degrees or less (0 degrees < a≤10 degrees).
제2조사 완료 이후, 제3조사에 대응되는 도 4c에 도시한 바와 같이, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)가 기판(142)의 중심부를 기준으로 제2회전방향(RD2)을 따라 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 상태에서, 광원유닛(120)은 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출하고, 편광조사 장치(110)의 스테이지(140)는 제1편광방향(PD1)에 수직한 스캔방향(SD)을 따라 이동한다. After completion of the second irradiation, as shown in FIG. 4C corresponding to the third irradiation, the
이에 따라, 광원유닛(120)으로부터 방출되는 편광 자외선은 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 기판(142)의 배향막에 입사된다. Accordingly, the polarized ultraviolet rays emitted from the
이상과 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에서는, 제1조사에서 가로방향에 평행한 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 배향막에 조사되고, 제2조사에서 가로방향과 -a의 각도를 갖는 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 배향막에 조사되고, 제3조사에서 가로방향과 +a의 각도를 갖는 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 배향막에 조사될 수 있다. As described above, in the
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에 의한 배향막의 배열상태 변화를 도면을 참조하여 설명한다. A change in the arrangement state of the alignment layer by the
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면으로, 도 4a 내지 도 4c를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 5 is a view showing an alignment state of an alignment layer before and after UV irradiation by a polarization device according to a first embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.
도 5에 도시한 바와 같이, 배향막은 다수의 고분자(150, 152a, 152b, 154, 156a, 156b)를 포함하는데, 다수의 고분자(150, 152a, 152b, 154, 156a, 156b)는 각각 장축 및 단축을 포함하는 형태를 갖는다. As shown in FIG. 5, the alignment layer includes a plurality of
구체적으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에 의한 편광 자외선의 제1조사 이전에, 배향막은, 장축이 가로방향에 평행한 제1고분자(150)와, 장축이 가로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제2고분자(152a, 152b)와, 장축이 가로방향에 수직한 세로방향에 평행한 제3고분자(154)와, 장축이 세로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제4고분자(156a, 156b)를 포함하는 제1배열상태(AS1)를 갖는다. Specifically, before the first irradiation of the polarized ultraviolet rays by the
이후, 제1조사에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)를 이용하여 제1배열상태(AS1)의 배향막에 가로방향에 평행한 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 조사되면, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(150)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.Thereafter, in the first irradiation, the polarization axis of the first polarization direction PD1 parallel to the horizontal direction is applied to the alignment film in the first arrangement state AS1 using the
이에 따라, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에 의한 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 제1조사(exposure 1) 이후에, 배향막은, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(150)는 제거되고, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행하지 않은 음 및 양의 제2고분자(152a, 152b), 제3고분자(154), 음 및 양의 제4고분자(156a, 156b)만 잔존하는 제2배열상태(AS2)를 갖는다. Accordingly, after the first irradiation (exposure 1) of polarized ultraviolet rays having a polarization axis of the first polarization direction (PD1) by the
이후, 제2조사에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)를 이용하여 제2배열상태(AS2)의 배향막에 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 조사되면, 장축이 제2편광방향(PD2)에 평행한 음의 제2고분자(152a)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.Thereafter, in the second irradiation, the alignment film in the second arrangement state AS2 is rotated by an angle of -a with respect to the first polarization direction PD1 by using the
이에 따라, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에 의한 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 제2조사(exposure 2) 이후에, 배향막은, 장축이 제2편광방향(PD2)에 평행한 음의 제2고분자(152a)는 제거되고, 장축이 제2편광방향(PD2)에 평행하지 않은 양의 제2고분자(152b), 제3고분자(154), 음 및 양의 제4고분자(156a, 156b)만 잔존하는 제3배열상태(AS3)를 갖는다. Accordingly, after the second irradiation (exposure 2) of polarized ultraviolet rays having a polarization axis of the second polarization direction (PD2) by the
이후, 제3조사에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)를 이용하여 제3배열상태(AS3)의 배향막에 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 조사되면, 장축이 제3편광방향(PD3)에 평행한 양의 제2고분자(152b)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.Thereafter, in the third irradiation, the alignment film in the third arrangement state AS3 is rotated by an angle of +a with respect to the first polarization direction PD1 by using the
이에 따라, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광조사 장치(110)에 의한 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 제3조사(exposure 3) 이후에, 배향막은, 장축이 제3편광방향(PD3)에 평행한 양의 제2고분자(152b)는 제거되고, 장축이 제3편광방향(PD3)에 평행하지 않은 제3고분자(154), 음 및 양의 제4고분자(156a, 156b)만 잔존하는 제4배열상태(AS4)를 갖는다. Accordingly, after the third irradiation (exposure 3) of polarized ultraviolet rays having a polarization axis of the third polarization direction (PD3) by the
여기서, 제4배열상태(AS4)의 배향막에는, 장축이 제1편광방향(PD1)에 수직한 제3고분자(154)와 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 수직한 음 및 양의 제4고분자(156a, 156b)만 잔존하므로, 제4배열상태(AS4)의 배향막은 제1편광방향(PD1)에 수직한 배향방향(AD)을 가지며, 액정층의 액정분자를 배향방향(AD)으로 초기 배향한다. Here, in the alignment layer of the fourth alignment state AS4, the
그리고, 배향막에 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 평행한 음 및 양의 제2고분자(152a, 152b)가 잔존하지 않으므로, 종래에 비하여 배향력 및 배향력 균일도가 개선되어 광원유닛(120)의 구성에 기인한 노광량 불균일이 발생한 경우에도 얼룩과 같은 불량이 방지되고, 대조비 및 수율이 개선된다.In addition, since the negative and positive
그런데, 본 발명의 제1실시예에서는, 3회의 편광 자외선 조사에 의하여 공정수가 증가하고 제조비용이 증가할 수 있다.However, in the first embodiment of the present invention, the number of processes and manufacturing cost may increase due to three times of polarized ultraviolet irradiation.
다른 실시예에서는 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하는 편광자를 이용하여 1회의 편광 자외선 조사로 배향막을 광배향 할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In another embodiment, the alignment layer may be photo-aligned by irradiating polarized ultraviolet rays once using a polarizer including a plurality of patterns having a zigzag bar shape, which will be described with reference to the drawings.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도로서, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.6 is a perspective view for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a second embodiment of the present invention, and descriptions of the same parts as those of the first embodiment are omitted.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)는, 광원유닛(220)과, 광원유닛(220) 하부에 배치되는 스테이지(240)를 포함한다.As shown in FIG. 6 , the
광원유닛(220)은, 다수의 광원(222)과, 다수의 광원(222) 하부에 각각 배치되는 다수의 편광자(224)를 포함한다.The
다수의 광원(222)은 각각 비편광 자외선을 방출하는 램프이고, 다수의 편광자(224)는 각각 비편광 자외선을 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 변조하여 방출하는 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다.The plurality of
여기서, 제2편광방향(PD2)은 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 방향이고, 제3편광방향(PD3)은 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 방향일 수 있다. Here, the second polarization direction PD2 is rotated by an angle of -a with respect to the first polarization direction PD1 (horizontal direction) (counterclockwise rotation is indicated as +, and clockwise rotation is indicated as -). , and the third polarization direction PD3 may be a direction rotated by an angle of +a with respect to the first polarization direction PD1 (counterclockwise rotation is indicated as +, and clockwise rotation is indicated as -).
그리고, 다수의 편광자(224)는 각각 서로 이격되는 다수의 패턴(226)을 포함하고, 다수의 패턴(226)은 각각 지그재그 바 형상을 가질 수 있다. Also, each of the plurality of polarizers 224 includes a plurality of
즉, 다수의 편광자(224)는 제1 및 제2영역(224a, 224b)을 포함하는데, 제1영역(224a)에서는 다수의 패턴(226)이 제1편광방향(PD1)에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지고(세로방향에 대하여 시계방향으로 a의 각도만큼 기울어지고)(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함), 이에 따라 제1영역(224a)의 다수의 편광자(224)는 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출한다.That is, the plurality of polarizers 224 include first and
그리고, 제2영역(224b)에서는 다수의 패턴(226)이 제1편광방향(PD1)에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지고(세로방향에 대하여 반시계방향으로 +a의 각도만큼 기울어지고)(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함), 이에 따라 제2영역(224b)의 다수의 편광자(224)는 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출한다.And, in the second region 224b, the plurality of
여기서, 제1영역(224a)의 다수의 패턴(226)과 제2영역(224b)의 다수의 패턴(226)은 (180-2a)의 각도를 이룰 수 있다. Here, the plurality of
예를 들어, a는 약 0도 초과 약 10도 이하의 범위의 값(0도<a≤10도)일 수 있다.For example, a may be a value ranging from about 0 degrees to about 10 degrees or less (0 degrees < a≤10 degrees).
다수의 광원(222)과 다수의 편광자(224)는 행렬로 배열될 수 있다. A plurality of
스테이지(240) 상부에는 배향막(미도시)을 포함하는 기판(242)이 안착될 수 있다. A
제2실시예에서는, 광원유닛(220)이 고정되고, 스테이지(240)가 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동할 수 있다.In the second embodiment, the
다른 실시예에서는, 스테이지(240)가 고정되고, 광원유닛(220)이 스캔방향(SD)의 반대방향을 따라 이동할 수 있다. In another embodiment, the
본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에서는, 배향막에 2개의 편광축을 갖는 편광 자외선을 1회 조사함으로써, 배향막의 배향력 및 배향력 균일도를 개선할 수 있다.In the
구체적으로, 편광조사 장치(210)의 스테이지(240)가 기판(242)의 중심부를 기준으로 회전되지 않은 상태에서, 광원유닛(220)은 제1편광방향(PD1)에 대하여 각각 -a 및 +a의 각도만큼 회전된 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출하고, 편광조사 장치(210)의 스테이지(240)는 제1편광방향(PD1)에 수직한 스캔방향(SD)을 따라 이동한다. Specifically, in a state in which the
이에 따라, 광원유닛(220)으로부터 방출되고 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a 및 +a의 각도로 기울어진 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 기판(242)의 배향막에 순차 반복적으로 입사된다. Accordingly, polarized ultraviolet rays emitted from the
이상과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에서는, 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 -a의 각도만큼 회전된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선과 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 +a의 각도만큼 회전된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 스테이지(240) 상부의 기판(242)의 배향막에 조사되는데, 스테이지(240)가 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동하므로, 배향막의 단위영역에는 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 순차 반복적으로 입사될 수 있다. As described above, in the
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에 의한 배향막의 배열상태 변화를 도면을 참조하여 설명한다. A change in the arrangement state of the alignment layer by the
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치에 의한 자외선 조사 전후의 배향막의 배열상태를 도시한 도면으로, 도 6을 함께 참조하여 설명한다.FIG. 7 is a view showing an alignment state of an alignment layer before and after ultraviolet irradiation by a polarization irradiation device according to a second embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIG. 6 together.
도 7에 도시한 바와 같이, 배향막은 다수의 고분자(250, 252a, 252b, 254, 256a, 256b)를 포함하는데, 다수의 고분자(250, 252a, 252b, 254, 256a, 256b)는 각각 장축 및 단축을 포함하는 형태를 갖는다. As shown in FIG. 7, the alignment layer includes a plurality of
구체적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에 의한 편광 자외선의 조사 이전에, 배향막은, 장축이 가로방향에 평행한 제1고분자(250)와, 장축이 가로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)와, 장축이 가로방향에 수직한 세로방향에 평행한 제3고분자(254)와, 장축이 세로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)를 포함하는 제1배열상태(AS1)를 갖는다. Specifically, prior to irradiation of polarized ultraviolet rays by the
이후, 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 조사에서, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)를 이용하여 제1배열상태(AS1)의 배향막에 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 각각 -a 및 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 조사되면, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)와 장축이 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)에 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.Thereafter, in the irradiation of polarized ultraviolet rays having polarization axes of the second and third polarization directions PD2 and PD3, the
이때, 배향막에 조사되는 편광 자외선은, 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖고 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖지 않지만, 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 배향막에 순차 반복적으로 조사되므로, 평균적으로 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3) 사이에 대응되는 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)도 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 될 수 있다.At this time, the polarized ultraviolet rays irradiated to the alignment film have polarization axes of the second and third polarization directions PD2 and PD3 and do not have a polarization axis of the first polarization direction PD1, but do not have a polarization axis of the second and third polarization directions PD2 and PD3. ) Since polarized ultraviolet light having a polarization axis of ) is sequentially and repeatedly irradiated to the alignment film, the
이에 따라, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210)에 의한 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 조사(exposure) 이후에, 배향막은, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)와 장축이 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)에 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)는 제거되고, 장축이 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)에 평행하지 않은 제3고분자(254)와 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)만 잔존하는 제2배열상태(AS2)를 갖는다. Accordingly, after exposure of polarized ultraviolet rays having polarization axes of the second and third polarization directions (PD2 and PD3) by the
여기서, 제2배열상태(AS2)의 배향막에는, 장축이 제1편광방향(PD1)에 수직한 제3고분자(254)와 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 수직한 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)만 잔존하므로, 제2배열상태(AS2)의 배향막은 제1편광방향(PD1)에 수직한 배향방향(AD)을 가지며, 액정층의 액정분자를 배향방향(AD)으로 초기 배향한다. Here, in the alignment layer of the second alignment state AS2, the
이상과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광조사 장치(210) 및 이를 이용한 편광조사 방법에서는, 배향막에 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)가 잔존하지 않으므로, 종래에 비하여 배향력 및 배향력 균일도가 개선되어 광원유닛(220)의 구성에 기인한 노광량 불균일이 발생한 경우에도 얼룩과 같은 불량이 방지되고, 대조비 및 수율이 개선된다.As described above, in the
그리고, 1회의 편광 자외선 조사에 의하여 배향막을 배향할 수 있으므로, 제조공정이 간소화되고 제조비용이 절감된다.In addition, since the alignment layer can be aligned by one-time polarized ultraviolet irradiation, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
한편, 다른 실시예에서는 다수의 편광자를 3영역으로 구분하여 장축이 제1편광방향에 평행한 제1고분자를 더 확실하게 제거할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, in another embodiment, a plurality of polarizers can be divided into three regions to more reliably remove a first polymer whose long axis is parallel to the first polarization direction, which will be described with reference to the drawings.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치를 이용한 편광조사 방법을 설명하기 위한 사시도로서, 제1 및 제2실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.8 is a perspective view for explaining a polarization irradiation method using a polarization irradiation device according to a third embodiment of the present invention, and descriptions of the same parts as the first and second embodiments are omitted.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)는, 광원유닛(320)과, 광원유닛(320) 하부에 배치되는 스테이지(340)를 포함한다.As shown in FIG. 8 , the
광원유닛(320)은, 다수의 광원(322)과, 다수의 광원(322) 하부에 각각 배치되는 다수의 편광자(324)를 포함한다.The
다수의 광원(322)은 각각 비편광 자외선을 방출하는 램프이고, 다수의 편광자(324)는 각각 비편광 자외선을 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선으로 변조하여 방출하는 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다.The plurality of
여기서, 제2편광방향(PD2)은 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 방향이고, 제3편광방향(PD3)은 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 방향일 수 있다. Here, the second polarization direction PD2 is rotated by an angle of -a with respect to the first polarization direction PD1 (horizontal direction) (counterclockwise rotation is indicated as +, and clockwise rotation is indicated as -). , and the third polarization direction PD3 may be a direction rotated by an angle of +a with respect to the first polarization direction PD1 (counterclockwise rotation is indicated as +, and clockwise rotation is indicated as -).
그리고, 다수의 편광자(324)는 각각 서로 이격되는 다수의 패턴(326)을 포함하고, 다수의 패턴(326)은 각각 지그재그 바 형상을 가질 수 있다. Also, each of the plurality of
즉, 다수의 편광자(324)는 제1 내지 제3영역(324a, 324b, 324c)을 포함하는데, 제1영역(324a)에서는 다수의 패턴(326)이 제1편광방향(PD1)에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지고(세로방향에 대하여 -a만큼 기울어지고)(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함), 이에 따라 제1영역(324a)의 다수의 편광자(324)는 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출한다.That is, the plurality of
그리고, 제2영역(324b)에서는 다수의 패턴(326)이 제1편광방향(PD1)에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지고(세로방향에 대하여 +a만큼 기울어지고)(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함), 이에 따라 제2영역(324b)의 다수의 편광자(324)는 제1편광방향(PD1)에 대하여 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출한다. And, in the
또한, 제3영역(324c)에서는 다수의 패턴(326)이 제1편광방향(PD1)에 수직하고, 이에 따라 제3영역(324c)의 다수의 편광자(324)는 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출한다.In addition, in the
여기서, 제1영역(324a)의 다수의 패턴(326)과 제3영역(324c)의 다수의 패턴(326)은 (180-a)의 각도를 이루고, 제3영역(324c)의 다수의 패턴(326)과 제2영역(324b)의 다수의 패턴(326)은 (180-a)의 각도를 이룰 수 있다. Here, the plurality of
예를 들어, a는 약 0도 초과 약 10도 이하의 범위의 값(0도<a≤10도)일 수 있다.For example, a may be a value ranging from about 0 degrees to about 10 degrees or less (0 degrees < a≤10 degrees).
다수의 광원(322)과 다수의 편광자(324)는 행렬로 배열될 수 있다. A plurality of
스테이지(340) 상부에는 배향막(미도시)을 포함하는 기판(342)이 안착될 수 있다. A
제3실시예에서는, 광원유닛(320)이 고정되고, 스테이지(340)가 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동할 수 있다.In the third embodiment, the
다른 실시예에서는, 스테이지(340)가 고정되고, 광원유닛(320)이 스캔방향(SD)의 반대방향을 따라 이동할 수 있다. In another embodiment, the
본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)에서는, 배향막에 3개의 편광축을 갖는 편광 자외선을 1회 조사함으로써, 배향막의 배향력 및 배향력 균일도를 개선할 수 있다.In the
구체적으로, 편광조사 장치(310)의 스테이지(340)가 기판(342)의 중심부를 기준으로 회전되지 않은 상태에서, 광원유닛(320)은 제1편광방향(PD1)의 편광축과 제1편광방향(PD1)에 대하여 각각 -a 및 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선을 방출하고, 편광조사 장치(310)의 스테이지(340)는 제1편광방향(PD1)에 수직한 스캔방향(SD)을 따라 이동한다. Specifically, in a state in which the
이에 따라, 광원유닛(320)으로부터 방출되고 제1편광방향(PD1)의 편광축과 제1편광방향(PD1)에 대하여 -a 및 +a의 각도로 기울어진 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 기판(342)의 배향막에 순차 반복적으로 입사된다. Accordingly, second and third polarization directions PD2, which are emitted from the
이상과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)에서는, 제1편광방향(PD1)의 편광축을 갖는 편광 자외선과, 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 -a의 각도만큼 회전된 제2편광방향(PD2)의 편광축을 갖는 편광 자외선과, 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 대하여 +a의 각도만큼 회전된 제3편광방향(PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 스테이지(340) 상부의 기판(342)의 배향막에 조사되는데, 스테이지(340)가 제1편광방향(PD1)(가로방향)에 수직한 스캔방향(SD)(세로방향)을 따라 이동하므로, 배향막의 단위영역에는 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 순차 반복적으로 입사될 수 있다. As described above, in the
이러한 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)에 의한 배향막의 배열상태 변화는 제2실시예와 유사하므로, 제2실시예에 대한 도 7을 참조하여 설명한다. Since the change in the arrangement state of the alignment layer by the
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)에 의한 편광 자외선의 조사 이전에, 배향막은, 장축이 가로방향에 평행한 제1고분자(250)와, 장축이 가로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)와, 장축이 가로방향에 수직한 세로방향에 평행한 제3고분자(254)와, 장축이 세로방향에 대하여 각각 상대적으로 미소한 음 및 양의 각도(예를 들어, -a 또는 +a)로 기울어진 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)를 포함하는 제1배열상태(AS1)를 갖는다. As shown in FIG. 7, prior to irradiation of polarized ultraviolet rays by the
이후, 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 조사에서, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)를 이용하여 제1배열상태(AS1)의 배향막에 제1편광방향(PD1)(가로방향)의 편광축과 제1편광방향(PD1)에 대하여 각각 -a 및 +a의 각도만큼 회전(반시계방향의 회전을 +, 시계방향의 회전을 -로 표시함)된 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선이 조사되면, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)와 장축이 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)에 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)가 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 된다.Thereafter, in the irradiation of polarized ultraviolet rays having polarization axes of the first to third polarization directions PD1, PD2, and PD3, the
이때, 배향막에 조사되는 편광 자외선은, 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)의 편광축뿐만 아니라 제1편광방향(PD1)의 편광축도 가지므로, 장축이 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)에 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)와 함께 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)도 광이성화, 광가교 또는 광분해에 의하여 재배열 될 수 있다.At this time, since the polarized ultraviolet light irradiated to the alignment film has polarization axes of the first polarization direction PD1 as well as the polarization axes of the second and third polarization directions PD2 and PD3, the long axis is the second and third polarization directions PD2. , PD3) along with the negative and positive
이에 따라, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310)에 의한 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)의 편광축을 갖는 편광 자외선의 조사(exposure) 이후에, 배향막은, 장축이 제1편광방향(PD1)에 평행한 제1고분자(250)와 장축이 제2 및 제3편광방향(PD2, PD3)에 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)는 제거되고, 장축이 제1 내지 제3편광방향(PD1, PD2, PD3)에 평행하지 않은 제3고분자(254)와 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)만 잔존하는 제2배열상태(AS2)를 갖는다. Accordingly, after exposure of polarized ultraviolet rays having polarization axes of the first to third polarization directions (PD1, PD2, PD3) by the
여기서, 제2배열상태(AS2)의 배향막에는, 장축이 제1편광방향(PD1)에 수직한 제3고분자(254)와 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 수직한 음 및 양의 제4고분자(256a, 256b)만 잔존하므로, 제2배열상태(AS2)의 배향막은 제1편광방향(PD1)에 수직한 배향방향(AD)을 가지며, 액정층의 액정분자를 배향방향(AD)으로 초기 배향한다. Here, in the alignment layer of the second alignment state AS2, the
이상과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광조사 장치(310) 및 이를 이용한 편광조사 방법에서는, 배향막에 장축이 제1편광방향(PD1)에 실질적으로 평행한 음 및 양의 제2고분자(252a, 252b)가 잔존하지 않으므로, 종래에 비하여 배향력 및 배향력 균일도가 개선되어 광원유닛(220)의 구성에 기인한 노광량 불균일이 발생한 경우에도 얼룩과 같은 불량이 방지되고, 대조비 및 수율이 개선된다.As described above, in the
그리고, 1회의 편광 자외선 조사에 의하여 배향막을 배향할 수 있으므로, 제조공정이 간소화되고 제조비용이 절감된다.In addition, since the alignment layer can be aligned by one-time polarized ultraviolet irradiation, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
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.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the technical spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.
210: 편광조사 장치 220: 광원 유닛
222: 다수의 광원 224: 다수의 편광자
240: 스테이지 242: 기판210: polarization irradiation device 220: light source unit
222 multiple light sources 224 multiple polarizers
240: stage 242: substrate
Claims (11)
상기 적어도 하나의 광원 하부에 배치되어 상기 비편광 자외선을 편광 자외선으로 변조하여 방출하고, 서로 이격되고 각각이 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하는 적어도 하나의 편광자와;
상기 적어도 하나의 편광자 하부에 배치되어 상기 편광 자외선이 조사되는 배향막이 형성된 기판이 안치되는 스테이지
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 편광자는, 제2편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하는 제1영역과, 상기 제2편광방향과 상이한 제3편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하는 제2영역을 포함하고,
상기 제2편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선과 상기 제3편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선은 상기 배향막의 단위영역에 순차 반복적으로 입사되는 편광조사 장치.
at least one light source emitting unpolarized ultraviolet light;
at least one polarizer disposed under the at least one light source, modulating and emitting the unpolarized ultraviolet light into polarized ultraviolet light, and including a plurality of patterns spaced apart from each other and each having a zigzag bar shape;
A stage on which a substrate disposed under the at least one polarizer and formed with an alignment film irradiated with the polarized ultraviolet rays is placed.
including,
The at least one polarizer includes a first region emitting the polarized ultraviolet rays having a polarization axis in a second polarization direction, and a second region emitting the polarized ultraviolet rays having a polarization axis in a third polarization direction different from the second polarization direction. including,
The polarized ultraviolet light having a polarization axis in the second polarization direction and the polarized ultraviolet light having a polarization axis in the third polarization direction are sequentially and repeatedly incident on the unit area of the alignment layer.
상기 제1영역의 상기 다수의 패턴은 제1편광방향에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지게 배치되고,
상기 제2영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지게 배치되는 편광조사 장치.
According to claim 1,
The plurality of patterns of the first region are disposed inclined at an angle of (90-a) with respect to the first polarization direction,
The plurality of patterns of the second area are disposed inclined at an angle of (-90 + a) with respect to the first polarization direction.
상기 a는 0도 초과 10도 이하의 범위의 값(0도<a≤10도)인 편광조사 장치.
According to claim 2,
Wherein a is a value in the range of more than 0 degrees and less than 10 degrees (0 degrees <a≤10 degrees).
상기 적어도 하나의 편광자는 상기 제1 및 제2영역 사이에 배치되는 제3영역을 더 포함하고,
상기 제3영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 수직하게 배치되는 편광조사 장치.
According to claim 2,
The at least one polarizer further includes a third region disposed between the first and second regions,
The plurality of patterns of the third region are disposed perpendicular to the first polarization direction.
상기 적어도 하나의 편광자는 와이어 그리드 편광자인 편광조사 장치.
According to claim 1,
The polarization irradiation device of claim 1 , wherein the at least one polarizer is a wire grid polarizer.
상기 편광조사 장치의 적어도 하나의 광원으로부터 방출되는 비편광 자외선을 상기 편광조사 장치의 적어도 하나의 편광자를 통과시켜 편광 자외선으로 변조하는 단계와;
상기 편광 자외선을 상기 기판의 상기 배향막에 조사 하는 단계
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 편광자는 서로 이격되고 각각이 지그재그 바 형상을 갖는 다수의 패턴을 포함하고,
상기 적어도 하나의 편광자는, 제2편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하는 제1영역과, 상기 제2편광방향과 상이한 제3편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하는 제2영역을 포함하고,
상기 제2편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선과 상기 제3편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선은 상기 배향막의 단위영역에 순차 반복적으로 입사되는 편광조사 방법.
placing a substrate on which an alignment film is formed on an upper portion of a stage of a polarization irradiation device;
modulating unpolarized ultraviolet rays emitted from at least one light source of the polarization irradiation device into polarized ultraviolet rays by passing through at least one polarizer of the polarization irradiation device;
Irradiating the polarized ultraviolet rays to the alignment layer of the substrate
including,
The at least one polarizer includes a plurality of patterns spaced apart from each other and each having a zigzag bar shape,
The at least one polarizer includes a first region emitting the polarized ultraviolet rays having a polarization axis in a second polarization direction, and a second region emitting the polarized ultraviolet rays having a polarization axis in a third polarization direction different from the second polarization direction. including,
The polarized ultraviolet light having a polarization axis in the second polarization direction and the polarized ultraviolet light having a polarization axis in the third polarization direction are sequentially and repeatedly incident on the unit area of the alignment layer.
상기 제1영역의 상기 다수의 패턴은 제1편광방향에 대하여 (90-a)의 각도만큼 기울어지게 배치되고,
상기 제2영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 대하여 (-90+a)의 각도만큼 기울어지게 배치되는 편광조사 방법.
According to claim 6,
The plurality of patterns of the first region are disposed inclined at an angle of (90-a) with respect to the first polarization direction,
The plurality of patterns of the second area are disposed inclined at an angle of (-90 + a) with respect to the first polarization direction.
상기 제2편광방향은 상기 제1편광방향에 대하여 -a의 각도만큼 회전된 방향이고,
상기 제3편광방향은 상기 제1편광방향에 대하여 +a의 각도만큼 회전된 방향인 편광조사 방법.
According to claim 7,
The second polarization direction is a direction rotated by an angle of -a with respect to the first polarization direction,
The third polarization direction is a direction rotated by an angle of +a with respect to the first polarization direction.
상기 적어도 하나의 편광자는 상기 제1 및 제2영역 사이에 배치되는 제3영역을 더 포함하고,
상기 제3영역의 상기 다수의 패턴은 상기 제1편광방향에 수직하게 배치되는 편광조사 방법.
According to claim 7,
The at least one polarizer further includes a third region disposed between the first and second regions,
The plurality of patterns of the third area are disposed perpendicular to the first polarization direction.
상기 적어도 하나의 편광자의 상기 제3영역은 상기 제1편광방향의 편광축을 갖는 상기 편광 자외선을 방출하는 편광조사 방법.According to claim 9,
The polarized light irradiation method of claim 1 , wherein the third region of the at least one polarizer emits the polarized ultraviolet light having a polarization axis of the first polarization direction.
상기 적어도 하나의 편광자의 상기 제1 및 제2영역은 스캔방향을 따라 인접 배치되고,
상기 편광 자외선이 조사되는 동안 상기 스테이지는 상기 스캔방향을 따라 이동하는 편광조사 장치.
According to claim 1,
The first and second regions of the at least one polarizer are disposed adjacent to each other along a scan direction,
The polarization irradiation device of claim 1 , wherein the stage moves along the scan direction while the polarized ultraviolet rays are irradiated.
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