KR100471427B1 - 이중램프 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 이중램프 노광장치는 광을 출사하는 2개의 램프와, 각각의 램프에서 출사된 광을 노광면에 수직하게 반사시키는 2개의 콜리메이트 반사경과, 각각의 램프에서 출사된 빛을 독립하는 상기 콜리메이트 반사경으로 전사시키는 광학계로 구성되어, 대면적, 고휘도 광원의 조사가 가능하여 생산성 및 품질 향상에 효과가 있다.

Description

이중램프 노광장치 {Exposer with multi lamp}
본 발명은 노광장치에 관한 것으로서, 특히 감광재료가 도포된 패널에 빛을 조사하여 상기 패널에 패턴이 형성되도록 하는 노광장치에 다수의 램프를 사용하여 대면적, 고휘도의 광원을 생성하는 이중램프 노광장치에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치 등에서 사용되는 패널에 패턴을 형성하기 위하여 상기 패널에 감광재료를 도포한 후 광을 조사하여 패턴을 형성시키는 방법이 많이 사용되고 있다. 따라서, 상기 패널에 광을 조사하는 노광장치에서는 광을 조사하는 조사영역에 높은 조도를 확보하는 것과 넓은 면적을 균일하게 조사하는 것이 매우 중요하다.
일반적으로 노광장치에서 높은 조도를 확보와 대면적 조사를 위해 고출력 램프를 사용한다. 그러나 램프의 출력을 무한정 크게 하는 것은 현재의 기술로서 불가능하며, 램프의 크기가 커짐에 따라 광의 손실 또한 커지고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 이중램프 노광장치가 도시된 예시도이다.
따라서, 도 1에 도시된 노광장치(일본 특개2000-250223호)와 같이, 2 개의 노광램프를 사용하는 시스템이 개발되었다. 상기한 종래 노광장치는 구형 모양의 렌즈 유닛이 종횡 방향에 각각 복수개 병렬 배치되어 구성된 복합 렌즈인 플라이 아이 렌즈(Fly Eye Lens; 1)와, 상기 플라이 아이 렌즈(1)의 긴 변 방향에 따라 배치된 복수개의 광원(2a,2b)과, 상기 광원(2a,2b)에 각각 대응되도록 설치되어 상기 플라이 아이 렌즈(1)로 상기 광원(2a,2b)의 광을 조사하는 타원경(3a,3b)과, 상기 광원(2a,2b)과 타원경(3a,3b)에서 조사되는 광의 경로를 조정하여 상기 조사된 광이 상기 플라이 아이 렌즈(1)로 입사되도록 하는 제1 미러(4)와, 상기 플라이 아이 렌즈(1)를 통과한 광이 상기 패널(P)로 조사되도록 하는 제2, 3 미러(5,6)를 포함하여 구성된다.
그러나, 상기한 종래 노광장치는 다수의 램프에서 방사되는 광을 1개의 플라이 아이 렌즈를 통해 노광면에 전사하는 방식으로 구성되기 때문에 다수의 램프가 서로 간섭되어 상기 플라이 아이 렌즈와 직교하도록 설치하는 것이 불가능하므로, 상기 플라이 아이 렌즈를 통과하는 많은 양의 광이 조사 영역 밖으로 나가게 됨으로 광의 손실이 발생한다는 문제점이 있다.즉, 광원 또는 타원경에서 플라이 아이 렌즈로 입사되는 광의 각도가 직각일 때 광손실이 최소화되나, 종래 이중램프 노광장치는 도 7에 도시된 바와 같이 두 개의 광원(2a,2b) 또는 타원경(3a,3b)이 배치 구조상 하나의 플라이 아이 렌즈(1)로 입사되는 광의 각도가 광축으로부터 일정 각도(θ) 기울어질 수 밖에 없기 때문에 많은 양의 광손실이 발생되고, 이에 따라 대면적, 고휘도 노광을 실현하기는 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다수의 램프에 수직한 렌즈면을 갖는 각각의 플라이 아이 렌즈를 사용하여 광원의 손실을 저감시켜 대면적, 고휘도 노광을 발생하는 이중램프 노광장치를 제공하는데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 이중램프 노광장치는, 광을 출사하는 램프와, 상기 램프에서 출사된 광을 집광시켜 반사시키는 반사 집광경과, 상기 램프 및 반사 집광경으로부터 전달되는 광을 노광면에 균일한 광의 세기로 전사시키는 플라이 아이 렌즈와, 상기 플라이 아이 렌즈에서 발산된 광을 상기 노광면에 평행광 형태로 전환시켜 반사시키는 콜리메이트 반사경을 포함하고;상기 각 구성 요소는 복수개로 이루어지되, 상기 각 램프에서 출사된 광을 각각의 경로를 거쳐 하나의 노광면에 각각 전달할 수 있도록 각 구성 요소가 일대일로 대응되어 구성되고, 상기 플라이 아이 렌즈는 자신의 렌즈면이 상기 반사 집광경에서 반사된 광과 수직하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치가 도시된 예시도이다.
본 발명에 의한 이중램프 노광장치는, 하나의 노광면에 광을 투영하는 광학수단들인 램프, 반사 집광경, 플라이 아이 렌즈, 콜리메이트 반사경이 모두 복수개로 이루어지고, 상기 각 램프에서 출사된 광을 각각의 광 경로를 거쳐 하나의 노광면에 각각 전달할 수 있도록 상기 각 구성 요소가 일대일로 대응되도록 구성된다.도 2를 참조하여 상기 각 구성 요소들이 2개씩 구비된 것을 예시하여 설명한다.도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이중램프 노광장치는, 좌, 우 양측에 설치되어 광을 조사하는 제 1, 2 램프(12)(22)와, 상기 램프(12)(22)의 후방으로 조사된 광이 반사되어 손실없이 전방으로 집광되도록 상기 제 1, 2 램프(12)(22)에 설치되는 타원형태의 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)과, 상기 제 1, 2 램프(12)(22)와 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)으로부터 조사된 광이 감광재료가 도포된 패널(P)이 위치된 하나의 노광면(30)에 직교하는 평행광으로 반사되는 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24)으로 구성된다.
한편, 상기 제 1, 2 램프(12)(22)와 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24) 사이에 각각 위치되어 상기 제 1, 2 램프(12)(22)와 상기 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)에서 조사된 광이 외곽으로 퍼지며 균일한 세기로 발산되며 전사되는 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)로 구성되며, 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)는 자신의 렌즈면이 상기 제 1, 2램프(12)(22)와 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)으로부터 조사된 광과 수직하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
다시말하면, 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)를 통과한 광은 중심부를 기준으로 외부로 확장되며 굴절되어 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)와 제 1, 2 콜리 콜리메이트 반사경(14)(24) 사이의 거리가 멀수록 대면적 노광이 가능하다.
상기 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24)은 상기 제 1, 2 램프(12)(22)에서 조사된 광이 반사되는 각각의 면이 오목하고, 적어도 일측이 상호 접합되어 구성된다.
여기서, 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24)은 단면이 '∨' 형태로 상호 접합되어 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 제 1, 2 램프(12)(22)에서 전방으로 조사된 광과, 상기 제 1, 2 램프(12)(22)에서 후방으로 조사되어 상기 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)에 반사된 광을 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)로 투사시킨다.
상기 제 1, 2 램프(12)(22)와 상기 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)으로부터 조사된 광은 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)를 거쳐 균일한 세기로 외곽으로 발산된다.
상기 플라이 아이 렌즈(11)(21)를 통과한 광은 투사면이 오목면으로 형성된 상기 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24)에 반사되어 상기 노광면(30)에 직교하는 평행광으로 투사된다.
도 3a는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 콜리메이트에 광원이 반사된 예시도이고, 도 3b는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 광원의 면적에 대한 조도비를 나타낸 그래프이며, 도 3c는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치에서 광원의 면적에 대한 합성된 조도비를 나타낸 그래프이다.
상기 제 1, 2 콜리메이트 반사경(14)(24)에 반사되지 않은 음영구역(A)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 광의 합성의 원리에 의해 광의 조도를 노광영역의 다른부분의 위치와 동일하게 한다.
상기한 광의 합성의 원리를 살펴보면 다음과 같다.
상기 제 1, 2콜리메이트 반사경(14)(24)에 반사된 광은 도 3b에 도시된 바와 같이 평행광으로 이루어진 알파(α)영역과, 평행광과 산란광으로 이루어진 베타(δ), 감마(ω)의 세 영역으로 나눠진다.
상기 산란광은 상기 평행광에 비해 낮은 조도를 갖는다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1콜리메이트 반사경(14)에 반사된 감마(ω)영역과 상기 제 2콜리메이트 반사경(24)에 반사된 알파(α)영역의 중첩되는 부분은 광의 합성에 의하여 평균적인 조도와 동일한 조도를 갖는다.
도 4에는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 2실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
본 제 2실시예의 특징에 따르면, 상기 콜리메이트 반사경은 단면이 '∧' 형태로 형성되어, 상기 제 1, 2램프(12)(22)의 배치공간을 최소화 할 수 있다.
도 5에는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 3실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
본 발명에 의한 제 3실시예의 특징에 따르면, 제 1실시예의 이중램프 노광장치에 제 1, 2 램프(12)(22)에 대응하는 경로 조정수단이 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 경로 조정수단은 동일 공간내에 광이 투사되는 거리를 늘릴 수 있어 대면적 노광에 유리하다.
상기 경로 조정수단은 상기 제 1, 2 램프(12)(22) 및 제 1, 2 반사 집광경(13)(23)으로부터 조사된 광을 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)에 반사하는 제 1반사경(16)(26)과, 상기 제 1, 2 플라이 아이 렌즈(11)(21)에서 투사된 광을 상기 제 1, 2콜리메이트 반사경(14)(24)에 반사하는 제 2반사경(17)(27)으로 구성된다.
도 6에는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 4실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
본 제 4실시예의 특징에 따르면, 제 2실시예의 이중램프 노광장치에 제 1, 2 램프에 대응하는 경로 조정수단이 포함된 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이중램프 노광장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 이중램프 노광장치는 각각의 램프에서 출사된 빛을 독립하는 상기 콜리메이트 반사경으로 전사시키는 광학계로 구성되어, 대면적, 고휘도 광원의 조사가 가능하여 생산성 및 품질 향상에 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 이중램프 노광장치가 도시된 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치가 도시된 예시도,
도 3a는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 콜리메이트에 광원이 반사된 예시도,
도 3b는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 광원의 면적에 대한 조도비를 나타낸 그래프,
도 3c는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치에서 합성된 광원의 면적에 대한 조도비를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 2실시예가 도시된 예시도,
도 5는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 3실시예가 도시된 예시도,
도 6는 본 발명에 의한 이중램프 노광장치의 제 4실시예가 도시된 예시도,도 7은 종래 기술에 의한 이중램프 노광장치의 광손실 상태가 도시된 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
11 : 제 1플라이 아이 렌즈 12 : 제 1램프
13 : 제 1반사 집광경 14 : 제 1콜리메이트 반사경
16, 26 : 제 1반사경 17, 27 : 제 2반사경
21 : 제 2플라이 아이 렌즈 22 : 제 2램프
23 : 제 2반사 집광경 24 : 제 2콜리메이트 반사경
30 : 노광면

Claims (6)

  1. 광을 출사하는 램프와, 상기 램프에서 출사된 광을 집광시켜 반사시키는 반사 집광경과, 상기 램프 및 반사 집광경으로부터 전달되는 광을 노광면에 균일한 광의 세기로 전사시키는 플라이 아이 렌즈와, 상기 플라이 아이 렌즈에서 발산된 광을 상기 노광면에 평행광 형태로 전환시켜 반사시키는 콜리메이트 반사경을 포함하고;
    상기 각 구성 요소는 복수개로 이루어지되, 상기 각 램프에서 출사된 광을 각각의 경로를 거쳐 하나의 노광면에 각각 전달할 수 있도록 각 구성 요소가 일대일로 대응되어 구성되고, 상기 플라이 아이 렌즈는 자신의 렌즈면이 상기 반사 집광경에서 반사된 광과 수직하도록 배치된 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 콜리메이트 반사경은 적어도 일측이 상호 접합되어 구성된 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프에서 콜리메이트 반사경 사이의 광 경로상에는 상기 램프에서 출사된 광을 상기 콜리메이트 반사경으로 안내하는 경로조정수단이 포함된 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경로조정수단은 상기 램프 및 집광 반사경에서 출사된 광을 상기 플라이 아이 렌즈로 반사시키는 제 1반사경과, 상기 플라이 아이 렌즈에서 전사된 광을 상기 콜리메이트 반사경에 반사하는 제 2반사경으로 구성된 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 콜리메이트 반사경이 '∨'형태로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 콜리메이트 반사경이 '∧'형태로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 이중램프 노광장치.
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