CN1211837C - 双灯泡型曝光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过防止在涂覆有感光材料的面板照射光束灯泡的倾斜配置、能够增加灯泡的照度并且从结构上降低光损失的双灯泡型曝光装置。在具有将光束照射至用于印制图案的涂覆有感光材料的面板处的光学系统的曝光装置中，所述光学系统包括：与地面垂直配置可发射出光束的两个灯泡；分别设置在所述各灯泡处、以照射至上侧处或下侧处的方式使照射光束反射光束的椭圆型镜；调整由各灯泡和椭圆型镜给出的光束路径的第一光路调整系统；将入射光束发散为均匀强度光束用的蝇眼型透镜；将由所述蝇眼型透镜发散后的光束垂直反射至曝光面的视准镜；以及按照与所述蝇眼型透镜正交方式配置、将由所述第一光路调整系统调整过光路的光束反射至所述蝇眼型透镜的二角型反射镜。

Description

双灯泡型曝光装置

技术领域

本发明涉及使用两个灯泡形成图案的曝光装置，更具体地说，本发明涉及通过防止在涂覆有感光材料的面板照射光束的灯泡倾斜配置而增加灯泡的照度，并且能够从结构上降低光损失的双灯泡型曝光装置。

背景技术

一般说来，为在形成电子装置回路用的面板上印制图案，目前所采用的主要制造方式是在所述面板涂覆感光材料再用光束照射之后，再通过后处理工序形成呈图案状的印刷电路。然而，随着近年来电子装置的高密度化、大型化，作为这种趋势的一环、诸如有机电致荧光发光装置(ElectroLuminescent)、液晶显示装置(LCD：Liquid Crystal Display)和等离子显示装置(PDP：Plasma Display Panel)等使用着大面积面板的制品正被开发出来，所以获得适用于这种大面积面板的、稳定且高照度的光源，是非常重要的课题。

现有技术中的曝光装置，为了确保高照度和向大面积面板照射光束采用大功率灯泡，然而增大灯泡的功率并不是无限制的，而且当灯泡功率增大时光损失也会随着增大。

图1为表示现有技术中的一种双灯泡型曝光装置用的示意性构成图，它以举例形式示出了由日本特开2000-250223号公报公开的一种使用两个曝光灯泡的系统。这种现有技术中的曝光装置，具有：由沿纵横方向分别并列配置着的若干个矩形透镜组件构成的、作为复合透镜的蝇眼型透镜1(Fly Eye Lens)，沿着所述蝇眼型透镜1的长边方向配置着的第一、第二灯泡2a、2b，分别与第一、第二灯泡2a、2b相对应的方式设置、将由所述第一、第二灯泡2a、2b发出的光束反射至所述蝇眼型透镜1处用的第一、第二椭圆型镜3a、3b，对由所述第一、第二灯泡2a、2b和第一、第二椭圆型镜3a、3b发出的光束的路径调整以使所述发出的光束入射至所述蝇眼型透镜1处用的第一反射镜4，将通过所述蝇眼型透镜1后的光束照射至安置在曝光面9处的、涂覆有感光材料的面板P处的第二、第三反射镜5、6。

然而，这种现有技术中的双灯泡型曝光装置，为了能够消除两个灯泡产生的相互干涉现象，所述第一、第二灯泡倾斜设置，当灯泡呈这种倾斜设置时，由于在这时使用的灯泡是超高压水银灯而缩短使用寿命，而且当为了能够获得良好照度而使所述灯泡倾斜超过一定角度时，还存在有相当多的光束会泄露至照射区域之外、而产生光损失等问题。

为了解决光损失问题，现有技术中的曝光装置采用球面镜作为所述第二反射镜和第三反射镜，然而采用这一方案并不能根本解决所述光损失的问题。

发明内容

本发明就是为解决上述现有技术中问题而提出的，其目的就是提供一种双灯泡型曝光装置。该装置以不倾斜方式配置两个灯泡以提高灯泡的使用寿命，并且能够从结构上降低照射至形成呈图案用的面板处的光损失，从而能够制作出大面积面板，而且通过使感光材料在短时间内硬化缩短制造时间。

为了能够实现上述目的，本发明提供的双灯泡型曝光装置包括：以蝇眼型透镜的面侧为中心相互对称配置并且可发射出相互平行的光束的两个灯泡单元；用于使所述分别被平行发射的光束转向而相向的各转向反射镜；用于使由所述转向反射镜转向的光束转向而向所述蝇眼型透镜的面发射的二角型反射镜；利用通过所述蝇眼型透镜的光束形成图案的感光材料涂敷的面板。

附图说明

图1为表示现有技术中的一种双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

图2为表示本发明的一种双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

图3a为表示本发明的双灯泡型曝光装置中的二角型反射镜发射出的光束路径的示意性构成图。

图3b为表示本发明的双灯泡型曝光装置中的灯泡发射出的光束路径的示意性构成图。

图4为表示本发明第二实施例中的一部分构成要素的示意性构成图。

图5为表示本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

图6a为表示由本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置中的二角型反射镜发射出的光束路径的示意性构成图。

图6b为表示由本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置中的灯泡发射出的光束路径的示意性构成图。

图7为表示本发明第四实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

图8为表示对图7中的一部分放大后的示意性平面构成图。

图9a为表示本发明第五实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

图9b为表示由本发明第五实施例的双灯泡型曝光装置中的灯泡发射出的光束路径的示意性构成图。

具体实施方式

下面参考附图，对本发明构成的理想实施例进行详细说明。

图2为表示本发明第一实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

本发明的双灯泡型曝光装置如图2所示，具有安放着涂覆有感光材料的面板P的曝光面20和可以将光束照射至所述曝光面20处的光学系统，在此，所述感光材料通过照射至所述曝光面20处的光束被曝光，进行硬化。

本发明的光学系统使用着能够向大面积面板供给高照度光束的两个灯泡，这两个第一、第二灯泡10a、10b配置在同一条线上，而且相对于地面呈垂直方式设置并发射出光束。

在两个灯泡处分别配置着第一、第二椭圆型镜11a、11b，其以将灯泡照射出的光束聚光至上侧处或下侧处的方式，将照射至后方或侧方等周围处的光束反射至上侧处或下侧处。在由所述第一、第二灯泡10a、10b和第一、第二椭圆型镜11a、11b给出的光束路径上，还配置有能够调整光学路径的第一光路调整系统。

而且，在所述光学系统的一侧处，还配置有能够将入射光束发散为具有均匀强度光束的蝇眼型透镜13，以及位于由所述蝇眼型透镜13给出的发散光束路径上的、将由所述蝇眼型透镜13实施发散后的光束垂直反射至曝光面20处用的视准镜16。

所述视准镜16可以为球面镜，从而可以对通过所述蝇眼型透镜13的光束实施平行反射，并垂直照射至所述面板20处。

在所述蝇眼型透镜13与所述第一光路调整系统之间，还配置有按照将由所述第一、第二灯泡10a、10b给出的光束照射至一个蝇眼型透镜13处的方式、将由所述第一光路调整系统调整过光路的光束反射至蝇眼型透镜13的二角型反射镜12，而且，此时所述二角型反射镜12可以与所述蝇眼型透镜13呈正交方式设置。

所述第一光路调整系统可以由曝光装置内部结构、按照将由所述第一、第二灯泡10a、10b和第一、第二椭圆型镜11a、11b给出的光束全反射至所述二角型反射镜12处的方式，配置在灯泡和二角型反射镜12之间的至少一个以上的全反射镜构成，在本实施例中这一全反射镜是由第一、第二反射镜30a、30b构成的。

在本发明中，所述第一、第二反射镜30a、30b可以由平面镜构成，而且所述第一、第二反射镜30a、30b可以将由所述第一、第二灯泡10a、10b和第一、第二椭圆型镜11a、11b发射出的光束照射至所述二角型反射镜12上的反射面处。

如图3a所示，所述二角型反射镜12可以由其中一个边彼此相结合的两个反射镜构成，而且这种反射镜可以由平面镜构成的，以对光束实施全反射。为了能够确保通过所述二角型反射镜12入射至所述蝇眼型透镜13处的光束具有高的照度，最好使光束的入射角度θ₁₁比较小。

在此，如图3b所示，可以使通过所述二角型反射镜12入射至所述蝇眼型透镜13处的光束入射角度θ₁₁实施具有由所述第一灯泡10a给出的光束与由所述第一椭圆型镜11a反射后的光束间的角度θ_r1的1.5倍以下的角度配置。

即是，通过所述二角型反射镜12入射至所述蝇眼型透镜13处的光束入射角度θ₁₁，与由所述第一灯泡10a给出的光束和由所述第一椭圆型镜11a给出的光束间的角度θ_r1之间，满足下述的数学关系式1。

【数学关系式1】

θ₁₁≤1.5θ_r1

所述蝇眼型透镜13可以由纵横长度分别为a、b的透镜组件，按二维构造组合构成。因此，a和b的纵横比与照射至所述面板P处的照射区域的纵横比大体相同。即如果将照射至所述面板P处的光束照射区域的纵横比定为16∶9，所述蝇眼型透镜13的纵横比也应该为与16∶9相类似的值。因此，为了能够确保由所述第一、第二灯泡10a、10b入射至所述蝇眼型透镜13处的光束具有良好的照度，通常应该由构成蝇眼型透镜13的透镜组件的纵向方向实施入射。

因此，在本发明的这一实施例中，可以将构成蝇眼型透镜13的透镜组件中的长边，按照与所述第一、第二灯泡10a、10b的配置形式，能够使入射光束沿透镜组件的长边方向入射配置在纵、横方向。

在所述蝇眼型透镜13与所述视准镜16之间，还可以配置有调整由所述蝇眼型透镜13给出的发散光束路径的第二光路调整系统。

所述第二光路调整系统可以由配置在由蝇眼型透镜13给出的发散光束路径上的、能够将光束反射至所述视准镜16处的至少一个以上的全反射镜15构成，其数目可以根据实际需要进行调整。

为了能够减小入射至所述蝇眼型透镜13或所述视准镜16处的光束入射角度，在所述第一光路调整系统和所述第二光路调整系统中的全反射镜均可以使用球面镜。

图4为表示本发明第二实施例中的一部分构成要素的示意性平面图，它表示的是从上面观察二角型反射镜12、第一、第二反射镜30a、30b和蝇眼型透镜13时的示意图。

在此，通过所述二角型反射镜12入射至所述蝇眼型透镜13处的光束角度θ₁₁，同样满足所述第一实施例中的数学关系式1。

第一光路调整系统可以由曝光装置内部结构、按照将由所述灯泡和椭圆型镜给出的光束全反射至所述二角型反射镜12处的方式，配置在灯泡和二角型反射镜12之间的至少一个以上的全反射镜构成，并且可以按照使由所述全反射镜至所述二角型反射镜12处的最终反射光束角度θ₂₁位于0～45°的范围之内的方式实施配置。

即是，本发明中的所述全反射镜可以由第一、第二反射镜30a、30b构成，而且通过所述二角型反射镜12入射至所述蝇眼型透镜13处的光束中心轴的垂直轴，与由所述第一反射镜30a给出的光束方向之间的角度θ₂₁间，或者与由所述第二反射镜30b给出的光束方向之间的角度θ₂₂间，满足下述数学关系式2。

【数学关系式2】

0≤θ₂₁、θ₂₂＜45°

在本发明中，最好按照使光束中心轴的垂直轴与由所述第一反射镜30a给出的光束方向之间的角度θ₂₁，和与由所述第二反射镜30b给出的光束方向之间的角度θ₂₂，保持为相同角度的方式实施配置。

对于所述第一灯泡10a与第二灯泡10b未配置在同一条线上的场合，为了能够防止所述二角型反射镜12在对光束实施反射的过程中造成光损失，还可以将所述第一、第二反射镜30a、30b的配置，通过对构成所述二角型反射镜12内侧面与所述蝇眼型透镜13相正交的线上的两个角度θ₃₁、θ₃₂实施调整，使θ₁₂保持为一定的值。

当然，所述第一、第二反射镜30a、30b也可以由能够减小入射至所述蝇眼型透镜13处的光束入射角的球面镜构成。

图5为表示本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

如图5所示，本发明的这种双灯泡型曝光装置具有安放着涂覆感光材料的面板P的曝光面60，以及可以将光束照射至所述曝光面60处用的光学系统，所述的感光材料通过照射至所述曝光面60处的光束被曝光，进行硬化。

所述光学系统具有：配置在同一条线上的、相对于地面呈垂直方式设置并发射出光束用的第一、第二灯泡50a、50b，分别设置在所述第一、第二灯泡50a、50b处、用于按照将所述第一、第二灯泡50a、50b给出的光束照射至上侧处或下侧处的方式对反射至后方或侧方周围处的光束实施反射用的第一、第二椭圆型镜51a、51b，配置在由所述第一、第二灯泡50a、50b和第一、第二椭圆型镜51a、51b给出的光束路径上的、调整光学路径用的第一光路调整系统，将入射光束发散为均匀强度光束的蝇眼型透镜54，将由所述蝇眼型透镜54发散后的光束垂直反射至曝光面60处用的视准镜56，按照与所述蝇眼型透镜54正交方式配置、用于将各灯泡和椭圆型镜给出的光束反射至所述蝇眼型透镜54处的二角型反射镜52，以及配置在所述二角型反射镜52与蝇眼型透镜54之间、按照使所述椭圆型镜和灯泡给出的光束能够入射至所述蝇眼型透镜54处的方式对光束实施折曲的棱镜53等。

所述第一光路调整系统可以由曝光装置内部结构、按照将由所述灯泡和椭圆型镜给出的光束全反射至所述二角型反射镜52处的方式，配置在灯泡和二角型反射镜52之间的至少一个以上的全反射镜构成，在本实施例中这一全反射镜是由第一、第二反射镜70a、70b构成的。

所述第一、第二反射镜70a、70b可以由平面镜构成，而且所述第一、第二反射镜70a、70b可以将由所述第一、第二灯泡50a、50b和第一、第二椭圆型镜51a、51b发射出的光束照射至所述二角型反射镜52上的反射面处。

图6a为表示由本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置中的二角型反射镜发射出的光束路径的示意性构成图，图6b为表示由本发明第三实施例的双灯泡型曝光装置中的灯泡发射出的光束路径的示意性构成图。

如图6a所示，所述二角型反射镜52由其中一个边相互结合的两个反射镜构成，而且可以按照使通过所述二角型反射镜52入射至所述蝇眼型透镜54处的光束入射角度θ₁₃大于通过所述棱镜53入射至所述蝇眼型透镜54处的光束入射角度θ₂₃的方式实施配置。

即是，如果将通过所述二角型反射镜52反射并入射至所述蝇眼型透镜53处的光束入射角度取为θ₁₃，将通过所述棱镜53入射至蝇眼型透镜54处的光束入射角度取为θ₂₃，则它们之间满足下述的数学关系式3。

【数学关系式3】

θ₂₃＜θ₁₃

在此，所述角度θ₂₃应尽可能的小。即是，对于所述角度θ₂₃取最小值的场合，可以使所述二角型反射镜52产生的光损失最小，从而可以有效的确保光束照度。

正如图6b所示，通过所述二角型反射镜52入射至所述蝇眼型透镜54处的光束入射角度θ₁₃，可以按照使由所述灯泡50a、50b给出的光束与由所述椭圆型镜51a、51b给出的光束间的角度θ_r3的0.5倍以上的方式实施配置。

即是，由所述灯泡给出的光束和由所述椭圆型镜反射后的光束间的角度θ_r3，与通过所述二角型反射镜52入射至所述蝇眼型透镜54处的入射角度θ₁₃之间，满足下述的数学关系式4。

【数学关系式4】

θ₁₃＞1/2θ_r3

入射至所述蝇眼型透镜54处、由所述第一、第二灯泡50a、50b和所述第一、第二椭圆型镜51a、51b给出的光束，其差值应该为所述蝇眼型透镜54尺寸的1/2，而且在可能的条件下，最好同时入射至所述蝇眼型透镜54的中心处。而且在本发明第三实施例中，所述差值应该为所述蝇眼型透镜54的横向长度的1/2以下。

在所述蝇眼型透镜54与所述视准镜56之间，还可以配置有调整由所述蝇眼型透镜54给出的发散光束路径的第二光路调整系统，而且所述第二光路调整系统可以由配置在由所述蝇眼型透镜54给出的发散光束扩散路径上、能够将光束反射至所述视准镜56处的至少一个以上的全反射镜构成。

图7为表示本发明第四实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图。

如图7所示，本发明第四实施例的双灯泡型曝光装置具有：与地面垂直配置、能够向上发射出光束的第一、第二灯泡80a、80b，能够对所述第一、第二灯泡80a、80b给出的光束实施聚光的第一、第二椭圆型镜81a、81b，以及可以调整由所述第一、第二灯泡80a、80b和第一、第二椭圆型镜81a、81b给出的光束入射至二角型反射镜82的光束路径的、作为第一光路调整装置的第一、第二反射镜100a、100b等等。

由所述第一、第二灯泡80a、80b和第一、第二椭圆型镜81a、81b给出的光束，可以通过所述第一、第二反射镜100a、100b入射至所述二角型反射镜82处，而且所述二角型反射镜82与所述第三实施例中的类似部件相同，可以对入射至所述棱镜83处的光束实施反射并且将所述光束照射至面板90处。

而且，所述第一、第二灯泡80a、80b相对于地面呈垂直方式配置，并且为使发射出的光束一定入射到所述蝇眼型透镜84的长边方向，将构成所述蝇眼型透镜84的透镜组件的长边沿纵向方向实施设置。

图8是表示对图7中的一部分放大后的示意性平面构成图，它表示的是从上面观察棱镜83的一个实例用的示意性平面图。

对于这种场合可以与本发明第三实施例相同，由彼此相对地且与地面平行地设置的第一、第二灯泡80a、80b和第一、第二椭圆型镜81a、81b给出的光束，能够与二角型反射镜82呈45°入射并且可以通过所述蝇眼型透镜84垂直反射。在对通过所述二角型反射镜82入射的光束实施垂直反射时，可以使由所述二角型反射镜82产生的光损失为最小。而且，如果通过由所述棱镜83所述二角型反射镜82给出的光束入射至所述蝇眼型透镜84减少所述入射角度θ₂₄，将能够容易地确保光束照度。

图9a为表示本发明第五实施例的双灯泡型曝光装置的示意性构成图，图9b为表示本发明第五实施例的双灯泡型曝光装置中的灯泡发射出的光束路径的示意性构成图。

作为本发明第五实施例的双灯泡型曝光装置可以如图9a和图9b所示，在将所述第一、第二灯泡150a、150b配置在彼此接近位置处时，可能会由于第一、第二椭圆型镜151a、151b产生干涉区域，使照度下降，所以在本实施例中采用了对位于产生干涉区域的第一、第二椭圆型镜151a、151b的部分实施切断，随后再次结合而形成结合型椭圆型镜151，从而可以解决所述的出现干涉区域的问题。所述结合型椭圆型镜151可以对由分别与地面垂直方式配置着的第一、第二灯泡150a、150b给出的光束实施聚光，并且沿倾斜方向实施反射。

而且，在将由所述结合型椭圆型镜151的侧端给出的光束与由第一灯泡150a给出光束之间的角度取为θ₄₀时，即在所述第一椭圆型镜151a相对于所述第一灯泡150a朝向反射镜160的倾斜角度为θ₄₀时，还可以如图9b所示，从与光源110c不倾斜的椭圆型镜111c给出的光束角度θ_r5，与所述角度θ₄₀间满足下述的数学关系式5。

【数学关系式5】

θ₄₀≤1.5θ_r5

当所述角度θ₄₀过小时，所述第一第二反射镜151a、151b的区域会比较大，所以它们之间形成的干涉会产生光损失，因此应该对椭圆型镜实施切断所产生的光损失和朝向蝇眼型透镜实施入射的光束入射角度进行分析，适当的选择所述角度θ₄₀。

上面依据实施例和附图，对根据本发明构成的双灯泡型曝光装置进行了说明，然而本发明并不仅限于此，本领域的普通技术人员还可以进行各种各样的变形。

具有上述构成形式的本发明的双灯泡型曝光装置，由于通过使用与地面垂直配置的光源，对所述光源给出的光束实施聚光的椭圆型镜以及按照将由所述光源和椭圆型镜给出的光束引导至形成呈图案用的面板处的方式对光学路径实施调整用的二角型反射镜，可以不对光源实施倾斜设置，使所述光源给出的光束能够照射在所述面板处，从而可以确保良好照度，并且能够延长作为光源使用的超高压水银灯的使用寿命，因此能够通过降低照射在面板处形成呈图案用的光束的光源损失的方式，制作出大面积面板，另外，可以按照使面板上光束照射区域具有良好照度的方式，缩短平面显示装置制造工艺中实施曝光所需要的时间。

Claims (16)

1.一种双灯泡型曝光装置，其特征在于，包括：以蝇眼型透镜的面侧为中心相互对称配置并且可发射出相互平行的光束的两个灯泡单元；用于使所述分别被平行发射的光束转向而相向的各转向反射镜；用于使由所述转向反射镜转向的光束转向而向所述蝇眼型透镜的面发射的二角型反射镜；利用通过所述蝇眼型透镜的光束形成图案的感光材料涂敷的面板。

2.如权利要求1所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述二角型反射镜由两个其一个边相互结合的反射镜构成。

3.如权利要求1所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述灯泡单元由椭圆型镜以及灯泡构成。

4.如权利要求1所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，介由所述二角型反射镜入射至所述蝇眼型透镜处的光束入射角度是由所述灯泡给出的光束与由所述椭圆型镜给出的光束之间形成的角度的1.5倍以下。

5.如权利要求2所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述二角型反射镜由平面反射镜构成。

6.如权利要求2所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述二角型反射镜由球面反射镜构成。

7.如权利要求1所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，在所述二角型反射镜和蝇眼型透镜之间还具有棱镜。

8.如权利要求7所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，介由所述二角型反射镜入射至所述蝇眼型透镜处的光束入射角度大于通过所述棱镜入射至所述蝇眼型透镜的光束的入射角度。

9.如权利要求7所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，介由所述二角型反射镜入射至所述蝇眼型透镜处的光束入射角度大于由所述灯泡给出的光束与由所述椭圆型镜给出的光束之间形成的角度的0.5倍。

10.如权利要求7所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，从各灯泡介由所述二角型反射镜和棱镜入射至所述蝇眼型透镜处的光束中心差为所述蝇眼型透镜尺寸的1/2以下。

11.如权利要求1所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述转向反射镜配置在灯泡单元和二角型反射镜之间。

12.如权利要求11所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述转向反射镜由一个以上全反射镜构成。

13.如权利要求12所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，从所述全反射镜反射至所述二角型反射镜的光束的角度在0～45°的范围内。

14.如权利要求13所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述椭圆型镜朝向所述二角型反射镜倾斜配置。

15.如权利要求14所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，所述椭圆型镜接近配置，其接近部分的一端被切断而相互接合。

16.如权利要求15所述的双灯泡型曝光装置，其特征在于，由所述倾斜配置的椭圆型镜的结合部分反射而发射的光和由所述灯泡发射的光之间的角度是由不倾斜的所述椭圆型镜反射并发射的光束之间形成的角度的1.5倍以下。

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