DE102013206310A1

DE102013206310A1 - Optisches Modul zur Laserstrahlabtastung

Info

Publication number: DE102013206310A1
Application number: DE102013206310A
Authority: DE
Inventors: Pil-Kyu Kim; Gyoo-wan Han; Je-Kil Ryu; Tae-yong Kim; Seok-Hwan Kim; Sung-Gon Kim
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-11-21
Also published as: CN103424866A; KR20130128242A; US20130308174A1; TW201346331A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Modul (100) zur Ausstrahlung von Laserstrahlen (LB), die von einem optischen Emissionssystem emittiert werden, mit einer Spiegelhalterung (20), die um eine Drehwelle (30) rotieren kann. Zur Reduktion von Verschleiß aufgrund von Rundlauf und damit zur langfristigen Bereitstellung präziser Bewegungen der Spiegelhalterung (20) sieht die Erfindung vor, dass zumindest ein Gewichtselement (50) auf der Spiegelhalterung (20) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft ein optisches Modul zur Ausstrahlung von Laserstrahlen, die von einem optischen Emissionssystem emittiert werden, wobei das optische Modul einen Spiegel zur Ausstrahlung von Laserstrahlen, eine Spiegelhalterung, an der der Spiegel befestigt ist, und eine Drehwelle aufweist, die mit der Spiegelhalterung gekoppelt ist und ausgebildet ist, der Spiegelhalterung die Durchführung einer hin- und her verlaufenden Drehbewegung bezüglich der Drehwelle zu ermöglichen. Laserstrahlen können in verschiedenen Arbeitsgebieten eingesetzt werden. So kann zum Beispiel in einem Dünnfilmtransistor verwendetes Polysilizium durch ein Verfahren ausgebildet werden, bei dem Laserstrahlen eingesetzt werden. Weiterhin können Laserstrahlen in Vorrichtungen wie einem Laserstrahldrucker, einem Scanner oder einem Projektor eingesetzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Um die gewünschte Wirkung bei hoher Qualität zu erzielen, müssen Laserstrahlen präzise gelenkt und zum Beispiel ausgestrahlt werden. Weiterhin macht es die Schnellbearbeitung erforderlich, dass die Richtung der Laserstrahlen nicht nur präzise ist, sondern auch schnell geändert werden kann. Sich schnell bewegende Komponenten, wie etwa die Spiegelhalterung und die Drehwelle, verschleißen indes schnell. Der Verschleiß wiederum beeinträchtigt die Genauigkeit.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines optischen Moduls, das Laserstrahlen langfristig präzise ausstrahlen kann.
Auf das eingangs genannte optische Modul bezogen, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Gewichtselement auf der Spiegelhalterung zwischen der Drehwelle und einem Ende der Spiegelhalterung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich wie gewünscht durch die folgenden Ausführungsformen kombinieren und weiter verbessern, die in jedem Fall für sich genommen vorteilhaft sind.
Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform kann die Spiegelhalterung im Wesentlichen rechteckig sein und kann die Drehwelle in einer Mitte der Spiegelhalterung in einer Längsrichtung der Spiegelhalterung angeordnet sein. Durch die Anordnung der Drehwelle in einer Mitte der Spiegelhalterung verringert sich die mechanische Spannung, die durch das auf die Drehwelle und die Spiegelhalterung wirkende Drehmoment verursacht wird, und dadurch der Rundlauf.
Das Gewichtselement ist vorzugsweise zwischen der Drehwelle und einem linken oder rechten Seitenende der Spiegelhalterung angeordnet, um eine optimale Korrektur der Konzentrizität und/oder des Rundlaufs zu erreichen. Die Masse und/oder Position des Gewichtselements kann angepasst werden, um durch Ausgleichen der Spiegelhalterung den Rundlauf zumindest zu verringern.
Um weiterhin nicht nur Rundlauf, sondern auch das Drehmoment zu optimieren, kann das optische Modul zwei Gewichtselemente aufweisen, die auf der Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei die Drehwelle zwischen den Gewichtselementen angeordnet ist. Auch hier können Massen und Positionen der Gewichtselemente angepasst werden, um ein Ungleichgewicht zu kompensieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei Gewichtselemente als Mutter ausgebildet, die mittels Bolzen an der Spiegelhalterung befestigt sind. Mutter sind leicht verfügbar, billig, leicht zu montieren und können zum Ausgleichen der Spiegelhalterung ohne wesentlichen konstruktiven Aufwand verwendet werden.
Um einen regulierbaren Ausgleich bereitstellen zu können, können die zwei Gewichtselemente jeweils in einem Abstand zur Spiegelhalterung angeordnet sein, wobei sich die Abstände regulieren lassen. Zum Beispiel können die Mutter jeweils einen Abstand zur Spiegelhalterung aufweisen, wobei sich der Abstand zumindest einer Mutter zur Spiegelhalterung durch eine Veränderung der Position der jeweiligen Mutter auf dem Bolzen, zum Beispiel durch Schrauben der Mutter, regulieren lässt. Insbesondere wenn die Spiegelhalterung geneigt ist, lässt sich ein Ungleichgewicht leicht kompensieren, wenn sich die Position zumindest einer der Massen anpassen lässt.
Noch wirkungsvoller lässt sich das Gleichgewicht der Spiegelhalterung durch Verwendung von vier Gewichtselementen optimieren, die vorzugsweise auf der Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei jeweils zwei der vier Gewichtselemente auf einander gegenüberliegenden Seiten der Drehwelle angeordnet sind. Auch hier können die Massen und die Positionen von besonderen der Gewichtselemente ausgewählt werden, um durch Ausgleichen der Spiegelhalterung eine Verringerung der Konzentrizität und/oder des Rundlaufs zu erzielen.
Die Spiegelhalterung kann eine Innenhalterung und eine Außenhalterung aufweisen, wobei der Spiegel an der Innenhalterung befestigt ist und die Innenhalterung und das zumindest eine Gewichtselement an der Außenhalterung befestigt sind. Dadurch verbessert sich die Einsetzbarkeit der Spiegelhalterung, da die Außenhalterung für eine Verbindung mit der Drehwelle geeignet sein kann und die Innenhalterung zum Halten des Spiegels geeignet sein kann.
Das optische Modul kann ein Vibrationselement aufweisen, das bewegungsübertragend mit der Spiegelhalterung verbunden ist. Während des Betriebs kann das Vibrationselement die Spiegelhalterung schnell um die Drehwelle vor und zurück drehen, insbesondere, wenn die Spiegelhalterung durch das zumindest eine Gewichtselement ins Gleichgewicht gebracht ist, da ein im Gleichgewicht befindlicher Spiegel keine oder nur eine geringe Konzentrizität oder Rundlauf verursacht. Daher werden selbst, wenn der Spiegel während des Betriebs des optischen Moduls schnell hin und her gedreht wird, ungünstige Kräfte vermieden, wodurch Verschleiß verhindert wird und eine langfristig gute Qualität der Drehbewegung bereitgestellt wird.
Zur bewegungsübertragenden Verbindung zwischen dem Vibrationselement und der Spiegelhalterung kann das optische Modul eine Welle an einem Längsende der Spiegelhalterung aufweisen, wobei die Welle mit dem Vibrationselement gekoppelt ist. Eine solche Spiegelhalterung lässt sich leicht am Vibrationselement anbringen und mit diesem verbinden. Durch das zumindest eine Gewichtselement verursacht die Welle an einem Längsende der Spiegelhalterung keine oder nur geringfügige Konzentrizität, die durch Ungleichgewicht und/oder Rundlauf entsteht. Auch dadurch erreicht man eine langfristig gute Qualität der Bewegung. Das optische Modul zur Ausstrahlung von Laserstrahlen weist zum Beispiel die Spiegelhalterung auf, wobei die Drehwelle mit der Spiegelhalterung gekoppelt ist, das Vibrationselement mit einem Ende der Spiegelhalterung gekoppelt ist, so dass das Ende der Spiegelhalterung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in Vibration versetzt wird, wobei der Spiegel an der Spiegelhalterung befestigt ist und durch Durchführung einer hin- und her verlaufenden Drehbewegung mit der Spiegelhalterung bezüglich der Drehwelle Laserstrahlen ausstrahlt, und wobei das Gewichtselement in zumindest einer Position zwischen einer ersten Seite und einer zweiten Seite auf der Spiegelhalterung angeordnet ist, wobei es derart angeordnet ist, dass die Drehwelle dazwischen eingefügt ist, um Konzentrizität oder Rundlauf der Spiegelhalterung zu kompensieren.
Das Gewichtselement kann auf der ersten Seite auf der Spiegelhalterung angeordnet sein. Das optische Modul kann ein erstes und ein zweites Gewichtselement aufweisen, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite auf der Spiegelhalterung angeordnet sind. Das erste und das zweite Gewichtselement können unterschiedliche Massen aufweisen.
Bolzen können auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung befestigt sein, und die Gewichtselemente können als Mutter ausgebildet sein, die an den Bolzen befestigt sind. Das optische Modul kann ein drittes und ein viertes Gewichtselement aufweisen, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung angeordnet sind und unterschiedliche Massen aufweisen.
Das dritte und das vierte Gewichtselement können die gleiche Masse aufweisen, aber jeweils andere Positionen auf der Spiegelhalterung und z. B. Abstände zur Drehwelle aufweisen.
Die Gewichtselemente können entlang einer Breitenrichtung der Spiegelhalterung auf der ersten und/oder der zweiten Seite auf der Spiegelhalterung bereitgestellt werden.
Das optische Modul kann ein fünftes und ein sechstes Gewichtselement aufweisen, die verschiedene Abstände zum Spiegel und/oder zur Drehwelle aufweisen.
Das fünfte und das sechste Gewichtselement können unterschiedliche Massen aufweisen. Der Spiegel kann bezüglich einer Montagerichtung der Drehwelle geneigt sein.
Die Spiegelhalterung kann eine Innenhalterung, die den Spiegel befestigt und bezüglich der Montagerichtung der Drehwelle geneigt ist, und eine Außenhalterung aufweisen, die mit der Drehwelle und dem Vibrationselement gekoppelt ist, während sie Seiten der Innenhalterung mit Ausnahme einer Seite, an der der Spiegel befestigt ist, umgibt.
Die Außenhalterung kann eine obere Seite aufweisen, und die erste Seite und die zweite Seite auf der Spiegelhalterung können ein linksseitiges Ende und ein rechtsseitiges Ende der oberen Seite sein.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines optischen Moduls zur Ausstrahlung von Laserstrahlen nach einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Spiegelhalterung des optischen Moduls aus 1.
3 zeigt eine Querschnittdarstellung des optischen Moduls aus 1, die entlang der Linie I-I verläuft.
4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Beschreibung einer Funktion eines Spiegels im optischen Modul aus 1.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung und eines Gewichts aus 2.
6A zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung und des Gewichts aus 2.
6B zeigt die Gewichtselemente aus 6A in Draufsicht.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung und der Gewichtselemente aus 2.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben werden.
In den Figuren können Maße der klareren Darstellung wegen übertrieben dargestellt sein. Wenn ein Element als „auf” einem anderen Element befindlich beschrieben wird, kann es sich unmittelbar auf dem anderen Element befinden oder es können dazwischen befindliche Elemente vorhanden sein. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich immer auf gleiche Elemente.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines optischen Moduls zur Ausstrahlung von Laserstrahlen (nachfolgend optisches Modul genannt), während 2 eine perspektivische Darstellung einer Spiegelhalterung des optischen Moduls aus 1 zeigt und 3 eine Querschnittdarstellung des optischen Moduls aus 1 zeigt, die entlang der Linie I-I verläuft.
Gemäß 1 bis 3 weist ein optisches Modul 100 einen Spiegel 10 und eine Spiegelhalterung 20 auf, die den Spiegel 10 – z. B. fest – stützt. Das optische Modul 100 weist weiterhin eine Drehwelle 30, die in einem mittleren Bereich, z. B. in einer Mitte der Spiegelhalterung 20, mit der Spiegelhalterung 20 gekoppelt ist, und ein Vibrationselement 40 auf, das mit einem Ende der Spiegelhalterung 20 gekoppelt ist. Das optische Modul 100 weist zumindest ein Gewicht 50 (siehe 2) auf. Das Gewicht 50 kann durch Kompensation der Konzentrizität und/oder des Rundlaufs des Spiegels 10 das Drehgleichgewicht des Spiegels 10 aufrechterhalten, um z. B. die Gefahr einer Fehlausrichtung eines Laserstrahls bezüglich des Spiegels 10 zu verringern und/oder zu verhindern.
Der Spiegel 10 kann aus einem rechteckigen Spiegel ausgebildet sein, der eine vorbestimmte Länge und eine vorbestimmte Breite aufweist. Eine Längsrichtung des Spiegels 10 kann parallel mit einer horizontalen Richtung (d. h. der x-Achsenrichtung) sein und eine Breitenrichtung des Spiegels 10 kann parallel zu einer Höhenrichtung (d. h. der z-Achsenrichtung) sein.
Entlang der Breitenrichtung kann der Spiegel 10 in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Höhenrichtung (d. h. der z-Achsenrichtung) geneigt sein, so dass er auf ein (nicht gezeigtes) optischen Emissionssystem, das Laserstrahlen emittiert, und ein (nicht gezeigtes) Ziel der Ausstrahlung der Laserstrahlen ausgerichtet ist. In 3 wird der Neigungswinkel des Spiegels 10 bezüglich der Höhenrichtung (z-Achsenrichtung) als α bezeichnet. Zum Beispiel kann der Neigungswinkel bezüglich einer Vorderseite des Spiegels 10 und der z-Achsenrichtung gemessen werden.
Die Spiegelhalterung 20 kann eine am Spiegel 10 befestigte Innenhalterung 21 und eine Außenhalterung 22 aufweisen, die die Innenhalterung 21 umgibt. Die Außenhalterung 22 kann mit der Drehwelle 30 gekoppelt sein. Zudem kann das optische Modul 100 ein Gehäuse 60 aufweisen, das die Spiegelhalterung 20 umgibt.
Die Innenhalterung 21 kann über ein Kupplungselement, wie einen Steuerbolzen 23, einstückig mit der Außenhalterung 22 gekoppelt sein (siehe 3). Zudem ist die Innenhalterung 21 in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Höhenrichtung (d. h. der z-Achsenrichtung) derart geneigt, dass der Spiegel 10 den Neigungswinkel α aufweisen kann. Die Außenhalterung 22 kann derart ausgebildet sein, dass sie einen oberen, unteren und hinteren Abschnitt der Innenhalterung 21 umgibt.
Zwei Drehwellen 30 können bereitgestellt werden, von denen jede mit einer oberen Seite 221 und einer unteren Seite 222 der Außenhalterung 22, z. B. in einer Mitte der Spiegelhalterung 20, gekoppelt ist. Das Paar Drehwellen 300 ist in der gleichen Position entlang der Höhenrichtung (d. h., der z-Achsenrichtung) angeordnet. Die Drehwelle 30 kann aus einem drehbaren Kreuzrollenring oder Kugellager ausgebildet sein, bei dem ein Innenraum mit der Außenhalterung 22 gekoppelt ist und rotieren kann.
Das Vibrationselement 40 ist derart mit einen Ende der Spiegelhalterung 20 gekoppelt, dass es das Ende der Spiegelhalterung 20 in eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung (d. h., in eine Pfeilrichtung in 2) in Vibration versetzen kann. Dadurch führen die Spiegelhalterung 20 und der daran montierte Spiegel 10 eine hin und her verlaufende Drehbewegung bezüglich der Drehwelle 30 durch. In 2 gibt der Pfeil b-b eine Drehrichtung der Spiegelhalterung 20 an.
Das Vibrationselement 40 kann aus einer Maschine wie einem Motor oder einem Piezoantrieb ausgebildet sein. 1 und 2 zeigen beispielhaft, dass eine Welle 24 an einem Ende der Spiegelhalterung 20 bereitgestellt wird und ein Piezoantrieb 41, der die Welle 24 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in Vibration versetzt, mit der Welle 24 gekoppelt ist.
Alternativ kann die Spiegelhalterung 20 im Wesentlichen in Form eines rechteckigen Parallelepipeds ausgebildet sein, das sich in horizontaler Richtung (d. h., in x-Achsenrichtung) erstreckt. Zudem kann eine Vorderseite der Spiegelhalterung 20, an der der Spiegel 10 angebracht ist, als eine Schrägseite ausgebildet sein, so dass der Spiegel 10 einen Neigungswinkel α aufweist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede Konfiguration der Drehwelle 30 und des Vibrationselements 40, durch die sich entsprechende Funktionen durchführen lassen, auf das optische Modul 100 anwendbar. Zum Beispiel besteht die Funktion der Spiegelhalterung 20 in der Befestigung des Spiegels, während die Drehwelle 30 der Unterstützung der Drehbewegung der Spiegelhalterung 20 dient und die Funktion des Vibrationselements 40 darin besteht, das Ende der Spiegelhalterung 20 in Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in Schwingung zu versetzen.
4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Beschreibung einer Funktion des Spiegels im optischen Modul aus 1.
Gemäß 4 ist ein optisches Emissionssystem 70, das einen Laserstrahl LB emittiert, vor dem Spiegel 10 angeordnet. Das optische Emissionssystem 70 kann eine Lichtquelle, die den Laserstrahl LB emittiert, eine Vielzahl von Linsen, einen optischen Modulator und Ähnliches aufweisen. Die Vielzahl der Linsen und der optische Modulator können zur Steuerung eines Weges und einer Dichte des Laserstrahls LB dienen.
Während des Betriebs führt der Spiegel 10 durch das Vibrationselement 40 eine hin- und her verlaufende Drehbewegung innerhalb eines Ausstrahlwinkelbereichs β des Laserstrahls LB durch. Dadurch strahlt der Spiegel 10 den Laserstrahl LB durch Reflexion des erhaltenen Laserstrahls LB auf ein Substrat S. Das Substrat S kann ein Substrat sein, auf dem eine amorphe Siliziumschicht ausgebildet ist und kann durch einen Bildschirm ersetzt werden, der ein Bild durch Erhalt des Laserstrahls anzeigt.
Gemäß 2 können der Spiegel 10 und die Spiegelhalterung 20 während einer hin- und her verlaufenden Drehbewegung bei hoher Geschwindigkeit Konzentrizität oder Rundlauf ausgesetzt sein.
Zum Beispiel können der Spiegel 10 und die Spiegelhalterung 20, bedingt durch einen Arbeitsfehler beim Herstellungsverfahren des optischen Moduls 100, jeweils eine Abweichung beim linken und rechten Gewicht aufweisen. Zudem ändert sich der Massenmittelpunkt gemäß dem Neigungswinkel des Spiegels 10 und der Innenhalterung 21, so dass es zu Konzentrizität, Rundlauf und/oder einer Fehlausrichtung kommen kann. Weiterhin kann während der Rotation des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 bei hoher Geschwindigkeit Gieren und/oder Verdrehung auftreten, so dass laterale Enden des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 eventuell auf und ab geschüttelt werden.
Konzentrizität, Fehlausrichtung, Gieren, Verdrehen, Vibration, usw. des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 können das Drehgleichgewicht des Spiegels 10 stören. Das optische Modul 100 kann dementsprechend eine Kompensation bereitstellen, so dass sich die Gefahr eines gestörten Drehgleichgewichts verringert und die Vibration durch die Bereitstellung von zumindest einem Gewichtselement 50 in der Spiegelhalterung 20 unterdrückt wird. Auf diese Weise lässt sich das Drehgleichgewicht des Spiegels 10 aufrechterhalten.
Genauer, ist das Gewichtselement 50 zumindest auf einer ersten Seite oder einer zweiten Seite bezüglich der Spiegelhalterung 20 angeordnet. Das Gewichtselement 50 kann derart angeordnet sein, dass die Drehwelle 30 zwischen dem Gewichtselement 50 und einer benachbarten Seite der ersten Seite und der zweiten Seite angeordnet ist. Gemäß 2 können die erste Seite und die zweite Seite bezüglich der Spiegelhalterung 20 die Spiegelhalterung 20 sein, das heißt, dass ein linksseitiges Ende und ein rechtsseitiges Ende der oberen Seite der Außenhalterung 22 mit Regionen korrespondieren kann, in denen das Gewichtselement 50 angeordnet sein kann.
Basierend auf der Kompensation von zum Beispiel Konzentrizität oder eines Ungleichgewichts kann ein Gewichtselement 50 am linksseitigen Ende oder am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt sein. 2 zeigt beispielhaft, dass das Gewichtselement 50 am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt sein kann, die Position des Gewichtselements 50 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Masse und die Befestigungsposition des Gewichtselements 50 können entsprechend einem Grad der Konzentrizität des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 auf verschiedene Weise verändert werden.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung.
Gemäß 5 können zwei Gewichtselemente 51 und 52 jeweils am linksseitigen Ende und am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt sein. Dabei weisen das erste Gewichtselement 51, das am linksseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt ist, und das zweite Gewichtselement 52, das am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt ist, unterschiedliche Massen auf. Die Massendifferenz und die Befestigungspositionen des ersten und zweiten Gewichtselements 51 und 52 können entsprechend einem Grad z. B. der Konzentrizität oder des Ungleichgewichts des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 eingestellt sein.
6A zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung, während 6B die Ausführungsform aus 6A in Teildraufsicht zeigt.
Gemäß 6A und 6B weist die Spiegelhalterung 20 Bolzen 26, die am linksseitigen Ende und am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt sind, und Gewichtselemente 53 und 54 auf, die als an den Bolzen 26 befestigte Muttern ausgebildet sind. Die Bolzen 26 sind entlang einer Parallelrichtung mit einer oberen Seite der Außenhalterung 22 fest an der Außenhalterung 22 angebracht. Das dritte Gewichtselement 53, das am linksseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt ist, und das vierte Gewichtselement 54, das am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 befestigt ist, weisen unterschiedliche Massen auf.
Alternativ weisen das dritte Gewichtselement 53 und das vierte Gewichtselement 54 die gleiche Masse auf, wobei sich jedoch ein Abstand G1 zwischen dem dritten Gewichtselement 53 und der Spiegelhalterung 20 und ein Abstand G2 zwischen dem vierten Gewichtselement 54 und der Spiegelhalterung 20 voneinander unterscheiden können. Das dritte und vierte Gewichtselement 53 und 54 können durch Gewichtselemente, die unterschiedliche Massen aufweisen und die entsprechend dem Abstand zur Spiegelhalterung 20 an der Spiegelhalterung 20 anzubringen sind, ausgetauscht werden, so dass die Einflüsse des dritten und vierten Gewichtselements 53 und 54, die die gleiche Masse aufweisen, im Wesentlichen den Einflüssen von Gewichtselementen mit unterschiedlichen Massen entsprechen können.
6A und 6B zeigen beispielhaft, dass das dritte Gewichtselement 53 und das vierte Gewichtselement 54 die gleiche Masse aufweisen, während sie jeweils einen unterschiedlichen Abstand zur Spiegelhalterung 20 aufweisen. In 6B wird ein Abstand zwischen dem dritten Gewichtselement 53 und der Spiegelhalterung 20 als G1 bezeichnet, während ein Abstand zwischen der Spiegelhalterung 20 und dem vierten Gewichtselement 54 als G2 bezeichnet wird.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Spiegelhalterung aus 2. Gemäß 7 sind der Spiegel 10 und die Spiegelhalterung 20 in einem Winkel α bezüglich einer Höhenrichtung (d. h. der z-Achsenrichtung) geneigt, in der die Drehwelle 30 positioniert ist, so dass der Spiegel 10 und die Spiegelhalterung 20 während einer hin und her verlaufenden Drehbewegung mit hoher Geschwindigkeit zur Gänze in eine auf- und ab verlaufende Vibration versetzt werden können.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden Gewichtselemente 55 und 56 entlang einer Breitenrichtung (d. h., einer y-Achsenrichtung) der Spiegelhalterung 20 am linksseitigen Ende oder am rechtsseitigen Ende bereitgestellt. 7 zeigt beispielhaft, dass zwei Gewichtselemente 55 und 56 jeweils am linksseitigen Ende und am rechtsseitigen Ende der Spiegelhalterung 20 bereitgestellt werden, wobei die Zahl der Gewichtselemente 55 und 56 jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Die Gewichtselemente 55 und 56, die jeweils entlang der Breitenrichtung (y-Achsenrichtung) der Spiegelhalterung 20 bereitgestellt werden, weisen unterschiedliche Massen auf. Zum Beispiel weisen das fünfte Gewichtselement 55, das nahe am Spiegel 10 angeordnet ist, und das Gewichtselement 56, das vom Spiegel 10 entfernt angeordnet ist, unterschiedliche Massen auf. Die Massendifferenz und die Befestigungspositionen des fünften und sechsten Gewichtselements 55 und 56 können entsprechend z. B. einem Grad der Konzentrizität des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 auf verschiedene Weise verändert werden.
Gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel können das linksseitige Ende und das rechtsseitige Ende, an dem die Gewichtselemente 51, 52, 53, 54, 55 und 56 auf der Spiegelhalterung 20, jeweils derart angeordnet sein, dass sie einen gleichen Abstand bezüglich der Drehwelle 30 aufweisen.
Wie beschrieben, kann das optische Modul 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels der Gewichtselemente 50, 51, 52, 53, 54, 55 und 56 z. B. Konzentrizität, Ungleichgewicht und/oder Rundlauf des Spiegels 10 und der Spiegelhalterung 20 kompensieren. Somit kann das optische Modul 100 den Laserstrahl bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Drehgleichgewichts des Spiegels 10 exakt ausstrahlen. Das optische Modul 100 kann für eine Kristallisationsvorrichtung einer amorphen Siliziumschicht verwendet werden, wobei sich in diesem Fall die Produktqualität einer Polysiliziumschicht verbessern lässt.
Zusammenfassend und rückblickend bemerkt, sind Laserstrahlen unterschiedlich verwendbar. Zum Beispiel kann Polysilizium, das in einem Dünnfilmtransistor einer Flüssigkristallanzeige (LCD) oder einer organischen lichtemittierenden Dioden(OLED)-Anzeige verwendet wird, durch ein Glühverfahren mittels eines Lasers ausgebildet werden. Zudem lässt sich der Laserstrahl auch in anderen Vorrichtungstypen wie einem Laserstrahldrucker, einem Scanner und einem Projektor verwenden.
Ein optisches Modul zur Ausstrahlung eines Laserstrahls weist einen Spiegel und eine Spiegelhalterung auf. Der Spiegel erhält den von einer Lichtquelle emittierten Laserstrahl und strahlt den Laserstrahl aus, wobei die Spiegelhalterung den Spiegel stützt. Eine Drehwelle kann in einer Mitte oder an einem Ende der Spiegelhalterung bereitgestellt werden, während eine Vibrationsvorrichtung an einem gegenüberliegenden Ende der Spiegelhalterung bereitgestellt werden kann. Dabei fahrt der Spiegel eine hin- und her verlaufende Drehbewegung bezüglich der Drehwelle durch, während das Ende des Spiegels, das mit der Vibrationsvorrichtung verbunden ist, in Vibration versetzt wird.
Das optische Modul versetzt den Spiegel mittels einer mechanischen Vibrationsvorrichtung wie eines Motors oder eines Piezoantriebs in Vibration und strahlt den Laserstrahl mittels der Vibration des Spiegels aus. Dieses mechanische Verfahren kann indes zu Konzentrizität, zu Rundlauf und/oder einer Fehlausrichtung des Spiegels führen, wodurch sich das Drehgleichgewicht des Spiegels verschlechtern kann. Kann der Spiegel das Drehgleichgewicht nicht aufrechterhalten, so kann der Laserstrahl ohne Neuanordnung des Laserstrahls nicht exakt ausgestrahlt werden.
Die Erfindung betrifft ein optisches Modul zur Ausstrahlung eines Laserstrahls, das Konzentrizität, Rundlauf und/oder eine Fehlausrichtung eines Spiegels kompensieren kann. Weiterhin betreffen Ausführungsformen ein optisches Modul zur Ausstrahlung eines Laserstrahls, bei dem das Drehgleichgewicht eines Spiegels z. B. durch die Kompensation der Konzentrizität des Spiegels zur exakten Ausstrahlung des Laserstrahls, aufrechterhalten wird.
Zum Beispiel betreffen Ausführungsformen ein optisches Modul, das z. B. eine Konzentrizität des Spiegels und der Spiegelhalterung mittels eines Gewichtselements kompensieren kann. Somit kann das optische Modul durch Aufrechterhalten des Drehgleichgewichts des Spiegels den Laserstrahl exakt ausstrahlen. Das optische Modul kann für eine Kristallisationsvorrichtung einer amorphen Siliziumschicht verwendet werden, wobei sich in diesem Fall eine Produktqualität einer Polysiliziumschicht verbessern lässt.
Daher weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das optische Modul zur Ausstrahlung von Laserstrahlen Folgendes auf: eine Spiegelhalterung; eine Drehwelle, die mit einer Mitte der Spiegelhalterung gekoppelt ist; ein Vibrationselement, das mit einem Ende der Spiegelhalterung gekoppelt ist, wobei das Vibrationselement das Ende der Spiegelhalterung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in Vibration versetzt; einen an der Spiegelhalterung befestigten Spiegel, wobei der Spiegel Laserstrahlen ausstrahlt, indem er eine hin- und her verlaufende Drehbewegung mit der Spiegelhalterung bezüglich der Drehwelle durchführt; und ein Gewicht, das auf einer ersten Seite und/oder einer zweiten Seite der Spiegelhalterung angeordnet ist, wobei das Gewicht zwischen der Drehwelle und der ersten und/oder der zweiten Seite zur Kompensation der Konzentrizität des Spiegels angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gewicht auf der ersten Seite der Spiegelhalterung angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gewicht ein erstes Gewicht und ein zweites Gewicht auf, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei das erste Gewicht und das zweite Gewicht verschiedene Gewichte aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das optische Modul zur Ausstrahlung von Laserstrahlen weiterhin Bolzen auf, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung befestigt sind, wobei das Gewicht in Form von Mutter an den Bolzen befestigt ist.
Weiterhin kann das Gewicht ein drittes Gewicht und ein viertes Gewicht aufweisen, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei das dritte Gewicht und das vierte Gewicht verschiedene Gewichte aufweisen.
Weiterhin kann das Gewicht ein drittes Gewicht und ein viertes Gewicht aufweisen, die jeweils auf der ersten Seite und der zweiten Seite der Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei das dritte Gewicht und das vierte Gewicht ein gleiches Gewicht aufweisen und in verschiedenen Abständen zur Spiegelhalterung angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Gewicht als mehrere Gewichte entlang einer Breiterrichtung der Spiegelhalterung entlang der ersten Seite und/oder der zweiten Seite der Spiegelhalterung bereitgestellt.
Das Gewicht kann ein fünftes Gewicht und ein sechstes Gewicht aufweisen, die in verschiedenen Abständen zum Spiegel angeordnet sind, wobei das fünfte Gewicht und das sechste Gewicht unterschiedliche Gewichte aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spiegel bezüglich einer Montagerichtung der Drehwelle geneigt.
Weiterhin kann die Spiegelhalterung eine Innenhalterung, die den Spiegel befestigt und die bezüglich der Montagerichtung der Drehwelle geneigt ist, und eine Außenhalterung aufweisen, die mit der Drehwelle und dem Vibrationselement gekoppelt ist, wobei die Außenhalterung Seiten der Innenhalterung umgibt, deren Seiten eine Seite, an der der Spiegel befestigt ist, ausnehmen.
Weiterhin kann die Außenhalterung eine obere Seite aufweisen, wobei die erste Seite und die zweite Seite der Spiegelhalterung jeweils ein linksseitiges Ende und ein rechtsseitiges Ende der oberen Seite sind.

Claims

Optisches Modul (100) zur Ausstrahlung von Laserstrahlen (LB), die von einem optischen Emissionssystem (70) emittiert werden, wobei das optische Modul (100) einen Spiegel (10) zur Ausstrahlung von Laserstrahlen (LB), eine Spiegelhalterung (20), an der der Spiegel (10) befestigt ist, und eine Drehwelle (30) aufweist, die mit der Spiegelhalterung (20) gekoppelt ist und ausgebildet ist, der Spiegelhalterung (20) die Durchführung einer hin und her verlaufenden Drehbewegung bezüglich der Drehwelle (30) zu ermöglichen, gekennzeichnet durch zumindest ein Gewichtselement (50), das auf der Spiegelhalterung (20) zwischen der Drehwelle (30) und einem Ende der Spiegelhalterung (20) angeordnet ist.
Optisches Modul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelhalterung (20) im Wesentlichen rechteckig ist und die Drehwelle (30) in einer Mitte der Spiegelhalterung (20) in einer Längsrichtung der Spiegelhalterung (20) angeordnet ist.
Optisches Modul (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtselement (50) zwischen der Drehwelle (30) und einem linken oder einem rechten Seitenende der Spiegelhalterung (20) angeordnet ist.
Optisches Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gewichtselemente (51, 52) auf der Spiegelhalterung (20) angeordnet sind, wobei die Drehwelle (30) zwischen den Gewichtselementen (51, 52) angeordnet ist.
Optisches Modul (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gewichtselemente als Mutter (53, 54) ausgebildet sind, die durch Bolzen (26) an der Spiegelhalterung (20) befestigt sind.
Optisches Modul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gewichtselemente (53, 54) jeweils in einem Abstand (G1, G2) zur Spiegelhalterung angeordnet sind, wobei die Abstände regulierbar sind.
Optisches Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vier Gewichtselemente (55, 56) auf der Spiegelhalterung (20) angeordnet sind, wobei zwei der vier Gewichtselemente (55, 56) jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Drehwelle (30) angeordnet sind.
Optisches Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelhalterung (20) eine Innenhalterung (21) und eine Außenhalterung (22) aufweist, wobei der Spiegel (10) an der Innenhalterung (21) befestigt ist und die Innenhalterung (21) und das zumindest eine Gewichtselement (50) an der Außenhalterung (22) befestigt sind.
Optisches Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Modul (100) ein Vibrationselement (40) aufweist, das bewegungsübertragend mit der Spiegelhalterung (20) verbunden ist.
Optisches Modul (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Modul (100) eine Welle (24) an einem Längsende der Spiegelhalterung (20) aufweist, wobei die Welle (24) mit dem Vibrationselement (40) gekoppelt ist.