JP5994091B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光対象物を露光する露光装置に関し、詳しくは、露光光源と接続端子とを基板に対して上下方向に積層して配置することにより、基板上に露光光源を密に配置することができる露光装置に関する。

従来より、基板上に複数の発光素子（露光光源）が二次元配列してなる発光素子アレイチップであって、該発光素子アレイチップの形状は、２つの長辺と２つの短辺を含み、各長辺と各短辺とが互いに鋭角または鈍角をなして構成される平行四辺形であり、一つの共通電極に接続されている複数の前記発光素子が、前記長辺の方向に複数列、かつ前記短辺の方向に複数列並ぶことで１つのセグメントが形成され、前記セグメントが前記長辺の方向に沿って複数並ぶことで１つのブロックが形成され、前記ブロックが前記長辺の方向に沿って複数並ぶことにより発光素子アレイが形成されており、互いに異なる前記セグメントに属する複数の前記発光素子同士を電気的に接続する配線を有し、前記配線には、ワイヤーボンディング用の電極パッド（接続端子）が形成されており、前記発光素子アレイチップの端部にある前記ブロックに対応する前記電極パッドは、前記発光素子アレイチップの形状を規定する前記長辺と前記短辺とが鋭角をなしている個所の該長辺の側に設けられている発光素子アレイチップを含んで構成された露光装置があった（例えば特許文献１参照）。このような構成により、前記露光装置は、発光素子アレイチップの形状を（長方形ではない）平行四辺形とすることにより得られる領域を十分に活用した実装が可能となり、高密度ＬＥＤアレイ光源を実現することができるものであった。

特開２００８−２２７４６７号公報

しかし、前記従来の露光装置においては、露光光源と接続端子とが同一基板上に基板と平行な方向に配置されていたため、基板上に配置することができる露光光源の数が接続端子の存在により制限されていた。このため、従来の露光装置は、露光光の強度や露光時間を変更しない限り、それ以上小型化するのが困難であった。

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、基板上に露光光源を密に配置することができる露光装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明による露光装置は、透明基板と、前記透明基板上に配置され、露光光を放射する露光光源と、前記露光光源を挟んで前記透明基板と反対側にて該透明基板に対して上下方向に積層して配置され、前記露光光源と電気的に接続する接続端子と、前記露光光源と前記接続端子との間に設けられ、前記接続端子の下面にその上面が接触し、前記露光光源の上面にその下面が接触して、前記露光光源と前記接続端子とを電気的に接続する駆動電極と、を含んで構成されたものである。

本発明による露光装置によれば、露光光源と電気的に接続する接続端子を、露光光源を挟んで透明基板と反対側にて該透明基板に対して上下方向に積層して配置し、前記露光光源と前記接続端子との間に設けられ前記露光光源と前記接続端子とを電気的に接続する駆動電極を、前記接続端子の下面にその上面が接触し、前記露光光源の上面にその下面が接触して設けることにより、前記露光光源と前記接続端子とを透明基板に対して上下方向に積層して配置することができる。したがって、透明基板上に配置することができる露光光源の数が接続端子の存在により制限されず、露光光源を密に配置することができる。

本発明による露光装置の実施形態を示す断面図である。 前記露光装置の透明基板上に形成された基本パターンを示すための、図１を下 方から見た説明図である。 前記基本パターンの前記透明基板上における配置を示す説明図である。 前記露光装置のマイクロレンズと前記露光光源との位置関係を示す平面図である。 前記露光光源の配置の実施例を示す平面図である。 前記露光光源の配置のＮが３の場合を示す平面図である。 前記露光光源の配置のＮが４の場合を示す平面図である。 前記露光光源の配置のＮが５の場合を示す平面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
この露光装置は、基板やフィルム等の露光対象物を搬送しながら露光するものであって、図１に示すように、透明基板１と、露光光源２と、接続端子３と、駆動電極４と、接地電極６と、を含んで構成されている。

透明基板１は、可視光線や紫外線等の光線に対して透明な基板であって、板状のサファイアにより形成されている。露光光源２から放射された露光光Ａは、この透明基板１を通って、露光対象物に照射される。

透明基板１上には、露光光源２が配置されている。露光光源２は、通電されて露光光Ａを放射する光源であって、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。露光光源２の平面視形状は、図２に示すように、略長方形（正方形を含む）に形成することができる。

図１に示すように、露光光源２を挟んで透明基板１と反対側には、接続端子３が透明基板１に対して上下方向に積層して配置されている。接続端子３は、露光光源２の発光（露光光Ａの放射）を制御する制御回路（図示省略）と露光光源２とを接続するための端子であり、複数の露光光源２と電気的に接続されている。接続端子３は半田等により形成することができ、例えば接続端子３として半田ボールを使用することができる。前記制御回路から入力された露光光源２の制御信号は、接続端子３を介して露光光源２に入力される。

露光光源２と接続端子３との間には、駆動電極４が設けられる。駆動電極４は、露光光源２と接続端子３とを電気的に接続する電極であり、例えばＬＥＤのＰ電極であってもよい。図１に示すように、駆動電極４の上面は接続端子３の下面と接触し、駆動電極４の下面は露光光源２の上面と接触している。接続端子３を介して入力された露光光源２の制御信号は、駆動電極４を介して露光光源２に伝達される。駆動電極４は、絶縁性の物質により形成された駆動電極基板５に埋め込まれており、駆動電極４と駆動電極基板５とは、駆動電極４の上面と駆動電極基板５の上面とが同一平面を形成するように一体に形成されている。これにより、駆動電極４上に容易に接続端子３を形成することができる。駆動電極基板５は、ガラス、プラスチック、サファイア等により形成することができるがこれに限られない。また、駆動電極基板５は、可視光に対して透明に形成されるのが好ましい。これにより、駆動電極基板５の上方から撮像手段（図示省略）により露光対象物を撮像し、露光位置をアライメントすることができる。

透明基板１上には、接地電極６が形成されている。接地電極６は、露光光源２を透明基板１上に配線された接地（ＧＮＤ）配線７（図２参照）に接続するための電極であり、例えばＬＥＤのＮ電極であってもよい。露光光源２に入力された制御信号は、接地電極６を介して接地配線７に伝達される。

図２は、図１に示す露光光源２の周辺部分を図１の下方から見た際の基本パターン８の平面図を示す。図２に示すように、透明基板１上には、基本パターン８が形成される。この基本パターン８は、露光光源２、接続端子３、駆動電極４、接地電極６及び接地配線７により形成されている。より詳細には、基本パターン８は、一直線上に所定間隔で配置された複数の露光光源２と、これら複数の露光光源２が接続された１つの接続端子３と、複数の露光光源２及び１つの接続端子３をそれぞれ接続する１つの駆動電極４と、複数の露光光源２がそれぞれ接続された複数の接地電極６と、複数の接地電極６がそれぞれ接続された複数の接地配線７と、により形成されている。既に説明したとおり、露光光源２と接続端子３とは透明基板１に対して上下方向に積層して配置されているため、図２において、接続端子３は露光光源２の背面に位置することとなる。１つの接続端子３と接続される露光光源２の数は任意に設定することが可能であり、１つとすることもできる。接続配線７は、複数の露光光源２の配列と略平行に配線されるのが好ましい。これにより、基本パターン８をコンパクトに形成することができる。

このように形成された基本パターン８は、図３に示すように、透明基板１上に複数配置される。基本パターン８は、それぞれの基本パターン８における露光光源２の配列が直線状になるように、図３の横方向に所定間隔で複数列配列される。また、基本パターン８は、図３の縦方向に複数行配列される。図３の上下に隣り合った基本パターン８は、上側の基本パターン８の下側の接続配線７と、下側の基本パターン８の上側の接続配線７とを共有する。これにより、接続配線７の本数を減らすことができる。

本発明による露光装置は、マイクロレンズ９をさらに含んで構成される。マイクロレンズ９は、露光光源２から放射された露光光Ａを露光対象物上に集光するレンズである。マイクロレンズ９は、１つのレンズにより、複数の光源からの露光光Ａを集光できるように複数の露光光源２に対して１つ配置される。すなわち、図４に示すように、マイクロレンズ９の集光可能領域１０内に、複数の露光光源２が配置される。なお、図４において、接地電極６及び接地配線７は省略されている。

本実施形態によれば、露光装置は、透明基板１と、透明基板１上に配置され、露光光Ａを放射する露光光源２と、露光光源２を挟んで透明基板１と反対側に積層して配置された接続端子３と、露光光源２と接続端子３とを電気的に接続する駆動電極４と、を含んで構成されるため、透明基板１上に配置することができる露光光源２の数が接続端子３の存在により制限されず、露光光源２を密に配置することができる。これにより、所定数の露光光源２を配置するために必要な透明基板１の面積が減少するため、露光光の強度や露光時間を変更することなく、露光装置を小型化することができる。

また本実施形態によれば、駆動電極４は、露光光源２と接続端子３との間に配置されるため、露光光源２の発光時に生じる熱を駆動電極４に放熱することができる。また、露光光源２から露光対象物と反対側、すなわち図１の上方に向かって放射された露光光Ａの少なくとも一部が、駆動電極４に反射されて露光対象物に照射されるため、露光光源２から放射される露光光Ａの使用効率を向上させることができる。

また本実施形態によれば、１つの接続端子３に対して、複数の露光光源２が電気的に接続されるため、必要な接続端子３の数を減少させ、露光装置を小型化することができる。

また本実施形態によれば、露光光源２から放射された露光光Ａを集光するマイクロレンズ９を含んで構成されるため、露光光Ａによる露光対象物の露光位置を正確に制御することができる。また、露光位置における露光強度を向上させることができる。

また本実施形態によれば、１つのマイクロレンズ９によって、複数の露光光源２から放射された露光光Ａを集光するため、必要なマイクロレンズ９の数を減少させ、これにより露光装置を小型化することができる。

また本実施形態によれば、透明基板１は、サファイアにより形成されるため、露光光源２としてのＬＥＤを容易に形成することができる。

なお、以上の説明では、透明基板１はサファイアにより形成され、露光光源２としてＬＥＤが使用されたが、本発明はこれに限られない。例えば、透明基板１は、サファイア又はガラスにより形成されてもよく、露光光源２としてＬＥＤ、レーザダイオード又は有機ＥＬが使用されてもよい。

次に、露光光源２の配置の実施例について、図５〜８を参照して詳細に説明する。
図５に示すように、露光光源２は、透明基板１上に（Ｎ＋１）行Ｎ列のマトリクスを形成するように配置される。このマトリクスは、露光対象物の搬送方向（図５の矢印方向）Ｂに対して垂直な方向に並べられた露光光源２の行Ｒと、搬送方向Ｂに対して所定の角度だけ傾いて並べられた露光光源２の列Ｃと、から構成される。なお、本明細書において、Ｎは２以上の整数を示す。

露光光源２の行Ｒは、Ｎ個の露光光源２から構成されており、それぞれの露光光源２は、露光光源２の幅Ｗの１／Ｎ（すなわちＷ／Ｎ）ずつ間隔をあけて配置されている。透明基板１上には、このように形成された行Ｒが、搬送方向Ｂに沿って（Ｎ＋１）行配列されている。それぞれの行Ｒは、所定間隔で平行に配列されており、例えば等間隔で配列されてもよい。

露光光源２の列Ｃは、（Ｎ＋１）個の露光光源２から構成されており、隣り合う露光光源２が搬送方向Ｂと垂直な方向に対して露光光源２の幅Ｗの１／Ｎ（すなわちＷ／Ｎ）ずつ一定方向にずらして配置されている。したがって、露光光源２の行Ｒが等間隔で配列されている場合、露光光源２の列Ｃは、搬送方向Ｂに対して所定の角度だけ傾いた直線上に配列される。透明基板１上には、このように形成された列Ｃが、搬送方向Ｂと垂直な方向にＮ列配列されている。それぞれの列Ｃの間隔は、露光光源２の行Ｒを構成する露光光源２の間隔に等しく、露光光源２の幅Ｗの１／Ｎである。

例えば、Ｎが３の場合、図６に示すように、露光光源２は４行３列のマトリクスを形成する。行Ｒを構成する露光光源２は露光光源２の幅Ｗの１／３ずつ間隔をあけて配置されている。そして、列Ｃを構成する露光光源２は搬送方向Ｂと垂直な方向に対して露光光源２の幅Ｗの１／３ずつ一定方向にずらして配置されている。

また、Ｎが４の場合、図７に示すように、露光光源２は５行４列のマトリクスを形成する。行Ｒを構成する露光光源２はＷ／４ずつ間隔をあけて配置されている。そして、列Ｃを構成する露光光源２は搬送方向Ｂと垂直な方向に対してＷ／４ずつ一定方向にずらして配置されている。

さらに、Ｎが５の場合、図８に示すように、露光光源２は６行５列のマトリクスを形成する。行Ｒを構成する露光光源２はＷ／５ずつ間隔をあけて配置されている。そして、列Ｃを構成する露光光源２は搬送方向Ｂと垂直な方向に対してＷ／５ずつ一定方向にずらして配置されている。

このような構成により、複数の露光光源２を透明基板１上に互いに絶縁しつつ配置することができるとともに、露光光源２の幅Ｗの１／Ｎの分解能で隙間なく露光対象物を露光することができる。すなわち、露光装置の分解能を１／Ｎピクセルとすることができる。

なお、本実施例において、Ｎが３，４，５の場合について説明したが、Ｎは２以上の整数であればよく、６以上の整数であってもよい。また、露光光源２の（Ｎ＋１）行Ｎ列のマトリクスを１つのユニットとして、当該ユニットを透明基板１上に複数配置してもよい。さらに、本実施例による露光光源２の配置は、本発明のような露光光源２と接続端子３とが積層して配置された露光装置に限られず、露光光源２と接続端子３とが同一基板上に基板と平行な方向に形成された露光装置に適用することもできる。

１…透明基板
２…露光光源
３…接続端子
４…駆動電極
５…駆動電極基板
６…接地電極
７…接地配線
８…基本パターン
９…マイクロレンズ
１０…集光可能領域
Ｒ…露光光源の行
Ｃ…露光光源の列

Claims (6)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上に配置され、露光光を放射する露光光源と、
   前記露光光源を挟んで前記透明基板と反対側にて該透明基板に対して上下方向に積層して配置され、前記露光光源と電気的に接続する接続端子と、
   前記露光光源と前記接続端子との間に設けられ、前記接続端子の下面にその上面が接触し、前記露光光源の上面にその下面が接触して、前記露光光源と前記接続端子とを電気的に接続する駆動電極と、
   を含んで構成されたことを特徴とする露光装置。
2. １つの前記接続端子に対して、複数の前記露光光源が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記露光光源から放射された露光光を集光するマイクロレンズをさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. １つの前記マイクロレンズによって、複数の前記露光光源から放射された露光光を集光することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記透明基板は、サファイアにより形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記露光光源は、発光ダイオード、レーザダイオード又は有機ＥＬから構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。