KR100437020B1

KR100437020B1 - 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치

Info

Publication number: KR100437020B1
Application number: KR10-2001-0060342A
Authority: KR
Inventors: 주원돈; 차상환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2004-06-23
Also published as: KR20030028289A

Abstract

본 발명은 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치에 관한 것으로써, 본 발명의 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치는 지면과 수직하게 배치되는 광원과, 상기 광원에서 조사되는 광을 집광하는 타원경과, 상기 광원 및 타원경에서 조사되는 광이 패턴을 형성하고자 하는 패널로 유도되도록 광의 경로를 조정하는 삿갓 미러를 사용함으로써 광원을 기울일 필요 없이 상기 광원에서 조사되는 광이 상기 패널로 조사되도록 하는 동시에 기울임 없이 높은 조도를 확보할 수 있어 광원으로 사용되는 초고압 수은램프의 수명이 연장되도록 하며, 패널에 광이 조사되는 조사영역이 고 조도를 가짐으로 평면 디스플레이 장치의 제조공정 중에 노광으로 인하여 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기울지 않은 광원을 가지는 노광장치{Exposer with a Non-Leaned Light Source}

본 발명은 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치에 관한 것으로서, 특히 감광재료가 도포된 패널에 빛을 조사하여 상기 패널에 패턴이 형성되도록 하는 노광장치에서 사용되는 노광램프의 수명을 연장시킬 수 있는 기울지 않은 광원을 가지는 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 것이 매우 중요하다.

일반적으로 노광장치에서 높은 조도를 확보하기 위해서는 높은 파워출력을 가지는 램프를 사용한다. 그러나 램프의 파워출력이 커짐에 따라 배치되는 램프의 간격이 점차 커지게 되며 그에 따라 상기 램프는 점광원으로써의 기능을 상실하게 된다는 문제점이 발생한다. 즉, 노광장치에서는 광원의 크기가 커짐에 따라 광의 손실이 커진다고 할 수 있다.

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 아이렌즈(1)를 통과한 광이 상기 패널(P)로 조사되도록 하는 제2, 3 미러(5,6)를 포함하여 구성된다.

그러나 상기한 종래 노광장치에서는 상기 광원으로 사용되는 초고압 수은램프를 기울여서 그 조사광이 적절한 조도를 가지고 상기 패널(P)로 조사되도록 하는데, 상기 초고압 수은램프의 특성상 상기 램프가 기울어지게 되면 그 수명이 단축되고 또한 높은 조도를 얻기 위하여 상기 램프를 일정 각도 이상 기울이게 되면 그 기능을 상실하게 된다.

또한, 상기한 종래 노광장치에 따라 상기 광원에서 조사하는 광이 상기 플라이 아이 렌즈로 입사되는 경우 그 입사각이 상기 타원경의 기울임으로 인하여 커지게 된다. 따라서, 상기 플라이 아이 렌즈를 통과하는 많은 양의 광이 조사 영역 밖으로 나가게 됨으로 광의 손실이 발생한다는 문제점이 있다.

종래 노광장치는 상기한 광 손실의 문제점을 해결하기 위하여 상기 제2,3 미러로 구면 미러를 사용하였으나, 종래 기술로는 상기한 광 손실의 문제점이 근본적으로 해결될 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 적어도 하나 이상의 광원에서 조사되는 광이 손실 없이 패턴을 형성하고자 하는 패널로 조사되는 동시에 상기 광원이 기울어지지 않게 배치되어 상기 광원의 수명이 연장되는 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 노광장치의 구성이 도시된 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 노광장치의 구성이 도시된 개략도,

도 3a, 3b는 도 2에서 조사되는 광의 경로를 도시한 도,

도 4는 도 2의 일부 구성요소를 도시한 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10a,10b : 제1, 2 광원 11a,11b : 제1,2 타원경

12 : 삿갓 미러 13 : 플라이 아이 렌즈

14a: 평면 미러 14b : 콜리메이트 수단

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 노광장치 특징에 따르면, 패턴을 형성하기 위하여 감광재료가 도포된 패널로 광을 조사하는 노광장치에 있어서, 상기 패널로 광이 조사되도록 복수개의 구형 렌즈 유닛이 종횡방향에 병렬 배치되어 이루어진 플라이 아이 렌즈(Fly Eye Lens)와, 상기 플라이 아이 렌즈로 광을 조사하는 적어도 하나 이상의 광원과, 상기 광원에서 조사되는 광이 집광되도록 상기 광원에 각각 설치되는 타원경과, 상기 광원에서 조사되는 광과 상기 타원경에서 집광되어 조사되는 광이 상기 플라이 아이 렌즈로 입사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 제1 경로 조정수단과, 상기 광원과 타원경에서 조사되는 광이 상기 제1 경로 조정수단으로 조사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 제2 경로 조정수단과, 상기 플라이 아이 렌즈를 통과한 광이 상기 패널에 조사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 적어도 하나 이상의 콜리메이트 수단을 포함하여 구성되며, 상기 광원은 지면과 수직하게 배치된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 노광장치의 제1 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 지면과 수직으로 배치된 제1,2 광원(10a,10b)과, 상기 제1,2 광원(10a,10b)의 주변에 각각 설치되어 상기 제1,2 광원(10a,10b)의 광을 집광하여 조사하는 제1,2타원경(11a,11b)과, 상기 제1,2 광원(10a,10b) 및 상기 제1,2 타원경(11a,11b)에서 조사되는 광의 경로를 조정하는 제1 경로 조정수단인 삿갓 미러(12)와, 상기 삿갓 미러(12)를 통해 반사된 광이 입사되면 상기 입사광이 효율적으로 패널(20)로 조사되도록 하는 플라이 아이 렌즈(13)와, 상기 플라이 아이 렌즈(13)를 통과한 광이 상기 패널(20)로 조사되도록 광의 경로를 조정하는 평면 미러(14a)와, 콜미네이트(Collimate) 수단인 콜미네이트 미러(14b)로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 노광장치는 상기 제1,2 광원(10a,10b) 및 상기 제1,2 타원경(11a,11b)에서 조사되는 광을 제1 경로 조정수단인 삿갓 미러(12)로 조사하는 제2 경로 조정수단인 제1, 2 미러(30a,30b)를 더 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 실시예에서 상기 제1, 2 미러(30a,30b)는 평면 미러이다. 또한, 상기 제1, 2 미러(30a,30b)는 상기 제1, 2 광원(10a,10b) 및 제1, 2 타원경(11a, 11b)에서 조사되는 광이 상기 삿갓 미러의 광 반사면으로 조사되도록 한다.

여기서, 상기 삿갓 미러(12)는 도 3a에 도시된 바와 같이 일변이 접합되는 2 장의 평면 미러(12a,12b)로 구성되는데, 여기서, 상기 삿갓 미러(12)를 통해 상기 플라이 아이 렌즈(13)로 입사되는 광의 입사각을 고 조도를 확보하기 위하여 가능한 작아야 한다. 따라서, 상기 삿갓 미러(12)를 통해 상기 플라이 아이 렌즈(13)로 입사되는 입사각(θ₁)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 광원에서 조사하는 광과 상기 타원경에서 조사하는 광 사이의 각도(θ_r)와 다음 제1 수학식을 만족하도록 배치된다.

θ₁≤1.5θ_r

여기서, 상기 플라이 아이 렌즈(13)는 종횡의 길이가 각각 a,b인 렌즈 유닛의 2차원 구조로 구성된다. 따라서, a와 b의 종횡비는 상기 패널에 광이 조사되는 조사영역의 종횡비와 유사하게 구성된다. 만일, 패널에 광을 조사하는 조사영역의 종횡 비가 16:9이면 상기 플라이 아이 렌즈(13)의 종횡비도 16:9와 유사한 값을 가진다. 그러므로, 상기 제1,2 광원(10a,10b)으로부터 상기 플라이 아이 렌즈(13)에 입사되는 광은 고 조도를 확보하기 위하여 항상 플라이 아이 렌즈(13)를 이루는 렌즈 유닛의 긴 길이 방향으로 입사되어야 한다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 플라이 아이 렌즈(13)의 렌즈 유닛의 긴변은 상기 제1,2 광원(10a,10b)의 배치와 그에 따라 입사되는 광이 렌즈 유닛의 긴 길이 방향으로 입사될 수 있도록 종·횡방향으로 놓이게 된다.

그 외에도, 본 발명에 따른 평면 미러(14a)는 상기 플라이 아이 렌즈(13)를 통과한 광이 상기 콜리메이트 미러(14b)로 향하도록 광의 경로를 조정하고, 상기 콜리메이트 미러(14b)는 평면 미러(14a)를 통해 입사된 광이 상기 패널(20)로 평행하게 조사되도록 구면형으로 이루어지며, 필요에 따라 그 갯수의 증감이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예에서 상기 제1, 2 경로 조정수단인 삿갓 미러(12)와 제1,2 미러(30a,30b) 및 플라이 아이 렌즈(13)를 위에서 바라본 일부 평면도이다.

여기서, 상기 삿갓 미러(12)를 통해 상기 플라이 아이 렌즈(13)로 입사되는 각(θ₁)은 상기 제1 실시예에서와 같이 상기 제1 수학식을 만족한다. 또한, 상기 삿갓 미러(12)를 통해 상기 플라이 아이 렌즈(13)로 입사하는 광의 중심축의 수직축과 상기 제1, 2 미러(30a,30b)에서 조사하는 광의 방향 사이의 각도(θ₂)는 다음 제2 수학식을 만족한다.

0≤θ₂<45°

상기의 수학식 2를 만족하는 제1, 2 미러(30a,30b)의 배치는 θ₂에 관계없이 θ₁가 유지되도록 한다. 따라서, 상기 삿갓 미러(12)의 광 반사과정에서 발생하는 광손실이 방지된다.

그 외에도, 본 발명에 따른 실시예에서는 경우에 따라 상기 제1 경로 조정수단은 상기 삿갓 미러를 평면 미러가 아닌 구면 미러로 대체할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치는 지면과 수직하게 배치되는 광원과, 상기 광원에서 조사되는 광을 집광하는 타원경과, 상기 광원 및 타원경에서 조사되는 광이 패턴을 형성하고자 하는 패널로 유도되도록 광의 경로를 조정하는 삿갓 미러를 사용함으로써 광원을 기울일 필요 없이 상기광원에서 조사되는 광이 상기 패널로 조사되도록 하는 동시에 기울임 없이 높은 조도를 확보할 수 있어 광원으로 사용되는 초고압 수은램프의 수명이 연장되도록 하며, 패널에 광이 조사되는 조사영역이 고 조도를 가짐으로 평면 디스플레이 장치의 제조공정 중에 노광으로 인하여 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

패턴을 형성하기 위하여 감광재료가 도포된 패널로 광을 조사하는 노광장치에 있어서,

상기 패널로 광이 조사되도록 복수개의 구형 렌즈 유닛이 종횡방향에 병렬 배치되어 이루어진 플라이 아이 렌즈(Fly Eye Lens)와; 상기 플라이 아이 렌즈로 광을 조사하는 적어도 하나 이상의 광원과; 상기 광원에서 조사되는 광이 집광되도록 상기 광원에 각각 설치되는 타원경과; 상기 광원에서 조사되는 광과 상기 타원경에서 집광되어 조사되는 광이 상기 플라이 아이 렌즈로 입사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 제1 경로 조정수단과; 상기 광원과 타원경에서 조사되는 광이 상기 제1 경로 조정수단으로 조사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 제2 경로 조정수단과; 상기 플라이 아이 렌즈를 통과한 광이 상기 패널에 조사되도록 상기 광의 경로를 조정하는 적어도 하나 이상의 콜리메이트 수단을 포함하여 구성되며,

상기 광원은 지면과 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 기울어지지 않은 광원을 가지는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 경로 조정수단은 볼록 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 지면과 수직한 광원을 가지는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 경로 조정수단은 삿갓 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 기울어지지 않은 광원을 가지는 노광장치.
제 3 항에 있어서,

상기 삿갓미러는 일변이 서로 접합된 2장의 평면 미러로 구성되며,

상기 삿갓 미러를 통해 상기 플라이 아이 렌즈로 입사되는 입사각(θ₁)은 상기 광원에서 조사하는 광과 상기 타원경에서 조사하는 광 사이의 각도(θ_r)와 다음 식을 만족하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기울지 않은 광원을 가지는 노광장치.

θ₁≤1.5θ_r
제 1 항에 있어서,

상기 제2 경로 조정수단을 상기 각 광원 및 타원경에서 조사되는 광이 상기 제1 경로 조정수단으로 동일한 입사각을 가지고 입사하도록 상기 각 광원 및 타원경에 대응되어 설치된 적어도 하나 이상의 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 기울어지지 않은 광원을 가지는 노광장치.
제 5 항에 있어서,

상기 미러는 상기 광원 및 상기 타원경에서 조사되는 광이 상기 제1 경로 조정수단의 광 반사면으로 입사되도록 배치되며,

상기 제1 경로 조정수단에서 조사되는 광의 중심축의 수직축과 상기 평면 미러에서 반사되는 광의 방향 사이의 각도(θ₂)는 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 기울어지지 않은 광원을 가지는 노광장치.

0≤θ₂<45°