KR101633176B1 - 자외선 엘이디 모듈 및 이를 포함하는 자외선 노광장치 - Google Patents

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Abstract

자외선 엘이디 모듈이 개시된다. 일실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈은, 기판, 상기 기판에 실장되며 자외선을 방출하는 엘이디소자, 상기 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 성분들의 적어도 일부를 흡수하는 흡수체 및 상기 자외선의 성분들 중 상기 흡수체에 의해 흡수되지 않은 나머지 성분들이 입사되는 입사면과 상기 나머지 성분들이 전체적으로 상기 광축에 평행하게 출사되는 출사면을 포함하는 렌즈를 포함할 수 있다.

Description

자외선 엘이디 모듈 및 이를 포함하는 자외선 노광장치{UV LED MODULE AND UV EXPOSURE APPARATUS INCLUDING THE SAME}
이하의 설명은 자외선 엘이디 모듈 및 이를 포함하는 자외선 노광장치에 관한 것이다.
노광장치(exposure apparatus)는 특정 대상물에 빛을 방출(노광)하는 장치를 말한다. 노광장치는, 예를 들어, 기판에 특정 패턴을 인쇄하는데 사용될 수 있다. 또한, 노광장치는 접착수지, 도료 등 빛에 반응하여 경화되는 경화 대상물에 빛을 방출함으로써 상기 경화 대상물을 경화시킬 수도 있다.
일반적으로, 노광장치는 자외선(UV, ultra violet)을 방출하도록 구성되는 경우가 많다. 위의 첫 번째 예(패턴 인쇄)의 경우, 방출되는 빛의 파장이 짧을수록 패턴의 해상도가 높아질 수 있다. 따라서 상대적으로 파장이 상대적으로 짧은 자외선을 이용하여 고해상도의 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 위의 두 번째 예(경화)의 경우, 최근 자외선 경화 도료가 많이 사용되고 있는데, 이는 짧은 경화 시간, 무공해, 에너지 절감 등에 기인한다. 이러한 자외선 경화 도료는 자외선에 반응하여 경화되므로, 자외선을 방출하는 경화장치가 요구되는 것이다.
종래의 자외선 노광장치의 경우, 보통 수은 램프를 통해 자외선을 방출하였다. 그런데, 수은 램프는 수명이 짧고, 인체에 유해할 수 있으며, 안정성을 담보할 수 없는 문제가 있기 때문에 수은 램프는 점차 엘이디소자(LED, Light Emitting Diode)로 대체되고 있다. 엘이디소자는 수명이 길고, 출력이 높으며, 친환경적인 특징이 있다. 또한, 엘이디소자를 이용하면 장치 전체의 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 엘이디소자의 지향각(angle of beam spread)은 보통 120°전후로서 매우 큰 편이다. 따라서, 엘이디소자가 노광장치에 사용되는 경우, 위에서 언급한 장점이 있는 반면 노광품질이 저하된다는 문제가 발생될 수 있다. 구체적으로, 경화의 경우를 예로 들면, 높은 조도가 얻어지기 어렵기 때문에 경화 대상물을 경화시키는데 걸리는 시간이 길 수 있다. 이로 인해, 엘이디소자에서 발생되는 열의 양의 증가하고, 이는 다시 엘이디소자 자체를 포함하여 주변 구성에 각종 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 조도가 균일하지 않기 때문에 경화된 경화 대상물의 경도는 위치 별로 상이할 수 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래기술은 렌즈를 이용하여 엘이디소자에서 방출되는 빛의 지향각을 감소시킴으로써 최종적으로 방출되는 빛이 전체적으로 평행광 형태가 되도록 하고 있다.
그런데, 위와 같은 종래기술의 경우, 노광장치에서 방출되는 빛이 전체적으로 평행광 형태가 되도록 하기 위해 2차 렌즈 또는 콜리메이터 등 추가적인 광학 구성을 별도로 포함하고 있는바, 이로써 구성의 복잡화, 제작의 곤란성, 생산성 저하, 비용 상승 등의 문제점이 야기될 수 있고, 장치 전체의 소형화 및 경량화를 달성하기가 어려워질 수 있다.
공개특허공보 제10-2013-0118452호
여기에서 설명되는 실시예들은, 단일 렌즈만으로 엘이디소자에서 방출되는 자외선의 지향각을 감소시킴으로써 상기 자외선이 전체적으로 평행광 형태가 되도록 하는 자외선 엘이디 모듈 및 이를 포함하는 자외선 노광장치를 제공하기 위한 것이다.
일실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈은, 기판, 상기 기판에 실장되며 자외선을 방출하는 엘이디소자, 상기 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 성분들의 적어도 일부를 흡수하는 흡수체 및 상기 자외선의 성분들 중 상기 흡수체에 의해 흡수되지 않은 나머지 성분들이 입사되는 입사면과 상기 나머지 성분들이 전체적으로 상기 광축에 평행하게 출사되는 출사면을 포함하는 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나머지 성분들의 지향각은 상기 광축을 기준으로 ±2° 이하일 수 있다.
또한, 상기 입사면은 구면일 수 있고, 상기 출사면은 비구면일 수 있다.
또한, 상기 입사면은 상기 엘이디소자 측을 향하는 볼록면을 포함할 수 있고, 상기 출사면은 상기 나머지 성분들이 조사되는 대상 측을 향하는 볼록면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 입사면의 곡률반경은 10mm 내지 50mm일 수 있고, 상기 출사면의 곡률반경은 5mm 내지 20mm일 수 있으며, 상기 출사면은 하기 수학식에 의해 정의될 수 있다.
[수학식]
Figure 112014045490898-pat00001

여기서, z는 표면에 수직한 축에 평행한 표면의 sag이고, C는 최고점에서의 곡률로서 1/R(여기서, R은 곡률반경)로 정의되고, K는 코닉상수로서 -0.4 내지 -0.8일 수 있고, Ai는 비구면계수로서 A4는 8×10-7 내지 8×10-5, A6은 3×10-9 내지 3×10-7일 수 있으며, x는 출사면 상의 특정 위치에서의 좌표이다.
또한, 상기 렌즈는 평면 방향에서 바라보았을 때 사각형일 수 있고, 상기 렌즈의 가로길이, 세로길이 및 두께는 각각 10mm 내지 40mm일 수 있다.
또한, 상기 흡수체는, 상기 엘이디소자로부터 소정 거리 이격된 채 상기 엘이디소자를 둘러쌀 수 있고, 상기 엘이디소자 보다 상기 자외선의 방출 방향으로 더 돌출될 수 있다.
상기 엘이디소자는 복수로 마련되어 상기 기판에 행렬 형태로 실장될 수 있고, 상기 렌즈도 복수로 마련되어 각 렌즈는 상기 복수의 엘이디소자 각각에 대응될 수 있으며, 상기 흡수체는 상기 기판과 상기 렌즈 사이에 배치되고 소정 두께를 가지며 상기 복수의 엘이디소자 각각에 대응되는 지점들에 관통부가 형성된 판형 부재일 수 있다.
일실시예에 따른 자외선 노광장치는 상술한 바와 같은 자외선 엘이디 모듈을 포함할 수 있다.
여기에서 설명되는 실시예들에 따르면, 단일 렌즈만으로 엘이디소자에서 방출되는 자외선의 지향각을 감소시킴으로써 상기 자외선이 전체적으로 평행광 형태가 되도록 하는 자외선 엘이디 모듈 및 이를 포함하는 자외선 노광장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈을 전방에서 바라본 모습을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 자외선 엘이디 모듈의 측단면도.
도 3은 도 1의 자외선 엘이디 모듈을 후방에서 바라본 모습을 도시한 사시도.
도 4는 렌즈의 일 예를 도시한 도면.
도 5는 도 1의 자외선 엘이디 모듈에서 자외선의 성분들의 경로를 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 도 1의 자외선 엘이디 모듈에서 자외선이 방출되는 모습을 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)을 전방에서 바라본 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 상기 자외선 엘이디 모듈(100)의 측단면도이며, 도 3은 상기 자외선 엘이디 모듈(100)을 후방에서 바라본 사시도이다. 명확한 이해를 위하여 도 3에서는 기판(110) 및 엘이디소자(120)를 도시하지 않았다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)은 기판(110), 엘이디소자(120), 흡수체(130) 및 렌즈(140)를 포함할 수 있다. 도 2를 기준으로 상기 구성들의 위치 관계를 살펴보면, 일측에 기판(110)이 제공되고, 이러한 기판(110) 상에 엘이디소자(120)와 흡수체(130)가 제공될 수 있다. 후술하겠지만, 흡수체(130)는 관통부가 형성된 판형(planar) 부재일 수 있고, 엘이디소자(120)는 상기 관통부 내부에 배치될 수 있다. 이러한 흡수체(130) 상에는 렌즈(140)가 제공될 수 있다. 전체적으로 보았을 때, 자외선 엘이디 모듈(100)의 일측과 타측에는 각각 기판(110)과 렌즈(140)가 제공되고, 기판(110) 및 렌즈(140) 사이에 엘이디소자(120) 및 흡수체(130)가 제공될 수 있다.
기판(110)은 엘이디소자(120)가 실장되는 공간을 제공할 수 있다. 기판(110)의 크기는 실장되는 엘이디소자(120)의 크기 및 개수에 따라 가변적일 수 있다.
여기서, 기판(100)은 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 질화알루미늄(aluminum nitride), LTCC(low temperature co-fired ceramic) 등의 재질로 형성될 수 있으나, 기판(110)의 재질이 상술한 바에 따라 한정되는 것은 아니다.
한편, 도시하지는 않았으나, 기판(110) 상에는 전도성이 우수한 구리 또는 알루미늄을 포함하는 패턴 전극이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 패턴 전극은 엘이디소자(120)의 양극 및 음극에 대응될 수 있다.
엘이디소자(120)는 자외선을 방출할 수 있다. 사용환경에 따라 자외선 중에서도 특정 파장이 선택될 수 있다. 예를 들어, 엘이디소자(120)는 350nm 내지 410nm의 파장을 가지는 자외선을 방출할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 엘이디소자(120)는 복수일 수 있는데, 복수의 엘이디소자(120) 모두가 동일한 파장의 자외선을 방출할 수도 있고, 각 엘이디소자(120) 또는 각 군에 해당하는 엘이디소자(120)는 다른 엘이디소자(120) 또는 다른 군에 해당하는 엘이디소자(120)와는 다른 파장의 자외선을 방출할 수도 있다.
한편, 도시된 바와 같이, 엘이디소자(120)는 복수로 마련될 수 있고, 상기 복수의 엘이디소자(120)는 기판(110) 상에 행렬 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 기판(110)의 가로를 따라 20개, 세로를 따라 24개, 총 480개의 엘이디소자(120)가 기판(110) 상에 실장되었으나, 엘이디소자(120)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 사용환경에 따라 사용자가 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 그리고, 본 실시예의 경우처럼 복수의 엘이디소자(120)가 행렬 형태로 배치될 수도 있으나, 다른 변형예에서는 복수의 엘이디소자가 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)은 히트싱크 및/또는 냉각팬을 포함할 수 있다. 또는, 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)을 포함하는 노광장치는 상기 자외선 엘이디 모듈(100)에 인접 배치되는 히트싱크 및/또는 냉각팬을 포함할 수 있다. 이로써, 엘이디소자(120)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하여 엘이디소자(120) 및 자외선 엘이디 모듈(100) 전체의 온도를 일정 수준 이하로 유지할 수 있다. 예를 들어, 히트싱크는 기판(110)의 배면에 제공될 수 있고, 구리, 은, 알루미늄, 철, 니켈, 텅스텐, 세라믹 등을 포함하는 열전도성 소재로 이루어진 군에서 선택된 재질로 형성될 수 있다.
흡수체(130)는 엘이디소자(120)에서 방출된 자외선의 성분들 중 일부를 흡수할 수 있다. 더 구체적으로는, 흡수체(130)는 자외선의 성분들 중 광축(optic axis)으로부터 멀어지는 성분들의 적어도 일부를 흡수할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서 확인할 수 있듯이, 흡수체(130)는 전체적으로 소정 두께를 가지는 판형 부재일 수 있다. 이러한 판형의 흡수체(130)는 기판(110)과 렌즈(140) 사이에 배치될 수 있고, 흡수체(130)의 일면(도 2를 기준으로 좌측면)은 기판(110)에 접할 수 있다.
아울러, 흡수체(130)에는 복수의 관통부(135)가 형성될 수 있다. 복수의 관통부(135) 각각은 복수의 엘이디소자(120) 각각에 대응될 수 있다. 예를 들어, 기판(110) 상에 흡수체(130)가 제공된 후 흡수체(130)에 형성된 관통부(135)를 통해 엘이디소자(120)를 기판(110)에 실장할 수 있다. 또는, 기판(110)에 엘이디소자(120)를 실장한 후 흡수체(130)를 기판(110) 상에 제공할 수 있다. 어느 경우에나, 관통부(135)의 존재로 인해 흡수체(130)는 엘이디소자(120)가 방출하는 자외선의 성분들 모두를 차단하지는 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 흡수체(130)는 엘이디소자(120)가 방출한 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 성분들의 적어도 일부를 흡수할 수 있다. 이를 위해, 흡수체(130)가 기판(110)으로부터 자외선의 방출 방향으로 돌출되는 길이는 엘이디소자(120)가 기판(110)으로부터 자외선의 방출 방향으로 돌출되는 길이보다 클 수 있다. 그러한 상태에서, 흡수체(130)는 엘이디소자(120)와 소정 거리 이격된 채로 엘이디소자(120)를 둘러쌈으로써 엘이디소자(120)에서 방출되는 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 방향의 성분들 중 적어도 일부를 흡수할 수 있는 것이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 엘이디소자(120)는 관통부(135)의 중앙에 배치될 수 있고, 도 2를 기준으로 엘이디소자(120)와 흡수체(130)의 좌측면은 모두 기판(110)에 접할 수 있다. 이 때, 흡수체(130)의 우측면은 엘이디소자(120)의 우측면 보다 더 우측에 위치되도록 함으로써, 즉 흡수체(130)의 두께를 엘이디소자(120)의 두께보다 더 크게 함으로써, 흡수체(130)가 엘이디소자(120)를 둘러싸면서 엘이디소자(120) 보다 자외선 방출 방향으로 더 돌출되도록 할 수 있다. 따라서, 엘이디소자(120)에서 방출되어 우측으로 진행하는 자외선 성분들 중 일부는 렌즈(140)가 아닌 흡수체(130)에 도달할 수 있고, 흡수체(130)에 흡수될 수 있다.
흡수체(130)는 자외선을 흡수하기 위한 구성인바, 흡수체(130)는 자외선을 흡수하기 위한 구조를 가질 수 있고, 또는 자외선을 흡수하기 위한 재질로 형성될 수 있다. 흡수체(130)가 자외선을 흡수하기 위한 재질로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하면, 흡수체(130)의 표면에는 빛을 흡수하는 물질이 도포될 수 있는 것이다. 예를 들어, 블랙레진 등의 흑색 물질이 흡수체(130)의 표면(본 실시예의 경우에는 관통부(135)의 내측면)에 도포될 수 있고, 이러한 흑색 물질이 자외선을 흡수할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 흡수체(130)는 엘이디소자(120)로부터 소정 거리 이격된 채 엘이디소자(120)를 둘러쌀 수 있는데, 이 때 엘이디소자(120)를 사이에 두고 서로 대향하는 흡수체(130)의 제 1 면과 제 2 면 사이의 거리는 5mm 내지 20mm일 수 있다. 도 3을 참조하여 이를 설명하면, 관통부(135)의 네 개의 내측면 중 좌측면과 우측면 사이의 거리(d1), 그리고 관통부(135)의 네 개의 내측면 중 상면과 하면 사이의 거리(d2)는 모두 5mm 내지 20mm일 수 있다. 본 실시예에서, d1 및 d2는 모두 12mm로 구현되었다. 아울러, 흡수체(130)가 자외선의 방출 방향으로 돌출되는 길이 역시 5mm 내지 20mm일 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 돌출 길이는 판형 부재인 흡수체(130)의 두께(d3)일 수 있다. 흡수체(130)가 엘이디소자(120) 보다 자외선의 방출 방향으로 더 돌출되는 점은 전술한 바와 같다.
렌즈(140)는 엘이디소자(120)에서 방출된 자외선의 성분들 중 흡수체(130)에 의하여 흡수되지 않은 나머지 성분들을 굴절시켜 최종적으로는 광축에 평행하도록 할 수 있다. 하나의 엘이디소자(120) 당 하나의 렌즈(140)가 대응되므로, 본 실시예의 경우 렌즈(140) 역시 복수로 마련되어 행렬 형태로 배치될 수 있다. 또한, 렌즈(140)는 광 투과성 수지 재질로 형성될 수 있고, 그 예로 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴(acryl) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 렌즈(140)는 입사면(141)과 출사면(142)을 포함할 수 있다. 엘이디소자(120)에서 방출된 자외선 성분들 중 흡수체(130)에 의해 흡수되지 않은 나머지 성분들은 입사면(141)을 통해 렌즈(140)에 입사될 수 있다. 이들은 렌즈(140)를 통과하면서 최초보다는 광축으로부터 덜 급격하게 멀어지도록 굴절될 수 있고(즉, 광축과의 각도가 작아짐), 최종적으로는 출사면(142)을 통해 전체적으로 광축과 평행하게 출사될 수 있다. 본 실시예의 경우, 렌즈(140)를 통과하여 최종적으로 출사되는 자외선 성분들은 4°(광축을 기준으로 ±2°) 이하의 지향각을 가질 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 렌즈(140)를 더 자세하게 설명하기로 한다. 도 4는 렌즈(140)의 일 예를 도시한 도면이다.
입사면(141)은, 구면(sphere)일 수 있고, 엘이디소자(120) 측을 향하는 볼록면을 포함할 수 있으며, 곡률반경은 10mm 내지 50mm일 수 있다. 본 실시예의 경우, 입사면(141)의 곡률반경은 33.8mm로 구현되었다.
출사면(142)은, 비구면(asphere)일 수 있고, 출사되는 자외선 성분들이 조사되는 대상(예를 들어, 경화 대상물) 측을 향하는 볼록면을 포함할 수 있으며, 곡률반경은 5mm 내지 20mm일 수 있다. 본 실시예의 경우, 출사면(142)의 곡률반경은 11.4mm로 구현되었다.
비구면인 출사면(142)은 비구면식에 의해 정의될 수 있다. 비구면식은 다음과 같다.
[수학식1]
Figure 112014045490898-pat00002

여기서, z는 표면에 수직한 축에 평행한 표면의 sag이고, C는 최고점에서의 곡률로서 1/R(여기서, R은 곡률반경)로 정의되고, K는 코닉상수(conic constant), A_i는 비구면계수(aspherical coefficient), x는 출사면(141) 상의 특정 위치에서의 좌표이다.
본 실시예에 따른 렌즈(140)의 출사면(142)처럼, 출사되는 자외선 성분들이 전체적으로 평행광 형태를 가지도록 하기 위하여, 코닉상수인 K는 -0.4 내지 -0.8일 수 있고, 4차항 계수인 A4는 8×10-7 내지 8×10-5일 수 있으며, 6차항 계수인 A6은 3×10-9 내지 3×10-7일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 렌즈(140)는 평면 방향에서 내려다 보았을 때 전체적으로 사각형일 수 있다(도 1 참조). 그리고, 렌즈(140)의 가로길이, 세로길이 및 두께는 각각 10mm 내지 40mm일 수 있다. 도 4에서는 세로길이(l1)와 두께(l2)가 표시되었으며, 각각 20mm로 구현되었다. 렌즈(140)의 가로길이 역시 20mm일 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)에서 자외선의 성분들의 경로를 도시한 도면이다.
상술하였던 바와 같이, 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)은, 일측에 제공되는 기판(110), 타측에 제공되는 렌즈(140), 그리고 기판(110)과 렌즈(140) 사이에 제공되는 엘이디소자(120) 및 흡수체(130)를 포함할 수 있다. 엘이디소자(120)가 흡수체(130)에 의해 둘러싸이며, 흡수체(130)는 엘이디소자(120) 보다 자외선의 방출 방향으로 더 돌출된다는 점 역시 전술하였다.
엘이디소자(120)에서 방출되는 자외선의 성분들 중 광축을 따라 방출되는 성분은 렌즈(140)를 그대로 관통할 수 있다. 그러나 그 외의 성분들, 즉 광축으로부터 멀어지는 방향(도 5를 기준으로, 광축으로부터 상방 또는 하방)으로 방출되는 성분들은 노광품질의 향상을 위하여 광축과 평행하도록 만들어줄 필요가 있다. 우선, 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 방향으로 방출되는 성분들의 일부는 렌즈(140)의 입사면(141)이 아닌 흡수체(130)에 도달할 수 있고, 흡수체(130)는 이러한 성분들을 흡수하여 이들 성분들이 렌즈(140) 측으로 진행되지 못하도록 할 수 있다. 자외선의 성분들 중 상대적으로 바깥쪽으로 퍼지는 성분들이 흡수체(130)에 흡수될 수 있는 것이다. 다음으로, 자외선의 성분들 중 광축으로부터 멀어지는 방향으로 방출되는 성분들의 나머지, 즉 흡수체(130)에 의해 흡수되지 않은 나머지 성분들은 입사면(141)을 통해 렌즈(140)에 입사될 수 있다. 이 과정에서 이들 성분들은 최초보다는 광축으로부터 덜 급격하게 멀어지는 경로를 따라 진행될 수 있다. 최종적으로, 이들 성분이 출사면(142)을 통해 출사될 때에는 전체적으로 광축과 평행한 형태로 출사될 수 있다.
본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)의 경우, 위에서 설명한 바와 같은 단일 렌즈(140)를 통해 광축으로부터 멀어지는 방향으로 방출되는 자외선 성분들이 전체적으로 광축과 평행하게 출사되도록 하여 노광품질의 향상을 가져올 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 자외선 엘이디 모듈(100)에서 자외선이 방출되는 모습을 도시한 도면이다. 시뮬레이션을 통해 도 6 및 도 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 흡수체(130)의 관통부 내부에 배치된 각 엘이디소자(120)로부터 자외선이 방출되고, 방출된 성분들 중 일부(상대적으로 바깥쪽으로 퍼지는 성분들)는 흡수체(130)에 도달하여 흡수체(130)에 의해 흡수됨을 확인할 수 있다. 또한, 흡수체(130)에 의해 흡수되지 않은 자외선의 나머지 성분들은 렌즈(140)에 입사되고, 렌즈(140)로부터 출사될 때에는 전체적으로 광축과 평행한 형태를 가짐 역시 확인할 수 있었다. 그리고, 자외선 엘이디 모듈(100)에서 최종적으로 방출되는 자외선의 지향각은 4°(광축을 기준으로 ±2°) 이하임을 확인할 수 있었다.
한편, 일실시예에 따른 자외선 노광장치는 앞서 설명한 바와 같은 자외선 엘이디 모듈을 포함할 수 있다. 따라서 상기 자외선 노광장치를 기판 패턴 인쇄에 사용한다면 고해상도의 패턴을 구현할 수 있고, 상기 자외선 노광장치를 자외선 경화 도료 등의 경화 작업에 사용한다면 작업시간을 줄일 수 있고 균일한 경도를 얻을 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이고, 그와 같은 실시는 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 자외선 엘이디 모듈 110: 기판
120: 엘이디소자 130: 흡수체
140: 렌즈 141: 입사면
142: 출사면

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판에 실장되며, 자외선을 방출하는 엘이디소자;
    상기 엘이디소자로부터 소정 거리 이격된 채 상기 엘이디소자를 둘러싸며, 상기 엘이디소자 보다 자외선의 방출 방향으로 더 돌출되어 형성되고, 자외선을 흡수하는 재질로 형성되어 상기 자외선의 성분들 중 일부를 흡수하는 흡수체;
    상기 자외선의 성분들 중 상기 흡수체에 의해 흡수되지 않은 나머지 성분들이 입사되는 입사면과, 상기 나머지 성분들이 전체적으로 광축에 평행하게 출사되는 출사면을 포함하는 렌즈;를 포함하고,
    상기 엘이디소자는 복수로 마련되어 상기 기판에 행렬 형태로 실장되고,
    상기 렌즈도 복수로 마련되어 각 렌즈는 상기 복수의 엘이디소자 각각에 대응되고 평면 방향에서 바라보았을 때 사각형이며,
    상기 흡수체는 상기 기판과 렌즈 사이에 배치되고 소정 두께를 가지며 상기 복수의 엘이디소자 각각에 대응되는 지점들에 관통부가 형성된 판형 부재이고, 상기 흡수체에 도달한 자외선 성분들을 흡수하여 상기 렌즈 측으로 진행되지 못하도록 하고, 상기 흡수체에 도달하지 않은 자외선 성분들은 상기 입사면을 통해 상기 렌즈에 입사되는 것을 특징으로 하는 자외선 엘이디 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나머지 성분들의 지향각은 상기 광축을 기준으로 ±2° 이하인 자외선 엘이디 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사면은 구면이고, 상기 출사면은 비구면인 자외선 엘이디 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입사면은 상기 엘이디소자 측을 향하는 볼록면을 포함하고, 상기 출사면은 상기 나머지 성분들이 조사되는 대상 측을 향하는 볼록면을 포함하는 자외선 엘이디 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 입사면의 곡률반경은 10mm 내지 50mm이고, 상기 출사면의 곡률반경은 5mm 내지 20mm이며, 상기 출사면은 하기 수학식에 의해 정의되는 자외선 엘이디 모듈.
    [수학식]
    Figure 112014045490898-pat00003

    여기서, z는 표면에 수직한 축에 평행한 표면의 sag이고, C는 최고점에서의 곡률로서 1/R(여기서, R은 곡률반경)로 정의되고, K는 코닉상수로서 -0.4 내지 -0.8이고, Ai는 비구면계수로서 A4는 8×10-7 내지 8×10-5, A6은 3×10-9 내지 3×10-7이며, x는 출사면 상의 특정 위치에서의 좌표임.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 엘이디소자를 사이에 두고 서로 대향하는 상기 흡수체의 제 1 면과 제 2 면 사이의 거리 및 상기 흡수체가 상기 자외선의 방출 방향으로 돌출되는 길이는 각각 5mm 내지 20mm인 자외선 엘이디 모듈.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 자외선 엘이디 모듈을 포함하는 자외선 노광장치.
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