KR101634449B1 - 노광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴 형성시 사용되며, UV LED를 광원으로 사용하여 확산광을 최소화시키고 광 차폐율을 일정하게 유지함으로써 노광 효율과 노광 품질이 향상되도록 한 노광장치에 관한 것으로서,
기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지와 이격 배치되어 상기 스테이지에 광을 조사하는 광모듈과; 상기 스테이지 또는 광모듈을 제1방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하는 노광장치에 있어서, 상기 광모듈은, 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 연장 형성되며 일정 간격으로 배치된 UV LED가 구비된 광원부와, 상기 스테이지와 광원부 사이에 배치되어 상기 광원부에서 조사되는 광 중에서 확산광을 제거하도록 상기 스테이지를 향해 연장 형성되는 복수의 광통으로 이루어진 광정렬부재를 포함하고, 상기 광원부의 UV LED는 삼각형 또는 평행사변형 형상의 단면 형상을 갖는 각각의 광통에 1:1로 대응하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치{EXPOSURE DEVICE}

본 발명은 패턴 형성시 사용되는 노광장치에 관한 것으로서, 특히 UV LED를 광원으로 사용하여 확산광을 최소화시키고 광 차폐율을 일정하게 유지함으로써 노광 효율과 노광 품질이 향상되도록 한 노광장치에 관한 것이다.

터치패널(Touch Panel)은 사용자의 손가락 등의 물리적 접촉을 전기적 신호로 변환하는 입력장치로서, 각종 디스플레이 장치에 폭넓게 응용되고 있다.

이러한 터치패널은 동작원리에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분될 수 있으며, 최근에는 빠른 응답속도를 가진 정전용량 방식이 많이 채택되고 있다.

한편, 터치패널은 보통 투명전극에 센싱 패턴을 형성하는 방식으로 제작되며, 이 센싱 패턴은 노광 공정을 통해 액티브 영역에 형성된다. 또, 상기 센싱 패턴은 메탈 메쉬(Metal Mesh)의 형태로 형성되기도 하는데, 이 경우에는 수 ㎛단위의 미세 패턴 공정이 필요하다. 이와 관련하여, 마스크에 조사되는 광이 평행광인 경우 수 ㎛단위의 미세 패턴을 구현할 수 있다.

센싱 패턴의 형성을 위한 노광 공정에서 사용되는 통상의 노광장치는 복수의 렌즈를 이용하여 광원에서 조사된 광의 각도를 변환시켜 평행광이 되도록 하고 있으나, 렌즈의 한계로 인해 광이 실질적으로 평행광으로 변환되지 못하고 소정의 각도로 기울어져 마스크에 조사되고 있다. 이에 따라 종래의 렌즈형 노광장치로는 미세 패턴을 형성하기가 어려운 문제가 있다. 또한, 노광 영역이 대면적인 경우 충분한 광 조사면적을 확보하기가 어려운 다른 문제가 있다.

KR10-2011-0001889 A KR10-2011-0050168 A KR10-2011-0058501 A KR10-2014-0030527 A

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 균일한 광을 대면적에 조사할 수 있음은 물론 조사되는 평행광의 양이 증가하여 노광 효율이 향상된 노광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 UV LED를 통해 확산광을 최소화함과 UV LED를 각 광통에 1:1로 대응시켜 노광 효율을 향상시키고 광통의 구조를 개선하여 광 차폐율을 일정하게 유지시킴으로써 노광 품질이 향상되도록 한 노광장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지와 이격 배치되어 상기 스테이지에 광을 조사하는 광모듈과; 상기 스테이지 또는 광모듈을 제1방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하는 노광장치에 있어서,

상기 광모듈은, 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 연장 형성되며 일정 간격으로 배치된 UV LED가 구비된 광원부와, 상기 스테이지와 광원부 사이에 배치되어 상기 광원부에서 조사되는 광 중에서 확산광을 제거하도록 상기 스테이지를 향해 연장 형성되는 복수의 광통으로 이루어진 광정렬부재를 포함하고, 상기 광원부의 UV LED는 삼각형 또는 평행사변형 형상의 단면 형상을 갖는 각각의 광통에 1:1로 대응하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 노광장치에 따르면, 상기 광정렬부재는 일정 간격으로 이격되게 배치된 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 톱니 형상의 요철 플레이트가 배치되어 삼각 기둥 형태의 광통을 구성하되, 상기 요철 플레이트의 꼭짓점과 마주보는 제1플레이트 또는 제2플레이트를 수직하게 연결한 가상선이 상기 제1방향과 평행하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 노광장치에 따르면, 상기 광통은 1개의 밑변과 서로 길이가 동일한 2개의 측변을 포함하고, 2개의 측변이 이루는 내각의 크기가 5°∼ 60°인 이등변삼각형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 노광장치에 따르면, 상기 광통의 내벽에 광흡수층이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 노광장치에 따르면, 상기 광원부는 상기 광통에 각각 대응되는 UV LED가 구비되며 상기 제2방향으로 연장 형성된 LED바와, 상기 제2방향으로 연장 형성되어 상기 LED바를 잡아주는 홀더;를 포함하고, 상기 홀더는 UV LED에서 발생하는 열이 방출되도록 히트 싱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 노광장치에 따르면, 상기 홀더의 히트 싱크는 상기 제2방향을 따라 관통 형성되는 복수의 구멍으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광장치는 광원으로 자외선 램프 대신 UV LED를 사용하게 되므로 광의 확산각이 작아 반사경과 집광용 렌즈를 사용하지 않아도 되고 대부분의 광이 평행광으로 전환되어 노광 효율이 향상되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 노광장치에 따르면, 광통의 단면이 삼각형 또는 평행사변형 형상으로 형성되어 차폐되는 광량이 일정하므로 균일한 평행광이 조사되어 노광 품질이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 노광장치에 따르면, 광원부에 히트 싱크가 구비되어 광원이 과열되는 것이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 노광장치가 개략적으로 도시된 사시도.
도 2는 본 발명의 노광장치의 변형예가 도시된 사시도.
도 3은 본 발명의 요부인 광모듈의 개념도.
도 4는 본 발명의 요부인 UV LED의 작동 개념도.
도 5는 본 발명의 요부인 UV LED에 의한 노광 형태를 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 요부인 광통의 단면도.
도 7은 본 발명의 요부인 광통을 설명하기 위한 참고도.
도 8은 본 발명의 요부인 광모듈의 다른 예를 나타낸 개념도.
도 9는 도 8의 요부인 광통의 단면도.
도 10은 도 9의 광통을 설명하기 위한 참고도.
도 11은 도 6에 도시된 광통의 효과를 설명하기 위한 개념도.
도 12는 도 9에 도시된 광통의 효과를 설명하기 위한 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 노광장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 본 발명의 노광장치는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 대면적 기판(S)이 놓이는 스테이지(200)와; 상기 스테이지(200)와 이격 배치되고 마스크(M)를 사이에 두고 상기 스테이지(200)에 광을 조사하는 광모듈(100)과; 상기 스테이지(200) 또는 광모듈(100)을 제1방향(D, X축 방향)으로 이동시키는 구동부(300);를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 광모듈(100)은, 상기 제1방향(D)과 수직한 제2방향(Y축 방향)으로 연장 형성되며 일정 간격으로 배치된 UV LED(111')가 구비된 광원부(110)와, 상기 스테이지(200)와 광원부(110) 사이에 배치되어 상기 광원부(110)에서 조사되는 광 중에서 확산광을 제거하도록 상기 스테이지(200)를 향해 연장(Z축 방향) 형성되는 복수의 광통(141)으로 이루어진 광정렬부재(140)와, 상기 광통(141)을 통과한 광을 평행광으로 변화시키는 프레넬 렌즈(150)를 포함한다. 이때, 상기 광원부(110)의 UV LED(11')는 삼각형 형상의 단면 형상을 갖는 각각의 광통(141)에 1:1로 대응하도록 배치되어야 함은 당연하다. 그리고, 상기 프레넬 렌즈(150) 역시 상기 광통(141)에 1:1로 대응하도록 배치되는 것이 바람직하며, 상기 광통(141)의 하단에 상기 프레넬 렌즈(150)가 일체로 결합되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 광원부(110)는 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 상기 광통(141)에 각각 대응되는 UV LED(111')가 구비되며 상기 제2방향으로 연장 형성된 LED바(111)와, 상기 제2방향으로 연장 형성되어 상기 LED바(111)를 잡아주는 홀더(112);를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 홀더(112)는 UV LED(111')에서 발생하는 열이 방출되도록 히트 싱크를 구비하는 것이 바람직하고, 상기 홀더(112)의 히트 싱크는 상기 제2방향을 따라 관통 형성되는 복수의 구멍(113)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 UV LED(111')의 동작에 따라 발생한 열이 상기 홀더(112)에 형성된 구멍(113)으로 유동하는 공기에 의해 조기에 방출된다.

상기 UV LED(111')는 도 4와 같이, 광의 확산각이 대략 120°정도인 LED로서, 프레넬 렌즈의 초점거리(f)에 배치된다. 이에 따라 UV LED(111')의 빛이 프레넬 렌즈까지는 확산하다가 프레넬 렌즈에 의해 직각으로 꺾여 평행광으로 조사된다. 그리고, 상기 UV LED(111')는 면광원으로서 선광원으로 작용하는 기존의 자외선 램프와는 달리 반사부재를 필요로 하지 않는 장점이 있다.

한편, 상기 광통(141)의 내벽에는 광흡수층(143)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 광흡수층(143)은 광을 흡수하는 물질을 포함할 수 있다. 상기 광통(141)에 입사되는 광 중에서 광 경로(L1)와 소정 각도 이상의 각도를 갖는 광(L3)은 광흡수층(143)에 흡수되고, 광 경로(L1)와 소정 각도 이하의 각도를 갖는 광(L2)은 광통(141)의 내부 공간(142)을 통과한다. 따라서, 실질적으로 광 경로와 평행한 광만을 마스크(M)에 조사할 수 있다.

여기서, 광 경로(L1)란 광원(111)과 마스크(M) 사이의 가장 짧은 직선으로 정의할 수 있으며, 소정 각도는 상기 광통(141)의 면적 및 길이에 따라 조절될 수 있다. 즉, 상기 광통(141)의 면적이 좁게 형성되거나 길이가 길어질수록 각도가 작아지게 되어 출사광의 평행도가 증가한다. 하지만, 상기 광통(141)의 면적이 너무 좁거나 길이가 길어지면 출사되는 광량이 감소하게 되고 제조비용이 상승하므로, 그 폭과 길이를 적절하게 제어할 필요가 있다.

구체적으로, 상기 광통(141)은 상기 광원부(110)에서 방출된 산란광을 효과적으로 제거할 수 있도록 길이(L) 20∼100㎜, 폭(W) 20∼60㎜로 형성된다.

상기 광정렬부재(140)는 도 6 내지 7과 같이, 일정 간격으로 이격되게 배치된 제1플레이트(144a)와 제2플레이트(144b) 사이에 톱니 형상으로 형성된 요철 플레이트(145)가 배치되어 삼각 기둥 형태의 광통(141)을 구성하도록 할 수 있다. 이 경우 상기 요철 플레이트(145)의 꼭짓점과 마주보는 제1플레이트(144a) 또는 제2플레이트(144b)를 수직하게 연결한 가상선(V₁)이 상기 제1방향과 평행하도록 하여야 한다.

그리고, 상기 광통(141)은 1개의 밑변(F₁)과 서로 길이가 동일한 2개의 측변(F₂)(F₃)을 포함하고, 이들 2개의 측변(F₂)(F₃)이 이루는 내각(θ1)의 크기가 5°∼ 60°인 이등변삼각형 형상의 단면을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우 하나의 측변(F₂)과 밑변(F₁)이 이루는 내각인 제2각도(θ2)는 60°보다 크고 90°보다 작아지게 된다. 또, 상기 밑변(F₁)의 폭은 20 내지 60㎜인 것이 바람직하며, 대략 40㎜인 것이 더욱 바람직하다. 또, 상기 광통(141)은 정삼각형 형상의 단면을 갖더라도 무방하다.

한편, 상기 광정렬부재(140)는 도 8 내지 10과 같이, 평행사변형 형상의 광통(146)으로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 광정렬부재(140)는 일정 간격으로 이격되게 배치된 제1플레이트(147a)와 제2플레이트(147b) 사이에 일정 각도로 기울어진 복수 개의 서브 플레이트(148)가 배치되어 평행사변형 형상의 광통(146)을 구성하도록 하는 것이다. 이 경우 상기 광통(146)의 평행사변형 형상은 두 개의 수평면(F₅)과 두 개의 경사면(F₄)을 갖게 되는데, 어느 하나의 수평면(F₅)과 경사면(F₄)이 이루는 각도(θ3)는 45°인 경우, 나머지 하나의 수평면(F₅)과 경사면(F₄)이 이루는 각도(θ4)는 135°가 된다.

여기서, 상기 광통(141)(146)을 삼각형 또는 평행사변형 형상으로 형성하는 이유는, 광량을 일정하게 유지하기 위해서이다. 즉, 광통(141)(146)의 구조로 인해 일정 부분의 광이 차폐되더라도 균일한 광을 조사하도록 하는 것이다.

도 11을 참고하면, 삼각 형상의 광통(141)은 외곽부(요철 플레이트의 두께)에서 광을 차폐하게 되므로, 상기 요철 플레이트(145)의 두께를 최소화함으로써 광 차폐율을 최소화할 수 있다. 그러나, 소정의 강도를 유지하기 위해서 상기 요철 플레이트(145)가 최소한의 두께를 가져야 하므로, 일정부분 광을 차폐할 수밖에 없다. 하지만, 상기한 삼각 형상의 광통(141)이 적용될 경우, 광모듈(100)이 제1방향(D)으로 슬라이딩되더라도 상기 요철 플레이트(145)에 의해 차폐되는 면적(A1)은 항상 일정하게 유지된다. 따라서, 광이 조사되는 제1면적(a1+a2)은 이웃한 제2면적(a3)과 동일하므로 스테이지(200)에 균일한 광을 조사할 수 있게 된다.

또, 도 12과 같이 평행 사변형 형상의 광통(146) 역시 서브 플레이트(148)에 의해 차폐되는 면적(A2)이 항상 일정하므로 광이 조사되는 제1면적(a4)은 이웃한 제2면적(a5)과 동일하다. 따라서, 균일한 광을 조사할 수 있다. 이때, 이웃한 광통(146)의 꼭짓점(P₂)(P₃)을 연결한 가상선은 광모듈(100)이 이동하는 제1방향(D)과 평행할 수 있다.

하지만, 상기 광통(141)(146)의 외곽부를 제1방향(D)과 평행하게 배치하게 되면 외곽부에 대응하는 영역이 항상 차폐되는 문제가 발생하게 되고, 외곽부의 기울기가 동일하지 않거나 외곽부가 원형인 경우에는 광모듈의 진행 방향에 따라 조사되는 광량에 차이가 있게 된다. 그리고, 이러한 광량의 차이는 패턴이 불균일하게 형성되는 이유가 되므로, 상기 광통(141)(146)의 단면 형상이 삼각형 또는 평행사변형 형상이 되도록 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 노광장치는 구동부(300)에 의해 광모듈(100)이 제1방향으로 이동하면서 상기 광모듈(100)에서 조사된 평행광이 마스크(M)에 의해 선택적으로 기판(S)에 조사되도록 함으로써, 조사 영역과 비조사 영역 사이의 노광 차에 의해 상기 기판(S)에 전극패턴이 형성되도록 한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100...광모듈
110...광원부
111...LED 바
111'...UV LED
112...홀더
113...구멍
140...광정렬부재
141....광통
142...내부 공간
143...광흡수층
144a, 114b...플레이트
145...요철 플레이트
146....광통
144147a, 147b...플레이트
148...서브 플레이트
150...프레넬 렌즈
200...스테이지
300...구동부
S...대면적 기판
M...마스크

Claims (6)

1. 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지와 이격 배치되어 상기 스테이지에 광을 조사하는 광모듈과; 상기 스테이지 또는 광모듈을 제1방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하는 노광장치에 있어서,
   상기 광모듈은, 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 연장 형성되며 일정 간격으로 배치된 UV LED가 구비된 광원부와, 상기 스테이지와 광원부 사이에 배치되어 상기 광원부에서 조사되는 광 중에서 확산광을 제거하도록 상기 스테이지를 향해 연장 형성되는 복수의 광통으로 이루어진 광정렬부재를 포함하고,
   상기 광원부의 UV LED는 삼각형 또는 평행사변형 형상의 단면 형상을 갖는 각각의 광통에 1:1로 대응하도록 배치되며,
   상기 광정렬부재는, 제1방향으로 이동시 균일한 광이 상기 스테이지에 조사되도록,
   일정 간격으로 이격되게 배치된 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 톱니 형상의 요철 플레이트가 배치되어 1개의 밑변과 서로 길이가 동일한 2개의 측변을 포함하고, 2개의 측변이 이루는 내각의 크기가 5°~ 60°인 이등변삼각형 형상의 단면을 가지며, 상기 요철 플레이트의 꼭짓점과 마주보는 제1플레이트 또는 제2플레이트를 수직하게 연결한 가상선이 광모듈이 이동하는 제1방향과 평행하도록 한 삼각 기둥 형태의 광통을 구성하거나,
   일정 간격으로 이격되게 배치된 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 일정 각도로 기울어진 복수 개의 서브 플레이트가 배치되어 평행사변형 형상의 단면을 가지며, 이웃한 광통의 꼭짓점을 연결한 가상선이 광모듈이 이동하는 제1방향과 평행하도록 한 사각 기둥 형태의 광통을 구성하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 광통의 내벽에 광흡수층이 형성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 광원부는 상기 광통에 각각 대응되는 UV LED가 구비되며 상기 제2방향으로 연장 형성된 LED바와, 상기 제2방향으로 연장 형성되어 상기 LED바를 잡아주는 홀더;를 포함하고,
   상기 홀더는 UV LED에서 발생하는 열이 방출되도록 히트 싱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 홀더의 히트 싱크는 상기 제2방향을 따라 관통 형성되는 복수의 구멍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광장치.

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