KR102180963B1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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KR102180963B1
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Abstract

광 조사 장치는 광원, 제1 반사경, 및 제2 반사경을 포함한다. 상기 광원은 서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판 사이에 제공되며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 각각 제1 광 및 제2 광을 제공한다. 상기 제1 반사경은 상기 광원을 사이에 두고 상기 제1 기판에 대향하여 배치되며, 상기 제2 반사경은 상기 광원을 사이에 두고 상기 제2 기판에 대향하여 배치된다.

Description

광 조사 장치{APPARATUS FOR LIGHT IRRADIATION}
본 발명의 광 조사 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 표시 장치의 제조 시 사용되는 광 조사 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 전기장을 생성하는 전극을 가지고 있는 두 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 두 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다. 상기 액정 표시 장치는 상기 액정 분자들을 특정 방향으로 선경사시키는 배향막을 포함한다.
상기 액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 다단계의 공정이 필요하다. 예를 들어 특히, 상기 배향막에 방향성을 부여하는 경우나, 포토리소그래피를 이용하여 박막을 패터닝하는 공정은 기판 상에 광을 조사하는 노광 단계를 포함한다.
본 발명의 목적은 기판 상에 효율적으로 광을 조사할 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 표시 장치의 제조시 사용되는 광 조사 장치를 제공하는 데 있으며, 상세하게는 기판 상에 배향막을 형성할 때 상기 배향막에 단시간 동안 광을 효율적으로 조사할 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 광원, 제1 반사경, 및 제2 반사경을 포함한다. 상기 광원은 서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판 사이에 제공되며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 각각 제1 광 및 제2 광을 제공한다. 상기 제1 반사경은 상기 광원을 사이에 두고 상기 제1 기판에 대향하여 배치되며, 상기 제2 반사경은 상기 광원을 사이에 두고 상기 제2 기판에 대향하여 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사경 및 상기 제2 반사경 중 적어도 하나는 그 단면이 타원의 일부인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사경의 단면은 제1 타원의 일부에 해당할 수 있으며, 상기 제2 반사경의 단면은 제2 타원의 일부에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경의 단면은 상기 광원을 지나는 선 중 하나와 선대칭일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사경은 상기 광원과 상기 제2 기판 사이에 상기 제2 광이 진행되도록 제1 반사경의 일부가 제거된 제1 개구를 가지며, 상기 제2 반사경은 상기 광원과 상기 제1 기판 사이에 상기 제1 광이 진행되도록 상기 제2 반사경의 일부가 제거된 제2 개구를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 타원의 초점들 중 하나와 상기 제2 타원의 초점들 중 하나는 일치하며 상기 광원은 상기 제1 타원과 상기 제2 타원의 일치된 초점 상에 또는 그 근처에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 제1 타원의 나머지 초점 중 하나 상에 또는 그 근처에 제공되며, 상기 제2 기판은 상기 제2 타원의 나머지 초점 중 하나 상에 또는 그 근처에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 장치는 상기 제1 기판과 상기 광원 사이에 제공되는 제1 광학 플레이트와, 상기 제2 기판과 상기 광원 사이에 제공되는 제2 광학 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학 플레이트 및 상기 제2 광학 플레이트는 각각 편광자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학 플레이트 및 상기 제2 광학 플레이트는 각각 상기 편광자의 일측에 제공된 대역 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 자외선일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 편광된 광일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판은 및 상기 제2 기판은 각각 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 제공된 배향막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 지면과 수직하게 배치될 수 있으며, 상기 광원과 상기 제1 및 제2 기판 중 일측이 이동가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 조사 장치에서의 광원의 유효 조사 영역이 기존 광 조사 장치에서의 광원의 유효 조사 영역보다 증가하였으며, 이에 따라 기존 광 조사 장치 대비 광 효율이 현저하게 증가하였다.
이에 더해, 본 발명의 광 조사 장치를 이용하여 기판을 노광하는 경우, 광원의 양측에서 동시에 기판의 노광이 가능하므로 노광 처리 매수가 현저하게 증가함과 동시에 제조 시간이 현저하게 감소한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 광 조사 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 3은 기존 광 조사 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 광 조사 장치의 일부를 도시한 단면도이다. 도 2는 지면과 평행한 면으로 잘랐을 때의 단면도이며, 설명의 편의를 위해 일부 구성요소가 생략되었다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 광을 출사하는 광원(LS)과 상기 광을 반사하여 기판로 상기 광을 진행시키는 반사경을 포함할 수 있다. 상기 광 조사 장치는 상기 광원(LS)와 상기 기판 사이에 상기 광의 일부를 필터링하는 광학 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 광원(LS)의 양측에는 한 쌍의 기판이 서로 대향하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상기 서로 마주보는 두 기판 상에 광을 조사한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 표시 장치의 제조 단계 중 광의 조사가 필요한 단계에 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는, 특히 액정 표시 장치의 제조 단계 중 배향막 형성시에 자외선 조사 장치로서 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 용도는 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 상에 광을 조사하는 단계에 해당되는 것이라면 족하며 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 포토리소그래피를 이용하여 특정 구성 요소를 패터닝하는 경우, 노광 공정에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 사용될 수 있다. 또한, 표시 장치 이외의 다른 장치를 제조 시에도 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 광 조사 장치로부터 광을 조사받는 피조사 기판은 일반적으로는 표시 장치에 사용되는 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 액정 표시 장치의 배향막 형성시에 사용되는 것을 일 예로서 설명한다.
상기 기판은 액정 표시 장치에 사용되는 기판으로서, 지지대 상에 배치될 수 있다. 상기 지지대는 생략 가능하다. 상기 기판은 한 쌍으로 제공될 수 있는 바, 이하, 설명의 편의를 위해 상기 광원(LS)을 중심으로 일측에 위치하는 기판을 제1 기판(SUB1), 타측에 위치하는 기판을 제2 기판(SUB2)이라고 지칭하며, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)을 지지하는 지지대를 각각 제1 지지대(ST1) 및 제2 지지대(ST2)로 지칭한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지면을 기준으로 상기 지면과 평행한 평면을 이루는 두 방향을 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2), 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)과 각각 수직하며 상기 지면과 멀어지는 방향을 제3 방향(D3)이라 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1)과 그 상면 상에 형성된 제1 배향막(ALN1)을 포함한다. 상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2)과 그 상면상에 형성된 제2 배향막(ALN1)을 포함한다. 상기 제1 배향막(ALN1)과 상기 제2 배향막(ALN1)은 서로 대향한다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성된 배선, 박막 트랜지스터, 전극 등의 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖는 직사각 형상을 갖는다. 그러나, 상기 상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)의 형상은 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다른 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 다각형, 예를 들어, 일반 사각형, 직사각형, 평행사변형, 등의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 각 다각형의 일부, 예를 들어, 가장자리가 곡선으로 이루어질 수도 있다. 또는 상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 불규칙한 모양을 가질 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(BS1) 및 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 사용되는 용처에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 배향막(ALN1) 및 상기 제2 배향막(ALN1)은 각각 감광성 고분자를 포함한다. 상기 감광성 고분자는 광 조사시 이량체화 반응(dimerization reaction), 시스-트랜스 이성질화 반응(cis-trans isomerization), 또는 광 분해 반응(light-decomposition reaction)을 하는 화합물로서, 상기 광이 조사된 방향이나 편광 방향에 따라 방향성이 부여될 수 있다. 상기 제1 배향막(ALN1) 및 상기 제2 배향막(ALN1)은, 액정 분자들을 포함하는 액정층과 접촉 시, 상기 상기 제1 배향막(ALN1) 및 상기 제2 배향막(ALN1) 근처의 액정분자들을 상기 제1 배향막(ALN1) 및 상기 제2 배향막(ALN1)의 방향성에 따라 특정 방향으로 프리틸트시킨다.
여기서, 상기 "배향막"이라는 용어는 피조사 후 특정 방향으로의 방향성을 갖는 고분자막을 지칭하나, 본 발명에서는 광 조사 이전의, 특정 방향으로의 방향성이 없는 고분자 막도 배향막이라고 칭한다.
상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)은 서로 동일한 구조를 기판일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다른 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 베이스 기판(BS1)과 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판일 수 있다. 또한 상기 제1 배향막(ALN1)과 상기 제2 배향막(ALN1)은 각각 포함된 고분자의 종류가 각각 다를 수 있다.
상기 지지대는 상기 기판을 지지하고 상기 기판의 반송을 용이하게 하기 위한 것으로, 상기 제1 기판(SUB1)을 지지하는 제1 지지대(ST1)와 상기 제2 기판(SUB2)을 지지하는 제2 지지대(ST2)를 포함한다. 상기 제1 지지대(ST1)와 상기 제2 지지대(ST2)는 상기 기능을 수행하는 한도 내에서 다양한 형상과 재질을 가질 수 있다. 상기 제1 지지대(ST1) 및 상기 제2 지지대(ST2) 각각은 캐리어 기판일 수 있다. 상기 제1 지지대(ST1) 및 상기 제2 지지대(ST2) 각각은 상기 기판과 동일한 면적을 가지거나 더 큰 면적을 가질 수 있다. 또는 상기 제1 지지대(ST1) 및 상기 제2 지지대(ST2) 각각은 대응하는 제1 기판(SUB1) 및 상기 제2 기판(SUB2)보다 더 작은 면적을 가질 수 있다. 상기 제1 지지대(ST1) 및 상기 제2 지지대(ST2) 각각의 면적은 대응하는 기판을 안정적으로 고정 및 지지하고 반송시킬할 수 있는 것이면 족하며, 그 면적이 특별히 한정되는 것은 아니다.
도시하지는 않았으나, 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2)의 근처, 상세하게는 상기 제1 지지대(ST1) 및 상기 제2 지지대(ST2)의 근처에는 상기 제1 기판(SUB1) 및 상기 제2 기판(SUB2)을 상기 제1 지지대(ST1)와 상기 제2 지지대(ST2)와 함께 반송하기 위한 반송 부재가 배치될 수 있다. 상기 반송 부재는 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)을 각각 지면과 평행한 방향, 예를 들어, 상기 제1 방향(D1)으로, 또는 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 반송시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)은 각각의 기판 면이 상기 제1 방향(D1)과 상기 제3 방향(D3)이 이루는 평면과 평행하게 되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)은 상기 반송 부재에 의해 독립적으로 반송될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 모두 제1 방향(D1)으로 반송될 수 있으며, 또는 상기 제1 기판(SUB1)은 상기 제1 방향(D1)으로, 상기 제2 기판(SUB2)은 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 반송될 수 있다. 또는, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)은 서로 같거나 서로 다른 속도로 반송될 수 있다.
상기 광원(LS)은 조사하고자 하는 기판 상에 광을 제공한다. 상기 광은 피조사 기판의 종류에 따라 달리 설정될 수 있다. 상기 광은 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있으며, 특정 방향으로 원편광이나 선편광된 광일 수 있다. 또는 상기 광은 특정 대역대의 파장만으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 상기 피조사 기판이 액정 표시 장치의 배향막과 관련된 것이라면 상기 광은 예를 들어 자외선일 수 있으며, 편광된 광일 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 피조사 기판이 고분자막에 관련되고 상기 고분자막을 경화해야 하는 것이라면, 상기 광은 적외선일 수 있다. 즉, 상기 광의 종류는 상술한 바와 같이 피조사 기판의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기 광원(LS)은 조사하고자 하는 광의 종류에 따라 달리 설정된다. 예를 들어, 조사하고자 하는 광이 자외선인 경우 고압 수은 램프나 수은에 다른 금속을 더한 메탈할라이드 램프일 수 있다.
상기 광원(LS)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광부가 막대 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(LS)은 일방향으로 연장된 원기둥 형상으로 제공될 수 있다. 상기 광원(LS)의 단면은 원 형상을 가지며, 상기 원을 중심으로 하여 광이 방사상으로 출사된다. 상기 광원(LS)은 지면과 수직한 방향, 즉 상기 제3 방향(D3)과 평행하게 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 광원(LS)은 상기 지면과 평행한 방향으로 광을 출사할 수 있다. 상기 광원(LS)에 있어서, 도 1에서는 발광부의 제3 방향(D3)으로의 길이가 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 제2 기판(SUB2)의 폭보다 짧게 표시되었으나, 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2)의 제3 방향(D3)의 폭과 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 광원(LS) 근처에는 상기 광원(LS)을 제1 방향(D1) 또는 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 반송하기 위한 반송 부재가 배치될 수 있다.
상기 반사경은 상기 광원(LS)에 인접하여 배치된다. 상기 반사경은 상기 광원(LS)의 적어도 일부를 감싸도록 형성된다. 상기 반사경은 상기 광원(LS)으로부터 출사된 광을 서로 다른 방향으로 반사시키는 제1 반사경(RF1)과 제2 반사경(RF2)을 포함한다. 상기 제1 반사경(RF1)은 상기 광을 제1 기판(SUB1) 방향으로 반사시키며, 상기 제2 반사경(RF2)은 상기 광을 상기 제2 기판(SUB2) 방향으로 반사시킨다.
상기 제1 반사경(RF1)은 상기 광원(LS)을 사이에 두고 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하여 배치되는 바, 상기 제1 반사경(RF1)은 상기 광원(LS)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 제공되며 상기 광원(LS) 및 상기 제2 기판(SUB2)으로부터 이격된다. 상기 제2 반사경(RF2)은 상기 광원(LS)을 사이에 두고 상기 제2 기판(SUB2)과 대향하여 배치되는 바, 상기 제2 반사경(RF2)은 상기 광원(LS)과 상기 제1 기판(SUB1) 사이에 제공되어 상기 광원(LS) 및 상기 제1 기판(SUB1)으로부터 이격된다.
상기 제1 반사경(RF1)은 그 단면이 제1 타원의 일부일 수 있다. 상기 제1 타원은 상기 제2 방향(D2)으로 장축을 가진다.
이에 따라, 상기 광원(LS)으로부터 출사된 광 중 상기 제1 반사경(RF1) 방향으로 출사된 광은 상기 제1 반사경(RF1)에 의해 반사되어 상기 제1 기판(SUB1) 방향으로 진행한다.
상기 제1 타원에 있어서, 두 초점 중 하나는 상기 광원(LS)의 중심 또는 상기 광원(LS)의 근처에 존재하며, 나머지 초점 중 하나는 상기 제1 기판(SUB1) 상에 또는 상기 제1 기판(SUB1)의 근처에 존재할 수 있다. 상기 제1 반사경(RF1)의 초점 중 하나가 상기 제1 기판(SUB1) 상에 또는 근처에 배치되므로, 상기 광은 상기 기판 상에 또는 상기 제1 기판(SUB1) 근처에서 집광되어 상기 제1 기판(SUB1) 상에 조사된다.
상기 제1 반사경(RF1)은 서로 이격된 제1 서브 반사경(RF1a)과 제2 서브 반사경(RF1b)을 포함한다. 상기 제1 서브 반사경(RF1a)과 상기 제2 서브 반사경(RF1b)은 상기 광원(LS)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이의 상기 타원의 꼭지점에 대응하는 부분에서 개구(opening)를 가지며 상기 제1 서브 반사경(RF1a)과 상기 제2 서브 산사경이 소정 간격 이격된다. 상기 제1 서브 반사경(RF1a)과 제2 서브 반사경(RF1b) 사이의 개구는 상기 광원(LS)으로부터 직접 제1 기판(SUB1) 측으로 진행하는 광 및 상기 제2 반사경(RF2)에서 반사된 광의 통로가 된다. 상기 개구를 통해 상기 제1 기판(SUB1)으로 출사되는 광은 상기 개구의 형상에 따라 상기 제3 방향(D3)으로 연장된 슬릿 형상으로 제공된다.
상기 제1 반사경(RF1) 및 상기 제2 반사경(RF2)은 단면 상에서 상기 광원(LS)의 중심을 지나는 선 중 하나와 선대칭일 수 있다. 또한, 상기 제1 반사경(RF1)과 상기 제2 반사경(RF2)은 상기 광원(LS)의 중심을 지나며 상기 제1 방향(D1)과 평행한 면을 사이에 두고 서로 이격되며, 상기 면을 사이에 두고 서로 대칭될 수 있다.
상기 제2 반사경(RF2)은 그 단면이 제2 타원의 일부일 수 있다. 상기 제2 타원은 상기 제2 방향(D2)으로 장축을 가진다.
이에 따라, 상기 광원(LS)으로부터 출사된 광 중 상기 제2 반사경(RF2) 방향으로 출사된 광은 상기 제2 반사경(RF2)에 의해 반사되어 상기 제2 기판(SUB2) 방향으로 진행한다.
상기 제2 타원에 있어서, 두 초점 중 하나는 상기 광원(LS)의 중심 또는 상기 광원(LS)의 근처에 존재하며, 나머지 초점 중 하나는 상기 제2 기판(SUB2) 상에 또는 상기 제2 기판(SUB2)의 근처에 존재할 수 있다. 상기 제2 타원은 상기 제1 타원과 동일한 형상을 가질 수 있으며, 단지 위치만 제2 축을 따라 이동한 것일 수 있다.
상기 제2 반사경(RF2)의 초점 중 하나가 상기 제2 기판(SUB2) 상에 또는 근처에 배치되므로, 상기 광은 상기 기판 상에 또는 상기 제2 기판(SUB2) 근처에서 집광되어 상기 제2 기판(SUB2) 상에 조사된다.
상기 제2 반사경(RF2)은 서로 이격된 제3 서브 반사경(RF2a)과 제3 서브 반사경(RF2a)을 포함한다. 상기 제3 서브 반사경(RF2a)과 상기 제4 서브 반사경(RF2b)은 상기 광원(LS)과 상기 제1 기판(SUB1) 사이의 상기 타원의 꼭지점에 대응하는 부분에서 개구를 가지며 이에 따라 상기 제3 서브 반사경(RF2a)과 상기 제4 서브 반사경(RF2b)이 소정 간격 이격된다. 상기 제3 서브 반사경(RF2a)과 제4 서브 반사경(RF2b) 사이의 개구는 상기 광원(LS)으로부터 직접 제2 기판(SUB2) 측으로 진행하는 광 및 상기 제1 반사경(RF1)에서 반사된 광의 통로가 된다. 상기 개구를 통해 상기 제2 기판(SUB2)으로 출사되는 광은 상기 개구의 형상에 따라 상기 제3 방향(D3)으로 연장된 슬릿 형상으로 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 타원과 상기 제2 타원에 있어서, 상기 제1 타원의 초점들 중 하나와 상기 제2 타원의 초점들 중 하나는 일치할 수 있다. 이 경우, 상기 광원(LS)은 상기 제1 타원과 상기 제2 타원의 일치된 초점 상에 또는 그 근처에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원(LS)으로부터 출사되어 상기 제1 기판(SUB1) 또는 상기 제2 기판(SUB2)으로 최종적으로 도달하는 광은 실질적으로 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2) 상면의 법선 방향일 수 있다. 그러나, 상기 조사되는 광과 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2) 상면 사이의 각도는 이에 한정되는 것은 아니며, 예각일 수 있다. 상기 조사되는 광과 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2) 상면 사이의 각도는 상기 광원(LS)과 상기 제1 서브 반사경(RF1a)과 제2 서브 반사경(RF1b) 사이의 개구 및/또는 상기 제3 서브 반사경(RF2a)과 상기 제4 서브 반사경(RF2b) 사이의 개구의 위치 및 폭을 조절함으로써 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사경(RF1)과 상기 제2 반사경(RF2)의 단면이 모두 타원 형상의 일부인 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 반사경 단면 중 하나는 타원의 일부가 아닐 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사경(RF1)의 단면은 타원의 일부일 수 있으나, 상기 제2 반사경(RF2)의 단면은 포물선의 일부일 수 있다.
상기 광학 플레이트는 상기 광원(LS)으로부터 출사되는 광의 특성을 변경한다. 예를 들어, 상기 광학 플레이트는 상기 광학 플레이트를 투과하는 광을 특정 방향으로 편광시키거나, 위상을 지연시키거나, 특정 파장의 광을 차단하거나 투과시킬 수 있으며 이러한 기능을 복합적으로 가질 수 있다.
상기 광학 플레이트는 피조사 기판의 종류 및 상기 광원(LS)의 종류에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)의 종류가 다르고 일측에만 특정한 광의 특성이 요구되는 경우, 상기 일측에만 광학 플레이트가 제공될 수 있다.
상기 광학 플레이트는 상기 제1 기판(SUB1)이나 상기 제2 기판(SUB2)의 일면과 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 상기 광학 플레이트의 일면은 상기 제1 방향(D1)과 상기 제3 방향(D3)이 이루는 평면과 실질적으로 평행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 플레이트는 상기 광원(LS)과 상기 제1 기판(SUB1) 사이에 제공되어 상기 제1 기판(SUB1)으로 진행하는 광의 특성을 변경하는 제1 광학 플레이트(OP1)와, 상기 광원(LS)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 제공되어 상기 제2 기판(SUB2)으로 진행하는 광의 특성을 변경하는 제2 광학 플레이트(OP2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학 플레이트(OP1)와 상기 제2 광학 플레이트(OP2) 중 적어도 하나는 편광자를 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 플레이트(OP1)와 상기 제2 광학 플레이트(OP2)가 각각 제1 편광자(POL1)와 제2 편광자(POL2)를 가지는 경우, 상기 제1 편광자(POL1)와 상기 제2 편광자(POL2)는 상기 광원(LS)으로부터 출사된 광을 특정 방향으로 편광시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 편광자(POL1)와 상기 제2 편광자(POL2)는 서로 동일한 방향으로 상기 광을 편광시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 방향으로 상기 광을 편광시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학 플레이트(OP1)와 상기 제2 광학 플레이트(OP2) 중 적어도 하나는 대역 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 플레이트(OP1)와 상기 제2 광학 플레이트(OP2)가 각각 제1 대역 필터(BPF1)와 제2 필터를 포함하는 경우, 상기 제1 대역 필터(BPF1) 및 제2 대역 필터(BPF2)는 각각 특정 파장의 광을 차단하거나 투과시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 대역 필터(BPF1) 및 상기 제2 대역 필터(BPF2)는 각각 서로 동일한 파장의 광을 차단시키거나 투과시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 파장의 광을 차단시키거나 투과시킬 수 있다.
상기한 구조를 갖는 광 조사 장치에 있어서, 상기 광원(LS)이나 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 중 적어도 어느 하나가 이동됨으로써 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)에 광이 조사된다. 상기 광원(LS)과 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2)은 상기 제1 기판(SUB1) 및/또는 상기 제2 기판(SUB2) 근처에 배치된 반송 부재에 의해 이동될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 광원(LS)은 움직이지 않고 고정되며 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)이 상기 제1 방향(D1) 또는 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 움직일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)이 움직이지 않고 고정되며 상기 광원(LS)이 상기 제1 방향(D1) 또는 상기 제1 방향(D1)과 반대되는 방향으로 움직일 수 있다.
이 경우, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)은 각 반사경 내의 서브 반사경들 사이의 개구을 통해 출사된 광에 의해 일측으로부터 타측까지 순차적으로 노광된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상기 광학 플레이트와 기판 사이에 조사 영역을 제한하는 마스크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 마스크를 설치함으로써 유효한 조사광만을 상기 기판의 소정 영역에 노광시키는 것이 가능하다.
상기한 구조를 갖는 광 조사 장치는 기존의 광 조사 장치에 비해 광원(LS)의 표면 유효 조사 영역이 현저하게 증가된다. 상기 표면 유효 조사 영역은 상기 제1 기판(SUB1)이나 상기 제2 기판(SUB2)에 도달하는 광이 출사된 광원(LS)의 표면을 의미한다. 상기 광원(LS)에 있어서, 상기 유효 조사 영역이 아닌 영역으로부터 출사된 광은 상기 제1 기판(SUB1)이나 상기 제2 기판(SUB2)에 도달하지 못하고 버려진다.
이를 도 2와 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 3은 기존 광 조사 장치의 일부를 도시한 단면도로서, 지면과 수직한 면으로 잘랐을 때의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 광원(LS)으로부터 상기 제1 기판(SUB1)으로 진행하는 광을 제1 광(L1)이라고 하면, 상기 제1 광(L1)은 광의 경로에 따른 제1 서브 광(L1a), 제2 서브 광(L1b), 및 제3 서브 광(L1c)의 합으로 표시된다. 상기 광원(LS)에 있어서, 상기 제1 기판(SUB1)과 직접 마주보는 영역을 제1 발광 영역(A1), 상기 제1 서브 반사경(RF1a)과 마주보는 영역을 제2 발광 영역(A2), 및 상기 제2 서브 반사경(RF1b)과 마주보는 영역을 제3 발광 영역(A3)이라고 하면, 상기 제1 서브 광(L1a)은 상기 제1 발광 영역(A1)으로부터 출사되어 상기 제1 기판(SUB1)으로 곧바로 진행한다. 상기 제2 서브 광(L1b)은 상기 제2 발광 영역(A2)으로부터 출사되어 상기 제1 서브 반사경(RF1a)에 의해 반사된 후 상기 제1 기판(SUB1)으로 진행한다. 상기 제3 서브 광(L1c)은 상기 제3 발광 영역(A3)으로부터 출사되어 상기 제2 서브 반사경(RF1b)에 의해 반사된 후 상기 제1 기판(SUB1)으로 진행한다.
상기 광원(LS)으로부터 상기 제2 기판(SUB2)으로 진행하는 광을 제2 광(L2)이라고 하면, 상기 제2 광(L2)은 광의 경로에 따른 제4 서브 광(L2a), 제5 서브 광(L2b), 및 제6 서브 광(L2c)의 합으로 표시된다. 상기 광원(LS)에 있어서, 상기 제2 기판(SUB2)과 직접 마주보는 영역을 제4 발광 영역(B1), 상기 제3 서브 반사경(RF2a)과 마주보는 영역을 제5 발광 영역(B2), 및 상기 제4 서브 반사경(RF2b)과 마주보는 영역을 제6 영역이라고 하면, 상기 제4 서브 광(L2a)은 상기 제4 발광 영역(B1)으로부터 출사되어 상기 제2 기판(SUB2)으로 곧바로 진행한다. 상기 제5 서브 광(L2b)은 상기 제5 발광 영역(B2)으로부터 출사되어 상기 제3 서브 반사경(RF2a)에 의해 반사된 후 상기 제2 기판(SUB2)으로 진행한다. 상기 제6 서브 광(L2c)은 상기 제6 발광 영역(B3)으로부터 출사되어 상기 제4 서브 반사경(RF2b)에 의해 반사된 후 상기 제2 기판(SUB2)으로 진행한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 광원(LS)에 있어서, 상기 제1 발광 영역(A1) 내지 제6 발광 영역(B3)으로부터 출사된 광은 상기 제1 기판(SUB1) 또는 상기 제2 기판(SUB2) 중 어느 하나로 인가된다. 상기 광원(LS)에서 출사된 광이 상기 제1 기판(SUB1) 또는 상기 제2 기판(SUB2)에 도달하지 못하는 영역은 상기 제1 반사경(RF1)과 상기 제2 반사경(RF2)이 서로 인접한 구간뿐이다.
이에 따라, 상기 광원(LS) 전체 표면의 면적을 100%라고 할 때 약 90% 내지 약 95%에 해당하는 면적이 상기 광원(LS)에서의 유효 조사 영역에 해당한다.
도 3을 참조하면, 기존의 광 조사 장치는 광원(LS)과 상기 광원(LS)으로부터 출사된 광을 기판(SUB)으로 반사시키는 반사경(RF)을 포함한다. 상기 광원(LS)과 상기 기판 사이에는 광학 플레이트가 추가될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 도시하지 않았다. 도 3에 있어서, 제1 방향(D1), 제2 방향(D2), 및 제3 방향(D3)은 본 발명의 일 실시예와 동일한 방향을 나타내도록 도시되었다.
기존의 광 조사 장치에 있어서, 상기 기판(SUB)은 베이스 기판(BS)과 배향막(ALN)을 포함한 것으로 도시되었다. 상기 기판(SUB)은 지면과 평행하게, 즉, 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)이 이루는 평면과 평행하게 배치된다.
상기 광원(LS)은 제1 방향(D1)을 따라 연장된 원기둥 형상으로 제공되며, 상기 기판(SUB) 상에 제공된다.
상기 반사경(RF)은 상기 광원(LS)을 사이에 두고 상기 기판(SUB)과 대향하게 배치된다. 여기서, 상기 반사경(RF)은 상기 광원(LS)의 일측에만 배치된다.
상기 반사경(RF)의 단면은 타원의 일부일 수 있다. 상기 반사경(RF)은 상기 타원의 꼭지점에 해당하는 부분에서 서로 이격된 제5 서브 반사경(RFa)과 제6 서브 반사경(RFb)을 포함할 수 있다.
기존의 광 조사 장치에 있어서, 상기 기판(SUB)에 제공되는 광은 경로에 따라 제7 서브 광(L3a), 제8 서브 광(L3b), 및 제9 서브 광(L3c)으로 나누어진다. 상기 광원(LS)에 있어서, 상기 기판(SUB)과 직접 마주보는 영역을 제7 발광 영역(C1), 상기 제5 서브 반사경(RFa)과 마주보는 영역을 제8 발광 영역(C2), 및 상기 제6 서브 반사경(RFb)과 마주보는 영역을 제9 발광 영역(C3)이라고 하면, 상기 제7 서브 광(L3a)은 상기 제7 발광 영역(C1)으로부터 출사되어 상기 기판(SUB)으로 곧바로 진행하며, 상기 제8 서브 광(L3b)은 상기 제8 발광 영역(C2)으로부터 출사되어 상기 제5 서브 반사경(RFa)에 의해 반사된 후 상기 기판(SUB)으로 진행하며, 상기 제9 서브 광(L3c)은 상기 제9 발광 영역(C3)으로부터 출사되어 상기 제6 서브 반사경(RFb)에 의해 반사된 후 상기 기판(SUB)으로 진행한다.
상기한 바와 같이, 기존의 광 조사 장치의 광원(LS)에 있어서, 상기 제7 발광 영역(C1) 내지 상기 제9 발광 영역(C3)을 제외한 영역으로부터 출사된 광은 상기 기판(SUB)에 도달하지 못하며 버려진다. 특히, 상기 제7 발광 영역(C1)에 인접한 상기 광원의 표면 영역으로부터 출사된 광은 상기 기판(SUB) 상으로 진행하는 집광된 유효 광의 방향과 다른 방향으로 진행하기 때문에 상기 기판(SUB)의 실질적으로 노광에 이용될 수 없다.
이에 따라, 상기 광원 전체 표면의 면적을 100%라고 할 때 약 40% 내지 약 50%에 해당하는 면적이 상기 광원(LS)에서의 유효 조사 영역에 해당하며, 본 발명의 실시예에 따른 광 조사 장치의 광원에서의 유효 조사 영역 대비 현저하게 작은 값을 나타내었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에서의 광원의 유효 조사 영역은 기존 광 조사 장치에서의 광원의 유효 조사 영역의 약 2.05배에 할 정도로, 기존 광 조사 장치 대비 광 효율이 현저하게 증가한다.
이에 더해, 본 발명의 광 조사 장치를 이용하여 기판을 노광하는 경우, 광원의 양측에서 동시에 기판의 노광이 가능하므로 노광 처리 매수가 현저하게 증가함과 동시에 제조 시간이 현저하게 감소한다.
하기 표 1은 기존의 광 조사 장치 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 사용하여 광배향을 수행하였을 때의 노광량, 노광 속도, 기판 한 매당 처리 속도, 및 한달 동안 처리 가능한 기판의 매수를 나타낸 것이다. 하기 표 1에 있어서, 광 조사 장치를 제외한 노광 조건은 기존 조사 장치를 이용한 경우와 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 경우 모두 동일하게 유지되었다. 광 조사 장치에 있어서, 2등식 250W의 광원이 사용되었다.
기존의 광 조사 장치 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치
노광량 (mJ/cm2) 1240 2480
노광속도 (mm/sec) 21.1 42.3
기판 한 매당 처리 속도(sec) 72 36
한달 동안 처리 가능한 기판의 매수 (천 매 / month) 31.62 63.24
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 사용할 경우 기존의 광 조사 장치 대비 광 효율이 약 2배 향상되며, 노광 속도 또한 약 2배 가량 향상되었음을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 광 조사 장치의 경우 기판 한 매당 처리 속도가 기존 발명 대비 절반으로 감소하며, 한 달 동안 처리 가능한 기판의 매수는 2배로 증가하였다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 광원이 지면과 수직한 방향으로 연장되고 이에 대응하여 기판들이 배치된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광원을 사이에 두고 두 기판들이 마주 보는 형태의 본 발명의 개념이 유지되는 이상, 상기 광원의 연장 방향이 지면과 평행하게 변형될 수 있음은 자명하다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
LS : 광원
OP1 : 제1 광학 플레이트
OP2 : 제2 광학 플레이트
RF1 : 제1 반사경
RF2 : 제2 반사경
SUB1 : 제1 기판
SUB2 : 제2 기판

Claims (17)

  1. 서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판 사이에 제공되며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 각각 제1 광 및 제2 광을 제공하는 광원;
    상기 제1 기판에 대향하여 배치된 제1 반사경;
    상기 제2 기판에 대향하여 배치된 제2 반사경을 포함하고,
    상기 제1 반사경은 상기 광원과 상기 제2 기판 사이에 배치되고,
    상기 제2 반사경은 상기 광원과 제1 기판 사이에 배치되고,
    상기 제1 반사경은 상기 광원과 상기 제2 기판 사이에 상기 제2 광이 진행되도록 상기 제1 반사경의 일부가 제거된 제1 개구를 가지며, 상기 제2 반사경은 상기 광원과 상기 제1 기판 사이에 상기 제1 광이 진행되도록 상기 제2 반사경의 일부가 제거된 제2 개구를 갖고,
    상기 광원으로부터 출사된 광 중 상기 제1 반사경으로 출사된 광은 상기 제1 반사경에 의해 반사되어 상기 제2 개구를 통해 상기 제1 기판으로 진행되고, 상기 광원으로부터 출사된 광 중 상기 제2 반사경으로 출사된 광은 상기 제2 반사경에 의해 반사되어 상기 제1 개구를 통해 상기 제2 기판 방향으로 진행되는 광 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사경 및 상기 제2 반사경 중 적어도 하나는 그 단면이 타원의 일부인 형상을 갖는 광 조사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 반사경의 단면은 제1 타원의 일부에 해당하며, 상기 제2 반사경의 단면은 제2 타원의 일부에 해당하는 광 조사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경의 단면은 상기 광원을 지나는 선 중 하나와 선대칭인 광 조사 장치.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 타원의 초점들 중 하나와 상기 제2 타원의 초점들 중 하나는 일치하며 상기 광원은 상기 제1 타원과 상기 제2 타원의 일치된 초점 상에 또는 그 근처에 위치하는 광 조사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제1 타원의 나머지 초점 중 하나 상에 또는 그 근처에 제공되며, 상기 제2 기판은 상기 제2 타원의 나머지 초점 중 하나 상에 또는 그 근처에 제공되는 광 조사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 광원 사이에 제공되는 제1 광학 플레이트; 및
    상기 제2 기판과 상기 광원 사이에 제공되는 제2 광학 플레이트를 더 포함하는 광 조사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트 및 상기 제2 광학 플레이트는 각각 편광자를 포함하는 광 조사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트 및 상기 제2 광학 플레이트는 각각 상기 편광자의 일측에 제공된 대역 필터를 더 포함하는 광 조사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 자외선인 광 조사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 편광된 광인 광 조사 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 및 상기 제2 기판은 각각 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 제공된 배향막을 포함하는 광 조사 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 각각 지지하는 제1 및 제2 지지대(ST2)를 더 포함하는 광 조사 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 지면과 수직하게 배치되는 광 조사 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 광원은 고정되며, 상기 제1 및 제2 기판은 일 방향으로 이동가능한 광 조사장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판은 고정되며 상기 광원은 일 방향으로 이동가능한 광 조사 장치.
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