KR102209846B1 - 경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

산란 효과를 더욱 극대화시키고, 내구성을 높일 수 있으며, 경화기용 조명 장치로 사용하는 데에 충분한 에너지 균일도를 나타낼 수 있는 경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치에 관한 것이다.

Description

경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치{Structure for extracting light and lighting device for curing apparatus}
개시된 실시예들은 경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치에 관한 것이다.
경화기는 특히 자외선을 이용하여 수지재 등을 경화시키는 것으로서, 특히 반도체나 디스플레이 공정의 노광 공정에 주로 사용된다.
이러한 경화기에 있어 UV 발광 소자는 핵심이 되는 구성이다.
종래 경화기는 수은 UV 램프를 사용하고 있는 데, 이는 램프의 교체 주기가 빨라, 램프 교체 시에 공정이 중단되는 등의 손실을 일으킬 수 있고, 또 랜프 자체의 발열로 인한 냉각 설비의 구축이 필수적이다.
이러한 경화기용 수은 UV 램프의 한계를 대체하기 위하여 근래에는 UV LED를 사용하고자 하는 시도가 많이 나타나고 있다.
그러나 UV LED의 경우 빛의 직진성이 강해 조사면에 도달되는 에너지가 불균일하여 경화 시 불량이 발생되는 문제가 있다.
상기와 같이 경화기용 조명 장치의 한계를 해결하기 위하여, 일 실시예는, 신뢰도가 높고 내구성이 뛰어난 경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는, 서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 갖고, 빛이 상기 제1 면으로 입사해서 상기 제2 면으로 출사하도록 구비된 기재와, 상기 기재 내에 불규칙적으로 분포하는 복수의 기공과, 상기 기재의 제1 면에 대향된 베이스와, 상기 기재의 제2 면에 대향되고 상기 베이스와 결합하는 밀봉부재를 포함하고, 상기 기재는 상기 빛이 상기 기재를 투과할 때 산란되도록 하는 것으로, 상기 산란은, 상기 기공에 의한 제1 산란과, 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 의한 제2 산란을 포함하며, 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 크게 되도록 구비된 경화기용 광 추출 구조체를 제공할 수 있다.
상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 큰 경우의 기공의 직경이 제1 직경이고, 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도보다 큰 경우의 기공의 직경이 제2 직경일 때, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 되도록 구비될 수 있다.
상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 큰 경우의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나의 거칠기가 제1 거칠기이고, 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도보다 큰 경우의 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나의 거칠기가 제2 거칠기일 때, 상기 제1 거칠기는 상기 제2 거칠기보다 작게 되도록 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 기판과, 상기 기판 상에 위치하는 복수의 발광 소자와, 상기 발광 소자에 대향되게 위치하는 광 추출 구조체를 포함하고, 상기 광 추출 구조체는, 서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 갖고, 빛이 상기 제1 면으로 입사해서 상기 제2 면으로 출사하도록 구비된 기재와, 상기 기재 내에 불규칙적으로 분포하는 복수의 기공과, 상기 기재의 제1 면에 대향된 베이스와, 상기 기재의 제2 면에 대향되고 상기 베이스와 결합하는 밀봉부재를 포함하고, 상기 기재는 상기 빛이 상기 기재를 투과할 때 산란되도록 하는 것으로, 상기 산란은, 상기 기공 에 의한 제1 산란과, 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 의한 제2 산란을 포함하며, 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 크게 되도록 구비된, 경화기용 조명 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 큰 경우의 기공의 직경이 제1 직경이고, 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도보다 큰 경우의 기공의 직경이 제2 직경일 때, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 되도록 구비될 수 있다.
상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 큰 경우의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나의 거칠기가 제1 거칠기이고, 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란에 의한 제1 산란도보다 큰 경우의 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나의 거칠기가 제2 거칠기일 때, 상기 제1 거칠기는 상기 제2 거칠기보다 작게 되도록 구비될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 발광 소자의 전면에 광 추출 구조체가 배치되어 직진성을 갖는 광을 충분히 확산시킬 수 있고, 이에 따라 경화기용 조명 장치로 사용하는 데에 충분한 에너지 균일도를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 경화기용 조명 장치는 발광 소자를 광 추출 구조체에 의해 봉지함으로써, 전술한 발광 소자의 광을 확산시킬 수 있을 뿐 아니라, 짧은 파장대의 UV LED 광의 투과율을 높일 수 있고, 장기간 사용 시에도 광 추출 구조체의 기재가 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으므로 성능 저하를 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 광 추출 구조체가 공기 기공층을 광산란 입자로 사용하기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있고, 전술한 공정에 의해 대면적화가 용이하게 될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 추출 구조체의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기재의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예에 대한 단면 SEM 사진(a) 및 표면 SEM 사진(b)이다.
도 4는 비교예에 대한 단면 SEM 사진(a) 및 표면 SEM 사진(b)이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 광 추출 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 광 추출 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6의 B 부분에 대한 일 실시예를 도시한 확대 단면도이다.
도 8은 또 다른 일 실시예에 따른 광 추출 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 경화기용 조명 장치를 구비한 노광 장치의 일 예를 나타낸 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 추출 구조체(1)의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 추출 구조체(1)는, 기재(101)와, 베이스(100)와 밀봉 부재(110)를 포함할 수 있다.
상기 기재(101)는 광 투과성 폴리머재로 구비될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면 폴리 이미드를 포함할 수 있다. 이러한 기재(101)는 플렉시블하게 구비될 수 있다.
상기 기재(101)는 서로 대향된 제1 면(11)과 제2 면(12)을 갖고, 이 때, 상기 제1 면(11)은 빛이 입사하는 입사면이 되고, 상기 제2 면(12)은 빛이 출사하는 출사면이 될 수 있다. 따라서 빛은 상기 기재(101)를 제1 면(11)을 통해 입사해 제2 면(12)을 통해 출사할 수 있다.
상기 베이스(100)는 상기 기재(101)의 제1 면(11)에 대향 및/또는 인접하게 위치할 수 있다. 이러한 베이스(100)는 상기 기재(101)의 제조 과정에서 기재(101)를 형성하기 위한 서포트의 기능을 할 수 있다.
상기 베이스(100)는 기판 및/또는 필름 형상으로 구비될 수 있고, 리지드(rigid) 또는 플렉시블하게 구비될 수 있으며, 광투과 가능한 퀄츠(Quartz), 글라스 또는 폴리머로 구비될 수 있다. 상기 베이스(100)는 발광 소자를 향해 배치될 수 있는 데, 이에 따라 발광 소자로부터 발산되는 열이 상기 기재(101)에 직접적인 영향을 미치는 것을 줄일 수 있도록 내열성 소재로 형성될 수 있다.
상기 밀봉 부재(110)는 상기 기재(101)의 제2 면(12)에 대향 및/또는 인접하게 위치할 수 있다. 이러한 밀봉 부재(110)는 외부의 환경, 특히 산소 및/또는 수분으로부터 상기 기재(101)를 보호하도록 상기 기재(101)를 밀봉하는 것일 수 있다. 이러한 밀봉 부재(110)는 기재(101)의 출사면 측에 위치하며, 따라서 발광 소자의 광이 밀봉 부재(110)를 투과하여 외측으로 출사될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 부재(110)는 기판의 형태로 구비된 것일 수 있는 데, 광 투과 가능한 퀄츠(Quartz), 글라스 또는 폴리머로 구비될 수 있다.
한편, 상기 기재(101)는 도 2에서 볼 수 있듯이, 제1 면(11)과 제2 면(12)의 사이에 불규칙하게 분포된 복수의 기공(102)을 포함할 수 있다. 상기 기공(102)은 빛의 산란 입자로서 기능할 수 있는 것으로, 내부가 비어 있는 공동을 형성할 수 있고, 이 공간에서 에어의 굴절율을 가질 수 있다.
상기와 같은 기재(101)는 빛이 기재(101)를 투과할 때 산란되도록 하는 것일 수 있다.
이러한 산란은 상기 기공(102)에 의한 제1 산란(S1)과, 상기 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 하나에 의한 제2 산란(S2)을 포함할 수 있다.
상기 기재(101)를 투과하는 빛은 그 경로 상에 불규칙하게 배치되어 있는 기공(102)에 부딪치게 되고 기공(102)을 형성하는 에어와 기재(101)를 구성하는 폴리머와의 굴절율 차이로 인하여 빛은 산란을 하게 된다. 이러한 제1 산란(S1)은 미산란(Mie Scattering)을 포함할 수 있다. 상기 제1 산란(S1)은 대부분이 빛의 진행 방향으로 퍼지는 형태로 빛의 산란을 이룰 수 있다.
한편 상기 기재(101)를 투과하는 빛은 입사면인 제1 면(11) 및 출사면인 제2 면(12) 중 적어도 하나에 의해 제2 산란(S2)을 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2 산란(S2)은 상기 제2 면(12)에 의해 이루어지는 산란을 포함할 수 있다. 이러한 제2 산란(S2)은 표면 산란(Surface Scattering)을 포함할 수 있다. 상기 제2 산란(S2)은 산란된 빛이 빛의 진행 방향 뿐 아니라 진행 방향 이외의 방향으로도 많이 퍼질 수 있으며, 측면 방향으로 퍼질 수도 있다.
일 실시예에 따른 상기 광 추출 구조체(1)는 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 모두 존재할 수 있으며, 이 때 상기 제1 산란도가 상기 제2 산란도보다 크게 되도록 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 추출 구조체(1)에서, 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 기재(101)의 상기 빛의 파장에 대한 평균 총투과율은 70% 이상일 수 있다. 이 때, 상기 기재(101)의 상기 빛의 파장에 대한 평균 총반사율은 20% 미만일 수 있다. 상기 빛의 파장에 대한 평균 총투과율은 빛의 파장이 달라질 때 나타나는 총 적분 투과율의 평균값에 대응할 수 있다. 상기 빛의 파장에 대한 평균 총반사율은 빛의 파장이 달라질 때 나타나는 총 적분 반사율의 평균값에 대응할 수 있다.
이처럼 광 추출 구조체(1)에 있어서, 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 큰 경우, 투명도가 높고 반사도가 낮은 광 추출 구조체(1)를 얻을 수 있다. 아울러, 이 경우 빛의 파장에 대한 평균 광확산(haze)값은 약 80% 이상이 될 수 있다. 또한 상기 광 추출 구조체(1)를 경화기용 조명 장치에 부착할 경우 경화기용 조명 장치의 광 추출 효율을 향상시키고, 높은 전력 효율을 올릴 수 있다.
상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 광 추출 구조체(1)의 광확산값은 상기 빛의 파장이 증가함에 따라 제1 각도로 줄어들고, 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도보다 클 때, 상기 광 추출 구조체(1)의 광확산값은 상기 빛의 파장이 증가함에 따라 제2 각도로 줄어들 수 있다. 이 때 상기 제2 각도는 상기 제1 각도보다 클 수 있다. 따라서 빛의 파장에 따른 평균 광확산값은 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때의 광 추출 구조체(1)가 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도보다 클 때의 광 추출 구조체(1)에 비해 높게 된다. 즉, 광확산의 측면에서 볼 때, 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때의 광 추출 구조체(1)가 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도보다 클 때의 광 추출 구조체(1)에 비해 상대적으로 우수한 특징을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따른 광 추출 구조체(1)에 있어서, 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 기공(102)은 제1 직경을 갖고, 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도보다 클 때, 상기 기공(102)은 제2 직경을 갖는다고 볼 때, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 구비되도록 할 수 있다.
선택적으로 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 하나의 표면 거칠기는 제1 거칠기가 되고, 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도가 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도보다 클 때, 상기 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 하나의 표면 거칠기는 제2 거칠기가 될 수 있는 데, 이 때 상기 제1 거칠기는 상기 제2 거칠기보다 작게 되도록 구비될 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 광 추출 구조체(1)에 있어서, 기공(102)의 크기는 크게 하고, 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 하나의 표면 거칠기는 작게 하도록 하는 것이 바람직하다.
제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 큰 경우, 상기 기공(102)의 크기가 상기 제1 산란(S1)에 보다 큰 영향을 미칠 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 산란(S1)에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란(S2)에 의한 제2 산란도보다 큰 경우, 상기 기공(102)의 크기는 반경 0.5㎛ 이상일 수 있다. 이 때, 상기 기공(102)의 반경은 장축 기준일 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 기공(102)의 크기는 반경 1㎛ 이상일 수 있다. 그리고 이 경우의 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 하나의 표면 거칠기는 rms기준 20nm 이하일 수 있다.
상기와 같은 광 추출 구조체(1)의 보다 구체적인 실시예는 다음과 같다.
코팅 조성액을 준비한다.
일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성액은 무색의 폴리 아믹산을 포함할 수 있다.
상기 코팅 조성액은 4,4'-oxydiphthalic anhydride 과 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl] hexafluoropropane 을 DMAc 용매에 1:1 몰비로 혼합하고, 24시간 Stirring한 후 3wt% DMAc 용매로 희석하여 제조할 수 있다.
다음으로 이 코팅 조성액을 베이스에 코팅한다. 상기 베이스는 도 1에 도시된 바와 같은 베이스(100)가 될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 밀봉 부재(110)가 될 수 있다.
이렇게 코팅 조성액이 코팅된 베이스를 기공 형성용 용매에 담지한다.
상기 기공 형성용 용매는 극성 양성자 용매(Polar protic solvents)를 사용할 수 있는 데, 알코올을 포함하는 것일 수 있다.
상기 기공 형성용 용매로서, 실시예는 탈이온수(DIW, De-Ionized Water) 100%로 하였다. 비교예는 에탄올 100%로 하였다.
이렇게 형성된 실시예 및 비교예를 170℃에서 열 건조하는 단계를 거쳐 폴리 이미드계 기재(101)를 형성하였다.
도 3은 실시예에 대한 단면 SEM 사진(a) 및 표면 SEM 사진(b)이고, 도 4는 비교예에 대한 단면 SEM 사진(a) 및 표면 SEM 사진(b)이다. 도 3에 도시된 실시예는, 기공에 의한 제1 산란도가 표면에 의한 제2 산란도보다 큰 광 추출 구조체가 된다. 도 4에 도시된 비교예는, 표면에 의한 제2 산란도가 기공에 의한 제1 산란도보다 큰 광 추출 구조체가 된다.
형성된 막인 기재의 두께는, 실시예가 3.1㎛이고, 비교예는 1.3㎛이다. 이처럼 동일 조성의 막에 대해 실시예의 막 두께가 비교예에 비해 높음을 알 수 있다.
형성된 기공의 크기는, 실시예는 최대 기공 크기(장축 기준)가 약 3㎛이고, 비교예는 약 1.3㎛이다. 실시예의 기공 크기가 비교예에 비해 현저히 큼을 알 수 있다.
표면 거칠기(rms 기준)는, 실시예가 3.6nm이고, 비교예는 68nm이다. 실시예의 표면 거칠기가 비교예에 비해 현저히 작음을 알 수 있다.
상기와 같은 구조의 경화기용 광 추출 구조체(1)는 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 경화기용 광 추출 구조체(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 실시예에 따르면, 상기 경화기용 광 추출 구조체(1)는 베이스(100)와 밀봉 기판(111) 사이에 기재(101)가 위치할 수 있다. 상기 베이스(100)와 밀봉 기판(111)은 광투과 가능한 퀄츠(Quartz), 글라스 또는 폴리머로 구비될 수 있다.
이러한 베이스(100)와 밀봉 기판(111)은 서로 대향되게 위치하며, 적어도 가장자리에 위치하는 시일재(112)에 의해 서로 접합될 수 있다. 상기 시일재(112)에 의해 접합된 베이스(100)와 밀봉 기판(111)은 그 내부가 봉지된 상태를 유지할 수 있다. 상기 시일재(112)는 레진이 사용될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 대향된 기판을 접합할 수 있는 다양한 재질의 실런트가 적용될 수 있다.
이렇게 베이스(100)와 밀봉 기판(111)에 의해 봉지된 내부 영역에 상기 기재(101)가 위치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 기재(101)는 베이스(100)의 일 면에 코팅되어 형성될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 밀봉 기판(111)의 일 면에 코팅된 것일 수 있다. 이는 이하 본 명세서의 모든 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
상기 기재(101)의 면적(A2)은 베이스(100) 외측으로부터 조사되는 조사 광의 면적(A1)보다 넓게 구비되는 것이 바람직하다. 이에 따라 조사 광이 모두 기재(101)를 투과하도록 할 수 있다.
또한, 기재(101)와 밀봉 기판(111)은 소정 간격(d) 이격될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 간격(d)없이 밀봉 기판(111)은 기재(101)에 밀착될 수 있다.
이처럼 상기 광 추출 구조체(1)에 따르면, 밀봉 부재(110)에 의해 기재(101)가 외부 환경에 차단되고 봉지되므로, 고분자 재질로 형성된 기재(101)가 외부 환경에 의해 변성되는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 경화기용 광 추출 구조체(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 실시예에 따르면, 상기 베이스(100)에 결합되는 밀봉 부재(110)는 상기 기재(101)를 덮도록 베이스(100)에 가장자리가 접합되는 밀봉 필름(113)일 수 있다.
상기 밀봉 필름(113)은 무기물 또는 유기물로 형성된 단일의 막일 수 있다. 상기 무기물은 광투과 가능한 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드 또는 프릿 글라스를 포함할 수 있다. 상기 유기물은 아크릴, 폴리머를 포함할 수 있다.
그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 밀봉 필름(113)은 도 7에서 볼 수 있듯이, 복수의 막이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 도 5에서는 순차 적층된 제1 막(1131), 제2 막(1132) 및 제3 막(1133)이 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 더 많은 층의 막 구조가 구비될 수도 있다. 이러한 적층 구조의 막 구조에서 상기 밀봉 필름(113)은 유기막과 무기막이 순차로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 막(1131)과 제3 막(1133)은 유기막으로 구비되고 제2 막(1132)은 무기막으로 구비될 수 있다. 선택적으로 상기 제1 막(1131)과 제3 막(1133)은 무기막으로 구비되고 제2 막(1132)은 유기막으로 구비될 수 있다. 이러한 순차 적층 구조는 수분 또는 산소의 침투 경로를 복잡하게 하기 때문에, 밀봉 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 8은 또 다른 일 실시예에 따른 경화기용 광 추출 구조체(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 실시예에 따르면, 상기 베이스(100)에 결합되는 밀봉 부재(110)는, 상기 기재(101)를 덮도록 베이스(100)에 가장자리가 접합되는 밀봉 필름(113)과, 상기 베이스(100)에 시일재(112)에 의해 결합되는 밀봉 기판(112)을 포함할 수 있다.
이러한 구조의 경우 광 투과 가능한 밀봉 필름(113)을 광 투과 가능한 밀봉 기판(112)에 의해 추가로 밀봉하기 때문에 밀봉 부재(110) 자체의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서 이로 인해 기재(101)가 외부 환경에 노출되는 것을 원천적으로 차단하고, 기재(101)를 보다 견고히 보호할 수 있다.
상기와 같은 경화기용 광 추출 구조체(1)는 도 9에서 볼 수 있듯이 경화기용 조명 장치(2)에 적용될 수 있다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 경화기용 조명 장치(2)를 구비한 노광 장치(3)의 일 예를 나타낸 것이다.
일 실시예에 따른 경화기용 조명 장치(2)는, 기판(21) 및 기판(21) 상에 위치하는 복수의 발광 소자(22) 및 발광 소자(22)에 대향되게 위치하는 광 추출 구조체(1)를 포함할 수 있다.
상기 기판(21)은 표면에 도선 패턴이 형성된 PCB 기판을 포함할 수 있고, 도면에 도시하지는 않았지만 발광 소자(22)가 장착된 반대면에 냉각 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(22)는 경화기용 발광 소자가 될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면 UV LED 소자가 될 수 있다. 이러한 발광 소자(22)는 기판(21)의 표면에 복수 개 실장되며, 서로의 발광 각도가 일정 정도 중첩되어 균일한 발광원을 이룰 수 있도록 구비될 수 있다.
특히 UV LED 소자가 적용되는 발광 소자(22)는 LED 빛의 직진성으로 인해 비록 광 각도의 중첩이 이루어지도록 배치된다고 하더라도 조사면에 도달되는 에너지가 불균일하여 경화 공정에서 사용할 때에 불량이 발생될 수 있다.
이러한 UV LED 소자를 이용한 경화기에서 가시광선 영역에서 사용하는 확산판을 사용했을 경우 UV LED의 짧은 파장으로 인해 빛이 투과되지 않고 반사 및/또는 내부 흡수되어 효율이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 경화기용 조명 장치(2)는 발광 소자(22)의 전면에 광 추출 구조체(1)가 배치되어 직진성을 갖는 광을 충분히 확산시킬 수 있고, 이에 따라 경화기용 조명 장치로 사용하는 데에 충분한 에너지 균일도를 나타낼 수 있다.
상기와 같은 광 추출 구조체(1)는 봉지 서포트(23)에 의해 기판(21)에 고정될 수 있으며, 봉지 서포트(23) 및 광 추출 구조체(1)에 의해 발광 소자(22)는 봉지될 수 있다.
본 발명에 따른 경화기용 조명 장치(2)는 발광 소자(22)를 일 실시예에 따른 광 추출 구조체(1)에 의해 봉지함으로써, 전술한 발광 소자(22)의 광을 확산시킬 수 있을 뿐 아니라, 짧은 파장대의 UV LED 광의 투과율을 높일 수 있고, 장기간 사용 시에도 광 추출 구조체(1)의 기재가 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으므로 성능 저하를 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 광 추출 구조체가 공기 기공층을 광산란 입자로 사용하기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있고, 전술한 공정에 의해 대면적화가 용이하게 될 수 있다.
상기와 같은 경화기용 조명 장치(2)의 전면에는 광학계(31)를 구성하는 복수의 부재들이 배치될 수 있다. 상기 광학계(31)는 확산 필름을 더 포함할 수 있는 데, 이는 설계 조건에 따라 추가 광 확산이 필요한 경우에 적용될 수 있다.
상기 광학계(31)는 콜리메이터, 및/또는 인터그레이터를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터는, 발광 소자(22)에서 방사되는 자외선 빔을 평행광으로 변환하여 출력하는 광학계로서, 예를 들어, 구면 수차 및 색수차가 보정된 렌즈의 초점면의 전방에 핀홀 또는 슬릿을 놓고 광원으로 조명하면, 렌즈 에서 나오는 광선은 평행광이 될 수 있다. 한편, 콜리메이터는 상기 멀티 LED칩의 개수에 대응되게 다수개로 구성될 수 있으며, 각각의 멀티 LED칩과 콜리메이터는 상기 인터그레이터 중심에 위치하도록 배치될 수도 있다. 인터그레이터는 콜리메이터를 통과하여 출사되는 자외선빔을 입력받아 균일도를 높여 출력하는 광학계이다.
광학계(31)를 통과하는 빛은 구면경(32)을 거쳐 스테이지(33) 상에 놓인 노광 대상체(34)에 조사될 수 있다. 상기 구면경(32)은 광 경로를 변경시켜주는 미러가 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 경화기용 광 추출 구조체
2: 경화기용 조명 장치
11: 제1 면
12: 제2 면
101: 기재
102: 기공

Claims (6)

  1. 서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 갖고, 빛이 상기 제1 면으로 입사해서 상기 제2 면으로 출사하도록 구비된 기재; 및
    상기 기재 내에 불규칙적으로 분포하는 복수의 기공;
    상기 기재의 제1 면에 대향된 베이스; 및
    상기 기재의 제2 면에 대향되고 상기 베이스와 결합하는 밀봉부재;를 포함하고,
    상기 기재는 상기 빛이 상기 기재를 투과할 때 산란되도록 하는 것으로,
    상기 산란은, 상기 기공에 의한 제1 산란과, 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 의한 제2 산란을 포함하며,
    상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 크게 되도록 구비된 경화기용 광 추출 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기공은 최대 기공의 장축 기준 크기가 반경 0.5㎛ 이상이 되는, 경화기용 광 추출 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 기재의 상기 빛의 파장에 대한 평균 총투과율은 70% 이상인, 경화기용 광 추출 구조체.
  4. 기판;
    상기 기판 상에 위치하는 복수의 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에 대향되게 위치하는 광 추출 구조체를 포함하고,
    상기 광 추출 구조체는,
    서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 갖고, 빛이 상기 제1 면으로 입사해서 상기 제2 면으로 출사하도록 구비된 기재; 및
    상기 기재 내에 불규칙적으로 분포하는 복수의 기공;
    상기 기재의 제1 면에 대향된 베이스; 및
    상기 기재의 제2 면에 대향되고 상기 베이스와 결합하는 밀봉부재;를 포함하고,
    상기 기재는 상기 빛이 상기 기재를 투과할 때 산란되도록 하는 것으로,
    상기 산란은, 상기 기공 에 의한 제1 산란과, 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 의한 제2 산란을 포함하며,
    상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 크게 되도록 구비된, 경화기용 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기공은 최대 기공의 장축 기준 크기가 반경 0.5㎛ 이상이 되는, 경화기용 조명 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 산란에 의한 제1 산란도가 상기 제2 산란에 의한 제2 산란도보다 클 때, 상기 기재의 상기 빛의 파장에 대한 평균 총투과율은 70% 이상인, 경화기용 조명 장치.
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