KR102666946B1 - 노광기용 조명 장치 - Google Patents

노광기용 조명 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예는, 노광기용 조명 장치에 관한 것으로, UV 파장대의 광을 조사하는 광원부와, 광원부로부터 조사되는 광을 평행광으로 투과시키는 렌즈부와, 렌즈부로부터 투과된 평행광을 광 조사면으로 반사시키는 미러부를 포함하고, 광원부는, 발광 셀 영역과 비발광 셀 영역을 포함하는 다수의 셀 영역들이 매트릭스 형태로 배열되는 기판과, 그리고 기판의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자를 포함하며, 각 비발광 셀 영역은, 각 발광 셀 영역의 면적과 동일한 크기의 면적을 가지고, 비발광 셀 영역의 전체 면적은, 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% ~ 약 20%의 비율을 차지하며, 비발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭될 수 있다.

Description

노광기용 조명 장치{LIGHTING APPARATUS FOR STEPPER}
실시 예는 노광기용 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 및 반도체 분야에서 요구되는 UV 파장 노광기는, 매우 높은 광량과 균일도를 요구한다.
이러한 이유로, 최근 UV 파장 노광기는, 조명 장치를 기존의 UV 램프 광원을 UV LED 광원으로 대체하고 있다.
기존 노광기에 주로 쓰이던 UV 램프 광학계의 경우, 실제 광원의 발광 면적이 작아 광원과 FEL 개구부(Fly Eye Lens aperture)의 거리만 충분하다면, 반사광학계(Reflector)를 이용하여 평행광(Collimated beam) 제작이 용이하였으므로, 광의 적절한 입사각과 FEL 설계에 의해 최종 조사면에 균일도 조절이 가능하였다.
그러나, UV LED 광원의 경우, 기존의 UV 램프 광원에 비해 상대적으로 적은 광량으로 인해 FEL 개구부와 최대한 밀착된 거리에서 광원을 최대한 촘촘하게 배열해야만 기존 UV Lamp 수준의 조사면 조도 달성이 가능할 수 있었다.
하지만, UV LED 광원은, 빛이 퍼지는 특성 때문에 UV 램프 광학계 대비 큰 입사각의 빛이 FEL로 섞여 들어가므로 최종 조사면에서 균일도가 악화되는 문제점이 있었다.
따라서, 높은 균일도을 갖는 광을 제공할 수 있는 노광기용 조명 장치의 개발이 요구되고 있다.
실시 예는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자를 제거하거나 또는 오프시킴으로써, 광 조사면의 조도 균일도를 높일 수 있는 노광기용 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 노광기용 조명 장치는, UV 파장대의 광을 조사하는 광원부와, 광원부로부터 조사되는 광을 평행광으로 투과시키는 렌즈부와, 렌즈부로부터 투과된 평행광을 광 조사면으로 반사시키는 미러부를 포함하고, 광원부는, 발광 셀 영역과 비발광 셀 영역을 포함하는 다수의 셀 영역들이 매트릭스 형태로 배열되는 기판과, 그리고 기판의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자를 포함하며, 각 비발광 셀 영역은, 각 발광 셀 영역의 면적과 동일한 크기의 면적을 가지고, 비발광 셀 영역의 전체 면적은, 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% ~ 약 20%의 비율을 차지하며, 비발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭될 수 있다.
여기서, 비발광 셀 영역은, 발광 소자가 미배치되어 기판 표면이 노출될 수 있다.
경우에 따라, 비발광 셀 영역은, 발광 소자가 배치되고 발광 소자가 오프(off)될 수도 있다.
그리고, 비발광 셀 영역은, 기판의 모든 셀 영역에 배치된 발광 소자가 광을 출사할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자가 위치하는 영역일 수 있다.
이어, 각 비발광 셀 영역의 면적은, 기판에 접촉되는 발광 소자의 접촉 면적과 동일할 수 있다.
다음, 발광 셀 영역의 전체 면적은, 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 80% ~ 약 98%의 비율을 차지할 수 있다.
그리고, 발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭될 수 있다.
또한, 기판의 셀 영역의 전체 면적은, 렌즈부와 미러부 사이의 거리에 따라 가변될 수도 있다.
이어, 렌즈부는, 광원부로부터 조사되는 광을 회절하여 투과시키는 어퍼처(apperture)와, 어퍼처로부터 투과된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈를 포함할 수 있다.
여기서, 어퍼처와 렌즈는, 서로 이격되어 동일 선상에 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 어퍼처와 렌즈는, 광원부의 기판에 대해 동일 선상에 일렬로 배치될 수도 있다.
그리고, 어퍼처는, 광을 투과시키는 투과 영역을 포함하고, 기판의 셀 영역의 전체 면적은, 어퍼처의 투과 영역의 전체 면적보다 더 넓을 수 있다.
여기서, 어퍼처는, 기판으로부터 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
다른 경우로서, 어퍼처는, 광을 투과시키는 투과 영역을 포함하고, 기판의 셀 영역의 전체 면적은, 어퍼처의 투과 영역의 전체 면적과 동일할 수 있다.
여기서, 어퍼처는, 기판에 접촉될 수 있다.
다음, 미러부는, 렌즈부로부터 입사되는 광을 소정 방향으로 반사시키는 제1 미러와, 제1 미러로부터 반사되는 광을 광 조사면으로 반사시키는 제2 미러를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예는, 광 조사면을 다수의 조사 영역으로 분리하고 분리된 각 조사 영역에 대한 조도를 측정하는 조도 측정부와, 측정된 광 조사면의 각 조사 영역에 대한 조도를 저장하는 저장부와, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인하고, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위 이내에 포함되지 않으면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 감소시킬 수 있다.
경우에 따라, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수 있다.
또한, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최소값보다 더 작으면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 증가시킬 수 있다.
또한, 실시 예는, 광 조사면을 다수의 조사 영역으로 분리하고 분리된 각 조사 영역에 대한 조도를 측정하는 조도 측정부와, 측정된 광 조사면의 각 조사 영역에 대한 조도를 저장하는 저장부와, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인하고, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 감소시키는 제어부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수 있다.
실시 예는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자를 제거하거나 또는 오프시킴으로써, 광 조사면의 조도 균일도를 높일 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 노광기용 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 발광 소자가 일부 제거된 도 1의 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 발광 소자가 일부 오프된 도 1의 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 광원부와 어퍼처의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 노광기용 조명 장치의 광원부 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 개의 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 “제1” 및 “제2”, “상/상부/위” 및 “하/하부/아래” 등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다. 또한 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한 이상에서 기재된 "대응하는" 등의 용어는 "대향하는" 또는 "중첩되는" 의미들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 노광기용 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 노광기용 조명 장치는, UV 파장대의 광을 조사하는 광원부(100), 광원부(100)로부터 조사되는 광을 평행광으로 투과시키는 렌즈부(200), 그리고 렌즈부(200)로부터 투과된 평행광을 광 조사면(400)으로 반사시키는 미러부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 광원부(100)는, 발광 셀 영역과 비발광 셀 영역을 포함하는 다수의 셀 영역들이 매트릭스 형태로 배열되는 기판과, 기판의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자를 포함할 수 있다.
그리고, 광원부(100)에서, 기판의 각 비발광 셀 영역은, 기판의 각 발광 셀 영역의 면적과 동일한 크기의 면적을 가질 수 있다.
이처럼, 각 비발광 셀 영역의 면적과 각 발광 셀 영역의 면적을 동일하도록 광원부(100)를 제작하는 이유는, 광 조사면의 조사 영역들 중 조도가 균일하지 못하는 조사 영역이 존재할 경우, 그에 상응하는 기판의 셀 영역 위에 존재하는 발광 소자를 오프시키거나 제거함으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 조절할 수 있기 때문이다.
기판의 비발광 셀 영역은, 발광 소자가 배치되지 않는 영역이거나 또는 오프(off)된 발광 소자가 배치되는 영역일 수 있고, 기판의 발광 셀 영역은, 온(on)되어 광을 조사하는 발광 소자가 배치되는 영역일 수 있다.
따라서, 기판의 셀 영역은, 발광 소자의 배치 또는 미배치에 따라, 또는 발광 소자의 온 또는 오프 구동에 따라, 발광 셀 영역 또는 비발광 셀 영역으로 분리되기 때문에, 기판의 비발광 셀 영역의 면적과 기판의 발광 셀 영역의 면적은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.
또한, 기판의 비발광 셀 영역의 전체 면적은, 기판의 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% ~ 약 20%의 비율을 차지할 수 있다.
그 이유는, 비발광 셀 영역의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% 이하의 비율을 차지하면 광 조사면의 일부분에 조도가 높아 광 균일도가 악화될 수 있고, 비발광 셀 영역의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 20% 이상의 비율을 차지하면 광 조사면의 전체적인 조도가 기준 조도 이하로 저하될 수 있기 때문이다.
다음, 기판의 비발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
그 이유는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역이 광 조사면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성되기 때문이다.
따라서, 실시예는, 광 조사면 중 기준 조도보다 큰 조도를 갖는 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자가 위치하는 기판 영역을 기판의 비발광 셀 영역으로 정의하고, 정의된 비발광 셀 영역에 위치하는 발광 소자를 제거하거나 또는 발광 소자의 구동을 오프하도록 광원부(100)를 제작함으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 유지할 수 있다.
기판의 비발광 셀 영역은, 발광 소자가 미배치되어 기판 표면이 노출될 수 있다.
경우에 따라, 기판의 비발광 셀 영역은, 발광 소자가 배치되고 발광 소자가 오프(off)될 수도 있다.
이처럼, 기판의 비발광 셀 영역은, 기판의 모든 셀 영역에 배치된 발광 소자가 광을 출사할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자가 위치하는 영역으로 정의할 수 있다.
또한, 기판의 비발광 셀 영역의 면적은, 기판에 접촉되는 발광 소자의 접촉 면적과 동일할 수 있다.
그 이유는, 기판의 발광 셀 영역 위에 발광 소자가 접촉되어 배치되고, 기판의 비발광 셀 영역 위에 오프(off)된 발광 소자가 접촉되어 배치되거나 또는 접촉된 발광 소자가 제거되기 때문이다.
다음, 기판의 발광 셀 영역의 전체 면적은, 기판의 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 80% ~ 약 98%의 비율을 차지할 수 있다.
그 이유는, 발광 셀 영역의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 80% 이하의 비율을 차지하면 광 조사면의 전체적인 조도가 기준 조도 이하로 저하될 수 있고, 발광 셀 영역의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 98% 이상의 비율을 차지하면 광 조사면의 일부분에 조도가 높아 광 균일도가 악화될 수 있기 때문이다.
다음, 기판의 발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
그 이유는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도에 상응하는 조사 영역이 광 조사면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성되기 때문이다.
또한, 광원부(100)에서, 기판의 셀 영역의 전체 면적은, 렌즈부(200)와 미러부(300) 사이의 거리에 따라 가변될 수 있다.
일 예로, 기판의 셀 영역의 전체 면적은, 렌즈부(200)와 미러부(300) 사이의 거리가 멀어질수록 커질 수 있다.
그 이유는, 렌즈부(200)와 미러부(300) 사이의 거리가 멀어지면 광원부(100)와 광 조사면(400) 사이의 광 거리가 멀어지므로, 그에 상응하여 광 조사면(400)에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문에 저하되는 광 조도에 비례하여 발광 소자의 수를 증가시킴으로써, 기판의 셀 영역 면적이 증가되기 때문이다.
이와 같이, 광원부(100)는, 기판의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자를 포함할 수 있는데, 기판은, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등에서 선택될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한, 발광 소자는, 패키지 몸체, 발광 칩, 그리고 다수의 금속 패드를 포함할 수 있다.
여기서, 패키지 몸체는, 광 반사도가 높은 수지 재질, 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide), EMC 수지, PC 수지, 또는 PCT 수지로 형성될 수 있지만, 실시 예는 상술한 몸체의 재질, 구조, 및 형상으로 한정되지 않는다.
또한, 패키지 몸체는, 실리콘 기반의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package), 실리콘 기판, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(aluminum nitride, AlN), Al2O3, GaN, ZnO, SiO2, Au, Si3N4, AuSn 등과 같이 절연성 또는 열전도율이 좋은 기판으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 기판이 적층되는 구조일 수 있다.
또한, 패키지 몸체는, 캐비티(cavity)를 구비할 수 있는데, 캐비티는, 패키지 몸체의 상부면에서 함몰된 컵 형상, 또는 오목한 용기 형상일 수 있다.
또한, 캐비티는, 패키지 몸체를 관통하는 관통 홀 또는 관통 홈 형태일 수 있다.
예컨대, 캐비티의 상부는, 패키지 몸체의 상부면으로 개방될 수 있고, 캐비티의 하부는, 패키지 몸체의 하부면으로 개방될 수 있다.
경우에 따라, 캐비티의 하부는, 제1 및 제2 리드 프레임들의 상부면에 의하여 닫힌 구조일 수도 있다.
이어, 발광 칩은, 패키지 몸체의 캐비티 내에 배치될 수 있다.
여기서, 발광 칩은, 발광 다이오드(light emitting diode)일 수 있는데, 자외선 파장대의 빛을 발생하는 UV LED일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라, 발광 칩은, 수평형 LED, 수직형 LED, 또는 플립칩 LED일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 발광 칩은, 제1 및 제2 리드 프레임들과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1, 제2 리드 프레임은, 패키지 몸체의 하부에 배치되는 제1, 제2 전극 패드에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
일 예로, 캐비티의 바닥면에는, 제1 리드 프레임과, 제1 리드 프레임으로부터 소정 간격으로 이격되어 발광 칩의 제2 전극에 연결되는 제2 리드 프레임을 포함할 수 있고, 발광 칩의 제1 전극과 제1 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어를 포함할 수도 있다.
또한, 캐비티의 측면에는, 리플렉터(reflrctor)가 형성될 수 있는데, 리플렉터는, 캐비티의 측면 전면을 덮는 코팅층(coating layer) 또는 반사 시트(reflective sheet) 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라, 리플렉터는, 캐비티의 측면 전면에 직접 코팅되거나 또는 별도의 접착 물질에 의하여 캐비티의 측면 전면에 부착될 수도 있다.
일 예로, 리플렉터는, 절연성 반사 물질, 예컨대, 백색 실리콘, 백색 레지스트(white resist), 또는 백색 안료를 분산 함유하는 합성 수지 등으로 이루어질 수 있다.
이때, 백색 안료는, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산아연, 황산바륨, 또는 탄산 칼슘 등이 이용될 수 있다.
또한, 리플렉터는, 전도성 반사 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 리플렉터는, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, 또는 Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있으며, 단층, 또는 복층 형태일 수 있다.
또한, 리플렉터는, 전도성 산화물, 예컨대, IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide) 등을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
경우에 따라, 패키지 몸체의 캐비티 내에는, 발광 칩을 밀봉하도록 수지층이 채워질 수 있는데, 외부 환경으로부터 발광 칩을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 수지층은, 투광성 재질의 수지, 예컨대, 실리콘 또는 에폭시로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
또한, 수지층은, 발광 칩으로부터 조사되는 광의 파장을 변환시킬 수 있도록 형광체를 포함할 수 있다.
다른 경우로서, 수지층의 굴절률은, 패키지 몸체의 굴절률과 다를 수 있다.
일 예로, 수지층의 굴절률은, 패키지 몸체의 상단부 굴절률보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 수지층의 굴절률은, 패키지 몸체의 상단부 굴절률보다 작거나 동일할 수 있다.
다음, 다수의 금속 패드는, 패키지 몸체의 하면에 배치될 수 있는데, 다수의 금속 패드는, 발광 칩에 각각 전기적으로 연결되는 제1, 제2 전극 패드와, 적어도 하나의 방열 패드를 포함할 수 있다.
한편, 실시 예의 렌즈부(200)는, 광원부(100)로부터 조사되는 광을 회절하여 투과시키는 어퍼처(apperture)(210)와, 어퍼처(210)로부터 투과된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 어퍼처(210)와 렌즈(220)는, 서로 이격되어 동일 선상에 일렬로 배치될 수 있다.
그 이유는, 광학계의 구조를 최소화하여 광 경로를 줄임으로써, 노광기용 조명 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있기 때문이다.
경우에 따라, 어퍼처(210)와 렌즈(220)는, 광원부(100)의 기판에 대해 동일 선상에 일렬로 배치될 수 있다.
그 이유는, 광학계의 구조를 최소화하여 광 경로를 줄임으로써, 노광기용 조명 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있기 때문이다.
다음, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)는, 광의 손실을 최소화하고 평행광을 만들기 위하여 광을 투과시키는 투과 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 광원부(100)에서, 기판 셀 영역의 전체 면적은, 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적보다 더 넓을 수 있다.
그 이유는, 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적이 발광 소자가 배치되는 기판 셀 영역의 전체 면적보다 더 넓거나 또는 발광 소자가 배치되는 기판 셀 영역의 전체 면적이 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적보다 더 좁으면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
이때, 어퍼처(210)의 투과 영역은, 기판의 셀 영역을 마주보도록 배치될 수 있다.
이어, 기판 셀 영역의 전체 면적이 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적보다 더 넓은 경우, 어퍼처(210)는, 광원부(100)의 기판으로부터 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
그 이유는, 기판 셀 영역의 전체 면적이 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적보다 더 넓을 때, 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이가 기준 거리보다 더 멀리 이격되거나 또는 서로 부착되면 광 손실이 발생하여 광 조사면의 광 조도가 저하될 수 있기 때문이다.
여기서, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이의 간격은, 어퍼처(210)의 두께보다 더 작을 수 있다.
그 이유는, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이의 간격은, 어퍼처(210)의 두께보다 더 크면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
일 예로, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이의 간격은, 약 0.01cm ~ 약 20cm일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
다른 경우로서, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)는, 광을 투과시키는 투과 영역을 포함할 수 있는데, 기판 셀 영역의 전체 면적은, 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적과 동일할 수도 있다.
그 이유는, 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적이 발광 소자가 배치되는 기판 셀 영역의 전체 면적보다 더 넓거나 또는 발광 소자가 배치되는 기판 셀 영역의 전체 면적이 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적보다 더 좁으면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
이때, 어퍼처(210)의 투과 영역은, 기판의 셀 영역을 마주보도록 배치될 수 있다.
이어, 기판 셀 영역의 전체 면적과 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적이 서로 동일한 경우, 어퍼처(210)는, 광원부(100)의 기판에 접촉되어 배치될 수 있다.
그 이유는, 기판 셀 영역의 전체 면적과 어퍼처(210)의 투과 영역의 전체 면적이 서로 동일할 때, 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이가 이격되면 광 손실이 발생하여 광 조사면의 광 조도가 저하될 수 있기 때문이다.
다음, 렌즈부(200)의 렌즈(220)는, 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
그리고, 미러부(300)는, 렌즈부(200)로부터 입사되는 광을 소정 방향으로 반사시키는 제1 미러(310)와, 제1 미러(310)로부터 반사되는 광을 광 조사면(400)으로 반사시키는 제2 미러(320)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 미러(320)로부터 광 조사면(400)으로 반사되는 광의 진행 방향은, 렌즈부(200)로부터 제1 미러(310)로 입사되는 광의 진행 방향에 대해 수직할 수 있다.
이때, 제1 미러(310)로부터 제2 미러(320)로 반사되는 광의 진행 방향은, 렌즈부(200)로부터 제1 미러(310)로 입사되는 광의 진행 방향에 대해 소정 각도로 경사질 수 있다.
그 이유는, 광학계의 구조를 최소화하여 광 경로를 줄임으로써, 노광기용 조명 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있기 때문이다.
다음, 실시 예는, 조도 측정부, 저장부, 그리고 이들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 조도 측정부는, 광 조사면을 다수의 조사 영역으로 분리하고 분리된 각 조사 영역에 대한 조도를 측정할 수 있다.
그리고, 저장부는, 측정된 광 조사면(400)의 각 조사 영역에 대한 조도를 저장할 수 있다.
이어, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인하고, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위 이내에 포함되지 않으면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 조절할 수 있다.
여기서, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 감소시킬 수 있다.
경우에 따라, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수 있다.
또한, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최소값보다 더 작으면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 증가시킬 수 있다.
경우에 따라, 다른 실시 예는, 조도 측정부, 저장부, 그리고 이들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 조도 측정부는, 광 조사면을 다수의 조사 영역으로 분리하고 분리된 각 조사 영역에 대한 조도를 측정할 수 있다.
그리고, 저장부는, 측정된 광 조사면(400)의 각 조사 영역에 대한 조도를 저장할 수 있다.
이어, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인하고, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 감소시킬 수 있다.
경우에 따라, 제어부는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수도 있다.
이와 같이, 실시 예는, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자를 제거하거나 또는 오프시킴으로써, 광 조사면의 조도 균일도를 높일 수 있다.
즉, 실시 예는, 일정한 규칙을 갖고 배열된 다수 개의 LED 광원(또는 패키지) 어레이 중 일부의 광원에서 방출된 광의 일부 또는 전부를 의도적으로 차단함으로써, 최종 조사면의 조도 균일도를 균일하게 만들 수 있다.
실시 예는, 광학 설계를 통하여 일정한 규칙을 갖고 LED 광원이 배열된 모듈 및 플라이 아이 렌즈(FEL) 등의 광학 부품을 설계하고, 최종 조사면의 균일도 상승을 위하여 광의 일부 또는 전부가 차단되어야 할 광원을 선정하며, 전부가 차단되어야 할 광원의 위치에 LED 광원 배치 자체를 생략하거나 일부 또는 전부가 차단되어야 할 광원에 기존 이하의 전류가 인가되도록 각각 조절하여 방출되는 광량을 저하시킴으로써, 선정된 광원의 광이 렌즈부로 입사되는 것을 방지하여 광 조사면에 균일한 조도의 광을 조사할 수 있다.
따라서, 기존의 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 93.3% 수준이었으나, 실시 예에 따른 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 96.4% 수준으로 상승시킬 수 있다.
도 2 및 도 3은 발광 소자가 일부 제거된 도 1의 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는, 기판(110)과, 기판(100)의 셀 영역(130) 위에 배치되는 발광 소자(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 기판(110)은, 발광 셀 영역(132)과 비발광 셀 영역(134)을 포함하는 다수의 셀 영역(130)들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
이때, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)은, 발광 소자가 배치되지 않는 영역일 수 있다.
그리고, 기판(110)의 발광 셀 영역(132)은, 온(on)되어 광을 조사하는 발광 소자(120)가 배치되는 영역일 수 있다.
여기서, 기판(110)의 각 비발광 셀 영역(134)은, 기판(110)의 각 발광 셀 영역(132)의 면적과 동일한 크기의 면적을 가질 수 있다.
이처럼, 각 비발광 셀 영역(134)의 면적과 각 발광 셀 영역(132)의 면적을 동일하도록 광원부(100)를 제작하는 이유는, 광 조사면의 조사 영역들 중 조도가 균일하지 못하는 조사 영역이 존재할 경우, 그에 상응하는 기판(110)의 셀 영역(130) 위에 존재하는 발광 소자(120)를 제거함으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 조절할 수 있기 때문이다.
따라서, 기판(110)의 셀 영역(130)은, 발광 소자(120)의 배치 또는 미배치에 따라, 발광 셀 영역(132) 또는 비발광 셀 영역(134)으로 분리되기 때문에, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)의 면적과 기판(110)의 발광 셀 영역(132)의 면적은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.
또한, 발광 소자(120)가 제거된 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적은, 발광 소자(120)가 배치된 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 2% ~ 약 20%의 비율을 차지할 수 있다.
그 이유는, 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적이 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 2% 이하의 비율을 차지하면 광 조사면의 일부분에 조도가 높아 광 균일도가 악화될 수 있고, 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적이 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 20% 이상의 비율을 차지하면 광 조사면의 전체적인 조도가 기준 조도 이하로 저하될 수 있기 때문이다.
다음, 발광 소자(120)가 제거된 비발광 셀 영역(134)은, 기판(110) 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
그 이유는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역이 광 조사면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성되기 때문이다.
따라서, 실시예는, 광 조사면 중 기준 조도보다 큰 조도를 갖는 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자(120)가 위치하는 기판 영역을 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)으로 정의하고, 정의된 비발광 셀 영역(134)에 위치하는 발광 소자(120)를 제거하거나 또는 발광 소자(120)의 구동을 오프하도록 광원부(100)를 제작함으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 발광 소자(120)가 제거된 비발광 셀 영역(134)은, 발광 소자(120)가 미배치되어 기판(110) 표면이 노출될 수 있다.
이처럼, 발광 소자(120)가 제거된 비발광 셀 영역(134)은, 기판(110)의 모든 셀 영역(130)에 배치된 발광 소자(120)가 광을 출사할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자(120)가 위치하는 영역으로 정의할 수 있다.
또한, 발광 소자(120)가 제거된 비발광 셀 영역(134)의 면적은, 기판(110)에 접촉되는 발광 소자(120)의 접촉 면적과 동일할 수 있다.
그 이유는, 기판(110)의 발광 셀 영역(132) 위에 발광 소자(120)가 접촉되어 배치되고, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134) 위에 접촉된 발광 소자(120)가 제거되기 때문이다.
다음, 기판(110)의 발광 셀 영역(132)의 전체 면적은, 기판(110)의 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 80% ~ 약 98%의 비율을 차지할 수 있다.
그 이유는, 발광 셀 영역(132)의 전체 면적이 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 80% 이하의 비율을 차지하면 광 조사면의 전체적인 조도가 기준 조도 이하로 저하될 수 있고, 발광 셀 영역(132)의 전체 면적이 셀 영역(130)의 전체 면적에 대해 약 98% 이상의 비율을 차지하면 광 조사면의 일부분에 조도가 높아 광 균일도가 악화될 수 있기 때문이다.
다음, 기판(110)의 발광 셀 영역(132)은, 기판(110) 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
그 이유는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도에 상응하는 조사 영역이 광 조사면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성되기 때문이다.
따라서, 기존의 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 93.3% 수준이었으나, 실시 예에 따른 광원부를 갖는 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 96.4% 수준으로 상승시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 발광 소자가 일부 오프된 도 1의 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는, 기판(110)과, 기판(110)의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 기판(110)은, 발광 셀 영역(132)과 비발광 셀 영역(134)을 포함하는 다수의 셀 영역들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
이때, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)은, 오프(off)된 발광 소자(124)가 배치되는 영역일 수 있다.
그리고, 기판(110)의 발광 셀 영역(132)은, 온(on)되어 광을 조사하는 발광 소자(122)가 배치되는 영역일 수 있다.
여기서, 기판(110)의 각 비발광 셀 영역(134)은, 기판(110)의 각 발광 셀 영역(132)의 면적과 동일한 크기의 면적을 가질 수 있다.
이처럼, 각 비발광 셀 영역(134)의 면적과 각 발광 셀 영역(132)의 면적을 동일하도록 광원부(100)를 제작하는 이유는, 광 조사면의 조사 영역들 중 조도가 균일하지 못하는 조사 영역이 존재할 경우, 그에 상응하는 기판(110)의 셀 영역 위에 존재하는 발광 소자(120)를 오프시킴으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 조절할 수 있기 때문이다.
따라서, 기판(110)의 셀 영역은, 발광 소자(120)의 온(on) 또는 오프(off) 구동에 따라, 발광 셀 영역(132) 또는 비발광 셀 영역(134)으로 분리되기 때문에, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)의 면적과 기판(110)의 발광 셀 영역(132)의 면적은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.
또한, 오프(off)된 발광 소자(124)가 배치되는 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적은, 기판의 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% ~ 약 20%의 비율을 차지할 수 있다.
그 이유는, 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 2% 이하의 비율을 차지하면 광 조사면의 일부분에 조도가 높아 광 균일도가 악화될 수 있고, 비발광 셀 영역(134)의 전체 면적이 셀 영역의 전체 면적에 대해 약 20% 이상의 비율을 차지하면 광 조사면의 전체적인 조도가 기준 조도 이하로 저하될 수 있기 때문이다.
다음, 오프(off)된 발광 소자(124)가 배치되는 비발광 셀 영역은, 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
그 이유는, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역이 광 조사면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되도록 형성되기 때문이다.
따라서, 실시예는, 광 조사면 중 기준 조도보다 큰 조도를 갖는 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자가 위치하는 기판 영역을 기판의 비발광 셀 영역(134)으로 정의하고, 정의된 비발광 셀 영역에 위치하는 발광 소자의 구동을 오프하도록 광원부(100)를 제작함으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 유지할 수 있다.
이처럼, 오프(off)된 발광 소자(124)가 배치되는 비발광 셀 영역(134)은, 기판의 모든 셀 영역에 배치된 발광 소자가 광을 출사할 때, 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자(120)가 위치하는 영역으로 정의할 수 있다.
경우에 따라, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)에 위치하는 발광 소자(124)는, 오프되지 않고 기판(110)의 발광 셀 영역(132)에 위치하는 발광 소자(122)보다 조도가 더 낮은 광을 출사할 수도 있다.
즉, 실시 예는, 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)에 위치하는 발광 소자(124)로 인가되는 전류를 제어하여 기판(110)의 비발광 셀 영역(134)에 위치하는 발광 소자(124)를 오프시키지 않고 기판(110)의 발광 셀 영역(132)에 위치하는 발광 소자(122)보다 조도가 더 낮은 광을 출사하도록 제어할 수도 있다.
그 이유는, 광 조사면의 조사 영역들 중 조도가 균일하지 못하는 조사 영역이 존재할 경우, 그에 상응하는 기판(110)의 셀 영역 위에 존재하는 발광 소자(120)를 전류 인가를 제어하여 상대적으로 낮은 조도의 광을 출사시킴으로써, 광 조사면의 조도를 균일하게 조절할 수 있기 때문이다.
따라서, 기존의 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 93.3% 수준이었으나, 실시 예에 따른 광원부를 갖는 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 96.4% 수준으로 상승시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 1의 광원부와 어퍼처의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈부의 어퍼처(210)는, 광의 손실을 최소화하고 평행광을 만들기 위하여 광을 투과시키는 투과 영역(212)을 포함할 수 있다.
여기서, 광원부(100)는, 기판(110)의 셀 영역(130)의 전체 면적 S1이 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2보다 더 넓을 수 있다.
그 이유는, 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2이 발광 소자(120)가 배치되는 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1보다 더 넓거나 또는 발광 소자(120)가 배치되는 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1이 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2보다 더 좁으면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
이때, 어퍼처(210)의 투과 영역(212)은, 기판(110)의 셀 영역(130)을 마주보도록 배치될 수 있다.
이어, 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1이 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2보다 더 넓은 경우, 어퍼처(210)는, 광원부(100)의 기판(110)으로부터 소정 간격 d로 이격되어 배치될 수 있다.
그 이유는, 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1이 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2보다 더 넓을 때, 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판(110) 사이가 기준 거리보다 더 멀리 이격되거나 또는 서로 부착되면 광 손실이 발생하여 광 조사면의 광 조도가 저하될 수 있기 때문이다.
여기서, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판 사이의 간격 d는, 어퍼처(210)의 두께보다 더 작을 수 있다.
그 이유는, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판(110) 사이의 간격 d은, 어퍼처(210)의 두께보다 더 크면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
일 예로, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판(110) 사이의 간격 d은, 약 0.01cm ~ 약 20cm일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
다른 경우로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈부(200)의 어퍼처(210)는, 광을 투과시키는 투과 영역(212)을 포함할 수 있는데, 기판(110) 셀(130) 영역의 전체 면적 S1은, 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2과 동일할 수도 있다.
그 이유는, 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2이 발광 소자(120)가 배치되는 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1보다 더 넓거나 또는 발광 소자(120)가 배치되는 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1이 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2보다 더 좁으면 광 손실이 발생하여 광량이 줄어들어 광 조사면에 조사되는 광의 조도가 저하되기 때문이다.
이때, 어퍼처(210)의 투과 영역(212)은, 기판(110)의 셀 영역(130)을 마주보도록 배치될 수 있다.
이어, 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1과 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2이 서로 동일한 경우, 어퍼처(210)는, 광원부(100)의 기판(110)에 접촉되어 배치될 수 있다.
그 이유는, 기판(110) 셀 영역(130)의 전체 면적 S1과 어퍼처(210)의 투과 영역(212)의 전체 면적 S2이 서로 동일할 때, 어퍼처(210)와 광원부(100)의 기판(110) 사이가 이격되면 광 손실이 발생하여 광 조사면의 광 조도가 저하될 수 있기 때문이다.
도 8은 실시 예에 따른 노광기용 조명 장치의 광원부 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시 예는, 조도 측정부(500), 저장부(600), 그리고 이들을 제어하는 제어부(700)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 조도 측정부(500)는, 광 조사면(400)을 다수의 조사 영역(410)으로 분리하고 분리된 각 조사 영역(410)에 대한 조도를 측정할 수 있다.
그리고, 저장부(600)는, 측정된 광 조사면(400)의 각 조사 영역(410)에 대한 조도를 저장할 수 있다.
이어, 제어부(700)는, 저장된 각 조사 영역(410)에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인하고, 그에 따라 광원부(100)를 제어하여 상응하는 발광 소자의 광 세기를 조절할 수 있다.
즉, 제어부(700)는, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위 이내에 포함되지 않으면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 상응하는 발광 소자의 광 세기를 조절할 수 있다.
여기서, 제어부(700)는, 저장부(600)에 저장된 각 조사 영역(410)에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 상응하는 발광 소자의 광 세기를 감소시킬 수 있다.
경우에 따라, 제어부(700)는, 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최대값보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수 있다.
또한, 제어부(700)는, 저장부(600)에 저장된 각 조사 영역(410)에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도 범위의 최소값보다 더 작으면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 증가시킬 수 있다.
다른 실시 예로서, 제어부(700)는, 저장부(600)에 저장된 각 조사 영역(410)에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인하고, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 발광 소자의 광 세기를 감소시킬 수도 있다.
경우에 따라, 제어부(700)는, 저장부(600)에 저장된 각 조사 영역(410)에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 더 큰지를 확인할 때, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 기준 조도보다 더 크면 광 조사면(400)의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 차단하여 발광 소자를 오프(off)시킬 수도 있다.
이와 같이, 실시 예는, 광 조사면(400)의 다수의 조사 영역(410)들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자를 제거하거나 또는 오프시킴으로써, 광 조사면(400)의 조도 균일도를 높일 수 있다.
따라서, 기존의 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 93.3% 수준이었으나, 실시 예에 따른 조명 장치를 사용할 경우, 노광기 최종 광 조도면의 조도 균일도가 약 96.4% 수준으로 상승시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 광원부
200: 렌즈부
300: 미러부
400: 광 조사면
500: 조도 측정부
600: 저장부
700: 제어부

Claims (10)

  1. UV 파장대의 광을 조사하는 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 광을 평행광으로 투과시키는 렌즈부; 그리고,
    상기 렌즈부로부터 투과된 평행광을 광 조사면으로 반사시키는 미러부를 포함하고,
    상기 광원부는,
    발광 셀 영역과 비발광 셀 영역을 포함하는 다수의 셀 영역들이 매트릭스 형태로 배열되는 기판; 그리고,
    상기 기판의 셀 영역 위에 배치되는 발광 소자를 포함하며,
    상기 각 비발광 셀 영역은,
    상기 각 발광 셀 영역의 면적과 동일한 크기의 면적을 가지고,
    상기 비발광 셀 영역의 전체 면적은,
    상기 셀 영역의 전체 면적에 대해 2% ~ 20%의 비율을 차지하며,
    상기 비발광 셀 영역은,
    상기 기판 평면의 중심점을 지나는 가로축 또는 세로축에 대해 서로 대칭되고,
    상기 렌즈부는,
    상기 광원부로부터 조사되는 광을 회절하여 투과시키는 어퍼처(apperture); 및
    상기 어퍼처로부터 투과된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈를 포함하고,
    상기 어퍼처는,
    상기 기판으로부터 상기 어퍼처의 두께보다 작은 간격을 두고 이격되어 배치되는 노광기용 조명 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 비발광 셀 영역은,
    상기 발광 소자가 미배치되어 상기 기판 표면이 노출되거나 또는 상기 발광 소자가 배치되어 상기 배치된 발광 소자가 오프(off)되는 노광기용 조명 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 비발광 셀 영역은,
    상기 기판의 모든 셀 영역에 배치된 발광 소자가 광을 출사할 때, 상기 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 조도가 미리 설정된 기준 조도보다 큰 조사 영역으로 광을 출사하는 발광 소자가 위치하는 영역인 노광기용 조명 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 각 비발광 셀 영역의 면적은,
    상기 기판에 접촉되는 발광 소자의 접촉 면적과 동일한 노광기용 조명 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 어퍼처는,
    상기 광을 투과시키는 투과 영역을 포함하고,
    상기 기판의 셀 영역의 전체 면적은,
    상기 어퍼처의 투과 영역의 전체 면적보다 더 넓은 노광기용 조명 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 어퍼처는,
    상기 기판으로부터 0.01cm 내지 20cm만큼 이격되어 배치되는 노광기용 조명 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광 조사면을 다수의 조사 영역으로 분리하고 상기 분리된 각 조사 영역에 대한 조도를 측정하는 조도 측정부;
    상기 측정된 광 조사면의 각 조사 영역에 대한 조도를 저장하는 저장부; 그리고,
    상기 저장된 각 조사 영역에 대한 조도가 미리 설정된 기준 조도 범위 이내인지를 확인하고, 상기 광 조사면의 다수의 조사 영역들 중 제1 조사 영역의 조도가 상기 기준 조도 범위 이내에 포함되지 않으면 상기 광 조사면의 제1 조사 영역으로 광을 조사하는 발광 소자의 구동 전류를 제어하여 상기 발광 소자의 광 세기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 노광기용 조명 장치.
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