KR20140025661A - 자외선 발광다이오드 램프 및 이를 이용한 주변장치 - Google Patents

자외선 발광다이오드 램프 및 이를 이용한 주변장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노광용 UV LED 램프 및 이를 이용한 노광장치에 관한 것으로, 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 노광용 자외선 램프의 수명을 향상시켜 노광용 자외선 램프의 교체에 따른 소요비용의 절감과 노광용 자외선 램프의 교체시 공정 라인을 일정시간 멈추어야 하는 등의 손실을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
이를 위해 구성되는 본 발명은 자외선 광원을 이용하여 글라스 기판의 원하는 부분에 회로 패턴을 형성하는 노광장치에 있어서, 회로패턴이 형성된 PCB 기판에 UV LED 소자를 일정하게 배열하되 UV LED 소자의 발광에 의해 발생되는 열을 냉각시키는 수단으로 구성되어 노광용 광원을 발광시키는 노광용 UV LED 램프 유닛; 노광용 UV LED 램프 유닛의 UV LED 소자를 보호하는 보호 글라스; 노광용 UV LED 램프 유닛의 점등에 의해 발생되는 불안정한 자외선 광인 노광용 광원을 균일한 광원으로 변화시키는 플라이아이 렌즈(Flyeye Lens); 플라이아이 렌즈를 통해 균일하게 변화된 산란광 형태의 광원을 1차적으로 평행광 형태로 만들어 주는 1차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens); 1차 콘덴서 렌즈에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 정밀한 평행광으로 집광하여 글라스 기판에 조사되도록 하는 2차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens); 및 글라스 기판의 원하는 부분에만 자외선 광이 노출될 수 있도록 하는 마스크(Mask 또는 Aperture)를 포함한 구성으로 이루어진다.
자외선 LED, 노광기, 균일도

Description

자외선 발광다이오드 램프 및 이를 이용한 주변장치{UV LED Lamp for and Peripheral Unit using UV LED Lamp}
본 발명은 노광용 LED 램프 및 이를 이용한 노광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성하여 노광용 자외선 램프의 수명을 향상시킴은 물론 인체에 유해한 물질의 발생과 폭발의 위험성을 방지할 수 있도록 한 노광용 LED 램프 및 이를 이용한 노광장치에 관한 것이다.
일반적으로 노광장치라 함은 노광을 통해 평판 디스플레이용 글라스 기판 상에 포토레지스트로 사용되는 BM 수지의 외곽부위 들뜸 현상을 사전에 방지하는 한편 글라스 기판에 특정한 라인패턴을 형성하기 위한 장치를 말하는 것으로, 이러한 노광장치의 일반적인 구성은 다음과 같다.
도 1 은 일반적인 평판 디스플레이 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도이다.
즉, LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 평판 디스플레이(Flat Panel Display)용 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 평판 디스플레이를 제조함에 있어서 글라스 기판(10) 위에 도포된 BM(Black Matrix) 수지(포토레지스트)의 외곽 부위 들뜸 현상을 사전에 방지하기 위해 글라스 기판(10)에 대해 그 단방향과 장방향으로 외곽에 70[mm] 이하의 선폭을 갖는 주변부(12, 16) 노광을 행하고, 이외에도 글라스 기판(10) 상에 특정한 라인 형상의 패턴(14, 18 : 이하, "S패턴"이라 한다)을 형성하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 S패턴의 선폭과 패턴폭은 각각 대략 200[㎛]와 3000[㎛]이다.
그리고 이처럼 정해진 선폭의 패턴을 형성하기 위해 퍼스널 컴퓨터 등을 사용하여 선폭의 패턴을 제어하고 BM 수지의 노광을 위한 300[nm]∼450[nm] 파장대의 균일하고 적당한 출력의 광을 사용한다.
도 2 는 종래의 기술에 자외선 램프를 채택한 주변 노광 및 S패턴의 형성에 사용되는 노광장치를 보인 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 일반적인 주변 노광 및 S패턴 형성장치(20)에서는 광원으로 300[nm]∼450[nm]의 자외선 램프(21)가 사용되는데, 자외선 램프(21)에서 방출된 자외선 광은 이후에 타원경(22)에 의해 집속된 후에 빔 호모지나이저(Homogenizer, 24)를 통해 가우시안적인 광밀도 분포가 균일한 분포로 바뀌어 형성되게 된다.
도2 에서 참조번호 23은 타원경(22)의 위치와 방향을 자유자재로 조절하기 위한 3축 조정스테이지를 나타내고, 25는 광을 통과 또는 차단시키는 셔터부를 나타내며, 26은 광의 폭을 조정하는 폭 블레이드를 나타낸다.
도 3 은 일반적인 평판 디스플레이 제조 방법에 있어서 글라스 기판 위에 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 종래 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정에 따르면 공정 전체의 클린화를 위한 세척공정(S1), 글라스 기판 위에 BM 수지의 도포를 균일하게 하는 스핀 코팅공정(S2)과 코팅고정이 끝난 글라스 기판에 원하는 마스크 패턴을 띄워 자외선을 쪼이는 노광 공정(S3), 각 패널 당 고유인식 코드를 레이저로 마킹하고 외각 들뜸 현상을 사전에 방지하는 아이디 마킹 및 주변 노광 공정(S4), 마스크 패턴으로 인해 자외선을 받은 부분은 약해지고 받지 않은 부분은 포토레지스트(Photo Resist) 코팅 상태를 유지하게 되어 자외선에 노출된 부분만 제거가 가능하게 하는 현상 공정(S5), 노광 공정에서 자외선을 받지 않은 포토레지스트에 의해 가려진 부분을 제외한 증착막을 제거하는 식각 공정(S6) 및 남은 포토레지스트를 용제를 이용하여 제거하는 포토레지스트 스크립 공정(S7)이 순차적으로 수행되게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 노광장치는 자외선 램프로 수명이 1000 시간 정도에 불과한 수은등을 사용하기 때문에 자외선 램프의 짧은 수명으로 인하여 교체수요가 빈번하다는 문제와 함께 자외선 램프의 교체 비용이 적지 않 게 소요되는 문제와 자외선 램프의 교체를 위해 공정 라인을 일정시간 동안 멈추어야 하는 시간적인 손실이 발생한다는 문제가 있다.
아울러, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 노광장치는 자외선 램프로 수은등을 사용하기 때문에 인체에 유해한 물질인 오존(O3)이 발생된다는 문제가 있어 글라스 기판을 제조하기 위한 작업환경이 악화됨은 물론, 오존(O3)의 발생으로 인하여 인체에 악영향을 끼칠 우려가 있다.
나아가, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 노광장치는 자외선 램프로 수은등을 사용하기 때문에 수은등의 폭발 우려가 상존하고 있어 안전상에 문제가 있다.
즉, 수은등의 경우 수은이 함유되어 있어 수은등의 폭발이 이루어지는 경우 인체에 치명적인 위험성이 있다는 문제가 상시 상존해 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 노광용 자외선 램프의 수명을 향상시켜 노광용 자외선 램프의 교체에 따른 소요비용의 절감과 노광용 자외선 램프의 교체시 공정 라인을 일정시간 멈추어야 하는 등의 손실을 방지할 수 있도록 한 노광용 LED 램프 및 이를 이용한 노광장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램 프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 인체에 유해한 물질인 오존(O3)의 발생을 억제할 수 있어 작업환경을 개선할 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 수은등의 사용에 따른 폭발 우려가 없어 작업시 안전한 환경을 조성할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 노광용 LED 램프는 자외선 광원을 이용하여 글라스 기판의 원하는 부분에 회로 패턴을 형성하는 노광장치의 노광용 자외선 램프에 있어서, 상부면 상에 회로 패턴이 형성된 일정크기의 PCB 기판; PCB 기판의 회로 패턴이 형성된 일 측면에 일정간격으로 배열되어지되 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자와 자외선 광을 발광시키는 발광부로 이루어지는 UV LED 소자; PCB 기판의 타측면에 밀착 설치되어 UV LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 전달받아 외부로의 방출을 통해 UV LED 소자의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히트 싱크; 및 히트 싱크의 상부면에 부착 설치되어 히트 싱크의 열을 냉각시키는 냉각팬을 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 PCB 기판의 상부면에 배열되는 UV LED 소자는 일정간격의 바둑판 또는 지그 재그 형태로 배열될 수도 있고, UV LED 소자 가 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열된 PCB 기판 다수를 모듈용 PCB 기판 상에 배열하여 PCB 모듈로 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징인 노광용 LED 램프를 이용한 노광장치는 자외선 광원을 이용하여 글라스 기판의 원하는 부분에 회로 패턴을 형성하는 노광장치에 있어서, 회로 패턴이 형성된 PCB 기판에 UV LED 소자를 일정하게 배열하되 UV LED 소자의 발광에 의해 발생되는 열을 냉각시키는 수단으로 구성되어 노광용 광원을 발광시키는 노광용 UV LED 램프 유닛; 노광용 UV LED 램프 유닛의 UV LED 소자를 보호하는 보호 글라스; 노광용 UV LED 램프 유닛의 점등에 의해 발생되는 불안정한 자외선 광인 노광용 광원을 균일한 광원으로 변화시키는 플라이아이 렌즈(Flyeye Lens); 플라이아이 렌즈를 통해 균일하게 변화된 산란광 형태의 광원을 1차적으로 평행광 형태로 만들어 주는 1차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens); 1차 콘덴서 렌즈에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 정밀한 평행광으로 집광하여 글라스 기판에 조사되도록 하는 2차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens); 및 글라스 기판의 원하는 부분에만 자외선 광이 노출될 수 있도록 하는 마스크(Mask 또는 Aperture)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 노광용 UV LED 램프 유닛은 상부면 상에 회로 패턴이 형성된 일정크기의 PCB 기판; PCB기판의 회로 패턴이 형성된 일측면에 일정간격으로 배열되어지되 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자와 자외선 광을 발광시키는 발광부로 이루어지는 UV LED 소자; PCB 기판의 타측면에 밀착 설치되어 UV LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 전달받아 외부로의 방출을 통해 UV LED 소자의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히트 싱크; 및 히트 싱크의 상부 면에 부착 설치되어 히트 싱크의 열을 냉각시키는 냉각팬의 구성으로 이루어진다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 노광용 UV LED 램프 유닛을 구성하는 PCB 기판의 상부면에 배열되는 UV LED 소자는 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열될 수도 있고, 노광용 UV LED 램프 유닛을 구성하는 UV LED 소자가 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열된 PCB 기판 다수를 모듈용 PCB 기판 상에 배열하여 PCB 모듈로 구성할 수도 있다.
본 발명의 기술에 따르면 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 노광용 자외선 램프의 수명을 향상시켜 노광용 자외선 램프의 교체에 따른 소요비용을 절감할 수가 있다.
또한, 전술한 바와 같은 본 발명의 노광용 UV LED 램프는 램프의 수명을 향상시켜 노광용 자외선 램프의 교체주기를 연장시킬 수 있도록 함으로써 램프의 교체시 공정 라인을 일정시간 멈추어야 하는 등의 손실을 방지할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 다른 기술은 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 인체에 유해한 물질인 오존(O3)의 발생을 억제할 수 있어 작업환경을 개선할 수가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 노광장치를 구성하는 노광용 자외선 램프를 다수의 UV LED 소자가 모듈화된 UV LED 모듈과 UV LED 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각수단으로 구성함으로써 수은등의 사용에 따른 폭발 우려가 없어 작업시 안전한 환경을 조성할 수 있도록 함에 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노광용 UV LED 램프 및 이를 이용한 노광장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프를 구성하는 UV LED 소자를 보인 사시 구성도, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프를 구성하는 UV LED 소자의 배열을 보인 어레이 기판을 보인 평면도, 도 6 은 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프를 보인 사시 구성도, 도 7 은 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프를 보인 측면 구성도, 도 8 은 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프가 적용된 노광장치를 보인 측면 구성도이다.
도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프(100)는 상부면 상에 회로 패턴이 형성된 일정크기의 PCB 기판(110), PCB 기판(110)의 회로 패턴이 형성된 일측면에 어레이(Array) 형태로 배열되어지되 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자(124)와 자외선 광을 발광시키는 발광부(122)로 이루어지는 UV LED 소자(120), PCB 기판(110)의 타측면에 밀착 설치되어 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 발생하는 열을 전달 받아 외부로의 방출을 통해 UV LED 소자(120)의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히트 싱크(130) 및 히트 싱크(130)의 상부 면에 부착 설치되어 히트 싱크(130)의 열을 냉각시키는 냉각팬(140)의 구성으 로 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프(100)는 다수의 UV LED 소자(120)가 PCB 기판(110) 상에 일정간격으로 배열되어지되 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 PCB 기판(110)에 발생되는 열을 효과적으로 냉각시켜 UV LED 소자(120)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 LED 소자(120)가 배열된 PCB 기판(110)의 배면에 열을 외기로 방출하기 위한 히트 싱크(130)와 냉각팬(140)이 구성된 구조로 이루어진다.
이처럼 구성된 LED를 이용한 노광용 램프(100)는 노광장치의 적소에 설치되어 UV LED 소자(120)를 통한 발광을 통해 자외선을 글라스 기판(10)에 조사하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프(100)의 구성에서 PCB 기판(110)의 상부면에 배열되는 UV LED 소자(120)는 도 5a 에 도시된 바와 같이 일정간격의 바둑판 형태로 배열되거나 도 5b 에 도시된 바와 같이 일정간격의 지그재그 형태로 배열되어진다.
또한, 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)의 구성에서 도 5c 에 도시된 바와 같이 UV LED 소자(120)가 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열된 PCB 기판(110) 다수를 모듈용 PCB 기판(110a) 상에 배열하여 PCB 모듈로 구성할 수도 있다.
본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)를 구성하는 각각의 구성요소에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, PCB 기판(110)은 후술하는 UV LED 소자(120)를 전기적으로 접속 고정시켜 다수를 배열하기 위한 것으로, 이러한 PCB 기판(110)은 도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 사각형 일정크기로 형성되어지되 PCB 기판(110)의 일면에는 회로 패턴(도시하지 않음)이 형성된다.
한편, 전술한 바와 같이 회로 패턴이 형성된 PCB 기판(110)에 전기적으로 접속 고정되는 UV LED 소자(120)는 글라스 기판(10)의 노광에 필요한 자외선 광의 발광이 이루어지는 것으로, 이러한 UV LED 소자(120)는 도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)의 회로 패턴이 형성된 일측면에 일정간격으로 배열되어지되 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자(124)와 자외선 광의 발광이 이루어지는 발광부(122)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 UV LED 소자(120)는 발광부(122)의 양측으로 형성된 접속단자([0032] 124)를 PCB 기판(110)의 회로 패턴에 납땜을 통해 전기적으로 연결되어진다.
이때, PCB 기판(110)에 배열되는 다수의 UV LED 소자(120)는 앞서 기술한 바와 같이 일정간격의 바둑판(도 5a 참조) 또는 지그재그(도 5b 참조) 형태로 배열된다.
또한, UV LED 소자(120)가 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열된 PCB 기판(110) 다수를 모듈용 PCB 기판(110a) 상에 배열하여 PCB 모듈(도 5c 참조)로 구성되어질 수도 있다.
본 발명의 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)를 구성하는 히트 싱크(130)는 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 발생되는 UV LED 소자(120)의 열을 외기로 방출시키기 위한 것으로, 이러한 히트 싱크(130)는 도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)의 배면에 밀착 설치되어 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 발생하는 열을 전달받아 외기로의 방출을 통해 UV LED 소자(120)의 온도가 일정하게 유지되도록 한다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 히트 싱크(130)는 UV LED 소자(10)가 배열된 PCB 기판(110)의 타측면인 배면에 부착 고정되어 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 발생되는 열을 PCB 기판(110)을 통해 전달받아 외기로 방출하게 된다.
이때, 히트 싱크(130)는 PCB 기판(110)으로부터 열을 신속히 전달받아 외기로 열을 신속히 방출하기 위해서는 열전달률이 매우 양호한 알루미늄 재질의 것을 사용함이 보다 양호하다.
본 발명을 구성하는 냉각팬(140)은 UV LED 소자(120)의 발광에 따라 가열된 히트 싱크(130)를 냉각시켜 UV LED 소자(120)를 포함한 PCB 기판(110)의 열이 보다 효과적으로 방출될 수 있도록 하는 것으로, 이러한 냉각팬(140)은 도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 히트 싱크(130)의 상부면에 부착 설치되어 히트 싱크(130)의 열을 냉각시킴으로써 UV LED 소자(120)를 포함한 PCB 기판(110)의 열을 보다 효과적으로 방출하게 된다.
전술한 바와 같은 냉각팬(140)은 앞서도 기술한 바와 같이 냉각 효과를 극대화 하기 위해 히트 싱크(130)의 상부면 상에 설치 고정하여 인위적으로 기류를 히트 싱크(130)에 돌림으로써 히트 싱크(130)로 전달되는 UV LED 소자(120)의 열을 외기로 방출하게 되어 UV LED 소자(120)의 온도를 일정하게 유지한다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)는 PCB 기판(110)의 일면에 어레이(Array) 형태로 배열된 UV LED 소자(120)를 히트 싱크(130)에 연결하여 UV LED 소자(120)의 발광시 발생하는 UV LED 소자(120)의 열을 외기로 방출시켜 UV LED 소자(120)의 온도를 적정하게 유지할 수 있도록 하여 UV LED 소자(120)의 수명을 극대화할 수 있도록 하는 기술이다.
도 9 는 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 노광용 램프가 적용된 노광장치의 다른 실시 예를 보인 측면 구성도이다.
도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같은 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치(200)는 도 9 에 도시된 바와 같이 회로 패턴이 형성된 PCB 기판(212)에 UV LED 소자(214)를 일정하게 배열하되 UV LED 소자(214)의 발광에 의해 발생되는 열을 냉각시키는 수단으로 구성되어 노광용 광원을 발광시키는 노광용 UV LED 램프 유닛(210), 노광용 LED 램프 유닛(210)의 UV LED 소자(214)를 보호하는 보호 글라스(220), 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 점등에 의해 발생되는 불안정한 자외선 광인 노광용 광원을 균일한 광원으로 변화시키는 플라이아이 렌즈(Flyeye Lens : 230), 플라이아이 렌즈(230)를 통해 균일하게 변화된 산란광 형태의 광원을 1차적으로 평행광 형태로 만들어 주는 1차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens : 240), 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 정밀한 평행광으로 집광하여 글라스 기판(10)에 조사되도록 하는 2차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens : 250) 및 글라스 기판(10)의 원하는 부분에만 자외선 광이 노출될 수 있도록 하는 마스크(Mask 또는 Aperture : 260)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치(200)의 구성에서 노광용 UV LED 램프 유닛(210)은 상부면 상에 회로 패턴이 형성된 일정크기의 PCB 기판(212), PCB 기판(212)의 회로 패턴이 형성된 일측면에 일정간격으로 배열되어지되 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자(214b)와 자외선 광을 발광시키는 발광부(214a)로 이루어지는 UV LED 소자(214), PCB 기판(212)의 타측면에 밀착 설치되어 UV LED 소자(214)의 발광에 따라 발생하는 열을 전달받아 외부로의 방출을 통해 UV LED 소자(214)의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히트싱크(216) 및 히트 싱크(216)의 상부면에 부착 설치되어 히트 싱크(216)의 열을 냉각시키는 냉각팬(218)의 구성으로 이루어진다.
물론, 전술한 바와 같이 구성된 노광용 UV LED 램프 유닛(210)을 구성하는 PCB 기판(212)의 상부면에 배열되는 UV LED 소자(214)는 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열될 수도 있고, 노광용 UV LED 램프 유닛(210)을 구성하는 UV LED 소자(214)가 일정간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열된 PCB 기판(212) 다수를 모듈용 PCB 기판(도시하지 않음. 도 5c 참조) 상에 배열하여 PCB 모듈로 구성할 수도 있다. 이러한 구성은 앞서 기술한 도 5a 내지 도 5c 에서와 같기 때문에 별도의 설명은 하지 않기로 한다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치([0042] 200)를 통한 노광은 노광용 UV LED 램프 유닛(210)으로부터 발광된 불안정한 자외선 광원을 플라이아이 렌즈(230)를 통해 균일한 자외선 광으로 변화된 다음, 플라이아이 렌즈(230)를 통해 균일하게 변화된 산란광 형태의 자외선 광은 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 평행광 형태로 변화되어 2차 콘덴서 렌즈(250)에 의해 정밀한 평행광으로 집광되어진다. 이처럼 2차 콘덴서 렌즈(250)에 의해 정밀한 평행광으로 집광된 자외선 광은 마스크(260)를 통해 글라스 기판(10)에 노출되어진다.
본 발명에 따른 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치(200)를 구성하는 각각의 구성요소에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 노광용 LED 램프 유닛(210)은 자외선 광원을 발하기 위한 것으로, 이러한 노광용 UV LED 램프 유닛(210)은 도 9 에 도시된 바와 같이 회로 패턴이 형성된 PCB 기판(212)에 LED 소자(214)를 일정하게 배열하되 UV LED 소자(214)의 발광에 의해 발생되는 열을 냉각시키는 수단으로 구성되어 노광용 광원을 발광시키는 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 노광용 UV LED 램프 유닛(210)은 앞서 기술한 도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같은 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)의 구성과 동일한 구성으로 이루어져 있기 때문에 이하에서는 노광용 UV LED 램프 유닛(210)에 대하여 별도의 설명은 하지 않기로 한다.
본 발명을 구성하는 보호 글라스(220)는 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 UV LED 소자(214)를 보호하기 위한 것으로, 이러한 보호 글라스(220)는 도 9 에 도시된 바와 같이 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 UV LED 소자(214) 하부에 구성되어 UV LED 소자(214)의 발광부(214a)를 보호하게 된다.
그리고, 본 발명을 구성하는 플라이아이 렌즈(230)는 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 점등에 의해 발생되는 불안정한 자외선 광인 노광용 광원을 균일한 광원으로 변화시키기 위한 것으로, 이러한 플라이아이 렌즈(230)는 도9 에 도시된 바와 같이 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 하부에 구성된 보호 글라스(220)의 하부에 구성되어 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 UV LED 소자(214)로부터 발광된 불안정한 자외선 광을 균일한 광원으로 변화시키게 된다.
전술한 노광용 UV LED 램프 유닛(210)의 UV LED 소자(214)로부터 발광된 자외선 광원은 아주 불안정한 형태의 광을 가지고 있게 된다.
따라서 노광 품질을 양호하게 하기 위해서는 UV LED 소자(214)로부터 발광된 자외선 광원을 전체적으로 고르게 되도록 하여야 할 필요성이 있다.
이때, 사용되는 렌즈가 바로 UV LED 소자(214)로부터 발광된 불안정한 자외선 광을 전체적으로 안정되고 고르게 만들어 주는 플라이아이 렌즈(230)이다
본 발명을 구성하는 1차 콘덴서 렌즈(240)는 플라이아이 렌즈(230)에 의한 안정되고 고르게 변화된 자외선 광을 평행광 형태로 만들어 주기 위한 것으로, 이러한 1차 콘덴서 렌즈(240)는 도 9 에 도시된 바와 같이 플라이아이 렌즈(230)의 하부에 구성되어 플라이아이 렌즈(230)를 통해 안정되고 균일하게 변화된 산란광 형태의 광원을 1차적으로 평행광 형태로 만들어 주게 된다.
한편, 앞서 기술한 바와 같은 플라이아이 렌즈(230)를 통해 UV LED 소자(214)로부터 발광된 불안정한 자외선 광을 안정되고 균일한 광원으로 변화시켰다고 하더라도 플라이아이 렌즈(230)를 통과한 자외선 광원은 빛이 산란광 형태를 가지 고 있게 된다.
따라서 노광 품질을 위해서는 산란광을 평행광으로 만들어 주어야 한다.
이때, 플라이아이 렌즈(230)를 통과한 산란광 형태의 자외선 광을 평행광으로 만들어 주는 것이 1차 콘덴서 렌즈(240)이다.
전술한 바와 같은 1차 콘덴서 렌즈(240)를 통과한 자외선 광은 2차 콘덴서 렌즈(250)를 통과하게 된다.
이때, 2차 콘덴서 렌즈(250)는 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 자외선 광원을 아주 정밀한 평행광으로 만즐어 주는 것으로, 이러한 2차 콘덴서 렌즈(250)는 도 9 에 도시된 바와 같이 1차 콘덴서 렌즈(240)의 하부에 구성되어 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 정밀한 평행광으로 집광하여 글라스 기판(10)에 조사되도록 한다.
다시 말해서, 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 평행광 형태로 된 광원이라 하더라도 노광에 필요한 아주 정밀한 평행광은 아니기 때문에 1차 콘덴서 렌즈(240)에 의해 평행광 형태로 된 광원을 아주 정밀한 평행광으로 만들어 노광시 노광 품질을 보다 양호하게 할 필요가 있다.
이때, 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 아주 정밀한 평행광으로 만들어 실제 노광작업부 상에 노광용 광원이 조사되도록 하는 것이 2차 콘덴서 렌즈(250)이다.
본 발명을 구성하는 마스크 또는 어퍼춰((Mask 또는 Aperture : 260)는 글라스 기판(10) 상의 원하는 부분에만 자외선의 노출이 이루어지도록 하기 위한 것으 로, 이러한 마스크(260)는 도 9 에 도시된 바와 같이 글라스 기판(10)과 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치(200)의 2차 콘덴서 렌즈(250) 사이에서 2차 콘덴서 렌즈(250)를 통과하여 글라스 기판(10)에 조사되는 자외선 광원이 글라스 기판(10)의 원하는 부분에만 노출될 수 있도록 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 UV LED 소자(120, 214)를 통해 UV LED를 이용한 노광용 램프(100)를 제조하고, 또한 이러한 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치(200)를 제조함으로써 노광용 자외선 램프의 수명을 향상시켜 노광용 자외선 램프의 교체에 따른 소요비용을 절감할 수가 있음은 물론, 자외선 램프의 교체시 공정라인을 일정시간 멈추어야 하는 등의 손실을 방지하는 효과, 인체에 유해한 물질인 오존(O3)의 발생을 억제하는 효과 및 수은등의 사용에 따른 폭발 우려가 없어 작업시 안전한 환경을 조성할 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1 은 일반적인 평판 디스플레이 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도.
도 2 는 종래의 기술에 자외선 램프를 채택한 주변 노광 및 S패턴의 형성에 사용되는 노광장치를 보인 구성도.
도 3 은 일반적인 평판 디스플레이 제조 방법에 있어서 글라스 기판 위에 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정을 설명하기 위한 플로차트.
도 4 는 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프를 구성하는 LED 소자를 보인 사시 구성도.
도 5a 내지 도 5c 는 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프를 구성하는 LED 소자의 배열을 보인 어레이 기판을 보인 평면도.
도 6 은 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프를 보인 사시 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프를 보인 측면 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프가 적용된 노광장치를 보인 측면 구성도.
도 9 는 본 발명에 따른 LED를 이용한 노광용 램프가 적용된 노광장치의 다른 실시예를 보인 측면 구성도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10. 글라스 기판 100. 노광용 LED 램프
110. PCB 기판 120, 214. LED 소자
122, 214a. 발광부 124, 214b. 접속단자
130, 216. 히트 싱크 140, 218. 냉각팬
200. 노광용 LED 램프를 이용한 노광장치
210. 노광용 LED 램프 유닛 220. 보호 글라스
230. 플라이아이 렌즈 240. 1차 콘덴서 렌즈
250. 2차 콘덴서 렌즈 260. 마스크(또는 어퍼춰)

Claims (3)

  1. 자외선 광원을 이용하여 글라스 기판의 원하는 부분에 회로 패턴을 형성하는 노광장치에 있어서,
    회로 패턴이 형성된 PCB 기판에 UV LED 소자를 일정하게 배열하되 상기 UV LED 소자의 발광에 의해 발생되는 열을 냉각시키는 수단으로 구성되어 노광용 광원을 발광시키는 노광용 UV LED 램프 유닛;
    상기 노광용 UV LED 램프 유닛의 UV LED 소자를 보호하는 보호 글라스;
    상기 노광용 UV LED 램프 유닛의 점등에 의해 발생되는 불안정한 자외선 광인 노광용 광원을 균일한 광원으로 변화시키는 플라이아이 렌즈(Flyeye Lens);
    상기 플라이아이 렌즈를 통해 균일하게 변화된 산란광 형태의 광원을 1차적으로 평행광 형태로 만들어 주는 1차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens);
    상기 1차 콘덴서 렌즈에 의해 1차적으로 평행광 형태로 만들어진 광원을 정밀한 평행광으로 집광하여 상기 글라스 기판에 조사되도록 하는 2차 콘덴서 렌즈(Condenser Lens); 및 상기 글라스 기판의 원하는 부분에만 자외선 광이 노출될 수 있도록 하는 마스크(Mask 또는 Aperture)를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치.
  2. 제 2 항에 있어서, 상기 노광용 UV LED 램프 유닛은 상부면 상에 회로 패턴이 형성된 일정 크기의 PCB 기판;
    상기 PCB 기판의 회로 패턴이 형성된 일측 면에 일정간격으로 배열되어지되 상기 회로 패턴에 전기적으로 접속되는 접속단자와 자외선 광을 발광시키는 발광부로 이루어지는 UV LED 소자;
    상기 PCB 기판의 타측면에 밀착 설치되어 상기 UV LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 전달받아 외부로의 방출을 통해 상기 UV LED 소자의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크의 상부면에 부착 설치되어 상기 히트 싱크의 열을 냉각시키는 냉각팬의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 노광용 UV LED 램프 유닛을 구성하는 PCB 기판의 상부면에 배열되는 상기 UV LED 소자는 일정 간격의 바둑판 또는 지그재그 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 노광용 UV LED 램프를 이용한 노광장치.
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KR20200036743A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 이승훈 경화 노광장치

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