KR20230050979A

KR20230050979A - 액정 셔터 어레이를 포함하는 디지털 노광장치 및 이를 이용한 노광방법

Info

Publication number: KR20230050979A
Application number: KR1020210134425A
Authority: KR
Inventors: 김기홍; 장원석; 최기봉; 임형준; 이원섭; 장성환; 이재종; 나준희
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2023-04-17
Also published as: KR102665879B1

Abstract

액정 셔터 어레이를 포함하는 디지털 노광장치 및 이를 이용한 노광방법에서, 상기 디지털 노광장치는 광원부, 셔터유닛 및 렌즈유닛을 포함한다. 상기 광원부는 광원을 제공한다. 상기 셔터유닛은 상기 광원부의 하부에 위치하며, 제1 방향을 따라 일렬로 배열되는 복수의 단위셔터들을 포함한다. 상기 렌즈유닛은 상기 셔터유닛의 하부에 위치하며, 상기 단위셔터들 각각에 정렬되는 단위렌즈를 포함한다. 이 경우, 상기 단위셔터들 각각은 독립적으로 구동이 제어되는 액정층을 포함한다.

Description

액정 셔터 어레이를 포함하는 디지털 노광장치 및 이를 이용한 노광방법{DIGITAL EXPOSING DEVICE HAVING LIQUID SHUTTER ARRAY AND METHOD FOR EXPOSING USING THE SAME}

본 발명은 디지털 노광장치 및 이를 이용한 노광방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원의 제공에 따라 배열이 제어되는 액정이 제공되는 광에 대한 셔터로 사용되어, 특정 패턴의 노광을 스캐닝 방식으로 직접 수행할 수 있는 액정 셔터 어레이를 포함하는 디지털 노광장치 및 이를 이용한 노광방법에 관한 것이다.

디지털 노광공정은, 포토 노광공정(photolithography)에 속하는 것으로, 마스크를 사용하지 않고 패턴을 감광재(photoresist)에 제작하는 공정이며, 최근 대한민국 등록특허 제10-1048785호 등에서와 같이 다양한 기술이 개발되고 있다.

일반적으로, 이러한 디지털 노광공정은 기판의 특정 위치에서 디지털 장치가 패턴 이미지를 재생하고, 이미징 광학계를 이용하여 패턴 이미지를 기판에 투영하여, 기판에 코팅된 감광재에 대한 감광을 통해 패턴을 형성한다. 또한, 이러한 디지털 노광공정에서는 대개 패턴이 형성되어야 하는 기판의 크기가 디지털 노광공정을 수행하는 디지털 노광장치의 크기보다 크기 때문에, 기판 상에서 소정의 패스를 따라 노광장치가 이동하며 스캐닝을 수행하게 된다.

그러나, 이러한 스캐닝 방식의 디지털 노광을 수행하는 경우, 스캐닝 방향을 따라 기판과 노광장치 사이의 진직도(straightness) 오차 등이 발생하는 경우, 패턴의 정밀도가 저하되는 문제가 있다.

이에, 종래 스캐닝 방식의 디지털 노광 공정에서 상기 오차에 따른 패턴의 정밀도 문제를 해결하고, 노광 속도를 향상시킬 수 있는 디지털 노광장치에 대한 요구가 증가하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1048785호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 스캐닝 축에 대한 정렬을 생략할 수 있어 스캐닝 방식의 디지털 노광에서 발생하는 정밀도 저하의 문제를 해결하면서도, 라인 이미지를 한 번에 노광할 수 있어 노광 속도를 향상시킬 수 있고, 미세한 간격을 가지는 광점들에 대하여도 정밀한 노광이 가능한 액정 셔터 어레이를 포함하는 디지털 노광장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 디지털 노광 장치를 이용한 노광방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 디지털 노광장치는 광원부, 셔터유닛 및 렌즈유닛을 포함한다. 상기 광원부는 광원을 제공한다. 상기 셔터유닛은 상기 광원부의 하부에 위치하며, 제1 방향을 따라 일렬로 배열되는 복수의 단위셔터들을 포함한다. 상기 렌즈유닛은 상기 셔터유닛의 하부에 위치하며, 상기 단위셔터들 각각에 정렬되는 단위렌즈를 포함한다. 이 경우, 상기 단위셔터들 각각은 독립적으로 구동이 제어되는 액정층을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 광원은 선편광된(linearly polarized) 평행광(collimated light)일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 셔텨유닛과 상기 렌즈유닛의 사이에 배치되며, 상기 선편광된 광원의 편광 방향과 수직 방향의 편광 방향을 가지는 편광부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 액정층은 전압의 인가에 따라 특정 방향으로 정렬되고, 상기 액정층의 정렬에 따라 상기 셔터유닛으로 입사되는 광원은 투과 또는 차단될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 단위셔터는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 서로 이격되도록 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극부, 상기 전극부 상에 형성되어 상기 액정층이 상부에서 배향되는 배향막, 및 상기 액정층의 상부에 형성되는 제2 기판을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제1 연장전극, 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제2 연장전극을 포함하는 연장전극부를 더 포함하고, 상기 연장전극부를 통해 전압이 인가될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 액정층은, 강유전성(ferroelectric) 액정을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 1회의 노광에 따라 상기 렌즈유닛은 상기 제1 방향으로 복수의 광점들을 제공하며, 상기 1회의 노광에 따라 제공되는 상기 제1 방향으로 서로 인접한 광점들 사이의 거리는, 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 디지털 노광장치를 이용한 디지털 노광방법에서, 상기 디지털 노광장치를 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동하며 노광부에 대한 노광을 수행한다.

일 실시예에서, 상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리가, 하나의 단위렌즈에 의해 제공되는 광점 직경의 N배인 경우, 상기 디지털 노광장치를, 상기 제1 방향을 따라 N회 이동시키며 상기 제2 방향으로의 노광을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 방향으로 서로 인접한 상기 렌즈유닛의 단위렌즈들은, 상기 단위렌즈에 의해 조사되는 광원의 광점의 직경만큼 상기 제1 방향으로 서로 이격되도록 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리가, 상기 광점의 직경의 N배인 경우, 상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛은 상기 제2 방향으로 N개의 배열을 형성할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 디지털 노광장치를 이용한 디지털 노광방법에서, 노광부의 상기 제1 방향으로의 길이가 상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛의 상기 제1 방향으로의 길이와 동일한 경우, 상기 디지털 노광장치를 상기 제2 방향으로만 이동시키며 노광을 수행한다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 일 방향으로 배열되는 셔터유닛 및 이와 정렬된 렌즈유닛을 통해, 복수의 단위렌즈들을 통해 제공되는 복수의 광을 통해 라인 이미지를 한 번에 노광할 수 있다.

이 경우, 단위렌즈들에 의해 형성되는 광점들 사이에 노광이 필요한 경우, 렌즈유닛을 광점의 직경만큼 이동시키는 것으로 모든 노광 영역에 대한 라인 이미지를 노광할 수 있다.

이와 달리, 제2 방향으로 복수의 열을 가지며 배열되는 셔터유닛 및 렌즈유닛을 통해 1회의 노광만으로도 노광 영역 전체에 대한 라인 이미지의 형성이 가능하여, 노광 속도는 물론, 복수의 패스를 형성하는 과정에서 발생하는 정밀도 저하의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 단위렌즈들 각각이 독립제어에 의해 노광이 선택적으로 수행되므로, 다양한 패턴을 가지는 라인 이미지를 한 번에 노광할 수 있다. 즉, 단위셔터가 포함하는 액정층을 독립적으로 구동함으로써, 선택적인 노광이 가능하고 이를 통해 다양한 노광패턴을 형성할 수 있다.

이 경우, 액정층은 각각의 단위 셔터마다 전압의 제공으로 용이하게 구동이 가능하므로, 매 라인마다의 선택적 차단 및 투과 패턴의 형성을 용이하고 신속하게 제어할 수 있다.

특히, 액정층의 배열에 따라 광의 완전한 차단이 어려운 한계를 극복하여, 선평광된 광원을 제공하며, 편광부를 추가로 포함함으로써, 액정층의 배열과 함께 광의 선택적 차단 및 투과를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 노광장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 셔터유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1의 디지털 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 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. 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. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 노광장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 셔터유닛을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 디지털 노광장치(10)는 광원부(100), 셔터유닛(200), 편광부(300) 및 렌즈유닛(400)을 포함한다.

상기 광원부(100)는 하부방향, 즉 상기 셔터유닛(200)이 위치하는 방향으로 광원(500)을 제공한다.

이 경우, 상기 광원부(100)는 도시된 바와 같이, 제1 방향(X)을 따라 연장되는 장방형 블록(block) 형상을 가질 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 내부에 상기 광원(500)을 발생시켜 제공하는 광발생 모듈 및 제공 모듈이 구비될 수 있다.

상기 광원(500)은, 선편광된(linearly polarized) 평행광(collimated light)일 수 있으며, 예를 들어, 레이저 광일 수 있다. 이 경우, 상기 레이저 광의 파장은 I-line (365nm), G-line (435nm), 405nm 등 다양한 파장으로 선택될 수 있음은 자명하다.

한편, 상기 광원부(100)에서 발생되는 광인 LED 광과 같이 편광이 없는 광이라면, 상기 광원부(100)는 선형 편광자를 추가로 포함하여, 상기 제공되는 광원(500)이 편광되도록 유도하여야 한다.

나아가, 상기 광원부(100)를 통해 제공되는 상기 광원(500)의 강도는 상기 광원부(100) 전체, 즉 상기 제1 방향으로 연장된 상기 광원부(100) 전체에서 균일하게 제공될 수 있도록 구성되어야 한다.

상기 셔터유닛(200)은 상기 광원부(100)의 하부에 위치하며, 상기 광원부(100)의 상기 제1 방향(X)으로의 연장 길이와 실질적으로 동일한 길이로 연장되며, 폭 역시 상기 광원부(100)의 폭과 실질적으로 동일한 폭으로 형성된다.

상기 셔터유닛(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 단위셔터(201)가 상기 제1 방향(X)으로 복수개가 연장되어 구성되며, 이 경우, 상기 단위셔터(201)는 구동이 독립적으로 수행되는 것을 제외하고는, 일체로 형성된다.

즉, 상기 셔터유닛(200)은 일련의 공정으로 일체로 제작되며, 다만, 복수의 단위셔터들(201)이 상기 제1 방향(X)을 따라 일렬로 연장되며, 각각의 단위셔터들(201)이 독립적으로 구동될 뿐이다.

구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 셔터유닛(200)은 제1 기판(210), 전극부(220), 배향막(230), 액정층(240), 제2 기판(250) 및 연장 전극부(260)를 포함한다.

상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(250)은 투명 기판인 것으로, 예를 들어 유리 기판일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 기판들(210, 250)은 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 및 제2 기판들(210, 250) 사이에 상기 전극부(220), 상기 배향막(230) 및 상기 액정층(240)이 형성된다.

상기 전극부(220)는 상기 제1 기판(210) 상에 형성되는 것으로, 일반적으로 포토 노광공정(photolithography)을 통해 형성될 수 있으며, 형성 공정이 이에 제한되지는 않는다.

이 경우, 상기 전극부(220)는 제2 방향(Y)으로 연장되는 제1 전극(221), 및 상기 제1 전극(221)과 이격되도록 형성되는 제2 전극(222)을 포함한다.

상기 제2 전극(220)의 경우, 도 3에서와 같이 상기 제1 전극(221)의 연장 라인을 따라 소정 거리 이격되도록 형성되는 것은 물론이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(221)의 끝단부의 외측을 향하여도 한 쌍으로 추가로 연장되어 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 제1 전극(221)과 상기 제2 전극(222)은 소정 영역에서 서로 마주하도록 배치되며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 전극들(221, 222) 사이에 인가되는 전원에 의해 전압차가 유도되어 상부에 위치하는 상기 액정층(240)의 배열을 유도하게 된다.

상기 배향막(230)은 상기 전극부(220)의 상부에 형성되어, 상기 액정층(240)의 하부를 평탄화하고 상기 액정층(240)과 상기 전극부(220)를 단열시키며 상기 액정층(240)의 배열을 유도하게 된다.

상기 액정층(240)은 상기 배향막(230)과 상기 제2 기판(250)의 사이에 충진되며, 액정(liquid crystal)을 포함한다.

이 경우, 상기 배향막(230)과 상기 제2 기판(250) 사이에 충진되는 상기 액정층(240)이 측부방향으로 누출되는 것을 방지하기 위해, 도시하지는 않았으나 측부에는 별도의 밀봉재가 구비될 수 있다.

상기 액정층(24)이 포함하는 액정은, 예를 들어 강유전성(ferroelectric) 액정일 수 있다. 즉, 상기 강유전성 액정은 층상구조를 가지면서 액정 분자의 거동이 원뿔 공간에서 원뿔의 측면에서만 거동되고, 분자 자체가 전하를 가진 분극 상태를 유지한다. 이에, 여타의 액정보다 상대적으로 매우 빠른 응답 특성을 가진다.

따라서, 본 실시예에서와 같이, ON/OFF 구동이 신속하게 수행되어야 하는 고속 셔터유닛에는 상기 강유전성 액정이 사용되는 것이 필요하다.

상기 연장 전극부(260)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(221)과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제1 연장전극(261), 및 상기 제2 전극(222)과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제2 연장전극(262)을 포함한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 연장전극들(261, 262)을 통하여 구형파의 전압이 제공되며, 이에 따라 상기 전극부(220)에 전압이 유도된다. 이를 위해, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 및 제2 연장전극들(261, 262)은 별도의 전원부와 전기적으로 연결된다.

또한, 상기 제1 및 제2 연장전극들(261, 262)은 하나의 단위셔터(201)별로 독립적으로 전압을 제공하는 것으로, 이에 따라 상기 셔터유닛(200)에 포함되는 단위셔터들(201) 각각은 모두 개별적으로 구동된다.

그리하여, 상기 단위셔터들(201) 각각이 개별적으로 구동됨에 따라, 상기 액정층(240)도 단위셔터 단위 별로 특정 방향으로 배열되어, 개방(open) 또는 폐쇄(close) 상태를 형성하게 된다.

상기 편광부(300)는 상기 셔터유닛(200)의 하부에 위치하며, 상기 셔터유닛(200)의 연장 길이 및 폭과 실질적으로 동일하게 형성되어, 전체적으로 상기 셔터유닛(200)과 동일한 면적으로 형성된다.

상기 편광부(300)는 선형 편광자(linear polarizer)인 것으로, 상기 편광부(300)의 편광 방향은, 상기 광원부(100)에서 제공되는 광원의 선평광된 편광 방향과 수직일 수 있다.

따라서, 상기 광원부(100)에서 제공되는 선평광된 광원이 상기 셔터유닛(200)의 액정층(240)의 배열에 변화에 따라 상기 셔터유닛(200)을 선택적으로 통과하며 제1 광(510)으로 상기 편광부(300)로 제공된다. 이 후, 상기 제1 광(510)은 상기 편광부(300)를 통과하며 편광되어 제2 광(520)이 되어, 최종적으로 후술되는 상기 렌즈유닛(400)으로 제공된다.

상기 렌즈유닛(400)은 상기 편광부(300)의 하부에 위치하며, 상기 편광부(300)와 동일하게, 상기 셔터유닛(200)의 면적과 실질적으로 동일한 면적으로 형성된다.

상기 렌즈유닛(400)은 상기 셔터유닛(200)과 동일한 면적을 가지며 연장되는 플레이트부(410)와, 상기 플레이트부(410) 상에 형성되는 렌즈부(420)를 포함한다.

이 경우, 상기 렌즈부(420)는, 상기 제1 방향(X)으로 일렬로 배열되는 복수의 단위렌즈들(421)을 포함하는데, 상기 단위렌즈들(421)은 중심이 상기 제1 방향(X)을 따른 일직선 상에 형성되며, 외주면이 서로 접하도록 형성된다.

상기 단위렌즈들(421) 각각은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 편광부(300)를 통과하여 제공되는 제2 광(520)을 포커싱하여 제3 광(530)을 형성한다. 이 경우, 상기 제3 광(530)은 최종적으로 노광이 수행되는 노광부(20, 도 4 참조)에 광점(A1, 도 4 참조)을 형성하여 노광을 수행하게 된다.

즉, 상기 단위렌즈들(421) 각각은 볼록렌즈로서 광을 포커싱하는 역할을 수행한다.

본 실시예의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 셔터유닛(200)이 상기 제1 방향(X)을 따라 배열되는 복수의 단위셔터들(201)을 포함하며, 이에 상기 단위렌즈들(421) 각각은 상기 단위셔터들(201) 각각에 상하방향으로 일렬로 배열된다.

따라서, 상기 단위셔터들(201) 각각이 개별적으로 동작하여 개방 또는 폐쇄 상태로 동작됨에 따라, 상기 단위렌즈들(421) 각각에서 제공되는 제3 광(530)의 조사 여부가 제어된다.

즉, 본 실시예의 경우, 상기 제1 방향(X)을 따라 일렬로 연장되는 복수의 단위렌즈들(421)로부터 제공되는 제3 광(530)의 제공 여부가, 독립적으로 제어되는 것으로, 이를 통해 상기 제1 방향(X)을 따른 노광을 수행에 있어 소정의 패턴을 형성하며 노광을 수행할 수 있게 된다.

즉, 다양한 패턴을 가지는 라인 이미지를, 상기 셔터유닛(200)의 단위셔터들(201)에 대한 독립 구동 제어를 통해, 한 번에 형성할 수 있게 된다.

도 4는 도 1의 디지털 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 4에서는 설명의 편의를 위해, 상기 렌즈유닛(400) 및 노광되는 노광부(20)만을 도시하였으며, 상기 디지털 노광장치(10)의 다른 구성은 생략하였다. 이 경우, 상기 렌즈유닛(400)의 단위렌즈(421)는 개별적으로 제어되며 광을 제공함은 앞서 설명한 바와 같다.

이 경우, 상기 노광부(20)는 기판부 상에 코팅된 감광재일 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 방향(X)을 따라 일렬로 배열된 복수의 단위렌즈들(421) 각각은 독립적으로 제어되는 제3 광(530)을 제공하며, 상기 제3 광(530)은 포커싱되어 상기 노광부(20) 상에 광점(A1, A2, ...)을 형성한다.

한편, 각각의 단위렌즈(421)의 직경이 'D'라고 가정하면, 상기 단위렌즈들(421)은 외주면이 서로 접하므로, 서로 인접한 단위렌즈들(421)의 중심들 사이의 거리도 'D'가 된다.

그런데, 상기 단위렌즈(421)를 통과하여 제공되는 제3 광(530)은 포커싱되어 광점으로 형성되며 상기 노광부(20)에 제공되므로, 서로 인접한 단위렌즈들(421)에 의해 형성되는 광점의 중심들 사이도 상기 'D'만큼의 이격거리를 가지게 된다.

이 경우, 상기 광점의 직경은 상기 단위렌즈(421)의 직경보다 작으므로, 결국 서로 인접한 단위렌즈들(421)에 의해 형성되는 광점들 사이는 소정의 비 노광 영역이 형성될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 의한 상기 디지털 노광장치(10)를 이용하여 상기 제2 방향(Y)으로 1회의 스캐닝으로 노광을 수행하게 되면, 광점들 사이에 소정의 비 노광 구간이 형성될 수 있다.

이에, 본 실시예에 의한 상기 디지털 노광장치(10)를 이용한 디지털 노광방법에서는, 상기 비 노광 구간에 대한 노광을 위해, 상기 디지털 노광장치(10)를 상기 제1 방향(X)으로 소정 거리만큼 이동시키면서 상기 제2 방향(Y)을 따른 스캐닝으로 노광 공정을 반복하게 된다.

이 경우, 상기 제1 방향(X)으로 상기 디지털 노광장치(10)를 이동시키는 경우, 상기 제1 방향(X)으로의 이동 거리는, 상기 광점(A1, A2, ...)의 직경인 'd'일 수 있다.

즉, 상기 광점들(A1, A2, ...)이 외주면이 서로 접하도록 형성되기 위해서는 상기 디지털 노광장치(10)는 상기 광점들 각각의 직경인 'd'만큼의 이동거리로, 상기 제1 방향(X)으로 이동되어야 한다.

그리하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 방향(Y)으로의 첫 번째 스캐닝 노광을 통해서는, 제1 광점(A1)이 복수개가 제1 방향(X)을 따라 형성되고, 이 후, 상기 제1 방향(X)으로 'd'만큼 이동하여 상기 제2 방향(Y)으로의 두 번째 스캐닝 노광을 통해 제2 광점(A2)을 복수개 제1 방향(X)을 따라 형성하게 된다.

나아가, 동일한 공정을 통해, 제3 광점들(A3), 제4 광점들(A4), 나아가 추가 광점들(미도시)을 한번에 형성할 수 있으며, 이를 통해 소위 라인 이미지를 노광할 수 있다.

이와 달리, 상기 제2 방향(Y)으로 한 번의 스캐닝 노광을 수행하는 과정에서, 상기 제1 방향(X)으로 'd'만큼 이동시키며 복수의 광점들(A1, A2, A3, ...)에 대한 라인 이미지 노광을 수행할 수도 있다.

즉, 제1 광점(A1) 복수개를 제1 방향(X)을 따라 형성하고, 이 후, 상기 제1 방향(X)으로 'd'만큼 이동하여 제2 광점(A2) 복수개를 제1 방향(X)을 따라 형성하고, 마찬가지로 제3 광점들(A3), 제4 광점들(A4), 나아가 추가 광점들(미도시)을 제1 방향(X)을 따라 형성하여 하나의 라인 이미지를 노광한다.

이 후, 상기 디지털 노광장치(10)를 상기 제2 방향(Y)으로 이동시켜, 다음 라인에 대하여 라인 이미지를 노광할 수 있다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 방향(X)으로의 서로 다른 광점들(A1, A2, ...)을 형성하기 위해, 상기 디지털 노광장치(10)를 상기 제1 방향(X)을 따라 이동시키지 않고, 입사되는 상기 광원(500)의 입사각을 제어하는 것으로 복수의 서로 다른 광점들(A1, A2, ...)을 연속적으로 형성할 수도 있다.

즉, 상기 광원부(100)를 통해 제공되는 상기 광원(500)의 입사각을 제어함으로써, 최종적으로 상기 노광부(20)에 포커싱되는 상기 제3 광(530)의 포커싱 위치를 상기 제1 방향(X)으로 가변시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 제1 내지 제4 광점들(A1, A2, A3, A4), 나아가 추가 광점들을 연속적으로 형성하여 소위 라인 이미지를 노광할 수도 있다.

한편, 상기 설명한 바와 같은 라인 이미지를 노광하는 경우, 상기 단위 렌즈의 직경 'D'가 상기 광점들 각각의 직경 'd'의 N배라면, 하나의 단위 렌즈에 의해 형성되어야 하는 광점은 N개이어야 하며, 따라서 상기 제1 방향(X)으로의 이동 횟수 또는 상기 제1 방향(X)으로의 입사각 제어 횟수는 N회 수행되어야 함은 자명하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 5를 참조하여 상기 노광 방법을 설명하기 전에, 상기 도 5에서의 노광 방법을 수행하기 위한 디지털 노광장치(11)의 구성을 우선 설명한다.

즉, 본 실시예에 의한 상기 디지털 노광장치(11)는 제2 방향(Y)을 따라 복수의 열을 가지며 상기 셔터유닛, 상기 편광부 및 상기 렌즈유닛이 형성된다. 이 경우, 각각의 열을 형성하는 셔터유닛, 편광부 및 렌즈유닛은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 상기 디지털 노광장치(10)에서와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 이를 생략한다.

이 경우, 상기 광원부(100)는 각 열마다 개별적으로 형성될 수도 있으며, 하나의 광원부(100)가 전체 열을 커버하도록 형성될 수도 있고, 어느 경우에나, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 셔터유닛 전체로 균일한 강도의 광을 제공하면 충분하다.

한편, 도 5에서도 설명의 편의를 위하여 렌즈유닛과 이에 최종적으로 제공되는 광원만 도시하였으며, 기타 구성에 대한 도시는 생략하였다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 디지털 노광장치(11)에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2 방향(Y)으로 복수의 열로 상기 셔터유닛, 상기 편광부 및 상기 렌즈유닛(401, 402, 403)이 형성된다.

이 경우, 도 5에서는 상기 제2 방향(Y)으로 3개의 열을 가지는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지는 않으며, 상기 제2 방향(Y)으로 2개의 열을 가질 수도 있고, 4개 이상의 열을 가질 수도 있다.

상기 디지털 노광장치(11)에서, 각각의 열에 속하는 단위셔터들 및 단위렌즈들의 개수는 동일하다. 다만, 상기 단위셔터들 및 상기 단위렌즈들은 상기 제2 방향(Y)을 따라 서로 어긋나도록 배열된다.

즉, 도시된 바와 같이, 제1 열에 형성되는 렌즈유닛(401)의 첫 번째 단위렌즈의 중심과 제2 열에 형성되는 렌즈유닛(402)의 첫 번째 단위렌즈의 중심은 제1 간격(L1)으로 이격되며, 상기 제2 열에 형성되는 렌즈유닛(402)의 첫 번째 단위렌즈의 중심과 제3 열에 형성되는 렌즈유닛(403)의 첫 번째 단위렌즈의 중심은 제2 간격(L2)으로 이격된다. 또한, 이러한 서로 인접하는 열들 사이의 단위렌즈의 중심들 사이의 이격 거리는 모든 단위렌즈들에 대하여 동일하다.

이 경우, 상기 제1 간격(L1) 및 상기 제2 간격(L2)은 동일하다.

즉, 전체적으로 제2 열의 렌즈유닛(402)은 제1 열의 렌즈유닛(401)에 대하여 제1 간격(L1) 만큼 상기 제1 방향(X)으로 쉬프트(shift)되어 위치하며, 마찬가지로 제3 열의 렌즈유닛(403)은 제2 열의 렌즈유닛(402)에 대하여 제2 간격(L2) 만큼 상기 제1 방향(X)으로 쉬프트(shift)되어 위치한다.

상기와 같이, 복수의 렌즈유닛들이 일정 거리 중심이 쉬프트되어 위치하는 것은, 앞선 도 4를 참조하여 설명한 광점이 형성되지 않는 비 광점 구간을 해소하기 위한 것으로, 결국 상기 쉬프트되는 제1 간격(L1) 및 제2 간격(L2)은 모두 광점의 직경(d)과 동일하여야 한다.

그리하여, 상기 제1 열의 렌즈유닛(401)에 의해 형성되는 광점(B1)에 바로 인접하여, 상기 제2 열의 렌즈유닛(402)에 의해 형성되는 광점(B2)이 위치하며, 마찬가지로, 상기 제2 열의 렌즈유닛(402)에 의해 형성되는 광점(B2)에 바로 인접하여, 상기 제3 열의 렌즈유닛(402)에 의해 형성되는 광점(B3)이 위치한다.

결국, 상기 제1 방향(X)으로 서로 인접한 단위렌즈들의 중심 사이의 거리 'D'가, 상기 광점의 직경 'd'의 N배라면, 상기 제2 방향(X)으로 배열되는 렌즈유닛들의 배열 개수가 N개로 구성되면, 상기 제1 방향(X)으로의 라인 상에서 소위 비 노광 구간은 존재하지 않고 모든 라인에 대한 노광이 수행될 수 있다.

즉, 이상과 같이 구성되는 도 5의 상기 디지털 노광장치(11)를 이용하여 노광부(20)에 대한 노광을 수행하는 디지털 노광방법에서는, 상기 제1 방향(X)으로의 라인 이미지가 한 번의 노광을 통해 구현되므로, 상기 디지털 노광장치(11)를 상기 제2 방향(Y)으로만 이동시키는 것으로, 상기 노광부(20)에 대한 노광을 모두 수행할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 일 방향으로 배열되는 셔터유닛 및 이와 정렬된 렌즈유닛을 통해, 복수의 단위렌즈들을 통해 제공되는 복수의 광을 통해 라인 이미지를 한 번에 노광할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 11 : 디지털 노광장치 20 : 노광부
100 : 광원부 200 : 셔터유닛
201 : 단위 셔터 210 : 제1 기판
220 : 전극부 230 : 배향막
240 : 액정층 250 : 제2 기판
260 : 연장전극부 300 : 편광부
400, 401, 402, 403 : 렌즈유닛 420 : 렌즈부
500, 501, 502, 503 : 광원

Claims

광원을 제공하는 광원부;
상기 광원부의 하부에 위치하며, 제1 방향을 따라 일렬로 배열되는 복수의 단위셔터들을 포함하는 셔터유닛; 및
상기 셔터유닛의 하부에 위치하며, 상기 단위셔터들 각각에 정렬되는 단위렌즈를 포함하는 렌즈유닛을 포함하고,
상기 단위셔터들 각각은 독립적으로 구동이 제어되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 선편광된(linearly polarized) 평행광(collimated light)인 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제2항에 있어서,
상기 셔텨유닛과 상기 렌즈유닛의 사이에 배치되며, 상기 선편광된 광원의 편광 방향과 수직 방향의 편광 방향을 가지는 편광부를 더 포함하는 디지털 노광장치.
제1항에 있어서,
상기 액정층은 전압의 인가에 따라 특정 방향으로 정렬되고,
상기 액정층의 정렬에 따라 상기 셔터유닛으로 입사되는 광원은 투과 또는 차단되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 단위셔터는,
제1 기판;
상기 제1 기판 상에 서로 이격되도록 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극부;
상기 전극부 상에 형성되어 상기 액정층이 상부에서 배향되는 배향막; 및
상기 액정층의 상부에 형성되는 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제1 연장전극, 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 외부로 연장되는 제2 연장전극을 포함하는 연장전극부를 더 포함하고,
상기 연장전극부를 통해 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 액정층은,
강유전성(ferroelectric) 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제1항에 있어서,
1회의 노광에 따라 상기 렌즈유닛은 상기 제1 방향으로 복수의 광점들을 제공하며,
상기 1회의 노광에 따라 제공되는 상기 제1 방향으로 서로 인접한 광점들 사이의 거리는, 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제1항의 디지털 노광장치를 이용한 디지털 노광방법에서,
상기 디지털 노광장치를 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동하며 노광부에 대한 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리가, 하나의 단위렌즈에 의해 제공되는 광점 직경의 N배인 경우,
상기 디지털 노광장치를, 상기 제1 방향을 따라 N회 이동시키며 상기 제2 방향으로의 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광방법.
제1항에 있어서,
상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수개가 배열되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 방향으로 서로 인접한 상기 렌즈유닛의 단위렌즈들은,
상기 단위렌즈에 의해 조사되는 광원의 광점의 직경만큼 상기 제1 방향으로 서로 이격되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 단위렌즈들의 중심 사이의 거리가, 상기 광점의 직경의 N배인 경우,
상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛은 상기 제2 방향으로 N개의 배열을 형성하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광장치.
제13항의 디지털 노광장치를 이용한 디지털 노광방법에서,
노광부의 상기 제1 방향으로의 길이가 상기 셔터유닛 및 상기 렌즈유닛의 상기 제1 방향으로의 길이와 동일한 경우,
상기 디지털 노광장치를 상기 제2 방향으로만 이동시키며 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광방법.