KR20230101902A - 광조사 장치 및 이를 구비하는 노광 장치 - Google Patents
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Abstract
광원으로부터 방사되어 편광 소자를 통과한 광을 워크에 대하여 비스듬하게 입사되도록 하여 광 배향 처리를 실시하는 경우에 있어서, 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화되는 것을 피할 수 있는 노광 장치용 광조사 장치를 제공하는 것으로, 광조사 장치(10)를, 워크(X)에 대하여 비스듬히 입사하는 광(L)을 방사하는 복수의 광조사 유닛(14)을 갖는 광원(12)과, 광원(12)으로부터의 광(L)을 받아, 투과시킨 광(L)을 워크(X)에 조사하는 편광 소자(20)로 구성하며, 또한 각 광조사 유닛(14)을, 각각 LED(16)와, LED(16)가 부착되는 히트 싱크(18)로 구성하며, 편광 소자(20)를 향하여 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 히트 싱크(18)의 면(19)에 광반사 방지 처리를 실시한다.
Description
본 발명은 주로 액정 패널을 제조할 때의 노광용으로 사용되는 광조사 장치 및 이를 구비하는 노광 장치에 관한 것이다.
액정을 TN 방식의 표시 패널로서 사용할 때, 2 매의 유리 기판 사이에 액정을 봉입하고 이들 유리판의 내면에 형성된 투명 전극에 전압을 인가한 것만으로는 정상적으로 동작하지 않는다. 이것은 액정 분자가 불규칙한 상태에 있기 때문이다.
액정에 정상의 TN 방식의 동작을 하게 하기 위해서는, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시킴과 함께 액정 분자의 기립 방향을 일정하게 할 필요가 있다. 구체적으로는, 유리 기판에 대하여 3 ° 정도 기울어지는 방향으로 액정 분자를 배향시키고 있고, 이 기울기의 각도는 프리틸트각이라 불리고 있다.
그리고, 액정의 배향 성능을 갖는 한 쌍의 유리 기판 중, 일방의 유리 기판을 X 방향으로 배향하도록 배치하고, 대면하는 타방의 유리 기판을 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 배치한다(TN 방식).
이와 같이, 액정 패널의 제조에는 액정 배향 처리가 필요하고, 종전부터 유리 기판의 표면을 물리적으로 문지르는 러빙 처리가 행해져 왔다(예를 들면, 특허문헌 1). 이 러빙 처리란, 유리 기판 상에 형성된 유기 고분자막을 장파일 패브릭 등으로 소정의 방향으로 문지름으로써, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시킬 수 있는 막을 형성하는 처리 방법이다.
러빙 처리가 보급되어 응답 속도가 빠른 TN 방식이 일반적이 됨으로써, 액정 패널을 안정된 성능으로 저렴하게 양산할 수 있게 되어 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기용의 표시 모니터나 게임기용의 모니터로서 액정 모니터가 보급된 경위가 있다.
그러나, 러빙 방식에는 균일성이 부족한 점, TFT의 정전 파괴가 발생할 가능성이 있는 점, 또한 러빙시에 발생하는 분말 찌꺼기가 부착되는 등의 신뢰성에 관련된 문제가 있었다.
또한, 러빙 방식으로 달성할 수 있는 프리틸트각은 상술한 바와 같이 수평 배향 액정 모드를 대표하는 TN 방식에 있어서는 3 ° 정도이고, 저전압 구동으로, 고속 응답에 대응한 액정 모드의 표시 패널을 구성하기 위해서는 어려움이 있었다.
이러한 러빙 방식의 문제에 대응하기 위해, 현재에는 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광기가 제안되어 있고, 이 노광기에는, 광원으로서 롱 아크의 수은등에서의 사용이 시도되고 있다.
그러나, 롱 아크의 수은등을 이용한 노광기에도 문제가 있는 것으로 생각된다. 일반적으로, 노광 재료에는 특정의 파장 대역의 광에 반응하도록 감광 특성이 설정되어 있는데, 수은등으로부터의 광의 분광 특성을 보면, 해당 광은 많은 수은선의 휘선으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다.
이 때문에, 수은등을 노광용의 광원으로 한 경우, 노광 재료의 감광 특성으로부터 벗어난 파장의 광이 많아지는 점에서, 해당 감광 파장 대역을 벗어난 파장의 광에 의해 노광 재료를 과노광시킬 우려가 있는 것으로 생각된다.
물론, 감광 특성으로부터 벗어난 파장의 광선(단파측 및 장파측)을 선택 파장 반사막에 의해 컷하는 것도 가능하지만, 협대역의 컷 필터(밴드 패스 필터)가 필요해지고, 또한 높은 정밀도가 요구되는 점에서, 결과적으로 장치의 비용 상승으로 이어진다.
또한, 롱 아크의 수은등으로부터 방사되는 광은 광범위하게 확산되므로, 광 배향 처리를 실시하기 위해 중요한 수은등으로부터의 광의 조사각의 제어가 어렵고, 예를 들면 루버 등으로 여분의 광을 차단하는 수법도 검토되고 있지만, 이 경우, 수은등으로부터 방사되는 광의 이용 효율이 저하된다는 또 다른 문제가 있다.
또한, 콜리메이트된(평행화된) 광을 유리 기판에 대하여 비스듬히 조사하는 방법도 있지만, 이 수법은 광학계가 복잡해지는 점에서 장치가 대형이고 고가가 된다고 하는 문제가 있는 것으로 생각된다.
또한, 광원으로부터 방사되어 편광 소자를 통과한 광을 워크에 대하여 비스듬히 입사하도록 하여 광 배향 처리를 실시하는 것도 생각할 수 있지만, 이 경우, 광원으로부터 방사된 후, 편광 소자의 표면에서 반사된 일부의 광이 원하지 않는 각도로 다시 편광 소자에 들어감으로써, 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 광원으로부터 방사되어 편광 소자를 통과한 광을 워크에 대하여 비스듬히 입사하도록 하여 광 배향 처리를 실시하는 경우에 있어서, 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화되는 것을 피할 수 있는 노광 장치용의 광조사 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면에는 광반사 방지 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는
광조사 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의하면,
워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면에는, 표면에 광반사 방지 처리가 실시된 차광판이 배치되어 있는
광조사 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의하면,
워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면과, 상기 편광 소자의 상기 표면이 이루는 각도는, 90 °-(α/2) 이상인 것을 특징으로 하는
광조사 장치가 제공된다.
또한, 여기에서 「α」는 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되는 상기 광 중, 상기 광조사 유닛의 광축과 가장 큰 각도를 갖는 광과, 상기 편광 소자의 상기 표면이 이루는 각도를 말한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
상술한 광조사 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명에 관한 광조사 장치에 의하면, 각 광조사 유닛을 구성하는 히트 싱크에서의, 다른 광조사 유닛으로부터 방사되어 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면에 광 반사 방지 처리가 실시되어 있으므로, 다른 광조사 유닛으로부터 방사되어 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 해당 광조사 유닛의 히트 싱크에 부딪혀 거듭 반사되어 다시 편광 소자를 향하여, 해당 광이 편광 소자에 대하여 의도하는 방향과는 반대 방향으로부터 들어감으로써, 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화되는 것을 피할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용된, 복수의 광조사 유닛(14)으로 구성된 광원(12)을 구비하는 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 2는 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은 변형예 1에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 4는 변형예 3에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 5는 변형예 4에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 2는 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은 변형예 1에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 4는 변형예 3에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
도 5는 변형예 4에 관한 광조사 장치(10)를 도시하는 도면이다.
(광조사 장치(10)의 구성)
본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 광조사 장치(10)에 대하여 이하에 설명한다. 광조사 장치(10)는 주로 액정 패널을 제조할 때의 노광을 위해 노광 장치에 편성되어 사용된다. 이 광조사 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 광원(12)과, 편광 소자(20)를 구비하고 있다.
광원(12)은 워크(노광 대상물)(X)가 탑재되는 노광면(A)을 향하여 노광용 광(L)을 조사하는 부재이며, 본 실시 형태에서는 복수의 광조사 유닛(14)이 사용되고 있다. 이들 광조사 유닛(14)은 각각 광을 조사하는 LED(16)와, 이 LED(16)가 부착되는 히트 싱크(18)를 구비하고 있다.
광원(12)은 노광면(A) 상을 일정 방향으로 이동해 가는 워크(X)에 대하여 주사되도록 노광용 광(L)을 조사해 가므로, 해당 광원(12)은 워크(X)의 이동 방향에 직교하는 방향으로 복수의 광조사 유닛(14)을 대략 직렬로 배치함으로써 형성되어 있다. 물론, 워크(X)에 대하여 광조사 장치(10)가 이동하여 노광용 광(L)을 조사해도 되고, 워크(X) 및 광조사 장치(10)의 양쪽이 이동해도 된다.
각 광조사 유닛(14)을 구성하는 각 LED(16)는, 이들 LED(16)의 광축(CL)이 워크(X)에 대하여 제1 각도(θ1)(즉, 입사각(θ1))를 갖도록, 워크(X)에 대하여(즉, 노광면(A)에 대하여) 기울어져 배치되어 있다. 각도 성분의 불균일이 적은 광을 비스듬히 조사하여 작성한 배향막을 액정 패널에 사용함으로써, 안정된 프리틸트각과 배향 상태를 출현시키는 것이 가능해지고, 임의의 배향 모드의 액정 패널을 실현할 수 있다.
또한, LED(16)는 특정한 것에 한정되는 것은 아니고, COB(칩 온 보드)나 SMD(표면 실장형)이어도 되고, 소위 포탄형의 것이어도 된다.
히트 싱크(18)는 발광 중의 LED(16)로부터 발생하는 열을 방사하여 해당 LED(16)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 피하는 역할을 갖고 있고, 해당 히트 싱크(18)의 표면에 LED(16)가 부착되어 있다.
히트 싱크(18)의 크기는 LED(16)로부터의 열을 충분히 방사할 수 있는 정도로 큰 것이 요구된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 히트 싱크(18)는, 그 단면이 직사각형 형상으로 형성되어 있고, 또한 편광 소자(20)를 향하여 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 측면(19)에 광반사 방지 처리가 실시되어 있는 점에 특징을 갖고 있다. 이 광반사 방지 처리의 구체예로서는 흑색 도금, 흑알루마이트, 흑색 도장 등을 들 수 있다.
또한, 히트 싱크(18)의 단면 형상은 특별히 직사각형 형상에 한정되는 것은 아니지만, 해당 단면 형상이 어떠한 것이어도, 해당 히트 싱크(18)에서의, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면에 광반사 방지 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
편광 소자(20)는 광원(12)으로부터 조사된 광 중 한 방향으로 진동하는 광 성분만을 투과하여 편광하는 소자이며, 본 실시 형태에서는 와이어 그리드 편광 소자가 사용되고 있다. 와이어 그리드 편광 소자는 투명 기판(유리 기판)의 일방의 표면에 와이어 그리드를 형성한 것이다. 본 실시 형태에서는 와이어 그리드의 형성면(22)은 편광 소자(20)에서의 광원(12)측의 면이어도 되고, 광원(12)과는 반대측의 면이어도 된다. 또한, 편광 소자(20)는 워크(X)(노광면(A))에 대하여 평행이 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
(본 실시 형태에 관한 광조사 장치(10)의 효과)
본 실시 형태에 관한 광조사 장치(10)에 따르면, 각 광조사 유닛(14)을 구성하는 히트 싱크(18)에서의, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면(19)에 광반사 방지 처리가 실시되어 있다.
이에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 해당 광조사 유닛(14)의 히트 싱크(18)에 부딪혀 거듭 반사되어 다시 편광 소자(20)를 향하게 되어, 해당 광이 편광 소자(20)에 대하여 의도하는 방향과는 반대 방향으로부터 들어감으로써(점선의 화살표를 참조), 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화되는 것을 피할 수 있다.
(변형예 1)
상술한 실시 형태에 관한 광조사 장치(10)에 따르면, 각 광조사 유닛(14)을 구성하는 히트 싱크(18)에서의, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면(19)에 광 반사 방지 처리를 실시하게 되어 있었지만, 이를 대신하여 도 3에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(18)에서의, 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면(19)과 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도(θ2)가 「90 °-(α/2)」 이상이 되도록 설정되어도 된다.
이 「α」는 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되는 광 중, 해당 광 조사 유닛(14)의 광축(CL)과 가장 큰 각도를 갖는 광(Lmax)과, 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도를 말한다.
이에 의해, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 히트 싱크(18)의 표면(예를 들면, 측면)(19)에서 반사된 경우이어도, 해당 반사광은 편광 소자(20)의 표면을 향하지 않으므로, 상술한 실시 형태와 동일하게, 편광 소자(20)에 대하여 의도하는 방향과는 반대 방향으로부터 광이 들어감으로써, 워크에 대한 광 배향 처리의 정밀도가 악화되는 것을 피할 수 있다.
물론, 히트 싱크(18)에서의, 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면(19)과 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도(θ2)를 상기와 같이 설정함과 함께, 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 히트 싱크(18)의 면(19)에 광반사 방지 처리를 실시해도 된다.
(변형예 2)
또한, 각 광조사 유닛(14)으로부터 방사되는 광(L)의 배광각의 반인 제2 각도(θ3)를, 상술한 제1 각도(θ1)보다 작아지도록 설정해도 된다.
(변형예 3)
또한, 상술한 실시 형태에 관한 광조사 장치(10)에 의하면, 각 광조사 유닛(14)을 구성하는 히트 싱크(18)에서의, 다른 광조사 유닛(14)으로부터 방사되어 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 면(19)에 광반사 방지 처리를 실시하게 되어 있었지만, 이 대신, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이, 해당 광이 부딪히는 면(19)에 차광판(30)을 부착해도 된다.
이 차광판(30)은, 표면에 광반사 방지 처리(예를 들면, 흑알루마이트 처리)가 실시되어 있고, 편광 소자(20)에 대하여 소정의 각도가 되도록 형성되어 있는 히트 싱크(18)의 면(19)을 따라 배치되어 있다.
또한, 차광판(30)에서의 편광 소자(20)로부터 먼 측의 단부는, 옆에 배치된 히트 싱크(18)에 간섭하지 않도록 절곡되어 있다.
또한, 차광판(30)이 부착되는 히트 싱크(18)의 면(19)은, 도시하는 바와 같이 해당 면(19)과 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도(θ2)가 「90 °-(α/2)」 이상이 되도록 설정해도 되고, 이 이외의 각도의 면(19)(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은)이어도 된다.
(변형예 4)
또한, LED(16)로부터의 광이 외부로 누출되지 않도록, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 광조사 장치(10)를 차광 박스(32)로 덮어도 된다. 또한, 이 차광 박스(32)의 내면에 광 반사 방지 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타내어지며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10: 광조사 장치 12: 광원
14: 광조사 유닛 16: LED
18: 히트 싱크 19: (히트 싱크(18)의) 면
20: 편광 소자 22: 와이어 그리드의 형성면
30: 차광판 32: 차광 박스
X: 워크(노광 대상물) A: 노광면
L: 노광용 광 CL: (LED(16)의) 광축
θ1: 제1 각도
θ2: 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 히트 싱크(18)의 면(19)과 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도
θ3: 제2 각도
14: 광조사 유닛 16: LED
18: 히트 싱크 19: (히트 싱크(18)의) 면
20: 편광 소자 22: 와이어 그리드의 형성면
30: 차광판 32: 차광 박스
X: 워크(노광 대상물) A: 노광면
L: 노광용 광 CL: (LED(16)의) 광축
θ1: 제1 각도
θ2: 편광 소자(20)의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 히트 싱크(18)의 면(19)과 편광 소자(20)의 표면이 이루는 각도
θ3: 제2 각도
Claims (4)
- 워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면에는, 광반사 방지 처리가 실시되어 있는, 광조사 장치. - 워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면에는, 표면에 광반사 방지 처리가 실시된 차광판이 배치되어 있는, 광조사 장치. - 워크에 대하여 비스듬히 입사되는 광을 방사하는 복수의 광조사 유닛을 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 상기 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 상기 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 광조사 유닛은 각각 LED와, 상기 LED가 부착되는 히트 싱크를 갖고 있으며,
상기 편광 소자를 향하여, 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되어 상기 편광 소자의 표면에서 반사된 광이 부딪히는 상기 히트 싱크의 면과, 상기 편광 소자의 상기 표면이 이루는 각도는 90 °-(α/2) 이상이고,
α는 다른 상기 광조사 유닛으로부터 방사되는 상기 광 중, 상기 광조사 유닛의 광축과 가장 큰 각도를 갖는 광과, 상기 편광 소자의 상기 표면이 이루는 각도인, 광조사 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 광조사 장치를 구비하는 노광 장치.
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