一种投影式光源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种投影式光源装置，包括依次设置的灯珠光源、光线收集系统、均光系统和成像系统；所述光线收集系统包括两个对称设置的的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面镜片朝外，凸面镜片相对设置；所述均光系统为一根截面为矩形的石英长方体方棒，所述方棒的入光面镶嵌在一块阳极氧化发黑的吸光板内，所述方棒的出光面设有掩膜板；所述成像系统包括依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和投影成像面板，所述第一透镜和第二透镜均为双凸面正透镜，所述第三透镜为双凹面负透镜，所述第四透镜为新月形负透镜，所述新月形负透镜的凹面朝向所述第三透镜；本发明专利技术可进行高精度的成像，实现光刻的效果，分辨率达35线对/毫米。

A Projection Light Source Device

The present invention provides a projection light source device, which includes a light source, a light collecting system, an average light system and an imaging system arranged in sequence. The light collecting system comprises two symmetrically arranged flat convex lenses, two flat convex lenses of the flat convex lens facing outward and convex lenses relatively arranged. The average light system is a quartz rectangular square bar with rectangular cross section. The light entry surface of the square bar is embedded in an anodic oxidation blackened absorber plate, and the light exit surface of the square bar is provided with a mask plate. The imaging system comprises a first lens, an aperture, a second lens, a third lens, a fourth lens and a projection imaging panel arranged in sequence. The first lens and the second lens are both double convex positive lenses, and the third lens are double concave negative lenses. The fourth lens is a crescent negative lens, and the concave face of the crescent negative lens faces the third lens. The invention can perform high-precision imaging and achieve photolithography effect with a resolution of 35 line pairs/mm.

【技术实现步骤摘要】
一种投影式光源装置
本专利技术涉及电子电器
，特别涉及一种投影式光源装置。
技术介绍
紫外光固化技术(UV技术)是指在特殊配方的体系(称为光固化体系)中加入光引发剂(或光敏剂)，经过吸收紫外线(UV)光固化设备中产生的高强度紫外光后，产生活性自由基或阳离子，从而引发聚合、交联和接枝反应，使其在一定时间内由液态转化为固态的技术。一般类型的紫外光源使用汞灯光源，光电转换效率低而且制造过程对环境有污染。配光方式使用一次配光或简单的二次配光设计，出光效率低且结构体积庞大。且由于汞灯使用寿命短，需经常跟换灯管，对精密的光学系统有影响。因LED芯片表面有不发光且吸收紫外的金手指，再加上LED芯片发光区域发光满足朗伯分布，经过光线收集系统后，会形成一个中心光辐射照度高、边缘光辐射照度低的光斑，光斑的辐照度梯度分布与余弦函数的分布类似。如果以该光斑照射到掩膜版，再经过成像系统成像，会产生一个照度不均匀的光刻图案，导致最终显影的图案长宽或深浅不一致，产出不良产品。因此，开发一种可进行高精度的成像，实现光刻的效果的投影式光源装置成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种投影式光源装置，采用紫外发光二极管LED光源，利用高性能LED灯珠作为光源，经过收集光线系统的透镜进入均光系统中，在均光系统中多次反射后，光线均匀的照射在掩膜版上，后方特别设计的成像物镜将掩膜版上的图形投影至被照物体的表面，因而可把光源掩膜版的图形转换投影至胶水和油墨的表面，进行高精度的成像，实现光刻的效果。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种投影式光源装置，包括依次设置的紫外灯珠光源、光线收集系统、均光系统和成像系统；所述光线收集系统包括两个对称设置的的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面镜片朝外，凸面镜片相对设置；所述均光系统包括从光线入射方向依次设置的一块阳极氧化发黑的吸光板、一根截面为矩形的石英长方体方棒、以及掩膜板，所述方棒的入光面镶嵌在所述吸光板内，所述方棒的出光面设有所述掩膜板；所述成像系统包括从光线入射方向依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和投影成像面板，所述第一透镜和第二透镜均为双凸面正透镜，所述第一透镜的入光面朝向所述掩膜板，所述第三透镜为双凹面负透镜，所述第四透镜为新月形负透镜，所述新月形负透镜的凹面朝向所述第三透镜。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种投影式光源装置，采用紫外发光二极管LED光源，利用高性能LED灯珠作为光源，经过收集光线系统的透镜进入均光系统中，在均光系统中多次反射后，光线均匀的照射在掩膜版上，后方特别设计的成像物镜将掩膜版上的图形投影至被照物体的表面，因而可把光源掩膜版的图形转换投影至胶水和油墨的表面，进行高精度的成像，实现光刻的效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的光学收集系统的光路图；图3为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的匀光系统的光路图；图4为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的匀光系统的匀光效果图；图5为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的成像系统的光路图；图6为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的成像系统的有效焦距和像高关系图；图7为本专利技术实施例提供的一种投影式光源装置的成像系统的不同组成面；图8为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的光学调制函数图；图9为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的球差曲线图；图10为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的光学畸变曲线图；图11为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的弥散斑图；图12为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的相对照度曲线图；图13为不使用掩膜板时的整体光学效果图；图14为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的方棒上显示的F形状；图15为本专利技术实施例提供的投影式光源装置的投影上呈现放大倒立的F形；其中图中1、灯珠光源；2、光线收集系统；21、平凸透镜；3、均光系统；31、吸光板；32、方棒；33、掩膜板；4、成像系统；41、第一透镜；42、光阑；43、第二透镜；44、第三透镜；45、第四透镜；46、投影成像面板。具体实施方式如图1所示，本专利技术实施例提供一种投影式光源装置，包括依次设置的灯珠光源1、光线收集系统2、均光系统3和成像系统4；所述光线收集系统2包括两个对称设置的的平凸透镜21，两个所述平凸透镜21的平面镜片朝外，凸面镜片相对设置；所述均光系统3包括掩膜板33、一块阳极氧化发黑的吸光板31、一根截面为矩形的石英长方体方棒32，所述方棒32的入光面镶嵌在所述阳极氧化发黑的吸光板31内，所述方棒32的出光面设有所述掩膜板33；所述成像系统4包括依次设置的第一透镜41、光阑42、第二透镜43、第三透镜44、第四透镜45和投影成像面板46，所述第一透镜41和第二透镜43均为双凸面正透镜，所述第三透镜44为双凹面负透镜，所述第四透镜45为新月形负透镜，所述新月形负透镜的凹面朝向所述第三透镜44。本专利技术中，采用紫外发光二极管LED光源，利用高性能LED灯珠作为光源，经过收集光线系统2的透镜进入均光系统3中，在均光系统3中多次反射后，光线均匀的照射在掩膜版上，后方特别设计的成像物镜将掩膜版上的图形投影至被照物体的表面，因而可把光源掩膜版的图形转换投影至胶水和油墨的表面，进行高精度的成像，实现光刻的效果，图形的分辨率可达到35线对/毫米，即最大14微米的分辨率。作为以上的实施例之一，所述光源为紫外灯珠光源。所述单点灯珠光源由外购的紫外灯珠光源板组成。该专利技术的光源部分采用外购的紫外灯珠，LED灯珠为韩国首尔伟傲世型号UVCA3535series灯珠，发光波长有365纳米、385纳米、395纳米和405纳米波段可选。点光源可产生均匀的365纳米至405纳米波长紫外光线，该波段紫外光线可以使对该波段紫外光敏感的胶水和油墨固化。该可把光源掩膜版的图形转换投影至胶水和油墨的表面，进行高精度的成像，实现光刻的效果。作为以上的实施例之一，所述光源为白光光源。该专利技术不仅可使用UV灯珠光源，还可使用白光光源，也可配合白光LED可实现白光全波段光刻，广泛应用于需要精确图形光刻的领域。该灯珠光源(点光源)可进行阵列拼接，通过阵列拼接可组成更大面积的图案，扩展应用的领域。优选地，如图2所示，光线收集系统采用一对对称的平凸透镜作为单点灯珠光源的收集系统。因单点光源的光线出射半角为30°，不仅会减少后方均光系统的进光量，而且大角度的光线会形成杂散光影响后方成像系统的成像质量，为了解决这个问题引入了光线的整理收集系统。该系统的透镜采用成都光明光电有限公司玻璃牌号为k9的材料，做成平凸透镜(透镜尺寸见图)，两个镜片的平面朝外，凸面相对(光路见图2)，两凸面镜片相对称可改善单镜片光学球差带来的不良影响，使光线尽量多且小角度进入后面的均光系统中，出射光线的出光半角控制在6°以内。两镜片组成的收集系统有效焦距f满足9.5mm<f<10.5mm。优选地，在所述均光系统中，因LED芯片表面有不发光且吸收紫外的金手指，再加上LED芯片发光区域发光满足朗伯分布，经过光线收集系统后，会形成一个中心光辐射照度高、边缘光辐射照度低的光斑，光斑的辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影式光源装置，其特征在于，包括依次设置的灯珠光源、光线收集系统、均光系统和成像系统；所述光线收集系统包括两个对称设置的的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面镜片朝外，凸面镜片相对设置；所述均光系统包括从光线入射方向依次设置的一块阳极氧化发黑的吸光板、一根截面为矩形的石英长方体方棒、以及掩膜板，所述方棒的入光面镶嵌在所述吸光板内，所述方棒的出光面设有所述掩膜板；所述成像系统包括从光线入射方向依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和投影成像面板，所述第一透镜和第二透镜均为双凸面正透镜，所述第一透镜的入光面朝向所述掩膜板，所述第三透镜为双凹面负透镜，所述第四透镜为新月形负透镜，所述新月形负透镜的凹面朝向所述第三透镜。

【技术特征摘要】
1.一种投影式光源装置，其特征在于，包括依次设置的灯珠光源、光线收集系统、均光系统和成像系统；所述光线收集系统包括两个对称设置的的平凸透镜，两个所述平凸透镜的平面镜片朝外，凸面镜片相对设置；所述均光系统包括从光线入射方向依次设置的一块阳极氧化发黑的吸光板、一根截面为矩形的石英长方体方棒、以及掩膜板，所述方棒的入光面镶嵌在所述吸光板内，所述方棒的出光面设有所述掩膜板；所述成像系统包括从光线入射方向依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和投影成像面板，所述第一透镜和第二透镜均为双凸面正透镜，所述第一透镜的入光面朝向所述掩膜板，所述第三透镜为双凹面负透镜，所述第四透镜为新月形负透镜，所述新月形负透镜的凹面朝向所述第三透镜。2.根据权利要求1所述的投影式光源装置，其特征在于，所述灯珠光源为紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鹏，张建宝，戴江南，陈长清，
申请(专利权)人：武汉优炜星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42