JP2010218775A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線状光源の長大化を招くことなく、紫外線光をより均一な照度での照射領域拡大を図る。
【解決手段】四角筒形状をなすチャンバ１５の内壁面１５ｂ〜１５ｅを反射面とし、これら内壁面のうち、光源ユニット１０に収容された水銀ランプ１２の長手方向に位置する内壁面１５ｂ，１５ｃを基部から先端に向けた拡開の傾斜とするとともに、水銀ランプ１２から放射される光の一部を内壁面１５ｂ，１５ｃ側に反射する反射部材１８を水銀ランプ１２の配列方向に延在させ、水銀ランプ１２有効長よりも拡大させた照射面２０２上の領域についても十分な光量の紫外線を照射する。内壁面１５ｄ，１５ｅは基部側から先端側に向けた垂直状態で固定し、内壁面１５ｄと１５ｅ内に直交する内壁面１５ｄ，１５ｅの傾斜角度を調整するようにした。これにより、照射領域を広げるとともに照度の配光分布の均一化を図りながら内壁面１５ｄ，１５ｅの傾斜調整を紫外光が漏れない状態で調整可能とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、紫外線を線状に発光する長尺な水銀ランプ等を光源として備えた紫外線照射装置に関する。

一般に、液晶パネルの製造においては、複数の薄膜トランジスタ素子が配列された素子基板とこの素子基板に対向する対向基板とを紫外線硬化樹脂を介して貼り合わせるための工程や液晶に混合した紫外線反応材料によって基板上に配向膜を形成するための工程等において、紫外線照射装置が用いられる。

この種の紫外線照射装置は、内部に照射室を形成する筒状のチャンバ（フード）と、このチャンバの一端側に並列に配列される水銀ランプ等の複数の線状光源とを有し、これら線状光源から放射される光を、照射室を介して、液晶パネル等の照射対象に照射するようにしている。（例えば、特許文献１）

国際公開番号ＷＯ２００５／０３３７８８公報

上記した特許文献１の技術は、特に、発光長が数ｍに及ぶ水銀ランプ等の線状光源を新たに製造することは、紫外線照射装置の高騰を招くばかりか、線状光源は、長大化すればするほど水銀ランプの運搬やメンテナンスに慎重な取扱い等が要求される。

そこで、本件出願人が先に出願した特願２００８−２３３７４７号では、線状光源の長さを長くすることなく照射面サイズを増大させることが可能な紫外線照射装置が考えられている。

この紫外線照射装置では、略四角筒形状をなすチャンバの内壁面を反射面で構成し、光源ユニットに収容された水銀ランプの長手方向に位置する内壁面を基部側から先端側に向けて拡開する方向に傾斜させるとともに、水銀ランプから放射される光の一部を拡開傾斜する内壁面の方向に反射する反射部材を水銀ランプの配列方向に延在させることにより、水銀ランプの発光長ｌよりも拡大された照射面上の領域についても十分な光量の紫外線を照射することができる。そして、反射部材の形状や傾斜角度等を適切に調整するこにより、水銀ランプの大型化を招くことなく、紫外線光を所定値以上の均一照度で照射可能な照射領域を拡大させている。

しかしながら、取り囲む反射板は、各面で数枚使用されていることから、組立精度が悪い等の場合には、ルーバーのみの調整では所望の照度分布が得られないことも考えられる。その場合には、取り囲む反射板の再調整を行うこととなるが、角度などを調整すると隣の反射板との干渉が発生して大がかりな修正が必要となり、費用や時間のロスが生じる、という新たな問題の発生も考えられる。

この発明の目的は、照射面が増加した場合でも、照射面の紫外線照度分布を均一にできるとともに、紫外線照度分布の適正化の調整を容易に図ることのできる紫外線照射装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、紫外線を線状に発光する複数の線状光源が並列に配列された光源ユニットと、前記光源ユニットの出射側に基部側が連設され、前記線状光源の長手方向に位置する内壁面が前記基部側から先端側に拡開傾斜させるとともに傾斜角度が調整可能な第１の反射面および前記線状光源の長手方向直交する位置の内壁面が前記基部側から先端側に非拡開の第２の反射面で構成した筒状のチャンバと、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、線状光源の長大化を招くことなく、簡単な構成で紫外線光をより均一な照度での照射領域の拡大を図ることが可能となる。

この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための分解斜視図である。 図１の要部を切欠し分解した状態の斜視図である。 図１要部の上面図である。 図３の側面図である。 図１の水銀ランプの長手方向に沿って示す断面図である。 図５のＩａ−Ｉｂ線に沿う断面図である。 反射板の作用について説明するための図５の要部を拡大して示す断面図である。 反射板の作用について説明するための図６の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は照射面積について説明するための説明図、（ｂ）は平均紫外線照度について説明するための説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図６は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための、図１は要部の分解斜視図、図２は図１要部を切り欠き分解した状態の斜視図、図３は図１要部の上面図、図４は図３の側面図、図５は図１の水銀ランプの長手方向に沿って示す断面図、図６は図５のＩａ−Ｉｂ線に沿う断面図である。

図１〜図６において、符号１００は、例えば、大画面テレビジョン装置用の液晶パネル２００の配向膜形成工程等に好適に用いられる紫外線照射装置である。紫外線照射装置１００は、図５、図６に示すように、ステージ２０１の照射面２０２上に載置された３×４個の比較的大型な液晶パネル２００に対して同時に紫外線を照射するためのものである。従って、照射面２０２は、Ｘ方向の辺の長さＸａおよびＹ方向の辺の長さＹａがそれぞれ３．５ｍ程度の長さに設定された広範な矩形領域となっている。

紫外線照射装置１００は、光源ユニット１０を有する。光源ユニット１０は、例えば１５本の線状光源としての水銀ランプ１２が、筐体１１内に所定間隔で並列に配列されて要部が構成されている。

具体的に説明すると、各水銀ランプ１２は、２．５ｍ程度の発光長ｌを有する長尺ランプで構成され、紫外線を面状に発光する。これらの水銀ランプ１２を収容する筐体１１は、図５、図６に示すように、照射面２０２に対向する側の面が出射口１１ａとして開口された扁平な略箱形形状をなす。この筐体１１の出射口１１ａは、Ｘ方向の辺の長さＸｂがＹ方向の辺の長さＹｂよりも相対的に短く設定された略長方形の開口部で構成されている。出射口１１ａの一方辺の長さＸｂは、水銀ランプ１２を収容可能な長さであって、照射面２０２の一方辺の長さＸａの２／３程度の長さに設定され、具体的には３．５ｍ程度の長さに設定されている。

また、出射口１１ａの他方辺の長さＹｂは、照射面２０２の他方辺の長さＹａと略等しい長さに設定され、具体的には、３．５ｍを超える程度に設定されている。この筐体１１内には、水銀ランプ１２と同数の樋状のリフレクタ１３が、長手のＹ方向に沿って並列に連なって配列されている。そして、各水銀ランプ１２は、これら各リフレクタ１３を介して、筐体１１内にそれぞれ保持されている。

光源ユニット１０の出射側には、筒状をなすチャンバ１５の基部側が連設されている。チャンバ１５について図２〜図４も参照しながら具体的に説明する。

チャンバ１５は、光源ユニット１０の出射口１１ａに対応する略長方形の入射口１５ａが基部側に開口された略四角等形状で構成されている。チャンバ１５を構成する基材１５１〜１５４のそれぞれの内壁面１５ｂ〜１５ｅは、反射面で形成される。

内壁面１５ｂ〜１５ｅのうち、水銀ランプ１２の長手方向に位置する第１の反射面となる内壁面１５ｂ，１５ｃは、基部側から先端側に向けて拡開するよう傾斜されている。また、水銀ランプ１２と長手方向に対向する第２の反射面となる内壁面１５ｄ，１５ｅは、基部側から先端側に向けてほぼ垂下したような状態の形状となっている。つまり、傾斜を有する基材１５１，１５２は、垂直の基材１５３，１５４に直交する状態で挟まれる位置関係で配置される。

基材１５１，１５２の長手方向の両側縁には間隔をおいて、支軸１６１とネジ１６２がそれぞれ取着されている。基材１５３，１５４には、支軸１６１を嵌合し支軸１６１を回動可能に支持する軸受孔１６３とネジ１６２が支軸１６１を中心に移動可能とする湾曲状の案内孔１６４がそれぞれ形成されている。

図２に示すように、支軸１６１は軸受孔１６３に挿入し、ネジ１６２は案内孔１６４に挿入する。この状態で、ナット１６５をネジ１６２に螺合させることにより、基材１５４に基材１５２を傾斜させた状態で固定することができる。同様に、基材１５３に基材１５１を傾斜させた状態で固定することができる。ネジ１６２は案内孔１６４を、図４中の矢印に示すような移動が可能で、これに従って基材１５１，１５２の傾斜を変えることができる。

これにより、チャンバ１５の先端側の開口部１５ｆは、その開口面積がＸ方向において入射口１５ａよりも拡大され、液晶パネル１００を載置した照射面２０２を内部に臨ませることが可能となっている。

光源ユニット１０とチャンバ１５との間には、例えば、３８０ｎｍ以上の波長領域の可視光線、紫外線の透過を抑制するためのフィルタ１７が介装されている。

また、チャンバ１５内には、一体形成された反射面１８ａ，１８ｂを有する反射部材１８が配設されている。反射部材１８は、例えば、水銀ランプ１２の配列方向であるＹ方向に延在する断面略が逆Ｖ字形状の部材で構成され、水銀ランプ１２の長手方向であるＸ方向中央部に対応する位置に配設されている。

反射部材１８の反射面１８ａは、チャンバ１５の拡開傾斜する各内壁面１５ｂと反射部材１８の反射面１８ｂは、チャンバ１５の拡開傾斜する各内壁面１５ｃとそれぞれ対向する位置関係に配置される。反射面１８ａ，１８ｂは、水銀ランプ１２から放射される光の一部を、各内壁面１５ｂ〜１５ｅの方向に反射させる。チャンバ１５は、４枚の平板をつなぎ合わせて形成してもよいが、１枚の平板から打ち抜き加工により形成しても構わない。

ここで、反射面１８ａ，１８ｂの形状や傾斜角度等は実験やシミュレーション等に基づいて適値に設定されており、反射面１８ａ，１８ｂでそれぞれ反射された光は、照射面２０２上の水銀ランプ１２が正対されていない領域に対し、直接的に、あるいは内壁面１５ｂ〜１５ｅによる反射を経て導かれる。これにより、水銀ランプ１２が正対されていない照射面２０２上の領域の光量が補われ、当該領域においても十分な紫外線照度が確保される。

チャンバ１５内に反射部材１８を配設すると、反射部材１８に正対する照射面２０２上の領域の紫外線照度が低下する。しかしながら、水銀ランプ１２の長手方向中央部に対応する照射面２０２上の領域は、そもそも、各水銀ランプ１２から放射される光が最も集中する領域であるため、反射部材１８を照射面２０２から十分に離間させて周辺からの放射光の照射を許容すれば、当該領域の紫外線照度を十分に維持することが可能となる。

このため、例えば、図５、図６に示すように、光源ユニット１０の出射口１１ａから照射面２０２までの距離がｄである場合に、反射部材１８は、少なくとも、光源ユニット１０寄りに偏倚した距離ｄ／２以内の領域に配置されていることが望ましい。

次に、図７を参照して、水銀ランプ１２の一方のＸ（長手）方向の延長上にある内壁面１５ｅの作用について説明する。図７は、図５の内壁面１５ｅに近い一部分を拡大して示した一部切欠断面図である。なお、図７では内壁面１５ｅについて説明するが、傾斜を有する内壁面１５ｆの作用についても同様である。

すなわち、図７の照射面２０２のある領域ａ１は、水銀ランプ１２の直下からは外れた位置にある。しかし、内壁面１５ｃから反射される紫外線で領域ａ１が照射され、水銀ランプ１２の長さよりも長い領域であるａ１についても、水銀ランプ１２の直下部分と同じようなＵＶ照射が可能で、水銀ランプ１２の長手方向に対する照度分布の均一化を図ることができる。

内壁面１５ｃは、基材１５２のネジ１６２に相手側の基材をナット１６５で締め付け状態を緩め、ネジ１６２を案内孔１６４に沿って移動させて傾斜の角度を変えることができる。この状態から光量計等を用いて照度分布が均一化された内壁面１５ｃの角度でナット１６５をネジ１６２に締め付ければ、均一化された照度分布を得ることができる。内壁面１５ｂについても同じような照度分布調整を行う。

このとき、可動可能な基材１５１，１５２に対する基材１５３，１５４は、垂直に固定されていることから基材１５１，１５２の傾斜を変える前後において、基材１５１，１５２それに基材１５３，１５４との隙間が実質的に変わることはない。なお、案内孔１６４の開口は、基材１５１，１５２の傾きを調整した後に塞ぐことによりここからの紫外光の漏れを防止することができる。

さらに、図８を参照して、Ｙ方向に複数配置された両端の水銀ランプ１２の長手方向と直交する方向の対向位置に配置された略垂直の反射板１５ｄ，１５ｅの作用について説明する。図８は、図６の内壁面１５ｄに近い一部分を拡大して示した一部切欠断面図である。なお、図８では内壁面１５ｄについて説明するが、内壁面１５ｅの作用についても同様である。

従って、略垂直の内壁面１５ｅから被照射体に対して照射させることになり、反射させて被照射体に照射させた紫外線が特定の部分の光量を上げて照射させることを抑えることができる。このため、Ｙ方向の紫外線の照度分布の均一化を向上させることができる。

この実施形態によれば、水銀ランプの長手方向（Ｘ）については、水銀ランプよりも長い領域での均一な紫外線の照度分布を反射機能を有する内壁面の傾斜角度を調整することで確保することができる。このとき、垂直で固定された内壁面に直交する傾斜角度を変更可能な内壁面の角度を調整するようにしたことで、簡単な構成での照度分布の均一化を図ることができる。

図９は、この発明の紫外線照度の均一化について説明するためのもので、図９（ａ）は、紫外線照射装置１００における紫外線照射領域について説明するための説明図で、図９（ｂ）は、図９（ａ）の照射領域における紫外線の照度の均一化について説明するための説明図である。

ランプ長が２．５ｍで、水銀ランプを１５本平行に並べた場合における紫外線照射領域は、図９（ａ）に示すように、Ｘ方向を３．４ｍとし、Ｙ方向を３ｍとした。図９（ａ）に示す照射領域における平均の紫外線照度は２０％であった。

従って、水銀ランプ１２の長さは２．５ｍでありながら、これよりも長い３．４ｍを照射しながら３．４ｍ×３ｍの照射領域における平均紫外線照度は２０％という平均化された照度分布を得ることが分かった。

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、水銀ランプの長手方向に配置される斜めにした反射板は、傾斜を照射範囲に基づいた角度に設定することで、限度はあるものの照射範囲を、照度分布の均一化を図りながら同じ発光長の水銀ランプを使用しながら適用可能である。

１００ 紫外線照射装置
１０ 光源ユニット
１１ 筐体
１１ａ 出射口、
１２ 水銀ランプ
１３ リフレクタ
１５ チャンバ
１５１〜１５４ 基材
１５ａ 入射口
１５ｂ〜１５ｅ 内壁面
１５ｆ 開口部
１６１ 支軸
１６２ ネジ
１６３ 軸受孔
１６４ 案内孔
１６５ ナット
１７ フィルタ
１８ 反射部材
２００ 液晶パネル
２０１ ステージ
２０２ 照射面

Claims (2)

1. 紫外線を線状に発光する複数の線状光源が並列に配列された光源ユニットと、
   前記光源ユニットの出射側に基部側が連設され、前記線状光源の長手方向に位置する内壁面が前記基部側から先端側に拡開傾斜させるとともに傾斜角度が調整可能な第１の反射面および前記線状光源の長手方向直交する位置の内壁面が前記基部側から先端側に非拡開の第２の反射面で構成した筒状のチャンバと、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記チャンバ内で前記線状光源の配列方向に延在し、前記線状光源から放射される光の一部を前記拡開傾斜する反射面の方向に反射する反射部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。

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