JP5110707B2

JP5110707B2 - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP5110707B2
Application number: JP2008233747A
Authority: JP
Inventors: 英夫井上; 祐二我妻
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010064026A

Description

本発明は、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。

例えば、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当該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、例えば、特許文献１に開示されているように、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構成が一般的である。
国際公開番号ＷＯ２００５／０３３７８８号公報

ところで、近年においては、テレビジョン装置の大画面化等に伴い、液晶パネルが大型化する傾向にある。従って、このような大型の液晶パネルの製造に供される紫外線照射装置は、より広い照射領域（例えば、３ｍ×３ｍ以上の照射領域）に対して紫外線光を均一に照射することが要求される。この場合、照射領域の拡大に応じて、水銀ランプ等の線状光源の寸法を長大化させる等の対策が考えられる。

しかしながら、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結果となる。また、水銀ランプ等の線状光源は、長大化する程、慎重な取扱い等を要求される。

本発明は、線状光源の長大化を招くことなく、紫外線光を均一照度で照射可能な照射領域を拡大することができる紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による紫外線照射装置は、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、前記紫外線を出射させる出射口を備える光源ユニットと、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する反射面で構成された筒状のチャンバと、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と、を備え、前記チャンバは、先端側の開口部の内部に前記紫外線が照射される照射対象を載置する照射面が臨まされるように構成され、前記反射部材は、前記線状光源の長手方向中央部に配設されるとともに、前記光源ユニットの前記出射口から前記照射面までの距離をｄとしたとき、前記光源ユニット寄りに偏倚した距離ｄ／２以内の領域に配置されるものである。

本発明の紫外線照射装置によれば、線状光源の長大化を招くことなく、紫外線光を均一照度で照射可能な照射領域を拡大することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は紫外線照射装置の要部を示す分解斜視図、図２は紫外線照射装置を水銀ランプの長手方向に沿って示す要部断面図、図３は図２のIII−III線に沿う要部断面図、図４は照射面の紫外線照度分布を示す説明図、図５は反射部材を除いた紫外線照射装置における照射面の紫外線照度分布を示す説明図である。

図１乃至図３において、符号１は、例えば、大画面テレビジョン装置用の液晶パネル１００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を示す。ここで、本実施形態の紫外線照射装置１は、例えば、図２，３に示すように、ステージ１０１の照射面１０１ａ上に載置された３×４個の比較的大型な液晶パネル１００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１０１ａは、例えば、一方（Ｘ方向）の辺の長さｘ０、及び、他方（Ｙ方向）の辺の長さｙ０が共に３ｍ以上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１は、光源ユニット１０を有する。光源ユニット１０は、例えば、複数（例えば、１５本）の線状光源としての水銀ランプ１２が、筐体１１内に所定間隔毎に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、例えば、約２ｍの発光長ｌを有する長尺なランプで構成され、紫外線を線状に発光する。これらの水銀ランプ１２を収容する筐体１１は、例えば、図２，３に示すように、照射面１０１ａ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、一方（Ｘ方向）の辺の長さｘ１が他方（Ｙ方向）の辺の長さｙ１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。本実施形態において、出射口１１ａの一方の辺の長さｘ１は、例えば、水銀ランプ１２を収容可能な長さであって、且つ、照射面１０１ａの一方の辺の長さｘ０の２／３程度の長さに設定され、具体的には、約２ｍに設定されている。また、出射口１１ａの他方の辺の長さｙ１は、照射面１０１ａの他方の辺の長さｙ０と略等しい長さに設定され、具体的には、約３ｍに設定されている。この筐体１１内には、複数（例えば、１５本）の樋状のリフレクタ１３が、長手方向（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。

この光源ユニット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。具体的に説明すると、このチャンバ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のチャンバで構成されている。このチャンバ１５の内壁面１６は反射面で構成され、これら内壁面１６のうち、特に、水銀ランプ１２の長手方向に位置する内壁面１６ａ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。これにより、チャンバ１５の先端側の開口部１５ｂ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１０１ａを内部に臨ませることが可能となっている。

ここで、光源ユニット１０とチャンバ１５との間には、所定波長以上（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２０が介装されている。

また、チャンバ１５内には、反射部材２２が配設されている。本実施形態において、この反射部材２２は、例えば、水銀ランプ１２の配列方向（Ｙ方向）に延在する断面略”逆Ｖ字”形状の部材で構成され、水銀ランプ１２の長手方向（Ｘ方向）中央部に対応する位置に配設されている。この反射部材２２には、チャンバ１５の拡開傾斜する各内壁面１６ａにそれぞれ対向する反射面２２ａが形成されており、これらの反射面２２ａは、水銀ランプ１２から放射される光の一部を各内壁面１６ａ方向に反射する。ここで、各反射面２２ａ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２２ａで反射された光は、照射面１０１ａ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、或いは、内壁面１６ａ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１０１ａ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。

その一方で、チャンバ１５内に反射部材２２を配設すると、当該反射部材２２に正対する照射面１０１ａ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１０１ａ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２２を照射面１０１ａ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２，３に示すように、光源ユニット１０の出射口１１ａから照射面１０１ａまでの距離がｄである場合において、反射部材２２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。

このような実施形態によれば、略四角筒形状をなすチャンバ１５の内壁面１６を反射面で構成し、これら内壁面１６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１６ａ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１２から放射される光の一部を拡開傾斜する内壁面１６ａの方向に反射する反射部材２２を水銀ランプ１２の配列方向に延在させることにより、水銀ランプ１２の発光長ｌよりも拡大された照射面１０１ａ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２２の形状や傾斜角度等を適切に調整することにより、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、水銀ランプ１２の大型化を招くことなく、紫外線光をＩ０以上の均一照度で照射可能な照射領域を拡大することができる。

この場合、特に、各水銀ランプ１２の長手方向中央部に対応する照射面１０１ａ上の領域に水銀ランプ１２から放射される光が最も集中することに着目し、反射部材２２を水銀ランプ１２の長手方向中央部に対応させて配置することにより、照射面１０１ａ上の照度を効率よく均斉化することができる。その際、反射部材２２を、照射面１０１ａから十分に離間した光源ユニット１０寄りに偏倚させることにより、周辺から照射される放射光を利用して、反射部材２２が対向する照射面１０１ａ上の領域においても十分な照度を確保することができる。

なお、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、反射部材２２を除いた場合、水銀ランプ１２の長手方向において、照射面１０１ａ上の照度が所望の照度Ｉ０を下回り、しかも、照射面１０１ａ上の照度の均斉度も低下する。

ここで、照射面１０１ａ上の照度分布をより緻密に調整するため、チャンバ１５内に、水銀ランプ１２の配列方向に延在する複数の反射部材を配置することも可能である。この場合、例えば、図６に示すように、水銀ランプ１２の長手方向中央部に対応する位置に断面”逆Ｖ字”形状をなす反射部材２２を配設し、この反射部材２２の両側の対称位置に、反射部材２３，２４を順次配設することが可能である。その際、各反射部材２２〜２４の反射面２２ａ，２３ａ，２４ａは、水銀ランプ１２の長手方向端部に位置するものほど小面積に設定されることが望ましい。

また、例えば、図７に示すように、水銀ランプ１２の長手方向において、チャンバ１５の側壁を揺動可能に軸支し、各種用途等に応じて、内壁面１６ａの傾斜角度を変更可能に構成することも可能である。このような構成においては、反射部材２２の各反射面２２ａについても揺動可能に軸支し、内壁面１６ａの傾斜角度に応じて反射面２２ａの傾斜角度を調整することにより、照射面積が可変設定される照射面に対して均一照度の紫外線光を照射することが可能となる。この場合、内壁面１６ａ及び反射面２２ａの各傾斜角度は、例えば、ステッピングモータ等の各アクチュエータにより、予め設定された関係に基づいて互いに連動して制御されることが望ましい。

紫外線照射装置の要部を示す分解斜視図紫外線照射装置を水銀ランプの長手方向に沿って示す要部断面図図２のIII−III線に沿う要部断面図照射面の紫外線照度分布を示す説明図反射部材を除いた紫外線照射装置における照射面の紫外線照度分布を示す説明図紫外線照射装置の変形例を示す要部断面図紫外線照射装置の変形例を示す要部断面図

符号の説明

１…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（線状光源）、１３…リフレクタ、１５…チャンバ、１５ａ…入射口、１５ｂ…開口部、１６…内壁面、１６ａ…内壁面（拡開傾斜する内壁面）、２０…フィルタ、２２…反射部材、２２ａ…反射面、２３…反射部材、２３ａ…反射面、２４…反射部材、２４ａ…反射面、１００…液晶パネル、１０１…ステージ、１０１ａ…照射面

Claims

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、前記紫外線を出射させる出射口を備える光源ユニットと、
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する反射面で構成された筒状のチャンバと、
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と、を備え、
前記チャンバは、先端側の開口部の内部に前記紫外線が照射される照射対象を載置する照射面が臨まされるように構成され、
前記反射部材は、前記線状光源の長手方向中央部に配設されるとともに、前記光源ユニットの前記出射口から前記照射面までの距離をｄとしたとき、前記光源ユニット寄りに偏倚した距離ｄ／２以内の領域に配置されることを特徴とする紫外線照射装置。
前記チャンバの前記内壁面を構成する前記反射面、及び、前記反射部材の前記反射面は、それぞれ傾斜角度を変更可能であることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。