CN102081262B

CN102081262B - 紫外线照射装置

Info

Publication number: CN102081262B
Application number: CN201010555651.9A
Authority: CN
Inventors: 八岛诚; 藤田义贵
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN102081262A; JP2011107264A; TW201131263A; KR20110053183A

Abstract

本发明的紫外线照射装置，包括：紫外线灯，其由具有紫外线透过性的材料形成为管状；具有扩散反射面的反射板，所述反射板与所述紫外线灯相对配置，并形成为在与该紫外线灯的轴正交的平面上呈现的截面为抛物线形状，所述反射板的所述抛物线形状满足由以下第一条件和第二条件组成的两个条件中的至少一方，所述第一条件是最小曲率半径R为82mm以上且88mm以下，所述第二条件是开口宽度W为227mm以上且300mm以下。

Description

紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及一种例如面向液晶面板的制造的对制造中的面板(被处理基板)照射紫外线的紫外线照射装置。

背景技术

在液晶面板的制造中，对内部封入有液晶体和具有光反应性的高分子体的被处理基板进行冷却，并从紫外线照射装置对其照射紫外线。紫外线照射装置中设置有抑制波长340nm以下的紫外线的透过的滤波器，通过经由该滤波器的紫外线照射，使被处理基板的内部的高分子体反应形成相对部(例如，参照JP2008-116672(KOKAI)。

在上述技术中，为了进行液晶面板的高品质制造，控制性良好地形成使液晶体在规定的方向定向的定向膜是非常重要的。虽然一般使用的是用布擦试膜的“摩擦法”，但是使用摩擦法时会存在尘埃落下、粘附污垢或者由于静电等导致被处理基板所具有的半导体元件破损等问题。

因此，作为代替摩擦法的技术，采用的是在基板上形成光反应性物质，通过照射紫外线使光反应性物质化学反应以使其具有定向功能的技术。这时，会发生这样的问题：如果对液晶面板(被处理基板)照射的紫外线发生强度不均，就不能控制性良好地均匀地形成定向膜。

因此，作为使紫外线的强度不均减少的紫外线照射装置的实例，例如有JPH8-225992(KOKAI)、WO2006/094220、JPH6-260295(KOKAI)等所揭示的紫外线照射装置。这些装置为了改善强度不均，采用使紫外线向被处理基板的方向反射的反射板，而且在该文献中还记载着最好预先实施一定的加工以使得该反射表面具有光扩散性。但是，即使采用这些文献所记载的表面加工技术，在强度不均的减轻上还是有限度的，尤其是在液晶面板的制造用途上，还要求强度不均更小的紫外线照射装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对更大面积照射均一强度的紫外线的紫外线照射装置。

为了解决上述课题，本发明的一实施形态的紫外线照射装置，其特征在于，包括：紫外线灯，其由具有紫外线透过性的材料形成为管状；和具有扩散反射面的反射板，所述反射板与所述紫外线灯相对配置，并形成为在与该紫外线灯的轴正交的平面上呈现的截面为抛物线形状，所述反射板的所述抛物线形状满足由以下第一条件和第二条件组成的两个条件中的至少一方，所述第一条件是最小曲率半径R为82mm以上且88mm以下，所述第二条件是开口宽度W为227mm以上且300mm以下。

采用本发明，可以提供一种能够对更大面积照射均一强度的紫外线的紫外线照射装置。

附图说明

图1是示出本发明的一实施形态的紫外线照射装置的基本结构的纵向截面图。

图2是图1中所示的A-Aa位置的箭头方向的纵向截面图。

图3是稍详细地表示图1中所示的紫外线灯的结构图。

图4是比较示出铁系金属卤化物灯和铊系金属卤化物灯的强度分光分布的图表。

图5是说明图1中所示的反射板的反射面形状的一个实例的立体图。

图6是放大显示图5所示的反射板的由箭头A所指的区域表面的说明图。

图7A、图7B是比较显示比较例的反射板和图5所示的反射板的紫外线反射形态的说明图。

图8是将图1所示的紫外线照射装置所照射的紫外线照射面的强度分布与比较例比较所示的图表。

图9是进一步说明实施形态的紫外线照射装置中紫外线灯和反射板的位置关系的配置图(截面图示)。

图10是示出分别对使得实施形态的紫外线照射装置的反射板的最小曲率半径R以及开口宽度W变化时的紫外线照射面的强度的均匀度进行测定所得到的结果的表。

图11是提取图10所示的表中反射板的开口宽度W为230mm时的情形而绘制的图表。

图12是提取图10所示的表中反射板的最小曲率半径R为85mm时的情形而绘制的图表。

图13是示出本发明的其他实施形态的紫外线照射装置的基本结构的纵向截面图。

图14是图13中所示的B-Ba位置的箭头方向的纵向截面图。

图15是图14所示的纵向截面图的局部放大图。

图16是概略示出本发明的另一实施形态的紫外线照射装置的结构的纵向截面图。

符号说明

100 紫外线灯

200、300 冷却单元

11 放电空间

12 发光管

13a、13b 电极

14a、14b 内导线

15a、15b 金属箔

16a、16b 插座

17a、17b 导线

18 冷却块

181 冷却片

19、94 反射板

21 灯罩

23 窗部

24 短波长侧光截止滤光片

25、93 长波长侧光截止滤光片

26 罩子

27 吸入口

28 通气口

29 排气筒

30a、30b 供电线

61 反射面

31 内管

32 外管

33a、33b 连接管

34 冷却液。

具体实施方式

(实施例的说明)

本发明的实施例是参照附图来进行说明的，但提供这些附图只是出于图解的目的，无论如何它们都不是用来限定发明的。

下面，参照附图对实施本发明的最佳形态进行详细说明。

图1～图3是用来说明本发明的一实施形态的紫外线照射装置的图，图1是示出其基本结构的纵向截面图，图2是图1中所示的A-Aa位置的箭头方向的纵向截面图，图3是稍详细地表示图1中所示的紫外线灯的结构图。

如图1、图2所示，该紫外线照射装置具有例如4根紫外线灯100和冷却单元200。

如图3所示，紫外线灯100设有具有气密的放电空间11的发光管12，该发光管12由具有紫外线透过性的石英玻璃制成，并形成为管状。在该发光管12的轴方向两端的内部，配置有一对例如钨材的电极13a、13b。发光管12是例如外径φ为27.5mm、壁厚m为1.5mm、发光长L为1800mm左右的单层管。

电极13a、13b分别通过内导线14a、14b焊接于金属箔15a、15b的一端。金属箔15a、15b的另一端焊接于图未示的外导线的一端。金属箔15a、15b的一部分用于对内导线14a、14b和外导线之间的发光管12进行加热并密封。

另外，金属箔15a、15b只要是与形成发光管12的石英玻璃的热膨胀率接近的材料，任何材料都可以，在此采用的是符合该条件的钼的薄板。一端分别与金属箔15a、15b连接的外导线的另一端，电连接有绝缘密封于例如陶瓷制的插座16a、16b内的供电用导线17a、17b，并且导线17a、17b与图未示的电源电路连接。

在放电空间11内，除了用于维持电弧放电的充分的量的稀有气体之外、还封入有水银、卤素、以及从作为使紫外线发光用的金属的铁、锡、铟、铋、铊以及锰所组成的组中选择的至少一种。由此，可以使波长300～400nm的紫外线发光。另外，在技术上通常往往将波长380nm作为紫外光和可视光的边界，但由于本申请中表示的是一个连续波长区域，因此将其方便地表示为“波长300～400nm的紫外线”。

图4是比较显示封入所述发光金属中的铁的铁系金属卤化物灯和封入铊的铊系金属卤化物灯的强度分光分布的图表。从图4可知，利用这些灯，能够得到波长300～400nm的紫外线。

再次参照图1、图2，符号18是由例如铝制成的冷却块。冷却块18的一面侧抵接有与紫外线灯100的上部半周面相对的反射板19，在另一面侧一体形成有多个冷却片181。反射板19将例如SUS(不锈钢)材、铝材等作为材质。

另外，在反射板19的背面和冷却块18之间配置有热传导性高的构件(未图示)，能将反射板19的热更容易地传递给冷却块18，由此可以实现更高效率的冷却。

如图5所示，在该实施形态中，反射板19具有截面为例如Y＝(1/170)·X²的函数形的反射面形状(截面为抛物线形状)。反射板19以一定间隔与紫外线灯100相对配置，其在与紫外线灯100的轴正交的平面呈现的截面为抛物线形状。又，其反射表面为具有扩散性的反射面。对其表面状态的一个实例进行说明的话，例如是图6所示的状态。图6是放大显示图5所示的反射板的由箭头A所指的区域表面的说明图。即，沿着表面的曲面组合细小的反射面61成为扩散入射光的状态的表面。由此，如图7B所示，入射到反射板19上的紫外线扩散反射。图7A、图7B是比较显示比较例的反射板和图5所示的反射板的紫外线反射形态的说明图。具有这样的扩散功能的反射面61的反射板19可以通过例如模具的冲压加工而形成。又，也能够通过表面的压纹加工获得。

在使用铝材作为反射板19的情况下，作为用于向该表面赋予紫外线扩散性的其他方法，可以采用以下这样的方法。作为其中之一，是将具有实施过一次镜面加工的表面的铝材作为基材，在该表面上实施锤纹加工或者粉饰加工，形成不规则的凹凸。或者，也可以不形成不规则的凹凸，而是形成例如蜂窝状等的按照规定的模式的表面结构。

又，作为另一个实例的反射板19，也能够使用通过在玻璃表面形成多层金属氧化物的蒸镀层使其特别对紫外线具有扩散反射性的分色镜。又，作为另一个实例的反射板19，也能够使用使例如硫酸钡等具有紫外线反射性的物质以粗的粒径蒸镀或者粘附在玻璃表面或者金属表面上的反射板。

再次参照图1、图2，冷却片181起到易于对紫外线灯100所发生的热进行散热，使紫外线灯100的温度不上升到规定以上的作用。在冷却块18的下侧形成有可以收容紫外线灯100和反射板19的灯罩21。

如图1、图2所示，与紫外线灯100相对的灯罩21的壁上形成有使从紫外线灯100发射的紫外线通过的窗部23，在该窗部23上设置有截断例如波长320nm以下的紫外线的短波长侧光截止滤光片24，以及截断400nm以上的可视光以及红外线的长波长侧光截止滤光片25。

使紫外线灯100放电点亮时，波长320～400nm的紫外线透过短波长侧光截止滤光片24以及长波长侧光截止滤光片25对作为被照射物的液晶面板(被处理基板)进行照射。由此，产生由紫外线所导致的光反应性物质的化学反应，形成定向膜。

在冷却块18的上侧，沿着紫外线灯100的灯轴方向配置有覆盖冷却块18的罩子26作为冷却结构部的一部分。在罩子26的长度方向的一端形成有吸入口27，在另一端形成有通气口28。然后，安装筒状的排气筒29使其与通气口28连通。

高频点亮装置500的高频输出端的一方经由供电线30a、导线17a等与紫外线灯100的一个电极13a连接，高频点亮装置300的高频输出端的另一方经由供电线30b、导线17b等与紫外线灯100的另一个电极13b连接。高频点亮装置500被施加电源时，高频电压被施加在电极13a和电极13b之间，由此可以使紫外线在放电空间11中产生。

图8将图1所示的紫外线照射装置所照射的紫外线照射面的强度分布和比较例进行比较显示。在这里，图8的横轴“测定点”表示在与反射板19相对的平面上所取的与反射板19的长度方向正交的直线Z(参照图5)上的位置。

如图8所示，该实施形态与比较例相比较，由于反射板19的表面所具有的光扩散功能的作用，在测定点的全部区域都是平均的强度。

因此，该实施形态的紫外線照射装置能够对作为被照射物的液晶面板(被处理基板)照射均匀的紫外线，因此可以有助于提高液晶面板制造的成品率。

接下来，图9是进一步说明实施形态的紫外线照射装置中紫外线灯100和反射板19的位置关系的配置图(截面图示)。下面，对紫外线灯100和反射板19的理想配置关系进行说明。

如图9所示，反射板19以抛物线中心轴为中央对称地向两翼扩展，其两翼之间的间隔被定义为开口宽度W。另外，该反射板19在纸面垂直的方向上的各个截面都是相同的，因此抛物线中心被定义为向纸面垂直方向延长的抛物线中心轴。在与开口宽度W的方向正交的平面上投影的抛物线的图示上下方向的最大尺寸被定义为高度H。抛物线在抛物线中心显现最小曲率半径R。而且，一般在抛物线上定义焦点。焦点被定义为，包含相对于抛物线的中心的法线方向的光线的平行光入射到反射板19上时，该平行光的反射光聚光于一点的点。由于反射板19在纸面垂直的方向上的各个截面都是相同的，因此焦点能够被定义为向纸面垂直方向延长的焦点轴。紫外线灯100的发光管轴，如图所示，至少位于包含抛物线中心轴以及焦点轴的平面内，与这两个轴平行。

图10是示出分别对使得实施形态的紫外线照射装置的反射板的最小曲率半径R以及开口宽度W变化时的紫外线照射面的强度的均匀度进行测定所得到的结果的表。所谓均匀度是指，以规定的计算式将紫外线照射面内的强度不均的程度数值化的值，数值[％]越低则均匀度越好，数值[％]越高则均匀度越差。此处，使用紫外线照射面内最大强度以及最小强度，通过计算式(最大强度-最小强度)/(最大强度+最小强度)求出均匀度。另外，在这里，反射板19采用的是其表面被压纹(emboss)加工过的反射板。

在该测定中，除了限定最小曲率半径R、开口宽度W之外，还将紫外线灯100放置在其中心轴距离抛物线中心轴55mm的位置。又，紫外线灯100的直径是70mm。另外，在抛物线的开口宽度W、最小曲率半径R被限定时，抛物线的高度H被唯一确定。

如图10所示，强度的均匀度在最小曲率半径R为85mm、开口宽度W为230mm时为最佳。因此，在此时的条件下，抛物线中心轴至焦点轴的距离为42.5mm，抛物线的高度H为80mm。由于抛物线中心轴至焦点轴的距离为42.5mm，因此紫外线灯100的中心轴配置在以下这样的位置，即从反射板19的抛物线中心轴看在离开反射板19的抛物线形状的焦点轴一侧，且位于反射板19的抛物线形状的高度内侧的位置。偏离该条件时，例如发光管轴相比焦点轴位于抛物线中心轴侧时，由于反射板19和灯100的距离很近，因此容易发生反射板19的热变形。由于该影响可能会导致均匀度恶化。又，在偏离至相反侧时，即发光管轴位于抛物线形状的高度外侧时，反射光容易被被灯100遮挡，光的利用效率下降，因此均匀度还是会变差。

图11是提取图10所示的表中反射板的开口宽度W为230mm时的情形而绘制的图表。图12是提取图10所示的表中反射板的最小曲率半径R为85mm时的情形而绘制的图表。在图12中，测定到W＝300mm为止，这是因为装置的空间上的其他限制，不能再比该数值大了。

从图10至图12可知，为了将强度的均匀度保持为接近极小，可以使其满足由抛物线的最小曲率半径R为82mm以上且88mm以下即第一条件和抛物线的开口宽度W为227mm以上且300mm以下即第二条件组成的两个条件中的至少一方。如果两个条件都满足的话，则尤其好。

另外，在结果示于图10中的测定中，反射板19采用的是其表面被压纹加工的反射板，但为了进行比较，也得到了使用进行这样的压纹加工之前的具有镜面的反射板时的结果。其结果是，强度的均匀度整体上差了4％左右。因此，通过使得反射板19的反射面具有光扩散性，以及对反射板19的上述那样的抛物线的最小曲率半径R的值或者开口宽度W的值进行限定，可以得到均匀度特别好的反射板。

接下来，图13～图15是用来说明本发明的另一实施形态的紫外线照射装置的图，图13是示出其基本结构的纵向截面图，图14是图13中所示的B-Ba位置的箭头方向的纵向截面图，图15是图14所示的纵向截面图的局部放大图。在这些图中，对与已经说明的附图中所示的构成物相同的构成物标注相同的符号。

在该实施形态中，为了将紫外线灯100维持在规定温度(例如850℃)以下，其冷却方式采用的是水冷式。该实施形态与参照图1、图2说明的实施形态一样，也以具有例如四根紫外线灯100的结构为例进行如下说明。这四根紫外线灯100分别伴有各自的冷却单元300。

紫外线灯100和冷却单元300之间通过安装于紫外线灯100的插座16a、16b上的隔离件91a、91b保持规定的间隔。

冷却单元300是具有圆筒状的由石英玻璃等具有紫外线透过性的材料构成的内管31和设在其外侧的外管32的双层管结构。紫外线灯100内包在内管31内。

冷却单元300的内管31其内径d1例如为32mm，外径d2例如为36mm，外管32的内径d3例如为66mm，外径d4例如为70mm。

冷却单元300中，通过设在其外周的两端部的连接管33a、33b从外部循环获得水等的冷却液34。即，从连接管33a侧供给温度低的冷却液34，由此冷却液34一边对紫外线灯100进行冷却一边移动，变热的冷却液34从连接管33被回收。变热并被回收了的冷却液34通过未图示的冷却装置冷却，再次被供给连接管33a侧。

在外管32的外表面分别形成有截止可视光以及红外线的长波长侧光截止滤光片93。也可以根据情况，重叠形成截止不必要的紫外线的短波长侧光截止滤光片92。

在冷却单元300的图示上侧，配置有具有反射面的反射板94，该反射面具有紫外线扩散性。反射板94例如是与参照图5、图6、图7(b)所说明的结构相同的结构。

使紫外线灯100放电点亮时，波长320～400nm的紫外线透过长波长侧光截止滤光片93对作为被照射物的液晶面板(被处理基板)进行照射。由此，产生由紫外线所导致的光反应性物质的化学反应，形成定向膜。

波长320～400nm的紫外线除了从紫外线灯100直接照射在被照射物上之外，还通过被反射板94扩散反射达到被照射物。这样叠加的紫外线在被照射物上的强度如已经说明的那样，例如呈图8所示那样的均匀度好的分布。因此，通过适用于液晶面板制造过程，能够控制性良好地均匀地形成定向膜。

该实施形态的紫外線照射装置能够对作为被照射物的液晶面板(被处理基板)照射均匀的紫外线，因此可以有助于提高液晶面板制造的成品率。在该实施形态中，由于采用使用冷却液34的冷却单元300，因此冷却能力高，所以能够将紫外线灯100容易地保持在规定温度(例如850℃)以下，在例如装置寿命等的方面具有很大的优点。

接下来，图16是概略示出本发明的另一实施形态的紫外线照射装置的结构的纵向截面图。在该图中，对与已经说明的附图中所示的构件相同或者相当于相同的构件标注相同的符号。只要没有应该添加的事项，就省略其说明。

如图16所示，该紫外线照射装置在图示的横向平行地配置有八根紫外线灯400，各紫外线灯400分别伴有反射板410。在反射板410的相反侧的与紫外线灯400相对的位置上设有滤光片420。然后，紫外线灯400的隔着滤光片420的相反侧为载置被照射物的紫外线照射面。该照射面的图示横向宽度例如是1890mm，由此可以使用于大型的液晶面板的制造。

即便是这样的需要特别大的照射面的紫外线照射装置，也能够通过适用与上述实施形态所说明的技术相同的技术，照射均匀强度的紫外线。

以上说明的各实施形态的紫外线灯并不限于所说明的那样的长弧的金属卤化物灯，也可以是闪光灯、电介质阻挡放电灯、无电极灯等的紫外线灯。

本发明并不限于在此处图解并说明了的特定的形态、其包含了所有在权利要求书的范围内所作的任何变形。

Claims

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，包括：

紫外线灯，其由具有紫外线透过性的材料形成为管状；和

具有扩散反射面的反射板，所述反射板与所述紫外线灯相对配置，并形成为在与该紫外线灯的轴正交的平面上呈现的截面为抛物线形状，

所述反射板的所述抛物线形状满足以下第一条件和第二条件，所述第一条件是最小曲率半径R为82mm以上且88mm以下，所述第二条件是开口宽度W为227mm以上且300mm以下，所述开口宽度W是指将从具有最小曲率半径的点对称地向两翼扩展的端点相互连接的直线距离。

2.如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述紫外线灯被配置为，所述紫外线灯的所述轴位于以下这样的位置，即从所述反射板的抛物线中心轴看在离开焦点轴一侧，且位于被由所述反射板的所述抛物线形状的具有所述最小曲率半径的点以及对称地向所述两翼扩展的端点构成的三角形内包的位置，所述抛物线中心轴是指通过所述反射板的所述抛物线形状的具有最小曲率半径的点的轴，所述焦点轴是指通过所述反射板的所述抛物线形状的焦点的轴。

3.如权利要求1或者2所述的紫外线照射装置,其特征在于，还具有冷却单元，所述冷却单元设置在所述反射板的与所述紫外线灯相对一侧的相反侧。

4.如权利要求1或者2所述的紫外线照射装置,其特征在于，还具有设置为覆盖所述紫外线灯的、双层管结构的水冷式冷却单元。

5.如权利要求1或者2所述的紫外线照射装置,其特征在于，还具有短波长侧光截止滤光片和长波长侧光截止滤光片，两者都设置在从所述紫外线灯以及所述反射板照射到被照射物的紫外线到达该被照射物之前的空间内，所述短波长侧光截止滤光片截止波长比该紫外线短的短波长的光线，所述长波长侧光截止滤光片截止波长比该紫外线长的长波长的光线。