JP5597951B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は紫外線照射装置に関する。特に、液晶パネルの製造工程で使用する紫外線照射装置に関する。

液晶パネルは２枚の光透過性基板（ガラス基板）の間に液晶を封入した構造をしており、その製造工程では、液晶中にモノマーを分散させて紫外線を照射する工程がある。
この工程では、液晶およびモノマーに対して高照度で紫外線を照射させる必要があるが、その一方で、液晶およびモノマーをあまりに高い温度に曝すわけにはいかない。特に、モノマーは温度依存性が高いため、ランプからの輻射熱があたると容易に変質してしまう。さらに、場所的に不均一に高温化されてしまうとモノマーの反応に差を生じ、液晶の傾きにムラを発生させる。このムラは製品時に濃淡ムラとなって現れてしまう。なお、このような液晶パネルの製造方法は、例えば、特開２００３−１７７４０８号に紹介されている。

特開２００３−１７７４０８号

この発明が解決しようとする課題は、照射物を高温化させることなく、高出力で紫外線照射することができる紫外線照射装置を提供することである。

上記課題を達成するために、この発明の紫外線照射装置は、光透過性部材におより覆われた放電ランプが複数並列に配置され、モノマーが分散した液晶を封入した照射物に対して紫外線を照射する紫外線照射装置において、放電ランプごとに該光透過性部材の上流側に設けられた吸引ファンを備え、各放電ランプは光透過性部材との隙間に吸引ファンより吸引された冷却風が当該放電ランプの長手方向に沿って流れるとともに、当該冷却風が流れる方向が放電ランプごとに交互に形成されていることを特徴とする。

さらに、前記光透過性部材は波長３００ｎｍ〜波長４００ｎｍの紫外光を透過する部材であることを特徴とする。

本発明の紫外線照射装置は、以下の効果を得ることができる。
（１）放電ランプを光透過性部材により覆い、その中に冷却風を流すことで、放電ランプから放射される紫外線の高出力化を達成できるとともに、放電ランプおよび光透過性部材からの輻射熱を低下できるので、照射物に高温化を防止することもできる。
（２）複数の放電ランプが並列配置されているが、光透過性部材の内部に流す冷却風は、流れる方向が交互になっているので、照射物の温度差を小さくすることができる。

本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。 本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。 本発明を説明するための図面を示す。 本発明を説明するための図面を示す。 本発明の紫外線照射装置に使うエキシマランプを示す。

図１は本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。
紫外線照射装置１は開口面を有する全体が略箱型のケーシング１０より構成される。ケーシング１０の上壁１１には仕切部材１３が取り付けられている。放電ランプ２（以下、単に「ランプ」ともいう）は全体が長尺状であって、後述するように例えば波長３００〜４００ｎｍの紫外光を放射する。このランプ２は筒状の光透過性部材３によって全体が取り囲まれている。光透過性部材３は例えば石英ガラスから構成されており、ランプ２が放射する紫外光を透過する性質を有している。ここで、本発明では放電ランプと光透過性部材をあわせて光源４と称する。光源４は両端において仕切部材１３に取付部材１３１を介して保持されている。仕切部材１３は例えばステンレスから構成されている。ランプ２の放射方向には照射物（ワーク）Ｗが配置される。照射物Ｗにはランプ２の直射光が照射されるとともに、反射部材１４を介して反射光も照射される。ここで反射部材１４は支持部材１３と同一部材であってもよいし、紫外光反射特性がより高い材料を使ってもよい。ケーシング１０の一方の側壁１２の外側には吸引ファン２０が取り付けられる。吸引ファン２０によって吸引された風はケーシング１０の側壁１２に設けられた吸引側開口１５を介して、吸引側空間１６に導入される。そして、光透過性部材３の内部を通過して、排風側空間１７、さらに、排風側開口１８を介してケーシング１０の外部に排出される。なお、図ではランプ２が光透過性部材３の中で固定される具体的方法は省略しているが、例えばランプ２の両端にそれぞれ弾性部材を使って光透過性部材３の内面に押圧保持させることができる。また、排気された風は、例えば熱交換器を用いて冷却し、吸引側開口１６へ循環させることができる。

図２は図1に示した装置において上部（上壁１１）から眺めた内部構造を示す。ケーシング１０の内部には複数のランプ２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ）が並列的に配置されており、それぞれのランプごとに光透過性部材３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ）が存在する。図においては、便宜上、ランプ２が６本配置する構成を示しているが、実際には２０〜４０本の範囲から選択される本数、例えば３６本配置されている。
具体的に説明すると、ランプ２Ａに対して光透過性部材３Ａが覆うように設けられており、ランプ２Ｂに対して光透過性部材３Ｂが覆うように設けられており、ランプ２Ｃに対して光透過性部材３Ｃが覆うように設けられており、ランプ２Ｄに対して光透過性部材３Ｄが覆うように設けられており、ランプ２Ｅに対して光透過性部材３Ｅが覆うように設けられており、ランプ２Ｆに対して光透過性部材３Ｆが覆うように設けられている。ケーシング１０の側壁のうち一方の側壁１２１には、吸引ファン２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅが取り付けられており、また、他方の側壁１２２には、吸引ファン２０Ｂ、２０Ｄ、２０Ｆが取り付けられている。吸引ファンは、例えば軸流ファンが使われており、１つの光源に対して例えば４ｍ^３／分の送風量を有し、光源が３６個あれば１４４ｍ^３／分の送風能力を有している。

ランプ２Ａについて説明すると、吸引ファン２０Ａから吸引された風は、吸引側空間１６Ａ→光透過性部材３Ａ→排出側空間１７Ａを介して、図２では図示されていない排出側開口を介してケーシング１０の外部に排風される。一方、ランプ２Ｂは吸引ファン２０Ｂから吸引された風が吸引側空間１６Ｂ→光透過性部材３Ｂ→排出側空間１７Ｂを介して、同じく図２では図示されていない排出側開口を介してケーシング１０の外部に排風される。ランプ２Ｃとランプ２Ｅはランプ２Ａと同一方向の経路（風の流れ）を形成し、ランプ２Ｄとランプ２Ｆはランプ２Ｂと同一方向の経路（風の流れ）を形成する。このように、本願発明は、複数の長尺状ランプが並列的に配列される構造において、ランプの長手方向に流れる冷却風をランプごとに流れる方向を交互に変えていることを特徴とする。

図３は１つの光源の軸方向の各位置におけるワークの温度変化を概念的に示すものである。横軸は光源の軸方向の位置を示し、縦軸は光源直下のワーク面温度を示す。同図（ａ）は横軸方向に紙面左から右に向けて冷却風が流れる場合の当該光源直下におけるワーク温度を示す。同図（ｂ）は横軸方向に紙面右から左に向けて冷却風が流れる場合の当該光源直下におけるワーク温度を示す。
図から分るように、冷却風の上流側に相当するワーク面温度は、冷却風の下流側に相当するワーク面温度よりも低い。これは、光源の上流側はランプの外表面温度も光透過性部材の外表面温度も下流側に比べて低いため、ランプ外表面や光透過性部材外表面から放射される輻射熱が小さいからである。特に、本願発明の光照射装置は、Ｇ８サイズといわれる液晶をワークとするものであり、光源（ランプおよび光透過性部材）の長さは２６００ｍｍ以上の長尺となる。さらに、光源とワークの間隙は３０ｍｍ以下と小さいことから、長尺状光源に対して冷却風を流しても上流側と下流側では例えば１０℃程度の温度が生じてしまう。

図４は図１に示す構造においてＸ−Ｘ線を矢印方向から眺めた断面構造を示す。
図において、矢印は、ランプおよび光透過性部材から放射される輻射熱を示しており、便宜上、光源４Ｂ（ランプ２Ｂと光透過性部材３Ｂ）、光源４Ｃ（ランプ２Ｃと光透過性部材３Ｃ）、光源４Ｄ（ランプ２Ｄと光透過性部材３Ｄ）から放射される輻射熱のみ図示している。
ここで、光源４Ｃに着目した場合、光源４Ｃから放射される輻射熱は、光源４Ｃ直下のワーク面部分Ｗｃを放射するだけではなく、隣に配置される光源４Ｂ下のワーク面部分Ｗｂや光源４Ｄ下のワーク面部分Ｗｄに対しても放射する。つまり、ワークのある領域に着目すると、当該領域の直上に位置する光源からの熱放射だけでなく、隣接する光源から放射される熱放射の影響も大きく受けているわけである。

本願発明は、このような構造の装置において、光源内に流れる冷却風の方向を、光源ごとに交互に変えることで、ワーク面に放射される熱放射量を極力均一化して、ワーク面の場所的な温度差を小さくしようとするものである。
なお、ワーク面の温度差が要求される範囲であるならば、光源１本ずつ交互に設けることに限定されるものではなく、例えば、複数本ごとに方向を変えることも可能である。

図５はランプ２の拡大構造を示す。同図（ａ）は全体の外観図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。
ランプ２は例えば石英ガラスなどの誘電体材料によって、断面が略方形状の放電容器２１を備える。容器２１の上壁部２１１の外面にはメッシュ状の電極２２１が設けられており、下壁部２１２の外面にはメッシュ状の電極２２２が設けられている。これら電極２２１、２２２は、容器２１の内部に形成された放電空間Ｓおよび容器２１を構成する誘電体材料を挟んで対向するように設けられている。放電空間Ｓにはキセノンガスが封入されており、また容器２１の内壁面には部分的に蛍光体を塗布してもよい。

電極間に電力が供給されると、容器２１の壁材を介在して誘電体バリア放電が生じ、メッシュ状の電極２２２を通過して外部に波長３００〜４００ｎｍの紫外線が放射される。また、容器２１の内面には反射材２３が塗布されており、一定方向に紫外線が放射される。

２ ランプ
３ 光透過性部材
４ 光源
１０ ケーシング
２０ 吸引ファン
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 光透過性部材により覆われた放電ランプが複数並列に配置され、
   モノマーが分散した液晶を封入した照射物に対して紫外線を照射する光照射装置において、
   前記放電ランプごとに該光透過性部材の上流側に設けられた吸引ファンを備え、
   各放電ランプは光透過性部材との隙間に該吸引ファンより吸引された冷却風が当該放電ランプの長手方向に沿って流れるとともに、当該冷却風が流れる方向が放電ランプごとに交互に形成されていることを特徴とする光照射装置。
2. 前記光透過性部材は波長３００ｎｍ〜波長４００ｎｍの紫外光を透過する部材であることを特徴とする請求項１の光照射装置。

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