JP2011107264A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な紫外線照射することにより、高性能で液晶パネル製造の歩留まり向上を実現する。
【解決手段】紫外線透過性の石英ガラスで気密性を有する放電空間１１を備えた発光管１２内の軸方向に一対の放電用の電極１３ａ，１３ｂを対向して配置する。放電空間１１内にアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン、発光金属からなる封入物を封入することで紫外線ランプ１００を構成し、点灯時に紫外光を発光させる。紫外線ランプ１００を冷却ユニット２００で冷却させるとともに、被照射物とは反対側に反射板１９を配置し、被照射物に照射させる。反射板１９の複数の向きの異なる反射面６１で入射された紫外線を拡散したことで、被照射物に照射させる紫外線の照度の均一化を実現する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶パネルに紫外線をムラなく照射させる紫外線照射装置に関する。

従来の液晶パネル製造に用いられる紫外線照射装置は、液晶体と光反応性を有する高分子体とを内部に封入した被処理基板を冷却しながら波長領域３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制するフィルタを介して紫外線を照射し、被処理基板の内部の高分子体を反応させて対向部を形成するようにしている。（例えば、特許文献１）

特開２００８−１１６６７２号公報

上記した特許文献１の技術は、高性能な液晶パネルを製造するには、液晶体を所定の方向に配向させるための配向膜の配向制御が重要である。配向膜を布で擦る「ラビング法」等が一般的に用いられてきたが、ラビング法を用いると、埃が落ちて汚れが付着したり静電気等により半導体素子が破損したりする等の問題がある。

そこで、ラビング法に代わる技術として、光反応性物質を基板上に形成し、紫外線を照射することにより光反応性物質を化学反応させて配向機能を持たせる技術が採用されている。液晶パネルに照射するＵＶ紫外線に照度ムラが発生することで、配向膜の配向制御が均一にならない、という問題がある。

この発明の目的は、均一な紫外線照射することにより、高性能で液晶パネル製造の歩留まり向上に寄与す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、紫外線透過性の材料で気密性を有する放電空間を備えた発光管と、前記発光管の軸方向の該発光管に対向して配置された一対の放電用の電極と、前記放電空間内でアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン、発光金属からなる封入物と、からなる紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される紫外線を反射する反射板とを具備し、前記反射板の表面に拡散機能を形成したことを特徴とする。

この発明によれば、紫外線ランプから放射される紫外線が被照射物に対して直接照射される分と拡散反射させる分とで全体として均一化した照度を実現することができる。

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基本的なシステム構造図である。 図１のI−I’線断面図である。 図１に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。 鉄系メタルハライドランプとタリウム系メタルハライドランプのエネルギー分布について説明するための説明図である。 図１に用いられる反射板の曲率の一例について説明するための説明図である。 図５の矢印Ａで示す破線円を拡大した状態について説明するための正面図である。 この発明と従来の反射板の反射について説明するための説明図である。 この発明の効果について説明するための説明図である。 この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するための基本的なシステム構造図である。 図９のII−II’線断面図である。 図１０要部の拡大断面図である。

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３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は基本的なシステム構造図、図２は図１の断面図、図３は図１に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。

図１、図２において、紫外線照射装置は例えば４本の紫外線ランプ１００と冷却ユニット２００から構成される。

紫外線ランプ１００は、図３に示すように、紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間１１を形成する発光管１２の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極１３ａ，１３ｂが配置される。発光管１２は、例えば外径φが２７．５ｍｍ、肉厚ｍが１．５ｍｍ、発光長Ｌが１８００ｍｍ程度の一重管で構成される。

電極１３ａ，１３ｂは、それぞれインナーリード１４ａ，１４ｂを介してモリブデン箔１５ａ，１５ｂの一端に溶接される。モリブデン箔１５ａ，１５ｂの他端には、図示しないアウターリードの一端を溶接する。モリブデン箔１５ａ，１５ｂの部分は発光管１２のインナーリード１４ａ，１４ｂからアウターリードの一端までの発光管１２を加熱して封止する。

モリブデン箔１５ａ，１５ｂは、発光管１２を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔１５ａ，１５ｂに一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、例えばセラミック製のソケット１６ａ，１６ｂの内部で電気的に接続された給電用のリード線１７ａ，１７ｂを絶縁封止するとともに図示しない電源回路に接続される。

放電空間１１には、アーク放電を維持させるための希ガスである十分な量の希ガス、水銀、ハロゲンそれに紫外光を発光させるための金属である鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンのうちの少なくとも１種が封入されている。これにより、３００〜４００ｎｍの紫外線を放射させることができる。

図４は、上記した発光金属のうち、鉄系とタリウム系の２種により鉄系メタルハライドランプとタリウム系メタルハライドランプによるエネルギー分布について説明するものである。図４から明らかなように、必要とする３００〜４００ｎｍの紫外線が得られることがわかる。

再び図１、図２において、１８は例えばアルミニウム製の冷却ブロックであり、冷却ブロック１８の一面側には紫外線ランプ１００の上部半周面を覆う例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）材の反射板１９が当接された状態で配置されるとともに、他面側には複数の冷却フィン１８１が一体的に形成される。

反射板１９の背面と冷却ブロック１８は、反射板１９の熱を冷却ブロック１８に伝え易くするために、反射板１９の背面と冷却ブロック１８の隙間に熱伝導性の高い部材を配置させることでより効率的な冷却を実現することができる。

図５に示すように、反射板１９は、例えばＹ＝１／１７０・Ｘ^２の曲率の形状で形成されている。さらに、図５の矢印Ａの破線円を拡大した状態の図６の正面図および図７（ｂ）の断面に示すように、曲率に沿って細かな反射面６１が組み合わされ拡散する状態の形状となっている。これにより反射板１９に入射された紫外線は、拡散して出射される。

拡散機能を有する反射面６１が形成される反射板１９は、例えば型によるプレス加工によって形成されるものである。

フィン１８１は、紫外線ランプ１００で発生した熱を逃がし易くすることで、紫外線ランプ１００の温度が必要以上に上昇しないような役割を果たしている。冷却ブロック１８の下側は、紫外線ランプ１００と冷却ブロック１８と反射板１９を収納することができるランプハウス２１が形成される。

図１、図２において、紫外線ランプ１００と対向するランプハウス２１は、紫外線ランプ１００から放射される紫外線を照射する窓部２３が形成され、この窓部２３には、例えば３２０ｎｍ以下の紫外線をカットする紫外線カットフィルタ２４と４００ｎｍ以上の赤外線をカットする赤外線カットフィルタ２５で塞がれている。

紫外線ランプ１００を放電点灯させると、紫外線カットフィルタ２４と赤外線カットフィルタ２５を透過して放出される３２０〜４００ｎｍ紫外線が被照射物である液晶パネルに照射させ、紫外線による光反応性物質を化学反応させて配向機能を持たせることができる。

冷却ブロック１８の上側は、紫外線ランプ１００のランプ軸方向に沿って、冷却構造部を形成するカバー２６が配置される。カバー２６の長手方向の一端は吸入口２７が形成され、他端は通気口２８が形成される。通気口２８に連通させた状態で筒状の排気筒２９を取り付ける。

紫外線ランプ１００は、高周波点灯回路３００の高周波出力端の一方が給電線３０ａ、リード線１７ａを経由して電極１３ａに、他方が給電線３０ｂ、リード線１７ｂを経由して電極１３ｂにそれぞれ接続される。高周波点灯回路１００の電源が投入されると、高周波を発生して高周波出力が電極１３ａと対向している電極１３ｂとの間に紫外線を発光させることができる。

図８は、この発明の拡散機能を有する反射板１９と従来の反射板との照度分布を示すもので、図５における反射板１９の長手方向と直交する測定ポイントＰの照度の測定結果を表している。

すなわち、この発明の場合は、拡散機能を有する反射板１９の拡散作用により測定ポイントＰの全領域に渡り平均的な照度を示している。この点、従来の反射板の場合は、測定ポイントＰの全領域に渡り照度ムラが見られる。

このように、この実施形態では、被照射物である液晶パネルに対し、均一な紫外線照射が可能なことから、液晶パネル製造の歩留まり向上に寄与することができる。

図９〜図１１は、この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するための、図９はシステム構成図、図１０は図９のII−II’線断面図、図１１は図１０要部の拡大断面図である。上記実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。

この実施形態は、紫外線ランプ１００の８５０℃以下に維持させる冷却を水冷方式にした場合である。この場合も、４本の紫外線ランプ１００とこれらに対応の冷却ユニット３００から構成される例を挙げて説明する。

紫外線ランプ１００と冷却ユニット３００から構成される。紫外線ランプ１００と冷却ユニット３００は、紫外線ランプ１００のソケット１６ａ，１６ｂに取り付けられたスペーサ９１ａ，９１ｂにより所定の間隔に位置決めされる。

冷却ユニット３００は、円筒状の石英ガラス等の紫外線透過性の透明な材料よりなり、内管３１とその外側に設けられた外管３２を備え、二重管構造となっている。紫外線ランプ１００は、内管３１に内包されている。

冷却ユニット３００の内管３１は、例えば内径ｄ１を３２ｍｍ、外径ｄ２を３６ｍｍとし、外管３２は、例えば内径ｄ３を６６ｍｍ、外径ｄ４を７０ｍｍとする。

冷却ユニット３００は外周端部に設けられた接続管３３ａ，３３ｂを通して外部から水などの冷却液３４が循環される。冷却液３４は、接続管３３ａから温度の低いものを入水し、接続管３３ｂから紫外線ランプ１００の冷却を行い、暖められたものを出水する。暖められた出水は、冷却され再び接続管３３ａから入力する循環構造にしてある。

外管３２の外表面には、赤外線をカットする赤外線カットフィルタ９３がそれぞれ形成される。場合によっては、不必要な紫外線をカットするカットフィルタを重ねて形成しても構わない。

冷却ユニット３００の外側上面には、拡散機能を備えた反射板９４を配置する。反射板９４は、図５、図６、図７（ｂ）で説明した内容と同構成をしており、曲率に沿って細かな反射面６１が形成されている。

紫外線ランプ１００を放電点灯させると、赤外線カットフィルタ９３を透過して放出される３２０〜４００ｎｍ紫外線が被照射物である液晶パネルに照射させ、紫外線による光反応性物質を化学反応させて配向機能を持たせることができる。

３２０〜４００ｎｍ紫外線は、直接照射される分と反射板９４で拡散させて反射した分とが被照射物に照射される。反射板９４で反射された紫外線と直接照射される紫外線は、図８で示した平均化され照度分布を得ることができることから、液晶パネル製造過程における配向膜の配向制御の均一化を図ることができる。

この実施形態でも、被照射物である液晶パネルに対し、均一な紫外線照射が可能なことから、液晶パネル製造の歩留まり向上に寄与することができる。この場合、冷却ユニットが冷却液を使用していることから、紫外線ランプを８５０℃以下に維持させることが容易となる。

１００ 紫外線ランプ
２００，３００ 冷却ユニット
１１ 放電空間
１２ 発光管
１３ａ，１３ｂ 電極
１４ａ，１４ｂ インナーリード
１５ａ，１５ｂ モリブデン箔
１６ａ，１６ｂ ソケット
１７ａ，１７ｂ リード線
１８ 冷却ブロック
１８１ フィン
１９，９４ 反射板
２１ ランプハウス
２３ 窓部
２４ 紫外線カットフィルタ
２５，９３ 赤外線カットフィルタ
２６ カバー
２７ 吸入口
２８ 通気口
２９ 封止
３０ａ，３０ｂ 給電線
６１ 反射面
３１ 内管
３２ 外管
３３ａ，３３ｂ 接続管
３４ 冷却液

Claims (4)

1. 紫外線透過性の材料で気密性を有する放電空間を備えた発光管と、
   前記発光管の軸方向の該発光管に対向して配置された一対の放電用の電極と、
   前記放電空間内でアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン、発光金属からなる封入物と、からなる紫外線ランプと、
   前記紫外線ランプから照射される紫外線を反射する反射板とを具備し、
   前記反射板の表面に拡散機能を形成したことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記反射板の背面に空冷の冷却ユニットを配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
3. 前記紫外線ランプを二重管構造の水冷の冷却ユニットに配置し、該冷却ユニットに前記反射板を対向配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
4. 前記紫外線ランプと被照射物との間に紫外線カットフィルタおよび赤外線カットフィルタを配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線照射装置。

Images