JP2014179183A - 線状光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向の寸法が異なる種々の被照射物に対する汎用性が高く、しかも、光照射領域の長手方向において、照度の高い均一性が得られる線状光源装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤおよびこれに対向配置されたシリンドリカルレンズよりなる複数の光学ユニットと、これらを保持するベース板とを備え、シリンドリカルレンズの端面に光反射面が形成され、光学ユニットは、シリンドリカルレンズの光反射面に垂直な光学ユニット側基準面が、ベース板の表面によるベース板側基準面に一致するよう、ベース板上にシリンドリカルレンズの長軸方向に並ぶよう配置され、光学ユニットの少なくとも一つが、ベース板側基準面に沿ってシリンドリカルレンズの長軸方向にのみ変位可能にベース板に連結され、隣接するシリンドリカルレンズの長軸方向端面光学ユニットが互いに密接した状態で全ての光学ユニットを固定する固定機構を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードおよびシリンドリカルレンズを有する複数の光学ユニットを備えてなる線状光源装置に関する。

液晶パネルの製造工程においては、例えば、以下のようにしてセル内に液晶材料が封入される。
先ず、セルを構成する一方の透光性基板の表面に、紫外線硬化型封止剤を塗布することにより、液晶材料が封入される領域を包囲する枠状の封止剤層を形成する。次いで、一方の透光性基板の表面における封止剤層に包囲された領域に、液晶材料を塗布する。その後、一方の透光性基板上に他方の透光性基板を重ね合わせる。そして、この状態で、一方の透光性基板を介して封止剤層に紫外線を照射することにより、当該封止剤層を硬化させて２枚の透光性基板を貼り合わせる。

上記の液晶パネルの製造工程において、液晶材料に紫外線が照射されることを回避しながら封止剤層に紫外線を照射することが必要である。そのため、封止剤層に紫外線を照射する手段として、線状光源装置が用いられている。
このような線状光源装置としては、従来、一方向に沿って並ぶよう配置された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）と、一方向に沿って伸びるよう配置された、ＬＥＤからの光を被照射物に投射するシリンドリカルレンズとを備えてなる線状光源装置が知られている（特許文献１乃至特許文献３参照。）。

特開平７−６４２０８号公報 国際公開２０１０／１２５８３６号 特開２０１１−１５９４２４号公報

上記の線状光源装置においては、被照射物（例えば封止剤層）の長手方向の寸法に応じて、ＬＥＤの数やシリンドリカルレンズの長軸方向の長さが設定される。すなわち、長手方向の寸法が異なる被照射物に対しては、被照射物毎に線状光源装置を設計することが必要となるため、種々の被照射物に対する汎用性が低い、という問題がある。
このような問題を解決するためには、長軸方向の長さが被照射物の長手方向の寸法よりも相当に短いシリンドリカルレンズと、複数のＬＥＤとからなる光学ユニットを作製し、この光学ユニットの複数を、被照射物の長手方向の寸法に応じて連結する構成が考えられる。

しかしながら、このような構成の線状光源装置においては、以下のような問題があることが判明した。
図９に示すように、ＬＥＤ９０からシリンドリカルレンズ９１の端面９１ａに向かって進む光Ｌは、当該シリンドリカルレンズ９１に隣接する他のシリンドリカルレンズ９１を介して被照射物に照射される。然るに、隣接するシリンドリカルレンズ９１間には、間隙Ｇが存在するため、線状光源装置による線状の光照射領域の長手方向において、局所的に照度が低下する。従って、光照射領域の長手方向において、照度の高い均一性を得ることが困難である。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、長手方向の寸法が異なる種々の被照射物に対する汎用性が高く、しかも、光照射領域の長手方向において、照度の高い均一性が得られる線状光源装置を提供することにある。

本発明の線状光源装置は、ＬＥＤおよびこのＬＥＤに対向して配置されたシリンドリカルレンズを有する複数の光学ユニットと、これらの光学ユニットを保持するベース板とを備えてなり、
前記シリンドリカルレンズにおける長軸方向端面に光反射面が形成されており、
前記光学ユニットの各々は、前記ベース板の表面上に、前記シリンドリカルレンズに形成された前記光反射面に垂直な光学ユニット側基準面が、前記ベース板の表面によって形成されるベース板側基準面に一致した状態で、当該シリンドリカルレンズの長軸方向に沿って並ぶよう配置され、
前記光学ユニットの少なくとも一つが、前記ベース板側基準面に沿って前記シリンドリカルレンズの長軸方向にのみ変位可能に前記ベース板に連結されており、
全ての光学ユニットは、隣接する光学ユニットにおけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面が互いに密接した状態で固定されていることを特徴とする。

本発明の線状光源装置によれば、ＬＥＤおよびこのＬＥＤに対向して配置されたシリンドリカルレンズを有する複数の光学ユニットがシリンドリカルレンズの長軸方向に沿って並ぶよう配置されているため、被照射物の長手方向の寸法に応じて、光学ユニットの数を変更することにより、長手方向の寸法が異なる種々の被照射物に対して高い汎用性が得られる。
また、光学ユニットの少なくとも一つが、ベース板側基準面に沿ってシリンドリカルレンズの長軸方向にのみ変位可能に設けられているため、この光学ユニットをシリンドリカルレンズの長軸方向に変位させることにより、当該光学ユニットにおけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面を、隣接する光学ユニットにおけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面に密接させることができる。しかも、シリンドリカルレンズの長軸方向端面には光反射面が形成されている。このため、線状光源装置による線状の光照射領域の長手方向において、局所的に照度が低下することを抑制することができる。従って、光照射領域の長手方向において照度の高い均一性が得られる。

本発明の線状光源装置の一例における外観を示す説明図である。 図１に示す線状光源装置における光学ユニットの内部の構成を透視して示す説明図である。 光学ユニットとベース板との位置関係を示す説明図である。 光学ユニットをベース板から取り外した状態を示す説明図である。 隣接する光学ユニット間において、それぞれのＬＥＤからの光の進む方向を示す説明図である。 本発明の線状光源装置の変形例における光学ユニットとベース板との位置関係を示す説明図である。 本発明の線状光源装置の他の変形例における光学ユニットとベース板との位置関係を示す説明図である。 本発明の線状光源装置の更に他の変形例における光学ユニットとベース板との位置関係を示す説明図である。 複数の光学ユニットが連結された線状光源装置における光の進む方向を示す説明図である。

以下、本発明の線状光源装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の線状光源装置の一例における外観を示す説明図、図２は、図１に示す線状光源装置における光学ユニットの内部の構成を透視して示す説明図、図３は、光学ユニットとベース板との位置関係を示す説明図である。この線状光源装置は、それぞれ同一の複数の光学ユニット１０と、これらの光学ユニット１０を保持する矩形のベース板３０とにより構成されている。

光学ユニット１０の各々は筐体１１を有する。この筐体１１内には、矩形の基板１５が設けられ、この基板１５の表面上には、それぞれ平面形状が矩形の複数のＬＥＤ１６が、同一のピッチで一方向（以下、この方向を「ｘ方向」ともいう。）に沿って並ぶよう配置されている。また、筐体１１内には、シリンドリカルレンズ２０が、ＬＥＤ１６に対向してｘ方向に伸びるよう配置されている。このシリンドリカルレンズ２０は、その光出射面２１および長軸方向端面２２の各々が筐体１１の側面から外部に露出した状態で、当該筐体１１に固定されている。

ＬＥＤ１６は、特に限定されず、線状光源装置の具体的な用途に応じて適宜選択して用いられる。例えば、線状光源装置を、液晶パネルの製造工程における封止剤層の硬化処理に用いる場合には、ＬＥＤ１６としては、Ｉｎ_x Ａｌ_y Ｇａ_1-x-y Ｎ（但し、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される半導体よりなるものを用いることができる。このような半導体よりなるＬＥＤ１６においては、Ｉｎ、ＡｌおよびＧａ組成比を調整することにより、所要の波長の光が得られる。

シリンドリカルレンズ２０を構成する材料は、ＬＥＤ１６からの光の波長に応じて適宜選択され、その具体例としては、ホウ珪酸硝子、シリカ硝子などが挙げられる。

シリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２の各々には光反射面が形成されている。具体的には、シリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２の各々は、研磨等によって鏡面仕上げがなされることにより、光の全反射を利用した光反射面とされている。

光学ユニット１０の各々は、ベース板３０の表面の表面上に、シリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２に形成された光反射面に垂直な光学ユニット側基準面１０ａが、ベース板３０の表面によって形成されるベース板側基準面３０ａに一致した状態で、当該シリンドリカルレンズ２０の長軸方向に沿って並ぶよう配置されている。図示の例では、シリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２に形成された光反射面およびＬＥＤ１６の配置面１５ａ（基板１５の表面）の各々に垂直な面である筐体１１の裏面が、光学ユニット側基準面１０ａとされている。

また、光学ユニット１０の各々は、ベース板側基準面３０ａに沿ってシリンドリカルレンズ２０の長軸方向すなわちｘ方向にのみ変位可能にベース板３０に連結されている。
具体的に説明すると、図４にも示すように、光学ユニット１０の筐体１１には、光学ユニット側基準面１０ａとされる裏面に、当該裏面から突出する複数の円柱状のピンよりなる係合部１２が、ｘ方向に互いに離間して配置されている。一方、ベース板３０には、ベース板側基準面３０ａとされる表面に、係合部１２の径に適合する幅の溝または長尺な孔よりなる被係合部３１がｘ方向に伸びるよう形成されている。そして、筐体１１における係合部１２の各々は、ベース板３０の被係合部３１に対してベース板側基準面３０ａに垂直な方向（以下、この方向を「ｚ方向」ともいう。）に挿入され、当該被係合部３１に対してその長手方向に摺動可能とされている。これにより、光学ユニット１０の各々は、ベース板側基準面３０ａ上において、ｘ方向に垂直な方向（以下、この方向を「ｙ方向」ともいう。）の移動が禁止された状態で、ｘ方向に変位可能とされていると共に、ベース板３０に対してｚ方向に着脱自在とされている。
そして、全ての光学ユニット１０は、隣接する光学ユニット１０におけるシリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２が互いに密接した状態で、適宜の固定機構によって固定されている。

ベース板３０を構成する材料としては、剛性を有するものであれば特に限定されず、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属材料、樹脂材料、セラミックス材料などを用いることができる。

このような線状光源装置の具体的な仕様の一例を示すと、下記の通りである。
光学ユニット１０においては、筐体１１の外形の寸法が（シリンドリカルレンズ長軸方向）４５ｍｍ×（シリンドリカルレンズ短軸方向）３０ｍｍ×（光軸方向）５０ｍｍ、係合部１２の径が２ｍｍ、係合部１２の長さが３ｍｍである。また、ＬＥＤ１６の数が３個、ＬＥＤ１６のピッチが１５ｍｍ、シリンドリカルレンズ２０の長軸方向の長さが４５ｍｍ、ＬＥＤ１６とシリンドリカルレンズ２０との離間距離が４０ｍｍである。
（3 連用の）ベース板３０においては、外形の寸法が（シリンドリカルレンズ長軸方向）１５０ｍｍ×（シリンドリカルレンズ短軸方向）１０ｍｍ×（光軸方向）８０ｍｍ、被係合部３１の長さが１３０ｍｍ、被係合部３１の幅が２．０２ｍｍ、被係合部３１の深さが４ｍｍである。

上記の線状光源装置においては、光学ユニット１０の各々におけるＬＥＤ１６からの光が、シリンドリカルレンズ２０を介して被照射物に照射される。このとき、図５に示すように、一の光学ユニット１０ｘにおいて、ＬＥＤ１６からシリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２に向かって進む光Ｌ１は、当該長軸方向端面２２に形成された光反射面によって反射され、その反射光Ｌ２が光出射面２１から出射されて被照射物に照射される。また、光学ユニット１０ｘに隣接する光学ユニット１０ｙにおいて、ＬＥＤ１６からシリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２に向かって進む光Ｌ３は、当該長軸方向端面２２に形成された光反射面によって反射され、その反射光Ｌ４が光出射面２１から出射されて被照射物に照射される。

上記の線状光源装置によれば、ＬＥＤ１６およびこのＬＥＤ１６に対向して配置されたシリンドリカルレンズ２０を有する複数の光学ユニット１０がシリンドリカルレンズ２０の長軸方向に沿って並ぶよう配置されているため、被照射物の長手方向の寸法に応じて、光学ユニット１０の数を変更することにより、長手方向の寸法が異なる種々の被照射物に対して高い汎用性が得られる。
また、光学ユニット１０の各々が、ベース板側基準面３０ａに沿ってシリンドリカルレンズ２０の長軸方向にのみ変位可能に設けられているため、この光学ユニット１０をシリンドリカルレンズ２０の長軸方向に変位させることにより、当該光学ユニット１０におけるシリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２を、隣接する光学ユニット１０におけるシリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２に密接させることができる。しかも、シリンドリカルレンズ２０の長軸方向端面２２には光反射面が形成されている。このため、線状光源装置による線状の光照射領域の長手方向において、局所的に照度が低下することを抑制することができる。従って、光照射領域の長手方向において照度の高い均一性が得られる。

以上、本発明の線状光源装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、以下のような種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ベース板３０には、それぞれｘ方向に伸びる複数の被係合部３１が、当該ベース板３０に連結される光学ユニット１０に対応してｘ方向に沿って並ぶよう形成されていてもよい。

また、全ての光学ユニット１０の各々がベース板側基準面３０ａに沿ってシリンドリカルレンズ２０の長軸方向にのみ変位可能とされていなくてもよく、一部の光学ユニット１０がベース板３０の固定位置に固定されていてもよい。このような構成の具体的な例を図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。
図６（ａ）に示す線状光源装置においては、ベース板３０における被係合部３１の側方位置に、円形の孔よりなる固定用被係合部３２が形成されている。また、ベース板３０の一端側に位置される光学ユニット１０には、ベース板３０の固定用被係合部３２に対応する位置に、当該固定用被係合部３２に適合する径の円柱状のピンよりなる固定用係合部１３が形成されている。そして、ベース板３０の一端側に位置される光学ユニット１０は、係合部１２が、ベース板３０の被係合部３１に対してｚ方向に挿入され、固定用係合部１３が、ベース板３０の固定用被係合部３２に対してｚ方向に挿入されている。これにより、当該光学ユニット１０は、ｘ方向およびｙ方向の両方の移動が禁止されて固定位置に固定されている。また、その他の光学ユニット１０は、係合部１２の各々が、ベース板３０の被係合部３１に対してｚ方向に挿入されている。
図６（ｂ）に示す線状光源装置においては、ベース板３０には、それぞれｘ方向に伸びる２つの被係合部３１が、ｘ方向に沿って互いに離間して並ぶよう形成され、被係合部３１の各々の間の位置には、円形の孔よりなる固定用被係合部３２が形成されている。そして、一つの光学ユニット１０は、一方の係合部１２が、ベース板３０の被係合部３１に対してｚ方向に挿入され、他方の係合部１２が、ベース板３０の固定用被係合部３２に対してｚ方向に挿入されている。これにより、当該光学ユニット１０は、ｘ方向およびｙ方向の両方の移動が禁止されて固定位置に固定されている。また、その他の光学ユニット１０は、係合部１２の各々が、ベース板３０の被係合部３１に対してｚ方向に挿入されている。
このような構成の線状光源装置においては、固定位置に固定された光学ユニット１０に対して、他の光学ユニット１０をｘ方向に変位させることにより、当該光学ユニット１０におけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面を、隣接する光学ユニット１０におけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面に密接させることができる。

また、係合部１２は、円柱状のピンよりなるものに限られず、例えば図６（ｃ）に示すように、筐体１１の裏面から突出する舌片状のものであってもよい。このような構成によれば、一つの係合部１２によって、当該光学ユニット１０を、ベース板３０の表面上に、ｘ方向にのみ変位可能に配置することができる。
また、複数の光学ユニット１０は、互いに同一のものでなくてもよく、図７に示すように、シリンドリカルレンズ２０のｘ方向の寸法が互いに異なる光学ユニット１０が、ベース板３０に連結されていてもよい。
また、図８に示すように、光学ユニット１０における筐体１１には、その一側面にｘ方向に突出する庇部１１ａが形成されていると共に、他側面に庇部１１ａに適合する段部１１ｂが形成され、一の光学ユニット１０の庇部１１ａが隣接する光学ユニット１０の段部１１ｂに係合されていてもよい。

１０，１０ｘ，１０ｙ 光学ユニット
１０ａ 光学ユニット側基準面
１１ 筐体
１１ａ 庇部
１１ｂ 段部
１２ 係合部
１３ 固定用係合部
１５ 基板
１６ ＬＥＤ
２０ シリンドリカルレンズ
２１ 光出射面
２２ 長軸方向端面
３０ ベース板
３０ａ ベース板側基準面
３１ 被係合部
３２ 固定用被係合部
９０ ＬＥＤ
９１ シリンドリカルレンズ
９１ａ 端面

Claims (1)

1. ＬＥＤおよびこのＬＥＤに対向して配置されたシリンドリカルレンズを有する複数の光学ユニットと、これらの光学ユニットを保持するベース板とを備えてなり、
   前記シリンドリカルレンズにおける長軸方向端面に光反射面が形成されており、
   前記光学ユニットの各々は、前記ベース板の表面上に、前記シリンドリカルレンズに形成された前記光反射面に垂直な光学ユニット側基準面が、前記ベース板の表面によって形成されるベース板側基準面に一致した状態で、当該シリンドリカルレンズの長軸方向に沿って並ぶよう配置され、
   前記光学ユニットの少なくとも一つが、前記ベース板側基準面に沿って前記シリンドリカルレンズの長軸方向にのみ変位可能に前記ベース板に連結されており、
   全ての光学ユニットは、隣接する光学ユニットにおけるシリンドリカルレンズの長軸方向端面が互いに密接した状態で固定されていることを特徴とする線状光源装置。

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