JP2014202763A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な形状に塗布された紫外線硬化型接着剤に対して、紫外光照射領域の形状を調整可能とし、矩形形状（枠状）の照射対象エリア全体を、略均一な強度で一括して照射可能な光照射装置を提供する。【解決手段】平面上の照射面に対して光を照射する光照射装置が、照射面側から見たときに、所定の矩形領域を包囲するように配置された板状の基板と、基板の表面に矩形領域の各辺に沿って所定の間隔をおいて少なくとも一列に並べられ、基板の表面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置される複数の発光素子とを有する照射ユニットと、複数の発光素子の光量を調整する光量調整手段とを備え、複数の発光素子は、照射面と平行な同一平面上に配置され、照射ユニットは、照射面側から見たときに、所定の矩形領域を枠状に包囲する枠状部と、枠状部の外側に突出する突出部とを有し、光量調整手段は、少なくとも枠状部に位置する発光素子の光量をそれぞれ所定の光量となるように調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、光硬化型接着剤を用いたフラットパネルディスプレイ等の基板の貼り合わせ加工に適した光照射装置に関する。

液晶ディスプレイをはじめとするフラットパネルディスプレイの製造工程には、紫外線硬化型接着剤（シール材）を用いて基板を枠状に貼り合わせる工程がある。紫外線照射装置によって、接合部の形状に合わせた照射強度分布を有する紫外光が接合部に照射され、接着剤が硬化して、基板の接合が完了する。

製造するディスプレイの種類やサイズによって、接合部の形状、すなわち、接着剤の硬化に必要な紫外線照射領域のパターンが異なったものとなる。そこで、特許文献１では、ライン状の紫外光を発生する２つの照射手段を立体的に交差する位置に配置し、各照射手段をライン方向と直交する方向に移動可能にすることにより、１台の装置で、縦横比が異なる、大きさが異なるなど様々な接合部の形状に対応することが可能な紫外光照射装置が提案されている。

特開２００５−９９７８３号公報

紫外線硬化型接着剤の硬化状態（例えば、硬化後の硬度、収縮率、残留応力など）は、照射される紫外光の強度の影響を強く受けることが、一般的に知られている。紫外光の照射光強度が不足した場合、紫外線硬化型接着剤の硬化が不十分となり、はなはだしい場合には硬化しないこともある。

例えば、フラットパネルディスプレイの製造工程における２枚のガラス基板のシールに用いられる紫外線硬化型接着剤が、不均一な照射光強度の影響を受け、その硬化状態にムラが生じた場合、ガラス基板間に応力が発生し、製品の品質が低下したり、フラットパネルディスプレイの厚みが不均一となり、精細度などの性能が低下したりするといった問題が発生する。

これらの問題を解決するためには、塗布した紫外線硬化型接着剤を均一に硬化させなければならず、紫外線硬化型接着剤に対して、均一な強度で紫外光を照射することが求められる。

上述のように、フラットパネルディスプレイの製造工程において、矩形形状に塗布されたシール剤に効率的に紫外光を照射して製造する手段として、特許文献１に記載の紫外光照射装置が知られている。しかしながら、特許文献１に記載の紫外線照射装置では、２つの直交する照射手段が立体的に交差する位置に配置されており、各照射手段と矩形形状の照射面（被加工物）との距離（照射距離）が、それぞれ異なったものとなる。従って、矩形形状に塗布された紫外線硬化型接着剤（つまり、照射対象エリア）に紫外光を均一な強度で照射するには、照射距離の相違に応じて、照射手段ごとに出射強度を調整し得る光学的な機構や電気的な機能を設け、複雑な制御を行う必要がある。

さらに、特許文献１に記載の紫外線照射装置では、各照射手段をライン方向と直交する方向に移動させながら紫外光を照射する構成であるため、紫外光を照射対象エリアに一括して照射することができない。このため、矩形形状に塗布された紫外線硬化型接着剤が、時間的側面から部分的に硬化することとなり、硬化後の接着剤内に収縮率の相違を生じ、その結果、２枚のガラス基板間に、不要な応力を残留させる不具合が生じていた。また、硬化状態にムラが生じ易く、フラットパネルディスプレイの厚みが不均一となる問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、矩形形状の縦横比が相違する、対向する辺の長さが相違するなど、多様な形状に塗布された紫外線硬化型接着剤に対して、紫外光照射領域の形状を調整可能とし、矩形形状（枠状）の照射対象エリア全体を、略均一な強度で一括して照射可能な光照射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、平面状の照射面に対して光を照射する光照射装置であって、照射面側から見たときに、所定の矩形領域を包囲するように配置された板状の基板と、基板の表面に矩形領域の各辺に沿って所定の間隔をおいて少なくとも一列に並べられ、基板の表面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置される複数の発光素子とを有する照射ユニットと、複数の発光素子の光量を調整する光量調整手段とを備え、複数の発光素子は、照射面と平行な同一平面上に配置され、照射ユニットは、照射面側から見たときに、所定の矩形領域を枠状に包囲する枠状部と、枠状部の外側に突出する突出部とを有し、光量調整手段は、少なくとも枠状部に位置する発光素子の光量をそれぞれ所定の光量となるように調整することを特徴とする。

このような構成によれば、各照射ユニットが同一平面上に配置され、各照射ユニットと照射面（被加工物）との距離が一定となるため、照射対象エリア全体にわたって均一な強度で照射を行うことが可能になる。

また、光量調整手段は、枠状部と突出部との境界に位置する発光素子の光量を選択的に調整するように構成することができる。このような構成によれば、枠状部と突出部との境界部分から出射される光の強度を調整することができるため、より均一な強度で照射できる。

また、照射ユニットは、矩形領域の３辺に沿って延びるコの字状の基板を有する第１照射ユニットと、矩形領域の他の１辺に沿って延びる直線状の基板を有する第２照射ユニットからなり、第１照射ユニットが、第２照射ユニットの長手方向と直交し第１の方向に延びる２つの突出部を有するように構成することができる。

また、照射ユニットは、矩形領域の２辺に沿って延びるＬ字状の基板を有する第１照射ユニットと、矩形領域の他の２辺に沿って延びる逆Ｌ字状の基板を有する第２照射ユニットからなり、第１照射ユニット及び第２照射ユニットのそれぞれが、互いに平行な第１の方向に延びる２つの突出部を有するように構成することができる。

また、第２の照射ユニットを、第１の方向に沿って移動させる第１の移動手段を更に備える構成とすることができる。

また、照射ユニットは、矩形領域の各辺に沿って延びる直線状の基板を有する第１〜第４の照射ユニットからなり、第１及び第２の照射ユニットは、長手方向が第１の方向に沿って平行に配置され、第３及び第４の照射ユニットは、長手方向が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って平行に配置され、第１の照射ユニットの長手方向の一端部は、第３の照射ユニットの側面に近接し、第３の照射ユニットの長手方向の一端部は、第２の照射ユニットの側面に近接し、第２の照射ユニットの長手方向の一端部は、第４の照射ユニットの側面に近接し、第４の照射ユニットの長手方向の一端部は、第１の照射ユニットの側面に近接するように設けられ、第１及び第２の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの突出部をなすように構成することができる。

また、第３及び第４の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの突出部をなすように構成することができる。

また、第１〜第４の照射ユニットのそれぞれを、第１の方向に沿って移動させる第１の移動手段を更に備える構成にすることができる。

また、第１〜第４の照射ユニットのそれぞれを、第２の方向に沿って移動させる第２の移動手段を更に備える構成にすることができる。

また、照射ユニットは、矩形領域の各辺に沿って延びる直線状の基板を有する第１〜第４の照射ユニットからなり、第１及び第２の照射ユニットは、長手方向が第１の方向に沿って平行に配置され、第３及び第４の照射ユニットは、長手方向が第１の方向と直交する第２の方向に沿って平行に配置され、第３及び第４の照射ユニットの長手方向の一端部は、第１の照射ユニットの側面に近接し、第３及び第４の照射ユニットの長手方向の他端部は、第２の照射ユニットの側面に近接するように設けられ、第１及び第２の照射ユニットの長手方向の一端部が、２つの突出部をなすように構成することができる。

また、第１及び第２の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの突出部をなすように構成することができる。

また、第３及び第４の照射ユニットの少なくともいずれか一方を、第１の方向に沿って移動させる第３の移動手段を更に備える構成にすることができる。

また、光量調整手段は、突出部に配置された発光素子の光量を選択的に低減するように構成することができる。

また、各発光素子の光路上に配置され、各発光素子からの光の放射角度を変更する少なくとも１つの光学素子を有するように構成することができる。

また、複数の発光素子は、ｎ列（ｎは２以上の整数）に配列されることが望ましい。この場合、ｎ列に配列される前記複数の発光素子は、各列において第１の間隔で配列されており、隣り合う列との間で、複数の発光素子の長手方向における位置が、第１の間隔の１／２ずれていることが望ましい。

また、ｎ列に配列される複数の発光素子は、各列において第１の間隔で配列されており、隣り合う列との間で、複数の発光素子の長手方向における位置が、第１の間隔の１／ｎずれていることが望ましい。

また、枠状部の四隅周辺に位置すると共に、第１〜第４の照射ユニットの長手方向の端部に位置する複数の発光素子は、ｍ列（ｍは２以上の整数）に配列されており、端部以外の部分の複数の発光素子は、ｍ列よりも少ないｋ列（ｋは１以上の整数）に配列されていることが望ましい。

また、照射ユニットは、発光素子の配列方向に焦線を向けて、且つ、複数の発光素子とそれぞれ対向するように配置された複数のシリンドリカルレンズを備える構成にすることができる。

また、複数の発光素子は、正方形状の発光面を有する面発光ＬＥＤであり、発光面の一方の対角線が基板の長手方向に沿うように配置されることが望ましい。

また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、平らな照射面に対して光を照射する光照射装置であって、細長い板状の基板と、基板の表面に基板の長手方向に沿って所定の間隔をおいて少なくとも一列に並べられ、基板の表面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置される複数の発光素子とをそれぞれ有し、複数の発光素子が発光することによって照射面に対してそれぞれライン状の光を照射するＮ個（Ｎは３以上の整数）の照射ユニットと、Ｎ個の照射ユニットの複数の発光素子の光量を調整する光量調整手段とを備え、Ｎ個の照射ユニットの複数の発光素子は、照射面と平行な同一平面上に配置され、Ｎ個の照射ユニットは、照射面側から見たときに、Ｎ角形の形状を呈する所定領域の各辺に沿ってそれぞれ配置され、所定領域を枠状に包囲する枠状部と、枠状部の外側に突出する突出部とを形成し、光量調整手段は、枠状部と突出部との境界に位置する発光素子の光量を選択的に調整することを特徴とする。

以上のように、本発明の実施形態に係る光照射装置によれば、各照射ユニットの複数の発光素子が照射面（被加工物）と平行な同一平面上に配置され、各発光素子と照射面との距離が一定となるため、照射対象エリア全体にわたって均一な強度で照射を行うことが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る光照射装置の概観図（平面図）である。 本発明の第１実施形態に係る光照射装置の照射モジュール付近の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光照射装置の照射モジュール付近の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光照射装置の概観図（平面図）である。 本発明の第２実施形態に係る光照射装置の概観図（平面図）である。 本発明の第２実施形態に係る光照射装置の概観図（側断面図）である。 変形例１の構成を説明する図（拡大平面図）である。 変形例２の構成を説明する図（拡大平面図）である。 変形例３の構成を説明する平面図である。 変形例４の構成を説明する平面図である。 変形例５の構成を説明する平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置１の正面図である。本実施形態の光照射装置１は、ＵＶ接着剤（紫外線硬化型接着剤）の硬化波長を波長成分に含む光（以下「ＵＶ光」という。）を図１の紙面手前側に出射する装置である。光照射装置１から出射されるＵＶ光は、枠状の照射強度分布を有しており、例えば液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程において、ガラス基板を貼り合わせるＵＶ接着剤の硬化処理に使用される。

図１に示すように、光照射装置１は、平板状の支持プレート１０と、支持プレート１０の表面に取り付けられた４つの細長い角柱状の照射モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）と、光照射装置１の動作を制御する制御部５０を備えている。以下の説明において、図１に座標を示すように、支持プレート１０に垂直な方向をＺ軸方向とし、支持プレート１０に平行な互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ方向とする。

照射モジュール２０Ａ、２０Ｃは、長手方向をＸ軸方向に向けて配置され、照射モジュール２０Ｂ、２０Ｄは、長手方向をＹ軸方向に向けて配置されている。また、照射モジュール２０Ａは、長手方向の一端部が照射モジュール２０Ｄの短手方向の一側面に近接するように配置されている。なお、本明細書において「近接する」とは、「接触する」ことを含む意である。

同様に、照射モジュール２０Ｂは、長手方向の一端部が照射モジュール２０Ａの短手方向の一側面に近接するように配置されており、照射モジュール２０Ｃは、長手方向の一端部が照射モジュール２０Ｂの短手方向の一側面に近接するように配置されており、照射モジュール２０Ｄは、長手方向の一端部が照射モジュール２０Ｃの短手方向の一側面に近接するように配置されている。すなわち、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、図１に示すように、支持プレート１０の一面上で所定の矩形領域Ｓを包囲するように配列されており、矩形領域Ｓを枠状に包囲する枠状部Ｆ（図１中点線で囲まれた部分）と、枠状部Ｆから外側に（つまり、上下左右）に突出する４つの突出部Ｇが形成されている。

各照射モジュール２０には、支持プレート１０に接する面の反対側の面（対向する側の面）に、複数の光学ユニット３０が設けられている。光学ユニット３０は、照射モジュール２０の長手方向に等間隔に一列に配列されている。各光学ユニット３０からは、支持プレート１０と垂直なＺ軸方向にＵＶ光が放射される。また、各光学ユニット３０から放射されるＵＶ光は、照射モジュール２０の長手方向に広がり角を有している。そのため、隣接する光学ユニット３０から出射されるＵＶ光が互いに重なり合って、照射モジュール２０の長手方向に延びるライン状の照射強度分布を有するＵＶ光が形成される。また、上述のように、それぞれライン状のＵＶ光を出射する４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが所定の矩形領域Ｓを包囲するように配列されるため、光照射装置１全体として枠状の照射強度分布を有する照射光（ＵＶ光）を出射する。

図２及び図３は、光照射装置１の拡大断面図である。図２は、照射モジュール２０Ａを通るＹＺ平面で切断した図であり、図３は、照射モジュール２０Ａを通るＺＸ平面で切断した図である。照射モジュール２０は、細長い角柱状の基板２２を備えており、基板２２の表面には複数の光学ユニット３０が長手方向に等間隔に配置され、取り付けられている。

光学ユニット３０は、その光軸ＡＸ上に配置されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子３２、集光レンズ３４及びシリンドリカルレンズ３６を備えている。ＬＥＤ素子３２は、正方形状の発光面を有する面発光ＬＥＤであり、基板２２の一面に取り付けられている。集光レンズ３４及びシリンドリカルレンズ３６は、基板２２に固定された図示しないレンズホルダによって保持されている。

集光レンズ３４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向おいて正の屈折力を有しており、支持プレート１０からＺ軸正方向に所定距離（ワーキングディスタンス）離れた照射領域においてＸ軸方向（ライン方向）での均一な照射強度分布が得られるように、ＬＥＤ素子３２から放射される発散光の広がり角をＸ軸方向及びＹ軸方向において低減させる。具体的には、例えば照射領域における照射光の強度の半値全幅が光学ユニット３０のＸ軸方向における配置間隔と同程度となり、隣り合う光学ユニット３０から出射される照射光の裾同士が重なり合って、Ｘ軸方向において均一性の高い照射強度分布が得られるような屈折力を有する集光レンズ３４が使用される。

シリンドリカルレンズ３６は、Ｙ軸方向のみに正の屈折力を有しており、ＬＥＤ素子３２から放射される発散光の広がり角をＹ軸方向に集光させて、細長いライン状の照射強度分布を形成する。

なお、本実施形態では、集光レンズ３４及びシリンドリカルレンズ３６に平凸レンズが用いられているが、正の屈折力を有する他の形状のレンズ（例えば、両凸レンズや凸凹レンズ）を使用してもよい。また、本実施形態では、各光学ユニット３０に一つの短いシリンドリカルレンズ３６が設けられているが、一つの長いシリンドリカルレンズを複数の光学ユニット３０で共有する構成とすることもできる。

基板２２の裏面には、複数の雌螺子２２ｔが長手方向に等間隔に設けられている。また、支持プレート１０には、正方格子状に（すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に等間隔に）複数の貫通穴１２が設けられている。照射モジュール２０の基板２２は、貫通穴１２に通されて雌螺子２２ｔに捩じ込まれた複数のボルト１４によって、支持プレート１０に固定されている。

上述したように、本実施形態においては、４つの照射モジュール２０が、支持プレート１０の表面上において所定の矩形領域Ｓを包囲するように配列されている。従って、４つの照射モジュール２０によりそれぞれ形成されるライン状の照射強度分布が枠状部Ｆにおいて隙間無く重なり合い、枠状部Ｆからは均一性の高い枠状の照射強度分布を有する照射光が出射される。

また、複数の照射モジュール２０を本実施形態のように（すなわち、各照射モジュール２０の長手方向における一端部が他の一つの照射モジュール２０の短手方向における一側面に近接するように）配置することにより、各照射モジュール２０の基板２２を支持プレート１０上に直接取り付けて、各ＬＥＤ素子３２の発光面３２ａ（図２、図３）のＺ軸方向における位置を一定に（つまり、同一面上に）揃えることが可能になる。これにより、４つの同一設計の照射モジュール２０を使用して、均一な照射強度分布を有する枠状の照射光を形成することが可能になる。

また、本実施形態の各照射モジュール２０は、単にボルト１４によって支持プレート１０に固定されているだけであり、各照射モジュール２０を支持プレート１０に固定しているボルト１４を取り外し、別の貫通穴１２にボルト１４を通して再び基板２２の雌螺子２２ｔに捩じ込むことにより、支持プレート１０上での各照射モジュール２０の固定位置を容易に変更することができる。つまり、図１に矢印で示すように、各照射モジュール２０を、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることにより、図４に示すように、４つの照射モジュール２０によって包囲される矩形領域Ｓの大きさを変更し、その結果として枠状部Ｆの大きさを変えることができる。

このように、本実施形態の構成によれば、矩形形状の縦横比が相違する、対向する辺の長さが相違するなど、多様な形状に塗布された紫外線硬化型接着剤に対して、紫外光照射領域（つまり、枠状部Ｆ）の形状を調整することができる。従って、枠状の照射対象エリア全体を、略均一な強度の紫外光で一括して照射することが可能となるため、輝度や精細度のムラが少なく高品質なフラットパネルディスプレイを生産することができる。

また、図１に示すように、制御部５０は、各照射モジュール２０によるＵＶ光の出射を制御する光量調整部５２を備えている。光量調整部５２は、各ＬＥＤ素子３２の駆動電流を制御して、ＬＥＤ素子３２毎に点灯／消灯の切り替えや光量調整が可能になっている。

本実施形態の照射モジュール２０の配置を採用した場合、２つの照射モジュール２０が近接する箇所（つまり、枠状部Ｆと突出部Ｇとの境界部）では、光学ユニット３０の配置密度が高くなるため、ＵＶ光の照射強度が増大するといった問題がある。

図４中、破線で囲んだ領域Ａは、照射モジュール２０Ａに照射モジュール２０Ｂの長手方向の一端部が近接している部分（つまり、枠状部Ｆと突出部Ｇとの境界部）であり、破線で囲んだ領域Ｂは、照射モジュール２０Ｂの長手方向の一端部が近接していない部分である。領域Ａには、その中央に配置された光学ユニット３０Ａと、光学ユニット３０ＡのＸ軸方向両側に配置された２つの光学ユニット３０（照射モジュール２０Ａ）と、光学ユニット３０ＡのＹ軸負方向側に配置された１つの光学ユニット３０（照射モジュール２０Ｂ）との、合わせて４つの光学ユニット３０が配置されている。一方、領域Ｂには、その中央に配置された光学ユニット３０Ｂと、光学ユニット３０ＢのＸ軸方向両側に配置された２つの光学ユニット３０（照射モジュール２０Ａ）との、合わせて３つの光学ユニット３０が配置されている。したがって、各光学ユニット３０による照射量を一定に設定した場合、４つの光学ユニット３０が配置された領域Ａは、３つの光学ユニット３０が配置された領域Ｂよりも、光学ユニット３０の配置密度が高いため、照射強度が高くなってしまう。そのため、光量調整部５２により、領域Ａに配置される光学ユニット３０（例えば、照射モジュール２０Ｂの長手方向の一端部に隣接する光学ユニット３０Ａや３０Ａ２）の光量を下げることで、均一な枠状の照射強度分布が得られるように構成している。なお、本実施形態の各光学ユニット３０から出射されるＵＶ光は、シリンドリカルレンズ３６によって、各光学ユニット３０の中心に向かって集光されるため、シリンドリカルレンズ３６の屈折力や基板２２の幅（短手方向の長さ）によっては、領域Ａにおいて、照射モジュール２０Ａから出射されるＵＶ光と、照射モジュール２０Ｂから出射されるＵＶ光とが離れすぎてしまう場合が考えられる。このような場合には、領域Ａの照射強度が領域Ｂの照射強度よりも低くなってしまうため、領域Ａに配置される光学ユニット３０（例えば、照射モジュール２０Ｂの長手方向の一端部に隣接する光学ユニット３０Ａや３０Ａ２）の光量を上げることで、均一な枠状の照射強度分布が得られる。

なお、２つの照射モジュール２０が近接するとは、具体的には、照射強度（エネルギー密度）分布の均一性に影響が生じる程度に、各照射モジュール２０による照射強度分布が重なり合うことをいい、領域Ａはそのような照射強度分布の重なり合いが生じる領域である。より具体的には、例えば各照射モジュール２０による照射強度分布のうち、ピーク強度の１／２以上（あるいは１／４以上、１／８以上、１／１６以上等）となる領域同士が重なる領域を領域Ａとする。

また、本実施形態においては、枠状の照射光が必要とされるため、突出部Ｇに配置された光学ユニット３０Ｘ（図４）による照射は不要である。従って、光量調整部５２により、光学ユニット３０Ｘのみを選択的に消灯又は減光させてもよい。

上記の第１実施形態では、各照射モジュール２０がボルト１４によって支持プレート１０上に固定されており、照射モジュール２０の配置の変更は手作業で行う必要がある。しかし、以下に説明する本発明の第２実施形態のように、自動ステージ等の移動装置を使用することにより、支持プレート１０に対する各照射モジュール２０の配置を自動的に変更することも可能である。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る光照射装置１００の正面図である。また、図６は、図５におけるＥ−Ｅ矢視図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と同一又は対応する構成に対しては同一又は類似の符号を使用し、重複する説明を省略する。

本実施形態の支持プレート１０´は、四辺から直立する側壁１０´Ｗを有する箱状に形成されている。側壁１０´Ｗには、照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄと対向する面に、それぞれリニアステージ６０（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ及び６０Ｄ）が取り付けられている。リニアステージ６０は、電磁的な駆動機構を備えた自動ステージであり、１本の直線状のレール６２と、２つのスライダ６３、６４を備えている。スライダ６３、６４は、レール６２と係合し、レール６２に沿って移動可能に構成されている。

各レール６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄは、それぞれ支持プレート１０´と平行に配置され、ボルト（負図示）により側壁１０´Ｗに取り付けられている。また、互いに平行に配置されたＸ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ａと６０Ｃは、同じ高さ（Ｚ軸方向における位置）に取り付けられている。同様に、互いに平行に配置されたＹ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ｂと６０Ｄも、同じ高さに取り付けられている。また、Ｙ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ｂ及び６０Ｄは、Ｘ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ａ及び６０Ｃとは異なる高さに配置されている。図６に示すように、本実施形態ではリニアステージ６０Ｂ及び６０Ｄは、リニアステージ６０Ａ及び６０Ｃよりも高い位置に配置されている。

また、光照射装置１００は、更に４つのリニアステージ７０（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄ）を備えている。リニアステージ７０も、リニアステージ６０と同様の構成の自動ステージであり、１本の直線状のレール７２（７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ）と、２つのスライダ７３（７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ。但し、図には７３Ｃのみを示す。）、７４（７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ。但し、７４Ａは不図示。）を備えている。図６に示すように、各リニアステージ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄは、それぞれ各照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄの真下に配置されており、各リニアステージ７０のスライダ７３、７４はロッド８０により各照射モジュール２０の裏面に連結されている。

また、リニアステージ７０Ａのレール７２Ａは、長手方向の一端がリニアステージ６０Ｄのスライダ６３Ｄに接続され、他端がリニアステージ６０Ｂのスライダ６３Ｂに接続されている。そのため、スライダ６３Ｄとスライダ６３Ｂを同期して駆動させると、レール７２ＡがＹ軸方向にスライドする。更に、リニアステージ７０Ａのスライダ７３Ｄ（不図示）と７４Ｄを同期して駆動させると、照射モジュール２０Ａはレール７２Ａに沿ってＸ軸方向に移動する。すなわち、リニアステージ６０Ｂ、６０Ｄ及び７０Ａを駆動することにより、照射モジュール２０Ａを、その姿勢（向き）を保ったまま、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させることができる。

同様に、リニアステージ７０Ｃのレール７２Ｃは、一端がリニアステージ６０Ｄのスライダ６４Ｄに接続され、他端がリニアステージ６０Ｂのスライダ６４Ｂに接続されており、リニアステージ６０Ｂ、６０Ｄ及び７０Ｃを駆動することにより、照射モジュール２０Ｃの姿勢を保ったまま、照射モジュール２０ＣをＸ軸及びＹ軸方向に移動させることができる。

また、リニアステージ７０Ｄのレール７２Ｄは、一端がリニアステージ６０Ａのスライダ６３Ａに接続され、他端がリニアステージ６０Ｃのスライダ６３Ｃに接続されている。そのため、スライダ６３Ａとスライダ６３Ｃを同期して駆動させると、レール７２ＤがＸ軸方向にスライドする。更に、リニアステージ７０Ｄのスライダ７３Ｄ（不図示）と７４Ｄを同期して駆動させると、照射モジュール２０Ｄはレール７２Ｄに沿ってＹ軸方向に移動する。すなわち、リニアステージ６０Ａ、６０Ｃ及び７０Ｄを駆動することにより、照射モジュール２０Ｄを、その姿勢を保ったまま、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させることができる。

同様に、リニアステージ７０Ｂのレール７２Ｂは、長手方向の一端がリニアステージ６０Ａのスライダ６４Ａに接続され、他端がリニアステージ６０Ｃのスライダ６４Ｃに接続されており、リニアステージ６０Ａ、６０Ｃ及び７０Ｂを駆動することにより、照射モジュール２０Ｂを、その姿勢を保ったまま、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させることができる。

上述のように、本実施形態では、Ｙ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ｂ及び６０Ｄと、Ｘ軸方向にスライドするリニアステージ６０Ａ及び６０Ｃとが異なる高さに配置されている。そのため、リニアステージ６０Ｂ及び６０Ｄに接続されるリニアステージ７０Ａ及び７０Ｃと、リニアステージ６０Ａ及び６０Ｃに接続されるリニアステージ７０Ｂ及び７０Ｄも、異なる高さに配置される。この構成により、リニアステージ７０Ａ及び７０Ｃとリニアステージ７０Ｂ及び７０Ｄとが、相互に干渉されずに移動可能になっている。

また、照射モジュール２０Ａ及び２０Ｃは、照射モジュール２０Ｂ及び２０Ｄとは異なる長さのロッド８０によりリニアステージ７０に接続されている。これにより、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄの高さ（Ｚ軸方向における位置）が一定に揃えられている。そのため、ＸＹ平面と平行に配置された被加工物と各照射モジュール２０との距離を均一にすることができ、均一な照射強度分布の照射光を被加工物に照射することができる。

また、リニアステージ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄは、制御部５０に接続されている。また、制御部５０は、各リニアステージ６０及び７０の駆動を制御して、照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄを移動させる移動制御部５４を有している。各照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄの位置を自動制御により変更することができるため、被加工物の種類を変更する際に、照射強度分布の設定を容易に変更することが可能になっている。

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。

（変形例１）
以下、上記に説明した各実施形態に適用可能な幾つかの変形例を説明する。図７は、変形例１の概略構成を示す拡大図である。変形例１の照射モジュール２０´は、基板２２´の長手方向における一端部（他の照射モジュール２０ｎの短手方向の一側面に近接する側の一端部）を、照射モジュール２０ｎの長手方向（図８におけるＸ軸方向）両側に突出させて、Ｔ字状に形成したＴ字状部２２ｔを有している。Ｔ字状部２２ｔには、この突出方向に並べて配置された２つの光学ユニット３０ｔが設けられている。照射モジュール２０´は、光学ユニット３０の配置に関して面対称性（対称面Ｓ）を有している。すなわち、Ｔ字状部２２ｔを除いた部分（光学ユニット３０が一列に配列された部分）では、光学ユニット３０は対称面Ｓ上に等間隔で配列されている。また、Ｔ字状部２２ｔでは、２つの光学ユニット３０ｔは、対称面Ｓ上には配置されておらず、対称面Ｓを挟んで互いに対称な位置に配置される。

図７に示されるように、照射モジュール２０´の上記の一端部の近傍においては、光学ユニット３０ｔの配列の中心線と、光学ユニット３０ｉの配列の中心線とが、垂直に交わるように、Ｔ字状に配列されている。

照射モジュール２０´の一端部をこのように構成することで、基板の寸法の制約等によって隣接する照射モジュール２０ｔ、２０´間で光学ユニット３０の間隔が広くなってしまうような場合でも、照射モジュール２０の継ぎ目（つまり、枠状部Ｆと突出部Ｇとの境界部）で必要な照射強度を確保することが可能になる。

また、本変形例１では、光学ユニット３０が、照射モジュール２０´の長手方向における一端部（基板２２´の長手方向の一端に隣接する部分）では２列、それ以外の部分では１列に配列された構成が採用されているが、他の配列も可能である。例えば、一端部以外の部分でも光学ユニットを複数列に配列させることができる。この場合は、一端部における配列数を、一端部以外の部分の配列数よりも多くすることができる。変形例１の配列方法を一般化して記載すると、照射モジュール２０´の一端部では光学ユニット３０ｔをｍ列（ｍは２以上の整数）に配列し、一端部以外ではｍ列よりも少ないｋ列（ｋは１以上の整数）に配列するということになる。

（変形例２）
次に、本発明の実施形態の変形例２について説明する。本発明の第１及び第２実施形態では、照射モジュール２０上に光学ユニット３０を一列に配列した構成が採用されているが、照射モジュール２０上に光学ユニット３０を複数列配置した構成としてもよい。

図８は、変形例２の概略構成を示す図である。変形例２の照射モジュール２０″では、基板２２″の長手方向に光学ユニット３０″が２列並べて配置されている。各列（Ｌ列、Ｒ列）において、光学ユニット３０″は等間隔（間隔ｐ）で並べられている。また、Ｌ列とＲ列では、光学ユニット３０″の列方向における位置が配列間隔ｐの１／２だけずれており、いわゆる千鳥配列となっている。光学ユニット３０″をこのように配列することにより、光学ユニット３０″の配置密度を高く、且つ、均一にすることができるため、より高く均一な照射強度分布を得ることができる。

また、変形例２では、ＬＥＤ素子３２″は正方形状の発光面を有しており、各ＬＥＤ素子３２″は、発光面の対角線の一方を配列方向（基板２２の長手方向）に向けて配置されている。このような構成とすることにより、ＬＥＤ素子３２″の配列方向（ライン方向）において、より均一な照射強度分布が得られる。

なお、照射モジュールに光学ユニット３０″をｎ列（ｎは３以上の整数）並べて配置する場合にも、上記の変形例２と同様に、隣り合う２列の間で、光学ユニット３０″の列方向における位置を配列間隔ｐの１／２ずらす構成とすることができる。また、光学ユニット３０″をｎ列並べて配置する場合には、隣り合う列との間で、光学ユニット３０″の列方向における位置を配列間隔ｐの１／ｎずらす構成としてもよい。

なお、上記の変形例１及び変形例２は、いずれも第１実施形態及び第２実施形態の両方に適用することが可能である。

また、上記の各実施形態においては、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、矩形領域Ｓを枠状に包囲する枠状部Ｆと、枠状部Ｆから外側に突出する４つの突出部Ｇが形成されるように配置されるものとして説明したが、このような構成に限定されるものではなく、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、以下に説明する変形例３〜５のように配置することができる。

（変形例３）
図９は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置１の変形例を示す図である。本変形例の光照射装置１Ａは、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが、２つの突出部Ｇを形成するように配置されている点で第１実施形態と異なる。つまり、本変形例においては、照射モジュール２０Ａと照射モジュール２０ＤとがＬ字状に配置されており、照射モジュール２０Ｄには突出部Ｇが形成されていない。また同様に、照射モジュール２０Ｂと照射モジュール２０Ｃとが逆Ｌ字状に配置されており、照射モジュール２０Ｂには突出部Ｇが形成されていない。そして、本変形例においては、照射モジュール２０Ａと照射モジュール２０Ｄとを１セットとし、照射モジュール２０Ｂと照射モジュール２０Ｃとを１セットとし、それぞれがＸ方向にのみ移動可能に構成されている。このような構成によっても、照射モジュール２０によって包囲される矩形領域Ｓの大きさを変更し、枠状部Ｆの大きさを変えることができる。なお、照射モジュール２０Ａと照射モジュール２０Ｄとを連結して１つの照射モジュールとして構成し、また照射モジュール２０Ｂと照射モジュール２０Ｃとを連結して１つの照射モジュールとして構成してもよい。

（変形例４）
図１０は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置１の変形例を示す図である。本変形例の光照射装置１Ｂは、変形例３と同様、４つの照射モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが、２つの突出部Ｇを形成するように配置されている点で第１実施形態と異なる。つまり、本変形例においては、照射モジュール２０Ａと、照射モジュール２０Ｄと、照射モジュール２０Ｃとがコの字状に配置されており、照射モジュール２０Ｂは、照射モジュール２０Ａと、照射モジュール２０Ｄと、照射モジュール２０Ｃとで囲まれる領域内に配置されており、照射モジュール２０Ｄと、照射モジュール２０Ｂには突出部Ｇが形成されていない。そして、本変形例においては、照射モジュール２０Ａと、照射モジュール２０Ｄと、照射モジュール２０Ｃを１セットとし、照射モジュール２０ＢのみがＸ方向にのみ移動可能に構成されている。このような構成によっても、照射モジュール２０によって包囲される矩形領域Ｓの大きさを変更し、枠状部Ｆの大きさを変えることができる。なお、照射モジュール２０Ａと、照射モジュール２０Ｄと、照射モジュール２０Ｃとを連結して１つの照射モジュールとして構成してもよい。

（変形例５）
図１１は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置１の変形例を示す図である。本変形例の光照射装置１Ｂは、照射モジュール２０Ｂと２０Ｄが、照射モジュール２０Ａと２０Ｃとの間に挟まるように配置されており、照射モジュール２０Ａ及び２０Ｃのそれぞれに左右方向（つまり、Ｘ軸方向）に延びる２つの突出部Ｇが形成される点で第１実施形態と異なる。本変形例においては、照射モジュール２０Ａと２０Ｃは固定され、照射モジュール２０Ｂと２０ＤとがＸ方向にのみ移動可能に構成されている。このような構成によっても、照射モジュール２０によって包囲される矩形領域Ｓの大きさを変更し、枠状部Ｆの大きさを変えることができる。

また、上記の各実施形態は、４つの照射モジュールを正方形状に連接させた例であるが、本発明の実施形態の構成はこれに限定されず、３つ以上の照射モジュールを環状（例えば、三角形状、五角形状、六角形状、・・・十二角形状、・・・）に連接させたものであればよい。また、必ずしも正多角形とする必要は無く、被加工部（被照射部）の形状に応じて照射モジュールの配置を設定することができる。

また、上記の各実施形態は、複数の照射モジュールを凸多角形状に連接させた例であるが、凹多角形（１８０°を超える内角を有する多角形）状に照射モジュールを連接させたものも本発明の範囲に含まれる。

また、上記の各実施形態では、集光レンズ３４によってＬＥＤ素子から放射される発散光の広がり角をＸ軸方向及びＹ軸方向において低減させる構成としているが、集光レンズ３４を他の光学部品（例えば、ミラーや回折格子）に置き換えることも可能である。また、光学ユニット３０に光学フィルタを加えて、スペクトル特性や照射強度分布を調整する構成を採用することもできる。

また、上記の各実施形態は、紫外線硬化型接着剤を硬化させるために、紫外線硬化型接着剤を硬化させるＵＶ光を照射する光照射装置の例であるが、本発明の実施形態はこの構成に限定されない。紫外線硬化型接着剤以外の感光性素材（例えば、紫外線硬化型樹脂、紫外線硬化型インキ、紫外線硬化型塗料、紫外線硬化型コート剤、紫外線硬化型レジスト等）に作用する波長を含む光を照射する光照射装置にも本発明を適用することができる。また、本発明の実施形態は、ＵＶ光を照射する光照射装置に限定されず、可視光や赤外光等の他の波長域の光を照射する照射装置にも適用することができる。

また、上記の第２実施形態は、電磁的な駆動機構を備えた自動ステージを用いて、支持プレートに対する各照射モジュールの配置を自動的に変更可能なものであるが、駆動機構を備えていない手動ステージを用いた構成としてもよい。また、駆動機構は、電磁力を使用するものに限定されず、油圧式、空圧式、その他の駆動方式のアクチュエータを使用することもできる。

また、上記の第２実施形態では、照射モジュールを移動させる移動手段としてリニアステージが使用されているが、本発明の実施形態はこの構成に限定されない。例えば、多関節ロボットアーム等、別の種類の移動手段を使用して照射モジュールを移動させる構成も、本発明の範囲に含まれる。

１ 光照射装置
１０ 支持プレート
２０ 照射モジュール
３０ 光学ユニット
５０ 制御部
６０、７０ リニアステージ

Claims (21)

1. 平面状の照射面に対して光を照射する光照射装置であって、
   前記照射面側から見たときに、所定の矩形領域を包囲するように配置された板状の基板と、前記基板の表面に前記矩形領域の各辺に沿って所定の間隔をおいて少なくとも一列に並べられ、前記基板の表面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置される複数の発光素子と、を有する照射ユニットと、
   前記複数の発光素子の光量を調整する光量調整手段と、を備え、
   前記複数の発光素子は、前記照射面と平行な同一平面上に配置され、
   前記照射ユニットは、前記照射面側から見たときに、前記所定の矩形領域を枠状に包囲する枠状部と、前記枠状部の外側に突出する突出部とを有し、
   前記光量調整手段は、少なくとも前記枠状部に位置する前記発光素子の光量をそれぞれ所定の光量となるように調整する
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 前記光量調整手段は、前記枠状部と前記突出部との境界に位置する前記発光素子の光量を選択的に調整することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記照射ユニットは、前記矩形領域の３辺に沿って延びるコの字状の基板を有する第１照射ユニットと、前記矩形領域の他の１辺に沿って延びる直線状の基板を有する第２照射ユニットからなり、
   第１照射ユニットが、前記第２照射ユニットの長手方向と直交し第１の方向に延びる２つの前記突出部を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記照射ユニットは、前記矩形領域の２辺に沿って延びるＬ字状の基板を有する第１照射ユニットと、前記矩形領域の他の２辺に沿って延びる逆Ｌ字状の基板を有する第２照射ユニットからなり、
   第１照射ユニット及び前記第２照射ユニットのそれぞれが、互いに平行な第１の方向に延びる２つの前記突出部を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
5. 前記第２の照射ユニットを、前記第１の方向に沿って移動させる第１の移動手段を更に備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光照射装置。
6. 前記照射ユニットは、前記矩形領域の各辺に沿って延びる直線状の基板を有する第１〜第４の照射ユニットからなり、
   前記第１及び第２の照射ユニットは、長手方向が第１の方向に沿って平行に配置され、
   前記第３及び第４の照射ユニットは、長手方向が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って平行に配置され、
   前記第１の照射ユニットの長手方向の一端部は、前記第３の照射ユニットの側面に近接し、
   前記第３の照射ユニットの長手方向の一端部は、前記第２の照射ユニットの側面に近接し、
   前記第２の照射ユニットの長手方向の一端部は、前記第４の照射ユニットの側面に近接し、
   前記第４の照射ユニットの長手方向の一端部は、前記第１の照射ユニットの側面に近接するように設けられ、
   前記第１及び第２の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの前記突出部をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
7. 前記第３及び第４の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの前記突出部をなすことを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
8. 前記第１〜第４の照射ユニットのそれぞれを、前記第１の方向に沿って移動させる第１の移動手段を更に備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光照射装置。
9. 前記第１〜第４の照射ユニットのそれぞれを、前記第２の方向に沿って移動させる第２の移動手段を更に備えることを特徴とする請求項７を引用する請求項８に記載の光照射装置。
10. 前記照射ユニットは、前記矩形領域の各辺に沿って延びる直線状の基板を有する第１〜第４の照射ユニットからなり、
    前記第１及び第２の照射ユニットは、長手方向が第１の方向に沿って平行に配置され、
    前記第３及び第４の照射ユニットは、長手方向が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って平行に配置され、
    前記第３及び第４の照射ユニットの長手方向の一端部は、前記第１の照射ユニットの側面に近接し、
    前記第３及び第４の照射ユニットの長手方向の他端部は、前記第２の照射ユニットの側面に近接するように設けられ、
    前記第１及び第２の照射ユニットの長手方向の一端部が、２つの前記突出部をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
11. 前記第１及び第２の照射ユニットの長手方向の他端部が、２つの前記突出部をなすことを特徴とする請求項１０に記載の光照射装置。
12. 前記第３及び第４の照射ユニットの少なくともいずれか一方を、前記第１の方向に沿って移動させる第３の移動手段を更に備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光照射装置。
13. 前記光量調整手段は、前記突出部に配置された前記発光素子の光量を選択的に低減することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光照射装置。
14. 前記各発光素子の光路上に配置され、前記各発光素子からの光の放射角度を変更する少なくとも１つの光学素子を有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光照射装置。
15. 前記複数の発光素子は、ｎ列（ｎは２以上の整数）に配列されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光照射装置。
16. 前記ｎ列に配列される前記複数の発光素子は、各列において第１の間隔で配列されており、
    隣り合う列との間で、前記複数の発光素子の前記長手方向における位置が、前記第１の間隔の１／２ずれていることを特徴とする請求項１５に記載の光照射装置。
17. 前記ｎ列に配列される前記複数の発光素子は、各列において第１の間隔で配列されており、
    隣り合う列との間で、前記複数の発光素子の前記長手方向における位置が、前記第１の間隔の１／ｎずれていることを特徴とする請求項１５に記載の光照射装置。
18. 前記枠状部の四隅周辺に位置すると共に、前記第１〜第４の照射ユニットの長手方向の端部に位置する前記複数の発光素子は、ｍ列（ｍは２以上の整数）に配列されており、前記端部以外の部分の前記複数の発光素子は、ｍ列よりも少ないｋ列（ｋは１以上の整数）に配列されていることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の光照射装置。
19. 前記照射ユニットは、前記発光素子の配列方向に焦線を向けて、且つ、前記複数の発光素子とそれぞれ対向するように配置された複数のシリンドリカルレンズを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の光照射装置。
20. 前記複数の発光素子は、正方形状の発光面を有する面発光ＬＥＤであり、前記発光面の一方の対角線が前記基板の長手方向に沿うように配置されることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の光照射装置。
21. 平らな照射面に対して光を照射する光照射装置であって、
    細長い板状の基板と、前記基板の表面に前記基板の長手方向に沿って所定の間隔をおいて少なくとも一列に並べられ、前記基板の表面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置される複数の発光素子とをそれぞれ有し、前記複数の発光素子が発光することによって前記照射面に対してそれぞれライン状の光を照射するＮ個（Ｎは３以上の整数）の照射ユニットと、前記Ｎ個の照射ユニットの前記複数の発光素子の光量を調整する光量調整手段と、を備え、
    前記Ｎ個の照射ユニットの前記複数の発光素子は、前記照射面と平行な同一平面上に配置され、
    前記Ｎ個の照射ユニットは、前記照射面側から見たときに、Ｎ角形の形状を呈する所定領域の各辺に沿ってそれぞれ配置され、前記所定領域を枠状に包囲する枠状部と、前記枠状部の外側に突出する突出部とを形成し、
    前記光量調整手段は、前記枠状部と前記突出部との境界に位置する前記発光素子の光量を選択的に調整する
    ことを特徴とする光照射装置。
    

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