JP2019057632A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の発光素子を配列する構成において電源の電圧の増大を抑えると共に絶縁距離を確保する。【解決手段】実施形態の紫外線照射装置は、紫外線を発する複数の発光素子と、複数の発光素子が配列された複数の基板と、複数の基板の各々に対応して設けられ、各基板に設けられた複数の発光素子を一括して点灯させる複数の電源と、を備える。各基板には、複数の発光素子が接続された導体が設けられる。複数の基板は、同一の平面上において複数の発光素子の配列方向と直交する方向に対して、複数の基板が有する複数の発光素子及び導体が絶縁距離以上位置をずらすと共に、複数の基板が有する複数の発光素子が複数の発光素子の配列方向に対して同一のピッチで配列されるように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。

液晶パネルの製造工程では、例えば、液晶パネルのガラス基板を貼り合わせるとき等に紫外線硬化型の封止材を硬化させるために、紫外線を照射する紫外線照射装置が用いられている。液晶パネルの製造工程で用いられる紫外線照射装置は、液晶パネルのガラス基板の大型化に伴い、大型の液晶パネルに紫外線を照射するために紫外線ランプが長尺化され、紫外線ランプの個数が増やされる傾向にある。一方、紫外線照射装置の消費エネルギーの低減を図るために、紫外線を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）が、紫外線ランプの代わりに利用されつつある。

特開２０１１−０４０６０５号公報

上述した紫外線照射装置では、例えば、一辺が２［ｍ］〜３［ｍ］程度の大型の液晶パネルを製造する場合、照射範囲で積算光量を均一に得られるように多数のＬＥＤを均等なピッチで配列することが望ましい。また、紫外線照射装置では、紫外線ランプと同等の光量を確保するために、多数のＬＥＤを可能な限り高密度に配置することが望ましい。

しかしながら、例えば、ＬＥＤを長さが３［ｍ］程度の配列方向に対して４［ｍｍ］のピッチで一列に配列する場合、ＬＥＤの順方向電圧（ＶＦ）を３．５［Ｖ］とすると、複数のＬＥＤを一括して点灯させる点灯電圧が２．６［ｋＶ］の高電圧となるので、電源を実現することが困難である。さらに、ＬＥＤの配列方向における長さが３［ｍ］程度の基板を実現することも困難である。

このため、複数のＬＥＤを複数の基板に分けて配列すると共に、個々の基板を複数の電源でそれぞれ点灯させる構成が考えられる。しかし、基板の個数が増えるに従って各基板間や、基板と電源との接続構造の複雑化を招くので、基板の個数を抑えることが好ましい。一方、基板の個数を抑えた場合には、電源の高電圧化を招くので、各基板間の絶縁距離を確保することが難しくなる。すなわち、高電圧の電源を用いる構成において各基板間の絶縁距離を適正に確保する場合には、ＬＥＤの配列方向に対する基板同士の間隔を広げることになり、複数の基板全体でＬＥＤを均等なピッチで配置することができなくなる。

そこで、本発明は、多数の発光素子を配列する構成において電源の電圧の増大を抑えると共に絶縁距離を確保することができる紫外線照射装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る紫外線照射装置は、紫外線を発する複数の発光素子と、前記複数の発光素子が配列された複数の基板と、前記複数の基板の各々に対応して設けられ、各基板に設けられた前記複数の発光素子を一括して点灯させる複数の電源と、を具備し、各基板には、前記複数の発光素子が接続された導体が設けられ、前記複数の基板は、同一の平面上において前記複数の発光素子の配列方向と直交する方向に対して、前記複数の基板が有する前記複数の発光素子及び前記導体が絶縁距離以上位置をずらすと共に、前記複数の基板が有する前記複数の発光素子が前記配列方向に対して同一のピッチで配列されるように配置されている。

本発明によれば、多数の発光素子を配列する構成において電源の電圧の増大を抑えると共に絶縁距離を確保することができる。

実施形態に係る紫外線照射装置を示す斜視図である。 実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。 実施形態に係る紫外線照射装置のＬＥＤからの沿面距離を説明するための断面図である。 実施形態に係る紫外線照射装置の導体パターンからの沿面距離を説明するための断面図である。 実施形態に係る紫外線照射装置の第１の基板及び第２の基板のＬＥＤによって被照射体に紫外線を照射する状態を示す模式図である。 実施形態に係る紫外線照射装置におけるＬＥＤの配列の変形例１を模式的に示す平面図である。 実施形態に係る紫外線照射装置におけるＬＥＤの配列の変形例２を模式的に示す平面図である。

以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置は、発光素子と、複数の基板と、複数の電源と、を備える。発光素子は、紫外線を発する。各基板には、複数の発光素子が接続された導体が設けられる。複数の基板には、複数の発光素子が配列されている。複数の電源は、複数の基板の各々に対応して設けられている。複数の電源は、各基板に設けられた複数の発光素子を一括して点灯させる。複数の基板は、同一の平面上において複数の発光素子の配列方向と直交する方向に対して、複数の基板が有する複数の発光素子及び導体が絶縁距離以上位置をずらして配置されている。複数の基板は、複数の基板が有する複数の発光素子が、発光素子の配列方向に対して同一のピッチで配列されるように配置されている。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置は、放熱部材を更に備える。放熱部材は、複数の基板を支持する。導体には、複数の発光素子が接続されている。発光素子及び導体から放熱部材までの、基板の表面に沿う沿面距離が、絶縁距離以上である。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置において、延在距離は、発光素子の配列方向において隣り合う発光素子同士の間隙よりも大きい。延在距離は、複数の発光素子の配列方向における複数の基板の一端が、この一端側に配置された発光素子から当該一端まで延びる距離である。

（第１の実施形態）
以下、実施形態に係る紫外線照射装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る紫外線照射装置を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。本実施形態の紫外線照射装置は、例えば、長辺の長さが２［ｍ］〜３［ｍ］程度の大型の液晶パネル等の被照射体へ紫外外線を照射するために用いられる。

（紫外線照射装置の構成）
図１及び図２に示すように、実施形態の紫外線照射装置１は、紫外線を発する複数の発光素子としての複数のＬＥＤ５と、複数のＬＥＤ５が配列された複数の基板としての第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂと、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの各々に対応して設けられた複数の電源としての第１の電源７Ａ及び第２の電源７Ｂと、を備える。また、紫外線照射装置１は、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂを支持する放熱部材としてのヒートシンク８を備える。

図１以降において、長尺状をなす第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの長手方向（ＬＥＤ５の配列方向）をＸ方向として示し、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの短手方向をＹ方向として示す。説明の便宜上、複数の基板として、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂを有する紫外線照射装置１について説明するが、複数の基板の個数を限定するものではない。

第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂは、アルミナ等のセラミック、エポキシ樹脂等の絶縁性を有する材料によって長尺状に形成されており、長手方向に対する長さが、例えば、１［ｍ］程度に形成されている。図１に示すように、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの各々には、例えば、１５０個〜１７０個程度のＬＥＤ５がＸ方向に沿って一列に配列されている。複数のＬＥＤ５は、例えば、４［ｍｍ］程度の所定のピッチＰで配列されている。第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂには、導体としての導体パターン９が、ＬＥＤ５が実装される実装面に設けられており、導体パターン９を介して複数のＬＥＤ５が直列接続されている。

図１及び図２に示すように、第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂは、同一の平面上において、複数のＬＥＤ５の配列方向と直交する方向としての第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの短手方向（Ｙ方向）に対して、絶縁距離Ｄ以上位置をずらして配置されている。第１の基板６Ａの長手方向（Ｘ方向）における一端に配置されたＬＥＤ５と、第２の基板６Ｂの長手方向における一端に配置されたＬＥＤ５とは、互いに位置がずらされた方向、すなわち第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の短手方向（Ｙ方向）において、所望の絶縁距離Ｄ以上が確保されている。ここで絶縁距離Ｄとは、第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂとの間で、複数のＬＥＤ５及び導体パターン９が適正に絶縁される離間距離、すなわち、第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂとの間で適正に絶縁される離間距離を指しており、ＬＥＤ５のパッケージ（外装材）の外周面を基準とした最短距離である。なお、絶縁距離Ｄは、図１に示すように、ＬＥＤ５のパッケージの外周面よりも導体パターン９の方が第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の端面（外縁）に近い場合、すなわち、ＬＥＤ５のパッケージの外周面よりも導体パターン９が第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの外側に位置するように大きく形成されている場合は、導体パターン９の外縁を基準とした最短距離である。また、同一の平面上でＬＥＤ５の配列方向（Ｘ方向）に対して互いに位置がずらされた第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂは、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂが有する複数のＬＥＤ５の全てが、ＬＥＤ５の配列方向に対して同一のピッチＰで配列されるように配置されている。

第１の電源７Ａ及び第２の電源７Ｂは、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの導体パターン９と接続線１０を介して接続されており、各第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの各々に設けられた複数のＬＥＤ５を一括して点灯させる。第１の電源７Ａ及び第２の電源７Ｂとしては、例えば、６００［Ｖ］程度の直流高圧電源が用いられている。また、紫外線照射装置１は、図示しない制御回路やスイッチ回路等を介して、第１の電源７Ａ及び第２の電源７Ｂが一括してオン、オフされるように構成されている。

ヒートシンク８は、アルミニウム等の金属材料によって形成されており、ＬＥＤ５が配列された第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの実装面の裏面側に固定されている。ヒートシンク８には、放熱フィンや、冷却媒体を内部に流すことができる冷却ブロックが設けられていてもよい。ヒートシンク８によってＬＥＤ５が発生する熱が放熱されることにより、ＬＥＤ５の温度上昇が抑えられるので、照度の変動が抑えられる。

（紫外線照射装置における絶縁距離）
図３は、実施形態に係る紫外線照射装置１のＬＥＤ５からの沿面距離を説明するための断面図である。図４は、実施形態に係る紫外線照射装置１の導体パターン９からの沿面距離を説明するための断面図である。なお、図３及び図４では、便宜上、後述する沿面距離Ｓ１、Ｓ２を、第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の表面から離れた破線で示しているが、第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の表面上に沿う距離である。以下、第１の基板６Ａについて説明するが、第２の基板６Ｂについても同様である。

図３に示すように、紫外線照射装置１では、第１の基板６Ａの短辺方向（Ｙ方向）において、第１の基板６Ａ上の各ＬＥＤ５からヒートシンク８までの、第１の基板６Ａの表面に沿う沿面距離Ｓ１が、上述した絶縁距離Ｄ以上に確保されている。同様に、第１の基板６Ａの短辺方向において、第１の基板６Ａ上の導体パターン９の一端からヒートシンク８までの、第１の基板６Ａの表面に沿う沿面距離Ｓ１は、絶縁距離Ｄ以上に確保されている。これにより、第１の基板６Ａの短辺方向において、第１の基板６Ａ上のＬＥＤ５の全て及び導体パターン９の全域は、第２の基板６Ｂと適正に絶縁されている。第１の基板６Ａの厚みＴは、１．０［ｍｍ］程度に形成されている。

図４に示すように、紫外線照射装置１では、第１の基板６Ａの長手方向（Ｘ方向）において、ＬＥＤ５の配列方向における一端側に配置されたＬＥＤ５からヒートシンク８までの、第１の基板６Ａの表面に沿う沿面距離Ｓ２が、絶縁距離Ｄ以上に確保されている。同様に、第１の基板６Ａの長手方向において、ＬＥＤ５の配列方向における導体パターン９の一端からヒートシンク８までの、第１の基板６Ａの表面に沿う沿面距離Ｓ２が、絶縁距離Ｄ以上に確保されている。これにより、第１の基板６Ａの長手方向において、第１の基板６Ａ上のＬＥＤ５の全て及び導体パターン９の全域は、第２の基板６Ｂと適正に絶縁されている。

第１の基板６Ａの厚み方向において、第１の基板６Ａが支持されたヒートシンク８の支持面から、第１の基板６Ａ上の導体パターン９の上面までの高さＶは、１．０［ｍｍ］程度に形成されている。第１の基板６Ａの厚み方向において、導体パターン９の上面からＬＥＤ５のパッケージの上面までの高さＨが、１．５［ｍｍ］程度に形成されている。ＬＥＤ５の配列方向において、ＬＥＤ５のパッケージの長さＬは、３．５［ｍｍ］程度に形成されている。また、ＬＥＤ５の配列方向において、この配列方向における一端側に配置されたＬＥＤ５のパッケージの側面（ＬＥＤ５の配列方向における導体パターン９の一端）から、第１の基板６Ａの一端までの延在距離Ｑは、２．２［ｍｍ］以上に形成されている。同様に、ＬＥＤ５の配列方向において、この配列方向における導体パターン９の一端から、第１の基板６Ａの一端までの延在距離Ｑは、２．２［ｍｍ］以上に形成されている。この延在距離Ｑは、図４に示すように、複数のＬＥＤ５の配列方向における第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの各一端が、この一端側に配置されたＬＥＤ５から当該一端まで延びる距離であって、ＬＥＤ５の配列方向において隣り合う各ＬＥＤ５のパッケージの側面同士の間隙Ｇよりも大きい（Ｑ＞Ｇ）。

（紫外線照射装置における紫外線の照射状態）
図５は、実施形態に係る紫外線照射装置１の第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢのＬＥＤ５によって被照射体に紫外線を照射する状態を示す模式図である。

図５に示すように、紫外線照射装置１は、液晶パネル等の被照射体Ｗが、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの短手方向（Ｙ方向）に沿って搬送されることで、紫外線の照射範囲を通過する被照射体Ｗに対して、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの長手方向に沿って配列されたＬＥＤ５が発する紫外線が照射される。紫外線照射装置１は、同一の平面上で第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢがＬＥＤ５の配列方向に直交する方向にずらされた構成であっても、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂにおける複数のＬＥＤ５の全てが同一のピッチＰで配置されているので、被照射体Ｗに対して紫外線が均一に照射される。

（ＬＥＤの配列状態の変形例）
第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢにおけるＬＥＤ５の配列は、実施形態におけるＬＥＤ５の配列に限定されるものではない。図６は、実施形態に係る紫外線照射装置１におけるＬＥＤ５の配列の変形例１を模式的に示す平面図である。図７は、実施形態に係る紫外線照射装置１におけるＬＥＤ５の配列の変形例２を模式的に示す平面図である。なお、変形例においても、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、変形例１において、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂが有する複数のＬＥＤ５は、矩形状の第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの短手方向（Ｙ方向）に沿って配列されると共に、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの長手方向（Ｘ方向）に対して蛇行して配列されている。第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの各ＬＥＤ５は、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの長手方向へ蛇行して延ばされた導体パターン９を介して直列接続されている。

変形例１においても、同一の平面上でＬＥＤ５の配列方向と直交するＹ方向へ位置をずらされた第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂは、上述の絶縁距離Ｄが確保されており、第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢにおけるＬＥＤの全てが、ＬＥＤ５の配列方向において同一のピッチＰで配列されている。

図７に示すように、変形例２において、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂが有する複数のＬＥＤ５は、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂの長手方向に沿って３列で配列されており、３列の導体パターン９を介して並列接続されている。なお、複数のＬＥＤ５の配置は、一列に配列される構成に限定されず、配列方向に沿って、配列方向と交差する方向へ位置が交互にずらされた、いわゆる千鳥配列にされてもよい。

変形例２においても、同一の平面上でＬＥＤ５の配列方向と直交するＹ方向へ位置をずらされた第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂは、上述の絶縁距離Ｄが確保されており、第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢにおけるＬＥＤの全てが、ＬＥＤ５の配列方向において同一のピッチＰで配列されている。

上述した実施形態の紫外線照射装置１における第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂは、同一の平面上において複数のＬＥＤ５の配列方向と直交するＹ方向に対して、各第１及び第２の基板６Ａ、６Ｂが有する複数のＬＥＤ５及び導体パターン９が絶縁距離Ｄ以上位置をずらすと共に、第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂが有する複数のＬＥＤ５が配列方向に対して同一のピッチＰで配列されるように配置されている。これにより、多数のＬＥＤ５を配列する構成において、各第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢのＬＥＤ５を一括して点灯させる第１の電源７Ａ及び第２の電源７Ｂの電圧の増大を抑えると共に、第１の基板６Ａと第２の基板６Ｂとの絶縁距離Ｄを適正に確保することができる。したがって、紫外線照射装置１によれば、被照射体Ｗに対する照射範囲において紫外線の積算光量を均一化することを、ＬＥＤ５の基板の個数を抑えると共に電源の高電圧化を抑えた構成によって実現することができる。その結果、紫外線照射装置１によれば、長辺の長さが３［ｍｍ］程度以上の大型の液晶パネルに対して紫外線を均一に照射することができる。

また、実施形態の紫外線照射装置１は、ＬＥＤ５及び導体パターン９からヒートシンク８までの、第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の表面に沿う沿面距離Ｓ１、Ｓ２が、絶縁距離Ｄ以上である。これにより、第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）を適正に絶縁することができる。

また、実施形態の紫外線照射装置１において、複数のＬＥＤ５の配列方向における第１の基板６Ａ（第２の基板６Ｂ）の一端は、一端側に配置されたＬＥＤ５からこの一端まで延びる延在距離Ｑが、ＬＥＤ５の配列方向において隣り合うＬＥＤ５同士の間隙Ｇよりも大きい。このようにＬＥＤ５の配列方向に対して一端が延ばされることで、所望の絶縁距離Ｄが確保された第１の基板６Ａ及び第２の基板６Ｂを用いる構成においても、第１の基板６Ａと第２の基板６ＢをＬＥＤ５の配列方向に直交する方向へ位置がずらされることによって、第１の基板６Ａ及び第２の基板６ＢのＬＥＤ５の全てを、ＬＥＤ５の配列方向に対して同一のピッチＰで配列することが可能になる。

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 紫外線照射装置
５ ＬＥＤ（発光素子）
６Ａ 第１の基板（基板）
６Ｂ 第２の基板（基板）
７Ａ 第１の電源（電源）
７Ｂ 第２の電源（電源）
８ ヒートシンク（放熱部材）
９ 導体パターン（導体）
１０ 接続線
Ｄ 絶縁距離
Ｇ 間隙
Ｐ ピッチ
Ｑ 延在距離
Ｓ１、Ｓ２ 沿面距離

Claims (3)

1. 紫外線を発する複数の発光素子と；
   前記複数の発光素子が配列された複数の基板と；
   前記複数の基板の各々に対応して設けられ、各基板に設けられた前記複数の発光素子を一括して点灯させる複数の電源と；
   を具備し、
   各基板には、前記複数の発光素子が接続された導体が設けられ、
   前記複数の基板は、同一の平面上において前記複数の発光素子の配列方向と直交する方向に対して、前記複数の基板が有する前記複数の発光素子及び前記導体が絶縁距離以上位置をずらすと共に、前記複数の基板が有する前記複数の発光素子が前記配列方向に対して同一のピッチで配列されるように配置されている、紫外線照射装置。
2. 前記複数の基板を支持する放熱部材を更に具備し、
   前記発光素子及び前記導体から前記放熱部材までの、前記基板の表面に沿う沿面距離が、前記絶縁距離以上である、
   請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記複数の発光素子の配列方向における前記複数の基板の一端は、当該一端側に配置された発光素子から前記一端まで延びる延在距離が、前記配列方向において隣り合う発光素子同士の間隙よりも大きい、
   請求項１または２に記載の紫外線照射装置。

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