JP5434852B2 - 光照射装置 - Google Patents
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Description
このような液晶パネル70の製造工程において、紫外線に反応して重合する光反応性物質(モノマー)が含有された液晶を備えた液晶パネル材に対して紫外線を照射することにより、液晶パネル材の反応処理(プレチルト角発現処理,PSVA)を行う技術が知られている(特許文献1参照)。この技術においては、電圧を印加しながら、紫外線を液晶パネル材に照射することで、液晶を特定方向に配向させた状態で光反応性物質を重合させることができ、これにより、液晶にいわゆるプレチルト角を付与することができる、とされている。
光反応性物質の反応速度は温度依存性が高く、光照射中の温度が高いと重合が進みすぎてポリマー粒の成長が大きくなりすぎる。すると均一なプレチルト角がつかないためにコントラストが悪くなったり、光漏れするようになってしまう。
さらに、液晶パネル材における光照射面において温度不均一が生じてしまうと、光反応性物質の反応に差(バラツキ)が生じ、液晶の傾き(プレチルト角)にムラを発生させてしまうこととなり、この液晶の傾きのムラは製品時に濃淡ムラとなって現れてしまう。
以上のように、液晶パネルの製造工程において、紫外線を利用した液晶パネル材の反応処理を行うに際しては、(イ)波長300〜400nmの紫外線が液晶パネル材に照射されること、(ロ)液晶パネル材の光照射面における紫外線照度の面内均一性が高いこと、(ハ)液晶パネル材の温度上昇が少なく、液晶パネル材の光照射面における温度の面内均一性が高いこと、が要求されるが、光反応性物質に悪影響を与えることなく、所望の液晶パネル材の反応処理を行うことのできる紫外線照射装置は知られていないのが実情である。
エキシマランプを冷却する手段としては、例えばエキシマランプが内部に挿通された状態で透光性を有する外套管を設け、外套管の内部に冷却風を流通させることが考えられるが、エキシマランプが長尺なものである場合には、外套管の内部に、例えば流速が20〜30m/secとなる風量といった強力な冷却風を流すことが必要とされる。
しかしながら、このような冷却方法では、外套管の内部で乱流が生じることによってエキシマランプが揺れてしまい、その振動でランプが破損する、という問題が生ずる。
さらにまた、エキシマランプが揺れることにより、エキシマランプから光が照射されるエリアの大きさや位置が変化してしまって、被処理対象物の光照射面における照度均一性が損なわれる、という問題が生じる。
前記外套管の内部には、前記ランプをその長手方向の局所的な位置において当該外套管に対して直接的に支持させるサポータが設けられており、
当該サポータは、前記ランプの4つの稜に係る角部と接して当該ランプを挟持して保持する、絶縁材料からなるサポータ本体を備えており、当該サポータ本体には、前記外套管の内面に当接する、弾性部材を備えた外套管当接部が形成されていることを特徴とする。
前記サポータは、前記反射材層の開口部に対向する領域に、当該開口部を介して放射される前記エキシマランプからの放射光を通過させる空間部が形成された構成とされていることが好ましい。
このような構成のものにおいては、前記サポータ本体は、各々全体が略鉤状の2つのアーム部材が連結されて構成されており、当該アーム部材の各々の先端が前記反射材層の開口部に対向する領域外に位置されるよう離間された状態で設けられ、これにより、前記空間部が形成された構成とすることができる。
図1は、本発明に係る紫外線照射装置の一構成例における内部構造の概略を示す説明図、図2は、図1に示す紫外線照射装置の一部を拡大して示す断面図である。
この紫外線照射装置は、大別して、光源部10、冷却部40、ライトガイド部50および電源部(不図示)により構成されている。
この光源部ハウジング部材11の内部には、断面形状が略H型形状の筐体12が設けられており、筐体12を構成する水平方向に伸びる平板状の隔壁12Aによって光源部ハウジング部材11の内部空間が上下に区画されている。
隔壁12Aによって区画される下方側空間部は、光源ユニット20が配置される光源ユニット配置空間部15とされており、上方側空間部は、光源ユニット20に対応した例えばトランス35などの電装体が配置された電装体配置空間部16とされている。
また、光源部ハウジング部材11内における一端側領域に、筐体12を構成する上下方向に伸びる一端壁13と光源部ハウジング部材11の一端壁11Aとにより区画されて形成された、電装体配置空間部16および光源ユニット配置空間部15のそれぞれに冷却風を導入するための共通の導風用空間部18を有すると共に、光源部ハウジング部材11内における他端側領域に、筐体12を構成する上下方向に伸びる他端壁14と光源部ハウジング部材11の他端壁11Bとにより区画されて形成された共通の排風用空間部19を有している。
筐体12の一端壁13には、冷却風を電装体配置空間部16に導入するための導風用通風口13Aが形成されており、他端壁14には、冷却風を電装体配置空間部16から排出するための排風用通風口14Aが形成されている。
各々の光源エレメント21を構成するエキシマランプ25は、長手方向における両端部がランプホルダー22を介して筐体12の一端壁13および他端壁14に同一の水平レベルで保持固定されており、また、外套管24は、その一端開口24Aが導風用空間部18に位置されると共に他端開口24Bが排風用空間部19に位置された状態で、長手方向における両端部が筐体12の一端壁13および他端壁14に同一の水平レベルで保持固定されている。
図4は、本発明に係る紫外線照射装置において用いられるエキシマランプの一例における構成の概略を、ランプの長手方向に垂直な断面で切断した状態で、示す断面図である。
このエキシマランプ25は、内部に放電空間Sが形成された、長手方向に垂直な断面における断面形状が矩形状の長尺なバルブ26を備えており、このバルブ26の内部には、放電用ガスとして、例えばキセノンガスが封入されている。ここに、バルブ26は、例えば石英ガラスよりなる。
バルブ26における上壁26Aおよび下壁26Bの各々の外表面には、例えば一対のメッシュ状の電極、すなわち、高電圧給電電極として機能する一方の電極27Aおよび接地電極として機能する他方の電極27Bが長手方向に伸びるよう互いに対向して配置されている。
バルブ26の内面には、バルブ26の長手方向に延びる開口部30Aを有する反射材層30が形成されており、さらに、反射材層30の内面領域および反射材層30の開口部30Aが位置されるバルブ26の内面領域にガラス粉末層31が形成され、ガラス粉末層31の内面上に、蛍光体層32が形成されている。このエキシマランプ25においては、反射材層30の開口部30Aがバルブ26の下壁26Bの内面領域に形成されており、反射材層が形成されていない領域により光出射部38が形成されている。
また、ガラス粉末層31を構成するガラスとしては、例えば、ホウケイ酸ガラス(Si−B−O系ガラス)およびアルミノケイ酸ガラス(Si−Al−O系ガラス)、バリウムケイ酸ガラス、または、これらいずれかの組成を元にアルカリ土類酸化物やアルカリ酸化物、金属酸化物を添加したガラスなどを例示することができる。
また、蛍光体層32を構成する蛍光体としては、例えばユーロピウム付活ホウ酸ストロンチウム(Sr−B−O:Eu(以下「SBE」と称する。)、中心波長368nm)蛍光体、セリウム付活アルミン酸マグネシウムランタン(La−Mg−Al−O:Ce(以下、「LAM」と称する。)、中心波長338nm(ただし、broad))蛍光体、ガドリニウム、プラセオジム付活リン酸ランタン(La−P−O:Gd,Pr(以下、「LAP:Pr,Gd」と称する。)、中心波長311nm)蛍光体などを例示することができる。
冷却ファン42は、例えば、各々の光源エレメント21において、外套管24の内部に流通される冷却風の流速が10〜30m/secで、50〜250m3 /minの送風量の冷却風を供給することのできる送風能力を有するものである。
この冷却部ハウジング部材41の内部空間は、冷却部ハウジング部材41の両側の各々に設けられた通風ダクト45を介して光源部10における導風用空間部18および排風用空間部19と連通しており、これにより、冷却ファン42より供給される冷却風が光源部10における導風用空間部18を介して電装体配置空間部16内に導入されると共に各々の光源エレメント21における外套管24内に導入され、排風用空間部19を介して冷却部40における放熱用の熱交換器43に導入される、閉鎖された循環冷却風流通経路を形成する冷却機構が構成されている。
図1における符号58は、被処理対象物Wである例えば液晶パネル材をライトガイド部50の下側に位置される、載置面が水平とされたステージ、59はステージ架台である。
一方のアーム部材62は、支持されるエキシマランプ25におけるバルブ26の上壁26Aと対向して延びる基部62Aと、この基部62Aの一端に連続して下方に傾斜して延びる傾斜部62Bと、この傾斜部62Bに連続して下方内方側に向かって延びる先端部62Cとを有する全体が鉤状(フック状)のものであって、傾斜部62Bの内面および先端部62Cの内面に、エキシマランプ25のバルブ26における2つの稜(例えば図4においてバルブ26の左側壁と、上壁26Aおよび下壁26Bとの稜)に係る角部26Cに接する円弧状の対接面を有するランプ当接部64が形成されている。図5に示す符号62Dは、2つのアーム部材62,63を連結させるネジ(図示せず)が装着される連結用ネジ装着用ネジ穴である。
他方のアーム部材63は、支持されるエキシマランプ25におけるバルブ26の上壁26Aと対向して延びる基部63Aと、この基部63Aの一端に連続して下方に傾斜して延びる傾斜部63Bと、この傾斜部63Bに連続して下方内方側に向かって延びる先端部63Cと、基部63Aの他端に連続して当該基部63Aと垂直に上方に延びる連結部63Dとを有する全体が鉤状(フック状)のものであって、傾斜部63Bの内面および先端部63Cの内面に、エキシマランプ25のバルブ26における2つの稜(例えば図4においてバルブ26の右側壁と、上壁26Aおよび下壁26Bとの稜)に係る角部26Cに接する円弧状の対接面を有するランプ当接部64が形成されている。
ここに、ランプ当接部64がエキシマランプ25の角部26Cと接する位置に形成される理由は、バルブ26の角部26Cが比較的に強度が高いこと、および、幅狭な一対の対向壁(例えば図4におけるバルブ26の左側壁および右側壁)に力を作用させると、応力集中によりエキシマランプ25が破損に至るという不具合が生ずるためである。
例えば、他方のアーム部材63の連結部63Dの上面における外套管当接部65の構成について具体的に説明すると、外套管当接部65は、他方のアーム部材63の連結部63Dの上面にネジ止めされて設けられた、例えば金属よりなる側面視略台形状の板バネ66よりなる弾性部材と、この板バネ66の天板部66Aの外面にネジ止めされて固定された緩衝部材68とにより構成され、板バネ66の基板部66Bの各々に形成されたネジ装着用貫通孔の少なくとも一方が長穴66Cとされており、これにより、板バネ66がサポータ本体61に対して長手方向にスライド可能な状態(遊嵌状態)とされている。
一方のアーム部材62の先端部62Cおよび他方のアーム部材63の先端部63Cにおける外套管当接部65の構成についても同様である。
すなわち、エキシマランプ25は、サポータ60が装着された状態において、外套管24内に挿入されて配置されるが、エキシマランプ25の挿入時においては、サポータ60の外套管当接部65を構成する板バネ66が緩衝部材68を介して外套管24の内面によって外套管24の軸中心方向に圧縮されながら長穴66Cの作用によって長手方向にスライドされて弾性的に変形され、板バネ66の復元力によって外套管24の内面に圧接されることとなる。
また、サポータ60は、サポータ本体61の内面、具体的には、2つのアーム部材62,63の基部62A,63Aの内面と一方の電極(高電圧給電電極)27Aが接触しないよう空隙Kが形成された状態で、エキシマランプ25に設けられている。このような構成とされていることにより、例えばスクリーン印刷などで形成された一方の電極27Aがサポータ60の装着時に期せずして作用する力によってはがれてしまうことを確実に回避することができる。
光源ユニット20を構成する光源エレメント21の数は、例えば32個であり、隣り合う光源エレメント21の離間距離pは、例えば87mmである。
この紫外線照射装置においては、平板状の被処理対象物W(例えば液晶パネル材)が搬送ロボット(図示せず)によって搬入されてステージ58上に載置された状態において、エキシマランプ25における一方の電極27Aに、電源部より高周波電圧が電装体配置空間部16に設けられたトランス35によって昇圧されて供給されると、バルブ26を構成する誘電体材料を介して放電空間S内で誘電体バリア放電が生じ、誘電体バリア放電によってエキシマ分子が形成され、エキシマ分子から放射される光(キセノンガスの場合172nmの真空紫外光)によって蛍光体層32を構成する蛍光体が励起されて例えば300〜400nmの紫外線が光出射部38を介して出射、すなわち、バルブ26の下壁26Bを透過すると共に他方の電極27Bの開口を通過して出射される。
一方、冷却ファン42が駆動されることより供給される冷却風が光源部10における導風用空間部18を介してその一部が電装体配置空間部16内に導入されると共に他の全部が各々の光源エレメント21における外套管24内に導入され、これにより、エキシマランプ25および外套管24並びにトランス35などの電装体が冷却され、その後、排風用空間部19を介して熱交換器43に導入されて冷却され、装置外部に排気されることなく、再び、冷却ファン42により冷却風が所定の供給量で供給される。
しかも、エキシマランプ25を両端部が筐体12に保持された外套管24に対して支持させるサポータ60が、長手方向における中央位置においてエキシマランプ25の4ケ所の角部26Cと接してエキシマランプ25を挟持して保持した状態において、外套管24の内面に板バネ66を含む外套管当接部65を介して圧接されて外套管24に保持された構成とされていることにより、冷却風が外套管24内において乱流が生じるような風量(流速)で外套管24の内部に流通される構成とされた場合であっても、冷却風によりエキシマランプ25が上下方向に揺れるその程度が小さくなるよう抑制することができるので、被処理対象物Wの光照射面における照度の面内均一性の高い光照射処理を行うことができると共に、エキシマランプ25が振動により破損することを回避することができる。
また、空冷式であることにより、水冷式のものであれば生ずるおそれのある水漏れ等の問題が生ずることない。
例えば、本発明の光照射装置においては、サポータに形成される外套管当接部の数および位置は、上記実施例のものに限定されず、また、外套管当接部を構成する弾性部材についても、上記実施例のものに限定されるものではない。
さらにまた、光源ユニットを構成する光源エレメントの個数および配列方法は、上記実施例のものに限定されず、目的に応じて適宜に設計変更することができる。
11 光源部ハウジング部材
11A 一端壁
11B 他端壁
11C 光照射用開口
12 筐体
12A 隔壁
13 一端壁
13A 導風用通風口
14 他端壁
14A 排風用通風口
15 光源ユニット配置空間部
16 電装体配置空間部
18 導風用空間部
19 排風用空間部
20 光源ユニット
21 光源エレメント
22 ランプホルダー
24 外套管
24A 一端開口
24B 他端開口
25 エキシマランプ
26 バルブ
26A 上壁
26B 下壁
26C 角部
27A 一方の電極
27B 他方の電極
30 反射材層
30A 開口部
31 ガラス粉末層
32 蛍光体層
35 トランス
38 光出射部
S 放電空間
40 冷却部
41 冷却部ハウジング部材
42 冷却ファン
43 熱交換器
45 通風ダクト
50 ライトガイド部
51 ライトガイド部材
58 ステージ
59 ステージ架台
60 サポータ
61 サポータ本体
62 一方のアーム部材
63 他方のアーム部材
62A,63A 基部
62B,63B 傾斜部
62C,63C 先端部
62D 連結用ネジ装着用ネジ穴
63D 連結部
64 ランプ当接部
65 外套管当接部
66 板バネ(弾性部材)
66A 天板部
66B 基板部
66C 長穴
68 緩衝部材
K 空隙
W 被処理対象物
70 液晶パネル
71 第1のガラス板
72 アクティブ素子
73 液晶駆動用電極
74 配向膜
75 第2のガラス板
76 カラーフィルター
77 透明電極
78 配向膜
79 スペーサ部材
80 液晶層
Claims (3)
- 長手方向の両端部が筐体によって保持された、長手方向に垂直な断面形状が矩形状の長尺なランプと、当該ランプが内部に挿通された状態で、長手方向の両端部が前記筐体によって保持されて設けられた、内部に冷却風流通路を形成する透光性を有する長尺な筒状の外套管とにより構成された光源エレメントを備えてなり、
前記外套管の内部には、前記ランプをその長手方向の局所的な位置において当該外套管に対して直接的に支持させるサポータが設けられており、
当該サポータは、前記ランプの4つの稜に係る角部と接して当該ランプを挟持して保持する、絶縁材料からなるサポータ本体を備えており、当該サポータ本体には、前記外套管の内面に当接する、弾性部材を備えた外套管当接部が形成されていることを特徴とする光照射装置。 - 前記ランプは、バルブの長手方向に延びる開口部を有する反射材層が前記バルブの内面に形成されたエキシマランプよりなり、
前記サポータは、前記反射材層の開口部に対向する領域に、当該開口部を介して放射される前記エキシマランプからの放射光を通過させる空間部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 - 前記サポータ本体は、各々全体が略鉤状の2つのアーム部材が連結されて構成されており、当該アーム部材の各々の先端が前記反射材層の開口部に対向する領域外に位置されるよう離間された状態で設けられ、これにより、前記空間部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光照射装置。
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