JP5732971B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。

紫外線照射装置は、産業用として様々な用途に使用されている。例えば、液晶パネルの製造において、基板どうしを接着する紫外線硬化接着剤の硬化に紫外線照射装置が用いられる。

紫外線照射装置において、動作時間が経過するに従って紫外線を発生する光源からの出力が低下する。出力が低下した状態においても、被処理体に照射される紫外線のエネルギーを維持することが望まれる。

特開２００９−１６９３８６号公報

本発明の実施形態は、紫外線の照射エネルギーを維持する紫外線照射装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、保持部と、光源ヘッドと、駆動部と、測定部と、制御部と、広がり角制御部と、を備えた紫外線照射装置が提供される。前記保持部は、紫外線に対して反応性を有する樹脂を含む被処理体を保持する。前記光源ヘッドは、前記保持部に対向し、前記樹脂に前記紫外線を照射する複数の光源を有する。前記駆動部は、前記保持部及び前記光源ヘッドの少なくともいずれかを、前記光源ヘッドから前記保持部に向かう第１軸と、前記第１軸に対して垂直な複数の軸と、に沿って相対的に移動させる。前記測定部は、前記複数の光源から放射される前記紫外線の強度を測定する。前記制御部は、前記複数の光源が前記紫外線を前記樹脂に照射する際に、前記駆動部に、前記測定部により測定された前記光源から放射された前記紫外線の前記強度が第１値のときは、前記複数の光源と前記樹脂との間の前記第１軸に沿う距離を第１距離に設定させ、前記強度が前記第１値よりも低い第２値のときは、前記複数の光源と前記樹脂との間の前記第１軸に沿う前記距離を、第１距離よりも短い第２距離に設定させる。前記広がり角制御部は、前記強度が前記第２値のときの前記紫外線の広がりの角度を、前記強度が前記第１値のときの前記紫外線の広がりの角度よりも大きくする。

実施形態によれば、紫外線の照射エネルギーを維持する紫外線照射装置が得られる。

第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式的斜視図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式図である。 紫外線照射装置の特性を例示するグラフ図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の構成及び動作を例示する模式図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式図である。 図８は、第３の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式的側面図である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第３の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式的平面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第４の実施形態に係る紫外線照射装置の構成及び動作を例示する模式的平面図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式図である。
図１に表したように、実施形態に係る紫外線照射装置１１０は、保持部１０と、光源ヘッド２０ｈと、駆動部２０ｄと、測定部３０と、制御部４０と、を備える。

保持部１０は、被処理体５０を保持する。被処理体５０は、例えば被処理パネルである。被処理パネルは、例えば、液晶パネル、プラズマ表示パネル、及び有機発光パネルなどのいずれかである。このように、実施形態において被処理体５０は任意である。

被処理体５０は、樹脂５５を含む。樹脂５５は、紫外線に対して反応性を有する。樹脂５５は、例えば、紫外線硬化型の接着剤である。

被処理体５０は、例えば、第１基板５１と、第１基板５１に対向する第２基板５２と、第１基板５１と第２基板５２との間に設けられた機能層５３と、をさらに含むことができる。例えば、被処理体５０が、液晶パネルである場合は機能層５３は液晶層であり、プラズマ表示パネルである場合は機能層５３はプラズマ発生部であり、有機発光パネルである場合は機能層５３は有機発光層である。

被処理体５０において、反応後（硬化後）の樹脂５５により、例えば第１基板５１と第２基板５２とが接着される。例えば、第１基板５１と、第２基板５２と、反応後の樹脂５５と、により機能層５３が封止される。これにより、被処理体５０は、所望の動作が実施できる。また、実用的な信頼性が得られる。

被処理体５０が液晶パネルである場合は、第２基板５２は、例えば、アクティブマトリクスアレイ基板である。アクティブマトリクスアレイ基板は、例えば、マトリクス状に配置された複数の画素電極を有する。第１基板５１は、例えば、対向基板である。第１基板５１は、複数の画素電極の位置に対応して設けられたカラーフィルタを有することができる。

例えば、第１基板５１及び第２基板５２において、複数のアクティブエリアが設けられる。すなわち、第１基板５１及び第２基板５２は、多面取りの基板である。例えば、第２基板５２の表面の複数のアクティブエリアのそれぞれの周囲に、樹脂５５（液状）を枠状に設ける。そして、その枠の中に液晶を滴下した後、第１基板５１と第２基板５２とを互いに対向させ、近接させる。この状態で、樹脂５５に紫外線を照射することで、樹脂５５によって第１基板５１と第２基板５２とが接着される。この後、枠状の樹脂５５どうしの間で、第１基板５１及び第２基板５２を分断することで、液晶表示素子が得られる。このような製造方法は、例えば、液晶滴下方式（ＯＤＦ：One Drop Fill方式）と呼ばれることがある。

以下では、被処理体５０が、上記で例示した液晶表示素子の製造における液晶パネルである場合について説明する。

光源ヘッド２０ｈは、保持部１０に対向する。光源ヘッド２０ｈは、複数の光源２０を有する。複数の光源２０は、樹脂５５に紫外線を照射する。

光源２０は、例えば半導体発光素子である。さらに具体的には、光源２０には、ＬＥＤ（ＬＥＤ素子を含むＬＥＤモジュールなどを含む）を用いることができる。光源２０としてＬＥＤを用いることで、長寿命、低消費電力及び高環境適応性の良好な特性が得られる。

例えば、樹脂５５に含まれる反応開始剤の特性により、紫外線の波長は適切に選択される。複数の光源から放射される紫外線の波長（主波長）は、例えば、３６５ナノメートル（ｎｍ）、３８５ｎｍまたは４０５ｎｍなどである。ただし、実施形態において、紫外線の波長は任意である。

ここで、光源ヘッド２０ｈから保持部１０に向かう方向の軸を第１軸（Ｚ軸）とする。光源ヘッド２０ｈから保持部１０に向かう方向の軸は、光源ヘッド２０ｈと保持部１０とを最短で結ぶ線分の軸とする。第１軸に対して垂直な１つの軸を第２軸（Ｘ軸）とする。第１軸と第２軸とに対して垂直な軸を第３軸（Ｙ軸）とする。紫外線を照射する処理中においては、Ｚ軸は、光源ヘッド２０ｈから被処理体５０（樹脂５５）に向かう方向の軸に相当する。

例えば、複数の光源２０は、Ｘ−Ｙ平面内で並ぶ。

駆動部２０ｄは、保持部１０及び光源ヘッド２０ｈの少なくともいずれかを、第１軸（Ｚ軸）と、第１軸に対して垂直な複数の軸と、に沿って相対的に移動させる。第１軸に対して垂直な複数の軸は、第１軸に対して垂直な平面内の複数の軸であり、例えば、Ｘ軸及びＹ軸である。

例えば、保持部１０が固定されており、駆動部２０ｄは、光源ヘッド２０ｈをＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸に沿って移動させる。この構成においては、以下の他の構成よりも、装置の構造をシンプルにすることが可能である。
例えば、光源ヘッド２０ｈが固定されており、駆動部２０ｄは、保持部１０をＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸に沿って移動させる。
例えば、駆動部２０ｄは、保持部１０をＸ軸に沿って移動させ、光源ヘッド２０ｈをＺ軸及びＹ軸に沿って移動させる。
例えば、駆動部２０ｄは、保持部１０をＺ軸及びＹ軸に沿って移動させ、光源ヘッド２０ｈをＸ軸に沿って移動させる。
このように、駆動部２０ｄにより、光源ヘッド２０ｈと保持部１０との相対的な位置が変更される。すなわち、駆動部２０ｄにより、光源ヘッド２０ｈと被処理体５０（樹脂５５）との相対的な位置が変更される。

駆動部２０ｄの動作により、光源ヘッド２０ｈと樹脂５５との相対的な位置が変化する。例えば、光源ヘッド２０ｈは、Ｘ−Ｙ平面内で樹脂５５に対して相対的に移動しつつ、紫外線を樹脂５５に照射する。これにより、樹脂５５のパターン形状に合わせて必要な部分に紫外線を照射できる。これにより、樹脂５５以外の部分（例えば機能層５３など）に不要な紫外線が照射されることが抑制できる。これにより、例えば機能層５３などの劣化が抑制できる。また、省エネルギーでもある。このように、駆動部２０ｄは、被処理体５０の樹脂５５のパターンに対応して、Ｘ−Ｙ平面内で、光源ヘッド２０ｈ及び樹脂５５の少なくともいずれかを相対的に移動させることができる。

測定部３０は、複数の光源２０から放射される紫外線の強度（例えば照度）を測定する。例えば、紫外線照射装置１１０による被処理体５０のそれぞれの処理ごとに、測定部３０により、光源２０の紫外線の強度が測定される。また、例えば、紫外線照射装置１１０による被処理体５０の処理のロットごとに、測定部３０により、光源２０の紫外線の強度が測定される。または、例えば、予め定められた期間ごとに（例えば、時間、日、週または月などごとに）、測定部３０により、光源２０の紫外線の強度が測定される。

制御部４０は、複数の光源２０が紫外線を樹脂５５に照射する際に、駆動部２０ｄに、以下を実施させる。

測定部３０により測定された光源２０から放射された紫外線の強度が第１値のときは、制御部４０は、駆動部２０ｄに、複数の光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離を第１距離に設定させる。

紫外線の強度が第１値よりも低い第２値のときは、制御部４０は、駆動部２０ｄに、複数の光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離を、第１距離よりも短い第２距離に設定させる。

すなわち、測定された紫外線の強度が低い場合には、紫外線の強度が高い場合に対して、樹脂５５からみた光源２０（光源ヘッド２０ｈ）の高さが低く設定される。

例えば、複数の光源２０に用いられるＬＥＤにおいては、使用時間（稼働時間）が長くなると紫外線の強度が低下する。このとき、例えば、ＬＥＤに供給する電流を増大させると紫外線の強度は増す。すなわち、低下した強度が元に戻る。しかし、例えばＬＥＤにおいて、所定の電流時のときにおいて最も効率が高い。また、電流値を上げてもある値よりも明るさが上がらない。例えば、高い効率を維持できる電流値を、最適電流値とする。使用時間が長くなり紫外線の強度が低下したときに、電流値を大きくして強度の低下を回復させることは、電流値が最適電流値から外れた状態になる場合があるため望ましくない。

また、ＬＥＤの紫外線強度の低下に伴って、光源ヘッド２０ｈの移動速度を遅くする構成がある。この構成においては、単位面積あたりの照射時間が長くなるので、総照射量を初期と実質的に同じにすることが可能である。しかし、光源ヘッド２０ｈの移動速度が遅くなるにつれて、一枚の被処理体５０（例えば液晶パネル）を処理する作業時間は長くなってしまうため、この構成は望ましくない。

このとき、紫外線照射装置１１０においては、使用時間が長くなり紫外線の強度が低下した場合に、その低下した強度の測定値に基づいて、複数の光源２０と樹脂５５との間の距離を変更することで、所望の強度の紫外線を樹脂５５に照射できる。

すなわち、制御部４０は、測定した紫外線の強度に基づいて、樹脂５５に照射される紫外線の照射量が樹脂５５の反応を完了させる量になるように制御する。

これにより、使用時間が長くなり紫外線の強度が低下した場合においても、紫外線の照射エネルギーを維持することができる。

複数の光源２０から放射される紫外線は、平行光ではなく、広がりを持った光である。例えば光源２０に用いられるＬＥＤにおいては、指向角は、例えば１２０°程度である。

従って、複数の光源２０と樹脂５５との距離が縮小すると、単位面積に単位時間あたりに照射される紫外線のエネルギーは増大する。光源２０から放射される紫外線の強度が低下した場合に、複数の光源２０と樹脂５５との距離を縮小することで、樹脂５５に照射される紫外線のエネルギーを、紫外線の強度が低下する前の状態にすることができる。

図１に例示したように、紫外線照射装置１１０において、複数の光源ヘッド２０ｈを設けることができる。複数の光源ヘッド２０ｈによって、樹脂５５の異なる位置（例えば異なる枠状のパターン形状の樹脂）に同時に紫外線を照射することができる。これにより、処理のタクトタイムを向上させることができる。複数の光源ヘッド２０ｈのそれぞれにおいて、複数の光源２０が設けられる。ただし、実施形態はこれに限らず、光源ヘッド２０ｈは、１つでも良い。

図２は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式的斜視図である。 図２に表したように、実施形態に係る紫外線照射装置１１０は、保持部１０と、光源ヘッド２０ｈと、駆動部２０ｄと、測定部３０と、制御部４０と、を備える。この図では、１つの光源ヘッド２０ｈが描かれているが、既に説明したように、複数の光源ヘッド２０ｈを設けても良い。

図２に表したように、保持部１０（例えばステージ）の上に、被処理体５０が載置される。保持部１０の上方に、光源ヘッド２０ｈが駆動部２０ｄにより保持される。この例では、駆動部２０ｄは、Ｚ軸、Ｘ軸及びＹ軸に沿って移動するＸＹＺアクチュエータである。駆動部２０ｄに制御部４０が接続される。制御部４０は、例えば、ＸＹＺアクチュエータ制御装置である。

光源ヘッド２０ｈの保持部１０に対向する部分に、複数の光源２０（図２では図示せず）が設けられている。光源２０には、電源部２０ｐが接続される。光源２０としてＬＥＤを用いる場合には、電源部２０ｐは、ＬＥＤ駆動電源装置である。

保持部１０の一部の上に測定部３０が設けられる。例えば、駆動部２０ｄには、初期位置（例えばホームポジション）が設定される。初期位置に対応する位置に、測定部３０が設けられる。これにより、例えば、初期化動作時または待機時において、光源２０から放射される紫外線の強度を測定できる。例えば、測定部３０は、制御部４０と、有線または無線の方式により接続されている。これにより、測定部３０により測定された、光源２０から放射された紫外線の強度に関する情報を制御部４０が入手することができる。

入手した紫外線の強度に関する情報に基づいて、制御部４０が駆動部２０ｄを上記のように制御する。これにより、紫外線の照射エネルギーを維持することができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、図３（ａ）は、模式的側面図であり、図３（ｂ）は模式的平面図である。

図３（ａ）は、光源ヘッド２０ｈをＹ軸に沿ってみたときの側面図である。
図３（ａ）に表したように、光源ヘッド２０ｈには、筐体２５ａが設けられる。筐体２５ａには例えばアルミニウムが用いられる。筐体２５ａの内部において、筐体２５ａの保持部１０に対向する部分に光源基板２１が設けられる。光源基板２１の保持部１０に対向する面に複数の光源２０（図３（ａ）では図示しない）が設けられる。

光源基板２１の側面には、反射板２５ｂ設けられる。筐体２５ａの内部において、光源基板２１に接してヒートシンク２５ｃが設けられる。ヒートシンク２５ｃは、光源２０で発生する熱を放熱する。さらに、筐体２５ａの側面に、ヒートシンク２５ｃの熱を放熱するための冷却用ファン２５ｄが設けられる。

図３（ｂ）は、光源ヘッド２０ｈをＺ軸に沿ってみたとき（例えば下側からみたとき）の平面図である。例えば、光源ヘッド２０ｈのＸ軸に沿った幅及びＹ軸に沿った幅は、１００ミリメートル（ｍｍ）程度である。ただし実施形態はこれに限らず、光源ヘッド２０ｈの大きさは任意である。

図３（ｂ）に表したように、光源ヘッド２０ｈに、複数の光源２０が設けられる。複数の光源２０の配設ピッチ（例えば光源２０の中心どうしの間隔）は、例えば、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度である。１つの光源２０には、例えば４つのＬＥＤチップが設けられる。１つの光源２０の消費電力は、例えば約１ワット（Ｗ）である。

１つの光源２０に複数のＬＥＤチップを設けた場合に、ＬＥＤチップどうしの間には間隙が設けられる。また、１つの光源ヘッド２０ｈにおいて、複数の光源２０どうしの間には、間隙が設けられる。１つのＬＥＤから放射される紫外線は一定の広がりを有しているので、ＬＥＤチップどうしの間の間隙、及び、光源２０どうしの間隙に対応する位置においても紫外線は照射される。

例えば、樹脂５５の反応を完了させるエネルギーを必要な時間内の照射によって得るために、光源２０から照射される紫外線の強度は一定以上に設定される。一方、光源２０に設けられる例えばＬＥＤの１つが照射できる紫外線の強度には制限がある。このため、紫外線照射装置１１０においては、１つの光源ヘッド２０ｈに、複数の光源２０を設ける。さらに、例えば、１つの光源２０に複数のＬＥＤチップを設ける（ただし、１つの光源２０に１つのＬＥＤチップを設けても良い）。これにより、必要な強度が得られる。

複数の光源２０を設けた場合に、複数の光源２０どうしを間隙なく接触させて配置させることは困難である。このため、紫外線照射装置１１０においては、複数の光源２０を互いに離間させて配置する。このとき、光源２０から放射される紫外線が一定の広がりを有していることで、光源２０どうしの間隙に対応する位置と、その他の位置と、で紫外線の強度が実質的に均一化される。

このように、実施形態においては、光源２０から放射される紫外線は一定の広がりを有している。これにより、光源２０と樹脂５５との距離を変えることで、光源２０から樹脂５５に照射される紫外線の強度を制御することができる。

図４は、紫外線照射装置の特性を例示するグラフ図である。
図４には、実施形態に係る紫外線照射装置１１０と参考例の紫外線照射装置１１９との特性が例示されている。この例では、光源２０として紫外線ＬＥＤが用いられている。図４の横軸は、動作の時間Ｔ（時間：ｈｏｕｒｓ）である。横軸は、時間Ｔを対数で表示している。縦軸は、紫外線の相対強度ＲＩである。相対強度ＲＩは、初期状態の紫外線の強度を１００％とした相対値である。参考例の紫外線照射装置１１９においては、光源２０と樹脂５５との距離が一定である。すなわち、紫外線照射装置１１９における光の相対強度ＲＩは、紫外線ＬＥＤの紫外線の強度の動作時間依存性を示していることに相当する。

図４に表したように、参考例の紫外線照射装置１１９においては、時間Ｔの経過と共に相対強度ＲＩは低下する。すなわち、時間Ｔの経過と共に、紫外線ＬＥＤから照射される紫外線の相対強度ＲＩは低下する。

例えば、初期状態（第１状態ＳＴ１）においては、相対強度は１００％である。１０，０００時間後の第２状態ＳＴ２においては、相対強度ＲＩは約７５％である。なお、１，０００時間後の第３状態ＳＴ３においては、相対強度ＲＩは約９０％である。

例えば、相対強度が９０％以上であることを光源の仕様とすると、紫外線照射装置１１９における光源２０の寿命は約１，０００時間となる。

このように、紫外線ＬＥＤにおいては、強度が時間Ｔと共に低下する。特に、既に説明したように、紫外線ＬＥＤにおいて、時間Ｔの経過に伴い照度が低下したときに入力電力（入力電流）を上げると発光効率が低下し、さらに寿命が短くなる。

これに対し、図４に表したように、実施形態に係る紫外線照射装置１１０においては、上記の動作を実施することで、１０，０００時間後の第２状態ＳＴ２においても、相対強度ＲＩはほぼ１００％である。従って、紫外線照射装置１１０においては、光源２０の寿命は１０，０００時間以上に相当する。このように、実施形態によれば、紫外線の照射エネルギーを維持することができる。

この例では、光源２０と樹脂５５との距離を、相対強度ＲＩがほぼ１００％となるように制御しているが、相対強度ＲＩの目標仕様（例えば９０％以上）に適合するように制御しても良い。

図４に例示したように、例えば、第１状態ＳＴ１（例えば初期状態）においては、測定部３０により測定される、光源２０から放射された紫外線の強度である第１値は、１００％である。第１状態ＳＴ１よりも後の第２状態ＳＴ２（例えば１０，０００時間後）においては、測定部３０により測定される紫外線の強度である第２値は、７５％である。また、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間の第３状態ＳＴ３（例えば１，０００時間後）においては、測定部３０により測定される紫外線の強度である第３値は、９０％である。

このとき、実施形態においては、以下のような制御が行われる。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、第１状態ＳＴ１、第３状態ＳＴ３及び第２状態ＳＴ２における動作をそれぞれ例示している。

図５（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１（初期状態）においては、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離は、第１距離ｈ１に設定される。

図５（ｃ）に表したように、第２状態ＳＴ２（例えば１０，０００時間後）においては、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離は、第１距離ｈ１よりも短い第２距離ｈ２に設定される。

ここで、Ｚ軸に沿う距離が変更されない参考例の紫外線照射装置１１９においては、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離は第１距離ｈ１であり、このときは、樹脂５５に照射される相対強度ＲＩは７５％と低い。

これに対し、実施形態においては、紫外線の強度の測定値に基づいて、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離が第２距離ｈ２に設定される。これにより、図４に例示したように、高い相対強度ＲＩが得られる。第２距離ｈ２を適正に制御することで、目標仕様以上の相対強度ＲＩが得られる。すなわち、紫外線の照射エネルギーが維持される。

図５（ｂ）に表したように、第３状態ＳＴ３（例えば１，０００時間後）においては、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離は、例えば、第１距離ｈ１と第２距離ｈ２との間の第３距離ｈ３に設定される。

このように、実施形態においては、紫外線の強度の測定値に基づいて、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離が設定されるため、高い相対強度ＲＩが得られる。すなわち、紫外線の照射エネルギーをより安定して維持できる。これにより、光源２０の実質的な寿命を延ばすことができる。また、樹脂５５の反応を完了させるエネルギーを、必要な時間内の照射によって得るために、被処理体５０の特性（例えば表示の均一性や信頼性など）がより向上する。

（第２の実施の形態）
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の構成及び動作を例示する模式図である。
図６（ｃ）に表したように、実施形態に係る紫外線照射装置１１１は、広がり角制御部２８ａをさらに備える。広がり角制御部２８ａは、光源２０から放射される紫外線の広がりの角度を変更する。

例えば、広がり角制御部２８ａには、光拡散性の光学素子（例えばレンズなど）を用いることができる。広がり角制御部２８ａは、光源２０の紫外線の放射面と被処理体５０との間に設けられる。広がり角制御部２８ａは、例えば、取り付け治具２８ｈ（例えばホルダ）により光源ヘッド２０ｈに取り付けられる。

広がり角制御部２８ａは、紫外線の強度が第２値のとき（第２状態ＳＴ２のとき）の紫外線の広がりの角度を、強度が第１値のとき（第１状態ＳＴ１のとき）の紫外線の広がりの角度よりも大きくする。

図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式図である。
図７（ａ）に表したように、光源２０から放射される紫外線は一定の広がりの角度を有する。第１状態ＳＴ１のときは、光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に沿う距離は第１距離ｈ１であり、距離が長い。このため、被処理体５０の位置においては、紫外線のエネルギーは、面内で比較的均一である。

図７（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２においては、短い第２距離ｈ２に距離が設定される。このため、被処理体５０の位置において、紫外線のエネルギーが面内でむらになる場合がある。

このように、ＬＥＤの寿命に伴い、樹脂に照射される紫外線強度を上げるため、Ｚ方向の距離を短くすると、各ＬＥＤから被照射体までの間で紫外線が広がりにくくなり、照射むらが発生しやすくなる。例えば、ＬＥＤの直下で紫外線が強く、隣接するＬＥＤどうしの間の位置の直下で紫外線が弱くなり、照射強度に強弱が発生する場合がある。例えば、複数の光源２０（ＬＥＤモジュールなど）の直下で紫外線が強く、隣接する光源２０どうしの間の位置の直下で紫外線が弱くなり、照射強度に強弱が発生する場合がある。

このとき、図７（ｃ）に表したように、紫外線照射装置１１１においては、第２状態ＳＴ２において、広がり角制御部２８ａを用いることで、紫外線のむらが抑制できる。

例えば、図６（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１においては、広がり角制御部２８ａを用いない。そして、第６（ｃ）に表したように、第２状態ＳＴ２において広がり角制御部２８ａを用いる。

図６（ｂ）に表したように、第３状態ＳＴ３において、紫外線の広がり角を第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間の広がり角にする広がり角制御部２８ｂを用いても良い。

このように、例えば、第１状態ＳＴ１では光学素子（例えばレンズ）なしで、第３状態ＳＴ３では拡散性が中程度の光学素子（例えばレンズ）を用い、第２状態ＳＴ２では拡散性が大きい光学素子（例えばレンズ）を光源ヘッド２０ｈに装着する。これにより、光源２０（ＬＥＤモジュール）から出る紫外線を所定量だけ拡散させる。これにより、Ｚ軸に沿う距離が短くなっても照射むらが生じにくくなり、紫外線の面内での均斉度が改善される。

なお、拡散性は、例えば、光学素子の表面に形成される凹凸の角度、大きさ、数などを調整することで制御できる。また、光学素子中に拡散材を含有させる場合は、その大きさ及び数などを調整することで拡散性が制御できる。

例えば、第１状態ＳＴ１では拡散性が小さい光学素子を用い、第３状態ＳＴ３では、拡散性が小さい光学素子を追加して拡散性を中程度とし、第２状態ＳＴ２では拡散性が小さい光学素子をさらに追加して拡散性を大程度としても良い。このように、第１〜第３状態ＳＴ１〜ＳＴ３などの各状態において、用いる光学素子を変更することに加え、用いる光学素子の数を変更しても良い。

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を例示する模式的側面図である。 図８は、第３の実施形態に係る紫外線照射装置１１２の光源ヘッド２０ｈの構成を例示している。

図８に表したように、本実施形態においては、光源ヘッド２０ｈは、複数の光源２０に加え、紫外線ピッチ制御部２６をさらに備える。

紫外線ピッチ制御部２６は、紫外線の強度が第２値のとき（第２状態ＳＴ２のとき）の、複数の光源２０から放射された直後の紫外線のＸ−Ｙ平面内における強度変動のピッチを、紫外線の強度が第１値のとき（第１状態ＳＴ１のとき）の、複数の光源２０から放射された直後の紫外線のＸ−Ｙ平面内における強度変動のピッチよりも小さくする。

複数の光源２０から放射された直後の紫外線の強度変動とは、例えば、紫外線が照射される被処理体５０の位置における紫外線の強度変動ではなく、光源ヘッド２０ｈに近い位置（Ｚ軸に沿う位置）における紫外線の強度変動である。

例えば、複数の光源２０の位置どうしが大きく離れているときは、複数の光源２０から放射された直後の紫外線においては、Ｘ−Ｙ平面内における強度変動のピッチは大きい。このとき、光源２０からのＺ軸に沿う距離が非常に長い位置（光源２０からが非常に離れている位置）においては、紫外線の強度はＸ−Ｙ平面内で平均化される。しかし、距離が短い場合は、強度が平均化されない。このため、照射された直後の紫外線の強度変動のピッチは、例えば複数の光源２０どうしのピッチと連動する。なお、後述するように、例えば、複数の光源２０のうちで点灯している（強度が相対的に高い）光源２０のピッチを変化させても良い。
この例では、紫外線ピッチ制御部２６は、複数の光源２０のピッチを変更する。

図８に表したように、紫外線ピッチ制御部２６は、例えば、複数の光源位置制御部２６ａを有する。複数の光源位置制御部２６ａのそれぞれは、例えば、複数の光源２０に対向する。光源位置制御部２６ａと光源２０とは、直接的または間接的に結合されている。例えば、光源位置制御部２６ａと光源２０との間には、引力または斥力の相互力２６ｆが印加可能である。引力または斥力の相互力２６ｆには、例えば磁力及び静電力などの任意の力を用いることができる。これにより、光源位置制御部２６ａと光源２０とは、間接的に結合される。

例えば、複数の光源位置制御部２６ａどうしの間隔は、可変である。例えば、複数の光源位置制御部２６ａは電磁石を含み、電磁石の動作により、複数の光源位置制御部２６ａどうしの間隔は、制御される。複数の電磁石どうしの距離を変えることで、複数の光源２０どうしの距離を変更することができる。

複数の光源２０どうしの距離は、例えば、複数の光源２０のそれぞれの中心どうしの間の距離である。なお、複数の光源２０どうしの距離は、例えば、複数の光源２０どうしの間隔としても良い。紫外線ピッチ制御部２６の制御により、例えば、複数の光源２０どうしのＸ軸に沿う距離及び、Ｙ軸に沿う距離の少なくともいずれかが変更可能である。

また、光源位置制御部２６ａと光源２０とが間接的に結合されている場合、複数の光源位置制御部２６ａのそれぞれの位置は固定されていても良い。複数の光源位置制御部２６ａのそれぞれと、複数の光源２０のそれぞれと、に働く引力または斥力の相互力２６ｆを制御することで、複数の光源２０どうしの距離を変更することができる。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第３の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を例示する模式的平面図である。
これらの図は、紫外線ピッチ制御部２６及び複数の光源２０の動作をＺ軸に沿ってみたときの平面図である。図９（ａ）及び図９（ｃ）は、紫外線ピッチ制御部２６の状態を例示している。図９（ｂ）及び図９（ｄ）は、複数の光源２０の状態を例示している。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１状態ＳＴ１（例えば初期状態）の状態を例示している。図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、第２状態ＳＴ２（例えば１０，０００時間後）の状態を例示している。

図９（ａ）及び図９（ｃ）に表したように、この例では、紫外線ピッチ制御部２６は、複数の光源位置制御部２６ａを有している。光源位置制御部２６ａにおける第１動作状態２７ａにおいては、光源位置制御部２６ａのそれぞれに光源２０のそれぞれが引きつけられる。光源位置制御部２６ａにおける第２動作状態２７ｂにおいては、光源位置制御部２６ａのそれぞれから光源２０のそれぞれが離れようとする。

例えば、図９（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１においては、光源位置制御部２６ａの全てが第１動作状態２７ａである。

このため、図９（ｂ）に表したように、複数の光源２０どうしの間隔は比較的広く設定される。複数の光源２０どうしのＸ軸に沿うピッチＰｘは例えば第１ピッチである。なお、この例では、複数の光源２０どうしのＹ軸に沿うピッチＰｙも第１ピッチに設定される。ただし、ピッチＰｙは、ピッチＰｘと異なっても良い。第１ピッチは比較的広い値である。

図９（ｃ）に表したように、第２状態ＳＴ２においては、複数の光源位置制御部２６ａのうちで外周に配置されているものが第２動作状態２７ｂとされる。そして、それ以外の内側のものが第１動作状態２７ａとされる。

これにより、図９（ｄ）に表したように、複数の光源２０のうちで外周に配置されているものが、光源位置制御部２６ａから反発されて、中央部に向かう。これにより、複数の光源２０は中央に集まる。すなわち、複数の光源２０どうしのＸ軸に沿うピッチＰｘは、第１状態に比べて小さい例えば第２ピッチとなる。そして、複数の光源２０どうしのＹ軸に沿うピッチＰｙも第２ピッチに縮小される。
このような動作は、制御部４０の制御により紫外線ピッチ制御部２６により実施される。

このように、本実施形態においては、制御部４０は、複数の光源２０が紫外線を樹脂５５に照射する際に、紫外線ピッチ制御部２６に、以下を実施させる。
測定部３０により測定された光源２０から放射された紫外線の強度が第１値（例えば第１状態ＳＴ１のときの相対強度ＲＩであり例えば１００％）のときは、制御部４０は、紫外線ピッチ制御部２６に、複数の光源２０どうしの距離（例えばＸ軸及びＹ軸の少なくともいずれかに沿った距離）を第１ピッチに設定させる。
そして、強度が上記の第１値よりも低い第２値（例えば第２状態ＳＴ２のときの相対強度ＲＩであり例えば７５％）のときは、制御部４０は、紫外線ピッチ制御部２６に、複数の光源２０どうしの距離を、第１ピッチよりも小さい第２ピッチに設定させる。

これにより、例えば、光源２０の強度が低下した場合においても、樹脂５５の位置における単位面積あたりの紫外線の強度を高く維持できる。
実施形態によれば、例えば、光源２０の強度が低下した場合においても、紫外線の照射エネルギーが維持される。これにより、例えば、光源２０の実質的な寿命を延ばすことができる。また、被処理体５０の特性がより向上する。

光源２０のピッチを変更する方法は、磁石を使う方法に限らず、機械的に移動させる方法などでもよい。

（第４の実施の形態）
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第４の実施形態に係る紫外線照射装置の構成及び動作を例示する模式的平面図である。
これらの図は、複数の光源２０の状態をＺ軸に沿ってみたときの平面図である。
本実施形態に係る紫外線照射装置１１３においても、紫外線ピッチ制御部２６が設けられる。この例では、紫外線ピッチ制御部２６は、複数の光源２０のうちの一部から放射される紫外線の強度を他から放射される紫外線の強度と異ならせる。例えば、紫外線ピッチ制御部２６は、複数の光源２０のそれぞれの放射／非放射を制御する。非放射状態における紫外線の強度は、放射状態における紫外線の強度よりも相対的に低い。非放射状態において、弱い紫外線が放射されていても良い。

図１０（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１においては、複数の光源２０のうちの一部が放射状態２０ａであり、他が非放射状態２０ｂである。このため、放射される紫外線の強度の変化のピッチは大きい。

図１０（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２においては、例えば全ての光源２０が放射状態２０ａである。このため、放射される紫外線の強度の変化のピッチは、第１状態ＳＴ１よりも小さい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に関して既に説明したように、第１状態ＳＴ１のときは、光源２０と樹脂５５との間の距離は長く、第２状態ＳＴ２においては、距離が短い。このとき、上記のように、紫外線の強度の変化のピッチを変更することで、被処理体５０の位置における紫外線のエネルギーの面内むらが抑制される。

このように、紫外線照射装置１１３においては、Ｚ軸に沿う距離を短くしたことで生じる照射強度の強弱を改善するために、光源２０と樹脂５５との距離が短くなったときは、例えば、初期よりも光源２０（例えば複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤモジュール）の点灯数を増やす。例えば、初期は、１個ずつとばして光源２０を点灯し、距離が最も短くなったときは全ての光源２０を点灯する。このようにすれば、距離が変わっても照射むらの発生を抑制することができる。

さらに、初期は、縁部に配置された光源２０を点灯せず、距離が短くなったときには、縁部の光源２０も点灯するにようにしてもよい。距離が短くなると、全ての光源２０による照射範囲が狭くなるため、このようにすることで、照射範囲を初期と同等に維持できる。

なお、初期に点灯する光源２０と、距離が短いときに点灯する光源２０と、は、照射する波長は同じであるのが望ましい。ただし、パワー及び指向角などは異なってもよい。例えば、初期に点灯する光源２０と比較して、距離が短いときに点灯する光源２０のパワーは弱く、指向角は狭くてもよい。

上記の実施形態において、第１状態ＳＴ１が初期状態である場合として説明したが、実施形態はこれに限らない。第２状態ＳＴ２が第１状態ＳＴ１よりも紫外線の強度が低い状態であれば、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２は任意である。

上記の実施形態において、光源２０と保持部１０（樹脂５５）との間の相対的なＸ−Ｙ平面内の移動速度、光源２０どうしの距離（例えば光源２０のピッチ）、及び、光源２０に供給される電流の少なくともいずれかを、樹脂５５に照射される紫外線の照射量が樹脂５５の反応を完了させる量になるように、制御しても良い。

なお、紫外線照射装置１１０〜１１３においては、複数の光源２０（光源ヘッド２０ｈ）と、保持部１０（被処理体５０の樹脂５５）と、がＸ−Ｙ平面内で２次元的に相対的に移動する。これにより、複数の光源２０から放射される紫外線を、被処理体５０に対してＸ−Ｙ平面内の任意の部分に選択的に照射することができる。

例えば、光源２０としてＵＶランプを用い、被処理体５０の全体に一度に紫外線を照射する第１参考例においては、被処理体５０の一部に選択的に紫外線を照射することは困難である。また、光源として一方向に配列した複数の紫外線ＬＥＤを用い、この複数のＬＥＤ群を配列方向と直交する方向にスキャンする第２参考例においても、同様に、被処理体５０の一部に選択的に紫外線を照射することは困難である。これらの参考例においては、もし被処理体５０の一部に選択的に紫外線を照射する場合には、所定の形状を有するマスクを介して紫外線を照射することが必須である。例えば、被処理体５０の機能層５３に紫外線を照射せず、樹脂５５に紫外線を照射する場合には、マスクの使用が必須である。

これに対し、実施形態においては、複数の光源２０と被処理体５０とがＸ−Ｙ平面内で２次元的に相対的に移動するので、被処理体５０の任意の部分に選択的に紫外線を照射することができる。光源２０から放射される紫外線の指向性、及び、光源２０と被処理体５０とのＺ軸に沿った距離などを適切に設計することで、例えば、マスクを用いない照射も可能になる。なお、実施形態において、マスクを用いた照射を行う場合においても、マスクの遮光部の寸法の許容値が拡大する。例えば、複数の種類の被処理体５０における照射を同じマスクを用いて実施することもできる。これにより、生産性の高い紫外線照射が可能になる。

さらに、被処理体５０において、第１基板５１と第２基板５２との間の相対的な位置精度が高いことが要求される場合がある。例えば、第１基板５１の複数の画素と、第２基板５２の複数のカラーフィルタまたはブラックマトリクスと、を高い位置精度で合わせることが重要である。実施形態に係る紫外線照射装置を用いることで、位置精度を向上させることが可能になる。

例えば、上記の第２参考例において、被処理体５０への紫外線照射の際に、被処理体５０の一端から他端に向かって一方向にスキャンして紫外線を照射すると、例えば第１基板５１または第２基板５２における熱による変形などの影響により、位置精度が悪化する場合がある。

これに対し、実施形態に係る紫外線照射装置を用い、例えば、被処理体５０の面内において対称的な位置に紫外線を照射すると、基板の変形が対称的に発生する。これにより、位置精度が向上する。

また、例えば、１つの方向（例えばＸ軸方向）に沿って紫外線照射を実施した後に、別の方向（例えばＹ軸方向）に沿って紫外線照射を実施する方法も可能になる。これにより、例えば位置精度が向上する。

さらに、例えば、被処理体５０の面内の一部に、位置ずれを防止するための部分接着部（仮止め部）を紫外線硬化接着剤で設ける構成が考えられる。この接着剤の硬化のための紫外線を実施形態に係る紫外線照射装置により照射することができる。この部分接着部を設けることで、位置ずれを抑制でき、位置精度が向上する。

このように、実施形態においては、複数の光源２０と被処理体５０とがＸ−Ｙ平面内で２次元的に相対的に移動可能なので、被処理体５０への紫外線の照射の形態の範囲が拡大する。

（第５の実施の形態）
第５の実施形態は、紫外線に対して反応性を有する樹脂５５を含む被処理体５０の樹脂５５に、紫外線を照射する方法に関する。
本紫外線照射方法においては、紫外線を放射する複数の光源２０から放出される紫外線の強度を測定する。
そして、被処理体５０の樹脂５５に紫外線を照射する。

この照射においては、測定した紫外線の強度に基づいて、樹脂５５に照射される紫外線の照射量が樹脂５５の反応を完了させる量になるように、照射の条件を変更して、樹脂５５に紫外線を照射する。なお、樹脂５５の反応を完了させる量は、樹脂５５に紫外線を照射することで得られる機能が実用的に発揮される状態になる紫外線の量である。機能が実用的に発揮される状態は、例えば樹脂５５における実用的な強度や密閉度などが得られる状態を含む。また、樹脂５５の未反応物が実用的に実質的に無くなる状態を含む。

この樹脂５５への照射においては、複数の光源２０から被処理体５０に向かうＺ軸（第１軸）に対して垂直な（Ｘ−Ｙ平面内の）複数の軸に沿って複数の光源２０と樹脂５５との相対的位置を変えつつ、樹脂５５に紫外線を照射する。

照射の条件の変更は、複数の光源２０と樹脂５５との間のＺ軸（複数の光源２０から被処理体５０に向かう軸）に沿った距離を変更することを含む。照射条件の変更は、複数の光源２０と樹脂５５との間のＺ軸に対して垂直な方向に沿った相対的な移動速度、複数の光源２０どうしの距離、及び、複数の光源２０に供給される電流、の少なくともいずれかをさらに変更しても良い。

すなわち、例えば、第１の実施形態に関して説明した制御部４０の動作を実施する。

これにより、光源２０の強度が低下した場合においても、紫外線の照射エネルギーが維持される。これにより、光源２０の実質的な寿命を延ばすことができる。また、被処理体５０の特性がより向上する。

実施形態によれば、紫外線の照射エネルギーを維持する紫外線照射装置が提供される。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、紫外線照射装置に含まれる保持部、光源ヘッド、光源、紫外線ピッチ制御部、光源位置制御部、電源部、駆動部、測定部及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した紫外線照射装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての紫外線照射装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１０…保持部、 ２０…光源、 ２０ａ…放射状態、 ２０ｂ…非放射状態、 ２０ｄ…駆動部、 ２０ｈ…光源ヘッド、 ２０ｐ…電源部、 ２１…光源基板、 ２５ａ…筐体、 ２５ｂ…反射板、 ２５ｃ…ヒートシンク、 ２５ｄ…冷却用ファン、 ２６…紫外線ピッチ制御部、 ２６ａ…光源位置制御部、 ２６ｆ…相互力、 ２７ａ…第１動作状態、 ２７ｂ…第２動作状態、 ２８ａ、２８ｂ…広がり角制御部、 ２８ｈ…取り付け治具、 ３０…測定部、 ４０…制御部、 ５０…被処理体、 ５１…第１基板、 ５２…第２基板、 ５３…機能層、 ５５…樹脂、 １１０、１１１、１１２、１１３、１１９…紫外線照射装置、 Ｐｘ、Ｐｙ…ピッチ、 ＲＩ…相対強度、 ＳＴ１〜ＳＴ３…第１〜第３状態、 Ｔ…時間、 ｈ１〜ｈ３…距離

Claims (2)

1. 紫外線に対して反応性を有する樹脂を含む被処理体を保持する保持部と、
   前記保持部に対向し、前記樹脂に前記紫外線を照射する複数の光源を有する光源ヘッドと、
   前記保持部及び前記光源ヘッドの少なくともいずれかを、前記光源ヘッドから前記保持部に向かう第１軸と、前記第１軸に対して垂直な複数の軸と、に沿って相対的に移動させる駆動部と、
   前記複数の光源から放射される前記紫外線の強度を測定する測定部と、
   前記複数の光源が前記紫外線を前記樹脂に照射する際に、前記駆動部に、
   前記測定部により測定された前記光源から放射された前記紫外線の前記強度が第１値のときは、前記複数の光源と前記樹脂との間の前記第１軸に沿う距離を第１距離に設定させ、
   前記強度が前記第１値よりも低い第２値のときは、前記複数の光源と前記樹脂との間の前記第１軸に沿う前記距離を、第１距離よりも短い第２距離に設定させる制御部と、
   前記強度が前記第２値のときの前記紫外線の広がりの角度を、前記強度が前記第１値のときの前記紫外線の広がりの角度よりも大きくする広がり角制御部と、
   を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記強度が前記第２値のときの、前記複数の光源から放射された直後の前記紫外線の前記第１軸に対して垂直な平面内における強度変動のピッチを、前記強度が前記第１値のときの、前記複数の光源から放射された直後の前記紫外線の前記平面内における強度変動のピッチよりも小さくする紫外線ピッチ制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。

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