KR101454951B1 - 자외선 조사 장치 - Google Patents

Abstract

(과제)피처리 대상물의 광조사면에 있어서의 자외선 조도의 면내 균일성이 높고, 또한, 피처리 대상물의 온도 상승이 적고, 피처리 대상물의 광조사면에 있어서의 온도의 면내 균일성이 높은 자외선 조사 처리를 행할 수 있는 자외선 조사 장치를 제공하는 것.
(해결 수단)이 자외선 조사 장치는, 광반응성 물질을 포함하는 액정 패널의 제조 공정에 있어서 이용되는 것에 있어서, 각각, 파장 300㎚~400㎚에 발광 피크를 가지는 광을 방사하는 긴 형상의 램프 및 당해 램프가 내부에 삽입 통과된 상태로 설치된, 광투과성을 가지는 긴 형상의 외투관에 의해 구성된 복수의 광원 엘리먼트가 피처리 대상물인 액정 패널재와 대향하여 병렬로 배열되어 이루어지는 광원 유닛과, 상기 광원 엘리먼트의 각각에 있어서의 외투관의 내부에 냉각풍을 공급하는 냉각 기구를 구비하여 이루어진다.

Description

자외선 조사 장치{ULTRAVIOLET IRRADIATION APPARATUS}

본 발명은, 예를 들면, 액정 패널의 제조 공정에 있어서 이용되는 자외선 조사 장치에 관한 것이다.

액정 패널(70)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 2장의 유리판의 사이에 액정을 봉입한 구조로 되어 있고, 예를 들면, 일면에, 다수의 액티브 소자(예를 들면 박막 트랜지스터：TFT)(72) 및 액정 구동용 전극(투명 전극：ITO)(73)이 형성되고, 또한 그 위에 배향막(74)이 형성된 제1 유리판(71)과, 일면에, 컬러 필터(76), 투명 전극(77) 및 배향막(78)이 형성된 제2 유리판(75)이 스페이서 부재(79)를 개재하여 일면들이 서로 대향하도록 배치되고, 제1 유리판(71) 및 제2 유리판(75)의 사이에 액정층(80)이 형성되어, 구성되어 있다.

이러한 액정 패널(70)의 제조 공정에 있어서, 자외선에 반응하여 중합하는 광반응성 물질(모노머)이 함유된 액정을 구비한 액정 패널재에 대해서 자외선을 조사함으로써, 액정 패널재의 반응 처리(프리틸트각 발현 처리, PSVA)를 행하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 이 기술에 있어서는, 전압을 인가하면서, 자외선을 액정 패널재에 조사함으로써, 액정을 특정 방향으로 배향시킨 상태로 광반응성 물질을 중합시킬 수 있고, 이로 인해, 액정에 이른바 프리틸트각을 부여할 수 있다고 되어 있다.

이러한 자외선을 이용한 액정 패널재의 반응 처리(PSVA)에 있어서는, 액정에 있어서의 광반응성 물질에 대해서, 자외선을 고조도로 조사하는 것이 필요하게 되는 한편, 액정에 있어서의 광반응성 물질이 높은 온도에 노출되지 않는 것이 요구되고 있다.

광반응성 물질의 반응 속도는 온도 의존성이 높고, 조사 중의 온도가 높으면 중합이 너무 진행되어 폴리머 입자의 성장이 너무 커진다. 그러면 균일한 프리틸트각이 붙지 않기 때문에 콘트라스트가 나빠지거나, 광 누출이 발생하게 된다.

또한, 액정 패널재에 있어서의 광조사면에 있어서 온도 불균일이 생겨 버리면, 광반응성 물질의 반응에 차이(불균형)가 생기고, 액정의 기울기(프리틸트각)에 편차를 발생시켜 버리게 되고, 이 액정의 기울기의 편차는 제품시에 농담 편차가 되어 나타나 버린다.

이상과 같이, 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 자외선을 이용한 액정 패널재의 반응 처리를 행할 때에는, (가)파장 300~350㎚의 자외선이 액정 패널재에 조사되는 것, (나)액정 패널재의 광조사면에 있어서의 자외선 조도의 면내 균일성이 높은 것, (다)액정 패널재의 온도 상승이 적고, 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 온도의 면내 균일성이 높은 것이 요구되지만, 광반응성 물질에 악영향을 주지 않고, 원하는 액정 패널재의 반응 처리를 행할 수 있는 자외선 조사 장치는 알려져 있지 않은 것이 실정이다

[특허 문헌 1]일본국 특허공개2003-177408호 공보

본 발명은, 이상과 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 피처리 대상물의 광조사면에 있어서의 자외선 조도의 면내 균일성이 높고, 또한, 피처리 대상물의 온도 상승이 적고, 피처리 대상물의 광조사면에 있어서의 온도의 면내 균일성이 높은 자외선 조사 처리를 행할 수 있는 자외선 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 자외선 조사 장치는, 광반응성 물질을 포함하는 액정 패널의 제조 공정에 있어서 이용되는 자외선 조사 장치에 있어서,

각각, 파장 300㎚~400㎚에 발광 피크를 가지는 광을 방사하는 긴 형상의 램프 및 당해 램프가 내부에 삽입 통과된 상태로 설치된, 광투과성을 가지는 긴 형상의 외투관에 의해 구성된 복수의 광원 엘리먼트가 피처리 대상물인 액정 패널재와 대향하여 병렬로 배열되어 이루어지는 광원 유닛과,

상기 광원 엘리먼트의 각각에 있어서의 외투관의 내부에 냉각풍을 공급하는 냉각 기구를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서는, 상기 광원 유닛과 피처리 대상물의 사이에, 내주면이 반사면에 의해 형성된 공간으로 이루어지는 라이트 가이드부를 구비한 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서는, 상기 램프로서 엑시머 램프가 이용된 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서는, 상기 냉각 기구는, 방열용의 열교환기를 구비한 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 자외선 조사 장치에 의하면, 기본적으로는, 복수의 광원 엘리먼트가 병렬로 배치된 광원 유닛이 구성되어 있음으로써, 피처리 대상물에 대해서 균일한 조도 분포로 특정의 파장역의 자외선을 조사할 수 있다.

또한, 각각의 광원 엘리먼트에 있어서는, 외투관이 그 내부에 램프가 삽입 통과된 상태로 설치되어 있음으로써, 외투관에 의한 냉각풍 도풍 기능에 의해, 램프의 발광관을 직접적으로 냉각할 수 있으므로, 복수의 램프가 램프마다 균일하게 냉각되어 램프 자체로부터의 피처리 대상물에 대한 방사열의 불균형을 작게 억제할 수 있음과 더불어 열선이 피처리 대상물에 대해서 조사되는 것을 억제할 수 있고, 또, 외투관 그 자체도 냉각풍에 의해 냉각되므로 피처리 대상물에 대한 방사열을 억제할 수 있으므로, 피처리 대상물의 온도 상승을 적게 할 수 있음과 더불어 피처리 대상물의 면내에 있어서의 온도 불균일성을 억제할 수 있고, 예를 들면, 액정 패널의 제조 공정에 있어서의 액정 패널재의 반응 처리(프리틸트각 발현 처리)에 있어서 이용되는 자외선 조사 장치로서 바람직한 것이 된다.

또, 내주면이 반사면에 의해 형성된 공간으로 이루어지는 라이트 가이드부를 더 구비한 구성으로 되어 있음으로써, 피처리 대상물에 대한 자외선 조사량은 충분히 확보하면서, 광원 유닛과 피처리 대상물의 사이의 이간 거리를 크게 할 수가 있으므로, 광원 유닛의 방사열에 의한 영향을 한층 확실히 억제할 수 있어, 피처리 대상물의 온도 상승을 적게 할 수 있음과 더불어 피처리 대상물의 면내에 있어서의 온도 불균일성을 억제할 수 있다.

또한, 엑시머 램프가 이용된 구성으로 되어 있음으로써, 여분의 광성분이 방사되는 일이 없기 때문에, 피처리 대상물의 온도 상승의 정도를 확실히 작게 할 수 있다.

또한, 냉각 기구가 열교환기를 구비한 구성으로 되어 있음으로써, 밀폐계의 냉각풍 순환 공급로를 형성할 수 있고, 자외선 조사 장치를 예를 들면 크린룸 내에서 사용하는 경우라도, 덕트 등을 준비할 필요가 없고, 컴팩트하게 램프를 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명의 자외선 조사 장치의 일구성예에 있어서의 내부 구조의 개략을 나타내는, 정면 방향에서 본 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 자외선 조사 장치의 내부 구조의 개략을 나타내는, 일측면 방향에서 본 설명도이다.
도 3은 본 발명에 관련되는 광원 유닛에 있어서의 광원 엘리먼트의 배치예를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서 이용되는 램프에 관련되는 엑시머 램프의 일구성예를 나타내는, (A)사시도, (B)램프의 길이 방향에 수직인 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 라이트 가이드부를 구성하는 라이트 가이드 부재의 일구성예를 나타내는, (A) 경사도, (B) 라이트 가이드 부재의 측벽의 단면도이다.
도 6은 비교 실험예 1에 있어서 제작한 비교용의 자외선 조사 장치에 있어서의 내부 구조의 개략을 나타내는, 일측면 방향에서 본 설명도이다.
도 7은 비교 실험예 2에 있어서 제작한 비교용의 자외선 조사 장치에 있어서의 내부 구조의 개략을 나타내는, 일측면 방향에서 본 설명도이다.
도 8은 액정 패널의 구조의 개략을 나타내는 설명용 단면도이다.

도 1은, 본 발명의 자외선 조사 장치의 일구성예에 있어서의 내부 구조의 개략을 나타내는, 정면 방향에서 본 설명도, 도 2는, 도 1에 나타내는 자외선 조사 장치의 내부 구조의 개략을 나타내는, 일측면 방향에서 본 설명도이다.

이 자외선 조사 장치는, 크게 나누어, 광원부(10), 냉각부(40), 라이트 가이드부(50) 및 전원부(60)에 의해 구성되어 있다.

광원부(10)는, 하방에 개구하는 광조사용 개구(12)를 가지는 전체가 상자형 형상의 광원부 케이싱 부재(11)를 구비하고 있고, 이 광원부 케이싱 부재(11)는, 그 내부 공간이 상하 방향으로 구획되어 하방측 공간부가 광원 유닛(20)이 배치되는 광원 유닛 배치 공간부(15)로 되어 있음과 더불어 상방측 공간부가 광원 유닛(20)에 대응한 예를 들면 트랜스(35) 등의 전장체가 배치된 전장체 배치 공간부(16)로 되어 있다.

또, 광원부 케이싱 부재(11) 내에 있어서의 광원 유닛(20)을 구성하는 램프(25)의 길이 방향의 일단측 영역에, 전장체 배치 공간부(16)를 구성하는 일단측 격벽(13)과 광원부 케이싱 부재(11)의 일단벽(11A)에 의해 구획되어 형성된, 전장체 배치 공간부(16) 및 광원 유닛 배치 공간부(15)의 각각에 냉각풍을 도입하기 위한 공통의 도풍용 공간부(18)를 가짐과 더불어, 광원부 케이싱 부재(11) 내에 있어서의 램프의 길이 방향의 타단측 영역에, 전장체 배치 공간부(16)를 구성하는 타단측 격벽(14)과 광원부 케이싱 부재(11)의 타단벽(11B)에 의해 구획되어 형성된 공통의 배풍용 공간부(19)를 가지고 있다.

전장체 배치 공간부(16)를 형성하는 일단측 격벽(13)에는, 냉각풍을 전장체 배치 공간부(16)에 도입하기 위한 도풍용 통풍구(13A)가 형성되어 있고, 전장체 배치 공간부(16)를 형성하는 타단측 격벽(14)에는, 냉각풍을 전장체 배치 공간부(16)로부터 배출하기 위한 배풍용 통풍구(14A)가 형성되어 있다.

광원 유닛(20)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각각, 파장 300㎚~400㎚에 발광 피크를 가지는 광을 방사하는 긴 형상의 램프(25) 및 이 램프(25)가 내부에 삽입 통과된 상태로 램프(25)를 따라 신장되도록 설치된 긴 형상의 외투관(통 형상 자켓)(24)에 의해 구성된 광원 엘리먼트(21)의 복수가, 예를 들면, 각각의 램프(25)의 축중심이 동일 평면 내에 위치됨과 더불어 서로 평행하게 신장되는 상태로, 등간격마다 병렬로 배치되어 구성되어 있다.

각각의 광원 엘리먼트(21)를 구성하는 램프(25)는, 램프 홀더(22)를 개재하여 광원부 케증싱 부재(11)에 유지 고정되어 있고, 또, 외투관(24)은, 그 일단 개구가 도풍용 공간부(18)에 위치된 상태로, 도시하지 않은 유지 부재를 개재하여, 광원부 케이싱 부재(11)에 고정 유지되어 있다.

광원 유닛(20)을 구성하는 광원 엘리먼트(21)의 수는, 예를 들면 32개이며, 이웃하는 광원 엘리먼트(21)의 이간 거리(p)는, 예를 들면 90㎜이다.

광원 유닛(20)을 구성하는 램프(25)는, 예를 들면, 엑시머 램프에 의해 구성되어 있고, 예를 들면, 액정 패널재에 있어서의 액정에 포함되는 광반응성 물질(모노머)을 중합하는데 적절한 파장인 300㎚~400㎚의 자외광이 방사된다.

도 4는, 본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서 이용되는 램프에 관련되는 엑시머 램프의 일구성예를 나타내는, (A)사시도, (B)램프의 길이 방향에 수직인 단면을 나타내는 단면도이다.

이 엑시머 램프(25)는, 내부에 방전 공간(S)이 형성된 단면 직사각형 형상의 중공의 긴 형상의 방전 용기(26)를 구비하고 있고, 이 방전 용기(26)의 내부에는, 방전용 가스로서, 예를 들면 크세논 가스가 봉입되어 있다. 여기에, 방전 용기(26)는, 예를 들면 석영 유리로 이루어진다.

방전 용기(26)에 있어서의 상벽(26A) 및 하벽(26B)의 각각의 외표면에는, 한 쌍의 메쉬 형상의 전극, 즉, 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한쪽의 전극(27A) 및 접지 전극으로서 기능하는 다른쪽의 전극(27B)이 길이 방향으로 신장하도록 서로 대향하여 배치되어 있다.

또, 방전 용기(26)의 하벽(26B)을 제외한 벽의 내표면에는, 외면측으로부터 순서대로, 반사재층(30), 유리 분말층(31) 및 형광체층(32)이 적층된 상태로, 설치되어 있고, 광출사부를 형성하는 방전 용기(26)의 하벽(26B)의 내표면에는, 유리 분말층(31) 및 형광체층(32)이 적층된 상태로, 설치되어 있다.

반사재층(30)은, 예를 들면, 실리카와 알루미나의 혼합물에 의해 구성되어 있다.

또, 유리 분말층(31)을 구성하는 유리로서는, 예를 들면, 붕규산 유리(Si-B-O계 유리) 및 알루미노규산 유리(Si-Al-O계 유리), 바륨규산 유리, 또는, 이들 어느 하나의 조성을 바탕으로 알칼리 토류 산화물이나 알칼리 산화물, 금속 산화물을 첨가한 유리 등을 예시할 수 있다.

또, 형광체층(32)을 구성하는 형광체로서는, 예를 들면 유로퓸부활 붕산 스트론튬(Sr-B-O:Eu(이하 「SBE」로 칭한다.), 중심 파장 368㎚) 형광체, 세륨부활 알루민산 마그네슘란탄(La-Mg-Al-O:Ce(이하, 「LAM」으로 칭한다.), 중심 파장 338㎚(단, broad)) 형광체, 가돌리늄, 프라세오디뮴부활 인산란탄(La-P-0：Gd, Pr(이하, 「LAP：Pr, Gd」로 칭한다.), 중심 파장 311㎚) 형광체 등을 예시할 수 있다.

외투관(24)은, 예를 들면 300㎚~400㎚의 파장역의 광을 투과하는 광투과성 재료, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 원통형의 것이며, 램프(25)와 거의 같은 길이를 가진다.

또, 외투관(24)의 내면과 램프(25)의 외면의 사이에 형성되는 냉각 풍류 통로(24A)를 구성하는 공극의 최소 간격 부분의 크기는, 예를 들면 16~30㎜이다.

냉각부(40)는, 예를 들면 광원부 케이싱 부재(11)의 상부에 있어서, 광원 엘리먼트(21)의 배열 방향 중앙 위치에 설치된 상자형 형상의 냉각부 케이싱 부재(41)를 구비하고 있고, 이 냉각부 케이싱 부재(41)의 내부에는, 예를 들면 축류팬 등의 냉각 팬(42)과, 당해 냉각 팬(42)의 상류측에 있어서, 예를 들면 수냉 라디에이터 등의 방열용의 열교환기(43)가 배치되어 있다.

이 냉각부 케이싱 부재(41)의 내부 공간은, 냉각부 케이싱 부재(41)의 양측의 각각에 설치된 통풍 덕트(45)를 개재하여 광원부(10)에 있어서의 도풍용 공간부(18) 및 배풍용 공간부(19)와 연통되어 있고, 이로 인해, 냉각 팬(42)으로부터 공급되는 냉각풍이 광원부(10)에 있어서의 도풍용 공간부(18)를 개재하여 전장체 배치 공간부(16) 내에 도입됨과 더불어 각각의 광원 엘리먼트(21)에 있어서의 외투관(24) 내에 도입되고, 배풍용 공간부(19)를 개재하여 냉각부(40)에 있어서의 방열용의 열교환기(43)에 도입되는, 폐쇄된 순환 냉각풍 유통 경로를 형성하는 냉각 기구가 구성되어 있다.

라이트 가이드부(50)는, 피처리 대상물(W)에 대한 자외선 조사량을 충분히 확보하면서, 광원 유닛(20)과 피처리 대상물(W)의 사이에 충분한 크기의 이간 거리를 확보하기 위한 이른바 스페이서로서의 기능도 가지고 있고, 광원부 케이싱 부재(11)에 있어서의 광조사용 개구(12)에 대응한 크기를 가지며, 내주면이 반사면에 의해 형성된, 예를 들면 처리 공간을 구획하는 직사각형 프레임 형상의 라이트 가이드 부재(51)가 광원부(10)의 하면으로부터 상방으로 신장하도록 부착되어 구성되어 있다.

라이트 가이드 부재(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 4장의 판 형상 부재(52A~52D)가 조합되어 구성되어 있고, 판 형상 부재(52A~52D)의 각각은, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 베이스 부재(53)와, 예를 들면 고휘알루미늄으로 이루어지는 광반사성 부재(54)에 의해 구성되어 있다.

라이트 가이드 부재(51)에 있어서의 한쪽의 벽(하나의 판 형상 부재(52A))에는, 피처리 대상물(W)인 예를 들면 액정 패널재를 라이트 가이드부(50)의 하측 레펠에 위치되는, 탑재면이 수평이 된 스테이지(58)에 반입, 반출하는 반송 로봇(도시 생략)의 진입, 퇴피를 위한 개폐문(55)이 형성되어 있고, 이 개폐문(55)의 개폐에 의해, 라이트 가이드부(50) 내에 모이는 열을 외부로 해방할 수 있다. 도 1 및 도 2에 있어서의 부호 59는 스테이지 가대이다.

전원부(60)는, 각각의 램프(25)를 점등 제어하는 것이며, 중량이라는 점과 유지 보수를 배려하여, 통상, 광원부(10)와 분리하여 배치된다. 단, 트랜스(35)는 고전압을 발생하므로 광원부 케이싱 부재(11)의 내부에 배치된다.

상기의 자외선 조사 장치의 동작에 대해서 설명한다.

이 자외선 조사 장치에 있어서는, 평판 형상의 피처리 대상물(W)(예를 들면 액정 패널 부재)이 반송 로봇에 의해 라이트 가이드 부재(51)에 있어서의 개폐문(55)을 개재하여 반입되어 스테이지(58) 상에 올려진 상태에 있어서, 엑시머 램프(25)에 있어서의 한쪽의 전극(27A)에, 전원부(60)보다 고주파 전압이 전장체 배치 공간부(16)에 설치된 트랜스(35)에 의해 승압되어 공급되면, 방전 용기(26)를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 방전 공간(S) 내에서 유전체 배리어 방전이 생기고, 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머 분자가 형성되고, 엑시머 분자로부터 방사되는 광(크세논 가스의 경우 175㎚의 진공 자외광)에 의해 형광체층(32)을 구성하는 형광체가 여기되어 300㎚~400㎚의 자외선이 방전 용기(26)의 하벽(26B)을 투과함과 더불어 다른쪽의 전극(27B)의 개구를 통과하여 방사된다.

한편, 냉각 팬(42)이 구동됨으로써 공급되는 냉각풍이 광원부(10)에 있어서의 도풍용 공간부(18)를 개재하여 그 일부가 전장체 배치 공간부(16) 내에 도입됨과 더불어 다른 전체부가 각각의 광원 엘리먼트(21)에 있어서의 외투관(24) 내, 구체적으로는, 외투관(24)의 내면과 엘리먼트(25)의 외면의 사이에 형성되는 냉각풍 유통로(24A) 내에 도입되고, 이로 인해, 엑시머 램프(25) 및 외투관(24)이 냉각되고, 그 후, 배풍용 공간부(19)를 개재하여 열교환기(43)에 도입되어 냉각되고, 장치 외부에 배기되지 않고, 다시, 냉각 팬(42)에 의해 냉각풍이 공급된다.

이렇게 하여, 상기 구성의 자외선 조사 장치에 의하면, 복수의 광원 엘리먼트(21)가, 각각의 엑시머 램프(25)의 축중심이 동일한 수평면 내에 위치됨과 더불어 서로 평행하게 신장되는 상태에서, 병렬로 배치된 광원 유닛(20)이 구성되어 있음으로써, 기본적으로는, 피처리 대상물(W)에 대해서 균일한 조도 분포로 300㎚~400㎚의 파장역의 자외선을 조사할 수 있고, 또한, 피처리 대상물(W)의 온도 상승을 적게 할 수 있음과 더불어 피처리 대상물(W)의 면내에 있어서의 온도 불균일성을 억제할 수 있다. 즉, 각각의 광원 엘리먼트(21)에 있어서는, 외투관(24)이 그 내부에 엑시머 램프(25)가 삽입 통과된 상태에서 설치되어 있음으로써, 외투관(24)에 의한 냉각풍 도풍 기능(정풍 작용)에 의해, 엑시머 램프(25)의 방전 용기(26)를 직접적으로 냉각할 수 있으므로, 복수의 엑시머 램프(25)가 각 램프마다 균일하게 냉각되어 엑시머 램프(25) 자체에 의한 피처리 대상물(W)에 대한 방사열의 불균형을 작게 억제할 수 있음과 더불어 열선이 피처리 대상물(W)에 대해서 조사되는 것을 억제할 수 있고, 또한, 외투관(24) 그 자체도 냉각풍에 의해 냉각되므로 피처리 대상물(W)에 대한 방사열을 억제할 수 있고, 이로 인해, 피처리 대상물(W)의 온도 상승을 적게 할 수 있음과 더불어 피처리 대상물(W)의 면내에 있어서의 높은 온도 균일성을 얻을 수 있다.

따라서, 예를 들면, 액정 패널의 제조 공정에 있어서의 액정 패널재의 반응 처리(프리틸트각 발현 처리)에 있어서 이용되는 자외선 조사 장치로서 적합한 것이 된다.

또, 내주면이 반사면에 의해 형성된 공간으로 이루어지는 라이트 가이드부(50)를 구비하고 있음으로써, 피처리 대상물(W)에 대한 자외선 조사량은 충분히 확보하면서, 광원 유닛(20)과 피처리 대상물(W)의 사이의 이간 거리를 크게 할 수 있으므로, 광원 유닛(20)의 방사열에 의한 영향을 한층 확실히 억제할 수 있고, 피처리 대상물(W)의 온도 상승을 적게 할 수 있음과 더불어 피처리 대상물(W)의 면내에 있어서의 높은 온도 균일성을 얻을 수 있다.

또한, 엑시머 램프(25)가 이용되고, 이 엑시머 램프(25)의 방전 공간(S)에 있어서 발생하는 소정의 파장역의 자외선(진공 자외선)이 방전 용기(26)의 내표면에 설치된 형광체층(32)의 작용에 의해 300~400㎚의 자외선으로서 방사되는 구성으로 되어 있음으로써, 여분의 광성분이 피처리 대상물(W)에 방사되는 일이 없기 때문에, 피처리 대상물(W)의 온도 상승을 확실히 적게할 수 있다.

또한, 방열용의 열교환기(43)를 구비한 구성으로 되어 있음으로써, 폐쇄된(밀폐계의) 냉각풍 순환 경로를 형성할 수 있고, 자외선 조사 장치를 예를 들면 크린룸 내에서 사용하는 경우라도, 장치의 외부로부터 냉각풍을 들여오는 것, 및, 장치 외부에 냉각풍을 배기할 필요가 없어지므로, 덕트 등을 접속할 필요가 없고, 냉각 기구를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

또, 공랭식임으로써, 수냉식의 것이면 발생할 우려가 있는 누수 등의 문제가 발생하지 않는다.

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험예에 대해서 설명한다.

＜실험예 1＞

도 1 및 도 2에 나타내는 구성에 따라, 이하의 구성을 가지는 본 발명에 관련되는 자외선 조사 장치를 제작했다.

광원 유닛(20)은, 광원 엘리먼트(21)의 수가 32개, 이웃하는 광원 엘리먼트의 이간 거리(램프의 축중심간 거리(p))가 90㎜이다.

각 광원 엘리먼트(21)를 구성하는 램프(25)는, 전체 길이가 2800㎜, 종횡의 치수가 43㎜×15㎜, 램프 출력이 2㎾, 방전 용기(26)의 재질이 석영 유리, 형광체층(32)을 구성하는 형광체가 SBE, 방전용 가스로서 크세논 가스가 봉입된 엑시머 램프이며, 외투관(24)의 재질이 석영 유리, 전체 길이가 2500㎜, 내경이 76㎜, 두께가 2.5㎜인 원통 형상의 것이다.

냉각 팬(42)은, 1개의 광원 엘리먼트(21)에 대해서 예를 들면 4㎥/min의 송풍량(광원 유닛 전체에서는 128㎥/min)의 냉각풍을 공급할 수 있는 송풍 능력을 가지는 축류팬이다. 도풍용 공간부(18)에 있어서의 압력은, 500~1000㎩, 냉각풍의 온도가 30℃, 배풍용 공간부(19)에 있어서의 바람의 온도가 60℃ 정도이다.

라이트 가이드 부재(51)의 높이는 300㎜이다.

피처리 대상물(W)은, 종횡의 치수가 2200㎜×2500㎜인 시험용 액정 패널재이며, 광원 유닛(20)과 피처리 대상물(w)의 이간 거리는 400㎜이다.

이 자외선 조사 장치를 이용하여, 각 광원 엘리먼트(21)에 있어서의 램프(25)를 모두 동일한 점등 조건으로 점등시켜 자외선을 피처리 대상물(W)인 시험용 액정 패널재에 조사하고, 시험용 액정 패널재의 광조사면 상에 있어서의 임의의 복수의 측정 개소에 있어서의 조도 및 온도를 측정하고, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 조도 균일성을 구한 바, 조도 균일도는 ±8.9%의 범위 내에 있는 것이 확인되었다.

또, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 온도는, 자외선이 조사되기 시작하고 나서 120초간의 시간이 경과한 시점에서 30℃±2℃에 이르는 것(온도 상승의 정도)이 확인되었다. 여기에, 자외선을 조사하기 전의 시험용 액정 패널재의 표면 온도는 25℃이다.

＜조도 균일성＞

「조도 균일도」는, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 복수의 측정 개소에 있어서 측정된 조도의 평균치를 Ea, 복수의 측정 개소의 각각에 있어서의 조도 측정치를 Eb로 했을 때,

(식) (Ea-Eb)/Ea〔%〕

에 의해 정의된다. 실험예 1에 있어서는, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 평균 조도(Ea)는, 약 19㎽/㎠였다.

또한, 칼로리미터에 의해, 200㎚~20000㎚의 파장역의 광의 총방사열량을 측정한 바, 시험용 액정 패널재에 대한 총방사열량은 57㎽/㎠이며, 이 중, 300㎚~400㎚의 파장역의 자외선 이외의 광(액정 패널재에 있어서의 광화학 반응에 기여하지 않는 광)에 의한 방사열량은 38㎽/㎠이었다. 여기에, 램프의 표면 온도는 250℃, 외투관의 표면 온도는 약 6.0℃이었다.

＜비교 실험예 1＞

도 6에 나타내는 구성에 따라, 비교용의 자외선 조사 장치를 제작했다. 이 자외선 조사 장치는, 냉각 기구를 구비하고 있지 않은 것으로써, 상기 실험예 1에 있어서 제작한 자외선 조사 장치의 광원 유닛에 있어서, 외투관을 갖지 않는 것 외는 동일한 구성을 가지는 광원 유닛(20A)을 가진다. 도 6에 있어서, 부호 51A는 보조 반사판, 50A는 내부에 처리 공간을 구획하는 케이싱이며, 상기 도 1 및 도 2에 나타내는 것과 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호가 붙여져 있다.

이 자외선 조사 장치를 이용하여, 광원 유닛(20A)에 있어서의 각 램프(25)를 모두 동일한 점등 조건으로 점등시켜 자외선을 시험용 액정 패널재에 조사하고, 실험예 1과 같이, 시험용 액정 패널재의 광조사면 상에 있어서의 임의의 복수의 측정 개소에 있어서의 조도 및 온도를 측정하고, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 조도 균일성을 구한 바, 조도 균일도가 ±10.8%의 범위 내에 있는 것이 확인되었다. 또한, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 평균 조도(Ea)는, 약 25㎽/㎠이었다.

또, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 온도는, 자외선이 조사되기 시작하고 나서 120초간의 시간이 경과한 시점에서 60℃±12℃에 이르는 것(온도 상승의 정도)이 확인되었다.

또한, 칼로리미터에 의해, 200㎚~20000㎚의 파장역의 광의 총방사열량을 측정한 바, 시험용 액정 패널재에 대한 총방사열량은 173㎽/㎠이며, 이 중, 300㎚~400㎚의 파장역의 자외선 이외의 광(액정 패널재에 있어서의 광화학 반응에 기여하지 않는 광)에 의해 방사열량은 148㎽/㎠이었다. 여기에, 램프의 표면 온도는 약 300℃이었다.

＜비교 실험예 2＞

도 7에 나타내는 구성에 따라, 비교용의 자외선 조사 장치를 제작했다. 이 자외선 조사 장치는, 상기 실험예 1에 있어서 제작한 자외선 조사 장치에 있어서, 광원 유닛이 외투관을 가지지 않는 구성으로 되어 있고, 또, 라이트 가이드부에 대신하여, 광조사용 개구(12)의 개구 가장자리부에 보조 반사판(51A)이 설치됨과 더불어 광조사용 개구(12)에 광투과창(12A)이 설치된 구성으로 되어 있는 것 외는, 상기 실험예 1에 있어서 제작한 자외선 조사 장치와 동일한 구성을 가지고 있고, 동일한 구성 부재에 대해서는, 편의상, 동일한 부호가 붙여져 있다. 도 7에 있어서, 부호 50A는 내부에 처리 공간을 구획하는 케이싱이다.

이 자외선 조사 장치를 이용하여, 광원 유닛(20A)에 있어서의 각 램프(25)를 모두 동일한 점등 조건으로 점등시켜 자외선을 시험용 액정 패널재에 조사하고, 실험예 1과 같이, 시험용 액정 패널재의 광조사면 상에 있어서의 임의의 복수의 측정 개소에 있어서의 조도 및 온도를 측정하고, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 조도 균일성을 구한 바, 조도 균일도가 ±11.2%의 범위 내에 있는 것이 확인되었다. 또한, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 평균 조도(Ea)는, 약21㎽/㎠이었다.

또, 시험용 액정 패널재의 광조사면에 있어서의 온도는, 자외선이 조사되기 시작하고 나서 120초간의 시간이 경과한 시점에서 45℃±20℃에 이르는 것(온도 상승의 정도)이 확인되었다.

또한, 칼로리미터에 의해, 200㎚~20000㎚의 파장역의 광의 총방사열량을 측정한 바, 시험용 액정 패널재에 대한 총방사열량은 110㎽/㎠이며, 이 중, 300㎚~400㎚의 파장역의 자외선 이외의 광(액정 패널재에 있어서의 광화학 반응에 기여하지 않는 광)에 의한 방사열량은 89㎽/㎠이었다. 여기에, 램프의 표면 온도는 약280℃, 광투과창의 표면 온도는 147℃이었다.

이상과 같이, 본 발명에 관련되는 자외선 조사 장치에 의하면, 피처리 대상물의 광조사면에 있어서, 자외선 조도 및 온도에 대해서 높은 면내 균일성을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

또, 자외선 조사에 의한 피처리 대상물의 온도 상승의 정도를 작게 할 수 있는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지의 변경을 더할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 자외선 조사 장치에 있어서는, 광원 유닛을 구성하는 광원 엘리먼트의 개수 및 배열 방법은, 상기 실시예의 것으로 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 설계 변경할 수 있다.

10:광원부 11:광원부 케이싱 부재
11A:일단벽 11B:타단벽
12:광조사용 개구 12A:광투과창
13:일단측 격벽 13A:도풍용 통풍구
14:외단측 격벽 14A:배풍용 통풍구
15:광원 유닛 배치 공간부 16:전장체 배치 공간부
18:도풍용 공간부 19:배풍용 공간부
20, 20A:광원 유닛 21:광원 엘리먼트
22:램프 홀더 24:외투관(통 형상 쟈켓)
24A:냉각풍 유통로 25:엑시머 방전 램프(램프)
26:방전 용기 26A:상벽
26B:하벽 27A:한쪽의 전극
27B:다른쪽의 전극 30:반사재층
31:유리 분말층 32:형광체층
35:트랜스 S:방전 공간
40:냉각부 41:냉각부 케이싱 부재
42:냉각 팬 43:열교환기
45:통풍 덕트 50:라이트 가이드부
50A:케이싱 51:라이트 가이드 부재
51A:보조 반사판 52A~52D:판 형상 부재
53:베이스 부재 54:광반사성 부재
55:개폐문 58:스테이지
59:스테이지 가대 60:전원부
W:피처리 대상물 70:액정 패널
71:제1 유리판 72:액티브 소자
73:액정 구동용 전극 74:배향막
75:제2 유리판 76:컬러 필터
77:투명 전극 78:배향막
79:스페이서 부재 80:액정층

Claims (4)

1. 광반응성 물질을 포함하는 액정 패널의 제조 공정에 있어서 이용되는 자외선 조사 장치에 있어서,
   각각, 파장 300㎚~400㎚에 발광 피크를 가지는 광을 방사하는 긴 형상의 엑시머 램프 및 당해 엑시머 램프가 내부에 삽입 통과된 상태로 설치된, 광투과성을 가지고 양단에 개구를 가지는 통 형상의 긴 형상의 외투관에 의해 구성된 복수의 광원 엘리먼트가 피처리 대상물인 액정 패널재와 대향하여 병렬로 배열되어 이루어지는 광원 유닛과,
   도풍용 공간부 및 배풍용 공간부를 가지는 냉각 기구를 구비하고,
   상기 광원 엘리먼트의 각각에 있어서의 외투관의 일단 개구가 공통의 도풍용 공간부에 위치하는 것과 더불어 타단 개구가 공통의 배풍용 공간부에 위치하고, 상기 광원 엘리먼트의 각각에 있어서의 외투관의 내부에 도풍용 공간부를 통해 냉각풍이 도입되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원 유닛과 피처리 대상물의 사이에, 내주면이 반사면에 의해 형성된 공간으로 이루어지는 라이트 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 엑시머 램프가 단면 직사각형 형상의 방전 용기를 구비하고, 상기 외투관이 원통 형상인 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 냉각 기구에 있어서, 상기 도풍용 공간부 및 배풍용 공간부에 의해 순환 냉각풍 유통 경로가 형성되고, 이 순환 냉각풍 유통 경로에 방열용의 열교환기가 배치되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.

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