TWI464497B - Light irradiation device - Google Patents

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TWI464497B
TWI464497B TW099101377A TW99101377A TWI464497B TW I464497 B TWI464497 B TW I464497B TW 099101377 A TW099101377 A TW 099101377A TW 99101377 A TW99101377 A TW 99101377A TW I464497 B TWI464497 B TW I464497B
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Kiyoyuki Kabuki
Ken Kataoka
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Description

光照射裝置
本發明是關於一種光照射裝置，尤其是關於一種形成具備多數LED的線狀乃至面狀的光源的光照射裝置。
作為具備發光二極體(LED)的光照射裝置，例如在專利文獻1上，記載著非列配置於多數LED的紫外線照射裝置。該裝置是在相當於液晶面板基板的最大尺寸的大面積的基板全面舖滿配置LED元件，而僅點燈所預定的密封劑的硬化所必需的LED而進行照射的裝置。又，在專利文獻2，與上述同樣地，記載著在同一基板上配置發光二極體，而對於其正下方的基板等的工件照射光的曝光裝置。
第15圖是LED並列於基板上所排列所成的光照射裝置的概念圖，第15(a)圖是從正面觀看光源部分的說明圖，第15(b)圖是從縱方向的說明圖。
在該光照射裝置中，光源100是藉由多數發光二極體(以下，稱為LED)101所構成，LED 101舖滿於光源平台102上的方式所配置。在同裝置具備對於LED 101的各個切換導通/斷開的電源裝置(未予圖示)，因應於工件103的形狀被選擇，指定著點燈領域，而從電源裝置使得電力供應於LED 101。例如在專利文獻1所述的技術中，工件103是液晶面板基板。這時候，在兩枚基板之間沿著畫框矩形形狀地形成有密封劑，而在其畫框內填充有液晶。為了進行被夾住於基板的密封劑的硬化，僅將電力供應於對應於矩形形狀的點燈領域的LED 101而進行點燈。
專利文獻1：日本特開2006-235617號公報
專利文獻2：日本特開2002-303988號公報
然而，在如上述地在基板上排列LED 101所配置的光照射裝置中，起因於各個LED 101間的照度的偏差程度，或是LED 101間的劣化特性的偏差程度，在照射領域中，有無法實現均勻性的光照射。此為由來於所謂在LED 101的製造工程的元件的膜質(膜厚，組成)或成膜條件(溫度分布，昇溫速度)的製作上的參數，即使從一枚晶圓來製造複數LED時，欲將此種參數在晶圓全體上作成均勻化，現實上也很困難。所以，即使從同一晶圓所製作的LED，由來於微小製作上的參數的不相同也發生特性上也發生偏差程度。如表示於第15圖的裝置，在將多數LED 101排列於面上所配置的裝置，例如LED 101別地在光量，或是雖些微而在放射光的光譜(波長)會產生偏差程度。所以，在照射領域中很難得均勻的照度，而有無法得到所期望的光照射的情形。
又，在此種裝置中，某一LED 101成為不點燈時，也有僅以剩餘的LED 101補充所預定的照度的問題。具體上，有一個LED 101成為不點燈的情形，即使提昇其周圍的LED101的輸入，其輸入的影響是會及於無異常的LED領域，而在成為不點燈的LED部分即使得到所定的照度，在鄰接於其的部分中，也成為高照度分布，結果，成為損及全體的照度均勻度。
對於上述的問題，為了避免發光面積小，照射角度範圍變窄小的LED的缺點，必須考量採取在LED的前面設置凹透鏡等的對策。然而，藉由此種技術，對於其他的LED可補充的光量上有限。因此，原來在LED的照度有偏差程度，或是照度早期地降低，或是產生不點燈的LED的情形，在照射領域中會均勻化照度，或是要維持此的情形有所困難。特別是，在所預定的照射領域中，在無法維持所設定的照度分布的用途上，此種降低照度是工件或製程上給予很大影響而成為問題。
本發明的目的是在於提供一種即使在發光二極體(LED)的照度特性有偏差程度，也可將在被照射面的照度作成均勻化的光照射裝置。
又，本發明的其他的目的，是在於提供一種即使在某一LED產生降低照度或不點燈，也可補充降低其照度，在照射領域全體上可維持所期望的照度的光照射裝置。
本發明是為了解決上述課題，申請專利範圍第1項是一種光照射裝置，屬於具備配置有在同一面上放射紫外範圍的光的發光二極體(LED)複數所成的光源部，將來自該光源部的出射光與對於位於上述同一面相對位置的照射領域進行照射的光照射裝置，其特徵為：上述光源部是構 成為，藉由配置於同一基板上的複數LED與混合來自該複數LED的光而導引至光出射面的1個導光部來構成段光源，將該段光源於上述基板延伸的面方向排列配置複數，上述導光部是由中空的筒體所構成，其內側具有朝垂直於上述基板的方向延伸之反射面，且具有從上述同一面一直到光出射面為止能夠藉由上述反射面將來自上述複數LED的光予以反覆反射而混合之長度而成，混合來自位於該段光源內的LED的出射光。
申請專利範圍第2項是申請專利範圍第1項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是各段光源別地可進行導通/斷開的切換。
申請專利範圍第3項是申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是各段光源別地可控制電力。
申請專利範圍第4項是申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是具備光量檢測手段。
申請專利範圍第5項是申請專利範圍第4項所述的光照射裝置，其中，具備藉由利用上述光量檢測手段所檢測的光量，使得該段光源成為事先所設定的光量的方式進行控制的反饋控制手段。
依照申請專利範圍第1項所述的發明，即使在LED上有特性上之差異，混合來自複數LED的光而進行之故，因而也可抑制照射領域的照度的偏差程度。
依照申請專利範圍第2項所述的發明，具備段光源別地可進行導通/斷開的切換的開關機構之故，因而僅照射工件面(照射領域)的必需部而可加以使用。
依照申請專利範圍第3項所述的發明，變更接通於段光源的電流，而以段光源單位可變更光量之故，因而如所期望地可設定照射領域的照度，而在照射領域可得到均勻的照度。
依照申請專利範圍第4項所述的發明，即使產生一部分的LED的劣化，不點燈時，也可快速地檢測如此情形。
依照申請專利範圍第5項所述的發明，藉由反饋控制手段，可將照射領域的照度維持在初期狀態。
參照圖式來說明本發明的一實施形態。
第1圖是表示有關於本實施形態的發明的光照射裝置1的概略構成的圖式。
如同圖所示地，該光照射裝置1是具備排列有複數段光源2所配置的光源單元群3(光源部)，而在光源單元群3相對之一面，形成有被載置於平台4的工件5所配置的照射領域6。
第2圖是圖示於第1圖的段光源2的立體圖，第3(a)圖是從背面側觀看圖示於第1圖的段光源2的圖式，第3(b)圖是從第3(a)圖的A-A切斷面觀看的段光源2的斷面。
如此些圖所示地，段光源2是在同一基板21上具備例如五個模鑄於透光性樹脂22的LED元件23(以下稱為LED 23)所構成，與基板21垂直且朝著光放射方向一定長度全面延伸著導光部24所形成。LED23是都放射紫外範圍的光者，放射大約同一波長範圍的光者。又，在此所謂「紫外範圍的光」是指係含遠紫外光(波長約200~300nm的光)，近紫外光(波長約300~400nm的光)。又實用上，也包含水銀燈的主波長(365nm、405nm、436nm)之故，因而適用上選擇有放射所必須的波長範圍的光的LED(事先混合R、G、B的光而作為白色光者不相同)。
如此地，具備複數同一波長領域的LED 23，若即使有一個成為不點燈時，也以來自其他的LED23的光輸出來彌補此所用。又，所謂同一波長範圍並不一定指光譜分布成為完全地一致的情形者，在一個段內若LED23具有可互相地彌補光的程度有偏差程度也沒關係。導光部24是將反射從LED23所放射的光的反射面241具有於其內側面，而在導光部24的外方向不會洩漏光的方式所構成。又在基板21的背面，設有散熱用散熱片25，可散熱地構成從LED23所放射的熱。導光部24是也可以使用鏡面加工金屬板的表面，成形成方狀筒體的中空筒體者，或是在玻璃、樹脂等的基板表面形成蒸鍍膜而形成鏡面者，或是柱狀透明桿等所構成，而藉由境界反射進行全反射光者等適用者。
來自內設於段光源2的各LED23放射光，是在導光部24藉由重複反射被混合，而從導光部24的光出射面242被出射，則照射段光源2所照射的預定的照射領域6的段。這時候，藉由作成局部地照射鄰接的段光源2的照射領域6的構成，即使在段的裂縫部分也不會降低照度，而可將照射領域6予以照射。導光部24的長度是從LED23(基板21)一直到光出射面242為止具備一定長度的構成，藉由變更該全長及從段光源24一直到照射領域6為止的長度，就可將照度均勻性變更成如所期望。藉由段光源2，混合從複數LED23所出射的光，之後才照射所對應的照射領域6(段領域)之故，因而抑制依LED23的特性所致的照度的偏差程度，對於工件5以所期望的照度可進行照射光。
又，如第1圖所示地，該光照射裝置1是具有備有導通/斷開控制部71及電力控制部72的控制部7，而段光源2是利用導通/斷開控制部71可個別地進行點燈，熄燈的切換，而可僅點燈因應於工件5的大小或所必需的照射領域6的部分。又，藉由電力控制部72，由來於LED23的特性而使得來自任意的段光源2的光量不足的情形為藉由增加其段光源2的電流值，就可提昇該段光源2的照度，而可得到所期望的照度。具體而言，在段光源2內串聯地連接五個LED23來變更接通於段光源2的電力量。在此，即使任意地變更段光源2的電流值，主要照射其段領域的照射領域6是事先所決定的段領域，而對於其他照射領域6的影響較少。因此可將照射領域6全體的照度維持在所期望的狀態。
第4圖是表示具有與圖示於第2圖至第3圖的段光源2不同的構成的段光源2的構成的圖式，第4(a)圖是段光源2的斷面圖，第4(b)圖是從背面側所觀看的段光源2的圖式。
如此些圖所示地，該段光源2是在段光源2內具備作為光量檢測手段的光電上極體(PD)26。在此，有光電二極體26鄰接於各LED23而被安裝於基板21。光電二極體26是當檢測出來自各個的LED23的出射光，則將光量變換成電訊號而送訊至表示於第1圖的控制部(反饋控制部)7，與初期值相比較而因應於差異，變更電流量的方式將指示予以輸出至電力控制器72。若即使一個LED23成為不點燈的情形，當增加段光源2的電流，成為不點燈者以外的LED23是也分別增大光量，而在導光部24內混合的狀態下，從光出射面242放射著光之故，因而可將照射領域6的照度維持在初期狀態。一方面，沒有間歇時間的限制，而在容易更換LED的裝置，或是低成本的限制較強的裝置，並不需要大規模的反饋控制或電力控制。這時候，僅安裝光電二極體，即使LED成為不點燈，或產生降低光量的情形，其檢測也可進行，因而停止裝置而更換LED成為可能，因此，盡量減低起因於LED不點燈或降低光量的不良成為可能。
第5圖是表示具有與圖示於第2圖至第4圖的段光源2不同的構成的段光源2的構成的圖式。第5(a)圖是段光源2的斷面圖，第5(b)是從背面側所觀看的段光源2的圖式。
如此些圖所示地，該段光源2是在導光部24的光出射面242側具備作為光量檢測手段的一個光電二極體26。此光電二極體26是檢測出從各LED23所放射的光的混合光。為了檢測出混合光，光電二極體26是配置於光出射面242近旁較佳。
第6圖是表示具有與圖式於第2圖至第5圖的段光源2不同的構件的段光源2的構成的圖式，第6(a)圖是從背面側觀看段光源2的圖式，第6(b)圖是從第6(a)圖的A-A切剖面所觀看的段光源2的斷面圖。
如此些的圖所示地，該段光源2是在導光部24的中間位置，具備作為光量檢測手段的光電二極體26，此些的光電二極體26是檢測出從各LED23所放射的光的混合光。
第7圖是表示具有與圖式於第2圖至第6圖的段光源2不同的構件的段光源2的構成的圖式，第7(a)圖是從背面側觀看段光源2的圖式，第7(b)圖是從第7(a)圖的A-A切剖面所觀看的段光源2的斷面圖。
如此些的圖所示地，該段光源2是在導光部24的中間位置，具備作為光量檢測手段的光電二極體26，此些的光電二極體26是檢測出從各LED23所放射的光的混合光。
第8圖是表示具有與圖示於第2圖至第7圖的段光源2不同的構成的段光源2的構成的圖式。第8(a)圖是段光源2的斷面圖，第8(b)圖是從第8(a)圖的A-A切剖面所觀看的段光源2的斷面圖。
如此些圖所示地，該段光源2是各LED23被模鑄於透光性透鏡體27，透光性透鏡體27是具有將從LED23所放射的光例如放射作為平行光的功能，而從透光性透鏡體27所放射的光是例如利用積分透鏡28(281，282)被混合而由導光部24的光出射面2821被出射。亦即，在該段光源2中，透光性透鏡體27，及積分透鏡28，具備混合來自LED23的光而導光至光出射面2821所用的功能。在此例中，光電二極體23是例如被配置於基板21上，而配置成可檢測出在透光性透鏡體27的出射面271經境界反射的反射光。又，即使設置透光性透鏡體27的情形，光電二極體26的配圖案，是也可採用如第4圖至第7圖所示者。
如上述地，段光源2是如第1圖至第8圖所示地，混合來自複數LED23的光而導致照射領域6的導光部24的構成是可作成適當者。又，一個段光源2的LED23的個數也不被限定於五個情形，其以上也可以，例如如第9圖或第10圖所示地，作成具備七個LED23的導光部2也可以，或是其以外也可以。
第11圖是表示排列配置多數段光源2的光源單元群3的構成的立體圖。
如同圖所示地，段光源2是排列配置於形成有可作成個別地饋電的引出線(未圖示)的支撐板8上而被固定，排列多數而配置的段光源2是被一體地單元化，而構成光源單元群3。在支撐板8設有水冷孔91形成於背面的水冷板9，又在其背面部分，配置有連接於上述引出線的電源單元10。該電源單元群3的大小(d×e)，例如為約1130mm×510mm。
第12圖是表示具備複數圖示於第11圖的光源單元群3的光照射裝置1的構成的立體圖。
如同圖所示地，此光照射裝置1的被照射領域的大小(f×g)，是例如在液晶面板基板的G8基板，可形成大約2200mm×2500mm的大面積。在該光照射裝置1中，光源單元群3別地可裝卸更換，而藉由LED23的劣化狀況作成可更換光源單元群3，藉此，在光照射裝置1可構成具有經常地具有均勻照度的面狀光源。在此實施例中，將光源單元群3配置成5×2單元，亦即全部10單元所構成。
以下，針對於將本發明的光照射裝置適用於液晶面板基板的黏貼的情形加以說明。
第13(a)圖，第13(b)圖是各個密封劑的塗佈圖案的不相同的工件(液晶面板基板)的俯視圖，第13(c)圖是從第13(a)圖的A-A切剖面所觀看的工件(液晶面板基板)的斷面圖。
如此些圖所示地，液晶面板基板的貼黏的用途中，工件(液晶面板基板)5，是因應於液晶面板的大小(畫框)而塗上未硬化的密封劑11的兩枚玻璃基板12。在工件5中，需要光照射的部位是僅密封劑11部分。為了在上述用途上有效率地生產液晶畫面，即使相同規格的玻璃基板12，形成於其中的液晶畫面的英吋數或此些的配置圖案是也各式各樣，而即使在相同線(搬運系)，一般工件別地也變更密封劑11的塗佈領域，亦即變更光照射領域。段光源別地未具有切換導通/斷開控制部的開關時，僅密封劑11部照射著光之故，因而點燈全面積的光源而須口罩幕進行遮光，而由於密封劑11以外的領域也有電力被接通於段光源，因此功率損耗很大。對於此，如本發明地，段別地具備如第1圖所示的導通/斷開控制部7，藉由以切換開關作成可選擇點燈或熄燈，而工件5別地選擇照射領域進行點燈，而在不需光照射的領域作成熄燈予以使用，藉此可減輕功率損耗。又，在全領域被點燈時需要罩幕，惟依照本發明，藉由僅點燈密封劑11部分而光照射成為可能之故，因而罩幕本體也可作成不需要，而可減低生產成本。在有關於此種硬化(熟化)的用途上，為了完全地硬化密封劑11，需要一定以上的光照射，不可發生照度不定的情形。所以藉由依光電二極體26的光檢測，監控光量，因應於需要進行更換LED或段光源，或是進行反饋控制，減低硬化不良的情形成為可能，而可提昇信賴性。
以下，針對於將本發明的光照射裝置的曝光裝置的情形加以說明。
第14(a)圖至第14(c)圖是表示基板尺寸或罩幕尺寸不同的工件5的構成的俯視圖。
如同圖所示地，例如在網印用的製版曝光的領域中，藉由用途所使用的工件5的基板尺寸(版尺寸)不相同。基板尺寸是所通用的320mm×320mm者，一直到在大型物品為3300mm×3700mm者為止的寬廣者。又，在基板中，配置有使用於實際製品的配線等的圖案所描繪的網印罩幕13，惟網印罩幕13有採用一個，一直到將複數網印罩幕13排列於一枚基板上的被稱為採用多面者為止的廣泛地被實用化。最近的少量多品種的演變中，依品種採用多面的製造方法是廣泛地普及化。在採用多面的方式中，如同圖所示地，在實際所使用的基板上隔著一定間隔排列著複數網印罩幕13相鄰接的網印罩幕13彼此間。此種情形，需要曝光的領域是僅網印罩幕13部分，而在未配置有網印罩幕13的間隙部分不必照射著光。在本發明的光照射裝置中，如第1圖所示地，段別地，在導通/斷開控制部71藉由控制切換開關，曝光比照射領域還要小尺寸的基板的情形，或是曝光採用多面用的最大尺寸的基板的情形的任何情形，都僅點燈對應於所處理的基板的曝光部分(罩幕部分)的段光源2，而針對於其他作成熄燈就可使用，藉此，不會浪費地放射著光而可對應於各式各樣的工件5，可進行發光處理。如此地，在基板的曝光用途上，藉由基板尺寸或所使用的網印罩幕13的尺寸進行指定需點燈的段，藉此，可大幅度地可減輕功率損耗。又，在曝光用途上，從也可減低在複數製品間的偏差程度的觀點，光量的均勻性極重要。所以，更監控光量，視需換更換LED或段光源，或是進行反饋控制，藉此減低不良成為可能，而可提高信賴信。
1．．．光照射裝置
2．．．段光源
21．．．基板
22．．．透光性樹脂
23．．．LED
24．．．導光部
241．．．反射面
242．．．光出射面
25．．．散熱用散熱片
26．．．導光部
27．．．透光性透鏡體
271．．．出射面
28，281，282．．．積分透鏡
2821．．．光出射面
3．．．光源單元群(光源部)
4．．．平台
5．．．工件
6．．．照射領域
7．．．控制部
71．．．導通/斷開控制部
8．．．支撐板
91．．．水冷孔
10．．．電源單元
11．．．密封劑
12．．．玻璃基板
13．．．網印罩幕
第1圖是表示本發明的光照射裝置1的概略構成的圖式。
第2圖是圖示於第1圖的段光源2的立體圖。
第3(a)圖及第3(b)圖是從背面側觀看表示於第1圖的段光源2的圖及斷面圖。
第4(a)圖及第4(b)圖是表示具有與圖示於第2圖至第3圖的段光源2不同的段光源2的構成的圖式。
第5(a)圖及第5(b)圖是表示具有與圖示於第2圖至第4圖的段光源2不同的段光源2的構成的圖式。
第6(a)圖及第6(b)圖是表示具有與圖示於第2圖至第5圖的段光源2不同的段光源2的構成的圖式。
第7(a)圖及第7(b)圖是表示具有與圖示於第2圖至第6圖的段光源2不同的段光源2的構成的圖式。
第8(a)圖及第8(b)圖是表示具有與圖示於第2圖至第7圖的段光源2不同的段光源2的構成的圖式。
第9圖是表示具備七個LED23的段光源2的圖式。
第10圖是表示具備七個與第9圖的配置不同的LED23的段光源2的圖式。
第11圖是表示排列多數段光源2所配置的光源單元群3的構成的立體圖。
第12圖是表示具備複數圖示於第11圖的光源單元群3光照射裝置的構成的立體圖。
第13(a)圖至第13(c)圖是密封劑的塗佈圖案的不相同的工件(液晶面板基板)的俯視圖及斷面圖。
第14圖是表示基板尺寸或罩幕尺寸的不同的工件的構成的俯視圖。
第15(a)圖及第15(b)圖是LED排列於基板上排列所成的光照射裝置的概念圖。
1．．．光照射裝置
2．．．段光源
3．．．光源單元群(光源部)
4．．．平台
5．．．工件
6．．．照射領域
7．．．控制部
21．．．基板
22．．．透光性樹脂
23．．．LED
24．．．導光部
71．．．導通/斷開控制部
72．．．電力控制部

Claims (5)

  1. 一種光照射裝置，屬於具備配置有在同一面上放射紫外範圍的光的發光二極體(LED)複數所成的光源部，將來自該光源部的出射光與對於位於上述同一面相對位置的照射領域進行照射的光照射裝置，其特徵為：上述光源部是構成為，藉由配置於同一基板上的複數LED與混合來自該複數LED的光而導引至光出射面的1個導光部來構成段光源，將該段光源於上述基板延伸的面方向排列配置複數，上述導光部是由中空的筒體所構成，其內側具有朝垂直於上述基板的方向延伸之反射面，且具有從上述同一面一直到光出射面為止能夠藉由上述反射面將來自上述複數LED的光予以反覆反射而混合之長度而成，混合來自位於該段光源內的LED的出射光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是各段光源別地可進行導通/斷開的切換。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是各段光源別地可控制電力。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，上述段光源是具備光量檢測手段。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光照射裝置，其 中，具備藉由利用上述光量檢測手段所檢測的光量，使得該段光源成為事先所設定的光量的方式進行控制的反饋控制手段。
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