光照射装置
【課題】 被処理対象物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のできる光照射装置を提供すること。
【解決手段】 この光照射装置は、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。
【解決手段】 この光照射装置は、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル７０は、図８に示すように、２枚のガラス板の間に液晶を封入した構造とされており、例えば、一面に、多数のアクティブ素子（例えば薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）７２および液晶駆動用電極（透明電極：ＩＴＯ）７３が形成され、さらにその上に配向膜７４が形成された第１のガラス板７１と、一面に、カラーフィルター７６、透明電極７７および配向膜７８が形成された第２のガラス板７５とがスペーサ部材７９を介して一面同士が互いに対向するよう配置され、第１のガラス板７１および第２のガラス板７５の間に液晶層８０が形成されて、構成されている。
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。
【０００３】
このような紫外線を利用した液晶パネル材の反応処理（ＰＳＶＡ）においては、液晶における光反応性物質に対して、紫外線を高照度で照射することが必要とされる一方で、液晶における光反応性物質が高い温度に晒されることのないことが求められている。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７７４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、このような紫外線照射装置においては、例えば全長が２５００ｍｍ以上であるような長尺なエキシマランプが、その点灯時において例えば冷却風により冷却されながら、用いられる。
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。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、被処理対象物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のできる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光照射装置は、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。
【０００８】
本発明の光照射装置においては、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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光照射装置によれば、ランプを両端部が筐体に保持された外套管に対して直接的に支持させるサポータが、ランプの４つの稜に係る角部と接してランプを挟持して保持した状態において、外套管の内面に外套管当接部を構成する弾性部材により圧接されて外套管に保持される構成とされていることにより、外套管の内部に流通される冷却風によりランプ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、ランプが振動により破損することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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である。
【図２】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。
【図３】図１に示す紫外線照射装置の光源ユニットにおける光源エレメントの配置例を概略的に示す説明図である。
【図４】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。
【図５】サポータの一例における構成の概略を示す斜視図である。
【図６】図５に示すサポータの、支持されるエキシマランプの光放射方向反対側から見たときの平面図である。
【図７】エキシマランプの外套管に対する支持構造を示す断面図である。
【図８】液晶パネルの構造の概略を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
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。
【００１２】
光源部１０は、下方に開口する光照射用開口１１Ｃを有する全体が箱型形状の光源部ハウジング部材１１を備えている。
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。
【００１３】
光源ユニット２０は、図３に示すように、各々、波長３００〜４００ｎｍに発光ピークを有する光を放射する長尺なエキシマランプ２５およびこのエキシマランプ２５が内部に挿通された状態でエキシマランプ２５に沿って伸びるよう設けられた例えば円筒状の長尺な外套管２４により構成された光源エレメント２１の複数のものが、例えば、各々のエキシマランプ２５の軸中心が同一平面内に位置されると共に互いに平行に伸びる状態で、等間隔毎に並列に配置されて構成されている。
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。
【００１４】
光源ユニット２０を構成するエキシマランプ２５は、例えば、液晶パネル材における液晶に含まれる光反応性物質（モノマー）を重合するのに適した波長である３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を放射するものである。
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。
【００１５】
反射材層３０は、例えば、シリカとアルミナの混合物により構成されている。
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。
【００１６】
外套管２４は、例えば３００〜４００ｎｍの波長域の光を透過する透光性を有する材料、例えば石英ガラスよりなる円筒状のものであって、エキシマランプ２５とほぼ同じ長さを有する。
【００１７】
冷却部４０は、例えば、光源部ハウジング部材１１の上部における、箱型形状の冷却部ハウジング部材４１を備えており、この冷却部ハウジング部材４１の内部には、例えば軸流ファンなどの冷却ファン４２と、当該冷却ファン４２の上流側において、例えば水冷ラジエータなどの放熱用の熱交換器４３とが配置されている。
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。
【００１８】
ライトガイド部５０は、被処理対象物Ｗに対する紫外線照射量を十分に確保しながら、光源ユニット２０と被処理対象物Ｗとの間に十分な大きさの離間距離を確保するためのいわばスペーサとしての機能も有しており、光源部ハウジング部材１１における光照射用開口１１Ｃに対応した大きさを有し、内周面が反射面により形成された、例えば処理空間を区画する矩形枠状のライトガイド部材５１が光源部１０の下面から下方に伸びるように取り付けられて構成されている。
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。
【００１９】
而して、上記の紫外線照射装置の光源ユニット２０を構成する光源エレメント２１においては、例えば、外套管２４の内部におけるエキシマランプ２５の長手方向における局所的な位置例えば中央位置に、エキシマランプ２５を外套管２４に対して直接的に支持させるサポータ６０が設けられている。ここに、サポータ６０は、エキシマランプ２５の両端の各々より長手方向に例えば７００ｍｍ以上離間した中央部領域内において配置されていればよく、サポータ６０の数も一つに限定されない。
【００２０】
サポータ６０は、例えば、図５および図６に示すように、２つのアーム部材６２，６３が螺子（図示せず）により連結されてなる、エキシマランプ２５を２つのアーム部材６２，６３により挟持して保持するサポータ本体６１を備えている。
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。
【００２１】
このサポータ６０においては、一方のアーム部材６２および他方のアーム部材６３の各々の先端部６２Ｃ，６３Ｃの外面、および、他方のアーム部材６３の連結部６３Ｄの上面の３ケ所に、外套管２４の内面に弾性的に当接する外套管当接部６５が形成されている。 外套管当接部６５は、サポータ本体６１における３ケ所以上の位置に形成されていることが好ましく、これにより、長手方向に垂直な断面における全方向において外套管２４によって保持された構成とすることができる。
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。
【００２２】
サポータ本体６１および緩衝部材６８を構成する材料としては、例えば耐熱性，耐ＵＶ性および電気絶縁性に優れた絶縁性材料が用いられ、このような絶縁性材料としては、例えばＰＴＦＥなどのフッ素樹脂材料を例示することができる。
【００２３】
サポータ６０は、図７に示すように、サポータ本体６１の内面における４ケ所のランプ当接部６４がそれぞれエキシマランプ２５におけるバルブ２６の４ケ所の角部２６Ｃと接してバルブ２６の一部を受容するようエキシマランプ２５を挟持して保持した状態において、３ケ所の外套管当接部６５の各々が外套管２４の内面に板バネ６６のバネ弾性により圧接され、これにより、例えば長手方向に垂直な断面における全方向において外套管２４によって保持されている。
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。
【００２４】
サポータ６０は、エキシマランプ２５における反射材層３０の開口部３０Ａに対向する領域に、当該開口部３０Ａ（光出射部３８）を介して放射されるエキシマランプ２５からの放射光を通過させる空間部が形成された状態、具体的には、エキシマランプ２５の長手方向に垂直な断面において、一方のアーム部材６２の先端部６２Ｃに形成されたランプ当接部６４の対接面の先端縁および他方のアーム部材６３の先端部６３Ｃに形成されたランプ当接部６４の対接面の先端縁が反射材層３０の開口部３０Ａに対応する領域外に位置されるよう離間されて光の通路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。
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。
【００２５】
上記の紫外線照射装置の一構成例を示すと、エキシマランプ２５の全長が２８００ｍｍ、縦横の寸法が４３ｍｍ×１５ｍｍ、ランプ出力が２ｋＷであり、外套管２４の全長が２５００ｍｍ、内径が７６ｍｍ、肉厚が２．５ｍｍであり、サポータ６０の長手方向の寸法（図６における上下方向の寸法）が８０ｍｍ、幅方向の最大寸法（図６における左右方向の寸法）が７５ｍｍである。
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。
【００２６】
上記の紫外線照射装置の動作について説明する。
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。
【００２７】
而して、上記構成の紫外線照射装置によれば、基本的には、複数の光源エレメント２１が、各々のエキシマランプ２５の軸中心が同一の水平面内に位置されると共に互いに平行に伸びる状態で、並列に配置されて光源ユニット２０が構成されていることにより、例えば３００〜４００ｎｍの波長域の紫外線を、被処理対象物Ｗに対して均一な照度分布で、照射することができることに加え、各々の光源エレメント２１においては、外套管２４がその内部にエキシマランプ２５が挿通された状態で設けられていることにより、外套管２４による冷却風導風機能（整風作用）によって、エキシマランプ２５のバルブ２６を直接的に冷却することができるので、複数のエキシマランプ２５がランプ毎に均一に冷却されてエキシマランプ２５自体による被処理対象物Ｗに対する放射熱のバラツキを小さく抑制することができると共に熱線が被処理対象物Ｗに対して照射されることを抑制することができ、しかも、外套管２４それ自体も冷却風により冷却されるので被処理対象物Ｗに対する放射熱を抑制することができ、従って、被処理対象物Ｗの温度上昇を少なくすることができると共に被処理対象物Ｗの面内における高い温度均一性を得ることができる。
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。
【００２８】
さらにまた、上記構成の紫外線照射装置によれば、次のような効果が得られる。すなわち、内周面が反射面により形成された空間よりなるライドガイド部５０を具備していることにより、被処理対象物Ｗに対する紫外線照射量は十分に確保しながら、光源ユニット２０と被処理対象物Ｗとの間の離間距離を大きくすることができるので、光源ユニット２０の放射熱による影響を一層確実に抑制することができ、被処理対象物Ｗの温度上昇を少なくすることができると共に被処理対象物Ｗの面内における高い温度均一性を得ることができる。
【００２９】
さらにまた、エキシマランプ２５が用いられ、このエキシマランプ２５の放電空間Ｓにおいて生ずる所定の波長域の紫外線（真空紫外線）がバルブ２６の内表面に設けられた蛍光体層３２の作用によって３００〜４００ｎｍの紫外線として放射される構成とされていることにより、余分な光成分が被処理対象物Ｗに放射されることがないので、被処理対象物Ｗの温度上昇を確実に少なくすることができる。
【００３０】
さらにまた、放熱用の熱交換器４３を具備した構成とされていることにより、閉鎖された（密閉系の）循環冷却風流通経路を形成することができ、紫外線照射装置を例えばクリーンルーム内で使用する場合であっても、装置の外部より冷却風を取り入れること、および、装置外部に冷却風を排気する必要がなくなるので、ダクトなどを接続する必要がなく、冷却機構をコンパクトに構成することができる。
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。
【００３１】
以上のように、本発明に係る紫外線照射装置は、被処理対象物の光照射面における照度の面内均一性および温度の面内均一性の高い光照射処理を行うことができるので、例えば、液晶パネルの製造工程における液晶パネル材の反応処理（プレチルト角発現処理）において用いられる紫外線照射装置として好適なものとなる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
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。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 光源部
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル７０は、図８に示すように、２枚のガラス板の間に液晶を封入した構造とされており、例えば、一面に、多数のアクティブ素子（例えば薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）７２および液晶駆動用電極（透明電極：ＩＴＯ）７３が形成され、さらにその上に配向膜７４が形成された第１のガラス板７１と、一面に、カラーフィルター７６、透明電極７７および配向膜７８が形成された第２のガラス板７５とがスペーサ部材７９を介して一面同士が互いに対向するよう配置され、第１のガラス板７１および第２のガラス板７５の間に液晶層８０が形成されて、構成されている。
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。
【０００３】
このような紫外線を利用した液晶パネル材の反応処理（ＰＳＶＡ）においては、液晶における光反応性物質に対して、紫外線を高照度で照射することが必要とされる一方で、液晶における光反応性物質が高い温度に晒されることのないことが求められている。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７７４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、このような紫外線照射装置においては、例えば全長が２５００ｍｍ以上であるような長尺なエキシマランプが、その点灯時において例えば冷却風により冷却されながら、用いられる。
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。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、被処理対象物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のできる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光照射装置は、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。
【０００８】
本発明の光照射装置においては、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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光照射装置によれば、ランプを両端部が筐体に保持された外套管に対して直接的に支持させるサポータが、ランプの４つの稜に係る角部と接してランプを挟持して保持した状態において、外套管の内面に外套管当接部を構成する弾性部材により圧接されて外套管に保持される構成とされていることにより、外套管の内部に流通される冷却風によりランプ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、ランプが振動により破損することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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である。
【図２】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。
【図３】図１に示す紫外線照射装置の光源ユニットにおける光源エレメントの配置例を概略的に示す説明図である。
【図４】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。
【図５】サポータの一例における構成の概略を示す斜視図である。
【図６】図５に示すサポータの、支持されるエキシマランプの光放射方向反対側から見たときの平面図である。
【図７】エキシマランプの外套管に対する支持構造を示す断面図である。
【図８】液晶パネルの構造の概略を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
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。
【００１２】
光源部１０は、下方に開口する光照射用開口１１Ｃを有する全体が箱型形状の光源部ハウジング部材１１を備えている。
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。
【００１３】
光源ユニット２０は、図３に示すように、各々、波長３００〜４００ｎｍに発光ピークを有する光を放射する長尺なエキシマランプ２５およびこのエキシマランプ２５が内部に挿通された状態でエキシマランプ２５に沿って伸びるよう設けられた例えば円筒状の長尺な外套管２４により構成された光源エレメント２１の複数のものが、例えば、各々のエキシマランプ２５の軸中心が同一平面内に位置されると共に互いに平行に伸びる状態で、等間隔毎に並列に配置されて構成されている。
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。
【００１４】
光源ユニット２０を構成するエキシマランプ２５は、例えば、液晶パネル材における液晶に含まれる光反応性物質（モノマー）を重合するのに適した波長である３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を放射するものである。
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。
【００１５】
反射材層３０は、例えば、シリカとアルミナの混合物により構成されている。
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。
【００１６】
外套管２４は、例えば３００〜４００ｎｍの波長域の光を透過する透光性を有する材料、例えば石英ガラスよりなる円筒状のものであって、エキシマランプ２５とほぼ同じ長さを有する。
【００１７】
冷却部４０は、例えば、光源部ハウジング部材１１の上部における、箱型形状の冷却部ハウジング部材４１を備えており、この冷却部ハウジング部材４１の内部には、例えば軸流ファンなどの冷却ファン４２と、当該冷却ファン４２の上流側において、例えば水冷ラジエータなどの放熱用の熱交換器４３とが配置されている。
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。
【００１８】
ライトガイド部５０は、被処理対象物Ｗに対する紫外線照射量を十分に確保しながら、光源ユニット２０と被処理対象物Ｗとの間に十分な大きさの離間距離を確保するためのいわばスペーサとしての機能も有しており、光源部ハウジング部材１１における光照射用開口１１Ｃに対応した大きさを有し、内周面が反射面により形成された、例えば処理空間を区画する矩形枠状のライトガイド部材５１が光源部１０の下面から下方に伸びるように取り付けられて構成されている。
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。
【００１９】
而して、上記の紫外線照射装置の光源ユニット２０を構成する光源エレメント２１においては、例えば、外套管２４の内部におけるエキシマランプ２５の長手方向における局所的な位置例えば中央位置に、エキシマランプ２５を外套管２４に対して直接的に支持させるサポータ６０が設けられている。ここに、サポータ６０は、エキシマランプ２５の両端の各々より長手方向に例えば７００ｍｍ以上離間した中央部領域内において配置されていればよく、サポータ６０の数も一つに限定されない。
【００２０】
サポータ６０は、例えば、図５および図６に示すように、２つのアーム部材６２，６３が螺子（図示せず）により連結されてなる、エキシマランプ２５を２つのアーム部材６２，６３により挟持して保持するサポータ本体６１を備えている。
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。
【００２１】
このサポータ６０においては、一方のアーム部材６２および他方のアーム部材６３の各々の先端部６２Ｃ，６３Ｃの外面、および、他方のアーム部材６３の連結部６３Ｄの上面の３ケ所に、外套管２４の内面に弾性的に当接する外套管当接部６５が形成されている。 外套管当接部６５は、サポータ本体６１における３ケ所以上の位置に形成されていることが好ましく、これにより、長手方向に垂直な断面における全方向において外套管２４によって保持された構成とすることができる。
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。
【００２２】
サポータ本体６１および緩衝部材６８を構成する材料としては、例えば耐熱性，耐ＵＶ性および電気絶縁性に優れた絶縁性材料が用いられ、このような絶縁性材料としては、例えばＰＴＦＥなどのフッ素樹脂材料を例示することができる。
【００２３】
サポータ６０は、図７に示すように、サポータ本体６１の内面における４ケ所のランプ当接部６４がそれぞれエキシマランプ２５におけるバルブ２６の４ケ所の角部２６Ｃと接してバルブ２６の一部を受容するようエキシマランプ２５を挟持して保持した状態において、３ケ所の外套管当接部６５の各々が外套管２４の内面に板バネ６６のバネ弾性により圧接され、これにより、例えば長手方向に垂直な断面における全方向において外套管２４によって保持されている。
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。
【００２４】
サポータ６０は、エキシマランプ２５における反射材層３０の開口部３０Ａに対向する領域に、当該開口部３０Ａ（光出射部３８）を介して放射されるエキシマランプ２５からの放射光を通過させる空間部が形成された状態、具体的には、エキシマランプ２５の長手方向に垂直な断面において、一方のアーム部材６２の先端部６２Ｃに形成されたランプ当接部６４の対接面の先端縁および他方のアーム部材６３の先端部６３Ｃに形成されたランプ当接部６４の対接面の先端縁が反射材層３０の開口部３０Ａに対応する領域外に位置されるよう離間されて光の通路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。
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。
【００２５】
上記の紫外線照射装置の一構成例を示すと、エキシマランプ２５の全長が２８００ｍｍ、縦横の寸法が４３ｍｍ×１５ｍｍ、ランプ出力が２ｋＷであり、外套管２４の全長が２５００ｍｍ、内径が７６ｍｍ、肉厚が２．５ｍｍであり、サポータ６０の長手方向の寸法（図６における上下方向の寸法）が８０ｍｍ、幅方向の最大寸法（図６における左右方向の寸法）が７５ｍｍである。
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。
【００２６】
上記の紫外線照射装置の動作について説明する。
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。
【００２７】
而して、上記構成の紫外線照射装置によれば、基本的には、複数の光源エレメント２１が、各々のエキシマランプ２５の軸中心が同一の水平面内に位置されると共に互いに平行に伸びる状態で、並列に配置されて光源ユニット２０が構成されていることにより、例えば３００〜４００ｎｍの波長域の紫外線を、被処理対象物Ｗに対して均一な照度分布で、照射することができることに加え、各々の光源エレメント２１においては、外套管２４がその内部にエキシマランプ２５が挿通された状態で設けられていることにより、外套管２４による冷却風導風機能（整風作用）によって、エキシマランプ２５のバルブ２６を直接的に冷却することができるので、複数のエキシマランプ２５がランプ毎に均一に冷却されてエキシマランプ２５自体による被処理対象物Ｗに対する放射熱のバラツキを小さく抑制することができると共に熱線が被処理対象物Ｗに対して照射されることを抑制することができ、しかも、外套管２４それ自体も冷却風により冷却されるので被処理対象物Ｗに対する放射熱を抑制することができ、従って、被処理対象物Ｗの温度上昇を少なくすることができると共に被処理対象物Ｗの面内における高い温度均一性を得ることができる。
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。
【００２８】
さらにまた、上記構成の紫外線照射装置によれば、次のような効果が得られる。すなわち、内周面が反射面により形成された空間よりなるライドガイド部５０を具備していることにより、被処理対象物Ｗに対する紫外線照射量は十分に確保しながら、光源ユニット２０と被処理対象物Ｗとの間の離間距離を大きくすることができるので、光源ユニット２０の放射熱による影響を一層確実に抑制することができ、被処理対象物Ｗの温度上昇を少なくすることができると共に被処理対象物Ｗの面内における高い温度均一性を得ることができる。
【００２９】
さらにまた、エキシマランプ２５が用いられ、このエキシマランプ２５の放電空間Ｓにおいて生ずる所定の波長域の紫外線（真空紫外線）がバルブ２６の内表面に設けられた蛍光体層３２の作用によって３００〜４００ｎｍの紫外線として放射される構成とされていることにより、余分な光成分が被処理対象物Ｗに放射されることがないので、被処理対象物Ｗの温度上昇を確実に少なくすることができる。
【００３０】
さらにまた、放熱用の熱交換器４３を具備した構成とされていることにより、閉鎖された（密閉系の）循環冷却風流通経路を形成することができ、紫外線照射装置を例えばクリーンルーム内で使用する場合であっても、装置の外部より冷却風を取り入れること、および、装置外部に冷却風を排気する必要がなくなるので、ダクトなどを接続する必要がなく、冷却機構をコンパクトに構成することができる。
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。
【００３１】
以上のように、本発明に係る紫外線照射装置は、被処理対象物の光照射面における照度の面内均一性および温度の面内均一性の高い光照射処理を行うことができるので、例えば、液晶パネルの製造工程における液晶パネル材の反応処理（プレチルト角発現処理）において用いられる紫外線照射装置として好適なものとなる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
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。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 光源部
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５３３２５（Ｐ２０１２−５３３２５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６５０６（Ｐ２０１０−１９６５０６）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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