特許 6578820 紫外線照射器および紫外線照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6578820

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】紫外線照射器および紫外線照射装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/12 20060101AFI20190912BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/12 C

   G02F1/1333

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-168862(P2015-168862)

(22)【出願日】2015年8月28日

(65)【公開番号】特開2017-42742(P2017-42742A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2018年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106862

【弁理士】

【氏名又は名称】五十畑 勉男

(72)【発明者】

【氏名】塩谷 サユ

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０１０８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１２６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８１２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１３２０３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６４−０２４７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０２７６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０６０７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０９５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１９３３５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １９／１２

Ｂ０５Ｃ ９／００

Ｆ２１Ｖ ９／００

Ｇ０２Ｂ ５／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線を放射する線状光源と、
該光源からの紫外線を反射する樋状ミラーと、
前記樋状ミラーの下方において、該樋状ミラーの出射口を挟んで前記線状光源の長手方向に沿うように対向配置された一対の第１および第２の平面ミラーと、を備え、
前記第１の平面ミラーは、下端側が前記第２の平面ミラーに近づくように傾斜して設けられるとともに、該第１の平面ミラーで反射された光の少なくとも一部が、前記第２の平面ミラーの下方を通過するように配置されており、
前記第１の平面ミラーは、前記第２の平面ミラーと平行に配置された第１ミラー部と、該第１ミラー部の下端に傾斜して設けられた第２ミラー部とからなることを特徴とする紫外線照射器。

【請求項2】

前記第１の平面ミラーの第２ミラー部は、前記第１ミラー部に対して上下方向に調節可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射器。

【請求項3】

前記第１の平面ミラーの第２ミラー部は、前記第１ミラー部に対して回動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射器。

【請求項4】

前記請求項１〜３のいずれかの紫外線照射器を備えるとともに、
該紫外線照射器の下方において、被処理物を搬送する搬送機構を備え、
前記第１の平面ミラーから反射された光の少なくとも一部が、前記被処理物に対して斜め上方から照射されることを特徴とする紫外線照射装置。

【請求項5】

前記被処理物が、配線基板を有する液晶パネルと、これに接着剤により接着されるカバーガラスとからなる液晶タッチパネルであって、該液晶タッチパネルは、前記配線基板が前記搬送機構の搬送方向に関して前記第１の平面ミラーとは反対側に位置するように配置されて搬送されることを特徴とする請求項４に記載の紫外線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、紫外線を放射する線状光源を用いた紫外線照射器および紫外線照射装置に関するものであり、特に、液晶タッチパネルの貼り付けに用いられる紫外線照射器および紫外線照射装置に係わるものである。

【背景技術】

【0002】

液晶のタッチパネルを備えた機器が多数製造販売されている。液晶タッチパネルは、液晶パネルの表面にこの液晶パネルの保護のためにカバーガラスを貼り付けた構造となっていて、このカバーガラスは、液晶パネルとの間に空気が入り込まないようにして接着剤により接着される。以下、ここでは、液晶パネルとカバーガラスが貼り合わされた状態のものを、接着剤が硬化していないなど未完成な状態であってもタッチパネルと呼ぶものとする。

【0003】

このような液晶のタッチパネルの構造は、例えば、特開２０１１−１１３０４７号公報（特許文献１）に示されている。
図６、図７は、このタッチパネル２０の構造を模式的に表したものであり、図６は分解下方斜視図、図７は側断面図である。
液晶タッチパネル２０は、液晶パネル２１とこれに接着されたカバーガラス２２からなり、このカバーガラス２２は透明なガラス基板で、液晶パネル２１よりも一回り大きい。このカバーガラス２２の液晶パネル２１側の周辺部には額縁状にブラックマトリックス（ＢＭ）２３と呼ばれる黒色の塗装、または黒色の蒸着膜が形成されている。このブラックマトリックス２３は、液晶パネル２２の周辺部からの漏れ光が、タッチパネル２０から漏れ出すことがないように設けられていて、通常、液晶パネル２１の周辺部に１ｍｍ~２ｍｍ程度の範囲でかぶさる（オーバーラップする）ように形成されている。
また、液晶パネル２１の一側縁には、液晶基板を動作させるためのフィルム状の配線基板２４が設けられている。

【0004】

液晶パネル２１とカバーガラス２２の接着には紫外線硬化型の接着剤２５が使用されている。液晶パネル２１の表面全面にむらなく接着剤２５を塗布し、その上にカバーガラス２２を置く。その状態で接着剤２５に紫外線を照射すれば、接着剤が硬化し液晶パネル２１とカバーガラス２２が固定されて液晶タッチパネル２０が完成する。
この接着剤２５の硬化のためには、図７に示すように、初めにカバーガラス２２側から紫外線を照射して、ブラックマトリックス２３に囲まれた領域の接着剤を硬化する。その後、ブラックマトリックス２３の陰になって未硬化の領域を硬化するために、液晶パネル２１側から紫外線を照射して、この領域の接着剤を硬化することが行われている。

【0005】

このような接着剤の硬化を行うための装置として、図８，図９に示すような紫外線照射装置が一般に用いられている。
紫外線照射装置３０は、紫外線照射器３１とタッチパネル搬送機構（搬送コンベア）３２とからなる。
紫外線照射器３１は、紫外線照射部３３と平面ミラー３６、３７とを備える。紫外線照射部３３は、紫外線を放射する棒状の紫外線ランプ３４と、この棒状紫外線ランプ３４からの光を反射する樋状のミラー３５とを備える。この紫外線ランプ３４としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが使用される。
また、樋状ミラー３５は前記棒状の紫外線ランプ３４の長手方向に沿って延びた樋状となっている。

【0006】

前記樋状ミラー３５の下方には、その出射口を挟んで前記棒状の紫外線ランプ３４の長手方向に沿うように一対の第１平面ミラー３６および第２の平面ミラー３７が対向して平行配置されていて、紫外線照射部３３から出射する紫外線の広がりを抑え、紫外線照射領域Ｌを整形するはたらきをする。
この紫外線照射器３１の下方には、タッチパネル搬送機構（搬送コンベア）３２が配置されていて、タッチパネル２０を搬送する。

【0007】

次いで、接着剤の硬化工程について説明する。
第一工程；図８（Ａ）に示すように、先ず、タッチパネル２０のカバーガラス２２側を上方の紫外線照射器３１側に向けてタッチパネル２０が搬送コンベア３２上に載置され、紫外線照射器３１の下方を搬送通過され、紫外線が照射される。
これにより、図８（Ｂ）に示すように、接着剤２５は、ブラックマトリックス２３に囲まれた領域Ａで硬化される。
第二工程；図９（Ａ）に示すように、第一工程を経たタッチパネル２０は、反転されて液晶パネル２１側が上方の紫外線照射器３１側に向けて載置される。そして、タッチパネル２０が搬送コンベア３２により搬送されて、液晶パネル２１側から紫外線が照射される。

【0008】

ここで、液晶パネル２１は非透光性であって、紫外線がここを透過して接着剤２５に照射されることはないが、紫外線照射器３１からの紫外線は、一対の平面ミラー３６，３７によって反射されることもあって、若干の斜め成分を持って液晶タッチパネル２０に照射されることになり、図９（Ｂ）に示すように、接着剤２５の外側面に入射する。
これにより、第一照射工程において、ブラックマトリックス２３の陰になり未硬化であった接着剤２５の領域（Ｂ）の外側面の一部が硬化されることにはなるが、一対の平面ミラー３６，３７は、紫外線照射器３１から出射する紫外線の広がりを抑え、矩形の紫外線照射領域を整形するために、平行配置されているので、紫外線の斜め成分を積極的に生成するものではなく、このため前述した斜め成分が不十分であって、その硬化深さは十分なものとはいえない。

【0009】

また、図６で示されるように、液晶パネル２１にはその一辺にフィルム状の配線基板２４が設けられており、この配線基板２４はフィルム状の薄いもので柔軟なものであるが、紫外線は透過しない。
従って、前記第二工程においても、図１０（Ａ）に示すように、第一工程でブラックマトリックス２３の陰になって未硬化の領域（Ｂ）のうち配線基板２４のない三辺については、接着剤２５の外側面は不十分ながらも若干の領域が硬化されるが、この配線基板２４がある領域Ｃについては紫外線が全く照射されず、未硬化領域（Ｃ）として残存する。
このように未硬化部分が残ると、全体としての硬化不良、更には外観不良などの原因となることから、液晶パネル２１とカバーガラス２２の間の接着剤２５はすべての領域で硬化させておくことが必要となる。

【0010】

そこで、タッチパネルメーカーにおいては、図８，９に示す紫外線照射装置３０での第一工程と第二工程の処理の後に、図１０（Ｂ）に示すように、スポット的に紫外線を照射する機器４０を用いて、特に、配線基板２４のある辺の未硬化部分Ｃを硬化させるための第三工程作業が行われていた。
即ち、フィルム状の配線基板２４を上方に持ち上げ、スポット的な紫外線照射器４０を用いて、タッチパネル２０の側方から紫外線を照射して、カバーガラス２２のブラックマトリックス２３と、液晶パネル２１の配線基板２４の間にあたる接着剤２５の未硬化領域Ｃを硬化させようというものである。
なお、スポット的な紫外線照射器４０を用いた上記第三工程は、図９（Ｂ）に示す、液晶パネル２１側からの紫外線照射の第二工程で、配線基板２４のない他の三辺における接着剤２５の外側面の硬化が不十分である場合、この三辺についても行われることがある。

【0011】

このように、液晶パネル２１とカバーガラス２２の接着には、（１）カバーガラス側からの紫外線照射、（２）液晶パネル側からの紫外線照射、（３）（配線基板をめくりあげての）側面からの照射、という三つの工程を行うことになる。
タッチパネルメーカーにおいては、この三度にわたる紫外線照射の工程を減らしたい、特に作業者の手作業となる三番目の工程をなくすことができないかという強い要望があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１１−１１３０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、紫外線を放射する線状光源と、該光源からの紫外線を反射する樋状ミラーと、前記樋状ミラーの下方において、該樋状ミラーの出射口を挟んで前記線状光源の長手方向に沿うように対向配置された一対の第１および第２の平面ミラーとを有する紫外線照射器において、該紫外線照射器を用いて液晶タッチパネルの液晶パネルとカバーガラスを接着する工程で、カバーガラス側からの紫外線照射と、液晶パネル側からの紫外線照射の、二回の紫外線照射の工程のみで、カバーガラスに形成されたブラックマトリックスと、液晶パネルの配線基板の間にあたる部分を含めて全体の接着剤を硬化させることができる構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

このような技術課題に対して発明者は鋭意検討の結果、タッチパネルに対して、斜め上方から入射する紫外線の成分を多くすれば、ブラックマトリックスと配線基板との間に紫外線が入射し、この部分の接着剤を硬化させることができることを見出した。
上記課題を解決するために、この発明に係る紫外線照射器では、前記第１の平面ミラーは、下端側が前記第２の平面ミラーに近づくように傾斜して設けられるとともに、該第１の平面ミラーで反射した光の少なくとも一部が、前記第２の平面ミラーの下方を通過するように配置されていることを特徴とする。
また、前記第１の平面ミラーは、回動可能に支持されていて、傾斜角が調節自在であることを特徴とする。
また、前記第１の平面ミラーは、前記第２の平面ミラーと平行に配置された第１ミラー部と、該第１ミラー部の下端に傾斜して設けられた第２ミラー部とからなることを特徴とする。
また、前記第１の平面ミラーの第２ミラー部は、前記第１ミラー部に対して上下方向に調節可能に取り付けられていることを特徴とする。
また、前記紫外線照射器を備えるとともに、該紫外線照射器の下方において、被処理物を搬送する搬送機構を備え、前記第１の平面ミラーから反射された光の少なくとも一部が、前記被処理物に対して斜め上方から照射されることを特徴とする。
また、前記被処理物が、配線基板を有する液晶パネルと、これに接着剤により接着されるカバーガラスとからなる液晶タッチパネルであって、該液晶タッチパネルは、前記配線基板が前記搬送機構の搬送方向に関して前記第１の平面ミラーとは反対側に位置するように配置されて搬送されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

この発明の紫外線照射器および紫外線照射装置によれば、被処理物である液晶タッチパネルの液晶パネルとカバーガラスとを接着する接着剤の硬化作業において、タッチパネル上方から十分な斜め成分を有する紫外線を照射するので、カバーガラスのブラックマトリックスの陰になる領域や、液晶パネルの配線基板の陰になる領域をこの斜め成分の紫外線によって硬化させることができ、カバーガラス側からの紫外線照射と、液晶パネル側からの紫外線照射の、二回の紫外線照射の工程のみで全ての接着剤を硬化させることができ、手作業による側方からの紫外線照射という煩雑で面倒な作業を省略できるという効果を奏するものである。
また、第１の平面ミラーの傾斜角を調整できるので、被処理物に対応した適切な斜め照射ができる。
また、第１の平面ミラーの傾斜した第２ミラー部を上下方向で調節可能としたので、該第２ミラー部で反射された紫外線が適切に第１の平面ミラーの下方を通過させることを可能にできる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の紫外線照射器および紫外線照射装置の概略図。

【図2】本発明の紫外線照射器の他の実施例の概略図。

【図3】本発明の紫外線照射器の更に他の実施例の概略図。

【図4】液晶タッチパネルの紫外線照射による硬化作用の説明断面図。

【図5】本発明におけるミラー角度と硬化範囲を表す評価表。

【図6】液晶タッチパネルの分解した下方からの斜視図。

【図7】液晶タッチパネルの断面図。

【図8】従来の紫外線照射装置による紫外線照射の第１工程の説明図（Ａ）と、処理後の液晶タッチパネルの断面図（Ｂ）。

【図9】従来の紫外線照射装置による紫外線照射の第２工程の説明図（Ａ）と、処理後の液晶タッチパネルの断面図（Ｂ）。

【図10】従来技術による紫外線処理の問題点を説明する部分断面図（Ａ）と、第三照射工程の説明図（Ｂ）。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の紫外線照射器および紫外線照射装置の概略図である。
紫外線照射器１は、紫外線照射部２と一対の第１および第２の平面ミラー６、７とを備える。紫外線照射部２は、紫外線を放射する線状の紫外線光源３と、この線状紫外線光源３からの光を反射する樋状のミラー４とを備える。この紫外線光源３としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどの棒状の紫外線ランプや、ＬＥＤを線状に配列したＬＥＤ光源などが使用される。
また、樋状ミラー４は前記線状の紫外線光源３の長手方向に沿って延びた樋状となっている。
そして、一対の第１の平面ミラー６と第２の平面ミラー７は、前記樋状ミラー４の下方において、前記樋状ミラー４の出射口を挟んで前記線状光源３の長手方向に沿うように対向配置されている。

【0018】

そして、第１の平面ミラー６は、その上端において回動自在に枢着支持されて傾斜角を調節自在であり、その下端側が前記第２の平面ミラー７に近づくように傾斜して設けられるとともに、該第１の平面ミラー６で反射された光の少なくとも一部が、前記第２の平面ミラー７の下方を通過するように配置されている。
前記紫外線照射器１の下方には、搬送コンベア９が配設されていて、該搬送コンベア９上に被処理物である液晶タッチパネル２０が載置される。
この紫外線照射器１と搬送機構（搬送コンベア）９とで紫外線照射装置１０が構成される。

【0019】

ここで、傾斜した前記第１の平面ミラー６は、搬送方向に対していずれの側にあってもよいが、搬送コンベア９に載置される液晶タッチパネル２０は、配線基板２４のある側面が、搬送方向に対して、第１の平面ミラー６とは反対側、即ち、第２の平面ミラー７側に位置するように載置される。
図１では、第１の平面ミラー６が搬送方向の下流側に位置し、液晶タッチパネル２０は、配線基板２４がある側面が上流側になるように搬送コンベア９上に載置された例が示されている。

【0020】

図２には他の実施例が示されており、前記第１の平面ミラー６が、第１ミラー部６ａと第２ミラー部６ｂとからなる。この第１ミラー部６ａは、第２の平面ミラー７と平行に設けられるとともに、第２ミラー部６ｂは、前記第１ミラー部６ａの下端に回動自在に設けられて傾斜角を調節自在であり、その下端側が前記第２の平面ミラー７に近づくように傾斜して設けられている。

【0021】

図３には、図２の実施例の変形例としての他の実施例が示されており、第１の平面ミラー６の第２ミラー部６ｂが、第１ミラー部６ａに対して上下方向の位置が調節可能に支持されている。
つまり、第２ミラー部６ｂの支持具６ｃが第１ミラー部６ａに摺動自在に支持され、ネジ８等により上下方向の位置を調節可能にして固定される。第２ミラー部６ｂは、この支持具６ｃに対して回動可能に枢着されていて、その傾斜角を調節自在とされている。
なお、図２、図３の実施例においても、第１の平面ミラー６の第２ミラー部６ｂで反射された光の少なくとも一部が、前記第２の平面ミラー７の下方を通過するように配置され、搬送コンベア９上の液晶タッチパネル２０に斜め上方から照射されることは、図１に示す実施例と同様である。

【0022】

図４にこの発明による、液晶タッチパネル２０に対する紫外線照射による接着剤硬化の模様が示されている。
図４（Ａ）に示すように、先ず、液晶タッチパネル２０は、そのカバーガラス２２側から紫外線照射される。このとき、垂直光成分によりブラックマトリックス２３によって囲まれた、いわゆる、画面となる領域Ａの接着剤２５が硬化される。そして、配線基板２４を有する側面においては、第１の平面ミラー６（の第２ミラー６ｂ）によって反射された紫外線の斜め光成分がカバーガラス２２のブラックマトリックス２３の下方に潜り込むように照射されて、当該ブラックマトリックス２３の陰になっている所定の領域Ｘまで硬化される。
次いで、図４（Ｂ）に示すように、液晶タッチパネル２０を反転して液晶パネル２１側から紫外線照射すると、上記斜め光成分が、液晶タッチパネル２０の外側面から照射され、接着剤２５の外側面から入り込んで、接着剤２５は所定の領域Ｙまで硬化される。

【0023】

上記カバーガラス２２側からの紫外線照射時に、従来技術での平行配置された一対の平面ミラーによって反射された斜め光成分よりも、大幅に大きな傾斜角の斜め光成分が照射されるので、配線基板２４を有する側面でもブラックマトリックス２３の下方に入り込む領域が大きくなり、これによる硬化領域Ｘの幅が大きくなる。
また、液晶パネル２１側からの紫外線照射には、配線基板２４を有しない側面でも、液晶タッチパネル２０の外側面からの入射角度が大きいので、液晶パネル２１の下方に入り込む領域が大きくなり、この側面においても接着剤の硬化領域Ｙの幅が大きくなる。

【0024】

本発明における第１の平面ミラー６（あるいは、第１ミラー部６ａ）の傾斜角度を変えて配線基板２４を有する側面での硬化範囲Ｘを調べた結果が図５の表１に示されている。
ここで、ミラー角度θは第１の平面ミラー６（第２ミラー部６ｂ）と垂直線のなす角度であり、硬化範囲Ａは配線基板２４を有する側面でのブラックマトリックス２３の内側面からの接着剤２５の硬化距離である。
一般にカバーガラス２３が液晶パネル２１の周辺部に被さる距離（幅）は１〜２ｍｍ程度であり、硬化範囲Ａの評価として、１ｍｍ以上を目標とした。
表１で分かるように、ミラー角度θを２０°〜４０°にした時に硬化範囲Ａが１ｍｍを越えている。

【0025】

以上説明したように、本発明に係る紫外線照射器および紫外線照射装置によれば、線状光源を囲む樋状ミラーの下方に設けられた一対の平面ミラーの内、一方の第１の平面ミラーが他方の第２の平面ミラーに近づくように傾斜して設けられるとともに、前記第１の平面ミラーで反射された光の少なくとも一部が、前記第２の平面ミラーの下方を通過するように配置されているので、該第１の平面ミラーからの反射光が大きな斜め光成分を有し、カバーガラス側からの照射時に、ブラックマトリックスの下方に潜り込むように入射され、ブラックマトリックス下方の接着剤に深く侵入して硬化させることができる。
また、液晶パネル側からの照射時においても、液晶タッチパネルの外側面から大きな斜め成分の光が照射されるので、ブラックマトリックスの下方で未硬化となっている領域にも深く侵入して、硬化領域を大きくすることができる。
こうすることで、特に、配線基板のある側面において従来必要とされてきたスポット的な紫外線照射という煩雑な工程を省略して、カバーガラス側からの照射と液晶パネル側からの照射という二工程の照射によって、十分な硬化領域を得ることができるという効果を奏するものである。

【符号の説明】

【0026】

１ 紫外線照射器
２ 紫外線照射部
３ 線状光源
４ 樋状ミラー
６ 第１の平面ミラー
６ａ 第１ミラー部
６ｂ 第２ミラー部
６ｃ 支持具
７ 第２の平面ミラー
９ 搬送機構（コンベア）
１０ 紫外線照射装置
２０ 液晶タッチパネル
２１ 液晶パネル
２２ カバーガラス
２３ ブラックマトリックス
２４ 配線基板
２５ 接着剤
Ａ 硬化領域
Ｂ，Ｃ 未硬化領域
Ｘ 配線基板がある側面での硬化領域
Ｙ 配線基板がない側面での硬化領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】