CN102033362A

CN102033362A - 光照射装置

Info

Publication number: CN102033362A
Application number: CN2010102849293A
Authority: CN
Inventors: 羽田博成; 盐谷纱由; 矢野一晃
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-04-27
Also published as: TWI490434B; KR20110036665A; JP5493664B2; TW201113477A; JP2011076033A

Abstract

提供一种PSA方式的显示器面板的贴合装置所使用的光照射装置，例如不会使液晶材料所含有的光聚合性成分进行聚合反应，并能以较高的光利用效率对密封剂层照射光而使其硬化。本发明的光照射装置，用于在将含有光聚合性成分的光聚合性材料层、及由包围该光聚合性材料层、且灵敏度波长范围位于比前述光聚合性成分的灵敏度波长范围长的波长侧的光硬化型密封剂所构成的密封剂层，形成于2片透光性基板之间的状态下，对该密封剂层照射光，从而贴合2片透光性基板的显示器面板的贴合装置，其中，具有：LED元件、及将在比该LED元件的发光峰值波长短的波长侧、且比该LED元件的光谱的最短波长长的波长侧具有截止波长的短波长侧的光进行遮蔽的滤光器。

Description

光照射装置

技术领域

本发明涉及在液晶面板等显示器面板的制造工序中，用作显示器面板的贴合装置的光源的光照射装置，该贴合装置用于将2片透光性基板通过光硬化型密封剂加以贴合。

背景技术

近年来，在液晶面板中，以对比度(contrast)的提升及响应速度的改善作为目的，开发出一种通过聚合物结构物来限制液晶分子的取向方向的PSA(Polymer Sustained Alignment)方式或PSVA方式，来取代形成在单元(cell)内部的肋状(リブ)结构。

在该PSA方式的液晶面板的制造过程中，将含有光聚合性成分的液晶材料注入单元内，一面对注入的液晶材料施加电压，一面照射紫外线，从而在单元内形成聚合物结构物。在将该液晶材料留在液晶面板的手法之一的液晶滴下工法(One Drop Fill，简称ODF)中，通过在构成单元的一个透光性基板的表面涂布光硬化型密封剂，形成框状的密封剂层，在该一个透光性基板的表面中的密封剂层所包围的区域，涂布含有单体的液晶材料之后，使另一个透光性基板重合，在该状态下，通过显示器面板的贴合装置对密封剂层照射光，使该密封剂硬化而使2片透光性基板贴合。之后，对液晶材料所含的单体照射紫外线，由此形成聚合物结构物，形成注入有液晶材料的单元。

并且，作为光硬化型密封剂，为了在被照射光时，液晶材料中所含有的光聚合性成分的聚合反应不会进行，使用灵敏度波长(sensitivity wavelength)范围移位至比液晶材料中的光聚合性成分的灵敏度波长范围长的波长侧的材料。

另一方面，在显示器面板的贴合装置中，作为用于对密封剂层照射光的光源，采用由放射出光硬化型密封剂的灵敏度波长范围的光的灯、及将短波长侧的光予以遮蔽的滤光器(filter)构成的光照射装置(参照专利文献1)

专利文献1：日本特开2003-149647号

发明内容

但是，在这样的光照射装置中，存在以下问题。

(1)一般而言，灯由开始亮灯至达到稳态亮灯状态为止，需耗费相当的时间，即难以瞬时亮灯，因此在光照射装置中，通过设置快门(shutter)机构，在使灯持续亮灯的状态下，通过快门机构的快门的开闭，在必要时对照射对象物照射光。因此，会有能量效率较低，而且快门机构中的可动零件容易导致故障从而装置的可靠性较低的问题。

(2)灯的光谱的波长范围例如为波长200～600nm(参照专利文献1的段落0238)，与光硬化型密封剂的灵敏度波长的200～450nm(参照专利文献1的段落0244)相比较，长波长侧相当宽，而且，短波长侧的波长范围的光被滤光器所遮蔽，因此会有光利用效率极低的问题。

(3)作为滤光器，一般采用具有电介质多层膜的滤光器，但是在这样的滤光器中，入射角依存性明显，即根据光的入射角度，难以充分遮蔽所预期的波长范围的光。因此，以防止光照射到液晶材料为目的，通常使用掩模(mask)，但是该掩模需要按照应制造的显示器面板的形态及尺寸等来准备，因此会有制造成本增大的问题。

本发明是基于以上情形而做出的，其目的在于提供一种光照射装置，该光照射装置是PSA方式的显示器面板的贴合装置所使用的光照射装置，例如不会使液晶材料所含有的光聚合性成分的聚合反应进行，并能够以较高的光利用效率对密封剂层照射光而使其硬化。

本发明的光照射装置，用于在将含有灵敏度波长范围位于固定范围的光聚合性成分的光聚合性材料层、及由包围该光聚合性材料层的、灵敏度波长范围位于比前述光聚合性成分的灵敏度波长范围长的波长侧的光硬化型密封剂所构成的密封剂层，形成于2片透光性基板之间的状态下，对该密封剂层照射光，由此贴合前述2片透光性基板的显示器面板的贴合装置，其特征为：

具有：

LED元件；及

滤光器，具有截止(cut off)波长并遮蔽短波长侧的光，该截止波长位于比该LED元件的发光峰值波长短的波长侧、且位于比该LED元件的光谱的最短波长长的波长侧，

由前述LED元件所发出的光，经由前述滤光器之后照射在前述密封剂层。

在本发明的光照射装置中，前述滤光器的截止波长优选为，位于比前述光聚合性成分的灵敏度波长范围的长波长侧一端长的波长侧。

此外，由多个前述LED元件配置在同一基板上而成的多个光源段(segment)，优选构成为，以沿着该基板的面方向排列的方式配置。

此外，也可以具有由收纳前述LED元件而成的LED封装体(package)，并在该LED封装体内设有前述滤光器。

发明效果

根据本发明的光照射装置，将来自光谱的波长范围较窄的LED元件的光，经由在比该LED元件的发光峰值波长短的波长侧、且比该LED元件的光谱的最短波长长的波长侧具有截止波长的滤光器之后进行照射，因此所被照射的光的波长分布变得极窄。因此，按照构成密封剂层的光硬化型密封剂的灵敏度波长范围、及光聚合性材料层中的光聚合性成分的灵敏度波长范围，来选择LED元件，由此，不会使光聚合性材料层中的光聚合性成分进行聚合反应，并能够以较高的光利用效率，对密封剂层照射光而使其硬化。

此外，LED元件从开始亮灯起至达到稳态亮灯状态为止的时间极短，即可瞬时亮灯，因此不需要持续亮灯及设置快门机构，因此，可得到较高的能量效率，并且可得到较高的可靠性。

此外，作为滤光器，通过采用截止波长位于比光聚合性材料层中的光聚合性成分的灵敏度波长范围的长波长侧一端长的波长侧的滤光器，在对密封剂层照射光时，能够可靠地防止光聚合性材料层中的光聚合性成分进行聚合反应。

根据由多个LED元件配置在同一基板上而成的多个光源段以沿着该基板的面方向排列的方式配置的结构，按照密封剂层的形态来选择进行亮灯的光源段，由此可对密封剂层选择性地照射光，因此可得到更高的能量效率，并且，由于选择性地对密封剂层照射光，因而不需要设置掩模，故可实现制造成本的降低。此外，光源段中的一个LED元件劣化时，通过提高其它LED元件的照射强度，能够使光源段整体照射稳定的光量的光。

此外，通过具有由收纳LED元件而成的LED封装体，并在该LED封装体中设有滤光器的结构，由于不需要设置大面积的滤光器，因此可实现滤光器成本的降低及生产性的提升。

附图说明

图1是表示具备本发明的光照射装置的显示器面板的贴合装置的一例的结构概要的说明图。

图2是表示图1所示的显示器面板的贴合装置的处理对象物的俯视图。

图3是表示本发明的光照射装置的一例的结构的俯视图。

图4是表示图3所示的光照射装置中的光源段的结构的说明图。

图5是示意性地表示LED元件的光谱与滤光器的分光特性之间的关系的曲线图。

图6是表示本发明的光照射装置的其它例中的光源段的结构的说明图。

图7是表示图6所示的光源段中的LED封装体的结构的说明图。

图8是表示光源段的变形例的主要部位的结构的说明图。

图9是表示光源段的其它变形例的结构的说明图。

图10是表示LED封装体的变形例的结构的说明图。

图11是表示实施例1及比较例1的光照射装置中的光源段的光谱图。

图12是表示具代表性的光硬化型密封剂的灵敏度曲线的图。

图13是使实施例中的光照射装置的光谱与光硬化型密封剂的灵敏度曲线相迭后的合成曲线图。

符号说明：

1 处理对象物

2 光聚合性材料层

3 密封剂层

4 透光性基板

10 载台

11 基台

12 支持台

15 光照射装置

20 光源段

21 基板

25 LED元件

26 导光部件

27 散热用翅片

28 光出射部

29 积分器透镜

30 滤光器

31 透镜

35 LED封装体

36 封装体基板

37 凹处

具体实施方式

以下针对本发明的实施形态加以说明。

在该显示器面板的贴合装置(以下仅称之为“贴合装置”)中，在基台11上隔着支持台12设有载置处理对象物的载台10，在该载台10的上方配置有本发明的光照射装置15。

该贴合装置的处理对象物1构成为，在2片透光性基板4之间形成光聚合性材料层2、及以包围该光聚合性材料层2周围的方式进行包围的密封剂层3。该例的处理对象物1用于制造合计为4个的显示器面板，在该处理对象物1中，如图2所示，形成有彼此分离且纵横排列的4个光聚合性材料层2、及分别包围一个光聚合性材料层2的4个密封剂层3。

光聚合性材料层2由含有灵敏度波长范围在固定范围内的光聚合性成分、及液晶成分的液晶材料所构成。光聚合性材料层2中的光聚合性成分含有单体、及通过接受紫外线而发生自由基(radical)或阳离子(cation)等活性种的光聚合引发剂。该光聚合性成分的灵敏度波长范围通过选择光聚合引发剂的种类来决定。

此外，密封剂层3由光硬化型密封剂所构成，该光硬化型密封剂含有硬化性树脂、及通过接受紫外线而发生自由基或阳离子等活性种的光聚合引发剂。光硬化型密封剂的灵敏度波长范围的长波长侧一端，位于与光聚合性材料层2中的光聚合性成分的灵敏度波长范围的长波长侧一端相比更长的波长侧。光硬化型密封剂的灵敏度波长范围通过选择光聚合引发剂的种类来决定。

此外，透光性基板4由玻璃等所构成。

这样的处理对象物1通过如下方式而得，即，通过在一个透光性基板4的表面涂布光硬化型密封剂，分别形成框状的4个密封剂层3，通过在该一个透光性基板4的表面中的各个密封剂层3所包围的区域涂布含有光聚合性成分与液晶成分的液晶材料，由此在形成4个光聚合性材料层2之后，对一个透光性基板4，使另一个透光性基板在以规定间隔分离的状态下加以重合。

图例的光照射装置15亦如图3所示，构成为，以在适当的支持体(图示省略)上纵横排列多个光源段20的方式配置。

在各个光源段20中，如图4所示，在同一矩形基板21的表面配置多个LED元件25，分别在这些LED元件25的表面，以覆盖该LED元件25的方式设有滤光器30。

此外，在基板21的表面的周缘部，配置以内面作为光反射面的矩形筒状导光部件26，在该基板21的背面设有将LED元件25所发出的热加以散热的散热用翅片(fin)27。

作为LED元件25，可使用含有铟(In)、铝(A1)的氮化镓(GaN)系LED。LED元件25的光谱按照构成光聚合性材料层的光聚合性成分的灵敏度波长范围、及构成密封剂层的光硬化型密封剂的灵敏度波长范围来作选择，通过调整LED中的In、AlGa、N的组成比，可得峰值波长为例如由200nm至红外区域的LED元件25，具体而言，峰值波长从360～420nm中作选择。

此外，LED元件25的光谱中的峰值波长的半峰全宽(半値幅)为例如10～30nm。

此外，各个光源段20中的LED元件25的数量为例如5～16个。

滤光器30是遮蔽短波长侧的光的长程(long-path)滤光器，其截止波长(光透过率为50％的波长)位于比LED元件25的发光峰值波长短的波长侧，而且位于比该LED元件25的光谱的最短波长长的波长侧。作为该滤光器30，可使用具有电介质多层膜的结构。

此外，滤光器30优选为，其截止波长与光聚合性材料层2中的光聚合性成分的灵敏度波长范围的长波长侧一端相比，位于更长波长侧，由此，当对密封剂层3照射光时，能够可靠地防止光聚合性材料层2中的光聚合性成分进行聚合反应。

在上述光照射装置15中，所有光源段20之中的、按照处理对象物1中的密封剂层3的形状所选择的光源段20进行作动，由此，来自该光源段20中的LED元件25的光，经由滤光器30而从导光部件26的光出射部28出射，并照射在配置在贴合装置的载台10上的处理对象物1中的密封剂层3，由此使密封剂层3硬化。

在上述中，如图5示意性所示地，LED元件25具有曲线(L)所示的光谱，滤光器30具有曲线(F)所示的分光特性，即，为具有与LED元件25的发光峰值波长相比为短波长侧、且与该LED元件25的光谱的最短波长相比为长波长侧的截止波长的长程滤光器，因此LED元件25所发出的光之中，与滤光器30的截止波长相比为短波长侧的波长的光(图5中斜线部分的光)被该滤光器30所遮蔽。

根据这样的光照射装置15，将来自光谱的波长范围较窄的LED元件25的光，经由在比该LED元件25的发光峰值波长短的波长侧、且比该LED元件25的光谱的最短波长长的波长侧具有截止波长的滤光器30进行照射，因此所被照射的光的波长分布变得极窄。密封剂层3的灵敏度波长范围在短波长侧较高，但是作为显示器面板贴合装置的光源，并无法照射光聚合性材料层2中的光聚合性成分的灵敏度波长范围的光。因此，通过用滤光器来遮蔽比来自LED元件的光的发光峰值波长短的波长侧的光，可更强地照射在光聚合性材料层2中的光聚合性成分的灵敏度波长范围之外的波长区域的、且在构成密封剂层3的光硬化型密封剂的灵敏度较高的短波长区域的光。由此，可在不会使光聚合性材料层2中的光聚合性成分进行聚合反应的情形下，以较高的光利用效率，对密封剂层3照射光而使其硬化。

此外，LED元件25从开始亮灯起至到达稳态亮灯状态为止的时间极短，即可瞬时亮灯，因此不需要持续亮灯及设置快门机构，因此可得到较高的能量效率，并且可得到较高的可靠性。

由于具有由多个LED元件25被配置在同一基板21上而成的多个光源段20，且这些光源段20以沿着基板21的面方向排列的方式配置，因此，通过按照密封剂层3的形态来选择进行亮灯的光源段20，可对密封剂层3选择性地照射光，因此可得到更高的能量效率，并且不需要为了选择性地将光照射在密封剂层3而设置掩模，因此可实现制造成本的降低。此外，光源段20中的一个LED元件25发生劣化时，通过提高其它LED元件25的照射强度，能够作为光源段20整体而照射稳定的光量的光。

图6是表示本发明的光照射装置的其它例的光源段的结构的说明图。

在该光源段20中，在同一矩形基板21的表面配置多个LED封装体35，在该基板21的表面的周缘部配置有使内面作为光反射面的矩形筒状导光部件26，在该基板21的背面设有对LED封装体35所发出的热进行散热的散热用翅片27。

各个LED封装体35如图7所示，具有在中央形成有矩形凹处37的封装体基板36，在该封装体基板36的凹处37内配置有LED元件25，以闭塞该封装体基板36的凹处37的方式设有板状滤光器30。此外，28为导光部件26的光出射部。LED元件25及滤光器30的特性与图4所示的光源段20中的LED元件及滤光器相同。

根据这样的光照射装置，可得到与图3及图4所示的光照射装置相同的效果，并且具有由收纳LED元件25而成的LED封装体35，且在该LED封装体35中设有滤光器30，因此不需要设置大面积的滤光器30，结果，可实现滤光器成本减低化及生产性提升。

本发明的光照射装置并非限定于上述实施形态，亦可添加各种变更。

(1)在图4所示的光源段20中，滤光器30如图8所示，可以是具有透镜功能的半球状。

此外，取代对各个LED元件25设置滤光器30，如图9所示，可以是在导光部件26的筒孔内的中央位置设置1个滤光器30的结构。

此外，如图9所示，可以在导光部件26的筒孔内的前端侧位置配置积分器透镜(integrator lens)29。

(2)在图6所示的光源段20中，设置于LED封装体35的滤光器30，如图10(a)所示，可以是具有透镜功能的半球状。

此外，在LED封装体35上，如图10(b)所示，可以在板状滤渡器30的表面设置透镜31。

(实施例1)

按照图3及图4所示的结构，制作出以130个光源段纵横排列的方式配置而成的光照射装置。光源段的规格如以下所示。

基板21的纵横尺寸为50mm×50mm，导光部件26的全长为45mm。

LED元件25的光谱的峰值波长为385nm，半峰全宽为±5nm，且在1个光源段中设有9个。

滤光器30是具有电介质多层膜的长程滤光器，其截止波长为380nm。

将该光照射装置中的光源段的光谱图示于图11(a)。

(比较例1)

作为LED元件25，使用光谱的峰值波长为405nm、且半峰全宽为±8nm的元件，制作除了未设置滤光器30以外与实施例1为相同结构的光照射装置。

将该光照射装置中的光源段的光谱图示于图11(b)。

<密封剂的硬化试验>

使用实施例1及比较例1的光照射装置，如以下方式地进行密封剂的硬化试验。

使用分别具有图12所代表的灵敏度曲线的2种光硬化型密封剂(将它们称为“密封剂A”及“密封剂B”)，在2片透光性基板之间形成厚度为几μm的密封剂层。以照射面的强度成为155mW/cm²的条件，通过光照射装置来对这些密封剂层照射光，测定出累计照射光量成为500mJ/cm²、750mJ/cm²、1000mJ/cm²及2000mJ/cm²时的密封剂层的硬化率。

在上述中，密封剂层的硬化率根据FT-IR(傅立叶变换红外吸收分光)法，通过红外吸收频谱的解析来进行测定，该红外吸收频谱伴随着因硬化反应而改变的化学结构变化而改变。具体而言，根据其红外吸收峰值的面积或高度，来将通过聚合而消灭的化学键(化学

合)的消耗量作定量，并根据该值而计算出硬化率。

此外，在实用上，若硬化率为80％以上，则判断为密封剂层已硬化。

将以上结果显示于表1。

【表1】

由表1的结果显然可知，在实施例1的光照射装置中，对于密封剂A及密封剂B中的任一个，若以累计照射光量为500mJ/cm²以上的条件来照射光，即可实现硬化。

相对于此，在比较例1的光照射装置中，为了将密封剂层硬化，需要以对密封剂A累计照射光量为2000mJ/cm²以上、对密封剂B累计照射光量为1000mJ/cm²以上的条件来照射光。

图13是使光照射装置的光谱与光硬化型密封剂的灵敏度曲线相迭后的合成曲线图，(A1)是使实施例1的光照射装置的光谱与密封剂A的灵敏度曲线相迭后的合成曲线，(A2)是使比较例1的光照射装置的光谱与密封剂A的灵敏度曲线相迭后的合成曲线。

在这些合成曲线中，各自的积分值可视为每单位照射时间的光硬化型密封剂的反应量，(A1)的合成曲线的积分值是(A2)的合成曲线的积分值的1.6倍。

这样，可理解到，根据实施例1的光照射装置，与比较例1的光照射装置相比较，可得到较高的光利用效率。

Claims

1.一种光照射装置，用于显示器面板的贴合装置，该贴合装置在将光聚合性材料层与密封剂层形成于2片透光性基板之间的状态下，通过对该密封剂层照射光，使上述2片透光性基板贴合，所述光聚合性材料层含有灵敏度波长范围位于固定范围的光聚合性成分，所述密封剂层包围该光聚合性材料层，并含有灵敏度波长范围位于比所述光聚合性成分的灵敏度波长范围长的波长侧的光硬化型密封剂，其特征为：

该光照射装置具有：

LED元件；及

滤光器，具有截止波长并遮蔽短波长侧的光，所述截止波长位于比该LED元件的发光峰值波长短的波长侧、且位于比该LED元件的光谱的最短波长长的波长侧，

由所述LED元件所发出的光，经由所述滤光器之后，照射在所述密封剂层。

2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于：

所述滤光器的截止波长，位于比所述光聚合性成分的灵敏度波长范围的长波长侧一端还要长的波长侧。

3.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于：

多个所述LED元件配置在同一基板上而成的多个光源段构成为，以沿着该基板的面方向排列的方式配置。

4.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于：

具有由收纳所述LED元件而成的LED封装体，所述滤光器设置于该LED封装体。