JP2009300990A - 液晶パネル基板の除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流コロナ放電によりイオンを発生するイオナイザにより液晶パネル基板の除電を行うにあたり、除電効率を向上することにより除電工程における処理能率を向上する。
【解決手段】金属細線からなる放電電極と、この放電電極を覆う導電ケースからなり、該導電ケースの被除電物である液晶パネル基板に面する側が開放しているイオナイザにより液晶パネル基板に対し交流コロナ放電を行い、帯電した液晶パネル基板の除電が可能となるようにした液晶パネルの除電装置において、前記イオナイザを液晶パネル基板の搬送方向と直交するように配置し、直流電流成分を除去した交流高電圧を前記イオナイザの放電電極に印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル基板の製造工程において、この液晶パネル基板の表面に帯電した電荷を除去する除電装置に関する。

液晶パネル基板の様々な製造工程において、この液晶パネル基板の加工処理に伴う帯電が大きな問題となっている。例えば、液晶パネル基板の表面に配向膜を形成するためのラビング処理工程は、絶縁膜を毛ブラシで擦って溝を形成するようにしているため、摩擦による非常に大きな帯電が生じる。そして、このようにして帯電した電荷は、液晶パネル基板の回路を破壊したり、配向異常が生じたり、様々な不具合を招くとされている。

このような問題の対策として、回路設計の工夫などがなされているが、完全なものとはならず、帯電した電荷自体を除去する必要がある。そのための除電方法として、フォトイオナイザを用い、このフォトイオナイザが発生する軟Ｘ線によって空気をイオン化して正負のイオンを発生させ、そのイオンにより液晶パネル基板の表面に帯電している電荷を除去しようとするものがある（特許文献１参照）。

また、針電極によるイオナイザが提案されており、このイオナイザにおける場合は、複数の針電極間で交流コロナ放電を行い、正負のイオンを発生させて液晶パネル基板の表面に帯電した電荷を除去するようにしている（特許文献２参照）。

さらに、液晶パネル基板とイオナイザとの間にグリッド電極を配設し、液晶パネル基板の帯電量が大きい場合は、液晶パネル基板とグリッド電極との間の電界が強くなり、多くのイオンが液晶パネル基板に到達し、逆に液晶パネル基板の帯電量が小さい場合は、電界が弱くなり、多くのイオンはグリッド電極からアースへ流れ、グリッド電極を通過するイオンの量を減少するようにし、液晶パネル基板の帯電量に応じてイオンの量を調整するようにしたものがある（特許文献３参照）。
特開平７−２９４９２８号公報 特開平６−２０８８９８号公報 特許第３５２２５８６号公報

液晶パネル基板の除電処理において、短時間で高い効率の除電を行うには、多量のイオンを発生させる必要がある。そこで、上記特許文献１に開示された技術では、フォトイオナイザの軟Ｘ線のエネルギーにより正負のイオンを得る方式であることから、イオンを多く発生させるためには軟Ｘ線のエネルギーを大きくする必要がある。ところが、この軟Ｘ線のエネルギーを大きくすると人体への影響も大きくなり、外部との遮蔽あるいは取り扱い管理などに大きなコストが発生してしまうことになる。

また、上記特許文献２に開示された針電極によるイオナイザによる場合は、供給電力を大きくすることによってイオンの発生量を増大することができることから、コスト的負担はそれほど大きなものではないが、除電が場所的に不均一になる欠点がある。即ち、このイオナイザの場合、針電極が一列に適当な間隔で配置され、対向する針電極間で交流コロナ放電が生じる仕組みになっている。

この交流コロナ放電によるイオンは針電極に近いほど多量であり、針電極から離れるほど少なくなる。このことから、針電極間のピッチよりも針電極から液晶パネル基板までの距離をかなり大きくしないと横方向のイオンの均一性が得られないことになる。しかしながら、針電極から液晶パネル基板までの距離が大きいと、液晶パネル基板付近のイオンが少なくなるとともに、液晶パネル基板に帯電している電荷によるイオンを引き寄せる力が弱くなってしまうという問題がある。

かかる問題を解決するため、供給電力を大きくすることも考えられるが、供給電力の大きさに伴ってイオン分布も変化するため、結局針電極から液晶パネル基板までの距離もさらに大きくしないとイオンの不均一が発生してしまうことになる。これを補う方法として、イオンを液晶パネル基板の方向へ流れるような風を送る装置を付設するようにしたものもあるが、イオンの移動時間が遅いため十分な除電効果が得られないのが実状である。

さらに、上記特許文献３に開示された技術ではイオン分布を平均化するため、除電に必要なイオンだけを液晶パネル基板に到達させるようにしている。これは、グリッド電極が除電に不要なイオンを液晶パネル基板に到達しないように制御することにより、液晶パネル基板の帯電量に応じてイオン量を調整するようにしたものである。ところが、このグリッド電極の前記作用を効果あるものとするため、スキャン速度を定められた速度以上にすることができず、除電処理の能率を向上することができない問題があった。

また、図５に示すように交流コロナ放電の特性は、放電電極に直流電流成分のない交流高電圧を印加しても、マイナスイオンが優勢となり、マイナスの直流電流成分がバイアスされた放電電流が流れる。これは、同図に示すプラスおよびマイナスの印加電圧に対する放電電流特性から判断できる。放電開始以後どの電圧値においても同等の電圧でマイナス放電の方の電流が大きいため、直流電流成分を含まない交流高電圧はプラスもマイナスも相似形に電圧変化するにも拘わらず、前述の交流コロナ放電独特の特性から、流れる電流はマイナスの直流電流成分が含まれた状況となる問題があった。

ところで、フラットディスプレイの需要は年々増大する傾向にあり、液晶パネル基板の製造におけるタクトタイムも短くなってきており、そのため、さらに短時間で高い効率の除電が可能となる除電装置が求められている。しかしながら、イオナイザにおける除電能力は、液晶パネル基板に帯電している電荷がイオンを引き寄せる力、即ち、帯電電圧に影響され、これが除電に時間がかかる要因であることが判明し、解決を要する課題となっていた。また、ディスプレイの大型化に伴い液晶パネル基板も大型化し、これを除電するためのイオナイザの放電電極が金属細線である場合、中央部分が弛んで直線性が維持できなかったり、振動の影響を受け易くイオン分布が不均一となる問題があった。

そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項１記載の発明では、金属細線からなる放電電極と、この放電電極を覆う導電ケースからなり、該導電ケースの被除電物である液晶パネル基板に面する側が開放しているイオナイザにより液晶パネル基板に対し交流コロナ放電を行い、帯電した液晶パネル基板の除電が可能となるようにした液晶パネル基板の除電装置において、前記イオナイザを液晶パネル基板の搬送方向と直交するように配置し、交流高電圧を前記イオナイザの放電電極に印加する。

請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の液晶パネル基板の除電装置において、交流高電圧がコンデンサを介して印加されるようにすることによって交流コロナ放電の直流成分を除去する。

請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の液晶パネル基板の除電装置において、交流コロナ放電の直流成分に対応する逆極性の直流成分を交流高電圧にバイアスすることにより交流コロナ電流の直流電流成分を除去する。

請求項４記載の発明では、金属細線からなる放電電極と、この放電電極を覆う導電ケースとからなるイオナイザにより液晶パネル基板に対し交流コロナ放電を行い、帯電した液晶パネル基板の除電が可能となるようにした液晶パネル基板の除電装置において、複数の前記イオナイザを液晶パネル基板の横幅方向であって搬送方向に直交するように配置し、直流電流成分を除去した交流高電圧を前記イオナイザの各放電電極に印加する。

本発明の請求項１記載の液晶パネル基板の除電装置によれば、直流電流成分を除去した交流高電圧をイオナイザの放電電極に印加するようにしたので、プラスおよびマイナスイオンが同等となり、さらに液晶パネル基板に面する側が開放しているため除電に寄与するイオンが大量となり高い除電効果が得られ、除電工程における処理能率を向上することができる。また、イオナイザの放電電極が金属細線であり、この放電電極を導電ケースで覆って放電させているため、放電面積が大きく発生するイオンが多量であるとともに、金属細線に沿う方向の放電が均一となる。

本発明の請求項２記載の液晶パネル基板の除電装置によれば、コンデンサのみで直流電流成分の除去が可能となることから、低コストで初期の目的を達成することができる。

本発明の請求項３記載の液晶パネル基板の除電装置によれば、交流高電圧に加える直流電圧によるバイアス量によって直流電流成分を除去することが可能であり、帯電の状態に応じて有効な除電を達成することができる。

本発明の請求項４記載の発明によれば、複数のイオナイザにより除電装置を構成するようにしたことから、放電電極が長尺化することがないので、弛んだり振動の影響を受けたりすることがなく、交流コロナ放電によるイオン分布を均一にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。

図１は、本発明の基本的構成の一例を示す図であり、同図においてイオナイザ１は金属細線からなる放電電極２およびこの放電電極２を覆う導電ケース３により構成されている。搬送キャリアＣの上に液晶パネル基板Ｗが載置され、この液晶パネル基板Ｗの上方に、液晶パネル基板Ｗの搬送方向Ｄと直交するようにイオナイザ１が配置されている。前記放電電極２にはコンデンサ５を介して交流高圧電源４の交流高電圧が印加され、このコンデンサ５により直流電流成分が除去された放電が行われる。そして、導電ケース３の開口下を搬送キャリアＣに載置された液晶パネル基板Ｗがイオナイザ１とは直交するように搬送され、イオナイザ１によるスキャンが行われる。

図２は、本発明の別構成の一例を示すもので、イオナイザ１の放電電極２には、直流電源６からバイアスされた交流高電圧が印加され、直流電流成分が除去された放電が行われることのみが、図１に示した構成と異なっている。そして、導電ケース３の開口下を搬送キャリアＣに載置された液晶パネル基板Ｗが搬送され、イオナイザ１によるスキャンが行われる。

図３は、本発明のイオナイザ１の性能を検証するための実験結果を示すもので、実験装置Ａは液晶パネル基板とイオナイザとの間にグリッド電極を配設せず、放電電極に交流高電圧を直接印加する構成であり、実験装置Ｂは液晶パネル基板とイオナイザとの間にグリッド電極を配設し、放電電極に交流高電圧を直接印加する構成である。また、実験装置Ｃは本発明の図１の構成によるもので、液晶パネル基板Ｗとイオナイザ１との間にグリッド電極を配設せず、コンデンサ５を介して交流高圧電源４の交流高電圧を印加するようにしたものである。また、実験装置Ｄは図２の構成によるもので、液晶パネル基板Ｗとイオナイザ１との間にグリッド電極を配置せず、直流電源６によりバイアスされた交流高電圧を印加するようにしたものである。

なお、実験における全ての装置に交流高圧電源４から印加する交流高電圧は同じで、実効値５ＫＶ、５００Ｈｚの正弦波である。また、各プレート電流は、イオナイザ１の下の液晶パネル基板Ｗに相当する位置に導電プレートを置いて、これに流れる交流電流と直流電流成分を計測したものであり、交流総合放電電流は、放電電極２から導電ケース３およびプレートに流れる電流を足した総合交流電流を計測したものである。これらの電流を計測することによって、各実験装置の基本的な特性を知ることができる。

また、「帯電（Ｖ）」の項は除電されている膜厚５０μｍのポリエステルフィルムを張り付け、それぞれの装置で帯電させた時の帯電電位を計測したものである。これは各装置で発生した放電電流がどのような帯電を引き起こすかを計測するものである。

実験１および実験２の項も同様に膜厚５０μｍのポリエステルフィルムをプレートに張り付け、更にそれぞれ前もって−１０００Ｖに帯電しておき、プレートを実験１では遅いスキャン速度である５０ｍｍ／ｓｅｃでスキャンし、実験２では速いスキャン速度である１００ｍｍ／ｓｅｃのスピードでスキャンし、実験装置Ａ〜Ｄで除電した後の帯電電位を計測したものである。液晶パネル基板はガラス基板の上に半導体層や配向膜、電極等が構成されたものであり、メーカーによって材質が異なるため、帯電体としてどのような容量を持つかは一義的に決められないが、それらを想定して膜厚５０μｍのポリエステルフィルムで代用とした。この計測によって、各実験装置の実質的な除電能力を測定することができる。

実験装置Ａによる結果では、プレート直流電流が−２．０μＡ流れており、交流電流のプラス成分よりもマイナス成分が多いことを示している。その結果、ポリエステルフィルムには−６０Ｖ〜−７０Ｖの帯電電位を生じ、実験１および実験２では−２５０ｖ〜−３００Ｖの帯電電位となって、放電電極に交流高電圧を直接印加した場合にはマイナス電荷を引き起こすことが示されている。

実験装置Ｂによる結果では、プレート直流電流が０．０μＡであり、交流電流のプラス成分とマイナス成分のバランスがとれていることを示している。しかし、交流総合放電電流は１９０μＡあり、他の実験装置の結果と比較して大きいにも関わらず、プレートに流れる交流電流は５．０μＡであり、他の実験装置の結果と比較して半分以下の電流しか流れていない。これはグリッドに放電電流が流れ、交流総合放電電流は多くなるが、グリッド遮蔽となってプレート側に流れる電流は制限されるからである。その結果、実験１の遅いスキャン速度での除電後の帯電電位は−２０Ｖ〜−４０Ｖとなって除電効果はあるものの、実験２の速いスキャン速度では−１９０Ｖ〜−２００Ｖとなって、除電が追いつかないことを示している。

実験装置Ｃによる結果では、プレート直流電流が０．０μＡであり、交流電流のプラス成分とマイナス成分のバランスがとれているにも関わらず、交流総合放電電流は１６０μＡ、プレート電流は１９．０μＡであって実験装置Ａとほぼ変わらない電流値となっている。その結果、帯電電位は、実験１の遅いスキャン速度では＋２０Ｖ〜＋３０Ｖ、実験２の速いスキャン速度でも−３０Ｖ〜−４０Ｖとなった。つまり、除伝装置Ｃでは、９６０Ｖ〜９７０Ｖの除電であるので実験装置Ｃは９６〜９７％の除電能力を示している。実験１の遅いスキャン速度でプラス側にシフトしている原因は、恐らく使用するコンデンサの特性によるものと考えられるが、それによる影響は小さく、コンデンサの種類、性能を限定する必要はない。

実験装置Ｄによる結果でもプレート直流電流が０．０μＡであり、交流電流のプラス成分とマイナス成分のバランスがとれており、交流総合放電電流およびプレート交流電流共にほぼ実験装置Ｃと同等の値を示している。その結果、帯電電位は、実験１の遅いスキャン速度では−３０Ｖ〜−４０Ｖ、実験２の速いスキャン速度でも−５０Ｖ〜−７０Ｖとなった。つまり、実験装置Ｄでは９３０〜９５０Ｖの除電であるので、実験装置Ｄは９３〜９５％の除電能力を示している。

以上の実験結果から明らかなように、液晶パネル基板Ｗに面する側が開放されたイオナイザにおいて、実験装置Ａのように単なる交流高電圧による放電を行った場合は、マイナスの高い帯電となってしまい、実験装置Ｂのようにグリッドによって制限を加えると電力が大きくなる割に除電効果が低くなることを示している。そして、実験装置Ｃや実験装置Ｄのように、液晶パネル基板Ｗに面する側が開放されたイオナイザで、コンデンサや直流電圧バイアスによって交流放電電流の直流電流成分を除去することにより除電能力と効率が良いことが示され、本発明の機能が有効に作用していることを示す結果となった。

なお、実験では１本の金属細線による放電電極により行ったが、さらに高速スキャンが求められる場合などには一つの導電ケースの中に複数本の放電電極を適正な間隔で配設することも可能であり、また、複数本のイオナイザを並列に配置する方法も可能である。

また、大型の液晶パネル基板（例えば、幅２５００ｍｍ以上）を対象として除電を行う場合に、１本の長尺のイオナイザで構成することは、金属細線の張力の限界もあり、弛みや振動などの影響を受け、安定性を保つことは甚だ困難である。そこで本発明では、図４に示すように複数のイオナイザ１Ａ〜１Ｅを採用し、かかる問題を解決するようにした。

即ち、図１に示したイオナイザ１における場合と同様に機能する放電電極２Ａ〜２Ｅを備えた５基のイオナイザ１Ａ〜１Ｅを、液晶パネル基板Ｗの搬送方向Ｄと直交するようにして横幅方向に配列し、互いに隣接する部分に非放電部分が生じないように配置している。前記放電電極２Ａにはコンデンサ５Ａを介して交流高電圧４Ａが印加され、放電電極２Ｂにはコンデンサ５Ｂを介して、放電電極２Ｃにはコンデンサ５Ｃを介して交流高電圧４Ｂが印加される。また、放電電極２Ｄにはコンデンサ５Ｄを介して、放電電極５Ｅにはコンデンサ５Ｅを介して交流高電圧４Ｃが印加される。

このように、分割してイオナイザを短くすることにより放電電極細線の弛みを抑え、振動に対する耐性を向上することができ、イオナイザの製作においても安定した組み付けが可能となる。これにより、大型の液晶パネル基板を対象とする場合においても、本発明の構成によってコロナ放電のイオン分布が均一となり、安定した除電を行うことができる。なお、本発明の他の実施例として、図２に示した直流電源６を３個用いて、それぞれの直流電源を図５の交流高電圧４Ａ〜４Ｃとそれぞれ直列接続した構成としてもよい。

本発明の除電装置の構成の概要を示す図である。 本発明の除電装置の他の構成の例を示す図である。 本発明の除電装置の検証実験の結果を示す図である。 本発明の除電装置のさらに他の構成の例を示す図である。 交流コロナ放電の特性を説明する図である。

符号の説明

１・・・・・・・イオナイザ
１Ａ〜１Ｅ・・・イオナイザ
２・・・・・・・放電電極
２Ａ〜２Ｅ・・・放電電極
３・・・・・・・導電ケース
４・・・・・・・交流高電圧
４Ａ〜４Ｃ・・・交流高電圧
５・・・・・・・コンデンサ
５Ｃ〜５Ｅ・・・コンデンサ
６・・・・・・・直流電源
Ｃ・・・・・・・搬送キャリア
Ｄ・・・・・・・液晶パネル基板の搬送方向
Ｗ・・・・・・・液晶パネル基板

Claims (4)

1. 金属細線からなる放電電極と、この放電電極を覆う導電ケースからなり、該導電ケースの被除電物である液晶パネル基板に面する側が開放しているイオナイザにより液晶パネル基板に対し交流コロナ放電を行い、帯電した液晶パネル基板の除電が可能となるようにした液晶パネルの除電装置において、
   前記イオナイザを液晶パネル基板の搬送方向と直交するように配置し、直流電流成分を除去した交流高電圧を前記イオナイザの放電電極に印加するようにしたことを特徴とする液晶パネル基板の除電装置。
2. 前記交流高電圧がコンデンサを介して印加されるようにすることによって交流コロナ電流の直流電流成分を除去するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル基板の除電装置。
3. 交流コロナ電流の直流成分に対応する逆極性の直流電流成分を交流高電圧にバイアスすることにより交流コロナ電流の直流電流成分を除去するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル基板の除電装置。
4. 金属細線からなる放電電極と、この放電電極を覆う導電ケースとからなるイオナイザにより液晶パネル基板に対し交流コロナ放電を行い、帯電した液晶パネル基板の除電が可能となるようにした液晶パネル基板の除電装置において、
   複数の前記イオナイザを液晶パネル基板の横幅方向であって搬送方向に直交するように配置し、交流高電圧を前記イオナイザの各放電電極に印加するようにしたことを特徴とする液晶パネル基板の除電装置。

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