JP2013182096A - 液晶パネル処理用水槽および光処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルを水中に浸漬する作業を簡略化し、水槽内の液体が波打ったり、液晶パネル表面に気泡を残留させたりすることなく、かつ光源ランプの構造を簡単にした構造を提供する。
【解決手段】樹脂含有液晶パネルＰを水中に配置し、液晶パネルＰに光を照射させる液晶パネル処理用水槽１および光処理装置において、水槽１内で液晶パネルＰを垂直配置させるパネル保持具２を備え、水槽１の側壁７には、液晶パネルＰの被照射面に対向した位置に、照射光透過窓８が設けられ、更には、照射光透過窓８に対向して光源１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶パネルを製造するための液晶パネル処理用水槽および光処理装置に関し、特に、ブルー相方式の液晶パネルを製造することに適した液晶パネル処理用水槽および光処理装置に係わるものである。

近年、液晶パネルにおいては、表示の切り替え応答速度の高速化の要請が高く、様々な液晶駆動方式の検討が進められている。このような応答速度の高速化を実現する液晶駆動方式としては、液晶をブルー相（ｂｌｕｅ ｐｈａｓｅ）状態に維持して液晶パネルを駆動することが提案されている。
ブルー相とは、コレステリック相と等方相との間に出現する液晶相であり、電界や磁界などにより入射光の回折角や偏光状態をマイクロ秒オーダーの応答時間で変化させることができる電気光学特性を示す。よって、ブルー相状態の液晶素子は、従来の液晶パネルにおける液晶素子を遥かに凌ぐ応答速度を実現することが可能となる。また、ブルー相状態の液晶素子を液晶パネルに用いる場合、配向膜が不要であり、かつ、広視野角を達成できるので、このような液晶パネルの実用化が期待されている。

ブルー相の実用化において液晶材料とモノマー（高分子原材料）を混合して、紫外線照射により安定化する技術が開示されている。ブルー相は、出現する温度範囲がせまい特徴があるが、高分子との複合材料化することによって、ブルー相の発現温度域を飛躍的に増大することができる。これを高分子安定型ブルー相という。
特開２００５−３３６４７７公報（特許文献１）に、その技術が開示されている。
高分子安定型ブルー相状態の液晶素子を用いた液晶パネル、すなわちブルー相方式の液晶パネルを製造するには、液晶パネル材料の液晶層を当該液晶層においてブルー相が出現している状態の特定の温度範囲内に維持しながら光照射を行う必要がある。
前述したとおり紫外線照射前のブルー相が出現する温度範囲は、コステリック相と等方相との間の数℃の温度範囲（一般的には１〜３℃の温度範囲）という極めて狭い温度範囲であり、モノマーが硬化されていない状態ではこの温度範囲に、液晶パネル材料を維持しなければならない。

また、近年、液晶パネルにおいては、その基板サイズが大型化している。よって、大型の液晶パネル材料を、例えば温度調整可能なステージ上に配置し、当該液晶パネル材料の温度を調整して液晶パネル材料内の液晶層の温度を特定の狭い温度範囲内に維持することは困難である。

そのため、液晶パネルを水槽内に浸漬させて水槽内のランプにより光照射を行う技術が開発されている。
この技術においては、ブルー相の作用とは無関係であるが、液晶にモノマーを混合した液晶材料を封入し、紫外線を照射してポリマー化させる製造工程において、液晶が紫外線を吸収して高温になるのを抑えて液晶分子の配向の安定化を図るものである。
特開２００９−２５１３３８号公報（特許文献２）などにその技術が開示されている。
図４に上記従来技術の構造が示されていて、液晶パネルＰを水槽３０内に水平状態で浸漬させ、水槽３０内の液体（水）の温度を、一定に保つようになっている。
この状態で、水槽３０内に液晶パネルＰと対向配置したランプ３１によって該液晶パネルＰに光照射を行うものである。

ところが、上記従来技術においては、大型の液晶パネルＰを水槽３０内に浸漬して水平に配置する作業が極めて不安定で困難である。
また、大型の液晶パネルを水平に配置した場合、パネル基板が自重で波打ち、液晶パネルＰとランプ３１との距離が一定にならず、そのため、液晶パネルＰ内の液晶層を均一に照射することができない。
更には、大型の液晶パネルＰを水槽３０内で水平に浸漬・配置するとき、該パネル１の下面側に気泡を巻き込み溜まってしまうことがあり、この気泡のために液晶パネルＰには局所的に液体（水）に接触しない部位ができ、液晶パネルＰの温度を均一にすることができない。
加えて、ランプを液中に配置する構造となるので、このランプの防水、絶縁構造が必要となり、装置が複雑化する、といった様々な問題があった。

特開２００５−３３６４７７号公報 特開２００９−２５１３３８号公報

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、樹脂含有液晶パネルを水中に配置し、前記液晶パネルに光を照射させる液晶パネル処理用水槽および光処理装置において、液晶パネルを水槽中に浸漬・配置する作業を容易にするとともに、液晶パネルに安定した温度均一性をもたらして特定の狭い温度範囲内に維持して光照射でき、かつ、光源ランプの構造も複雑化せず、効率的な液晶パネルの光処理を可能とした構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶パネル処理用水槽は、前記水槽内で前記液晶パネルを垂直配置させるパネル保持具を備え、前記水槽の側壁には、前記液晶パネルの被照射面に対向した位置に、照射光透過窓が設けられていることを特徴とする。
また、前記水槽には、前記照射光透過窓を形成する側壁に対向する側壁に、検査光透過窓が設けられていることを特徴とする。
また、前記液晶パネル処理水槽を備えた光処理装置において、前記照射光透過窓を介して前記液晶パネルの被照射面に光を照射するように、光源が配置されていることを特徴とする。
また、前記液晶パネル処理水槽を備えた光処理装置において、前記水槽を介して、前記照射光透過窓および前記検査光透過窓に対向してクロスニコル配置された一対の偏光子と、該偏光子を介して検査用光源と受光素子が進退自在に配置されていることを特徴とする。

この発明の液晶パネル処理用水槽によれば、水槽内に浸漬される液晶パネルが垂直配置されるので、水槽内への挿入作業が簡便であり、また、水槽内の水が波打つこともなく、更には、気泡がパネル表面に残留することもないので、液晶パネルの温度均一性が十分に確保される。
また、この処理水槽を用いた光処理装置によれば、照射光透過窓の外に、即ち、水槽の外部にランプを設けるので、ランプ構造として複雑な防水・絶縁構造を必要としない。
更には、照射光透過窓と検査光透過窓を利用して液晶パネルの処理状況を容易に検査することができる。

本発明の液晶パネル処理水槽および光処理装置の断面図。 図１の側面図。 本発明の別の実施例。 従来技術の断面図。

図１は、本発明の液晶パネル処理水槽および光処理装置の断面図であり、図２は、図１の側面図である。
本発明の液晶パネル処理水槽および光処理装置は、基本的に、液晶パネルＰは処理水槽内では、垂直に配置される。
図１および図２において、処理水槽１は、内部に液晶パネルＰを垂直配置するためのパネル保持具２を備えている。
図示の例では、パネル保持具２は、水槽１の底壁５に設けられたガイド体３と、側壁６、６に設けられた一対のガイド体４、４とからなっている。

また、水槽１内の液晶パネルＰに平行する側壁７には、照射光透過窓８が形成されている。
なお、水槽１全体が、アクリル樹脂やガラスなどの光透過性材料で形成されている場合には、その一部を光透過窓８としてもよい。
そして、前記水槽１には、液晶パネル材料の液晶層にブルー相が出現する温度、例えば６０℃±１℃、に保たれた水が溜められている。
また、該水槽１には、内部の水を循環して、その温度を調整するための循環路１１が設けられていて、その途中には循環恒温装置１２が設けられている。これにより、水槽１内の水は循環路１１を循環して、その水温を所定の温度範囲に維持されるように制御される。
なお、水槽１の側壁７には、その四隅に水温計Ｔが設けられていて、水槽１内の水温を検知して前記循環恒温装置１２を制御している。

そして、水槽１の外部には、前記光透過窓８に対向して光源ランプ１５、１５が配置され、前記光透過窓８を介して、水槽１内の液晶パネルＰに光照射する。
ランプ１５、１５は、ハウジング１６内に複数本配置され、照度均一性を高めるためにランプ１５の背面には反射鏡１７が設けられている。
なお、上記処理水槽１の上部にはシャッターなどの適宜の開閉蓋が設けられている。

上記構成において、水槽１内には、ブルー相が出現する温度に温度調整された液体（水）が満たされており、その上部から、リフトＬに吊下された液晶パネルＰが、水槽１内に下降してくる。そして、側壁６、６のガイド体４、４にガイドされて垂直状態で水中に浸漬される。液晶パネルＰが完全に降下すると、その下縁部が底壁５のガイド体３に嵌合して、液晶パネルＰは水槽１内で垂直状態に維持配置される。
なお、パネル保持具２は、上記のガイド体３、４以外の構成であってもよく、水槽１内で液晶パネルＰを垂直維持できる構造であればよい。
また、リフトＬは、光照射処理に邪魔にならないのであれば、そのまま液晶パネルＰを把持したままでもよいし、一旦液晶パネルＰの把持を開放して上方に後退させるようにしてもよい。
そして、液晶パネルＰが水槽１内で垂直配置された後に、ランプ１５を点灯して、照射光透過窓８を介して液晶パネルＰに光照射する。これにより、液晶パネルＰ内の液晶材料に混入された樹脂（モノマー）が硬化する。

このように、液晶パネルＰは、水槽１内で水中に配置されて光を照射されることで、照射光によって加熱されても、液晶パネルＰ全体から熱が水に放熱されて、液晶パネルＰの温度が均一に保たれるので、液晶パネルＰの温度を所望の温度（例えば６０℃±１℃）に維持することができる。

図３に他の実施例が示されていて、この実施例では、ブルー相の発現を確認する検査装置２０を具備させたものである。
検査装置２０は、後述する偏光子２１、２２と検査用光源２３および受光素子２４とからなる。
前記照射光透過窓８が設けられた側壁７と反対側の対向する側壁７に、検査光透過窓９が設けられている。そして、これらの照射光透過窓８および検査光透過窓９の外側にはこれと対向するように、クロスニコル配置された、つまり、互いの偏光方向が直交するように配置された一対の偏光子２１、２２が配設され、その更に外側には前記偏光子２１、２２を介して検査用光源２３と受光素子２４が配設されている。
これらの検査用光源２３および受光素子２４は、上下左右に走査して液晶パネルＰの全面を検査するものである。また、検査用光源２３は、液晶パネルＰに含まれる樹脂が硬化される波長を含まないものである。
そして、検査装置２０を構成する偏光子２１、２２および検査用光源２３、受光素子２４は、それぞれ光透過窓８、９と対向する位置から進退自在であって、検査時には図３に示すように、それぞれ光透過窓８、９に対向した位置にセットされ、検査終了時あるいは光源ランプ１５の光照射時にはその位置から後退している。

上記構成により、両偏光子２１、２２の間に液晶パネルＰが配置されているので、液晶パネル全体において、その内部にブルー相が発現されたことを受光素子２４で観察でき、そのブルー相の発現を確認したことで、樹脂硬化用の光を光源ランプ１５から出射させるタイミングを適切に知ることができる。

上記説明した実施の形態では、あらかじめ水槽の温度をブルー相が発現する温度に調整した例を示したが、ブルー相の発現が緩慢な材料の場合には、水槽温度をブルー相発現温度よりすこし高い温度にしておいて、処理する液晶基板を水槽に挿入・設置したのち、水温をブルー相発現温度に調整してパネル全体で同時に相転移させる方法をとっても良い。この場合、複合された液晶材料内でのモノマー成分の凝集が均一になって、さらにムラのない処理工程にすることができる。

以上説明したように、本発明に係る液晶パネル処理水槽によれば、処理する液晶パネルを水槽内で垂直に配置するので、従来の水平配置するものに比べて水槽内への挿入・排出作業が大幅に簡略化される。
また、液晶パネル表面での気泡の残留がなく、かつ、水槽内の液体が波打つこともないので、液晶パネルの温度均一性が格段に向上する。
更には、前記処理水槽を用いた光処理装置によれば、液晶パネルを硬化させる光源ランプを水槽外に配置できるので、ランプの防止・絶縁構造を必要としない。
また、光透過窓の外に対向するように偏光子と検査用光源および受光素子が進退自在に設けられるので、液晶パネルの処理状況を逐次、的確に検査することができる。

１ 液晶パネル処理水槽
２ パネル保持具
３、４ ガイド体
５ 底壁
６、６ 側壁
７、７ 側壁
８ 照射光透過窓
９ 検査光透過窓
１１ 循環路
１２ 循環恒温装置
１５ ランプ
１６ ハウジング
１７ 反射鏡
２０ 検査装置
２１、２２ 偏光子
２３ 検査用光源
２４ 受光素子
Ｐ 液晶パネル
Ｌ リフト

Claims (4)

1. 樹脂含有液晶パネルを水中に配置し、前記液晶パネルに光を照射させる液晶パネル処理用水槽において、
   前記水槽内で前記液晶パネルを垂直配置させるパネル保持具を備え、
   前記水槽の側壁には、前記液晶パネルの被照射面に対向した位置に、照射光透過窓が設けられたことを特徴とする液晶パネル処理用水槽。
2. 前記水槽には、前記照射光透過窓が設けられた側壁に対向する側壁に、検査光透過窓が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル処理用水槽。
3. 前記請求項１に記載の液晶パネル処理水槽を備えた光処理装置において、
   前記照射光透過窓を介して前記液晶パネルの被照射面に光を照射するように、光源が配置されていることを特徴とする光処理装置。
4. 前記請求項２に記載の液晶パネル処理水槽を備えた光処理装置において、
   前記水槽を介して、前記照射光透過窓および前記検査光透過窓に対向してクロスニコル配置された一対の偏光子と、該偏光子を介して検査用光源と受光素子が進退自在に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光処理装置。
   
   
   

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