JP3663277B2 - 薄板ガラス基板洗浄方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄い板体の表面の清浄化処理に係り、特に液晶パネルの製造工程で当該液晶パネルとなる薄板ガラス基板の少なくとも一方の表面を清浄化処理するための薄板ガラス基板洗浄方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイの典型である液晶表示装置は、低消費電力、薄型、軽量などの特徴を持ち、ノートパソコンや携帯用情報機器の必須の表示装置として広く使用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、その構造、動作方式により多種の形式のものが知られているが、その中でも最もポピュラーなものは単純マトリクス型とＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型である。
【０００４】
単純マトリクス型の液晶表示装置は、２枚の基板（通常はガラス基板）のそれぞれに他方と交差する如く敷設された多数の平行電極を備え、両基板の間に液晶を挟持して上記交差部分に画素を形成し、両基板の選択された電極に電圧を印加して当該画素部分の液晶の分子配列を変化させるとことで画像等の表示を行うものである。
【０００５】
一方、ＴＦＴ型の液晶表示装置は、１画素毎に画素選択用のトランジスタ（スイッチング素子）を備え、このトランジスタをオン／オフすることにより当該画素部分の液晶の分子配列を変化させるとことで画像等の表示を行うものである。
図３は液晶表示装置の一例としてのＴＦＴ型液晶表示装置のモジュール構造例を説明する展開斜視図である。
【０００６】
同図において、ＳＨＤは金属板からなるシールドケース（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＳＰＣ１〜ＳＰＣ４は絶縁スペーサ、ＦＰＣ１，ＦＰＣ２は折り曲げた多層フレキシブル回路基板（ＦＰＣ１はゲート側回路基板、ＦＰＣ２はドレイン側回路基板）、ＰＣＢはインターフェース回路基板、ＡＳＢはアセンブルされた駆動回路基板付き液晶表示素子、ＰＮＬは重ね合わせた２枚の透明絶縁基板（ガラス板）の一方の基板上に駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載した液晶表示素子（液晶パネル）、ＧＣ１およびＧＣ２はゴムクッション、ＰＲＳはプリズムシート（２枚）、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反射シート、ＭＣＡは一体成形により形成された下側ケース（モールドケース）、ＬＰは蛍光管（冷陰極蛍光灯）、ＬＰＣ１、ＬＰＣ２はランプケーブル、ＬＣＴはインバータ用の接続コネクタ、ＧＢは蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシュ、ＨＳはフレームグランド、ＳＬＶは固定ネジ用のスリーブであり、図示したような相互配置関係で各部材が積み重ねられて液晶パネルを一体化した液晶表示モジュールＭＤＬが組み立てられる。
【０００７】
すなわち、液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケースＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材を有し、絶縁スペーサＳＰＣ１〜４、回路基板ＦＰＣＢ１〜３、ＰＣＢ，液晶パネルＰＮＬを収納固定した金属製のシールドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリズムシートＰＲＳ、拡散シートＳＰＳ、等からなるバックライトＢＬを収納した下側ケースＭＣＡとを合体させ、フレームＳＨＤに設けた液晶モジュール固定ネジ穴と下側ケースＭＣＡに設けた液晶モジュール固定ネジ穴にネジを通して固定する。
【０００８】
多層フレキシブル回路基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２には液晶パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路チップが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣＢには外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミング信号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およびタイミングを加工してクロック信号を生成するタイミングコンバータ等が搭載される。
【０００９】
このような液晶表示装置を構成する液晶パネル（ＰＮＬ）は、１．１ｍｍ、あるいは０．７ｍｍの如く極めて薄い２枚のガラス板にＴＦＴやカラーフィルタ、その他の各種機能膜を形成して成るものでる。特に、ＴＦＴやカラーフィルタは高精細化に伴って益々微細になっており、それらを形成するガラス基板の表面は高度に清浄化されている必要がある。
【００１０】
この種の薄板ガラス基板を清浄化するため、従来は、当該薄板ガラス基板を回転板に載置して洗浄液を吐出して洗浄し、これを振り切ることにより残留する洗浄液を除去する（水切りを行う）所謂スピナー方式や、薄板ガラス基板をコンベアに乗せて水平状態で搬送しながら洗浄液を噴出しつつ超音波洗浄すると共に、洗浄後のガラス基板の表面をエアーナイフによりエアーを吹き付けて残留する洗浄液を除去する水平搬送洗浄方式が採用されている。
【００１１】
なお、この種の洗浄方法およびその装置は既知であるので、特に文献を挙げない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記スピナー方式は、洗浄と水切りが同時に行なえるため、設置スペースが小さくて済むが、水切りの際に高速させるために安全措置が必要で、また洗浄機へのガラス基板の搬入、あるいは洗浄後の搬出に手間がかかり、かつ搬入や搬出、あるいは回転板を高速回転させる際にガラスの割れが発生する頻度が高いという問題がある。
【００１３】
一方、超音波を用いる水平搬送洗浄方式は駆動部がコンベアのみであるため、また、エアーナイフも固定式であるため、設備が簡単で、かつガラスの割れが少ない洗浄方法であるが、洗浄装置の設置スペースが大きく、またコンベアと接する裏面の洗浄ができないという欠点がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、安全かつ、設置スペースが少なく、両面を効果的に洗浄できる薄板ガラス基板洗浄方法および装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、薄板ガラス基板の上端縁を保持して縦搬送しながら洗浄と水切りを一連の動作として行う方法とし、そのための装置を、当該薄板ガラス基板の一方の面（片面）、または両面の上方から下方に沿って当該薄板ガラス基板の幅にわたって順次洗浄液を吐出する超音波洗浄素子を配置すると共に、この超音波洗浄素子を後追いして当該薄板ガラス基板の幅にわたってエアーを噴出するエアーナイフを配置した。
【００１６】
すなわち、請求項１に記載の発明は、液晶パネルの製造工程で当該液晶パネルとなる薄板ガラス基板の少なくとも一方の表面を清浄化処理するための薄板ガラス基板洗浄方法において、
前記薄板ガラス基板の上端縁を保持して垂下させた状態で、当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次洗浄液を超音波洗浄素子より吐出し、前記超音波洗浄素子を前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させて洗浄を行い、
この洗浄に追従して当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次エアーをエアーナイフより吹きつけ、前記エアーナイフを前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させることにより前記表面に残留する洗浄液を除去することを特徴とする。
【００１７】
この発明の構成により、薄板ガラス基板の連続搬送が可能となり、その両面を同時に洗浄することも容易となり、洗浄処理中でのガラス基板の割れ発生が回避される。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、液晶パネルの製造工程で当該液晶パネルとなる薄板ガラス基板の少なくとも一方の表面を清浄化処理するための薄板ガラス基板洗浄装置において、
前記薄板ガラス基板の上端を保持して当該薄板ガラス基板を垂下させた状態で搬送する基板搬送部と、
前記基板搬送部により搬送されてきた前記薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次洗浄液を吐出して洗浄を行い、この洗浄に追従して当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって洗浄液を吐出する超音波洗浄素子と、
洗浄液を吐出する前記超音波洗浄素子を前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させるための超音波洗浄素子昇降部と、
前記薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部にエアーを噴出するエアーナイフと、
エアーを噴出する前記エアーナイフを前記超音波洗浄素子に追従させて前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させるためのエアーナイフ昇降部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明の構成により、洗浄と水切り（すなわち、乾燥）が一連の動作で実行可能となり、洗浄装置の設置スペースが少なくなる。
【００２０】
さらに、請求項３に記載の第３の発明は、第２の発明における前記基板搬送部により搬送されてきた前記薄板ガラス基板の下端縁を保持する基板保持部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明の構成により、縦搬送されてきた薄型ガラス基板を静止状態に保つことが容易となり、洗浄処理中でのガラス割れが防止される。
【００２２】
なお、上記第２の発明における基板搬送部は薄型ガラス基板の上端縁を把持して当該ガラス基板を縦に保持する基板把持部と、この基板把持部に連接して搬送レールに懸架する懸架部とから構成され、多数の薄型ガラス基板を連続して上記超音波洗浄素子およびエアーナイフは設置された洗浄部に搬入し、洗浄後のガラス基板を次の工程に搬出する。
【００２３】
また、上記第２の発明における超音波洗浄素子およびエアーナイフは、モータで駆動されるボール螺子により薄型ガラス基板の面に沿って昇降するように構成される。なお、薄型ガラス基板の面に対する超音波洗浄素子およびエアーナイフの対向角度は調整可能で、かつ洗浄液の吐出強度や吐出量、エアーナイフのエアー噴出量とその強度も調整可能である。
【００２４】
さらに、超音波洗浄素子およびエアーナイフは薄型ガラス基板の面に対して進退可能とすることもできる。
【００２５】
そして、上記第３の発明における基板保持部は、搬入された薄型ガラス基板の下端縁に対して上昇してこれを保持する機構を有し、洗浄作業中の当該薄型ガラス基板を所定の位置に固定させる機能を有する。上記下端縁を受ける部分は平坦面、凹面、溝等の形状を備えた弾性体、あるいは薄板ガラス基板１を傷つけないような材料、形状とすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は本発明による薄板ガラス基板洗浄方法および装置の第１実施例の構成を説明する模式図、図２は図１の薄型ガラス基板の一方の面に位置する洗浄装置の構成を説明する斜視図である。
【００２７】
同図において、１は薄型ガラス基板、２（２ａ，２ｂ）は超音波洗浄素子、３（３ａ，３ｂ）はエアーナイフ、４（４ａ，４ｂ）と５（５ａ，５ｂ）および７（７ａ，７ｂ）はモータ、６はレール、８は基板保持部、９はエアーシリンダ、１０は排水用の樋である。
【００２８】
また、１１は基板搬送部、１１ａは基板把持部、１１ｂは懸垂部、４１（４１ａ，４１ｂ）と５１（５１ａ，５１ｂ）はボール螺子、４２（４２ａ，４２ｂ）は超音波洗浄素子の昇降部材、５２（５２ａ，５２ｂ）はエアーナイフの昇降部材である。
【００２９】
なお、図中矢印Ａ（Ａａ，Ａｂ）は超音波洗浄素子の下降方向、同Ｂ（Ｂａ，Ｂｂ）はエアーナイフの下降方向、同Ｃは基板把持部の移動方向、同Ｄは薄型ガラス基板の搬入方向、同Ｅは基板保持部の上昇方向を示す。
【００３０】
薄型ガラス基板１は基板搬送部１１を構成する基板把持部１１ａでその上端縁を把持されて縦に垂下した状態で搬送される。すなわち、基板把持部１１ａに連接する懸垂部１１ｂがレール６に係合して図示しない搬送駆動機構により前工程矢印Ｃに示した方向から搬送されてくる。
【００３１】
矢印Ｄ方向から搬入された薄型ガラス基板１に対して基板保持部８がエアーシリンダ９によって上昇され、ガラス基板１の下端縁を保持して固定する。この状態で薄型ガラス基板１は超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）およびエアーナイフ３（３ａ，３ｂ）に対して不動位置に設置される。
【００３２】
超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）を搭載したボール螺子４１（４１ａ，４１ｂ）はモータ７（７ａ，７ｂ）により薄型ガラス基板１の表面に対して進退可能に構成されると共にモータ４（４ａ，４ｂ）で回転されるボール螺子４１（４１ａ，４１ｂ）により矢印Ａ（Ａａ，Ａｂ）方向に下降される。
【００３３】
同様に、エアーナイフ３（３ａ，３ｂ）もモータ５（５ａ，５ｂ）により矢印Ｂ方向に下降される。なお、このエアーナイフ３（３ａ，３ｂ）も超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）と同様に薄型ガラス基板１の表面に対して進退可能に構成することもできる。
【００３４】
以下、上記構成の洗浄装置の動作を説明する。
【００３５】
最初、洗浄装置を構成する超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）は、薄板ガラス基板の搬入位置から離れた位置に退避している。これに対して、基板搬送部１１の基板把持部１１ａで垂下状態に保持された薄板ガラス基板１が図２に示した矢印Ｄ方向から搬入されて基板保持部８の直上に停止する。
【００３６】
停止した薄板ガラス基板１に対して基板保持部８がエアーシリンダ９によって上昇駆動され、薄板ガラス基板１の下端縁に当接し、これを固定する。
【００３７】
固定された薄板ガラス基板１に対し、モータ７により超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）が前進して図１に示した位置に停止し、洗浄液を吐出しながら超音波を照射しつつモータモータ４（４ａ，４ｂ）で回転されるボール螺子４１（４１ａ，４１ｂ）により矢印Ａ（Ａａ，Ａｂ）方向に下降して洗浄を実行する。
【００３８】
この超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）の下降動作に追従してモータ５（５ａ，５ｂ）で駆動されるエアーナイフ３（３ａ，３ｂ）が矢印Ｂ（Ｂａ，Ｂｂ）方向に下降しつつ高速のエアーを噴出して、薄板ガラス基板１の表面に残留する洗浄液を除去する。この洗浄動作は１回でもよいが、必要に応じて複数回繰り返すこともできる。
【００３９】
洗浄が終了すると、超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）は元の位置に退避し、基板保持部８がエアーシリンダ９によって下降駆動され、薄板ガラス基板１の下端縁から離脱して当該下端縁を自由にし、基板搬送部１１は薄板ガラス基板１を洗浄装置から搬出し、次の工程に搬送する。この操作タイミングは図示しない制御装置により実行される。
【００４０】
なお、両面を同時に洗浄する場合は、超音波洗浄素子２（２ａ，２ｂ）とエアーシリンダ９の下降速度、洗浄液やエアーの流量は両面において同様となるように制御する。
【００４１】
薄板ガラス基板１を洗浄した洗浄液は下方に設置された樋１０に集められて排水される。
【００４２】
上記は主として薄板ガラス基板１の両面を洗浄する場合についての説明であるが、片面のみを洗浄することもでき、また片面のみの洗浄を必要とする場合には、図２に示した薄板ガラス基板１の一方の面側にのみ洗浄装置を設ければよい。この実施例によれば、洗浄と水切り（すなわち、乾燥）が一連の動作で実行可能となり、洗浄装置の設置スペースが少なくなって、多数の薄板ガラス基板を効率よく洗浄することができる。
【００４３】
〔実施例２〕
本発明の第２実施例は図１および図２に示した洗浄装置を構成する超音波洗浄素子およびエアーナイフの長さを基板搬送方向に延長すると共に、薄板ガラス基板１を停止させず、搬送を継続させながら洗浄液の吐出とエアーの噴出を行うようにしたものである。
【００４４】
なお、この場合、基板保持部８を薄板ガラス基板の移動と同期して移動させる機構を設ける。この基板保持部８の移動機構は超音波洗浄素子やエアーナイフの移動機構と同様の機構、あるいは他の既知の移動機構を用いればよい。
【００４５】
この実施例によれば、薄板ガラス基板を停止させることなく、洗浄と水切りが一連の動作で実行可能となり、洗浄装置の設置スペースが少なくなって、多数の薄板ガラス基板を効率よく洗浄することができる。
【００４６】
〔実施例３〕
本発明の第３実施例は図１および図２に示した洗浄装置を薄板ガラス基板１の搬送方向に複数台設置し、第１実施例と同様の停止洗浄、または第２実施例と同様の連続移動洗浄を行うようにしたものである。
【００４７】
この実施例によれば、洗浄と水切りが同時動作で複数回実行され、上記の拡散板実施例よりも設置スペースは増加するものの、従来の洗浄装置に比べれば設置スペースは少なく、多数の薄板ガラス基板を高速に効率よく洗浄することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、作業の安全性を確保し、少ない設置スペースで多数の薄板ガラス基板を効果的に洗浄することができ、特に大判の薄板ガラス基板（例えば、１０００ｍｍ² クラス）の洗浄において従来技術では頻発していた割れの問題が殆ど無くなり、高品質の洗浄が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄板ガラス基板洗浄方法および装置の第１実施例の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の薄型ガラス基板の一方の面に位置する洗浄装置の構成を説明する斜視図である。
【図３】液晶表示装置の一例としてのＴＦＴ型液晶表示装置のモジュール構造例を説明する展開斜視図である。
【符号の説明】
１ 薄型ガラス基板
２（２ａ，２ｂ） 超音波洗浄素子
３（３ａ，３ｂ） エアーナイフ
４（４ａ，４ｂ），５（５ａ，５ｂ），７（７ａ，７ｂ） モータ
６ レール
８ 基板保持部
９ エアーシリンダ
１０ 排水用の樋。
１１ 基板搬送部
１１ａ 基板把持部
１１ｂ 懸垂部
４１（４１ａ，４１ｂ），５１（５１ａ，５１ｂ）はボール螺子
４２（４２ａ，４２ｂ） 超音波洗浄素子の昇降部材
５２（５２ａ，５２ｂ） エアーナイフの昇降部材。

Claims (3)

1. 液晶パネルの製造工程で当該液晶パネルとなる薄板ガラス基板の少なくとも一方の表面を清浄化処理するための薄板ガラス基板洗浄方法において、
   前記薄板ガラス基板の上端縁を保持して垂下させた状態で、当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次洗浄液を超音波洗浄素子より吐出し、前記超音波洗浄素子を前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させて洗浄を行い、
   この洗浄に追従して当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次エアーをエアーナイフより吹きつけ、前記エアーナイフを前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させることにより前記表面に残留する洗浄液を除去することを特徴とする薄板ガラス基板洗浄方法。
2. 液晶パネルの製造工程で当該液晶パネルとなる薄板ガラス基板の少なくとも一方の表面を清浄化処理するための薄板ガラス基板洗浄装置において、
   前記薄板ガラス基板の上端を保持して当該薄板ガラス基板を垂下させた状態で搬送する基板搬送部と、
   前記基板搬送部により搬送されてきた前記薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部に順次洗浄液を吐出して洗浄を行い、この洗浄に追従して当該薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって洗浄液を吐出する超音波洗浄素子と、
   洗浄液を吐出する前記超音波洗浄素子を前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させるための超音波洗浄素子昇降部と、
   前記薄板ガラス基板の前記表面の横方向の幅にわたって略々均一に、かつ前記表面の上部から下部にエアーを噴出するエアーナイフと、
   エアーを噴出する前記エアーナイフを前記超音波洗浄素子に追従させて前記薄板ガラス基板の上部から下部に移動させるためのエアーナイフ昇降部と、
   を備えたことを特徴とする薄板ガラス基板洗浄装置。
3. 前記基板搬送部により搬送されてきた前記薄板ガラス基板の下端縁を保持する基板保持部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の薄板ガラス基板洗浄装置。

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