JP7234730B2

JP7234730B2 - 放電ランプおよび液晶パネル製造装置

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Publication number: JP7234730B2
Application number: JP2019056646A
Authority: JP
Inventors: 弘喜日野; 純藤岡; 亮彦田内
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: CN111739787A; CN111739787B; JP2020161230A; KR20200115047A; TW202036656A; TWI833896B

Description

本発明の実施形態は、放電ランプおよび液晶パネル製造装置に関する。

近年、光反応性物質を含有する液晶体を封入した被処理基板に対する電圧の印加と紫外線の照射を並行することで、液晶体に含まれるモノマーの配向状態を制御する液晶パネル製造装置がある。

特開２０１１‐１４６３６３号公報特開２００９‐２６６５７４号公報

ところで、近年の液晶パネルの需要の増加に伴い、液晶パネルの製造の効率化が求められる。

本発明が解決しようとする課題は、液晶パネルを効率よく製造することができる放電ランプおよび液晶パネル製造装置を提供することである。

実施形態の放電ランプは、発光管と一対の電極とを具備する。一対の電極は、発光管の両端部に設けられる。発光管を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上である。

本発明によれば、液晶パネルを効率よく製造することができる。

実施形態に係る放電ランプの側面図である。液晶パネルを模式的に示す断面図である。液晶層の吸収率を波長ごとに示す図である。放電ランプの分光分布を比較した結果を示す図である。ＵＶ照度を変化させたときの被処理パネルの状態を紫外線の照射時間ごとに比較した結果を示す図である。ＵＶ照度を変化させたときの被処理パネルの状態を紫外線の照射時間ごとに比較した結果を示す図である。実施形態に係る液晶パネル製造装置の斜視図である。

以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１は、発光管１０と一対の電極２０とを具備する。一対の電極２０は、発光管１０の両端部に設けられる。発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上である。

また、以下で説明する実施形態に係る発光管１０には、ストロンチウム、マグネシウムおよびバリウムのうち、一以上を有するアルミン酸塩と、賦活剤としてのセリウムとを含有する蛍光体３０が封入される。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１は、液晶パネル製造用の放電ランプである。

また、以下で説明する実施形態に係る液晶パネル製造装置１００は、被処理パネル６を照射する複数の照射部１１０を具備する。複数の照射部１１０は、放電ランプ１を有する。

また、以下で説明する実施形態に係る被処理パネル６は、液晶層９と、液晶層９を挟んで対向する一対の基板７、８とを有する。照射部１１０は、電圧を印加した液晶層９に紫外線を照射する。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下に示す各実施形態は、本発明が開示する技術を限定するものではない。また、以下に示す各実施形態及び各変形例は、矛盾しない範囲で適宜組合せることができる。また、各実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付与して後出の説明を適宜省略する。

［実施形態］
まず、図１を用いて、実施形態に係る放電ランプの構成例について説明する。図１は、実施形態に係る放電ランプの側面図である。図１に示すように、実施形態に係る放電ランプ１は、発光管１０と、一対の口金１１と、一対の接点１２と、一対の電極２０と、蛍光体３０とを有する。一対の電極２０は、発光管１０の長さ方向の両端部に設けられており、発光管１０を支持する一対の口金１１の端部に位置するピン状の一対の接点１２にそれぞれ接続されている。

放電ランプ１は、例えば、図２に示す被処理パネル６の処理に適した波長の紫外線を放射することで液晶パネルを効率よく製造することができるものである。ここで、図２を用いて、被処理パネル６について説明する。

図２は、液晶パネルを模式的に示す断面図である。図２に示す被処理パネル６は、一対の基板７、８と、基板７と基板８との間に設けられた液晶層９とを有する。

基板７は、例えば、赤色、緑色、青色の光を透過するカラーフィルタ（図示しない）が基材上に配置され、保護膜でカラーフィルタが覆われてなるカラーフィルタ基板である。基板８は、液晶層９を挟んで基板７と対向するように設けられた対向基板であり、複数の電極がアレイ状に配置されている。

液晶層９は、液晶組成物と光反応性物質としての重合性モノマーとを含む。液晶層９は、放電ランプ１から放射された特定の波長を有する紫外線を吸収することで重合性モノマーが重合し、電圧の印加によって配向を制御させた液晶組成物が安定化される。

図３は、液晶層の吸収率を波長ごとに示す図である。図２に示す被処理パネル６の液晶層９に含まれる重合性モノマーは、図３に示すように、波長が４００［ｎｍ］以下の光を吸収し、重合する。ただし、被処理パネル６に２８０［ｎｍ］未満の波長を有する光を照射すると、液晶層９に含まれる液晶組成物や、基板７と基板８の損傷が懸念される。そこで、波長が２８０［ｎｍ］未満の光を極力放射せず、かつ２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の紫外線を高強度で放射する放電ランプ１が望ましい。

図１に戻り、このような特性を有する放電ランプ１についてさらに説明する。放電ランプ１は、例えば管径Ｄ＝１５．５［ｍｍ］、管長Ｌ＝１７００［ｍｍ］の熱陰極蛍光ランプである。発光管１０は、石英（ＳｉＯ_２）を主成分とする硬質ガラスである。発光管１０は、例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＢａＯのうち、１または２以上を含有する。なお、発光管１０中に含有する各成分は、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）ＪＸＡ－８２００（日本電子社製）を用いた組成分析により確認することができる。

また、放電ランプ１は、発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上である。これにより、液晶層９中の重合性モノマーを効率よく反応させることができる。このため、一定時間あたりの液晶パネルの処理が増大可能となることから、液晶パネルを効率よく製造することができる。

上記した放電ランプ１の放射性能は、蛍光体３０として、ストロンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびバリウム（Ｂａ）のうち、一以上を有するアルミン酸塩と、賦活剤としてのセリウム（Ｃｅ）とを含有することにより実現できる。具体的には、例えば、ＳｒＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｃｅ（セリウム賦活アルミン酸ストロンチウム）を蛍光体３０として適用することができる。蛍光体３０は、例えば、発光管１０の内面に塗布されている。また、発光管１０の内部には、例えばアルゴンＡｒ、ネオン（Ｎｅ）等の希ガスを含む不活性ガスと、水銀とが封入されている。

また、蛍光体３０として、例えば（ＭｇＳｒＢａ）Ａｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅを適用することによっても、発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上の放電ランプ１が得られる。

上記したように、実施形態に係る放電ランプ１は、不図示の電源装置から供給された電力により、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上となる光を放射する。図４は、放電ランプの分光分布を比較した結果を示す図である。図４中、「実施例１」は、蛍光体３０として上記したＳｒＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｃｅを適用した放電ランプ１の分光分布の一例を図示したものであり、「実施例２」は、蛍光体３０として（ＭｇＳｒＢａ）Ａｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅを適用した放電ランプ１の分光分布の一例を図示したものである。なお、図４では、参考のため、「比較例１」として、ＳｒＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｃｅに代えてＬａＰＯ_４：Ｃｅ（セリウム賦活リン酸ランタン）を蛍光体３０として用いた熱陰極蛍光ランプを併記している。

図４に示すように、実施例１に係る放電ランプ１では、液晶層９での光吸収に適した波長域に対し、２７０～３１０［ｎｍ］近辺での発光強度が高く、液晶層９中の重合性モノマーを効率よく反応させることができる。具体的には、実施例１に係る放電ランプ１の発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比は９１［％］である。なお、かかる強度比は、例えば図４に示す分光分布に基づき、各波長域の面積比から算出することができる。これにより、液晶層９の反応時間を短縮化することができ、タクトタイムの短縮が可能となる。このため、一定時間あたりの液晶パネルの処理が増大可能となることから、液晶パネルを効率よく製造することができる。

また、実施例２に係る放電ランプ１では、実施例１に係る放電ランプ１と同様に、液晶層９での光吸収に適した波長域に対し、２７０～３１０［ｎｍ］近辺での発光強度が高い。具体的には、実施例２に係る放電ランプ１の発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比は９３［％］である。これにより、液晶層９中の重合性モノマーを効率よく反応させることができる。このため、実施例２に係る放電ランプ１によれば、液晶パネルを効率よく製造することができる。

一方、比較例１では、２９５～３７０［ｎｍ］の波長域にブロードのピークを有するが、このうち、液晶層９中の重合性モノマーを反応させるのに適した発光強度は、２９５～３１０［ｎｍ］の波長域でしか得られず、反応効率は低い。具体的には、比較例１に係る熱陰極蛍光ランプの発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比は７８［％］にとどまる。これにより、実施例１、２に係る放電ランプ１を適用した場合と比較して液晶層９中の重合性モノマーの反応効率が低下する。このため、実施形態に係る放電ランプ１と比較して照射時間を長くする必要が生じ、液晶パネルを効率よく製造することが困難となる。

図５、図６は、ＵＶ照度を変化させたときの被処理パネルの状態を紫外線の照射時間ごとに比較した結果を示す図である。図５は、図４に示す実施例１、２に係る放電ランプ１を、図６は、比較例１に係る熱陰極蛍光ランプを、それぞれ用いた場合の結果を図示したものである。また、図５、図６中、「○」、「△」、「×」は、○＞△＞×の順で被処理パネル６の状態がよいことをそれぞれ示すものである。

図５に示すように、実施例１、２に係る放電ランプ１では、ＵＶ照度（１．５～５［ｍＷ／ｃｍ^２］）および照射時間（１５～６０［ｓｅｃ］）を変化させた場合であっても、意図した液晶層９を有する液晶パネルが同様に得られた。一方、図６に示すように、比較例１に係るランプでは、高いＵＶ照度［ｍＷ／ｃｍ^２］を有し、かつ照射時間［ｓｅｃ］が長い場合のみ意図した液晶パネルが得られ、ＵＶ照度［ｍＷ／ｃｍ^２］または照射時間［ｓｅｃ］を低減させると、液晶層９に対する十分な反応性が得られず、用途に適した液晶パネルが得られない場合があった。

［液晶パネル製造装置］
図７は、実施形態に係る液晶パネル製造装置の斜視図である。図７に示す液晶パネル製造装置１００は、複数の照射ユニット１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ等を具備する。なお、複数の照射ユニット１０１Ａ～１０１Ｃ等を区別しない場合は、照射ユニット１０１とする場合がある。液晶パネル製造装置１００は、９つの照射ユニット１０１を有する。すなわち、液晶パネル製造装置１００は、並列して照射工程を行うことが可能である。具体的には、液晶パネル製造装置１００が、９枚の被処理パネル６に同時に紫外線を照射することが可能である。

照射ユニット１０１は、紫外線を照射する照射部１１０と、シャッタ１２０と、天板１３０と、排熱パイプ１４０ａ、１４０ｂとを具備する。

照射部１１０は、光源としての複数のランプ１１１を有する。複数のランプ１１１は、天板１３０に設けられたソケット（不図示）に装着されており、それぞれ平行に配置されている。ソケットは、ランプ１１１を点灯させる点灯装置（不図示）と電気的に接続されており、点灯装置よりソケットを介してランプ１１１に電力が供給されることで、ランプ１１１が点灯する。ランプ１１１の点灯により、照射ユニット１０１内に収容された被処理パネル６に紫外線が照射される。また、照射部１１０は、液晶パネル製造装置１００から着脱可能である。なお、ランプ１１１は、実施形態に係る放電ランプ１である。また、ランプ１１１と天板１３０の間には、被処理パネル６に照射される紫外線の光量を増やすため、反射板（不図示）を有していてもよい。

また、各照射ユニット１０１には、照射ユニット１０１内に被処理パネル６を出し入れするためのシャッタ１２０が開閉可能に設けられている。シャッタ１２０は、照射ユニット１０１内に被処理パネル６を出し入れするときに開けられ、照射ユニット１０１内に被処理パネル６が収容されたときに閉じられる。例えば、被処理パネル６は、シャッタ１２０開放時にロボットアーム５０を用いて、照射ユニット１０１内に対して出し入れされる。

また、排熱パイプ１４０ａ、１４０ｂは、それぞれの照射部１１０と接続されている。排熱パイプ１４０ａ、１４０ｂは、例えば外部から吸引されることで外部に照射部１１０およびその近傍の熱を排出し、照射ユニット１０１を冷却する。

上述したように、実施形態に係る放電ランプ１は、発光管１０と一対の電極２０とを具備する。一対の電極２０は、発光管１０の両端部に設けられる。発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上である。このため、液晶パネルを効率よく製造することができる。

また、実施形態に係る発光管１０には、ストロンチウム、マグネシウムおよびバリウムのうち、一以上を有するアルミン酸塩と、賦活剤としてのセリウムとを含有する蛍光体３０が封入される。このため、発光管１０を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比を高めることができ、液晶パネルを効率よく製造することができる。

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１放電ランプ
６被処理パネル
７、８基板
９液晶層
１０発光管
２０電極
３０蛍光体
１００液晶パネル製造装置
１１０照射部

Claims

光反応性物質を含有する被処理パネルを照射する液晶パネル製造用の放電ランプであって、
発光管と；
前記発光管の両端部に設けられる一対の電極と；
を具備し、
前記発光管を透過して放射される放射光のうち、２００［ｎｍ］以上４００［ｎｍ］以下の波長域に対する２８０［ｎｍ］以上３４０［ｎｍ］以下の波長域の強度比が８３［％］以上である、放電ランプ。
前記発光管には、ストロンチウム、マグネシウムおよびバリウムのうち、一以上を有するアルミン酸塩と、賦活剤としてのセリウムとを含有する蛍光体が封入される、請求項１に記載の放電ランプ。
被処理パネルを照射する複数の照射部；
を具備し、
前記複数の照射部は、請求項１または２に記載の放電ランプを有する、液晶パネル製造装置。
前記被処理パネルは、液晶層と、前記液晶層を挟んで対向する一対の基板とを有し、
前記照射部は、電圧を印加した前記液晶層に紫外線を照射する、請求項３に記載の液晶パネル製造装置。