TWI490434B

TWI490434B - Light irradiation device

Info

Publication number: TWI490434B
Application number: TW099125407A
Authority: TW
Inventors: Hiroshige Hata; Kazuaki Yano; Sayu Shioya
Original assignee: Ushio Electric Inc
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2015-07-01
Also published as: KR20110036665A; CN102033362A; JP2011076033A; JP5493664B2; TW201113477A

Description

光照射裝置

本發明係關於在液晶面板等顯示器面板的製造工程中，作為用以將2枚透光性基板藉由光硬化型密封劑加以貼合之顯示器面板的貼合裝置的光源加以使用的光照射裝置。

近年來，在液晶面板中，以對比的提升與響應速度的改善作為目的，開發出一種藉由聚合物構造物來限制液晶分子之配向方向的PSA(Polymer Sustained Alignment)方式或PSVA方式，來取代形成在晶胞內部的隔壁層構造。

在該PSA方式之液晶面板的製造製程中，係進行將含有光聚合性成分的液晶材料注入晶胞內，一面對所被注入的液晶材料施加電壓，一面照射紫外線，藉此在晶胞內形成聚合物構造物。在將該液晶材料留在液晶面板之手法之一的液晶滴下工法(One Drop Fill，簡稱ODF)中，在構成晶胞之其中一方透光性基板的表面塗佈光硬化型密封劑，藉此形成框狀的密封劑層，在該其中一方透光性基板之表面中的密封劑層所包圍的區域，塗佈含有單體的液晶材料之後，將另一方透光性基板加以疊合，在該狀態下，藉由顯示器面板的貼合裝置對密封劑層照射光，使該密封劑硬化而將2枚透光性基板加以貼合。之後，對液晶材料所含單體照射紫外線，藉此形成聚合物構造物，形成被注入有液晶材料的晶胞。

接著，以光硬化型密封劑而言，為了在被照射光時，液晶材料中所含有之光聚合性成分的聚合反應不會進行，使用其感度波長範圍移位至比液晶材料中之光聚合性成分的感度波長範圍為更長波長側者。

另一方面，在顯示器面板的貼合裝置中，以用以對密封劑層照射光的光源而言，採用具有放射光硬化型密封劑之感度波長範圍之光的燈、及將短波長側的光予以遮蔽的濾波器而成的光照射裝置(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-149647號

但是，在如上所示之光照射裝置中，係有以下所示之問題。

(1)一般而言，燈由開始亮燈至達到定常亮燈狀態為止，需耗費相當時間，亦即難以瞬時亮燈，因此在光照射裝置中，藉由設置快門機構，在將燈連續亮燈的狀態下，藉由快門機構的快門的開閉，在必要時對照射對象物照射光。因此，會有能量效率較低，而且快門機構中的可動零件容易導致故障，裝置的可靠性較低的問題。

(2)燈的發光頻譜係其波長範圍為例如波長200～600nm(參照專利文獻1的段落0238)，與光硬化型密封劑之感度波長的200～450nm(參照專利文獻1的段落0244)相比較，長波長側相當寬，而且，短波長側的波長範圍的光被濾波器所遮蔽，因此會有光利用效率極低的問題。

(3)以濾波器而言，一般係採用具有介電質多層膜的濾波器，但是在如上所示之濾波器中，入射角依存性明顯，亦即依光的入射角度，要充分遮蔽所預期的波長範圍的光乃極為困難。因此，以防止對液晶材料照射光為目的，通常雖使用遮罩，但是該遮罩必須按照應製造之顯示器面板的形態或尺寸等來準備，因此會有製造成本增大的問題。

本發明係基於以上所示情形而硏創者，其目的在提供一種光照射裝置，其係PSA方式顯示器面板之貼合裝置所使用的光照射裝置，例如無須使液晶材料所含有之光聚合性成分的聚合反應進行，即可以較高的光利用效率，對密封劑層照射光而予以硬化。

本發明之光照射裝置係含有感度波長範圍位於一定範圍之光聚合性成分的光聚合性材料層、及由包圍該光聚合性材料層之感度波長範圍位於比前述光聚合性成分的感度波長範圍為更長波長側的光硬化型密封劑所構成的密封劑層，在形成於2枚透光性基板之間的狀態下，對該密封劑層照射光，藉此貼合前述2枚透光性基板的顯示器面板的貼合裝置所使用的光照射裝置，其特徵為：具有：LED元件、及將在比該LED元件的發光峰值波長為更短波長側、且比該LED元件的發光頻譜的最短波長為更長波長側具有截止波長的短波長側的光進行遮蔽的濾波器，由前述LED元件所發出的光透過前述濾波器而被照射在前述密封劑層。

在本發明之光照射裝置中，最好前述濾波器的截止波長係位於比前述光聚合性成分之感度波長範圍之長波長側端為更長波長側。

此外，最好前述LED元件的複數被配置在同一基板上而成的複數光源片段，以沿著該基板的面方向排列的方式作配置所構成。

此外，亦可具有收納前述LED元件而成的LED封裝體，在該LED封裝體設有前述濾波器。

藉由本發明之光照射裝置，將發光頻譜的波長範圍較窄之來自LED元件的光，透過在比該LED元件的發光峰值波長為更短波長側、且比該LED元件的發光頻譜的最短波長為更長波長側具有截止波長的濾波器進行照射，因此所被照射的光的波長分布為極窄。因此，按照構成密封劑層的光硬化型密封劑的感度波長範圍、及光聚合性材料層中的光聚合性成分的感度波長範圍，來選擇LED元件，藉此無須使光聚合性材料層中的光聚合性成分進行聚合反應，即可以較高的光利用效率，對密封劑層照射光來進行硬化。

此外，LED元件係從開始亮燈起至達到定常亮燈狀態為止的時間極短，亦即可瞬時亮燈，因此不需要連續亮燈及設置快門機構，因此，可得較高的能量效率，並且可得較高的可靠性。

此外，以濾波器而言，藉由採用截止波長位於比光聚合性材料層中的光聚合性成分的感度波長範圍的長波長側端為更長波長側者的構成，在對密封劑層照射光時，可確實防止光聚合性材料層中之光聚合性成分進行聚合反應。

藉由LED元件的複數被配置在同一基板上而成的複數光源片段，以沿著該基板的面方向排列的方式作配置的構成，按照密封劑層的形態來選擇進行亮燈的光源片段，藉此可對密封劑層選擇性地照射光，因此可得更高的能量效率，並且不需要為了選擇性地對密封劑層照射光而設置遮罩，故可達成製造成本低減化。此外，光源片段中的一個LED元件劣化時，藉由提高其他LED元件的照射強度，可照射以光源片段全體而言為安定的光量的光。

此外，藉由具有收納LED元件而成的LED封裝體，在該LED封裝體設有濾波器的構成，由於不需要設置大面積的濾波器，因此可達成濾波器成本低減化及生產性的提升。

以下針對本發明之實施形態加以說明。

第1圖係顯示具備有本發明之光照射裝置之顯示器面板之貼合裝置之一例中之概略構成的說明圖。

在該顯示器面板的貼合裝置(以下僅稱之為「貼合裝置」)中，係在基台11上隔著支持台12設有供載置處理對象物的載台10，在該載台10的上方係配置有本發明之光照射裝置15。

該貼合裝置的處理對象物1係在2枚透光性基板4之間形成光聚合性材料層2、及以包圍該光聚合性材料層2周圍的方式所包圍的密封劑層3而成者。該例之處理對象物1係用以製造合計4個顯示器面板者，在該處理對象物1中，係如第2圖所示，形成有彼此分離而縱橫排列的4個光聚合性材料層2、及分別包圍一個光聚合性材料層2的4個密封劑層3。

光聚合性材料層2係藉由感度波長範圍在一定範圍內的光聚合性成分、及含有液晶成分而成的液晶材料所構成。光聚合性材料層2中的光聚合性成分係含有單體、及藉由接受紫外線而發生自由基或陽離子等活性種的光聚合起始劑而成。該光聚合性成分的感度波長範圍係藉由選擇光聚合起始劑的種類來決定。

此外，密封劑層3係由光硬化型密封劑所構成，該光硬化型密封劑係含有硬化性樹脂、及藉由接受紫外線而發生自由基或陽離子等活性種的光聚合起始劑而成。光硬化型密封劑係其感度波長範圍的長波長側端比光聚合性材料層2中的光聚合性成分的感度波長範圍的長波長側端位於更長波長側者。光硬化型密封劑的感度波長範圍係藉由選擇光聚合起始劑的種類來決定。

此外，透光性基板4係藉由玻璃等所構成。

如上所示之處理對象物1係藉由在一方透光性基板4的表面塗佈光硬化型密封劑，分別形成框狀的4個密封劑層3，在該一方透光性基板4表面中的密封劑層3的各個所包圍的區域塗佈含有光聚合性成分與液晶成分而成的液晶材料，藉此在形成4個光聚合性材料層2之後，藉由對一方透光性基板4，將另一方透光性基板在以預定間隔分離的狀態下加以疊合而得。

圖示之例的光照射裝置15亦如第3圖所示，係以在適當的支持體(圖示省略)上以縱橫排列複數光源片段20的方式作配置所構成。

在光源片段20的各個，如第4圖所示，在同一矩形基板21的表面配置複數LED元件25，在該等LED元件25的各個表面，以覆蓋該LED元件25的方式設有濾波器30。

此外，在基板21表面中的周緣部配置使內面作為光反射面的矩形筒狀導光構件26，在該基板21的背面設有將LED元件25所發出的熱加以散熱的散熱用散熱片27。

以LED元件25而言，可使用含有銦(In)、鋁(Al)的氮化鎵(GaN)系LED。LED元件25的發光頻譜係按照構成光聚合性材料層的光聚合性成分的感度波長範圍、及構成密封劑層的光硬化型密封劑的感度波長範圍來作選擇，藉由調整LED中的In、AlGa、N的組成比，可得峰值波長例如由200nm至紅外區域的LED元件25，具體而言，峰值波長由360～420nm中作選擇。

此外，LED元件25之發光頻譜中之峰值波長的半帶寬為例如10～30nm。

此外，光源片段20之各個中的LED元件25的數量為例如5～16個。

濾波器30係遮蔽短波長側之光的低通濾波器，其截止波長(光透過率為50%的波長)位於比LED元件25的發光峰值波長更為短波長側，而且位於比該LED元件25的發光頻譜的最短波長為更長波長側者。以該濾波器30而言，係可使用具有介電質多層膜者。

此外，濾波器30係較佳為其截止波長比光聚合性材料層2中之光聚合性成分之感度波長範圍的長波長側端位於更長波長側，藉此，當對密封劑層3照射光時，可確實防止光聚合性材料層2中的光聚合性成分進行聚合反應。

在上述光照射裝置15中，所有光源片段20之中，按照處理對象物1中的密封劑層3的形狀所選擇的光源片段20進行作動，藉此使該光源片段20中來自LED元件25的光透過濾波器30而由導光構件26的光出射部28出射，被照射在被配置在貼合裝置的載台10上的處理對象物1中的密封劑層3，藉此使密封劑層3硬化。

以上，LED元件25係如第5圖以模式顯示般，為具有曲線(L)所示之發光頻譜者，但是濾波器30為具有曲線(F)所示之分光特性者，亦即為具有比LED元件25的發光峰值波長為更短波長側、且為該LED元件25的發光頻譜的最短波長為更長波長側的截止波長的低通濾波器，因此LED元件25所發出的光之中，比濾波器30之截止波長為更短波長側之波長的光(第5圖中斜線部分的光)係被該濾波器30所遮蔽。

藉由如上所示之光照射裝置15，將來自發光頻譜的波長範圍較窄的LED元件25的光，透過在比該LED元件25的發光峰值波長為更短波長側、且比該LED元件25的發光頻譜的最短波長為更長波長側具有截止波長的濾波器30進行照射，因此成為所被照射的光的波長分布為極窄者。密封劑層3的感度波長範圍係以短波長側為較高，但是以顯示器面板貼合裝置的光源而言，並無法照射光聚合性材料層2中之光聚合性成分的感度波長範圍的光。因此，藉由濾波器來遮蔽比來自LED元件的光的發光峰值波長為更短波長側的光，藉此可更強照射為在光聚合性材料層2中之光聚合性成分的感度波長範圍之外的波長區域、且構成密封劑層3之光硬化型密封劑的感度較高的短波長區域的光。藉此，可在不會使光聚合性材料層2中之光聚合性成分進行聚合反應的情形下，以較高的光利用效率，對密封劑層3照射光而進行硬化。

此外，LED元件25係從開始亮燈起至到達定常亮燈狀態為止的時間極短，亦即可瞬時亮燈，因此不需要連續亮燈及設置快門機構，因此可得較高的能量效率，並且可得較高的可靠性。

具有複數LED元件25被配置在同一基板21上而成的複數光源片段20，該等光源片段20以沿著基板21之面方向排列的方式作配置，因此將所亮燈的光源片段20按照密封劑層3的形態來作選擇，藉此可對密封劑層3選擇性地照射光，因此可得更高的能量效率，並且不需要為了選擇性地將光照射在密封劑層3而設置遮罩，因此可達成製造成本的低減化。此外，光源片段20中的一個LED元件25發生劣化時，係藉由提高其他LED元件25的照射強度，即可照射以光源片段20全體而言呈安定的光量的光。

第6圖係顯示本發明之光照射裝置之其他例中之光源片段之構成的說明圖。

在該光源片段20中，係在同一矩形基板21的表面配置複數LED封裝體35，在該基板21之表面中的周緣部配置有使內面作為光反射面的矩形筒狀導光構件26，在該基板21的背面設有將LED封裝體35所發出的熱予以散熱的散熱用散熱片27。

LED封裝體35的各個，如第7圖所示，係具有在中央形成有矩形凹處37的封裝體基板36，在該封裝體基板36的凹處37內配置有LED元件25，以閉塞該封裝體基板36之凹處37的方式設有板狀濾波器30。此外，28為導光構件26的光出射部。LED元件25及濾波器30的特性係與第4圖所示之光源片段20中者相同。

藉由如上所示之光照射裝置，獲得與第3圖及第4圖所示光照射裝置為相同的效果，並且具有收納LED元件25而成的LED封裝體35，在該LED封裝體35設有濾波器30，因此不需要設置大面積的濾波器30，結果，可達成濾波器成本減低化及生產性提升。

本發明之光照射裝置並非限定於上述實施形態，亦可添加各種變更。

(1)在第4圖所示之光源片段20中，濾波器30如第8圖所示，亦可為具有透鏡機能之半球狀者。

此外，取代在LED元件25的各個設置濾波器30，如第9圖所示，亦可為在導光構件26之筒孔內的中央位置設置1個濾波器30的構成。

此外，如第9圖所示，亦可在導光構件26之筒孔內的前端側位置配置積分器透鏡29。

(2)在第6圖所示之光源片段20中，被設在LED封裝體35的濾波器30，如第10圖(a)所示，亦可為具有透鏡機能的半球狀者。

此外，在LED封裝體35，如第10圖(b)所示，亦可在板狀濾波器30的表面設置透鏡31。

[實施例]

〈實施例1〉

按照第3圖及第4圖所示構成，製作出使130個光源片段以縱橫排列的方式作配置而成的光照射裝置。光源片段的規格如以下所示。

基板(21)的縱橫尺寸為50mm×50mm，導光構件(26)的全長為45mm。

LED元件(25)係發光頻譜的峰值波長為385nm，半帶寬為±5nm者，在1個光源片段設有9個。

濾波器(30)係具有介電質多層膜的低通濾波器，其截止波長為380nm者。

將該光照射裝置中的光源片段的發光頻譜圖顯示於第11圖(a)。

〈比較例1〉

以LED元件(25)而言，使用發光頻譜的峰值波長為405nm、且半帶寬為±8nm者，除了未設置濾波器(30)以外，製作出與實施例1為相同構成的光照射裝置。

將該光照射裝置中的光源片段的發光頻譜圖顯示於第11圖(b)。

《密封劑的硬化試驗》

使用實施例1及比較例1之光照射裝置，如以下進行密封劑的硬化試驗。

使用分別具有第12圖所代表之感度曲線的2種光硬化型密封劑(將該等設為「密封劑A」及「密封劑B」)，在2枚透光性基板之間形成厚度為數μm的密封劑層。在該等密封劑層，以照射面中的強度成為155mW/cm² 的條件，藉由光照射裝置來照射光，測定出積算照射光量成為500mJ/cm² 、750mJ/cm² 、1000mJ/cm² 及2000mJ/cm² 時的密封劑層的硬化率。

以上，密封劑層的硬化率係藉由FT-IR(傳立葉轉換紅外吸收分光)法，藉由伴隨著藉由硬化反應而改變的化學構造變化而改變的紅外吸收頻譜的解析來進行測定。具體而言，根據其紅外吸收峰值的面積或高度來將藉由聚合而消滅的化學結合的消耗量作定量，且根據該值而計算出硬化率。

此外，在實用上，若硬化率為80%以上，則判斷密封劑層已硬化。

將以上結果顯示於表1。

由表1的結果可清楚確認，在實施例1之光照射裝置中，對於密封劑A及密封劑B之任一者，若以積算照射光量為500mJ/cm² 以上的條件來照射光，即可予以硬化。

相對於此，在比較例1之光照射裝置中，為了將密封劑層硬化，必須以對密封劑A係積算照射光量為2000mJ/cm² 以上、對密封劑B係積算照射光量為1000mJ/cm² 以上的條件來照射光。

第13圖係使光照射裝置的發光頻譜與光硬化型密封劑的感度曲線相疊後的合成曲線圖，(A1)係實施例1之光照射裝置的發光頻譜與密封劑A的感度曲線相疊後的合成曲線，(A2)係比較例1之光照射裝置的發光頻譜與密封劑A的感度曲線相疊後的合成曲線。

在該等合成曲線中，各自的積分值可視為平均單位照射時間之光硬化型密封劑的反應量，(A1)的合成曲線的積分值係(A2)的合成曲線的積分值的1.6倍。

如上所示，可知藉由實施例1之光照射裝置，與比較例1之光照射裝置相比較，可得較高的光利用效率。

1．．．處理對象物

2．．．光聚合性材料層

3．．．密封劑層

4．．．透光性基板

10．．．載台

11．．．基台

12．．．支持台

15．．．光照射裝置

20．．．光源片段

21．．．基板

25．．．LED元件

26．．．導光構件

27．．．散熱用散熱片

28．．．光出射部

29．．．積分器透鏡

30．．．濾波器

31．．．透鏡

35．．．LED封裝體

36．．．封裝體基板

37．．．凹處

第1圖係顯示具備有本發明之光照射裝置之顯示器面板之貼合裝置之一例中的概略構成的說明圖。

第2圖係顯示第1圖所示顯示器面板之貼合裝置之處理對象物的俯視圖。

第3圖係顯示本發明之光照射裝置之一例中的構成的俯視圖。

第4圖係顯示第3圖所示之光照射裝置中的光源片段的構成的說明圖。

第5圖係以模式顯示LED元件的發光頻譜與濾波器之分光特性之關係的曲線圖。

第6圖係顯示本發明之光照射裝置之其他例中之光源片段的構成的說明圖。

第7圖係顯示第6圖所示之光源片段中的LED封裝體的構成的說明圖。

第8圖係顯示光源片段之變形例之主要部位之構成的說明圖。

第9圖係顯示光源片段之其他變形例之構成的說明圖。

第10圖係顯示LED封裝體之變形例之構成的說明圖。

第11圖係顯示實施例1及比較例1之光照射裝置中之光源片段的發光頻譜圖。

第12圖係顯示具代表性的光硬化型密封劑的感度曲線圖。

第13圖係將實施例中的光照射裝置的發光頻譜與光硬化型密封劑的感度曲線相疊後的合成曲線圖。