(57)【要約】【課題】本発明は汎用フィルム基材の伸縮挙動をモニタリングし、その結果を湿度制御機構にフィードバックすることで、汎用フィルム基材の実際の伸縮挙動に即した温湿度を与える温湿度制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】温湿度による基材の伸縮挙動を、実際の位置変化情報に即して管理・制御ができるため、精度が高く、管理基準から外れることがない、汎用フィルム基材などを保管する温湿度制御装置。また特定パターンをパターンニングした基板の樹脂とバッファー内に保管される基板と同種類の樹脂を用いる。【選択図】図１
2012198005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を保管するための温湿度制御装置であって、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を加熱する加熱装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を冷却する冷却装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を加湿する加湿装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度および前記基材の伸縮状態と、をモニターするモニタリング部と、
前記モニタリング部から発信される信号に従って前記加熱装置と前記冷却装置と前記加湿装置とを制御する制御装置と、
を備えており、
前記モニタリング部は、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度を測定するための温度センサーと、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の湿度を測定するための湿度センサーと、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分にある物体の伸縮状態をモニタリングする顕微鏡カメラと、を備えていることを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項２】
基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度と前記基材の伸縮状態とを計測する初期計測工程と、
前記初期計測工程よって測定された測定データを受け取った制御装置が、それぞれ加熱装置と冷却装置と加湿装置に、前記測定データの伸縮状態の初期状態との差と、予め保持していた初期検量線を使用して算出した補正量に対応した制御信号を前記制御装置に送る初期補正工程と、
前記初期制御工程の終了後、予め設定した一定時間経過後に、前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度と、前記基材の伸縮状態を計測する次期計測工程と、
前記初期計測工程の測定データと前記次期計測工程の測定データとから得られた、温度、湿度に対する前記基材の伸縮量の次期検量線を作成する次期検量線作成工程と、
前記次期検量線作成工程から、伸縮量が０である初期状態からのずれ量を算出し、
前期ずれ量に対応した温度および／または湿度の補正量を算出し、前記補正量に対応した制御信号を前記制御装置が発信することによって、温度および／または湿度が補正される次期補正工程と、
前記次期補正工程の終了後、予め設定した一定時間経過後に、次期計測工程と次期検量線作成工程と次期補正工程と、をこの順番で繰り返し実施することを特徴とする温湿度制御装置の制御方法。
【請求項３】
基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、初期計測工程と次期計測工程において伸縮状態を測定する対象物が、保管する物品である基材と同一の基材を基板として、その表面に測定用パターンを形成した基板であることを特徴とする請求項２に記載の温湿度制御装置の制御方法。
【請求項４】
基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、全工程を通して、前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度を一定に制御することを特徴とする請求項２または３に記載の温湿度制御装置の制御方法。
【請求項５】
基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、初期計測工程と次期計測工程において伸縮状態を測定する方法が、顕微鏡カメラを使用した座標位置のモニタリングであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温湿度制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度・湿度の影響によって、伸縮が生じやすい基板を保管するための温湿度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モバイル分野における次世代ディスプレイでは、表示画素の高解像度化、軽量化、多機能化、等の技術革新が進んできた。今後のユビキタスネットワークの広がりにより、これらの次世代ディスプレイに関しては薄く、軽く、壊れにくいという特徴を持つべきであることが期待されている。また、その特徴を活かして、折り曲げることが可能なディスプレイなども研究開発が進んでいる。このような背景をうけ、プラスチックなどに代表されるフレキシブルな基材を用いたディスプレイは上述した次世代ディスプレイを実現するための手段として有用な技術である。
【０００３】
最近では、フレキシブルな液晶ディスプレイ開発のために、製造プロセスに対応し得る耐熱性、寸法安定性を有するフィルム基材の開発や、ガラス基板の厚さを薄くし柔軟性を得る技術開発も様々おこなわれている。このような基材を使用すれば、現在使用されている製造プロセスを用いて、フレキシブルな基材を用いた次世代ディスプレイの部材の開発が可能である。
【０００４】
それらの例として、ＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムなどに代表される汎用フィルム基材を用いた次世代ディスプレイの部材の開発が進んでいる。特性として、表面平滑性、透明性、ハンドリング性に優れ、安価で供給の安定性なども望めるため、量産・製品化を考えると、汎用フィルム基材を使いこなすことは非常に重要かつ有効な技術となる。
【０００５】
一方、汎用フィルム基材の大きな欠点としては、耐熱性・吸湿性が引き起こす基材の伸縮挙動が挙げられる。このような伸縮挙動に関しては、単純に温湿度の値だけの管理ではフィルム基材の伸縮挙動を制御することは難しい。特に、ディスプレイ用途に扱われる部材については、伸縮挙動による設計値へのズレの許容範囲は２０ｐｐｍ程度であり、上記の汎用フィルム基材をディスプレイ用部材に適用するためには、従来の管理方法ではこの許容範囲に入れることは困難である。具体的には、その伸縮挙動は、経時で変化していくため、とりわけ、汎用フィルム基材を加工した後の中長期的に保管する時は、従来の温湿度制御装置では、前述した２０ｐｐｍ程度の管理は非常に困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１６１０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明は汎用フィルム基材の伸縮挙動をモニタリングし、その結果を湿度制御機構にフィードバックすることで、汎用フィルム基材の実際の伸縮挙動に即した温湿度を与える温湿度制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１は、基材を保管するための温湿度制御装置であって、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を加熱する加熱装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を冷却する冷却装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分を加湿する加湿装置と、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度および前記基材の伸縮状態と、をモニターするモニタリング部と、
前記モニタリング部から発信される信号に従って前記加熱装置と前記冷却装置と前記加湿装置とを制御する制御装置と、
を備えており、
前記モニタリング部は、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度を測定するための温度センサーと、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の湿度を測定するための湿度センサーと、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分にある物体の伸縮状態をモニタリングする顕微鏡カメラと、を備えていることを特徴とする温湿度制御装置である。
【０００９】
また、請求項２は、基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、少なくとも、
前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度と前記基材の伸縮状態とを計測する初期計測工程と、
前記初期計測工程よって測定された測定データを受け取った制御装置が、それぞれ加熱装置と冷却装置と加湿装置に、前記測定データの伸縮状態の初期状態との差と、予め保持していた初期検量線を使用して算出した補正量に対応した制御信号を前記制御装置に送る初期補正工程と、
前記初期制御工程の終了後、予め設定した一定時間経過後に、前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度と湿度と、前記基材の伸縮状態を計測する次期計測工程と、
前記初期計測工程の測定データと前記次期計測工程の測定データとから得られた、温度、湿度に対する前記基材の伸縮量の次期検量線を作成する次期検量線作成工程と、
前記次期検量線作成工程から、伸縮量が０である初期状態からのずれ量を算出し、
前期ずれ量に対応した温度および／または湿度の補正量を算出し、前記補正量に対応した制御信号を前記制御装置が発信することによって、温度および／または湿度が補正される次期補正工程と、
前記次期補正工程の終了後、予め設定した一定時間経過後に、次期計測工程と次期検量線作成工程と次期補正工程と、をこの順番で繰り返し実施することを特徴とする温湿度制御装置の制御方法である。
【００１０】
また、請求項３は、基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、初期計測工程と次期計測工程において伸縮状態を測定する対象物が、保管する物品である基材と同一の基材を基板として、その表面に測定用パターンを形成した基板であることを特徴とする請求項２に記載の温湿度制御装置の制御方法である。
【００１１】
また、請求項４は、基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、全工程を通して、前記温湿度制御装置の基材を保管する部分の温度を一定に制御することを特徴とする請求項２または３に記載の温湿度制御装置の制御方法である。
【００１２】
また、請求項５は、基材を保管するための温湿度制御装置の制御方法であって、初期計測工程と次期計測工程において伸縮状態を測定する方法が、顕微鏡カメラを使用した座標位置のモニタリングであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温湿度制御装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は以上の特徴を持つことから、下記に示す効果がある。
【００１４】
即ち、この発明によれば、温湿度による基材の伸縮挙動を、実際の位置変化情報に即して管理・制御ができるため、精度が高く、管理基準から外れることがない、汎用フィルム基材などを保管する温湿度制御装置を提供することができる。
【００１５】
また、この発明によれば、特定パターンをパターンニングした基板の樹脂とバッファー内に保管される基板と同種類の樹脂を用いることで、基材の伸縮挙動をより精度よく管理・制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１で使用したモニタリング部の概略図。
【図２】実施例１と比較例にて測定した基材伸縮のズレ（元の状態からの伸縮量）を表した測定結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の温湿度制御装置は、温湿度制御装置の基材を保管する部分（以後、装置内、と称する。）を加熱する加熱装置と、冷却する為の蒸発器及び圧縮機から成る冷却装置と、加湿する加湿装置と、加熱装置、冷却装置、及び加湿装置を制御する制御装置、および特定パターンをパターンニングした基板の伸縮挙動をモニタリングするモニタリング部で構成されている。
【００１８】
モニタリング部以外は、市販されている温湿度制御装置と同等である。市販されている温湿度制御装置は、モニタリング部として、装置内の温度と湿度を測定し、その温度と湿度の情報を加熱装置、冷却装置、および加湿装置を制御する制御装置に伝え、温度と湿度を指定した範囲内に管理する為の制御を行っている。
【００１９】
本発明の温湿度制御装置の特徴は、モニタリング部で得た温度と湿度の情報のほかに、特定パターンをパターンニングした基板の伸縮情報に基づき制御装置により加熱装置、冷却装置及び加湿装置を制御して、装置内の温湿度を制御する点である。このことにより、例えば、温度を一定に管理しながら、モニターした基板の伸縮情報の変動に対応して湿度を制御することが可能となる。同様に、湿度を一定に管理しながら、温度を制御することも可能となる。当然のことながら、基板の伸縮が最も小さくなるように、温度と湿度を制御することも可能である。基板の伸縮情報を取得する方法は、これから説明する光学的に捉える方法を採用することが可能であるが、本質的にはこれに限定される必要は無く、モニターの対象となる複数の測定点の相対的な座標情報の変化を捉えることができる方法であれば良い。なお、本発明の温湿度制御装置の湿度の制御方法は、通常の空調設備で使用されているコンプレッサーによる空気の圧縮とその後の断熱膨張による冷却効果により露点以下まで温度を下げることにより除湿し、その後、加熱装置により加温して温度を元に戻す方式（コンプレッサー方式と言う。）を前提にしたが、別の方式でも当然使用が可能である。例として、デシカント方式（或いは、ゼオライト方式とも言う。）がある。コンプレッサー方式は、日本の冬の様な低温では除湿能力が低下する傾向がある一方、デシカント方式は、その様な傾向は無いが、温度が上がるため、冷却して温度を一定に保持する必要があるため、それぞれ別の制御方法を行う必要がある。
【００２０】
モニタリング対象となる特定パターンは、少なくとも４点、基板の四方に配置されていることが必要である。モニタリングが可能な特定パターンが多ければ多いほど、より精密な制御が可能となる。
【００２１】
特定パターンをパターンニングした基板の伸縮挙動をモニタリングするモニタリング部は、ステージと複数の顕微鏡カメラから構成されており、ステージ上に吸着した特定パターンをパターンニングした基板を、顕微鏡カメラでモニタリングする方法を採用することができる。
【００２２】
上記の顕微鏡カメラは光学顕微鏡、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）顕微鏡（ＣＣＤカメラを光学顕微鏡に装着した顕微鏡）のどちらであっても良いが、オートフォーカス又は電気的に制御可能な手動焦点制御機構のいずれか、もしくはその両方の機能を必要とし、取得した座標位置を基板伸縮情報として制御装置へ出力するインターフェースを持つものとする。
【００２３】
顕微鏡カメラは、少なくとも４台以上から構成されていることが望ましく、基板の四方に配置してある特定パターンのモニタリングを行う。このとき、顕微鏡カメラとステージの垂直がずれて配置されてしまうと、正確な座標位置の読み込みが困難になる。
【００２４】
温湿度制御は、上記顕微鏡カメラのモニタリング結果に基づき、通常は基板伸縮が０になるように制御される。基本的には、温度は固定して湿度制御による制御が主になるが、基板伸縮量が大きい場合や基板の水蒸気透過率が極めて小さく、湿度による基材収縮の制御が難しい場合などは、温度制御を行っても良い。また、基板伸縮は、必ずしも０になるように制御するのではなく、装置的に許される範囲で所望の基板伸縮の値を設定することが可能である。
【００２５】
上記顕微鏡カメラのモニタリングの結果、基板が伸長している場合は湿度を下降方向に制御を行い、逆に基板が収縮している場合は湿度を上昇方向に制御をおこなう。温度による制御を行う場合、基板が伸長している場合は温度を下降方向に制御を行い、逆に基板が収縮している場合、湿度を上昇方向に制御をおこなう。
【００２６】
基板収縮に対しての温湿度を制御する範囲の大きさは、基板毎に基板伸縮量と温湿度の検量線に基づき決定される。検量線は、モニタリング初期に温湿度を段階的に任意の値（経験的に設定した値）で制御を行ない、その際の基材収縮量を解析し作成する。また、その検量線に基づき温湿度管理を行いながら、常に基板伸縮と温湿度をモニタリング及び解析及び新しい検量線の作成をおこなうことで、リアルタイムに検量線の更新・データの蓄積などを行うことができ、信頼性向上、基板の特性変化に素早く追従し、精度の高い基板伸縮制御、管理を可能になる。
【００２７】
また、本発明の温湿度制御装置は、精度良く基板伸縮制御が可能であるため、基板の保管だけではなく、湿度による基材伸縮を利用して、パターニングされた基板を任意のサイズに伸縮し、リサイズすることが可能である。
【実施例１】
【００２８】
本発明の温湿度制御装置を用いて、水蒸気透過率が０．３ｇ／ｍ２／ｄａｙのバリア加工を施したＰＥＮフィルム基板の伸縮制御を行い、その基板の中長期保管をおこなった。
【００２９】
本実施例で使用したモニタリング部の概略図を図１に示す。まず始めに、モニタリング対象となる特定パターンがパターニングされた基板の準備として、前記ＰＥＮフィルム基材と同じＰＥＮフィルムを３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形で用意し、その各頂点の内側に、各頂点から均等な位置に２５０ｍｍ×２５０ｍｍ角の正方形の各頂点が配置する位置に４点の特定パターン１０１の印刷をおこなった。印刷にはインクジェットプリンタを使用した。
【００３０】
次に、特定パターン１０１が印刷された基板１０２を、本発明の温湿度制御装置のモニタリング部に設置してあるステージ１０３に設置し、４台の顕微鏡カメラ１０４でモニタリングをおこなった。
【００３１】
湿度検量線の作成のために、湿度を印刷時の湿度±５％程度の間で制御し、そのときの基板の伸縮量のモニタリングを行い、座標位置の解析をおこなうことにより検量線を作成した。
【００３２】
作成した検量線に基づき、基板伸縮情報を本発明の温湿度制御装置の制御装置にフィードバックし、中長期保管を行なうＰＥＮフィルム基材を装置内に保管し、基板の伸縮管理を行なった。
【００３３】
＜比較例＞
比較例として、常に一定温湿度で制御する市販の温湿度制御装置（比較例の温湿度制御装置）内で保管されたＰＥＮフィルム基材について同様に実施した。
【００３４】
それぞれ、温湿度制御装置内に１０日間保管し、モニタリング用の基板の伸縮の量を確認した。それらの結果を図２に示す。
【００３５】
本発明の温湿度制御装置では、基板伸縮が±２０ｐｐｍ以内で推移しており、良好な基板伸縮制御ができていると確認できる。一方で、比較例として行なった一定温湿度に保つように制御する比較例温湿度制御装置内で保管した基板は、湿度による影響により、時間を追うごとに基板が伸長していることが確認できる。そのため、基材伸縮によるズレが＋２０ｐｐｍを超え、良好な基板伸縮制御が行なえていない。
【００３６】
以上の結果より、本発明の温湿度制御装置を用いれば、従来の方法では困難であった、汎用フィルム基板を±２０ｐｐｍ以内の基板伸縮で中長期保管できることが確認できた。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  ・・・特定パターン
１０２  ・・・特定パターンが形成された基板
１０３  ・・・基板を載置するステージ
１０４  ・・・顕微鏡カメラ
【図１】
2012198005.tif 000003
【図２】
2012198005.tif 000004