(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線照射装置と表示板用ガラス基板を載置する露光ステージとからなる硬化装置において、紫外線照射装置とガラス基板との間に配置したガラスマスクの表面は紫外線、可視光線及び赤外線を反射する光反射特性を有すると共に、紫外線照射装置からガラス基板に対して照射される紫外線は斜め方向から入射されるように構成したことを特徴とする表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置。
【請求項２】
前記紫外線照射装置を傾斜しかつ移動しながら、あるいは前記ガラス基板を傾斜しかつ移動しながら紫外線を照射することを特徴とする請求項１記載の表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置。
【請求項３】
前記紫外線照射装置あるいは前記ガラス基板を往復移動し、反転時に前記紫外線照射装置あるいは前記ガラス基板を往路時と対称的な角度に傾けて移動しながら紫外線を照射することを特徴とする請求項１または２記載の表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置。
【請求項４】
前記紫外線照射装置と前記露光ステージとの空間部の側面に補助反射鏡を配置することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置。
【請求項５】
前記露光ステージのガラス基板が位置する箇所に紫外線反射材を設置することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示板（ＬＣＤ）等のシール材を介して重ね合わされた表示板を構成する２枚のガラス基板に紫外線を照射して、該シール材を硬化させる硬化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤ等の表示板は、カラーフィルタ、透明電極、配向膜等から構成された第１のガラス基板と、薄膜トランジスタ、透明電極、配向膜等から構成された第２のガラス基板との間にスペーサー等を散布して貼り合わせ、液晶を封入して構成されている。当初、２枚のガラス基板を貼り合わせるためのシール材として、熱硬化型樹脂が使用されていた。しかし、貼り合わせに要する時間を短縮するために、少なくとも紫外線反応性を有する（紫外線プラス熱等）シール材が使用されるようになっている。
【０００３】
紫外線反応性を有するシール材を使用する場合、ガラス基板の周辺部の紫外線が遮光されないような位置にシール材を塗布し、カラーフィルタ等から構成された上面のガラス基板の上方から被照射面が均一の照度分布になるように紫外線を照射するための紫外線照射装置を配置している。そして、メタルハライドランプ等の光源から紫外線照射してシール材を硬化させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＬＣＤ等の表示板の大型化に伴って、ガラス基板における表示部の有効面積が大きくなり、ガラス基板上のパターン化された基板、つまり表示部の周囲まで各種配線等のパターンが配置されている。
また、紫外線照射側の上面のガラス基板にはカラーフィルタ、透明電極、配向膜のほかに、紫外線を遮断するクロム等で構成されるブラックマトリクスが表示板の端部まで配置されている。
【０００５】
そこで、従来の照射方法を用いて、ガラス基板の上方から均一に紫外線を照射しても、ブラックマトリクスによって遮光されたシール材には紫外線が照射されず、ブラックマトリクスからはみ出た僅かなシール材にのみに照射され、良好な硬化特性を得ることができないという欠点がある。これにより、ガラス基板の貼り合わせの信頼性が小さいという問題となっている。
また、紫外線照射時に発生する熱により表示板の表示部を保護するため、照射装置とガラス基板との間（ガラス基板の数ミリ上）にクロム等の黒色金属を被着したガラスマスク等が使用されている。しかし、ガラスマスクが黒色であるために蓄熱してしまい、マスク自身の温度が上昇すると共に、マスクの僅かな下方に位置する表示基板の温度が上昇してしまうという問題がある。さらに、２枚のガラス基板に温度差が生じて、歪みによってギャップ差が生じて、表示ムラが発生してしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は、前記に鑑みてなされたものであり、液晶表示板等のガラス基板を用いた表示板の製造装置の改良に関し、表示板を製作する際シール材の良好な硬化特性を得ることができ、ガラス基板の貼り合わせ特性が極めて優れた紫外線による硬化装置を提供するものである。また、製作の際ガラス基板の熱的影響が殆どなく極めて生産性が高い紫外線による硬化装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示板の硬化装置の要旨は次の手段を有する。表示板等の硬化装置において、被処理物としてのガラス基板と紫外線照射装置とからなり、装置稼動前の静止状態では照射装置と基板との位置関係は筐体状の照射装置の下方から平板状の基板に対する照射方向である中心軸はほぼ垂直となっており、照射装置と基板との間に表面に光反射特性を有するように処理が施されたガラスマスクが配置される。そして、装置が稼動すると、基板の周辺部に形成されたブラックマトリックス等に対して、上方から基板に対して垂直に紫外線を照射してブラックマトリックスからはみ出た僅かなシール材を硬化（仮止め）させる。次に、照射装置を基板に対して垂直な状態から装置の中心軸から所定の角度傾斜させ（回動させ）、基板に対して斜め方向から（約１５度から４５度方向）紫外線を照射して、基板の周辺部に形成されたシール材を硬化する。また、硬化特性を上げるために照射装置をガラス基板に沿って移動させる。なお照射装置は静止してガラス基板を移動させてもよい。さらに、ガラス基板上のパターン化された複数枚の表示板の端面に紫外線を照射するために、照射装置を往復移動させる。この際の反転時には照射装置を往路時とは対称的に角度を可変して復路移動させる。なお、前記同様にガラス基板を移動させてもよい。
【０００８】
本発明に係る硬化装置は、照射装置の照射角度を傾斜する手段であり、該照射装置あるいは基板自体を傾斜して移動させる手段であり、該照射装置あるいは基板自体を往復移動しかつ反転時に照射角度を可変して移動させる手段である。そして、前記一連の可変及び移動手段より構成されている。
【０００９】
前記紫外線照射装置が可変及び移動の際に、ガラス基板の周辺部のうち照射量が少ない移動方向に平行な周辺部には次の手段を採用している。硬化装置の照射装置とガラス基板との空間部に、照射装置等の移動方向と平行に紫外線反射材としての補助反射鏡を設置する。また、被硬化物を載置、移動させる露光ステージに紫外線反射材を設置して、該反射材にガラス基板を載置することにより、基板を通過した紫外線をシール材に反射させて照射する。さらに、照射装置とガラス基板との間で基板の僅かな上方に配置したマスクの表面あるいは裏面に光反射特性を有するように処理する。
【００１０】
上記手段によると、垂直方向からの紫外線照射によってブラックマトリックスからはみ出たシール材が硬化される。次に、ブラックマトリックスを避けてシール材に斜めから紫外線が照射される。また、照射装置あるいはガラス基板を移動させて、照射装置が向けられた端面に順次紫外線が照射される。さらに、移動方向を反転させると共に照射角度を対称的に可変させて、表示板の縦端面と反対方向の縦端面に順次紫外線が照射される。
【００１１】
照射装置の移動方向と平行な表示板の横端面は、補助反射鏡である紫外線反射材によって斜めに反射、照射される。
また、ガラス基板を反射材に載置しているので、ガラス基板を透過した紫外線がシール材の下方に反射、照射される。
さらに、反射特性を有したマスクに紫外線が照射されると、マスク遮光部分において、紫外線、可視光線及び赤外線が反射されて、マスクの過度の温度が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明に使用される表示板用ガラス基板の構成を図１の模式図に示す。図中１は第１のガラス基板であり、カラーフィルタ２、透明電極３、配向膜４、ブラックマトリクス５等から構成されている。６は第２のガラス基板であり薄膜トランジスタ７、配向膜８等から構成されている。
この２枚のガラス基板の間に液晶層１１が介在され、スペーサ１２を散布し、少なくとも紫外線反応性を有するシール材１３をガラス基板上にパターン化された複数の基板（表示板）に塗布して重ね合わせている。
なお、シール材にもスペーサーを含有させている場合がある。
【００１３】
シール材１３は第１のガラス基板１の周囲にあるブラックマトリクス５の真下に塗布されている。なお、大部分はブラックマトリクスの真下にあるが、僅かにブラックマトリクスからはみ出ている。そこで、従来技術のように、紫外線照射装置をガラス基板の上方に、照射装置の中心軸が垂直となるように配置して、紫外線をガラス基板に照射すると、ブラックマトリクスに遮光されてシール材に紫外線が到達せず、良好な硬化特性が得られない。
【００１４】
図２は本発明に係る硬化装置に用いる紫外線照射装置及び表示板用ガラス基板を模式的に示す説明図である。
図中２１は筐体状に形成した金属製の照射器であり、照射器内にはアルミニウム製あるいは紫外線を選択的に反射させる特性を有する膜を施したガラス製の桶状の放物面状あるいは楕円面状の反射鏡２２を紙面の垂直方向に配置している。また、反射鏡の内面には直管状の紫外線ランプ２３が取り付けられており、ランプからの放射光は直接あるいは反射鏡により反射されて下面にほとんどの紫外線が放射される。なお、一部の紫外線はランプ長手方向に斜め方向に放射されるようになっている。また、照射器の下面開口部には石英ガラス２４が設置され、その下部の熱線カットフィルタ２５により熱線としての赤外線を吸収している。
【００１５】
硬化装置としての照射器２１の下面には、表示板用ガラス基板２６が搬送装置等を介して前工程から搬入され、一連の硬化処理を行なった後に後工程に搬出されるようになっている。また、後述するようにガラス基板の上方には僅かな空間を介してガラスマスク（図示せず）が配置されている。
【００１６】
そして、本発明に係る硬化装置は、紫外線照射装置の照射器本体の中心軸と平板状のガラス基板とがなす角度θを所定の範囲、例えば０°＜θ≦４５°の範囲、要すれば１５°＜θ≦４５°に選定して傾斜させるように構成し、斜め方向からガラス基板に紫外線を照射するようにしている。
【００１７】
図３は照射器本体の可動手段により傾斜している状態を示し、図４は露光ステージに載置したガラス基板及びガラスマスクの拡大説明図である。
照射器２１は中心軸の角度θがガラス基板２６に対して約３０゜傾斜しており、ガラスマスク２７が基板２６の上方に数ミリの間隔をおいて配置されている。
なお、図４中２６ａは第１のガラス基板、２６ｂは第２のガラス基板、２６ｃはシール材を示す。また、２８は照射器２１の反射鏡２２及びランプ２３の端部に沿って平行に配置された補助反射鏡であり、高純度アルミ等の紫外線反射材である。なお、ガラスマスク２７にアルミ蒸着膜などの光反射特性を有する膜２７ａを形成することにより、放射光によるマスクの過度の温度上昇を防止し、ガラス基板の温度上昇や熱による歪みの発生を防止できる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例を図５に基づき説明する。図５は表示板用ガラス基板のシール材硬化装置の説明図であり、図５（ａ）から図５（ｊ）に示す照射器の一連の動作説明図である。図５（ａ）は硬化装置の稼動前の静止状態を示す図であり、照射器本体の中心軸とガラス基板とはほぼ垂直に保持されている。そして、照射器から紫外線をガラス基板に照射して周辺部のブラックマトリックスからはみ出たシール材を硬化して、仮止めする。次に、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、照射器が可動手段により回動して照射器本体の中心軸とガラス基板とのなす角度θが例えば３０°となる位置に停止する。また、照射器を傾斜させた状態でガラス基板に紫外線を照射して周辺部を硬化し、かつ図５（ｄ）に示すように、照射器を傾斜させた状態でガラス基板に沿って横方向に移動しながらガラス基板の縦方向のシール材に紫外線が照射される。そして、照射器からの照射方向に対応するガラス基板上のパターン化された複数の表示板の周辺部端面の内部に紫外線が均一に照射され、図５（ｅ）の位置まで移動して停止する。
【００１９】
そして、図５（ｅ）のガラス基板の最端部まで移動して、一時停止し、照射器の照射角度を図５（ｆ），図５（ｇ）に示すように往路時とは対称となるように回動させ（３０°×２）、停止し照射器を傾斜させた状態でガラス基板に紫外線を照射して対向する側の周辺部を硬化し、かつ図５（ｈ）に示すように、照射器を傾斜させた状態でガラス基板に沿って横方向に移動しながらガラス基板の対向側の縦方向のシール材に紫外線が照射される。そして、図５（ｉ）に示す当初の位置に到達次第、照射器は回動して傾斜状態から図５（ｊ）に示す照射器本体の中心軸とガラス基板とがほぼ垂直に保持される位置に復帰する。
このような反復動作をあらかじめ設定したガラス基板のシール材が硬化するまで繰り返すことになる。
なお、照射器とガラス基板との傾斜角度を設定するための回動および移動は、照射器を傾斜、移動することなく、搬送装置等においてガラス基板を傾斜したり、移動しながら照射器から紫外線を照射するように構成してもよい。
【００２０】
また、照射器が可変及び移動の際に、ガラス基板の周辺部のうち照射量が少ない移動方向に平行な周辺部への紫外線照射を十分行なうために、照射器の移動方向と平行に高純度アルミ板を用いて側面側の補助反射鏡を設置している。
これは、照射器からの照射が向けられない基板の両端面に対して、補助反射鏡により斜め方向から反射して放射される。また、補助反射鏡は、所定の角度を設定することにより反射特性をより高めることができる。
このようにして、ガラス基板上のパターン化された複数の表示板の周辺部端面の内部に斜め方向から紫外線を照射して、ブラックマトリクスの真下のシール材を効率よく硬化させることができる。
【００２１】
また、露光ステージ等のガラス基板を載置する箇所に紫外線反射材を形成することにより、ガラス基板を透過した紫外線がシール材の下方から反射、照射されるので、基板上の配線等のファインパターンで遮光される部分も効率よく照射可能となる。この反射材は高純度アルミ等が使用される。
また、ガラスマスクに光反射特性を有する処理を施すことによって、放射光によるマスクの蓄熱を防ぎ、マスク下方のガラス基板の温度上昇や歪みを抑制することができる。この光反射特性を有する処理は、高純度アルミ蒸着などで実施できる。
【００２２】
次に、本発明に係る表示板用ガラス基板のシール材硬化試験結果について説明する。試験条件は、以下の通りである。
・紫外線ランプ：メタルハライドランプ（岩崎電気(株)製M08-L41）
・紫外線照射装置：コールドミラー集光照射器（同上製UE081-401-01C）
・基板に対する照射角度：０゜及び３０゜
・補助反射鏡：高純度アルミ板
・照度計：岩崎電気(株)製UVPF-A1/PD-365
・紫外線照度：１００ｍＷ／ｃｍ2
・照射時間：３５秒
・ガラス基板：ＬＣＤ用基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）
・シール材：協立化学産業(株)製ワールドロックNo.D70E3
・硬化性評価：シール材の硬化深度と反応率
ここで、硬化深度とはブラックマトリクスの端部を基準とした際の基板内部方向の距離をいう。
【００２３】
上記の試験方法（装置）を図６（ｃ）に模式的に示す。
1000mm×1000mmの基板の端部に50mm×50mmのＬＣＤ用基板を載置して、該基板上にメタルハライドランプを内蔵した紫外線照射装置を配置し、所定角度で照射した場合の硬化深度に対する反応率を測定した。なお、ＬＣＤ用基板は半分の面にブラックマトリクスを形成し、基板の中央部にシール材を塗布した。また、図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは紫外線の照射方向（４方向）を示す。
【００２４】
図６（ａ），図６（ｂ）に照射角度（装置の傾斜角度）がゼロおよび３０度の場合の測定結果を示す。
照射角度がゼロ、すなわち基板に対して垂直に紫外線を照射する場合、各方向からの反応率は硬化深度が１５０〜４００μｍでは反応率が４０％未満である。これに対して、照射角度が３０度、すなわち基板に対して斜め方向から紫外線を照射する場合、Ｃ方向からでは硬化深度が９００μｍでも反応率は９０％以上であり、その他の方向からでも１５０〜４００μｍでは反応率は９０％である。
すなわち、９００μｍ以下の領域ではいずれの方向からの放射でも反応率６０％以上であることが確認できた。
これにより、ガラス基板の端部から４００μｍ内部でも反応率は約９０％以上という良好な硬化特性が認められる。また、貼り合わせ特性も簡単に剥がれということがなく、十分な貼り合わせ強度を有することを確認した。
【００２５】
本発明の他の実施例としては、図７に示すように紫外線照射装置の照射角度を常に変化させながら、基板上を移動して紫外線を照射する装置（方法）がある。例えば、ガラス基板と紫外線照射装置のなす角度θを−９０゜＜θ＜９０゜の範囲で常に可変させながら紫外線照射を行なうようにする。
【００２６】
また、図８に示すように、紫外線照射装置を所定角度傾斜させて固定し、紫外線照射装置を水平方向に回転させながら、紫外線照射する。さらに、ガラス基板を水平方向に回転させ、紫外線照射する装置が考えられる。
【００２７】
さらに、他の実施例について説明する。
前記したようにこの種の硬化装置では、紫外線照射時に紫外線及び熱から表示部を保護するために、照射装置とガラス基板との間ガラスマスクが配置される。
本発明に係る実施例では、マスクの表面に光反射特性を有する処理を施しているが、その実験結果について、従来例と対比して説明する。
試験装置は前記のシール材硬化試験装置を利用して、マスク自体の温度およびその下方に配置するＬＣＤ基板の温度を測定した。
測定結果は表１の通りである。
本発明に係るガラスマスクは、その下面にクロム処理、上面に鏡面アルミ処理を施している。一方、従来品はその表面にクロム処理のみ施している。
紫外線照射装置の真下に上記のガラスマスクを設置し、かつマスク下方にＬＣＤ基板を配置し、紫外線を１００，１５０，２００ｍＷ／ｃｍ2 の照度で約６０秒照射した場合の各々の温度上昇（deg）を熱電対で測定した。
表１に示すように、鏡面処理を行なうことによりガラスマスク自体の温度上昇を抑制できる。また、ＬＣＤ基板の温度上昇を抑え、かつ基板の上面と下面との温度差を小さくすることができ、歪み等の発生を防止できることを確認した。
【００２８】
【表１】
0004134559.tif 000002
（注）単位：ｄｅｇ
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、液晶表示板等の表示板用ガラス基板のシール材の硬化装置を提供することができ、その産業上の利用価値は大きいものがある。すなわち、重ね合わされた表示板を構成する２枚のガラス基板に紫外線を照射しシール材を硬化させる本発明の装置によると、ブラックマトリックス等を避けて斜めから紫外線を照射するので、効率よく、確実に硬化させることができる。また、傾斜して往復移動し反転時に照射角度を対称的に可動させるので、照射器が対向するガラス基板の両端面の内部に紫外線が均一に照射され、シール材を硬化させることができる。
【００３０】
また、硬化装置内に補助反射鏡を配置することにより、照射器が向けられないガラス基板の横端面は斜め方向から反射されて照射されるので、シール材を十分硬化させることができる。さらに、露光ステージに設置した紫外線反射材により、ガラス基板を透過した紫外線をシール材の下方から反射させて照射させるので、配線等のファインパターンで遮光される部分のシール材も硬化させることができる。
【００３１】
ガラスマスクに光反射処理を行ない、放射光によるマスクの温度上昇を抑制し、マスク下方のガラス基板の温度上昇を抑制し、かつ歪み等の発生を防止できる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示板用ガラス基板の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る紫外線硬化装置を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明に係る硬化装置の可動状態を示す説明図である。
【図４】同じく図３に示すガラス基板及びガラスマスクの拡大説明図である。
【図５】本発明に係る実施例を示す図であり、図５（ａ）〜図５（ｊ）は照射器の一連の動作状態を示す図である。
【図６】本発明と従来例との実験結果を示す図である。図６（ａ）は従来例の特性図、図６（ｂ）は本発明の特性図、図６（ｃ）は実験装置の模式図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
２１    紫外線照射器
２２    反射鏡
２３    紫外線ランプ
２４    石英ガラス
２５    熱線カットフィルタ
２６    表示板用ガラス基板
２６ａ  第１のガラス基板
２６ｂ  第２のガラス基板
２６ｃ  シール材
２７    ガラスマスク
２７ａ  アルミ蒸着膜
２８    補助反射鏡
【図１】
0004134559.tif 000003
【図２】
0004134559.tif 000004
【図３】
0004134559.tif 000005
【図４】
0004134559.tif 000006
【図５】
0004134559.tif 000007
【図６】
0004134559.tif 000008
【図７】
0004134559.tif 000009
【図８】
0004134559.tif 000010