JP4361538B2 - ガラス基板の除電方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置などの製造工程において、表示パネルに用いるガラス基板の除電方法に関する。

表示パネルの製造工程において、静電気の発生により、ガラス基板が帯電し、この帯電により、ガラス基板に形成されたデバイスに障害が発生して、製品の信頼性の低下や歩留まりの低下が問題になっており、その対策として、除電装置による除電が行われている。

また、液晶表示パネルに用いるガラス基板は大型化し、このような大型ガラス基板をテーブルから剥離したり、搬送装置から持ち上げたりした時に生ずる帯電電圧は、デバイスの故障につながるため、何らかの除電を必要とする。しかし、持ち上げる高さは、次の工程の都合で決まり、除電は、除電がしやすい場所でしか行われていないため、真に除電が必要な工程での除電がなされていない。

図６（a）(b)は、軟Ｘ線除電とイオナイザ除電の性能比較図である。図６（ｂ）に示すように、広く使用されているイオナイザ除電は、電極部６１に高電圧をかけて発生させたイオン６２をブロワー６３からの気流で必要個所まで運ぶことによって除電する。例えば、２ｍの大型ガラス基板１１の除電を考えた場合に、イオンの再結合による除電効率が低下しない約０．１秒の間に、２ｍまでイオンを運ぶためには、秒速２０ｍの気流が必要になる。しかも狭い間隙、例えば、３ｍｍの間隙で、気流速度を保つ必要がある。また、気流を吹き込むことから、図６（a）に示す軟Ｘ線除電のように、ステージ１２上のガラス基板１１の両側から除電装置１４を使用することが困難である。

なお、本出願人に係る先願である下記特許文献１には、搬送ローラで搬送されるガラス基板の近傍直下に接地導体を配置し、この接地導体とガラス基板との静電容量を大きくすることで、ガラス基板の帯電電位を管理値以内に小さくすることが記載され、また、ローラ搬送部での除電は行わず、搬出ロボットによる収納室の収納スタックへの搬出直前に、すなわち、搬出ロボットがガラス基板を搬送ローラから搬出ピンでリフトアップする際に、搬送ローラの両側に設置した２台の除電装置からの軟Ｘ線を照射することで、ガラス基板の除電を行うことが記載されている。

また、下記特許文献２には、軟Ｘ線を帯電物体の周辺の雰囲気に向けて照射し正イオンと負イオンを発生させ、帯電を中和する方法が記載されている。

また、下記特許文献３には、片面が帯電したガラス基板の除電において、帯電していない面からの軟Ｘ線照射では、帯電していなかった面が反対極性に帯電してしまい、ガラス基板の表裏で強い電界を生じて、絶縁破壊が起こる可能性が記載されている。この問題を解決するために、帯電側すなわちガラス基板が支持手段と接触していた側のみに軟Ｘ線を照射して、帯電を中和する構造が記載されている。
特願２００５−３５５３５ 特許第２７４９２０２号公報 特開２００４−２９９８１４号公報

上記特許文献１に記載のものは、ガラス基板をリフトアップする際に、接地導体とガラス基板との間隙に、軟Ｘ線を照射して、ガラス基板の除電を行うものであるが、軟Ｘ線を、接地導体とガラス基板との間隙に、具体的に如何にして照射するのか、その手段については記載されていない。また、リフトアップしすぎると、静電容量が急激に低下して、帯電電圧の上昇が発生し、デバイスの故障につながる可能性がある。

上記特許文献３に記載のものは、ガラス支持手段から離したあとに軟Ｘ線を照射するが、引き離す距離によっては、許容面内電位差あるいは許容電位を越えることが考えられる。また、引き離す距離が小さい場合に、軟Ｘ線をこの狭い隙間に貫通させて帯電面のみに照射する具体的な手段が明確でない。

そこで、本発明は、ガラス基板をリフトアップした直後の狭い間隙に、軟Ｘ線を正確に照射してガラス基板を除電する除電方法を提供することを目的とする。

本発明は、ガラス基板（又は透明絶縁基板）を載せる載置台（又はステージ）からガラス基板を持ち上げた（又はリフトアップした）直後のガラス基板と載置台との間隙に、軟Ｘ線の光軸を正確に設定する。そのために、軟Ｘ線除電装置の取り付け位置を調整する調整手段と光軸合わせのための軟Ｘ線モニタを使用する。また、除電状況に合わせて、ガラス基板の面内電位差許容値、あるいはアースとの間で発生する許容電位を超えない状態で、間隙を大きくしながらガラス基板を分離して次の工程に送る。

以上、本発明によると、ガラス基板がリフトアップされた直後の剥離帯電電圧が面内電位差許容値あるいは許容電位値を超えない状態で、軟Ｘ線により透明絶縁基板の中央部まで確実に除電され、デバイス故障につながる静電気障害を防止できる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係るガラス基板の除電装置の構成図であって、ガラス基板１１を載せるステージ１２と、次の工程に送るためにステージ１２からガラス基板１１を切り離す間隔調整手段１３と、ガラス基板１１の裏側を軟Ｘ線で除電するための軟Ｘ線除電装置１４と、軟Ｘ線除電装置１４の光軸を間隔ｄの中心位置に合わせるための取り付け位置調整手段１５と、光軸調整のための検出センサを備えた軟Ｘ線光軸モニタ１６と、間隔調整手段１３を制御する制御装置１７と、ガラス基板１１の帯電電位を計測する電位計１８と、ガラス基板１１をステージ１２からリフトアップする高さに対応した面内電位差値あるいは許容電位値を格納するデータベース１９から成る。

図１において、軟Ｘ線によってイオン化をする軟Ｘ線除電装置１４は、狭い間隙でも光軸さえ合わせて軟Ｘ線を導入できれば、軟Ｘ線が当たった場所で、イオン化が起こり、除電作用が発生する。そこで、軟Ｘ線除電装置１４からの軟Ｘ線を間隔ｄに導入し、軟Ｘ線光軸モニタ１６で検出し、その検出出力で取り付け位置調整手段１５を調整して、光軸合わせを行う。

しかし、イオン化効率は距離に依存して減衰する。つまり、図１の上部に示すように、軟Ｘ線除電装置１４を設置するガラス基板１１の端部と最遠部（片側から照射する場合は反対側端部、両側から照射する場合はガラス基板１１の中心部）とで除電効率が異なり、均一に除電することができないため面内電位差が発生する。また、最遠部ではガラス基板とアースとの間で最大電位が発生する。この面内電位差あるいはアースとの間の電位が品質トラブルの一因として挙げられる。

ここで、面内電位差について、図３を用いて説明する。図３は、ステージ１２からガラス基板１１のリフトアップを１０ｃｍとした場合で、軟Ｘ線除電装置１４からの照射距離が２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍでの電位の時間経過と面内電位差を表しており、面内電位差は、軟Ｘ線除電装置１４からの距離と時間に依存して発生する。この例では、０．５秒後には面内電位差はゼロになるものの、０．０１秒経過時には２８００Ｖに達する面内電位差が発生することを示している。

また、アースとの間では１０ｃｍ持ち上げることにより、最大３０００Ｖの電位が発生している。通常は、アースとの間でなす帯電電位（３０００Ｖ）の方が面内電位差（２８００Ｖ）よりも大きいので、以下の説明ではアースとの間でなす帯電電位を用いて説明する。

まず、品質的に許容されるアースとの間でなす帯電電位を初めに決めておく。次に、予め、ガラス基板１１の必要なエリアについて、除電を行わない場合の間隔ｄと帯電電位の関係、除電を行った場合の除電時間と帯電電位の関係を、制御装置が電位計１８で測定してデータベース１９にデータベース化しておく。

次に、ガラス基板をリフトアップするときには、まず、図１の左下に示すように、許容値以下に収まる間隔まで広げる。許容値を１００Ｖとすると３ｍｍ持ち上げることができる。できた間隔に軟Ｘ線を導入して、ガラス基板の持つ電荷を減少させる。結果として発生している帯電電圧は低下する。

ここで、リフトアップ高さｄｏのときの帯電電圧をＶｏとすると、電位差をＶａに抑えるためのリフトアップ高さｄａは、ｄａ＝ｄｏ×Ｖａ／Ｖｏであるから、例えば、ｄｏ＝１００ｍｍ、Ｖａ＝１００Ｖ、Ｖｏ＝３０００Ｖとすると、ｄａ＝１００×１００／３０００≒３（ｍｍ）となる。

なお、ｄａ＝ｄｏ×Ｖａ／Ｖｏは、次のようにして求められる。ガラス基板に帯電した電荷をＱ、リフトアップ高さをｄｏとしたときの静電容量をＣｏとすると、Ｑ＝Ｃｏ×Ｖｏで、Ｃｏ＝εＳ／ｄｏ（Ｓはガラス基板の表面積、εは大気の誘電率）であるから、Ｑ＝εＳ／ｄｏ×Ｖｏとなる。リフトアップ高さをｄａとしたとき、電荷Ｑは除電しない限り、そのままであるから、Ｑ＝εＳ／ｄａ×Ｖａとなる。したがって、εＳ／ｄａ×Ｖａ＝εＳ／ｄｏ×Ｖｏで、ｄａ＝ｄｏ×Ｖａ／Ｖｏとなる。

さらに、許容値以下に収まる範囲で間隔を広げ、軟Ｘ線を照射して電荷を減少させる。これを繰り返し、帯電電位を許容値以下に保ったまま軟Ｘ線でガラス基板の持っていた電荷を減少させながら目標間隔までガラス基板をリフトアップし、ロボットアームですくい上げて、次の工程に送る。

間隔の広げ方（距離と速度）、除電時間の最適な選定は、データベースの情報により行い、許容帯電電位を越えない範囲の最短時間で所定の間隔までリフトアップする。

図２は、許容帯電電位を越えないリフトアップ高さと除電時間の関係図であって、縦軸左側はリフトアップ高さでグラフ上の左矢印で示し、縦軸右側は帯電電位でグラフ上の右矢印で示し、横軸は時間を表す。

図２において、リフトアップ高さを調整して許容帯電電位以下にし、それから除電する方法を示し、ケース１、２では、（１）許容帯電電位以内で持ち上げて、（２）一定時間除電する。この（１）（２）を繰り返す。また、ケース３、４では、許容帯電電位を越えないように持ち上げながら除電する。なお、ここでは、許容帯電電位を３００Ｖとしている。

このように、データベース１９の情報に基づいて、制御装置１７が間隔調整手段１３を制御してもよいが、本実施例では、電位計１８によって計測された帯電電位を制御装置１７で許容値以内であるか、除電状況を判断しながら、間隔調整手段１３で間隔ｄを制御してもよい。その際に、電位計１８は、帯電電位が大きくなる末端や中央に配置して、その中の１つが許容値を超えないように制御する。

以上、本発明について説明したが、除電装置から出射される軟Ｘ線の光軸が、所定の間隙を貫いていなければ、ガラス基板の裏面に照射することができず、効果的な裏面の除電ができない。また、除電装置から照射される軟Ｘ線は可視領域でないために見ることができず、光軸を目視で調整することはできない。

そこで、本発明では、予め、図１に示す軟Ｘ線除電装置１４の光軸を測定して、軟Ｘ線除電装置１４の出射窓付近にマーキング２０しておくことで、ラフな光軸合わせが可能となる。

このマーキングについて、図４を用いて説明する。図４は、軟Ｘ線除電装置１４のばらつきの説明図であって、同図（ａ）は、出射角度にばらつきがあるが、出射角度のばらつきによる影響は少ないもの、同図（ｂ）は、出射位置にばらつきがあり、出射位置のばらつきによっては基板裏面を照射していないもの、同図（ｃ）は、正常のもので、例えば、１０ｃｍリフトアップ時に３ｋＶ帯電するガラス基板のピーク電圧を１００Ｖ以下にする除電開始位置が３ｍｍのもの、同図（ｄ）は、左から正常な軟Ｘ線除電装置、位置のばらつきがある軟Ｘ線除電装置、角度のばらつきがある軟Ｘ線除電装置を表す。このように、製造時の軟Ｘ線除電装置には軟Ｘ線の出射方向にばらつきがあるので、光軸を測定する必要がある。

また、図１に示す除電装置において、軟Ｘ線の強度を感知する軟Ｘ線光軸モニタ１６に備えられている検出センサに、間隙の中心を検出するのに最適な幅のスリット２１を設ける。スリットに外乱光が侵入するのを防止するために、スリット２１の上下に導光板２４ａ，ｂを設ける。

この検出センサに、フォトセンサ５１を用いたものを図５に示す。図５は、軟Ｘ線の光軸を調整する概略図であって、スリット２１及び遮光アルミ箔５２を通った軟Ｘ線はフォトセンサ５１により検出され、アンプ５３で増幅され、モニタ２３で軟Ｘ線除電装置の光軸の位置を見ることができる。このモニタで光軸を観測しながら、また、メータ５４でセンサの出力変化を見ながら、取り付け位置調整手段１５で軟Ｘ線除電装置の取り付け位置を調整する。

さらに、図１に示す除電装置において、軟Ｘ線除電装置１４に、不要な部位に軟Ｘ線が照射されるのを防止する遮蔽板２２ａ，ｂを上下に設ける。なお、この遮蔽板のうち上側の遮蔽板２２ａは、間隔調整手段１３によってガラス基板１１と同じ水平位置にリフトアップされる。これによって、例えば、ガラス基板１１の上面など、照射してはならない部位に軟Ｘ線を照射することなく、リフトアップにより広げられた空間全域に、軟Ｘ線を照射して多量のイオンを発生させ、帯電しているガラス基板１１の裏面を効率よく除電することができる。

本発明に係るガラス基板の除電装置の構成図 許容帯電電位を越えないリフトアップ高さと除電時間の関係図 面内電位差と除電時間との関係図 軟Ｘ線除電装置のばらつきの説明図 軟Ｘ線の光軸を調整する概略図 軟Ｘ線除電とイオナイザ除電の性能比較図

符号の説明

１１…ガラス基板（透明絶縁基板）、１２…載置台（ステージ）、１３…間隔調整手段、１４…軟Ｘ線除電装置、１５…取り付け位置調整手段、１６…軟Ｘ線光軸モニタ、１７…制御装置、１８…電位計、１９…データベース、２０…マーキング、２１…スリット、２２ａ…上側の遮蔽板、２２ｂ…下側の遮蔽板、２３…モニタ、２４ａ，ｂ…導光板、５１…フォトセンサ、５２…遮光アルミ箔、５３…アンプ、５４…メータ、６１…電極部、６２…イオン、６３…ブロワー

Claims (7)

1. ガラス基板を載せる載置台と、
   載置台からガラス基板をリフトアップする間隔調整手段と、
   ガラス基板を軟Ｘ線で除電する軟Ｘ線除電装置と、
   前記軟Ｘ線を検出する軟Ｘ線光軸モニタと、
   前記軟Ｘ線光軸モニタからの検出出力に基づいて前記軟Ｘ線除電装置の取り付け位置を調整する取り付け位置調整手段と、
   前記間隔調整手段による前記ガラス基板を前記載置台からのリフトアップする高さに対応した除電電位を測定する電位計と、
   前記ガラス基板の除電を行わない場合の当該ガラス基板と前記載置台との間隔に対する帯電電位の関係と、除電を行った場合の除電時間と帯電電位の関係を予め格納したデータベースと、
   前記間隔調整手段を制御する制御装置とを有し、
   リフトアップされた前記ガラス基板と前記載置台との間隔に前記軟Ｘ線除電装置からの軟Ｘ線を貫通させることで前記ガラス基板の裏面を除電する除電方法であって、
   前記ガラス基板に許容される帯電電位を決め、当該ガラス基板の除電を行わない場合の前記載置台との間隔と帯電電位の関係と、除電を行った場合の除電時間と帯電電位の関係を前記電位計で測定し、測定した情報を前記データベースに格納し、
   前記間隔調整手段により、前記ガラス基板を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで前記載置台との間隔を広げ、
   前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで広げた間隔に前記軟Ｘ線除電装置から軟Ｘ線を導入して前記ガラス基板の持つ電荷を減少させ、
   さらに、前記間隔調整手段により、前記ガラス基板を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで前記載置台との間隔を広げて、前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで広げた間隔に前記軟Ｘ線除電装置から軟Ｘ線を導入して前記ガラス基板の持つ電荷を減少させ、
   これを繰り返して、前記帯電電位を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下に保ったまま軟Ｘ線で当該ガラス基板の持っていた電荷を減少させる動作を前記制御装置により行うことを特徴とするガラス基板の除電方法。
2. ガラス基板を載せる載置台と、
   載置台からガラス基板をリフトアップする間隔調整手段と、
   ガラス基板を軟Ｘ線で除電する軟Ｘ線除電装置と、
   前記軟Ｘ線を検出する軟Ｘ線光軸モニタと、
   前記軟Ｘ線光軸モニタからの検出出力に基づいて前記軟Ｘ線除電装置の取り付け位置を調整する取り付け位置調整手段と、
   前記間隔調整手段による前記ガラス基板を前記載置台からのリフトアップする高さに対応した除電電位を測定する電位計と、
   前記間隔調整手段を制御する制御装置とを有し、
   リフトアップされた前記ガラス基板と前記載置台との間隔に前記軟Ｘ線除電装置からの軟Ｘ線を貫通させることで前記ガラス基板の裏面を除電する除電方法であって、
   前記電位計によって計測された帯電電位が前記ガラス基板に許容される帯電電位以下であるかを、前記制御装置で除電状況を判断しながら前記間隔調整手段により、前記ガラス基板を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで前記載置台との間隔を広げ、
   前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで広げた間隔に前記軟Ｘ線除電装置から軟Ｘ線を導入して前記ガラス基板の持つ電荷を減少させ、
   さらに、前記電位計によって計測された帯電電位に基づいて、前記間隔調整手段により前記ガラス基板を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで前記載置台との間隔を広げて、前記ガラス基板に許容される帯電電位以下の帯電電位に収まる間隔まで広げた間隔に前記軟Ｘ線除電装置から軟Ｘ線を導入して前記ガラス基板の持つ電荷を減少させ、
   これを繰り返して、前記帯電電位を前記ガラス基板に許容される帯電電位以下に保ったまま軟Ｘ線で当該ガラス基板の持っていた電荷を減少させる動作を前記制御装置により行うことを特徴とするガラス基板の除電方法。
3. 前記軟Ｘ線除電装置の軟Ｘ線出射位置に予めマーキングを施しておき、該マーキングによりばらつきのある前記軟Ｘ線除電装置から照射される軟Ｘ線の光軸合わせを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の除電方法。
4. 前記軟Ｘ線光軸モニタの検出センサに、光軸合わせをするスリットを設けることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガラス基板の除電方法。
5. 前記軟Ｘ線光軸モニタに、外乱光の侵入を防止する導光板を設けることを特徴とする請求項４に記載のガラス基板の除電方法。
6. 前記軟Ｘ線除電装置に、不要な部位への軟Ｘ線の照射を防止する上下の遮蔽板を設けることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガラス基板の除電方法。
7. 前記遮蔽板のうち、上側の遮蔽板は、前記ガラス基板と同じ水平位置にリフトアップされることを特徴とする請求項６に記載のガラス基板の除電方法。