JP2004271661A - シール材硬化方法及びシール材硬化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板に紫外線反応性のシール材を塗布し、前記シール材に紫外線を照射して前記シール材を硬化させる装置において、紫外線を含む光をパルス状に照射する照射装置20と、照射装置20によりシール材に対して少なくとも1回以上前記光をパルス状に照射するように制御する制御部30と、を具備する。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶表示装置(LCD)等の表示パネルを構成する、シール材を介して重ね合わされた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シール材硬化方法及びシール材硬化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
LCD等の液晶表示装置はカラーフィルタ、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を散布して貼り合わせ、液晶を封入して構成されている。
【0003】
従来から、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、最近では、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+熱等)シール材が使用されるようになっている。
【0004】
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照射装置を配置し、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の連続発光の光源から紫外線を照射してシール材を硬化させていた。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−87019号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、LCD等の液晶表示装置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増加し、ガラス基板上にパターン化して配置される表示パネルの周囲まで各種膜や配線が配置されている。
【0007】
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、配向膜等の他に、紫外線を遮断するクロム等で構成される枠状のブラックマトリクスが表示パネルの端まで配置されている。
【0008】
このため、従来の照射方法では、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殆ど照射されず、ブラックマトリスからはみ出たわずかなシール材のみに照射され、したがって良好な硬化特性を得ることができないという欠点があった。したがってまた、ガラス基板の貼り合わせの信頼性が低いという問題があった。
【0009】
また、従来の照射方法では、紫外線が液晶に当たらないようにマスク材を用意する必要があった。更に、従来の照射方法では、ガラス基板面積に対してシール材が塗布されている面積は非常に少ない領域であるので、無駄な紫外線照射(電力)が多いという問題があった。
【0010】
本発明は、前記に鑑みてなされたものであり、基板に塗布したシール材を、エネルギーロスや基板への熱的影響が少なく、しかもシール材の良好な硬化特性を得ることができ、且つシール材を介して2枚の基板を貼り合せたときの貼り合せ特性が極めて優れた、紫外線によるシール材硬化方法及びシール材硬化装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシール材硬化方法は、基板に紫外線反応性のシール材を塗布し、前記シール材に紫外線を照射して前記シール材を硬化させる方法において、前記基板のシール材に対して紫外線を含む光を少なくとも1回以上パルス状に照射して前記シール材を硬化させることを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係るシール材硬化方法は、前記基板は、液晶表示装置の表示パネルに用いる表示パネル用ガラス基板であり、前記表示パネルの外側近傍に対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、紫外線を含む光をパルス状に照射する少なくとも1つ以上の照射手段を前記型枠状のシール材の各辺に対応する位置に順次移動させて前記光を照射することを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係るシール材硬化装置は、基板に紫外線反応性のシール材を塗布し、前記シール材に紫外線を照射して前記シール材を硬化させる装置において、紫外線を含む光をパルス状に照射する照射手段と、前記照射手段により前記シール材に対して少なくとも1回以上前記光をパルス状に照射するように制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係るシール材硬化装置は、前記基板が液晶表示装置の表示パネルに用いる表示パネル用ガラス基板であり、前記制御手段は前記表示パネルの外側近傍に対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、前記照射手段を前記型枠状のシール材の各辺に対応する位置に順次移動させて前記光をパルス状に照射することを特徴とする。
【0015】
上記発明では、シール材に対して紫外線を含む光を少なくとも1回以上パルス状に照射し、光が照射された位置のシール材を硬化させる。その後、次のシール材の位置まで照射手段もしくは表示パネル用ガラス基板を移動させ、同様にパルス状に照射してシール材を硬化させる。このような動作を順次行っていく。なお照射手段もしくは表示パネル用ガラス基板が移動している間は照射を休止(消灯)する。
【0016】
次に、表示パネル用ガラス基板もしくはこの照射手段を90度回転させ、同様に照射と移動を繰り返す。このようにして、表示パネル用ガラス基板上の複数の表示パネルの外周近傍に対応する位置に塗布されたシール材を熱影響が少ない状態で硬化させることができる。
【0017】
また、表示パネル用ガラス基板に対して斜め上方から照射することにより、更に硬化特性が向上する。
【0018】
一方、シール材の位置や硬化状況に応じて照射手段に供給する電力を調整することにより、均一な硬化特性が得られる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づき説明する。図1は、本発明の方法により形成される液晶表示装置の表示パネルの構成を模式的に表わした図である。図1に示す液晶表示装置の表示パネル50は、第1のガラス基板1と、第2のガラス基板6と、第1のガラス基板1と第2のガラス基板6との間に配置されたスペーサ12、液晶11及びシール材13とを備えている。第1のガラス板1は、薄膜トランジスタ7と、配向膜8等を備えて構成されている。また、第2のガラス板6は、カラーフィルタ2と、透明電極3と、配向膜4と、ブラックマトリクス5等を備えて構成されている。シール材13は、外周近傍に線幅約1mmで型枠状に形成されている。なお、図1の矢印Aは液晶表示装置の動作時におけるバックライトからの光の方向を示す。
【0020】
図2は液晶表示装置の表示パネルの製造方法を説明するための図である。最新の製造方法では、一枚の大きなマザーガラス基板を用いて、複数の液晶表示装置の表示パネルを製造している。まず、第1のマザーガラス基板であるTFT基板10a上にスペーサ12を散布し、複数の液晶表示装置の表示パネルの外周近傍に対応する位置にシール材13を型枠状に塗布する。なお、シール材13にもスペーサを含有させている場合がある。次に、型枠状に塗布されたシール材13の内側に液晶を滴下し、第2のマザーガラス基板であるカラーフィルタ基板10bを重ね合せる。このようにしてTFT基板10aとカラーフィルタ基板10bがシール材13を介して貼り合わされ、シール材13の内側に液晶11を内蔵した状態で、シール材硬化工程の表示パネル用ガラス基板10を構成する。
【0021】
次に、シール材を硬化するために紫外線を照射する。ここで、紫外線をバックライト側(第1のガラス基板側)から照射すると、液晶駆動素子等に紫外線が照射されて液晶駆動素子等の電気的特性が劣化する。このため、通常、紫外線を照射するときには、遮光効果を有するブラックマトリックスが形成された第2のガラス基板の側から照射する。
【0022】
ところで、シール材はブラックマトリクス5の直下に塗布されるが、位置的にはずれており、ほぼ半分がブラックマトリクス5からはみ出ている。このため、図3に示すように照射装置51を表示パネル用ガラス基板10上方に,光軸が垂直になるように(垂線からの傾斜角0度)配置して紫外線を照射する従来の紫外線照射方法では、ブラックマトリクスに遮光されてシール材の約半分には紫外線が届かず、良好な硬化性を得ることはできない。
【0023】
また、図4に示すように照射装置51をシール材硬化工程にある表示パネル用ガラス基板10上方に、光軸Lが傾斜角θ(10〜30度)となるように配置して紫外線を照射する方法では、良好なシール材の硬化特性を得ることはできるが、表示パネル用ガラス基板10の面積に対して、シール材が塗布されている面積は非常に小さいので、エネルギーロスが大きく、また液晶に対する熱影響が大きかった。
【0024】
図5は本実施形態であるシール材硬化装置の構成を示す概略側面図、図6は本実施形態であるシール材硬化装置の概略平面図である。なお、図6のx軸はシール材硬化工程にある表示パネル用ガラス基板10の長手方向(型枠状のシール材の一辺に平行な方向)とし、y軸は紙面と平行で且つx軸と直交する方向(型枠状のシール材の他辺に平行な方向)としている。50aは型枠状のシール材で囲まれた部分を表わし、最終的に表示パネル50の母体になる。図5及び図6に示すように、本実施形態のシール材硬化装置は、照射装置20と制御部30とを備えている。照射装置20は、筐体21と、筐体21内に配置された、断面形状が放物線状もしくは楕円状等に形成された凹柱面状の反射鏡22と、反射鏡22の内側に配置された、紫外線を含む光をパルス状に照射するランプ23と、石英ガラス板24とを有する。反射鏡22としては、アルミニウム製のもの或いは紫外線を選択的に反射する特性を有する膜を形成したものを用いることができる。なお、25は、表示パネル用ガラス基板の両側に当該基板に沿って平行に配置された、高純度アルミ等の紫外線反射材を用いた補助反射鏡である。この補助反射鏡25は、照射装置20の端部方向に発せられる無駄な光を反射してシール材に照射するためのものである。図5においては、補助反射鏡25は主として紙面に垂直な方向に光を反射する。また、補助反射鏡25は所定の角度で配置することにより、反射特性をより高めてシール材を効率よく硬化させることができる。
【0025】
制御部30は、照射装置20の移動やランプ23に供給するパルス状の電圧を制御する。ランプ23には、例えばキセノンガスを封入した直管状のランプを用いることができる。このランプ23は1秒間に数回〜数十回の間隔で発光させることができ、1回あたりの発光時間は数十μsec〜数msecである。ランプ23から放射される光は、ガラスの透過率とシール材の感度に応じた、少なくとも300nm以上の紫外線を含む光である。照射装置20の下面開口部に設けられた石英ガラス板24は、照射装置20の内部から塵や埃が表示パネル用ガラス基板10上に落下するのを防ぐためのものである。なお、この石英ガラス板24の代わりに、赤外線を吸収する熱線カットフィルタを配置してもよいし、石英ガラス板と熱線カットフィルタの両方を設けるようにしてもよい。
【0026】
本実施形態のシール材硬化装置の照射装置20は、シール材硬化工程にある表示パネル用ガラス基板10の上方もしくは下方、好ましくは斜め上方もしくは斜め下方から紫外線を含む光をパルス状に照射するように構成することが望ましい。また、本実施形態の照射装置20の傾斜角は、試験の結果、約15度位が最適であることが分かった。
【0027】
次に、本実施形態のシール材硬化装置の動作を説明する。本実施形態のシール材硬化装置の下方に、表示パネル用ガラス基板10が搬送装置(不図示)等を介して前工程から搬入され、本装置により一連のシール材硬化処理を行った後に後工程に搬出される。
【0028】
図7は、本実施形態のシール材硬化装置の動作を説明するための図である。本実施形態では、まず、型枠状に形成された4辺のシール材のうちx軸に直交するシール材を硬化させる。図7(a)に示すように、照射装置20をx軸に直交するシール材のうち一番左側に位置するシール材の斜め上方に移動して停止する。次に、制御部30からパルス状の電圧を供給してランプ23を発光させ、このシール材に紫外線を含む光をパルス状に照射する。次に、ランプ23を消灯し、図7(b)に示すように、照射装置20をx軸に沿って図の右側に移動し、照射装置20をx軸に直交するシール材のうち左側から二番目に位置するシール材の斜め上方に移動して停止する。そして、上述したように、制御部30からパルス状の電圧を供給して、ランプから1秒間に数回〜数十回のパルス状の光を照射する。このようにして、照射装置20を順次、x軸方向に移動して、x軸に直交するシール材にパルス状の紫外線を照射して、シール材を硬化させる。
【0029】
次に、型枠状に形成された4辺のシール材のうちx軸に平行なシール材を硬化させるために、x軸に直交する全てのシール材に紫外線を照射して硬化させた後、照射装置20或いは表示パネル用ガラス基板10を90度回転する。今、照射装置20を90度回転したとすると、まず、図6において表示パネル用ガラス基板10の右側に位置する領域50aの型枠状のシール材のうち、x軸に平行で同図の下側に位置する辺のシール材にパルス状の紫外線を照射して硬化させる。次に、照射装置20をy軸方向に移動して停止し、同じ領域50aの型枠状のシール材のうちx軸に平行で同図の上側に位置する辺のシール材にパルス状の紫外線を照射して硬化させる。同様にして図6において表示パネル用ガラス基板10の左側に位置する領域50aの型枠状のシール材にパルス状の紫外線を照射して硬化させる。これにより、図6における左右の型枠状のシール材を全て硬化させることができる。なお、照射装置20の移動中は、ランプ23を点灯しない。
【0030】
次に、本実施形態のシール材硬化装置を用いてシール材の硬化試験を行なったときの試験結果の一例について説明する。本実施形態の試験条件は以下のとおりである。
【0031】
ランプ:パルスドキセノンランプ×1灯(岩崎電気(株)製 PXL80−L22)
5ショット/sec、80J
照射器(反射鏡) :アルミ集光
照射距離:100mm(ランプ表面〜表示パネル用ガラス基板の表面まで)
表示用ガラス基板に対する照射角度:15度
照度計 :UVPX−G1(岩崎電気(株)製)
ガラス基板:LCD用無アルカリガラス(50mm×50mm×1mm)
シール材:ガラス基板貼合わせ用シール材
評価方法:シール材反応率
【0032】
また、比較対照のために行なった従来方法の試験条件は以下のとおりである。
ランプ :メタルハライドランプ×1灯(岩崎電気(株)製 M08−L41)
照射器(反射鏡) :コールドミラー集光
照射距離:400mm(ランプ表面〜表示パネル用ガラス基板の表面まで)
基板に対する照射角度:15度
照度計 :UVPF−A1/PD−365(岩崎電気(株)製)
ガラス基板:LCD用無アルカリガラス(50mm×50mm×1mm)
シール材:ガラス基板貼合わせ用シール材
評価方法:シール材反応率
【0033】
なお、従来の光源はメタルハライドランプを用いて連続放電させていたが、本実施形態ではパルス照射専用に開発されているパルス発光用のパルスドキセノンランプを用いている。原理的にキセノンランプでないとパルス状に発光させることはできない。なお、通常のランプの場合、電力をワット(W)で表示するが、パルス照射の場合は間欠的な放電になるためにワットで表せないのでランプに投入する電気的エネルギー(ジュールJ)で表示している。
【0034】
上記の本試験では、無アルカリガラスにシール材を塗布して重ね合わせ、シール材の一部が遮光されるように遮光テープを貼り、照射時間を変えながらシール材の深さ方向の反応率を観察した。測定結果は下記の表1に示す通りである。
【0035】
【表1】
【0036】
ここで、シール材の深さというのは、シール材の外側を基準としてガラス水平面に沿ってシール材の内側方向に入った距離をいう。表1中の800μmはシール材の一番深いところ(内側の端縁)までの距離である。また、反応率とは、シール材の分子構造に存在する二重結合の量を測定して百分率で表示したものである。反応率が100%近くまで到達していれば硬化したと判断することができる。また、シール材の内側に行くほど光は入りにくいので当然固まりにくくなる。なお、本発明は、上記の試験で用いたランプや条件等に限定されるものではない。
【0037】
表1から分かるように、上記の本試験によれば、従来方法よりも短時間に、且つ深く硬化させることができることを確認できた。従来、例えば30秒照射で得られた特性は、本実施形態によると、5秒で達成することができる。また、シール材部分以外の温度は、従来約50℃(温度上昇25deg)であったが、本実施形態では、27℃(同2deg)であった。シール材塗布部でも、本実施形態は、約45℃(同20deg)であり、従来方法よりも熱的な影響が非常に少ないことが確認できた。
【0038】
上記の本実施形態によれば、硬化させるシール材の部分にのみパルス状に紫外線を照射し、他の部分には光を照射しないので、従来の装置で紫外線が液晶に当たらないようにするために設けていたマスク材は不要となり、また、従来の装置に比べて省電力化を図ることができる。更に、照射する光をパルス状とすることにより、連続発光させる従来の装置に比べて高照度の光を照射することができ、更に温度上昇の低減を図ることができる。
【0039】
また、上記の本実施形態によれば、ランプに供給する電力、例えばパルス電圧の最高値或いは1回の照射時に供給するパルスの数やパルスの幅を調整することにより、シール材の材質、塗布量、硬化状況、位置等に応じて、適量の紫外線を照射してシール材を効率良く確実に硬化させることができる。
【0040】
また、本実施形態では、型枠状のシール材の各辺に対応する位置で一旦止まって紫外線を照射するので、マザーガラス基板上に配置した表示板の数が多くなると、従来の連続照射方法に比べて、合計処理時間が長くなる場合あるが、この場合でも、複数台の照射装置を使用すれば、一ヶ所毎に停止して照射しても合計処理時間を従来方法と略同様とすることができる。更に、照射装置を停止せずに、移動しながら、所定のタイミングでパルス状に照射することも可能である。この方法によれば、合計処理時間は従来方法と同じとなる。
【0041】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、大型の表示パネル用ガラス基板のシール材を硬化させるときには、図8に示すように、複数のランプ23を千鳥状に配置して、パルス状の紫外線を照射するようにしてもよい。なお、図8は、本発明の他の実施形態を示す概略平面図であり、上述した実施形態の図6に対応するものである。したがって、図8において図6と同一の機能を有するものには、同一の符号を付することにより、その詳細な説明を省略する。
【0042】
また、本発明は、照射装置をシール材の上方に垂直に配置して紫外線を照射し、シール材を先ず仮硬化させた後に本硬化させるようにしてもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、必要な場所にのみ光を照射するので、エネルギーロスや熱的影響が非常に少なく、また、光をパルス状に照射するので、非常に高い照度が得られ、シール材の硬化速度が向上し、生産性が向上する。
【0044】
また、本発明によれば、表示パネル用ガラス基板に対して斜めから照射することにより、更に硬化特性が向上する。
【0045】
また、本発明によれば、シール材の位置や硬化状況に応じて照射手段に供給する電力調整することにより、均一な硬化特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により形成される液晶表示装置の表示パネルの構成を模式的に表わした図である。
【図2】液晶表示装置の表示パネルの製造方法を説明するための図である。
【図3】従来の紫外線照射方法を説明するための図である。
【図4】従来の紫外線照射方法を説明するための図である。
【図5】本実施形態であるシール材硬化装置の構成を示す概略側面図である。
【図6】本実施形態であるシール材硬化装置の概略平面図である。
【図7】本実施形態のシール材硬化装置の動作を説明するための図である。
【図8】本発明の他の実施形態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
10:シール材硬化工程の表示パネル用ガラス基板 11:液晶
13:シール材 20:照射装置 21:筐体 22:反射鏡
23: ランプ 24:石英ガラス板 25:補助反射鏡
30:制御部 50:表示パネル
Claims (14)
- 基板に紫外線反応性のシール材を塗布し、前記シール材に紫外線を照射して前記シール材を硬化させる方法において、前記基板のシール材に対して紫外線を含む光を少なくとも1回以上パルス状に照射して前記シール材を硬化させることを特徴とするシール材硬化方法。
- 前記基板は、液晶表示装置の表示パネルに用いる表示パネル用ガラス基板であり、前記表示パネルの外側近傍に対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、紫外線を含む光をパルス状に照射する少なくとも1つ以上の照射手段を前記型枠状のシール材の各辺に対応する位置に順次移動させて前記光を照射することを特徴とする請求項1記載のシール材硬化方法。
- シール材が塗布されている位置で前記照射手段を停止させて、少なくとも1回以上パルス状に照射し、前記照射手段もしくは前記表示パネル用ガラス基板が移動している間は照射しないことを特徴とする請求項2記載のシール材硬化方法。
- 前記表示パネル用ガラス基板の表示パネルに対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、先ず前記型枠状のシール材の一辺に平行な方向(x軸)において前記光をパルス状に照射し、次いで前記照射手段もしくは前記表示パネル用ガラス基板を90度回転させて前記方向と直交する方向(Y軸方向)において前記光をパルス状に照射することを特徴とする請求項2又は3記載のシール材硬化方法。
- 前記表示パネル用ガラス基板のシール材に対して斜め方向から紫外線を含む光をパルス状に照射することを特徴とする請求項2、3又は4記載のシール材硬化方法。
- 前記表示パネル用ガラス基板のシール材に対して、そのシール材の位置や硬化状況に応じて前記照射手段に供給する電力を調整することを特徴とする請求項2、3、4又は5記載のシール材硬化方法。
- 前記表示パネル用ガラス基板は一枚の大きなマザーガラス基板の上に前記シール材を介して複数の前記表示パネルに対応する表示板を重ね合せたものであることを特徴とする請求項2、3、4、5又は6記載のシール材硬化方法。
- 基板に紫外線反応性のシール材を塗布し、前記シール材に紫外線を照射して前記シール材を硬化させる装置において、紫外線を含む光をパルス状に照射する照射手段と、前記照射手段により前記シール材に対して少なくとも1回以上前記光をパルス状に照射するように制御する制御手段と、を具備することを特徴とするシール材硬化装置。
- 前記基板は液晶表示装置の表示パネルに用いる表示パネル用ガラス基板であり、前記制御手段は前記表示パネルの外側近傍に対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、前記照射手段を前記型枠状のシール材の各辺に対応する位置に順次移動させて前記光をパルス状に照射することを特徴とする請求項8記載のシール材硬化装置。
- 前記制御手段はシール材が塗布されている位置で前記照射手段を停止させて、少なくとも1回以上パルス状に前記光を照射し、前記照射手段もしくは前記表示パネル用ガラス基板が移動している間は前記光を照射しないことを特徴とする請求項9記載のシール材硬化装置。
- 前記制御手段は、前記表示パネル用ガラス基板の表示パネルに対応する位置に塗布された型枠状のシール材に対して、先ず前記型枠状のシール材の一辺に平行な方向(x軸)において前記光をパルス状に照射し、次いで前記照射手段もしくは前記表示パネル用ガラス基板を90度回転させて前記方向と直交する方向(Y軸方向)において前記光をパルス状に照射することを特徴とする請求項9又は10記載のシール材硬化装置。
- 前記表示パネル用ガラス基板のシール材に対して斜め方向から紫外線を含む光をパルス状に照射することを特徴とする請求項9、10又は11記載のシール材硬化装置。
- 前記制御手段は、前記表示パネル用ガラス基板のシール材に対して、そのシール材の位置や硬化状況に応じて前記照射手段に供給する電力を調整することを特徴とする請求項9、10又は11記載のシール材硬化装置。
- 前記表示パネル用ガラス基板は一枚の大きなマザーガラス基板の上に前記シール材を介して複数の前記表示パネルに対応する表示板を重ね合せたものであることを特徴とする請求項9、10、11又は12記載のシール材硬化装置。
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