JP4148131B2 - ディスプレイパネルの貼り合わせ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル等のディスプレイパネルの組立工程において、２枚の光透過性基板を光硬化型のシール剤で貼り合わせる、ディスプレイパネルの貼り合わせ装置に関する。

通常、液晶画面は、液晶パネルとそれを制御するドライバ、および液晶パネルを裏面から照明するバックライト等から構成されている。液晶パネルは、液晶を封入し、それに印加する電圧を制御することにより、バックライトからの光を透過させたり遮光して画面を表示する。

図４は、液晶パネル（カラー液晶パネル）の一例を示す断面図である。
同図において、１０１はカラーフィルタ基板、１０２はＴＦＴ基板、１０３はカラーフィルタ、１０４はブラックマトリックス、１０５は電極、１０６は配向膜、１０７は液晶層、１０８はＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ）、１０９はシール剤である。なお、同図は理解を容易にするために縦方向を横方向に比べて極端に拡大して示している。

液晶パネルは基本的には、画像を見る側（表側）のカラーフィルタ基板１０１と反対側（裏側）のＴＦＴ基板１０２の２枚の光透過性基板（通常はガラス基板で構成されるが、透明な樹脂基板で構成される場合もある）から構成されている。カラーフィルタ基板１０１には、ブラックマトリックス１０４と呼ばれる遮光膜やカラーフィルタ１０３等が形成されている。ＴＦＴ基板１０２には、液晶を駆動するための駆動素子、例えば、ＴＦＴ素子１０８や透明導電膜で形成された液晶駆動電極、およびそれらを繋ぐ配線が形成されている。ブラックマトリックス１０４は、例えば、クロム蒸着膜や黒色樹脂で形成されており、ここでは、バックライトからの光が漏れないようにするための目隠しのためのブラックマトリックスだけが描かれている。

上記のような液晶パネルの製造は、近年は滴下工法（One Drop Fill、略してODFという）と呼ばれる製造方法が採用されている。なお、滴下工法については、例えば、特開平９−７３０９６号公報に開示されている。

以下に、図４を用いて滴下工法の工程について説明する。まず、２枚のガラス基板の内、一方のガラス基板１０２にＴＦＴ素子１０８や液晶駆動電極を形成し、他方のガラス基板１０１に、ブラックマトリックス１０４やカラーフィルタ１０３を形成する。一方のガラス基板１０２上に、紫外線硬化樹脂である幅が１〜１．５ｍｍのシール剤１０９の囲み（以下、画郭と呼ぶ。この画郭の部分がいわゆる液晶画面となる）を複数形成する。次に、真空中で液晶を上記の囲みの中に滴下し、その中に溜める。その上に、他方のガラス基板１０１を載せ、大気圧下に取り出し、ガラス基板１０１越しにシール剤１０９に対して紫外線を照射する。その結果、シール剤１０９は硬化し、２枚のガラス基板１０１，１０２は貼り合わされる（接着される）。シール剤１０９は液晶層１０７の封止と２枚のガラス基板１０１，１０２の接着を兼ねる。なお、図示していないが、２枚のガラス基板１０１，１０２間に、例えばスペーサと呼ばれる球状の微粒子を噴霧して液晶層１０７を挟み込むための間隔を確保している。接着後は、画郭毎に基板を分割（切断）し、パソコンやテレビ等の表示画面として組み込まれる。

図５は、２枚のガラス基板１０１，１０２が貼り合わされた液晶パネルを示す図である。
同図に示すように、２枚のガラス基板１０１，１０２の間にシール剤を挟んで形成した液晶パネルには、複数（同図では４面）の画郭が形成されている。そして各画郭を囲むようにシール剤が塗布され、このシール剤に被るようにブラックマトリックス１０４が形成されている。

図６は、図４に示した液晶パネルのシール剤１０９付近の構造を拡大して示した図である。
同図に示すように、シール剤１０９は、５００μｍ〜１ｍｍ程度の幅でブラックマトリックス１０４の下になっている。従って、ブラックマトリックス１０４が形成された基板側から光照射を行っても、シール剤１０９はブラックマトリックス１０４の影になり、硬化できない部分が残る。しかし、プロセス上の都合等により、ブラックマトリックス１０４が形成されたカラーフィルタ基板１０１側から光照射して貼り合わを行うことを要請される場合がある。

ブラックマトリックスが形成された基板側から光照射して、液晶パネルの貼り合わを行う先行技術としては、以下の２件のものが知られている。
特許第２８２８４０３号は、貼り合わせる基板を透過した光が、液晶パネルを挟んで光照射部と対向する位置に配置された光反射部材で反射され、該反射光がブラックマトリックスの反対側からシール剤に照射されることにより硬化するものである。
また、特開２００３−２０７７９０号公報は、光照射部を傾け、液晶パネルに対して斜めから光を照射し、ブラックマトリックスの影になる部分のシール剤を硬化すると共に、液晶パネルを挟んで光照射部と対向する位置に配置された光反射部材からの反射光も利用してシール剤を硬化するものである。

特許第２８２８４０３号 特開２００３−２０７７９０号公報

上記公報に示されるような、液晶パネルを挟んで光照射部と対向する位置に配置された光反射部材からの反射光を利用すれば、ブラックマトリックスの影になる部分のシール剤を効率良く硬化させることができるが、以下に示すような問題がある。

図７は、上記公報に記載されているシール剤の硬化方法の問題点を説明するための図である。
同図に示すように、光反射部材により反射した光が、ブラックマトリックス１０４下のシール剤１０９に照射される時、光反射面と液晶パネルとの間隔が狭いと、反射光が液晶１０７に近い奥の方のシール剤１０９にまで届かない。一方、間隔が広いと反射光は幅１〜１．５ｍｍのシール剤を通り過ぎて液晶部分に光が照射されてしまう。液晶１０７は強い紫外線が照射されると、特性変化を起こすことがあるので、紫外線の照射はできる限り少なくすることが望ましい。

従って、光反射部材からの反射光がシール剤に対して適切に照射されるように、液晶パネルを、光反射部材に対してある適切な間隔の範囲で保持する必要があり、反射部材と液晶パネル間には間隔設定手段が必要である。この間隔設定手段は以下に示すような点に留意する必要がある。
（１）貼り合わせを行う液晶パネルは、１ｍ角からそれ以上の大きさがあり、年々大型化している。一方、貼り合わせを行う２枚のガラス基板は薄いので、四隅または四辺を支持するだけでは撓んでしまい、パネル下面から光反射部材までの間隔を一定に保つことができないので、間隔を一定に保つ手段が必要である。
（２）貼り合わせ装置は、画郭の大きさが異なる様々な種類のディスプレイパネルの貼り合わせ処理に対処する必要がある。即ち、処理するパネルに形成される画郭の大きさや形状は様々に変化する。画郭の大きさや形状が変化すると、シール剤の位置も変化する。従って、間隔設定部材は、シール剤の位置の変化に応じてシール剤に入射する反射光を妨げないように、容易に場所を変えることができるものでなければならない。
（３）さらに、液晶パネルは、光照射時に振動等により位置ずれを起こして、光の照射領域から外れてしまうことがないように、保持固定する必要がある。

本発明の目的は、上記に述べたように、液晶パネルを撓ませず光反射部材に対して液晶パネルを所定の間隔に保持することが可能であり、画郭の大きさや形状が変化し、シール剤の位置が変化した場合でも、シール剤に入射する反射光を妨げない位置に変更可能であり、さらに、液晶パネルの保持固定ができ、紫外線照射中に、振動により液晶パネルが紫外線の照射領域から外れてしまうことのないディスプレイパネルの貼り合わせ装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部が形成され、前記２枚の光透過性基板の間に紫外線硬化型シール剤と液晶を挟み込んで一体形状としたディスプレイパネル材に対し、上記遮光部が形成された側から紫外線を照射し、上記紫外線硬化型シール剤を硬化させて、上記２枚の光透過性基板を貼り合わせるディスプレイパネルの貼り合わせ装置において、上記貼り合わせるディスプレイパネル材を載置するステージを備え、上記ステージは、真空が供給される凹部を有する基台と、上記基台を覆うように設けられ、複数の貫通孔を有し、表面が光反射面である光反射部材と、上記光反射部材の貫通孔に挿入された、真空吸着孔を有する高さの等しい複数のスペーサとから構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、液晶パネルを撓ませずに保持することが可能となり、また、画郭の大きさや形状が変化し、スペーサの位置の異なる複数の反射部材を準備することにより、シール剤の位置が変化した場合でも、シール剤に入射する反射光を妨げない位置に変更可能であり、さらに、液晶パネルを保持固定することができ、紫外線照射中に、振動により液晶パネルが紫外線の照射領域から外れてしまうことがないようにすることができる。

本発明の一実施形態を図１乃至図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るディスプレイパネルの貼り合わせ装置の構成を示す断面図である。
同図において、１はステージ、１１はステージ１を構成する基台、１２は基台１１に設けられる真空が供給される真空供給凹部、１３は基台１１上に置かれ上部に光を反射する光反射板、１４は光反射板１３の真空供給凹部１２に対応する位置に設けられた複数個の貫通孔、１５は光反射板１３の真空供給凹部１２に対応しない位置に設けられた複数個の孔、１６は貫通孔１４に嵌合され、光反射板１３から所定の高さを有し、スペーサとしての機能を果たす真空吸着孔１６１を有する吸着ピン、１７は孔１５に嵌合され、光反射板１３から所定の高さを有し、スペーサとしての機能を果たすピン、２は液晶パネル、２１は液晶パネル２を構成するカラーフィルタ基板、２２は液晶パネル２を構成するＴＦＴ基板、２３は基板２１，２２間に充填される液晶、２４は液晶２３を封止すると共に基板２１，２２を接着する紫外線硬化型シール剤、２５はカラーフィルタ基板２１の下面の液晶２３と紫外線硬化型シール剤２４の境界領域にわたって塗布されたブラックマトリックス、３は液晶パネル２の所望しない部分、例えば、画郭内の液晶やＴＦＴ基板回路素子に紫外線が照射されるのを防止するための遮光マスク、４は紫外線照射部、４１は紫外線を放射するランプ、４２はランプ４１からの光をステージ１側に反射するミラーである。

なお、本実施例では、ランプ４１は棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプを使用している。棒状ランプは液晶パネルの全面を一括して照射できるようにワークの長さに対応した長さの棒状のランプをワークの幅に対応した本数だけ並べている。

図１に示すように、貼り合わせを行う液晶パネル２は、ブラックマトリックス２５が形成されているカラーフィルタ基板２１を紫外線照射部４側に向け、ＴＦＴ基板２２をステージ１側に向けてステージ１に載置される。ステージ１に載置された液晶パネル２は、光反射板１３に取り付けた複数の吸着ピン１６およびピン１７上に置かれる。これらのピン１６，１７により、光反射板１３と液晶パネル２とは所定の間隔に保持される。紫外線照射部４からの紫外線は、一部は、ブラックマトリックス２５からはみ出している紫外線硬化型シール剤２４に照射され、これを硬化するが、残りの大部分は光反射板１３に反射され、ブラックマトリックス２５の下に塗布された紫外線硬化型シール剤２４に照射される。

図２は、図１に示したステージ１の詳細な構成を示す図である。
同図に示すように、ステージ１は、基本的に、基台１１、基台１１の上に置かれる光反射板１３と、光反射板１３に取り付けた吸着ピン１６およびピン１７とから構成される。

基台１１は、ステージ１のベースとなる部分であり、基台１１の四隅には、溝状の真空供給凹部１２が基台１１の中央に向かって細長に形成されている。この真空供給凹部１２には貼り合わせを行う液晶パネル２を保持固定するための図示されていない真空ラインが接続され、真空が供給される。

光反射板１３は、厚さが約２ｍｍの薄板状部材であり、上記基台１１の真空供給凹部１２を覆うように基台１１の表面に置かれ、基台１１と固定ねじ等で固定される。光反射板１３は、上面で紫外線をよく反射するように、表面を電解研磨または化学研磨により光輝仕上げを行ったアルミ、もしくは白アルマイト処理したものを用いる。白アルマイト処理の反射板を用いると、反射光は散乱光成分が多くなる。

光反射板１３には、光反射板１３と液晶パネル２との間隔を一定に保持する複数の吸着ピン１６とピン１７を取り付ける孔が開けられている。そのうち、基台１１の真空供給凹部１２に対応する位置の孔は貫通孔１４であり、ここに真空吸着孔１６１を有する吸着ピン１６を挿入する。基台１１に設けられた真空供給凹部１２に対応しない位置に設けられるピン１７には真空は供給されない。従って、ピン１７を挿入する孔１５はピン１７の位置を決めればよいので、必ずしも貫通孔でなくてもよい。当然のこととしてピン１７には真空吸着孔は無くてもよいが、ピン１７の代わりに吸着ピン１６を用いるようにしてもよい。

光反射板１３に吸着ピン１６を取り付ける位置は、貼り合わせを行う液晶パネル２のシール剤２４の位置に応じて設けられる。即ち、紫外線が照射されない画郭の内側（液晶のある部分）のシール剤２４に入射する反射光を妨げることがない位置に設けられる。

吸着ピン１６は、液晶パネル２を載せるための平面を有し、所定の高さに揃えられた頭部と、光反射板１３の貫通孔１４に差し込む首部を有する。また、頭部から首部を貫通する真空吸着孔１６１が設けられている。
吸着ピン１６およびピン１７の材質は、耐熱性、強度、曲げ弾性率に優れたエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂が好適であり、具体的には、ポリエーテルエーテルケトン材（PEEK材と呼ばれる）を使用した。

吸着ピン１６およびピン１７の頭部の高さ、即ち、液晶パネル２下面から光反射板１３までの距離は、予め適する寸法を実験により求めておく。即ち、液晶パネル２と光反射板１３の距離を変えてシール剤２４の硬化実験を行い、ブラックマトリックスの影に塗布されたシール剤２４が最も良く硬化する高さになるようにする。幾つかのの画郭パターンにより実験した結果によれば、液晶パネル２下面と光反射板１３との間隔は２ｍｍ〜８ｍｍの範囲（望ましくは約４ｍｍ）が適していることが分かった。
なお、吸着ピン１６は、図３に示すように、吸着ピン１６を光反射板１３の貫通孔１４に首部を差し込み、裏面側から固定する。ピン１７も同様である。

図１および図２において、液晶パネルの貼り合わせを行うためには、まず、吸着ピン１６およびピン１７を取り付けた光反射板１３を基台１１上に置き、固定ねじで固定する。次に、基台１１の真空供給凹部１２に真空を供給すると、真空供給凹部１２は減圧され、吸着ピン１６の真空吸着孔１６１に真空が供給される。吸着ピン１６およびピン１７上に貼り合わせを行う液晶パネル２を載置すると、吸着ピン１６の貫通孔１４に供給された真空により、液晶パネル２は吸着ピン１６上に保持固定される。吸着ピン１６以外のピン１７は、液晶パネル２が自重により撓むのを防ぎ、液晶パネル２下面から光反射板１３との間隔を一定に保持することが可能となる。その後、紫外線照射部４より紫外線を照射する。

本実施形態の発明によれば、吸着ピン１６およびピン１７を取り付けた光反射板１３は、貼り合わせを行う液晶パネル２の大きさやシール剤２４の位置に応じて、吸着ピン１６およびピン１７を配置する位置を変えたものを準備しておく。そうすることによって、処理する液晶パネルの大きさやシール剤２４の位置に応じて交換することができ、その結果、種々の液晶パネルの貼り合わせに対応することができる。

本発明に係るディスプレイパネルの貼り合わせ装置の構成を示す断面図である。 図１に示したステージ１の詳細な構成を示す図である。 吸着ピン１６を光反射板１３の貫通孔１４に首部を差し込み、裏面側から固定した状態を示す断面図である。 液晶パネル（カラー液晶パネル）の一例を示す断面図である。 ２枚のガラス基板１０１，１０２が貼り合わされた液晶パネルを示す図である。 図４に示した液晶パネルのシール剤１０９付近の構造を拡大して示した図である。 公報に記載されているシール剤の硬化方法の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ ステージ
１１ 基台
１２ 真空供給凹部
１３ 光反射板
１４ 貫通孔
１５ 孔
１６ 吸着ピン
１６１ 真空吸着孔
１７ ピン
２ 液晶パネル
２１ カラーフィルタ基板
２２ ＴＦＴ基板
２３ 液晶
２４ 紫外線硬化型シール剤
２５ ブラックマトリックス
３ 遮光マスク
４ 紫外線照射部
４１ ランプ
４２ ミラー

Claims (1)

1. ２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、前記２枚の光透過性基板の間に紫外線硬化型シール剤と液晶を挟み込んで一体形状としたディスプレイパネル材に対し、上記遮光部が形成された側から紫外線を照射し、上記紫外線硬化型シール剤を硬化させて、上記２枚の光透過性基板を貼り合わせるディスプレイパネルの貼り合わせ装置において、
   上記貼り合わせるディスプレイパネル材を載置するステージを備え、上記ステージは、真空が供給される凹部を有する基台と、上記基台を覆うように設けられ、複数の貫通孔を有し、表面が光反射面である光反射部材と、上記光反射部材の貫通孔に挿入された、真空吸着孔を有する高さの等しい複数のスペーサとから構成されていることを特徴とするディスプレイパネルの貼り合わせ装置。

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