JP4148171B2 - 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、及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３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は透明電極、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おり、実際はカラーフィルタ基板１０１とＴＦＴ基板１０２の間隔は５μｍ程度である。

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、及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、画像の表示に関係ない部分や液晶以外の部分、例えば、ＴＦＴ素子１０８や配線部分から、バックライトからの光が漏れて、画像を乱すことがないように、目隠しの役割を果たしている。

上記のような液晶パネルの製造工程において、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るようになってきた。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３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（マザーガラスとも呼ばれる）からＴＦＴ基板１０２とカラーフィルタ基板１０３を別々に形成する。ＴＦＴ基板１０２にはＴＦＴ素子１０８や液晶駆動電極を形成し、カラーフィルタ基板１０１には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。ＴＦＴ基板１０２またはカラーフィルタ基板１０１のいずれか一方のガラス基板上に、紫外線硬化樹脂であるシール剤１０９を用いて、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。シール剤１０９の幅は１〜１．５ｍｍ程度である。上記の囲みの中に液晶を滴下する。滴下された液晶は囲み（画郭）の中に拡がって溜まる。

このようにして画郭が形成された一方の基板上に、他方のガラス基板を載せ、ガラス基板越しにシール剤１０９に対して紫外線を照射する。その結果、シール剤１０９が硬化し、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、その間隔を確保するために、スペーサと呼ばれる球状の微粒子を噴霧したり、シール剤１０９にスペーサを含ませたりする。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４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。なお、同図においては、複雑になるのを避けるために、ブラックマトリックス１０４は、シール剤上に形成したもののみを示している。

図５は、図３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断面図である。
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側から光を照射して貼り合わせを行うことが要請される場合がある。

このようなブラックマトリックスが形成された基板側から光を照射して、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件が知られており、これらには、貼り合わせを行うパネルを挟んで光照射部と対向する位置に光反射部材を配置して、そこから反射光を利用することが提案されている。
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

しかし、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６は、上記公報に記載されているような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、光反射面より反射した光が、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、反射光が液晶層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１０９を通り過ぎて液晶層１０７部分に光が照射されてしまう。液晶層１０７や配向膜１０６に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、光反射面からの反射光がシール剤１０９に対して適切に照射されるように、液晶パネルを、光反射面に対してある適切な間隔の範囲で保持する必要があり、そのためには、反射部材と液晶パネル間には間隔設定手段を設ける必要がある。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）ディスプレイパネルの貼り合わせ装置は、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、処理する液晶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、間隔設定部手段は、シール剤の位置が変化しても、光反射面からの反射光がシール剤に入射するのを妨げないようにする必要がある。
（２）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、自重で撓んでしまい、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。従って、間隔設定手段は画郭が形成される領域にも設ける必要がある。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、貼り合わを行うディスプレイパネルと、ディスプレイパネルを挟んで対向する位置に配置した光反射部材との間には、（１）画郭の大きさや形状が変化することによりシール剤の位置が変化しても、シール剤に入射する反射光を妨げないようにすること、（２）液晶パネルを保持できること、の各条件を満たした間隔設定手段を備えた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を形成し、該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、表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置した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である。

第２の手段は、２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、該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液晶パネルに対し、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、複数の真空吸着孔が形成され、表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に上記真空吸着孔と連通する貫通孔が形成された光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置した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である。

請求項１に記載の発明によれば、２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、該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、表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置するようにしたので、スペーサ自体が影を作らないので、ディスプレイパネルの紫外線硬化型シール剤の位置が変化しても、紫外線硬化型シール剤に入射する光を妨げることがない。また、スペーサ自体が影を作らないので、ステージの表面に設けるスペーサは、大きさや数の制限がないので、ディスプレイパネルを撓まないように画郭が形成される領域にも自由に配置できる。

請求項２に記載の発明によれば、２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、該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、複数の真空吸着孔が形成され、表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に上記真空吸着孔と連通する貫通孔が形成された光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置するようにしたので、上記請求項１に記載の発明の効果に加えて、スペーサに設けた貫通孔とステージ表面に設けた真空吸着孔の位置を合わせることにより、スペーサ上にディスプレイパネルを吸着固定することができるので、紫外線照射中に、振動によりディスプレイ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及び図２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、光照射時に液晶パネル３を吸着保持するための真空ライン７に接続されて真空が供給される複数個の真空吸着孔、１３は基台１１上に形成された光を反射する光反射面、２は、光反射面１３に接着され、光反射面１３から所定の高さを有する複数個の合成石英ガラス等からなる光透過性のスペーサ、２１は、ステージ１の真空吸着孔１２と連通し、上部に載置された液晶パネル３を真空吸着するための貫通孔、３は液晶パネル、３１は液晶パネル３を構成するカラーフィルタ基板、３２は液晶パネル３を構成するＴＦＴ基板、３３は基板３１，３２間に充填される液晶、３４は液晶３３を封止すると共に基板３１，３２を接着する紫外線硬化型シール剤、３５はカラーフィルタ基板３１の下面の液晶３３と紫外線硬化型シール剤３４の境界領域にわたって形成されたブラックマトリックス、４は液晶パネル３の所望しない部分、例えば、画郭内の液晶３３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、５は紫外線照射部、５１は長手方向に直交する方向の断面図で示された紫外線を放射するランプ、５２はランプ５１からの光をステージ１側に反射するミラー、６は液晶パネル３の大きさや形状に応じて、ステージ１の所望の真空吸着孔１２への真空の供給を切り替える電磁弁、７は真空ラインである。

なお、ステージ１の光反射面１３は、基台１１をアルミ等の金属で製作し、その表面を研磨したものでもよい。また、基台１１の上に光を反射する金属板等を載せるようにしてもよい。
また、ステージ１に設けられる真空吸着孔１２は、反射する光への影響をできるだけ少なくするために、最小限の大きさと数にとどめる。
また、ステージ１上に設けられるスペーサ２は、光透過性の接着剤（例えば、シリコン系接着剤）によって取り付けられ、取り付けるスペーサ２の数や間隔は処理する液晶パネルの大きさや重さに応じて設定される。
また、ランプ５１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する。棒状ランプは液晶パネル３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る。
また、上記説明においては、遮光マスク４を用いる場合について説明したが、遮光マスクを用いないで光を照射する場合もある。その場合は、カラーフィルタ基板３１に形成されているカラーフィルタが、遮光マスクの代わりとなる。

図２は、図１に示したステージ１及びスペーサ２の詳細な構成を示す図である。
同図に示すように、これらは、基台１１上に形成された光反射面１３と複数の真空吸着孔１２とを有するステージ１と、光反射面１３に取り付けられ真空吸着孔１２と連通する貫通孔２１を有するスペーサ２とから構成される。

スペーサ２は複数用意しておき、ステージ１表面にステージ１の真空吸着孔１２とスペーサの貫通孔２１の孔の位置を合わせて取り付ける。取り付けは紫外線透過性の接着剤を使用する。取り付けるスペーサ２の数や間隔は液晶パネル３の大きさや重さに合わせて、撓みが生じないように設定する。
また、スペーサ２の高さ、即ち、液晶パネル３下面からステージ１の光反射面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３と光反射面１３の間隔を変えてシール剤３４の硬化実験を行い、ブラックマトリックス３５の影に塗布されたシール剤３４が最もよく硬化する高さになるようにする。いくつかの画郭パターンにより実験したところによれば、液晶パネル３下面と光反射面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。
ステージ１の光反射面１３は、該光反射面１３により反射された光が、ブラックマトリックス３５下の紫外線硬化型シール剤３４に照射され、該シール剤３４を硬化させるので、光を反射しない部分や段差等、反射光の光量や光路に影響を与える部分がないことが望ましい。従って、ステージ１表面に設ける真空吸着孔１２は必要最小限にとどめる必要がある。
また、スペーサ２のステージ１表面への固定も、上記の理由により段差への嵌め込みや真空吸着でなく、紫外線透過性を有する接着剤による固定とした。
なお、使用する接着剤としては、例えば、電気化学工業株式会社製のハードロックＯＰ／ＵＶ等が知られており、市販されている。このような接着剤は、例えば、カメラや双眼鏡を始めとする光学レンズやガラス製の展示台の接着等に使用されている。

真空吸着孔１２は、吸着する液晶パネル３の大きさに合わせて複数の群に分けられ、各群に分岐された真空ライン７から真空が供給される。図２において、一点鎖線で示すように、小さい液晶パネル３であれば、図１に示すように、電磁弁ＡをＯＮにし、ステージ１の中央付近の真空吸着孔１２のみに真空を供給する。また点線で示すように、大きい液晶パネル３であれば、図１に示すように、電磁弁Ａと電磁弁Ｂの両方をＯＮにし、全体の真空吸着孔１２に真空を供給する。

次に、本発明に係るディスプレイパネルの貼り合わせ装置の動作について説明する。
図１に示すように、貼り合わせを行う液晶パネル３は、ブラックマトリックス３５が形成されているカラーフィルタ基板３１を紫外線照射部５側に向け、ＴＦＴ基板３２をステージ１側に向けてステージ１に載置する。ステージ１に載置された液晶パネル３は、光反射面１３上に取り付けられた複数の光透過性のスペーサ２上に置かれる。複数のスペーサ２により、液晶パネル３は、撓むことなく、液晶パネル３下面から光反射面１３との間隔が一定に保たれる。
真空ライン７からステージ１に真空を供給すると、ステージ１の真空吸着孔１２を介してスペーサ２の貫通孔２１に真空が供給される。
スペーサ２の貫通孔２１に供給される真空により、液晶パネル３はスペーサ２上に保持固定される。スペーサ２はステージ１に接着剤により固定されているので、液晶パネル３はスペーサ２を介してステージ１に固定される。
紫外線照射部５からシール剤３４を硬化させる紫外光が液晶パネル３に向かって照射される。紫外線照射部５から照射される光は拡散光であり、照射される光には、貼り合わせを行う液晶パネル３、即ち、ステージ１の光反射面１３に対して斜めに入射する成分も多く含まれる。
なお、前記したように遮光マスク４は、使用しない場合もある。

紫外線照射部５から液晶パネル３に対し斜めに入射された紫外線は、一部は、ブラックマトリックス３５からはみ出している紫外線硬化型シール剤３４に照射され、これを硬化するが、残りの大部分は液晶パネル３に形成されている画郭と画郭の間を通過し光透過性のスペーサ２を介して又は介さないで光反射板１３に入射し、入射角度に応じて反射され、ブラックマトリックス３５の下に塗布された紫外線硬化型シール剤３４に照射され、紫外線硬化型シール剤３４を硬化する。
上述のごとく、スペーサ２は光透過性を有するので、スペーサ２が紫外線硬化型シール剤３４の位置と重なっていても、影にならず、ステージ１の光反射面１３によって反射された光は、紫外線硬化型シール剤３４に照射される。

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及びスペーサ２の詳細な構成を示す図である。 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３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断面図である。 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 真空吸着孔
１３ 光反射面
２ スペーサ
２１ 貫通孔
３ 液晶パネル
３１ カラーフィルタ基板
３２ ＴＦＴ基板
３３ 液晶
３４ 紫外線硬化型シール剤
３５ ブラックマトリックス
４ 遮光マスク
５ 紫外線照射部
５１ ランプ
５２ ミラー
６ 電磁弁
７ 真空ライン

Claims (2)

1. ２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、該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、
   表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置した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。
2. ２枚の光透過性基板の一方の基板に遮光部を形成し、該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、
   複数の真空吸着孔が形成され、表面が光反射面からなるステージを備え、該ステージ上に上記真空吸着孔と連通する貫通孔が形成された光透過性のスペーサを介して上記ディスプレイパネルを載置した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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