JP5740130B2 - 接着装置、板状接着体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、板状体間に液を充填して接着する接着装置に関し、例えば画像表示パネルと透明の保護パネル等の板状体間に光硬化性の樹脂液を充填し、板状接着体を製造する接着装置及び板状接着体の製造方法に関する。
従来、液晶テレビや携帯電話等の各種表示装置に用いられている液晶モジュールによる表示部においては、液晶モジュールのパネル表面とその上に設けられる強化ガラス板やアクリル板等の透明の保護カバーとの間に０．５〜１ｍｍ程度の隙間を持たせておくことで、外部からの衝撃により保護カバーが割れた場合でも液晶モジュールに影響が出ないような構造を採用している。
このようなエアギャップ構造においては、互いに屈折率の異なる液晶モジュールの液晶パネル、エアギャップを形成している空気層、ガラスやプラスチックからなる保護カバーが順に積層された形態となっている。したがって、液晶パネルと空気層との間の界面、空気層と保護カバーとの間の界面、保護カバーの表面と外部大気との間の界面の各界面において、それぞれ光の反射が生じ、輝度の低下や、光の散乱によるコントラスト比の悪化を招くことがある。例えば、太陽光の下では液晶パネルからの表示が見えにくいことがある。
このような問題に対し、エアギャップ構造を採らずに、液晶パネルと保護カバーとの間に屈折率がガラスやアクリルに近い透明な光学樹脂を封入し、それを紫外線照射などによって硬化させるようにした技術がある。この光学樹脂で上記エアギャップを埋めることにより、上記液晶パネルと空気層との間の界面および空気層と保護カバーとの間の界面が実質的に無くなり、これら界面における反射や光の散乱が無くなって、液晶パネルからの表示の輝度やコントラスト比を大幅に改善することが可能となる。
かかる光学樹脂の充填構造においては、光学樹脂を液晶パネルと保護カバーとの間に充填する場合に、気泡の混入のない状態で光学樹脂が充填されること、及び、液晶パネルと保護カバーとの間隙からの不要なはみ出しがなく周囲の部材に影響を与えないことが求められる。
そして、かかる光学樹脂の塗布や硬化の方法および装置も開発されている（特許文献１参照）。この装置では、ローダーに保持された保護カバーの外側縁近傍に透明な光学樹脂を塗布し、この光学樹脂を半硬化させてダムを形成する。次いで、保護カバーの表面全体に光学樹脂を塗布し、保護カバーを反転させて保持する。次いで、保護カバーの光学樹脂塗布面と対向させて液晶パネルを載置し、これらを接触させることで光学樹脂を液晶パネル及び保護カバーの間隙に押し広げる。このとき、押し広げられた光学樹脂は、先に保護カバーの外側縁近傍に形成されたダムによってせき止められるため、液晶パネルと保護カバーとの間隙からの不要なはみ出しが防止される。光学樹脂が液晶パネルと保護カバーの間隙に隅々まで押し広げられた後、全面に亘って光学樹脂の硬化光が照射され、光学樹脂が硬化される。
特開２００９−８８５１号公報
しかし、図１２に示すように、始めに保護カバーの外側縁近傍に光学樹脂を塗布し、半硬化させることによりダムを形成した後、さらに光学樹脂を塗布して液晶パネルと保護カバーとを貼り合わせる方法は、液晶パネルと保護カバーとを貼り合わせる前にダムを形成する工程が必要となり、液晶表示装置を製造するための工数が増える。また製造工数の増加に伴い、ダムを形成するためのローダーや、貼り合わせを行うためのローダーが必要となり、製造装置の構成も複雑化、大型化する。
そこで、本発明は、製造工数の増加を招くことなく、かつ、装置の複雑化、大型化を招くことなく液晶パネルと保護カバーとの間隙からの光学樹脂の不要なはみ出しを防止する接着装置、板状接着体の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る接着装置は、一対の板状体を対向保持する一対の保持台と、上記一対の保持台を近接又は離間させる保持台移動機構と、上記一対の保持台に保持されている上記一対の板状体間に充填される光硬化性の充填液に対して硬化光を照射する照射装置と、上記充填液の上記一対の板状体間での濡れ広がり具合を検知するセンサーとを備え、上記一対の保持台の一方には、センサー孔が外縁部近傍に設けられ、上記センサーは、センサー孔を介してレーザ光を上記板状体に照射し、上記板状体からの反射光を受光し、上記充填液が濡れ広がる速度を検知し、上記照射装置は、上記充填液が濡れ広がる速度から算出された上記充填液が所定位置へ到達する時間に応じて、上記一対の板状体間の外側縁近傍に濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射するものである。
また、本発明に係る板状接着体の製造方法は、一対の板状体を、一対の保持台で相対向して保持する工程と、相対向する上記一対の板状体間に、光硬化性の充填液を充填する工程と、保持台移動機構によって上記一対の保持台を移動し、上記一対の板状体を近接させ、上記充填液を上記板状体間に濡れ広がらせる工程と、センサーによって上記充填液の濡れ広がり具合を検知する工程と、照射装置によって上記検知結果に応じて、上記一対の板状体の外側縁近傍に濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射する工程と、上記一対の板状体の全面に亘って濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射して上記一対の板状体が接着された接着体を形成する工程とを有し、上記濡れ広がり具合を検知する工程では、上記センサーが上記一対の保持台の一方の外縁部近傍のセンサー孔を介して上記板状体にレーザ光を照射し、上記板状体からの反射光を受光し、上記充填液が濡れ広がる速度を検知し、上記照射する工程では、上記充填液が濡れ広がる速度から算出された、上記充填液が所定位置へ到達する時間に応じて上記硬化光を照射するものである。
本発明によれば、センサーによって充填液が一対の板状体の間隙を外側縁近傍まで濡れ広がったことを検知すると、照射装置によって硬化光を照射させ、当該位置に濡れ広がった充填液を半硬化状態又は全硬化状態とする。これにより、本発明は、一対の板状体が押圧されることにより、充填液が一対の板状体の隅々まで広がると共に、一対の板状体の間隙からのはみ出しを防止することができる。
接着装置を示す側面図である。 接着装置を示す平面図である。 接着装置を示す断面図である。 保護パネル保持台の他の例を示す平面図である。 吐出ノズルの先端を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 充填液を吐出している吐出ノズルを示す断面図である。 接着装置による充填工程を示す断面図である。 接着装置による充填液の充填工程を示す平面図である。 接着装置による充填液の充填工程を示す平面図である。 接着装置の他の構成を示す側面図である。 調整機構５０を備えた接着装置を示す側面図である。 他の接着装置を示す断面図である。 従来の接着装置における接着工程を示す図である。
以下、本発明が適用された接着装置、板状接着体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。この接着装置１は、一対の板状体の一例として、液晶パネル２及び液晶パネル２の表面を保護する保護パネル３を用い、これら液晶パネル２と保護パネル３との間に接着剤７を充填して、液晶パネル２と保護パネル３とを貼り合わせる装置である。
接着装置１は、図１、図２に示すように、液晶パネル２を保持する液晶パネル保持台４と、保護パネル３を保持する保護パネル保持台５と、保護パネル保持台５を昇降させることにより液晶パネル２と保護パネル３とを近接離間させるアクチュエータ６と、液晶パネル２と保護パネル３との間隙に充填された接着剤７を硬化させる硬化光を照射する照射装置８と、液晶パネル２と保護パネル３との間隙に充填された接着剤７の濡れ広がり具合を検知するセンサー９とを備える。
さらに、接着装置１は、接着剤７を液晶パネル２と保護パネル３との間隙に充填する充填機構１０を備える。充填機構１０は、液晶パネル２と保護パネル３との間に挿通され、接着剤７を吐出する吐出ノズル１１と、吐出ノズル１１を移動させるノズル移動機構１２と、吐出ノズル１１と接続され接着剤７を貯蔵するシリンジ１５と、吐出ノズル１１の吐出口１７より接着剤７を吐出させる押圧機構１３とを備え、これらがテーブル１４上に配設されている。
液晶パネル２は略矩形状に形成された上下２枚のガラス基板間に液晶を封入した液晶セルであり、視聴者側に向けられる一方の基板には保護パネル３が接着される。保護パネル３は、液晶パネル２の視認性を向上させたり、衝撃や傷から液晶パネル２を保護したりするものであり、例えば強化ガラスやアクリル板等の透明の板が用いられる。
液晶パネル２を保持する液晶パネル保持台４は、真空吸着等の手段で、液晶パネル２を保護パネル３との接着面が表に向くように保持する。保護パネル３を保持する保護パネル保持台５は、液晶パネル保持台４上にアクチュエータ６によって支持され、真空吸着等の手段で、保護パネル３を液晶パネル２との接着面が表を向くように保持する。また、液晶パネル保持台４及び保護パネル保持台５は、何れも液晶パネル２又は保護パネル３の吸着面が略鉛直方向に設定され、液晶パネル２及び保護パネル３の各主面を、略鉛直方向に向けて保持する。
また、図３に示すように、保護パネル保持台５は、保持した保護パネル３の外側縁近傍に対応して、照射装置８から照射された硬化光が透過する透明な透過部２０が形成されている。透過部２０は、例えば石英ガラス等の透明な材料を用いて形成され、あるいは硬化光が通過する開口部が穿設されることにより形成される。また、保護パネル保持台５は、全面が石英ガラス等の透明な材料で形成されることにより、保護パネル３の外側縁近傍に対応して硬化光を透過させるようにしてもよい。
透過部２０は、保護パネル保持台５の外側縁に沿ってスリット状に形成される。これにより、接着装置１は、保護パネル３の外側縁に沿って硬化光を照射し、保護パネル３の全周に亘って接着剤７を半硬化又は全硬化させることができる。また、透過部２０は、図４に示すように、保護パネル保持台５の外側縁に沿って一定間隔で形成してもよい。これにより、接着装置１は、保護パネル３の外側縁に沿って一定間隔毎に硬化光を照射し、保護パネル３の全周に亘って一定間隔毎に接着剤７を半硬化又は全硬化させることができる。また、接着装置１は、透過部２０の形成間隔を調整することにより、硬化光の回り込みや拡散を利用し、保護パネル３の外側縁に沿って硬化光を照射し、保護パネル３の全周に亘って接着剤７を半硬化又は全硬化させることができる。
透過部２０を保護パネル保持台５の外側縁に沿って全周に亘って形成するか、一定間隔毎に形成するか、あるいは保護パネル保持台５の一外側縁に形成する透過部２０の数や形状などは、液晶パネル２及び保護パネル３のサイズや、照射装置８が照射する硬化光の強度、波長等に応じて適宜設計される。
また、保護パネル保持台５は、透過部２０よりも内面側で、透過部２０の近傍に、接着剤７の濡れ広がり具合を検知するセンサー９を液晶パネル保持台４側に臨ませるセンサー孔２１が形成されている。センサー孔２１も、上記透過部２０と同様に、石英ガラス等の透明な材料を用いて形成され、あるいはセンサー９を液晶パネル保持台４側に臨ませる開口部が穿設されることにより形成される。また、保護パネル保持台５は、全面が石英ガラス等の透明な材料で形成されることにより、センサー９を液晶パネル保持台４側に臨ませるようにしてもよい。
センサー孔２１は、保護パネル保持台５の、接着剤７の濡れ広がり具合を測定すべき箇所に応じて形成される。例えば、センサー孔２１は、保護パネル保持台５の外側縁に沿って一定間隔で形成してもよい。また、センサー孔２１は、矩形状に形成された保護パネル保持台５の各コーナ部近傍や、各辺の中間位置に形成してもよい。センサー孔２１の形成位置や個数は、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に充填される接着剤７の塗布パターンや粘度、液晶パネル２及び保護パネル３のサイズ、センサー９の測定方法や精度等に応じて、適宜決定される。
照射装置８は、光硬化性の接着剤７に硬化光を照射するものであり、例えば紫外線硬化性樹脂である接着剤７を用いる場合には、紫外線を照射する装置である。照射装置８は、保護パネル保持台５の上方で、かつ透過部２０の直上に設置され、硬化光を照射する照射部８ａが保護パネル保持台５側に向けられている。
照射装置８は、硬化光を点状にスポット照射してもよく、またライン状に照射してもよい。また、照射装置は、例えば矩形状の保護パネル保持台５の一辺に沿って硬化光を走査して照射してもよい。透過部２０は、照射装置８が照射する硬化光がスポット照射される場合は、硬化光が透過する円形状やスリット形状に形成され、硬化光がライン状あるいは走査して照射される場合は、スリット形状に形成される。
液晶パネル２と保護パネル３との間隙に充填された接着剤７の濡れ広がり具合を検知するセンサー９は、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の間隙の所定位置まで濡れ広がったことを検知するセンサーである。具体的に、センサー９は、例えば、レーザ光を発光し、その反射光を受光してその反射光量の変化を測定するレーザ変位センサを用いることができる。
センサー９は、センサー孔２１を介してレーザ光を透明な保護パネル３に照射し、液晶パネル２からの反射光を受光している。そして、センサー９は、レーザ光が接着剤７に照射すると、接着剤７によって反射光が散乱し、反射光の受光量が減少する。これにより、センサー９は、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の間隙の所定位置まで濡れ広がたことを検知することができる。
したがって、接着装置１は、センサー９及びセンサー孔２１を、保護パネル保持台５に保持された保護パネル３の外側縁の近傍に設けることにより、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の間隙を外側縁近傍まで濡れ広がったことを検出することができる。接着装置１は、センサー９によって接着剤７が当該位置まで濡れ広がったことを検知すると、照射装置８によって硬化光を照射させ、当該位置に濡れ広がった接着剤７を半硬化状態又は全硬化状態とする。
これにより、接着装置１は、液晶パネル２及び保護パネル３が押圧されることにより、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の隅々まで広がると共に、液晶パネル２と保護パネル３との間隙からのはみ出しを防止することができる。接着装置１は、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に隅々まで押し広げられた後、全面に亘って硬化光が照射され、接着剤７が硬化される。
保護パネル保持台５を支持するアクチュエータ６は、保護パネル保持台５を図１中矢印Ｚ方向及び反矢印Ｚ方向となる上下方向に昇降させるものである。アクチュエータ６は、液晶パネル２や保護パネル３を各ステージ４，５に保持させる時は保護パネル保持台５を上昇させ、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に接着剤７を充填させる際には保護パネル保持台５を下降させる。
また、アクチュエータ６は、接着剤７の充填時に、保護パネル保持台５を下降させることにより、液晶パネル２と保護パネル３とを、後述する吐出ノズル１１が挿通可能で、かつ接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３に接触しながら塗布できる所定の間隔に保持する。そしてアクチュエータ６は、接着剤７の充填後は、保護パネル保持台５を更に下降させ、保護パネル３を液晶パネル２側に所定の力で所定の時間だけ押圧し、接着剤７を液晶パネル２及び保護パネル３の全面に亘って押し広げる。
次いで、接着剤７を液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に充填する充填機構１０について説明する。
接着剤７を液晶パネル２及び保護パネル３の間に吐出する吐出ノズル１１は、液晶パネル保持台４に保持された液晶パネル２及び保護パネル保持台５に保持された保護パネル３の各主面と平行な筒状体を有する。また、吐出ノズル１１は、接着剤７を供給するシリンジ１５と連結されることにより、互いに近接した位置にある液晶パネル２及び保護パネル３の間隙内を、両パネルに接触することなく進退可能な高さに支持されている。そして、吐出ノズル１１は、ノズル移動機構１２によって、図１中反矢印Ｘ方向及び図２中矢印Ｙ方向及び反矢印Ｙ方向へ移動し、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙内に、後述する所定の吐出パターンを描画する。
また、吐出ノズル１１は、図５に示すように、先端の上面が斜めにカットされることにより、吐出口１７が鉛直方向上側に向いている。これにより、吐出ノズル１１は、接着剤７を吐出し始めると、最初に上方に位置する保護パネル３に接着剤７を付着させ、その後、重力によって下方の液晶パネル２に付着させる。そして、吐出ノズル１１は、接着剤７を吐出しながら液晶パネル２及び保護パネル３の間隙内を移動し、図６に示すように、常に、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の両面に付着した状態で塗布していく。
このように、接着装置１は、吐出ノズル１１の吐出口１７を上方向に向けるとともに、常時、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の両面に付着するように塗布することにより、接着剤７の中に気泡が残存することを防止できる。
なお、吐出ノズル１１は、図５（ａ）に示すように、直径φが例えば６ｍｍ≧φ≧２ｍｍで形成される。この直径φは、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に応じて決まり、両パネルに接触しない値が選択される。また、吐出ノズル１１は、金属や工業用プラスチックを用いて形成され、撓みなく接着剤７を吐出可能な剛性を有する。すなわち、吐出ノズル１１は、液晶パネル２及び保護パネル３に接触することなく接着剤７を塗布する。
また、吐出ノズル１１は、図５（ｂ）に示すように、吐出口１７の角度αが９０°＞α≧３０°で形成される。吐出ノズル１１は、この角度αが９０°以上になると吐出し始めに保護パネル３に接着剤７を付着させることができず、また吐出口１７に接着剤７が残存し、想定外の箇所に接着剤を付着させるおそれが生じる。また、吐出ノズル１１は、この角度αが３０°未満になると吐出し始めに接着剤７が下方の液晶パネル２側に降下しづらくなり、気泡を巻き込むおそれが生じる。具体的に、この角度αは、９０°＞α≧３０°の範囲内において、接着剤７の粘度に応じて決まり、接着剤７が最初に上側の保護パネル３に付着し、気泡を巻き込むことなく液晶パネル２に付着し、両パネルに接触しながら吐出していくのに適した角度が選択される。
吐出ノズル１１を移動させるノズル移動機構１２は、シリンジ１５を載置する第１のノズルステージ２９と、第１のノズルステージ２９を載置する第２のノズルステージ３０とを備える。第１のノズルステージ２９は、上面２９ａにシリンジ１５が搭載され、下面２９ｂにスライダ３２が取り付けられている。第１のノズルステージ２９は、第２のノズルステージ３０に設置された第１のガイドレール３３をスライダ３２がスライドすることによって、図２中矢印Ｙ方向及び反矢印Ｙ方向へ移動可能となっている。
また、第２のノズルステージ３０は、上面３０ａに第１のノズルステージ２９をガイドする第１のガイドレール３３が形成され、下面３０ｂにテーブル１４の第２のガイドレール３４と嵌合するスライダ３５が形成されている。第２のノズルステージ３０は、スライダ３５がテーブル１４に形成された第２のガイドレール３４をスライドすることによって、図１中矢印Ｘ方向及び反矢印Ｘ方向へ移動可能となっている。
接着装置１は、第１のノズルステージ２９を２基備え、２つの吐出ノズル１１によって接着剤７を塗布する。ノズル移動機構１２は、第１のノズルステージ２９及び第２のノズルステージ３０の移動を制御する制御手段３１を有し、液晶パネル保持台４及び保護パネル保持台５の昇降動作に連動して、吐出ノズル１１を略水平方向に移動させることにより、液晶パネル２及び保護パネル３に接触することなく、両パネルの間隙に挿通させ、あるいは退避させる。
なお、接着装置１は、吐出ノズル１１の数は２つに限られず、１つ或いは３つ以上搭載してもよい。これらの場合も、各吐出ノズル１１は、それぞれ第１のノズルステージ２９に載置されたシリンジ１５と連結され、各第１のノズルステージ２９は、第２のノズルステージ３０にスライド自在に支持されている。
第１のノズルステージ２９に載置されるシリンジ１５には、吐出ノズル１１より吐出される接着剤７が貯蔵されている。また、シリンジ１５は、貯蔵されている接着剤７を吐出ノズル１１より吐出させる押圧機構１３と接続され、接着剤７の吐出及び吐出停止の制御、並びに吐出圧力の制御が行われる。押圧機構１３は、例えば圧縮乾燥空気のボンベが用いられ、制御手段３１によってシリンジ１５内へのガスの供給及び供給停止、並びに供給圧が制御され、ガスを所定圧力でシリンジ１５内に供給することにより吐出ノズル１１から接着剤７を吐出させる。
吐出ノズル１１より吐出される接着剤７としては、例えば、液晶パネル２及び保護パネル３の間に充填されても、光の散乱を抑えて液晶パネル２の視認性を損なうことのないように屈折率が制御された透明な紫外線硬化型の弾性樹脂が用いられる。
本発明の場合、この接着剤７が硬化され液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に形成される樹脂硬化物層は、可視光領域の透過率が９０％以上、２５℃における貯蔵弾性率が１．０×１０７Ｐａ以下、好ましくは１×１０３〜１×１０６Ｐａであり、この樹脂硬化物層を形成する樹脂組成物としては硬化収縮率が５％以下、好ましくは４．５％以下、さらに好ましくは０〜２％であるものを用いる。
本発明の場合、接着剤７の原料としては、特に限定されることはないが、生産性向上の観点からは、紫外線硬化型樹脂組成物を用いることが好ましい。
このような樹脂組成物としては、例えば、ポリウレタンアクリレート、ポリイソプレン系アクリレート又はそのエステル化物、テルペン系水素添加樹脂、ブタジエン重合体等の１種以上のポリマーと、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート等の１種以上のアクリレート系モノマーと、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン等の光重合開始剤とを含有する樹脂組成物を好適に用いることができる。
なお、保護パネル３は、液晶パネル２に対する紫外線保護の観点から紫外線領域をカットする機能が付与されていることが多いため、光重合開始剤としては、可視光領域でも硬化できる光重合開始剤（例えば、商品名ＳｐｅｅｄＣｕｒｅＴＰＯ、日本シイベルヘグナー（株）社製等）を併用することが好ましい。
接着剤７を構成する樹脂組成物は、それを紫外光照射により硬化させて得られる樹脂硬化物の貯蔵弾性率（２５℃）を１×１０７Ｐａ以下、好ましくは１×１０３〜１×１０６Ｐａとし、樹脂硬化物の屈折率を好ましくは１．４５以上１．５５以下、より好ましくは１．５１以上１．５２以下とし、さらに、樹脂硬化物層の厚さが１００μｍの場合の可視光領域の透過率を９０％以上とするように調整したものである。接着剤７を構成する主要な樹脂成分としては共通でも、共に配合する樹脂成分あるいはモノマー成分が異なると、それを硬化させた樹脂硬化物の貯蔵弾性率（２５℃）が１×１０７Ｐａを超える場合があるが、そのような樹脂硬化物となる樹脂組成物は、本実施の形態のごとく、接着装置１に用いられ液晶パネル２及び保護パネル３を接着させる接着剤７を構成する樹脂組成物には含まれない。
また、接着剤７を構成する樹脂組成物は硬化収縮率が、好ましくは５％以下、より好ましくは４．５％以下、さらに好ましくは０〜２％となるように調整したものである。そのため、樹脂組成物が硬化する際に樹脂硬化物に蓄積される内部応力を低減させることができ、樹脂硬化物層と液晶パネル２又は保護パネル３との界面に歪みができることを防止できる。
したがって、接着剤７を液晶パネル２と保護パネル３との間に介在させ、その樹脂組成物を硬化させた場合に、樹脂硬化物層と液晶パネル２又は保護パネル３との界面で生じる光の散乱を低減させることができ、表示画像の輝度を高めると共に、視認性を向上させることができる。
なお、接着剤７が硬化する際に樹脂硬化物に蓄積される内部応力の程度は、その樹脂組成物を平板上に滴下し、それを硬化させて得られる樹脂硬化物の平均表面粗度によって評価することができる。例えば、樹脂組成物２ｍｇをガラス板上に滴下し、それをＵＶ照射により９０％以上の硬化率で硬化させて得られる樹脂硬化物の平均表面粗度が６ｎｍ以下であれば、表示部２と保護部３との間に樹脂組成物を介在させ、それを硬化させた場合にそれらの界面に生じる歪みが実用上無視できるが、接着剤７によれば、この平均表面粗度を６ｎｍ以下、好ましくは１〜３ｎｍにすることができる。
また、接着剤７は、液晶パネル２及び保護パネル３に同時に付着しながら充填でき、かつ両パネル２，３の外縁から流出することなく両パネル２，３に付着した状態を維持できる粘度が選択され、例えば１０００ｍＰａ〜４０００ｍＰａの範囲で用いられる。また、このような接着剤７の粘度に応じて、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙寸法は、３．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定される。
次いで、かかる接着装置１を用いて、液晶パネル２と保護パネル３との接着体を製造する製造工程について図７及び図８を参照しながら説明する。なお、本実施例では、矩形状の液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に接着剤７を充填する場合について説明するが、液晶パネル２及び保護パネル３の形状は矩形に限られない。
先ず、接着装置１は、アクチュエータ６によって液晶パネル保持台４及び保護パネル保持台５が離間され、液晶パネル保持台４に液晶パネル２が吸着されるとともに、保護パネル保持台５に保護パネル３が吸着される（図７（ａ）、図８（ａ））。このとき、接着装置１は、公知の方法で、液晶パネル２及び保護パネル３を正対させる所定の位置合わせを行う。
また、このとき、吐出ノズル１１は、制御手段３１によって第１のノズルステージ２９が図１中反矢印Ｘ方向へ移動され、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙から反矢印Ｘ方向へ退避している。
液晶パネル２及び保護パネル３の位置合わせが終了した後、接着装置１は、制御手段３１が２基の第１のノズルステージ２９を矢印Ｘ方向へスライドさせることにより、各吐出ノズル１１を液晶パネル２及び保護パネル３の各長手方向の一端側の側面２ａ，３ａ側から間隙に挿通させる（図７（ｂ）、図８（ｂ））。このとき、吐出ノズル１１は、予め液晶パネル２及び保護パネル３が近接したときに両パネルに接触しない高さに挿通される（図７（ｂ））。また、吐出ノズル１１は、吐出口１７が液晶パネル２及び保護パネル３の各長手方向の他端側の側面２ｂ，３ｂ側の近傍に位置される（図８（ｂ））。
その後、接着装置１は、アクチュエータ６を操作することにより液晶パネル保持台４及び保護パネル保持台５を近接させ、液晶パネル２及び保護パネル３を所定の間隔に保持する（図７（ｃ））。
次に、接着装置１は、制御手段３１によって第１、第２のノズルステージ２９，３０を移動させながら、吐出ノズル１１より接着剤７を吐出し、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に所定の充填パターンを描画していく（図７（ｄ）、図８（ｃ））。このとき、吐出ノズル１１は、反矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向及び反矢印Ｙ方向へ移動しながら接着剤７を吐出していく。したがって、吐出ノズル１１は、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に充填した接着剤７中に吐出口１７が進入することがなく、接着剤７がノズル本体に付着することが防止される。これにより、接着装置１は、吐出ノズル１１に付着した接着剤７によって想定外の箇所に接着剤７が付着する事態を防止できる。
また、上述したとおり、吐出ノズル１１は、吐出口１７を上方に向けて形成されることにより、接着剤７が吐出し始めると、上方の保護パネル３に接着剤７を付着させ、その後、接着剤７が下降して下方の液晶パネル２に付着させる。そのまま吐出ノズル１１は、反矢印Ｘ方向並びに矢印Ｙ方向及び反矢印Ｙ方向に移動しながら接着剤７を吐出して所定の描画パターンＰ１を描いていく（図７（ｅ）、図８（ｄ））。このとき、吐出ノズル１１は、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の両方に同時に付着しながら塗布していくため、接着剤７の中に気泡が残存することを防止できる。
また、接着剤７を構成する樹脂組成物としては、一例として、ポリイソプレン重合物の無水マレイン酸付加物と２−ヒドロキシエチルメタクリレートとのエステル化物７０重量部、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート３０重量部、２−ヒドロキシブチルメタクリレート１０重量部、テルペン系水素添加樹脂３０重量部、ブタジエン重合体１４０重量部、光重合開始剤４重量部、可視光領域用光重合開始剤０．５重量部を混練機にて混練した樹脂組成物を用いた。
図８（ｄ）に示すように、この液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に充填される接着剤７の描画パターンＰ１は、液晶パネル２及び保護パネル３の中央部に長手方向に沿って描画される太線部４０と、この太線部４０の両端から液晶パネル２及び保護パネル３の四隅に向かって延びる細線部４１とを有する。太線部４０は、液晶パネル２及び保護パネル３の長手方向に沿って略中央に形成され、細線部４１は、太線部４０の長手方向の両端より連続して液晶パネル２及び保護パネル３の四隅に向かって形成される。
描画パターンＰ１は、２つの吐出ノズル１１ａ，１１ｂを備えた接着装置１の一方の吐出ノズル１１ａと他方の吐出ノズル１１ｂとが太線部４０を介して短手方向に対称形状を描くことにより形成される。すなわち、一方の吐出ノズル１１ａは描画パターンＰ１の一方側の太線部４０ａ及び細線部４１ａを描き、他方の吐出ノズル１１ｂは、描画パターンＰ１の他方側の太線部４０ｂ及び細線部４１ｂを描く。２つの吐出ノズル１１ａ，１１ｂは、ノズル移動機構１２によって同期して移動させられ、それぞれ、反矢印Ｘ方向に後退しながら互いに近接する矢印Ｙ方向又は反矢印Ｙ方向に移動することにより一方の細線部４１を描画し、続けて反矢印Ｘ方向に後退することにより太線部４０を描画し、さらに続けて反矢印Ｘ方向に後退しながら互いに離間する矢印Ｙ方向又は反矢印Ｙ方向に移動することにより他方の細線部４１を描画する。
なお、吐出ノズル１１は、単位時間当たりの接着剤７の吐出量を一定とするとともに第１、第２のノズルステージ２９，３０の移動速度を制御することにより、太線部４０と細線部４１とを描き分けることができる。また、接着装置１は、２つの吐出ノズル１１ａ，１１ｂを同期して移動させることにより、同時に描画パターンＰ１を描くことができ、接着剤７の塗布を短時間で行うことができる。また、接着装置１は、対称形状の描画パターンＰ１を描くことにより、両パネル２，３の全体に亘って接着剤７を均一に充填させることができる。
また、接着装置１は、液晶パネル２及び保護パネル３の中央部に長手方向に沿って描画される太線部４０と、液晶パネル２及び保護パネル３の四隅に向かって延びる細線部４１とを有する描画パターンＰ１を描画する場合、センサー９を、例えば、保護パネル保持台５の四隅近傍と、四辺の各中間部近傍に設けて接着剤７の濡れ広がり具合を検知する。なお、接着装置１は、かかるセンサー９の設置位置に近接して照射装置８も設置され、また、これら照射装置８及びセンサー９に応じて、保護パネル保持台５に透過部２０及びセンサー孔２１が形成される（図４）。
なお、このような照射装置８及びセンサー９の配置は一例であり、描画パターンＰ１において異なる配置を採用することもできる。また、接着装置１によって描画されるパターンは、図８（ｄ）に示すパターンＰ１に限られず、液晶パネル２及び保護パネル３の大きさや接着剤７の粘度等に応じて、気泡が混入されず、所定時間で隅々まで充填される各種パターンが選択される。そして、接着装置１は、各種パターンに応じて、照射装置８及びセンサー９について適宜最適な個数や配置を採用することができる。
液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に所定の描画パターンを形成し終えると、接着装置１は、制御手段３１によって第１、第２のノズルステージ２９，３０を操作して、吐出ノズル１１を液晶パネル２及び保護パネル３の間隙より退避させる（図７（ｆ））。
次いで、接着装置１は、アクチュエータ６によって保護パネル保持台５を降下させ、液晶パネル２及び保護パネル３を押圧し、接着剤７を押し広げる（図７（ｇ）、図８（ｅ））。このとき、接着装置１は、描画パターンＰ１が両パネル２，３の中央に、対象形状で描画されているため、両パネル２，３の全体に亘って均一に広がっていく。また、接着装置１は、両パネル２，３の四隅に延びる細線部４１を設けることで、両パネル２，３の四隅に至るまで確実に接着剤７が広がっていく。なお、アクチュエータ６による押圧力や押圧時間は、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙や接着剤７の粘度や塗布量等に応じて決定され、例えば押圧力２．５ｋＰａ、押圧時間０．３秒に設定される。
その後、接着装置１は、アクチュエータ６による押圧を解除すると共に、液晶パネル保持台４による液晶パネル４の吸着及び保護パネル保持台５による保護パネル３の吸着を解除し、常圧で所定時間、例えば５分間放置する。
このとき、接着装置１は、センサー９がセンサー孔２１を介して保護パネル３側へレーザ光を照射し、液晶パネル２からの反射光を受光している。そして、センサー９は、接着剤７が保護パネル３の外側縁近傍まで濡れ広がると、レーザ光が濡れ広がった接着剤７に照射され、反射光が散乱することにより受光量が減少する。センサー９による受光量の減少が検知されると、接着装置１は、照射装置８から硬化光を照射する。これにより、接着装置１は、液晶パネル２及び保護パネル３の外側縁近傍の所定位置まで濡れ広がった接着剤７に対して硬化光を照射することにより半硬化又は全硬化させる。
したがって、接着装置１は、接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に隅々まで均一に充填するとともに、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙からのはみ出しを防止することができる（図８（ｆ））。ここで、接着剤７を半硬化させた場合、後の工程で硬化光が照射される接着剤７との馴染みが良好となる。また、接着剤７を全硬化させた場合、液晶パネル２及び保護パネル３の間からの接着剤７のはみ出しを確実に防止することができる。
なお、接着装置１は、複数の照射装置８と複数のセンサー９を備える場合、一のセンサー９に一又は複数の照射装置８が連動して、硬化光を照射する。すなわち、接着剤７の濡れ広がり具合が場所によって異なる場合、あるセンサー９が接着剤７の到達を検知すると、当該センサー９に対応する一又は複数の照射装置８が硬化光を照射する。
したがって、接着装置１は、照射装置８の照射タイミングについて場所毎にばらつきが生じ得る。しかし、接着装置１は、保護パネル保持台５に設けられた透過部２０を介して硬化光を照射しているため、硬化光の反射や散乱等による回り込みの範囲は狭いことから、所定位置まで到達していない接着剤７にまで硬化光が広範囲に照射される危険は殆どない。
接着装置１は、接着剤７が間隙の隅々まで充填した後、図示しない紫外線等の硬化光を照射する照射装置によって硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３の全面に亘って照射することにより接着剤７の硬化処理が行われ、液晶パネル２及び保護パネル３の接着体が製造される。
また、接着装置１は、センサー９によって、液晶パネル２及び保護パネル３の間隙を濡れ広がる接着剤７の速度を検知してもよい。この場合、接着装置１は、センサー９によって検知された速度から接着剤７が液晶パネル２及び保護パネル３の外側縁近傍の所定位置に到達する時間を算出して、当該時間に照射装置８の硬化光を照射する。
接着剤７の濡れ広がり速度は、例えば上述したレーザ光を発光し、その反射光を受光してその反射光量の変化を測定するレーザ変位センサを２台用意して、それぞれ接着剤７が異なる２つの検知位置まで到達したことを検知し、当該２つの検知位置の距離と、検知した時間の差から割り出すことができる。また、照射装置８による硬化光の照射タイミングは、検知位置と、液晶パネル２及び保護パネル３の外側縁近傍の所定位置との距離と、接着剤７の速度から、接着剤７が当該所定位置へ到達する時間を算出して決定することができる。
また、接着装置１は、照射装置８を保護パネル保持台５の上方から透過部２０を介して硬化光を照射するほか、図９に示すように、硬化光を照射する照射部８ａが液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に向けられ、硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３と平行に照射するようにしてもよい。
すなわち、接着装置１は、保護パネル保持台５にセンサー孔２１を形成し、センサー孔２１の上方に接着剤７の濡れ広がり具合を検知するセンサー９を設けて、接着剤７が所定位置まで濡れ広がったこと、或いは接着剤７の速度を検知する。そして、接着装置１は、接着剤７が所定位置まで濡れ広がったことを検知し、あるいは接着剤７の速度から照射タイミングを算出すると、照射装置８から硬化光を照射する。照射装置８は、硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３の間隙から入射して、接着剤７を照射し半硬化状態又は全硬化状態とする。
なお、照射部８ａを液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に向けて、硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に入射する本実施例では、照射タイミングが早いと、接着剤７が所定位置まで濡れ広がる前に半硬化状態又は全硬化状態となってしまい、液晶パネル２及び保護パネル３の隅々まで接着剤７が充填しなくなるおそれがある。また、複数の照射装置８と複数のセンサー９を備え、照射装置８の照射タイミングについて場所毎にばらつきが生じると、一の照射装置８から照射された硬化光が、所定位置まで濡れ広がっていない接着剤７にまで照射されるおそれもある。したがって、センサー９による照射タイミングの設定は、上述した保護パネル保持台５の上方より透過部２０を介して硬化光を照射する実施例に比して、より正確性が求められる。
一方、照射部８ａを液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に向けて、硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３の間隙に入射する本実施例では、照射部８ａの設計に応じて、硬化光をスポット状に照射する以外にも、幅広なスリット状に照射すること、あるいは液晶パネル２及び保護パネル３の一辺に沿って硬化光を走査させて照射することも可能であり、一台で、より効率よく硬化光を照射することができる。
さらに、接着装置１は、液晶パネル２及び保護パネル３の場所により生じる接着剤７の濡れ広がり具合のばらつきを解消するために、液晶パネル保持台４及び／又は保護パネル保持台５の傾きを調整する調整機構５０を備えてもよい。調整機構５０は、液晶パネル保持台４及び／又は保護パネル保持台５の傾きを変えることにより、液晶パネル２及び保護パネル３の間隔を場所毎に変えて、場所毎に異なる接着剤７の濡れ広がり具合を調整するものである。これにより、接着装置１は、局所的に接着剤７が早く所定位置まで到達し、硬化光が他所に比して早く照射されることを防止し、硬化光の反射や散乱等によって、所定位置まで到達していない接着剤７にまで硬化光が照射される事態を防止することができる。
このような調整機構５０は、図１０に示すように、具体的に、接触式のデジタルセンサ５１とデジタルセンサ５１の検知結果に応じて液晶パネル保持台４と保護パネル保持台５との相対的な傾きを調整する傾倒部材５２を備える。接触式のデジタルセンサ５１は、例えば液晶パネル保持台４の四隅に、外側から当接されるとともに、各デジタルセンサ５１の伸縮量を比較することにより、液晶パネル保持台４の保護パネル保持台５に対する傾きを検知するものである。また、傾倒部材５２は、アクチュエータを備え、液晶パネル保持台４の四隅に外側から当接するとともに、各傾倒部材５２の突出量を異ならせることにより、両パネル２，３の相対的な傾きを調整するものである。
そして、調整機構５０は、センサー９によって接着剤７の濡れ広がり具合を検知し、場所によってばらつきが発生した場合、傾倒部材５２を操作して液晶パネル保持台４及び／又は保護パネル保持台５の傾きを微調整することにより、液晶パネル２及び保護パネル３の間隔を場所によって変える。これにより、調整機構５０は、接着剤７が濡れ広がる速度を局所的に遅くし、あるいは早めて、接着剤７の濡れ広がり具合を何れの場所においてもほぼ均一とすることができる。
したがって、接着装置１は、各照射装置８毎の硬化光を照射するタイミングのばらつきを減らし、液晶パネル２及び保護パネル３の外側縁近傍の所定位置まで到達していない接着剤７にまで硬化光が照射される事態を防止することができる。
なお、調整機構５０は、接着剤７が四隅まで充填されると、硬化光を液晶パネル２及び保護パネル３の全面に亘って照射する前に、デジタルセンサ５１で液晶パネル保持台４及び保護パネル保持台５の相対的な傾きをモニタしながら、傾倒部材５２によって、両パネル２，３が平行となるように、両保持台４，５の傾きを調整しておく。
また、調整機構５０は、上述した接触式のデジタルセンサ５１以外にも、液晶パネル保持台４と保護パネル保持台５との相対的な傾きを検知することができるあらゆるセンサを用いることができる。また、調整機構５０は、傾倒部材５２として、液晶パネル保持台４及び／又は保護パネル保持台５の傾きを微調整するあらゆる機構を用いることができ、接着装置１の設計制約等に応じて適宜設計できる。
なお、接着装置１は、図１１に示すように、保護パネル保持台５が、保護パネル３の外側縁よりも内側に配置され、透過部２０を設けない構成としてもよい。図１１に示す構成を備えることにより、接着装置１は、保護パネル保持台５に透過部２０を設ける必要がない。また、この接着装置１では、保護パネル保持台５の側面を硬化光の照射領域の境界として用いることにより、当該側面を硬化光の遮光部とすることもできる。
さらに、接着装置１は、上述したように液晶パネル２と保護パネル３とを対向させるとともに、両パネル２，３の間隙に吐出ノズル１１を挿通させて接着剤７を両パネル２，３の間隙に充填させる方式以外にも、保護パネル３又は液晶パネル２に接着剤７を塗布した後に、当該パネルを反転させて他方のパネルに接着させる方式の接着装置にも適用することができる。
本発明は、液晶パネル２及び保護パネル３の接着以外にも、プラズマディスプレイとその保護パネルの接着にも用いることができる。また、テレビ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯ゲーム機、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、有機ＥＬ、タッチパネル等の各種モニタと保護パネルなど、各種板状体の接着に用いることができる。
１ 接着装置、２ 液晶パネル、３ 保護パネル、４ 液晶パネル保持台、５ 保護パネル保持台、６ アクチュエータ、７ 接着剤、８ 照射装置、９ センサー、１０ 充填機構、１１ 吐出ノズル、１２ ノズル移動機構、１３ 押圧機構、１４ テーブル、１５ シリンジ、１７ 吐出口、２０ 透過部、２１ センサー孔、２９ 第１のノズルステージ、３０ 第２のノズルステージ、３１ 制御手段、３２ スライダ、３３ 第１のガイドレール、３４ 第２のガイドレール、３５ スライダ、４０ 太線部、４１ 細線部、５０ 調整機構、５１ デジタルセンサ、５２ 傾倒部材

Claims (14)

  1. 一対の板状体を対向保持する一対の保持台と、
    上記一対の保持台を近接又は離間させる保持台移動機構と、
    上記一対の保持台に保持されている上記一対の板状体間に充填される光硬化性の充填液に対して硬化光を照射する照射装置と、
    上記充填液の上記一対の板状体間での濡れ広がり具合を検知するセンサーとを備え、
    上記一対の保持台の一方には、センサー孔が外縁部近傍に設けられ、上記センサーは、センサー孔を介してレーザ光を上記板状体に照射し、上記板状体からの反射光を受光し、上記充填液が濡れ広がる速度を検知し、
    上記照射装置は、上記充填液が濡れ広がる速度から算出された上記充填液が所定位置へ到達する時間に応じて、上記一対の板状体間の外側縁近傍に濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射する板状体の接着装置。
  2. 上記センサーは、上記充填液が上記一対の板状体間の所定位置まで濡れ広がったことを検知する請求項１記載の接着装置。
  3. 上記照射装置は、上記一対の板状体の外側縁近傍に設けられるとともに上記硬化光を照射する照射部が上記一対の板状体の主面と略直交する方向に向けられている請求項１又は請求項２に記載の接着装置。
  4. 上記一対の保持台のうち、上記照射装置が設けられた側の保持台は、上記硬化光を上記板状体側に透光可能とされている請求項３記載の接着装置。
  5. 上記照射装置は、上記硬化光を照射する照射部が上記一対の板状体の間隙に向けられ、上記硬化光を上記一対の板状体と平行に照射する請求項１又は請求項２に記載の接着装置。
  6. 上記保持台移動機構は、上記一対の板状体の相互の傾きを制御することにより、上記充填液の濡れ広がり具合を制御する請求項１〜５何れか１項に記載の接着装置。
  7. 上記一対の保持台に対向して保持された上記一対の板状体の間隙に挿通され、上記充填液を吐出する吐出ノズルと、
    上記吐出ノズルを上記一対の板状体の間隙を移動させるノズル移動機構と、
    上記吐出ノズルより上記充填液を吐出させる押し出し機構とを有し、
    上記充填液を対向して保持されている上記一対の板状体に接触しながら塗布する充填機構を備える請求項１〜６何れか１項に記載の接着装置。
  8. 一対の板状体を、一対の保持台で相対向して保持する工程と、
    相対向する上記一対の板状体間に、光硬化性の充填液を充填する工程と、
    保持台移動機構によって上記一対の保持台を移動し、上記一対の板状体を近接させ、上記充填液を上記板状体間に濡れ広がらせる工程と、
    センサーによって上記充填液の濡れ広がり具合を検知する工程と、
    照射装置によって上記検知結果に応じて、上記一対の板状体の外側縁近傍に濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射する工程と、
    上記一対の板状体の全面に亘って濡れ広がった上記充填液に対して硬化光を照射して上記一対の板状体が接着された接着体を形成する工程とを有し、
    上記濡れ広がり具合を検知する工程では、上記センサーが上記一対の保持台の一方の外縁部近傍のセンサー孔を介して上記板状体にレーザ光を照射し、上記板状体からの反射光を受光し、上記充填液が濡れ広がる速度を検知し、
    上記照射する工程では、上記充填液が濡れ広がる速度から算出された、上記充填液が所定位置へ到達する時間に応じて上記硬化光を照射する板状接着体の製造方法。
  9. 上記センサーは、上記充填液が上記一対の板状体間の所定位置まで濡れ広がったことを検知する請求項８記載の板状接着体の製造方法。
  10. 上記照射装置は、上記一対の板状体の外側縁近傍に設けられるとともに上記硬化光を照射する照射部が上記一対の板状体の主面と略直交する方向に向けられている請求項８又は請求項９に記載の板状接着体の製造方法。
  11. 上記一対の保持台のうち、上記照射装置が設けられた側の保持台は、上記硬化光を上記板状体側に透光可能とされている請求項１０記載の板状接着体の製造方法。
  12. 上記照射装置は、上記硬化光を照射する照射部が上記一対の板状体の間隙に向けられ、上記硬化光を上記一対の板状体と平行に照射する請求項８又は請求項９に記載の板状接着体の製造方法。
  13. 上記保持台移動機構は、上記一対の板状体の相互の傾きを制御することにより、上記充填液の濡れ広がり具合を制御する請求項８〜１２何れか１項に記載の板状接着体の製造方法。
  14. 上記一対の板状体は、一方が液晶表示装置であり、他方が上記液晶表示装置の表示面上に貼着される保護パネルである請求項８〜１３何れか１項に記載の板状接着体の製造方法。
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