JP2007010819A - ディスプレイパネルの貼り合せ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的小さな消費電力で大型の基板を短時間で貼り合わせることができ、また、画郭の縦方向と横方向のシール剤を同時に硬化させることができるようにすること。
【解決手段】 光照射部１は、シール剤を硬化させる波長の光を放射するＬＥＤやランプ等の点光源を複数線状に並べたものであり、点状光源はシール剤１１の塗布されているパネル１０の画郭の周辺部（四辺）に対向するように四角い枠状に組み合わされている。また、点状光源を囲むように内面が反射面の側壁（図示せず）が取り付けられ、この側壁がパネル１０のシール剤１１の近傍まで延び、各点状光源からの光をシール剤１１に導く。光照射部１から画郭の形状に合せた四角形状の光が照射されるので、画郭の縦方向と横方向のシール剤１１を同時に硬化させることができる。また、シール剤１１が塗布された部分のみに光を照射するので、基板が大型化しても消費電力はそれほど大きくならない。
【選択図】 図１

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せ装置に関する。

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せ装置として、ディスプレイパネルの全面に光照射を行ない、遮光マスクでシール剤が塗布されたシール部以外に照射される不要な光を遮断する装置が知られている。
近年、ディスプレイパネルを製作するための基板（マザーガラスともいう）の大きさは大型化してきている。現在、Ｇ６と呼ばれる１８５０×１５００ｍｍの大きさの基板が使用されるようになってきており、今後、Ｇ７（２１００×１８５０ｍｍ）、Ｇ８（２４００×２１００ｍｍ）と大型化すると予想されている。
上記のように基板が大型化すると、ディスプレイパネルの全面に光照射を行なうタイプの貼り合せ装置では、それに応じてランプも大型化して消費電力も大きくなる。
例えばＧ６基板の貼り合せには、１台につき定格が３０ｋＷを超えるの棒状ランプを複数灯並べ、パネル全面を照射する装置が使われているが、この場合ランプの消費電力は２００ｋＷ以上となる。
基板がＧ７、Ｇ８と大型化するのに対し、このまま基板の全面を照射するタイプの装置を適用すると、ランプの定格も灯数も増え、消費電力はさらに大きくなる。
光照射を行うシール部はパネル全体から見るとごく一部であり、実際には、照射される光のうちで実際に使用されるのは５％〜１０％程度といわれており、基板の全面を照射するタイプの装置は、電力の利用効率も極めて悪い。

また、ランプの大型化や灯数の増加にともない、その付帯装置、例えばランプの冷却風の送風機や排気温度を冷却するラジエタといった冷却機構、ランプ点灯電源、配電盤等も大型化する。そのため、基板が大型化しても、消費電力や付帯装置が大型化しないような貼り合せ装置が望まれている。
このような要望に基づき、本出願人は、シール剤が塗布された部分のみに光を照射するディスプレイパネルの貼り合せ装置として、先に特許文献１に記載の装置を提案している。
上記出願に記載の装置は、線状の光源（棒状ランプ）が内蔵された光照射部が、貼り合せを行う基板上を移動し、液晶パネルの画郭のシール剤の位置にのみ光が照射される。したがって、効率よく光を照射することができ、電力を節約できる。
特開２００４−３２５５４３号公報

しかしながら、上記で示した貼り合せ装置は、１回では、画郭の一方向のシール剤に対してしか光照射を行なうことができない。したがって、基板を９０°回転させるか、直交する方向に光照射が可能な別の貼り合せ装置を並べるかして、一方向のシール剤に光照射を行なった後、直交する方向のシール剤に光照射を行なう。
基板を回転させる場合は、基板の回転に必要なスペースの確保や回転機構が必要になるとともに、基板を回転させる分、貼り合せのための処理時間が長くなり、従来の全面照射を行なう場合に比べて不利である。
貼り合せ装置を２台並べる場合は、貼り合せ装置の大きさが実質上２倍になるということであり、不利である。

さらに、上記で示した貼り合せ装置では、画郭の縦方向と横方向のシール剤に対して同時に光照射をすることができないため、縦方向のシール剤の硬化と、横方向のシール剤の硬化に時間差が生じる。
シール剤は、光を照射により硬化する時、収縮するものもあり、縦方向と横方向のシール剤の硬化に時間差が生じると、パネルに不必要な歪が生じるとして、縦方向と横方向のシール剤を同時に硬化させたいという要望もある。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、基板の大きさが大きくなっても消費電力や付帯装置の大型化を防ぐことができ、貼り合せの処理時間も長くならず、さらに、画郭の縦方向と横方向のシール剤に対して同時に光照射して、同時に硬化させることができるディスプレイパネルの貼り合せ装置を提供することを目的とする。

上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）ディスプレイパネルの貼り合わせ装置の光照射部を、その画郭の周辺に塗布された四辺のシール剤に対向するように枠状に配置された複数の点状光源から構成し、複数の点状光源から構成される枠状体の内側の四辺と外側の四辺に沿って側壁を設け、この側壁の点状光源が配置された側の面を反射面とする。
上記側壁の反射面により、上記複数の点状光源からの光を反射させ、シール剤の伸びる方向に均一な照度分布を持つ細い光照射領域を形成し、四辺のシール剤に同時に光を照射する。
（２）上記光照射部の点状光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等の固体発光素子や、放電ランプと該ランプからの光を反射する反射ミラーを組み合せたものを用いることができる。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）シール剤により形成された画郭の四辺に対して同時に光照射を行なうので、処理時間が短くなる。
また、縦方向と横方向のシール剤が同時に硬化し、パネルに歪が生じる心配がない。
（２）シール剤により形成された画郭の四辺に対してのみ光照射を行なうので、基板が大型化しても、消費電力や付帯装置の大型化を防ぐことができる。
（３）点状の光源を枠状に配置して光照射部を構成しているので、シール剤の四隅の部分にも、均一に光を照射することができる。

図１は、本発明の実施例のディスプレイパネルの貼り合せ装置の構成を示す図である。同図は、貼り合わせを行なうパネル（マザーガラス）に４枚の画郭（シール剤１１で囲まれた領域、各画郭の部分が液晶表示画面になる）としてが形成されている場合に対応する装置の構成例を示している。なお、各構成要素を支持するフレーム等は省いて示している。
なお、本実施例においては、貼り合せを行うパネルとして液晶パネルを例にして説明するが、プラズマパネルも、２枚の光透過性基板を光硬化性シール剤で貼り合せるものであり、したがって、プラズマパネルであっても本発明の装置を適用することができる。
図１において、光照射部１は、シール剤を硬化させる波長の光を放射するＬＥＤやランプ等の点光源を複数線状に並べたものである。点状光源はシール剤１１の塗布されているパネル１０の画郭の周辺部（四辺）に対向するように配置され、四角い枠状（口の字型）に組み合わされている。この枠状に構成された光照射部１は、パネル１０に形成される画郭の数に応じて設けられる。
なお、点状光源には、後述するように枠状に配置された点状光源を囲むように内面が反射面の側壁（後述する）が取り付けられ、この側壁がシール剤１１の近傍まで延び、側壁により点状光源からの光がシール剤１１に導かれるが、同図ではパネル１０に形成された画郭（シール剤の塗布位置）と光照射部１との関係をわかりやすく示すため、光照射部１とパネル１０間の側壁は省かれている。また、同図では個々の点状光源は示していない。

ワークステージ１２には貼り合わせを行なうパネル１０が載置される。その際、パネル１０はワークステージ１２に設けた位置決めピン（不図示）に突き当てられ、光照射部１から出射する光とパネル１０のシール剤１１が塗布された位置との位置合せが行われる。 貼り合わせを行なうパネル１０は、図１のＡに示すように、２枚の光透過性基板（ガラス基板）１０ａを、画郭を形成する光硬化性のシール剤１１を介して重ね合わせたものである。シール剤１１で囲まれた画郭の中に液晶１０ｂがためられており、シール剤１１に光が照射されることにより、シール剤１１が硬化し、２枚の基板１０ａが液晶１０ｂを挟み込んだ状態で張り合わされる。
ワークステージ１２に載置され位置決めされたパネル１０に対し、光照射部１から、画郭の形状に合せた四角形状の光が照射され、画郭の縦方向と横方向のシール剤１１が同時に硬化し、パネルが貼り合わされる。

図２に、本発明の第１の実施例の光照射部の具体的構成例を示す。同図は点状光源として固体発光素子である発光ダイオード（以下ＬＥＤ）を使用したものである。
図２（ｂ）は、光照射部１をパネルの側から見た平面図、図２（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａにおける断面図である。
図２（ｂ）に示すように、光照射部１はシール剤を硬化させる波長の光を放射するＬＥＤ２を複数並べたものであり、ＬＥＤ２はパネルの画郭の形状（シール剤の塗布形状）に合せて四角い枠状（口の字型）に組み合わされている。
図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ２の光出射側にはレンズ２ａを設け、発散角度の大きいＬＥＤ２からの光をある程度集光する。
個々のＬＥＤ２は点状光源であり、これを並べると、光が放射される部分と放射されない部分が交互にできる。そのため、光照射部１とパネル１０の間隔が狭いと、ＬＥＤ２を並べた方向（以下長手方向という）に照度分布が生じる。その対策として光照射部１とパネル１０との間隔を広くして、光を広がらせて照度分布をなくし、均一な光がシール剤１１に照射されるようにする。

しかし、そのようにするとＬＥＤ２を並べた方向（長手方向）に対して直交する方向（以下幅方向）にも光が広がるので、シール剤１１以外の不所望な部分（例えば液晶が封入された画郭の内側）にも光が照射される。そこで、並べたＬＥＤ２を取り囲むように、枠状に形成された光照射部１の形状に合わせて内面（ＬＥＤ２が設けられた側の面）が反射面である側壁３を、光照射部１とワークステージ１２との間に設ける。
側壁４は図２（ｂ）に示すように、枠状の配置されたＬＥＤ２の内側の４辺と外側の４辺に沿って、ＬＥＤ２を取り囲むように配置される。
ＬＥＤ２から出射した光は、側壁３の内面の反射面により多重反射されることにより、シール剤１１の伸びる方向に均一な照度分布を持つ細長い光照射領域を形成し、パネル１０のシール剤１１の位置にまで導かれる。なお、レンズ２ａの設計により、ＬＥＤ２から放射される光の側壁３での反射回数を変えることができ、反射回数を少なくすればＬＥＤ２から放射する光の反射による減衰量を少なくすることができる。
ＬＥＤ２の背面（パネル１０とは反対側）には、冷却フィン２ｂと冷却用ファン２ｃを設け、ＬＥＤ２を冷却する。
パネル１０のシール剤１１の幅は例えば１．５〜２．５ｍｍ程度であり、位置決めの余裕度を考慮して向かい合った側壁３の間隔は、ＬＥＤ２の光出射口の幅である３〜５ｍｍ程度にまでせばめて設定される。
なお、上記では点状光源としてＬＥＤを用いる場合について示したが、ＬＥＤの代わりにシール剤を硬化させる波長の光を放射するレーザダイオード（ＬＤ）を用いることもできる。シール剤１１は主に紫外線硬化型の樹脂（接着剤）が使用されるので本実施例で使用されるＬＥＤ、ＬＤとしては、最近開発が進んでいる発光波長が例えば４１０ｍｍ以下のもの使用される。
なお、レーザダイオードは、ＬＥＤと同様固体発光素子であるが、通常、発散角度がＬＥＤほど大きくないので、レーザダイオードを用いる場合には、必ずしもレンズ２ａを設ける必要はない。

図３は、本発明の第２の実施例の光照射部の詳細構成を示す図であり、本実施例は点状光源としてランプを使用したものである。
図３（ａ）（ｂ）は、図３（ｃ）のＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）は、光照射部をパネルの側から見た平面図である。なお、図３（ｃ）では図３（ａ）（ｂ）に示されているアパーチャは図示していない。
前記したように、シール剤１１は主に紫外線硬化型の樹脂（接着剤）が使用されるので、本実施例で使用されるランプの種類としては、紫外線を効率よく放射する、石英ガラスからなる放電容器内に一対の電極が対向配置された放電ランプである。例えば、上記放電容器に、０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ³ の水銀と、希ガスと、ハロゲンを封入し、電極間距離が０．５〜２．０ｍｍであり、３００〜４５０ｎｍの紫外光を効率よく放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、ランプ４ａはランプ４ａを取り囲む凹面鏡４ｂと一体にランプベース４ｃに固定され、装置のフレーム４ｄに取り付けられる。同図では、ランプ４ａは、ランプ４ａの一対の電極４ｅを結ぶ線と、凹面鏡４ｂの光軸とが平行になるように配置されている。しかし、ランプ４ａは、ランプ４ａの電極４ｅを結ぶ線と、凹面鏡４ｂの光軸とが直交するように配置されていても良い。以下、このランプ４ａと凹面鏡４ｂの一体化した組み合わせをランプ光源４と呼ぶ。
図３（ｃ）に示すように、ランプ４ａは、ランプを囲む凹面鏡４ｂが、互いに接する程度にまで接近させて、四角い枠状（口の字型）に並べる。
凹面鏡４ｂは、第１の実施例で用いたレンズ２ａと同様に、ランプ４ａからの光をある程度集光する。
また、ランプ光源４を並べた方向（長手方向）に照度分布が生じないように、ランプ光源４とパネル１０との間隔を広くする。

ランプの種類によっては、瞬時の点灯消灯が困難のものがあるので、ランプ光源４の光出射側にシャッタ５を設け、光の照射を制御する。図３（ａ）（ｂ）においては、シャッタ５の一例として、２枚の板状部材５ａ（シャッタ板）が両側に広がるシャッタ構造を示している。
また、光照射部１とワークステージ１２との間には、第１の実施例と同様に、並べたランプ光源４を取り囲むように、枠状に構成された光照射部１の形状に対応させて内面が反射面である側壁３が設けられ、ランプ光源４からの光を多重反射させて、シール剤の伸びる方向に均一な照度分布を持つ細長い光照射領域を形成する。
ここで、点状光源としてランプを用いる場合、凹面鏡４ｂがあるために、ランプ光源４の大きさをＬＥＤのように小さくすることができない。このため、側壁３の間隔は凹面鏡の開口径である概ね３０〜５０ｍｍにまでしか設定できない。
前記したようにシール剤１１の幅は例えば１．５〜２．５ｍｍ程度であり、側壁３により導かれた光をそのままシール剤に照射すると、シール剤１１以外の不所望な部分にも光が照射される。

そこで、側壁３の光出射側にアパーチャ６を設けて、シール剤１１の幅に応じて光の幅を絞る。これによりシール剤１１の形状に応じた照射光が得られる。上記アパーチャの開口幅は、例えばシール剤の幅が１．５〜２．５ｍｍの場合、３〜５ｍｍ程度に設定される。
図３（ａ）はシャッタ５が閉じた状態を示し、図３（ｂ）はシャッタ５が開いた状態を示している。シャッタ５のシャッタ板５ａは、内側が鏡面加工された反射面であり、図３（ｂ）に示すように、シャッタ５が開くと、上記側壁３と一体化し、ランプ光源４からの光は、凹面鏡４ｂと内面が反射面であるシャッタ板５ａや側壁３により反射され、シール剤１１の伸びる方向に均一な照度分布を持つ細い光照射領域を形成し、アパーチャ６を介してパネル１０のシール剤１１に照射される。

図４に、光照射部１の四角い枠状に並べられたランプ４及び凹面鏡４ａと、シャッタ５との関係を示す。
図４（ａ）は、光照射部１をパネルの側から見た平面図であり、シャッタ５が閉の状態を示す。また、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、シャッタ５が開の状態を示している。なお、同図ではアパーチャ６は省略されている。
上記したように、シャッタ５は２枚の板状の部材から構成され、光照射部１の角の部分にあるランプ光源４と、その隣のランプ光源との間に、シャッタ板５ａが入り込むため、形成される光照射領域の照度分布に影響を与えることが考えられる。
このような場合は、図４（ｂ）に示すように、シャッタ板の両面を鏡面加工した反射面とし、ランプ光源４からの光を反射させ、形成される光照射領域の照度分布への影響をできるだけ少なくする。

図５は上記第２の実施例の変形例を示す図である。本実施例は、個々のランプに凹面鏡を設けずに、線状に配置されたランプ４に共通の樋状の凹面反射鏡を用いたものである。 図５（ａ）は、光照射部１をパネルの側から見た平面図でありシャッタ５が閉の状態を示す。また、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、シャッタ５が開の状態を示している。なお、同図ではアパーチャ６は省略されている。
図５において、樋状の凹面反射鏡７は、ランプ４ａの配置に合わせて枠状に配置され、線状に並んだ複数のランプ４ａと、各辺を構成する樋状の凹面鏡７とが一体にランプベース４ｃに固定され、装置のフレーム４ｄに取り付けられる。
ランプ４ａは、前記したようにランプ４ａの一対の電極を結ぶ線と、樋状の凹面鏡７の長手方向とが直交するように配置されている。

樋状の凹面反射鏡７は、その長手方向に垂直な断面がランプ４ａの取り付け側が凹になるような曲線形状であり、ランプ４ａから放射される樋状の凹面反射鏡７の長手方向に垂直な方向の光の成分を集光する。なお、ランプ４ａからの光を完全に集光すると、照射される光の形状が線状となるので、前記したようにランプ４ａからの光を適度に拡散させ、シール剤１１上に均一に光が照射されるようにする。
シャッタ５が開くと、ランプ４ａから放射される光は、上記樋状の凹面反射鏡７で集光され、内面が反射面であるシャッタ板５ａや側壁３により反射され、シール剤１１の伸びる方向に均一な照度分布を持つ細い光照射領域を形成し、アパーチャ（図示せず）を介してシール剤に照射される。
なお、図５（ｂ）に示すようにシャッタ板の両面を鏡面加工した反射面とすれば、前記したように、シャッタ板５ａによる光照射領域の照度分布に影響をできるだけ少なくすることができる。

ここで、上記実施例に示した貼り合せ装置においては、パネルの形成する画郭の大きさが異なると、光照射部全体を、画郭の大きさに合うものと交換する。例えばＧ６サイズの場合、３６インチの画面を６面取りする場合もあるし、３２インチの画面を８面取りする場合がある。したがって、光照射部は、製造する画郭の大きさと面取り数に合わせて複数の種類と個数準備しておく必要がある。
ただし、本装置を大型の品種の少ないパネルの生産について使用するのであれば、準備する光照射部の数は、比較的少なくてすむ。

また、上記実施例の装置は、光照射部がマザーガラスに形成される画郭の数である面取り数に応じて設けられ、位置が固定されているものであるが、図６に示すように、光照射部に移動機構を設け、パネル上を移動できるように構成してもよい。
すなわち、図６に示すようにＬＥＤ、ランプ等を備えた光照射部１に光照射部移動機構８を取り付け、レール９に沿って光照射部１を移動可能に構成し、パネル１０に形成された各画郭のシール剤１１上に上記光照射部１を移動させ、各画郭のシール剤１１に対して光照射を行うようにしても良い。
ただし、このように構成すると、前記実施例の装置に比べて、１枚のパネルを貼り合せる処理時間が長くなる。

なお、上記点状光源を用いる代わりに、４本の棒状ランプを枠状に組み合わせて、光照射部を構成することも考えられるが、この場合には、以下のような問題がある。
棒状ランプは、発光管の両側に、非発光部であるシール部やランプを固定するランプベースが存在する。このような棒状ランプを枠状に組み合わせると、非発光部である四隅に光が照射されない領域ができ、その位置に対応するシール剤に光が照射されない。
そこで、本発明では、上記のように複数の点状光源を用い、四隅にも効果的に光が照射されるように構成している。点状光源を用いれば、上記のように光が照射されない部分が生ずることがなく、シール剤の四隅の部分にも、均一に光を照射することができる。

本発明の実施例のディスプレイパネルの貼り合せ装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施例の光照射部の具体的構成例を示す図である。 本発明の第２の実施例の光照射部の具体的構成例を示す図である。 第２の実施例において、ランプ及び凹面鏡とシャッタとの関係を示す図である。 第２の実施例の変形例を示す図である。 光照射部を移動可能に構成した場合の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 光照射部
２ ＬＥＤ
２ａ レンズ
２ｂ 冷却フィン
２ｃ 冷却用ファン
３ 側壁
４ ランプ光源
４ａ ランプ
４ｂ 凹面鏡
５ シャッタ
６ アパーチャ
７ 樋状の凹面鏡
１０ ディスプレイパネル
１１ シール剤
１２ ワークステージ

Claims (3)

1. 光照射部からの光を複数枚の光透過性基板間に塗布された光硬化型シール剤に照射し、上記複数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せ装置であって、
   上記光照射部は、
   ディスプレイパネルの画郭の周辺に塗布された四辺のシール剤の形状に合わせて四辺のシール剤に対向するように枠状に配置された複数の点状光源と、
   上記複数の点状光源から構成される枠状体の内側の四辺と外側の四辺に沿って設けられ点状光源が配置された側の面が反射面である側壁を備え、
   上記側壁の反射面により、四辺のシール剤に上記複数の点状光源からの光を導き、四辺のシール剤に同時に光を照射する
   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。
2. 上記光照射部の点状光源は、固体発光素子である
   ことを特徴とする請求項１記載のディスプレイパネルの貼り合せ装置。
3. 上記光照射部の点状光源は、放電ランプと該ランプからの光を反射する反射ミラーを組み合せたものである
   ことを特徴とする請求項１記載のディスプレイパネルの貼り合せ装置。
   
   
   

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