JP2011150332A - 平面表示装置の製造方法及びこのための貼り合わせ圧締装置 - Google Patents

平面表示装置の製造方法及びこのための貼り合わせ圧締装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表示パネル5と透明な保護板6とからなる平面表示装置を製造するにあたり、接着層への気泡の噛み込みを防止できるとともに、製造コストを低減し製造効率を向上させる。
【解決手段】一実施形態によると次のようにして製造する。保護板6または表示パネル5に、接着剤樹脂を塗布して所定のドット状の塗布パターン81を形成する。この後、保護板6または表示パネル5を上部吸着ユニット2に、表示パネル5または保護板6を下部吸着ユニット7に、それぞれ吸着保持する。保護板6または表示パネル5の下面に付着した塗布パターン81の下端が、表示パネル5または保護板6の上面に接触する際には、上部吸着ユニット2の部吸着ユニットに対して接近していく速度を所定値以下、好ましくは0.01〜0.5mm/秒とする。これより後、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度、好ましくは1〜10mm/秒で接近させて圧着を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示パネルの画像表示面側に、透明樹脂やガラスなどからなる保護板を貼り付ける工程を含む平面表示装置の製造方法、及び、このために表示パネル及び保護板を、光硬化性または熱硬化性の接着剤樹脂の塗布後に貼り合わせて圧締する装置に関する。
近年、液晶表示装置その他の平面表示装置は、コンピューター用ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション装置、携帯情報端末、携帯電話等に広く利用されている。
携帯電話や携帯情報端末等の携帯機器、カーナビゲーション装置等の乗り物搭載機器、一部のコンピューター等において、表示パネルの画像表示面に透明な保護板が設置されている。保護板は、表示パネルの画像表示面に傷が付いて表示が見難くなるのを防ぐとともに、落下時や強い衝撃を受けた際にも、表示パネルに損傷が生じるのを防止する。
保護板を液晶表示パネルの画像表示面に直接貼り付けることが提案されている(特許文献1〜4)。これは、保護板と表示パネルとの間の空気層の存在によるガラス面での反射の問題等に対処することや、製造コストの低減を目的としたものである。なお、保護板は、通常、電子機器を組み立てる際に、電子機器のケーシングに組み付けられており、そのため、保護板と表示パネルとの間には間隙がある(例えば特許文献5)。
特許文献1においては、保護板の貼り付け工程を含む平面表示装置の製造方法について、次のような内容が開示されている。まず、保護板または表示パネルの所定領域に、紫外線(UV)硬化型樹脂を塗布する。この後、絶対圧50kPa以下にまで減圧した減圧チャンバー内で表示パネルまたは保護板と貼り合わせて圧締を行う。次いで、減圧を解除した後、表示パネルの周縁非表示領域に紫外線を照射することで、「仮止め」を行う。検査により、混入ダストが検出されたならば、保護板を剥離して、再度貼り付け操作を行う。特許文献1に開示の製造方法において減圧下に圧締を行うのは、接着剤層に気泡が発生するのを防止するためである。なお、特許文献1の図4には、紫外線(UV)硬化型樹脂を塗布するにあたり、中央の一点に円形ドット状に滴下する方式、2〜5点の箇所に同一径の円形ドット状をなすように滴下する方式、X状等のラインをなすように滴下する方式、及び全面に均一に塗布する方式が示されている。また、特許文献1の0020段落の後半部には、「図4で示す様に一点または多点滴下する方法があり、いずれも気泡が発生することはないが」、「多点滴下または面塗布する方法」では、「UV硬化型樹脂の広がり時間を短縮することができる」と記載されている。
一方、特許文献1の0019段落に、「絶対圧50kPaでは、重ね合わせ速度0.1mm/sec.に調整することで液晶パネルと保護ガラス間に気泡が無い重ね合わせが可能であった。」と記載されている。すなわち、減圧を行っているにもかかわらず、圧締のためのヘッド降下速度を小さく保つ必要があった。
一方、特許文献2の液晶表示装置においては、表示パネルと保護板との間に接着剤を充填して貼り付けるにあたり、接着剤層の厚みが均等になるようにすべく、周縁非表示領域に、アクリル樹脂のチップからなるスペーサーを介在させている。また、特許文献3の液晶表示装置においては、「保護板」が「少なくとも前記表示パネル側の面に微細な凹凸形状を有する」(請求項1)ことにより、「抱き込まれる気泡」が「凹凸の隙間から抜け」るようにして「気泡の残留を抑制」する(0017段落)ことが開示されている。
他方、特許文献3には、車載用の液晶表示装置において、表示パネルと保護板との間に、通常の接着剤層に代えて、緩衝性と密着性(粘着性)を有する樹脂シートを配置することが開示されている。
特開2004−325788公報 特開2005−055641公報 特開2007−047621公報 特開平9−133912公報 特開平9−8690公報
特許文献1に開示の製造方法及び製造装置(特には図2〜3)であると、加圧駆動部を減圧チャンバー内に配置するために、表示パネルのサイズに比べて減圧チャンバーのサイズがかなり大きくなってしまう。また、UV硬化型樹脂を保護板または表示パネルに塗布した後、減圧チャンバー内へと移送し、圧締盤の所定位置に位置決めして取り付ける操作を行う必要がある。特には、図4(h)に示されたように接着面の全面に均一に塗布する方式(全面べた)であるならば、表示パネルまたは保護板と、塗布された樹脂層との最初の接触が面接触となるので、気泡の混入を防ぐためには、減圧がほぼ必須になる。
一方、特許文献2や特許文献3に開示の構造であると、部材のコストまたは組立のコストが増加してしまう。
他方、特許文献4のように粘着性(感圧接着性)を有する樹脂シート(感圧接着剤シート)を用いる場合、気泡の発生を防ぎつつ効率的に貼り付けを行うことのできる製造方法を確立することが求められる。また、樹脂シートを用いる場合、一般に、コストが接着剤樹脂のコストよりも高く、また、樹脂層全体の厚みも大きい。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、表示パネルの画像表示面側に、ガラスや透明樹脂などからなる保護板を貼り付ける工程を含む平面表示装置の製造方法、及びこのための製造装置において、接着層への気泡の噛み込みを防止できるとともに、製造コストを低減し製造効率を向上させることができ、製造装置の設置スペースを小さくすることができる製造方法及び製造装置を提供しようとするものである。
本発明の平面表示装置の製造方法は、一の好ましい態様において、透明絶縁板からなる表示パネルの画像表示面に透明な保護板を貼り付けるべく、接着剤樹脂を前記保護板または前記表示パネルに滴下して塗布する工程と、塗布後に前記保護板及び前記表示パネルを貼り合わせる工程と、貼り合わせた状態で接着剤樹脂を硬化させる工程とを含む平面表示装置の製造方法であって、前記塗布する工程にて、前記保護板または前記表示パネルの接着予定領域中に、円形または楕円形のドット状の複数の塗布パターンを形成し、この後の貼り合わせ準備工程にて、前記保護板または前記表示パネルを反転させて前記塗布パターンが下面に来るようにして保持し、次いで、前記塗布パターンが形成された前記保護板または前記表示パネルを上部吸着ユニットに吸着し、前記表示パネルまたは前記保護板を下部吸着ユニットにて保持し、前記貼り合わせる工程にて、圧着操作を行うべく前記塗布パターンが形成された前記保護板または前記表示パネルを前記下部吸着ユニットに対して互いに接近または離間させて行くように、これらの少なくとも一方を昇降させるにあたり、(1)前記上部吸着ユニットを前記下部吸着ユニットへと接近させて行き、この際、前記塗布パターンの下端が前記表示パネルまたは前記保護板に接触する時点での接近速度を所定値以下、好ましくは0.01〜0.5mm/秒、より好ましくは0.05mm/秒より大きく0.3mm/秒以下、さらに好ましくは0.05〜0.15mm/秒とし、(2)これより後、前記上部吸着ユニットを下部吸着ユニットへと接近させて圧着を行い、この際の速度を、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度、好ましくは1〜10mm/秒とし、接着剤樹脂層の厚みが第2の所定厚みに達した時点で前記接近の動作を停止させることを特徴とする。好ましい形態において、前記接触がなされた後に、一旦、接近動作を停止し、前記上部吸着ユニットによる吸着を解除しても良い。また、好ましい形態において、前記圧着の際の加圧力(接着予定領域の面積を基準)を、5〜100N/cm2、好ましくは10〜50N/cm2とし、好ましい一具体例において40〜50N/cm2とする。
接着層への気泡の噛み込みを防止できるとともに、製造コストを低減し製造効率を向上させることができ、製造装置の設置スペースを小さくすることができる。
本発明の一実施形態になる貼り合わせ圧締方法による、吸着ヘッドの昇降パターンを示すチャートである。貼り合わせ圧締の進行を示す一組の模式的な垂直方向断面図も併せて示す。 本発明の一実施形態にて用いる保護板貼り付け装置の模式的な垂直断面図である。 本発明の一実施形態になる保護板貼り付け方法における保護板上への接着剤樹脂の塗布パターンの一例を示す平面図である。塗布ステージ(第1の吸着部)上の位置決めジグも併せて示す。 本発明の一実施形態にて用いる位置合わせ用ジグ、及び、圧着ステージ(第3の吸着部)上の位置決めジグを示す模式的な斜視図である。 局部的なUV照射により保護板と表示パネルとの間の仮固定を行う様子を示す、模式的な垂直断面図である。 従来より一般的な小型の表示パネルの一例を示す模式的な斜視図である。 小型の表示パネルの他の一例を示す模式的な斜視図である。
本発明の一実施形態になる液晶表示装置の製造方法及びそのための製造装置について図1〜7を用いて説明する。
本実施形態における液晶表示装置は、携帯電話その他のモバイル機器等に用いられる小型のものであり、例えば対角2.4〜2.8インチのQWVGA(縦横寸法比5:3、400×240画素)や対角3.0〜3.5インチのWVGA(縦横寸法比16:9、800x480画素)または5〜5.5インチのハーフXGA(縦横寸法比16:9、1024x480)の画像表示面をなす。図6に示す表示パネル5の例では、矩形板状の表示パネル本体59の一方の辺に沿って、アレイ基板57が対向基板56から突き出して棚状の周縁接続部51が形成されており、この周縁接続部51には、一つの駆動ICチップ52及び一つのフレキシブル配線基板(FPC)53が異方性導電フィルム(ACF)を用いて実装されている。また、表示パネル5の両面に偏光板54が貼り付けられている。図7には、表示パネル5の他の例として、金属製のベゼルカバー55及びバックライトユニット58が備えられたものを示す。なお、本明細書において表示パネルの語は、図6〜7に示した例に限らず、アレイ基板57の周縁部に駆動ICが一体に設けられたものなど、多様な形態のものを含むものとする。
図1のチャートには、本発明の実施形態における貼り付けの際の圧着ヘッドの昇降サイクルの一具体例を示す。図2の模式的な側断面図には、本実施形態の保護板貼り付け装置10の全体構成について示す。また、図3の平面図には、表示パネル5の表示側の面に貼り付けられる保護板6、及び、その上に設けられる接着剤樹脂の塗布パターン81の一例を示す。
保護板6は、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂からなる透明樹脂板、またはガラス板であり、厚みが、例えば0.5〜1.0mmである。保護板6は、具体例において厚さが約0.7mmのアクリル樹脂板である。樹脂製の保護板6と、ガラス板からなる液晶表示パネル5とを接着する接着剤樹脂層には、例えば0.05〜0.3mm、特には0.08〜0.2mm(80〜200μm)といった比較的大きな厚みが付与される。一具体例において、接着剤樹脂層の厚みが0.1mm(100μm)である。接着剤樹脂層は、例えば、UV硬化性のエポキシ樹脂をシリコーンエラストマーで変性し、沈降シリカを無機充填材として加えた樹脂組成物を用いることができる。また、例えば、、25℃での粘度が、一般に1000〜6000mPa・secであり、好ましくは2000〜4000mPa・sec、ここで、粘度は、例えば、トキメック(東京計器)社のB型粘度計BH IIを用い、静置後、ローターを30秒間回転させて読み取った値である。但し、この粘度範囲及びその測定法は単なる一例であり、塗布後に上下反転した際にも流れ落ちることがなく、かつ、、塗布操作に支障のないものであれば良い。 図2に示すように、保護板貼り付け装置10は、水平の吸着チャック面12を形成する第1の吸着部(塗布ステージ)1、第2の吸着部(圧着ヘッド)2及び第3の吸着部(圧着ステージ)7を含む。また、保護板貼り付け装置10は、塗布ステージ1を上下反転可能に支持するとともに反転駆動を行う第1の支持駆動機構3と、塗布ステージ1が上向きの状態にあるときに塗布ステージ1上に保持された保護板6に接着剤樹脂の塗布を行う接着剤液塗布ノズル8及びこれをつかんで保持するロボットアーム82と、塗布ステージ1が反転された際に塗布ステージ1から塗布終了後の保護板6を受け取る受け渡しステージ35とを含む。図示の具体例において、保護板貼り付け装置10には、さらに、圧着ヘッド2を吊り下げ支持するとともに上下動及び水平移動を行う第2の支持駆動機構4と、上向きに配置される圧着ステージ7を備えた載置台71Cと、この載置台71Cを下方から支持するとともに水平移動を行う第3の支持駆動機構71とが含まれる。
また、図2に示すように、保護板貼り付け装置10は、塗布ステージ1、接着剤液塗布ノズル8及びロボットアーム82からなる塗布ステーション10Aと、受け渡しステージ35及び第1の支持駆動機構3などからなる保護板受け渡しステーション10Bと、圧着ヘッド2及びその上下動機構41並びに第3の圧着ステージ7からなる貼り合わせステーション10Cと、表示パネル5を受け渡す表示パネル受け渡しステーション10Dとからなる。
図2中に示すように、第1〜3の吸着部としての塗布ステージ1, 圧着ヘッド2及び圧着ステージ7には、それぞれ、互いにほぼ同一の寸法の、一つの矩形状の吸着チャック面12が形成されている。各吸着チャック面12には、複数の吸引口13がマトリクス状に配列されており、吸着部1,2,7内部に設けられた吸引配管14を通じて、不図示の吸引装置による減圧吸引が行われる。
次に、図1を用いて、貼り合わせステーション10Cにおける貼り合わせ・圧着の昇降動作の工程について説明する。予め、図2中に示すように、保護板6は、塗布ステーション10Aにて接着剤樹脂が塗布された後、形成された塗布パターン81を下に向けるように反転されて圧着ヘッド2に吸着保持される。一方、圧着ステージ7上には、表示パネル5が、位置合わせ用ジグ75中に保持された状態で、所定位置に保持される。
(1) 第1段階(高速降下):保護板6及び表示パネル5が貼り合わせステーション10Cの所定位置に保持されたならば、圧着ヘッド2の降下を開始する。塗布パターン81の下端が、表示パネル5の上面に接触する少し手前に達する時点まで、例えば、0.5〜1.5mmの間の所定距離までに間隔が狭まった時点まで、圧着ヘッド2を急速に降下させる。この際の降下速度(第1の速度)は、例えば、0.5〜100mm/秒、特には1〜10mm/秒に設定される。
(2) 第2段階(低速降下):圧着ヘッド2の降下速度を低速に切り替えて、塗布パターン81の下端が、表示パネル5の上面に接触するまで、圧着ヘッド2を降下させる。この際の降下速度(第2の速度)は、所定値以下に設定され、例えば、0.01〜0.5mm/秒、好ましくは0.01〜0.3mm/秒、より好ましくは0.05〜0.15mm/秒、例えば0.1mm/secに設定される。例えば、第2の速度は、第1の速度の1/3以下、特には1/5以下である。
(3) 第3段階(自重降下):圧着ヘッド2による保護板6の吸着を解除する。これにより、保護板6の自重によって塗布パターン81の接着剤樹脂層が押し付けられて、保護板6がゆっくりと降下する。所定の停止期間が経過するまで、または、接着剤樹脂層の厚みが所定の厚みに達するまで、圧着ヘッド2を停止したままとする。所定の停止期間は、例えば、上記の第2段階に要する時間の1/3以下、特には1/5以下である。また、ここでの所定の厚み(第1の所定厚み)は、例えば、第3段階の開始時の厚みの0.5〜0.95倍の値に設定することができる。
(4) 第4段階(高速圧着):所定の停止期間の経過後、圧着ヘッド2の降下を再度開始する。すると、わずかなタイムラグの後、圧着ヘッド2により、保護板6が押し付けられ、接着剤樹脂が押し延ばされていく。ここでのタイムラグは、保護板6が自重により降下した距離に対応する。この際、圧着ヘッド2を高速で降下させる。この高速圧着の際の圧着ヘッド2の降下速度(第3の速度)は、例えば、0.5〜100mm/秒、特には1〜10mm/秒に設定される。また、この第3の速度は、例えば、上記第2の速度の3倍以上、好ましくは、例えば5〜10倍に設定される。また、この際、接着予定領域61の面積あたりの加圧力は、例えば加圧制御機構により、例えば、10〜50N/cm2、好ましくは、40N〜50N/cm2の範囲内に保つ。そして、圧締の圧力値が所定の値に達した時点、または、接着剤樹脂層83の厚みが所定の厚み(第2の所定厚み)に達した時点で、圧着ヘッド2の降下を停止する。
(5) 第5段階(圧着保持):圧着ヘッド2を停止させたまま、所定時間だけ、圧締状態に保持する。例えば1〜5秒の間保持する。
(6) 第6段階(上昇復帰):所定の圧締保持時間の経過後、圧着ヘッド2を急速に上昇させて、初期位置に復帰させる。同時に、圧着ステージ7が、表示パネル5に対する吸着を解除する。
以上のような昇降動作、及び、吸着解除は、保護板貼り付け装置に備え付けられる不図示の制御ユニットを用いた制御により行われる。例えば、圧着ステーション10Cにプログラマブルコントローラー(PLC)を備え付けるとともに、保護板貼り付け装置の全体的な制御やモニタリング、及び、貼り付け条件の記録などを、パソコンなどを用いて行うことができる。
以下に、塗布ステーション10Aの構成、及び塗布工程について説明する。
塗布ステージ1は、その矩形の一方の辺に沿って設けられたヒンジ部33、及びヒンジ支持部32を通じて、保護板貼り付け装置10の機台101から支持されている。塗布ステージ1は、吸着チャック面12が上向きとなる初期状態において、ヒンジ部33の逆側(図2の左側)の端部その他の箇所にて、支持部34の上に載せられて支持される。保護板6を吸着チャック面12の所定箇所に位置合わせするための枠状ジグ16が、ネジ止め等により取り付けられている。保護板6は、枠状ジグ16の一方の隅角へと押し当てることで、吸着チャック面12上にて位置決めされる。
保護板6が位置決めされて吸着固定されたならば、接着剤液塗布ノズル8が、ロボットアーム82により水平方向に駆動されつつ樹脂液の滴下または吐出を行い、保護板1上に所定の塗布パターンを形成する。また、多くの場合、この接着予定領域61の四周の縁に沿って黒色の印刷パターン61Aが予め設けられている。
接着剤液塗布ノズル8及びロボットアーム82としては、アレイ基板と対向基板とを封止するシール材の塗布に用いるのと同様のディスペンサ・システムを、適宜に設定を変更して用いることができる。例えば、株式会社サンエイテックの「画像認識システム搭載塗布ロボット ディスペンスメイト D-580シリーズ」を用いることができる。
保護板6上に形成される複数のドット状の塗布パターンは、貼付時の樹脂広がりに伴い空気を逃がすように、1〜複数の円・楕円状塗布点を配置したものを用いる。特には、配置方法をルール化したものを用いる。本実施形態においては、以下に説明するように、このようなルールの一つして下記に説明するものを採用している。すなわち、ドット状の塗布パターン81は、好ましい実施形態によると、以下のルールにしたがって配置される(図3参照)。
(1) 各塗布パターン81A, 81B, 81C, 81Dは、円形状または楕円形である。
(2) 塗布パターン81A, 81B, 81Cは、接着予定領域61の中心線65と、その垂直2等分線66とに対して線対称をなすように分布する。
但し、図示の具体例において、一対の塗布パターン81Dが、突き出し領域63の側にのみ設けられる。この塗布パターン81Dは、駆動ICチップ52を覆って取り囲む領域62にまで接着剤樹脂液を染み出させ、保護板6と駆動ICチップ52の上面との接着を実現するためのものである。すなわち、表示パネル5と保護板6との接続構造をより強靭にし、液晶表示装置の耐衝撃性を向上させるものである。これらの、駆動ICチップ用の塗布パターン81Dは、矩形状の接着予定領域61の縁と中心線65とが、突き出し領域63の側でなす角部に近接して配置され、中心線65に対しては線対称に分布する。図示の例のように、接着領域からはみ出して表示パネル5の補強を行うための塗布パターン81Dを、表示パネル5の表示面と保護板6との接着のための塗布パターン81A, 81B, 81Cと同時に塗布して設けておくことができる。特に、上記のように配置することで、接着樹脂層に気泡が入ることもなく、駆動ICチップ52の上面全体と保護板6との貼り付け、または、周縁接続部51といった表示パネル5の表示面以外の部分と保護板6の裏面との貼り付けを実現することができる。なお、この構造補強用の塗布パターン81Dについては、必ずしも必要というわけではなく、設計によっては省略しても良い。
(3) 駆動ICチップ用の塗布パターン81Dを除き、各塗布パターン81A, 81B, 81Cは、その中心が、以下のように設定されるライン上、またはその近傍に位置する。
接着予定領域61の四隅の角を2等分する線、すなわち、各辺に対し45度の角度で四隅の頂点から延びる線を最初に想定する。このようにして、接着予定領域61の一方の短辺を挟む2つの角を2等分する2つの線と中心線65とが合わさる点を第1のY状交点68-1とし、他方の短辺を挟む2つの角を2等分する2つの線と中心線65とが交わる点を第2のY状交点68-2とする。これらY状交点68と、接着予定領域61の四隅の頂点とを結ぶ4つの線分を枝線67とする。すなわち、四隅の角を2等分する線のうち、中心線65までの部分を枝線67とする。一方、中心線65における、第1のY状交点68-1と第2のY状交点68-2とを結ぶ部分を中央線部69とする。このようにして、一つの中央線部69または修正中央線部69Aと、この両端またはその近傍からY字状に延びる4つの枝線67とからなるラインを設定する。
すなわち、矩形状の接着予定領域61に接着剤樹脂を行き渡らせるための塗布パターン81A, 81B, 81Cは、四隅の角の2等分線と中心線とにより設定されたラインに沿って配置される。
前記塗布パターンは、総塗布量のうち、中央線部69上に位置する塗布パターン81Aが、50〜70%を占めるようにする。なお、塗布パターン81A, 81B, 81Cの樹脂液層の厚みには大差がないので、面積で考えた場合も同様である。すなわち、矩形状の接着予定領域61のための塗布パターンの総面積のうち、中央線部69上に位置する塗布パターン81Aが、50〜70%を占めるようにするというルールでも良い。但し、駆動ICチップ用の塗布パターン81Dが塗布された場合、その塗布パターン81Dは前記面積比算出に含めないこととする。
次に、複数の塗布パターン81が形成された保護板6と、表示パネル5とを貼り合わせて圧着を行う機構について説明する。
図2の右半部に示すように、第2の支持駆動機構4により圧着ヘッド(第2の吸着部)2が吊り下げ支持されている。第2の支持駆動機構4は、圧着ヘッド2を支持し上下動させるとともに圧着のための加圧駆動及びその調整を行う上下動・支持機構41と、図2の左右方向へと上下動・支持機構41及び圧着ヘッド2を水平移動させる水平動・支持機構42とからなる。図示の具体例において、上下動・支持機構41は、シリンダ棒41A及びシリンダ外筒部41Bからなるシリンダ装置を含み、これにより加圧力の精密な加圧制御が可能となっている。すなわち、好ましい一実施形態において、粗い上下動駆動の機構とは別途に精密な加圧力調整のための機構を含んでも良く、これは、圧力センサー及びサーボ機構など種々に構成することができる。また、図示の具体例において、シリンダ装置を支持し上下動させるアクチュエーターとしての上下動駆動部41Cは、水平動・支持機構42の可動部42Aから支持されており、平動・支持機構42のアクチュエーターの作動により水平のレール42Bに沿って移動可能となっている。
一具体例において、図2の右下の端部に示すように、圧着ステージ7が、位置調整テーブル73の上部に取り付けられている。位置調整テーブル73は、水平面内にて直交する2軸(X軸及びY軸)に沿った各方向での位置の微調整と、垂直軸周りの回転方向(θ)での位置・姿勢の調整を可能にするXYθテーブルである。また、載置台71Cが、水平移動可能なように、第3の支持駆動機構71を通じて機台101から支持されている。載置台71Cは、載置面に、圧着ステージ7が挿通可能な開口71Eを備え、また、その下方に、位置調整テーブル73及び圧着ステージ7を受け入れる空洞部71Fを備えている。
位置調整テーブル73及び圧着ステージ7は、空洞部71Fに収納された状態で、載置台71Cとともに第3の支持駆動機構7の可動部に接続されて支持駆動されるように構成することができる。または、これに代えて、機台101から直接に支持されて、水平移動を行わないように構成することができる。この場合、表示パネル受け渡しステーション10Dにて表示パネル5が載せられた載置台71Cが、第3の支持駆動機構71によって貼り合わせステーション10Cへと移動した際、圧着ステージ7及び位置調整テーブル73が、載置台71C下部側面の開口71Gを通って、載置台71Cの空洞部71Fに受け入れられる。そして、この後、圧着ステージ7が、載置面の開口71Eを通って上方へと突き出し、表示パネル5を吸着する。
図2及び図4〜5に示すように、載置台71Cの載置面には、位置合わせ用ジグ75が保持されており、この位置合わせ用ジグ75内に、表示パネル5が配置される。また、貼り合わせの工程の最中及び後には、表示パネル5とともに保護板6が位置合わせ用ジグ75内に配置される。図2及び図6に示すように、位置合わせ用ジグ75の底壁には、載置台71Cの開口71Eにほぼ一致する開口75Aが備えられる。
図2中に示すように、載置台71Cを支持し水平移動させる支持駆動機構71は、水平駆動機構は、例えば空気圧シリンダ機構からなり、この作動により、吸着部7が、貼り合わせステーション10Cから表示パネル受け渡しステーション10Dへと迅速に移動し、また、その逆の移動を迅速に行う。
図5には、位置合わせ用ジグ75中にて、表示パネル5と保護板6とを位置合わせした状態、及び、この状態でUV光のスポット照射を行う様子について示す。図5中に示すように、表示パネル5及び保護板6が、未硬化の接着剤樹脂層83を挟み込みつつ貼り合わされ、位置合わせ用ジグ75の内で、互いに位置合わせが行われる。
このようにして位置合わせされた状態で、スポット照射装置9を用いて所定の照射スポット93へのUV光の照射を行う。これにより、表示パネル5及び保護板6を互いに位置合わせされた状態に固定する「仮固定」が行われる。このようなスポット照射は、載置台71C及び位置合わせ用ジグ75が、圧着ステーション10Cを離れた位置で、例えば表示パネル受け渡しステーション10Dにて行うことができる。表示パネル5及び保護板6は、スポット照射により相互に位置ズレ不能となってから、位置合わせ用ジグ75から取り出され、接着剤樹脂層の全面にUV光照射を行う全面照射ステーション、または、接着剤樹脂層について加熱により硬化を行わせる加熱チャンバーに送られる。表示パネル受け渡しステーション10Dにて、保護板6付きの表示パネル5を位置合わせ用ジグ75から取り出すことも、また、位置合わせ用ジグ75ごと載置台71Cから取り外すこともできる。場合によっては、位置合わせ用ジグ75ごとUV照射チャンバーまたは加熱チャンバー中にセットすることもできる。
以下に、本実施形態における保護板6の貼り付け工程の流れについて、図2を参照して簡単に説明する。
(1) ステップ1(保護板6のセットと位置合わせ):塗布ステージ(第1の吸着部)1が初期の位置・姿勢にあるときに、保護板6を塗布ステージ1上の枠状ジグ16中に配置する。着チャック面12からの真空吸引を開始して、保護板6を固定する。
(2) ステップ2(接着剤樹脂液の塗布):ロボットアーム82を作動させつつ接着剤液塗布ノズル8からの樹脂液の吐出を行うことで、所定の複数の塗布パターン81を保護板6上に形成する。
(3) ステップ3(保護板6の反転・保持):塗布が完了したならば、ロボットアーム82により接着剤液塗布ノズル8を初期位置に退避させてから、塗布ステージ1を反転させる。この際、樹脂製のエジェクターピン31Aと空気圧シリンダー31Bとからなるエジェクター31が作動する。反転の後、塗布ステージ1の吸着を解除し、保護板6を受け渡しステージ35へと引き渡す。この状態で、保護板6は、塗布パターン81が形成された面を下向きにして、所定箇所に、水平に配置される。この際、図示の例では、枠状ジグ16の箇所で、支持ピン36により下方から支持される。なお、不図示の同様のエジェクター31により、塗布ステージ1が反転して初期位置に復帰する。
(4) ステップ4(圧着箇所への送り込み):圧着ヘッド(第2の吸着部)2が、水平動・支持機構42の作動により、受け渡しステージ35の上方にまで迅速に移動する。そして、上下動駆動部41Cの作動により、圧着ヘッド2が保護板6の外面(この状態の上面)に、突き当てられる。突き当てられた際に、圧着ヘッド2の吸着機構を作動させて保護板6を吸着する。圧着ヘッド2は、直ちに、上下動・支持機構41により、少し上へ持ち上げられ、水平動・支持機構42により、圧着を行う位置へと復帰する。 一方、圧着ヘッド2が受け渡しステージ35の上方にまで移動するのと同時に、載置台71Cが、空気圧シリンダ等からなる第3の支持駆動機構71により、逆向きに、図2の右端へと移動する。この箇所にて、位置合わせ用ジグ75の隅角へと表示パネル5を押し込む。この後、載置台71Cは、圧着ヘッド2が圧着の位置へと復帰するのと同時に、圧着の位置へと復帰する。そして、この時点で、圧着ステージ7が位置合わせ用ジグ75の開口75Aを突き抜けて表示パネル5に突き当てられ、直ちに吸着が行われる。
(5) ステップ5(圧着):保護板6と表示パネル5とが大まかに位置合わせされていることを確認してから、圧着の操作を行う。この際、保護板6の下面に付着する塗布パターン81の下端が表示パネル5の上面に接触する少し前までは、圧着ヘッド2をなるべく迅速に下降させる。次いで、圧着ヘッド2をゆっくりと下降させることで、塗布パターン81の下端部がゆっくりと表示パネル5の上面に接触するようにする。この予備圧着の後、圧着ヘッド2による保護板6の吸着を解除するとともに、保護板6を、位置合わせ用ジグ75にて位置決めを行う。この後、再度、圧着ヘッド2を下降させて本圧着を行う。この本圧着の際には、まず、比較的迅速に圧着ヘッド2を下降させることで、気泡が接着剤樹脂層83から抜け出すようにする。次いで、下降を停止し、所定の時間だけ加圧状態を保持する。本圧着が完了したならば、圧着ヘッド2を上昇させるとともに、圧着ステージ7を下降させる。
(6) ステップ6(圧着後の送り出し):圧着ヘッド2の上昇が開始したならば、載置台71Cを表示パネル受け渡しの位置へと移動させる。そして、この位置にて、図5に示すように、局所的なUV照射により接着剤樹脂層83を、ドット状に局部的に硬化させることで、「仮固定」を行う。図7に示すような照射スポット93を設ける場合、LED等からなるUVスポット光源91を4つ有するスポット照射装置9が用いられる。局所的なUV照射が終了した時点で、保護板6付きの表示パネル5が、位置合わせ用ジグ75ごと載置台7ICから取り外される。そして、載置台71Cには、新たな表示パネル5を収納した位置合わせ用ジグ75が、再度位置決めして取り付けられ、この後、載置台71Cが圧着の位置へと復帰する。一方、圧着ヘッド(第2の吸着部)2は、保護板受け渡しステージ35から保護板6を受け取り、圧着の位置へと復帰する。スポット照射装置9としては、例えば、株式会社キーエンスの「ハイパワーUV−LED照射器UV-400」(365nm)、または、浜松ホトニクス株式会社の「UV−LEDスポット光源 LEIGHTNINGCURE LC-L1」を用いることができる。なお、保護板6が貼り付けられた表示パネル5を、位置合わせ用ジグ75ごと、UV照射チャンバーへと送り込んで次のステップ7を行う場合、上記のような局所的なUV照射による「仮固定」は省略可能である。
(7) ステップ7(接着剤樹脂層の硬化)
上記の「仮固定」の後、保護板6が貼り付けられた表示パネル5を、位置合わせ用ジグ75から取り出して、UV照射チャンバーへと送り込み、接着剤樹脂層83の全面への紫外線照射を行う。この後、必要に応じて、加熱チャンバー中、または耐候性試験チャンバー中にて加熱養生を行い、貼り付けを完了させる。
上記実施形態の説明においては、圧着ステーション10Cにおいて、上方の圧着ヘッド2の側に上下動・支持機構41が設けられ、圧着ヘッド2が下降することにより圧締が行われるとして説明した。しかし、例えば図2中、下方の圧着ステージ7と位置調整テーブル73との間に示した上下動機構により圧着ステージ7が上昇することで、樹脂層の下端と表示パネルまたは保護板との接触及びこれに続く圧締が行われるのであっても良い。また、場合によっては、上下から圧締力が加えられるのであっても良い。したがって、本明細書中、単に圧着ヘッド2が下降するという記載であっても、圧着ステージ7に対して相対的に下降するという意味に捉えるべきである。
上記実施形態の説明において、次の段階への移行時に速度を急激に変化させるかのように説明したが、いうまでもなく、よりスムーズに変化させても良く、また、中間の速度の段階、または一時的な静止段階を1つまたは複数、段階同士の間に設けても良い。
以上に説明した貼り合わせ・圧着方法及び塗布パターンを採用する場合、気泡が接着剤樹脂層の中に残留しないようにしつつ、短時間に効率的に、接着剤樹脂が接着予定領域の全体に過不足なく充填されるようにすることができる。すなわち、圧着した際、未充填箇所や樹脂のはみ出しが起こらずに、短時間に充填されるようにすることができる。また、特には大気圧条件で室温にて安価な設備により、このような、気泡の生成及び過不足のない充填を実現することができる。
以上に説明したような表示パネルと保護板との貼り付け方法及び貼り付け装置は、液晶表示装置の製造に限らず、有機EL型の表示装置その他の平面表示装置の製造の際にも用いることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 第1の吸着部(塗布ステージ) 10 保護板貼り付け装置 16 位置決めジグ
2 第2の吸着部(圧着ヘッド) 31 エジェクター機構 33 ヒンジ部
35 受け渡しステージ 41 上下動・支持機構 42 水平動・支持機構
5 表示パネル 6 保護板 61 接着予定領域
62 駆動ICチップ被覆部 65 中心線 66 垂直2等分線
67 枝線 68 Y状交点 69 中央線部
7 第3の吸着部(圧着ステージ) 72 位置決めジグ 75 位置合わせ用ジグ
8 接着剤液塗布ノズル 81 塗布パターン 82 ロボットアーム
83 圧着後の接着剤樹脂層 9 スポット照射装置

Claims (12)

  1. 透明絶縁板からなる表示パネルの画像表示面に透明な保護板を貼り付けるべく、接着剤樹脂を前記保護板または前記表示パネルに滴下または吐出して塗布する工程と、塗布後に前記保護板及び前記表示パネルを貼り合わせる工程と、貼り合わせた状態で接着剤樹脂を硬化させる工程とを含む平面表示装置の製造方法であって、
    前記塗布する工程にて、前記保護板または前記表示パネルの接着予定領域中に、円形または楕円形のドット状の複数の塗布パターンを形成し、
    この後の貼り合わせ準備工程にて、前記保護板または前記表示パネルを反転させて前記塗布パターンが下面に来るようにして保持し、次いで、前記塗布パターンが形成された前記保護板または前記表示パネルを上部吸着ユニットに吸着し、前記表示パネルまたは前記保護板を下部吸着ユニットにて保持し、
    前記貼り合わせる工程にて、圧着操作を行うべく前記上部吸着ユニット、または、前記塗布パターンが形成された前記保護板または前記表示パネルを、前記下部吸着ユニットに対して互いに接近または離間させて行くように、これらの少なくとも一方を昇降させるにあたり、
    まず、前記上部吸着ユニットを前記下部吸着ユニットへと接近させて行き、この際、前記塗布パターンの下端が前記表示パネルまたは前記保護板に接触する時点での接近速度を所定値以下とし、
    これより後、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度で、前記上部吸着ユニットを下部吸着ユニットへと接近させて圧着を行い、接着剤樹脂層の厚みが第2の所定厚みに達した時点で前記接近の動作を停止させることを特徴とする平面表示装置の製造方法。
  2. 前記接触する時点での接近速度が0.05mm/秒より大きく0.3mm/秒以下であり、前記圧着の際の接近速度が1〜10mm/秒であることを特徴とする請求項1に記載の平面表示装置の製造方法。
  3. 前記圧着の際の加圧力が5〜100N/cm2であることを特徴とする請求項2に記載の平面表示装置の製造方法。
  4. 前記接触がなされた時点で、前記接近の動作を一旦停止するとともに、前記上部吸着ユニットによる吸着を解除し、前記保護板または前記表示パネルの自重により接着剤樹脂層の厚みが第1の所定厚みに達するまで放置することを特徴とする請求項1または2に記載の平面表示装置の製造方法。
  5. 前記接近の動作を一旦停止した際における前記保護板と前記表示パネルとの間隔が、前記第2の所定厚みの2〜20倍であることを特徴とする請求項4に記載の平面表示装置の製造方法。
  6. 前記塗布パターンの下端が前記表示パネルまたは前記保護板に接触する直前の位置にまで、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度で、前記上部吸着ユニットを下部吸着ユニットへと接近させ、
    接着剤樹脂層の厚みが第2の所定厚みに達した後、再び前記接近の動作を停止して、前記放置の時間の3倍以上の所定圧締保持時間の間だけ、圧締保持を行うことを特徴とする請求項4または5に記載の平面表示装置の製造方法。
  7. 前記接触の前、及び前記圧着の際における前記の3倍以上の速度が、0.5〜100mm/秒であることを特徴とする請求項6に記載の平面表示装置の製造方法。
  8. 前記所定圧締保持時間が1〜5秒間であることを特徴とする請求項6または7に記載の製造方法。
  9. 前記接着剤樹脂が、光硬化性であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の平面表示装置の製造方法。
  10. 透明絶縁板からなる表示パネルの画像表示面に透明な保護板を貼り付けるべく、接着剤樹脂を前記保護板または前記表示パネルに塗布して、前記保護板または前記表示パネルの接着予定領域中に、円形または楕円形のドット状の複数の塗布パターンを形成した後、前記保護板及び前記表示パネルを貼り合わせて圧締する装置であって、
    前記保護板または前記表示パネルを、前記塗布パターンが下面に来るようにして保持する上部吸着ユニットと、
    前記表示パネルまたは前記保護板を位置ズレ不能に保持する下部吸着ユニットと、
    前記上部吸着ユニットを前記下部吸着ユニットに対して互いに接近または離間させて行くように、これらの少なくとも一方を昇降させる上下動、及び圧着のための加圧を行う上下動機構と、
    前記上下動機構による上下動及び加圧の動作、及び前記上部吸着ユニットによる吸着を制御する制御機構とを備え、
    前記制御機構による制御により、
    まず、前記上部吸着ユニットを前記下部吸着ユニットへと接近させて行き、この際、前記塗布パターンの下端が前記表示パネルまたは前記保護板に接触する時点での接近速度を所定値以下とし、
    これより後、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度で、前記上部吸着ユニットを下部吸着ユニットへと接近させ、接着剤樹脂層の厚みが第2の所定厚みに達した時点で前記接近の動作を再度停止させることを特徴とする平面表示装置製造用の貼り合わせ圧締装置。
  11. 前記接触がなされた時点で、前記接近の動作を一旦停止するとともに、前記上部吸着ユニットによる吸着を解除し、前記保護板または前記表示パネルの自重により接着剤樹脂層の厚みが第1の所定厚みに達するまで放置することを特徴とする請求項10に記載の貼り合わせ圧締装置。
  12. 前記塗布パターンの下端が前記表示パネルまたは前記保護板に接触する直前の位置にまで、前記接触時点での接近速度の3倍以上の速度で、前記上部吸着ユニットを下部吸着ユニットへと接近させ、
    接着剤樹脂層の厚みが第2の所定厚みに達した後、再び前記接近の動作を停止して、前記放置の時間の3倍以上の所定圧締保持時間の間だけ、圧締保持を行うことを特徴とする請求項11に記載の貼り合わせ圧締装置。
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