JP3751908B2 - 加圧封止装置及び液晶パネル製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルの液晶注入口を封止するための加圧封止装置及び液晶パネル製造方法に関し、特に高精度に封止位置を位置決めできるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶パネルは、一定の間隙をもって積層された2枚のガラス基板間に液晶が注入されて形成されている。このような液晶パネルを製造する工程において、2枚のガラス基板の間隙内に液晶を注入した後、液晶注入口を封止する加圧封止工程が行われる。この加圧封止工程では、最初に液晶パネルを加圧し、余分な液晶を注入口から排出させ、排出させた液晶を取り除く。次に、注入口に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させて注入口を封止する。
【0003】
加圧封止工程は、液晶パネルを均一に加圧し余分な液晶を注入口から排出させるものであるため、時間が非常に長くかかる。このため、1組1組行っていたのでは効率が悪い。そこで、液晶パネルを数十組重ねて同時に加圧して、加圧時間に数十組の液晶吸引から紫外線硬化樹脂の塗布まで行うようにしている。
【0004】
なお、液晶パネルのみを重ねて加圧したのでは加圧力が不均一になるとともに、液晶パネルが割れる虞があるため、液晶パネルの間に緩衝材(例えば、ポリフロン等)を挟み込み、緩衝材と液晶パネルを交互に積み重ねるようにしている。
【0005】
一方、液晶注入口は、液晶パネルの厚さ方向の中心位置にあるため、封止を行うためには、液晶パネルの中心位置を正確に算出し、紫外線硬化樹脂の塗布を行う必要がある。
【0006】
ここで、加圧封止工程について説明する。図8は液晶パネルの積層方向における中心位置の従来の算出方法を示す説明図、図9は従来の算出方法を適用した加圧封止方法の工程を示すフローチャートで示す説明図である。ここではm組の液晶パネルSを積層した場合におけるn組目の液晶パネルSの中心位置ynの算出方法について説明する。なお、1≦n≦mである。
【0007】
作業台において、治具J上にアルミ板Q、緩衝材C、液晶パネルS、緩衝材C、液晶パネルS、…、アルミ板Qの順で作業者により積み重ねる。次に、加圧機構に移動し、起動スイッチを押す(ST1)。品種一致確認がされ(ST2)、不一致の場合にはST1に戻る。一致している場合には、加圧機構では、90度回転し、液晶パネルSの端面が水平となるように位置決めする。
【0008】
重ねられた液晶パネルSのうち、任意の1組の液晶パネルSの中心から隣接した液晶パネルSの中心までの距離をピッチPとして、このピッチPを一定と仮定する。その上で、予め積み重ねる液晶パネルSの組数を設定しておき、液晶パネルSの1組目の位置と液晶パネルSのm組目の位置をティーチング(ST4)により設定して、ピッチPを計算し、全ての液晶パネルSの中心位置を算出する。算出順序を下記に説明する。なお、ティーチング方法は、塗布ヘッドを移動することにより、そのときのロボットアームのY軸の位置を記憶させることにより行う。
【0009】
最初に1組目の液晶パネルSの中心位置y1をティーチングする。次に、m組目の液晶パネルSの中心位置ymをティーチングする。中心位置y1と中心位置ymとの距離(ym−y1)と設定組数mからピッチPを算出する。
【0010】
P=(ym−y1)/m
次に、y1、ym、Pからn組目の液晶パネルの中心位置ynを算出する。
【0011】
yn=y1+(n−1)・P
中心位置ynは、
yn=y1+(n−1)(ym−y1)/m
となる。
【0012】
一方、加圧により排出された液晶を吸引し、中心位置ynに基づいて液晶パネルの液晶注入口に紫外線硬化樹脂を塗布する(ST5)。その後、加圧が完了し(ST6)、加圧機構において減圧し、紫外線を照射して封止し、加圧機構により液晶パネルSを90度回転し、加圧ヘッド34を上昇させる(ST7)。そして、加圧封止装置10により密封された液晶パネルSを作業者が取出す(ST8)。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような液晶パネルの中心位置の算出方法では次のような問題があった。すなわち、上記方法ではピッチが一定であると仮定して、ピッチPを算出している。しかしながら、実際には緩衝材の厚みにばらつきがあることから、実際の液晶パネルS間のピッチもばらつく。このため、ティーチングを行った両端から離れた液晶パネルSほど緩衝材の枚数分だけ、ピッチの誤差が累積されるという問題があった。したがって、積層組数が多くなるにしたがって、液晶パネルの中心に正確に塗布することができず、確実な封止できないという虞があった。
【0014】
そこで本発明は、加圧封止工程において加圧されている液晶パネルの積層方向における中心位置を高精度に算出することで液晶注入口を確実に封止を行うことができる加圧封止装置及び液晶パネル製造方法を提供しようとするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の加圧封止装置及び液晶パネル製造方法は次のように構成されている。
【0016】
(1)所定の間隙をもって相対向して配置された液晶パネルのを液晶注入口を封止する加圧封止装置において、上記液晶パネルと緩衝材とを交互に、かつ、治具に対し補助部材を介して積層して保持するとともに積層方向に加圧する加圧保持手段と、この加圧保持手段により保持されている上記液晶パネルを撮像する撮像手段と、この撮像手段により得られた画像に基づいて上記液晶パネルと上記緩衝材との境界位置を検出する境界位置検出手段と、この検出手段により検出された境界位置に基づいて上記間隙の上記積層方向における中心位置を算出する算出手段と、この算出手段により算出された上記中心位置に基づいて上記液晶注入口に封止材により封止する封止手段とを備え、上記加圧保持手段は、水平方向の軸廻りに回転自在に支持されたアームと、このアームの一方に設けられ上記治具が固定されるステージと、上記アームの他方側に設けられ上記ステージ側に移動する加圧ヘッドと、上記アームを上記加圧ヘッドによる加圧時に上記積層方向が水平方向となるように回転駆動する回転用モータとを備えていることを特徴とする。
【0017】
(2)上記(1)に記載された加圧封止装置であって、上記算出手段は、液晶パネルn組目の中心位置ynは、上記治具の上記積層方向における基準位置をy0、ずれ量をd0、液晶パネルの厚さをts、緩衝材の厚さをtc、上記治具と上記緩衝材との間に配置された補助部材の厚さをtqとしたとき、
yn=y0+d0+n(ts+tc)+tq−ts/2+Σdn
であることを特徴とする。
【0018】
(3)液晶パネル体に設けられた液晶注入口から上記液晶パネル体の内部に液晶を注入する液晶注入工程と、複数の上記液晶パネル体を緩衝体と交互に積層して保持する保持工程と、上記液晶パネル体をその積層方向に加圧する加圧工程と、加圧によって積層状態を保持したまま、上記液晶注入口が鉛直方向上方を向いて水平方向に配列されるように上記液晶パネル体及び上記緩衝体の積層体を回動させる工程と、上記液晶パネル体と上記緩衝体との境界位置を撮像する撮像工程と、この撮像工程により得られた画像に基づいて上記液晶パネルと上記緩衝材との境界位置を検出する境界位置検出工程と、この検出手段により検出された境界位置に基づいて上記間隙の上記積層方向における中心位置を算出する算出工程と、この算出手段により算出された上記中心位置に基づいて上記液晶注入口に封止材により封止する封止工程とを備えていることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施の形態に係る加圧封止装置10を示す図、図2は同加圧封止装置に組み込まれた作業台及び加圧機構を示す側面図、図3は同加圧封止装置に組み込まれた加圧機構及びヘッド機構を示す側面図である。なお、これらの図中矢印XYZは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印XY方向は水平方向、矢印Z方向は鉛直方向を示している。
【0020】
加圧封止装置10は、架台11上に設けられた作業台20、加圧機構30、ヘッド機構40、紫外線照射装置50と、これら各機構・装置を制御する制御部100とを備えている。
【0021】
作業台20は、保持台21と、この保持台21に設けられ後述するステージ23を移動させるためのスライド用レール22と、このスライド用レール22上に設けられたステージ23と、このステージ23上に設けられ治具Jを固定するための治具固定具24とを備えている。作業台20においては、ステージ23上に作業者が治具Jを用いて液晶パネルSを位置決めを行う。
【0022】
加圧機構30は、架台11上に設けられた支持台31と、この支持台31にθ軸方向に回転自在に支持されたアーム32と、このアーム32の一方に設けられ治具Jの基準面となるステージ33と、アーム32の他方側に設けられた加圧ヘッド34と、架台11内部に設けられアーム32をベルト35aを介して回転駆動する回転用モータ35とを備えている。加圧ヘッド34は、ステージ33側に移動することで所定の加圧力で被加圧体を加圧することができる。
【0023】
ヘッド機構40は、架台11上に設けられ矢印XYZ方向の3軸ロボット41と、この3軸ロボット41により矢印XYZ方向に位置決めされるヘッド部42とを備えている。ヘッド部42には、治具Jに搭載された液晶パネルS等を撮像する画像センサ43、液晶パネルSの突出距離を測定する測長ユニット44と、余分の液晶を吸引する吸引ノズル45と、紫外線硬化樹脂を塗布する塗布ノズル46とが搭載されている。
【0024】
画像センサ43は、液晶パネルSと緩衝材Cとの境界近傍を撮像し、境界位置を検出する機能を有している。
【0025】
紫外線照射装置50は、紫外線硬化樹脂塗布後に紫外線を照射する時に加圧機構40に治具Jを介して保持された液晶パネルSの封止口真上の位置まで移動し、紫外線を照射する機能を有している。
【0026】
制御部100は、上述した各装置を制御する。また、画像センサ43から入力された境界位置のデータに基づいて緩衝材Cの厚さのばらつきによるピッチ誤差を修正し、全ての液晶パネルSの中心位置y1〜ymを算出する機能を有している。また、中心位置y1〜ymのデータ及び高さ位置z1〜zmのデータ等を記憶するメモリが設けられている。
【0027】
このように構成された加圧封止装置10によれば、次のようにして液晶パネルSの液晶注入口の封止を行う。なお、加圧封止工程の前工程に液晶注入工程がある。液晶注入工程では、張り合わせた2枚のガラス基板G、すなわち液晶パネルSの中に、液晶を注入する。まず、液晶が入ってない空の液晶パネルS内を減圧状態にして、液晶パネルSの液晶注入口を液晶材料の中に浸す。浸した状態で圧力を常圧に戻すと、液晶材料が液晶注入口から徐々に液晶パネルSの中に入っていく。こうして液晶が充満した液晶パネルSをm組、作業台20へ搬送する。
【0028】
作業台20において、治具J上にアルミ板Q、緩衝材C、液晶パネルS、緩衝材C、液晶パネルS、…、アルミ板Qの順で作業者により積み重ねる。次に、加圧機構30のステージ33上に移動し、起動スイッチを押す(ST10)。品種一致確認がされ(ST11)、不一致の場合にはST10に戻る。一致している場合には、加圧機構30では、90度回転し、液晶パネルSの端面が水平となるように位置決めする。
【0029】
加圧機構30では、液晶パネルSの積層方向に加圧を行い、液晶パネルS内の余分の液晶の排出を行う。この加圧中に各液晶パネルSの中心位置y1〜ym及び高さ位置z1〜zmの測定、液晶の吸引、紫外線硬化樹脂の塗布を行う。
【0030】
液晶パネルSの中心位置は初めにヘッド部42の塗布原点出しを行った後、塗布原点位置から液晶パネルSと緩衝材Cとの境界検出を行い、中心位置y1〜ymを算出する(ST13)。
【0031】
塗布原点出しは次のように行う。すなわち、ヘッド部42のY軸を装置原点に移動する。次に、画像センサ43の視野中心をαの近傍の位置y0に移動する。次に、画像センサ43で位置αを撮像し、境界検出を行う。最後に位置y0と位置αとの距離をd0とし、位置αを算出する。
【0032】
α=y0+d0
以上で位置αが塗布原点となる。
【0033】
次に境界位置の検出及び中心位置y1〜ymの算出を行う。すなわち、ヘッド部42を位置αからアルミ板Qの厚さtq、緩衝材Cの厚さtc、液晶パネルSの厚さtsとを加えた位置β′に移動する。
【0034】
β′=y0+d0+ts+tc+tq
次に、位置β′で位置β(1組目の液晶パネルSと緩衝材Cとの境界位置)を撮像し、境界検出を行い、境界位置を位置βとする。
【0035】
次に、位置β′と位置βの距離をd1とし、位置βを算出する。
【0036】
β=y0+d0+ts+tc+tq+d1
次に、位置βから1組目の液晶パネルSの中心位置y1までの距離はts/2であるため、中心位置y1は次の式で算出される。
【0037】
y1=y0+d0+ts+tc+tq+d1−ts/2
次に、位置βから厚さtsと厚さtcを加えた位置γ′に移動する。
【0038】
γ′=y0+d0+2(ts+tc)+tq+d1
次に、位置γ′で位置γ(2組目の液晶パネルSと緩衝材Cの境界位置)を撮像し、境界検出を行い、境界位置を位置γとする。
【0039】
次に、位置γ′と位置γの距離をd2とし、位置γを算出する。
【0040】
γ=y0+d0+2(ts+tc)+tq+d1+d2
次に、位置γから液晶パネル2組目の中心位置y2までの距離はts/2であるため、中心位置y2は次の式で算出される。
【0041】
y2=y0+d0+2(ts+tc)+tq+d1+d2−ts/2
次に、位置γから厚さtsと厚さtcを加えた位置δ′に移動する。
【0042】
同様にして3組目以降の測定を行ってm組目までの中心位置y3〜ymを全て算出する。したがって、n組目の液晶パネルSの中心位置ynの算出式は
yn=y0+d0+n(ts+tc)+tq−ts/2+Σdn …(1)
となる。
【0043】
上記した中心位置y1〜ymのデータは制御部100のメモリに格納される。
【0044】
次に、液晶パネルSの塗布面Saの高さ位置算出方法について説明する。図6に示すように、測長ユニット44で液晶パネルSの塗布面Saの高さ位置のばらつき測定を行う。液晶パネルSの積み重ね作業は作業者により行われており、1組1組の液晶パネルSの塗布面Saの高さ位置に多少のばらつきが発生している。塗布時に塗布ノズル46の先端と液晶パネルSの塗布面Saのギャップにばらつきがあると塗布が安定しないため、ギャップを一定にするために液晶パネルSの塗布面Saの高さ位置を1組1組測定する。
【0045】
液晶パネルSの塗布面Saの高さ位置を測定する時は液晶パネルSの中心に測長ユニット44の先端を押し当てて行う。このため、上述したようにして検出された中心位置y1〜ymのデータを利用する。具体的には、中心位置ynに画像センサ43と測長ユニット44のY軸方向の距離uを加えた位置(yn+u)にY軸を移動し検出する。すなわち、測長ユニット44のY軸方向の位置が中心位置ynとなるように位置決めする。
【0046】
次に、ヘッド部42の測長ユニット44のみ下降し、吸引ノズル45より下の位置まで移動する。次に、測長ユニット44先端を1組目の液晶パネルSの中心位置(y1+u)に移動する。次に、Z軸を高さ位置z0に移動し、測長ユニット44先端を液晶パネルSの塗布面Saに押し当てる。測長ユニット44先端の押し当て量f1から液晶パネル塗布面Saの高さ位置z1が算出される。
【0047】
z1=z0+f1
2組目以降の液晶パネルSについても同様の測定手順で高さ位置の算出を行う。したがって、液晶パネルn組目の塗布面位置(Z軸方向)は、
zn=z0+fn …(2)
となる。
【0048】
上記した高さ位置z1〜zmのデータを制御部100のメモリに格納する。
【0049】
以上で全ての液晶パネルSについて中心位置y1〜ym及び高さ位置z1〜zmの測定を終了し(ST14)、液晶の吸引〜塗布確認を行う(ST15)。
【0050】
液晶の吸引工程においては、上述した1組目〜m組目までの各液晶パネルSの中心位置y1〜ym及び高さ位置z1〜zmに基づいて吸引ノズル45の位置決めを行う。Y軸方向については中心位置ynに画像センサ43と吸引ノズル45とのY軸方向の距離vを加えた位置とする。したがって、吸引ノズル45はn組目の液晶パネルSの場合においては、Y軸方向は位置(yn+v)、Z軸方向は位置(zn)に位置決めする。
【0051】
次に、紫外線硬化樹脂の塗布を行う。上述したように、1組目〜m組目までの各液晶パネルSの中心位置y1〜ym及び高さ位置z1〜zmに基づいて塗布ノズル46の位置決めを行う。Y軸方向については中心位置ynに画像センサ43と塗布ノズル46とのY軸方向の距離wを加えた位置とする。したがって、塗布ノズル46はn組目の液晶パネルSの場合においては、Y軸方向は位置(yn+w)、Z軸方向は位置(zn)に位置決めする。
【0052】
以上の手順で行うことにより、重ねられた液晶パネル1組毎に液晶パネルSの中心位置で、しかも液晶パネルSの塗布面Saと塗布ノズル46の先端とのギャップを一定にして塗布することが可能となる。
【0053】
塗布・加圧が完了したら(ST16)、加圧機構30を減圧し、紫外線を照射し、加圧機構30を90°回転し、加圧ヘッド34を上昇させる(ST17)。そして、加圧封止装置10により密封された液晶パネルSを作業者が取出し(ST18)、ACF(異方性導電フィルム)を貼り付けるACF貼り付け工程に移る。
【0054】
上述したように加圧封止装置10によれば、液晶パネルSの積層方向における中心位置を液晶パネルと緩衝材との境界位置を画像処理を行うことによって検出しているので、紫外線硬化樹脂の塗布を行う際に高精度の位置決めができ、確実な封止を行うことができる。
【0055】
なお、式(1)中Σdnにより、全ての液晶パネルSの中心位置ynを常に直前の中心位置に厚さ(ts+tc)を加算した位置で境界検出を行うことになるので、誤差の累積を防止することができる。このため、高精度に中心位置ynを算出することが可能となる。すなわち、画像センサ43で測定した液晶パネルS中心の前回位置を基準にして次の測定を行うため、組数に関係なく誤差は累積しない。
【0056】
さらに、液晶パネルSの中心位置及び高さ位置の測定・算出・塗布は加圧中に行うことができるので、加圧封止装置10における処理時間を短縮することができる。
【0057】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧封止工程において加圧されている液晶パネルの中心位置を高精度に算出することで液晶注入口を確実に封止を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る加圧封止装置を示す斜視図。
【図2】同加圧封止装置に組み込まれた作業台及び加圧機構を示す側面図。
【図3】同加圧封止装置に組み込まれた加圧機構及びヘッド機構を示す側面図。
【図4】同加圧封止装置に組み込まれた治具及び液晶パネルを示す図
【図5】同加圧封止装置における中心位置算出方法を示す説明図。
【図6】同加圧封止装置における液晶パネル塗布面位置の高さばらつき修正方法を示す説明図。
【図7】同加圧封止装置における加圧封止工程をフローチャートで示す説明図。
【図8】従来の加圧封止装置における中心位置算出方法を示す説明図。
【図9】同加圧封止装置における加圧封止工程をフローチャートで示す説明図。
【符号の説明】
10…加圧封止装置
20…作業台
30…加圧機構
40…ヘッド機構
41…3軸ロボット
42…ヘッド部
43…画像センサ
44…測長ユニット
45…吸引ノズル
46…塗布ノズル
50…紫外線照射装置
100…制御部
Claims (3)
- 所定の間隙をもって相対向して配置された液晶パネルのを液晶注入口を封止する加圧封止装置において、
上記液晶パネルと緩衝材とを交互に、かつ、治具に対し補助部材を介して積層して保持するとともに積層方向に加圧する加圧保持手段と、
この加圧保持手段により保持されている上記液晶パネルを撮像する撮像手段と、
この撮像手段により得られた画像に基づいて上記液晶パネルと上記緩衝材との境界位置を検出する境界位置検出手段と、
この検出手段により検出された境界位置に基づいて上記間隙の上記積層方向における中心位置を算出する算出手段と、
この算出手段により算出された上記中心位置に基づいて上記液晶注入口に封止材により封止する封止手段とを備え、
上記加圧保持手段は、水平方向の軸廻りに回転自在に支持されたアームと、このアームの一方に設けられ上記治具が固定されるステージと、上記アームの他方側に設けられ上記ステージ側に移動する加圧ヘッドと、上記アームを上記加圧ヘッドによる加圧時に上記積層方向が水平方向となるように回転駆動する回転用モータとを備えていることを特徴とする加圧封止装置。 - 上記算出手段は、液晶パネルn組目の中心位置ynは、上記治具の上記積層方向における基準位置をy0、ずれ量をd0、液晶パネルの厚さをts、緩衝材の厚さをtc、上記治具と上記緩衝材との間に配置された補助部材の厚さをtqとしたとき、
yn=y0+d0+n(ts+tc)+tq−ts/2+Σdn
であることを特徴とする請求項1記載の加圧封止装置。 - 液晶パネル体に設けられた液晶注入口から上記液晶パネル体の内部に液晶を注入する液晶注入工程と、
複数の上記液晶パネル体を緩衝体と交互に積層して保持する保持工程と、
上記液晶パネル体をその積層方向に加圧する加圧工程と、
加圧によって積層状態を保持したまま、上記液晶注入口が鉛直方向上方を向いて水平方向に配列されるように上記液晶パネル体及び上記緩衝体の積層体を回動させる工程と、
上記液晶パネル体と上記緩衝体との境界位置を撮像する撮像工程と、
この撮像工程により得られた画像に基づいて上記液晶パネルと上記緩衝材との境界位置を検出する境界位置検出工程と、
この検出手段により検出された境界位置に基づいて上記間隙の上記積層方向における中心位置を算出する算出工程と、
この算出手段により算出された上記中心位置に基づいて上記液晶注入口に封止材により封止する封止工程とを備えていることを特徴とする液晶パネル製造方法。
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