JP4085701B2 - ディスプレイパネルの貼り合わせ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）や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接着剤で貼り合せるディスプレイパネルの貼り合せ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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貼り合わせる際、接着剤としてＵＶ硬化性接着剤を用い、あらかじめ２枚のガラス基板の間に接着剤を挟み込んで一体形状とし、光照射部からＵＶ光を照射し貼り合せる技術が採用されるようになってきた。
以下、液晶パネルを例にして、ディスプレイパネルの構造および従来の貼り合わせ工程について説明する。
液晶画面は、液晶パネルとそれを制御するドライバおよび液晶パネルを裏面から照明するバックライトから構成されている。液晶パネルは液晶を封入し、それに掛け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たりして、画面を表示させる。
図８は上記した液晶パネル（カラー液晶パネル）の一例を示す図であり、同図において、１０１はカラーフィルタ基板、１０２はＴＦＴ基板、１０３はＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ）、１０４はブラックマトリックス、１０５は散布スペーサ、１０６は配向膜、１０７はシール剤、１０８は電極である。なお、同図は理解を容易にするため、横方向を縦方向に比べて縮尺して示している。
【０００３】
通常、液晶パネルは、同図に示すように、カラーフィルタ基板１０１とＴＦＴ基板等からなる２枚の光透過性基板（以下ではガラス基板について説明するが、透明な樹脂基板であってもよい）から構成されており、一方には液晶を駆動するための駆動素子、例えばＴＦＴ素子１０３や透明導電膜で形成された液晶駆動電極が形成されている。他方のガラス基板にはブラックマトリックスと呼ばれる遮光膜１０４、および、カラー液晶パネルの場合はカラーフィルタ１０１等が形成されている。
ブラックマトリックス１０４は例えばクロム蒸着膜や黒色の樹脂等で形成されており、画像の表示に関係のない液晶以外の部分、即ち液晶駆動素子や配線の部分等からバックライトからの光が漏れて画像を乱さないように、目隠しの役割をする。
【０００４】
液晶パネルの製造工程では、上記２枚のガラス基板を別々に製作した後、接着剤（図８におけるシール剤１０７）で貼り合わせる。この時、２枚のガラス基板の間に、例えばスペーサと呼ばれる球状の微粒子（図８におけるスペーサ１０５）を噴霧して２枚のガラス基板の間に液晶を注入する隙間（ギャップ）を形成する。
なお、最近では、２枚のガラス基板を貼り合わせる前に２枚の基板の間に液晶を充填する方法（ドロップフィルという）も用いられるようになってきた。これは、上記のように２枚の基板を貼り合わせた後、液晶を充填すると、充填に時間がかかるためである。
液晶が漏れないようにするシールは前記の接着剤が兼用する。すなわち、接着剤は画面表示部分を囲むように細い線状に塗布される。その線の幅は１〜１．５ｍｍ程度である。
【０００５】
図９に貼り合わされた液晶パネルを示す。
同図に示すように、２枚のガラス基板の間にシール剤１０７を挟んで形成した液晶パネル１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１０７が塗布され、該シール剤１０７にかぶさるように、ブラックマトリックスＢＭが形成される。なお、図９では、ブラックマトリックスＢＭは、シール剤１０７上に形成されたもののみを示している。
２枚のガラス基板を貼り合わせた後、同図の点線で示す位置で切断し、４面の製品を得る。
液晶パネルの貼り合せのプロセスは、製造メーカによりいろいろなやり方があるが、遮光部が形成された面から紫外光を照射し遮光部の影になる部分（遮光部の下の部分）の接着剤も硬化させる方法が採られることがある。 ここで、上記遮光部とは、図８に示すようにパネルの人が見る側（表側) の基板に形成される上記ブラックマトリックスＢＭや、パネル裏側の基板に形成された配線よる不透明部分な部分などのことを言う。
【０００６】
具体的には、図１０（ａ）のように、接着剤が、ブラックマトリックスと、裏側の配線等の遮光部分と挟まれている場合、図１０（ｂ）のように、接着剤が表側のブラックマトリックスの下になっている場合がある。
遮光部の影になる部分、または遮光部に挟まれた部分の接着剤（以下、両者を合わせて「影部分の接着剤」と呼ぶ）を硬化させるためには、図１１に示すように、その部分に斜めから光を照射することが考えられる。
例えば、特許２９８７２９５号公報に記載されるものでは、光を拡散させることにより、また、特許２８２８４０３号公報に記載されるものでは、液晶パネルを載置するステージの表面で反射する光を利用することにより、影の部分の接着剤を硬化することが示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０に示すように、２枚のガラス基板の間隔約５μｍに対し、影部分の接着剤の幅は約５００μｍあり、前記した特許２９８７２９５号公報や特許２８２８４０３号公報に記載されるように、拡散光を用いるのみでは影の部分に十分に光を照射できず、また、反射光を用いるのみでは、反射を繰り返すうちに光の強度が弱まり、接着剤が十分に反応しない場合がある。
接着剤が充分に硬化されないと、接着強度の低下による剥がれが生じたりして製品不良の原因となる。
【０００８】
なお、光照射部を傾けたり、ワークを載置するワークステージを傾けたりして、貼り合せる液晶パネルに対し斜めに光を照射し、遮光部の影の部分に積極的に光を照射することが考えられる。
しかしながら、上記方法は以下に説明するような問題がある。
前記図９に示したようにブラックマトリックスは基板の縦横方向、少なくとも四辺に設けられているので、四辺それぞれの影部分の接着剤に対応して光を照射しようとすると、ＵＶ光を放射する光照射部、または、基板を載置したワークステージを四方向に傾斜させ、光を照射しなければならない。
また、ディスプレイ基板を貼り合せるために紫外光を照射する場合、基板全面に対して一括に光を照射したいという要望があるが、ディスプレイ基板が大型化するにつれ、光照射部も、ＵＶランプの長さが長くなり、幅方向には本数が増え大型化している。また、基板の大型化に伴い、ワークステージも大型化している。
このため、光照射部またはワークステージを４方向に傾斜させるためには、その分広いスペースが必要となり装置が大型化する。また、それらを４方向に傾斜させるために機構が複雑になり、ますます大型化する。さらに、一つのパネルを接着するのに、それぞれの方向に傾斜させて４回の光照射を行なうことになり、処理時間が長くかかる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ディスプレイパネルの貼り合わせ工程において、光照射部やワークステージを傾けることなく基板に対して斜め方向から光を照射することにより、遮光部の影部分の接着材に効果的に光を照射して、光硬化型の接着剤を確実に硬化できるようにするとともに、基板の接着のための処理時間を短縮することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、光照射部とワークとの間に、光照射部からの光を反射して、ワークに対して斜めに光を入射させる光反射部材を設ける。そして、光反射部材により反射した光を、遮光部の影になる部分、または遮光部に挟まれた部分に斜めに入射させ、その部分の接着剤を硬化させる。
上記光反射部材は、例えば、長さがディスプレイパネルの幅よりも長い三角柱形状であり、光照射部からの光を２方向に反射し、それぞれ反射した光がワークに対して斜めに入射するように構成される。
また、上記光反射部材とワークを載置したワークステージを、相対的に移動させることにより、ワーク全面に反射部材による反射光を入射させ、遮光部の影になる部分の接着剤を硬化させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では液晶パネルを例として説明するが、本発明は、ブラックマトリックス等の遮光部に隠れている部分の接着剤を硬化するのであれば、液晶パネル以外のディスプレイパネル、例えばプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）にも同様に適用することができる。また、光透過性基板もガラス基板を例にして説明するが、透明な樹脂基板であっても、接着剤を硬化する波長の光が透過すれば適用することができる。
【００１２】
図１に本発明の実施例のディスプレイパネルの貼り合わせ装置の概略構成を示す。
同図において、１は前記したブラックマトリックス（ＢＭ）が形成された液晶パネル（以下ワークＷともいう）であり、図示しない光照射部からＵＶ硬化性接着剤を硬化させるためのＵＶ光をワークＷの真上から照射する。
上記光照射部は、ワークＷ全面を一括して照射できるように、ワークＷの長さに対応した長さの棒状のランプを、ワークＷの幅に対応した本数だけ並べたものである。光照射部は、ワークＷに対して真上から光が照射されるように配置され、光照射部と、上記ワークＷが載置されたワークステージ（図示せず）との間には、断面が例えば二等辺三角形状の光反射部材２ａ，２ｂが配置される。
【００１３】
上記光反射部材２ａ，２ｂの光照射部側の２面は、両面とも光を反射する反射面となっており、光反射部材２ａ，２ｂは、その長軸方向の長さがワークＷの縦横幅よりも長く、例えば三角柱形状である。
光反射部材２ａ，２ｂの反射面には、アルミのような全反射ミラーを用いても良いし、接着剤の硬化に有効な波長の光のみを反射し熱線等がワークＷに照射されないようにする波長選択フイルタを用いても良い。また、表面をすりガラスのように乱反射面にしても良い。
なお、上記光反射部材２ａ，２ｂの各反射面とワーク表面とがなす角度は、接着剤の硬化に最適な条件になるように適切な角度に設定される。また、光反射部材２ａ，２ｂの断面形状は、図２に示すように、曲面の光反射部材２ａ’，２ｂ’を２枚組み合わせたものであっても良い。このように構成すれば、反射光をワークＷ側に集光することができる。
上記光反射部材２ａ，２ｂをワークＷ上で走査できるように、駆動機構（後述する）が設けられ、該駆動機構により、前記光照射部からＵＶ光を照射している間、第１の光反射部材２ａは同図の左右方向に移動し、第２の光反射部材２ｂは、上記移動方向に対して直角方向に移動する。
【００１４】
図１に示した実施例による接着剤の硬化処理は以下のように行われる。
図３（ａ）に示すように、ワークステージ４上にワークＷを載置し、前記した棒状のランプ３ａをワークの幅に対応した本数だけ並べた光照射部３から、接着剤を硬化させる波長を有する光をワークＷに対し真上から照射しつつ、ワークＷの直上で、光反射部材２ａを同図右から左へ走査する。
図３（ｂ）に示すように、光照射部３からの光は、ワークＷの真上からワークＷに照射されるとともに、光反射部材２ａの斜面で反射しワークＷに対し斜めに入射する。
前記したように、光反射部材２ａの光照射部側の２面は、両面とも光を反射するので、光反射部材２ａが２等辺三角形状であれば、同図（ア）（イ）の両方の影部分に同じ入射角度で入射し、影部分の接着剤が硬化する。すなわち、上記光反射部材２ａをワークＷ上で１回走査することにより、同図（ア）（イ）の両方の影部分の接着剤を硬化させることができる。
上記のように光反射部材２ａをワークＷの全面に渡って図１のＡの方向に走査したのち、該光反射部材２ａに対して直交する方向に配置された光反射部材２ｂを、ワークＷの全面に渡って、図１のＢの方向に走査する。
これにより、１枚のワークＷの接着の処理が完了する。
【００１５】
上記光反射部材２ａ，２ｂの走査速度は一定でなくても良い。例えば、走査方向に対して直交するブラックマトリックスＢＭの近傍で走査速度を遅くしたり、または停止して、影部分の接着剤に十分に紫外光が照射されるようにしても良い。要するに影部分の接着剤に効果的に紫外光を照射できるように設定すればよい。
また、上記光反射部材を１つにして、光反射部材またはワークステージが９０°回転するようにしても良い。ただし、液晶パネルが大型の場合、光反射部材またはワークステージを回転させるための広いクリアランスが必要になり、装置がやや大型化する。
また、光反射部材２ａ，２ｂに対してワークステージを走査するようにしても良い。ただし、液晶パネルが大型の場合、液晶パネルを載置するワークステージも大型になるので、これを移動する機構が大型化し、移動する場所も広く必要ななるので、装置がやや大型化する。
【００１６】
上記光反射部材２ａ，２ｂを駆動する機構としては、種々の機構を用いることができるが、以下、第１の光反射部材２ａと第２の光反射部材２ｂを駆動する駆動機構の具体的構成例、および、その動作について説明する。
図４は、上記駆動機構を備えたディスプレイパネル貼り合わせ装置の具体的な構成例を示す図であり、図４（ａ）は本実施例の装置をランプの長手方向に対して平行な方向から見た図（正面図）、図４（ｂ）は同じ装置をランプの長手方向に対して直角な方向から見た図（側面図）である。また、図５、図６はその動作説明図である。
図４において、３は光照射部であり、光照射部３には貼り合せ用接着剤を硬化させる波長を含む光を放射する複数の棒状ランプ３ａと、それぞれのランプ３ａからの光を反射するミラー３ｂが内蔵される。
なお、棒状ランプ３ａからの光、及び上記ミラー３ｂで反射した光は、石英窓などの窓部材を介して光照射部から照射されるが同図では窓部材を図示していない。
上記棒状ランプ３ａは、例えば、棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプが用いられる。上記ランプの長さや本数は、貼り合せる液晶パネルの面積にあわせて、所望の照度及び照度分布が得られるように適宜選択する。
４はワークステージであり、ワークステージ４の上にワークＷ（液晶パネル）が載置される。
【００１７】
第１の光反射部材２ａは、図４（ａ）においてワークステージ４上を左右方向に移動する。光反射部材２ａが移動するための下レール５がワークステージ４の両側のベースプレート７上に設けられ、図４（ｂ）に示すように光反射部材２ａは下レール５上を移動する支持部材５ａにより支持され、ワークステージ４をまたぐように設けられる。
また、第２の光反射部材２ｂは、第１の光反射部材２ａに対して直角方向、即ち図４（ｂ）においてワークステージ４上を左右に移動する。光反射部材２ｂが移動するための上レール６は、光照射部３の両側に設ける。図４（ｂ）に示すように、光反射部材２ｂは、上レール６に沿って移動する吊り下げ部材６ａによりワークステージ４上に吊り下げられる。
なお、該吊り下げ部材６ａは、第２の光反射部材２ａを、ワークＷの直上にまで下降できるように、伸縮可能なシリンダ等のスライド機構を有する。そして、第２の光反射部材２ｂは、第１の光反射部材２ａがワークＷ上を移動するとき、干渉しないように、上部に吊り上げられている。
【００１８】
以下、図５、図６により、図４の装置の動作について説明する。
前記図４は貼り合せを行なうワークＷがワークステージ４に載置された状態である。ここから処理が開始される。
光照射部３から光の照射を開始する。図５（ａ）に示すように、第１の光反射部材２ａが、ワークＷ上を走査される。これにより、第１の光反射部材２ａによる反射光がワークＷに斜め方向から入射し、ワークＷの第１の光反射部材２ａの反射方向に対応する影の部分にも光が照射され、影部分の接着剤が硬化する。
図５（ｂ）に示すように、第２の光反射部材２ｂを吊り下げている吊り下げ部材６ａが下方に伸びて、第２の光反射部材２ｂが、第１の光反射部材２ａと同じ高さにまで下降する。
このとき、第１の光反射部材２ａ及びその支持部材５ａは、第２の光反射部材２ｂ及びその吊り下げ部材６ａと干渉しないように、第２の光反射部材２ｂが移動する範囲外に退避していなければならない。そのため、本実施例では、下レール５を、上レール６が設けられる幅よりも長くして、第１の光反射部材２ａが、第２の光反射部材２ｂの移動範囲外に退避できるようにしている。
【００１９】
図６（ｃ）に示すように、第２の光反射部材２ｂが、ワークＷ上を走査される。これにより、第２の光反射部材２ｂによる反射光がワークＷに斜め方向から入射し、ワークＷの第２の光反射部材２ｂの反射方向に対応する影の部分にも光が照射され、影部分の接着剤が硬化する。
図６（ｄ）に示すように、吊り下げ部材６ａが縮み、第２の光反射部材３ｂが上方に退避する。
以上で液晶パネルの貼り合せ処理が終了する。光照射部３からの光の照射を停止し、ワークＷをワークステージ４から搬出する。
【００２０】
図４は、直線状の２本の光反射部材２ａ，２ｂを２方向に走査する装置の構成例であるが、光反射部材の構造を工夫し、例えば光反射部材をＬ字形状にすることにより、１方向に走査するだけで、縦横方向のブラックマトリックスの影の部分に対して、両方向から光を照射することができる。
図７は、上記光反射部材をＬ字状に構成して１方向に走査するようにした装置の概略構成である。同図は光照射方向からワークＷおよび光反射部材を見たときの構成を示している。
図７に示す光反射部材１２は、前記した断面が三角形状の２本の光反射部材１２ａ，１２ｂを組み合わせ、互いに直交するようにＬ字形状に構成したものであり、Ｌ字形状の角部が、レール１３上を移動する図示しない支持部材により支持される。
上記光反射部材１２は、ワークＷのブラックマトリックスに対して４５°の角度になるように配置され、図示しない光照射部から光を照射しながら、上記光反射部材１２を、ワークＷ上で走査する。
これにより、１回の走査で、ワークＷに形成された縦、横方向のブラックマトリックスの影の部分に光を照射して、接着剤を硬化させることができる。
その他、さまざまな装置構成が考えられるが、装置の大きさや処理時間などの条件から、必要とする構成を適宜選択すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、光照射部やワークステージを傾けたりすることなく、ブラックマトリックが形成されたディスプレイパネルに斜め方向から光を入射させることができるので、比較的簡単で、小型の装置でブラックマトリックの影の部分の接着剤を効果的にかつ確実に硬化させさせることが可能となる。
また、光反射部材を光照射部からの光を２方向に反射する反射部材で構成することにより、光反射部材を１方向または２方向に走査するだけで、４方向からワークに光を照射して接着剤の硬化処理ができる。このため、処理時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のディスプレイパネルの貼り合わせ装置の概略構成を示す図である。
【図２】光反射部材の断面形状を曲面とした場合の構成例を示す図である。
【図３】図１に示した実施例による接着剤の硬化処理を説明する図である。
【図４】第１、第２の光反射部材を駆動する駆動機構を備えた装置の具体的構成例を示す図である。
【図５】図４の装置の動作説明図（１）である。
【図６】図４の装置の動作説明図（２）である。
【図７】光反射部材をＬ字状に構成した装置の概略構成を示す図である。
【図８】液晶パネル（カラー液晶パネル）の一例を示す図である。
【図９】貼り合わされた液晶パネルを示す図である。
【図１０】ブラックマトリックス（ＢＭ）等により形成される遮光部の影になる部分を説明する図である。
【図１１】遮光部の影の部分の接着剤を硬化させるため斜めから光を入射させる場合の説明図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ａ，２ｂ 光反射部材
３ 光照射部
３ａ 棒状ランプ
３ｂ ミラー
４ ワークステージ
５ 下レール
７ ベースプレート
５ａ 支持部材
６ 上レール
６ａ 吊り下げ部材
１２ 光反射部材
１３ レール

Claims (1)

1. ２枚の光透過性基板の少なくとも一方の基板に遮光部が形成され、２枚の光透過性基板の間に接着剤を挟み込んで一体形状としたワークを載置するワークステージと、
   上記遮光部が形成された基板の上側から上記ワークに光を照射するように配置された光照射部と、上記光照射部と、上記ワークが載置されたワークステージとの間に配置され、長さがディスプレイパネルの幅よりも長い三角柱形状であり、光照射部からの光を２方向に反射し、それぞれ反射した光がワークに対して斜めに入射するように反射する光反射部材と、光反射部材とワークステージとを相対的に移動させる移動機構を備えた
   ことを特徴とするディスプレイパネルの貼り合せ装置。

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