JP4414798B2 - 液晶表示素子の製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶セルに液晶を注入させ、注入口を、液晶セルを加圧しながら封止材を塗布して、塗布した封止材を紫外線硬化させることにより封口する液晶表示素子の製造装置および、その製造方法に関するものである。

従来、液晶表示装置におけるこの種の製造装置および製造方法は、特許文献１または特許文献２に記載されたものが知られている。

双方とも、液晶を液晶セルに注入後、次工程の加圧封止を行なうとき、特定のカセットに詰め替える作業が発生する。この詰め替え作業を行なうときに、液晶セルをカセットの外枠などに当てて、液晶セルに割れを発生させることがある。また、カセットに詰める液晶セルの枚数が多い場合、詰め替える作業に時間がかかる。

特許文献１に関しては、封止作業をディスペンスノズルにて行なうことで、多数重ねた液晶セルの注入口ひとつひとつに塗布を行なう場合、作業に時間を費やす。また封止材そのものがある程度の粘性をもった液体であることから、最初に塗布した封止材塗布幅と、最後に塗布した封止材塗布幅に紫外線照射のちの差ができてしまう。このことは、完成した液晶表示装置の外形寸法のばらつきとなる。図３は、従来技術で封止材を塗布されたものであり、封止幅（Ｌ₀）が最初に塗布したもの（Ｌ₁）、最後の塗布したもの（Ｌ₂）を示す。このように、長さL₁＞L₂となる。

また、塗布位置が注入口に対してずれてしまうと、注入口を封止材が覆いきれない部分は、液晶セル内に空気が入ってしまい不良となる。図４は、従来技術で封止材が塗布されたものであり、封止材が注入口からずれた様子を示す。さらに、注入口を上向きにした状態で封止材を塗布するので、塗布後、紫外線硬化させるまでの間に下方にたれてしまい、その状態で紫外線を照射するとガラス前面、裏面に封止材が硬化し付着する。図５は、従来技術で封止材が塗布されたものであり、塗布された封止材が表示面方向に垂れた様子を示す。特許文献２に関しても同様に液晶注入口を上向きにしたまま塗布を行なう。図２は従来技術で塗布される様子を示す。注入口が上向きでカセットにセットされ、ディスペンスノズルで多数の注入口に塗布を行なう。

特開２００３−７５８４７号公報 特開２００３−２９２７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、背景技術で説明したような、従来の液晶表示装置の製造装置または製造方法における問題点を解決することである。すなわち、液晶セルに割れを発生させたり、カセットに詰める液晶セルの枚数が多い場合、詰め替える作業に時間がかかること、最初に塗布した封止材塗布幅と、最後に塗布した封止材塗布幅に紫外線照射のちの差ができてしまい、液晶表示装置の外形寸法のばらつきとなったり、液晶セル内に空気が入ってしまい不良となることや、ガラス前面、裏面に封止材が硬化して付着する、などの問題点を解決することである。本発明の目的は、液晶注入口に封止材を精度よく塗布することが可能で、封止材のたれない液晶セルを提供し、同時に作業効率を向上することである。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示素子の製造装置および製造方法は、以下のように構成される。それぞれの電極を有する一対の基板を対向させ、その周囲をシール材で液晶注入口を形成してシールした液晶セルを、注入口が下向きになるようにセットする。液晶セルに真空注入法を用いて液晶を注入させたのち、液晶セルを加圧して余分な液晶を拭き取り、加圧を保持したまま封止材を塗布する。封止材塗布工程は、前記液晶セルの下部に、前記注入口位置と合致する位置に直線状に封止材が盛られた封止材皿を配置し、該封止材皿を上昇させることにより封止材を塗布する。封止材の塗布された液晶セルを、封止材を塗布するときの圧力より小さい圧力で加圧した状態で、塗布された封止材に紫外線を照射する。液晶セルを１つのカセットにセットしたまま、これらの一連の工程を行なう。

本発明の液晶表示素子の製造装置および方法によれば、複数の液晶セルを液晶注入から、加圧封止、紫外線照射の工程まで一貫して短時間で処理が可能である。また、液晶セルをカセットに入れ替える作業が省けるうえ、入れ替え時のガラス割れなどの不良を防ぐことができる。特に封止材塗布工程においては、注入口を下向きにした状態で封止材の塗布、紫外線照射を行なうので、封止材が表示エリア方向にタレることがない。さらに、封止材皿に直線状に盛られた封止材を多数の注入口に一度に接触させることによって、注入口に位置精度よく、一定の幅で短時間で塗布させることが可能である。この封止材皿上への封止材の補給を自動で行なうことで、作業を省くことも可能である。

実施の形態１
図１は液晶を注入する前の液晶セル１を示す。図１の（ａ）は液晶セル１の平面図、（ｂ）は液晶セル１の側面図である。液晶セル１は、それぞれ電極を有する一対の基板を対向させ、その周囲を液晶の注入口３を設けたシール材２でシールされている。セル内にはスペーサ４にて一定のギャップが確保されている。

図６および７は、カセット９に収納された液晶セルの様子を示す。複数の液晶セル１は、注入口３が露出されるようにカセット９にセットされる。また、液晶セルと液晶セルの間に、接触による液晶セルの破損を防ぐ目的で、クッションシート７が挟まれている。液晶セルの両端には液晶セルに均等に荷重をかけるための加圧プレート８が設置されており、片方のプレートには収納する液晶セルの枚数が変わった場合でも、液晶セル同士がクッションシートを間にはさんで密着固定させることができるように、バネ１０が取り付けられている。

真空注入法を用いて、液晶セルに液晶を注入させる工程および装置について説明する。液晶セルをセットしたカセット９を装置の投入口にセットし、製造を開始させると、液晶セルをセットしたカセット９は、図１３に示される液晶注入工程に移動する。液晶注入チャンバー１９は、その下方に、液晶の盛られた液晶皿が置かれている。このチャンバーは密封され、真空ポンプにて０．２〜０．７ｔｏｒｒ程度の真空圧に達するまで排気が行われる。一定の真空圧に達したあと、一定時間保持され、液晶の盛られた注入皿が、カセット９に挿入された液晶セルの注入口付近まで上昇し、液晶が液晶セルの注入口と接触する。液晶皿は、処理される液晶セルの注入口位置に合わせて溝が形成されてあり、その溝に液晶が盛られている。液晶を注入口に接触させて３０秒から１２０秒後、チャンバー内にドライエアもしくは気体窒素を吸気させることによって、チャンバー内の圧力を常圧に戻す。その後一定時間放置することにより、液晶セルの注入口より液晶が注入される。この時、排気時間、液晶皿上昇から吸気開始までの時間および吸気時間は、処理される液晶セルのサイズに合わせて、任意に設定できるものとする。

液晶注入が完了した直後の液晶セル内の液晶は最適量を超えており、適正なギャップ値よりも大きくなっている。図１４に液晶が注入された直後の液晶セルを示す。

液晶注入の完了した液晶セルをセットしたカセット９は、図１３に示される加圧・拭き取り工程に移動する。

加圧・拭き取り工程について説明する。この工程に移動した液晶セルを収納したカセット９は、４ヶ所の加圧位置のいずれかの加圧場所に移動し、カセット９が動くことのないように位置決め固定部２０によって固定される。その後、図８に示すように、下方に装備した支持棒１２付きのエアシリンダー１３で、カセット９内の加圧プレート８を介して液晶セルが加圧される。この支持棒１２およびエアシリンダー１３は、カセット９移動時に接触することがないようにカセット９下部に配置され、加圧時に上昇し、加圧を行なう。この時のカセット９内プレートにかかる実荷重をＶ₀とする。この加圧力および加圧時間は適当な範囲内で自由に設定できる。

エアシリンダー１３にて一定時間加圧された後、図９に示すように、ロール状に巻かれた紙を備え、下方に装備される液晶拭き取り機構１４で、注入口より出た余分な液晶を拭き取る。この時も液晶セルを加圧させている支持棒１２、エアシリンダー１３は加圧を行ったままである。この液晶拭き取り機構１４は注入口に沿って移動でき、多数の注入口を持つ液晶セルに対しても対応できる。拭き取った紙はロールで巻かれ、次カセットを処理するときは常に新しい紙が現れ、注入口を拭くこととなる。拭き取り時のロール紙の進行速度は適当な範囲で自由に設定できるものとする。加圧・拭き取り工程では一度に４カセットの処理が可能である。本実施の形態では液晶を拭き取るのに紙を使用したが、液晶を吸い取る性質を有するものであれば布でもよい。

図１０は、液晶セルの加圧を保持した状態で次工程に搬送させる目的で、加圧プレート８にて加圧が保持されている状態を示す。このように注入口に出た余分な液晶を拭き取った後、カセット９に装備されている止めネジ１１を締めて固定する。この時の加圧保持時間は通常５〜１５分間で、自由に設定できる。

止めネジを締め、液晶セルを加圧プレートにより加圧固定後、完了指示を装置に行なう。その後、加圧が保持された液晶セルを収納したカセット９は、図１３に示す封止材塗布工程に搬送される。

封止材塗布工程では、図１１および図１５に示すように、液晶セルの注入口の位置と合致するように、直線状に封止材５が盛られた皿１５が下方に置かれている。加圧された液晶セルの注入口にこの封止材の盛られた皿１５を上昇させ、注入口に封止材５を接触させることで封止材を塗布する。封止材皿１５の上昇端位置は自由に設定でき、液晶セルの注入口と、封止材皿上昇端位置の距離で封止幅（Ｌ₀）を調整することが可能である。このとき使用する封止材皿１５は、液晶注入時に使用する液晶皿と同じものを使用できるので、新しく皿を設計、製作する必要がない。これにより、注入口幅の異なるさまざまなサイズの液晶セルでも処理することが可能である。このときも、液晶セルは止めネジにより、加圧は保持されたままである。封止材の塗布が完了した液晶セルを収納したカセット９は加圧が保持されたまま次工程に搬送される。そののち、次のカセット９が塗布ポジションに移動してくる間に封止材皿の所定の位置に封止材を供給する。

図１３に示す紫外線照射工程について説明する。搬送されたカセット９は図１２に示すように、紫外線照射機構１８が下部に装備された工程に移動し、位置決め固定部２０によって固定される。カセット９下部に配置された、支持棒１２付きエアシリンダー１３が上昇し、カセット９内の加圧プレート８を介して液晶セルが加圧される。このとき、カセット９内加圧プレート８にかかる実荷重をＶ₁とすると、Ｖ₁＜Ｖ₀（Ｖ₀は加圧工程にて、液晶セルに加圧された実荷重）となるようにシリンダー圧力を自由に設定できる。この状態でカセット９内加圧プレートの止めネジ１１を緩めることで液晶セルの注入口に塗布された封止材が注入口より表示エリア側に引き込まれる。

その後、紫外線照射を開始して下方より紫外線を照射し、封止材を硬化させる。紫外線の照射時間は、自由に設定できる。

設定時間、紫外線を照射された液晶セルを収納したカセット９は、図１３に示す取り出し口に移動し、液晶注入加圧封止は完了する。

図１８に、この液晶注入加圧封止装置のフロー図を示す。

実施の形態２
本実施の形態は、封止材を塗布するまでの工程は実施の形態１と同じである。カセットにセットされた液晶パネルに、真空注入法にて液晶を注入し、加圧して余分な液晶を拭き取り、また加圧を保持した状態で封止材を塗布する。封止材の塗布が完了した液晶セルを収納したカセット９は、加圧が保持されたまま次工程に搬送される。本実施の形態は、封止材を塗布したのちの、封止材を封止材皿に補給する工程に特徴がある。

図１６および１７に封止材皿に封止材を供給するようすを示す。塗布が完了したカセット９が次工程に搬送され、次のカセットが塗布ポジションに移動してくる間、封止材皿１５に封止材５を供給する目的で、封止材皿上部に、封止材を入れたエアー加圧式ディスペンスノズル１６が、封止材皿１５の封止材の盛られた位置に移動し、封止材５を供給する。このディスペンスノズル１６のシリンジ１７には封止材５が入っている。このディスペンスノズル１６は図１７に示すように、移動機構により封止材皿の封止材の盛られた位置にあわせて移動するように設定されている。また、このディスペンスノズルより供給される封止材の量は、封止材の入ったシリンジ１７に供給されるエア圧を変えることにより自由に調整できる。このように供給された封止材５は供給された時点では、図１６に示すように局部的に高さが高くなるため、バイブレーションモーターによる振動機構２１によって封止材皿に振動を与え、均等な高さに均される。

紫外線照射工程以降の工程は、実施の形態１と同じである。封止材を塗布した時の圧力より低い圧力で加圧した状態で、紫外線を照射して封止材を硬化させる。そののち、図１３に示す取り出し口に移動し、液晶注入加圧封止は完了する。

図１９に、この液晶注入加圧封止装置のフロー図を示す。

液晶注入前の液晶セルを示す、平面図および側面図である。 従来技術のディスペンスノズルを使用した封止方法例を示す図である。 注入口に塗布された封止材の状態を示す図である。 従来技術で注入口に塗布された封止材の状態（塗布位置ズレ）を示す図である。 従来技術で注入口に塗布された封止材の状態（封止材タレ）を示す図である。 本発明のカセットに収納された液晶セルの斜視図である。 本発明のカセットに収納された液晶セルの上面図である。 加圧・拭き取り工程にて液晶セルが加圧されるようすを示す側面図。 加圧・拭き取り工程にて液晶が拭き取られているようすを示す側面図である。 カセットのネジ止にて液晶セルの加圧が保持された状態を示す側面図である。 封止材塗布工程を示す側面図である。 紫外線照射工程を示す側面図である。 本発明の液晶セル製造装置のレイアウト図である。 液晶注入工程完了後の液晶セルの側面図である。 封止材塗布工程を示す上面図である。 ディスペンスノズルにて封止材皿に封止材が補給されるようすを示す側面図である。 ディスペンスノズルにて封止材皿に封止材が補給されるようすを示す上面図である。 本発明の実施の形態１の方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２の方法を示すフロー図である。

符号の説明

１ 液晶セル
２ シール材
３ 液晶の注入口
４ スペーサ
５ 封止材
７ クッションシート
８ 加圧プレート
９ カセット
１０ バネ
１１ 止めネジ
１２ 支持棒
１３ エアシリンダー
１４ 液晶拭き取り機構
１５ 封止材皿
１６ ディスペンスノズル
１７ シリンジ
１８ 紫外線照射機構
１９ 液晶注入チャンバー
２０ 位置決め固定部
２１ 振動機構

Claims (2)

1. シール材にて液晶の注入口が形成された液晶セルを、液晶注入口を下向きにセットして収容するカセットと、
   該カセットを装置投入口から液晶注入チャンバーに搬送する機構と、
   真空注入法を用いて、前記液晶の注入口から液晶セルに液晶を注入する液晶注入機構と、
   液晶注入の完了した液晶セルを収納したカセットを、加圧工程に移動する搬送機構と、
   前記液晶セルをエアシリンダーにより加圧する機構と、
   該加圧機構の加圧力を制御するための制御装置と、
   前記液晶の注入口より出た余分な液晶を拭き取る機構と、
   前記液晶セルを収納したカセットを、加圧を保持したまま封止材塗布ポジションに搬送する加圧保持搬送機構と、
   封止材を塗布する機構と、
   封止材の塗布された液晶セルを収納したカセットを、減圧工程に搬送するための搬送機構と、
   前記エアシリンダーにより加圧された液晶セルを減圧する機構と、
   該減圧機構の減圧力を制御するための制御装置と、
   減圧した状態で、前記塗布された封止材に紫外線を照射する紫外線照射機構と、
   該紫外線照射機構の紫外線照射量を制御するための制御装置と、
   紫外線照射の完了した液晶セルを収納したカセットを、装置搬出口に搬送する機構と、
   を備え、
   前記封止材塗布機構は、
   前記カセットに収納された液層セルの下部に、封止材が注入口位置と合致するように直線状に盛られた皿と、
   該封止材皿を上下移動させるための上下駆動部と、
   該封止材皿に封止材を供給するための可動式エアー加圧式ディスペンスノズルと、
   前記封止材皿下部に、盛られた封止材の高さを均一にするための振動発生機構と、
   が装備されている液晶表示素子の製造装置。
2. シール材にて液晶の注入口が形成された液晶セルを、液晶注入口を下向きにして収容したカセットを、液晶注入チャンバーに搬送する投入搬送工程と、
   真空注入法を用いて、前記液晶セルの注入口から液晶を注入する液晶注入工程と、
   液晶の注入された液晶セルを収納したカセットを、加圧工程に移動する搬送工程と、
   液晶セルを加圧して、余分な液晶を拭き取る加圧拭き取り工程と、
   加圧された液晶セルを収納したカセットを、加圧を保持したまま封止材塗布工程に搬送する搬送工程と、
   前記液晶セルの下部に、前記注入口位置と合致する位置に直線状に封止材が盛られた封止材皿を配置し、該封止材皿を上昇させることにより前記封止材を塗布する工程と、
   封止材の塗布された液晶セルを収納したカセットを、減圧工程に搬送する搬送工程と、
   前記液晶セルを減圧した状態で、塗布された封止材に紫外線を照射する紫外線照射工程と、
   紫外線照射の完了した液晶セルを収納したカセットを、取出口に搬送するための搬送工程と、
   を備え、
   前記封止材塗布工程において、前記液晶の注入口に封止材を塗布したのち、次のカセットが封止材塗布工程に到着する間に、エアー加圧式のディスペンスノズルにて、前記封止材皿に封止材を一定量補給し、振動発生機構による振動を封止材皿に与えることによって、前記封止材皿に補給された封止材の高さを均一にすることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。

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