JP4804745B2 - ディスプレイ用ファイバ型発光素子の配列装置 - Google Patents

Description

ファイバの表面上に透明電極膜、発光層及び反射層を形成したファイバ型発光素子をディスプレイの表示部に用いるためのファイバ型発光素子の配列装置に関する。

通常、ディスプレイに用いられる基板は、ガラス基板などの二次元の平板基板である。二次元基板は、製造コストを下げるためにこれまで基板の大型化が進められてきた。2002年の第４世代では730×920mm、2003年の第5世代では1100×1300mmと基板の大型化が進められてきており、2004〜2005年の第6世代では1500×1800mmと予想されている。

液晶ディスプレイ等に用いられる基板は、フロート法などで作られた板ガラスを研削・研磨し、これを所定のサイズに切断して使用されている。用途によっては、研削・研磨を行わないで、切断だけして使用される場合もある。

二次元基板を用いた場合には、ディスプレイを大型化すると画素数は画面の大きさの２乗に比例して多くなる。その結果、画素の不良発生率が同じ場合には、画面を大型化することにより歩留まりは著しく低下してしまう。また、１枚あたりの製造コストも当然高くなるので、歩留まりに逆比例して製造コストが著しく上がってしまうという問題があった。これは、画面上の一箇所でも素子に不良があると、その部分あるいはその周辺だけを交換して修理するということができないからである。

一方、ディスプレイに関しては、断面形状が矩形や円形等のファイバに発光素子を集積化したファイバ型発光素子を用いて、当該ファイバ型発光素子を平行に多数並べてアレー化した平面状のディスプレイとする発明が、米国のサーノフ コーポレイションから出願されている（特許文献１）。

サーノフ コーポレーションによる上記の発明では、不良素子が検出されたファイバ型発光素子のみを交換することで修理可能なため、歩留まりを大幅に改善できるという利点があった。上記の特許文献１では、ファイバ型発光素子の製造方法についても開示されている。
特表２００２−５３８５０２

しかしながら、前記ファイバ型発光素子をディスプレイの表示部に用いるためには、前記ファイバ型発光素子を所定の長さに切断して精度良く２次元に配列する必要があるが、特許文献１では前記ファイバ型発光素子を精度良く２次元に配列する技術が開示されていない。

前記ファイバ型発光素子は、通常のファイバと同様に製造された段階では１本が極めて長く繋がっている。前記ファイバ型発光素子をディスプレイに適用するためには、前記ファイバ型発光素子を所定の長さに切断し、これを多数平行に並べて２次元配列とする必要がある。ディスプレイの表示部とするためには前記２次元配列を精度良く実現する必要があるが、特許文献１には前記ファイバ型発光素子を精度良く並べて２次元配列を形成する技術は開示されていない。

上記課題を解決するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。
すなわち、この発明の配列装置の第１の態様は、ファイバの表面上に透明電極膜、発光層及び反射層等を形成した、所定の長さのファイバ型発光素子を所定の長さに切断して所定の本数並べる配列装置であって、リールに巻かれた前記ファイバ型発光素子を引き出すための引出しロールと、前記ファイバ型発光素子を前記ファイバ型発光素子が表示部に取り付けられたときと同じ間隔で並べながら回転して巻き取る断面形状が多角形のボビンと、前記多角形のボビンの隣接する面に配置された二つの固定治具と、前記ファイバ型発光素子を所定の長さで切断する切断機と、を含むように構成されることを特徴とする配列装置である。

この発明の配列装置の第２の態様は、第１の態様に記載の配列装置であって、前記多角形のボビンは多角形の頂点部分でのみ前記ファイバ型発光素子を支持する構造を有することを特徴とする配列装置である。
また、前記リールと前記多角形のボビンとの間に配置され、前記ファイバ型発光素子にかかる引っ張り力をそれが上下することによって調整するためのダンサーが含まれ、前記ダンサーが上限に近づく前に前記ボビンの回転を停止することを特徴とする配列装置である。
さらに、前記切断機はリール側の固定治具とリールの間で前記ファイバ型発光素子を切断する切断機と、前記二つの固定治具の間でファイバアレイを一度に切断する切断機からなることを特徴とする配列装置である。
さらにまた、前記固定治具は面内に設けられた二つのクランプによって前記ファイバ型発光素子を固定することを特徴とする配列装置である。
また、前記二つのクランプに前記ファイバ型発光素子を固定した状態でディスプレイのフレームに固定されることを特徴とする配列装置である。

本発明によれば、前記ファイバ型発光素子を２次元アレイ状に迅速に配列できるだけでなく、配列間隔や設置位置等の精度を飛躍的に高めることができるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態を説明する図である。ファイバ表面上に発光層等を形成して製造されたファイバ型発光素子１は、リール２に巻かれてディスプレイ製造工程に供給される。本実施形態では、リール２に巻かれたファイバ型発光素子１を引き出しロール３によって引き出し、配列治具４上に並べて２次元基板とする構成としている。

配列治具４には、ファイバ型発光素子１を並べるための溝５が複数形成されており、所定のディスプレイの大きさに対応して配列治具の長さＬ及び幅Ｗを決めている。例えば、図２に示すようなディスプレイ１１を製造する場合には、配列治具４の長さＬがディスプレイ１１の表示部１２の横の長さＡにほぼ等しくなるようにし、配列治具４の幅Ｗが表示部１２の縦Ｂにほぼ等しくなるようにしている。

配列治具４に設けられた溝５は、ファイバ型発光素子１を溝５上に並べた時のファイバ型発光素子１間の間隔がディスプレイ１１を形成したときのファイバ型発光素子１間の間隔に一致するように設けられている。

なお、配列治具４で図２に示すディスプレイ１１の表示部１２を一度に形成する必要は必ずしも無く、例えば２分割して形成する場合には配列治具４の幅Ｗを表示部１２の縦Ｂの半分にすることができる。

図１に示す実施例においてファイバ型発光素子１の２次元アレイを形成するには、まず配列治具４の一方の端に設けられた溝５が引き出しロール３で保持されたファイバ型発光素子１の延長上に位置するように位置決めされる。

引き出しロール３によって配列治具４の方に引き出されたファイバ型発光素子１は、溝５の上をその先端に達するまで引き出され、ファイバ型発光素子１の先端が溝５の先端に達した時点で引き出しロール３を一旦停止させる。配列治具４の手前には切断機６が設けられており、引き出しロール３が停止すると切断機６によってファイバ型発光素子１が切断される。

切断機６によってファイバ型発光素子１が切断されると、つぎに配列治具４を溝５の間隔分だけ矢印７の方向に移動させる構成としている。これにより、ファイバ型発光素子１が載置された溝５に隣接する溝５が、引き出しロール３で保持されたファイバ型発光素子１の延長上に位置するようになる。配列治具４が矢印７の方向に溝１つ分だけ移動されると、再び引き出しロール３によってリール２からファイバ型発光素子１が引き出され、配列治具４の溝５に配列される。

上記の動作を繰り返すことにより、ファイバ型発光素子１が配列治具４の溝５に所定の本数配列されると、その上からディスプレイ１１のフレーム１３をはめ込む。その後、ファイバ型発光素子１を所定の方法でフレーム１３に固定した後、配列治具４を取り除く。

配列治具４に設けられた複数の溝５の間隔は、ファイバ型発光素子１がディスプレイ１１に取り付けられた時と同じ間隔に並ぶように決められていることから、ファイバ型発光素子１を配列治具４に載せたまま前記フレーム１３と一体化させるようにすることができる。本発明の配列治具４を用いることにより、ファイバ型発光素子１を前記フレーム１３上に並べる作業が迅速に行えるようになるだけでなく、ファイバ型発光素子１間の間隔や前記フレーム１３への設置位置等の精度を飛躍的に高めることができるという優れた効果が得られる。

本発明の別の実施形態を、図３に基づいて以下に説明する。
本実施形態では、ファイバ型発光素子１を配列する配列治具としてボビン２１を使用している。リール２に巻かれたファイバ型発光素子１は、ロール２２を経由してボビン２１に巻き取られる構成となっている。

ボビン２１にファイバ型発光素子１を１回転分巻き取ったときの長さが、図２に示したディスプレイ１１の横の長さＡに一致するようにボビン２１の径の大きさを決めている。

本実施形態ではボビン２１の断面形状を６角形としたが、これは、後述するファイバ型発光素子１を固定するための固定治具２４を設置しやすくするためである。本発明の配列治具であるボビン２１の断面形状は、図３の６角形の形状である必要はなく、固定治具２４を設置できるものであれば、円形や８角形等の別の形状としてもよい。

またボビン２１は、１回転させる間に矢印２５の方向に所定の距離だけ移動するように構成されている。前記所定の距離は、ファイバ型発光素子１がディスプレイ１１上に並べられたときの隣接するファイバ型発光素子１との間隔に一致するように決められている。

本実施形態の配列治具であるボビン２１を用いて、ディスプレイ１１に配列される本数分のファイバ型発光素子１の２次元アレイを作るために、ファイバ型発光素子１がディスプレイ１１に配列される本数分に相当する回転数だけボビン２１を回転させてファイバ型発光素子１を巻き取る必要がある。そのためには、ボビン２１の幅Ｅを、所定の回転数分ファイバ型発光素子１をボビン２１に巻き取ったときの幅以上の大きさにする必要がある。

本実施形態では、リール２に巻かれたファイバ型発光素子１をボビン２１を回転させて巻き取るように構成したことにより、リール２とボビン２１の間でファイバ型発光素子１に大きな引張り力がかかる恐れがある。たとえば、一時的にリールの回転が悪くなると、ボビン２１からの引張り力によってファイバ型発光素子１に大きな引張り力がかかり、最悪の場合にはファイバ型発光素子１が切断されてしまう恐れがある。

そこで、本実施形態においてはリール２とボビン２１の間にダンサー部２３が設けられている。ダンサー２３は前後のロール２２の間でファイバ型発光素子１によって保持されており、上記のように例えばリール２の回転が悪くなった場合には、ダンサー２３が上に持ち上げられる構造となっている。

ダンサー２３が上に持ち上げられて位置Ｘまでくると、それ以降はファイバ型発光素子１に大きな引張り力がかかるようになり、前記と同様に最悪の場合にはファイバ型発光素子１が切断してしまう恐れがある。そこで、本実施形態ではダンサー２３が上に持ち上げられると、ダンサー２３が位置Ｘに到達する前にボビン２１の回転を停止させるようにしている。

このように、ダンサー２３が所定の位置まで持ち上げられるとボビン２１の回転を停止させるような構成としたことにより、ファイバ型発光素子１に前記所定の大きさを超える引張り力がかかるのを防いでいる。従って、大きな引張り力によってファイバ型発光素子１が切断されるという事態を回避することができる。

ボビン２１に所定の巻数だけファイバ型発光素子１を巻き取ると、ボビン２１の回転を停止させ、固定治具２４を用いて巻き取ったファイバ型発光素子１をボビンから取り出す。ファイバ型発光素子１をボビン２１から取り出す方法を図４を用いて以下に説明する。図４は、図３の配列治具を側面から見たときの側面図である。

ファイバ型発光素子１を所定の巻数だけボビン２１に巻き取った後にボビン２１を停止させると、ボビン２１に巻き取ったファイバ型発光素子１をリール２から切り離すために、ファイバ型発光素子１を切断機２６で切断する。

ボビン２１の巻き取り部には隣接する２箇所に固定治具２４が設置されており、固定治具２４を用いて巻き取ったファイバ型発光素子１を固定する。固定治具２４にはそれぞれクランプ２７が設けられており、平行に配列された所定の本数のファイバ型発光素子１を所定の大きさの力で一括して固定できるようになっている。

ボビン２１に巻き取られたファイバ型発光素子１に固定治具２４が取り付けられると、次にボビン２１に巻き取られたファイバ型発光素子１を切断機２８で切断する。切断機２８は、２つの固定治具２４の間隔が短い方の適切な位置に設置されている。このようにボビン２１に巻き取られたファイバ型発光素子１を切断機２８で切断することにより、所定の本数分の所定の長さのファイバ型発光素子１からなる２次元アレイが、両端を固定治具２４で固定された状態で形成される。

なお、本実施例では切断機として２６と２８を用いたが、切断機２６はファイバ型発光素子１を１本だけ切断するものであり、切断機２６の切断面の幅がファイバ型発光素子１の幅かそれより若干大きいものであれば十分である。

これに対し切断機２８は、２次元配列されたファイバ型発光素子１を一度に切断するために、切断機２８の切断面の幅としてファイバ型発光素子１を所定の巻き数だけボビン２１に巻き取った時の幅以上の大きさのものを用いている。このような切断面の幅の大きな切断機２８を用いることにより、ファイバ型発光素子１の切断が短時間で行えるだけでなく、ファイバ型発光素子１の長さを精度良く切断することができる。

本実施形態の配列装置によれば、所定本数のファイバ型発光素子１からなる２次元アレイを固定治具２４ごとディスプレイ１１のフレーム１３に固定する構造とすることで、高精度でファイバ型発光素子１を配列したディスプレイ１１を実現することが可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る配列装置の構成を説明するための構成図である。 図２は、ディスプレイの概略構成を説明するための図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る配列装置の構成を説明するための構成図である。 図４は、ファイバ型発光素子をボビンから取り出す方法を説明するための本発明の第２実施形態に係る配列装置の側面図である。

符号の説明

１…ファイバ型発光素子
２…リール
３…引出しロール
４…配列治具
５…溝
６、２６、２８…切断機
７、２５…矢印
１１…ディスプレイ
１２…表示部
１３…フレーム
２１…ボビン
２２…ロール
２３…ダンサー
２４…固定治具
２７…クランプ

Claims (6)

1. ファイバの表面上に透明電極膜、発光層及び反射層等を形成した、所定の長さのファイバ型発光素子を所定の長さに切断して所定の本数並べる配列装置であって、
   リールに巻かれた前記ファイバ型発光素子を引き出すための引出しロールと、
   前記ファイバ型発光素子を前記ファイバ型発光素子が表示部に取り付けられたときと同じ間隔で並べながら回転して巻き取る断面形状が多角形のボビンと、
   前記多角形のボビンの隣接する面に配置された二つの固定治具と、
   前記ファイバ型発光素子を所定の長さで切断する切断機と、
   を含むように構成されることを特徴とする配列装置。
2. 請求項１に記載の配列装置であって、
   前記多角形のボビンは多角形の頂点部分でのみ前記ファイバ型発光素子を支持する構造を有することを特徴とする配列装置。
3. 請求項１または２に記載の配列装置であって、さらに、
   前記リールと前記多角形のボビンとの間に配置され、前記ファイバ型発光素子にかかる引っ張り力をそれが上下することによって調整するためのダンサーが含まれ、前記ダンサーが上限に近づく前に前記ボビンの回転を停止することを特徴とする配列装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の配列装置において、
   前記切断機はリール側の固定治具とリールの間で前記ファイバ型発光素子を切断する切断機と、前記二つの固定治具の間でファイバアレイを一度に切断する切断機からなることを特徴とする配列装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の配列装置において、
   前記固定治具は面内に設けられた二つのクランプによって前記ファイバ型発光素子を固定することを特徴とする配列装置。
6. 請求項５に記載の配列装置において、
   前記二つのクランプに前記ファイバ型発光素子を固定した状態でディスプレイのフレームに固定されることを特徴とする配列装置。

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