JP7246082B2 - 封止装置および貼り合わせ基板の封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル等の貼り合わせ基板の封止装置および貼り合わせ基板の封止方法に関する。

液晶パネルは、２枚のガラス基板間に表示機能層が挟持される構成が一般的である。表示機能層は、薄膜トランジスタ、カラーフィルタ、液晶層、偏光層等が含まれる層である。また、ガラス基板の間は、シール材やスペーサによって所定の間隔が維持されている。

近年では、スマートフォン等の携帯用電子機器に搭載する前に液晶パネルの薄型化処理が行われている。薄型化処理は、フッ酸を含むエッチング液に液晶パネルを接触させて、ガラス基板をエッチングする方法が一般的に採用される。この際、液晶パネルの表示機能層を保護したり、ガラス基板の端面を保護したりすることを目的として、エッチング処理前に封止処理が行われる。封止処理とは、液晶パネルの端面に耐エッチング性を有する樹脂（以下、封止剤という）を塗布する処理である。

液晶パネルの封止処理は、シリンジ等の塗布装置を用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。液晶パネルは、シール材によって２枚のガラス基板が接合されており、２枚のガラス基板間には、２～５μｍ程度の隙間が存在する。この隙間とシール材によって液晶パネルの端面は、厚さ方向の中央部が溝状になっており、この溝状部を含む端面に封止剤を塗布する。

樹脂剤は、端面に塗布されることにより表面張力によって溝部内にも浸透していくとともに、端面上にも被覆されるように塗布される。封止剤は、紫外線硬化型樹脂が一般的に使用され、塗布後に紫外線硬化処理が行われる。封止剤を液晶パネルの全周にわたって塗布することで、表示機能層までエッチング液が浸透することが防止される

特開２００６－２４３６５８号公報

しかしながら、液晶パネルの全周を塗布すると、溝部内に空気が残留することがある。溝部の空気を排出できずに液晶パネルの全周にわたって封止剤を塗布すると、溝部内の空気が封止剤を外側に向かって圧迫し、封止剤が溝部内に十分に浸透しない箇所が発生してしまうおそれがあった。その状態でエッチングを行うと、封止剤の浸透が十分でない箇所から表示機能層にエッチング液が浸透し、腐食等が発生してしまう。

本発明の目的は、端面に溝部を有する貼り合わせ基板に樹脂を塗布する封止装置および封止方法を提供することである。

本発明に係る封止装置は、端面において内側に凹んだ溝部を有する貼り合わせ基板の端面に樹脂を塗布する封止装置である。封止装置は、加熱部、封止部および搬送部を備えている。加熱部は、貼り合わせ基板の端面を加熱する端面加熱ユニットを有している。封止部は、加熱部にて加熱された貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する塗布ユニットを有している。搬送部は、加熱部および封止部に沿って貼り合わせ基板を搬送するように構成される。

貼り合わせ基板に樹脂を塗布する前に基板を加熱することにより、貼り合わせ基板の端面および溝部の空気の温度が上昇し、溝部の空気が膨張した状態で封止剤を塗布することが可能になる。このため、封止剤の塗布時に溝部内の空気を完全に排出できなかったとしても、貼り合わせ基板が常温に戻ると、溝部内の空気も収縮するので、空気が封止剤を外側に向かって圧迫する力も弱くなる。このため、溝部内に封止剤を十分に浸透させることが可能になる。

また、封止部は、貼り合わせ基板の各辺に対応する複数の塗布ユニットを有しており、複数の塗布ユニットが封止剤を同時に塗布することが好ましい。複数の封止ユニットを有することにより、貼り合わせ基板の温度が低下する前に封止剤の塗布を完了させることが容易になる。

また、加熱部は、貼り合わせ基板の加熱領域の温度が４５～８０℃になるように加熱することが好ましい。貼り合わせ基板をこの範囲になるまで加熱することにより、十分に空気が膨張させることが可能になる。一方、８０℃を超える温度まで加熱すると、貼り合わせ基板や封止剤に不具合が生じるおそれがある。

また、本発明に係る貼り合わせ基板の封止方法は、端面において内側に凹んだ溝部を有する貼り合わせ基板の端面に樹脂を塗布する封止方法であって、加熱ステップおよび封止ステップを含む。加熱ステップは、貼り合わせ基板の端面を加熱する工程である。封止ステップは、加熱ステップにて加熱された貼り合わせ基板の端面に節を塗布する工程である。

本発明によれば、端面に溝部を有する貼り合わせ基板に樹脂を塗布する封止装置および封止方法を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る貼り合わせ基板の封止装置の概略図である。 本発明の一実施形態に係る封止装置の搬送機構の一例を示すである。 本発明の一実施形態に係る封止装置の搬送機構の一例を示す図である。 貼り合わせ基板の端面を加熱する加熱部の一例を示す図である。 貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する封止部の一例を示す図である。 端面に封止剤が塗布された液晶パネルの状態を示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係る封止装置および貼り合わせ基板の封止方法について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る封止装置１０の概略図である。封止装置１０は、搬送部１２、加熱チャンバ１４、封止チャンバ１６、第１の検査チャンバ１８、UV照射チャンバ２０、第２の検査チャンバ２２および搬出チャンバ２４を備えている。

本実施形態における封止装置１０は、液晶パネル５０の端面に耐エッチング性を有する樹脂（封止剤）を塗布するための装置である。液晶パネル５０は、ウエットエッチング処理を行う前に端面およびガラス基板に挟持された表示機能層を保護するために封止処理が行われる。

搬送部１２は、封止剤が塗布される液晶パネル５０を封止装置１０の長手方向に沿って搬送する。搬送部１２は、固定ステージ３０および搬送ステージ３２を備えており、加熱チャンバ１４、封止チャンバ１６、第１の検査チャンバ１８、UV照射チャンバ２０、第２の検査チャンバ２２および搬出チャンバ２４の順に沿って液晶パネル５０の搬送を行うように構成される。

固定ステージ３０は、各チャンバに配置されており、支持バー３４および固定パッド３６を備えている。支持バー３４は、図２（A）および図２（B）に示すように、直方体状部材である。支持バー３４は、各チャンバの壁面に一定の高さで固定されている。また、支持バー３４は、処理すべき液晶パネル５０の寸法に応じて、所定の間隔で複数配置されている。固定パッド３６は、支持バー３６の上面に設けられた円柱状の樹脂部材である。固定パッド３６は、支持バー３４の長手方向に沿って複数設けられている。固定ステージ３０は、図２（B）に示すように、液晶パネル５０を支持バー３４および固定パッド３６上に載置するように構成される。

搬送ステージ３２は、各チャンバ内で固定ステージ３０の下部に配置されており、搬送レール３８、台車部４０、昇降部４２および搬送バー４４を備えている。搬送ステージ３２は、各チャンバ間で液晶パネル５０を搬送するように構成される。搬送レール３８は、封止装置１０の長手方向に沿って配置されている。本実施形態では、２本の搬送レール３８が一組として取り扱われる。台車部４０は、搬送レール３８上を移動する板状部材である。台車部４０は、不図示のモータ等から駆動力を得ることによって搬送レール３８に沿って移動するように構成される。

昇降部４２は、台車部４０の端部に設けられている。昇降部４２は、図３に示すように、伸縮自在の支柱部４２１を有しており、上下方向に昇降可能なように構成される。本実施形態では、支柱部４２１は、油圧支柱を使用しているが、これ以外の構成を採用しても良い。搬送バー４４は、昇降部４２に一端を固定された複数の棒状部材であり、上面に複数の固定パッド３６を備えている。搬送バー４４は、平面視した際に支持バー３４と重ならない位置に配置される。

昇降部４２は、各チャンバ内で液晶パネル５０を処理している間は、図２（B）のように昇降部４２が封止装置１０の底面付近に下降した状態となっている。液晶パネル５０を搬送する際は、図３に示すように、支柱部４２１が伸びて、搬送バー４４が上昇する。搬送バー４４は、少なくとも、支持バー３４よりも上方まで上昇することで、搬送バー４４が液晶パネル５０の下面を支持する状態となる。この状態で、台車部４０が搬送レール３８に沿って下流のチャンバに移動する（例えば、加熱チャンバ１４から封止チャンバ１６へ移動する）。下流チャンバの固定ステージ３０上にまで移動すると、昇降部４２が下降し、液晶パネル５０が支持バー３４に載置される。液晶パネル５０の搬送が完了すると、搬送ステージ３２は、上流チャンバへ移動する。

なお、各チャンバに設けられた搬送ステージ３２は、すべて連結されており、各チャンバ間の液晶パネル５０の搬送は同一のタイミングで行われる。

加熱チャンバ１４は、液晶パネル５０の端面を加熱するためのチャンバであり、図４に示すように、端面加熱ヒータ６０を備えている。本実施形態では、液晶パネル５０の各辺に対応するように、４つの端面加熱ヒータ６０が液晶パネル５０の側面部に設けられている。端面加熱ヒータ６０は、公知の棒状ヒータを使用することが可能である。端面加熱ヒータ６０は、固定ステージ３０に載置された液晶パネル５０の加熱領域の温度が４５～８０℃になるように加熱する。なお、加熱領域の温度は、赤外線温度計で液晶パネル５０の表面を計測した値である。加熱領域の温度が４５℃未満になると、空気を十分に膨張させることができずに、封止処理に不具合が生じるおそれがある。一方、加熱温度が８０℃を超えると、液晶パネル５０の表示素子や封止剤に悪影響を及ぼすおそれがあるため、好ましくない。

また、加熱チャンバ１４内に端面加熱ヒータ６０を上方に移動させる機構（不図示）を有する。搬送ステージ３２が液晶パネル５０を搬送する際に、端面加熱ヒータ６０が搬送ステージ３２の移動を阻害する場合は、移動機構によって端面加熱ヒータ６０を上方に移動させる。

封止チャンバ１６は、加熱チャンバ１４の下流側に配置されており、加熱された液晶パネル５０の端面に封止剤を塗布するように構成される。封止チャンバ１６は、図５に示すように、搬送レール６２、端面塗布装置６４、塗布ノズル６６を備えている。搬送レール６２は、液晶パネル５０の端面に沿って配置された板状部材である。また、搬送レール６２には、液晶パネル５０の４辺に対応するように４つ設けられている。さらに、搬送レール６２は、端面塗布装置６４を長手方向に沿ってスライド可能に支持している。

端面塗布装置６４は、液晶パネル５０の端面に耐エッチング性を有する樹脂を塗布するための装置である。端面塗布装置６４は、搬送レール６２の一端部に支持されており、封止剤を塗布する際には、他端側向かって移動するように構成されている。塗布ノズル６６は、樹脂を液晶パネル５０の端面に塗布するための管状部材であり、端面塗布装置６４の下部に取り付けられている。端面塗布装置６４は、搬送レール６２に沿って移動しながら、塗布ノズル６６から封止剤を吐出することによって液晶パネル５０の端面に封止剤を塗布するように構成される。

液晶パネル５０に塗布する封止剤としては、エッチング液に耐性を有するＵＶ硬化型の樹脂を使用することが好ましく、例えば、積水化学工業株式会社製のフォトレックシリーズを使用することが可能である。

第１の検査チャンバ１８は、封止チャンバ１６にて液晶パネル５０の端面にて塗布された封止剤の状態を確認するためのチャンバである。第１の検査チャンバ１８では固定ステージ３０上に載置された液晶パネル５０の状態を検査カメラまたは検査員の目視によって確認する。

ＵＶ照射チャンバ２０は、封止チャンバ１６で塗布された封止剤に対いて紫外線を照射するためのチャンバである。紫外線の照射は、公知のＵＶ照射機を使用することが可能である。紫外線を所定時間照射することで、端面に塗布された封止剤が硬化し、液晶パネル５０の端面および表示素子層をエッチング液から保護することが可能になる。

第２の検査チャンバ２２は、紫外線硬化された封止剤の状態を確認するためのチャンバである。第２の検査チャンバ２２では、検査カメラや検査員の目視により、液晶パネル５０の端面の全域に封止剤が塗布されているか確認作業が行われる。

搬出チャンバ２４は、封止処理が完了した液晶パネル５０を封止装置１０から搬出するためのチャンバである。液晶パネル５０は、ロボットアーム等により保持され、封止装置１０から搬出されるように構成される。

ここから、封止装置１０を用いた液晶パネル５０の封止処理について説明する。液晶パネル５０は、図６(Ａ)に示すように、２枚のガラス基板８０，８２で表示機能層８４が挟持された公知の構成の液晶パネルである。また、２枚のガラス基板８０，８２は、シール材８６によって接合されている。シール材８６は、表示機能層８４を保護するように配置される。シール材８６は、ガラス基板の端面より０．１～１．０ｍｍ程度内側に配置されている。このため、液晶パネル５０の端面には、２枚のガラス基板８０，８２およびシール材８６によって囲まれた溝部８８が形成される。

液晶パネル５０は、ロボットアーム等の搬送装置によって、封止装置１０に導入される。まず、液晶パネル５０は、加熱チャンバ１４内の固定ステージ３０上に載置される。加熱チャンバ１４に搬入された液晶パネル５０は、端面加熱ヒータ６０により端面が加熱される。所定温度まで加熱されると、端面加熱ヒータ６０の加熱を停止し、搬送部１２によって液晶パネル５０を封止チャンバ１６に搬送する。

封止チャンバ１６では、液晶パネル５０の端面に封止剤を塗布する。封止剤は、端面塗布装置６４から塗布ノズル６６を介して液晶パネル５０の端面を被覆するように塗布される。本実施形態では、４つの端面塗布装置６４が搬送レール６２一端部から他端側に沿って移動することで、液晶パネル５０の４辺に同時に封止剤が塗布される。

２枚のガラス基板８０，８２の間隔は、５μｍ程度であるが、塗布ノズル６６によって塗布された封止剤９０は、図６（B）に示すように、表面張力によって溝部８８内に浸透する。また、液晶パネル１０の端面は、全周にわたって封止剤９０によって被覆される状態となる。

封止剤は、液晶パネル５０の温度が４５℃未満に低下するまでに塗布される必要がある。液晶パネル５０の端面全域に封止剤９０を塗布すると、溝部８８内に残った空気が外側に向かって封止剤を圧迫するが、あらかじめ空気を温め膨張させておくことにより、所定時間経過し、空気の温度が低下すると、空気も収縮する。これにより、溝部８８内の空気が封止剤９０を圧迫する力も弱くなるので、封止剤９０の浸透が不十分になるというおそれが軽減される。４つの端面塗布装置６４で同時に塗布することにより、液晶パネル５０の温度が低下する前に封止剤の塗布を完了させることが可能になる。

また、本実施形態では、封止チャンバ１６に４つ端面塗布装置６４が設けられているが、端面塗布装置６４の数は、適宜変更しても良く、被処理基板の温度が低下するまでに封止剤を端面の全周にわたって塗布することが重要である。

封止チャンバ１６で封止剤が塗布された液晶パネル５０は、第１の検査チャンバ１８、UV照射チャンバ２０、第２の検査チャンバ２２の順に搬送されて、処理が行われる。搬出チャンバ２４まで搬送された液晶パネル５０は、ロボットアーム等の搬送機構を用いて封止装置１０から搬出される。封止処理が行われた液晶パネル５０は、その後エッチング処理等の後工程にて処理される。

なお、本実施形態では、加熱チャンバ１４と封止チャンバ１６にて液晶パネル５０への加熱処理と封止剤の塗布を行ったが、加熱処理と封止剤の塗布を１つのチャンバ内で行っても良い。その場合、端面加熱ヒータで加熱しつつ、端面塗布装置を用いて封止剤を塗布すれば良い。

また、封止装置１０のような装置を用いずに塗布を行うことも可能である。その場合は、端面加熱ヒータで加熱された液晶パネルに対して、シリンジ等の塗布器具を用いて封止剤を塗布すれば良い。このような塗布方法でも、加熱領域の温度が低下する前に封止剤の塗布処理を完了させることで、封止剤の浸透不良を防止することが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０-封止装置
１２-搬送部
１４-加熱チャンバ
１６-封止チャンバ
３０-固定ステージ
３２-搬送ステージ
５０-液晶パネル
６０-端面加熱ヒータ
６４-端面塗布装置
８８-溝部

Claims (3)

1. 端面において内側に凹んだ溝部を有する貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する封止装置であって、
   前記貼り合わせ基板の端面を加熱する端面加熱ユニットを有する加熱部と、
   前記加熱部にて加熱された前記貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する塗布ユニットを有する封止部と、
   前記加熱部および前記封止部に沿って前記貼り合わせ基板を搬送する搬送部と、
   を備え、
   前記加熱部は、前記貼り合わせ基板の加熱領域の温度が４５～８０℃になるように加熱することを特徴とする封止装置。
2. 前記封止部は、前記貼り合わせ基板の各辺に対応する複数の塗布ユニットを有しており、前記複数の塗布ユニットが前記封止剤を同時に塗布することを特徴とする請求項１に記載の封止装置。
3. 端面において内側に凹んだ溝部を有する貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する封止方法であって、
   前記貼り合わせ基板の端面を加熱する加熱ステップと、
   加熱された前記貼り合わせ基板の端面に封止剤を塗布する封止ステップと、
   を含み、
   前記加熱ステップでは、前記貼り合わせ基板の加熱領域の温度が４５～８０℃になるように加熱することを特徴とする貼り合わせ基板の封止方法。

Images