JPH08146436A - 液晶パネルの貼り合わせ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶基板に紫外線を照射して接着剤を硬化さ
せる際、液晶パネルの透明基板に色が着いたり曇りが発
生することを防止し、また、熱膨張による２枚の基板の
ずれを防止すること。 【構成】 処理室５内のステージ６上に透明基板と透明
基板または透明基板と半導体基板との間に接着剤を挟み
込んで一体形状したワーク４をセットし、貫通穴１１を
介して空気を供給しワーク４を空気圧により加圧する。
同時に、ランプ１から光をワーク４に照射し接着剤を硬
化させる。その際、波長選択フィルタＦにより３００ｎ
ｍより短い波長の紫外線をカットする。また、必要に応
じて水冷管１０から冷水等を供給してワーク３の不所望
な温度上昇を防止する。３００ｎｍ以下の短波長の紫外
線をカットしているので、透明基板に、特に劣化を起こ
し易いソーダライムガラスや硼硅酸ガラスもしくは樹脂
を使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルの組み立て
工程において、透明基板と透明基板または透明基板と半
導体基板を光硬化型の接着剤で貼り合わせる液晶パネル
の貼り合わせ方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶画面には透過型と反射型がある。透
過型液晶画面は、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。この
場合、液晶パネルは２枚のガラス基板から構成されてい
る。

【０００３】一方、反射型液晶画面は、バックライトを
使用せずに室内光を利用するもので、片方の基板が光を
反射する鏡面を有する半導体基板等で構成されている。
液晶パネルに入射した室内光はガラス基板、液晶層を通
過した後、前記反射鏡面で反射され、再び液晶層、ガラ
ス基板を通過して画面を表示させる。反射型液晶画面
は、バックライトを使用しないために、消費電力が少な
いという利点を持つ。

【０００４】最近ではコストダウンのためにガラス基板
の代わりに樹脂基板を用いることも行われている。通
常、液晶パネルを構成する２枚の基板の一方（ガラス基
板、樹脂基板もしくは半導体基板）には液晶を駆動する
ための駆動素子、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
や透明導電膜で形成された液晶駆動用電極が形成されて
いる。

【０００５】他方のガラス基板（または樹脂基板）には
ブラックマトリックスと呼ばれる遮光膜、およびカラー
液晶パネルの場合はカラーフィルタ等が形成されてい
る。ブラックマトリックスは例えば、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、すなわち液晶駆動素子や配線の部分等
からバックライトまたは反射鏡面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。

【０００６】図９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Ｔ
ＦＴ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、１
０７はシール剤、１０８は表示ＩＴＯ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。

【０００７】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９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、スペーサと呼ばれる球状の微粒子（図９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。液晶
が漏れないようにするための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。

【０００８】図１０はガラス基板（または樹脂基板）上
に接着剤（シール剤）を塗布した状態を示す図であり、
同図に示すように、通常、ガラス基板上には複数（同図
では４面）の製品が搭載されている。そして、各製品を
囲むように接着剤が塗布され、その一部に接着後、液晶
を注入するための注入口が設けられる。ガラス基板の４
隅には、仮止め用に接着剤が塗布され、２枚のガラス基
板を仮止め用に接着剤により仮止めした後に、２枚のガ
ラス基板が貼り合わされる。

【０００９】２枚の基板を貼り合わせるとき、前記のブ
ラックマトリックスが正しく前記遮光したい部分と重な
るように、２枚の基板の位置合わせを行う。さらに、隙
間（ギャップ）が基板全面に渡って均一になるように、
２枚の基板が相対的に接近する方向に圧力を掛けながら
接着剤を硬化させる。従来、２枚の基板を貼り合わせる
工程においては、熱硬化型の接着剤を使用して貼り合わ
せていた。しかし、この方法では接着剤を硬化させるた
めに高い温度処理を行うため、基板の熱膨張により接着
・硬化中に２枚の基板がずれてしまい、製品不良の原因
となっていた。このため、最近では、光硬化型の接着剤
を使用して、熱を掛けずに光で硬化させる接着技術が開
発され、使用されるようになってきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】接着剤を光で硬化させ
る場合、照射する光の強度が強い程短時間で硬化を完了
させることができる。このため、強い紫外線強度が得ら
れる高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が光源として
使用されている。特に、高圧水銀灯とメタルハライドラ
ンプは接着剤の硬化反応に有効な３００ｎｍ〜４００ｎ
ｍの波長の紫外線を強く放射するため最も多く使用され
る。

【００１１】ところで、上記した高圧水銀灯やメタルハ
ライドランプ等を使用して液晶パネルの接着剤を硬化さ
せる際、液晶パネルの透明基板に色が着いたり曇りが発
生することがあり、これらの劣化は液晶画面にとって致
命的な不良の原因となっていた。一方、上記劣化を起こ
さないようにするため紫外線の照射強度を弱くすると、
接着剤が充分に硬化されず、未硬化の接着剤が残る。

【００１２】そして、接着剤が充分に硬化されない状態
で液晶を注入すると、未硬化の接着剤の成分が液晶中に
溶け出して液晶の特性を劣化させ、製品不良の原因とな
るといった問題があった。通常、液晶パネルの透明基板
には安価なソーダライムガラスや硼硅酸ガラス、もしく
は樹脂が用いられるが、これらの基板の場合は紫外線に
よる劣化を起こし易く、特に樹脂基板の場合は材料が変
質しひび割れが発生することもあった。

【００１３】また、紫外線を照射すると、紫外線のエネ
ルギーにより基板の温度が上昇するが、上記したソーダ
ライムガラスや硼硅酸ガラス、もしくは樹脂等は、石英
基板等と比べ熱膨張係数が１桁〜２桁大きく、少しの温
度上昇でも熱膨張する量が大きい。このため、紫外線に
よる温度上昇により大きく膨張し、接着・硬化中に２枚
の基板がずれてしまい、製品不良の原因となっていた。

【００１４】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するためになされたものであって、本発明の第１の目
的は、液晶基板に紫外線を照射して接着剤を硬化させる
際、液晶パネルの透明基板に色が着いたり曇りが発生す
ることを防止することである。本発明の第２の目的は、
液晶基板に紫外線を照射して接着剤を硬化させる際の温
度上昇を防止し、熱膨張による２枚の基板のずれを防止
することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、透明基板と透明基板ま
たは透明基板と半導体基板とを光硬化型の接着剤で貼り
合わせる液晶パネルの貼り合わせ方法において、３００
ｎｍより短波長の紫外線が除去または減衰された光を照
射して接着剤を硬化させるようにしたものである。

【００１６】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、ソーダライムガラスまたは硼硅酸ガラスま
たは樹脂から成る透明基板を用いたものである。本発明
の請求項３の発明は、光を放射する光照射部と、透明基
板と透明基板または透明基板と半導体基板との間に接着
剤を挟み込んで一体形状したワークに、上記光照射部か
らの光を照射するための開口部または光透過窓を具備し
た処理室と、処理室内に配置されワークを載置するステ
ージと、上記ワークの２枚の基板が相対的に接近する方
向に圧力を掛ける加圧機構とを備えた液晶パネルの貼り
合わせ装置において、光放射部が放射する光から３００
ｎｍより短波長の紫外線を除去または減衰させる手段と
を設けたものである。

【００１７】本発明の請求項４の発明は、３００ｎｍよ
り短波長の紫外線を除去または減衰させる手段を、波長
選択フィルタまたは波長選択ミラーまたは上記フィルタ
と上記ミラーの組み合わせから構成したものである。

【００１８】

【作用】照射する光の波長と劣化の関係を調べるため、
高圧水銀灯、超高圧水銀灯およびメタルハライドランプ
から放射される光を各種の透明基板に照射し、紫外線に
よる劣化の発生を調べた。その際、所定の波長より短波
長の光をカットするフィルタを使用した場合と、上記光
源から放射されるすべての光を照射した場合のそれぞれ
について、下記のような実験を行った。 Ａ．実験に使用した透明基板、光源、フィルタ特性 （１）実験に使用した透明基板 ・ソーダライムガラス ・硼硅酸ガラス ・石英ガラス ・アクリル樹脂 ・ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ） 図４に上記透明基板の光の透過率を示す。 （２）実験に使用した光源 ・高圧水銀灯 ・超高圧水銀灯 ・メタルハライドランプ 図５〜図７に上記各光源の放射光の分光分布を示す。 （３）実験に使用したフィルタ ・２６０ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のａ） ・２８０ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のｂ） ・３００ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のｃ） ・３２０ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のｄ） ・３４０ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のｅ） ・３６０ｎｍ以下をカット（透過率特性は図８のｆ） なお、上記「＊＊＊ｎｍ以下をカットするフィルタ」と
言う場合、「＊＊＊ｎｍ」は透過限界波長を指す。透過
限界波長とは、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ７１１３で規
定されており、フィルタの透過率が５％となる波長（吸
収限界波長）と７２％となる波長（高透過限界波長）の
中点に該当する波長を指す。 Ｂ．実験の説明 ソーダライムガラス、硼硅酸ガラス、石英ガラス、ポリ
エーテルサルホン樹脂、および、アクリル樹脂の透明基
板に、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドラン
プから放射される光（それぞれの放射光の分光分布を図
５〜図７に示す）をそれぞれ照射した。

【００１９】そして、上記透明基板と光源の組み合わせ
に、図８に示す光透過特性を持つ６種類のフィルタを使
用して短波長をカットした場合、および、フィルタを使
用せずに放射されるすべての光を照射した場合につい
て、透明基板の劣化の発生を調べた。 Ｃ．実験の結果 （１）ソーダライムガラス、硼硅酸ガラス、および、ア
クリル樹脂については、フィルタ無しおよび図８ａに示
すフィルタを使用した場合に劣化が発生した。

【００２０】また、アクリル樹脂には細かいヒビ割れも
発生した。一方、図８ｂ〜ｆのフィルタを使用した場合
には劣化は発生しなかった。 （２）ポリエーテルサルホン樹脂については、フィルタ
無しおよび図８ａ，ｂのフィルタを使用した場合に劣化
が発生し、また、細かいヒビ割れも発生した。図８ｃ〜
ｆのフィルタを使用した場合には劣化は発生しなかっ
た。 （３）石英ガラスについては、いずれの条件でも劣化の
発生は無かった。

【００２１】以上の実験結果から、劣化の発生には、透
明基板の光の透過率特性が大きく関係することが判明し
た。すなわち、各種透明基板の透過率の特性は図４に示
す通りであり、透過率が悪い、すなわち、強く吸収する
短波長の光（図４から明らかなように、略３００ｎｍ以
下の波長の光）を透明基板に照射したときに劣化が発生
し、また、樹脂基板は特に劣化が激しく起こることがわ
かった。これは、樹脂の場合は、紫外線の高いエネルギ
によって樹脂を構成する有機高分子が分解したり、化学
変化するためと思われる。

【００２２】従来から、２００ｎｍより短波長の真空紫
外光やＸ線を樹脂に照射したり、Ｘ線や電子線、γ線を
ガラスに照射すると着色中心やソラリゼーション、樹脂
分解が起こることは知られていたが、上記実験により、
液晶基板として使用されるソーダライムガラス、硼硅酸
ガラス、樹脂等の透明基板においては、３００ｎｍより
短波長の光が劣化を発生させる大きな原因となっている
ことが明らかになった。

【００２３】本発明は上記実験結果に着目して前記課題
を解決したものであり、本発明の請求項１および請求項
３の発明においては、３００ｎｍ以下の短波長の紫外線
を除去または減衰させてワークに光を照射しているの
で、上記したように基板の劣化を防止し、液晶パネルの
透明基板に色が着いたり曇りが発生することを防止する
ことができる。

【００２４】また、３００ｎｍ以下の短波長の紫外線を
除去または減衰させているので、光源として、接着剤の
硬化反応に有効な３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外
線を強く放射する高圧水銀灯やメタルハライドランプを
使用することができ、短時間で硬化処理を行うことがで
きる。さらに、充分な照射強度で処理することができる
ので、接着剤が充分に硬化され、未硬化の接着剤の成分
が液晶中に溶け出して液晶の特性を悪化させる、製品不
良を起こすこともない。

【００２５】本発明の請求項２の発明においては、３０
０ｎｍ以下の短波長の紫外線を除去または減衰させてワ
ークに光を照射しているので、液晶パネルの透明基板
に、特に紫外線に対して弱く劣化を起こしやすいソーダ
ライムガラスや硼硅酸ガラス、もしくは樹脂を使用する
ことができる。このため、透明基板を安価にすることが
でき、液晶画面のコストを下げることができる。

【００２６】また、これらの透明基板を使用しても、強
く吸収する３００ｎｍ以下の短波長の紫外線が含まれて
いないか、極わずかなので、基板の温度を上昇させるこ
とがない。従って、接着・硬化中に２枚の基板がずれて
しまい製品不良が発生することがない。本発明の請求項
４の発明においては、３００ｎｍより短波長の紫外線を
除去または減衰させる手段を、波長選択フィルタまたは
波長選択ミラーまたは、上記フィルタと上記ミラーの組
み合わせから構成したので、種々の構成の光照射器に容
易に適用することが可能となる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。同図において、１は紫外線を放射する高圧水銀灯や
メタルハライドランプ等のランプ、２はミラー、３は光
透過窓、Ｆは波長選択フィルタであり、波長選択フィル
タＦは３００ｎｍより短い波長の紫外線をカットする。

【００２８】４は前記した２枚のガラス基板（または樹
脂基板）の間に接着剤を挟み込んで一体形状とした液晶
パネル等のワークであり、ランプ１が放射する光はミラ
ー２で反射して集められ、波長選択フィルタＦ、光透過
窓３を通過して液晶パネル４のブラックマトリックスを
設けた基板側に入射する。なお、上記ガラス基板として
は、前記したソーダライムガラス、硼硅酸ガラス等を使
用することができ、また、樹脂基板としては、前記した
ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、アクリル樹脂の
外、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリ
エステル樹脂等を使用することができる。

【００２９】５はワーク処理室であり、６はワークを載
置するステージ、７はガイド、１０は水冷管であり、照
射される光によりワークが不所望に加熱しないようにす
るため、水冷管１０により冷却することができる。１１
は貫通穴であり、ステージの下の空気導入口１２から貫
通穴１１を介してワーク４の下面に空気を供給すること
により、ワーク４を上方に押し上げ加圧する。

【００３０】同図において、液晶パネルの貼り合わせ工
程は次にように行われる。 (1) ステージ６を下方に移動させ、処理室５内のステー
ジ６上にワーク４を載置する。 (2) ステージ６を所定位置まで上昇させ、ステージ６の
貫通穴１１を介して空気を供給する。ワーク４は空気圧
により上昇し、上面が光透過窓３に接触して、空気圧に
より加圧される。 (3) ランプ１から光を照射する。ランプ１から照射され
る光のうち、波長選択フィルタＦにより３００ｎｍより
短い波長の紫外線がカットされてワーク４に照射され、
ワーク４に塗布された接着剤を硬化させる。その際、必
要に応じて水冷管１０から冷水等を供給してワーク４の
不所望な温度上昇を防止する。 (4) ワーク４の接着剤が硬化したのち、ステージ６を下
降させ、ワーク４を取り出す。

【００３１】本実施例においては、上記のように３００
ｎｍより短い波長の紫外線をカットする波長選択フィル
タＦを設けているので、ワーク４の透明基板を劣化させ
ることなく接着剤を硬化させることができる。特に、ソ
ーダライムガラスや硼硅酸ガラス、もしくは樹脂等の基
板を用いた場合であっても、紫外線による基板の温度上
昇を抑えることができ、温度上昇による膨張により２枚
の基板がずれることがない。

【００３２】図２は本発明の第２の実施例であり、本実
施例は、上記波長選択フィルタＦを設ける代わりに、光
透過窓３の表面に波長選択フィルタ膜Ｆｆをコーティン
グしたものであり、その他の構成は第１の実施例と同様
である。本実施例においても、ランプ１が照射する光の
内、３００ｎｍ以下の波長の紫外線をカットすることが
でき、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３３】図３は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。同図において、第１の実施例と同一のものには同一
の符号が付されており、本実施例においては、ワーク４
を加圧する機構として、油圧機構を用いたものであり、
その他の構成は第１の実施例と同様である。同図におい
て、１はランプ、２はミラー、３は光透過窓、Ｆは３０
０ｎｍより短い波長の紫外線をカットする波長選択フィ
ルタ、４はワーク、５はワーク処理室、６はワークを載
置するステージ、７はガイド、８は油圧機構である。

【００３４】本実施例における接着剤の硬化処理工程
は、基本的には第１の実施例と同様であり、本実施例に
おいては、第１の実施例における空気圧による加圧（第
１の実施例における(2) の工程）の代わりに、油圧機構
８に油圧を供給してステージ６を上昇させてワークを加
圧するようにしたものである。なお、上記第３の実施例
においては、波長選択フィルタＦを用いた例を示した
が、本実施例においても、第２の実施例と同様に、波長
選択フィルタ膜Ｆｆを用いてもよい。

【００３５】また、上記第１〜第３の実施例において
は、波長選択フィルタＦを使用したり、光透過窓に波長
選択フィルタ膜Ｆｆをコーティングする例を示したが、
例えば、波長選択特性を持つミラーを使用したり、ある
いは、波長選択特性を持つミラーと波長選択フィルタＦ
等を併用することもできる。波長選択特性を持つミラー
を使用する場合には、例えば、図１のミラー２を波長選
択特性を持つものとしたり、あるいは、波長選択特性を
持つ平面反射鏡等を設け、ランプ１が放射する光を上記
平面反射鏡で反射させて、ワーク上に照射してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、次の効果を得ることができる。なお、液晶画面の製
作に用いられるソーダライムガラス、硼硅酸ガラス、樹
脂等の透明基板に対し３００ｎｍ以下の波長の光が悪影
響を与えることは本発明が初めて明らかにしその対策を
提供したものであり、本発明により、光硬化型の接着剤
を使用して、製品不良の少ない高品質の液晶画面を得る
ことが可能となった。 (1) ３００ｎｍ以下の短波長の紫外線を除去または減衰
させてワークに光を照射しているので、基板の劣化を防
止することができ、透明基板に色が着いたり、透明基板
に曇りが発生するのを防止することができる。 (2) 光源として、接着剤の硬化反応に有効な３００ｎｍ
〜４００ｎｍの波長の紫外線を強く放射する高圧水銀灯
やメタルハライドランプを使用することができるので、
短時間で硬化処理を行うことができる。 (3) 充分な照射強度で処理することができるので、接着
剤が充分に硬化され、未硬化の接着剤の成分が液晶中に
溶け出して液晶の特性を悪化させる、製品不良を起こす
こともない。 (4) 液晶パネルの透明基板に、特に紫外線に対して弱く
劣化を起こしやすいソーダライムガラスや硼硅酸ガラ
ス、もしくは樹脂を使用することができ、透明基板を安
価にすることができ、液晶画面のコストを下げることが
できる。 (5) 透明基板が強く吸収する３００ｎｍ以下の短波長の
紫外線をカットしているので、吸収される紫外線のエネ
ルギにより基板の温度が上昇することがなく、接着・硬
化中に２枚の基板がずれてしまい製品不良を起こすこと
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図４】実験に使用した各種透明基板の透過率を示す図
である。

【図５】高圧水銀灯の分光分布を示す図である。

【図６】超高圧水銀灯の分光分布を示す図である。

【図７】メタルハライドランプの分光分布を示す図であ
る。

【図８】実験に使用したフィルタの透過率を示す図であ
る。

【図９】液晶パネル（カラー液晶パネル）の構成の一例
を示す図である。

【図１０】基板上に接着剤（シール剤）を塗布した状態
を示す図である。

【符号の説明】

１ ランプ ２ ミラー ３ 光透過窓 ４ ワーク ５ 処理室 ６ ステージ ７ ガイド ８ 油圧機構 １０ 水冷管 １１ 貫通穴 １２ 空気導入口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と透明基板または透明基板と半
   導体基板とを光硬化型の接着剤で貼り合わせる液晶パネ
   ルの貼り合わせ方法において、 ３００ｎｍより短波長の紫外線が除去または減衰された
   光を照射して接着剤を硬化させることを特徴とする液晶
   パネルの貼り合わせ方法。
2. 【請求項２】 透明基板がソーダライムガラスまたは硼
   硅酸ガラスまたは樹脂から成ることを特徴とする請求項
   １の液晶パネルの貼り合わせ方法。
3. 【請求項３】 光を放射する光照射部と、 透明基板と透明基板または透明基板と半導体基板との間
   に接着剤を挟み込んで一体形状したワークに、上記光照
   射部からの光を照射するための開口部または光透過窓を
   具備した処理室と、 処理室内に配置されワークを載置するステージと、 上記ワークの２枚の基板が相対的に接近する方向に圧力
   を掛ける加圧機構とを備えた液晶パネルの貼り合わせ装
   置において、 光放射部が放射する光から３００ｎｍより短波長の紫外
   線を除去または減衰させる手段を設けた、ことを特徴と
   する液晶パネルの貼り合わせ装置。
4. 【請求項４】 ３００ｎｍより短波長の紫外線を除去ま
   たは減衰させる手段が、波長選択フィルタまたは波長選
   択ミラーまたは上記フィルタと上記ミラーの組み合わせ
   から成ることを特徴とする請求項３の液晶パネルの貼り
   合わせ装置。