JPH103085A

JPH103085A - 液晶素子の封止装置および封止方法

Info

Publication number: JPH103085A
Application number: JP3520797A
Authority: JP
Inventors: Masahito Ando; 雅仁安藤; Shigeru Kamiya; 茂神谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】紫外線硬化樹脂の注入口を隙間なく均一に封
止することができ、温度劣化に対する信頼性が向上した
液晶素子の封止装置および封止方法を提供する。【解決手段】注入口11を未硬化の紫外線硬化樹脂30で
蓋閉じした状態で冷却して、紫外線硬化樹脂30を注入口
内部に引き込ませた後、紫外線71を照射して硬化させる
ために使用するる液晶素子の封止装置であって、液晶セ
ル10を挿入可能な溝41を有する熱伝導性金属からなるブ
ロック40と、このブロック40を収納する冷却槽50と、こ
の冷却槽50の温度を制御する温度調節装置60,61,62と、
前記液晶セル10の注入口に紫外線71を照射する紫外線照
射装置70とからなる。また、本発明の封止方法は、液晶
セル10を熱伝導性金属からなるブロック40の溝41に支持
し、ブロック40自体の冷却速度を制御することにより、
紫外線硬化樹脂30の引き込みを均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶セルに液晶を注
入後、液晶セルの注入口を紫外線硬化樹脂（以下、ＵＶ
樹脂と呼ぶ）で硬化封止するために用いる液晶素子の封
止装置およびこの装置を用いた液晶素子の封止方法に関
し、さらに詳しくは、ＵＶ樹脂の注入口を隙間なく均一
に封止することができ、温度劣化に対する信頼性が向上
した液晶素子を効率的に製造可能な液晶素子の封止装置
および封止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶素子の製造において、液晶セ
ルの内部に液晶を注入後、この液晶セルの注入口を封止
する方法としては、液晶を注入した後の液晶セルの注入
口をＵＶ樹脂で蓋閉じし、冷却して液晶を収縮させるこ
とによりＵＶ樹脂を注入口の内部に引き込ませた後、Ｕ
Ｖ樹脂に紫外線を照射して硬化させる方法が主としてと
られていた。

【０００３】しかるに、上記の従来法によれば、比較的
容易に封止が達成できるという利点を有する反面、紫外
線照射炉内において、ＵＶ樹脂が完全に硬化する前に液
晶セル内の液晶が急速に熱膨脹すると、図４に示したよ
うに、液晶２がＵＶ樹脂（封止剤）３の未硬化部分を押
し戻して、注入口１ａ内に注入されたＵＶ樹脂３に大き
な穴８を形成してしまい、この穴８によって耐湿性が低
下したり、気泡が発生したりして、液晶素子の信頼性が
大きく低下するという問題があり、この問題は液晶素子
が小さい場合ほど著しく発生するという欠点があった。

【０００４】そこで、特開平２−１０１４３２号公報に
は、上記の欠点を解消する方法として、液晶セルの冷却
状態を保ったまま紫外線を照射してＵＶ樹脂を硬化させ
ることにより、上記穴８の発生を解消するための装置お
よび方法が提案されている。

【０００５】すなわち、上記特開平２−１０１４３２号
公報に記載の装置は、図５に示したように、液晶セル１
を収納する冷却槽４、この冷却槽４の上部にかぶせるガ
ラス板５、および紫外線照射装置６から構成されてい
る。そして、この装置を用いて液晶素子を封止するに
は、まず（ａ）液晶セル１の注入口１ａから液晶セル１
内部に液晶２を注入した後、この注入口１ａをＵＶ樹脂
３で蓋閉じし、次いで（ｂ）この液晶セル１を冷却槽４
に入れて冷却し、液晶２を収縮させることにより、ＵＶ
樹脂３を注入口１ａの内部に引き込ませた後、（ｃ）こ
の冷却状態を保ったまま、冷却槽４の上部に被せたガラ
ス板５を介して、紫外線照射装置６から紫外線７を照射
して、ＵＶ樹脂３を硬化させる方法であり、この方法に
よれば、冷却状態で紫外線を照射することによって、液
晶セル１内部の液晶２の熱膨脹が抑えられたままＵＶ樹
脂３を硬化させることができるため、注入口１ａ内部の
ＵＶ樹脂３に不所望な穴が形成されることがなく、温度
劣化に対する信頼性を向上できるという効果が得られる
とされている。

【０００６】しかしながら、上記の従来法では、確かに
穴８の発生は抑制されるものの、注入口１ａをＵＶ樹脂
３で蓋閉じした液晶セル１を冷却槽４に入れて急激に冷
却させると、ＵＶ樹脂３自体の粘度が大きくなり、その
流動性が低下して注入口１の中央部と周縁部での流動速
度が変化することに起因して、図６に示したように、Ｕ
Ｖ樹脂３が注入口１ａ内に均一に引き込まれず、中央部
のみが大きく引き込まれて、注入口１ａとＵＶ樹脂３と
の間に隙間９が形成されてしまい、この隙間によって温
度劣化に対する信頼性が阻害されるという問題を依然と
して包含していた。

【０００７】しかも、上記の従来法では、複数、例えば
数十枚の液晶セル１を同時に冷却槽４内に入れると、各
液晶セル１毎の冷却状態が相違するために、ＵＶ樹脂３
の引き込み状態がばらついてしまうという問題もあっ
た。

【０００８】したがって、従来の液晶素子の封止方法に
おいては、ＵＶ樹脂で封止した封止部の状態が不十分で
温度劣化を確実に防止できないばかりか、不良品の発生
が多く、封止部の全数チェックを頻繁に行う必要がある
ことから、生産性が著しく阻害されるという問題を包含
していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点の解決を課題として検討した結果
達成されたものである。

【００１０】したがって、本発明の目的は、ＵＶ樹脂の
注入口を隙間なく均一に封止することができ、温度劣化
に対する信頼性が向上した液晶素子を効率的に製造可能
な液晶素子の封止装置および封止方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶樹脂の封止装置は、液晶セルの内部
に注入口から液晶を注入し、前記注入口を未硬化のＵＶ
樹脂で蓋閉じした状態で冷却して、前記液晶を収縮させ
ることにより前記ＵＶ樹脂を前記注入口内部に引き込ま
せた後、冷却状態を保持したまま前記ＵＶ樹脂に紫外線
を照射して硬化させることにより、液晶素子を封止する
ために使用する装置であって、液晶セルを挿入可能な溝
を有する熱伝導性金属からなるブロックと、このブロッ
クを収納する冷却槽と、この冷却槽の温度を制御する温
度調節装置と、前記液晶セルの注入口に紫外線を照射す
る紫外線照射装置とからなることを特徴とする。

【００１２】なお、本発明の液晶素子の封止装置は、ブ
ロックが、液晶セルを挿入可能で、かつ前記液晶セルの
注入口を上部に露出可能な深さを有する複数の溝を有し
ており、これらの溝で同時に複数の液晶セルを冷却する
ように構成したこと、および冷却槽が、紫外線透過性の
窓を有するカバーで上部が閉塞されていると共に、カバ
ー内に乾燥ガスを流通させる配管を備えることが望まし
く、これらの条件を採用することによって、さらに望ま
しい効果を得ることができる。

【００１３】また、本発明の液晶素子の封止方法は、液
晶セルの内部に注入口から液晶を注入し、前記注入口を
未硬化のＵＶ樹脂で蓋閉じした状態で冷却して、前記液
晶を収縮させることにより前記ＵＶ樹脂を前記注入口内
部に引き込ませた後、冷却状態を保持したまま前記ＵＶ
樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより、液晶素
子を封止する方法であって、前記液晶セルを熱伝導性金
属からなるブロックの溝に支持し、前記ブロック自体の
冷却速度を制御することにより、前記ＵＶ樹脂の引き込
みを均一化することを特徴とする。

【００１４】なお、本発明の液晶素子の封止方法におい
ては、ブロックが複数の溝を有しており、これらの溝で
同時に複数の液晶セルを冷却すること、ブロックを冷却
槽内に入れた状態でブロックの冷却速度を制御すること
を、ブロックの冷却速度を１〜５℃／分に制御するこ
と、および冷却槽の上部を紫外線透過性の窓を有するカ
バーで閉塞し、このカバー内に乾燥ガスを流通しつつ液
晶の冷却および紫外線硬化樹脂の硬化を行うことが望ま
しく、これらの条件を採用することによって、さらに望
ましい効果を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面にしたがって、本発明
の液晶素子の封止装置の一例、および封止方法の実施の
形態の一例について詳述する。

【００１６】まず、図１にしたがって本発明の液晶素子
の封止装置について説明し、次に図２（ａ）〜（ｄ）お
よび図３にしたがって本発明の液晶素子の封止方法につ
いて説明する。

【００１７】図１は本発明の液晶素子の封止装置の一例
を示す断面図であり、この封止装置は、液晶セル１０の
内部に注入口１１から液晶を注入し、注入口１１を未硬
化のＵＶ樹脂３０で蓋閉じした状態で冷却して、液晶を
収縮させることによりＵＶ樹脂３０を注入口１１内部に
引き込ませた後、冷却状態を保持したままＵＶ樹脂３０
に紫外線７１を照射して硬化させることにより、液晶素
子を封止するために使用する装置であって、液晶セル１
０を挿入可能な溝４１を有する熱伝導性金属からなるブ
ロック４０と、このブロック４０を収納する冷却槽５０
と、この冷却槽５０の温度を制御する温度調節装置と、
液晶セル１０の注入口１１に紫外線７１を照射する紫外
線照射装置７０とを主な要素として構成されている。

【００１８】ここで、ブロック４０は、例えばアルミニ
ウムなどの熱伝導性金属からなり、液晶セル１０を挿入
可能で、かつ液晶セル１０の注入口１１を上部に露出可
能な深さを有する複数の溝４１を有しており、これらの
溝４１で同時の複数の液晶セルを冷却するように構成さ
れていることが、多数の液晶セルの封止を同時に行える
ことから望ましい。

【００１９】そして、冷却を均一に行うために、ブロッ
ク４０の溝４１と、この溝４１に挿入される液晶セル１
０との間の隙間はできるだけ狭いことが望ましい。

【００２０】また、溝４１の深さを、液晶セル１０の注
入口１１が上部に露出可能な深さとした理由は、冷却状
態を保持したまま、注入口１１を蓋閉したＵＶ樹脂３０
に対し紫外線７１を照射することを可能とするためであ
る。

【００２１】冷却槽５０におけるブロック４０との間の
隙間は、冷却を均一に行うために、できるだけ狭いこと
が望ましい。

【００２２】冷却槽５０の温度を制御する温度調節装置
は、例えばブロック４０に嵌挿された温度センサー６０
と、温度コントローラー６１と、冷却槽５０の底部に配
置されたペルチェ素子６２と、これら温度センサー６
０、温度コントローラー６１、およびペルチェ素子６２
を接続する配線とから構成されており、ペルチェ素子６
２を加熱・冷却することにより、冷却槽５０の温度を所
望の範囲に制御できるようになっている。ここで、加熱
・冷却機構には特に制限はないが、コンパクト性を考慮
すると、ペルチェ素子の適用が最も望ましい。また、冷
却速度の制御は、本実施の形態では温度センサー６０に
より行っているが、所望の冷却速度を達成可能な手段で
あれば、これに限定されるものではない。

【００２３】紫外線照射装置７０は、図示しないライト
ガイドにより矢印方向に反復移動可能であり、ＵＶ光源
に接続されている。

【００２４】そして、冷却槽５０の上部は、紫外線透過
性の窓８１を有するカバー８０で閉塞されていると共
に、このカバー８０内には乾燥ガスを流通させる配管９
０が接続されている。

【００２５】これらのカバー８０および配管９０は必ず
しも必須ではないが、冷却槽５０の上部にカバー８０を
設け、このカバー８０内に配管９０から乾燥ガスを流通
させることによって、液晶セル１０を冷却する際の温度
差に起因して、空気中の水分が液晶セル１０およびＵＶ
樹脂３０の表面に結露する不具合を防止することがで
き、封止の信頼性をさらに高めることができる。

【００２６】上記カバー８０の材質には特に制限はない
が、内部を確認できる点では透明なアクリル樹脂が好ま
しく、また紫外線透過性の窓８１の材質としては石英ガ
ラスが適している。

【００２７】配管９０からカバー８０内に流通される乾
燥ガスとしては、窒素ガスの使用が好適であるが、炭酸
ガスやドライエアーも使用することができる。

【００２８】次に、上記の封止装置を用いて液晶素子を
封止する方法の実例について説明する。

【００２９】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の液晶素子の
封止方法を工程を追って説明する断面図であり、図３は
本発明の方法で得られた液晶素子の注入口部分の拡大断
面図である。

【００３０】本発明の封止方法を実施するに際しては、
まず図１（ａ）に示したように、液晶セル１０の内部に
注入口１１から液晶２０を注入してから、注入口１１を
未硬化のＵＶ樹脂３０で蓋閉じする。

【００３１】次に、図１（ｂ）に示したように、複数の
液晶セル１０を熱伝導性金属、本実施の形態ではアルミ
ニウムからなるブロック４０の溝４１に支持する。

【００３２】次いで、図１（ｃ）に示したように、ブロ
ック４０を冷却槽５０内に入れて、温度センサ６０によ
りブロック４０自体を冷却速度を制御しつつ、温度コン
トローラ６１およびペルチェ素子６２を機能させて、ブ
ロック４０および液晶セル１０ををゆっくりと冷却す
る。

【００３３】そして、図１（ｄ）に示したように、ブロ
ック４０が所望の冷却温度に達した時点で、この冷却状
態を保持したまま紫外線照射装置７０から紫外線７１を
照射し、ＵＶ樹脂３０を硬化させることにより、図２に
示したように、ＵＶ樹脂３０が注入口１１内に穴や隙間
を作ることなく、均一に引き込こまれ、硬化した封止品
を得ることができるのである。

【００３４】ここで、ブロック４０を冷却槽５０内に入
れた状態でブロック４０の冷却速度を制御するようにし
た理由は、液晶セル１０の冷却を繰り返して行う場合
に、冷却槽５０を再度常温まで上昇させるのに時間がか
かるため、別のブロックを使用することを可能とするた
めである。

【００３５】なお、ブロック４０を常温から所望の冷却
温度まで冷却する際の冷却速度は、ＵＶ樹脂３０の注入
口１１内への引き込みを均一にするために、できるだけ
緩慢な徐冷条件であることが望ましいが、冷却速度があ
まりに遅くても冷却に時間がかかり過ぎるため、実用上
は１〜５℃／分、特に２〜４℃／分の冷却速度であるこ
とが好ましい。

【００３６】ただし、冷却速度が５℃／分を越える場合
には、通常の冷却と同様に、注入口１１とＵＶ樹脂３０
との間に隙間を生じ、この隙間によって温度劣化に対す
る信頼性が阻害される傾向となるため好ましくない。

【００３７】なお、図２では図示していないが、所望に
応じて、冷却槽５０の上部にカバー８０を設け、このカ
バー８０内に配管９０から乾燥ガスを流通させることに
よって、液晶セル１０を冷却する際の温度差に起因する
空気中水分の結露を効果的に防止することができ、封止
の信頼性を一層高めることができる。

【００３８】すなわち、サイズがきわめて小さな液晶セ
ル１０を封止する場合には、温度差を４０℃以上にしな
いとＵＶ樹脂３０を注入口１１内に十分引込むことがで
きず、またＵＶ樹脂３０を５０℃以上の高温にすると液
晶セル１０内に引き込まれ過ぎて、液晶と混ざり易くな
るため、例えば４５℃に加熱したＵＶ樹脂３０を用いて
注入口１１を蓋閉じ、５℃以下まで冷却する必要がある
が、冷却温度が１０℃程度以下になると、空気中の水分
が結露してＵＶ樹脂３０の表面に付着し、封止の信頼性
が低下する傾向となる。そこで、特に液晶セル１０のサ
イズが小さい場合および／または最終冷却温度が１０℃
以下と低い場合には、上記カバー８０および配管９０を
使用することにより、結露の付着を防止することが推奨
される。

【００３９】かくして、本発明の封止方法で得られた液
晶素子は、注入口が硬化したＵＶ樹脂により隙間なく均
一に封止されており、しかも硬化中のＵＶ樹脂に対する
に結露の付着が防止されて、温度劣化に対する信頼性が
きわめて向上したものであるから、封止部のチェック作
業を省略可能であり、これにより液晶素子の製造工程を
大幅に簡略化することができる。

【００４０】また、本発明の封止方法によれば、複数の
液晶セルの注入口封止作業を同時に行うことができて、
工程的にきわめて効率的である。

【００４１】

【実施例】以下に、実施例を挙げて、本発明の構成およ
び効果をさらに説明する。

【００４２】サイズ：５×５ｍｍの液晶セルおよび図１
に示した構成の封止装置を用いて、液晶素子の封止を行
った、すなわち、液晶セルの内部に注入口から液晶を注
入し、この液晶セル１０本を、アルミニウム製ブロック
に形成した前記液晶セルの大きさとほぼ等しい形状を有
する溝に、注入口が溝の上部から出るように挿入して、
このブロックを冷却槽内に収納し、温度センサー、温度
コントローラおよびペルチェ素子を機能させて約１０分
間、４５℃に加温した。

【００４３】加温により液晶が膨脹し、注入口から溢れ
たので、これを液晶吸収性の紙で吸い取った後、注入口
の上部を未硬化のＵＶ樹脂（東亜合成（株）製“ラック
ストラック”ＬＣＲ０２４２Ｄ）で蓋閉じし、１〜２分
間放置してセル面とＵＶ樹脂とをなじませた。

【００４４】次に、冷却槽の上部をカバーで閉塞し、こ
のカバー内に配管を通じて窒素ガスを流通させながら、
温度センサー、温度コントローラおよびペルチェ素子を
機能させることにより、４℃／分の冷却速度で５℃まで
冷却し、５℃に達した時点でその温度を１０分間保持す
ることにより、ＵＶ樹脂を注入口内に十分に引込ませ
た。

【００４５】次いで、カバーの透明窓を介し、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ²の紫外線を１０秒間照射することにより、Ｕ
Ｖ樹脂を硬化させたところ、注入口から０．７ｍｍの部
分が硬化したＵＶ樹脂により隙間なく均一に封止され、
しかもＵＶ樹脂に対する結露の付着が全くない、均一な
性能を有する封止品を得ることができた。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
の封止装置および封止方法によれば、液晶セルを熱伝導
性金属からなるブロックの溝に支持し、ブロック自体の
冷却速度を制御することにより、ＵＶ樹脂の引き込みを
均一化したため、ＵＶ樹脂の注入口を隙間なく均一に封
止することができ、温度劣化に対する信頼性が向上した
液晶素子を効率的に製造することが可能である。

【００４７】また、本発明によれば、複数の液晶セルの
注入口封止作業を同時に行うことができて、工程的にき
わめて効率的である。

【００４８】したがって、本発明によれば、封止後の封
止部チェック作業を省略可能であり、液晶素子の製造工
程を大幅に簡略化、高能率化することができる。

【００４９】さらに、特にサイズの小さい液晶セルを使
用する場合であっても、冷却槽の上部にカバーおよび配
管を設けて、このカバー内に配管から乾燥ガスを流通さ
せることによって、硬化中のＵＶ樹脂に対するに結露の
付着が防止できるようにしたため、温度劣化に対する信
頼性を一層高めた液晶素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の液晶素子の封止装置の一例を示
す断面図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の液晶素子の封止
方法を工程を追って説明する断面図である。

【図３】図３は本発明の方法で得られた液晶素子の注入
口部分の拡大断面図である。

【図４】図４は従来の方法で得られた液晶素子の注入口
部分の拡大断面図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は従来の液晶素子の封止方
法を工程を追って説明する断面図である。

【図６】図６は図５に示した方法で得られた液晶素子の
注入口部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１０液晶セル１１注入口２０液晶３０紫外線硬化樹脂４０ブロック４１溝５０冷却槽６０温度センサー（温度調節装置）６１温度コントローラー（温度調節装置）６２ペルチェ素子（温度調節装置）７０紫外線照射装置７１紫外線８０カバー８１窓９０配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶セルの内部に注入口から液晶を注入
し、前記注入口を未硬化の紫外線硬化樹脂で蓋閉じした
状態で冷却して、前記液晶を収縮させることにより前記
紫外線硬化樹脂を前記注入口内部に引き込ませた後、冷
却状態を保持したまま前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照
射して硬化させることにより、液晶素子を封止するため
に使用する装置であって、液晶セルを挿入可能な溝を有
する熱伝導性金属からなるブロックと、このブロックを
収納する冷却槽と、この冷却槽の温度を制御する温度調
節装置と、前記液晶セルの注入口に紫外線を照射する紫
外線照射装置とからなることを特徴とする液晶素子の封
止装置。
【請求項２】ブロックが、液晶セルを挿入可能で、か
つ前記液晶セルの注入口を上部に露出可能な深さを有す
る複数の溝を有しており、これらの溝で同時に複数の液
晶セルを冷却するように構成したことを特徴とする請求
項１に記載の液晶素子の封止装置。
【請求項３】冷却槽は、紫外線透過性の窓を有するカ
バーで上部が閉塞されていると共に、前記カバー内に乾
燥ガスを流通させる配管を備えることを特徴とする請求
項１または２に記載の液晶素子の封止装置。
【請求項４】液晶セルの内部に注入口から液晶を注入
し、前記注入口を未硬化の紫外線硬化樹脂で蓋閉じした
状態で冷却して、前記液晶を収縮させることにより前記
紫外線硬化樹脂を前記注入口内部に引き込ませた後、冷
却状態を保持したまま前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照
射して硬化させることにより、液晶素子を封止する方法
であって、前記液晶セルを熱伝導性金属からなるブロッ
クの溝に支持し、前記ブロック自体の冷却速度を制御す
ることにより、前記紫外線硬化樹脂の引き込みを均一化
することを特徴とする液晶素子の封止方法。
【請求項５】ブロックが複数の溝を有しており、これ
らの溝で同時に複数の液晶セルを冷却することを特徴と
する請求項４に記載の液晶素子の封止方法。
【請求項６】ブロックを冷却槽内に入れた状態で前記
ブロックの冷却速度を制御することを特徴とする請求項
４または５に記載の液晶素子の封止方法。
【請求項７】ブロックの冷却速度を１〜５℃／分に制
御することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に
記載の液晶素子の封止方法。
【請求項８】冷却槽の上部を紫外線透過性の窓を有す
るカバーで閉塞し、前記カバー内に乾燥ガスを流通しつ
つ液晶の冷却および紫外線硬化樹脂の硬化を行うことを
特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の液晶素
子の封止方法。