JPS6119973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶表示素子製造装置、特に液晶封
入、封入孔封止、洗浄の一連の工程を全自動化し
た液晶表示素子製造装置に関するものである。

液晶表示素子は最近発達してきた電子機器のデ
ジタル表示素子として、その消費電力の少なさか
ら注目されており、現在動的散乱モードによる電
卓用素子、電界効果モードによる時計用素子ある
いは電卓用素子が実用化されており、その用途は
ますます広がりつつある。

液晶表示素子は、電界の印加によつてその光学
的性質が変化する液晶の特性を使用し、あらかじ
め透明電極パターンを形成しておいた２枚の素子
基板を封着剤等により数μｍの隙間をあけてパツ
ケージ状に組み立て、その中に液晶を封入し、電
極に電圧を印加することにより所望の表示パター
ンを得るものである。そして、前記液晶封入工程
は、さらに液晶封入工程、封入孔封止工程、素子
洗浄工程に細分することができる。

しかるに、液晶は液晶表示素子量産に大きな障
害となる性質をもつている。たとえば、液晶を大
気に触れさせると、加水分解して液晶としての性
質を失なうとか、ある種の物体以外の接触を嫌う
等の性質を有する。しかし、特性の良好な素子を
作るためにはこれらの条件をすべて満足させなけ
ればならない。

そして、これらの性質は液晶封入、封入孔封止
においてある制約をもたらし、量産化、自動化を
困難とし、また一連のライン化装置とすることを
妨げている。そこで従来はこれらの液晶封入、封
入孔封止、素子洗浄はそれぞれ独立した工程で行
なわれている。その結果、作業人員および作業時
間の増大となり、安価で特性が良好かつ安定した
液晶素子供給の大きな障害となつていた。

本発明は上述した従来方法による弊害を排除す
るためになされたもので、困難とされていた液晶
封入、封入孔封止、洗浄工程を一連のライン化し
た全自動装置とし、安価で特性が良好かつ安定し
た液晶表示素子を供給することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明による
液晶表示素子製造装置は、２枚の基板が隙間をあ
けてパツケージ状に組立られた素子に前記基板間
の封入孔より液晶を封入するための液晶封入装置
の設けられた液晶封入室と、液晶の封入された素
子の封入孔を封止するための液晶封止装置の設け
られた液晶封止室と、封止された素子を洗浄する
ための洗浄槽と、素子をセツトするための素子ホ
ルダーと、この素子ホルダーを前記各室および槽
に自動的に送るための送り機構と、素子ホルダー
を上下させる素子ホルダー上下機構とよりなる液
晶表示素子製造装置において、前記液晶封入装置
は、前記封入孔を下向きにして液晶を封入する際
素子の前記封入孔およびその付近にのみ局部的に
液晶が接触する様液晶に突出した面を形成させる
ため、液晶ボードに液晶を貯える溝を設けコイル
軸を前記素子ホルダーの下面に並行にかつコイル
の周の一部が前記溝から突出するよう液晶に浸さ
れたコイルを備え、かつ前記素子ホルダーは、前
記素子の厚みより大なる幅の上下方向の複数の溝
を一定間隔で配設した２枚のホルダープレート
を、その溝を向い合せにし対向する溝間に前記素
子を前記封入孔を下向きにし自重で挿入できるよ
うな間隔をあけて位置決めし、かつ前記ホルダー
プレート下部には前記封入孔をさえぎらずに前記
素子の落下を防止するストツパー部を設け、前記
素子ホルダー上下機構により素子ホルダーを前記
コイル上で下降させた場合前記封入孔を前記素子
の自重で該コイルに接触させることを特徴とする
ものである。

以下本発明を図示の実施例に基づき説明する。

第１図は本発明になる装置の一実施例を示すブ
ロツク図である。１はワーク挿入室、２は予備真
空加熱室、３は前処理室、４は液晶封入室、４Ａ
はグローブボツクス、５は予備冷却室、６は冷却
室、７は予備半田室、８はフラツクス塗布室、９
は仕上半田室、１０はバスボツクス、１１〜１６
はそれぞれ洗浄槽、１７はバスボツクス、１８は
クリーンベンチ、１９〜２２はゲートバルブ、２
３〜２８はシヤツターである。

次に上記のような構成よりなる本装置の動作順
序について説明する。まず素子を後記する（第２
図参照）液晶封入、封止、洗浄兼用の素子ホルダ
ーに納める。次に素子ホルダーをワーク挿入室１
にセツトし、スタートスイツチを押すと、ゲード
バルブ１９が開き素子ホルダーは予備真空加熱室
２へ自動的に送られ、所定位置にきたところでゲ
ートバルブ１９が閉じる。予備真空加熱室２はあ
らかじめその内部あるいは外部に設けられた加熱
器により70℃に保持されており、素子はそこで70
℃、５×10^-5Torrに真空加熱される。１番目に
セツトした素子が予備真空加熱室２で真空加熱さ
れている間に、素子を納めた２番目の素子ホルダ
ーをワーク挿入室１にセツトする。以後、ワーク
挿入室１にセツトした素子ホルダーが予備真空加
熱室２に送られ、ゲートバルブ１９が閉じる度に
この作業を繰返し、送りのインデツクスを統一す
ることにより常に各室には素子ホルダーが滞在し
ているようにする。

予備真空加熱室２での処理終了後、ゲートバル
ブ２０が開き、素子ホルダーは前処理室３へ送ら
れる。前処理室３は予備真空加熱室２と同様、70
℃、５×10^-5Torrに保持されている。素子はそ
こでさらにガス出し処理され、各素子の温度は70
℃に均一化される。

前処理後、ゲートバルブ２１が開き、素子ホル
ダーは液晶封入室４へ送り機構により送られる。
液晶封入室４は前室同様70℃、５×10^-5Torrに
保持されており、内部には液晶を入れた液晶皿お
よび素子を液晶に浸すための素子ホルダー上下機
構が組込まれている。液晶封入室４へ送り込まれ
てきた素子ホルダーは、上下機構により下降させ
られ、素子は液晶に浸される。数秒後、液晶封入
室内は乾燥した不活性ガスによりリークされ、完
全にリークされてから約３分後、素子ホルダーは
元の送り機構部に復帰する。

次にゲートバルブ２２が開き、素子ホルダーは
予備冷却室５へ送られ、予備冷却される。予備冷
却後、各室間を仕切つているシヤツター２３が開
き、素子ホルダーは冷却室へ送られ、そこで素子
の温度は６〜８℃に均一に冷却される。

次にシヤツター２４が開き、素子ホルダーは予
備半田室７へ送られる。ここではデイツプフロー
式半田槽および素子ホルダー上下機構が設けられ
ており、送られてきた素子ホルダーは上下機構に
より半田槽にデイツプされ、液晶を封入した封入
孔の予備封止が行なわれる。次に素子ホルダーは
フラツクス塗布室に送られる。ここで前記半田に
よる予備封止によつてつらら状に形成された封止
面に発泡式フラクサーによるフラツクス塗布が行
なわれる。フラツクス塗布後、素子ホルダーは仕
上半田室９へ送られ仕上げ封止が行なわれる。仕
上半田室９には噴流式半田槽が設けられており、
ノズルから噴き出している溶融半田上を素子の予
備封止面を接触させるように素子ホルダーを移動
することにより、つらら状の封止面を整形する。
整形後、シヤツター２５が開き、素子ホルダーは
バスボツクス１０へ送られる。

前記したように、液晶は空気中の水分等により
加水分解して液晶としての性質を失ないやすい。
従つて液晶は常に乾燥した不活性ガス中で取扱わ
ねばならない。そこで封入孔が封止される前まで
の予備真空加熱室２から仕上半田室９までの各室
はすべて乾燥不活性ガスで置換しておく。

前記バスボツクス１０は仕上半田室９と次の作
業室である洗浄槽１１との間にあつて、乾燥した
不活性ガスで置換されている部屋と、そうでない
部屋とを区分している。つまり仕上半田室９との
間にあるシヤツター２５が開く時には、洗浄槽１
１側のシヤツター２６は閉じていて、バスボツク
ス１０内は不活性ガス置換されており、シヤツタ
ー２６が開いてバスボツクス１０内に空気が流れ
込んでくる時には、シヤツター２５は閉じてい
る。次にシヤツター２５が開く時までには、ボス
ボツクス１０内は不活性ガス置換されるようにな
つている。

バスボツクス１０から送り出された素子ホルダ
ーは複数個の洗浄槽１１〜１５を通り、素子およ
び素子ホルダーに付着しているフラツクス、液
晶、その他の汚れが落される。次に素子ホルダー
は乾燥機１６にて乾燥され、バスボツクス１７を
通つて検査用のクリーンベンチ１８へ送られる。

次に、前記本装置に用いる素子ホルダー、液晶
封入装置、封入孔封止装置、各室へのワーク送り
機構、各洗浄槽での送り機構の一実施例を順をお
つて説明する。

第２図は素子ホルダーの平面図および正面図で
ある。素子３０をセツトする素子ホルダープレー
ト３１にはＶ字状の溝３１ａが一定間隔に切つて
あり、これを向い合せにしてＶ字状の溝３１ａに
素子３０を落し込める程度の間隔をあけて位置決
めプレート３２により組立てる。３３は送り用ガ
イドプレート、３０ａは素子３０に設けられた封
入孔である。なお前記素子ホルダープレート３１
には素子３０を落し込んでセツトした時、下に落
ちないようにストツパー３１ｂがついている。さ
らに品種ごとの素子幅の違いは、素子ホルダープ
レート３１の間隔を自由に開閉することにより調
整可能なように、位置決めプレート３２にはその
為の長穴（図示せず）が設けられている。また素
子に液晶を封入し、封止した後、素子および基板
ホルダーを洗浄液に浸して洗浄するためのハンガ
ー３４をも備えている。

第３図は液晶封入装置の概略図で、ａは封入前
の状態図、ｂは封入状態図である。液晶は非常に
高価でかつ汚れを嫌うので、液晶封入に際しては
必要最少限の液晶を封入に必要な部分にのみ接触
させて封入する必要がある。そこで、本装置では
液晶ボート４０に封入孔３０ａよりわずか幅広な
溝４１が設けられ、細い金属線を溝４１から1/5
〜1/3程度出る位の径でリング状に密着巻したコ
イル４２がそのコイル軸が前記素子ホルダーの下
面に並行になるよう溝４１の中へセツトされ、液
晶４３が注入されているので、液晶４３はコイル
４２の線間を毛管現象により上昇し、突出した液
晶面を形成する。ここで素子３０は、第２図ｂで
示した如く素子ホルダープレート３１の底部のス
トツパー３１ｂ上に自重で支えられているのみで
上下方向には固定されていないので、封入孔３０
ａとコイル４２との密着が適度な力で行われる。
一般に液晶は水分を嫌うので、この作業は乾燥し
た不活性ガスが置換されたチヤンバー内で行な
う。従つて本装置では液晶の出し入れ作業を行な
う液晶封入室４の前にはグローブボツクス４Ａが
取付けられている。

液晶封入室４に送られてきた直後の素子ホルダ
ーおよび素子３０は、第３図ａに示すように封入
孔３０ａがコイル４２の直上にある状態に位置決
めされている。この状態より素子ホルダーが下降
して行き、第３図ｂに示す状態になると、コイル
４２に含まれた液晶４３は直ちに素子３０の封入
孔３０ａの周囲に液晶の被膜を形成する。そして
液晶封入室４にドライ不活性ガスを導入すると、
その圧力により液晶４３は素子３０の中に封入さ
れる。

このようにして溝４１内の液晶４３は消費され
るので、溝４１には常に一定レベルの液晶で満た
されるようにする必要がある。第４図は連成管を
応用した液晶供給機構の一実施例を示す概略断面
図である。４４は液晶４３を入れた液晶容器、４
５は液晶容器４４を一定の位置で上下動させるた
めのガイドシリンダ、４６は液晶容器４４内の液
晶４３の液面レベルを検出する検出器、たとえば
光電管で、溝４１内の液晶を常に一定レベルに保
つ位置に配設されている。４７は常に液面レベル
を一定に保つために前記検出器４６と連動して液
晶容器４４を上下動させる電動シリンダ、４８は
液晶容器４４を載せ上下するエレベーシヨンテー
ブル、４９は液晶容器４４内と液晶ボート４０の
溝４１とを連通させるフレキシブルチユーブであ
る。

次にかかる構成よりなる装置による液晶供給動
作について説明する。まず液晶容器４４に液晶４
３を入れ、エレベーシヨンテーブル４８の高さ調
節を行ない、液晶ボート４０に設けた溝４１にお
ける液晶の液面レベルを適当な位置に設定する。
このような状態で液晶封入作業を行なう。液晶封
入作業が行なわれて液晶が消費され、液晶ボート
４０における液晶液面が低下していくと、液晶容
器４４内の液晶も消費されて液面は低下する。そ
の時あらかじめ液晶の適正レベル位置にセツトし
ておいた検出器４６がこれを検出して、その信号
を電動シリンダ４７に送る。電動シリンダ４７は
エレベーシヨンテーブル４８を介して液晶容器４
４を適正レベルまで上昇させる。このように液晶
ボート４０における液晶液面が低下する毎に上記
一連の動作を繰返し行ない、液晶ボート４０には
常に一定レベルの液晶が供給される。

なお、本機構において接液部はふつ素樹脂また
はガラスでできていることが望ましいが、液晶の
特性を低下させないものであれば、特にその材質
を限定しない。また液面位置検出に光電管を使用
したが、フオトトランジスタ、フロートスイツチ
または静電容量法を利用しても、またこれらの位
置検出機構と電磁弁等とを組合せた方法でもよ
い。

第５図および第６図は液晶封止装置の説明図
で、第５図は予備半田付け装置を示す正面図、第
６図はフラツクス塗布装置および仕上半田装置を
示す斜視図である。第５図において、５０は半田
槽内で溶融状態にある半田で、ノズル、スリツト
等（図示せず）を利用して図の如く噴流してい
る。その噴流幅は素子３０の不必要な部分に溶融
半田が接触しないように、封入孔３０ａの幅より
少し広い程度に噴流するようにする。５１は半田
槽からの輻射熱を防止するために設けた防熱板
で、これにより素子３０への熱影響を減少でき
る。第６図において、５０ａは封入孔３０ａにつ
いたつらら状半田、５２は発泡フラクサーにより
泡状に噴出している発泡フラツクス、５３はフラ
ツクスノズル、５４は半田５５を噴出する半田ノ
ズルである。

次にかかる構成よりなる装置による液晶封止方
法について説明する。液晶を封入した素子３０
は、予備冷却室５、冷却室６で冷却後、予備半田
室７に送られてくる。予備半田室７の半田槽上に
送られてきた素子３０は、そこで一旦停止し、次
に下降して噴流している半田５０に４〜５秒間デ
イツプすると、予備半田による封止が行なわれ、
液晶封入孔３０ａはつらら状になつた半田により
完全にふさがれる。

なお半田付けを行なう場合、フラツクスを使用
することによりこれを円滑に行なうことができる
が、封止を行なう前の素子の封入孔にフラツクス
を塗布した場合、素子中にフラツクスが入り込み
特性を悪化させるおそれがある。そこで予備半田
付けはフラツクス等を使用せずに行なわねばなら
ない。従つて封入孔の周囲には半田付けを容易に
するため、金属を蒸着あるいはイオンメツキをし
ておく必要がある。

前記予備半田工程では封入孔３０ａに半田がつ
らら状についている。これを除去するために、ま
ずフラツクス塗布を行なう。すなわち、素子３０
をセツトした素子ホルダーがフラツクス塗布室８
へ送られていく途中、第６図に示すフラツクスノ
ズル５３を通過すると、泡状に噴出しているフラ
ツクス５２がつらら状半田５０ａの部分に塗布さ
れる。次に仕上半田室９へ送り、半田ノズル５４
から噴出している半田５５上を通過させることに
よりつらら状半田５０ａは除去される。

なお予備半田工程において半田槽中に超音波発
振ホーンをセツトしておき、超音波半田付を行な
えばさらに完全な封止ができる。

また、フラツクス塗布は、はけまたはローラ状
のもので行なつてもよいが、つらら状半田の高さ
にばらつきがあるので、発泡フラクサーによる方
がより確実である。つらら状半田を除去する場合
の仕上半田は、フラツクス塗布後に半田槽へただ
単にデイツプしてもよいが、上記実施例の如くつ
らら状半田をすれ違い速度を利用したり、あるい
は素子の進行方向と同方向にノズルから噴出した
溶融半田で追い打ち的に叩き落す形にすれば、封
止後の半田の盛上りを低くすることができる。ま
たつらら状半田は加熱したこて状のものを当てる
ことによつても整形できるが、封止部の状態は悪
い。

現在、液晶素子特性へ与える影響の少なさとい
うことで、上記のような無機物による封止法をと
つたが、将来有機物に強い液晶が開発されるなら
ば、デイスペンサー等で有機接着剤を封入孔に供
給することにより容易に封止を行なえる。またそ
れに伴なつて封入孔への金属蒸着あるいはイオン
メツキ等の工程をなくすることができる。

本発明になる装置での各処理室へのワーク送り
はすべて自動的に行なわれる。第７図はこのワー
ク送り機構の一実施例を示す正面図および側面図
である。なお図には真空チヤンバー内での送り機
構を示した。ワーク送り機構の駆動ユニツトは真
空チヤンバー６０の外にあり、駆動シヤフト６１
および駆動シヤフトを真空チヤンバー内に導入す
るＯリング６２を介して真空チヤンバー６０内の
駆動スプロケツト６３を駆動させる。駆動スプロ
ケツト６３はチエーン６４を介して他のスプロケ
ツトを駆動させる。それと同時に駆動スプロケツ
ト６３および他のスプロケツトと同軸にあるガイ
ドローラ６５を回転させ、その上に載置されてい
る素子ホルダーはガイドローラ６５の回転方向に
送られる。

途中に設けられているゲートバルブ７４を通り
越して、次のチヤンバーへ送る場合には、ゲート
バルブ７４を挾む両チヤンバー内のガイドローラ
６５が回転し、一方のガイドローラ６５が素子ホ
ルダーを他のガイドローラ６５の端に届くまで送
ることにより、その後はそのガイドローラ６５に
より素子ホルダーはゲートバルブ７４を通り越し
て次のチヤンバーへ送られる。

前記真空チヤンバー６０内での駆動スプロケツ
ト６３、チエーン６４の材質はステンレスが望ま
しく、また給油が行なえない真空中で使用する軸
受６６等の摩耗部にはふつ素樹脂を使用したり潤
滑用として二硫化モリブデンを焼付けておくと、
その寿命を伸ばすことができる。また送り機構の
他の方法として、エアシリンダー、電動シリンダ
ーを利用したり、またラツクとピニオンによる方
法でもよい。

なお、図中、６７は油拡散ポンプ、６８はバイ
パスバルブ、６９はメインバルブ、７０は補助バ
ルブ、７１は水冷バツフル、７２は油回転ポン
プ、７３は液体窒素トラツプである。

第８図は本発明になる装置による洗浄槽での送
り機構の一実施例を示す斜視図である。第１図に
示す本装置においては、５個の洗浄槽を例示した
ので、洗浄槽１１〜１５、乾燥機１６、バスボツ
クス１７の７ポジシヨンにわたつて通過させねば
ならない。そこで各ポジシヨン毎のタクト送りを
実施した。第８図において、ワークをＡ槽からＢ
槽へ移すものとすると、まずポジシヨンにある
ワークに２次元的に運動するアーム８０が図のよ
うに入り込む。この時ワークはＡ槽の底に置かれ
ており、ワークから出ているハンガー３４とアー
ム８０との間には十分な隙間がある。次にアーム
８０が上昇してワークのハンガー３４を引つかけ
て吊上げ、ポジシヨンの位置にくる。そしてそ
のまま水平移動してポジシヨンへ送り、降下し
てポジシヨンのＢ槽へワークをデイツプする。
アーム８０はワークがＢ槽の底へ到達した後もさ
らに降下し、ハンガー３４との間に隙間をあけた
後、ポジシヨンへ戻り、次のワークの送り準備
をする。

第９図は本装置における７ポジシヨンの送り機
構の模式図である。ａ〜ｇまでの各アーム８０は
もとのところでつながつており、一体となつて駆
動する。駆動形態は第８図で説明したようにポジ
シヨンからへ動き、そしてポジシヨンに戻
る。これを７回繰返すことにより、ワークはａか
らｇまで送られる。このようなタクト送り機構で
は各槽における処理時間は同一であることが必要
である。駆動機構はエアシリンダ、電動シリン
ダ、ねじ送りラツクとピニオン等を利用すること
により安価でシンプルな送り機構とすることがで
きる。

ここで素子３０は、第２図ａ，ｂで示した如
く、素子ホルダープレート３１の底部のストツパ
ー３１ｂ上に自重で支えられているのみで、素子
３０は素子ホルダープレート３１に固定されてお
らず素子３０と素子ホルダープレート３１の間に
は間隙が生じているので洗浄時洗浄液の回り込み
が十分行われ洗浄が完全に行われる。

以上に述べたように、本発明は従来方法による
弊害を除去し、困難とされていた液晶封入、封入
孔封止、素子洗浄工程を一連の全自動ライン化装
置とし、安価で特性が良好かつ安定した品質の液
晶表示素子を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる液晶表示素子製造装置の
一実施例を示すブロツク図、第２図は素子ホルダ
ーを示し、ａは平面図、ｂは正面図、第３図は液
晶封入装置の概略を示し、ａは封入前の状態図、
ｂは封入状態図、第４図は液晶供給機構の一実施
例を示す概略断面図、第５図は予備半田付け装置
の概略説明図、第６図はフラツクス塗布装置およ
び仕上半田装置を示す斜視図、第７図は各処理室
へのワーク送り機構の一実施例を示す正面図およ
び側面図、第８図は洗浄槽でのワーク送り機構の
一実施例を示す斜視図、第９図は第８図の送り機
構の７ポジシヨンの例を示す模式図である。 ４……液晶封入室、４Ａ……グローブボツク
ス、７……予備半田室、８……フラツクス塗布
室、９……仕上半田室、１１〜１５……洗浄槽、
３０……素子、３０ａ……封入孔、３１……素子
ホルダープレート、３２……位置決めプレート、
３３……送り用ガイドプレート、４０……液晶ボ
ード、４３……液晶、４４……液晶容器、４６…
…検出器、４７……電動シリンダ、５０……半
田、５０ａ……つらら状半田、５２……発泡フラ
ツクス、５３……フラツクスノズル、５４……半
田ノズル、５５……半田、６０……真空チヤンバ
ー、６１……駆動シヤフト、６３……駆動スプロ
ケツト、６４……チエーン、６５……ガイドロー
ラ、８０……アーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２枚の基板が隙間をあけてパツケージ状に組
   立られた素子に前記基板間の封入孔より液晶を封
   入するための液晶封入装置の設けられた液晶封入
   室と、液晶の封入された素子の封入孔を封止する
   ための液晶封止装置の設けられた液晶封止室と、
   封止された素子を洗浄するための洗浄槽と、素子
   をセツトするための素子ホルダーと、この素子ホ
   ルダーを前記各室および槽に自動的に送るための
   送り機構と、素子ホルダーを上下させる素子ホル
   ダー上下機構とよりなる液晶表示素子製造装置に
   おいて、前記液晶封入装置は、前記封入孔を下向
   きにして液晶を封入する際素子の前記封入孔およ
   びその付近にのみ局部的に液晶が接触する様液晶
   に突出した面を形成させるため、液晶ボードに液
   晶を貯える溝を設けコイル軸を前記素子ホルダー
   の下面に並行にかつコイルの周の一部が前記溝か
   ら突出するよう液晶に浸されたコイルを備え、か
   つ前記素子ホルダーは、前記素子の厚みより大な
   る幅の上下方向の複数の溝を一定間隔で配設した
   ２枚のホルダープレートを、その溝を向い合せに
   し対向する溝間に前記素子を前記封入孔を下向き
   にし自重で挿入出来るような間隔をあけて位置決
   めし、かつ前記ホルダープレート下部には前記封
   入孔をさえぎらずに前記素子の落下を防止するス
   トツパー部を設け、前記素子ホルダー上下機構に
   より素子ホルダーを前記コイル上で下降させた場
   合前記封入孔を前記素子の自重で該コイルに接触
   させることを特徴とする液晶表示素子製造装置。