JP2000035588A

JP2000035588A - 液晶セルの封止方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000035588A
Application number: JP10202926A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hamazuka; 康宏濱塚; Tsutomu Tanaka; 田中　　勉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】加圧に際して液晶セルの間に挟み込む弾性体や
液晶セルの反りなどから生じる位置ずれに対応して、封
止剤が液晶セル端面からはみ出すことがなく、かつ注入
口近傍のギャップのばらつきが無く、かつ封止剤により
液晶を汚染することなく、かつ封止剤の硬化収縮による
不良のない液晶セルの封止方法及びその装置を提供す
る。【解決手段】封止剤の液晶セルへの入り込み量を計測し
て、封止剤を硬化させる紫外線などの光線の照射開始時
間を制御し、この光線の照度及び照射時間を可変化して
異なる照度の光線を連続照射して封止剤を硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を注入するた
めに液晶セルに設けられた注入口を封止する方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セルの注入口を封止する方法
としては、カラーフィルタ基板と電極基板を接着剤を介
して、貼り合わせて組み立てた液晶セルに液晶を注入し
た後に、人手によりシリンジ（注射器）で封止剤を塗布
し、紫外線などの光線により封止剤を硬化させて封止す
る方法が一般的であった。

【０００３】しかし最近では封止剤を塗布する方法とし
て、特開平6-160873号公報や特開平9-15615号公報のよ
うに人手によるシリンジ塗布方法をエア加圧で塗布量を
制御できるディスペンサを用いて自動化したものや、特
開平9-179132号公報や特開平9-274191号公報のようにロ
ーラなどの転写体に封止剤を塗布して、これをセルに転
写する方法などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶セルを構成するカ
ラーフィルタ基板及び電極基板はそれぞれ0.7〜1.1mmぐ
らいの厚さのガラスまたはプラスチックからなり、これ
を組み立てた液晶セルは接着剤と両基板間に挟持される
スペーサ材により約５μm程度のギャップが形成され、
この間に液晶が注入されている。注入口は液晶セルの端
面に設けられているので、両方の基板を合わせた約1.4
〜2.2mmの幅に封止剤を塗布することになる。したがっ
て、この幅に合わせて封止剤樹脂の塗布量を制御できな
いと液晶セルの表示面側に封止剤が溢れることになり、
そのまま封止剤を硬化すると偏光板を貼り付ける際に邪
魔になるので、拭き取りや削り取りなどの修正処理が必
要になる。

【０００５】そこで、第１の課題としては封止剤のはみ
出しのない定量塗布があげられる。また、液晶セルのギ
ャップは液晶注入後は不均一になっているので封止剤を
塗布する前に液晶セルを加圧することが一般的になって
いる。

【０００６】しかし、この加圧はスペーサ材の移動防止
などを考慮するために数十分かかるために、図３に示す
ように液晶セルの間に緩衝材を挟み込み複数枚を同時に
加圧することが一般的になっている。そのために、緩衝
材の厚みのばらつき、液晶セルの自重による緩衝材の変
形量のばらつきを要因として、加圧ユニット内での液晶
セル積み重ね方向位置のばらつきが生じるので、これに
対応することが第２の課題としてあげられる。

【０００７】それから加圧の際に液晶セルから溢れでる
余剰液晶は、封止剤が注入口から液晶セル内部に入り込
む際に障害になることや、塗布された封止剤が余剰液晶
の表面に沿って液晶セルの表示面側に回り込み、前述の
ように邪魔になることから、この余剰液晶を除去するこ
とが第３の課題としてあげられる。そして液晶セルに塗
布した封止剤は液晶に接しているので、液晶を汚染しな
いように素早く、しかし封止剤の収縮により注入された
液晶が漏れ出すことがなく、そして封止剤の液晶セルへ
の入り込み量を一定にして、注入口近傍のギャップのば
らつきのない硬化をさせることが第４の課題としてあげ
られる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶注入済み
の液晶セルの注入口を封止する方法において、液晶セル
端面に溢れている余剰液晶を除去するための押しつけ力
制御機能を備えた拭き取り機構を持ち、また、液晶セル
の表示面側に回り込んだ液晶を真空吸引やエア加圧で除
去する機構を備えていることを特徴とする。また液晶セ
ルの封止剤塗布開始点位置検出手段として、まず、複数
の液晶セル全体から各液晶セルの封止剤塗布開始位置検
出を行う機構を持ち、そのデータから各液晶セル封止剤
塗布開始位置近傍に移動して再度位置検出を行うことに
より位置補正を行う機構を備えていることを特徴とす
る。

【０００９】それから封止剤塗布手段として、封止剤塗
布中の位置ずれ補正を行う機構を備えていることを特徴
とする。そして、液晶セルに塗布された封止剤を硬化す
る手段として、封止剤の入り込み量を計測して、紫外線
などの封止剤を硬化させる光線の照射開始時間を制御す
る機構を持ち、かつこの光線の照度及び照射時間を可変
化して異なる照度の光線を連続照射する機構を持つこと
を特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。まず、図１は本発明における封止方法の工程フロ
ーであり、実践枠内にある項目が本発明において特徴を
有する工程である。また、図２は本発明における機能を
備えた封止装置の一例である。これらの図に従い本発明
における封止方法を説明する。まず、図１に示すように
前工程で液晶を注入された液晶セル１７は封止工程の第
一工程であるセル加圧工程において、ギャップを調整す
るために図３のように緩衝材１８を挟み込んでエアシリ
ンダ１５等で加圧される。この加圧により余分な液晶２
０が溢れでてくるので、本発明では押しつけ力制御機能
を有する拭き取り装置３で液晶セル１７端面に付着して
いる液晶２０を除去する。図４に示すようにこの拭き取
り装置３には圧縮バネなどの弾性体２１を備えているの
で、拭き取り装置３のヘッド部分を液晶セル１７端面か
らα(m)だけ押し込むと、（数１）の押しつけ力Ｆ(N)を
発生する。

【００１１】

【数１】Ｆ＝ｎ×ｋ×α …（数１）ここで、ｎは弾性体の個数、ｋは弾性体２１の弾性係数
(N/m)である。

【００１２】また、ヘッド部分は液晶セル１７を傷つけ
ないように心棒をフッ素樹脂などの弾性体チューブで保
護する構造にしている。このヘッド部は図４中では円筒
状であるが、角柱状にして液晶セル１７端面との接触面
積を増やすことも可能である。拭き取り装置３の動作
は、まずターンテーブル２に載せた加圧ユニット１を液
晶セル１７端面が見える側が拭き取り装置３に正対する
ように回転させて、液晶セル１７端面にある注入口の片
端近傍に、液晶セル１７端面垂直方向からヘッド部を押
しあて、そこから前述のαだけ押し込み、この押し込み
量を固定にして、押しつけ力Ｆを一定にしながら注入口
幅方向に開始端と反対の端部を越える位置までＸＹステ
ージ４でヘッド部を移動し、ヘッド部を液晶セル１７端
面から離し、拭き取り布２２を所定量巻き取る。

【００１３】この動作を繰り返すことにより、液晶セル
１７端面に付着している液晶２０を取り除く。このあ
と、ターンテーブル２は図２のように液晶セル１７端面
が見える側をシリンジ７に正対するように回転する。こ
れらの動作は液晶セル１７端面がヘッド押し込み方向に
傾くなどして位置ずれを起こしていない場合であり、位
置ずれを想定する場合は拭き取り方向の位置を変位セン
サなどで位置ずれ量を計測し、これに基づいて、押し込
み量が液晶セル１７端面からαになるようにフィードバ
ック制御を行いながら押しつけ力一定制御を行うことも
可能である。なお、ヘッド部分の構造としては板バネを
用いた構造としても同様の処理は可能である。以上のよ
うにして、封止剤が液晶セル１７に入り込むことを妨げ
る液晶セル１７端面に付着した液晶２０を除去すること
が可能となる。

【００１４】次に、セル粗位置検出について説明する。
図２のようにＣＣＤカメラ５などにより加圧されている
複数枚の液晶セル１７の積み重ね方向全体を撮像する。
この撮像データをコントローラ１４において、エッジ検
出などの画像処理を行い、各液晶セル１７の積み重ね方
向における封止剤塗布開始位置を検出する。ただし、こ
の場合の開始位置とは図５に示すエッジ２３とエッジ２
４より求まる液晶セル１７端面の中央位置である。な
お、積み重ねた液晶セル１７と緩衝材１８の総厚みとＣ
ＣＤの画素数の関係上、エッジ２３とエッジ２４が明確
に分離できないときがあるので、この場合は液晶セル１
７に該当する画素の重心を求めて液晶セル１７の端面の
中央位置とする。

【００１５】また、このようなＣＣＤカメラ５などの位
置検出手段の他に、加圧されている液晶セル１７の処理
枚数を作業者などの入力手段によりコントローラ１４に
入力し、加圧力から緩衝材１８の変形量を推定して、加
圧ユニット１の底面などの基準面に対する各液晶セル１
７の封止剤塗布開始位置を算出するという方法も考えら
れる。また、以上の液晶拭き取り工程とセル粗位置検出
工程の工程順序は後先を問わない。

【００１６】次に、セル位置補正工程から封止剤塗布工
程までを説明する。前述のセル粗位置検出工程により液
晶セル１７の積み重ね方向の粗位置は既知であるので、
この位置データに基づいて上下軸６，ＸＹステージ１２
によりシリンジ７を液晶セル１７に移動する。その後、
同じ軸に固定されているＣＣＤカメラ８などにより再度
位置検出を行う。この場合のセル位置としては図５に示
すように、エッジ２３とエッジ２４より液晶セル１７端
面の中央位置及びエッジ２５からは液晶セル１７の基準
となる端部からの注入口位置データを生成する。その後
に、これらの位置データに基づいて液晶除去ヘッド１０
を注入口近傍に移動して液晶セル１７表示面側に残って
いる液晶２０を除去する。

【００１７】この液晶除去ヘッド１０の断面図を図６に
示す。この液晶除去ヘッド１０には真空ポンプ１１また
はレギュレータ等を接続し、真空吸引もしくは高圧エア
などにより液晶２０を除去する。この液晶２０の除去の
目的は、前述の液晶拭き取りにおいて完全に除去できな
かった液晶セル１７端面に付着した液晶２０の表面に沿
って塗布した封止剤が液晶セル１７表示面側に回り込む
ことを防ぐためである。その後に、前述の位置データを
もとにディスペンサ１６に接続されたシリンジ７を移動
させて封止剤の塗布を行う。この時、変位センサ９によ
りシリンジ７先端と液晶セル１７端面との距離を一定に
して封止剤の塗布を行う。

【００１８】また、液晶セル１７の反りなどによる液晶
セル１７の厚み方向に生じる位置ずれに対応するため
に、ＣＣＤカメラ８などによりずれ計測を行った結果に
基づいて、シリンジ７を倣い制御することも可能であ
る。以上の工程を、各液晶セル１７に対して繰り返すこ
とにより処理を行う。なお、複数の液晶セル１７に対し
てセル位置補正だけを繰り返して行い、一括で位置デー
タの処理を行ってから各液晶セル１７ごとに、取り残し
液晶の除去、封止剤塗布を繰り返して行う方法も可能で
ある。以上のようにして、液晶セル１７端面にある注入
口に対して位置ずれがなく、また液晶セル１７端面から
はみ出すことのない封止剤塗布が可能となる。

【００１９】次に、封止剤の硬化工程について説明す
る。前述のようにして封止剤を塗布した後に封止剤を硬
化させる前処理として、図７に示すように加圧ユニット
１の加圧力を弱めて、封止剤２６を液晶セル１７内部に
入り込ませる必要がある。これを封止剤入り込み量βと
する。この封止剤入り込み量βは注入口近傍のギャップ
精度に影響を及ぼすので画質に影響を与える。また、こ
の封止剤入り込み量βは液晶セル１７のギャップの大き
さ、液晶２０の種類などによって変化するものであり、
一定でない。そのために現状では、品種毎に封止剤２６
が所定量入り込むまでの時間を計測して封止剤硬化開始
の時間を制御している。

【００２０】そこで、本発明では、封止剤計測センサ１
９で封止剤２６を計測して、コントローラ１４で封止剤
入り込み量βを計算し、所定の値になると封止剤硬化装
置１３に封止剤を硬化させる光線の照射開始信号を送信
して封止剤２６の硬化を開始する。なお、液晶２０と封
止剤２６の境界はそのままでは区別が付かないので、偏
光フィルターを通した画像を処理する方法や、蛍光検出
等により境界を求めて封止剤入り込み量を算出する。

【００２１】また、図７では積み重ねた液晶セル１７の
一番上の液晶セル１７の注入口だけを計測しているが、
複数の液晶セル１７に対して同様の処理を行っても構わ
ないし、液晶セル１７の複数の注入口に対しても同様で
ある。

【００２２】続いて、封止剤を硬化させる光線の照射方
法について説明する。液晶セル１７に塗布された封止剤
は紫外線などの光線を照射して硬化させることが一般的
であり、封止剤の硬化は前述の光線の積算光量によって
決まるものである。しかし、照射時間を短くするために
照度を高くしすぎると、封止剤の硬化収縮がおきやすく
なり、液晶セル１７を形成している接着剤との界面に隙
間が生じて注入されている液晶が漏れ出す不良が生じ
る。また、低照度，高照度と装置を分けてしまうと封止
剤が未硬化の状態で液晶に接触している時間が長くな
り、液晶汚染の問題が生じる。

【００２３】そこで、本発明の封止剤硬化装置１３では
図８に示すように、照度Ｅ(W/m²)，照射時間Ｔ(s)を段
階的に変化させて封止剤硬化に必要な積算光量Ｗ(J/m²)
を得られるように、光源２７の点灯数及び液晶セル１７
と光源２７との距離をステージ２８などにより変化させ
て照度を制御し、タイマーで照射時間を制御している。

【００２４】

【数２】Ｗ＝Ｅ1×Ｔ1 ＋Ｅ2×Ｔ2 ＋・・・＋Ｅn×Ｔn …（数２）これにより封止剤を硬化させる光線を可変かつ連続的に
照射することができる。

【００２５】図９に封止剤硬化装置１３の構造を示す。
また、液晶セル１７へのダメージを防ぐために開口部は
スリット２９状にし、かつスリット２９幅は可変となる
構造としている。以上のようにして、液晶セルの注入口
近傍のギャップのばらつきが無く、かつ液晶を汚染する
ことなく、かつ封止剤の硬化収縮を起こすことがない封
止剤硬化が可能となる。

【００２６】なお、図２ではターンテーブル２上に加圧
ユニット１を配置して前述の各工程の機能を持つ装置を
放射状に並べているが、これらの各工程の機能を持つ装
置を直線上に配置して搬送コンベアなどを用いて液晶セ
ル加圧装置を移動させて処理する方法も考えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の液晶セル
の封止方法及びその装置によれば、複数の加圧された液
晶セルから溢れ出た液晶を押しつけ力制御機能を備えた
拭き取り機構と、複数の加圧された液晶セルの粗位置検
出機構と、その検出データを補正する機構と、補正され
た各液晶セルの位置データに基づき拭き取り残した液晶
を除去し、かつ位置ずれを補正して封止剤を塗布する機
構により、封止剤が液晶セル端面からはみ出すことがな
く、かつ削り取りなどの修正が必要ない封止剤の定量塗
布方法を提供できる。

【００２８】また、封止剤の液晶セルへの入り込み量を
計測して、封止剤を硬化させる紫外線などの光線の照射
開始時間を制御できる機構と、この光線の照度及び照射
時間を可変化して異なる照度の光線を連続照射する機構
により、液晶セルの注入口近傍のギャップのばらつきが
無く、かつ液晶を汚染することなく、かつ封止剤の硬化
収縮による不良のない封止剤硬化方法を提供できる。

【００２９】以上により、高品位の液晶セルを安定し
て、かつ効率的に生産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である液晶セルの封止工程フロ
ー。

【図２】図１の液晶セルの封止装置を示す斜視図。

【図３】液晶セルの加圧状態を示す側断面図。

【図４】図１の液晶拭き取り装置を示す斜視図。

【図５】液晶セルの画像を示す断面図。

【図６】液晶除去ヘッド断面図。

【図７】封止剤入り込み量処理の概念図。

【図８】照射時間と照度のグラフ。

【図９】封止剤硬化装置を示す斜視図。

【符号の説明】

１…加圧ユニット、２…ターンテーブル、３…拭き取り
装置、４…ＸＹステージ、５…ＣＣＤカメラ、６…上下
軸、７…シリンジ、８…ＣＣＤカメラ、９…変位セン
サ、１０…液晶除去ヘッド、１１…真空ポンプ、１２…
ＸＹステージ、１３…封止剤硬化装置、１４…コントロ
ーラ、１５…エアシリンダ、１６…ディスペンサ、１７
…液晶セル、１８…緩衝材、１９…封止剤計測センサ、
２０…液晶、２１…弾性体、２２…拭き取り布、２３…
上側エッジ、２４…下側エッジ、２５…基準端側エッ
ジ、２６…封止剤、２７…光源、２８…ステージ、２９
…スリット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶注入済みの液晶セルの注入口を封止す
る方法において、複数の液晶セルより溢れでた液晶の拭
き取りを行い、次に複数の液晶セルの封止剤塗布開始位
置の検出を行い、その結果をもとに注入口付近に残存す
る液晶の除去を行い、そして注入口に封止剤を塗布し、
かかる後に封止剤を硬化させる光線を照射することを特
徴とする液晶セルの封止方法。
【請求項２】請求項１記載の液晶拭き取り方法は、液晶
セル端面に対して押しつけ力を制御する機能を持つこと
を特徴とする液晶セルの封止方法。
【請求項３】請求項１記載の液晶セルの封止剤塗布開始
位置の検出方法は、複数の液晶セル全体から各液晶セル
の封止剤塗布位置を検出し、さらに封止剤塗布位置近傍
において再度位置検出を行うことを特徴とする液晶セル
の封止方法。
【請求項４】請求項１記載の注入口付近に残存する液晶
の除去方法は、位置検出結果をもとに真空吸引もしくは
加圧流体により液晶を除去することを特徴とする液晶セ
ルの封止方法。
【請求項５】請求項１記載の封止剤塗布方法は、封止剤
塗布位置の検出を行い、その結果をもとに封止剤塗布手
段を倣い制御させて封止剤を塗布することを特徴とする
液晶セルの封止方法。
【請求項６】請求項１記載の封止剤を硬化させる方法
は、封止剤の入り込み量を計測して、紫外線などの封止
剤を硬化させる光線の照射開始時間を制御し、また前記
光線の照度及び照射時間を可変化して異なる照度の光線
を連続照射することを特徴とする液晶セルの封止方法。
【請求項７】液晶注入済みの液晶セルの注入口を封止す
る装置において、液晶セルから溢れでた液晶を拭き取る
機構を備え、かつ複数の液晶セルの封止剤塗布開始位置
の検出を行う機構を備え、かつこの結果をもとに注入口
付近に残存する液晶を除去する機構を備え、かつ注入口
に封止剤を塗布する機構を備え、かつ封止剤を硬化させ
る機構を備えた液晶セルの封止装置。
【請求項８】請求項７記載の液晶を拭き取り機構は、液
晶セル端面に対して押しつけ力を制御する機構を持つこ
とを特徴とする液晶セルの封止装置。
【請求項９】請求項７記載の液晶セルの封止剤塗布開始
位置検出機構は、複数の液晶セル全体から各液晶セルの
封止剤塗布位置を検出する機構と、さらにその結果をも
とに封止剤塗布位置近傍において再度位置検出する機構
を備えていることを特徴とする液晶セルの封止装置。
【請求項１０】請求項７記載の注入口付近に残存する液
晶を除去する機構は、位置検出結果をもとに真空吸引も
しくは加圧流体により液晶を除去することを特徴とする
液晶セルの封止装置。
【請求項１１】請求項７記載の注入口に封止剤を塗布す
る機構は、封止剤塗布位置の検出を行う機構を備え、ま
たその結果をもとに封止剤塗布手段を倣い制御させて封
止剤を塗布する機構を備えていることを特徴とする液晶
セルの封止装置。
【請求項１２】請求項７記載の封止剤を硬化させる機構
は、封止剤の入り込み量を計測して、紫外線などの封止
剤を硬化させる光線の照射開始時間を制御する機構を備
え、また前記光線の照度及び照射時間を可変化して異な
る照度の光線を連続照射する機構を備えていることを特
徴とする液晶セルの封止装置。
【請求項１３】請求項１，６，７，１２のいずれか１項
記載の液晶セルの封止方法及び装置において、封止剤の
入り込み量を計測して、紫外線などの封止剤を硬化させ
る光線の照射開始時間を制御し、また前記光線の照度及
び照射時間を可変化して異なる照度の光線を連続照射し
て製作された液晶セル。