JP2017187635A - 表示装置の製造装置 - Google Patents

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佑介 板垣
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Abstract

【課題】カバーガラスの黒枠の下の紫外線硬化樹脂が紫外線によって十分に硬化されない現象を対策する。【解決手段】表示パネルと、透明部分と黒枠を有するカバーガラスが紫外線硬化樹脂によって接着している表示装置400の製造装置であって、紫外線を放射する光源10と、前記表示装置を載置する載置台50とを有し、前記光源10に対し、前記載置台50と反対側に前記光源10を覆うように曲面鏡20が配置され、前記光源10よりも前記載置台50側に前記光源10からの紫外線の光路を変更する光路変更素子30が配置され、前記光路変更素子30からの紫外線の前記表示装置400の主面とのなす角は、前記曲面鏡20を反射する紫外線の前記表示装置400の主面とのなす角よりも小さいことを特徴とする表示装置の製造装置。【選択図】図6

Description

本発明は表示装置の製造装置に係り、特にカバーガラスを表示パネルに紫外線硬化樹脂を用いて接着するための製造装置に関する。
液晶表示装置あるいは有機EL表示装置等のフラットディスプレイは、薄型で軽量であるため、携帯電話等の携帯可能なディスプレイとして需要が広がっている。液晶表示装置あるいは有機EL表示装置には、機械的な保護のために、カバーガラス配置される。本発明は、カバーガラスの表示パネルへの接着に関するものである。本明細書では、主として液晶表示装置について説明するが、本発明は有機EL表示装置にも適用することができる。
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して対向基板が配置され、TFT基板とカラーフィルタ基板の間に液晶が挟持された構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
液晶表示パネルの表面にカバーガラスを接着するために、紫外線硬化樹脂が用いられる。紫外線硬化樹脂は、液晶表示パネルにおけるTFT基板と対向基板とのシール部の接着として用いられる例がある。シール材として紫外線硬化樹脂を用いた場合の例として、特許文献1.特許文献2、特許文献3が挙げられる。
特許第05417545号公報 特開2005−208479号公報 特開2014−235278号公報
液晶表示パネルの表面に接着されるカバーガラスには、デザイン性の要請から、黒い枠(以後黒枠)が印刷等によって形成される。接着材には、熱硬化樹脂と紫外線硬化樹脂があるが、カバーガラスと液晶表示パネルを接着する接着剤としては、硬化時間が短い紫外線硬化樹脂が用いられる。
紫外線はカバーガラスの主面側に照射されるが、黒枠部分は、紫外線が透過しないために、樹脂が硬化しにくい。硬化しない樹脂が存在すると、樹脂が流れ出したり、気泡が発生したりする。なお、樹脂は当初はシート状の場合もあるが、硬化しないと十分な接着力が生じないために、カバーガラスと液晶表示パネルの剥離の問題が生ずる。
また、樹脂が硬化した部分と硬化しない部分が存在すると、液晶表示パネルの対向基板へのストレスにむらが生じ、これが、液晶表示パネルにおけるTFT基板と対向基板との間隔、すなわち、液晶層の層厚に影響を及ぼし、色むら等を発生させる場合もある。
本発明の課題は、液晶表示パネルとカバーガラスとを接着する紫外線硬化樹脂をカバーガラスの黒枠部分においても硬化させ、液晶表示パネルとカバーガラスとの全面において、紫外線硬化樹脂を硬化させることである。
本発明は上記問題点を解決するものであり、代表的な構成は下記のとおりである。
(1)表示パネルと、透明部分と黒枠を有するカバーガラスが紫外線硬化樹脂によって接着している表示装置の製造装置であって、紫外線を放射する光源と、前記表示装置を載置する載置台とを有し、前記光源に対し、前記載置台と反対側に前記光源を覆うように曲面鏡が配置され、前記光源よりも前記載置台側に光路変更素子が配置され光路変更素子からの反射紫外線の前記表示装置の主面とのなす角は、前記曲面鏡を反射する紫外線の前記表示装置の主面とのなす角よりも小さいことを特徴とする表示装置の製造装置。
(2)前記載置台は、前記表示装置を第1の方向に移動させるコンベアであることを特徴とする(1)に記載の表示装置の製造装置。
(3)前記光源は、前記第1の方向と直角な第2の方向に長軸を有する円柱状であり、前記曲面鏡は、前記光源を覆うように配置していることを特徴とする(2)に記載の表示装置の製造装置。
液晶表示装置の平面図である。 図1のA−A断面図である。 紫外線硬化樹脂を紫外線で硬化する装置の例を示す断面図である。 図3の装置によって紫外線硬化樹脂を紫外線で硬化する場合の問題点を示す断面図である。 黒枠部分の紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線を示す例である。 本発明による紫外線照射装置の例を示す断面図である。 図6における紫外線の光路を示す模式図である。 本発明による紫外線照射装置の例を示す平面図である。 実施例1の紫外線強度の角度分布を示すグラフである。 本発明による紫外線照射装置の例を示す図6と直角方向の断面図である。 本発明による紫外線照射装置の全体の構成を示す断面図である。 楕円反射鏡を用いた場合の紫外線の光路を示す断面図である。 実施例2の紫外線照射装置の例を示す断面図である。 実施例2の紫外線強度の角度分布を示すグラフである。 有機EL表示装置の断面図である。 有機EL表示装置における紫外線硬化樹脂の硬化の問題点を示す断面図である。
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
図1は液晶表示装置の平面図であり、図2は液晶表示装置の断面図である。図1において、液晶表示パネルの上側にはカバーガラス300が配置されている。カバーガラス300は液晶表示パネルにおけるTFT基板100よりも大きく形成されているが、これは例であり、カバーガラス300は液晶表示パネルと同じ大きさの場合もあるし、液晶表示パネルより小さい場合もある。
図1において、カバーガラスの周辺には、透明である表示領域302を囲むように印刷によって黒枠301が形成されている。この黒枠301は、カバーガラス300の対向基板200側に形成されている。黒枠301の幅は、液晶表示パネルにおいてメインフレキシブル配線基板120やドライバIC110等が配置された端子部側で大きくなっている。
図2は図1のA−A断面図である。図2において、TFT基板100と対向基板200はシール材によって接着し、TFT基板100と対向基板200の間に液晶が挟持されている。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成されており、TFT基板100が1枚になっている部分は、端子部であり、液晶表示パネルを駆動するためのドライバIC110が配置し、また、外部から電源や信号を供給するためのメインフレキシブル配線基板120が接続している。対向基板200はタッチパネルの機能を有しており、タッチパネルへの信号の入出力のためにタッチパネル用フレキシブル配線基板130が対向基板200に接続している。
TFT基板100の下側には、下偏光板101が貼り付けられ、対向基板200の上側には上偏光板201が貼り付けられている。TFT基板100、対向基板200、下偏光板101、上偏光板201で液晶表示パネル構成している。上偏光板201の上には、樹脂350によってカバーガラス300が貼り付けられている。液晶表示パネルを機械的に保護するためである。
図2において、カバーガラス300の厚さは、0.5mm以上、1.5mm程度以下である。また、TFT基板100および対向基板200の厚さは、0.2mmから0.7mm程度であり、上偏光板201および下偏光板101の厚さは、0.13mm程度である。上偏光板201とカバーガラス300を接着している紫外線硬化樹脂350の厚さは、30μm程度から170μm程度である。
紫外線硬化樹脂350は当初は粘度の高い液体でもよいし、フィルムでも良い。樹脂フィルムとしては、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)が使用され、当初液体の樹脂としては、例えば、OCR(Optical Clear Resin)が使用される。なお、以後の説明では、紫外線硬化樹脂350は、硬化前は液体であるとして説明するが、発明の内容は、紫外線硬化樹脂350が当初はシートである場合にも同様に適用することができる。
図3は、図1あるいは図2における紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線照射装置の断面図である。図3において、光源10は、メタルハライドランプであり、紙面垂直方向に長い円柱状である。メタルハライドランプからは、波長356nmの紫外線UVが放射される。光源10からの紫外線UVは、放物面反射鏡20によって、平行光になり、液晶表示装置400の主面に対して垂直に入射する。
一方、液晶表示装置400は、コンベア50に載って左から右に移動する。したがって、液晶表示装置400が照射装置内を移動する間、紫外線UVが照射されて、紫外線硬化樹脂が硬化する。
しかし、図3に示すように紫外線UVを照射すると、図4に示すような問題を発生する。図4は、液晶表示装置の断面図である。図4において、紫外線硬化樹脂350を硬化させるための紫外線UVはカバーガラス300の主面側から照射される。図4において、黒枠301が存在しない透明な表示領域では、紫外線UVが照射されるので、紫外線硬化樹脂350は硬化する。しかし、黒枠301が形成された部分では、紫外線UVが透過しないので、紫外線硬化樹脂350は硬化しない。この部分を図3では、未硬化樹脂351で示している。
これを対策するためには、図5に示すように、紫外線UVを横方向からも照射させる必要がある。このような紫外線UVを照射するためには、図3に示す光源に加えて、液晶表示装置の四方から紫外線UVを照射する必要があるので、紫外線UVの光源が複数必要になる。しかし、紫外線光源が複数存在すると、光源毎に、紫外線の調整が必要になり、装置が複雑化する。また、装置のメインテナンスも複雑になり、製造コストが増大する。
図6は本発明による紫外線照射装置の断面図である。以下紫外線UVを単に光と称することもある。図6において、メタルハライドランプによる光源10から、波長356nmの紫外線UVが放射される。光源10を覆って放物面反射鏡20が配置され、光源10からの紫外線UVが平行光となって液晶表示装置400に向かう。本発明の特徴は、光源10と放物面反射鏡20からの光の領域の一部に光路変更素子30を配置し、平行光の一部を液晶表示装置400の主面に対して小さな角度で入射する紫外線UVを形成することである。小さな角度は、例えば、10°以下である。
図6において、放物面反射鏡20からの光の一部が光路変更素子30に入射し、液晶表示装置400に対して小さな角度η2で入射することになる。
一方、光路変更素子30に入射した一部の光は、平行光として液晶表示装置400に対して垂直に入射する。したがって、カバーガラスの黒枠の下の紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線と黒枠以外の透明な部分に対応する紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を同時に得ることができる。
液晶表示装置400に入射する紫外線UVの角度η2は、光路変更素子30内部の構造を変えることによって任意に変えることができる。図7はその例である。図7において、第1ミラー35は、液晶表示装置400の主面の垂直方向に対してη1だけ傾いている。一方、第2ミラー40は、液晶表示装置400の主面と垂直方向である。この時、第2ミラー40を反射した光の液晶表示装置400の主面に対する角度η2は、η2=η1/2となる。
なお、図7は例であり、例えば、第1ミラー35の傾きη1を45°にして、第2ミラー40の角度をわずかに傾けることによっても、液晶表示装置400の主面に対して小さい角度で入射する紫外線UVを得ることができる。また、図7では、第1ミラー35および第2ミラー40は平面ミラーであるが、必要に応じて、曲面ミラーあるいは多角形ミラーにすることも出来る。
また、光路変更素子30内部の構造は、ミラーだけではなく、例えばプリズムを用いることによって、液晶表示装置400の主面に対して垂直方向の光線の光路を変更することが可能である。
図8は図6に示す紫外線照射装置の平面図である。図8において、光源10を覆って、放物面反射鏡20が配置している。光源10の外形は、細長い円柱である。放物面反射鏡20の下側には、光路変更素子30が配置している。
図8において、液晶表示装置400がコンベア50の上に配置している。コンベア50が左から右に動くにしたがって、放物面反射鏡20の下側において、液晶表示装置400に紫外線UVが照射される。図8では、液晶表示装置400はコンベア50の上に4列配置されている。すなわち、4個の液晶表示装置400が同時に紫外線硬化を受ける。
図9は、図6に示す紫外線照射装置において、液晶表示装置に入射する紫外線の強度の角度分布を示すグラフである。図9において横軸は角度θで、縦軸は紫外線の強度Iである。図9におけるθは、液晶表示装置の法線方向に対する角度であり、紫外線の入射角である。図9は、紫外線が放物面反射鏡によって、比較的高くコリメートされている場合である。なお、図6に示すように、紫外線の角度分布は、照射装置の場所によって異なる。図9は液晶表示装置が紫外線照射装置内を移動する間に照射される紫外線の積分値である。
図9において、放物面反射鏡から直接液晶表示装置に入射する紫外線の入射角は、+10°から−10°の範囲に分布している。この部分は、図9において、領域Aとして表示されている。領域Aはカバーガラスの透明領域の紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線の強度を示している。
一方、光路変更素子30から液晶表示装置400に入射する紫外線UVの入射角は、+70°乃至+90°、あるいは、−70°乃至−90°に分布している。この領域は図9において、領域Bで示している。領域Bは、カバーガラスの黒枠の下に対応する紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線の強度を示している。
従来は、領域Bはほぼゼロであるが、本発明の紫外線露光装置を用いることによって、領域Aと同時に領域Bの紫外線を得ることができる。つまり、領域Bをゼロよりも大きくすることができる。一方、本発明の特徴は、領域Aの紫外線と領域Bの紫外線を同時に得ることであるから、いずれか一方のみ大きくするのは問題である。好ましくは、領域Bの面積は、領域Aの面積の10%以上、50%以下であるのがよく、より好ましくは、10%以上、30%以下である。
図6は、液晶表示装置400が紫外線照射装置内を通過する方向と平行方向における紫外線照射装置の断面図である。この方向では、光源10はほぼ点光源なので、紫外線照射角が特に問題になる。一方、図6と直角方向における紫外線照射装置の状態は、図6とは異なる。
図10は、液晶表示装置400が紫外線照射装置内を通過する方向と直角方向における紫外線照射装置の断面図である。図10において、コンベア50および液晶表示装置400は、紙面直角方向に移動する。図10に示すように、この方向では、光源10が線光源になっている。したがって、光路変更素子30が存在しない場合であっても、η3で示すような小さな角度で入射する紫外線UVを得ることができる。ただし、紫外線UVを装置内から漏れないようにするためには、第2ミラー40は存在したほうが良い。
図11は、紫外線照射装置の全体を示す断面図である。図11において、コンベア50が左から右に流れ、これに伴って液晶表示装置400が紫外線照射装置内を左から右側に移動する。本発明の紫外線照射装置は、小さな角度の紫外線を形成する。したがって、装置外に紫外線が漏れないようにすることが重要である。
図11において、液晶表示装置は、紫外線を遮蔽するための遮蔽体70を2回くぐって紫外線照射装置内に進入する。遮蔽体70は紫外線を遮蔽する材料で形成された「暖簾」状のものである。紫外線照射装置の筐体60は庇61を入口と出口に有しており、庇の根本と庇の先端において遮蔽体が形成されている。つまり、図11では、筐体60の入り口と出口において、2重に遮蔽体70を配置することによって、紫外線の外部への漏れを防止している。
実施例1では、光源に対する反射鏡として放物面反射鏡を用いて平行光線を形成している。本実施例では、反射鏡として楕円反射鏡80を用いて、反射鏡からの反射光にも角度分布を持たせた場合についての実施例である。図12は、楕円反射鏡80を用いた場合の、楕円反射鏡80から反射する紫外線の分布を示す断面図である。図12では、図を複雑にしないために、片側の楕円反射鏡だけからの光の反射を示している。
図12において、液晶表示装置400は、コンベア50に載って図の左側から右側に移動する。図12に示すように、楕円反射鏡80の第1の焦点に配置した光源10からの紫外線は、第2の焦点81にフォーカスし、その後発散する。したがって、第2の焦点81を通過した光は、角度分布を有する。完全な平行光よりも、角度分布を有しているほうが、紫外線に対する影が出にくいので有利な場合もある。しかし、図12に示すような楕円反射鏡80を用いても、図4に示すような、カバーガラス300の黒枠301の下に紫外線UVを入射させることは難しい。
図13は実施例2を示す断面図である。図13も図を複雑にしないために、片側の楕円反射鏡の動作のみ記載している。図13において、液晶表示装置400は、コンベア50に載って図の左側から右側に移動する。図13において、楕円反射鏡80で反射した紫外線UVは、第2の焦点81においてフォーカスし、その後発散する。図13において、第2のフォーカス81を過ぎた場所に光路変更素子30が配置されている。
図13において、第2の焦点81を過ぎた紫外線の一部は、光路変更素子30に入射し、液晶表示装置400に対して小さな角度で入射する紫外線UVを得ることができる。図13において、光路変更素子30には色々な角度の紫外線UVが入射するので、光路変更素子30を出射する紫外線UVも色々な角度が生ずる。また、楕円反射鏡80を反射した光の一部は、光路変更素子30に入射せずに直接液晶表示装置400に入射する。
このように、実施例2では、実施例1に比較して、紫外線UVの液晶表示装置400に対する入射角分布を広くすることができる。図14は図13の紫外線照射装置において、液晶表示装置400に入射する紫外線UVの強度の角度分布を示すグラフである。図14におけるθは、液晶表示装置の法線方向に対する角度であり、紫外線UVの入射角である。なお、図13に示すように、紫外線UVの角度分布は、照射装置の場所によって異なる。図14は液晶表示装置400が紫外線照射装置内を移動する間に照射される紫外線UVの積分値である。
図14において、θがゼロの場合においては、紫外線の強度Iの谷となっている。これは、図13に示すように、楕円反射鏡80の焦点を過ぎた場所に光路変更素子30を配置しているために、液晶表示装置400の法線方向に直接入射する紫外線は無くなるからである。なお、図14において、θがゼロの時に紫外線強度Iがゼロにならないのは、紫外線UVが完全にコリメートされずに、分散しているからである。
図14において、領域Aはカバーガラスの透明領域の紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線の強度を示している。領域Bは、カバーガラスの黒枠の下の部分の紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線の強度を示している。本発明の特徴は、領域Aの紫外線UVと領域Bの紫外線UVを同時に得ることであるから、いずれか一方のみ大きくするのは問題である。好ましくは、領域Bの面積は、領域Aの面積の10%以上、50%以下であるのがよく、より好ましくは、10%以上、30%以下である。
図14は例であり、光路変更素子30内のミラー等の配置位置等によって紫外線UVの強度分布を容易に変えることができる。また、図13において、光路変更素子30内の構造としては、平面ミラー、曲面あるいは多角形ミラーとしたり、プリズムとすることも出来る。
なお、本実施例においても、実施例1の図10、図11で説明した内容を適用することができる。
本実施例は、本発明を有機EL表示装置に適用した場合の例である。図15は有機EL表示装置の断面図である。有機EL表示パネルは、有機EL素子等が形成された素子基板500を封止樹脂を介して封止基板600で覆った構成である。素子基板500は、封止基板600よりも大きく形成され、素子基板500が1枚になった部分にドライバIC110、が取り付けられ、また、有機EL表示パネルに電源や信号を供給するためのメインフレキシブル配線基板120等が接続している。
封止基板600は、タッチパネルを兼ねており、封止基板600にはタッチパネル用フレキシブル配線基板130が接続している。封止基板600の上には、反射防止のための偏光板601が取り付けられている。但し、有機EL表示装置によっては、反射防止のための偏光板は存在しない場合もある。
図15において、封止基板600の上には、有機EL表示パネルを保護するためのカバーガラス300が紫外線硬化樹脂350を介して接着している。カバーガラス300の周辺には、黒枠301が形成されている点も図1および図2に示す液晶表示装置の場合と同様である。
すなわち、有機EL表示装置の場合も、カバーガラス300の黒枠301の下の紫外線硬化樹脂350が硬化しないという問題が生ずる。図16は、有機EL表示装置におけるこの問題を示す断面図である。図16は、液晶表示装置において説明した図4と同様である。したがって、有機EL表示装置についても、実施例1および実施例2で説明した本発明の構成を適用することができる。
10…光源、 20…放物面反射鏡、 30…光路変更素子、 35…第1ミラー、 40…第2ミラー、 50…コンベア、 60…筐体、 61…庇、 70…遮蔽体、 80楕円反射鏡、 81…第2焦点、 100…TFT基板、 101…下偏光板、 110…ドライバIC、 120…メインフレキシブル配線基板、 130…タッチパネル用フレキシブル配線基板、 200…対向基板、 201…上偏光板、 300…カバーガラス、 301…黒枠、 302…表示領域、 350…紫外線硬化樹脂、 351…未硬化部分、 400…液晶表示装置、 500…素子基板、 600…封止基板、 601…反射防止用偏光板、 UV…紫外線

Claims (10)

  1. 表示パネルと、透明部分と黒枠を有するカバーガラスが紫外線硬化樹脂によって接着している表示装置の製造装置であって、
    紫外線を放射する光源と、前記表示装置を載置する載置台とを有し、
    前記光源に対し、前記載置台と反対側に前記光源を覆うように曲面鏡が配置され、
    前記光源よりも前記載置台側に光路変更素子が配置され、
    前記光路変更素子からの紫外線の前記表示装置の主面とのなす角は、前記曲面鏡を反射する紫外線の前記表示装置の主面とのなす角よりも小さいことを特徴とする表示装置の製造装置。
  2. 前記載置台は、前記表示装置を第1の方向に移動させるコンベアであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造装置。
  3. 前記光源は、前記第1の方向と直角な第2の方向に長軸を有する円柱状であり、前記曲面鏡は、前記光源を覆うように配置していることを特徴とする請求項2に記載の表示装置の製造装置。
  4. 前記表示装置が前記製造装置を通過した場合の紫外線の照射量の角度分布は、前記表示装置の法線方向との角度が小さい範囲の第1の領域と、前記表示装置の法線方向との角度が大きい範囲の第2の領域とを有し、
    前記第2の領域の強度は、ゼロよりも大きく、前記第1の領域の強度の50%以下であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造装置。
  5. 前記表示装置が前記製造装置を通過した場合の紫外線の照射量の角度分布は、前記表示装置の法線方向との角度が小さい範囲の第1の領域と、前記表示装置の法線方向との角度が大きい範囲の第2の領域とを有し、
    前記第2の領域の強度は、前記第1の領域の強度の10%以上で50%以下であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造装置。
  6. 前記製造装置は筐体を有し、前記表示装置が前記筐体内に入る入口と、前記表示装置が前記筐体から出る出口とを有し、
    前記入口および前記出口において、前記筐体に庇が形成され、
    前記庇の先端と前記庇の根本の両方において、前記紫外線を遮蔽する材料で形成された遮蔽体が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造装置。
  7. 前記曲面鏡は、放物面反射鏡であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置の製造装置。
  8. 前記曲面鏡は、楕円反射鏡であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置の製造装置。
  9. 前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置の製造装置。
  10. 前記表示パネルは、有機EL表示パネルであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置の製造装置。
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