液晶素子の封止装置および封止方法
【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。
【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。
【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、ＵＶ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、ＵＶ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１０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６０、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６２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９０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、１００ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線を１０秒間照射することにより、ＵＶ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
【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、ＵＶ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、ＵＶ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１０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６０、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６２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９０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、１００ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線を１０秒間照射することにより、ＵＶ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
【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。
【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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開平１０−３０８５
【公開日】平成１０年（１９９８）１月６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−３５２０７
【出願日】平成９年（１９９７）２月１９日
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【公開日】平成１０年（１９９８）１月６日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）２月１９日
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
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