JP2000305059A - 基板加圧装置と加圧方法及びそれを用いた基板貼り合わせ装置と基板貼り合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２枚のガラス基板を高精度に貼り合わせて均
一なギャップ形成を実現することのできる、構成が簡単
かつ廉価な液晶セルの加圧装置とその方法及びそれを用
いた貼り合わせ方法および装置。 【解決手段】 ２枚のガラス基板５、６を真空状態にし
て大気圧で加圧するときに、保護枠１１により２枚のガ
ラス基板５、６の側面への気密シート１５の接触を防止
し、ガラス基板５、６の横方向へのずれを解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディイスプレ
イパネルを構成する液晶セルの製造技術に関し、特に、
液晶を封入する一定の隙間を形成するために、スぺーサ
を挟み込んだ状態で２枚の基板を相互に重ねて加圧し、
貼り合わせて製造する液晶セル基板の加圧装置および加
圧方法と、それを用いた基板貼り合わせ装置および基板
貼り合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイパネルのセル
構造は、通常、現在のところ２枚のガラス基板の間に液
晶を封入するために、２枚のガラス基板がスぺーサ用の
球を挟んだ状態で重ね合され隙間を形成している。

【０００３】それらのガラス基板を相互に貼り合わせる
ために、ガラス基板の周辺部には予めシール剤が塗布さ
れ、このシール剤をガラス基板を重ね合わせたの後に加
圧しながら硬化させている。シール剤としては熱硬化性
のもの、又は、紫外線硬化性のものが一般に用いられて
いる。

【０００４】このような液晶セルを製造するための、２
枚のガラス基板を貼り合わせる装置は、２枚のガラス基
板を所定の相互位置に合わせるアライメント工程を経
て、正確に重ね合わされた２枚のガラス基板を貼り合わ
せ装置のステージ上に置き、この上から空気圧を加えて
ガラス基板を加圧すると共に、ガラス基板に対して外側
から加熱、あるいは紫外線を照射することにより、ガラ
ス基板の間のシール剤を硬化させて、ガラス基板を貼り
合わせている。

【０００５】また、別の方法としては、図６に示すよう
にアライメント工程で高精度に位置合わせされた２枚の
ガラス基板５ａ、６ａをステージ３１に載置し、ガラス
基板５ａ、６ａの上方からこのガラス基板５ａ、６ａを
覆う位置に気密シート３２が設けられたクランプ枠３３
を上下駆動機構３４を駆動させて下降させてガラス基板
５ａ、６ａを覆い、一方、ステージ３１には図示しない
真空ポンプに接続された真空排気用孔３５ａ、３５ｂが
設けられているので、真空ポンプを作動させることによ
り、気密シート３２でガラス基板５ａ、６ａが覆われた
内部を真空にすることで、ガラス基板５ａ、６ａに大気
圧をかけて加圧していた。

【０００６】なお、図７はその際のステージ３１上での
気密シート３２とガラス基板５ａ、６ａおよび真空排気
孔３５ａ、３５ｂとの位置関係を示す平面図である。２
個の真空排気孔３５ａ、３５ｂはいずれも、ガラス基板
５ａ、６ａの外側に設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
一般的に使用されている加圧型の貼り合せ装置は、加圧
力を発生させるための機構が大がかりとなり、そのた
め、装置の製造コストも高くなる傾向がある。

【０００８】また、シール剤として熱硬化性のものを使
用している場合には、２枚のガラス基板を加圧する工程
と並行してその加熱硬化を行うと、シール剤が発泡して
しまい適正なシールが形成されない。

【０００９】また、気密シートを用いて加圧する方法は
大気圧を利用するため、ガラス基板全体を均一に加圧す
ることができてギャップ形成には最適だが、２枚のガラ
ス基板を覆う気密シートが、真空ポンプで真空排気する
ときにガラス基板の上面だけでなくガラス基板の側面に
接触し、そのため、ガラス基板に横方向に力が作用して
ガラス基板をずらしてしまう恐れがある。さらに、気密
シートに弛みがある場合はガラス基板の側面に接触しや
すくなって、このずれは激しくなる。

【００１０】また、真空排気するための孔も、ガラス基
板に対して２ヶ所のみの場合が多く、ガラス基板の基板
面内での真空到達時間にむらができ、先に真空状態にな
ったところに気密シートが引っ張られ、気密シートが基
板のガラス側面に接触して、ずれを発生させてしまうこ
ともある。

【００１１】これらの理由により、２枚のガラス基板の
貼り合わせ精度を維持するのは困難で、特に、精度が厳
しい液晶用基板は、完成状態で数μｍ以下の貼り合わせ
精度が必要なため、わずかなずれも許されないそれへの
適用は問題が多い。

【００１２】本発明はこれらの事情にもとづいて成され
たもので、２枚のガラス基板を高精度に貼り合わせて均
一なギャップ形成を実現することのできる、構成が簡単
かつ廉価な基板加圧装置及び加圧方法と、それを用いた
基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法を提供す
ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、予め所定の位置関係で隙間を介してシール
剤によって仮固定されてステージ上に載置されている複
数枚の基板を加圧手段で加圧して所定の隙間に形成する
基板加圧装置において、前記ステージは、載置した前記
基板の外周側に隙間を介して設けた保護枠を具備し、ま
た、前記加圧手段は載置した前記基板及び前記保護枠を
覆う大きさの気密シートとこの気密シートを移動させる
移動手段を具備していることを特徴とする基板加圧装置
である。

【００１４】また請求項２の発明による手段によれば、
前記保護枠は、厚さが前記複数枚の基板を所定の隙間に
形成した際の厚さと等しいことを特徴とする基板加圧装
置である。

【００１５】また請求項３の発明による手段によれば、
前記保護枠は、前記ステージ上に４枚の平板を相互に間
隔を空けて形成し、各間隔が形成されている箇所にはそ
れぞれ前記ステージに通気孔が孔設されていることを特
徴とする上記のいずれかに記載の基板加圧装置である。

【００１６】また請求項４の発明による手段によれば、
前記通気孔は、減圧手段に接続されていることを特徴と
する基板加圧装置である。

【００１７】また請求項５の発明による手段によれば、
前記ステージは、イオン化エアを前記基板に吹き付ける
除電機能を有していることを特徴とする上記のいずれか
に記載の基板加圧装置である。

【００１８】また請求項６の発明による手段によれば、
予め所定の位置関係で隙間を介して平行状態にシール剤
によって仮固定されてステージ上に載置されている複数
枚の基板を加圧手段で加圧して所定の隙間に形成する基
板加圧方法において、前記ステージに設けられた保護枠
の枠内側に隙間を介して前記基板を載置し、その状態で
前記加圧手段である気密シートによって載置された前記
基板及び前記保護枠を覆い、この気密シートで覆われる
ことにより形成された空間の内部を前記ステージに設け
られた通気孔を介して減圧手段によって減圧することに
より前記基板を加圧することを特徴とする基板加圧方法
である。

【００１９】また請求項７の発明による手段によれば、
上記に記載の基板加圧装置を有することを特徴とする基
板貼り合わせ装置である。

【００２０】また請求項８の発明による手段によれば、
上記に記載の基板加圧方法を用いたことを特徴とする基
板貼り合わせ方法である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本発明の実施の形態の一例を示す
液晶セルの貼り合わせ装置１の概略構成図である。貼り
合わせ装置１は、水平方向に加圧ステーション２と加熱
ステーション３が設けられている。加圧ステーション２
と加熱ステーション３との間には基板搬送ロボット４が
設けられている。つまり、この基板搬送ロボット４はガ
ラス基板５、６を保持して、図１において右側に位置す
る加圧ステーション２と図において左側に位置する加熱
ステーション３の間を移動する構造となっており、ま
た、基板搬送ロボット４は上下方向への移動も可能であ
る。

【００２３】貼り合わされる２枚のガラス基板５、６
は、例えば、一辺が３００ｍｍ乃至５００ｍｍの方形で
あり、板厚は１．１ｍｍ程度のものである。これらのガ
ラス基板５、６の一方の周辺部の表面には熱硬化性、例
えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシール剤
（図示せず）がスクリーン印刷等の方法によって印刷さ
れている。そして、直径が約φ５μｍのガラスビーズ等
のスペース球（図示せず）がガラス基板５、６の対向表
面間に散布され、しかる後に図示しないアライメント工
程を経て、２枚のガラス基板５、６が正確に位置合わせ
されて重ね合わされる。

【００２４】このアライメント工程（図示せず）は、先
の図示しない透明電極を形成する工程において、２枚の
ガラス基板５、６のそれぞれの電極がない部分に透明電
極材料（ＩＴＯ膜；インジュウムと錫の酸化化合物）に
より所定の「位置合せマーク」を設けておく。

【００２５】「位置合せマーク」としては、一方のガラ
ス基板５には小さな正方形，他方のガラス基板６には大
きな正方形のマ−クを設けて、それぞれ正方形の対角線
をテレビカメラの走査方向に合致させる。一般に、「位
置合せマーク」は光学的透過度が「位置合せマーク」の
無い個所に比べて若干低いから、２枚のガラス基板５、
６のマークが互に重なった部分と、どちらか片方のガラ
ス基板５、６のマークだけの部分と、ガラス基板５、６
のみでマークが存在しない部分とでは、それぞれに反射
光の強度が異なる。それを用いて、テレビカメラを一定
方向に走査しながら２枚のガラス基板５、６の「位置合
せマーク」から反射される反射光の強さを検出して、２
枚のガラス基板５、６の相対的ずれ量を求め、シーケン
ス制御によって片方のガラス基板５をＸ、Ｙ方向および
θ角度の方向に移動させて、２枚のガラス基板５、６を
位置合わせを行っている。

【００２６】このように高精度に重ね合わされたガラス
基板５、６が、図２に示す加圧ステーション２のステー
ジ８の上に、基板搬送ロボット４が下降することにより
ガラス基板５、６の側を下にした状態で載置される。

【００２７】加圧ステーション２は、ガラス基板５、６
を載置するステージ８の上方にこの加圧ステーション２
に進退自在に基板搬送ロボット４が設けられている。こ
の基板搬送ロボット４は図示しない保持部で、シール剤
の仮接着で一体的に形成された２枚のガラス基板５、６
を水平に保持して加圧ステーション２と加熱ステーショ
ン３の間を搬送する。また、加圧ステーション２内のス
テージ８上に移動した際には図示しない駆動源により上
下する上下動手段１３に受け渡され、この上下動手段１
３が下降してステージ８上の所定位置に２枚のガラス基
板５、６を載置し、ガラス基板５、６の裏面側に設けら
れた４つの吸着孔１２ｅにより真空吸着する。吸着面１
２ｅは後述する図示しない真空ポンプに接続されてい
る。

【００２８】図３に側面図を、図４（ａ）に平面図を示
すように、加圧ステーション２内のステージ８は、ガラ
ス基板５、６を載置する個所の外側領域にはガラス基板
５、６の外径に僅か（例えば約２ｍｍ）の隙間１０を設
けた位置に、枠状で、かつ、厚さが２枚のガラス基板
５、６が積層された際の厚さと等しく、幅がそれぞれ２
０ｍｍ程度の４本の平板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄが相互に所定の間隔１０で方形状に形成された保護枠
１１が設置されている。なお、保護枠１１は図４（ｂ）
に示すように４本の平板で形成しなくて、１本で枠状に
形成されていてもよい。

【００２９】また、各平板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１
１ｄの間の４つの間隔１０にはそれぞれステージ８の板
厚方向に直径がφ５ｍｍ程度の４個の真空排気孔１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが孔設されている。なお、
この真空排気孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはそれ
ぞれ図示しない真空ポンプに接続している。

【００３０】ステージ８の上方で基板搬送ロボット４が
進退する位置よりさらに上方には、上下動手段１３に固
定されたクランプ枠１４が設けられている。このクラン
プ枠１４は下側に一定の張力で張られた気密シート１５
を保持している。この気密シート１５はフッ素系のゴム
シートで保護枠１１で囲われた領域より大きな面積を有
し、クランプ枠１４が下降時に保護枠１１で囲われた領
域を覆うようになっている。

【００３１】つまり、基板搬送ロボット４によるステー
ジ８上への２枚のガラス基板５、６の載置が終了する
と、基板搬送ロボット４は加圧ステーション２から退避
する。基板搬送ロボット４の退避が終了すると、上下動
手段１３が駆動してクランプ枠１４が下降する。このク
ランプ枠１４には下方側に気密シート１５が固定張設さ
れているので、気密シート１５はガラス基板５、６と保
護枠１１を覆いステージ８との間で実質的な密閉空間を
形成する。

【００３２】その後、気密シート１５で覆われた密閉空
間の内部をステージ８に孔設された真空排気孔１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから真空ポンプで真空吸引する
ことで気密シート１５を吸引し、密閉空間内の２枚のガ
ラス基板５、６に大気圧をかけて２枚のガラス基板５、
６の加圧を２０ｓｅｃ〜４０ｓｅｃ間行う。この加圧の
際に、気密シート１５が吸引のバランスがくずれて仮に
横方向へ移動しても、気密シート１５が移動する際の力
がかかるのは保護枠１１の外周側の角部になるため、ガ
ラス基板５、６には力がかからず、ずれを生じることは
無い。

【００３３】この加圧が終了後、気密シート１５内に正
圧に気体をほんの短時間注入し、上下動手段１３が駆動
してクランプ枠１４を上昇させて、クランプ枠１４に保
持された気密シート１５を上昇させる。

【００３４】続いて、基板搬送ロボット４が加圧ステー
ション２の内部に進入し、所定の寸法まで加圧された２
枚のガラス基板５、６を保持して次の加熱ステーション
３へ移送する。

【００３５】加熱ステーション３は、基板搬送ロボット
４が２枚のガラス基板５、６を保持して移動してきた停
止位置の下方側に加熱ステージ９が設けられている。こ
の加熱ステージ９は方形状の枠体で、貫通孔部はガラス
基板５、６より少し小さく形成されていてガラス基板
５、６のが外辺部を枠体で保持する構造になっている。

【００３６】この加圧ステージ９の上下方向にはそれぞ
れ上加熱機構１６および下加熱機構１７が配置されてい
る。

【００３７】上加熱機構１６は、昇降機構１８とこれに
より昇降する上加熱盤１９を備え、同様に、下加熱機構
１７も、昇降機構２０とこれにより昇降する下加熱盤２
１を備えている。上加熱盤１９は、ガラス基板５、６押
さえ面を形成しているシリコンスボンシ板１９ａ、熱盤
１９ｂ、ヒータ１９ｃおよび断熱板１９ｄが下側から上
側に向けて積層された構造となっている。下加熱盤２１
は、逆に、ガラス基板５、６押さえ面を形成しているシ
リコンスポンジ板２１ａ、熱盤２１ｂ、ヒータ２１ｃお
よび断熱板２１ｄが上側から下側に向けて積層された構
造である。

【００３８】この加熱ステーション３では、まず、上下
の加熱盤１９、２１をそれぞれ降下および上昇させて、
加圧ステージ９に載置されているガラス基板５、６、の
表面に丁度接触した状態にする。

【００３９】この後は、その加熱盤１９、２１をその位
置に保持して、所定の時間に亘って加熱を行う。この加
熱によって、ガラス基板５、６の間の熱硬化性のシール
剤が硬化して２枚のガラス基板５、６を貼り合わせる。

【００４０】以上の工程によって、液晶セルに用いるガ
ラス基板５、６の貼り合わせが終了する。

【００４１】なお、上述の加圧ステーション２のステー
ジ８として 図５に示すような除電機能を付加したステ
ージ８ａを用いることもできる。すなわち、ステージ８
ａの表面には、適度な間隔をもって通気孔２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ…２２ｎが孔設されている。通気孔２２ａ、
２２ｂ、２２ｃ…２２ｎはステージ８ａの内部で互いに
連通されており、ステージ８ａ表面の開口部側とは別の
一端を切替え弁２３を介して正圧源２４と負圧源２５に
接続されている。ステージ８ａが表面開口部付近には、
通気孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…２２ｎ毎に又は所定間
隔毎に絶縁体２６によりステージ８ａ本体とは絶縁さ
れ、なおかつイオナイザ電源２７に接続された導体針２
８が装備されている。

【００４２】したがって、基板搬送ロボット４がガラス
基板５、６を持ち上げた状態のとき、イオナイザ電圧源
２７から導体針２８に高電圧を印加し、切替え弁２３を
正圧源２４側に切リ替えることにより、通気孔２２ａ、
２２ｂ、２２ｃ…２２ｎからイオン化エアを吐出するこ
とにより、ガラス基板５、６の帯電を除去することがで
きる。

【００４３】なお、ステージ８ａにガラス基板５、６を
載置する直前にイオン化エアを吐出して帯電を除去する
ことも可能である。このようにすれば、ガラス基板５、
６の載置前後で除電できるのでより効果的である。

【００４４】また、ガラス基板５、６への加圧動作時
は、切替え弁２３を負圧源２５側に切り替えてステージ
８ａの開口部に負圧をかけることにより、ガラス基板２
をステージ８ａ上に吸着固定する。

【００４５】これらの構成により、２枚のガラス基板
５、６を真空状態にして大気圧で加圧するときに、保護
枠１１により２枚のガラス基板５、６の側面への気密シ
ート１５の接触を防止し、ガラス基板５、６の横方向へ
のずれを解消できる。したがって、２枚のガラス基板
５、６は、高精度な貼り合わせを維持しながら、加圧さ
れ均一なギャップ形成が可能になる。

【００４６】また、大気圧を利用して、２枚のガラス基
板５、６を加圧して貼り合わせるので、２枚のガラス基
板５、６を両側から加圧する従来の方法に比べて、装置
構成が簡単になり、廉価に製造できる。かつ、２枚のガ
ラス基板５、６の両側には均一な圧力が作用するので、
正確な貼り合わせが行なわれる。

【００４７】また、加圧工程での真空引きが終了した後
に、その状態を保持したまま加熱ステーション３へ移動
して、シール剤の加熱硬化を行っているので、従来、シ
ール剤として熱硬化性のものを使用している場合に、２
枚のガラス基板５、６を加圧する工程と並行してその加
熱硬化を行うと、シール剤が発泡してしまい適正なシー
ルが形成されない場合があったが、そのような弊害は発
生しない。

【００４８】また、加圧ステーションのステージに除電
機能を付加したステージを用いれば、ガラス基板の静電
気を除電できるので、静電気による弊害を除去すること
ができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、２枚のガラス基板を真空
状態にして、大気圧で加圧するときに気密シートが基板
の上面のみに接触し、ガラス基板側面に接触しないた
め、横方向の位置ずれを防止できる。これにより高精度
な貼り合わせを維持しながら、加圧することで確実に均
一のギャップを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す液晶セルの貼
り合わせ装置の概略構成図。

【図２】本発明の実施の形態の一例を示す加圧ステーシ
ョンの斜視図。

【図３】本発明の実施の形態の一例を示す加圧状態を示
す側面説明図。

【図４】（ａ）本発明の実施の形態の一例を示す加圧状
態を示す平面説明図、（ｂ）本発明の実施の形態の一例
を示すステージの変形例の説明図。

【図５】本発明の実施の形態の加圧ステーションのステ
ージの変形例を示す模式図。

【図６】従来の加圧状態を示す側面説明図。

【図７】従来の装置の加圧状態を示す平面説明図。

【符号の説明】

１…貼り合わせ装置、２…加圧ステーション、３…加熱
ステーション、４…基板搬送ロボット、５、６…ガラス
基板、８…ステージ、９…気密シール、１０…隙間、１
１…保護枠、１２…真空排気孔、１４…クランプ枠、１
５…気密シート、１６…上加熱機構、１７…下加熱機構

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め所定の位置関係で隙間を介してシー
   ル剤によって仮固定されてステージ上に載置されている
   複数枚の基板を加圧手段で加圧して所定の隙間に形成す
   る基板加圧装置において、 前記ステージは、載置した前記基板の外周側に隙間を介
   して設けた保護枠を具備し、また、前記加圧手段は載置
   した前記基板及び前記保護枠を覆う大きさの気密シート
   とこの気密シートを移動させる移動手段を具備している
   ことを特徴とする基板加圧装置。
2. 【請求項２】 前記保護枠は、厚さが前記複数枚の基板
   を所定の隙間に形成した際の厚さと等しいことを特徴と
   する請求項１記載の基板加圧装置。
3. 【請求項３】 前記保護枠は、前記ステージ上に４枚の
   平板を相互に間隔を空けて形成し、各間隔が形成されて
   いる箇所にはそれぞれ前記ステージに通気孔が孔設され
   ていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記
   載の基板加圧装置。
4. 【請求項４】 前記通気孔は、減圧手段に接続されてい
   ることを特徴とする請求項３記載の基板加圧装置。
5. 【請求項５】 前記ステージは、イオン化エアを前記基
   板に吹き付ける除電機能を有していることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の基板加圧装置。
6. 【請求項６】 予め所定の位置関係で隙間を介して平行
   状態にシール剤によって仮固定されてステージ上に載置
   されている複数枚の基板を加圧手段で加圧して所定の隙
   間に形成する基板加圧方法において、 前記ステージに設けられた保護枠の枠内側に隙間を介し
   て前記基板を載置し、その状態で前記加圧手段である気
   密シートによって載置された前記基板及び前記保護枠を
   覆い、この気密シートで覆われることにより形成された
   空間の内部を前記ステージに設けられた通気孔を介して
   減圧手段によって減圧することにより前記基板を加圧す
   ることを特徴とする基板加圧方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の基板加圧装置を有するこ
   とを特徴とする基板貼り合わせ装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の基板加圧方法を用いたこ
   とを特徴とする基板貼り合わせ方法。