JP2002303871A

JP2002303871A - 液晶表示装置の製造方法と製造装置

Info

Publication number: JP2002303871A
Application number: JP2001108453A
Authority: JP
Inventors: Takehito Shiba; 岳人柴; Takashi Miyauchi; 孝宮内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-18

Abstract

(57)【要約】【課題】タクトタイムの短い製造工程によって、高精
度で高品質の液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製
造方法とその製造装置を提供すること。【解決手段】液晶セルを形成する上側基板６の中央部
を下側基板１の方に所定量だけ撓ませる突出手段１９を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の所定の処理
が施されたガラス基板を、真空雰囲気中で高精度にシー
ル剤により貼り合せて液晶セルを形成する液晶表示装置
の製造方法とその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、２枚のガラス
等の基板に対して、対向する内面の周囲にシール剤を塗
布し、隙間を設けて接着して液晶セルを形成し、２枚の
基板間の隙間に液晶を注入して封止して製造している。
液晶の注入は、吸い上げ式注入や滴下注入が用いられる
ことが多い。

【０００３】吸い上げ式注入は、セルに予め設けられた
注入口から毛細管現象などを利用して液晶を注入する方
式であるため、長時間のタクトタイムが必要である。こ
れに対して、ディスペンサ等の滴下ヘッドを用いた滴下
注入は、タクトタイムが大幅に短縮できるメリットがあ
るため、近年、需要が拡大している液晶ＴＶ等の大形の
液晶セルの製造に、特に適合しており、注目を集めてい
る。

【０００４】滴下注入による液晶を注入した液晶セルの
製造は、一例をあげると、図５に模式構成図を示した液
晶セル製造装置により行われている。また、図６は、そ
の際のガラス基板の上面図である。

【０００５】液晶セル製造装置は、基台５１の上にガラ
ス製の下側基板５２を載置する下ステージ５３が設けら
れ、この下ステージ５３の上方に、下側基板５２と対向
し、所定の位置精度でガラス製の上側基板５４を保持す
る上ステージ５５がＸＹＺθ移動機構５６に設けられて
いる。ＸＹＺθ移動機構５６は、基台５１の上に設けら
れた門型架台５７に固定されている。また、門型架台５
７の外側にはカバー５８が設けられて、基台５１の上の
部分の全体を覆って、真空ポンプ(不図示)に接続された
真空チャンバを形成している。また、下ステージ５３に
は、中央部に透孔５９が形成され、さらに基台５１の透
孔５９と連通する位置に認識カメラ６１とＵＶ照射手段
６２とが配置されている。

【０００６】下側基板５２の上にはＵＶ硬化性のシール
剤６３が閉ループで塗布されており、ＵＶ硬化性のシー
ル剤６３の内側に液晶６４がディスペンサ(不図示)によ
り滴下されている。また、両基板５２、５４には、それ
ぞれに位置合せ用の認識マーク６５ａ、６５ｂが設けら
れている。

【０００７】これらの構成による液晶セル製造装置によ
る貼り合せ動作は、図７(ａ)〜(ｂ)に動作説明図を示す
ように、まず、下ステージ５３に下側基板５２を、上ス
テージ５５に上側基板５４を、それぞれ固定する。真空
ポンプを作動させて真空チャンバの内部を真空状態の雰
囲気にする(ａ)。その状態で、ＸＹＺθ移動機構５６を
作動させる。その際に、認識力メラ６１で両基板５２、
５４に設けられている認識マーク６５ａ、６５ｂを観察
して相対的に位置決めをしながら上側基板５４と下側基
板５２を近づけて、下側基板５２に、塗布されたＵＶ硬
化性のシール剤６３を介して接触させる。その後、ＵＶ
照射手段６２によりＵＶ硬化性のシール剤６３にＵＶ光
を照射して２枚の基板５２、５４を固着させる(ｂ)。そ
の結果、ＵＶ硬化性のシール剤６３の内側に滴下されて
いた液晶６４は、均一の厚さに広げられ封止される。そ
れにより、液晶セルが完成する。この場合、両基板５
２、５４の貼り合せが真空雰囲気で行われるため、液晶
６４に気泡が入ることはない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
貼り合せ工程では、真空雰囲気中で２枚のガラス基板を
貼り合せて位置決めするために、真空中での正確な基板
把持手段が不可欠である。

【０００９】図８に構造を示すように、従来の基板の把
持方法は、下ステージや上ステージに多数の孔もしくは
溝８１ａ、８１ｂ…８１ｎを持つ吸着式ステージ８２を
採用し、穴もしくは溝部分を図示しない真空引き手段で
真空引きし、吸着により基板５２、５４を把持する方法
が主流であった。しかしこの方法では、真空度が高くな
るとチャンバ真空度と吸着系真空度の間に十分な差圧が
取れず、特に上側の基板５４の把持ができなくなる欠点
がある。

【００１０】本発明は、これらの事情にもとづいてなさ
れたもので、タクトタイムの短い製造工程によって、高
精度で高品質の液晶表示装置を製造する液晶表示装置の
製造方法とその製造装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【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、第１の基板を下ステージ上に載置する工程
と、第２の基板を上ステージで保持する工程と、第１及
び第２の基板の少なくとも一方に封止用のシール剤を塗
布する工程と、第１の基板の所定位置に液晶を塗布する
工程と、第１及び第２の基板を対向配置させ、各基板に
設けられた位置合せマークに基づいて相対的な位置決め
を行う工程と、第１及び第２の基板の少なくとも一方の
基板の一部を対向する他方の基板側へ突出させ、所定ギ
ャップまで近接させる工程と、真空雰囲気中で両基板を
前記シール剤を介して貼り合せる工程とを有することを
特徴とする液晶表示装置の製造方法である。

【００１２】また請求項２の発明による手段によれば、
第１の基板を保持する下ステージと、第２の基板を保持
する上ステージと、前記第１及び第２の基板を相対的に
移動する移動手段と、前記第１及び第２の基板の少なく
とも一方に封止用のシール剤を塗布するシール剤塗布手
段と、前記第１及び第２の基板にそれぞれ設けられた位
置合せ用マークからそれぞれの基板位置を認識する位置
認識手段と、前記位置認識手段により認識されたそれぞ
れの基板位置に基づき前記移動手段を駆動させて前記第
１及び第２の基板を位置合せする制御手段とを備え、位
置合せされた前記第１及び第２の基板の少なくとも一方
の基板の一部を他方の基板側へ突出させる突出手段を有
することを特徴とする液晶表示装置の製造装置である。

【００１３】また請求項３の発明による手段によれば、
前記上ステージに設けられた前記第２の基板の保持手段
は、前記第２の基板の外周の一部を支持する爪機構であ
ることを特徴とする液晶表示装置の製造装置である。

【００１４】また請求項４の発明による手段によれば、
前記第１の基板の所定位置に液晶を塗布する液晶塗布手
段を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１６】まず、図１に示す液晶セルの製造工程図を
用いて、液晶セルの製造プロセスの概要を説明する。貼
り合せ工程で下側基板（第１の基板）１になる画素電極
等が形成されているアレイ基板は、アニール処理が施さ
れる(Ｓ１)。その後に、下側基板１の表面には、画面の
大きさに応じて、ディスペンサ（シール塗布手段）２で
ロ字状の閉ループに、ＵＶ硬化性のシール剤３を塗布す
る(Ｓ２)。次に、ロ字状の内部に、予め脱泡処理された
液晶４を滴下ヘッド（液晶塗布手段）５で滴下する(Ｓ
３)。なお、下側基板１の表面には、仮止め用のＵＶ硬
化性のシール剤（不図示）が後述する基板の認識マーク
（位置合せマーク）を結ぶ線上に塗布される。

【００１７】一方、貼り合せ工程で上側基板（第２の基
板）６になる、カラーフィルタや対向電極等が形成され
ている基板は、脱ガス処理が施されている(Ｓ４)。

【００１８】両基板１、６のシール剤３により囲まれた
部分以外の対向する位置には、位置合せ用の認識マーク
(例えば、十文字状)が設けられている。（本実施の形態
においては、両基板１、６の長辺の略中央位置に設けて
いる。）なお、上側基板６と下側基板１は、逆の配置に
することもできる。その場合は、上側と下側との名称を
逆に用いればよい。

【００１９】これらの状態で両基板１、６は、液晶セル
製造装置に装着されて、貼り合わされると共に、両基板
１、６の間の全面に亘って、液晶４が隙間が無く均等に
充填されて液晶セルが形成される(Ｓ５)。

【００２０】図２は、本発明の液晶セル製造装置の模式
構成図である。また、図３は、その際のガラス基板の上
面図である。

【００２１】液晶セル製造装置は、基台１１の上にガラ
ス製の下側基板１を載置する下ステージ１２が設けら
れ、この下ステージ１２の外周部に接するように複数の
固定ピン１３ａ、１３ｂ…１３ｎが基台１１に植設され
ている。

【００２２】また、下ステージ１２の上方には、下側基
板と対向し、所定の位置精度でガラス製の上側基板6を
保持する上ステージ１４がＸＹＺθ移動機構１５に設け
られている。

【００２３】また、上ステージ１４の外周部には爪機構
を有する把持機構１６が設けられている。この把持機構
１６は、例えば、厚みが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの鈎状
の６個の移動自在な保持部１７ａ、１７ｂ…１７ｆが設
けられており、この保持部１７ａ、１７ｂ…１７ｆによ
り上側基板６の下面側を支えて把持される。なお、保持
部１７ａ、１７ｂ…１７ｆは退避が要求される動作の際
には移動して退避する。

【００２４】上ステージ１４において両基板１、６に設
けられた認識マーク１８ａ、１８ｂを結ぶ線上と対応す
る位置には、突出機構１９が設けられている。この突出
機構１９の先端は、通常は、上ステージ１４の内部に収
納されているが、動作時には上ステージ１４下面から把
持機構１６の厚みを、例えば、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ
程度上回る量だけ突出して、上側基板６の中央部を下方
へ押圧する。

【００２５】ＸＹＺθ移動機構１５は、基台１１の上に
設けられた門型架台２１に固定されており、図示しない
駆動源によって、ＸＹＺθのそれぞれの方向に駆動され
る。また、門型架台２１の外側にはカバー２２が設けら
れおり、それによって、基台１１の上にも形成された部
分の全体を覆っている。そして、カバー２２内部は真空
ポンプ(不図示)と接続されており、内部を減圧可能な構
成としている。また、下ステージ１２の認識マーク１８
ａ、１８ｂに対応する位置には透孔２３が形成され、基
台１１に内蔵されている認識カメラ２４と、ＵＶ照射手
段２５とが、それぞれ下側基板１と上側基板６に作用で
きるように配置されている。

【００２６】次に、これらの構成による液晶セル装置の
動作を説明する。図４(ａ)〜(ｄ)は、液晶セル製造装置
の動作を示す工程図である。なお、図４(ａ)〜(ｄ)にお
いては、図３と同一機能個所には同一符号を付して個々
の説明を省略する。

【００２７】貼り合せ動作は、図４(ａ)に示すように、
まず、真空チャンバ内を真空状態とする。また、下ステ
ージ１２上に載置した下側基板１を固定ピン１３ａ、１
３ｂ…１３ｎで固定し、一方、上ステージ１４の下面に
上側基板６を、上側基板６の認識マーク１８ａ、１８ｂ
の無い対辺(長手方向)の近傍を、厚みが０．５ｍｍ〜
０．３ｍｍ程度の把持機構１６で把持する。

【００２８】次に、図４(ｂ)示すように、突出機構１９
を上ステージ１４の下面から突出させて、上側基板６の
認識マーク（図３で示した、１８ａ、１８ｂ）を結ぶ線
上を突き出し、上側基板６を下方向に弓なりに撓ませ
る。

【００２９】このときの突出機構１９の突出量ｚは、上
側基板６の厚みと、把持機構１６の厚み、および上側基
板６の自重による撓み量の合計を上回り、かつ、上側基
板６を破損しない程度であることが必要である。

【００３０】上側基板６の自重によるたわみ量の最大値
Ｖｍａｘ（ｍ）は、上側基板６の厚みｔ（ｍ）と、上側
基板６の密度ρ（１）と、上側基板６のヤング率Ｅ（Ｐ
ａ）と、図３に示した、寸法Ａ（ｍ）とＢ（ｍ）との関
数となり、次式で表される。

【００３１】Ｖｍａｘ＝Ａ^３Ｆ／（３８４ＥＩ）ただしＩ＝Ｂｔ^３／１２Ｆ＝９８００ρＡＢｔ具体的には、例えば、５５０×６０ｍｍ、ｔ＝０．７ｍ
ｍ、ρ＝２．７ｇ／ｃｍ^３、Ｅ＝７５ＧＰａのガラス基
板で短辺を把持し、Ａ＝５５０ｍｍ、Ｂ＝４００ｍｍと
したとき、Ｖｍａｘは約０．８ｍｍとなる。

【００３２】このとき、基板把持機構１６の厚みがたと
えば０．５ｍｍであれば、突出機構１９の突出量ｚは１
ｍｍ程度でよい。

【００３３】この状態で、図４(ｃ)に示すように、ＸＹ
Ｚθ移動機構１５を駆動させて、基台１１に収納されて
いる認識カメラ（位置認識機構）２４で、両基板１、６
の認識マーク１８ａ、１８ｂを検出して位置決めをしな
がら上側基板６を下側基板１に近づける。この動作によ
り、下側基板１の表面に滴下されていた液晶４は、流動
して均一の厚さに広がり、また、両基板１、６は、仮止
め用のＵＶ硬化性シール剤２６により仮固着される。

【００３４】この仮固着の動作は、ＸＹＺθ移動機構１
５による水平面内での移動および回転制御および上下方
向への移動により、認識マーク１８ａ、１８ｂを認識
し、以後、調整(アライメント)→マーク認識→調整→マ
ーク認識の順に複数回繰り返すことによりおこなう。そ
れにより、少なくとも仮止め用のＵＶ硬化性シール剤２
６に両基板１、６が接触し、なおかつ、位置決めが完了
したら、接触部に対しＵＶ照射手段２５によりＵＶを局
所的に照射して２枚の基板１、６が相対的にずれないよ
うに仮固着させる。

【００３５】その後、図４(ｄ)に示すように、基板把持
機構１６および突出機構１９を退避させると共に、上側
基板６の突出させていた認識マーク１８ａ、１８ｂを結
ぶ線上と同一平面になるように、上側基板６の認識マー
ク１８ａ、１８ｂを結ぶ線上以外の他の部位を押し出
し、ギャップを形成する。最後にＵＶ照射手段２４によ
りＵＶ硬化性のシール剤３の全面に対してＵＶを照射
し、２枚の基板１、６を固着させることで、貼り合せが
完了して液晶セルが製造される。

【００３６】なお、上述の実施の形態では、ＸＹＺθ移
動機構１５を上ステージ１４側に設置したが、例えば、
ＸＹ軸など任意の軸を下ステージ１２側に設置してもよ
い。また、ＸＹＺθ移動機構１５全体を下ステージ１２
側に設置してもよい。要は、両基板１、６が相対的にＸ
ＹＺθ方向に移動可能であればよい。

【００３７】また、上述の実施の形態では、可動式の突
出機構１９を上ステージ１４側に設けたが、突出機構１
９は下ステージ１２側に設けてもよい。

【００３８】また、上述の実施の形態では、ＵＶ仮固着
の終了後に、ギャップ形成のため認識マーク１８ａ、１
８ｂを結ぶ線上以外の他の部位を押し出しているが、チ
ャンバ内を大気圧に開放したときの大気圧によるプレス
効果によって、同様のギャップ形成を行ってもよい。ま
た、認識マーク１８ａ、１８ｂの周辺以外の他の部位を
押し出す動作を省略して、大気開放後にＵＶの全面照射
を行ってもよい。

【００３９】また、上述の実施の形態では、ＵＶ硬化性
のシール剤やＵＶ仮固着のシール剤を下側基板に形成し
てが、それらは、上側基板に形成してもよく、また、そ
れらを、それぞれ、上側基板と下側基板に分けて形成し
てもよい。

【００４０】以上に説明した液晶セルの製造方法によれ
ば、従来の製造方法の際のように、上側基板を真空吸着
により基板保持する方法と異なり、チャンバ内の雰囲気
の真空度に関係なく、上側基板の把持を確実に行うこと
ができるので、プロセス的に高真空度が要求される場合
にも十分に適応できるので、使用することが可能であ
る。

【００４１】また、従来の製造方法では、ギャップ形成
用スペーサが対向する基板と接触した状態で位置決めし
ていたが、本実施の形態では、従来の製造方法と異な
り、両基板を位置決めしながら貼り合せているので、従
来の製造方法のように、ギャップ形成用スペーサが基板
面上を引きずることにより発生する製品不良を防ぐこと
ができる。

【００４２】また、上側基板の中央部を、基板の大きさ
に応じて所定量を撓ませることができるので、両基板の
間に迅速に液晶を均一の厚さに充填することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、タクトタイムの短い製
造工程により、高精度で高品質の液晶表示装置を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶セルの製造工程図。

【図２】本発明の液晶セル製造装置の模式構成図。

【図３】ガラス基板の上面図。

【図４】(ａ)〜(ｄ)は、本発明の液晶セル製造装置の動
作を示す工程図。

【図５】従来の液晶セル製造装置の模式構成図。

【図６】ガラス基板の上面図。

【図７】(ａ)〜(ｂ)は、従来の液晶セル製造装置の動作
説明図。

【図８】従来の基板の把持方法の説明図。

【符号の説明】

１…下側基板、３…シール剤、４…液晶、６…上側基
板、１２…下ステージ、１４…上ステージ、１５…ＸＹ
Ｚθ移動機構、１６…把持機構、１８ａ、１８ｂ…認識
マーク、１９…突出機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 MA03Y NA22 NA32 NA35 NA42 NA44 NA45 NA48 NA49 NA56 NA60 QA12 QA13 QA14 5G435 AA17 BB12 EE33 KK03 KK05 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板を下ステージ上に載置する工
程と、第２の基板を上ステージで保持する工程と、第１及び第２の基板の少なくとも一方に封止用のシール
剤を塗布する工程と、第１の基板の所定位置に液晶を塗布する工程と、第１及び第２の基板を対向配置させ、各基板に設けられ
た位置合せマークに基づいて相対的な位置決めを行う工
程と、第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の一部を対
向する他方の基板側へ突出させ、所定ギャップまで近接
させる工程と、真空雰囲気中で両基板を前記シール剤を介して貼り合せ
る工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造
方法。
【請求項２】第１の基板を保持する下ステージと、第２の基板を保持する上ステージと、前記第１及び第２の基板を相対的に移動する移動手段
と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に封止用のシ
ール剤を塗布するシール剤塗布手段と、前記第１及び第２の基板にそれぞれ設けられた位置合せ
用マークからそれぞれの基板位置を認識する位置認識手
段と、前記位置認識手段により認識されたそれぞれの基板位置
に基づき前記移動手段を駆動させて前記第１及び第２の
基板を位置合せする制御手段とを備え、位置合せされた前記第１及び第２の基板の少なくとも一
方の基板の一部を他方の基板側へ突出させる突出手段を
有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【請求項３】前記上ステージに設けられた前記第２の
基板の保持手段は、前記第２の基板の外周の一部を支持
する爪機構であることを特徴とする請求項２記載の液晶
表示装置の製造装置。
【請求項４】前記第１の基板の所定位置に液晶を塗布
する液晶塗布手段を有することを特徴とする請求項２記
載の液晶表示装置の製造装置。