JP2003131241A - 液晶基板の貼り合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下基板の接触後の微合わせが不要で、最適
な最小限のギャップにて高精度な貼り合わせを行うこと
ができる液晶基板の貼り合わせ方法を提供する。 【解決手段】 真空チャンバ５内を真空引きした後、上
定盤３を上基板１が液晶材料に接触しない範囲内で下降
させ、その下降位置にて上下定盤３、４を相対的に水平
移動させて上下基板１、２を粗合わせすると共に基板間
ギャップを測定し、その測定値に応じて上基板１が液晶
材料に接触する所定の基板間ギャップになるまで、上定
盤３を下降させるギャップ調整工程と、前記所定の基板
間ギャップを一定に保った状態で上下定盤３、４を相対
的に水平移動させて上下基板１、２を微合わせする位置
合わせ工程と、上定盤３を下降させて上下基板１、２を
シール剤を介して接触させる重ね合わせ工程と、接触さ
せた上下基板１、２を相互に加圧してシール剤により貼
り合わせる貼り合わせ工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルを
構成する２枚の液晶基板を液晶材料を挟みシール剤を介
して貼り合わせる液晶基板の貼り合わせ方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示パネルは低価格化に伴っ
て製造方法の簡素化が求められている。ところが、液晶
表示パネルを構成する液晶基板の貼り合わせ方法として
代表的な液晶注入工法は、液晶基板の貼り合わせ後に液
晶材料を注入するため、注入時間が長くかかる等、簡素
化を求める上で問題があった。そこでそれに変わるもの
として、液晶基板の貼り合わせ前に液晶を塗布しておく
液晶滴下工法が注目されてきている。

【０００３】従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り
合わせ方法の１例を、図４に基づいて説明する。

【０００４】まず、図４（ａ）に示すように、表面にシ
ール剤ｃが塗布され液晶材料ｄが滴下された下基板ａ
を、水平方向に移動可能なテーブルｅの上に載置して周
辺を固定ピンｆで固定する。次いで図４（ｂ）に示すよ
うに、複数のスペーサｇを下基板ａの周辺部の複数箇所
の上にその外まわりから臨ませて配置した後、図４
（ｃ）に示すように上基板ｂをスペーサｇの上に載せて
固定し、下基板ａをテーブルｅによって水平方向に移動
させ、上基板ｂに対し位置合わせをする。この後、図４
（ｄ）に示すように上基板ｂを上方から加圧し、この加
圧状態を保ってスペーサｇを抜き取り、上基板ｂを下降
させて下基板ａに重ね合わせ、シール剤ｃの種類により
熱や光を作用させる等して硬化させたシール剤ｃによ
り、上基板ｂと下基板ａとを貼り合わせている。

【０００５】この方法は、スペーサを介在した状態で上
下基板の位置合わせを行うものであるが、スペーサを用
いずに、上下基板を上下定盤で吸着固定し、上下基板を
相対的に接近させ、その接近位置にて位置合わせを行う
吸着固定方式も採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記図４に示し
た従来例では、上基板ｂをスペーサｇの上に載置したと
きにその自重により撓んで変形し、その変形により上基
板ｂが下基板ａに対して水平方向に位置ずれしてしま
う。そしてその位置ずれのまま位置合わせを行うので、
スペーサｇを抜き取って、前記変形が解消されると、上
下基板ａ、ｂを重ね合わせたときに位置ずれが残ってし
まう。そこでその位置ずれを補正するためには、上下基
板ａ、ｂの接触後に、基板をテーブルｅにより相対的に
水平方向に移動させて微合わせを行う工程が必要にな
る。

【０００７】また、上記吸着固定方式では、自重による
変形はないものの、基板間ギャップが大きい位置でカメ
ラによる位置合わせを行った場合には、焦点深度の問題
で精度よくマーク位置の認識ができないし、また基板間
ギャップが大きいと、上定盤の下降動作の機構的な誤差
により、位置ずれが生じる。一方、基板間ギャップが小
さい位置で位置合わせを行った場合には、上定盤の基板
吸着真空度と真空チャンバ内の真空度の差圧が小さく基
板吸着力が弱い場合には、基板間の液晶材料が抵抗とな
り位置合わせができないことがある。

【０００８】さらに、上下基板を接触して重ね合わせた
後に、下定盤を水平移動させて位置ずれ補正を行うと、
基板同士の摩擦力により精度の良い位置合わせ動作がし
にくいという問題が生じる。

【０００９】そこで本発明は上記問題点に鑑みて、上下
基板を非接触の状態で確実に位置合わせを行うことによ
って接触後の微合わせが不要で、最適な最小限のギャッ
プにて高精度な貼り合わせを行うことができる液晶基板
の貼り合わせ方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、上下基板をそれぞれ吸着した上下定盤を真
空チャンバ内に収容して対向配置し、表面にシール剤と
液晶材料が塗布された下基板に上基板を貼り合わせる方
法であって、真空チャンバ内を真空引きした後、上定盤
を上基板が液晶材料に接触しない範囲内で下降させ、そ
の下降位置にて上下定盤を相対的に水平移動させて上下
基板を粗合わせすると共に基板間ギャップを測定し、そ
の測定値に応じて上基板が液晶材料に接触する所定の基
板間ギャップになるまで、上定盤を下降させるギャップ
調整工程と、前記所定の基板間ギャップを一定に保った
状態で上下定盤を相対的に水平移動させて上下基板を微
合わせする位置合わせ工程と、上定盤を下降させて上下
基板をシール剤を介して接触させる重ね合わせ工程と、
接触させた上下基板を相互に加圧してシール剤により貼
り合わせる貼り合わせ工程とを有することを特徴とす
る。

【００１１】本発明によれば、上基板が液晶材料に接触
しない範囲内で上定盤を下降させた位置で、上下定盤を
相対的に水平移動させていったん上下基板の位置合わせ
（粗合わせ）を行うが、その際に基板間ギャップを測定
し、その測定値に応じて最終的な位置合わせ（微合わ
せ）を行うための所定の基板間ギャップになるように上
定盤を下降させ、その所定の基板間ギャップを保った状
態で再度、上下定盤を相対的に水平移動させることで、
精度良く基板の位置合わせを行うことができる。このよ
うに精度良く位置合わせを行っているので、重ね合わせ
工程にて上下基板をシール剤を介して接触させた後は、
従来のように位置ずれ補正のための微合わせを行う必要
がなくなるので、製造工程がその分簡素化する。さら
に、位置合わせ、重ね合わせ、貼り合わせを真空チャン
バ内に収容された定盤間で一連に行うことができる上、
真空雰囲気中で貼り合わせを行うと、液晶材料中に気泡
が混入するのを防止し高精度に貼り合わせを行うことが
できる。

【００１２】上記発明において、定盤間ギャップ検出セ
ンサにより定盤間ギャップを測定すると共に、上下基板
に付されたマークに対するカメラのフォーカス位置によ
り基板間ギャップを測定し、ギャップ調整工程における
上定盤の下降動作は、定盤間ギャップの測定値に応じて
行い、基板の厚みばらつき等により、前記定盤間ギャッ
プの測定値とカメラによる基板間ギャップの測定値との
差が変化した場合は、その変化値を定盤間ギャップの測
定値に加算して補正すると好適である。

【００１３】この方法によれば、小さくなるほど正確な
測定が困難になる基板間ギャップの測定値により直接に
上定盤を下降動作させずに、定盤間ギャップの測定値に
よりそれを代替することができ、定盤間ギャップの測定
値と基板間ギャップの測定値との差が変化したとき、つ
まり基板ロットの変更時や基板と定盤との間に弾性体を
配した場合にはその交換時に、変化値を定盤間ギャップ
の測定値に加算して補正し、その補正値に基づいて上定
盤の下降動作を行うことによって、位置合わせにおける
基板間ギャップを一定に保つことができる。また、カメ
ラのフォーカス動作だけで所定の基板間ギャップになる
ように上定盤を下降させる方法と比べ、常に正確に測定
できかつオートフォーカス時間分を短縮できる。

【００１４】上記発明の位置合わせ工程において、上定
盤の基板吸着真空度に対し真空チャンバ内の真空度を一
定以上低い値に保つように制御し、重ね合わせ工程にお
いて、真空チャンバ内の真空度を一定以上に上げた後に
上定盤を下降させ、上基板と下基板とをシール剤を介し
て接触するようにすると好適である。

【００１５】この方法によれば、真空チャンバ内の真空
度と基板吸着真空度の差圧により上定盤による上基板の
吸着力を適正に発揮させることができ、基板間の液晶材
料の抵抗に負けることなく上基板を保持し、上述のよう
な位置合わせを行うことができる。さらに重ね合わせ工
程において真空チャンバ内の真空度を上げることによっ
て、上下基板の接触時に液晶材料中に気泡が混入するこ
となく重ね合わせることができる。その際に上基板が落
下したとしても、上述のように基板間ギャップを液晶材
料が上基板に接する程度に調整しているので、位置ずれ
が起こりにくい。

【００１６】上記発明において、真空チャンバ内の真空
度を一定以上に上げる前に、上基板がシール剤に接触し
ないギャップになるまで上定盤を下降させておき、その
後に真空度を一定以上に上げてから再度、上定盤を下降
させて上下基板を接触させる方法によれば、真空チャン
バ内の真空度を上げたときの基板落下に伴う位置ずれを
確実に防止することができるので、好適である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶基板の貼り合
わせ方法に係る実施形態を、図１〜図３を用いて説明す
る。

【００１８】図１は本実施形態に用いる液晶基板の貼り
合わせ装置の構造を示す。

【００１９】この貼り合わせ装置は、図２の基板部拡大
図に示すように、それぞれ位置合わせマーク（図示せ
ず）が付されて、裏面をそれぞれ上定盤３、下定盤４に
吸着されて対向配置された上基板１と下基板２を貼り合
わせるように構成されている。下基板２の表面には図２
に示すように、シール剤６が塗布されると共にそのシー
ル剤６の内側に液晶材料７が滴下されている。その背面
と下定盤４の吸着面との間には、上下基板１、２の貼り
合わせ工程において、均一に加圧を行うための弾性体８
が配されている。この下基板２において、図２に示すよ
うに液晶材料７の方がシール剤６に比べて高いので、後
述する最終的な位置合わせはシール剤６に接触しない位
置で液晶材料７が上基板１に少し接している状態で行う
のが望ましい。

【００２０】上下基板１、２を吸着した上下定盤３、４
を収容する真空チャンバ５は、図１に示すようにチャン
バ上蓋５ａとチャンバ下部５ｂとから構成されている。

【００２１】上定盤３は上定盤支持プレート１９により
支持され、上定盤支持プレート１９が、上定盤粗動モー
タ１５で駆動される上定盤粗動ボールねじ１６により下
降されるのに伴い下降する。また、上定盤支持プレート
１９を下降させると、最初にチャンバ上蓋５ａがチャン
バ下部５ｂの上に載り、真空チャンバ５が構成される。
また上定盤３は、上定盤支持プレート１９のコーナー４
箇所に設置される上定盤あおりアクチュエータ１２によ
って、ギャップ調整工程後の上定盤３の下降を行ってい
るが、上定盤あおりアクチュエータ１２は本来、上定盤
支持プレート１９の高さとあおりの位置決めを行うこと
により、上定盤３の高さとあおりの位置決めを行うもの
である。また、定盤間ギャップ検出センサ１１は、下定
盤４のコーナーの４箇所に設置され、上定盤３と下定盤
４とのギャップを測定している。下定盤４は、チャンバ
下部５ｂの内側に下定盤押さえばね１３で真空チャンバ
５内に固定され、下定盤駆動部１４により水平移動され
る。

【００２２】下基板２の下方には、上下基板１、２の位
置合わせマークを検出する粗合わせカメラ９、微合わせ
カメラ１０が、上下基板１、２のコーナー４箇所にそれ
ぞれ設置されている。

【００２３】上記のように構成された貼り合わせ装置を
用いた液晶基板の貼り合わせ方法を、図３に示す真空圧
と上定盤高さとの推移を示すタイムチャート図を参照し
て工程順に以下、説明する。

【００２４】上定盤粗動ボールねじ１６により、上定盤
支持プレート１９を下降させて真空チャンバ５内に上下
基板１、２を吸着した上下定盤３、４を収容し、真空チ
ャンバ５内を真空引きし、位置合わせ（粗合わせと微合
わせ）を行う上で、上基板１の吸着力を充分に発揮でき
る範囲で、真空チャンバ５内の真空度を一定に制御す
る。ここで真空チャンバ５内の真空度を低くしすぎる
と、後の重ね合わせ工程で真空度を上げたときに基板位
置の高さ方向の変位が大きくなり、基板どうしの接触が
早まることにより、気泡が混入しやすくなる。また、真
空度を上げすぎると、上定盤３による上基板１の吸着が
弱くなり、位置合わせを行う際に上下基板１、２間の液
晶材料７の抵抗によって吸着力不足になり、上基板１が
落下して位置合わせができなくなるおそれがある。

【００２５】真空チャンバ５内の真空度が一定になった
ところで、上定盤支持プレート１９が上定盤あおりアク
チュエータ１２の上に乗るまで下降させる。上定盤あお
りアクチュエータ１２は、上下基板１、２を最終的に位
置合わせする所定の基板間ギャップを保つことができる
位置よりも高い位置にあらかじめ移動しておく。その位
置で定盤間ギャップ検出センサ１１の値を検出し、上下
基板１、２間のギャップを所定値（本実施形態では図２
に示したようにシール剤６より高い液晶材料７に上基板
１が接触する程度）になるように、上定盤あおりアクチ
ュエータ１２を下降し上定盤３を下降させる。このと
き、基板ロットが変わったときや、弾性体８を交換した
ときに、上下定盤３、４間の定盤間ギャップと上下基板
１、２間の基板間ギャップとの差が変わるため、下記の
方法により、上下基板１、２間のギャップが一定になる
ように補正する。

【００２６】上下基板１、２間が充分離れている段階
で、微合わせカメラ１０によりオートフォーカス動作を
行い、下基板２の位置合わせマークと、上基板１の位置
合わせマークのフォーカス位置を測定する。そのときの
定盤間ギャップ検出センサ１１の値を検出し、前記上下
基板１、２のフォーカス位置との差が通常と変化してい
る場合は、定盤間ギャップ検出センサ１１に変化してい
る分を加えて、その変化値で補正された定盤間ギャップ
検出センサ１１の検出値になるように上定盤あおりアク
チュエータ１２を下降させ、上下基板１、２間のギャッ
プが所定値になるようにする。尚、常にカメラフォーカ
ス位置を利用して下降させない理由は、上下基板１、２
間が近いと、上下基板１、２のフォーカス位置を正確に
測定できなくなることがあることと、オートフォーカス
時間を短縮するためである。

【００２７】以上のような粗合わせ時に基板間ギャップ
を測定する（本実施形態では定盤間ギャップの測定で代
替する）ギャップ調整工程において、基板間ギャップが
所定値になるまで上定盤３を下降させ、最終的な微合わ
せを行う位置合わせ工程に移行する。

【００２８】位置合わせ工程では、まず、粗合わせカメ
ラ９で上下基板１、２にそれぞれ付された位置合わせマ
ークを認識し、上下基板１、２の位置合わせマークが合
うように下定盤駆動部１４を水平移動させる。位置合わ
せマークがある範囲内に合った状態で、次に微合わせカ
メラ１０により、位置合わせマークを認識し、下定盤駆
動部１４をさらに水平移動させ、高精度に微合わせを行
う。

【００２９】以上のように上基板１と下基板２とが最適
で最小限のギャップを一定に保った非接触の状態で位置
合わせ工程が終わった状態で、重ね合わせ工程に移行す
る。

【００３０】重ね合わせ工程では、上定盤あおりアクチ
ュエータ１２により、上基板１がシール剤６に接触しな
い位置まで上定盤３を下降させた後、真空度を一定以上
（基板吸着力を保てる程度）に上げ、再度、上定盤あお
りアクチュエータ１２で上定盤３を下降させ、上基板１
と下基板２を接触させて重ね合わせる。接触時には真空
度を上げているため、気泡の混入なく重ね合わせないし
シール剤６を介した貼り合わせを行うことができる。

【００３１】重ね合わせ工程が終わると、加圧のために
さらに上定盤３を下降し、加圧シリンダ１７により、シ
ール剤６を介して接触している上下基板１、２を相互に
加圧し、シール剤６により上下基板１、２を貼り合わせ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の厚
みばらつきや弾性体の厚みばらつきにかかわらず、基板
間ギャップを一定に保つことができることと、定盤の吸
着真空度に対し真空チャンバ内の真空度を一定以上低い
状態に保つこととにより、基板の吸着力を確保しつつ、
最適な最小限の基板間ギャップで、高精度に位置合わせ
を行うことができる。また、位置合わせ後にさらに上定
盤を下降させてから真空度を上げることにより、気泡の
混入および基板落下時のずれを防ぐことができ、位置ず
れを確実に防止して高精度に貼り合わせを行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶基板の貼り合わせ
方法に用いる貼り合わせ装置の構造を示す縦断面図。

【図２】同実施形態に係る要部を拡大した縦断面図。

【図３】真空圧と上定盤高さとの推移を示すタイムチャ
ート図。

【図４】従来の液晶基板の貼り合わせ方法の１例を順に
示す工程図。

【符号の説明】

１ 上基板 ２ 下基板 ３ 上定盤 ４ 下定盤 ５ 真空チャンバ ６ シール剤 ７ 液晶材料 ８ 弾性体 ９、１０ カメラ １１ 定盤間ギャップ検出センサ １２ 上定盤あおりアクチュエータ １４ 下定盤駆動部 １６ 上定盤粗動ボールねじ １７ 加圧シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増井 総一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 NA22 NA25 NA32 NA33 NA38 NA43 NA49 NA60 QA12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下基板をそれぞれ吸着した上下定盤を
   真空チャンバ内に収容して対向配置し、表面にシール剤
   と液晶材料が塗布された下基板に上基板を貼り合わせる
   方法であって、真空チャンバ内を真空引きした後、上定
   盤を上基板が液晶材料に接触しない範囲内で下降させ、
   その下降位置にて上下定盤を相対的に水平移動させて上
   下基板を粗合わせすると共に基板間ギャップを測定し、
   その測定値に応じて上基板が液晶材料に接触する所定の
   基板間ギャップになるまで、上定盤を下降させるギャッ
   プ調整工程と、前記所定の基板間ギャップを一定に保っ
   た状態で上下定盤を相対的に水平移動させて上下基板を
   微合わせする位置合わせ工程と、上定盤を下降させて上
   下基板をシール剤を介して接触させる重ね合わせ工程
   と、接触させた上下基板を相互に加圧してシール剤によ
   り貼り合わせる貼り合わせ工程とを有することを特徴と
   する液晶基板の貼り合わせ方法。
2. 【請求項２】 定盤間ギャップ検出センサにより定盤間
   ギャップを測定すると共に、上下基板に付されたマーク
   に対するカメラのフォーカス位置により基板間ギャップ
   を測定し、ギャップ調整工程における上定盤の下降動作
   は、定盤間ギャップの測定値に応じて行い、基板の厚み
   ばらつき等により、前記定盤間ギャップの測定値とカメ
   ラによる基板間ギャップの測定値との差が変化した場合
   は、その変化値を定盤間ギャップの測定値に加算して補
   正する請求項１記載の液晶基板の貼り合わせ方法。
3. 【請求項３】 位置合わせ工程において、上定盤の基板
   吸着真空度に対し真空チャンバ内の真空度を一定以上低
   い値に保つように制御し、重ね合わせ工程において、真
   空チャンバ内の真空度を一定以上に上げた後に上定盤を
   下降させ、上基板と下基板とをシール剤を介して接触さ
   せる請求項１または２記載の液晶基板の貼り合わせ方
   法。
4. 【請求項４】 真空チャンバ内の真空度を一定以上に上
   げる前に、上基板がシール剤に接触しない範囲まで上定
   盤を下降させておき、その後に真空度を一定以上に上げ
   てから再度、上定盤を下降させて上下基板を接触させる
   請求項３記載の液晶基板の貼り合わせ方法。