JP2005099303A - 基板貼り合わせ装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構造にて正確な基板貼り合わせが可能であり、設備コストの低減を実現できるとともに、メンテナンスの容易性にも優れた基板貼り合わせ装置を提供する。
【解決手段】 本発明の基板貼り合わせ装置は、基板１０，２０の各々を対向状態にて保持する上部テーブル３０３及び下部テーブル３０４と、前記両テーブルを収容する真空チャンバ３０２と、前記上部テーブル３０３を垂直移動させる垂直移動テーブル３１０と、前記下部テーブル３０４を前記基板面方向に移動させる水平移動テーブル３５０とを備えた基板貼り合わせ部２８０と、該基板貼り合わせ部２８０の前段に設けられて前記基板１０，２０の粗位置決めを行う基板位置調整部２７０とを備えている。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、基板貼り合わせ装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置に関するものである。

携帯電話等の電子機器におけるカラー画像表示部には、液晶装置等の電気光学装置が使用されている。液晶装置は、一対の透明基板の間に液晶層が挟持されて構成されている。従来、この液晶装置の製造には、シール材に設けた注入口から液晶セル内に液晶を充填する方法が用いられていた。しかしながら、上述した方法で液晶を充填した場合には、充填時間が非常に長くなる。特に、対角１ｍ以上の大型の基板を使用する場合には、液晶の充填に１日以上を要することになる。

そこで、基板の貼り合わせ以前に、基板上に液晶を塗布しておく滴下組立法が提案されている。この方法は、まず一方の基板の表面周縁部にシール材を塗布して、一方の基板または他方の基板にスペーサ材を散布する。次に、シール材の内側に液滴吐出装置により規格量の液晶を滴下する。この液晶滴下は、スペーサ材散布と同一工程で行われることもある。そして、減圧雰囲気下において、シール材を介して一方の基板と他方の基板とを貼り合わせ、両基板の精密位置合わせを行う。位置決めが終了すると、周囲の圧力を大気圧に戻してシール材の硬化を行い、液晶装置を形成するというものである。このような滴下組立法に適用できる基板貼り合わせ装置としては、例えば特許文献１に記載のものが例示できる。
特開２００２−２２９０４２号公報

近年、液晶装置の低価格化に伴い製造工程の簡素化が求められており、上記滴下組立法は、基板貼り合わせに要する時間を短縮でき、有効な組立方法である。しかしながら、さらなる工程の効率化、及び製造コストの低減を図るためには、より一層の貼り合わせ時間の短縮を、設備コストの増加を伴うことなく実現することが好ましい。これらの点において、上記特許文献１に記載の装置では不十分であると考えられる。すなわち、係る文献に記載の装置では、下テーブルを支持するシャフトと真空チャンバとの真空シール構造に、弾性シール部材、磁気シール、及びスライド部材を併用しており、この構造により下側基板の可動範囲は大きくなるものの、相当の負荷が掛かる部材が複雑な構造を成しているため、設備コスト及び保守作業の容易性の点で連続生産に好適なものとはいえない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡便な構造にて正確な基板貼り合わせが可能であり、設備コストの低減を実現できるとともに、メンテナンスの容易性にも優れた基板貼り合わせ装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、互いに対向して保持した一対の基板を、シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記一対の基板の各々を対向状態にて保持する一対のテーブルと、前記一対のテーブルを収容する真空チャンバと、前記一方のテーブルを移動させる移動手段と、を備えた基板貼り合わせ部と、前記一対のテーブルを基準として前記基板の粗位置決めを行う基板位置調整部と、を備え、前記基板貼り合わせ部は、一端を前記一方のテーブルに、他端を前記移動手段に接続してなるシャフトと、前記真空チャンバと前記シャフトとの間を気密に保持する弾性シール部材と、を備えていることを特徴とする基板貼り合わせ装置を提供する。

この構成によれば、真空チャンバ内に設けられた一対のテーブルのそれぞれに基板を保持した上遺体にて、一方のテーブルに接続されたシャフトを介して当該テーブルを移動して基板の位置合わせを行って２枚の基板を貼り合わせることができる基板貼り合わせ装置が提供される。そして、本発明の場合、基板貼り合わせ部の前段に基板位置調整部が設けられていることで、基板貼り合わせ部に対して、予め粗位置決めが成された基板を給材することが可能になっており、これにより、基板貼り合わせ部における位置合わせに際してのテーブル上での基板の移動距離を短くすることができる。従って、基板貼り合わせ部における基板貼り合わせの時間を短縮することができる。また、テーブルの移動距離が短いことから、テーブルに接続されたシャフトと真空チャンバとの気密を保持するための弾性シール部材の構造を簡素化することができ、設備コストの低減、並びにメンテナンス性の向上を実現することができる。

また本発明は、上記課題を解決するために、互いに対向して保持した一対の基板を、シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記一対の基板の各々を対向状態にて保持する第１のテーブル及び第２のテーブルと、前記両テーブルを収容する真空チャンバと、前記第１のテーブルと前記第２のテーブルを相対的に移動させる垂直移動手段と、前記第２のテーブルを前記基板面方向に移動させる水平移動手段と、を備えた基板貼り合わせ部と、前記基板貼り合わせ部の前段に設けられて前記第１のテーブル又は第２のテーブルを基準として前記基板の粗位置決めを行う基板位置調整部と、を備え、前記基板張り合わせ部は、前記真空チャンバに設けられた開口部に挿通されて一端を前記第２のテーブルに接続されたシャフトと、該シャフトの他端に接続された水平駆動部と、前記真空チャンバと前記シャフトとの間を気密に保持する弾性シール部材と、を備えていることを特徴とする基板貼り合わせ装置を提供する。

この構成によれば、真空チャンバ内部に設けられた第１、第２のテーブルのそれぞれに基板を保持し、第２のテーブルに接続された水平駆動部により対向配置された基板の位置合わせを行うとともに、第１のテーブルに接続された垂直駆動部により第１のテーブルを第２のテーブルに向かって移動させ、両テーブル間に保持されている２枚の基板を貼り合わせることができる基板貼り合わせ装置が提供される。そして、本発明の場合、基板貼り合わせ部の前段に基板位置調整部が設けられていることで、基板貼り合わせ部に対して、予め粗位置決めが成された基板を給材することが可能になっており、これにより、基板貼り合わせ部の水平駆動部による位置合わせに際しての、第２のテーブル上の基板の移動距離を短くすることができる。従って、基板貼り合わせ部における基板貼り合わせの時間を短縮することができる。また、上記第２のテーブルの移動距離が短いことから、第２のテーブルと水平駆動部とを接続するシャフトと真空チャンバとの気密を保持するための弾性シール部材の構造を簡素化することができ、設備コストの低減、並びにメンテナンス性の向上を実現することができる。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記弾性シール部材は、前記シャフトを覆って、前記真空チャンバの開口部辺縁と、前記水平駆動部との間に架設された蛇腹状弾性部材を備えることが好ましい。この構成によれば、上記蛇腹状弾性部材を備えるという極めて簡便な構成により、水平駆動部によるシャフトの水平移動に係る変位を吸収し、真空チャンバの気密性を保持しつつ第２テーブルの水平移動を行うことが可能になる。本発明に係る基板貼り合わせ部では、第２のテーブルの水平移動距離を短くできるため、本構成の如く簡便な構成であっても、弾性シール部材が破損することはなく、真空チャンバの気密性を良好に保持することができる。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記蛇腹状弾性部材は、一端を前記真空チャンバの壁面に固定され、他端を前記水平駆動部の上面に固定されている構成とすることができる。このような構成とすることで、基板貼り合わせ部の弾性シール部材の構造を極めて簡素化することができ、設備コスト、並びにメンテナンスの容易性に優れた基板貼り合わせ装置を提供することができる。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記シャフトは、前記水平駆動部側の端部に設けられたフランジ部を介して前記水平駆動部と接続され、前記蛇腹状弾性部材は、一端を前記真空チャンバの壁面に固定され、他端を前記フランジ部に固定されている構成とすることができる。この構成によれば、真空チャンバ内部から延設されたシャフトのフランジ部と、シャフトに覆設した蛇腹状弾性部材とを接続するので、水平駆動部の上面に真空シール構造を設ける必要が無く、水平駆動部の選択幅が広くなり、装置コストの低減にも寄与する。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記真空チャンバと水平駆動部との間に、前記シャフトの外周面を気密に回転摺動自在とされた回転シール部材が設けられており、前記蛇腹状弾性部材は、その少なくとも一端を前記回転シール部材に固定されている構成とすることもできる。このような構成とすることで、水平駆動部により第２のテーブルが回転移動された場合における蛇腹状弾性部材の捻れを、上記回転シール部材により吸収することができるので、第２のテーブルを比較的大きく回転移動しても蛇腹状弾性部材が破損しにくく、従って、信頼性に優れた基板貼り合わせ装置を提供することができる。また、先の本発明の構成に比して追加されるのは回転シール部材のみであり、係る部材の追加によりメンテナンス性を損なうことはない。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記垂直移動手段は、前記真空チャンバに設けられた開口部に挿通されて一端を前記第１のテーブルに接続されたシャフトと、該シャフトの他端に接続された垂直駆動部と、前記シャフトと前記真空チャンバとの気密を保持する弾性シール部材とを備えており、前記弾性シール部材は、前記シャフトの外周面を摺動するＯリングを備える構成とすることが好ましい。この構成によれば、垂直駆動部と第１のテーブルとを接続するシャフトと、真空チャンバとの間の気密を保持するための真空シール構造を簡素化することができ、装置コストを低減することができる。

本発明の基板貼り合わせ装置では、前記真空チャンバは、前記基板面に対して垂直方向に移動自在とされた第１のチャンバと、該第１のチャンバと気密に係合される第２のチャンバとを備えてなり、前記第１のチャンバを第２のチャンバから離間した位置にて、該第１のチャンバと第２のチャンバとの間から、前記第１のテーブルと第２のテーブルとの間に前記基板を供給可能とされていることが好ましい。このような構成とすることで、大型の基板を用いた場合にも、円滑かつ安全に基板の挿脱が可能になり、大量処理に適した基板貼り合わせ装置を提供することができる。

次に、本発明の電気光学装置の製造方法は、対向配置された一対の基板間に電気光学材料を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、先に記載の本発明の基板貼り合わせ装置を用い、真空下で前記一対の基板の貼り合わせを行うことを特徴とする。この製造方法によれば、電気光学装置を構成する基板の貼り合わせを高精度かつ迅速に行うことができ、表示品質に優れた電気光学装置を効率的に製造することができる。

次に、本発明は、先に記載の製造方法により得られたことを特徴とする電気光学装置を提供する。本発明によれば、上記基板貼り合わせ装置を用いたことで高精度に基板貼り合わせが成され、信頼性、及び表示品質に優れる電気光学装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（液晶装置）
まず、本発明に係る製造方法により得られる電気光学装置の一形態である液晶装置について説明する。
図１は、本発明に係る液晶装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、液晶装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図４は、液晶装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１及び図２において、本実施の形態の液晶装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に封入材としての液晶（電気光学材料）５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えないものとなっている。

シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。

このような構造を有する液晶装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。

画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶装置１００を実現することができる。

図４は液晶装置１００の部分拡大断面図であって、ガラス基板１０’を主体として構成されるＴＦＴアレイ基板１０上には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を主体とする透明電極にて構成された画素電極９がマトリクス状に形成されており（図３参照）、これら各画素電極９に対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０（図３参照）がそれぞれ電気的に接続されている。また、画素電極９が形成された領域の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが形成され、ＴＦＴ３０がデータ線６ａおよび走査線３ａに対して接続されている。すなわち、データ線６ａは、コンタクトホール８を介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ａに電気的に接続され、画素電極９は、コンタクトホール１５及びドレイン電極６ｂを介してＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域に電気的に接続されている。なお、画素電極９の表層にはポリイミド主体として構成される膜に対してラビング処理を行った配向膜１２が形成されている。

一方、対向基板２０においては、対向基板側のガラス基板２０’上であって、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９の縦横の境界領域と対向する領域に、ブラックマトリクスまたはブラックストライプと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向電極２１の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶５０がシール材５２（図１参照）により基板内に封入されている。

（基板貼り合わせ装置）
次に、上記液晶装置１００の製造方法に適用できる、本発明に係る基板貼り合わせ装置を備えたデバイス製造装置について、図面を参照して説明する。本デバイス製造装置は、先の液晶装置１００の製造工程中、基板上への液晶及びシール材の配置と、真空下での２枚の基板の貼り合わせとを行うものである。
尚、以下では、ＴＦＴアレイ基板１０を下基板、対向基板２０を上基板と称して説明する。

図５は、デバイス製造装置２００の概略構成図であり、デバイス製造装置２００は、基板の供給及び排出を行う基板搬送部２６０を介して機能的に接続された材料供給部２５０と、基板貼り合わせ装置３００とを備えて構成されている。基板貼り合わせ装置３００は、基板位置調整部２７０と、基板貼り合わせ部２８０とを備えている。

図６は、基板搬送部２６０および材料供給部２５０の概略構成図である。なお、以下の説明では、基板の表面に沿う方向をＸ方向（例えば図６中、左右方向）及びＹ方向（例えば図６中、紙面と垂直な方向）とし、ＸＹ平面と直交する方向をＺ方向として説明する。
材料供給部２５０は、図６に示すように、基板を保持してＸ方向、Ｙ方向及びθ方向（Ｚ軸と平行な軸周りの回転方向）に移動自在なテーブル６５と、テーブル６５の上方に配設され液晶材料（電気光学材料）を吐出、滴下する液滴吐出ヘッド６６と、液滴吐出ヘッド６６の近傍に配設されシール材を塗布するシール材塗布部６７とを主体に構成されている。

シール材塗布部６７から塗布されるシール材には、略球形状のギャップ制御材が含まれており、ギャップ制御材の直径は基板のセルギャップとほぼ同じ寸法（例えば直径３μｍ）に形成されている。
なお、液晶材料を滴下させるのに液滴吐出ヘッド６６の他に、精密薬液吐出機（計量型ディスペンサ）など、滴下する液晶材料量を制御できるものであればどのような装置を用いてもよい。また、ギャップ制御材は略球形状に形成され、シール材に含まれるものに限られることなく、繊維形状に形成されシール材に含まれるものや、シール材に含まれず基板から柱状に突出して形成されたもの等さまざまなものを使用することができるが、基板の所定位置に固定され、基板の貼り合わせ時等において基板上を移動しないものを用いることが好ましい。

また、基板搬送部２６０は、材料供給部２５０と基板位置調整部２７０との間、及び基板位置調整部２７０と基板貼り合わせ部２８０との間で基板を搬送するキャリアを主な構成要素としており、本実施形態の場合、基板を表裏自在に支持して搬送可能な搬送ロボット６２Ｒを備えている。搬送ロボット６２Ｒは、複数（図示では２本）のロボットハンド（基板支持手段）６２ｈを備えており、図６には、このロボットハンド６２ｈを用いてテーブル６５上に載置されている下基板１０を受け取り基板位置調整部２７０へ搬送している状態を図示している。また、基板位置調整部２７０と基板貼り合わせ部２８０との間においても、上記と同様に、ロボットハンド６２ｈにより基板１０，２０を搬送するとともに、基板位置調整部２７０からの取り出し、及び基板貼り合わせ部２８０への基板の給材を行うようになっている。

図６に示した液滴吐出ヘッド６６としては、例えば図７に示す構成の液滴吐出ヘッドを用いることができる。液滴吐出ヘッド６６のヘッド本体９０には、リザーバ９５および複数のインク室（圧力発生室）９３が形成されている。リザーバ９５は、各インク室９３に液晶等の電気光学材料を含むインクを供給するための流路になっている。また、ヘッド本体９０の一方端面には、インク吐出面６６Ｐを構成するノズルプレートが装着されている。そのノズルプレートには、各インク室９３に対応して、インクを吐出する複数のノズル９１が開口されている。そして、各インク室９３から対応するノズル９１に向かって流路が形成されている。一方、ヘッド本体９０の他方端面には振動板９４が装着されている。
この振動板９４はインク室９３の壁面を構成している。その振動板９４の外側には、各インク室９３に対応して、ピエゾ素子（圧力発生手段）９２が設けられている。ピエゾ素子９２は、水晶等の圧電材料を一対の電極（図示せず）で挟持したものである。

図８は、ピエゾ素子の駆動電圧波形Ｗ１と、その駆動電圧に対応した液滴吐出ヘッド６６の動作を示す概略図である。以下には、ピエゾ素子９２を構成する一対の電極に対して、波形Ｗ１の駆動電圧が印加された場合について説明する。まず正勾配部ａ１，ａ３では、ピエゾ素子９２が収縮してインク室９３の容積が増加し、リザーバ９５からインク室９３内にインクが流入する。また負勾配部ａ２では、ピエゾ素子９２が膨張してインク室９３の容積が減少し、加圧されたインク９９がノズル９１から吐出される。そして、この駆動電圧波形Ｗ１の振幅および印加回数等により、インクの塗布量が決定される。

なお液滴吐出ヘッド６６の駆動方式として、ピエゾ素子９２を用いたピエゾジェットタイプに限られず、例えば熱膨張を利用したサーマルインクジェットタイプなどを採用してもよい。また液晶の塗布手段として、インクジェットヘッド以外の塗布手段を採用することも可能である。インクジェットヘッド以外の液晶塗布手段として、たとえばディスペンサを採用することができる。ディスペンサは、インクジェットヘッドに比べて大口径のノズルを有しているので、粘度が高い状態の液晶を吐出することも可能である。

図９は、基板貼り合わせ部２８０の部分断面構成図である。
図９に示す基板貼り合わせ部２８０は、真空下にて下基板１０と上基板２０との貼り合わせを行う真空チャンバ３０２と、この真空チャンバ２の内部に導入された上基板２０を保持する上部テーブル（第１のテーブル）３０３と、下基板１０を保持する下部テーブル（第２のテーブル）３０４と、上部テーブル３０３を上下方向（図示Ｚ方向）に移動させる垂直移動テーブル（垂直駆動部）３１０と、下部テーブル３０４を水平面内（図示ＸＹθ方向）で移動させる水平移動テーブル（水平駆動部）３５０とを備えて構成されている。

真空チャンバ３０２は、下開きの箱形を成す上側チャンバ３０２ａと、上開きの箱形を成す下側チャンバ３０２ｂとを備えており、前記両チャンバ３０２ａ、３０２ｂは、互いの開口端を係合し、下側チャンバ３０２ｂの開口端上面に設けられたＯリング（弾性シール部材）３０２ｃにより気密に密閉されるようになっている。上側チャンバ３０２ａは、その上面部に軸３５１ａを介して接続された複数（図示では２つ）のアクチュエータ３５１により上下方向（Ｚ方向）に移動自在とされている。アクチュエータ３５１，３５１は垂直移動テーブル３１０上に固定されているので、この上部チャンバ３０２ａは上部テーブル３０３と一体に上下動可能となっている。下側チャンバ３０２ｂは、架台３００ａと枠体３００ｂとにより支持される側断面視略コ字形の支持台３００ｄ上に載置されるとともに固定されている。

真空チャンバ３０２は、上記構成のもと、アクチュエータ３５１、あるいは垂直移動テーブル３１０を上昇させて上側チャンバ３０２ａを下側チャンバ３０２ｂから離間させることで、上部テーブル３０３と下部テーブル３０４との間に基板１０，２０を出し入れするための間隙を形成するようになっている。
本実施形態に係る基板貼り合わせ部２８０では、このような上下分離型の真空チャンバ３０２を備えていることで、大型の基板を用いた場合にも、円滑かつ安全に挿脱可能であり、大量処理に適した構造となっている。

また、図９では図示を省略しているが、真空チャンバ３０２には真空ポンプ等の真空排気手段が接続されている。さらに上側チャンバ３０２ａの上面には複数の覗き窓が設けられており、係る覗き窓の外側に配設された光学測定手段によって基板１０，２０に設けられたアライメントマークを、覗き窓を介して観測できるようになっており、係る観測情報を、水平移動テーブル３５０の駆動制御情報として利用できるようになっている。

上部テーブル３０３は、真空チャンバ３０２内に導入された上基板２０を保持するためのチャック部３０３ａを備えており、このチャック部３０３ａには、静電吸着用電極や真空吸着用の吸着孔が設けられ、静電気ないし真空吸着によって上基板２０を保持するようになっている。チャック部３０３ａによるチャック機構としては、真空下で上基板２０を保持できる機構であれば問題なく適用でき、例えば、保持爪等により機械的に基板を保持する機構や粘着力による保持機構であってもよい。
そして、上部テーブル３０３の背面側（下部テーブル３０４と反対側）には、上側チャンバ３０２ａの上面に設けられた開口部３０２ｃ、３０２ｃのそれぞれに挿通されて真空チャンバ３０２の外側へ延びるシャフト３０９，３０９が接続されており、これらのシャフト３０９，３０９は、上側チャンバ３０２ａの上方に設けられた垂直移動テーブル３１０に連結されている。

垂直移動テーブル３１０は、その両端にそれぞれ配設されたリニアガイド３１１ａ、３１１ａと、上面中央部に設けられたボールねじ３１３とを備えており、２つのリニアガイド３１１ａは枠体３００ｂの内壁面に設けられたガイドレール３１１ｂとそれぞれ係合されており、ボールねじ３１３は、装置上面に設けられた蓋体３００ｃ上に配設されたモータ３１２と接続されている。そして、上記モータ３１２を動作させることで、ガイドレール３１１ｂに沿って上下方向に垂直移動テーブル３１０を昇降可能にしている。

上側チャンバ３０２ａの開口部３０２ｃの辺縁外側には、それぞれのシャフト３０９を取り囲む平面視リング状のシールガイド３２７が固定されており、これらのシールガイド３２７の内周面に刻設された溝に、シャフト３０９を取り囲むＯリング（弾性シール部材）３２７ａが収容されている。これらのＯリング３２７ａは、シャフト３０９を摺動支持するとともに、係る摺動時にもシャフト３０９と真空チャンバ３０２との気密を保持するようになっている。

下部テーブル３０４は、真空チャンバ３０２内に導入された下基板１０を保持するためのチャック部３０４ａを備えており、このチャック部３０４ａには、静電吸着用電極や真空吸着用の吸着孔が設けられ、静電気ないし真空吸着によって上基板１０を保持するようになっている。このチャック部３０４ａも、チャック部３０３ａと同様、保持爪等により機械的に基板を保持する機構や粘着力による保持機構であってもよい。
そして、下部テーブル３０４の背面側（上部テーブル３０３と反対側）には、下側チャンバ３０２ｂの下面に設けられた開口部３０２ｄ、３０２ｄのそれぞれに挿通されて真空チャンバ３０２の外側へ延びるシャフト３１５，３１５が接続されており、これらのシャフト３１５，３１５は、下側チャンバ３０２ｂ下方の支持台３００ｄ内に収容された水平移動テーブル３５０に連結されている。

水平移動テーブル３５０は、架台３００ａ側から順にＹステージ、Ｘステージ、θステージを積み重ねた構成を備えており、各々のステージは、互いに独立にＹ方向（図示前後方向）、Ｘ方向（図示左右方向）、θ方向（水平回転方向）に移動できるよう構成されている。
水平移動テーブル３５０と下部テーブル３０４とを連結するシャフト３１５に真空シール（弾性シール部材）３６０が覆設され、シャフト３１５が水平移動テーブル３５０により移動しても真空チャンバ３０２内の気密状態を保持するようにシールされる。真空シール３６０は、下側チャンバ３０２ｂの下面側に設けた真空ベローズ（蛇腹状弾性部材）３２３からなり、真空ベローズ３２３の上側フランジは下側チャンバ３０２ｂの下面に設けられた開口部３０２ｄの辺縁にて気密に固定され、下側フランジは、水平移動テーブル３５０の上面（図示左側）、ないしシャフト３１５の下端部に設けられたフランジ部３１５ｆ（図示右側）上面にて気密に固定される。
尚、図示では、真空ベローズ３２３の下側フランジの固定構造として、２種類の異なる固定構造が混在して示されているが、上記した構造のいずれか、あるいは他の固定構造であっても良い。

上記真空ベローズ３２３は、水平移動テーブル３５０によるシャフト３１５のＸＹ方向、並びにθ方向への変位に追従して弾性変形し、シャフト３１５と真空チャンバ３０２との間の気密を保持した状態での下部テーブル３０４の水平移動を可能にしている。

図１０は、基板位置調整部２７０の概略構成を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）と、基板貼り合わせ部２８０に基板１０，２０を装着した状態における平面構成図（ａ）及び断面構成図（ｂ）である。
基板位置調整部２７０は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ロボットハンド６２ｈの上面に設けられた基板支持部６２ｓ…により支持された基板１０の位置調整を行う複数の位置決めピン７０ｘ、７０ｙを備えており、位置決めピン７０ｘは図示Ｘ方向に進退自在に設けられ、位置決めピン７０ｙは図示Ｙ方向に進退自在に設けられている。そして、２本のロボットハンド６２ｈ上に支持された基板１０を、４本の位置決めピン７０ｘ、及び２本の位置決めピン７０ｙが四方から水平方向に押圧することで、基板１０の平面的な粗位置決めが成されるようになっている。

この粗位置決めでは、図１０（ｃ）に示すようにロボットハンド６２ｈにより基板貼り合わせ部２８０内に基板１０，２０が配置された際に、両基板１０，２０の相対的な位置ずれ幅が１００μｍ程度以下となるように位置決めを行う。本実施形態の基板貼り合わせ装置３００では、基板貼り合わせ部２８０の前段に基板位置調整部２７０が設けられていることで、基板の位置合わせ動作に際しての基板１０の移動距離を短くすることができるようになっている。

また、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、基板貼り合わせ部２８０の真空チャンバ３０２内には、下部テーブル３０４を取り囲んで四方に、仮置台３５６ｘ、３５６ｙが設けられている（図９では図示を省略している。）。図示Ｘ方向に下部テーブル３０４を挟んで設けられた仮置台３５６ｘ、３５６ｘは、図１０（ｄ）に示すように、それぞれ側面視略Ｌ型の支持部材３５７ｘを介してＸ方向に進退するアクチュエータ３５５ｘに接続されており、係る構造のもと下部テーブル３０４中央に対して図示Ｘ方向に進退自在とされている。また、図示Ｙ方向に下部テーブル３０４を挟んで設けられた２つの仮置台３５６ｙ、３５６ｙも、上記仮置台３５６ｘと同様、支持部材を介してＹ方向に進退するアクチュエータ３５５ｙに接続され、係る構成のもと図示Ｙ方向に進退自在とされている。さらに、下部テーブル３０４には、チャック部３０４ａの外側へ進出可能な４本のリフトピン３０４ｂが設けられている。

そして、上記構成を備えた基板貼り合わせ部２８０は、ロボットハンド６２ｈにより上部テーブル３０３と下部テーブル３０４との間に下基板１０が挿入された場合、リフトピン３０４ｂ…を上昇させて下基板１０を水平支持し、ロボットハンド６２ｈを退避させた後に、リフトピン３０４ｂを下降させ、下基板１０をチャック部３０４ａに載置し、保持する。一方、上基板２０を装着する場合、仮置台３５６ｘ、３５６ｙを下部テーブル３０４中央側へ進出させ、ロボットハンド６２ｈにより上基板２０をこれらの仮置台３５６ｘ、３５６ｙ上に載置して水平支持する。そして、この上基板２０に向かって上部テーブル３０３を下降させることでチャック部３０３ａと上基板２０とを当接させ、保持する。

上記構成の基板貼り合わせ部２８０は、上部テーブル３０３及び下部テーブル３０４に保持された基板１０，２０の位置合わせを、水平移動テーブル３５０による下基板１０の水平移動により行うようになっている。この水平移動テーブル３５０の動作について図１１を参照して以下に説明する。
図１１には、水平移動テーブル３５０上に立設された６本のシャフト３１５と、各シャフト３１５に覆設された真空ベローズ３２３の平面構成が示されている。すなわち、水平移動テーブル３５０は、６本のシャフト３１５をＸＹ方向に水平移動させるとともに、符号Ｏで示す位置を中心とする半径ｒの円周に沿ってθ方向に回転移動させることが可能に構成されている。

真空ベローズ３２３は、上下端をそれぞれ真空チャンバ３０２の下面、及び水平移動テーブル３５０の上面に固定されているので、上記実施形態の真空シール３６０では、水平移動テーブル３５０によるシャフト３１５の位置変位を真空ベローズ３２３の蛇腹状部材の弾性変形により吸収するようになっている。これにより、シャフト３１５と真空チャンバ３０２との間の気密を保持しつつ下部テーブル３０４を水平移動させることが可能になっている。

ここで、シャフト３１５のＸ方向又はＹ方向の移動については、真空ベローズ３２３は容易に弾性変形して追従することができ、また比較的大きな移動量であっても破損することなく追従することが可能である。これに対して、θ方向の回転変位が生じる場合には真空ベローズ３２３が捻れるため、変位量の許容範囲が狭く、下部テーブル３０４の移動量を大きくすると真空ベローズ３２３が破損する可能性がある。そこで、本発明に係る基板貼り合わせ装置２００では、基板貼り合わせ部２８０の前段に、基板位置調整部２７０を設け、基板貼り合わせ部２８０に給材される基板１０，２０の相対的な位置のずれが１０μｍ以下となるようにしている。これにより、基板貼り合わせ部２８０における貼り合わせ工程での基板１０の移動量を１００μｍ以下とすることができ、従って、真空ベローズ３２３に過大な負荷が掛かるのを効果的に防止でき、基板１０，２０の位置合わせを容易かつ高精度に、しかも高速に行うことができるようになっている。

このように、本実施形態に係る基板貼り合わせ装置２００によれば、基板貼り合わせ部２８０の前段に設けられた基板位置調整部２７０により基板１０，２０の粗位置決めを行うことができるため、基板貼り合わせ部２８０の水平移動テーブル３５０により下基板１０を水平移動させる距離を短くすることができる。これにより、下部テーブル３０４の移動による真空シール３６０への負荷を軽減でき、真空シール３６０の構造を簡素化して装置コストを低減し、かつメンテナンス性も向上させることができる。さらには、基板１０，２０の精密位置合わせに要する時間も短くでき、連続生産に好適な基板貼り合わせ装置となっている。

尚、上記実施の形態では、基板位置調整部２７０が、複数の位置決めピン７０ｘ、７０ｙによる押圧動作により基板の粗位置決めを行う構成を備えている場合について説明したが、基板位置調整部２７０の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、位置決めピン７０ｘ、７０ｙに代えて、図９に示した水平移動テーブル３５０と同様の水平移動手段を備えた構成とすることもできる。

上記実施の形態では、図９に示したように、真空シール３６０の構造として、真空ベローズ３２３の下側フランジが、水平移動テーブル３５０、又はシャフト３１５のフランジ部３１５ｆに固定される構造を備えている場合について説明したが、係る真空シール３６０の構造としては、図１２に断面構成図を示す構造も適用できる。同図に示す真空シール３６０は、シャフト３１５に覆設された真空ベローズ３２３と、真空ベローズ３２３の下側フランジ３２３ｂ外面に配設されたリング状の回転シール部材３２５とを備えている。回転シール部材３２５は、シャフト３１５の周面を摺動するベアリング３２５ａと、ベアリング３２５ａを収容して下側フランジ３２３ｂと固定されるハウジング３２５ｂとを備えている。真空ベローズ３２３の上側フランジ３２３ａは、下側チャンバ３０２ｂに設けられた開口部３０２ｄの辺縁にて固定されている。下側フランジ３２３ｂは、シャフト３１５の周面を摺動するＯリング３２３ｅと、ハウジング３２５ｂとの接続面に配設されたＯリング３２３ｄとによりシャフト３１５と真空ベローズ３２３との間の気密を保持するようになっている。

上記構成を備えた真空シール３６０では、真空ベローズ３２３の下側フランジ３２３ｂが、シャフト３１５の周面を摺動する回転シール部材３２５と接続されているため、水平移動テーブル３５０によりθ方向の回転移動が生じた場合に、回転シール部材３２５がベアリング３２５ａによりシャフト３１５の周回りに回転し、上記回転移動の変位を吸収するようになっている。従って、水平移動テーブル３５０による回転移動変位が比較的大きくなった場合にも、真空ベローズ３２３に破損を生じることが無く、下基板１０の水平方向の可動範囲を大きくすることが可能になる。

（液晶装置の製造手順）
次に、上記構成を備えたデバイス製造装置２００による液晶装置１００の製造手順を図面を参照しつつ説明する。
まず、図４に示したように、ガラス基板１０’上にＴＦＴ３０を形成し、さらに画素電極９及び配向膜１２等を形成してＴＦＴアレイ基板（下基板）１０を得る一方、ガラス基板２０’上に遮光膜２３、対向電極２１、配向膜２２等を形成して対向基板（上基板）２０を得る。

ＴＦＴ等が形成された下基板１０は、基板搬送部２６０により搬送され、材料供給部２５０のテーブル６５上に給材される（図６参照）。その後、テーブル６５を移動させつつ、下基板１０上にシール材塗布部６７からシール材が閉ざされた枠状（図１参照、符号５２）に塗布される。また、テーブル６５を移動させつつ液滴吐出ヘッド６６から液晶を吐出、滴下して、上記シール材５２で囲まれた所定位置に液晶５０を配置する。液晶５０はシール材５２で囲まれた領域の１ヶ所に滴下するようにしてもよいが、複数ヶ所に滴下することもできる。

液晶が滴下された下基板１０は、基板搬送部２５０の搬送ロボット６２Ｒにより、基板位置調整部２７０に運搬される。この基板位置調整部２７０では、図１０（ａ）に示すように、基板１０を取り囲む複数の位置決めピン７０ｘ、７０ｙにより基板１０の粗位置決めが成される。この粗位置決め工程により、基板貼り合わせ部２８０に対して基板１０の装着を容易かつ高精度に行うことができる。

次に、上記基板１０を、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、下部テーブル３０４のチャック部３０４ａに給材し、保持機構により保持する。一方、対向電極等が形成された上基板２０についても、図１０に示すように、基板位置調整部２７０による粗位置決めを行った後、上部テーブル３０３のチャック部３０３ａに給材し、保持機構により保持する。２枚の基板１０，２０の給材が終了したならば、図９に示すように、上側チャンバ３０２ａをアクチュエータ３５１により下降させて下側チャンバ３０２ｂに当接させ、真空チャンバ３０２を閉塞する。その後、真空チャンバ３０２内部を排気手段を用いて負圧吸引し、真空状態（５Ｐａ〜０．１３Ｐａ）とする。

真空チャンバ３０２内が真空状態となったら、下基板１０及び上基板２０の所定位置に設けられたアライメントマークを観測し、得られた各々の基板の位置情報に基づき図９に示す水平移動テーブル３５０を駆動して下基板１０を水平移動させ、上基板２０に対する位置決めを行う。本発明に係る基板貼り合わせ装置２００では、基板位置調整部２７０により粗位置決めを成された基板１０，２０が基板貼り合わせ部２８０に装着されるので、水平移動テーブル３５０による位置合わせに際しての下基板１０の移動距離が短く、従って迅速な位置合わせが可能である。

下基板１０と上基板２０との位置合わせが終了したならば、図９に示した垂直移動テーブル３１０を下降させて上部テーブル３０３を下降させ、シール材を介して対向する上基板２０と下基板１０とを加圧する。加圧方法は、一括して押圧力を加える加圧方法や、段階的に押圧力を上げる加圧方法、連続的に押圧力を上げる加圧方法、押圧してその押圧力を一時保持しその後押圧力を上げるＳ字加圧など、さまざまな加圧方法で加圧してもよい。
また、チャック部３０３ａとチャック部３０４ａとが対向基板２０と支持基板１０と接触して押圧する領域は、接触している面全体で押圧してもよいし、シール材の形成領域のみに接触して押圧してもよい。シール材が配置されている領域のみを押圧する方法では、シール材が配置されていない領域を押圧しないので、基板１０、２０の撓みによる基板の狭ギャップ化や、基板上に配置されたスペーサによる構成部材の破損を防ぐことができる。

次にＵＶランプ（図示略）により紫外線をシール材に照射して硬化させ、基板１０、２０のギャップを保持させる。ＵＶランプによる紫外線照射は、基板貼り合わせ装置から除材した直後に照射したり、所定時間放置して液晶がシール材に囲まれた領域内のすみずみまで行き渡るまで待ってから照射したりするなど、さまざまなタイミングで照射を行うことができる。また、使用するシール材によっては、必要な接着力を得るために、シール材硬化の工程をさらに追加してもよい。このようにして、液晶装置１００の製造が完了する。

基板１０、２０のギャップが調節されると、チャック部３０３ａとチャック部３０４ａとによる保持を上下順次または同時に開放し、チャック部に非保持状態で載置されている液晶装置１００を基板搬送部２５０により除材する。

上記製造方法では、基板１０，２０の貼り合わせに、先の実施形態の基板貼り合わせ装置を用いているので、高精度かつ迅速に基板１０，２０の貼り合わせが可能であり、基板の貼り合わせ精度に優れ、従って表示品質に優れた液晶装置を容易に製造することができる。
また、液晶材料の滴下に液滴吐出ヘッド６６を用いることにより、滴下する液晶材料の量を正確に調節することができる。そのため、基板１０、２０とシール材５２に封入される液晶材料量を正確に調節することができ、ひいては基板１０、２０のセルギャップを正確に制御することができる。

図１は、液晶装置の平面構成図。 図２は、図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図。 図３は、液晶装置の等価回路図。 図４は、同、液晶装置の部分断面構成図。 図５は、実施形態に係るデバイス製造装置の概略構成図。 図６は、同、基板搬送部および材料供給部の概略構成図。 図７は、液滴吐出ヘッドの一構成例を示す斜視構成図。 図８は、圧電素子の駆動電圧波形と、液滴吐出ヘッドの動作を示す説明図。 図９は、実施形態に係る基板貼り合わせ部の概略構成図。 図１０は、基板位置調整部の概略構成図（ａ）、同図Ａ−Ａ’線に沿う断面構成図（ｂ）、及び基板貼り合わせ部の平面構成図（ｃ）、同図Ｂ−Ｂ’線に沿う断面構成図。 図１１は、真空シール３６０の動作説明図。 図１２は、真空シール３６０の他の構成を示す断面図。

符号の説明

１０ ＴＦＴアレイ基板（下基板）、２０ 対向基板（上基板）、２００ デバイス製造装置、２５０ 材料供給部、２７０ 基板位置調整部、２８０ 基板貼り合わせ部、３０３ 上部テーブル（第１のテーブル）、３０４ 下部テーブル（第２のテーブル）、３１０ 垂直移動テーブル（垂直駆動部）、３０９，３１５ シャフト、３５０ 水平移動テーブル（水平駆動部）、３６０ 真空シール（弾性シール部材）、３２３ 真空ベローズ（蛇腹状弾性部材）、３２５ 回転シール部材

Claims (10)

1. 互いに対向して保持した一対の基板を、シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
   前記一対の基板の各々を対向状態にて保持する一対のテーブルと、
   前記一対のテーブルを収容する真空チャンバと、
   前記一方のテーブルを移動させる移動手段と、を備えた基板貼り合わせ部と、
   前記一対のテーブルを基準として前記基板の粗位置決めを行う基板位置調整部と、を備え、
   前記基板貼り合わせ部は、一端を前記一方のテーブルに、他端を前記移動手段に接続してなるシャフトと、前記真空チャンバと前記シャフトとの間を気密に保持する弾性シール部材と、を備えていることを特徴とする基板貼り合わせ装置。
2. 互いに対向して保持した一対の基板を、シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
   前記一対の基板の各々を対向状態にて保持する第１のテーブル及び第２のテーブルと、
   前記両テーブルを収容する真空チャンバと、
   前記第１のテーブルと前記第２のテーブルを相対的に移動させる垂直移動手段と、
   前記第２のテーブルを前記基板面方向に移動させる水平移動手段と、を備えた基板貼り合わせ部と、
   前記基板貼り合わせ部の前段に設けられて前記第１のテーブル又は第２のテーブルを基準として前記基板の粗位置決めを行う基板位置調整部と、を備え、
   前記基板張り合わせ部は、前記真空チャンバに設けられた開口部に挿通されて一端を前記第２のテーブルに接続されたシャフトと、該シャフトの他端に接続された水平駆動部と、前記真空チャンバと前記シャフトとの間を気密に保持する弾性シール部材と、を備えていることを特徴とする基板貼り合わせ装置。
3. 前記弾性シール部材は、前記シャフトを覆って、前記真空チャンバの開口部辺縁と、前記水平駆動部との間に架設された蛇腹状弾性部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
4. 前記蛇腹状弾性部材は、一端を前記真空チャンバの壁面に固定され、他端を前記水平駆動部の上面に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
5. 前記シャフトは、前記水平駆動部側の端部に設けられたフランジ部を介して前記水平駆動部と接続され、
   前記蛇腹状弾性部材は、一端を前記真空チャンバの壁面に固定され、他端を前記フランジ部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
6. 前記真空チャンバと水平駆動部との間に、前記シャフトの外周面を気密に回転摺動自在とされた回転シール部材が設けられており、
   前記蛇腹状弾性部材は、その少なくとも一端を前記回転シール部材に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
7. 前記垂直移動手段は、前記真空チャンバに設けられた開口部に挿通されて一端を前記第１のテーブルに接続されたシャフトと、該シャフトの他端に接続された垂直駆動部と、前記シャフトと前記真空チャンバとの気密を保持する弾性シール部材とを備えており、
   前記弾性シール部材は、前記シャフトの外周面を摺動するＯリングを備えることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
8. 前記真空チャンバは、前記基板面に対して垂直方向に移動自在とされた第１のチャンバと、該第１のチャンバと気密に係合される第２のチャンバとを備えてなり、
   前記第１のチャンバを第２のチャンバから離間した位置にて、該第１のチャンバと第２のチャンバとの間から、前記第１のテーブルと第２のテーブルとの間に前記基板を供給可能とされていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
9. 対向配置された一対の基板間に電気光学材料を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置を用い、真空下で前記一対の基板の貼り合わせを行うことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
10. 請求項９に記載の製造方法により得られたことを特徴とする電気光学装置。

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