JP2005196171A - 液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱硬化してから切断する前に、熱硬化された基板を急速冷却する工程を追加してドメイン不良（配向不良）を母基板単位に事前に補修できる液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法を提供する。
【解決手段】熱硬化してから切断する前に、熱硬化された基板を冷却してドメイン不良（配向不良）を母基板単位で事前に補修できる液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法に関するもので、液晶が滴下されたり、シール材が形成された第１、第２母基板を貼り合わせる貼合機と、前記貼合機で貼り合わされた両基板のシール材をＵＶ硬化するＵＶシール材の硬化機と、前記ＵＶ硬化された基板をさらに熱硬化する熱硬化機と、前記熱硬化された基板を冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された母基板を単位液晶パネルごとに切断する切断機を具備したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、特に液晶滴下方式の液晶表示装置の製造方法で液晶配向不良を補修できるようにした液晶表示装置の製造方法に関する。

情報化社会が発展するにつれて、表示装置に対する要求も多様な形態に漸増しており、これに応じて近来では、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬＤ、ＶＦＤなど様々な平板表示装置が研究されており、一部は既に様々な装備で表示装置として活用されている。

その中で、現在、画質が優れ、軽量、薄型、省消費電力の特長のため、移動形画像表示装置の用途として、ＣＲＴを代替してＬＣＤが最も多用されており、ノートパソコンのモニタのような移動形向けの以外にも放送信号を受信してディスプレイするテレビおよびコンピュータのモニタなど多様に開発されている。

このような液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに駆動信号を印加するための駆動部と大別することができ、前記液晶パネルは、一定の空間をもって貼り合わされた第１、第２ガラス基板と、前記第１、第２ガラス基板間に注入された液晶層とで構成される。

ここで、前記第１ガラス基板（ＴＦＴアレイ基板）には、一定の間隔をもって一方向に配列される複数のゲートラインと、前記各ゲートラインと垂直する方向に一定の間隔に配列される複数のデータラインと、前記各ゲートラインとデータラインとが交差して定義された各画素領域にマトリクス状に形成される複数の画素電極と、前記ゲートラインの信号により切換えて前記データラインの信号を前記各画素電極に伝達する複数の薄膜トランジスタとが形成される。

また、第２ガラス基板（カラーフィルター基板）には、前記画素領域を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリクス層と、カラー色相を表現するためのＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルター層と、画像を表すための共通電極が形成される。

このような前記第１、第２基板はスペーサにより一定の空間をもって、シール材（sealant）により貼り合わされて前記両基板間に液晶が注入される。

この時、液晶注入方法は、前記シール材により貼り合わされた両基板間を真空状態に維持しながら前記液晶注入口が液晶液に浸るようにすると、浸透圧現状により液晶が両基板間に注入される。このように液晶が注入されると、前記液晶注入口をシール材でシールするようになる。

しかし、このような一般的な液晶注入式液晶表示装置の製造方法においては次のような問題点がある。

第１に、単位パネルに切断してから、両基板間を真空状態に維持しながら液晶注入口を液晶液に浸して液晶を注入するため、液晶注入に長い時間が所要されるので、生産性が低下する。

第２に、大面積の液晶表示装置を製造する場合、液晶注入式に液晶を注入するとパネル内に液晶が完全に注入されないため不良の原因となる。

第３に、前記のように工程が複雑で、かつ所要時間が長いので、複数の液晶注入装備が求められるために大きい空間が必要となる。

よって、最近では液晶を滴下する方法を用いた液晶表示装置の製造方法が研究されている。このような液晶滴下方式を用いた従来の液晶表示装置の製造方法を説明すれば次の通りである。

図１は、従来の液晶滴下工程ラインの構成図であり、図２Ａないし図２Ｅは従来の液晶滴下方式に係る液晶表示装置の工程断面図である。

先ず、液晶滴下方式の液状表示装置の製造方法は、一つのガラス基板に一つの液晶パネルを形成することではなく、単位液晶パネルのサイズより一層大きい母基板に複数の液晶パネルを設計した後、第１母基板の各液晶パネル領域に薄膜トランジスタアレイを形成し、第２母基板の各液晶パネル領域にカラーフィルターアレイを形成する。

また、前記各基板に液晶を配向するための配向膜を形成し、前記配向膜をラビングした後、前記第１または第２母基板の各液晶パネル領域に適当量の液晶を滴下し、各パネル領域の周縁にシール材およびＡｇドットを施して（dispensing）から、両基板を貼り合わせて単位液晶パネルごとに切断した後加工する。

即ち、従来の液晶滴下方式の工程ラインは、図１に示したように、薄膜トランジスタアレイが形成された第１母基板と、カラーフィルターアレイが形成された第２母基板とを用意して、前記第１または第２母基板に液晶を滴下してシール材を塗布した後、真空状態で前記両基板を貼り合わせる真空貼合機１０と、前記真空貼合機１０で貼り合わされた両基板のシール材をＵＶ硬化するＵＶシール材硬化機２０と、前記ＵＶ硬化された基板をさらに熱硬化する熱硬化機３０と、前記熱硬化された基板を単位液晶パネルごとに切断する切断機４０を備えて構成される。

ここで、前記真空貼合機１０で行われる工程を図２を参照してより具体的に説明すれば次の通りである。

図２Ａのように、薄膜トランジスタアレイが形成された第１ガラス基板３に紫外線硬化形シール材１を約３０μｍの厚さで塗布し、前記シール材１の内側（薄膜トランジスタアレイ部分）に液晶２を滴下する。この時、前記シール材３は液晶注入口がないまま形成される。

前記のような第１ガラス基板３を水平方向に移動可能な真空容器Ｃ内のテーブル４上に搭載し、前記第１ガラス基板３の下部表面の全面を第１吸着器具５で真空吸着して固定する。

次に、図２Ｂのように、カラーフィルターアレイが形成された第２ガラス基板６の下部表面の全面を第２吸着器具７で真空吸着して固定し、真空容器Ｃを閉めて真空させる。そして、前記第２吸着器具７を垂直方向に下降させて前記第１ガラス基板３と第２ガラス基板６の間隔を１ｍｍをとして、前記第１ガラス基板３を搭載した前記テーブル４を水平方向に移動させて前記第１ガラス基板３と第２ガラス基板６を仮に位置合わせする。

次に、図２Ｃのように、前記第２吸着器具７を垂直方向に下降させて前記第２ガラス基板６と液晶２、またはシール材１を接触させる。

次に、図２Ｄのように、前記第１ガラス基板３を搭載した前記テーブル４を水平方向に移動させて前記第１ガラス基板３と第２ガラス基板６を位置合わせする。

さらに、図２Ｅのように、前記第２吸着器具７を垂直方向に下降させて第２ガラス基板６を、前記シール材１を通して第１ガラス基板３に接合し、５μｍまで加圧して両基板を貼り合わせる。

また、前記のように真空貼合機１０で貼り合わされた基板を前記真空貼合機１０から取り出して前記ＵＶシール材硬化機２０に移動させた後、前記シール材１だけ露出されるようにマスキングした後、前記シール材１にだけ紫外線照射して前記シール材１を１次硬化する。

その後、前記ＵＶシール材硬化機２０から前記基板を熱硬化機に移動させた後、熱硬化機３０で１２０℃の温度で約６０分程度前記シール材１を熱硬化する。

また、前記熱硬化機３０で硬化された基板を切断機４０に移送して各単位液晶パネルごとに切断してから、図面には示さないが、加工装備で加工研磨し、検査装備で検査工程を行って製品を出荷する。

この時、前記検査工程は様々な液晶パネルの特性を検査するが、その中でドメイン不良（配向不良）を検査する。即ち、上述したラビング工程は基板に配向膜を形成して前記配向膜の表面を回転するラビング布で均一な圧力と速度で摩擦させ、配向膜の表面の高分子鎖を一定の方向に整列させることにより、液晶分子の配向方向を決定する工程である。この時、配向力が弱い部分では他の部分の前記液晶分子の配向方向と異なる角度で配向されてドメイン不良が発生する。

したがって、作業者が液晶パネルを手動でソーティングしエージング（aging）してから、鉄板上に載置して急速冷却した後、さらにドメイン不良を検査することを繰り返す。

しかしながら、このような従来の液晶滴下方式の液晶表示装置の製造方法においては次のような問題点がある。

即ち、各単位液晶パネルごとに切断してから、単位液晶パネルごとに作業者が検査を実施する。検査結果、ドメイン不良が発生すると作業者が手動でパネルをソーティングしエージングしてから、鉄板上に載置して急速冷却し、ドメイン不良を再検査する。このような過程を繰り返してドメイン不良が解消されるまで繰り返すようになる。

したがって、単位液晶パネルごとにドメイン不良検査を行うために長時間が所要され、併せて多くの人手が必要になる。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、熱硬化してから切断する前に、熱硬化された基板を急速冷却する工程を追加してドメイン不良（配向不良）を母基板単位で事前に補修できる液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインは、液晶が滴下されたりシール材が形成された第１、第２母基板を貼り合わせる貼合機と、前記貼合機で貼り合わされた両基板のシール材をＵＶ硬化するＵＶシール材硬化機と、前記ＵＶ硬化された基板をさらに熱硬化する熱硬化機と、前記熱硬化された基板を冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された母基板を単位液晶パネルごとに切断する切断機とを備えて構成されることにその特徴がある。

また、前記のような目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、各パネル領域に薄膜トランジスタアレイが形成された第１母基板と各パネル領域にカラーフィルターアレイが形成された第２母基板とを用意する段階と、前記第１母基板または第２母基板の各パネル領域に一定量の液晶を滴下してシール材を塗布する段階と、前記第１、第２母基板を貼り合わせる段階と、前記貼り合わされた母基板のシール材をＵＶ硬化する段階と、前記ＵＶ硬化されたシール材を熱硬化する段階と、前記熱硬化された母基板を冷却する段階と、前記冷却された母基板を各単位液晶パネルごとに切断する段階とを含んでいることにその特徴がある。

本発明の液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法には次のような効果がある。
即ち、熱硬化機でアンローディングされた基板を急速冷却装置に載置して、加熱された基板を急速冷却することにより、作業者の手が不要で母基板単位でドメイン不良を事前に補修できるため、時間と人手を減らすことができる。

以下、本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインおよび製造方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図３は、本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ラインの構成図であり、図４は、本発明に係る急速冷却装置の斜視図であり、図５は、図４の急速冷却装置の断面図である。

先ず、各パネル領域に薄膜トランジスタアレイが形成された第１母基板と各パネル領域にカラーフィルターアレイが形成された第２母基板の各々に配向膜を形成してラビング処理する。

また、前記第１または第２母基板の各パネル領域に一定量の液晶を滴下し、シール材を塗布し、貼り合わせる直前の第１、第２母基板を用意する。

本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造ライン構成は、図３に示したように、真空状態において前記第１、第２母基板を貼り合わせる真空貼合機１００と、前記真空貼合機１００で貼り合わされた両基板のシール材をＵＶ硬化するＵＶシール材硬化機２００と、前記ＵＶ硬化された基板をさらに熱硬化する熱硬化機３００と、前記熱硬化された基板を急速に冷却する急速冷却装置４００と、前記金属冷却装置４００で急速冷却された母基板を単位液晶パネルごとに切断する切断機５００を備えている。

ここで、前記急速冷却装置４００は、図４および図５に示したように、冷却水が流れることができるように、内部に一定の空間を確保し、前記熱硬化された基板をローディングするための冷却テーブル４０１と、前記冷却テーブル４０１の一側で前記冷却テーブル４０１に冷却水を供給するための冷却水注入部４０２と、前記冷却テーブル４０１内に注入された冷却水を放出するための冷却水放出部４０３とを備えて構成される。

このように構成された本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造方法は次の通りである。

図６は、本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の製造工程のフローチャートである。

複数のパネル領域が定義された第１母基板の各パネル領域に薄膜トランジスタアレイを形成し（１Ｓ）、前記薄膜トランジスタアレイが形成された第１母基板に配向膜を形成してラビング処理する（２Ｓ）。前記ラビング処理の代わりに光配向をすることもできる。

また、複数のパネル領域が定義された第２母基板の各パネル領域にカラーフィルターアレイを形成し（５Ｓ）、前記カラーフィルターアレイが形成された第２母基板に配向膜を形成してラビング処理する（６Ｓ）。前記ラビング処理の代わりに光配向をすることもできる。

勿論、前記第１または第２母基板には配向膜が形成される前に、前記第１、第２基板のセルギャップを保持するためのスペーサが形成される。

なお、前記第１および第２母基板を各々洗浄し（３Ｓ、７Ｓ）、前記第１母基板または第２母基板の各パネル領域に一定量の液晶を滴下してシール材を塗布する（４Ｓ、８Ｓ）。

即ち、前記第１母基板の各液晶パネル領域にパネル領域のサイズによって適当な量の液晶を滴下し、前記第２母基板の各液晶パネル領域の周縁にＡｇドットおよびシール材を塗布する。勿論、第２母基板にシール材またはＡｇを塗布し、第１母基板のパネル領域に液晶を滴下してもかまわない。

このように液晶が滴下されて、Ａｇドットおよびシール材が形成された第１、第２母基板を貼合機１００にローディングして前記スペーサにより一定のセルギャップを持つように第１、第２母基板を貼り合わせる（９Ｓ）。

ここで、貼り合わせる方法をもう少し具体的に説明すれば次の通りである。即ち、シール材が塗布された第２母基板を、シール材が塗布された部分が下向きになるようにロボット（図示せず）を取付けて貼合機１００内に位置させる。この状態で前記貼合機１００の上部ステージ（図示せず）が下降して前記第２母基板を吸着してから上昇する。

ロボットにより液晶が滴下された第１母基板を前記貼合機１００内の下部ステージ（図示せず）上に位置させる。

そして、前記貼合機１００を真空状態として、一定の真空状態になると、前記上部ステージを下降させて前記第１母基板と第２母基板を貼り合せるために加圧して前記両基板を貼り合わせる。

その後、前記上部ステージの吸着力を解除し、前記上部ステージを上昇させて上部ステージより前記貼り合わされた両基板を分離させた後、貼り合わされた基板を前記貼合機１００からアンローディングする。

このように貼合機１００からアンローディングされた貼り合わされた基板は、ＵＶ硬化機２００にローディングされて前記シール材をＵＶ硬化する（１０Ｓ）。

前記ＵＶ硬化方法は、前記貼り合わされた両基板間に形成されたシール材だけ露出されるように、前記基板上にマスクを位置させた後、前記基板にＵＶを照射して前記シール材を１次硬化する。

前記ＵＶ硬化が完了された基板を熱硬化機３００にローディングして前記シール材を熱硬化する（１１Ｓ）。ここで、熱硬化機３００の硬化条件は約８０−１２０℃の温度で約４０−６０分間熱硬化し、この時、前記滴下された液晶が均一に広がるようになる。

前記熱硬化された基板を前記冷却装置にローディングして急速冷却する（１２Ｓ）。この時、上述したように、配向膜のラビング不良のため、一定部分で配向力が弱くなっても配向不良が補修される。

即ち、熱硬化時に、液晶層が高温で加熱されるため、液晶粘度が低くなって液晶分子が自由な状態を保持しながら、基板が急速冷却されると（例えば、５−２０秒間３０℃以下に冷却）、再び液晶が配向膜の配向方向によって配向されるようになる。

この時、配向力が弱い部分の液晶は他の液晶分子の瞬間的な戻す力により同じ方向に配向される。

このように急速冷却処理された母基板を各単位液晶パネルごとに切断し（１３Ｓ）、研磨加工した後（１４Ｓ）、最終検査をして（１５Ｓ）、出荷する（１６Ｓ）。

従来の液晶滴下方式の工程ライン構成図である。 従来の液晶滴下方式の液晶表示装置の工程を示した模式的断面図である。 図２Ａに続く工程断面図である。 図２Ｂに続く工程断面図である。 図２Ｃに続く工程断面図である。 図２Ｄに続く工程断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶滴下方式の工程ライン構成図である。 本発明に係る急速冷却装置の斜視図である。 図４の急速冷却装置の断面図である。 本発明に係る液晶滴下方式の液晶表示装置の工程フローチャートである。

符号の説明

１００ 真空貼合機、２００ ＵＶシール材硬化機、３００ 熱硬化機、４００ 急速冷却装置、４０１ 冷却テーブル、４０２ 冷却水注入部、４０３ 冷却水放出部、５００ 切断機。

Claims (19)

1. 液晶が滴下されたりシール材が形成された第１、第２母基板を貼り合わせる貼合機と、
   前記貼合機で貼り合わされた両母基板のシール材をＵＶ硬化するＵＶシール材硬化機と、
   前記ＵＶ硬化された母基板をさらに熱硬化する熱硬化機と、
   前記熱硬化された基板を冷却する冷却装置と、
   前記冷却装置で冷却された母基板を単位液晶パネルごとに切断する切断機と
   を備えて構成されることを特徴とする液晶表示装置の製造ライン。
2. 前記単位液晶パネルをテスティングするテスタをさらに含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造ライン。
3. 前記テスティングされた単位液晶パネルのうち、不良液晶パネルを補修する補修機をさらに含んでいる
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造ライン。
4. 前記冷却装置は、
   冷却水が流れるように内部に一定の空間が確保されて前記熱硬化された母基板をローディングするための冷却テーブルと、
   前記冷却テーブルの一側で前記冷却テーブルに冷却水を供給するための冷却水注入部と、
   前記冷却テーブル内に注入された冷却水を放出するための冷却水放出部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造ライン。
5. 各パネル領域に薄膜トランジスタアレイが形成された第１母基板と各パネル領域にカラーフィルターアレイが形成された第２母基板を用意する段階と、
   前記第１母基板または第２母基板の各パネル領域に一定量の液晶を滴下してシール材を塗布する段階と、
   前記第１、第２母基板を貼り合わせる段階と、
   前記貼り合わされた母基板のシール材をＵＶ硬化する段階と、
   前記ＵＶ硬化されたシール材を熱硬化する段階と、
   前記熱硬化された母基板を冷却する段階と、
   前記冷却された母基板を各単位パネルごとに切断する段階とを含んでいることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 前記切断された単位液晶パネルをテスティングする段階をさらに含んでいる
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記テスティングされた単位液晶パネルのうち、不良液晶パネルを補修する段階をさらに含んでいる
   ことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記冷却段階は、冷却水が流れるように内部に一定の空間が確保されて前記熱硬化された母基板をローディングするための冷却テーブルと、前記冷却テーブルの一側で前記冷却テーブルに冷却水を供給するための冷却水注入部と、前記冷却テーブル内に注入された冷却水を放出するための冷却水放出部を用いて行われる
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記熱硬化段階は８０℃以上の温度で行われる
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 前記熱硬化段階は４０−６０分間行われる
    ことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 前記冷却段階は３０℃以下の温度で行われる
    ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
12. 前記冷却段階は５−２０秒間行われる
    ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 液晶が滴下された第１基板とシール材が形成された第２基板とを用意する段階と、
    前記第１、第２基板を前記シール材により貼り合わせる段階と、
    前記シール材を硬化する段階と、
    前記硬化された基板を冷却する段階と、
    前記冷却された基板を各単位液晶パネルごとに切断する段階と
    を含んでいることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
14. 前記硬化する段階は、
    前記貼り合わされた第１、第２基板間のシール材をＵＶ硬化する段階と、前記ＵＶ硬化されたシール材を熱硬化する段階とを含んでいる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
15. 前記熱硬化段階は８０℃以上の温度で行われる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
16. 前記熱硬化段階は４０−６０分間行われる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記第１、第２基板のうち、少なくとも一つの基板に配向膜を形成する段階をさらに含んでいる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
18. 前記冷却段階は３０℃以下の温度で行われる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
19. 前記冷却段階は５−２０秒間行われる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
    

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