JP2014199418A - 軽量薄型の液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型のガラス基板に補助基板を貼り付けて工程を行うことにより薄型のガラス基板の破損を防止するようにした、軽量薄型の液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法は、薄型のガラス基板の工程のために補助基板を用いる場合において、薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせる前に、不活性ガスなどを基板の表面に噴射してＯＨ基を除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に軽量薄型の液晶表示装置の製造方法に関する。

近年、本格的な情報化時代を迎えて大量の情報を処理及び表示するディスプレイ分野が急速に発展しており、特に軽量・薄型・低消費電力化に優れた性能を有する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor; 以下、TFTという）液晶表示装置（Liquid Crystal Display; 以下、LCDという）が開発され、従来のブラウン管（Cathode Ray Tube; CRT）を代替している。

前記液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、アレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に形成された液晶層とを含む。

前記カラーフィルタ基板は、赤（Red; R）、緑（Green; G）、青（Blue; B）のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタと、前記サブカラーフィルタを区分して前記液晶層を透過する光を遮断するブラックマトリクスと、前記液晶層に電圧を印加する透明な共通電極とからなる。

前記アレイ基板には、縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン及びデータラインが形成されている。また、前記ゲートラインと前記データラインとの交差領域にはスイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されており、前記各画素領域には画素電極が形成されている。

このように構成されたカラーフィルタ基板とアレイ基板とは、画像表示領域の外郭に形成されたシーラントにより対向して貼り合わせられて液晶パネルを構成し、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との貼り合わせは、前記カラーフィルタ基板又は前記アレイ基板に形成された貼り合わせキーを用いて行う。

このような液晶表示装置は、携帯用電子機器に特に多く用いられるので、その大きさや重量を低減することで電子機器の携帯性を向上させることが要求されている。このような軽量・薄型化の要求は、最近の液晶表示装置の大面積化に伴ってさらに高まっている。

特開２０１３−２５３１７号公報

液晶表示装置の厚さや重量を低減する方法は様々であるが、その構造や現在の技術上、液晶表示装置の必須構成要素を減らすことには限界がある。さらに、液晶表示装置の必須構成要素は重量が小さいため、必須構成要素の重量を軽減して液晶表示装置全体の厚さや重量を低減することは極めて難しい。

そこで、液晶パネルを構成するカラーフィルタ基板及びアレイ基板の厚さを薄くして液晶表示装置の厚さや重量を低減する方法が盛んに研究されている。しかし、薄型基板を用いなければならないので、複数の単位工程間の移動中又は単位工程中に基板が反ったり割れたりする現象が発生することがあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、薄型のガラス基板に補助基板を貼り付けて工程を行うことにより薄型のガラス基板の破損を防止するようにした、軽量薄型の液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、工程が完了して貼り合わせられたセル状態の液晶パネルから補助基板を破損することなく容易に分離できるようにした、軽量薄型の液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的及び特徴は、後述する発明の構成及び特許請求の範囲で説明される。

上記目的を達成するために、本発明の一態様による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法は、第１補助基板及び第２補助基板並びに薄型の第１母基板及び第２母基板を準備し、前記第１補助基板及び前記薄型の第１母基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、前記第２補助基板及び前記薄型の第２母基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、前記薄型の第１母基板に前記第１補助基板を貼り付け、前記薄型の第２母基板に前記第２補助基板を貼り付け、前記第１補助基板が貼り付けられた第１母基板にアレイ工程を行い、前記第２補助基板が貼り付けられた第２母基板にカラーフィルタ工程を行い、前記アレイ工程が行われた第１母基板と前記カラーフィルタ工程が行われた第２母基板とを貼り合わせ、前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板から前記第１補助基板及び第２補助基板を分離することを特徴とする。

前記ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び窒素（Ｎ）の不活性ガス、並びにその他の酸素（Ｏ）、ＣＤＡ（Clean Dry Air）、及び空気（air）が含まれることを特徴とする。

前記ガスは、前記薄型の母基板もしくは前記補助基板の上方に備えられた複数のノズル、又は前記薄型の母基板もしくは前記補助基板の上下方に備えられた複数のノズルから噴射されることを特徴とする。

前記ガスは、常温〜５５℃の温度に加熱されて噴射されることを特徴とする。

前記ガスは、２．５分〜２０分間噴射され、前記ガスの噴射時間は、前記アレイ工程又は前記カラーフィルタ工程の工程温度に依存し、工程温度が高くなるにつれて噴射時間が長くなることを特徴とする。

前記ガスが噴射された薄型の母基板及び補助基板のいずれか一方の基板を上下反転させ、前記薄型の母基板に前記補助基板を貼り付けることを特徴とする。

本発明の他の態様による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法は、薄型のガラス基板の工程のために補助基板を用いる軽量薄型の液晶表示装置の製造方法において、前記薄型のガラス基板と前記補助基板とを貼り合わせる工程は、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板を基板投入ラインに投入し、前記基板投入ラインに投入された薄型のガラス基板及び補助基板を基板洗浄ラインに移送し、所定の洗浄工程を行い、前記洗浄された薄型のガラス基板及び補助基板の少なくとも一方の基板を基板表面処理ラインに移送し、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板を基板貼り合わせラインに移送し、前記薄型のガラス基板と前記補助基板とを貼り合わせ、前記貼り合わせられた薄型のガラス基板及び補助基板を検査ラインに移送し、検査を行うことを特徴とする。

前記基板投入ライン、前記基板洗浄ライン、前記基板表面処理ライン、前記基板貼り合わせライン及び前記検査ラインは１つの貼り合わせラインを構成し、コンベアベルトの移送手段により連結されてインライン工程で行われることを特徴とする。

前記基板表面処理ラインは、複数の薄型のガラス基板と補助基板とを共に収納する多段バッファで構成され、前記多段バッファ内に収納される基板は、前記多段バッファに備えられたプレートのピン又はローラ上に載置されることを特徴とする。

前記プレートは、板状に形成されるか、又は内部に開口を有するフレーム状に形成され、前記プレートがフレーム状に形成された場合は、前記プレートに載置された基板の下方から噴射されるガスが前記基板の下面に噴射されることを特徴とする。

前記プレートに載置された基板の上方及び下方からガスが噴射される場合は、前記多段バッファに備えられた上部ノズルと下部ノズルとが、対向する位置に、前記載置された基板から等距離に配置されることを特徴とする。

前記噴射されるガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び窒素（Ｎ）の不活性ガス、並びにその他の酸素（Ｏ）、ＣＤＡ、及び空気が含まれることを特徴とする。

前記ガスは、常温〜５５℃の温度に加熱されて噴射されることを特徴とする。

前記ガスは、２．５分〜２０分間噴射され、前記ガスの噴射時間は、前記アレイ工程又は前記カラーフィルタ工程の工程温度に依存し、工程温度が高くなるほど噴射時間が長くなることを特徴とする。

本発明による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法は、薄型のガラス基板を用いた軽量薄型の液晶表示装置を実現することができ、テレビやモニタ、携帯用電子機器の厚さや重量を低減することができる。

また、本発明による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法は、薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせる前に不活性ガスなどを基板の表面に噴射してＯＨ基を除去することにより、工程が完了して貼り合わせられたセル状態の液晶パネルから補助基板を破損することなく容易に分離することができる。その結果、工程の安定化を実現し、製品の価格競争力を高めることができる。

本発明の一実施形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 通常の真空状態で薄型のガラス基板と補助基板とが貼り合わせられる原理を示す図である。 薄型のガラス基板と補助基板との貼り合わせるときの接着力を弱化させる方法の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法の一部の工程の一例を概略的に示す図である。 図３Ａに続く工程を示す図である。 図３Ｂに続く工程を示す図である。 図３Ｃに続く工程を示す図である。 本発明の一実施形態による貼り合わせラインの構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による薄型のガラス基板と補助基板との貼り合わせ工程を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による多段バッファの構造の一例を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による多段バッファの構造の他の例を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による補助基板分離工程を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法の一部の工程の他の例を概略的に示す図である。 図８Ａに続く工程を示す図である。 図８Ｂに続く工程を示す図である。 図８Ｃに続く工程を示す図である。

近年、液晶表示装置の用途が多様になるにつれて、軽量薄型の液晶表示装置への関心が高まっており、液晶パネルの厚さにおいて最も大きな部分を占める基板の薄型化にも関心が高まっている。また、３Ｄパネルやタッチパネルでは、液晶パネルにリターダ（retarder）やタッチ機能の保護基板が追加されるので、さらに薄型化の要求が増加している。しかし、薄型基板の場合、反りや剛性などの物理的特性の劣化により、その工程に限界があった。

これを解決するために、薄型のガラス基板に補助基板を貼り付けて工程を行い、工程が完了した後に薄型のガラス基板から補助基板を分離する方法が試みられている。

以下、本発明の好ましい実施の形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、図面及び実施の形態によりさらに明確になるであろう。しかし、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、様々な形態で実現することができる。実施の形態は、本発明を完全に開示し、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に本発明の範囲を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められるべきである。なお、明細書全体にわたって、同一の構成要素には同一の符号を付す。

図１は本発明の一実施形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。

図１は液晶滴下方式で液晶層を形成する場合における液晶表示装置の製造方法を示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、液晶注入方式で液晶層を形成する液晶表示装置の製造方法にも適用することができる。

液晶表示装置の製造工程は、大きく下部アレイ基板に駆動素子を形成する駆動素子アレイ工程と、上部カラーフィルタ基板にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ工程と、セル工程とに分けられる。

前述したように、液晶表示装置の厚さや重量を左右する要素は様々であるが、とりわけガラスからなるカラーフィルタ基板やアレイ基板が液晶表示装置の構成要素のうち最も重い構成要素である。よって、液晶表示装置の厚さや重量を低減するためには、これらのガラス基板の厚さや重量を低減することが最も効果的である。

ガラス基板の厚さや重量を低減する方法としては、ガラス基板をエッチングしてその厚さを薄くする方法や、薄型のガラス基板を用いる方法などがある。このうち、前者の方法においては、セルを完成した後にガラスエッチング工程をさらに行ってその厚さを薄くするが、エッチング時に発生する不良とコスト上昇の欠点があった。

そこで、本発明においては、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型のガラス基板を用いてアレイ工程、カラーフィルタ工程及びセル工程を行うが、このとき薄型のガラス基板に補助基板を貼り付けてこれらの工程を行うことにより、薄型のガラス基板の反りを最小限に抑え、移動中に薄型のガラス基板が破損しないようにする。ここで、ｔはｍｍを意味しており、０．１ｔは０．１ｍｍであり、０．４ｔは０．４ｍｍである。以下、ｍｍをｔと置き換えて説明する。

約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型のガラス基板は、一般的な液晶表示装置の製造ラインに投入された場合、大きな反りが発生してガラス基板の撓みが大きくなるため、カセットなどの移動手段を用いて移動させるのは困難であり、単位工程装置に載置したり単位工程装置から取り出したりする際の小さな衝撃によっても反りが急激に発生して位置誤差が頻繁に発生する。その結果、接触による破損不良が増加するので、それらの工程を行うことが実質的に不可能であった。

そこで、本発明においては、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型のガラス基板を製造ラインに投入する前に補助基板を貼り付けることにより、一般的な液晶表示装置に用いられる約０．７ｔの厚さを有するガラス基板と同等又は向上した反り特性を有するようにし、移動中又は単位工程中に基板の撓みなどの問題が生じることを防止する。

まず、約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板をアレイ工程及びカラーフィルタ工程の製造ラインに投入する前に、前記約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板に約０．３ｔ〜０．７ｔの補助基板を貼り付ける（ステップＳ１０１）。ただし、本発明では、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板の厚さはこれに限定されるものではない。

前記薄型のガラス基板と前記補助基板との貼り合わせは、接着剤を用いるのではなく、両基板を真空状態で接触させることにより行うことができる。ここで、両基板の接着力は、真空力、ファンデルワールス力、静電気力、分子結合などであろう。

次いで、前記薄型のガラス基板と前記補助基板とが貼り合わせられた状態でＴＦＴ−ＬＣＤ工程を完了し、その後、前記薄型のガラス基板から前記補助基板を分離して軽量薄型の液晶パネルを製造する。

ここで、前記ＴＦＴ−ＬＣＤ工程のためには、ある程度の強い接着が要求されるが、接着力が強すぎる場合は、前記補助基板を分離する際に前記薄型のガラス基板が破損してしまう可能性がある。よって、本発明では、前記補助基板の分離に無理のないレベルに接着力を制御する方法、すなわち接着力を弱化させる方法を提供する。

図２Ａ及び図２Ｂは、薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせるときの接着力を制御する方法の一例を示す図である。

ここで、図２Ａは通常の真空状態で薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせる原理を示す図であり、図２Ｂは薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせるときの接着力を弱化させる方法の一例を示す図である。

図２Ａを参照すると、初期貼り合わせ状態では、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面にＯＨ基が多く存在し、その後ＴＦＴ−ＬＣＤ工程が行われると、熱によりＯＨ基が共有結合に関与することから、接触角が減少して接着力が増加する。この接着力の増加により、補助基板１１０を分離する際に薄型のガラス基板１００の角部や中央部が欠損し、接着力の強い部分が破損する可能性がある。

なお、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との接着力が強い場合は、補助基板１１０の分離時の破損率が高くなる。これは、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面にＯＨ基が多いほど、接触角が小さくなり、接着が増加するためである。

それに対して、図２Ｂに示すように、乾燥やガス噴射などにより薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基を一部除去した場合は、分子結合力の減少により接着力が減少する。測定の結果、このとき残留するＯＨ基による接触角の変化はなかった。一例として、６０℃〜７０℃で約３０秒の熱風乾燥を行った場合、接着力（補助基板１１０の分離時にプルゲージ（pull gauge）を用いて測定した圧力）が０．７ｋｇｆから０．６５ｋｇｆに減少し、薄型のガラス基板１００を破損させることなく補助基板１１０を分離することができた。

このように、本発明においては、薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせる前に、乾燥又はガス噴射を行って（一例として、基板の表面に不活性ガスを噴射して）ＯＨ基を一部除去することにより、補助基板の分離を容易にすることができる。これに関する具体的な説明については後述する。

このように表面処理された薄型のガラス基板及び補助基板が貼り合わせられた後、補助基板が貼り付けられたアレイ基板用の薄型のガラス基板（以下、アレイ基板という）には、アレイ工程で、アレイ基板上に配列されて画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成し、前記各画素領域に前記ゲートライン及び前記データラインに接続される駆動素子である薄膜トランジスタを形成する（ステップＳ１０２）。また、前記アレイ工程で、前記薄膜トランジスタに接続されて前記薄膜トランジスタを介して信号が供給されることにより液晶層を駆動する画素電極を形成する。

一方、補助基板が貼り付けられたカラーフィルタ基板用の薄型のガラス基板（以下、カラーフィルタ基板という）には、カラーフィルタ工程で、カラーを実現する赤、緑、青のサブカラーフィルタで構成されるカラーフィルタ層と共通電極とを形成する（ステップＳ１０３）。ただし、横電界（In Plane Switching; IPS）方式の液晶表示装置を製造する場合は、前記アレイ工程で前記画素電極が形成されたアレイ基板に前記共通電極を形成する。

次に、前記カラーフィルタ基板及び前記アレイ基板にそれぞれ配向膜を印刷し、その後、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に形成される液晶層の液晶分子に配向規制力又は表面固定力（すなわち、プレチルト角及び配向方向）を与えるために、前記配向膜をラビング処理する（ステップＳ１０４、ステップＳ１０５）。

次に、前記ラビング処理されたカラーフィルタ基板にシール材を塗布して所定のシールパターンを形成すると共に、前記ラビング処理されたアレイ基板に液晶を滴下して液晶層を形成する（ステップＳ１０６、ステップＳ１０７）。

一方、前記カラーフィルタ基板及び前記アレイ基板は、それぞれ大面積の母基板に形成されている。つまり、大面積の母基板のそれぞれに複数のパネル領域が形成され、前記各パネル領域に駆動素子である薄膜トランジスタ又はカラーフィルタ層が形成される。

なお、前記滴下方式は、ディスペンサを用いて複数のアレイ基板が配置された大面積の第１母基板又は複数のカラーフィルタ基板が配置された大面積の第２母基板の画像表示領域に液晶を滴下及び分配し、前記第１、第２母基板を貼り合わせるときの圧力で液晶を前記画像表示領域全体に均一に分布させることにより、液晶層を形成する方式である。

従って、前記液晶パネルに前記滴下方式で液晶層を形成する場合は、液晶が前記画像表示領域の外部に漏れることを防止できるように、シールパターンが前記画像表示領域の外郭を囲む閉鎖されたパターンとして形成されなければならない。

前記滴下方式は、真空注入方式に比べて、短時間で液晶を滴下することができ、液晶パネルが大型化する場合も液晶層を非常に迅速に形成することができる。また、前記第１母基板上に必要量の液晶のみを滴下するため、真空注入方式のように高価な液晶の廃棄による液晶パネルのコスト上昇を防止し、製品の価格競争力を高めることができる。

次に、前記のように液晶が滴下された第１母基板とシール材が塗布された第２母基板を位置合わせした状態で圧力を加えて、前記シール材により前記第１母基板と前記第２母基板とを貼り合わせると共に、滴下された液晶が液晶パネル全体に均一に広がるようにする（ステップＳ１０８）。このような工程で大面積の第１、第２母基板には液晶層が形成された複数の液晶パネルが形成され、前記複数の液晶パネルが形成された大面積の第１母基板及び第２母基板から前記補助基板を分離し、前記補助基板が分離された大面積の第１母基板及び第２母基板を加工、切断して複数の液晶パネルに分離し、それぞれの液晶パネルを検査することにより、液晶表示装置を製造する（ステップＳ１０９、ステップＳ１１０）。

前述したように、本発明は、薄型のガラス基板と補助基板とを貼り合わせる前に、乾燥又はガス噴射を行って（一例として、基板の表面に不活性ガスを噴射して）ＯＨ基を一部除去することにより、補助基板の分離を容易にすることを特徴とするが、これについて図３Ａ〜図３Ｄを参照して詳細に説明する。

図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の一実施形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法の一部の工程の一例を概略的に示す図であり、表面処理された薄型のガラス基板及び補助基板の貼り合わせ工程及び分離工程を示す。

図３Ａ〜図３Ｄにおいては、薄型のガラス基板及び補助基板の全面（すなわち、表面全体）に不活性ガスなどを噴射して薄型のガラス基板と補助基板との接着力を緩和することにより、補助基板の分離を容易にする。

図３Ａに示すように、例えば約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板１００と約０．３ｔ〜０．７ｔの補助基板１１０とを準備する。

ここで、薄型のガラス基板１００は、カラーフィルタ工程のための複数のカラーフィルタ基板が配置された大面積の母基板、又はアレイ工程のための複数のアレイ基板が配置された大面積の母基板である。

次に、補助基板１１０の分離が容易になるように、薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１全体に不活性ガスなどを噴射する。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１の一部に不活性ガスなどを噴射してもよく、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０のいずれか一方の基板の表面全体又は表面の一部に不活性ガスなどを噴射してもよい。

つまり、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との接着力が強い場合は、物理的に分離することが難しいので、分離時に薄型のガラス基板１００が反ったり欠損したりすることがあるが、基板表面の改質により接着力を制御した場合、すなわち、例えば薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１全体を乾燥させるか又は薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１全体にガスを噴射してＯＨ基を一部除去した場合は、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との接着力が低下して補助基板１１０の分離が容易になる。

ここで、前記噴射されるガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び窒素（Ｎ）などの不活性ガス、並びにその他の酸素（Ｏ）、ＣＤＡ、及び空気などが含まれてもよい。これらのガスは、人体に有害ではないので、多段バッファなどの単純開閉型装置に適用することができる。

前記不活性ガスなどは、所定のノズル１２０ａ、１２０ｂから薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１に噴射される。ノズル１２０ａは、薄型のガラス基板１００の上方に複数備えられ、ノズル１２０ｂは、補助基板１１０の上方に複数備えられる。

前記不活性ガスなどは、常温〜５５℃の温度、特に約４０℃の温度に加熱して供給することが好ましく、所定の管（図示せず）からノズル１２０ａ、１２０ｂに供給されて薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１に噴射される。

前述したように、薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１に不活性ガスなどを噴射すると、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基が一部除去されるので、分子結合力の減少により接着力が減少する。

次に、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、前記不活性ガスなどが噴射された薄型のガラス基板１００又は補助基板１１０のいずれか一方の基板、一例として前記不活性ガスなどが噴射された薄型のガラス基板１００を上下反転させ、薄型のガラス基板１００に補助基板１１０を貼り付ける。ここで、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との貼り合わせは、補助基板１１０としてガラス基板を用いる場合、接着剤を用いるのではなく、両基板１００、１１０を真空状態で接触させることにより行うことができる。両基板１００、１１０の接着力は、真空力、ファンデルワールス力、静電気力、分子結合などであろう。

このように約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板１００と約０．３ｔ〜０．７ｔの補助基板１１０とが貼り合わせられた状態の工程用パネルは、これを構成する薄型のガラス基板１００と補助基板１１０とが同じガラス材質からなることにより、温度変化による膨張率が同じなので、単位工程中に膨張率差により基板の反りが発生するなどの問題は全くない。

また、薄型のガラス基板１００は、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有するが、補助基板１１０が貼り付けられて工程用パネルを構成することにより、その反りが著しく減少し、一般的な０．７ｔの厚さを有するガラス基板と同程度又はそれより低い反りレベルになるので、液晶表示装置の単位工程を行うのに全く問題とならない。

以下、前述した薄型のガラス基板と補助基板との貼り合わせ工程を、図４及び図５を参照して詳細に説明する。

図４は本発明の一実施の形態による貼り合わせラインの構成を概略的に示す図であり、図５は本発明の一実施の形態による薄型のガラス基板と補助基板との貼り合わせ工程を示すフローチャートである。

図４を参照すると、本発明の一実施の形態による貼り合わせラインは、基板投入ライン２１０、基板洗浄ライン２２０、基板表面処理ライン２３０、基板貼り合わせライン２４０及び検査ライン２５０からなり、これらの工程ラインがコンベアベルト（図示せず）などの移送手段により連結されて工程がインラインで行われる。

まず、例えば約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板及び約０．３ｔ〜０．７ｔの補助基板を準備し、基板投入ライン２１０に投入する（ステップＳ１０１−１）。

前述したように、前記薄型のガラス基板は、カラーフィルタ工程のための複数のカラーフィルタ基板が配置された大面積の母基板、又はアレイ工程のための複数のアレイ基板が配置された大面積の母基板である。

次に、基板投入ライン２１０に投入された薄型のガラス基板及び補助基板を基板洗浄ライン２２０に移送し、所定の洗浄工程を行う（ステップＳ１０１−２）。

次に、前記洗浄された薄型のガラス基板及び／又は補助基板を基板表面処理ライン２３０に移送し、表面処理を行う（ステップＳ１０１−３）。

すなわち、ＴＦＴ−ＬＣＤ工程を完了した後、前記補助基板の分離が容易になるように、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板の表面全体に不活性ガスなどを噴射する。ただし、前述したように、本発明は、これに限定されるものではなく、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板の表面の一部に不活性ガスなどを噴射してもよく、前記薄型のガラス基板と前記補助基板のいずれか一方の基板の表面全体又は表面の一部に不活性ガスなどを噴射してもよい。

ここで、前記噴射されるガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及び窒素などの不活性ガス、並びにその他の酸素、ＣＤＡ、及び空気などが含まれてもよい。これらのガスは、人体に有害ではないので、多段バッファなどの単純開閉型装置に適用することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは本発明の一実施形態による多段バッファの構造を概略的に示す断面図である。

図６Ａは多段バッファに収納された基板の上方からのみガスが噴射される方式を示し、図６Ｂは多段バッファに収納された基板の上方と下方の両方からガスが噴射される方式を示す。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本発明の一実施の形態による多段バッファ１３０は、複数の基板１００、１１０、すなわち薄型のガラス基板１００と補助基板１１０とを共に収納するために多段に構成されており、収納される基板１００、１１０は、プレート１３１のピン１３２又はローラ上に載置される。

プレート１３１は、板状に形成されるか、又は内部に開口を有するフレーム状に形成され、プレート１３１がフレーム状に形成された場合は、プレート１３１に載置された基板１００、１１０の下方から噴射されるガスが基板１００、１１０の下面に噴射される。

ここで、プレート１３１に載置された基板１００、１１０の下方に加えて上方からもガスが噴射される場合は、前記多段バッファに備えられた上部ノズル１２０と下部ノズル１２０とが、対向する位置に、前記載置された基板１００、１１０から等距離に配置される。

ノズル１２０は、前記載置された基板１００、１１０の上方又は上下方に複数備えられ、ノズル１２０からは、プレート１３１に載置された基板１００、１１０の表面、すなわち上面又は上下面に不活性ガスなどが噴射される。

前記不活性ガスなどは、常温〜５５℃の温度、特に約４０℃の温度に加熱して供給することが好ましい。前記不活性ガスなどは、タンク１２６に貯蔵されており、所定の管１２５からノズル１２０に供給されて基板１００、１１０の表面に噴射される。

前述したように、薄型のガラス基板１００の表面１０１及び補助基板１１０の表面１１１に不活性ガスなどを噴射すると、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基が一部除去されるので、分子結合力の減少により接着力が減少する。

なお、他の工程条件に応じて変動することはあるが、例えば薄型のガラス基板及び補助基板の表面にＣＤＡを２分間噴射した場合は、補助基板の分離時に基板の破損が発生したが、薄型のガラス基板及び補助基板の表面にＣＤＡを５分、７分、又は１０分間噴射した場合、基板は破損することなく容易に補助基板を分離できた。接着力を測定した結果、ＣＤＡを５分間噴射した場合の接着力は０．６１ｋｇｆであり、ＣＤＡを７分間噴射した場合の接着力は０．５３ｋｇｆであった。

つまり、前記不活性ガスなどの噴射時間は、アレイ工程又はカラーフィルタ工程の工程温度に依存し、工程温度が高くなるほど噴射時間が長くなる。例えば、前記不活性ガスなどは、２．５分〜２０分間噴射することが好ましい。

一方、前述したＯＨ基だけでなく、Ｏ基が接着力を増加させる要素となることもある。従って、貼り合わせラインの湿度を４０％以下に維持することが適切である。

次に、前記表面処理された薄型のガラス基板又は補助基板、一例として前記不活性ガスなどが噴射された薄型のガラス基板を上下反転させ、前記薄型のガラス基板に前記補助基板を貼り付ける（ステップＳ１０１−４）。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、前述したように、基板の上面と下面の両方に不活性ガスなどを噴射した場合は、基板を反転させることなく、前記薄型のガラス基板と前記補助基板との貼り合わせ工程を行う。

ここで、前記薄型のガラス基板と前記補助基板との貼り合わせは、基板貼り合わせライン２４０で行われ、前記補助基板としてガラス基板を用いる場合、接着剤を用いるのではなく、両基板を真空状態で接触させることにより行うことができる。両基板の接着力は、真空力、ファンデルワールス力、静電気力、分子結合などであろう。

次に、前記貼り合わせられた薄型のガラス基板及び補助基板を検査ライン２５０に移送し、貼り合わせ関連不良の有無を検査する。

次に、補助基板１１０が貼り付けられた薄型のガラス基板１００に前述したアレイ工程又はカラーフィルタ工程を行うことにより、各パネル領域に駆動素子である薄膜トランジスタ又はカラーフィルタ層を形成する。

また、所定の工程が完了した後には、図３Ｄに示すように、薄型のガラス基板１００から補助基板１１０を分離しなければならないが、このとき、前述したように乾燥やガス噴射などにより薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基が一部除去された場合は、分子結合力の減少により補助基板１１０の分離が容易になる。

また、薄型のガラス基板１００から分離された補助基板１１０は、新たな工程で新たなガラス基板に貼り付けるためにリサイクルすることができる。

ここで、前記補助基板の分離方法には、前記薄型のガラス基板又は前記補助基板の上部を真空パッドで把持して前記薄型のガラス基板又は前記補助基板を持ち上げる方式があり、前記薄型のガラス基板と前記補助基板との界面からＯＨ基が一部除去されているため両基板の接着力が小さく、分離が容易である。

以下、工程が完了して貼り合わせられたセル状態の液晶パネルから補助基板を分離する全工程を図７を参照して詳細に説明する。

図７は本発明の一実施の形態による補助基板分離工程を示すフローチャートである。

まず、工程が完了して貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板から、工程のために貼り付けた第１補助基板及び第２補助基板をそれぞれ分離しなければならないが、このためには、まず、前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板を脱着装置のテーブル上に載置する（ステップＳ１０９−１）。

ここで、前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板は、薄膜トランジスタアレイ基板が形成された第１母基板上にカラーフィルタ基板が形成された第２母基板が積層された形態であってもよい。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板は、カラーフィルタ基板が形成された第２母基板上に薄膜トランジスタアレイ基板が形成された第１母基板が積層された形態であってもよい。

ここで、前記薄膜トランジスタアレイ基板が形成された第１母基板及び前記カラーフィルタ基板が形成された第２母基板は、約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板からなるようにしてもよい。この場合、約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板、すなわち第１母基板及び第２母基板には、工程のためにそれぞれ約０．３ｔ〜０．７ｔの第１補助基板及び第２補助基板を貼り付けてもよい。ただし、本発明は、前記薄型の第１母基板及び第２母基板並びに前記第１補助基板及び第２補助基板の厚さがこれに限定されるものではない。

前記薄型の第１母基板と前記第１補助基板との貼り合わせ及び前記薄型の第２母基板と前記第２補助基板との貼り合わせは、それぞれ両基板を真空状態で接触させることにより行うことができる。両基板の接着力は、真空力、ファンデルワールス力、静電気力、分子結合などであろう。

ステップＳ１０９−１で前記脱着装置のテーブル上に前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板を載置する際には、例えば分離すべき前記第２補助基板が上を向くようにする。ここで、前記載置された第１母基板及び第２母基板の上方には、複数の真空パッドが設けられている。

次に、位置合わせユニットにより、前記脱着装置のテーブル上に載置された第１母基板及び第２母基板をその上方の真空パッドと位置合わせする（ステップＳ１０９−２）。

その後、前記真空パッドで前記第２補助基板を分離する（ステップＳ１０９−３）。

次に、前記第２補助基板が分離された第１母基板及び第２母基板を上下反転させ、その後前記脱着装置のテーブル上に載置する（ステップＳ１０９−４）。

ステップＳ１０９−４で前記脱着装置のテーブル上に前記第２補助基板が分離された第１母基板及び第２母基板を載置する際には、分離すべき前記第１補助基板が上を向くようにする。ここで、前記載置された第１母基板及び第２母基板の上方には、前記複数の真空パッドが設けられている。

次に、前記位置合わせユニットにより、前記脱着装置のテーブル上に載置された第１母基板及び第２母基板をその上方の真空パッドと位置合わせする（ステップＳ１０９−５）。

その後、前記真空パッドで前記第１補助基板を分離する（ステップＳ１０９−６）。

一方、前述したように、本発明は、薄型のガラス基板に補助基板を貼り付ける前に前記薄型のガラス基板と前記補助基板のいずれか一方の基板の表面全体又は表面の一部に不活性ガスなどを噴射する場合にも適用することができるが、これについて図８Ａ〜図８Ｄを参照して詳細に説明する。

図８Ａ〜図８Ｄは本発明の一実施の形態による軽量薄型の液晶表示装置の製造方法の一部の工程の他の例を概略的に示す図である。

図８Ａ〜図８Ｄにおいては、補助基板の全面（すなわち、表面全体）にのみ不活性ガスなどを噴射して薄型のガラス基板と補助基板との接着力を緩和することにより、補助基板の分離を容易にすることを特徴とする。

図８Ａに示すように、例えば約０．１ｔ〜０．４ｔの薄型のガラス基板１００と約０．３ｔ〜０．７ｔの補助基板１１０を準備する。

ここで、薄型のガラス基板１００は、カラーフィルタ工程のための複数のカラーフィルタ基板が配置された大面積の母基板、又はアレイ工程のための複数のアレイ基板が配置された大面積の母基板である。

次に、補助基板１１０の分離が容易になるように、補助基板１１０の表面１１１全体に不活性ガスなどを噴射する。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、補助基板１１０の表面１１１の一部に不活性ガスなどを噴射してもよく、薄型のガラス基板１００の表面全体又は表面の一部に不活性ガスなどを噴射してもよい。

ここで、前記噴射されるガスとしては、前述したように、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及び窒素などの不活性ガス、並びにその他の酸素、ＣＤＡ、及び空気などが含まれてもよい。これらのガスは、人体に有害ではないので、多段バッファなどの単純開閉型装置に適用することができる。

前記不活性ガスなどは、所定のノズル１２０から補助基板１１０の表面１１１に噴射される。ノズル１２０は、補助基板１１０の上方に複数備えられる。

前記不活性ガスなどは、常温〜５５℃の温度、特に約４０℃の温度に加熱して供給することが好ましく、所定の管（図示せず）からノズル１２０に供給されて補助基板１１０の表面１１１に噴射される。

前述したように、補助基板１１０の表面１１１に不活性ガスなどを噴射すると、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基が一部除去されるので、分子結合力の減少により接着力が減少する。ただし、この場合は、前述した薄型のガラス基板１００及び補助基板１１０の表面全体に不活性ガスなどを噴射する場合に比べて、不活性ガスなどの噴射時間を長くする必要があり、例えば１０分〜２０分間噴射を行う。

次に、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、薄型のガラス基板１００に前記不活性ガスなどが噴射された補助基板１１０を貼り付ける。ここで、薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との貼り合わせは、補助基板１１０としてガラス基板を用いる場合、接着剤を用いるのではなく、両基板１００、１１０を真空状態で接触させることにより行うことができる。両基板１００、１１０の接着力は、真空力、ファンデルワールス力、静電気力、分子結合などであろう。

次に、補助基板１１０が貼り付けられた薄型のガラス基板１００に前述したアレイ工程又はカラーフィルタ工程を行うことにより、各パネル領域に駆動素子である薄膜トランジスタ又はカラーフィルタ層を形成する。

また、所定の工程が完了した後には、図８Ｄに示すように、薄型のガラス基板１００から補助基板１１０を分離しなければならないが、このとき、前述したように乾燥やガス噴射などにより薄型のガラス基板１００と補助基板１１０との界面からＯＨ基が一部除去された場合は、分子結合力の減少により補助基板１１０の分離が容易になる。

また、薄型のガラス基板１００から分離された補助基板１１０は、新たなガラス基板に貼り付けて新たな工程のためにリサイクルすることができる。

以上の説明に多くの事項が具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例として解釈されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述した実施形態によって定められるのでなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。

１００ 薄型のガラス基板
１１０ 補助基板
１２０、１２０ａ、１２０ｂ ノズル
１３０ 多段バッファ
２１０ 基板投入ライン
２２０ 基板洗浄ライン
２３０ 基板表面処理ライン
２４０ 基板貼り合わせライン
２５０ 検査ライン

Claims (14)

1. 第１補助基板及び第２補助基板並びに薄型の第１母基板及び第２母基板を準備し、
   前記第１補助基板及び前記薄型の第１母基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、
   前記第２補助基板及び前記薄型の第２母基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、
   前記薄型の第１母基板に前記第１補助基板を貼り付け、前記薄型の第２母基板に前記第２補助基板を貼り付け、
   前記第１補助基板が貼り付けられた第１母基板にアレイ工程を行い、
   前記第２補助基板が貼り付けられた第２母基板にカラーフィルタ工程を行い、
   前記アレイ工程が行われた第１母基板と前記カラーフィルタ工程が行われた第２母基板とを貼り合わせ、
   前記貼り合わせられた第１母基板及び第２母基板から前記第１補助基板及び第２補助基板を分離する
   ことを特徴とする軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
2. 前記ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び窒素（Ｎ）の不活性ガス、並びにその他の酸素（Ｏ）、ＣＤＡ（Clean Dry Air）、及び空気が含まれることを特徴とする請求項１に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記ガスは、前記薄型の母基板もしくは前記補助基板の上方に備えられた複数のノズル、又は前記薄型の母基板もしくは前記補助基板の上下方に備えられた複数のノズルから噴射されることを特徴とする請求項２に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記ガスは、常温〜５５℃の温度に加熱されて噴射されることを特徴とする請求項３に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記ガスは、２．５分〜２０分間噴射され、前記ガスの噴射時間は、前記アレイ工程又は前記カラーフィルタ工程の工程温度に依存し、工程温度が高くなるにつれて噴射時間が長くなることを特徴とする請求項４に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記ガスが噴射された薄型の母基板及び補助基板のいずれか一方の基板を上下反転させ、前記薄型の母基板に前記補助基板を貼り付けることを特徴とする請求項１に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
7. 薄型のガラス基板の工程のために補助基板を用いる軽量薄型の液晶表示装置の製造方法において、
   前記薄型のガラス基板と前記補助基板とを貼り合わせる工程は、
   前記薄型のガラス基板及び前記補助基板を基板投入ラインに投入し、
   前記基板投入ラインに投入された薄型のガラス基板及び補助基板を基板洗浄ラインに移送し、所定の洗浄工程を行い、
   前記洗浄された薄型のガラス基板及び補助基板の少なくとも一方の基板を基板表面処理ラインに移送し、前記薄型のガラス基板及び前記補助基板の少なくとも一方の基板の表面にガスを噴射してその表面からＯＨ基を一部除去し、
   前記薄型のガラス基板及び前記補助基板を基板貼り合わせラインに移送し、前記薄型のガラス基板と前記補助基板とを貼り合わせ、
   前記貼り合わせられた薄型のガラス基板及び補助基板を検査ラインに移送し、検査を行う
   ことを特徴とする軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記基板投入ライン、前記基板洗浄ライン、前記基板表面処理ライン、前記基板貼り合わせライン及び前記検査ラインは１つの貼り合わせラインを構成し、コンベアベルトの移送手段により連結されてインライン工程で行われることを特徴とする請求項７に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記基板表面処理ラインは、複数の薄型のガラス基板と補助基板とを共に収納する多段バッファで構成され、前記多段バッファ内に収納される基板は、前記多段バッファに備えられたプレートのピン又はローラ上に載置されることを特徴とする請求項７に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
10. 前記プレートは、板状に形成されるか、又は内部に開口を有するフレーム状に形成され、前記プレートがフレーム状に形成された場合は、前記プレートに載置された基板の下方から噴射されるガスが前記基板の下面に噴射されることを特徴とする請求項９に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
11. 前記プレートに載置された基板の上方及び下方からガスが噴射される場合は、前記多段バッファに備えられた上部ノズルと下部ノズルとが、対向する位置に、前記載置された基板から等距離に配置されることを特徴とする請求項９に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
12. 前記ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び窒素（Ｎ）の不活性ガス、並びにその他の酸素（Ｏ）、ＣＤＡ（Clean Dry Air）、及び空気が含まれることを特徴とする請求項７に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
13. 前記ガスは、常温〜５５℃の温度に加熱されて噴射されることを特徴とする請求項１２に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記ガスは、２．５分〜２０分間噴射され、前記ガスの噴射時間は、前記アレイ工程又は前記カラーフィルタ工程の工程温度に依存し、工程温度が高くなるほど噴射時間が長くなることを特徴とする請求項１３に記載の軽量薄型の液晶表示装置の製造方法。

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