JP3757231B1 - 強誘電性液晶素子の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶の封入時間を短縮し、液晶材料の使用効率を上げることができる強誘電性液晶素子の製造装置を提供する。
【解決手段】上基板及び下基板を保持する上ステージ及び下ステージと、各ステージに備えられ、基板をそれぞれ強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（ＸはＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）相転移温度より高い温度に加温するための基板加熱部と、ステージに備えられ基板をそれぞれ真空吸着するための吸着部と、下ステージに吸着された下基板に強誘電性液晶を滴下する液晶滴下部及び下基板にシール材を塗布するシール材塗布部を備えた液晶滴下シール塗布機構部と、液晶滴下部に備えられ液晶滴下部内の強誘電性液晶を前記相転移温度より高い温度に加温するための液晶加熱部と、液晶滴下シール塗布機構部により液晶が滴下されシール材が塗布された下基板と前記上基板とを減圧空間内で位置合わせして貼り合わせるための貼り合わせ機構部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方の基板上に液晶を滴下し、シール材を塗布した後、減圧雰囲気下で、もう一方の基板を重ね合わせて液晶を封入する強誘電性液晶素子の製造装置に関し、特に、常温では粘度の大きい強誘電性液晶を２つの基板の間に効率よく封入することができる強誘電性液晶素子の製造装置に関する。

従来より、液晶素子の製造においては、２つの基板の間に液晶を注入する方式が一般である。他方、この液晶注入方式とは別に、一方の基板に液晶を滴下した後に他方の基板と貼り合わせる方式も行われている（例えば特許文献１参照）。
特許第３５４２９５６号公報

従来より、強誘電性液晶はその高速応答性という利点が認められながらも、通常の液晶より高価である、液晶注入方式によるときは製造工程に多くの時間がかかる、液晶の加熱機構が必要になるなどの理由から積極的な実用化が進んでいなかった。特に、従来の液晶注入法により強誘電性液晶素子を製造するときは、セル・ギャップを狭くする必要のある強誘電性液晶を使用する液晶素子は、液晶注入の工程にかなりの時間を要していた。

近年、液晶パネルの製造方法において、液晶滴下貼り合わせ工法が一部で採用されている。この液晶滴下貼り合わせ工法は、従来のネマティック液晶パネルの生産性向上に大きく寄与している。しかしながら、この従来の液晶滴下貼り合わせ工法を強誘電性液晶を使用したパネルの製造にそのまま適用することは、強誘電性液晶がネマティック液晶とは大きく異なる特性を有しているため、困難であった。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであって、前記液晶滴下貼り合わせ工法を適用して強誘電性液晶素子を効率的に製造することができる、強誘電性液晶素子の製造装置を提供することを目的とする。

以上のような課題を解決するための本発明による強誘電性液晶素子の製造装置は、上基板及び下基板をそれぞれの各電極面が互いに上下方向に対向するように保持するための上ステージ及び下ステージと、前記各ステージに備えられ、前記各基板をそれぞれ強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）（Ｓｍはスメクティック）相転移温度より高い温度に加温するための各基板加熱部と、前記各ステージに備えられ、前記各基板をそれぞれ真空吸着するための各吸着部と、前記下ステージに吸着された下基板に強誘電性液晶を滴下する液晶滴下部及び前記下基板にシール材を塗布するシール塗布部を備えた液晶滴下シール塗布機構部と、前記液晶滴下部に備えられ、前記液晶滴下部内の強誘電性液晶をそのＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）（Ｓｍはスメクティック）相転移温度より高い温度に加温するための液晶加熱部と、前記液晶滴下シール塗布機構部により液晶が滴下されシール材が塗布された下基板と前記上基板とを減圧空間内で位置合わせして貼り合わせるための貼り合わせ機構部と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記下ステージを前記液晶滴下シール塗布機構部及び前記貼り合わせ機構部との間を結ぶＹ方向に移動させるための下ステージ用Ｙ方向移動機構を備え、前記下基板への強誘電性液晶の滴下及び／又はシール材の塗布を行うとき、前記液晶滴下部及び／又はシール塗布部を、前記下ステージ用Ｙ方向移動機構によりＹ方向に移動される前記下ステージに対して、前記Ｙ方向と垂直でかつ同じ平面方向であるＸ方向、及び／又は前記Ｙ方向と垂直でかつ鉛直方向であるＺ方向に移動させるための液晶滴下シール塗布用ＸＺ方向移動機構を備えた、ことが望ましい。

また、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記下ステージはその上方が開口部となっている下チャンバの中に収容されており、前記上ステージはその下方が開口部となっている上チャンバの中に収容されており、前記下ステージを含む下チャンバが前記下ステージ用Ｙ方向移動機構により前記貼り合わせ機構部に移動されたとき、前記上チャンバの開口部の縁部と前記下チャンバの開口部の縁部とを当接させて閉塞空間を形成するために、前記上チャンバを前記下チャンバの方へ下降させるための上チャンバ用上下移動機構を備えた、ことが望ましい。

また、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記上ステージを内部に収容する上チャンバと前記下ステージを内部に収容する下チャンバとが合わさることにより形成される閉塞空間内を所定の減圧状態（例えば、前記上基板の前記上ステージによる吸着を維持できるような、及び／又は前記下基板の上の加温された強誘電性液晶内に残留している気泡を脱泡できるような減圧状態）にするための排気手段と、前記排気手段により前記閉塞空間が減圧されているとき、前記下基板と前記上基板とを貼り合わせるための位置決めを行うために、前記下ステージを前記下チャンバとは独立に前記Ｘ及び／又はＹ方向に移動させるための及び／又は水平方向に所定角度回動させるためのアライメントユニットを備え、前記アライメントユニットは、（１）前記下チャンバの下方に配置されたアライメント機構であってＸ及び／又はＹ方向への移動を行うため、及び／又は水平方向の回動を行うためのアライメント機構と、（２）前記アライメント機構により行われる移動及び／又は回動を前記下ステージに伝えるためのシャフトであって前記アライメント機構から前記下チャンバ内の前記下ステージに繋がっているシャフトと、（３）その下端部が前記アライメント機構に固定されると共にその上端部が前記下チャンバの底部に固定されておりその内部が空洞でその外周部が外力により変形可能な蛇腹状に形成された連結部であってその内部に前記シャフトが挿通されている連結部と、（４）前記連結部内の空間と前記下チャンバ内の空間とを繋ぐために前記下チャンバの底部に挿通されたパイプであってその内部に前記シャフトが挿通されているパイプと、により構成されている、ことが望ましい。

また、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記上ステージに備えられた前記上基板を吸着するための真空配管と前記閉塞空間に備えられた前記空間の内部を排気するための真空配管との間に、前記下基板の上方に前記上基板が位置合わせされ前記下基板の上のシール材が紫外線によりスポット硬化されたとき、前記上ステージ側の真空配管と前記閉塞空間側の真空配管とを互いに同圧とするための接続配管が備えられている、ことが望ましい。

また、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記上チャンバ又は下チャンバには、前記下基板の上方に前記上基板が位置合わせされ前記下基板の上のシール材が紫外線によりスポット硬化されたとき、前記閉塞空間を大気圧に戻すためのガスを導入可能なバルブが接続されている、ことが望ましい。

さらに、本発明による強誘電性液晶素子の製造装置においては、前記上ステージに備えられた前記上基板吸着用の吸着部は、前記閉塞空間が減圧状態にあるときでも前記上ステージによる上基板の真空吸着が維持できるように、且つ前記真空吸着の圧力により前記上基板に撓みが生じることがないように、多孔質状の板により構成されている、ことが望ましい。

本発明においては、液晶滴下部内の強誘電性液晶を加温するだけでなく、強誘電性液晶を滴下する下基板及びこの下基板と貼り合わされる上基板をも、強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）（Ｓｍはスメクティック）相転移温度より高い温度に加温するようにしている。よって、本発明によれば、液晶滴下から上下基板の貼り合わせまでの工程において、常温ではグリス状である強誘電性液晶が滴下や貼り合わせに適した液状に保持されるので、液晶滴下から上下基板の貼り合わせまでの工程を高精度に且つ高効率に行うことができる。

また、本発明においては、前記下基板への強誘電性液晶の滴下及びシール材の塗布を行うとき、前記下ステージは前記下ステージ用Ｙ方向移動機構によりＹ方向に移動させると共に、前記液晶滴下部及び／又はシール塗布部は、前記液晶滴下シール塗布用ＸＺ移動機構により、前記Ｙ方向と垂直でかつ同じ平面方向であるＸ方向、及び／又は前記Ｙ方向と垂直でかつ鉛直方向であるＺ方向に移動させるようにしている。よって、本発明によれば、前記下基板への強誘電性液晶の滴下及び／又はシール材の塗布を行うための移動機構を簡素かつ低コストで構成することができる。

また、本発明においては、前記下ステージを含む下チャンバが前記下ステージ用Ｙ方向移動機構により前記貼り合わせ機構部に移動されたとき、前記上チャンバ用上下移動機構により前記上チャンバを下降させて、前記上チャンバの開口部の縁部と前記下チャンバの開口部の縁部とが合わさって成る閉塞空間を形成するようにしている。よって、本発明によれば、前記上チャンバと前記下チャンバとによる閉塞空間の形成が効率的に行われる。

また、本発明において、前記排気手段により前記閉塞空間内を排気するとき、前記閉塞空間内を、前記上基板の前記上ステージによる吸着を維持できるような、かつ前記下基板の上の加温された強誘電性液晶内に残留している気泡を脱泡できるような減圧状態にするようにしたときは、前記閉塞空間内の減圧と前記上ステージによる上基板の吸着を両立することができる。

また、本発明においては、前記アライメント機構と前記下ステージとを繋ぐシャフトを、前記連結部内の空間と前記下チャンバ内の空間とに挿通させている。よって、本発明によれば、前記下チャンバの外部に在るアライメント機構を移動及び／又は回動することにより、前記下チャンバ内の下ステージを前記下チャンバとは独立に移動及び／又は回動させることができ、これにより下基板の上基板に対する貼り合わせのための位置決めを高精度に且つ効率的に行うことができる。すなわち、本発明においては、前記アライメント機構と前記下ステージとを繋ぐシャフトを、前記外周が蛇腹状の連結部の中に挿通させている。そして、前記連結部内の空間は前記パイプにより前記下チャンバ内の空間と繋げられているため、上下基板の貼り合わせ時には、前記連結部内の空間は前記下チャンバ内の空間（前記閉塞空間）と同じ減圧状態に維持されている。また、前記連結部は、その上端部と下端部がそれぞれ下チャンバとアライメント機構に固定されているが、その内部が空洞で外周部が変形自在の蛇腹状に形成されている。よって、前記アライメント機構が移動及び／又は回動するときは、その回動及び／又は回動の動きは、前記シャフトを介して前記下ステージに直接に伝達される一方、前記下チャンバには（前記蛇腹状の外周部の変形により前記動きが吸収されるので）伝達されない。よって、本発明によれば、前記閉塞空間内の気密状態を保持しながら、前記下チャンバ内の下ステージを前記下チャンバ（閉塞空間）と独立に移動及び／又は回動して、上下基板の貼り合わせのための位置決めを高精度にかつ効率的に行えるようになる。

また、本発明においては、前記上ステージに備えられた前記上基板を吸着するための真空配管と前記閉塞空間に備えられた前記空間の内部を排気するための真空配管との間に、前記上ステージ側の真空配管と前記閉塞空間側の真空配管とを互いに同圧とするための接続配管を備えるようにしている。よって、本発明によれば、前記下基板の上方に前記上基板が位置決めされて前記下基板の上のシール材が紫外線によりスポット硬化されたとき、前記接続配管により、前記閉塞空間内での前記上基板の吸着の解除を容易に行えるようになる。

また、本発明においては、前記上チャンバ又は下チャンバに、前記閉塞空間を大気圧に戻すためのガスの導入可能なバルブを接続するようにしている。よって、本発明によれば、前記下基板の上方に前記上基板が位置合わせされ前記下基板の上のシール材が紫外線によりスポット硬化されたとき、前記閉塞空間を容易に大気圧に戻すことができる。

さらに、本発明においては、前記上ステージ又は下ステージに、上基板又は下基板の吸着用に多孔質状の板を備えるようにしている。よって、本発明によれば、前記上基板又は下基板の吸着時に、前記閉塞空間が減圧状態にあるときでも前記上又は下ステージによる上又は下基板の真空吸着が維持できるように、且つ前記真空吸着の圧力により前記上又は下基板に撓みが生じることがないようにすることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１について述べるような形態である。

図１は本実施例１による強誘電性液晶素子の製造装置の全体構成を示す概略図、図２は本実施例１の動作を説明するためのフローチャート、図３は本実施例１における上チャンバ及びその移動機構を示す図、図４は本実施例１における下チャンバ及びその移動機構を示す図、図５は本実施例１において下基板に強誘電性液晶が滴下されるときの構成及び動作を説明するための図である。

図１において、３１は上基板及び下基板をそれぞれ上ステージ及び下ステージに真空吸着するための基板積載部、３３は前記下基板に強誘電性液晶を滴下しシール材を塗布するための液晶滴下シール塗布部、３２は強誘電性液晶を滴下した下基板と上基板を貼り合わせるための貼り合わせ機構部である。図１には示していないが、下基板を吸着した下ステージは、後述の下ステージ用Ｙ移動機構（図４の符号９参照）により、前記の基板積載部３１、液晶滴下シール塗布部３３、及び貼り合わせ機構部３２の間を移動可能となっている。また、上基板を吸着した上ステージも前記基板積載部３１から前記貼り合わせ機構部３２に移動可能となっている。また、図１において、３４は前記貼り合わせ機構部３２において前記上ステージを収容する上チャンバ３を上下動するための上チャンバ用上下機構である。

また、図３において、１は上基板（図示せず）を吸着するための上ステージである。この上ステージ１には吸着用の多孔質板２が配置されている。この上ステージ１の前記多孔質板２の図示上方の空間２ａは、減圧用パイプ２１に接続された真空ポンプ（図示せず）により減圧される。これにより、前記多孔質板２の下面に上基板が吸着される。また、図３において、３は前記上ステージ１を収容する上チャンバである。この上チャンバ３は、側壁部３ａと蓋部３ｂにより前記上ステージ１の側方と上方を覆う形状となっており、下方は開口部となっている。また、図示していないが、前記上ステージ１には、前記上基板を強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）相転移温度より高い温度に加温するための基板加熱部が備えられている。

また図３において、前記上チャンバ３は、図示しない移動機構により図示上下方向に移動可能となっている。また、前記上ステージ１は、前記上チャンバ３内で前記上チャンバ３とは独立に、上ステージ用上下移動機構２２により図示上下方向に移動可能となっている。

図４において、５は下基板（図示せず）を吸着するための下ステージである。この下ステージ５には吸着用の多孔質板６が配置されている。この下ステージ５の前記多孔質板６の図示下方の空間６ａは、減圧用パイプ２３に接続された真空ポンプ（図示せず）により減圧される。これにより、前記多孔質板６の上面に下基板が吸着される。また、図示していないが、前記下ステージ５には、前記下基板を強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）相転移温度より高い温度に加温するための基板加熱部が備えられている。

また、図４において、７は前記下ステージ５を収容する下チャンバである。この下チャンバ７は、側壁部７ａと底部７ｂにより前記下ステージ５の側方と下方を覆う形状となっており、上方は開口部となっている。また、７ｃは、前記下チャンバ７を前記上チャンバ３と図示上下方向に対向させた後に連結させて閉塞空間を形成するときに、前記閉塞空間を気密に保持するための真空シール用Ｏリングである。

また図４において、前記下チャンバ７は、下チャンバ用Ｙ移動機構９によりＹ方向（図１の左右方向＝図４の前後方向）に移動可能となっている。また、前記下ステージ５は、その下方に配置されたアライメントユニットにより、前記下チャンバ７内で前記下チャンバ７とは独立に、図示左右方向（Ｘ方向）、及び前後方向（Ｙ方向）に移動可能（例えばＸ方向及びＹ方向とも±１０ｍｍ以下のストローク）で且つ図示平面方向に所定角度θ（例えば７度以下）だけ回動可能となっている。このアライメントユニットは、前記下基板を前記上基板と貼り合わせる場合に、その貼り合わせのために両者の位置決めを行うときに使用される。

前記アライメントユニットは、（１）前記ＸＹ方向及び水平回動方向への移動を行うアライメント機構８と、（２）前記アライメント機構８の動きを前記下ステージ５に伝えるために前記アライメント機構８と前記下ステージ５との間を連結する複数のシャフト（図示せず）と、（３）その上端部が前記下チャンバ７の底部７ｂに固定されており、その下端部が前記アライメント機構８に固定されており、その内部が空洞に形成されてその空洞に前記シャフトが挿通されており、且つその外周部が変形可能な蛇腹状に形成されている連結部１０（図４では２個だけ表示されているが前記下ステージの４隅にそれぞれ対応する４つの位置にそれぞれ設置されている）と、（４）前記連結部１０内に挿通された前記シャフトを前記下チャンバ７内に挿通させるためのパイプ１０ａと、により構成されている。

前記連結部１０の内部と前記下チャンバ７の内部とは前記パイプ１０ａにより繋がっている。よって、本実施例１では、前記下チャンバ７の内部（すなわち、前記下チャンバ７が上チャンバ３と連結されることによって形成された閉塞空間）が所定の減圧状態にあるときでも、その減圧状態を壊すことなく、前記シャフトを介して前記アライメント機構８の動作をそのまま前記下ステージ５に伝えて前記下ステージを動かすことができる。前述のように、前記連結部１０は、その下端部が前記アライメント機構８に固定されると共にその上端部が前記下チャンバ７の底部７ｂに固定されているが、その胴体部の外周が変形可能な蛇腹状に形成されているので、前記アライメント機構８が前記ＸＹ方向及び水平回動方向に移動しても、この動きは前記蛇腹状の胴体部の変形により吸収される結果、前記連結部１０及び前記下チャンバ７内の空間の減圧状態が壊れることはない。

次に図５は本実施例１における液晶滴下及びシール塗布機構部を示す図である。図５において、１４は強誘電性液晶を下基板に滴下するための液晶滴下部である。この液晶滴下部１４には、前記液晶滴下部１４内の強誘電性液晶を所定温度、例えばそのＳｍＣ^＊−ＳｍＡ相転移温度より高い温度に加温するための液晶加熱部（図示せず）が備えられている。

また、図５において、１３はシール材を下基板に塗布するためのシール塗布部、１２は前記液晶滴下部１４と前記シール塗布部１３を図示上下方向（Ｚ方向）に移動させるためのＺ移動機構、１１は前記液晶滴下部１４と前記シール塗布部１３を図示左右方向（Ｘ方向）に移動させるためのＸ移動機構である。前記液晶滴下部１４による下基板への液晶の滴下時には、前記Ｚ移動機構１２により液晶滴下部１４を下基板に近づけた後、前記下ステージ用Ｙ移動機構９（図４参照）により下ステージ５をＹ方向に移動させながら、前記Ｘ移動機構１１により前記液晶滴下部１４をＸ方向に移動させることにより、下基板のほぼ全体に均一に液晶を滴下する。

次に、図２のフローチャートに従い、本実施例１による強誘電性液晶素子の製造装置の動作を説明する。ステップＳ１では、上及び下基板を積載する上ステージ１及び下ステージ５、及び液晶を充填した液晶滴下部１４を、所定温度、例えば常温ではグリス状である強誘電性液晶が液状になる温度に加温する。本実施例１では、上記加熱機構による加温動作を、例えば強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−ＳｍＡ相転移温度より高い温度であって液晶の滴下量に安定性を得られる温度に設定しておく。

ステップＳ２では、図１の基板積載部３１において上基板を吸着治具（図示せず）を使用して上ステージ１に積載する。その後、この上ステージ１をステージ移動機構（図示せず）によって貼り合わせ機構部３２に移動させる。その後、上基板を吸着した上ステージ１を搭載した上チャンバ３を上チャンバ用上下機構３４により下降させると共に、上チャンバ３内の上ステージ１を上ステージ用上下移動機構２２（図３参照）により適当な位置まで下降させ、真空吸着により上基板を上ステージ１に吸着させる。その後、上チャンバ３を上昇させ、下チャンバ７を基板積載部３１へ移動し、ここで上基板吸着治具を取り除く。

ステップＳ３では、図１の基板積載部３１において、予めセル・ギャップを確保するためのスペーサを散布しておいた下基板を、または予めスペーサ柱を形成した下基板を、前記と同様に真空吸着により下ステージ５に吸着する。その後、この下ステージ５を下ステージ用Ｙ移動機構９（図４参照）によって、液晶滴下シール塗布部３３に移動させた後、素子領域中心点（下基板の中心点）から中心振り分け（放射状に振り掛ける方法）で予め設定されたピッチに従って液晶を滴下する（ステップＳ４）。次に、同様に素子領域中心点から中心振り分けで所望の軌道に沿ってシール材を塗布する（ステップＳ５）。なお、このとき、セル・ギャップ確保のためのスペーサを下基板側に散布せず、上ステージに吸着される上基板側の方に散布するようにしてもよい。またこのとき、予めスペーサ柱を形成した下基板を用いてもよい。

また、前述の下ステージ用Ｙ移動機構９（図４，図５参照）が移動する方向をＹ方向としたときに、それと同じ平面方向で且つそれと垂直な方向であるＸ移動機構１１（図５参照）、及び鉛直方向であるＺ方向に移動するＺ移動機構１２（図５参照）を液晶滴下シール塗布部３３に設けることにより、下ステージ５に吸着された下基板と液晶滴下シール塗布部３３に備えられた液晶滴下部１４との位置関係を相対的に任意の位置へ設定することが可能となる。さらに、前記の下ステージ用Ｙ移動機構９（図４参照）は下ステージだけでなく下チャンバ７をＹ方向に移動させるためにも使用できるので、この下ステージ用Ｙ移動機構９を、前記下チャンバ７を基板積載部３１および貼り合わせ機構部３２へ移動させるための移動機構としても兼用できるようにすれば、装置全体の機構の簡素化をより一層図る事が出来る。

ステップＳ６では、各基板を吸着した上及び下ステージ１，５及びこれらをそれぞれ内部に収容した上及び下チャンバ３，７を貼り合わせ機構部３２へ移動させ、上基板が収容されている上チャンバ３を下降させて、下基板が収容されている下チャンバ７と合わせることにより閉塞空間を作り、この閉塞空間内を排気して所望の減圧状態とする（ステップＳ７）。その後、前記閉塞空間内で、上基板を吸着した上ステージ１を、上下基板のアライメントマークが精密位置決め可能なＣＣＤカメラ視野に入るまで下降させる。その後、前記アライメントユニットにより（ＣＣＤカメラからの画像に基づいて）下基板の精密位置決めを行って（ステップＳ８）、上基板と下基板を貼り合わせる（ステップＳ９）。このときの前記閉塞空間内の減圧状態は、上基板の前記上ステージ１への真空吸着が継続可能であるような圧力とする。

ステップＳ１０では、上下基板を貼りあわせた状態で、各基板の４隅の各ポイント（スポット）をＵＶ照射してシール材の仮硬化を行う。その後、上ステージ１による上基板の真空吸着を開放し、前記閉塞空間の大気開放を行う（ステップＳ１１）。その後、下チャンバ７を基板積載部３１に移動させて一連の工程を完了する。

本実施例１では、前記閉塞空間と前記上基板の上ステージによる吸着のための真空経路とをつなぐ回路を構成しておき、その回路内に設置したバルブの開閉により、前記閉塞空間と前記上基板吸着経路との開放及び／又は遮断を行うようにしている。上基板の吸着時には前記バルブを閉めた状態で前記閉塞空間よりも高真空圧力となるように上基板吸着圧力を制御して、上基板の上ステージ１への吸着を維持する。上基板の吸着開放時には、前記バルブを開くことにより、経路の開放が行われ、前記閉塞空間と前記吸着真空経路の圧力が等しくなり、上基板の吸着が開放される。その後、上下基板を取り出し可能な状態とするために、前記閉塞空間の大気開放を行う。

本実施例１において上及び下基板を吸着するために使用している真空吸着法は、外部の圧力（Ｐ１）と吸着する吸着圧力（Ｐ２）との間に発生する差圧（Ｐ１−Ｐ２）により、吸着対象物を吸着板に押し付ける力（Ｆ）が発生し、これを利用して対象物を吸着板に固定する方法である。この方法においては、外部圧力（Ｐ１）が減圧された場合には、それに伴い差圧（Ｐ１−Ｐ２）も減少し、吸着力（Ｆ）が減少する。鉛直下向きに対象物を保持する場合、その対象物の重量（Ｗ）よりも吸着力（Ｆ）が大きくなければ吸着対象物は落下してしまう。外部の圧力を出来るだけ小さくしたい場合は、吸着面積（Ｓ）を大きく取れば全体として吸着力（Ｆ）を大きくすることが可能となり、対象物の保持を行うことも可能である（下式参照）。しかし、吸着溝の加工等により基板接触面より凹となるように吸着板に吸着圧力空間を作製した場合、この吸着面積（Ｓ）を大きく取ろうとすると、対象物と吸着板の接触面積が小さくなってしまい、吸着力（Ｆ）の影響を受け、微小ながら対象物に撓みを生じさせてしまう。このような撓みは、液晶パネル基板では数μｍ程度の撓みであっても表示パネルとしての品質の低下につながってしまう恐れがある。
Ｆ＝（Ｐ１−Ｐ２）×Ｓ＞Ｗ

そこで、本実施例１では、例えば焼結金属などの素材から成る多孔質状の吸着板（図３，４の符号２，６参照）を用いてこの問題を解決した。この多孔質状の吸着板には例えば直径０．１ｍｍ程度の微小な空孔が多数設けられており、吸着圧力空間に集中していた吸着力による撓みの影響を吸着部分全体に分散させることが出来るようになり、さらに外部圧力（Ｐ１）が小さい場合でも吸着力（Ｆ）を大きく取ることが可能となった。

本発明の実施例１による強誘電性液晶素子の製造装置の全体構成を示す概略図。 本実施例１の動作を説明するためのフローチャート。 本実施例１の上部ステージ及びその周辺部の機構を示す図。 本実施例１の下部ステージ及びその周辺部の機構を示す図。 本実施例１の液晶滴下シール塗布部の機構を示す図。

符号の説明

１ 上ステージ
２，６ 多孔質板
２ａ，６ａ， 空間
３ 上チャンバ
３ａ，７ａ 側壁部
３ｂ 蓋部
５ 下ステージ
７ 下チャンバ
７ｂ 底部
７ｃ 真空シール用Ｏリング
８ アライメント機構
９ 下ステージ用Ｙ移動機構
１０ａ パイプ
１０ 連結部
１１ Ｘ移動機構
１２ Ｚ移動機構
１３ シール塗布部
１４ 液晶滴下部
２１，２３ 減圧用パイプ
２２ 上ステージ用上下移動機構
３１ 基板積載部
３２ 貼り合わせ機構部
３３ 液晶滴下シール塗布部

Claims (7)

1. 上基板及び下基板をそれぞれの各電極面が互いに上下方向に対向するように保持するための上ステージ及び下ステージと、
   前記上ステージ及び下ステージをそれぞれ内部に収容しており、それらの互いに対向する側がそれぞれ開口部となっており、それらの各開口部の周縁部が互いに当接されることにより「真空シール可能な閉塞空間」を形成するように構成された、上チャンバ及び下チャンバと、
   前記閉塞空間を所定の減圧状態にするための減圧手段と、
   前記減圧手段により前記閉塞空間が減圧されているとき、前記上基板に対する前記下基板の位置決めを行うために、前記下ステージを前記下チャンバとは独立に、水平方向と平行なＸ方向及び水平方向と並行でＸ方向と直交するＹ方向に移動させるため並びに水平方向に所定角度回動させるためのアライメントユニットと、を備え、
   前記アライメントユニットは、
   前記下チャンバとは別個にその下方に配置され、前記下チャンバとは独立にＸ方向への移動、Ｙ方向への移動、及び水平方向の回動を行うアライメント機構と、
   その内部が空洞に形成されていると共にその外周部が外力により変形可能な蛇腹状に形成されており、且つ、その下端部が前記アライメント機構に固定されていると共にその上側縁部が前記下チャンバの底部に固定されている連結部と、
   前記閉塞空間と前記連結部内の空間とをそれらが「同じ減圧状態に保持された一つの気密の空間」となるように繋ぐために前記下チャンバの底部に挿通されたパイプと、
   前記アライメント機構の各移動及び回動の動作をそのまま前記下ステージに伝えて前記下ステージを高精度に各移動及び回動させるために前記アライメント機構と前記下チャンバとを連結する複数のシャフトであって、前記連結部の内部及び前記パイプの内部に挿通されている複数のシャフトと、により構成されており、
   前記上基板及び下基板のアライメントマークを撮像するカメラからの画像に基づいて前記アライメント機構が前記下チャンバとは独立に前記各移動及び回動するとき、前記複数のシャフトにより、前記アライメント機構の前記各移動及び回動がそのまま前記下ステージに伝えられて、前記下ステージが、前記下基板と前記上基板との位置合わせのために、前記下チャンバとは独立に且つ高精度に移動及び回動するようになっている、ことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造装置。
2. 請求項１において、
   前記上ステージ及び下ステージにそれぞれ備えられ、前記上基板及び下基板をそれぞれ強誘電性液晶のＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）相転移温度より高い温度に加温するための各基板加熱部と、
   前記各ステージに備えられ、前記各基板をそれぞれ真空吸着するための各吸着部と、
   前記下ステージに吸着された下基板に強誘電性液晶を滴下する液晶滴下部及び前記下基板にシール材を塗布するシール塗布部を備えた液晶滴下シール塗布機構部と、
   前記液晶滴下部に備えられ、前記液晶滴下部内の強誘電性液晶をそのＳｍＣ^＊−Ｘ（Ｘは、ＳｍＣ，ＳｍＡ，Ｎ^＊，またはＮ）相転移温度より高い温度に加温するための液晶加熱部と、
   前記アライメントユニットを含み、前記液晶滴下シール塗布機構部により液晶が滴下されシール材が塗布された下基板と前記上基板とを減圧空間内で位置合わせして貼り合わせるための貼り合わせ機構部と、
   を備えたことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造装置。
3. 請求項２において、
   前記下ステージを前記液晶滴下シール塗布機構部及び前記貼り合わせ機構部との間を結ぶＹ方向に移動させるための下ステージ用Ｙ方向移動機構と、
   前記下基板への強誘電性液晶の滴下及びシール材の塗布を行うとき、前記液晶滴下シール塗布機構部を、前記下ステージ用Ｙ方向移動機構によりＹ方向に移動される前記下ステージに対して、前記Ｙ方向と垂直でかつ同じ平面方向であるＸ方向、及び／又は前記Ｙ方向と垂直でかつ鉛直方向であるＺ方向に移動させるための液晶滴下シール塗布用ＸＺ方向移動機構と、
   を備えたことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造装置。
4. 請求項３において、
   前記下ステージを含む下チャンバが前記下ステージ用Ｙ方向移動機構により前記貼り合わせ機構部に移動されたとき、前記上チャンバの開口部の縁部と前記下チャンバの開口部の縁部とを当接させて閉塞空間を形成するために、前記上チャンバを前記下チャンバの方へ下降させるための上チャンバ用上下移動機構を備えた、ことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造装置。
5. 請求項２から４までのいずれか一つにおいて、前記上ステージに備えられ前記上基板を吸着するための真空配管と、前記閉塞空間に備えられ前記閉塞空間の内部を排気して減圧するための真空配管との間には、前記上基板の前記上ステージへの吸着を開放するときに前記上ステージ側の真空配管と前記閉塞空間側の真空配管とを互いに同圧とするための接続配管が備えられている、ことを特徴する強誘電性液晶素子の製造装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一つにおいて、前記上チャンバ又は下チャンバには、前記閉塞空間を大気圧に戻すためのガスを導入可能なバルブが接続されている、ことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造装置。
7. 請求項２から６までのいずか一つにおいて、前記上ステージに備えられた前記上基板吸着用の吸着部は、多孔質状の板により構成されている、ことを特徴とする吸着機構を有する強誘電性液晶素子の製造装置。

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