JP4187551B2 - 貼り合わせ装置及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、特に大面積の液晶表示素子に有利な貼り合わせ装置、及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法に関する。
【0002】
【関連技術】
情報化社会の発展に伴い、表示装置に対する要求も多様な形態に増加しており、これに応じて、最近はLCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、ELD(Electro Luminescent Display)、VFD(Vacuum Fluorescent Display)など様々な平板表示装置が研究され、その一部は既に各種装備で表示装置として活用されている。
【0003】
そのうち、現在は優秀な画質、軽薄型、低消費電力などの長所のため、移動型画像表示装置の用途としてCRT(Cathode Ray Tube)に代わってLCDが最も多く使われており、ノートパソコンのモニターのような移動型の用途の他にも、放送信号を受信してディスプレイするTV及びコンピュータのモニターなどに多様に開発されている。
【0004】
このように、液晶表示素子は様々な分野で画面表示装置としての役割を果たすため多様な技術的発展が進められてきているにも拘わらず、画面表示装置として画像の品質を高めるような作業においては上記の長所と背馳している面が多かった。
従って、液晶表示素子が一般的な画面表示装置として多様な部分に使用されるためには、軽薄型、低消費電力の特徴を維持しながらも、高精細、高輝度、大面積など、高品位の画像をどれだけ実現できるかが重要な問題とされている。
【0005】
上記のような液晶表示素子の製造方法としては、大きく分けて、液晶注入口が形成されるように一方の基板上にシール剤を塗布して、真空中で一対の基板を接合した後、形成された注入口を介して液晶を注入する液晶注入方式と、特開2000−284295号及び特開2001−005405号公報で提案されたように、液晶注入口を設けないようにシール剤を閉じたパターンで形成した一つの基板を用意し、この基板上のシール剤で囲まれた領域に液晶を滴下した後、他の基板を前記一つの基板上に配置し、真空中で上下の基板を近接させて接合する液晶滴下方式とがある。
【0006】
前記した各種方式のうち、液晶滴下方式は液晶注入方式に比べていくつかの工程(例えば、液晶注入口の形成、液晶の注入、液晶注入口の密封などのための各々の工程)を省略して行うことができることから、それらの工程に伴う装備が必要ではなくなるという長所を有する。このため、最近は液晶滴下方式を用いた各種製造装置の研究が行われている。
【0007】
図1A乃至図1Bは従来の液晶滴下方式の液晶表示素子の貼り合わせ装置を製造順序に従って概略的に示す構成図であり、図2は従来の貼り合わせ装置を構成する基板受止手段の動作状態を概略的に示す要部斜視図である。
即ち、関連技術の基板組立装置は、大きく分けて外形をなすフレーム10と、ステージ部21、22と、シール剤吐出部(図示せず)及び液晶滴下部30と、チャンバー部31、32と、チャンバー移動手段と、受け止め手段、そして、ステージ移動手段とで構成されている。
【0008】
この際、前記ステージ部は上部ステージ21と下部ステージ22とからなり、前記上部ステージ21には、基板を静電吸着法で吸着するための静電チャック28が形成されている。
前記シール剤吐出部及び液晶滴下部30は、前記フレームの貼り合わせ工程が行われる位置の側部に装着される。
【0009】
前記チャンバー部は、上部チャンバーユニット31と下部チャンバーユニット32とにそれぞれ合体可能に区分され、前記上部チャンバーユニット31には、前記チャンバー部を真空にするための真空バルブ23及び配管ホース24が連結されており、真空状態のチャンバー部を大気状態にするためのガスパージバルブ70及びガスチューブ71が連結されている。
【0010】
これと共に、前記チャンバー移動手段は、下部チャンバーユニット32を前記貼り合わせ工程が行われる位置、或いはシール剤の吐出及び液晶の滴下が行われる位置に選択的に移動させ得るように駆動する駆動モータ40で構成され、前記ステージ移動手段は、前記上部ステージ21を選択的に上部、或いは下部に移動させ得るように駆動する駆動モータ50で構成されている。
【0011】
そして、前記受け止め手段は、上部ステージ21に固定される基板52の両対角位置で前記チャンバー部の内部が真空時に前記基板を臨時に受け止める役割を果たす。この際、前記受け止め手段は、回転軸61と、回転アクチュエータ63及び昇降アクチュエータ64と、そして、基板の角部を受け止める受止部62とで構成されている。
【0012】
以下、上記した関連技術の基板組立装置を用いた液晶表示素子の製造過程を、その工程順序に従ってより具体的に説明する。
【0013】
まず、上部ステージ21には第2基板52がローディングされて固定され、下部ステージ22には第1基板51がローディングされて固定される。この状態で前記下部ステージ22を有する下部チャンバーユニット32はチャンバー移動手段40によって、図1Bに示すように、シール剤の塗布及び液晶滴下のための位置に移動する。
【0014】
そして、前記状態でシール剤吐出部及び液晶滴下部30によるシール剤の塗布及び液晶滴下が完了すると、再び前記チャンバー移動手段40によって、図1Aに示すように、基板間の貼り合わせのための位置に移動する。
その後、チャンバー移動手段40による各チャンバーユニット31,32の合体がなされて各ステージ21,22が位置した区間が密閉され、受け止め手段を構成する昇降アクチュエータ64及び回転アクチュエータ63が駆動しながら受止部62を上部ステージ31に固定された第2基板52の両角部に位置させる。
【0015】
この状態で第2基板52を固定していた吸着力を解除して、図2に示すように、前記第2基板を前記受け止め手段の各受止部62に落下させる。これと共に、真空バルブ23及び配管ホース34を用いて、チャンバー部の内部を真空状態にし、前記チャンバー部の内部が真空状態になると、上部ステージ31の静電チャック28に電圧を印加して、前記第2基板52を静電吸着法で固定すると共に、受け止め手段の回転アクチュエータ63及び昇降アクチュエータ64を駆動して、受止部62及び回転軸61が両基板の接合に障害とならないようにする。
【0016】
そして、前記した真空状態でステージ移動手段50によって上部ステージ21が下向きに移動しながら、前記上部ステージ21に固定された第2基板52を下部ステージ22に固定された第1基板51に貼り合わせる。
【0017】
そして、上記した過程の上/下部ステージ21、22による両基板の貼り合わせが完了すると、前記ガスパージバルブ80を開放して、チャンバー部の内部を大気圧状態に戻す。その後、完了した基板はアンローディングされ、後工程で搬送されると共に、新たなそれぞれの基板が搬送されることで、連続的に基板間の貼り合わせ作業が行われる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような関連技術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がある。
【0019】
第一に、チャンバー部の内部が真空状態である時、上部ステージは静電チャックによって第2基板を吸着しているが、下部ステージは第1基板を吸着していないので、チャンバー部の真空時に下部ステージに位置した第1基板の位置が変更する可能性があり、これによって貼り合わせる両基板間の誤整列が発生する。
【0020】
第二に、基板間の貼り合わせ工程が完了して、チャンバー部内の真空状態を解除する過程において急激な圧力変化によって前記貼り合わせ基板間の捻れなどが発生し、貼り合わせ不良が引き起こされる。その理由は、前記基板間の貼り合わせ過程の完了後、上部ステージが上向きに移動した後、チャンバー部内が大気圧状態になるため、貼り合わせ基板を固定させる構成がないからである。
勿論、下部ステージを通じて静電力を発生させ、前記貼り合わせ基板の底面を前記静電力で固定することは可能ではあるが、これは、単に貼り合わせ基板の底部をなす第1基板のみを固定するだけで、前記貼り合わせ基板の上部をなす第2基板は、前記第1基板に対して捻れが生じる問題がある。
【0021】
第三に、関連技術では搬送装置をなすロボットアームの形状が各基板のローディングを円滑に行えるように多数のフィンガー部を有してなり、この際、前記各フィンガー部は、通常、基板の長さ方向(或いは、幅方向)に長く形成されることを考慮する時、前記長さに比べて幅が狭いので、垂れ下がり現象が発生する。特に、フィンガー部を構成する先端(即ち、搬送装置に結合された部位とは反対側の部位)は、その垂れ下がり程度が他の部位に比べてかなり大きいことから、基板の撓みが生じ、全体的な基板の各部位の損傷を引き起こす原因となる。
【0022】
第四に、下部チャンバーユニット22により貼り合わせられる基板がチャンバー部にローディングされ、貼り合わせられた基板がアンローディングされるので、チャンバー部に基板をローディング及びアンローディングする時間を減らすのに限界がある。
【0023】
そこで、本発明は上記のような問題を解決するために成されたもので、基板間の貼り合わせのための作業途中に発生し得る基板のローディング不良や、基板間の貼り合わせ不良などを未然に防止することができ、工程時間を短縮させえる液晶表示装置の製造方法を提供することにその目的がある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による貼り合わせ装置は、第1、第2基板の貼り合わせ工程が行われる貼り合わせ器チャンバー、前記貼り合わせ器チャンバー内にそれぞれ対向して備えられ、搬入された第2、第1基板をそれぞれ吸着して、各基板間の貼り合わせを行う上部ステージ及び下部ステージ、前記貼り合わせ器チャンバーの内部に設けられ第2基板を受け止める受止手段、前記下部ステージに第1基板がローディングされる時と、貼り合わせられた第1、第2基板が下部ステージからアンローディングされる時に基板をリフティングするリフティング手段、前記貼り合わせ器チャンバー内に昇降及び回転するように備えられ、貼り合わせ完了した基板を固定するか、或いは上部ステージに固定される基板を受け止める工程補助手段を含むことを特徴とする。
【0025】
上記目的を達成するための本発明による貼り合わせ装置の製造方法は、前記貼り合わせ器チャンバー内にそれぞれ対向して備えられ、搬入された第2、第1基板をそれぞれ吸着して、各基板間の貼り合わせを行う上部ステージ及び下部ステージと、前記貼り合わせ器チャンバーの内部に設けられて第2基板を受け止める受止手段と、前記下部ステージに第1基板がローディングされる時と、貼り合わせられた第1、第2基板が下部ステージからアンローディングされる時に基板をリフティングするリフティング手段と、前記貼り合わせ器チャンバー内に昇降及び回転するように備えられ、貼り合わせ完了した基板を固定するか、或いは上部ステージに固定する基板を受け止める工程補助手段とを含み、第1基板及び第2基板を前記各ステージにローディングする工程と、前記受止手段を駆動させて、上部ステージにローディングされた第2基板を前記受止手段に載置し、前記貼り合わせ器チャンバーを真空にする工程と、前記第2基板を上部ステージが吸着して、前記第1基板と第2基板とを貼り合わせる工程と、前記貼り合わせられた第1、第2基板を前記リフティング手段を用いて前記下部ステージから脱去させアンローディングする工程とを含むことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい各実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【0027】
図3は本発明による液晶表示素子用真空貼り合わせ装置の構成を概略的に示す構成図であり、図4は本発明による工程補助手段の斜視図であり、図5は本発明による工程補助手段の装着状態を示す平面図であり、図6は本発明による第1、第2リフティング手段を概略的に示す斜視図である。
【0028】
本発明の真空貼り合わせ装置は、大きく分けて真空チャンバー110と、上部ステージ121及び下部ステージ122と、ステージ移動装置、真空装置200と、そして、工程補助手段600とで構成されている。
ここで、真空チャンバー110は、その内部が選択的に真空状態、或いは大気圧状態を成して各基板間の貼り合わせ作業が行われ得るように形成される。
この際、前記真空チャンバー110は、その縁面の一方に真空装置200と連結され、空気が排出される空気排出管112が連結されると共に、外部から空気、或いは他のガスが流入されるベント管113が連結され、内部空間の選択的な真空状態の形成、或いは解除が可能なように構成される。
【0029】
また、空気排出管121及びベント管113には、その管路の選択的な開閉のために電子的に制御される開閉バルブ112a、113aがそれぞれ備えられる。前記上部ステージ121及び下部ステージ122は前記真空チャンバー110内の上側空間と下側空間とにそれぞれ対向して設けられ、搬送装置300によって真空チャンバー110の内部に搬入された各基板510、520を真空、或いは静電吸着して、前記真空チャンバー110内の該当作業位置に固定された状態に維持させると共に、この固定された各基板510、520間の貼り合わせを行うように選択的な移動が可能なように構成される。
この際、前記搬送装置300は、多数のフィンガー部311を有するロボットアーム310、320を制御して、真空チャンバー110の内部の基板の搬入/搬出を行う。
【0030】
また、前記上部ステージ121は、その底面に多数の静電力を提供して、第2基板520の固定が可能なように、少なくとも一つ以上の静電チャック(ESC:Electro Static Chuck)121aが装着されてなると共に、真空ポンプ123の駆動により発生した真空吸着力が伝達され、第2基板520を吸着して固定する多数の真空ホール121bが形成されてなる。
【0031】
これと共に、真空チャンバーの内部の各角部には、真空チャンバー110の内部を真空状態にする過程で、第2基板520を一時的に受け止める役割をする受止手段410が備えられる。しかし、前記受止手段410は必ずしも上記した形態でのみ構成可能なものではなく、第2基板520を臨時に受け止められる多様な形態で構成することができ、その位置も上部ステージ121の対角となる2つの角部と隣接した部位、或いは各ステージ121、122の対角となる4つの角部にそれぞれ備えることもできる。
【0032】
また、前記下部ステージ122の上面にも前記上部ステージ121の底面形状のように少なくとも一つ以上の静電チャック122aを装着すると共に、真空ホールを形成し、更に、下部ステージ122にローディングするために搬入される第1基板510のローディング及びアンローディングを行う第1リフティング手段420が昇降可能に設けられ、前記下部ステージ122の周縁に前記第1基板510の縁部の垂れ下がりを防止するための第2リフティング手段430が備えられる(図6参照)。
【0033】
この際、前記第1リフティング手段420は、前記第1基板510の底面に接触するように備えられ、下部ステージ122を貫通して動作するように備えられ、第2リフティング手段430は、下部ステージ122の両側の上面の周縁に形成された収容部431内に選択的に収容され昇降するようにして、第1基板510のローディング時や貼り合わせ基板のアンローディング時に前記第1基板510、及び貼り合わせ基板の縁部を受け止められるようにして、その部位の垂れ下がりを防止できるようにしたものである。前記第1、第2リフティング手段420、430を昇降可能なようにする構成として流空圧シリンダー421やモータなどがある。
しかしながら、前記第1、第2リフティング手段420、430は、基板のローディング及びアンローディングのための多様な構成からなり得ることを考慮する時、所定の形状にのみ限定されるわけではない。
【0034】
そして、ステージ移動装置は、上部ステージ121に結合され、前記上部ステージ121を上向きに、或いは下向きに移動させる移動軸131を有し、下部ステージ122に結合され、前記下部ステージを回転させる回転軸132を有し、前記各ステージ121、122に結合されたそれぞれの軸を移動、又は回転させるように駆動する駆動モータ133、134を含む。
【0035】
この際、前記ステージ移動装置は、単に前記上部ステージ121を上下にのみ移動させるか、下部ステージ122を左右にのみ回転させるように構成したものに限定されない。即ち、前記上部ステージ121を左右に回転可能なように構成することができ、前記下部ステージ122を上下に移動させ得るように構成することもできる。
この場合、前記上部ステージ121には別途の回転軸(図示せず)を更に設けてその回転が可能なようにし、前記下部ステージ122には別途の移動軸(図示せず)を更に設けて、その上下移動が可能なようにすることが好ましい。
【0036】
そして、本発明の貼り合わせ装置を構成する真空装置200は、前記真空チャンバー110の内部が選択的に真空状態になり得るように吸入力を伝達する役割を果たし、通常の空気吸入力を発生させるために駆動する吸入ポンプで構成される。この際、前記真空装置200が備えられた空間は真空チャンバー110の空気排出管112と連通するように形成する。
【0037】
そして、工程補助手段600は、図4のように、真空チャンバー110の内部の真空状態を解除する過程で貼り合わせ基板500を固定する役割、或いは真空チャンバー110の内部が真空状態になった場合、上部ステージ121に固定される第2基板520を前記上部ステージ121に加圧する役割を果たす。
【0038】
前記工程補助手段600は、大きく分けて回転軸610と、受止部620と、そして、駆動部630とで構成されている。
この際、前記回転軸610は、真空チャンバー110内で昇降及び回転可能な所に位置し、駆動部630によって選択的な回転を行いながら受止部620を下部ステージ122の上側の縁部に位置させる役割を果たす。
【0039】
そして、前記受止部620は、前記回転軸610の一端に一体化され、第2基板520、貼り合わせ基板500及び搬送装置300の所定の部位と接触しながら前記第2基板520を受け止めるか、貼り合わせ基板500を固定する役割、又は搬送装置300の先端を受け止める役割を果たす。
この際、前記受止部の各基板510、520と接触する面は、相互間の接触時にキズを防止可能な材質で形成された第1接触部621及び第2接触部622が含まれ、前記第1接触部621及び第2接触部622はテフロン(登録商標)やピークのような材質で形成する。
しかしながら、必ずしも前記各接触部621、622を更に構成すべきわけではなく、受止部620の各面を前記テフロン(登録商標)やピークのような材質のコーティング剤でコーティングすることもできる。
【0040】
そして、前記駆動部630は、真空チャンバー110の外部(或いは、内部)に備えられ、前記回転軸610に軸結合されて前記回転軸610を回転させる回転モータ631と、流空圧を用いて前記回転軸610を昇降させるように駆動する昇降シリンダー632とを含む。
勿論、前記回転軸610を回転させ且つ昇降させるために前記回転モータ631及び昇降シリンダー632でのみ構成することに限定されず、他の多様な装置や装備で構成することもできる。
この際、前記昇降シリンダー632により昇降する回転軸610の昇降範囲は、本発明による工程補助手段が行う各役割の動作範囲となる。
【0041】
即ち、真空チャンバー110の内部の真空状態を解除する過程において貼り合わせ基板500を固定する役割を果たすように動作する範囲と、真空チャンバー110の内部が真空状態になった場合、上部ステージ121に固定される第2基板520を前記上部ステージ121に加圧する役割を果たすように動作する範囲、そして、搬送装置300による各基板510、520の搬入が行われる場合、該当基板を搬入する前記搬送装置300の各フィンガー部311の先端を受け止める役割を果たすように動作する範囲などが回転軸610の昇降範囲として設定される。
【0042】
仮に、上記した構成で駆動部630が本発明の実施形態による図面上で示したように、真空チャンバー110の外側の下部に設けられる場合、回転軸610は、前記真空チャンバー110を貫通して結合されると共に、この真空チャンバー110と回転軸610との結合部位はシーリングが行われる。
【0043】
また、本発明では、上述したような工程補助手段600が、図5に示すように、前記第2リフティング手段430が形成されていない下部ステージ122の一方の各角部と隣接した部位に位置する。
しかしながら、必ずしもこのような構成にのみ限定されるわけではなく、下部ステージ122の各側面の中央部位と隣接した位置でその動作が行われるように本発明の工程補助手段600を設けることができ、下部ステージ122の各角部、及び各側面の中央部位と隣接した位置でその動作が行われるように本発明の工程補助手段600を設けることもできる。
【0044】
以下、上述したような構成を有する本発明の貼り合わせ装置を用いた液晶表示装置の製造方法を説明する。
【0045】
図7乃至図17は本発明による液晶表示装置の製造方法による貼り合わせ器チャンバーの動作状態を示すもので、図18は本発明による液晶表示装置の製造工程順序図である。
【0046】
本発明による貼り合わせ工程は、大きく分けて、貼り合わせ器チャンバーに両基板をローディングする工程と、前記貼り合わせ器チャンバーを真空にする工程と、前記両基板を整列させる工程と、前記両基板を貼り合わせる工程と、前記同一のチャンバー内で貼り合わせられたシール剤を硬化させ固定する工程と、前記両基板を加圧するために前記貼り合わせ器チャンバーをベントさせる工程と、そして、前記貼り合わせられた両基板を貼り合わせ器チャンバーからアンローディングする工程とに区分することができる。
ここで、前記同一のチャンバー内で貼り合わせられたシーズ剤を硬化して固定する工程は省略可能である。
【0047】
まず、第1基板510に液晶を滴下し、第2基板520にシール剤を形成する。ここで、前記第1、第2基板510、520のうち一方の基板には複数個のパネルが設計され、各パネルに薄膜トランジスターアレイが形成され、他方の基板には前記各パネルに相応するように複数個のパネルが設けられ、各パネルにブラックマトリックス層、カラーフィルター層、及び共通電極などが備えられたカラーフィルターアレイが形成される。ここで、説明の便宜上、薄膜トランジスターアレイが形成された基板を第1基板510、カラーフィルターアレイが形成された基板を第2基板520とする。勿論、前記第1、第2基板のうち何れか一方に液晶の滴下やシール剤の塗布を共に行うこともできる。
【0048】
前記搬送装置300は、多数のフィンガー部311を有する第1、第2アーム310、320を制御して下部ステージ122に搬入する第1基板510と、上部ステージ121に搬入する第2基板520とがそれぞれ伝達される。
この状態で、図7のように、前記搬送装置300は、第2アーム320を制御して、貼り合わせ器チャンバー110の開放された部位を通じて液晶が塗布されていない第2基板520を貼り合わせる面が下部に向かうように貼り合わせ器チャンバー110内に搬入される。この際、工程補助手段600を構成する駆動部630の昇降シリンダー632が駆動しながら回転軸610を上向きに移動させると共に、回転モータ631が駆動しながら前記回転軸610を回転させ、受止部620を作業部位に位置させる。
【0049】
この際、前記回転軸610は大略第2アーム320が有する各フィンガー部311の先端が位置する高さにまで上向きに移動し、各受止部620は、前記各フィンガー部311の先端の下側に位置する。
これにより、前記各工程補助手段600の受止部620の上面に前記各フィンガー部311の先端の底面が受け止められ、前記フィンガー部311の先端の部位が垂れ下がることを防止できる。この状態は図7及び図8に示す通りである。
【0050】
勿論、上記した各動作過程において、本発明による工程補助手段600が第2基板520の搬送前にその動作を先に行い、該当作業位置にローディングされるようにした後、搬送装置300を制御して、第2基板520が搬送されるように設定することもできる。
【0051】
そして、上記したように、工程補助手段600の各受止部620に各フィンガー部311が受け止められている状態で、前記上部ステージ121が前記第2基板520に近接するように下降し、前記真空ポンプ123が動作しながら上部ステージ121の各真空ホール121bを通じて真空吸着力を伝達して、前記第2基板520を上部ステージ121に吸着させ、前記上部ステージ121が上昇することで、第2基板520のローディングが完了する。この際、各工程補助手段600は最初の位置に復帰する。
【0052】
仮に、第2基板520のローディング過程の直ぐ前に貼り合わせ工程が進行し、下部ステージ122に貼り合わせ基板が存在するなら、前記第2基板520を搬入した第2アーム320が前記下部ステージ122に存在する貼り合わせ基板をアンローディングすることがより好ましく、このような過程は後述する通りである。
【0053】
続けて、搬送装置300をなす第1アーム310は、真空チャンバー110の基板流出口を介して下部ステージ122にローディングされる第1基板510を搬送する。これと共に、それぞれの工程補助手段600を構成する駆動部630の昇降シリンダー632が駆動しながら回転軸610を上向きに移動させると共に、回転モータ631が駆動しながら前記回転軸610を回転させる。
【0054】
この際、前記回転軸610は、大略第1アーム310の有する各フィンガー部311の先端が位置する高さにまで上向きに移動し、回転モータ631の駆動により回転した受止部620は、前記各フィンガー部311の先端の下側に位置する。これにより、前記各フィンガー部311の先端は前記各工程補助手段600の各受止部620にその底面が受け止められ、下部に垂れ下がることが防止される。この様な状態は図9に示す通りである。
【0055】
そして、上記したように、工程補助手段600の各受止部620に各フィンガー部311が受け止められている状態で、前記下部ステージ122の収容溝122c及び収容部431内に収容されていた第1、第2リフティング手段420、430が上向きに移動しながら、前記搬送装置300により搬送された第1基板510を持ち上げる。この様な状態は図10に示す通りである。
【0056】
その後、前記搬送装置300を構成する第1アーム310の各フィンガー部311が搬出されると共に、各工程補助手段600の受止部620が回転モータ631、及び昇降シリンダー632の駆動によって連続的な動作を行いながら最初の装着位置に戻る。
そして、上記した過程が完了すると、第1基板510は、第1、第2リフティング手段420、430に載せられ、この状態で前記第1、第2リフティング手段420、430は下向きに移動しながら下部ステージ122の収容溝122c及び収容部431内に収容される。
【0057】
これにより、第1基板510は前記下部ステージ122の上面に載せられ、続けて前記下部ステージ122の各真空ホールを介して伝達される真空吸着力によって前記第1基板510は下部ステージ122に吸着されることで、前記第1基板510のローディングが完了する(1S)。この状態は図11に示す通りである。
【0058】
一方、上記したような前記工程補助手段600の動作過程において、第1アーム310の各フィンガー部311の垂れ下がりを防止するための過程は、図示したように、基板の流出口が形成された側とは反対側(ロボットアームと各フィンガー部との結合が行われた部位とは反対側の部位)に備えられた2つの工程補助手段600のみを動作させ、各フィンガー部311の先端の垂れ下がりを防止することができ、図示していないが、全ての工程補助手段を同時に動作させ、前記各フィンガー部の一端及び先端を同時に支持することもできる。
【0059】
また、上記したように、本発明の工程補助手段600が第1アーム310の各フィンガー部311を受け止める場合、必ずしも受止部620のみを用いるわけではない。即ち、図4に示すように、受止部620の測部に前記受止部620の長さ方向とは垂直な方向に沿って長く形成された補助受止部640を更に形成して、この補助受止部640が前記各フィンガー部311を受け止められるように構成することもできる。
この際、前記補助受止部640を前記受止部620の長さ方向に対して垂直な方向に沿って形成する理由は、該当工程位置への回転が行われた場合、補助受止部640の長さ方向が各フィンガー部311の幅方向に向かうようにすることで、受け止めの役割を円滑に行えるからである。
【0060】
それだけでなく、上記した補助受止部640は、各基板との接触が行われるわけではないため、その上面にテフロン(登録商標)やピークなどのような材質の接触部を別途で備える必要がない。
【0061】
また、上記した工程補助手段600は、必ずしも搬送装置300を構成するフィンガー部311の先端を受け止めるように動作することに限定されず、前記搬送装置により搬送される各基板510、520の先端を受け止めるように設定することもできる。
その後、真空装置200の駆動によって貼り合わせ器チャンバー110の内部が真空になる(2S)。この際、前記貼り合わせ器チャンバー110を真空にすると、上部ステージ121に真空吸着された第2基板520が取れるので、図12のように、前記第2基板520を受止手段410上に載せる。
【0062】
即ち、受止手段410を上昇させ、前記第2基板と前記受止手段410とを近接させた後、前記第2基板520を前記受止手段410に載せるか、第2基板を吸着した上部ステージ121と前記受止手段410とを一定の間隔を置いて位置させた後、チャンバー内を真空の状態にする間に第2基板520が前記受止手段410で自然に落下するようにする。
ここで、貼り合わせ器チャンバー110の真空度は、貼り合わせる液晶モードによって差があるが、IPSモードは1.0×10−3Pa乃至1Pa程度にし、TNモードは約1.1×10−3Pa乃至102Paにする。
【0063】
前記貼り合わせ器チャンバー110が一定の真空状態に至ると、前記上下部の各ステージ121、122は、静電吸着法(ESC:Electric Static Charge)で前記第1、第2基板510、520を固定させる。
この際、本発明による工程補助手段600は、真空チャンバー110の内部が真空になった状態で前記第2基板520を押し上げて前記上部ステージ121に円滑に静電吸着可能となるようにする役割を果たす(図13及び図14参照)。そして、前記第1基板受止手段410は元の位置に戻る。
そして、上部ステージ121を下方向に移動させ、第2基板520を第1基板510に近接させた後、前記第1基板510と第2基板520を整列させる(3S)。
【0064】
前記両基板を貼り合わせた後、前記第1、第2基板510、520を貼り合わせるシーズ剤にUVを照射するか、前記シール剤に部分的に熱又は圧力を伝達して、前記シール剤を硬化させ、前記第1、第2基板510、520を固定する(5S)。ここで、前記固定工程は、基板が大型化(1000mm×1200mm)し、液晶滴下後に両基板を貼り合わせるため、貼り合わせ工程の後次の工程を進行するか移動する時に貼り合わせられた両基板が捻れて、誤整列が発生する可能性が高い。従って、貼り合わせ後に次の工程を進行するか、移動する時に貼り合わせされた両基板の誤整列が発生することを防止し、貼り合わせられた状態を維持させるために固定するのである。勿論、前記固定工程は省略可能である。
【0065】
上述したように、両基板の固定が完了したら、図15のように、前記ステージで静電吸着法で吸着することを停止(ESC off)した後、前記上部ステージ121を上昇させ、上部ステージ121を前記貼り合わせられた両ガラス基板510、520から分離させる。
【0066】
そして、図16に示すように、前記工程補助手段600を用いて貼り合わせ完了した貼り合わせ基板500を下部ステージ122に固定する。即ち、工程補助手段600を構成する駆動部630の昇降シリンダー632を駆動させながら回転軸610を上向きに移動させると共に、回転モータ631を駆動させながら前記回転軸610を回転させ、受止部620を作業部位に位置させる。
この際、前記回転軸610は、だいたい貼り合わせ基板500の上面の高さより所定の高さだけ更に上向きに移動する。
【0067】
上記した状態で各工程補助手段600を構成する昇降シリンダ632は継続的に駆動しながら回転軸610を下向きに移動させ、各受止部620が前記貼り合わせ基板500を固定する。これにより、次の工程のベント工程時に基板間のすれ違いや貼り合わせ基板の捻れを防止できる。
【0068】
そして、図17のように、ベント管113に備えられた開閉バルブ113aを開放して、空気、或いはガス(例えば、N2ガスなど)が前記ベント管113の開放された管路を介して真空チャンバー110の内部に流入するようにしてチャンバー110をベントさせる(6S)。
【0069】
このように、前記貼り合わせ器チャンバー110がベントすると、前記シール剤により貼り合わせられた第1、第2基板の間は真空状態となり、前記貼り合わせ器チャンバー110は大気状態となるので、大気圧によって真空状態の第1、第2基板510、520は均一なギャップを維持するように均一な圧力で加圧される。ここで、前記貼り合わせられた第1、第2基板510、520は大気圧により加圧されるだけでなく、ベント時に入力されるN2又は乾燥空気の注入力によっても加圧される。
【0070】
また、前記チャンバーを急速にベントさせると、基板の揺れや貼り合わせ基板の誤整列が発生し得るので、1次で徐々にベントを進行させることで基板の揺れを防止し、一定の時点に到達したら、2次でベントの速度を異なるようにして、より迅速に大気圧状態に至るようにすることもできる。
【0071】
そして、加圧された基板をアンローディングする(7S)。即ち、加圧が完了すると、第1、第2リフティング手段420、430の各駆動部を駆動させ、それぞれの昇降軸、及びそれぞれの受止部を上向きに移動させることで、下部ステージ122に載せられていた貼り合わせ基板を前記下部ステージ122から脱去すると共に、継続的に上向きに移動させ、前記下部ステージ122の上側の空間上に位置させる。その後、ローディング300を制御して、第2基板520をローディングさせた第2アーム320が貼り合わせ器チャンバー110の内部に再び搬入されるようにする。この際、前記第2アーム320の搬入位置は、第1、第2リフティング手段420、430により上向きに移動した貼り合わせ基板の下部に位置するようにする。
【0072】
この状態で第1、第2リフティング手段420、430の各駆動部を駆動させ、それぞれの昇降軸、及びそれぞれの受止部を下向きに移動させると、前記各受止部の上面に載せられていた貼り合わせ基板は前記第2アーム320の上面に載せられ、前記各受止部は継続的な下向き移動によって下部ステージ122の収容部内に収容される。
その後、ローダ部300の制御によって第2アーム320が貼り合わせ器チャンバー110の外部に搬出され、貼り合わせ基板のアンローディングが完了する。
【0073】
勿論、上記したような貼り合わせ基板のアンローディング過程が完了すると、アーム310、及び第1、第2リフティング手段420、430による第1基板510のローディング過程が行われることは当然であり、かかる過程は上述したので省略する。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による貼り合わせ装置、及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法においては次のような効果がある。
【0075】
第一に、搬送装置を用いて貼り合わせる基板を貼り合わせ器チャンバーにローディングし、貼り合わせられた基板を貼り合わせ器チャンバーからアンローディングするので、下部チャンバーユニットで基板をローディング及びアンローディングする関連技術の製造方法に比べてローディング及びアンローディング時間を短縮して、生産性を向上させえる。
【0076】
第二に、第2基板を上部ステージに静電吸着する過程で、前記工程補助手段が前記第2基板を持ち上げることで、前記上部ステージに第2基板をより容易に静電吸着させえる。特に、このような効果によって静電吸着のための過程時(或いは、チャンバー部の内部を真空状態化する過程時)には、前記上部ステージを第2基板の安着する位置に最大限近接させなくても良い制御上の長所を有する。
【0077】
第三に、前記受止手段が第2基板の中央部分を受け止めるため、基板が大型化しても基板の撓みによって受止手段から離脱するような問題を解決できる。
【0078】
第四に、工程補助装置を用いて貼り合わせ基板を下部ステージに固定するので、基板間の貼り合わせ工程が完了して真空チャンバー内の真空状態を解除する過程において急激な圧力の変化によって貼り合わせられた基板間に捻れが生じることを防止できる。
【0079】
第五に、各基板のローディング時に、工程補助手段が搬送装置をなすアームの各フィンガー部の先端を支持できるように動作することにより、フィンガー部の先端が垂れ下がることが防止されるので、より安定的に基板のローディングが行える。
【図面の簡単な説明】
【図1A】従来の液晶滴下方式の液晶表示素子の貼り合わせ装置を製造順序に従って概略的に示す構成図である。
【図1B】従来の液晶滴下方式の液晶表示素子の貼り合わせ装置を製造順序に従って概略的に示す構成図である。
【図2】従来の貼り合わせ装置を構成する基板受止手段の動作状態を概略的に示す要部斜視図である。
【図3】本発明による工程補助手段が適用された真空貼り合わせ装置の内部状態を概略的に示す構成図である。
【図4】本発明による工程補助手段の斜視図である。
【図5】本発明による工程補助手段の装着状態を示す平面図である。
【図6】本発明による第1、第2リフティング手段の斜視図である。
【図7】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、第2基板ローディング時の貼り合わせ器チャンバーの断面図である。
【図8】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、第2基板ローディング時の搬送装置、及び工程補助手段の動作状態を概略的に示す平面図である。
【図9】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、第1基板ローディング時の貼り合わせ器チャンバーの動作状態を概略的に示す構成図である。
【図10】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、第1基板ローディング時の貼り合わせ器チャンバーの動作状態を概略的に示す構成図である。
【図11】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、第1基板ローディング時の貼り合わせ器チャンバーの動作状態を概略的に示す構成図である。
【図12】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、貼り合わせ器チャンバーの真空時の動作状態を概略的に示す構成図である。
【図13】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、上部ステージが静電吸着で第2基板を吸着する動作状態を概略的に示す構成図である。
【図14】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、上部ステージが静電吸着で第2基板を吸着する動作状態を概略的に示す構成図である。
【図15】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、貼り合わせ状態を概略的に示す構成図である。
【図16】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、工程補助手段で貼り合わせられた基板を下部ステージに固定する動作状態を概略的に示す構成図である。
【図17】本発明による液晶表示装置の製造方法のうち、貼り合わせ器チャンバーをベントさせる動作状態を概略的に示す構成図である。
【図18】本発明による液晶表示装置の製造工程の順序を示す動作順序図である。
【符号の説明】
110:真空チャンバー
121:上部ステージ
122:下部ステージ
300:搬送装置
410:受止手段
420:第1リフティング手段
430:第2リフティング手段
600:工程補助手段
610:回転軸
620:受止部
630:駆動部
Claims (19)
- 第1、第2基板の貼り合わせ工程が行われる貼り合わせ器チャンバー、
前記貼り合わせ器チャンバー内にそれぞれ対向して備えられ、搬入された第2、第1基板をそれぞれ吸着して、各基板間の貼り合わせを行う上部ステージ及び下部ステージ、
前記上部ステージ及び下部ステージに結合され、前記上部ステージ及び下部ステージを昇降又は回転させる軸と、前記軸のそれぞれを昇降又は回転させるように駆動する駆動モータを有するステージ移動装置、
前記貼り合わせ器チャンバーの内部に設けられ第2基板を受け止める受止手段、
前記下部ステージに第1基板がローディングされる時と、貼り合わせられた第1、第2基板が前記下部ステージからアンローディングされる時に基板をリフティングするリフティング手段、及び
前記貼り合わせ器チャンバー内に昇降及び回転するように備えられ、貼り合わせ完了した基板を前記下部ステージに固定するか、或いは前記上部ステージに固定する基板を受け止める、前記下部ステージの縁部に対応する複数の工程補助手段を含むことを特徴とする貼り合わせ装置。 - 前記上部ステージ及び下部ステージは、静電吸着力で前記各基板を吸着する静電チャックを備える請求項1記載の貼り合わせ装置。
- 前記リフティング手段は、
前記下部ステージに備えられて基板の中央部分を受け止める第1リフティング手段、及び
前記下部ステージの両側の上面の縁部に形成され、基板の縁部を受け止める第2リフティング手段を含む請求項1記載の貼り合わせ装置。 - 前記貼り合わせ器チャンバー内にそれぞれ対向して備えられ、搬入された第2、第1基板をそれぞれ吸着して、各基板間の貼り合わせを行う上部ステージ及び下部ステージ、
前記上部ステージ及び下部ステージに結合され、前記上部ステージ及び下部ステージを昇降又は回転させる軸と、前記軸のそれぞれを昇降又は回転させるように駆動する駆動モータを有するステージ移動装置、
前記貼り合わせ器チャンバーの内部に設けられて前記第2基板を受け止める受止手段、
前記下部ステージに前記第1基板がローディングされる時と、貼り合わせられた前記第1、第2基板が前記下部ステージからアンローディングされる時に基板をリフティングするリフティング手段、及び
前記貼り合わせ器チャンバー内に昇降及び回転するように備えられ、貼り合わせ完了した基板を前記下部ステージに固定するか、或いは前記上部ステージに固定する基板を受け止める、前記下部ステージの縁部に対応する複数の工程補助手段を含む貼り合わせ装置を用いた液晶表示装置の製造方法において、
(a)前記第1基板及び第2基板を前記各ステージにローディングする工程、
(b)前記受止手段を駆動させて、上部ステージにローディングされた前記第2基板を前記受止手段に載置し、前記貼り合わせ器チャンバーを真空にする工程、
(c)前記第2基板を前記上部ステージが吸着して、前記第1基板と第2基板とを貼り合わせる工程、及び
(d)前記貼り合わせられた第1、第2基板を前記リフティング手段を用いて前記下部ステージから脱去させアンローディングする工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記ローディング工程は、
前記第2基板を搬送装置を用いて前記貼り合わせ器チャンバー内に搬入し、前記上部ステージに吸着させる工程、及び
前記第1基板を前記搬送装置を用いて前記貼り合わせ器チャンバー内に搬入し、前記リフティング手段で第1基板を受け止め、前記下部ステージに吸着させる工程を含む請求項4記載の貼り合わせ装置の製造方法。 - 前記リフティング手段は、前記下部ステージに備えられて基板の中央部分を受け止める第1リフティング手段と、前記下部ステージの両側の上面の周縁に形成され、基板の縁部を受け止める第2リフティング手段とを備えて構成され、前記第2リフティング手段が先に前記第1基板を受け止め、後で前記第1リフティング手段が第1基板を受け止める請求項5記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記搬送装置の一方を支持するように前記工程補助手段を駆動させる工程を更に含む請求項5記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記工程補助手段は、
回転及び昇降可能に装着された回転軸と、その回転軸の一端に一体化され、且つ各基板又は搬送装置の所定の部位と接触する受止部と、前記回転軸の他端に装着された駆動部とを備え、
前記工程補助手段の駆動工程は、前記駆動部を駆動して前記受止部を前記搬送装置の位置に移動させる工程と、
前記搬送装置が掛けられるように前記受止部を回転させる工程とを含む請求項7記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記第2基板を前記上部ステージが吸着して、前記第1基板、第2基板とを貼り合わせる工程の後、前記貼り合わせられた両基板を加圧するために前記貼り合わせ器チャンバー内を大気圧に近付ける工程を更に含む請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記工程補助手段を用いて前記貼り合わせられた基板を前記下部ステージに固定する工程の後、前記貼り合わせ器チャンバー内を大気圧に近付ける工程を更に含む請求項9記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記工程補助手段は、回転及び昇降可能に装着された回転軸と、その回転軸の一端に一体化され、且つ各基板又は搬送装置の所定の部位と接触する受止部と、前記回転軸の他端に装着された駆動部とを備え、
前記工程補助手段を用いて前記貼り合わせ基板を前記下部ステージに固定させる工程は、前記駆動部を駆動させて、前記受止部を前記貼り合わせ基板の位置に移動させる工程と、
前記搬送装置を掛けられるように前記受止部を回転させる工程と、
前記受止部を下向きにさせ、前記貼り合わせ基板を下部ステージに固定する工程とを含む請求項10記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記第2基板を前記上部ステージが吸着して、前記第1基板、第2基板とを貼り合わせる工程の後、前記貼り合わせられた両基板を固定する工程を更に含む請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ローディング工程時に、前記各ステージは真空吸着法で基板を吸着する請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記真空工程の後、前記受止手段に位置した前記第2基板を前記上部ステージが静電吸着して上昇する工程を更に含む請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記上部ステージが前記第2基板を静電吸着する時、前記工程補助手段を駆動させ、前記受止手段に位置した前記第2基板を前記上部ステージ側に押す工程を含む請求項14記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記アンローディング工程前に貼り合わせる基板を前記上部ステージにローディングする請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第1基板と第2基板とを貼り合わせた後、前記第1基板と前記第2基板とを共に固定させるために、シール剤を塗布する工程を更に含む請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記貼り合わせられた両基板から前記上部ステージを分離するために、前記上部ステージを上昇させる工程を更に含む請求項4記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記貼り合わせられた両基板を分離するために、前記第1リフティング手段と前記第2リフティング手段とを駆動させ、前記加圧した両基板をアンローディングする工程を更に含む請求項16記載の液晶表示装置の製造方法。
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