JP2008096896A - 透光性基板の貼り合わせ方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、タクト時間を短縮して生産効率を向上させることが可能な透光性基板の貼り合わせ方法およびその装置を提供することにある。
【解決手段】ステージ１１とＯリング１２と耐熱特殊シート８によって形成された密閉空間２０内を減圧する。すると、大気圧と密閉空間２０内の減圧による圧力差によって耐熱特殊シート８と共に密閉空間２０内に収容された仮止め貼り合わせ基板１４を構成する一方のガラス基板１５ａが他方のガラス基板１５ｂ側に移動して両ガラス基板１５ａ、１５ｂ間のギャップが縮まる。この状態で予備加熱して両ガラス基板間に位置する熱硬化性の性質を有するシール材１６を予備硬化して仮固定貼り合わせ基板を作製し、その後、ホットプレスによってシール材を本硬化して本固定貼り合わせ基板を完成する。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、透光性基板の貼り合わせ製造方法およびその装置に関するものであり、詳しくは、例えば液晶表示パネルの製造工程における空セル製造工程に適用される液晶表示パネルの製造方法およびその装置に関する。

従来、液晶表示素子（以降、液晶表示パネルともいう）の製造工程において、ガラス基板等の透光性基板を貼り合わせて液晶注入前の空セルを製造する方法として、以下の方法が提案されている。それは、一対の透光性基板の一方の基板上にスクリーン印刷またはディスペンサによってシール材を塗布する。このとき、シール材は熱硬化性エポキシ樹脂を含むと共に、作業性の面から有機溶剤および充填剤等が添加されている。また、シール材には予めガラスビーズからなるスペーサも混入されており、透光性基板の貼り合わせ時に両基板間のシール部において所定のギャップを確保するようになっている。

次に、シール材が塗布されたガラス基板を９０℃の雰囲気中に１５分間放置してプリベークし、シール材中の有機溶剤成分を気化させて除去すると共に、シール材の粘性を高める。

また、上記工程と並行して一対の透光性基板の他方の基板上の液晶表示領域に、透光性基板の貼り合わせ時に両基板間の液晶表示領域において所定のギャップを確保するためのプラスチックビーズからなるスペーサを散布する。

そして、シール材が塗布された透光性基板とガラスビーズのスペーサが散布された透光性基板を互いに所定の位置関係となるように位置合わせ（アライメント）を行いながら、シール材が柔らかい粘性を維持した状態で両透光性基板を重ね合わせる。

その後、重ね合わせ基板の周縁部全周をクランプ治具で挟み込んでチャンバ内に収容し、チャンバ内の温度を制御しながら最終的に１７０℃の加熱によってシール材を硬化させる。そして、シール材硬化後チャンバから取り出した多数個取りの貼り合わせ基板（空セル）を所定の寸法に切断して個片化し、個片化された夫々の空セルに液晶材料を注入して液晶表示素子が完成する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１０７７３７号公報

ところで、上記従来の液晶表示素子の空セル製造方法においては、チャンバ内に空セルを収容した後、加熱開始からチャンバ内が所定の温度に達するまでの時間はシール材の硬化に寄与しない時間であり、このような無駄な時間は空セルの大型化に伴うチャンバの大型化につれて益々増大することになり、その結果、タクト時間が長くなって益々生産効率を低下させることになる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、タクト時間を短縮して生産効率を向上させることが可能な透光性基板の貼り合わせ方法およびその装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、
（１）熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する一対の透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持する工程と、
（２）前記透光性基板間に配置された前記シール材に予備加熱を施すことによって前記一対の透光性基板を仮固定貼り合わせ基板とする工程と、
（３）前記仮固定貼り合わせ基板の前記シール材に前記予備加熱よりも高い温度で本加熱を施すことによって前記仮固定貼り合わせ基板を本固定貼り合わせ基板とすることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記（１）の工程において、前記シール材を挟んで対向する前記一対の透光性基板を少なくとも耐熱特殊シートで形成される密閉空間内に配設し、前記密閉空間内を減圧することによって前記耐熱特殊シートに加わる圧力によって前記透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記（２）の工程において、前記シール材に施される予備加熱は、前記密閉空間外に配設された熱盤から放出された熱によって行われることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記（３）の工程において、前記シール材に施される本加熱はホットプレスによって行なわれることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項２〜３のいずれか１項において、前記耐熱特殊シートは柔軟性を有すると共に、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載された発明は、熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する一対の透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持し、前記シール材に予備加熱を施すことによって前記一対の透光性基板の貼り合わせを行なう透光性基板の貼り合わせ装置であって、熱を放出する発熱部と前記熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する前記一対の透光性基板をセットする基台部を備え、前記発熱部と前記基台部を接触させることによって前記透光性基板を収容する密閉空間が形成され、前記密閉空間内を減圧して前記透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持した状態で前記発熱部から放出された熱を前記シール材に加えることによって前記一対の透光性基板の貼り合わせを行なうことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項６において、前記発熱部は開口を有するハウジング内に発熱源となる熱盤を有すると共に前記開口を塞ぐように配置された耐熱特殊シートを有し、前記基台部は複数の吸・排気孔および封止手段が設けられたステージを有し、前記密閉空間は前記ステージ、前記封止手段および前記耐熱特殊シートで形成され、前記熱盤から放出された熱は前記耐熱特殊シートを通して前記一対の透光性基板のシール材に加えられることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載された発明は、請求項７において、前記耐熱特殊シートは柔軟性を有すると共に、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈していることを特徴とするものである。

本発明の透光性基板の貼り合わせ方法およびその装置は、シール材を挟んで対向する一対の透光性基板を少なくとも耐熱特殊シートで形成される密閉空間内に配設し、密閉空間内を減圧することによって耐熱特殊シートに加わる圧力によって前記透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持し、密閉空間外に配設された熱盤から放出された熱によってシール材を予備硬化するようにした。

このとき、耐熱特殊シートは柔軟性を有する材料からなり、且つその断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈しており、そのためため透光性基板に対する耐熱特殊シートの接触面積は該耐熱特殊シート全面に亘って小さく、透光性基板の中央部における透光性基板と耐熱特殊シートの間に位置する空気もスムーズに排気される。従って、耐熱特殊シートは透光性基板全面に亘って均一な圧力を加えることになると共に、透光性基板に対する加圧速度は平坦なシートよりもはるかに速い。

その結果、仮止め張り合わせ基板の一方の透光性基板の全面に均等な圧力を加えながらシール材の予備硬化を施すと共に、その予備硬化工程のタクト時間を短縮して生産効率を向上させることが可能な透光性基板の貼り合わせ方法およびその装置を実現した。

以下、この発明の実施形態を図１〜図６を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付し、説明は省略する）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は本発明に係わる貼り合わせ基板（液晶表示パネルの製造に使用する空セル）製造方法を示す工程図である。以下、図１（ａ）〜（ｈ）を参照して詳細に説明する。

（ａ）より、空セルの製造装置は、発熱部１と基台部２で構成されている。発熱部１は開口３を有するハウジング４を有しており、ハウジング４内の開口３近傍に発熱源となる熱盤５が配設されている。なお、本実施形態においてはガラス基板が透光性基板に相当する。

更に、ハウジング４の開口３部には該開口３を塞ぐように、耐熱性を有し且つ熱を伝導する耐熱特殊シート８が配置されており、耐熱特殊シート８は供給ロール９から送出されてハウジング４の開口３部を経て巻取ロール１０に巻き取られる仕組みになっている。

なお、耐熱特殊シート８はまた、柔軟性を有する材料からなり、例えばエンボス加工等の加工方法によって図２に示すように、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈している。

一方、基台部２はステージ１１と該ステージ１１の上記発熱部１と対向する側の面上に配設されたＯリング１２で構成されており、ステージ１１の前記Ｏリング１２で囲まれた領域には複数の吸・排気孔１３が設けられている。なお、吸・排気孔１３は吸・排気ホースを介して真空ポンプ（図示せず）に繋がっている。

また、基台部２は固定された発熱部１に対する距離を制御できるように移動自在に支持されている。なお、基台部２と発熱部１は両者の相対的な距離が制御できるのであれば、基台部２を固定し、発熱部１を移動自在に支持する構成に限られるものではなく、基台部２と発熱部１のいずれか一方または両方を移動可能に支持するようにすれば良い。（ａ）においては、予め基台部２を発熱部１から離れた位置に移動させている。

（ｂ）の工程において、仮止め貼り合わせ基板１４をステージ１１上に載置する。ここで、仮止め貼り合わせ基板について図３および図４を参照して説明する。図３および図４は仮止め貼り合わせ基板を構成する一対のガラス基板の夫々の平面図である。

まず、仮止め貼り合わせ基板を構成する一方のガラス基板１５ａの片方の面に、図３で示すように開口を有する矩形状にシール材１６を塗布する。このシール材１６は熱硬化性の性質を有していると共に、シール材１６には予めシリカファイバ１７が混入されて、ガラス基板の貼り合わせ時に両基板間のシール部における設定ギャップを確保するようになっている。

また、仮止め貼り合わせ基板を構成する他方のガラス基板１５ｂの片方の面に、図４で示すように真球状のスペーサ１８が散布されており、ガラス基板の貼り合わせ時に両基板間の液晶表示領域における設定ギャップを確保するようになっている。更に、ガラス基板のスペーサ１８が配置された同一面上に貼り合わせ基板の仮止め用ＵＶ硬化樹脂１９を数箇所設ける。

そして、両ガラス基板に設けられたアライメントマーク２４を合わせながら両ガラス基板を互いにシール材１６塗布側およびスペーサ１８配置側が対向するように重ね、仮止め用ＵＶ硬化樹脂１９にＵＶを照射して貼り合わせ基板のギャップを約３０μｍに保って仮止めする。これにより、図１（ｂ）に示す仮止め貼り合わせ基板１４が組み上がる。なお、本実施形態では多数個取りの空セルを作製することを想定している。

次に、（ｃ）の工程において、仮止め貼り合わせ基板１４が載置されたステージ１１を発熱部１側に移動させ、基台部２側のステージ１１と耐熱特殊シート８を介して発熱部１側のハウジング４でＯリングを押し潰す位置で停止させる。この状態を発熱部１側の上方から見た図が図５である。なお、図５はわかりやすくするために熱盤５を省略している。図１（ｃ）および図５より、耐熱特殊シート８には両面周囲をハウジング４の開口端部２５とＯリング１２とで挟まれた領域が形成され、ステージ１１に設けられた吸・排気孔１３を除く、ステージ１１とＯリング１２と耐熱特殊シート８によって仮止め貼り合わせ基板１４を収容した密閉空間２０が形成されている。

（ｄ）の工程において、真空ポンプを稼動させて吸・排気ホースを介してステージ１１の吸・排気孔１３から仮止め貼り合わせ基板１４を収容した密閉空間２０内の空気を排気し、密閉空間２０内の大気圧に対する圧力を−８０ｋＰａ程度まで減圧する。すると、大気圧と密閉空間２０内の減圧による圧力差によって耐熱特殊シート８と共に仮止め貼り合わせ基板１４の耐熱特殊シート８側に位置するガラス基板１５ａにステージ１１方向に向かう圧力が加わり、ガラス基板１５ａが仮止め貼り合わせ基板１４のステージ１１側に位置するガラス基板１５ｂの方向に移動して両ガラス基板１５ａ、１５ｂ間のギャップが縮まる。

このとき、仮止め貼り合わせ基板１４の間に位置するシール材１６にはシリカファイバ１７、液晶表示領域にはスペーサ１８が配置されており、両ガラス基板１５ａ、１５ｂ間のギャップはこのシリカファイバ１７とスペーサ１８によって約５μｍに接近している。また、耐熱特殊シート８は減圧時に撓みを生じないように、供給ロール９と巻取ロール１０によって適度な引張りテンションが与えられている。

また、図２にあるように、耐熱特殊シート８は柔軟性を有する材料からなり、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈している。そのためガラス基板１５ａに対する耐熱特殊シート８の接触面積は該耐熱特殊シート８全面に亘って小さく、ガラス基板１５ａの中央部におけるガラス基板１５ａと耐熱特殊シート８の間に位置する空気もスムーズに排気される。従って、耐熱特殊シート８はガラス基板１５ａ全面に亘って均一な圧力を加えることになると共に、ガラス基板１５ａに対する加圧速度は平坦なシートよりもはるかに速い。

（ｅ）の工程において、予め加熱しておいた熱盤５から放出された熱が輻射熱として耐熱特殊シート８に伝わり、耐熱特殊シート８およびガラス基板１５ａを伝導されて圧力によって所定のギャップ（約５μｍ）に保持された仮止め貼り合わせ基板１４のシール材１６を予備加熱する。すると、仮止め貼り合わせ基板１４の間に位置するシール材１６が予備硬化され、仮止め貼り合わせ基板１４が所定のセルギャップ（約５μｍ）を有する仮固定貼り合わせ基板２１となる。この場合、耐熱特殊シート８を挟んだ、ガラス基板１５ａと熱盤５の互いに対向する面の距離は２０〜３０μｍ程度である。

（ｆ）の工程において、仮固定貼り合わせ基板２１に対して予備加熱開始から所定時間経過後、ステージ１１に設けられた吸・排気孔１３から大気を導入し、仮固定貼り合わせ基板２１を収容した、ステージ１１とＯリング１２と耐熱特殊シート８によって形成された密閉空間２０を大気圧に戻す。

（ｇ）の工程において、仮固定貼り合わせ基板２１が載置されたステージ１１を有する基台部２を発熱部１から離れる方向に移動させる。

（ｈ）の工程において、ステージ１１上から仮固定貼り合わせ基板２１を取り出す。以上の（ａ）〜（ｈ）の工程を経て、所定のセルギャップを有する仮固定貼り合わせ基板２１が完成する。

工程（ｈ）でステージ１１上から取り出された仮固定貼り合わせ基板２１は図６（ａ）〜（ｅ）に示す本固定のためのホットプレス工程に投入される。

（ａ）の工程において、加熱可能な２枚の加熱ブロック２２ａ、２２ｂ一方の加熱ブロック２２ａに仮固定貼り合わせ基板２１を載置する。

（ｂ）の工程において、２枚の加熱ブロック２２ａ、２２ｂで仮固定貼り合わせ基板２１を挟み、両加熱ブロック２２ａ、２２ｂを加熱して仮固定貼り合わせ基板２１の両ガラス基板１５ａ、１５ｂに所定の温度（上記予備加熱よりも高い温度）を所定の時間加えて本加熱を行なう。すると、仮固定貼り合わせ基板２１の間に位置するシール材１６が本硬化し、仮固定貼り合わせ基板２１が本固定されて、空セル２３となる。

（ｃ）の工程において、加熱ブロック２２ａ、２２ｂを分離させる。

（ｄ）の工程において、加熱ブロック２２ａから本固定された貼り合わせ基板（空セル２３）を取り出す。

すると、（ｅ）のような空セル２３が完成する。

なお、完成した空セル２３は多数個取りの空セルであるため、後工程において所定の位置で切断して個片化し、最終的に液晶表示パネルに使用できる空セル（貼り合わせ基板）が完成する。

以上説明したように、本発明の液晶表示パネルの製造方法においては、ステージ１１とＯリング１２と耐熱特殊シート８によって仮止め貼り合わせ基板１４を収容した密閉空間２０を形成し、密閉空間２０内の空気を排気して大気圧との圧力差によって耐熱特殊シート８と共に仮止め貼り合わせ基板１４の耐熱特殊シート８側に位置するガラス基板１５ａにステージ１１方向に向かう圧力を加えて両ガラス基板１５ａ、１５ｂ間のギャップを縮め、その状態で密閉空間２０外に位置する熱盤５からの輻射熱によってシール材１６を予備硬化するようにした。

このとき、耐熱特殊シート８は柔軟性を有する材料からなり、且つその断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈している、そのためためガラス基板１５ａに対する耐熱特殊シート８の接触面積は該耐熱特殊シート８全面に亘って小さく、ガラス基板１５ａの中央部におけるガラス基板１５ａと耐熱特殊シート８の間に位置する空気もスムーズに排気される。従って、耐熱特殊シート８はガラス基板１５ａ全面に亘って均一な圧力を加えることになると共に、ガラス基板１５ａに対する加圧速度は平坦なシートよりもはるかに速い。

従って、本発明は、仮止め張り合わせ基板１４の一方のガラス基板１５ａの全面に均等な圧力を加えながらシール材１６の予備硬化を施すと共に、その予備硬化工程のタクト時間を短縮して生産効率を向上させることが可能な液晶表示パネルの製造方法となるものである。

貼り合わせ基板の製造方法を示す工程図である。 貼り合わせ基板の製造方法を示す工程図である。 図１−１（ｄ）の部分断面図である。 貼り合わせ基板を構成する一方のガラス基板の平面図である。 貼り合わせ基板を構成する他方のガラス基板の平面図である。 図１（ｂ）の上面図である。 ホットプレスの工程図である。

符号の説明

１ 発熱部
２ 基台部
３ 開口
４ ハウジング
５ 熱盤
８ 耐熱特殊シート
９ 供給ロール
１０ 巻取ロール
１１ ステージ
１２ Ｏリング
１３ 吸・排気孔
１４ 仮止め貼り合わせ基板
１５ａ、１５ｂ ガラス基板
１６ シール材
１７ シリカファイバ
１８ スペーサ
１９ ＵＶ硬化樹脂
２０ 密閉空間
２１ 仮固定貼り合わせ基板
２２ａ、２２ｂ 加熱ブロック
２３ 空セル
２４ アライメントマーク
２５ 開口端部

Claims (8)

1. （１）熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する一対の透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持する工程と、
   （２）前記透光性基板間に配置された前記シール材に予備加熱を施すことによって前記一対の透光性基板を仮固定貼り合わせ基板とする工程と、
   （３）前記仮固定貼り合わせ基板の前記シール材に前記予備加熱よりも高い温度で本加熱を施すことによって前記仮固定貼り合わせ基板を本固定貼り合わせ基板とすることを特徴とする透光性基板の貼り合わせ方法。
2. 前記（１）の工程において、前記シール材を挟んで対向する前記一対の透光性基板を少なくとも耐熱特殊シートで形成される密閉空間内に配設し、前記密閉空間内を減圧することによって前記耐熱特殊シートに加わる圧力によって前記透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持することを特徴とする請求項１に記載の透光性基板の貼り合わせ方法。
3. 前記（２）の工程において、前記シール材に施される予備加熱は、前記密閉空間外に配設された熱盤から放出された熱によって行われることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の透光性基板の貼り合わせ方法。
4. 前記（３）の工程において、前記シール材に施される本加熱はホットプレスによって行なわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透光性基板の貼り合わせ方法。
5. 前記耐熱特殊シートは柔軟性を有すると共に、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の透光性基板の貼り合わせ方法。
6. 熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する一対の透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持し、前記シール材に予備加熱を施すことによって前記一対の透光性基板の貼り合わせを行なう透光性基板の貼り合わせ装置であって、熱を放出する発熱部と前記熱硬化性を有するシール材を挟んで位置合わせされた、対向する前記一対の透光性基板をセットする基台部を備え、前記発熱部と前記基台部を接触させることによって前記透光性基板を収容する密閉空間が形成され、前記密閉空間内を減圧して前記透光性基板同士の間隔を所定の距離にして該距離を保持した状態で前記発熱部から放出された熱を前記シール材に加えることによって前記一対の透光性基板の貼り合わせを行なうことを特徴とする透光性基板の貼り合わせ装置。
7. 前記発熱部は開口を有するハウジング内に発熱源となる熱盤を有すると共に前記開口を塞ぐように配置された耐熱特殊シートを有し、前記基台部は複数の吸・排気孔および封止手段が設けられたステージを有し、前記密閉空間は前記ステージ、前記封止手段および前記耐熱特殊シートで形成され、前記熱盤から放出された熱は前記耐熱特殊シートを通して前記一対の透光性基板のシール材に加えられることを特徴とする請求項６に記載の透光性基板の貼り合わせ装置。
8. 前記耐熱特殊シートは柔軟性を有すると共に、その断面は全面に亘って複数の凹凸形状を呈していることを特徴とする請求項７に記載の透光性基板の貼り合わせ装置。

Images