JP2002116449A

JP2002116449A - 液晶セルの製造装置及び製造方法

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Publication number: JP2002116449A
Application number: JP2000342644A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizuno; 博水野
Original assignee: SAMUKON KK
Current assignee: SAMUKON KK
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶セルの貼り合せ工程において、上下の基
板の良品部同士のみを、選択的に貼り合せることがで
き、高い平面位置合わせ精度とセルギャップ精度を安定
的に出すことのできる液晶セルの貼り合せ装置及び製造
方法の提供を目的とする。【構成】切断から貼り合せ工程までを円滑に行なうため
の治具を用い、上基板を選択的に下基板の良品位置に貼
り合せる機構にした。平面位置合わせに、圧電素子を用
いた。またワークに傾斜がある場合でも、プレス部が、
締結部分の弾性変形により、吸収される構造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶セルの製造装
置及び製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶セルの製造方法としては、上基板マ
ザーガラスと下基板マザーガラスを、両者の合せマーク
を光学的に読み取り、ボールネジやカム等による移送に
より、位置合わせが行われていた。その後、空気圧を直
接マザーガラスに加える、または可撓性のある薄膜状の
ものの内部に圧力を加えガラスを加圧する（エアーバッ
グ式）ことにより、マザーガラス間に散布されたスペー
サの厚さ分のすきまをセルキャップとして、確保する方
式が用いられていた。更にその加圧状態を保ったまま、
シール材である接着剤を硬化させた後、セル形状に切断
していた。シール材の硬化方法としては、熱によるもの
と、紫外線に代表される光照射によるものがあり、接着
剤もそれぞれに対応したものが、使われている。後者
は、寸法精度や短時間生産の利点はあるが、安定生産可
能な接着剤や貼り合せ装置の開発が遅れていたことによ
り、前者の熱による方法が主流である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マザーガラス上に、明
確な不良箇所が有った場合でも、それに対し、良品部分
を貼り合せなければならなかったため、損失コストは増
大していた。マイクロレンズのような高価な部材を扱う
際に、大きな問題となっている。また液晶ディスプレイ
の高精細化により、従来の貼り合せ技術では、対応のつ
かないサブミクロンオーダでの、貼り合せ位置精度が要
求されて来ている。これを実現するためには、従来の機
構では、各部の機械的なクリアランスが問題になり、実
現困難である。また、液晶プロジェクタに代表されるよ
うに、液晶ディスプレイを直接肉眼で見るのではなく、
拡大して見るケースが増えている。そのため、画面とな
る領域（ビューイングエリア）にセルギャップを一定に
保つためのスペーサを散布することができず、シール材
の部分のみにスペーサを配置した状態で、セルギャップ
を約５マイクロメータ前後の均一な厚さにする必要があ
る。従来から行われていた空気圧を直接ガラス基板に与
える方法やエアバッグ式のような可撓性のある膜状のも
ので押し付ける方法では、中央部分での撓みが大きくな
ってしまい実現困難である。剛体定盤で可圧する場合に
は、圧力分布は装置や定盤の平行度に依存してしまい、
セルギャップ精度を出すことは、困難である。また、液
晶プロジェクタ用液晶ディスプレイには、マイクロレン
ズが用いられるが、接着剤などにより貼り合せて作られ
る。このため、表裏の平行度が出ていないものに対し
て、どのようにセルギャップ精度を確保していくかも問
題である。前述のように、剛体定盤使用で装置精度をシ
ビアに追い込んだ場合、これらのワークに対し、適応で
きなくなるという矛盾も生じる。また、生産性向上のた
め、マザーガラス基板の大型化も、位置精度、セルギャ
ップ精度の確保を難しくしているとともに、紫外線透過
用の石英ガラス定盤の大型化の問題にも直面している。
現状では、８５０ｘ１０００ｍｍ^２クラスの超大型サイ
ズの石英ガラスは、入手困難でしかも非常に高価なもの
になる。本発明の技術的課題は、このような問題を解消
し、信頼性の高い貼り合せ装置、方法を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】基板マザーガラスを切断
し、良品部分同士のみを選択的に接続することで、良品
部分が、不良箇所と一緒に廃棄されてしまうことを防止
した。切断したものを貼り合わせるため、熱膨張の影響
等が軽減され、高精度の位置決め貼り合わせが行えるこ
とは、言うまでもない。また、上記の工程を組む際に、
切断、運搬、保管、貼り合せ機への投入を専用治具によ
り行なうことで、切断前の配列状態はそのまま維持さ
れ、それ以前の検査工程での良品、不良品の情報は、そ
のまま利用できる。このため、良品、不良品選別工程や
その配列工程などは、新たに発生しない。また、この治
具の使用は、配向膜の損傷、異物の混入をも抑制してい
る。剛体定盤使用により、画面中央部の撓み量増大によ
るセルギャップ不良を防止した。剛体定盤使用による、
装置・ワーク（基板）の平行度の問題については、高弾
性体を介し締結、上下動させることで定盤面をワーク面
にならわせ解決した。そのならった状態で、ベローズ内
に一定の空気圧を与えることにより、圧力分布を均一化
した。シール材硬化の均一性を保つために、貼り合せ装
置内にディスペンサを内蔵し、光照射直前に塗布する事
により、照射前の硬化バラツキを抑制した。また、位置
決めをピエゾ素子に代表される圧電素子で行なうことに
より、高精度の位置決めを瞬間的に行ない、機械系のガ
タやバックラッシュによるズレが発生しないようにし
た。以上により、課題を解決した。

【０００５】

【作用】

【課題を解決するための手段】に述べた作用により、各
課題が解決される。それ以外にも、ディスペンサ機能内
蔵により、ディスペンサ装置が不要になる、石英定盤の
小型化、装置の小型化にも結び付くなどの作用もある。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、液晶セルの製造装置及
び製造方法に関するものである。下記の実施例により、
具体的に説明をする。

【０００７】

【実施例の形態】図１は、本発明の特許請求項１の実施
例である貼り合せ装置の構造を示した模式図である。実
際には、カバーで覆われるが、はずした状態の上面図と
正面図が示されている。図２は、装置の可動部の概略構
造を示した模式図である。図３は、本発明の特許請求項
５のプレス部の構造を示した模式図である。図４は、本
発明の特許請求項２の冶具及び製造状態を示した模式図
である。まず最初に、図１に基づき、本発明の特許請求
項１の実施例を説明していく。下基板マザーガラス１は
石英定盤３の上に、前工程でレーザーカットされた上基
板マザーガラス２は、カットの際に用いられた収納用の
治具４の上に乗せられた状態で、貼り合せ装置内に置か
れる。これらの装置内外への搬入、搬出を自動化する機
構を、装置に組み込んでも、当然構わない。移送部５に
は、トランスファ材ディスペンサ６、シール材ディスペ
ンサ７、プレス部１１が組まれている。移送部５は、Ａ
Ｃサーボモータ４６を駆動することにより、ギア８，ギ
ア３６、ボールネジ９を介し、Ｘ方向の任意の位置に移
動することができる。トランスファ材ディスペンサ６、
シール材ディスペンサ７はサーボモータ４３、ボールネ
ジ４４によって、Ｙ方向への移動ができ、サーボモータ
４５によって吐出ノズル４２は、Ｚ軸方向に移動でき
る。プレス部１１はサーボモータ４７、ボールネジ１２
によって、Ｙ方向への移動ができる。トランスファ材デ
ィスペンサ６、シール材ディスペンサ７によって、下基
板マザーガラス１上にトランスファ材、シール材の塗布
がされた後、上基板マザーガラス２上で良品である切断
済み上基板１０がピックアップされ、下基板マザーガラ
ス１上の対応する良品位置に移送される。次に，図２を
用いて、貼り合せ方法の詳細を説明する。ボールネジ
９，１２によって、Ｘ、Ｙの位置合わせがある程度なさ
れた後、紫外線照射用のランプ１３から出た光は、シャ
ッタ１４の透光部、石英定盤３を通り、下基板マザーガ
ラス１、切断済み上基板１０に照射されるが、両者の位
置合わせマーク３８位置に当てられた光は、剛体定盤３
７、上下動板１５、Ｘ方向移送板１６の穴部を通り、反
射板１７によって、方向変換され、カメラ１８に投影さ
れる。この時に、ズレが検知されると、位置補正がなさ
れる。θ軸のズレは、石英定盤３に連結されているギア
１９に、回転を与えることによって修正される。また、
Ｘ、Ｙ方向のズレは、ピエゾ素子２０に制御された電圧
を加えることにより、対応する歪み量が与えられる。反
対面には、軸２１の外側にもどしバネ２２が有り、位置
が決められる。この図では、コイルバネが描かれている
が、バネ性を有するものであれば、例えば板バネのよう
なものでも、当然かまわない。このようにして、位置決
めされた後、上下動用サーボモータ２３、ボールネジ２
４により下降する。下降中も、Ｘ、Ｙの位置は、フィー
ドバックがかけられながら、ピエゾ素子２０により制御
される。このようにして、０．１μｍオーダの水平位置
精度が得られる。剛体によるプレスの場合、装置や定盤
の高い平行度が要求される。機械精度でこれを実現させ
た場合、積層構造物のように、ワーク自体に平行度が保
たれていない場合に、適応できなくなる問題の対策を示
したものが、図３である。下降時に切断済み上基板１０
が非接触状態の時は、各部の自重により、平行度が保た
れている。切断済み上基板１０の平行度不良により、シ
ール材３９中のシールスペーサ２５によるセルギャップ
形成がなされるタイミングにバラツキを生じるが、その
部分には、反力も働くことにより、すきまの大きな箇所
が是正されるように、弾性体スペーサ２６、弾性体２７
が変形する。その作用により、剛体定盤３７は、ガラス
基板の傾斜に対する補正がなされ、各部に均一なセルギ
ャップが形成される。以上は、石英定盤が下側に配置し
た場合の例であるが、石英定盤、ランプを上側に配置す
ることも可能である。その場合は、大型基板に対して
も、小さな石英定盤で済ませる事ができる。次に図４を
用いて、工程及びその際に使用される治具に付いて説明
を行なう。貼り合せ前の切断工程において、切断する上
基板マザーガラス２を治具４に乗せた状態にセットされ
る。その際に、真空吸着域３０において、上基板マザー
ガラス２が陰圧により、固定される。また、突発的な衝
撃を受けた場合でも、回転止め３１により、位置が大き
くずれることはない。この状態で、レーザ切断装置内に
セットされ、ノズル部３２が、Ｘ、Ｙ方向に移動するこ
とにより、上基板マザーガラス２がレーザカットされ
る。ＣＯ_２レーザが用いられるが，ガラスを溶かすこと
なく、表面にレーザ光照射し加熱した後、急冷すること
により、切粉等の異物の発生が、極めて少なくなる割断
方法も実用化されている。また、上基板マザーガラス２
の下面と治具４底面との間には、充分な距離を置くこと
により，レーザ光による、治具４のダメージは皆無とな
る。切断後も、支柱３３の働きのため，被切断物は、落
下する事無く、配向膜面３４は損傷を受けない。また、
各被切断物は、初期の位置関係が保たれている。その状
態下で上基板マザーガラス２は、治具４ごとレーザ切断
装置からはずされ、貼り合せ装置に移送され、セットさ
れる。上基板マザーガラス２と治具４との間の水平方向
の隙間は微少のため、配向膜面３４は移動、保管の際に
異物が混入する危険性も少ない。また、上基板マザーガ
ラス２裏面の上に，重し３５を乗せることにより，揺れ
や振動が有った場合でも、被切断物が、ばらけることは
なくなる。この例は、オリジナルフラット付きの円形基
板用であるが，角型基板に対しても、適用は可能であ
る。以上の一連の工程により、確実で安定した作業が、
不要な作業を増やす事無く行われる。以上の工程を、自
動化ラインで行なっても，１台の装置で行なっても、当
然構わない。

【発明の効果】本発明の液晶セルの製造装置、製造方法
によれば、上下の基板の良品選別が可能になることで、
不良損失が減少する。また、画素部にスペーサが無い状
態、高精度位置決め、微少の傾斜があるワーク、などの
条件下でも、貼り合せが可能になる。更に、この一連の
工程により、高歩留まり生産が可能になる、装置が安価
になる等の効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による特許請求項１及び６の実施例を示
した模式図（上面図、正面図）

【図２】装置の可動部の概略構造を示した模式図（上面
図、正面図）

【図３】本発明の特許請求項４及び５，７のプレス部の
構造を示した模式図

【図４】本発明の特許請求項２の冶具及び特許請求項３
の製造方法を示した模式図

【符号の説明】

１…下基板マザーガラス２…上基板マザーガラ
ス３…石英定盤４…冶具５…移送部６…トランスファ材デ
ィスペンサ７…シール材ディスペンサ８…ギア９…ボールネジ１０…切断済み上基板１１…プレス部１２…ボールネジ１３…ランプ１４…シャッタ１５…上下動板１６…Ｘ方向移送板１７…反射板１８…カメラ１９…ギア２０…ピエゾ素子２１…軸２２…もどしバネ２３…上下動用サーボモータ２４…ボールネジ２５…スペーサ２６…弾性体スペーサ２７…弾性体２８…ボルト２９…ナット３０…真空吸着域３１…回転止め３２…ノズル３３…支柱３４…配向膜面３５…重し３６…ギア３７…剛体定盤３８…位置合わせマーク３９…シール材４０…ベローズ４１…配向膜エリア４２…吐出ノズル４３…サーボモータ４４…ボールネジ４５…サーボモータ４６…ＡＣサーボモータ４７…サーボモータ４８…回り止め軸４９…回り止め軸５０…回り止め軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上基板マザーガラスもしくは下基板マザー
ガラスのいずれか一方が貼りあわせ前に切断された状態
で投入され、切断済みの基板マザーガラスを収納する部
分、それに貼り合せる相手側の基板マザーガラス部を収
納する部分、貼り付けるべき切断済み基板マザーガラス
を採取し対応する相手側基板マザーガラス位置に移送す
る部分、それぞれの位置を高精度に位置決めする機構、
一定圧力でプレスする機構、接着剤を硬化させるための
光を照射する機構を有し、選択された切断済み基板を相
手側の選択された位置に、貼り合せることを特徴とした
液晶セルの貼り合せ装置。
【請求項２】請求項１の装置にセットするため、配向し
た面を下向きに配置でき、基板マザーガラスの外周部と
類似の形状・寸法のガラス収納部を有し、画面部（ビュ
ーイングエリア）の外側部に落下を防止する支持部を設
け、切断終了後も上基板の配列状態を維持し、同時に人
のハンドリングによる配向面の損傷や異物の付着を防止
することを特徴とした治具。
【請求項３】請求項２の治具を用いて、基板の切断、移
送、保管、貼り合せ装置への投入を行なうことを特徴と
した液晶セルの製造方法。
【請求項４】液晶セルの上下の基板をプレスする剛体の
定盤を、ベローズに代表される伸縮可能な形状の中空構
造物で連結し、中空構造物内部を一定圧力に制御するこ
とにより、加圧することを特徴とした液晶セルの貼り合
せ装置。
【請求項５】上記の剛体定盤を、ゴムのような高弾性体
を介して、締結し上下動させることを特徴とした液晶セ
ルの貼り合せ装置。
【請求項６】紫外線硬化性接着剤を、光を照射する直前
に塗布する機能を装置に内蔵することを特徴とした特許
請求項１の液晶セルの貼り合せ装置。
【請求項７】圧電素子及びバネ性を有する弾性体による
高精度位置決め機能を有する液晶セルの貼り合せ装置。