JP2003255364A - 液晶パネルの製造方法及び装置 - Google Patents

液晶パネルの製造方法及び装置

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JP2003255364A
JP2003255364A JP2002061431A JP2002061431A JP2003255364A JP 2003255364 A JP2003255364 A JP 2003255364A JP 2002061431 A JP2002061431 A JP 2002061431A JP 2002061431 A JP2002061431 A JP 2002061431A JP 2003255364 A JP2003255364 A JP 2003255364A
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Kazuto Nakajima
和人 中島
Kazuo Ueno
和夫 上野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極の細線化や高密度化などによって光透過
が困難な位置のシールを、表示特性の劣化無く短時間で
均一に硬化させ、高品位の液晶パネルを提供する。 【解決手段】 液晶滴下プロセスによる液晶パネルの製
造方法において、基板加熱時の昇温から平衡温度までの
基板面内温度分布を±5℃以下に保ちながら、UVシー
ルを硬化させる液晶パネルの製造方法及び装置を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の表示装
置として用いる液晶表示装置の液晶パネルの製造方法及
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネルの製造方法では、液晶滴下工
法と呼ばれる方法が知られている。図7に示すように、
例えば電極8を形成し配向処理したアレイ基板7に、ス
クリーン印刷やディスペンサ描画によって、UV硬化型
シール剤10の枠(以下シールと呼ぶ)を所定のパター
ン20に形成する。次に前記シール10で囲まれた領域
内に、必要量だけ液晶6材料を滴下供給しておく。また
図8に示すように例えばカラーフィルタ基板12には、
基板間のギャップを形成するためのスペーサ材21を分
散固着させる。そして図9に示すように、アレイ基板7
とカラーフィルタ基板12を100Pa以下の減圧チャ
ンバ22内で位置合わせ25の後、貼り合わせ26し、
前記基板間が所定のギャップになるまで加圧Pする。
【0003】その後シール10部分以外の領域を遮光し
て、シール10部分のみUV光を照射して硬化を行う。
この時必要に応じて基板の一方あるいは両方から加熱し
て硬化の促進を助ける。以下の方法で完成した液晶パネ
ル部分を割断して液晶セルを作成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】UV硬化型シール剤を
使用する場合には、硬化のためにUV光をシール部分に
照射する必要がある。近年は、図10に示すようにシー
ル10がカラーフィルタ基板12のブラックマトリック
ス11上に配置される場合も増加し、またアレイ基板7
上の電極8が、Alで形成される場合も増加しており、
前記シール10がブラックマトリックス11や電極8で
UV光が遮光されてしまう。この様な液晶パネルでは、
シール10を短時間で均一に硬化させることが非常に困
難になってきている。
【0005】例えばAlの電極部24では電極8幅は5
0〜100μm程度、電極8間のスペース9部分は5〜
50μm程度である。スペース9は光透過するため電極
8側からUV光53を照射すると、電極部24のスペー
ス9部分のシール10は硬化できるが、電極8下部のシ
ール10はUV光が遮光されるために硬化させることが
困難となる。また電極8の細線化にともなうスペース9
の極小化で光透過量が減少し同様に硬化させることが困
難となる。
【0006】またアレイ基板7とカラーフィルタ基板1
2とを貼り合わせて、未硬化状態のシール10と液晶6
が接触した状態が一定時間以上継続すると、常温状態で
あってもシール10から液晶6に光開始材などのシール
組成分が溶出して残像など表示特性劣化につながるため
短時間でシール10を硬化させる必要がある。
【0007】そこで前述のように基板の一方あるいは両
方から加熱して重合を促進させつつ硬化させることが有
効であるが、基板が高温になると、硬化途上でシール剤
中からシール組成分が液晶中に溶出して、残像など表示
特性劣化につながる危険がある。
【0008】また重合促進を急ぎ過ぎて液晶の転移点以
上に加熱すると液晶にダメージを与え表示特性劣化につ
ながる危険がある。
【0009】本発明は、UV硬化型シール剤を使用する
液晶パネルの製造方法に関し、電極の細線化や高密度化
などによって光透過が困難な位置のシールを、適切な加
熱手段を付加することにより、表示特性の劣化無く短時
間で均一に硬化させ、高品位の液晶パネルを提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、基板上にUV硬化型シール剤を所望の枠形
状(以下シールと呼ぶ)に形成し、前記形成したシール
の内方に液晶を滴下供給し、前記基板と対向する基板と
を貼り合わせ、両基板が所定のギャップになるように加
圧した後、前記両基板を加熱し且つ画像表示エリアを遮
光してUV照射を行い、前記シールを硬化させる工程か
らなる液晶パネルの製造方法において、熱源と基板位置
を制御して、加熱時の昇温から平衡温度までの前記基板
の面内温度分布を±5℃以下に保ちながら前記シールを
硬化させることを特徴とする液晶パネルの製造方法を提
供する。
【0011】また光学系を有するUV光源と、UV光を
平行反射させる反射ミラーと、画像表示エリアを遮光す
るUV遮光マスクと、基板の高さ位置を支持する基板支
持ヘッドと、基板を加熱する熱源と、前記マスクと基板
の位置を認識するカメラと、基板を所定位置に移動する
位置決め部と、で構成することを特徴とする液晶パネル
の製造装置を提供する。
【0012】また中央部に基板の傷を防止するテフロン
膜の凸部と、周辺部材を遮熱する断熱体を組み込んだフ
ィン形状の基板支持ヘッドと、で構成することを特徴と
する請求項2記載の液晶パネルの製造装置を提供する。
【0013】また前記基板支持ヘッドを、任意の高さ位
置に段階的に制御して、前記基板温度を所望の温度にコ
ントロール可能にしたことを特徴とする液晶パネルの製
造装置を提供する。
【0014】また熱源からの基板位置を高さ方向に位置
制御する手段と、UV遮光マスクと基板のX.Y方向及
びθ方向とを位置制御する手段と、前記UV遮光マスク
を高さ方向に位置制御する手段と、を備えた請求項2記
載の液晶パネルの製造装置を提供する。
【0015】また熱源からの基板位置を高さ方向に位置
制御する手段と、UV遮光マスクと基板のX.Y方向及
びθ方向とを位置制御する手段と、前記UV遮光マスク
を高さ方向に位置制御する手段と、を備えた請求項2記
載の液晶パネルの製造装置を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】図1、4、5を用いて、本発明の
UVシール硬化プロセスを説明する。
【0017】ガラス材に電極8などを膜形成したアレイ
基板7と、ガラス材にカラーフィルタ膜11を形成した
カラーフィルタ基板12の間に、未硬化のUV硬化型シ
ール剤(以降シールと呼ぶ)10とその内方に液晶6が
封入された、貼り合わせ基板13を構成する。アレイ基
板7のトランジスタなど(図示せず)を、UV光から保
護するためのUV遮光マスク4は、ガラス材に遮光膜5
が前記シール10に該当する範囲外に施された状態で、
貼り合わせ基板13の上方に約1mmの間隔で平行に配
置される。
【0018】尚、UV遮光マスク4と貼り合わせ基板1
3との平面方向位置は30μm以下に位置決めする。
【0019】またUV遮光マスク4及び貼り合わせ基板
13は熱源15との間隔を0〜100mmで任意に位置
決めできる。この時UV遮光マスク4と貼り合わせ基板
13と熱源15との平行度は100μm以下とする。
【0020】熱源15は貼り合わせ基板13が所定時間
に平衡温度に到達する温度に損失温度を割増設定する、
今回のUV硬化プロセスにおいては平衡基板温度80℃
ねらいで、熱源の温度を95℃に設定した。
【0021】ここで材料特性としてシール10は、熱吸
収による硬化反応を期待できる反面、60℃前後で急激
な粘度低下を起こし流動を加速させるため液晶6に組成
分の一部が溶出する危険がある。また液晶6の転移点を
超えて加熱すると液晶機能を著しく損なう危険がある。
【0022】まず95℃に加熱した熱源15の上方に所
定の温度を指示する間隔で貼り合わせ基板13を設置す
る。今回のUV硬化プロセスにおいては熱源15と基板
13の間隔を100mmとし設置初期の基板温度のねら
いを25℃とした。そしてUV光源1より発せられたU
V散乱光を反射ミラー2によって傾き1.5°以下のU
V平行光3とし、16mw/mm2前後の照度で約60
秒間照射した。このUV照射により、UV平行光3が直
接照射される電極8のスペース9直下のシール10を仮
硬化させる。この結果、硬化途上でのシール10から液
晶6へのシール組成分の溶出の危険を低減させることが
できる。また基板温度が比較的低い時間帯で行うことに
より、アレイ基板7とカラーフィルタ基板12の膨張差
による位置精度を狂わせることなく、基板間の貼り合わ
せ接着力を高めることができる。
【0023】次にUV遮光マスク4と貼り合わせ基板1
3を熱源15に矢印16のII方向へ徐々に近づけ急激な
温度上昇を回避しつつ貼り合わせ基板13を昇温させ
る。
【0024】更に熱源15から所望の温度に達する位置
で平衡温度を一定時間維持する。今回のUV硬化プロセ
スにおいては熱源15と基板13の間隔を1.5mmと
し平衡温度のねらいを80℃とした。
【0025】尚この時UV照射は矢印16のIからII方
向間を16mw/mm2以上の照度で約200秒間連続
して作用させる。
【0026】貼り合わせ基板13への適切な加熱とUV
照射により、UV平行光3が直接照射されるスペース9
直下のシール10の硬化促進と、UV平行光3が直接照
射されない電極8直下のシール10を熱吸収反応によっ
て硬化を促進させる。この結果、電極8直下で影に位置
するシール10が、急激な温度上昇によって液晶6への
シール組成分の溶出を緩和させることができ、さらに硬
化途上での液晶6へのシール組成分の溶出を低減させる
ことができる。また平衡温度を制御することも可能で、
液晶6の転移点を超えて加熱することがないため液晶機
能を著しく損なう危険を回避できる。
【0027】図4に熱源と基板の距離に対する基板温度
の関係とプロセスを簡略化して示す。スペース9直下の
シール10のUV硬化をe領域で行い、UV平行光3が
直接照射されない電極8の影部分直下のシール10の熱
硬化をf領域で行う。この時貼り合わせ基板13と、熱
源15の距離に比例して貼り合わせ基板の温度が階段状
に変化するが、その時々の最高温度aから最低温度bの
変位量cを制御して、昇温から平衡温度までを±5℃以
下に保ちながらシール10を硬化させるものである。
【0028】また前記実施例の効果を図5にて説明す
る。図5の(a)は、従来方式による基板の温度分布を
示す。f点以降の昇温状態において急激な温度変化によ
る基板面内のばらつきが顕著であり、部分的にシール組
成分の溶出が発生する状況にある。また平衡温度が制御
されず液晶の転移点を超えて加熱される傾向が観察さ
れ、液晶機能を著しく損なうことが予想される。一方図
5の(b)は、本実施例による基板の温度分布を示す。
f点以降の昇温から平衡温度まで、貼り合わせ基板13
の面内温度分布を±5℃以下に保ちながらUV硬化型シ
ール剤10を硬化させていることが証明された。
【0029】尚、図5の(c)は、貼り合わせ基板13
の温度測定点を示している。
【0030】図2、3は、本発明の実施の形態に係る液
晶パネルの製造装置の一例である。
【0031】UV光源は30mw/mm2以上出力の高
圧水銀ランプ50とUV散乱光51を集光反射させるリ
フレクター52とUV光53を所定の位置に反射させる
反射ミラー54ほかの光学系ユニットで構成され筐体5
5に内蔵される。また高圧水銀ランプ50を制御する電
源コントローラ(図示せず)が付帯する。
【0032】装置本体の筐体56の上部には3次元形状
の反射ミラー2が固着され前記UV光を±1.5°のU
V平行光3として装置本体下方に向け誘導する。下方に
は光透過率90%前後のテンパックスガラス材のUV遮
光マスク4が位置する。UV遮光マスク4の下面には1
00nm厚みの酸化クロム膜をパターニングした遮光膜
が形成され前記UV平行光3は遮光膜部以外を透過す
る。前記UV遮光マスク4はマスクホルダ57に真空吸
着によって装着され簡単に着脱可能としている。前記マ
スクホルダ57はボールネジ58とスライダー59に係
止されモーター60に駆動されて上下方向に100mm
以上移動可能としている。尚ボールネジ58の上下両端
はボールネジ支持体61によって高精度に位置決め係止
されている。前記スライダー59、モーター60、ボー
ルネジ支持体61はブラケット62の側面部に傾きやね
じれなく高精度に位置関係を保ち固着される。一方ブラ
ケット62の平面部には前記UV遮光マスク4のほぼ同
位置にX.Yテーブル63が固着され、X.Yテーブル
63の上方にはθテーブル64が係止されて、基板を所
定位置に移動する位置決め部65を構成している。また
θテーブル64の上方には、断熱材66を介しヒータプ
レート67が固着され熱源15としている。前記X.Y
テーブル63とθテーブル64と断熱材66とヒータプ
レート67には長尺のリフトピン68が4〜16本挿通
配設されるが前記θテーブル64のみにクリアランス
0.01mmで係止させそれ以外はクリアランス3mm
以上として所定の範囲を移動可能としている。リフトピ
ン68には真空経路の貫通穴が設けられ、上方には基板
の吸着形状穴を施した基板支持ヘッド69が個別に係止
され、下方で結束プレート70に固着される。
【0033】結束プレート70には前記X.Yテーブル
63に固着されたモーター71が係止され、前記基板支
持ヘッド69の位置を上下に100mm以上の範囲で、
任意の速度で移動可能としている。
【0034】前記マスクホルダ57と結束プレート70
には真空経路72が施されベース73に固着された真空
源74にて連結されている。尚、前記ブラケット62は
ベース73に固着される。
【0035】また前記マスクホルダ57には上下動可能
な2台のマーク認識用カメラ75が対角方向に連結固着
されている。
【0036】X.Yテーブル63のXテーブル76には
モーター77とYテーブル78にはモーター79が装着
され前記左右に±2mm範囲で駆動可能としている。ま
たθテーブル64にはモーターが内設され(図示せず)
±10°の範囲で回転可能としている。
【0037】前記モーター60とモーター71とモータ
ー77とモーター79とθテーブル64と真空源74と
カメラ75は電気的に制御装置80に連結され所定の動
作に制御される。
【0038】前記基板支持ヘッド69は図3に示すよう
に上部がフィン形状でアルミ材からなる吸着ヘッド81
とジュラコン樹脂からなる断熱キャップ82から構成す
る。フィン形状は円形の凸部を厚み1mmとしリフトピ
ン68の外周端から片側7.5mm大きくしている。ヒ
ータプレート67からの輻射熱14を短時間に吸熱し
て、前記貼り合わせ基板13に効率よく伝熱させ、基板
支持近傍とその周辺温度差を3℃以下に向上させる効果
を狙っている。
【0039】また吸着ヘッド81の中央にはH形で幅2
mm以下の貫通孔83を設け狭い範囲で吸着効果を上げ
るとともに、吸着による貼り合わせ基板13の微小変形
を防止する工夫を行っている。
【0040】また吸着ヘッド81の上部には厚み20μ
mのテフロン膜84をコーティングして前記貼り合わせ
基板13の傷防止を図っている。前記吸着ヘッド81に
断熱キャップ82を圧入内蔵した状態で前記リフトピン
68に挿入係止させる。
【0041】前記実施例の効果を図6にて説明する。
【0042】図6の(a)、図6の(c)のように基板
支持ヘッド69の上方に位置する、貼り合わせ基板13
はヒータプレート67からの輻射熱を吸熱して温度上昇
する。このとき基板支持ヘッド69の中央付近H点とH
点から20mm位置のG点について経過時間毎の温度変
化を測定した。
【0043】図6の(b)は、従来方式の結果を示す
が、H点とG点の温度差は20℃以上であり、貼り合わ
せ基板13面内のばらつきが大きいことが認められた。
【0044】一方図6の(d)は、本実施例による新方
式の結果を示す。H点とG点の温度差は2℃以下で、貼
り合わせ基板13面内の温度ばらつきが高精度にコント
ロールされている。よってf点以降の昇温から平衡温度
まで、貼り合わせ基板13の面内温度分布を±5℃以下
に保ちながらUV硬化型シール剤10を硬化させている
ことが証明された。
【0045】次に本装置の制御と動作について図2を用
いて簡単に説明する。
【0046】装置本体に、例えばロボット(図示せず)
などで搬入した、貼り合わせ基板13は制御装置80に
よって真空源74が作動し基板支持ヘッド69上に吸着
固定される。このとき貼り合わせ基板13の下面とヒー
タプレート67上面の距離は約100mmで、ヒータプ
レート67の温度設定が95℃であれば貼り合わせ基板
13の温度は時間経過しても30℃以下の状態としてい
る。前記吸着圧力の上昇の後、制御装置80によってモ
ーター60を作動させ、マスクホルダ57上のUV遮光
マスク4を前記貼り合わせ基板13の上方Immの間隔
で静止させる。
【0047】この状態でマスクホルダ57に装着した認
識用カメラ75によってUV遮光マスク4のマークと貼
り合わせ基板13のマークの位置を読み取り、ずれ量と
補正量を制御装置80内のPC(図示せず)で計算の
後、位置決め部65のX.Yテーブル63のモーター7
7と79とθテーブル64を駆動して、UV遮光マスク
4と貼り合わせ基板13を30μm以下に位置決めす
る。
【0048】この状態でUV光源の筐体55に設けたシ
ャッター(図示せず)を制御装置80によって開口しU
V平行光3に貼り合わせ基板13を曝露させる。
【0049】この状態でマスクホルダ57上のUV遮光
マスク4と、認識用カメラ75と、基板支持ヘッド69
上に吸着固定された、貼り合わせ基板13は、制御装置
80によってモーター60と71が駆動制御され、互い
の位置関係を保ちながら、ヒータプレート67へ徐々に
近づき1.5mm位置で静止する。
【0050】この間、前記シャッター(図示せず)は開
口状態で、貼り合わせ基板13は連続して260秒間U
V平行光3に曝露され、かつヒータプレート67の輻射
熱で加熱される。このときヒータプレート67の温度設
定が95℃であれば貼り合わせ基板13の温度は徐々に
昇温して約80℃で平衡温度となる。260秒後、シャ
ッター(図示せず)は制御装置80によって閉されUV
平行光は遮断される。
【0051】この後UV遮光マスク4と貼り合わせ基板
13は間隔を1mmに保ちながらヒータプレート67よ
り遠ざかり所定位置に戻る。そして貼り合わせ基板13
は例えばロボット(図示せず)などで搬出される。
【0052】
【発明の効果】本発明によれば、 基板加熱時の昇温から平衡温度までの面内温度分布
を、±5℃以下に保ちながらシール剤を硬化させること
ができる。 シール剤を短時間で均一に硬化させることができる。 基板を傷つけることなく熱源より全面均一に熱吸収さ
せることができる。 基板温度を所望の温度にコントロール可能にできる。
【0053】上述した発明の効果で、UV光が遮光され
た場合でも液晶にダメージを与えずにシール硬化が可能
となるため、表示品位の高い液晶パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のUVシール硬化プロセスを示す模式図
【図2】本発明の実施の形態に係る液晶パネルの製造装
置の全体模式図
【図3】本発明の実施の形態に係る液晶パネルの製造装
置の部分模式図
【図4】本発明のUVシール硬化プロセスを説明する補
足図
【図5】(a)は、従来方式による基板の温度分布を示
す図 (b)は、本発明の実施例による基板の温度分布を示す
図 (c)は、貼り合わせ基板13の温度測定点を示す図
【図6】(a)は、従来方式による基板支持ヘッドを示
す図 (b)は、従来方式の基板支持ヘッドでの経過時間毎の
基板温度変化を示す図 (c)は、本発明の実施例による基板支持ヘッドを示す
図 (d)は、本発明の実施例による基板支持ヘッドでの経
過時間毎の基板温度変化を示す図
【図7】液晶滴下工法の工程を説明する図
【図8】液晶滴下工法の工程を説明する図
【図9】液晶滴下工法の工程を説明する図
【図10】従来の課題を説明する図
【符号の説明】
1 UV光源 2 反射ミラー 4 UV遮光マスク 6 液晶 7 アレイ基板 8 電極 13 貼り合わせ基板 15 熱源 20 パターン 21 スペーサ材 22 減圧チャンバ 50 高圧水銀ランプ 54 反射ミラー 58 ボールネジ 62 ブラケット 63 X.Yテーブル 65 位置決め部 69 基板支持ヘッド 70 結束プレート 71 モーター 74 真空源 75 マーク認識用カメラ 78 Yテーブル 80 制御装置 81 吸着ヘッド 82 断熱キャップ 84 テフロン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 EA57 EA68 FA16 FA30 HA01 HA08 HA12 HA14 HA21 HA28 MA20 2H089 JA06 NA22 QA16 TA01 TA09 TA12 TA13 TA17 TA18 2H091 FA02Y FA14Z FA34Y FA41Z FB04 FC12 FC29 FD15 GA01 GA13 LA30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にUV硬化型シール剤を所望の枠
    形状(以下シールと呼ぶ)に形成し、前記形成したシー
    ルの内方に液晶を滴下供給し、前記基板と対向する基板
    とを貼り合わせ、両基板が所定のギャップになるように
    加圧した後、前記両基板を加熱し且つ画像表示エリアを
    遮光してUV照射を行い、前記シールを硬化させる工程
    からなる液晶パネルの製造方法において、熱源と基板位
    置を制御して、加熱時の昇温から平衡温度までの前記基
    板の面内温度分布を±5℃以下に保ちながら前記シール
    を硬化させることを特徴とする液晶パネルの製造方法。
  2. 【請求項2】 光学系を有するUV光源と、UV光を平
    行反射させる反射ミラーと、画像表示エリアを遮光する
    UV遮光マスクと、基板の高さ位置を支持する基板支持
    ヘッドと、基板を加熱する熱源と、前記マスクと基板の
    位置を認識するカメラと、基板を所定位置に移動する位
    置決め部と、で構成することを特徴とする液晶パネルの
    製造装置。
  3. 【請求項3】 中央部に基板の傷を防止するテフロン
    (登録商標)膜の凸部と、周辺部材を遮熱する断熱体を
    組み込んだフィン形状の基板支持ヘッドと、で構成する
    ことを特徴とする請求項2に記載の液晶パネルの製造装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の前記基板支持ヘッドを、
    任意の高さ位置に段階的に制御して、前記基板温度を所
    望の温度にコントロール可能にしたことを特徴とする請
    求項2記載の液晶パネルの製造装置。
  5. 【請求項5】 熱源からの基板位置を高さ方向に位置制
    御する手段と、UV遮光マスクと基板のX.Y方向及び
    θ方向とを位置制御する手段と、前記UV遮光マスクを
    高さ方向に位置制御する手段と、を備えた請求項2記載
    の液晶パネルの製造装置。
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