JP2004151215A

JP2004151215A - 液晶基板の貼り合わせ方法

Info

Publication number: JP2004151215A
Application number: JP2002314365A
Authority: JP
Inventors: Takanori Funahashi; 隆憲舟橋; Masakazu Hiraishi; 正和平石
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】位置合わせ回数を少なくし、液晶基板貼り合わせのタクトアップを図ることができる液晶基板の貼り合わせ方法を提供する。
【解決手段】位置決め用マークが付与された上基板を吸着した上定盤と、同じく位置決め用マークが付与された下基板を弾性体を介して吸着した下定盤を真空チャンバー内に収容して対向配置し、表面にシール剤と液晶材料が塗布された下基板に上基板を貼り合わせる装置に適用される液晶基板の貼り合わせ方法であって、上基板のマーク位置を認識するステップ（ＳＰ１）と、下基板のマーク位置を認識するステップ（ＳＰ２）と、前記上下基板のマーク位置の差の絶対値を認識してこれが所定値であるかどうかを判断するステップ（ＳＰ３）と、前記ステップにおいて前記上下基板のマーク位置の差の絶対値が所定値でないと判断された場合、前記弾性体の変形量に相当する補正量を加えて下基板を移動させる移動指令を出すステップ（ＳＰ５，８）を含むものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを構成する２枚の液晶基板を液晶材料を挟み、シール剤を介して貼り合わせる液晶基板の貼り合わせ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、その低価格化に伴い製造方法の簡素化が求められているのが現況である。しかしながら、液晶表示パネルを構成する液晶基板の貼り合わせ方法として代表的な液晶注入工法は、液晶基板の貼り合わせ後に液晶材料を注入するため、注入時間が長くかかる等、簡素化を求める上で問題があり、これに代わるものとして、液晶基板の貼り合わせ前に液晶を塗布しておく液晶滴下工法が注目されてきている。
【０００３】
以下、従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法の一例（特許文献１参照）について図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法を適用した液晶基板の貼り合わせ装置の概念図、図７は従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法における位置決め工程のフローチャート、図８は従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法における上下基板のずれの収束を示すグラフであり、特許文献１に記載されたものである。
【０００５】
まず、図６に示すように、真空チャンバー１の中に、上定盤２、下定盤７を設ける。ここで上定盤２は上下動可能に設けられている。位置決め用マークが付与された上基板４を上定盤２に吸着させ、同じく位置決め用マークが付与された下基板５を弾性体６を介して下定盤７に吸着させる。上基板４の吸着真空圧をチャンバー真空圧に対して一定の差圧を設けることにより、上基板４の把持がはずれないようにする。真空内で上定盤２を降ろし、上下基板４，５を接触させて気泡がはいらないようにし、上下基板４，５が接触した状態で両者を相対的に位置決めする。位置決め終了後、上定盤２を下定盤７に所定の力で押し付け、上下基板４，５間のギャップを形成する。この時、下基板５と下定盤７の間の弾性体６により、定盤のわずかな歪を吸収し、ギャップが均一に形成される。
【０００６】
上下基板４，５を相対的に位置決めする手段としては、本発明の実施の形態でも採用している図１に示すような構成が考えられる。図１は本発明方法の一実施の形態において、これを適用し得る液晶基板の貼り合わせ装置の構成を示すものであるが、ここでは、上下基板４，５を相対的に位置決めする手段の具体例として引用している。
【０００７】
図１において、真空チャンバー１の中に上定盤２、下定盤７が設けられ、それぞれに上基板４、下基板５が吸着されている。下基板５と、下定盤７の間には弾性体６が設けられ、さらに、下基板５には液晶材料９、シール剤８が塗布されている。図１では見やすくするために基板４，５、シール８、液晶９、弾性体６の厚みは、実際の厚みよりも厚く描かれている。ここで、上定盤２は上下動可能に設けられ、下定盤７は、その下面の鋼球１０により、水平移動可能に支持されている。下定盤７の一方の側面にばね１１が、他方の側面に直線駆動ユニット１２が設けられ、直線駆動ユニット１２を駆動することにより、下定盤７を水平方向に精密に移動させることができ、また、上基板４、下基板５に付与された位置決め用マークを見るカメラ１３，１４を下定盤７の下に設け、上基板４と下基板５の位置決め用マークを同時に見ることができる。
【０００８】
上基板４と下基板５を相対的に位置決めする手段として、図７のようなアルゴリズムが考えられる。ここでは説明を簡単にするために、一方向のみの位置決めのみを考える。上基板４と下基板５との許容位置誤差をαとする。実際には上下基板に２点または４点の位置決め用マークを設け、それぞれの位置決め用マークがＸ，Ｙ方向に一致するように位置決めを行う。図７において、まず、上基板４、下基板５のマーク位置をカメラ１３，１４により、測定し、その値をそれぞれＸｕ，Ｘｂとする。これらの値の差の絶対値がα以下であれば、位置決めを終了し、そうでなければ、その差だけ直線駆動ユニット１２に移動指令を出す。移動完了後、再度、上下基板４，５のマーク位置を認識し、その差を計算する。この差が許容値内に入るまで位置決めを繰り返して終了し、基板の貼り合わせが行われる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２６４９８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶基板の貼り合わせ方法におけるこのような位置決め方法は、下定盤７を移動させたときに同時に、弾性体６も図１に示すように水平方向のせん断力による歪が生じる。この量は例えば、１ｍｍの厚さの弾性体で、数μｍ単位のものであるが、位置決め許容値αを１μｍ以下にする場合、大きな影響がある。この時の位置決めの様子を図８に示す。図８において横軸は位置決め回数、縦軸は上基板に対する下基板のずれを示す。下定盤７が行き過ぎて、戻る場合に、弾性体を反対方向に撓ませる必要があり、その分位置決め回数が多くなっており、ここでは１μｍ以下に収束するのに９回かかっている。先ほど述べたように、マークの点数が多い場合、認識時間、計算時間に数秒かかり、トータルの位置決め時間は位置決め回数×（認識時間および計算時間）となるため、生産においてタクトタイムが大きくなるという問題点がある。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、位置合わせ回数を少なくし、液晶基板貼り合わせのタクトアップを図ることができる液晶基板の貼り合わせ方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶基板の貼り合わせ方法は、位置決め用マークが付与された上基板を吸着した上定盤と、同じく位置決め用マークが付与された下基板を弾性体を介して吸着した下定盤を真空チャンバー内に収容して対向配置し、表面にシール剤と液晶材料が塗布された下基板に上基板を貼り合わせる装置に適用される液晶基板の貼り合わせ方法であって、上基板のマーク位置を認識するステップと、下基板のマーク位置を認識するステップと、前記上下基板のマーク位置の差の絶対値を認識してこれが所定値であるかどうかを判断するステップと、前記ステップにおいて前記上下基板のマーク位置の差の絶対値が所定値でないと判断された場合、前記弾性体の変形量に相当する補正量を加えて下基板を移動させる移動指令を出すステップを含むものである。
【００１３】
本発明によれば、従来の液晶基板の貼り合わせ方法における位置決め工程において、基板を支持する弾性体の歪（変形）により位置決め回数および位置決め時間が多くかかっていた上下基板の相対的位置決めを、上定盤または下定盤の移動に介在する弾性体の歪量に相当する補正量を加えて行うことにより迅速に行うことができ、液晶基板の貼り合わせのタクトアップが可能となる
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１５】
図１は本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態において、これを適用し得る液晶基板の貼り合わせ装置の要部構成を示す側断面図、図２は本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程のフローチャート、図３は本発明の液晶基板の貼り合わせ方法における上下基板のずれの収束を示すグラフ、図４は本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程の補正量を自動的に切り替える手順を示すフローチャート、図５は本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程の相関係数と補正値との関係を示すグラフである。
【００１６】
図１において、真空チャンバー１の中に上定盤２、下定盤７が設けられ、それぞれに位置決め用マークが付与された上基板４、下基板５が吸着されている。下基板５と下定盤７の間には弾性体６が設けられ、下基板５には液晶材料９、シール剤８が塗布されている。図１では見やすくするために上下基板４，５、シール８、液晶９、弾性体６の厚みは、実際の厚みよりも厚く描かれている。ここで、上定盤２は上下動可能に設けられ、下定盤７は、その下面の鋼球１０により水平移動可能に支持されている。下定盤７の一方の側面にはばね１１が、他の側面には直線駆動ユニット１２が設けられ、直線駆動ユニット１２を駆動することにより、下定盤７を水平方向に精密に移動させることができる。また、上基板４、下基板５に付与された位置決め用マークを見るカメラ１３，１４を下定盤７の下に設け、上基板４と下基板５の位置決め用マークを同時に見ることができる。
【００１７】
上記構成における貼り合わせ動作について説明する。まず、真空チャンバー１内が大気圧の状態で上定盤２を上昇させ、上基板４を上定盤２に吸着させると共に、下基板５を下定盤７に吸着させる。この時、下基板５と下定盤７の間には吸着穴の開いた弾性体６を設ける。この後、真空チャンバー１の真空度を上げると共に、上定盤２、下定盤７の真空度も上げ、上基板４の吸着真空圧をチャンバー１の真空圧に対して一定の差圧を設けることにより、上基板４の把持がはずれないようにする。次に真空内で上定盤２を降ろし、上下基板を接触させて気泡がはいらないようにする。基板接触後、下定盤７を水平方向に動かし、下基板５が上基板４に対して所定の位置になるように位置決めを行う。この時、上定盤２の押し付け力が強すぎると上下基板間の摩擦が大きくなり、位置決めができなくなることがあるので、押し付け力をコントロールする必要がある。
【００１８】
次に、直線駆動ユニット１２を駆動し、下定盤７を水平方向に動かすことにより、上基板４と下基板５を相対的に位置決めする方法を図２を参照して説明する。ここでは、説明を簡単にするために、一方向のみ（ここではＸ方向）の位置決めについて述べる。上基板４と下基板５との許容位置誤差はαとする。実際には、上下基板に２点または４点の位置決め用マークを設け、それぞれの位置決め用マークがＸ，Ｙ方向に一致するように位置決めを行う。
【００１９】
図１および図２において、まず、上基板４、下基板５のマーク位置をカメラ１３，１４により測定する。その値をそれぞれＸｕ，Ｘｄとして認識する（ＳＰ１，２）。これらの値の差の絶対値がα以下であれば、位置決めを終了し（ＳＰ３）、そうでなければ、次に進む（ＳＰ４）。まず、初回の位置決めにおいて弾性体６の歪は０と考えられるので、弾性体６の最大歪の分、ここでは補正量Ｈの半分の値を（Ｘｕ−Ｘｂ）に加えて、直線駆動ユニット１２に移動指令を出す（ＳＰ５）。補正の方向は移動方向と同じ方向に余分に移動するように決める。再度、上下基板のマーク位置を認識し、その差を計算する。そして差が許容値内であれば、位置決めを終了し、そうでなければ次に進む。２回目以降の補正量の加え方としては、前回のサイクルでの移動方向と比較して（ＳＰ６）、同じであれば補正量を加えずに（Ｘｕ−Ｘｂ）の値を移動指令（ＳＰ７）とし、反対であれば、補正量Ｈとして、弾性体の最大歪の２倍に相当する量を（Ｘｕ−Ｘｂ）に加え、移動指令（ＳＰ８）を出す。補正の方向は移動方向と同じ方向に余分に移動するように決める。以上のサイクルを繰り返してＸｕ−Ｘｂの絶対値が許容値α以内に入るまで位置決めを繰り返す。
【００２０】
その後、上定盤２を下定盤７に所定の力で押し付け、シール剤を押しつぶし、上下基板間のギャップを形成する。ここで、弾性体６があるために定盤のわずかな歪は吸収され、均一なギャップが形成される。
【００２１】
以上の動作により、位置決めを含めた貼り合わせ動作を完了するが、その時の位置決めの様子を図３に示す。図３において、横軸は位置決め回数、縦軸は上基板に対する下基板のずれを示す。下定盤７が行き過ぎて戻る場合に、弾性体を反対方向に撓ませる分、補正を加えるため、従来のように位置決め回数が多くなることは無く、図３（ａ）に示すように４回で１μｍ以下に収束している。認識するマークの点数が多い場合、認識時間、計算時間に数秒かかり、トータルの位置決め時間は、位置決め回数×（認識時間および計算時間）となる。このため、生産におけるタクトタイムが大きく減らすことができる。
【００２２】
ただし、生産する液晶パネルの機種が異なる場合、下基板に塗布されるシール剤、液晶材料の種類は生産する液晶パネルの機種により異なり、これにより、弾性体の歪量も異なってくる。例えば、シール剤の量が多い場合には基板間の摩擦が小さく、弾性体の歪量は小さくなる傾向がある。補正量を実際に必要な補正量より、多く設定していると、図３（ｂ）のように発振し、位置決めが収束しないこともある。このため、定盤移動の補正量も、機種により変える必要がある。機種が多い場合、補正量を切り替えるのも大変であり、また、補正量を決めるのも容易ではない。そこで、補正量を決めるために、弾性体の歪量と、定盤の移動値と基板移動値の間の相関係数Ｋｓとの間には反比例する関係があることを利用して、弾性体の歪量を推定することが考えられる。
【００２３】
次に、補正量を自動的に切り替える方法を図４、図５を参照して説明する。最初に２機種あるいは３機種程度で最適な補正量を求め、その機種での移動指令値と、それに対する上下基板間の相対移動量との相関係数を求めておく。さらに、そのデータを補間するように（図５参照）、相関係数Ｋｓと補正量Ｈとの関係式を例えば、（数１）のように求めておく。
【００２４】
【数１】
Ｈ＝Ａ×ＫＳ＋Ｂ
ここで、Ａ，Ｂは定数である。
【００２５】
実際の生産において、補正量の切り替えは図４に示すフローのように行われる。まず、生産ロットのスタート時に最初のＮ枚の上下基板２，５の貼り合わせ（生産）を行い、その際の下定盤７の移動指令値と、それに対する上下基板２，５間の相対移動量を計算し、記録する。移動指令値として｛Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３……，ＭＮ２｝、相対移動量として｛Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…，ＲＮ２｝が得られる。ここで、Ｎ２はＮ枚の基板の位置決め回数の総和である。相関係数Ｋｓは（数２）により、求められる。
【００２６】
【数２】

ここで、Ｍａｖ、Ｒａｖはそれぞれ移動指令値の平均値、相対移動量の平均値である。
【００２７】
最初の貼り合わせ枚数Ｎは、最低１であるが、精度を上げるためには、数枚でデータをとるのが望ましい。ここで得られたＫｓに基づいて、（数１）により、補正量Ｈを求める。以降の生産においてはこの補正量Ｈを用いて生産を行うことにより、機種が変わっても、適切な補正を行うことができ、位置決め回数を減らすことができる。これにより、必ずしも全機種に対して弾性体の撓みを測定し、補正量を決める必要が無く、代表的な機種に対して補正量を決めておけば全ての機種に対して適切な補正量を適用することができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、基板貼り合わせ時の位置決め工程において、上定盤または下定盤の移動方向の反転時に弾性体の歪量に相当する補正量を加えて移動させることにより、従来のような弾性体の歪による位置決め回数および位置決め時間の増加を抑制することが可能となる。
【００２９】
また、生産する液晶パネルの機種が多く、生産機種の変更が多い場合には、補正量の決定において、貼り合わせおよび位置決めを１回または複数回行い、その際の上定盤または下定盤の移動指令値と、上下基板間の相対移動量との相関係数を求め、その大きさに基づいて補正量を変えることにより、それぞれの機種ごとに補正量を変える必要なく、また、必ずしも全機種に対して弾性体の撓みを測定し、補正量を決める必要もないので、代表的な機種に対して補正量を決めておけば、全ての機種に対して適切な補正量を適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基板貼り合わせ時の位置決め工程において、位置決め回数および位置決め時間が多くかかっていた上下基板の相対的位置決めを、上定盤または下定盤の移動に介在する弾性体の歪量に相当する補正量を加えて行うことにより迅速に行うことができ、液晶基板の貼り合わせのタクトアップを図ることが可能となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態において、これを適用し得る液晶基板の貼り合わせ装置の要部構成を示す側断面図
【図２】本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程のフローチャート
【図３】本発明の液晶基板の貼り合わせ方法における上下基板のずれの収束を示すグラフ
【図４】本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程の補正量を自動的に切り替える手順を示すフローチャート
【図５】本発明の液晶基板の貼り合わせ方法の一実施の形態における位置決め工程の相関係数と補正値との関係を示すグラフ
【図６】従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法を適用した液晶基板の貼り合わせ装置の概念図
【図７】従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法における位置決め工程のフローチャート
【図８】従来の液晶滴下工法による液晶基板の貼り合わせ方法における上下基板のずれの収束を示すグラフ
【符号の説明】
１真空チャンバー
２上定盤
３吸着穴
４上基板
５下基板
６弾性体
７下定盤
８シール剤
９液晶材料
１０鋼球
１１ばね
１２直線駆動ユニット
１３，１４カメラ

Claims

位置決め用マークが付与された上基板を吸着した上定盤と、同じく位置決め用マークが付与された下基板を弾性体を介して吸着した下定盤を真空チャンバー内に収容して対向配置し、表面にシール剤と液晶材料が塗布された下基板に上基板を貼り合わせる装置に適用される液晶基板の貼り合わせ方法であって、上基板のマーク位置を認識するステップと、下基板のマーク位置を認識するステップと、前記上下基板のマーク位置の差の絶対値を認識してこれが所定値であるかどうかを判断するステップと、前記ステップにおいて前記上下基板のマーク位置の差の絶対値が所定値でないと判断された場合、前記弾性体の変形量に相当する補正量を加えて下基板を移動させる移動指令を出すステップを含むことを特徴とする液晶基板の貼り合わせ方法。
補正量は、上下基板の位置決めを１回または複数回行い、その際の上下基板の移動指令値と、上下基板間の相対移動量との相関係数を求め、その大きさに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の液晶基板の貼り合わせ方法。