JP2007033537A - 可撓性表示素子の製造装置およびその素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺のフレキシブル基板同士を連続的に貼り合わせる場合、それぞれの基板ロールを自由に動かすことが不可能であるので位置決めが難しいという問題があった。
【解決手段】 パターンが連続的に形成されて成るロール状に巻き取られた第１の基板と、前記第１の基板に重ね合わされるパターンが連続的に形成されて成るロール状に巻き取られた第２の基板とを貼り合わせる液晶表示装置の貼り合わせ装置であって、第１の基板と第２の基板を略同一方向に搬送しながら、両方の基板に設けたアライメントマークを検出して両基板のパターンのずれを検出し、所定の長さ毎にパターンのずれを減少させる様に第１の基板と第２の基板の間で相対的に基板の送り速度と基板の幅方向の位置を制御し、第１の基板と第２の基板を連続的に貼り合わせ、貼り合わせたパターンを所定の長さ毎に切断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可撓性表示素子の製造装置とその製造方法に関するものであり、とくに、可撓性基板についての貼り合わせ装置及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは可撓性の液晶表示装置の貼り合わせ装置および貼り合わせ方法に関する。

従来から、液晶表示装置の基板としては、光学特性に優れかつ価格の低いガラス基板が専ら使用されてきた。しかしながら、最近になって携帯機器の表示装置の高性能化が進み、またその応用範囲が拡大するとともに、液晶表示装置の軽量化、コストダウンなどが急務になっている。

このような問題に鑑み、液晶表示装置において、ガラス基板に代えてプラスチック基板を用いることが試みられている。プラスチック基板は、透明性合成樹脂材料からなる可撓性基板であり、実用上問題のない程度の光学特性を有し、ガラス基板よりも著しく軽量でかつ加工が容易という優れた特性を有する。また、プラスチック基板自体が可撓性を有することから、物理的な応力が加わる状態、湾曲状態などでも使用できる。したがって、プラスチック基板などの可撓性基板を用いれば、液晶表示装置の軽量化および液晶表示装置の応用範囲の拡大は比較的容易であるけれども、可撓性基板を用いて液晶表示装置を効率良くかつ安価に製造する製造方法の確立が現状における重要な課題の１つになっている。

可撓性基板が一定の幅を有する長尺状シートとして形成されることを利用して、可撓性基板を２つ用い、第１の可撓性基板に電極パターン、フィルタなどを形成し、第２の可撓性基板に液晶を滴下して液晶層を形成し、これら２つの基板を連続的に貼り合わせることを特徴とする液晶表示素子の製造方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１における液晶表示装置の製造方法を説明するための系統図である。すなわち、特許文献１の製造方法において、Ａ工程では、ロール１０１に巻き取られている樹脂フィルム１０４を矢符１２５の方向に搬送する過程で、まず、樹脂フィルム１０４の表面にカラーフィルタ１１０および保護フィルム１１１が順次形成され、カラーフィルタ形成面の膜厚方向の反対面には粘着層１１２および可撓性基板１０５が順次積層された後、保護フィルム１１１を剥離する。次いで、カラーフィルタ１１０の上層にオーバーコート膜１１３、電極１１４および配向膜１１５が順次形成され、配向膜１１５は加熱により焼き固められる。さらに、配向膜１１５の上層にスペーサ１１６および液晶層１１７が形成される。一方、Ｂ工程では、ロール１０３に巻き取られている樹脂フィルム１０６を矢符１２６の方向に搬送する過程で、可撓性基板１０６の表面に電極１２０および配向膜１２１が順次形成され、配向膜１２１は加熱により焼き固められる。Ａ工程で得られる表面に所定のパターンが形成された可撓性基板１０５と、Ｂ工程で得られる表面に所定のパターンが形成されたフレキシブル基板１０６とは、１対のロール１１８，１１９の圧接部に搬送され、該圧接部を通過することにより連続的に貼り合わされ、さらに加熱され、その後所定の形状に切断されて液晶表示装置が得られる。特許文献１の製造方法によれば、液晶表示装置を連続的に製造するので、製造コストを低減化できることが開示されている。

また、特許文献２ではインクフィルムの蛇行防止のため、インクフィルムの一方にマーキングを行い、インクフィルムの上面および下面にセンサーをもうけ、マーキングを検出し、比較補正を行う技術が開示されている。
特開２００４−２５８６７３号公報 実開昭６２−６０３４７号公報

しかしながら、上記記載の特許文献１の製造方法のように、可撓性基板１０５と可撓性基板１０６とをそれぞれ長尺状シートの形状を保ったまま連続的に搬送して最終的に貼り合わせる場合、たとえば、２つの可撓性基板１０５，１０６の搬送時に付加される張力の微妙な違いによっても、それぞれの伸縮の度合が微妙に異なり、連続的な流れの中では位置合せが不充分になり、たとえ最初に貼り合わせる状態で可撓性基板１０５表面の電極、液晶層などのパターンと、可撓性基板１０６表面の電極とを正確に一致させてから貼り合わせをはじめたとしても、連続して貼り合わせる間に２つの可撓性基板１０５、１０６のパターンが一致しなくなる。特に、幅方向、送り方向の位置ずれがおきることになり、製品の品質、歩留まりは悪くなる。したがって、特許文献１の製造方法は不良品率が非常に高くなり、充分なコストダウンを達成することができず、安価な可撓性基板を用いる利点がほとんど生かされない。

一方、特許文献２では、位置ずれを起こさないために、フィルム面にマーキングをし、それを検出し、比較検出することにより、搬送異常を検出しているが、貼り合わせ後に異常を検出しているため、インラインの製造装置には適応できない。

上記の問題点に鑑み、本発明の目的とするところは、ロール状の可撓性基板を連続的にそれぞれの可撓性基板表面に形成される所定のパターンの位置合せが容易で、それぞれのパターンを正確に一致させて貼り合わせることが可能で、生産性の高い可撓性の液晶表示素子の製造装置および貼り合わせ方法および貼り合わせ装置を提供することである。

本発明は、パターンが連続的に形成されてなる可撓性の第１の基板と、第１の基板のパターンに対応するパターンが形成されてなる可撓性の第２の基板とを貼り合わせる工程を有する可撓性表示素子の製造方法において、
第１および第２の基板に形成された基準位置を、両基板を貼り合わせる前に検出する工程と、
前記検出された第１の基板に形成された基準位置と第２の基板に形成された基準位置のズレ量に基づいて、第１および第２の基板に形成された基準位置の位置が合致するように、基板の搬送速度、および搬送方向に対して左右方向の基板位置を、第１の基板と第２の基板の間で相対的に補正し位置合わせする工程と、
前記基準位置を検出する工程と前記位置合せの工程を行いつつ、前記第１の基板と第２の基板を位置合せした一端から貼り合わせる工程と、
所定の単位について、前記基準位置の検出と前記位置合せの工程と前記貼り合せる工程を連続して行う工程と、
前記貼り合わされた基板を切断する工程とを有することを特徴としている。

本製造方法によれば、ロールから巻きだされた可撓性基板を、位置合せを行って連続的に貼り合わせることができ、生産性の高い貼り合わせ方法を得ることができる。また所定の単位毎に貼り合わせ基板を切断することにより、長尺の可撓性基板に連続的に形成されたパターン位置に誤差があっても、貼り合わせによりその誤差が累積することなく、位置合せを行って貼り合わせることができ、高精度な貼り合わせを行う可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

また、基準位置は、両基板の幅方向の両端に形成され、かつ半導体プロセスによって形成されたアライメントマークであることを特徴とする。

本製造方法によれば、正確な位置あわせが可能となる
また、切断する工程は、所定単位ごとに行われ、前記所定単位は、第１の基板または第２の基板のパターン形成工程において、基板をパターンの大きさ以上に動かすことなくパターン形成される単位であることを特徴とする。

本製造方法によれば、基板をパターンの大きさ以上に動かすことなくパターン形成される、パターン形成工程の単位内においては、可撓性基板自体は動かさずに、パターン形成の装置側の処理位置を変えることによりパターン形成されるため、可撓性基板の送りによる位置精度の低下が発生せず、パターン形成位置の精度は保たれていることになる。

したがって、可撓性基板を動かさずにパターン形成できる単位毎に、基板を位置合わせし、貼り合わせた基板を切断することにより、パターン形成の可撓性基板の送り動作により生じるパターン位置ばらつきが少ない範囲内で、基板の位置補正を行うことにより、連続的に貼り合わせを行っても貼り合わせ精度の高い可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

また、更に前記貼り合わせた基板を固着させる工程を有することを特徴とする。

本製造方法によれば、所定の単位毎に基板を固着させることが出来るため、高精度に基板を固着させることができる。

また、前記第１の基板と第２の基板はＵＶ硬化型と熱硬化型を併用した接着剤で固着させることを特徴とする。

本製造方法によれば、さらに所定の単位の貼り合わせ基板に対し、前記接着剤をＵＶ硬化させた後、装置から搬出することによって、次工程への搬送によって位置合わせがずれることが無く、短時間で接着できて生産性の高い可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。更に次工程で熱処理により、接着剤を完全に硬化させることにより、貼り合わせ強度の高く、可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

また、前記貼り合わせた基板を切断または搬送前に仮固定する工程を有することを特徴とする。

本製造方法によれば、切断や次工程への搬送によって位置合わせがずれることの無い可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

また、上記可撓性を有する第１の基板と前記可撓性を有する第２の基板を相対的な補正は、基板の搬送速度、搬送方向に対する左右方向の基板位置、および、第１の基板と第２の基板の搬送方向の角度誤差を修正する手段によって為されることを特徴とする。

本製造方法によれば、基板位置を正確に補正することができ、正確な貼り合わせが可能となる。

また、上記可撓性を有する第１の基板と前記可撓性を有する第２の基板の搬送方向の角度誤差の修正は、前記第１の基板、若しくは、前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板について、搬送方向に離れた少なくとも２箇所以上において基板位置を搬送方向に対する左右方向に移動させることによって為されることを特徴とする。

本製造方法によれば、より簡単な構成で前項に記載の効果よりさらに優れた基板位置修正が可能となり、その結果、正確な貼り合わせが可能となる。

また、上記可撓性表示素子の貼り合わせ工程は、減圧下において行われることを特徴とする。

本製造方法によれば、２枚の基板の間に空気が入って２枚の基板を接合するシール材が途切れたり、２枚の基板の間隔が広くなりすぎたりすることが無い、可撓性表示素子の貼り合わせが可能となる。

また、上記第１の基板または第２の基板の両基板を貼り合わせる工程の前に、いずれかの基板に液晶物質を載置する工程を有することを特徴とする。

本製造方法によれば、長尺の可撓性基板を用いて、連続的に位置合せを行って貼り合わせると同時に、液晶を封入することができ、より生産性の高い可撓性表示素子の貼り合わせが可能となる。

また、パターンが連続的に形成されてなる可撓性の第１の基板と、第１の基板のパターンに対応するパターンが形成されてなる可撓性の第２の基板とを貼り合わせる手段を有する可撓性表示素子の製造装置であって、
第１および第２の基板に形成された基準位置を、両基板を貼り合わせる前に検出する手段と、
前記検出された第１の基板に形成された基準位置を、第１の基板と第２の基板の間で相対的に補正し位置合わせする手段と、
前記位置合わせした第１の基板と第２の基板を貼り合わせる手段と
前記貼り合わされた基板を前記所定単位毎に切断する手段とを有することを特徴とする。

本製造装置によれば、ロールから巻きだされた可撓性基板を、位置合せを行って連続的に貼り合わせることができ、生産性の高い貼り合わせ装置を得ることができる。また所定の単位毎に貼り合わせ基板を切断することにより、長尺の可撓性基板に連続的に形成されたパターン位置に誤差があっても、貼り合わせによりその誤差が累積することなく、位置合せを行って貼り合わせることができ、高精度な貼り合わせを行う可撓性基板の貼り合わせ装置を得ることができる。

また、更に第１の基板または第２の基板のうち少なくとも一方に配置された接着剤を硬化させる硬化手段を備えることを特徴とする。

本製造装置によれば、容易に貼り合わせ位置の仮止めが可能となり、より確実な貼り合わせをすることができる。

また、前記硬化手段はＵＶ硬化型と熱硬化型を併用していることを特徴とする。

本製造装置によれば、さらに所定の単位の貼り合わせ基板に対し、前記接着剤をＵＶ硬化させた後、装置から搬出することによって、次工程への搬送によって位置合わせがずれることが無く、短時間で接着できて生産性の高い可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。更に次工程で熱処理により、接着剤を完全に硬化させることにより、貼り合わせ強度の高く、可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

また、更に、第１の基板または第２の基板の何れかに液晶物質を載置する液晶供給手段と、貼り合わせ手段を内蔵した減圧容器とを備えることを特徴とする。

本製造装置によれば、長尺の可撓性基板を用いて、連続的に位置合せを行って貼り合わせると同時に、液晶を封入することができ、より生産性の高い可撓性表示素子の貼り合わせ装置を得ることができる。

また、本製造装置は、更にゲートバルブを介して減圧容器と接続されたロードロックを備え、
さらに所定の単位の貼り合わせ基板を、ゲートバルブを介して減圧されたロードロックに移載する手段と、ゲートバルブを閉じてロードロック内を大気圧に戻す手段と、装置外に貼り合わせ基板を取り出す手段とを有することを特徴とする。

本製造装置によれば、貼り合わせを行う減圧容器内の減圧を保ったまま、所定の単位の貼り合わせた基板を装置外に取り出すことができ、生産性の高い可撓性基板の貼り合わせ装置を得ることができる。

本発明によれば、ロールから巻きだされた可撓性基板を、所定単位毎に位置合せを行って連続的に貼り合わせることができ、生産性の高い貼り合わせ方法および装置を得ることができる。また所定の単位毎に貼り合わせ基板を切断することにより、長尺の可撓性基板に連続的に形成されたパターン位置に誤差があっても、貼り合わせによりその誤差が累積することなく、位置合せを行って貼り合わせることができ、高精度な貼り合わせを行う可撓性基板の貼り合わせ方法および装置を得ることができる。

実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

（I：全体装置構成）
本実施例は、連続的な可撓性のプラスチック基板上、すなわち第１基板と第２基板にそれぞれパターンが形成され、それらの可撓性プラスチック基板を貼り合わせる装置の一例について説明する。詳細には、第１基板上には、TFTなどの駆動回路、カラーフィルタなどが形成され、第２基板上には対向電極が形成されており、ロール状態で供給された２つの基板を減圧下で位置合せして貼り合わせるとともに、基板間に液晶を供給して封入するプラスチック液晶を貼り合わせる貼り合わせ装置について説明を行う。

図１は、本発明の一実施例であるプラスチック液晶の貼り合わせ装置（以後特に断らない限り単に「貼り合わせ装置」と称す）の構成を模式的に示す斜視図である。

貼り合わせ装置は、減圧チャンバ１５に、TFTなどの回路とカラーフィルタなどが形成された長尺の第１基板１をロール状に巻き取った第１ロール３と、対向電極が形成された長尺の第２基板２をロール状に巻き取った第２ロール４と、第１基板１と第２基板２を貼り合せる、貼り合わせローラ８ａ、８ｂと、第１基板１と第２基板２の張力を一定に保つテンションローラ７ａ、７ｂと、貼り合わせた基板を切断するカッター９と、第１基板１のシール材３２の所定位置に所定量の液晶を滴下する液晶ディスペンサ１０とを内蔵している。

エッジセンサ２２は第１基板１は搬送時の幅方向の位置を検出し、第１ロール３の回転軸方向の位置を調整して、常に第１基板１の搬送時の幅方向の位置を一定に保つようになっている。

液晶ディスペンサ１０には予め脱泡された液晶が供給されており、第１基板１を搬送する際に、所定位置に所定量の液晶を滴下する構成となっている。また、減圧チャンバ１５内は図示しない排気手段により減圧され、１Pa程度の真空に保持可能である。

減圧チャンバ１５には、貼り合せる前の第１基板１と第２基板２に設けられたアライメントマーク３１ａ、３１ｂの位置を検出するアライメントカメラ１２と、貼り合わされた第１基板１と第２基板２の位置を仮固定するために、図示しないUV光源の光をファイバで照射するスポットUV照射ユニット１１が設けられている。アライメントカメラ１２は、貼り合わせローラ８ａ、８ｂから、長尺基板の送り方向と幅方向に同じ位置の第１基板１と第２基板２のアライメントマーク３１ａ、３１ｂを撮像するように合計４箇所取り付けられている。

カッター９には、ローラカッターが用いられるけれども、それに限定されず、たとえば、ＣＯ２レーザを利用するカッターなどの、樹脂フィルムの切断に用いられる一般的なカッターを使用できる。

ここで説明した貼り合わせ装置は、更に減圧チャンバ１５とゲートバルブ１７を介して連結されたロードロック１６を備えており、ロードロック１６内は、図示しない排気手段とリーク手段により、減圧チャンバ１５と同じ１Pa程度の真空状態と、大気圧状態にすることができる。ロードロック１６には、第１基板１と第２基板２を接着するシール材３２をＵＶ硬化させるＵＶ光源１３が設けられており、ＵＶ照射窓１４を通して貼り合わされた基板全面にＵＶ光を照射できるようになっている。

また、貼り合わせ装置の構成に関し、減圧状態とするのは、最小限の構成は貼り合わせ部分のみを減圧状態とすればよく、図１に示すように第１ロール３、第２ロール４、液晶ディスペンサ１０を含むように構成してもよい。

さらに、本装置構成では、第１ロール３、第２ロール４、から取り出された第１の基板、第２の基板に形成されたアライメントマークの読みとりを上下それぞれ２個（計４個）のアライメントカメラを用いて行うが、第１の基板および第２の基板を近づけ、アライメントカメラの焦点深度内とすることで、上面あるいは下面に配置された２個のアライメントカメラで装置を構成することも可能である。

各構成要素の機能について説明する。

（II：ロールおよびその機能）
第１ロール３と第２ロール４は、表面に形成されたTFTやカラーフィルタ、対向電極などが接触して損傷したり、後述するシール材３２が他の面に接触したりしない様、それぞれ両端部にスペーサ５、６を挟んで巻き取られている。

貼り合わせローラ８ａ、８ｂは、図示しない駆動手段により回転可能であり、表面が粘着性を持った材質で形成されており、第１基板１および第２基板２の貼り合わせ面と反対側の面に粘着して、第１ロール３および第２ロール４から所定の速度で第１基板１および第２基板２を巻きだすことができる。粘着性を持った材料としては、シリコーン、ウレタンなどを用いることができる。

また、貼り合わせローラ８ｂは、図示しない回転軸方向に位置を調整する手段を備えており、第２基板２の貼り合わせ位置を回転軸方向に調整可能となっている。

第１ロール３および第２ロール４の回転軸にも図示しない駆動手段が設けられており、基板の搬送時の張力を一定に保って、基板が貼り合わせローラ８ａ、８ｂで制御された速度で安定して搬送できる様、テンションローラ７ａ、７ｂの回転軸に取り付けられる図示しない張力センサによる検出結果に基づいて、第１ロール３および第２ロール４の駆動手段の回転方向、回転トルクなどが制御される。また、第１ロール３および第２ロール４は、図示しない回転軸方向に位置を調整する手段を備えており、第１基板１および第２基板２の巻きだし位置を回転軸方向に調整可能となっている。

（III：アライメントマーク）
次に位置合わせのための基準とするアライメントマークに関して説明を行う。

図２は、第１基板１および第２基板２のパターンおよび位置合せ用アライメントマークの位置を示す平面図である。

第１基板１には貼り合わせ後に分割されて一つの液晶表示装置となる部分に相当し、ＴＦＴなどの回路、カラーフィルタなどが形成されたセルパターン３０ａが多数設けられている。両端部にはセルパターン３０ａと所定の位置関係にあるアライメントマーク３１ａが連続して形成されている。

また、第１基板１の液晶を封入する領域には、第２基板２と貼り合わせる際の基板間のギャップを規制するために、図示しない複数の柱状突起が予め形成される。

セルパターン３０ａのＴＦＴやカラーフィルタはフォトリソ工程により形成される。長尺のプラスチック基板に形成する場合には、プラスチック基板を装置内で固定し一括してパターン形成する単位パターン３３ａ内では、セルパターン３０ａはμｍオーダの位置精度で形成されるが、長尺基板を搬送して形成する単位パターン３３ａ同士の間では位置精度が１００μｍオーダと悪くなっている。

第２基板２には貼り合わせ後に分割されて一つの液晶表示装置となる部分に相当し、対向電極などが形成されたセルパターン３０ｂが多数設けられている。両端部にはセルパターン３０ｂと所定の位置関係にあるアライメントマーク３１ｂが連続して形成されている。セルパターン３０ｂの対向電極はマスクを介してスパッタにより形成される。長尺のプラスチック基板に形成する場合には、プラスチック基板を装置内で固定し一括してパターン形成する単位パターン３３ｂ内では、セルパターン３０ｂはμｍオーダの位置精度で形成されるが、長尺基板を搬送して形成する単位パターン３３ａ同士の間では位置精度が１００μｍオーダと悪くなっている。

上記に示した長尺の可撓性基板に形成されたパターン位置が悪くなる原因としては、パターンを形成する際に可撓性基板を送って、パターンを形成する長尺の可撓性基板上の場所を変える動作にある。そのため、基板をパターンの大きさ以上に動かすことなくパターン形成される、パターン形成工程の単位内においては、可撓性基板自体は動かさずに、パターン形成の装置側の処理位置を変えてパターン形成されるため、可撓性基板の送りによる位置精度の低下が発生せず、パターン形成位置の精度は保たれていることになる。

したがって、可撓性基板を動かさずにパターン形成できる単位毎に、貼り合わせた基板を切断することにより、パターン形成の可撓性基板の送り動作により生じるパターン位置ばらつきを、貼り合わせ時の位置補正により補正して貼り合わせを行うことにより、連続的に貼り合わせを行っても貼り合わせ精度の高い可撓性基板の貼り合わせ方法を得ることができる。

ここでは、位置合せ用アライメントマークを基準にアライメントカメラを用いて、基準位置の検出を行うように構成しているが、前記に説明した、第１基板１および第２基板２のパターンまたはその一部分を直接アライメントカメラで観察してもよい。この場合、第１基板、第２基板にアライメントマークの形成が不要になり、製造工程をより簡略化できる。

（IV：初期状態での位置あわせ方法）
第１基板１の巻きだし部分（ロール状態で一番外周にくる部分）および第２基板２の巻きだし部分については、基板上にはTFTなどの駆動回路などのパターンが形成されていないのが好ましい。初期状態では、それぞれの基板が、貼り合わせローラに到達し、アライメントカメラ８ａ、８ｂによる位置調整が行われていない状態では、パターンが一致するように調整が行われず、作成したパターンが無駄になる可能性がある。

そのため、貼り合わせ装置の貼り合わせローラ８ａからテンションローラ７ａまでの長さ以上、セルパターン３０ａの無い部分を設けておくのが好ましく、また、第２基板２のまきだし部分は、セルパターン３０ｂの無い部分を第１基板と同じ長さ設けておくのが好ましい
（V：接着剤）
第１基板１には貼り合わせ装置に基板が供給される前に、セルパターン３０ａの内側に第１基板１と第２基板２を接着し、かつ液晶を封入し密閉するシール材３２を環状に設けておく。シール材３２は、ＵＶ照射によりある程度硬化し、その後熱処理により完全に硬化するＵＶ熱併用型の接着剤を用いるのが好ましい。ＵＶ硬化型だけの接着剤だけを使用するのは、接着剤の性能が劣り、対環境性が劣るため好ましくない。また、熱硬化型だけの接着剤だけを用いるのは、硬化時間がかかるため、本願の構成のように連続的に貼り合わせを行う方法にインラインで使用するのには限界がある。

第１基板１には更に、スポットUV照射ユニット１１に対応する基板両端部の位置に、貼り合わされた第１基板１と第２基板２の位置を仮固定するため仮止め接着剤３４を点状に設けておく。仮止め接着剤３４には、ＵＶ照射により短時間で完全に硬化するＵＶ硬化型の接着剤を用いる。

（VI：基板材料）
第１基板１と第２基板２の材料としては、この分野で常用される樹脂材料をいずれも使用できるけれども、透明性樹脂材料が好ましい。透明性樹脂材料としては、たとえば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサルファイド、ポリイミドなどが挙げられる。

このように、ロールから巻きだされた可撓性基板を、基準位置による位置合せを行い、その基準位置信号に基づいて、基板の搬送速度、および搬送方向に対して左右方向の基板位置を、相対的に補正を行うことにより、生産性が高く、かつ信頼性が高い貼り合わせができる。また、連続的に作成した基板を、所定の単位毎に貼り合わせ基板を切断することにより、長尺の可撓性基板に連続的に形成されたパターン位置に誤差があっても、貼り合わせによりその誤差が累積することなく、位置合せを行って貼り合わせることができ、高精度な貼り合わせを行うことができる。

（VII：貼り合わせ装置による位置合せのプロセス）
次に、ここで用いる貼り合わせ装置による位置合せの手順について、詳しく説明する。
図３はずれ補正時の基板の動きを説明する図である。図４はアライメントカメラ１２で検出するずれを説明する図である。

アライメントカメラ１２は、第１基板１と第２基板２の両端に位置するアライメントマーク３１ａ、３１ｂをそれぞれ個別に検出するが、図４では図３のアライメント視野４０で、第１基板１と第２基板２に対応するアライメントマーク３１ａ、３１ｂを重ね合わせて記載し、そのずれを表記したものである。第１基板１側のアライメントマーク３１ａと、第２基板２側のアライメントマーク３１ｂの、基板幅方向のずれ４１と、基板搬送方向のずれ４２が、基板両端のアライメントマークを用いて検出できる。

まず図３（ａ）の状態で貼り合わせローラ８ａ、８ｂにより第１基板１と第２基板２の先端は貼りあわされている。一組目のアライメントマーク３１ａ、３１ｂがアライメント視野４０に入った状態で、基板幅方向のずれ４１と、基板送り方向のずれ４２が基板の両端で検出される。両端でずれを検出することにより、位置合せする第１基板１の単位パターン３３ａと、第２基板２の単位パターン３３ｂの幅、送り、回転のずれが計算できる。第２ロール４と貼り合わせロール８ｂの回転軸方向の位置を制御して、幅と回転のずれを補正し、貼り合わせロール８ａに対する貼り合わせロール８ｂの回転速度を制御して送りのずれを補正しながら、貼り合わせローラ８ａ、８ｂによる送りと貼り合わせを続ける。

次に図３（ｂ）で次の組のアライメントマーク３１ａ、３１ｂがアライメント視野４０に入ってくると、再度第１基板１の単位パターン３３ａと、第２基板２の単位パターン３３ｂの幅、送り、回転のずれが計算できる。貼り合わせローラ８ａ、８ｂにより、貼り合わされた第１基板１と第２基板２は、シール材３２を介して接触している状態であり、ずらすことができるが、基板を送りながら大きく補正することはできない為、この状態ではまだずれが残っている。このずれを再度補正するように、第２ロールと貼り合わせロール８ｂの回転軸方向の位置および、貼り合わせロール８ａに対する貼り合わせロール８ｂの回転速度を制御する。

図３（ｃ）で、単位パターン３３ａ、３３ｂの終わりまでこの補正を繰返す。単位パターン３３ａ、３３ｂの中では、位置合せよりも高い精度でアライメントマーク３１ａ、３１ｂが形成されており、補正を繰返すことで、単位パターン３３ａ、３３ｂの位置合せの精度を高めることができる。

なお、第１基板の幅方向の位置は、エッジセンサ２２により検出され、第１ロール３の回転軸方向の位置を制御して常に一定に保っており、第２基板２は第１基板１に対して位置合せされて、貼り合わされることになる。

以上の手順により、単位パターン３３ａ、３３ｂで位置合わせを行って、その後に仮固定、切断を実施することで、連続して形成されたパターンを、貼り合わせ前に切断することなく連続して位置合せし貼り合わせても、パターン形成の誤差が累積することがなく、高精度に位置決めして貼り合せることができる。

本実施例では、貼り合わせローラ８ａ、８ｂの間を第１基板１と第２基板２が直線に近い状態で通過させて貼り合わせているが、貼り合わせローラ８ａ、８ｂの粘着で基板を搬送する力が不足する場合には、図５に示すように貼り合わせローラ８ａ、８ｂに第１基板１と第２基板２をそれぞれ巻きつけるような形で貼り合わせることで、貼り合わせローラ８ａ、８ｂの粘着で基板を搬送する力を大きくすることができる。

（VIII：搬送・制御プロセス）
第１基板および第２基板の搬送・制御について説明する。このフローを図６、図７に示す。図６は、第１基板の搬送・制御フローである。搬送時は常に貼り合わせローラ８ａを一定速度・一定位置で第１基板１を搬送する（Ｓ１）。そのとき、テンションローラ７ａにて搬送される第１基板１の張力を検出（Ｓ２）し、第１基板１の張力が所定の値になるよう、第１ロール３の回転速度を制御する（Ｓ３）。その後、エッジセンサ２２で、第１基板１の一端の幅方向の位置を検出（Ｓ４）して、第１基板１の幅方向の位置が一定になるよう、第１ロール３の回転軸方向の位置を制御する（Ｓ５）。Ｓ２からＳ５を繰返すことにより、第１基板１は貼り合わせローラ８ａに対し常に一定の位置で、一定の速度で搬送される。

図７は第２基板の搬送・制御フローである。第２基板は、一定速度、一定位置で送られる第１基板に対して、アライメントメークで検出されるずれ量を補正するように、第２基板の送り速度・位置を連続的に修正し、貼り合せる。まず、貼り合わせローラ８ｂを所定速度で回転し、第１基板１と同じ速度で第２基板２を搬送し始める（Ｓ１１）。次に、アライメントカメラ１２で第１基板１と第２基板２のアライメントマーク位置を検出（Ｓ１２）し、第１基板１に対する第２基板２のずれを検出したアライメントマーク位置より計算する（Ｓ１３）。この結果に基づいて計算したずれを補正するように、送り方向のずれは貼り合わせローラ８ａに対する８ｂの回転速度を制御し、幅方向と回転のずれは貼り合わせローラ８ｂと第２ロール４の回転軸方向の位置を制御する（Ｓ１４）。次に、テンションローラ７ｂにて搬送される第２基板２の張力を検出（Ｓ１５）し、第２基板２の張力が所定の値になるよう、第２ロール４の回転速度を制御する（Ｓ１６）。Ｓ１２からＳ１６を繰返すことにより、第２基板２が搬送されつつ、連続的に第１基板１に位置合せされる。

図６と図７に示すようなフローにより第１基板１と第２基板２を搬送し、貼り合わせローラ８ａ、８ｂで貼り合せることにより、連続的に位置合わせを行いながら、第１基板１と第２基板２が貼り合わされる。

以上により、アライメントカメラからの情報、テンションローラからの情報、エッジセンサからの情報に基づいて、1)第１ロール３の回転軸方向の位置を制御、2)送り方向のずれを貼り合わせローラ８ａに対する８ｂの回転速度を制御し、幅方向と回転のずれは貼り合わせローラ８ｂと第２ロール４の回転軸方向の位置を制御、3)第２基板２の張力が所定の値になるように第２ロール４の回転速度制御を行うため、インラインで高精度、ローコストの可撓性表示素子の貼り合わせ装置を提供できる。

（実施例：本装置構成によるプラスチック液晶素子の製造方法）
次に本発明による貼り合わせ装置を用いて、長尺のプラスチック基板を位置合せして貼り合せると同時に、液晶を封入する手順すなわち、プラスチック液晶素子の製造方法について説明する。

予めセルパターン３０ａ、アライメントマーク３１ａ、シール材３２、仮止め接着剤３４を設けた第１基板１をロール状に巻いた第１ロール３と、セルパターン３０ｂ、アライメントマーク３１ｂを設けた第２基板２をロール状に巻いた第２ロール４を貼り合わせ装置にセットし、第１基板１および第２基板２を巻きだして、テンションローラ７ａ、７ｂを介し、先端をそろえて送りローラ８ａ、８ｂの間を通し、粘着させておく。

減圧チャンバ１５内を図示しない排気手段により排気して１Ｐａ程度の真空状態にする。１０〜３０分程度真空状態を保ち、第１基板１および第２基板２に吸着した気体、水分などを除去する。

貼り合わせローラ８ａ、８ｂを同じ速度で回転させて、第１基板１と第２基板２を同じ速度で搬送し、液晶ディスペンサ１０で通過するセルパターン３０ａのシール材３２内側に所定量の液晶を滴下する。

第１基板１および第２基板２を搬送しつつ、アライメントカメラ１２でアライメントマーク３１ａ、３１ｂの位置を検出し、対応するアライメントマークのずれを求め、ずれを補正するように、貼り合わせローラ８ｂの送り速度と回転軸方向の位置及び、第２ロール２の回転軸方向の位置を制御する。アライメントカメラ１２を通過するアライメントマーク３１ａ、３１ｂに対して、連続してずれの補正を行いながら第１基板１と第２基板２の搬送を続け、連続して貼り合わせを行う。

第１基板１と第２基板２は貼り合わせローラ８ａ、８ｂにより、第１基板に設けた環状のシール材３２が、第２基板２に全周にわたって接触する程度の間隔（数十から数百μｍ）に貼りあわされる。貼り合わされた基板は、スクレイパー１９ａ、１９ｂにより、貼り合わせローラ８ａ、８ｂから分離さて、下流に押し出される。第１基板１と第２基板２の貼り合わされた部分は、複数の押さえローラにより上下から挟み込まれ、前記のシール材３２が接触した状態を保っている。一組の単位パターン３３ａ、３３ｂ分の貼り合わせを終わった状態で、スポットUV照射ユニット１１により仮硬化接着剤３４にＵＶ光を照射して硬化させ、第１基板１と第２基板２の面内方向の位置を仮固定する。

仮固定された部分の一組の単位パターン３３ａ、３３ｂ部分と、次の単位パターンの間を、カッター９により切断し、仮固定された貼り合わせ基板２１を分離する。押さえローラ２０を図示しない駆動手段により駆動して、予め図示しない排気手段により減圧チャンバ１５内と同じ１Ｐａ程度の真空に減圧されたロードロック１６に、ゲートバルブ１７を介して、仮固定された貼り合わせ基板２１を搬送する。

仮固定された貼り合わせ基板２１がロードロック１６に搬送された状態でゲートバルブ１７を閉じ、図示しないリーク手段により、ロードロック１６内を真空状態から徐々に大気圧に戻していく。仮固定された貼り合わせ基板２１は、真空状態では第１基板１と
第２基板２は、前記のシール材３２が接触する程度の間隔で、本来の液晶表示装置に必要な数μｍの間隔（以下セルギャップという）よりも広くなっている。ロードロック１６内を徐々に大気圧にリークしていくと、環状のシール材３２の内部は貼り合わせ時の真空状態の為、大気圧により第１基板１と第２基板２が近づく方向に均一にプレスされる。シール材３２の内側には液晶が滴下されているが、その滴下量は所定のセルギャップでシール材３２の内側を満たす量に設定されており、第１基板１と第２基板２が所定のセルギャップになった状態でシール材３２の内部に隙間無く液晶が封入される。また、第１基板１の液晶を封入する領域には、図示しない複数の柱状突起が設けられており、大気圧で第１基板１と第２基板２がプレスされる際に、局所的にセルギャップよりも狭くなってセルギャップにムラが発生することが無いようになっている。

ロードロック１６内が大気圧になりセルギャップまでプレスされた状態で、ＵＶ照射窓１４を通して貼り合わせ基板２１全面にＵＶ光源１３からＵＶ光を照射し、シール材３２をＵＶ硬化させる。このとき、ＵＶ光が封入された液晶にも照射される為、ＵＶ光により液晶が劣化するなどの問題がある場合には、ＵＶ照射窓１４に液晶に影響の少ない波長のみを透過するフィルタを設けることや、貼り合わせ基板２１上にＵＶ光を遮断するマスクを配置して、液晶封入部分にＵＶ光が当たらないようにするなどの対策が実施できる。

取出し口１８より貼り合わせ基板２１を取り出し、本装置による貼り合わせと液晶封入が完了する。その後取り出した基板２１に加熱を行って、シール材３２を完全に硬化し、個々のセルパターンに分断するなどの後工程の処理を行って液晶パネルを製造することができる。

本実施例では、シール材３２をＵＶ光で硬化させる手順を大気圧によってプレスしてから実施しているが、それに限定されるものではなく、たとえばロードロック１６を真空からリークし始めると同時にＵＶ照射を始めても良いし、減圧チャンバ１５にもＵＶ光源を設けて、貼り合わせ基板２１が減圧チャンバ１５にある状態で、カッター９により切断される前にＵＶ硬化時間の半分程度の時間ＵＶしてある程度硬化させておいても良い。要点は第１基板１と第２基板２の接着力を発揮できる状態で、大気圧によるセルギャップまでのプレスを阻害しない条件を適宜選択すればよい。

以上説明を行ったように、第１の基板または第２の基板のうち少なくとも一方に、接着剤が配置されており、第１の基板と第２の基板の所定の単位を貼り合わせた後、前記接着剤の一部または全部を硬化させてから、所定の単位の貼り合わせた基板を切断を行うため、切断や次工程への搬送によって位置合わせがずれることの無い可撓性表示素子を得ることができる。

また、減圧下において第１の基板と第２の基板を貼り合わせることにより、２枚の基板の間に空気が入って２枚の基板を接合するシール材が途切れたり、２枚の基板の間隔が広くなりすぎたりすることが無い、可撓性表示素子を得ることができる。

本発明は可撓性表示素子の製造装置とその製造方法に関するものであり、とくに、可撓性基板についての貼り合わせ装置及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは可撓性の液晶表示装置の貼り合わせ装置および貼り合わせ方法に関する。

本発明の実施例であるプラスチック液晶の貼り合わせ装置の構成を模式的に示す斜視図である。 プラスチック液晶の第１基板に形成されるパターン、シール等の配置図である。 プラスチック液晶の第２基板に形成されるパターンの配置図である。 ２枚の基板を送りながら貼り合せる動作を示す図である。 アライメントマークと基板のずれを示す図である。 貼り合わせローラの他の配置を示す図である。 第１基板の搬送・制御フローである。 第２基板の搬送・制御フローである。 特許文献１の液晶表示装置製造装置の構成を模式的に示す系統図である。

符号の説明

１…第１基板
２…第２基板
３…第１ロール
４…第２ロール
５、６…スペーサ
７ａ、７ｂ…テンションロール
８ａ、８ｂ…貼り合わせロール
９…カッター
１０…液晶ディスペンサ
１１…スポットＵＶ照射ユニット
１２…アライメントカメラ
１３…ＵＶ光源
１４…ＵＶ照射窓
１５…減圧チャンバ
１６…ロードロック
１７…ゲートバルブ
１８…取出し口
１９ａ、１９ｂ…スクレイパー
２０…押さえローラ
２１…貼り合わせ基板
２２…エッジセンサ
３０ａ、３０ｂ…セルパターン
３１ａ、３１ｂ…アライメントマーク
３２…シール材
３３ａ，３３ｂ…単位パターン
３４…仮止め接着剤
４０…アライメント視野
４１…幅方向のずれ
４２…送り方向のずれ
４７…支持部材

Claims (15)

1. パターンが連続的に形成されてなる可撓性の第１の基板と、第１の基板のパターンに対応するパターンが形成されてなる可撓性の第２の基板とを貼り合わせる工程を有する可撓性表示素子の製造方法において、
   第１および第２の基板に形成された基準位置を、両基板を貼り合わせる前に検出する工程と、
   前記検出された第１の基板に形成された基準位置と第２の基板に形成された基準位置のズレ量に基づいて、第１および第２の基板に形成された基準位置の位置が合致するように、基板の搬送速度、および搬送方向に対して左右方向の基板位置を、第１の基板と第２の基板の間で相対的に補正し位置合わせする工程と、
   前記基準位置を検出する工程と前記位置合せの工程を行いながら、前記第１の基板と第２の基板を位置合せした一端から貼り合わせる工程と、
   所定の単位について、前記基準位置の検出と前記位置合せの工程と前記貼り合せる工程を連続して行う工程と、
   前記貼り合わされた基板を切断する工程と、を有する可撓性表示素子の製造方法。
2. 前記基準位置は、両基板の幅方向の両端に形成され、かつ半導体プロセスによって形成されたアライメントマークであることを特徴とする請求項１記載の可撓性表示素子の製造方法。
3. 前記切断する工程は、所定単位ごとに行われ、前記所定単位は、第１の基板または第２の基板のパターン形成工程において、基板をパターンの大きさ以上に動かすことなくパターン形成される単位であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の可撓性表示素子の製造方法。
4. 前記貼り合わせた基板を固着させる工程を有することを特徴とする請求項１及至３何れかに記載の可撓性表示素子の製造方法。
5. 前記第１の基板と第２の基板はＵＶ硬化型と熱硬化型を併用した接着剤で固着させることを特徴とする請求項４に記載の可撓性表示素子の製造方法。
6. 前記貼り合わせた基板を切断または搬送前に仮固定する工程を有することを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の可撓性表示素子の製造方法。
7. 前記可撓性を有する第１の基板と前記可撓性を有する第２の基板の相対的な補正は、基板の搬送速度、搬送方向に対する左右方向の基板位置、および、第１の基板と第２の基板の搬送方向の角度誤差を修正する手段によって為されることを特徴とする請求項１乃至６に記載の可撓性表示素子の製造方法。
8. 前記可撓性を有する第１の基板と前記可撓性を有する第２の基板の搬送方向の角度誤差の修正は、前記第１の基板、若しくは、前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板について、搬送方向に離れた少なくとも２箇所以上において基板位置を搬送方向に対する左右方向に移動させることによって為されることを特徴とする請求項７に記載の可撓性表示素子の製造方法。
9. 前記基板の貼り合わせ工程は、減圧下において行われることを特徴とする請求項１乃至８何れかに記載の可撓性表示素子の製造方法。
10. 前記第１の基板または第２の基板の両基板を貼り合わせる工程の前に、いずれかの基板に液晶物質を載置する工程を有することを特徴とする請求項１から９何れかに記載の可撓性表示素子の製造方法。
11. パターンが連続的に形成されてなる可撓性の第１の基板と、第１の基板のパターンに対応するパターンが形成されてなる可撓性の第２の基板とを貼り合わせる手段を有する可撓性表示素子の製造装置であって、
    第１および第２の基板に形成された基準位置を、両基板を貼り合わせる前に検出する手段と、
    前記検出された第１の基板に形成された基準位置を、第１の基板と第２の基板の間で相対的に補正し位置合わせする手段と、
    前記位置合わせした第１の基板と第２の基板を貼り合わせる手段と
    前記貼り合わされた基板を前記所定単位毎に切断する手段とを有する可撓性表示素子の製造装置。
12. 請求項１１記載の可撓性表示素子の製造装置であって、更に第１の基板または第２の基板のうち少なくとも一方に配置された接着剤を硬化させる硬化手段を備えることを特徴とする可撓性表示素子の製造装置。
13. 前記硬化手段はＵＶ硬化型と熱硬化型を併用していることを特徴とする請求項１２に記載の可撓性表示素子の製造装置。
14. 請求項１１乃至１３何れかに記載の可撓性表示素子の製造装置であって、
    更に、第１の基板または第２の基板の何れかに液晶物質を載置する液晶供給手段と、貼り合わせ手段を内蔵する減圧容器を備えることを特徴とする可撓性表示素子の製造装置。
15. 請求項１４記載の可撓性表示素子の製造装置であって、更にゲートバルブを介して前記減圧容器に接続されたロードロックを備え、
    さらに所定の単位の貼り合わせ基板を、ゲートバルブを介して減圧されたロードロックに移載する手段と、ゲートバルブを閉じてロードロック内を大気圧に戻す手段と、装置外に貼り合わせ基板を取り出す手段とを有することを特徴とする可撓性表示素子の製造装置。

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