JP2008281851A - 液晶表示パネル製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示パネルの品質向上と生産性向上を図る。
【解決手段】液晶表示パネル製造装置は、2枚の液晶滴下された基板を貼り合せる工程を実施する複数の真空室ユニット(加熱排気処理室14,貼り合せユニット15,ホットプレス室19,20など)を有する。さらに、上面視正四角形の外形を持ち、内部が真空状態にされて該真空室ユニットに対し搬入および搬出を行うロボット13,18を有する少なくとも1つの真空搬送室12,17を備える。そして、上記の複数の真空室ユニットがそれぞれ真空搬送装置12,17の各側面部に接続されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示パネルの製造装置に関する。特に、真空室内で、液晶が滴下されたガラス基板とTFT(薄膜トランジスタ)が形成されたガラス基板とを重ね合せ、シール材で貼り合せ、封止する液晶滴下・真空貼り合せ工程を実施する装置に関する。
液晶表示パネル製造時の液晶滴下・真空貼り合せ工程を実施する従来の装置例を図5にて説明する。
従来の液晶表示パネル製造装置では、液晶滴下・真空貼り合せ工程を段階的に行うために、大気下で搬送を行う搬送ロボット7の周りに複数の処理室を設置している。処理室としては、シール描画ユニット8、液晶滴下ユニット9、貼り合せユニット15、UV硬化ユニット、オーブンユニット30などが配置される。
液晶滴下・真空貼り合せ工程を順に説明すると、重ねて貼り合わされる2種類のガラス基板(カラーフィルター基板、TFT基板)はそれぞれのカセットに入れられ、装置前面(図5の左側)に設置される。図5では、カセットa1にカラーフィルター基板(以下、CF基板と略す)4、カセットb2にTFT基板5が設置されている。
カセットa1のCF基板4は搬送ロボット7により表面を下向きに反転されて、貼り合せユニット15の上ステージ25(図2)に搬送され、基板裏面を真空吸着パッド27(図2)により吸着される。
次いで、カセットb2のTFT基板5は搬送ロボット7によりシール描画ユニット8に搬送され、ここで、製造される液晶表示パネルのサイズでシール樹脂が描画される。それから、液晶滴下ユニット9に搬送され、液晶が滴下された後、貼り合せユニット15の下ステージ26(図2)に表面を上にして搬送され、基板裏面を真空吸着される。
2枚の貼り合せされる基板4,5が貼り合せユニット15内に挿入された後、ゲートバルブ10(図2)が閉され、該ユニットのチャンバー内を真空状態とする。その後、真空状態では真空吸着による基板保持が出来なくなるので、真空吸着より静電吸着へと切り替えられ、それぞれの基板4,5はそれぞれのステージ25,26で保持される。
貼り合せユニット15のチャンバー内圧力が設定値に達した後、基板4,5の重ね合せ・貼り合せ処理に移行する。
基板4,5の重ね合せ・貼り合せ処理では、基板4,5のそれぞれのコーナー部にあるマークをCCDカメラ24(図2)により検知し、2つのマークが一致するよう位置決めし、基板4,5を貼り合せのためにプレスして密着させる。このとき、2枚の基板4,5間の隙間(GAP)が約5μmになるまでプレス工程が実施され、そのGAPが形成された時点で、仮止めのために数点の割合で基板の側辺に用意されているスポットシール材が硬化される。なお、本例の装置ではUV照射機28でUV光をスポット照射させることでスポットシール材を硬化させている。
その後、上下各ステージ25,26による静電吸着およびプレスが解除される。そして、貼り合せユニット15のチャンバー内が大気状態へと戻されると、2枚の基板4,5を貼り合せてなる貼り合せ済み基板6は搬送ロボット7により貼り合せユニット15内より搬出される。
その後、搬送ロボット7がスライド移動し、貼り合せ済み基板6がUV硬化ユニット29に入れられて、液晶表示パネルの大きさに描画されたシール樹脂がUV照射により硬化させられる。それから、大気状態で最終加熱を行うオーブンユニット30に貼り合せ済み基板6が移され、完成する。完成品の貼り合せ済み基板6は搬送ロボット7によりカセットc3へ搬送され、液晶滴下・真空貼り合せ工程が終了する。
しかしながら、従来の液晶表示パネル製造装置を用いた液晶滴下・真空貼り合せ工程では、大気下にて搬送を行う搬送ロボットにより処理済み基板がそれぞれの処理室へ搬送される。そのため、重ねて貼り合せされるガラス基板、シール樹脂、液晶、および静電吸着状態のステージなどが処理毎に大気に曝される。その結果、ガラス基板に付着する分子や、液晶内に気泡が残っている状態での重ね合せ、および貼り合せの処理となっている。この事により、封止された完成品の基板間の気密性が保たれず、製品劣化が発生しやすい状態となる虞がある。
また、貼り合せユニット内にある基板保持用のステージは、静電吸着に切替える前は大気に曝されているため、主に水分である分子が、静電吸着状態となったステージ表面に経時的に付着し、吸着力が低下する。そのため、重ね合せ、および貼り合せを行うときの基板保持力が低下し、基板の平面位置を維持できなくなるという課題があった。
また、液晶表示パネルの製造工程は工程数が多く、装置間はライン接続を行なうことが多い。しかし、図5に示した構成の装置では容易にライン接続を行うことが出来ず、また、基板の貼り合せ処理に係る真空室ユニットの増設も難しいという課題があった。
本発明は、上述した課題を改善するためになされたもので、液晶表示パネルの品質向上と生産性向上を主な目的とする。
本発明は、液晶が滴下された2枚の基板を貼り合せる工程を実施する複数の真空室ユニットを有する液晶表示パネル製造装置である。この製造装置は、上面視正多角形の外形を持ち、内部が真空状態にされて前記真空室ユニットに対し基板の搬入および搬出を行うロボットを有する少なくとも1つの真空搬送室を備える。そして、前記複数の真空室ユニットがそれぞれ前記真空搬送室の各側面部に接続されていることにより、上記課題が解決される。
本発明によれば、基板貼り合せの際の処理毎に基板が大気に曝されないので、封止された完成品の基板間の気密性が保たれ、基板間の重ね合せ精度も向上する。さらに、各処理を行う真空室ユニットを接続できる真空搬送室を備えたことにより、次工程の製造ラインとの接続が容易であり、基板貼り合せに係る処理ユニットの増設も容易である。よって、液晶表示パネルの品質向上と生産性向上を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、背景技術の装置と同様のものには同一符号を用いて説明することにする。
図1は本発明の実施形態による液晶表示パネル製造装置の概略構成を示す平面図である。
図1に示される液晶表示パネル製造装置は、液晶滴下・真空貼り合せ工程を段階的に行うために、次のような構成からなる。すなわち、大気下での搬送を行う搬送ロボット7の搬送エリアの周辺に、CF基板4が入れられたカセットa1、TFT基板5が入れられたカセットb2、シール描画ユニット8、および、液晶滴下ユニット9が配置されている。シール描画ユニット8は、CF基板4またはTFT基板5の画面領域外周にシール材(シール樹脂)を描画する装置を備える。液晶滴下ユニット9は、TFT基板5の表面に液晶を滴下する装置を備える。
さらに、搬送ロボット7の搬送エリアに面してロードロック室11が配置される。ロードロック室11は、内部が真空状態である第1の真空搬送室a12と接続されている。第1の真空搬送室a12は上面視正方形の外形で構成されており、室内に搬送ロボットa13を備える。
第1の真空搬送室a12の一つの側面部にロードロック室11がゲートバルブ10を介して接続されているが、この側面部と対向する側面部にはサポート室16がゲートバルブ10を介して接続されている。さらに、残りの対向する2側面部には、加熱排気処理室14と貼り合せユニット15がそれぞれゲートバルブ10を介して接続されている。加熱排気処理室14は、CF基板4またはTFT基板5を真空状態のチャンバー内で加熱して脱ガス処理する装置を備える。貼り合せユニット15は従来技術と同様、図2に示した構成である。
さらに、サポート室16は室内を真空排気でき、内部が真空状態である第2の真空搬送室b17と接続されている。複数の真空搬送室が直線的なライン上に接続できるように第2の真空搬送室b17も上面視正方形の外形で構成されており、室内に搬送ロボットb18を備える。
第2の真空搬送室b17の一つの側面部に、基板の移送経路となるサポート室16がゲートバルブ10を介して接続されているが、この側面部と対向する側面部にはアンロード室21がゲートバルブ10を介して接続されている。さらに、残りの対向する2側面部には、ホットプレス室a19とホットプレス室b20がそれぞれゲートバルブ10を介して接続されている。各ホットプレス室は、CF基板4とTFT基板5を貼り合せされた貼り合せ済み基板6を所定の加熱温度でプレスする装置(図4)を備え、かつ、室内を真空排気できる構成である。アンロード室21は、ホットプレスにより封止処理された貼り合せ済み基板6を真空状態で徐冷する冷却機構を有する。
このような液体表示パネル製造装置(液晶滴下・貼り合せ装置)による液晶セル製造時の液晶滴下・真空貼り合せ工程を順に説明する。
まず、重ねて貼り合わされる2種類のガラス基板(カラーフィルター基板、TFT基板)はそれぞれのカセットに入れられ、装置前面(図1の左側)に設置される。図1ではカセットa1にCF基板4、カセットb2にTFT基板5が設置されている。
カセットa1のCF基板4は搬送ロボット7によりロードロック室11に挿入される。そして、ロードロック室11が密閉状態にされ真空排気される。ロードロック室11の排気が完了した後、ロードロック室11と真空搬送室a12の間にあるゲートバルブ10が開き、真空搬送室a12にCF基板4が搬送ロボットa13により表面を下向きに反転されて取り入れられる。このとき、搬送ロボットa13は真空搬送室a12に設けられており、真空搬送室a12の内部が真空状態となっている。
その後、既に排気を完了している加熱排気処理室14と真空搬送室a12の間にあるゲートバルブ10が開き、CF基板4が搬送ロボットa13により加熱排気処理室14に移送され、ここで、CF基板4からの脱ガス処理が行われる。それから、真空搬送室a12と貼り合せユニット15の間にあるゲートバルブ10が開き、CF基板4は搬送ロボットa13により貼り合せユニット15の上ステージ25(図2)に配置され、基板裏面を真空吸着パッド27(図2)により吸着される。このときの真空搬送室a12と貼り合せユニット15のチャンバー内圧力は、貼り合せユニット15の上ステージ25(図2)へのCF基板4の受け渡しが真空吸着で行えるよう、約6.6×103[Pa]の圧力となっている。
その後、貼り合せユニット15の上ステージ25(図2)による吸着状態が、真空吸着から静電吸着へと切り替えられ、貼り合せユニット15のチャンバー内圧力が約1.3×102[Pa]となるまで排気が行われる。
次に、カセットb2のTFT基板5は大気下の搬送ロボット7によりシール描画ユニット8に搬送され、ここで、製造される液晶表示パネルのサイズでシール樹脂が描画される。それから、液晶滴下ユニット9に搬送され、液晶が滴下される。その後、TFT基板5はロードロック室11に搬送ロボット7により表面を上にして挿入される。そして、ロードロック室11が密閉状態にされ真空排気される。このとき、ロードロック室11内の排気と共に、TFT基板5上に滴下されている液晶の脱泡も行われる。
ロードロック室11の排気が完了した後、ロードロック室11と真空搬送室a12の間にあるゲートバルブ10が開き、真空下の真空搬送室a12にTFT基板5が取り入れられる。
その後、既に排気を完了している加熱排気処理室14と真空搬送室a12の間にあるゲートバルブ10が開き、TFT基板5が搬送ロボットa13により加熱排気処理室14に移送され、ここで、TFT基板5からの脱ガス処理が行われる。それから、真空搬送室a12と貼り合せユニット15の間にあるゲートバルブ10が開き、TFT基板5は搬送ロボットa13により貼り合せユニット15の下ステージ26(図2)に配置され、基板裏面を静電吸着により吸着される。
2枚の貼り合せされる基板4,5が貼り合せユニット15内に挿入された後、真空搬送室a12と貼り合せユニット15の間にあるゲートバルブ10が閉され、基板4,5の重ね合せ・貼り合せ処理に移行する。
基板4,5の重ね合せ・貼り合せ処理では、基板4,5のそれぞれのコーナー部にあるマークをCCDカメラ24(図2)により検知し、2つのマークが一致するよう位置決めし、基板4,5を貼り合せのために密着させる。このとき、2枚の基板4,5間の隙間(GAP)が約5μmになるまで機械的なプレスを実施してGAP形成を行う。このとき、貼り合せユニット15のチャンバー内圧力を、例えば、約6.6×104[Pa]まで高めて、該チャンバー内圧力と基板4,5間圧力の間に差圧を発生させると、この差圧によって発生する力も、貼り合せされる基板間のプレスに寄与する。
そして、GAPが形成された時点で、仮止めのために数点の割合で基板の側辺に用意されているスポットシール材が硬化される。なお、本例の装置ではUV照射機28でUV光をスポット照射させることでスポットシール材を硬化させている。
その後、上下各ステージ25,26による静電吸着およびプレスが解除され、貼り合せユニット15のチャンバー内圧力が再び、約6.6×103[Pa]になるよう該チャンバー内の排気が行われる。
2枚の基板4,5を貼り合せてなる貼り合せ済み基板6は、真空搬送室a12の搬送ロボットa13により貼り合せユニット15内より搬出され、次工程のシール樹脂硬化処理に移行するため、真空状態のサポート室16を通り、真空搬送室b17へと搬送される。この真空搬送室b17も内部に搬送ロボットb18を備え、室内が真空状態となっている。
シール樹脂硬化処理では、貼り合わせられた基板4,5間の描画されたシール樹脂を硬化することにより、液晶表示パネル外周部を封止する。以下ではシール樹脂に熱硬化性樹脂を使用した場合について説明する。この熱硬化性樹脂で封止する場合、温度を段階的に上げながら基板間をプレスする必要がある。そのため、真空搬送室b17の対向する2側面にそれぞれホットプレス室(温熱プレスユニット)a19とホットプレス室(温熱プレスユニット)b20をゲートバルブを介して配置した。そして、ホットプレス室a19での加熱温度を例えば約80℃、ホットプレス室b20での加熱温度を例えば約120℃に設定した。なお、各ホットプレス室19,20に対する搬入、搬出時のチャンバー内圧力は、貼り合せ済み基板6に負荷が掛からないよう、約6.6×103[Pa]に設定される。
まず、真空搬送室b17の搬送ロボットb18により、貼り合せ済み基板6はホットプレス室a19に搬入され、ホットプレス間に放置される。そして、ホットプレス室a19にGAS(ガス)が導入され、約6.6×102[Pa]の圧力で加熱される。GASによる熱交換方式の加熱により、貼り合せ済み基板6の均一加熱が行われ、加温プレス装置31(図3)で徐々に貼り合せ済み基板6のプレスが行われる。次いで、貼り合せ済み基板6はホットプレス室b20に搬入されてホットプレスが行われる。
2つのホットプレス室19,20にてステップアッププレスが完了した後、真空搬送室b17の搬送ロボットb18により、貼り合せ済み基板6は真空下のアンロード室21に搬入されて基板の冷却が行われ、完成する。その後、アンロード室21の出口のゲートバルブ10が開いてアンロード室21内が大気に戻され、完成品の貼り合せ済み基板6が次工程ラインへと搬送される。図1では、完成品の貼り合せ済み基板6が大気下の搬送ロボット22および搬送ライン23を経由して次工程へ搬送されていくが、この次工程とのライン接続は図1のレイアウトに限定されず自由である。本実施形態では、次工程の搬送ライン23を経由し、完成品の貼り合せ済み基板6はカセットc3に入れられ、液晶滴下・真空貼り合せ工程は終了となる。
また、以上説明した構成に代えて、試作機または小規模生産機に向いた例として、図4に示される液晶表示パネル製造装置が考えられる。この装置では、搬送ロボット13を内部に備える上面視正方形の真空搬送室12の各側面にロードロック室11、貼り合せユニット15、ホットプレス室a19およびホットプレス室b20をゲートバルブ10を介して配設している。このようなレイアウトにおいて、真空搬送室12の搬送ロボット13により、ロードロック室11から貼り合せユニット15に各基板4,5を挿入して貼り合せ処理する。その後、貼り合せ済み基板6をホットプレス室a19、ホットプレス室b20の順に移送して封止処理し、再びロードロック室11に戻す。これらの処理は図1と同様、真空下での移送により行なわれる。
以下、上記した各実施形態の効果を述べる。
真空搬送室(12,17)によって、液晶滴下・真空貼り合せ工程を行う複数の真空室ユニット(加熱排気処理室14、貼り合せユニット15、ホットプレス室19,20など)を接続することが可能となる。その結果、生産性の向上および、次工程へのライン接続が可能となった。
また、真空下での一貫処理のため、貼り合せ済み基板および、液晶からの脱ガスを一段と促進させることが可能である。これによって、液晶表示パネルの品質を向上させることができる。
なお、複数の真空室ユニットと接続される真空搬送室(12,17)を上面視正方形の外形で構成したが、この外形形状に限定されず、本発明に係る真空搬送室は、複数の真空搬送室が直線的なライン上に接続できる上面視正多角形の構造であればよい。
また、真空搬送室12の一つの側面部に、基板4,5の各々が搬入され内部が真空排気されるロードロック室11を接続したので、液晶滴下された基板をロードロック室に入れたとき、真空状態において、基板上に滴下された液晶の脱泡処理を行える。
また、真空搬送室12の、ロードロック室11が接続された所とは別の側面部に、基板4,5の各々が搬入され真空排気状態で基板4,5の重ね合せ、貼り合せを行う貼り合せユニット15が接続されている。これにより、基板4,5を静電吸着で保持する上下ステージを大気に触れにくくして、大気汚染および、ステージへの水分吸着による吸着力低下を抑えることができる。また、貼り合せユニット15のチャンバー室の圧力を変動させることによって、貼り合わせた2枚の基板のGAP形成において、差圧プレスを行える利点がある。
また、真空搬送室12の、ロードロック室11および貼り合せユニット15が接続された所とは別の側面部に、貼り合せ前の基板4,5の各々が搬入され真空排気状態で加熱される加熱排気処理室14が接続されている。これにより、貼り合せ前の基板4,5を真空排気状態で加熱することができるため、ロードロック室よりもさらなる基板から脱ガス及び、液晶の脱泡を行うことができる。また、基板の重ね合せ前の処理のため、基板4,5からガスを放出させやすい利点もある。そして、ロードロック室11と真空加熱処理室14の脱ガス排気処理によって、貼り合わせられた液晶表示パネルの品質は向上する。
また、真空搬送室12の、ロードロック室11および貼り合せユニット15が接続された所とは別の側面部に、サポート室16を介して別の真空搬送室17が接続される。そして、この別の真空搬送室17の側面部に、貼り合せされた基板4,5が搬入され真空排気状態でホットプレスを行うホットプレス室19,20が接続されている。このことによって、例えば、熱硬化性樹脂を用いたシール材によって基板4,5間の封止を行う場合には、真空下でホットプレスを行える。そのため、ユニット内の圧力をGAS導入により高め、GASによる熱交換加熱方式により、貼り合せ済み基板6を±1℃以内に均一に加熱できる。シール材が硬化するまでの間、温度をステップアップしながらプレスを行う必要があるが、ホットプレス室を必要に応じ増設し、例えば、約80℃用、約120℃用の専用室を真空状態で用意することができる。
さらに、UV硬化樹脂を用いたシール材にて封止を行う場合にも、UV硬化処理後にホットプレスを行える。熱硬化性樹脂のシール材にて封止を行う場合にも、UV硬化処理後にホットプレスを行える。熱硬化性樹脂のシール材の場合と同様に、ホットプレス室を真空搬送室に増設することで容易に処理を行うことができる。
また、真空搬送室17の、ホットプレス室19,20が接続された所とは別の側面部に、加熱された貼り合せ済み基板6を搬出する際に真空排気状態で冷却を行う冷却機構を有するアンローダ室21が接続されている。このことによって、マルチチャンバー方式でありながら、インライン方式の真空製造装置とすることができ、次工程の製造ラインとの接続が容易となる。
さらに、アンロード室21に冷却機構を有していることにより、加熱された貼り合せ済み基板6が、大気に触れることなく冷却され、搬出できるので、酸化膜等の汚染から貼り合せ済み基板6を防ぐことが可能となる。
本発明の実施形態による液晶表示パネル製造装置の概略構成を示す平面図である。 基板の重ね合せおよび、貼り合せ処理を行う処理室を構成する貼り合せユニットの概略構成を示す断面図である。 貼り合せされた基板のホットプレス処理を行うユニットの概略構成を示す断面図である。 本発明の別の実施形態による液晶表示パネル製造装置の概略構成を示す平面図である。 従来の液晶表示パネル製造装置の概略構成を示す平面図である。
符号の説明
1 カセットa
2 カセットb
3 カセットc
4 カラーフィルター基板(CF基板)
5 TFT基板
6 貼り合せ済み基板
7、22 搬送ロボット
8 シール描画ユニット
9 液晶滴下ユニット
10 ゲートバルブ
11 ロードロック室
12 真空搬送室a
13 搬送ロボットa
14 加熱排気処理室
15 貼り合せユニット
16 サポート室
17 真空搬送室b
18 搬送ロボットb
19 ホットプレス室a
20 ホットプレス室b
21 アンロード室
23 搬送ライン
24 CCDカメラ
25 貼り合せユニットの上ステージ
26 貼り合せユニットの下ステージ
27 真空吸着パッド
28 UV照射機
31 加温プレス装置

Claims (7)

  1. 液晶が滴下された2枚の基板を貼り合せる工程を実施する複数の真空室ユニットを有する液晶表示パネル製造装置において、
    上面視正多角形の外形を持ち、内部が真空状態にされて前記真空室ユニットに対し基板の搬入および搬出を行うロボットを有する少なくとも1つの真空搬送室を備え、
    前記複数の真空室ユニットがそれぞれ前記真空搬送室の各側面部に接続されていることを特徴とする液晶表示パネル製造装置。
  2. 前記真空搬送室の一つの側面部に接続された真空室ユニットが、前記基板の各々が搬入され内部が真空排気されるロードロック室であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル製造装置。
  3. 前記真空搬送室の、前記ロードロック室が接続された側面部とは別の側面部に接続された真空室ユニットが、前記基板の各々が搬入され真空排気状態で前記基板の重ね合せ、貼り合せを行う貼り合せユニットであることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示パネル製造装置。
  4. 前記真空搬送室の、前記ロードロック室および前記貼り合せユニットが接続された各側面部とは別の側面部に接続された真空室ユニットが、貼り合せ前の前記基板の各々が搬入され真空排気状態で加熱される加熱排気処理室であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示パネル製造装置。
  5. 前記真空搬送室の、前記ロードロック室、前記貼り合せユニットおよび前記加熱排気処理室が接続された各側面部とは別の側面部に接続された真空室ユニットが、貼り合せされた前記基板が搬入され真空排気状態でホットプレスを行うホットプレス室を含むことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示パネル製造装置。
  6. 前記真空搬送室の、前記ロードロック室、前記貼り合せユニットおよび前記加熱排気処理室が接続された各側面部とは別の側面部に配置された真空室ユニットが、別の前記真空搬送室への真空状態の移送経路となるサポート室であり、別の前記真空搬送室の一つの側面部に、貼り合せされた前記基板が搬入され真空排気状態でホットプレスを行うホットプレス室を有することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示パネル製造装置。
  7. 別の前記真空搬送室の、前記ホットプレス室が接続された側面部とは別の側面部に配置された真空室ユニットが、貼り合せされ加熱された前記基板を搬出する際に真空排気状態で冷却を行う冷却機構を有するアンローダ室である請求項6に記載の液晶表示パネル製造装置。
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