JP2009058564A - 電気光学装置の製造装置、及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルの外表面にガラス基板を貼り合わせるに際し、ガラス基板に外力が印加されても液晶分子の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることができるようにする。
【解決手段】ＴＦＴ基板１０が多数枚取り可能に形成されている大型基板１１０の、各ＴＦＴ基板１０が形成されている領域に対向基板２０がシール部材５２を介して貼り合わされていると共に、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とシール部材５２とで囲まれた空隙に液晶５０が充填されており、対向基板２０の外表面に防塵ガラス基板３１を圧着ヘッド４７の押圧面４７ａにて押圧して圧着させるに際し、圧着ヘッド４７の押圧面４７ａにてシール部材５２の直上を押圧する。
【選択図】図６

Description

本発明は、大型基板に貼り合わされている第２の基板の外表面に、ガラス基板を貼り合わせる電気光学装置の製造装置、及び製造方法に関する。

従来、電気光学装置の代表である投射型表示装置では、表示パネルの表面付近に塵埃等が付着すると、それが投射レンズ等により拡大されてスクリーン上に投射され、表示品質を著しく低下させてしまうことになる。これを防止する技術として、例えば特許文献１（特開２００３−１４０１２５号公報）に開示されているように、表示パネルの外表面に防塵機能を有する透明なガラス基板を貼付する技術が多く採用されている。

表示パネルの外表面をガラス基板で保護することで、表示パネル面に対する塵埃等の付着が防止できる。更に、ガラス基板外表面に塵埃等が付着しても、この塵埃等と液晶等の電気光学物質との間の距離がガラス基板の厚み分だけ長くなり、塵埃等の像がデフォーカスされ、スクリーン上に大きくぼやけて表示されるので目立たなくなる。

このガラス基板を表示パネル表面に貼り合わせるに際しては、例えば特許文献２(特開２００６−１１３５３号公報)開示されているように、テーブルにセットされている基板の表面に接着剤を点描した後、この基板に対し上方から、圧着ヘッドの下端面に吸着されているガラス基板を当接させ、所定に加圧してガラス基板を基板上に圧着する技術が多く採用されている。
特開２００３−１４０１２５号公報 特開２００６−１１３５３号公報

ところで、表示パネルの代表である液晶パネルは、画素電極、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子、複数の走査線（ゲート線）、複数の信号線（ソース線）及びドライバＩＣなどが形成、若しくは実装されている素子基板と、対向電極などが形成されている対向基板とが枠状のシール部材を介して貼り合わされ、両基板間に電気光学物質としての液晶が充填されている。ガラス基板は、ＴＦＴ基板と対向基板との両外表面に貼り合わされる。

図８、図９には、液晶パネルの製造過程(いわゆる前工程)において、大型基板からチップ状に切り出された対向基板２０上にガラス基板３１を貼り合わせる工程が示されている。ステージ２００上には、多数のＴＦＴ基板が形成されている大型基板１１０が所定に位置決めされた状態で載置固定されており、この各ＴＦＴ基板の領域に枠状のシール部材５２を介して対向基板２０が貼り合わされている。液晶は両基板２０，１１０とシール部材５２とで囲まれた空隙に滴下注入法(ＯＤＦ：One Drop Filling)により注入されており、この状態では、前工程が既に完了しているので、液晶の配向状態も調整済みである。

この対向基板２０の外表面にガラス基板３１を貼り合わせるに際しては、先ず、対向基板２０の外表面に透明接着剤を点描し、その後、上方からガラス基板３１を圧着させる。ガラス基板３１は圧着ヘッド２１０からの押圧力により圧着される。この圧着ヘッド２１０のり下端縁に、ガラス基板３１を吸着する押圧面２１０ａが形成されており、その内側に吸引凹部２１０ｂが形成され、この吸引凹部２１０ｂに、吸引通路２１０ｃを介して吸引圧が導入されている。従って、ガラス基板３１は吸引凹部２１０ｂに導入される吸引圧により、押圧面２１０ａに吸着される。

このガラス基板３１を対向基板２０の表面に貼り合わせるに際しては、対向基板２０上に点描されている透明接着剤を、気泡を混入させることなく押し広げる必要がある。又、完成される液晶パネルの画像表示領域のサイズは、用途に応じて様々な大きさを有しており、圧着ヘッド２１０の大きさは、全ての機種に共用できるように最小の液晶パネルサイズに合わせて設定されている。

そのため、比較的大きなサイズの液晶パネルでは、圧着ヘッド２１０の大きさが相対的に小さくなり、図８の矢印ａで示すように、対向基板２０の中心付近に圧着力が集中することになる。その結果、ガラス基板３１を介して対向基板２０の中央付近が押圧される。対向基板２０は、その外縁がシール部材５２に支持され、中央付近の大型基板１１０との間には液晶が充填されているため、圧着ヘッド２１０から押圧力により対向基板２０に曲げ応力が発生し易く、この曲げ応力により中央付近が湾曲されると、液晶分子が押圧される。

押圧された液晶分子は移動するため、その部分の配向状態に乱れが生じる。液晶配向の乱れは、圧着ヘッド２１０による対向基板２０への荷重が開放されても、その一部が残ることがあり、画像の表示品位を著しく低下させる原因となる。

又、比較的大きなサイズの液晶パネルでは、圧着ヘッド２１０の押圧面２１０ａが液晶パネルの画像表示領域上に吸着されるため、この押圧面２１０ａの押圧力により、ガラス基板３１の表面が傷付けられてしまう可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、表示パネルの外表面にガラス基板を貼り合わせる際に、この表示パネルに外力が印加されても、画像表示領域上のガラス基板が傷つくことが無いばかりか、電気光学物質の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることのできる電気光学装置の製造装置、及び製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１発明は、第１の基板が多数枚取り可能に形成されている大型基板の、該各第１の基板が形成されている領域に第２の基板がシール部材を介して貼り合わされていると共に、前記第１の基板と前記第２の基板と前記シール部材とで囲まれた空隙に電気光学物質が充填されており、前記第２の基板の外表面にガラス基板を圧着ヘッドの押圧面にて押圧して圧着させる電気光学装置の製造装置において、前記圧着ヘッドの前記押圧面が前記シール部材の直上に配設されることを特徴とする。

このような構成では、圧着ヘッドのガラス基板を第２の基板方向へ押圧する押圧面が、シール部材の直上に配設されているので、圧着ヘッドからの押圧力が第２の基板に印加されても、この第２の基板に曲げ応力が作用せず、この第２の基板が湾曲することがない。そのため、電気光学物質に外力が印加されず、従って、この電気光学物質の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることができる。

第２発明は、第１発明において、前記圧着ヘッドの前記押圧面が前記シール部材と略同一形状に形成されていることを特徴とする。

このような構成では、圧着ヘッドの押圧面がシール部材と略同一形状に形成されているので、ガラス基板を均一な押圧力で圧着させることができる。

第３発明は、第１或いは第２発明において、前記圧着ヘッドの前記押圧面の内側に凹部が形成されていることを特徴とする。

このような構成では、圧着ヘッドの押圧面の内側に凹部が形成されているので、この凹部内に露呈するガラス基板に異物が付着されていても、この異物にてガラス基板が傷付けられることがない。

第４発明は、第３発明において、前記凹部が、前記ガラス基板を該押圧面に吸着させる吸引圧を導入する吸引凹部であることを特徴とする。

このような構成では、圧着ヘッドの押圧面の内側に形成された凹部を、ガラス基板を押圧面に吸着させる吸引圧を導入する吸引凹部としたので、ガラス基板を押圧面に対して確実に吸着させることができる。

第５発明は、第１の基板が多数枚取り可能に形成されている大型基板の、該各第１の基板が形成されている領域に第２の基板がシール部材を介して貼り合わされていると共に、前記第１の基板と前記第２の基板と前記シール部材とで囲まれた空隙に電気光学物質が充填されており、前記第２の基板の外表面にガラス基板を圧着ヘッドの押圧面にて押圧して圧着させる電気光学装置の製造方法において、前記圧着ヘッドの前記押圧面にて、前記シール部材の直上に位置する前記ガラス基板を前記第２の基板方向へ押圧して圧着させることを特徴とする。

このような構成では、圧着ヘッドの押圧面にて、シール部材の直上に位置するガラス基板を第２の基板方向へ押圧して圧着させるようにしたので、圧着ヘッドからの押圧力が第２の基板に印加されても、この第２の基板に曲げ応力が作用せず、この第２の基板が湾曲することがない。そのため、電気光学物質に外力が印加されず、従って、この電気光学物質の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることができる。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１は液晶パネルの平面図、図２はＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置であって、図１のH-H'断面図、図３はＴＦＴ基板を多数枚取りできる大型基板に対してチップ状の対向基板が貼り合わされた状態を示す斜視図である。尚、以下においては、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素スイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。

先ず、図１、図２を用いて、電気光学装置の一例である、一般的な液晶装置１００の全体構成について説明する。液晶装置１００は、液晶パネル１２０と、この液晶パネル１２０の両外表面に貼り合わされている、防塵機能を有する透明なガラス基板（以下「防塵ガラス基板」と称する）３０，３１とを備えている。

液晶パネル１２０は、第１の基板としてのＴＦＴ基板１０と、これに対向配置される第２の基板としての対向基板２０とを有し、両基板１０，２０の対向面間の画像表示領域１０ａの周囲に設けたシール領域がシール部材５２を介して貼り合わされている。尚、シール部材５２の外形と対向基板２０の外形とはほぼ同じ大きさに形成されている。

更に、この両基板１０，２０の対向面間とシール部材５２とで囲まれた空隙に、電気光学物質である液晶５０が滴下注入法（ＯＤＦ）により充填されている。対向基板２０の４隅には、上下導通材１０６が設けられており、ＴＦＴ基板１０に設けられた上下導通端子１０７と対向基板２０に設けられた対向電極２１との間で電気的に導通されている。

又、シール部材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａを規定する遮光性の周辺遮光膜５３が対向基板２０側に設けられている。又、画像表示領域の周辺に広がる周辺領域のうち、シール部材５２が配置されたシール領域の外側部分には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。

更に、ＴＦＴ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間を電気的に接続するための複数の配線１０５が設けられている。尚、走査線駆動回路１０４、及び配線１０５は、シール部材５２の内側の周辺遮光膜５３に対向する位置に配設されている。

更に、ＴＦＴ基板１０上には、後述する画素スイッチング用のＴＦＴ素子や走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極（ＩＴＯ）２１の他、最上層部分に配向膜２２が形成されており、これら一対の配向膜１６，２２間で、所定の配向状態が設定される。尚、各配向膜１６，２２は、ポリイミド膜等の透明な有機膜で構成されている。

液晶パネル１２０の両外表面に貼り合わされている防塵ガラス基板３０，３１は、塵埃等が液晶パネル１２０の表面に付着することを防止すると共に、塵埃等が液晶表示面から離間させてデフォーカスすることで、塵埃等の像を目立たなくさせる機能をも有する。このような機能を実現するために、防塵ガラス基板３０，３１は、板厚が1〜３ｍｍ程度と比較的厚く形成されており、その材質は、ＴＦＴ基板１０や対向基板２０と同一のものが使用されている。又、防塵ガラス基板３０，３１は、液晶パネル１２０の表面に対し、ＴＦＴ基板１０や対向基板２０（及び防塵ガラス基板３０，３１）と同じ屈折率に調整されたシリコン系接着剤やアクリル系接着剤等からなる熱硬化型或いは紫外線硬化型等の透明接着剤を用いて、両基板１０，２０の外表面に接着されている。

ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とは、前工程において、それぞれ多数枚取りできる大型基板の状態で製造される。そして、先ず、対向基板２０のみが大型基板からチップ状に切り出される。大型基板から切り出された対向基板２０は、ＴＦＴ基板１０を多数枚取りできる大型基板１１０のＴＦＴ基板１０が形成されている領域に各々貼り合わされる（図３参照）。尚、大型基板１１０と対向基板２０との間には液晶が滴下注入法（ＯＤＦ）により充填されている。又、１枚の大型基板１１０から切り出すことのできるチップ状のＴＦＴ基板１０の枚数は、この大型基板１１０の大きさ、及び製造する液晶パネルのサイズにより決定される。従って、図３に記載されているＴＦＴ基板１０の切り出し枚数（１２枚）は一例に過ぎない。更に、本実施形態による大型基板１１０は円板状に形成されているが、形状はこれに限定されるものではなく矩形状であっても良い。

又、防塵ガラス基板３０を多数枚取りできる大型防塵ガラス基板３００は、大型基板１１０の底面に、この大型基板１１０とほぼ同一の大きさで実装される。又、他方の防塵ガラス基板３１は、大型基板１１０に貼り合わされている対向基板２０上に実装される。

図４に、大型基板１１０の外表面と、この大型基板１１０の上面に貼り合わされている対向基板２０の外表面とに防塵ガラス基板３００，３１をそれぞれ実装する工程を示す。尚、この作業はクリーンルーム内で行われる。

工程（ａ）：先ず、大型基板１１０のＴＦＴ基板１０が形成されている領域上に対向基板２０を所定に位置決めして貼り合わせた後、動作状態等の検査を行う。

工程（ｂ）：次いで、各対向基板２０の外表面に対向基板２０とほぼ同一形状の防塵ガラス基板３１を貼り合わせる。

工程（ｃ）：その後、全体を洗浄した後、大型基板１１０の、対向基板２０が貼り合わされている面と反対側の面である外表面に、大型基板１１０とほぼ同一かやや小さい形状の大型防塵ガラス基板３００を貼付する。

工程（ｄ）：大型基板１１０の対向基板２０が張り合わされている側の面の、対向基板２０間にスクライブラインを形成し、このスクライブラインに沿って大型基板１１０を分割し、チップ状の液晶装置１００を切り出す。このとき大型防塵ガラス基板３００も、チップ状の防塵ガラス基板３０に切り出される。

尚、防塵ガラス基板３０，３１の実装工程においては、工程（ｂ）と工程（ｃ）とを入れ換え、対向基板２０に対して防塵ガラス基板３１を貼付する前に、大型基板１１０に大型防塵ガラス基板３００を貼付するようにしても良い。

次に、図４（ｂ）に示す防塵ガラス基板（以下、「小型防塵ガラス基板」と称する）３１の実装工程について、図５の工程図を参照しながら更に詳しく説明する。尚、小型防塵ガラス基板３１の貼り合わせは常圧下で行われる。

工程（ａ）：先ず、ステージ２００上に大型基板１１０を所定に位置決めした状態で載置固定する。次いで、１つの対向基板２０の上面中央に、熱硬化或いは紫外線硬化型の透明接着剤４１を滴下する。尚、このステージ２００は、所定温度に加熱されているホットプレートであっても良く、この場合、透明接着剤４１としては熱硬化型を使用する。

又、この対向基板２０の上方に圧着ヘッド４７が待機している。この圧着ヘッド４７はエアシリンダ（図示せず）等のアクチュエータに着脱自在に支持されており、このアクチュエータの動作により昇降自在にされている。又、圧着ヘッド４７と、大型基板１１０を載置するステージ２００とは、水平方向へ相対移動自在にされており、この圧着ヘッド４７とステージ２００とは、予め記憶されている各対向基板２０の位置を示すＸ−Ｙ座標データに従い、自動的に位置決めされる。

この圧着ヘッド４７の下端面に、小型防塵ガラス基板３１を吸着する押圧面４７ａが形成されている。図６、図７に示すように、この圧着ヘッド４７の押圧面４７ａは、液晶パネル１２０（図１、図２参照）の基板１０，２０間を貼り合わせるシール部材５２とほぼ同一形状に形成されている。従って、この圧着ヘッド４７は液晶パネル１２０に形成されるシール部材５２の大きさ毎に専用化されている。尚、図７には圧着ヘッド４７が上半分の断面で示されている。

又、圧着ヘッド４７の押圧面４７ａの内側に吸引凹部４７ｂが形成され、この吸引凹部４７ｂが吸引通路４７ｃを介して真空ポンプ（図示せず）に連通されている。小型防塵ガラス基板３１が圧着ヘッド４７の下端に形成された押圧面４７ａに、所定に位置決めされた状態で当接されると、真空ポンプ（図示せず）からの吸引圧が吸引通路４７ｃを経て吸引凹部４７ｂに導入され、この吸引凹部４７ｂに発生する吸引圧により、小型防塵ガラス基板３１が押圧面４７ａに吸着される。

工程（ｂ）：圧着ヘッド４７を下降させ押圧面４７ａに吸着されている小型防塵ガラス基板３１を、対向基板２０の上面に、押圧面４７ａがシール部材５２の直上に位置するように位置合わせした状態で当接させる（図６、図７参照）。そして、この状態で、所定時間（例えば10〜20[sec]程度）、所定圧着力（例えば0.15[Kg/cm2]程度）で押圧し、小型防塵ガラス基板３１を対向基板２０に圧着させる。

すると、透明接着剤４１が気泡の混入を阻止しながら周囲へ拡散し、小型防塵ガラス基板３１が対向基板２０上に圧着される。尚、圧着ヘッド４７の圧着時間、圧着力は、透明接着剤４１を気泡の混入を阻止しながら全体に拡散させるに要する時間、及び透明接着剤４１の硬化に要する時間に応じて設定される。

又、図６、図７に示すように、小型防塵ガラス基板３１は、その周縁のみが圧着ヘッド４７の押圧面４７ａに吸着されており、圧着ヘッド４７に形成されている吸引凹部４７ｂには非接触状態となる。そのため、この吸引凹部４７ｂ内に露呈されている小型防塵ガラス基板３１の表面、すなわち、液晶パネル１２０の画像表示領域１０ａ上にカレット（ガラスの切粉）等の異物が付着されていても、小型防塵ガラス基板３１の表面が傷つくことはない。その結果、小型防塵ガラス基板３１を透過して投射される画像の表示品位が損なわれることがない。

更に、圧着ヘッド４７の押圧面４７ａがシール部材５２の直上に位置しているので、圧着ヘッド４７からの押圧力は、図６の矢印ａで示すように、そのままシール部材５２全体に伝達されることになる。その結果、小型防塵ガラス基板３１を介して対向基板２０に、この対向基板２０を湾曲させるような曲げ応力が作用せず内部に充填されている液晶分子が押圧されることがなく、従って、液晶分子の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることができる。

工程（ｃ）：圧着ヘッド４７による小型防塵ガラス基板３１の圧着時間が所定圧着時間に達した後、透明接着剤４１を硬化させ、その後、圧着ヘッド４７を上昇させる。すると、小型防塵ガラス基板３１は透明接着剤４１により対向基板２０に接着されているため、圧着ヘッド４７の押圧面４７ａから離間し、小型防塵ガラス基板３１の接着が完了する。

次いで、ステージ２００と圧着ヘッド４７とを相対移動させて、隣の対向基板２０上に圧着ヘッド４７を対設させると共に、上述した各工程（ａ）〜（ｃ）と同一の工程を繰り返して、当該対向基板２０に小型防塵ガラス基板３１を接着する。これを残りの対向基板２０に対して繰り返すことで、大型基板１１０に貼り合わされている全ての対向基板２０の外表面に対して小型防塵ガラス基板３１を貼り合わせる。

尚、上述した実施形態では、１つの圧着ヘッド４７で小型防塵ガラス基板３１を１枚ずつ対向基板２０に圧着させるシングルヘッド方式について説明したが、本発明は、複数配列の圧着ヘッドを用いて、複数の小型防塵ガラス基板３１を同時に圧着させるマルチヘッド方式であっても良い。

このように、本実施形態によれば、対向基板２０の外表面に対して小型防塵ガラス基板３１を実装する工程では、この小型防塵ガラス基板３１を吸着する圧着ヘッド４７の押圧面４７ａを、シール部材５２とほぼ同一形状に形成されているため、圧着ヘッド４７からの押圧力が対向基板２０に印加されても、対向基板２０が湾曲せず、従って、内部に充填されている液晶分子が押圧されることがないので、液晶分子の配向状態に乱れが生じることが無く、表示品位の高い画像を得ることができる。

又、押圧面４７ａの内側、すなわち、液晶パネル１２０の画像表示領域１０ａ上に位置する部位に吸引凹部４７ｂが形成されているため、吸引凹部４７ｂに混入した異物が小型防塵ガラス基板３１に付着しても、この異物により小型防塵ガラス基板３１の表面が傷付けられることが無く、投射される画像の表示品位を損なうことがない。

本発明による電気光学装置は、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置に限らず、パッシブマトリックス型の液晶装置、ＴＦＤ（薄型ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶装置に適用することができる。

液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図 図１のH-H'断面図 大型基板に対してチップ状の対向基板が貼り合わされた状態の斜視図 液晶パネルの外表面に防塵ガラス基板を実装する工程を示す工程図 小型防塵ガラス基板の実装工程を示す工程図 図５（ｂ）の拡大縦断面側面図 図６のVII−VII断面図 従来の小型防塵ガラス基板の実装工程を示す拡大縦断面側面図 図８のIX-IX断面図

符号の説明

１０…ＴＦＴ基板、１０ａ…画像表示領域、２０…対向基板、３０，３１…防塵ガラス基板、４１…透明接着剤、４７…圧着ヘッド、４７ａ…押圧面、４７ｂ…吸引凹部、５０…液晶、５２…シール部材、１００…液晶装置、１１０…大型基板、１２０…液晶パネル

Claims (5)

1. 第１の基板が多数枚取り可能に形成されている大型基板の、該各第１の基板が形成されている領域に第２の基板がシール部材を介して貼り合わされていると共に、前記第１の基板と前記第２の基板と前記シール部材とで囲まれた空隙に電気光学物質が充填されており、前記第２の基板の外表面にガラス基板を圧着ヘッドの押圧面にて押圧して圧着させる電気光学装置の製造装置において、
   前記圧着ヘッドの前記押圧面が前記シール部材の直上に配設される
   ことを特徴とする電気光学装置の製造装置。
2. 前記圧着ヘッドの前記押圧面が前記シール部材と略同一形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電気光学装置の製造装置。
3. 前記圧着ヘッドの前記押圧面の内側に凹部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の電気光学装置の製造装置。
4. 前記凹部が、前記ガラス基板を該押圧面に吸着させる吸引圧を導入する吸引凹部である
   ことを特徴とする請求項３記載の電気光学装置の製造装置。
5. 第１の基板が多数枚取り可能に形成されている大型基板の、該各第１の基板が形成されている領域に第２の基板がシール部材を介して貼り合わされていると共に、前記第１の基板と前記第２の基板と前記シール部材とで囲まれた空隙に電気光学物質が充填されており、前記第２の基板の外表面にガラス基板を圧着ヘッドの押圧面にて押圧して圧着させる電気光学装置の製造方法において、
   前記圧着ヘッドの前記押圧面にて、前記シール部材の直上に位置する前記ガラス基板を前記第２の基板方向へ押圧して圧着させる
   ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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