JP2010217315A - 液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の液晶ディスプレイ部品を高温で急速に昇温させることができる液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品の製造装置であり、液晶ディスプレイ部品を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータ１を複数枚配置したヒータユニットを備え、ヒータユニットのうちの、各ヒータ１をそれぞれ個別に制御し、所定の温度まで液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品を製造する液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置に関し、特に、液晶ディスプレイ部品を加熱する製造方法及び製造装置に関する。

従来より、液晶ディスプレイ部品の製造工程のうち、加熱工程は不可欠な工程であることが知られており、近年における液晶ディスプレイの大型化に伴って、加熱工程においても、液晶ディスプレイの大型化に対応したヒータユニットの開発が進められている。

また、近年においては、低温で製造可能な液晶が主流で、数百度といった低温領域に対応したヒータユニットがある。

このヒータユニットは、液晶ディスプレイ部品を低温領域において加熱させるために、図１０に示すような、ケース１０２に収容されたシーズヒータ１０１を備えたコスト安のものが主流となっている。このヒータユニットは、発熱部や被加熱物を配置する内部構造や当該発熱部の制御システムを改良することによって、要求される液晶ディスプレイ部品における均熱性を満足しているのが現状である。

このヒータユニットは、当該ヒータユニットそのものの均熱性の必要はなく、低温であることで、ある程度の安価なもので液晶ディスプレイ部品を十分に加熱できており、当該パネル表面からの対流熱伝導によって安定した均一性を実現していた（例えば下記の特許文献１を参照）。

特開２００２−１２４６７８号公報

しかしながら、近年における低温ポリシリコン液晶の製造工程においては、高温で急速に液晶ディスプレイ部品を昇温させる必要がある。また、このように高温で急速に液晶ディスプレイ部品を昇温させる昇温特性を、大型の液晶ディスプレイ部品で実現する必要がある。

また、高温・急速用ヒータを大型化するためには、ヒータを連結する必要があり、構造上はヒータ基本構成、リフレクタやヒータ保持部材等を一体で大型化すると、評価装置等に大きなコストを要することになってしまう。また、評価装置を大型化すると、全体の性能評価が困難となってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、大型の液晶ディスプレイ部品を高温で急速に昇温させることができる液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明は、液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品の製造方法であり、液晶ディスプレイ部品を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータユニットを複数枚配置し、ヒータユニットのそれぞれには、ヒータ、当該ヒータの熱を均等に分散させる均熱板、当該ヒータの熱を均熱板側に反射させるリフレクタ、均熱板及びリフレクタを支持するベースが設けられており、各ヒータをそれぞれ個別に制御し、所定の温度まで液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させることを特徴とする。

また、本発明に係る液晶ディスプレイの製造方法は、液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させた後に、液晶ディスプレイ部品の温度が均一となるように、ヒータユニットのうちの内側に配置されているヒータに供給される電力よりも、ヒータユニットのうちの外側に配置されているヒータに供給される電力を高くすることが望ましい。

本発明は、液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品の製造装置であり、液晶ディスプレイ部品を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータを複数枚配置したヒータユニットを備え、ヒータユニットのそれぞれには、当該ヒータの熱を均等に分散させる均熱板、当該ヒータの熱を均熱板側に反射させるリフレクタ、均熱板及びリフレクタを支持するベースが設けられており、ヒータユニットのうちの、各ヒータをそれぞれ個別に制御し、所定の温度まで液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させることを特徴とする。

また、本発明に係る液晶ディスプレイ部品の製造装置において、ヒータユニットは、当該ヒータユニットのうちの内側に配置されている複数のヒータを結線すると共に、当該ヒータユニットのうちの外側に配置されている複数のヒータを結線して構成され、ヒータユニットのうちの内側に配置されている複数のヒータに供給される電力よりも、ヒータユニットのうちの外側に配置されている複数のヒータに供給される電力が高くされることが望ましい。

本発明に係る液晶ディスプレイの製造方法及び製造装置によれば、板状の炭化ケイ素を含むヒータを複数枚配置したヒータユニットのうちの、各ヒータ部をそれぞれ個別に制御するので、大型の液晶ディスプレイ部品を高温で急速に昇温させることができる。

本発明を適用したヒータユニットの断面図である。 本発明を適用したヒータユニットの平面図である。 本発明を適用したヒータユニットにおける各ヒータ部の上面図及び側面図である。 本発明を適用したヒータユニットを構成するヒータ部をパラレル・シリーズ結線で接続することの説明図である。 本発明を適用したヒータユニットを構成するヒータ部をシリーズ結線で接続することの説明図である。 本発明を適用したヒータユニットのヒータ温度と、ガラス温度と、ヒータ群に供給する出力と、温度の目標値と、経過時間との関係を示す図である。 ＴＦＴ用ガラスと経過時間との関係を示す図である。 ヒータ部の温度分布を示す図である。 本発明を適用したヒータユニットの他の例を示す側面図である。 従来のヒータユニットの断面図である。

以下、本発明に係る液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る液晶ディスプレイ部品の製造方法は、液晶ディスプレイ部品として、ガラス基板にシリコン膜を形成するに際して必要な加熱工程に適用され、本発明に係る液晶ディスプレイ部品の製造装置は、図１及び図２に示すようなヒータユニット（ヒータユニット）に適用される。なお、図２は、ヒータユニットの平面図であり、図１は、ヒータユニットの断面図である。

この液晶ディスプレイ部品としては所謂低温ポリシリコンと当該低温ポリシリコンが塗布されたガラス基板との組み合わせが挙げられる。この液晶ディスプレイ部品の製造方法及び製造装置では、ポリシリコンとなる材料をガラス基板上におい瞬時に融解、結晶化させるために、ガラス基板及びポリシリコンとなる材料の温度を急速に上昇させる。

図１に示すように、ヒータユニットは、ガラス基板及びポリシリコンとなる材料を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（以下、総称する場合には、単に「ヒータ部１」と呼ぶ。）を複数枚配置して構成されている。ヒータ部１は、石英からなるフレーム２内に収容されている。

ヒータ部１は、図示しない対の電極を介して電力供給装置が接続されている。このヒータ部１は、被加熱物を加熱するに際して、電極間に印加される電力が制御されて、当該ヒータ部１の両面から発熱する。なお、両面加熱によって、液晶ディスプレイ部品の生産効率を２倍にできる。

図２に示すように、ヒータユニットは、マトリクス状に縦４枚×横４枚のヒータ部１が配置可能に構成されている。ヒータ部１は、四角形のフレーム２の４箇所のコーナーに配設されたヒータ１Ａ＿１，１Ａ＿２，１Ａ＿３，１Ａ＿４からなるヒータ群１Ａと、図中の上端及び下端の外周部に配設されたヒータ１Ｂ＿１，１Ｂ＿２，１Ｂ＿３，１Ｂ＿４からなるヒータ群１Ｂと、図中の右端及び左端の外周部に配設されたヒータ１Ｃ＿１，１Ｃ＿２，１Ｃ＿３，１Ｃ＿４からなるヒータ群１Ｃと、フレーム２の中央に配設されたヒータ１Ｄ＿１，１Ｄ＿２，１Ｄ＿３，１Ｄ＿４からなるヒータ群１Ｄを備える。

中央部分における４枚のヒータからなるヒータ群１Ｄは、放熱度合いが最も低く、４枚共に少ない電力ですむので、当該４枚に対しては同じ温度制御が行われる。コーナーにおける４枚のヒータからなるヒータ群１Ａは、放熱度合いが最も高く、４枚共に多くの電力が必要であるので、当該４枚を同じ温度制御が行われる。また、外周部におけるヒータ群１Ｂ及びヒータ群１Ｃに対しても、それぞれ同じ温度制御が行われる。

このような複数のヒータ部１からなるヒータユニットは、図２に示したように、縦横のそれぞれの方向に自由にヒータ部１を配置することができる。

各ヒータ部１は、図３に上面図及び側面図を示すように、約２５０ｍｍを一辺とした四角形状となっている。このヒータ部１は、ベース１１上に設けられた支柱１２及び当該ベース１１によって、ヒータ１３が支持されている。ヒータ１３の上側には、ヒータ１３の熱を均等に分散させて面内を略同一温度とする均熱板１４が支柱１２によって支持されている。ヒータ１３の下側には、当該ヒータ１３の熱を均熱板１４側に反射させるリフレクタ１５が設けられている。

また、このヒータ部１にけるベース１１には、ヒータ１３に電流を供給するための電極及び温度センサを含む回路部１６が設けられている。この回路部１６は、各ヒータ部１ごとに設けられ、ヒータユニットにおける温度制御するに際して使用される。このように回路部１６をベース１１の裏面であるチャンバ外に設置することによって、ゾーンの配線や制御も容易に変更可能となる。

このヒータユニットは、図４に示すパラレル・シリーズ結線又は図５に示すシリーズ結線によってヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄそれぞれと電力供給装置とを接続させている。

図４に示すパラレル・シリーズ結線の場合、ヒータ群１Ａは、ヒータ１Ａ＿１及びヒータ１Ａ＿２と、ヒータ１Ａ＿３及びヒータ１Ａ＿４とを並列接続させている。また、ヒータ群１Ｂは、ヒータ１Ｂ＿１及びヒータ１Ｂ＿２と、ヒータ１Ｂ＿３及びヒータ１Ｂ＿４とを並列接続させている。更に、ヒータ群１Ｃは、ヒータ１Ｃ＿１及びヒータ１Ｃ＿３と、ヒータ１Ｃ＿２及びヒータ１Ｃ＿４とを並列接続させている。更にまた、ヒータ群１Ｄは、ヒータ１Ｄ＿１及びヒータ１Ｄ＿２と、ヒータ１Ｄ＿３及びヒータ１Ｄ＿４とを並列接続させている。このようなヒータユニットは、ヒータ群１Ａによって抵抗値Ｚ_Aを構成し、ヒータ群１Ｂによって抵抗値Ｚ_Bを構成し、ヒータ群１Ｃによって抵抗値Ｚ_Cを構成し、ヒータ群１Ｄによって抵抗値Ｚ_Dを構成する。

図５に示すシリーズ結線の場合、ヒータ群１Ａは、ヒータ１Ａ＿１とヒータ１Ａ＿２とヒータ１Ａ＿３とヒータ１Ａ＿４とを直列接続させている。また、ヒータ群１Ｂは、ヒータ１Ｂ＿１とヒータ１Ｂ＿２とヒータ１Ｂ＿３とヒータ１Ｂ＿４とを直列接続させている。更に、ヒータ群１Ｃは、ヒータ１Ｃ＿１とヒータ１Ｃ＿２とヒータ１Ｃ＿３とヒータ１Ｃ＿４とを直列接続させている。更にまた、ヒータ群１Ｄは、ヒータ１Ｄ＿１及びヒータ１Ｄ＿２と、ヒータ１Ｄ＿３及びヒータ１Ｄ＿４とを並列接続させている。このようなヒータユニットは、ヒータ群１Ａによって抵抗値Ｚ_Aを構成し、ヒータ群１Ｂによって抵抗値Ｚ_Bを構成し、ヒータ群１Ｃによって抵抗値Ｚ_Cを構成し、ヒータ群１Ｄによって抵抗値Ｚ_Dを構成する。

このように、ヒータユニットは、ヒータユニットのうちの内側に配置されているヒータ群１Ｄを結線すると共に、当該ヒータユニットのうちの外側に配置されているヒータ群１Ａ、ヒータ群１Ｂ、ヒータ群１Ｃを結線して構成されている。このヒータユニットは、ヒータユニットのうちの内側に配置されているヒータ群１Ｄに供給される電力よりも、ヒータユニットのうちの外側に配置されているヒータ群１Ａ、ヒータ群１Ｂ、ヒータ群１Ｃに供給される電力が高くされる。各ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがそれぞれ個別に制御されることにより、加熱対象となる液晶ディスプレイ部品の全体に亘って均一温度とするように調整される。

また、この個別の制御は、液晶ディスプレイ部品の製造工程において、所定時間に亘って液晶ディスプレイ部品の温度を所定の温度まで上昇させるように、各ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのそれぞれに供給する電力を調整することによって行われる。

つぎに、上述したように構成されたヒータユニットを動作させた時の結果について説明する。

図６に、上述したように構成されたヒータユニットにより液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させたときの結果を示し、図７に、上述したように構成されたヒータユニットにより液晶ディスプレイ部品の温度を均一に保持した時の結果を示し、図８にヒータ部１の温度分布を示し、図９にヒータユニットを含む加熱装置の構成例を示す。

この加熱装置は、ヒータ部１及びフレーム２からなるヒータユニットを支持台５で支持し、当該ヒータ部１及びフレーム２からなるヒータユニットの上方に、支持台６によって液晶ディスプレイ部品であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）用ガラス３を配置し、更にＴＦＴ用ガラス３の上方１０ｍｍの位置にＳｉＣ吸熱板４を配置している。このような加熱装置は、ヒータ部１を加熱し、ヒータ部１の輻射熱をＴＦＴ用ガラス３に伝達する。また、ＴＦＴ用ガラス３は熱吸収が悪いことから、高熱伝導率のＳｉＣ吸熱板４をＴＦＴ用ガラス３の上方に設け、ＳｉＣ吸熱板４による安定した熱特性効果を図っている。

なお、この加熱装置は、ヒータ部１の下方にはＴＦＴ用ガラス３を設けても、上方のＴＦＴ用ガラス３と同等の熱特性を実現できる。ヒータ部１の両面にＴＦＴ用ガラス３を設けることによって、液晶ディスプレイ部品の生産効率を向上できる。

加熱対象である試料のＴＦＴ用ガラス３のサイズは、２８０ｍｍ×２０２ｍｍである。ヒータ部１によってＴＦＴ用ガラス３を加熱した条件は、大気圧窒素化雰囲気、ＴＦＴ用ガラス３の待機温度を４００℃、ＴＦＴ用ガラス３の指令温度を７００℃、昇温時間を１分とした。また、ヒータ部１は、ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの４つのゾーンのそれぞれで制御し、ヒータ群１Ａによる抵抗値Ｚ_B〜Ｚ_Dをシリーズ結線とし、ヒータ群１Ｄによる抵抗値Ｚ_Dをシリーズ・パラレル結線とした。

また、ＴＦＴ用ガラス３の温度の検出は、１６枚のヒータ部１に対応して１６点とし、ヒータ部１の温度の検出は、ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄごとに１／４枚の測定値を算出した。

図６には、経過時間と、ＴＦＴ用ガラス３の温度目標値、ヒータ部１の温度、ＴＦＴ用ガラス３の温度及び各ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに供給する電力出力との関係を示している。昇温時間の目標が１分となっていることから、ＴＦＴ用ガラス３の温度の目標値は、３０秒でＴＦＴ用ガラス３の温度を４００℃から７００℃に上昇させることとした。

電力供給装置により、ヒータ群１Ａには、他のヒータ群１Ｂ，１Ｃ，１Ｄよりも高い電力出力Ａを供給し、ヒータ群１Ｄには、他のヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃよりも高い電力出力Ｄを与えた。また、ヒータ群１Ｂとヒータ群１Ｃには、略同等の電力出力Ｂ，Ｃを与えた。この結果、ＴＦＴ用ガラス３の温度は、約１分で指令温度の７００℃となった。

図７に、ＴＦＴ用ガラス３を７００℃から±６℃（±１％以下）で一定温度とすることを目標とした時の経過時間とＴＦＴ用ガラス３の温度との関係を示す。

図７によれば、ＴＦＴ用ガラス３の温度は、実線で示している指令温度の７００℃と近いガラス温度Ａとガラス温度Ｂとの間で変化し、平均して指令温度の７００℃となった。た。このときの１６枚のヒータ部１の一例を図８に示す。この図８より、ヒータ群１Ａは、６９１℃〜６９９℃の範囲の温度であり、ヒータ群１Ｂは、７００℃程度の温度であり（ヒータ１Ｂ＿１を除く）、ヒータ群１Ｃは、６９７℃〜７０２℃の範囲の温度であり（ヒータ１Ｃ＿３を除く）、ヒータ群１Ｄは、６９４℃〜７０５℃の範囲の温度となった。

以上のように、本発明を適用した液晶ディスプレイの製造方法及び製造装置によれば、複数のヒータ部１を面状に敷き詰めてヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにゾーン分けをしたヒータユニットを用い、ヒータ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄそれぞれを個別に制御することにより、液晶ディスプレイ部品が大型化した場合であっても、液晶ディスプレイ部品の温度の昇温特性及び温度の均一性を優れたものとすることができる。

特に、低温ポリシリコン液晶向けヒータユニットにおいては、ヒータ部１を、ヒータ１３、リフレクタ１５及び均熱板１４を備えたものとしたので、温度性能（高温化・急速化・均熱化）を満足でき、生産効率も向上させることができる。

なお、上述した例では、１６枚のヒータ部１を用いて４つのゾーンに区分して各ヒータ群を制御することを説明したが、更に多くのヒータ部１を用い、更に多くのゾーンに区分して各ヒータ群を制御することにより、より大型の液晶ディスプレイ部品であっても優れた昇温特性及び均熱性を実現できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

１ ヒータ部
２ フレーム
３ ＴＦＴ用ガラス
４ ＳｉＣ吸熱板
５，６ 支持台
１１ ベース
１２ 支柱
１３ ヒータ
１４ 均熱板
１５ リフレクタ
１６ 回路部

Claims (4)

1. 液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品の製造方法において、
   前記液晶ディスプレイ部品を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータユニットを複数枚配置し、前記ヒータユニットのそれぞれには、ヒータ、当該ヒータの熱を均等に分散させる均熱板、当該ヒータの熱を前記均熱板側に反射させるリフレクタ、前記均熱板及びリフレクタを支持するベースが設けられており、
   各ヒータをそれぞれ個別に制御し、
   所定の温度まで前記液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させること
   を特徴とする液晶ディスプレイ部品の製造方法。
2. 前記液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させた後に、前記液晶ディスプレイ部品の温度が均一となるように、前記ヒータユニットのうちの内側に配置されているヒータに供給される電力よりも、前記ヒータユニットのうちの外側に配置されているヒータに供給される電力を高くすることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ部品の製造方法。
3. 液晶ディスプレイを構成する液晶ディスプレイ部品の製造装置において、
   前記液晶ディスプレイ部品を加熱する板状の炭化ケイ素を含むヒータを複数枚配置したヒータユニットを備え、前記ヒータユニットのそれぞれには、当該ヒータの熱を均等に分散させる均熱板、当該ヒータの熱を前記均熱板側に反射させるリフレクタ、前記均熱板及びリフレクタを支持するベースが設けられており、
   前記ヒータユニットのうちの、各ヒータをそれぞれ個別に制御し、
   所定の温度まで前記液晶ディスプレイ部品の温度を上昇させること
   を特徴とする液晶ディスプレイ部品の製造装置。
4. 前記ヒータユニットは、当該ヒータユニットのうちの内側に配置されている複数のヒータを結線すると共に、当該ヒータユニットのうちの外側に配置されている複数のヒータを結線して構成され、
   前記ヒータユニットのうちの内側に配置されている複数のヒータに供給される電力よりも、前記ヒータユニットのうちの外側に配置されている複数のヒータに供給される電力が高くされることを特徴とする請求項３に記載の液晶ディスプレイ部品の製造装置。

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