JP4113002B2 - 液晶表示装置の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置の製造装置に係り、特に、一対の基板間に液晶組成物を封入するためのギャップを形成しつつ一対の基板を封着する枚葉封着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、液晶表示装置は、対向配置された一対の基板、すなわちアレイ基板及び対向基板の間に、液晶層を挟持して構成される。これら一対の基板は、スペーサを介して所定ギャップを形成しつつシール材によって封着されている。液晶組成物は、これら一対の基板間に形成されたギャップに封入され、液晶層を形成する。
【０００３】
一対の基板を封着する工程では、いずれか一方の基板上にシール材を塗布した後、他方の基板と各々の電極が対向するように重ね合わせることによって空の液晶セルを形成し、さらにギャップが所定の値となるように液晶セルを加圧した状態で加熱することによりシール材を硬化させる。
【０００４】
このような液晶セルの製造方法において、シール材を硬化させて一対の基板を封着する封着方法には、剛体加圧方式と、エアー加圧方式とがある。剛体加圧方式は、複数の液晶セルをプレス冶具の中に重ねて配置した状態で加圧しながら加熱するものである。エアー加圧方式は、一組の液晶セルをトレー上に載置し、液晶セルを被覆シートで被覆し、トレーと被覆シートとの間の空気を真空引きすることによって液晶セルの表面全体を大気圧により加圧しながら加熱するいわゆる枚葉封着方式である。
【０００５】
この枚葉封着方式は、剛体加圧方式と比較した場合、液晶セルの加熱を１組ずつ行うため、熱効率がよく、短時間でシール材を硬化させることができるという利点がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２７６００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、枚葉封着方式では、液晶セルが載置されるトレー上の載置面には、液晶セルを構成する基板の帯電を防止するために、導電性シートが配置されている。この導電性シートとして、鏡面のような表面平滑性を有する材料を選択した場合、液晶セルを構成する基板が導電性シートに密着してしまい、液晶セルをトレーから取り出しにくくなり、歩留まりを低下させるおそれがある。
【０００８】
また、導電性シートとして、厚さのばらつきが大きい材料を選択した場合、この導電性シート上に載置した液晶セルを加圧したときに、導電性シートの厚さばらつきに応じて液晶セルのギャップが不均一となる。また、導電性シートをトレー上に接着する接着剤の塗布厚さにばらつきがある場合にも、同様に接着剤の厚さばらつきに応じて液晶セルのギャップが不均一となる。このような不均一なギャップを有する液晶セルに液晶組成物を封入して液晶表示装置を製造した場合には、表示不良を発生するといった問題が生ずる。
【０００９】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、歩留まりを低下させることなく、表示品位の良好な液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の様態による液晶表示装置の製造装置は、
一対の基板間に液晶組成物を封入するためのギャップを形成しつつ一対の基板を封着する液晶表示装置の製造装置であって、
一対の基板をシール材により固定して形成された液晶セルが載置される載置面を有する第１冶具と、
前記載置面に載置された前記液晶セルを被覆する被覆シートを有し、前記載置面と前記被覆シートとの間で前記液晶セルを加圧する第２冶具と、
を備え、
前記載置面は、前記第１冶具の支持基板上に配置された緩衝材と、前記緩衝材上に配置され前記液晶セルが載置される導電性シートと、前記緩衝材と前記導電性シートとを接着する接着剤と、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の製造装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、液晶表示装置の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、アクティブマトリックス型の液晶表示装置１は、一対の基板、すなわちアレイ基板１０及び対向基板１２の間に、液晶層１４を挟持して構成される。これらアレイ基板１０及び対向基板１２は、図示しないスペーサを介して互いに対向配置され、これらの基板間に液晶層１４を配設するための所定ギャップを形成する。液晶層１４は、一対の基板間のギャップに封入された液晶組成物によって形成される。
【００１３】
アレイ基板１０は、絶縁基板として矩形状のガラス基板１６を備えている。このガラス基板１６は、その表面上に形成された矩形状の表示領域１０ａを有している。表示領域１０ａは、行方向に沿って延出された複数の走査線１８、列方向に沿って延出された複数の信号線１９、各走査線１８と各信号線１９とで囲まれたマトリクス状の画素領域に配置された画素電極２０、各走査線１８と各信号線１９との交差部近傍に配置された薄膜トランジスタすなわちＴＦＴ２２などを備えて構成される。
【００１４】
各ＴＦＴ２２は、ポリシリコン半導体層の上にゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極Ｇと、ポリシリコン半導体層のドレイン領域にコンタクトしたドレイン電極Ｄと、ポリシリコン半導体層のソース領域にコンタクトしたソース電極Ｓと、を備えている。
【００１５】
ゲート電極Ｇは、走査線１８に電気的に接続されている。ドレイン電極Ｄは、信号線１９に電気的に接続されている。ソース電極Ｓは、画素電極２０に電気的に接続されている。すなわち、画素電極２０は、ＴＦＴ２２を介して信号線１９に電気的に接続されている。この画素電極２０は、透過型液晶表示装置を構成する場合には、例えば光透過性導電膜としてＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）によって形成される。
このような構成の表示領域１０ａは、配向膜によって覆われている。
【００１６】
一方、対向基板１２は、絶縁基板として矩形状のガラス基板３０を備えている。このガラス基板３０は、その表面上に形成された矩形状の表示領域１２ａを有している。表示領域１２ａは、対向電極３８などを備えて構成される。この対向電極３８は、例えば光透過性導電膜としてＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）によって形成される。
また、このような構成の表示領域１２ａは、配向膜によって覆われている。
【００１７】
なお、カラー表示を可能とするカラー液晶表示装置においては、カラーフィルタとして機能する赤の着色層、緑の着色層、青の着色層などがアレイ基板１０または対向基板１２に各画素領域に対応してマトリクス状に形成される。また、アレイ基板１０または対向基板１２は、これらの基板間に所定のギャップを形成するための柱状スペーサを備えている。この柱状スペーサにより、アレイ基板１０と対向基板１２との間のギャップは、例えば、５μｍを保って形成される。
【００１８】
上述したように構成されたアレイ基板１０及び対向基板１２は、シール材４２を介して周縁部同士が互いに貼り合わされている。シール材４２は、アレイ基板１０及び対向基板１２の表示領域１０ａ、１２ａを囲むように塗布され、矩形枠状のシールを形成している。
【００１９】
そして、液晶組成物は、シール材４２からなるシールに形成された注入口４４を通して、アレイ基板１０と対向基板１２との間のギャップに注入される。注入口４４は、樹脂などの封止材によって封止される。これにより、液晶層１４が形成される。
【００２０】
次に、以上のように構成された液晶表示装置の製造方法について説明する。 まず、図２に示すように、上述した構成を有するアレイ基板１０及び対向基板１２をそれぞれ１枚ずつ用意する。そして、アレイ基板１０の主面上に、表示領域１０ａを囲むようにシール材４２を塗布し、矩形枠状のシールを形成する。シールの一部には、液晶注入口４４が設けられている。ここでは、シール材４２として、熱硬化型のエポキシ系樹脂を用いている。
【００２１】
続いて、アレイ基板１０の画素電極２０と対向基板１２の対向電極３８とが互いに対向するように、アレイ基板１０の上に対向基板１２を重ねて位置合わせし、両基板を仮固定して、空の液晶セルを作製する。
【００２２】
続いて、枚葉封着装置を使用し、液晶セルを例えば、室温で６００〜８００ｇｆ／ｃｍ２まで加圧し、しかる後、初期温度２５℃（室温）〜終温度１６０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で昇温し、全体として６０分間加熱し、シール材４２を硬化させることによって、両基板を封着する。そして、真空破壊後に室温まで冷却し、液晶セルを完成させる。
【００２３】
続いて、得られた空の液晶セル内に、液晶注入口４４から液晶組成物を注入した後、液晶注入口４４を紫外線硬化樹脂等の封止材により封止することによって、液晶層１４を形成する。これにより、液晶表示装置が完成する。
【００２４】
次に、上述した液晶表示装置の製造工程において、アレイ基板１０及び対向基板１２の封着工程で適用される枚葉封着装置について図３乃至図７を参照して説明する。この枚葉封着装置は、空の液晶セルを密閉空間に配置し、内部を真空排気することによって液晶セルを加圧する、真空加圧方式を採用している。
【００２５】
すなわち、図３に示すように、この枚葉封着装置５０は、第１冶具５１と、第２冶具５２と、排気手段として機能する真空ポンプ５３と、加熱手段として機能する電熱ヒータ５４及び電熱ヒータ５４の加熱温度をコントロールするための加熱制御部５５と、を備えて構成される。
【００２６】
図４に示すように、第１冶具５１は、一対の基板１０及び１２をシール材４２によって仮固定して形成した液晶セルＬＣが載置される載置面６２を有している。この載置面６２は、金属、ガラス、セラミックなどで形成された板状の支持基板６１上のほぼ中央部に形成されている。また、支持基板６２の外周部には、載置面６２側から裏面に渡って貫通した真空引き用孔６３が形成されている。この真空引き用孔６３は、真空ポンプ５３に接続されている。
【００２７】
図３及び図５に示すように、第２冶具５２は、第１冶具５１の載置面６２に載置された液晶セルＬＣを被覆する被覆シート６４を有している。この被覆シート６４は、載置面６２との間で液晶セルＬＣを加圧する。すなわち、この被覆シート６４は、液晶セルＬＣの上部を密接して覆うために、液晶セルＬＣより大きなサイズの矩形状に形成されている。
【００２８】
この被覆シート６４は、載置面６２に載置された液晶セルＬＣを囲む矩形状の枠体６５によって固定されている。この枠体６５は、第１枠体６５Ａと、第２枠体６５Ｂとで構成される。被覆シート６４は、第１枠体６５Ａと第２枠体６５Ｂとの間に配置され、両者によって挟持されている。
【００２９】
第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触して液晶セルＬＣを囲み、載置面６２と被覆シート６４とで液晶セルＬＣを収容可能な密閉空間を形成する。また、この第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触する面に形成された凹部によって密閉空間に貫通する貫通孔６５Ｐを有している。
【００３０】
第２枠体６５Ｂは、第１枠体６５Ａより大きな幅に形成され、そのほぼ中央部に液晶セルＬＣより大きなサイズの矩形状の開口部６５Ｈを有している。この第２枠体６５には、その周端部から第１冶具５１に接するように垂設された密閉用のパッキン６６が設けられている。このパッキン６６は、真空引き用孔６３が配置されている位置よりも外周側に配置されている。
【００３１】
したがって、第２冶具５２が第１冶具５１に接した状態では、載置面６２、被覆シート６４、及び、第１枠体６５Ａによって形成される第１密閉空間Ｓ１は、支持基板６１、第１枠体６５Ａ、第２枠体６５Ｂ、及び、パッキン６６によって形成される第２密閉空間Ｓ２と貫通孔６５Ｐを介して連通する。
【００３２】
図３に示すように、真空ポンプ５３は、真空引き用孔６３から第１冶具５１と第２冶具５２との間の密閉空間を真空排気する。すなわち、第１冶具５１の載置面６２上に液晶セルＬＣを載置し、さらに、第２冶具５２をセットすることで、第１冶具５１と第２冶具５２との間で液晶セルＬＣを保持する。そして、真空ポンプ５３を駆動して、真空引き用孔６３から、互いに連通した第１密閉空間Ｓ１及び第２密閉空間Ｓ２を真空排気することにより、被覆シート６４に大気圧がかかる。これにより、載置面６２と被覆シート６４との間で液晶セルＬＣの表面全体を加圧する。
【００３３】
板状の電熱ヒータ５４は、上下一対設けられ、載置面６２と被覆シート６４との間で加圧された状態の液晶セルＬＣを所定温度で加熱する。これにより、シール材４２を完全に硬化させ、仮固定されていたアレイ基板１０及び対向基板１２を封着する。加熱手段としては、第１冶具５１及び第２冶具５２の外側にそれぞれ配置される電熱ヒータ５４に代えて、第１及び第２冶具全体を、熱風循環式オーブンまたは遠赤外線オーブンに入れて、加熱しても良い。
【００３４】
また、このような枚葉封着装置においては、電熱ヒータ５４による加熱温度を加熱制御部５５でコントロールすることにより、液晶セルＬＣの昇温速度を調整しているが、第１冶具５１を構成する支持基板６１の厚さを変えてその熱容量を変化させることで、昇温速度を調整することも可能である。この場合、加熱剤御部５５の構成をより簡略化することができるという利点がある。
【００３５】
図６に示すように、上述したような構成の枚葉封着装置５０において、第１冶具５１に設けられた載置面６２は、緩衝材７１、及び、導電性シート７２を積層した積層体によって構成されている。緩衝材７１は、支持基板６１上に配置されている。導電性シート７２は、緩衝材７１の上に配置されている。液晶セルＬＣは、この導電性シート７２の上に載置される。緩衝材７１と導電性シート７２とは、互いに接着剤７３によって接着されている。
【００３６】
導電性シート７２は、封着工程で液晶セルＬＣを構成する基板の帯電を防止するものである。この導電性シート７２として、鏡面のような表面平滑性を有する材料を選択した場合、液晶セルＬＣの基板が導電性シート７２に密着してしまうおそれがある。この実施の形態では、導電性シート７２として、例えばガラス繊維を織り込んだファブリックシートにポリテトラフルオロエチレンすなわちテフロン（登録商標）を含浸させた材料を適用している。この材料で形成した導電性シート７２は、適度に厚さにばらつきがあるため、液晶セルＬＣの基板が密着することは少ない。この導電性シート７２の平均シート厚は、約０．１８ｍｍである。
【００３７】
緩衝材７１は、導電性シート７２の厚さのばらつきによる影響を抑えるために配置されている。すなわち、この緩衝材７１は、弾性を有し、歪んだ後の復元性が高い材料によって形成される。この緩衝材７１としては、導電性シート７２の厚さのばらつきを吸収可能な弾性係数を有する材料が選択される。また、十分な弾性を有していない材料であっても、導電性シート７２の厚さのばらつきを吸収可能な程度の厚さを有していれば選択可能である。
【００３８】
緩衝材７１として適用可能な材料としては、ゴアテックス（登録商標：Ｗ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ社製）、ポリフロン（ダイキー工業社製）、クリーンペーパの一例としてスタクリン（桜井（株）社製）などがある。この実施の形態では、緩衝材７１としてゴアテックスを選択し、その平均シート厚は、約０．５ｍｍである。
【００３９】
図６及び図７に示すように、緩衝材７１は、載置面６２に載置される液晶セルＬＣよりも大きな面積を有している。また、導電性シート７２は、緩衝材７１より大きな面積を有している。導電性シート７２の中央部は、接着剤７３によって緩衝材７１に接着されている。また、導電性シート７２の周縁部は、接着剤７３によって支持基板６１に直接接着されている。
【００４０】
このように、液晶セルＬＣが載置される載置面６２を、支持基板６１上の緩衝材７１、接着剤７３、及び、導電性シート７２の積層構造で構成したことにより、導電性シートとして、厚さのばらつきが大きい材料を選択した場合であっても、この導電性シート７２上に載置した液晶セルＬＣを加圧したときに、導電性シートの厚さばらつきが緩衝材７１によって吸収される。また、接着剤７３の塗布厚にばらつきがあったとしても、この影響も同様に緩衝材７１によって吸収される。上述した実施の形態では、接着剤７３は、緩衝材７１と導電性シート７２との間のみに配置されたが、支持基板６１と緩衝材７１との間にも接着剤７３を配置しても良く、この場合の接着剤７３の塗布厚のばらつきも緩衝材７１によって吸収可能である。
【００４１】
したがって、加圧される液晶セルＬＣにおいて、導電性シート７２の厚さばらつき及び接着剤７３の塗布厚のばらつきに起因したギャップ不良の発生を抑制することが可能となる。このため、アレイ基板１０と対向基板１２との間に均一なギャップを形成することができる。また、このようにして形成された液晶セルＬＣに液晶組成物を封入して製造した液晶表示装置によれば、表示ムラなどの表示不良の発生を防止することができる。
【００４２】
上述したような構成の枚葉封着装置においては、第２冶具５２は、載置面６２に載置された液晶セルＬＣを囲む第１枠体６５Ａを備え、この第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触する面に形成された凹部からなる貫通孔６５Ｐを有している。一方、載置面６２は、比較的弾性に富んだ緩衝材７１を備えている。
【００４３】
このため、液晶セルＬＣを加圧する際に、第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられると、緩衝材７１及び導電性シート７２が貫通孔６５Ｐに進入する。緩衝材７１の弾性が高いほど、貫通孔６５Ｐへの進入度合いも大きくなる。貫通孔６５Ｐへの進入度合いが大きい場合には、貫通孔６５Ｐが塞がれてしまい、液晶セルＬＣを収容した第１密閉空間Ｓ１を真空排気できなくなるおそれがある。これは、液晶セルＬＣを十分に加圧することができなくなることを意味する。
【００４４】
そこで、図８に示すように、第１枠体６５Ａは、貫通孔６５Ｐと載置面６２との間に介在された板状部材８０を有している。より詳細には、板状部材８０は、貫通孔６５Ｐを形成する凹部と、載置面６２の導電性シート７２との間に介在され、凹部の幅Ｗより長い長さＬを有している。
【００４５】
このような板状部材８０を設けたことにより、液晶セルＬＣを加圧するために第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられた場合、板状部材８０が載置面６２を押下する。このとき、緩衝材７１は、板状部材８０の板厚分の凹凸を吸収するように変形する。
【００４６】
このため、緩衝材７１として弾性が高い材料を選択した場合であっても、液晶セルＬＣを加圧した際に貫通孔６５Ｐが導電性シート７１や緩衝材７１によって塞がれることがなく、第１密閉空間Ｓ１を確実に真空排気することができる。したがって、第１密閉空間Ｓ１に収容された液晶セルＬＣ全体を均一にかつ十分に加圧することができる。
【００４７】
また、図９に示すように、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２から緩衝材７１を除去しても良い。すなわち、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２は、接着剤７３により支持基板６１に直接接着された導電性シート７２のみによって構成されている。図９に示した例では、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２を導電性シート７２のみで構成したが、導電性シート７２も除去して、載置面を形成しなくても良い。
【００４８】
このような構造により、緩衝材７１として弾性が高い材料を選択した場合であっても、液晶セルＬＣを加圧するために第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられた際に、貫通孔６５Ｐが導電性シート７１や緩衝材７１によって塞がれることがなく、第１密閉空間Ｓ１を確実に真空排気することができる。したがって、第１密閉空間Ｓ１に収容された液晶セルＬＣ全体を均一にかつ十分に加圧することができる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、導電性シート７２として、固体のポリテトラフルオロエチレンを含浸させた材料を利用しているが、その製造工程で、ポリテトラフルオロエチレンが一部に凝集し、シート表面に塊となって定着する場合がある。このような導電性シート７２表面に形成された塊は、突起となって、液晶セルＬＣを加圧した際に、ギャップ不良を招く原因となる。
【００５０】
このような突起を有した導電性シート７２を適用した場合であっても、上述した実施の形態のように、導電性シート７２の下層に緩衝材７１を配置したことにより、突起の影響を吸収することができ、ギャップ不良を抑制することができる。なお、導電性シート７２の上に見た目で大きな突起が存在する場合には、除去することが望ましく、カッターなどを用いて削るか、ポンチなどを用いて穿孔すれば良い。
【００５１】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、歩留まりを低下させることなく、表示品位の良好な液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態で製造される液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図３は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の製造装置としての枚葉封着装置の構造を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示した枚葉封着装置における第１冶具の構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図３に示した枚葉封着装置における第２冶具の一部の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図６】図６は、図４に示した第１冶具における載置面の構造を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、図３に示した枚葉封着装置における各部の配置位置及び大きさの関係を説明するための図である。
【図８】図８は、図３に示した枚葉封着装置に適用可能な第１枠体の他の構造を概略的に示す図である。
【図９】図９は、図３に示した枚葉封着装置に適用可能な第１枠体の他の構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０…アレイ基板
１２…対向基板
４２…シール材
５０…枚葉封着装置
５１…第１冶具
５２…第２冶具
５３…真空ポンプ
５４…電熱ヒータ
６１…支持基板
６２…載置面
６４…被覆シート
６５…枠体
７１…緩衝材
７２…導電性シート
７３…接着剤
ＬＣ…液晶セル
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置の製造装置に係り、特に、一対の基板間に液晶組成物を封入するためのギャップを形成しつつ一対の基板を封着する枚葉封着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、液晶表示装置は、対向配置された一対の基板、すなわちアレイ基板及び対向基板の間に、液晶層を挟持して構成される。これら一対の基板は、スペーサを介して所定ギャップを形成しつつシール材によって封着されている。液晶組成物は、これら一対の基板間に形成されたギャップに封入され、液晶層を形成する。
【０００３】
一対の基板を封着する工程では、いずれか一方の基板上にシール材を塗布した後、他方の基板と各々の電極が対向するように重ね合わせることによって空の液晶セルを形成し、さらにギャップが所定の値となるように液晶セルを加圧した状態で加熱することによりシール材を硬化させる。
【０００４】
このような液晶セルの製造方法において、シール材を硬化させて一対の基板を封着する封着方法には、剛体加圧方式と、エアー加圧方式とがある。剛体加圧方式は、複数の液晶セルをプレス冶具の中に重ねて配置した状態で加圧しながら加熱するものである。エアー加圧方式は、一組の液晶セルをトレー上に載置し、液晶セルを被覆シートで被覆し、トレーと被覆シートとの間の空気を真空引きすることによって液晶セルの表面全体を大気圧により加圧しながら加熱するいわゆる枚葉封着方式である。
【０００５】
この枚葉封着方式は、剛体加圧方式と比較した場合、液晶セルの加熱を１組ずつ行うため、熱効率がよく、短時間でシール材を硬化させることができるという利点がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２７６００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、枚葉封着方式では、液晶セルが載置されるトレー上の載置面には、液晶セルを構成する基板の帯電を防止するために、導電性シートが配置されている。この導電性シートとして、鏡面のような表面平滑性を有する材料を選択した場合、液晶セルを構成する基板が導電性シートに密着してしまい、液晶セルをトレーから取り出しにくくなり、歩留まりを低下させるおそれがある。
【０００８】
また、導電性シートとして、厚さのばらつきが大きい材料を選択した場合、この導電性シート上に載置した液晶セルを加圧したときに、導電性シートの厚さばらつきに応じて液晶セルのギャップが不均一となる。また、導電性シートをトレー上に接着する接着剤の塗布厚さにばらつきがある場合にも、同様に接着剤の厚さばらつきに応じて液晶セルのギャップが不均一となる。このような不均一なギャップを有する液晶セルに液晶組成物を封入して液晶表示装置を製造した場合には、表示不良を発生するといった問題が生ずる。
【０００９】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、歩留まりを低下させることなく、表示品位の良好な液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の様態による液晶表示装置の製造装置は、
一対の基板間に液晶組成物を封入するためのギャップを形成しつつ一対の基板を封着する液晶表示装置の製造装置であって、
一対の基板をシール材により固定して形成された液晶セルが載置される載置面を有する第１冶具と、
前記載置面に載置された前記液晶セルを被覆する被覆シートを有し、前記載置面と前記被覆シートとの間で前記液晶セルを加圧する第２冶具と、
を備え、
前記載置面は、前記第１冶具の支持基板上に配置された緩衝材と、前記緩衝材上に配置され前記液晶セルが載置される導電性シートと、前記緩衝材と前記導電性シートとを接着する接着剤と、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の製造装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、液晶表示装置の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、アクティブマトリックス型の液晶表示装置１は、一対の基板、すなわちアレイ基板１０及び対向基板１２の間に、液晶層１４を挟持して構成される。これらアレイ基板１０及び対向基板１２は、図示しないスペーサを介して互いに対向配置され、これらの基板間に液晶層１４を配設するための所定ギャップを形成する。液晶層１４は、一対の基板間のギャップに封入された液晶組成物によって形成される。
【００１３】
アレイ基板１０は、絶縁基板として矩形状のガラス基板１６を備えている。このガラス基板１６は、その表面上に形成された矩形状の表示領域１０ａを有している。表示領域１０ａは、行方向に沿って延出された複数の走査線１８、列方向に沿って延出された複数の信号線１９、各走査線１８と各信号線１９とで囲まれたマトリクス状の画素領域に配置された画素電極２０、各走査線１８と各信号線１９との交差部近傍に配置された薄膜トランジスタすなわちＴＦＴ２２などを備えて構成される。
【００１４】
各ＴＦＴ２２は、ポリシリコン半導体層の上にゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極Ｇと、ポリシリコン半導体層のドレイン領域にコンタクトしたドレイン電極Ｄと、ポリシリコン半導体層のソース領域にコンタクトしたソース電極Ｓと、を備えている。
【００１５】
ゲート電極Ｇは、走査線１８に電気的に接続されている。ドレイン電極Ｄは、信号線１９に電気的に接続されている。ソース電極Ｓは、画素電極２０に電気的に接続されている。すなわち、画素電極２０は、ＴＦＴ２２を介して信号線１９に電気的に接続されている。この画素電極２０は、透過型液晶表示装置を構成する場合には、例えば光透過性導電膜としてＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）によって形成される。
このような構成の表示領域１０ａは、配向膜によって覆われている。
【００１６】
一方、対向基板１２は、絶縁基板として矩形状のガラス基板３０を備えている。このガラス基板３０は、その表面上に形成された矩形状の表示領域１２ａを有している。表示領域１２ａは、対向電極３８などを備えて構成される。この対向電極３８は、例えば光透過性導電膜としてＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）によって形成される。
また、このような構成の表示領域１２ａは、配向膜によって覆われている。
【００１７】
なお、カラー表示を可能とするカラー液晶表示装置においては、カラーフィルタとして機能する赤の着色層、緑の着色層、青の着色層などがアレイ基板１０または対向基板１２に各画素領域に対応してマトリクス状に形成される。また、アレイ基板１０または対向基板１２は、これらの基板間に所定のギャップを形成するための柱状スペーサを備えている。この柱状スペーサにより、アレイ基板１０と対向基板１２との間のギャップは、例えば、５μｍを保って形成される。
【００１８】
上述したように構成されたアレイ基板１０及び対向基板１２は、シール材４２を介して周縁部同士が互いに貼り合わされている。シール材４２は、アレイ基板１０及び対向基板１２の表示領域１０ａ、１２ａを囲むように塗布され、矩形枠状のシールを形成している。
【００１９】
そして、液晶組成物は、シール材４２からなるシールに形成された注入口４４を通して、アレイ基板１０と対向基板１２との間のギャップに注入される。注入口４４は、樹脂などの封止材によって封止される。これにより、液晶層１４が形成される。
【００２０】
次に、以上のように構成された液晶表示装置の製造方法について説明する。 まず、図２に示すように、上述した構成を有するアレイ基板１０及び対向基板１２をそれぞれ１枚ずつ用意する。そして、アレイ基板１０の主面上に、表示領域１０ａを囲むようにシール材４２を塗布し、矩形枠状のシールを形成する。シールの一部には、液晶注入口４４が設けられている。ここでは、シール材４２として、熱硬化型のエポキシ系樹脂を用いている。
【００２１】
続いて、アレイ基板１０の画素電極２０と対向基板１２の対向電極３８とが互いに対向するように、アレイ基板１０の上に対向基板１２を重ねて位置合わせし、両基板を仮固定して、空の液晶セルを作製する。
【００２２】
続いて、枚葉封着装置を使用し、液晶セルを例えば、室温で６００〜８００ｇｆ／ｃｍ２まで加圧し、しかる後、初期温度２５℃（室温）〜終温度１６０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で昇温し、全体として６０分間加熱し、シール材４２を硬化させることによって、両基板を封着する。そして、真空破壊後に室温まで冷却し、液晶セルを完成させる。
【００２３】
続いて、得られた空の液晶セル内に、液晶注入口４４から液晶組成物を注入した後、液晶注入口４４を紫外線硬化樹脂等の封止材により封止することによって、液晶層１４を形成する。これにより、液晶表示装置が完成する。
【００２４】
次に、上述した液晶表示装置の製造工程において、アレイ基板１０及び対向基板１２の封着工程で適用される枚葉封着装置について図３乃至図７を参照して説明する。この枚葉封着装置は、空の液晶セルを密閉空間に配置し、内部を真空排気することによって液晶セルを加圧する、真空加圧方式を採用している。
【００２５】
すなわち、図３に示すように、この枚葉封着装置５０は、第１冶具５１と、第２冶具５２と、排気手段として機能する真空ポンプ５３と、加熱手段として機能する電熱ヒータ５４及び電熱ヒータ５４の加熱温度をコントロールするための加熱制御部５５と、を備えて構成される。
【００２６】
図４に示すように、第１冶具５１は、一対の基板１０及び１２をシール材４２によって仮固定して形成した液晶セルＬＣが載置される載置面６２を有している。この載置面６２は、金属、ガラス、セラミックなどで形成された板状の支持基板６１上のほぼ中央部に形成されている。また、支持基板６２の外周部には、載置面６２側から裏面に渡って貫通した真空引き用孔６３が形成されている。この真空引き用孔６３は、真空ポンプ５３に接続されている。
【００２７】
図３及び図５に示すように、第２冶具５２は、第１冶具５１の載置面６２に載置された液晶セルＬＣを被覆する被覆シート６４を有している。この被覆シート６４は、載置面６２との間で液晶セルＬＣを加圧する。すなわち、この被覆シート６４は、液晶セルＬＣの上部を密接して覆うために、液晶セルＬＣより大きなサイズの矩形状に形成されている。
【００２８】
この被覆シート６４は、載置面６２に載置された液晶セルＬＣを囲む矩形状の枠体６５によって固定されている。この枠体６５は、第１枠体６５Ａと、第２枠体６５Ｂとで構成される。被覆シート６４は、第１枠体６５Ａと第２枠体６５Ｂとの間に配置され、両者によって挟持されている。
【００２９】
第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触して液晶セルＬＣを囲み、載置面６２と被覆シート６４とで液晶セルＬＣを収容可能な密閉空間を形成する。また、この第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触する面に形成された凹部によって密閉空間に貫通する貫通孔６５Ｐを有している。
【００３０】
第２枠体６５Ｂは、第１枠体６５Ａより大きな幅に形成され、そのほぼ中央部に液晶セルＬＣより大きなサイズの矩形状の開口部６５Ｈを有している。この第２枠体６５には、その周端部から第１冶具５１に接するように垂設された密閉用のパッキン６６が設けられている。このパッキン６６は、真空引き用孔６３が配置されている位置よりも外周側に配置されている。
【００３１】
したがって、第２冶具５２が第１冶具５１に接した状態では、載置面６２、被覆シート６４、及び、第１枠体６５Ａによって形成される第１密閉空間Ｓ１は、支持基板６１、第１枠体６５Ａ、第２枠体６５Ｂ、及び、パッキン６６によって形成される第２密閉空間Ｓ２と貫通孔６５Ｐを介して連通する。
【００３２】
図３に示すように、真空ポンプ５３は、真空引き用孔６３から第１冶具５１と第２冶具５２との間の密閉空間を真空排気する。すなわち、第１冶具５１の載置面６２上に液晶セルＬＣを載置し、さらに、第２冶具５２をセットすることで、第１冶具５１と第２冶具５２との間で液晶セルＬＣを保持する。そして、真空ポンプ５３を駆動して、真空引き用孔６３から、互いに連通した第１密閉空間Ｓ１及び第２密閉空間Ｓ２を真空排気することにより、被覆シート６４に大気圧がかかる。これにより、載置面６２と被覆シート６４との間で液晶セルＬＣの表面全体を加圧する。
【００３３】
板状の電熱ヒータ５４は、上下一対設けられ、載置面６２と被覆シート６４との間で加圧された状態の液晶セルＬＣを所定温度で加熱する。これにより、シール材４２を完全に硬化させ、仮固定されていたアレイ基板１０及び対向基板１２を封着する。加熱手段としては、第１冶具５１及び第２冶具５２の外側にそれぞれ配置される電熱ヒータ５４に代えて、第１及び第２冶具全体を、熱風循環式オーブンまたは遠赤外線オーブンに入れて、加熱しても良い。
【００３４】
また、このような枚葉封着装置においては、電熱ヒータ５４による加熱温度を加熱制御部５５でコントロールすることにより、液晶セルＬＣの昇温速度を調整しているが、第１冶具５１を構成する支持基板６１の厚さを変えてその熱容量を変化させることで、昇温速度を調整することも可能である。この場合、加熱剤御部５５の構成をより簡略化することができるという利点がある。
【００３５】
図６に示すように、上述したような構成の枚葉封着装置５０において、第１冶具５１に設けられた載置面６２は、緩衝材７１、及び、導電性シート７２を積層した積層体によって構成されている。緩衝材７１は、支持基板６１上に配置されている。導電性シート７２は、緩衝材７１の上に配置されている。液晶セルＬＣは、この導電性シート７２の上に載置される。緩衝材７１と導電性シート７２とは、互いに接着剤７３によって接着されている。
【００３６】
導電性シート７２は、封着工程で液晶セルＬＣを構成する基板の帯電を防止するものである。この導電性シート７２として、鏡面のような表面平滑性を有する材料を選択した場合、液晶セルＬＣの基板が導電性シート７２に密着してしまうおそれがある。この実施の形態では、導電性シート７２として、例えばガラス繊維を織り込んだファブリックシートにポリテトラフルオロエチレンすなわちテフロン（登録商標）を含浸させた材料を適用している。この材料で形成した導電性シート７２は、適度に厚さにばらつきがあるため、液晶セルＬＣの基板が密着することは少ない。この導電性シート７２の平均シート厚は、約０．１８ｍｍである。
【００３７】
緩衝材７１は、導電性シート７２の厚さのばらつきによる影響を抑えるために配置されている。すなわち、この緩衝材７１は、弾性を有し、歪んだ後の復元性が高い材料によって形成される。この緩衝材７１としては、導電性シート７２の厚さのばらつきを吸収可能な弾性係数を有する材料が選択される。また、十分な弾性を有していない材料であっても、導電性シート７２の厚さのばらつきを吸収可能な程度の厚さを有していれば選択可能である。
【００３８】
緩衝材７１として適用可能な材料としては、ゴアテックス（登録商標：Ｗ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ社製）、ポリフロン（ダイキー工業社製）、クリーンペーパの一例としてスタクリン（桜井（株）社製）などがある。この実施の形態では、緩衝材７１としてゴアテックスを選択し、その平均シート厚は、約０．５ｍｍである。
【００３９】
図６及び図７に示すように、緩衝材７１は、載置面６２に載置される液晶セルＬＣよりも大きな面積を有している。また、導電性シート７２は、緩衝材７１より大きな面積を有している。導電性シート７２の中央部は、接着剤７３によって緩衝材７１に接着されている。また、導電性シート７２の周縁部は、接着剤７３によって支持基板６１に直接接着されている。
【００４０】
このように、液晶セルＬＣが載置される載置面６２を、支持基板６１上の緩衝材７１、接着剤７３、及び、導電性シート７２の積層構造で構成したことにより、導電性シートとして、厚さのばらつきが大きい材料を選択した場合であっても、この導電性シート７２上に載置した液晶セルＬＣを加圧したときに、導電性シートの厚さばらつきが緩衝材７１によって吸収される。また、接着剤７３の塗布厚にばらつきがあったとしても、この影響も同様に緩衝材７１によって吸収される。上述した実施の形態では、接着剤７３は、緩衝材７１と導電性シート７２との間のみに配置されたが、支持基板６１と緩衝材７１との間にも接着剤７３を配置しても良く、この場合の接着剤７３の塗布厚のばらつきも緩衝材７１によって吸収可能である。
【００４１】
したがって、加圧される液晶セルＬＣにおいて、導電性シート７２の厚さばらつき及び接着剤７３の塗布厚のばらつきに起因したギャップ不良の発生を抑制することが可能となる。このため、アレイ基板１０と対向基板１２との間に均一なギャップを形成することができる。また、このようにして形成された液晶セルＬＣに液晶組成物を封入して製造した液晶表示装置によれば、表示ムラなどの表示不良の発生を防止することができる。
【００４２】
上述したような構成の枚葉封着装置においては、第２冶具５２は、載置面６２に載置された液晶セルＬＣを囲む第１枠体６５Ａを備え、この第１枠体６５Ａは、載置面６２に接触する面に形成された凹部からなる貫通孔６５Ｐを有している。一方、載置面６２は、比較的弾性に富んだ緩衝材７１を備えている。
【００４３】
このため、液晶セルＬＣを加圧する際に、第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられると、緩衝材７１及び導電性シート７２が貫通孔６５Ｐに進入する。緩衝材７１の弾性が高いほど、貫通孔６５Ｐへの進入度合いも大きくなる。貫通孔６５Ｐへの進入度合いが大きい場合には、貫通孔６５Ｐが塞がれてしまい、液晶セルＬＣを収容した第１密閉空間Ｓ１を真空排気できなくなるおそれがある。これは、液晶セルＬＣを十分に加圧することができなくなることを意味する。
【００４４】
そこで、図８に示すように、第１枠体６５Ａは、貫通孔６５Ｐと載置面６２との間に介在された板状部材８０を有している。より詳細には、板状部材８０は、貫通孔６５Ｐを形成する凹部と、載置面６２の導電性シート７２との間に介在され、凹部の幅Ｗより長い長さＬを有している。
【００４５】
このような板状部材８０を設けたことにより、液晶セルＬＣを加圧するために第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられた場合、板状部材８０が載置面６２を押下する。このとき、緩衝材７１は、板状部材８０の板厚分の凹凸を吸収するように変形する。
【００４６】
このため、緩衝材７１として弾性が高い材料を選択した場合であっても、液晶セルＬＣを加圧した際に貫通孔６５Ｐが導電性シート７１や緩衝材７１によって塞がれることがなく、第１密閉空間Ｓ１を確実に真空排気することができる。したがって、第１密閉空間Ｓ１に収容された液晶セルＬＣ全体を均一にかつ十分に加圧することができる。
【００４７】
また、図９に示すように、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２から緩衝材７１を除去しても良い。すなわち、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２は、接着剤７３により支持基板６１に直接接着された導電性シート７２のみによって構成されている。図９に示した例では、貫通孔６５Ｐに対向する載置面６２を導電性シート７２のみで構成したが、導電性シート７２も除去して、載置面を形成しなくても良い。
【００４８】
このような構造により、緩衝材７１として弾性が高い材料を選択した場合であっても、液晶セルＬＣを加圧するために第１枠体６５Ａが載置面６２に押し付けられた際に、貫通孔６５Ｐが導電性シート７１や緩衝材７１によって塞がれることがなく、第１密閉空間Ｓ１を確実に真空排気することができる。したがって、第１密閉空間Ｓ１に収容された液晶セルＬＣ全体を均一にかつ十分に加圧することができる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、導電性シート７２として、固体のポリテトラフルオロエチレンを含浸させた材料を利用しているが、その製造工程で、ポリテトラフルオロエチレンが一部に凝集し、シート表面に塊となって定着する場合がある。このような導電性シート７２表面に形成された塊は、突起となって、液晶セルＬＣを加圧した際に、ギャップ不良を招く原因となる。
【００５０】
このような突起を有した導電性シート７２を適用した場合であっても、上述した実施の形態のように、導電性シート７２の下層に緩衝材７１を配置したことにより、突起の影響を吸収することができ、ギャップ不良を抑制することができる。なお、導電性シート７２の上に見た目で大きな突起が存在する場合には、除去することが望ましく、カッターなどを用いて削るか、ポンチなどを用いて穿孔すれば良い。
【００５１】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、歩留まりを低下させることなく、表示品位の良好な液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態で製造される液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図３は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の製造装置としての枚葉封着装置の構造を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示した枚葉封着装置における第１冶具の構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図３に示した枚葉封着装置における第２冶具の一部の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図６】図６は、図４に示した第１冶具における載置面の構造を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、図３に示した枚葉封着装置における各部の配置位置及び大きさの関係を説明するための図である。
【図８】図８は、図３に示した枚葉封着装置に適用可能な第１枠体の他の構造を概略的に示す図である。
【図９】図９は、図３に示した枚葉封着装置に適用可能な第１枠体の他の構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０…アレイ基板
１２…対向基板
４２…シール材
５０…枚葉封着装置
５１…第１冶具
５２…第２冶具
５３…真空ポンプ
５４…電熱ヒータ
６１…支持基板
６２…載置面
６４…被覆シート
６５…枠体
７１…緩衝材
７２…導電性シート
７３…接着剤
ＬＣ…液晶セル
Claims (7)
- 一対の基板間に液晶組成物を封入するためのギャップを形成しつつ一対の基板を封着する液晶表示装置の製造装置であって、
一対の基板をシール材により固定して形成された液晶セルが載置される載置面を有する第１冶具と、
前記載置面に載置された前記液晶セルを被覆する被覆シートを有し、前記載置面と前記被覆シートとの間で前記液晶セルを加圧する第２冶具と、
を備え、
前記載置面は、前記第１冶具の支持基板上に配置された緩衝材と、前記緩衝材上に配置され前記液晶セルが載置される導電性シートと、前記緩衝材と前記導電性シートとを接着する接着剤と、を備えて構成されたことを特徴とする液晶表示装置の製造装置。 - 前記第１冶具と前記第２冶具との間の密閉空間を真空排気する排気手段を備え、
前記排気手段により真空排気することによって前記載置面と前記被覆シートとの間で前記液晶セルを加圧することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。 - 前記載置面と前記被覆シートとの間で前記液晶セルを加圧した状態で、加熱する加熱手段を備え、
前記加熱手段により加熱することによって前記シール材を硬化させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。 - 前記導電性シートは、前記緩衝材より大きな面積を有し、前記導電性シートの中央部は接着剤によって前記緩衝材に接着されるとともに、前記導電性シートの周縁部は接着剤によって前記支持基板に接着されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。
- 前記緩衝材は、前記載置面に載置される前記液晶セルより大きな面積を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。
- 前記第２冶具は、前記被覆シートを固定するとともに前記載置面に載置された前記液晶セルを囲む枠体を備え、
前記枠体は、前記載置面との間に前記密閉空間に貫通した貫通孔を有するとともに、さらに、前記貫通孔と前記載置面との間に介在された板状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。 - 前記第２冶具は、前記被覆シートを固定するとともに前記載置面に載置された前記液晶セルを囲む枠体を備え、
前記枠体は、前記載置面との間に前記密閉空間に貫通した貫通孔を有し、
前記枠体の貫通孔に対向する前記載置面は、接着剤により前記支持基板に直接接着された前記導電性シートによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。
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