(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び第２面を有する第１基板、並びに第１面及び第２面を有する第２基板を準備する段階と、
前記第２基板の第１面に第３補助基板を貼り付ける段階と、
真空中で前記第２基板の第２面に第２補助基板を接触させる段階と、
接触した前記第２基板及び前記第２補助基板の外部を大気圧状態にして大気圧により前記第２基板及び前記第２補助基板に圧力を加え、前記第２基板と前記第２補助基板とを貼り合わせる段階と、
前記第２基板の第１面から前記第３補助基板を分離する段階と、
前記第１基板の第１面上にゲートライン、データライン、薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と、
前記第２基板の第１面上にカラーフィルタ層を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせて液晶パネルを形成する段階と、
前記液晶パネルから前記第２補助基板を分離する段階と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
真空中で前記第１基板を第１補助基板に貼り付けて第１工程基板を形成する段階をさらに含み、
前記ゲートライン、データライン、薄膜トランジスタ及び画素電極は、前記第１工程基板の第１基板上に形成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方法。
【請求項３】
前記第１工程基板を形成する段階は、
真空中で前記第１基板と前記第１補助基板とを接触させる段階と、
接触した前記第１基板及び前記第１補助基板の外部を大気圧状態にして、前記第１基板と前記第１補助基板とを圧着して貼り合わせる段階と
からなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程基板を形成する段階は、
前記第１基板の第１面に第４補助基板を貼り付ける段階と、
真空中で前記第１基板の第２面と前記第１補助基板の一面とを接触させる段階と、
前記第１面が前記第４補助基板に接触して前記第２面が前記第１補助基板に接触した前記第１基板の外部を大気圧状態にして、前記第１基板と前記第１補助基板とを圧着して貼り合わせる段階と、
前記貼り合わせられた第１基板から前記第４補助基板を分離する段階と
からなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１基板と前記第１補助基板を位置整列し、前記第２基板と前記第２補助基板を位置整列する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記位置整列する段階は、前記第１基板及び前記第１補助基板の角部を位置整列し、前記第２基板及び前記第２補助基板の角部を位置整列する段階からなることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記位置整列する段階は、前記第１基板及び前記第１補助基板の４辺を位置整列し、前記第２基板及び前記第２補助基板の４辺を位置整列する段階からなることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１補助基板及び前記第２補助基板の厚さが０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１補助基板及び前記第２補助基板の厚さが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１基板及び前記第２基板の厚さが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１基板及び前記第２基板の表面粗さが５．０ｎｍ以下であ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方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型ガラス基板を用いた工程基板及びその製造方法、並びにそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックコンピュータなどの各種携帯用電子機器が発展するにつれて、これに適用できる小型・軽量・薄型のフラットパネルディスプレイ装置に対する要求が次第に増大している。このようなフラットパネルディスプレイ装置としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）などが盛んに研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性、高画質の実現、大面積という理由により、現在はＬＣＤ（液晶表示装置）が脚光を浴びている。
【０００３】
液晶表示装置は、携帯用電子機器に特に多く使用されるため、そのサイズや重量を低減することで電子機器の携帯性を向上させることが要求されている。このような軽量・薄型化の要求は、最近大面積の液晶表示装置が製造されるにつれてさらに高まっている。
【０００４】
液晶表示装置のサイズや重量を低減する方法は様々であるが、その構造や現在の技術上、液晶表示装置の必須構成要素を削減することには限界がある。さらに、液晶表示装置の必須構成要素は重量が小さいため、必須構成要素の重量を軽減して液晶表示装置全体のサイズや重量を低減することは極めて難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ガラス基板をエッチングするのではなく、軽量・薄型のガラス基板を用いて液晶表示装置を製造することにより、重量を最小限に抑えて製造工程を単純化した、液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、ガラス基板を補助基板に貼り付ける際に真空中で貼り付けることにより、ガラス基板と補助基板との間に異物や気泡が発生することを防止することのできる、液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１基板を準備する段階と、真空中で第２基板を第２補助基板に貼り付けて第２工程基板を形成する段階と、前記第１基板上にゲートライン、データライン、薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と、前記第２工程基板の第２基板上にカラーフィルタ層を形成する段階と、前記第１基板と前記第２工程基板とを貼り合わせて液晶パネルを形成する段階と、前記液晶パネルから前記第２補助基板を分離する段階とから構成される。
【０００８】
前記第２工程基板を形成する段階は、真空中で前記第２基板と前記第２補助基板とを接触させる段階と、接触した前記第２基板及び前記第２補助基板の外部を大気圧状態にして、前記第２基板と前記第２補助基板とを圧着して貼り合わせる段階とからなる。
【０００９】
また、本発明による工程基板の製造方法は、基板及び補助基板を準備する段階と、真空中で前記基板と前記補助基板とを接触させて前記基板と前記補助基板との間に真空状態の微細空間を形成する段階と、接触した前記基板及び前記補助基板の外部の圧力を前記微細空間の圧力より高くして、外部と前記微細空間との圧力差により前記基板と前記補助基板とを貼り合わせる段階とから構成される。
【００１０】
さらに、本発明により製造された工程基板は、基板と、前記基板に接触する補助基板と、前記基板と前記補助基板との界面全体にわたって形成された微細空間とから構成され、前記微細空間の圧力が前記基板及び前記補助基板の外部の大気圧より低いことを特徴とする。
【００１１】
前記基板及び前記補助基板はガラスからなり、前記基板の厚さは０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、前記補助基板の厚さは０．３ｍｍ以上、前記基板の粗さは５．０ｎｍ以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、パネルエッチング工程を行うことなく軽量・薄型の液晶表示装置を提供することができ、パネルエッチング工程によりパネルの表面粗さが大きくなって基板の剛性が弱くなることに起因する基板の破損を防止することができる。
【００１３】
また、本発明においては、真空中で基板と補助基板とを貼り合わせるため、基板と補助基板との間に異物が浸透したり気泡が発生したりしなくなるだけでなく、均一な圧力で貼り合わせられるため、ガラス基板の一部分が曲がって平坦にならないことから貼り合わせられた基板と補助基板との間の角部や中央部に間隔が空いて基板に屈曲が生じるワープ現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による工程基板の構造を示す図である。
【図２】本発明による真空貼り合わせ装置を示す図である。
【図３Ａ】真空貼り合わせ装置を用いて基板を補助基板に貼り付けることを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く工程を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｄに続く工程を示す図である。
【図４】カメラにより基板と補助基板を整列することを示す図である。
【図５】真空貼り合わせ装置により製造された工程基板の部分拡大断面図である。
【図６Ａ】本発明による工程基板を用いた液晶表示装置の製造方法を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く工程を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く工程を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｃに続く工程を示す図である。
【図６Ｅ】図６Ｄに続く工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
液晶表示装置の重量を左右する要素は様々であるが、液晶表示装置の構成要素のうち最も重いものはガラスからなる基板である。従って、液晶表示装置の重量を軽減するためには、ガラス基板の重量を軽減することが最も効率的である。
また、ガラス基板の厚さは、３次元画像を実現する際に視野角を決定する主な要因となる。すなわち、液晶表示装置のカラーフィルタ基板の一面にはブラックマトリクスが形成され、他面にはＦＰＲ（Film Patterned Retarder）（偏光フィルム）が形成されるが、ガラス基板の厚さが厚い場合、ブラックマトリクスとＦＰＲとの距離が遠いため、３次元クロストークを防止するためにはブラックマトリクスの面積を大きくしなければならない。しかし、このようにブラックマトリクスの面積を大きくした場合、３次元画像の視野角が狭くなり、輝度が低下するという問題があった。
【００１６】
よって、近年盛んに研究されている３次元画像を実現する液晶表示装置の品質を向上させるためには、薄型ガラス基板を用いて液晶表示装置を製造しなければならない。
【００１７】
通常、ガラス基板のエッチングはＨＦなどのエッチング液により行われる。すなわち、２枚の基板を貼り合わせて液晶パネルを製造した後、噴射装置などで液晶パネルの両面にフッ酸溶液を噴射することにより、２枚の基板の外面をエッチングする。しかしながら、この場合、ガラス基板の特性上、エッチング速度が基板領域全体で同一でないため、当該基板の表面粗さが大きくなるが、基板の表面粗さが大きくなると、液晶パネルの両面に偏光板を貼り付ける際の接着力が低下する。
【００１８】
また、基板の表面粗さが大きくなるにつれて相対的に厚さが薄くなる部分が発生するが、当該部分の剛性が弱くなるので、基板自体の剛性が弱くなり、外部からの衝撃によりクラックなどが発生して破損しやすくなるという問題があった。また、ＨＦなどのエッチング液によるガラス基板のエッチングは、十数分〜数十分かかるので、単位時間当たりの生産性を低下させる要因となっている。
【００１９】
本発明においては、このような点に鑑みて、ガラス基板をエッチングするのではなく、ガラス基板メーカーで製造された薄型ガラス基板を用いて液晶表示装置を製造する。ガラス基板にエッチング工程を行って使用するのではなく、薄型ガラス基板の形態で提供されたガラス基板を使用するため、ガラス基板の厚さを薄くするためのエッチングなどの工程が必要なくなるだけでなく、滑らかな表面を有するガラス基板を使用することができる。エッチングなどによりガラス基板の厚さを薄くした場合は、ガラス基板の表面粗さが大きくなるが、本発明においては、ガラス工場で加工された薄型ガラスを使用し、粗さ（Ｒａ）が５．０ｎｍ以下の薄型ガラスで液晶表示装置を製造する。
【００２０】
特に、本発明においては、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型ガラス基板を用いてアレイ基板及びカラーフィルタを製造し、その後それらを貼り合わせて液晶表示装置を完成するが、本発明は、この過程で薄型基板の曲がりを最小限に抑えて移動中に基板が破損しないようにすることを特徴とする。ここで、ｔはｍｍを意味するものであり、０．１ｔは０．１ｍｍであり、０．４ｔは０．４ｍｍである。
【００２１】
約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型ガラス基板は、一般的な液晶表示装置の製造ラインに投入された場合、大きな曲がりが発生して基板の撓みが大きくなるため、カセットなどの移動手段を用いて移動するのに問題があり、単位工程装置に載置したり単位工程装置から取り出す際の小さな衝撃によっても曲がりが急激に発生して位置誤差が頻繁に発生し、その結果、ぶつかったりすることによる破損不良が増加するので、工程を行うことが実質的に不可能であった。
【００２２】
本発明においては、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型ガラス基板を製造ラインに投入する前に補助基板に貼り付けることにより、一般的な液晶表示装置に用いられる約０．７ｔの厚さを有するガラス基板と同等であるか又は向上した曲がり特性を有するようにし、移動中又は単位工程中に基板の撓みなどの問題が生じることを防止することを特徴とする。ここで、前記補助基板は、約０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する薄型ガラス基板の着脱が容易であり、一般的な液晶表示装置の製造工程温度でも工程を行うことができ、温度の変化による膨張率が前記ガラス基板と類似した物質からなる。前記補助基板は、０．３ｔ以上（すなわち、０．３ｍｍ以上）の厚さ、好ましくは０．３〜１．０ｔ（すなわち、０．３ｍｍ〜１ｍｍ）の厚さを有する。
【００２３】
また、本発明においては、薄型ガラス基板と補助基板との貼り合わせを、接着層による接着力のような別途の外力によらずに行うことができる。ここで、薄型ガラス基板と補助基板との貼り合わせは、真空中で薄型ガラス基板と補助基板とを接触させ、接触した薄型ガラス基板及び補助基板の外部を大気状態にして、大気圧により薄型ガラス基板及び補助基板に圧力が加えられるようにすることで行われる。なお、薄型ガラス基板と補助基板との貼り合わせは様々な力により行うことができる。例えば、ガラス間の密着力、表面張力又はファンデルワールス力により貼り合わせることもでき、ガラス基板間に形成される微細空間内の真空圧により貼り合わせることもできる。
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明による液晶表示装置の製造方法について詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明による液晶表示装置の製造方法に用いられる工程基板１０を示す図である。図１に示すように、工程基板１０は、互いに貼り合わせられた、薄型ガラス基板の基板１１及び補助基板１２からなる。一般的な液晶表示装置の製造方法においては、薄型の基板１１を直接製造ラインに投入するため、薄厚の基板１１に曲がりが発生し、カセットなどの移動手段を用いて移動するのに問題があり、単位工程装置に載置したり単位工程装置から取り出す際の小さな衝撃によっても曲がりが急激に発生して位置誤差が頻繁に発生し、その結果、ぶつかったりすることによる破損不良が増加するので、工程を行うことが実質的に不可能であった。
【００２６】
それに対して、本発明においては、図１に示すように、基板１１及び補助基板１２からなる工程基板１０を製造ラインに投入するため、基板１１の曲がりを防止して破損を防止し、円滑な工程を可能にする。
【００２７】
このような基板１１と補助基板１２との貼り合わせは様々な方法で行うことができる。例えば、基板１１又は補助基板１２に接着剤を塗布した後に圧力を加えて、接着剤の接着力により貼り合わせてもよい。
【００２８】
ところが、接着剤を用いる場合、接着剤塗布工程や接着剤硬化工程などにより工程が複雑になり、工程後に基板１１と補助基板１２とを分離する際に残留する接着剤により汚染されたり、工程後に残留する接着剤を洗浄しなければならないという問題がある。
【００２９】
しかし、本発明においては、接着剤などの接着手段により基板１１と補助基板１２とを貼り合わせるのではなく、真空状態で基板１１と補助基板１２とを接触させるだけで基板１１と補助基板１２とを貼り合わせるため、別途の貼り合わせ物質や工程が必要なくなり、製造工程が単純化し、製造コストが低減される。
【００３０】
以下、添付図面を参照して基板１１と補助基板１２とを貼り合わせる方法を具体的に説明する。
【００３１】
本発明においては、基板１１と補助基板１２との貼り合わせが真空貼り合わせ装置により行われる。真空貼り合わせ装置の一例を図２に示す。
【００３２】
図２に示すように、真空貼り合わせ装置１００は、真空チャンバ１１０と、真空チャンバ１１０内に配置された上部プレート１３１及び下部プレート１２１と、真空チャンバ１１０の内部を真空状態にする真空装置１４０、１４４とから構成される。
【００３３】
真空チャンバ１１０は、内部が真空状態又は大気圧状態となり、基板１１及び補助基板１２に圧力を加えて圧力差を利用した貼り合わせが行われるようにし、真空チャンバ１１０の一側壁面又は両側壁面には、基板１１及び補助基板１２を搬入及び搬出するための出入口１３９が形成される。
【００３４】
真空チャンバ１１０は、真空装置１４０、１４４により内部の空気が排出されたり、ベント管１６８が設けられていて外部から空気又は他のガスが流入することにより、内部が真空状態又は大気圧状態になる。
【００３５】
真空装置１４０、１４４は、ＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）１４０とドライポンプ１４４とからなる。ドライポンプ１４４は、真空チャンバ１１０を１次ポンピングして低真空状態にし、ＴＭＰ１４０は、真空チャンバ１１０を２次ポンピングして高真空状態にする。本発明において、このようにドライポンプ１４４とＴＭＰ１４０を用いて２回にわたって真空チャンバ１１０をポンピングするのは、まず、１次ポンピングにより、真空チャンバ１１０内部の異物を除去して基板１１と補助基板１２とを貼り合わせる際にその間に異物が浸透することを防止し、次に、２次ポンピングにより、基板１１と補助基板１２とを貼り合わせるためである。
【００３６】
同図においては、１次真空のためにドライポンプ１４４を用い、２次真空のためにＴＭＰ１４０を用いているが、低真空と高真空を形成するために様々な真空ポンプを使用することができる。
【００３７】
下部プレート１２１上には下定盤１２２が配置され、下定盤１２２上には第１静電チャックプレート１２４及び第１静電チャック１２６が設けられており、外部から搬入される基板１１を静電気力で固定する。ここで、下定盤１２２及び下部プレート１２１には、外部からの衝撃を緩和する衝撃吸収用スプリングブロック１６９が設けられてもよい。
【００３８】
上部プレート１３１は、下部プレート１２１に対向して配置され、上部プレート１３１上には上定盤１３２が配置され、上定盤１３２上には第２静電チャックプレート１３４及び第２静電チャック１３６が設けられており、外部から搬入される補助基板１２を静電気力で固定する。
【００３９】
下定盤１２２の下部には一対の第１モータ１６２ａが設けられている。一対の第１モータ１６２ａにはそれぞれ回転軸１６２ｂが連結され、各回転軸１６２ｂは下定盤１２２の側面に設けられたガイドバー１６２ｃに連結される。第１モータ１６２ａが駆動して回転軸１６２ｂが回転すると、回転軸１６２ｂの回転力が回転軸１６２ｂに噛み合うガイドバー１６２ｃの直線運動に変換されて、下定盤１２２が左右方向に移動する。このような下定盤１２２の左右方向への移動は、基板１１と補助基板１２を整列して基板１１と補助基板１２とを正確に貼り合わせるためのものである。一対の第１モータ１６２ａは、下定盤１２２を水平方向に微細に移動させることにより、基板１１と補助基板１２を整列する。
【００４０】
第１モータ１６２ａとしては様々なモータが使用可能である。しかし、第１モータ１６２ａの役割が下定盤１２２を移動させて基板１１と補助基板１２を整列することにあるので、第１モータ１６２ａとしては、リニアモータのように微細調整が可能なモータを使用することが好ましい。また、同図には２つの第１モータ１６２ａが開示されているが、必要に応じて第１モータ１６２ａは３つ以上設けられてもよい。
【００４１】
上部プレート１３１の下部には第２モータ１６６ａが設けられている。第２モータ１６６ａは回転軸１６６ｂを介して上部プレート１３１に連結されており、第２モータ１６６ａが駆動して回転軸１６６ｂが伸びたり縮んだりすることにより、上部プレート１３１とその上部の第２静電チャックプレート１３４及び第２静電チャック１３６が上昇又は下降する。つまり、第２モータ１６６ａは、上部プレート１３１と第２静電チャックプレート１３４及び第２静電チャック１３６を下降させることにより、第１静電チャック１２６に搬入された基板１１と第２静電チャック１３６に搬入された補助基板１２とを接触させる。ここで、第２モータ１６６は、１つ設けられてもよく複数設けられてもよい。
【００４２】
第１静電チャックプレート１２４及び第１静電チャック１２６には複数の第１ピン１２７が形成される。第１ピン１２７は、搬入される基板１１が載置される部分である。図示していないが、第１静電チャックプレート１２４及び第１静電チャック１２６には第１ピン１２７が収納される収納孔が形成されており、第１ピン１２７は前記収納孔を上昇及び下降できるように第１静電チャック１２６の上方に延びる。なお、図示していないが、第１ピン１２７は、中央に排気口が形成されて外部の真空ポンプ（図示せず）に連通しており、搬入される基板１１を前記排気口に吸着させることにより基板１１を第１ピン１２７に固定する。
【００４３】
また、第２静電チャックプレート１３４及び第２静電チャック１３６には複数の第２ピン１３７が形成される。第２ピン１３７は、搬入される補助基板１２が載置される部分である。図示していないが、第２静電チャックプレート１３４及び第２静電チャック１３６には第２ピン１３７が収納される収納孔が形成されており、第２ピン１３７は前記収納孔を上昇及び下降できるように第２静電チャック１３６の上方に延びる。なお、図示していないが、第２ピン１３７は、中央に排気口が形成されて外部の真空ポンプ（図示せず）に連通しており、搬入される補助基板１２を前記排気口に吸着させることにより補助基板１２を第２ピン１３７に固定する。
【００４４】
第１ピン１２７及び第２ピン１３７の数は、貼り合わせられる基板１１及び補助基板１２のサイズ、つまり、静電チャックプレート１２４、１３４及び静電チャック１２６、１３６のサイズに応じて異なる。
【００４５】
基板１１が搬入されると、複数の第１ピン１２７が上昇して第１静電チャック１２６の上方に突出し、このとき第１ピン１２７の排気口から空気が排出されることにより、基板１１が第１ピン１２７に吸着される。基板１１が複数の第１ピン１２７に吸着された状態で、第１ピン１２７が前記収納孔を介して第１静電チャック１２６の下方に完全に下降すると、基板１１が第１静電チャック１２６上に置かれる。これと同時に、第１静電チャック１２６に直流電流を供給すると、静電気が発生し、その静電気により基板１１が第１静電チャック１２６に固定される。
【００４６】
一方、補助基板１２が搬入されると、複数の第２ピン１３７が下降して第２静電チャック１３６の下方に突出し、このとき第２ピン１３７の排気口から空気が排出されることにより、補助基板１２が第２ピン１３７に吸着される。補助基板１２が複数の第２ピン１３７に吸着された状態で、第２ピン１３７が前記収納孔を介して第２静電チャック１３６の上方に完全に上昇すると、補助基板１２が第２静電チャック１３６上に置かれる。これと同時に、第２静電チャック１３６に直流電流を供給すると、静電気が発生し、その静電気により補助基板１２が第２静電チャック１３６に固定される。
【００４７】
真空チャンバ１１０の外部にはローダ部７４が配置される。ローダ部７４は、基板１１及び補助基板１２を真空チャンバ１１０の内部に搬入及び搬出するためのものであり、基板１１を搬送する第１アーム７４ａと、補助基板１２を搬送する第２アーム７４ｂとから構成される。
【００４８】
また、図示していないが、真空チャンバ１１０の内部には複数のカメラが設けられてもよい。前記カメラは、基板１１と補助基板１２を整列するためのものであり、主にＣＣＤカメラからなる。
【００４９】
以下、このように構成された真空貼り合わせ装置１００により基板１１と補助基板１２とを貼り合わせる方法について、図３Ａ〜図３Ｄを参照して説明する。
【００５０】
まず、図３Ａに示すように、真空チャンバ１１０の出入口１３９が開放されると、ローダ部７４の第１アーム７４ａにより基板１１が真空チャンバ１１０内に搬入され、ローダ部７４の第２アーム７４ｂにより補助基板１２が真空チャンバ１１０内に搬入される。このとき、基板１１はそのまま搬入され、補助基板１２は１８０°回転して反転した状態で搬入される。もちろん、補助基板１２がそのまま搬入され、基板１１が反転した状態で搬入されてもよい。
【００５１】
第１ピン１２７は、第１静電チャック１２６から上昇して第１静電チャック１２６から突出し、第２ピン１３７は、第２静電チャック１３６から下降して第２静電チャック１３６から突出し、このとき、真空ポンプ（図示せず）が作動して第１ピン１２７及び第２ピン１３７が排気口から空気を吸着するので、その吸着力により、基板１１が第１ピン１２７に吸着され、補助基板１２が第２ピン１３７に吸着される。
【００５２】
次に、図３Ｂに示すように、ローダ部７４の第１アーム７４ａ及び第２アーム７４ｂが出入口１３９から真空ポンプ１１０の外部に取り出されて出入口１３９が閉鎖されると、ドライポンプ１４４が作動して真空チャンバ１１０の内部を１次真空状態にする。
【００５３】
この状態で、第１ピン１２７が下降すると同時に第１静電チャック１２６に直流電流が供給され、かつ第２ピン１３７が上昇すると同時に第２静電チャック１３６に直流電流が供給されると、静電気力により、基板１１が第１静電チャック１２６に固定され、補助基板１２が第２静電チャック１３６に固定される。このとき、第１ピン１２７の排気口から空気を排出して、その空気圧により第１静電チャック１２６と基板１１との間に浸透した異物を外部に排出し、かつ第２ピン１３７の排気口から空気を排出して、その空気圧により第２静電チャック１３６と補助基板１２との間に浸透した異物を外部に排出することもできる。
【００５４】
次に、図３Ｃに示すように、基板１１と補助基板１２を整列し、ＴＭＰ１４０を作動して真空チャンバ１１０を高真空状態にした状態で、上部プレート１３１を下降させて基板１１と補助基板１２とを接触させる。
【００５５】
ここで、基板１１と補助基板１２の整列は、複数のカメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）により行ってもよい。すなわち、図４に示すように、複数のカメラ１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄにより基板１１及び補助基板１２の整列された４辺を撮影し、その撮影された画像情報に基づいて基板１１と補助基板１２の整列状態を検査し、整列されていない場合、第１モータ１６２ａを駆動して回転軸１６２ｂに連結されたガイドバー１６２ｃを水平方向に移動させることにより、基板１１と補助基板１２を整列する。このとき、カメラ１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄにより整列中の基板１１と補助基板１２をリアルタイムに撮影して整列状態を確認する。本発明においては、このように４辺で整列することにより、誤整列を１００μｍ以内に減少させることができる。
【００５６】
なお、前記カメラは、基板１１及び補助基板１２の角部領域に設け、基板１１及び補助基板１２の角部の整列状態を撮影することにより、基板１１と補助基板１２の整列状態を検査するようにしてもよい。また、前記カメラは、基板１１及び補助基板１２の４辺領域及び角部領域に設け、基板１１及び補助基板１２の４辺及び角部の整列状態を撮影することにより、基板１１と補助基板１２の整列状態を検査するようにしてもよい。
【００５７】
次に、図３Ｄに示すように、第２静電チャック１３６に供給される直流電流を除去して第２静電チャック１３６の吸着力を除去した状態で、第２モータ１６６ａを駆動して上部プレート１３１を上方に移動させると、補助基板１２は基板１１に接触した状態を維持する。
【００５８】
この状態で、ベント管１６８を開放して外部から真空チャンバ１１０の内部に空気を流入させて真空チャンバ１１０の内部を大気圧状態にすると、大気圧の圧力が接触した基板１１及び補助基板１２に加えられ、基板１１と補助基板１２とが貼り合わせられる。
ここで、ベント管１６８を開放する前に１次加圧を行ってもよい。このような１次貼り合わせにより、基板１１と補助基板１２の間が完全に密閉され、大気圧状態への変更時に外部の空気が基板１１と補助基板１２の間に流入しなくなる。
【００５９】
次に、図３Ｅに示すように、出入口１３９を開放し、ローダ部７４の第１アーム７４ａにより貼り合わせられた基板１１及び補助基板１２を搬出して、工程基板１０を完成する。
図５は製造された工程基板１０の部分拡大図である。通常、ガラス工場で製造されたガラス基板は５．０ｎｍ以下の粗さ（Ｒａ）を有する。よって、基板１１と補助基板１２とを貼り合わせた場合、５．０ｎｍ以下の粗さ（Ｒａ）により、基板１１と補助基板１２との界面には微細なサイズの微細空間１４が生じる。当該微細空間は、基板１１と補助基板１２との界面に規則的に生じるわけではないが、界面全体にわたって生じる。
【００６０】
基板１１と補助基板１２とは真空貼り合わせ装置内で高真空状態で貼り合わせられるため、基板１１と補助基板１２との界面に形成される微細空間１４は高真空状態（Ｐ１）を維持する。それに対して、貼り合わせられた基板１１及び補助基板１２、すなわち工程基板１０の外部は大気圧（Ｐａｔｍ）状態を維持する。このような工程基板１０の内部の微細空間１４の真空状態の気圧（Ｐ１）と外部の大気圧（Ｐａｔｍ）との差により、基板１１と補助基板１２とが強固に貼り合わせられた状態を維持する。
【００６１】
もちろん、基板１１と補助基板１２との貼り合わせは、微細空間１４の圧力以外の他の要因、例えば基板１１と補助基板１２との表面張力やファンデルワールス力などによっても行われるが、本発明のように真空状態で基板１１と補助基板１２とを貼り合わせることによる、微細空間１４の圧力と大気圧との圧力差による力が最も大きいものと判断される。
【００６２】
このように、本発明においては、接着剤などの接着手段を用いるのではなく、真空状態で基板１１と補助基板１２とを貼り合わせることにより、次のような効果が得られる。
【００６３】
第一に、本発明においては、真空中で基板と補助基板とを貼り合わせるため、基板と補助基板との間に異物が浸透したり気泡が発生したりすることを防止して異物による不良を防止することができ、均一な圧力で貼り合わせられるため、ワープ現象が発生することを防止することができる。従って、貼り合わせられた基板と補助基板との間の角部や中央部に間隔が空いて基板に屈曲が生じて不良が発生することを効果的に防止することができる。
【００６４】
第二に、本発明においては、接着剤などの接着手段を用いないため、基板上に接着剤などの接着物質が残留しなくなり、汚染を防止し、残留する接着物質を除去するための工程が必要なくなる。
【００６５】
第三に、本発明においては、接着剤などの接着手段を用いないため、接着剤塗布工程が必要なくなり、製造工程を単純化することができる。
【００６６】
そして、基板１１を他の第２補助基板と貼り合わせてから、貼り合わせられた基板を真空貼り合わせ装置で第１補助基板１２とさらに貼り合わせ、その後貼り合わせられた第２補助基板を分離することにより、第１工程基板１０を形成してもよい。このように２回の貼り合わせ過程を行う理由は次の通りである。
【００６７】
基板１１は約０．１ｔ〜０．４ｔの薄厚であるため、真空貼り合わせ装置に投入されて第１静電チャック１２６に固定された場合、薄厚により部分的に曲がりが発生し得るが、基板１１の曲がりは、気泡発生の原因となるだけでなく、後続の単位工程でエッチング液などが浸透するなどの問題を発生させる。本発明においては、このような点に鑑みて、基板１１を他の補助基板と貼り合わせてから、貼り合わせられた基板１１を真空貼り合わせ装置に搬入してその反対面を補助基板１２と貼り合わせることにより、真空貼り合わせ時に基板１１が曲がることを防止することができる。このような他の補助基板との貼り合わせは、真空貼り合わせ装置で行ってもよく、大気中で静電気や接着剤などにより行ってもよい。これは、他の補助基板は工程基板１０を完成した後に分離するため、異物の浸透などを気にしなくてもよいからである。
【００６８】
基板１１と補助基板１２とが貼り合わせられた後、基板１１から他の補助基板を分離して工程基板１０を完成し、その完成した工程基板１０を用いて液晶表示装置工程を行う。
【００６９】
以下、前記のように真空貼り合わせ装置で製造された工程基板を用いて軽量・薄型の液晶表示装置を製造する方法について詳細に説明する。
【００７０】
図６Ａ〜図６Ｅは本発明による軽量・薄型の液晶表示装置の製造方法を示す図である。
【００７１】
まず、図６Ａに示すように、図２に示す真空貼り合わせ装置を用いて第１基板１１と第１補助基板１２とを貼り合わせて第１工程基板１０を形成する。ここで、第１基板１１は、０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有するガラス材質からなり、第１補助基板１２は、第１基板１１と同じガラス材質からなり、その厚さが０．３ｔ以上、好ましくは０．３ｔ〜１．０ｔである。このように、第１基板１１及び第１補助基板１２を同じ材質で形成することにより、第１基板１１及び第１補助基板１２の温度変化による膨張率が実質的に同一になるので、後続工程時に膨張率の差による誤差を最小限に抑えて整列不良などを防止することができるだけでなく、後続工程のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）蒸着時に積層されるゲート絶縁層、半導体層、保護層などの厚さにバラツキが生じることを防止することができる。
【００７２】
次に、図６Ｂに示すように、第１工程基板１０に対してアレイ工程を行うことにより、第１基板１１上にゲート絶縁層２１７を介して交差して画素領域を定義するデータライン（図示せず）及びゲートライン（図示せず）を形成する。
【００７３】
その後、それぞれの画素領域にスイッチング素子である薄膜トランジスタＴｒを形成する。ここで、薄膜トランジスタＴｒは、ゲート電極２１５と、ゲート電極２１５上に形成されたゲート絶縁層２１７と、純粋非晶質シリコンのアクティブ層２２０ａ及び不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層２２０ｂからなってゲート絶縁層２１７上に配置された半導体層２２０と、半導体層２２０上に形成されたソース電極２３３及びドレイン電極２３６とからなる。
【００７４】
そして、薄膜トランジスタＴｒの上部には、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極２３６を露出する保護層２４０を形成し、保護層２４０上には、ドレイン電極２３６と電気的に接触する透明導電性物質からなる画素電極２４８を形成する。
【００７５】
次に、図６Ｃに示すように、図２に示す真空貼り合わせ装置を用いて、第１補助基板１２と同じ材質及び構成を有する０．３ｔ以上の厚さの第２補助基板８２と、ガラス材質からなる０．１ｔ〜０．４ｔの厚さの第２基板８１とを貼り合わせて、第２工程基板８０を完成する。
【００７６】
その後、第２工程基板８０の第２基板８１上に一般的なカラーフィルタ工程が行われ、ブラックマトリクス２５３及び赤、緑、青色のカラーフィルタパターンが順次繰り返されるブラックマトリクス２５３を覆うカラーフィルタ層２５６を形成し、カラーフィルタ層２５６上に透明導電性物質を蒸着して共通電極２５８を形成する。その後、共通電極２５８の上部に所定高さのカラムスペーサ２７０を形成する。
【００７７】
ここで、第２工程基板８０が約０．７ｔの厚さを有する一般的なガラス基板と類似した曲がり度を有するので、大きな曲がりの発生により基板が破損したり単位工程で不良が発生することなく、前記カラーフィルタ工程を安定して行うことができる。
【００７８】
次に、図６Ｄに示すように、第１工程基板１０又は第２工程基板８０の縁部領域にシールパターン２７７を形成し、その後、画素電極２４８が形成された第１工程基板１０と共通電極２５８が形成された第２工程基板８０とを、画素電極２４８と共通電極２５８とが対向するように配置する。次いで、シールパターン２７７の内側に液晶層２７５を介在させた状態で、カラムスペーサ２７０の端部を第１工程基板１０の最上層に構成された保護層２４０に接触させ、その後、貼り合わせ工程を行って第１工程基板１０と第２工程基板８０とを貼り合わせる。
【００７９】
次に、図６Ｅに示すように、貼り合わせられた状態の第１工程基板１０及び第２工程基板８０からそれぞれ第１補助基板１２及び第２補助基板８２を分離して、液晶パネル２００を完成する。ここで、使用済みの第１補助基板１２及び第２補助基板８２は、洗浄した後にリサイクルすることができる。
【００８０】
前述したように、本発明においては、アレイ素子が形成された第１基板１１とカラーフィルタ層が形成された第２基板８１のどちらも０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有するが、貼り合わせられて液晶パネル２００を構成した状態であるので、曲がりがほとんど発生せず、曲がりが発生したとしても、その曲がり度が０．１ｔ〜０．４ｔの厚さを有する単板状態のガラス基板よりは小さく、貼り合わせ力を考慮すると、０．７ｔの厚さを有する単板状態のガラス基板よりも小さいので、後続の単位工程で曲がりの発生による問題が発生しない。
【００８１】
前述したように、本発明による液晶表示装置は、アレイ基板及びカラーフィルタ基板自体の厚さがそれぞれ０．１ｔ〜０．４ｔであるので、液晶パネルの厚さは従来の０．７ｔの厚さを有するガラス基板を用いた液晶表示装置に比べて０．６ｍｍ〜１．２ｍｍ薄くなり、その重量も約２／７〜５／７軽くなる。よって、最近の表示装置のトレンドである軽量・薄型の液晶表示装置を実現することができる。また、本発明による液晶表示装置の製造方法は、液晶パネルの外側面をエッチングする工程を削除することにより、単位時間当たりの生産性を向上させることができ、０．７ｔの厚さのガラス基板に比べて相対的に安価な０．１ｔ〜０．４ｔの厚さのガラス基板を用いることにより、製造コストを低減することができる。
【００８２】
さらに、本発明においては、第１基板１１と第１補助基板１２との貼り合わせ、及び第２基板８１と第２補助基板８２との貼り合わせを、真空貼り合わせ装置を用いて真空中で行うことにより、第１基板１１と第１補助基板１２との間及び第２基板８１と第２補助基板８２との間に異物が浸透したり気泡が発生したりして後続の薄膜トランジスタアレイ工程又はカラーフィルタ工程時に不良が発生することを効果的に防止することができ、均一な圧力で貼り合わせることにより、ワープ現象が発生することを防止することができる。
【００８３】
さらに、本発明のように、０．７ｔの厚さのガラス基板に比べて相対的に薄い０．１ｔ〜０．４ｔの厚さのガラス基板を３次元液晶表示装置に適用した場合、薄くなったガラス基板により、３次元クロストークを防止するためにカラーフィルタ基板に形成されるブラックマトリクスとＦＰＲ（偏光フィルム）との距離が近くなるため、３次元画像の視野角が向上するだけでなく、輝度も向上する。
【００８４】
一方、以上の詳細な説明においては、第１基板１１と第２基板８１のどちらも薄型ガラス基板を使用し、第１基板１１は第１補助基板１２に貼り付けて工程を行い、第２基板８１は第２補助基板８２に貼り付けて工程を行っているが、第１基板１１と第２基板８１のいずれか一方の基板のみを補助基板に貼り付けて工程を行ってもよい。特に、カラーフィルタが形成される第２基板８１のみを第２補助基板８２に貼り付けて工程を行い、薄膜トランジスタが形成される第１基板１１は元の厚さにして第１補助基板１２に貼り付けることなく工程を行うことが好ましい。これは、前述したように、３次元表示素子の視野角特性が第２基板８１に形成されるブラックマトリクスとＦＰＲとの距離によって異なるので、３次元表示素子の視野角特性を向上させるために、第２基板８１にのみ薄型基板を使用し、第２基板８１を第２補助基板８２に貼り付けて工程を行うからである。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能であることを理解するであろう。
【００８６】
例えば、以上の詳細な説明においては、真空貼り合わせ装置として特定構造の貼り合わせ装置を開示しているが、本発明の工程基板は当該特定構造の貼り合わせ装置によってのみ製造できるわけではなく、真空中で基板を貼り合わせることができれば他の構造の貼り合わせ装置も使用可能である。
【００８７】
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１１、８１  基板
１２、８２  補助基板
１０、８０  工程基板
１００  真空貼り合わせ装置
１１０  真空チャンバ
１２１、１３１  プレート
１２４、１３４  静電チャックプレート
１２６、１３６  静電チャック
１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄ  カメラ
１４０  ＴＭＰ
１４４  ドライポンプ
【図１】
0005587372.tif 000002
【図２】
0005587372.tif 000003
【図３Ａ】
0005587372.tif 000004
【図３Ｂ】
0005587372.tif 000005
【図３Ｃ】
0005587372.tif 000006
【図３Ｄ】
0005587372.tif 000007
【図３Ｅ】
0005587372.tif 000008
【図４】
0005587372.tif 000009
【図５】
0005587372.tif 000010
【図６Ａ】
0005587372.tif 000011
【図６Ｂ】
0005587372.tif 000012
【図６Ｃ】
0005587372.tif 000013
【図６Ｄ】
0005587372.tif 000014
【図６Ｅ】
0005587372.tif 000015