(57)【要約】【課題】表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られるようにした圧着装置を提供する。【解決手段】エアバルーン方式の圧着装置は治具プレート５上に緩衝シート６を配し、さらに貼り合わせ基板３を置き、その上に空気圧で膨らむバルーン７が形成された上プレート８を載せ、これら貼り合わせ基板３と上プレート８との組合せでもって複数段重ねたものである。そして、バルーンを空気圧で膨らませることで加圧し、さらに治具全体を加熱する構造である。【選択図】図２
2004233590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に配置された各固定治具の間に、２枚の基板間を、環状シール部を介して貼り合わせてなる被圧着体を配置するとともに、該被圧着体の少なくとも一方の主面に、前記環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に流体を流して該流体の圧力により被圧着体を圧着せしめるエアバルーン方式の圧着装置。
【請求項２】
上下に配置された各固定治具の間に、２枚の基板間を、環状シール部を介して貼り合わせてなる被圧着体を配置するとともに、該被圧着体の少なくとも一方の主面に、前記環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に対する加圧を通して被圧着体を圧着せしめるホットプレス方式の圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示用パネル等の２枚の基板間を高精度に貼り合わせる圧着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、２枚の基板を高精度に貼り合わせる技術が要求され、例えば液晶表示装置においては、２枚のガラス基板の間に液晶を封入し、その封入した周囲をシール材で密閉しているが、これらのガラス基板の間隙は、その基板面にわたって均一であることが要求されている（以下、上記のように貼り合わせられた２枚のガラス基板を空セルと称する）。
【０００３】
特にＳＴＮ型の液晶表示装置では、液晶の複屈折を利用して表示を行っており、そのために、空セルの基板面にわたって均一な間隙が得られない場合には、色ムラが生じていた。
【０００４】
空セルは、２枚のガラス基板による貼り合わせ被圧着体に対し、加熱加圧処理（圧着）をおこない、その被圧着体を分断し、液晶材を注入する工程を経ることで得られる。
【０００５】
かかる圧着には、ホットプレスによる枚葉処理と、治具によるバッチ処理とがあり、前者のホットプレス方式によれば、上下のホットプレートでもって貼り合わせ基板を挟み、そして、加熱加圧をおこなうというものであり、ホットプレートと基板との間に緩衝シートを配している（特許文献１参照）。
【０００６】
他方の治具によるバッチ処理、すなわちエアバルーン方式によれば、治具プレート上に貼り合わせ基板を置き、その上に空気圧で膨らむバルーンが形成された上プレートを載せ、これら貼り合わせ基板と上プレートとの組合せでもって複数段重ねたものである。そして、バルーンを空気圧で膨らませることで加圧し、さらに治具全体を加熱するようになっている（特許文献２参照）。
【０００７】
以上のような圧着により外周シール部は、その内部に混合されたスペーサの径による高さにまで押しつぶされ、そして、液晶材が注入される所定のギャップ、たとえば４〜６μｍに到る。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−３０１８１１号公報
【特許文献２】
特開平６−１９４６１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、圧着には、ホットプレス方式とエアバルーン方式とがあるが、双方ともシール部分を押しつぶすためにシール部以外の部分、とくに表示領域にも加圧され、これにより、表示領域に散布したスペーサ、とくに変形しやすい球状プラスチックスペーサが永久に歪んだ状態になり、所望通りのセルギャップが得られず、セルギャップにばらつきが生じるという課題があった。
【００１０】
また、カラー液晶表示装置においては、基板上に形成したカラーフィルタが着色樹脂からなる薄膜であり、そのためにスペーサが薄膜にめり込み、その点でも所望通りのセルギャップが得られず、セルギャップにばらつきが生じていた。
【００１１】
その上、かかるスペーサの薄膜に対するめり込み、ならびにスペーサが永久に歪んだ状態となり、その後にカラー液晶表示装置を使用するに際し、スペーサが自由自在に変形することが妨げられ、これにより、低温下にて使用するに当り、気泡が発生しやすくなっていた。
【００１２】
ちなみに、かかる低温下での気泡の発生は、低温にて液晶材料の体積が小さくなるが、液晶セル内容積が追従しきれずにセル内の負圧が大きくなりことで起きる発泡現象である。
【００１３】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めた結果、空セルなどの被圧着体の少なくとも一方の主面に、環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に流体を流して該流体の圧力により被圧着体を圧着せしめる構成にしたことで、表示領域に圧着による加圧がなく、これにより、表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られることを見出した。
【００１４】
本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的は表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られるホットプレス方式の圧着装置もしくはエアバルーン方式の圧着装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的はカラーフィルタ用の着色樹脂からなる薄膜へのスペーサめりこみを防いで、低温下での気泡の発生を防いだホットプレス方式の圧着装置もしくはエアバルーン方式の圧着装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧着装置は、エアバルーン方式であって、上下に配置された各固定治具の間に、２枚の基板間を、環状シール部を介して貼り合わせてなる被圧着体を配置するとともに、該被圧着体の少なくとも一方の主面に、前記環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に流体を流して該流体の圧力により被圧着体を圧着せしめることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の圧着装置は、ホットプレス方式であって、上下に配置された各固定治具の間に、２枚の基板間を、環状シール部を介して貼り合わせてなる被圧着体を配置するとともに、該被圧着体の少なくとも一方の主面に、前記環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に対する加圧を通して被圧着体を圧着せしめることを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明の圧着装置によれば、上記構成のごとく、被圧着体の少なくとも一方の主面に、それに設けた環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置したことで、表示領域に圧力がかからなくなり、これにより、表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られ、しかも、カラーフィルタ用の着色樹脂からなる薄膜へのスペーサめりこみを防いで、低温下での気泡の発生を防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の圧着装置は、ホットプレス方式もしくはエアバルーン方式のいずれでもよく、その基本構成を図１と図２の概略図により説明する。
【００２０】
図１に示すホットプレス方式の圧着装置は、上下のアルミニウム金属、カーボン、ＦＲＰなどからなる前記押圧体であるホットプレート１、２でもって前記被圧着体である貼り合わせ基板３を挟み、そして、加熱加圧をおこなうというものであり、ホットプレート１、２と貼り合わせ基板３との間にシリコーンゴム、ガラスクロス、テフロン（Ｒ）などからなる緩衝シート４を配している。
【００２１】
上記のホットプレート１、２には、ヒータが設けられ、これでもって加熱することができる。
【００２２】
また、このようなホットプレート１、２については、エアシリンダ方式またはねじ方式でもって加圧することができる。
【００２３】
図２に示すエアバルーン方式の圧着装置は、アルミニウム金属、スチールなどからなる治具プレート５上にシリコーンゴム、ガラスクロス、テフロン（Ｒ）などからなる緩衝シート６を配し、さらに貼り合わせ基板３を置き、その上に空気圧で膨らむシリコーンゴムなどからなるバルーン７が形成されたアルミニウム金属、スチールなどからなる上プレート８を載せ、これら貼り合わせ基板３と上プレート８との組合せでもって複数段重ねたものである。そして、バルーンを空気圧で膨らませることで加圧し、さらに治具全体を加熱するようになっている。
【００２４】
本発明の圧着装置をエアバルーン方式にて説明する。
【００２５】
この装置の概略を図３と図４により説明する。
図３は貼り合わせ基板３の平面図であり、図４はエアバルーン方式の圧着装置の概略断面図である。
【００２６】
図３に示す貼り合わせ基板３によれば、マザーガラス９の上に形成した環状シール部１０のパターンを示す。この環状シール部１０は、日本電気硝子製グラスファイバＰＦ７８を含むエポキシ樹脂からなる。
【００２７】
そして、治具プレート５上に緩衝シート６を配し、さらに貼り合わせ基板３を置き、その上に環状シール部１０と対向するように環状凸部１１を設けたプラスチック、アルミニウム金属などからなるプレート１２を介して押圧体であるバルーン７を配置する。また、空気圧で膨らむバルーン７が形成された上プレート８を載せたものである。これら貼り合わせ基板３と上プレート８との組合せでもって複数段重ねてもよい。
【００２８】
このようなバルーン７に対し、空気などの流体を流して、この流体の圧力により貼り合わせ基板３を圧着せしめるようになっている。このようにバルーン７を空気圧で膨らませることで加圧し、さらに治具全体を加熱するようになっている。
【００２９】
つぎに液晶表示装置の概略構成を図５と図６により説明する。
図５はＳＴＮ型液晶表示装置２０の平面図であり、図６は図５のＡ−Ａ線に沿った部分の断面図である。
【００３０】
２１は信号基板（下基板）であり、２２は走査基板（上基板）であり、信号基板２１の上に電極パターン２３と配向膜とを順次形成している。走査基板２２の上にも電極パターン２４と配向膜とを順次形成している。
【００３１】
これら信号基板２１と走査基板２２とを液晶３２を介して貼り合せた構造である。これには熱硬化型樹脂からなるシールパターン２５を用いる。このシールパターン２５にはシール内スペーサ３０が含まれている。このシール内スペーサ３０は、たとえば日本電気硝子製グラスファイバＰＦ７８がある。
【００３２】
３１は面内スペーサであり、たとえば積水化学工業製ミクロパールＳＰＳ２０６７４ＲＸである。２６は注入口封止部であり、４０、４１は備光板や位相差板である。
【００３３】
上記構成の液晶表示装置２０を製造するには、熱硬化型樹脂からなるシールパターン２５を用いた貼り合せ工程がある。
【００３４】
このような構成の液晶表示装置を製造するに当り、最初に２枚のガラス基板２１、２２のうち一方もしくは双方ともに、所定の間隙を作ると同時に２枚のガラス基板に設けられた電極パターン間を導通させるために、円筒状もしくは球状をしたガラス製か樹脂製のスペーサ、ならびに表面がＡｕメッキされた球状の樹脂製の導通ボール３０を所定の割合で混合撹拝した熱硬化型のエボキシ樹脂（シール材と呼ばれる）をスクリーン印刷装置あるいはデイスペンサ装置で所望のパターン２５に塗布する。
【００３５】
その後、一方のガラス基板に対し、表示面内の間隙を一定にするために球状のガラス製あるいは樹脂製のスペーサ３１を溶剤に分散させた状態で一定の密度で散布する。このスペーサ３１が散布されたガラス基板２２とシール材が印刷された他方のガラス基板２１を貼合せ装置により固定を行う。
【００３６】
すなわち、あらかじめそれぞれの基板に設けられたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム、カラーフィルタに使用される黒、赤、緑、青の色レジストなどにより作成された貼合せマーカーを画像認識により高い精度で貼合せを行い、基板の対角上に２箇所設けられた紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して固定を行う。しかる後に、前記液晶表示用貼り合わせ基板２０を図１に示すホットプレス方式の圧着装置や、図２もしくは図４に示すエアバルーン方式の圧着装置にセットする。
【００３７】
つぎに図４に示す上記構成の圧着装置を用いた圧着方法を述べる。
この方法によれば、２枚の基板を熱硬化性樹脂にて接合（仮固定）した液晶表示用貼り合わせ基板３を順次下記（イ）〜（ロ）の各工程を経て貼り合わせる。
【００３８】
（イ）…治具プレート５上に弾性材からなるシリコンシートの緩衝シート６を配し、さらに貼り合わせ基板３を置き、その上に環状シール部１０と対向するように環状凸部１１を設けたプレート１２を介して押圧体であるバルーン７を配置する。
【００３９】
（ロ）…バルーン７に流体（空気）を導入する。これに伴う圧着の力はたとえば１．０ｋｇ／ｃｍ２である。
【００４０】
実際の製造においては、この熱硬化治具１段ごとに貼り合わせ基板３を１枚ずつセットして、次の治具を重ねてゆき、最後に全ての段を貫通する通しボルトを使って全段を固定し、この状態で圧縮空気導入口より圧縮空気を充填し、空気の漏れがないかをチェックした後、あらかじめ予熟されたオーブンに熱硬化治具を投入して所定の温度と圧力の条件で熱硬化を行い、しかる後にセットと逆の手順により基板を治具から取り出す。
【００４１】
そして、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、上述したような圧着方法により得られた貼り合わせ基板３を加熱し、前記熱硬化性樹脂であるシールパターン２５を硬化させる。しかる後に、液晶を注入する。すなわち、分断装置で個々に分断された液晶セルを作成し、注入装置により液晶セル内への液晶材料を注入し、注入口２６を紫外線硬化樹脂で硬化させて封止する。
【００４２】
かくして本発明によれば、対向する２枚の液晶用ガラス基板に熱硬化型樹脂を塗布した後、その樹脂を所定の間隙を保持しながら熱硬化させる工程にて、に環状シール部１０と対向するように環状凸部１１を設けたプレート１２を用いることで、表示領域に圧力がかからなくなり、これにより、表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られ、しかも、カラーフィルタ用の着色樹脂からなる薄膜へのスペーサめりこみを防いで、低温下での気泡の発生を防ぐことができた。
【００４３】
なお、上記実施例においては、エアバルーン方式の圧着装置でもって説明したが、これに代えて、図１に示すホットプレス方式の圧着装置においても、同様に環状凸部を設けたプレートを配置し、この押圧体にによる圧力により被圧着体を圧着することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明のエアバルーン方式の圧着装置によれば、上下に配置された各固定治具の間に、２枚の基板間を、環状シール部を介して貼り合わせてなる被圧着体を配置するとともに、該被圧着体の少なくとも一方の主面に、前記環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に流体を流して該流体の圧力により被圧着体を圧着せしめることで、表示領域に圧力がかからなくなり、これにより、表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られ、しかも、カラーフィルタ用の着色樹脂からなる薄膜へのスペーサめりこみを防いで、低温下での気泡の発生を防ぐことができた。
【００４５】
また、本発明のホットプレス方式の圧着装置についても、同様に環状シール部と対向するように環状凸部を設けたプレートを介して押圧体を配置し、この押圧体に対する加圧を通して被圧着体を圧着せしめることで、表示領域に圧力がかからなくなり、これにより、表示領域内のスペーサが永久にひずむこともなく、所定のセルギャップが安定して得られ、しかも、カラーフィルタ用の着色樹脂からなる薄膜へのスペーサめりこみを防いで、低温下での気泡の発生を防ぐことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホットプレス方式の圧着装置の基本構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明のエアバルーン方式の圧着装置の基本構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る貼り合わせ基板の平面図である。
【図４】本発明のエアバルーン方式の圧着装置の概略断面図である。
【図５】ＳＴＮ型液晶表示装置の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った部分の断面図である。
【符号の説明】
２・・・ホットプレート
３・・・貼り合わせ基板
４、６・・・緩衝シート
７・・・バルーン
８・・・上プレート
９・・・マザーガラス
１０・・・環状シール部
１１・・・環状凸部
１２・・・プレート
【図１】
2004233590.tif 000003
【図２】
2004233590.tif 000004
【図３】
2004233590.tif 000005
【図４】
2004233590.tif 000006
【図５】
2004233590.tif 000007
【図６】
2004233590.tif 000008