(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と略マトリックス状に複数の画像表示部が形成された第２の基板とが所望のセルギャップを有して貼合わされた貼合わせ基板を製造する工程を含む液晶表示素子の製造方法であって、
前記第１の基板と、前記各画像表示部のそれぞれの周囲にメインシール剤が塗布されて、これらメインシール剤が塗布された領域の外周部に外周シール剤が塗布された前記第２の基板とを、真空雰囲気中で仮貼合わせすると共に、仮貼合わせ中の前記第１の基板と前記第２の基板とのセルギャップを測定する仮貼合わせセルギャップ測定工程と、
前記仮貼合わせセルギャップ測定工程後に、仮貼合わせの状態から真空雰囲気を大気圧までリークすることにより、前記第１の基板と前記第２の基板とを所望のセルギャップまで加圧して貼合わせ基板を形成する貼合わせ基板形成工程と、
前記貼合わせ基板形成工程後に、前記所望のセルギャップが形成された貼合わせ基板に紫外線を照射して本貼合わせを行う工程とよりなることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
第１の基板と略マトリックス状に複数の画像表示部が形成された第２の基板とが所望のセルギャップを有して貼合わされた貼合わせ基板を製造する工程を含む液晶表示素子の製造方法であって、
前記第１の基板と、前記各画像表示部のそれぞれの周囲にメインシール剤が塗布されて、これらメインシール剤が塗布された領域の外周部に外周シール剤が一部通気口を設けて塗布された前記第２の基板とを、大気圧下で仮貼合わせる仮貼合わせ工程と、
前記仮貼合わせ工程後に、仮貼合わせされた前記第１の基板及び前記第２の基板の雰囲気を所定の真空雰囲気まで減圧すると共に、前記所定の真空雰囲気中における前記第１の基板と前記第２の基板とのセルギャップを測定するセルギャップ測定工程と、
前記セルギャップ測定工程後に、前記所定の真空雰囲気中で前記通気口を封止する封止工程と、
前記封止工程後に、前記仮貼合わせの状態から真空雰囲気を大気圧までリークすることにより、前記第１の基板及び前記第２の基板を所望のセルギャップまで加圧して貼合わせ基板を形成する貼合わせ基板形成工程と、
該貼合わせ基板形成工程後に、前記所望のセルギャップが形成された貼合わせ基板に紫外線を照射して本貼合わせを行う工程とよりなることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記セルギャップ測定工程において、前記第１の基板と前記第２の基板とを真空雰囲気中で仮貼合わせする際に、前記画像表示部に対応する領域以外の領域を加圧するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記仮貼合わせ工程において、前記第１の基板と前記第２の基板とを大気圧下で仮貼合わせする際に、前記第１の基板及び前記第２の基板における前記画像表示部に対応する領域以外の領域を加圧するようにしたことを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ，プロジェクションＴＶ等の基幹部品である液晶表示素子の製造方法に関し、特に、高精度なセルギャップの均一性が要求される貼り合わせ工程に関する液晶表示素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンＩＣ（ウエハー）基板とガラス基板を貼り合わせた液晶表示素子は、プロジェクターやプロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ等への応用が進み、その生産量はますます拡大している。そして、かかる用途に適応した液晶表示素子に関する出願を、本出願人は、先に特願２００１−８６４３号（平成１３年１月１７日出願  以下、先の出願と呼ぶ）として行っている。以下、図９、図１０を参照してかかる液晶表示素子１０について概説する。
【０００３】
先の出願に記載された液晶表示素子１０は、図９、図１０に示すように、透明導電膜１を表面に有するガラス基板２と、画素電極（表示エリア）３を表面に有するシリコンＩＣ基板４を相対向させ、その隙間（セルギャップ）に後述する液晶５とこのセルギャップを決めるために、接着剤とスペーサ６とよりなるシール接着剤７で固着し、前記したガラス基板２の表面に反射防止膜８を設けて構成している。なお、９は封止部となる液晶注入口である。この両図より明らかな如く、先の出願に記載された液晶表示素子１０には、２枚の貼り合わされた液晶セル内に、隙間を保つためのスペーサは設けられていないものである。
【０００４】
ところで、高精細表示等に適用される液晶表示素子にあっては、前記したガラス基板２と、シリコンＩＣ基板４間のセルギャップの均一性をいかに制御できるかが表示品質、とりわけ画面の明るさの均一性に対して重要である。セルギャップの均一性は、前記したガラス基板２と、シリコンＩＣ基板４間の貼合せ工程で決定されるといっても過言ではない。
【０００５】
より具体的にその点について説明すると、昨今では液晶表示素子の画像表示に高速応答が求められ、液晶表示素子のセルギャップが従来の５μｍ以上から３μｍ、さらには１μｍ近くまで小さくなっており、それに従ってセルギャップの均一性への要求が厳しくなってきているからである。これは、前記した如く、表示画像の明暗ムラ，色ムラを低減する要求があるためである。
【０００６】
一方、従来から、薄膜トランジスタを基板表面に形成するアクティブマトリクス型や、ＣＭＯＳトランジスタ駆動になる反射型の液晶表示素子の製造工程において、２枚の基板を貼り合せて液晶セルを形成する場合、（１）の方法として、基板の両外側から定盤によってプレスする方法、（２）の方法として、エアバッグや可撓性シートで２枚の基板を包み、その内部内を減圧状態にしてエアバッグの外側からの大気圧でプレスする方法、（３）の方法として、２枚の基板の内側（シール剤によって閉じられた空間）の圧力と大気圧との差圧を利用してプレスする方法等がある。
【０００７】
（１）の方法としては、例えば、特開平６−１８８２９号公報や特開平９−２４３９８２号公報等に記載のものがある。これら両公報に記載の如く、上、下定盤を剛体で構成したものによるプレス方法では、上、下定盤の平坦度や平行度が重要であり、定盤の平行度や平坦度の影響を受けないように基板変位及びセルギャップ測定の結果を、プレス圧にフィードバックしたり、一方の定盤に溝つけを行って、基板と定盤間に異物が入ってもセルギャップの均一性が悪化しないようにしている。
【０００８】
また（２）の方法としては、特開平１０−１１５８３０号公報や特開平１１−３３７９５４号公報等に記載のものがある。これら両公報に記載の如くの方法は、可撓性の気密シートにより２枚の基板を包んで気密シート内を減圧状態にして、外側から大気圧により貼り合せるものである。
【０００９】
さらに（３）の方法としては、特開平５−３４６５３号公報、特開平８−２０１７４７号公報、特開平１１−１９４３５２号公報、特開平１１−２８１９８８号公報等に記載のものがある。これら各公報に記載の如くの方法は、２枚の基板とその内側に施したシール剤によって閉じられた空間（空セルに相当）の圧力を減圧して、基板の外側の大気圧との差圧により基板全体をプレス成型するものである。
【００１０】
ところで、これらの方法によりプレス成型された基板は、次工程での液晶注入工程へ１枚の液晶表示素子として進める場合と、複数個の液晶表示素子にするため、前記プレスした基板を複数個に分断した後、液晶注入工程へ送る場合とがある。近年では、液晶表示素子のサイズが大型化しているため複数個を取る場合、プレスする基板も大型化が進んでいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の場合であって大型基板の場合、定盤のサイズも必然的に大きくなるため、基板プレス後のセルギャップの均一性を良好に保つために、定盤表面の平行度や平坦度をミクロンオーダーの高精度に仕上げることが要求されているが、大型定盤では、ミクロンオーダーの高精度を実現することは困難である。さらに大面積になると、基板全体への加圧も通常のエアーシリンダによるプレス圧では足りなくなり、これを達成するためには益々大きな加圧方法が必要となり、装置の大型化を余儀なくされる。
【００１２】
（２）の方法は（１）の改善といえるが、その構造上、エアバッグ(可撓性シート)が基板に密着した時点から、このエアバッグから基板へのプレス圧力に不均一が生じ、これが基板面内におけるセルギャップ不均一の原因となる。つまり、基板端面でのシート形状によっては、基板の表面方向（ズリ方向）に張力がかかり、基板面内で均一な押圧が生まれないといった欠点を有する。
【００１３】
更に（３）の場合は、基板内圧と大気圧との差圧が基板表面に均一にかかるため、セルギャップの均一性を良好に実現することが可能であるが、２枚の基板の平坦度にばらつきがあると、これら２枚の基板で形成される空間の内圧を制御することが難しく、生産時の再現性が得られない。
【００１４】
そこで、この内圧の制御のためにシール剤の塗布幅や粘性を変え、一定時間の後に大気圧にリークする方法も見られるが、生産性（タクトタイム及び材料管理）及び品質の再現性に課題が残る。特に、後述する本発明の如く、セルギャップ間にスペーサの無い液晶表示素子にこの技術を用いた場合は、高精度な内圧コントロールが必要であり、前記公報に開示された方法では、生産時の再現性を得ることは困難である。
【００１５】
以上の如くの問題点を考察して行くと、前記した如くの高精度なセルギャップの均一性を得るためには、液晶セル製造段階、特に貼合せ工程におけるセルギャップの管理が重要であり、その製造工程において時間の経過と共に変化するセルギャップの変化を正確にモニターすれば最終工程を終えた液晶セルのギャップは、求める範囲内のものとして得られているはずであるという知見が生まれることになる。
【００１６】
そこで、本発明者等は鋭意検討した結果、貼合せ工程時、液晶表示素子を形成する２枚の基板とシール剤によって形成される密閉空間の内圧を高精度にコントロールすることにより、高精度なセルギャップ均一性を得ることが可能な液晶表示素子の製造装置及び液晶表示素子の製造方法を案出したもので、本発明は、かかる液晶表示素子の製造装置及び液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するためになされたものであり、請求項１に係る発明は、第１の基板と略マトリックス状に複数の画像表示部が形成された第２の基板とが所望のセルギャップを有して貼合わされた貼合わせ基板を製造する工程を含む液晶表示素子の製造方法であって、前記第１の基板と、前記各画像表示部のそれぞれの周囲にメインシール剤が塗布されて、これらメインシール剤が塗布された領域の外周部に外周シール剤が塗布された前記第２の基板とを、真空雰囲気中で仮貼合わせすると共に、仮貼合わせ中の前記第１の基板と前記第２の基板とのセルギャップを測定する仮貼合わせセルギャップ測定工程と、前記仮貼合わせセルギャップ測定工程後に、仮貼合わせの状態から真空雰囲気を大気圧までリークすることにより、前記第１の基板と前記第２の基板とを所望のセルギャップまで加圧して貼合わせ基板を形成する貼合わせ基板形成工程と、前記貼合わせ基板形成工程後に、前記所望のセルギャップが形成された貼合わせ基板に紫外線を照射して本貼合わせを行う工程とよりなることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、第１の基板と略マトリックス状に複数の画像表示部が形成された第２の基板とが所望のセルギャップを有して貼合わされた貼合わせ基板を製造する工程を含む液晶表示素子の製造方法であって、前記第１の基板と、前記各画像表示部のそれぞれの周囲にメインシール剤が塗布されて、これらメインシール剤が塗布された領域の外周部に外周シール剤が一部通気口を設けて塗布された前記第２の基板とを、大気圧下で仮貼合わせる仮貼合わせ工程と、前記仮貼合わせ工程後に、仮貼合わせされた前記第１の基板及び前記第２の基板の雰囲気を所定の真空雰囲気まで減圧すると共に、前記所定の真空雰囲気中における前記第１の基板と前記第２の基板とのセルギャップを測定するセルギャップ測定工程と、前記セルギャップ測定工程後に、前記所定の真空雰囲気中で前記通気口を封止する封止工程と、前記封止工程後に、前記仮貼合わせの状態から真空雰囲気を大気圧までリークすることにより、前記第１の基板及び前記第２の基板を所望のセルギャップまで加圧して貼合わせ基板を形成する貼合わせ基板形成工程と、前記貼合わせ基板形成工程後に、前記所望のセルギャップが形成された貼合わせ基板に紫外線を照射して本貼合わせを行う工程とよりなることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の液晶表示素子の製造方法であって、前記セルギャップ測定工程において、前記第１の基板と前記第２の基板とを真空雰囲気中で仮貼合わせする際に、前記画像表示部に対応する領域以外の領域を加圧するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の液晶表示素子の製造方法であって、前記仮貼合わせ工程において、前記第１の基板と前記第２の基板とを大気圧下で仮貼合わせする際に、前記第１の基板及び前記第２の基板における前記画像表示部に対応する領域以外の領域を加圧するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施例は本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２６】
図１は、本発明に係る液晶表示素子の製造装置の好ましい一実施例の説明図、図２は、本発明に係る液晶表示素子の製造装置の他の実施例の説明図、図３は、液晶表示素子を構成する上基板と下基板の斜視図、図４は、液晶表示素子を構成する上基板と下基板の他の例を示す斜視図、図５は、液晶表示素子を構成する透明基板とシリコンＩＣ基板の斜視図、図６は、液晶表示素子を構成する透明基板とシリコンＩＣ基板の他の例を示す斜視図、図７は、本実施例に係る液晶表示素子の製造装置に用いられる上、下定盤と基板との関連構成を示す側面図、図８は、貼り合わせ工程の実施結果（セルギャップ測定結果）を示す説明図である。なお、前記した構成部分と同一部分は、同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１は、本実施例に係る液晶表示素子の製造装置２０の好ましい一実施例の説明図である。図１において２１は、真空チャンバー、２２は、本貼合せチャンバーであり、これら両チャンバー２１，２２により本実施例に係る液晶表示素子の製造装置２０は大略構成されている。なお３５は、真空チャンバー２１、本貼合せチャンバー２２間に設けられた仕切り扉である。以下、真空チャンバー２１、本貼合せチャンバー２２の具体的構成につき説明する。
【００２８】
真空チャンバー２１には、セルギャップ測定システム２３、排気コントロールシステム２４が、前者は光ファイバー３３を介して後述する上定盤２７に接続され、後者は圧力測定ゲージ３６、調整弁３７等を介してそれぞれチャンバー内２１ａへと接続されている。なお、３４は、上定盤２７内に挿入された前記した光ファイバー３３の先端部である。
【００２９】
また、この真空チャンバー２１内には、前記した上定盤２７、この上定盤２７に対峙する如く配置された下定盤２８、この下定盤２８に連結されているエアーシリンダー２９が配置されていると共に、前記した下定盤２８上には後述するシール剤１５，１６等を設けた下基板１４が載置されている。そして、前記した上定盤２７、下定盤２８間には、上基板１２が、基板保持部３２により保持された形で配置されている。
【００３０】
一方、前記した本貼合せチャンバー２２内には、紫外線照射システム２５、後述する工程で貼合された貼合せ基板３１を載置するためのテーブル３０が配置されている。なお、説明の便宜上、貼合せ基板３１はテーブル３０上に配置されている図として表示してある。
【００３１】
図２は、本発明に係る液晶表示素子の製造装置２０Ａの他の実施例の説明図である。なお、前記した図１と同一部分は同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。この図２において前記した図１と異なる部分は、後述する通気口１７を封止するための紫外線照射システム２５ａがケーブル３８を介して直接真空チャンバー内２１ａに接続されると共に、封止剤ディスペンスシステム２６が、チューブ３９を介してこれまた直接真空チャンバー内２１ａに接続されていることである。
【００３２】
なお、本発明に係る液晶表示素子の製造装置２０Ａにも図１と同様の、本貼合わせチャンバー２２を接続しても勿論良いものである。
【００３３】
次に、貼り合される対象である上基板１２、下基板１４等の構成につき、図３以降を参照して説明する。図３は、液晶表示素子を構成する上基板１２と下基板１４の斜視図である。この図３において、下基板１４上には、略マトリックス状に画像表示部（エリア）３Ａ1〜３Ａnが設けられてあり、それぞれの画像エリア３Ａ1〜３Ａnの周囲に、予めメインシール剤１５が塗布されている。
【００３４】
更に、この下基板１４上でメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で、外周シール剤１６が塗布されている。そして、これらのメイン，外周シール剤１５，１６には、予めセルギャップを決めるための図示しないスペーサが混入してあるものである。なお、本実施例では、画像エリア３Ａ1〜３Ａnの配列として、略マトリックス状に配置した例で説明しているが、前記した如く、この実施例に限定されるものではない。
【００３５】
図４は、液晶表示素子を構成する上基板１２と下基板１４ａの他の例を示す斜視図である。この図４において前記した図３と異なる部分は、前記したメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で、外周シール剤１６が、一部通気口部１７を設ける如く塗布されていることである。そして、これらのメイン，外周シール剤１５，１６には、前記したと同様、予めセルギャップを決めるための図示しないスペーサが混入してあるものである。
【００３６】
図５は、液晶表示素子を構成する前記した上基板１２と下基板１４を具体化したもので、上基板１２を透明基板２に、下基板１４をシリコンＩＣ基板４にそれぞれ具体化したものの説明図であり、具体的構成は前記したものと同一なので、その説明は省略する。なお、この図５において、３1〜３nは、前記したと同様複数の画像エリアである。
【００３７】
図６も前記した図５と同様、液晶表示素子を構成する前記した上基板１２と下基板１４を具体化したもので、上基板１２を透明基板２に、下基板１４をシリコンＩＣ基板４ａにそれぞれ具体化したものの他の例を示す説明図であり、この図６において前記した図５と異なる部分は、前記したメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で、外周シール剤１６が、一部通気口部１７を設ける如く塗布されていることである。
【００３８】
図７は、本実施例に係る液晶表示素子の製造装置２０、２０Ａに用いられる上、下定盤２７，２８と上、下基板１２，１４との関連構成を示す側面図である。なお、説明の都合上、前記した上基板１２を保持するための基板保持部３２は省略してある。
【００３９】
上定盤２７は、下面側、すなわち、上、下基板１２，１４を介して下定盤２８と対峙する側に凸面部２７1〜２７4を有すると共に、この凸面部２７1と２７2との間（説明の便宜上、この１ヶ所のみを例示して説明するが他の凸面部間も同様である）に、凹面部２７ａを設けたものである。なお、この凹面部２７ａの凹み量は、貼り合せの際の異物の大きさにより異なるものであるが、各種の実験の結果、１００μｍ以上に設定しておけば、良いものと思われる。
【００４０】
一方、下定盤２８はその上面側、すなわち、上、下基板１２，１４を介して上定盤２７と対峙する側に凸面部２８1〜２８4を有すると共にこの凸面部２８1と２８2との間（説明の便宜上、この１ヶ所のみを例示して説明するが他の凸面部間も同様である）に、凹面部２８ａを設けたものである。なお、この凹面部２８ａの凹み量も、前記した上定盤２７と同様、１００μｍ以上に設定しておけば、良いものと思われる。
【００４１】
また、前記した下基板１４の上面（上基板１２側）に形成されるメインシール剤１５、１５間には、画像表示部３Ａ1〜３Ａnが形成されるものである。
【００４２】
この図７のように、具体的構成になる上、下定盤２７、２８を、その凸面部２７1〜２７4、２８1〜２８4同士及び凹面部２７ａ〜２７ｃ、２８ａ〜２８ｃ同士を相対向（対峙）させ、これら上、下定盤２７、２８間に上、下基板１２、１４を配置し、それを図１、図２の如くの真空チャンバー２１内で、上、下定盤２７、２８にて貼り合せる場合、仮に、上定盤２７と上基板１２間に異物、ゴミ等が混入したとしても、それらは、前記した凹面部２７ａ〜２７ｃ内に収まるので、局所的なセルギャプの不均一は起こりにくくなるものである。
【００４３】
なお、下定盤２８と下基板１４間に異物、ゴミ等が混入した場合も同様、それらは、前記した凹面部２８ａ〜２８ｃ内に収まるので、局所的なセルギャプの不均一は起こりにくくなるものである。
【００４４】
なお、例えば、下定盤２８の凸面部２８1〜２８4と下基板１４との接触部の構成は、基板１４側において、メイン，外周シール剤１５、１６を塗布する裏側（上基板１２側）であるのが望ましい（図７の構成）。しかしながら、その形状は、前記した如く、本実施例に示したものに限定されるものではない。
【００４５】
ここで、図３，図５の如くの構成になる上基板１２，２と下基板１４，４を、図１の液晶表示素子の製造装置２０を用いて貼合わせる方法について、主として図１を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図３を例にとって説明するが、図５も上基板１２と下基板１４が、透明基板２と、シリコンＩＣ基板４にそれぞれ具体化したのみで、他は全く同一構成なので、ここでは、その説明は敢えてしないものであるが、当然の如くそれと同等の効果を奏するものである。
【００４６】
まず、下基板１４の上面に略マトリックス状に形成されたそれぞれの画像エリア３Ａ1〜３Ａnの周囲にメインシール剤１５を塗布すると共に、このメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で外周シール剤１６を連続的に塗布する。
【００４７】
次に、真空チャンバー２１内に設けられている下定盤２８上に、前記した略マトリックス状に形成された画像エリア３Ａ1〜３Ａnを有し、それぞれの画像エリア３Ａ1〜３Ａnの周囲にメインシール剤１５及びそのメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で外周シール剤１６が塗布されている下基板１４を、前記したメイン，外周シール剤１５、１６が上定盤２７側になるようにした状態で載置（セット）し、そして、貼り合わされる他方の基板である上基板１２を基板保持部３２上にセット（載置）する。しかる後、この真空チャンバー２１内を、排気コントロールシステム２４により前記した調整弁３７を制御することで真空排気する。
【００４８】
ここでの排気圧力Ｐは、後述する所望の差圧によって異なるが、大気圧からー９５ｋＰａまで制御可能に構成されている。なお、この制御は、前記した圧力測定ゲージ３６を用いて行なわれることは勿論である。また、前記した如く、これらのメイン，外周シール剤１５、１６には、予め、セルギャップを決めるためのスペーサが混入してあるものである。
【００４９】
しかる後、エアシリンダー２９が作動することにより、これに連結されている下基板１４を載置した下定盤２８が上動し、基板保持部３２にセットされている上基板１２をこの下基板１４の上に載せた状態で上定盤２７に押し当てて、これら上、下基板１２、１４の仮貼合わせ（一次貼合わせ）を行うことにより、外周シール剤１６により密封空間が形成される。
【００５０】
この仮貼合わせにより、上、下基板１２，１４に、仮に、反りやうねり等があったとしても、それは矯正された状態でこの上、下基板１２，１４が貼り合されることになる。
【００５１】
このように、上、下基板１２，１４の反りやうねり等が矯正された状態で貼合わされ密封空間が形成される工程の途中で、これら上、下基板１２，１４間のセルギャップを、前記したセルギャップ測定システム２３により、以下の方法で測定する。
【００５２】
すなわち、前記した如く、セルギャップ測定システム２３は光ファイバー３３により上定盤２７内に接続されており、その先端部３４は、図示していないが仮貼合わせが終了した上、下基板１２，１４内に挿入される如く構成されている。
【００５３】
従って、この仮貼合わせ中、セルギャップ測定システム２３を作動させることにより、光ファイバー３３の先端部３４より、例えば、レーザ光が発射され、これは上基板１２内を通って下基板１４表面で反射され、戻り光として前記セルギャップ測定システム２３内に戻ることになる。セルギャップ測定システム２３内では、この戻り光（干渉光）を取り出すことにより、セルギャップ値Ｄを得る事となる。
【００５４】
ところで、このようにして測定されたセルギャップ値Ｄと、外周シール剤１６で形成される密閉空間の面積Ｓとの関係で、この密閉空間の体積がＶ＝Ｓ×Ｄと決定されるものである。
【００５５】
ここでの体積決定の考え方は以下の通りである。すなわち、最終的に得られるセルギャップ（設計値）をＤ０とし、外周シール剤１６で形成される面積をＳとした場合、そこで得られる体積Ｖ０はＶ０＝Ｓ×Ｄ０である。最終的には、真空チャンバー２１は大気圧にリークされるため、前記外周シール剤１６で形成される密封空間（Ｖ０）内の圧力が大気圧に等しくならないと、２枚の貼合わせた基板のセルギャップを均一に保つことはできない。つまり、大気圧をＰＡとすると、ＰＡ×Ｖ０は一定であるから、真空チャンバー２１内の真空排気圧力をＰとすると、ＰＡ×Ｖ０＝Ｐ×Ｖの関係が成り立つ。
【００５６】
すなわち、真空チャンバー２１内の真空排気圧力がＰの場合は、仮貼合わせ時の所望するセルギャップは、おのずからＤ＝Ｖ／Ｓと決まるものである。従って、エアシリンダ２９によりセルギャップ値がＤとなるように押圧力を与えることにより、真空チャンバー２１を大気圧にリークした際、所望のセルギャップＤ０が得られるものである。
【００５７】
本実施例では、かかる知見によりセルギャップ測定システム２３と、エアーシリンダ２９と、排気コントロールシステム２４とを図示しないフィードバックループで連結することにより、それぞれをコントロ−ル可能に構成しているものである。
【００５８】
次に、このように、その基板面全体が所望のセルギャップにまで加圧された貼合わせ基板３１を本貼合せチャンバー２２に移送して、この貼合わせ基板３１を、この本貼合せチャンバー２２内のテーブル３０上に載置した後、このテーブル３０の上部に設けた紫外線照射システム２５により、前記した貼合わせ基板３１に紫外線を照射する。これにより、真空チャンバー２１にて均一に貼合わされた貼合わせ基板３１が完全に固着して、貼合わせが完了する。そして、この貼合わせが完了した基板を、後工程である分断工程に送るものである。
【００５９】
次に、図４，図６の如くの構成になる上基板１２，２と下基板１４ａ，４ａを、図２の液晶表示素子の製造装置２０Ａを用いて貼合わせる方法について、主として図２を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図４を例にとって説明するが、図６も上基板１２と下基板１４ａが、透明基板２と、シリコンＩＣ基板４ａにそれぞれ具体化したのみで、他は全く同一構成なので、ここでは、その説明は敢えてしないものであるが、当然の如くそれと同等の効果を奏するものである。
【００６０】
まず、下基板１４ａの上面に形成された略マトリックス状の画像エリア３Ａ1〜３Ａnの周囲にメインシール剤１５を塗布すると共に、このメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で塗布される外周シール剤１６が、一部通気口部１７を設ける如くこれを連続的に塗布する。
【００６１】
次に、真空チャンバー２１内に設けられている下定盤２８上に、前記した略マトリックス状の画像エリア３Ａ1〜３Ａnを有し、それぞれの画像エリア３Ａ1〜３Ａnの周囲にメインシール剤１５及びそのメインシール剤１５が並ぶ領域の最外周を囲む状態で塗布される外周シール剤１６が、一部通気口部１７を設ける如くこれを連続的に塗布した下基板１４ａを、前記したメイン，外周シール剤１５、１６が上定盤２７側になるようにした状態で載置（セット）し、貼り合わされる他方の基板である上基板１２を基板保持部３２上にセット（載置）する。
【００６２】
しかる後、エアシリンダー２９が作動することにより、これに連結されている下基板１４ａを載置した下定盤２８が上動し、基板保持部３２にセットされている上基板１２をこの下基板１４ａの上に載せた状態で上定盤２７に押し当てて、これら上、下基板１２、１４ａの仮貼合わせ（一次貼合わせ）を行うことにより、外周シール剤１６により、内圧をコントロールするための空間を形成する。
【００６３】
この仮貼合わせにより、上、下基板１２，１４ａに、仮に、反りやうねり等があったとしても、それは矯正された状態でこの上、下基板１２，１４ａが貼り合されることになる。
【００６４】
このように、上、下基板１２，１４ａの反りやうねり等が矯正された状態で貼合わされ、前記内圧をコントロールするための空間が形成されたこれら上、下基板１２，１４ａ間のセルギャップを、前記したセルギャップ測定システム２３により、以下の方法で測定する。
【００６５】
すなわち、前記した如く、セルギャップ測定システム２３は光ファイバー３３により上定盤２７内に接続されており、その先端部３４は、図示していないが仮貼合わせが終了した上、下基板１２，１４ａ内に挿入される如く構成されている。
【００６６】
従って、この仮貼合わせ後、セルギャップ測定システム２３を作動させることにより、光ファイバー３３の先端部３４より、例えば、レーザ光が発射され、これは上基板１２内を通って下基板１４ａ表面で反射し、戻り光として前記セルギャップ測定システム２３内に戻ることになる。セルギャップ測定システム２３内では、この戻り光（干渉光）を取り出すことにより、得られたセルギャップ値が所定の範囲内（１．１μｍ〜２０μｍ）のものであるか否かを判定することができる。
【００６７】
以下、その点を詳述すると、前記した如くの方法によりセルギャップ（値）が形成された上、下基板１２、１４ａの仮貼合わせ（一次貼合わせ）が終了する。前記した如く、セルギャップ（値）と、外周シール剤１６で形成される空間の関係で、この空間の体積が決定されるものである。
【００６８】
本実施例では、前記した如く、外周シール剤１６を一部通気口１７が設けられる如くに塗布してあるため、前記実施例とは異なり、セルギャップ（値）が形成された上、下基板１２、１４ａの仮貼合わせ（一次貼合わせ）が終了すると、排気コントロールシステム２４にて空間体積内、すなわち、真空チャンバー内２１ａの圧力を更に制御して所望の値である、Ｐ（Ｐ×Ｖ＝ＰA×Ｖ0）に設定する。
【００６９】
そして、真空チャンバー内２１ａの圧力を所望の値に設定した状態のままで、仮貼合わせが終了した下基板１４ａに設けられた通気口１７の側面に、チューブ３９を介して封止剤ディスペンスシステム２６により紫外線硬化型の封止剤を塗布し、しかる後、紫外線照射システム２５ａによりケーブル３８を介して紫外線を照射して前記した封止剤を硬化させることにより、前記した通気口１７部を完全に封止する。なお、封止剤の粘性が高く通気口１７部を十分封止保持できる場合は、紫外線照射システム２５ａによる紫外線照射は不要である。
【００７０】
このように、下基板１４ａに設けられた通気口１７部が完全に封止されると、排気コントロールシステム２４により、前記した調整弁３７を制御することで、例えば、真空チャンバー内２１ａを大気圧までリークする。そして、このリーク時の圧力と大気圧との差圧により、シール剤中のスペーサできまるセルギャップまで、貼合わせ基板面全体に均一に押圧力が加えられる。すなわち、初期真空度と大気圧との差圧により、貼合わせ基板面全体が所望のセルギャップ（１μｍ〜５μｍ）にまで加圧された貼合わせ基板（図示せず）が得られる。そして、この貼合わせが完了した基板を、後工程である分断工程に送るものである。
【００７１】
なお、本各実施例では、前記した図３〜図６に示す上，下基板１２，１４等を、真空チャンバー２１内で上、下定盤２７，２８にて貼り合わせる場合、上、下定盤２７，２８と上，下基板１２，１４間に、仮に、異物，ゴミ等が混入したとしても、画像エリア３1〜３nを傷つけたり、貼り合わせ後のセルギャップ均一性を悪化させたりしないように、前記した図７に示すような構造の上、下定盤２７，２８を用いるものである。なお、上、下定盤２７，２８の上，下基板１２，１４等との接触部は、例えば、下基板１４においてメイン，外周シール剤１５，１６を塗布する裏側であるのが望ましいが、その形状等は何ら限定されるものではない。
【００７２】
次に、本発明の好ましい一実施例の作用について、図１〜図７、必要に応じて図９，図１０を参照して説明する。図１に示す真空チャンバー２１内には、前記した如く、エアシリンダー２９によって上下動する下定盤２８と上定盤２７が設けられている。この下定盤２８と上定盤２７には、例えば、図５に示すシリコンウエハー基板４と透明基板であるガラス基板２を設置する。
【００７３】
シリコンウエハー基板４は、約１インチサイズの画像エリア３1を複数個有する如く略マトリックス状に構成されている。このシリコンウエハー基板４の表面には、前記した液晶５を配向させるための図示しない配向膜を施した後、それぞれの画像エリア３1〜３nの周囲にメインシール剤１５が塗布されている。
【００７４】
このメインシール剤１５は、例えば、協立化学産業（株）製の接着剤ＷＲシリーズを用いる。なお、この接着剤中には、例えば、ヤクシ化成（株）製ＳＷシリーズのスペーサボールが混入してある。さらに外周シール剤１６は、メインシール剤１５と同じものを用い、それを塗布した。これらメイン，外周シール剤１５，１６の塗布厚は、約２０μｍとした。
【００７５】
透明基板としてのガラス基板２は、コーニング社製  型番１７３７ガラス  ０．７ｍｍ厚のものを用いた。このガラス基板２には、予め片側に反射防止膜を、他側には透明電極膜と、この透明電極膜の上に配向膜が施してある。
【００７６】
下定盤２８にシリコンウエハー基板４をセットし、基板保持部３２には前記ガラス基板２をセットして、真空チャンバー２１内を−７０ｋＰａに排気した後、エアシリンダー２９にてガラス基板２をシリコンウエハー基板４上に載せて上定盤２７に押しつけた。その時の押しつけ圧力は、約０．２ｋＰａであった。
【００７７】
この状態から排気コントロールシステム２４にて大気圧まで段階的に圧力上昇（圧力解放）した。大気圧への圧力上昇（圧力解放）後、基板面全体が所望のセルギャップにまで加圧された貼合せ基板を本貼合せチャンバー２２に移送して、この貼合わせ基板を、この本貼合せチャンバー２２内のテーブル３０上に載置した後、このテーブル３０の上部に設けた紫外線照射システム２５により、前記した貼合わせ基板のメイン，外周シール剤１５，１６部へ３０００ｍＪ以上の紫外線照射を行ってシール剤を硬化固着させた。
【００７８】
貼り合わせ完了した基板上で、シリコンウエハー基板４内に２０箇所以上有する画像エリア３1〜３nのうち、７箇所について貼り合わせ後のセルギャップ測定を行った。その結果を図８に示す。
【００７９】
この図８の結果より明らかな如く、１つの画像エリアの中で４箇所の周辺部の平均値と中心部とのセルギャップ均一性は、０．１１μｍ〜０．３８μｍの範囲の凹形状で、このレベルの均一性は非常に良好で、後工程の個々の液晶表示セルへの分断工程、液晶注入工程、注入口封止工程にて十分修正が可能で、最終的な液晶表示素子のセルギャップの均一性を０．０５μｍ以下に抑えられるものである。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、液晶表示素子のセルギャップ及びその均一性が精度良く制御でき、従って、プロジェクタやプロジェクションＴＶの液晶表示素子として必要な高精度なセルギャップの均一性を得ることが可能となるので、これをプロジェクタやプロジェクションＴＶの基幹部品として用いた場合、映像の明暗ムラや色ムラが非常に少なく高品質な映像を提供できるものである。
【００８１】
請求項２に係る発明によれば、液晶表示素子のセルギャップ及びその均一性が精度良く制御でき、従って、プロジェクタやプロジェクションＴＶの液晶表示素子として必要な高精度なセルギャップの均一性を得ることが可能となるので、これをプロジェクタやプロジェクションＴＶの基幹部品として用いた場合、映像の明暗ムラや色ムラが非常に少なく高品質な映像を提供できるものである。
【００８２】
請求項３に係る発明によれば、仮貼合わせの際、前記基板に反りやうねりがあったとしても、貼合わせ初期にそれが矯正でき、従って、均一なプレスの実現が図れる。
【００８３】
請求項４に係る発明によれば、仮貼合わせの際、前記基板に反りやうねりがあったとしても、貼合わせ初期にそれが矯正でき、従って、均一なプレスの実現が図れる。
【００９１】
また、前記した如く凹面部を形成したので、仮に上、下定盤と２枚の基板間に異物、ゴミ等が混入したとしても、それらは、凹面部内に収まるので、局所的なセルギャップの不均一が起こることもない。更に加圧時、凸面部は、前記基板の画像表示部以外を加圧するようにしているので、画像表示部に悪影響を与えるようなこともないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示素子の製造装置の好ましい一実施例の説明図である。
【図２】本発明に係る液晶表示素子の製造装置の他の実施例の説明図である。
【図３】液晶表示素子を構成する上基板と下基板の斜視図である。
【図４】液晶表示素子を構成する上基板と下基板の他の例を示す斜視図である。
【図５】液晶表示素子を構成する透明基板とシリコンＩＣ基板の斜視図である。
【図６】液晶表示素子を構成する透明基板とシリコンＩＣ基板の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る液晶表示素子の製造装置に用いられる上、下定盤と基板との関連構成を示す側面図である。
【図８】貼り合わせ工程の実施結果を示す説明図である。
【図９】液晶表示素子の構造を示す斜視図である。
【図１０】液晶表示素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    透明導電膜
２    ガラス基板
３    画素電極（表示エリア）
３1〜３n    画像エリア
３Ａ1〜３Ａn  画像エリア
４    シリコンＩＣ基板
５    液晶
６    スペーサ
７    シール接着剤
８    反射防止膜
９    液晶注入口（封止部）
１０    液晶表示素子
１２    上基板
１４    下基板
１４ａ  下基板
１５    メインシール剤
１６    外周シール剤
１６1〜１６3  画像表示部
１７    通気口
２０    液晶表示素子の製造装置
２１    真空チャンバー
２１ａ  チャンバー内
２２    本貼合わせチャンバー
２３    セルギャップ測定システム
２４    排気コントロールシステム
２５    紫外線照射システム
２５ａ  紫外線照射システム
２６    封止剤ディスペンスシステム
２７    上定盤
２７1〜２７4    凸面部
２７ａ〜２７ｃ  凹面部
２８    下定盤
２８1〜２８4    凸面部
２８ａ〜２８ｃ  凹面部
２９    エアーシリンダ
３０    テーブル
３１    貼合わせ基板
３２    基板保持部
３３    光ファイバー
３４    光ファイバー先端部
３５    仕切り扉
３６    圧力測定ゲージ
３７    仕切り弁
３８    ケーブル
３９    チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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