(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板を粘弾性体からなるシール剤を介して所定のギャップで貼り合わせ、一方の基板を固定し他方の基板を変位させることで、これら基板を位置合わせする液晶表示装置の組立て方法において、
上記他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置を超えて上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位させる第１の補正工程と、
上記他方の基板が上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位したときにこの他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置まで戻す第２の補正工程と
を具備する液晶表示装置の組立て方法。
【請求項２】
２枚の基板を粘弾性体からなるシール剤を介して所定のギャップで貼り合わせる液晶表示装置の組立て装置において、
２枚の基板をシール剤を介して貼り合わせる貼り合わせ装置と、
貼り合わされた２枚の基板を加圧してこれら基板のギャップを設定する加圧装置と、
所定のギャップに設定された２枚の基板の一方を固定し他方を変位させてこれら基板を位置合わせする位置合わせ装置とを具備し、
上記位置合わせ装置は、上記他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置を超えて上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位させたのち、上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置に戻すよう駆動制御されることを特徴とする液晶表示装置の組立て装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は２枚のガラス基板を所定のギャップで位置決めして貼り合わすことで構成される液晶表示装置の組立て方法及び組立て装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に組み込まれる液晶パネルを構成する２枚の透光性ガラス基板を貼り合わせる場合、まず、一方の基板にエポキシ樹脂系などの熱硬化性のシール剤を塗布するとともにスペーサを散布し、この基板に他方の基板を対向配置して仮に貼り合わせる。ついで、上側の基板を加圧して２枚の基板のギャップを設定したのち、下側の基板を固定し、上側の基板を水平方向に変位させることで、２枚の基板を位置合わせするようにしている。位置が合ったところで、シール材を本硬化させる。
【０００３】
上側の基板を水平方向に変位させる場合、シール剤は樹脂特有の粘弾性体としての挙動を示すため、一定の変位荷重や外力が作用しても、その力と釣り合う大きさの歪み、応力になるまでに一定の時間（緩和時間或いは遅延時間と言われている）が必要となる。また、上側の基板の変位に伴って摩擦力が働く場合には、その摩擦力に応じた誤差が生じることになる。
【０００４】
そのため、基板は与えられた変位量に対し、実際の変位量が小さくなるということがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、２枚の基板の位置合わせは、シール剤で代表される基板間の抵抗を定量的につかむことができなかったため、基板の変位量の不足を補うために、位置合わせを繰り返して行ったり、位置合わせ後の遅れ変形が収まってから、さらに位置合わせを行うなどの方法がとられていた。
【０００６】
しかしながら、このような方法では、基板の位置合わせが終了するまでの時間が長くかかることになるから、生産性の低下を招く原因になるばかりか、位置合わせ精度にも影響を及ぼすということがある。
【０００７】
この発明は、比較的簡単な方法で、しかも精度よく２枚の基板を位置合わせすることができるようにした液晶表示装置の組立て方法及び組立て装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、２枚の基板を粘弾性体からなるシール剤を介して所定のギャップで貼り合わせ、一方の基板を固定し他方の基板を変位させることで、これら基板を位置合わせする液晶表示装置の組立て方法において、
上記他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置を超えて上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位させる第１の補正工程と、
上記他方の基板が上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位したときにこの他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置まで戻す第２の補正工程と
を具備する液晶表示装置の組立て方法にある。
【００１０】
請求項２の発明は、２枚の基板を粘弾性体からなるシール剤を介して所定のギャップで貼り合わせる液晶表示装置の組立て装置において、
２枚の基板をシール剤を介して貼り合わせる貼り合わせ装置と、
貼り合わされた２枚の基板を加圧してこれら基板のギャップを設定する加圧装置と、
所定のギャップに設定された２枚の基板の一方を固定し他方を変位させてこれら基板を位置合わせする位置合わせ装置とを具備し、
上記位置合わせ装置は、上記他方の基板を上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置を超えて上記シール剤の抵抗がゼロとなる指令量まで変位させたのち、上記シール剤の遅れ変形をなくす速度で目標位置に戻すよう駆動制御されることを特徴とする液晶表示装置の組立て装置にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。
【００１２】
液晶表示装置は周知のように表面に配線が形成された２枚のガラス製の透光性基板をシール剤を介して１０μｍ程度の小さなギャップで貼り合わせ、これら基板間に液晶を注入して構成される。ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が採用されるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置においては、２枚の基板を１μｍ以下の精度で位置合わせして貼り付けることが要求されている。
【００１３】
図１はこの発明の組立て装置の概略的構成を示すブロック図である。この組立て装置には、液晶表示装置に用いられるガラス製の第１、第２の基板１，２が搬入される。第１の基板１の周辺部には図２に示すようにエポキシ系などの粘弾性体としての熱硬化性樹脂からなるシール剤３が全長にわたって塗布されている。
【００１４】
上記第１の基板１は仮止め剤塗布装置４に搬入される。この仮止め剤塗布装置４では、図２に示すように第１の基板１の周辺部の上記シール剤３よりも外側の部分の複数箇所に紫外線硬化型の樹脂からなる仮止め剤５が塗布される。
【００１５】
仮止め剤塗布装置４で仮止め剤５が塗布された第１の基板１と、上記第２の基板２とは貼り合わせ装置６に搬入される。この貼り合わせ装置６では第２の基板２が表裏反転させられて第１の基板１に上記シール剤３を介して接合される。
【００１６】
このようにして貼り合わされた２枚の基板１，２は加圧装置７に搬入される。この加圧装置７では２枚の基板１，２が加圧され、これら基板１，２のギャップがたとえば１０μｍに設定される。
【００１７】
ギャップが設定された２枚の基板１，２は位置合わせ装置１１に搬入される。図３に位置合わせ装置１１の概略を示す。この位置合わせ装置１１は載置テーブル１２を有し、この載置テーブル１２上にギャップが設定された２枚の基板１，２が供給される。そして、下側に位置する第１の基板１が上記載置テーブル１２に、たとえば吸引などの手段によって吸着固定される。
【００１８】
載置テーブル１２に固定された第１の基板１に対し、第２の基板２を変位させることで、第１の基板１に対して第２の基板２が位置決めされる。第２の基板２を変位させるには、この第２の基板２の上面を位置合わせヘッド１３で吸着する。この位置合わせヘッド１３は、水平方向に駆動される可動体１４の取付け部１５に取付けられており、この可動体１４とともに移動することで、上記第２の基板２を第１の基板１に対して相対的に変位させる。
【００１９】
なお、第１の基板１と第２の基板２との間にはスペーサ材１６が設けられている。スペーサ材１６としては球状のミクロパールや柱状のスーパスペーサが用いられる。
【００２０】
位置合わせ装置１１によって２枚の基板１，２を高精度に位置合わせする際、位置合わせする機構にはシール剤３の抵抗がかかることになる。この実施の形態では上記取付け部１５に抵抗がかかる。そのため、その抵抗力によって上記取付け部１５に撓みが生じ、上記可動体１４に与えられた指令量に対し、第２の基板２の実際の変位量が伴わないことになる。
【００２１】
これを定量的な式で求めるとつぎのようになる。つまり、位置合わせの指令量Ｘ、実際の第２の基板２の移動量η、２枚の基板１，２間の抵抗Ｌ、取付け部１５を含む可動体１４のばね定数（剛性）Ｋ１とすると、釣り合いの式から、
Ｋ１・（Ｘ（ｔ）−η（ｔ））＝Ｌ（ｔ）              …（１）式
が成立する。なお、（ｔ）は時間の関数を意味する。
【００２２】
上記（１）式より、実際の第２の基板２の変位量η（ｔ）は、
η（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−（Ｌ（ｔ）／Ｋ１）              …（２）式
ここで、指令量Ｘに対する第２の基板２の変位量η（ｔ）の不足量をΔとすると、
Δ＝Ｘ（ｔ）−η（ｔ）＝Ｌ（ｔ）／Ｋ１              …（３）式
となる。よって、指令量Ｘ（ｔ）に予め不足量Δを付加した指令量Ｘ１は、
Ｘ１（ｔ）＝Δ＋Ｘ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）／Ｋ１＋Ｘ（ｔ）  …（４）式
となるから、指令量Ｘ１（ｔ）を与えてやれば、指令に対する実際の第２の基板２の移動量の不足はなくなる。
【００２３】
なお、図４はこの発明の位置合わせ装置１のモデル図である。
【００２４】
ここで、基板１，２間の抵抗Ｌ（ｔ）はシール剤３の抵抗であり、シール剤３や基板１，２などの材料条件で決まる固有値である。この値は、材料物性もしくは実験で求めることができるし、或いは実際に位置合わせ装置１１の駆動モータのトルク値からも換算することができる。
【００２５】
上述した指令方法をとることで、今まで不足量を補うかたちで繰り返していた位置合わせを、１回の位置合わせで行うことができる。
【００２６】
つぎに、基板１，２間の抵抗の主要因であるシール剤３の遅れ変形を考慮した指令方法について説明する。シール剤３は粘弾性体であるため、クリープ変形（遅れ変形）を生じる。図５にＡで示すように位置合わせヘッド１３に一定時間の移動指令を与えた場合、移動指令中は同図にＢで示す基板１，２間の抵抗による影響と、位置合わせ装置１１のばね定数（剛性）との関係で、基板２は同図にＣで示すように不足量をもちながら変位してゆく。そして、移動指令が完了しても、シール剤３の粘性成分に蓄えられた内部応力の影響で、基板２の変位はさらに継続することになる。
【００２７】
これらの現象を定式化するとつぎのようになる。図６に示すように、位置合わせ装置１１への一回目と２回目の移動指令完了時間をｔｓ  、ｔｒ  、同じく１回目と２回目との移動指令速度をＶ０  、Ｖ１  、可動体１４による基板２に加わる垂直荷重をＮ、シール剤３の粘性をμ、シール剤３の弾性をＫｓ  とする。
【００２８】
実際に第２の基板２に１回面の位置合わせの指令を与えているとき、つまり（ｔ≦ｔｓ）のとき、基板２の変位η（ｔ）は、
η（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−Ｌ（ｔ）／Ｋ１                  …（５）式
となり、基板２の抵抗Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝μＶ０（１−ｅ−ｔ／λ）                …（６）式
となる。ただし、λ＝μ／Ｋ、１／Ｋ＝１／Ｋ＋１／Ｋｓ  である。
【００２９】
位置合わせの指令が完了した（ｔ＞ｔｓ  ）の状態での基板２の変位量η（ｔ）は、
η（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−Ｌ（ｔ）／Ｋ１                    …（７）式
となり、基板２の抵抗Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝μＶ０(１−ｅ−ｔｓ／λ)ｅ−(ｔ−ｔｓ)／λ  …（８）式
となる。遅れ変形を無くすには、指令が完了した後に残る抵抗Ｌ（ｔ）をゼロにする方法をとればよい。たとえば、目標位置に対し、一度、この目標位置を超える１回目の指令量を与え、その後、逆方向に戻すような２回目の指令を与えると、抵抗がゼロになる。一方向に与えた１回目の指令が完了するまでの時間をｔｓ  、逆方向に与えた２回目の指令が完了するまでの時間をｔｒ  、目標変位量をＸｒ  とすると、（ｔ≦ｔｓ  ）での基板２の抵抗Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝μＶ０  （１−ｅ−ｔ／λ）                 …（９）式
となり、（ｔｓ＞ｔ≦ｔｒ）での基板２の抵抗Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝（Ｌ（ｔｓ）−μＶ１）ｅ−（ｔ−ｔｓ）／λ＋μＶ１
…（１０）式
となり、（ｔ＞ｔｒ  ）での基板２の抵抗Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝Ｌ（ｔｓ）ｅ−（ｔ−ｔｓ）／λ          …（１１）式
となる。ここで、Ｌ（ｔｒ）＝０となるようにＸｓ、つまり時間ｔｓにおける抵抗が０となるＸｓを求めると、
Ｘｓ＝Ｘｒ／Ａ                                    …（１２）式
ただし、
Ａ＝１−α・ｅ−αｔｓ／λ・(１−ｅ−αｔｓ／λ／(１−α・ｅ−αｔｓ／λ)
…（１３）式
ｔｒ＝（α＋１）・ｔｓ                         …（１４）式
となる。したがって、求めたＸｓに基づいて図６に示す１回目と２回目の移動指令速度Ｖ０、Ｖ１を与えれば、シール剤３の遅れ変形をなくすことができる。
【００３０】
このようにして、第２の基板２の位置合わせが終了したならば、位置合わせ装置１１に設けられた図示しない紫外線発生器からの紫外線によって仮止め剤５を照射して硬化させる。それによって、位置決めされた第２の基板２を第１の基板１に対して仮固定することができる。
【００３１】
第２の基板２を仮固定したならば、これら基板１，２を図１に示すように加圧加熱装置１７へ搬入する。この加圧加熱装置１７では第１の基板１と第２の基板２との間に設けられたシール剤３を加熱する。それによって、熱硬化性のシール剤３は硬化するから、第１の基板１と第２の基板２とを本固定することができる。本固定後、第１、第２の基板１，２の仮固定された周辺部を除去することで、これら基板１，２の組立てが終了する。
【００３２】
上記実施の形態によれば、基板間の抵抗による移動量の不足分や基板間のシール剤の遅れ変形を考慮した最適な位置合わせを行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ギャップが管理されている液晶パネルを迅速に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す組立て装置の概略的説明図。
【図２】第１の基板に仮止め剤を塗布した図。
【図３】位置合わせ装置の概略的説明図。
【図４】シール剤を介して接合された一対の基板を位置合わせするときのモデル図。
【図５】指令量に対する基板の変位とシール剤の抵抗との関係の説明図。
【図６】第２の基板に与える指令量の説明図。
【符号の説明】
１…第１の基板
２…第２の基板
３…シール剤
６…貼り合わせ装置
７…加圧装置
１１…位置合わせ装置
１３…位置合わせヘッド
１４…可動体
１５…取付け部
１６…加圧加熱装置
【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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