(57)【要約】【課題】液晶中に含まれる気体を短時間で効率よく除去することにより生産性を向上させることが可能な液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法を提供する。【解決手段】シール材を介して貼り合わされた一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造装置において、前記一対の基板のうちの前記液晶が滴下された基板を保持するステージ部と、該ステージ部に超音波を照射する超音波振動子と、内部を減圧状態とすることが可能な真空チャンバと、該真空チャンバ内において、前記一対の基板を前記シール材を介して貼り合せる貼り合せ装置と、を具備する構成とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材を介して貼り合わされた一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造装置であって、
前記一対の基板のうちの前記液晶が滴下された基板を保持するステージ部と、
該ステージ部に超音波を照射する超音波振動子と、
内部を減圧状態とすることが可能な真空チャンバと、
該真空チャンバ内において、前記一対の基板を前記シール材を介して貼り合せる貼り合せ手段と、を具備することを特徴とする液晶装置の製造装置。
【請求項２】
前記ステージ部は、前記真空チャンバ内に配設され、
前記貼り合せ手段は、前記ステージ部に保持された前記液晶が滴下された基板に、前記シール材を介して他方の基板を貼り合せることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造装置。
【請求項３】
シール材を介して貼り合わされた一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板に液晶を滴下する液晶滴下工程と、
前記液晶が滴下された基板に超音波を照射する超音波照射工程と、
前記一対の基板を真空下においてシール材を介して貼り合せる貼り合せ工程と、を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項４】
前記超音波照射工程は、真空下において行われることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学装置である液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる一対の基板間に液晶が挟持されて構成されている。
【０００３】
液晶装置は、例えば一方の基板に、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、ＴＦＴと称す）等のスイッチング素子及び画素電極をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両電極間に介在する液晶の配向を画像信号に応じて変化させることで、透過する光を変調し、画像表示を可能としている。
【０００４】
このような液晶装置において、一対の基板間に液晶を介装する方法として、少なくとも一方の基板上に液晶を滴下した後に、真空下でその液晶を挟持するように他方の基板を枠状のシール材を介して貼り合せる液晶滴下方式（ＯＤＦ）が知られている。この液晶滴下方式は、例えば特開２００４−２７２０８６号公報や特開２００２−３２３６９４号公報に開示されている。
【０００５】
ところで、液晶装置に封入されている液晶中には、空気、酸素、窒素等の気体が溶存している。この液晶中に溶存している気体に起因した気泡が液晶装置内に発生してしまうと液晶の配向不良等が生じ、液晶装置に表示不良が発生してしまう場合があった。
【０００６】
液晶のような粘性を有する材料に対して溶存している気体を取り除く脱気処理の方法として、例えば粘性材料を真空中に放置する方法や、特開２００２−８０００５号公報に開示されているような遠心力により密度の異なる粘性材料と空気とを分離する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２７２０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３６９４号公報
【特許文献３】特開２００２−８０００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、液晶を真空中に放置して脱気処理を行う場合、短時間で十分に溶存する気体を除去することができず、製造にかかる時間を短縮しようとすれば、液晶内に気泡が発生してしまい液晶装置の歩留まりが悪化してしまうという問題がある。
【０００８】
また、遠心力により液晶と気体とを分離する方法を行う場合、脱気するための装置と基板の貼り合せを行う装置との間で液晶を移送しなければならず、この移送工程において、再び液晶中に期待が溶存してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、液晶中に含まれる気体を短時間で効率よく除去することにより生産性を向上させることが可能な液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液晶装置の製造装置は、シール材を介して貼り合わされた一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造装置であって、前記一対の基板のうちの前記液晶が滴下された基板を保持するステージ部と、該ステージ部に超音波を照射する超音波振動子と、内部を減圧状態とすることが可能な真空チャンバと、該真空チャンバ内において、前記一対の基板を前記シール材を介して貼り合せる貼り合せ手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る液晶装置の製造方法は、シール材を介して貼り合わされた一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板に液晶を滴下する液晶滴下工程と、前記液晶が滴下された基板に超音波を照射する超音波照射工程と、前記一対の基板を真空下においてシール材を介して貼り合せる貼り合せ工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明のこのような構成によれば、基板上に滴下された液晶は、超音波を照射されることにより流動性が高くなりさらに液晶は振動により攪拌されるため、液晶内に溶存している気体は短時間で効率よく除去され、液晶装置の生産性を向上させることが可能となる。  また、本発明は、前記ステージ部は、前記真空チャンバ内に配設され、前記貼り合せ装置は、前記ステージ部に保持された前記液晶が滴下された基板に、前記シール材を介して他方の基板を貼り合せることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記超音波照射工程は真空下において行われることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、液晶が一対の基板間に挟持される直前に該液晶に対する脱気処理を実行することが可能であり、さらに真空の状態のまま一対の基板を貼り合せることが可能である。したがって、超音波照射による脱気処理後に液晶に気体が再度溶存してしまうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶装置は、負の誘電率異方性を有する液晶を、電圧無印加時に略垂直に配向するように制御する傾斜垂直配向型の液晶表示装置、いわゆるＶＡモードの液晶表示装置である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１６】
まず、本実施形態の液晶装置１００の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１はＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。本実施形態では、液晶装置の一例として、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置を例にとる。
【００１７】
液晶装置１００は、ガラスや石英等からなるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を挟持してなり、液晶５０の配向状態を変化させることにより、画像表示領域１０ａに対向基板２０側から入射する光を変調しＴＦＴアレイ基板１０側から出射することで、画像表示領域１０ａにおいて画像を表示するものである。
【００１８】
図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられた枠状のシール材５２により相互に接着されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には液晶５０が挟持されている。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を所定値とするためのグラスファイバやガラスビーズ等のギャップ材が散らばって配設されている。
【００１９】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。なお、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００２０】
また、本実施形態においては、前記の画像表示領域１０ａの周辺に位置する非表示領域が存在する。非表示領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に露出して設けられた実装端子１０２にフレキシブルプリント基板等を接続することにより、液晶装置１００と例えば電子機器の制御装置等の外部との電気的接続が行われる。
【００２１】
また、走査線駆動回路１０４は、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿い、かつ額縁遮光膜５３に覆われるように設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺、すなわちデータ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に対向する辺に沿って設けられ、額縁遮光膜５３に覆われるように設けられた複数の配線１０５によって、二つの走査線駆動回路１０４は互いに電気的に接続されている。
【００２２】
また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも一箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との電気的接続を行う上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらの上下導通材１０６に対応する領域において上下導通端子が設けられている。上下導通材１０６と上下導通端子を介して、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な接続が行われる。
【００２３】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、無機配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に無機配向膜２２が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のそれぞれ液晶５０と接する面に形成された無機配向膜１６及び２２は、詳しくは後述するが、ＳｉＯ２等の透光性を有する無機材料によって構成された薄膜である。無機配向膜１６及び２２は、液晶５０の配向を規制するための膜であり、液晶５０は一対の無機配向膜１６及び２２の間で、所定の配向状態をとる。
【００２４】
本実施形態の液晶装置１００は、負の誘電率異方性を有する液晶を用いた傾斜垂直配向モード、いわゆるＶＡモードを採用している。また、対向基板２０の入射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００２５】
ＳｉＯ２等の無機材料によって構成される無機配向膜は、例えばポリイミド等の有機材料によって構成される配向膜に対して耐光性や耐熱性に優れるため、経年劣化がなく表示品位が低下することのない液晶装置を実現できる。
【００２６】
次に、図３から図５を参照して、上述した液晶装置の製造方法について、具体的には、液晶装置１００におけるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との貼り合せ工程について主に説明する。図３は、本実施の形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。なお、貼り合せ工程以外の液晶装置の製造方法については、周知であるため、その説明は省略するか、簡単に説明する。
【００２７】
まず、ＴＦＴアレイ基板１０上に積層構造を形成する（ステップＳ１）。積層構造は上述したように、データ線、走査線、ＴＦＴ、画素電極９ａ、無機配向膜１６等からなり、例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング、熱処理などによって形成される。
【００２８】
一方、対向基板２０上にも、積層構造を形成する（ステップＳ２）。積層構造は、共通電極、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、無機配向膜２２等からなり、例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング、熱処理などによって形成される。
【００２９】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０上に、画像表示領域１０ａを囲う枠状のシール材５２を形成する（ステップＳ３）。シール材５２は、ディスペンス法や印刷法等により形成される。
【００３０】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０上のシール材５２により囲まれた領域内に、所定量の液晶５０を滴下し供給する（ステップＳ４）。
【００３１】
そして、詳しくは後述する液晶装置の製造装置である貼り合せ手段を具備した貼り合せ装置２００により、液晶５０が滴下された状態のＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０とを所定に位置決めして貼り合せる（ステップＳ５）。以上により、液晶装置１００が完成する。
【００３２】
以下に、上述したステップＳ５における、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との貼り合せ工程について詳細に説明する。
【００３３】
本実施形態の貼り合せ工程においては、図４に示す貼り合せ装置２００により、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが貼り合せられる。なお、図４において、紙面に正対して上方向を上方と称することとする。貼り合せ装置２００は、真空中においてＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合せる機構である貼り合せ手段を有するものである。
【００３４】
貼り合せ装置２００は、天蓋部２０１と底面部２０２とに分割されて構成される気密構造の真空チャンバ２１０と、該真空チャンバ２１０内から排出口２０５を介して気体を排出する真空ポンプ２０７と、該排出口２０５を開閉するバルブ２０６を具備して構成されている。
【００３５】
真空チャンバ２１０は、固定された円板状の金属製の底面部２０２と、該底面部に対して真空チャンバ開閉機構部２０３により相対的に鉛直上下方向に移動されるドーム状の天蓋部２０１とを具備して構成される。
【００３６】
真空チャンバ開閉機構部２０３により天蓋部２０１が下方に移動され、天蓋部２０１の底面が底面部２０２の上面と密接した状態において、真空チャンバ２１０内に気密な空間が形成される。なお、天蓋部２０１と底面部２０２とが接触する領域には、真空チャンバ２１０内を気密に保つための樹脂製のＯリング２０４が配設されている。
【００３７】
真空チャンバ２１０内が気密に保たれた状態において、バルブ２０６を開くことにより、真空ポンプ２０７により真空チャンバ２１０内の気体が排出口２０５から排出され、真空チャンバ２１０内が貼り合せ装置２００の周囲の気圧に対して減圧状態とされる。
【００３８】
一方、真空チャンバ開閉機構部２０３により天蓋部２０１が上方に移動され、天蓋部２０１が底面部２０２とはなれた状態においては、図示しない搬送装置により基板を真空チャンバ２１０に対して搬入及び搬出することが可能である。
【００３９】
真空チャンバ２１０内には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれぞれ貼り合せ面を対向させて位置決めして保持するステージ部である下方基板保持ステージ２１１及び上方基板保持ステージ２１２が配設されている。下方基板保持ステージ２１１及び上方基板保持ステージ２１２は、金属やセラミック等の硬質の材料により構成されており、真空チャック、メカチャック、静電チャック等の基板を保持する機構を有する。
【００４０】
下方基板ステージ２１１は、例えばボルト締結により真空チャンバ２１０の底面部２０２上に密接して固定されている。
【００４１】
一方、上方基板ステージ２１２は、ステージ移動機構部２１４により、天蓋部２０１とは独立して鉛直上下方向に移動可能に構成されている。本実施形態では、上方基板ステージ２１２は、天蓋部２０１の中心部を鉛直方向に貫通するスライド軸部２１３により支持されている。
【００４２】
スライド軸部２１３は、ステージ移動機構部２１４により鉛直上下方向に駆動される円筒軸であって、天蓋部２０１を貫通する部位に設けられた真空シール２１５により、真空チャンバ２１０内を気密に保ったまま天蓋部２０１に対して相対的に上下方向に移動可能である。
【００４３】
すなわち、上方基板ステージ２１２は、真空チャンバ２１０内が真空の状態においても鉛直上下方向に移動可能である。
【００４４】
そして、本実施形態の液晶装置の製造装置である貼り合せ装置２００には、超音波振動子ユニット２２０が、底面部２２０の下方側にボルト締結により固定されている。超音波振動子ユニット２２０は、図示しない発振器に電気的に接続されており、所定の周波数及び出力の超音波を送出する装置である。
【００４５】
超音波振動子ユニット２２０は、送出する超音波が底面部２０２及び底面部上に固定された下方基板ステージ２１１に照射されるように、配設されている。
【００４６】
なお、貼り合せ装置２００には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を相対的に移動させて位置決めする機構も配設されるものであるが、これは液晶装置の製造工程で用いられる公知の貼り合せ装置と同様であるので、本実施形態ではその説明は省略するものとする。
【００４７】
以上に説明した構成を有する貼り合せ装置２００において実施される貼り合せ工程の詳細を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
貼り合せ工程では、まずステップＳ１１において、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０が搬送装置により貼り合せ装置２００の真空チャンバ２１０内に搬入する。
【００４９】
具体的には、天蓋部２０１が上方に持ち上げられ開放状態とされた真空チャンバ２１０内の下方基板ステージ２１１上に、シール材５２が塗布され液晶５０が滴下された状態のＴＦＴアレイ基板１０が搬入されて固定される。また、対向基板２０も搬送装置によりＴＦＴアレイ基板１０に対向して上方基板ステージ２１２に固定される。
【００５０】
次に、ステップＳ１２において、図示しない超音波発振器を作動させ、超音波振動子ユニット２２０から所定の周波数及び出力の超音波を送出させる。ここで、超音波振動子ユニット２２０から送出された超音波は、金属等の硬質な材料で形成された底面部２０２及び下方基板ステージ２１１を伝わり、ＴＦＴアレイ基板１０に照射される。
【００５１】
次に、ステップＳ１３において、天蓋部２０１を下降させて真空チャンバ２１０を気密状態とし、バルブ２０６を開状態として真空チャンバ２１０内が所定の真空度に到達するまで真空引きを行う。
【００５２】
真空チャンバ２１０内が所定の真空度に到達したら、超音波振動子ユニット２２０による超音波の送出を停止し、次に、ステップＳ１４において、上方基板ステージ２１２を下降させて、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合せる。
【００５３】
次に、ステップＳ１５において真空チャンバ２１０内を大気開放し、ステップＳ１６において天蓋部２０１及び上方基板ステージ２１２を上昇させて、搬送装置により、貼り合わされた状態のＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を搬出する。  
以上で、本実施形態の貼り合せ処理が終了する。
【００５４】
上述した本実施形態においては、下方基板ステージ２１１上に固定されたＴＦＴアレイ基板１０に対して、真空チャンバ２１０内が所定の真空度となるまでの期間、超音波が照射される。ここで、ＴＦＴアレイ基板１０は硬質なガラスや石英等により構成されているため、照射された超音波はＴＦＴアレイ基板１０上に滴下された液晶５０にも照射される。
【００５５】
そして、液晶５０は、超音波が照射されることにより流動性が高くなりさらに液晶５０は振動により攪拌されるため、液晶５０内に溶存している気体は真空内に放置する場合に比してより短時間で効率よく除去される（脱気される）。すなわち、液晶装置１００の歩留まりを向上させることができる。
【００５６】
また、この液晶５０を脱気するために超音波を照射する期間は、真空チャンバ２１０内が所定の真空度となるまでの待ち時間において行われるものであり、従来の製造工程の処理時間を延ばすことなく液晶５０の脱気処理を行うことができるのである。
【００５７】
また、液晶５０の脱気処理は、液晶５０がＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の間に封止される直前に行われるものであり、さらに脱気処理の終了時は所定の真空度であるため、脱気処理後に液晶５０に気体が再度溶存してしまうことがない。
【００５８】
したがって、本実施形態によれば、液晶中に含まれる気体を短時間で効率よく除去し、生産性を向上させることが可能となる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、液晶５０はＴＦＴアレイ基板１０上に滴下されるものとして説明しているが、液晶は対向基板２０上に滴下される形態であってもよい。また、図４においては、液晶５０が滴下された面を上方に向けてＴＦＴアレイ基板１０を支持しているが、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の位置を入れ替えて、液晶５０が滴下された面が下方を向くようにした構成であってもよい。この場合、振動子ユニット２２０は、上方基板ステージ２１２に超音波を照射することが可能に配設されることは言うまでもない。
【００６０】
また、超音波振動子ユニット２２０は、本実施形態では真空チャンバ２２０の外側に配設されているが、例えば、振動子ユニット２２０は直接下方基板ステージ２１１に接触するように真空チャンバ２１０内に配設されるものであってもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、液晶５０への超音波の照射を、真空引きを行う期間でのみ実行しているが、例えば基板の貼り合せが完了するまで超音波を照射する形態であってもよいし、また超音波の照射を開始する時期も、基板の貼り合せが行われる前であれば本実施形態に限られるものではない。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、ＴＦＴを用いたＶＡモードのアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルを液晶装置として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形式の液晶装置の製造装置及び製造方法にも本発明を適用可能である。
【００６３】
また、液晶装置は、半導体基板に素子を形成する表示用デバイス、例えばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）等であっても構わない。ＬＣＯＳでは、素子基板として単結晶シリコン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶シリコン基板に形成する。また、画素には、反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画素の各素子を形成する。
【００６４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置の製造装置及び製造方法も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’断面図である。
【図３】液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】貼り合せ装置の概略構成を説明する図である。
【図５】貼り合せ工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  ＴＦＴアレイ基板、  ２０  対向基板、  ５０  液晶、  ５２  シール材、  ２００  貼り合せ装置、  ２０１  天蓋部、  ２０２  底面部、  ２０３  真空チャンバ開閉機構部、  ２０４  Ｏリング、  ２０５  排出口、  ２０６  バルブ、  ２０７  真空ポンプ、  ２１０  真空チャンバ、  ２１１  下方基板ステージ、  ２１２  上方基板ステージ、  ２１３  スライド軸部、  ２１４  ステージ移動機構部、  ２１５  真空シール、  ２２０  超音波振動子ユニット
【図１】
2009053587.tif 000003
【図２】
2009053587.tif 000004
【図３】
2009053587.tif 000005
【図４】
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【図５】
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