衬底粘接方法和装置以及液晶显示器件的制造方法

专利名称：衬底粘接方法和装置以及液晶显示器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及衬底粘接方法和装置以及液晶显示器件的制造方法，尤其涉及把一对衬底叠合并把两衬底夹入一对彼此面向的平台之间的两衬底粘合的衬底粘接方法和装置，以及在粘接衬底后把液晶注入一对衬底之间的液晶显示器件的制造方法。
按照传统，把一对衬底叠合并把两衬底夹入一对彼此面向的平台之间的衬底粘合的衬底粘合方法正在用于各种产品的制造。
例如根据典型液晶显示器件的制造方法，在两枚玻璃衬底各自的内面上合适地形成配线层、像素电极、有源无件、滤色器等，接着通过定向膜等涂复它们以获得2枚复合衬底。其次，这些复合衬底夹持在彼此面向的一对平台内经密封材料粘合。最终通过在2枚复合衬底之间注入液晶，形成液晶显示器件。
关于在液晶显示器件制造方法中的衬底粘接法，例如在特开平11-95181号公报(日本国公开特许公报
公开日1999年4月9日)内有具体说明。即如上述公报的

图1所示，在元件衬底120和对置衬底130之间的粘合工序，通过压紧头115从上方压紧对置衬底并经密封料(未图示)把对置衬底130压紧在元件衬底120上。
在元件衬底120的下方配置刚性台板113，在台板113的中央部分形成凹部113a。该凹部113a处于元件衬底120以及对置衬底130的液晶显示区A的外缘部近旁，并且有配置在比(未图示的)密封材料成形区稍内侧上的外缘。在这里更准确而言，凹部113a的外缘位于液晶显示区A的外缘部稍外侧上。
缓冲材料114配置在刚性台板113上。在缓冲材料114上形成与凹部113a一致形状的贯通部114b，通过凹部113a和贯通部114b，形成了也比与元件衬底120的液晶显示区A对应部分稍宽的外面部分，以便不与台板113及缓冲材料114接触。因此在元件衬底120和台板113之间即使夹持碎片或橡胶，也可以防止在液晶显示区A上元件衬底120的外面上划伤。
此外，如特开平11-95181号公报的图3所示，也有通过在缓冲材料117上设置贯通部117b(或凹部)以取代在台板113上设置凹部113a，形成非接触部分的方法。
也有另一种方法，如特开平11-95181号公报图3所示，通过在压紧头116的加压面116a的中央部分也形成凹部116b，防止在液晶显示区A的对置衬底130的外面上划伤。该凹部116b的外缘处于液晶显示区A的外缘部分近旁，并且也处于比未图示的密封材料形成区略内侧。
然而在上述衬底粘合方法中存在如下所示缺点。
首先，用形成特开平11-95181号公报的图1所示凹部113b的刚性台板(或有非接触部分的台板113)的方法和通过如特开平11-95181号公报图3所示在缓冲材料114上设置贯通部114b(或凹部)形成非接触部分的方法的任一种，因为在刚性台板113和元件衬底120之间配置的缓冲材料114既不固定在台板113上也不固定在元件衬底120上，所以都容易移位。因此在台板113和缓冲材料114之间或在缓冲材料114和元件衬底120之间常产生位移，很难使元件衬底在台板113上正确定位置。其结果，衬底间隔(衬底120、130之间间隙)不均一，衬底120、130的找准精度低下。由于这种衬底间隔不均一性和不稳定性、找准精度低下，所以在衬底120和130的整个表面准确地维持大体均一的间隔(单元间隙约几个μm)进行批量生产液晶显示器件，实际上是极其困难的。
再有，因为缓冲材料114是由厚纸叠合构成，所以强度低、重复使用(耐久性)的可靠性也差。因此由这种厚纸叠合等构成的缓冲材料114重复使用于粘合大量生产液晶显示器件的衬底时会出现许多问题，实际上是不可使用的。此外因为缓冲材料114由厚纸叠合构成，即使通过真空吸力在基板113上也难以完全固定、缓冲材料114容易移位。因此引起衬底120、130之间的间隙不均一或其找准精度差。
在用形成如特开平11-95181号公报的图1所示凹部113b的刚性台板113(或有非接触部分的台板113)的方法也有如下所示的问题。即每当改变制造对象的液晶显示器件的尺寸时，必须不仅具有与液晶显示器件尺寸对应的贯通部114b的缓冲材料更换缓冲材料114，而且台板113也用具有与液晶显示器件尺寸对应的凹部的113b进行更换。因此不能容易满足多种尺寸的液晶显示器件。
此外，在上述公报内公布了在特开平11-95181号公报图3所示的结构的变型例，其中对凹部116b的压紧头116的加压面116a上，粘接有凹部的缓冲材料。
然而在上述公报内，未公布对平坦的加压面116上粘接有凹部的缓冲材料。因此，每当改变制造对象的液晶显示器件尺寸时，压紧头116也必须更换成具有与液晶显示器尺寸对应的凹部116的。因此这种方法不容易满足多种尺寸的液晶显示器件。
本发明的目的是提供可以很容易满足制造多种尺寸的粘合衬底的衬底粘合方法。
为了达到上述目的，本发明的衬底粘合方法包含在相互对置的一对平台的至少一方上配置在平板中央部形成凹部，同时在凹部内设置突出部的掩膜，以便使掩膜的凹部与另一方平台相互对置，经上述掩膜在上述两平台上使一对衬底叠合、构成夹层结构，使上述两衬底粘合一起。
此外，本发明的衬底粘合方法如下所述，把掩膜配置在相互对置的一对平板的至少一方上，以便使掩膜的凹部与另一方平台对置，该掩膜通过在平板中央部分形成凹部、同时在凹部之外部分上形成贯通部形成的；经上述掩膜在上述两基板之间叠合一对衬底，构成夹层结构使上述两衬底粘合一起。
此外，本发明的衬底粘合方法如下所述，把掩膜配置在相互对置的一对平台的至少一方上，以便使掩膜凹部与另一方的平台对置，该掩膜通过平板中央部分形成凹部、同时在该凹部以外的部分形成贯通孔而形成；通过经在上述平台上设置的衬底吸附孔的真空吸力，经上述掩膜的贯通孔把衬底吸着在衬底上固定之后，经上述掩膜在上述两平台之间叠合一对衬底，构成夹层结构，使上述两衬底粘合一起。
在上述衬底的粘合方法中，由于在掩膜上有凹部，所以对衬底表面中央部分的掩膜凹部对置的表面不与掩膜接触。因此，在与掩膜凹部和衬底对置的区域，即使在衬底之间有衬底碎片或异物，衬底碎片或异物等也不会进入掩膜的凹部内。其结果，与掩膜凹部对置的衬底外侧表面可以回避因衬底碎片或异物等引起的局部压力。因此，可以防止对与掩膜凹部对置的衬底外侧表面的划伤。换言之，通过掩膜凹部可以防止衬底外侧表面受异物等侵害。
此外，在用已粘合的衬底制造液晶显示器件时，一般在衬底内侧配置由塑料珠形成的间隔物，一旦在衬底的外侧表面上加局部压力，则衬底碎片或异物等对着间隔物压衬底，因此在衬底的内表面上划伤。然而，如果采用上述方法，因为在对与掩膜凹部对置的衬底的外侧表面上不加局部压力，所以可以防止在这部分衬底内侧表面上划伤。
因此，如果例如应用受已粘合衬底上的掩膜凹部保护的部分来制造液晶显示器件，则可以获得在显示画面(显示区)上没有伤痕的液晶显示器件。
如果采用上述方法，因为即使对掩膜而言也可以缩小与衬底表面之间的接触面积，所以可以减小夹入与衬底之间的异物量。因此。可以减小在掩膜表面产生的伤痕量。
如果采用上述方法，在与衬底和掩膜凹部对置的区域，因为不能在衬底的外侧面和加压面之间夹入异物等，所以不会受夹入异物等的影响而使衬底之间的间隔(间隙)局部变狭。因此可以保持衬底间的间隔均一，可以得到具有均一间隙粘合的衬底。
因此，如果采用上述方法，因为一对掩膜分别配置在各平台上，所以可以防止在任一衬底表面划伤，同时对任一平台也都可以防止因异物产生的划伤。接着，因为通过更换掩膜，可以很容易实现凹部尺寸的变更，所以可以很容易满足具有多种尺寸的液晶显示区的液晶显示器件等多种尺寸的粘合衬底。
本发明的其它目的、特征及优点可以通过如下所示的记载得到充分了解。此外本发明的好处可参照附图通过如下说明来了解。
图1是示出本发明一实施例的衬底粘接装置概略结构的剖面图。
图2是示出固定在图1的上台的掩膜概略结构的俯视图。
图3是用于说明固定在图1的上台的掩膜和液晶显示区关系的概略俯视图。
图4是示出与本发明其它实施例有关的掩膜概略结构的俯视图。
图5(a)是示出与本发明另一个实施例有关的掩膜概略结构的俯视图。
图5(b)是示出与本发明另一个实施例有关的掩膜概略结构的俯视图。
图6是示出与本发明另一个实施例有关的掩膜概略结构的俯视图。
图7是示出与本发明另一个实施例有关的掩膜概略结构的俯视图。
图8是示出比较例的衬底粘合装置的概略结构的剖面图。
图9是在上述比较例的粘合装置上把衬底固定在上台的状态的概略俯视图。
实施例的描述(比较例)在对本发明说明之前，构成发现本发明根基的基础技术作为比较例予以说明。构成发现本发明根基的基础技术是液晶显示器件的制造方法。
其次，关于在该比较例的液晶显示器件的制造方法内衬底粘合装置参照图8、图9来说明。图8是示出粘合装置结构的剖面图，图9是示出滤色器衬底吸着在粘合装置的上台上的状态的俯视图。
该比较例的粘合装置如图8所示，配备由具有相互对置且平行平面的金属等构成的上台(平台)25及下台(平台)26。用该粘合装置把叠合的CF(滤色器)衬底23及TFT(薄膜晶体管)衬底24(以下有时归纳记作两衬底23、24)经由热固化型树脂形成的密封材料(密封剂)27和塑料珠等形成的间隔物夹入上台25及下台26(以下有时归纳记作台25、26)之间以便通过压力把它们压合在一起。
CF衬底23是通过把滤色器置于玻璃衬底并且用定向膜等涂复制成的。而TFT衬底24是通过把作为液晶驱动元件的薄膜晶体管或像素电极等置于玻璃衬底上并用定向膜等涂复制成的。
在上台25及下台26相互对置的平面上分别设置多个衬底吸附孔29和30。衬底吸附孔29是为了通过真空吸力把衬底吸附在上台25上固定用的，通过上台25内的导管，连接到未图示的真空泵等真空抽气机。此外，衬底吸附孔30也是为了通过真空吸力把TFT衬底24吸着在上台26上固定用的，通过下台26内的导管连接到未图示的真空泵等的真空抽气机。
如图9所示，在CF衬底23上的4角设置四个找准标记(找准用标记)23a。再有，虽未示出，但在TFT衬底24上也在与CF衬底23上的4个找准标记23a对应的位置上分另设置4个找准标记。
在上台25及下台26上设置4个找准用的摄像孔25a及四个找准用的摄像孔26a，以便在与找准标记23a对应的位置上分别贯通上台25和下台26。设置上台25上的摄像孔25a的位置上，为了识别CF衬底23上的4个找准标记23a和TFT衬底24上的4个找准标记之间位置是否一致，设置4台为了这些找准标记摄像用的找准用摄像机(其中2个未示出)。另一方面在下台26上设置作为找准时用摄像机33摄像光源的四只背照明光源(2只未图示)。
在上台25上的4角的预定位置上设置4个紫外光照射用孔25b，以便贯通上台25。此外在设置上台25上的紫外线照射用孔的位置上对两衬底23、24上的4处涂布的紫外线固化型树脂，设置四台紫外线照射光源35(其中两台未示出)。
在这里，摄像机33和背照明光源34的装置可以交换。此外，紫外照明源35和紫外线照射用孔25b可以设置在下台26上以代替上台25。
其次说明用上述粘合装置的液晶显示器件的制造方法。
首先在进行粘合工序前，用于保持单元间隙(在衬底23和24之间的间距)一定的间隔物28涂布在TFT衬底24上。此外把用于两衬底暂时粘合的紫外线固化型树脂(未图示)涂布在两衬底23、24的4角预定位置上。接着在CF衬底23上通过描绘、印刷等形成密封材料27，以便包围液晶显示区36。密封材料27及间隔物28也可以设置在CF衬底23上或TFT衬底24上。
其次，用上述粘合装置实现把CF衬底23和TFT衬底24粘合在一起的粘合工序。即配置两衬底23、24，以便使它们的表面与用定向膜等涂覆的面彼此对置，经用于保持单元间隙(衬底23和24之间的间距)均一的间隔物28和密封液晶用的密封材料27以便达到高精度的粘合。
以下详细说明CF衬底23和TFT衬底24的粘合方法。
首先，经衬底吸附孔29及衬底吸附孔30，通过真空抽气使CF衬底23及TFT衬底24分别真空吸着在上台25及下台26上。
其次进行两衬底23、24的位置找准。即依靠4台摄像机33，通过设置在上台25上找准用的摄像孔25a，对CF衬底23上的4个找准掩膜23a和TFT衬底24上的4个找准掩膜进行摄像。并根据该摄像纪录移动上台25或下台26，实现对衬底23和24找准，使找准标记彼此重叠。上台25或下台26的移动依靠未图示的(X、Y、θ)驱动装置通过控制X坐标(对两衬底23、24的一边平行的X轴坐标)及Y坐标(对两衬底23、24平行且与X轴垂直的Y轴坐标)来实现。
其次，通过下台23沿着对两衬底23、24垂直的Z轴(θ轴)向上方移动，以便通过压力使衬底23、24粘合在一起，所以两衬底23、24之间的间隙接近于间隔物28的直径。
其后，从4个紫外线照射光源35通过紫外线照射用孔使紫外线照射在衬底23和24之间的涂布了紫外线固化树脂的位置上。因此，紫外线固化型树脂固化，使衬底23、24暂时粘合(暂时固化)一起。
因此，粘合工序是找准两衬底23、24的位置，通过紫外线固化型树脂经密封材料使两衬底23、24粘合一起，以具有一定尺寸精度实现衬底23和24暂时粘接和固化的工序。
在该粘合工序之后，通过烘烤实现密封材料27固化的密封材料固化工序，接着在密封材料27的位置切割已粘合的两衬底23、24后，把液晶注入已粘合的两衬底23、24的间隙内后，密封，完成液晶显示屏(液晶显示器件)。
然而，根据该比较例的衬底粘合法，在每一衬底23和24的一侧的整个表面与上台25或下台26处于接触状态下对两衬底23、24进行粘合。因此如果在台25、26上存在衬底23和24的碎片(例如玻璃碎片)、异物等，则它们咬入台25、26和衬底23和24之间。其结果在两衬底23、24的外侧表面，接着在两衬底23、24内侧的定向膜等上划伤，结果产生大量瑕庇。此外，衬底23和24的碎片、异物等在衬底23和24之间的间隙内产生不均匀性，使得把衬底23和24暂时粘合的找准准确性变差。此外，因为台25和26的表面也受异物等损伤，所以在粘合装置全体和液晶屏制造时会产生麻烦。根据图1到图3说明本发明的一个实施例如下。
首先根据图1说明在本发明的粘合方法及液晶显示器件制造方法中用的粘合装置的一实施例。本实施例的粘合装置如图1所示，配备由具有相互对置的平行平面的金属等构成的上台(平台)5及下台(平台)6。用该粘合装置使叠合的CF(滤色器)衬底3及TFT(薄膜晶体管)衬底4(以下有时记作两衬底3和4)经由热固化型树脂形成的密封材料(密封材料)7和塑料珠等形成的间隔物8夹入上台5及下台6(以下有时归纳记作台5和6)，以便通过压力把它们粘合在一起。
CF衬底3是通过把滤色片置于玻璃衬底上，并用定向膜等涂复滤色片制成的。而TFT衬底4是通过把作为液晶驱动元件的薄膜晶体管、像素电极等置于玻璃衬底上并用定向膜等涂覆它们制成的。
在上台5及下台6的相互对置的平面上分别设置多个衬底吸附孔9及10。衬底吸附孔9是用于通过真空吸力把衬底3吸着在上台5上固定的。此外，衬底吸附孔10是用于通过真空吸力把TFT衬底4吸着在下台6上固定的，通过下台6内的导管接到未图示的真空泵等的抽气机上。
在CF衬底3上，虽然未图示，在4角设置与图9所示的找准标记23a同样的4个找准标记(找准用标记)。此外在TFT衬底4上，虽然未图示，在与CF衬底3上的4个找准标记对应位置上分别设置4个找准标记。
在上台5及下台6上，在与找准标记相应位置设置4个找准用摄像孔5a和4个找准用摄像孔6a以便分别贯通上台5及下台6。在设置上台5摄像孔5a的位置上，为了识别CF衬底3上的4个找准标记和TFT衬底4上的4个找准标记的位置是否一致设置4台找准用摄像机13(2台未图示)，对这些找准标记进行摄像。另一方面，在下台6上设置4个为找准时由摄像机3摄像用的光源4只背照明光源14(2只未图示)。
在上台5在4角预定位置上设置4个紫外光照射用孔5b，以便贯通上台5。此外在设置上台5的紫外光照射用孔5b的位置上设置4只紫外线照射光源15(2只未图示)，对两衬底3、4上的4个位置上涂布紫外线固化型树脂照射紫外线。
摄像机13和背照射光源14的装配位置可以交换。此外，紫外线照射光源15和紫外线照射用孔5b也可以设置在下台6以取代设置在上台5。
本实施例的粘合装置有关上述结构是与上述比较例一样的，但是与比较例的粘合装置的区别在于其中在平板中央部形成凹部1a、2a构成掩膜1、2设置在台5、6上，以便凹部1a、2a分别面对两衬底3、4。在这里，一片上掩膜1贴紧在上台5的下表面，而一片下掩膜2贴紧在上台6的上表面。然而，多于一片掩膜可以贴紧在台5和6之一或两个台面。此外掩膜只贴紧到上表面或下表面的任一方的面上也行。
掩膜1、2的凹部1a、2a必须有与液晶显示区16相应的尺寸，而最好如图3所示是比液晶显示区16尺寸稍大的矩形。这样通过形成掩膜1、2凹部1a、2a比液晶显示区16尺寸稍大，可以更可靠地防止在液晶显示区上划伤。在图3，为了使图面简化，未图示找准孔1c、2c及紫外光照射贯通孔1d。
此外，如图1所示，掩膜1、2的凹部1a、2a设置在比液晶显示器件的密封材料7的形成区更内侧，以便密封材料7以令人满意方式均匀受压。然而如果密封材料可以令人满意方式受压，则掩膜1和2的凹部1a、2a不一定要设置在图3所示的密封材料7的成形区更内侧。
在掩膜1、2上，凹部1a、2a以外部分(外缘部)与两衬底3、4接触，而凹部1a、2a与两衬底3、4不接触。因此，即使掩膜1、2和两衬底3、4之间有异物等的情况下，因为异物等进入凹部1a、2a，所以可以防止异物等进入两衬底3、4内，由此不会发生因异物引起在两衬底的外侧表面上划伤。此外也不会因异物等施加压力到两衬底3、4的外侧表面上，使两衬底3、4的内侧表面的定向膜等不会因间隔物8而划伤。这样一来，应用本实施例的粘合方法，通过设置掩膜1、2，可以把已粘合的两衬底3、4的废品发生率压低，从而可以提高液晶显示器件的成品率。
当由于作为制造对象的液晶显示器件(液晶显示单元图形)改变液晶显示区16的尺寸变更时，最好更换具有与液晶显示区16尺寸对应大小的凹部1a、2a的掩膜1和2。因此可以在作为制造对象的液晶显示器件最佳粘合条件下粘合两衬底3、4。从而，可以容易满足各种尺寸的液晶显示器件并实现最佳粘接。
掩膜1和2通过真空吸力吸着在台5、6上固定。该掩膜1、2的吸着可以与衬底3、4的吸着独立进行。此外，通过解除衬底3和4对台5和6的吸着，掩膜1、2是可以容易更换的。为了通过上述真空吸力实现掩膜1和2的上述吸着和固定，作为在台5、6的相互对置面上可依靠真空固定掩膜的掩膜吸着用真空沟的掩膜吸着沟(掩膜吸附孔)11、12也连接到真空抽气装置如真空泵等(未图示)。
在掩膜1、2上形成把两衬底3、4吸着在台5、6上的贯通孔1b、2b。该贯通孔1b、2b不设置在液晶显示区16上，而设置在凹部1a、2a以外相应于衬底吸附孔9、10的位置上。因此，通过在台5、6上设置的衬底吸附孔9、10的真空吸力经衬底1、2的贯通孔1b、2b，可以把两衬底3、4吸着在台5、6上固定。此外，当拔取两衬底3、4时可以解除对两衬底3、4的吸着。衬底1、2对台5、6的吸着总在进行，而衬底3、4对台5、6的吸着适当进行(ON)和解除(OFF)。
如图1及2所示，设置定位用的找准标记孔(找准用贯通孔)1c、2c，以便在与台5、6的摄像机5a、6a对应的位置上分别贯通掩膜1、2。通过用该找准孔1c、2c对掩膜1、2进行定位，可以使掩膜1、2高精度固定在台5、6上。
此外，如图1及2所示，在掩膜上设置紫外线照射用贯通孔1d，以便在与台5的紫外线照射用孔5b对应的位置上贯通掩膜1。因此从紫外线照射光源15照射的紫外线通过紫外线照射用孔5b及紫外线照射用贯通孔1d到达夹持在两衬底3、4之间的紫外线固化型树脂上。
以下将说明掩膜1、2的材料和尺寸。
掩膜1、2较好由例如作为铁淦氧系不锈钢的一种的SUS430、合金42等金属材料构成，而最好由SUS430构成。
掩膜1、2的厚度(凹部1a、2a以外部分的厚度)较好设定在1mm以下，例如0.5mm或1mm。因此掩膜1、2较轻。例如对于由SUS430形成的厚度0.5mm的掩膜1和2每个重量处于约630g到约750g的范围内，对于厚度1mm的，重量处于约1260g到约1500g的范围内。因此可以改善在制造过程掩膜1和2的处理性。此外，当掩膜1、2由SUS430形成，厚度小于1mm时，掩膜1、2价格可以限制在较低价位。
掩膜1、2的凹部1a、2a的深度最好设定在掩膜1、2厚度的50％。然而，如果掩膜1、2的厚度为0.5mm，则掩膜1、2凹部1a、2a的深度最好设定在0.25mm，如果掩膜1、2的厚度为1mm，则最好设定在0.5mm。此外，掩膜1、2的面积通常在1m2以下。
以下说明用上述粘合装置的衬底粘合方法及液晶显示器件的制造方法一例。
用本实施例的液晶显示器件的制造方法，首先在进行粘合工序前，把保持单元间隙(两衬底3、4的间隔)一定用的间隔物8散布在TFT衬底上。此外，把暂时粘接两衬底3、4用的紫外线固化型树脂(未图示)涂布在两衬底3、4的4角预定位置上。接着通过描图在CF衬底3上形成密封材料，以便密封液晶显示区16。再有，密封材料7及间隔物8也可以设置在两衬底3、4之一上。
其次，用上述粘合装置进行粘合CF衬底3和TFT衬底4的粘合工序。即对衬底3和4定位，以便用定向膜等面对面涂复，并经保持单元间隙(两衬底3、4的间隔)均一用的间隔物8及液晶密封用的密封材料实现高精度粘合。
以下详细说明CF衬底3和TFT衬底4的粘合方法。
首先，清洗上台5、下台6及掩膜1、2的表面。其次使掩膜1和2对台5和6准确定位。之后用机器人臂(未图示)等把CF衬底3搬运到上侧的掩膜1上。
其次，从衬底吸附孔9经掩膜1的贯通孔1b，通过真空吸力使CF衬底3真空吸着在上台5的下面上。这时预先对CF衬底3进行定位。因此，CF衬底3的位置决不能对掩膜1偏移。再有，同样地从衬底吸附孔10经掩膜2的贯通孔2b，通过真空吸力使TFT衬底4真空吸着在下台6的上面。
随后，下台6上升到上台5的附近。之后CF衬底上的4个找准标记和TFT衬底4上的4个找准标记依靠4个摄像机13通过摄像孔5a和找准标记孔1c读出。根据读取结果调整下台6的位置，使这些找准标记互相重叠，对衬底3和4进行定位。通过该下台6的位置调整，依靠未图示的(X、Y、θ)驱动装置，大致调整下台6的X坐标及Y坐标进行大致找准后，上升下台6，使两衬底3、4接近，更正确地微调下台6的X坐标及Y坐标，进行高精度找准。
其次，通过台5、6对两衬底3、4施加一定压力使其压紧。这时即使在掩膜1、2和两衬底3、4之间或台5、6和掩膜1、2之间有异物等，因为在掩膜1、2之间有凹部1a、2a，所以在液晶显示区16上不会受到压力。其结果，液晶显示区16不会划伤等，受到保护。
此后，在此状态下，从4个紫外线照射光源15通过紫外线照射用孔5b及紫外线照射用贯通孔1d，紫外线照射在两衬底3、4之间涂布紫外线固化型树脂的地方，使两衬底暂时粘接在一起。
其次，解除从台5和6来的压力。换言之，解除衬底3对上台5的吸着并经衬底吸附孔9喷吹清洁空气，使衬底3和4容易与上掩膜1剥离。这时下台6上的TFT衬底4仍保持着在下台6上的吸着状态。
接着，使下台6下降到预定位置后，同样地解除TFT衬底在下台6上的吸着，由于TFT衬底4很容易从下侧的掩膜2剥离，所以经衬底吸附孔10喷吹清洁空气。其后，依靠未图示的机器人臂吸着已粘合的两衬底3、4，并取出。通过以上过程，完成粘合步骤。
在该粘合工序之后，通过使密封材料7固化而进行的烘烤，使两衬底3、4密封，其次对已粘合的两衬底3、4在密封材料7的位置外侧进行切割，在已粘合的两衬底3、4的间隙之间注入液晶后，通过密封完成液晶显示屏(液晶显示器件)。
如上所述，在本实施例，通过在台5、6的平板中央部设置形成凹部1a、2a而构成的掩膜1和2，使得在台5、6上凹部1a、2a分别与两衬底3、4对置，可以获得以下效果。
即，首先通过在掩膜1、2上有凹部1a、2a，在两衬底3、4的外侧表面不会受异物划伤。此外通过异物等产生的局部压力不会加在两衬底3、4的外侧表面，不仅衬底3、4的外侧表面，而且形成定向膜等的衬底3、4的内表面也不会损伤。此外，也不会因异物等对台5、6划伤。在已粘合的衬底3、4之间的间隙不会因异物影响而变小、因此保持均一。
在本实施例，因为一对掩膜1和2分别置于台5和6上，所以可以防止两衬底3和4的每一表面划伤，也可以防止台5和6被异物等划伤。因为可以通过置换掩膜1和2容易改变凹部1a、2a的尺寸，所以容易满足具有各种尺寸液晶显示区的液晶显示器件。
在本实施例，因为一对掩膜1和2，两衬底3和4通过真空吸力固定到台5、6上，所以保持已粘合的衬底3和4之间的间距更均一，同时可以进一步改善两衬底3、4间的找准精度。
此外，如上所述，在本实施例的衬底粘合装置内通过应用机器人臂等使粘合操作容易实现机械化及完全自动化。其结果可以大幅度提高粘合工序的产额，同时可以降低粘合工序的成本。参照图4，图5(a)和5(b)，说明本发明的另一实施例如下，为了方便说明，在具有与前述实施例1所示各构件相同功能的构件将用同一符号表示，并省略其说明。
根据本实施例的衬底粘合方法及液晶显示器件的制造方法，除了用图4所示的掩膜1和2取代图1和图2所示的掩膜1和2之外，其它与实施例1的粘合方法和液晶显示器件制造方法相同的方式进行粘接。必须注意的是在附图中表示“1(2)”的表记意味着该构件既可以作为“1”用也可以作为“2”用。
如图4所示，在本实施例中用的掩膜1、2，在凹部1a、2a上设置了作为对图1及图2所示掩膜1、2的突出部的肋(支柱)1e、2e。在这里为了简化附图，未图示找准孔1c、2c和紫外线照射用贯通孔1d。
肋1e、2e由通过掩膜1、2的中心沿掩膜1、2的纵向延伸的肋1e、2e以及通过掩膜1、2的中心沿掩膜1、2的横向(对掩膜1和2的平面平行并且对掩膜1、2的纵向垂直的方向)的肋1e、2e构成。
肋1e、2e是这样形成的、其高度(沿掩膜1、2的厚度方向的尺寸)等于掩膜1、2的厚度。因此，可以可靠地防止衬底3、4翘曲向凹部1a、2a。肋1e、2e在另一方向尺寸可能有多种选择，没有特定限制，例如沿着掩膜1、2平面方向的宽度设置在5mm。
最好应用与掩膜1和2其它部分所用材料相同的材料构成肋1e、2e。因此，肋1e、2e不是在形成凹部1a、2a后形成的，它可以在通过蚀刻形成凹部1a、2a的同时通过蚀刻形成。
通过上述方式设置1e、2e，则即使在凹部1a、2a(或液晶显示区16)的尺寸变大也可以防止衬底3和4的翘曲，并稳定地维持衬底3和4的平面性。
此外，在本实施例，虽然衬底3、4和掩膜1、2的接触面积由于肋1e、2e与衬底3和4的接触比实施例1稍大，但是与比较例方法相比变小。因此可以减少夹入衬底3、4和加压表面之间的玻璃碎片、异物等量，因此减小在衬底3和4表面产生的划伤量。
此外通过应用具有如图5(a)和5(b)所示突出部的支柱1f和2f来代替具有图4所示结构的掩膜1、2，可以获得如图4所示的掩膜1和2相同的效果。在图5(a)和5(b)，为了简化附图，未图示找准标记1c、2c以及紫外线照射用孔1d。
支柱1f和2f由分别沿着垂直掩膜1方向延伸的4根支柱1f以及沿垂直掩膜2方向延伸的4根支柱2f构成。这样安排支柱1f和2f，以便通过连接掩膜1和2的中心到凹部1a、2a的4角的连接线的中点。
支柱1f和2f也是这样形成，使其高度(沿掩膜1、2的厚度方向尺寸)等于掩膜1、2的厚度。因此，可以可靠地防止衬底3、4向凹部1a、2a翘曲。对支柱1f和2f的形状和直径可以有多种选择，没有特别的限制，例如可以用1mm直径的圆柱。
支柱1f和2f最好也用与掩膜1、2的其它部分相同材料构成。因此不是在形成凹部1a、2a后形成支柱1f和2f，而是在通过蚀刻形成凹部的同时形成。参照图6说明本发明的另一实施例如下。为方便说明，对具有与前述实施例1所示各构件相同功能的构件用同一符号，并省略其说明。
根据本实施例的衬底粘合方法及液晶显示器件的制造方法，除了用图6所示的掩膜1、2取代图1及图2所示的掩膜1、2之外，其它与实施例1的粘接方法及液晶显示器件制造方法同样，进行粘合。
如图6所示本实例用的掩膜1、2通过以下方法制成，即在凹部1a、2a上对图1及2所示掩膜1、2在凹部1a、2a和掩膜1、2的侧面之间设置通气漏沟1g、2g。在这里，为了简化附图，未图示找准标记1c、2c，以及紫外线照明用贯通孔1d。
根据实施例1的粘合方法及液晶显示器件的制造方法，当两衬底3、4吸着在台5、6时，存在真空抽气的漏孔(真空漏气)的可能性，即经与台5、6的掩膜1、2的外缘部分(凹部1a、2a的周边)对置的位置上设置的衬底吸附孔9、10的真空吸力经两衬底3、4和掩膜1、2之间微小间隙对凹部1a、2a起作用。当发生真空抽气的漏孔时，凹部1a、2a内处于减压状态，两衬底3、4翘曲向凹部1a、2a，使两衬底3、4不能与掩膜3、4分离。
另一方面，根据本实施例的粘合方法和液晶显示器件的制造方法，通过在凹部1a、2a内设置使凹部1a、2a和掩膜1、2的侧面之间通气的漏沟1g、2g，则即使真空抽气的漏孔对凹部1a、2a起作用，因为从掩膜1、2的侧面经漏沟1g、2g的外气流入凹部1a、2a内，所以可以防止凹部1a、2a内处于减压状态，从而可以保持正常压力。因此可以回避所谓两衬底3、4向凹部1a、2a一侧翘曲、从而使两衬底3、4不能脱离掩膜1、2等问题。参照图7说明本发明的另一实施例如下。为方便说明，对具有与前述实施例1所示各构件相同功能的构件用同一符号，并省略其说明。
根据本实施例的衬底粘合方法和液晶显示器件的制造方法，除了应用图7所示的掩膜代替图1和2所示的掩膜1和2之外，其它用与实施例1的粘合法和液晶显示器件制造方法相同的方式进行粘合。
如图7所示，用本实施例的掩膜1是具有多个凹部1a、2a的结构，此外掩膜2，如图7所示，也是具有多个凹部1a、2a的结构。
如果采用上述方法，在已粘合的两衬底3、4上，应当有多个由凹部1a、2a保护的区域。因此在由已粘合的衬底3、4制造多个液晶显示器件时，即当获得所谓的多屏面时，通过把受凹部1a、2a保护的各区域取作各液晶显示器件的液晶显示区16，可以提供具有没有划伤的液晶显示区16的各液晶显示器件。
在以上各实施例，虽然掩膜(1或2)都可以置于上台5及下台6的双方上，但也可能只置于上台5上(即省略掩膜2)，或只置于下台6(即省略掩膜1)。
此外，在以上各实施例，说明使用热固化型树脂作为密封材料，用紫外线固化型树脂进行暂时把衬底粘合在一起，然而本发明也可以用于紫外线固化型粘合装置，该装置应用紫外线型固化树脂作密封材料7，并在上台5及下台6上用透光材料(例如石英)。
在以上各实施例，列举适用于为制造TFT型液晶显示器件用的CF衬底3和TFT衬底4之间粘合的情形，说明本发明。然而本发明可适用于衬底(如玻璃片)的所有粘合工序，而不论制造对象的器件类型，例如驱动方式等。本发明的衬底粘合方法及粘合装置也适用于为制造STN型液晶显示器件用的上衬底和下衬底的粘合，本发明的液晶显示器件制造方法也可能适用于STN液晶显示器件的制造。本发明的衬底粘合方法及粘合装置不仅适用于液晶显示器件的制造也可能适用于其它器件的衬底粘合。
因此，本发明的第1目的是提供可以很容易满足各种尺寸粘合衬底的制造的衬底粘合方法及液晶显示器件的制造方法。本发明的第2目的是提供即使凹部尺寸变大时也可以稳定地维持衬底平面性的衬底粘合方法及液晶显示器件的制造方法。此外，本发明的第3目的是提供可以维持已粘合衬底之间间距并改善衬底找准精度的衬底粘合方法及液晶显示器件制造方法。
本发明的衬底粘合方法是用于一对衬底叠合并在相互对置的一对平台上夹持两衬底、并把两衬底粘合一起的衬底粘合方法，其特征为设置一对掩膜，每一掩膜通过在平板的中央部分形成凹部而制成，以便在这些平台上各凹部分别面对衬底。
根据本方法，由于在掩膜上具有凹部，在面对凹部的衬底表面中央部分的表面不与掩膜接触。因此，在掩膜凹部面向衬底的区域，即使在掩膜和衬底之间有衬底碎片和异物，衬底碎片或异物也不可能进入掩膜凹部。其结果可以回避由衬底碎片或异物等引起对面向掩膜凹部的衬底外侧表面产生的局部压力。因此可以防止面向掩膜凹部的衬底外侧表面上的划伤。换言之，通过掩膜凹部保护衬底外侧表面免受异物侵害。
此外，在用已粘合的衬底制造液晶显示器件时，一般在衬底内侧配置由塑料珠构成的间隔物，一旦在衬底的外侧表面有局部压力，则衬底碎片，异物等应把衬底压到间隔物上，使衬底内侧表面划伤。然而根据上述方法，因为没有局部压力加到面向掩膜凹部的外侧面上，所以可以防止在这部分衬底内表面划伤。
因而，例如，如果用受已粘合衬底上掩膜凹部保护的部分来制造液晶显示器件，则可以获得显示画面上没有伤痕的液晶显示器件。
此外，在根据上述方法，因为在衬底和掩膜之间接触区减小，所以可以减少夹入衬底和掩膜之间的异物等量。因此可以减少在掩膜表面产生的伤痕量。
根据上述方法，因为在彼此面向的衬底和掩膜凹部的区域不夹入异物等，所以决不会受夹入异物影响使衬底间隔(间隙)局部减小。因此可以保持衬底之间的间距均一，并且提供具有均一间隙的粘合衬底。
而且，根据上述方法，因为在各平台上分别配置一对掩膜，所以可以不仅防止每一衬底表面划伤，而且也防止每一平台划伤。此外，因为通过更换掩膜可以容易变更凹部尺寸，所以可以很容易满足具有多种尺寸的液晶显示区的液晶显示器件的各种尺寸的粘合衬底。
本发明的衬底粘合方法是用于把一对衬底彼此叠合并把衬底夹入一对彼此面对的平台内以便把衬底粘合在一起的衬底粘合方法，它可以包括把掩膜放置在平台的至少之一上以便使凹部面对衬底，该掩膜通过平板中央部形成凹部同时在凹部内形成突出部。
根据上述方法，通过在掩膜上设置凹部，与前述方法同样，可以防止在衬底的内侧表面及外侧表面划伤，面且可以防止掩膜表面划伤，因而可以获得具有均一间隙的粘合衬底。
最好上述突出部的高度等于掩膜的厚度。
而且根据上述方法，因为在面向衬底的凹部内设置突出部，所以即使用一对平台夹持衬底时向凹部一方翘曲的力加在衬底上也可以阻止因突出部引起衬底变形。因此，即使凹部尺寸增大，也可以防止衬底向凹部一方翘曲，可以稳定地维持衬底的平面性。
此外本发明的衬底粘合方法是用于对一对衬底叠合，定位，并夹入一对彼此对置的平台之间，把两衬底粘合在一起的衬底粘合的方法，可以把在平板的中央部分形成凹部，同时在凹部以外部分形成贯通孔的掩膜设置在这些平台的至少之一上，以便使凹部面对衬底，并通过从衬底上形成的衬底吸附孔实现真空抽气，以便经上述掩膜上的贯通孔在平台上吸着、固定。
根据本方法，通过在掩膜上设置凹部，与前述各方法相同，可以防止在衬底的内侧表面及外侧表面上划伤，也可以防止在掩膜表面划伤，因而可以获得具有均一间隙的粘合衬底。
根据本方法，通达经掩膜把衬底固定在平台上，可以保持已粘合的衬底间的间隔均一，并可以改善衬底间的定位(找准)精度。
在把衬底吸着并固定在平台上的这种方法中最好在上述掩膜上设置使凹部和掩膜侧面之间通气的漏气沟。
因此，即使使衬底吸着在平台上的真空抽气的漏孔(真空漏孔)也对凹部起作用，但因为周围空气可以从掩膜侧面通过漏沟漏入凹部内，所以可以防止在凹部内形成负压。因此可以回避因在凹部内形成负压产生衬底向凹部一侧吸引而向凹部翘曲的问题。
此外，在上述各方法中，上述掩膜最好由金属材料构成。在这种情况下因为掩膜是由金属构成，所以与厚纸等比较，强度高、耐久性好。因此可以长时间稳定地进行衬底的粘合。
根据上述方法，因为掩膜由金属材料构成，经平台上设置的孔通过真空吸力把掩膜吸着在平台上时，可以限制真空吸气漏孔到低水平。因此可以更牢固地固定掩膜并进一步改善衬底之间的间距均一性和找准精度。
此外，在上述方法中，上述掩膜具有多个凹部也行。
在这种情况下，可以获得具有受多个凹部保护的区域的粘合衬底。因此例如在由已粘合的一对衬底制造多个液晶显示器件时，即获得所谓多屏面的情况下，通过对受凹部保护的区域作为各液晶显示器件的显示区，可以获得具有没有伤痕的显示区的各液晶显示器件。
本发明的衬底粘合装置是用于粘合彼此叠合的一对衬底的衬底粘合装置，它具有用于夹持两衬底的相互对置的一对平台以及配置在这些平台的至少一方上的掩膜，在上述掩膜上，在面对衬底的面的中央部分形成凹部，同时在凹部以外部分形成贯通孔，在这些平台的相互对置的面上，在与上述贯通孔对应的位置上设置用于通过真空吸力固定衬底的衬底吸附孔，同时在与掩膜接触的位置上设置用于通过真空吸力固定掩膜的掩膜吸附孔。
根据上述结构，通过掩膜凹部可以保护衬底的外侧表面不受异物等伤害，同时可以防止因在衬底的外侧表面所加局部压力在衬底的内侧表面产生划伤，而且可以减小在掩膜表面发生的伤痕量。此外，可以防止在外侧表面和加压面之间夹入异物等，可以保持已粘合的衬底之间的间隔更均一。
根据上述结构，可以通过掩膜的贯通孔把衬底固定在平台上，同时可以依靠经掩膜的吸附孔的真空吸力把掩膜固定在平台上。因此，可以进一步提高衬底间的间隔的均一性和定位精度。
本发明的液晶显示器件的制造方法，包括应用上述各方法的任何一种把一对衬底粘合一起之后把液晶注入衬底之间。
根据上述方法，通过使一对掩膜分别置于各平台上的方法把一对衬底粘合在一起，可以很容易满足具有各种尺寸液晶显示区的液晶显示器件的制造。此外通过用在面对衬底的凹部内设置突出部的方法粘合一对衬底，即使在凹部尺寸增大的情况下，也可以稳定地维持衬底的平面性。接着通过用经掩膜的贯通孔的真空吸力把衬底固定在平台上的方法把一对衬底粘合，可以保持已粘合的衬底之间的间隔更均一。而且可以提高衬底间的定位精度。
在发明的详细说明的各项中所做的具体实施状态或实施例，始终是阐明本发明的技术内容的，因此不应只限于这些具体例进行狭义地解释，而应该根据本发明的精神和如下所述的专利请求事项的范围，可以作种种变更实施之。
权利要求
1．一种衬底粘合方法，它是使一对衬底叠合，在相互对置的一对平台上夹持两衬底，并把两衬底粘合在一起的衬底粘合方法，其特征为在平板的中央部分形成凹部构成的一对掩膜配置在这些平台上使各凹部面对衬底。
2．一种衬底粘合方法，它是使一对衬底叠合，在相互对置的一对平台上夹持两衬底，并把两衬底粘合在一起的衬底粘合方法，其特征为在平板的中央部分形成凹部，同时在凹部内设置突出部分构成的掩膜配置在这些平台的至少一方上，使凹部面对衬底。
3．根据权利要求2所述的衬底粘合方法，其特征为形成上述突出部的高度，使其等于上述掩膜厚度。
4．一种衬底粘合方法，它是使一对衬底叠合，在相互对置的一对平台上夹持两衬底，并把两衬底粘合在一起的衬底粘合方法，其特征为把平板的中央部分形成凹部，同时在凹部以外的部分不形成贯通孔的掩膜配置在这些平台的至少一方上，使凹部面对衬底。通过经设置在上述平台上的衬底吸附孔的真空吸力，经上述掩膜的贯通孔把衬底吸着在平台上固定。
5．根据权利要求4所述的衬底粘合方法，其特征为在上述掩膜上设置经凹部和掩膜侧面之间通气的漏沟。
6．根据权利要求1到5任意之一所述的衬底粘合方法，其特征为上述掩膜由金属材料构成。
7．根据权利要求1到6任意之一所述的衬底粘合方法，其特征为上述掩膜具有多个凹部。
8．一种衬底粘合装置，它是把叠合的一对衬底夹持在相互对置的一对平台上，把两衬底粘合在一起，其特征在于，具有配置在这些平台至少一方上的掩膜在上述掩膜上在与衬底对置的面的中央部分形成凹部，同时在凹部以外部分形成贯通孔，在这些平台的相互对置的面上用于通过真空吸力固定衬底的吸附孔设置在与上述贯通孔对应的位置上，同时用于通过真空吸力固定掩膜的掩膜吸附孔设置在与掩膜接触的位置上。
9．一种液晶显示器件的制造方法，其特征为使用权利要求1到7任意之一所述的衬底粘合方法，粘合一对衬底之后，把液晶注入到这些衬底之间。
全文摘要
衬底粘合方法是把在平板的中央部分形成凹部构成的一对掩膜分别配置在上台及下台之间,其凹部面向CF衬底及TFT衬底,使CF衬底和TFT衬底彼此叠合,在掩膜之间夹持CF衬底及TFT衬底并粘合。通过凹部不仅可以从两侧保护CF衬底及TFT衬底,而且通过更换掩膜可以更容易变更受凹部保护的CF衬底及TFT衬底区域的尺寸。因此可以提供很容易满足各种尺寸粘合衬底制造的衬底粘合方法。
文档编号G02F1/1333GK1286411SQ0012642
公开日2001年3月7日 申请日期2000年8月31日 优先权日1999年8月31日
发明者奥山元洋, 和歌伸浩, 辻雅之, 堀道夫, 福岛裕二, 田村和之 申请人:夏普公司