CN1469171A - 基板装配装置 - Google Patents

Abstract

一种基板装配装置，在加压板(上板)2的中央部附近设置能上下伸缩的吸附衬垫，根据输入的上基板的挠曲量拉伸吸附衬垫，负压供给到设置在加压板上的吸附孔的同时也供给到吸附衬垫，吸附基板之后，通过收缩吸附衬垫使吸附衬垫的顶端部位于加压板的吸附面上，可以可靠地把基板保持在加压板上。从而可以解决在把大型基板输入贴合装置内并把上基板保持在加压板上时，当基板产生挠曲时存在不能可靠地保持基板的问题。

Description

基板装配装置

技术领域

本发明涉及一种贴合液晶等的基板的装置，特别涉及在减压室内分别使贴合的基板相对地进行保持，使间隔变狭窄并适用于贴合的液晶显示板等的装配的基板装配装置。

背景技术

在液晶显示板的制造中，有一道工序是，把设置了透明电极和薄膜晶体管陈列的2块玻璃基板保持数μm左右的非常接近的间隔并用设置在基板的周缘部上的粘接剂(以下称做密封剂)贴合(以后把贴合后的基板称为元件)，把液晶密封在由此形成的空间内。

在该液晶的密封过程中，日本特开2000-284295号公报中提出的方法是，不设置注入口地把密封剂涂画成封闭的图形的一个基板上滴下液晶，在真空室内把另一块基板配置在该基板上，使上下基板接近并贴合。

在上述日本特开2000-284295号公报的原有技术中，把真空中的基板的保持做成，把下侧基板载置在平坦的载物台上，而上侧基板在大气状态下由负压吸引吸附，当成为规定的真空状态时，用由静电力产生的静电吸附保持基板。可是，最近，有尺寸为1m×1m以上的大型基板，同时基板厚度也具有从3mm变到2mm、1mm的薄型化的倾向，为此，在把基板吸附保持在加压板(上板)上时，基板在中央部挠曲，基板中央部的基板和加压板的间隔变大，把基板从基板输入机构过渡到加压板上时，存在不能保持基板的情况发生。特别在保持大画面的基板时，由于在基板的中央部形成定向膜和TFT等，只能用基板的周边部支持，防止基板的挠曲是困难的。另外，即使可以保持，在基板上也会产生残留应力，在基板的位置合适的标记位置偏移的状态下进行保持。另外，当保持输送基板的机械手的指部变长且保持基板时，由于顶端一侧挠曲，同样机械手顶端侧的基板和加压板的间隔变大，不能吸附基板。为此，对于大型基板，如果不解决上述问题，就不能够进行正确的贴合。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种即使基板大型化仍可以精度良好地保持基板，同时可以高精度且高速度地进行贴合的生产率高的基板装配装置。

为了达到上述目的，在本发明的基板装配装置中，备有：用于做成减压环境的室、把一个基板保持在上述室内且能上下移动的加压板(上侧板)、与保持在上述加压板上的基板相对并空出间隔保持另一个基板的基板保持板(下侧板)；驱动上述基板保持板并进行上述一个基板与另一个基板的位置符合，上下驱动上述加压板使基板之间的间隔变狭窄，由设置在上述基板的任何一个上的粘接剂在减压环境中进行贴合，在上述加压板上备有用于保持基板的负压的多个吸附孔，上述多个吸附孔中的在加压板中央部附近和其周围的吸附孔设置在备有上下移动机构的多个吸附衬垫上。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的基板装配装置的构成的图。

图2是表示在基板输入中使用的机械手的概要的图。

图3是说明在加压板上设置的吸附衬垫的概略构成和基板产生挠曲时的保持方法的图。

图4是通过机械手的指部的挠曲修正基板挠曲的机构的说明图。

图5是用于保持本发明的挠曲基板的另一个构成的图。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的一个实施例。

在图1中，基板装配装置由下室T1部和上室T2部构成。在上室T2部内，备有通过贯通上室T2的支承脚3和多个调整脚4可在上下方向上移动的上侧板2(以后也有时称作加压板)。支承脚3由O型圈5而调整脚4由焊接波纹管6隔离、使上室T2内部不与大气连通。上侧板2的支承脚3和调整脚4固定在加压基板7上。

再有，该加压板7的中央部固定在中间基板8上。中间基板8被做成通过作动由安装在顶架9上的驱动马达10、减速器11和滚珠丝杠12构成的驱动机构，把滚珠花键轴导轨13作为导向机构，可以上下移动。另外，除滚珠花键轴导轨外由设置在台架1上的支承柱支承顶架9。一端固定在加压基板7上的各调整脚4的另一端侧与由安装在中间基板8上的驱动马达14驱动的滚珠丝杠15连结。通过驱动由该驱动马达14和滚珠丝杠15构成的上下调整机构并使力作用在加压基板7上，可以在上侧板2保持平坦的同时进行上下移动。

再有，上室T2备有与加压基板7之间结合的连结机构，在使上室T2与下室T1分离时，使该连结机构动作并使加压基板和上室T2成为一体，使驱动马达10动作向上方升起。

另外，用于在室内进行基板的输入·输出的门阀16设置在上室T2的侧面外壁一侧。再在门阀16的相对向的上室侧壁的位置上，设置电离器17，通过向基板表面吹送离子化超声波气体，可以进行基板的除电。再有，在室外侧的门阀16的附近也设置电离器17a，由此，在开阀门的状态下通过吹送离子化气体可以提高基板的除电效果。

在上室T2的上面外壁上向室内凸出中心轴19地设置多个套筒构造的副导轨18。该中心轴19与设置在上侧板2的外周的凸出部上的孔配合，可以进行上侧板2的水平方向的调整，即，作为上侧板2的水平调整机构的副导轨18和中心轴19进行动作。

在上室T2上设置多个基板标记观测用的观测窗。在该观测窗内插入照相机的镜筒21，由照相机识别设置在基板上的标记。照相机的镜筒21设置在备有水平方向(X、Y方向)移动轴和垂直方向(Z方向)移动轴的移动载物台上，该移动载物台固定在上室T2上。再有，在上侧板2的与上述观测窗对应的位置上设置识别基板标记用孔。

在本实施例中，把照相机配置在室外，如果把该照相机直接安装在上侧板2上，可以把照相机靠近基板地配置，可以提高照相机对标记的识别精度，可以提高基板的位置符合精度。

再有，为了测量对基板的加压力，在支承脚3的中间基板8和滚珠丝杠之间设置测力传感器22。另外，在加压基板7上的每一个调整脚上分别设置测力传感器23，用于监控，使驱动各调整脚4的马达14在调整上侧板的平坦度时不超负荷。

在下室T1内固定下侧板24。该下侧板24，若全表面与下室T1接合固定，当在减压时下室T1变形的情况下，受其变形的影响，有平坦度偏移的危险，为此，只固定周边部，使之不受下室T1的影响，另外，在下室T1的全周上配置后述的密封圈25，与上室T2接触，且在门阀16关闭的状态下构成内部密封的减压室。

下室T1设置在由马达26、未图示的滚珠丝杠以及由回转轴承27回转驱动地构成的θ基板28上。为了连结θ基板28和下室T1，通过箱形构件，可以确保规定的空间。该空间用于在下室T1的下侧安装UV照射机构40、基板保持爪升降机构41和基板升降机构42。θ基板28经回转轴承27安装在Y板32上。另外，Y板32被设置成可以由马达29在设置于X板33上的直线导轨上移动。再有，X板33被设置成可以通过驱动马达30在设置于台架1一侧的线性导轨上移动。

另外，当使上室T2与下室T1接触并构成减压室时，为了使密封圈25的压缩余量一定，在θ基板28的外周部上设置多个上室用的滚珠轴承34和带调整机构的承受座35。用这些滚珠轴承34和承受座35调整上室T2的下降位置。

再有，在固定在装置底座(台架)1上的构件上设置多个θ基板28用的滚珠轴承37和带调整机构的承受座38，使之支承θ基板28的外周部，使θ基板28不变形。用它们承受θ基板28的荷重。这样，由于由室用的滚珠轴承34和θ基板用的滚珠轴承37两部分承受上下室的周围的荷重，可以减少室的变形。

在下室T1内设置多个用于标记识别的透过照明39，在下侧板24的对应位置上开孔。再有，在下室T1内设置多个加压·UV照射机构40，用于压缩和固化UV粘接剂，使贴合的基板不产生偏移。再有，分别设置了在进行基板的输入·输出时，用于防止基板在宽度方向挠曲的保持爪升降机构41、防止机械手的挠曲以及前后方向的基板的挠曲的回转升降销和用于升降贴合的基板的基板升降机构43。

在下侧板24上，设置孔，使加压·UV照射机构40可以在下侧板24内上下移动。再有，加压·UV照射机构被做成可以兼做回转升降销。另外，在基板支承侧分别设置槽(切口部)，使基板升降机构43可以上下移动。做成在基板输入及输出时，可以使该基板升降机构43动作并可以在基板下面侧插入机械手。为了把下侧板24固定在下室T1内，这些孔或者槽可以只设置最小余量。

再有，加压·UV照射机构40、保持升降机构41和基板升降机构42分别具有贯通下室T1的上下移动机构，但在下室T1和这些上下移动机构部之间设置了O型圈，由此，做成保持气密的构造。

由减压状态的上侧板2形成的上侧基板的保持机构，可以是由静电卡盘形成的电气保持机构或者由粘接材料形成的物理保持机构的任何一种。在由静电卡盘进行电气保持时，通过切断外加电源，在一定的除电时间后上升上侧板2，可以中断由上侧板2产生的保持。另外，在由粘接材料进行保持时，通过设置把上侧基板机械地压附在下侧的基板上的多个销子，在把销子压附在下侧的状态下只上升上侧板2，可以中断上侧的基板的保持。

另一方面，由减压状态的下侧板24形成的下侧基板保持机构，也同样可以是备有由静电卡盘进行电气保持的静电吸附机构的方法或者备有由粘接材料进行物理保持的粘接保持机构的方法的任何一种。上侧板2和下侧板24的吸附方法的装配，最好是把上侧板2和下侧板24都做成静电卡盘，或者把上侧板2或下侧板24的其中之一做成静电卡盘而把另一个做成粘接材料，这样，在具有成为基准的平坦部的板之间进行组装就变得容易了，因此，可以均匀地贴合上下基板。再有，在本实施例中，也可以兼用由负压进行吸附的吸引吸附机构和由静电进行静电吸附的静电吸附机构。

减压室内的减压，通过设置在上下任何一个室内的未图示的排气口连接到真空阀和干燥泵或者涡轮分子泵的真空泵上来进行。另外，室内的充气是通过未图示的设置在上下任何一个室内的阀导入氮等惰性气体或者大气来进行的。为了减少室内水分的附着和缩短室内减压的时间，充入的气体最好是水分子含量少的氮等惰性气体。

作为使用以上本发明的基板装配装置的一个例子，用可把减压室分成二部分的结构进行了说明，但是不限于本例的构成，也可以是把减压室做成一体的装置。如果是通过把一个基板保持在上侧板并在该状态下把上侧板移动到保持另一个基板的下侧板一侧(缩小基板间隔)来使基板相互贴合的装置，也可以使用本发明。

图2是表示用于输入基板装配装置的机械手的手部的构造的图，图3表示加压板的吸附衬垫部中的基板吸附的模式图。

在图2中，机械手的手部从臂部52开始设置多个支承基板60的指部51，在该指部51上设置多个吸附衬垫53。该吸附衬垫53在顶端部设置吸附孔，由负压可以吸附基板60。该指部51的吸附衬垫53可以上下移动，根据保持的基板60的倒角数，使与液晶显示部的表面接触的部分的吸附衬垫53预先退避到不与基板面接触的位置上。为此，如图2(b)所示，在一倒角的基板60的情况下，在设置在中央部的指上的吸附衬垫53之中，中央部的吸附衬垫53b退避到不与基板面接触的位置上，用周边部的吸附衬垫53a支承基板60。

为此，如图2(b)所示，基板被支承成中央部凹下。在该状态下用设置在加压板(上板)2上的吸引孔由负压进行吸引吸附时，负压不作用在基板60的中央部上，有基板60不能保持在上板2上的情况发生。另外，即使能保持，基板的吸附也变得不均匀，局部大的吸引力作用在基板上，也成为造成贴合时精度降低的一个原因。因此，在本实施例中，如图3(a)所示，在加压板2的中央部附近设置多个能上下移动的吸附衬垫，使基板中央部能可靠地吸附在上板(加压板)2上。

吸附衬垫由使其上下运动的气缸55、由气缸55进行伸缩的杆部57和顶端的衬垫部56构成。另外，杆部57虽未图示，但是中空的，从那里供给负压的空气。在顶端的衬垫部56上设置与杆部57的中空部连通的孔。

在图3(a)中虽然未图示，但在加压板2的基板吸附面上设置多个负压的吸引吸附孔。用上述构成从机械手50上进行基板60的过度作业时，如图3(b)所示，由加压板2的负压使吸引吸附机构动作，同时能上下动的吸附衬垫的杆部57只向基板一侧伸出必需的量，在用衬垫部56保持基板60之后，通过把杆部57后退到上板2的基板保持面上，使之可靠地吸附在中央部附近的吸引吸附孔上。再有，当把加压力作用在基板60上并进行贴合时，衬垫部56作为吸引吸附孔供给负压。再有，衬垫部56用橡胶等弹性体构成，以便在与基板60接触时不损伤基板60。

在本实施例中，杆部57的上下移动由气缸进行，该驱动部在本实施例中安装在减压室T2的外侧，但是也可以安装在与加压板的加压面相反的侧面上。另外，吸附衬垫的杆部57的伸出量可以通过预先测量基板的挠曲量，根据测定量改变抑制伸长的限位器的位置，使伸出量为规定量。作为驱动装置，也可以使用马达等，也可以在每块输入的基板上设置计量挠曲的传感器，根据其计量结果来控制杆部57的伸出量。

以上，说明了在基板60的中央部发生挠曲时的作动机构，但是在用机械手50的多根指部51输入基板60时，如果增大指部51的刚性，指部51变大，会阻碍机械手50的动作。为此，不能加大指部51的刚性。为此，在输入大型基板时，如图4所示，指部51的顶端部挠曲，加压板2会发生不能由负压吸附基板60的情况。为此，在室内设置在吸引吸附上基板60之前用于提升基板60的顶端部的具有修正爪的基板顶端修正机构70。该基板顶端修正机构70提供保持基板端部的基板端保持部71和用于提升机械手的指部51的指部保持部72。基板端保持部71设置在机械手的相邻的指部之间，如图4(a)所示，容易修正基板的指间的挠曲并容易吸附在加压板2上。为此，不仅指部的顶端侧，在臂部侧也设置基板端保持部71。

在本图中，在下侧室T1中设置由气缸进行上下的基板顶端修正机构70。从而，在机械手50的指部51挠曲时，使基板顶端修正机构70动作修正基板的挠曲，可以可靠地把基板60吸附在加压板2上。

再有，代替设置基板顶端修正机构70，也可以与在先的实施例相同，在相当于机械手50的指部51顶端侧的基板保持部的位置(室的基板输入口侧的相反侧，即最里侧的位置)的加压板2上设置备有上下驱动机构的吸附衬垫。

图5表示本发明的另一个实施例。在本实施例中被设置在加压板2上的吸引吸附孔分成多个群(R1、R2、R3)，分别设置负压源，使供给每群的负压力可以改变，或者将一个负压源分支，在中途的配管上设置调压阀，可以调整压力。

在图5中，把吸引吸附孔分成了3个群R1、R2、R3，用负压源分别加上A1和A2两种负压力。由于在基板60的中央部上，形成了液晶板的定向模等，所以基板由机械手两侧的吸附衬垫53支持运到装配装置内。为此，如图5(a)所示，成为基板中央部挠曲并与加压板2有距离的状态。为此，首先在中央的吸引吸附孔R2上作用大的负压力A1并吸附基板中央部(图5(b))。其次，通过把比加在中央部上的负压A1小的负压力A2加在两侧的吸引吸附孔R1、R3上，可以把基板60在基板60不歪斜的状态下吸附在加压板2上(图5(c))。在本实施例中，把吸附孔分成3个群的状态作为例子进行了说明，但是通过分成更细的群并从基板中央部向基板端部缓慢地吸附，可以更高精度地吸附。另外，本动作是把用图3说明的多个能上下运动的吸附衬垫56配置在加压板2上，从中央向周围顺序吸引吸附来进行上拉，与此相对应，本动作也可以通过由加压板2备有的多个吸引吸附孔进行吸附来实现。再有，虽然未图示，但在加压板上，为了防止基板装配装置的室内减压时基板落下，除了上述的吸引吸附机构而外，还一起设置了粘接保持机构和静电吸附机构。

下面，通过本发明的基板装配装置1对贴合液晶板的动作进行说明。

首先，把用粘接剂框状地包围液晶板的外周且涂覆成黑底状或者接近黑底状的上侧基板，在进行翻转使涂布了粘接剂的面成为下侧的状态下，载置在位于机械手的下侧的一个指部上。另外，把预先在表面上涂覆了液晶的下侧基板，在配置成液晶的滴下面成为上侧的状态下，搭载在位于上侧的机械手的另一个指部上。这样，在把二块基板搭载在上下指部上的状态下，机械手移动到贴合装置跟前。基板装配装置1打开上室T2部的门阀16，机械手把处于下侧的指部上的翻转过的上侧基板插入装置内。

基板装配装置1下降上侧板2，通过由负压吸引吸附把翻转的上侧基板吸附保持在上侧板2的下面。这时，在基板上有挠曲时，使基板顶端修正机构70和吸附衬垫一起动作，保持平坦。即，在基板上有挠曲时，通过把吸附衬垫从板面凸出到能吸附基板的位置上，当吸附衬垫吸附基板时，使吸附衬垫表面后退到上板面的位置，可以把基板平坦地保持在板面上。

再有，当把上侧板的吸附孔分成多个群时，从中央部的吸附孔顺序向端部侧的吸附孔作用负压，可以把基板平坦地保持成不会歪斜。

接下来，下侧机械手一旦从基板装配装置1内后退，等待该后退的基板装配装置1用基板升降机构43和保持爪升降机构41把处于下侧板24上已经贴合完了的液晶板向上方提升。在该状态下，把下侧机械手再次插入基板装配装置1内的液晶板下侧，向上方抬起机械手之后，通过后退机械手把液晶板从基板装配装置1内取出到外部。基板装配装置1使基板升降机构43和保持爪升降机构41下降。

接下来，把处于上侧的机械手上的预先涂覆了液晶的下侧基板插入基板装配装置1内，基板装配装置1上升保持爪升降机构41，下侧基板被上升，等机械手后退之后，把下侧基板设置在下侧板24上，吸引吸附下侧基板。

接下来，下降垂直方向照相机的镜筒21的移动轴测量上侧基板的基板标记位置，用水平方向移动轴移动到上侧基板的标记中心位置与照相机的镜筒21的中心一致的位置上。接着，下降上侧板2，由照相机的镜筒21测量上侧基板和下侧基板的标记位置的偏差。通过用未图示的升降机构上升滚珠轴承34，从而通过带调整机构的承受座35使上室部T2上升，使密封圈25和上室部T2稍微接触，或者不接触(使上室的荷重不作用在密封圈25上)，驱动马达26、马达29、马达30来驱动下室部T1。由此，下侧板24与下室T1一起向XYθ方向水平移动，进行下基板和上基板的校准标记的粗定位。粗定位结束后，下降滚珠轴承34。接下来，当上下板用静电卡盘吸附基板时，把电压加到静电卡盘上进行基板的吸附。在该状态下，关闭门阀16，用真空泵在减压室内进行减压排气。在减压排气过程中，上升上侧板2，以便容易地排出上下基板之间的气体。

当减压室内成为规定的减压状态之后，再次下降上侧板2，测量上下基板之间的位置偏差，通过驱动马达26、马达29、马达30来驱动下室T1，向XYθ方向进行水平移动，进行下基板和上基板的校准标记的微定位。微定位结束之后，边测量测力传感器22的值边下降上侧板2，进行基板的加压贴合。加压力达到压缩粘接剂的规定值之后，终止加压，由加压·UV照射机构40在基板的临时固定的位置上边加压预先涂布的临时固定用的UV粘接剂边照射UV光，进行临时固定，使基板的位置不发生偏移。

临时固定结束之后，上升加压·UV照射机构40。当上侧板2利用静电卡盘进行真空中的吸附时，切断电压，在停电待机几分钟之后上升上侧板2。当上侧板2利用粘附时，由多个销子机械地把上侧基板压附在下侧的基板上，在把销子压附在下侧的状态下，通过只上升上侧板来中断上侧的基板的保持。

然后，通过设置在减压室上的阀向减压室内导入氮等惰性气体或者空气且对大气开放。接下来，开放门阀16，进行基板的输入和输出。当在基板装配装置1的真空室内进行清洗等维护时，使安装在上室部T2上的连结机构动作，把加压基板7和上室部T2联成一体，用驱动马达10与上侧板2一起向Z轴方向上升。由此，在把室开放的状态下可以进行上下板的维护。如上所述，在本实施例中解决了在把大型基板保持在上侧板上时，由于基板输入时产生的基板挠曲，不能可靠地把基板保持在上侧板上的问题，可以提高基板贴合的精度。

如上述说明的那样，根据本发明的基板贴合装置，在把基板输入到装置内时，特别是在把大型的上基板保持在上侧板时，由于可以不受在基板上产生的挠曲的影响地可靠地把基板保持在规定的位置上，所以可以提高位置符合的精度，同时也可以缩短位置符合所需要的时间。

Claims (8)

1.一种基板装配装置，备有：用于做成减压环境的室、把一个基板保持在上述室内且能上下移动的加压板、与保持在上述加压板上的基板相对并空出间隔保持另一个基板的基板保持板；驱动上述基板保持板并进行上述一个基板与另一个基板的位置符合，上下驱动上述加压板使基板之间的间隔变狭窄，由设置在上述基板的任何一个上的粘接剂在减压环境中进行贴合，其特征在于，

在上述加压板上备有用于保持基板的负压的多个吸附孔，上述多个吸附孔中的在加压板中央部附近和其周围的吸附孔设置在备有上下移动机构的多个吸附衬垫上。

2.如权利要求1所述的基板装配装置，其特征在于，上述多个吸附衬垫设置在加压板中央部附近。

3.如权利要求1或2所述的基板装配装置，其特征在于，在与上述加压板的基板输入口相反一侧的端部一侧设置多个吸附衬垫。

4.一种基板装配装置，备有：用于做成减压环境的室、把一个基板保持在上述室内且能上下移动的加压板、与保持在上述加压板上的基板相对并空出间隔保持另一个基板的基板保持板，驱动上述基板保持板并进行上述一个基板与另一个基板的位置符合，上下驱动上述加压板使基板之间的间隔变狭窄，由设置在上述基板的任何一个上的粘接剂在减压环境中进行贴合，其特征在于，

根据把基板输送到上述加压板上的机械手的指部顶端侧的挠曲量，在室内设置用于把基板上推到加压板一侧的基板顶端修正机构。

5.一种基板装配装置，备有：用于做成减压环境的室、把一个基板保持在上述室内且能上下移动的加压板、与保持在上述加压板上的基板相对并空出间隔保持另一个基板的基板保持板，驱动上述基板保持板并进行上述一个基板与另一个基板的位置符合，上下驱动上述加压板使基板之间的间隔变狭窄，由设置在上述基板的任何一个上的粘接剂在减压环境中进行贴合，其特征在于，

为了吸引吸附在上述加压板上，把多个吸引吸附孔分成3个以上的群，做成备有负压源或调压阀的构成，使每个群都可以改变吸附力。

6.权利要求1至5的任一项所述的基板装配装置，其特征在于，备有在上述室内减压时用于保持上述基板的静电吸附机构或者粘接保持机构。

7.一种基板装配方法，在真空室内使2块基板上下空开间隔并相对，由吸引吸附分别保持在上下板上，进行位置符合，通过使两基板的间隔狭窄，由设置在任何一个基板上的粘接剂进行两基板的贴合，其特征在于，

当基板保持在上侧板上时，从上述基板的中央部作用吸引吸附力。

8.一种基板装配方法，在真空室内使2块基板上下空开间隔并相对，由吸引吸附分别保持在上下板上，进行位置符合，通过使两基板的间隔狭窄，由设置在任何一个基板上的粘接剂进行两基板的贴合，其特征在于，

当把基板保持在上侧板上时，用从上述基板的中央部向周围顺序备有上下移动机构的吸附衬垫吸引吸附并进行上拉，使之吸附在上侧板上。

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