JP2004238278A - 基板貼り合わせ装置、その装置によって製造された電気光学装置、電子機器および基板貼り合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二枚の基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせる基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法を提供する。
【解決手段】第一基板３００を保持する第一保持部材２００と、第二基板４００を保持する第二保持部材１１０と、第一基板３００および第二基板４００を対向させた状態で第二保持部材１１０を押圧して第一および第二基板３００、４００を貼り合わせるための押圧手段とを備える基板貼り合わせ装置において、第一および第二保持部材２００、１１０のうちの少なくとも一方に、自身の三次元的な変形により第一および第二基板３００、４００のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持する支持部材１２０を設け、第一および第二基板３００、４００の各対向面が略平行となるように押圧手段によって支持部材１２０を三次元的に変形させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板貼り合わせ装置、その装置によって製造された電気光学装置、電子機器および基板貼り合わせ方法に関する。

たとえば液晶表示パネルなどのパネルは、二枚の基板を貼り合わせて形成される。従来、この基板の貼り合わせは二枚の基板を機械的に加圧して行われている。すなわち、一方の基板を保持したベーステーブルと、他方の基板を保持した吸着ヘッドとの平行度を調整した後、平行度がずれないように吸着ヘッドをロックして吸着ヘッドをベーステーブルに押しつけることにより基板の貼り合わせを行う。

また、たとえば液晶表示パネルでは、液晶の表示の高速化に伴ってギャップは小さくなる方向にあり、ギャップが１μｍ以下のパネルも製造されている。このようにギャップが小さくなると、二枚の基板を精度良く平行に貼り合わせて、ギャップをパネル全面にわたり極力均一にしないと表示画面のムラや着色などにより表示品質が低下してしまう。

また、機械的な加圧方式以外には、エアーバックにより基板を加圧して基板の貼り合わせを行う方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２５５５４０号公報

しかしながら、従来の機械的な加圧方式では、高精度な貼り合わせや、微少な基板のうねり、反りなどに対応して良好な平行度を有した状態で基板の貼り合わせを行うことは困難であるという問題がある。また、一枚の基板にこの基板よりも寸法の小さな複数の基板を貼り合わせる場合でも、貼り合わせるそれぞれの基板に対して、微少な基板のうねり、反りなどに対応して良好な平行度を有した状態で基板の貼り合わせを行うことは困難であるという問題もある。

また、上述したエアーバックを用いた方法では、基板の平行度は出せるものの、エアーバックによる加圧開始後は基板位置が成り行きになってしまい、高精度な貼り合わせができないという問題がある。

そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、二枚の基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせる基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法を提供することを目的とする。また、一枚の基板にこの基板よりも寸法の小さな複数の基板を貼り合わせる場合でも、それぞれの基板を良好な平行度を有した状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法を提供することを目的とする。さらに、この基板貼り合わせ装置によって製造された電気光学装置と電子機器を提供することも目的とする。

以上の目的を達成する本発明にかかる基板貼り合わせ装置は、第一基板を保持する第一保持部材と、第二基板を保持する第二保持部材と、第一基板および第二基板を対向させた状態で、第二保持部材を押圧して、第一および第二基板を貼り合わせるための押圧手段とを備える基板貼り合わせ装置において、第一および第二保持部材のうちの少なくとも一方に、自身の三次元的な変形により第一および第二基板のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持する支持部材を設け、第一および第二基板の各対向面が略平行となるように押圧手段によって支持部材を三次元的に変形させることを特徴とする。

以上のような本発明にかかる基板貼り合わせ装置においては、二枚の基板を貼り合わせる際に、支持部材により一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持し、支持部材を第一基板および第二基板に加わる圧力の分布が均一となる方向に三次元的に変形させる。そして、これに伴って第一または第二保持部材に保持された基板も第一基板および第二基板に加わる圧力の分布が均一となる方向に三次元的に変形する。

ここで、第一基板および第二基板に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板および第二基板の各対向面が略平行となる方向である。したがって、支持部材は、第一基板および第二基板の各対向面が略平行となるように三次元的に変形し、これに伴って該支持部材が設けられた保持部材および該保持部材に保持された基板は第一基板および第二基板の各対向面が略平行となる方向に三次元的に変位する。

これにより、第一基板と第二基板との間においてはならい動作が行われ、第一基板および第二基板は特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。

すなわち、本発明によればこのようなならい作用を得ることができるため、第一基板および第二基板を、その対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接させることができ、支持部材の変形可能範囲において対向面を略平行とすることができる。その結果、第一基板および第二基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。

また、この基板貼り合わせ装置の好適な態様としては、第二保持部材は押圧手段によって押圧される被押圧部材と、第二基板を支持する基板支持部材とを備え、支持部材は被押圧部材と基板支持部材との間に介在された構成とすることができる。このような構成とすることにより、上述した本発明の効果を確実に得ることが可能である。

そして、基板貼り合わせ装置がこのような構成とされる場合には、支持部材の保持部材と反対側に基板を押圧する圧力を調整する圧力室を有することができる。圧力室内の圧力を制御することにより上述したならい動作を行うに際して基板に対する加圧力を制御することができる。これにより、ならい動作を行う際の加圧力制御の自由度が大きくなり、本発明の適用範囲が大きくなる。

また、このような圧力室を設けた場合には、圧力室内の圧力を、正圧、大気開放および負圧に適宜制御可能であることが好ましい。圧力室内の圧力をこのように制御し、使い分けることにより、ならい動作を行う際の加圧力制御の自由度がより大きくなり、本発明の適用範囲が大きくなる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第二保持部材は、複数の前記第二基板を支持する複数の基板支持部材が一つの前記支持部材によって支持され、前記押圧手段は、それぞれの前記基板支持部材を押圧する押圧部と、前記押圧部を、弾性部材を介して前記第二保持部材の位置に応じて固定する固定部材と、前記固定部材を押圧する加圧部と、を有することを特徴とする。これにより、一枚の第一基板に複数枚の第二基板を同時に貼り合わせる場合にも対応することができ、押圧手段による加圧力がすべての第二保持部材に均等にかかる。そして、一つの第二保持部材にかかる加圧力は、第二保持部材を保持する支持部材の三次元的な変形によって、第一基板と第二基板の接触面が平行となるように第二基板の全面に渡って均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。特に、一枚の第一基板から複数枚の同じ大きさの第二基板を貼り合わせる場合に有効である。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第二保持部材は、複数の前記第二基板を支持する複数の基板支持部材が一つの前記支持部材によって支持され、前記押圧手段は、それぞれの前記基板支持部材を押圧する押圧部と、前記押圧部をそれぞれ独立して加圧する加圧部と、それぞれの前記加圧部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。これにより、一枚の第一基板に複数枚の第二基板を同時に貼り合わせる場合にも対応することができ、押圧手段による加圧力を第二基板の大きさに応じて変更することができる。そして、一つの第二保持部材にかかる加圧力は、第二保持部材を保持する支持部材の三次元的な変形によって、第一基板と第二基板の接触面が平行となるように第二基板の全面に渡って均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。特に、一枚の第一基板から複数枚の異なる大きさの第二基板を貼り合わせる場合に有効である。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第二保持部材は、一つの前記支持部材とこの支持部材によって支持される所定の数の前記基板支持部材とから構成される保持副部材を、複数配置して構成されることを特徴とする。これにより、一つの支持部材で支持する第二保持部材の数が無制限に多くなることが防止される。その結果、一枚の第一基板が大型化し、この第一基板に貼り合わせる第二基板の数が多数となった場合に、支持部材の第二保持部材の重さによる変形を防止することができるという効果を有する。

また、この基板貼り合わせ装置においては、支持部材は、第二基板と垂直な方向のバネ定数が該基板の面内方向のバネ定数よりも小とされている。これにより、支持部材は第二基板と垂直方向における変形の自由度を利用して三次元的に変形することができる。また、支持部材は、第二基板の面内方向に高いバネ定数を有しており、これにより支持部材は第二基板の面内方向において高い剛性を有するため、基板の貼り合わせ時における第二基板の面内方向の変位、すなわち位置ずれが防止される。

本発明において用いるこのような支持部材としては平板状の支持部材を用いることができる。平板状の支持部材を用いることにより簡略な構成で上述した本発明の効果を得ることができる。

そして、このような平板状の支持部材としては、金属ダイアフラムが好適である。支持部材として金属ダイアフラムを用いることにより、簡略な構成で上述した本発明の効果を確実に得ることができる。

また、本発明においては、第二基板を押圧する押圧手段を第二基板を保持する保持部材の自重とすることができる。また、保持部材とこれに付随する部材の自重とすることができる。これにより、第二基板を押圧するために専用の押圧手段を設けることなく、本発明の効果を得ることができ、装置構成の簡略化を図ることが可能である。

そして、本発明にかかる基板貼り合わせ装置の好適な態様としては、上述したように保持部材またはこれに付随する部材の自重を第二基板の押圧手段として用いる場合においても他の押圧手段を備えることが好ましい。これにより、第二基板に対する押圧力の範囲を大きくすることができるとともに、ならい動作後に他の押圧手段により基板間が所望のギャップとなるまで押圧することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、電気光学装置が、上記の発明のいずれか１つに記載の基板貼り合わせ装置によって製造されることを特徴とする。これにより、電気光学装置を構成する二枚の基板が貼り合わされてなる電気光学パネルは、二枚の基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現される。その結果、二枚の基板間がほぼ等しいギャップを有する電気光学パネルを備える電気光学装置を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、電子機器が、上記の発明に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする。これにより、二枚の基板間の対向面の面全体において良好な平行度を有する電気光学装置を有する電子機器が得られる。その結果、表示品質のよい電子機器を製造することができる。

また、以上の目的を達成する本発明にかかる基板貼り合わせ方法は、第一基板を保持する第一保持部材と、第二基板を保持し、自身の三次元的な変形によって前記第二基板を前記第一基板に対し傾動可能に支持する支持部材を設けた第二保持部材と、前記第一基板および第二基板を対向させた状態で、前記第二保持部材を押圧して、前記第一および第二基板を貼り合わせるための押圧手段と、を備える基板貼り合わせ装置における基板貼り合わせ方法であって、前記第一基板を前記第一保持部材によって保持する工程と、前記第二基板を前記第二保持部材によって保持する工程と、前記第一および第二基板の各対向面が略平行となるように前記第二保持部材を前記押圧手段で押圧し、前記第二保持部材を前記第一基板に対して三次元的に傾動させながら貼り合わせる工程と、を含むことを特徴とする。

以上のような本発明にかかる基板貼り合わせ方法では、二枚の基板を貼り合わせる際に、第一基板と第二基板とが略平行となるように一方の基板を三次元的に傾動させる。

これにより、第一基板および第二基板は特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。

すなわち、本発明にかかる基板貼り合わせ方法によれば、このようなならい作用を得ることができるため、第一基板および第二基板を基板の対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接させることができ、該対向面同士を略平行とすることができる。その結果、第一基板と第二基板とを、良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

図１は、本発明にかかる基板貼り合わせ装置の実施例１の概略的な構成を示す断面図である。基板貼り合わせ装置１は、脚体１０に設けられたガイド２０に対して、垂直方向すなわち図１におけるＺ軸方向に移動自在に設けられたＬ字型を呈する支持部材３０を有する。該支持部材３０には、該支持部材３０に設けられたガイド４０に対して、垂直方向すなわち図１におけるＺ軸方向に移動自在に設けられた略Ｌ字型を呈する支持部材５０が取り付けられている。そして、支持部材５０の水平部の下面には、ヘッド部１００が取り付けられている。

支持部材３０の水平部分には、基板の位置合わせ用に一対のカメラ８０が設けられている。そして、カメラ８０は水平方向に移動自在とされており、貼り合わせる基板やヘッドの大きさ、位置などの諸条件により適宜配置位置を移動可能とされている。これにより、貼り合わせる基板同士の位置合わせを確実に行うことができる。

また、支持部材３０の垂直部分の上面には、該支持部材３０を昇降させるためのアクチュエータ９０がロッド９１を介して連結されている。さらに、支持部材３０の垂直部分には、アクチュエータ６０が固定された支持部６１、およびアクチュエータ７０が固定された支持部７１が固着されている。そして、アクチュエータ６０にはロッド６２が連結されている。このロッド６２をアクチュエータ６０により昇降動作させることで、ロッド６２の先端部に配置された押圧部６３により支持部材５０の水平部または吸着ヘッド１１０の上面を押圧し、ヘッド部１００を加圧することができる。

アクチュエータ７０にはロッド７２が連結されている。このロッド７２をアクチュエータ７０により昇降動作させることで支持部材５０を保持、または昇降動作させることができる。すなわち、支持部材５０の上部に設けた突起部５１が支持部材５０の自重によりロッド７２の先端部に配置されたストッパ７３に係止されることで支持部材５０を所定の高さに保持することができる。

また、ロッド７２を上昇させた場合には、突起部５１がストッパ７３に係止された状態で上昇するため、支持部材５０を上昇させることができる。そして、ロッド７２を下降させた場合には、ストッパ７３の位置が下がるため、支持部材５０はその自重により下降するため、ストッパ７３が下がった位置まで支持部材５０を下げることができる。

また、支持部材３０には、水平方向に延出した支持部７５が固着されており、該支持部７５と支持部材５０の水平部上面とがバネ部材７６とで連結されている。

そして、ヘッド部１００の下部には、第一基板３００の保持部材である保持基板２００がＺ軸方向と垂直方向に移動自在なＸＹθテーブル２０１に固定されている。保持基板２００は、透明または半透明な材料からなり、基板の貼り合わせ後に、ベーステーブルの下側から紫外線（ＵＶ）などの照射が可能とされている。また、ＸＹθテーブル２０１は、基板に対応する位置は紫外線などの照射を可能とするために所定の大きさの穴部が設けられる。これにより、基板間に紫外線硬化性の接着材を配置した場合には、基板を高精度で貼り合わせた後、その状態で基板間に配置された接着材を紫外線硬化させて基板を固定することができる。このような保持基板２００としては、ガラス基板により形成したガラスホルダなどを用いることができる。

図２〜図６は、ヘッド部１００を示した図であり、図２は上面図、図３は底面図、図４は断面図、図５は上面側の斜視図、図６は底面側の斜視図である。ヘッド部１００は、図２〜図６に示すように第二基板４００の支持部材である吸着ヘッド１１０と、吸着ヘッド１１０に取り付けられ任意の圧力により三次元的に変形可能とされた平板状の支持部材であるドーナツ状の金属ダイアフラム１２０と、支持部材５０の自重を押圧力として受ける被押圧部材であり略円盤状に形成されたヘッド部材１３０とを備えて構成されている。

ここで、吸着ヘッド１１０の下面、すなわちヘッド部材１３０と反対側の面は第二基板保持面１１１とされており、たとえば真空吸着などの吸着手段により該第二基板保持面１１１に第二基板４００を吸着保持する。

また、金属ダイアフラム１２０は、第二基板４００と垂直方向のバネ定数が該基板の面内方向のバネ定数よりも小とされている。これにより、金属ダイアフラム１２０は第二基板４００と垂直な方向における変形の自由度が大きく、これを利用して三次元的に変形することができる。このような三次元的に変形可能な金属ダイアフラム１２０を用いることにより、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００は第一基板３００に対して傾動可能に支持されている。そして、この基板貼り合わせ装置１においては、第二基板４００は第一基板３００に対して傾動可能に支持することにより、後述する貼り合わせ工程において微少な基板のうねり、反りなどに対応することができ、高精度な貼り合わせが可能とされている。

また、金属ダイアフラム１２０は、第二基板４００の面内方向に高いバネ定数を有しており、これにより金属ダイアフラム１２０は第二基板４００の面内方向において高い剛性を有するため、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００は、基板の貼り合わせ時における第二基板４００の面内方向の変位、すなわち位置ずれが確実に防止され、高精度な基板貼り合わせが可能とされている。

吸着ヘッド１１０、金属ダイアフラム１２０、吸着ヘッド１１０とともに金属ダイアフラム１２０を狭持するリング状の固定部材１４０には、それぞれ対応する所定の位置にボルト穴１１２、１２２、１４２が設けられている。そして、ボルト部材をこのボルト穴１１２、１２２、１４２に螺着固定することにより金属ダイアフラム１２０は吸着ヘッド１１０と固定部材１４０との間にその内周側を挟まれた状態で固定されている。

また、金属ダイアフラム１２０、ヘッド部材１３０、ヘッド部材１３０とともに金属ダイアフラム１２０を狭持するリング状の固定部材１５０には、それぞれ対応する所定の位置にボルト穴１２３、１３３、１５３が設けられている。そして、ボルト部材をこのボルト穴１２３、１３３、１５３に螺着固定することにより金属ダイアフラム１２０はヘッド部材１３０と固定部材１５０との間にその外周側を挟まれた状態で固定されている。

そして、このように吸着ヘッド１１０、金属ダイアフラム１２０およびヘッド部材１３０を一体化することによりヘッド部１００が構成され、その内部に圧力室１６０が形成されている。また、ヘッド部材１３０の上面、すなわち金属ダイアフラム１２０と反対側の面には、圧力室１６０へ所定の気体を脱入するための通気孔１６１が設けられており、圧力室１６０の圧力を正圧、大気開放、負圧に調整可能とされている。

また、吸着ヘッド１１０およびヘッド部材１３０には、前述のカメラ８０を用いた画像認識により基板の位置合わせをするために略円形のカメラ窓１１５、１３５がそれぞれ形成されている。そして、基板の所定の位置に設けられるアライメントマークをこのカメラ窓１１５、１３５を通して認識して基板の位置合わせを行うことができる。

なお、ヘッド部１００は、ヘッド部材１３０の上面外周側の所定の位置にボルト穴１３４が設けられており、該ボルト穴１３４にボルト部材を螺着固定することにより支持部材５０に固定される。

つぎに、以上のように構成された基板貼り合わせ装置１による基板の貼り合わせ方法について説明する。

まず、アクチュエータ９０によりロッド９１を下降させて支持部材３０を下方に移動させる。一方、アクチュエータ７０によりロッド７２を上昇させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３により係止させて、支持部材５０を上方に引き上げる。これによりヘッド部１００とＸＹθテーブル２０１との間に十分な空間を設けることができる。

また、このとき、アクチュエータ６０によりロッド６２を上昇させてロッド６２の先端部に配置された押圧部６３を支持部材５０から離間させ、支持部材５０に圧力が加わらない状態とする。

次いで、図７に示すようにＸＹθテーブル２０１の所定の位置に専用ホルダ２０２に収められた第二基板４００を載置する。そして、アクチュエータ７０によりロッド７２を下降させ、ストッパ７３に支持部材５０の上部に設けた突起部５１を係止させながら支持部材５０を下方に引き下げる。そして、ヘッド部１００における吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に第二基板４００を吸着保持する。

次いで、再びアクチュエータ７０によりロッド７２を上昇させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を上方に引き上げる。そして、第一基板３００を吸着保持した保持基板２００をＸＹθテーブル２０１の所定の位置に載置し、固定する。ここで、所定の位置は、第一基板３００と第二基板４００とが対応する位置である。また、第一基板３００上面の外周縁部には、貼り合わせ後に第二基板４００と固着するための紫外線硬化性接着材が適量塗布されている。

続いて、保持基板２００に保持された第一基板３００とヘッド部１００に保持された第二基板４００との位置合わせを行う。ここでは、第二基板４００に設けたアライメントマークをカメラ８０の視野内に入れるためのおおまかな位置合わせを行う。また、第一基板３００と第二基板４００との位置合わせは、カメラ８０を用いた画像認識により行う。

上述した第一基板３００と第二基板４００との位置合わせ終了後、アクチュエータ９０によりロッド９１を所定の位置まで下降させて支持部材３０を下方に移動させる。さらに、アクチュエータ７０によりロッド７２を下降させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を下降させる。支持部材５０は、吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に吸着保持された第二基板４００の下面、すなわち第一基板３００との対向面が、第一基板３００の上面、すなわち第二基板４００との対向面に接触するまで引き下げる。そして、さらにロッド７２を十分に下げることにより、ストッパ７３は突起部５１から外れ、ヘッド部１００および支持部材５０の自重が第二基板４００および第一基板３００に対する加圧力となる。また、このタイミングで画像処理を行って最終的な基板の位置合わせを行う。最終的な基板の位置合わせは、アクチュエータ７０とアクチュエータ９０を下げた状態で、第一基板３００および第二基板４００の双方のアライメントマークをカメラ８０で同時に認識して画像処理を行い、この結果に基づいて第一基板３００と第二基板４００との相対位置をＸＹθテーブルで補正することにより行う。

このとき、第二基板４００および第一基板３００には、ヘッド部１００および支持部材５０の自重を加圧力として加えるのみであり、アクチュエータ６０およびロッド６２を用いた積極的な加圧は行わない。これにより、専用の加圧手段を設けることなく第二基板４００に加圧力を加えることができる。また、ヘッド部１００および支持部材５０の自重が重すぎる場合には、ストッパ７３を突起部５１に引っかけた状態として加圧力を制限しても良い。なお、専用の加圧手段を設けても構わない。

また、図１に示すようにヘッド部１００および支持部材５０の自重を所定の重量だけキャンセルして第二基板４００および第一基板３００に所定の加圧力しか加わらないように、予め所定のバネ係数とされたバネ部材７６で支持部７５と支持部材５０の水平部上面とを連結して加圧力を制限しても良い。

さらに、ヘッド部１００に設けられた圧力室１６０内の圧力を調整、または大気開放状態に適宜変更することにより基板に対する加圧力を制御し、金属ダイアフラム１２０の変形状態を調整することもできる。なお、ここでは、圧力室１６０内は大気開放されている。

このように、第二基板４００および第一基板３００に所定の加圧力を加えることにより第二基板４００および第一基板３００との間でならい動作を行うことができ、第二基板４００と第一基板３００とを高い平行度を有する状態にならして貼り合わせることができる。

以下に、基板貼り合わせ装置１におけるならい動作を図８−１〜図８−３に示す模式図を用いて詳細に説明する。なお、以下の図面においては、理解の容易のため、第一基板３００の変形を誇張した記載としてある。

まず、上述したように保持基板２００に保持された第一基板とヘッド部１００に保持された第二基板との位置合わせを行う。ここでは、第二基板４００に設けたアライメントマークをカメラ８０の視野内に入れるためのおおまかな位置合わせを行う。また、第一基板３００と第二基板４００との位置合わせは、上述したようにカメラ８０を用いた画像認識により行う。次いで、図８−１に示すようにヘッド部１００を下降させる。

このとき、たとえば第一基板３００の下面と第二基板４００の上面とが平行ではない場合には、第一基板３００と第二基板４００とは基板面内の特定の一部のみが物理的に接触し、図８−２に示すように片当たり状態となる。このような片当たり状態では、第一基板３００および第二基板４００には、物理的に接触した特定の部分のみが偏重的に加圧された状態となっている。従来の貼り合わせ装置においては、この状態で接着材を硬化させたり、またはさらなる加圧力をかけた後接着材を硬化させたりするため、図８−２に示すような片当たり状態で二枚の基板が貼り合わされてしまい、基板の面内で略均一なギャップを有し、良好な平行度を有する高精度な貼り合わせが行われたパネルを構成することができない。

しかしながら、本発明にかかる基板貼り合わせ装置１においては、上述したような一方の基板を傾動可能に支持するヘッド部１００を備えるため、ならい動作が行われ、良好な平行度を得ることができる。すなわち、図８−２に示すように第一基板３００と第二基板４００とが基板面内の特定の一部で片当たりした状態からさらにヘッド部１００が下降して基板が加圧されると、基板に対する偏重的な加圧に対応して第一基板３００および第二基板４００に不均一に加わる圧力を金属ダイアフラム１２０がその弾性により吸収し、金属ダイアフラム１２０自体がその偏重的な加圧力に対応して三次元的に変形する。

このとき、金属ダイアフラム１２０は、第一基板３００および第二基板４００に加わる圧力の不均一性を解消する方向、すなわち、第一基板３００および第二基板４００の面内において圧力分布が均一となる方向に三次元的に変形する。これにより、金属ダイアフラム１２０に取り付けられた吸着ヘッド１１０も金属ダイアフラム１２０の変形に伴って第一基板３００および第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となるように三次元的に変形する。これに伴い、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００も第一基板３００および第二基板４００に加わる圧力分布が均一となるように三次元的に傾動する。

ここで、第一基板３００および第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板３００の上面および第二基板４００の下面、すなわちそれぞれの基板の対向面が略平行となる方向である。したがって、金属ダイアフラム１２０および吸着ヘッド１１０は、第一基板３００および第二基板４００が略平行となるように三次元的に変形する。これに伴い、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００も第一基板３００の上面および第二基板４００の下面、すなわちそれぞれの基板の対向面が略平行となる方向に三次元的に傾動する。

そして、金属ダイアフラム１２０は図８−３に示すように少なくとも第一基板３００および第二基板４００の対向面が略平行となるまで三次元的に変形する。これに伴い、吸着ヘッド１１０およびこれに保持された第二基板４００も少なくとも第一基板３００および第二基板４００の対向面が略平行となるまで三次元的に傾動する。これにより、第一基板３００および第二基板４００は、特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。

すなわち、本発明にかかる基板貼り合わせ装置１においてはこのようなならい作用を得ることができ、第一基板３００および第二基板４００はその対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接した状態となり、金属ダイアフラム１２０の変形可能範囲において対向面である第一基板３００の上面および第二基板４００の下面が略平行となる。したがって、第一基板３００と第二基板４００との間は、対向面の面全体において良好な平行度が実現され、略等しいギャップとされる。

なお、第一基板３００および第二基板４００の対向面の平行度の測定、判断基準は特に限定されない。たとえば図１に示すように保持基板２００に該保持基板２００の上面近傍に、圧力を感知する圧力感知手段２１０を設け、保持基板２００の面内の圧力分布を測定することにより平行度を測定することができる。また、貼り合わせた基板の厚みを測定して平行度を測定することもできる。なお、平行度の判断基準、判断方法はこれに限られるものではない。

また、このタイミングで画像処理を行って最終的な基板の位置合わせを行う。最終的な基板の位置合わせは、第一基板３００および第二基板４００の双方のアライメントマークをカメラ８０で同時に認識して画像処理を行い、この結果に基づいて第一基板３００と第二基板４００との相対位置をＸＹθテーブルで補正することにより行う。そして、第一基板３００の上面および第二基板４００の下面が略平行となった後、アクチュエータ６０によりロッド６２を下降させてロッド６２の先端部に配置された押圧部６３を支持部材５０または吸着ヘッド１１０に接触させる。そして、ロッド６２を下降させることにより、支持部材５０または吸着ヘッド１１０に所定の加圧力を印加して第一基板３００および第二基板４００間を所望のギャップとする。

この後、第一基板３００の裏面側、すなわち保持基板２００側から紫外線照射を行うことにより接着材を硬化させて第一基板３００と第二基板４００を固着する。以上により、基板貼り合わせ装置１を用いて第一基板３００と第二基板４００とを良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。

上述したように、この基板貼り合わせ装置１においては、ヘッド部１００に備えられた金属ダイアフラム１２０が第二基板４００に垂直な方向において有する適当な弾性により、貼り合わせ工程において微少な基板のうねり、反りなどに対応することができ、高精度な貼り合わせが可能とされている。すなわち、金属ダイアフラム１２０が垂直方向において有する適当な弾性によるならい作用を利用することにより、基板に微少なうねりや反りなどがある場合においても基板同士が片当たりの状態で貼り合わされてしまうことを防止し、高い平行度を有する状態で二枚の基板を貼り合わせることができる。

また、前記の方法では、金属ダイアフラム１２０が、その面内方向に高い剛性を有するため、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００は貼り合わせ工程中においてその面内方向における変位が確実に防止され、高精度な基板貼り合わせが可能とされている。

また、この基板貼り合わせ装置１においては、ヘッド部１００に圧力室１６０を備えており、圧力室１６０内の圧力を制御することにより上述したならい動作を行うに際して基板に対する加圧力を制御することも可能とされている。これにより、ならい動作を行う際の加圧力制御の自由度が大きくなり、基板貼り合わせ装置１の適用範囲が大きくなる。

ここで、圧力室１６０内は上述したように正圧、大気開放、負圧に制御することが可能である。そして、圧力室１６０内の状態は、基板の貼り合わせを行う際の諸条件によりたとえば以下のように使い分けることができる。但し、圧力室１６０内の圧力制御の用途は下記に限定されるものではない。たとえば、貼り合わせ工程中において圧力室１６０内を負圧−大気開放−正圧と変化させて加圧力を制御することも可能である。

＜圧力室１６０内の状態＞
（正圧）
・ならい動作に大きな圧力が必要な場合
・ならい動作終了後にエアー圧力による圧力の制御が必要な場合
（大気開放）
・加圧力が微少であり、外部のアクチュエータによる加圧が必要な場合
（負圧）
・装置の制約上、ヘッド部１００自体の重量が重くなる場合
・ヘッド部１００を持ち上げる必要がある場合

また、上述した基板貼り合わせ装置１では、適宜ヘッド部１００やバネ部材７６を交換することにより、様々な大きさや条件の基板貼り合わせに対応することが可能である。

実施例１では、金属ダイアフラムで支持されるヘッド部を上側に配置した場合を示したが、この実施例２では、金属ダイアフラムで支持されるヘッド部を下側に配置した場合について説明する。

図９は、本発明にかかる基板貼り合わせ装置の実施例２の概略的な構成を示す側面断面図である。基板貼り合わせ装置１ａは、脚体５１０に設けられたガイド５２０に対して、垂直方向すなわち図９におけるＺ軸方向に移動自在に設けられた断面形状がＬ字型を呈する支持部材５３０と、支持部材５３０に保持される第二基板４００と貼り合わされる第一基板３００を保持する第一基板保持部材５５０と、第一基板３００と第二基板４００との貼り合わせ時の固定台の役割をするベース材５１１と、を有して構成される。

支持部材５３０は、ガイド５２０に沿って伸びる垂直部分５３０ａと、垂直部分５３０ａの上端にＺ軸方向とは垂直方向に伸びる水平部分５３０ｂと、から構成されている。支持部材５３０の水平部分５３０ｂの上面には第二基板４００を保持するヘッド部１００ａが固定されている。このヘッド部１００ａについての詳細は、後述する。支持部材５３０の垂直部分５３０ａの下端には、支持部材５３０をガイド５２０に沿ってＺ軸方向に移動させるためのアクチュエータ５３２がロッド５３３を介して連結されている。このアクチュエータ５３２によって支持部材５３０はガイド５２０に沿ってＺ軸方向に昇降される。

また、支持部材５３０の垂直部分５３０ａの下端には、水平部分５３０ｂと平行となるように水平方向に延出した支持部５３１が固着されている。この支持部５３１の上面には、アクチュエータ５４１が設けられており、アクチュエータ５４１には、ロッド５４２を介してＺ軸方向に昇降動作を行う押圧部５４３が連結されている。押圧部５４３は、ヘッド部１００ａの金属ダイアフラムに支持されるヘッドを下から押圧する。そのため、ヘッド部１００ａのほぼ中央付近に対応する支持部材５３０の水平部分５３０ｂ上の位置には、押圧部５４３の挿入が可能な穴部５３４が設けられている。

ベース材５１１は、第一基板３００を保持する第一基板保持部材５５０を支持部材５６０で支持し、ガラス板などの透明な板状の部材から構成される。第一基板保持部材５５０は、板状構造を有し、その中心部付近には第一基板３００を保持するための穴部５５１が設けられており、この穴部５５１の一部には、挿入された第一基板３００の下面を支持するための突起部５５２が設けられている。すなわち、第一基板保持部材５５０の上面から挿入された第一基板３００は、突起部５５２に引っ掛けられるように保持され、突起部５５２よりも上部に自由に移動できるように保持される。なお、この穴部５５１は、支持部材５３０上に設けられたヘッド部１００ａの基板保持面の位置に対応して設けられる。これは、下部からのヘッド部１００ａの上昇によって第一基板３００が上方に持ち上げられ、さらに第一基板３００の上面をベース材５１１に押し当てて第二基板４００との貼り合わせを行うためである。このように、ベース材５１１の下面には第一基板３００が押し当てられて第二基板４００との貼り合わせが行われるので、ベース材５１１は、ヘッド部１００ａによる貼り合わせ時の加圧力によって破壊されることのない強度を有する必要がある。

また、ベース材５１１の上部には、たとえば第一基板３００と第二基板４００の貼り合わせを行う接着剤として、紫外線硬化性樹脂を用いた場合に、該樹脂に紫外線を照射するための紫外線照射部５７０が備えられている。紫外線照射部５７０は、紫外線を発生させる光源５７１と、光源５７１で発生した紫外線を貼り合わされた基板の所定の位置に照射させるための光ファイバ５７２とから構成される。紫外線を第一基板３００と第二基板４００に照射するために、ベース材５１１は透明な部材で構成される。

図１０〜図１２は、ヘッド部の実施例２の構造を示す図であり、図１０は上面図であり、図１１は底面図であり、図１２は断面図である。ヘッド部１００ａは、図１０〜図１２に示されるように、第二基板４００の保持部材であるヘッド１１０ａと、ヘッド１１０ａに取り付けられ任意の圧力によって三次元的に変形可能とされる平板状の支持部材でドーナツ形状の金属ダイアフラム１２０と、ヘッド１１０ａを取り付けた金属ダイアフラム１２０を支持するドーナツ状に形成されたヘッド部材１３０ａと、ヘッド１１０ａと金属ダイアフラム１２０とを固定するためのドーナツ状の固定部材１４０と、ヘッド部材１３０ａと金属ダイアフラム１２０とを固定するためのドーナツ状の固定部材１５０と、を備えて構成される。

このヘッド部１００ａの構造は、実施例１のものとほとんど同じであるが、押圧部５４３がヘッド１１０ａに直接接触することができるように、ヘッド部材１３０ａの底面がドーナツ状に形成されている点と、ヘッド部１００ａに通気孔とカメラ窓がない点、ヘッド１１０ａにカメラ窓がない点が、実施例１のものとは異なる。また、ヘッド１１０ａは、実施例１の場合と同様に吸着ヘッドとしてもよいが、ヘッド１１０ａの第二基板保持面１１１は上面を向いており、第二基板４００と第二基板保持面１１１との間の摩擦力のみで第二基板４００を保持することができるので、第二基板４００を固定する手段を特別に設けなくてもよい。さらに、ヘッド１１０ａと第一基板３００と第二基板４００を合わせたＺ軸方向の高さは、第一基板保持部材５５０の底面からベース材５１１の底面との距離よりもわずかに小さく設計される。なお、実施例１のヘッド部１００と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。

図１２に示されるように、金属ダイアフラム１２０はヘッド１１０ａの重さによってわずかに下方へと撓んでいるので、実施例１のようにヘッド部材１３０の底面を押圧部５４３で加圧するだけではヘッド１１０ａ上の第一基板３００の上面をベース材５１１の下面と接触させることはできない。つまり、第二基板４００を第一基板３００と接触させるためにはヘッド１１０ａを直接加圧しなければならない。そのため、ヘッド部１００ａの底面にはヘッド１１０ａを押圧部５４３で直接に加圧することが可能なように穴１３１を設け、ドーナツ状としている。

このようなヘッド部１００ａは、まず、ヘッド１１０ａのボルト穴１１２の位置に金属ダイアフラム１２０とリング状の固定部材１４０のボルト穴１２２，１４２の位置とを合わせて、これらのボルト穴１１２，１２２，１４２にボルト部材を螺着固定して、金属ダイアフラム１２０の内周側とヘッド１１０ａとを固定し、つぎに、ヘッド部材１３０ａのボルト穴１３３の位置に金属ダイアフラム１２０とリング状の固定部材１５０のボルト穴１２３，１５３の位置とを合わせて、これらのボルト穴１３３，１２３，１５３にボルト部材を螺着固定して、金属ダイアフラム１２０の外周側とヘッド部材１３０ａとを固定することによって得られる。

つぎに、以上のように構成された基板貼り合わせ装置１ａによる基板の貼り合わせ方法について説明する。まず、アクチュエータ５３２によりロッド５３３を下降させて支持部材５３０をＺ軸方向下方に移動させ、ヘッド部１００ａと第一基板保持部材５５０との間に十分な空間を設ける。また、このとき、押圧部５４３の先端部がヘッド１１０ａの下端部に接触しないようにアクチュエータ５４１によりロッド５４２を下降させて、両者を離間させる。その後、第一基板保持部材５５０上に第一基板３００を載置し、ヘッド１１０ａの第二基板保持面１１１上の所定の位置に第二基板４００を載置する。ここで、第二基板４００の上面の外周縁部には、第一基板３００と貼り合わせた後に両者を接着するための紫外線硬化性接着剤などの接着剤が適量塗布される。

第一基板３００と第二基板４００とを所定の位置に載置した後、アクチュエータ５３２によってロッド５３３を上昇させ、支持部材５３０を上昇させる。支持部材５３０が上昇する途中で、ヘッド１１０ａ上の第二基板４００の上面が第一基板３００の下面と接触し、さらに支持部材５３０が上昇すると、第一基板３００は第一基板保持部材５５０から離れ、第二基板４００の上面に載る形で上方へと移動する。その後、支持部材５３０が所定の高さとなったところで、アクチュエータ５３２による支持部材５０の上昇動作が終了する。ここで、所定の高さとは、第一基板３００の上面がベース材５１１に接触ない程度の高さであることが望ましい。このときのヘッド部１００ａとベース材５１１付近の状態を図１３−１に模式的に示す。

続いて、アクチュエータ５４１によってロッド５４２を上昇させると、ヘッド１１０ａの下部に押圧部５４３の先端部が接触し、押圧部５４３がヘッド１１０ａを上方へ押し上げる。押圧部５４３によってヘッド１１０ａが上方に押し上げられると、第一基板３００の上面がベース材５１１と接触し、ベース材５１１が固定台となって第一基板３００と第二基板４００とが貼り合わされる。このとき、第一基板３００と第二基板４００の接触面内において圧力分布が均一となる方向に、ヘッド１１０ａを支持する金属ダイアフラム１２０が三次元的に変形する。すなわち、第一基板３００と第二基板４００に加わる加圧力の分布が均一となるように金属ダイアフラム１２０が三次元的に傾動する。ここで、第一基板３００と第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板３００の下面と第二基板４００の上面がほぼ平行となる方向である。これによって、第一基板３００と第二基板４００は特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微小なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。このときのヘッド部１００ａとベース材５１１付近の状態を図１３−２に模式的に示す。第一基板３００と第二基板４００が貼り合わされた後、ベース材５１１の上部に設けられた紫外線照射部５７０から、紫外線硬化接着剤が塗布された基板上の領域に紫外線が照射され、貼り合わされた二枚の基板が接着、固定される。このようにして、二枚の基板が貼り合わせられる。

この実施例２によれば、下側の第二基板４００を三次元的に傾動可能な金属ダイアフラム１２０で支持したヘッド１１０ａで保持し、このヘッド１１０ａを上側の第一基板３００の側に上昇させ、押圧させて接触させるようにしたので、第一基板３００と第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。

この実施例３では、実施例１において、下側の一枚の基板に対して、上側から複数の基板を貼り合わせる場合を例に挙げて説明する。図１４は本発明にかかる基板貼り合わせ装置の実施例３の概略的な構成を示す側面断面図であり、図１５は押圧部の側面断面図であり、図１６はヘッド部の上面図であり、図１７はヘッド部の断面図であり、図１８はヘッド部の底面図である。なお、図１と同じ構成要素には同一の符合を付してその説明を省略している。この実施例３では、１つのヘッド部１００ｂに複数の吸着ヘッド１１０が設けられることを特徴とするものであり、図１４〜図１８に示される例では、１つのヘッド部１００ｂに９個の吸着ヘッド１１０が設けられる場合が示され、これらの図を参照してその構造について以下に説明する。

まず、ヘッド部１００ｂを押圧する押圧部６３の構造について説明する。図１５に示されるように、押圧部６３は、設けられた複数の吸着ヘッド１１０のそれぞれを加圧することができるように、吸着ヘッド１１０の数に応じて押圧ピン６４が設けられている。なお、図１５は断面図であり、この他に同様の押圧ピン６４が紙面に垂直な方向に２列配置されている。それぞれの押圧ピン６４は、保持バネ６５などの弾性を有する部材によって一枚の支持板６６の所定の位置に保持される。支持板６６のほぼ中央部にはアクチュエータ６０からの昇降動作を伝えるロッド６２が固定されている。ここで、それぞれの押圧ピン６４は、後述するヘッド部１００ｂに設けられるそれぞれの吸着ヘッド１１０を加圧することができるように、それぞれの吸着ヘッド１１０の位置に対応して設けられ、また、それぞれの押圧ピン６４を保持する保持バネ６５のバネ定数はすべて等しいものとする。ここで、押圧部６３は、特許請求の範囲における押圧手段に対応し、押圧ピン６４は同じく押圧部に対応し、支持板６６は同じく固定部材に対応し、アクチュエータ６０とロッド６２は同じく加圧部に対応している。

このような構成によって、アクチュエータ６０によってロッド６２を降下させると支持板６６も降下し、それぞれの押圧ピン６４がそれぞれの吸着ヘッド１１０に接触した後は、押圧ピン６４は吸着ヘッド１１０を加圧する。このとき、押圧ピン６４を保持バネ６５で保持する構造としたので、保持バネ６５の弾性変形によって、支持板６６に保持される押圧ピン６４にかかる加圧力が均一となる。すなわち、すべての吸着ヘッド１１０に加えられる加圧力が均一となる。

つぎに、ヘッド部１００ｂについて説明する。ヘッド部１００ｂは、第二基板４００の保持部材である吸着ヘッド１１０と、複数の吸着ヘッド１１０を支持する位置に穴部が設けられ任意の圧力によって三次元的に変形可能な平板上の支持部材である外形が矩形状の金属ダイアフラム１２０と、吸着ヘッド１１０を取り付けられた金属ダイアフラム１２０を支持する矩形状に形成されたヘッド部材１３０ｂと、金属ダイアフラム１２０にヘッド１１０を固定するための固定部材１４０と、ヘッド部材１３０ｂに金属ダイアフラム１２０を固定するための固定部材１５０と、を備えて構成される。

吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１は、下側の保持基板２００に保持される第一基板３００に比して面積の小さい第二基板４００を保持する。吸着ヘッド１１０の下面である第二基板保持面１１１は、実施例１と同様にたとえば真空吸着などの吸着手段によって第二基板４００を吸着保持する構成となっている。この吸着ヘッド１１０は、第一基板３００に貼り合わせられる第二基板４００の数だけ設けられ（この例では、９個設けられる）、それぞれ同一の大きさを有する。

ヘッド部材１３０ｂの上面には、設置される吸着ヘッド１１０に対応する位置に押圧ピン６４を挿入することができる押圧ピン挿入穴１３１ｂが設けられている。第一基板３００と第二基板４００の貼り合わせ時に押圧ピン６４が押圧ピン挿入穴１３１ｂに挿入され、吸着ヘッド１１０の上面（第二基板保持面１１１とは反対側の面）側が加圧される。

金属ダイアフラム１２０には、金属ダイアフラム１２０をヘッド部材１３０ｂに固定したときに、ヘッド部材１３０ｂの上面に形成された押圧ピン挿入穴１３１ｂの位置と吸着ヘッド１１０の設置位置とが重なるように、吸着ヘッド１１０を設置するための穴が設けられている。この穴は、押圧ピン挿入穴１３１ｂと同数設けられる。金属ダイアフラム１２０は、実施例１と同様に、第二基板４００と垂直方向のバネ定数が該基板の面内方向のバネ定数よりも小さい性質を有する材料によって構成されている。この金属ダイアフラム１２０に固定される吸着ヘッド１１０は、カメラ穴と通気孔が設けられず、矩形状を呈している以外は、実施例１で説明した吸着ヘッド１１０と同様の構成を有するので、その説明を省略する。

固定部材１４０は、吸着ヘッド１１０を金属ダイアフラム１２０に固定するための部材であり、吸着ヘッド１１０の上面部の外形とほぼ同じ大きさを有し、額縁状の形状を有している。また、固定部材１５０は、金属ダイアフラム１２０をその周縁部でヘッド部材１３０ｂに固定するための部材であり、ヘッド部材１３０ｂの外形とほぼ同じ大きさで額縁状の形状を有している。

このようなヘッド部１００ｂは、まず、吸着ヘッド１１０をそれぞれ金属ダイアフラム１２０上の所定の箇所に固定し、ついで、吸着ヘッド１１０を固定した金属ダイアフラム１２０をヘッド部材１３０ｂに固定することによって得られる。たとえば、吸着ヘッド１１０の図示しないボルト穴位置に金属ダイアフラム１２０と額縁状の固定部材１４０の図示しないボルト穴位置とを合わせて、このボルト穴に図示しないボルト部材を螺着固定して、金属ダイアフラム１２０と吸着ヘッド１１０とを固定する。つぎに、ヘッド部材１３０ｂの図示しないボルト穴の位置に金属ダイアフラム１２０とリング状の固定部材１５０の図示しないボルト穴位置とを合わせて、このボルト穴に図示しないボルト部材を螺着固定して、金属ダイアフラム１２０の外周側とヘッド部材１３０ｂとを固定する。

このようなヘッド部１００ｂと押圧部６３の構成によれば、保持基板２００上に保持された第一基板３００とそれぞれの吸着ヘッド１１０に吸着保持された第二基板４００とを貼り合せる際に、アクチュエータ６０からロッド６２、支持板６６、保持バネ６５および押圧ピン６４を介して、吸着ヘッド１１０に均一に押圧力が伝えられる。

つぎに、以上のように構成された基板貼り合わせ装置１ｂによる基板の貼り合わせ方法について説明する。ここでは、複数の有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子が形成された一枚の第一基板上に、それぞれの有機ＥＬ素子が形成された領域に第二基板を貼り合わせて、上記有機ＥＬ素子を封止して有機ＥＬ装置を形成する方法を例に挙げて説明する。

図１９は、複数取りが可能な有機ＥＬ装置を構成する第一基板と、第一基板を封止する第二基板の構成を模式的に示す斜視図である。この図１９に示されるように、インクジェット法やフォトリゾグラフィ法によって発光部３１１と外部接続端子３１２を領域３１０ごとにマトリクス状に形成した第一基板３００と、第一基板３００上の発光部３１１を覆うことが可能な大きさで、図示しない吸収剤が貼着され封止凸部を形成した複数の第二基板４００とを用意する。この第一基板３００の各領域３１０における封止部分には接着剤３１３が塗布されている。接着剤３１３の塗付は、シリンジなどにより、各領域３１０内の発光部３１１を方形に囲むように行われる。

つぎに、実施例１の場合と同様に、アクチュエータ９０によって支持部材３０を下方に移動させる一方、アクチュエータ７０によって支持部材５０を上方に引き上げて、ヘッド部１００とＸＹθテーブル２０１との間に十分な空間を設ける。また、このとき、アクチュエータ６０によってロッド６２を上昇させて支持板６６に配置された押圧ピン６４をそれぞれの吸着ヘッド１１０から離間させ、吸着ヘッド１１０に圧力が加わらない状態とする。

この状態で、ＸＹθテーブル２０１の吸着ヘッド１１０と対向する所定の位置に図示しない専用ホルダに収められた第二基板４００を載置する。専用ホルダは、それぞれの吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に第二基板４００を取り付けることができるように、第二基板４００を所定の位置に配置するためのホルダである。具体的には、吸着ヘッド１１０を第一基板３００上に下ろしたときに、第二基板保持面１１１が第一基板３００に接触する部分にそれぞれの第二基板４００が載置されるように、第二基板４００を保持する役割を有する。なお、ＸＹθテーブル２０１には、専用ホルダを載置する位置に目印が付されており、この目印に合わせて専用ホルダが載置される。つぎに、アクチュエータ７０によってロッド７２を下降させ、ストッパ７３に支持部材５０の状部に設けた突起部５１を係止させながら支持部材５０を下方に引き下げ、それぞれの吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に第二基板４００を吸着保持する。その後、再びアクチュエータ７０によってロッド７２を上昇させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を上方に引き上げる。そして、専用ホルダを除去し、第一基板３００を吸着保持した保持基板２００をＸＹθテーブル２０１の所定の位置に載置して固定する。

つぎに、アクチュエータ９０によってロッド９１を所定の位置まで下降させて支持部材３０を下方に移動させる。さらに、アクチュエータ７０によってロッド７２を下降させ、支持部材５０の状部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を下降させる。支持部材５０は吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に吸着保持された第二基板４００の下面が、第一基板３００の上面に接触するまで引き下げる。そして、さらにロッド７２を十分に下げることにより、ストッパ７３は突起部５１から外れ、ヘッド部１００および支持部材５０の自重によって、第二基板４００が第一基板３００と接触するまで徐々に降下する。第二基板４００が第一基板３００と接触した後、押圧ピン６４の先端が吸着ヘッド１１０の上面に接触し、さらに吸着ヘッド１１０を所定の圧力で押すまで、アクチュエータ６０によってロッド６２をさらに下方に移動させる。すべての押圧ピン６４が吸着ヘッド１１０の上面に接触した後は、ロッド６２によって伝えられる加圧力は支持板６６に固定されるすべての押圧ピン６４に均等に加わる。そして、第一基板３００とそれぞれの第二基板４００が加圧される際にそれらの接触面が平行となるように金属ダイアフラム１２０は三次元的に変形する。

第一基板３００と第二基板４００が貼り合わせられると、たとえば、第一基板３００の各領域３１０の周縁部に塗布された接着剤３１３が紫外線硬化性接着剤である場合には、ＸＹθテーブル２０１の下部に設けられる図示しない紫外線照射部から紫外線を上記紫外線硬化性の接着剤３１３に照射して硬化させ、第一基板３００と第二基板４００を接着、固定させる。その後、第二基板４００が貼り合わせられた第一基板３００を取り出し、発光部３１１が形成された領域３１０を単位にして縦横に切断することによって、複数の有機ＥＬ装置が切り出される。なお、少なくとも上記の貼り合わせ作業（工程）は、不活性ガスの雰囲気中で行うようにする。

上述した説明では、第二基板４００は有機ＥＬ装置における発光部３１１を封止するためのキャップの役割を示すものであり、第一基板３００との間の厳密な位置合わせを行っていないが、たとえば液晶表示装置の液晶表示パネルを形成する場合のようにより精確に第一基板３００と第二基板４００との間の位置合わせを行う場合には、実施例１のようにカメラを用いて精確な位置合わせを行うようにしてもよい。

この実施例３によれば、複数取りが可能な一枚の下側の第一基板３００に対して、複数の上側の第二基板４００をそれぞれの基板ごとに保持する吸着ヘッド１１０を三次元的に傾動可能な金属ダイアフラム１２０で支持し、また、保持バネ６５などの弾性部材の一端がそれぞれの吸着ヘッド１１０を加圧する押圧ピン６４に固定され、他端が一枚の支持板６６に固定された押圧部６３を備え、この押圧部６３で金属ダイアフラム１２０に支持された複数の吸着ヘッド１１０を同時に加圧するように構成したので、第一基板３００と第二基板４００を貼り合わせるために、アクチュエータ６０からロッド６２を介して伝えられる加圧力が、それぞれの吸着ヘッド１１０に均一にかかるようになるという効果を有する。また、一つの吸着ヘッド１１０にかかる加圧力は、吸着ヘッド１１０を保持する金属ダイアフラム１２０の三次元的な変形によって、第一基板３００と第二基板４００の接触面が平行となるように第二基板４００の全面に渡って均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。

この実施例４でも、実施例３と同様に、一枚の第一基板に対して複数の第二基板を貼り合せる場合を例に挙げる。ただし、実施例３では、個々の吸着ヘッドに加えられる加圧力は均一で個々に制御することができなかったが、実施例４では、個々の吸着ヘッドに加えられる加圧力を制御することが可能な基板貼り合わせ装置とその方法について説明する。なお、以下の説明では、実施例３の場合と同様に吸着ヘッドが９個備えられる場合を例に挙げて説明する。

図２０は、基板貼り合わせ装置の実施例４の構成を示す側面断面図である。なお、上述した実施例１，３で説明した構成要素と同じ構成要素には同一の符合を付してその説明を省略している。また、この実施例３で使用されるヘッド部は、図１６〜図１８に示されるものと同じ構成を有している。

この基板貼り合わせ装置１ｃは、実施例１の図１に示される基板貼り合わせ装置１とほぼ同一の構成を有しているが、第二基板４００を保持するヘッド部１００ｂが複数の吸着ヘッド１１０を有しており、アクチュエータ６０、ロッド６２および押圧部６３が個々の吸着ヘッド１１０ごとに設けられており、さらに、これらのアクチュエータ６０の動作を制御する制御部６７を備える点が、実施例１の構成と異なる点である。ここで、押圧部６３は、特許請求の範囲における押圧部に対応し、アクチュエータ６０とロッド６２は同じく加圧部に対応し、制御部６７は同じく制御部に対応している。

吸着ヘッド１１０を加圧する押圧部６３は、吸着ヘッド１１０と同数用意される。そして、この押圧部６３は、ロッド６２を介してアクチュエータ６０に連結される。したがって、アクチュエータ６０は、それぞれの吸着ヘッド１１０の設置位置と対応する支持部６１上の位置に設けられる。たとえば吸着ヘッド１１０が９個存在する場合には、９個のアクチュエータ６０が支持部６１に固定される。

制御部６７は支持部６１に固定されるアクチュエータ６０と電気的に接続され、個々の吸着ヘッド１１０に加える加圧力を制御する。この加圧力の制御は、たとえば、一枚の第一基板３００に対して大きさの異なる複数の第二基板４００を貼り合せる場合などに行う。これは、第二基板４００の大きさによって貼り合せる際の加圧力が異なるためである。したがって、この実施例４で使用されるヘッド部１００ｂは、実施例３で説明したヘッド部と基本的には同一の構成を有しているが、実施例３で説明したヘッド部において、すべてが同じ大きさの第二基板４００を保持する吸着ヘッド１１０であってもよいし、一部またはすべてが大きさの異なる第二基板４００を保持する吸着ヘッド１１０であってもよい。

このような構成によれば、保持基板２００上に保持された第一基板３００とそれぞれの吸着ヘッド１１０に吸着保持された第二基板４００とを貼り合せる際に、第二基板４００の大きさに合わせてそれぞれの吸着ヘッド１１０を加圧するアクチュエータ６０を制御することによって、吸着ヘッド１１０ごとに加圧力が制御される。なお、この実施例４の基板貼り合わせ装置１ｃによる基板貼り合わせ方法は、上述した実施例３での基板貼り合わせ方法と同様であるので、その説明を省略する。またこの他の基板貼り合わせ方法として、第一基板３００と第二基板４００とを紫外線硬化性樹脂で接着する際に、はじめは第一基板３００と第二基板４００とを仮止めするために必要な加圧力で吸着ヘッド１１０を加圧するように制御部６７で制御し、その後、正式に固定するために必要な加圧力で吸着ヘッド１１０を加圧するように制御部６７で制御することもできる。これによって、貼り合わせる第二基板４００の状態に合わせた加圧力で基板の貼り合わせを行うことができる。また、同時に第二基板４００を第一基板３００に貼り合わせるのではなく、それぞれの第二基板４００を時間をずらして第一基板３００に貼り合わせるようにすることもできる。

この実施例４によれば、複数取りが可能な一枚の下側の第一基板３００に対して、複数の上側の第二基板４００をそれぞれの第二基板４００を保持する吸着ヘッド１１０を三次元的に傾動可能な金属ダイアフラム１２０で支持し、また、それぞれの吸着ヘッド１１０を加圧する押圧部６３のそれぞれに制御部６７に接続されたアクチュエータ６０を備え、それぞれの吸着ヘッド１１０をアクチュエータ６０で個々に加圧するように構成したので、吸着ヘッド１１０に保持される第二基板４００の大きさが異なる場合でも、制御部６７によって個々の第二基板４００を加圧する加圧力を制御する結果、同時に基板の貼り合わせを行うことができるという効果を有する。このとき、一つの吸着ヘッド１１０にかかる加圧力は、吸着ヘッド１１０を保持する金属ダイアフラム１２０の三次元的な変形によって、第一基板３００と第二基板４００の接触面が平行となるように第二基板４００の全面に渡って均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。

図２１は、本発明にかかる基板貼り合わせ装置の実施例５の概略的な構成を示す斜視図であり、図２２は、基板貼り合わせ装置の側面断面図である。また、図２３は第一基板を保持する第一フレームの概略構成を示す斜視図であり、図２４は第二基板を保持する基板トレイと第二フレームの概略構成を示す斜視図であり、図２５はヘッド部の上面側の概略構成を示す斜視図である。

基板貼り合わせ装置１ｄは、第一基板３００を保持する第一フレーム６２０と、複数の第二基板４００が並べられた基板トレイ６３５を保持する第二フレーム６３０と、これらの第一と第二フレーム６２０，６３０を所定の高さに保って支持する支持棒６４０と、支持棒６４０を固定するための固定台６５０と、第一フレーム６２０の上部に設けられ基板貼り合わせ時における支持台の役割を有するベース材６６０と、複数の第二基板４００を第一基板３００側に上昇させて貼り合わせるためのヘッド部７００と、を有して構成される。

第一フレーム６２０は、矩形状の板の中央部付近に、載置される第一基板３００とほぼ同じ大きさで同じ形状の穴６２１が設けられており、第一フレーム６２０自体が額縁状を有している。この穴６２１の一部、図２３の例では四隅には第一基板３００を支持するための突起部６２２が設けられている。これによって、第一フレーム６２０の上側から挿入された第一基板３００は、その四隅が突起部６２２によって支持される構成となる。また、第一フレーム６２０の下側からの押し上げられるヘッド部７００によって、第一基板３００は上方に容易に持ち上げられる。この第一フレーム６２０は、四隅の近辺に設けられた固定穴６２３で支持棒６４０の一端に固定される。

第二フレーム６３０も、矩形状の板の中央部付近に、複数の基板を一度に支持する基板トレイ６３５とほぼ同じ大きさで同じ形状の基板トレイ６３５を収めるための穴が設けられており、額縁状を有している。この穴の一部には、第一フレーム６２０と同様に基板トレイ６３５を支持するための突起部６３２が設けられている。また、第二フレーム６２０の四隅の近辺にも、支持棒６４０で支持されるための固定穴６３３が設けられている。この固定穴６３３は、後述する支持棒６４０の断面径の異なる段差部分で支持されるように、支持棒６４０の細い部分の断面径とほぼ同じ径となっている。

基板トレイ６３５は、矩形状を有し、第二フレーム６３０の内周に収まる寸法を有する。また、第一基板３００上の所定の位置に第二基板４００を貼り合わせることができるように、第二基板４００とほぼ同じ大きさで同じ形状の穴６３６が複数設けられている。この実施例５では、基板トレイ６３５に載置される第二基板４００の大きさはすべて同じ大きさである必要があるために、すべての穴６３６の大きさは同じ大きさとなる。それぞれの穴６３６の一部、図２４の例では穴６３６の四隅には、第二基板４００をその下面の一部で支持するための突起部６３７が設けられている。これによって、基板トレイ６３５の上側から挿入された第二基板４００は、その四隅が突起部６３７によって支持される構成となる。このような構成によって、基板トレイ６３５に支持される第二基板４００は、基板トレイ６３５の下側からの押し上げによって上方に容易に持ち上げられる。この基板トレイ６３５は、第二フレーム６３０の上側から第二フレーム６３０の基板トレイ支持用の穴に収められ、支持される。

また、基板トレイ６３５には、後述するヘッド部７００の押圧ピン７２１が所定の位置で第二基板４００を加圧することができるように、ヘッド部７００に設けられた位置合わせ用の突起部７１６と嵌め合わせられる位置合わせ用穴６３８が設けられている。すなわち、ヘッド部７００が上昇すると基板トレイ６３５の位置合わせ用穴６３８にヘッド部７００の突起部７１６が挿入され、ヘッド部７００の上昇とともに基板トレイ６３５も上昇する。これによって、第一基板３００と第二基板４００を貼り合わせるときに、基板トレイ６３５の位置ずれが防止される。

支持棒６４０は、これらの第一フレーム６２０と第二フレーム６３０を支持、固定する役割を有し、支持棒６４０の一端は第一フレーム６２０に固定され、他端は固定台６５０に固定されている。また、支持棒６４０は第一フレーム６２０が固定される端部から所定の高さでその断面径が太くなっており、この断面径の相違によって作られる段差部分６４１で第二フレーム６３０を支持している。固定台６５０は矩形状の板状部材からなり、その中央付近には後述するヘッド部７００を昇降動作させるためのロッド７４０を貫通させるための穴６５１が設けられている。また、この固定台６５０の一部は、脚体６１０に固定されている。

ヘッド部７００は、第二基板４００を第一基板３００に押し付ける複数のヘッド７１１を支持するヘッド支持部７１０と、それぞれのヘッド７１１を加圧する複数の押圧ピン７２１を固定する支持板７２０とが、支持バネ７３０によって固定される構成を有する。

ヘッド支持部７１０は、第二基板４００を基板トレイ６３５から受け取って保持するヘッド７１１を支持した三次元的に傾動可能な支持部材である金属ダイアフラム７１２を、上側のヘッド部材７１３と下側の固定部材７１４で支持、固定して構成される。金属ダイアフラム７１２には、ヘッド７１１が配置される位置の中央付近に押圧ピン７２１が貫通可能な穴が設けられており、この穴の中心とヘッド７１１の中心とが一致するように位置合わせをして、ヘッド７１１の取り付け面とは反対側の面に固定部材７１５を配置して、ボルトなどを用いてヘッド７１１を金属ダイアフラム７１２に固定する。このとき、固定部材７１５は金属ダイアフラム７１２に設けられた穴を塞がない形状を有するものとする。また、ヘッド部材７１３の上面には、第二フレーム６３０に保持される基板トレイ６３５の位置合わせ用穴６３８に挿入される位置合わせ用の突起部７１６が設けられる。この突起部７１６は、ヘッド７１１の上面が何も接触しない通常の状態でヘッド７１１の上面よりも高くなるように構成される。さらに、固定部材７１４の所定の箇所には、支持バネ７３０の一端が固定されており、下側に配置される支持板７２０と接続される。

支持板７２０は、支持板７２０とヘッド支持部７１０とを固定したときにヘッド７１１のほぼ中心位置に押圧ピン７２１の先端が位置するように、それぞれの押圧ピン７２１を保持バネ７２２などの弾性部材で固定している。これらの保持バネ７２２のバネ定数はすべて同一であり、長さも同一である。また、支持板７２０の周縁部の一部には、ヘッド支持部７１０と固定するための支持バネ７３０などの弾性部材が固定される。この支持バネ７３０のバネ定数は、保持バネ７２２のバネ定数よりも小さくなっている。これによって、ヘッド７１１によって第二基板４００を第一基板３００に押し付けて貼り合わせるときに、基板の表面形状の相違による加圧力の違いが生じた場合でも、加圧力の相対的に大きい場所と小さい場所がなくなるようにヘッド支持部７１０と支持板７２０との間の傾きが調整される。さらに、支持板７２０の下面の中央部付近にはロッド７４０の一端が接続され、ロッド７４０の他端にはアクチュエータ７５０が連結されている。このアクチュエータ７５０によってロッド７４０を昇降させることで、ヘッド部７００が昇降する。以上において、押圧ピン７２１は、特許請求の範囲における押圧部に対応し、支持板７２０は同じく固定部材に対応し、アクチュエータ７５０とロッド７４０は同じく加圧部に対応している。

ベース材６６０は、板状の部材によって構成され、その一部で脚体６１０に固定される。ヘッド部７００による加圧によって、第一基板３００は第一フレーム６２０から離れてベース材６６０に押し付けられるが、そのときの加圧力で破壊されることのない強度を有することが望ましい。また、第一基板３００と第二基板４００の貼り合わせ時に、上面から紫外線を照射して第一基板３００と第二基板４００との間に塗布された紫外線硬化性の樹脂などの接着剤を硬化させる場合には、ベース材６６０はガラス板などの透明な板状の部材とする必要がある。図２２に示される例では、ベース材６６０の上部に紫外線を発生させる光源６７１と、光源６７１で発生した紫外線を貼り合わされた基板の所定の位置に照射させるための光ファイバ６７２とから構成される紫外線照射部６７０が設けられている。

このようなヘッド部７００の構成によれば、第一フレーム６２０に保持された第一基板３００と基板トレイ６３５に保持されたそれぞれの第二基板４００とを貼り合せる際に、アクチュエータ７５０からロッド７４０、支持板７２０、保持バネ７２２および押圧ピン７２１を介して、ヘッド７１１に均一に加圧力が伝えられる。また、その加圧力は、金属ダイアフラム７１２の三次元的な変形によって、第一基板３００と第二基板４００の接触面が平行となるように第二基板４００の全面に渡って均一となり、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現される。

つぎに、このような構成を有する基板貼り合わせ装置１ｄにおける基板貼り合わせ方法について説明する。ここでは、実施例３の場合と同様に、複数の有機ＥＬ素子が形成された一枚の第一基板に、それぞれの有機ＥＬ素子が形成された領域に第二基板を貼り合わせることによって上記有機ＥＬ素子を封止して、有機ＥＬ装置を形成する場合を例に挙げて説明する。

最初に、図１９に示されるようなインクジェット法やフォトリゾグラフィ法によって発光部３１１と外部接続端子３１２を領域３１０ごとにマトリクス状に形成した第一基板３００を、発光部３１１と外部接続端子３１２を形成した面を下向きにして第一フレーム６２０に載置する。また、図１９に示されるような第一基板３００上の発光部３１１を覆うことが可能な大きさで、図示しない吸収剤が貼着され封止凸部を形成した複数の第二基板４００を、吸収剤が貼着された面を上側にして基板トレイ６３５に載置し、さらに基板トレイ６３５を第二フレーム６３０に載置する。なお、第一基板３００の各領域３１０における封止部分には発光部３１１を方形に囲むように接着剤３１３が塗布されている。

つぎに、アクチュエータ７５０によってロッド７４０を上昇させ、ヘッド部７００をＺ軸方向に上昇させる。ヘッド部７００が上昇する途中で、ヘッド部７００の位置合わせ用の突起部７１６が基板トレイ６３５の位置合わせ用穴６３８に嵌め込まれる。これにより、ヘッド部７００と基板トレイ６３５との間のＺ軸方向に垂直な方向の移動が制限される。ヘッド部７００の上昇によって、ヘッド７１１の上面が第二基板４００の下面と接触すると、ヘッド部７００は基板トレイ６３５をＺ軸方向の上方に持ち上げ、第二フレーム６３０から基板トレイ６３５がはずれる。さらにヘッド部７００が上昇すると、基板トレイ６３５が第一基板３００と接触し、第一基板３００は第一フレーム６２０からＺ軸方向の上方に離れ、基板トレイ６３５に載る形で上方へと移動する。そして、第一基板３００の上面はベース材６６０の下面に押し当てられる。

さらに、アクチュエータ７５０によるロッド７４０の上昇によって、ヘッド部７００を構成するヘッド支持部７１０と支持板７２０との距離が縮み、保持バネ７２２の上端に固定された押圧ピン７２１がヘッド７１１を上方へ押し上げる。押圧ピン７２１によってヘッド７１１が上方に押し上げられると、基板トレイ６３５から第二基板４００がＺ軸方向の上方に外れて、第二基板４００の上面が第一基板３００の下面と接触し、ベース材６６０が固定台となって第一基板３００と第二基板４００とが貼り合わされる。このとき、第一基板３００と第二基板４００の接触面内において圧力分布が均一となる方向に金属ダイアフラム７１２が三次元的に変形する。すなわち、第一基板３００と第二基板４００に加わる加圧力の分布が均一となるように金属ダイアフラム７１２が三次元的に傾動する。ここで、第一基板３００と第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板３００の下面と第二基板４００の上面がほぼ平行となる方向である。これによって、第一基板３００と第二基板４００は特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微小なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。その後、ベース材６６０の上部に設けられた紫外線照射部６７０によって、紫外線硬化性の接着剤３１３が塗布された基板上の領域に紫外線が照射され、貼り合わされた二枚の基板が接着される。その後、領域３１０ごとに切り出して、有機ＥＬ装置が製造される。

この実施例５によれば、複数取りが可能な一枚の上側の第一基板３００に対して、複数の下側の第二基板４００を個別に保持するヘッドを三次元的に傾動可能な金属ダイアフラム７１２で支持するヘッド支持部７１０と、それぞれのヘッドを押圧する押圧ピン７２１を保持バネ７２２などの弾性部材で固定した一枚の支持板７２０を支持バネ３０で固定したヘッド部７００を備えるように構成したので、第一基板３００と第二基板４００を貼り合わせるために、アクチュエータ７５０からロッド７４０を介して伝えられる加圧力が、それぞれのヘッド７１１を介して第一基板３００と第二基板４００に均一にかかるようになるという効果を有する。また、一つのヘッド７１１にかかる加圧力は、ヘッド７１１を保持する金属ダイアフラム７１２の三次元的な変形によって、第一基板３００と第二基板４００の接触面が平行となるように第二基板４００の全面に渡って均一となる。その結果、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。

この実施例６でも、実施例５と同様に、実施例２に示される基板貼り合わせ装置において、一枚の第一基板に対して複数の第二基板を貼り合せる場合を例に挙げる。ただし、実施例５では、個々のヘッドに加えられる加圧力は均一で個々に制御することができなかったが、実施例６では、個々のヘッドに加えられる加圧力を制御することが可能な基板貼り合わせ装置とその方法について説明する。なお、以下では、実施例５と同様に９枚の第二基板を貼り合わせることが可能な基板貼り合わせ装置を例に挙げて説明する。

図２６は、基板貼り合わせ装置の実施例６の構成を示す側面断面図であり、図２７はヘッド部の概略構成を示す断面図である。なお、上述した実施例５で説明した構成要素と同じ構成要素には同一の符合を付してその説明を省略している。

この基板貼り合わせ装置１ｅは、実施例５の図２２に示される基板貼り合わせ装置１ｄとほぼ同一の構成を有しているが、第二基板４００を保持するヘッド部７００ｅにおいて、個々のヘッド７１１を独立に加圧することができるようにヘッド７１１ごとにアクチュエータ７５０と、これらのアクチュエータ７５０の動作を制御する制御部６８０と、を備える点が、実施例５の構成と異なる点である。

ヘッド７１１を加圧するアクチュエータ７５０は、ヘッド７１１と同数用意される。そして、このアクチュエータ７５０は、ロッド７４０を介してそれぞれの押圧ピン７２１に連結される。

制御部６８０はそれぞれのヘッド７１１を押圧するアクチュエータ７５０と電気的に接続され、個々のヘッド７１１に加える加圧力を制御する。この加圧力の制御は、たとえば、一枚の第一基板３００に対して大きさの異なる複数の第二基板４００を貼り合せる場合などに行う。これは、第二基板４００の大きさによって貼り合せる際の加圧力が異なるためである。したがって、この実施例６で使用されるヘッド部７００ｅは、実施例５で説明したヘッド部７００と基本的には同一の構成を有しているが、実施例５で説明したヘッド部７００において、すべてが同じ大きさの第二基板４００を保持するヘッド７１１であってもよいし、一部またはすべてが大きさの異なる第二基板４００を保持するヘッド７１１であってもよい。

この実施例６で使用されるヘッド部７００ｅは、図２７に示されるように、複数のヘッド７１１が支持される金属ダイアフラム７１２を、ヘッド部材７１３と固定部材７１４で固定して構成される。各ヘッド７１１は、第二フレーム６２０の基板トレイ６３５に保持される第二基板４００と接触して加圧することができるように配置されている。そのため、ヘッド部材７１３の上面は、ヘッド７１１の配列に合わせて額縁状の形状を有している。また、ヘッド７１１を支持する金属ダイアフラム７１２は矩形状を有しているが、それぞれのヘッド７１１を支持する部分の中央付近には押圧ピン７２１が貫通することが可能な穴が設けられている。

このようなヘッド部７００ｅの構成によれば、第一フレーム６２０に保持された第一基板３００と基板トレイ６３５に保持されたそれぞれの第二基板４００とを貼り合せる際に、第二基板４００の大きさに合わせてそれぞれのヘッド７１１を加圧するアクチュエータ７５０を制御することによって、ヘッド７１１ごとに加えられる加圧力が制御される。ここで、押圧ピン７２１は、特許請求の範囲における押圧部に対応し、アクチュエータ７５０とロッド７４０は同じく加圧部に対応し、制御部６８は同じく制御部に対応している。なお、この実施例６の基板貼り合わせ装置１ｅによる基板貼り合わせ方法は、上述した実施例５での基板貼り合わせ方法と同様であるので、その説明を省略する。またこの他の基板貼り合わせ方法として、第一基板３００と第二基板４００とを紫外線硬化性樹脂で接着する際に、はじめは第一基板３００と第二基板４００とを仮止めするために必要な加圧力でヘッド７１１を加圧するように制御部６８０で制御し、その後、正式に固定するために必要な加圧力でヘッド７１１を加圧するように制御部６８０で制御することもできる。これによって、貼り合わせる第二基板４００の状態に合わせた加圧力で基板の貼り合わせを行うことができる。また、同時に第二基板４００を第一基板３００に貼り合わせるのではなく、それぞれの第二基板４００を時間をずらして第一基板３００に貼り合わせるようにすることもできる。

この実施例６によれば、複数取りが可能な一枚の上側の第一基板３００に対して、複数の下側の第二基板４００をそれぞれ保持するヘッド７１１を三次元的に傾動可能な金属ダイアフラム７１２で支持し、それぞれのヘッド７１１を加圧する押圧ピン７２１にそれぞれアクチュエータ７５０を備えるように構成したので、第一基板３００と第二基板４００とを貼り合わせる際に、第二基板４００の大きさに応じて押圧ピン７２１に加える加圧力を制御することができるという効果を有する。たとえば、一枚の第一基板３００に大きさの異なる複数の第二基板４００を同時に貼り合わせる場合に有効である。また、一つのヘッド７１１にかかる加圧力は、ヘッド７１１を保持する金属ダイアフラム７１２の三次元的な変形によって、第一基板３００と第二基板４００の接触面が平行となるように第二基板４００の全面に渡って均一とる。その結果、両基板間の対向面の面全体において良好な平行度が実現され、ほぼ等しいギャップを有する貼り合わせ基板を得ることができるという効果を有する。

上述した実施例３〜６では、第一基板が大型化し、該第一基板に貼り合わされる第二基板が多数化した場合に、多数の第二基板を保持する吸着ヘッドまたはヘッドを一枚の金属ダイアフラムで支持すると、吸着ヘッドまたはヘッドの重さ自体で金属ダイアフラムが塑性変形してしまい、基板貼り合わせ時に金属ダイアフラムの特性を十分に引き出すことができないという問題点がある。そこで、第一基板が大型化し、該第一基板に貼り合わされる第二基板が多数となった場合でも、実施例３〜６に示されるような効果を得ることが可能な基板貼り合わせ装置について説明する。

図２８は、本発明にかかる基板貼り合わせ装置の実施例７の概略的な構成を示す側面断面図であり、図２９は、ヘッド部の概略を示す斜視図であり、図３０はその基板保持面側から観察した平面図であり、図３１は断面図であり、図３２はヘッド部を構成するヘッドユニットの概略構成を示す斜視図であり、図３３はヘッドユニットを固定するヘッドユニット固定枠の平面図である。この基板貼り合わせ装置１ｆは、実施例３の図１４に用いられるヘッド部１００ｂを１つのヘッドユニット１０１とし、このヘッドユニット１０１を複数備える構成を有している。この例では、ヘッドユニット１０１と同数の押圧部６３がもうけられており、それぞれの押圧部６３はロッド６２に接続されたアクチュエータ６０によって昇降動作が行われる。

ヘッド部１００ｆは、ヘッドユニット１０１をヘッドユニット固定枠１０２に複数配置したものである。１つのヘッドユニット１０１は、実施例３〜６で説明したように、複数のヘッド１１０が固定部材１４０ｆで一枚の金属ダイアフラム１２０に固定され、またこの金属ダイアフラム１２０が固定部材１５０でヘッド部材１３０ｆに固定される。ヘッド部材１３０ｆのヘッド１１０の基板保持面とは反対側の面の所定の箇所にはヘッドユニット１０１をヘッドユニット固定枠１０２に固定するための脚部１３２が設けられている。ヘッドユニット固定枠１０２は、ヘッドユニット１０１を固定するとともに、固定されたヘッドユニット１０１を押圧部６３で押すことができるように、各ヘッドユニット１０１のヘッド１１０が設置される領域に合わせて穴１０３が設けられている。図３３に示される例では、４つのヘッドユニット１０１で１つのヘッド部１００ｆが構成されているので、ヘッドユニット固定枠１０２は田の字状の形を有している。このような構成を有するヘッド部１００ｆは、支持部材５０の下面に固定される。ここで、ヘッドユニット１０１は、特許請求の範囲における保持副部材に対応し、ヘッド部１００ｆは同じく第二保持部材に対応している。なお、このようの基板貼り合わせ装置１ｆにおける基板貼り合わせ方法は、上述した実施例３の場合と同様であるので、その説明を省略する。

なお、図２８では、実施例３に示されるヘッド部に対して、図２９〜図３３の構成を有する複数のヘッドユニット１０１を有するヘッド部１００ｆを適用した場合を例示したが、他の実施例４〜６で使用されるヘッド部にも同様にして、図２９〜図３３に示される複数のヘッドユニット１０１を有するヘッド部１００ｆを適用することが可能である。

この実施例７によれば、一枚の大型の第一基板３００に複数の第二基板４００を貼り合せる場合に、第二基板４００の数が多くなった場合に、第二基板４００を保持する所定の数のヘッド１１０を１つのまとまりであるヘッドユニット１０１とし、ヘッドユニット１０１の単位でヘッド１１０を金属ダイアフラム１２０で保持するようにしたので、多数のヘッド１１０を保持する場合でも、ヘッド１１０の重さによって金属ダイアフラム１２０が塑性変形してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。また、一枚の大型の第一基板３００に対して、複数の第二基板４００を同時に高精度に貼り付けることができるという効果も有する。

上述した実施例３〜７において、第一基板３００がさらに大型化していくと、一枚の第一基板３００にさらに多くの第二基板４００を貼り合わせる必要が生じる。このような場合には、所定の数の第二基板４００を第一基板３００に貼り合わせた後、まだ第二基板４００が貼り合わされていない領域をヘッド部と対向させるように第一基板３００を移動させて新たな第二基板４００を貼り合わせるようにすればよい。これによって、基板が大型化した場合にも対応することができる。

なお、上述した実施例１〜７において第一基板と第二基板とを、紫外線硬化性の接着剤を用いて接着する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板表面の粘性のみにより基板同士を貼り合わせる場合や、接着材などの成分を使用せずに単に基板同士を貼り合わせる場合などの様々な場合において適用可能である。

また、本発明は、液晶表示装置などを構成する際に二枚の基板を貼り合わせる場合や有機ＥＬ装置に封止キャップを貼り合わせる場合などに好適であるが、その用途はこれに限定されず、様々な基板の貼り合わせに広く適用することが可能である。

上述した実施例１〜７のいずれかに記載された基板貼り合わせ装置によって、二枚の基板を貼り合わせてなる電気光学装置が製造される。この実施例８では、電気光学装置の一つであるパッシブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げてその構造を説明する。

図３４は、上述した実施例１〜７のいずれかに記載された基板貼り合わせ装置で製造された液晶表示装置の平面図であり、図３５は、図３４の液晶表示装置におけるＢ−Ｂ断面図である。この液晶表示装置８０１は、互いに対向する一対の下側基板８０２ａと上側基板８０２ｂを有し、それらはシール材８０３によって周囲が互いに接着されている。

下側基板８０２ａの液晶側表面、すなわち上側基板８０２ｂに対向する面には、複数の第一電極８０７ａが所定のパターンに形成され、その上にオーバーコート層８０８ａが形成され、さらにその上に配向膜８０９ａが形成されている。下側基板８０２ａの外側表面には光学素子としての偏光板８１１ａがたとえば貼着によって装着される。

下側基板８０２ａに対向する上側基板８０２ｂの液晶側表面、すなわち下側基板８０２ａに対向する面には、複数の第二電極８０７ｂが所定のパターンに形成され、その上にオーバーコート８０８ｂが形成され、さらにその上に配向膜８０９ｂが形成される。また、上側基板８０２ｂの外側表面には光学素子としての位相差板８１０がたとえば貼着により装着され、さらにその上に光学素子としての偏光板８１１ｂがたとえば貼着により装着される。

なお、下側基板８０２ａおよび上側基板８０２ｂの双方または一方に設けられる光学素子としては、上記したもの以外に必要に応じて他の素子、たとえば光拡散板などが考えられる。また、下側基板８０２ａと上側基板８０２ｂのうちの一方の内面には、必要に応じて、たとえばカラーフィルタなどのその他の光学素子を設けることもできる。

下側基板８０２ａは、上側基板８０２ｂの端縁から外側へ張り出す基板張出し部８０２ｃを有する。基板張出し部８０２ｃ上には駆動用ＩＣ（Integrated Circuit）８１６が実装される。下側基板８０２ａ上の第一電極８０７ａは、その基板張出し部８０２ｃへ直接に延び出て配線８１５となっている。また、上側基板８０２ｂ上の電極８０７ｂも基板張出し部８０２ｃ上の駆動用ＩＣ８１６に配線８１５を介して接続されている。なお、符号８２０は、図示しない外部回路との間で電気的な接続をとるための外部接続端子を示している。

第一電極８０７ａは、複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、いわゆるストライプ状に形成される。一方の第二電極８０７ｂは上記第一電極８０７ａに交差するように複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、やはりストライプ状に形成される。これらの電極８０７ａと電極８０７ｂとが液晶層を挟んでドットマトリクス状に交差する複数の点が、像を表示するための画素を形成する。そして、それら複数の画素によって区画形成される領域が、文字などといった像を表示するための表示領域となる。

以上のようにして形成された下側基板８０２ａおよび上側基板８０２ｂのいずれか一方の液晶側表面には、複数のスペーサ８１３が分散され、さらにいずれか一方の基板８０２ａ，８０２ｂの液晶側表面にシール材８０３がたとえば印刷などによって、表示領域の周縁に沿って枠状に設けられる。上側基板８０２ｂと下側基板８０２ａとの間には、スペーサ８１３によって保持される均一な寸法の間隙（いわゆるセルギャップ）が形成され、その内部に液晶８１４が封入され、液晶表示装置が製造される。

このような液晶表示装置８０１によれば、駆動用ＩＣ８１６によって、第一電極８０７ａと第二電極８０７ｂにかけられる電圧によって、画素ごとに、第一電極８０７ａのみオン、第二電極８０７ｂのみオン、第一電極８０７ａと第二電極８０７ｂともにオン、第一電極８０７ａと第二電極８０７ｂともにオフのいずれかの状態になる。このうち、第一電極８０７ａと第二電極８０７ｂともにオンの状態となったときに、その画素内の液晶層が光を透過させるように変化する。この各画素における光の透過の有無を制御することによって、液晶表示装置８０１に所望の状態を表示することが可能となる。

この例では、液晶表示装置を電気光学装置の例として説明したが、これにより本発明が限定されるものではなく、プラズマディスプレイ装置、エレクトロルミネッセンス装置、電気泳動装置などの二枚の基板を貼り合わせるまたは一枚の基板上の素子を封止キャップで封止することが必要な電気光学装置にも適用することが可能である。

この実施例８によれば、電気光学装置の製造において二枚の基板を貼り合わせる処理、または一枚の基板上に形成された素子を封止キャップで封止する処理を、精確にそして効率よく行うことができるという効果を有する。

この実施例９では、実施例８で説明した電気光学装置を備える電子機器の具体例について説明する。図３６〜図３８は、それぞれ、本発明の基板貼り合わせ装置によって製造された液晶表示装置を備える電子機器の例である。図３６は、携帯電話の一例を示す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、そのうち１０１０は本発明の基板貼り合わせ装置によって製造された液晶表示装置からなる表示部である。図３７は、腕時計型の電子機器の一例を示す斜視図である。１１００は時計機能を内蔵した時計本体を示し、１１１０は本発明の基板貼り合わせ装置によって製造された液晶表示装置からなる表示部である。そして、図３８は、ワードプロセッサ機やパーソナルコンピュータなどの携帯型情報処理装置の一例を示す斜視図である。この図３８において、１２００は携帯型情報処理装置を示し、１２２０はキーボードなどの入力部であり、１２４０は演算手段や記憶手段などが格納されている情報処理装置本体部であり、１２６０は本発明の基板貼り合わせ装置によって製造された液晶表示装置からなる表示部である。

また、このような本発明の基板貼り合わせ装置によって製造された電気光学装置を備える電子機器としては、図３６に示される携帯電話、図３７に示される腕時計型の電子機器、図３８に示される携帯型情報処理装置のほかに、たとえば、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末機など電気光学装置を備える電子機器を挙げることができる。

以上のように、本発明にかかる基板貼り合わせ装置は、二枚の基板を貼り合わせる場合に有用であり、特に、電気光学装置の製造に適している。

基板貼り合わせ装置の概略構成を示す断面図である。 基板貼り合わせ装置のヘッド部の上面図である。 基板貼り合わせ装置のヘッド部の底面図である。 基板貼り合わせ装置のヘッド部の断面図である。 基板貼り合わせ装置のヘッド部の上面側の斜視図である。 基板貼り合わせ装置のヘッド部の底面側の斜視図である。 ＸＹθテーブルに第二基板が載置された状態を示す断面図である。 基板貼り合わせ装置のならい動作を説明する模式図である。 基板貼り合わせ装置のならい動作を説明する模式図である。 基板貼り合わせ装置のならい動作を説明する模式図である。 基板貼り合わせ装置の実施例２の概略構成を示す側面断面図である。 ヘッド部の上面図である。 ヘッド部の底面図である。 ヘッド部の断面図である。 基板貼り合わせ時のヘッド部付近の状態を模式的に示す図である。 基板貼り合わせ時のヘッド部付近の状態を模式的に示す図である。 基板貼り合わせ装置の概略構成を示す側面断面図である。 押圧部の側面断面図である。 ヘッド部の上面図である。 ヘッド部の断面図である。 ヘッド部の底面図である。 有機ＥＬ装置を構成する第１と第二基板の構成を示す斜視図である。 基板貼り合わせ装置の実施例４の構成を示す側面断面図である。 基板貼り合わせ装置の実施例５の概略構成を示す斜視図である。 基板貼り合わせ装置の側面断面図である。 第一フレームの概略構成を示す斜視図である。 基板トレイ６３５と第二フレームの概略構成を示す斜視図である。 ヘッド部の上面側の概略構成を示す斜視図である。 基板貼り合わせ装置の実施例６の概略構成を示す側面断面図である。 ヘッド部の概略構成を示す側面断面図である。 基板貼り合わせ装置の実施例７の概略構成を示す側面断面図である。 ヘッド部の概略構成を示す斜視図である。 ヘッド部の平面図である。 ヘッド部の断面図である。 ヘッドユニットの概略構成を示す斜視図である。 ヘッドユニット固定枠の構成を示す平面図である。 液晶表示装置の平面図である。 図３４の液晶表示装置におけるＢ−Ｂ断面図である。 電子機器の一例を示す斜視図である。 電子機器の一例を示す斜視図である。 電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基板貼り合わせ装置、１０ 脚体、２０ ガイド、３０ 支持部材、４０ ガイド、５０ 支持部材、６０ アクチュエータ、６１ 支持部、６２ ロッド、６３ 押圧部、７０ アクチュエータ、７１ 支持部、７２ ロッド、７５ 支持部、７６ バネ部材、８０ カメラ、９０ アクチュエータ、９１ ロッド、１００ ヘッド部、１１０ 吸着ヘッド、１２０ 金属ダイアフラム、１３０ ヘッド部材、２００ 保持基板、２０１ ＸＹθテーブル、２１０ 圧力感知手段、３００ 第一基板、４００ 第二基板

Claims (13)

1. 第一基板を保持する第一保持部材と、
   第二基板を保持する第二保持部材と、
   前記第一基板および第二基板を対向させた状態で、前記第二保持部材を押圧して、前記第一および第二基板を貼り合わせるための押圧手段と、
   を備える基板貼り合わせ装置において、
   前記第一および第二保持部材のうちの少なくとも一方に、自身の三次元的な変形により前記第一および第二基板のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持する支持部材を設け、前記第一および第二基板の各対向面が略平行となるように前記押圧手段によって前記支持部材を三次元的に変形させることを特徴とする基板貼り合わせ装置。
2. 前記第二保持部材は、
   前記押圧手段によって押圧される被押圧部材と、
   前記第二基板を支持する基板支持部材と、
   を備え、
   前記支持部材は、前記被押圧部材と前記基板支持部材との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
3. 前記支持部材の前記被押圧部材側に前記第二基板を押圧する圧力を調整する圧力室を有することを特徴とする請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
4. 前記第二保持部材は、複数の前記第二基板を支持する複数の基板支持部材が一つの前記支持部材によって支持され、
   前記押圧手段は、
   それぞれの前記基板支持部材を押圧する押圧部と、
   前記押圧部を、弾性部材を介して前記第二保持部材の位置に応じて固定する固定部材と、
   前記固定部材を押圧する加圧部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
5. 前記第二保持部材は、複数の前記第二基板を支持する複数の基板支持部材が一つの前記支持部材によって支持され、
   前記押圧手段は、
   それぞれの前記基板支持部材を押圧する押圧部と、
   前記押圧部をそれぞれ独立して加圧する加圧部と、
   それぞれの前記加圧部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
6. 前記第二保持部材は、一つの前記支持部材とこの支持部材によって支持される所定の数の前記基板支持部材とから構成される保持副部材を、複数配置して構成されることを特徴とする請求項４または５に記載の基板貼り合わせ装置。
7. 前記支持部材は、前記第二基板と垂直方向のバネ定数が該基板の面内方向のバネ定数よりも小とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板貼り合わせ装置。
8. 前記支持部材が平板状部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の基板貼り合わせ装置。
9. 前記支持部材が金属ダイアフラムであることを特徴とする請求項８に記載の基板貼り合わせ装置。
10. 前記第二基板を押圧する他の押圧手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板貼り合わせ装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載の基板貼り合わせ装置によって製造されることを特徴とする電気光学装置。
12. 請求項１１に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
13. 第一基板を保持する第一保持部材と、
    第二基板を保持し、自身の三次元的な変形によって前記第二基板を前記第一基板に対し傾動可能に支持する支持部材を設けた第二保持部材と、
    前記第一基板および第二基板を対向させた状態で、前記第二保持部材を押圧して、前記第一および第二基板を貼り合わせるための押圧手段と、
    を備える基板貼り合わせ装置における基板貼り合わせ方法であって、
    前記第一基板を前記第一保持部材によって保持する工程と、
    前記第二基板を前記第二保持部材によって保持する工程と、
    前記第一および第二基板の各対向面が略平行となるように前記第二保持部材を前記押圧手段で押圧し、前記第二保持部材を前記第一基板に対して三次元的に傾動させながら貼り合わせる工程と、
    を含むことを特徴とする基板貼り合わせ方法。

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