JP2005208181A - 基板組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を確実に保持でき、かつ、静電吸着手段への印加電圧よってトランジスタアレイにダメージを与えることを防止し、さらに基板に機械的外力を与えることなく保持手段から基板を剥がすことができるようにすることによって液晶表示パネルの色むらを防止することができる基板組立装置を提供する。
【解決手段】上基板テーブル２に基板４を吸着する手段として少なくとも静電吸着手段５と、基板重量を保持する力より小さな保持力の粘着手段６とを設け、静電吸着手段５の印加電圧を制御するだけで上基板テーブル２に対する基板４の保持及び解放を行う。また、上基板テーブル２に設けた静電吸着手段５と粘着手段６とを千鳥状に配置し、基板を上基板テーブル２から解放するときには、上基板テーブルの周辺部に配置された静電吸着手段５に印加した電圧の低下よりも中央部に配置された静電吸着手段に印加した電圧の低下を遅らせるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は基板組立装置に係り、特に、減圧チャンバ内で貼り合せる基板同士をそれぞれ保持して対向し、間隔を狭めて貼り合せる液晶表示パネルなどの組立に好適な基板組立装置に関する。

液晶表示パネルの製造には、透明電極や薄膜トランジスタアレイを設けた２枚のガラス基板を数μm程度の極めて接近した間隔をもって基板の周縁部に設けた接着剤（以下シール剤ともいう）で貼り合わせ（以後、貼り合わせ後の基板をセルと呼ぶ）、それによって形成される空間に液晶を注入・封止する工程がある。

この液晶の注入・封止には、液晶注入口を設けないようにシール剤をクローズしたパターンとして描画した一方の基板上に液晶を滴下しておいて、真空チャンバ内において他方の基板を一方の基板上に配置し、上下の基板を接近させて貼り合わせる特許文献１及び特許文献２で開示された方法などがある。

上記特許文献１で開示された方法では、真空チャンバ内において基板を保持する手段として静電吸着手段が、上記特許文献２で開示された方法では粘着手段が用いられている。

特許第３４１０９８３号

特開２００１−１３３７４５号公報

真空チャンバ内において基板を保持する手段として静電吸着手段を用いた場合には静電吸着手段に高電圧を印加する必要があるため、液晶表示パネルの重要な要素であるトランジスタアレイにダメージを与える場合がある。一方、真空チャンバ内において基板を保持する手段として粘着手段を用いると、粘着手段から基板を剥がすときに基板に外力を与える必要があるため、この外力が大きいと液晶表示パネルの色むらの原因となる場合がある。

それゆえに、本発明の目的は、基板が大型化、薄型化しても、基板を確実に保持でき、かつ、静電吸着手段への印加電圧よってトランジスタアレイにダメージを与えることを防止し、さらに基板に機械的外力を与えることなく保持手段から基板を剥がすことができるようにすることによって液晶表示パネルの色むらを防止することができる基板組立装置を提供することにある。

さらに本発明のもう一つの目的は、真空雰囲気中で貼り合わせた基板を基板保持手段から解放するときの基板の位置ずれを防止できる基板組立装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上基板テーブルと、前記上基板テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下基板テーブルとを設け、下基板テーブルを駆動して一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、上基板テーブルまたは下基板テーブルの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立装置において、上基板テーブルに基板を吸着する手段として少なくとも静電吸着手段と基板重量を保持する保持力よりも小さな保持力の粘着手段とを備え、上基板テーブルに備えた静電吸着手段の印加電圧を制御することによって前記上基板テーブルに対する基板の保持及び解放を行う。

さらに、上基板テーブルに備えた静電吸着手段を及び粘着手段とを千鳥状に配置し、基板を上基板テーブルから解放するために静電吸着手段に印加した電圧を低下せしめるときには、上基板テーブルの周辺部に配置された静電吸着手段に印加した電圧の低下よりも中央部に配置された静電吸着手段に印加した電圧の低下を遅らせるように制御する。

本発明を用いることによって、基板が大型化、薄型化しても基板を確実に保持でき、かつ、静電吸着手段への印加電圧よってトランジスタアレイにダメージを与えることを防止し、さらに基板に外力を与えることなく保持手段から基板を剥がすことができる。これによって液晶表示パネルの色むらを防止できる基板組立装置が実現可能となる。

さらに本発明を用いることによって、真空雰囲気中で貼り合せた基板を基板保持手段から解放するときの基板の位置ずれを防止できる基板組立装置が実現可能となる。

本発明の実施例を、図１乃至図６を用いて詳しく説明する。

図１乃至図３は本発明になる基板組立装置の概略構成を示す縦断面図である。図１において、真空チャンバ１内には上基板テーブル２、下基板テーブル３が設けられている。上基板テーブル２の下面には上基板４の保持手段として静電吸着手段５と粘着手段６が交互に千鳥状に配設されている。さらに、下基板テーブル３には、下基板７の位置ずれ防止手段として静電吸着手段８が設けられている。下基板テーブル３はＸＹθステージ９上に支持部材を介して搭載してあり、このＸＹθステージを駆動することで高精度に位置決めされる。ＸＹθステージ９はＸ軸駆動モータ１０、Ｙ軸駆動モータ１１、θ軸駆動モータ１２によって駆動される。上基板テーブル２は上基板テーブル上下機構１３により真空チャンバ１内に上下可動に支持されている。上基板テーブル２は上基板テーブル上下機構１３の上基板テーブル上下駆動モータ１４によって上下に移動される。

また、この上基板テーブル上下機構には基板マーク認識カメラ１５が取り付けて有り、基板の位置合わせに用いられる。なお図示していないが、この基板マーク認識カメラ位置の真空チャンバ部は、真空チャンバ内の真空度を保持するように、のぞき窓が設けてある。下基板テーブル３側には、貼り合わせ前に塗布したシール剤を硬化するためのＵＶ照射ランプ１６が設けてあり、このＵＶ照射ランプ１６も上下に移動できるように真空チャンバ１の外に駆動機構が取り付けられている。

真空チャンバ１内に設けられた可動部は、真空チャンバ１の外部から駆動され、それらの駆動機構は、真空ベローズ１７によってチャンバ内部と隔離されている。

真空ポート１８は真空ポンプ（図示せず）に連結してあり、ここより、真空チャンバ内の空気を排気してチャンバ内部を真空状態にする。ベントポート１９はベントバルブ（図示せず）に連結してあり、真空チャンバ内を大気圧に戻す際にここから空気又は窒素ガス等を供給する。上基板４及び下基板７はゲートバルブ２０を開いて真空チャンバ１内に搬入され、貼り合わせ終了後ここから搬出される。

次に図１乃至図３を用いて本発明の基板組立装置の動作を説明する。

まず、基板組立装置の外部にある基板反転装置（図示せず）で、シール剤を塗布した面が下面となるように上基板４を反転する。その後、基板搬送ロボット（図示せず）等を用いて上基板４の下面の接触可能な領域を支持し、ゲートバルブ２０を通して真空チャンバ１内に挿入する。この状態で上基板テーブル２が下降し、上基板テーブル２に設けられた真空吸着手段（図示せず）によって上基板テーブル２の下面に上基板４を吸引して保持する。この時、上基板テーブルに設けた粘着保持手段６にも上基板４が接触し、補助的に上基板４を保持している。その後、上基板テーブル２に配設した静電吸着手段５に通電し、真空中でも上基板テーブル２の下面に上基板４を保持できるようにする。このとき基板は上基板テーブルに真空吸着で略隙間なく吸着保持されているため、静電吸着手段を動作させても、ほとんど放電等の現象を発生しない。また後述するように、粘着保持手段６と静電吸着手段５を併用する構成とすることで、静電吸着手段に印加する電圧も低い電圧でよく、これによっても放電現象等を抑制することができる。

そして、静電吸着手段で上基板の保持が完了すると、複数のマーク認識用カメラ１５が上基板４に設けられた位置決め用マークを探索し、マークがカメラの視野中心に位置するようにマーク認識用カメラ１５を位置決めする。

次ぎに、基板上に液晶を滴下された下基板７を基板搬送ロボット（図示せず）等によってゲートバルブ２０を通して真空チャンバ１内に挿入し、下基板テーブル３上に移載する。

そして、下基板テーブル３に設けられた真空吸着手段（図示せず）によって下基板テーブル３の下面に下基板７を保持する。さらに下基板テーブル３に配設した静電吸着手段８に通電し、真空中でも下基板テーブル３の上面に下基板７を保持できるようにする。

以上の準備が終了した後に、真空チャンバ１のゲートバルブ２０を閉じ、チャンバ内の真空引きを開始する。そして、真空チャンバ１内が所定の真空度に到達してから上基板テーブル２を位置決め高さまで下降する。

上基板テーブル２を位置決め高さまで下降すると再びマーク認識用カメラ１５を用いて上基板４と下基板７の位置ずれ量を認識し、下基板テーブル３のＸＹθステージ９を動作させて上基板４と下基板７の位置を精密に一致させる。

基板の位置決めが完了すると、図２に示すように上基板テーブル２を更に下降させて基板を所定の圧力まで加圧する。この加圧によって上基板４に塗布されたシール剤がつぶれ、液晶とともにシール剤内部の真空が保てるようになる。その後、両基板の位置がずれないようにＵＶ照射ランプ１６によってＵＶ光を照射し、シール剤の仮硬化を行う。

以上の位置合わせ、貼り合わせ、仮硬化が終了した後、チャンバ内を大気圧に開放する。この大気開放により、貼り合わされた基板間は真空状態になっているため、大気圧によって予め基板上に散布されたスペーサの径及び滴下された液晶量で決まるセルギャップまでパネルは均一に加圧プレスされる。

その後、上基板テーブル２をわずかに上昇させてから静電吸着手段５の印加電圧を低下させ、吸着力を解除する。このときには千鳥状に配置された静電吸着手段５の印加電圧を周辺部にから中央部に向けて順次低下させることによって、上基板４と下基板７とを張り合わせたセルと上基板テーブル２の間にその周辺部から空気が入り、無理なくセルの吸着が解除されるため、仮硬化された上基板４と下基板７との位置ずれを防止することができる。これについては後に詳述する。

上述の手順で組み立てられたセルを真空チャンバ１から搬出するために、まず図３に示したように上基板テーブル２を上昇させ、ゲートバルブ２０から基板搬送ロボット（図示せず）のアームを挿入してセルを搬出する。

次ぎに本発明の基板組立装置で用いる上基板テーブル２の構造とその機能について図４乃至図６を用いて説明する。

図４は上基板テーブル２の下面図である。上基板テーブル２の下面に１３個の静電吸着手段５（最外周部の静電吸着手段には５１、それらの内側の静電吸着手段には５２、中央部の静電吸着手段には５３の符号を記した）と１２個の粘着手段６を交互に（千鳥状に）した例を示した。なお、吸引吸着手段２１の真空吸着孔が粘着手段６と静電吸着手段５の間に設けてある。このように、静電吸着手段と粘着手段を千鳥上に配置することにより、両保持手段が均等に基板に保持力を作用させることができ、基板を水平に保持することができる。

ところで従来は、上基板４を真空中で保持するために静電吸着手段５のみ、または吸引吸着手段６のみを用いていたが、吸引吸着手段だけでは、基板と上基板テーブルとの間隔が開いていても、大きな力で基板を吸上げて吸着保持できる効果があるが、真空中では基板を保持する力が作用しなくなり、基板の貼り合わせを精度よく行えないという問題がある。静電吸着手段５のみを用いた場合には、基板を吸引保持するために静電吸着手段５に高電圧を印加する必要があるため、液晶表示パネルの重要な要素であるトランジスタアレイにダメージを与えることがあるという問題がある。一方、粘着手段６のみを用いるとセルを剥がすときに上基板４に外力を与える必要があるため、液晶表示パネルの色むらの原因となることがあるという問題がある。そこで、本実施例では、吸引吸着手段あるいは静電吸着手段を作用させた時に、補助的に基板を保持するように粘着手段を設けた構成としたものである。

図５は本発明になる上基板テーブル２の基板保持力を説明するためのグラフであり、横軸に静電吸着手段５の印加電圧、縦軸は基板保持力である。

図５の横軸と平行な実線Ｉは粘着手段６による基板保持力の総和であり、横軸と平行な破線ｗは上基板４の重量である。図５に示したように、粘着手段６による基板保持力の総和は上基板４の重量ｗよりも低く設定されており、粘着手段６のみでは上基板４を保持することができない。図5の斜めの実線ｍは粘着手段６による基板保持力と静電吸着手段５による基板保持力の総和であり、静電吸着手段５に印加電圧に比例して基板保持力が増加する関係にある。そして、静電吸着手段５に印加電圧がＶｃ以上になると上基板テーブル２が上基板４を保持可能となる。このように、粘着手段と静電吸着手段を併用した基板保持手段を用いることによって、粘着手段６により基板重量以下の保持力を持たせるため、静電吸着手段５で負担する保持力は粘着手段６の保持力にかさ上げするだけの力で済む。これにより、静電吸着手段５に印加する電圧を単独で保持する場合よりも低くできるため、トランジスタアレイに与えるダメージを低く抑えることができる。さらに、粘着手段６のみでは上基板４を保持することができないため、静電吸着手段５に印加電圧を解除すれば、上基板４に外力を与えなくとも上基板４の保持が解放される。従って、液晶表示パネルの色むらを防止することができる。

次に図６を用いて静電吸着手段５の印加電圧制御方法の一例について説明する。

図６は静電吸着手段５の印加電圧を制御するための電気回路図である。

図６において５１は上基板テーブル２の最外周部に配置された静電吸着手段、５２はその内側に配置された静電吸着手段、５３は中央部に配置された静電吸着手段である。

静電吸着手段５１と５２の間には抵抗素子R１を配し、静電吸着手段５２と５３の間には抵抗素子R２を配して電気回路が構成されている。５４は電源、５５及び５６はスイッチ、５７は制御装置であり、Ｇは接地端子を示す。図５は制御装置５７からの指令によってスイッチ５５がＯＮ、スイッチ５６がＯＦＦの状態、すなわち静電吸着手段５が吸着状態にあるときの状態を示している。

上基板テーブル２から上基板４の保持を解放するときには、制御装置５７からの指令によってスイッチ５５をＯＮ、スイッチ５６をＯＦＦの状態にする。このとき、最外周部に配置された静電吸着手段５１は直接接地端子Ｇに連結するため、静電吸着手段５１の電荷は速やかに接地端子Gに流れるため静電吸着手段５１の印加電圧は速やかに低下する。それに対して、内側に配置された静電吸着手段５２と接地端子Ｇとの間には抵抗素子Ｒ１が配設されているため、静電吸着手段５２の電荷が接地端子Ｇへ流れるためには静電吸着手段５１よりも時間がかかる。このため、静電吸着手段５２の印加電圧は遅れて低下する。中央部の静電吸着手段５３については、接地端子Gとの間に更に抵抗素子５３が配設されているため、その印加電圧の降下には更なる遅れ時間を要することになる。従って、上基板テーブル２の基板保持力は基板の周辺部から中央部に向かって順次低下するため、上基板テーブル２と上基板４の間にはその周辺部から空気が侵入し、基板の解放が無理なく実行される。

更に、図６のように回路を構成すると基板吸着時には中央部に配置された静電吸着手段５３の印加電圧が最初に上昇し、それから静電吸着手段５２、静電吸着手段５１と中央部から周辺部に向かって印加電圧が順次上昇する。このため、上基板テーブル２の基板保持力は基板の周辺部から中央部に向かって順次低下するため、上基板中央部から順次上基板テーブルに吸着され、上基板テーブル２と上基板４の間の空気が中央部から周辺部に向かって自然に排出され、基板の吸着が無理なく実行される効果もある。

なお、吸引吸着手段２１による吸引保持時にも上基板中央部から順次吸引力を作用させるように構成しておけば、上基板と上基板テーブル間の空気が排出されて、確実な保持が可能なる。更に粘着手段６も上基板テーブル内を上下に移動できるようにして、上基板中部から順次粘着保持するようにすると、さらに空気の排出の効果が向上する。

基板組立装置の概略構成で基板貼り合わせ前の状態を示す縦断面図である。 基板組立装置の概略構成で基板貼り合わせ時の状態を示す縦断面図である。 基板組立装置の概略構成で基板貼り合わせ５の状態を示す縦断面図である。 上基板テーブルの下面の状態を示す概略図である。 上基板テーブルの基板保持力を説明するためのグラフである。 静電吸着手段の印加電圧を制御するための電気回路図である。

符号の説明

Claims (6)

1. 減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上基板テーブルと、前記上基板テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下基板テーブルとを設け、前記下基板テーブルを駆動して前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上基板テーブルまたは下基板テーブルの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立装置において、
   前記上基板テーブルに基板を吸着する手段として少なくとも静電吸着手段と、基板重量を保持する力よりも小さな保持力の粘着手段とを備えたことを特徴とする基板組立装置。
2. 請求項１記載の基板組立装置において、上基板テーブルに備えた静電吸着手段の印加電圧を制御する制御手段を備え、前記印加電圧を制御することで前記上基板テーブルに対して一方の基板の保持及び解放を行うことを特徴とする基板組立装置。
3. 請求項１記載の基板組立装置において、上基板テーブルに備えた静電吸着手段を千鳥状に配置し、静電吸着手段に印加した電圧を低下せしめるときには、上基板テーブルの周辺部に配置された静電吸着手段に印加する電圧の低下よりも中央部に配置された静電吸着手段に印加する電圧の低下を遅らせるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする基板組立装置。
4. 請求項３記載の基板組立装置において、静電吸着手段に電圧を印加するときには上基板テーブルの中央部に配置された静電吸着手段への印加よりも周辺部に配置された静電吸着手段への印加を遅らせるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする基板組立装置。
5. 請求項３及び請求項４記載の基板組立装置において、静電吸着手段へ印加する電圧の時間遅れを制御する制御手段を静電吸着手段と抵抗素子を組み合わせた電気回路で構成としたことを特徴とする基板組立装置。
6. 請求項５記載の基板組立装置において、
   前記上基板テーブルに前記粘着保持手段、静電吸着手段に加えて真空吸着する吸引吸着手段を設け、大気中で吸引吸着手段を動作させて、吸引吸着保持すると共に、粘着保持手段も作用させ、その後、静電吸着手段を動作させて基板を保持することを特徴とする基板組立装置。
   

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