JP2008185748A - 基板重ね合わせ装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、位置合わせ用移動手段の負荷を軽減し、小型で廉価なアクチュエータを採用可能とし、さらに基板搬出入時の撓みに帰因する位置合わせずれ等を防止し、歩留まりの高い安な基板重ね合わせ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
底板部と天蓋部とに分割可能な真空容器の内部でに基板の位置合わせ及びギャップの調節を行う基板重ね合わせ装置であって、複数の貫通口を有する底板部の表面に設けられた第１の基板保持板と、複数の貫通口の内部を挿通し３次元方向に移動可能な支柱と、複数の支柱により支持された第２の基板保持板と、支柱の水平移動手段と、支柱の垂直移動手段と、支柱の移動に対し容器内部の気密を保つ可動真空シール部材と、から構成し、さらに底板部又は／及び第１の基板保持板に複数のガスの吹き出し孔を設け、基板を浮上させて搬入、搬出する構成としたことを特徴とする
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板重ね合わせ装置及び表示装置の製造方法にかかり、特に、液晶ディスプレイパネル等の基板の貼り合わせに用いる装置であって、真空中で２枚の基板を位置合わせし、所定のギャップに調節する基板重ね合わせ装置に関する。

基板重ね合わせ装置は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル等の表示装置の製造工程において用いられるが、例えば、滴下式の液晶封入法を用いた液晶パネルの基板重ね合わせ装置の場合、シール剤とその内側に液晶が滴下されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板とカラーフィルタ等が形成されたフィルタ基板とを真空中で位置合わせし、所定のギャップに調節した後、部分的に基板を仮固定する工程で用いられる。このような基板重ね合わせ装置の従来例を図１０の概略断面図に示す。

基板重ね合わせ装置は、図に示すように、凹部が形成された上側基板保持具本体１２、中間リング３２及び下側基板保持具本体３をＯ−リング１３，３３を介して重ね合わせ、上下に開放可能とした真空容器から構成される。
上側基板保持具本体１２には、その内部を仕切る隔膜２１が設けられ、その下面にフィルタ基板９２を保持する基板保持板２が取り付けられている。上側基板保持具本体１２には、さらに押圧ロッド３５及びその上下移動手段３６が取り付けられている。隔膜２１上部の空間２２のガス通路１８は、バルブ１９ａ、２０ａを介して排気装置１９及びガス導入手段２０のそれぞれに連結され、真空容器内部の空間は、ガス通路１５’、バルブ１７ａを通してベントガス供給源１７に連結されている。一方、下側基板保持具本体３には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板９１を保持する基板保持板１が固定され、排気通路１５が設けられている。この排気通路はバルブ１６ａを介し排気装置１６に連結されている。また、中間リング３２にはｘｙθ方向の移動手段１１が連結されており、下側基板保持具本体３との間には任意な方向に転動する複数の剛体球３４が配設されている。

まず、フィルタ面を下にしてフィルタ基板９２の上面側を保持するロボットアーム（不図示）が真空容器内部に侵入し、基板９２が基板保持板２の位置で停止すると、複数の吸着ピン（不図示）が下降し基板を真空吸着する。ロボットアームの真空吸着が解除されアームが後退すると、吸着ピンが上昇し基板９２と基板保持板２が接触する位置で停止する。基板９２を基板保持板２で保持した後、吸着ピンの真空吸着を解除する。
続いて、ＴＦＴ形成面を上向きにしてＴＦＴ基板９１を保持するロボットアームが内部に侵入し、リフトピン（不図示）上に基板を載置した後、後退する。リフトピンが下降して、基板９１は基板保持板１上に載置される。

ここで、真空容器開閉機構１４が動作し、上側基板保持具本体１２が下降して中間リング３２上におかれ、内部はシール材１３により外部と遮断される。排気装置１６，１９が稼働し真空容器内部及び隔膜２１上の空間２２が排気される。続いて、中間リング３２の移動が制限されないように、開閉機構１４を上側基板保持具本体１２と切り離し、位置ずれセンサ２４及び距離センサ２３の出力に基づいてアライメント用移動手段１１と押し圧ロッド３５の移動手段３６を駆動させ、ＴＦＴ基板９１とフィルタ基板９２の位置合わせ及びギャップ調整を行った後、空間２２に所定の圧力のガスを導入し基板間のギャップを所定値となるまで基板９２に圧力を加える。所定値となったところで、シール剤の一部に紫外線を照射し硬化させて基板の仮固定を行う。次に、基板保持板２の静電吸着を解除し、続いて空間２２を排気するとともに、押圧ロッド３５を上昇させる。真空容器内部及び空間２２を大気圧に戻す。開閉機構１４を駆動して上側基板保持具本体１２を上昇させ、仮固定した液晶パネルをロボットハンドで取り出し、次のシール剤硬化工程に搬送する。一方、基板重ね合わせ装置には新たな基板が搬入され、同様の操作が繰り返される。
以上のような装置構成及び重ね合わせ操作手順を用いることにより、大型ガラス基板について、１μｍ程度の高精度の位置合わせ及びギャップ調整を行うことが可能となった。

しかし、１μｍ程度の高精度の位置合わせ及びギャップ調整を行うには、位置決めの基準となる真空容器の真空引きによる変形を所定値以下に抑える必要があり、そのためには厚い材料で真空容器を構成する必要がある。例えば、１．３ｘ１．１ｍ程度のガラス基板用の真空容器をアルミニウムで作製する場合、例えば真空に対する変形量（湾曲による中心部と周辺部の変形）を０．１ｍｍに抑えるためには、１４ｃｍ以上の板厚が必要となる。さらに、上記装置構成の場合、押圧ロッド及びその昇降機構が必要となるため、上側基板保持具全体の重量は少なくとも４００ｋｇ程度になってしまう。また、中間リングの重量も３００ｋｇ程度となるため、アライメント用移動手段１１のアクチュエータの負荷は全体として７００ｋｇと極めて大きく、高価なアクチュエータが必要となるととともに、寿命も短いという問題があることが分かった。

その一方、アクチュエータの負荷を低減した基板貼り合わせ装置が開示されている（特開２００２−２２９０４２）。これは、真空室内に、基板を保持する第１のテーブル及び第２のテーブルを上下に配置し、真空室の外部に、真空室に設けられた開口を挿通する複数のシャフトを介して第１のテーブルを保持し且つ水平方向に移動する第１の移動手段と、第２のテーブルを保持し垂直に移動する第２の移動手段をとを配置し、開口部に真空室内部とシャフトとの間を気密に保つ弾性シール部材を配した構成とし、ゲートバルブを通して、基板の搬入し、基板の位置合わせ及びギャップ調整を行う装置である。
特開２００２−２２９４７１ 特開２００２−２２９０４２

しかしながら、真空室内部に、２つの基板保持テーブルを上下に配置し、外部からそれぞれ上下移動、水平移動する構成の基板貼り合わせ装置（特開２００２−２２９０４２）は、それぞれのテーブルを複数のシャフトを調整して高精度に水平且つ平行に取り付けるのは容易でなく、基板が大型化すると表示むらが起こりやすいという問題があった。また、真空室の上下にそれぞれ移動手段を配置するため、装置全体が大型化するという問題があった。
また、基板の搬出入には通常基板搬送ロボットが用いられているが、基板が大型化すると、基板を重ね合わせして仮固定を行った後でも大きく撓み、アライメントずれやギャップずれを起こる場合があり、これは基板がさらに大型化すると起こる頻度が増大するため大きな問題となっている。さらに、ロボットを用いる場合には、基板保持板に基板を載置したり又は基板保持板から取り出す際に剥離帯電が起こり、基板の液晶表示用素子を静電破壊する場合がある。加えて、基板搬送ロボットは極めて大型で、動く範囲も広いため、危険防止の為の安全柵を設けてインターロックを行う必要があり、装置全体のコストが大幅に増大するという問題があった。
さらには、従来の装置は、上部にアクチュエータ等の移動手段や支柱等が配置され、基板の搬出入は一方向に限られていた。そのため、液晶パネル製造装置の各装置の配置が限定され、床面積を有効に利用できないという場合が多々あった。

かかる状況において、本発明は、位置合わせ用移動手段の負荷を軽減する構成とし、小型で廉価なアクチュエータを用いることが可能な基板合わせ装置を提供することを目的とする。さらに、基板搬出入時の基板撓みに帰因するアライメントずれやギャップずれ及び基板破損事故を防止し、歩留まりの高い安定した生産が可能な基板重ね合わせ装置、さらには表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の基板重ね合わせ装置は、底板部と天蓋部とに分割可能な真空容器の内部に２種の基板を搬入してそれぞれの基板保持板で保持し、真空中で基板の位置合わせ及びギャップの調節を行う基板重ね合わせ装置であって、
複数の貫通口を有する前記底板部の表面に設けられ、第１の基板を保持する第１の基板保持板と、前記複数の前記貫通口のそれぞれの内部を貫通し３次元方向に移動可能な支柱と、該複数の支柱により支持され、第２の基板を保持する第２の基板保持板と、前記複数の支柱を水平面内で移動させ前記２種の基板の位置合わせを行う水平移動手段と、前記支柱を垂直方向に移動させ所定のギャップに調整する垂直移動手段と、前記支柱の移動に対し真空容器内部の気密を保つ可動真空シール部材と、から構成し、さらに前記底板部又は／及び前記第１の基板保持板に複数のガスの吹き出し孔を設け、基板を浮上させて搬入、搬出する構成としたことを特徴とする。
以上の構成により、真空容器の天蓋部と基板保持板とを分離することが可能となり、水平移動手段の負荷は、ほぼ第１の基板保持板だけとなるため、アクチュエータとして小型で廉価なものを用いることができ、装置全体の小型化とコストダウンを達成することができる。また、第１の基板保持板は厚く変形しにくい底板部に固定され、これを基準に第２の基板保持板の平行度及び高さを調整できるため、ギャップ調整を高精度に行うことが可能となる。
さらには、基板搬送を、従来のロボット搬送から、気体により浮上させた状態て搬送する構成としたことから、仮固定後に基板を搬出する場合であっても、基板の撓みがなく基板全体が平行に保たれた状態で搬送することができるため、大型基板であっても位置ずれやギャップずれが防止でき、歩留まりが大きく向上する。さらに、吸着ピンで一時的に保持する構成とする必要はなくなり、上述した真空容器の天蓋部と基板保持板との分離も可能となるため、水平移動手段の負荷を大きく低減することができる。

なお、 前記可動真空シール部材は、鍔部を有する円筒状部材からなり、その内壁と前記支柱との間に第１のシール部材を設け、且つ前記底板部貫通口の周辺部と前記鍔部との間に第２のシール部材を設ける構成とするのが好ましい。
このような構成の可動真空シール部材を用いることにより、水平方向と垂直方向の移動手段間での干渉を排除でき、位置合わせ及びギャップ調整は、繰り返し行う必要もなくなり、また短時間で行うことができる。

前記第２の基板保持板の上方に、前記真空室を水平に仕切るように柔軟性を有する仕切板を設け、さらに該仕切板上方の空間の圧力を所定の圧力とする圧力制御手段を設けたことを特徴とする。ここで、前記第１及び第２の基板保持板間の間隔を求める距離センサを配置し、その出力に応じて前記空間の圧力を変化させる構成とするのが好ましい。
垂直移動手段とは別個に、気体圧を利用し大きな力で第２の基板保持板全体を下降に押しつけることができ、しかもその力を基板間のギャップに応じて調整できるため、短時間でかつ安定して所望のギャップに調整することができる。
また、前記天蓋部は、一辺が蝶番により前記底板部に回転可能に固定することにより、２〜３方向から基板の搬出入が可能となり、製造装置全体の設計の自由度を高めることができる。

本発明の表示装置の製造方法は、上記本発明の基板重ね合わせ装置を用い、前記第２の基板を気体により浮上させた状態で前記第１の基板保持板の上方に搬送し、前記第２の基板保持板で保持する工程と、前記第１の基板を気体により浮上させた状態で搬送して、前記第１の基板保持板で保持する工程と、前記真空容器の内部を所定の圧力まで排気する工程と、前記垂直移動手段により、前記第１及び第２の基板を平行にする工程と、前記水平移動手段により、前記第１及び第２の基板を位置合わせする工程と、前記垂直移動手段により、前記第１の基板及び第２の基板の間のギャップを所定の値に調整する工程と、からなることを特徴とする。
さらに前記第２の基板保持板の上方に、前記真空室を水平に仕切るように柔軟性を有する仕切板を設け、前記第１の基板及び第２の基板の間のギャップを所定の値に調整する工程において、前記仕切板上方の空間に所定圧力のガスを導入するのが好ましい。

本発明により、大型基板を位置合わせ及びギャップ調整を安定して高精度に行うことが可能となり、また、装置全体としての小型化及びコストダウンが可能となる。また、位置合わせ及びギャップ調整工程が短縮化してスループットが向上し、しかも搬送時の位置ずれ等を防止できることから歩留まりが向上する結果、生産性が大幅に向上した基板重ね合わせ装置を実現することが可能となる。

以下に実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。本発明の理解を助けるために、まず液晶パネルの製造装置及び製造工程の概略を説明し、その中で本発明の基板重ね合わせ装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の基板重ね合わせ装置の一構成例を示す概略断面図であり、図２は液晶パネル製造装置の全体構成を示す斜視図、図３は製造工程を説明する模式図である。
液晶パネル製造装置は、図２に示すように、ＴＦＴ基板を収納したカセット４０ａ、フィルタ基板を収納したカセット４０ｂから基板を取り出し、貼り合わせ処理し作製した液晶パネルをカセット４０ｃに回収するロードステーション４０と、シール剤塗布装置４１と、液晶滴下装置４２と、基板の位置合わせ及びギャップ調整と、仮固定を行う基板重ね合わせ装置４３と、シール剤硬化装置４４と、基板の搬送コンベア４５と、基板反転機構４６とから構成される。

搬送コンベア４５は基板を水平な姿勢で気体浮上させ、各装置間を移送する。搬送コンベア４５の基板搬送面には、多数の気体吹き出し孔（不図示）が設けられており、これらの吹き出し孔は流量制御機構を備えたガス供給源（不図示）に接続されている。

基板反転機構４６は、例えば、基板搬送板とその上方に配置されたガス吹出板及びこれらの回転機構とからなり、基板搬送板には他の搬送面と同様の多数のガス吹き出し孔が形成され、切換バルブを介して上記流量制御機構を備えたガス供給源と真空ポンプとに連結されている。一方、ガス吹き出し板にも多数のガス吹き出し孔が設けられ、基板搬送板方向にガスを吹き出す構成となっている。

基板反転機構に基板が搬送されてくると、例えば、以下の手順で直接又は反転後、基板重ね合わせ装置に送られる。即ち、ＴＦＴ基板の場合、基板搬送板には気体が供給され、基板を浮上させたまま基板重ね合わせ装置４３に搬送する。一方、フィルタ基板が反転機構に搬送されてくると、ガス吹き出し孔はバルブにより切り換えられて真空ポンプに接続され、基板は基板搬送板に真空吸着される。この状態で回転機構ににより１８０度回転させ、ガス吹き出し板からガスを吹き出すとともに、真空吸着を解除してガス吹き出し板上にフィルタ基板を浮上させ、このままの状態で基板重ね合わせ装置４３に搬送する。

次に図３を参照して液晶パネルの製造工程を説明する。
ＴＦＴ基板９１及びフィルタ基板９２は、デバイス等が形成された面（表面）を上に向けてカセットに収納されている。まず、ＴＦＴ基板がカセット４０ａから搬送コンベア４５上に取り出され、ガス吹き出し孔から吹き出されるガスにより浮上した状態でシール剤塗布装置４１に搬送される。ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シール剤９３及び仮固定用の光硬化性接着剤９４が塗布される。

続いて、液晶滴下装置４２に搬送され、シール剤９３の内側に所定量の液晶９５を滴下する（図３（ｃ））。この間、フィルタ基板９２はカセット４０ｂから取り出され、搬送コンベア４５上を移動して、基板反転機構４６に送られる。ここで、基板は反転された後、基板重ね合わせ装置４３に送られ、第２の基板保持板により保持される。一方、液晶滴下工程が終了したＴＦＴ基板９１はそのまま基板重ね合わせ装置４３に搬送され、第１の基板保持板により保持される。装置内部を真空に引いた後、ＴＦＴ基板９１とフィルタ基板９２との位置合わせ及びギャップ調整が行われ（図３（ｄ），（ｅ））、この状態で位置ずれしないように紫外線９６を接着剤９４に照射して硬化させ基板の仮固定を行う（図３（ｆ））。

仮固定した基板は、シール剤硬化装置４４に送られ、大気圧雰囲気で光照射又は加熱によりシール剤９３を硬化させ、基板を完全に接着固定する（図３（ｇ））。なお、真空から大気に戻した際、仮固定されたパネルは大気圧により圧縮されるので、ギャップはさらに小さくなる。従って、真空中でのギャップの値は、この減少を見込んで所定量大きい値に設定する。
固定したパネルは搬送コンベア４５によりパネル収納カセット４０ｃに回収され、その後、表示パネル単位に切断し液晶パネルの製造工程を終了する（図３（ｈ）

次に、図１を用いて基板重ね合わせ装置を詳細に説明する。
上述したように、基板重ね合わせ装置においては、真空中でＴＦＴ基板９１とフィルタ基板９２を平行に重ね合わせて、高精度の位置合わせ及びギャップ調整を行い、調整した位置からずれないように光硬化による仮固定が行われる。

図１に示すように、本実施例の基板合わせ装置は、凹部が形成された天蓋部１２、底板部３及び両者の間に配置されるＯ−リング１３で真空容器が構成され、これが架台３１上に配置されている。天蓋部１２は開閉機構１４により支持され、上下に移動する。例えば、真空室内部の組立やメンテナンスを行う際には、上限まで上げて作業し、また、基板を搬出入する場合は、下限に近い位置に下降する。なお、開閉機構１４には、例えば空気圧シリンダやサーボモータ等とボールネジを用い回転を上下動に変換するものが用いられる。天蓋部及び底板部の材料としては、例えばアルミニウム材やステンレス鋼が用いられるが、例えばアルミニウム材の場合、厚さ１０ｃｍ程度のものが用いられる。

底板部３には、ＴＦＴ基板９１を静電吸着により保持する第１の基板保持板１が固定配置され、その周囲に４つの貫通口７が設けられている。支柱６は、貫通口７の内側でガイド部材８により案内され、底板部下方に配置された矩形状の枠部材１０に取り付けられた垂直移動手段９の出力に連結され、その上部は、フィルタ基板を保持する第２の基板保持板２の４隅に取り付けられた支持部材５に固定されている。一方、水平移動手段１１は底板部３に取り付けられ、その出力が枠部材１０に連結されている。
従って、垂直移動手段により支柱６が上下動し、また水平移動手段により枠体１０、さらには支柱６が水平に移動し、結果として、第２の基板保持板（又はフィルタ基板）が面内及び高さ方向に移動するため、高精度に位置合わせ及びギャップ調整が可能となる。

真空容器内部の気密を保ちながら支柱の３次元移動を行うために、支持部材５と底板部３との間に、貫通口７を囲むように支柱６の上下移動及び水平移動に追随するベローズ５０が配置されている。

さらに、底板部３及び第１の基板保持板１には、基板を浮上させるために（場合によってはさらに基板を移動させるために）、複数のガス吹き出し孔４が設けられ、バルブ３０ａを介してガス供給源３０に接続されている。なお、図には示していないが、ガス供給源３０には流量調整機構が備えられ、基板（パネル）の厚さ、大きさ等に適した流量が選択される。また、内部を真空に排気するための排気通路１５が設けられ、切換バルブ１６ａ，１７ａを介して排気装置１６及びベント用のガス供給源１７に連結されている。ベントガスには、例えば乾燥空気又は窒素が用いられる。

底板部３には、複数の光学式の位置ずれセンサ（たとえばＣＣＤ撮像素子）２４が取り付けられ、貫通口２５及び光学窓２６を通して、上下の基板９１，９２の位置ずれを読み取ることができ、その出力に応じて水平移動手段１１の出力が定められる。また、第１の基板保持板１には例えば渦電流を利用した距離センサ２３が取り付けられている。距離センサとしては、この他に、磁界強度を利用したセンサ、レーザー干渉計、電気接触式マイクロメータ等が好適に用いられる。また、光硬化型接着剤を硬化させるための紫外線照射用の貫通口２７及び窓２８が設けられ、その近傍に光源に連結された光ファイバー２９が取り付けられている。

一方、天蓋部１２の凹部には、柔軟性を有する隔壁２１が第２の基板保持板２の上部に取り付けられ、空間２２を形成している。天蓋部には空間２２に連通する通路１８が設けられ、バルブ１９ａ、２０ａを介して排気装置１９及びガス圧調整機能を備えたガス供給源２０に連結されている。これらにより、空間２２内部を真空又は所定の圧力に制御でき、所望の力で第２の基板保持板を下方に押しつけることができる。
なお、基板９１，９２は基板保持板１，２の静電吸着機構により静電吸着されて保持される。例えば、基板保持板の表面には一対の電極を設け、これらに大きさが同じで極性が異なる直流電圧を印加すると、基板保持板に誘電分極が生じて表面に静電気が誘起され、基板が静電吸着される。

次に、第２の基板保持部材を３次元移動させるための水平移動手段及び垂直移動手段を図５〜７に基づいて詳細に説明する。
図５、６及び７は、それぞれ、第２の基板保持板２の垂直移動手段９及び水平移動手段１１の全体を下方から見たときの概略斜視図、水平移動手段１１の要部であるアクチュエータ１１ａ〜１１ｄの概略斜視図、及び第２の基板保持板２を上部から見たときの概略斜視図である。
図５に示すように、水平移動手段１１は直接的には矩形状枠体（ＸＹβステージ）１０を底板部３に対してｘ、ｙ、及びβ方向に移動させるように構成されている。即ち、第２の基板保持板２は真空容器内に配置され、大気中の枠体１０に取り付けられた垂直移動手段９の駆動軸である支柱６を介して、水平方向に移動する。ここで、支柱のガイド部材８は、支柱６を水平方向に遊びがなく強固に支持し、且つ、支柱６の滑らかな上下動は確保するために配置される。

水平移動機構１１は、図５に示すように、枠体１０の各辺に取り付けられるアクチュエータ１１ａ〜１１ｄで構成される。それぞれのアクチュエータは、図６に示すように、ブラケット１１１，リニアガイド１１５，連結具１１４、直線駆動源１１２、及び直線駆動源１１２の出力軸１１６と連結具１１４とを回転自在に連結する支点ピン１１３とから、構成され、ブラケット１１１を枠体１０にねじ１１７により固定し、直線駆動源１１２をボルト１１８により底板部３に固定することにより、直線駆動源１１２を駆動させて出力軸１１６を移動させると、ブラケット１１１を介して枠体１０が移動する。
直線駆動源１１２には、サーボモータ又はパルスモータ等と、モータの出力を直線運動に変換するボールネジを含む運動変換機構とで構成したものが好適に用いられる。

図５に示すように、例えば、第１及び第３のアクチュエータ１１ａ，１１ｃを同時に同じ距離だけ駆動させることにより、枠体１０をＸ方向に直線移動させることができる。この際、第２及び第４アクチュエータ１１ｂ，１１ｄのブラケット１１１も枠体１０と一体となってｘ方向に移動するが、ブラケット１１１に設けられたリニアガイド１１５及び支点ピン１１３の周りに回転する連結部材１１４は、ｘ方向の駆動力を逃がして直線駆動源１１２等に伝えないようにさせており、スムーズな動作を確保している。Ｙ方向に移動させる場合は、同様に第２及び第４アクチュエータを駆動させる。

また、第１アクチュエータ１１ａと第３アクチュエータ１１ｃを異なる向きに（前進と後退）同じ距離だけ駆動させると、枠体１０は、中心軸の周りに回転する（図５のβ参照）。さらに、各アクチュエータ１１ａ〜１１ｄの直線駆動源１１２の駆動のさせ方（駆動距離及び方向）を適宜選択することにより、種々の位置の周りに（例えば方形の隅の周りに）回転させることができる。
なお、通常、位置合わせの際の移動距離は、直線移動の場合は±２ｍｍ程度であり、回転角は±１°程度である。

また、第２の基板保持板２及び支柱６は軽量であり、移動時の慣性が小さく、位置決めを精密に且つ再現性良く行うことができる。例えば、１．３ｍｘ１．１ｍの基板用のものでは、図５に示したもの全体で３０ｋｇ程度となり、アクチュエータの負荷が極めて小さくなるため、アクチュエータも小型且つ廉価なものを用いることができる

垂直移動手段も、サーボモータ等とボールネジを用い回転を上下動に変換するものが好適に用いられ、上下移動量は数ｍｍである。さらに、本実施例では、上記垂直移動手段の他、ガス圧力を利用して隔壁２１を介してフィルタ基板９２をＴＦＴ基板９１に押しつけ、所望のギャップとする加圧機構が設けられている。即ち、隔壁２１によって仕切られた上側の空間２２は、バルブ２０ａを介して圧力制御機構を備えたガス供給源２０に接続されている。この空間２２に所定圧力のガスを導入すると大面積の基板保持板全体に加わる力は、極めて大きな力となり、短時間でギャップ調整を行うことができる。また、距離センサの出力により所望のギャップとなるようにガス圧を調整することにより、短時間で再現性のよいギャップ調整が可能なる。

本実施形例では、４つの距離センサ２３を配置し、高精度のギャップ調整が可能な構成としてある。図７は、基板面方向における距離センサ２３の配置位置を示す模式図である。各支柱６と対をなすように距離センサ２３を配置が配置されている。例えば、支柱６を結んだ方形と、四つの距離センサ２３を結んだ方形とは相似形とするのが好ましい。
垂直移動手段及び距離センサにより、フィルタ基板９２とＴＦＴ基板９１の基板面内間隔を均一にして接触させた後、空間２２に気体を導入して隔膜２１を下方に拡張させ、第２の基板保持板２に接触させて押圧することにより、アライメントがずれることなく基板のギャップ調整を行うことができる。この時、第２の基板保持板２が隔膜の拡張力で下方に僅かに押し下げられるが、支柱６は移動させず、支持部材５が僅かに撓むことによりギャップが減少する。
なお、柔軟性を有する隔壁２１としては、例えばアルミニウム等の金属、カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、及びゴム等材料からなるある程度の弾性を有するシートであり、例えば、アルミニウムの場合、厚さ１〜２ｍｍの板が好適に用いられる。

本実施例の基板重ね合わせ装置は、各部の動作を制御するコントローラが組み込まれており、複数の距離センサからの信号及び位置ずれ検出センサからの信号により、適正な基板の間隔や平行度及び基板位置とするための移動量を演算し、垂直移動手段及び水平移動手段に出力する構成としてある。

次に、図１の基板重ね合わせ装置を用いて、基板の位置合わせ及びギャップ調整操作の手順を図８，９を参照して説明する。各図は、基板重ね合わせ装置の基板搬送側を部分的に拡大して示したものである。
フィルタ基板９２は、基板反転機構４６によりカラーフィルタ形成面が下向きになるよう反転された後、第１の基板保持板１及び底板部３の気体吹き出し孔４から吹き出される気体により、浮上したまま第１の基板保持板１の上に搬送され（図８（ａ））、所定位置で停止する（図８（ｂ））。次いで、垂直移動手段９が駆動し第２の基板保持板２を下降させ、フィルタ基板９２を静電吸着する（図８（ｃ））。その後、第２の基板保持板２は上昇し、上限位置で停止する（図８（ｄ））。

次に、シール剤の囲み内に液晶を充填したＴＦＴ基板９１が気体により浮上した状態で搬送され（図８（ｅ））、所定位置で停止する（図８（ｆ））。ここで、第１の基板保持板１から気体の吹き出しを停止し、ＴＦＴ基板９１を静電吸着する（図８（ｇ））。
続いて、真空容器開閉機構１４が動作し、天蓋部１２が下降し、底板部３上に乗せられる（図８（ｈ））。これにより、真空室蓋１２と底板部３とで囲まれた空間が、Ｏリング１３によりシールされ、密閉される。
この状態で、排気装置１６が動作し、底板部３と天蓋部１２とから成る真空容器内部を通路１５、バルブ１６ａを介して所定の圧力（例えば０．１Ｐａ程度）まで排気する。この際、空間２２内も通路１８、バルブ１９ａを介し同様に排気する（図９（ａ））。

次に、垂直移動手段９及び水平移動手段１１が動作し、ギャップ調整と位置合わせが行われる。位置合わせを行うために所定の高さまで第２の基板保持板２を下降させる（図９（（ｂ））。この高さは基板に塗布したシール剤や、液晶がフィルタ基板９２に接触することがない高さである。
この状態で、まず４つの距離センサ２３の出力に基づいて基板平行度を補正する。即ち、内部を真空状態にすることにより底板は微妙に湾曲する場合があるため、大型基板全面にわたり平行とする工程は、むらのない高精細の表示を実現するには極めて重要である。従って、所望の平行度が得られるように、各垂直移動手段９を調整する。

続いて、フィルタ基板９２とＴＦＴ基板９１とのアライメントマークのずれを、位置ずれ検出センサ２４で検出し、ずれの大きさに応じた移動信号を水平移動手段に送り、第２の基板保持板をｘ、ｙ又はβ方向へ所定量移動させる。この位置ずれセンサによるずれの検出と移動手段の駆動を繰り返し行い、位置ずれセンサの出力が所定の範囲に収まった時点で位置合わせが完了する（図９（ｃ））。
この状態で、垂直移動手段９を再び駆動し、フィルタ基板９２をＴＦＴ基板９１方向に移動させる（図９（ｄ））。しかしながら、通常、シール剤高さは、例えば、ギャップ設計値５μｍに対し５０〜６０μｍ程度と大きく、垂直移動手段９による押圧力のみでは不十分で、所定時間内ではギャップは真空中での設定値に達しない場合が多い。そこで、コントローラは、バルブ１９ａを閉じバルブ２０ａを開け、真空中での設定値との差に応じた圧力のガスを空間２２に導入する。この結果、真空との圧力差によりフィルタ基板９２がＴＦＴ基板９１に向けて押圧される。例えば、５ｘ１０^４Ｐａの圧力のガスを導入すると、第２の基板保持板には５０ｋＮ程度の極めて大きな力が加わることになる。

そして、ギャップが設定値となった時点で、再び位置ずれセンサにより合わせ精度を確認する。ここで、もし位置ずれがあると判断された場合、位置合わせ操作を再び行う。この際、５μｍ程度以下のずれであれば、そのままの状態で水平移動手段を駆動して位置合わせを行えばよいが、ずれがそれ以上の場合には、フィルタ基板９２を上昇させて浮かせた状態で位置合わせするのが好ましい。
即ち、ギャップが設定値にある場合、フィルタ基板９２はＴＦＴ基板９１上の粘性の高いシール剤及び液晶に接触しているため、フィルタ基板９２を動かすのに非常に大きな力が必要で静電吸着機構では基板を保持できない場合がある。さらに、この状態で大きく動かすと、フィルタ基板９２がスペーサを引きずってしまい、基板９１，９２の素子等に破壊してしまう場合がある。

このようなことから、大きくずれた場合には、設定値の状態からフィルタ基板９２を少し浮かせ、その状態で再度アライメントを行うのが好ましい。再度アライメントをした後、再びフィルタ基板９２を下降させてギャップ調整を行う。又ギャップ調整を行う前に、もう一度平行度を確認するのが好ましい。
ギャップ調整を行って、ギャップが設定値となり、位置ずれも発生していないと判断されたら、図９（ｅ）に示すように、光貫通口２７に挿入された光ファイバ１９から窓２８を介して紫外線を光硬化接着剤に照射して、硬化させて基板を仮固定する。
その後、第２の基板保持板２の静電吸着を解除し、空間２２内を排気して真空容器内と同程度の圧力にするとともに、垂直移動手段９を動作させて第２の基板保持板２を上限の位置まで上昇させる。次に、真空容器内にベントガスを導入して大気圧とする（図９（ｆ））。

開閉機構１４を動作させて天蓋部１２を搬送位置まで上昇させる（図９（ｇ））。第１の基板保持板１の静電吸着機を解除し、第１の基板保持板１から気体を吹き出させ、基板９１、９２を仮固定したパネルを気体によって浮上させ、気体浮上コンベアへ送り出されて基板重ね合わせ工程を終了する（図９（ｈ））。この仮固定したパネルは、図２に示したようにシールド剤硬化装置９０５に搬送され、確実に固定した後、カセットに戻される。

以上の実施例では、可動真空シール部材として、ベローズを用いた場合であるが、本発明に好適に用いられる可動真空部材を図４に示す。図４は、可動真空シール部材の構成を示す模式的断面図である。
この真空シール部材は、図４に示すように、支柱６のガイド部材８をフランジ５４を有する円筒状部材５１とし、円筒状部材５１の内壁と支柱との間にＯ−リング等の第１のシール部材５２を配置し、さらにフランジ部５１と開口部周辺の底板部と間に第２のシール部材５３を配した構成のものが例示される。このような真空シール部材を用いることにより水平方向の移動と垂直方向の移動を独立して、即ち干渉することなく、制御することができる。
従って、ベローズを用いた場合には、通常、ギャップ調整後に再度位置合わせの確認をするのが一般的であるが、本実施例の場合は、ギャップ調整により位置合わせがずれることはほとんどなく、基板重ね合わせ装置の生産性が大きく向上する。

以上、水平移動手段と、第２の基板保持部材を媒介するものとして、軽量化を目的に枠体を用いたが板状体でも良い。
以上の実施例では、パネルの滴下型の液晶封入プロセスを用いた場合の基板重ね合わせ装置について説明してきたが、本発明は液晶を貼り合わせた後に注入する場合やプラズマディスプレイ等の種々の表示装置にも適用できることはいうまでもない。

本発明の基板重ね合わせ装置の一構成例を示す概略断面図である。 液晶パネルの製造装置を示す概略斜視図である。 液晶パネルの製造工程を示す模式図である。 真空シール部材の構成例を示す概略断面図である。 図１の基板重ね合わせ装置の位置合わせ機構及びギャップ調整機構の構成を示す概略斜視図である。 水平移動手段のアクチュエータを示すア概略斜視図である。 距離センサと支柱６の配置を説明する概略斜視図である。 基板重ね合わせ装置の動作を説明する概略図である。 基板重ね合わせ装置の動作を説明する概略図である。 従来の基板重ね合わせ装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 第１の基板保持板、
２ 第２の基板保持板、
３ 底板部、
４ ガス吹き出し孔、
５ 支持部材、
６ 支柱、
７ 貫通口、
８ 支柱ガイド部材、
９ 垂直移動手段、
１０ 矩形状枠部材、
１１ 垂直移動機構、
１１ａ〜１１ｄ アクチュエータ、
１５ 排気通路、
１６ａ，１７ａ、１９ａ、２０ａ バルブ
１６、１９ 排気装置、
１７ ベントガス供給源、
１８ 通路、
２０ ガス供給源、
２１ 隔壁、
２２ 空間、
２３ 距離センサ、
２４ 位置ずれセンサ、
２５、２７ 貫通口、
２６、２８ 光学窓、
２９光ファイバ、
３０ ガス供給源、
３０ａ バルブ、
４０ ロードステーション、
４０ａ ＴＦＴ基板収納カセット、
４０ｂ カラーフィルタ基板収納カセット、
４０ｃ 液晶パネル収納カセット、
４１ シール剤塗布装置、
４２ 液晶滴下装置、
４３ 基板重ね合わせ装置、
４４ シール剤硬化装置、
４５ 搬送コンベア、
４６ 基板反転機構、
５０ 可動真空シール部材、
５１ 円筒状部材、
５２，５３ Ｏ−リング、
５４ フランジ、
９１ ＴＦＴ基板、
９２ フィルタ基板、
９３ シール剤、
９４ 光硬化性接着剤、
９６ 液晶、
１１２ 直線駆動源、
１１３ 支点ピン、
１１４ 連結具、
１１５ リニアガイド、
１１６ 出力軸、
１１７ ねじ、
１１８ ボルト。

Claims (7)

1. 底板部と天蓋部とに分割可能な真空容器の内部に２種の基板を搬入してそれぞれの基板保持板で保持し、真空中で基板の位置合わせ及びギャップの調節を行う基板重ね合わせ装置であって、
   複数の貫通口を有する前記底板部の表面に設けられ、第１の基板を保持する第１の基板保持板と、前記複数の前記貫通口のそれぞれの内部を貫通し３次元方向に移動可能な支柱と、該複数の支柱により支持され、第２の基板を保持する第２の基板保持板と、前記複数の支柱を水平面内で移動させ前記２種の基板の位置合わせを行う水平移動手段と、前記支柱を垂直方向に移動させ所定のギャップに調整する垂直移動手段と、前記支柱の移動に対し真空容器内部の気密を保つ可動真空シール部材と、から構成し、さらに前記底板部又は／及び前記第１の基板保持板に複数のガスの吹き出し孔を設け、基板を浮上させて搬入、搬出する構成としたことを特徴とする基板重ね合わせ装置。
2. 前記可動真空シール部材は、鍔部を有する円筒状部材からなり、その内壁と前記支柱との間に第１のシール部材を設け、且つ前記底板部貫通口の周辺部と前記鍔部との間に第２のシール部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板重ね合わせ装置。
3. 前記第２の基板保持板の上方に、前記真空室を水平に仕切るように柔軟性を有する仕切板を設け、さらに該仕切板上方の空間の圧力を所定の圧力とする圧力制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板重ね合わせ装置。
4. 前記第１及び第２の基板保持板間の間隔を求める距離センサを配置し、その出力に応じて前記空間の圧力を変化させる構成としたことを特徴とする請求項３に記載の基板重ね合わせ装置。
5. 前記天蓋部は、前記底板部の一辺に蝶番により回転可能に取り付けられ、複数の方向に基板の搬出入が可能な構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板重ね合わせ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板重ね合わせ装置を用いた表示装置の製造方法であって、
   前記第２の基板を気体により浮上させた状態で前記第１の基板保持板の上方に搬送し、前記第２の基板保持板で保持する工程と、
   前記第１の基板を気体により浮上させた状態で搬送して、前記第１の基板保持板で保持する工程と、
   前記真空容器の内部を所定の圧力まで排気する工程と、
   前記垂直移動手段により、前記第１及び第２の基板を平行にする工程と、
   前記水平移動手段により、前記第１及び第２の基板を位置合わせする工程と、
   前記垂直移動手段により、前記第１の基板及び第２の基板の間のギャップを所定の値に調整する工程と、
   からなることを特徴とする表示装置の製造方法。
7. 前記表示装置は、液晶ディスプレイパネル又はプラズマディスプレイパネルであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。

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