JP2008262056A - 基板の貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二枚の基板をシール剤によって貼り合わせるとき、シール剤を全長にわたってほぼ均一に押しつぶすことができる貼り合わせ装置を提供することにある。
【解決手段】内部の圧力が制御されるチャンバと、チャンバ内に設けられ上面に貼り合わされる一対の基板のうちの一方の基板が載置される下部保持テーブル１５と、下部保持テーブルに対向して設けられ下面に他方の基板を保持する上部保持テーブルと、下部保持テーブルの上面と上部保持テーブルの下面の少なくとも一方の面に基板に塗布されたシール剤と対応する形状で設けられその部分によって基板を支持する突出支持部１８と、下部保持テーブルと上部保持テーブルを相対的に水平方向に駆動して一対の基板を水平方向に位置合わせしてから接する方向に駆動して一対の基板の上記シール剤が塗布された部分を上記突出支持部によって加圧して貼り合せる第１、第２の駆動源を具備する。
【選択図】 図５

Description

この発明は二枚の基板を、これらの基板間に流体を介在させてシール剤を介して貼り合わせる貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法に関する。

液晶パネルに代表されるフラットディスプレイパネルなどの製造工程では、二枚の基板を所定の間隔で対向させ、これら基板間に流体としての液晶を封入してシール剤によって貼り合せる、貼り合わせ作業が行なわれる。

上記貼り合わせ作業は、二枚の基板のどちらかに上記シール剤を枠状に塗布し、その基板或いは他方の基板の上記シール剤の枠内に対応する部分に所定量の上記液晶を複数の粒状にして滴下供給する。

つぎに、上記二枚の基板をチャンバ内に設けられた上部保持テーブルの上面と下部保持テーブルの下面とにそれぞれ保持して上下方向に所定の間隔で離間させて対向させる。ついで、チャンバ内を減圧し、これら基板を水平方向であるＸ、Ｙ及びθ方向に位置決めしてから、接する方向に駆動してこれら基板を貼り合せるようにしている。
このような先行技術は特許文献１に示されている。

二枚の基板の貼り合わせ精度としては、これら基板をＸ、Ｙ及びθ方向に対して高精度に位置決めすること、及び二枚の基板を上部保持テーブルの下面と下部保持テーブルの上面とによって平行に加圧することが要求される。二枚の基板を貼り合せる際、これら基板を平行に加圧することができないと、シール剤が均一に押し潰されなくなるということがある。つまり、二枚の基板を貼り合せるシール剤は、充分に押し潰されない部分や押し潰され過ぎる部分が生じることになる。

シール剤が部分的に充分に押し潰されない場合には基板間の密閉性が低下し、封入された液晶が漏れ出したり、基板間への空気の侵入を招くことになる。シール剤が押し潰され過ぎると、押し潰されたシール剤は復元しないため、貼り合わされた二枚の基板のギャップが不均一になる。それによって、二枚の基板間に必要とするギャップが確保されない部分が生じることで、二枚の基板間のギャップが不均一になるから、液晶表示パネルの表示性能が低下するということになる。
特開２０００−６６１６３号公報

二枚の基板を平行に加圧して貼り合せる場合、上部保持テーブルの下面と下部保持テーブルの上面が高い精度の平坦面に加工されているということが要求される。
しかしながら、最近では基板の大型化に伴って、上部保持テーブルと下部保持テーブルの基板を保持する面も大型化しているから、それらの面を高い平坦度で加工するということは非常に難しく、しかもその加工には多大な手間が掛かるということがあった。

この発明は、上部保持テーブルや下部保持テーブルの基板を保持する面を全体にわたって平坦度の高い面に加工しなくても、二枚の基板のシール剤が塗布された部分を高い平行度で加圧することができるようにした基板の貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法を提供することにある。

この発明は、二枚の基板のどちらかにシール剤が枠状に塗布され、二枚の基板のどちらかの上記シール剤の枠内に対応する部分に流体が滴下されていて、これら二枚の基板を上記シール剤を介して貼り合わす貼り合わせ装置であって、
内部の圧力が制御されるチャンバと、
上記チャンバ内に設けられ上面に一方の基板が載置される下部保持テーブルと、
この下部保持テーブルに対向して設けられ下面に他方の基板を保持する上部保持テーブルと、
上記下部保持テーブルの上面と上記上部保持テーブルの下面の少なくとも一方の面に上記基板に塗布されたシール剤と対応する形状で設けられその部分によって上記基板を支持する突出支持部と、
上記下部保持テーブルと上部保持テーブルを相対的に水平方向に駆動して上記一対の基板を水平方向に位置合わせしてから接する方向に駆動して一対の基板の上記シール剤が塗布された部分を上記突出支持部によって加圧して貼り合せる駆動手段と
を具備したことを特徴とする基板の貼り合わせ装置にある。

上記突出支持部は、上記下部保持テーブルに上記シール剤と対応する枠状の形状で設けられ、上記突出支持部の内側には、上記基板の上記シール剤の内側の部分を弾性的に支持する弾性支持部が設けられていることが好ましい。

上記弾性支持部は、上記シール剤の枠内に入る大きさの板状部材と、この板状部材を弾性的に支持したばね部材とによって構成されていることが好ましい。

二枚の基板のどちらかには枠状のシール剤が複数個所に設けられ、上記下部保持テーブルの上面と上記上部保持テーブルの下面の少なくとも一方の面には上記シール剤と対応して複数の突出支持部が設けられていることが好ましい。

この発明は、二枚の基板のどちらかにシール剤が枠状に塗布され、二枚の基板のどちらかの上記シール剤の枠内に対応する部分に流体が滴下されていて、これら二枚の基板を内部の圧力が制御されるチャンバ内で上記シール剤を介して貼り合わす貼り合わせ方法であって、
上記チャンバ内に設けられた下部保持テーブルの上面に一方の基板を載置し、上記下部保持テーブルに対向して設けられた上部保持テーブルの下面に他方の基板を保持するときに、どちらか一方の基板を一方のテーブルの面に上記シール剤に対応する形状で設けられた突出支持部によって支持する工程と、
上記下部保持テーブルと上部保持テーブルを相対的に水平方向に駆動して上記一対の基板を水平方向に位置合わせする工程と、
水平方向に位置合わせされた二枚の基板を接する方向に駆動してこれら基板の上記シール剤が塗布された部分を上記突出支持部によって加圧して貼り合せる工程と
を具備したことを特徴とする基板の貼り合わせ方法にある。

下部保持テーブルの上面と、上部保持テーブルの下面の少なくともどちらか一方に、基板に塗布されたシール剤と対応する形状の突出支持部を設け、二枚の基板を貼り合せるときに突出支持部によって基板のシール剤が塗布された部分を加圧するようにした。

突出支持部は下部保持テーブルの上面或いは上部保持テーブルの下面の面積に対して充分に小さい面積であるから、高い平坦度で加工することが可能になり、それによって二枚の基板を貼り合わせるとき、基板のシール剤が塗布された部分を平行に加圧することが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１はこの発明の液晶表示パネルの組立て装置１を示す概略図である。この組立て装置１は、シール剤の塗布装置２を有する。この塗布装置２には液晶表示パネルを構成する第１、第２の基板３，４のうちの一方である、第１の基板３が供給される。

上記塗布装置２は、第１の基板３が供給載置されるテーブル及びこのテーブルの上方に配置された塗布ノズル（ともに図示せず）を有し、この塗布ノズルが上記第１の基板３に対して相対的にＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動される。

それによって、第１の基板３の内面には粘弾性材からなるシール剤５が矩形枠状に塗布される。この実施の形態では上記第１の基板３の内面には図３に示すように縦横２列の４面取りとなるよう、シール剤５が４つの矩形枠状に塗布されている。

シール剤５が塗布された第１の基板３は滴下装置７に供給される。この滴下装置７は第１の基板３が載置されるテーブル及びこのテーブルの上方に配置された滴下ノズル（ともに図示せず）を有し、この滴下ノズルが上記第１の基板３に対して相対的にＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動される。それによって、この第１の基板３の内面のシール剤５によって囲まれた領域内に液状物質（流体）としての液滴状の液晶（図示せず）が所定の配置パターン、たとえば行列状に滴下供給される。

液晶が滴下された第１の基板３は貼り合わせ装置１１に供給される。この貼り合わせ装置１１には上記第１の基板３とともに上記第２の基板４が供給される。そして、上記第１の基板３と第２の基板４とが後述するごとく位置決めされて貼り合わされる。それによって、一対の基板３，４間に上記液晶が充填された液晶パネルが組立てられる。

上記貼り合わせ装置１１は図２に示すようにチャンバ１２を有する。このチャンバ１２内は減圧ポンプ１０によって所定の圧力、たとえば１Ｐａ程度に減圧されるようになっている。チャンバ１２の一側にはシャッタ１３によって開閉される出し入れ口１４が形成され、この出し入れ口１４から上記第１の基板３と第２の基板４とが出し入れされるようになっている。

上記チャンバ１２内には下部保持テーブル１５が設けられている。この下部保持テーブル１５は第１の駆動源１６によってＸ、Ｙ及びθ方向に駆動されるようになっている。下部保持テーブル１５の保持面１５ａ（上面）にはシール剤５が塗布されるとともに液晶が滴下された上記第１の基板３が、液晶が滴下された内面を上に向けて供給される。

上記保持面１５ａには、図４と図５に示すように第１の基板３に塗布されたシール剤５（同図に鎖線で示す）と対応する状態で帯状の突出支持部１８が上記保持面１５ａから数ｍｍの高さで突出して設けられている。つまり、突出支持部１８は田の字状に形成されている。突出支持部１８の幅寸法は上記シール剤５の幅寸法よりも十分に大きく設定されていて、その上面は平坦度が高い平面に加工されている。

上記保持面１５ａの上記突出支持部１８によって形成された４つの矩形枠の内側の部分にはそれぞれ凹部１９が形成されている。各凹部１９には弾性支持部２１が設けられている。この弾性支持部２１は、上記突出支持部１８内に入り込む大きさの剛性を備えた板状部材２２と、この板状部材２２を上記突出支持部１８とほぼ同じ高さになるよう、弾性的に変位可能に支持した弾性支持部材としての複数のコイルばね２３によって構成されている。なお、弾性支持部材はコイルばね２３に代わり板ばねなどの他のばねであってもよい。

それによって、下部保持テーブル１５の保持面１５ａに数ｍｍの高さで突出して形成された突出支持部１８によって支持された第１の基板３は、突出支持部１８の各枠の内側に位置する部分が弾性支持部２１の板状部材２２によって弾性的に保持されるため、その部分が下方へ撓むのが阻止されるようになっている。

図２に示すように、上記下部保持テーブル１５の上方には、第２の駆動源２７によって下部保持テーブル１５に対して接離するＺ方向に駆動される上部保持テーブル２８が配設されている。この上部保持テーブル２８の下面の保持面２８ａには、上記第２の基板４が外面を静電気力によって保持される。

各保持テーブル１５，２８にはそれぞれ複数の電極１５ｂ、２８ｂが設けられている。これら電極１５ｂ、２８ｂに給電すると、各保持テーブル１５，２８の保持面１５ａ，２８ａに基板３，４を保持する静電気力を発生させることができるようになっている。なお、各保持テーブル１５，２８の保持面１５ａ，２８ａは基板３，４よりもわずかに大きな面積に形成されている。

下部保持テーブル１５と上部保持テーブル２８との保持面１５ａ，２８ａに保持された第１の基板３と第２の基板４とは、四隅部がそれぞれ上記チャンバ１２の下方に配設された４組の撮像手段３１（２組のみ図示）によって撮像される。各撮像手段３１は粗位置合わせ用の第１の撮像カメラ３２と、この第１の撮像カメラ３２よりも撮像倍率の高い精密位置合わせ用の第２の撮像カメラ３３を有する。

各撮像手段３１の第１、第２の撮像カメラ３２，３３は、Ｘ、Ｙ及びＺテーブルを有する位置決め装置３４によってＸ、Ｙ、及びＺ方向に駆動されるようになっており、各位置決め装置３４は上記チャンバ１２の下方に配置された載置板３５上に設置されている。

上記チャンバ１２の底壁の少なくとも各位置決め装置３４が対向する部位は透明窓３６に形成されている。上記チャンバ１２内に配置された下部保持テーブル１５の上記透明窓３６に対応する部位には、下部保持テーブル１５の保持面１５ａに保持された第１の基板３の四隅部及びこの第１の基板３を介して上記上部保持テーブル２８の保持面２８ａに保持された第２の基板４の四隅部を上記第１、第２の撮像カメラ３２，３３によって撮像可能とする空洞部３７が形成されている。

上記第１の基板３と第２の基板４との上記シール剤５よりも外方の四隅部には、図示しないがそれぞれ粗位置合わせマークと精密位置合わせマークとが設けられている。各基板３，４の粗位置合わせマークを一致させることで、第１の基板３と第２の基板４とを粗位置合わせすることができ、各精密位置合わせマークを一致させることで、一対の基板３，４を精密に位置合わせすることができる。

なお、第１、第２の基板３，４を撮像するために、下部保持テーブル１５に空洞部３７を形成したが、空洞部３７を形成せずに、下部保持テーブル１５全体を透光性の材料で形成してもよい。

４組の第１の撮像カメラ３２と第２の撮像カメラ３３の撮像信号は図示しない画像処理部に入力されて座標信号に変換処理される。画像処理部で変換処理された座標信号は制御装置３９に設けられた図示しない演算処理部に入力される。この演算処理部では４組の第１の撮像カメラ３２或いは第２の撮像カメラ３３が撮像した第１、第２の基板３，４の四隅部の各一対の粗位置合わせマーク或いは精密位置合わせマークの撮像信号から得た座標信号に基づいて、これら基板３，４のＸ、Ｙ及びθ方向の相対的な位置ずれを算出する。

上記演算処理部によって一対の基板３，４の位置ずれが算出されると、その位置ずれが制御装置３９に設けられた図示しない記憶部に記憶される一方、駆動部（同じく図示せず）にも出力される。それによって、駆動部は、下部保持テーブル１５を駆動する第１の駆動源１６に駆動信号を出力し、上記下部保持テーブル１５をＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に駆動して第１の基板３と第２の基板４とを位置合わせする。

第１の基板３と第２の基板４との位置合わせは、第１の撮像カメラ３２からの撮像信号に基く粗位置合わせと、第２の撮像カメラ３３からの撮像信号に基く精密位置合わせが行なわれる。

なお、上記制御装置３９の駆動部は、上記第２の駆動源２７及び上記位置決め装置３４に対しても駆動信号を出力するようになっている。上記第２の駆動源２７は、上部保持テーブル２８を下降方向に駆動してその保持面２８ａに保持された第２の基板４を、下部保持テーブル１５の保持面１５ａの突出支持部１８に保持された第１の基板３に、液晶を介して所定の荷重で加圧させる。

それによって、液晶が潰されて第１の基板３のシール剤５によって囲まれた領域に拡散するとともに、第１の基板３に塗布されたシール剤５が押し潰されて第２の基板４が第１の基板３に接続される。

上記チャンバ１２には流量調整弁４１を介してたとえば窒素などの加圧された気体を供給する気体供給源４２が接続されている。流量調整弁４１の開度を調整してチャンバ１２内に供給する気体の流量を調整することで、減圧ポンプ１０によって減圧されたチャンバ１２内の圧力を所定の上昇曲線に基づいて上昇させることができる。上記流量調整弁４１は上記制御装置３９の駆動部によって開度調整されるようになっている。

つまり、チャンバ１２内は、第１の基板３と第２の基板４を貼り合わせるときに減圧され、貼り合わされた基板３，４をチャンバ１２内から取り出すときに基体供給源４２から供給される気体によって大気圧に加圧されるようになっている。

このような構成の貼り合わせ装置においては、下部保持テーブル１５の保持面１５ａに保持された第１の基板３をＸ、Ｙ及びθ方向に駆動して上部保持テーブル２８の保持面２８ａに保持された第２の基板４に対して水平方向に対して位置合わせしてから、上部保持テーブル２８をＺ方向に駆動して上記第２の基板４を第１の基板３にシール剤５によって貼り合わせる。

二枚の基板３，４を貼り合わせるとき、第１の基板３は下部保持テーブル１５の保持面１５ａにシール剤５と対応する形状に設けられた突出支持部１８によって支持されている。そのため、貼り合わされる第１、第２の基板３，４は上記突出支持部１８の上面と、上部保持テーブル２８の保持面２８ａとで挟持されて加圧されることになる。

上記下部保持テーブル１５の突出支持部１８は、第１の基板３に塗布されたシール剤５に対応する矩形枠状に形成されていて、その上端面の面積が下部保持テーブル１５の保持面１５ａに比べて遥かに小さいから、下部保持テーブル１５の保持面１５ａ全体を平坦面に加工する場合に比べて比較的容易に高い平坦度で加工することが可能となる。

それによって、下部保持テーブル１５の突出支持部１８と上部保持テーブル２８の保持面２８ａとで加圧されて貼り合わされる二枚の基板３，４は、これら基板３，４を貼り合わせるシール剤５が高い平坦度に加工された突出支持部１８によって加圧されることになる。

その結果、第１の基板３に枠状に塗布されたシール剤５は平坦度の高い突出支持部１８により、全長にわたってほぼ均等に押し潰されることになるから、下部保持テーブル１５の保持面１５ａに突出支持部１８が形成されていない場合に比べて二枚の基板３，４を高い平行度で貼り合わせることができる。

二枚の基板３，４を高い平行度で貼り合わせることができれば、シール剤５に押し潰され過ぎた部分が生じたり、逆に充分に押し潰されない部分が生じるなどのことなく、二枚の基板３，４をほぼ均等なギャップで貼り合わせることができる。それによって、二枚の基板３，４から液晶が漏れ出たり、二枚の基板３，４間に空気が侵入するのを防止することができるから、液晶表示パネルの表示性能を低下させるということもない。

上記下部保持テーブル１５の突出支持部１８によって形成された４つの枠の内側にはそれぞれ弾性支持部２１が設けられている。この弾性支持部２１の板状部材２２は第１の基板３の上記シール剤５の内側に対応する部分を弾性的に支持する。つまり、第１の基板３の上記シール剤５の内側に対応する部分を下方へ撓ませることなく支持する。

下部保持テーブル１５に突出支持部１８を設けることで、第１の基板３が下方へ撓むと、その撓みによって第１の基板３のシール剤５よりも外方の四隅部に設けられた粗位置合わせマークと精密位置合わせマークのＸ，Ｙ方向の位置がずれることになるから、第１の基板３と第２の基板４との位置合わせ精度が低下することになる。

しかしながら、第１の基板３の上記シール剤５の内側に対応する部分を、弾性支持部２１の板状部材２２によって自重に釣り合う力で弾性的に支持するようしているから、第１の基板３に撓みが生じてその位置合わせマークの位置がＸ，Ｙ方向にずれるということがない。それによって、第１の基板３と第２の基板４を高精度に位置合わせして貼り合わせることができる。

つまり、弾性支持部２１の板状部材２２は第１の基板３を下方へ撓ませることなく弾性的に支持する。そのため、二枚の基板３，４を位置合わせするとき、第１の基板３が撓んで位置合わせ精度が低下するのを防止することができる。

上記一実施の形態では第１の基板にシール剤を４つの矩形枠状に塗布する４面取りを例に挙げて説明したが、２面取りや１面取り或いは６面取り以上の場合であっても、この発明は適用可能である。

突出支持部を下部保持テーブルの上面に設けるようにしたが、上部保持テーブルの下面に設けたり、上部保持テーブルの下面と下部保持テーブルの上面の両方に設けるようにしてもよい。

第１の基板にシール剤を塗布したり、液晶を滴下するようにしたが、液晶とシール剤の一方をどちらか一方の基板に、他方を他方の基板に設けるようにしてもよく、シール剤と液晶をどちらの基板に設けるかはなんら限定されるところでない。

突出支持部の矩形枠の内側の凹部に設けられる弾性支持部をコイルばねと板状部材としたが、上記凹部に気体圧によって膨張する扁平な袋体を設け、この袋体に対して圧縮気体を供給することで、基板の突出支持部の内側に対応する部分を弾性的に支持するようにしてもよい。

この場合、袋体に対して供給する気体の圧力を調整可能な圧力構成手段を、チャンバ１２内の圧力を調整する減圧ポンプ１０及び気体供給源４２とは独立して設け、袋体内の圧力とチャンバ１２内の圧力との圧力差が所定の圧力差で一定となるように、袋体内の圧力を調整するとよい。

この発明の一実施の形態を示す液晶表示パネルを組み立てるための組立て装置の概略的構成図。 二枚の基板を貼り合せるための貼り合わせ装置を示す概略的構成図。 基板に塗布されたシール剤を示す平面図。 下部保持テーブルの平面図。 下部保持テーブルの一部分を示す断面図。

符号の説明

３…第１の基板、４…第２の基板、５…シール剤、１２…チャンバ、１５…下部保持テーブル、１６…第１の駆動手段、１８…突出支持部、１９…凹部、２１…弾性支持部、２２…板状部材、２３…コイルばね、２７…第２の駆動手段、２８…上部保持テーブル。

Claims (5)

1. 二枚の基板のどちらかにシール剤が枠状に塗布され、二枚の基板のどちらかの上記シール剤の枠内に対応する部分に流体が滴下されていて、これら二枚の基板を上記シール剤を介して貼り合わす貼り合わせ装置であって、
   内部の圧力が制御されるチャンバと、
   上記チャンバ内に設けられ上面に一方の基板が載置される下部保持テーブルと、
   この下部保持テーブルに対向して設けられ下面に他方の基板を保持する上部保持テーブルと、
   上記下部保持テーブルの上面と上記上部保持テーブルの下面の少なくとも一方の面に上記基板に塗布されたシール剤と対応する形状で設けられその部分によって上記基板を支持する突出支持部と、
   上記下部保持テーブルと上部保持テーブルを相対的に水平方向に駆動して上記一対の基板を水平方向に位置合わせしてから接する方向に駆動して一対の基板の上記シール剤が塗布された部分を上記突出支持部によって加圧して貼り合せる駆動手段と
   を具備したことを特徴とする基板の貼り合わせ装置。
2. 上記突出支持部は、上記下部保持テーブルに上記シール剤と対応する枠状の形状で設けられ、上記突出支持部の内側には、上記基板の上記シール剤の内側の部分を弾性的に支持する弾性支持部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の貼り合わせ装置。
3. 上記弾性支持部は、上記シール剤の枠内に入る大きさの板状部材と、この板状部材を弾性的に支持したばね部材とによって構成されていることを特徴とする請求項２記載の基板の貼り合わせ装置。
4. 二枚の基板のどちらかには枠状のシール剤が複数個所に設けられ、上記下部保持テーブルの上面と上記上部保持テーブルの下面の少なくとも一方の面には上記シール剤と対応して複数の突出支持部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の貼り合わせ装置。
5. 二枚の基板のどちらかにシール剤が枠状に塗布され、二枚の基板のどちらかの上記シール剤の枠内に対応する部分に流体が滴下されていて、これら二枚の基板を内部の圧力が制御されるチャンバ内で上記シール剤を介して貼り合わす貼り合わせ方法であって、
   上記チャンバ内に設けられた下部保持テーブルの上面に一方の基板を載置し、上記下部保持テーブルに対向して設けられた上部保持テーブルの下面に他方の基板を保持するときに、どちらか一方の基板を一方のテーブルの面に上記シール剤に対応する形状で設けられた突出支持部によって支持する工程と、
   上記下部保持テーブルと上部保持テーブルを相対的に水平方向に駆動して上記一対の基板を水平方向に位置合わせする工程と、
   水平方向に位置合わせされた二枚の基板を接する方向に駆動してこれら基板の上記シール剤が塗布された部分を上記突出支持部によって加圧して貼り合せる工程と
   を具備したことを特徴とする基板の貼り合わせ方法。

Images