JP2009168860A

JP2009168860A - 基板用ステージ装置

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Publication number: JP2009168860A
Application number: JP2008003730A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ozawa; 津登務小沢
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】液晶パネル用ガラス基板を高速かつ高精度に移動させて位置決め状態に載置することを可能とし、タクトタイムの短縮を図る。
【解決手段】ガラス基板Ａを載置する載置面２ａを有するステージ本体２と、その載置面２ａから出没可能に設けられ、載置面２ａから上方に突出させられた状態で、搬送されてきたガラス基板Ａを上端に載置する複数のリフトピン３と、リフトピン３を昇降させるリフトピン昇降機構４と、リフトピン３を水平方向に移動させるリフトピン水平移動機構５と、リフトピン３上に載置されたガラス基板Ａに対する基準位置からのずれ量を検出する位置検出部６と、検出されたずれ量に基づいて、リフトピン昇降機構５によりリフトピン３の上端が載置面２ａまで下降させられる間に、ガラス基板Ａを基準位置まで移動させるようにリフトピン水平移動機構５を制御する制御部７とを備える基板用ステージ装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル用ガラス基板を位置決め状態に載置する基板用ステージ装置に関するものである。

従来、基板用ステージ装置としては、多関節搬送ロボットにより搬送されてきたガラス基板の位置および姿勢をリフトピン上において非接触な方法で検出し、この検出結果に基づいて、ステージ部をガラス基板の位置および姿勢に合うように動かした後に、ガラス基板をリフトピンに移し替えてステージ上に載置するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−３３３１０９号公報

しかしながら、従来の基板用ステージ装置は、精度の要求される大重量のステージ部を移動させるために、大がかりな駆動装置が必要となり、大きな動力源が必要となる。特に、液晶ディスプレイを多面取りして製造するマザーガラス基板は大型化しており、現在では一辺が３ｍを越えるガラス基板が出現している。

この大型ガラス基板を載置するステージも大型ガラス基板サイズに従って大きくなるため、このように大型化したステージを高精度で高速に動作させることが困難になる。また、ステージを所定の位置にオフセットした後に、ガラス基板を多関節搬送ロボットからリフトピンに移し替えているため、この移し替えの際に多関節搬送ロボットのハンドの振れなどの要因によってガラス基板がステージの基準位置からずれてしまい、精度よく位置決めすることができないという不都合がある。

また、ガラス基板が、２ｍ、３ｍと大型化すると、このガラス基板を吸着保持している多関節搬送ロボットのハンドの振れがすぐに治まらないため、ガラス基板の位置を検出するまでに時間を要する。さらに、多関節搬送ロボットのハンドがガラス基板の重量やダウンフローの影響により撓み、ステージ面に対してガラス基板が傾いて配置されるため、ガラス基板のエッジを正確に検出できなくなるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、液晶パネル用ガラス基板を高速かつ高精度に位置決めすることを可能とし、タクトタイムの短縮を図ることができる基板用ステージ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、液晶パネル用ガラス基板を位置決め状態に載置する基板用ステージ装置であって、液晶パネル用ガラス基板を載置する載置面を有するステージ本体と、このステージ本体の載置面から出没可能に設けられ、載置面から上方に突出させられた状態で、搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板を上端に載置する複数のリフトピンと、全てのリフトピンを昇降させるリフトピン昇降機構と、全てのリフトピンを水平方向に移動させるリフトピン水平移動機構と、リフトピン上に載置された液晶パネル用ガラス基板に対する基準位置からのずれ量を検出する位置検出部と、この位置検出部により検出されたずれ量に基づいて、前記リフトピン昇降機構によりリフトピンの上端が前記載置面まで下降させられる間に、液晶パネル用ガラス基板を基準位置まで移動させるように前記リフトピン水平移動機構を制御する制御部とを備える基板用ステージ装置を提供する。

本発明によれば、リフトピン昇降機構の作動によりリフトピンの上端をステージ本体の載置面の上方に突出させた状態で、搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板をリフトピンの上端に受け取って載置し、リフトピンの下降動作中にリフトピン水平移動機構の作動により、リフトピンを水平方向に移動させることによって、載置された液晶パネル用ガラス基板を基準位置に位置合わせする。

このとき、位置検出部によって液晶パネル用ガラス基板の基準位置に対するずれ量が検出されると、制御部の作動により、リフトピン昇降機構およびリフトピン水平移動機構が作動させられ、リフトピン昇降機構によりリフトピンが下降させられる間に液晶パネル用ガラス基板が基準位置に位置決めされる。すなわち、リフトピン昇降機構とリフトピン水平移動機構とがシーケンシャルに作動させられるのではなく、連動して同時に動作を終えるように制御されるので、タクトタイムをさらに短縮することができる。

また、上記発明においては、前記位置検出部が、液晶パネル用ガラス基板の２箇所の角部の水平方向位置を検出することとしてもよい。
このようにすることで、位置検出部により検出された２箇所の角部の水平方向位置により、液晶パネル用ガラス基板の並進位置および回転位置をそれぞれ容易に算出することができる。

また、上記発明においては、少なくとも１つの前記リフトピンの上端に、載置された液晶パネル用ガラス基板の位置ズレを防止する滑り止め部材が設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、リフトピンの上端に液晶パネル用ガラス基板を載置した状態でリフトピンを高速移動させても滑り止め部材によってリフトピンに対する液晶パネル用ガラス基板の位置ズレが防止され、高精度に位置決めすることができる。

また、上記発明においては、少なくとも１つの前記リフトピンに、載置された液晶パネル用ガラス基板を吸着する吸着機構が設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、吸着機構によってリフトピンの上端に液晶パネル用ガラス基板を吸着することにより、リフトピンを高速移動させてもリフトピンに対する液晶パネル用ガラス基板の位置ズレが防止され、高精度に位置決めすることができる。

また、上記発明においては、前記吸着機構が、２本以上の前記リフトピンに設けられていることが好ましい。
このようにすることで、リフトピンの水平移動により、リフトピンの上端に載置した液晶パネル用ガラス基板が水平移動させられる際に、液晶パネル用ガラス基板の慣性力によるモーメントによって液晶パネル用ガラス基板が回転するのを防止することができる。したがって、液晶パネル用ガラス基板を精度よく位置決め状態に維持することができる。

また、上記発明においては、前記リフトピン水平移動機構が、全ての前記リフトピンを固定するスライダを水平方向に移動可能に支持する複数個のボールと、前記スライダを水平方向に押す押圧機構とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、押圧機構の作動によりスライダが水平方向に押されると、ボール上に移動可能に支持されたスライダが水平方向に並進移動または回転移動させられて、該スライダに固定されている全てのリフトピンを簡易に同時に水平方向に移動させることができる。

本発明によれば、液晶パネル用ガラス基板を高速かつ高精度に位置決めすることを可能とし、タクトタイムの短縮を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る基板用ステージ装置１について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る基板用ステージ装置１は、図１および図２に示されるように、水平な載置面２ａを有するステージ本体２と、該ステージ本体２に設けられた複数の貫通穴２ｂを介して、それぞれ載置面２ａから出没可能に設けられる複数のリフトピン３と、該リフトピン３を昇降させるリフトピン昇降機構４と、リフトピン３を水平方向に移動させるリフトピン水平移動機構５と、搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板Ａの水平方向位置を検出するセンサ（位置検出部）６と、該センサ６からの検出信号に基づいて基準位置に対する液晶パネル用ガラス基板Ａのずれ量を求め、このずれ量に基づいて前記リフトピン昇降機構４およびリフトピン水平移動機構５を制御する制御部７とを備えている。

ステージ本体２は、図１および図２においては載置面２ａのみにより簡略的に示しているが、水平な載置面２ａを得るために、大重量の重厚な構造物として構成されている。なお、ステージ本体２としては、平坦な載置面２ａを有するものの他、載置面２ａに複数のエアー吹き出し穴（図示略）を有し、液晶パネル用ガラス基板Ａを浮上させた状態でガラス基板の端部を吸着保持し、水平方向に搬送可能なものも含まれる。また、載置面２ａに複数のローラ（図示略）を有し、ローラの回転により液晶パネル用ガラス基板Ａを水平方向に搬送可能なものも含まれる。ここでは、単なる平坦な載置面２ａを有するステージ本体２を例示する。

ステージ本体２に設けられた貫通穴２ｂは、リフトピン３の直径寸法にリフトピン水平移動気孔５の水平移動距離を加えた寸法よりも大きな内径寸法を有している。
リフトピン３は、図に示す例では、９本が所定の間隔をあけて正方配列されている。全てのリフトピン３は、載置面２ａの下方に配置される可動プレート８に固定されている。

リフトピン昇降機構４は、可動プレート８の下部に配置されたシリンダにより構成されている。リフトピン昇降機構４の作動により、図１に実線で示される位置から鎖線で示される位置までの範囲で、可動プレート８を昇降させることができるようになっている。可動プレート８を上昇させると、リフトピン３の上端３ａがステージ本体２の載置面２ａよりも上方に突出し、可動プレート８を最下位に下降させると、リフトピン３の上端３ａが載置面２ａよりも下方に配置されるようになっている。

リフトピン水平移動機構５は、図２に示されるように、水平なベースプレート９と、該ベースプレート９の上方に配置され、前記リフトピン昇降機構４を搭載する矩形状のスライダ１０と、該スライダ１０をベースプレート９に対して水平移動可能に支持する３個以上のボール１１と、スライダ１０にＸＹ方向およびθ方向に押圧力を加える複数のシリンダ（押圧機構）１２とを備えている。ボール１１はスライダ１０を水平に支持するとともに、ベースプレート９との間の摩擦抵抗を小さくするために格子状に多数配置することが好ましい。

シリンダ１２は、図１に示す例では、スライダ１０の一辺に間隔をあけて２個、その他の３辺の中央にそれぞれ１個ずつ配置されている。この場合、一辺に間隔をあけて設けた２個のシリンダ１２の一方を押し出すことによりスライダ１０を右回りまたは左回りに回転させることができる。

センサ６は、例えば、ＣＣＤカメラであって、リフトピン３の上端３ａに載置される液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部近傍の所定の視野範囲を撮影する。制御部７は得られた画像を画像処理することにより、視野中心Ｏ（以下、基準位置Ｏとも言う。）に対する液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の位置のずれ量を精度よく検出することができるようになっている。

２つのセンサ６は、その視野中心Ｏが液晶パネル用ガラス基板Ａの対角線上の基準位置に一致するように固定されている。
図３は、角部が面取りされている液晶パネル用ガラス基板Ａの座標基準となる角部近傍の画像であり、液晶パネル用ガラス基板Ａの直交する２つの基準エッジＡ_１，Ａ_２の延長線上に配置される交点Ｐの位置が角部の位置として検出されるようになっている。

制御部７は、センサ６により検出された液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の位置情報と、視野中心Ｏとのずれ量を求め、このガラス基板Ａのずれ量の情報に基づいて、例えば、前記交点Ｐが、センサ６の視野範囲の中心に配される基準位置Ｏまで移動されるように、リフトピン水平移動機構５を制御するようになっている。
さらに具体的には、制御部７は、リフトピン昇降機構４を作動させて、搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板Ａがリフトピン３の上端３ａに載置された位置から、ステージ本体２の載置面２ａに載置される位置まで下降させられる間に、液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の位置Ｐが基準位置Ｏまで移動させられるように、前記リフトピン水平移動機構５を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る基板用ステージ装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る基板用ステージ装置１によれば、図２に示されるように、リフトピン昇降機構４により、ステージ本体２の載置面２ａよりも上方に上端３ａが配置させられるようにリフトピン３が上昇させられた状態で、図示しない搬送ロボットにより搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板Ａがリフトピン３の上端３ａに載置される。このとき、液晶パネル用ガラス基板Ａと載置面２ａとの間にはスペースが形成されるので、液晶パネル用ガラス基板Ａを移載した後の搬送ロボットはそのスペースを利用して液晶パネル用ガラス基板Ａの下方から抜き出される。

この状態で、センサ６の作動により、リフトピン３の上端３ａに載置されている状態の液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の水平方向位置Ｐが検出される。図２に示す例では、液晶パネル用ガラス基板Ａが水平方向にズレた状態でリフトピン３の上端３ａに載置されている。したがって、各センサ６には、図３に示されたように、液晶パネル用ガラス基板Ａの直交する２つの基準エッジＡ_１，Ａ_２の交点Ｐが視野範囲の中心位置に配される基準位置Ｏからずれた画像が取得される。

そして、センサ６により取得された画像が画像処理されることにより、液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の水平方向位置Ｐが検出され、制御部７に送られる。制御部７においては、センサ６から送られてきた角部の水平方向位置Ｐの情報に基づいて、これを基準位置Ｏに移動させるために必要な液晶パネル用ガラス基板Ａの水平方向の移動量および移動方向が算出される。

そして、制御部７は、リフトピン昇降機構４およびリフトピン水平移動機構５を作動させて、リフトピン３の上端３ａが図２に示される位置から図４に示されるように載置面２ａの下方に配置されることとなる位置まで移動させられる間に、液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部が基準位置Ｏに移動させられるようにリフトピン水平移動機構５を制御する。

図３に示す例では、液晶パネル用ガラス基板Ａは、基準位置（センサの光軸位置）Ｏに対して左上方向にずれているので、制御部７は、リフトピン水平移動機構５のシリンダ１２を制御して、図３の左側に配されるシリンダ１２を押し出し、右側に配されるシリンダ１２を引っ込める方向に移動させるとともに、上側のシリンダ１２を押し出し、下側の２つのシリンダ１２を同時に引っ込める方向に移動させることにより、液晶パネル用ガラス基板Ａの２つ角部の水平方向位置Ｐを基準位置Ｏまで移動させることができる。

また、液晶パネル用ガラス基板Ａが右側に傾いているときには、一辺に間隔をあけて設けた２つのシリンダ１２の内の右側のシリンダ１２を押し出して液晶パネル用ガラス基板Ａを左回りに回転させる。逆に、液晶パネル用ガラス基板Ａが左側に傾いているときには、一辺に間隔をあけて設けた２つのシリンダ１２の内の左側のシリンダ１２を押し出して液晶パネル用ガラス基板Ａを右回りに回転させる。このようにスライダ１０の中心を通るＸ軸またはＹ軸からずれた位置にシリンダ１２を配置することにより、スライダ１０にθ方向の回転力を与えることができる。

すなわち、本実施形態に係る基板用ステージ装置１によれば、大重量の重厚なステージ本体２は固定したままの状態で、比較的軽量なリフトピン３およびこれらを固定するスライダ１０を水平方向（ＸＹ方向およびθ方向）に移動させて液晶パネル用ガラス基板Ａを基準位置Ｏに合わせるので、大がかりな駆動装置が不要であり、エネルギの節減、高速移動および位置決め精度の向上を図ることができるという利点がある。

特に、本実施形態においては、リフトピン３の下降とリフトピン３の水平移動とをシーケンシャルに行うのではなく連動して行うので、リフトピン３の下降と同時に液晶パネル用ガラス基板Ａのプリアライメント（位置決め）を行うことが可能となり、タクトタイムの大幅な短縮を図ることができる。
また、基板用ステージ装置１を製造ラインの途中に配置する場合には、液晶パネル用ガラス基板Ａが位置決めされるステージ本体２を動かさないで済む本実施形態に係る基板用ステージ装置１は、位置決め後に再度製造ラインとの位置調整を図る必要がなく、さらにタクトタイムを短縮することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、位置検出部として２次元のＣＣＤカメラを液晶パネル用ガラス基板Ａの対角線上の角部に２個配置した例を示したが、液晶パネル用ガラス基板Ａの隣り合う一方の基準エッジＡ_１に２個の１次元のラインセンサと他方の基準エッジＡ_２に１個の１次元のラインセンサを配置することによっても基準位置に対する液晶パネル用ガラス基板Ａのずれ量を検出することができる。

また、本実施形態においては、スライダ１０を４辺にそれぞれ設けられたシリンダ１２によりＸ，Ｙ方向に並進移動させてもよいが、シリンダ１２を図１に示すようにスライダ１０の少なくとも１つの辺に中心線を挟んで２つ設け、これらのシリンダ１２の押し出し量を調節して右回りあるいは左回りの回転を付与し、液晶パネル用ガラス基板Ａの回転方向位置を調節することが好ましい。

スライダ１０に回転力を付与するシリンダ１２は、スライダ１０の中心を通るＸ軸またはＹ軸から遠くへ離すことによりスライダ１０への回転モーメントを大きくすることができる。右回り、左回りに回転力を付与する２つのシリンダ１２は図１に示されるように一辺に２つ設けるだけでなく、対向する２辺にＸ軸またはＹ軸から外れた同一側に配置してもよい。

また、本実施形態に係る基板用ステージ装置１においては、図５に示されるように、リフトピン３の少なくとも１本に、液晶パネル用ガラス基板Ａを吸着する吸着機構１３が設けられていることとしてもよい。図５に示される吸着機構１３は、例えば、リフトピン３を長手方向に貫通する吸着穴１３ａと、該吸着穴１３ａと図示しない負圧供給源とを接続するチューブ１３ｂとを備えている。
このようにすることで、吸着機構１３の作動によりリフトピン３の上端３ａに開口する吸着穴１３ａを負圧に吸引し、載置した液晶パネル用ガラス基板Ａが水平移動中にずれないように保持することができる。

したがって、リフトピン水平移動機構５をさらに高速動作させることも可能となり、タクトタイムのさらなる短縮を図ることができる。
吸着機構１３を設けるリフトピン３は、液晶パネル用ガラス基板Ａの略中心に位置する１本でもよいが、２本以上設けるとなおよい。このようにすることで、液晶パネル用ガラス基板Ａの慣性力によるモーメントが発生しても、水平移動中に液晶パネル用ガラス基板Ａが回転しないように保持することができる。

また、吸着機構１３により液晶パネル用ガラス基板Ａの位置ズレを防止することに代えて、リフトピン３の上端にゴム等の滑り止め部材（図示略）を設けることにしてもよい。
また、本実施形態においては、搬送ロボットからリフトピン３上に移載された高さ位置において、センサ６により液晶パネル用ガラス基板Ａの２つの角部の水平方向位置Ｐを検出することとしたが、これに代えて、リフトピン３を下降させる途中位置において水平方向位置を検出することにしてもよい。このようにすることで、リフトピン昇降機構４の垂直度が良好ではない場合においても、ステージ本体２の載置面２ａに載置される際の液晶パネル用ガラス基板Ａの位置ズレを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る基板用ステージ装置を示す斜視図である。図１の基板用ステージ装置において、リフトピン上に液晶パネル用ガラス基板を載置した状態を示す一部を切断した正面図である。図１の基板用ステージ装置の位置検出部の視野範囲を示す図である。図１の基板用ステージ装置において、リフトピンをステージ本体の載置面より下方に下降させた状態を示す一部を切断した正面図である。図１の基板用ステージ装置におけるリフトピンの変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ液晶パネル用ガラス基板
Ｏ基準位置
１基板用ステージ装置
２ステージ本体
２ａ載置面
３リフトピン
３ａ上端
４リフトピン昇降機構
５リフトピン水平移動機構
６センサ（位置検出部）
７制御部
１０スライダ
１１ボール
１２シリンダ（押圧機構）
１３吸着機構

Claims

液晶パネル用ガラス基板を位置決め状態に載置する基板用ステージ装置であって、
液晶パネル用ガラス基板を載置する載置面を有するステージ本体と、
このステージ本体の載置面から出没可能に設けられ、載置面から上方に突出させられた状態で、搬送されてきた液晶パネル用ガラス基板を上端に載置する複数のリフトピンと、
全てのリフトピンを昇降させるリフトピン昇降機構と、
全てのリフトピンを水平方向に移動させるリフトピン水平移動機構と、
リフトピン上に載置された液晶パネル用ガラス基板に対する基準位置からのずれ量を検出する位置検出部と、
この位置検出部により検出されたずれ量に基づいて、前記リフトピン昇降機構によりリフトピンの上端が前記載置面まで下降させられる間に、液晶パネル用ガラス基板を基準位置まで移動させるように前記リフトピン水平移動機構を制御する制御部とを備える基板用ステージ装置。
前記位置検出部が、液晶パネル用ガラス基板の２箇所の角部の水平方向位置を検出する請求項１に記載の基板用ステージ装置。
少なくとも１つの前記リフトピンの上端に、載置された液晶パネル用ガラス基板の位置ズレを防止する滑り止め部材が設けられている請求項１に記載の基板用ステージ装置。
少なくとも１つの前記リフトピンの上端に、載置された液晶パネル用ガラス基板を吸着する吸着機構が設けられている請求項１に記載の基板用ステージ装置。
前記吸着機構が、２本以上の前記リフトピンに設けられている請求項４に記載の基板用ステージ装置。
前記リフトピン水平移動機構が、全ての前記リフトピンを固定するスライダを水平方向に移動可能に支持する複数個のボールと、前記スライダを水平方向に押す押圧機構とを備える請求項１に記載の基板用ステージ装置。