JP2012058417A - タッチパネル付き3d表示パネル装置の組立システム - Google Patents

タッチパネル付き3d表示パネル装置の組立システム Download PDF

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Takuya Kaizu
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裕晃 今井
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拓哉 海津
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Abstract

【課題】3D表示パネルにタッチパネルを貼り合せた時に、気泡の残留の無い、精度の良いタッチパネル付き3D表示パネル装置を実現すると共に、製造時間の短縮を図ったタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムを提供する。
【解決手段】3D表示パネルに接着剤を塗布する塗布装置3a、3bと、タッチパネルを反転する基板反転装置4と、大気中で接着剤を塗布された3D表示パネル上にタッチパネルを重ねる重ね合せ機6と、重ね合せ機6で重ねられた3D表示パネルとタッチパネルを搬入して内部を真空状態して前記接着剤から気泡を除去すると共に、両パネルの位置合わせを行い、かつ所定の圧力を加えて貼り合わせる真空チャンバ8a、8b、8cと、前記真空チャンバ8a、8b、8c内で貼り合わされたタッチパネル付き3D表示パネル間の接着剤を乾燥させるUV照射装置10とで構成した。
【選択図】図1

Description

本発明は液晶表示装置や有機EL表示装置にタッチパネルを設けるための製造システムに係り、特に、製造時間の短縮を図ったタッチパネル付き3D(three dimensions)表示パネルの組立システムに関する。
液晶表示装置や、有機EL表示装置にタッチパネルを設けて、利用者がタッチパネルから表示指示や、動作指示を行う表示装置が増加してきている。従来のタッチパネル付きの表示装置では、タッチパネルと表示装置の周囲に額縁状のフレームを設けてこのフレームにタッチパネルを取付けるものがある。しかし最近の表示装置では3Dの表示を行うようになってきており、特許文献1に記載されているようにタッチパネルを直接取付けるものがある。
特開2007−226083号公報
上記特許文献1では、実装工程が明示されているが、その中に、この工程では表示素子基板に接着剤を全面に塗布して、その上に機能性部材(タッチパネル等)を位置合わせして載せ、所望の高さから光を照射して仮固定した後、仮固定の高さより高い位置から光を照射して本固定を行うことが記載されている。
特許文献1の方法では表示素子とタッチパネル間に気泡が残留してタッチした時の位置の精度が悪くなる恐れがある。また、気泡の混入を防止するために脱気処理を行うと、その為の製造時間が延びると言う問題がある。
その為、本発明の目的は、3D表示パネルにタッチパネルを貼り合せた時に気泡の残留の無い精度の良いタッチパネル付き3D表示パネル装置を実現すると共に、製造のための時間の短縮を図ったタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は3Dの表示パネルにタッチパネルを取りけるためのタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムにおいて、3D表示パネルに接着剤を塗布する塗布装置と、タッチパネルを反転する基板反転装置と、大気中で接着剤を塗布された3D表示パネル上にタッチパネルを重ねる重ね合せ機と、重ね合せ機で重ねられた3D表示パネルとタッチパネルを搬入して内部を真空状態して前記接着剤から気泡を除去すると共に、両パネルの位置合わせを行い、かつ所定の圧力を加えて貼り合わせる真空チャンバと、前記真空チャンバ内で貼り合わされたタッチパネルと3D表示パネル間の接着剤を硬化させるUV照射装置とで構成した。
上記構成とすることにより、3D表示パネルにタッチパネルを貼り合せた時に気泡の残留の無い精度の良いタッチパネル付き3D表示パネル装置を実現すると共に、製造のための時間の短縮を図った。
本発明の一実施形態になる基板貼合システムの全体構成の1例を示す図である。 接着剤塗布装置の概略構成図である。 基板反転装置の構成と動作を説明する図である。 基板重ね合せ機の構成を示した図である。 真空チャンバ装置の構成を示す図である。
以下、本発明のタッチパネル組立システムの一実施例を図に基づいて説明する。
図1には本発明の3D表示パネルにタッチパネルを取付けるタッチパネル組立システムの全体配置の平面図を示す。図1において、1は基板搬入部、2は第1のロボット、3a,3bは接着剤塗布装置、4は基板反転部、5は第2のロボット、6は重ね合せ機、7は第3のロボット、8は真空脱気装置、9は第4のロボット、10は紫外線照射室、11は第5のロボットである。
まず、貼り合わせる3D表示パネルとタッチパネルを搬入する基板搬入部1が設けてある。この基板搬入部1に3D表示パネルが搬入されると、基板搬入部から第1のロボット2に設けたハンド部に搬入された3D表示パネルを受け取り、第1のロボット2の左右方向に配置されている接着剤を塗布するための塗布装置3a,3bのどちらか一方のテーブル上に3D表示パネルを受け渡す。
図2に塗布装置の概略構成を示す。
塗布装置3a,3bは架台20上にXYθテーブル21が設けてあり、XYθテーブル21上には3D表示パネル28が搭載されている。XYθテーブル21の上部には3D表示パネル28に接着剤を塗布するための塗布ヘッド22が設けてある。塗布ヘッド22は、上下方向移動ステージ23に取付けられている。上下方向移動ステージ23は門型の固定ステージ(ガントリー)30に固定されたヘッド取付部材30sに取付けられている。塗布ヘッド22は吐出口がスリット状に形成した吐出ノズル22nと、吐出ノズル22nに接着剤を供給する接着剤供給部22sとからなり、上下方向へ移動できる上下移動ステージ23に取付けられている。なお、吐出ノズル22nの吐出口はパネルの幅方向に長いスリットで形成されている。吐出口の形状をスリット状にしたことで説明したが、所定の幅に吐出できるものであればよく、複数の吐出口を備えたインクジェットヘッドとしてもよい。さらに上下移動ステージ23には、ノズルの上下方向の高さ位置を検出する検出器27と、図示していないXYθテーブル21と3D表示パネルの位置合わせマークを観測するカメラが設けてある。3D表示パネル28を載置するXYθテーブル21はXYθ方向に移動可能なX、Y、θテーブルで構成されている。即ち架台20上に駆動装置25を設けたXテーブル21Xが、Xテーブル21Xの上部に駆動装置26を設けたYテーブル21Yが、Yテーブル21Yの上部に駆動装置(図示せず)を備えたθテーブル21θを設けた構成となっており、θテーブル上に3D表示パネル28を載置する構成である。前述のように、本構成では塗布ヘッド22は上下方向に移動可能であるが、XY方向には移動しないように固定されている。塗布時には3D表示パネルを載置したXYθテーブル21を移動させながら吐出ノズル22nから接着剤を3D表示パネル面に塗布する構成となっている。なお、テーブル21はθ方向にのみ移動可能として、XY方向は吐出ノズルを設けた門型の固定ステージ30上をヘッド取付部材30がX方向に、固定―ステージ30が架台上をY方向に移動できるように構成し、吐出ノズル22nがテーブル21に沿って移動できるように構成することでもよい。
なお、3D表示パネル28を載置するθテーブ21θルには、第1のロボット2のロボットハンドから3D表示パネル28を受け取るために、複数の上下に移動可能な受け取りピンで構成された基板受け取り機構(図示せず)が設けてある。さらに、θテーブル21θには、受け渡された3D表示パネル28を移動しないように真空吸着保持するためにテーブル面に複数の吸着孔が設けてあり、この吸着孔に負圧を供給する負圧供給機構が別に設けてある。3D表示パネル28がθテーブル面に固定されると、接着剤が所望の形状に塗布される。この時の塗布パターンの一例を図2(b)に示す。塗布パターンとしては気泡の抜けが良いように、複数本の平行な直線状(所謂のスリット状)に塗布(図2(b)(1))するか、又は、基板中央で交差する、所謂放射状に塗布(図2(b)(2))する。接着剤の塗布が完了すると、受け取りピンを上昇させ、接着剤の塗布された3D表示パネル28の下部に第1のロボット2のハンドが差し込まれて、第1のロボットのハンドに3D表示パネル28を保持し、基板反転部4に運ばれる。基板反転部4に運ばれた3D表示パネル28は、反転する必要が無いために、第1のロボットハンド2から第2のロボットハンド5に受け渡され、第2のロボット5で重ね合せ機6に運ばれる。
なお、3D表示パネル28に接着剤を塗布している間に、タッチパネル29が基板搬入部1に搬入される。この時。タッチパネル29は貼合面が損傷したり、汚れたりしないように貼合面を上向きにして搬入される。搬入されたタッチパネル29は第1のロボット2により貼合面と反対側の面を保持されて基板反転部4に運ばれ、そこに設けてある基板反転装置で反転される。
基板反転部4に設けてある基板反転装置の一例の概略構成を図3に示す。
図3(a)は本例の基板反転装置の全体構成の概略図を、図3(b)にはウォーキングビームの構成図を示す。図3(b)に示すようにウォーキングビーム36は回転軸に複数の指部39を設けた構成である。なお指部39には複数の真空吸着パッド39Pが設けてある。真空吸着パッド39Pには負圧を供給する負圧源からの配管が接続されているが本図では省略してある。基板反転装置14は架台34上に反転機構が設けてある。反転機構において指部39にタッチパネル29を保持して、ウォーキングビーム36の一端(上下移動部材38)を持ち上げて他端側(水平移動部37)を基板搬送方向に移動させて反転する構成となっている。
図3(a)の反転機構には、第1のロボット2のハンドによりタッチパネル29が、貼り付け面側を上向きにして搬送されてくる。反転機構においては、前述のように、架台34上にタッチパネル29の搬送方向に対して直角方向に伸びた、複数の指部39を備えたウォーキングビーム36が設けてある。指部39には指部面により所定の高さを有する複数の真空吸着パッド39Pが設けてある。第1のロボット2のハンドにより搬送されてきたタッチパネル29は、ウォーキングビーム36に設けてある指部39の真空吸着パッド39Pに受け渡される。架台34上のタッチパネル搬送方向の略中央部であって、タッチパネル端部側にはウォーキングビーム36の一端を上昇、降下させるための移動用柱35が設けてある。移動用柱35の部分にはウォーキングビーム36の一端部側に設けた上下移動部材38を上下動させるための駆動モータ(図示せず)が設けてある。この駆動モータによって上下移動部材38を移動用柱35に沿って上下に移動する構成となっている。また図示していないが、上下移動部材38にカウンタウェイトにロープで接続されている。さらに架台上には、図示していないが基板搬送方向に延伸されたリニアガイドが設けてある。ウォーキングビーム36の他端側の端部には、リニアガイド上を移動し易い様に転がり機構からなる水平移動部66が設けられている。
この基板反転装置の動作は下記の通りである。
まず、第1のロボット2のハンドにてタッチパネル29をウォーキングビーム36の指部39上に受け渡す。この時、第1のロボット2のハンドは、指部39に設けた真空吸着パッド39Pの間に差し込める構造となっている。指部39上に受け渡されたタッチパネル29は指部39に設けてある真空吸着パッド39Pで保持される。タッチパネル29の保持が完了するとウォーキングビーム36の一端側の上下移動部材38が移動用柱35に沿って上昇されるウォーキングビーム36の他端側の水平移動部37は、移動のリニアガイドに沿って移動する。そして、上下移動部材38が最高点に達する前には、水平移動部37は水平方向に所定の速度を有するようにして移動用柱35の中心を通過して反対側に移動できるようにしてある。これにより、ウォーキングビーム36が垂直状態になると、上下移動部材38の上昇を降下方向に変更制御する。以上の動作をさせることで、タッチパネル29を反転することができる。このように、タッチパネル29を反転させることでタッチパネル29の移動時に占める空間が少なくて済み、タッチパネル全体を180度回転させる場合に比べて、反転時に塵埃の発生を抑制することが可能となる。
基板反転装置でタッチパネル29の貼合面側を下側に来るように反転させると、第2のロボット5によりウォーキングビーム36からタッチパネル29を受け取り重ね合せ機6の上テーブルに受け渡す。
図4に重ね合せ機の概略構成を示す。重ね合せ機6は上下に移動可能な上テーブル42と上テーブル42に対向して設けた下テーブル41とが設けてある。下テーブル41には3D表示パネル28を第2のロボット5から受け取るための上下に移動可能な受け取りピン43が複数設けてある。また3D表示パネル28を下テーブル41上の決められた位置に載せるために、下テーブル41の一方側には位置合わせ用の突起44と、突起と反対側には3D表示パネル側面を突起側に押すための横押し装置45からなる位置合わせ機構を備えている。さらに、上テーブル42にはタッチパネル29を第2のロボット5から受け取り、保持するための真空吸着孔が複数設けてあり、この吸着孔に負圧を供給する負圧供給機構47と配管48aが別設してある。また、配管48aの途中には電磁弁49aが設けて有り、電磁弁のON、OFFにより負圧の供給、停止が行えるように構成してある。上テーブル42の近傍まで第2のロボット5のハンドにより搬送されて来たタッチパネル29は、上テーブル42に供給されている負圧により上テーブル面に吸上げられ吸着保持される。タッチパネ29ルの上テーブル42への位置決めは、第2のロボット5のハンドのXYθの動作で行うことができる。次に、第2のロボット5のハンドにより搬送されて来た3D表示パネル28は、下テーブル41面より突出されている受け取りピン43上に受け渡され、受け取りピン43を下テーブル41面より下方に移動させることで下テーブル面上に載置される。接着剤が塗布された3D表示パネル28が横押し装置45の動作で下テーブル41に位置決めされると、下テーブル41に載置された3D表示パネル28も負圧供給機構47から配管48b及び電磁弁49bを経由して下テーブル41面に設けた複数の負圧供給孔に負圧が供給され、真空吸着される。
次に、上テーブル42に保持されているタッチパネル29が下テーブル41上の3D表示パネル28の接着剤に接触する位置まで駆動機構46を動作させることにより、上テーブル42を降下させる。その状態で上テーブル42の負圧供給47を停止してタッチパネル29の保持を解除する。この重ね合わせの作業は大気状態で行う。このため、タッチパネル29を真空吸着により、確実に保持でき、かつ、重ね合せに際してもタッチパネル29をある程度3D表示パネルに近づけるだけた状態で、上テーブル42への負圧の供給を停止することで簡単に重ねることが可能である。
重ね合わされた3D表示パネル28とタッチパネル29は下テーブル41への負圧の供給が停止されて、受け取りピン43を上昇させて下テーブル面から離間させ、第3のロボット7のハンドに受け渡される。重ね合せ機5から取り外され、脱気室貼合室8に搬入される。
脱気室貼合室の概略構成を図5に示す。この脱気貼合室8は次のように構成されている。架台50上に真空チャンバ54が形成されている。真空チャンバ54には3D表示パネル28とタッチパネル29を搬入搬出するための搬入搬出口を開閉するゲートバルブ57が設けてある。さらに、真空チャンバ内を真空状態にする真空ポンプ58が設けてある。配管58Pには三方弁59が設けてあり、大気開放用の配管が接続されている。真空チャンバ54内にはタッチパネル29と3D表示パネル28とをさらに加圧することができるように、上テーブル52と下テーブル51とが設けてある。上テーブル52のタッチパネルを保持する面に摩擦板55が設けてある。即ち摩擦板面にタッチパネルが接触している。下テーブル51側には3D表示パネル28とタッチパネル29を重ね合せたものをロボットから受け取り、脱気と貼合の完了したタッチパネル付き3D表示パネルをロボットに受け渡すための上下動できる受け取りピン55が設けてある。また加圧する前にタッチパネル29と3D表示パネル28の重なり位置を調整するための図示していない位置合わせ機構が設けてある。この真空チャンバでは、接着剤に含まれている気泡を脱気するために設けたものである。なお、加圧するための上テーブル52には保持機構は備えておらず、上テーブル面に摩擦板55を設けた構成となっている。タッチパネル29と3D表示パネル28の位置を合わせる位置合わせ機構は、先に記載した重ね合わせ機の3D表示パネル28の位置合わせに用いたもの略同じ構成の機械的な位置合わせ機構を備えている。すなわち、タッチパネル29と3D表示パネル28との間の接着剤は未だ乾燥前であるために、上テーブル(加圧板)52でタッチパネル29を軽く押し付けた状態では、3D表示パネル28側を図示していない横押し機構で押すことにより、摩擦板55の効果によりタッチパネル29の移動を抑制し、3D表示パネル28側が移動し易くなり位置合わせが可能である。この位置合わせ精度は100μm程度でよく機械的な位置合わせで達成できるものである。なお位置合わせにはタッチパネル29と3D表示パネル28とに位置合わせマークを設けておき、このマーク位置をカメラで観測しながら行うことも可能である。
また本実施例では、3台の脱気貼合室8(8a、8b、8c)を配置したが、この理由は重ね合わせ機6においてタッチパネルと3D表示パネルとを重ね合わせるために約25秒程度かかる。この時タッチパネルと3D表示パネル間は、接着剤が軽く押しつぶされた状態であり、正規の貼合状態にはなっていない。重ね合わせたタッチパネル付き3D表示パネル装置を真空チャンバ内に搬入してから、真空チャンバ内を真空状態にして、接着剤の脱気を行うと共に、上テーブルで加圧して貼合を行う。この場合、パネルを搬入してから、貼合を行い、真空チャンバ内を大気状態に戻すまでに約75秒程度かかるために、作業の無駄を省きパネルの生産性を向上するために3台の真空チャンバを配置して、上流側の作業が滞ら無いようにしたものである。また、真空チャンバ内に搬入された重ね合せたタッチパネルと3D表示パネルを再加圧する前に、真空チャンバ内が真空状態になってから10秒程度放置することで脱気処理を行う。その後、真空チャンバ内の上テーブルを下テーブル側に移動させて、タッチパネルと3D表示パネル間に所定の荷重を加えて接着剤をつぶして確実に3D表示パネルにタッチパネルを貼り付ける。この加圧処理を行うときには、3D表示パネルとタッチパネルの位置合わせを再度行う。このときの位置合わせ機構は、下テーブルの一方端側に基準の位置合わせ板が設けられ、他方側に駆動機構に取付けられた、横押し用の板を基準板側に移動させて、タッチパネルと3D表示パネルの側面を基準板に押し付けることで位置合わせを行えばよい。真空チャンバ内で脱気処理と加圧処理が完了すると、真空チャンバ内を大気状態に戻し、第4のロボット9のロボットハンドにより真空チャンバ内からタッチパネル付き3D表示パネル装置を取り出しUV照射室10に搬入する。UV処理室10では紫外線を照射して接着剤を硬化させる。紫外線を照射して接着剤を硬化後には、第5のロボット11によってシステム外にタッチパネル付き3D表示パネル装置が排出される。
以上のように、本システムでは、タッチパネルと3D表示パネルの重ね合わせを大気中で行い、脱気と最終位置合わせとを真空チャンバ内で行うようにしたため、真空状態でタッチパネルを上テーブルに保持する必要がなくなり、システム全体の装置構成を簡略化できる。また重ね合わせ機と真空チャンバとを区分けして、時間の掛かる真空チャンバを複数台設置した構成とすることにより、高速で貼合処理を行うことができる。
1…基板搬入部、2…第1のロボット、3a、3b…塗布装置、4…基板反転部、5…第2のロボット、6…重ね合わせ機、7…第3のロボット、8a,8b,8c…脱気貼合室、9…第4のロボット、10…UV照射室、11…第5のロボット。

Claims (4)

  1. 3D表示パネルにタッチパネルを取りけるためのタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムにおいて、
    3D表示パネルに接着剤を塗布する塗布装置と、タッチパネルを反転する基板反転装置と、大気中で接着剤を塗布された3D表示パネル上にタッチパネルを重ねる重ね合せ機と、
    重ね合せ機で重ねられた3D表示パネルとタッチパネルを搬入して内部を真空状態して前記接着剤から気泡を除去すると共に、両パネルの位置合わせを行い、かつ所定の圧力を加えて貼り合わせる真空チャンバと、前記真空チャンバ内で貼り合わされたタッチパネル付き3D表示パネル間の接着剤を乾燥させるUV照射装置とから構成されるタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システム。
  2. 請求項1に記載のタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムにおいて、
    前記重ね合わせ機1台に対して前記真空チャンバ装置を3台の割合で配置したことを特徴とするタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システム。
  3. 請求項1に記載のタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムにおいて、
    前記塗布装置において前記接着剤を所定幅のスリット状に塗布するか又は放射状に塗布することを特徴とするタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システム。
  4. 請求項1に記載のタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システムにおいて、
    前記真空チャンバ内に下テーブルと上テーブルを設けて前記上テーブル面に摩擦板を設けてあり、前記上テーブルでタッチパネルを押えて、前記下テーブルに載置した3D表示パネルを横押し機構で移動させて位置合わせを行う構成としたことを特徴とするタッチパネル付き3D表示パネル装置の組立システム。
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