JP2012109427A - フィルム基板矯正装置及びフィルム基板矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム基板を傷つけずに位置ズレを矯正できるフィルム基板矯正装置及びフィルム基板矯正方法を提供する。
【解決手段】
フィルム基板３１に設けられた複数の基準点のあるべき相対位置を記憶装置４３に記憶しておき、次いで基板搬送装置で搬送されるフィルム基板３１上の基準点の相対位置を光学検出装置４１で検出する。制御装置４２は記憶装置４３に記憶された基準点の相対位置と、光学検出装置４１で検出された基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出し、ズレ量の全体分布がゼロになるように、フィルム基板ステージ５１に設けられた発熱器を発熱させてフィルム基板３１を加熱させる。発熱器にはペルチェ効果を有する熱電変換素子を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィルム基板矯正装置及びフィルム基板矯正方法に関する。

近年の画像表示装置は薄型化が進んでおり、将来的には画像表示装置は軽く、かつ折りたたみが可能な樹脂製のフィルム基板により製造され、フレキシブル化が進むと想定される。
しかしながら、基板の材質に樹脂を使用すると、加熱プロセスや酸素透過率などの点において、ガラス製基板に劣るため、製品化が難しいとされている。
また、特に樹脂は可塑性のため容易に歪んでしまい、パターニングを施しても、位置ズレが発生し、次工程での加工を難しくしている。

図５はフィルム基板の歪みの測定結果を示している。図中の矢印の始点は本来あるべき位置を示し、矢印の先端は実際に測定された位置を示している。図５に示すように、フィルム基板に生じている位置ズレの分布は不均一であることがわかっている。

特許文献１では、位置ズレ量を算出後、フィルム基板を機械部材に物理的に挟みこんで応力を加えて位置ズレを矯正する方法を提案している。
しかしながら、この方法ではフィルム基板を傷つけることになることに加え、細かな位置ズレに対して対応できないという問題があった。

特開２００５−１２９９３５号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、フィルム基板を傷つけずに位置ズレを矯正できるフィルム基板矯正装置及びフィルム基板矯正方法を提供することにある。

本発明者らは、樹脂がガラスに較べて線膨張係数が２桁程度高いことに注目し、フィルム基板に直接応力をかける代わりに、熱によるフィルム基板の塑性を利用することにより上記目的を達成できることを見出した。

係る知見に基づいて成された本発明は、フィルム基板を搬送する基板搬送装置と、前記フィルム基板と離間して対面可能な位置に配置された複数の発熱器と、各前記発熱器を前記フィルム基板の表面に対して直角な方向に移動させる発熱器移動装置と、前記フィルム基板の搬送方向に対して各前記発熱器よりも上流に配置され、前記フィルム基板に設けられた複数の基準点の相対位置を検出する光学検出装置と、前記基準点のあるべき相対位置が記憶された記憶装置と、前記光学検出装置で検出された前記基準点の相対位置と、前記記憶装置に記憶された前記基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出し、ズレ量の全体分布がゼロになるように、各前記発熱器を発熱させるように構成された制御装置と、を有するフィルム基板矯正装置である。
本発明はフィルム基板矯正装置であって、前記発熱器はペルチェ効果を有する熱電変換素子であるフィルム基板矯正装置である。
本発明は、フィルム基板に設けられた複数の基準点のあるべき相対位置を記憶する記憶工程と、前記フィルム基板の前記基準点の相対位置を検出する検出工程と、前記記憶工程で記憶された前記基準点の相対位置と、前記検出工程で検出された前記基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出し、ズレ量の全体分布がゼロになるように、前記フィルム基板を加熱させる加熱工程と、を有するフィルム基板矯正方法である。

ペルチェ効果を有する熱電変換素子について説明する。
図１は熱電変換素子１０の概略構成図である。
熱電変換素子１０は、主電極１１にＰ型熱半導体１２とＮ型熱半導体１３とが電気的に接続された構造になっている。Ｐ型熱半導体１２とＮ型熱半導体１３には第一の副電極１４と第二の副電極１５とがそれぞれ電気的に接続されている。

第一、第二の副電極１４、１５を直流電源１９の異なる極性の電極にそれぞれ電気的に接続し、Ｐ型熱半導体１２からＮ型熱半導体１３へ直流電流を流すと、第一、第二の副電極１４、１５から主電極１１へ熱が運ばれて主電極１１は発熱し、逆にＮ型熱半導体１３からＰ型熱半導体１２へ直流電流を流すと、主電極１１から第一、第二の副電極１４、１５へ熱が運ばれて主電極１１は冷却される。

フィルム基板を傷つけずに位置ズレを矯正できる。
機械的に直接応力を加える方法では困難なほど細かな位置ズレにも対応できる。

ペルチェ効果を有する熱電変換素子を説明するための図 本発明のフィルム基板矯正装置の一例の内部構成図 （ａ）：フィルム基板ステージの斜視図 （ｂ）：フィルム基板ステージのＡ線で囲まれた部分の拡大図 フィルム基板の一例の平面図 フィルム基板の歪みの測定結果を示す図

図４は本発明のフィルム基板矯正装置で処理対象とするフィルム基板３１の一例の平面図を示している。
ここではフィルム基板３１はＰＥＴ等の熱膨張性の透明な樹脂から成り、帯状に形成されている。フィルム基板３１の表面には複数の表示領域３２が、フィルム基板３１の長手方向に沿って並んで配置されている。

各表示領域３２は、それぞれ複数のピクセル３３と、アラインメントマーク３４とを有している。ピクセル３３とアラインメントマーク３４はどちらも光学的に検出可能な形状に形成されている。
一の表示領域３２内の各ピクセル３３は当該一の表示領域３２内で、ここではフィルム基板３１の表面と平行な縦方向と横方向にそれぞれ等間隔に並んで配置されている。アラインメントマーク３４は、ピクセル３３が配置された範囲の外側に配置されている。

一の表示領域３２内におけるピクセル３３とアラインメントマーク３４との本来あるべき相対位置は、あらかじめ決められて、分かっている。ここでは一の表示領域３２内のピクセル３３とアラインメントマーク３４との相対位置は、本来あるべき相対位置よりも、全体で均一な比率で小さく形成されている。

フィルム基板３１は、ここでは長手方向の一端を中心にロール状に巻き回されている。
フィルム基板３１には、ピクセル３３が形成される工程や、ロール状に巻き回される工程において、全体で不均一な分布の位置ズレが生じている。

図２は、本発明のフィルム基板矯正装置２０を有する基板貼り合わせ装置５０の一例を示している。符号３５はフィルム基板３１が巻き回されて形成されたロールを示している。
基板貼り合わせ装置５０は、フィルム基板矯正装置２０と、接着液吐出装置４４と、ガラス基板ステージ５６と、フィルム基板切断装置６３とを有している。

フィルム基板矯正装置２０は、基板搬送装置と、光学検出装置４１と、記憶装置４３と、制御装置４２と、フィルム基板ステージ５１とを有している。
基板搬送装置はここでは駆動ローラ２２と、従動ローラ２３とを有している。駆動ローラ２２と従動ローラ２３は、互いに平行に対向して配置されている。

ここでは従動ローラ２３は駆動ローラ２２よりも低い位置に配置され、従動ローラ２３の上方である駆動ローラ２２と同じ高さの位置には、補助ローラ２４が、駆動ローラ２２と平行に対向して配置されている。
従動ローラ２３は、ロール３５の中心に挿入されている。

ロール３５の外周から引き出されたフィルム基板３１の端部は、従動ローラ２３の上方に位置する補助ローラ２４と駆動ローラ２２にフィルム基板３１の裏面がそれぞれ接触するように掛け渡されている。

駆動ローラ２２には、駆動装置２５が接続されている。駆動装置２５から制御信号を受けると、駆動ローラ２２は、その中心軸線の周りに回転するように構成されている。
駆動ローラ２２が回転すると、駆動ローラ２２と補助ローラ２４とに掛け渡されたフィルム基板３１が駆動ローラ２２側に引っ張られ、その力によって従動ローラ２３が回転してフィルム基板３１がロール３５から繰り出される。

このとき従動ローラ２３には、ロール３５に加えられる引っ張りの力による回転力とは逆向きの力が発生しており、その二力によって、駆動ローラ２２と補助ローラ２４との間のフィルム基板３１は水平な平面状に張られるようになっている。

光学検出装置４１は、補助ローラ２４と駆動ローラ２２との間の位置に、フィルム基板３１から離間して配置されている。ここでは光学検出装置４１は検出面を上方に向けてフィルム基板３１の下方に配置されている。
フィルム基板３１上には、あるべき相対位置があらかじめ分かっている基準点が複数設けられている。基準点には例えばアラインメントマーク３４やピクセル３３を用いることができる。

光学検出装置４１は、フィルム基板３１上に設けられた複数の基準点の位置を検出し、検出結果からそれらの相対位置を算出できるように構成されている。
光学検出装置４１は、フィルム基板３１上の複数の基準点の位置を検出できるならば、上記配置に限定されず、検出面を下方に向けてフィルム基板３１の上方に配置されていてもよい。

記憶装置４３は基準点のあるべき相対位置が記憶されるように構成されている。
制御装置４２は光学検出装置４１と記憶装置４３にそれぞれ接続され、光学検出装置４１で検出された基準点の相対位置と、記憶装置４３に記憶された基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出するように構成されている。

フィルム基板３１の矯正方法を説明すると、まず、一の表示領域３２内で基準点として検出すべきピクセル３３をあらかじめ決めておく。
記憶装置４３に、一の表示領域３２内のアラインメントマーク３４と所定のピクセル３３との本来あるべき相対位置を予め記憶させておく。

駆動ローラ２２を回転させて、駆動ローラ２２と補助ローラ２４との間のフィルム基板３１を水平に移動させながら、光学検出装置４１に、一の表示領域３２内のアラインメントマーク３４の位置と所定のピクセル３３の位置とを検出させると、光学検出装置４１は、検出結果から、アラインメントマーク３４と所定のピクセル３３との相対位置を算出する。

制御装置４２は、光学検出装置４１で算出されたアラインメントマーク３４と所定のピクセル３３との相対位置と、記憶装置４３に記憶されたアラインメントマーク３４と所定のピクセル３３との相対位置とを比較して、光学検出装置４１で算出された相対位置と記憶装置４３に記憶された相対位置との間のズレ量の全体分布を算出する。

接着液吐出装置４４は、駆動ローラ２２と光学検出装置４１との間のフィルム基板３１よりも高い位置に配置されている。
接着液吐出装置４４には、ここでは紫外線硬化性の接着液が蓄液されている。接着液吐出装置４４は、接着液を下方に向けて吐出できるように構成されている。

駆動ローラ２２を回転させて、駆動ローラ２２と補助ローラ２４との間のフィルム基板３１を水平に移動させながら、接着液吐出装置４４の下方を通過するフィルム基板３１の表面に接着液を吐出して付着させる。
フィルム基板ステージ５１は、駆動ローラ２２と接着液吐出装置４４との間のフィルム基板３１より低い位置に配置されている。

図４を参照し、フィルム基板ステージ５１の表面の大きさは、一の表示領域３２の大きさよりも大きく形成されている。
図３（ａ）はフィルム基板ステージ５１の立体図を示し、図３（ｂ）はＡ線で囲まれた部分の拡大図を示している。

フィルム基板ステージ５１の表面には、複数の発熱器１０が表面に平行な縦方向と横方向にそれぞれ等間隔に並んで配置されている。
各発熱器１０はここではペルチェ効果を有する熱電変換素子であり、それぞれ主電極１１がフィルム基板ステージ５１の表面に向けられている。ここでは主電極１１は１ｍｍ角の板状に形成されている。

主電極１１に電気的に接続されたＰ型熱半導体１２とＮ型熱半導体１３はそれぞれ配線１６ａ、１６ｂを介して電源装置５３の互いに異なる極性の電極に電気的に接続されている。
電源装置５３から各発熱器１０に直流電圧を印加すると、主電極１１に電流が流れて、主電極１１が発熱又は冷却するようになっている。

図２を参照し、ここではフィルム基板ステージ５１の下方にはフィルム基板ステージ昇降装置５４が配置されている。フィルム基板ステージ昇降装置５４はフィルム基板ステージ５１を上方又は下方に移動できるように構成されている。
各発熱器１０をフィルム基板３１の表面に対して直角な方向に移動させる装置を発熱器移動装置と呼ぶと、本実施例では、発熱器移動装置はフィルム基板ステージ昇降装置５４で構成されている。

駆動ローラ２２を回転させて、駆動ローラ２２と補助ローラ２４との間のフィルム基板３１を水平に移動させ、図４に示すように、一の表示領域３２がフィルム基板ステージ５１の外周の内側に入る位置で静止させる。
図２を参照し、フィルム基板ステージ昇降装置５４によりフィルム基板ステージ５１を上昇させて、フィルム基板ステージ５１の表面をフィルム基板３１の裏面と接触させる。

各発熱器１０は制御装置４２にそれぞれ接続されている。
各発熱器１０を発熱させたときのフィルム基板３１の熱膨張による変形結果を、あらかじめシミュレーションや実験により求めておく。

制御装置４２は、あらかじめ求めておいた変形結果を参照して、一の表示領域３２内のアラインメントマーク３４とピクセル３３との相対位置のズレ量の全体分布から、アラインメントマーク３４とピクセル３３との相対位置が本来あるべき相対位置になるように、即ちズレ量の全体分布がゼロになるように、各発熱器１０を発熱させる発熱量を算出し、各発熱器１０をそれぞれ算出した発熱量で発熱させるように構成されている。

制御装置４２は、上記構成に限定されず、各発熱器１０を発熱させたときのフィルム基板３１の熱膨張による変形をシミュレーションするシミュレータを有し、一の表示領域３２内のアラインメントマーク３４とピクセル３３の相対位置のズレ量の全体分布をシミュレータに入力して、アラインメントマーク３４とピクセル３３との相対位置が本来あるべき相対位置になるように、即ちズレ量の全体分布がゼロになるように、各発熱器１０を発熱させる発熱量を算出し、各発熱器１０をそれぞれ算出した発熱量で発熱させるように構成されていてもよい。

制御装置４２の制御信号を受けて各発熱器１０が発熱すると、フィルム基板３１の加熱された部分は膨張して、アラインメントマーク３４とピクセル３３との相対位置は本来あるべき相対位置に変形し、即ちズレ量の全体分布はゼロになる。

本発明では、フィルム基板３１を変形させる際に、フィルム基板３１に機械的な応力はかからないので、フィルム基板３１を傷つけずに位置ズレを矯正できる。
また、発熱器１０はフィルム基板ステージ５１の表面に格子状に配列されているので、機械的に直接応力を加える方法では困難なほど細かな位置ズレにも対応できる。各発熱器１０の主電極１１の大きさが小さく、フィルム基板ステージ５１の表面に密に配置されているほど、コストは上がるが、より細かな位置ズレに対応できる。

制御装置４２は発熱させる発熱器１０の周囲に位置する他の発熱器に逆極性の電圧を印加して冷却させるように構成されていてもよい。この場合には、フィルム基板３１の加熱される部分は局所的に加熱され、加熱部分からの熱伝導により加熱部分の周囲も膨張することが防止され、より細かな位置ズレに対応できる。

ガラス基板ステージ５６は、フィルム基板ステージ５１の上方のフィルム基板３１よりも高い位置に配置されている。
ガラス基板ステージ５６は、ここでは紫外線を透過する材質で形成され、フィルム基板ステージ５１の表面と対面する面に、ガラス基板３９を保持できるように構成されている。

ここではガラス基板３９は複数のＴＦＴと、補助アラインメントマークとを有している。
ここでは複数のＴＦＴはガラス基板３９の表面上に、ガラス基板３９の表面と平行な縦方向と横方向に等間隔に並んで配置されている。隣接する二つのＴＦＴの中心間距離は、隣接する二つのピクセル３３の中心間距離と同じにされている。

補助アラインメントマークは光学的に検出可能な形状に形成され、各ＴＦＴがそれぞれ異なるピクセル３３と対面するように、ガラス基板３９とフィルム基板３１とを位置合わせしたときに、アラインメントマーク３４と重なる位置に配置されている。

ガラス基板ステージ５６の上方には位置合わせカメラ５８と、ガラス基板ステージ移動装置５７とが配置されている。
位置合わせカメラ５８は、フィルム基板３１上のアラインメントマーク３４の位置と、ガラス基板ステージ５６上の補助アラインメントマークの位置とをそれぞれ検出できるように構成されている。

ガラス基板ステージ移動装置５７はガラス基板ステージ５６を、水平なＸ方向とＹ方向にそれぞれ移動させ、かつ鉛直な回転軸線であるＺ軸の周りに回転させるように構成されている。
また、ガラス基板ステージ移動装置５７は、ガラス基板ステージ５６を鉛直なＺ軸に沿って移動させるように構成されている。

位置合わせカメラ５８とガラス基板ステージ移動装置５７には、それぞれ補助制御装置５９が接続されている。
補助制御装置５９は、位置合わせカメラ５８で検出されたアラインメントマーク３４の位置と補助アラインメントマークの位置との間のズレ量を算出し、ズレ量がゼロになるように、ガラス基板ステージ移動装置５７に制御信号を送って、ガラス基板ステージ５６を移動させるように構成されている。
補助制御装置５９によってガラス基板ステージ５６を移動させると、ガラス基板ステージ５６に保持されたガラス基板３９はフィルム基板３１に対して位置合わせされる。

次いで、ガラス基板ステージ移動装置５７によりガラス基板ステージ５６を下降させると、ガラス基板ステージ５６の表面に保持されたガラス基板３９はフィルム基板３１に対して位置合わせされた状態を維持しながら、フィルム基板３１の表面と接触する。

ガラス基板ステージ５６の上方には、紫外線を射出する紫外線照射装置６１が配置されている。
ガラス基板３９をフィルム基板３１と接触させた後、紫外線照射装置６１から紫外線を射出させると、射出された紫外線はガラス基板ステージ５６とガラス基板３９とを透過して、ガラス基板３９とフィルム基板３１との間に挟まれた接着液に照射される。
紫外線が照射されると接着液は硬化して、フィルム基板３１とガラス基板３９とは互いに固定される。

ガラス基板３９をフィルム基板３１に貼り合わせた後、ガラス基板ステージ５６によるガラス基板３９の保持を解消し、ガラス基板ステージ移動装置５７によりガラス基板ステージ５６を上昇させると、ガラス基板ステージ５６の表面はガラス基板３９から離間する。

駆動ローラ２２を回転させてフィルム基板３１を水平に移動させると、フィルム基板３１に固定されたガラス基板３９もフィルム基板３１と一緒に移動する。
符号５６’はフィルム基板３１に張り合わされたガラス基板を示している。

フィルム基板切断装置６３は、フィルム基板３１の移動方向に対してフィルム基板ステージ５１よりも下流位置に配置され、フィルム基板３１を切断するように構成されている。
張り合わされた基板５６’の最後尾がフィルム基板切断装置６３の真下位置を通過した後、フィルム基板切断装置６３によりフィルム基板３１を切断させ、張り合わされた基板５６’をフィルム基板３１から分離する。
次いで張り合わされた基板５６’を、フィルム基板切断装置６３よりも下流位置に配置された補助搬送装置６５で搬送させ、後工程に送る。

上記実施例では、ピクセル３３とアラインメントマーク３４との相対位置を、本来あるべき相対位置よりも、あらかじめ全体で均一な比率で小さく形成しておき、発熱器１０によりフィルム基板３１を加熱して膨張させて、相対位置のズレ量の全体分布をゼロにしたが、ピクセル３３とアラインメントマーク３４との相対位置を、本来あるべき相対位置よりも、あらかじめ全体で均一な比率で大きく形成しておき、発熱器１０によりフィルム基板３１を冷却して収縮させて、相対位置のズレ量の全体分布をゼロにする方法も本発明に含まれる。

また、上記実施例ではフィルム基板３１の材質は熱膨張性の樹脂であったが、本発明はフィルム基板の材質が熱収縮性の樹脂から成る場合にも、一の表示領域３２内のピクセル３３とアラインメントマーク３４との相対位置を、本来あるべき相対位置よりも、あらかじめ全体で均一な比率で大きく形成しておけば、上記実施例と同様の方法で、発熱器１０によりフィルム基板３１を加熱して収縮させて、アラインメントマーク３４とピクセル３３との間の相対位置のズレ量の全体分布をゼロにすることができる。

さらに、フィルム基板の材質が熱収縮性の樹脂から成る場合には、一の表示領域３２内のピクセル３３とアラインメントマーク３４との相対位置を、本来あるべき相対位置よりも、あらかじめ全体で均一な比率で小さく形成しておき、発熱器１０によりフィルム基板３１を冷却して膨張させて、相対位置のズレ量の全体分布をゼロにしてもよい。

１０……発熱器（熱電変換素子）
２０……フィルム基板矯正装置
３１……フィルム基板
４１……光学検出装置
４２……制御装置
４３……記憶装置
５４……発熱器移動装置（フィルム基板ステージ昇降装置）

Claims (3)

1. フィルム基板を搬送する基板搬送装置と、
   前記フィルム基板と離間して対面可能な位置に配置された複数の発熱器と、
   各前記発熱器を前記フィルム基板の表面に対して直角な方向に移動させる発熱器移動装置と、
   前記フィルム基板の搬送方向に対して各前記発熱器よりも上流に配置され、前記フィルム基板に設けられた複数の基準点の相対位置を検出する光学検出装置と、
   前記基準点のあるべき相対位置が記憶された記憶装置と、
   前記光学検出装置で検出された前記基準点の相対位置と、前記記憶装置に記憶された前記基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出し、ズレ量の全体分布がゼロになるように、各前記発熱器を発熱させるように構成された制御装置と、
   を有するフィルム基板矯正装置。
2. 前記発熱器はペルチェ効果を有する熱電変換素子である請求項１記載のフィルム基板矯正装置。
3. フィルム基板に設けられた複数の基準点のあるべき相対位置を記憶する記憶工程と、
   前記フィルム基板の前記基準点の相対位置を検出する検出工程と、
   前記記憶工程で記憶された前記基準点の相対位置と、前記検出工程で検出された前記基準点の相対位置との間のズレ量の全体分布を算出し、ズレ量の全体分布がゼロになるように、前記フィルム基板を加熱させる加熱工程と、
   を有するフィルム基板矯正方法。

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