JP2018103553A - 貼合装置と、該貼合装置に適用される貼合治具 - Google Patents

Abstract

【課題】貼合処理に要する一連の貼合作業のサイクルタイムを短縮して生産性を向上できるようにした貼合装置の提供。【解決手段】下貼合台１３と、上ベースに装着される上フレーム２１を備えており、上ベースには、上フレーム２１を保持固定する上クランプ構造を設け、下貼合台１３には、上フレーム２１を保持固定する下クランプ構造４３を設け、貼合が終了した上フレーム２１を、下クランプ構造４３で貼合姿勢のまま保持固定して、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を一体化して貼合ブランクＢを構成し、上クランプ構造を解除して上ベースを上フレーム２１から分離し、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出して、未硬化状態の接着材Ｄの硬化処理を行う、貼合装置。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶パネルやタッチパネルなどの一対のワークを貼合する貼合装置と、貼合装置に適用される貼合治具に関する。

本出願人は、表示パネルを貼合対象に貼合する貼合装置を先に提案している（特許文献１）。そこでは、チャンバー本体とチャンバー蓋体で真空チャンバーユニットを構成し、チャンバー本体の内部に固定貼合台を設け、チャンバー蓋体の内部に可動貼合台を設けている。貼合時の固定貼合台には、表示パネル（液晶パネル）と、同パネルの周囲３辺を囲むダム治具が配置され、可動貼合台には貼合対象（タッチパネル）を配置している。この貼合装置では、ダム治具で囲まれた表示パネルに接着材を塗布したのち、アライメント構造で貼合対象の表示パネルに対する位置決めを行い、チャンバー蓋体を閉じて真空チャンバーユニット内の空気を排気し、次に、貼合対象を表示パネルに貼合したのち、真空チャンバーユニットの全体を傾斜姿勢にして、ダム治具で囲まれていない未封止部を傾斜上端に位置させ、貼合面に発生した気泡を未封止部から脱気させる。なお、接着材はシリコン系の熱硬化性接着材からなり、ダム治具の内部には、接着材の硬化を促進するヒーターが配置されている。

特開２０１６−１５１６４６号公報（段落番号００４０、図１）

特許文献１の貼合装置によれば、脱気処理を真空環境下で行うため、貼合後に発生した揮発ガスや空気の気泡を、まだ硬化していない接着材層に沿って上向きに流動させて未封止部から放出でき、気泡が貼合部分に残る貼合不良を解消できる。しかし、接着材が完全に硬化するまで真空チャンバーユニットを開放できないため、一連の貼合処理に要するサイクルタイムが長くなることが避けられず、貼合作業の生産性を向上するうえで限界があった。例えば、準備作業を開始してから貼合対象と表示パネルを物理的に貼合し終わるまでに要する時間が２分３０秒であるとき、接着材が完全に硬化するのに要する時間は１０分から１８分かかっていた。

本発明の目的は、ワーク同士を貼合姿勢のまま固定保持して貼合ブランクとして取扱えるようにし、真空チャンバーの外で接着材を硬化させることにより、一連の貼合処理に要する貼合作業のサイクルタイムを短縮して生産性を向上できるようにした貼合装置と、該貼合装置に適用される貼合治具とを提供することにある。

本発明は、チャンバー本体１０と、チャンバー本体１０の開口を封止する封止姿勢と、開口を開ける開放姿勢との間で変位可能に構成されたチャンバー蓋体１１と、これらチャンバー本体１０とチャンバー蓋体１１とで区画される真空チャンバーＣ内の空気を排気する真空源２を備え、真空源２により真空チャンバーＣ内が真空とされた真空環境下において、上ワーク２３と下ワーク１５とを接着材Ｄを介して貼合する貼合装置を対象とする。この貼合装置は、チャンバー本体１０に着脱可能に装着されるとともに、下ワーク１５を保持する下貼合台１３と、チャンバー蓋体１１に固定した上ベース２０に着脱可能に装着されるとともに、上ワーク２３を保持する上フレーム２１と、上ベース２０に設けられて、該上ベース２０に装着された上フレーム２１を分離可能に保持固定する上クランプ構造４４と、下貼合台１３に設けられて、上フレーム２１を下貼合台１３と対峙する貼合姿勢に固定保持する下クランプ構造４３とを備える。この貼合装置では、上クランプ構造４４により上フレーム２１をチャンバー蓋体１１の上ベース２０に保持固定し、上フレーム２１に上ワーク２３を装着し、さらにチャンバー本体１０に装着された下貼合台１３に下ワーク１５を保持した状態において、チャンバー蓋体１１を閉止姿勢とし、真空源２で真空チャンバーＣ内を真空環境とすることで、接着材Ｄを介して、上ワーク２３を下ワーク１５に貼合できるように構成されている。また、この貼合装置では、上フレーム２１を、下クランプ構造４３で貼合姿勢のまま保持固定することで、下貼合台１３、下ワーク１５、上ワーク２３、および上フレーム２１を含む各部材を一体化して貼合ブランクＢが形成されるように構成されている。そして、上フレーム２１が下クランプ構造４３で保持固定された状態で、上クランプ構造４４による上フレーム２１の保持状態を解除することで、上ベース２０を上フレーム２１から分離して、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出すことができるように構成されていることを特徴とする。

下クランプ構造４３は、下貼合台１３の周縁複数個所に固定された横シリンダー４５と、横シリンダー４５に隣接配置されて、貼合が終了した上フレーム２１に連結されるフレーム担持体４６を備えている。横シリンダー４５は、下貼合台１３に固定されるシリンダーハウジング４７と、同ハウジング４７に対して出退するロックピストン４８を備えている。フレーム担持体４６は、シリンダーハウジング４７で上下スライド自在に支持される連結軸５２と、連結軸５２を上フレーム２１へ向かって移動付勢する担持ばね５３を備えている。ロックピストン４８は、連結軸５２の周面に接当して同軸５２を上下スライド不能に固定保持するロック位置と、連結軸５２の周面から分離するロック解除位置の間で往復移動できる。下ワーク１５と上ワーク２３の貼合が終了した状態において、横シリンダー４５のロックピストン４８をロック位置に移動させて、上フレーム２１に接合した連結軸５２を横シリンダー４５で固定し、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を貼合ブランクＢとして一体化するように構成されている。

上クランプ構造４４は、上フレーム２１の周側面の複数個所に固定されたクランプ軸体６１と、クランプ軸体６１に対応する状態で上ベース２０に固定されて、複数個のクランプ軸体６１を同時に挟持固定する挟持シリンダー６２を備えている。挟持シリンダー６２は、上ベース２０に固定されるシリンダーハウジング６３と、同ハウジング６３に対して出退する捕捉ピストン６４を備えている。捕捉ピストン６４は、クランプ軸体６１を挟持固定するロック位置と、クランプ軸体６１から分離するロック解除位置の間で往復移動可能である。上ワーク２３が装着された上貼合台２２および上フレーム２１を上ベース２０に載置した状態で、捕捉ピストン６４をロック位置へ移動操作して、上フレーム２１が上クランプ構造４４で上ベース２０に固定保持されている。

横シリンダー４５は、ロックピストン４８を連結軸５２へ向かって進出付勢するロックばね４９を備えている。シリンダーハウジング４７の内部に負圧を作用させて、ロックピストン４８がロックばね４９の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されている。

連結軸５２の周面にロックピストン４８の押圧力を受止める受圧部５５が凹み形成されている。ロックピストン４８がロック解除位置に切換えられた状態において、受圧部５５の下端の段部５６がロックピストン４８で抜外れ不能に受止め支持されている。

上フレーム２１と連結軸５２を連結する連結体５４は、粘着体と、磁気吸着体のいずれかひとつで形成されている。貼合ブランクＢの硬化処理が終了した状態において、上フレーム２１と連結軸５２を分離して、一体化された下ワーク１５と上ワーク２３を下貼合台１３に固定されたダム枠１４から取外す。

挟持シリンダー６２は、捕捉ピストン６４をクランプ軸体６１へ向かって進出付勢する挟持ばね６５を備えている。シリンダーハウジング６３の内部に負圧を作用させて、捕捉ピストン６４が挟持ばね６５の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されている。

クランプ軸体６１の突端に位置決めボール６８が装着されている。捕捉ピストン６４の突端に位置決めボール６８を挟持するソケット６９が形成されている。

また、本発明は、チャンバー本体１０と、チャンバー本体１０の開口を封止する封止姿勢と、開口を開ける開放姿勢との間で変位可能に構成されたチャンバー蓋体１１と、これらチャンバー本体１０とチャンバー蓋体１１とで区画される真空チャンバーＣ内の空気を排気する真空源２を備え、真空源２により真空チャンバーＣ内が真空とされた真空環境下において、上ワーク２３と下ワーク１５とを接着材Ｄを介して貼合する貼合装置に適用される貼合治具を対象とする。この貼合治具は、チャンバー本体１０に着脱可能に位置決め装着されるとともに、下ワーク１５を保持する下貼合台１３と、チャンバー蓋体１１に固定した上ベース２０に着脱可能に装着されるとともに、上ワーク２３を保持し、チャンバー蓋体１１が封止姿勢となったときに、下貼合台１３と対峙する貼合姿勢となる上フレーム２１と、下貼合台１３に設けられて、上フレーム２１を貼合姿勢に保持固定するための下クランプ構造４３とを含む。そして、上ワーク２３が下ワーク１５に対して接着材Ｄを介して貼合された状態において、上フレーム２１を下クランプ構造４３で貼合姿勢に保持固定することにより、下貼合台１３、下ワーク１５、上ワーク２３、および上フレーム２１を含む各部材を一体化して、チャンバー本体１０から取出可能な貼合ブランクＢが形成されるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る貼合装置においては、上フレーム２１が下クランプ構造４３で保持固定された状態で、上クランプ構造４４による上フレーム２１の保持状態を解除することで、上ベース２０を上フレーム２１から分離して、貼合ブランクＢとして上ワーク２３と下ワーク１５をチャンバー本体１０から取出すことができるように構成した。以上のような構成からなる貼合装置によれば、真空チャンバーＣ内における真空環境下における貼合作業が終了すると、貼合ブランクＢとして上ワーク２３と下ワーク１５をチャンバー本体１０から取出して、かかる貼合作業に続く接着材Ｄの硬化処理をチャンバー本体１０の外部に取り出して行うことが可能となる。

以上より、本発明によれば、接着材Ｄが完全に硬化するまで、上ワーク２３と下ワーク１５を真空チャンバーＣ内に保持し続ける必要がなくなり、真空環境下における貼合作業が終了するごとに貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出して、チャンバー本体１０の外部において接着材Ｄの硬化作業を進めることができるため、一連の貼合処理に要する貼合作業のサイクルタイムを短縮して貼合装置の生産性を著しく向上できる。

下クランプ構造４３は、下貼合台１３に設けた横シリンダー４５と、横シリンダー４５に隣接配置したフレーム担持体４６で構成し、横シリンダー４５はシリンダーハウジング４７と、出退操作されるロックピストン４８を備えるようにした。また、フレーム担持体４６は、シリンダーハウジング４７で上下スライド自在に支持される連結軸５２と、連結軸５２を上フレーム２１へ向かって移動付勢する担持ばね５３を備えるようにした。貼合時には、下ワーク１５に上ワーク２３を貼合したのち、上フレーム２１に接合した連結軸５２をロックピストン４８で固定保持して、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を貼合ブランクＢとして一体化した。こうした下クランプ構造４３によれば、単純な構造の横シリンダー４５とフレーム担持体４６で下クランプ構造４３を構成できるので、下クランプ構造４３の構造を簡素化して、そのコストを削減できる。また、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を貼合ブランクＢとして一体化できるので、貼合後に貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出して、未硬化状態の接着材Ｄを硬化させればよく、貼合後のワークの取扱いを簡便にしかも迅速に行える。

上クランプ構造４４は、上フレーム２１に固定されるクランプ軸体６１と、クランプ軸体６１を挟持固定する挟持シリンダー６２で構成し、挟持シリンダー６２は、シリンダーハウジング６３と、出退操作される捕捉ピストン６４を備えるようにした。こうした上クランプ構造４４によれば、単純な構造のクランプ軸体６１と挟持シリンダー６２で上クランプ構造４４を構成できるので、上クランプ構造４４の構造を簡素化して、そのコストを削減できる。また、クランプ軸体６１を捕捉ピストン６４で挟持固定することで、上フレーム２１を上ベース２０と一体化して、上貼合台２２に装着した上ワーク２３を、貼合工程が終了するまでの間確りと保持できる。さらに、貼合が終了した上フレーム２１を下クランプ構造４３で保持固定したのち、捕捉ピストン６４をロック解除位置へ移動操作することで、チャンバー蓋体１１を開放操作して上ベース２０を上フレーム２１から分離できる。従って、準備作業から貼合作業が終了するまでの間に、一定の手順に従って上クランプ構造４４と下クランプ構造４３を交互に作動させるだけで、貼合ブランクＢを自動的に構成できる。

横シリンダー４５に、ロックピストン４８を進出付勢するロックばね４９を設け、シリンダーハウジング４７の内部に負圧を作用させたとき、ロックピストン４８がロックばね４９の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されるようにした。こうした下クランプ構造４３によれば、シリンダーハウジング４７内の負圧状態を解除することで、ロックばね４９のばね力によってロックピストン４６をロック姿勢に切換えることができる。つまり、連結軸５２をロックピストン４８でロックした状態では、シリンダーハウジング４７の内部は負圧状態と加圧状態のいずれの状態にもなっていない。従って、真空チャンバーＣ内に作動空気の一部が漏れる余地がなく、下クランプ構造４３の作動に伴って真空環境が壊されるのを解消して、真空環境下におけるワークの貼合を安定した状態で行える。

連結軸５２の周面にロックピストン４８の押圧力を受止める受圧部５５が凹み形成してあると、ロックピストン４８が受圧部５５に面接触した状態で連結軸５２をスライド不能にロック保持できる。従って、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取り出して、硬化処理が終了するまでの間、連結軸５２が動くのを確実に防止して、一対のワーク１５・２３を適正な貼合状態に保持し続けることができる。また、ロックピストン４８がロック解除位置に切換えられた状態において、受圧部５５の下端の段部５６をロックピストン４８で抜外れ不能に受止め支持すると、連結軸５２が担持ばね５３で押出されるのを防ぐための構造を別途設ける必要がないので、その分だけ下クランプ構造４３の構造の簡素化に寄与できる。

上フレーム２１と連結軸５２を連結する連結体５４が、粘着体と、磁気吸着体のいずれかひとつで形成してあると、貼合時に上フレーム２１を連結体５４に押付けるだけで、連結軸５２を上フレーム２１に接合できる。従って、例えば機械的な連結構造を介して連結軸５２を上フレーム２１に連結する場合に比べて、下クランプ構造４３の構造を著しく簡素化して低コスト化できる。また、貼合ブランクＢの硬化処理が終了した状態において、上フレーム２１を連結体５４から引きはがすだけで、上フレーム２１を連結軸５２から分離できるので、一体化された下ワーク１５と上ワーク２３の取出しを簡便に行える。

挟持シリンダー６２に、捕捉ピストン６４を進出付勢する挟持ばね６５を設け、シリンダーハウジング６３の内部に負圧を作用させたとき、捕捉ピストン６４が挟持ばね６５の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されるようにした。こうした上クランプ構造４４によれば、シリンダーハウジング６３内の負圧状態を解除することで、挟持ばね６５のばね力によって捕捉ピストン６４をロック姿勢に切換えることができる。つまり、クランプ軸体６１を捕捉ピストン６４で挟持した状態では、シリンダーハウジング６３の内部は負圧状態と加圧状態のいずれの状態にもなっていない。従って、真空チャンバーＣ内に作動空気の一部が漏れる余地がなく、上クランプ構造４４の作動に伴って真空環境が壊されるのを解消できる。

クランプ軸体６１の突端に位置決めボール６８を装着し、捕捉ピストン６４の突端にソケット６９が形成してあると、ソケット６９が位置決めボール６８に接合するとき、上フレーム２１の位置ずれを自動的に矯正しながら、上フレーム２１を上ベース２０に固定できる。従って、上フレーム２１を正確に位置決めした状態で上ベース２０に装着する必要がなく、おおまかに位置決めした状態で上フレーム２１を上ベース２０に装着すればよいので、その分だけ準備工程に要する時間を短縮できる。

本発明に係る貼合治具によれば、貼合が終了した後は、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出して、未硬化状態の接着材Ｄの硬化処理を行うことができる。また、接着材Ｄが完全に硬化するまで、上ワーク２３と下ワーク１５を、真空チャンバーＣ内で貼合姿勢に保持し続ける必要がなく、貼合作業が終了するごとに貼合ブランクＢをチャンバー本体から取出して接着材Ｄを硬化させることができる。従って、一連の貼合処理に要する貼合作業のサイクルタイムを短縮して貼合処理の生産性を著しく向上できる。また、一体化された上ワーク２３と下ワーク１５を貼合治具から取出したのちは、貼合治具を繰返し使用できるので、貼合処理に要するコストを削減できる利点もある。

本発明に係る貼合装置、および貼合治具を示す断面図である。 本発明に係る貼合装置において、チャンバー蓋体を開放した状態を示す平面図である。 本発明に係る貼合装置において、チャンバー蓋体を開放した状態を示す縦断正面図である。 本発明に係る貼合装置において、下ワークと上ワークを装着した状態を示す平面図である。 本発明に係る貼合装置において、チャンバー蓋体とアライメント装置の関係構造を示す縦断側面図である。 本発明に係る貼合装置を構成する下クランプ構造の縦断正面図である。 下クランプ構造の作動状態を示す断面図である。 本発明に係る貼合装置を構成する上クランプ構造の縦断正面図である。 上クランプ構造の作動状態を示す断面図である。 本発明に係る貼合装置において、チャンバー蓋体を閉じた状態を示す縦断正面図である。 本発明に係る貼合装置の貼合手順を示す説明図である。 本発明に係る貼合装置において、貼合直後にチャンバー蓋体を開放した状態を示す縦断正面図である。

（実施例） 図１ないし図１２に、本発明に係る貼合装置、および貼合治具の実施例を示す。本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、交差矢印の近傍の前後・左右・上下の表記に従う。図２ないし図４において貼合装置は、真空チャンバーユニット１と、真空チャンバーＣ内の空気を排気する真空源２と、後述するカバーガラス１５に接着材Ｄを供給するディスペンサー３と、アライメント装置４（図５参照）と、アライメント用のＣＣＤカメラ５などを備えている。ディスペンサー３はチャンバー本体１０の上方に配置されており、ＣＣＤカメラ５はチャンバー本体１０およびチャンバー蓋体１１の上方に配置されている。

真空チャンバーユニット１は、上向きに開口する中空箱状のチャンバー本体１０と、チャンバー本体１０の上開口を開閉するチャンバー蓋体１１を備えている。チャンバー本体１０の内部にはＬ字状の４個の位置決め具１２が固定されており、この位置決め具１２に対して下貼合台１３が着脱自在に装着されている。下貼合台１３の上面には、長方形状のダム枠１４が固定されており、ダム枠１４にカバーガラス（下ワーク）１５を嵌め込むことにより、カバーガラス１５がダム枠１４で位置決めされる。この実施例では、ダム枠１４で囲まれた下貼合台１３の上面を下突状に湾曲させて、下突状に湾曲するカバーガラス１５を安定した状態で支持し、位置決めできるようにしている。ダム枠１４は、カバーガラス１５の上面に供給される接着材Ｄの塗付領域を規定するために設けられている。符号１６はチャンバー本体１０の開口周縁壁に配置したシール体である。

ディスペンサー３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ往復駆動される３個のロッドレスシリンダー３ａ〜３ｃで支持されており、ダム枠１４に装着したカバーガラス１５に、任意のパターンで接着材Ｄを塗付できる。接着材Ｄは、シリコン系の２液性の熱硬化性接着材である。図４に示すようにダム枠１４はカバーガラス１５の周囲を囲んでおり、その内部に接着材Ｄの効果を促進するヒーターが配置されている。図６に示すように、ダム枠１４はその上端が接着材Ｄの塗付表面より僅かに上方へ突出するように形成されている。

チャンバー蓋体１１は、チャンバー本体１０に対して揺動軸１８を介して揺動開閉自在に連結されており、揺動軸１８の軸端には、同軸１８を回転操作するモーター１９が配置されている。チャンバー蓋体１１の内蓋面（チャンバー蓋体１１を閉じた状態において下貼合台１３と正対する側）には上ベース２０が配置され、上ベース２０に上フレーム２１および上貼合台２２が着脱可能に装着されている。上ベース２０は後述する貼合ユニット３４で支持されている。

上フレーム２１は、後述する上クランプ構造４４で上ベース２０に対して分離可能に保持固定される。上貼合台２２は四角形状に組まれた上フレーム２１に固定されており、チャンバー蓋体１１を閉じた状態において下貼合台１３と正対する側の貼合面に、液晶表示パネルからなる平坦な表示パネル（上ワーク）２３が粘着体２４で固定されている（図５参照）。粘着体２４は、両面テープや剥離可能な粘着剤層で形成されており、表示パネル２３を粘着体２４で上貼合台２２に装着した状態において、おおまかに位置決めされている。精密な位置決めを行うために、開放されたチャンバー蓋体１１の外蓋面（チャンバー蓋体１１を開放した状態において下面側）の下方にアライメント装置４が配置されている（図５参照）。

図２および図１０に示すように揺動軸１８には、前後一対の蓋支持フレーム２７が固定されており、これらの蓋支持フレーム２７に位置決め構造２８が設けられ、位置決め構造２８のアライメント台２９にチャンバー蓋体１１が固定されている。アライメント台２９は、位置決め構造２８で前後、左右へスライド可能に支持されている。アライメント装置４は、ＣＣＤカメラ５から出力される画像を取込んでカバーガラス１５の位置を特定し、カバーガラス１５の位置を位置基準にして、表示パネル２３の位置ずれの状態を確認し、アライメント台２９の調整移動すべき方向と移動量を決定する。さらに図５に想像線で示すように、アライメント装置４の上面に突出する駆動軸３０を、アライメント台２９の受動軸３１に連結して、アライメント台２９を調整移動させ、チャンバー蓋体１１の位置、即ち表示パネル２３の位置を調整する。なお、調整後のアライメント台２９は、位置決め構造２８に設けたブレーキで移動不能に規制されている。位置ずれ状態の確認と、アライメント台２９の調整移動は複数回行うが、この位置調整は数秒で完了する。

チャンバー蓋体１１の外蓋面には、上ベース２０を下貼合台１３へ向かって押付ける貼合ユニット３４が設けられている。貼合ユニット３４は、チャンバー蓋体１１に固定したガイド枠３５と、ガイド枠３５で上下動可能に案内支持した一対のスライダー３６と、各スライダー３６をスライド駆動する駆動機構（図示していない）と、スライダー３６の上下動に同行して往復スライドする貼合軸３７などで構成されている。貼合軸３７は４個所に配置されて、チャンバー蓋体１１を内外に貫通しており、その下端は上ベース２０に固定した支持枠３８に連結棒３９で連結されている。図５に向かって右側の貼合軸３７は支持枠３８に対して連結棒３９で単に連結されるが、図５に向かって左側の貼合軸３７は、支持枠３８に対して連結棒３９と長穴４０を介して連結されている。これは、上貼合台２２に装着した表示パネル２３を、傾斜させた状態でカバーガラス１５に貼合するためである。

表示パネル２３とカバーガラス１５を貼合姿勢のまま固定保持して貼合ブランクＢとして取扱えるようにするために、下貼合台１３に下クランプ構造４３を設け、上ベース２０に上クランプ構造４４を設けている。先の下貼合台１３と、上フレーム２１と、下クランプ構造４３とで、貼合ブランクＢを形成するための貼合治具が構成される。

図６において下クランプ構造４３は、下貼合台１３の周縁４個所に固定される横シリンダー４５と、横シリンダー４５に隣接配置されて、貼合が終了した上フレーム２１に連結されるフレーム担持体４６を備えている。横シリンダー４５は、下貼合台１３に固定されるシリンダーハウジング４７と、同ハウジング４７に対して出退するロックピストン４８と、ロックピストン４８をフレーム担持体４６へ向かって進出付勢するロックばね４９を備えている。フレーム担持体４６は、シリンダーハウジング４７で上下スライド自在に支持される連結軸５２と、連結軸５２を上フレーム２１へ向かって移動付勢する担持ばね５３を備えており、貼合前の連結軸５２の上端に、シート状の粘着体からなる連結体５４が貼付けられている。連結軸５２の周面には、ロックピストン４８の押圧力を受止める平坦な受圧部５５が凹み形成されている。連結体５４は、シート状の粘着体に換えて磁気吸着体（磁石）で形成することができる。

ロックピストン４８は、連結軸５２の受圧部５５に接当して同軸５２を上下スライド不能に固定保持するロック位置（図６に示す状態）と、受圧部５５から分離するロック解除位置（図７（ａ）に示す状態）の間で往復移動できる。ロックピストン４８は、シリンダーハウジング４７の内部に負圧が作用している状態において、ロックばね４９のばね力に抗してロック解除姿勢を維持している。この状態においては、受圧部５５の下端の段部５６がロックピストン４８の突端で抜外れ不能に受止め支持されるので、それ以上連結軸５２が担持ばね５３でシリンダーハウジング４７から押し出されることはない。また、表示パネル２３をカバーガラス１５に貼合した状態で、シリンダーハウジング４７内の負圧状態を解除することにより、図６に示すようにロックばね４９のばね力を受けてロック姿勢に切換り、その先端が受圧部５５に接当する。符号５７は負圧を供給する負圧通路、５８はロックピストン４８のシール体である。

上記のように、下クランプ構造４３においては、シリンダーハウジング４７の内部に負圧を作用させたとき、ロックピストン４８がロックばね４９の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されるようにした。こうした下クランプ構造４３によれば、シリンダーハウジング４７内の負圧状態を解除することで、ロックばね４９のばね力によってロックピストン４８をロック姿勢に切換えることができる。つまり、連結軸５２をロックピストン４８でロックした状態では、シリンダーハウジング４７の内部は負圧状態と加圧状態のいずれの状態にもなっていない。従って、真空チャンバーＣ内に作動空気の一部が漏れる余地がなく、下クランプ構造４３の作動に伴って真空環境が壊されるのを解消して、真空環境下におけるワークの貼合を安定した状態で行うことができる。

連結軸５２の周面にロックピストン４８の押圧力を受止める受圧部５５が凹み形成してあるので、ロックピストン４８が受圧部５５に面接触した状態で連結軸５２をスライド不能にロック保持できる。従って、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取り出して、硬化処理が終了するまでの間、連結軸５２が動くのを確実に防止して、一対のワーク１５・２３を適正な貼合状態に保持し続けることができる。また、ロックピストン４８がロック解除位置に切換えられた状態において、受圧部５５の下端の段部５６をロックピストン４８で抜外れ不能に受止め支持できるので、連結軸５２が担持ばね５３で押出されるのを防ぐための構造を別途設ける必要がなく、その分だけ下クランプ構造４３の構造の簡素化に寄与できる。

連結体５４を粘着体で形成したので、貼合時に上フレーム２１を連結体５４に押付けるだけで、連結軸５２を上フレーム２１に接合することができる。従って、例えば機械的な連結構造を介して連結軸５２を上フレーム２１に連結する場合に比べて、下クランプ構造４３の構造を著しく簡素化して低コスト化できる。また、貼合ブランクＢの硬化処理が終了した状態において、上フレーム２１を連結体５４から引きはがすだけで、上フレーム２１を連結軸５２から分離できるので、一体化された下ワーク１５と上ワーク２３の取出しを簡便に行うことができる。

図８において上クランプ構造４４は、上フレーム２１の周側４個所に固定されるクランプ軸体６１と、クランプ軸体６１に対応する状態で上ベース２０に固定される４個の挟持シリンダー６２を備えている。挟持シリンダー６２は、上ベース２０に固定されるシリンダーハウジング６３と、同ハウジング６３に対して出退する捕捉ピストン６４と、捕捉ピストン６４をクランプ軸体６１へ向かって進出付勢する挟持ばね６５を備えている。クランプ軸体６１は位置調整可能なねじ軸で形成されており、上フレーム２１に固定したねじブラケット６６にねじ込まれてロックナット６７で固定されている。クランプ軸体６１の外端には鋼球からなる位置決めボール６８が装着されており、捕捉ピストン６４の突端に位置決めボール６８を挟持するソケット６９が円錐面状に凹み形成されている。

捕捉ピストン６４は、クランプ軸体６１を挟持固定するロック位置（図８に示す状態）と、クランプ軸体６１から分離するロック解除位置（図９（ａ）に示す状態）の間で往復移動できる。表示パネル２３が装着された上貼合台２２および上フレーム２１を上ベース２０に載置した状態で、捕捉ピストン６４を進出操作して４個のクランプ軸体６１を挟持することにより、上フレーム２１が上クランプ構造４４で上ベース２０に固定保持される。捕捉ピストン６４は、シリンダーハウジング６３の内部に負圧が作用している状態において、挟持ばね６５のばね力に抗してロック解除姿勢を維持している。また、表示パネル２３をカバーガラス１５に貼合した状態で、シリンダーハウジング６３内の負圧状態を解除することにより、捕捉ピストン６４は挟持ばね６５のばね力を受けてロック姿勢に切換り、その突端のソケット６９が位置決めボール６８を挟持する。符号７０は負圧を供給する負圧通路、７１は捕捉ピストン６４のシール体である。なお、負圧通路５７・７０は真空チャンバーＣ内に設けたカップラーを介して負圧源に着脱できる。

挟持シリンダー６２に、捕捉ピストン６４を進出付勢する挟持ばね６５を設け、シリンダーハウジング６３の内部に負圧を作用させたとき、捕捉ピストン６４が挟持ばね６５の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されるようにした。こうした上クランプ構造４４によれば、シリンダーハウジング６３内の負圧状態を解除することで、挟持ばね６５のばね力によって捕捉ピストン６４をロック姿勢に切換えることができる。つまり、クランプ軸体６１を捕捉ピストン６４で挟持した状態では、シリンダーハウジング６３の内部は負圧状態と加圧状態のいずれの状態にもなっていない。従って、真空チャンバーＣ内に作動空気の一部が漏れる余地がなく、上クランプ構造４４の作動に伴って真空環境が壊されるのを解消できる。

以上のように構成した貼合装置は、準備工程と、貼合工程と、ワーク取出し工程を行って、カバーガラス１５と表示パネル２３が一体化された貼合体を生産する。準備工程においては、ダム枠１４を備えた下貼合台１３をチャンバー本体１０に装着し、さらに上貼合台２２を備えた上フレーム２１をチャンバー蓋体１１の上ベース２０に装着して、上フレーム２１を上クランプ構造４４で捕捉固定する。このとき、捕捉ピストン６４の突端のソケット６９が位置決めボール６８に接合することで、上フレーム２１の全体の位置ずれを自動的に矯正しながら、上フレーム２１を上ベース２０に固定できる。従って、上フレーム２１を正確に位置決めした状態で上ベース２０に装着する必要がなく、おおまかに位置決めした状態で上フレーム２１を上ベース２０に装着すればよいので、その分だけ準備工程に要する時間を短縮できる。

上フレーム２１を上ベース２０に固定するのと併行して、ダム枠１４にカバーガラス１５を装着し、表示パネル２３を上貼合台２２に粘着体２４で貼付ける。次に、ロッドレスシリンダー３ａ〜３ｃおよびディスペンサー３を作動させてカバーガラス１５の上表面に接着材Ｄを所定のパターンで塗付する。この状態でアライメント装置４を作動させ、ＣＣＤカメラ５の画像情報を基にして、表示パネル２３のカバーガラス１５に対する位置決めを行ったのち、図１０に示すように、チャンバー蓋体１１を閉じ操作する。なお、下貼合台１３および上フレーム２１、カバーガラス１５および表示パネル２３の装着は、産業ロボットと人手のいずれで行ってもよい。

貼合工程においては、チャンバー蓋体１１を閉じ操作したのち、同蓋体１１をチャンバー本体１０に設けたロック具７４で開放不能にロック固定し、真空チャンバーＣの空気を排出して真空状態にする。この状態で貼合ユニット３４を作動させ、上貼合台２２を下貼合台１３に押付けて、表示パネル２３をカバーガラス１５に貼合する。詳しくは、図１１（ａ）に示すように、右側の一対の貼合軸３７が傾斜下端になる状態で上貼合台２２を傾斜させたのち、図１１（ｂ）に示すように４個の貼合軸３７を同時に下降させて、表示パネル２３の傾斜下端がダム枠１４に接当する状態で、表示パネル２３の下表面を接着材Ｄに押付ける。さらに、図１１（ｃ）に示すように上貼合台２２の傾斜上端側の一対の貼合軸３７を徐々に下降させて、上貼合台２２の傾斜角度を徐々に小さくしながら、表示パネル２３の下表面の全体を接着材Ｄに押し付けて密着させる。こうした貼合形態によれば、接着材Ｄに含まれていた微細な空気を貼合終端へ向かって押出しながら貼合できるので、気泡が貼合面に封じ込められるのを解消できる。

貼合前の上フレーム２１は図７（ａ）に示すように、連結軸５２と隙間をあけた状態で対向している。しかし、貼合処理が進行するのに伴って、上フレーム２１は図７（ｂ）に示すように連結体５４に密着し、さらに連結軸５２を担持ばね５３の付勢力に抗して押し下げながら、表示パネル２３を接着材Ｄに密着させる。このように、貼合時に連結軸５２を担持ばね５３の付勢力に抗して押し下げながら、表示パネル２３を接着材Ｄに密着させると、カバーガラス１５や表示パネル２３の厚み、あるいは接着材Ｄの塗付量に僅かなばらつきがあった場合でも、これらのばらつきを連結軸５２の下降位置の違いで吸収できる。従って、表示パネル２３をカバーガラス１５に対して均一な押付け力で貼合できる。

貼合が完了した状態で、シリンダーハウジング４７内の負圧状態を解除することにより、ロックピストン４８が図６に示すようにロックばね４９のばね力を受けてロック姿勢に切換り、その先端が受圧部５５に接当して、連結軸５２を上下移動不能に固定保持する。このように、シリンダーハウジング４７内の負圧状態を解除して、ロックばね４９のばね力でロックピストン４８をロック姿勢に切換えるようにすると、真空チャンバーＣ内に空気漏れを生じる余地がなく、下クランプ構造４３の作動に伴って真空環境が壊されるのを解消して、真空環境下におけるワークの貼合を安定した状態で行える。これは、連結軸５２をロックピストン４８でロックした状態では、シリンダーハウジング４７の内部は負圧状態と加圧状態のいずれの状態にもなっていないからである。

貼合工程に連続してワーク取出し工程を行う。ワーク取出し工程では、上フレーム２１を下クランプ構造４３でクランプした状態で、上クランプ構造４４のシリンダーハウジング６３の内部に負圧を作用させ、捕捉ピストン６４を挟持ばね６５のばね力に抗してロック解除姿勢に切換える。捕捉ピストン６４をロック解除した状態では、クランプ軸体６１のソケット６９が位置決めボール６８から分離するので、真空チャンバーＣ内を大気圧にしたのち、図１２のようにチャンバー蓋体１１を開放操作して、上ベース２０を上フレーム２１から分離できる。この状態では、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を貼合ブランクＢとして一体化できるので、図１に示すように、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出すことができる。なお、貼合ブランクＢの取出しは、産業ロボットと人手のいずれで行ってもよい。

以後は、貼合ブランクＢを硬化処理工程へ移送して接着材Ｄを完全に硬化させたのち、上フレーム２１を連結軸５２から分離し、さらに表示パネル２３およびカバーガラス１５を下貼合台１３から分離して、一体化された状態の貼合体を得る。硬化処理工程では、接着材Ｄの温度を高めてその硬化を促進することにより、硬化処理に要する時間を短縮することができる。貼合装置の側では、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出したのち、再び準備工程を開始して次のカバーガラス１５と表示パネル２３の貼合を行う。以後、上記を繰り返すことで、表示パネル２３とカバーガラス１５が一体化された貼合体を、連続して生産できる。

上記構成の貼合装置によれば、接着材Ｄが完全に硬化するまで、カバーガラス１５と表示パネル２３を、真空チャンバーＣ内で貼合姿勢に保持し続ける必要がなく、貼合作業が終了するごとに貼合ブランクＢをチャンバー本体から取出して接着材Ｄを硬化させればよい。従って、一連の貼合処理に要する貼合作業のサイクルタイムを短縮して貼合装置の生産性を著しく向上できる。因みに、準備作業を開始してから貼合処理が終わり、貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出すのに要する時間は、接着材Ｄの塗付面積や塗付厚みなどの違いで異なるが、早ければ約６０秒、遅くとも４〜５分程度である。また、チャンバー本体１０から取出した貼合ブランクＢは約１０分から２０分かけて接着材Ｄを完全に硬化させた。

下クランプ構造４３は、単純な構造の横シリンダー４５とフレーム担持体４６で構成できるので、同構造４３の構造を簡素化して、そのコストを削減できる。さらに、下貼合台１３から上フレーム２１に至る間の各部材を貼合ブランクＢとして一体化できるので、貼合後に貼合ブランクＢをチャンバー本体１０から取出して、未硬化状態の接着材Ｄを硬化させればよく、貼合後のワークの取扱いを簡便にしかも迅速に行うことができる。

同様に、単純な構造のクランプ軸体６１と挟持シリンダー６２で上クランプ構造４４を構成できるので、上クランプ構造４４の構造を簡素化して、そのコストを削減できる。また、クランプ軸体６１を捕捉ピストン６４で挟持固定することで、上フレーム２１を上ベース２０と一体化して、上貼合台２２に装着した上ワーク２３を、貼合工程が終了するまでの間確りと保持できる。さらに、貼合が終了した上フレーム２１を下クランプ構造４３で保持固定したのち、捕捉ピストン６４をロック解除位置へ移動操作することで、チャンバー蓋体１１を開放操作して上ベース２０を上フレーム２１から分離できる。従って、準備作業から貼合作業が終了するまでの間に、一定の手順に従って上クランプ構造４４と下クランプ構造４３を交互に作動させるだけで、貼合ブランクＢを自動的に構成できる。

上記の実施例では、下ワーク１５がカバーガラスであり、上ワーク２３が表示パネルである場合について説明したが、下ワーク１５と上ワーク２３は、タッチパネル、液晶パネル、カバーガラス、偏向パネルなどであってもよい。なお、下ワーク１５が平板状のパネルである場合には、下貼合台１３の上表面は平坦に形成してあればよい。また、下ワーク１５は２次元の湾曲平面である以外に、３次元の湾曲平面であってもよい。下ワーク１５または上ワーク２３は、複数のワークを貼合して一体化されたワークであってもよい。

下クランプ構造４３および上クランプ構造４４は、加圧空気を駆動源にしてロックピストン４８および捕捉ピストン６４を駆動操作する構造とすることができる。但し、加圧空気がシリンダーハウジング４７・６３から漏れ出ると、真空環境が破壊されるので、シール構造を強化しておく必要がある。また、下クランプ構造４３および上クランプ構造４４は、ソレノイドを駆動源にしてロックピストン４８および捕捉ピストン６４を駆動操作する構造であってもよい。

１ 真空チャンバーユニット
２ 真空源
３ ディスペンサー
４ アライメント装置
５ ＣＣＤカメラ
１０ チャンバー本体
１１ チャンバー蓋体
１２ 位置決め具
１３ 下貼合台
１４ ダム枠
１５ 下ワーク（カバーガラス）
２０ 上ベース
２１ 上フレーム
２２ 上貼合台
２３ 上ワーク（表示パネル）
４３ 下クランプ構造
４４ 上クランプ構造
４５ 横シリンダー
４６ フレーム担持体
５２ 連結軸
６１ クランプ軸体
６２ 挟持シリンダー
Ｂ 貼合ブランク
Ｃ 真空チャンバー
Ｄ 接着材

Claims (9)

1. チャンバー本体（１０）と、チャンバー本体（１０）の開口を封止する封止姿勢と、開口を開ける開放姿勢との間で変位可能に構成されたチャンバー蓋体（１１）と、これらチャンバー本体（１０）とチャンバー蓋体（１１）とで区画される真空チャンバー（Ｃ）内の空気を排気する真空源（２）を備え、真空源（２）により真空チャンバー（Ｃ）内が真空とされた真空環境下において、上ワーク（２３）と下ワーク（１５）とを接触材（Ｄ）を介して貼合する貼合装置であって、
   チャンバー本体（１０）に着脱可能に装着されるとともに、下ワーク（１５）を保持する下貼合台（１３）と、
   チャンバー蓋体（１１）に固定した上ベース（２０）に着脱可能に装着されるとともに、上ワーク（２３）を保持する上フレーム（２１）と、
   上ベース（２０）に設けられて、該上ベース（２０）に装着された上フレーム（２１）を分離可能に保持固定する上クランプ構造（４４）と、
   下貼合台（１３）に設けられて、上フレーム（２１）を下貼合台（１３）と対峙する貼合姿勢に固定保持する下クランプ構造（４３）と、を備え、
   上クランプ構造（４４）により上フレーム（２１）をチャンバー蓋体（１１）の上ベース（２０）に保持固定し、上フレーム（２１）に上ワーク（２３）を装着し、さらにチャンバー本体（１０）に装着された下貼合台（１３）に下ワーク（１５）を保持した状態において、チャンバー蓋体（１１）を閉止姿勢とし、真空源（２）で真空チャンバー（Ｃ）内を真空環境とすることで、接着材（Ｄ）を介して、上ワーク（２３）を下ワーク（１５）に貼合できるように構成されており、
   上フレーム（２１）を、下クランプ構造（４３）で貼合姿勢のまま保持固定することで、下貼合台（１３）、下ワーク（１５）、上ワーク（２３）、および上フレーム（２１）を含む各部材を一体化して貼合ブランク（Ｂ）が形成されるように構成されており、
   上フレーム（２１）が下クランプ構造（４３）で保持固定された状態で、上クランプ構造（４４）による上フレーム（２１）の保持状態を解除することで、上ベース（２０）を上フレーム（２１）から分離して、貼合ブランク（Ｂ）をチャンバー本体（１０）から取出すことができるように構成されていることを特徴とする貼合装置。
2. 下クランプ構造（４３）が、下貼合台（１３）の周縁複数個所に固定された横シリンダー（４５）と、横シリンダー（４５）に隣接配置されて、貼合が終了した上フレーム（２１）に連結されるフレーム担持体（４６）を備えており、
   横シリンダー（４５）は、下貼合台（１３）に固定されるシリンダーハウジング（４７）と、同ハウジング（４７）に対して出退するロックピストン（４８）を備えており、
   フレーム担持体（４６）は、シリンダーハウジング（４７）で上下スライド自在に支持される連結軸（５２）と、連結軸（５２）を上フレーム（２１）へ向かって移動付勢する担持ばね（５３）を備えており、
   ロックピストン（４８）は、連結軸（５２）の周面に接当して同軸（５２）を上下スライド不能に固定保持するロック位置と、連結軸（５２）の周面から分離するロック解除位置の間で往復移動でき、
   下ワーク（１５）と上ワーク（２３）の貼合が終了した状態において、横シリンダー（４５）のロックピストン（４８）をロック位置に移動させて、上フレーム（２１）に接合した連結軸（５２）を横シリンダー（４５）で固定し、下貼合台（１３）、下ワーク（１５）、上ワーク（２３）、および上フレーム（２１）の各部材を貼合ブランク（Ｂ）として一体化するように構成されている請求項１に記載の貼合装置。
3. 上クランプ構造（４４）は、上フレーム（２１）の周側面の複数個所に固定されたクランプ軸体（６１）と、クランプ軸体（６１）に対応する状態で上ベース（２０）に固定されて、複数個のクランプ軸体（６１）を同時に挟持固定する挟持シリンダー（６２）とを備えており、
   挟持シリンダー（６２）は、上ベース（２０）に固定されるシリンダーハウジング（６３）と、同ハウジング（６３）に対して出退する捕捉ピストン（６４）とを備えており、
   捕捉ピストン（６４）は、クランプ軸体（６１）を挟持固定するロック位置と、クランプ軸体（６１）から分離するロック解除位置の間で往復移動可能であり、
   上ワーク（２３）が装着された上フレーム（２１）を上ベース（２０）に載置した状態で、捕捉ピストン（６４）をロック位置へ移動操作して、上フレーム（２１）が上クランプ構造（４４）で上ベース（２０）に固定保持されている請求項１、または２に記載の貼合装置。
4. 横シリンダー（４５）が、ロックピストン（４８）を連結軸（５２）へ向かって進出付勢するロックばね（４９）を備えており、
   シリンダーハウジング（４７）の内部に負圧を作用させて、ロックピストン（４８）がロックばね（４９）の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されている請求項２、または３に記載の貼合装置。
5. 連結軸（５２）の周面にロックピストン（４８）の押圧力を受止める受圧部（５５）が凹み形成されており、
   ロックピストン（４８）がロック解除位置に切換えられた状態において、受圧部（５５）の下端の段部（５６）がロックピストン（４８）で抜外れ不能に受止め支持されている請求項２から４のいずれかひとつに記載の貼合装置。
6. 上フレーム（２１）と連結軸（５２）を連結する連結体（５４）が、粘着体と、磁気吸着体のいずれかひとつで形成されており、
   貼合ブランク（Ｂ）の硬化処理が終了した状態において、上フレーム（２１）と連結軸（５２）を分離して、一体化された下ワーク（１５）と上ワーク（２３）を、下貼合台（１３）に固定されたダム枠（１４）から取外す請求項２から５のいずれかひとつに記載の貼合装置。
7. 挟持シリンダー（６２）が、捕捉ピストン（６４）をクランプ軸体（６１）へ向かって進出付勢する挟持ばね（６５）を備えており、
   シリンダーハウジング（６３）の内部に負圧を作用させて、捕捉ピストン（６４）が挟持ばね（６５）の付勢力に抗してロック解除位置に位置保持されている請求項３から６のいずれかひとつに記載の貼合装置。
8. クランプ軸体（６１）の突端に位置決めボール（６８）が装着されており、捕捉ピストン（６４）の突端に位置決めボール（６８）を挟持するソケット（６９）が形成されている請求項３から７のいずれかひとつに記載の貼合装置。
9. チャンバー本体（１０）と、チャンバー本体（１０）の開口を封止する封止姿勢と、開口を開ける開放姿勢との間で変位可能に構成されたチャンバー蓋体（１１）と、これらチャンバー本体（１０）とチャンバー蓋体（１１）とで区画される真空チャンバー（Ｃ）内の空気を排気する真空源（２）を備え、真空源（２）により真空チャンバー（Ｃ）内が真空とされた真空環境下において、上ワーク（２３）と下ワーク（１５）とを接触材（Ｄ）を介して貼合する貼合装置に適用される貼合治具であって、
   チャンバー本体（１０）に着脱可能に位置決め装着されるとともに、下ワーク（１５）を保持する下貼合台（１３）と、
   チャンバー蓋体（１１）に固定した上ベース（２０）に着脱可能に装着されるとともに、上ワーク（２３）を保持し、チャンバー蓋体（１１）が封止姿勢となったときに、下貼合台（１３）と対峙する貼合姿勢となる上フレーム（２１）と、
   下貼合台（１３）に設けられて、上フレーム（２１）を貼合姿勢に保持固定するための下クランプ構造（４３）と、を含み、
   上ワーク（２３）が下ワーク（１５）に対して接着材（Ｄ）を介して貼合された状態において、上フレーム（２１）を下クランプ構造（４３）で貼合姿勢に保持固定することにより、下貼合台（１３）、下ワーク（１５）、上ワーク（２３）、および上フレーム（２１）を含む各部材を一体化して、チャンバー本体（１０）から取出可能な貼合ブランク（Ｂ）が形成されるように構成されていることを特徴とする貼合治具。

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