JP3732538B2

JP3732538B2 - シール剤の塗布装置およびその方法

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Publication number: JP3732538B2
Application number: JP23513194A
Authority: JP
Inventors: 暁原; 章仲井
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-01-05
Also published as: JPH0894984A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は液晶用の基板にシール剤を塗布するためのシール剤の塗布装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は一対のガラス製の基板を所定の間隔で離間対向させて結合するとともに、これら基板間の空間部に液晶を充填して形成される。上記空間部は周辺部がシール剤によって密封される。
【０００３】
上記シール剤は一対の基板を結合する前に、一方の基板の周辺部に塗布される。基板にシール剤を塗布する場合、スクリーン印刷による方法と、特開平２−１９８４１７号公報に示されるようにノズル体を用いて塗布する方法とがある。
【０００４】
前者の場合、基板にスクリーンが接触するため、スクリーンに付着した微粒子が基板に転移されるということがあり、またシール剤はスキージで上記スクリーンに刷り込んでそのパターン開口を通過させて印刷されるため、塗布量が一定しずらいなどのことがあった。
【０００５】
これに対して後者の場合、基板にノズル体を接触させずに、一定の間隔を保ちながらノズル体から一定量のシール剤を吐出させることができるから、前者の場合に比べて基板を汚すことなく、精度よく塗布することができる。
【０００６】
ところで、基板に塗布されるシール剤の幅寸法や高さ寸法が一定しないと、一対の基板を結合したとき、シール剤が多い場合には基板に形成されたパターン上に食み出し、少ない場合にはシール幅が十分に得られず、液晶の漏れが生じるなどのことがある。したがって、基板に供給されるシール剤の幅寸法や高さ寸法はμｍ単位の精度で管理することが要求される。
【０００７】
ノズル体を用いてシール剤を塗布する場合、上記ノズル体から吐出されるシール剤の圧力を一定に制御することで、塗布されるシール剤の幅寸法や高さ寸法を管理するということが行われている。
【０００８】
しかしながら、塗布されるシール剤の幅寸法や高さ寸法は、シール剤の吐出圧力だけに影響されるものでなく、上記基板の上面と上記ノズル体の下端との間隔によって大きく影響されるということが確認されている。そこで、上記基板とノズル体との間隔を設定してシール剤を塗布するということが行われている。
【０００９】
従来、上記基板とノズル体との間隔を設定するには、塗布装置に基準板（ロードセル）を設け、ノズル体を下降させて上記基準板にノズル体の先端を接触させ、その位置を０点（基準点）としてノズル体と基板との間隔を設定するということが行われていた。
【００１０】
しかしながら、このような方法によると、ノズル体を基準板に接触させたとき、ノズル体下端面の形状変化、さらにはゴミの介在などによって０点が一定しないということがあるため、上記ノズル体と基板との間隔を精密に管理できないということがあった。
【００１１】
また、ノズル体先端と基板上面との間隔を設定しても、基板は全体にわたって厚さが一様でなく、また基板はＸＹテーブルに吸着保持されることで、そのテーブルの上面の平面精度に応じてたわみが生じる。
【００１２】
したがって、これらのことにより、ノズル体先端と基板上面との間隔を上記基準板を基準にして設定しても、ノズル体を所定の軌跡に沿って移動させながらシール剤を塗布する際、その間隔が一定に維持されずに変化することになるから、そのことによってシール剤の幅寸法や高さ寸法が一定にならないということもある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来はノズル体先端と基板上面との間隔を、上記ノズル体を基準板に接触させ、その位置を基準点として設定していたので、接触時の条件が変わることで、上記間隔を一定に設定するということができないということがあった。
【００１４】
また、基板は全体にわたって厚さが一様でないばかりか、ＸＹテーブルに吸着されることで、上記テーブルの平面精度に応じてたわみが生じるから、ノズル体と基板との間隔を基準板によって設定しても、ノズル体を移動させてシール剤を塗布する際に、それらの間隔が変化してしまうということがあった。
【００１５】
この発明の目的は、ノズル体の先端を基準板に接触させることなく、ノズル体先端と基板上面との間隔を設定できるようにするとともに、基板の厚さが一様でなかったり、ＸＹテーブル上に吸着保持されることでたわみが生じたりしても、ノズル体先端と基板上面との間隔を一定に維持しながらシール剤を塗布することができるシール剤の塗布装置およびその方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載されたこの発明は、液晶用基板にシール剤を塗布する塗布装置において、
装置本体と、この本体に設けられＸＹ方向に駆動されるとともに上面に上記基板が載置されるＸＹテーブルと、このＸＹテーブルの上方に設けられ上記ＸＹテーブルの移動方向と直交するＺ方向に沿って駆動されるとともに上記基板に塗布されるシール剤を吐出するノズル体と、このノズル体と上記ＸＹテーブル上の基板とを側方から撮像する撮像手段と、この撮像手段からの画像によって上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔を設定する設定手段と、上記ノズル体と一体的に設けられ上記設定手段によって間隔を設定したときの上記基板上面の第１の高さ位置およびシール剤塗布時にシール剤が塗布される部分の基板上面の第２の高さ位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された第１の高さ位置が記憶されるとともに、シール剤塗布時に検出する上記第２の高さ位置を上記第１の高さ位置と比較し、その比較に基づいて上記ノズル体のＺ方向の位置を補正する制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載された発明は、シール剤をノズル体から吐出させ、そのシール剤を液晶用基板に塗布する塗布方法において、
上記ノズル体をその先端が上記基板に当たることのない所定の位置まで下降させて上記ノズル体先端と基板とを側方から撮像する工程と、撮像された上記ノズル体と上記基板との画像から上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔を設定する工程と、上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔が設定されたときに上記ノズル体を基準にして上記基板上面の第１の高さ位置を検出して記憶する工程と、シール剤塗布時に上記ノズル体を基準にしてシール剤が塗布される部分の基板上面の第２の高さ位置を検出し、その第２の高さ位置を上記第１の高さ位置と比較し、その比較に基づいて上記ノズル体のＺ方向の位置を補正する工程とを具備したことを特徴とする。
【００１８】
【作用】
請求項１と請求項２に記載された発明によれば、ノズル体を基板に接触させずに、ノズル体先端と基板上面との間隔を設定することができ、また基板の厚さに誤差があったり、基板がＸＹテーブルに吸着されることでたわんだりしても、ノズル体先端と基板上面との間隔を一定に制御しながらシール剤を塗布することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図４はこの発明のシール剤塗布装置の正面図で、同図中１は装置本体である。この本体１は防振台２を介して支持されたベース３を有する。このベース３上にはＸＹ方向（二次元方向）に駆動されるＸＹテーブル４が設けられている。このＸＹテーブル４は、図１に示すようにモータからなるＸ駆動源５ａによってＸ方向に駆動されるＸテーブル４ａと、このＸテーブル４ａ上に設けられ同じくモータからなるＹ駆動源５ｂによってＹ方向に駆動されるＹテーブル４ｂとを備えている。
【００２０】
上記ＸＹテーブル４上には図示しない吸引機構を備えたステージ５が設けられ、このステージ５上には液晶表示装置を形成するためのガラス製の基板６が上記吸引機構によって吸着保持されるようになっている。
【００２１】
上記ベース３の上方には門型の架台７が設けられている。この架台７にはノズル上下機構８、スコープ上下機構９およびアライメントカメラ調整機構１１が設けられている。
【００２２】
上記ノズル上下機構８は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように上記架台７に取付け固定される固定板２１を有する。この固定板２１には可動板２２が上記ＸＹ方向がなす平面に対して垂直なＺ方向に沿って移動自在に設けられている。この可動板２２は上記固定板２１に設けられたサーボモータ２３によってＺ方向にμｍ単位の精度で駆動されるようになっている。
【００２３】
上記可動板２２にはノズル体２４とＺ方向の微調整機構２５を介して距離検出センサ２６とが一体的に設けられている。上記ノズル体２４は、内部に供給されて加圧されたシール剤を吐出して後述するごとく上記ステージ５に吸着保持された基板６の周辺部に沿って塗布するためのものであり、また上記距離検出センサ２６は、上記ノズル体２４先端と基板６上面との間隔、つまり基板上面の高さをμｍ単位の精度で検出する。
【００２４】
そして、上記距離検出センサ２６からの検出信号によって、上記基板６上面に上記シール剤を塗布する際に、上記ノズル体２４先端と基板６上面との間隔が後述するごとく一定に制御される。
【００２５】
上記距離検出センサ２６によって検出された検出信号、つまり基板６の所定位置の高さ信号は図１に示す制御装置３０に入力される。この制御装置３０は、ＸＹテーブル４を駆動して上記基板６にシール剤を塗布する際、後述するごとく設定された、上記ノズル体２４先端と基板６上面との間隔Ｇを、上記距離検出センサ２６からの検出信号によって補正する。
【００２６】
つまり、後述するように、上記距離検出センサ２６からの検出信号によって、基板６の厚さに誤差があったり、吸着されることでたわんだりしても、その上面とノズル体２４先端との間隔Ｇが一定に保たれてシール剤が塗布されるようになっている。
【００２７】
上記スコープ上下機構９は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように上記架台７に取付け固定される固定板３１を有する。この固定板３１には可動板３２がＺ方向に沿って移動自在に設けられている。この可動板３２は上記固定板３１に設けられたマイクロシリンダ３３によってＺ方向に駆動されるようになっており、その下端部にはＸＹ精密ステージ３４が設けられている。このＸＹ精密ステージ３４には撮像手段としてのＣＣＤカメラからなるスコープ３５が保持されている。
【００２８】
上記ＸＹテーブル４を上記スコープ３５の下方から退避させた状態で上記マイクロシリンダ３３を作動させて上記スコープ３５を下降させると、このスコープ３５はＸＹテーブル４上に載置された基板６と、この基板６の上面に先端を対向させたノズル体２４の先端部とを撮像するようになっている。上記スコープ３５による撮像部位は図１に示す光源ランプＬによって照明される。
【００２９】
上記スコープ３５の撮像信号は図１に示すモニタ３６に送られて表示される。モニタ３６には図２（ａ）に示すように、基板６とノズル体２４との画像およびその画像に対応する位置に目盛３７が表示される。したがって、この目盛３７により、上記基板６上面と、上記ノズル体２４先端との間隔Ｇを読み取ることができ、またその間隔Ｇは上記ノズル体２４のＺ方向の位置をサーボモータ２３によって調整することで、任意の値に設定できる。
【００３０】
上記ノズル体２４のＺ方向の位置の設定は、上記制御装置３０に接続された操作部４０によって行われる。この操作部４０には図３に示すよう基板６上面と上記ノズル体２４先端との間隔Ｇの設定に関連する開始スイッチ３９、上昇スイッチ４１、下降スイッチ４２、設定スイッチ４３、戻りスイッチ４４が設けられ、またシール剤塗布に関連するキャリブレーションスイッチ４５、運転スイッチ４６、停止スイッチ４７が設けられている。操作部４０はキーボードであってもよく、またはタッチ入力できるデイスプレイのいずれであってもよい。
【００３１】
上記開始スイッチ３９をオンすると、ステージ５に載置された基板６が真空吸着され、ＸＹテーブル４をギャップ設定ポジションに位置決めする。ついで、スコープ３５が下降し、モニタ３６に基板６上面とノズル体２４下端との画像が表示される。なお、最初に間隔Ｇを設定するときには基板６に相当する形状の基準基板が用いられることもある。
【００３２】
上記上昇スイッチ４１、下降スイッチ４２は上記サーボモータ２３を作動させて上記ノズル体２４を上昇、下降させるためのスイッチで、上記設定スイッチ４３は上記上昇および下降スイッチによって間隔Ｇを設定したのちオンすることで、その間隔Ｇを制御装置３０に記憶させる。それによって、間隔Ｇの設定が終了する。
【００３３】
上記戻りスイッチ４４は、間隔Ｇの設定後にオンすることで、スコープ３５を上昇させるとともに、ＸＹテーブル４を初期位置に戻す。
上記キャリブレーションスイッチ４５は、上記間隔Ｇの設定後にオンすることで、自動的に測長のゼロポイントを捜し出し、その位置を上記制御装置３０に記憶させる。シール剤塗布時に、上記距離検出センサ２６の検出信号と、記憶されたゼロポイントとが比較され、その際に応じてサーボモータ２３が駆動されてノズル体２４のＺ方向の位置が制御される。つまり、シール剤塗布時に、基板６の厚さの変化やたわみなどで設定された間隔Ｇが変化すると、その変化に応じて間隔Ｇが補正されるから、ノズル体２４先端と基板６上面との間隔がμｍ単位の精度で一定に維持される。
【００３４】
この実施例においては、キャリブレーションスイッチ４５をオンすることで測長されるゼロポイント、つまり間隔Ｇを設定したときの基板６上面の高さを第１の高さ位置とし、シール剤塗布時に上記距離検出センサ２６によって検出される基板６上面の高さを第２の高さ位置とする。
【００３５】
上記運転スイッチ４６はシール剤の塗布を開始するためのもので、オンすることで、上記ノズル体２４からシール剤が所定の圧力で吐出されるとともに、制御装置３０に予め設定されたデータに基づいてＸＹテーブル４がＸＹ方向に所定の軌跡で駆動される。それによって、ＸＹテーブル４上の基板６の所定位置、つまり図２（ｂ）に示す基板６に形成された回路パターンＰの周辺部に沿ってシール剤Ｓが矩形枠状に塗布されることになる。
【００３６】
上記アライメントカメラ調整機構１１は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように上記架台７に取付け固定される固定板５１を有する。この固定板５１には可動板５２がマイクロメータからなるＸ、Ｙ、Ｚ方向の微調整機構５３ａ〜５３ｃによって三次元方向に部調整可能に設けられている。この可動板５２にはアライメントカメラ５４が光軸をＺ方向に沿わせて設けられている。
【００３７】
上記アライメントカメラ５４はＸＹテーブル４上に吸着保持された基板６を撮像する。アライメントカメラ５４からの撮像信号は画像処理部５５に入力されて処理され、その画像信号は上記制御装置３０に入力される。
【００３８】
上記基板６の四隅部には図２（ｂ）に示すように十字状のアライメントマークｍが形成されている。したがって、上記制御装置３０は上記画像処理部５５からの画像信号を処理することで、上記基板６のＸＹテーブル４上における位置を演算する。この演算結果は、上記制御装置３０において予め設定された設定値と比較され、その比較結果に差があれば、基板６にシール剤を塗布するときに、上記ＸＹテーブル４のＸＹ方向の駆動の軌跡が補正される。
【００３９】
つまり、ＸＹテーブル４上に保持された基板６の位置が一定でなくとも、ＸＹテーブル４のＸＹ方向の駆動が補正されることで、上記基板６の定められた位置にシール剤を塗布できるようになっている。
【００４０】
つぎに、上記構成の装置によって基板６にシール剤を塗布する手順を説明する。まず、ＸＹテーブル４が初期位置に位置決めされた状態でそのステージ５に基板６（もしくは基板６と同様の形状の基準基板）を載置し、操作部４０の開始スイッチ３９をオンする。それによって、ステージ５に載置された基板６が真空吸着され、ＸＹテーブル４はギャップ設定ポジションへ駆動される。ついで、スコープ上下機構９のスコープ３５が下降し、ノズル体２４下端部と基板６とを側方から撮像する。
【００４１】
上記スコープ３５からの画像はモニタ３６に表示される。このモニタ３６には目盛３７も同時に表示されるから、その目盛３７によってノズル体２４下端面と基板６上面との間隔Ｇを目視によって確認することができる。
【００４２】
上記間隔Ｇは塗布されるシール剤の幅寸法と高さ寸法によって予め定められた値に設定される。たとえば、この実施例では上記目盛３７の２目盛である５０μｍに設定される。つまり、モニタ３６の画像を見ながら上昇スイッチ４１あるいは下降スイッチ４２によってノズル体２４を上昇または下降させ、上記間隔Ｇを５０μｍに設定する。
【００４３】
間隔Ｇの設定が終了したら、設定スイッチ４３をオンすることで、設定された間隔Ｇが制御装置３０に記憶される。ついで、キャリブレーションスイッチ４５をオンすることで、間隔Ｇが５０μｍのときの距離検出センサ２６のゼロポイントが自動的に捜されて制御装置３０に記憶される。つまり、基板６上面の第１の高さ位置が記憶される。
【００４４】
つぎに、戻りスイッチ４４をオンすることで、スコープ３５が上昇し、ＸＹテーブル４が初期位置に戻る。
間隔Ｇの設定時に、基板６に代わり、それと同様の基準基板を用いた場合には間隔Ｇの設定後にＸＹテーブル４が初期位置に戻ったら、ステージ５から基準基板を取り外し、シール剤を塗布するための基板６に交換する。
【００４５】
つぎに、シール剤を塗布するために運転スイッチ４６をオンする。それによって、基板６がステージ５に真空吸着されるとともに、その基板６をアライメントカメラ５４が撮像する。撮像信号は画像処理部５５で処理され、その画像信号が制御装置３０で演算されることで、アライメントマークｍのＸＹ方向の位置が演算される。この演算結果からステージ５上の基板６のＸＹ方向の傾きが求められ、その位置が予め定められた設定値と比較される。
【００４６】
上記基板６の実際の位置と、予め設定された設定値とに差があれば、シール剤の塗布時に、その差に応じてＸＹテーブル４の駆動が補正される。したがって、ＸＹテーブル４がＸＹ方向に駆動されるとともに、ノズル体２４からシール剤が吐出されて塗布される際、基板６の保持状態（ＸＹ方向の傾き）にかかわらず、上記基板６の予め定められた位置にシール剤を塗布することができる。
【００４７】
基板６にシール剤を塗布する際、距離検出センサ２６が基板６までの距離、つまり基板上面の第２の高さ位置を検出し、その第２の高さ位置を制御装置３０に予め設定されたゼロポイントである、第１の高さ位置と比較する。
【００４８】
上記第１の高さ位置と第２の高さ位置とに差があれば、その差に応じて制御装置３０からノズル上下機構８のサーボモータ２３に駆動信号が出力され、その差が０となる高さに、上記ノズル体２４と距離検出センサ２６が一体的に設けられた可動体２２を上下駆動する。
【００４９】
それによって、距離検出センサ２６が検出する基板６上面までの第２の高さ位置が予め設定された第１の高さ位置（ゼロポイント）に一致するよう、上記ノズル体２４の高さが制御されながらシール剤が塗布される。
【００５０】
つまり、基板６上面と、ノズル体２４下端面との距離が一定に維持されながらシール剤が塗布されるので、基板６の厚さが一様でなかったり、たわんだりしていても、ノズル体２４と基板６との間隔Ｇが一定になるよう補正されながらシール剤が塗布される。したがって、基板６に塗布されるシール剤の幅寸法や高さ寸法にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００５１】
この発明は上記一実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、上記一実施例では基板上面とノズル体下端面との間隔を設定する設定手段として、これらを側方からスコープで撮像し、その画像から上記間隔を目視で確認しながら上昇および下降スイッチを手動で操作して設定するようにしたが、以下のようにして自動で行うこともできる。
【００５２】
つまり、スコープで基板とノズル体とを側方から撮像した画像を画像処理部によって処理し、その処理信号から基板とノズル体との間隔を算出する。また、制御装置には予め基準となる間隔を設定しておき、その設定値と算出値とを比較し、その比較に基づいてサーボモータを駆動する。このようにすれば、手動で行っていた間隔の設定を自動で行うことができ、また上記一実施例と同様、ノズル体を基板に接触させることなく行える。
【００５３】
また、検出手段として１つの距離検出センサを用い、その１つの距離検出センサによって間隔を設定したときの基板上面の第１の高さ位置と、シール剤塗布時における基板上面の第２の高さ位置との検出を行うようにしたが、これら２つの検出を別々のセンサで行うようにしてもよいこと勿論である。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明は、ノズル体先端と基板上面とを側方から撮像し、その画像に基づいてノズル体先端と基板上面との間隔を設定し、そのときの基板上面の高さを第１の高さ位置として検出して記憶させるとともに、シール剤塗布時にシール剤が塗布される部分の基板上面の高さを第２の高さ位置として検出し、その第２の高さ位置を上記第１の高さ位置と比較し、その比較に基づいてノズル体の高さを制御しながらシール剤を塗布するようにした。
【００５５】
そのため、ノズル体を基板に接触させることなく、これらの間隔を設定することができ、また基板の厚さが一様でなかったり、吸着保持されることでたわみが生じるなどしてその上面の高さが部分的に変化しても、基板上面とノズル体下端との間隔が一定となるよう補正されながらシール剤が塗布されるから、塗布されたシール剤の幅寸法や高さ寸法を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す概略的構成図。
【図２】（ａ）は同じくノズル体と基板との間隔を設定するときのモニタ画面の説明図、（ｂ）は同じく基板の平面図。
【図３】同じく制御装置に接続された操作部の説明図。
【図４】同じく塗布装置の正面図。
【図５】（ａ）は同じくノズル上下機構の正面図、（ｂ）は同じく側面図。
【図６】（ａ）は同じくスコープ上下機構の正面図、（ｂ）は同じく側面図。
【図７】（ａ）は同じくアライメントカメラ調整機構の正面図、（ｂ）は同じく側面図。
【符号の説明】
４…ＸＹテーブル、６…液晶用基板、９…スコープ上下機構（撮像手段）、２４…ノズル体、２６…距離検出センサ（検出手段）、３０…制御装置（制御手段）、３５…スコープ（撮像手段）、３６…モニタ（設定手段）、４０…操作部（設定手段）、４１…上昇スイッチ（設定手段）、４２…下降スイッチ（設定手段）、４３…設定スイッチ（設定手段）。

Claims

液晶用基板にシール剤を塗布する塗布装置において、
装置本体と、
この本体に設けられＸＹ方向に駆動されるとともに上面に上記基板が載置されるＸＹテーブルと、
このＸＹテーブルの上方に設けられ上記ＸＹテーブルの移動方向と直交するＺ方向に沿って駆動されるとともに上記基板に塗布されるシール剤を吐出するノズル体と、
このノズル体と上記ＸＹテーブル上の基板とを側方から撮像する撮像手段と、この撮像手段からの画像によって上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔を設定する設定手段と、
上記ノズル体と一体的に設けられ上記設定手段によって間隔を設定したときの上記基板上面の第１の高さ位置およびシール剤塗布時にシール剤が塗布される部分の基板上面の第２の高さ位置を検出する検出手段と、
この検出手段により検出された第１の高さ位置が記憶されるとともに、シール剤塗布時に検出する上記第２の高さ位置を上記第１の高さ位置と比較し、その比較に基づいて上記ノズル体のＺ方向の位置を補正する制御手段と
を具備したことを特徴とするシール剤の塗布装置。
シール剤をノズル体から吐出させ、そのシール剤を液晶用基板に塗布する塗布方法において、
上記ノズル体をその先端が上記基板に当たることのない所定の位置まで下降させて上記ノズル体先端と基板とを側方から撮像する工程と、
撮像された上記ノズル体と上記基板との画像から上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔を設定する工程と、
上記ノズル体先端と上記基板上面との間隔が設定されたときに上記ノズル体を基準にして上記基板上面の第１の高さ位置を検出して記憶する工程と、
シール剤塗布時に上記ノズル体を基準にしてシール剤が塗布される部分の基板上面の第２の高さ位置を検出し、その第２の高さ位置を上記第１の高さ位置と比較し、その比較に基づいて上記ノズル体のＺ方向の位置を補正する工程と
を具備したことを特徴とするシール剤の塗布方法。