JP4286562B2 - 基板貼り合わせ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の基板貼り合わせ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一対の基板と、これらの基板の間に挿入された液晶とからなる。例えば、一対の基板の一方はTFTを形成したTFT基板であり、他方の基板はカラーフィルタを形成したカラーフィルタ基板である。一方の基板には光硬化性シール剤からなる環状のシールが形成され、環状のシールは一対の基板を貼り合わせた後で紫外線を照射することにより硬化する。液晶は環状のシールによって取り囲まれた領域に挿入される。
【0003】
従来の液晶表示装置の製造方法においては、一対の基板を貼り合わせた後、液晶は真空チャンバ内で環状のシールに設けた注入孔から注入される。その後、環状のシールの注入孔は塞がされ、一対の基板からなる液晶パネルは真空チャンバの外部へ搬送され、環状のシールは適切なセルギャップを形成するように加圧される。
【0004】
最近、滴下注入法と呼ばれる液晶表示装置の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。滴下注入法では、一方の基板に環状のシールを形成し、液晶をその基板の環状のシール内に滴下する。それから、一対の基板は真空チャンバ内で貼り合わせられる。それから、環状のシールは紫外線の照射もしくは紫外線の照射と加熱の併用により硬化される。滴下注入法によれば、製造工程が短縮され、液晶表示装置の製造コストを低減することができる。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−326857号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一対の基板を真空チャンバ内で貼り合わせるために、一対の基板はそれぞれ基板搬送アームによって真空チャンバ内の一対の静電チャックの位置へ搬送される。一方の基板は下方に位置する静電チャックの上に載せられ、他方の基板は上方に位置する静電チャックの下に配置される。上方に位置する静電チャックに保持されるべき基板には、基板下面側に微細パターンが形成されているため、基板搬送アームが微細パターンに接触しないように、基板の周辺部を保持して搬送するようになっている。そのため、基板の中央部には支えるものがないため、基板の中央部が重力によって反った状態で搬送される傾向がある。
【0007】
静電チャックは、静電吸着力を発生させるための電極とともに、基板を真空吸着力によって保持するための真空吸着孔を有する。基板は最初真空吸着力によって保持され、それから静電吸着力によって保持される。基板を静電チャックで真空吸着する場合、基板の大型化に伴い、基板がある程度反った状態で静電チャックの位置へ搬送され、真空吸着されることがある。この場合、基板は静電チャックに最初に接触した部分(周辺部)より吸着されていくため、基板の周辺部から真空吸着が始まり、最後に中央部が吸着される。すると、基板の中央部に歪みが集中し、歪みの逃げ場がなくなる。そのため、一対の基板を貼り合わせるために位置合わせを行う場合、貼り合わせマークが正規の位置にこなくなり、位置合わせ不良が発生する。
【0008】
また、基板の位置合わせのため、基板の載った静電チャックを真空中で移動させる必要がある。静電チャックは真空チャンバ内に配置され、その移動手段は真空チャンバ外に配置される。移動手段は、静電チャックに固定されたシャフトと、このシャフトを覆う蛇腹状弾性体とを含み、XYθテーブルを移動させる駆動部が蛇腹状弾性体内のシャフトを介して静電チャックを移動させる。位置合わせのために静電チャックを移動させる際には、蛇腹状弾性体に応力がかかり、蛇腹状弾性体の破損による設備稼働率低下が懸念される。
【0009】
本発明の目的は基板が歪まないように静電チャックに保持されるようにした基板貼り合わせ装置を提供することである。
【0010】
本発明の他の目的は部品が耐久性よく作動できるようにした基板貼り合わせ装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明による基板貼り合わせ装置は、真空チャンバと、該真空チャンバに配置され、上側の基板を保持するために真空吸着孔を有する第1の静電チャックと、該真空チャンバに該第1の静電チャックと対向して配置され、下側の基板を保持するために真空吸着孔を有する第2の静電チャックと、該第1の静電チャックに設けられ、上側の基板の中央部を吸着して、重力によって中央部が反った上記上側の基板を、下に凸の状態から上に凸の状態にする吸盤と、上記上側の基板の周辺部を保持して搬送する基板搬送アームとを備え、
上記吸盤は、その表面が、上記第1の静電チャックの表面と同一面となるように配置され、かつ上記第1の静電チャックの表面から下方に突出するように移動可能であり、
上記吸盤が上記上側の基板の中央部を浮かし、上記上側の基板を、下に凸の状態から上に凸の状態にした後、上記基板搬送アームを上記吸盤とともに上昇させ、上記第1の静電チャックで上記上側の基板を真空吸着させることで、上記上側の基板の中央部を最初に上記第1の静電チャックに吸着させ、その後、上記上側の基板の吸着を、上記上側の基板の周辺部に拡げて、上記上側の基板を上記第1の静電チャックに平坦な姿勢で真空吸着させることを特徴とするものである。
【0012】
この構成によれば、基板を真空吸着する場合、中央部より吸着させることで、吸着による基板の歪みを基板の周辺部から逃がすようにしている。
【0013】
また、本発明による基板貼り合わせ装置は、上記第1の静電チャックを昇降させる第1の移動手段と、上記第2の静電チャックを少なくともXY方向に移動する第2の移動手段とを備え、該第2の移動手段は、該真空チャンバ内に位置する該第2の静電チャックと該真空チャンバ外に位置する駆動手段とを結合するシャフトと、該シャフトを覆う剛性体と、該シャフトと該剛性体の間に配置された磁気流体シールとからなることを特徴とするものである。
【0014】
この構成によれば、第2の移動手段は、XY方向に移動可能な第2の静電チャックと真空チャンバ外に位置する駆動手段とを結合するシャフトと、該シャフトを覆う剛性体と、該シャフトと該剛性体の間に配置された磁気流体シールとからなる。このように、シャフトのまわりを剛性体と磁気シールで気密に保持することで、シャフトのまわりを覆う構造物に応力がかからないようにする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。液晶表示装置は、一対の基板10、12と、一対の基板の間に挿入された液晶14とからなる。液晶表示装置は滴下注入法によって製造されたものである。一対の基板のうち、一方の基板はTFTを形成したTFT基板であり、他方の基板はカラーフィルタを形成したカラーフィルタ基板である。
【0016】
図1は一実施例の液晶表示装置の一方の基板を示す斜視図である。一方の基板10は環状のシール13を含む。液晶14は移動するディスペンサ16から基板10上で環状のシール13で取り囲まれた領域に液滴状に滴下される。環状のシール13を形成するシール剤はUV硬化性接着性樹脂またはUVと熱の併用によって硬化する接着性樹脂からなる。もう一方の基板12(図2には図示せず)が準備される。シール剤が基板10に塗布され、基板10がもう一方の基板12に貼り合わせられた後で硬化される。もう一方の基板12にはスペーサに接着剤をコーティングした接着性スペーサが塗布される。スペーサの代わりに支柱を設けてスペーサ散布工程を省くこともできる。
【0017】
図2は本発明による液晶表示装置の基板貼り合わせ装置を示す図である。図2において、液晶表示装置の基板貼り合わせ装置20は、真空チャンバ22を含む。真空チャンバ22は可動の上ハウジング24と固定の下ハウジング26とからなる。図2は真空チャンバ22が開放された状態を示す。図2の状態から上ハウジング24が下ハウジング26に向かって下降すると、真空チャンバ22は閉じられる。真空チャンバ22は、真空チャンバ22を排気するために真空ポンプに接続される。
【0018】
下静電チャック(又は下静電チャックプレート)28は直接に又は適切な定盤により下ハウジング26に設けられ、シャフト30によりXYθ駆動装置32に結合される。下静電チャック28は図示しない公知の電極を有し、その電極に通電することにより発生する静電力によって下静電チャック28の上に基板を保持する。下静電チャック28の上に載せられる基板は液晶14が滴下されている。また、静電チャック28は真空吸着孔を有する。真空吸着孔は下静電チャック28の表面に開口し、真空源から供給された真空力により下静電チャック28の上に配置された基板を保持させる。図示しないリフトピンが下静電チャック28に設けられた垂直な穴内を昇降可能に配置される。
【0019】
上静電チャック(又は下静電チャックプレート)34は直接に又は適切な定盤により上ハウジング24に設けられ、シャフト36により昇降駆動装置38に結合される。上静電チャック34は図示しない公知の電極を有し、その電極に通電することにより発生する静電力によって上静電チャック34の下に配置された基板を保持する。また、上静電チャック34は真空吸着孔40を有する。
【0020】
図3は上静電チャック34の一例を示す平面略図である。真空吸着孔40は上静電チャック34の表面に全体的に分布して配置される。下静電チャック28の真空吸着孔も同様である。上静電チャック34の真空吸着孔40及び下静電チャック28の真空吸着孔はそれぞれ図示しない弁を真空源に接続される。
【0021】
吸盤42が上静電チャック34の中央部に設けられる。吸盤42はその表面が上静電チャック34の表面と同一面となるように配置され、かつ上静電チャック34の表面から下方に突出するように移動可能である。吸盤42のシャフト部は上静電チャック34を貫通して延び、図示しない駆動手段に結合される。
【0022】
図2においては、上ハウジング24は下ハウジング26から離れており、真空チャンバ22は開放されている。この状態で、第1及び第2の基板10、12がそれぞれ基板搬送アームによって真空チャンバ22に搬送される。1つの基板10は図1に示すように液晶が滴下された基板であり、下静電チャック28の上に載せられる。もう1つの基板12は上静電チャック34の下に配置される。
【0023】
図4は基板12が基板搬送アーム44によって上静電チャック34の下に配置されたところを示す図である。上静電チャック34に保持されるべき基板12には、基板下面側に微細パターンが形成されているため、基板搬送アーム44が微細パターンに接触しないように、基板12の周辺部を保持して搬送するようになっている。そのため、基板12の中央部には支えるものがないため、基板12の中央部が重力によって反る傾向がある。
【0024】
図5は基板12が上静電チャック34の下にきたときに吸盤42が下降して、基板12の中央部を吸着するところを示す図である。図6は基板12が上静電チャック34に真空吸着されたところを示す図である。吸盤42は基板12の中央部を浮かし、基板12は下に凸の状態から上の凸の状態になる。その後、基板搬送アーム44が吸盤42とともに上昇し、上静電チャック34が基板12を真空吸着する。
【0025】
このようにして、基板12の中央部が最初に上静電チャック34に吸着され、基板12の吸着は基板12の周辺部へ拡がっていき、図6に示されるように、基板12が上静電チャック34に平坦な姿勢で真空吸着されることができる。実施例では、上静電チャック34の中央部に吸盤42を設けたが、複数の吸盤42を複数の位置に設け、吸着を制御することで、反りを修正しながら任意の位置から吸着を行うことができる。なお、下静電チャック28に保持されるべき基板10は下に凸の状態になっており、また図示しないリフトピンによって下静電チャック28上に下ろされるので、基板10の姿勢を吸盤によって特に調節することはない。
【0026】
基板12、10はまず真空吸着力によって上下静電チャック34、28に吸着される。それから、上下静電チャック34、28の電極に電流が流され、基板12、10は静電吸着力によって上下静電チャック34、28に吸着される。このように、基板12、10を真空吸着によって上下静電チャック34、28の表面にぴったりと配置させた状態で静電吸着力を作用させることにより、吸着力にムラが少なく安定した静電注着力が得られる。その後、真空吸着は停止される。
【0027】
それから、可動の上ハウジング24は下ハウジング26に押しつけられ、真空チャンバ22は閉鎖される。それから、真空チャンバ22の内部が排気され、真空チャンバ22の内部は真空状態になる。次に、上静電チャック34が下静電チャック28に向かって移動され、基板12は基板10に向かって押しつけられ、基板12の表面が基板10の環状のシール13に接触し、基板12のスペーサが基板10の表面に対して接触する。最初に粗貼り合わせを行った後、CCDカメラ等により基板12、10のアライメントマークを読み取り、その結果で下静電チャック28の位置を微調整しながらアライメントマークを合わせる。最後に、上静電チャック34を下静電チャック28に対してさらに下降させて加圧しながら、貼り合わせを行う。
【0028】
これまでの一連の動作により基板12、10の貼り合わせが完了すると、真空チャンバ22は大気に開放され、真空チャンバ22が開放される。上下静電チャック34、28の電極への通電が停止され、基板12、10の保持がなくなる。上静電チャック34が上昇され、貼り合わせられた基板12、10は下静電チャック28の上にある。下静電チャック28に設けられたリフトピンが上昇し、貼り合わせ済みの基板をリフトする。リフトされた貼り合わせ済みの基板は下流側に設置された搬送ロボットにより次の工程へ搬送され、環状のシール13に紫外線を照射して硬化させる。
【0029】
図7は本発明の他の実施例を示す図である。図8は図7の部分拡大図である。図7及び図8において、図2の部材と同様の部材は同様の参照番号を付けて示し、重複した説明を省略する。図2においては、下静電チャック(又は下静電チャックプレート)28はシャフト30によりXYθ駆動装置32に結合され、シャフト30のまわりは例えば蛇腹状弾性体(図示せず)によって気密にシールされる。
【0030】
図7及び図8においては、下静電チャック(又は下静電チャックプレート)28はシャフト30によりXYθ駆動装置32に結合され、シャフト30は剛性管50により覆われ、磁気流体シール52がシャフト30と剛性管50の間に配置される。シャフト30のまわりは磁気流体シール52によって気密にシールされる。
【0031】
すなわち、下静電チャック28を移動させる移動装置は、真空チャンバ22内に位置する下静電チャック28と真空チャンバ22外に位置するXYθ駆動装置(駆動手段)32とを結合するシャフト30と、シャフト30を覆う剛性管(剛性体)50と、シャフト30と剛性管50の間に配置された磁気流体シール52とからなる。そして、永久磁石54が剛性管50の内面側に配置され、永久磁石54に接触する磁極片56、58が磁気流体シール52に磁力を伝達する。磁気流体シール52は永久磁石54の磁力によって所定の位置に保持される。
【0032】
下静電チャック28の移動装置を真空チャンバ22内に組み込むことは真空チャンバ22の容積が大きくなることから、真空を作りだすときに不利になるため、真空チャンバ22外の大気中に設置される。移動装置の運動はシャフト30を介して下静電チャック28に伝達される。シャフト30のまわりは真空領域60となっており、その部分を真空に保持するため、磁気流体シール52が使用されている。磁気流体シール52を使用することで、剛性体50に応力がかからず、部品が耐久性よく作動できるようにした基板貼り合わせ装置を提供することができる。なお、図7および図8の実施例の特徴を図2の実施例に組み込むこともできる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板が歪まず、部品の耐久性よく、歩留り、稼働率が高い基板貼り合わせ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は一実施例の液晶表示装置の一方の基板を示す斜視図である。
【図2】図2は本発明による液晶表示装置の基板貼り合わせ装置を示す図である。
【図3】図3は上静電チャックの一例を示す平面略図である。
【図4】図4は基板が基板搬送アームによって上静電チャックの下に配置されたところを示す図である。
【図5】図5は基板が上静電チャックの下にきたときに吸着パッドが下降して、基板の中央部を吸着するところを示す図である。
【図6】図6は基板12が上静電チャック34に吸着されたところを示す図である。
【図7】図7は本発明の他の実施例を示す図である。
【図8】図8は図7の部分拡大図である。
【符号の説明】
10…基板
12…基板
13…環状のシール
14…液晶
20…基板貼り合わせ装置
22…真空チャンバ
28…下静電チャック
30…シャフト
32…XYθ駆動装置
34…上静電チャック
36…シャフト
38…昇降駆動装置
40…真空吸着孔
42…吸盤
44…基板搬送アーム
50…剛性管
52…磁気流体シール
54…永久磁石
Claims (2)
- 真空チャンバと、該真空チャンバに配置され、上側の基板を保持するために真空吸着孔を有する第1の静電チャックと、該真空チャンバに該第1の静電チャックと対向して配置され、下側の基板を保持するために真空吸着孔を有する第2の静電チャックと、該第1の静電チャックに設けられ、上側の基板の中央部を吸着して、重力によって中央部が反った上記上側の基板を、下に凸の状態から上に凸の状態にする吸盤と、上記上側の基板の周辺部を保持して搬送する基板搬送アームとを備え、
上記吸盤は、その表面が、上記第1の静電チャックの表面と同一面となるように配置され、かつ上記第1の静電チャックの表面から下方に突出するように移動可能であり、
上記吸盤が上記上側の基板の中央部を浮かし、上記上側の基板を、下に凸の状態から上に凸の状態にした後、上記基板搬送アームを上記吸盤とともに上昇させ、上記第1の静電チャックで上記上側の基板を真空吸着させることで、上記上側の基板の中央部を最初に上記第1の静電チャックに吸着させ、その後、上記上側の基板の吸着を、上記上側の基板の周辺部に拡げて、上記上側の基板を上記第1の静電チャックに平坦な姿勢で真空吸着させることを特徴とする基板貼り合わせ装置。 - 上記第1の静電チャックを昇降させる第1の移動手段と、上記第2の静電チャックを少なくともXY方向に移動する第2の移動手段とを備え、該第2の移動手段は、該真空チャンバ内に位置する該第2の静電チャックと該真空チャンバ外に位置する駆動手段とを結合するシャフトと、該シャフトを覆う剛性体と、該シャフトと該剛性体の間に配置された磁気流体シールとからなることを特徴とする請求項1に記載の基板貼り合わせ装置。
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