JP4372757B2 - 基板貼合せ装置 - Google Patents

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本発明は、基板貼合せ装置に係り、詳しくは、液晶等のフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)に用いる2枚の基板の貼り合わせを行う際に使用して好適な基板貼合せ装置に関する。
従来、フラットパネルディスプレイの一つとして、例えば液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)が知られている。液晶ディスプレイパネル(液晶パネル)は、一般に、複数のTFT(薄膜トランジスタ)がマトリクス状に形成されたアレイ基板と、カラーフィルタ(赤、緑、青)や遮光膜などが形成されたカラーフィルタ基板とが極めて狭い間隔(数μm程度)で対向して設けられ、両基板間に液晶が封入されて製造される。遮光膜は、コントラストを稼ぐため、及びTFTを遮光して光リーク電流の発生を防止するために用いられる。アレイ基板とカラーフィルタ基板とはシール材で貼り合わせられている。
上記2枚の基板の貼り合わせは基板貼合せ装置を用いて行われる。この基板貼合せ装置は、上側に配置される一方の基板(上基板)と、下側に配置される他方の基板(下基板)との貼り合わせを行う際、各基板に設けられたアライメントマークを用いてこれら基板の位置合わせ(アライメント)を行う。このとき、両基板の接近に伴い、液晶又はシール材が接触し、各基板は水平方向の力を受けて横滑りすることになる。これにより、上下基板に位置ずれが生じると、この位置ずれが遮光部からの光漏れや表示ムラなどの原因となり、歩留まり低下の要因となる。
そこで、例えば特許文献1に開示されている構成では、上下動可能に支持される上保持板(33a)に上基板(W1)を真空吸着及び静電吸着の少なくとも一方の力により保持し、下保持板(33b)に下基板(W2)を真空吸着及び静電吸着の力、並びに静止摩擦抵抗力により保持して、それら2枚の基板の位置合わせ・貼り合わせを行うものとなっている。尚、下保持板の静電吸着の力は、該下保持板に設けられた静電チャック(ESC:Electro Static Chuck)により付与される。一方、下保持板の静止摩擦抵抗力は、該下保持板に設けられた摩擦係数の高いシート状のゴムにより付与される。
特開2004−309594号公報(第2−4図)
ところで、特許文献1の構成では、静電チャックによる静電吸着力で下保持板に下基板を保持するため、基板上のデバイスに静電気傷害を与える可能性がある。又、静電チャックは高価であるため、装置コストの増大を余儀なくされる。
一方、下保持板において下基板を保持するための静止摩擦抵抗力が著しく大きいと、下保持板から基板を剥がしにくくなることがある。そして、下保持板から下基板を剥がすための機構を別途、設ける場合には装置全体としての構成を複雑化することになる。
尚、下保持板における下基板の保持を、粘着シートの粘着力を利用して行う別の従来構成も知られているが、この場合であっても、下保持板から基板を剥がしにくくなることがあり、上記同様に装置全体としての構成を複雑化することになる。
本発明の目的は、簡素な構成で下保持板における下基板の保持力を向上させることのできる基板貼合せ装置を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、処理室内で互いに対向配置された上保持板及び下保持板により上基板及び下基板をそれぞれ保持し、これら上基板及び下基板を貼り合わせる基板貼合せ装置において、前記下保持板の上面よりも上側に突出され、前記下基板の自重により該下基板が前記下保持板の上面に当接されるように弾性変形する弾性部材を備えたことを要旨とする。
同構成によれば、前記下基板を前記下保持板にセットする時、前記下基板の自重により該下基板が前記下保持板の上面に当接されるように前記弾性部材が弾性変形することで、前記下基板は前記下保持板の上面に沿って自ずと平面が決まる。そして、前記下基板は、前記下保持板の上面及び前記弾性部材との当接荷重に応じた静止摩擦抵抗力で保持される。これにより、前記上基板及び下基板を位置合わせ(アライメント)する際の下基板の位置ずれを抑制でき、位置合わせの精度(アライメント精度)の向上を図ることができる。又、この静止摩擦抵抗力は、前記弾性部材の個数や材料の硬度を変更することで容易に調整することができるため、下保持板における下基板の保持力を簡易且つ好適に調整することができる。
さらに、前記弾性部材による静止摩擦抵抗力を利用して前記下基板の保持力を確保する、極めて簡素な構成にできる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板貼合せ装置において、前記下基板が当接される前記下保持板の上面には、多孔質シートが敷設されていることを要旨とする。
同構成によれば、前記下基板が当接される前記下保持板の上面には、前記多孔質シートが敷設されていることで、例えば前記下基板がゴミなどで傷ついたりすることを抑制できる。又、前記多孔質シートが敷設される分、前記下保持板の上面が素地(例えばアルミニウム材など)のままの場合に比べて前記下基板を保持する静止摩擦抵抗力が増大されるため、前記上基板及び下基板を位置合わせ(アライメント)する際の下基板の位置ずれをより好適に抑制することができる。
上記発明によれば、簡素な構成で下保持板における下基板の保持力を向上させることのできる基板貼合せ装置を提供することができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図4に従って説明する。
図1は、2枚の基板を貼り合わせてフラットパネルディスプレイ(FPD)等のパネルを製造するパネル製造装置の全体の概略構成を示すブロック図である。尚、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶パネルを製造するパネル製造装置を例に挙げて説明する。
このパネル製造装置には、液晶パネルを構成する2種類の基板W1,W2が供給される。下基板W1は、TFT等が形成されたアレイ基板(TFT基板ともいう)であり、上基板W2は、カラーフィルタや遮光膜(BM:ブラックマトリクス)等が形成されたカラーフィルタ基板である。上下基板W1,W2は、それぞれの工程によって製作され、パネル製造装置に供給される。
上下基板W1,W2は、先ずシール描画装置11に供給される。このシール描画装置11は、下基板W1の上面に、紫外線硬化性樹脂よりなるシール材を枠状に塗布する。シール材が塗布された下基板W1は、上基板W2と共に搬送装置21aにより次いで液晶滴下装置12に搬送される。
液晶滴下装置12は、下基板W1の上面の予め設定された複数の所定位置に液晶を滴下する。液晶が滴下された下基板W1は、上基板W2と共に搬送装置21bにより次いで基板貼合せ装置13のプレス装置14に搬送される。
図2に概略的な構成を示したように、プレス装置14は、処理室としてのチャンバ31を備えている。このチャンバ31内には、上下基板W1,W2をそれぞれ保持する下保持板としてのステージ42及び上保持板としての加圧板36が配設されており、プレス装置14は、上下基板W1,W2をそれぞれステージ42及び加圧板36に保持した後、チャンバ31内を減圧(真空排気)する。
次に、プレス装置14は、上下基板W1,W2を接近させ、各基板W1,W2に設けられている図示しないアライメントマークを用いて光学的にそれら両基板W1,W2の位置合わせ(アライメント)を行う。そして、位置合わせ後、上下基板W1,W2に所定の圧力を加えて、それら両基板W1,W2を所定の基板間隔までプレスした後、チャンバ31内を開放(大気導入)する。これにより、上下基板W1,W2は、大気圧と両基板W1,W2間における圧力との圧力差により、さらに所定のセル厚までプレスされる。このようにプレスされた上下基板W1,W2は搬送装置21cにより取り出され、次いで硬化装置15に搬送される。
硬化装置15は、紫外線(UV)を照射するランプを備え、該ランプからの紫外線を図示しない遮光マスクを介して上記プレス後の上下基板W1,W2に照射する。これにより、硬化装置15は、液晶等への紫外線の照射を防ぎながらシール材のみを硬化させて上下基板W1,W2の貼り合わせを行う。こうしてシール材が硬化された上下基板W1,W2(液晶パネル)は搬送装置21dにより、次いで検査装置16に搬送される。
検査装置16は、パネル貼り合わせ後の上下基板W1,W2間の位置ずれを測定して、その測定値を制御装置17に出力する。制御装置17は、この検査装置16の測定値に基づいて、上記プレス装置14における位置合わせに補正を加える等の制御を行う。例えば制御装置17は、パネル貼り合わせ後の上下基板W1,W2に生じている位置ずれ量を、そのずれ方向と反対方向に予めずらしておく等の補正を実施する。これにより、次に製造される液晶パネルの位置ずれを防止する。
尚、前記シール描画装置11、液晶滴下装置12、基板貼合せ装置13(プレス装置14、硬化装置15)、検査装置16及び搬送装置21a〜21dは、制御装置17により制御されている。
図2に示すように、前記チャンバ31は、上側容器32と下側容器33とから構成されている。上側容器32は、図示しないアクチュエータ等の駆動機構により下側容器33に対し上下動可能となっている。そして、上側容器32の側縁部が下側容器33の側縁部に当接するまで下降すると、上側容器32と下側容器33とで密封される空間により処理室(チャンバ31)が形成されるようになっている。尚、下側容器33の側縁部には、上側容器32の側縁部との当接面にOリング34が取着されており、このOリング34によりチャンバ31の気密性が確保されるようになっている。
上側容器32内には、上定盤35が支持され、該上定盤35の下面には、前記加圧板36が取着されている。上定盤35は、上側容器32の上方において、モータを含む駆動装置37から吊下げ軸38を介して吊下支持され、駆動装置37の動作により上側容器32の下方で昇降される。従って、加圧板36は上定盤35と一体に昇降される。尚、加圧板36には、上基板W2をクーロン力により吸着保持する静電チャック機能が備えられ、制御部39の動作に基づいて、上基板W2の静電チャック動作が行われる。
一方、下側容器33上には、下定盤41を介してアルミニウム製のステージ42が支持されている。又、下側容器33内には、ステージ42への下基板W1の受け渡しを行う下基板保持装置43が昇降可能に支持されている。図3に示すように、この下基板保持装置43は、複数本の支持棹44の両端部を連結枠45で連結した柵状に形成され、上記ステージ42には、下基板保持装置43が最下限まで下降したとき、各支持棹44がステージ42の上面42aから上側に突出しないように、それらの各支持棹44を収容する収容溝42bが形成されている。
又、図3及び図4に示すように、ステージ42には、各収容溝42bの先端部を連絡するようにこれら収容溝42bに直交する方向に延びる切り欠き42cが形成されている。又、ステージ42の各角部には、収容溝42bと平行に延びる切り欠き42dが形成されている。さらに、ステージ42には、各収容溝42bの長手方向中間部を連絡するようにこれら収容溝42bに直交する方向に延びる溝部42eが形成されている。これら収容溝42b、切り欠き42c,42d及び溝部42eは、面一となるように互いに同等の深さに設定されている。
上記切り欠き42c,42d及び溝部42eには、複数の弾性部材としてのパッド51が配設されている。即ち、図4に示すように、各切り欠き42c,42d又は溝部42eには、その底面内に収まるように形成された板状の台座部52が着脱自在に取着されている。そして、各台座部52には、その長手方向に並設される態様で複数(本実施形態では3つ)のパッド51が支持されている。上記パッド51は、静止摩擦係数が、例えば「0.29」程度の高摩擦材料(本実施形態ではフッ素ゴム)により形成されており、上側に向かって拡径されるように円錐台状に成形されている。
図5(a)に示すように、前記ステージ42に下基板W1が受け渡されていない状態では、パッド51は、ステージ42の上面42aよりも上側に高さhだけ突出するように形成されている。そして、図5(b)に示すように、前記ステージ42に下基板W1が受け渡されると(セットされると)、パッド51は、ステージ42の上面42aよりも先に下基板W1に接触し、下基板W1の自重により該下基板W1が前記ステージ42の上面42aに当接されるように、即ちステージ42の上面42aから下基板W1を持ち上げないように弾性変形する。つまり、前記ステージ42に受け渡された下基板W1は、ステージ42の上面42aに当接されるようにパッド51が弾性変形することで、上面42aに沿って平面が決められる。そして、前記下基板W1は、ステージ42の上面42a及びパッド51との当接荷重に応じた静止摩擦抵抗力で保持される。この静止摩擦抵抗力による下基板W1の保持力は、例えばステージ42の上面42aのみの静止摩擦抵抗力による下基板W1の保持力に比べて十分に大きいことはいうまでもない。これにより、上下基板W1,W2の位置合わせ時(アライメント時)や貼り合わせ時に、ステージ42に保持した下基板W1の位置ずれが抑制される。尚、パッド51は、弾性変形によって拡径されることになるが、この状態でも各切り欠き42c,42d又は溝部42eの底面内に収まるように設定されている。
ここで、図4に示すように、切り欠き42c,42dに設けられるパッド51は、大型の液晶パネルが備える下基板W11の周縁部の位置に合わせて配置されている。又、溝部42eに設けられるパッド51は、小型の液晶パネルが備える下基板W12の周縁部の位置に合わせて配置されている。つまり、パッド51は、ステージ42に各種基板W1(下基板W11,W12)をより安定した状態で保持すべくその周縁部の位置に合わせて配置されている。
尚、本実施形態の下基板W1は、例えば板厚0.3〜0.4[mm]、比重2.5[g/cm3 ]の青板ガラスからなり、従って、下基板W1を保持するパッド51等には、単位面積あたりに換算して0.075〜0.100[g/cm2 ]の荷重が加わる。上記パッド51は、このような荷重によって、少なくとも下基板W1がステージ42の上面42aに当接される位置までつぶれるように、その弾性力(弾性係数)が設定されている。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)本実施形態では、下基板W1をステージ42にセットする時、下基板W1の自重により該下基板W1が前記ステージ42の上面42aに当接されるようにパッド51が弾性変形することで、前記下基板W1は前記ステージ42の上面42aに沿って自ずと平面が決まる。そして、前記下基板W1は、前記ステージ42の上面42a及び前記パッド51との当接荷重に応じた静止摩擦抵抗力で保持される。これにより、前記上基板W2及び下基板W1を位置合わせ(アライメント)する際の下基板W1の位置ずれを抑制でき、位置合わせの精度(アライメント精度)の向上を図ることができる。又、この静止摩擦抵抗力は、前記パッド51の個数や材料の硬度を変更することで容易に調整することができるため、ステージ42における下基板W1の保持力を簡易且つ好適に調整することができる。
そして、例えば静止摩擦抵抗力が過大になって前記ステージ42から下基板W1が剥がしにくくなり、剥がす際に該下基板W1に位置ずれが生じたり、著しい静電気が発生したりすることを抑制できる。特に、パッド51は、前記ステージ42に部分的に配置されるのみであるため、該ステージ42から前記下基板W1を容易に剥がすことができる。
あるいは、静止摩擦抵抗力が過小になって前記ステージ42における下基板W1の保持力不足に陥り、前記上基板W2及び下基板W1を位置合わせ(アライメント)する際に下基板W1に位置ずれが生じたりすることを抑制できる。
さらに、前記ステージ42(切り欠き42c,42d、溝部42e)に配置されたパッド51による静止摩擦抵抗力を利用して下基板W1の保持力を確保する、極めて簡素且つ安価な構成にできる。
(2)本実施形態では、静電チャックによる静電吸着を行うことなく、ステージ42に下基板W1を保持することができるため、基板上のデバイスに静電気傷害を与えることもない。又、高価な静電チャックが不要であるため、装置コストの増大を抑制することができる。あるいは、下基板W1をステージ42にセットする時、真空吸着を行わなくても前記パッド51による静止摩擦抵抗力で該下基板W1が滑ることがないため、前記ステージ42に真空吸着穴を空けなくてもよく、より安価な構成にできる。
(3)本実施形態では、前記パッド51を台座部52を介して前記ステージ42に対し着脱自在に配設したことで、例えば経年劣化に際しその交換を容易に行うことができる。
(4)本実施形態では、前記パッド51を、保持する各種基板W1(下基板W11,W12)の周縁部の位置に合わせて配置したことで、より安定した状態で下基板を保持することができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図6に従って説明する。なお、第2の実施形態は、下基板が当接されるステージの上面に多孔質シートを敷設した構成であるため、前記第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。
図6に示すように、前記下定盤41には、複数の板材からなるL字状の脚部61を介してアルミニウム製の下保持板としてのステージ62が支持されている。このステージ62には、前記下基板保持装置43(図3参照)が最下限まで下降したとき、各支持棹44がステージ62の上面62aから上側に突出しないように、それらの各支持棹44を収容する収容溝62bが形成されている。そして、ステージ62は、これら収容溝62bによって区画される複数の台部62cを形成する。
又、ステージ62には、各台部62cの長手方向両端部及び中間部において、収容溝62bに直交する方向に延びる溝部62dが形成されている。つまり、ステージ62は、収容溝62b及び溝部62dにより格子状に凹設されている。これら収容溝62b及び溝部62dは、面一となるように互いに同等の深さに設定されている。
上記溝部62dには、複数の前記パッド51が配設されている。即ち、各溝部62dには、その底面内に収まるように形成された板状の台座部63が着脱自在に取着されている。そして、各台座部63には、その長手方向に並設される態様で複数(本実施形態では2つ)のパッド51が支持されている。
さらに、ステージ62の上面62aには、各台部62cの長手方向に沿って帯状の多孔質シート64が敷設されている。つまり、ステージ62に受け渡された下基板W1は、多孔質シート64を介してステージ62の上面62aに当接される。各多孔質シート64の幅は、台部62cの面内に収まるように、即ち前記収容溝62bを被覆しないように該台部62cの幅と同等に設定されている。この多孔質シート64は、ポーラス状で通気性を有するとともに、緩衝性を有して静止摩擦係数が、例えば「0.18」程度の材料(本実施形態ではポリエチレン)により形成されている。この多孔質シート64がステージ62の素地(アルミニウム材:静止摩擦係数が「0.15」程度)よりも大きい静止摩擦係数を有することはいうまでもない。
尚、多孔質シート64には、各パッド51の配置に合わせて開口部64aが形成されている。前記ステージ62に下基板W1が受け渡されていない状態では、前記パッド51は、開口部64aを通じて多孔質シート64の上面よりも上側に突出している。そして、パッド51は、前記ステージ62に下基板W1が受け渡されると(セットされると)、多孔質シート64の上面よりも先に下基板W1に接触し、下基板W1の自重により該下基板W1が前記ステージ62上の多孔質シート64の上面に当接されるように、即ち多孔質シート64の上面から下基板W1を持ち上げないように弾性変形する。従って、前記ステージ62に受け渡された下基板W1は、多孔質シート64を介してステージ62の上面62aに当接されるようにパッド51が弾性変形することで、上面62aに沿って平面が決められる。そして、前記下基板W1は、多孔質シート64の上面及びパッド51との当接荷重に応じた静止摩擦抵抗力で保持される。従って、多孔質シート64が敷設される分、ステージ62(台部62c)の上面62aが素地(アルミニウム材)のままの場合に比べて前記下基板W1を保持する静止摩擦抵抗力が増大されることはいうまでもない。これにより、上下基板W1,W2の位置合わせ時(アライメント時)や貼り合わせ時に、ステージ62に保持した下基板W1の位置ずれが抑制される。尚、パッド51は、弾性変形によって拡径されることになるが、この状態でも各溝部62dの底面内及び各開口部64a内に収まるように設定されている。
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第1の実施形態の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
(1)本実施形態では、前記下基板W1が当接されるステージ62の上面62aには、多孔質シート64が敷設されていることで、例えば下基板W1がゴミなどで傷ついたりすることを抑制できる。又、前記多孔質シート64が敷設される分、ステージ62(台部62c)の上面62aが素地(アルミニウム材)のままの場合に比べて前記下基板W1を保持する静止摩擦抵抗力が増大されるため、上下基板W1,W2を位置合わせ(アライメント)する際の下基板の位置ずれをより好適に抑制することができる。
(2)本実施形態では、多孔質シート64を用いることにより、上下基板W1,W2の貼り合わせ時(加圧時)、基板全体に圧力が平均的に掛かるため、前記加圧板36の面精度が緩和され、該加圧板36をより安価に製造することができる。
(3)本実施形態では、前記ステージ62の上面62aに敷設されるのが多孔質シート64であるため、下基板W1をステージ62にセットする時、真空吸着を併せて行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第1の実施形態において、ステージ42に下基板W1を真空吸着する吸着機構を別途、設けてもよい。
・前記第2の実施形態において、ステージ62に下基板W1を真空吸着する吸着機構を別途、設けてもよい。この場合、ステージ62(台座部63)に真空吸着穴を設ければ、多孔質シート64を通じて下基板W1に真空吸着の力が付与される。これにより、下基板W1は、パッド51及び多孔質シート64による静止摩擦抵抗力に加えて、真空吸着の力によっても保持される。
・前記第2の実施形態において、多孔質シート64の材質はポリエチレンに限定されるものではない。
・前記各実施形態において、加圧板36に上基板W2を真空吸着する吸着機構を別途、設けてもよい。
・前記各実施形態において、パッド51の材質はフッ素ゴムに限定されるものではない。要は、同程度以上の静止摩擦係数を有し、より好ましくは減圧(真空排気)時にそれ自体からガスを発生することのない材質であればよい。
・前記各実施形態において、パッド51の形状は、多角錐台状や円柱状又は多角柱状、あるいはいずれかの外形を有する筒状であってもよい。
・前記各実施形態において、下基板W1をカラーフィルタ基板とし、上基板W2をアレイ基板としてもよい。
・前記各実施形態において、ステージ42,62への下基板W1の受け渡しを、搬送ロボット等を用いて直接行ってもよい。
パネル製造装置の概略構成を示すブロック図。 第1の実施の形態のプレス装置の概略構成を示す全体図。 ステージ及び下基板保持装置を示す平面図。 ステージを示す斜視図。 (a)(b)は、パッド及びその動作を示す説明図。 第2の実施の形態のステージ及び多孔質シートを示す斜視図。
符号の説明
W1,W11,W12…下基板、W2…上基板、13…基板貼合せ装置、14…プレス装置、36…上保持板としての加圧板、42,62…下保持板としてのステージ、42a,62a…上面、51…弾性部材としてのパッド、52,63…台座部、64…多孔質シート。

Claims (2)

  1. 処理室内で互いに対向配置された上保持板及び下保持板により上基板及び下基板をそれぞれ保持し、これら上基板及び下基板を貼り合わせる基板貼合せ装置において、
    前記下保持板の上面よりも上側に突出され、前記下基板の自重により該下基板が前記下保持板の上面に当接されるように弾性変形する弾性部材を備えたことを特徴とする基板貼合せ装置。
  2. 請求項1に記載の基板貼合せ装置において、
    前記下基板が当接される前記下保持板の上面には、多孔質シートが敷設されていることを特徴とする基板貼合せ装置。
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