JP4676007B2 - ラミネート装置及び封止構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ラミネート装置及び封止構造体の製造方法に関する。
封止構造体の一つである平面表示装置は、コンピュータディスプレイや携帯端末などの様々な装置で使用されている。この平面表示装置としては、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロルミネッセンス）表示装置が開発されている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置やプラズマ表示装置などよりも薄型化が可能であって、プラズマ表示装置と同様に自発光が可能な表示装置である。
平面表示装置を製造する製造工程においては、ラミネート装置が用いられる。このラミネート装置は、下方に向かって膨張自在なダイアフラムを備えた上チャンバと、ヒータ台を備えた下チャンバにより構成されている。このラミネート装置は、被ラミネート体がヒータ台に載置された状態で、上チャンバと下チャンバを密閉して減圧し、その後、被ラミネート体を加熱して、上チャンバに大気を導入することにより被ラミネート体をヒータ台の上面とダイアフラムとの間で挟圧してラミネートする（例えば、特許文献１参照）。
このようなラミネート装置により１組のガラス基板に多数の表示領域を面付けして製造する場合には、被ラミネート体となるガラス基板上に樹脂シートを多数配置した後、ラミネート装置のダイヤフラムによりガラス基板上の各樹脂シートを押圧して気泡を除去し、各樹脂シートをガラス基板に密着させる。このとき、ラミネート装置のダイアフラムは各樹脂シートを完全に覆ってガラス基板の表面全体に密着することになる。
なお、ガラス基板上には、封止材としてのフリット材が枠形状に塗布され、フリット枠が複数形成されており、それらのフリット枠内のガラス基板上に樹脂シートが配置される。この樹脂シートは充填材に保護フィルムを積層することで形成されており、その樹脂シートがフリット枠内のガラス基板上に載置されることで、充填材がフリット枠内に供給されている。
しかしながら、前述のようにダイアフラムにより気泡を除去しながら各樹脂シートをガラス基板に密着させる場合、ダイアフラムが樹脂シート以外のガラス基板の表面やフリット枠に接触するため、それらを汚染することがある。
また、樹脂シートからはみ出した充填材がダイヤフラムに付着し、ダストの原因、もしくはガラス面やフリット枠を汚染する原因となることもある。さらに、ガラス基板や樹脂シートに対するダイアフラムの接触の仕方により、排気経路が確保できず気泡の抜け具合がばらつくこともある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、製品の汚染を防止することができ、さらに、気泡を残さずにラミネートを行うことができるラミネート装置及び封止構造体の製造方法を提供することである。
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、ラミネート装置において、減圧チャンバと、減圧チャンバ内に設けられたヒータ台と、減圧チャンバ内であってヒータ台の上方に設けられた押圧部材とを備え、押圧部材は、ヒータ台に向き合う弾性シートと、弾性シートを区分して支持し、供給気体の圧力によりヒータ台側に弾性シートを膨張させる膨張室を区分毎に形成する支持枠とを具備していることである。
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、封止構造体の製造方法において、減圧チャンバと、減圧チャンバ内に設けられたヒータ台と、減圧チャンバ内であってヒータ台の上方に設けられた押圧部材とを備え、押圧部材は、ヒータ台に向き合う弾性シートと、弾性シートを区分して支持し、供給気体の圧力によりヒータ台側に弾性シートを膨張させる膨張室を区分毎に形成する支持枠とを具備しているラミネート装置を用いて、複数のラミネート材が載せられた被ラミネート材をヒータ台に載置し、押圧部材により複数のラミネート材を押圧しながら被ラミネート材にラミネートすることである。
本発明によれば、製品の汚染を防止することができ、さらに、気泡を残さずにラミネートを行うことができる。
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係るラミネート装置１は、減圧チャンバ２と、その減圧チャンバ２内に設けられたヒータ台３と、そのヒータ台３の上方であって減圧チャンバ２内に設けられた押圧部材４と、減圧チャンバ２内を減圧する減圧部５と、押圧部材４の押圧源として気体を供給する気体供給部６と、各部を制御する制御部７とを備えている。
減圧チャンバ２は、第１チャンバである上チャンバ２ａと第２チャンバである下チャンバ２ｂとに分割可能に形成されている。上チャンバ２ａはヒータ台３を上方から覆う上チャンバであり、下チャンバ２ｂはヒータ台３を下方から収容する下チャンバである。この減圧チャンバ２は、上チャンバ２ａと下チャンバ２ｂとが一体になった閉状態と、上チャンバ２ａと下チャンバ２ｂとが分離した開状態となる。なお、下チャンバ２ｂの上チャンバ２ａ側の表面には、気密性を維持するため、Ｏリングなどの気密保持部材２ｂ１が設けられている。
ヒータ台３は、減圧チャンバ２の下チャンバ２ｂに固定されて設けられている。このヒータ台３は、被ラミネート体となるガラス基板などの基板１１が載置されるステージとして機能し、その基板１１を加熱する台である。ヒータ台３としては、例えばホットプレートなどが用いられる。ヒータ台３は制御部７に電気的に接続されており、ヒータ温度が所定の温度で一定になるように制御部７により制御される。
ここで、基板１１上には、枠形状のフリット材１２が焼成されて複数個マトリクス状に設けられている。フリット材１２は、基板１１と他の基板とを貼り合わせる際の封止材として機能する。各フリット材１２の枠内には、ラミネート体となる樹脂シート１３が載置されている。樹脂シート１３は充填材１３ａに保護フィルム１３ｂを積層することで構成されている。この樹脂シート１３はもともと二枚の保護フィルム１３ｂにより充填材１３ａを挟むことで形成されており、その一方の保護フィルム１３ｂが剥離されてから基板１１上に配置される。
充填材１３ａは、例えば、常温では粘着性がほとんどなく、所定温度で溶融して粘着性を有し、さらに高い所定温度で硬化する熱硬化性樹脂フィルムである。また、保護フィルム１３ｂは、充填材１３ａを外気（ゴミや埃の付着など）や外力から保護するフィルムである。
押圧部材４は、図１及び図２に示すように、ダイヤフラムなどの弾性シート４ａと、その弾性シート４ａを挟持して支持する第１支持枠４ｂ及び第２支持枠４ｃとを備えている。この押圧部材４はヒータ台３の上方であって減圧チャンバ２の上チャンバ２ａに設けられている。
弾性シート４ａはヒータ台３から所定距離だけ離間してヒータ台３の上方に位置しており、ヒータ台３側に向けて膨張するように変形可能なシートである。この弾性シート４ａとしては、例えば、シリコンやバイトンなどの弾性体が用いられる。
第１支持枠４ｂは減圧チャンバ２の上チャンバ２ａにボルトなどの複数の取付部材Ｂ１により取り付けられており、第２支持枠４ｃは弾性シート４ａを介して第１支持枠４ｂにボルトなどの複数の取付部材Ｂ２により取り付けられている。したがって、第２支持枠４ｃ、弾性シート４ａ及び第１支持枠４ｂはその順番で積層されて各取付部材Ｂ２により一体にされて、押圧部材４が構成されており、その押圧部材４は各取付部材Ｂ１により上チャンバ２ａに着脱可能になっている。
また、第１支持枠４ｂは、樹脂シート１３の大きさに合わせて弾性シート４ａを区分して支持し、供給気体の圧力によりヒータ台３側に弾性シート４ａを膨張させる膨張室Ｒ１を区分毎に形成する枠体である。すなわち、第１支持枠４ｂは各膨張室Ｒ１の側壁を形成しており、それらの膨張室Ｒ１の底面が弾性シート４ａとなる。
ここで、弾性シート４ａの区分サイズは、一つの膨張室Ｒ１の底面となる部分の弾性シート４ａがヒータ台３上の基板１１の樹脂シート１３の表面（弾性シート４ａ側の表面）全体を押圧可能であって、その樹脂シート１３の表面以外には接触しないように設定されている。
なお、第１支持枠４ｂの上チャンバ２ａ側の表面には、Ｏリングなどの気密保持部材４ｄが複数設けられている。これらの気密保持部材４ｄは各膨張室Ｒ１の開口部に沿うように設けられており（図２参照）、押圧部材４が上チャンバ２ａに取り付けられた状態で各膨張室Ｒ１の気密性を維持する。
減圧部５は、減圧チャンバ２内を排気する排気部である。この減圧部５は、減圧チャンバ２の下チャンバ２ｂ内に連通する排気管５ａと、その排気管５ａを介して減圧チャンバ２内を排気するポンプ５ｂと、排気管５ａの経路途中に設けられたバルブ５ｃとを備えている。バルブ５ｃとしては、例えば電磁弁やバタフライ弁などの開閉弁が用いられる。ポンプ５ｂ及びバルブ５ｃは制御部７に電気的に接続されており、バルブ５ｃが制御部７の制御に応じて開き、ポンプ５ｂが制御部７の制御に応じて減圧チャンバ２内の気体を吸引して排気する。
さらに、減圧部５は、減圧チャンバ２の上チャンバ２ａ内、すなわち押圧部材４の各膨張室Ｒ１に連通する排気管５ｄと、その排気管５ｄを介して各膨張室Ｒ１内を排気するポンプ５ｅと、排気管５ｄの経路途中に設けられたバルブ５ｆとを備えている。バルブ５ｆとしては、例えば電磁弁やバタフライ弁などの開閉弁が用いられる。ポンプ５ｅ及びバルブ５ｆも制御部７に電気的に接続されており、バルブ５ｆが制御部７の制御に応じて開き、ポンプ５ｅが制御部７の制御に応じて各膨張室Ｒ１内の気体を吸引して排気する。
気体供給部６は、押圧部材４の各膨張室Ｒ１に圧縮空気などの気体を供給する供給部である。この気体供給部６は、押圧部材４の各膨張室Ｒ１につながっている排気管５ｄに連通する供給管６ａと、その供給管６ａを介して各膨張室Ｒ１に気体を供給するガス供給源６ｂと、供給管６ａの経路途中に設けられたバルブ６ｃとを備えている。バルブ６ｃとしては、例えば電磁弁やバタフライ弁などの開閉弁が用いられる。バルブ６ｃは制御部７に電気的に接続されており、制御部７の制御に応じて供給管６ａを開閉する。
制御部７は、各部を集中的に制御するコントローラと、各種プログラムや各種データ等を記憶する記憶部とを備えている。記憶部としては、例えば、コントローラのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）や不揮発メモリ、ハードディスクドライブなどが用いられる。制御部７は、記憶部に格納されている各種プログラムや各種データ等に基づいて各部の制御や、データの計算又は加工等を行う一連のデータ処理などを行う。
特に、制御部７は、ヒータ台３上の基板１１に樹脂シート１３をラミネートするためのラミネート処理を実行する。このラミネート処理は、減圧を行う減圧処理や押圧を行う押圧処理などを含んでいる。なお、記憶部には、減圧条件や押圧条件などの条件情報が記憶されている。
次に、前述のラミネート装置１が行うラミネート動作（製造方法）について説明する。なお、ラミネート装置１の制御部７はラミネート処理を実行して各部を制御する。
まず、減圧チャンバ２の上チャンバ２ａが開けられ、減圧チャンバ２が開状態となり、基板１１がロボットハンドなどの搬送機構によりヒータ台３上に供給される。このヒータ台３は８０℃程度に加熱されている。その後、減圧チャンバ２の上チャンバ２ａが閉じられ、減圧チャンバ２が閉状態となり、減圧チャンバ２内が密閉される。
なお、基板１１には、樹脂シート１３がマトリクス状に複数枚配置されている。樹脂シート１３を構成する充填材１３ａとしては、常温では粘着性はほとんどなく、例えば、８０℃程度に加熱すると溶融して粘着性を持ち、１００℃以上に加熱することで硬化する熱硬化性樹脂フィルムが用いられる。
次いで、排気用のポンプ５ｂ及びポンプ５ｅが駆動され、バルブ５ｃ及びバルブ５ｆが開けられ、減圧チャンバ２の上チャンバ２ａ内（押圧部材４の各膨張室Ｒ１内）及び下チャンバ２ｂ内が排気されて減圧される。このとき、下チャンバ２ｂが減圧されることで、基板１１と各樹脂シート１３との間にある空気（気泡）が排気される。
その後、上チャンバ２ａ及び下チャンバ２ｂの内部が１００Ｐａ程度に減圧された状態になったところで、排気用のバルブ５ｆが閉じられ、ポンプ５ｅが止められる。次いで、給気用のバルブ６ｃが開けられ、供給管６ａを介してガス供給源６ｂから正圧の空気（圧縮空気）が減圧チャンバ２の上チャンバ２ａ内、すなわち押圧部材４の各膨張室Ｒ１に供給される。この圧縮空気はガス供給源６ｂが備えるレギュレータにより段階的に圧力制御される。
図３に示すように、押圧部材４の各膨張室Ｒ１内に圧縮空気が供給されると、弾性シート４ａがヒータ台３側に膨張室Ｒ１毎（区画毎）に膨らんで、基板１１上の各樹脂シート１３を押さえつける。これにより、８０℃程度に加熱された各樹脂シート１３と基板１１との間に残留している空気は押し出され、各樹脂シート１３と基板１１とが完全に密着する。
弾性シート４ａは、基板１１上に配置された各樹脂シート１３とほぼ同じサイズに分割された構造となっているので、基板１１の各樹脂シート１３以外の表面に接触することなく加圧を行うことが可能になる。したがって、弾性シート４ａが基板１１上の各樹脂シート１３以外の部分に接触することがなくなり、製品の汚染を回避することが可能となる。
また、弾性シート４ａが各樹脂シート１３ごとに区分されているので、基板１１と樹脂シート１３との間から空気を排気する排気経路が確保される。これにより、弾性シート４ａの接触の仕方による排気不良がなくなり、確実に気泡抜きを行うことが可能となる。なお、供給気体の圧力を制御することにより、押圧力（加圧力）を多段的に任意に調整することも可能である。
その後、給気用のバルブ６ｃが閉められ、排気用のバルブ５ｆが開けられ、さらに、排気用のポンプ５ｂが止められて、大気開放が行われる。次いで、減圧チャンバ２の上チャンバ２ａが開けられ、減圧チャンバ２が開状態となり、基板１１がロボットハンドなどの搬送機構によりヒータ台３上から減圧チャンバ２外に取り出され、次工程に搬送される。
次工程では、まず、シート剥離装置が用いられ、基板１１上の各樹脂シート１３から保護フィルム１３ｂがそれぞれ剥離される。保護フィルム１３ｂは、樹脂シート１３を構成する充填材１３ａ上に貼り付けられている。シート剥離は窒素などの不活性ガス雰囲気中で行われる。
次いで、貼り合わせ装置が用いられ、封止用の基板１１が反転されてアレイ基板に貼り合わされる。なお、アレイ基板上には、発光層（有機発光素子膜など）が表示領域毎に設けられている。この貼り合わせは減圧雰囲気中で行われる。例えば、封止用の基板１１が貼り合わせ装置の保持枠により支持され、アレイ基板が貼り合わせ装置のステージ上に載置される。その後、封止用の基板１１とアレイ基板との位置合わせが行われ、ステージ及び保持枠が近づく方向に相対移動してそれらが密着され、加圧状態及び減圧雰囲気中で基板１１とアレイ基板との貼り合わせが行われる。
その後、レーザ封止装置が用いられ、貼り合わせ状態の基板１１及びアレイ基板の間に位置する枠形状の各フリット材１２がレーザ光の照射により溶融されてアレイ基板に接着される。レーザ光の照射は減圧雰囲気中で行われる。例えば、レーザ封止装置のレーザ照射部により、貼り合わせ状態の基板１１及びアレイ基板の間に位置する枠形状の各フリット材１２に対してレーザ光が照射され、各フリット材１２が溶融されてアレイ基板に接着される。これにより、封止用の基板１１とアレイ基板とが各フリット材１２により接着される。
最後に、焼成炉が用いられ、接着状態の基板１１及びアレイ基板がその焼成炉内に入れられ、それらの間に位置する各充填材１３ａが加熱されて硬化する。加熱により、充填材１３ａは一時的に軟化して溶融し、枠形状のフリット材１２、基板１１及びアレイ基板により形成される内部空間で広がってその内部空間を埋めて硬化する。その後、表示領域毎の切断が行われ、一度に複数の平面表示装置（封止構造体）が完成する。
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、弾性シート４ａを区分して支持し、供給気体の圧力によりヒータ台３側に弾性シート４ａを膨張させる膨張室Ｒ１を区分毎に形成することによって、弾性シート４ａが区分毎にヒータ台３側に膨張し、基板１１の樹脂シート１３以外の部分に接触することがなくなり、基板１１の表面及びフリット枠を汚染することがなくなるので、製品の汚染を防止することができる。さらに、弾性シート４ａが基板１１の樹脂シート１３以外の部分に接触することがなくなることから、基板１１上の多数の樹脂シート１３のそれぞれの間に隙間が確保されるため、ラミネート時の排気経路が確保され、樹脂シート１３と基板１１の間の残留空気が確実に排気されるので、気泡を残さずにラミネートを行うことができる。このように、製品の品質低下を招く要因を排除し、封止構造体の品質を向上させることができる。
また、押圧部材４を着脱可能に形成することによって、区分サイズが異なる押圧部材４を複数用意しておき、ラミネート材である樹脂シート１３の大きさに合わせて、押圧部材４を取り替えることが可能となるので、装置の利便性を向上させることができる。
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。
前述の実施の形態においては、第１支持枠４ｂ及び第２支持枠４ｃにより弾性シート４ａを挟持して押圧部材４を構成しているが、これに限るものではなく、例えば、第１支持枠４ｂに弾性シート４ａを接着剤や溶着などにより接合して押圧部材４を構成するようにしてもよい。
１…ラミネート装置、２…減圧チャンバ、３…ヒータ台、４…押圧部材、４ａ…弾性シート、４ｂ…支持枠、Ｒ１…膨張室
Claims (3)
- 減圧チャンバと、
前記減圧チャンバ内に設けられたヒータ台と、
前記減圧チャンバ内であって前記ヒータ台の上方に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記押圧部材は、
前記ヒータ台に向き合う弾性シートと、
前記弾性シートを区分して支持し、供給気体の圧力により前記ヒータ台側に前記弾性シートを膨張させる膨張室を区分毎に形成する支持枠と、
を具備していることを特徴とするラミネート装置。 - 前記押圧部材は着脱可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載のラミネート装置。
- 減圧チャンバと、前記減圧チャンバ内に設けられたヒータ台と、前記減圧チャンバ内であって前記ヒータ台の上方に設けられた押圧部材とを備え、前記押圧部材は、前記ヒータ台に向き合う弾性シートと、前記弾性シートを区分して支持し、供給気体の圧力により前記ヒータ台側に前記弾性シートを膨張させる膨張室を区分毎に形成する支持枠とを具備しているラミネート装置を用いて、複数のラミネート材が載せられた被ラミネート材を前記ヒータ台に載置し、前記押圧部材により前記複数のラミネート材を押圧しながら前記被ラミネート材にラミネートすることを特徴とする封止構造体の製造方法。
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