JP5151653B2

JP5151653B2 - 貼合装置及び貼合方法

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Publication number: JP5151653B2
Application number: JP2008112897A
Authority: JP
Inventors: 雄二中津川; 達見高橋
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: JP2009265266A

Description

本発明は、ディスプレイ装置を構成するための第１のパターンと第２のパターンとを位置合わせして貼り合わせる貼合装置及び貼合方法に関する。

ガラス基板同士を貼合する装置や方法は液晶ディスプレイ用、プラズマディスプレイ用として多数知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、剛体でないフィルム同士を貼合する装置や方法は、種々困難を伴うため上記特許文献２〜４に記載された方式が代表的である。また、ウェブフィルム上に連続的に形成されたディスプレイ装置用の複数のパターンのそれぞれに対して、相手側のパターンが形成されたシートを動かして両パターンを貼合する装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。
特開平１１−６４８６４号公報特開２００１−１４２０８６号公報特開２００１−１４２０５５号公報特開２００１−１３３７９６号公報特開２００８−１５０４１号公報

特許文献１の方式はガラス基板同士の貼合についてであり、フィルムに関する記載はない。特許文献２〜４の方式は、フィルムに関する内容であるものの、枚葉同士による貼合であって生産性が低い課題がある。一方、本発明の基本となっている特許文献５の方式は、ウェブフィルムとシートとの貼合で、生産性が高い特徴がある。但し、ウェブフィルム及びシートに形成されたパターンを真空チャンバ内で貼合する際に、ウェブフィルム及びシートの保持を真空吸着方法にて行うと、真空チャンバ内の減圧効果が大きいため、十分な保持ができず、基板が一部吸着、または落下することにより、精度の良い貼合ができないおそれがある。

そこで、本発明は真空チャンバ内でウェブフィルム及びシートが十分に保持可能な貼合装置及び貼合方法を提供することを目的とする。

本発明の貼合装置は、ディスプレイ装置の一画面領域にそれぞれ相当する複数の第１のパターン（ｃ）が長手方向に連続して形成され、かつ前記長手方向に搬送されるウェブフィルム（Ｗ）をその搬送経路上で支持するフィルム支持手段（４１）と、前記ディスプレイ装置の一画面領域に相当する第２のパターン（ｔ）が少なくとも一つ形成された一枚のシート（Ｓ）を前記フィルム支持手段に支持された前記ウェブフィルムと対向するように保持可能なシート保持手段（４２）と、前記フィルム支持手段を上下方向に移動させる移動機構（４５ａ）と、を備え、前記フィルム支持手段及びシート保持手段は、真空チャンバ（５０）内に設置され、前記フィルム支持手段及びシート保持手段には、静電チャック方式で前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持を行う静電チャック機構（７１）と、真空吸着方式で前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持を行う真空吸着機構（７２）と、前記静電チャック機構と前記真空吸着機構とを切り換える切換え手段と、がそれぞれ設けられ、前記移動機構は、前記ウェブフィルムが搬送されている間は前記フィルム支持手段を前記ウェブフィルムの下方に移動させ、搬送が停止した後に上方へ移動して前記ウェブフィルムと前記フィルム支持手段とを接触させていることにより上記課題を解決する。

本発明の貼合装置によれば、ウェブフィルムはフィルム支持手段に、シートはシート保持手段に、それぞれ真空チャック方式と静電チャック方式とが一体化された方式で支持及び保持される。これにより、真空吸着単体方式に比べて、真空チャンバ内でのウェブフィルム及びシートの支持及び保持が確実に行える。フィルムにうねりやたわみがある場合には、初めに真空吸着機構でフィルム及びシートをフィルム支持手段及びシート保持手段に吸着し、フィルムのうねりやたわみを矯正した後に静電チャック機構に切り換えるため静電チャック機構での保持が可能となり、フィルムのようにうねりやたわみのある基板でも問題なく吸着が可能となる。従って、真空チャンバ内であってもウェブフィルム及びシートを十分に保持することができる。また、ウェブフィルムの搬送中は、フィルム支持手段を下方に退避させているので、搬送中にウェブフィルムがフィルム支持手段に擦れて傷つくことを防止できる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段は、前記真空吸着機構により前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持をした後、前記真空チャンバが形成されて真空状態となる前に前記切換え手段により前記静電チャック機構にそれぞれ切り換えられてもよい。この形態によれば、真空チャンバが真空引きされる前に静電チャック機構に切り換えることで、ウェブフィルム及びシートの吸着性を向上することができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記真空チャンバを形成するチャンバ構成部材（４３、４４）の開閉面（４３ａ、４４ａ）には、前記真空チャンバをシールするＯリング（５３ａ、５３ｂ、５３ｃ）が設けられ、前記ウェブフィルムは、前記Ｏリングの先端にほぼ接する位置で前記フィルム支持手段に支持されてもよい。この形態によれば、真空チャンバが閉じた際にウェブフィルムに余分な張力が加わらず、貼り合わせ精度を向上させることができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記第２のパターンが前記フィルム支持手段上に支持された第１のパターンに対して位置合わせされるように前記シート保持手段を前記ウェブフィルムの表面に沿った方向に移動させる位置合わせ手段（４５ｂ）と、前記シート保持手段に保持されたシートを前記ウェブフィルム上に重ね合わせることができるように前記シート保持手段を前記フィルム支持手段に対して接近及び離間させるシート送り手段（４５ｂ）と、をさらに備えてもよい。この形態によれば、静電チャック方式にて支持されたウェブフィルムに対して、同じく静電チャック方式にて保持されたシートが位置合わせされて、ウェブフィルムとシートとが重ね合わされる。静電チャック方式にてウェブフィルム及びシートが支持及び保持されているので、真空チャンバ内においても高精度に重ね合わせることができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記シート保持手段に前記シートが保持される前に、前記シートを前記シート保持手段に対して位置合わせするためのプリアライメントステージ（９０）をさらに備えてもよい。この形態によれば、予め位置合わせが行われているため、貼り合わせ精度を更に向上させることができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段には、第１のパターン及び第２のパターンを光学的に位置合わせするために窓部材（４７ｂ）がそれぞれ設けられていてもよい。この形態によれば、第１のパターン及び第２のパターンの光透過性を利用して、第１のパターン及び第２のパターンに予め形成されている合わせマークを用いて位置合わせを行うことができ、貼り合わせ精度を更に向上させることができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記一枚のシートに形成される前記第２のパターンの数が一つであってもよい。この形態によれば、ディスプレイ装置の一画面領域に相当する第２のパターンが一つずつ別々のシート上に形成され、それらのシートがウェブフィルム上に形成された第１のパターン群に対して一つずつ位置合わせして貼り合わされる。従って、第１のパターンと第２のパターンとの位置合わせを容易に行うことができる。

本発明の貼合装置の一形態において、前記第１のパターンが液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタパターン（ｃ）として構成され、前記第２のパターンが前記液晶ディスプレイ装置の液晶駆動回路パターン（ｔ）として構成されていてもよい。この形態によれば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタパターンと液晶駆動回路パターンとを容易に貼り付けることができる。

本発明の貼合方法は、ディスプレイ装置の一画面領域にそれぞれ相当する複数の第１のパターン（ｃ）が長手方向に連続して形成され、かつ前記長手方向に搬送されるウェブフィルム（Ｗ）をフィルム支持手段（４１）により真空吸着方式でその搬送経路上で支持する手順と、前記ディスプレイ装置の一画面領域に相当する第２のパターン（ｔ）が少なくとも一つ形成された一枚のシート（Ｓ）を前記フィルム支持手段に支持された前記ウェブフィルムと対向するようにシート保持手段（４２）により真空吸着方式で保持する手順と、前記フィルム支持手段に支持されたウェブフィルムに対して前記真空吸着方式から静電チャック方式へ切り換え、前記静電チャック方式でウェブフィルムを支持する手順と、前記シート保持手段に保持されたシートに対して前記真空吸着方式から静電チャック方式へ切り換え、前記静電チャック方式でシートを保持する手順と、前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段を取り囲むチャンバ（５０）内を真空にする手順と、前記シート保持手段を前記ウェブフィルムの表面に沿った方向に移動させて前記第２のパターンを前記フィルム支持手段上に支持された第１のパターンに対して位置合わせする手順と、前記シート保持手段を前記フィルム支持手段に対して接近させて前記シート保持手段に保持された前記シートを前記ウェブフィルム上に重ね合わせる手順と、前記チャンバ内を大気圧に解放する手順と、を備え、前記ウェブフィルムを前記フィルム支持手段により真空吸着方式で支持する手順では、前記フィルム支持手段を上下方向に移動させる移動機構（４５ａ）により、前記ウェブフィルムが搬送されている間は前記フィルム支持手段を前記ウェブフィルムの下方に移動させ、搬送が停止した後に上方へ移動させて前記ウェブフィルムと前記フィルム支持手段とを接触させることにより上記課題を解決する。

本発明の貼合方法によれば、ウェブフィルムはフィルム支持手段に、シートはシート保持手段に、それぞれ真空吸着方式及び静電チャック方式とが一体化された方式で支持及び保持される。真空状態に保たれたチャンバ内でウェブフィルムとシートとが位置合わせされ、重ね合わされる。その後、チャンバ内が大気圧に解放されると、シート保持手段に保持されていたシートが大気圧によりプレスされる。真空チャンバ内であってもウェブフィルム及びシートを十分に保持することができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明の貼合装置及び貼合方法においては、ウェブフィルムはフィルム支持手段に、シートはシート保持手段に、それぞれ真空チャック方式と静電チャック方式とが一体化された方式で支持及び保持される。これにより、真空吸着単体方式に比べて、真空チャンバ内でのウェブフィルム及びシートの支持及び保持が確実に行える。フィルムにうねりやたわみがある場合には、初めに真空吸着機構でフィルム及びシートをフィルム支持手段及びシート保持手段に吸着し、フィルムのうねりやたわみを矯正した後に静電チャック機構に切り換えるため静電チャック機構での保持が可能となり、フィルムのようにうねりやたわみのある基板でも問題なく吸着が可能となる。従って、真空チャンバ内であってもウェブフィルム及びシートを十分に保持することができる。

図１に本発明の一形態に係る貼合装置の概略図を示す。貼合装置１は、ウェブフィルムＷの長手方向に連続的に形成された第１のパターンとしてのカラーフィルタ（以下、ＣＦと省略する。）パターンｃ（図１３Ａ参照。）に対して、第２のパターンとしてのＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）パターンｔ（図１３Ａ参照。）が形成されたシートとしてのシートフィルムＳを重ね合わせて貼合する装置である。貼合装置１は、ウェブフィルムＷを巻き出す巻出し装置２と、ＣＦパターンｃにシール剤塗布及び液晶滴下を行うディスペンサー３と、ＣＦパターンｃとＴＦＴパターンｔとを貼合する貼合部４と、貼合したＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔを相互に固定する固定作用付与手段としての固定部５と、固定したＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔを切り取る切取り装置６と、ＴＦＴパターンｔが形成されたウェブフィルムからＴＦＴパターンｔに適した定形サイズのシートフィルムＳに切断するシート切断装置７と、シート切断装置７からシートフィルムＳを貼合部４に供給するシート搬送装置８とを備えている。さらに、貼合装置１には、巻出し装置２で巻き出されたウェブフィルムＷを搬送駆動する搬送駆動部１１ａ、１１ｂ（参照符号１１で代表することがある。）と、搬送されるウェブフィルムＷの張力を調整する搬送クランプ１２ａ〜１２e（参照符号１２で代表することがある。）、固定クランプ１３と、搬送されるウェブフィルムＷを監視するエッジセンサ１４ａ〜１４ｄ（参照符号１４で代表することがある。）とが設けられている。

ウェブフィルムＷには、貼合の前工程ですべき、ＩＴＯ膜やスペーサーの形成等の必要な加工がＣＦパターンｃに対して既に施されて、ロール状に巻き取られている。巻出し装置２は、ロール状に巻かれたウェブフィルムＷを巻き出す。ウェブフィルムＷは、ロール状に巻かれた状態で巻出し装置２に供給され、巻き出されたウェブフィルムＷは、搬送駆動部１１ａ、１１ｂにより巻出し装置２から切取り装置６まで搬送される。搬送駆動部１１ａ、１１ｂは、ディスペンサー３と貼合部４との間、固定部５と切取り装置６との間にそれぞれ設置される。搬送駆動部１１ａ、１１ｂは、いずれも同様の構成で、ウェブフィルムＷを挟んで保持しながら搬送方向への送り出しが可能である。搬送クランプ１２ａ〜１２eも搬送駆動部１１と同様、ウェブフィルムＷを挟んで保持しながら搬送方向に駆動することが可能である。搬送クランプ１２は、ウェブフィルムＷの張力調整をする。固定クランプ１３は、駆動機構を有していない以外は、搬送クランプ１２と同様の構成である。エッジセンサ１４は、各処理間でのウェブフィルムＷの搬送状態を随時監視する。エッジセンサ１４は、光電センサ等の各種周知の技術にて構成することができる。なお、搬送駆動部１１、搬送クランプ１２、固定クランプ１３及びエッジセンサ１４は、各処理間に適宜設置してよい。

図２にディスペンサー３の模式図を示す。ディスペンサー３は、ＣＦパターンｃに対してシール剤３１を塗布するシール剤供給ノズル３２と、液晶３３を滴下する液晶滴下ノズル３４とを備えている。各ノズル３２、３４として、例えば、インクジェットノズル等が利用される。シール剤３１は、ウェブフィルムＷ上のＣＦパターンｃに予め形成された隔壁３５ａ、３５ｂの間に塗布される。シール剤３１として紫外線硬化樹脂が好適に使用される。液晶３３は、液晶滴下法により、隔壁３５ｂに囲まれた領域に滴下される。また、隔壁３５ａ、３５ｂの何れか一方、もしくは両方とも無くてもよい。なお、ディスペンサー３は常圧領域、言い換えれば大気圧に開放された領域に設置されている。また、ディスペンサー３はシール剤塗布を行うディスペンサーと液晶滴下を行うディスペンサーとを縦列配列することも出来る。図示はしないが、ウェブフィルムＷのラインを乾燥空気や窒素、アルゴンなどの不活性ガスで満たすことで、シール剤や液晶の吸湿による変質を抑制することも出来る。

図３に貼合部４の拡大図を示す。貼合部４は、ＣＦパターンｃが形成されたウェブフィルムＷを支持するフィルム支持手段としての下ステージ４１と、ＴＦＴパターンｔが形成されたシートフィルムＳを保持するシート保持手段としての上ステージ４２と、上下ステージ４１、４２の周囲に真空チャンバを形成するための下チャンバ構成部材４３及び上チャンバ構成部材４４と、下ステージ４１を駆動するための移動機構としての下ステージ駆動機構４５ａと、上ステージ４２を駆動するための上ステージ駆動機構４５ｂと、上下チャンバ構成部材４３、４４を駆動するためのチャンバ駆動機構４６とを備えている。上下ステージ４１、４２は、ウェブフィルムＷを挟んで上下方向、つまりＺ軸方向に対向するように設けられている。下ステージ４１には、仮固定部としての複数のＵＶ−ＬＥＤ４７ａと、ＵＶ−ＬＥＤ４７ａからの紫外線を通過させるための窓部としての孔とが設けられている。ＵＶ−ＬＥＤ４７ａは、紫外線を照射するＬＥＤである。ＵＶ−ＬＥＤ４７ａは、下ステージ４１に設けられる孔を介して紫外線を照射する。さらに、上下ステージ４１、４２には、ＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔを光学的に位置合わせするために窓部材としてのガラス窓４７ｂがそれぞれ設けられている。ガラス窓４７ｂは、ガラス等の透過性を有する素材で形成される。ＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔには、それぞれ位置合わせに利用される合わせマークが所定の位置に予め形成されており、ガラス窓４７ｂを介して光学センサ等で位置を検出することによってＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔの位置合わせがされる。ガラス窓４７ｂの個数は、適宜設定してよい。

図４に上ステージ４２の上面図を示す。なお、下ステージ４１も同様の構成を有する。上下ステージ４１、４２には、静電チャック機構としての静電チャック７１と、ウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳを吸引して吸着させる真空吸着機構７２とがそれぞれ設けられている。上下ステージ４１、４２のそれぞれのステージ表面には、図４の斜線部で示すように静電チャック７１の電極パターンが形成されている。図５を参照して、静電チャック７１の吸着原理を説明する。上ステージ４２には、誘電体４８と、誘電体４８に電圧を印加するための内部電極４９とが設けられている。内部電極４９に電圧を印加すると、誘電体４８が帯電する。帯電した誘電体４８にウェブフィルムＷを近付けると、誘電体４８と向かい合う面に反対極性の電荷が集まり、クーロン力が働く。これにより、下ステージ４１にウェブフィルムＷが吸着する。一方、真空吸着機構７２は、ウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳに対して吸引力を作用させる。真空吸着機構７２は、上下ステージ４１、４２に設けられた複数の吸引孔７３を有する。吸引孔７３は、上下ステージ４１、４２に適宜配置され、図示しない真空ポンプにより空気が吸引されることにより吸引作用が得られる。静電チャック７１の電極パターンは、吸引孔７３及びガラス窓４７ｂを避けるようにして設けられている。さらに、貼合部４は、真空吸着機構７２と静電チャック７１とを切り換える切換え手段としての切換えスイッチを有し、真空吸着機構７２と静電チャック７１とが切換え可能あるいは同時使用可能に構成される。

図６に貼合部４の詳細図、図７に下チャンバ構成部材４３の上面図をそれぞれ示す。上下チャンバ構成部材４３、４４は、ウェブフィルムＷを挟んで上下方向に対向するように、かつ上下ステージ４１、４２を取り囲むようにして開閉可能に設けられている。上下チャンバ構成部材４３、４４が重ね合わさることにより、上下ステージ４１、４２の周囲にチャンバ５０が形成される。上下チャンバ構成部材４３、４４は、チャンバ５０から空気を吸引するためのダクト５１、５２を有し、ダクト５１、５２と連結する図示しない真空ポンプを有し、これにより、チャンバ５０内が真空に保持される。下チャンバ構成部材４３の開閉面４３ａには、チャンバ５０の開口部をシールするシール部材としての複数のＯリング５３ａ、５３ｂ、５３ｃ（参照符号５３で代表することがある。）と、各Ｏリング５３ａ〜５３ｃ間に設けられた複数の吸引孔５４とを有する。Ｏリング５３ｂはＯリング５３ａの周囲を一周するように設けられ、Ｏリング５３ｃはＯリング５３ｂの周囲を一周するように平行に並んで設けられている。つまり、Ｏリング５３により、チャンバ５０は三重にシールされる。Ｏリング５３は、それぞれ無端状の形状を有している。Ｏリング５３は、下チャンバ構成部材４３に設けられたシール溝４３ｂ（図１４参照）に嵌め込まれて固定される。Ｏリング５３ａ〜５３ｃの材質には、複数回使用でき、簡単に入手可能な、一般のシール部材、パッキン等の素材として使用される各種のゴム、エラストマーといった弾性材料を使用することができる。チャンバ５０内の機密性を向上させるための手段の一つとして、Ｏリング５３にグリスを塗ることが挙げられるが、グリスがチャンバ５０内の汚染の原因となる可能性があるため好ましくない。そのため、汚染を防止するためにグリスは塗らないことが好ましく、グリスを塗らないことによる機密性低下を抑制するために、Ｏリング５３による二重以上の密閉領域があることが特に好ましい。また、Ｏリング５３の断面形状は種々あるが、円形、または円形に近いものが好ましい。

上チャンバ構成部材４４の開閉面４４ａにも対向する位置に同様の構成のＯリング５３ａ〜５３ｃ及び吸引孔５４を有する。Ｏリング５３は、上下チャンバ構成部材４３、４４を重ね合わせた際に互いに接触するように設けられる。上チャンバ構成部材４４に設けられたＯリング５３も同様、上チャンバ構成部材４４に設けられたシール溝４４ｂ（図１４参照）に嵌め込まれて固定される。上下チャンバ構成部材４３、４４を重ね合わせる際に、このような構成のＯリング５３を配置することにより、それぞれ設けられたＯリング５３がウェブフィルムＷを挟んでもＯリング５３ａ、５３ｂに囲まれた密閉領域６０ａ及びＯリング５３ｂ、５３ｃに囲まれた密閉領域６０ｂの空気を吸引することにより、密着し、チャンバ５０は密閉される。吸引孔５４は、真空ポンプと連結され、チャンバ５０内の空気を吸引する。

下ステージ駆動機構４５ａは、図示しないモータと、モータの出力軸に連結された送りねじとを有する。送りねじは、下ステージ４５ａにねじ込まれ、モータで送りねじを回転駆動することにより、モータの回転駆動が下ステージ４１の直線運動に変換されて上下方向に移動する。上ステージ駆動機構４５ｂは、モータ５５ａと、モータ５５の出力軸に連結された送りねじ５６とを有する。送りねじ５６は、上ステージ４２にねじ込まれている。従って、モータ５５にて送りねじ５６を回転駆動することにより、モータ５５の回転駆動が上ステージ４２の直線運動に変換されて上下方向に移動する。また、上ステージ駆動機構４５ｂは、ウェブフィルムＷの表面に沿った方向、つまり、図３のＸ軸方向に移動させるモータ５５ｂと、Ｙ軸方向に移動させるモータ５５ｃとを有する。上ステージ駆動機構４５ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向に移動が可能であり、ＣＦパターンｃにＴＦＴパターンｔを位置合わせする位置合わせ手段及びＴＦＴパターンｔをＣＦパターンｃに重ね合わせるシート送り手段として兼用される。

チャンバ駆動機構４６は、モータ５７と、モータ５７の出力軸に連結された送りねじ５８と、上下チャンバ構成部材４３、４４を上下方向に案内するガイド５９とを有する。送りねじ５８は、上下チャンバ構成部材４３、４４にそれぞれねじ込まれている。ガイド５９は、上下チャンバ構成部材４３、４４の四隅に設けられている。モータ５７にて送りねじ５８を回転駆動することにより、モータ５７の回転駆動が下チャンバ構成部材４３、あるいは上チャンバ構成部材４４の直線運動に変換されて、ガイド５９に案内されながら上下方向に移動する。なお、上下ステージ駆動機構４５ａ、４５ｂ及びチャンバ駆動機構４６は、各種公知の技術を利用して適宜構成してもよい。

図８に固定部５の拡大図を示す。固定部５は、紫外線を照射する固化手段としてのＵＶ光源６１と、ウェブフィルムＷを載置する載置ステージとしての石英ステージ６２と、貼合されたＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔに対して上方向から圧力を加えるプレスステージ６３と、石英ステージ６２を上下方向に駆動する石英ステージ駆動機構６４と、プレスステージ６３を上下方向に駆動するプレスステージ移動機構としてのプレスステージ駆動機構６５と、を備えている。ＵＶ光源６１は、石英ステージ６２の下方に設置される。ＵＶ光源６１として、メタルハライドランプや高圧水銀ランプといった各種公知の紫外線ランプをシール剤３１の特性に合わせて利用できる。石英ステージ６２はＵＶ光源６１から照射される紫外線を透過させるため、紫外線照射領域が石英ガラスで形成されている。これにより、貼合された両パターンｃ、ｔのシール剤３１の全面に紫外線を照射することが可能となる。

プレスステージ６３は、プレスステージ駆動機構６５により上下方向に移動可能に構成される。石英ステージ６２及びプレスステージ６３のウェブフィルムＷに対向する面は平坦に形成される。プレスステージ６３には、紫外線を反射する層が設けられていてもよい。紫外線を反射する層は、プレスステージ６３の表面、つまり、プレスステージ６３の下面側に全面に設けられる。あるいは、上面側に設けられていてもよい。紫外線を反射する層は、紫外線を反射する材料の塗布、あるいは、フィルム等の貼付により形成される。この紫外線を反射する層により、一度ウェブフィルムＷを通過した紫外線が反射して、ウェブフィルムＷに紫外線が再度照射される。従って、紫外線の照射量が増えることとなり、シール剤３１に対して効率的に、かつ充分に紫外線を照射することができる。石英ステージ６２に載置されたウェブフィルムＷに対してプレスステージ６３が押し付けられることにより、ウェブフィルムＷが石英ステージ６２とプレスステージ６３とに挟まれる。これにより、ウェブフィルムＷ上のパターンに圧力が加えられる。

図９に固定部５の詳細図を示す。石英ステージ駆動機構６４は、駆動源としてのシリンダ６６と、連結部材６７にて石英ステージ６２と連結された上板６８とを有する。シリンダ６６が上方向に上板６８を押し上げることにより、石英ステージ６２が上方向に移動する。シリンダ６６の駆動により、石英ステージ６２の上下方向の移動が可能となる。プレスステージ駆動機構６５は、駆動源としてのシリンダ６９を有する。シリンダ６９が、プレスステージ６３を支持する支持板７０を押し下げることにより、プレスステージ６３が下方向に移動する。シリンダ６９の駆動により、プレスステージ６３の上下方向の移動が可能となる。なお、石英ステージ駆動機構６４及びプレスステージ駆動機構６５は、各種公知の技術を利用して適宜構成してもよい。また、固定部５は、プレスステージ６３を冷却する冷却装置を備えてもよい。冷却装置には、各種公知の技術を利用してよい。例えば、プレスステージ６３上部に空冷ファンを設け、プレスステージ６３付近の空気を強制的に対流させたり、熱を外部へ排気する方法や、プレスステージ６３内に冷却用水冷管を設ける方法がある。また、冷却装置は石英ステージ６２に備えてもよいが、ＵＶ光源６１から照射される紫外線を遮蔽する恐れがあるため、プレスステージ６３への設置がより好ましい。これによりＵＶ光源６１からのランプ熱やシール剤３１の硬化発熱によるウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳのフィルム変形の抑制が可能となる。

切取り装置６は、ウェブフィルムＷから貼合されたＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔを所定のサイズに切り抜く。シート切断装置７は、ＴＦＴパターンｔが形成されたウェブフィルムからＴＦＴパターンｔに適した定形サイズのシートフィルムＳに切り抜く。切取り装置６及びシート切断装置７の切り抜き方法として、例えばレーザーによる切断法等が用いられる。

シート搬送装置８は、シートフィルムＳを上ステージ４２に供給する供給ハンド８１と、供給ハンド８１をシート切断装置７と貼合部４との間で移動させるハンド駆動機構８２とを備えている。図１０に供給ハンド８１の拡大図、図１１に図１０のＸ−Ｘ線における供給ハンド８１の断面図をそれぞれ示す。供給ハンド８１は、シートフィルムＳの周縁部Ｓａ（図１２Ａ参照）を保持する保持部材８３と、保持部材８３を支持する支持部８４と、保持部材８３を支持部８４に固定する固定部材８５と、支持部８４の一辺から延びてハンド駆動機構８２と接続する接続部８６とを備えている。保持部材８３は、シートフィルムＳの周縁部Ｓａを保持するためにシートフィルムＳの大きさに適した枠状に構成され、支持部８４の面に対して突出して設けられている。保持部材８３のシートフィルムＳの保持面８３ａには、シートフィルムＳを真空吸引して固定するための複数の吸引孔８７が所定の間隔で保持部８３を一周するようにして設けられている。吸引孔８７は、空気を吸引するポンプ等と接続されて保持面８３ａ上に載置されたシートフィルムＳを吸着させる。

支持部８４は、平板状に構成され、上面８４ａに保持部材８３が設けられている。支持部８４は、接続部８６と一体として形成されていてもよい。支持部８４の保持部材８３に囲まれた領域Ａには、その中心に空気を流入させるための流入孔８８が設けられている。保持部材８３に保持されたシートフィルムＳ、保持部材８３及び支持部８４に囲まれた空間に対して流入孔８８から空気を流入させることで、保持されたシートフィルムＳの中心部を上に凸となるようにたわみを生じさせる。固定部材８５は、保持部材８３の内周側及び外周側に設置される。固定部材８５には、支持部８４に固定するためのねじ穴８９が複数設けられて、ねじ留めすることにより保持部材８３が固定される。保持部材８３の保持面８３ａと固定部材８５の上面８５ａとの間には段差Ｇが設けられ、保持面８３ａの方がやや高い構造となっている。なお、流入孔８８から流入される気体は空気に限られず、例えば、通常の水分を含んだ空気や乾燥空気、窒素・アルゴンなどの不活性ガスであってもよい。シートフィルムＳの中心部を上に凸とするたわみの量は、流入孔８８から流入される気体の圧力をバルブ等により制御し、調整することができる。

ハンド駆動機構８２は、供給ハンド８１の接続部８６と接続され、供給ハンド８１を駆動する。供給ハンド８１は、保持面８３ａに対して上下方向に駆動可能、かつ水平方向に旋回駆動可能、かつ接続部８６が延びる方向を軸として回転駆動可能とされる。ハンド駆動機構８２の構成は、工業用ロボットや各種ハンドリング装置等の公知の手法を適宜採用してよい。さらに、シート搬送装置８は、シートフィルムＳを上ステージ４２に対して位置合わせするためのプリアライメントステージ９０を備えている。ハンド駆動機構８２は、供給ハンド８１を上ステージ４２へ移動させる前にプリアライメントステージ９０へ移動させる。プリアライメントステージ９０では、供給ハンド８１に保持されたシートフィルムＳに対して、上ステージ４２の所定の位置へ供給されるように位置合わせを行う。そして、ハンド駆動機構８２は、供給ハンド８１を駆動して上ステージ４２の下方に移動させ、供給ハンド８１は、プリアライメントステージ９０で適切に位置合わせされたシートフィルムＳを上ステージ４２に供給する。

図１に戻って、貼合装置１の動作を説明する。巻取り装置２からウェブフィルムＷが巻き出されて、搬送経路に沿って搬送される。その搬送動作は、ウェブフィルムＷ上に形成されたＣＦパターンｃを一つずつある一定の間隔で下ステージ４１に繰り出すことができるような間欠的な動作である。ウェブフィルムＷの張力は、搬送駆動部１１及び搬送クランプ１２、固定クランプ１３にて、随時調整される。ディスペンサー３では、ＣＦパターンｃに対してシール剤３１が塗布され、液晶３３が滴下される。塗布後、ＣＦパターンｃは貼合部４へ搬送される。一方、シート切断装置７は、ＴＦＴパターンｔが形成されたウェブフィルムを巻き出して、ＴＦＴパターンｔを所定サイズのシートフィルムＳに順次切り抜く。

貼合部４では、ウェブフィルムＷ上に形成されたＣＦパターンｃとシートフィルムＳ上に形成されたＴＦＴパターンｔとが貼合される。まず、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して、供給ハンド８１によるシートフィルムＳの供給動作を説明する。供給ハンド８１は、シート切断装置７にて切り抜かれたシートフィルムＳの上方に進入する（図１２Ａ）。領域ＡにＴＦＴパターンｔが位置するように供給ハンド８１を位置合わせした後、供給ハンド８１は下降する。保持部材８３はシートフィルムＳの周縁部Ｓａと接触し、吸引孔８７から空気が吸引される。これにより、シートフィルムＳは保持部材８３に保持される。ＴＦＴパターンｔに接触することなくシートフィルムＳが保持されるので、汚染や傷等を発生させることがない。供給ハンド８１に保持されたシートフィルムＳは、プリアライメントステージ９０に移動される。プリアライメントステージ９０で、供給ハンド８１上のシートフィルムＳは、上ステージ４２の所定の位置に供給されるように位置合わせされる。シートフィルムＳの位置合わせ後、供給ハンド８１の流入孔８８から空気が流入する。これにより、シートフィルムＳの中心部が凸にたわむ。供給ハンド８１は、シートフィルムＳが上側となるように反転して、貼合部４の上ステージ４２の下方に進入する（図１２Ｂ）。供給ハンド８１は、所定の位置に位置合わせされた後、上昇し、シートフィルムＳは、凸となった中心部から外周に向かって上ステージ４２に吸着される。真空吸着機構７２が作動して、シートフィルムＳは真空吸着方式で上ステージ４２に吸着される。

上ステージ４２に供給されたシートフィルムＳは、ウェブフィルムＷ上のＣＦパターンｃに対して位置合わせされる。図１３Ａ〜図１３Ｄを参照して、貼合部４での貼合動作を説明する。貼合部４では、ウェブフィルムＷの搬送中は、下ステージ駆動機構４５ａが下ステージを下方向に移動させて下ステージ４１を下方に退避させている（図１３Ａ）。ウェブフィルムＷは、下チャンバ構成部材４３の開閉面４３ａに設けられたＯリング５３とほぼ接する位置で搬送される。ＣＦパターンｃが所定の位置まで移動されると、ウェブフィルムＷの搬送が停止する。下ステージ駆動機構４５ａが下ステージ４１を上方向に移動させ、ウェブフィルムＷに下ステージ４１が接触する（図１３Ｂ）。真空吸着機構７２が作動して、ウェブフィルムＷは真空吸着方式で下ステージ４１に吸着される。

上下チャンバ構成部材４３、４４が閉じられてチャンバ５０が形成される。チャンバ５０内の空気が吸引されて、減圧が始まると、上下ステージ４１、４２は、真空吸着機構７２から静電チャック７１に切り換えて保持吸着する（図１３Ｃ）。減圧開始前に、上下ステージ４１、４２を、真空吸着機構７２から静電チャック７１に切り換えて保持吸着してもよい。真空吸着機構７２から静電チャック７１への切換えは、チャンバ５０が真空状態となる前に行われる。なお、ここで言う真空状態とは５００Ｐａ以下の気圧状態を指す。静電チャック方式はチャンバ５０内でも吸着可能である特徴の一方、静電チャック７１本体の極近傍でしか吸着効果がないという欠点がある。そのため、ウェブフィルムＷやシートＳのようにうねりやたわみのあるパターンでは吸着し難い場合がある。今回、初めに真空吸着方式にてフィルムを充分、上下ステージ４１、４２に吸着した後に静電チャック方式に切り替えるため、うねりやたわみのあるパターンでも問題なく吸着が可能となる。チャンバ５０の減圧が進み、所定の圧力になると、下ステージ駆動機構４５ａは、下ステージ４１を若干せり上げウェブフィルムＷと下ステージ４１との密着度合を向上させる。チャンバ５０内が真空になると、シール剤３１及び液晶３３が脱泡処理される。ウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳは、静電チャック７１により吸着されているため、チャンバ５０内でも確実に保持及び支持することができる。

ＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔを貼合するため、位置合わせをする。位置合わせには、ＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔに予め形成された合わせマークを利用する。上下ステージ４１、４２にそれぞれ設けられたガラス窓４７ｂを介して光学センサ等で合わせマークを検出することによってＣＦパターンｃ及びＴＦＴパターンｔの位置合わせがされる。そして、貼合部４は、上ステージ４２を下降させて両パターンｃ、ｔが形成されたウェブフィルムＷとシートＳと貼合する（図１３Ｄ）。上ステージ４２の静電チャック７１を解除すると、シートフィルムＳは自重により上ステージ４２から離れ、チャンバ５０内の真空状態を解除すると、大気圧により両パターンｃ、ｔが形成されたウェブフィルムＷとシートフィルムＳとがプレスされる。フィルム材質や液晶の特性によっては、大気圧でなく貼合圧をかけても良い。また、貼合時にはＵＶ−ＬＥＤ４７ａから紫外線が照射される。紫外線がシール剤３１の一部に照射されることで、その一部が固化する。これにより、ＴＦＴパターンｔがＣＦパターンｃに対して部分的に固定、すなわち仮止めされ、貼合のズレを防ぐことができる。

貼合部４で上下チャンバ構成部材４３、４４が閉じる際に、ウェブフィルムＷが連続しているため、上下チャンバ構成部材４３、４４に設けられたＯリング５３ａ〜５３ｃのそれぞれはウェブフィルムＷを一部に挟んで閉じることになる。図１４にウェブフィルムＷを挟んで上下チャンバ構成部材４３、４４が閉じられた状態での断面図を示す。Ｏリング５３ａ、５３ｂに囲まれた密閉領域６０ａ及びＯリング５３ｂ、５３ｃに囲まれた密閉領域６０ｂは、それぞれ吸引孔５４から空気が吸引されるので、Ｏリング５３同士の密着が増す。ウェブフィルムＷを挟んだ箇所のＯリング５３は弾性変形するので、ウェブフィルムＷを挟まない箇所のＯリング５３との間に隙間が生じることがない。従って、ウェブフィルムＷをＯリング５３の一部に挟んだ状態でも、Ｏリング５３の全周に亘ってＯリング５３同士がそれぞれ密着して、チャンバ５０内の真空を良好に保持することができる。

ウェブフィルムＷ上に形成されたＣＦパターンｃには、複数のスペーサ９１（図１５参照）が設けられている。ウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳは樹脂製であり、スペーサ９１が硬質だと、貼合する際に両フィルムＷ、Ｓが変形するおそれがある。そこで、ウェブフィルムＷ及びスペーサ９１に対してフレキシブル性を付与する。図１５にウェブフィルムＷとスペーサ９１との関係を説明する図を示す。ウェブフィルムＷ上のスペーサ９１の垂直方向から荷重Ｐをかけた際の変位量δａが、スペーサ９１にのみ荷重Ｐをかけた際のスペーサ９１の変位量と比較して大きなものとされる。ここで、変位量δａは、荷重Ｐをかける前のウェブフィルムＷの底面からスペーサ９１の上面までの高さから、荷重Ｐをかけた後のウェブフィルムＷの底面からスペーサ９１の上面までの高さを減算した値である。また、ウェブフィルムＷ上のスペーサ９１から荷重Ｐを除去した際の不可逆変位量δｂが、スペーサ９１のみに荷重Ｐをかけ、荷重Ｐを除去した際の不可逆変位量と比較して小さなものとされる。ここで、不可逆変位量δｂは、荷重Ｐをかける前のウェブフィルムＷの底面からスペーサ９１の上面までの高さから、荷重Ｐを除去した後のウェブフィルムＷの底面からスペーサ９１の上面までの高さを減算した値である。

従って、本発明のウェブフィルムＷ及びスペーサ９１が用いられた表示装置は、外側から強い力が加えられた場合であっても、表示装置がその力に追従して変形することができ、かつ荷重Ｐから解放された際に、荷重Ｐがかけられる前のセルギャップに近い状態に戻ることができる。よって、種々のフレキシブル性の高い表示装置に用いることができ、かつ対向するシートフィルムＳとのセルギャップを安定して保持することができる。なお、ウェブフィルムＷに代えて、シートフィルムＳにスペーサ９１を形成してもよい。スペーサ９１は、例えば柱状や壁状等、所定の位置に、所定の形状に形成される。

貼合された両パターンｃ、ｔは、固定部５に搬送される。固定部５では、石英ステージ６２上の所定の位置に載置された仮止め状態の両パターンｃ、ｔに対して、プレスステージ６３が下降し、接触する。ウェブフィルムＷ上の両パターンｃ、ｔは石英ステージ６２とプレスステージ６３とに挟まれて、圧力が付与される。その状態のまま、ＵＶ光源６１から紫外線が両パターンｃ、ｔの全面に亘って照射される。これにより、残りのシール剤３１が固化して両パターンｃ、ｔがそれらの全周に亘って貼合される。プレスステージ６３による圧力により、ウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳの形態を維持したままシール剤３１が固化するので、固化時に生じるウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳの収縮による変形を抑制することができる。また、冷却装置でプレスステージ６３を冷却することにより、ＵＶ光源６１によるランプ熱やシール剤３１の固化時に発生する熱を抑え、熱によるウェブフィルムＷ及びシートフィルムＳの変形を抑制することができる。そして、シール剤３１の硬化後は切取り装置６に搬送される。切取り装置６では、両パターンｃ、ｔがウェブフィルムＷから切り取られる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、第２のパターンとしてＴＦＴパターンｔをシートフィルムＳに形成したが、ガラスのように適度な剛性を有するシートに第２のパターンが形成されていてもよい。シートフィルムＳ上に形成される第２のパターンの数は一つに限られない。つまり、一画面領域相当の第２のパターンのみを第２のパターン上に形成する例に限られない。シートフィルムＳがウェブフィルムＷのような連続性を有しておらず、一枚のシートフィルムＳ上に形成された第２のパターンをウェブフィルムＷに対して一度に、あるいは同時的に位置合わせできる範囲であれば一枚のシートフィルムＳ上には複数の第２のパターンが形成されてもよい。

本発明の一形態に係る貼合装置の概略図。ディスペンサーの模式図。貼合部の拡大図。上ステージの上面図。静電チャックの吸着原理を示す図。貼合部の詳細図。下チャンバ構成部材の上面図。固定部の拡大図。固定部の詳細図。供給ハンドの拡大図。図１０のＸ−Ｘ線における供給ハンドの断面図。供給ハンドによるシートフィルムの供給動作を示す図。図１２Ａに続く動作を示す図。貼合部での貼合動作を示す図。図１３Ａに続く動作を示す図。図１３Ｂに続く動作を示す図。図１３Ｃに続く動作を示す図。ウェブフィルムを挟んで上下チャンバ構成部材が閉じられた状態での断面図。ウェブフィルムとスペーサとの関係を説明する図。

符号の説明

１貼合装置
４貼合部
４１下ステージ（フィルム支持手段）
４２上ステージ（シート保持手段）
５０チャンバ（真空チャンバ）
７１静電チャック（静電チャック機構）
７２真空吸着機構
ｃＣＦパターン（第１のパターン）
ｔＴＦＴパターン（第２のパターン）
Ｓシートフィルム（シート）
Ｗウェブフィルム

Claims

ディスプレイ装置の一画面領域にそれぞれ相当する複数の第１のパターンが長手方向に連続して形成され、かつ前記長手方向に搬送されるウェブフィルムをその搬送経路上で支持するフィルム支持手段と、
前記ディスプレイ装置の一画面領域に相当する第２のパターンが少なくとも一つ形成された一枚のシートを前記フィルム支持手段に支持された前記ウェブフィルムと対向するように保持可能なシート保持手段と、
前記フィルム支持手段を上下方向に移動させる移動機構と、
を備え、
前記フィルム支持手段及びシート保持手段は、真空チャンバ内に設置され、前記フィルム支持手段及びシート保持手段には、静電チャック方式で前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持を行う静電チャック機構と、真空吸着方式で前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持を行う真空吸着機構と、前記静電チャック機構と前記真空吸着機構とを切り換える切換え手段と、がそれぞれ設けられ、
前記移動機構は、前記ウェブフィルムが搬送されている間は前記フィルム支持手段を前記ウェブフィルムの下方に移動させ、搬送が停止した後に上方へ移動して前記ウェブフィルムと前記フィルム支持手段とを接触させることを特徴とする貼合装置。
前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段は、前記真空吸着機構により前記ウェブフィルムの支持及び前記シートの保持をした後、前記真空チャンバが形成されて真空状態となる前に前記切換え手段により前記静電チャック機構にそれぞれ切り換えられることを特徴とする請求項１に記載の貼合装置。
前記真空チャンバを形成するチャンバ構成部材の開閉面には、前記真空チャンバをシールするＯリングが設けられ、前記ウェブフィルムは、前記Ｏリングの先端にほぼ接する位置で前記フィルム支持手段に支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の貼合装置。
前記第２のパターンが前記フィルム支持手段上に支持された第１のパターンに対して位置合わせされるように前記シート保持手段を前記ウェブフィルムの表面に沿った方向に移動させる位置合わせ手段と、
前記シート保持手段に保持されたシートを前記ウェブフィルム上に重ね合わせることができるように前記シート保持手段を前記フィルム支持手段に対して接近及び離間させるシート送り手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貼合装置。
前記シート保持手段に前記シートが保持される前に、前記シートを前記シート保持手段に対して位置合わせするためのプリアライメントステージをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の貼合装置。
前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段には、第１のパターン及び第２のパターンを光学的に位置合わせするために窓部材がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の貼合装置。
前記一枚のシートに形成される前記第２のパターンの数が一つであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の貼合装置。
前記第１のパターンが液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタパターンとして構成され、前記第２のパターンが前記液晶ディスプレイ装置の液晶駆動回路パターンとして構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の貼合装置。
ディスプレイ装置の一画面領域にそれぞれ相当する複数の第１のパターンが長手方向に連続して形成され、かつ前記長手方向に搬送されるウェブフィルムをフィルム支持手段により真空吸着方式でその搬送経路上で支持する手順と、
前記ディスプレイ装置の一画面領域に相当する第２のパターンが少なくとも一つ形成された一枚のシートを前記フィルム支持手段に支持された前記ウェブフィルムと対向するようにシート保持手段により真空吸着方式で保持する手順と、
前記フィルム支持手段に支持されたウェブフィルムに対して前記真空吸着方式から静電チャック方式へ切り換え、前記静電チャック方式でウェブフィルムを支持する手順と、
前記シート保持手段に保持されたシートに対して前記真空吸着方式から静電チャック方式へ切り換え、前記静電チャック方式でシートを保持する手順と、
前記フィルム支持手段及び前記シート保持手段を取り囲むチャンバ内を真空にする手順と、
前記シート保持手段を前記ウェブフィルムの表面に沿った方向に移動させて前記第２のパターンを前記フィルム支持手段上に支持された第１のパターンに対して位置合わせする手順と、
前記シート保持手段を前記フィルム支持手段に対して接近させて前記シート保持手段に保持された前記シートを前記ウェブフィルム上に重ね合わせる手順と、
前記チャンバ内を大気圧に解放する手順と、
を備え、
前記ウェブフィルムを前記フィルム支持手段により真空吸着方式で支持する手順では、前記フィルム支持手段を上下方向に移動させる移動機構により、前記ウェブフィルムが搬送されている間は前記フィルム支持手段を前記ウェブフィルムの下方に移動させ、搬送が停止した後に上方へ移動させて前記ウェブフィルムと前記フィルム支持手段とを接触させることを特徴とする貼合方法。