JP5297465B2 - 貼合装置及び貼合方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液晶モジュールとカバーパネルのような平板状のワークを貼り合わせる技術に改良を施した貼合装置及び貼合方法に関する。

一般的に、液晶パネルは、液晶モジュールと、その表面を保護する保護シート、操作用のタッチパネル等を積層することにより構成されている。これらの液晶モジュール、保護シート、タッチパネル等（以下、ワークと呼ぶ）は、液晶モジュールの筐体に組み込まれており、保護パネルやタッチパネルの変形による液晶ガラスへの接触を避けるために、互いの間には空間が形成されていた。

しかし、液晶モジュール、保護シート、タッチパネル等（以下、ワークと呼ぶ）の間に空気の層が入ると、外光反射により表示面の視認性が低下する。これに対処するため、両面テープや接着剤などの貼着材によって、ワーク間を埋める接着層が形成されるように貼り合わせることが行われるようになってきている。

このため、液晶パネルの製造には、少なくとも一方のワークに対して、かかる貼着材を準備して、貼り合せを行う貼合装置が必要となる。また、貼り合わされるワークの間に気泡等が混入することを防ぐために、貼り合せは真空中で行うことが望ましい。従って貼り合せ装置には、真空チャンバ等を備える必要もある。

このようにワークを貼り合わせる技術としては、例えば、特許文献１〜４に示すものが提案されている。これらの技術は、真空チャンバ内において、加圧機構によって一対のワークを貼り合わせるものである。この加圧機構としては、モータやシリンダ等の駆動部によって昇降する加圧プレートが用いられている。

なお、貼着材として液状の樹脂や粘着シートを用いた場合、貼り合せ後の接着層に真空泡が発生、残留する場合があるが、その真空泡を消す方法としては、真空中での加圧、大気解放後の大気圧による加圧（大気放置）が有効である。大気解放後に、機械的な加圧を行うことも有効である。

特開平６−９７２６８号公報 特開２００２−３２９３５０号公報 特開２００３−３０７７１９号公報 特開２００６−１８４８０７号公報

ところで、上記のような従来技術においては、加圧機構は、真空チャンバに直接支持されている。すると、真空チャンバ内を真空引きした時に、大気圧によって真空チャンバの外壁が撓んだり、密閉のためのＯリングの潰れ量が変化したりすることによって、加圧機構の位置が変化する。このため、加圧プレートの加圧量が過大となってワークに影響を与えたり、一旦加圧した後で加圧量が低下することによって接着層に巣が入る可能性がある。これに対処するため、加圧機構を、真空チャンバーとは別の土台に設置して駆動する方法が考えられる。しかし、かかる加圧機構を備えると、貼合装置が大型化、複雑化する。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡素な構成で、駆動部の位置が変動しても、一定の加圧力を維持することができる貼合装置及び貼合方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、一対のワークを貼り合わせる貼合装置において、少なくとも一方のワークを付勢する加圧ヘッドと、前記加圧ヘッドによって一対のワークを貼り合わせる空間を密閉する真空チャンバと、前記真空チャンバに接続され、その内部を真空引き可能な減圧装置と、前記真空チャンバに支持され、前記加圧ヘッドに加圧力を加える駆動部と、前記真空チャンバ内の減圧前から、減圧を経て大気開放までの間において、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの加圧力の変化を、直接又は間接に判定する判定部と、前記判定部による判定に基づいて、前記駆動部による加圧力を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

他の態様は、一対のワークを、少なくとも一方のワークを真空チャンバ内にて付勢する加圧ヘッドによって貼り合わせる貼合方法において、前記真空チャンバ内の減圧前から、減圧を経て大気開放までの間において、前記一対のワークの他方のワークに対する前記加圧ヘッドの加圧力の変化を、判定部が直接又は間接に判定し、前記判定部による判定に基づいて、真空チャンバに支持され加圧ヘッドを駆動する駆動部の加圧力を、制御部が制御することを特徴とする。

他の態様は、前記判定部による判定のために、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの加圧力を検出する検出部を有する。

他の態様は、前記判定部による判定のために、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの位置を検出する検出部を有することを特徴とする。

以上のような発明では、真空引きした時に、大気圧によって真空チャンバ等が変位して、その後、大気開放によって復帰しても、これに支持された駆動部は、加圧ヘッドの加圧力が一定となるように制御されるので、加圧力の変動を防止できる。

他の態様は、前記一対のワークの他方を支持する支持部を有し、前記検出部は、前記支持部と前記駆動部との間隔を検出するセンサを有することを特徴とする。

以上のような態様では、支持部と駆動部との間隔から、加圧ヘッドの位置を判定し、適切な加圧力に制御することができる。

他の態様は、前記一対のワークの他方を支持する支持部を有し、前記検出部は、前記支持部と前記加圧ヘッドとの間隔を検出するセンサを有することを特徴とする。

以上のような態様では、支持部と加圧ヘッドとの間隔から、加圧ヘッドの位置を判定し、適切な加圧力に制御することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、簡素な構成で、駆動部の位置が変動しても、一定の加圧力を維持可能な貼合装置及び貼合方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の全体構成を示す概略平面図である。 図１の実施形態における保持装置を示す斜視図である。 図１の実施形態における押圧装置の真空チャンバ上昇時を示す縦断面図である。 図３の押圧装置の真空チャンバ下降時を示す縦断面図である。 図３の押圧装置の真空チャンバ減圧時を示す縦断面図である。 図３の押圧装置の加圧ヘッドの下降時を示す縦断面図である。 図３の押圧装置の真空チャンバ大気開放時を示す縦断面図である。 図１の実施形態の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態の押圧装置を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態の押圧装置を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態の押圧装置を示す縦断面図である。

次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［Ａ．構成］
［１．全体構成］
まず、本実施形態の貼合装置（以下、本装置と呼ぶ）の全体構成を説明する。本装置は、図１に示すように、ターンテーブル１上に、４台の保持装置２を搭載したものである。ターンテーブル１は、図示しないインデックス機構によって、投入取出しポジション１Ａ、貼着材準備ポジション１Ｂ、位置決めポジション１Ｃ、真空貼り合せポジション１Ｄに合わせて、間欠回転するように構成されている。

保持装置２は、図２に示すように、載置部３に載置されたワークＳ１と、保持部４により保持するワークＳ２とを、上下に対向させて保持する装置である。本実施形態では、ワークＳ１，Ｓ２として、例えば、液晶モジュールとカバーパネルのような長方形状の基板を用いる。なお、ターンテーブル１と載置部３により、支持部が構成されている。

貼着材準備ポジション１Ｂには、図示はしないが、剥離装置若しくは塗布装置が着脱自在に設けられている。剥離装置は、ワークＳ１にあらかじめ貼着された両面テープの剥離紙を剥離する剥離装置である。塗布装置は、ワークＳ１に接着剤を塗布する塗布装置である。

位置決めポジション１Ｃには、図示はしないが、ワークＳ１，Ｓ２の位置を検出する検出装置によって検出された値に基づいて、ワークＳ２に対するワークＳ１の位置決めを行う位置決め装置が配設されている。

真空貼り合せポジション１Ｄには、図３〜７に示すように、押圧装置５が設けられている。この押圧装置５は、真空チャンバ５１内の減圧空間において、ワークＳ２をワークＳ１側に押圧することにより、両者を貼り合わせることができる。

［２．押圧装置］
次に、押圧装置５の詳細を説明する。押圧装置５は、図３〜７に示すように、真空チャンバ５１、加圧ヘッド５２、昇降機構５３、駆動部５４、補助部材５６Ａ、補助部材５６Ｂ、センサ５７等を有している。真空チャンバ５１は、ターンテーブル１上の保持装置２を覆って密閉するチャンバである。真空チャンバ５１には、真空源（減圧装置）である減圧ポンプ５５（図８）が、配管を介して接続されている。

加圧ヘッド５２は、真空チャンバ５１内に設けられ、ワークＳ２を下方に加圧する手段である。この加圧ヘッド５２と載置部３には、弾性のある保護シート等を取り付けてもよい。駆動部５４は、図示しないボールネジを回動させることにより、加圧ヘッド５２に接続された駆動ロッド５４ａを昇降させるモータである。

昇降機構５３は、真空チャンバ５１を加圧ヘッド５２とともに昇降させる機構である。この昇降機構５３は、駆動源５３ａ、ボールネジ５３ｂ、スライダ５３ｃ、ガイド５３ｄ等を有している。駆動源５３ａは、ボールネジ５３ｂを回転させるモータ等の部材である。ボールネジ５３ｂは、回転によりスライダ５３ｃを昇降させる部材である。スライダ５３ｃは、真空チャンバ５１に固定され、真空チャンバ５１を昇降させる部材である。ガイド５３ｄは、スライダ５３ｃの移動をガイドする部材である。

補助部材５６Ａは、駆動ロッド５４ａに固定された水平方向の部材である。補助部材５６Ｂは、ターンテーブル１に固定された垂直方向の部材である。センサ５７は、補助部材５６Ｂの上端に固定され、その上部に来た補助部材５６Ａとの間隔を検出するセンサである。これは、加圧ヘッド５２の位置を間接的に検出していることになる。なお、補助部材５６Ａ，５６Ｂ、センサ５７は、検出部を構成している。

ターンテーブル１、保持装置２、押圧装置５等の構成要素は、それぞれの駆動源、スイッチ、電源等が、図８に示す制御装置６によって制御される。この制御装置６は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって、次のような各機能を実現することによって構成できる。

以下、この制御装置６を、仮想的な機能ブロック図である図８を参照して説明する。なお、作業者が、制御装置６を操作するためのスイッチ、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力装置、制御装置６の状態を確認するためのディスプレイ、ランプ、メータ等の出力装置については、説明を省略する。

すなわち、制御装置６は、チャンバ制御部６１、減圧制御部６２、押圧制御部６３、間隔判定部６４、記憶部６５、変動判定部６６、駆動量決定部６７、入出力インタフェース６８等の機能を有している。チャンバ制御部６１は、真空チャンバ５１を昇降させる昇降機構５３を制御する手段である。

減圧制御部６２は、真空チャンバ５１内を減圧する減圧ポンプ５５を制御する手段である。押圧制御部６３は、加圧ヘッド５２を昇降させる駆動部５４を制御する手段である。

間隔判定部６４は、センサ５７からの検出値に基づいて、補助部材５６Ａと補助部材５６Ｂとの間隔を判定する手段である。記憶部６５は、間隔判定部６４によって判定された間隔を記憶する手段である。

変動判定部６６は、間隔判定部６４により判定された間隔と、記憶部６５に記憶された間隔とを比較して、間隔の変動量を判定する手段である。駆動量決定部６７は、間隔判定部６４により判定された間隔若しくは変動判定部６６によって判定された変動量に基づいて、駆動部５４の駆動量を決定する手段である。入出力インタフェース６８は、制御対象となる各部との間での信号の変換や入出力を制御する手段である。

［Ｂ．作用］
以上のような構成を有する本実施形態の作用を、図２〜８を参照して説明する。なお、以下に説明する手順で貼合装置を制御する方法及び制御装置を動作させるコンピュータプログラムも、本発明の一態様である。

まず、図２に示すように、ワークＳ１は載置部３に載置され、ワークＳ２は、保持部４よって保持されることにより、ワークＳ１とワークＳ２とが対向配置されている。ワークＳ１には、貼着材Ｔが準備される。つまり、両面テープの一方の粘着面が貼り付けられているか、若しくは接着剤が塗布される。

ワークＳ１，Ｓ２を保持した保持装置２は、図３に示すように、ターンテーブル１の回転によって真空貼り合せポジション１Ｄに来る。すると、次に説明するように、押圧装置５によって、真空貼り合せが行われる。

すなわち、図４に示すように、チャンバ制御部６１は、昇降機構５３を作動させることにより、真空チャンバ５１を下降させて、保持装置２の周囲を密閉する。そして、図５に示すように、減圧制御部６２は、減圧ポンプ５５を作動させて、真空チャンバ５１内を真空引きする。このとき、真空チャンバ５１は大気圧で撓むが、センサ５７によって、間隔が検出されて、記憶部６５に記憶される。

検出された間隔は、加圧ヘッド５２の位置（初期状態において、真空チャンバ５１に対して一定の位置にある）とワークＳ１との間隔に比例するので、この間隔に基づいて、駆動量決定部６７が駆動部５４の駆動量を決定する。押圧制御部６３は、図６に示すように、決定された駆動量に基づいて、駆動部５４を作動させて加圧ヘッド５２を下降させ、ワークＳ２をワークＳ１に押し付ける。

その後、図７に示すように、減圧制御部６２は、減圧ポンプ５５を停止させ、真空チャンバ５１を大気開放する。すると、真空チャンバ５１内が大気圧となるために、外壁の撓みが戻って行く。

このとき、変動判定部６６は、センサ５７によって検出される間隔と減圧時の間隔とを比較して変動量を判定し、駆動量決定部６７が、この変動量に従って、減圧時と同等の加圧力が維持されるように駆動量を決定し、これに基づいて押圧制御部６３が駆動部５４を作動させる。

このように、フィードバックによるリアルタイム制御を行うことにより、ワークＳ２はワークＳ１に対して、常時一定の圧力で加圧される。そして、貼着材が安定する所定時間経過後に、押圧制御部６３が駆動部５４を作動させて、加圧ヘッド５２を上昇させる。

［Ｃ．効果］
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、真空チャンバ５１上に駆動部５４を配置した簡素な構成であっても、真空引き時から大気開放後において、一対のワークＳ１，Ｓ２の圧着を一定の圧力で行うことができるので、ワークに悪影響を与えることがなく、加圧量の低下で接着層に巣が入ることも防止できる。

［Ｄ．他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、駆動部は、加圧ヘッドを昇降させることができるものであれば、どのような手段でもよい。例えば、駆動ロッドを進退させるシリンダでもよい。また、昇降機構についても、真空チャンバを昇降させることができるものであれば、どのような手段でもよい。例えば、シリンダを用いてもよい。真空チャンバの周囲に昇降機構を複数設けて、安定した昇降を実現してもよい。

真空チャンバの形状も、特定のものには限定されない。例えば、図９に示すように、内部に外気と連通した中空部５１ａを形成することにより、真空引き時の真空チャンバ５１の撓み量を抑えて、駆動部５４への影響を少なくすることができる。

検出部の構成も自由である。加圧ヘッドに付勢されるワークと反対側のワークに対して、加圧ヘッドによる加圧力の変化を、判定部が直接又は間接に判定できる構造であればよい。このため、当該ワーク、当該ワークを支持する支持部（例えば、載置部）及びターンテーブルのいずれかと、加圧ヘッド、加圧ヘッドとともに移動する部材（例えば、駆動ロッド）のいずれかとの間隔を、センサによって検出してもよい。その場合、間隔を検出する対象となる一方若しくは双方に補助部材を介在させるか否かも自由である。使用するセンサとしても、上記のものには限定されない。例えば、レーザ変位計等を用いてもよい。

さらに、検出部に、加圧ヘッドの加圧力自体を検出するセンサを設けることにより、加圧力の変化を直接検出できる構成としてもよい。例えば、図１０に示すように、補助部材５６Ａと補助部材５６Ｂとの間に圧力を検出するセンサ５８を設けたり、図１１に示すように、駆動ロッド５４ａにセンサ５８を挿入することが考えられる。この場合、上記の制御装置６における間隔判定部６４に代えて、圧力判定部を設定する。

真空チャンバ５１の減圧時には、センサ５８の検出値によって、圧力判定部が判定した圧力（減圧前の初期状態から変化した圧力）が、記憶部６５に記憶される。この圧力に基づいて、駆動量決定部６７が駆動部５４の駆動量を決定する。押圧制御部６３は、決定された駆動量に基づいて、駆動部５４を作動させて加圧ヘッドを５２を下降させ、ワークＳ２をワークＳ１に押し付ける。

その後、減圧制御部６２が減圧ポンプ５５を停止させ、変動判定部６６が、センサ５８によって検出された圧力と減圧時の圧力とを比較して、その変動量（圧力の変化）を判定する。駆動量決定部６７は、この変動量に従って、減圧時と同等の加圧力が維持されるように駆動量を決定し、これに基づいて押圧制御部６３が駆動部５４を作動させる。圧力を検出するセンサとしては、例えば、金属抵抗体型、半導体型、圧電型、磁気歪型、イオン導電体型等の応力センサが考えられるが、これらには限定されない。

また、貼り合せ対象となるワークは、カバーパネルと液晶モジュール（表示パネル、バックライトを積層したもの）とが、典型例であるが、一対の貼着対象となり得るものであれば、どのようなワークにも適用可能である。例えば、半導体ウェーハ、光ディスク等にも適用可能である。接着剤や両面テープの種類も自由である。

１…ターンテーブル
２…保持装置
３…載置部
４…保持部
５…押圧装置
６…制御装置
５１…真空チャンバ
５１ａ…中空部
５２…加圧ヘッド
５３…昇降機構
５３ａ…駆動源
５３ｂ…ボールネジ
５３ｃ…スライダ
５３ｄ…ガイド
５４…駆動部
５４ａ…駆動ロッド
５５…減圧ポンプ
５６Ａ，５６Ｂ…補助部材
５７，５８…センサ
６１…チャンバ制御部
６２…減圧制御部
６３…押圧制御部
６４…間隔判定部
６５…記憶部
６６…変動判定部
６７…駆動量決定部
６８…入出力インタフェース

Claims (6)

1. 一対のワークを貼り合わせる貼合装置において、
   少なくとも一方のワークを付勢する加圧ヘッドと、
   前記加圧ヘッドによって一対のワークを貼り合わせる空間を密閉する真空チャンバと、
   前記真空チャンバに接続され、その内部を真空引き可能な減圧装置と、
   前記真空チャンバに支持され、前記加圧ヘッドに加圧力を加える駆動部と、
   前記真空チャンバ内の減圧前から、減圧を経て大気開放までの間において、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの加圧力の変化を、直接又は間接に判定する判定部と、
   前記判定部による判定に基づいて、前記駆動部による加圧力を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする貼合装置。
2. 前記判定部による判定のために、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの加圧力を検出する検出部を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
3. 前記判定部による判定のために、前記一対のワークの他方に対する前記加圧ヘッドの位置を検出する検出部を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
4. 前記一対のワークの他方を支持する支持部を有し、
   前記検出部は、前記支持部と前記駆動部との間隔を検出するセンサを有することを特徴とする請求項３記載の貼合装置。
5. 前記一対のワークの他方を支持する支持部を有し、
   前記検出部は、前記支持部と前記加圧ヘッドとの間隔を検出するセンサを有することを特徴とする請求項３記載の貼合装置。
6. 一対のワークを、少なくとも一方のワークを真空チャンバ内にて付勢する加圧ヘッドによって貼り合わせる貼合方法において、
   前記真空チャンバ内の減圧前から、減圧を経て大気開放までの間において、前記一対のワークの他方のワークに対する前記加圧ヘッドの加圧力の変化を、判定部が直接又は間接に判定し、
   前記判定部による判定に基づいて、真空チャンバに支持され加圧ヘッドを駆動する駆動部の加圧力を、制御部が制御することを特徴とする貼合方法。

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