JP5961918B2

JP5961918B2 - 基板クランプ装置

Info

Publication number: JP5961918B2
Application number: JP2011088053A
Authority: JP
Inventors: 剣吾大薗
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP2012222222A

Description

本発明は、例えば液晶表示装置用カラーフィルタや、液晶表示装置用ＴＦＴアレイ等のように、基板上に薄い皮膜を形成する際に使用する基板クランプ装置に関するものである。

図１にカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（ＰｈｏｔｏＳｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。

上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法を用いることが知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ４）、露光処理する工程（Ｃ５）、現像処理する工程（Ｃ６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ９）がこの順に行われ製造される。

例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色フォトレジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。

図２で示されるフォトリソグラフィー法の工程で透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）で成膜され透明導電膜層には高い光線透過率と低い抵抗値が必要とされており、これらの点から好適な材料として、酸化錫を添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）が広く使用されている。このＩＴＯ膜の形成方法としてはスパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの方法が知られているが、いずれも真空に近い減圧雰囲気下で基板を加熱することが必要である。最近では、比較的低温で高い光線透過率と低い抵抗値が得られるスパッタ法によることが多い。

上記透明導電膜層を成膜する場合、近年の基板サイズの大型化に伴って、基板搬送トレイに基板の外周部を保持するためのクランプ機構が必要となる。また、スパッタ装置の真空槽に基板を投入する場合には、基板裏面を吸着パッドによって保持することは出来ず、加熱処理を行なう真空槽内ではクランプ自体に駆動装置を持たせられないため、外部の力によるクランプ開閉の方式が必要となる。

図３に一般的に用いられる基板クランプ装置を示す。図３に示される基板クランプ装置は、土台１１に設けられたクランプのブラケット１２とクランプアーム１３で構成されている。クランプアーム１３は、基板１０を押さえ込む基板接触部１３ａを備え、回転軸１３ｂを中心に回転して開閉する。基板１０を保持する場合は、図示しない例えば板バネのバネ力によってクランプアーム１３が閉じられ基板１０を基板保持部１３ａで保持している。また、プッシュピン１４を押込むことによりクランプアーム１３が回転して基板の保持を解除している。

従来の基板クランプ装置で基板の保持を解除する場合を図４に示す。図４（ａ）は正常にクランプアーム１３をプッシュピン１４が矢印１５の方向に押し込んだ場合を示す図で、クランプアーム１３の開口角度１６ａは十分に保たれ、破線部１７ａで示すように基板１０をクランプ装置から外す場合、クランプアーム１３に接触することなく外すことが出来る。一方、図４（ｂ）はプッシュピン１４が、本来のプッシュピンの位置１４ａから１４ｂにずれた場合を示す図で、この場合にはプッシュピン１４を矢印１５の方向に押し込んでクランプアーム１３を開放すると、クランプアーム１３の開口角度１６ｂは十分ではなく、その結果、破線部１７ｂで示すように基板１０をクランプ装置から外す場合、クランプアーム１３に接触してしまうといった問題が生じる。

また、上記プッシュピン１４の位置ずれのほかに、図４に示す従来から用いられている基板クランプ装置は、プッシュピン１４がクランプアーム１３の傾斜した面を押すといった構造であるため、プッシュピンに曲げ方向の負荷が大きくかかり、クランプアームやプッシュピンの変形や劣化が起こりやすいため、装置の維持管理に伴う労力を必要とする。

特開平１０−７２６６８号公報

上記の問題に鑑みて本発明は、開口角度を安定して再現でき、高いクランプ力を長期間にわたって維持することが可能で、更にクランプアームやプッシュピンの変形や劣化が起こりにくい基板クランプ装置を提供することを目的とする。

そこで本発明の請求項１に係る発明は、土台に設けたブラケットに取り付けたクランプアームの先端を跳ね上げる様に開閉することによって、基板を保持、解除する基板クランプ装置であって、クランプアーム押し込み部とクランプアーム部とクランプアーム枝部を有するクランプアアームを備え、前記ブラケット部と前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部と前記クランプアーム枝部はそれぞれが２つの回転軸を有し、前記ブラケット部と前記クランプアーム部の回転軸には、それぞれ前記アーム押し込み部の回転軸と前記クランプアーム枝部の回転軸を取り付けられ、前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部をつなぐ回転軸を前記土台から離れる方向に動かすことで前記クランプアームが閉じて前記基板を保持し、前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部をつなぐ回転軸を前記土台に近づく方向に動かすことで前記クランプアームが開いて前記基板の保持を解除する際に、前記クランプアームの押し込み部の角度変化はクランプアーム部の開口角度よりも小さくできることを特徴とする基板クランプ装置である。

また、本発明は、前記クランプアーム押し込み部と前記ブラケットにマグネットを備えることで、該マグネットの引き合う力によってクランプアームが基板を保持することができる。

また、本発明は、クランプアームの押し込み部をプッシュピンで押し込んでクランプアームの基板保持を解除することができる。

本発明の基板クランプ装置によれば、開口角度を安定して再現でき、高いクランプ力を長期間にわたって維持することが可能となる。更にプッシュピンやクランプアームの変形
や劣化が起こりにくいため、装置の維持管理に要する労力を省くことが出来る。

カラーフィルタ基板の一例を断面で示す図。一般的に用いられているフォトリソグラフィー法によるカラーフィルタ層の製造工程を示すフロー図。一般的に用いられる基板クランプ装置を示す図。従来の基板クランプ装置で基板の保持を解除する場合を示す図。本発明に係る基板クランプ装置を示す図。本発明に係る基板クランプ装置のクランプアーム部を回転させる場合を示す図。本発明に係る基板クランプ装置のクランプアーム部が回転する際の回転軸の回転方向ないしは回転軸が通る軌跡を示す図。本発明に係る基板クランプ装置のクランプアーム部の開口角度とクランプアーム押し込み部の角度変化を比較するための図。

以下、図面を参照して本発明に係る基板クランプ装置を実施するための形態を説明する。

図５は本発明に係る基板クランプ装置の概略図である。基板クランプ装置は土台２１を有しており、この土台２１にブラケット２２が固定されている。ブラケット２２の略両端に、それぞれ、回転軸が設けられており、その一端の回転軸２８ｃを介して、クランプアーム押込み部２３の端部が回転自在に取り付けられている。このため、後述するように、クランプアーム押込み部２３をプッシュピン２６で矢印２９で示した方向に押し込んだとき、クランプアーム押込み部２３は回転軸２８ｃを回転中心として回転する。なお、このとき、回転軸２８ｃの位置が移動することはない。また、ブラケット２２にはマグネット２７ｂが固定されており、クランプアーム押込み部２３にはマグネット２７ａが固定されていて、両者は互いに引き合うように配置されている。

次に、ブラケット２２には、その他端の回転軸２８ｄを介して、クランプアーム枝部２５の端部が回転自在に取り付けられている。クランプアーム押込み部２３をプッシュピン２６で押し込んだとき、クランプアーム枝部２５は、回転軸２８ｄを回転中心として回転する。なお、このとき、回転軸２８ｄの位置が移動することはない。

次に、クランプアーム押込み部２３は、前述のようにその一方の端部が回転軸２８ｃを介してブラケット２２に取り付けられている。そして、その他方の端部は回転軸２８ａを介してクランプアーム部２４の端部が回転自在に取り付けられている。クランプアーム部２４は、この回転軸２８ａの位置を始点として、その先端が土台２１と平行な方向に延びており、その先端には基板１００を保持する基板保持部２４ａが設けられていて、この基板保持部２４ａと土台２１との間で基板１００をクランプすることができる。

そして、このクランプアーム部２４の先端と回転軸２８ａとの中間位置には、回転軸２８ｂが設けられており、この回転軸２８ｂを介して、クランプアーム部２４はクランプアーム枝部２５に回転自在に接続されている。

以上のように、これらブラケット２２、クランプアーム押込み部２３、クランプアーム部２４及びクランプアーム枝部２５は、それぞれ、回転軸２８ｃ、２８ａ、２８ｂ及び２８ｄを介して接続されている。すなわち、ブラケット２２とクランプアーム押込み部２３とは回転軸２８ｃを介して接続されている。クランプアーム押込み部２３とクランプアーム部２４とは回転軸２８ａを介して接続されている。クランプアーム部２４とクランプアーム枝部２５とは回転軸２８ｂを介して接続されている。そして、クランプアーム枝部２５とブラケット２２とは回転軸２８ｄを介して接続されている。回転軸２８ｃと回転軸２８ｄとはブラケット２２に設けられたものであるから、クランプアーム押込み部２３をプッシュピン２６で押し込んだときにも、これら回転軸２８ｃと回転軸２８ｄとはその位置が変動することがなく、回転軸２８ｃを中心としてクランプアーム押込み部２３が回転し、回転軸２８ｄを中心としてクランプアーム枝部２５が回転する。そして、クランプアーム押込み部２３の回転に伴って回転軸２８ａの位置が移動し、こうして回転軸２８ａの位置が移動しながら、その回転軸２８ａを中心としてクランプアーム部２４が回転する。

また、クランプアーム枝部２５が回転軸２８ｄを中心として回転するのに伴って、回転軸２８ｂの位置が移動し、こうして回転軸２８ｂの位置が移動しながら、その回転軸２８ｂを中心としてクランプアーム部２４が回転する。クランプアーム押込み部２３をプッシュピン２６で押し込んだときには、このようにクランプアーム部２４は、移動する回転軸２８ａと回転軸２８ｂの２つの回転軸を中心として回転するから、その先端の基板保持部２４ａと土台２１との間を開いて、基板１００のクランプを開放することができる。

上記クランプアーム押込み部２３に設けられたマグネット２７ａとブラッケト２２に設けられたマグネット２７ｂと引き合う力によって、クランプアーム部２４の先端に設けられた基板保持部２４ａが、基板１００を保持する。図５に示すように、基板１００を保持する場合にマグネット２７ａとマグネット２７ｂの面を合わせるように配置することによってクランプ時に閉じる力が最大となるので、高いクランプ力を与えることができ、またマグネットを使用することで長期間にわたってクランプ力を安定させることが出来る。

基板保持部２４ａが基板１００の保持を開放する場合は、プッシュピン２６を矢印２９の方向にクランプアーム押込み部２３を押し込んでクランプアーム部２４を回転させる。

図６は本発明に係る基板クランプ装置のプッシュピン２６を矢印２９の方向にクランプアーム押込み部２３を押し込んでクランプアーム部２４を回転させる場合を示す図である。プッシュピン２６を矢印２９の方向に押し込むことによって、クランプアーム部２４の回転軸２８ａと２８ｂ、クランプアーム押し込み部２３の回転軸２８ｃ、クランプアーム枝部２５の回転軸２８ｄが回転し、クランプアーム部２４は矢印３０の方向に回転する。

図７はクランプアーム部２４が回転する際の回転軸２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの回転方向ないしは回転軸が通る軌跡を示す図である。図７において、矢印３１は回転軸２８ｃの回転方向を、矢印３２は回転軸２８ｄの回転方向を、３３は回転軸２８ａが通る軌跡円を、３４は回転軸２８ｂが通る軌跡円を示している。また、２８ａ−１〜２８ａ−５は回転軸２８ａが通る軌跡円３３上の位置を、２８ｂ−１〜２８ｂ−５は回転軸２８ｂが通る軌跡円上の位置を示している。更に２４ａ−１〜２４ａ−５はクランプアーム部２４の回転に従ってクランプアーム部２４の先端の基板保持部２４ａが移動する位置を示す。

図７に示す回転軸２８ａが通る軌跡円３３は、回転軸２８ｃの中心から回転軸２８ａまでの長さを半径とした円周上にあって、回転軸２８ａは軌跡円３３上を２８ａ−１〜２８ａ−５の順に移動する。また、回転軸２８ｂが通る軌跡円３４は、回転軸２８ｄの中心から回転軸２８ｂまでの長さを半径とした円周上にあって、回転軸２８ｂは軌跡円３４上を２８ｂ−１〜２８ｂ−５の順に移動する。上記回転軸２８ａと回転軸２８ｂが移動することによってクランプアーム部２４の先端は２４ａ−１〜２４ａ−５の順に移動し、その結果、開口角度が十分得られる。クランプアーム部２４の先端が２４ａ−５に移動し、クランプアーム部２４に備えられた基板接触部２４ａによる基板の保持が解除された後、基板を外すことが出来る。

本発明に係るクランプアーム部２４は、ブラケット２２とクランプアーム枝部２５とクランプアーム枝部と、回転軸２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを備えた構造を有するために、図８に示すようにクランプアームの押し込み部２３をプッシュピン２６で押し込んでクランプアームの基板保持を解除する際に、プッシュピン２６が押し込まれるクランプアームの押し込み部の角度変化３５は、クランプアーム部の開口角度３６よりも小さくすることが出来るため、従来の基板クランプ装置と比較して、プッシュピン２６を押し込む際のプッシュピン２６の接触面の方向が、大きく変化することなくクランプアークの開口角度を得ることが可能となる。

その結果、プッシュピンとクランプアームの押し込み部の位置ずれに対する許容範囲が広く、また、プッシュピンに曲げ方向の負荷が起こりにくいため、変形や劣化が生じにくい。

以上のように本発明による基板クランプ装置によれば、開口角度を安定して再現でき、高いクランプ力を長期間にわたって維持することが可能となる。更にプッシュピンやクランプアームの変形や劣化が起こりにくいため、装置の維持管理に要する労力を省くことが出来る。

１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス
４−１・・・レッドＲの着色画素
４−２・・・グリーンＧの着色画素
４−３・・・ブルーＢの着色画素
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー
７・・・バーテイカルアライメント
１０・・・基板
１１・・・土台
１２・・・ブラケット
１３・・・クランプアーム
１３ａ・・・クランプアームの基板接触部
１３ｂ・・・クランプアーム回転軸
１４・・・プッシュピン
１４ａ・・・プッシュピンの本来の位置
１４ｂ・・・プッシュピンがずれた位置
１５・・・プッシュピンが押し込む方向を示す矢印
１６ａ・・・クランプアームが正常に開いた場合の開口角度
１６ｂ・・・クランプアームの異常な開口角度
１７ａ・・・クランプアームが正常に開いた場合の先端部を示す破線
１７ｂ・・・クランプアームの開口が異常な場合の先端部を示す破線
２０・・・クランプアーム
２１・・・基板クランプ装置の土台
２２・・・ブラケット
２３・・・クランプアーム押込み部
２４・・・クランプアーム部
２４ａ・・・基板保持部
２４ａ−１〜２４ａ−５・・・基板保持部２４ａが移動する位置
２５・・・クランプアーム枝部
２６・・・プッシュピン
２７ａ・・・アーム押込み部に設けられたマグネット
２７ｂ・・・ブラッケトに設けられたマグネット
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ・・・回転軸
２８ａ−１〜２８ａ−５・・・回転軸２８ａが通る軌跡円３３上の位置
２８ｂ−１〜２８ｂ−５・・・回転軸２８ｂが通る軌跡円３４上の位置
２９・・・プッシュピンを押し込む方向を示す矢印
３０・・・クランプアーム部の回転方向を示す矢印
３１・・・回転軸２８ｃの回転方向を示す矢印
３２・・・回転軸２８ｄの回転方向を示す矢印
３３・・・回転軸２８ａが通る軌跡円
３４・・・回転軸２８ｂが通る軌跡円
３５・・・クランプアームの押し込み部の角度変化
３６・・・クランプアーム部の開口角度
１００・・・基板

Claims

土台に設けたブラケットに取り付けたクランプアームの先端を跳ね上げる様に開閉することによって、基板を保持、解除する基板クランプ装置であって、
クランプアーム押し込み部とクランプアーム部とクランプアーム枝部を有するクランプアアームを備え、
前記ブラケット部と前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部と前記クランプアーム枝部はそれぞれが２つの回転軸を有し、
前記ブラケット部と前記クランプアーム部の回転軸には、それぞれ前記アーム押し込み部の回転軸と前記クランプアーム枝部の回転軸を取り付けられ、
前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部をつなぐ回転軸を前記土台から離れる方向に動かすことで前記クランプアームが閉じて前記基板を保持し、
前記クランプアーム押し込み部と前記クランプアーム部をつなぐ回転軸を前記土台に近づく方向に動かすことで前記クランプアームが開いて前記基板の保持を解除する際に、前記クランプアームの押し込み部の角度変化はクランプアーム部の開口角度よりも小さくできることを特徴とする基板クランプ装置。