JP6271289B2 - 接着剤塗布装置、表示装置用部材の製造装置及び表示装置用部材の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態の構成を、図1〜図9を参照して説明する。
[ワーク]
本実施形態において、貼り合わせの対象となるワークS1、S2は、表示装置用部材を構成する部材であり、表示パネルに保護パネル(カバーパネル)を接着剤Rを介して貼り合わせることにより、表示装置用部材の積層体が構成される。本装置は、このような表示装置用部材の積層体を製造する表示装置用部材の製造装置である。
図1に示すように、表示装置用部材の製造装置100は、接着剤塗布装置1、貼合装置2、硬化装置3及び搬送装置4を有する。表示装置用部材の製造装置100は、また、制御装置7を備えている。制御装置7は、各部を構成する装置の動作の制御や、ワークS1、S2の搬送タイミングの制御等を行う。
接着剤塗布装置1は、図2に示すように、支持部12、塗布部10、照射部11を有する。
[支持部]
支持部12は、接着剤塗布装置1におけるワークS1を、塗布面を上に向けて支持する。この支持部12は、ステージ12a、駆動機構12bを有する。ステージ12aは、ワークS1が載置される平板状のテーブルである。駆動機構12bは、ステージ12aを水平方向に往復移動させる機構である。駆動機構12bとしては、例えば、駆動源によって回転するボールねじとすることが考えられる。ただし、載置されたワークS1を水平方向に往復移動可能な装置であれば、どのような装置であってもよい。駆動機構12bにおけるステージ12aの移動の開始、停止及び速度は、制御装置7によって制御される。
塗布部10は、例えば、タンクTに収容された接着剤Rを、流通経路である配管及び供給量を調節するバルブを介して、ポンプにより送り出すことによりワークS1に供給するスリットを備えたスリットコータである。
照射部11は、接着剤Rに対して仮硬化のためのエネルギーを照射する処理部である。この照射部11は、図4に示すように、エネルギーを照射する照射源11aを複数有している。この照射部11においては、例えば、複数のLEDやLD、ランプ等の照射源11aが、ワークS1の塗布面に平行であって、図中、白矢印で示すワークS1の相対移動の方向に直交する方向に等間隔でワークS1に対向して配置されている。例えば、接着剤RがUV硬化樹脂である場合、照射源11aはUV(紫外線)光を出力するものとし、照射源11aからのUV光を、ワークS1に塗布された接着剤Rに照射する。また、接着剤Rが熱硬化樹脂の場合は、照射部11は、熱源からの熱エネルギーを照射することになる。この場合の照射部11は、例えば、Ir(赤外線)を出力するものとすることができる。なお、図3では、2列となっているが、1列であっても、3列以上であってもよく、特に限定されない。また、照射源11a同士が密着又は連結していてもよく、その配置も千鳥(ジグザク)状態で配置されていてもよい。
発明者が、接着剤Rの流動を精査したところ、以下のような現象が生じていることが判明した。接着剤RがワークS1上に平面状に塗布された場合、その塗布された接着剤Rの端部は、時間とともにその形状が変化する。つまり、接着剤Rが矩形状に塗布された場合、その端部である4辺の形状が、塗布された時から変化する。この時、ワークS1と接触する塗布部分に対向する接着剤Rの表面側、つまり貼合面となる上面側の形状が主に変化する。この変化は、塗布直後から始まり、一定の時間で収束する。この収束までの時間は、接着剤Rの状態(粘度、厚さ、塗布直後の形状等)によって変動する。
本実施形態における第1のタイミングと第2のタイミングとの間の照射タイミングは、例えば、図5の(b)、図6の(c)に示すように、接着剤Rの縁部に平坦面r2、r5が生じてから、これに崩れが生じるまでの間である。崩れが生じるまでとは、崩れがボイドの原因とならない許容範囲内で維持されている状態である。
(1) 照射箇所への照射部の到達時間
まず、塗布済の接着剤Rに対する照射部11の到達時間が、上記の第1のタイミングと第2のタイミングの間となるように設定する。つまり、照射部11によって照射を行いたい接着剤Rの位置へ照射部11が位置付けされ、その照射を行いたい接着剤Rの部分が塗布された時から上記照射部11の位置付けまでの時間、すなわち照射部11の接着剤Rへの到達時間が、第1のタイミングと第2のタイミングの間となるように、塗布部10と照射部11との間隔を設定して、塗布部10と照射部11の同一箇所への到達時間差を生じさせる。この到達時間差によって、到達とともにエネルギーを照射すると、照射時間差を生じさせることができる。ここでいう間隔は、照射部11が塗布部10から独立して移動して、変動する態様も含む。
接着剤Rの塗布開始時から塗布の始端に照射部10が照射するまでの時間である始端照射タイミングと、接着剤Rの塗布終了時から塗布の終端に照射部10が照射するまでの時間である終端照射タイミングとを設定する。なお、塗布開始時とは、例えば、塗布部10から吐出した接着剤Rがワークに付着して、塗布部10が相対移動を始める時点をいう。塗布終了時とは、例えば、塗布部10が接着剤Rの吐出を終了して、塗布部10が上昇を開始する時点をいう。
例えば、接着剤Rの塗布の始端における第1のタイミングを、塗布部10の移動により引きずられるようにして、その断面が曲面変形している接着剤Rの端面が、その曲面状の変形の曲率が最小状態に戻って平坦化するタイミングとする。一方、接着剤Rの塗布の終端における第1のタイミングを、塗布部10の移動によるワークS1側の接着剤Rと塗布部10側の接着剤Rとの切り離しにより、ワークS1側の接着剤Rに生じた突出部分が消失するタイミングとする。また、接着剤Rの塗布の始端及び終端における第2のタイミングを、縁部に崩れが発生するタイミングとする。
また、接着剤Rの粘度により、図5及び図6に例示したような接着剤Rの変化の速度は異なる。つまり、接着剤Rの粘度が高いほど流動が遅くなるので変化が遅く、粘度が低いほど流動が速くなるので変化が速い。このため、接着剤Rの粘度が高い程、第1のタイミング及び第2のタイミングを遅くして、接着剤Rの粘度が低いほど、第1のタイミング及び第2のタイミングを早くする。
上記のような接着剤Rの粘度は、接着剤Rの種類や温度で決まる。さらに、接着剤Rの塗布厚も、接着剤Rの流動に影響を与える。この塗布厚や初期の塗布形状は、接着剤の吐出量や塗布部10の移動速度によっても影響される。このため、上記の第1のタイミング、第2のタイミングは、あらかじめ想定される接着剤の種類、温度、塗布厚、塗布動作状態等によって試験を行なって、決定することができる。
貼合装置2は、図7(A)に示すように、ワークS1、S2を積層して貼り合せる貼合部20を備える。貼合部20は、チャンバ21内に下側プレート22と上側プレート23を対向配置した構成となっている。チャンバ21は上下動が可能であり、上方に移動すると下側プレート22と上側プレート23が外部に開放されワークS1、S2が搬入可能となる。下方に移動すると下側プレート22と上側プレート23はチャンバ内に収容され、チャンバ内部に密閉空間が形成される。チャンバ21は不図示の排気手段によって内部圧力を調整可能となっている。つまり、ワークS1、S2が搬入されると、チャンバ21が下降して内部が密閉された上で減圧され、減圧雰囲気下で貼り合せが行われるようになっている。
図8に示すように、硬化装置3は、ワークS1とワークS2を接着している接着剤Rを硬化する硬化部30を備える。硬化部30は、積層体S10が載置されるステージ31と、ステージ31上に配置された照射ユニット33を備える。
制御装置7は、表示装置用部材の製造装置100の動作を制御する装置である。本実施形態においては、特に、上記のように、照射部11による照射のタイミングが、接着剤Rにおける貼合面の形状が平坦となる第1のタイミングと、貼合面の形状に崩れが生じる第2のタイミングとの間となるように、ステージ12aの移動、塗布部10の昇降及び接着剤Rの吐出量、照射部11の照射タイミング、照射強度、移動等を制御する。制御装置7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実現できる。この制御装置の制御による各部の動作の詳細は、本実施形態の作用として後述する。
機構部の駆動源、バルブ、スイッチ、電源等を制御する処理部である。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を、上記の図1〜図9に加えて、図10のタイムチャート、図11及び図12の状態遷移図を参照して説明する。なお、図11及び図12におけるステージ12a、ワークS1、S2、塗布部10、照射部11の位置及び大きさ等は、説明のための便宜的な表現に過ぎない。
まず、図1に示すように、塗布部10と照射部11の直下を、ワークS1を載置したステージ12aが、駆動機構12bによって水平方向(図中、矢印が示す右から左)に、移動する。塗布部10と照射部11のステージ12aに対する相対移動は、ワークS1に対する相対移動と同義である。
次に、接着剤塗布装置1における各部の動作タイミングを、図10のタイムチャートを参照して説明する。図10の横軸は時間である。図10の縦軸は、(a)はステージ12aの移動速度、(b)は塗布部10からの接着剤Rの吐出量、(c)は塗布部10の高さ、(d)は照射部11による接着剤Rへの照射のON・OFF及び照射強度である。また、上記の始端側の第1のタイミングをT1、第2のタイミングをT2、終端側の第1のタイミングをT1´、第2のタイミングをT2´で示す。以下、(a)〜(d)を詳説する。
時点Aは塗布の開始を示す。時点Bから時点Cは、ステージ12aの移動が定常速度となっている時間を示す。この定常速度は、塗布部10による単位時間当たりの接着剤Rの吐出量が一定量の場合に、ワークS1に均一な厚さで接着剤Rが塗布される一定の速度である。また、この定常速度は、塗布部10とステージ12aの相対移動速度であって、接着剤Rの粘度、吐出量、所望の塗布厚等によって相違する。
時点Aで、塗布部10のノズルから接着剤Rの吐出が開始する。塗布部10は、時点Aから、ステージ12aの加速に応じて、ワークS1の単位面積当たりの塗布量が一定となるように、吐出量を増加させて行く。時点Bから時点Cまでは、ステージ12aは定常速度を維持しているため、塗布部10の吐出量も一定とする。これにより、ワークS1の単位面積当たりの塗布量が一定となる。時点Cから、ステージ12aの減速に応じて、ワークS1の単位面積当たりの塗布量が一定となるように、塗布部10は吐出量を減少させて行く。そして、時点Dで吐出を停止する。吐出停止時には、供給時とは逆にポンプを動作させることにより、接着剤Rの液垂れを防止できる。
塗布部10は、初期状態では、ワークS1から離れた待機位置の高さ(待機高さ)にある。接着剤Rの塗布を開始するには、塗布部10は、ワークS1に接近して、ノズルからワークS1の所望の位置への塗布が可能な高さ(塗布高さ)まで下降する必要がある。
時点Bでステージ12aの移動速度が定常速度となった後、ワークS1に塗布されている接着剤Rの始端に対して照射部11によるエネルギー照射を開始する。この照射開始タイミングは、あらかじめ設定された始端照射タイミングに従う。この始端照射タイミングは、第1のタイミングT1と第2のタイミングT2の間であればよく、必ずしも時点Bの後でなくてもよいが、単位面積当たりの照射エネルギー量の均一の観点からは、時点B以後が好ましい。
次に、上記のようなタイムチャートに従った本実施形態の塗布工程を、図11、図12を参照して説明する。なお、以下の説明の(1)〜(8)は、図11及び図12の(1)〜(8)にそれぞれ対応する。
上記のように、接着剤Rが塗布されたワークS1は、不図示のピックアップ手段によって塗布部1から搬出され、搬送部4で搬送され、貼合装置2に搬入される。ここで、ワークS2も、貼合装置2に搬入される。図7(A)に示すように、下側プレート22は、プレート上に載置されたワークS1を支持する。上側プレート23は、ワークS2を保持機構により保持する。ワークS1とワークS2の搬送タイミングは、貼合装置2で合流することができるように調整すれば良く、一つに限定されるものではない。
図8(A)に示すように、搬送装置4で搬送された積層体S10は硬化装置3のステージ31に載置される。そして、図8(B)に示すように、照射ユニット33が、接着剤Rが完全に硬化するのに必要な量のエネルギーを照射し、接着剤Rの硬化が完了する。
(1)以上のような本実施形態によれば、接着剤Rの塗布後、平坦面が生じてからそれに崩れが生じるまでに、仮硬化を行うため、隆起や窪みが無い若しくは許容範囲内の状態で接着剤Rの形状を固定できる。すなわち、塗布した接着剤Rを適切な形状に限定できる。このため、平坦面を維持した状態で、他のワークとの貼り合わせを行うことができる。また、仮硬化を行うことにより、貼り合わせ時における圧力で、接着剤Rが外周へ押し出されることを抑制できる。
上記のように、接着剤の塗布の始端と終端における塗布直後から形状が変化し始め、平坦部が生じて、その後、崩れが生じる現象は、塗布方向に平行な縁部、つまり、側端においても生じる。但し、この側端では、塗布後に形状が変化する現象は、始端よりも速く進行する場合がある。例えば、図5の(a)から図5の(b)、図5の(c)の状態になる速度が速い場合や、図6の(a)から図6の(b)、図6の(c)の状態になる速度が速い場合がある。
(始端)
スリットから接着剤Rを吐出しながら塗布部10が相対移動することにより、ワークS1の表面へ接触した(塗布された)接着剤Rは塗布方向へ引っ張られる。また、始端での外縁に向かう始端方向への表面張力が働く。つまり、塗布部10が相対移動する方向に働く引張力と、平坦面、崩れを生じさせる表面張力の方向は逆となる。
(側端)
上記の塗布方向と側端の面が向かう方向が、略直交する方向となっているので、塗布方向の引張力と外縁に向かう表面張力が略90度ずれている。このため、引張力と表面張力の相殺の度合いが弱まり、側端での外縁に向かう側端方向に働く表面張力は、始端よりも強く働く。
(終端)
塗布部10は塗布方向に対して停止しているので、上記のような塗布部10の相対移動に伴う引張力は働かない。塗布部10が接着剤Rを切り離すための動作方向にかかる引張力と、接着剤Rの表面に生じる表面張力とが複雑に影響し合うことになる。そして、接着剤Rが切れた後は、表面張力のみがかかるが、変化の状態は、中央部の突出部が生じることの影響を受ける。(図6、図13参照)。
以上のことから、第1、第2のタイミングは、側端が最も早く、次に始端、終端の側部、最後が終端中央部となる。
(1) 照射部を分割構成して照射タイミングを変える
図14に示すように、照射部11を、中央部分の照射部11Aと、両側端の照射源11Bに分割構成し、複数の照射源11aの一部が、塗布箇所への到達時間に差が生じるように、照射部11Aと照射部11Bとを独立に移動可能に設ける。これにより、接着剤Rの塗布方向に平行な側端における照射タイミングを、中央部分における照射タイミングよりも早くする。
図15に示すように、照射部11に、塗布方向に複数の照射源11aを設け、複数の照射源11aの照射タイミングを変えることにより、接着剤Rの塗布方向に平行な側端における照射タイミングを、中央部分における照射タイミングよりも早くする。かかる構成とすれば、接着剤Rの変化の態様に応じて、照射タイミングを種々の態様に変更することができる。なお、図15の照射源11aは、白丸が照射状態、黒丸が非照射状態である。さらに、図16に示すように、側端における照射源11aの配置位置を、中央部分から塗布方向にずらすことにより、側端における照射タイミングを、中央部分における照射タイミングよりも早くすることもできる。
10…塗布部
10a…遮蔽部
11…照射部
11a…照射源
11x…変位機構
12…支持部
12a…ステージ
12b…駆動機構
2…貼合装置
20…貼合部
21…チャンバ
22…下側プレート
23…上側プレート
25…昇降機構
3…硬化装置
30…硬化部
31…ステージ
33…照射ユニット
4…搬送装置
5…ローダ
6…アンローダ
7…制御装置
70…機構制御部
71…記憶部
72…照射指示部
73…照射強度指示部
74…入出力制御部
75…出力装置
100…表示装置用部材の製造装置
Claims (5)
- 表示装置を構成する一対のワークを、エネルギーの照射により硬化する接着剤を介して貼り合せるために、前記一対のワークの少なくとも一方に対して、接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、
ワークと相対移動して接着剤をワークに始端と終端を有する形状に塗布する塗布部と、
前記ワークと相対移動し、前記塗布部により塗布された前記接着剤に対して、エネルギーを照射することにより、前記接着剤を仮硬化させる照射部と、
を有し、
前記照射部は、塗布された前記接着剤の終端において、前記塗布部の移動による前記ワーク側の接着剤と前記塗布部側の接着剤との切り離しにより前記ワーク側の接着剤に生じた突出部分が消失する第1のタイミングと、前記突出部分が消失した後の前記接着剤の終端に崩れが発生する第2のタイミングとの間に、前記エネルギーを照射するタイミングが設定されていることを特徴とする接着剤塗布装置。 - 前記第2のタイミングは、塗布された前記接着剤の終端に隆起が生じるタイミングであることを特徴とする請求項1記載の接着剤塗布装置。
- 前記照射部は、第1のタイミングと第2のタイミングとの間で、前記終端に到達するように前記ワークに対して相対移動することを特徴とする請求項1または2に記載の接着剤塗布装置。
- 表示装置を構成する一対のワークのうち、少なくとも一方に、エネルギーの照射により硬化する接着剤を塗布する請求項1〜3のいずれか1項に記載の接着剤塗布装置を有し、
前記一対のワークを、前記塗布した接着剤によって貼り合わせる貼合装置と、
前記貼合装置において貼り合わされた前記一対のワークの前記接着剤を硬化させる硬化装置と、
前記一対のワークを、前記接着剤塗布装置、前記貼合装置及び前記硬化装置の間で搬送する搬送装置と、
を有することを特徴とする表示装置用部材の製造装置。 - 表示装置を構成する一対のワークを、エネルギーの照射により硬化する接着剤を介して貼り合わせる表示装置用部材の製造方法において、
塗布部とワークを相対移動させて接着剤をワークに始端と終端を有する形状に塗布し、
前記接着剤に対してエネルギーを照射する照射部によって、塗布された前記接着剤の終端において、前記塗布部の移動による前記ワーク側の接着剤と前記塗布部側の接着剤との切り離しにより前記ワーク側の接着剤に生じた突出部分が消失する第1のタイミングと、前記突出部分が消失した後の前記接着剤の終端に崩れが発生する第2のタイミングとの間に、前記塗布部により塗布された接着剤に対してエネルギーを照射することにより、前記接着剤を仮硬化させ、
前記一対のワークを、前記仮硬化させた接着剤によって貼り合わせ、
前記貼り合わされた前記一対のワークの前記接着剤を硬化させることを特徴とする表示装置用部材の製造方法。
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