JP7005401B2

JP7005401B2 - 真空貼り合わせ装置

Info

Publication number: JP7005401B2
Application number: JP2018051550A
Authority: JP
Inventors: 居義徳新; 本健司松
Original assignee: NPC Inc
Current assignee: NPC Inc
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP2019162758A

Description

本発明は、真空中において機能性材等の貼り合わせを行う真空貼り合わせ装置に関する。

有機ＥＬディスプレイ等の機能性材層を含む成形基板材に、残留空気による機能性材の劣化を防ぐためあるいは意匠性の観点から空気を排出し、真空中において一対のフィルム状材を含む基板材の貼り合わせや、液晶パネルへの偏光フィルム基板材の貼り合わせ等が行われている。

機能性材層を含む成形基板材は、３次元曲面形状あるいは２次元平板形状を有している。充分真空度が得られ、必要に応じて成形基板材及び樹脂接着剤が充分加熱溶融されるまでの間、成形基板材の上方に貼り合わせ用基板材を保持する必要がある。

従来の貼り合わせ装置として、押し圧、プレス方式等の相違により、特許文献１に記載されたフィルム体の貼着方法及びその装置、あるいは特許文献２に記載された封止装置が存在した。

特許文献１に記載された貼着装置では、型締めに関し、大きな分類では平板プレスによる２次元平板形状の貼り合わせと同じ技術手法を用いており、金型に独自の技術を必要とする。

特許文献２に記載された封止装置は、太陽電池モジュールの封止装置である真空ラミネータと同様に、ダイヤフラムを用いた弾性シート押し圧方式を採用している。

特許６０４７３５０号公報特開２０１５－７９５８７号公報

しかしながら、特許文献２に記載された封止装置では、上述した貼り合わせ用基板材を成形基板材の上方で保持する構造として、上チャンバーのダイヤフラム前面に設置した弾性膜状材に取り付けた静電チャックにより保持する構造を採用している。

静電チャックは、運用、使用上において、メンテナンス交換部品と考えられるが、非常に高価である。

また、精密な成形基板材へ貼り合わせを行う際には、弾性膜状材が水平方向に弾性移動するため、多くの技術と技能を要すると考えられる。さらに、静電チャックに保持することができる貼り合わせ用基板材の重量には、制限がある。

本発明は上記事情に鑑み、貼り合わせ用基板材を成形基板材に対して位置合わせを行い、ダイヤフラム弾性膜シートの押し圧により貼り合わせる際に、安価で容易かつ高精度に行うことが可能な真空貼り合わせ装置を提供することを目的とする。

本発明の真空貼り合わせ装置は、上チャンバーに設けられたダイヤフラム弾性シートによる押し圧により貼り合わせ用基板材を押し下げ、下チャンバーに保持された成形基板材に貼り合わせる真空貼り合わせ装置において、
前記下チャンバーに設けられ、前記成形基板材から離間した状態で前記貼り合わせ用基板材を保持し、前記ダイヤフラム弾性シートによる押し圧を受けると収縮し、前記貼り合わせ用基板材の保持状態を解除して前記成形基板材の表面上に載置する保持用弾性伸縮治具を備えることを特徴とする。

本発明の真空貼り合わせ装置によれば、貼り合わせ用基板材を成形基板材に対して位置合わせを行い、ダイヤフラム弾性膜シートの押し圧により貼り合わせる際に、安価で容易かつ高精度に行うことが可能である。

本発明の実施の形態による真空貼り合わせ装置の全体の概略構成を示した縦断面図。同真空貼り合わせ装置が備える載置保持用弾性伸縮治具の断面構造を示す縦断面図。同載置保持用弾性伸縮治具を上方から見た状態を示す上面図。上記真空貼り合わせ装置が備える、曲率が比較的小さい成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせる際に、貼り合わせ用基板材を挟み保持するための挟み保持用弾性伸縮治具の断面構造を示す縦断面図。上記真空貼り合わせ装置が備える、曲率が比較的大きい成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせる際に、貼り合わせ用基板材を挟み保持するための挟み保持用弾性伸縮治具の断面構造を示す縦断面図。

以下、本発明の実施の形態による真空貼り合わせ装置について、図面を参照して詳細に説明する。

１）真空貼り合わせ装置全体の構成について
本実施の形態による真空貼り合わせ装置全体の概略構成について、図１を参照して説明する。

本実施の形態による真空貼り合わせ装置１は、太陽電池モジュール用の真空ラミネータと同様に、上チャンバー１０と下チャンバー２０とを備えている。

上チャンバー１０には、押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１が設けられている。

下チャンバー２０には、基盤部２１が設けられ、基盤部２１上に保持治具部２２が設けられている。保持治具部２２上に、機能性材層を含む成形基板材２を、成形基板材２の形状に合わせて載置保持することができる。成形基板材２は、後述するように２次元平板形状あるいは３次元曲面形状を有する。

基盤部２１又は保持治具部２２は、必要に応じて図示されない加熱手段を備える。また、保持治具部２２は、必要に応じて図示されない吸着等による保持手段を備え、成形基板材２を吸着保持する。

下チャンバー２０には、さらに保持用弾性伸縮治具２３の一例として、ここでは載置保持用弾性伸縮治具２３Ａが設けられている。保持用弾性伸縮治具２３は、上チャンバー１０と下チャンバー２０とが閉じて真空引きが行われ十分な真空度が得られた状態で、必要に応じて成形基板材２及び図示されない樹脂接着剤が充分加熱溶融されるまでの間、成形基板材２から離間した状態でその上方に貼り合わせ用基板材３を載置した状態で保持するため、あるいは挟んだ状態で保持するためのものである。

上チャンバー１０と下チャンバー２０とが閉じられた後、空間内部は真空引きが行われる。真空引きが完了した後、上チャンバー１０側に設けられた押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１の裏面側に大気が導入される。このような例えば大気の圧力により押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１が押し下げられて貼り合わせ用基板材３が押し下げられると共に、この貼り合わせ用基板材３を保持した保持用弾性伸縮治具２３が弾性力を持って収縮して押し下げられて保持状態が解除され、成形基板材２の表面上に貼り合わせ用基板材３が載置され押し圧プレスされて貼り合わせられる。

２）載置保持用弾性伸縮治具２３Ａについて
本実施の形態による真空貼り合わせ装置１が備える保持用弾性伸縮治具２３には、貼り合わせ用基板材３を載置した状態で保持する載置保持用弾性伸縮治具２３Ａと、貼り合わせ用基板材３を挟んだ状態で保持する挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂとがある。

載置保持用弾性伸縮治具２３Ａは、２次元平板形状を有する成形基板材２として、例えば液晶パネルに対し、偏光フィルム基板材を貼り合わせるために偏光フィルム基板材を載置保持するために用いられる。

先ず、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａについて、図２を参照して説明する。

成形基板材２の上方に、貼り合わせ用基板材３を載置した状態で保持するため、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａは、上下可動部２３ａ、バネ等により伸縮する弾性部２３ｂ、外筒２３ｃ、載置保持部２３ｅ、さらにストッパー用穴２３ｄ、ストッパー材２４、バネ等による弾性部２５を含むストッパー部を有する。

上下可動部２３ａは、載置保持部２３ｅをその上端に有し、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａの下部に設けられた固定容器内の弾性材、例えば外筒２３ｃ内の弾性部２３ｂの弾性によって上下に伸縮する構造を有している。

このような構成を有する載置保持用弾性伸縮治具２３Ａは、貼り合わせ用基板材３を載置保持した状態で、押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１による矢印Ａ１で示された押し圧プレスの押し圧により、矢印Ａ３で示されたように弾性部２３ｂが収縮し、載置保持部２３ｅが下降していく。この下降の途中で、載置保持部２３ｅの高さが成形基板材２の高さ以下まで下降すると、貼り合わせ用基板材３が載置保持状態から開放されて、成形基板材２の表面上に載置される。これにより、貼り合わせ用基板材３が成形基板材２に貼り合わせられる。

ここで、図２に示されるように、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａが下降した所定位置、即ち、載置保持部２３ｅの高さ方向の位置と貼り合わせ用基板材３の高さ方向の位置とが一致した位置において、上下可動部２３ａの側面に設けられたストッパー用穴２３ｄに、ストッパー材２４が弾性部２５に押されて入り込むことで、貼り合わせられた貼り合わせ用基板材３を取り出すまでの間、この所定位置において保持する機構を設けてもよい。なお、ストッパー材２４や弾性部２５等が押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１に直接接触することがないように、ストッパー材２４、弾性部２５の上面を覆うようにカバー２６が設けられている。

図３の上面図に、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａを上方より見た状態を示す。

ここで、貼り合わせ用基板材３は円形の形状を有している。載置保持用弾性伸縮治具２３Ａは、貼り合わせ用基板材３の外周に沿って放射状に均等な間隔で例えば４か所設けられている。

載置保持用弾性伸縮治具２３Ａには、上述したように高さ方向の所定位置を保持するため、弾性部２５により図中水平方向に伸縮移動するストッパー材２４が、カバー２６により覆われた状態で設けられている。

貼り合わせ用基板材３の外周に沿って、上述したように載置保持用弾性伸縮治具２３Ａが４か所設けられているが、その間には伸縮ガイドピン２７が設けられている。この伸縮ガイドピン２７は、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａと異なり貼り合わせ用基板材３を載置することなくその外周に配置されたことで、貼り合わせ用基板材３の水平方向の位置決めを行うものである。伸縮ガイドピン２７は高さ方向に伸縮する機構を有し、押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１の押し圧により下方へ収縮する。

３）挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂについて
挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂは、所定の曲率を有する３次元曲面形状の成形基板材２に対して貼り合わせ用基板材３を貼り合わせる際に用いられる。

図４に、挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂが有する縦断面構造の一例を示す。

この挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂは、３次元曲面形状の成形基板材２として、曲率が比較的小さい一対のフィルム状材を含む有機ＥＬディスプレイ等機能性材層を含むものに対して、偏光フィルム基板材を貼り合わせるために偏光フィルム基板材を挟み保持するために用いられる。

挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂには、上下可動部２３ａの上端に挟み保持部３０が設けられており、この挟み保持部３０は上挟み部３０ａと下挟み部３０ｂとを有する。

上挟み部３０ａは、回転軸３０ａ２を支点として矢印Ａ１５のように上方へ向かって回動し、下挟み部３０ｂとの間での挟み保持状態を解除し、矢印Ａ１５のように下方へ向かって回動して挟み状態になる。

ここで、上挟み部３０ａと下挟み部３０ｂとにより貼り合わせ用基板材３を挟み保持した状態で、あるいはまた挟み保持状態から後述するように貼り合わせ用基板材３に加わる張力により挟み保持状態が解除されて滑り落ちる際に、貼り合わせ用基板材３の表面に傷を付けることがないように、貼り合わせ用基板材３に直接触れる、上挟み部３０ａに設けられた突起３０ａ１と下挟み部３０ｂに設けられた突起３０ｂ１には、例えば硬質弾性材やテフロン材等が用いられており、その先端部分は丸みを帯びた曲面形状を有している。

上挟み部３０ａは、上述したように回転軸３０ａ２を中心として上方外側に向かって回動するように開くようになっており、貼り合わせ用基板材３を載置した後、閉じて下挟み部３０ｂと共に挟んで保持する。

挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂの下方には、外筒２３ｃ内に収納された弾性部２３ｂ、あるいは図示されない空圧等により上下に可動する機構が設けられている。

挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂが、貼り合わせ用基板材３を挟み保持した状態で、押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート１１による矢印Ａ１１の方向の押し圧プレスの押し圧により矢印Ａ１２で示されたように下降する途中で、貼り合わせ用基板材３が機械的機構により開放される。あるいは、貼り合わせ用基板材３が、曲面形状の成形基板材２の表面上に載置され引っ張られて生じる張力によって、挟み保持状態から矢印Ａ１４で示されたように滑り落ちるように開放されて、所定位置まで押し圧下降する。

ここで、下挟み部３０ｂの上挟み部３０ａに対する押し付け挟み圧力は、矢印Ａ１６で示されたように、例えばネジ軸による上下の可動、あるいは空気圧やバネ等の弾性部材により調整可能にすることができる。

図５に、挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂが有する縦断面構造の他の例を示す。

この挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂは、３次元曲面形状の成形基板材２として、曲率が比較的大きい一対のフィルム状材を含む有機ＥＬディスプレイ等機能性材層を含むものに対して、偏光フィルム基板材を貼り合わせるために偏光フィルム基板材を挟み保持するために用いられる。

ここで、挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂは、曲率が比較的大きい貼り合わせ用基板材３の曲面形状に対応できるように、基盤部２１に対して傾斜して設けられている。この図５に示された挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂは、図４に示された基盤部２１に対して垂直に設けられた挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂと比較し、基盤部２１に対して傾斜して設けられている点を除いて構成は同一であり説明を省略する。

本発明の実施の形態による真空貼り合わせ装置によれば、保持用弾性伸縮治具により、成形基板材から離間した状態で貼り合わせ用基板材を保持し、ダイヤフラム弾性膜シートの押し圧を受けると貼り合わせ用基板材の保持を解除して成形基板材の表面上に載置することで、安価で容易かつ高精度に位置合わせ及び貼り合わせを行うことが可能である。

本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態は一例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。このような実施の形態の変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図２に示された載置保持用弾性伸縮治具２３Ａ、図５に示された挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂの基盤部２１に対する傾き角度は、必要に応じて固定あるいは可変とすることができる。

挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂの基盤部２１に対する傾き角度を可変とする場合には、貼り合わせ用基板材３に加える保持圧力を変えることができる。

傾き角度を可変にする場合は、その一例として、例えば予め傾き角度が異なる複数種類の載置保持用弾性伸縮治具２３Ａ、挟み保持用弾性伸縮治具２３Ｂを用意しておき、所望の傾き角度を有するものを基盤部２１上に設置すればよい。

また、図２に示された載置保持用弾性伸縮治具２３Ａにおいて、載置保持用弾性伸縮治具２３Ａにおいて貼り合わせ用基板材を載置保持する高さ方向の位置を変えることにより、載置保持された貼り合わせ用基板材３が落下するときの高さ方向の位置を変えることができる。

１：真空貼り合わせ装置
２：成形基板材
３：貼り合わせ用基板材
１０：上チャンバー
１１：押し圧プレス用ダイヤフラム弾性シート
２０：下チャンバー
２１：基盤部
２２：保持治具部
２３：保持用弾性伸縮治具
２３Ａ：載置保持用弾性伸縮治具
２３ａ：上下可動部
２３ｂ：弾性部
２３ｃ：外筒
２３ｄ：ストッパー用穴
２３ｅ：載置保持部
２３Ｂ：挟み保持用弾性伸縮治具
２４：ストッパー材
２５：弾性部
２６：カバー
２７：伸縮ガイドピン
３０：挟み保持部
３０ａ：上挟み部
３０ｂ：下挟み部

Claims

上チャンバーに設けられたダイヤフラム弾性シートによる押し圧により貼り合わせ用基板材を押し下げ、下チャンバーに保持された成形基板材に貼り合わせる真空貼り合わせ装置において、
前記下チャンバーに設けられ、前記成形基板材から離間した状態で前記貼り合わせ用基板材を保持し、前記ダイヤフラム弾性シートによる押し圧を受けると収縮し、前記貼り合わせ用基板材の保持状態を解除して前記成形基板材の表面上に載置する保持用弾性伸縮治具を備え、
前記保持用弾性伸縮治具は、前記貼り合わせ用基板材を保持するため複数設けられており、
前記真空貼り合わせ装置は、さらに、
前記下チャンバーにおいて、前記貼り合わせ用基板材の水平方向の位置決めを行うため、前記貼り合わせ用基板材の外周に沿って配置され、前記ダイヤフラム弾性シートの押し圧により下降する伸縮ガイドピンを備えることを特徴とする真空貼り合わせ装置。
前記保持用弾性伸縮治具は、前記貼り合わせ用基板材を載置した状態で保持し、
前記保持用弾性伸縮治具は、
前記ダイヤフラム弾性シートによる押し圧を受けると収縮する弾性部と、
前記貼り合わせ用基板材を載置した状態で保持し、前記弾性部の収縮に伴い下降する上下可動部と、
を有し、
前記弾性部が収縮すると前記上下可動部が下降し、前記上下可動部が前記貼り合わせ用基板材を保持した状態が解除され、前記貼り合わせ用基板材が前記成形基板材の表面上に載置されることを特徴とする請求項１に記載された真空貼り合わせ装置。
前記保持用弾性伸縮治具は、さらに、
前記上下可動部が、前記貼り合わせ用基板材を保持した状態を解除すべき所定位置まで下降すると、前記上下可動部の位置を保持するストッパー部を有することを特徴とする請求項２に記載された真空貼り合わせ装置。
前記ストッパー部は、
前記上下可動部に設けられたストッパー用穴と、
前記下チャンバーに設けられ、前記上下可動部が下降して前記ストッパー用穴の位置が下降すると、前記ストッパー用穴の内部に入って前記上下可動部の下降を停止させるストッパー材と、
を有することを特徴とする請求項３に記載された真空貼り合わせ装置。
前記保持用弾性伸縮治具は、前記貼り合わせ用基板材を挟んだ状態で保持し、
前記保持用弾性伸縮治具は、
前記ダイヤフラム弾性シートによる押し圧を受けると収縮する弾性部と、
前記弾性部の収縮に伴い下降する上下可動部と、
前記上下可動部に設けられ、前記貼り合わせ用基板材を挟んだ状態で保持する挟み保持部と、
を有し、
前記弾性部が収縮すると前記上下可動部が下降して前記挟み保持部が下降し、前記挟み保持部が前記貼り合わせ用基板材を挟んだ状態が解除され、前記貼り合わせ用基板材が前記成形基板材の表面上に載置されることを特徴とする請求項１に記載された真空貼り合わせ装置。
前記挟み保持部は、上挟み部と下挟み部とを有し、前記上挟み部と前記下挟み部との間に前記貼り合わせ用基板材を挟んだ状態で保持し、
前記弾性部の収縮に伴い前記挟み保持部が下降し、前記上挟み部と前記下挟み部とが挟んで保持していた前記貼り合わせ用基板材が前記成形基板材の表面に接触し前記成形基板材に張力が作用すると、前記上挟み部と前記下挟み部とが挟んで保持していた状態が解除され、前記貼り合わせ用基板材が前記成形基板材の表面上に載置されることを特徴とする請求項５に記載された真空貼り合わせ装置。
前記保持用弾性伸縮治具は、前記成形基板材に対して所定の傾き角度を有するように前記下チャンバーに設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載された真空貼り合わせ装置。