JP7395178B2 - 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は位置合わせ装置及び位置合わせ方法に関し、例えば、ガラス製又は樹脂製等の３次元曲面形状、２次元平面形状又はフィルム形状等の成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせる際等において、成形基板材を保持し位置合わせを行う装置及び方法に関する。

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を貼り合わせたり、液晶パネルへの偏光フィルム基板材を貼り合わせること等が行われている。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。このような成形基板材の表面上に貼り合わせ用基板材を貼り合わせる際には、充分な真空度が得られ、必要に応じて成形基板材及び樹脂接着剤が充分に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し位置合わせを行う必要がある。

従来の貼り合わせに関する技術の一例として、特許文献１に記載されたフィルム体の貼着方法がある。真空中での貼り合せ工程において、貼り合わせ用基板材の外周に沿って載置保持用弾性伸縮治具が４か所設けられており、載置保持用弾性伸縮治具の間には伸縮ガイドピンが設けられている。この伸縮ガイドピンは、載置保持用弾性伸縮治具と異なり、貼り合わせ用基板材を載置することなくその外周に配置されることによって、貼り合わせ用基板材の水平方向の位置合わせを行うものである。伸縮ガイドピン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の押し圧によって下方へ収縮する。このようにして、貼り合わせ用基板材を成形基板材に接着させる。

特願２０１８－０５１５５０号

しかしながら、この載置保持用弾性伸縮治具は、伸縮性である為に載置される成形基板材の位置合わせ精度の面で限界がある。今日では、貼り合わせのための位置合わせに例えば１００μm単位の精度を求められる中にあって、載置保持用弾性伸縮治具を用いたのでは十分に対応できないという課題があった。また位置合わせを行う際には、より直接的に成形基板材に対する貼り合わせ用基板材の位置を確認することが望ましいが、載置保持用弾性伸縮治具を用いる方法では実現することができなかった。

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圧により貼り合わせをする際に、貼り合わせ用基板材を成形基板材から離隔した位置に保持しつつ、より高精度な位置合わせを行うことが可能な位置合わせ装置及び位置合わせ方法を提供することを目的とする。

本発明の位置合わせ装置は、
成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせるために、前記成形基板材と前記貼り合わせ用基板材との位置合わせを行う装置であって、
前記貼り合わせ用基板材を保持するダイヤフラム弾性シートを有する上治具と、
前記成形基板材を保持する下治具と、
前記上治具と前記下治具の位置の検査を行うために、前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具と、前記成形基板材を保持した前記下治具とを撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像された前記貼り合わせ用基板材と前記成形基板材との位置合わせを行うためのステージと、前記ステージを移動させる移動機構とを有する位置合わせ機構と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の位置合わせ方法は、
成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせるために、前記成形基板材と前記貼り合わせ用基板材との位置合わせを、上記位置合わせ装置を用いて行う方法であって、
前記上治具により、前記貼り合わせ用基板材を保持する工程と、
前記下治具により、前記成形基板材を保持する工程と、
前記カメラにより、前記成形基板材を保持した前記下治具を撮像し、前記位置合わせ機構により、前記カメラにより撮像された結果に基づいて、前記下治具に保持された前記成形基板材の位置合わせを行う工程と、
前記カメラにより、前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具を撮像し、前記位置合わせ機構により、前記カメラにより撮像された結果に基づいて、前記上治具に保持された前記貼り合わせ用基板材の位置合わせを行う工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の位置合わせ装置及び位置合わせ方法によれば、貼り合わせ用基板材を成形基板材に対して離隔して保持しつつ、カメラを用いた検査による高精度の位置合わせを行うことが可能である。

本発明の一実施の形態による位置合わせ装置の構成を示した斜視図。 同位置合わせ装置の上治具及び下治具の概略構成を示した縦断面図。 同位置合わせ装置の上治具及び下治具、貼り合わせ用基板材、成形基板材の位置関係を示した斜視図。 同位置合わせ装置により成形基板材と貼り合わせ用基板材との位置合わせを行った後、両者の貼り合わせを行う貼り合わせ装置の構成を示した斜視図。 同貼り合わせ装置において、成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせる前の状態を示した縦断面図。 同貼り合わせ装置において、成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせた後の状態を示した縦断面図。

以下、本発明の実施の形態による位置合わせ装置及び位置合わせ方法について、図面を参照して説明する。

１)位置合わせ装置について
本実施の形態による位置合わせ装置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位置合わせ装置１は、貼り合わせ用基板材Ｆを保持する上治具１０と、貼り合わせ用基板材Ｆを貼り合せる対象となる成形基板材Ｗを保持する下治具２０とを備えている。

図２に上治具１０及び下治具２０の概略構成を示し、図３に上治具１０及び下治具２０と、貼り合わせ用基板材Ｆ、成形基板材Ｗの位置関係を示す。

上治具１０には、微粘着性及び静電気発生装置を利用して貼り合わせ用基板材Ｆを保持するダイヤフラム弾性シート１１が設けられている。ダイヤフラム弾性シート１１は本体が有する微粘着性、及び図示されない静電気発生器により付与された静電気により、貼り合わせ用基板材Ｆを保持する。なお、本実施の形態においては、ダイヤフラム弾性シート１１は透光性を有する材料により作製されている。下治具２０の表面上に成形基板材Ｗが載置され保持される。成形基板材Ｗは、２次元平板形状あるいは３次元曲面形状を有する。なお、下治具２０の四隅には、磁石部２１が設けられている。

図４に示されるように、位置合わせ装置１にはさらに、上治具１０及び下治具２０の位置の検査をするためのカメラ３１が設けられ、このカメラ３１による撮像に基づいて位置合わせを行う位置合わせ機構３２が設けられている。

このような構成を備えた位置合わせ装置１により、成形基板材Ｗに貼り合わせ用基板材Ｆを貼り合わせるために、両者の位置合わせを行う方法について説明する。

図４において、成形基板材Ｗを保持した下治具２０を、位置合わせ機構３２のステージ上に載置して、カメラ３１で成形基板材Ｗを撮像し位置合わせの検査を行う。位置ずれが検出された場合は、図示されていない移動機構によりステージを移動させて位置ずれがないように位置合わせを行う。位置合わせをした後、下治具２０を次工程へと移載する。

上治具１０に設けられたダイヤフラム弾性シート１１により貼り合わせ用基板材Ｆを保持した状態で、上治具１０を位置合わせ機構３２のステージ上に載置して、カメラ３１で貼り合わせ用基板材Ｆを撮像し位置合わせの検査を行う。この時、貼り合わせ用基板材Ｆの撮像は、ダイヤフラム弾性シート１１を通して行うが、上述したようにダイヤフラム弾性シート１１は透光性を有するため撮像が可能である。位置ずれが検出された場合は、ステージを移動させて位置ずれがないように位置合わせを行う。位置合わせをした後、上治具１０を次工程へと移載する。

このように、成形基板材Ｗを保持した下治具２０と、貼り合わせ用基板材Ｆを保持した上治具１０とを、それぞれ別々に位置合わせを行って後の貼り合わせ工程へ移載することで、両者の相対的な位置合わせが完了する。

上述したように、従来は伸縮ガイドピンを貼り合わせ用基板材の外周に配置することによって貼り合わせ用基板材の水平方向の位置合わせを行っており、伸縮性を有するため位置合わせ精度に限界があった。

これに対し本実施の形態の位置合わせ装置１によれば、位置合わせを行う際に、カメラで撮像することにより成形基板材Ｗと貼り合わせ用基板材Ｆのそれぞれの位置を直接的に確認することができるため、例えば１００μm単位の高い精度に対しても対応することが可能である。

２)貼り合わせ装置について
本実施の形態による位置合わせ装置を用いて成形基板材Ｗと貼り合わせ用基板材Ｆとの位置合わせを行った状態で、両者の貼り合わせを行う貼り合わせ装置２について、図５を参照して説明する。

貼り合わせ装置２は、真空中において成形基板Ｗと貼り合わせ用基板Ｆとを貼り合わせる真空チャンバー４０を備える。

真空チャンバー４０は、上チャンバー４１と下チャンバー４２とを有する。上チャンバー４１と下チャンバー４２との間は、隔膜Ｄによって隔てられている。上チャンバー４１と隔膜Ｄとの空間、及び下チャンバー４２と隔膜Ｄとの空間は、それぞれ独立して真空ポンプ５１によって真空排気される。

先ず、成形基板材Ｗを保持した下治具２０が下チャンバー４２内に導入される。続いて、貼り合わせ用基板材Ｆを保持した上治具１０が下チャンバー４２内に導入される。このとき、上述したように下治具２０の四隅に設けられた磁石部２１の磁力により、鉄等の磁性金属材料で作製された上治具１０が、下治具２０上に載置される。

上治具１０が下治具２０上に載置された段階では、貼り合わせ用基板材Ｆと成形基板材Ｗとは図５に示されたように互いに離隔し、貼り合わせ操作が開始されるまでは接触することはない。

貼り合わせ用基板材Ｆと成形基板材Ｗとが離隔した状態で、上チャンバー４１内の空間と下チャンバー４２内の空間とは、それぞれ矢印Ａ１１及びＡ１２、Ａ２１及びＡ２２で示されたように真空排気される。

真空排気が完了した後、図６において矢印Ａ１３及びＡ１４で示されたように上チャンバー４１にのみ大気等の流体が導入される。下チャンバー４２内の空間は、引き続き真空排気された状態が維持される。

上チャンバー４１内に導入された流体の圧力により、隔膜Ｄが図中下方向に変形し、これに押圧されたダイヤフラム弾性シート１１が、貼り合わせ用基板材Ｆを成形基板材Ｗに押圧する方向に変形する。このようにして、貼り合わせ用基板材Ｆが真空中で成形基板材Ｗに接着し貼り合わせられる。

本実施の形態によれば、例えば１００μmの高精度で成形基板材Ｗと貼り合わせ用基板材Ｆとの位置合わせを行った状態で、両者を真空中で貼り合わせることで、高品質な貼り合わせ品を提供することが可能である。

本発明の一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って、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。上記実施の形態やその変形は、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、上記実施の形態では下治具に磁石部が設けられているが、上治具に磁石部を設けてもよい。

１ 位置合わせ装置
２ 貼り合わせ装置
１０ 上治具
１１ ダイヤフラム弾性シート
２０ 下治具
２１ 磁石部
３１ カメラ
３２ 位置合わせ機構
４０ 真空チャンバー
４１ 上チャンバー
４２ 下チャンバー
５１ 真空ポンプ
Ｄ 隔膜
Ｆ 貼り合わせ用基板材
Ｗ 成形基板材

Claims (7)

1. 成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせるために、前記成形基板材と前記貼り合わせ用基板材との位置合わせを行う装置であって、
   前記貼り合わせ用基板材を保持するダイヤフラム弾性シートを有する上治具と、
   前記成形基板材を保持する下治具と、
   前記上治具と前記下治具の位置の検査を行うために、前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具と、前記成形基板材を保持した前記下治具とを撮像するカメラと、
   前記カメラにより撮像された前記貼り合わせ用基板材と前記成形基板材との位置合わせを行うためのステージと、前記ステージを移動させる移動機構とを有する位置合わせ機構と、
   を備え、
   前記成形基板材を保持した前記下治具が前記ステージに載置され、前記カメラにより前記成形基板材を保持した前記下治具が撮像され、この撮像結果に基づいて、前記ステージが前記移動機構により移動され、
   前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具が前記ステージに載置され、前記カメラにより前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具が撮像され、この撮像結果に基づいて、前記ステージが前記移動機構により移動されて、位置合わせが行われることを特徴とする位置合わせ装置。
2. 前記成形基板材と前記貼り合わせ用基板材とが互いに離隔した状態で、前記成形基板材は前記下治具に保持され、前記貼り合わせ用基板材は前記上治具に保持されることを特徴とする、請求項１に記載の位置合わせ装置。
3. 前記成形基板材は、ガラス製又は樹脂製の３次元曲面形状、２次元平面形状又はフィルム形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置合わせ装置。
4. 前記ダイヤフラム弾性シートは透光性を有し、前記カメラは、前記ダイヤフラム弾性シートの上方から前記ダイヤフラム弾性シートを介して前記貼り合わせ用基板材を撮像することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
5. 前記上治具又は前記下治具に磁石が設けられ、前記上治具と下治具とが前記磁石により固定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
6. 前記上治具が前記貼り合わせ用基板材を保持する際に、前記ダイヤフラム弾性シートが有する微粘着性又は静電気発生器により発生した静電気、あるいは前記微粘着性及び前記静電気を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
7. 成形基板材に貼り合わせ用基板材を貼り合わせるために、前記成形基板材と前記貼り合わせ用基板材との位置合わせを、請求項１乃至６のいずれか一項に記載された位置合わせ装置を用いて行う方法であって、
   前記上治具により、前記貼り合わせ用基板材を保持する工程と、
   前記下治具により、前記成形基板材を保持する工程と、
   前記カメラにより、前記成形基板材を保持した前記下治具を撮像し、前記位置合わせ機構により、前記カメラにより撮像された結果に基づいて、前記下治具に保持された前記成形基板材の位置合わせを行う工程と、
   前記カメラにより、前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具を撮像し、前記位置合わせ機構により、前記カメラにより撮像された結果に基づいて、前記上治具に保持された前記貼り合わせ用基板材の位置合わせを行う工程と、
   を備え、
   前記下治具に保持された前記成形基板材の位置合わせを行う工程では、
   前記成形基板材を保持した前記下治具が前記ステージに載置され、前記カメラにより前記成形基板材を保持した前記下治具が撮像され、この撮像結果に基づいて、前記ステージが前記移動機構により移動され、
   前記上治具に保持された前記貼り合わせ用基板材の位置合わせを行う工程では、
   前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具が前記ステージに載置され、前記カメラにより前記貼り合わせ用基板材を保持した前記上治具が撮像され、この撮像結果に基づいて、前記ステージが前記移動機構により移動されて、位置合わせが行われることを特徴とする位置合わせ方法。