JPH05232451A - 基板の位置合せ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール材を介して接合させる一対の基板１，
２を、高精度に位置合せする。 【構成】 一対の各基板１，２を、一対の各ホルダ６，
７に保持して加熱する。一対の基板１，２の相対位置の
ずれを修正した後、一対の基板１，２を接合加圧する。
この加圧状態で、一対の基板１，２の相対位置のずれを
修正する。 【効果】 位置合せ工程において、シール材を軟化させ
て潰し込み、一対の基板１，２の間隔を所定間隔に設定
できる。加圧状態で、一対の基板１，２の相対位置のず
れを修正し、シール材の軟化等による影響を解消し、一
対の基板１，２を高精度に位置合せできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶表示器用の
液晶ガラス基板の一対の基板を位置合せする基板の位置
合せ方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に液晶ガラス基板の一対の基板１，
２（以下、上基板１、下基板２と称する）の一般的な位
置合せ工程を示し、この位置合せ工程を説明する。な
お、上基板１および下基板２の内側には、前処理工程に
おいて、電極パターンや上基板１と下基板２とを接合状
態でシールするシール材のパターンが施されたパターン
形成部３がそれぞれ形成されている。

【０００３】そして、前処理工程から送り込まれる上基
板１は、まず、上下面が反転されてパターン面形成部３
を下面に向け、次に、トランスファーバキュームチャッ
ク４の位置で位置決めした後、トランスファーバキュー
ムチャック４で吸着して位置合せ装置５の上ホルダ６の
下側に搬送し、上ホルダ６へ吸着保持を移し替える。

【０００４】また、前処理工程から送り込まれる下基板
２は、まず、仮止め用の光硬化性の仮止め接着材を塗布
し、次に、位置合せ装置５の下ホルダ７上に搬送し、位
置決め後、下ホルダ７で吸着保持する。

【０００５】そして、位置合せ装置５は、まず、上基板
１と下基板２との間隔が所定の間隔となる位置まで下ホ
ルダ７を上昇（Ｚ軸方向）させる。次に、上基板１と下
基板２との相対位置を検出し、上基板１に対して下基板
２の相対位置が一致するように、下ホルダ７を水平方向
（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、垂直回りのθ回転方向）に移動
させる。次に、下ホルダ７をさらに上昇（Ｚ軸方向）さ
せ、上基板１に下基板２を接合する。その後、接合した
ガラス基板（以下、液晶セルと称する）８を、位置合せ
装置５から、次工程の加熱加圧処理工程へ送り出す。

【０００６】次に、従来の位置合せ装置５は、例えば特
公平３−２４６５１号公報または特公平３−１５１７１
号公報に記載された構成が知られており、このような構
成を図６の概略図を参照して説明する。

【０００７】位置合せ装置５は、上ベース11と、中間ベ
ース12と、下ベース13とを備えている。

【０００８】上ベース11の下面に、上基板１を吸着保持
する上ホルダ６が取付けられている。

【０００９】中間ベース12の上面に、水平方向（Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向、垂直回りのθ回転方向）に移動可能とす
るテーブル14が設けられ、このテーブル14に垂直方向に
上下動する昇降体15が設けられている。昇降体15には、
上部に下基板２を吸着保持する下ホルダ７が取付けられ
ているとともに、下部にローラ16が回転自在に取付けら
れている。

【００１０】下ベース13の上面に、スライダ17が水平方
向にスライド自在に取付けられているとともに、このス
ライダ17を移動させるリニアモータ18が取付けられてい
る。スライダ17の上面には、ローラ16と当接するカム部
材19が取付けられているとともに、カム部材の一部19a
を上昇させる空圧シリンダ20が取付けられている。

【００１１】また、上ベース11の上面に、上基板１に形
成された位置合せパターンと下基板２に形成された位置
合せパターンとを照明する一対の照明装置21と、その照
明された各位置合せパターンを撮像する一対のカメラ22
とが取付けられている。

【００１２】そして、前処理工程から位置合せ装置５に
供給された上基板１および下基板２は、上板ホルダ６お
よび下ホルダ７にそれぞれ吸着保持する。

【００１３】リニアモータ18を正転し、スライダ17上の
カム部材19および空圧シリンダ20を図中Ｃ方向に移動さ
せ、ローラ16を介して昇降体15および下ホルダ７を上昇
させる。上基板１と下基板２との間隔が０．２〜０．３
mmとなる位置で、リニアモータ18を停止する。

【００１４】カメラ22で上基板１と下基板２の位置合せ
パターンをとらえ、テーブル14を移動させて、上基板１
に対して下基板２の相対位置を合せる。

【００１５】リニアモータ18を再度正転し、スライダ17
上のカム部材19および空圧シリンダ20を図中Ｃ方向に移
動させ、空圧シリンダ20がローラ16の直下に位置した所
で、リニアモータ18を停止する。

【００１６】空圧シリンダ20の作動により、上基板１に
下基板２を接合させるとともに所定の加圧力で加圧し、
上基板１と下基板２をその一方に前工程で施されている
シール材によって接着接合させる。

【００１７】その後、上ホルダ６の吸着を解除し、リニ
アモータ18を逆転し、スライダ17上のカム体および空圧
シリンダ18をスタート位置まで戻し、昇降体15、下ホル
ダ７および液晶セル８を下降させる。その下降後、下ホ
ルダ７の吸着を解除し、次工程の加熱加圧処理工程に送
り出す。

【００１８】そして、位置合わせ装置５で位置合せされ
た液晶セル８は、図４に示すように、電極パターン1aを
施した上基板１と、電極パターン2aを施した下基板２と
が、シール材Ｓを介して接着されている。

【００１９】シール材Ｓは、一般に熱硬化性の材料が用
いられている。このシール材Ｓは常温では半硬化状態の
ため、両基板１，２の接合時の加圧力、例えば３００〜
５００kgでは、図４に示すように、シール材Ｓは潰れ
ず、上基板１と下基板２の間隔はシール材Ｓの厚さ、例
えば２０〜２０μｍで接着されている。

【００２０】なお、液晶表示器に用いられる液晶セル８
は、次工程の加熱加圧工程で、図５に示すように、液晶
セル８を加熱状態で上下方向から加圧し、シール材Ｓを
潰して上基板１と下基板２との間隔が所定の数μｍにな
るように加工する。

【００２１】ところで、次工程の加熱加圧工程で、シー
ル材Ｓが熱で軟化して潰れ広がるときの粘性流動によ
り、両基板１，２に水平方向の位置ずれが発生し、製品
不良となる。

【００２２】この加熱加圧時の位置ずれを防ぐために、
基板１，２を位置合せ装置５に供給する際に、基板１，
２のいずれか一方の外縁部に光硬化性の接着剤Ａ（図４
および図５に示す）を塗布しておき、そして、位置合せ
装置５で両基板１，２を接合して送り出される液晶セル
８に光照射し、接着剤Ａを硬化させて両基板１，２を仮
止めする。このように仮止めしておけば、加熱加圧時に
両基板１，２の水平方向の位置ずれを防止できる。

【００２３】しかし、図５に示すように、加熱加圧時
に、硬化した接着剤Ａは潰れにくく、その仮止め部分が
突出して上基板１と下基板２の間隔が均一とならず、液
晶表示器の輝度ムラの発生の原因となる。

【００２４】また、上基板１と下基板２とが離れた状態
で位置合せし、その後接合加圧するため、位置合せ装置
５のがたつき、加圧時の衝撃等により、上基板１と下基
板２との水平方向の相対位置が目標値、例えば±５μｍ
より大きくずれることがあり、次工程の加熱加圧工程の
前あるいは接着剤Ａへの光照射の前に、上基板１と下基
板２との相対位置の確認、位置ずれの修正が必要であ
る。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術では、位置合せ工程後の加熱加圧工程において、シ
ール材Ｓの形状変化による上基板１と下基板２との水平
方向の位置ずれが発生し、また、接着剤Ａを用いて上基
板１と下基板２との仮止めを行なうと、基板１，２の間
隔が均一とならず、液晶表示器の歩留り低下の要因とな
る。

【００２６】しかも、位置合せ工程後に、加熱加圧工程
の前あるいは接着剤Ａへの光照射の前に、上基板１と下
基板２との位置ずれの確認、位置ずれの修正が必要であ
るとともに、仮止めの付随作業が必要であり、生産能率
が悪いという問題がある。

【００２７】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたもので、一対の基板を高精度に位置合せで
き、しかも、一対の基板の仮止め工程や別工程での位置
ずれ修正を省略でき、生産効率を向上させることができ
る基板の位置合せ方法および装置を提供することを目的
とするものである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対
の基板をその少なくとも一方に施したシール材を介して
接合させるにあたり、前記一対の基板をそれぞれ保持
し、その一対の基板をそれぞれ加熱するとともに一対の
基板の相対位置のずれを修正し、前記一対の基板を接合
させて加圧力を加えるとともに、その加圧力を加えた状
態で一対の基板の相対位置のずれを修正する。

【００２９】請求項２の発明は、一対の基板を位置合せ
し、その一対の基板の少なくとも一方に施したシール材
を介して接合させる基板の位置合せ装置において、前記
一対の基板をそれぞれ保持するとともに加熱する一対の
ホルダと、この一対のホルダの少なくとも一方を他方に
対して接離移動させるホルダ駆動手段と、前記一対の基
板の接合時に加圧力を加える加圧手段と、前記一対の基
板の相対位置を検出する検出手段と、前記一対の基板の
接合前および接合加圧時に、前記検出手段による検出状
況に基づいて一対の基板の相対位置のずれを修正する位
置合せ手段とを具備したものである。

【００３０】

【作用】請求項１の発明では、一対の基板を加熱した状
態で接合させて加圧力を加えることにより、シール材を
軟化させて潰し込み、一対の基板の間隔を所定間隔に狭
める。この加圧状態で、例えばシール材が軟化して潰れ
る粘性流動により発生する一対の基板の相対位置のずれ
を修正する。

【００３１】請求項２の発明では、一対の各ホルダに保
持した一対の各基板を加熱し、位置合せ手段により一対
の基板の相対位置のずれを修正した後、ホルダ駆動手段
により一対のホルダを接近させて一対の基板を接合させ
るとともに加圧手段により加圧力を加える。これによ
り、熱で軟化したシール材を潰し込み、一対の基板の間
隔を所定間隔に狭める。また、加圧状態で、例えばシー
ル材が軟化して潰れる粘性流動により発生する一対の基
板の相対位置のずれを位置合せ手段により修正する。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例の構成を図１および
図２を参照して説明する。

【００３３】なお、図３、図４および図５に示した構造
と同一構造については同一符号を用いてその説明を省略
する。

【００３４】図３に示したように、一対の基板１，２
（以下、上基板１、下基板２と称する）とには、前処理
工程において、電極パターン1a，2aおよびシール材Ｓが
施されているとともに位置合せパターンがそれぞれ施さ
れている。そして、上基板１はパターン形成部３を下面
として位置合せ装置５に供給され、下基板２はパターン
形成部３を上面として位置合せ装置５に供給される。

【００３５】そして、本実施例の位置合せ装置５は、図
１および図２に示すように、下ベース31と、この下ベー
ス31上に立設された複数の支柱32と、この支柱32の上端
に支持された上ベース33と、支柱32に案内されて昇降す
る昇降ステージ34とを備えている。

【００３６】上ベース33の下面には、断熱板35を介し
て、上基板１を吸着保持するとともに上基板１を所定の
温度に加熱保温する上ホルダ６が取付けられている。こ
の上ホルダ６は、ヒータ等の熱源が内蔵されたり高温伝
達媒体が導かれて、上基板１を所定の温度に加熱保温す
る。

【００３７】昇降ステージ34は、支柱32に摺動自在に嵌
合するハウジング36を介して昇降自在とされている。昇
降ステージ34の上面には、水平方向（図３に示すＸ軸方
向、Ｙ軸方向、垂直軸回りにθ回転方向に対応）に移動
可能とする位置合せ手段としてのテーブル37が取付けら
れている。このテーブル37の上面に、断熱材38を介し
て、下基板２を吸着保持するとともに下基板２を所定の
温度に加熱保温する下ホルダ７が取付けられている。

【００３８】この下ホルダ７は、ヒータ等の熱源が内蔵
されたり高温伝達媒体が導かれて、下基板２を所定の温
度に加熱保温する。図２に示すように、下ホルダ７の両
側部の３箇所に切欠部7aが設けられている。

【００３９】また、昇降ステージ34の上面には、下ホル
ダ７の両側両端部の各切欠部7aの位置に対応して、複数
のシリンダ39が立設されている。このシリンダ39によっ
て上下動するロット40の上端部に、上基板１および下基
板２を保持する基板受41が取付けられている。なお、基
板受41は、下ホルダ７の両側両端部の各切欠部7aを通じ
て上下方向に挿通可能となっている。

【００４０】また、昇降ステージ34の上面には、基板受
41の上下動作に連動して上基板１および下基板２を位置
決めする位置決めユニット42が取付けられている。この
位置決めユニット42は、下ホルダ７の両側中央部の切欠
部7aの位置に対応して配設された押圧爪43a を有する押
圧体43、下ホルダ７の両端部に配設された押圧爪44aを
有する押圧体44とから構成されている。そして、各押圧
体43，44が同期して内方へ移動し、上基板１および下基
板２を外形基準で位置決めする。

【００４１】さらに、昇降ステージ34の下面には、上基
板１とに組合せ加圧力を与える加圧手段としての空圧シ
リンダ45が取付けられ、かつ、この空圧シリンダ45の周
囲に複数のガイド軸46が取付けられている。ガイド軸46
にはガイド板47が上下動可能に取付けられ、このガイド
板47の中央上面に空圧シリンダ45のロッド45a が連結さ
れている。ガイド板47の中央下面には、上基板１と下基
板２とを加圧する加圧力を検出するための圧力検出器48
が取付けられている。

【００４２】下ベース31の上面には、昇降ステージ34を
昇降させるホルダ駆動手段としてのスクリュージャッキ
49が取付けられており、このスクリュージャッキ49の上
面から突出する軸49a の上端に圧力検出器48が当接して
いる。

【００４３】したがって、スクリュージャッキ49によ
り、圧力検出器48、ガイド板47、空圧シリンダ45を介し
て昇降ステージ34を上昇させる。

【００４４】上ベース33の上部には、上基板１に形成さ
れた位置合せパターンと下基板２に形成された位置合せ
パターンとを検出する検出手段50が設けられている。こ
の検出手段50は、位置合せパターンを照明する照明装置
51、照明された位置合せパターンを鏡筒52を通じて撮像
するカメラ53から構成されている。

【００４５】また、位置合せ装置５を制御する図示しな
い制御部を備えている。この制御部は、カメラ53で撮像
された位置合せパターンを認識し、上基板１と下基板２
との相対位置を判断する認識機能、相対位置の判断の結
果に基づいてテーブル37を制御し、上基板１と下基板２
との相対位置合せを自動的に行なわせる自動調整機能、
圧力検出器48で検出された検出圧力と予め設定された基
準圧力とを比較し、空圧シリンダ45の空気圧を調整する
圧力調整手段を制御する圧力制御機能等を備えている。

【００４６】次に、本実施例の作用を説明する。

【００４７】位置合せ装置５に送り込まれた上基板１
は、複数の基板受41で保持し、位置決めユニット42の中
心方向への動作により外形基準で位置決めする。その状
態で、スクリュージャッキ49により、上基板１の上面が
上ホルダ６に当接する位置まで昇降ステージ34を上昇さ
せ、上ホルダ６で上基板１を吸着保持する。その後、位
置決めユニット42を外方へ退避させ、昇降ステージ34を
下降させる。

【００４８】下基板２は、複数の基板受41で保持し、下
ホルダ７の上面に当接する位置まで下降させ、位置決め
ユニット42の中心方向への動作により外形基準で位置決
めする。その状態で、下ホルダ７で下基板２を吸着し、
位置決めユニット42を外方へ退避させる。

【００４９】また、上ホルダ６および下ホルダ７によ
り、保持した上基板１および下基板２を所定の温度に加
熱する。これにより、シール材Ｓが軟化する。

【００５０】そして、スクリュージャッキ49により、上
基板１の下面と下基板２の上面との間隔が約０．２mmと
なる位置まで、昇降ステージ34を上昇させる。

【００５１】検出手段50で上基板１と下基板２の位置合
せパターンを読取って相対位置を判断し、その判断結果
に基づいて、テーブル37を制御し、上基板１と下基板２
の相対位置を一致させるように修正を行なう。

【００５２】相対位置合せが終了すれば、スクリュージ
ャッキ49により、上基板１の下面に下基板２の上面が当
接する位置まで、昇降ステージ34を再度上昇させる。こ
のとき、空圧シリンダ45への供給空気圧は低圧に調節し
ておくことにより、上基板１の下面に下基板２の上面が
当接した際、空圧シリンダ45のピストンロッド45a が１
〜５mm押込まれる。そのため、上基板１と下基板２とは
低い加圧力で加圧することになる。

【００５３】そして、空圧シリンダ45への供給空気圧を
徐々に増加させることにより、上基板１と下基板２とに
加える加圧力を徐々に高圧にして、３００〜５００kgの
所定加圧力で加圧にする。

【００５４】これにより、加熱されて軟化したシール材
Ｓが潰れ広がり、図５に示すような液晶セル８の状態近
くまで上基板１と下基板２との間隔が狭められる。

【００５５】次に、加圧状態において、検出手段50で上
基板１と下基板２の位置合せパターンを読取って相対位
置を判断し、その判断結果に基づいて、テーブル37を制
御し、上基板１と下基板２の相対位置ずれを修正をす
る。なお、このときの加圧力は、所定圧力または低圧で
もよい。

【００５６】位置合わせが終れば、シール材Ｓの接着を
安定させるために加圧状態を所定時間継続した後、上ホ
ルダ６の吸着を解除し、昇降ステージ34を下降させ、下
ホルダ７の吸着を解除し、組立てられた液晶セル８を基
板受41で持ち上げ、次工程へ送り出す。

【００５７】以上のような本実施例によれば、下記のよ
うな作用効果を期待できる。

【００５８】(1) 上基板１および下基板２を加熱するた
め、シール材Ｓが軟化して潰れ広がり易くなり、位置合
せ装置５による位置合せ工程でシール材Ｓの潰し込みが
できる。

【００５９】(2) シール材Ｓを潰した加圧時に、上基板
１と下基板２との相対位置合せを行なうため、装置のが
たつき、加圧時のショック、シール材Ｓが潰れ広がると
きの粘性流動により、上基板１と下基板２との水平方向
の位置ずれが発生しても、それを修正できる。

【００６０】(3) 位置合せ工程でシール材Ｓの潰し込み
ができているので、次工程の加熱加圧工程でシール材Ｓ
の潰れ広がるときに発生していた上基板１と下基板２と
の相対位置ずれを少なくできる。

【００６１】(4) 位置合せ工程でシール材Ｓが潰れ広が
るため、シール材Ｓによる上基板１と下基板２との接着
力が増し、次工程の加熱加圧工程への液晶セル８の運搬
時に上基板１と下基板２とに位置ずれが発生するのを防
止できる。

【００６２】(5) 接着剤による仮止め工程が省略でき、
液晶表示器の輝度ムラの発生の要因を除くことができ
る。

【００６３】(6) 加圧力を低圧から徐々に高圧にするた
め、シール材Ｓがスムースに潰れ広がり易い。

【００６４】(7) 上ホルダ６および下ホルダ７へのセッ
ト時に、上基板１および下基板２の位置決めを同一の位
置決めユニット42で行なうため、テーブル37の移動によ
る相対位置の修正時に位置ずれ量が少なく短時間に修正
できる。

【００６５】なお、本実施例ではスクリュージャッキ49
を用いているが、他の昇降手段を用いてもよい。

【００６６】また、空圧シリンダ45を用いているが、シ
ール材Ｓの潰れによる上基板１と下基板２との間隔に変
化があっても、その変化に追従して常に一定の圧力で加
圧できれば、他の加圧手段を用いてもよい。

【００６７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、一対の基板を
加熱した状態で接合させることにより、この位置合せ工
程において、シール材を軟化させて潰し込み、一対の基
板の間隔を所定間隔に設定することができ、かつ、この
加圧状態で一対の基板の相対位置のずれを修正するた
め、一対の基板を高精度に位置合せでき、しかも、一対
の基板の仮止め工程や別工程での位置ずれ修正を省略で
き、生産効率を向上させることができる。

【００６８】請求項２の発明によれば、一対の各ホルダ
に保持した一対の各基板を加熱し、位置合せ手段により
一対の基板の相対位置のずれを修正した後、一対の基板
を接合加圧することにより、この位置合せ工程におい
て、シール材を軟化させて潰し込み、一対の基板の間隔
を所定間隔に設定することができ、かつ、この加圧状態
で、位置合せ手段により一対の基板の相対位置のずれを
再度修正するため、一対の基板を高精度に位置合せで
き、しかも、一対の基板の仮止め工程や別工程での位置
ずれ修正を省略でき、生産効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置合せ装置の概略を示す正面図であ
る。

【図２】本発明の位置合せ装置の下ホルダの部分を示す
平面図である。

【図３】一般的な基板の位置合せ工程を説明する斜視図
である。

【図４】従来の位置合せ工程後の液晶セルの断面図であ
る。

【図５】従来の加熱加圧工程後の液晶セルの断面図であ
る。

【図６】従来の位置合せ装置の概略を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 基板 ６ ホルダ ７ ホルダ 37 位置合せ手段 45 加圧手段 49 ホルダ駆動手段 50 検出手段 Ｓ シール材

フロントページの続き (72)発明者 梶野 聖 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 株式会 社東芝姫路工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板をその少なくとも一方に施し
   たシール材を介して接合させるにあたり、 前記一対の基板をそれぞれ保持し、その一対の基板をそ
   れぞれ加熱するとともに一対の基板の相対位置のずれを
   修正し、 前記一対の基板を接合させて加圧力を加えるとともに、
   その加圧力を加えた状態で一対の基板の相対位置のずれ
   を修正することを特徴とする基板の位置合せ方法。
2. 【請求項２】 一対の基板を位置合せし、その一対の基
   板の少なくとも一方に施したシール材を介して接合させ
   る基板の位置合せ装置において、 前記一対の基板をそれぞれ保持するとともに加熱する一
   対のホルダと、 この一対のホルダの少なくとも一方を他方に対して接離
   移動させるホルダ駆動手段と、 前記一対の基板の接合時に加圧力を加える加圧手段と、 前記一対の基板の相対位置を検出する検出手段と、 前記一対の基板の接合前および接合加圧時に、前記検出
   手段による検出状況に基づいて一対の基板の相対位置の
   ずれを修正する位置合せ手段とを具備したことを特徴と
   する基板の位置合せ装置。