KR101719373B1 - 시일링 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

상하 한 쌍의 기판을 접착함에 있어서, 상측 기판을 정위치에 고정하여 정확한 위치 결정 및 얼라인먼트가 가능해지도록 함과 함께, 하측 기판을 올려 놓은 스테이지에 경사가 있는 경우에 있어서도 상하측 기판의 셀 갭이 일정해지는 셀 구조체가 얻어지도록 하여, 품질 및 수율이 향상되도록 한다.
하측 기판을 시일링 장치 내의 스테이지 상에 반입하는 공정과, 상기 시일링 장치 내의 상기한 하측 기판 상에 상측 기판을 반입하는 공정과, 상기 상측 기판의 윗쪽에 배치한 자외선 투과 시트에 형성한 투명 전극에 전류를 통하여 정전기를 발생시킴으로써 상기 상측 기판을 정전 척하는 공정과, 상기 자외선 투과 시트에 의해 상기 상측 기판을 하측 기판을 향하여 가압한 상태로 자외선을 조사하여, 미리 도포되어 있는 시일재를 경화시키는 공정에 의해, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판을 접합하여 셀 구조체가 얻어지도록 한다.

Description

시일링 방법 및 그 장치 {SEALING METHOD AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은, 상측 기판 및 하측 기판을 시일링 장치 내에 반입하고, 반입된 상하측 기판끼리의 얼라인먼트, 및 상측 기판 또는 하측 기판에 미리 도포한 시일재를 자외선(UV)의 조사에 의해 경화함으로써, 표시 기능층을 개재시켜 상하측 기판을 접합하도록 한 시일링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

패널 디스플레이의 대표예인 액정 패널, 유기 EL 패널, 전자 페이퍼 패널 등은, 한 쌍의 상하측 기판 사이에 화상 표시를 가능하게 하기 위한 표시 기능층을 개재시켜 시일링한 셀 구조체를 채용하고 있다. 액정 패널에의 셀 구조체는, 액정 재료를 사이에 끼우도록 배향막, 투명 전극, 편향 필터 등이 배치되어, 상하측 기판 사이가 시일링되어 있다. 한편, 유기 EL 패널에서는, 투명 전극과 유기 반도체 등으로 이루어지는 표시 기능층을 배치하여 상하측 기판 사이를 시일링하고, 투명 전극에 의해 유기 반도체를 직접 발광시키도록 하고 있다. 또, 전자 페이퍼 패널에의 대표적인 구성은, 안료 입자 및 유성 재료를 봉입한 마이크로 캡슐과 투명 전극으로 이루어지는 표시 기능층을 배치하여 상하측 기판 사이를 시일링하도록 하고 있다. 또한, 나안식(裸眼式)의 3차원 디스플레이에서는, 상기 서술과 같이 구성된 액정 패널 혹은 유기 EL 패널의 셀 구조체의 표면에 렌티큘러 시트를 붙여 3차원의 화상이 얻어지도록 하고 있다.

도 10은 액정 패널의 제조 장치의 종래의 일례를 나타내는 것으로, 이 도면에 나타내는 바와 같이 투명 전극이 형성된 한 쌍의 상하측 기판의 한쪽(하측 기판(50))에 시일재(51)를 폐환 형상으로 도포하고, 이 시일재(51)로 둘러싸인 영역에 투명구 형상의 스페이서를 살포함과 함께, 액정 재료(52)를 적하한다. 그리고, 이 하측 기판(50)을 진공 챔버(53) 내이며 하측 기판(50)면과 평행하게 수평 방향으로 이동 가능해지도록 지지된 위치 결정 테이블(54) 상에 탄성 시트(55)를 개재하여 재치(載置) 고정한다. 한편, 진공 챔버(53) 내에서 수직 방향으로 이동 가능하게 지지된 흡착반(57)에 상측 기판(56)을 흡착 고정시킨다.

다음에, 진공 챔버(53) 내의 공기를 배기(진공 흡인)하여 소정의 진공도에 도달한 후, 흡착반(57)을 강하시켜 하측 기판(50) 상의 시일재(51) 및 액정 재료(52)가 상측 기판(56)에 접촉하기 바로 전의 위치에서 정지시켜, 대향하는 상측 기판(56)과 하측 기판(50)의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를, 위치 결정 테이블(54)을 이동시킴으로써 조정하여, 상하측 기판(50, 56)의 러프한 얼라인먼트 처리를 행한다.

그리고, 진공 챔버(53) 내의 공기를 더 배기하여 소정의 진공도까지 높인 후, 흡착반(57)을 더 강하시켜 상측 기판(56)을 하측 기판(50)측으로 가압하여, 상측 기판(56)과 하측 기판(50)의 사이의 셀 갭이 투명구 형상의 스페이서로 유지된 상태로 유지된다. 이 때, 상하측 기판(50, 56) 사이에서는 하측 기판(50) 상의 시일재(51)가 눌러 찌그러지고, 마찬가지로 눌러 찌그러진 액정 재료(52)가 시일재(51)와 상하측 기판(50, 56)으로 둘러싸인 영역에 확산되어, 그 영역 전체가 액정 재료(52)로 채워진다.

다음에, 흡기하여 진공 챔버(53) 내를 대기압으로 되돌리고, 대기압 중에서 대향하는 상측 기판(56)과 하측 기판(50)의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 위치 결정 테이블(54)을 이동시킴으로써 조정하여, 상하측 기판(50, 56)의 정밀한 얼라인먼트 처리를 행한다. 그리고, 마지막에 얼라인먼트 처리가 실시된 상하측 기판(50, 56)을 진공 챔버의 외부로 꺼내어, 자외선을 조사하여 시일재(51)를 경화시켜, 셀 구조체의 제조 공정이 완료된다(특허 문헌 1 참조).

한편, 유기 EL 패널의 유기 반도체는 산소나 습기의 영향에 의해 서서히 열화되어 휘도가 저하되는 성질이 있기 때문에, 시일재 중의 기포나 수분을 제거하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조). 이 특허 문헌 2에 개시된 기술은, 탄성 시트에 의해 칸막이된 제1 공간 및 제2 공간에 대해, 이 양 공간을 배기 가능하게 하는 배기 수단을 구비하고, 이 배기 수단에 의해 제1 공간을 제2 공간에 대해 부압이 되도록 제어하여, 양 공간에 발생한 차압을, 탄성 시트를 개재하여 시일링 기판 및 소자 기판의 한쪽에 작용시킴으로써, 양 기판의 압착이 가능해지도록 하고 있다.

또, 액정 패널 혹은 유기 EL 패널의 제조 공정에 있어서, 광프레스법에 의해 자외선을 조사하여 광경화형의 시일재를 경화시키는 경우, 특히 유기 반도체는 자외선이 조사되면 열화가 현저해지는 점에서, 일반적으로 석영의 차광 유리에 차광 마스크 패턴을 형성하고, 시일재에만 자외선이 조사되도록 하고 있다(특허 문헌 3 참조).

이 특허 문헌 3에 개시된 기술은, 전기광학층이 형성된 기판의 배면측에 차광 유리를 배치하고, 전기광학층을 기밀적으로 덮기 위해, 기판과 시일링 부재를 시일재를 통하여 압접시킨 상태로, 차광 유리측으로부터 자외선을 조사하여 시일재를 경화시킴으로써, 기판과 시일링 부재를 접합하도록 한 것으로, 이 때문에, 차광 유리 기판과의 접촉면에 발수 처리를 실시하여, 차광 유리와 기판이 붙는 것을 방지하고 있다.

상기 특허 문헌 3에 개시된 구성은, 매우 고가의 석영 유리를 이용하는 방법이며, 내구성 등의 면에서 문제가 있는 점으로부터, 본원의 출원인은 유연성 및 투광성을 가지는 시트 부재를 채용하여, 이 자외선 투과 시트에 셀 구조체가 되는 상측 기판이 압접하도록 하고, 자외선 투과 시트의 투과율이 허용 범위로 저하된 경우는, 미사용 부분을 연속하여 공급할 수 있도록 했다. 그리고, 이 자외선 투과 시트를 경계로 하여 감압 가능한 제1 챔버와 제2 챔버가 형성되도록 하여, 셀 구조체의 양면으로부터의 압력 제어가 가능해지도록 하고 있다(특허 문헌 4 참조).

특허 문헌 1: 일본국 공개특허 2002-296601호 공보 특허 문헌 2: 일본국 공개특허 2005-276754호 공보 특허 문헌 3: 일본국 공개특허 2006-004707호 공보 특허 문헌 4: 일본국 공개특허 2009-058783호 공보

그런데, 액정 패널 및 유기 EL 패널은 대형화되는 경향에 있어, 패널의 대형화에 수반하여 제조 장치도 대형화되고 있다. 또, 패널이 대형화되어도 접합을 행하는 상하측 기판의 시일링 장치로의 반출입은 전용의 반송 장치로 행해져, 인위적 작업을 수반하지 않도록 해야 한다. 만일 인위적 작업에 의해 상하측 기판의 반출입을 행한 경우, 작업자의 의복 등으로부터 진애의 비산, 혹은 신체로부터 땀의 증발에 의해 적정한 습도를 유지할 수 없어, 클린 룸 상당의 환경을 얻을 수 없게 되어, 생산의 수율을 현저하게 저하시키게 된다.

또, 생산 효율을 향상시키기 위해서는, 셀 구조체의 상하에 형성되는 챔버는 가능한 한 필요 최저한의 용량인 것이 바람직하게 된다. 즉, 상하측 기판의 접합이 행해지는 챔버 내는 한 공정마다 매회 반드시 높은 진공도가 되도록 하여, 기판 사이의 셀 갭 내의 진공도가 높아지도록 해야 한다. 그러나, 이 챔버의 용량이 큰 경우는, 그 내부의 공기의 흡인량도 커지는 점에서, 진공 펌프의 작동 시간이 비례하여 길어지게 되고, 이것이 큰 요인이 되어 생산 효율이 저하되고, 생산 코스트를 상승시키게 된다.

특히 유기 EL 패널을 제조하는 경우는, 매우 높은 진공도가 요구되기 때문에, 가능한 한 챔버를 소형화하여 효율적으로 진공 상태가 형성되도록 해야 한다. 게다가, 챔버를 소형으로 하면서도, 이 챔버 내로의 상하측 기판의 반입 및 완성된 셀 구조체의 반출이 가능해지도록 한 기밀 상태가 얻어지는 개폐문을 구비하여, 자동 생산이 가능해지도록 해야 한다.

또, 반입된 상측 기판은 챔버 내에서 정위치로 유지하지 않으면 안 되는 점에서, 특허 문헌 3과 같이 상측 기판의 단부를 지지하는 방법이 제안되어 있다. 이러한 방법에 의한 경우는, 상측 기판은 지지부로 임시로 올려 놓아진 상태가 되어, 지지부가 강하함으로써 상측 기판이 하측 기판에 올려 놓아진 것뿐인 불안정한 상태, 즉, 상측 기판이 하측 기판 상에서 위치가 고정되지 않아, 위치 어긋남이 발생할 가능성이 잠재하게 되어, 정확하게 얼라인먼트를 할 수 없게 된다.

이 얼라인먼트 처리는 액정 패널, 유기 EL 패널에의 제조 공정의 중요한 프로세스이지만, 입체 화상을 나안으로 볼 수 있도록 한 3차원 디스플레이에 이용되는 패널에서는 매우 높은 정밀도의 얼라인먼트가 요구된다. 즉, 3차원 디스플레이에서는 패널의 표면에, 이 패널의 화소마다 대응하는 렌티큘러 렌즈를 배열한 렌티큘러 시트를 배치하는 것인데, 이 때 패널의 각 화소에 렌티큘러 렌즈를 정확하게 일치시키지 않으면 안 된다.

또, 액정 패널에의 액정 재료, 유기 EL 패널에의 유기 반도체, 전자 페이퍼 패널에의 마이크로 캡슐이 받는 투명 전극에 의해 형성되는 전계의 강도는, 모든 표시 영역에서 균등하지 않으면 안된다. 이 때문에, 셀 갭은 모든 표시 영역에서 완전히 일정한 것이 이상적이지만, 실제의 액정 패널에의 제조에서는, 그 허용 오차가 0.1μm 이하로 엄격하게 요구되는데, 이 정밀도 유지가 품질 및 수율을 향상시키게 된다.

그런데, 특허 문헌 4에 개시한 예와 같이 하측 기판을 올려 놓는 스테이지를 구비하는 구성에서는, 그 스테이지의 완전한 수평을 항상 유지하는 것이 곤란하며, 그 수평도를 항상 감시하는 것도 매우 곤란하다. 그러나, 스테이지에 경사가 있는 경우에 상측 기판을 하측 기판을 향하여 기계적 수단에 의해 가압하면, 이 가압력이 불균등해지고, 이 경사가 영향을 주어 셀 갭의 넓은 부분과 좁은 부분이 발생되어 버리게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 상하 한 쌍의 기판의 시일링 처리에 있어서, 상측 기판을 확실히 고정하여 정확한 얼라인먼트가 가능해지도록 함과 함께, 시일링 처리에 있어서 상측 기판을 하측 기판을 향하여 가압할 때, 하측 기판을 올려 놓은 스테이지에 경사가 있어도, 상측 기판이 스테이지의 편의(偏倚)를 따르는 상태가 되도록 하여 압력의 편재를 회피할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 것이다.

그래서 본 발명은, 이하에 서술하는 각 수단에 의해 상기 과제를 해결하도록 했다. 즉, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 도포된 시일재를 경화시켜 상하 한 쌍의 기판을 접합하는 시일링 방법으로서, 표면의 요소에 시일재가 도포된 하측 기판을 시일링 장치 내의 스테이지 상에 반입하는 공정과, 상기 시일링 장치 내의 상기 하측 기판 상에 상측 기판을 반입하는 공정과, 상기 상측 기판의 윗쪽에 배치한 자외선 투과 시트에 형성한 투명 전극에 전류를 통하여 정전기를 발생시킴으로써 상기 상측 기판을 정전 척하는 공정과, 상기 자외선 투과 시트에 의해 상기 상측 기판을 하측 기판을 향하여 가압한 상태로 자외선을 조사하여, 미리 도포되어 있는 시일재를 경화시키는 공정에 의해 상기 상측 기판과 하측 기판을 접합하여 셀 구조체가 얻어지도록 했다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 상기 청구항 1에 기재된 시일링 방법에 있어서, 상하측 기판의 적어도 한쪽의 소재가 투명 유리 또는 투명 합성 수지이도록 한다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 상기 청구항 1에 기재된 시일링 방법에 있어서, 화상 표시면이 되는 기판의 표면에 미리 렌티큘러 시트가 붙여져 있도록 한다.

청구항 4에 기재된 발명에서는, 상면에 개구부가 형성되어 흡배기구를 가짐과 함께, 내부에 스테이지와 하측 기판의 지지 로드를 승강 가능하게 설치한 공실 하우징과, 상기 공실 하우징의 개구부를 덮는 유연성 및 투광성을 가짐과 함께, 상기 개구부에 면하는 투명 전극이 형성된 자외선 투과 시트와, 외형이 상기 공실 하우징과 대략 일치하는 형상이며 흡배기구를 가짐과 함께, 자외선 투과 마스크를 내부에 수용하여 상기 자외선 투과 시트 상에 올려 놓아지는 자외선 투과 마스크 지지틀과, 상기 자외선 투과 마스크 지지틀의 상면의 개구부를 덮는 가동 시일링반(盤)과, 상기 가동 시일링반의 윗쪽에 배치되어 하측 기판에 도포된 광경화형의 시일재에 자외선을 조사하는 광원부를 구비하고, 상기 공실 하우징 상에 자외선 투과 시트를 개재하여 자외선 투과 마스크 지지틀 및 가동 시일링반이 배치되었을 때, 상기 자외선 투과 시트를 경계로 하는 하부의 공실 하우징 내가 감압 가능한 제1 챔버가 되는 한편, 상기 자외선 투과 시트를 경계로 하는 상부의 자외선 투과 마스크 지지틀 및 가동 시일링반으로 둘러싸여진 내부가 감압 가능한 제2 챔버가 되도록 하여, 상기 공실 하우징 내에 상측 기판이 반입되었을 때, 상기 자외선 투과 시트의 투명 전극에 전류를 통하여 정전기를 발생시켜, 상기 상측 기판을 정전 척하는 시일링 장치가 되도록 한다.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 상기 청구항 4에 기재된 시일링 장치에 있어서, 상측 기판과 하측 기판의 얼라인먼트 조정하기 위한 얼라인먼트 카메라를 상기 스테이지의 측부에 설치한다.

본 발명에 의하면, 상하 한 쌍의 기판을 접합함에 있어서, 자외선 투과 시트에 형성한 투명 전극에 전류를 흐르게 하여 정전기를 발생시키고, 이것에 의해 상측 기판을 정전 척하여 정위치에 고정하도록 했으므로, 정확한 위치 결정 및 얼라인먼트가 가능해진다. 그리고, 상측 기판이 하측 기판을 가압할 때, 하측 기판을 올려 놓은 스테이지에 경사가 있어도, 상측 기판이 자외선 투과 시트와 함께 스테이지의 경사를 따르는 상태가 되므로 압력의 편재를 회피할 수 있는 점에서 셀 갭이 일정해져, 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 공실 하우징 상에 자외선 투과 시트를 개재하여 자외선 투과 마스크 지지틀 및 가동 시일링반을 배치하는 구성으로 했으므로, 상기 자외선 투과 시트를 경계로 하는 하부의 공실 하우징 내의 제1 챔버를 가능한 한 작게 할 수 있어, 이것에 의해, 이 제1 챔버의 배기 처리를 신속히 행하는 것이 가능해져, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 구성에 있어서, 공실 하우징 내에 하측 기판을 지지하여 승강 가능해지도록 한 지지 로드, 정전 척 기능을 가지는 자외선 투과 시트, 셀 구조체를 올려 놓고 승강 가능해지도록 한 스테이지를 구비하고, 또한 공실 하우징의 임의의 측면에 제1 챔버의 기밀 상태를 유지할 수 있도록 한 개폐문을 설치하도록 했으므로, 상하측 기판의 반입, 그리고 성형된 셀 구조체의 반출의 자동화가 가능해져, 인위적 작업을 개재하지 않는 연속 자동 생산이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 시일링 장치의 구성을 설명한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 시일링 장치의 구성을 설명한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 시일링 장치의 자외선 투과 시트를 설명한 도이다.
도 4는 본 발명의 시일링 장치의 구성을 설명한 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 시일링 장치의 주요부의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 6은 본 발명의 시일링 장치의 흡배기 회로의 구성을 설명한 도이다.
도 7은 셀 구조체가 되는 하측 기판의 설명도이다.
도 8은 셀 구조체가 되는 상측 기판의 설명도이다.
도 9a은 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 9b는 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 9c은 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 9d는 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 9e는 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 9f은 본 발명의 시일링 장치의 동작 양태를 설명한 도이다.
도 10은 종래의 시일링 장치의 예를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도에 있어서 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 설명이 중복되지 않도록 한다. 또, 이하에 서술하는 실시 형태는, 본 발명의 적합한 구체예이기 때문에, 기술적으로 바람직한 다양한 한정이 부여되지만, 본 발명의 범위는, 이하의 설명에 있어서 특히 본 발명에 대해 한정되는 취지의 기재가 없는 한, 이들 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 있어서 부호 1은, 내부가 제1 챔버(CH1)가 되는 중공체인 공실 하우징이며, 상면에 개구부(1a)가 형성되어 있으며, 임의의 측면에 기판 반입창(1b)이 형성되어 있다. 또한 공실 하우징(1)에는 후술하는 흡배기 회로에 접속된 흡배기관(P1)이 배치되어 있다.

공실 하우징(1)의 내부 중앙에는, X방향, Y방향, θ방향으로 미동시킬 수 있는 기구를 내장한 스테이지(2)가 설치되고, 이 스테이지(2)에 고정된 로드(3)가 공실 하우징(1)의 저부로부터 외부로 연장 설치되어 있으며, 기어 박스(4)에 부여된 모터(5)의 구동력에 의해 로드(3)가 상하동하여, 스테이지(2)가 공실 하우징(1)의 내부에서 승강한다. 또한, 공실 하우징(1)의 저면의 상기 로드(3)의 지지 부분에는 기밀 시일(S)이 설치되어, 이 부분의 기밀 상태가 유지되도록 하고 있다.

또한, 공실 하우징(1)의 저면 하에는, 공실 하우징(1)의 내부에 반입되는 하측 기판(W1)의 대각선 상의 4개소의 모퉁이부를 하면으로부터 지지하는 지지 로드(6)를 상하동하기 위한 유체압 실린더(7)가 배치 고정되어 있다. 또한, 공실 하우징(1)의 저면의 상기 지지 로드(6)의 지지 부분에는 기밀 시일(S)이 설치되어, 이 부분의 기밀 상태가 유지되도록 하고 있다.

하측 기판(W1)을 지지하는 지지 로드(6)는 스테이지(2) 내를 관통하여, 상하동하도록 하고 있지만, 이것은 하측 기판(W1)이 가능한 한 넓은 범위에서 스테이지(2) 상에 올려 놓아져, 성형시에 압력이 치우치는 부분이 없도록 배려한 것에 의한 것이다. 또한, 스테이지(2)의 측부에 얼라인먼트 카메라(10)를 설치하여, 하측 기판(W1)과 상측 기판(W2)의 얼라인먼트를 행하기 위한 화상 신호가 얻어지도록 하고 있다.

다음에, 상기 공실 하우징(1)의 상면에는, 그 전체 범위를 덮도록 자외선을 투과하는 자외선 투과 시트(11)가 배치되어 있으며, 이 자외선 투과 시트(11)는 공급 롤(12)로부터 송출되어, 권취 롤(13)에 감겨지는 구조로 되어 있다. 이 자외선 투과 시트(11)는 유연성을 가지는 재료, 예를 들면, PET 수지, PFE 수지 등을 채용하여, 공실 하우징(1)의 플랜지(1c)의 상면에 밀착되므로, 이 부분의 기밀성이 유지된다.

또한, 상기 자외선 투과 시트(11)는 도 3에 가시적으로 나타내는 바와 같이, 투명 전극(11a, 11b)이 지그재그로 교호로 빗살 형상으로 형성된 것으로, 투명 전극(11a, 11b)의 종단부(11c, 11d)에 접속한 클램프 단자(8a, 8b)로부터 직류 전류를 인가함으로써 그 표면에 정전기를 발생시켜, 상측 기판(W2)의 정전 척이 가능해지도록 하고 있다. 또한, 투명 전극(11a, 11b)의 배선 패턴은 도 3의 형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 자외선 투과 시트(11) 상의 공실 하우징(1)의 플랜지(1c) 상에 올려 놓아지는 자외선 투과 마스크 지지틀(14)은, 공실 하우징(1)의 외형과 대략 일치하는 형상의 틀체이며, 그 내부에 플랜지(14a)로 지지하여 자외선 마스크(15)를 수용하도록 하고 있다. 이 자외선 마스크(15)는, 윗쪽에 배치되는 후술하는 램프 하우스(19)로부터 출사되는 자외선의 필요량을 공실 하우징(1) 내에 도입하기 위한 복수의 통과 구멍(15a)이 형성되어 있다. 또한, 자외선 투과 마스크 지지틀(14)에는 후술하는 흡배기 회로에 접속된 흡배기관(P2)이 배치되어 있으며, 틀체의 상면 및 하면에 O링(16, 17)이 배치되어, 기밀성이 유지되도록 하고 있다.

상기 자외선 투과 마스크 지지틀(14)의 상면에는, 그 개구부(14b)를 덮어 막기 위한 가동 시일링반(18)이 올려 놓아진다. 이 가동 시일링반(18)은 도시를 생략한 반송 기구에 의해 전후 방향 또는 횡방향으로부터 자외선 투과 마스크 지지틀(14)의 정위치에 반입되고, 도 1에 나타내는 바와 같이 자외선 투과 마스크 지지틀(14) 상에 올려 놓아져, 도시를 생략한 가압 장치에 의해 하방향으로 압력이 가해진다. 이것에 의해, 자외선 투과 시트(11), 자외선 투과 마스크 지지틀(14)의 내면, 가동 시일링반(18)의 이면으로 둘러싸여진 공간이 제2 챔버(CH2)가 된다. 그리고, 상기 가압 장치에 의한 가압에 의해, O링(16, 17)이 눌러 찌그러지는 상태가 되므로, 이 부분의 기밀성이 충분히 유지된다.

상기 가동 시일링반(18)의 윗쪽에는 램프 하우스(19)가 배치되어 있으며, 이 램프 하우스(19)의 내부에는, 그 개구(19a)를 향하여 순차적으로, 자외선을 방사하는 자외선 램프(20), 이 자외선 램프(20)로부터의 복사열을 차단하는 열선 커트 필터(21), 및 개폐 가능한 셔터(22)가 수용되어 있다.

본 발명의 기구 요소는 이상과 같이 구성되어 있지만, 장치의 자동화를 달성하려면, 공실 하우징(1)의 기판 반입창(1b)에 개폐창을 구비하는 것을 필요로 한다. 도 4는 이와 같은 구성의 일례를 나타내는 것으로, 이 도면에 나타내는 바와 같이 기판 반입창(1b)의 전체면을 덮는 개폐문(23)이, 승강 장치(24)의 기어 기구에 의해 동력이 전달되어 상하동하도록 배치되어 있다.

한편, 기판 반입창(1b)의 플랜지부의 전체 둘레에는, 도 5에 나타내는 바와 같이 유체압 튜브(25)가 배치되어 있으며, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이 개폐문(23)을 강하시킬 때에는, 유체압 튜브(25) 내의 유체를 흡인하여 개폐문(23)과의 접촉을 피하도록 한다. 이와 같이 하여 기판 반입창(1b)이 개방되어 있을 때에, 이 도면에 나타내는 바와 같이 하측 기판(W1), 상측 기판(W2)의 반입이 로봇 아암(RB1, RB2)에 의해 가능해진다.

그리고, 하측 기판(W1), 상측 기판(W2)의 반입이 완료되면, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 개폐문(23)을 상승시키고, 유체압 튜브(25)에 가압 유체를 주입하여 팽창시켜, 기밀 상태가 얻어지도록 한다. 또한, 상기에 의해 공실 하우징(1)에 반입된 상측 기판(W2)은, 후술하는 바와 같이 자외선 투과 시트(11)의 투명 전극(11a, 11b)으로의 통전에 의해 발생한 정전기에 의해 정전 척되어, 이 자외선 투과 시트(11)에 유지되게 된다.

여기서, 본 발명의 장치의 흡배기 회로의 구성을 도 6에 기초하여 설명한다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 공실 하우징(1)에 접속된 급배기관(P1)은, 밸브(26a)를 통하여 대기 A에 연결되는 한편, 밸브(26b, 26c)를 통하여 진공 펌프(28)에 연결되어 있다. 한편, 자외선 투과 마스크 지지틀(14)에 접속된 흡배기관(P2)은, 밸브(27a)를 통하여 대기 A에 연결되는 한편, 밸브(27b, 27c)를 통하여 진공 펌프(28)에 연결되어 있다. 또한 밸브(26c) 및 밸브(27c)로부터 진공 펌프(28)를 향하는 배관은 서로 도중에 연결되어, 1개의 배관으로 진공 펌프(28)에 연결되어 있다. 또, 밸브(26c)와 밸브(27c)는 진공 압력 조정용의 밸브이며, 배기 후의 도달 진공압을 제어하기 위해서 설치되어 있다.

본 발명의 시일링 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 하측 기판(W1) 및 상측 기판(W2)을 공실 하우징(1) 내에 반입하고, 셀 구조체(30)가 완성될 때까지의 처리 공정을 이하에 설명하는데, 하측 기판(W1) 및 상측 기판(W2)은, 예비 성형된 것을 준비해야 하기 때문에, 우선, 그 예비 성형된 하측 기판(W1), 상측 기판(W2)의 가공의 양태를 액정 패널인 경우의 예로 이하에 설명한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 하측 기판(W1)의 한쪽 면에, 종횡 소정의 간격을 유지한 복수의 액정 표시 영역(31a) 내에 투명구 형상의 스페이서(31b)를 살포하거나, 혹은 포토 스페이서를 형성하여 하측 기판(W1)과 상측 기판(W2)을 접합했을 때, 양 기판(W1, W2) 간의 액정 표시 영역(31a)에의 갭을 확보할 수 있도록 하고 있다. 또한, 복수의 액정 표시 영역(31a)의 외측에 양 기판(W1, W2)의 위치 맞춤용의 얼라인먼트 마크(31c)가 복수 개소 설치되어 있다.

한편, 상측 기판(W2)의 한쪽 면에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 종횡 소정의 간격을 유지한 복수의 폐환 형상의 시일재(32a)가 도포되어 있다. 이 시일재(32a)는 자외선 경화성의 성질을 가지고 있음과 함께, 시일재(32a)에는 미리 원기둥 형상의 실리카 화이버(32b)가 혼입되어 양 기판(W1, W2) 간의 시일부에의 갭을 확보할 수 있도록 하고 있다.

또, 복수의 시일재(32a)가 도포된 영역 전체를 둘러싸도록 폐환 형상의 시일재(32c)가 도포되어 있다. 이 시일재(32c)에도 시일재(32a)와 마찬가지로 미리 원기둥 형상의 실리카 화이버(32b)가 혼입되어, 양 기판(W1, W2)의 접합 시에, 양 기판(W1, W2) 간의 시일부에의 갭을 확보할 수 있도록 하고 있다. 또한, 시일재(32a)와 시일재(32c)에 혼입되는 실리카 화이버(32b)는 모두 재질, 형상, 크기가 동일하다.

또한, 폐환 형상의 시일재(32c)의 외측에, 얼라인먼트 마크(32d)와 가고정용의 자외선 경화 수지(32e)가 복수 개소 설치되어 있다. 또, 각 폐환 형상의 시일재(32a)로 둘러싸인 내측의 영역에는 복수의 위치에 소정량의 액정 재료(32f)가 디스팬서 등의 액체 정량 토출 장치에 의해 적하되어 있다. 또한, 본 발명의 장치에 있어서 유기 EL 패널의 형성을 대상으로 하는 경우는, 양 기판(W1, W2) 중 어느 한쪽에 유기 EL층이 형성된 것을 이용하여, 이것에 대응하는 다른 기판을 시일링 기판이 되도록 하여 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 액정 패널, 유기 EL 패널의 제조에의 양 기판(W1, W2)의 소재에 투명 유리가 많이 채용되고 있지만, 전자 페이퍼 패널의 제조에서는 투명 합성 수지 필름이 다용되는 경향에 있다. 또, 3차원 디스플레이용의 셀 구조체의 제조를 목적으로 하는 경우는, 화상 표시면이 되는 기판의 표면에 미리 렌티큘러 시트를 붙여 두게 된다.

이상과 같이 하여 예비 성형된 복수매의 하측 기판(W1) 및 상측 기판(W2)은, 도시하지 않은 반입 장치에 의해 저장되어 성형의 준비가 구비된다. 이와 같은 전제에의 도 1에 나타내는 각 구성 요소는, 처리 공정이 개시되는 초기 상태에 있어, 하측 기판(W1)의 지지 로드(6) 및 스테이지(2)는 가장 강하한 위치에 있다. 그리고, 장치의 운전이 개시되면, 우선, 도 9(A)에 나타내는 바와 같이 유체압 실린더(7)가 작동되어, 지지 로드(6)가 이 도면에 나타내는 바와 같이 상승한다. 이 때 밸브(27b)가 개방되어 제2 챔버(CH2)는 진공 흡인되고, 자외선 투과 시트(11)는 자외선 마스크(15)에 밀착된다.

다음에, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이 개방되어 있는 기판 반입창(1b)으로부터 로봇 아암(RB1)에 의해 하측 기판(W1)이 반입되고, 상기 지지 로드(6)의 선단(6a) 상에 도 9(B)에 나타내는 바와 같이 올려 놓아진다. 또한, 로봇 아암(RB1)에 의한 하측 기판(W1)의 반입을 먼저 행하고, 그 후, 유내압 실린더(7)를 작동하여 지지 로드(6)를 상승시키도록 해도 된다.

상기 공정에 의해 지지 로드(6)의 선단(6a)에 하측 기판(W1)이 올려 놓아지면, 도 9(C)에 나타내는 바와 같이 지지 로드(6)가 강하하여, 하측 기판(W1)이 스테이지(2)에 접근한 위치에 배치된다. 하측 기판(W1)이 도 9(C)의 배치 상태가 되면, 로봇 아암(RB2)에 의해 도 9(D)에 나타내는 바와 같이 상측 기판(W2)이 반입된다. 또한, 상측 기판(W2)의 반입 시에, 얼라인먼트 카메라(10)가 하측 기판(W1)의 얼라인먼트 마크(31c)와 상측 기판(W2)의 얼라인먼트 마크(32d)를 검출하여, 이 화상 신호에 기초하는 로봇 아암(RB2)에 의한 미세 조정에 의해 양 기판(W1, W2)의 수평 방향의 얼라인먼트가 가능해진다.

이상과 같이 하여 상측 기판(W2)이 반입되면, 자외선 투과 시트(11)의 투명 전극(11a, 11b)에 전류가 흐르게 되어 정전기가 발생되고, 상측 기판(W2)을 흡착하여 정전 척이 행해져, 도 9(E)에 나타내는 바와 같이 자외선 투과 시트(11)에 상측 기판(W2)이 확보된다. 이와 동시에 개폐문(23)이 상승되고, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 유체압 튜브에 가압 유체가 주입되어 팽창됨으로써, 이 부분이 기밀 상태가 되어, 제1 챔버(CH1)가 밀폐된 상태가 된다.

그리고, 이 상태에 있어서 밸브(26b)가 개방되어, 제1 챔버(CH1)의 진공 흡인이 개시되고, 밸브(26c)의 조정에 의해 약 10Pa(파스칼)까지의 고진공도가 되도록 한다. 또한, 이 때, 자외선 투과 시트(11)가 제1 챔버(CH1)측으로 빨려 들어가지 않도록, 밸브(27c)를 조정하여 제2 챔버(CH2)가 부압이 되지 않도록 한다.

이와 같이 하여, 제1 챔버(CH1)를 고진공도로 하는 것은, 특히 유기 EL 패널을 제작하는 경우에 있어서 의미가 있으며, 배기에 수반하여 제1 챔버(CH1) 내의 산소나 습기, 그리고 공기 중의 불순물을 제거할 수 있어, 수율을 높일 수 있다.

상기 공정에 의해 고진공도로 제1 챔버(CH1)의 배기가 완료되면, 도 9(F)에 나타내는 바와 같이 유체압 실린더(7)를 작동하여, 지지 로드(6)에 의해 상측 기판(W2)의 시일재(32c)에 하측 기판(W1)이 접촉될 때까지 상승시켜 가고정을 행한다. 이와 동시에, 제1 챔버(CH1)의 진공도를 일례로서, 약 50Pa까지 밸브(26c)를 조정하여 높이고, 밸브(29a)를 열어 아르곤 또는 질소 가스 등 충분히 건조시킨 불활성 가스(G)를 가스 공급 수단(29)으로부터 도입한다.

도 9(G)의 공정은, 스테이지(2)를 더 상승시키면서, 제1 챔버(CH1)의 진공도를 약 100Pa까지 높인 상태를 나타낸다. 이 때, 스테이지(2)가 상승하여 하측 기판이 올려 놓아진 상태가 되고, 또한 도 9(H)의 공정에 있어서 스테이지가 최고위로 유지되면서, 밸브(26c)를 조정하여 제1 챔버(CH1)의 진공도가 약 50kPa가 될 때까지 높인다. 또한, 도 9(G) 및 도 9(H)의 공정에 이르면, 상측 기판(W2)이 자외선 투과 시트(11)에 확보되어 있는 점에서, 스테이지(2)를 미동시켜 정확한 얼라인먼트가 가능해진다.

도 9(I)의 공정은, 제1 챔버(CH1) 내의 진공도를 약 50kPa로 유지한 상태로 밸브(26b)를 폐지함과 함께, 밸브(27a)를 개방하여 대기 A를 제2 챔버(CH2)에 도입한 상태를 나타낸다. 이것에 의해, 대기 A가 제2 챔버(CH2)에 충만하면, 대기압은 약 101kPa인 점에서, 제1 챔버(1) 내가 부압이 되고, 제2 챔버(CH2)의 정압이 통과 구멍(15a)를 통하여 자외선 투과 시트(11)를 눌러, 상측 기판(W2)의 전체면에 밀착되어 가압력이 가해진다.

도 9(J)의 공정은, 가동 시일링반(18)을 반송 기구에 의해 자외선 투과 마스크 지지틀(14)의 상면으로부터 이동시켜 제거한 상태를 나타내는 것으로, 이 가동 시일링반(18)이 제거되어도 자외선 투과 시트(11)의 상면은 여전히 대기압으로 되어 있기 때문에, 제1 챔버(CH1) 내의 부압 상태는 유지되게 된다. 따라서, 이 상태에 있어서도, 자외선 투과 시트(11)에 의한 제2 기판(W2)으로의 가압력에 변화는 발생되지 않는다.

이와 같이 하여, 상측 기판(W2)에 대기압이 가해지면, 상측 기판(W2)이 하측 기판(W1)측으로 이동하여, 양 기판(W1, W2)의 갭이 줄어든다. 이것이 액정 패널을 형성하고 있는 경우이면, 양 기판(W1, W2) 간의 셀 갭은 실리카 화이버(32b)와 스페이서(31b)에 의해 정해지며, 예를 들면, 5μm정도로 접근한다. 그리고, 양 기판(W1, W2) 및 시일재(32a)로 둘러싸인 영역에는 액정 재료(32f)가 채워져 있다.

다음에, 도 9(K)의 공정에 있어서, 셔터(22)가 소정 시간 열려, 미리 점등시켜 둔 자외선 램프의 열선 커트 필터(21)를 통한 자외선광 UV의 자외선 마스크(15)에서 정해지는 필요광량이 자외선 투과 시트(11)를 투과하여 상측 기판(W2)에 조사된다. 이것에 의해, 하측 기판(W1)과 상측 기판(W2) 간에 위치하는 시일재(32a, 32c)가 경화되어, 소정의 셀 갭을 가지는 셀 구조체(30)가 완성된다.

이와 같이 하여, 셀 구조체(30)가 완성되면, 밸브(26b)가 폐지되고, 밸브(26a)가 개방됨으로써, 도 9(L)에 나타내는 바와 같이 제1 챔버(CH1) 내에 대기 A가 도입된다. 이와 동시에, 자외선 투과 시트(11)의 투명 전극(11a, 11b)으로의 직류 전류의 인가를 끊음으로써, 정전기의 발생이 종료되고 정전 척이 해제된다. 그리고, 스테이지(2)를 초기 위치까지 강하시켜, 개폐문(23)을 승강 장치(24)에 의해 이동시켜, 공실 하우징(1)의 기판 반입창(1b)으로부터 유체압 실린더(7)의 지지 로드(6)의 선단(6a)에 의해 지지되어 있는 셀 구조체(30)를 로봇 아암 RB1 또는 RB2에 의해 꺼낼 수 있다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 시일링 장치에서는, 자외선 투과 시트(11)에 투명 전극(11a, 11b)을 형성하고, 이것에 전류를 흐르게 하여 정전기를 발생시켜, 상측 기판(W2)의 정전 척이 가능해지도록 했으므로, 상측 기판(W2)의 정위치로의 고정이 확실해진다. 그리고, 상측 기판(W2)이 하측 기판(W1)을 가압할 때 하측 기판(W1)을 올려 놓은 스테이지(2)에 경사가 있어도, 상측 기판이 자외선 투과 시트(11)과 함께 스테이지(2)의 경사를 따르는 상태가 되므로, 압력의 편재를 회피할 수 있어, 상하측 기판(W1, W2) 간의 셀 갭이 일정해져, 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 시일링 장치에서는, 공실 하우징(1) 상면의 개구부를 자외선 투과 시트(11)로 덮어 막아, 자외선 마스크(15)를 수용한 자외선 투과 마스크 지지틀(14)을 올려 놓도록 하고, 이 자외선 투과 마스크 지지틀(14)의 개구부를 덮어 막는 가동 시일링반(18)을 올려 놓도록 했다. 그리고, 공실 하우징(1)에 기판 반입창(1b)을 형성하여 이 전체면에 개폐문을 배치하도록 한 것에 의해, 공실 하우징(1)을 가능한 한 소형화할 수 있는 점에서 진공 상태를 형성하기 위한 배기 처리를 신속히 행할 수 있다.

또, 본 발명의 시일링 장치의 구성에서는, 공실 하우징(1) 내에 하측 기판(W1)을 지지하여 승강 가능해지도록 한 지지 로드, 정전 척 기능을 가지는 자외선 투과 시트, 셀 구조체를 올려 놓고 승강 가능해지도록 한 스테이지를 구비하고, 또한 공실 하우징(1)의 임의의 측면에 제1 챔버(CH1)의 기밀 상태를 유지할 수 있도록 한 개폐문을 설치하도록 했으므로, 상하측 기판(W1, W2)의 반입, 그리고 성형된 셀 구조체(30)의 반출의 자동화가 가능해져, 인위적 작업을 개재하지 않는 연속 자동 생산이 가능해진다.

또한, 본 발명의 이상의 설명에 있어서, 그 실시예로서 액정 패널, 유기 EL패널을 예시하여 설명했지만, 다른 제품 분야에 있어서 이들에 근사하는 제품의 제조가 가능하며, 광범위하게 응용할 수 있다.

1: 공실 하우징 2: 스테이지
3: 로드 4: 기어 박스
5: 모터 6: 지지 로드
7: 유체압 실린더 8a·8b: 클램프 단자
10: 얼라인먼트 카메라 11: 자외선 투과 시트
12: 공급 롤 13: 권취 롤
14: 자외선 투과 마스크 지지틀 15: 자외선 마스크
16·17: O링 18: 가동 시일링반
19: 램프 하우스 20: 자외선 램프
21: 열선 커트 필터 22: 셔터
23: 개폐문 24: 승강 장치
25: 유체압 튜브 28: 진공 펌프
30: 셀 구조체 W1: 하측 기판
W2: 상측 기판 CH1: 제1 챔버
CH2: 제2 챔버

Claims (5)

1. 도포된 시일재를 경화시켜 상하 한 쌍의 기판을 접합하는 시일링 방법으로서,
   하측 기판을 시일링 장치 내의 스테이지 상에 반입하는 공정과,
   상기 시일링 장치 내의 상기 하측 기판 상에 상측 기판을 반입하는 공정과,
   상기 상측 기판의 윗쪽에 배치한 자외선 투과 시트에 형성한 투명 전극에 전류를 통하여 정전기를 발생시킴으로써 상기 상측 기판을 정전 척하는 공정과,
   상기 자외선 투과 시트에 의해 상기 상측 기판을 하측 기판을 향하여 가압한 상태로 자외선을 조사하여, 미리 도포되어 있는 시일재를 경화시키는 공정에 의해,
   상기 상측 기판과 하측 기판을 접합하여 셀 구조체가 얻어지도록 한 것을 특징으로 하는 시일링 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상측 기판 또는 상기 하측 기판 중 적어도 한쪽의 소재가 투명 유리 또는 투명 합성 수지인 것을 특징으로 하는 시일링 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 상측 기판 또는 상기 하측 기판 중 화상 표시면이 되는 기판의 표면에 미리 렌티큘러 시트가 붙여져 있는 것을 특징으로 하는 시일링 방법.
4. 상면에 개구부가 형성되어 흡배기구를 가짐과 함께, 내부에 스테이지와 하측 기판의 지지 로드를 승강 가능하게 설치한 공실 하우징과,
   상기 공실 하우징의 개구부를 덮는 유연성 및 투광성을 가짐과 함께, 상기 개구부에 면하는 투명 전극이 형성된 자외선 투과 시트와,
   외형이 상기 공실 하우징과 일치하는 형상이며 흡배기구를 가짐과 함께, 자외선 투과 마스크를 내부에 수용하여 상기 자외선 투과 시트 상에 올려 놓아지는 자외선 투과 마스크 지지틀과,
   상기 자외선 투과 마스크 지지틀의 상면의 개구부를 덮는 가동 시일링반(盤)과,
   상기 가동 시일링반의 윗쪽에 배치된 광경화형의 시일재에 자외선을 조사하는 광원부를 구비하고,
   상기 공실 하우징 상에 자외선 투과 시트를 개재하여 자외선 투과 마스크 지지틀 및 가동 시일링반이 배치되었을 때, 상기 자외선 투과 시트를 경계로 하는 하부의 공실 하우징 내가 감압 가능한 제1 챔버가 되는 한편, 상기 자외선 투과 시트를 경계로 하는 상부의 자외선 투과 마스크 지지틀 및 가동 시일링반으로 둘러싸여진 내부가 감압 가능한 제2 챔버가 되도록 하여, 상기 공실 하우징 내에 상측 기판이 반입되었을 때, 상기 자외선 투과 시트의 투명 전극에 전류를 통하여 정전기를 발생시켜, 상기 상측 기판을 정전 척하도록 한 것을 특징으로 하는 시일링 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 상측 기판과 상기 하측 기판의 얼라인먼트 조정을 하기 위한 얼라인먼트 카메라를 스테이지의 측부에 설치한 것을 특징으로 하는 시일링 장치.

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