TWI437320B - A substrate mounting apparatus, and a substrate mounting method using the same - Google Patents

Description

基板裝配裝置及使用該裝置之基板裝配方法

本發明是關於滴下液晶在真空中貼合基板製造液晶顯示器的基板裝配裝置及基板裝配方法。

於專利文獻1所記載的基板裝配裝置中，所揭示的構成為：為了讓保持著上下基板進行貼合的上下工作台(或一方的工作台)形成有負壓的吸引吸附用是沿著工作台表面設置的圓形通孔周緣形成有環狀的黏附構件，於黏附構件不黏附的部份黏附包覆著和黏附構件大致相同厚度的緩衝材藉此調整高度使表面形成為平整面狀。此外，又記載著其構成為於配置有黏附構件的附近配置著昇降插銷，將昇降插銷推向基板藉此剝除黏附構件。再加上，又揭示有構成在四角的工作台各角部配置有靜電吸盤以於真空中除了黏附構件以外還可加上靜電吸附力來保持著基板。

〔專利文獻1〕日本特開2005－351961號公報

上述記載的貼合裝置之構成，是將昇降插銷推向黏附構件所吸附的基板藉此使基板脫離黏附構件，所以於脫離石就會產生基板歪曲問題。

本發明之目的，是提供一種即使在真空中還是可確實保持著基板，並且於黏附構件從基板面剝除時不會產生基板歪曲的貼合裝置。

為達成上述目的，本發明構成為：於上腔內側所設置的上工作台鑿設有可使黏附插銷通過的孔，再加上設有具彈性體的平板固定用的磁鐵和螺絲孔，形成為可更換。此外，又構成為：黏附插銷的上下機構是針對上工作台的上下機構形成可獨立動作，驅動是使用可控制速度及位置的伺服馬達或步進馬達，可根據需求形成最佳脫離條件。

黏附插銷的前端貼有習知技術所使用的黏附薄片上設有真空吸附孔的黏附薄片，形成為可更換前端部本身。貼在前端部的薄片，除了上述黏附薄片以外，也可根據需求變更為具有緊貼力的薄片或吸附墊等。

根據本發明，能夠使大型基板不歪曲地形成脫離，能夠有助於提昇今後將更為大型化的液晶顯示器用面板生產作業的生產效率。

〔發明之最佳實施形態〕

以下，使用圖面對本發明一實施形態加以說明。

〔實施例1〕

第1圖為表示本發明基板裝配裝置一實施形態圖。基板裝配裝置是以架台1和上框架5為剛體支撐構件，構成於其內側設有上腔7和下腔8。另，上框架5是構成為藉由設置在架台1側的Z軸驅動機構2構成用的Z軸驅動馬達2a的滾珠螺桿2b的旋轉驅動，透過設置在上框架5的滾珠螺桿承部2c使上框架5對架台1形成上下方向移動。上框架5上下動時的引導機構3是設有4組。引導機構3的局部剖面圖如第2圖所示。如第2圖所示，是於固定在架台側的樑17設有2個線性導件3a，於固定在上框架5側的樑18設有2個線性移動部3b。如該圖所示，一方的引導面是對另一方的引導面成垂直地形成組合。

於架台1的上方，安裝有支撐下工作台10用的複數下軸12。各下軸12為了和下腔8內保持氣密性是透過真空密封構件形成為突出在下腔8內。再加上，於各下軸12和下工作台10之間安裝有構成可分別獨立朝XY θ方向活動的XY θ移動單元13。另，XY θ移動單元13，也可由所使用的滾珠軸承等上下方向固定但水平方向可自由活動的機構構成。於下工作台10的水平方向(X、Y方向)，未圖示的複數下工作台水平驅動機構是設置在下腔8的外側，構成以設置在驅動機構的軸推壓著下工作台側面(下工作台的厚度方向)來執行XY θ方向的定位移。

又加上，下腔8和上腔7是形成可分割的構成，於該連接部設有未圖示的密封環，藉此使上下的腔結合成為一體，防止內部排氣時的空氣洩漏。

於上框架5和Z軸驅動機構2的連接部分別設有負載感測器4。於上框架5的內側，安裝有上腔7。上腔7是利用從上框架5垂下的支撐軸6c和托架7b形成吊掛構造，藉由上框架5的上下動，就能夠使上腔7離開下腔8。此外，於上框架5，為了支撐上工作台9，朝向上腔7內設有複數的上軸6。上軸6和上腔7間是以可保持腔內成氣密的真空密封構件形成連接。再加上，上工作台9是固定在上軸6，形成基板加壓時的力能夠以負載感測器4進行檢測的構造。

另，Z軸驅動機構2是構成為可使上腔和上工作台朝上下移動，因此，分別設有可使上腔7設置在上框架的支撐軸6c和可使上工作台9支撐在上框架的軸(上軸6)。因此，上腔7的支撐軸6c是形成能夠活動的支撐構成，如此一來當上腔7和下腔8結合成一體時，就不會作用有從上腔7往下腔8朝下側移動的力。即是於上腔7上部安裝有指定高度的托架7b，形成為該托架7b內部在上腔7的支撐軸6c前端抵接著凸緣部。上舉上腔7時，支撐軸6c的凸緣部會接觸於該托架7b使上腔7及上工作台9能夠一體朝上方向移動。即，構成為當上昇上軸6使上工作台在上腔內朝指定量上方移動時支撐軸6c的凸緣部會抵接於托架7，更加上昇上軸6時上工作台9和上腔7會一起朝上方移動。另外，構成為當上腔7朝下側移動直到和下腔8成為一體之前上腔7和上工作台9是一體移動，當上腔7和下腔8成為一體後可使上工作台9單獨移動至下工作台10側。

此外，如上述於本實施例，上工作台9及下工作台10是和上腔7及下腔8形成分開配置，所以於腔內減壓腔是會變形，但該變形並不會傳達至上下工作台，因此能夠將基板保持成水平。

於上工作台9設有鐵製彈性體平板11。於彈性體平板11和基板形成接觸的面全體設有彈性體11a。彈性體平板11是由埋入在上工作台9的複數磁鐵的磁力和螺絲鎖緊形成固定，構成為能夠加以更換。

於第3圖中圖示著黏附插銷的全體構成。此外，於第4圖中圖示著上工作台的局部放大圖。

如第3圖所示，於上腔7上或上框架5上，安裝有能夠和上工作台9形成獨立動作的黏附插銷驅動機構14。該機構是由上下驅動用馬達14a、複數安裝有黏附插銷14c的黏附插銷板14b及黏附插銷上下機構14d所構成，於黏附插銷板14b及黏附插銷14c具有真空吸附機構的同時於黏附插銷14c的前端安裝有黏附薄片14e。另外，黏附插銷14c是形成可從黏附插銷板14b拆下的構造(利用螺絲機構形成自由脫裝)，構成可加以更換。黏附插銷板14b內連接有供應負壓的負壓室及從負壓室設置至黏附插銷14c中央的負壓流路14f(參照第5圖)，形成為可將負壓供應至設置在黏附插銷前端的開孔。於黏附插銷前端部，除了開孔部外設有黏附薄片14e。另，可使黏附插銷板14b上下移動的黏附插銷上下機構和上腔7之間連接有蛇腹狀的彈性體，藉此形成為能夠保持真空狀態。

如第4圖所示，於上工作台9的基板支撐側，安裝著表面設有彈性體11a的彈性體平板11，為讓黏附插銷能夠上下移動，上工作台9、彈性體平板11及彈性體11a設有對應著黏附插銷的配置形成設置比黏附插銷14c直徑還大的黏附插銷移動用貫通孔。再加上，於上工作台內，複數設有：供應有別於黏附插銷14c之負壓用的負壓室：及從負壓室貫通至工作台面及彈性體平板11、彈性體11a的貫通孔。即，供應至設置在黏附插銷中之負壓供應孔和複數設置在工作台面之負壓供應孔的負壓是形成為可分別控制。另，從該等負壓供應孔除了可供應負壓以外，還可供應氮氣或大氣。即，雖然未加以圖示，但其構成為可於分別連接各負壓室的負壓供應管轉換連接負壓源，或者是做為吹掃氣體的氮氣或大氣。如此一來，在將黏附插銷從基板剝離時藉由正壓氣體的供應可使黏附插銷容易從基板剝離，或將腔內從真空狀態恢復成大氣狀態時藉由吹掃氣體的供應能夠縮短恢復成大氣壓時的時間。

其次，針對使用本發明裝置時的基板裝配順序加以說明。

首先，啟動Z軸驅動機構2，插入基板，為了在上工作台9和下工作台10設有只能夠保持的空間，使上工作台9和下工作台10形成分開。該動作距離為100~200 mm程度。另，在進行腔內的維修保養或清掃時，若使兩者分開為200~300mm則可提昇作業性。

接著，使用機器人手臂將貼合面朝向下工作台10側的上基板搬入至上工作台9下面。從上工作台9降下未圖示的複數吸附輔助嘴和黏附插銷驅動機構14，先將上基板吸附在吸附輔助嘴的前端。然後，上昇吸附輔助嘴直到吸附輔助嘴前端到達黏附插銷面位置為止，對設置在第5圖所示黏附插銷14c的黏附插銷吸引吸附孔14f供應負壓將基板保持在黏附薄片14e面。另，於上述是使用有別於黏附插銷機構的吸附輔助嘴進行了說明，但也可不設有吸附輔助嘴，只使用黏附插銷14c構成吸引吸附．黏附保持。在基板被保持於黏附插銷14c前端所設置的黏附薄片14e的狀態下上昇黏附插銷14c使基板形成為接觸保持在被安裝在上工作台9的彈性體平板11的彈性體11a面。

接著，揭示將下基板保持在下工台10時的順序。於上工作台9吸附保持有上基板之後，若於下工作台10仍有貼合完成的基板存在時，將設置在下工作台10的輔助插銷(未圖示)突出工作台面使貼合完成的液晶基板從下工作台面浮起，以使機器人手臂能夠插入在液晶基板下。接著，以機器人手臂將液晶基板取出至真空室外。然後，對下基板面以環狀塗抹黏合劑(密封劑)，將該黏合劑所包圍的區域滴下有適量液晶的下基板以機器人手臂搬入至下工作台10位置，載置在輔助插銷上。另，黏合劑雖是以設置在下基板為例進行了說明，但也可設置在上基板側，或者是設置在上下基板。

其次，將輔助插銷後退至下工作台側直到其前端部位於工作台面或比工作台面還位於內側為止，對設置在下工作台的吸附孔供應負壓藉此保持著下基板。另，於下工作台設有靜電吸附機構，即使是腔內為真空狀態下還是能夠使基板不偏位地被保持著。另，下工作台也可和上工作台同樣形成為設有黏附插銷機構的構成。於該狀況時，黏附插銷的移動距離是可設定成比上工作台的狀況還小。

當於黏附插銷14c及下工作台10分別保持有上下基板之後，就啟動Z軸驅動機構2，使上框架5及上腔7、上工作台9下降，將上腔7和下腔8透過密封環結合成一體形成真空室。與該動作同步使用上下驅動用馬達14a和黏附插銷上下機構14d使黏附驅動機構14同樣下降成和上工作台的位置關係不變。另，此時保持在上工作台9的上基板和保持在下工作台10的基板的相向面間隔是設定成數mm程度，上基板和下基板是不接觸。然後，雖然未加以圖示，但是從設置在下腔8側的排氣口排出真空室內的空氣以使真空室內形成減壓。當真空室內成為適合進行貼合的減壓狀態時，利用設置在下單元側焦點深度深的照相機算出事先設置在上基板和下基板的定位記號偏差量。但是，若照相機的焦點深度為較淺的狀況時，則是採取下述方法，即，設有可使照相機上下動作的機構，先認識上基板的定位記號之後再將照相機朝下方移動以認識下基板的定位記號藉此算出上下基板的定位記號偏差量。然後，對XY θ移動單元13進行驅動使下工作台10移動藉此修正上下基板的XY θ方向偏差。另，該定位動作也可在為了進行貼合的減壓過程途中進行。

當上下基板的位置對準完成時，啟動Z軸驅動機構2透過上框架5移動上工作台9的同時，於此同步地將黏附插銷驅動機構14移動至下工作台10側使上下基板形成接觸。在上下基板形成接觸的狀態下再度確認上下基板定位記號的偏差量，若有偏差就再度執行定位動作。當確認及定位動作結束時只使上工作台9更為下降，進行加壓的同時使上基板脫離黏附插銷14c。在基板加壓時藉由安裝在上工作台9的彈性體平板11上的彈性體11a的變形能夠使基板全體均勻加壓。另，於加壓時兩工作台上所保持的基板有時也會產生位置偏差，最好是偶而觀測定位記號對位置偏差加以修正為佳。

當上下基板加壓貼合完成時，將大氣導入真空室，恢復成大氣壓。經由恢復成大氣壓會讓基板更加受到推壓力作用，使其加壓成規定的厚度。於該狀況下，啟動未圖示的UV照射機構，使複數處黏合劑凝固進行暫時固定，結束液晶基板的貼合作業。

於上述動作中黏附插銷對基板的保持，是只保持至使上下基板接觸於其中一方基板所設有的黏合劑(密封劑)為止，黏附插銷是不會有這以上的朝下方移動，只有上工作台會朝下方移動使黏附插銷從基板面剝除。另，此時，若將黏附插銷朝基板移動方向的反方向移動就能夠確實將黏附插銷從基板面剝除。

另，在對基板加大加壓力時也是相同狀況，黏附插銷14c也是同時移動至下工作台側，加壓結束後，在恢復成大氣壓後，工作台是保持著和加壓時相同的狀態，在該狀態下上昇黏附插銷驅動機構14就能夠使黏附插銷脫離基板。另，此時，一邊對黏附插銷前端的吸引吸附孔輸送正壓氣體或清淨空氣一邊使黏附插銷上昇，能夠使黏附插銷容易從基板面剝除。

如以上所述，於本實施例的方法，在黏附插銷從基板面剝除時周圍的彈性體具有緩衝構件的效果，使黏附插銷部份的基板面不會有大的剝除力作用，能夠分散剝除力因此基板就難以產生歪曲。

一組的基板貼合結束後，就如以上所述，進行下一個基板的貼合準備及取出貼合完成的液晶基板。

如以上說明，根據本發明時，與習知相比，在貼合後的基板脫離時能夠抑制基板的彎曲。此外，還可提供一種藉由彈性體形成的均勻加壓執行就可生產更高品質之基板的基板貼合裝置。

1．．．架台

2．．．Z軸驅動機構

2a．．．Z軸驅動馬達

2b．．．滾珠螺桿

2c．．．滾珠螺桿承部

3．．．引導機構

4．．．負載感測器

5．．．上框架

6．．．上軸

7．．．上腔

8．．．下腔

9．．．上工作台

9a．．．上工作台吸引吸附孔

10．．．下工作台

11．．．彈性體平板

11a．．．彈性體

12．．．下軸

13．．．XY θ移動單元

14．．．黏附插銷驅動機構

14a．．．上下驅動用馬達

14b．．．黏附插銷板

14c．．．黏附插銷

14d．．．黏附插銷上下機構

14e．．．黏附薄片

14f．．．黏附插銷吸引吸附孔

第1圖為表示本發明基板裝配裝置的全體構成概略圖。

第2圖為貼合裝置的組合導件說明圖。

第3圖為黏附插銷機構的概略說明圖。

第4圖為上工作台機構的概略說明圖。

第5圖為黏附插銷說明圖。

7．．．上腔

8．．．下腔

9．．．上工作台

10．．．下工作台

11．．．彈性體平板

11a．．．彈性體

14．．．黏附插銷驅動機構

14a．．．上下驅動用馬達

14b．．．黏附插銷板

14c．．．黏附插銷

14d．．．黏附插銷上下機構

14e．．．黏附薄片

Claims (4)

1. 一種基板裝配裝置，是將一方基板滴下有液晶的下基板保持在下工作台上，將上基板保持在上工作台形成和上述一方基板成相向，以任一方的基板設有黏合劑在真空室中進行貼合的基板裝配裝置，其特徵為，構成：於腔內側所設置的上述上工作台，設有於基板保持面具備彈性體和真空吸附機構及吹掃氣體噴吹機構的彈性體平板，在和上述上工作台形成獨立上下的黏附插銷板具備有複數黏附插銷，於上述上工作台及彈性體平板設有上述黏附插銷可通過的貫通孔，於上述黏附插銷前端的周圍設置黏附機構，並在黏附插銷的中央部具有吸引吸附孔，在以上述彈性體平板對基板加壓成貼合的狀態，使上述黏附插銷上升而使得黏附插銷從上述基板面脫離。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的基板裝配裝置，其中，利用真空吸附機構使上基板緊貼在彈性體，以上述黏附插銷前端的黏附機構加以保持，於真空中進行裝配。
3. 如申請專利範圍第2項所記載的基板裝配裝置，其中，一邊從上述黏附插銷的前端部將正壓氣體供應至基板面一邊使黏附插銷上昇藉此將黏附插銷從基板面剝除。
4. 一種基板裝配方法，其特徵為，包括：將上腔和下腔分開使設置在上腔內的上工作台的複數黏附插銷突出上工作台面利用設置在黏附插銷前端的黏附 薄片保持著上基板，直到基板接觸工作台面的彈性體為止的上舉步驟；以機器人手臂將滴有液晶的下基板搬入至上述輔助插銷上的搬入步驟；使輔助插銷下降成和下工作台面相同高度或較其位於內側，將下基板保持在下工作台的保持步驟；使上腔和下腔結合成一體的步驟；將上基板一邊維持成黏附保持一邊使其下降直到下基板未接觸位置為止形成接近的步驟；配合上基板與下基板的位置的步驟；將上基板下降使下基板接觸黏合劑進行定位的步驟；及一邊以上工作台對上基板加壓一邊對黏附插銷的吸引吸附孔送入正壓氣體或空氣，並使黏附插銷上升來解除黏附保持的步驟。