JP2007017996A - 基板貼り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セルの搬送途中に上下の基板の位置ズレが生じず，且つＵＶ硬化剤付近でも所望のギャップを得ることのできる基板貼り合わせ装置の提供。
【解決手段】真空チャンバ１５内に配置した二枚の基板を真空状態で加圧貼り合わせを行った後、その各基板のうちの少なくともいずれか一方に複数箇所設けた仮固定用の接着剤５３にＵＶ光を照射して硬化させる仮固定機構Ｓ４を備えた基板貼り合わせ装置であって、前記仮固定機構Ｓ４は、中空円筒加圧バー６０内に、ＵＶファイバ４５を真空遮断して配置したものであって、真空チャンバ１５内の減圧状態を保ったまま前記中空円筒加圧バー６０を真空チャンバ１５内で上下移動可能に構成したもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、減圧状態で液晶表示パネルの構成部材たる一対の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置に係り、特に液晶表示パネルの不良品発生を防止するのに好適な基板貼り合わせ装置に関する。

液晶表示パネルの製造には、透明電極や薄膜トランジスタアレイ等が設けられた二枚のガラス基板を、基板の周縁部に口字状に設けた接着剤（以下、「シール剤」ともいう）で例えば２μｍ程度の極めて接近した間隔をもって貼り合わせ（以下、その貼り合わせ後の基板を「セル」という）、その各基板と接着剤で形成される空間に液晶を封止するという工程がある。

従来、その液晶の封止を行う際の基板貼り合わせ方法としては、注入口を設けないようにシール剤をクローズしたパターン（口字形）に描画した一方の基板上に液晶を滴下しておく。そして、真空チャンバ内にて他方の基板を一方の基板の上方に配置し、真空状態でその他方の基板と一方の基板との間隔を狭めて加圧して上下の基板を貼り合わせる、という下記特許文献１に開示された方法がある。また、その各基板を貼り合わせる際の接着剤（シール剤）を硬化させる方法としては、基板に塗布したシール剤を照射エネルギーにより仮硬化させた後、基板上に液晶を滴下して二枚の基板を貼り合わせ、しかる後、先に照射した照射エネルギーとは異なる照射エネルギーでシール材を硬化させる、という下記特許文献２に開示された方法がある。
特開２０００−２８４２９５号公報 特開平１０−１７７１７８号公報

ところで、近年、液晶表示パネルの大型化が進み、現在では一辺が１０００ｍｍを超え且つ厚さが０．７ｍｍという基板が出てきた。ここで、このような大型化された基板の両端を保持して持ち上げた場合、その自重で約８０〜１００ｍｍ位撓んでしまうことが実験やコンピュータ解析によって確認されている。これが為、二枚の大型基板が貼り合わされたセルもその搬送途中に自重で撓んでしまい、例えば下基板のシール面には圧縮力が作用すると共に上基板のシール面には引張り力が作用するので、上下の基板の間ではズレが生じ、これによりシール部分が決壊して液晶の流失が発生する、という不都合があった。

更に、そのような大型基板には、基板上に複数個の切れ目の無いシールパターンを設け、その各パターン内に液晶を封止して複数個の液晶表示パネルを作成する、という多面取りが行われる場合がある。かかる場合の二枚の基板の貼り合わせは、例えば上記特許文献１に開示された方法の如く二枚の基板を減圧状態で加圧する。そして、真空チャンバ内を大気圧に戻す際に基板に掛かる加圧力で為される。しかしながら、このような大型基板にあってはその大気圧に戻す際に均等に加圧されず、基板間距離が適正なギャップにならない、という不都合があった。かかる不都合を改善する，即ち加圧力が均一に加わるようにする為には、シール剤から成る液晶封入の為のシールパターンの外にもう一巡のダミーシールパターンを付加する方法が考えられる。また、そのダミーシールパターンの近くに仮止め用ＵＶ（紫外線）硬化剤を打点塗布し、真空チャンバの外からＵＶ光を照射してＵＶ硬化剤を硬化させることで仮固定する方法もある。

しかしながら、これらの改善方法の場合、真空中で貼り合わせたセルを大気圧に戻した時にダミーシールの内側と外側で圧力差が生じ、打点塗布されたＵＶ硬化剤が潰れずにその高さがシール剤よりも高くなってしまう。そして、これによりＵＶ硬化剤付近での基板間のギャップ不良が生じ、点灯後の色ムラ不良を引き起こす要因の一つとなってしまう、という不都合があった。

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、セルの搬送途中に上下の基板の位置ズレが生じず，且つＵＶ硬化剤付近でも所望のギャップを得ることのできる基板貼り合わせ装置を提供することを、そして、それによりセルの不良品発生を防止することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明では、真空チャンバ内に配置した二枚の基板を真空状態で加圧貼り合わせを行った後、その各基板のうちの少なくともいずれか一方に複数箇所設けた仮固定用の接着剤にＵＶ光を照射して硬化させる仮固定機構を備えた基板貼り合わせ装置において、前記仮固定機構は、中空円筒加圧バー内に、ＵＶファイバを真空遮断して配置したものであって、真空チャンバ内の減圧状態を保ったまま前記中空円筒加圧バーを真空チャンバ内で上下移動可能に構成したことを第１の特徴とする。

更に本発明は、前記特徴の基板貼り合わせ装置において、前記中空円筒加圧バーの先端部には内部にガラスが保持され、前記ガラスに当接する筒状の狭窄部が設けてあり、前記狭窄部で基板に加圧力を加える構成としたことを第２の特徴とし、前記第１の特徴の基板貼り合わせ装置において、前記真空チャンバにフランジを取り付け、前記フランジ内を前記中空円筒加圧バーが上下動する構成としたことを第２の特徴とする。

本発明により基板貼り合わせ装置は、真空チャンバに、減圧状態の当該真空チャンバ内で間隔を狭めて二枚の基板を一次加圧した後、その各基板の内の少なくとも何れか一方に複数箇所設けた仮固定用の接着剤を、減圧状態の真空チャンバ内で加圧しながらＵＶ光を照射して硬化させる仮固定機構を設けている。例えば、その仮固定機構とは、中空円筒加圧バー内に、ＵＶファイバ素子の結束体をＵＶ光を通過させる材料で真空遮断して配置したものであって、真空チャンバ内の減圧状態を保ったままその真空チャンバ内で上下動できるものである。

本発明では、上記一次加圧の工程の後、その仮固定機構を用いて、一次加圧工程を経た各基板における仮固定用の接着剤を加圧しながらＵＶ光を照射して硬化させる仮止め工程を行う。例えば、この仮止め工程は、上記中空円筒加圧バー先端で基板における仮固定用の接着剤が設けられた部分を所定の力で加圧し、その加圧部分の基板間を最終ギャップにした後その基板間に挟まれた仮固定用の接着剤にＵＶ照射して硬化させる。これにより仮固定用接着剤が設けられた部分だけでも最終ギャップとなり、かかる位置での仮止めができる。本発明にあっては、その仮止め工程の後、真空チャンバ内を大気圧に戻すことで加圧して貼り合わせを行う二次加圧工程を行う。

本発明に係る基板貼り合わせ装置によれば、仮固定用接着剤が設けられた部分の基板間距離を減圧下で所望のギャップにでき、且つかかる位置での仮固定ができるので最終的に所望する基板間距離を保つことができる。また、従来例の如く二枚の大型基板が貼り合わされたセルであっても、最終的に所望する基板間距離を保ち固定されたセルであるので、その搬送途中における上下の基板の位置ズレを防止できる。そして、以上のことにより、セルの不良品発生を防止できる。

［第一実施形態］
本発明に係る基板貼り合わせ装置の第一実施形態について図１からに図５に基づいて説明する。
［基板貼り合わせ装置の構成］
この基板貼り合わせ装置は、図１に示すように大きく分類すれば、貼り合わせ対象物たる二つの基板３３，３４（以下、後述するテーブル９に載置保持する基板３３を「下基板３３」と、後述する加圧板１６に保持する基板３４を「上基板３４」という。）の位置決めを行うＸＹθステージ部Ｓ１と、各基板３３，３４の貼り合わせ動作を行う基板貼り合わせ部Ｓ２と、後述する各基板３３，３４の一次加圧を行うＺ軸移動ステージ部Ｓ３とから構成されており、その各部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が架台１上に順次配置されている。ここで、ＸＹθステージ部Ｓ１は架台１上に載置保持され、基板貼り合わせ部Ｓ２は架台１上に立設された例えば四つの支柱を備えた第一フレーム２に支持され、Ｚ軸移動ステージ部Ｓ３は架台１上に立設された例えば四つの支柱を備えた第二フレーム３に支持される。以下、これら各部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３について詳述する。
［ＸＹθステージ部］

ＸＹθステージ部Ｓ１は、架台１上に配設されたＸステージ４ａと、このＸステージ４ａ上に配設されたＹステージ４ｂと、このＹステージ４ｂ上に配設されたθステージ４ｃとを有する。本実施形態のＸステージ４ａは、駆動モータ５によってＹステージ４ｂとθステージ４ｃを左右方向（図１中のＸ軸方向）に移動できるよう構成される。また、Ｙステージ４ｂは、駆動モータ６によってθステージ４ｃを前後方向（図１中のＹ軸方向）に移動できるよう構成される。更に又、θステージ４ｃは、回転ベアリング７を介し駆動モータ８によってＹステージ４ｂに対して図１に示すθ方向に回転するよう構成される。

ここで、θステージ４ｃ上には、下基板３３を載置保持するテーブル９が支持柱１０を介して固定されている。また、Ｙステージ４ｂには、回転ベアリング１３と真空シール１４を介して支持柱１０の下部側を被包するアーム１１が配設されており、これにより支持柱１０の回転に伴ってアーム１１がつられて回転しないようになっている。更に又、そのアーム１１と基板貼り合わせ部Ｓ２の後述する真空貼り合わせ室１５との間には、アーム１１上に一端を固定し且つ真空貼り合わせ室１５の下部に他端を固定すると共に支持柱１０に覆設する蛇腹状の弾性体から成る真空ベローズ１２が配設されており、これにより貼り合わせ時における真空貼り合わせ室１５内の減圧状態を保持している。

尚、本実施形態にあっては支持柱１０をテーブル９の略中央に一本配設しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えばθステージ４ｃによるテーブル９の所定量（後述する位置合わせマークの位置ずれ量）を補正するだけの回転が可能であればその支持柱１０を複数本設けてもよい。
［基板貼り合わせ部］

基板貼り合わせ部Ｓ２は、図１に示すように、減圧下にて二枚の基板３３，３４の貼り合わせを行う真空貼り合わせ室（真空チャンバ）１５と、この真空貼り合わせ室１５内に配設されたテーブル９と、同じく真空貼り合わせ室１５内でテーブル９の上方に対向して配設された加圧板１６とを有する。この場合、テーブル９には後述するダミーシール５４，ＵＶ硬化剤５３，接着剤３７や液晶３９が設けられた下基板３３が載置保持され、加圧板１６にはその下基板３３に貼り合わせる上基板３４が保持される。

上記真空貼り合わせ室１５の側部には、各基板３３，３４を出入する為の第一開口部１５ａが設けられており、更にこの第一開口部１５ａを閉塞するゲートバルブ１７が備えられている。ここで、このゲートバルブ１７は、シリンダ１７Ａによって上下方向（図１中のＺ軸方向）に移動自在に構成される。

更に、真空貼り合わせ室１５の下部には真空貼り合わせ室１５内を真空排気する為の第一及び第二の排気管２０ａ，２０ｂが配設されており、これら各排気管２０ａ，２０ｂは、図示しない切換バルブを介して真空ポンプに接続される。ここで、第一排気管２０ａは、第二排気管２０ｂに比べて細いものが用いられ、例えば各々断面略円形の排気管の場合、第一排気管２０ａの径を１とすると、太い方の第二排気管２０ｂは約１０〜１００倍程度の径のものが用いられる。この場合、第一排気管２０ａの径は、この第一排気管２０ａから後述するが如く真空貼り合わせ室１５内を真空排気する際に、ガスの流れによって基板３３，３４の暴れ、下基板３３上の液晶の飛散や減圧による水分の凍結が発生しない速度となるように設定する。例えばその径の設定の際には、種々の径の配管にて予め実験し、その実験結果に基づいて定めた径の第一排気管２０ａを配設する。ここで、本実施形態における貼り合わせ時の真空貼り合わせ室１５内の圧力は、０．６７Ｐａ（５×１０−３Ｔｏｒｒ）程度である。

尚、本実施形態にあっては太さの異なる第一及び第二の排気管２０ａ，２０ｂを切換バルブによって切り換えて排気経路を変更し、これにより排気速度を制御しているが、必ずしもその方法に限定するものではなく、例えば本実施形態の如く二つの排気管２０ａ，２０ｂを設けずに一つの排気管のみで構成してこの排気管に真空ポンプを接続し、この真空ポンプを制御して排気速度を制御してもよい。この場合、排気管は、太い方の管径（即ち本実施形態の第二排気管２０ｂの管径）にすることが望ましい。

また、真空貼り合わせ室１５内のテーブル９側には、下基板３３を図示しない移載機から受け取る，若しくはセルを取り出す為に使用される複数の昇降ピン３５が立設される。この昇降ピン３５は、その一端（図１中の下端）にシリンダ３６が配設されており、このシリンダ３６によってテーブル９に形成した貫通孔の中を上下方向に移動できるよう構成されている。

更に又、真空貼り合わせ室１５の上部にはその真空貼り合わせ室１５内の減圧状態を大気圧に戻す為の配管２１と、真空貼り合わせ室１５内にガス（空気）を導入する若しくは遮断する為に配管２１の途中に備えた弁２２とが配設される。ここで、配管２１には図示しない圧力源（例えばポンプ）が接続されており、これにより真空貼り合わせ室１５内へのガスの導入速度を制御することができる。尚、その圧力源は、必ずしも配設されてなくてもよい。

また、真空貼り合わせ室１５の側面（前述したゲートバルブ１７が備えられた側とは反対側）にはその真空貼り合わせ室１５に形成された略円形の第二開口部１５ｂを閉塞する板状体から成る大気開放弁２３と、この大気開放弁２３を第二開口部１５ｂから離間させるシリンダ２４とが配設される。このように、大気開放弁２３を設け、この大気開放弁２３を第二開口部１５ｂから離間させることによって、真空貼り合わせ室１５内を急速に大気圧に戻すことができる。ここで、前述した配管２１に断面略円形のものを用いた場合は、その配管２１の径を１とすると、第二開口部１５ｂの口径は５以上にすることが望ましい。

更に、真空貼り合わせ室１５の上部には加圧板１６に形成された図示しないマーク認識用孔を通して上下の各基板３３，３４の位置合わせマークを観測する為の窓２５が複数設けられる。ここで、その位置合わせマークの観測には図１に示す認識用カメラ２６が用いられ、この認識用カメラ２６によって各基板３３，３４の位置合わせマークのずれを測定する。

続いて、テーブル９には、静電気又は吸引吸着によって下基板３３を吸着する為の図示しない静電吸着用電極と複数の吸引吸着孔９ａとが設けられている。

その静電吸着用電極は、本実施形態にあっては略矩形の平板電極であり、テーブル９の上面の両端側に形成された二つの略矩形の凹部に各々嵌着される。また、その静電吸着用電極は、その表面（テーブル９の上面側）が誘電体で覆われており、この誘電体の主面がテーブル９の上面と面一になるよう設けられる。このようにテーブル９に配設された静電吸着用電極は、夫々正負の直流電源に適宜なスイッチを介して接続されている。これが為、各静電吸着用電極に正或いは負の電圧が印加されると、上記誘電体の主面に負或いは正の電荷が誘起される。そして、その電荷によって下基板３３に形成されている透明電極膜との間に発生するクーロン力で下基板３３がテーブル９に静電吸着される。ここで、各静電吸着用電極に印加する電圧は、同極でもよいし、夫々異なる双極でもよい。

尚、真空貼り合わせ室１５内が大気の場合は、前述した吸引吸着孔９ａによる吸引吸着を行った方がよい。その理由は、静電吸着を行う場合、下基板３３とテーブル９の間に空気層があると、静電気による放電現象が発生して下基板３３やテーブル９を損傷してしまう。これが為、例えば下基板３３をテーブル９に最初に密着保持するときは周囲が大気下にあるので、先ず吸引吸着を行い、減圧室内を減圧していって放電現象が発生しない程度まで減圧されてから静電吸着を行うことが望ましい。

次に、各吸引吸着孔９ａは、配管１８を介して真空貼り合わせ室１５の外部に配設した図示しない吸着バルブに接続され、この吸着バルブを経由して図示しない真空ポンプに接続されている。この場合、その配管１８の途中には吸引吸着解除用のバルブを介して大気開放する為のバイパス配管が設けられており、その吸引吸着解除用バルブを大気開放することによって吸着状態を強制的に解除している。このように構成されたテーブル９は、前述したが如く支持柱１０を介してθステージ４ｃ上に固定される。

また、加圧板１６には、テーブル９と同様に上基板３４を吸着する為の静電吸着用電極と複数の吸引吸着孔１６ａとが設けられている。ここで、後述するが如く加圧板１６にて上基板３４を吸引吸着している状態で真空貼り合わせ室１５内を減圧していくと、その吸着力が小さくなり上基板３４が落下する虞がある。これが為、真空貼り合わせ室１５内には、加圧板１６の僅か下の位置で上基板３４を受け止める図示しない基板保持爪が設けられている。この基板保持爪は、例えば上基板３４の対角位置たる二つの角部に対応して配設されており、真空貼り合わせ室１５の上部から下方に向けて延設したシャフトで釣り下げ保持される。

具体的には、図示しないが、真空貼り合わせ室１５の上部に形成された貫通孔にシャフトが挿通されており、このシャフトがその軸中心で回転し且つ上下移動できるように構成されている。この場合、真空貼り合わせ室１５内が真空漏れを起こさないようにシャフトに真空シールが覆設されている。上記回転はシャフトの端部に接続された図示しない回転アクチェータによって、上下移動は同様にシャフトの端部に接続された図示しない昇降アクチェータによって行われる。このようにシャフトを回転又は上下移動させることによって、各基板３３，３４の貼り合わせを行ない、下基板３３上に滴下された液晶剤を各基板３３，３４の主面の広がり方向に拡張させる際に邪魔にならぬように基板保持爪を退避させることができる。

上記各吸引吸着孔１６ａは、配管１９を介して真空貼り合わせ室１５の外部に配設した図示しない吸着バルブに接続され、この吸着バルブを経由して図示しない真空ポンプに接続されている。この場合、その配管１９の途中にはテーブル９と同様に吸引吸着解除用のバルブを介して大気開放する為のバイパス配管が設けられており、その吸引吸着解除用バルブを大気開放することによって吸着状態を強制的に解除している。このように構成された加圧板１６は、複数の支持柱２７を介してＺ軸移動ステージ部Ｓ３の後述する移動ベース２９に吊り下げ固定されている。

ここで、真空貼り合わせ室１５と移動ベース２９との間には、真空貼り合わせ室１５上に一端を固定し且つ移動ベース２９の下部に他端を固定すると共に支持柱２７に覆設する蛇腹状の弾性体から成る真空ベローズ２８が配設されており、これにより貼り合わせ時における真空貼り合わせ室１５内の減圧状態を保持している。

更に、この真空貼り合わせ室１５の上部には、図１に示すが如く、後述する一次加圧後（減圧状態で各基板３３，３４を加圧して貼り合わせた後）に、加圧板１６を上昇させた状態で、下基板３３に予め設けた仮固定用のＵＶ硬化剤５３を加圧しながらＵＶ光を照射して硬化させる仮固定機構部Ｓ４が設けられる。以下に、この仮固定機構部Ｓ４について図２を用いて説明する。

この仮固定機構部Ｓ４は、その先端部分（真空貼り合わせ室１５内に配設されている部分）から、内部にガラス４４を保持する筒体から成るガラスホルダ４２と、このガラスホルダ４２を螺着する筒体から成る中空円筒加圧バー６０と、この中空円筒加圧バー６０の内部で且つガラス４４の近傍に配設されたＵＶ光照射用のＵＶファイバ４５と、真空貼り合わせ室１５の上面に真空遮断用Ｏリング４６を介して固定され且つ中空円筒加圧バー６０が挿通される筒体から成るフランジ５０と、中空円筒加圧バー６０を上下方向に移動させる移動手段とを有する。

本実施形態の移動手段は、中空円筒加圧バー６０の上下動を付勢するシリンダ４９と、フランジ５０の外周部に配設されたシリンダ４９固定用のシリンダ固定金具５２と、中空円筒加圧バー６０の一端（図２にあっては上端）に配設され且つシリンダ４９の稼動部（移動軸）に固定された連結金具４８とで構成される。また、中空円筒加圧バー６０が円滑に上下動できるように、フランジ５０内にはベアリング５１が配設されている。ここで、中空円筒加圧バー６０が上下動するとＵＶファイバ４５も一緒に上下動するので、中空円筒加圧バー６０の一端から延設されているＵＶファイバ４５の損傷防止を図る為に、その延設部分を固定金具５５で連結金具４８に固定している。このように固定することで上下動時のＵＶファイバ４５へのストレスが軽減され、例えばその断裂を防止できる。

ここで、ガラスホルダ４２の先端には、ガラス４４の下面に当接する筒状の狭窄部が設けられている。これにより、後述するが如くその狭窄部が基板を押圧しても、その押圧面が小さいので隣り合うＵＶ硬化剤５３に対して同時に圧が掛かることは無い。更に、その狭窄部がＵＶ光の照射口になるので、ガラス４４を介したＵＶ光を基板に直接照射することは無い。

また、ガラスホルダ４２と中空円筒加圧バー６０の接合端には真空遮断用Ｏリング４１が，ガラスホルダ４２とガラス４４との間には真空遮断用Ｏリング４３が，真空貼り合わせ室１５の上面とフランジ５０の下面との間には真空遮断用Ｏリング４６が，フランジ５０の内周と中空円筒加圧バー６０の外周との間には真空遮断用Ｏリング４７が配設されており、これにより真空貼り合わせ室１５内の減圧状態を保つことができる。即ち中空円筒加圧バー６０内が大気圧となるので、この部分を利用してＵＶファイバ４５を構造上基板に最も近い位置（例えばガラス４４の近傍）に配置する。そして、このような位置にＵＶファイバ４５を配設しているので、基板に照射されるＵＶ光の減衰が少なく、大口径の集光レンズ等を設ける必要が無い。これが為、ガラス４４は、ＵＶ光透過率の最も良いもの、例えば石英ガラスが適している。

以上の如く構成された仮固定機構部Ｓ４は、設計上、可能な範囲で且つ有効接着位置を検討することで複数設けても良いが、図３に示すように最低でも基板の各辺に二箇所（図３におけるＵＶ硬化剤５３の上方）ずつ設けることが望ましい。また、真空貼り合わせ室１５内の減圧状態を保つことができるのであれば、仮固定機構部Ｓ４に基板上で水平方向に移動させる移動機構を付加し、その仮固定機構部Ｓ４を基板の各辺に一箇所ずつ設けるよう構成しても良い。
［Ｚ軸移動ステージ部］

Ｚ軸移動ステージ部Ｓ３は、加圧板１６を吊り下げ保持する移動ベース２９と、その両端に配設されたリニアガイド３０と、このリニアガイド３０と係合し且つフレーム３に設けられた上下方向（図１に示すＺ軸方向）のレール３ａと、そのＺ軸方向の出力軸を備えた電動モータ３２と、一端が移動ベース２９側に係合し且つ他端が電動モータ３２の出力軸側に係合するボールネジ３１とを有する。このようにＺ軸移動ステージ部Ｓ３を構成することによって、駆動させた電動モータ３２で移動ベース２９をレールに沿って上下方向に移動させ、加圧板１６を上下移動させることができる。
［基板貼り合わせ装置の動作］

次に、本実施形態の基板貼り合わせ装置の動作を説明する。ここでは貼り合わせ対象物たる基板として液晶パネル用の基板を用いた場合について例示する。

予め、貼り合わせる二枚の基板の何れか一方には、その各基板を貼り合わせた際に液晶を決められた枠内に閉じ込め封入する為、図３に示すが如く、液晶封止用シール剤（接着剤）３７で切れ目無く枠を設けておく。また、その枠を囲うように同じく切れ目の無い枠（以下、「ダミーシール」という）５４を接着剤３７とは別に設ける。更に、そのダミーシール５４の基板端部側の近くには、ＵＶ硬化剤５３が点若しくはある程度の長さをもった線形状に設けられる。そして、接着剤３７から成る液晶封止用の枠内に液晶３９を所定量滴下しておく。本実施形態にあっては、この液晶３９等が滴下された基板を下基板３３とする。ここで、ダミーシール５４が設けられない場合もある。かかる場合にあっても、略同等の位置にＵＶ硬化剤５３が設けられる。

先ず、真空貼り合わせ室１５の外部に配設された図示しない移載機のハンドを用いて、膜面を下方に向けた上基板３４の周縁部を下側から吸引吸着する。そして、真空貼り合わせ室１５の第一開口部１５ａに備えたゲートバルブ１７を開け、その第一開口部１５ａから移載機のハンドを真空貼り合わせ室１５内に挿入し、電動モータ３２を駆動して下降させた加圧板１６を上基板３４に押し付ける。しかる後、ハンドの吸引吸着を解除し、真空ポンプを作動させて吸引吸着孔１６ａで上基板３４を加圧板１６に吸引吸着する。この上基板３４の吸着が終了すると、ハンドを真空貼り合わせ室１５外に退避させる。

続いて、各昇降ピン３５を、その先端がテーブル９の上面から突出するようにシリンダ３６を作動させて上昇させておく。そして、液晶を滴下した面を上にした下基板３３の周縁部を移載機のハンドで下側から吸引吸着し、そのハンドを真空貼り合わせ室１５内に挿入して下基板３３を各昇降ピン３５上に移載する。この下基板３３の移載が終了すると、ハンドを真空貼り合わせ室１５外に退避させてゲートバルブ１７を閉じる。しかる後、各昇降ピン３５を下降させて下基板３３をテーブル９上に載置し、真空ポンプを作動させて吸引吸着孔９ａで下基板３３をテーブル９に吸引吸着する。

以上の如きテーブル９と加圧板１６への各基板３３，３４の吸着が終了すると、第一排気管２０ａ側のバルブを開放して真空貼り合わせ室１５内のガスを徐々に排気する。具体的には、本実施形態にあっては装置の初期状態にて第一及び第二の排気管２０ａ，２０ｂが切換バルブによって双方共閉じられた状態に設定されており、各基板３３，３４の吸着が終了すると、第一排気管２０ａ側を開放し且つ第二排気管２０ｂ側を閉じた状態になるよう切換バルブを切り換えて真空貼り合わせ室１５内のガスを徐々に排気する。この場合、前述したが如き径に設定した第一排気管２０ａを用いて低速排気しているので、ガスの流れによる基板３３，３４の暴れ、下基板３３上の液晶の飛散や減圧による水分の凍結が発生を防止することができる。

続いて、第一排気管２０ａによる排気によって真空貼り合わせ室１５内が所定の圧になったときに、具体的には図示しない圧力計にて測定した真空貼り合わせ室１５内の気圧が排気速度を上げても基板暴れ，液晶飛散や水分凍結が発生しない圧力になったとき（例えば、吸引吸着力で吸着している上基板３４が加圧板１６から離れない程度の圧まで減圧したとき）に、第一排気管２０ａのバルブを閉じる。

そして、第二排気管２０ｂのバルブを開放し、各基板３３，３４を貼り合わせる為の圧力（本実施形態にあっては約０．６７Ｐａ）まで真空貼り合わせ室１５内を急速に減圧する。ここで、その圧力下では上基板３４の吸引吸着力よりも真空貼り合わせ室１５内の気圧の方が低くなっているので、その上基板３４が加圧板１６から離れてしまう。しかしながら、加圧板１６の下面側には前述した基板保持爪が具備されており、前述した回転アクチェータや昇降アクチェータによって基板保持爪を動かして上基板３４が保持されているので、その上基板３４は加圧板１６から離間しない。

上述したが如く真空貼り合わせ室１５内の減圧が終了すると、真空中でも各基板３３，３４をテーブル９と加圧板１６に各々吸着できるように、そのテーブル９及び加圧板１６の静電吸着電極に電圧を印加して各基板３３，３４を静電吸着する。しかる後、電動モータ３２を駆動して移動ベース２９を下降させ、上基板３４を下基板３３に接近させる。そして、認識用カメラ２６を用いて各基板３３，３４に設けた位置合わせマークを観測して基板３３，３４間の位置ずれを測定し、この測定値に基づきＸステージ４ａ，Ｙステージ４ｂ並びにθステージ４ｃの動作制御を行ってテーブル９を水平移動させ、下基板３３と上基板３４との高精度な位置合わせを行う。

その位置合わせが終了すると、移動ベース２９を更に下降させて上基板３４でＵＶ硬化剤５３，ダミーシール５４及び接着剤３７を押し潰し、その接着剤３７で形成された枠内に液晶を封止した状態にする。このようにして一次加圧が終了する。この一次加圧の後、加圧板１６の静電吸着電極の印加電圧を切断し、電動モータ３２を駆動して加圧板１６を上昇させる。

ここで、この一次加圧後の各基板３３，３４の状態を図４に示す。この場合の基板３３，３４間の間隔は約１５μｍ程度であり、まだ所望の間隔になっていない。これが為、接着剤３７の潰れ量が少なく、その接着剤３７における各基板３３，３４との接触面積が小さい（接触部長さが短い）ので接着状態が不完全である。更には、接着剤３７の枠内の液晶３９が広がらず、その液晶３９間に大きな真空空間部４０ができている。

ここで、真空貼り合わせ室１５内の圧力を減圧状態から大気圧へと変化させると、基板３３，３４間の空間部分（前述した真空空間部４０）は減圧状態である為、各基板３３，３４には略均一にその外部から大きな圧力が加わる。例えば各基板３３，３４の大きさが１２００ｍｍ×１０００ｍｍの場合は、その基板３３，３４間の空間部分が減圧状態のときに大気圧を加えると１２１．６ｋＮの力を掛けることができる。これが為、本実施形態にあっては後述するが如く二次加圧を行い、適正な基板間隔である５μｍ以下好ましくは４μｍ以下の間隔にする。

前述したが如く一次加圧終了後に真空貼り合わせ室１５内を減圧状態から大気圧へと圧力を変化させると、各基板３３，３４には略均一に圧力を加えることができる。しかしながら、急激に大気圧に戻した場合は、前述したが如く接着剤３７がまだ十分に潰れていない為、真空貼り合わせ室１５内に導入したガスがそのダミーシール５４や接着剤３７を破って真空空間部４０に入り込み、液晶基板として不良品になってしまう。または、大気圧に戻した後の搬出途中において、前述した従来例の如く一方の基板のシール面には圧縮力が，他方の基板のシール面には引張り力が作用して上下の基板３３，３４の間でズレが生じるので、シール部分（接着剤３７，ダミーシール５４）が決壊して液晶３９が流失してしまい、液晶基板として不良品になってしまう。

これが為、本実施形態にあっては、一次加圧終了後であって二次加圧開始前に、接着剤３７やダミーシール５４とは別に設けたＵＶ硬化剤５３を最終ギャップ（適正な，即ち所望の基板間隔）まで局部的に加圧し、しかる後、ＵＶ硬化剤５３にＵＶ光を照射して仮止めを行う。以下に、この仮止めについて図５を用いて詳述する。

先ず、図２に示すシリンダ４９を駆動して各基板３３，３４におけるＵＶ硬化剤５３位置の上方から中空円筒加圧バー６０を下降させ、ガラスホルダ４２の狭窄部の先端で各基板３３，３４を所定の力で加圧して基板間隔を最終ギャップにする。かかる状態で、ＵＶファイバ４５からＵＶ光を照射する。そのＵＶ光は、真空遮断されたガラス４４を透過してＵＶ硬化剤５３に照射されるので、そのＵＶ硬化剤５３が硬化して仮止めが為される。尚、ガラスホルダ４２を基板に押し付ける時の加圧力は、ＵＶ硬化剤５３にもよるが０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度とすることが好ましい。

以上の如く仮止めが行われた後、シリンダ２４を作動させ、急速に真空貼り合わせ室１５内を大気圧に戻す為の大気開放弁２３を開放して各基板３３，３４に加圧力を加える（二次加圧）。これにより、前述したが如く各基板３３，３４に加圧力が掛かり、その各基板３３，３４の本圧着が行われる。

このように、減圧状況下で一次加圧した後、シール部分（接着剤３７，ダミーシール５４）以外の場所に設けた仮固定用のＵＶ硬化剤５３を所望の基板間隔まで加圧して硬化させ、その後、真空貼り合わせ室１５内を大気圧に戻して基板同士を本圧着する構成としたので、真空貼り合わせ室１５内が急激に大気圧に戻されても、半接着状態のシール部分の決壊による液晶３９の漏れや基板同士のずれの発生を防止できる。

以上示したが如く貼り合わせが終了し、更には真空貼り合わせ室１５内の圧力が大気圧になると、ゲートバルブ１７を開ける。そして、中空円筒加圧バー６０を上昇させ、テーブル９の静電吸着電極の印加電圧を遮断し、且つ吸引吸着孔９ａにおける吸引を解除した後、各昇降ピン３５を上昇させてセルをテーブル９上から押し上げる。しかる後、移載機のハンドを第一開口部１５ａからセルの下部（セルとテーブル９の間）に挿入し、そのハンド上にセルを移載して真空貼り合わせ室１５外に搬出する。

尚、仮止め後に急激に真空貼り合わせ室１５内を大気圧に戻さず、以下の如く行っても良い。先ず仮止め後に細い配管２１の弁２２を開放し、その配管２１に接続した圧力源から加圧されたガスを真空貼り合わせ室１５内に導入することで、徐々に大気圧に戻す。このように真空貼り合わせ室１５内を徐々に大気圧に戻していくと、各基板３３，３４には徐々に圧力が加わり、シール部分（接着剤３７，ダミーシール５４）が徐々に潰れていく。そしてこれにより、シール部分と各基板３３，３４との接触面積も徐々に拡大する。このようにして真空空間部４０の内圧と真空貼り合わせ室１５内の圧力との差を徐々に大きくするので、導入されたガスの真空空間部４０内への侵入をより有効に防止することができる。

例えば、この状態の各基板３３，３４間の間隔は約１０μｍ程度になっている。ここで、前述したが如く真空貼り合わせ室１５内にガスを導入すると、接着剤３７は、潰れることで流動が起こり、チクソトロピー性によって粘度が低下する。そして、その粘度が低下した状態で、急速に真空貼り合わせ室１５内を大気圧に戻す為の大気開放弁２３を開放して更に各基板３３，３４に加圧力を加える。具体的には、真空貼り合わせ室１５内に設けた圧力計が所定圧を超えたことを検出したときに弁２２を閉じ、且つシリンダ２４を作動させて大気開放弁２３を開放することによって、各基板３３，３４に加圧力が加わり貼り合わせが終了する。例えばその所定圧としては、導入されたガスが接着剤３７を破って真空空間部４０内に入り込むことがなくなったときの圧力を予め実験等で検出しておき、その圧力を設定しておけばよい。

上記の如き工程を経て急速に真空貼り合わせ室１５内を大気圧に戻すことによって、接着剤３７の接触面積が各基板３３，３４に対して広がりシール性が向上するので、基板３３，３４間へのガスの侵入をより有効に防止できる。また、接着剤３７はその粘度が低下している為に速やかに潰れ、且つ液晶３９も加圧されて潰れて広がるので、各基板３３，３４の貼り合わせ時間が短くなる。

また、一次加圧後に上記配管２１及び弁２２によるガス導入を行い、上記所定圧になった後で前述した仮止めを行ってもよい。かかる場合、その仮止めの後に、急激に真空貼り合わせ室１５内を大気圧にして本圧着が行われる。
［第二実施形態］

次に、本発明に係る基板貼り合わせ装置の第二実施形態について図６に基づいて説明する。
この基板貼り合わせ装置は、前述した第一実施形態の装置とは以下の点で異なり、他はその第一実施形態と同様に構成される。具体的には、第一実施形態と同様の構成から成る仮固定機構部Ｓ４を真空貼り合わせ室１５の下部に配置したものである。そして、この仮固定機構部Ｓ４に、第一実施形態の昇降ピン３５と同様の機能を持たせた構成としたものである。これにより、本実施形態にあっては、昇降ピン３５を設けずとも第一実施形態と同様のＵＶ光による仮止めをしつつ基板を持ち上げることも可能となり、作業時間短縮にも貢献できる。

このように、仮固定機構部Ｓ４を本実施形態の如き構成とすることで、真空貼り合わせ室１５内を急激に大気圧に戻した際のシール部分の決壊による液晶漏れや基板のズレの防止、という第一実施形態と同様の効果を得るだけでなく、装置を構成する部品点数の大幅な増加をも防止できる。

本発明の基板貼り合わせ装置の第一実施形態を側面から見た概略構成図である。 本実施形態の仮固定機構部の構成を示す断面図である。 本実施形態における基板上のＵＶ硬化剤の塗布位置，即ち基板に対する仮固定機構部の配設位置を説明する上面図である。 本実施形態における一次加圧後の一対の基板の状態の一例を示す側面図である。 本実施形態における仮止め時の一対の基板の状態の一例を示す側面図である。 本発明の基板貼り合わせ装置の第二実施形態を側面から見た図であって、本実施形態の仮固定機構部の配設位置を説明する説明図である。

符号の説明

９：テーブル、１５：真空貼り合わせ室（真空チャンバ）、１６：加圧板、２０ａ：第一排気管
２０ｂ：第二排気管、２１：配管、２２：弁、２３：大気開放弁、３３，３４：基板、３７：接着剤、３９：液晶、４０：真空空間部、５３：ＵＶ硬化剤（仮固定用の接着剤）、５４：ダミーシール、Ｓ４：仮固定機構部。

Claims (3)

1. 真空チャンバ内に配置した二枚の基板を真空状態で加圧貼り合わせを行った後、その各基板のうちの少なくともいずれか一方に複数箇所設けた仮固定用の接着剤にＵＶ光を照射して硬化させる仮固定機構を備えた基板貼り合わせ装置において、
   前記仮固定機構は、中空円筒加圧バー内に、ＵＶファイバを真空遮断して配置したものであって、真空チャンバ内の減圧状態を保ったまま前記中空円筒加圧バーを真空チャンバ内で上下移動可能に構成したことを特徴とする基板貼り合わせ装置。
2. 請求項１記載の基板貼り合わせ装置において、
   前記中空円筒加圧バーの先端部には内部にガラスが保持され、前記ガラスに当接する筒状の狭窄部が設けてあり、前記狭窄部で基板に加圧力を加える構成とした基板貼り合わせ装置。
3. 請求項１記載の基板貼り合わせ装置において、
   前記真空チャンバにフランジを取り付け、前記フランジ内を前記中空円筒加圧バーが上下動する構成としたことを特徴とする基板貼り合わせ装置。
   

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