JP2009053509A - 真空貼り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状ワークを簡単な構造で仮止めする。
【解決手段】 保持板１の表面１ａ側に複数の小径凹部１ｂをシール材Ｃに沿って形成し、これら小径凹部１ｂ内にシール硬化用光源２として発光ダイオードを設けることにより、保持板１にシール硬化用光源２が一体的に組み込まれ、これらシール硬化用光源２の発光ダイオードからシール材Ｃへ向け発光させることで、シール材Ｃが部分的に硬化されて両板状ワークＡ，Ｂが仮止めされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレー（ＬＣＤ）やプラズマディスプレー（ＰＤＰ）やフレキシブルディスプレイなどのフラットパネルディスプレーの製造過程において、ＣＦガラスやＴＦＴガラスなどのガラス製基板か又はＰＥＳ（Poly-Ether-Sulphone）などのプラスチックフィルムなどからなる合成樹脂製基板などの板状ワークを着脱自在に保持して貼り合わせる真空貼り合わせ装置に関する。
詳しくは、対向する一対の保持板に対して夫々着脱自在に保持された二枚の板状ワークを、真空にしたチャンバ内で位置合わせし、シール材を介して貼り合わせ、該シール材を硬化させる真空貼り合わせ装置に関する。

従来、この種の真空貼り合わせ装置として、真空チャンバの上側容器に複数の導光管が加圧支持部により取着され、この真空チャンバ内の加圧板には挿通孔が上下方向に貫通して形成され、この挿通孔に挿通された各導光管を加圧支持部で上下方向に移動可能に支持し、これら導光管は真空チャンバ外に配置した光源と光ファイバを介して接続されており、上基板が吸着された加圧板を下降させ、下基板が搭載されたテーブルを水平移動して両基板の位置合わせを行い、次に加圧板を降下させて上基板がシール材及び液晶材料を介して下基板に貼り合わされ、その後、加圧支持部にて導光管を下降させ、該導光管の先端にて両基板間の間隔が所定間隔となるように該上基板を押圧しながら、上記光源にて発生した光が光ファイバを介して導光管の先端から照射されることにより、両基板間のシール材を部分的に硬化させ、両基板の仮止めを行って、貼り合せ基板の位置ずれとギャップ精度低下を抑えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５１３２５号公報（第７−１１頁、図２−８）

しかし乍ら、このような従来の真空貼り合わせ装置では、真空チャンバ外のシール硬化用光源と光ファイバにて接続された各導光管を、真空チャンバの上側容器に対して夫々気密状でしかも上下動自在に貫通させるため、これら気密保持部の構造が複雑化して大型化し、製造コストのアップになるというという問題があった。
更に、真空チャンバ外のシール硬化用光源から光ファイバを介して上下動自在な導光管へ導光しているため、導光管の上下動により光ファイバが屈曲変形して切断され易くなり、取り扱いに注意を要するという問題もあった。

本発明のうち第一の発明は、板状ワークを簡単な構造で仮止めすることを目的としたものである。
第二の発明は、第一の発明の目的に加えて、発光ダイオードの発光に伴う発熱に起因する温度上昇を防止することを目的としたものである。
第三の発明は、第一の発明または第二の発明の目的に加えて、シール硬化用光源の照度を向上させることを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち第一の発明は、保持板の表面側に複数の小径凹部をシール材に沿って形成し、これら小径凹部内にシール硬化用光源として発光ダイオードを設けたことを特徴とするものである。
第二の発明は、第一の発明の構成に、前記保持板の台座プレートと、シール硬化用光源の発光ダイオードとを熱伝導可能に接触させて設けた構成を加えたことを特徴とする。
第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成に、前記シール硬化用光源の発光ダイオードの発光部の周囲に配置される小径凹部の内面を鏡面状に形成した構成を加えたことを特徴とする。

本発明のうち第一の発明は、保持板の表面側に複数の小径凹部をシール材に沿って形成し、これら小径凹部内にシール硬化用光源として発光ダイオードを設けることにより、保持板にシール硬化用光源が一体的に組み込まれ、これらシール硬化用光源の発光ダイオードからシール材へ向け照射させることで、シール材が部分的に硬化されて両板状ワークが仮止めされる。
従って、板状ワークを簡単な構造で仮止めすることができる。
その結果、真空チャンバ外のシール硬化用光源と光ファイバにて接続された導光管を、真空チャンバの上側容器に対し気密状でしかも上下動自在に貫通させる従来のものに比べ、気密保持部が必要な箇所を大幅に削減できると共に、発光ダイオードによってシール硬化用光源が小型化されるため、それらが配備される小径凹部の開口面積も極めて小さくすることができる。
それにより、板状ワークの厚さ寸法に比して小径凹部の孔径が小さいため、保持板の表面により平滑面に近い状態で板状ワークを押圧できるから、従来のもののように両基板間の間隔が所定間隔となるように導光管の先端にて基板を押圧しなくとも、両板状ワークの部分的なギャップ低下を抑えられ、導光部を上下動させる必要が無い分だけ装置全体の構造を簡素化できて製造コストの低減化が図れる。
更に、真空チャンバ外のシール硬化用光源から光ファイバを介して上下動自在な導光管へ導光している従来のものに比べ、光ファイバの切断や取り扱いに注意を要する必要がなくなり、製造及び保守点検が容易になる。
また、シール硬化用光源として発光ダイオード使用したので、省電力が図れると共に長期安定性を確保できる。

第二の発明は、第一の発明の効果に加えて、保持板の台座プレートと、シール硬化用光源の発光ダイオードとを熱伝導可能に接触させて設けることにより、保持板の台座プレートが発光ダイオードの吸放熱材（ヒートシンク）として利用される。
従って、発光ダイオードの発光に伴う発熱に起因する温度上昇を防止することができる。
その結果、シール硬化用光源の発光ダイオードを長期に亘って安定使用できると共に、貼り合わせる板状ワークに発熱による悪影響を与える虞がない。

第三の発明は、第一の発明または第二の発明の効果に加えて、シール硬化用光源の発光ダイオードの発光部の周囲に配置される小径凹部の内面を鏡面状に形成することにより、発光ダイオードの発光部からの拡散光が小径凹部の鏡面状内面で反射してシール材へ向け導光される。
従って、シール硬化用光源の照度を向上させることができる。
その結果、小型の発光ダイオードであってもシール材を硬化させるのに必要な照度が得られ、更に発光ダイオードをコンパクト化することができる。

本発明の真空貼り合わせ装置の実施形態は、図１に示す如く、板状ワークＡ，Ｂとして液晶ディスプレー（ＬＣＤ）やプラズマディスプレー（ＰＤＰ）やフレキシブルディスプレイのパネルに用いられるガラス基板を、静電吸着、粘着若しくは真空吸着又はそれらの組み合わせなどのワーク保持手段により、夫々着脱自在に保持して貼り合わせるものである。

この真空貼り合わせ装置は、開閉可能な閉空間であるチャンバＳの内部に、例えば金属やセラミックスなどの剛体で撓み変形しない厚さの平板状に形成された定盤からなる上下一対の保持板１，１を配置し、これら上下保持板１，１の平行に対向する略平滑な表面１ａ，１ａに、二枚の基板Ａ，Ｂを夫々着脱自在に保持させ、それらを囲む上記チャンバＳ内が所定の真空度に達してから、基板Ａ，Ｂ同士のＸＹθ方向（水平方向）への位置合わせと重ね合わせが順次行われると共に、両基板Ａ，Ｂの間を所定のギャップまで潰して貼り合わせ工程が完了する。

詳しく説明すれば、これら上下保持板１，１の表面１ａ，１ａには、例えば静電チャック、吸引チャック、粘着チャック又はそれらの組み合わせなどからなるワーク保持手段が配備され、これらワーク保持手段によって二枚の基板Ａ，Ｂを夫々表面１ａ，１ａと接触するように保持している。
このワーク保持状態で、上下保持板１，１のどちらか一方又は両方を、駆動手段（図示せず）によりＸＹθ方向へ相対的に調整移動させて、基板Ａ，Ｂ同士の粗合わせ及び微合わせが順次行われる。

その後、上述した基板Ａ，Ｂ同士の重ね合わせ方法と両者間のギャップ形成方法の一例としては、上方の保持板１から上基板Ａを強制的に剥離して、下基板Ｂ上に塗布した環状のシール材Ｃへ瞬間的に圧着することにより、両者間に液晶を封止して重ね合わせ、その後、チャンバＳ内の雰囲気を大気圧に戻すことにより、これら封止された両基板Ａ，Ｂの内外に生じる気圧差で、両基板Ａ，Ｂの間が所定のギャップまで加圧されるようにする。

また、上記ギャップ形成方法の他の例としては、基板Ａ，Ｂが保持されたまま上下保持板１，１のどちらか一方又は両方をＺ方向（上下方向）へ相対的に接近移動させることにより、両者間に環状のシール材Ｃで液晶を封止して重ね合わせ、その後、そのまま更に接近移動させて加圧することで、これら封止された両基板Ａ，Ｂの間が所定のギャップになるまで押圧されるようにすることも可能である。

その後、このような両基板Ａ，Ｂの貼り合わせ工程が完了した後は、上下保持板１，１のどちらか一方又は両方を昇降手段（図示せず）でＺ方向へ相対的に離隔する方向へ移動させてから、それら表面１ａ，１ａのどちらか一方から基板Ａ，Ｂを剥離してチャンバＳの外へ搬出可能にしている。

そして、本発明の真空貼り合わせ装置の実施形態では、前述した上下保持板１，１の表面側のどちらか一方又は両方に、複数の小径凹部１ｂを、環状に塗布されたシール材Ｃの配置位置と対向するようにそれに沿って適宜間隔毎に形成し、これら小径凹部１ｂ内に該シール材Ｃを硬化させる光源２として発光ダイオードを夫々設けている。

各シール硬化用光源２の発光ダイオードは、例えば紫外線発光ＬＥＤ素子などからなり、このＬＥＤ素子の具体例としては、その発光部２ａの表面に必要に応じてカバーレンズ２ｂが固着され、該発光部２ａからのリード線２ｃが、チャンバＳの内外を仕切る隔壁Ｗを気密状に貫通してＬＥＤ駆動電源２ｄに連通し、このＬＥＤ駆動電源２ｄからチャンバＳ内の発光部２ａへ通電している。

更に、各発光ダイオードの発光部２ａの周囲に配置される小径凹部１ｂの内面は、鏡面状に形成して、この発光部２ａからの拡散光が該鏡面状内面で反射してシール材Ｃへ向け導光されるようにすることが好ましい。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１に示す如く、上方保持板１のみが昇降手段でＺ方向へ往復動自在に支持されると共に、下方保持板１のみが駆動手段でＸＹθ方向へ移動自在に支持され、この下方保持板１の表面側のみに複数の小径凹部１ｂを形成してシール硬化用光源２の発光ダイオードを夫々内装し、これら発光ダイオードの発光部２ａから例えば紫外線などのシール硬化用光線を、貼り合わされた基板Ａ，Ｂ間のシール材Ｃへ向け照射することで、該シール材Ｃが部分的に硬化して両基板Ａ，Ｂの仮止めが行われる場合を示している。

図示例では、少なくとも下方保持板１の表面１ａに、前記ワーク保持手段として例えばポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエチレンナフタレート(PEN）などの弾性変形可能な絶縁性有機材料で膜状に形成された静電チャックを設けており、この膜状の静電チャック１ａと、その裏面全体に沿って設けた台座プレート１ｃとに亘って、各小径凹部１ｂを夫々形成し、該静電チャックが圧縮変形しても接触しない深さ位置（表面１ａから約２００μｍ以上離れた位置）に、シール硬化用光源２の発光ダイオードを配置している。

上記台座プレート１ｃは、例えばアルミニウムなどの金属やそれ以外の導電材料で形成され、この台座プレート１ｃ及び膜状の静電チャック１ａに亘って貫通孔３を開穿し、その裏面側開口からシール硬化用光源ユニット４を差し込み、これら両者を組み付けて一体化することが好ましい。

このシール硬化用光源ユニット４は、上記シール硬化用光源２の発光ダイオードを配置するための取り付け部４ａと、この発光ダイオードの発光部２ａ及びカバーレンズ２ｂの周囲に配置される反射部４ｂと、これら取り付け部４ａ及び反射部４ｂを上記貫通孔３内の適正位置に配備するための位置決め部４ｃとからなり、これらを図示例のように別個に形成して一体的に連結するか、又はこれらを一体形成する。

上記発光ダイオードの取り付け部４ａは、台座プレート１ｃと熱伝導可能に接触させて設けることが好ましく、上記反射部４ｂは、その内側が例えば電解研磨などで鏡面状に形成された円筒体とすることが好ましい。
更に、上記位置決め部４ｃの好ましい例としては、図示せる如く、その他の取り付け部４ａ及び反射部４ｂよりも大径に形成すると共に、この大径部と嵌め合う段部１ｄを上記台座プレート１ｃに形成し、上記貫通孔３の裏面側開口からシール硬化用光源ユニット４を差し込んで、これら位置決め部４ｃの大径部と台座プレート１ｃの段部１ｄとを嵌合させることにより、発光ダイオードの発光部２ａ及びカバーレンズ２ｂが、上記小径凹部１ｂ内の所定位置に配置されるようにする。

次に、斯かる真空貼り合わせ装置の作用効果について説明する。
先ず、図１に示す如く、チャンバＳ内が真空状態で、上下保持板１，１の表面１ａ，１ａに対し、膜状の静電チャックで上下基板Ａ，Ｂを保持したまま、上方保持板１を昇降手段でＺ方向へ下降させながら下方保持板１をＸＹθ方向へ調整移動して、基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせと重ね合わせが順次行われると共に、両基板Ａ，Ｂの間を所定のギャップまで潰して貼り合わせ工程が行われる。

この貼り合わせ工程が完了した後は、チャンバＳ外のＬＥＤ駆動電源２ｄから、下方保持板１の小径凹部１ｂに夫々内装された発光ダイオードへ夫々通電することで、これら発光ダイオードの発光部２ａからシール硬化用光線が、基板Ａ，Ｂ間のシール材Ｃへ向けて夫々照射される。
それにより、この環状シール材Ｃの一部が部分的に硬化して両基板Ａ，Ｂが仮止めされる。

この際、各発光ダイオードの取り付け部４ａを、下方保持板１の導電材料からなる台座プレート１ｃと熱伝導可能に接触させて設けたので、これら発光ダイオードの点灯時に発熱しても、台座プレート１ｃの全体が吸放熱材（ヒートシンク）として利用され、シール硬化用光源２である発光ダイオードの温度上昇が防止される。

更に、上記発光ダイオードの発光部２ａ及びカバーレンズ２ｂの周囲に配置される反射部４ｂの内面を鏡面状に形成すれば、発光ダイオードの発光部２ａからの拡散光が反射部４ｂの鏡面状内面で反射してシール材Ｃへ向け導光されるため、シール硬化用光源２の照度が向上して、シール硬化用光源ユニット４の小型化も図れる。

また、両基板Ａ，Ｂ同士の重ね合わせ時には上方保持板１を昇降手段でＺ方向へ往復動させ、両基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせ時には下方保持板１をＸＹθ方向へ調整移動させると、重ね合わせ時の往復移動量に比べて位置合わせ時の調整移動量は遙かに小さいため、この下方保持板１のみにシール硬化用光源２の発光ダイオードを内装することが好ましい。
それにより、ＬＥＤ駆動電源２ｄと連絡するリード線２ｃに、移動に伴う負荷が掛かり難くなり、その分だけ、真空なチャンバＳの内外を仕切る隔壁Ｗに対する気密保持部の構造を簡素化できる。

尚、本発明の真空貼り合わせ装置が、板状ワークＡ，Ｂとして液晶ディスプレーやプラズマディスプレーやフレキシブルディスプレイのパネルに用いられるガラス基板を、静電吸着や粘着又は真空吸着か或いはそれらの組み合わせなどのワーク保持手段により夫々着脱自在に保持して貼り合わせる場合を示したが、これに限定されず、板状ワークＡ，Ｂが例えばＰＥＳなどのプラスチックフィルムなどからなる合成樹脂製基板であっても良い。
この場合でも、上述した真空貼り合わせ方法及び真空貼り合わせ装置と同じ作用効果が得られる。

更に前示実施例では、両基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせ時にＸＹθ方向へ調整移動する下方保持板１の表面側のみに複数の小径凹部１ｂを形成してシール硬化用光源２の発光ダイオードを夫々内装し、これら発光ダイオードの発光部２ａから基板Ａ，Ｂ間のシール材Ｃへ向け照射して仮止めされる場合を示したが、これに限定されず、図示せぬが上方保持板１の表面側に、複数の小径凹部１ｂを形成してシール硬化用光源２の発光ダイオードを夫々内装して基板Ａ，Ｂ間のシール材Ｃを硬化させても良い。
また、本実施例では仮止めの場合を示したが、両基板Ａ，Ｂの仮止め以外に使用しても良い。

本発明の真空貼り合わせ装置の一実施例を示す部分的な縦断面図である。

符号の説明

Ａ 板状ワーク（上基板） Ｂ 板状ワーク（下基板）
Ｃ シール材 Ｓ チャンバ
１ 保持板（上方保持板、下方保持板） １ａ 表面
１ｂ 小径凹部 １ｃ 台座プレート
２ シール硬化用光源 ２ａ 発光部

Claims (3)

1. 対向する一対の保持板(１)に保持された二枚の板状ワーク(Ａ，Ｂ)を、真空にしたチャンバ(Ｓ)内で位置合わせし、シール材(Ｃ)を介して貼り合わせ、該シール材(Ｃ)を硬化させる真空貼り合わせ装置において、
   前記保持板(１)の表面(１ａ)側に複数の小径凹部(１ｂ)をシール材(Ｃ)に沿って形成し、これら小径凹部(１ｂ)内にシール硬化用光源(２)として発光ダイオードを設けたことを特徴とする真空貼り合わせ装置。
2. 前記保持板(１)の台座プレート(１ｃ)と、シール硬化用光源(２)の発光ダイオードとを熱伝導可能に接触させて設けた請求項１記載の真空貼り合わせ装置。
3. 前記シール硬化用光源(２)の発光ダイオードの発光部(２ａ)の周囲に配置される小径凹部(１ｂ)の内面を鏡面状に形成した請求項１または２記載の真空貼り合わせ装置。

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