JP2013140257A - シート貼合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックフィルムシートを、撓みやシワ、あるいは伸び縮みの無い状態で保持し、ディスプレイパネル上に正確に位置決めし、気泡やシワが入らずに美しく貼合することが可能なシート貼合装置を提供する。
【解決手段】ロール状で供されるプラスチックフィルム（フィルム）１に、適切な張力を与えた状態のまま、表面が曲面になっているロール状のサクションロール３の周面にてフィルム１を吸着し、吸着状態のままフィルム１を切り出し、吸着状態のままサクションロール３ごとフィルム１のディスプレイパネル７に対する位置合せを行い、フィルム１表面がディスプレイパネル７表面に沿うようにサクションロール３を回転させることで、気泡やシワが入らずにフィルム１がディスプレイパネル７に美しく貼合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面パネル上に可撓性を持つシートを貼合する装置に関する。本発明の装置は、例えば液晶パネルやプラズマディスプレイパネルを製造する過程で使用される。

液晶パネルやプラズマディスプレイパネルなどのディスプレイ装置を製造する際に、ディスプレイパネル上に、各種の機能を持ったプラスチックフィルムシートを貼合する工程がある。プラスチックフィルムは薄いため、撓んだり、シワになるなど、簡単に変形する。撓みやシワを防ぐために張力を掛けると、掴んだ部分周辺で局所的な伸び縮みを起こす。特に、シート状に断裁された後のフィルムについては、均一な状態で張力を掛けることは困難である。

一方、ディスプレイ装置の高精彩化、高機能化のため、ディスプレイパネルに対するプラスチックフィルムの位置決め精度や貼り合わせ精度が重要になっている。製品によっては、数ミクロン前後の位置決め精度や貼り合わせ精度が要求されるものもある。しかし、均一な状態で保持することさえ難しいプラスチックフィルムを、ディスプレイパネルに正確に位置合せして貼合することは困難とされてきた。

そこで、プラスチックフィルムシートを、撓みやシワ、あるいは伸び縮みの無い状態で保持し、ディスプレイパネル上に正確に位置決めし、気泡やシワが入らずに美しく貼合することが重要となる。

２つのシートを貼り合わせる従来技術として、以下に説明するような貼合装置や貼合方法が考案されている。
下記特許文献１（特開２００９−２９４５５１号公報）では、真空チャンバー内部に、ワークホルダー、およびワークホルダーを支持するテーブルと、テーブル側へ向かって突孤状に膨張変形できる金属製の貼合ダイヤフラム膜を設ける。真空チャンバー内の空気を真空源で排気し、作動流体により貼合ダイヤフラム膜を膨張させた状態でテーブルを駆動して、ワークに対して中央部分から周辺部へ向かって貼合する装置である。

特許文献１における方法では、ワークの位置決めとして、進出ないし退入自在に支持される金属製のボールと、ボールを進出付勢するばねを含んだワーク保持構造により、四辺からばねの反力により押さえつける構造となっている。しかし、フィルムのように薄く、小さな力でも変形してしまうワークに対し、この位置決め方法では期待する効果を得られない。また、たとえ剛性の高いワークであったとしても、ミクロンオーダーで位置決め精度を出すことは困難である。

下記特許文献２（特開２０１０−９４９１０号公報）では、第１貼合台は、真空チャンバーとシルクスクリーンとを有し、シルクスクリーンの外面にワークを支持する載置ベースを配置する。真空チャンバーの内部には、載置ベースを押圧操作するローラーを設ける。載置ベースは、通気可能な一群の硬質シートを積層し、積層された硬質シートの押圧始端側の端面を固定して構成する。以上の構成をもって、載置ベースをローラーに追随して局部的に湾曲変形させながらワークを貼合する。

特許文献２における方法では、ワークは真空チャンバーの開口面を覆うシルクスクリーンの外面に設けられた載置ベースに配置され、真空圧を作用させて吸着保持される。しかし、フィルムのように薄く、小さな力でも変形してしまうワークに対し、シワや局所的な伸び縮みが無い状態で載置ベース上に配置することは困難である。また、特許文献２における方法では、ワークの位置決めは、載置ベースの位置に依存しており、載置ベースは位置決め枠により位置決めされている。しかし、位置決め枠による位置決めでは、ディスプレイパネル上にフィルムを正確にミクロンオーダーで位置決めすることは困難である。

下記特許文献３（特開２００８−１５０４１号公報）における方法では、カラーフィルタ基板が連続して形成されたウェブフィルムをフィルム支持部材により支持し、一枚のＴＦＴアレイ基板が形成されたシートをフィルム支持部材上のウェブフィルムと対向するように保持する。ウェブフィルムとシートとの間にはシール剤を供給する。シート保持部材をフィルム支持部材に接近させてシート保持部材に保持されたシートをウェブフィルムに重ね合わせ、シール剤に固定作用を生じさせる。

特許文献３における方法では、フィルムはウェブ状の連続体となっており、均一に張力を掛けることができ、不均一な伸び縮みやシワを防ぐには良好な方法となっている。フィルムが連続体であるために、前後に位置する基板同士の位置合せに影響を及ぼさないよう、貼合部の前後でフィルムをニップロールに保持し、張力状態が前後のフィルムに影響が及ばないようになっている。しかし、ニップされた部分のフィルムはキズが入ったり、フィルム上に構成された機能部が損傷することが考えられ、ニップ部分は製品として使用することが出来ず、部材使用効率が悪い。ディスプレイ装置で使用されるフィルムは光学的に透明で、複屈折の小さな材料が選択されるが、これらのフィルムは高価であるため、部材使用効率が悪いことは製造コストに大きく影響する。

特開２００９−２９４５５１号公報 特開２０１０−９４９１０号公報 特開２００８−１５０４１号公報

本発明は、掛かる問題に鑑みてなされたものであり、フィルムのディスプレイパネルに対する位置合せを正確に行い、曲面がディスプレイパネルに沿うように駆動され、気泡やシワが入らずに美しく貼合することが可能なシート貼合装置を提供する。

請求項１記載のシート貼合装置では、ロール状で供されるプラスチックフィルム原反を巻出す巻出手段と、適切な張力を与えた状態のままプラスチックフィルムを吸着する、表面が曲面の吸着保持部材と、前記吸着保持部材への吸着状態のままフィルムを切り出すフィルム切断手段と、プラスチックフィルムに対向してディスプレイパネルを保持するパネル保持部材と、前記吸着保持部材への吸着状態のままフィルムを前記ディスプレイパネルに対し位置合せするアライメント手段と、吸着保持部材の曲面がディスプレイパネルに沿うように吸着保持部材を駆動する駆動手段と、重ねあわされた前記プラスチックフィルムとディスプレイパネルに固定作用を生じさせる固定作用付与手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する。

本発明のシート貼合装置によれば、プラスチックフィルムに適切な張力を与えた状態のまま吸着保持部材にて吸着し、吸着状態のままフィルムを切り出すことで、プラスチックフィルムに発生する不均一な伸び縮みや、シワの影響を排した状態でハンドリングすることが可能となる。さらに、フィルムを吸着した状態で、対向して保持されるディスプレイパネルに対し位置合せの調整を行うことで、正確にアライメントをすることができる。その後、貼り合わせに際しては、フィルム吸着保持部材の表面が曲面になっているため、ディスプレイパネルに沿わせて吸着保持部材の表面を走らせることで、貼り合わせ部分に発生するシワや気泡を抜きながら貼り合せることができる。重ねあわされたプラスチックフィルムとディスプレイパネルは固定作用付与手段により完全に固定され、以上にて貼り合わせが完了する。

請求項２記載のシート貼合装置では、吸着保持部材の形状が、ロール形状をしていることを特徴とする。ロール形状の吸着保持部材は、サクションロールとして一般的な部品を使用することが可能であり、装置コストを下げることが可能である。

請求項３記載のシート貼合装置では、吸着保持部材の形状が、一部曲面を持った部材であり、曲面の部分で吸着保持することを特徴とする。吸着するプラスチックフィルムのサイズが大きくなった場合には、大きな径のサクショロールを使用するよりもコストを下げることが可能となる。

請求項４記載のシート貼合装置では、吸着保持部材の表面材質が、吸着孔を多数加工したゴム材質であることを特徴とする。ゴム材質が弾性を持って接触するため、フィルムに対するキズを与えることが無い。

請求項５記載のシート貼合装置では、吸着保持部材の表面材質が、金属サクションメッシュであることを特徴とする。金属サクションメッシュはエッチングやレーザー穿孔などの加工法により製作され、摩耗粉の心配がなく、また、長期に渡る使用でも摩耗の影響を極小にできる。

請求項６記載のシート貼合装置では、重ねあわされた前記プラスチックフィルムとディスプレイパネルの間に固定作用を付与する固定作用付与手段として、感圧性硬化樹脂を用いることを特徴とする。受圧により硬化が開始するため、貼り合わせ時の圧力に感度を調整することで、貼りあわせた部分から硬化が開始し、効率的に貼り合わせを行うことができる。

請求項７記載のシート貼合装置では、重ねあわされた前記プラスチックフィルムとディスプレイパネルの間に固定作用を付与する固定作用付与手段として、紫外線照射により硬化される紫外線硬化樹脂を用いることを特徴とする。紫外線を照射した範囲のみ固定することが可能なため、工程組立の柔軟性を向上できる。例えば、一部範囲を先に仮固定し、その状態でアライメント確認の検査を行い、後工程で完全固定させることで、位置精度に問題のあった場合にはやり直すことが可能となる。

請求項８記載のシート貼合装置では、少なくとも、プラスチックフィルムのディスプレイパネルに対する重ね合わせが、内部で行われる真空チャンバーをさらに備えることを特徴とする。真空チャンバー内で貼り合せることで、気泡の発生が抑制され、貼り合わせ速度を向上させることができる。

本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、本発明においては、プラスチックフィルムに適切な張力を与えた状態のまま吸着保持部材にて吸着し、吸着状態のままフィルムを切り出すことで、プラスチックフィルムに発生する不均一な伸び縮みや、シワの影響を排した状態でハンドリングすることが可能となる。さらに、フィルムを吸着した状態で、対向して保持されるディスプレイパネルに対し位置合せの調整を行うことで、正確にアライメントをすることができる。その後、貼り合わせに際しては、フィルム吸着保持部材の表面が曲面になっているため、ディスプレイパネルに沿わせて吸着保持部材の表面を走らせることで、貼り合わせ部分に発生するシワや気泡を抜きながら貼り合せることができる。重ねあわされたプラスチックフィルムとディスプレイパネルは固定作用付与手段により完全に固定させることができる。

本発明の一実施形態に係るシート貼合装置の説明図である。 図１の巻出部からのプラスチックフィルム巻き出し時を示す説明図である。 図１のサクションロールによるフィルム吸着時を示す説明図である。 図３のサクションロールの吸着孔を一部断面で示す部分拡大図である。 図１のディスプレイパネルとサクションロールに吸着されたフィルムとの位置合せ時を示す説明図である。 図１のディスプレイパネルへのフィルム貼り合せ完了時を示す説明図である。 紫外線照射による図１のディスプレイパネルとフィルム固定時を示す説明図である。 図１のサクションロールに代わる吸着保持部材の一例を示す説明図である。

以下、本発明の具体例を実施例及び添付の図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明による貼合装置を例示するものであり、本発明を実施例に特定することを意図するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るシート貼合装置の一例を示す。図１において、１はロール状で供されるプラスチックフィルム、２はチャッキングユニット、３はフィルム吸着保持ユニットとしてのサクションロール、４は切断時にフィルムが暴れるのを防ぐためのサクションロール、５はフィルム切断手段としてのカッター刃、６はＸ−Ｙ−θステージ６ａを有するディスプレイパネル保持ユニット、７はディスプレイパネル、８は紫外線硬化樹脂、９はアライメント用カメラ、１０は紫外線照射装置である。

ロール状で供されるプラスチックフィルム１は、巻出部１ａに掛けられ、図２記載のように、全幅チャッキングユニット２により、始端部をチャッキングされ、張力付与手段としてのアクチュエータ２ａによりチャッキングユニット２を移動させることで、プラスチックフィルム１が所定のメーター数を巻き出される。プラスチックフィルム（以下、「フィルム」と略記する。）１は、チャッキングユニット２のアクチュエータ２ａと、巻出部１ａの駆動モータ１ｂにより適切な張力が与えられる。この駆動モータ１ｂを有する巻出部１ａが、請求項中の巻出手段を構成している。また、駆動モータ１ｂが請求項中の駆動手段を構成している。その後、図３記載のように、フィルム１に張力を持たせた状態で、フィルム上部に設置されたサクションロール３（吸着保持ユニット）が下降する。このとき、巻出部１ａおよびチャッキングユニット２は張力制御され、張力が維持されたまま、サクションロール３の下降に伴うパス長増加分だけ、駆動モータ１ｂにより巻出部１ａからフィルム１が巻き出される。

サクションロール３が下降し、その周面の一部にフィルム１が巻き付けられた状態で、サクションロール３は吸引を開始する。図４に拡大して示すように、サクションロール３の周面には多数の吸着孔３ａが形成されている。この吸着孔３ａは、サクションロール３の周面に巻き付けたフィルム１を吸着するサクションエアの吸入孔であり、不図示のサクションポンプと連通している。このような吸着孔３ａを周面に多数設ける構成とするために、サクションロール３の周面（表面）は、吸着孔３ａとし得る多数の貫通孔を有するゴム材質や金属メッシュ（金属サクションメッシュ）で構成することができる。サクションロール３が吸引を開始すると、図３に示すように、フィルム１がサクションロール３に吸着される。張力が維持された状態で吸着されるため、不均一な伸び縮みや、シワの発生が無い状態で、フィルム１を保持することができる。フィルム１が吸着保持されたら、前後のサクションロール４，４によりサクションロール３の前後のフィルム１を吸引させ、巻出部１ａの駆動モータ１ｂおよびチャッキングユニット２はフィルム１の張力制御を解除し、カッター刃５，５（フィルム切断手段）により、フィルム１を切り出す。切り出す方法は、公知の技術を利用することができる。本実施例においては、フィルム１に対してサクションロール３の回転軸方向（フィルム１の幅方向）にカッター刃５，５を走査させてフィルム１を切断する、トラバースカット方式を採用している。

フィルム１の切り出し後、フィルム１を吸着したままで、サクションロール３は対向するディスプレイパネル７に向けて下降、接近した後、ディスプレイパネル７とフィルム１との位置合せを行う。この様子を図５に記載する。本実施例では、吸着保持ユニットはサクションロール３になっているため、フィルム１の貼り付け始端がディスプレイパネル７の始端と対向する位置までサクションロール３を回転させた後、ディスプレイパネル７にサクションロール３を接近させる。サクションロール３に保持されているフィルム１の表面と、ディスプレイパネル７とのクリアランスは、１００μｍ程度である。ディスプレイパネル７は最表面に紫外線硬化樹脂８が塗布された状態で、Ｘ−Ｙ−θステージ６ａ上に固定された多孔質吸着プレート６ｂ上に保持されており、多孔質プレート６ｂの下にはアライメント用のカメラ９が設置されている。なお、本実施例では固定作用付与手段として紫外線硬化樹脂８を用いているが、感圧性硬化樹脂であってもよく、単純に粘着剤であっても良い。アライメント用カメラ９は、多孔質吸着プレート６ｂに空けられた観察孔（図示省略）から、ディスプレイパネル７を透過してフィルム１の不図示のアライメントマークを読み取り、その情報に基づいてＸ−Ｙ−θステージ６ａがサーボモータ６ｃ，６ｄによって駆動される。このとき、カメラ９はアライメントマークではなく、フィルム１上に形成された不図示のパターンを直接読み込んで位置合せを行っても良い。

位置合せ完了後、サクションロール３は吸着しているフィルム１の表面がディスプレイパネル７に接触する距離まで接近し、貼り合せを開始する。貼り合わせの際にはディスプレイパネル７に表面（周面）を沿わせてサクションロール３を回転させ、かつディスプレイパネル７もサクションロール３の回転に合わせて前進させることで、貼り合わせ部分に発生するシワや気泡を抜きながら貼り合せることができる。なお、貼り合わせが完了した範囲のサクションロール３の吸引孔は、サクションロール３の回転に伴って塞がれていくようになっており、貼り合わされたフィルム１がディスプレイパネル７から再度引き剥がされることは無い。貼り合わせ完了時の様子を図６に記載する。

図７記載のように、貼り合わせ完了後、ディスプレイパネル７全面に紫外線照射装置１０から紫外線１１を照射し、フィルム１とディスプレイパネル７を完全に固定することで、貼り合わせ工程が完了する。

なお、上述した実施形態では、吸着保持手段がロール形状のサクションロール３である場合について説明した。しかし、例えば図８に示すように、図４乃至図５に示す手順でディスプレイパネル７に貼り合わせるフィルム１を吸着する部分が曲面１２ａであり、その他の部分は平面１２ｂで構成された部材１２で、吸着保持部材を構成してもよい。これにより、サクションロール３よりも小型の部材でフィルム１の吸着とディスプレイパネル７へのアライメント及び貼り合わせを行うことができる。

また、図１〜図６（図４を除く）を参照して説明した、フィルム１をディスプレイパネル７に貼り合わせるための手順を、例えば図６に示すような真空チャンバ１３内で行うように、シート貼合装置を構成してもよい。これにより、フィルム１とディスプレイパネル７との間での気泡の発生が抑制され、貼り合わせ速度を向上させることができる。

本発明は、液晶パネルやプラズマディスプレイパネルを製造する過程における、平面パネル上に可撓性を持つシートを貼合する装置に用いて好適である。

１・・・ロール状で供されるプラスチックフィルム
２・・・チャッキングユニット
２ａ・・・アクチュエータ
３・・・フィルム吸着保持ユニットとしてのサクションロール
３ａ・・・吸着孔
４・・・サクションロール
５・・・カッター刃
６・・・ディスプレイパネル保持ユニット
６ａ・・・Ｘ−Ｙ−θステージ
６ｂ・・・多孔質吸着プレート
６ｃ，６ｄ・・・サーボモータ
７・・・ディスプレイパネル
８・・・紫外線硬化樹脂
９・・・アライメント用カメラ
１０・・紫外線照射装置
１１・・・紫外線
１２・・・吸着保持部材
１２ａ・・・曲面
１２ｂ・・・平面

Claims (8)

1. ロール状で供されるプラスチックフィルム原反を巻出す巻出手段と、
   前記巻出手段が巻出したプラスチックフィルムを吸着する、表面が曲面の吸着保持部材と、
   前記巻出手段が巻出したプラスチックフィルムに一定の張力を付与する張力付与手段と、
   プラスチックフィルムに対向してディスプレイパネルを保持するパネル保持部材と、
   前記吸着保持部材への吸着状態のままフィルムを切り出すフィルム切断手段と、
   前記吸着保持部材への吸着状態のままフィルムを前記ディスプレイパネルに対し位置合せするアライメント手段と、
   前記吸着保持部材の曲面がディスプレイパネルに沿うように前記吸着保持部材を駆動する駆動手段と、
   を備えたことを特徴とするシート貼合装置。
2. 前記吸着保持部材の形状が、ロール形状をしていることを特徴とする、請求項１記載のシート貼合装置。
3. 前記吸着保持部材の形状が、一部曲面を持った部材であり、曲面の部分で吸着保持することを特徴とする、請求項１記載のシート貼合装置。
4. 前記吸着保持部材の表面材質が、吸着孔を多数加工したゴム材質であることを特徴とする、請求項１乃至３に何れか１項記載のシート貼合装置。
5. 前記吸着保持部材の表面材質が、金属サクションメッシュであることを特徴とする、請求項１乃至３に何れか１項記載のシート貼合装置。
6. 重ねあわされた前記プラスチックフィルムとディスプレイパネルの間に固定作用を付与する固定作用付与手段として、感圧性硬化樹脂を用いることを特徴とする、請求項１乃至５に何れか１項記載のシート貼合装置。
7. 重ねあわされた前記プラスチックフィルムとディスプレイパネルの間に固定作用を付与する固定作用付与手段として、紫外線照射により硬化される紫外線硬化樹脂を用いることを特徴とする、請求項１乃至５に何れか１項記載のシート貼合装置。
8. 少なくとも、前記プラスチックフィルムの前記ディスプレイパネルに対する重ね合わせが、内部で行われる真空チャンバーをさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至７に何れか１項記載のシート貼合装置。

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