JP2014038170A - 表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】接着層の厚みを高精度に制御して、基板の貼り合わせを行うこと。
【解決手段】実施形態の表示装置の製造装置によれば、第1の基板を保持する第1基板保持部と、第2の基板を保持する第2基板保持部と、前記第1基板保持部に保持された前記第1の基板、及び前記第2基板保持部に保持された前記第2の基板の厚さを測定する変位計と、前記第1基板保持部と前記第2基板保持部とを、所定の相対的な近接速度で、相対的に近づけて、前記第1の基板と前記第2の基板とを接着剤を介して接合させる駆動機構と、前記駆動機構を介し、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔に応じて、前記相対的な近接速度を制御する制御部とを備え、前記相対的な近接速度は、加わる力に応じて、前記接着剤から生じる反力に基づいて、設定される。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法に関する。
表示装置の製造には、2枚の透明板材を貼り合わせる工程がある(例えば、特許文献1、2参照)。貼合せ装置は、接着シートを用いる方法と、樹脂の接着剤を用いる方法がある。接着シートは、接着剤に比べてコストが高いため、近年のコスト削減の要求から、樹脂の接着剤を用いた貼り合わせが主流となっている。
貼り合わせ方法には、ワークAの接触面の複数個所に接着剤を塗布し、もう一枚のワークBに接触させ、そのワークAの自重により接着剤が充填する方法が知られている。
しかしながら、ワークとワークとの間の接着層の厚みによって必要な接着剤の量が増え、ワークに供給された接着剤が流動して、ワークからはみ出しやすくなる。これを防ぐため、予め、塗布領域を規定する外周に、高粘度レジンや仮硬化レジン等によってシールを形成するシール方式が知られている。
特開2009−48214号公報 特開2007−34329号公報
近年、モバイル用の表示装置の薄型化及び品質の向上のニーズが増えている。このため、接着層の厚みを高精度に制御し、その接着層を介して、基板の貼り合わせを行うことができる表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法が必要とされてきている。
本発明の実施形態の表示装置の製造装置は、第1の基板を保持する第1基板保持部と、
第2の基板を保持する第2基板保持部と、前記第1基板保持部に保持された前記第1の基板、及び前記第2基板保持部に保持された前記第2の基板の厚さを測定する変位計と、
前記第1基板保持部と前記第2基板保持部とを、所定の相対的な近接速度で、相対的に近づけて、前記第1の基板と前記第2の基板とを接着剤を介して接合させる駆動機構と、前記駆動機構を介し、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔に応じて、前記相対的な近接速度を制御する制御部とを備え、前記相対的な近接速度は、加わる力に応じて、前記接着剤から生じる反力に基づいて、設定される。
一実施の形態に係る表示装置の製造装置を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、動作フローを示す説明図。 同表示装置の製造装置に関し、押し込み工程における動作フローを示す説明図。 同押し込み工程における時間と下流側ステージとの関係を示す説明図。 同表示装置の製造装置に関し、下基板認識工程を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、下基板認識工程を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、下基板高さ測定工程を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置に関し、上基板高さ測定工程を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置に関し、反転工程を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置に関し、反転工程を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置に関し、それに組み込まれたフローティング機構を一部切欠して示す斜視図。 同表示装置の製造装置に関し、上基板認識工程を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、上基板認識工程を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、下流側ステージ補正工程を模式的に示す平面図。 同表示装置の製造装置に関し、押し込み工程を模式的に示す側面図。 同表示装置の製造装置に関し、別の押し込み工程における動作フローを示す説明図。 同別の押し込み工程におけるギャップと反力との関係を示す説明図。
図1は本発明の一実施の形態に係る貼合せ装置10(表示装置の製造装置の一例に相当する。以降省略する。)を模式的に示す側面図、図2は貼合せ装置10を模式的に示す平面図、図3は貼合せ装置10の動作フローを示す説明図、図4は貼合せ装置10の押し込み工程における動作フローを示す説明図、図5は押し込み工程における時間と下流側ステージ113との関係を示す説明図、図12は表示装置貼合せ装置10に組み込まれたフローティング機構124を一部切欠して示す斜視図である。また、図6〜図11及び図13〜図16は各工程を示す図である。
なお、これらの図中矢印XYZは互いに直交する三方向を示しており、XY方向は水平方向、Z方向は鉛直方向を示している。また、θはZ方向回りの回転角を示している。また、これらの図中WAは上流側ワーク(第1の基板の一例に相当する。以降省略する。)、WBは下流側ワーク(第2の基板の一例に相当する。以降省略する。)を示している。下流側ワークWB、上流側ワークWAは、例えば、カバーガラス、センサーガラス、液晶モジュール等の基板である。さらに、用いられる接着剤は、一例として、紫外線硬化性の接着剤Pとする。
貼合せ装置10は、床面に固定される基台11を備えている。基台11上には、X方向に延設されたX方向ガイド機構100と、測定機構200とが載置されている。また、X方向ガイド機構100と、測定機構200とを連携制御する制御部400が設けられている。
X方向ガイド機構100には、ステージ101が設けられており、X方向ガイド機構100によりX方向の位置決めがなされる。
ステージ101上には、下基板載置機構110と、上基板載置機構120が、X方向に沿って並設されている。
下基板載置機構110は、ステージ101上に設けられた4本の支柱からなる基準支持部111と、この基準支持部111に囲まれた位置に配置され、XYZθ方向のアライメントを行うアライメント機構112と、アライメント機構112に支持され、下基板WBを吸着する下流側ステージ113とを備えている。下流側ステージ113は、アライメント機構112により、XYθ方向の微調整が行われる。なお、Z方向に上下動する駆動機構114は、アライメント機構112に支持されている。
上基板載置機構120は、ステージ101上に設けられた4本の支柱からなる基準支持部121と、基準支持部111と基準支持部121との間に配置された反転機構122と、この反転機構122に支持され、上基板WAを吸着する上流側ステージ123とを備えている。上流側ステージ123は、反転機構122によって基準支持部121上と下流側ステージ113の上方との間を揺動自在に移動できる構成となっている。
反転機構122は、支柱122aと、この支柱122aの上部に取り付けられた回転軸122bと、この回転軸122bの両端部に設けられたプレート122cとを備えている。プレート122cと上流側ステージ123との間には、フローティング機構124が介在しており、プレート122cと上流側ステージ123とは弾性的に接続されている(図12参照)。
測定機構200は、基台11上にZ方向に設けられた支柱201と、この支柱201からY方向に延設されたY方向ガイド機構202と、このY方向ガイド機構202によりY方向の位置決めがされるステージ203とを備えている。さらにこのステージ203には、カメラガイド機構204と、レーザ変位計ガイド機構205が支持されている。
カメラガイド機構204には、下方を撮像範囲とするカメラユニット210が搭載されており、Z方向の位置決めがなされる。カメラユニット210は、後述するように下流側ワークWB,上流側ワークWA上に設けられたマークMを画像認識し、下流側ワークWB,上流側ワークWAの位置を高精度に測定する機能を有している。また、レーザ変位計ガイド機構205には、下方を測定方向とするレーザ変位計ユニット220が搭載されており、Z方向の位置決めがなされる。レーザ変位計ユニット220は、レーザ光を下流側ワークWB,上流側ワークWAに照射することで非接触でワークWB,WAの厚さを高精度に測定する機能を有している。
このように構成された貼合せ装置10では、図3,4に示す動作フローに沿って、基板WBと基板WAとの貼合せを行う。最初に、下流側ワークWBを下流側ステージ113上に、上流側ワークWAを上流側ステージ123上に載置し、吸着する(ST10)。なお、この時、下流側ステージ113は、Z方向に上下動する駆動機構114により位置決めされるため、Z方向の位置センサの値により高さ位置が検出され、上流側ステージ123は基準支持部121に突き当たっているため、高さ位置は既知の高さとなっている。また、下流側ステージ113及び上流側ステージ123の寸法も既知であることから、下流側ステージ113及び上流側ステージ123の上面の高さ位置も既知となる。また、上流側ワークWAの所定位置には接着剤Pが塗布されている。
次に、図6,7に示すように、下流側ワークWBをカメラユニット210の下方に移動させ、下流側ワークWBに設けられた2箇所のマークMの位置を検出し、下流側ワークWBの位置(Bx,By)を検出する(ST11)。
次に、図8に示すように、下流側ワークWBをレーザ変位計ユニット220の下方に移動させ、下流側ワークWBの厚み測定(Bz)を行う(ST12)。次に、図9に示すように、上流側ワークWAをレーザ変位計ユニット220の下方に移動させ、上流側ワークWAの厚み測定(Az)を行う(ST13)。なお、前述したように、厚み測定は、下流側ステージ113及び上流側ステージ123の上面の高さ位置を基準として行う。
次に、図10,11に示すように、反転機構122を動作させ、上流側ステージ123に上流側ワークWAを吸着した状態で、反転させ、上流側ワークWAを下流側ワークWBの上方へ移動させる(ST14)。なお、図12に示すように、フローティング機構124は、プレート122cと上流側ステージ123との間に設けられたシャフト124aと、このシャフト124aと反転機構122とを接続するバネ124bと、シャフト124aと上流側ステージ123とを接続するバネ124cとを備えている。
次に、図13,14に示すように、上流側ワークWAをカメラユニット210の下方に移動させ、上流側ワークWAに設けられた2箇所のマークMの位置を検出し、上流側ワークWAの位置(Ax,Ay)を検出する(ST15)。
ここで、検出されたマークMの位置情報に基づいて、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の位置ズレを計算する(ST16)。この位置ズレが許容値内かどうかを判断し(ST17)、許容値以上であれば後述する(ST21)に進む。また、許容値内であれば、図15に示すように、アライメント機構112を動作させ、XYθ軸の位置ズレを補正する(ST18)。
位置ズレの補正が終了したら、駆動機構114を動作させて、下流側ワークWBを上昇させて貼合せ動作を行う(ST19)。貼合せ動作の詳細については後述する。
次に、貼合せ動作が終了し、下流側ワークWBと上流側ワークWAとが接合されて1つのワークWとなったら、接着剤Pに紫外線照射を行い、これを仮硬化する(ST20)。そして、ワークWを取り出す(ST21)。そして、この一連の動作が繰り返される。
貼合わせ動作のフローについて、図4に示す。この貼合せ動作では、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の間隔の設計値を目標値Gとする。この目標値Gは所定量の接着剤Pを塗布した場合、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間に過不足無く拡がる場合の値となる。最初に目標値Gを用いて、貼合せ目標位置Qを計算する。目標位置Qは、次の数式、
即ち、Q=G+Az+Bz・・・(数式1)で求められる。
また、ここでは、使用する接着剤の粘度や塗布量などの条件に基づいて、下記の数式(2)を用い、ワークに生じる接着剤からの押込み反力fの値が、所定の許容値を超えないようにして、後述する下流側ワークWBと上流側ワークWAの間隔d1、d2、d3から、それらの各々に対応する下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の近接速度S1、S2、S3を求める(ここでは、近接速度S1、S2、S3、は下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の相対的な近接速度として定めることができる。)(ST30)。
dn=((K・Sn)/f)1/5・・・(数式2)
(ここで、nは1以上の整数であり、Kは、接着剤Pの粘度、体積等に基づいて、塗布条件ごとに決まる定数値を示す。)
次に、駆動機構114を所定の速度(例えば、5〜10mm/s)で上昇させる(ST31)。目標位置Qまでの現在間隔kが所定のd1より小さくなったら(ST32)、上昇速度を落とし、近接速度S1(例えば、1〜5mm/s)で上昇させるようにする(ST33)。
次に、現在間隔kが所定のd2より小さくなったら(ST34)、さらに上昇速度を落とし、近接速度S2(例えば、0.01〜0.1m/s)で上昇させるようにする(ST35)。次に、現在間隔kが所定のd3より小さくなったら(ST36)、さらに上昇速度を落とし、近接速度S3(例えば、0.00〜0.01m/s)で上昇させるようにする(ST37)。また、このとき、ST37において、略同時に下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の側面から紫外線を照射し、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間からはみ出す接着剤Pを硬化させる(ST38)。そして、目標位置に到達した時点で貼合せ動作を終了する。
本実施の形態では、基板の貼合わせの間、上記の数式2を用い、ワークに生じる接着剤からの押込み反力fが、所定の許容値を超えないようにして、下流側ワークWBと上流側ワークWAの間隔から、下流側ワークWBと上流側ワークWAの(相対的な)近接速度を求めている。そして、そのような(相対的な)近接速度となるように、駆動機構114を介し、制御部400により、下流側ワークWBと上流側ワークWAの移動を制御し、両者の貼合せを行っている。
このようにすることで、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間に、所定量Pの接着剤を過不足無く介在させて、両者を効率よく貼り合わせることができる。
上述したように、本実施の形態に係る貼合せ装置10では、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の現在間隔kが小さくなるにつれて、(相対的な)近接速度を下げて接合するようにしているので、ワークや装置に過大な反力がかからず、悪影響を及ぼすことがない。したがって、接着層の厚みを高精度に制御し、高品質な貼り合わせを行うことができると共に、製品及び装置への影響を最小限に抑えることができる。
また、反転機構122を設けることにより、カメラユニット210及びレーザ変位計ユニット220が1台ずつ設ければよく、コストを低減することができると共に、同じカメラユニット210及びレーザ変位計ユニット220により位置決め・厚さ測定を行うことにより高精度な測定が可能となる。なお、反転機構122を設けない場合であっても同様の貼合せ動作を行うことができる。
さらに、上昇速度は3段階としたが、2段階でも4段階以上としてもよい。この場合、段階数を大きくしていくことによって、目標位置Qまでに近づく時間は、より短縮できる。
次に、貼合せ動作の別の例について、図17の動作フローに沿って説明する。先ず、下記数式(3)を用い、使用する接着剤の粘度や塗布量などの条件に基づいて、目標位置gまでの押込み反力F1、F2、F3、及びそれらの各々に対応する下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の近接速度T1、T2、T3を求める(ここでは、近接速度T1、T2、T3、は下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の相対的な近接速度として定めることができる。)(ST40)。
Fn=K・g-5Tn・・・(式3)
(ここで、nは1以上の整数であり、Kは、接着剤Pの粘度、体積等に基づいて、塗布条件ごとに決まる定数値を示す。)
次に、駆動機構114を所定の速度(例えば、5〜10mm/s)で上昇させる(ST41)。このとき、現在の上流側ワークWAにかかる押込反力fを、力センサなどにより検出する。
この押込反力fが所定のF1より大きくなったら(ST42)、上昇速度を落とし、近接速度T1(例えば、1〜5mm/s)で上昇させるようにする(ST43)。
次に、現在の上流側ワークWAにかかる押込み反力fを、力センサなどにより検出し、現在の押込反力fが所定のF2より大きくなったら(ST44)、さらに上昇速度を落とし、近接速度T2(例えば、0.01〜0.1m/s)で上昇させるようにする(ST45)。次に、現在の上流側ワークWAにかかる押込み反力fを、力センサなどにより検出し、現在の押込反力fが所定のF3より大きくなったら(ST46)、さらに上昇速度を落とし、近接速度T3(例えば、0.00〜0.01m/s)で上昇させるようにする(ST47)。また、このとき、ST47において、略同時に下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の側面から紫外線を照射し、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間からはみ出す接着剤Pを硬化させる(ST48)。そして、目標位置に到達した時点で貼合せ動作を終了する。本実施の形態では、基板の貼合せを行う間、ワークに生じる接着剤からの押込み反力fを適宜検出し、上記の数式(3)を用い、その押し込み反力fが所定の許容値を超えないようにして、下流側ワークWBと上流側ワークWAと間の(相対的な)近接速度を求めている。そして、そのような(相対的な)近接速度となるように、駆動機構114を介し、制御部400により、下流側ワークWBと上流側ワークWAの移動を制御して、両者の貼合わせを行っている。
本実施の形態の別の例によっても、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間に、所定量Pの接着剤を過不足無く介在させて、両者を効率よく貼り合わせることができる。
図18は、間隔gと押込反力fとの関係を示すグラフである。間隔gが狭くなるにつれて押込反力fが急上昇するため、例えば、200[N]を超えないようにするためには、上昇速度を、T2またはT3に落とすべきであることが判る。
上述したように、本実施の形態に係る貼合せ装置10では、下流側ワークWBと上流側ワークWAとの間の押込反力fが大きくなるにつれて速度を下げて接合するようにしているので、ワークや装置に過大な反力がかからず、悪影響を及ぼすことがない。
したがって、接着層の厚みを高精度に制御し、高品質な貼り合わせを行うことができると共に、製品及び装置への影響を最小限に抑えることができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、本発明では、表示装置としては、液晶表示装置、有機EL表示装置が一例として挙げられ、接着剤については、発明の要旨を逸脱しないものを使用することが可能である。
10…貼合せ装置、100…X方向ガイド機構、110…下基板載置機構、112…アライメント機構、113…下流側ステージ、114…駆動機構、120…上基板載置機構、122…反転機構、123…上流側ステージ、124…フローティング機構、200…測定機構、210…カメラユニット、220…レーザ変位計ユニット。

Claims (7)

  1. 第1の基板を保持する第1基板保持部と、
    第2の基板を保持する第2基板保持部と、
    前記第1基板保持部に保持された前記第1の基板、及び前記第2基板保持部に保持された前記第2の基板の厚さを測定する変位計と、
    前記第1基板保持部と前記第2基板保持部とを、所定の相対的な近接速度で、相対的に近づけて、前記第1の基板と前記第2の基板とを接着剤を介して接合させる駆動機構と、
    前記駆動機構を介し、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔に応じて、前記相対的な近接速度を制御する制御部とを備え、
    前記相対的な近接速度は、加わる力に応じて、前記接着剤から生じる反力に基づいて、設定されることを特徴とする表示装置の製造装置。
  2. 前記第1基板保持部は、前記変位計による厚さ測定時と、前記駆動機構による近接時とで前記第1の基板の上下を反転させる反転ユニットを備えていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造装置。
  3. 前記相対的な近接速度は、前記反力が所定の値を超えないように、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔に基づいて設定されることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置の製造装置。
  4. 前記相対的な近接速度は、下記数式から算出することを特徴とする請求項3に記載の表示装置の製造装置。
    dn=((K・Sn)/f)1/5
    f :前記反力、
    dn:前記第1の基板と前記第2の基板との間隔、
    Sn:前記第1の基板と前記第2の基板との間の相対的な近接速度
    (ここで、nは1以上の整数。Kは、接着剤の粘度、体積等に基づいて、塗布条件ごとに決まる定数値。)
  5. 前記第1の基板と前記第2の基板の少なくとも一方において、前記反力を検出する検出手段を備え、前記制御部は、前記間隔に基づいて、前記反力が所定値以下になるように、前記相対的な近接速度を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置の製造装置。
  6. 前記相対的な近接速度は、下記数式から算出することを特徴とする請求項5に記載の表示装置の製造装置。
    Fn=K・g-5Tn
    g :前記第1の基板と前記第2の基板との間隔、
    Fn:前記反力、
    Tn:前記第1の基板と前記第2の基板との間の相対的な近接速度、
    (ここで、nは1以上の整数。Kは、接着剤の粘度、体積等に基づいて、塗布条件ごとに決まる定数値。)
  7. 前記請求項1乃至6の何れか一項の表示装置の製造装置を用い、
    前記第1の基板、及び前記第2の基板の少なくとも何れか一方に前記接着剤を塗布する工程と、
    前記第1基板保持部と前記第2基板保持部とを、それらの間隔に応じた所定の相対的な近接速度で、相対的に近づけ、前記接着剤を介して、前記第1の基板及び前記第2の基板を接合する工程とを有し、
    前記相対的な近接速度は、加わる力に応じて、前記接着剤から生じる反力に基づいて、設定されることを特徴とする表示装置の製造方法。
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