JP3973903B2 - 基板の貼り合せ方法および基板の貼り合せ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2枚の基板を、接着剤を介して貼り合せる基板の貼り合せ方法および基板の貼り合わせ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶デイスプレイパネルに代表されるフラットパネルディスプレイ等の製造工程では、対向する2枚のガラス基板の間に接着剤としてのシール材を用いて液晶(流体)を封入して貼り合せる基板の貼り合せ作業が行なわれる。
【0003】
このような貼り合せ作業は、下記の手順で行なわれる。
【0004】
まず、2枚のガラス基板のうち、いずれか一方には予め無端枠状にシール材を塗布しておく。そして、シール材が塗布された基板、或いは塗布されていない基板のいずれか一方における、他方の基板との対向面で、かつシール材で囲まれる領域内となる部位に、所定量の液晶を滴下して塗布する。
【0005】
次に、2枚の基板をシール材の塗布高さにほぼ等しい距離まで近接させ、この状態で、カメラを利用した画像認識装置等による位置検出装置を用いて2枚のガラスの対向面に沿う方向での相対的な位置ずれを検出する。そして、2枚のガラス基板の間に相対的な位置ずれが検出された場合には、2枚のガラス基板をその対向面に沿う方向で相対的に移動させ、位置ずれの補正を行なう。
【0006】
位置ずれの補正が完了したならば、2枚のガラス基板を相対的に近付け、所定の押圧力で貼り合せを行なう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶は、ガラス基板上に均等に塗布されるように、ガラス基板上において複数の塗布箇所に塗布されるのであるが、各塗布箇所での液晶の塗布量は、単純に、そのガラス基板上に塗布が必要とされる液晶の総量を塗布箇所数で等分することで決定していた。
【0008】
そのため、一つあたりの塗布箇所に塗布される液晶の量や粘性によっては、塗布された液晶の塗布高さがシール材の塗布高さよりも高くなってしまうことがあった。
【0009】
このような場合、位置合せを行なうために、2枚のガラス基板をシール材の塗布高さとほぼ等しい距離まで近接させたときに、液晶が塗布されていない方の基板が液晶に接触してしまうことがあった。そして、この液晶の表面張力や粘性等が2枚のガラス基板をその対向面に沿う方向で相対移動させる上での抵抗となり、2枚のガラス基板の位置合せを精度良く行なうことができず、ガラス基板の貼り合せ精度が低下するという不具合が生じていた。
【0010】
本発明は、貼り合わせる2枚の基板の相対的な位置合せを精度良く行なうことができる基板の貼り合せ方法および基板の貼り合せ装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無端状に接着剤が塗布された基板と他の基板とを位置合せした状態で前記接着剤を介して貼り合せるに先立ち、前記2枚の基板の少なくともいずれか一方の基板における他方の基板との対向面であって、前記2枚の基板を貼り合せたときに前記接着剤にて囲まれる領域内となる部位に流体を塗布するものであって、前記基板に塗布された前記流体における前記接着剤の塗布高さに対する高さを検査し、この検査結果に基づいて前記基板に対する前記流体の塗布状態の良否を判別し、前記基板の貼り合せを行なうか否かを決定することを特徴とする。
【0012】
【作用】
本発明によれば、貼り合される基板に塗布される流体は、その高さが、基板に塗布された接着剤の塗布高さよりも低くなるように複数の塗布箇所の分けて塗布される。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0014】
図1は、本発明に係る基板の貼り合せ装置の構成を示す正面図、図2は、液晶が塗布されたガラス基板の正面断面図である。
【0015】
図において、基板の貼り合せ装置1は、液晶(流体)2の塗布ユニット3と、ガラス基板4a、4bの貼り合せユニット5とを有する。
【0016】
塗布ユニット3は、接着剤としてのシール材6が塗布されたガラス基板4aを支持し、不図示のXY移動装置にてX、Y方向に移動自在な基板ステージ7、門型フレーム8に上下動自在に支持された液晶を滴下するための塗布ヘッド9、塗布ヘッド9による液晶2の吐出量(吐出状態)を制御する制御装置10、を有する。
【0017】
塗布ヘッド9は、液晶2を収容するシリンジ9a、液晶2を吐出するノズル9bを有し、制御装置10による制御により所定量の液晶2をノズル9bから吐出する。
【0018】
また、制御装置10には、記憶部11および入力部12が接続される。記憶部11には、液晶2の粘性率に応じた液晶2の塗布量と塗布高さとの関係を表わすデータが記憶される。入力部12は、1枚のガラス基板4aに塗布する液晶2の総量、液晶2の粘性率、シール材6の塗布高さなどの条件を入力、設定するもので、例えば、タッチパネルやキーボード等が用いられる。
【0019】
なお、粘性率に応じた液晶2の塗布量と塗布高さとの関係を表わすデータとは、具体的にはたとえば、液晶2の塗布量が同じであれば、粘性率が高いほど塗布高さが高くなり、粘性率が同じであれば、塗布量が多くなるにしたがって塗布高さが高くなる傾向があるといった規則性にしたがって、実験等による測定結果や幾何学的な計算に基づいて作成したデータである。
【0020】
これにより、制御装置10は、入力部12にて入力された液晶2の総量、液晶2の粘性率、シール材6の塗布高さなどの条件に基づいて、記憶部11に記憶されたデータ中から条件に適した液晶2の塗布量を選択するとともにガラス基板4a上における液晶2の塗布箇所数を算出して決定する。具体的にはたとえば、入力された粘性率に対応するデータから、入力されたシール材6の塗布高さよりも塗布高さが小さくなる液晶2の塗布量、すなわち、1つの塗布箇所に塗布する液晶2の塗布量を選択して決定する。また、求めた塗布量とガラス基板4aに塗布すべき液晶2の総量とに基づいてガラス基板4a上における液晶2の塗布箇所数を算出する。また、制御装置10は、ガラス基板4a上のシール材6で囲まれた領域内に算出された数の塗布箇所をほぼ均等に配置するように塗布箇所それぞれの位置を算出して設定する。
【0021】
貼り合せユニット5は、下側のガラス基板4aを保持する下基板ステージ13、上側のガラス基板4bを保持する上基板ステージ14、を有する。この下基板ステージ13と上基板ステージ14とは、ガラス基板4a、4bの保持面を対向させ配置されており、不図示の移動装置により、互いに接離する方向(上下方向)、および保持面に沿う方向(XY方向)において相対的に移動自在とされる。
【0022】
次に、作動について説明する。
【0023】
まず、不図示の搬送装置にて、外周に沿ってシール材が無端枠状に塗布されたガラス基板4aが基板ステージ7上に供給される。
【0024】
基板ステージ7上にガラス基板4aが供給されると、基板ステージ7は、制御装置10にて設定された塗布箇所が塗布ヘッド9のノズル9bの下方に順次位置するように移動される。一方、塗布ヘッド9は、制御装置10の制御に基づいて、各塗布箇所がノズル9bの下方に位置づけられる毎に、ノズル9bから設定された量の液晶2が吐出され、ガラス基板4a上に滴下される。
【0025】
このとき各塗布箇所に塗布された液晶2は、液晶2の粘性率とシール材6の塗布高さに基づいて塗布量が設定されているので、図2に示すように、塗布された液晶2の高さhは、シール材6の塗布高さHよりも低く形成される。
【0026】
すべての塗布箇所に対する液晶2の塗布が完了すると、不図示の搬送装置により基板ステージ7上から下基板ステージ13に液晶2が塗布されたガラス基板4aが移送される。下基板ステージ13上に移送されたガラス基板4aは、不図示の吸着保持手段により下基板ステージ13上で保持される。
【0027】
なおこのとき、図1に示すように、上基板ステージ14には、既に、ガラス基板4aと貼り合わされるガラス基板4bが供給されて、不図示の吸着保持手段にて上基板ステージ14に吸着保持されているものとする。
【0028】
次に、下基板ステージ13と上基板ステージ14とが相対的に近接する方向(上下方向)に移動され、ガラス基板4aとガラス基板4bとが、シール材6の塗布高さとほぼ等しい間隔で配置される。
【0029】
そして、この状態で、不図示のカメラを利用した画像認識装置による位置検出装置を用いて、ガラス基板4aとガラス基板4bとの対向する面に沿う方向(水平方向)での相対的な位置ずれが検出される。
【0030】
位置検出装置による検出の結果、2枚のガラス基板4a、4bの間に位置ずれが生じていた場合には、この位置ずれを無くすように、下基板ステージ13と上基板ステージ14とをXY方向で相対的に移動させる。
【0031】
位置ずれを修正した後、下基板ステージ13と上基板ステージ14とを相対的に近接させて、2枚のガラス基板4a、4bを所定の押圧力で貼り合せる。
【0032】
2枚のガラス基板4a、4bの貼り合せが完了した後、上基板ステージ14によるガラス基板4bの保持を解除するとともに、下基板ステージ13と上基板ステージ14とを離隔させる。その後、下基板ステージ13によるガラス基板4aの保持を解除して、下基板ステージ13上から貼り合わされたガラス基板4a、4bを排出して貼り合わせ作業の一連の工程が完了する。
【0033】
なお上記のガラス基板4a、4bの位置あわせの際に、2枚のガラス基板4a、4bをシール材6の塗布高さとほぼ等しい間隔で配置するのは、下記の▲1▼、▲2▼の理由による。
【0034】
▲1▼ガラス基板4a、4bの貼り合せには高い精度が要求されており、位置検出装置に用いられるカメラも高倍率のものが用いられ、そのためカメラの焦点深度は比較的浅いものとなっている。したがって、2枚のガラス基板4a、4bを同時にカメラの焦点深度内に位置づけるためには、2枚のガラス基板4a、4bを極力近づける必要がある。
【0035】
▲2▼2枚のガラス基板4a、4bを精度良く貼り合せるためには、位置合わせ完了後の下基板ステージ13と上基板ステージ14の移動量、すなわち上下方向の移動量を極力少なくする必要があり、このためには2枚のガラス基板4a、4bを極力近づけた状態で位置合せを行なう必要がある。
【0036】
上記実施の形態によれば、ガラス基板4a上に塗布される液晶2の塗布高さhをガラス基板4aに塗布されたシール材6の塗布高さHよりも低く形成したので、2枚のガラス基板4a、4bを位置合わせのために、シール材6の塗布高さとほぼ等しい間隔に近づけたとしても、ガラス基板4aに塗布された液晶2が、他方のガラス基板4bに接触することが防止できる。これにより、2枚のガラス基板4a、4bの位置ずれを補正するときに、液晶2の表面張力や粘性が、2枚のガラス基板4a、4b、すなわち下基板ステージ13と上基板ステージ14とをXY方向に相対移動させる際の移動抵抗となることなく、2枚のガラス基板4a、4bの位置合わせの妨げとなることが防止できる。したがって、精度の良いガラス基板4a、4bの位置合わせを行なうことができる。
【0037】
また、2枚のガラス基板4a、4bを位置合わせのために、シール材6の塗布高さとほぼ等しい間隔に近づけたとき、仮に上側のガラス基板4bが下側のガラス基板4aに塗布されたシール材6に接触したとしても、ガラス基板4a上に塗布された液晶2の塗布高さhはシール材6の塗布高さHよりも低くなるように形成されていることから、上側のガラス基板4bが液晶2にまで接触することが防止できる。このような場合でも、従来生じるおそれがあった、上側のガラス基板4bがシール材6と液晶2の双方に接触するような場合に比べて、位置ずれを補正するために下基板ステージ13と上基板ステージ14とをXY方向に相対移動させる際に生じる移動抵抗を少なくすることができるので、精度の良いガラス基板4a、4bの位置合わせを行なうことができる。
また、液晶2の塗布量を、液晶2の粘性率およびシール材6の塗布高さに基づいて決定し、決定した塗布量からガラス基板4a上における塗布箇所の数を決定しているので、用いられる液晶2の粘性率が比較的高く、押圧によって比較的広がり難いときには、1つの塗布箇所に対する塗布量が少量で、塗布箇所の数が多く設定されることとなるので、塗布箇所同士の間隔を狭くすることができ、この結果、各塗布箇所に塗布された液晶2に要求される広がりの範囲を小さくすることができることから、粘性率が高く比較的広がり難い液晶2であっても、2枚のガラス基板4a、4bの間にムラなく封入することができる。
【0038】
次に第2の実施の形態について、図3を用いて説明する。
【0039】
第2の実施の形態は、図1に示す基板の貼り合わせ装置1の塗布ユニット3に液晶2の塗布状態検査装置15を設けたものである。
【0040】
この塗布状態検査装置15は、カメラ16、および画像処理装置17を有し、カメラ16は塗布ヘッド9に併設されている。
【0041】
カメラ16は、塗布ヘッド9のノズル9bから吐出されてガラス基板4a上に塗布された液晶2の画像を撮像する。画像処理装置17は、カメラ16の撮像データに基づいて液晶2の塗布状態の良否を判定する。
【0042】
すなわち、画像処理装置17は、カメラ16の撮像データから液晶2の塗布面積を検出し、この塗布面積が予め設定された基準面積以上であるか否かに基づいて、1つの塗布箇所に対する液晶2の塗布状態の良否を判定する。つまり、所定量の液晶2を塗布しているにもかかわらず基準面積以上の塗布面積が得られない場合、温度等の外的要因などの影響で液晶2の粘性率が高くなった結果、塗布高さがシール材6の塗布高さよりも高くなっていることが考えられるので不良とする。
【0043】
なおここで、基準面積とは、たとえば、入力部12にて入力された液晶2の粘性率、シール材6の塗布高さに基づいて制御装置10にて決定された1つの塗布箇所に対する液晶2の塗布量と塗布高さから幾何学的に算出することができる。
【0044】
また、塗布状態検査装置15は、塗布箇所毎に塗布された液晶2の塗布状態の良否を判定し、塗布箇所毎の判定結果を制御装置10に送信する。制御装置10は、すべての塗布箇所における判定結果に基づいて、ガラス基板4aに対する液晶2の塗布状態の良否を判定する。すなわち、すべての塗布箇所の数に対して塗布状態が良と判定された塗布箇所の割合が予め設定された割合(設定比率)以上であれば、ガラス基板4aに対する液晶2の塗布状態は良であると判定する。一方、すべての塗布箇所の数に対して塗布状態が良と判定された塗布箇所の割合が予め設定された割合に満たなければ、ガラス基板4aに対する液晶2の塗布状態は不良であると判定する。
【0045】
そして、塗布状態が良と判定されると、ガラス基板4aは貼り合せユニット5(図1)へと移送され、不良と判定されると、ガラス基板4aは不図示の排出ユニットへと移送される。
【0046】
またここで、上述の設定比率は、下記を考慮して決定することが考えられる。
【0047】
すなわち、2枚のガラス基板4a、4bを位置合わせするために、2枚のガラス基板4a、4bを近接させたときに、ガラス基板4a上の塗布箇所に塗布された液晶2のうちのいくつかが上側のガラス基板4bに接触したとしても、それによって生じるガラス基板4a、4bの対向面に沿う方向の移動抵抗が、下基板ステージ13と上基板ステージ14との相対移動に支障を来たさない程度であればよいわけである。そして、上述した移動抵抗は、液晶2の粘性率が高くなるほど大きくなり、低くなるほど小さくなると考えられる。したがって、液晶2の粘性率が高い場合には、設定比率を高く設定し、液晶2の粘性率が低い場合には、粘性率が高い場合に比べて設定比率を低く設定することができることとなる。なお、これらの設定比率は、実験等により容易に決定することが可能である。
【0048】
上記第2の実施の形態によれば、上述の第1の実施の形態による効果に加えて下記の効果を有する。
【0049】
すなわち、ガラス基板4aの個々の塗布箇所に塗布された液晶2の塗布状態の良否をそれぞれ判別するとともに、各塗布箇所での判別結果に基づいてガラス基板4aに対する液晶2の塗布状態の良否を判別し、塗布状態が不良と判別されたガラス基板4aは排出するようにしているので、液晶2の塗布状態が不良となったガラス基板4aが貼り合せユニット5に移送されることが防止できる。したがって、貼り合せユニット5には液晶2の塗布状態が良と判定されたガラス基板4aのみが移送されるので、より精度良く2枚のガラス基板4a、4bを貼り合せることができる。
【0050】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【0051】
たとえば、上記実施の形態において、液晶2の塗布装置としてノズル9aから液晶2を吐出する塗布ヘッド9を用いて説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、インクジェットノズルを用いた塗布装置を用いてもよい。
【0052】
また、下基板ステージ13と上基板ステージ14とは、ガラス基板4a、4bの保持面が互いに接離する方向、および保持面に沿う方向において相対的に移動可能であればよい。したがって、下基板ステージ13と上基板ステージ14のいずれか一方のみが移動するものであっても、双方が移動するものであってもよく、また、それぞれの移動方向での移動を下基板ステージ13と上基板ステージ14とで分担するようにしてもよい。また、保持面に沿う方向の移動に加え、保持面に沿う方向での回転移動を可能としてもよい。
【0053】
また、制御装置10が、入力部12から入力された条件に基づいて記憶部11に記憶されたデータの中から液晶2の塗布量等を選択して決定する例で説明したが、制御装置10が自動設定するものに限らず、塗布量等のデータを作業者が入力して設定するようにしてもよい。
【0054】
また、1つの塗布箇所に塗布する液晶2の量を、主に液晶2の粘性率に基づいて決定する例で説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ガラス基板表面の液晶2のはじき度合いに応じて塗布量を決定するようにしてもよい。すなわち、ガラス基板が液晶2をはじく(広がりにくい)傾向が強い表面状態である場合と、液晶2がなじみ易い(広がり易い)場合とでは、広がり易いガラス基板に対する液晶2の塗布量を多く設定することができると考えられる。
【0055】
また、シール材6が塗布されたガラス基板4a上に液晶2を塗布する例で説明したが、これに限られるものではなく、シール材6が塗布されていない方のガラス基板4bに液晶2を塗布し、シール材6が塗布されたガラス基板4aを上基板ステージ14に、シール材6が塗布された面が下を向くように保持させるようにしてもよい。
【0056】
なお、上述の実施の形態では、特段の説明はしなかったが、ガラス基板4a上に予め液晶2を塗布した後にガラス基板4a、4bの貼り合せを行なうことを一般に、滴下方式と称しているが、このような滴下方式による基板の貼り合せは、通常真空中で行なわれる。したがって、本発明は、このような真空中で2枚のガラス基板4a、4bの貼り合せを行なう貼り合せ装置にも適用可能である。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、貼り合わせる2枚の基板の相対的な位置合せを精度良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る基板の貼り合せ装置の構成を示す正面図である。
【図2】図2は、液晶が塗布されたガラス基板の正面断面図である。
【図3】図3は、塗布状態検査装置を備えた塗布ユニットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 貼り合せ装置
2 液晶(流体)
3 塗布ユニット
4a、4b ガラス基板
5 貼り合せユニット
6 シール材(接着剤)
7 基板ステージ
9 塗布ヘッド
10 制御装置
11 記憶部
12 入力部
13 下基板ステージ
14 上基板ステージ
15 塗布状態検査装置
16 カメラ
Claims (4)
- 2枚の基板のいずれか一方に無端状に塗布された接着剤を介して前記2枚の基板を位置合せした状態で貼り合せるに先立ち、前記2枚の基板の少なくともいずれか一方の基板における他方の基板との対向面であって、前記2枚の基板を貼り合せたときに前記接着剤にて囲まれる領域内となる部位に流体を塗布する基板の貼り合せ方法において、
前記基板に塗布された前記流体の塗布高さと前記接着剤の塗布高さとを比較判別し、この判別結果に基づいて前記基板の貼り合せを行なうか否かを決定することを特徴とする基板の貼り合せ方法。 - 2枚の基板のいずれか一方に無端状に塗布された接着剤を介して前記2枚の基板を位置合せした状態で貼り合せるに先立ち、前記2枚の基板の少なくともいずれか一方の基板における他方の基板との対向面であって、前記2枚の基板を貼り合せたときに前記接着剤にて囲まれる領域内となる部位に流体を塗布する基板の貼り合せ装置において、
前記流体を塗布する塗布装置と、
この塗布装置による前記流体の吐出状態を制御する制御装置と、
前記塗布装置にて前記基板に塗布された前記流体の塗布高さと、前記接着剤の塗布高さとを比較判別する塗布状態検査装置と、を有し、
前記制御装置は、前記塗布状態検査装置による判別結果に基づいて前記基板の貼り合せを行なうか否かを決定することを特徴とする基板の貼り合せ装置。 - 前記制御装置は、前記塗布状態検査装置により前記流体の塗布高さが前記接着剤の塗布高さよりも高いと判別されたときに、前記基板の貼り合せを中止することを特徴とする請求項2記載の基板の貼り合せ装置。
- 前記流体の粘性率に応じた前記流体の塗布量と塗布高さの関係を表わすデータを記憶する記憶部と、
前記流体の粘性率、前記接着剤の塗布高さを設定する設定部と、を有し、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記データから、前記設定部に設定された前記粘性率と前記接着剤の塗布高さに基づいて前記流体の塗布量を選択して決定し、決定した塗布量で前記流体が塗布されるように前記塗布装置による前記流体の吐出状態を制御することを特徴とする請求項2記載の基板の貼り合せ装置。
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