JP4972749B2 - 基板支持装置及びこれを利用したｌｃｄセルのシールパターン検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板または各種パネルを検査するときに、基板または各種パネルを支持または整列する装置に関し、より詳細には、ステージを可変ステージと固定ステージとに分割し、可変ステージを回動させることにより、基板または各種パネルを支持または整列する装置に関する。

近年、各種回路基板または各種パネルを製作する工程において、移送式コンベヤベルトまたは各工程間の所定の移動手段を利用して基板を移送させて各工程を行っている。そして、移送された基板を正確に位置合わせして、各工程による作業を始めるために、各種手段を備えている。

一方、精密な作業を要する半導体製造工程やＬＣＤパネル製造工程などでは、基板の正確な位置決めが最も重要である。このとき、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、液晶表示装置とも称し、電極が各々形成されている２枚の基板を前記２つの電極が相対向するよう配置し、前記２枚の基板間に液晶を注入した後、前記２つの電極に電圧を印加して生成される電界により液晶分子を動かし、光の透過率を調整して画像を表現する装置である。

ここで、液晶パネルの製造工程であるセル工程について簡単に説明する。

液晶パネルの製造工程はセル工程と称し、前記セル工程は、大別して、薄膜トランジスタが配列されたアレイ基板及びカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板に、液晶を一方向に配向させる配向工程と、２枚の基板を重ね合わせて一定のギャップを維持させるセルギャップ形成工程と、セル切断工程と、液晶注入工程とに分けられる。

上述した各セル工程について、図１を参照してさらに詳細に説明する。

セル工程の最初のステップは配向膜形成工程であって、薄膜トランジスタが各画素別に配列されたアレイ基板と、該アレイ基板の画素に対応して、赤色、緑色、青色のカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板とに、高分子物質であるポリイミドをコーティングして配向膜を形成するものである（Ｓ１）。アレイ基板及びカラーフィルタ基板の全面に均一な厚さをもって主にロールコーティング方式により一定パターンを有するように前記ポリイミドである配向膜を印刷する。その後、前記配向膜が印刷された２枚の基板に対し予備乾燥及び焼成工程を行って、硬化された配向膜を形成する。

前記硬化された配向膜が形成された上部基板及び下部基板に対し、セル工程の２番目のステップであるラビング工程を行う（Ｓ２）。前記硬化された配向膜表面をラビング布にて均一な圧力及び速度で摩擦させて、配向膜表面の高分子鎖を一定の方向に整列させる。前記ラビングは、液晶の初期配列方向を決定する主な工程であって、正常的な液晶の駆動及び均一なディスプレイ特性を持たせる。

前記ラビングされた２枚の基板は、３番目のステップである、シールパターン形成工程、銀（Ａｇ）塗布工程、及びスペーサ散布工程を行う（Ｓ３）。このとき、下部基板であるアレイ基板に対しては、シールパターン形成工程及び銀塗布工程を行い、上部基板であるカラーフィルタ基板に対しては、スペーサ散布工程を行うか、または、カラーフィルタ基板にはシールパターン形成工程及び銀塗布工程を行い、アレイ基板にはスペーサ散布を行う。液晶パネルにおいてシールパターンは、液晶注入のためのギャップ形成及び注入された液晶を漏れないようにする２つの役割を果たす。このとき、前記シールパターン形成工程は、熱硬化性樹脂であるシーラント（ｓｅａｌａｎｔ）を所望のパターンで基板の縁部に一定に形成させる工程であって、シールスクリーン印刷装置を利用したスクリーンマスク法またはシールディスペンサ装置を介したディスペンサ法により基板上に形成されており、近年、基板が益々大型化されるのに伴って、ディスペンサ法が主流をなしている。

次に、前記シールパターンが形成されたアレイ基板（カラーフィルタ基板）に銀塗布工程を行う。このとき、前記銀（Ａｇ）塗布は、上部基板及び下部基板の導通のために、アレイ基板上の所定の位置に一定量の銀（Ａｇ）ペーストを塗布するものである。

また、前述のアレイ基板（カラーフィルタ基板）にシールパターン形成及び銀塗布工程を行う間、カラーフィルタ基板（アレイ基板）には、アクティブ領域のセルギャップ形成のために、ボールスペーサを基板の全面に均一な密度で吹き付けるスペーサ散布工程を行う。スペーサ散布には乾式法と湿式法とがあり、主に、＋及び−に帯電させてスペーサが重なることなく散布する乾式法が利用される。最近、セルギャップ維持のためにカラーフィルタ基板を製作するとき、前記基板上に一定の間隔を有するパターン（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）スペーサを形成することもある。したがって、パターンスペーサが備えられたカラーフィルタ基板の場合、スペーサ散布工程が省略される。

さらに、前記アレイ基板（またはカラーフィルタ基板）へのシールパターン形成及び銀塗布工程が終わり、カラーフィルタ基板（またはアレイ基板）へのスペーサ散布工程が終わると、４番目の工程である重ね合わせ工程を行う（Ｓ４）。

アレイ基板とカラーフィルタ基板との重ね合わせのためには、上部基板のカラーフィルタパターンと下部基板の画素とを正確に一致させなければならないが、これを重ね合わせ整列（アライメント）という。このとき、前記重ね合わせ整列の程度は、各基板の設計時に与えられるマージンによって決定され、前記重ね合わせマージンは、カラーフィルタ基板上のブラックマトリックス及びアレイ基板上の画素電極のオーバーラップの程度に起因し、通常、数μｍの精度が要求される。２枚の基板の重ね合わせ誤差範囲を外れると、光が漏れ出ることになり、液晶セルの駆動時、所望の画質特性を得ることができなくなる。重ね合わせ整列後、前記上部基板及び下部基板が重ね合わせられて円板パネルをなした後、前記円板パネルに均一な圧力を加えるとともに、前記シールパターンに熱を加えることにより、一定のセルギャップを維持させて前記シールパターンを硬く硬化させる。

次に、円板パネルを切断するセル切断工程を行う（Ｓ５）。前のステップを経て製作された円板パネルを単位セルに切断する工程である。セル切断工程は、ガラス基板より硬度の高いダイヤモンド材質または超硬合金材質の切断ホイールで円板パネルの表面に切断線を形成するスクライブ（ｓｃｒｉｂｅ）工程と、前記切断線に力を加えて破断分離するブレーキ（ｂｒｅａｋ）工程とからなる。

次いで、前記切断工程を行って単位セルに切断された液晶パネルに液晶注入工程を行う（Ｓ６）。前記液晶注入工程は、数μｍのセルギャップを有する液晶パネルの内部を真空化した後、毛細管現象及び大気圧差を用いて液晶を前記液晶パネルの内部に注入する。その後、液晶注入が完了すると、前記液晶が注入された注入口を封止剤で密封し、紫外線を照らして封止剤を硬化させる。

次に、液晶パネルのパッド部位上のショーティングバーを除去するグラインド（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程及び不良の有無を判定する検査工程を行って液晶パネルを完成する。

このような製造工程を経るＬＣＤセルは、最近では図２に示すように、基板１が大型化されつつ、１枚の基板１内にその大きさを異にする２つのモデル以上のシールパターン２，３が混ぜて備えられている状況にある。すなわち、基板１の面積利用効率を高めるために、メインとなる大型モデルシールパターン２と、その残りの領域に中型または小型モデルシールパターン３を配置している。

このように、シールパターン２が形成された基板を検査しかつ補修するものがシールディスペンサ装置である。図３は、シールディスペンサを備えるシールディスペンサ装置の一部を示した図である。

同図に示すように、シールパターン２，３を形成すべきアレイ基板１が前記シールディスペンサ装置７のステージ４上に位置すると、前記ステージ４の上側に位置した、内部にシーラントを満たしたシールディスペンサ５が、シールパターン２，３の形成開始位置に整列し、既に前記シールディスペンサ装置７に入力されたシールパターン形状に対するプログラムによって基板１上の縁に沿ってシールパターン２，３を形成する。

前記シールディスペンサ装置７には、前記基板１上に形成されたシールパターン２，３の断線及びシールパターン２，３の線幅を測定するカメラ６が取り付けられており、シールパターン２，３を形成した後、当該形成されたシールパターン２，３に沿って移動して、シールパターン２，３の断線の有無を検査し、モデル別に互いに異なる位置が指定された多数のポイントにおいては、前記カメラ５を介してシールパターン２，３の線幅を測定する。

このとき、シールディスペンサ装置７には、各モデル別にシールパターン２，３の適宜の線幅データが入力されており、測定した線幅データと比較することにより、誤差範囲を超過した場合、警報などを発生してシールパターン２，３の形成不良が発生したことを報知している。

シールパターン２，３に断線が発生すると、重ね合わせ後に液晶が漏れる不良が発生し、また、シールパターンの線幅が誤差範囲を外れると、液晶注入量の差異が生じ、かつ、セルギャップの差異が生じて、液晶の厚差によって表示品質が低下するという問題が発生する。

したがって、このような検査及び補修工程は、極めて重要であるため、検査精度の向上のために基板１の整列状態が最も重要となる。

しかしながら、基板またはパネルが大型化しつつあるために、ロボットアームなどによって移送されてステージ４上に定着する基板１を正確な指定位置（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔ）に位置させることが難しくなった。したがって、ステージ４を調整するか、または、所定の調整手段を利用して大型基板を微細に調整し整列しなければならなかった。しかし、ステージ４を調整するか、または、所定の調整手段を利用して大型基板１を指定位置に整列するのに大きな動力が要求されていた。また、大型基板１の全体を調整するための調整時間が増えて、全体の工程時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためのものであって、その目的は、基板を載置することができるステージを分割して、容易に基板を整列できる装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、小さな動力で基板を整列できる基板支持装置を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、簡単な構造だけで基板を整列できる装置を提供することにより、作業場の空間効率を極大化することにある。

さらにまた、本発明の目的は、短い時間内に基板を整列することにより、全体工程時間を短縮できる装置を提供することにある。

さらにまた、本発明の目的は、全体工程時間を短縮して工程費用を低減できる装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、工程が行われている間に基板を定着支持させる基板支持装置であって、上面に基板の一領域を吸着させる吸着ノズルが設けられ、所定角度で回動可能な可変ステージと、該可変ステージと離隔して設けられ、該可変ステージの上面に前記一領域が吸着された基板の他領域を支持し、前記可変ステージの回動により前記基板を整列する場合には、前記基板を上側に浮上させ、前記可変ステージの回動による前記基板の整列が完了した場合には、前記基板を吸着して固定する固定ステージと、前記可変ステージの一側に結合して、該可変ステージを回動させる駆動手段と、を備えて構成される。

前記固定ステージには、前記基板が浮上するように上向きに空気を噴射するフローティングノズル、及び、前記基板が吸着するように下向きに空気を吸入する吸着ノズルが形成されていることが好ましい。

前記駆動手段は、駆動モータと、該駆動モータと結合する移送軸と、該移送軸と結合して前記移送軸の長さ方向に移動する移動体と、該移動体の一側に結合する摺動ローラとを備え、前記可変ステージは、前記駆動手段の摺動ローラを受け入れる挿入溝が形成された突出片を備えることが、前記駆動手段の駆動力で前記可変ステージが回動可能になることから、好ましい。

また、前記可変ステージは、底面に該可変ステージの回動を案内するガイドを備えることが、可変ステージの回動が容易になることから、好ましい。

本発明の他の側面であるＬＣＤセルのシールパターン検査装置は、前記基板支持装置を備えているとともに、前記基板支持装置の両側方に位置する支持台と、前記基板支持装置の上側に位置しかつ前記両支持台を接続するブリッジと、該ブリッジに結合して基板のシールパターンを検査及び補修する補正装置とで構成されたガントリー部を備えることが、基板を容易に整列するために好ましい。

本発明に係る基板支持装置及びこれを利用したＬＣＤセルのシールパターン検査装置は、基板が定着するステージを分割して基板を容易に整列できるという効果がある。

また、本発明は、分割されたステージだけで基板を整列するので、小さな動力でも基板を整列できるという効果がある。

なお、本発明は、分割されたステージだけを動く動力源を備えることにより、簡単な構造だけでも基板を整列できるという効果がある。

さらに、本発明は、分割されたステージだけを調整して短い時間に基板を整列することにより、全体工程時間を短縮できるという効果がある。

さらに、本発明は、工程時間を短縮して工程費用を低減できるという効果がある。

ＬＣＤセルの工程図である。 ＬＣＤ大型基板の平面図である。 ＬＣＤ大型基板を検査する検査装置である。 本発明に係る基板支持装置の分解斜視図である。 本発明に係る可変ステージ及び固定ステージの平面図である。 本発明に係る駆動手段の拡大斜視図である。 本発明に係る基板支持装置の作動図である。 本発明に係る基板支持装置の作動図である。 本発明に係る基板支持装置の作動図である。 本発明に係る基板支持装置を備えるＬＣＤセルのシールパターン検査装置の斜視図である。

以下、上記のような本発明に係る基板支持装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明に係る基板支持装置の分解斜視図である。同図に示すように、本発明に係る基板支持装置は、ベース１０と、可変ステージ２０と、固定ステージ３０と、駆動手段４０とで構成される。

ベース１０は、鉄骨を格子状に組み合わせた強固な構成であり、内部に振動を吸収する除振ユニット（図示せず）を備える定盤で構成される。特に、定盤としては石定盤を用いるが、このような石定盤を用いる理由は、鉄などの金属よりも熱膨張率が小さく、また、強度の高い石材からなり、工程を行うときに発生する熱または外部の衝撃に耐えることができて、より好ましいためである。

図５は、可変ステージ及び固定ステージを示した平面図である。

同図に示すように、基板（図示せず）が定着する可変ステージ２０は、前記ベース１０の上面に結合し、基板を上面に吸着させる吸着ノズル２１が内部に設けられ、所定角度で回動可能なようになっている。

また、可変ステージ２０の上面には、前記回動方向と同じ方向に長く形成された複数個のピン孔２２が形成されている。前記ピン孔２２が一方向に長く形成された理由は、可変ステージ２０が回動するとき、底面に設けられた所定のピン２３を案内しなければならないからである。前記ピン２３は、基板が装置にロードされるとき、基板を移送するロボットアームなどが基板を指定位置に位置させた後、ロボットアームが逃れ出ることのできる空間を作るために、乗降可能に設けられる。

さらに、可変ステージ２０の中央部の底面には、後述する駆動手段の摺動ローラ（後述する）を受け入れる突出片２４が設けられ、この突出片２４には、一方向に長く形成された挿入溝２５が形成されて、可変ステージ２０が回動するとき、摺動ローラの離脱を防止し、可変ステージの回動を容易にすることができる。

前記ベース１０と前記可変ステージ２０との間に位置して、可変ステージ２０の回動を案内する３個のガイド２６がＲガイドとして設けられる。各Ｒガイドは、弧状のＲレール２６Ａと、該Ｒレール２６Ａに沿って移動するＲブロック２６Ｂとで構成されたガイドである。

前記Ｒガイドは、可変ステージ２０の回動を微細に調整するために、１個以上設けることが好ましい。また、設けられる３個のガイド２６は、全て同じ中心を有したＲレール２６Ａで構成されることにより、前記可変ステージ２０の回動が安定になされるようにすることができる。

固定ステージ３０は、前記ベース１０の上面に結合し、可変ステージ２０と離隔して設けられる。可変ステージ２０と離隔して設けられる理由は、前記可変ステージ２０が回動するとき、可変ステージ２０の回動のための空間を確保して、固定ステージ３０との衝突を防止するためである。

このように設けられる固定ステージ３０には、上向きに空気を噴射するフローティングノズル３１及び下向きに空気を吸入する吸着ノズル３２が形成されている。前記フローティングノズル３１は、基板が当該装置にロードされて整列される前に、上向きに空気を噴射して基板が流動性を有することができるようにし、基板の整列が終わった後は、吸着ノズル３２が空気を吸入して基板を固定ステージ３０の上面に吸着させる。

本実施形態では、このようなフローティングノズル３１及び吸着ノズル３２を別々に構成したが、空気の吸入及び噴射が共にできるノズルを設けても同じ効果を得ることができる。

また、固定ステージ３０の複数領域には、可変ステージ２０と同様に、下部から上昇するピン３４を受け入れるピン孔３３が形成されており、このピン孔３３は、可変ステージ２０とは異なり固定ステージ３０が回動しないため、一方向に長く形成される必要はない。

図６は、本発明に係る駆動手段を示した拡大斜視図である。

同図に示すように、駆動手段４０は、前記ベース１０の正面に結合されていて、駆動モータ４１と、該駆動モータ４１の回転力を伝達するように構成され、ねじ山が形成された移送軸４２と、該移送軸４２と結合し、移送軸４２の回転によって移送軸４２のねじ山に沿って移動する移動体４３と、該移動体４３の上部に結合し、空回転する摺動ローラ４４とで構成される。このとき、摺動ローラ４４は、上述の突出片２４の挿入溝２５に受け入れられ、前記駆動モータ４１の駆動力によって直線で移動する移動体４３の力を突出片２４に伝達する。

上述した説明に基づき、本発明に係る基板支持装置の機能及び作用について説明する。

図７〜図９は、本発明に係る基板支持装置の作動状態図である。図７に示すように、ロボットアーム１００は、可変ステージ２０及び固定ステージ３０の上面から突出するピン２３，３３上に基板１を定着させた後、元の状態に戻される。

その後、前記ピン２３，３３は、下方に下降して基板１が可変ステージ２０及び固定ステージ３０の上面に定着されるが、このとき、可変ステージ２０に設けられた吸着ノズル２１は、空気を吸入して基板１が可変ステージ２０の上面に吸着され、固定ステージ３０のフローティングノズル３１は、上向きに空気を噴射して基板１が流動性を有するようにし、可変ステージ２０のみを回動しても基板全体が回動され得るようにする。

次に、図８及び図９に示すように、駆動モータ４１により移動体４３が移動し、該移動体４３の直線運動する力は、その上部に結合された摺動ローラ４４を介して突出片２４に伝達される。このとき、前記突出片２４の挿入溝２５は、前記摺動ローラ４４を受け入れ、挿入溝２５の内側面と摺動ローラ４４の外周面とが摺動摩擦を介して力が伝達され、一方向に長く形成された挿入溝２５の形状によって、摺動ローラ４４は、挿入溝２５から離脱せずに一定の力を伝達することができる。

また、突出片２４は可変ステージ２０と結合されており、可変ステージ２０は、その底面に設けられたガイド２６と結合されているので、一方向に力を受けたとき、突出片２４及び可変ステージ２０が全体として並進運動をせずに、ガイド２６に案内されて回動するようになる。したがって、このような作用により可変ステージ２０を回動させて、上面に吸着された基板１も連動して回動するようになる。

次に、上述した作用により、基板１を当該工程に合う指定位置に整列した後、固定ステージ３０の吸着ノズルが作用して、固定ステージ３０の上面に定着された基板１を上面に完全に吸着させて検査及び補修工程を行うことになる。

本発明の他の側面は、上述した基板支持装置を有するＬＣＤセルの検査装置である。図１０は、本発明に係る検査装置を概略的に示した斜視図である。同図に示すように、ＬＣＤセルの検査装置は、基板支持装置５０と、この基板支持装置５０の両側方に位置する２つの支持台６１，６２間をブリッジ６３で接続した形態であるガントリー部６０とを備えている。

このようなガントリー部６０は、レール状の所定のリニアガイド及びモータを備えて形成される。また、ブリッジ６３には、基板支持装置５０の上部にロードされる基板を検査及び補修可能な補正装置６４が結合される。

このように構成されたＬＣＤセルの検査装置の基板支持装置５０の上部に、シールパターンが形成されたＬＣＤセルがロードされると、補正装置６４による検査開始点と対応するようＬＣＤセルを整列するために、上述した方法により基板支持装置５０を作動してＬＣＤセルを整列した後、ガントリー部６０の補正装置６４がシールパターンを検査して、欠陥がある所は補修をすることになる。

本発明の権利範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲内で様々な形の実施形態で実現され得る。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、変形可能な範囲まで本発明の請求の範囲内にあるということが理解できるであろう。

本発明に係る基板支持装置及びこれを利用したＬＣＤセルのシールパターン検査装置は、基板が定着するステージを分割して基板を容易に整列でき、分割されたステージだけで基板を整列するので、小さな動力でも基板を整列できるという効果がある。

また、本発明は、分割されたステージだけを動かす動力源を揃えることにより、簡単な構造だけでも基板を整列でき、分割されたステージだけを調整して短い時間に基板を整列することにより、全体の工程時間を短縮できるという効果がある。

Claims (5)

1. 工程が行われている間に基板を定着支持させる基板支持装置であって、
   上面に基板の一領域を吸着させる吸着ノズルが設けられ、所定角度で回動可能な可変ステージと、
   該可変ステージと離隔して設けられ、該可変ステージの上面に前記一領域が吸着された基板の他領域を支持し、前記可変ステージの回動により前記基板を整列する場合には、前記基板を上側に浮上させ、前記可変ステージの回動による前記基板の整列が完了した場合には、前記基板を吸着して固定する固定ステージと、
   前記可変ステージの一側に結合して、該可変ステージを回動させる駆動手段と、
   を備えることを特徴とする基板支持装置。
2. 前記固定ステージには、前記基板が浮上するように上向きに空気を噴射するフローティングノズル、及び、前記基板が吸着するように下向きに空気を吸入する吸着ノズルが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
3. 前記駆動手段は、駆動モータと、該駆動モータと結合する移送軸と、該移送軸と結合して前記移送軸の長さ方向に移動する移動体と、該移動体に結合する摺動ローラとを備え、
   前記可変ステージは、前記摺動ローラを受け入れる挿入溝が形成された突出片を備えることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
4. 前記可変ステージは、底面に該可変ステージの回動を案内するガイドを備えることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板支持装置と、
   前記基板支持装置の両側方に位置する支持台、前記基板支持装置の上側に位置しかつ前記両支持台を接続するブリッジ、並びに、該ブリッジに結合して基板のシールパターンを検査及び補修する補正装置で構成されたガントリー部と、
   を備えることを特徴とするＬＣＤセルのシールパターン検査装置。

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