JP5134496B2 - ワーク貼合装置 - Google Patents

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    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined

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Description

本発明は、周囲が額縁状の枠体で囲まれている貼合対象に、偏光フィルムや保護フィルムあるいは板ガラスなどの貼合体を貼合するためのワーク貼合装置に関する。本発明のワーク貼合装置は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネルなどを製造する過程で使用する。
本発明のワーク貼合装置では、真空チャンバーの上開口面に通気可能なシルクスクリーンを張設しておき、シルクスクリーンを介して間接支持した貼合体をローラーで上向きに押圧して貼合対象に貼り付けるが、この種の貼合装置の基本構造は特許文献1に公知である。そこでは、シルクスクリーンの上面に載置した反射防止フィルムを真空圧で吸着保持し、真空チャンバーの左右両側に設けた載置ベースでブラウン管を反射防止フィルムと上下に対向する状態で支持し、シルクスクリーンの内面に配置したローラーで反射防止フィルムをブラウン管の表示面に押し付けて貼合を行なう。
本発明に係るワーク貼合装置は、貼付け面の周囲が額縁状の枠体で囲まれ、さらに枠体の表面と貼付け面とに段差がある貼合対象に対してフィルムを好適に貼合できるが、この種の貼合対象は例えば特許文献2にみることができる。そこでは、プラズマディスプレイの前面に配置した光学フィルターを額縁状の前枠で支持している。光学フィルターの外面には、必要に応じて保護フィルムや機能性シートが貼合される。
特開平10−334807号公報(段落番号0039、図7) 特開2007−206468号公報(段落番号0018、図2)
上記のように、貼合対象の貼付け面の周囲が額縁状の枠体で囲まれている場合には、枠体が貼付け面より出っ張って邪魔になるため、フィルムを貼付け面に対して適正に貼合するのが困難となる。このような貼合作業を自動的に行なうために、本発明者は図5に示す貼合装置を試作した。そこでは、シルクスクリーン40の上面に通気自在な弾性発泡体41を固定しておき、その上面に載置したフィルム42を貼合対象43の貼付け面44に貼合する。弾性発泡体41の厚み寸法は、枠体45と貼付け面44との段差寸法より大きく設定してあり、シルクスクリーン40の内面に配置したローラー46で、弾性発泡41を介してフィルム42を貼付け面44に押し付けて接着する。
上記の貼合装置によれば、枠体が貼合の邪魔になるのを解消でき、ローラーで弾性発泡体を貼付け面に押し付けることにより、その上面に吸着したフィルムを貼付け面に好適に接着できるはずである。しかし、フィルムを適正に接着するのが難しく、例えば、フィルムが位置ずれしたり、貼合面にしわを生じたり、局部的に気泡を生じるなどの貼合不良が生じるのを避けられなかった。
弾性発泡体の弾性や厚み、あるいはローラーの押し付け力などを種々に変更して、貼合不良の解消を図ったが、好ましい結果は得られなかった。その原因を検討した結果、弾性発泡体を貼付け面に押し付ける状態において、弾性発泡体がローラーの進行方向へも押し潰され、そのときフィルムがローラーの進行方向へ斜めに押圧されて褶曲するのが原因であるとの確信を得た。因みに、貼合に失敗したフィルムは剥離して廃棄する以外になく、廃棄に伴なうコストは貼合対象のコストを削減するうえで大きな障害となる。とくに、価格が高い偏光フィルムや反射防止フィルムなどの機能性フィルムは、貼合不良に伴なうコストが高く付く。
本発明は、上記の知見に基づき提案されたものであって、その目的は、貼付け面の周囲が額縁状の枠体で囲まれている貼合対象に対して、フィルム等を好適に貼合して貼合対象の歩留まりを向上し、その分だけ貼合対象の製造コストを削減できるワーク貼合装置を提供することにある。
本発明のワーク貼合装置は、板状ないしフィルム状の貼合体W1を支持する第1貼合台1と、貼合対象W2を貼合体W1と所定隙間Eを介して正対する状態で支持する第2貼合台2とを備えている。貼合対象W2は、貼合体W1が貼り付けられる貼付け面5と、貼付け面5の周囲を囲む額縁状の枠体6を備えていて、枠体6の表面と貼付け面5との間に段差T2が形成してある。第1貼合台1は、真空チャンバー8と、真空チャンバー8の開口面に張設される通気可能なシルクスクリーン9とを有する。シルクスクリーン9の外面には貼合体W1を支持する載置ベース10を配置する。真空チャンバー8の内部には、シルクスクリーン9および載置ベース10を介して貼合体W1を貼付け面5に押し付けるローラー11を配置する。載置ベース10は、通気可能な一群の硬質シート14を積層し、積層された硬質シート14の押圧始端側の端面を分離不能に固定して構成する。以て載置ベース10を、ローラー11に追随して局部的に湾曲変形させながら貼合体W1を貼付け面5に貼合することを特徴とする。
載置ベース10は弾性シート15を含んで構成することができ、弾性シート15の外面に押圧面16を構成する1枚の硬質シート14を積層して構成する。
硬質シート14は、金属シートおよび/またはプラスチックシートで形成する。弾性シート15は、ウレタンシートとシリコンゴムシートのいずれかで形成する。
載置ベース10を支持する複数の支持台12をシルクスクリーン9の内部に配置する。支持台12は、載置ベース10を支持する支持位置と、ローラー11の移動軌跡の下方の退避位置との間で変位できるように支持する。以て、ローラー11の貼合移動に連動して、複数の支持台12を順次退避位置へ退避移動させて、貼合体W1を貼付け面5に貼合する。
本発明では、真空チャンバー8の開口面を覆うシルクスクリーン9の外面に通気自在な載置ベース10を配置し、その上面に真空圧を作用させて貼合体W1をで吸着保持した。また、貼合対象W2を第2貼合台2で支持して、その貼付け面5を貼合体W1に対して所定の隙間Eを介して正対させ、この状態のシルクスクリーン9および載置ベース10を、ローラー11で貼合対象W2へ向かって押し付けて、貼合体W1を貼合対象W2の貼付け面5に貼合するようにした。このように、載置ベース10をローラー11で押し付けながら、載置ベース10の上面にの貼合体W1を貼付け面5に貼合すると、貼付け面5の周囲が額縁状の枠体6で囲まれている場合であっても、枠体6に邪魔されることもなく貼合体W1を貼付け面5に対して確実に貼合できる。
通気可能な一群の硬質シート14を積層し、積層された硬質シート14の押圧始端側の端面を分離不能に固定して載置ベース10を構成するので、積層された硬質シート14が分離するのを防ぎながら、個々の硬質シート14の動きやすさを確保できる。これにより、載置ベース10がローラー11に追随して局部的に湾曲変形するときの、個々の硬質シート14の湾曲形状の違いを各硬質シート14がずれ動くことで円滑に吸収できる。
したがって、本発明のワーク貼合装置によれば、載置ベース10をローラー11に追随して円滑に湾曲変形させながら、額縁状の枠体6を備えた貼合対象W2の貼付け面5に貼合体W1を適正に貼合でき、貼合体W1が位置ずれしたり、貼合面にしわを生じたり、局部的に気泡を生じるなどの貼合不良を一掃して、貼合対象W2を製造するときのの歩留まりを向上し、その分だけ貼合対象W2の製造コストを削減できる。
一群の硬質シート14に加えて弾性シート15を含む載置ベース10においては、弾性シート15の外面に押圧面16を構成する1枚の硬質シート14を積層して構成すること、換言すると、押圧面16より内側に弾性シート16を設けておくことによって、貼合体W1に作用する押圧力のばらつきを弾性シート16が弾性変形することで吸収できる。その結果、貼合体W1を接着むらのない状態で、貼付け面5に対して均一に接着して、貼合対象W2の歩留まりを向上できる。因みに、載置ベース10がローラー11に追随変形するときの湾曲形状は、ローラー11が載置ベース10のどの部分を押圧しているかで僅かずつ異なっており、この湾曲形状の変化によって、押圧面16から貼合体W1に加えられる押圧力にばらつきが生じてしまう。
硬質シート14は、金属シートやプラスチックシートで形成することができる。金属シートとしては、ステンレスシート、鋼合金シート、銅合金シートなどが好適であり、これらの金属シートによれば、長期使用時の耐久性を向上でき、さらに隣接する硬質シート14どうしの動きやすさを確保できる。また、硬質シート14は、例えばフッ素樹脂や、PET樹脂、超高分子ポリエチレンなどの滑性に優れたプラスチックシートで形成することができ、その場合には、隣接する硬質シート14どうしの滑りやすさを向上して、載置ベース10がローラー11に追随して局部的に湾曲変形するときの変形動作をさらに円滑化できる。ウレタンシート、あるいはシリコンゴムシートで形成した弾性シート15によれば、他の弾性材に比べて、長期にわたって安定した弾性を発揮でき劣化しにくい。また、入手しやすくコストも少なくて済む。
載置ベース10をシルクスクリーン9の内部に設けた複数の支持台12で支持すると、載置ベース10の重みと負圧によってシルクスクリーン9が撓み変形するのを規制して、貼合体W1と貼付け面5との隙間Eを常に一定にできる。したがって、ローラー11による載置ベース10の押圧操作を常に一定にして、貼合体W1を貼付け面5にむらのない状態で適正に貼合できる。また、複数の支持台12を順次退避位置へ退避移動させながらローラー11を貼合移動することにより、貼合される直前まで載置ベース10を支持台12で支持して、先の隙間Eを適正な状態に維持し、貼合体W1を一端から他端まで均一に貼合できる。
(実施例) 図1ないし図4は本発明に係るワーク貼合装置の実施例を示す。図2においてワーク貼合装置は、貼合体W1を支持する第1貼合台1と、貼合対象W2を貼合体W1と所定隙間Eを介して正対する状態で支持する第2貼合台2とを備えている。第2貼合台2は第1貼合台1に対して揺動開閉自在に連結してあり、図示していないエアーシリンダーおよびモーターで開閉操作される。
貼合体W1は、静電防止フィルムや反射防止フィルムなどの機能性フィルム、あるいは透明な板ガラスまたはプラスチック板材からなり、その上面には透明な接着剤層が全面にわたって形成してある。貼合対象W2は、貼合体W1が貼り付けられる貼付け面5と、貼付け面5の周囲を囲む額縁状の枠体6を備えていて、枠体6の表面と貼付け面5との間に段差T2が形成してある。先の貼合体W1の外形形状は、貼付け面5と同じ四角形に形成してある。貼合対象W2の具体例としては、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、タッチパネルなどがあり、これらの表示面が貼付け面5となる。もちろん、前記ディスプレイ以外の機器類が貼合対象W2であってもよい。
第1貼合台1は、上向きに開口する箱構造の真空チャンバー8と、真空チャンバー8の開口面に張設される通気可能なシルクスクリーン9とを備えている。シルクスクリーン9の外面には、貼合体W1を支持する載置ベース10が配置してある。また、真空チャンバー8の内部には、シルクスクリーン9および載置ベース10を介して貼合体W1を貼付け面5に押し付けるローラー11と、載置ベース10を支持する左右一対の支持台12が配置してある。図2において符号13は真空チャンバー8内の空気を排気する真空ポンプ(真空源)である。載置ベース10の載置部分を除くシルクスクリーン9のスクリーン面は、図示していない遮蔽シートで通気不能に封止してある。
第2貼合台2には取付治具(図示していない)が設けてあり、ごく簡単な操作で貼合対象W2を所定の姿勢で固定することができる。
載置ベース10は、通気可能な一群の硬質シート14、および弾性シート15を積層要素にして構成する。図2および図3に示すように、6枚の硬質シート14のうち、5枚の硬質シート14でベース層を形成し、その外面に弾性シート15を積層する。さらに、弾性シート15の外面に残る1枚の硬質シート14を積層して押圧面16を構成し、これら積層体の押圧始端側の端面を固定して載置ベース10を構成する。
硬質シート14は、厚みが0.05〜0.2mmのステンレスシートからなり、弾性シート15は、厚みが0.3〜1.0mmのウレタンシート、あるいはシリコンゴムシートで形成する。各硬質シート14のシート面、および弾性シート15のシート面には、それぞれ一群の通気穴17・18が、同じ配置パターンで、厚み方向に貫通する状態で形成してある。通気穴17の直径寸法は、0.3〜1.0mmの範囲内から選定するのが好ましく、より好ましくは0.5〜0.8mmの範囲内から選定する。直径寸法が0.3mm未満であると、通気穴17の形状および寸法がばらつきやすく、さらに塵埃などの異物の侵入によって穴が塞がれるおそれがある。また、直径寸法が1.0mmを越えると、貼合体W1のフィルム厚みが小さい場合に、真空圧によってフィルム面が最上面の硬質シート14の通気穴17に吸い込まれて変形するおそれがある。
硬質シート14の通気穴17は、ステンレスシートにエッチング処理を施して、あるいはレーザー加工機で穿孔加工を施して、直径および配置パターンが一定になる状態で正確に形成してある。また、弾性シート15の通気穴18は、レーザー加工機で穿孔加工を施して、直径および配置パターンが一定になる状態で正確に形成してある。したがって、全ての硬質シート14と弾性シート15を積層した状態では、全ての通気穴17・18を上下方向に連通させて、押圧面16に載置した貼合体W1に真空チャンバー8内の真空圧を作用させることができる。積層した状態の硬質シート14と弾性シート15とは、載置ベース10がローラー11で押圧されるときの、載置ベース10の押圧始端側に臨むシート端をレーザー溶接して分離不能に一体化してあり、この固定部分を符号19で示している。
得られた載置ベース10の外形形状は貼合体W1と同じ四角形で、枠体6に対して出入りできる大きさになっている。また、載置ベース10の全厚寸法T1は、先に説明した段差T2より僅かに大きく設定してあり、この実施例では段差T2が4〜4.5mmであるとき、載置ベース10の全厚寸法T1を5mmとした。
載置ベース10を前後および左右に位置決めするために、シルクスクリーン9の上面に位置決め枠32を設ける。位置決め枠32は、載置ベース10の左右側面および前後側面を受け止めて位置決めしており、ローラー11で押し上げ操作される載置ベース10に同行して上方移動できる。そのために、位置決め枠32の前後端を、真空チャンバー8の周囲壁の上端で昇降移動のみ自在に案内支持している。
ローラー11は、真空チャンバー8の内部に設けたローラー軸受21で回転自在に支持してある。また、ローラー軸受21とローラー支持台20との間に設けたエアーシリンダー22で、シルクスクリーン9の下方の待機位置と、載置ベース10を貼合対象W2に押し付ける上方の押圧位置とに昇降操作できるように構成してある。
ローラー支持台20は、駆動構造で往復駆動されて真空チャンバー8の左端と右端との間を往復移動できる。図2に示すように、ローラー支持台20をガイドレール23でスライド自在に案内支持し、ガイドレール23と平行に配置したタイミングベルト24の直線移行部分にローラー支持台20を固定して、ローラー11を左右に往復駆動できるようにしている。タイミングベルト24は左右一対のタイミングプーリ25に巻き掛けてあり、一方のタイミングプーリ25をステップモーター26で正逆双方向へ回転駆動することにより、ローラー支持台20をタイミングプーリ25を介して往復操作できる。
支持台12はパンチングメタルや金属網体などの通気自在な板状体からなり、シルクスクリーン9の下面側に水平に配置されて、エアーシリンダー29で支持してある。支持台12はエアーシリンダー29で昇降操作されて、その上面がシルクスクリーン9の下面に接当する上側の支持位置と、支持台12がローラー11の移動軌跡の下方へ下降する退避位置との間を変位できる。
左右の支持台12でシルクスクリーン9を介して載置ベース10を支持することにより、載置ベース10の重みと負圧によってシルクスクリーン9が下向きに撓むのを防止できる。これにより、載置ベース10の上面に載置した貼合体W1を、貼合対象W2の貼付け面5に対して、適正な隙間Eを介して正対させることができる。なお、左右の支持台12は、ローラー11が矢印Mの方向へ移動するとき、ローラー11に近い側から順に退避位置へ下降される。
以上のように構成した貼合装置は、次のようにして貼合体W1を貼合対象W2に貼合する。まず、第2貼合台2を開放操作して、その貼合面側に設けた取付治具に貼合対象W2を装着する。上面が開放された載置ベース10の上面にフィルム状の貼合体W1を載置して位置決めし、真空チャンバー8に真空圧を作用させて貼合体W1を載置ベース10で吸着固定する。次に、第2貼合台2を反転して、図2に示すように貼合対象W2の貼付け面5を貼合体W1と所定の隙間Eを間にして正対させる。隙間Eの値は0.1〜3mmが好適である。この状態の第2貼合台2は、図示していない位置決め台に受け止められて分離不能にロック固定してある。また、載置ベース10は左右一対の支持台12で支持されている。
上記のように貼合準備が終了したのち、ローラー11を載置ベース10の押圧始端の下方位置まで移動させ、さらにローラー11をエアーシリンダー22で上方の押圧位置へ上方移動させて、載置ベース10をシルクスクリーン9ごと貼合対象W2の貼付け面5へ向かって押し付ける。これにより載置ベース10の上面に真空吸着されていた貼合体W1を、貼付け面5に押圧して接着固定できる。
ローラー11で押し上げ操作されるときの載置ベース10は、図1に示すように局部的に湾曲変形して、貼合体W1を部分的に貼付け面5に押圧する。このように、ローラー11で押された載置ベース10を、ローラー11に追随して円滑に湾曲させるために、積層した6枚の硬質シート14と弾性シート15の押圧始端のみを溶接層で固定して、各シートが自由に相対移動できるようにしている。つまり、各シートが湾曲するときの形状変化を、各シートがずれ動くことで円滑に吸収できるようにしている。因みに、載置ベース10の押圧始端と押圧終端、あるいは四周辺部が固定してあるような場合には、各シートが固定部分に拘束されて相対移動できないので、載置ベース10をローラー11に追随して円滑に湾曲させることはできない。
載置ベース10には、ベース層と最上面の硬質シート14との間に弾性シート15を設けるが、それは以下の理由による。載置ベース10がローラー11に追随変形するときの湾曲形状は、ローラー11が載置ベース10のどの部分を押圧しているかで僅かずつ異なる。例えば、左右両端と中央部とで載置ベース10の湾曲形状は異なっており、この形状変化によって貼合体W1が押圧面16で押圧されるときの押圧力にばらつきが生じる。しかし、押圧面16の下面側に弾性シート16を設けておくと、貼合体W1に作用する押圧力のばらつきを弾性シート16が弾性変形することで吸収でき、これにより貼合体W1を接着むらのない状態で均一に接着できる。
ローラー11は、図4において貼合体W1の左端から右端へ向かって一定速度で移動操作されるが、ローラー11の移動に伴なって左右の支持台12を順次下降操作する。まず、ローラー11が載置ベース10の押圧始端を押し上げ操作した時点で、ローラー11に近い左側の支持台12をエアーシリンダー29で下降操作して、ローラー11の移動空間から退避位置へと移動させる。また、ローラー11が載置ベース10の中央部に到達するのに先行して、右側の支持台12をエアーシリンダー29で下降操作して、ローラー11の移動空間から退避位置へと移動させる。接着が完了したのち、ローラー11は図2に示すホーム位置へ復帰移動し、さらに左右の支持台12は支持位置へ復帰して載置ベース10を支持する。最後に、第2貼合台2を開放揺動して貼合対象W2を取り出す。
上記の実施例では、貼合体W1がフィルムである場合について説明したが、貼合体W1がガラス基板やプラスチック基板である場合にも、同様にして貼合体W1を貼合対象W2に対して適正にしかも迅速に貼合することができる。第2貼合台2は、垂直の揺動軸の周りに揺動開閉して、貼合体W1と正対することができる。
硬質シート14はプラスチックシート、例えばフッ素樹脂、PET樹脂、超高分子ポリエチレンなどの滑性に優れたプラスチックシートで形成することができる。その場合には、載置ベース10の押圧始端側に臨むシート端面に接着剤を塗布して固定部分19を形成することができ、通気穴17はNC加工機で形成するとよい。また、ステンレスシート以外に、鋼合金シート、銅合金シートなどの金属シートで硬質シート14を形成することができ、とくに滑性に優れた金属シートであれば好適に使用できる。なお、ベース層を構成する硬質シート14の構成枚数は段差T2の寸法に応じて適宜変更すべきであるので、その数は実施例で説明した枚数には限定しない。
貼合対象W2の貼付け面5を貼合体W1と所定の隙間Eを間にして正対させた状態において、第1貼合台1あるいは貼合体W1を位置基準にして、第2貼合台2をアライメント装置で調整操作して位置決めすることができる。載置ベース10は弾性シート15を含んで構成するのが好ましいが、貼合体W1の素材によっては弾性シート15を省略することができる。支持台12は、必要に応じて2個以上設けることができる。また、載置ベース10の重量を真空チャンバー8の周囲壁3で支持する場合には、支持台12を省略することができる。
貼合構造の詳細を示す要部のみの縦断正面図である。 ワーク貼合装置の縦断正面図である。 載置ベースの斜視図である。 貼合途中状態のワーク貼合装置の縦断正面図である。 比較例を示すワーク貼合構造の縦断正面図である。
符号の説明
1 第1貼合台
2 第2貼合台
5 貼付け面
6 枠体
8 真空チャンバー
9 シルクスクリーン
10 載置ベース
11 ローラー
14 硬質シート
15 弾性シート
W1 貼合体
W2 貼合対象
T2 段差

Claims (4)

  1. 板状ないしフィルム状の貼合体(W1)を支持する第1貼合台(1)と、貼合対象(W2)を貼合体(W1)と所定隙間(E)を介して正対する状態で支持する第2貼合台(2)とを備えており、
    貼合対象(W2)は、貼合体(W1)が貼り付けられる貼付け面(5)と、貼付け面(5)の周囲を囲む額縁状の枠体(6)を備えていて、枠体(6)の表面と貼付け面(5)との間に段差(T2)が形成されており、
    第1貼合台(1)は、真空チャンバー(8)と、真空チャンバー(8)の開口面に張設される通気可能なシルクスクリーン(9)とを有し、
    シルクスクリーン(9)の外面には貼合体(W1)を支持する載置ベース(10)が配置されており、
    真空チャンバー(8)の内部には、シルクスクリーン(9)および載置ベース(10)を介して貼合体(W1)を貼付け面(5)に押し付けるローラー(11)が配置されており、
    載置ベース(10)は、通気可能な一群の硬質シート(14)を積層し、積層された硬質シート(14)の押圧始端側の端面を分離不能に固定して構成してあり、
    載置ベース(10)が、ローラー(11)に追随して局部的に湾曲変形しながら貼合体(W1)を貼付け面(5)に貼合することを特徴とするワーク貼合装置。
  2. 載置ベース(10)が弾性シート(15)を含んで構成されており、
    弾性シート(15)の外面に押圧面(16)を構成する1枚の硬質シート(14)が積層してある請求項1記載のワーク貼合装置。
  3. 硬質シート(14)が、金属シートおよび/またはプラスチックシートで形成されており、弾性シート(15)が、ウレタンシートとシリコンゴムシートのいずれかで形成してある請求項2に記載のワーク貼合装置。
  4. 載置ベース(10)を支持する複数の支持台(12)がシルクスクリーン(9)の内部に配置されており、
    支持台(12)は、載置ベース(10)を支持する支持位置と、ローラー(11)の移動軌跡の下方の退避位置との間で変位できるように支持されており、
    ローラー(11)の貼合移動に連動して、複数の支持台(12)を順次退避位置へ退避移動させて、貼合体(W1)を貼付け面(5)に貼合する請求項1、2または3に記載のワーク貼合装置。
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