(57)【要約】【課題】  真空チャックを用いて複数の高分子シートを同一の定盤上で位置決め配置することが容易に実現できるシート貼合装置を実現すること【解決手段】  シート貼合装置を、真空吸引のための複数の吸着孔を有する上定盤と下定盤とから構成し、これら複数の吸着孔を定盤上の所定の領域に分けられた２つ以上の集合に分割し、これら分割された吸着孔の集合の吸着力を各々独立に制御する制御機構を設けた。【選択図】    図１
2006205380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を固定する第一の定盤と、シートを固定するための複数の吸着孔を有する第二の定盤を備えるとともに、
前記第二の定盤にはそれぞれに吸着孔が形成された第一の領域と第二の領域を備え、前記第一の領域の吸着力と前記第二の領域の吸着力が独立して制御できることを特徴とするシート貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記第一の定盤には、それぞれに吸着孔が形成された第三の領域と第四の領域を備え、前記第三の領域の吸着力と前記第四の領域の吸着力が独立して制御できることを特徴とする請求項１に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記第二の定盤に形成された第一の領域と第二の領域との配置関係が、前記第一の定盤に形成された第三の領域と第四の領域との配置関係と異なることを特徴とする請求項２に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記第二の定盤に形成された第一の領域と第二の領域との配列方向と、前記第一の定盤に形成された第三の領域と第四の領域との配列方向が直交することを特徴とする請求項３に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記第二の定盤は、前記吸着孔として機能する複数の貫通孔が設けられた吸着盤と、前記吸着盤と対向して間隙を形成する蓋と、前記間隙に設けられるとともに前記第一の領域と前記第二の領域の形状に対応して形成された開口が設けられたスペーサを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項６】
前記第一の領域及び前記第二の領域において、その吸着力が複数段階の力で制御できることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項７】
前記第一の領域に接続された第一管路と、前記第二の領域に接続された第二管路と、前記第一管路の経路中に設けられた第一の調圧弁と、前記第二管路の経路中に設けられた第二の調圧弁を備えるとともに、前記第一の調圧弁と前記第二の調圧弁が前記第一管路中と前記第二管路中の気圧の調節を複数段階に行うことを特徴とする請求項６に記載のシート貼り合わせ装置。
【請求項８】
第一の定盤に基材を固定する工程と、
第二の定盤の第一の領域で第一のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、
前記位置合わせされた第一のシートを移動できない吸着力で前記第二の定盤の第一の領域に固定する工程と、
第二の定盤の第二の領域で第二のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、
前記位置合わせされた第二のシートを移動できない吸着力で前記第二の定盤の第二の領域に固定する工程と、
前記第一の定盤と前記第二の定盤を重ねて、前記基材と前記第一のシート及び前記第二のシートを貼り合わせる工程と、を備えることを特徴とするシートの製造方法。
【請求項９】
前記第一のシートと前記第二のシートの大きさは前記基材よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載のシートの製造方法。
【請求項１０】
第一の定盤に基材を固定する工程が、
前記第一の定盤の第三の領域で第三のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、
前記位置合わせされた第三のシートを移動できない吸着力で前記第一の定盤の第三の領域に固定する工程と、
前記第一の定盤の第四の領域で第四のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、
前記位置合わせされた第四のシートを移動できない吸着力で前記第一の定盤の第四の領域に固定する工程と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載のシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶素子や精密電子部品あるいはプロジェクタ用スクリーンなどに用いられるシート状の高分子フィルムの製造方法および貼合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子に用いられる多機能光学フィルムは、機能の異なる複数の高分子フィルムが粘着剤や接着剤により貼り合わされた構成である。例えば、偏光板に視角特性を向上させるための光拡散フィルムを貼り合わせたり、位相補償を行うための位相補償板を貼り合わせたりすることにより高機能化が図られてきた。特に、液晶素子の大型化や、電子部品の生産性向上のために、貼り合わせる高分子フィルムの面積が大きくなると同時に貼合装置も大型化し、その高い貼合精度も要求されてきた。
【０００３】
このようなシートフィルムを貼り合わせる装置としては、ロール状に巻かれた高分子フィルムを用いるロール貼合装置や、シート状の高分子フィルムを１枚ずつ貼り合わせる枚葉貼合装置などがある。特に、枚葉貼合装置では、シートを精度良く配置固定する必要があるために、シートを真空吸引して固定する真空チャックを用いる方法が多く用いられている。そして、シートの貼り合わせ方向を変えずに、高精度で位置合わせしたまま貼り合わせる貼合装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４８７２１号公報（第４頁、第１、２、３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、大面積のシート状の高分子フィルムを貼り合わせる場合に、製造上の制約や貼り合わせるシートの大きさに制限があったり、大きさの異なるシートを組み合わせて貼合したりする場合は、複数のシートを同一面上で位置合わせした上に、精度良く貼合しなければならず、それに適した貼合装置はなかった。
【０００５】
特に、このような高分子シートを貼合する場合は枚葉貼合装置が適している。しかし、複数に分割されたシートを片側に配列して貼合する場合、これら分割された高分子フィルムの位置決め固定するための真空チャック機構が有している吸着孔が全て同一の吸着力を持っているために使い難いものであった。
【０００６】
本発明は、真空チャックを用いて複数の高分子シートを同一の定盤上で位置決め配置することが容易に実現できるシート貼合装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシート貼合装置は、真空吸引のための複数の吸着孔を有する上定盤と下定盤を備えるとともに、これら複数の吸着孔を定盤上の所定の領域に分けられた２つ以上の集合に分割している。そして、これら分割された吸着孔の集合の吸着力を各々独立に制御する制御機構を備えている。このような構成によって、分割された領域ごとにシートの脱着が可能となり、その結果２つ以上に分割されたシートを各々独立に定盤に位置決めして取り付けることができる。
【０００８】
また、分割された吸着孔からの吸引力を２段階に可変できるようにした。このようにすることで、シートの位置合わせ時はシートがずれる程度に吸引力を弱くすることで位置合わせが容易になり、シート固定時はシートを十分固定できる程度に吸引力を大きくすることで貼合時のシートずれがない高精度の貼合が可能となった。
【０００９】
吸着孔の集合を形成する方法として、これら集合に対応した吸引路の形状を有した開口を形成した高分子弾性材からなるスペーサを定盤の背面に挿入して密閉し、各吸引路に独立に結合した吸気管を用いて吸着孔の集合の吸引力を独立に制御した。これによって、装置構成が簡単になると同時に、スペーサを吸引路形状の異なるスペーサと交換することによって容易に吸着領域の変更ができるようになり、仕様の異なる貼合条件にも迅速に対応することが可能となった。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の貼合装置は２つ以上に分割された高分子シートを容易に位置決め固定して高精度な貼合が可能となるために、領域ごとに機能が異なる機能性シートの貼合や、幅の異なる原料シートを継ぎ合わせて大面積シートを製造することが容易になるという効果を有する。特に、視角特性を制御された大画面スクリーンに対しては、各制御領域を精度良く位置決めして貼合することが可能となるため製造が容易になるという効果を有する。また、本発明のシート貼合装置を用いることによって、シート貼合時の合わせが容易になるために製造不良が低減し、その結果製造コストを低減することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のシート貼り合わせ装置は、基材を固定する第一の定盤と、シートを固定するための複数の吸着孔を有する第二の定盤を備えており、第二の定盤にはそれぞれに吸着孔が形成された第一の領域と第二の領域があり、第一の領域の吸着力と第二の領域の吸着力が独立して制御できることとした。さらに、第一の定盤は、それぞれに吸着孔が形成された第三の領域と第四の領域を備えており、第三の領域の吸着力と第四の領域の吸着力も独立して制御できることとした。ここで、第二の定盤に形成された第一の領域と第二の領域との配置関係が、第一の定盤に形成された第三の領域と第四の領域との配置関係と異なることとした。例えば、第二の定盤に形成された第一の領域と第二の領域との配列方向と、第一の定盤に形成された第三の領域と第四の領域との配列方向が直交することとした。
【００１２】
さらに、第二の定盤は、吸着孔として機能する複数の貫通孔が設けられた吸着盤と、吸着盤と対向して間隙を形成する蓋と、この間隙に設けられるとともに第一の領域と第二の領域の形状に対応して形成された開口が設けられたスペーサを備えることとした。
【００１３】
また、第一の領域及び第二の領域において、その吸着力が複数段階の力で制御できることとした。例えば、第一の領域に接続された第一管路と、第二の領域に接続された第二管路と、第一管路の経路中に設けられた第一の調圧弁と、第二管路の経路中に設けられた第二の調圧弁を備えるとともに、第一の調圧弁と第二の調圧弁が第一管路中と第二管路中の気圧の調節を複数段階に行うこととした。
【００１４】
また、本発明のシート貼り合わせ方法は、第一の定盤に基材を固定する工程と、第二の定盤の第一の領域で第一のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、位置合わせされた第一のシートを移動できない吸着力で第二の定盤の第一の領域に固定する工程と、第二の定盤の第二の領域で第二のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、位置合わせされた第二のシートを移動できない吸着力で第二の定盤の第二の領域に固定する工程と、第一の定盤と第二の定盤を重ねて、基材と第一のシート及び第二のシートを貼り合わせる工程と、を備えることとした。このとき、第一のシートと第二のシートの大きさは、基材よりも小さいこととした。さらに、第一の定盤に基材を固定する工程が、第一の定盤の第三の領域で第三のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、位置合わせされた第三のシートを移動できない吸着力で第一の定盤の第三の領域に固定する工程と、第一の定盤の第四の領域で第四のシートを移動可能に保持した状態で位置合わせをする工程と、位置合わせされた第四のシートを移動できない吸着力で第一の定盤の第四の領域に固定する工程と、を備えることとした。
【実施例】
【００１５】
以下に図面を参照しながら本発明のシート貼合装置の実施例を説明する。図１は、本実施例のシート貼合装置の構造を模式的に示す斜視図である。本実施例の貼合装置は、架台３、吸着孔を有する上定盤１及び下定盤２を備えている。上定盤１と下定盤２は回転移動機構４と移動機構５によって結合されており、吸着孔６ａ、６ｂが開口した互いのシート固定面を所定の位置精度で合わせることができる。すなわち、回転移動機構４は上定盤１を回転させて下定盤２のシート固定面に合わせると同時に、上定盤１を回転軸方向に平行移動させてシート位置を合わせる機能を持っている。一方、移動機構５は上定盤１を回転移動機構４の回転軸に垂直な方向に平行移動させる。このようにして、上定盤１と下定盤２とを合わせたときに、上定盤１上に固定されたシートと下定盤２上に固定されたシートとのずれを修正して、互いのずれがないようにして合わせることができる。図１には、上定盤１が傾斜して開いた状態を示しているが、上定盤１は下定盤２とシート固定面が同一面上に来るまで開くことができる。
【００１６】
上定盤１および下定盤２上に固定されたシート位置情報は、上定盤１と下定盤２に配された図示しない光センサまたはイメージングセンサによってシート頂点または位置決めマークを検出することによって図示しない制御回路に入力される。このようにして得られた位置情報を用いて制御回路は回転移動機構４および移動機構５の移動量を制御し、上定盤１を回転移動させて下定盤２と合わせるときにシートの位置合わせを自動的に行う。架台３は下定盤２と結合されており、下定盤２および上定盤１を支持する。また、下定盤２の作業面の高さを適切な高さに保つ。さらに、図示しない吸引ポンプや制御回路を架台３の内部に収納して、これらを外力から守るとともに作業者の安全を確保する。
【００１７】
上定盤１と下定盤２のシート固定面には、複数の吸着孔６ａと６ｂとが配されている。図１においては、吸着孔６ａと６ｂは行列上に配されているが、三回対称配列や六回対称配列などこれ以外の配列で配しても良い。吸着孔は、この穴から大気を吸引し、表面に置かれたシートを吸着してシートを固定する真空チャックの機能を持っている。シートの固定力は吸着孔６ａと６ｂの吸着部の穴断面積と大気の吸引力によって決まる。吸着孔６ａと６ｂの穴径と穴数とは初期状態で決まってしまうため、吸引力を制御することによってシートの固定力が制御できる。
【００１８】
本実施例では、吸着孔６ａの吸引力は吸着領域７ａ、７ｂ、７ｃに分けて制御される。すなわち、吸着領域７ａ内に存在している吸着孔は全て同じ吸引力を有しており、この吸引力は他の領域にある吸着孔とは独立に制御されている。このようにして、吸着領域７ａ、７ｂ、７ｃで各々独立にシートの吸着固定操作をすることができる。この領域の大きさは全て同じ大きさでなくとも良い。下定盤２上の吸着領域８ａ、８ｂ、８ｃも、上定盤１の吸着領域７ａ、７ｂ、７ｃと同じ作用を持っている。
【００１９】
図１に示すように、上定盤１の吸着領域７ａ、７ｂ、７ｃと下定盤２の吸着領域８ａ、８ｂ、８ｃとを互いに直交させることによって、分割したシートを互いに直交させて貼合することができる。また、上定盤１と下定盤２の両方の吸着領域を分割する必要はなく、定盤の片側だけの吸着領域を分割することもできる。このようにすると、１枚のシートに対して複数に分割されたシートを合わせて貼合することができる。
【００２０】
図２はシート貼合装置の吸気回路の１例を示した配管図である。図２に示すように下定盤２には吸着孔６ｂが複数開口されている。吸着孔６ｂの背面には吸引路９ａ、９ｂ、９ｃが形成されている。これらの吸引路９ａ、９ｂ、９ｃは縦横方向の大きさを持ち、厚みが数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の空洞になっている。この空洞の端部は結合部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して各々排気管１５、１６、１７に気密に結合されている。吸着孔６ｂはこれに直結した吸引路から独立に吸気されるために、各吸引路９ａ、９ｂ、９ｃに対応した領域に置かれたシートのみを独立に吸着できるようになっている。各排気管１５，１６，１７には各結合部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの直後に開閉バルブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設けられており、各排気管の気道の開閉を独立に行えるようになっている。この開閉バルブは、フットペダルスイッチやボタンスイッチなどを用いて手動で開閉を行うことができるようになっている。また、各排気管には各開閉バルブの直後に一対の調圧弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられており、各吸引路中の気圧の調節を二段階に行っている。これらの調圧弁は開状態のときは閉状態のときよりも気道が広くなるようになっており、閉状態にすると各吸引路からの吸気力を弱め結果的に吸着力を弱める。これらの調圧弁は、フットペダルスイッチやボタンスイッチなどを用いて手動で開閉を行うことができる。この調圧弁を設けることによって、シートの位置合わせ時は調圧弁を閉状態にしてシートがずれる程度に吸引力を弱くし、シート固定時は調圧弁を開状態にしてシートを十分固定できる程度に吸引力を大きくし貼合時のシートずれがない高精度の貼合が可能とする。また、各吸引路に結合された各排気管は、排気管１８に１本に統合される。排気管１８は吸気ポンプ１３に結合されており、この吸気ポンプ１３で排気管１８の管内の気体を吸気することによって、各吸引路中の気体を吸引する。
【００２１】
吸気ポンプ１３には一般的なシロッコポンプやピストン式ポンプを用いることができるが、シート面積の大きな場合は排気量の大きな油回転ポンプが適している。油回転ポンプを用いる場合は、吸気孔を全てシートで塞いだ状態で油回転ポンプを停止してしまった場合にポンプ内の油が排気管側に逆流しないように、リーク管１９とそれを開閉するリーク弁１４が設けられている。シート貼合を搬送ロボットなどによって自動で行う場合は、開閉スイッチや調圧弁およびリーク弁の開閉を図示しない制御回路を用いて自動で行うこともできる。
【００２２】
このような装置を用いて、３枚のシートを並べて配置して固定する場合を説明する。まず、リーク弁１４、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃを全て閉じた状態で吸気ポンプ１３を稼動させる。また、このとき調圧弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは全て閉状態としておく。このような状態で１枚目のシートを吸着領域９ｃ上に乗せ、開閉弁１１ａを開く。すると吸引路９ａ内の気体は吸気ポンプ１３で排気され1枚目のシートは定盤に吸着されるが、調圧弁１２ａが閉状態になっているために吸着力はシートが移動できる程度に弱い。この状態でシートを移動させてシートの頂点または合わせマークを予め定盤上に形成しておいた合わせマークに合わせる。その後、調圧弁１２ａを開状態にすると吸着力が強くなって１枚目のシートをしっかりと固定することができる。次に２枚目のシートを１枚目のシートに合わせて配置し開閉弁１１ｂを開いて２枚目のシートを吸着する。この吸着によってシートの裏面に存在した空気層が吸引されて２枚目のシート位置がずれても、調圧弁１２ｂが開状態であるために２枚目のシートを移動させて１枚目のシートに合わせ直すことができる。２枚目のシートを合わせ直したあと、調圧弁１２ｂを開状態にすると２枚目のシートもしっかりと固定することができる。
【００２３】
図３に本実施例で用いることができる定盤の構造を斜視組立図で模式的に示す。支持枠２３には吸着盤２７が図示しないシールを介してネジで気密に取り付けられている。吸着盤２７には吸着孔２８が複数貫通して開口している。支持枠２３の側面には排気管取り付け機構が取り付けられるようになっている。図３においては、支持枠の一辺に排気管取り付け機構２４が取り付けられており、他辺には気密保持機構２５が取り付けられている。排気管取り付け機構２４には結合部２６が形成されている。結合部２６としては、雄雌一対の管状部品をシールを介してネジで結合する構造を持っており、その雌側が配管取り付け機構２４に設けられたネジが形成されている排気口にシールを介してネジ止めできるようになっている。一方、雄側は抜け留めが形成されたプラスティック管を嵌め込み、雌側に雄側をねじ込むことで管を結合するスウェジロック機構を有しており、排気管と結合できるようになっている。一方、気密保持機構２５は吸引路側と外部とを気密に封止するようになっている。排気管取り付け機構２４と機密保持機構２５は、同一の構造で支持枠２３に気密に取り付けられている。すなわち、これらは同一の嵌め込み構造を持っており、シールを介してネジ止めできるようになっている。
【００２４】
一方、吸着盤２７と支持枠２３とで形成される内部空間にはスペーサ２２が挿入されている。このスペーサ２２には吸引路の形状に対応した開口が形成されており、その開口は排気管取り付け機構２４に形成された排気口に対応した位置で開いている。また、スペーサ２２は、ゴム系高分子材料やポリエステルエラストマーなどの発塵が少ない弾性高分子材料で形成されている。このスペーサ２２を支持枠２３の内側に挿入した後、蓋２０でスペーサ２２を密閉し、ネジ穴２９、３０を介して支持枠２３と蓋２０を固定する。このとき、蓋２０のスペーサ２２側には平滑な抑え盤２１が形成されており、支持枠２３と蓋２０を固定したときにスペーサ２２を押し付ける。スペーサ２２は、縦横方向の寸法が支持枠２３の内側に形成される空間の縦横方向の寸法と同等または若干短くなるように形成されており、厚みは固定時の吸着盤２７と抑え盤２１の間隙より若干厚く形成されている。そのため、支持枠２３と蓋２０とを固定したときに抑え盤２２で押さえられ、スペーサ２２の弾性によって厚み方向に押し込まれ、また縦横方向に伸びて支持枠２３の内側の壁面に密着する。このようにして、吸着孔と吸引路と排気口とからなる吸気回路を外部から気密に隔離することができる。
【００２５】
以上説明したように、本発明のシート貼合装置は貼合するシートの大きさに合わせて吸着領域を調節することが可能であり、大きさの異なったシートを互いに貼合したり、複数のシートを同一面に合わせこんで貼合したりすることが可能である。
【００２６】
このことによって、貼合する片側の原料シートが小さくてもこれを複数並べて配置して大きい方のシートの大きさに貼合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるシート貼合装置の構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるシート貼合装置の吸気回路を模式的に示す配管図である。
【図３】本発明のシート貼合装置の定盤構造を模式的に示す組立図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  上定盤
２  下定盤
３  架台
４  回転移動機構
５  移動機構
６ａ、６ｂ  吸着孔
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  吸着領域
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  吸引路
【図１】
2006205380.tif 000003
【図２】
2006205380.tif 000004
【図３】
2006205380.tif 000005