(57)【要約】【課題】スマートフォンやタブレット端末のような複数のデバイスを光学樹脂で貼り合せるプロセスにおいては、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せという４つの機能要素より構成されており、品質の確保はもとより、生産性の向上を実現する処理時間の短縮、装置の設置面積の大幅縮小が要求されている。【解決手段】一台の往復動可能なベース上に、ベースの移動方向と直交する方向に配置された２本の独立した左右軸上にそれぞれ搭載され、左右軸に沿って移動するとともに位置決め可能な二台の基板搭載テーブルより構成され、ベースを往復動させることによって、３本の独立した移動軸位置を確保し、３本の独立した移動軸位置上に、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せの各機能要素を配置し、基板の搬送とともに前記二つの基板の貼り合せを行うことを特徴とする基板の貼り合せ装置の構成とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの基板を光学樹脂で貼り合せる製造プロセスに適用され、一台の往復動可能なベース上に、前記ベースの移動方向と直交する方向に配置された２本の独立した左右軸上にそれぞれ搭載され前記左右軸に沿って移動するとともに位置決め可能な二台の基板搭載テーブルより構成された基板の貼り合せ装置において、
基板の貼り合せ装置に中側軸位置を設定し、前記中側軸位置を中心に左右対称かつ交互に前記ベースを往復動させることによって、３本の独立した移動軸位置を確保し、
前記３本の独立した移動軸位置上に、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せの各機能要素を配置し、
前記基板の搬送とともに前記二つの基板の貼り合せを行うことを特徴とする基板の貼り合せ装置。
【請求項２】
前記３本の独立した移動軸位置に配置される各機能要素のうち、
左右２本の外側の移動軸上に、塗布及びプレキュア機能要素を配置し、
中央の移動軸上に、位置計測及び位置決めを含むアライメント機能要素と貼り合せ機能要素を配置したこと、
を特徴とする請求項１に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項３】
前記プレキュア機能要素を除外してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項４】
前記塗布機能要素としてはスリットコータを用い、左右２本の外側の移動軸上での塗布機能を実現するために、塗布ヘッド及び供給ポンプを含む塗布機構が前記ベースの移動方向と同じ方向に移動し、所定の位置で機能することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項５】
前記プレキュア機能要素としては紫外線照射光源を含む照射ヘッドを用い、外側の移動軸上でのプレキュア機能を実現するために、前記ベースの移動方向と同じ方向に移動し、所定の位置で機能することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項６】
前記塗布機能要素とプレキュア機能要素を同一のキャリッジに搭載し、一つの駆動源による移動手段で両外側への往復動を行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項７】
前記プレキュア機能要素に用いられる紫外線照射ヘッドは、紫外線光源と任意に遮光を行う機械的シャッタデバイスを組み合せてなる照射ヘッドあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項８】
前記アライメント機能要素のなかに、塗布された上基板を反転し、下基板上に設置された保持板上に静置し、上下基板の位置きめが完了後の貼り合せを行うことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の基板貼り合せ装置。
【請求項９】
１台の固定されたベース上に、平行して走る３本の移動軸を設置し、前記３本の移動軸の上に、それぞれ基板を搭載する３台のテーブルを装着し、定められた位置で、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せの各機能要素を配置したことを特徴とする基板の貼り合せ装置。
【請求項１０】
前記プレキュア機能要素を除外してなることを特徴とする請求項９に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１１】
前記３本の移動軸上に配置される各機能要素のうち、
２本の外側の移動軸上では下基板と上基板のアライメント機能要素及び貼り合せ機能要素を配置し、中央の１本の移動軸上では上基板への塗布機能要素及びプレキュア機能要素を配置したことを特徴とする請求項９に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１２】
前記３本の移動軸上に配置される各機能要素のうち、
塗布機能要素及びプレキュア機能要素は１式、
アライメント機能要素は２本の外側移動軸上に対応するための横方向移動手段を具備して１式、
貼り合せ機能要素は２式、
を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１３】
前記貼り合せ装置に、中央移動軸上での塗布及びプレキュアが完了した上基板を両外側の移動軸上で待機している下基板の直上に反転設置するための機構を具備したことを特徴とする請求項９、請求項１１又は請求項１２のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１４】
前記上基板の反転機構に、反転テーブルが移動軸と離れ、時計回り及び反時計回りの両方に反転可能な反転機構を搭載することを特徴とする請求項１３に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１５】
前記貼り合せ機能要素が、真空中の位置決めステージ上のテーブルに置かれた下基板に近接して上方に置かれる上基板を搭載する貼り合せテーブルを複数のエアシリンダで支え、貼り合せ完了時の反力を最小限にすることを特徴とする請求項９〜請求項１４のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【請求項１６】
前記貼り合せ機能要素に、真空中にある上基板及び下基板の貼り合せ加圧当接部分に硬質ゴムを備えることを特徴とする請求項９〜請求項１５のいずれか１項に記載の基板の貼り合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶や有機ＥＬ等の表示モジュールを搭載した表示基板とタッチセンサや保護ガラス等のカバー基板を真空で貼り合せるプロセスを総括する基板の貼り合せ装置の構成や配置、ならびにその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット端末に代表されるスマート端末装置は、入力装置であるタッチセンサと液晶ディスプレイ等の表示装置を融合し、演算機能と通信機能を加えた複合端末装置である。スマート端末装置は、最下層に表示装置があり、その上層に入力装置、最上層にカバーガラスという積層構造をなしている。これらの各機能を複合化や組み合わせることにより、スマート端末装置は成り立っており、各要素の接合に貼り合せ装置が使用される。
【０００３】
表示装置は液晶ディスプレイが最も一般的であり、さらに最近では有機ＥＬディスプレイも実用化されている。液晶ディスプレイのモジュールのなかに、タッチセンサの機能を取込んだインセル型の液晶モジュールや液晶ディスプレイの上層部にタッチセンサを一体化したオンセル型の液晶モジュールも開発されている。これらを総称して液晶モジュール（以下ＬＣＭと略すこともある）と呼ぶことにする。
【０００４】
また、入力装置はタッチセンサが主流であり、中でも静電容量型のタッチセンサが大部分を占めている。センサ基板は薄いガラス基板上に微細配線を施したものであるが、最近は、価格低減を目指して、フィルム基板によるタッチセンサも増加している。入力は人の指で指示するものであるため、耐摩耗性、防汚性、耐衝撃性が要求され、最上層にカバーガラス（以下ＯＧと略すこともある）が取り付けられる。ＯＧとセンサ基板が接合されたものをカバー基板（以下ＯＧＳと略すこともある）と呼ぶことにする。
【０００５】
整理すると、タブレット端末装置等の貼り合せに関しては次の３つのタイプが考えられる。
（Ａ−１）ＯＧとセンサ基板の貼り合せ（ＯＧＳを作る工程）
（Ａ−２）ＯＧとインセル型／オンセル型のＬＣＭの貼り合せ
（Ａ−３）ＯＧＳとＬＣＭの貼り合せ
いずれのタイプも、２つの基板やモジュールを精度良く貼り合せることが重要である。
【０００６】
次に、これら基板の接合に用いられる接合材料について述べる。透明両面テープ（ＯＣＡ）を利用して貼り合せを行う場合もあるが、液状の光学樹脂を塗布し、薄く伸ばす（展開）する方法が主流になりつつある。
【０００７】
最近では、接合材料として、紫外線硬化型の光学樹脂が用いられている。さらに、光学樹脂について詳細に述べると、純粋の有機材料であるノーマル型と無機・有機のハイブリッド型の両者が使われている。それら両者は、光学特性、接着強度、樹脂の流動展開性等で微妙な差異があるが、両者とも、実用に供し得るレベルにある。光学樹脂の流動展開性に関しては、特に、塗布をディスペンサによる場合には、十分な展開性が求められる。他方、高い展開性を備えると、基板間のオーバーフロー等の副作用もあり、最適な接合材料設計が望まれている。
【０００８】
一般的に、前述の接合材料を用いたスマート端末装置の貼り合せ工程・装置（機能要素）では、以下の事項に留意する必要がある。
（Ｂ−１）接合面に気泡を含まないこと。
（Ｂ−２）接合面に光学的な‘ムラ’を生じないこと。
（Ｂ−３）接合する両方の基板間に接合材料の浸み出しや流出を起こさないこと。
（Ｂ−４）接合する両方の基板の位置ずれを起こさないこと。
（Ｂ−５）十分な接合強度を有していること。
（Ｂ−６）接合の際、高い残留ひずみを残さないこと。
【０００９】
最終的な製品の仕上り具合は、上記（Ｂ−１）〜（Ｂ−６）を満足することに依存しており、基板の貼り合せにおける各機能要素での方法や機構、さらに材料の工夫によってこれらの要求項目を達成しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−９２７１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１及び特許文献２では、ターンテーブル型の基板貼り合せ装置が開示されている。これらの装置では、ターンテーブルの円周上に各機能要素のステーションが配置され、中心軸の電動機によって、各プロセスが完了次第、一定角度回転し、次のプロセスに移行するという方法及び機構である。
【００１２】
この方式の最大の課題は、各機能要素の中で、最も時間を要する機能要素に装置全体のタクトタイムが律速されるという点である。これを解消するためには、機能の分解や結合をする必要があるが、装置が膨大かつ複雑になるため、必然的にタクトタイムの短縮は期待できない。
【００１３】
さらに、各ステーションでの静定や位置決めを行う場合、中心のアクチュエータによる制御では、基板が置かれた外周での精度が劣化し、補助の位置決め手段を置く必要がでてくる。とくに、塗布工程では基板は動くことができるのに、塗布ヘッドを動かす必要があり、プレキュアも同様となり、装置が一層複雑になる。
【００１４】
また、装置の大きさに関しては、中心部分に完全に無駄なスペースができるため、装置設置面積は大きくなり、まして、基板サイズの対応を考えた場合、想像以上の設置面積となる。対象となる基板は矩形であるのに、搬送の容易さのみに着目した方式で、品質面、精度面、価格面や基板対応性の全てに大きな課題を有している。
【００１５】
要約すれば、スマートフォンのような基板サイズが小さく、品質許容限度が低い場合には多くの方式や構造が考案され、製品化されてきた。しかしながら、タブレット端末等、基板サイズが大型化してくると、従来の方式では対応できなくなり、ましてやＬＣＭやＯＧＳのようなＦＰＣやコネクタ等の電気部品が接続されるような基板に対しては、従来方法の適用には限界があることが分かる。
【００１６】
塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せという各機能要素を搭載した装置に求められる要求事項を整理すると以下のように示すことができる。
【００１７】
（Ｃ−１）：（Ｂ−１）〜（Ｂ−６）で示したプロセス品質（良品率）を確保できること。
（Ｃ−２）：タクトタイム（貼り合せ基板１枚当りの処理時間）を短縮して、生産効率を向上できること。
（Ｃ−３）：異なる基板サイズの貼り合せにも対応可能なこと。
（Ｃ−４）：装置の設置面積が小さいこと。
（Ｃ−５）：装置のコストパフォーマンスが優れていること。  
【００１８】
本発明の目的は、（Ｃ−１）〜（Ｃ−５）の要求事項を満足させる基板の貼り合せ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために、本発明の基板の貼り合せ装置は、前述した各機能要素、すなわち塗布機能要素、プレキュア機能要素、アライメント機能要素及び貼り合せ機能要素より構成されている。これらを随時説明する。
【００２０】
まず、塗布機能要素とは、二つの基板を貼り合せる際に必要な接合材料を、規定の厚さに精度良く塗布するところである。貼り合せ対象基板が大きくなると、従来のＯＣＡによる貼り合せや、ディスペンサによる線描画を行い、これを機械的な荷重により流動拡散させる方法は適用できない。
【００２１】
例外的に、液晶ディスプレイの貼り合せのように、最外周に閉じた接合材料のダムを形成し、内部に通常の光学樹脂を充填する方法が試みられているが、プロセスが１工程増える上に、対応する装置の増加やダム材料と光学樹脂を異なる材料で形成する必要があり、一時凌ぎの方法と言わざるを得ない。
【００２２】
本発明では、塗布機能要素として、スリットコータを用いる。全ての機能要素が移動軸上にあるため、塗布ヘッドは固定して、テーブルに吸引吸着固定されている基板を一定速度で動かしながら塗布する、所謂、ヘッド固定基板移動型のスリットコータである。
【００２３】
良好な貼り合せを実現するためには、まず、塗布精度の確保が重要である。塗布精度とは、最も重要な形成される膜厚ばかりではなく、平坦な基板上に塗布形成された矩形の塗布形状、即ち、塗布開始位置及び塗布終了位置での直線性や両側の塗布縁の直線性も重要である。形状形成をきちんと行うことができれば、貼り合せの際に、接合材料の滲みや流出を避けることができる。スリットコータを適用することによって、従来使われているディスペンサによる流動拡散による方法に比べて、塗布精度、塗布時間の点で格段に優れた塗布が可能となる。
【００２４】
また、本発明にスリットコータを適用することによって、基板サイズの変更にともなう塗布幅の変更や塗布厚さを、塗布ヘッド内に内挿されている薄い金属製のスペーサ・シムの開口幅やスペーサ厚さの調整によって短時間で変更可能とするフレキシブルな生産システムを構築できる。
【００２５】
次に、プレキュア機能要素について概説する。基板の貼り合せに使用され、主流となっている紫外線硬化樹脂は、ある特定の波長の紫外線を吸収して硬化をする接合材料である。接合材料によっては、流動性が大きく変化するため、場合により、貼り合せられた二つの基板の接合面より、接合材料の光学樹脂が浸み出すこと（オーバーフロー）や逆に流動性に乏しい場合、光学樹脂が所定の位置まで流動できないこと（アンダーフロー）がある。
【００２６】
特に、カバーガラスの遮光ゾーンを狭くする、通称、狭額縁基板の貼り合せにおいては、安定な流動の再現が必須である。この目的のために、スリットコータで精度良く塗布された塗布面を貼り合せ工程での流動を拘束するため、完全硬化に至らない中間程度で紫外線を照射する方法が提案されている。これがプレキュアである。
【００２７】
本発明では、プレキュア機能要素は、紫外線の発生光源と、遮光デバイスによる紫外線照射ヘッドより構成されている。紫外線の発生光源は紫外線光源（ＵＶ光源）やＬＥＤアレイ等が用いられる。一方、本発明の紫外線照射ヘッドをプレキュアに用いることで、全面プレキュア、額縁状プレキュア、プレキュアなしの状況を精度良く実現できる。
【００２８】
次に、アライメント機能要素について説明する。アライメント機能要素には、上下の基板位置をＣＣＤカメラによって撮像する位置計測の要素と、位置計測結果をもとにして、上下の基板の位置ずれを演算し、位置決めテーブルにフィードバックすることによって両基板を位置ずれすることなく、一致させる目的を持っている。
【００２９】
位置決め計測の精度は、ＣＣＤカメラの画素数（ピクセル）に比例し、同軸照明の下に、基板マークや基板コーナー部等を撮像する。スマート端末装置のような各モジュールが矩形の基板で構成されている場合には、１対の基板のコーナー対角を撮像し、両基板の対角線の中点座標から、位置決め補正を行うのが一般的である。
【００３０】
その他の位置決めとして、２対の対角を４カメラで撮像する方法や、相隣り合う１対のコーナー部を撮像する方法もある。両基板の位置決めには平面の直交方向に移動可能な２軸と、中心として回転可能な１軸の３つの自由度をもつステージが必要である。Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸の組合せや、直動３軸（ｕ軸、ｖ軸、ｗ軸）ステージ等が代表例である。
【００３１】
最後に貼り合せ機能要素について説明する。貼り合せに関しては、真空中で行うプロセスと大気中で行うものに大別できる。貼り合せの工程で、最も避けなければならないのは、気泡の混入や気泡の発生である。
【００３２】
一般的には真空下で貼り合せた場合、接合材料の塗布性状が不安定であっても、大気貼り合せに比べて気泡の巻込みが少ないとされるほか、貼り合せ解放時に常に１気圧程度の外圧がかかっていることによる接合の安定性と、大気貼り合せでみられる時間の経過とともに散見される気泡の成長を防止できることから、圧倒的な主流となっている。貼り合せは一種のプレス工程であり、負荷の手段として空圧による方法やモータによるボールネジ変位によるプレスが一般的である。最近の光学樹脂では、プレス圧によるひずみの発生に基づく複屈折による透視画像の乱れを防止する目的で、なるべく低荷重で貼り合せを行うことが推奨されている。本発明の貼り合せ機能要素の構造を真空中で実施することによって、（Ｂ−１）〜（Ｂ−６）の課題を解決した貼り合せを実現できる。
【００３３】
以上のような機能要素構成で、本発明では、前記（Ｃ−１）〜（Ｃ−５）の課題を満足する基板の貼り合せ装置を提供するのを目的とする。各機能要素の最適化は勿論であるが、各機能要素の配置や順番、具体的な実施方法を考慮し、最小面積のベースに実装配置することによって、各課題を解決できる。
【００３４】
課題解決の詳細は実施形態の項で説明するが、一例として、タクトタイムの短縮化に関して、基本的な解決策を述べる。従来公知となっている装置の配置や構成をみると、各プロセスの配置が閉じた単独のループを形成し、最も時間がかかるプロセス機能要素が完了しないと、次の工程に移れないという大きな欠点を有していた。言い換えれば、装置のタクトタイムは個別のプロセス機能要素の最も時間がかかるプロセスの処理時間で律速され、他のプロセスにある基板は何もできない状況を作り出していた。
【００３５】
これに対して本発明では、二つの閉じたプロセス経路の共通部分を重ね合わせて、冗長度を増し、効率的な実装配置を実現するもので、精度、信頼性、生産効率、価格面のすべてにおいて従来の公知技術を凌駕できる。
【００３６】
タクトタイムの向上のために、複数のプロセス機能要素を並列に配置し、各機能要素の間を搬送ロボットを使って基板の搬出入を行うシステムもあるが、搬送ロボットを介するたびに位置精度が劣化し、何よりも装置の設置スペースが膨大となる。当然、高価格となる上に、別テーブル間の移動搬送という点で、信頼性面で大きな課題が残る。
【００３７】
これに対して、本発明では、基板の貼り合せ装置を構成する全部の機能要素を一つのベースに実装配置し、各機能要素間の移動はボールネジ等の高精度機構による搬送や回転動作によるため、位置決め等の動作は高精度に行える上、信頼性の高い性能を実現できるものである。
【００３８】
より具体的に、本発明は、従来の各機能要素の最長処理時間にシステム全体の処理時間が律速されるという欠点を解消するために、２本の基板移動軸をもち、それらの上に各機能要素が搭載されたベースを、内側の移動軸を対象軸としてシフト動作できるシャトル機構にすることにより、実際には２本の基板移動軸であるが、３本の移動軸としての振る舞いを可能（仮想３本）とすることによって、大幅な生産性の向上、装置設置面積の縮小、装置価格の低減を可能としたものであり、
（１）
二つの基板を光学樹脂で貼り合せる製造プロセスに適用され、一台の往復動可能なベース上に、前記ベースの移動方向と直交する方向に配置された２本の独立した左右軸上にそれぞれ搭載され前記左右軸に沿って移動するとともに位置決め可能な二台の基板搭載テーブルより構成された基板の貼り合せ装置において、
基板の貼り合せ装置に中側軸位置を設定（位置固定）し、前記中側軸位置を中心に左右対称かつ交互に前記ベースを往復動させることによって、３本の独立した移動軸位置を確保し、
前記３本の独立した移動軸位置上に、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せの各機能要素を配置し、
前記基板の搬送とともに前記二つの基板の貼り合せを行うことを特徴とする基板の貼り合せ装置。前記中側軸位置に、前記テーブルの往復動によって、前記左右軸のいずれか一方を交互に位置させ、仮想３本の移動軸機能を有するものである。
（２）
前記３本の独立した移動軸位置に配置される各機能要素のうち、
左右２本の外側の移動軸上に、塗布及びプレキュア機能要素を配置し、
中央の移動軸上に、位置計測及び位置決めを含むアライメント機能要素と貼り合せ機能要素を配置したこと、
を特徴とする（１）に記載の基板の貼り合せ装置。
（３）
前記プレキュア機能要素を除外してなることを特徴とする（１）又は（２）に記載の基板の貼り合せ装置。
（４）
前記塗布機能要素としてはスリットコータを用い、左右２本の外側の移動軸上での塗布機能を実現するために、塗布ヘッド及び供給ポンプを含む塗布機構が前記ベースの移動方向と同じ方向に移動し、所定の位置で機能することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（５）
前記プレキュア機能要素としては紫外線照射光源を含む照射ヘッドを用い、外側の移動軸上でのプレキュア機能を実現するために、前記ベースの移動方向と同じ方向に移動し、所定の位置で機能することを特徴とする（１）、（２）又は（４）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（６）
前記塗布機能要素とプレキュア機能要素を同一のキャリッジに搭載し、一つの駆動源による移動手段で両外側への往復動を行うことを特徴とする（１）、（２）、（４）又は（５）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（７）
前記プレキュア機能要素に用いられる紫外線照射ヘッドは、紫外線光源と任意に遮光を行う機械的シャッタデバイスを組み合せてなる照射ヘッドあることを特徴とする（１）、（２）、（４）〜（６）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（８）
前記アライメント機能要素のなかに、塗布された上基板を反転し、下基板上に設置された保持板上に静置し、上下基板の位置きめが完了後の貼り合せを行うことを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の基板貼り合せ装置。
（９）
１台の固定されたベース上に、平行して走る３本の移動軸を設置し、前記３本の移動軸の上に、それぞれ基板を搭載する３台のテーブルを装着し、定められた位置で、塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せの各機能要素を配置したことを特徴とする基板の貼り合せ装置。
（１０）
前記プレキュア機能要素を除外してなることを特徴とする（９）に記載の基板の貼り合せ装置。
（１１）
前記３本の移動軸上に配置される各機能要素のうち、
２本の外側の移動軸上では下基板と上基板のアライメント機能要素及び貼り合せ機能要素を配置し、中央の１本の移動軸上では上基板への塗布機能要素及びプレキュア機能要素を配置したことを特徴とする（９）に記載の基板の貼り合せ装置。
（１２）
前記３本の移動軸上に配置される各機能要素のうち、
塗布機能要素及びプレキュア機能要素は１式、
アライメント機能要素は２本の外側移動軸上に対応するための横方向移動手段を具備して１式、
貼り合せ機能要素は２式、
を備えたことを特徴とする（１１）に記載の基板の貼り合せ装置。
（１３）
前記貼り合せ装置に、中央移動軸上での塗布及びプレキュアが完了した上基板を両外側の移動軸上で待機している下基板の直上に反転設置するための機構を具備したことを特徴とする（９）、（１１）又は（１２）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（１４）
前記上基板の反転機構に、反転テーブルが移動軸と離れ、時計回り及び反時計回りの両方に反転可能な反転機構を搭載することを特徴とする（１３）に記載の基板の貼り合せ装置。
（１５）
前記貼り合せ機能要素が、真空中の位置決めステージ上のテーブルに置かれた下基板に近接して上方に置かれる上基板を搭載する貼り合せテーブルを複数のエアシリンダで支え、貼り合せ完了時の反力を最小限にすることを特徴とする（９）〜（１４）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
（１６）
前記貼り合せ機能要素に、真空中にある上基板及び下基板の貼り合せ加圧当接部分に硬質ゴムを備えることを特徴とする（９）〜（１５）のいずれかに記載の基板の貼り合せ装置。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の基板の貼り合せ装置によれば、基板貼り合せ時のタクトタイム（基板１枚あたりの処理時間）を大幅に短縮できる。その他に、貼り合せ精度を安定に維持でき、気泡の発生や光学的な’ムラ‘を防止できる。さらに、一つのベース上に塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せという各機能要素を効率よく実装配置することによって、装置設置面積の大幅な縮小を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の基板の貼り合せ装置に適用される一方の基板である表示基板の概略構成を示す部分断面説明図である。
【図２】本発明の基板の貼り合せ装置に適用されるもう一方の基板であるカバー基板の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の基板の貼り合せ装置の概略構成を示す外観図である。
【図４】本発明の基板の貼り合せ装置における各機能要素（塗布機能要素、プレキュア機能要素、アライメント機能要素及び貼り合せ機能要素）の概略配置と基板の流れの説明するために装置の上から見た実装平面配置図である。
【図５】本発明の接合材料塗布に用いられるスリットコータの構成を示す説明図である。
【図６】本発明の塗布材料のプレキュアに用いられる紫外線照射ヘッドの構成及び構造に関する説明図である。
【図７】本発明の紫外線照射ヘッドを用いて、様々な照射パターンに対応させる際の紫外線照射ヘッド内の機構動作に関する説明図である。
【図８】本発明の真空貼り合せ装置の構成及び構造を説明した図である。
【図９】本発明の各機能要素（塗布、プレキュア、アライメント及び貼り合せ）を搭載しているベースのシフトによる各プロセスの実行位置の変化とシフトの役割に関する説明図である。
【図１０】本発明のプレキュア工程を省略した場合の各機能要素（塗布、アライメント及び貼り合せ）の適正な配置を示した説明図である。
【図１１】本発明の塗布機構及びプレキュア機構を左右の移動軸上に横断的に移動させ１台で共通化を意図した説明平面図である。
【図１２】本発明の連動２テーブル方式における反転機構と位置決め方法を概略説明するための機構図である。
【図１３】本発明の基板サイズが大きい場合の基板の貼り合せ装置における各機能要素（塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せ）の配置の一例を示した説明図である。
【図１４】本発明の３本移動軸の基板の貼り合せ装置における、中央の軸位置から２本の外側の軸位置に塗布・プレキュア工程を完了した基板を反転・移送する機構を説明する図である。
【図１５】本発明の真空貼り合せプロセスにおいて、モータを貼り合せの加圧源とした場合の貼り合せ機構の詳細を示した部分断面説明図である。
【図１６】本発明の真空貼り合せプロセスにおいて、圧縮空気を貼り合せの加圧源とした場合の貼り合せ機構の詳細を示した部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、基板の貼り合せ装置を実施するための形態について図を参照して説明する。なお各図において共通の部材に関しては、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
図１は、基板の貼り合せ装置により貼り合せられる一方の基板である表示基板１１（液晶モジュール）の概略構成を示す説明図である。代表的な例として、液晶モジュール（ＬＣＭ）で説明すると、表示基板１１は、液晶が用いられた基板本体１２と、この基板本体１２の一方の面を露出させて収容するフレーム１３と、基板本体１２の露出した面状に貼り付けられた偏光板１４と、電源や信号の入出力のための可撓性配線基板１５（ＦＰＣ）より構成されたモジュールとなっている。基板本体１２の中にはバックライト照明系が内蔵されている。なお、本発明に係わる表示基板としては、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）モジュールやその他の表示モジュールであっても構わない。
【００４３】
基板本体１２は、矩形の板状に形成されており、露出した一方の面が表示面となる。基板本体１２の外側のコーナー部には基板位置検出用のアライメントマーク１６が形成されている。矩形の対角２点の場合や、全てのコーナー部に４点形成される場合もある。このアライメントマーク１６は表示基板１１の周縁部に部品を搭載する場合や貼り合せの際、表示基板１１の位置を検出するために用いられる。また、フレーム１３は基板本体１２の４辺と、表示面の反対側の面を覆っている。また、表示面上に貼り付けられた偏光板１４を介してカバー基板１７と紫外線硬化樹脂（光学樹脂３５）により貼り合せられる。
【００４４】
次に、カバー基板の一具体例となるタッチセンサ付カバーガラス（ＯＧＳ）について図２を参照して説明する。図２は、タッチセンサ付カバーガラス（カバー基板１７）の概略構成を示す説明図である。図２に示すように、カバー基板１７は、タッチセンサ１８と、ブラックマトリクス１９（ＢＭ）によって周縁部を遮光するカバーガラス２０より構成されている。
【００４５】
タッチセンサ１８は、ガラス基板やプラスチックフィルム基板で形成されており、表示基板１１の表示面とほぼ同じ矩形形状をしている。ガラス板上に形成されるブラックマトリクス１９は、通常、金属クロムを蒸着させ、エッチングにより不要部分を除去することによって形成される。フレーム１３を除くと、一般的にカバー基板１７の外形のほうが、表示基板１１のそれよりも一回り大きい。
【００４６】
なお、本発明に係るカバー基板１７としては、タッチセンサ付カバーガラスに限らず、タッチセンサ機能を表示基板の中に取込んだインセル型の液晶モジュール、表示基板上にタッチセンサ機能を形成したオンセル型の液晶モジュールの場合には、ガラス材によって形成され、保護を目的としたカバーガラス２０単体であってもよい。
【００４７】
（実施例１）
次に、本発明の基板の貼り合せ装置の一実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明の基板の貼り合せ装置の一実施形態の概略構成を示す外観図である。また、図４は、本発明の基板の貼り合せ装置を構成する各機能要素の配置を平面的に示した説明図である。これらの二つの図を用いて、本発明の装置概略を説明する。
【００４８】
図３に示すように、基板の貼り合せ装置２１は、往復動可能なベース２２上に、ボールネジで移動可能な２本の基板搬送のための移動軸２３ａ及び移動軸２３ｂを敷設し、それぞれの２本の移動軸２３ａ、２３ｂ上に位置決め可能な３自由度のアクチュエータを内蔵したアライメントテーブル２４ａ及びテーブル２４ｂを搭載した基板の搬送システム（各機能要素）を具備している。
【００４９】
移動軸２３ａの上に搭載されているテーブル２４ａ上には真空吸着される基板は、表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａとなる。一方、移動軸２３ｂの上に搭載されているテーブル２４ｂ上には、塗布された表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂが真空吸着されている。
【００５０】
さらに、各移動軸上２３ａ、２３ｂに設置された各機能要素は、スリットコータ２５と、紫外線プレキュア装置２６と、アライメントテーブル２４ｂ上に真空吸着によって固定されている表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂの位置検出のための１対の表示基板位置検出用のＣＣＤカメラ２７と、カバー基板位置検出用のＣＣＤカメラ２８と計測結果を演算し、位置決めのためのアライメントテーブル２４ｂにフィードバック指令を行う画像処理装置２９と、最後に表示基板１１ｂとカバー基板１７ｂを真空中で貼り合せる真空貼り合せ装置３０より構成されたものである。
【００５１】
加えて、２本の移動軸上２３ａ、２３ｂでのプロセスが完了した段階で、移動軸２３ｂの位置に、移動軸２３ａの位置がくるように直角方向にスライドさせ、このベース２２の往復動を可能とする直動アクチュエータ３１を備えたものである。
【００５２】
この往復動が可能なベース２２のシフトにより、基板の貼り合せ装置２１全体では、実際に２本の移動軸２３ａ及び２３ｂしかないにも拘らず、あたかも３本の移動軸を有する構成となっている。ベース２２が設定された二つの状態を交互に繰返すことによって、効率的な生産に直結するタクトタイムを大幅に縮小できる装置であり、「シャトルベース方式」と呼ぶ新しい方式である。
【００５３】
図４を参照して、実際の基板の貼り合せプロセスを説明する。まず、図４の平面図において、ベース２２が上側にある状態を状態Ａとし、中心軸（一点鎖線）に対し、対称となる位置にベース２２がある場合を状態Ｂ（図示せず）とする。
【００５４】
まず、ベース２２が状態Ａにある場合を考える。右上にあるアライメントテーブル２４ａ上に表示基板１１ａ（ＬＣＭ）及びカバー基板１７ａ（ＯＧＳ）を搭載し、真空吸着させる。プロセスの一例として、貼り合せの際に、上側の位置にあるものを上基板と呼び、下側の位置にあるものを下基板と呼ぶことにする。一般的には、上基板には相対的に軽い基板を、下基板としては重い基板を採用する場合が多いが、勿論、例外もある。
【００５５】
図４においては、上基板をカバー基板１７とし、下基板を表示基板１１とし、接合のための光学樹脂塗布を表示基板１１の偏光板１４上に行う場合の例について説明する。アライメントテーブル２４ａ及び２４ｂ上での４枚の基板１１ａ、１１ｂ及び１７ａ、１１ｂの固定は、これらの基板が接するテーブル２４ａ及び２４ｂの表面上に形成された細かい溝もしくは微細な吸着孔を介して、真空ポンプの吸引によって行われる。
【００５６】
最近のフィルム基板、とくにタッチセンサのフィルム化に対応しては、微細な空孔が無数に形成されたセラミック（例えば、Ａｌ２Ｏ３アルミナ）による真空吸着も考えられている。
【００５７】
表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａの投入順序は、テーブル２４ａの進行方向の先頭に、表示基板１１ａを偏光板１４の面を上側に投入配置し、次に、カバー基板１７ａにおいてはタッチセンサ面を下に投入配置する。
【００５８】
表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａの投入が完了すると、テーブル２４ａは移動軸２３ａ上を図４の右から左へ移動し、スリットコータ２５の塗布位置に到着する。スリットコータ２５はベース２２を横断する形、すなわち、テーブル２４ａの移動方向に対して直角に配置されたガントリ構造体３２に、垂直方向移動用アクチュエータ３３とともに固定されたスリットコーティングヘッド３４を具備している。
【００５９】
ガントリ構造体３２に直結している垂直方向移動用アクチュエータ３３の役割は、その先端に固定されたスリットコーティングヘッド３４を上下に移動することによって、塗布の際に最も重要なスリットコーティングヘッド３４とその直下を移動する表示基板１１ａの偏光板１４との距離、即ち、塗布ギャップを正確に設定することである。この塗布ギャップは形成される塗布膜厚と密接な関係をもつ。
【００６０】
図５により、表示基板１１ａ上への塗布工程を説明する。実際の表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａを接合するための光学樹脂３５（接合材料、紫外線硬化型樹脂など）の塗布においては、光学樹脂３５を収容した材料タンク３６から供給ポンプ３７を介してスリットコーティングヘッド３４に供給することによって行われる。すなわち、スリットコーティングヘッド３４は決められたアルゴリズムにより光学樹脂３５を吐出する一方、テーブル２４ａ上に吸着固定された表示基板１１ａを一定の速度で移動することによって、表示基板１１ａの偏光板１４の上に矩形の形状をもつ塗布が実現できる。
【００６１】
塗布の次の工程はプレキュアである。接合材料である光学樹脂３５を紫外線（ＵＶ）硬化型の樹脂の場合を例として説明する。前述したように、貼り合せの際に、表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａの間にある光学樹脂３５が滲み出す場合や、あるいは不十分な拡がりである場合には、接合強度や他部品への汚染の要因となるため、これらを防止する要求がある。この原因は、貼り合せの際の樹脂流動を制御できないことによるものである。
【００６２】
紫外線硬化型樹脂の場合には、完全硬化にまでは至らない程度の紫外線エネルギを塗布直後の光学樹脂３５に照射し、流動性を抑えることが提案されている。このプレキュアに関しては、塗布した面の全体にＵＶを照射し、均等に流動性を抑える全面塗布の場合と、塗布した矩形の周縁部のみを額縁状に半硬化する部分塗布の場合がある。
【００６３】
前者は、塗布膜全体を半硬化するもので、条件設定が難しく、接合強度の維持との関係で条件設定される。また、後者は周縁部が言わば、ダムのような役割をもち、貼り合せの際に接合材料の浸み出しや流動不足を防止する効果があるとされている。この場合には、塗布膜の膜厚分布が重要で、とくに、塗布始端や塗布終端の盛り上がり等は不適で、避けなければならない。
【００６４】
具体的にプレキュアの方法について説明する。プレキュア機能を実施する装置は、図３及び図４に示すように、テーブル２４ａの移動軸２３ａにより塗布された表示基板１１ａを移動させながら、紫外線照射ヘッド３８（照射ヘッド）を用いて行われる。
【００６５】
ここで紫外線照射ヘッド３８は、紫外線の発生源である紫外線光源３９と遮光デバイス４０の組合せによって構成されており、前述の、スリットコーティングヘッド３４が配置されているガントリ構造体３２の側面に、スリットコーティングヘッド３４の反対側に、テーブル２４ａの移動軸２３ａに対して直交して配置されている。照射エネルギの調整は、塗布された表示基板１１ａの移動速度や往復回数、照度の強さ等で処理時間との係わりで調整可能である。
【００６６】
ここで、紫外線照射ヘッド３８の詳細について説明する。図６に本発明のプレキュアのための紫外線照射ヘッド３８の構造を示す。紫外線照射ヘッド３８は、全体では半円円筒状の形状をしており、紫外線光源３９（ＵＶ光源）と２枚の円弧状の回転シャッタ４１ａ及び４１ｂと紫外線光源３９の全面拡散を防止するための遮光フレーム４２より構成されている。回転シャッタ４１ａ及び４１ｂと遮光フレーム４２を合わせて、遮光デバイス４０と呼ぶ。
【００６７】
紫外線光源３９は、通常、ＬＥＤアレイを用いることが多いが、高圧水銀ランプやメタルハライドＵＶランプ等の管でも構わない。回転シャッタ４１ａ及び４１ｂは円弧状の金属で製造されており、２枚１組で、紫外線光源３９の通過パスを目的に応じて形成する。これらの回転シャッタ４１ａ及び４１ｂは、遮光フレーム４２の外側に配置された回転シャッタ用の駆動制御用モータ４３により、正逆転制御され、紫外光の通過・遮断のシャッタリング動作を行う。また、遮光フレーム４２は半円円筒状の容器の直下に、指定された幅のスリットが形成されたもので、紫外線光源３９とともに固定されて、ガントリ構造体３２に設置されている。
【００６８】
さらに具体的に、紫外線照射ヘッド３８の動作について説明する。プレキュアには矩形の塗布形状全体を行う全面プレキュアと塗布領域の外縁部のみをプレキュアする額縁状プレキュアがある。
【００６９】
これらの機能を実現するための動作について図７を参照して説明する。回転シャッタ４１ａ及び４１ｂには、図７（Ａ）に示すように、第一開口部４１ｃに連設する円筒軸方向に直線的に狭い開口部４１ｄを設けると同時に円周方向に狭い開口部４１ｅを設ける。２枚で１セット二つの回転シャッタ４１ａ及び４１ｂは、図７（Ｂ）に示すように、円筒の長手方向に対称にこれら開口部を設けられることになり、二つを円弧の上で重ね合わせると、カタカナの’コ‘の字の開口部４１ｆを有する部材となる。
【００７０】
重ねた二つの円周方向の開口部の距離を塗布形状の一つの辺の長さに合わせる必要があり、この長さの調整ができれば、様々の基板サイズの紫外線照射に対応可能である。前記’コ‘の字の３辺の開口部を用いてプレキュアの紫外線照射が可能となる。すなわち、基板の塗布形状に対して次の３つの状態を作り出すことが可能である。
【００７１】
（Ｄ−１）  塗布形状幅全体が遮光され紫外線が通らない場合、
（Ｄ−２）  塗布形状幅全体が開放され紫外線が通過する場合
（Ｄ−３）  塗布形状の大部分が遮光され、塗布幅の最外周の２箇所のみが通光する場合
【００７２】
これらの３つの場合を組み合わせることによって、初期のプレキュアを実現できる。例えば、全面プレキュアの場合には、表示基板１１ａの搬送にともない、（Ｄ−１）→（Ｄ−２）→（Ｄ−１）の順序で制御用モータ４３を駆動することでプロセスを実現できる。また、額縁状プレキュアの場合には、（Ｄ−１）→（Ｄ−２）→（Ｄ−３）→（Ｄ−２）→（Ｄ−１）の順序で制御用モータ４３を駆動することで、周縁部のみの額縁状プレキュアを実現できる。なお、（Ｄ−１）を維持するか、紫外線光源３９の入力を落とすことで、プレキュアなしという条件も当然できることになる。
【００７３】
次に、図３及び図４における状態Ａの場合に同時並行して進められる移動軸２３ｂに搭載されたアライメントテーブル２４ｂ上に真空吸着させた塗布済の表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂのプロセスについて説明する。
【００７４】
移動軸２３ａに搭載の基板テーブル２４ａ上に新規の表示基板１１ａ及び新規のカバー基板１７ａが投入される時点で、移動軸２３ｂ上にある、塗布済の表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂは基板の位置計測をするＣＣＤカメラ２７及び２８の下にあり、同軸照明のもとに、表示基板１１ｂでは対角のアライメントマーク１６を、カバー基板１７ｂではブラックマトリクス１９の対角のコーナー部をそれぞれ撮像し、画像処理装置２９を介して、表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂの対角線の中心座標の補正量を算出する。
【００７５】
表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂの計測が完了した時点で、それら２個の基板を載せたテーブル２４ｂは移動軸２３ｂ上をテーブル２４ａと反対方向に移動し、さきに、カバー基板１７ｂを先頭に、真空貼り合せ装置３０の直下に進む。
【００７６】
テーブル２４ｂには、上基板となるカバー基板１７ｂを基板面から持ち上げる等高リフトピン５５が装備されており、持ち上げ、真空貼り合せ装置３０の上基板用チャック４４に固定される。この際の上基板保持方法は、貼り合せが真空中で行われ、真空吸着のみでは基板落下のおそれがあるため、真空吸着と４辺もしくは２辺の板バネ挟持の補助手段を併用した保持方法を用いている。勿論、静電チャックや粘着チャック等を用いることも可能である。
【００７７】
次に、図８を参照して、本発明の真空貼り合せ装置の概略構成について説明する。上基板となるカバー基板１７ｂが真空貼り合せ装置３０の上基板用チャック４４に保持された後（Ａ）、テーブル２４ｂは下基板となる表示基板１１ｂを載せて、おおよそ、上基板であるカバー基板１７ｂの直下に移動する（Ｂ）。そこで、上下カバー基板１７ｂ、表示基板１１ｂの計測位置の補正量に基づき、アライメントテーブル２４ｂを支えている３自由度の位置決めのためのアライメントステージ４５におけるｕ軸、ｖ軸、ｗ軸の補正量に換算して、両基板が正確に重なるように、位置決め補正を行う。この工程がアライメント機能要素の役割である。
【００７８】
上基板であるカバー基板１７ｂ及び下基板である表示基板１１ｂのアライメント作業が終了した後、真空貼り合せ装置３０の主機能要素であり、上基板用チャック４４の外周に配置した真空チャンバ４６が下降し、テーブル２４ｂに、ちょうどお椀を伏せた形で当接する。
【００７９】
真空チャンバ４６の矩形の当接面には、シールのためＯリング４７と真空グリースとの併用により、閉じた内部の真空が保持される。閉じた真空チャンバ４６の容器内が真空ポンプ４８により、規定以下の真空度になったとき、上基板用チャック４４に連結した貼り合せ用の加圧軸４９が降下（Ｂ）し、上基板であるカバー基板１７ｂ及び下基板である表示基板１１ｂはテーブル２４ｂの上で当接する。
【００８０】
貼り合せプロセスの際のプレス負荷のパターンについては、多くの提案がなされているが、貼り合せ対象となる基板の状態や装置の精度等を考慮してそれぞれ最適化を図ればよい。とくに、貼り合せをするカバー基板１７ｂ、表示基板１１ｂに大きな反り等の不具合がある場合には、プロセス条件を決定するのは極めて難しい作業となる。
【００８１】
例えば、貼り合せ用の加圧軸４９と加圧モータ５０との間に、貼り合せ荷重検出用のロードセル５１を接続し、荷重制御により貼り合せを行う場合や、予め、カバー基板１７ｂ、表示基板１１ｂの厚さを厳密に計測しておき、加圧モータ５０と連動する加圧軸４９の軸移動を、加圧モータ５０の回転数から算出し、接合部に所期の貼り合せ厚さを付与する変位制御による方法もある。
【００８２】
最近の動向として、荷重レベルを上げると、除荷した段階で、接合材料である光学樹脂３５に残留ひずみが残り、複屈折に起因する、表示基板の画像の歪みを起こす懸念があり、低荷重で、一定押込み量を保つ方法が一般的になっている。
【００８３】
真空下で上下両基板の貼り合せを行った後は、加圧軸４９を上昇させることによって除荷し、真空をリークして大気に戻してから真空チャンバ４６を上昇させ、テーブル２４ｂ上に二つの上下基板を貼り合せた完了モジュール５２を搭載したまま、所定の位置まで移動し、貼り合せを終えた完了モジュール５２を取り出してプロセスの完了となる。
【００８４】
移動軸２３ａ上の搭載テーブル２４ａに載荷されている表示基板１１ａ（カバー基板１７ａは何の処理もなく、ただ真空吸着固定されているだけ）の塗布及びプレキュアの工程が終了するほぼ同時点で、移動軸２３ｂ上の搭載テーブル２４ｂに載荷されている表示基板１１ｂ及びカバー基板１７ｂの位置計測、位置決め補正によるアライメント作業、貼り合せが完了して図４（図９）の状態Ａの工程は全て完了する。
【００８５】
そうすると、図９に示すように、移動軸２３ａ及び移動軸２３ｂを配置したベース２２は、移動軸２３ａを新たな移動軸２３ｂ’、移動軸２３ｂを新たな移動軸２３ａ’となるような状態Ｂに遷移する。
【００８６】
ここで、移動軸２３ｂの位置と移動軸２３ｂ’の位置は全く同じ位置である。内側に来た移動軸２３ａは移動軸２３ｂ’となり、引き続き表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａについて、アライメントと真空貼り合せを行う。また、外側に来た移動軸２３ｂは移動軸２３ａ’となり、新たに表示基板１１ａ’及び新たなカバー基板１７ａ’を投入して、塗布及びプレキュアを行う。各軸上でのプロセスが完了すると、再び、ベース２２がシフトし、状態Ａに遷移し、この繰り返しを行うのが本発明の動作のあらましである。
【００８７】
なお、本発明の基板の貼り合せ装置は機能要素として、塗布機能、プレキュア機能、アライメント機能及び貼り合せ機能の実行装置を含み、プロセス順序として最初が塗布機能、続いてプレキュア機能を実施し、貼り合せ機能は最後の工程だけが決まっている。
【００８８】
アライメント機能に関しては、貼り合せ工程の前に完了していればよく、必ずしも位置計測と位置決め補正は連続的に処理する必要はない。そのような条件の中で、各機能要素に要する処理時間が不明確な場合もあり、２本の移動軸２３ａ及び移動軸２３ｂ（２３ｂ’及び２３ａ’）の上に搭載される機能要素配置も各プロセス処理時間を勘案して、組合せを決定するべきである。これらの内容が［本発明１］及び［本発明２］に該当する。
【００８９】
（実施例２）
前記したように、プレキュアの目的が貼り合せの際の浸み出しや流動拡散不足の防止にあるが、粘度制御された接合材料を貼り合せ工程に適用すると、プレキュア工程を省略できる可能性がある。とくに、材料粘度が現行の主な材料よりも１桁程度高い場合（例えば５万ｃｐｓ前後）には、流動も抑えられ、塗布形状も比較的安定に形成できる実験結果を得ている。このような高粘度の接合材料は貼り合せ工程よりも、塗布工程が難しく高粘度材料を安定に間歇塗布できるスリットコータが実現しなかったが、最近ではスクリュー型の定量の材料の供給ポンプ３７と高圧力に耐えられる塗布ヘッド（スリットコーティングヘッド３４）を適用することによって可能になってきている。
【００９０】
プレキュア工程を省略できる場合には、前記の機能要素配分では、塗布機能が載荷される移動軸２３ａと、アライメント機能及び貼り合せ機能を載荷した移動軸２３ｂでは、２本の移動軸上での処理時時間に大きな差を生じることになる。
【００９１】
図３及び図４のプレキュア機能を省略するだけでは、本発明の目的であるタクトタイムの短縮には殆ど寄与できない。そのために、アライメント機能を分解して、２枚の表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａの位置関係の計測は、塗布の前の移動軸２３ａ上に移し、位置決め補正と貼り合せ工程は図１０の平面図に示すような配置にする。この配置にすることによって、タクトタイムの短縮が図れるほか、装置の効率的な配置に基づく省スペース化が実現できる。本発明が［本発明３］に記載の実施例に該当する。
【００９２】
（実施例３）
図３及び図４からもわかるように、外側の移動軸２３ａ及び移動軸２３ａ’上でのプロセスは全く同じもの（塗布機能及びプレキュア機能）となる。しかも、これらの機能は左右の外側で同時に実行されることはないという点に着目すると、これらの機能要素を移動軸２３ａ及び移動軸２３ａ’の位置に交互に移動させ、機能させるという考えは当然出てくる。精度面さえ保証できれば、スリットコーティングヘッド３４や紫外線照射ヘッド３８という高精度なデバイスを一つにすることによって、図４（図９）の状態Ａと状態Ｂのプロセス条件や制御アルゴリズムを一つにすることができる、即ち、簡略化した制御方法で対処できる可能性がある。
【００９３】
さらに、価格面でも２台を１台にすることによって、大幅な価格低減を実現できる利点を有している。具体的には図１１に示すように、１台化の構成は、ベース２２に跨り、スリットコーティングヘッド３４と紫外線照射ヘッド３８を保持するガントリ構造体５３を配して、その上をスリットコーティングヘッド３４及びその付属品と紫外線照射ヘッド３８がベース２２のシフト方向に移動できる機構である。
【００９４】
この１台化を塗布機能のみを実施したものが［本発明４］、プレキュア機能のみを実施したものが［本発明５］、さらに、塗布機能及びプレキュア機能を連結し、一緒に移動させ両方の機能を実施させたのが［本発明６］である。［本発明６］が性能面、価格面において最も効果的である。
【００９５】
（実施例４）
プレキュア機能においては所要半硬化程度に基づく照射エネルギ量から判断される具体的なプロセス仕様（基板照度、基板移動速度、最大所要時間等）の決定の他、全面照射や額縁状照射等の選択、さらに、基板サイズへの対応性や接合材料の感度等、非常に複雑な課題を背負っている。経験したＵＶ接合材料では殆どの場合、波長３６５ｎｍによる硬化感度が高いものが大部分を占めていた。そのため、紫外線光源として、本発明では、ＬＥＤアレイを用い、図６及び図７に示した紫外線照射ヘッド３８を考案した。詳しくは前記してあるので、省略するが、（実施例３）にも対応してコンパクトな構成となっている。この紫外線照射ヘッド３８の構成及びこれを用いた基板の貼り合せ装置が［本発明７］に該当する。
【００９６】
（実施例５）
実施例１〜４までは、貼り合せの際に上基板はカバー基板１７ａ（ＯＧＳ）、下基板を表示基板１１ａ（ＬＣＭ）とし、１台のテーブル２４ａに両者の上下基板を並べて搭載し、下基板に塗布、プレキュアを行い、アライメントの後、所定の手順に従って、貼り合せを行う装置に関するものであった。この場合、予め、真空貼り合せ装置３０の上基板であるカバー基板１７ａは接合面をテーブル面に接するように配置し、上基板チャッキングの際に、接合面が下向きになるようにしている。しかしながら、接合面と基板搭載用のテーブル２４ａ面が接すると、ごみ、コンタミの問題が懸念される場合がある。
【００９７】
図１２に示すように、ボールネジ等で構成された移動軸２３ａ上の移動ブロックは共通にして、２枚の表示基板１１ａ及びカバー基板１７ａを搭載するテーブル２４ａをそれぞれ個別のテーブル２４ａ’及び２４ａ’’とする。
【００９８】
そこで、上基板となるカバー基板１７ａが搭載されるテーブル２４ａ’’の高さを下基板となる表示基板１１ａの高さより高く設定し、さらに、テーブル２４ａ’’側に、テーブル２４ａ′との間に上基板吸着テーブル反転用の回転軸５４を形成し、真空吸着したまま、テーブル２４ａ’’と一緒に、上基板となるカバー基板１７ａを反転し、下基板となる表示基板１１ａを搭載しているテーブル２４ａ’’上の４点からなる平行の上基板保持用の等高リフトピン５５上に置く。
【００９９】
この反転動作を真空貼り合せ装置３０の上基板用チャッキングの直前に行い、上基板であるカバー基板１７ａを上基板チャック４４により吸着した後、下基板である表示基板１１ａを上基板であるカバー基板１７ａ直下に入れ、位置決め補正をした後、真空掃引、加圧という工程で貼り合せが行われる。本実施例は［本発明８］に関連している。
【０１００】
（実施例６）
前記の実施例は貼り合せの際の上基板としてカバー基板１７ａ、下基板として表示基板１１ａを選定し、塗布は表示基板側の偏光板上にする方式について述べたものである。これらの実施例は、スマートフォン等小さなパネルの場合や、カバー基板として扱っているカバーガラスとタッチセンサ基板の貼り合せの場合を取扱ってきたものであるが、タブレット端末のような大きなパネルでは、状況は変わる。この場合の明らかになった事項と課題を箇条書きすると以下のように要約できる。
【０１０１】
（Ｅ−１）タブレット端末の場合、カバー基板１７ｄに比べて表示基板１１ｃ（１１ｅ）の反り量は大きく、平坦度は悪いため、表示基板１１ｃ（１１ｅ）上に塗布を行うことは難しい。
（Ｅ−２）一方、カバー基板１７ｄは薄く平坦なタッチセンサ１８基板と平坦なカバーガラス２０を貼り合せた部材であるので、塗布には支障ない。
（Ｅ−３）表示基板（ＬＣＤ）１１ｃ（１１ｅ）とカバー基板（ＯＧＳ）１７ｄの重さを比較すると圧倒的に表示基板１１ｃ（１１ｅ）のほうが重い。したがって、貼り合せの際の落下防止から、上基板はカバー基板１７ｄ、下基板は表示基板１１ｃ（１１ｅ）とするのが望ましい。
（Ｅ−４）塗布したカバー基板１７ｄを貼り合せの際の上基板とすると、貼り合せの前にカバー基板１７ｄを反転する必要がある。
（Ｅ−５）対象基板サイズが大きくなった場合、塗布工程に要する時間と真空貼り合せに要する時間を比較すると後者の方がはるかに長い。この原因は基板サイズの増加による塗布時間の増加が僅少なのに対して、真空室容積の増加による真空掃引時間及び真空解除時間の増加が非常に顕著であることによる。
（Ｅ−６）表示基板１１ｃ（１１ｅ）の外形はカバー基板１７ｄのそれより一回り小さい。
【０１０２】
以上のような条件で、対応可能な本発明の基板の貼り合せ装置を図１３を用いて説明する。本発明では、実施例１〜５と異なり、各機能要素（塗布、プレキュア、アライメント、貼り合せ）を配置し実行するためのベース２２は固定されている。また、各機能要素を配置する位置となる、移動軸は実施例１〜５の場合には、ベース２２上に２本配置され、ベース２２のシフトによって、実際は２本であるけれども、あたかも３本であるような仕組みであったのに対して、本発明では固定されたベース２２上に固定された３本の移動軸２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを配置しているところが大きな相違点である。各機能要素を搭載する移動軸を３本で構成するというのが本発明の独自性である。
【０１０３】
即ち、各機能要素をシリーズに接続した場合、シフト等の遷移手段があれば、２本の移動軸で貼り合せプロセスは完結する。これでは、前記の公知例［特許文献１］や［特許文献２］と何ら変わらない。冗長軸を１本追加することによって、各機能要素におけるロスタイムを減らしトータルのタクトタイムを減らすことによって、生産効率を高めるのが本発明の狙いであり、着眼点でもある。実際、各機能要素における処理時間と前後関係を勘案して、各移動軸上のどの位置に配置するかを決める必要があるが、殆どの影響因子を考慮して得た配置例について図１３を参照しながら説明する。
【０１０４】
まず、タブレット端末における貼り合せを想定した場合の課題や結果（Ｅ−１）〜（Ｅ‐６）に基づき、各機能要素の配置について述べる。固定されたベース２２上にある３本の移動軸をそれぞれ、Ｃ軸（移動軸２３ｃ）、Ｄ軸（移動軸２３ｄ）及びＥ軸（移動軸２３ｅ）とよび、中央にある軸をＤ軸（移動軸２３ｄ）とする。
【０１０５】
事前検討結果をもとに、上基板をカバー基板１７ｄとして、テーブル２４ｄ上に搭載し、この基板に塗布及びプレキュアを行う。即ち、各機能要素のうち、塗布機能要素としてのスリットコータ２５及びプレキュア機能要素として紫外線照射ヘッド３８はＤ軸上に１台、配置される。
【０１０６】
また、外側にあるＣ軸（移動軸２３ｃ）上及びＥ軸（移動軸２３ｅ）上に搭載されるテーブル２４ｃ（２４ｅ）上には下基板となる表示基板１１ｃ（１１ｅ）が投入される。これらの軸上ではアライメント機能要素及び貼り合せ機能要素がそれぞれ２台配置される。これは真空貼り合せ装置３０の処理時間が長いためである。
【０１０７】
ここで、全体のプロセスフローについて図１３を参照して説明する。まず中央のＤ軸上のテーブル２４ｄ上にカバー基板１７ｄを搭載する（Ａ）。このテーブル２４ｄの表面には、位置決めのための凸状の角部が形成されており、角当てという方法でカバー基板１７ｄの位置決めを行う。勿論、テーブル２４ｄが位置決めステージつきであってもよい。
【０１０８】
位置決め完了後、直ちに塗布を行い、引き続きプレキュアを行う。これらのプロセスは図３及び図４で詳細に説明したので、ここでは省略する。Ｄ軸上のテーブル２４ｄ上に搭載されているカバー基板１７ｄが塗布及びプレキュアを行っているのと同時並行で、Ｃ軸上のテーブル２４ｃには表示基板１１ｃが投入され、概略位置を決めた後、移動し、位置計測のエリアに進入する。
【０１０９】
位置計測は表示基板１１ｃの表面の対角線上に形成されたアライメントマークをＣＣＤカメラで撮像し、下基板の対角線中点の座標を求める。そして、上基板となるカバー基板１７ｄが外側の移動軸２３ｃであるＣ軸上で反転し、間隔をおいて重ねられる位置で準備する。
【０１１０】
塗布及びプレキュアが完了したカバー基板１７ｄはＤ軸の最奥部の基板反転位置に進み、真空吸着しているテーブル２４ｄの一部とともに、Ｃ軸上に反転され（Ｂ）、表示基板１１ｃの直上にとどまり、エアシリンダで上昇された反転上基板の静置台５６ｃ上に吸着固定される。静置台５６ｃにカバー基板１７ｄが載荷された後、反転機構はＤ軸の元の位置に回転して戻り、最後に、新たなカバー基板を投入する初期の位置までテーブル２４ｄを戻してＤ軸に関するプロセスの１サイクルを終了する。
【０１１１】
塗布面を下にして、表示基板１１ｃの直上に静置されたカバー基板１７ｄはその状態で、位置計測のエリアに進入して、カバー基板１７ｄに形成されているブラックマトリクス１９の対角線上のコーナー部の撮像から上基板の対角線中点座標を読み取り、上下の基板の中点のズレ量を求め、アライメントステージ４５上のテーブル２４ｃ上の下基板である表示基板１１ｃの位置を補正して完全に重ね合わせた状態を作り出す。
【０１１２】
ここで、当然のことながら、テーブル２４ｃと静置台５６ｃとは、お互い独立しており、両基板の位置決めが実現できる。この構造の詳細は貼り合せ機構を説明するところで述べる。
【０１１３】
位置決めが完了したＣ軸上の両基板は真空貼り合せのエリアに進み（Ｃ）、真空チャンバ４６の下降、真空ポンプ４８による真空掃引、加圧貼り合せ、真空解除の工程を経て基板の貼り合せプロセスが完了し、上基板の静置台を含むテーブル２４ｃは、新たな表示基板投入のため初期の位置に戻る。
【０１１４】
残りのＥ軸上での動作は、Ｃ軸上での動作と全く同じサイクルタイムで進み、全く同じ内容である。ただし、位相がサイクルタイムの半分ずれている。Ｃ軸で、新しい表示基板が投入される時点では、Ｅ軸では真空貼り合せが行われ、逆に、Ｃ軸で真空貼り合せが行われている時は、Ｅ軸で新たな表示基板の投入がなされているという状況の同じサイクルタイムの繰り返しである。すなわち、中央のＤ軸が塗布及びプレキュアの時間が短いことを利用して、左右の外側のＣ軸及びＥ軸に塗布したカバー基板を交互に反転供給し、外側２箇所の最終段で、真空貼り合せを行うシステムとなっている。これらは［本発明９］〜［本発明１２］の内容に該当し、きわめて生産性に優れた装置となっている。
【０１１５】
ここで、本発明の移動軸２３ｄであるＤ軸上で塗布及びプレキュアが完了した上基板となるカバー基板１７ｄが塗布・プレキュアが行われたＤ軸からＣ軸もしくはＥ軸に反転移送する機構について図１４を参照して説明する。図１４に示すように、基板移送径路となるボールネジ軸の配置高さに関しては、塗布・プレキュアを行うＤ軸（移動軸２３ｄ）はアライメント・貼り合せを行うＣ軸（移動軸２３ｃ）及びＥ軸（移動軸２３ｅ）よりも高い位置に配置される。
【０１１６】
塗布及びプレキュアを行う上基板であるカバー基板１７ｄを搭載するテーブル２４ｄはボールネジに直結する移動台５７と直接上基板であるカバー基板１７ｄを搭載し、反転する上基板反転用の回転台５８より構成されており、両者は常時は連結され、反転時には分離される機械結合による仕組みとなっている。勿論、永久磁石を用いた着脱であっても構わない。
【０１１７】
通常、Ｃ軸及びＥ軸には位置決めのためのアライメントステージ４５ｃ及び４５ｅが設置され、その上に、下基板である表示基板１１ｃ及び１１ｅ搭載テーブル２４ｃ及び２４ｅと、その直上にアライメントステージ４５ｃ及び４５ｅとは直結しない上基板であるカバー基板１７ｄの静置台５６ｃ及び５６ｅが設置されている。反転動作のために、ボールネジ移動軸２３ｄの直下に上基板反転用のパルスモータ５９が移動軸２３ｄの最奥部のブラケットに取り付けられ固定されている。
【０１１８】
一方、反転する回転台５８の両端には反転動作に直結する回転台付属反転対応歯車６０ｃ及び６０ｅが固定され取付けられている。反転動作の駆動源となるパルスモータ５９の直結した主軸歯車６１との間に、１対の動力伝達用の遊星歯車６２ｃ及び６２ｅが主軸歯車６１の中心軸に対して１８０度対向して配置され、遊星歯車６２ｃが歯車６０ｃ及び６１と噛み合わせると、上基板であるカバー基板１７ｄは、Ｄ軸からＣ軸への反転移送が行われ、このとき、遊星歯車６２ｅは主軸歯車６１及び反転用歯車６０ｅとも噛み合わない。
【０１１９】
また、遊星歯車６２ｅが主軸歯車６１と反転歯車６０ｅと噛み合う場合には、上基板であるカバー基板１７ｄはＤ軸からＥ軸へ反転移動させられる。反転された上基板であるカバー基板１７ｄは、吸着されたまま下基板である表示基板１１ｃあるいは１１ｅの直上に進入し、迎えに上がる静置台５６ｃもしくは５６ｅに置かれ、吸着解除で、完全に静置台５６ｃ、５６ｅ上に残る仕組みである。これが［本発明１３］及び［本発明１４］の実施例である。
【０１２０】
次に、上下の基板、カバー基板１７ｄと表示基板１１ｃあるいはカバー基板１７ｄと表示基板１１ｅの重なり配置から貼り合せに至るまでを図１５及び図１６を用いて真空貼り合せ装置３０の構造例から説明する。図１５は貼り合せの加圧源を加圧モータ５０の回転力による場合を示し、図１６は同加圧源として風船構造６３の空気圧による場合を示す。
【０１２１】
真空貼り合せ装置３０はＣ軸あるいはＥ軸上を移動してくる上下基板を固定しているテーブル２４ｃあるいは２４ｅを中心の下側部分と真空チャンバ４６を含む加圧機構を上側部分にもつ構造をしている。
【０１２２】
下側部分に着目すると、下基板である表示基板１１ｃあるいは１１ｅはアライメントステージ４５ｃあるいは４５ｅ付の基板搭載テーブル２４ｃあるいは２４ｅ上に吸着固定されており、上基板であるカバー基板１７ｃあるいは１７ｅはアライメントステージ４５ｃあるいは４５ｅから独立した複数の上基板保持シリンダ６４で支持された上基板ホルダ６５上に載荷される。
【０１２３】
上基板保持シリンダ６４のピストン軸と下基板用テーブル２４ｃあるいは２４ｅとは直接接触はしないが、水平方向に極端に剛性がないシール構造体で連結している。下基板である表示基板１１ｃあるいは１１ｅの位置決めが完了すると、まず、真空チャンバ４６が降下し、下基板搭載テーブル２４ｃあるいは２４ｅとの間で密閉した空間を作り、真空掃引が始まり、所定の真空度に到達したところで、加圧源である加圧モータ５０により加圧軸４９が下り、貼り合せが行われる。
【０１２４】
貼り合せる基板に平行な加圧板６６の荷重の大きさや変位量については付属しているロードセル５１や加圧モータ５０の回転数をモニタすることで、制御が可能である。また、表面凹凸がきつい基板の貼り合せの補助のために、加圧板６６と上基板であるカバー基板１７ｃあるいは１７ｅとの当接面に加圧板表面貼り付け用の硬質ゴム板６７を貼ることも、貼り合せ性能を安定させる有効な方法である。
【０１２５】
図１６では空気圧を加圧源とする場合の構造について示すが、加圧機構がシンプルになる他は、図１５と基本的な部分では変りはない。これらの図ではホルダを介して、上基板と下基板を重ねておく方法を示したが、上基板をホルダを使わず、加圧板６６に付属した上基板用チャック４４に吸着固定し、下基板の位置決め、真空掃引、貼り合せという方法でも、上基板の落下さえ留意すれば、構わない。この内容は［本発明１５］及び［本発明１６］に該当する。
【符号の説明】
【０１２６】
１１        表示基板
１１ａ      表示基板
１１ａ‘    表示基板
１１ｂ      表示基板
１１ｂ‘    表示基板
１１ｃ      表示基板
１１ｅ      表示基板
１２        基板本体
１３        フレーム
１４        偏光板
１５        入出力のための可撓性配線基板
１６        アライメントマーク
１７        カバー基板
１７ａ      カバー基板
１７ａ‘    カバー基板
１７ｂ      カバー基板
１７ｂ‘    カバー基板
１７ｄ      カバー基板
１８        タッチセンサ
１９        ブラックマトリクス
２０        カバーガラス
２１        基板の貼り合せ装置
２２        ベース
２３ａ      移動軸
２３ａ‘    移動軸
２３ｂ      移動軸
２３ｂ‘    移動軸
２３ｃ      移動軸
２３ｄ      移動軸
２３ｅ      移動軸
２４ａ      テーブル
２４ａ‘    テーブル
２４ａ’’  テーブル
２４ｂ      テーブル
２４ｂ‘    テーブル
２４ｃ      テーブル
２４ｄ      テーブル
２４ｅ      テーブル
２５        スリットコータ
２６        紫外線プレキュア装置
２７        ＣＣＤカメラ
２８        ＣＣＤカメラ
２９        画像処理装置
３０        真空貼り合せ装置
３１        直動アクチュエータ
３２        ガントリ構造体
３３        垂直方向移動用アクチュエータ
３４        スリットコーティングヘッド
３５        光学樹脂
３６        材料タンク
３７        供給ポンプ
３８        紫外線照射ヘッド
３９        紫外線光源
４０        遮光デバイス
４１ａ      回転シャッタ
４１ｂ      回転シャッタ
４１ｃ      開口部
４１ｄ      開口部
４１ｅ      開口部
４１ｆ      開口部
４２        遮光フレーム
４３        制御用モータ
４４        上基板用チャック
４５        アライメントステージ
４５ｃ      アライメントステージ
４５ｅ      アライメントステージ
４６        真空チャンバ
４７        Ｏリング
４８        真空ポンプ
４９        加圧軸
５０        加圧モータ
５１        ロードセル
５２        完了モジュール
５３        ガントリ構造体
５４        回転軸
５５        等高リフトピン
５６ｃ      静置台
５６ｅ      静置台
５７        移動台
５８        回転台
５９        パルスモータ
６０ｃ      歯車
６０ｅ      歯車
６１        主軸歯車
６２        遊星歯車
６２ｃ      遊星歯車
６２ｅ      遊星歯車
６３        風船構造
６４        上基板保持シリンダ
６５        上基板ホルダ
６６        加圧板
６７        硬質ゴム板
【図１】
2015158603.tif 000003
【図２】
2015158603.tif 000004
【図３】
2015158603.tif 000005
【図４】
2015158603.tif 000006
【図５】
2015158603.tif 000007
【図６】
2015158603.tif 000008
【図７】
2015158603.tif 000009
【図８】
2015158603.tif 000010
【図９】
2015158603.tif 000011
【図１０】
2015158603.tif 000012
【図１１】
2015158603.tif 000013
【図１２】
2015158603.tif 000014
【図１３】
2015158603.tif 000015
【図１４】
2015158603.tif 000016
【図１５】
2015158603.tif 000017
【図１６】
2015158603.tif 000018