(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上基板と下基板を接着剤を介して貼り合わせた後、上基板と下基板の相対位置ずれ状態を検出し、検出結果に基づいて両基板の相対位置ずれを修正する動作を選択実行する基板貼り合わせ方法であって、
上基板と下基板の貼り合わせ時には、両基板のそれぞれを減圧雰囲気中で上ステージと下ステージのそれぞれに静電力で保持し、
貼り合わせ後の位置ずれ修正動作実行時には、両基板の周囲雰囲気を所定の圧力まで昇圧させた状態で、両基板のそれぞれを上ステージと下ステージのそれぞれに真空吸着力で保持する基板貼り合わせ方法。
【請求項２】
上基板と下基板の位置合わせ動作を、両基板の周囲雰囲気が大気圧に昇圧される過程で行なう請求項１に記載の基板貼り合わせ方法。
【請求項３】
上基板を静電力にて保持する上ステージと、下基板を静電力にて保持する下ステージと、上ステージと下ステージを包囲する密閉容器と、密閉容器内の圧力を調整する圧力調整装置とを有し、圧力調整装置による減圧下にて上基板と下基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
上ステージと下ステージに設けられる真空吸着装置と、
貼り合わされた上基板と下基板の相対位置ずれ状態を検出する検出装置と、
上ステージと下ステージを基板の面方向で相対移動させる移動装置と、
圧力調整装置と真空吸着装置と移動装置を制御する制御装置とを有し、
制御装置は、上基板と下基板が貼り合わされた後、圧力調整装置により密閉容器内の雰囲気を昇圧させるとともに、真空吸着装置を制御して上基板、下基板をそれぞれ上ステージ、下ステージに吸着保持させ、かつ検出装置による検出結果に基づき両基板の相対位置ずれを修正するように移動装置を制御することを特徴とする基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記真空吸着装置並びに前記移動装置に対する前記制御を、前記検出装置による検出結果に基づき選択実行させることを特徴とする請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
制御装置が、移動装置による上基板と下基板の位置合わせ動作を、両基板の周囲雰囲気が圧力調整装置により大気圧に昇圧される過程で行なう請求項３又は４に記載の基板貼り合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示パネルの製造等に用いて好適な基板貼り合わせ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板貼り合わせ装置は、特願2001-379327に記載の如く、上ガラス基板を保持する上ステージと、下ガラス基板を保持する下ステージと、上ステージと上ステージを包囲する密閉容器と、密閉容器内の圧力を調整する圧力調整装置とを有し、圧力調整装置による減圧下にて上ガラス基板と下ガラス基板を接着剤を介して貼り合わせ、上ガラス基板と下ガラス基板の間に液晶を封止可能とする。
【０００３】
上下のガラス基板は、液晶表示精度を向上するため、高精度に位置合わせする必要がある。従来技術では、上下のガラス基板の貼り合わせの前にそれらの位置合わせを行なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、上下のガラス基板を貼り合わせるときに、位置合わせしてあった上下のガラス基板が面方向に位置ずれしてしまうことがある。この原因としては、上下のステージの水平度、互いの平行度の不良、機械の剛性等が考えられる。
【０００５】
本発明の課題は、上下の基板の貼り合わせ精度を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上基板と下基板を接着剤を介して貼り合わせた後、上基板と下基板の相対位置ずれ状態を検出し、検出結果に基づいて両基板の相対位置ずれを修正する動作を選択実行する基板貼り合わせ方法であって、上基板と下基板の貼り合わせ時には、両基板のそれぞれを減圧雰囲気中で上ステージと下ステージのそれぞれに静電力で保持し、貼り合わせ後の位置ずれ修正動作実行時には、両基板の周囲雰囲気を所定の圧力まで昇圧させた状態で、両基板のそれぞれを上ステージと下ステージのそれぞれに真空吸着力で保持するようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、上基板と下基板の位置合わせ動作を、両基板の周囲雰囲気が大気圧に昇圧される過程で行なうようにしたものである。
【０００８】
請求項３の発明は、上基板を静電力にて保持する上ステージと、下基板を静電力にて保持する下ステージと、上ステージと下ステージを包囲する密閉容器と、密閉容器内の圧力を調整する圧力調整装置とを有し、圧力調整装置による減圧下にて上基板と下基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、上ステージと下ステージに設けられる真空吸着装置と、貼り合わされた上基板と下基板の相対位置ずれ状態を検出する検出装置と、上ステージと下ステージを基板の面方向で相対移動させる移動装置と、圧力調整装置と真空吸着装置と移動装置を制御する制御装置とを有し、制御装置は、上基板と下基板が貼り合わされた後、圧力調整装置により密閉容器内の雰囲気を昇圧させるとともに、真空吸着装置を制御して上基板、下基板をそれぞれ上ステージ、下ステージに吸着保持させ、かつ検出装置による検出結果に基づき両基板の相対位置ずれを修正するように移動装置を制御するようにしたものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記制御装置は、前記真空吸着装置並びに前記移動装置に対する前記制御を、前記検出装置による検出結果に基づき選択実行させるようにしたものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は４の発明において更に、制御装置が、移動装置による上基板と下基板の位置合わせ動作を、両基板の周囲雰囲気が圧力調整装置により大気圧に昇圧される過程で行なうようにしたものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の発明によれば下記(a)〜(c)の作用がある。
(a)上下の基板の貼り合わせ後に相対位置ずれ状態を検出し、検出した相対位置ずれ状態を修正するものであるから、上下のステージの水平度、互いの平行度の不良、機械の剛性等に関係なく、上下の基板を高精度で貼り合わせることができる。
【００１５】
(b)上下の基板の貼り合わせ時には、両基板のそれぞれを減圧雰囲気中で上下のステージに静電力で保持する。静電力により減圧雰囲気中でも確実に保持できる。また、減圧雰囲気中で貼り合わせることにより、封止された液晶中に空気が入らず、液晶表示精度を向上できる。
【００１６】
(c)貼り合わせ後の位置ずれ修正時には、両基板の周囲雰囲気を昇圧させた状態で、両基板のそれぞれを上下のステージに静電力より大きな真空吸着力で保持する。昇圧雰囲気の中では真空吸着力を用いることができ、上ステージとそれに保持される上基板との間、及び下ステージとそれに保持される下基板との間に充分な保持力を及ぼして位置ずれを安定的に修正できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば下記(d)の作用がある。
(d)上述(c)の上下の基板の位置合わせ動作は、両基板の周囲雰囲気が大気圧に昇圧される過程で行なう。大気圧により上下の基板が加圧されて動きにくくなる前に容易に位置ずれ修正できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば下記(e)の作用がある。
(e)前述(a)〜(c)を実現する基板貼り合わせ装置を提供できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば下記(f)の作用がある。
(f)前述(a)〜(c)を実現する基板貼り合わせ装置を提供できる。
【００２０】
請求項５の発明によれば下記(g)の作用がある。
(g)前述(d)を実現する基板貼り合わせ装置を提供できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は基板貼り合わせ装置を示す模式図、図２は図１に示す基板貼り合わせ装置における制御系統を示すブロック図である。
【００２２】
基板貼り合わせ装置１０は、上ガラス基板１と下ガラス基板２を接着剤（シール剤）を介して貼り合わせ、この基板１、２の間で、接着剤に囲まれる領域に液晶を封止したセル（液晶表示パネル）を製造するものである。
【００２３】
基板貼り合わせ装置１０は、架台１１に密閉容器２０と、昇降装置３０と、移動装置４０と、上ステージ５１と、下ステージ５２と、圧力調整装置６０とを有する。
【００２４】
密閉容器２０は、上下のチャンバ２１、２２を有する。架台１１の上部構造体１２には昇降シリンダ２３が固定され、昇降シリンダ２３に昇降フレーム２４を吊下げ支持し、昇降フレーム２４に上チャンバ２１をチャンバ昇降シリンダ２６を介して吊下げ支持している。架台１１の下部構造体１３の天板１３Ａに下チャンバ２２を固定している。密閉容器２０は、昇降シリンダ２３、２６により上チャンバ２１が下降されることにて上チャンバ２１が下チャンバ２２に対し閉じたとき、上チャンバ２１と下チャンバ２２の内部に下部構造体１３の天板１３Ａ及び後述する可撓隔壁部材３６、４４とともに密閉空間２５を区画形成し、上ステージ５１と下ステージ５２を包囲可能とする。密閉容器２０は、昇降シリンダ２３、２６により上チャンバ２１及び上ステージ５１が上昇されることにて上チャンバ２１及び上ステージ５１が下チャンバ２２及び下ステージ５２に対して開かれたとき、前工程から移送されてくる上ガラス基板１と下ガラス基板２を上チャンバ２１と下チャンバ２２の間に導入可能とし、それらのガラス基板１、２は上ステージ５１、下ステージ５２に保持可能とされる。
【００２５】
昇降装置３０は、上ステージ５１を昇降可能とする。昇降フレーム２４には昇降モータ３１が固定され、昇降モータ３１に結合されるボールねじ３２にはボールナット３３を介して昇降台３４が吊下げられ、昇降台３４には結合部材３５を介して上ステージ５１が支持される。昇降装置３０は、昇降モータ３１の正逆転により上ステージ５１を昇降させる。昇降台３４と上チャンバ２１は結合部材３５の周囲で可撓隔壁部材３６により連結され、密閉容器２０が昇降台３４の下面及び可撓隔壁部材３６とともに区画形成する密閉空間２５に上ステージ５１と結合部材３５を配置する。
【００２６】
移動装置４０は、下ステージ５２を上ステージ５１に対し、それらが保持する上ガラス基板１、下ガラス基板２の面方向で相対移動させる。架台１１の下部構造体１３において、天板１３Ａから下方に離隔する底板１３ＢにはＸＹテーブル４１が設置され、ＸＹテーブル４１の上にはθテーブル４２が設置され、θテーブル４２には結合部材４３を介して下ステージ５２が支持される。ＸＹテーブル４１はＸ方向駆動モータとＹ方向駆動モータによりＸ方向とＹ方向に移動し、θテーブル４２はθ駆動モータ４２Ａにより旋回移動する。移動装置４０は、ＸＹテーブル４１とθテーブル４２の作動により、下ステージ５２をＸ方向、Ｙ方向に移動するとともに、旋回移動する。θテーブル４２と下部構造体１３の天板１３Ａは結合部材４３の周囲で可撓隔壁部材４４により連結され、密閉容器２０が下部構造体１３の天板１３Ａ、θテーブル４２の上面及び可撓隔壁部材４４とともに区画形成する密閉空間２５に下ステージ５２と結合部材４３を配置する。
【００２７】
上ステージ５１は上ガラス基板１を静電力にて保持する静電吸着板５１Ａを有する。また上ステージ５１には、真空源５３に接続された真空供給管５３Ａを上チャンバ２１に貫通配管し、この真空供給管５３Ａを上ステージ５１の静電吸着板５１Ａに設けた多数の吸着孔（不図示）に連通し、上ガラス基板１を真空吸着力で保持可能とする真空吸着装置が形成される。
【００２８】
下ステージ５２は下ガラス基板２を静電力にて保持する静電吸着板５２Ａを有する。また、下ステージ５２には、真空源５４に接続された真空供給管５４Ａを下チャンバ２２に貫通配管し、この真空供給管５４Ａを下ステージ５２の静電吸着板５２Ａに設けた多数の吸着孔（不図示）に連通し、下ガラス基板２を真空吸着力で保持可能とする真空吸着装置が形成される。
【００２９】
圧力調整装置６０は密閉容器２０が形成した密閉空間２５の圧力を調整する。真空源６１に接続された真空供給管６１Ａが架台１１の下部構造体１３の天板１３Ａ（又は下チャンバ２２）から密閉空間２５に連通され、密閉空間２５を減圧可能とする。空気源（又はＮ２源）６２に接続された空気供給管６２Ａが架台１１の下部構造体１３の天板１３Ａ（又は下チャンバ２２）から密閉空間２５に連通され、密閉空間２５を大気圧に昇圧可能とする。上チャンバ２１の密閉空間２５に臨む位置には圧力センサ６３が配置され、密閉空間２５の圧力を検出する。
【００３０】
基板貼り合わせ装置１０は検出装置を構成するカメラ７０を有する。カメラ７０は、天板１３Ａに設けたのぞき窓１３Ｃから下ステージ５２の貫通孔５２Ｃを通して上ステージ５１、下ステージ５２に保持されている上ガラス基板１、下ガラス基板２の各コーナー部に設けられている位置合わせマークを撮像し、同じく検出装置を構成する画像処理装置７１（図２）により上ガラス基板１と下ガラス基板２の相対位置ずれ状態を検出する。尚、カメラ７０は基板１、２の各コーナー部に対応して１つずつ配置される。
【００３１】
基板貼り合わせ装置１０は制御装置８０を有する。制御装置８０は、検出装置の検出結果に基づき、昇降装置３０、移動装置４０、上ステージ５１と下ステージ５２の静電吸着板５１Ａ、５２Ａ及び真空吸着装置、圧力調整装置６０を以下の基板貼り合わせ手順で制御し、上ガラス基板１と下ガラス基板２を貼り合わせる。
【００３２】
(1)昇降シリンダ２３により上チャンバ２１及び上ステージ５１を上昇させ、上チャンバ２１及び上ステージ５１を下チャンバ２２及び下ステージ５２から離隔させて、上ガラス基板１及び下ガラス基板２をそれらのチャンバ２１、２２の間に順次導入する。下ガラス基板２は接着剤に囲まれる領域に予め必要量の液晶が供給充填されている。上ステージ５１の静電吸着板５１Ａにより上ガラス基板１を静電力で保持し、下ステージ５２の静電吸着板５２Ａにより下ガラス基板２を静電力で保持する。
【００３３】
このとき、上ステージ５１と下ステージ５２の真空吸着装置を作動させることにより上ガラス基板１と下ガラス基板２に対し真空吸着力を及ぼしても良い。但し、この真空吸着力は、下記(2)の密閉空間２５の減圧下では無効になる。
【００３４】
(2)密閉容器２０の昇降シリンダ２３、２６により上チャンバ２１を下チャンバ２２に対して閉じ、上ステージ５１と下ステージ５２を包囲する密閉空間２５を形成する。続いて、圧力調整装置６０の真空供給管６１Ａを開放し密閉空間２５内の雰囲気を真空状態に減圧する。このとき、上ステージ５１と下ステージ５２との間には、ＸＹ方向で相対移動が可能となるように所定の間隙が形成されている。
【００３５】
(3)カメラ７０により、上ステージ５１に保持されている上ガラス基板１と、下ステージ５２に保持されている下ガラス基板２のそれぞれに設けられている位置合わせマークを撮像し、この画像情報に基づいて、上ガラス基板１と下ガラス基板２を位置合わせする。この位置合わせは、移動装置４０のＸＹテーブル４１、θテーブル４２により行なう。
【００３６】
(4)昇降装置３０の昇降モータ３１により上ステージ５１を下降し、上述(2)の圧力調整装置６０による減圧下で上ガラス基板１と下ガラス基板２を接着剤を介して仮貼り合わせする。
【００３７】
(5)上ガラス基板１と下ガラス基板２の仮貼り合わせ後、圧力調整装置６０の真空供給管６１Ａを閉じ、空気供給管６２Ａを開放し密閉空間２５内の雰囲気を昇圧させる。圧力センサ６３の検出圧力が所定圧力に到達したら、空気供給管６２Ａを閉じるとともに上ステージ５１と下ステージ５２の静電吸着板５１Ａ、５２Ａによる静電力をオフし、真空吸着装置５１Ｂ、５２Ｂによる真空吸着力をオンし、上ガラス基板１と下ガラス基板２を真空吸着力で保持する。
【００３８】
このとき、上ステージ５１と下ステージ５２は、静電吸着板５１Ａ、５２Ａによる静電力をオンし続け、真空吸着装置５１Ｂ、５２Ｂによる真空吸着力を合わせオンし、上ガラス基板１と下ガラス基板２を静電吸着力と真空吸着力で保持しても良い。
【００３９】
(6)カメラ７０により、上ステージ５１に保持されている上ガラス基板１と、下ステージ５２に保持されている下ガラス基板２のそれぞれに設けられている位置合わせマークを撮像し、この画像情報に基づいて、仮貼り合わせ状態にある上ガラス基板１と下ガラス基板２を再位置合わせする。即ち、仮貼り合わせ後の上ガラス基板１と下ガラス基板２の相対位置ずれ状態をカメラ７０による画像情報に基づいて検出し、検出結果に基づいて両ガラス基板１、２の相対位置ずれを修正する動作を実行する。この位置ずれ修正動作は、移動装置４０のＸＹテーブル４１、θテーブル４２により行なう。
【００４０】
このとき、上ガラス基板１と下ガラス基板２の仮貼り合わせの度に、相対位置ずれ状態があれば修正動作し、なければ修正動作しない。
【００４１】
但し、上ガラス基板１と下ガラス基板２の仮貼り合わせ後に検出された相対位置ずれ状態が許容値を超えたことを条件に修正動作を選択実行するものでも良い。
【００４２】
また、移動装置４０のＸＹテーブル４１、θテーブル４２による位置ずれ修正動作の実行は、密閉空間２５内にある両ガラス基板１、２の周囲雰囲気を前述(5)の如く所定の圧力まで昇圧させた状態で、両ガラス基板１、２のそれぞれを上ステージ５１と下ステージ５２のそれぞれに前述の如くの真空吸着力で保持して行なう。
【００４３】
このとき、上ガラス基板１と下ガラス基板２の位置合わせ動作は、両ガラス基板１、２の周囲雰囲気が大気圧に昇圧される過程で行なうことが好ましい。
【００４４】
(7)上ガラス基板１と下ガラス基板２の再位置合わせ後、圧力調整装置６０の空気供給管６２Ａを再び開放し、密閉空間２５内の圧力が大気圧に昇圧されたことを圧力センサ６３により確認した後、上ステージ５１と下ステージ５２の吸着力をオフするとともに、密閉容器２０の昇降シリンダ２３、２６及び昇降モータ３１により上チャンバ２１及び上ステージ５１を上昇させ、上ガラス基板１と下ガラス基板２の貼り合わせによって製作されたセルを密閉容器２０の外に取出す。上チャンバ２１の上昇の後、空気供給管６２Ａを閉じる。また、上ステージ５１と下ステージ５２の吸着力をオフする前に、ＵＶ光照射装置や加熱装置で上ガラス基板１と下ガラス基板２の接着剤を硬化させても良い。
【００４５】
本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲１▼上下のガラス基板１、２の貼り合わせ後に相対位置ずれ状態を検出し、検出した相対位置ずれ状態を修正するものであるから、上下のステージ５１、５２の水平度、互いの平行度の不良、機械の剛性等に関係なく、上下のガラス基板１、２を高精度で貼り合わせることができる。
【００４６】
▲２▼上述▲１▼で、検出した相対位置ずれ状態が許容値を超えたときにのみ修正動作を選択実行することにより、修正動作を貼り合わせの度に行なう必要がなく、生産性を向上できる。
【００４７】
▲３▼上下のガラス基板１、２の貼り合わせ時には、両ガラス基板１、２のそれぞれを減圧雰囲気中で上下のステージ５１、５２に静電力で保持する。静電力により減圧雰囲気中でも確実に保持できる。また、減圧雰囲気中で貼り合わせることにより、封止された液晶中に空気が入らず、液晶表示精度を向上できる。
【００４８】
貼り合わせ後の位置ずれ修正時には、両基板の周囲雰囲気を昇圧させた状態で、両基板のそれぞれを上下のステージ５１、５２に静電力より大きな真空吸着力で保持する。昇圧雰囲気の中では真空吸着力を用いることができ、上ステージ５１とそれに保持された上ガラス基板１との間及び下ステージ５２とそれに保持された下ガラス基板２との間に充分な保持力を及ぼして位置ずれを安定的に修正できる。
【００４９】
▲４▼上述▲３▼の上下のガラス基板１、２の位置合わせ動作は、両基板の周囲雰囲気が大気圧に昇圧される過程で行なう。そこで、両ガラス基板１、２間の接着剤で囲まれた領域（空間）内の圧力（真空圧）と両基板１、２の周囲雰囲気との差圧に基づき両基板１、２に作用する加圧力が極力小さい状態で、かつ、上下のステージ５１、５２と上下のガラス基板１、２との間に充分な真空吸着力を及ぼした状態で上下のガラス基板１、２の相対的な位置ずれを修正することができる。このため、大気圧下で上下のガラス基板１、２の位置ずれを修正する場合に比べて容易に位置ずれ修正できる。
【００５０】
▲５▼前述▲１▼〜▲４▼を実現する基板貼り合わせ装置１０を提供できる。
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明が適用される基板は、ガラス基板に限らず、樹脂基板でも良い。
【００５１】
また、密閉容器２０内の真空雰囲気を大気圧に昇圧させる過程において密閉容器２０内が所定圧力に到達した時点で空気供給管６２Ａを閉じ、その圧力状態下において仮貼り合せされた上ガラス基板１と下ガラス基板２の相対位置ずれを修正し、その後、再び空気供給管６２Ａを開放して密閉容器２０内を大気圧まで昇圧させる例で説明したが、これに限られるものではなく、仮貼り合せされた上ガラス基板１と下ガラス基板２の相対位置ずれの修正を行なう間も、空気源６２による密閉容器２０内の昇圧を継続して行なうようにしても良い。
【００５２】
また、接着剤は、シール剤に限らず、シール性を有していない接着剤を用いることも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、上下の基板の貼り合わせ精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は基板貼り合わせ装置を示す模式図である。
【図２】図２は図１に示す基板貼り合わせ装置における制御系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  上ガラス基板（上基板）
２  下ガラス基板（下基板）
１０  基板貼り合わせ装置
２０  密閉容器
４０  移動装置
５１  上ステージ
５１Ａ  静電吸着板
５２  下ステージ
５２Ａ  静電吸着板
６０  圧力調整装置
６１Ａ  真空供給管
６２Ａ  空気供給管
【図１】
0004031650.tif 000002
【図２】
0004031650.tif 000003