JP5815099B2 - 貼合装置及び貼合基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば、表示装置を構成するワークを貼り合わせるために、ワークに接着剤を供給する技術に改良を施した貼合装置及び貼合基板の製造方法に関する。

一般的に、液晶ディスプレイは、液晶モジュール、操作用のタッチパネル、表面を保護する保護パネル（カバーパネル）等を積層することにより構成されている。これらの液晶モジュール、タッチパネル、保護パネル等（以下、ワークと呼ぶ）は、液晶ディスプレイの筐体に組み込まれる。

かかるワークの貼り合わせには、接着シートを用いる方法と樹脂の接着剤を用いる方法がある。接着シートは、接着剤に比べて比較的高価であり、剥離紙の剥離等の工程が必要となる。このため、近年のコスト削減の要求などから、接着剤を用いた貼り合わせが主流となってきている。

また、積層される各ワークの間に空気の層が入ると、外光反射により、液晶の表示面の視認性が低下する。これに対処するため、各ワークを貼り合せる際に、接着剤によって各ワークの間（ギャップ）を埋めることにより、接着層を形成することが行われている。

かかる接着層は、各ワークの間のスペーサとして、ワークを保護する機能を有する。また、液晶ディスプレイの大型化などから、ワークも大面積となり、変形が生じやすい。このため、変形を吸収してワークを保護するために、接着層に要求される厚みが増える傾向にある。たとえば、数１００μｍ厚が要求されるようになってきている。

かかる厚みを確保すると、必要な接着剤の量が増える。すると、ワークに供給された接着剤が流動して、ワークからはみ出しやすくなる。これに対処するため、あらかじめ、塗布領域を規定する外周に、高粘度のレジン、仮硬化レジン等によってシールを形成するシール方式がある（特許文献１参照）。

これは、ワークに、レジンによる接着剤を枠状に塗布して仮硬化させることにより、シールを形成し、内側にレジンによる接着剤を充填して、ワークを貼り合わせるものである。このシール方式では、外周にシールがあるので、貼り合わせ時の接着剤の流動によるはみ出しを防止できる。

特開２０１０−６６７１１号公報

ところで、上記のシール方式によって形成したシールと、内部に充填した接着剤との間には、境界が残る可能性がある。たとえば、液晶ディスプレイなどの表示装置において、ユーザの視野範囲内に、先に硬化したシールと、内部の接着剤との境界が入ると、画面の視認性が阻害される。しかし、画面の大型化の要請と、部材自体の小型化の要請から、ワークにおける視野範囲外に、シールのためのスペースを十分に確保することは困難である。

また、たとえば、シールの接着剤の硬化を促進させ過ぎると、接着剤のクッション性や粘着性が失われる。すると、貼り合わせ時に、上下のワークが馴染まず、貼り合わせ厚の均一性を損ねる可能性がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、接着剤の流動を防止して、均一な貼り合わせ厚を確保できる貼合装置及び貼合基板の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、
表示装置を構成する一対のワークを、電磁波の照射により硬化する接着剤を介して貼り合わせる貼合装置において、
一方のワークの片面だけにその全体に行き渡るように、前記接着剤を供給する供給部と、
前記一方のワークの片面の全体に行き渡った前記接着剤の全面に対して、貼り合わせ前に、大気中で電磁波を照射することにより、仮硬化させる照射部と、
仮硬化状態の接着剤に対して、他方のワークを貼り合わせる貼合部と、
この貼合部で貼り合わされ、前記接着剤が仮硬化状態の前記一対のワークを、大気中で放置する放置部と、
前記大気中で放置された前記一対のワークに対して電磁波を照射して前記接着剤を本硬化させる硬化部と、
を有することを特徴とする特徴とする。

他の態様は、前記照射部は、紫外線を照射する照射装置を有することを特徴とする。

以上のような発明では、ワークの片面の全体に行き渡った接着剤に対して、大気中で電磁波を照射するので、酸素阻害等により、接着剤が仮硬化する。このため、貼り合わせ前の接着剤の流動が抑制され、塗布形状のくずれやワーク外へのはみ出しが防止される。仮硬化によりクッション性は維持されているので、貼合部による貼り合わせ時には、均一な貼り合わせ厚を確保できる。また、接着剤中に境界が存在しないので、表示装置における視野範囲の視認性は損なわれない。さらに、シールのための手段を装備した上で、シール作成用の接着剤と内部充填用の接着剤を別々に用意して供給する必要がないので、タクトタイムを短縮でき、コストも節約できる。

他の態様は、前記貼合部は、貼り合わせ時の一対のワークの周囲を真空引き可能な真空室を有することを特徴とする。

以上のような態様では、真空中で貼り合わせるときには、既に接着剤が仮硬化しているため、アウトガスの発生を低減できる。このため、真空引きの時間を短縮できる。

他の態様は、貼り合わせ後の一対のワークを、大気中で放置する放置部を有することを特徴とする。

以上のような態様では、放置部において、大気中で放置することにより、ワークを安定させるとともに、接着剤中に残留した気泡を消滅させることができる。

なお、上記の各態様は、貼合基板の製造方法の発明としても捉えることができる。

本発明によれば、接着剤の流動によるはみ出しを防止して、均一な貼り合わせ厚を確保できる貼合装置及び貼合基板の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態における接着剤供給開始時（Ａ）、終了時（Ｂ）、ＵＶ照射時（Ｃ）、接着剤仮硬化時（Ｄ）を示す説明図である。 図１の実施形態における貼合部を示す説明図であり、（Ａ）は真空引き時、（Ｂ）は貼り合わせ時を示す。 接着剤の全面が仮硬化したワーク（Ａ）、外縁が仮硬化したワーク（Ｂ）を示す平面図である。 図１の実施形態における接着剤と視野範囲との関係を示す図であり、大きさが同じ一対のワークの断面図（Ａ）、大きさが異なる一対のワークの断面図（Ｂ）を示す。 マスクを利用した硬化処理の一例を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 照射部を移動しながら照射する態様とした一例を示す説明図である。 ディスペンサによる接着剤の全面塗布の一例を示す斜視図である。 ディスペンサによる接着剤の全面塗布の一例を示す斜視図である。 貼合部において仮硬化の照射を行う場合において、全面照射（Ａ）、移動しながら照射（Ｂ）、マスクを利用して照射（Ｃ）を行う例を示す説明図である。 搬送部において、供給部及び貼合部と異なる位置で仮硬化を行う場合（Ａ）、貼合後に本硬化を行う場合（Ｂ）、貼合部と本硬化との間で放置部を設けた場合（Ｃ）を示す説明図である。

本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［Ａ．構成］
まず、本実施形態の貼合装置（以下、本装置と呼ぶ）の構成を説明する。本装置は、図１及び図２に示すように、接着剤供給部１、貼合部２等を有している。貼り合わせの対象となるワークＳ１は、これらの接着剤供給部１及び貼合部２との間を、搬送部３によって移動可能に設けられている。

本実施形態で用いる接着剤としては、たとえば、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を用いることが考えられる。接着剤供給部１は、図１に示すように、供給部１０、照射部１１等を有している。供給部１０は、たとえば、タンクＴに収容された接着剤Ｒを、配管を介してワークＳ１に滴下するディスペンサを備えている。ディスペンサは、たとえば、走査装置（図示せず）によって移動可能に構成されている。

照射部１１は、たとえば、ＵＶ光源からのＵＶ光を、接着剤Ｒの全面に照射する照射装置を備えている。なお、この照射部１１による照射は、酸素阻害等により接着剤Ｒの硬化が仮硬化（半硬化等の未硬化部分が残留した状態を広く含む）となるように、大気中で行われるように構成されている。照射部１１の照射強度を、仮硬化用の弱い照射強度とすることも可能である。

貼合部２は、図２に示すように、ワークＳ１の接着剤Ｒに対して、ワークＳ２を貼り合わせる貼合装置２０を有している。貼合装置２０は、たとえば、真空チャンバ２１、押圧装置２２等を有している。

真空チャンバ２１は、貼り合わされるワークＳ１、Ｓ２の周囲を覆い、搬送部３との間を密閉することにより、真空室を構成するチャンバである。真空チャンバ２１には、真空源（減圧装置）である減圧ポンプ（図示せず）が、配管を介して接続されている。また、真空チャンバ２１は、図示しない昇降機構によって、昇降可能に設けられている。

押圧装置２２は、ワークＳ２を押圧することにより、ワークＳ１に対してワークＳ２を貼り付ける装置である。この押圧装置２２は、たとえば、ワークＳ２を保持する保持部、保持部を昇降させる昇降機構などにより構成されている。

搬送部３は、ワークＳ１を、接着剤供給部１から貼合部２へと搬送する搬送装置３０を有している。搬送装置３０としては、たとえば、ターンテーブル、コンベア等及びその駆動機構が考えられる。ただし、上記各部の間でワークを搬送可能な装置であれば、どのような装置であってもよい。この搬送装置３０は、載置部３１に載置した状態で、ワークＳ１を搬送する。

なお、搬送部３は、後述するように、接着剤Ｒの仮硬化後のワークＳ１、Ｓ２を、次工程（たとえば、硬化部等）へと搬送する機能を有している。かかる搬送区間は、搬送部３は、ワークＳ１、Ｓ２を大気中で放置する放置部として機能する。

［Ｂ．作用］
以上のような構成を有する本実施形態の作用を、図１〜４を参照して説明する。

まず、図１に示すように、搬送装置３０は、前工程から載置部３１に載置されたワークＳ１を、接着剤供給部１に搬送する。接着剤供給部１においては、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、供給部１０が、ワークＳ１の全面（片面の全体）に対して接着剤Ｒを供給する。

たとえば、ディスペンサのノズルからワークＳ１に接着剤Ｒを滴下する。このディスペンサを、走査装置によって走査することによって、ワークＳ１の全面に、接着剤Ｒ１が行き渡るように供給していく。なお、後述するように、接着剤Ｒは、ワークＳ１の一部に供給された後に全体に広がるようにしてもよい。

次に、図１（Ｃ）に示すように、照射部１１によって、ＵＶ光を接着剤Ｒの全面に照射する。ＵＶ光の照射は大気中で行われるか、若しくはその照射強度が上記のように設定されている。このため、図１（Ｄ）、図３（Ａ）に示すように、酸素阻害等により、適度な仮硬化状態が得られる。

その後、搬送装置３０は、接着剤Ｒが供給されたワークＳ１を、貼合部２に搬送する。貼合部２においては、図２（Ａ）に示すように、押圧装置２２にワークＳ２を保持した真空チャンバ２１が下降して、ワークＳ１、Ｓ２の周囲が密閉される。そして、減圧ポンプが作動することにより、真空チャンバ２１内の減圧（排気）が開始する。

真空引き完了後は、押圧装置２２が下降することにより、ワークＳ１に対して、ワークＳ２が押し付けられる（図２（Ｂ））。このとき、接着剤Ｒは、仮硬化の状態であるため、潰れによる流動及びはみ出しが抑制される。その一方で、仮硬化状態のために、接着剤Ｒのクッション性は維持されている。このため、貼り合わせ時の歪み等は吸収され、貼り合わせ厚の均一性を実現できる。さらに、仮硬化の状態は、酸素阻害等により表面の硬化は進んでおらず、表面の粘着性は維持されているので、ワークＳ２に対する接着性に問題はない。

その後、排気路の開放等により真空破壊が行われ、真空チャンバ２１が上昇することにより、貼り合わされたワークＳ１、Ｓ２は大気開放される。さらに、搬送装置３０が、ワークＳ１、Ｓ２を貼合部２から次工程へと搬出する。たとえば、搬送装置３０は、ワークＳ１、Ｓ２を、電磁波の照射により接着剤Ｒを本硬化させる硬化部へと移動させる。

このように、搬送装置３０によりワークＳ１、Ｓ２を硬化部へと移動させる過程で、ワークＳ１、Ｓ２を大気中で放置する（ワークＳ１を支持する部材以外は接触しない）。このための放置時間は、大気圧によってワークＳ２が押圧されて安定するとともに、接着剤Ｒに残留する気泡が低減するために十分な時間とする。このとき、接着剤Ｒは仮硬化状態であるため、流出によるはみ出しが防止される。
［Ｃ．効果］
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、接着剤Ｒの全面を仮硬化させるので、貼り合わせ前の接着剤Ｒの流動が抑制され、塗布形状のくずれやワーク外へのはみ出しが防止される。また、仮硬化により接着剤Ｒのクッション性は維持されるので、貼り合わせ時の歪み等が吸収され、均一な接着層を形成できる。貼り合わせ時に、接着剤Ｒの表面の粘着性も維持されているので、接着性に問題はない。

同じ接着剤Ｒを全面に供給した後、全面にＵＶ照射して仮硬化させるので、たとえば、図４（Ａ）に示すように、ユーザの視野範囲Ｗ内に境界が残留することはなく、画面の視認性に影響がない。特に、ワークＳ１、Ｓ２のいずれか一方を、表示装置の保護パネルとした場合、接着剤Ｒの付着を避ける部品や領域等を有しないため、広範な領域（たとえば、面全体）へ供給した接着剤による貼り合わせに適している。

また、接着剤Ｒを全面に行き渡らせるには、比較的低粘度の接着剤Ｒを利用する方が流動性が良く、均一に広い面積の塗布ができる。しかし、その反面、貼り合わせ、硬化までの時間がかかると、ワークＳ１からはみ出し易くなる。このため、塗布から貼り合わせまでの時間制御、貼り合わせ時の押圧力の制御等が困難となる。一方、本実施形態では、接着剤Ｒを全面に行き渡らせた後、仮硬化させるので、かかる時間制御、押圧力制御の困難性を回避できる。

また、シールのための手段を装備した上で、シール作成用の接着剤と内部充填用の接着剤を別々に用意して供給する必要がないので、タクトタイムを短縮でき、コストも節約できる。さらに、仮硬化後、本硬化前に、ワークＳ１、Ｓ２を大気中で放置するので、大気圧によってワークＳ１、Ｓ２が押圧されて安定するとともに、接着剤Ｒに残留する気泡が低減する。

さらに、たとえば、一般的に、真空貼り合わせを行う場合、未硬化の接着剤Ｒから発生するアウトガスによって、真空引きの速度が低下してしまう場合がある。しかし、本実施形態では、接着剤Ｒを仮硬化させているので、アウトガスの発生を抑制でき、真空引きの速度低下を防止できる。
［Ｄ．他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。たとえば、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、接着剤ＲをワークＳ１の全面に塗布した後、マスクＭ（遮蔽部）によって縁のみが露出するように上方を覆い、上方に配置した電磁波の照射装置から、大気中で全体に電磁波を照射することも可能である。これにより、図３（Ｂ）に示すように、縁のみに仮硬化部Ｈを形成して、上記と同様の効果を得ることができる。

また、図６に示すように、照射部１１を、電磁波を比較的狭い領域（集光させるか否かは問わない）に照射するものとして構成し、走査装置によって移動可能に構成してもよい。かかる構成とすれば、図３（Ｂ）に示すように、外縁のみに仮硬化部Ｈが形成されるように、照射部１１を走査装置によって走査しながら、電磁波を照射することができる。

この場合にも、全面に行き渡った同じ接着剤Ｒの一部を仮硬化させるので、ユーザの視野範囲Ｗ内に境界が残留することはほとんど無く、画面の視認性には影響がない。なお、電磁波の照射により仮硬化部Ｈを形成する領域は、遮蔽部や、スポット的若しくは細線状の照射によって、非常に狭い範囲とするとが可能である。これにより、仮硬化部Ｈと未硬化部との境界を、図４に示した視野範囲Ｗ外とすることにより、視認性への影響をより確実に防止できる。

さらに、電磁波の照射により仮硬化させる箇所は、接着剤の外縁には限らない。全面塗布された接着剤に対して、方形、円形、楕円形、その他の多角形、曲線円形等、特定の形状に仮硬化させたり、散点的に仮硬化させたりしてもよい。仮硬化させる領域は、必ずしも閉じた領域を構成していなくてもよい。直線状、屈曲線状、曲線状であってもよい。

また、接着剤の供給部の構成、供給方法は、ワークの片面の全体に行き渡るように塗布できればよい。なお、本発明において接着剤がワークの面の「全体に行き渡る」とは、必ずしも、接着剤が面の縁に完全に達していなければならないわけではない。接着剤がわずかに縁に達していない部分があったとしても、全体に接着剤が行き渡っていると言ってもよい。たとえば、図４（Ａ）のワークＳ２側のように、接着剤Ｒが面の縁にわずかに達していない場合でも、「全体に行き渡る」という概念に含まれる。つまり、たとえば、ワークＳ１に供給した接着剤Ｒの端が、図４（Ａ）のワークＳ２の縁と接着剤Ｒの端との関係のような状態となったとしても、「全体に行き渡る」と言ってもよい。

供給部を走査して線状に塗布する場合、上下、前後左右、回転等、どのように移動させるかは自由である。図７に示すように、供給部１０が接着剤Ｒを、多数の線状に塗布するものであってもよい。この場合、独立したディスペンサを多数連ねたものでもよい。

図８に示すように、供給部１０が接着剤Ｒを面状に塗布することによって、短時間で均一に塗布できるものであってもよい。その他、ローラによって塗布する装置、スキージによって塗布する装置、スピン塗布する装置等、種々の装置が適用可能である。接着剤の全面塗布を、複数回重ねて行ってもよい。この場合、１回の塗布毎に仮硬化させても、複数回の塗布毎に仮硬化させてもよい。

使用する接着剤の種類は、紫外線硬化樹脂には限定されない。他の電磁波により硬化する樹脂にも適用可能である。この場合、接着剤の種類に応じて、適用する照射部を変えることになる。

また、貼合部、搬送部についても、現在又は将来において利用可能なあらゆる方法、装置が適用可能である。たとえば、貼合部について、ワークを保持する構造も、たとえば、メカチャック、静電チャック、真空チャック、粘着チャック等、どのような構造であってもよい。真空貼り合わせを行う空間も、下側の部材が昇降して密閉、開放を行う構造でも、ワークの通路のみが開閉する構造でもよい。さらに、必ずしも真空貼合装置でなくてもよく、大気中で貼り合わせを行う装置でもよい。

また、照射部は、上記の実施形態では、接着剤供給部と一体に構成していた。しかし、照射部を、貼合部と一体に構成することも可能である。たとえば、図９に示すように、貼合装置２０による貼り合わせ前に、照射部１１により、全面照射（Ａ）、移動による照射（Ｂ）、マスク利用による一部照射（Ｃ）等を行うように構成してもよい。照射後、照射部１１は退避して、貼合装置２０による貼り合わせが行われる。その後の本硬化は、同一の照射部１１にて行ってもよいし、他の場所で行ってもよい。

さらに、照射部は、必ずしも接着剤供給部、貼合部と一体に構成する必要はない。接着剤供給部の後に、照射部（仮硬化部）を設けて、搬送部によって接着剤供給部から搬送されてきたワークに対して、照射部において電磁波の照射による仮硬化を行ってもよい。

たとえば、図１０（Ａ）に示すように、接着剤供給部１と、仮硬化のための照射を行う仮硬化部４とを搬送装置３０の別ポジションに設けてもよい。また、図１０（Ｂ）に示すように、仮硬化部４ａと本硬化部４ｂとを、接着剤供給部１、貼合部２とは別ポジションに設けてもよい。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、貼合部２と本硬化部４ｂとの間に、大気圧下に置く放置部５を設けてもよい。なお、図１０は例示であり、搬送装置３０はターンテーブルに限らないことは、下記の通りである。

搬送装置も、たとえば、ターンテーブル、コンベア、送り機構等、どのような構造であってもよい。載置部は、たとえば、サセプタ等が考えられるが、ワークを支持できる支持体として機能するものであれば、どのような材質、形状であってもよい。水平方向に支持するものには限らない。ワークの搬送方法も、載置部に載置される場合には限定されない。移動する台上に直接載置されていてもよい。

さらに、上記の作業の一部を手動により行う方法も考えられる。たとえば、接着剤供給を、塗布、滴下等のための用具を用いて、作業者が行うこともできる。ワークの移動についても、作業者が手作業で行ってもよい。

また、貼り合せ対象となるワークは、保護パネルと液晶モジュールのように、表示装置を構成するワークであって、片面の全体に接着剤を塗布して貼り合わせるものであれば、その大きさ、形状、材質等は問わない。図４（Ｂ）に示すように、ワークＳ１とワークＳ２との大きさが異なっていてもよい。ワークの一方に接着剤を供給する場合のみならず、双方に供給する場合にも適用可能である。この場合、双方のワークに接着剤を供給する場合、一方のワークの接着剤のみ仮硬化させても、双方のワークの接着剤を仮硬化させてもよい。

１…接着剤供給部
２…貼合部
３…搬送部
４，４ａ…仮硬化部
４ｂ…本硬化部
５…放置部
１０…供給部
１１…照射部
２０…貼合装置
２１…真空チャンバ
２２…押圧装置
３０…搬送装置
３１…載置部

Claims (6)

1. 表示装置を構成する一対のワークを、電磁波の照射により硬化する接着剤を介して貼り合わせる貼合装置において、
   一方のワークの片面だけにその全体に行き渡るように、前記接着剤を供給する供給部と、
   前記一方のワークの片面の全体に行き渡った前記接着剤の全面に対して、貼り合わせ前に、大気中で電磁波を照射することにより、仮硬化させる照射部と、
   仮硬化状態の前記接着剤を介して前記一方のワークと他方のワークを貼り合わせる貼合部と、
   この貼合部で貼り合わされ、前記接着剤が仮硬化状態の前記一対のワークを、大気中で放置する放置部と、
   前記大気中で放置された前記一対のワークに対して電磁波を照射して前記接着剤を本硬化させる硬化部と、
   を有することを特徴とする貼合装置。
2. 前記照射部は、紫外線を照射する照射装置を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
3. 前記放置部は、貼り合わされた前記一対のワークを前記貼合部から前記硬化部に搬送する搬送装置であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の貼合装置。
4. 前記貼合部は、貼り合わせ時の前記一対のワークの周囲を真空引き可能な真空室を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼合装置。
5. 表示装置を構成する一対のワークを、電磁波の照射により硬化する接着剤を介して貼り合わせる貼合基板の製造方法において、
   一方のワークの片面だけにその全体に行き渡るように、前記接着剤を供給し、
   前記一方のワークの片面の全体に行き渡った前記接着剤の全面に対して、貼り合わせ前に、大気中で電磁波を照射することにより、仮硬化させ、
   仮硬化状態の前記接着剤を介して前記一方のワークと他方のワークを貼り合わせ、
   貼り合わされ、前記接着剤が仮硬化状態の前記一対のワークを、大気中で放置した後、前記一対のワークに対して電磁波を照射して前記接着剤を本硬化させることを特徴とする貼合基板の製造方法。
6. 前記電磁波が、紫外線であることを特徴とする請求項５記載の貼合基板の製造方法。

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