JP2010181770A

JP2010181770A - シール剤塗布装置

Info

Publication number: JP2010181770A
Application number: JP2009027112A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Sato; 誠一佐藤; Mitsuru Yahagi; 充矢作
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】１軸方向に移動自在なステージを用いてガラス基板にシール剤を矩形状に能率良く塗布できるようにしたシール剤塗布装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板Ｓを保持する１軸方向に移動自在なステージ３と、ステージ３の移動方向をＸ軸方向として、ステージ３の移動経路を跨ぐようにして配置した門型のフレーム５にＸ軸方向に直交するＹ軸方向に位置調整自在に配置したシール剤の塗布ヘッド６_１〜６_４と、ガラス基板ＳをＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の軸線回りに回転させる回転機構１１とを備える。そして、回転機構１１でガラス基板Ｓを９０°回転することにより、ステージ３をＸ軸方向に移動させたときのガラス基板Ｓに対する塗布ヘッド６_１〜６_４の走査方向を９０°切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス基板に液晶を封止するためのシール剤を塗布するシール剤塗布装置に関する。

従来、この種のシール剤塗布装置として、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とに移動自在なステージと、ステージのＸ軸方向の移動経路を跨ぐようにして配置したＹ軸方向に長手の門型のフレームと、フレームに配置したシール剤の塗布ヘッドとを備え、ステージにガラス基板を保持させた状態で、ステージをＸ軸方向一方とＹ軸方向一方とＸ軸方向他方とＹ軸方向他方とに順に動かして、塗布ヘッドをガラス基板に対し矩形状に走査することにより、ガラス基板にシール剤を矩形状に塗布するものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

ここで、上記従来例のものでは、Ｘ軸方向からＹ軸方向への走査方向の変更部分であるコーナー部やＹ軸方向からＸ軸方向への走査方向の変更部分であるコーナー部において、塗布ヘッドからシール剤を継続して吐出しながら、ステージのＸ軸方向やＹ軸方向の移動速度を減速しつつステージのＹ軸方向やＸ軸方向の移動を開始し、一筆書きで矩形状にシール剤を塗布している。そのため、コーナー部ではアールの付いた形状にシール剤が塗布されてしまう。コーナー部でのアールを除去するには、コーナー部でステージのＸ軸方向やＹ軸方向の移動速度を停止すると共にシール剤の吐出を一旦停止し、その後ステージのＹ軸方向やＸ軸方向への移動を開始すると共に、この移動の開始に合わせてシール剤の吐出を再開する必要がある。

ところで、上記従来例では、ステージをＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させるために、Ｘ軸方向に移動するＸ軸テーブル上に、ステージをＹ軸方向に移動自在に支持すると共に、ステージをＹ軸方向に移動させる駆動手段を設けている。ここで、最近はガラス基板が大型化しており、ステージも大型化して、Ｘ軸テーブルに大きな荷重が作用するようになっている。その結果、Ｘ軸テーブルの移動速度を速くすると、Ｘ軸テーブルを停止する際の慣性力が大きくなって、ステージのＸ軸方向の停止位置精度を出せなくなる。そのため、シール剤を能率良く塗布することが困難になっている。

特開２００７−１４４２７９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、１軸方向に移動自在なステージを用いてガラス基板にシール剤を矩形状に能率良く塗布できるようにしたシール剤塗布装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ガラス基板に液晶を封止するためのシール剤を矩形状に塗布するシール剤塗布装置であって、ガラス基板を保持するステージと、ステージを跨ぐようにして配置した門型のフレームとを備え、フレームとステージを１軸方向に相対移動自在とし、この相対移動方向をＸ軸方向として、フレームに、シール剤の塗布ヘッドをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に位置調整自在に配置すると共に、ステージに、ガラス基板をＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の軸線回りに回転させる回転機構を設け、回転機構で基板を９０°回転することにより、ステージをＸ軸方向に相対移動させたときのガラス基板に対する塗布ヘッドの走査方向を９０°切り替え自在とすることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス基板を９０°回転させることにより、回転前にフレームに対しステージをＸ軸方向に相対移動させたときのガラス基板に対する塗布ヘッドの走査方向と、回転後にフレームに対しステージをＸ軸方向に相対移動させたときのガラス基板に対する塗布ヘッドの走査方向とを９０°異ならせることができるため、ステージ及びフレームがＸ軸方向にのみ相対移動するものであっても、ガラス基板に矩形状にシール剤を塗布できる。そして、例えば、ステージをＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させるものと異なり、ステージをＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が小さくなる。従って、ステージの移動速度を速くすることが可能になり、シール剤を能率良く塗布できる。

また、本発明においては、矩形状の１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布するために塗布ヘッドが少なくとも一対設けられていることが望ましい。これによれば、ステージの１回のＸ軸方向移動で矩形状の１組の対辺に沿ってシール剤を塗布し、次に、ガラス基板を９０°回転させてからステージを１回Ｘ軸方向に移動させることにより、矩形状の残りの１組の対辺に沿ってシール剤を塗布することができる。従って、シール剤を一層高能率で塗布でき、生産性が向上する。

尚、ステージをＸ軸方向とＹ軸方向とに移動自在とする上記従来例のものでは、一対の塗布ヘッドを設けて、ステージのＸ軸方向への移動時にＹ軸方向に対向する一組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布できても、ステージのＹ軸方向の移動時にＸ軸方向に対向する残りの１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布することはできない。本発明の如くガラス基板を９０°回転することで、初めて残りの１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布することが可能になる。

また、本発明において、回転機構は、ステージにＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けた、ガラス基板の裏面中央部に吸着自在な吸着手段と、吸着手段に回転力を付与する回転力付与手段とで構成され、ステージに、吸着手段での吸着箇所以外のガラス基板の裏面領域に気体を供給する気体供給手段を備え、気体供給手段からの気体の供給でガラス基板をステージから浮かせ又はステージに作用するガラス基板の荷重を軽減した状態で吸着手段と一体にガラス基板を回転させることが望ましい。これによれば、ガラス基板が大型化して重量が大きくなっても、ガラス基板を軽い力で回転できる。そのため、回転力付与手段を小型軽量化でき、ステージをＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が回転機構により増加することを抑制できる。

また、本発明において、回転機構は、ステージにＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けた、ガラス基板を保持する保持トレーと、保持トレーに回転力を付与する回転力付与手段とで構成され、ステージに、保持トレーの裏面に気体を供給する気体供給手段を備え、気体供給手段からの気体の供給で保持トレーをステージから浮かせ又はステージに作用する保持トレーの荷重を軽減した状態で保持トレーと一体にガラス基板を回転させるようにしてもよい。このものでも、回転力付与手段を小型軽量化でき、ステージをＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が回転機構により増加することを抑制できる。

本発明の第１実施形態のシール剤塗布装置を示す側面図。第１実施形態のシール剤塗布装置の正面図。第１実施形態のシール剤塗布装置のステージ部分を示す平面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した拡大断面図。基板へのシール剤の塗布手順を示す説明図。第２実施形態のシール剤塗布装置のステージ部分を示す平面図。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した断面図。

以下、１枚のガラス製のマザー基板(以下、基板と略称する)に、複数の液晶パネル領域を設定し、液晶を封止するためのシール剤を各パネル領域の周辺に矩形状に塗布するようにしたシール剤塗布装置に本発明を適用した実施形態について説明する。

図１、図２を参照して、このシール剤塗布装置は、プラットホーム１を備え、このプラットホーム１上に直方体形状のベース板２が配置されている。ベース板２上には、基板Ｓを保持するステージ３がベース板２の上面に固定したガイドレール４に沿って水平の１軸方向(Ｘ軸方向)に移動自在に支持されている。そして、図示省略したモータにより送りねじ機構を介してステージ３がＸ軸方向に往復動されるようにしている。

ベース板２上には、更に、Ｘ軸方向に直交する水平方向(Ｙ軸方向)に長手の門型のフレーム５がステージ３の移動経路を跨ぐようにして配置されている。フレーム５には、Ｙ軸方向に並べて第１〜第４の４個の塗布ヘッド６_１〜６_４が配置されている。各塗布ヘッド６_１〜６_４は、フレーム５に固定したガイドレール７に沿ってＹ軸方向に移動自在に支持されている。そして、各塗布ヘッド６_１〜６_４に、フレーム５に固定したラック８に噛合する出力軸上のピニオン９ａを有するモータ９を搭載し、モータ９の作動で各塗布ヘッド６_１〜６_４をＹ軸方向に位置調整できるようにしている。また、各塗布ヘッド６_１〜６_４の下端には、シール剤を吐出するノズル６ａが上下方向に位置調整自在に設けられている。尚、第２と第３の塗布ヘッド６_２，６_３のノズル６ａはＹ軸方向内側に偏った位置に設けられている。

図３、図４を参照して、ステージ３には、基板Ｓの裏面中央部に吸着自在な吸着手段１０と、吸着手段１０に回転力を付与する回転力付与手段１１とで構成される回転機構と、吸着手段１０での吸着箇所以外の基板Ｓの裏面領域に気体を供給する気体供給手段１２とが設けられている。

吸着手段１０は、ステージ３の上面中央部に形成した凹部３ａに収納される吸着パッドやポーラス構造の円盤から成り、図示省略した排気管を介して真空ポンプに接続されている。そして、真空ポンプを作動させると、吸着手段１０がその表面全体で基板Ｓの裏面に吸着するようになっている。また、吸着手段１０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向(上下方向)の支軸１０ａが垂設されている。そして、ステージ３に凹部３ａと同心の貫通孔３ｂを形成し、この貫通孔３ｂに装着したボールベアリング１３で支軸１０ａを軸支することにより、吸着手段１０をＺ軸方向の軸線回りに回転自在としている。更に、支軸１０ａをボールベアリング１３のインナーレース１３ａに上下方向に摺動自在にスプライン嵌合させると共に、支軸１０ａを直動アクチュエータ１４で上下動自在としている。これにより、吸着手段１０がステージ３の上面から上方に出没自在となる。

回転力付与手段１１は、モータ１１ａと、モータ１１ａの出力軸上のウォーム１１ｂと、ボールベアリング１３のインナーレース１３ａに固定した、ウォーム１１ｂに噛合するウォームホイール１１ｃとで構成されている。そして、モータ１１ａの作動によりウォームホイール１１ｃが回転し、この回転力がインナーレース１３ａと支軸１０ａとを介して吸着手段１０に伝達されるようにしている。

気体供給手段１２は、ステージ３の上面に形成した複数の凹溝３ｃ内に所定の間隔を存して装着したポーラス構造の複数のエアパッド１２ａと、図示省略したコンプレッサ等から各エアパッド１２ａに圧縮空気等の気体を供給するガス管１２ｂとで構成されている。

以上の構成によれば、吸着手段１０を直動アクチュエータ１４により上昇させると共に、気体供給手段１２から気体を供給して、基板Ｓをステージ３から浮かせ、この状態で基板Ｓを吸着手段１０と一体にＺ軸方向の軸線回りに回転させることができる。そのため、基板Ｓが大型化して重量が大きくなっても、基板Ｓを軽い力で回転でき、回転力付与手段１１を小型軽量化できる。その結果、ステージ３をＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が回転機構により増加することを抑制できる。尚、気体供給手段１２からの気体供給でステージ３に作用する基板Ｓの荷重をある程度軽減できれば、基板Ｓを回転させる際の摩擦抵抗を減少できるから、基板Ｓをステージ３から浮上させることは必ずしも必要ではない。

尚、基板Ｓを吸着手段１０のみで吸着したのでは、ステージ３の移動開始時や移動停止時に、吸着力不足でステージ３に対し基板Ｓが位置ずれする可能性がある。そこで、本実施形態では、ステージ３の上面に、真空ポンプに通じる吸着溝３ｄをＸ軸方向及びＹ軸方向に延在させて複数本形成している。そして、ステージ３を移動させる際は、吸着溝３ｄを真空引きすることで、基板Ｓをその略全域に亘って吸着保持するようにしている。

次に、本実施形態のシール剤塗布装置による基板Ｓへのシール剤の塗布作業手順について説明する。尚、基板Ｓに固定の座標系の互いに直交する座標軸をｘ軸及びｙ軸として、ｙ軸方向一側に一列縦隊で４個のパネル領域Ｓｌ_１〜Ｓｌ_４を設定すると共に、ｙ軸方向他側に一列縦隊で４個のパネル領域Ｓｒ_１〜Ｓｒ_４を設定し、各パネル領域の周辺にシール剤を矩形状に塗布するものとする。

先ず、ステージ３にｘ軸がステージ３の移動方向たるＸ軸方向と平行になるように基板Ｓを保持させる。次に、第１と第２の塗布ヘッド６_１，６_２を、基板Ｓのｙ軸方向一側のパネル領域Ｓｌ_１〜Ｓｌ_４の周辺を画定する矩形状のｙ軸方向に対向する１組の対辺の位置Ｓｌ_１（ａ）、Ｓｌ_１（ｂ）に合わせて位置調整すると共に、第３と第４の塗布ヘッド６_３，６_４を、基板Ｓのｙ軸方向他側のパネル領域Ｓｒ_１〜Ｓｒ_４の周辺を画定する矩形状のｙ軸方向に対向する１組の対辺の位置Ｓｒ_１（ａ）、Ｓｒ_１（ｂ）に合わせて位置調整する。この状態でステージ３をＸ軸方向に移動させて、各塗布ヘッド６_１〜６_４を基板Ｓに対しｘ軸方向に走査し、図５(ａ)に示す如く、各パネル領域の周辺を画定する矩形状のｙ軸方向に対向する１組の対辺に沿ってシール剤ａを塗布する。

次に、ｙ軸がＸ軸方向と平行になるように基板Ｓを回転機構により９０°回転させ、同時に、第１と第２の塗布ヘッド６_１，６_２を、基板Ｓのパネル領域Ｓｌ_１，Ｓｒ_１の周辺を画定し、未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺の位置Ｓｒ_１（ｃ）、Ｓｒ_１（ｄ）に合わせて位置調整すると共に、第３と第４の塗布ヘッド６_３，６_４を、パネル領域Ｓｌ_１，Ｓｒ_１のｘ軸方向に隣接するパネル領域Ｓｌ_２，Ｓｒ_２の周辺を画定し、未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺の位置Ｓｒ_２（ａ）、Ｓｒ_２（ｂ）に合わせて位置調整する。この状態でステージ３をＸ軸方向に移動させて、各塗布ヘッド６_１〜６_４を走査し、図５(ｂ)に示す如く、これらパネル領域Ｓｌ_１〜Ｓｒ_２の周辺を画定する矩形状の未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺に沿ってシール剤ａを塗布する。

次に、第１と第２の塗布ヘッド６_１，６_２を、基板Ｓのパネル領域Ｓｌ_３，Ｓｒ_３の周辺を画定し、未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺の位置Ｓｒ_３（ａ）、Ｓｒ_３（ｂ）に合わせてＹ軸方向に位置調整すると共に、第３と第４の塗布ヘッド６_３，６_４を、パネル領域Ｓｌ_３，Ｓｒ_３のｘ軸方向に隣接するパネル領域Ｓｌ_４，Ｓｒ_４の周辺を画定し、未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺の位置Ｓｒ_４（ａ）、Ｓｒ_４（ｂ）に合わせて位置調整する。この状態でステージ３をＸ軸方向に移動させて、各塗布ヘッド６_１〜６_４を走査し、図５(ｃ)に示す如く、これらパネル領域Ｓｌ_３〜Ｓｒ_４の周辺を画定する矩形状の未だシール剤が塗布されていない対向する１組の対辺に沿ってシール剤ａを塗布する。

ここで、本実施形態によれば、ステージ３がＸ軸方向にのみ移動するものであっても、基板Ｓを９０°回転させることで、基板Ｓに矩形状にシール剤を塗布できる。そして、ステージ３をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させるものと異なり、ステージ３をＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が小さくなる。従って、ステージ３の移動速度、即ち、基板Ｓに対する塗布ヘッド６_１〜６_４の走査速度を速くすることが可能になり、シール剤を能率良く塗布できる。

更に、第１と第２の一対の塗布ヘッド６_１，６_２と、第３と第４の一対の塗布ヘッド６_３，６_４とにより、夫々矩形状のｙ軸方向に対向する１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布し、次に、ガラス基板を９０°回転させてからステージ３をＸ軸方向に移動させることにより、矩形状のｘ軸方向に対向する１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布することができる。従って、シール剤を一層高能率で塗布でき、生産性が向上する。

次に、回転機構の構成を変更した第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。尚、上記第１実施形態と同様の部材、部位には上記と同一の符号を付している。第２実施形態では、回転機構を、ステージ３にＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けた、基板Ｓを保持する保持トレー１５と、保持トレー１５に回転力を付与する回転力付与手段１６とで構成している。

保持トレー１５の裏面中央部には、Ｚ軸方向の支軸１５ａが垂設されている。そして、ステージ３の中央部に形成した貫通孔３ｂにボールベアリング１３を装着し、支軸１５ａをボールベアリング１３のインナーレース１３ａに上下方向に摺動自在にスプライン嵌合させている。尚、保持トレー１５の上面には、真空ポンプに通じる吸着溝１５ｂがＸ軸方向及びＹ軸方向に延在させて複数本形成されており、吸着溝１５ｂを真空引きすることで、基板Ｓをその略全域に亘って吸着保持できるようにしている。

回転力付与手段１６は、上記第１実施形態と同様に、モータ１６ａと、モータ１６ａの出力軸上のウォーム１６ｂと、ボールベアリング１３のインナーレース１３ａに固定した、ウォーム１６ｂに噛合するウォームホイール１６ｃとで構成されている。そして、モータ１６ａの作動によりウォームホイール１６ｃが回転し、この回転力がインナーレース１３ａと支軸１５ａとを介して保持トレー１５に伝達されるようにしている。

また、ステージ３には、保持トレー１５の裏面に気体を供給する気体供給手段１７が設けられている。気体供給手段１７は、ステージ３の上面の複数個所に形成した凹孔１７ａ内に装着したエアパッド１７ｂと、エアパッド１７ｂに圧縮空気等の気体を供給するガス管１７ｃとで構成されている。尚、保持トレー１５の裏面には、軽量化のため複数の窪み１５ｃが形成されている。この窪み１５ｃは、気体供給手段１７からの気体を受け入れる空間となり、保持トレー１５をステージ３から安定して浮上させるのにも役立つ。

基板Ｓを回転させる際は、保持トレー１５に基板Ｓを吸着保持させたまま、気体供給手段１７の各エアパッド１７ｂに気体を供給して、保持トレー１５をステージ３から浮かせ、この状態で回転力付与手段１６により保持トレー１５を回転させる。従って、第２実施形態においても、保持トレー１５を軽い力で回転でき、回転力付与手段１６を小型軽量化できる。その結果、ステージ３をＸ軸方向に移動させる駆動機構に作用する慣性力が回転機構により増加することを抑制できる。尚、気体供給手段１７からの気体供給でステージ３に作用する保持トレー１５の荷重をある程度軽減できれば、保持トレー１５を回転させる際の摩擦抵抗を減少できるから、保持トレー１５をステージ３から浮上させることは必ずしも必要ではない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態は、基板Ｓに設定される複数のパネル領域の周辺にシール剤を塗布するものであるが、基板全域に亘る単一のパネル領域の周辺にシール剤を塗布する装置にも本発明を適用できる。この場合、フレームに一対の塗布ヘッドを設け、ステージをＸ軸方向に移動させて、基板の１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布した後、基板を９０°回転させてからステージをＸ軸方向に移動させて、基板の残りの１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布することにより、能率良くシール剤を塗布できる。

なお、上記実施形態では、シール剤の塗布を、ステージをＸ軸方向に移動させることにより行うものを例として説明したが、これに限定されるものではなく、シール剤を塗布する塗布ヘッドを有するフレームをＸ軸方向に移動自在に構成し、このフレームまたはフレーム及びステージの両者をＸ軸方向に移動させながらシール剤の塗布を行うこともできる。

Ｓ…ガラス基板、３…ステージ、５…フレーム、６_１〜６_４…塗布ヘッド、１０…吸着手段、１１…回転力付与手段、１２…気体供給手段、１５…保持トレー、１６…回転力付与手段、１７…気体供給手段。

Claims

ガラス基板に液晶を封止するためのシール剤を矩形状に塗布するシール剤塗布装置であって、
ガラス基板を保持するステージと、ステージを跨ぐようにして配置した門型のフレームとを備え、フレームとステージを１軸方向に相対移動自在とし、この相対移動方向をＸ軸方向として、フレームに、シール剤の塗布ヘッドをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に位置調整自在に配置すると共に、ステージに、ガラス基板をＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の軸線回りに回転させる回転機構を設け、
回転機構で基板を９０°回転することにより、ステージをＸ軸方向に相対移動させたときのガラス基板に対する塗布ヘッドの走査方向を９０°切り替え自在とすることを特徴とするシール剤塗布装置。
前記矩形状の１組の対辺に沿って同時にシール剤を塗布するために前記塗布ヘッドが少なくとも一対設けられることを特徴とする請求項１記載のシール剤塗布装置。
前記回転機構は、前記ステージにＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けた、前記ガラス基板の裏面中央部に吸着自在な吸着手段と、吸着手段に回転力を付与する回転力付与手段とで構成され、ステージに、吸着手段での吸着箇所以外のガラス基板の裏面領域に気体を供給する気体供給手段を備え、気体供給手段からの気体の供給でガラス基板をステージから浮かせ又はステージに作用するガラス基板の荷重を軽減した状態で吸着手段と一体にガラス基板を回転させることを特徴とする請求項１又は２記載のシール剤塗布装置。
前記回転機構は、前記ステージにＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けた、前記ガラス基板を保持する保持トレーと、保持トレーに回転力を付与する回転力付与手段とで構成され、ステージに、保持トレーの裏面に気体を供給する気体供給手段を備え、気体供給手段からの気体の供給で保持トレーをステージから浮かせ又はステージに作用する保持トレーの荷重を軽減した状態で保持トレーと一体にガラス基板を回転させることを特徴とする請求項１又は２記載のシール剤塗布装置。