JP2010224338A

JP2010224338A - 封止構造体の製造装置及び封止構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2010224338A
Application number: JP2009073190A
Authority: JP
Inventors: Ko Miyauchi; 攻宮内; Hironori Takabayashi; 弘徳高林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】剥がれの防止及び切断の容易化を実現することができる封止構造体の製造装置を提供する。
【解決手段】封止構造体の製造装置１において、基板Ｋに対してフリット材Ｆを吐出する吐出ヘッド４と、基板Ｋと吐出ヘッド４とを相対移動させる移動機構３，５と、基板Ｋ上にフリット材Ｆを閉ループの枠形状に塗布するように吐出ヘッド４及び移動機構３，５を制御する制御ユニット７とを備え、その制御ユニット７は、フリット材Ｆの吐出を停止させ、フリット材Ｆの吐出が停止した吐出ヘッド４を基板Ｋにおける枠形状の閉ループと枠形状の閉ループ外にある切断ラインとの間の領域に対向させ、その領域に対向した吐出ヘッド４を基板Ｋに対して離間する方向に移動させるように、吐出ヘッド４及び移動機構３，５を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、封止構造体の製造装置及び封止構造体の製造方法に関し、特に、塗布対象物にフリット材を塗布する封止構造体の製造装置及び封止構造体の製造方法に関する。

封止構造体の製造装置は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置及び電子放出表示装置等の様々な封止構造体を製造するために用いられている。この製造装置は、塗布対象物に対してシール材（封止材）を吐出する吐出ヘッドを備えており、その吐出ヘッドと塗布対象物とを相対移動させながら、塗布対象物上にシール材を塗布し、所定の塗布パターン（シールパターン）を描画する。

例えば、２枚の基板を貼り合わせて封止構造体を製造する場合、製造装置は１枚の基板に対して所定領域を囲むように矩形状にシール材を塗布し、基板上に矩形状の塗布パターンを描画する。このとき、基板上に塗布されたシール材は塗布開始位置と塗布終了位置とで重なるため、２枚の基板の貼り合わせ時に重複部分のシール材が表示領域に侵入することがある。これを防止するため、シール材の塗布開始位置及び塗布終了位置を矩形状の塗布パターン外にして塗布を行う技術が提案されてる（例えば、特許文献１参照）。

また、塗布終了位置では、通常、吐出ヘッドのノズルを上昇させて退避させるが、そのノズルを上昇させる際にフリット材の粘度により糸引きと呼ばれる状態が発生し、その部分が他に比べ厚くなってしまう。これは、２枚の基板を貼り合わせる際にシール材が２枚の基板に挟まれて潰れるものであれば、その部分のシール材の幅が大きくなること以外に問題となることはない。

特開２００３−４３４９９号公報

しかしながら、シール材として例えばガラスフリットペーストなどのフリット材を用いて貼り合わせ時にレーザ溶着を行う場合には、基板上に塗布されたフリット材が焼成されて貼り合わせ時に潰れなくなるため、基板上のフリット材が部分的に厚くなると、レーザ溶着後にその厚い箇所に応力が集中して剥がれが生じてしまう。

また、フリット材が塗布パターンの外周にある切断ライン（割断ライン）上に存在すると、基板を切断することが困難となり、場合によっては切断することができないこともある。さらに、切断による力がフリット材部分に加えられ、そのフリット材部分から剥がれが発生してしまうこともある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、剥がれの防止及び切断の容易化を実現することができる封止構造体の製造装置及び封止構造体の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、封止構造体の製造装置において、塗布対象物に対してフリット材を吐出する吐出ヘッドと、塗布対象物と吐出ヘッドとを相対移動させる移動機構と、塗布対象物上にフリット材を閉ループの枠形状に塗布するように吐出ヘッド及び移動機構を制御する制御手段とを備え、制御手段は、フリット材の吐出を停止させ、フリット材の吐出が停止した吐出ヘッドを塗布対象物における枠形状の閉ループと枠形状の閉ループ外にある切断ラインとの間の領域に対向させ、その領域に対向した吐出ヘッドを塗布対象物に対して離間する方向に移動させるように、吐出ヘッド及び移動機構を制御することである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、封止構造体の製造方法において、塗布対象物とその塗布対象物に対してフリット材を吐出する吐出ヘッドとを相対移動させ、塗布対象物上にフリット材を閉ループの枠形状に塗布する塗布工程を有し、塗布工程では、フリット材の吐出を停止させ、フリット材の吐出が停止した吐出ヘッドを塗布対象物における枠形状の閉ループと枠形状の閉ループ外にある切断ラインとの間の領域に対向させ、その領域に対向した吐出ヘッドを塗布対象物に対して離間する方向に移動させることである。

本発明によれば、剥がれの防止及び切断の容易化を実現することができる。

本発明の実施の一形態に係る封止構造体の製造装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示す封止構造体の製造装置が行う塗布動作を説明するための説明図である。図２の一部分を拡大して示す説明図である。図１に示す封止構造体の製造装置が備える吐出ヘッドのノズルと基板の表面とのギャップを説明するための断面図である。

本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る封止構造体の製造装置１は、塗布対象物としての基板Ｋが載置されるステージ２と、そのステージ２を保持して移動させるステージ移動機構３と、ステージ２上の基板Ｋに対してフリット材Ｆを吐出する吐出ヘッド４と、その吐出ヘッド４を保持して移動させるヘッド移動機構５と、ステージ移動機構３及びヘッド移動機構５を支持する架台６と、各部を制御する制御ユニット７とを備えている。

ステージ２は、ステージ移動機構３上に積層され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（図１参照）に移動可能に設けられている。このステージ２はステージ移動機構３によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。ステージ２の載置面には、ガラス基板等の基板Ｋが自重により載置されるが、これに限るものではなく、例えば、その基板Ｋを保持するため、静電チャックや吸着チャック等の機構が設けられてもよい。

ステージ移動機構３は、ステージ２をＸ軸方向に移動させるステージＸ軸移動機構３ａと、そのステージＸ軸移動機構３ａを介してステージ２をＹ軸方向に移動させるステージＹ軸移動機構３ｂとを備えている。

ステージＸ軸移動機構３ａは、ステージ２をＸ軸方向に案内して移動させる移動機構である。このステージＸ軸移動機構３ａはステージＹ軸移動機構３ｂ上に設けられ、制御ユニット７に電気的に接続されている。ステージＸ軸移動機構３ａとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等が用いられる。

ステージＹ軸移動機構３ｂは、ステージＸ軸移動機構３ａをＹ軸方向に案内して移動させる移動機構である。このステージＹ軸移動機構３ｂは架台６上に設けられ、制御ユニット７に電気的に接続されている。ステージＹ軸移動機構３ｂとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等が用いられる。

吐出ヘッド４は、フリット材Ｆを吐出するためのノズル４ａを有するディスペンサヘッドである。この吐出ヘッド４は、所定の圧力により先端部であるノズル４ａからフリット材Ｆを吐出する。吐出ヘッド４はノズル４ａがステージ２に向けられて設置され、制御ユニット７に電気的に接続されている。このような吐出ヘッド４の近傍には、レーザ変位計８が固定して設けられている。このレーザ変位計８は、ステージ２上の基板Ｋの表面に対してレーザ光を照射し、その基板Ｋの表面までの離間距離を測定する。

ヘッド移動機構５は、吐出ヘッド４をＺ軸方向（図１参照）に移動させるヘッドＺ軸移動機構５ａと、吐出ヘッド４をヘッドＺ軸移動機構５ａを介してＸ軸方向に移動可能に支持し、Ｘ軸方向に沿って移動させるヘッドＸ軸移動機構５ｂと、そのヘッドＸ軸移動機構５ｂを支持する支持部材５ｃとを備えている。

ヘッドＺ軸移動機構５ａは、吐出ヘッド４を支持してステージ２の載置面に直交するＺ軸方向に吐出ヘッド４を移動させる移動機構である。このヘッドＺ軸移動機構５ａとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等が用いられる。

ヘッドＸ軸移動機構５ｂは、吐出ヘッド４をＸ軸方向に移動可能に支持しており、その吐出ヘッド４をＸ軸方向、すなわち支持部材５ｃに沿って移動させる移動機構である。このヘッドＸ軸移動機構５ｂとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等が用いられる。

支持部材５ｃは、ヘッドＸ軸移動機構５ｂ、すなわち吐出ヘッド４を支持する門型のコラムである。この支持部材５ｃは、その延伸部がＸ軸方向に沿うように位置付けられ、その脚部が架台６の上面に固定されて架台６上に設けられている。なお、ヘッドＸ軸移動機構５ｂは延伸部の前面（図１中）に設けられている。

制御ユニット７は架台６の内部に設けられている。この制御ユニット７は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータ等の制御部、及び、フリット塗布に関する塗布情報や各種のプログラム等を記憶する記憶部等を備えている。塗布情報は、所定の塗布パターンや描画速度（基板Ｋの移動速度）等に関する情報を含んでいる。

制御ユニット７は、塗布情報や各種のプログラムに基づいてステージ移動機構３及びヘッド移動機構５を制御し、吐出ヘッド４を塗布開始位置に位置付け、その後、ステージ移動機構３及び吐出ヘッド４を制御し、吐出ヘッド４のノズル４ａとステージ２上の基板Ｋとを基板Ｋの表面に沿って所定のギャップを維持しつつ相対移動させながら、その基板Ｋの表面にフリット材Ｆを塗布する。このとき、制御ユニット７は、レーザ変位計８により測定された離間距離によるフィードバック制御を行うことによって、吐出ヘッド４のノズル４ａと基板Ｋの表面とのギャップを所定のギャップに保つように制御している。

次に、前述の製造装置１が行う塗布動作について説明する。

製造装置１は、例えば、図２に示すように、ステージ２上の基板Ｋに対してフリット材Ｆを塗布して、長方形状の塗布パターンを４つ連続的に描画する。長方形状の塗布パターン毎に、製造装置１は塗布情報に基づいてステージ２上の基板Ｋに対して例えば時計回りにフリット材Ｆを線状に塗布し、長方形状の塗布パターンを描画する。この塗布パターンに関する塗布パターンデータは、塗布情報の一部として記憶部に記憶されている。

詳述すると、まず、制御ユニット７は、塗布情報に基づいてステージ移動機構３及びヘッド移動機構５を制御し、吐出ヘッド４のノズル４ａを塗布開始位置Ａ１に移動させ、ヘッドＺ軸移動機構５ａを制御し、レーザ変位計８による測定結果に応じて吐出ヘッド４のノズル４ａと基板Ｋの表面とのギャップが所定のギャップ（例えば数十μｍ程度）になる位置に吐出ヘッド４を移動させる。

その後、制御ユニット７は、塗布情報に基づいてステージ移動機構３及び吐出ヘッド４を制御し、吐出ヘッド４のノズル４ａに対してステージ２上の基板ＫをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させながら、そのノズル４ａからステージ２上の基板Ｋの表面にフリット材Ｆを吐出する吐出動作を行い、基板Ｋ上にフリット材Ｆを時計回りで線状に塗布し、長方形状の塗布パターンを描画する。

ここで、長方形状の塗布パターンは、４つの直線部及び４つのコーナ部により構成されている（図２参照）。この塗布パターンの４つのコーナ部は円弧形状となる。これは、フリット材Ｆの塗布ラインの幅及び厚さが一定となるようにステージ移動機構３が制御されるので、コーナ部が直角とならないためである。

また、図２及び図３に示すように、塗布開始位置Ａ１は長方形状の塗布パターンの第１直線部Ｌ１にあり、塗布終了位置Ａ２は長方形状の塗布パターンの閉ループとその閉ループ外にある切断ラインＳとの間の第１領域内、例えば、各切断ラインＳと塗布パターンのコーナ部Ｃ１との間の領域内にある。切断ラインＳは、長方形状の塗布パターンの外周に設けられたラインであって、基板Ｋを塗布パターン毎に格子状に切断して分割するためのラインである。

特に、塗布終了位置Ａ２は、前述の第１領域に含まれる領域であって、塗布パターンの第１直線部Ｌ１から伸びる第１仮想線Ｌａと第２直線部Ｌ２から伸びる第２仮想線Ｌｂとそれらの第１直線部Ｌ１及び第２直線部Ｌ２を連通するコーナ部Ｃ１とにより囲まれる第２領域内にある。

このような塗布開始位置Ａ１から塗布終了位置Ａ２までフリット材Ｆが線状に基板Ｋ上に塗布される。制御ユニット７は、長方形状の塗布パターンの閉ループを形成可能なタイミングで吐出ヘッド４のフリット材Ｆの吐出を停止させ、フリット材Ｆの吐出が停止した吐出ヘッド４を基板Ｋ上の第２領域に対向させ、その閉ループ外に対向した吐出ヘッド４を基板Ｋに対して離間する方向（例えば、図１中の上方向）に移動させるように、吐出ヘッド４、ステージ移動機構３及びヘッド移動機構５を制御する。

これにより、塗布終了位置Ａ２が基板Ｋ上の第２領域内となり、加えて、吐出ヘッド４のノズル４ａは吐出停止後もＹ軸方向（図３中の上方向）に移動し、ノズル４ａの糸引きによるフリット材Ｆは図３中の上方向に伸びて基板Ｋ上に塗布されるため、吐出停止位置（供給停止位置）から塗布終了位置Ａ２まで伸びるフリット材Ｆの塗布ラインは、図３中の上方向に向かって徐々に細くなっていく。このとき、フリット材Ｆの供給は停止しているため、その塗布ラインの厚さも徐々に薄くなっていく。したがって、フリット材Ｆの塗布ラインは、長方形状の塗布パターンの閉ループを形成後、塗布終了位置Ａ２に向かって徐々に細くさらに薄くなっていくので、閉ループ外に存在するフリット材Ｆの厚さは、接合に寄与する閉ループ部分のフリット材Ｆに比べ薄くなる。

このように、塗布終了位置Ａ２が塗布パターンの閉ループ外となり、糸引きにより閉ループ部分のフリット材Ｆが部分的に厚くなることが抑止され、さらに、閉ループ外に存在するフリット材Ｆの厚さが、接合に寄与する閉ループ部分のフリット材Ｆに比べ薄くなるので、レーザ溶着による封止後に部分的に厚い箇所に応力が集中して剥がれが発生してしまうことが防止される。また、フリット材Ｆが塗布パターンの外周にある切断ラインＳ上に存在しなくなるため、基板Ｋを切断することが容易になる。さらに、切断による力がフリット材Ｆ部分に加えられこともないので、そのフリット材Ｆ部分から剥がれが発生してしまうことが防止される。

特に、閉ループ外に存在するフリット材Ｆの厚さが、接合に寄与する閉ループ部分のフリット材Ｆに比べ薄くなることから、フリット材Ｆが塗布された基板Ｋと他の基板がフリット材Ｆを介して貼り合わされる場合、それらの基板Ｋと他の基板とがほぼ平行となるので、封止不良などの接合不良を抑止することができる。なお、閉ループ外に存在するフリット材Ｆの厚さが、接合に寄与する閉ループ部分のフリット材Ｆに比べ厚くなると、基板Ｋと他の基板とが平行とならず、レーザ溶着が困難となるため、接合不良が発生してしまう。

ここで、フリット材Ｆの吐出停止のタイミングは、長方形状の塗布パターンの閉ループを形成可能なタイミングであればよく、加えて、フリット材Ｆの吐出を停止させてから糸引きによるフリット材Ｆが切断ラインＳに交差しないタイミングである。このタイミングは、フリット材Ｆの粘度や描画スピードなどに応じて実験的に求められて設定される。

このような塗布動作中、図４に示すように、吐出ヘッド４のノズル４ａと基板Ｋの表面とのギャップＧは例えば数十μｍ程度に一定に維持されおり、そのノズル４ａは基板Ｋ上のフリット材Ｆの表面をならしながら移動する。したがって、フリット材Ｆの断面形状は台形状となり、基板Ｋ上のフリット材Ｆの厚さは一定でその上面は平坦となる。これにより、フリット材Ｆが塗布された基板Ｋと他の基板がフリット材Ｆを介して貼り合わされる場合、フリット材Ｆが塗布された基板Ｋと他の基板とはほぼ平行となり、さらに、基板Ｋ上のフリット材Ｆと他の基板との接触面積はそのフリット材Ｆの上面が平坦でない場合と比べて大きくなるので、封止不良などの接合不良を抑止することができる。

最後に、フリット材Ｆが塗布された基板Ｋは、焼成炉により仮焼成されてそのフリット材Ｆに含まれる樹脂がとばされ、さらに、本焼成されて固められる。これにより、基板Ｋ上のフリット材Ｆの厚さは焼成前に比べて１／２程度となるが、その幅は維持される。その後、フリット材Ｆが塗布された基板Ｋと他の基板がフリット材Ｆを介して合わされ、そのフリット材Ｆがレーザ照射により他の基板に溶着される。これにより、基板Ｋと他の基板とはフリット材Ｆにより接合される。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、塗布終了位置Ａ２が基板Ｋ上の第２領域内となることで糸引きにより閉ループ部分のフリット材Ｆが部分的に厚くなることが抑止され、さらに、閉ループ外に存在するフリット材Ｆの厚さが接合に寄与する閉ループ部分のフリット材Ｆの厚さ以下になるので、レーザ溶着による封止後に部分的に厚い箇所に応力が集中して剥がれが発生してしまうことが防止される。また、フリット材Ｆが塗布パターンの外周にある切断ラインＳ上に存在しなくなるため、基板Ｋを切断することが容易になる。さらに、切断による力がフリット材Ｆ部分に加えられこともないので、そのフリット材Ｆ部分から剥がれが発生してしまうことが防止される。したがって、剥がれの防止及び切断の容易化を実現することができる。

特に、塗布終了位置Ａ２が基板Ｋ上の第２領域内にある場合には、フリット材Ｆが塗布パターンの４つの直線部を延長して形成される長方形領域から突出することがないので、切断ラインＳを塗布パターン側に移動することが可能であり、切断ラインＳの変更を容易に行うことができる。また、切断ラインＳとフリット材Ｆとの離間距離は十分あるため、切断位置が切断ラインＳから多少ずれたとしても、切断による力がフリット材Ｆ部分にかかることが抑えられるので、剥がれの発生をより確実に抑止することができる。

なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

前述の実施の形態においては、長方形状の塗布パターンを用いているが、これに限るものではなく、例えば正方形や円形等の他の形状の塗布パターンを用いるようにしてもよく、その形状は限定されない。また、１つの吐出ヘッド４を用いているが、これに限るものではなく、複数の吐出ヘッド４を用いるようにしてもよく、その個数は限定されない。

１…封止構造体の製造装置、３…ステージ移動機構（移動機構）、４…吐出ヘッド、５…ヘッド移動機構（移動機構）、７…制御ユニット、Ｆ…フリット材、Ｋ…基板（塗布対象物）

Claims

塗布対象物に対してフリット材を吐出する吐出ヘッドと、
前記塗布対象物と前記吐出ヘッドとを相対移動させる移動機構と、
前記塗布対象物上に前記フリット材を閉ループの枠形状に塗布するように前記吐出ヘッド及び前記移動機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記フリット材の吐出を停止させ、前記フリット材の吐出が停止した前記吐出ヘッドを前記塗布対象物における前記枠形状の閉ループと前記枠形状の閉ループ外にある切断ラインとの間の領域に対向させ、前記領域に対向した前記吐出ヘッドを前記塗布対象物に対して離間する方向に移動させるように、前記吐出ヘッド及び前記移動機構を制御することを特徴とする封止構造体の製造装置。
前記制御手段は、前記塗布対象物上の塗布開始位置から、前記切断ラインと前記枠形状のコーナ部との間にある塗布終了位置まで前記フリット材を塗布するように前記吐出ヘッド及び前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１記載の封止構造体の製造装置。
前記制御手段は、前記塗布対象物上の塗布開始位置から、前記枠形状の閉ループ外にある塗布終了位置であって、前記枠形状の第１直線部から伸びる第１仮想線と前記枠形状の第２直線部から伸びる第２仮想線とそれらの第１直線部及び第２直線部を連通するコーナ部とにより囲まれる領域内の塗布終了位置まで前記フリット材を塗布するように前記吐出ヘッド及び前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１記載の封止構造体の製造装置。
塗布対象物と前記塗布対象物に対してフリット材を吐出する吐出ヘッドとを相対移動させ、前記塗布対象物上に前記フリット材を閉ループの枠形状に塗布する塗布工程を有し、
前記塗布工程では、前記フリット材の吐出を停止させ、前記フリット材の吐出が停止した前記吐出ヘッドを前記塗布対象物における前記枠形状の閉ループと前記枠形状の閉ループ外にある切断ラインとの間の領域に対向させ、前記領域に対向した前記吐出ヘッドを前記塗布対象物に対して離間する方向に移動させることを特徴とする封止構造体の製造方法。
前記塗布工程では、前記塗布対象物上の塗布開始位置から、前記切断ラインと前記枠形状のコーナ部との間にある塗布終了位置まで前記フリット材を塗布することを特徴とする請求項４記載の封止構造体の製造方法。
前記塗布工程では、前記塗布対象物上の塗布開始位置から、前記枠形状の閉ループ外にある塗布終了位置であって、前記枠形状の第１直線部から伸びる第１仮想線と前記枠形状の第２直線部から伸びる第２仮想線とそれらの第１直線部及び第２直線部を連通するコーナ部とにより囲まれる領域内の塗布終了位置まで前記フリット材を塗布することを特徴とする請求項４記載の封止構造体の製造方法。