JP4981190B1

JP4981190B1 - 貼合デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP4981190B1
Application number: JP2011269229A
Authority: JP
Inventors: 道也横田; 涼長谷川
Original assignee: Shin Etsu Engineering Co Ltd; Shinko Engineering Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Engineering Co Ltd; Shinko Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: KR101969597B1; TWI541562B; JP2013120352A; CN103160214A; TW201335663A; KR20130064702A; CN103160214B

Abstract

【課題】接着剤の外形を硬化時の形状に保持しながら基板同士を合着する。
【解決手段】第一基板１又は第二基板２のいずれか一方の内面に接着剤３を硬化時と同形状に塗布した後に、接着剤３の周縁部３ａのみをその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させ、その後、周縁部３ａを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させることにより、接着剤３の周縁部３ａで囲まれた中心部３ｂが未硬化状態であったとしても、半硬化した周縁部３ａで堰き止められて外へ伸展しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フレキシブルディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や、例えばタッチパネルや３Ｄ（３次元）ディスプレイや電子書籍などのようなＦＰＤなどの基板に対して、カバーガラスやＦＰＤなどのもう一枚の基板を合着する貼合デバイスの製造方法に関する。
詳しくは、対向する第一基板と第二基板を、その間に塗布された接着剤が挟み込まれるように合着する貼合デバイスの製造方法に関する。

従来、基板に対する貼合デバイスの製造方法として、液晶パネル上に防塵ガラスを接着する際、先ず、液晶パネルの接着側に配置される基板の表面においてその中心付近のみに接着剤が部分的に供給され、その次に、吸着加圧部材で吸着した防塵ガラスを移動させ、既に接着剤が供給されている前記基板に載置し、そのまま加圧して接着剤を防塵ガラスと基板の界面に沿って前記基板の外縁に向け均一に押し広げ、その後、前記接着剤を硬化させることにより固着させている（例えば、特許文献１参照）。
また、２枚の基板の一方あるいは両方の接着面となる面の周辺部に、前記基板からはみ出した接着性樹脂を溜めるための溝を設け、先ず、２枚の前記基板の接着面となる少なくとも一方の面においてその中心付近のみに前記接着性樹脂を滴下し、その次に、前記２枚の基板を前記接着性樹脂が挟まれるように接合し、加圧手段により前記接着性樹脂を均一に展開させ、余分な前記接着性樹脂が前記樹脂溜まり溝に流入した後、紫外線の照射や加熱装置による加熱処理で前記接着性樹脂を硬化させる方法もある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２４０９１４号公報特開平８−３６１５１号公報

しかし乍ら、このような従来の貼合デバイスの製造方法では、基板の中心付近のみに接着剤を塗布した後に押圧して伸展させるため、接着剤が基板の周縁から部分的にはみ出したり、接着剤が基板の周縁まで部分的に届かず不足したりするなど、接着剤を基板の外形状に合わせて整形するのが困難であるという問題があった。伸展した接着剤の大きさは、基板同士の押圧具合に応じて微妙に変化するため、精度に劣るとともに、製造環境の温度や湿度などの変化に応じて基板同士の押圧具合を微調整する必要もあるから生産性に劣るという問題もあった。
さらに、貼合デバイスの種類によっては、接着剤の膜厚（厚さ寸法）を約０．１〜０．５ｍｍする要望がある。このサイズは一般的なＬＣＤにおける接着剤の膜厚（約１〜１０μｍ程度）に比べて数十倍にもなるため、接着剤の流動性が大きくて、接着剤を押圧伸展させる方法では、基板の周縁から接着剤が流れ出てしまうなど、対応が難しいという問題があった。
また、接着剤を伸展させる過程において気泡が発生するおそれがあり、特に接着剤の中に発ガス性を有する硬化制御材が含まれている場合には、真空雰囲気で硬化制御材がガス化して気泡となるため、基板同士を完全な無気泡で合着できないという問題もあった。

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、接着剤の外形を硬化時の形状に保持しながら基板同士を合着すること、などを目的とするものである。

このような目的を達成するために本発明は、対向する第一基板と第二基板を、その間に塗布された液状の接着剤が挟み込まれるように合着する貼合デバイスの製造方法であって、前記第一基板又は前記第二基板のいずれか一方の内面に前記接着剤を当初から硬化時の外形状と同形状に塗布する工程と、前記接着剤の周縁部をその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させる工程と、前記周縁部を含む前記接着剤の全体が挟まれるように前記第一基板と前記第二基板を合着させる工程とを含むことを特徴とする。

前述した特徴を有する本発明は、第一基板又は第二基板のいずれか一方の内面に接着剤を硬化時と同形状に塗布した後に、接着剤の周縁部のみをその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させ、その後、周縁部を含む接着剤の全体が挟まれるように第一基板と第二基板を合着させることにより、接着剤の周縁部で囲まれた中心部が未硬化状態であったとしても、半硬化した周縁部で堰き止められて外へ伸展しないので、接着剤の外形を硬化時の形状に保持しながら基板同士を合着することができる。
その結果、基板の中心付近のみに接着剤を塗布して押圧伸展させる従来の方法に比べ、接着剤の流動性による基板の周縁からのはみ出しや、接着剤が基板の周縁まで届かない不足などを防止できて接着剤の整形性に優れる。
さらに、基板同士の合着に伴って接着剤が押圧されても、接着剤の大きさが変化しないため、精度に優れるとともに、接着剤は塗布時から硬化時と同形状に塗布されたまま、製造環境の温度や湿度などの変化に応じて基板同士の押圧具合を微調整する必要がないため、生産性に優れる。
さらに、接着剤の膜厚（厚さ寸法）が一般的なＬＣＤにおける接着剤の膜厚よりも遥かに厚い貼合デバイスを製造する場合には、基板の周縁から接着剤が流れ出ることがなく、対応が容易である。

本発明の実施形態に係る貼合デバイスの製造方法の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が塗布工程の一部切欠縦断正面図、（ｂ）が周縁硬化工程の一部切欠縦断正面図、（ｃ）が中心硬化工程の一部切欠縦断正面図、（ｄ）が合着工程の一部切欠縦断正面図である。（ａ）が図１（ａ）に示された塗布工程の縮小平面図、（ｂ）が図１（ｂ）に示された周縁硬化工程の縮小平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る貼合デバイスＡの製造方法は、図１〜図２に示すように、対向する一対の第一基板１と第二基板２を、その間に塗布された液状の接着剤３が挟み込まれるように合着するために用いる方法である。
貼合デバイスＡの製造方法として、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方の内面に接着剤３を当初から硬化時における外形状と同形状に塗布する塗布工程と、塗布された接着剤３における周縁部３ａをその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させる周縁硬化工程と、半硬化された周縁部３ａを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させる合着工程を含んでいる。

第一基板１及び第二基板２としては、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フレキシブルディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や、例えばタッチパネルや３Ｄ（３次元）ディスプレイや電子書籍などに用いられるＦＰＤと、透明なガラス製基板又はＰＥＳ（Poly-Ether-Sulphone）などの透明なプラスチックフィルムや合成樹脂製基板若しくはカバーガラスやバリアガラスなどが用いられる。
また、第一基板１及び第二基板２は、その製作段階で複数の第一基板１及び第二基板２が並設される分離前の一枚ものを使用することも可能である。
さらに、第一基板１及び第二基板２の外形状は、例えば矩形など、同じ大きさに形成され、合着工程においてそれぞれの外縁同士が重なり合うように合着させることが好ましい。

接着剤３としては、例えば光エネルギーを吸収して重合が進行することにより硬化して接着性を発現する光硬化性を有する光硬化型接着剤などが用いられる。また光硬化型接着剤に代えて、熱エネルギーの吸収により重合が進行して硬化する熱硬化型接着剤や二液混合硬化型接着剤などを用いることも可能である。
さらに、接着剤３は、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方に塗布される時点で、その粘度、詳しくは重合度（硬化度）が低くて流動性を有し、光エネルギーや熱エネルギーなどを吸収することにより、粘度（重合度、硬化度）が高くなるにつれて流動性が低下するものの、変形可能で且つ接着剤３の表面は固まらずに接着性を保持しているゲル状化状態を半硬化状態と呼んでいる。この半硬化状態の接着剤３は、更に光エネルギーや熱エネルギーなどを吸収することにより、変形し難くなって本硬化状態となる。
接着剤３の具体例としては、例えばアクリル系ＵＶ硬化型樹脂やシリコン系ＵＶ硬化型樹脂などからなる紫外線硬化型接着剤を用い、特に空気中ではその表面が固まらない酸素阻害性を有する硬化制御材が含まれるものを用いることが好ましい。なお、この種の硬化制御材は、真空雰囲気においてガス化する性質を有する場合が多い。

また、接着剤３は、例えばディスペンサなどからなる定量吐出ノズルなどを用い、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方の内面に対して、当初から硬化時における外形状と同じ所望形状に塗布することが好ましい。
なお、接着剤３を塗布する前に、接着剤３の中に混在している気泡は脱気しておき、塗布時においても気泡を巻き込まないように注意が必要である。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示される塗布工程の具体例では、大気中において、第一基板１の内面１ａに対し接着剤３を、第一基板１及び第二基板２の外形状に沿った矩形状に塗布している。
また、その他の例として図示しないが、定量吐出ノズルに代えて印刷などにより接着剤３を塗布したり、第二基板２の内面２ａに接着剤３を塗布したり、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方の内面に対して接着剤３を矩形以外の形状に塗布することなども可能である。

塗布された接着剤３の周縁部３ａを半硬化させる周縁硬化工程の具体例では、接着剤３として光硬化型接着剤を用いるとともに、遮光マスク４を用いる場合を示している。
詳しくは、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示されるように、周縁部３ａで囲まれた接着剤３の中心部３ｂを覆うように平板状の遮光マスク４が配設され、遮光マスク４を挟むように光源（図示しない）から紫外線などの光線Ｌを照射している。
また、ＬＥＤなどの点光源を用いる場合には、周縁部３ａに沿って点光源を照射することも可能である。
それにより、接着剤３の周縁部３ａのみが額縁状に光エネルギーを吸収してゲル状化し、額縁状の周縁部３ａはその表面もゲル状化するが接着性を保持する半硬化状態となる。
特に、接着剤３に酸素阻害性を有する硬化制御材が含まれる場合には、酸素阻害性のため、空気中において周縁部３ａの表面層が完全に固まることはなく接着性を残している。
また、その他の例として図示しないが、紫外線などの光線Ｌに代えて、熱源から熱線などを周縁部３ａのみに向けて照射することにより、熱エネルギーなどが吸収されてゲル状化し周縁部３ａを半硬化させることも可能である。

さらに必要に応じて、周縁硬化工程の後は、その状態を所定時間に亘って放置するためのレベリング工程を含むことが好ましい。
このレベリング工程によって、半硬化状態になった接着剤３の周縁部３ａと中心部３ｂにおける表面が自然に平滑化されるとともに、塗布時に巻き込んだ気泡を自然に脱泡させることが可能となる。

そして、周縁硬化工程の後には、図１（ｃ）に示されるように、周縁部３ａで囲まれた接着剤３の中心部３ｂをその粘度が高くなるように半硬化させる中心硬化工程と、半硬化された周縁部３ａ及び中心部３ｂを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させる合着工程を含むことが好ましい。
図１（ｃ）に示される具体例では、接着剤３の中心部３ｂを覆う遮光マスク４が除去された後に、前記光源から紫外線などの光線Ｌを全面、あるいは中心部３ｂを選択的に照射することにより、中心部３ｂが光エネルギーを吸収してゲル状化するものの接着性を保持する半硬化状態となる。
特に、接着剤３に酸素阻害性を有する硬化制御材が含まれる場合には、酸素阻害性のため、空気中において中心部３ｂの表面層が完全に固まることはなく表面層に接着性を残している。
したがって、接着剤３の塗布形成は、合着工程時における両基板の上下関係として、第一基板１又は第二基板２に区別なくどちらに形成しても良い。それ以外には第一基板１及び第二基板２の両方にそれぞれ接着剤３に形成することにより、遥かに厚い接着剤３の厚膜形成が容易になる。
また、その他の例として図示しないが、既に半硬化した周縁部３ａの粘度が上がらないように、周縁部３ａを覆う額縁状の遮光マスクが配設され、接着剤３の中心部３ｂのみに光線Ｌを照射して半硬化させたり、紫外線などの光線Ｌに代えて熱源から熱線などを中心部３ｂに向けて照射したり、中心硬化工程を含まず周縁硬化工程の後に、半硬化された周縁部３ａと未硬化状態の中心部３ｂを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させる合着工程を実行することなども可能である。

図１（ｄ）に示される合着工程の具体例では、真空中又は大気中において、接着剤３が塗布された第一基板１に対し、第二基板２をその内面２ａが接着剤３の表面３ｃと接触するように重ね合わせ、第一基板１と第二基板２が接着剤３を挟んで互いに平行となるように合着させている。
詳しくは、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方若しくは両方を互いに接近移動させる昇降駆動部（図示しない）が設けられている。この昇降駆動部は、コントローラ（図示しない）で作動制御され、第一基板１と第二基板２をそれらの内面１ａ，２ａ同士の間隔が、接着剤３の塗布高さと略同じになるまで接近移動させるように構成している。

また、合着工程の後工程としては、合着工程が実行される場所、又は合着工程の実行場所とは異なる場所などに搬送された状態で、紫外線などの光線Ｌや熱線などを半硬化状態の周縁部３ａと半硬化状態又は未硬化状態の中心部３ｂに向け照射して本硬化させることが好ましい。
それにより、接着剤３全体の粘度が更に高くなって変形不能な完全接着状態となり、第一基板１と第二基板２がそれらの間に本硬化状態の接着剤３を均等な充填膜厚（ギャップ）で挟み込むように合着した貼合デバイスＡが生産される。

このような本発明の実施形態に係る貼合デバイスＡの製造方法によると、図１（ａ）及び図２（ａ）に示される塗布工程で、第一基板１又は第二基板２のいずれか一方の内面１ａに接着剤３を硬化（半硬化及び本硬化）時と同形状に塗布した後に、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示される周縁硬化工程で、接着剤３の周縁部３ａのみをその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させ、その後、図１（ｄ）に示される合着工程で、周縁部３ａを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させるため、接着剤３の周縁部３ａで囲まれた中心部３ｂが未硬化状態であったとしても、半硬化した周縁部３ａで堰き止められて外へ伸展しない。
それにより、接着剤３の外形を硬化時の形状に保持しながら基板１，２同士を合着することができる。したがって、接着剤３の流動性によるはみ出しなどを防止できて接着剤３の整形性に優れる。

特に、周縁硬化工程の後には、図１（ｃ）に示される中心硬化工程で、接着剤３の中心部３ｂをその粘度が高くなるように半硬化させ、その後、図１（ｄ）に示される合着工程で、半硬化された周縁部３ａ及び中心部３ｂを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させる場合には、第一基板１及び第二基板２の合着前に、周縁部３及び中心部３ｂの接着剤３の全体が半硬化状態となっている。
それにより、基板１，２同士の合着後における接着剤３の流動を完全に防止することができる。したがって、接着剤３を本硬化するたに、合着された基板１，２を搬送するか又は表裏反転移動させるなどしても、品質低下のトラブルを避けることができて生産上の自由度が向上する。
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例は、接着剤３が真空雰囲気においてガス化する硬化制御材を含み、合着工程が真空雰囲気において半硬化状態の周縁部３ａ及び中心部３ｂを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させている。
図１（ｄ）に示される例では、所定の真空度に維持されたチャンバー５の内部において、第一基板１と第二基板２の合着を実行している。

さらに、合着工程において、第一基板１又は第二基板２のいずれか他方の内面を、接着剤３の表面３ｃに対して密着するように加圧することが好ましい。
図１（ｄ）の二点鎖線に示される例では、第一基板１に塗布された接着剤３に対し、前記昇降駆動部により第二基板２を、その内面２ａが接着剤３の表面３ｃに圧接するように接近移動させ押圧している。

このような本発明の実施例に係る貼合デバイスＡの製造方法によると、真空雰囲気で第一基板１及び第二基板２が接着剤３の表面３ｃとの間に空気を残留させずに合着されると同時に、周縁部３ａ及び中心部３ｂが半硬化（ゲル化）に伴って、内部の硬化制御材が真空雰囲気と接触しないためにガス化せず気泡が発生しない。
それにより、基板１，２同士を無気泡で合着することができる。したがって、無気泡の品質を確保できるという利点がある。

さらに、合着工程において、第一基板１又は第二基板２のいずれか他方の内面を、接着剤３の表面３ｃに対して密着するように加圧させる場合には、接着剤３の表面３ａに生ずる凹凸が平滑に変形して密着する。
それにより、基板１，２同士の合着時における気泡の残留を更に減少させることができる。したがって、無気泡の品質を更に向上させることができるという利点もある。

なお、前示実施例では、接着剤３が真空雰囲気においてガス化する硬化制御材を含み、合着工程が真空雰囲気において半硬化状態の周縁部３ａ及び中心部３ｂを含む接着剤３の全体が挟まれるように第一基板１と第二基板２を合着させたが、これに限定されず、硬化制御材を含まない接着剤３を用いたり、合着工程が大気中において第一基板１と第二基板２を合着させたり、しても良い。

１第一基板１ａ内面
２第二基板２ａ内面
３接着剤３ａ周縁部
３ｂ中心部３ｃ表面

Claims

対向する第一基板と第二基板を、その間に塗布された液状の接着剤が挟み込まれるように合着する貼合デバイスの製造方法であって、
前記第一基板又は前記第二基板のいずれか一方の内面に前記接着剤を当初から硬化時の外形状と同形状に塗布する工程と、
前記接着剤の周縁部をその粘度が接着性を保持したまま他の部位の粘度よりも高くなるように部分的に半硬化させる工程と、
前記周縁部を含む前記接着剤の全体が挟まれるように前記第一基板と前記第二基板を合着させる工程とを含むことを特徴とする貼合デバイスの製造方法。
前記接着剤の周縁部を部分的に半硬化させる工程の後に、前記周縁部で囲まれた前記接着剤の中心部をその粘度が接着性を保持したまま高くなるように半硬化させる工程と、前記周縁部及び前記中心部を含む前記接着剤の全体が挟まれるように前記第一基板と前記第二基板を合着させる工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の貼合デバイスの製造方法。
前記接着剤が真空雰囲気においてガス化する硬化制御材を含み、
真空雰囲気において半硬化状態の前記周縁部及び中心部を含む前記接着剤の全体が挟まれるように前記第一基板と前記第二基板を合着させる工程とを含むことを特徴とする請求項２記載の貼合デバイスの製造方法。
前記第一基板と前記第二基板を合着させる工程において、前記第一基板又は前記第二基板のいずれか他方の内面を、前記接着剤の表面に対して密着するように加圧させることを特徴とする請求項３記載の貼合デバイスの製造方法。