説明

基板組立装置

【課題】表示装置に3Dパネルやタッチパネルを組み立てるために、簡単な構成で高精度の組立を行うと共に、生産効率の向上を図った組立装置を提供する。
【解決手段】3Dパネル又はタッチパネルと表示パネルとを貼合せるために、仮貼合室3で上下基板を上テーブルと下テーブルに保持して、上下基板の位置合わせと、凹凸のある加圧面のある上下テーブルで所定の加圧力での仮貼合せを行い、本貼合室7で、仮貼合された基板を搬送フィルム上に搭載して搬送し、搬送用フィルムに載置した状態で仮貼合された基板を加熱すると共に、仮貼合室で加えた加圧力の約8倍の加圧力で本貼合せを行う構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液晶や有機EL(Electro Luminescence)を用いた表示パネルに三次元パネルやタッチパネルを取付けるための基板組立装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置や、有機EL表示装置に三次元表示のために3D(3dimension:3次元)フィルムを取付けたり、利用者が表示指示や、動作指示を行うためのタッチパネル取付けた表示装置が増加してきている。このような、3Dフィルムやタッチパネルを表示装置に取付けるため製造方法として特許文献1に記載されているように画像表示パネルに基板状部材を接着剤にて直接取付けるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−117618号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1では、表示パネルに基板状部材を取り付ける方法が明示されているが、実際にどの様な装置を用いて取付を行うかに関しては、何等開示がない。
【0005】
特許文献1の方法では表示パネルとタッチパネル又は3Dパネル間は額縁状(環状)に接着剤を塗布する構成としている。しかし、このような貼付では、接着剤層の厚みで表示パネルと取り付けるタッチパネルや3Dパネル間に空間ができ、表示位置とタッチ位置のずれが生じる恐れがあり、3Dパネルでは表示位置のずれで画像がひずむ恐れがある。また、パネル間の全面に接着剤を塗布して貼合せる方法もあるが接着剤に気泡が混入して、同様の問題が発生する場合がある。
【0006】
さらに、表示パネルに基板を貼合せる際に高圧で貼合せる必要がある。高圧で基板を貼合せる場合には、基板を保持する面に凹凸があると、基板にその凹凸の圧着痕が残留して表示むら等の原因となり、表示装置としては不良品になる可能性が大きい。
【0007】
その為、本発明の目的は、表示パネルに3Dフィルムを貼合せた時に、貼り合せた接着剤層に気泡が残留しない精度の良い3D表示パネルを実現すると共に、製造のための時間の短縮を図り、構成の簡単な3D表示パネルの組立装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明では上基板を保持するために、真空吸着パッドや、粘着部材はがし用の剥がしピン用の凹凸のある基板保持面を備えた上テーブルと、ロボットハンドから基板を受け取るための複数の受け取りピン用の凹凸のある基板保持面を備えた下テーブルを備え、どちら一方の基板に接着剤を塗布した前記上下基板を真空状態で所定の加圧力で仮貼合をする仮貼合室と、真空状態で前記仮貼合された基板を加熱し加圧するための加圧面に凹凸のない上下の定盤の位置までフィルムに挟んで搬送し、加熱すると共に、仮貼合時よりも高圧で貼合を行う本貼合室と、前記本貼合室から大気状態で基板を搬出するパネル搬出部から構成した。
【発明の効果】
【0009】
上記構成とすることにより、基板が変形することなく、3Dパネル又はタッチパネルを表示パネルに貼合せた時に気泡の残留の無い精度の良い表示パネルを実現すると共に、製造のための時間の短縮を図った。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態になる基板貼合装置の全体構成の1例を示す図である。
【図2】仮貼合室の断面構成図である。
【図3】本貼合室の断面構成図である。
【図4】基板貼合装置の動作を説明するフローチャートである。
【図5】図4の続きの工程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の表示パネルに基板状部材を貼合せる装置の一実施例を図に基づいて説明する。本発明では真空チャンバ(真空貼合室)内で、小さい加圧力で表示パネルに3Dフィルムを仮貼合せした後に、フィルム上に仮貼合せたパネルを載せて本貼合せ室に搬送し、そこで、真空状態で加熱しながら大きな加圧力で貼合を行う構成としたものである。
本実施例では表示パネルを上基板9として、3Dフィルムを下基板10として説明する。
図1には本発明の表示パネルに3Dフィルム等の基板状部材を取付ける組立装置の全体配置の断面図を示す。図1において、1d,1uはロボットハンド、2は仮貼合装置、3は真空チャンバ構造の仮貼合室、4はフィルム繰出し部、5は加熱貼合室、6はフィルム巻取り部、7は本貼合室(フィルム繰出し部4、加熱貼合室5、フィルム巻取り部6を合体したもの)、8はパネル搬出部である。上側ロボットハンド1uには、表示パネルである上基板9が、下側ロボットハンド1dには3Dフィルムである下側基板10が保持されている。なお、上基板を保持する上側ロボットハンド1uには複数の真空吸着パッドが設けてあり、この吸着パッドで上基板9を保持している。
【0012】
図2には仮貼合装置の全体構成の概略図を示す。
【0013】
架台11の四隅に上側保持部材を支持する支持柱12が設けてある。支持柱12には、上側保持部材13を上下に移動させるための駆動機構15がそれぞれ設けてある。支持柱12m部分にはスライド用のスライダが、設けてあり、上側保持部材13側に設けてあるリニアレール上を上下にスライドできるように構成してある。この架台11上には真空チャンバで構成された仮貼合室3が支持されている。仮貼合室3の内部には下側に下テーブル14Dが複数のXYθ方向に自由に移動できるようにフリージョイント17を介して架台11に固定されている複数本の支柱に保持されている。そして、図示していない下テーブル14DをXYθ方向(水平方向)に移動させるための四角な下テーブルの3辺を横に押す、横押し機構が仮貼合室3の外側の各辺毎に複数設けてある。
【0014】
また、真空チャンバ3の内部には仮貼り合せの終了した3Dパネルを搬出するためのローラコンベア19が設けてある。このローラコンベア19は図示していない駆動機構で上下方向に移動できるように構成されている。そして、仮貼合時は、このローラコンベア19は下テーブル14D面より下側に配置されている。さらに、図示していないが、真空チャンバ20には基板を搬入するための第1のゲートバルブ(図示せず)と仮貼合基板を搬出するための第2のゲートバルブ42(図3参照)が設けてある。なお、第2のゲートバルブ42は本貼合室7のゲートバルブを兼用している。また、仮貼合室3には上基板9と下基板10の位置合わせを行うため、それぞれの基板の4つの角部を撮像する4台のカメラ16と撮像のための光を照射するLED照明18がカメラに対応して配置されている。本実施例ではカメラ16を下テーブル14D側に、LED照明18を上テーブル14U側に配置してあるが、上下を逆に配置しても良い。また、図示していないが、下テーブル14Dには下側ロボットハンド1dから下基板10を受け取るための上下動駆動機構を備えた複数の突出ピンが設けてある。
【0015】
なお、上側ロボットハンド1uから上基板8を受け取るために、上テーブル14Uには複数の真空吸着パッドが、上テーブル14Uに対して上テーブルとは別に上下動できるように駆動機構を設けた構成にしてある。この真空吸着パッドにも、真空ポンプから配管が配設されている。さらに、上テーブル14Uの基板保持面には上基板25を真空中でも保持できるように粘着部材24が設けてある。又、仮貼合室3の上部の上側保持部材13に上テーブル14Uが接続されており、上下に移動させるための駆動用のモータ又は空圧シリンダが設けてある。さらに、図示していないが、上テーブル14Uには粘着部材から仮貼合後の基板を剥がすための上テーブル面から突出して上基板面を押えておくために、複数の突出ピンとその駆動機構からなる粘着部材剥がし機構が設けてある。
【0016】
図3に本貼合室との全体構成とパネル搬出部の概略図を示す。
【0017】
本貼合室7は架台29上にフィルム繰出し部4と加熱貼合室5とフィルム巻取り部6とが構成されている。フィルム繰出し部4は真空チャンバ21で構成され、室内に搬送フィルム25を巻き付けた繰出しローラ24が設けてある。この搬送フィルム25は耐熱性のフィルムである。フィルム繰り出し部4の真空チャンバ21の室内と加熱貼合室5の室内及びフィルム巻取り部6の真空チャンバ23の室内は連結されており、真空状態となっている。フィルム巻取り部6を構成する真空チャンバ23内にはフィルム巻き取りローラ26が設けてあり、フィルム繰出しローラ24から繰出された搬送フィルム25を巻き取る。フィルム巻取り部6の基板搬出側には第3のゲートバルブ43が設けてある。この第3のゲートバルブ43の外側には搬送ローラ44を設けたパネル搬出部8が設けてある。
【0018】
加熱貼合室5は下定盤31を上下動するために空圧シリンダで構成された主駆動機構30と補助駆動区機構32を備えている。下定盤31の上部には加熱基板33が設けてあり、その上部に鋼板34が取り付けてある。上定盤35は加熱貼合室5の真空チャンバを構成している天井部22に固定されている。上定盤35の加圧面側には加熱基板36が設けてあり、加熱プレート36の前面にはゴム又は樹脂等で形成された弾性板37とその前面に鋼板39が取り付けてある。次に、本装置の各部の動作を説明する。
【0019】
図1において、先ず、仮貼合室3内に基板9,10を搬入するときは、下側ロボットハンド1dに貼合面を上側にして下基板10を載せて、上側ロボットハンド1uに上基板9の貼合面を下にして仮貼合室3である真空チャンバ内の上下テーブル位置に搬入する。仮貼合室3内を大気状態として図示していない第1のゲートバルブを開放して、ロボットハンド1d,1uにて上下基板をそれぞれ仮貼合室3内に搬入する。このとき、本貼合室7側の第2のゲートバルブ42と第3のゲートバルブ43は閉じられている。又、上下基板のどちらか一方の貼合面には、熱硬化性の樹脂からなる接着剤が前工程で全面に塗布されている。仮貼合室3内には、後述するように上下にテーブルが対向するように設けてあり、上基板9は貼合面を下向きにして上テーブル13面に受け渡されて水平に保持される。下基板10貼合面を上向きにして下テーブル14面に受け渡され、水平に保持される。上基板9と下基板10の搬入が完了すると、第1のゲートバルブを閉めて、図示していない真空ポンプを用いて仮貼合室3内を真空排気する。なお仮貼合室3内の気圧力を測定するための圧力計が設けてあり、所定の真空度にする。そして、位置合わせを行った後、仮貼合が行なわれる。なお、位置合わせ時には、通常両基板に位置合わせマークを設けておき、このマークを下テーブル14Dの下側に設けたカメラ16と上テーブル14U側に設けたLED照明18を用いて撮像して、撮像結果を制御部で画像処理してマークの位置ずれ量を行なわれるが、表示パネルや3Dフィルムは製品に近い状態であるため位置合わせマークを設けることができない。そのために、四角形状の上基板9(表示パネル)及び下基板10(3Dフィルム)の4箇所のエッジ部を撮像して、エッジ部が一致しているか否かで位置合わせを行っている。なお、仮貼り合せを行なう時の貼合荷重は0.06MPa程度の力である。
【0020】
仮貼合が終了すると、仮貼合室3と本貼合室7との間の第2のゲートバルブ27が開かれる。この第2のゲートバルブ27を開ける前には、本貼合室7とパネル搬出部9との間の第3のゲートバルブ28は閉じられており、本貼合室7内は仮貼合室3内の仮貼合をする真空状態と同じ真空状態にしてある。第1のゲートバルブが開かれると、仮貼合の完了した基板がローラコンベア19により本貼合室7内に搬入される。本貼合室7では、フィルム繰出し部4に設けたフィルム搬送機構(下側に配置された搬送フィルム25上に仮貼合された基板を載せ、搬送フィルム25を移動させることで搬送)にて加熱貼合部5に送られる。加熱貼合部5では下フィルムに載せられたまま仮貼合された基板を、加熱(例えば約80〜90℃)しながら0.5MPaの高加圧力(仮貼合室3における加圧力の約8倍の加圧力)で加圧することで接着剤を溶融、固化して貼合を行う。貼合が終了すると本貼合室7内を大気状態に戻し、本貼合室とパネル搬出部との間のゲートバルブを開けて、貼合の完了した基板(3D表示パネル)40は、基板を搭載している搬送フィルム25をフィルム巻取り部26側に移動させることで本貼合室7から搬出する。搬出された3D表示パネル40は搬出用のローラコンベア41で構成されたパネル搬出部9に搬出される。
【0021】
このように、仮貼合室3では高精度の位置決めが必要なために、複数台のカメラ16を用いて高精度に位置決めをしてから仮貼合を行っている。本貼合室7では高い加圧力を加えて貼合を行うために、基板に力を作用させる加圧面等に凹凸が有ると、その凹凸を基板に転写してしまう恐れがある。そのために、できるだけ真平らな面で加圧できるように、基板を保持する必要がない状態でフィルムに基板を挟んだまま加熱・加圧できるように構成したものである。また、接着剤には気泡が残らないように、真空中で貼合せを行うようにしたものである。
【0022】
前述のように仮貼合室3での貼合は、上基板9と下基板10を上テーブル14Uと下テーブル14Dにロボットハンド1から受け取り、それぞれの基板を保持して位置合わせを行う必要があり、基板を保持する面を平らに形成することが難しい。すなわち、テーブル側に設けた受け取り治具を上下動作させるために凹凸のある面になる。このため、大きな加圧力を加えると加圧痕が基板側に発生して、パネルが不良となる可能性が大きい。そこで、仮貼合室2では加圧力を制限して仮貼合を行い、本貼合室7で基板を保持する必要ない状態(下フィルムに仮貼合した基板を搭載して)で平らな定盤面により大きな加圧力で加圧することで本貼り合せを行い、不良品の発生を防止るようにしたものである。
【0023】
次に図4、図5に示すフローチャートを用いて全体の動作を説明する。
【0024】
先ず、仮貼合室2のドアバルブ1を開く(S1)。次に、貼合前の上基板9のテーブル保持面側を上側ロボットハンド1uの指部に設けてある真空吸着パッドで真空吸着保持して、先ず上基板9を上テーブル14Uに搬入する。上テーブル14Uからは、複数の真空吸着パッドが上テーブル14U面の粘着部材面より突出して上側ロボットハンド1uの指部の間から上基板9の基板保持面を真空吸着保持する。次に、上側ロボットハンド1uの指部の真空吸着パッドの真空を遮断して真空吸着を開放する。その後、上側ロボットハンド1uを上テーブル14U面から退避させる。次に上テーブル14U側の真空吸着パッドを上テーブル14U面まで上昇させる。真空吸着パッドを上昇させることで、上基板9は上テーブル14U面に設けてある粘着部材に粘着保持される(S2)。
【0025】
次に、下基板10を下側ロボットハンド1dの指部に貼合面を上向きして載せて、下テーブル14Dまで搬送する。下基板10が搬送されてくると、図示していない複数の持ち上げピンが下テーブル10面より高い位置(下側ロボットハンド1dの指部の厚さより高い位置)まで上昇して、下基板10を持ち上げピンで保持する。持ち上げピンが下基板10を保持すると下側ロボットハンド1dを第1のゲートバルブの外まで退避させる。下側ロボットハンド1dが退避すると持ち上げピンを下テーブル14d面より下の位置になるまで降下させる。なお下テーブル14dの面にも粘着部材を設けておいて下テーブル14dを動作させたときに下基板10がずれないようにしてある(S3)。
【0026】
次に、第1のゲートバルブを閉じる(S4)。第1のゲートバルブが閉じられると仮貼合室3内を真空排気する(S5)。仮貼合室3内が貼り合せを行う真空状態(約2000Pa)になったか否かを仮貼合室又は真空排気配管に設けた気圧計で計測して、設定した値になるまで真空排気を行う(S6)。
【0027】
仮貼合室3内の真空排気が完了すると、カメラ16で上基板9及び下基板10の4箇所のエッジ部を撮像して、制御部で画像処理して上下基板のエッジの位置ずれ量を求め、ずれ量に応じて下テーブル14Dを水平方向に移動して位置合わせを行う(S7)。位置合わせが完了すると上基板を保持している上テーブル14Uを下テーブル14D側に降下させて、貼合を行う。このときの加圧力は5tf程度であり、接着剤は乾燥させずにそのままの状態(仮貼合)である(S8)。
【0028】
仮貼合が終了すると、基板を保持している上テーブル14Uの粘着部材を剥がすための剥がし機構を動作させて、押し付けピンが下降して、上基板面を押さえと共に、上テーブル14Uを上昇させることで粘着部材を基板面から剥がす。次に、下テーブル14D側に設けてある持ち上げピンを上昇させて下テーブル14D面から仮貼り合わされた基板を離間させ、次に、下テーブル14Dを降下させるか又は搬送ローラ19を上昇させて、搬送ローラ19上に仮貼合した基板を受け渡し、第2のゲートバルブ42を開ける(S9)。
【0029】
次に、搬送ローラ19を駆動して本貼合室7内に仮貼合された基板40を搬入する。仮貼合基板40は、仮貼合室3内は搬送ローラ19上を移動して、本貼合室7のフィルム繰出し部4内に移動し、フィルム繰出しロール24から繰出された搬送フィルム25上に搭載されて受け渡される。搬送フィルム25上に搭載された仮貼合基板40は搬送フィルム上に搭載されて搬送フィルム25と一緒に移動して本貼合室7内を搬送される(S10)。本貼合室7内に仮貼合基板40が搬入されると、第2のゲートバルブ42が閉じられる(S11)。第2のゲートバルブ42が閉じられると仮貼合室3内が大気開放される。その後、仮貼合室3では先に述べたS1以下の工程が実行される(S12)。
【0030】
本貼合室7内に搬送された仮貼合基板40は、搬送フィルム25上に搭載されて搬送され、上定盤35と下定盤31の領域内に搬送される。この領域内には、仮貼合基板の停止位置を決めるための基板検出センサ(光センサ)が設けてあり、仮貼合基板40を検出すると搬送フィルム25の移動を停止する(S13)。
【0031】
仮貼合基板40のプレス位置が決まると、上定盤35と下定盤31内に設けてあるヒータ36、33を動作させて仮貼合基板40を加熱して接着剤を溶融乾燥させる(S14)。同時に下定盤31を上昇させて上定盤35との間隔を狭めて加圧する(S15)。すなわち、搬送フィルム25上に仮貼合基板を搭載した状態で加圧する構成である。このように搬送フィルム上に搭載して貼合せることで接着剤が溢れても装置(定盤)を汚すことなくメンテナンスが容易になる。
【0032】
加熱と加圧が終了すると、排気配管に設けてある電磁弁を大気導入側に変更して、本貼合室7内に大気を導入して、大気状態とする(S16)。本貼合室7内が大気状態となると第3のゲートバルブ43を開く(S17)。第3のゲートバルブ43が開かれると搬送フィルムの繰出しロール24と巻取りロール26を駆動して貼合完了した基板40をパネル搬出部8に排出する。この時パネル搬出部8に設けてあるローラコンベア44が駆動され、本貼合室7内の搬送フィルム25からローラコンベア44上に本貼合の完了した基板40が受け渡される(S18)。
【0033】
本貼合基板40が本貼合室7から排出されると、第3のゲートバルブ43を閉じる(S19)。第3のゲートバルブ43が閉じられると、本貼合室7内を真空排気して次の基板の貼合の準備を開始する(S20)。本貼合室7内が本貼合を行う真空圧になったか否かを本貼合室7内に設置してある気圧計を用いて確認する(S21)。本貼合室7内が所定の真空度になると一連作業を終了する。
【0034】
以上が、本実施例における動作の概要である。本発明では仮貼合を仮貼合室2内の貼合機構で、上下テーブル面に基板受け渡し用のピンや吸着パッド用の穴及び粘着部材剥がしピン用の穴等の凹凸があっても、基板に加圧面の凹凸による変形が発生しない加圧力で基板面を加圧して仮貼合を行い、その後、基板が本貼合室7内を搬送フィルム上に搭載されて搬送すると共に、基板を加圧する面が凹凸のない上下定盤を用いて加熱し、高圧で加圧して本貼合する構成としたために、基板面に変形が発生せず且つ精度の良いパネルを作成することが可能となる。なお加熱加圧する上定盤側に弾性体を設けることで、基板に衝撃的な荷重の加わることを防止しているために、基板の破損の防止と、上下基板の位置ずれと、を防止している。
【0035】
なお、前記実施例で、仮貼合室2内の上基板の保持に粘着部材を用いることで説明したが、粘着部材に代えて静電チャックを用いる構成としても良い。この場合、粘着部材を剥がすために設けた機構は不用となる。
【符号の説明】
【0036】
1…ロボットハンド、2…仮貼合室、3…仮貼合室、4…フィルム繰出し部、5…加熱貼合室、6…フィルム巻き取り部、7…本貼合室、8…パネル搬出部、9…上基板、10…下基板、14U…上テーブル、14D…下テーブル、26フィルム繰り出しローラ、25…搬送フィルム、26…フィルム巻き取りローラ、30…主駆動機構、31…下定盤、32…補助駆動機構、33…加熱基板、34…鋼板、35…上定盤、36…加熱基板、37…弾性板。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上基板と下基板を貼合せる基板組立装置において、
前記上基板を保持するために、凹凸のある基板保持面を備えた上テーブルと、凹凸のある基板保持面を備えた下テーブルを備え、どちら一方の基板に接着剤を塗布した前記上下基板を真空状態で所定の加圧力で仮貼合せをする仮貼合室と、
前記仮貼合室で仮貼合せした仮貼合基板を搬送ローラに受け渡して本貼合室に搬送し、本貼合室に設けた搬送フィルム上に前記仮貼合基板を受け渡すフィルム繰り出し部と、加熱機構を備えた下定盤と、加熱機構を備え加圧面側に弾性体を介して平らな面の鋼板を設けた上定盤とを備え、前記搬送フィルムは前記下定盤面より上方を移動して前記仮貼合基板を上下定盤の間まで搬送して、上定盤と下定盤との間隔を狭めて加熱加圧して本貼合を行う加熱貼合室と、
本貼合をした本貼合基板をパネル搬出部に搬送する搬送フィルムを巻き取るフィルム巻取り部と、から構成した基板組立装置。
【請求項2】
請求項1に記載の基板組立て装置において、
前記仮貼合室内の上テーブルには上基板を受け取るための複数の真空吸着パッド用や、粘着部材を剥がすための複数の突出ピン用の穴からなる凹凸が、下テーブルには複数の持ち上げピン用の穴からなる凹凸があることを特徴とする基板組立装置。
【請求項3】
請求項2に記載の基板組立装置において、
前記仮貼合室内には仮貼合後の仮貼合基板を本貼合室に搬送するため、上下に移動する移動機構を備えたローラコンベアを設けてあることを特徴とする基板組立装置。
【請求項4】
請求項3に記載の基板組立装置において、
前記本貼合室内が基板を載せて搬送する搬送フィルムを繰出すフィルム繰出しローラを備えたフィルム繰出し部と、前記搬送フィルムを巻き取る巻取りローラを備えたフルム巻取り部との間に加熱加圧室を配置たことをことを特徴とする基板組立装置。
【請求項5】
請求項4に記載の基板組立装置において、
前記仮貼合室内で上下基板の4つの角部を撮像するカメラ用いて上下基板のずれ量を検出して、下テーブルを水平方向に移動して位置合わせをした後仮貼合を行い、前記本貼合室内の加熱貼合部では基板の進入を検出して基板位置合わせを行う構成とした基板組立装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−97282(P2013−97282A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−241918(P2011−241918)
【出願日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【出願人】(000005452)株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Fターム(参考)】