粘着チャック装置
【課題】 本発明は、ガラス基板やフィルム基板等の基板どうしを貼り合わせる際に、両基板の間隔が不均一にならず、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じにくい粘着チャック装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 粘着チャック装置１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース部材１１上に、粘着部材１２を有する。ベース部材１１には貫通孔１３を複数有し、該貫通孔１３は後述するように、ガラス基板やフィルム基板等の基板を粘着部材１２から剥離する際に使用する気体や剥離ピンを挿入するためのものである。第１実施形態においては、粘着部材１２は凹部１４を有し、上記剥離する際に使用する気体や剥離ピンが挿入しやすいようになっている。基板を保持する粘着部材１２がウレタンゲルを含む。前記粘着部材１２が、保持される基板と接する同一面内に、粘着部と非粘着部を有することが好ましい。
【解決手段】 粘着チャック装置１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース部材１１上に、粘着部材１２を有する。ベース部材１１には貫通孔１３を複数有し、該貫通孔１３は後述するように、ガラス基板やフィルム基板等の基板を粘着部材１２から剥離する際に使用する気体や剥離ピンを挿入するためのものである。第１実施形態においては、粘着部材１２は凹部１４を有し、上記剥離する際に使用する気体や剥離ピンが挿入しやすいようになっている。基板を保持する粘着部材１２がウレタンゲルを含む。前記粘着部材１２が、保持される基板と接する同一面内に、粘着部と非粘着部を有することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液晶パネル等の平面型表示パネルに用いられるガラス基板等を保持できる粘着チャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板、フィルム基板等の基板を使用した液晶パネルを製造する場合には、それらを所定部位に保持するため、機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等が用いられていた。保持された基板は、別に用意された基板と数μｍの間隔をあいて対向配置されその間隔内に液晶を充填して貼り合わされるものである。
しかし、上記機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等では、被着体である基板を均一に保持することが困難であり、真空中で使用することができない等の問題があった。そこで、近年ではこれらの問題を解決する粘着チャック装置が用いられている。
【０００３】
粘着チャック装置は、粘着パッドや粘着シートを基材に貼り付け固定したものであり、従来は該粘着パッドや粘着シートとして、ジエン系樹脂が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
ところで、ガラス基板、フィルム基板等の基板を保持する際は、粘着チャック装置が保持しやすいように、基板が置かれている台から一旦基板をリフターピンで持ち上げた後、粘着チャック装置に保持させることが行われている。
近年、液晶パネル等の平面型表示パネルは大型化が急速に進んでおり、用いられるガラス基板としては例えば１０００ｍｍ×１０００ｍｍのサイズで厚さが０．７ｍｍのガラス板が用いられている。このような大面積のガラス基板をリフターピンで持ち上げた場合は、リフターピンの近傍でガラス基板が微小に湾曲していた。
このような湾曲したガラス基板を上記従来の粘着チャック装置で保持した後、別のガラス基板に貼り合わせた場合は、リフターピンの近傍で生じた微小な湾曲のために両基板の間隔が不均一になり、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００３／０７５３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ガラス基板やフィルム基板等の基板どうしを貼り合わせる際に、両基板の間隔が不均一にならず、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じにくい粘着チャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の粘着チャック装置は、基板を保持する粘着部材がウレタンゲルを含むことを特徴とする。
前記粘着部材は、粘着部と非粘着部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
ガラス基板やフィルム基板等の基板どうしを貼り合わせる際に、両基板の間隔が不均一にならず、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の粘着チャック装置の一実施形態例を示した図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）の線Ｘ−Ｘ’における断面図である。
【図２】本発明の粘着チャック装置における粘着部材１２の一実施形態例を示した斜視図である。
【図３】本発明の粘着チャック装置における粘着部材１２の他の実施形態例を示した図である。
【図４】本発明の粘着チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
【図５】本発明の粘着チャック装置のさらに他の実施形態例を示した断面図である。
【図６】本発明の粘着チャック装置を用いて基板を貼り付ける状態を示した概略図である。
【図７】本発明の粘着チャック装置で保持された基板を別の基板上に貼り合わせて液晶表示パネルを作製する図である。
【図８】本発明の粘着チャック装置から基板を剥離する方法の概略図である。
【図９】本発明の粘着チャック装置に用いられる押圧部材の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の粘着チャック装置について詳細に説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の粘着チャック装置の一例である第１実施形態について図１（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図１（ａ）は概略的平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
粘着チャック装置１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース部材１１上に、粘着部材１２を有する。ベース部材１１には貫通孔１３を複数有し、該貫通孔１３は後述するように、ガラス基板やフィルム基板等の基板を粘着部材１２から剥離する際に使用する気体や剥離ピンを挿入するためのものである。第１実施形態においては、粘着部材１２は凹部１４を有し、上記剥離する際に使用する気体や剥離ピンが挿入しやすいようになっている。
【００１０】
また、図２は粘着部材１２の概略的斜視図であり、図２（ａ）は、ベース部材１１に接着剤などで固定する側からみた斜視図で、図２（ｂ）は基板を貼り付ける側からみた斜視図である。図２（ａ）の粘着部材１２においては、ベース部材１１に接着剤などで固定する固定面１５を有する。また、粘着部材１２における凹部１４の底面１６は、粘着性を有してもよいが後述する押圧部材が剥離しやすいように非粘着とすることが好ましい。また、図２（ｂ）の粘着部材１２においては、基板を貼り付ける面の全面が粘着性を有してもよいが、基板を粘着部材１２から剥離しやすいように該面の一部が非粘着であることが好ましい。図２（ｂ）においては、ベース部材１１の貫通孔１３の反対面が非粘着部１７となっている。また、図２（ｂ）においては、粘着部１８が平面となっているが、基板を粘着部材１２から剥離しやすいように凹凸形状を有する模様面であってもよい。粘着部１８と非粘着部１７は、保持される基板と接する同一面内に有することが粘着性と剥離性を良好にするために好ましい。
【００１１】
また、粘着部材１２は図３（ａ）及び（ｂ）のように、ベース部材１１の複数の貫通孔１３を覆うような一体型のものでもよい。また、このような一体型の粘着部材１２においても図３（ｂ）のように、凹部１４を有することが好ましく、貫通孔１３に合わせた面１７が非粘着となっていることが好ましい。
図１のようにベース部材１１の貫通孔１３個々に粘着部材１２を設けた場合は、個々の粘着部材１２における基板への粘着面の平面性を調整することが必要であるが、図３（ａ）及び（ｂ）のような一体型の粘着部材１２では、基板への粘着面の平面性の精度がよいため好ましい。
【００１２】
［第２実施形態］
次に本発明の粘着チャック装置の一例である第２実施形態について図４に基づいて説明する。図４は断面図であり、 粘着チャック装置１は、図４に示すように、ベース部材１１の貫通孔１３内に粘着部材１２を接着剤などで固定したリフターピン１９を有している。該リフターピン１９は矢印方向に下降することによって基板に接触して貼り付けられ、該リフターピン１９が矢印方向とは逆に上昇することによって基板がベース部材１１と接触することにより粘着部材１２から剥離される。
【００１３】
［第３実施形態］
次に本発明の粘着チャック装置の一例である第３実施形態について図５に基づいて説明する。図５は断面図であり、 粘着チャック装置１は、図５に示すように、ベース部材１１の貫通孔１３内にリフターピン１９を有している。ベース部材１１には粘着部材１２が接着剤などで固定され、該粘着部材１２に基板が貼り付けられる。粘着部材１２に貼り付けられた基板は、リフターピン１９が矢印方向に下降されることにより粘着部材１２から剥離される。
【００１４】
次に粘着部材１２について詳述する。
粘着部材１２は、ウレタンゲルでなければならない。ウレタンゲルは、他の材料に比較して衝撃吸収性、緩衝性、防振性に優れているため基板を貼り付ける際に該基板が振動しにくいため、極めて平面性の優れた基板を得ることができる。また、後述するような、基板をリフターピンで持ち上げた場合に生じるリフターピン近傍の基板の微小湾曲が、ウレタンゲルで貼り付ける際に発生する緩衝作用によって平面化され、極めて平面性の優れた基板面を得ることができる。
ウレタンゲルとしては、さまざまなものを使用できるが、有機ポリイソシアネートとポリオールとの間でウレタン化されたものが好ましい。
具体的には、有機ポリイソシアネートを当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）０．９５〜１．０５の割合と、一部に２級若しくは３級の高級モノアルコールを用いた官能基数２．４〜３．０、分子量３０００〜６０００のポリオールブレンドとで反応させることによって得られるウレタンゲルである。有機ポリイソシアネートとポリオールを適宜に選択することによって、例えば、得られる組成物の硬度、機械的強さおよび粘着強さ等を調整していろいろな特性の粘着性を有するウレタンゲルを得ることができる。
【００１５】
本発明に用いる有機ポリイソシアネートは、１分子中に２個のイソシアネート基を有する有機化合物であって、前記ポリオールの水酸基に対して反応性のイソシアネート基を有するものが用いられる。有機ポリイソシアネートの例としては、一般的な芳香族、脂肪族及び脂環族の化合物を用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、液状変性ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリデンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等があり、とりわけトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。これら有機ポリイソシアネートは単独で用いることができるし、または２種以上を混合して用いることもできる。
【００１６】
本発明に用いるポリオールとしては、ポリオキシポリアルキレンポリオールに代表される公知ポリエステル系ポリオール、ポリテトラメチレンポリオキシグリコール、ひまし油系ポリオール、ε−カプロラクトン系ポリオール、β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリオール、カーボネート系ポリオールや、これら２種以上の混合物を挙げることができる。
【００１７】
本発明に使用するポリオールは、官能基数２．４〜３．０、分子量３０００〜６０００であることが好ましい。官能基数が２．４未満の場合には硬化し難く、官能基数が３より大きい場合は、硬すぎしかも粘着性が欠ける傾向がある。また、平均分子量が３０００未満の場合は、硬すぎしかも粘着性が欠ける傾向があり、分子量が６０００より大きい場合には、粘着性は増加するものの、硬すぎる傾向がある。
【００１８】
前述のポリオキシポリアルキレンポリオールとしては、低分子量の活性水素化合物を開始剤としてアルキレンオキサイドを開環附加重合させた公知の化合物を用いることができる。ここで言う低分子量の活性水素化合物とは、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングルコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、若しくはトリメチロールプロパン等の官能基数２〜３の多価アルコールを挙げることができる。また、これらの２種類以上の混合物を使用することも可能である。
【００１９】
ポリオールの一部成分として、主成分のポリオールに可溶性の２級若しくは３級の高級モノアルコールを用いることが好ましい。これらに該当するポリオールとしては、例えば、２−エチルヘキシルアルコール、ｓｅｃ−ステアリルアルコール、α−テルピネオール、ジアセトンアルコール及びカプリルアルコール等を挙げることができる。
【００２０】
モノオールの使用量は、ポリオール成分の合計量を１００質量部とした時、主成分のポリオール９９．５〜９０質量部に対して上記モノオールを０．５〜１０質量部の範囲であることが好ましい。モノオールの使用量が０．５質量部未満であると、硬くしかも所望する粘着性が得られない傾向があり、また１０質量部以上加えると、粘着特性は強くなるものの、硬度が低くなる傾向がある。
【００２１】
更にまた、有機ポリイソシアネートを理論量より少ない前記ポリオール類と公知の技術を用いて反応せしめ、末端に活性イソシアネート基を有するプレポリマーとして用いることもできる。プレポリマーとして用いる場合は、ポリオール化合物と有機ポリイソシアネートとの反応が確実に進行し易くなり、均質な組織を持ったウレタンゲルを得やすいために好ましい。これらのプレポリマーは、末端に活性イソシアネート基残量２質量％以上、好ましくは２．５〜１５質量％を有するものがよい。末端活性イソシアネート基残量が２質量％未満の場合にはプレポリマーの液粘度が高く、均質に反応させ難い傾向がある。また、末端活性イソシアネート基残量が１５質量％を越えるとプレポリマーとして用いる効果が少ない。
【００２２】
有機ポリイソシアネートとポリオール混合物とを化学反応させるに際して、ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対するイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比、すなわち、ＮＣＯ／ＯＨは０．９５〜１．０５が好ましい。この当量比が１．０５を越えると粘着性が乏しく安定したゴム硬度のものを製造し難く、０．９５以下であると耐熱性が劣りやすい。
【００２３】
ここで、有機ポリイソシアネートとポリオールとの間のウレタン化反応を行わせるに当たって、適宜のウレタン化触媒を用いることもできる。このウレタン化触媒としては、第３級アミン化合物や有機金属化合物等の公知の触媒を用いることが可能である。例えば、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブタンジアミン、オクチル酸鉛、ラウリル酸ジブチル錫等が好適である。
【００２４】
ベース部材１１およびリフターピン１９の材質としては、特に限定されないがアルミニウムなどの金属やフェノール樹脂などの硬化樹脂などを挙げることができる。
【００２５】
次に第１実施形態の本発明の粘着チャック装置を用いて液晶表示パネルを作製する方法について詳述する。
図６は、本発明の粘着チャック装置を用いて基板を貼り付ける状態を示した概略図である。
図６（ａ）は、載置台２１に載置されたガラス基板やフィルム基板などの基板２２であり、載置台２１は複数の貫通孔を有し、該貫通孔にはリフターピン２３を有している。基板２２は、リフターピン２３が矢印方向に上昇することにより、該リフターピン２３に支えられて載置台２１から浮上する（図６（ｂ））。そして、該基板２２に対して本発明の粘着チャック装置１の粘着部材１２を接触させることによって貼り付け（図６（ｃ））、基板２２を粘着チャック装置１で保持することができる（図６（ｄ））。
【００２６】
また、図７に示すように粘着チャック装置１で保持された基板２２は、真空中で予め別の載置台２１に載置された液晶３０が滴下された別の基板２２上に図７（ａ）のように貼り合わせることによって液晶表示パネルを作製することができる。図７（ｂ）は、基板２２どうしが液晶３０を挟持して得た液晶表示パネルであって、粘着チャック装置１は基板２２から剥離されている。
この際に粘着チャック装置１から基板２２を剥離する方法は次の通りである。
図８（ａ）は、粘着チャック装置１から基板２２を剥離する方法の概略図である。基板２２に貼り付けられた粘着チャック装置１の粘着部材１２は、ベース部材１１の貫通孔１３から該粘着部材１２に対して空気や窒素などの気体を供給し、粘着部材１２を膨張させる。膨張した粘着部材１２は、基板２２との接触面積が減少して該基板２２から剥離される。
このようにベース部材１１の貫通孔１３から気体のみを供給して粘着部材１２から基板２２を剥離してもよいが、図８（ｂ）のように押圧部材４０を粘着部材１２内に保持し、該押圧部材４０に対して気体を供給して基板２２を剥離してもよい。押圧部材４０は、図９に示すように粘着部材１２に接触する面ｈが曲面であることが基板２２を損傷せず、均一に剥離できるために好ましい。押圧部材４０としては、特に限定されないがステンレスなどの金属やフェノール樹脂などの硬化樹脂などを挙げることができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
【実施例１】
【００２７】
前述で述べた有機ポリイソシアネートとポリオールとを化学反応させて得られたウレタンゲルからなる縦横２０ｍｍ、厚み３ｍｍの粘着部材１２をアルミニウムの平らな板に貼り付け本発明の粘着チャック装置を得た。
【００２８】
［比較例１］
アクリル系の粘着材からなる縦横２０ｍｍ、厚み１４５μｍの両面粘着テープ（ＤＩＣ社製、商品名：＃８１０ＨＤ）をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００２９】
［比較例２］
シリコーン系の粘着材からなる縦横２０ｍｍ、厚み１３０μｍの両面粘着テープ（住友スリーエム社製、商品名：＃４３９０）をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００３０】
［比較例３］
縦横２０ｍｍ、厚み３ｍｍのシリコーンゴムからなる粘着部材をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００３１】
前記実施例１および比較例１〜３から得られた粘着チャック装置について、基板保持性能、粘着性能及び衝撃吸収性能を評価した。
（１）基板保持性能
前記実施例１および比較例１〜３からなる粘着チャック装置の被吸着体に対する保持性能の評価結果を表１に示した。粘着チャック装置に被吸着体を接触させてプッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加え、大気環境および１Ｐａ以下の真空環境に１時間放置し、被吸着体が落下しないか確認を行った。同様の確認を１０回行った。被吸着体としては無アルカリの液晶用素ガラスを用いた。
表１において、基板保持性能の結果を元に基板保持性能判定を以下のように行った。
＜基板保持性能判定＞
○：大気環境および真空環境において確実な基板保持が可能
×：大気環境および真空環境において確実な基板保持が不可
【００３２】
【表１】
【００３３】
（２）粘着性能
前記実施例１および比較例１〜３からなる粘着チャック装置と被吸着体との粘着力の評価結果を表２に示した。粘着チャック装置と被吸着体の初期粘着力および５０万回吸着後の粘着力を測定した。被吸着体としては無アルカリの液晶用素ガラスを用いた。粘着力の測定にはプッシュプルゲージを用いた。初期粘着力の測定は、粘着チャック装置に被吸着体を載せて、プッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加え、その後プッシュプルゲージにて垂直に引っ張り、剥離したときの引っ張り力を記録した。５０万回吸着後の粘着力については、粘着チャック装置に被吸着体を載せて、プッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加えた後、垂直に粘着チャック装置から被吸着体を剥がし、これを５０万回繰り返した後に粘着力の測定を行った。
表２において、上記粘着性能の測定値を元に粘着性能判定及び粘着力の繰り返し性能判定を以下のように行った。
＜粘着性能判定＞
○：被吸着体を保持するに十分な粘着力が得られた。
×：被吸着体を保持するに十分な粘着力が得られなかった。
＜粘着力の繰り返し性能判定＞
○：繰り返し吸着を行っても粘着力が劣化しない。
×：繰り返し吸着を行うことで粘着力が劣化する。
【００３４】
【表２】
【００３５】
（３）衝撃吸収性能
前記実施例１および比較例３からなる粘着チャック装置の粘着面側に衝撃を加えた時の衝撃吸収性能を測定し、評価結果を表３に示した。衝撃吸収性能の測定は、粘着チャック装置に１０ｃｍの高さから金属球を自由落下させ、跳ね返った高さを記録した。直径７．９ｍｍ、質量２．０ｇの金属球を用いた。
表３において、衝撃吸収性能の測定値を元に衝撃吸収性能判定を以下のように行った。
＜衝撃吸収性能判定＞
○：高い衝撃吸収性能が得られた。
×：衝撃吸収性能が得られなかった。
【００３６】
【表３】
【００３７】
前記表１〜３から明らかなように、実施例１の本発明の粘着チャック装置は、大気環境、真空環境でガラス基板の保持確認を行ったところ保持可能であり、粘着性能も十分であった。また、繰返し吸着を行っても粘着性能が低下しないことが確認された。さらに、衝撃吸収性能の評価を行ったところ、強い衝撃が加わっても十分に緩衝可能であることが確認された。
一方、比較例１としてアクリル系の粘着材を用いた両面粘着テープでは、被吸着体の保持は可能で粘着性能も十分であったが繰返し吸着を行うことで粘着性能が落ちる問題を有していた。
比較例２としてシリコーン系の粘着材を用いた両面粘着テープでは、被吸着体の保持は可能で粘着性能も十分であったが繰返し吸着を行うことで粘着性能が落ちる問題を有していた。
比較例３としてシリコーンゴムで検討を行ったが、粘着性能が不十分であった。また、衝撃吸収性能の評価を行ったところ、実施例１に比べ劣ることが確認された。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、粘着性能に変化がなく常に安定した基板保持性能が得られ、基板をリフターピンで持ち上げた場合に生じる基板の微小湾曲が衝撃吸収作用によって平面化され、極めて平面性の優れた基板を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 粘着チャック装置
１１ ベース部材
１２ 粘着部材
１３ 貫通孔
１４ 凹部
１５ 固定面
１６ 底面
１７ 非粘着部
１８ 粘着部
１９ リフターピン
２２ 基板
４０ 押圧部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液晶パネル等の平面型表示パネルに用いられるガラス基板等を保持できる粘着チャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板、フィルム基板等の基板を使用した液晶パネルを製造する場合には、それらを所定部位に保持するため、機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等が用いられていた。保持された基板は、別に用意された基板と数μｍの間隔をあいて対向配置されその間隔内に液晶を充填して貼り合わされるものである。
しかし、上記機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等では、被着体である基板を均一に保持することが困難であり、真空中で使用することができない等の問題があった。そこで、近年ではこれらの問題を解決する粘着チャック装置が用いられている。
【０００３】
粘着チャック装置は、粘着パッドや粘着シートを基材に貼り付け固定したものであり、従来は該粘着パッドや粘着シートとして、ジエン系樹脂が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
ところで、ガラス基板、フィルム基板等の基板を保持する際は、粘着チャック装置が保持しやすいように、基板が置かれている台から一旦基板をリフターピンで持ち上げた後、粘着チャック装置に保持させることが行われている。
近年、液晶パネル等の平面型表示パネルは大型化が急速に進んでおり、用いられるガラス基板としては例えば１０００ｍｍ×１０００ｍｍのサイズで厚さが０．７ｍｍのガラス板が用いられている。このような大面積のガラス基板をリフターピンで持ち上げた場合は、リフターピンの近傍でガラス基板が微小に湾曲していた。
このような湾曲したガラス基板を上記従来の粘着チャック装置で保持した後、別のガラス基板に貼り合わせた場合は、リフターピンの近傍で生じた微小な湾曲のために両基板の間隔が不均一になり、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００３／０７５３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ガラス基板やフィルム基板等の基板どうしを貼り合わせる際に、両基板の間隔が不均一にならず、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じにくい粘着チャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の粘着チャック装置は、基板を保持する粘着部材がウレタンゲルを含むことを特徴とする。
前記粘着部材は、粘着部と非粘着部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
ガラス基板やフィルム基板等の基板どうしを貼り合わせる際に、両基板の間隔が不均一にならず、液晶表示のコントラストが不均一になる等の問題が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の粘着チャック装置の一実施形態例を示した図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）の線Ｘ−Ｘ’における断面図である。
【図２】本発明の粘着チャック装置における粘着部材１２の一実施形態例を示した斜視図である。
【図３】本発明の粘着チャック装置における粘着部材１２の他の実施形態例を示した図である。
【図４】本発明の粘着チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
【図５】本発明の粘着チャック装置のさらに他の実施形態例を示した断面図である。
【図６】本発明の粘着チャック装置を用いて基板を貼り付ける状態を示した概略図である。
【図７】本発明の粘着チャック装置で保持された基板を別の基板上に貼り合わせて液晶表示パネルを作製する図である。
【図８】本発明の粘着チャック装置から基板を剥離する方法の概略図である。
【図９】本発明の粘着チャック装置に用いられる押圧部材の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の粘着チャック装置について詳細に説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の粘着チャック装置の一例である第１実施形態について図１（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図１（ａ）は概略的平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
粘着チャック装置１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース部材１１上に、粘着部材１２を有する。ベース部材１１には貫通孔１３を複数有し、該貫通孔１３は後述するように、ガラス基板やフィルム基板等の基板を粘着部材１２から剥離する際に使用する気体や剥離ピンを挿入するためのものである。第１実施形態においては、粘着部材１２は凹部１４を有し、上記剥離する際に使用する気体や剥離ピンが挿入しやすいようになっている。
【００１０】
また、図２は粘着部材１２の概略的斜視図であり、図２（ａ）は、ベース部材１１に接着剤などで固定する側からみた斜視図で、図２（ｂ）は基板を貼り付ける側からみた斜視図である。図２（ａ）の粘着部材１２においては、ベース部材１１に接着剤などで固定する固定面１５を有する。また、粘着部材１２における凹部１４の底面１６は、粘着性を有してもよいが後述する押圧部材が剥離しやすいように非粘着とすることが好ましい。また、図２（ｂ）の粘着部材１２においては、基板を貼り付ける面の全面が粘着性を有してもよいが、基板を粘着部材１２から剥離しやすいように該面の一部が非粘着であることが好ましい。図２（ｂ）においては、ベース部材１１の貫通孔１３の反対面が非粘着部１７となっている。また、図２（ｂ）においては、粘着部１８が平面となっているが、基板を粘着部材１２から剥離しやすいように凹凸形状を有する模様面であってもよい。粘着部１８と非粘着部１７は、保持される基板と接する同一面内に有することが粘着性と剥離性を良好にするために好ましい。
【００１１】
また、粘着部材１２は図３（ａ）及び（ｂ）のように、ベース部材１１の複数の貫通孔１３を覆うような一体型のものでもよい。また、このような一体型の粘着部材１２においても図３（ｂ）のように、凹部１４を有することが好ましく、貫通孔１３に合わせた面１７が非粘着となっていることが好ましい。
図１のようにベース部材１１の貫通孔１３個々に粘着部材１２を設けた場合は、個々の粘着部材１２における基板への粘着面の平面性を調整することが必要であるが、図３（ａ）及び（ｂ）のような一体型の粘着部材１２では、基板への粘着面の平面性の精度がよいため好ましい。
【００１２】
［第２実施形態］
次に本発明の粘着チャック装置の一例である第２実施形態について図４に基づいて説明する。図４は断面図であり、 粘着チャック装置１は、図４に示すように、ベース部材１１の貫通孔１３内に粘着部材１２を接着剤などで固定したリフターピン１９を有している。該リフターピン１９は矢印方向に下降することによって基板に接触して貼り付けられ、該リフターピン１９が矢印方向とは逆に上昇することによって基板がベース部材１１と接触することにより粘着部材１２から剥離される。
【００１３】
［第３実施形態］
次に本発明の粘着チャック装置の一例である第３実施形態について図５に基づいて説明する。図５は断面図であり、 粘着チャック装置１は、図５に示すように、ベース部材１１の貫通孔１３内にリフターピン１９を有している。ベース部材１１には粘着部材１２が接着剤などで固定され、該粘着部材１２に基板が貼り付けられる。粘着部材１２に貼り付けられた基板は、リフターピン１９が矢印方向に下降されることにより粘着部材１２から剥離される。
【００１４】
次に粘着部材１２について詳述する。
粘着部材１２は、ウレタンゲルでなければならない。ウレタンゲルは、他の材料に比較して衝撃吸収性、緩衝性、防振性に優れているため基板を貼り付ける際に該基板が振動しにくいため、極めて平面性の優れた基板を得ることができる。また、後述するような、基板をリフターピンで持ち上げた場合に生じるリフターピン近傍の基板の微小湾曲が、ウレタンゲルで貼り付ける際に発生する緩衝作用によって平面化され、極めて平面性の優れた基板面を得ることができる。
ウレタンゲルとしては、さまざまなものを使用できるが、有機ポリイソシアネートとポリオールとの間でウレタン化されたものが好ましい。
具体的には、有機ポリイソシアネートを当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）０．９５〜１．０５の割合と、一部に２級若しくは３級の高級モノアルコールを用いた官能基数２．４〜３．０、分子量３０００〜６０００のポリオールブレンドとで反応させることによって得られるウレタンゲルである。有機ポリイソシアネートとポリオールを適宜に選択することによって、例えば、得られる組成物の硬度、機械的強さおよび粘着強さ等を調整していろいろな特性の粘着性を有するウレタンゲルを得ることができる。
【００１５】
本発明に用いる有機ポリイソシアネートは、１分子中に２個のイソシアネート基を有する有機化合物であって、前記ポリオールの水酸基に対して反応性のイソシアネート基を有するものが用いられる。有機ポリイソシアネートの例としては、一般的な芳香族、脂肪族及び脂環族の化合物を用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、液状変性ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリデンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等があり、とりわけトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。これら有機ポリイソシアネートは単独で用いることができるし、または２種以上を混合して用いることもできる。
【００１６】
本発明に用いるポリオールとしては、ポリオキシポリアルキレンポリオールに代表される公知ポリエステル系ポリオール、ポリテトラメチレンポリオキシグリコール、ひまし油系ポリオール、ε−カプロラクトン系ポリオール、β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリオール、カーボネート系ポリオールや、これら２種以上の混合物を挙げることができる。
【００１７】
本発明に使用するポリオールは、官能基数２．４〜３．０、分子量３０００〜６０００であることが好ましい。官能基数が２．４未満の場合には硬化し難く、官能基数が３より大きい場合は、硬すぎしかも粘着性が欠ける傾向がある。また、平均分子量が３０００未満の場合は、硬すぎしかも粘着性が欠ける傾向があり、分子量が６０００より大きい場合には、粘着性は増加するものの、硬すぎる傾向がある。
【００１８】
前述のポリオキシポリアルキレンポリオールとしては、低分子量の活性水素化合物を開始剤としてアルキレンオキサイドを開環附加重合させた公知の化合物を用いることができる。ここで言う低分子量の活性水素化合物とは、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングルコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、若しくはトリメチロールプロパン等の官能基数２〜３の多価アルコールを挙げることができる。また、これらの２種類以上の混合物を使用することも可能である。
【００１９】
ポリオールの一部成分として、主成分のポリオールに可溶性の２級若しくは３級の高級モノアルコールを用いることが好ましい。これらに該当するポリオールとしては、例えば、２−エチルヘキシルアルコール、ｓｅｃ−ステアリルアルコール、α−テルピネオール、ジアセトンアルコール及びカプリルアルコール等を挙げることができる。
【００２０】
モノオールの使用量は、ポリオール成分の合計量を１００質量部とした時、主成分のポリオール９９．５〜９０質量部に対して上記モノオールを０．５〜１０質量部の範囲であることが好ましい。モノオールの使用量が０．５質量部未満であると、硬くしかも所望する粘着性が得られない傾向があり、また１０質量部以上加えると、粘着特性は強くなるものの、硬度が低くなる傾向がある。
【００２１】
更にまた、有機ポリイソシアネートを理論量より少ない前記ポリオール類と公知の技術を用いて反応せしめ、末端に活性イソシアネート基を有するプレポリマーとして用いることもできる。プレポリマーとして用いる場合は、ポリオール化合物と有機ポリイソシアネートとの反応が確実に進行し易くなり、均質な組織を持ったウレタンゲルを得やすいために好ましい。これらのプレポリマーは、末端に活性イソシアネート基残量２質量％以上、好ましくは２．５〜１５質量％を有するものがよい。末端活性イソシアネート基残量が２質量％未満の場合にはプレポリマーの液粘度が高く、均質に反応させ難い傾向がある。また、末端活性イソシアネート基残量が１５質量％を越えるとプレポリマーとして用いる効果が少ない。
【００２２】
有機ポリイソシアネートとポリオール混合物とを化学反応させるに際して、ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対するイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比、すなわち、ＮＣＯ／ＯＨは０．９５〜１．０５が好ましい。この当量比が１．０５を越えると粘着性が乏しく安定したゴム硬度のものを製造し難く、０．９５以下であると耐熱性が劣りやすい。
【００２３】
ここで、有機ポリイソシアネートとポリオールとの間のウレタン化反応を行わせるに当たって、適宜のウレタン化触媒を用いることもできる。このウレタン化触媒としては、第３級アミン化合物や有機金属化合物等の公知の触媒を用いることが可能である。例えば、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブタンジアミン、オクチル酸鉛、ラウリル酸ジブチル錫等が好適である。
【００２４】
ベース部材１１およびリフターピン１９の材質としては、特に限定されないがアルミニウムなどの金属やフェノール樹脂などの硬化樹脂などを挙げることができる。
【００２５】
次に第１実施形態の本発明の粘着チャック装置を用いて液晶表示パネルを作製する方法について詳述する。
図６は、本発明の粘着チャック装置を用いて基板を貼り付ける状態を示した概略図である。
図６（ａ）は、載置台２１に載置されたガラス基板やフィルム基板などの基板２２であり、載置台２１は複数の貫通孔を有し、該貫通孔にはリフターピン２３を有している。基板２２は、リフターピン２３が矢印方向に上昇することにより、該リフターピン２３に支えられて載置台２１から浮上する（図６（ｂ））。そして、該基板２２に対して本発明の粘着チャック装置１の粘着部材１２を接触させることによって貼り付け（図６（ｃ））、基板２２を粘着チャック装置１で保持することができる（図６（ｄ））。
【００２６】
また、図７に示すように粘着チャック装置１で保持された基板２２は、真空中で予め別の載置台２１に載置された液晶３０が滴下された別の基板２２上に図７（ａ）のように貼り合わせることによって液晶表示パネルを作製することができる。図７（ｂ）は、基板２２どうしが液晶３０を挟持して得た液晶表示パネルであって、粘着チャック装置１は基板２２から剥離されている。
この際に粘着チャック装置１から基板２２を剥離する方法は次の通りである。
図８（ａ）は、粘着チャック装置１から基板２２を剥離する方法の概略図である。基板２２に貼り付けられた粘着チャック装置１の粘着部材１２は、ベース部材１１の貫通孔１３から該粘着部材１２に対して空気や窒素などの気体を供給し、粘着部材１２を膨張させる。膨張した粘着部材１２は、基板２２との接触面積が減少して該基板２２から剥離される。
このようにベース部材１１の貫通孔１３から気体のみを供給して粘着部材１２から基板２２を剥離してもよいが、図８（ｂ）のように押圧部材４０を粘着部材１２内に保持し、該押圧部材４０に対して気体を供給して基板２２を剥離してもよい。押圧部材４０は、図９に示すように粘着部材１２に接触する面ｈが曲面であることが基板２２を損傷せず、均一に剥離できるために好ましい。押圧部材４０としては、特に限定されないがステンレスなどの金属やフェノール樹脂などの硬化樹脂などを挙げることができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
【実施例１】
【００２７】
前述で述べた有機ポリイソシアネートとポリオールとを化学反応させて得られたウレタンゲルからなる縦横２０ｍｍ、厚み３ｍｍの粘着部材１２をアルミニウムの平らな板に貼り付け本発明の粘着チャック装置を得た。
【００２８】
［比較例１］
アクリル系の粘着材からなる縦横２０ｍｍ、厚み１４５μｍの両面粘着テープ（ＤＩＣ社製、商品名：＃８１０ＨＤ）をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００２９】
［比較例２］
シリコーン系の粘着材からなる縦横２０ｍｍ、厚み１３０μｍの両面粘着テープ（住友スリーエム社製、商品名：＃４３９０）をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００３０】
［比較例３］
縦横２０ｍｍ、厚み３ｍｍのシリコーンゴムからなる粘着部材をアルミニウムの平らな板に貼り付け比較用の粘着チャック装置を得た。
【００３１】
前記実施例１および比較例１〜３から得られた粘着チャック装置について、基板保持性能、粘着性能及び衝撃吸収性能を評価した。
（１）基板保持性能
前記実施例１および比較例１〜３からなる粘着チャック装置の被吸着体に対する保持性能の評価結果を表１に示した。粘着チャック装置に被吸着体を接触させてプッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加え、大気環境および１Ｐａ以下の真空環境に１時間放置し、被吸着体が落下しないか確認を行った。同様の確認を１０回行った。被吸着体としては無アルカリの液晶用素ガラスを用いた。
表１において、基板保持性能の結果を元に基板保持性能判定を以下のように行った。
＜基板保持性能判定＞
○：大気環境および真空環境において確実な基板保持が可能
×：大気環境および真空環境において確実な基板保持が不可
【００３２】
【表１】
【００３３】
（２）粘着性能
前記実施例１および比較例１〜３からなる粘着チャック装置と被吸着体との粘着力の評価結果を表２に示した。粘着チャック装置と被吸着体の初期粘着力および５０万回吸着後の粘着力を測定した。被吸着体としては無アルカリの液晶用素ガラスを用いた。粘着力の測定にはプッシュプルゲージを用いた。初期粘着力の測定は、粘着チャック装置に被吸着体を載せて、プッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加え、その後プッシュプルゲージにて垂直に引っ張り、剥離したときの引っ張り力を記録した。５０万回吸着後の粘着力については、粘着チャック装置に被吸着体を載せて、プッシュプルゲージで１００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を加えた後、垂直に粘着チャック装置から被吸着体を剥がし、これを５０万回繰り返した後に粘着力の測定を行った。
表２において、上記粘着性能の測定値を元に粘着性能判定及び粘着力の繰り返し性能判定を以下のように行った。
＜粘着性能判定＞
○：被吸着体を保持するに十分な粘着力が得られた。
×：被吸着体を保持するに十分な粘着力が得られなかった。
＜粘着力の繰り返し性能判定＞
○：繰り返し吸着を行っても粘着力が劣化しない。
×：繰り返し吸着を行うことで粘着力が劣化する。
【００３４】
【表２】
【００３５】
（３）衝撃吸収性能
前記実施例１および比較例３からなる粘着チャック装置の粘着面側に衝撃を加えた時の衝撃吸収性能を測定し、評価結果を表３に示した。衝撃吸収性能の測定は、粘着チャック装置に１０ｃｍの高さから金属球を自由落下させ、跳ね返った高さを記録した。直径７．９ｍｍ、質量２．０ｇの金属球を用いた。
表３において、衝撃吸収性能の測定値を元に衝撃吸収性能判定を以下のように行った。
＜衝撃吸収性能判定＞
○：高い衝撃吸収性能が得られた。
×：衝撃吸収性能が得られなかった。
【００３６】
【表３】
【００３７】
前記表１〜３から明らかなように、実施例１の本発明の粘着チャック装置は、大気環境、真空環境でガラス基板の保持確認を行ったところ保持可能であり、粘着性能も十分であった。また、繰返し吸着を行っても粘着性能が低下しないことが確認された。さらに、衝撃吸収性能の評価を行ったところ、強い衝撃が加わっても十分に緩衝可能であることが確認された。
一方、比較例１としてアクリル系の粘着材を用いた両面粘着テープでは、被吸着体の保持は可能で粘着性能も十分であったが繰返し吸着を行うことで粘着性能が落ちる問題を有していた。
比較例２としてシリコーン系の粘着材を用いた両面粘着テープでは、被吸着体の保持は可能で粘着性能も十分であったが繰返し吸着を行うことで粘着性能が落ちる問題を有していた。
比較例３としてシリコーンゴムで検討を行ったが、粘着性能が不十分であった。また、衝撃吸収性能の評価を行ったところ、実施例１に比べ劣ることが確認された。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、粘着性能に変化がなく常に安定した基板保持性能が得られ、基板をリフターピンで持ち上げた場合に生じる基板の微小湾曲が衝撃吸収作用によって平面化され、極めて平面性の優れた基板を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 粘着チャック装置
１１ ベース部材
１２ 粘着部材
１３ 貫通孔
１４ 凹部
１５ 固定面
１６ 底面
１７ 非粘着部
１８ 粘着部
１９ リフターピン
２２ 基板
４０ 押圧部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する粘着部材がウレタンゲルを含むことを特徴とする粘着チャック装置。
【請求項２】
前記粘着部材が、保持される基板と接する同一面内に、粘着部と非粘着部を有することを特徴とする請求項１に記載の粘着チャック装置。
【請求項１】
基板を保持する粘着部材がウレタンゲルを含むことを特徴とする粘着チャック装置。
【請求項２】
前記粘着部材が、保持される基板と接する同一面内に、粘着部と非粘着部を有することを特徴とする請求項１に記載の粘着チャック装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１０６８６（Ｐ２０１０−２１０６８６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３８５３（Ｐ２００９−５３８５３）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００１５３５９１）株式会社巴川製紙所 (457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００１５３５９１）株式会社巴川製紙所 (457)
【Ｆターム（参考）】
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