JPH10123493A - 液晶パネルの重ね合わせ方法およびそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ２つの基板（駆動基板とマイクロレンズ一体
型の対向基板）の重ね合わせ精度を向上させることがで
きると共に重ね合わせの自動化を図ることも可能な液晶
パネルの重ね合わせ方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 光源２２から出た光は、対向基板１２中
に作り込まれたマイクロレンズ（第２のアライメントマ
ーク）により集光され、駆動基板１２中の第１のアライ
メントマークの表面では所定のサイズのスポット光とな
る。このスポット光のうち、パターン材料（アルミニウ
ム膜）のない部分へ入射した光は駆動基板１１を通過す
ることができるが、アルミニウム膜のある部分へ入射し
た光は通過することができない。この通過した光が受光
装置２３において検出され、受光量に応じて制御装置２
４によりＸ−Ｙ−θテーブル２１が駆動され、これによ
り駆動基板１１と対向基板１２との重ね合わせが行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶プロジ
ェクタ等に用いられる液晶表示装置を構成する２つのパ
ネル用基板を重ね合わせるための液晶パネルの重ね合わ
せ方法およびそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶プロジェクタ等に代表される
液晶表示装置付きの電子機器の普及と共に、液晶表示装
置への高性能化の要求が高まり、液晶表示装置を高精細
化および高輝度化するための改良が進行している。この
液晶表示装置は、通常、各画素制御の薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor；以下、単にＴＦＴと記す）や
保持容量等が形成された基板（以下，駆動基板と称す
る）と、カラーフィルタ（カラー液晶パネルの場合）や
ブラックマトリクス等が形成された基板（以下，対向基
板と称する）とから構成されている。これら駆動基板と
対向基板とは、重ね合わせ装置によりアライメントマー
クを基準として重ね合わせ（位置合わせ）が行われた
後、互いに貼り合される。

【０００３】このような液晶表示装置において、対向基
板にカラーフィルタおよびブラックマトリックスを形成
しているものの場合、駆動基板の開口部と対向基板の機
能部とを精密に位置合わせをする必要がある。この場
合、対向基板にカラーフィルタおよびブラックマトリッ
クスを形成する際に、アライメントマークも同時に形成
し、そのマークを用いて位置合わせを行っている。とこ
ろで、最近の液晶パネルの小型・高精細化の要求に伴っ
て開口率が減少していくため、ブラックマトリックスを
駆動基板側に作り込んだり、マイクロ集光レンズ（以
下、単に「マイクロレンズ」と略記する）を対向基板中
に作り込み、マイクロレンズ一体型の対向基板として明
るさを向上させることが検討されている。このような構
成の場合、対向基板側にはマイクロレンズしか存在しな
いため、対向基板側のアライメントマークの形成方法と
しては、マイクロレンズを形成する際にそのレンズ形状
を利用して必要なマークを作る方法、あるいはマイクロ
レンズを形成した後に別の手段（例えばスパッタリング
法）を用いて必要なマーク（例えば所定の形状のアルミ
ニウム膜）を形成する方法が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
マイクロレンズの形状を利用してマークを形成する方法
では、対向基板側のマークと駆動基板側のマークとの間
に数百ミクロンの距離差があり、このため２つの焦点面
を同時に見ることができる特殊な装置（顕微鏡）が必要
であり、マークの視認性について問題があった。一方、
マイクロレンズを形成した後に別の手段を用いて必要な
マークを形成する方法では、マーク形成時にマイクロレ
ンズとの間で相対的な位置ずれが発生する可能性があ
り、その結果マイクロレンズと開口部との間の位置ずれ
が大きくなってしまうという問題があった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、駆動基板とマイクロレンズ一体型の
対向基板のような２つの基板の重ね合わせ精度を向上さ
せることができると共に重ね合わせの自動化を図ること
も可能な液晶パネルの重ね合わせ方法およびそのための
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶パネル
の重ね合わせ方法は、複数の画素からなる画素部を有す
ると共に重ね合わせの基準となる第１のアライメントマ
ークが形成された第１の基板と、この第１の基板側の画
素部に対応して複数のマイクロ集光レンズが設けられる
と共に重ね合わせの基準となる第２のアライメントマー
クが設けられた第２の基板とを所定の間隙をおいて重ね
合わせるための方法であって、第２の基板側の第２のア
ライメントマークに向けて光を照射することにより第１
の基板側の第１のアライメントマーク面に第２のアライ
メントマークに関連した形状のスポット光を形成すると
共に、このスポット光が第１のアライメントマークを通
過した光量または第１のアライメントマークから反射し
た光量を検出し、その光量に応じて第１の基板と第２の
基板との相対的な位置関係を調整するようにしたもので
ある。

【０００７】本発明による液晶パネルの重ね合わせ装置
は、第２の基板側の第２のアライメントマークに向けて
光を照射するための光照射手段と、この光照射手段から
第２のアライメントマークに照射された光を集光し、第
１の基板側の第１のアライメントマークの表面に第２の
アライメントマークと関連した形状のスポット光を形成
するスポット形成手段と、このスポット形成手段により
形成されるスポット光のうち第１のアライメントマーク
を通過する光量または第１のアライメントマークにより
反射される光量を検出する光量検出手段と、この光量検
出手段の検出結果に応じて第１の基板と第２の基板との
相対的な位置関係の微調整を行うための基板移動手段と
を備えている。

【０００８】本発明による液晶パネルの重ね合わせ方法
では、第２の基板側の第２のアライメントマークに向け
て光が照射されると、第１の基板側の第１のアライメン
トマークの表面に第２のアライメントマークに関連した
形状のスポット光が形成される。このスポット光のうち
第１のアライメントマークを通過した光量または第１の
アライメントマークから反射した光量が検出され、その
光量に応じて第１の基板と第２の基板との相対的な位置
関係が調整される。

【０００９】本発明による液晶パネルの重ね合わせ装置
では、光照射手段により第２の基板側の第２のアライメ
ントマークに向けて光が照射される。光照射手段から第
２のアライメントマークに照射された光はスポット形成
手段により集光され、これにより第１の基板側の第１の
アライメントマークの表面に第２のアライメントマーク
と関連した形状のスポット光が形成される。このスポッ
ト形成手段により形成されるスポット光のうち第１のア
ライメントマークを通過した光量または第１のアライメ
ントマークにより反射された光量が光量検出手段により
検出され、この光量検出手段の検出結果に応じて基板移
動手段により第１の基板と第２の基板との相対的な位置
関係の微調整が行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１１】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明による液晶パ
ネルの重ね合わせ方法に用いる液晶表示装置１０の構成
の１例を表すものである。なお、これらの図は液晶表示
装置１０のうち、表示エリア１０Ａとこの表示エリア１
０Ａの周囲に設けられた非表示エリア（ガードリング
部）１０Ｂとを含む一部の領域を表している。液晶表示
装置１０は、各画素制御用のＴＦＴ等が形成された第１
の基板としての駆動基板１１、およびマイクロレンズ等
が形成された第２の基板としての対向基板１２により構
成されている。同図（ａ）は対向基板１２、また、同図
（ｂ）は駆動基板１１をそれぞれ上面側から見た図であ
り、これらの駆動基板１１と対向基板１２とを重ね合わ
せた後の液晶表示装置１０を側面から見た状態を表すも
のが同図（ｃ）である。

【００１２】対向基板１２には、駆動基板１１側の表示
エリア１０Ａ内の開口部１３に光を集光させるための多
数のマイクロレンズ１４からなるレンズ群が直接一体的
に形成され、所謂オンチップ型マイクロレンズ（ＯＣ
Ｌ）を構成している。各マイクロレンズ１４は上面から
見て例えば六角形状をなしている。対向基板１２の表示
エリア１０Ｂ内の任意の位置には集光機能を有する第２
のアライメントマーク１５が形成されている。すなわ
ち、この第２のアライメントマーク１５は所定の屈折率
を有する透明体、本実施の形態では表示エリア１０Ａ側
のマイクロレンズ１４と同じ材質（例えば透明樹脂）お
よび形状（略半球面状）をしており、所謂レンズ状とな
っている。

【００１３】この第２のアライメントマーク１５は、表
示エリア１０Ａにおけるマイクロレンズ１４の形成プロ
セスで一括して同時に作成されるもので、このような方
法により従来工程に新たな工程を付加することなく、第
２のアライメントマーク１５を形成することができる。
また、この方法により第２のアライメントマーク１５を
マイクロレンズ１４との相対位置がずれることなく形成
することができる。

【００１４】一方、駆動基板１１は、表示エリア１０Ａ
内に各画素制御のためのＴＦＴ部（図示せず）や映像を
映出するための開口部１３を有すると共に、非表示エリ
ア１０Ｂに、駆動基板１１側の第２のアライメントマー
ク１５に対応した例えば十字形状の第１のアライメント
マーク１６が設けられている。第１のアライメントマー
ク１６は、例えば駆動基板１１の製造プロセスにおいて
配線材料や遮光材料のＡｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チ
タン）等の金属層１７を形成する際に同一工程で形成さ
れる。

【００１５】図２はこのような構成を有する駆動基板１
１と対向基板１２とを重ね合わせるための重ね合わせ装
置２０の概念的な構成を表すものである。すなわち、本
実施の形態による重ね合わせ装置２０は、対向基板１２
側の第２のアライメントマーク１５に向けて光を照射す
るための光照射手段２０１と、この光照射手段２０１か
ら第２のアライメントマーク１５に照射された光を集光
し、駆動基板１１側の第１のアライメントマーク１６の
表面に第２のアライメントマーク１５と関連した形状
（本実施の形態では第２のアライメントマーク１５（マ
イクロレンズ）の外形と相似形状）のスポット光を形成
するためのスポット形成手段２０２と、このスポット形
成手段２０２により形成されるスポット光のうち第１の
アライメントマーク１５を通過する光量または第１のア
ライメントマーク１５により反射される光量を検出する
ための光量検出手段２０３と、この光量検出手段２０３
の検出結果に応じて駆動基板１１と対向基板１２との相
対的な位置関係の微調整を行うための基板移動手段２０
４とを備えたものである。

【００１６】図３はこの重ね合わせ装置２０の具体的な
構成を表すものである。この重ね合わせ装置２０は、Ｘ
−Ｙ−θテーブル２１上に載置された駆動基板１１と、
これに対向して上方に固定配置された対向基板１２の上
方に、背面に反射鏡２２ａを有する光源２２が配置され
ると共に、駆動基板１１の下方に、光源２２に対向させ
て受光装置２３を配置したものである。受光装置２３と
しては例えば受光量を電気信号に変換する受光素子が用
いられる。受光装置２３には制御装置２４が接続されて
いる。この制御装置２４は受光装置２４から出力された
電気信号を受けて第１のアライメントマーク１６と第２
のアライメントマーク１５とのずれ量（すなわち駆動基
板１１と対向基板１２とのずれ量）を算出し、そのずれ
量に応じてＸ−Ｙ−θテーブル２１を駆動するようにな
っている。なお、光源２２が上述の光照射手段２０１、
第２のアライメントマーク１５（マイクロレンズ）がス
ポット形成手段２０２、受光装置２３が光量検出手段２
０３、またＸ−Ｙ−θテーブル２１および制御装置２４
が基板移動手段２０４をそれぞれ構成している。

【００１７】この重ね合わせ装置２０では、光源２２か
ら第２のアライメントマーク１５および第１のアライメ
ントマーク１６に向けて光を照射し、この光の第２のア
ライメントマーク１５を介して第１のアライメントマー
ク１６を透過する量を受光装置２３により検出する。こ
の受光装置２３の受光量に応じて制御装置２４によりＸ
−Ｙ−θテーブル２１が駆動され、駆動基板１１が移動
し、これにより駆動基板１１と対向基板１２との重ね合
わせが行われる。

【００１８】図４および図５はそれぞれ図１に示した第
１のアライメントマーク１６および第２のアライメント
マーク１５を取り出して拡大表示したものであり、図６
はこれらマーク１５，１６の重ね合わせ時の断面構成を
表したものである。光源２２から出た光は、対向基板１
２中に作り込まれたマイクロレンズ（第２のアライメン
トマーク１５）のレンズ効果により集光され、駆動基板
１２中の第１のアライメントマーク１６の表面では、図
７に平面状態を示したように所定のサイズ（φａ）のス
ポット光１８となる。この第１のアライメントマーク１
６の表面に形成されたスポット光１８のうち、第１のア
ライメントマーク１６のパターンのアルミニウム膜（Ａ
ｌ）のない部分へ入射した光（領域Ａ）は駆動基板１１
を通過することができるが、アルミニウム膜（Ａｌ）の
ある部分へ入射した光（領域Ｂ）は駆動基板１１を通過
することができない。

【００１９】ここで、本実施の形態では、図８に示した
ように駆動基板１１と対向基板１１２の重ね合わせにず
れがないときに、駆動基板１１を通過し受光装置２３に
入射される光の量が最大となるようにする。すなわち、
十字形状の第１のアライメントマーク１６の各部の幅ｂ
は第２のアライメントマーク１５による第１のアライメ
ントマーク１６の表面でのスポット光１８の径ａよりも
狭く（ａ＞ｂ）なっていると共に、第１のアライメント
マーク１６の中央部における幅はスポット光１８の径ａ
と同じ大きさとなっている。このような構成の第１のア
ライメントマーク１６を通過してきた光は上述のように
受光装置２３側で受光される。制御装置２４はこの受光
装置２３の受光量を監視し、その光量が最大となるよう
にＸ−Ｙ−θテーブル２１を駆動し駆動基板１１を移動
させる。これにより液晶パネル（駆動基板１１および対
向基板１２）の精密な位置合わせ（重ね合わせ）が行わ
れる。

【００２０】このように本実施の形態では、駆動基板１
１と対向基板１２とを第１のアライメントマーク１６お
よび第２のアライメントマーク１５を重ね合わせて位置
整合させた結果、図１（ｃ）に示したように、対向基板
１２側の複数のマイクロレンズ１４それぞれが駆動基板
１１側の対応する開口部１３上に正確に位置合わされる
こととなる。また、本実施の形態では、対向基板１２側
の第２のアライメントマーク１５を表示エリア１０Ａ側
のマイクロレンズ１４と同一プロセスで対向基板１２と
一体的に形成するようにしたので、第２のアライメント
マーク１５を従来工程に新たな工程を付加することなく
形成することができると共にマイクロレンズ１４との相
対位置がずれることなく形成することができる。従っ
て、駆動基板１１と対向基板１２との重ね合わせをより
精度良く行うことができる。

【００２１】図９および図１０はそれぞれ上記実施の形
態に係る駆動基板１１側の第１のアライメントマークの
形状の変形例を表すもので、それぞれ２つのマークが重
なった状態を上から見たものである。なお、ここでは対
向基板１２側の第１のアライメントマーク１５は上記実
施の形態と同じである。図９の第１のアライメントマー
ク３１はＬ字形状、図１０の第１のアライメントマーク
３２は放射状の形状となっている。いずれも第１のアラ
イメントマーク１６の各部の幅ｂが第２のアライメント
マーク１５による第１のアライメントマーク３１，３２
の表面でのスポット径ａよりも狭く（ａ＞ｂ）、また、
第１のアライメントマーク１６の中央部における幅がス
ポット径ａと同じ大きさとなっていることは上記実施の
形態と同様であり、その作用効果も同様である。

【００２２】以上、種々の実施の形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その均等の範囲で種々変形可能である。例え
ば、上記実施の形態では、制御装置２４により受光量を
監視しながらＸ−Ｙ−θテーブル２１の駆動を自動的に
行うようにしたが、受光装置２３の受光量を見て操作者
が手動でＸ−Ｙ−θテーブル２１を駆動させるようにし
てもよい。この場合には受光装置２３としては例えばカ
メラあるいは顕微鏡を用いることができる。

【００２３】また、駆動基板１１側の第１のアライメン
トマーク１６のネガポジを反転させると共に、受光装置
２３を対向基板１２側に配置し、第１のアライメントマ
ーク１６からの反射光を受光装置２３により受光するよ
うに構成してもよい。また、第１のアライメントマーク
１６および第２のアライメントマーク１５の形状は上記
実施の形態のものに限らず、他の形状でもよいことはい
うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶パネル
の重ね合わせ方法およびそのための装置によれば、第２
の基板側の第２のアライメントマークに向けて光を照射
することにより第１の基板側の第１のアライメントマー
クの表面に第２のアライメントマークに関連した形状の
スポット光を形成すると共に、このスポット光が第１の
アライメントマークを通過する光量または第１のアライ
メントマークから反射される光量を検出し、その光量に
応じて第１の基板と第２の基板との相対的な位置関係を
調整するようにしたので、２つの基板の重ね合わせ精度
が向上し、画素部とマイクロ集光レンズとの整合が図ら
れると共に、開口率およびレンズ集光率を向上させるこ
とができ、更に重ね合わせの自動化を図ることも可能に
なるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶パネルの重ね合わせ方法に用
いる液晶表示装置の概略構成例を表すもので、同図
（ａ）は対向基板を表す上面図、同図（ｂ）は駆動基板
を表す上面図、同図（ｃ）は対向基板と駆動基板が重ね
合わされた状態を表す側面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る重ね合わせ装置の
基本原理を説明するためのブロック構成図である。

【図３】図２の重ね合わせ装置の具体例を表す構成図で
ある。

【図４】対向基板側の第２のアライメントマークの一例
を表す平面図である。

【図５】駆動基板側の第１のアライメントマークの一例
を表す平面図である。

【図６】第１のアライメントマークと第２のアライメン
トマークとの重ね合わせ時の断面構造を表す構成図であ
る。

【図７】第２のアライメントマークで集光されたスポッ
ト光の第１のアライメントマークの表面での状態を説明
するための上面図である。

【図８】第１のアライメントマークと第２のアライメン
トマークとが重なり合ったときの状態を表す上面図であ
る。

【図９】図１および図５に示した実施の形態の第２のア
ライメントマークの変形例を説明するための上面図であ
る。

【図１０】図１および図５に示した実施の形態の第２の
アライメントマークの他の変形例を説明するための上面
図である。

【符号の説明】

１０…液晶表示装置、１１…駆動基板（第１の基板）、
１２…対向基板（第２の基板）、１３…開口部、１４…
マイクロレンズ、１５…第２のアライメントマーク、１
６…第１のアライメントマーク、２０…重ね合わせ装
置、２１…Ｘ−Ｙ−θテーブル、２２…光源、２３…受
光装置、２４…制御装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素からなる画素部を有すると共
   に重ね合わせの基準となる第１のアライメントマークが
   形成された第１の基板と、この第１の基板側の画素部に
   対応して複数のマイクロ集光レンズが設けられると共に
   重ね合わせの基準となる第２のアライメントマークが設
   けられた第２の基板とを所定の間隙をおいて重ね合わせ
   るための方法であって、 前記第２の基板側の第２のアライメントマークに向けて
   光を照射することにより第１の基板側の第１のアライメ
   ントマーク面に第２のアライメントマークに関連した形
   状のスポット光を形成すると共に、このスポット光が第
   １のアライメントマークを通過する光量または第１のア
   ライメントマークから反射した光量を検出し、その光量
   に応じて第１の基板と第２の基板との相対的な位置関係
   を調整することを特徴とする液晶パネルの重ね合わせ方
   法。
2. 【請求項２】 前記第１のアライメントマークを透過
   し、または第１のアライメントマークから反射した光量
   が最大となるように第１の基板と第２の基板との位置関
   係を調整することを特徴とする請求項１記載の液晶パネ
   ルの重ね合わせ方法。
3. 【請求項３】 前記第２のアライメントマークの形状を
   略半球面状とし、第１のアライメントマークの形状を、
   その中央領域の最大幅が第２のアライメントマークによ
   るスポット光の直径と同一であると共にその他の領域の
   幅が第２のアライメントマークによるスポット光の直径
   よりも狭い形状とすることを特徴とする請求項２記載の
   液晶パネルの重ね合わせ方法。
4. 【請求項４】 前記第２のアライメントマークをマイク
   ロ集光レンズと同じ材料の透明体により形成することを
   特徴とする請求項３記載の液晶パネルの重ね合わせ方
   法。
5. 【請求項５】 前記第２のアライメントマークをマイク
   ロ集光レンズと同じ材料の透明体によりマイクロ集光レ
   ンズと同一工程で形成することを特徴とする請求項４記
   載の液晶パネルの重ね合わせ方法。
6. 【請求項６】 複数の画素からなる画素部を有すると共
   に第２のアライメントマークが形成された第１の基板
   と、この第１の基板側の画素部に対応して複数のマイク
   ロ集光レンズが設けられると共に重ね合わせの基準とな
   る第２のアライメントマークが設けられた第２の基板と
   を所定の間隙をおいて重ね合わせるための重ね合わせ装
   置であって、 前記第２の基板側の第２のアライメントマークに向けて
   光を照射するための光照射手段と、 この光照射手段から第２のアライメントマークに照射さ
   れた光を集光し、第１の基板側の第１のアライメントマ
   ークの表面に第２のアライメントマークと関連した形状
   のスポット光を形成するスポット形成手段と、 このスポット形成手段により形成されるスポット光のう
   ち第１のアライメントマークを通過した光量または第１
   のアライメントマークにより反射される光量を検出する
   光量検出手段と、 この光量検出手段の検出結果に応じて前記第１の基板と
   第２の基板との相対的な位置関係の微調整を行うための
   基板移動手段とを備えたことを特徴とする液晶パネルの
   重ね合わせ装置。
7. 【請求項７】 前記スポット形成手段は透明材料によっ
   て集光特性を有するように略半球面状に形成された第２
   のアライメントマークであり、スポット光の形状が第２
   のアライメントマークの平面形状に対応した円形である
   ことを特徴とする請求項６記載の液晶パネルの重ね合わ
   せ装置。
8. 【請求項８】 更に、前記光量検出手段の検出結果に基
   づき第１のアライメントマークと第２のアライメントマ
   ークとの相対的なずれ量を検出し、このずれ量に応じて
   前記基板移動手段を駆動するための制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの重ね合わせ
   装置。