JPH10149110A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 駆動基板とマイクロレンズが設けられた対向
基板との貼り合わせの精度不良による画素開口率および
集光率の低下を回避する。集光効率および生産効率の向
上を図ることができる画像表示装置およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 対向基板２２の非表示エリア２０Ｂ内の
任意の位置には集光手段としてのシリンドリカルレンズ
２５が形成され、駆動基板２１側にはこのレンズに対応
した、例えば目盛り状のアライメントマーク２６が設け
られている。シリンドリカルレンズ２５の集光特性によ
り、駆動基板２１上に直線状の集光像３０が形成される
ので、この集光像３０とアライメントマーク２６の目盛
り線を顕微鏡により位置合わせする。顕微鏡の焦点を合
わせるのは駆動基板２１側のアライメントマーク２６の
みでよく対向基板２２と駆動基板２１が焦点深度方向に
大きく離れていても、単焦点顕微鏡で観察が可能であ
り、駆動基板２１と対向基板２２との重ね合わせを精度
良く行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばカメラ一体
型ＶＴＲ（Video Tape Recorder)や液晶プロジェクタ等
に用いられる画像表示装置およびその製造方法に係り、
特に、２つの基板を貼り合わせて構成される液晶表示装
置の基板同士の重ね合わせ（位置合わせ）を行う工程に
おける微細アライメント方法を改良した画像表示装置お
よびその製造方法に関する。

【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。

【０００３】液晶表示装置の駆動基板は、上記したＴＦ
Ｔ部と映像を映出する開口部とから構成され、ＴＦＴ部
に面積を占領される結果、充分な透過率を確保できない
場合がある。このため、従来より各画素の開口部に画素
用の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）を設け、本来ＴＦＴ部に照射されてい
た光を開口部に集光させる構造が採用されている。マイ
クロレンズの形成方法としては、マイクロレンズアレイ
を独自に作成して対向基板に貼り合わせる方法が知られ
ている。

【０００４】ところで、このような液晶表示装置におい
て、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。以下、この駆
動基板と対向基板との重ね合わせ方法について図６を参
照して更に説明する。

【０００５】この図は液晶表示装置１の駆動基板２と対
向基板３との重ね合わせ時における状態を上から見たも
のである。なお、重ね合わせ装置は、図７に示したよう
に、Ｘ−Ｙ−θテーブル１１上に一方の基板（例えば駆
動基板２）を載置させると共に、他方の基板（例えば対
向基板３）を対向配置した状態で、上方から顕微鏡１２
により観察し、各基板２，３のアライメントマーク７，
８同士が合わさるようにＸ−Ｙ−θテーブル１１上の基
板２を相対的に移動させるものである。

【０００６】液晶表示装置１は、映像を映出する表示エ
リア４、この表示エリア４の周辺部であり例えばＡｌ
（アルミニウム）による金属膜が成膜されたガードリン
グ部５、および外部ＩＣ（集積回路）（図示せず）から
必要な情報を入力するための外部接続用パッド６等で大
略構成されている。ガードリング部５の任意の位置には
アライメントマーク（位置合わせマーク）７，８が形成
されている。アライメントマーク７は駆動基板２側、ア
ライメントマーク８は対向基板３側にそれぞれ形成され
ている。なお、この図では駆動基板２および対向基板３
が重なりあった状態となっている。また、駆動基板２側
にはＴＦＴ部を除いた開口部９が、対向基板３側にはこ
の開口部９に光を集光させるための多数のマイクロレン
ズアレイ１０が貼り付けられている。

【０００７】駆動基板２と対向基板３とは、アライメン
トマーク７とアライメントマーク８とを基準として重ね
合わされる。ここで、開口部９とマイクロレンズアレイ
１０とは、充分な透過率を確保するために最適な状態で
重ね合わされることが要求される。重ね合わせの後は、
駆動基板２と対向基板３との間の周囲をシール材（図示
せず）で封止して固定すると共に、駆動基板２と対向基
板３との間隙に液晶組成物を充填し、これら基板２，３
の両面に偏光板を一体的に積層させることにより液晶表
示装置１を作成することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な液晶表示装置においては、対向基板にカラーフィルタ
やブラックマトリクスを形成する際に、同時にアライメ
ントマークを形成し、そのアライメントマークを用いて
駆動基板との位置合わせを行うのが一般的である。その
ため、対向基板側にマイクロレンズを設けると、駆動基
板側のアライメントマークが形成されている面と対向基
板側のマイクロレンズが設けられている面との間隙が、
マイクロレンズのカバーガラス（図示せず）の厚みの分
（１００〜２００μｍ）だけ焦点深度方向に離れてしま
い、通常の顕微鏡で駆動基板側のアライメントマークと
対向基板側のアライメントマークを同時に観察するのは
困難であった。更にマイクロレンズと画素部との間に
“ずれ”が生じやすく、集光率が低下するという問題が
あった。また、マイクロレンズアレイを独自に作成して
対向基板に貼り合わせる構成では、対向基板のカラーフ
ィルタ等とマイクロレンズアレイとの位置整合用のアラ
イメントマークが新たに必要となるばかりか、同様にマ
イクロレンズに“ずれ”が生じて集光率が低下するとい
う問題が生ずる。

【０００９】更に、例えば液晶プロジェクタに適用する
ためブラックマトリクスを駆動基板側に形成して白黒パ
ネルとして用いる場合においては、対向基板にはマイク
ロレンズのみが設けられることになる。その場合の位置
整合手段としては、対向基板に新たにアライメントマー
クを形成して整合させる方法（その１）、若しくは、マ
イクロレンズに光線を入射して集光されたスポットを画
素に合致させて透過光量を最大にする方法（その２）等
の手法が採られている。

【００１０】しかしながら、上述のその１の方法では、
対向基板に新たにアライメントマークを形成する必要が
あり、新たな製造費用が発生するばかりかリードタイム
が増大して生産効率が低下する。また、アライメントマ
ークを形成するときにマイクロレンズとの相対位置に
“ずれ”があった場合には、開口部とマイクロレンズの
“ずれ”が更に拡大されて集光効率が低下するという問
題がある。次に、その２の方法では、使用する光学系に
合致した光源を準備し、駆動基板と対向基板の位置を整
合させつつ貼り合わせる必要があり、そのための装置が
複雑かつ大型化するばかりか新たな費用の発生を招き、
生産効率が低下するという問題がある。例えば、光を法
線方向からではなく、ラビング方向に合わせて数度傾け
た方向から入射させる場合や、テレセントリック光学系
でなく、ケーラ光学系を使用する場合等では、それらに
合わせた光源を準備しなければならず、それに伴って装
置が大型化するという問題がある。

【００１１】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が設けら
れた対向基板との貼り合わせの精度不良による画素開口
率および集光率の低下、およびマイクロレンズに光線を
入射させて整合させる場合の装置が複雑化することによ
る生産効率の低下を回避し、集光効率および生産効率の
向上を図ることができる画像表示装置およびその製造方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による画像表示装
置は、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からなるレンズ群が設けられると共
に入射光を第１の基板側のアライメントマークに集光さ
せるための集光手段が設けられ、第１の基板に対して所
定の間隙をおいて対向配置された第２の基板とを備えて
いる。

【００１３】本発明の画像表示装置の製造方法は、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
光レンズからなるレンズ群が設けられると共に入射光を
第１の基板側のアライメントマークに集光させるための
集光手段が設けられた第２の基板とを所定の間隙をおい
て対向させる工程と、第１の基板上のアライメントマー
クおよび第２の基板上の集光手段による集光像を基準と
して、第１の基板と第２の基板とを相対的に移動させて
２つの基板の重ね合わせを行う工程とを含むものであ
る。

【００１４】本発明の画像表示装置およびその製造方法
では、画素部を有する第１の基板に重ね合わせの基準と
なるアライメントマークを形成すると共に、この第１の
基板と対をなす第２の基板に対して入射光を第１の基板
側のアライメントマークに集光させるための集光手段を
設け、この集光手段による集光像を基準として第１の基
板のアライメントマークによる位置合わせが行われる。

【００１５】

【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。

【００１６】〔第１の実施の形態〕図１（ａ）〜（ｂ）
と図２は本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置
２０の構成を表すものである。なお、これらの図は液晶
表示装置２０の表示エリア２０Ａと、この表示エリア２
０Ａの周囲に設けられた非表示エリア（ガードリング
部）２０Ｂとを含む一部の領域を表している。液晶表示
装置２０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２１、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２２により大
略構成されている。同図（ａ）は対向基板２２、また、
同図（ｂ）は駆動基板２１をそれぞれ上面側から見た図
であり、これらの駆動基板２１と対向基板２２とを重ね
合わせた後の液晶表示装置２０を側面から見た状態を表
すものが図２である。

【００１７】対向基板２２には、駆動基板２１側の表示
エリア２０Ａ内の開口部２３に光を集光させるための多
数のマイクロレンズ２４からなるレンズ群が直接一体的
に形成されると共に、このレンズ群の表面にはカバーガ
ラス板２２ａが貼り付けられており、所謂オンチップ型
マイクロレンズ（ＯＣＬ）を構成している。各マイクロ
レンズ２４は上面から見て例えば六角形状をなしてい
る。対向基板２２の非表示エリア２０Ｂ内の任意の位置
には集光手段としての半円筒形レンズ（以下,シリンド
リカルレンズと記す）２５が形成されている。シリンド
リカルレンズ２５は、例えば図３に示したように、入射
光２８を一軸方向にのみ屈折させて透過させるレンズで
あり、このシリンドリカルレンズ２５に平行光が入射し
た場合、焦点面では線状に集光し、直線の集光像２９と
なる。本実施の形態では、このシリンドリカルレンズ２
５の集光特性（レンズ特性）を利用するものである。す
なわち、このシリンドリカルレンズ２５を駆動基板２１
上の各画素に焦点を結ぶように設計されているマイクロ
レンズ２４と同時に作り込むことにより駆動基板２１上
のアライメントマーク２６に直線状に集光させることが
できる。なお、この対向基板２２には図示しないが、必
要に応じて遮光を目的としたブラックマトリクスやカラ
ーフィルタが形成される。

【００１８】一方、駆動基板２１は、表示エリア２０Ａ
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２３を有すると共に、非表示エリ
ア２０Ｂに、対向基板２２側のシリンドリカルレンズ２
５に対応した例えば目盛り状のアライメントマーク２６
が設けられている。アライメントマーク２６は、駆動基
板２１の製造プロセスにおいて配線材料や遮光材料のＡ
ｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタン）等の金属層２７を
形成する際に、同一工程で形成される。

【００１９】このような構成の駆動基板２１と対向基板
２２とは、図７に示したと同様の重ね合わせ装置におい
て、アライメントマーク２６およびシリンドリカルレン
ズ２５による集光像を基準として重ね合わされる。すな
わち、図４に要部を拡大して示したように、入射光２８
はシリンドリカルレンズ２５の集光特性により、一軸方
向に屈折され、これにより駆動基板２１上に直線状の集
光像３０が形成される。その集光像３０とアライメント
マーク２６の目盛り線２６ａとの位置合わせを行うこと
により、２つの基板２１，２２を容易に重ね合わせるこ
とができる。このとき、顕微鏡の焦点を合わせるのは駆
動基板２１側のみでよく、対向基板２２側のシリンドリ
カルレンズ２５を直接見る必要はない。

【００２０】このように駆動基板２１と対向基板２２と
をアライメントマーク２６およびシリンドリカルレンズ
２５の集光像３０とを重ね合わせて位置整合させた結
果、図２に示したように、複数のマイクロレンズ２４そ
れぞれが対応する開口部２３上に正確に位置合わせされ
ることとなる。

【００２１】このように本実施の形態では、対向基板２
２側のシリンドリカルレンズ２５を位置合わせマークと
して用いるのではなく、その集光特性を利用して線状の
集光像３０を形成し、その集光像３０を駆動基板２１側
のアライメントマーク２６に重ね合わせるようにしたの
で、顕微鏡の焦点を合わせるのは駆動基板２１側のアラ
イメントマーク２６のみでよい。従って、対向基板２２
と駆動基板２１が焦点深度方向に大きく離れていても、
単焦点の顕微鏡で観察が可能である。従って、駆動基板
２１と対向基板２２との重ね合わせを精度良く行うこと
ができると共に、自動化も容易に実現することができ
る。

【００２２】また、本実施の形態では、駆動基板２１側
に目盛り状のアライメントマーク２６を形成しているの
で、この目盛り線に沿って意識的に２つの基板２１，２
２の相対位置をずらすこと（オフセット）が可能であ
り、位置合わせの自由度が増す。

【００２３】図５は上記シリンドリカルレンズの形状の
変形例を表すもので、シリンドリカルレンズの集光像と
駆動基板側のアライメントマークが重なった状態の要部
を拡大して表したものである。

【００２４】すなわち、駆動基板２１側には十字形のア
ライメントマーク４２が設けられている。一方、対向基
板２２側には２本の半円筒型のレンズが十字形に組まれ
たシリンドリカルレンズ４０が設けられている。このシ
リンドリカルレンズ４０の各半円筒形レンズの集光特性
により駆動基板２１側のアライメントマーク４２上に十
字形状の集光像４１が形成される。このシリンドリカル
レンズ４０の集光像４１をアライメントマーク４２上に
重ね合わせることにより、２つの基板２１，２２を容易
に重ね合わせることができる。

【００２５】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一例としてマイクロレンズを対
向基板に一体的に形成した後、この対向基板と駆動基板
とをシリンドリカルレンズとアライメントマークを用い
て重ね合わせる態様について説明したが、その他、駆動
基板と対向基板とを重ね合わせた後、これに別途形成し
たマイクロレンズ基板を前述のシリンドリカルレンズと
アライメントマークを用いて重ね合わせる方法に適用す
ることも可能である。

【００２６】また、上記実施の形態では第２の基板側の
集光手段としてシリンドリカルレンズ２５，４０による
直線状あるいは十字形状の集光像を基準として重ね合わ
せを行うようにしたが、例えば円形状の複数のレンズに
よる点状の集光像を利用して重ね合わせを行うことも可
能である。なお、本発明は、２つの基板の重ね合わせを
視覚センサ等を用いて自動的に行う場合に好適である
が、勿論、目視による手動で行う場合にも適用すること
ができるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像表示装
置およびその製造方法によれば、画素部を有する第１の
基板にアライメントマークを形成すると共に、複数のマ
イクロレンズを有する第２の基板に対して、入射光を第
１の基板側のアライメントマーク上に集光させるための
集光手段を設け、この集光手段による集光像とアライメ
ントマークを基準にして重ね合わせを行うようにしたの
で、２つの基板が焦点深度方向に大きく離れていても、
単焦点の顕微鏡で観察して精度よく重ね合わせを行うこ
とができ、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、画素開口率およびレンズ集光率を向上させ
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を表すも
のであり、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である。

【図２】図１に示した実施の形態の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３】図１に示したシリンドリカルレンズの集光特性
を説明するための斜視図である。

【図４】図１に示したシリンドリカルレンズの集光像と
アライメントマークとを重ね合わせたときの理論的な見
え方を表す図である。

【図５】図１に示したシリンドリカルレンズの変形例を
説明するための図である。

【図６】従来の液晶表示装置の２つの基板の重ね合わせ
状態を表す上面図である。

【図７】重ね合わせ装置の概略構成を表す側面図であ
る。

【符号の説明】

２０…液晶表示装置、２１…駆動基板（第１の基板）、
２２…対向基板（第２の基板）、２３…開口部、２４…
マイクロレンズ、２５，４０…シリンドリカルレンズ
（集光手段）、２６，４２…アライメントマーク

Claims (6)

【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
   光レンズからなるレンズ群が設けられると共に入射光を
   前記第１の基板側のアライメントマークに集光させるた
   めの集光手段が設けられ、前記第１の基板に対して所定
   の間隙をおいて対向配置された第２の基板とを備えたこ
   とを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の基板側のアライメントマーク
   が目盛り状のマークであると共に前記集光手段が第１の
   基板の表面に直線状の集光像を形成するレンズであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記第１の基板側のアライメントマーク
   が十字形状のマークであると共に前記集光手段が第１の
   基板の表面に十字線状の集光像を形成するレンズである
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 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からなるレンズ群が設けら
   れると共に入射光を前記第１の基板側のアライメントマ
   ークに集光させるための集光手段が設けられた第２の基
   板とを所定の間隙をおいて対向させる工程と、 前記第１の基板上のアライメントマークおよび前記第２
   の基板上の集光手段による集光像を基準として、前記第
   １の基板と第２の基板とを相対的に移動させて２つの基
   板の重ね合わせを行う工程とを含むことを特徴とする画
   像表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１の基板側のアライメントマーク
   を目盛り状のマークとすると共に前記集光手段を第１の
   基板の表面に直線状の集光像を形成するレンズとするこ
   とを特徴とする請求項４記載の画像表示装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記第１の基板側のアライメントマーク
   を十字形状のマークとすると共に前記集光手段を第１の
   基板の表面に十字線状の集光像を形成するレンズとする
   ことを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。