CN1359023A - 薄层材料间的对准方法,对准方法,衬底装配方法和对准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄层材料间对准的方法,对准方法,衬底安装方法,和对准装置,其能够容易和可靠地高精度对准和抑制材料成品率下降。在作为参照的带状光基础上执行对准之后,在作为参照的双凸透镜的聚光透镜部分的结合点基础上执行对准。特别是,通过使用从光源发出并在双凸透镜处会聚成带状的光作为参照,校正液晶显示单元在转动方向上的偏移。随后,通过变化显微镜的聚焦深度,针对液晶显示单元的黑底位置和双凸透镜的聚光透镜部分的结合点位置执行测量。然后,在测量结果基础上,执行液晶显示单元和双凸透镜之间的水平对准。

Description

薄层材料间的对准方法，对准方法，衬底装配方法和对准装置

技术领域

本发明涉及薄层材料之间的对准方法，该方法适宜地应用于，例如构成液晶显示板的液晶显示单元和双凸透镜之间的对准，涉及对准方法，衬底装配方法和对准装置。

背景技术

在液晶显示器作为用于个人计算机监视器和其它各种监视器的图像显示器的普及上已取得了显著的进展。这种类型的液晶显示器主要以这样的方式构造，即作为照明的薄层光源的背光被配置在显示板的背侧，具有给定宽度的液晶表面被照亮以在整体上具有均匀的亮度，因此可以看到形成在显示板的液晶显示表面的图像。

常规使用的显示板包括信号线和栅线(gate line)，具有形成在其上的无定形硅层等的TFT，滤色器等等，所有这些都被层叠在两个玻璃衬底之间。在上述的显示板中，从背光发射的光被滤色器色散成三种颜色R(红)，G(绿)和B(蓝)，以形成每个R，G和B颜色的像素。

特别是，在投射型液晶显示器中，通过使用双凸透镜会聚入射光并将光聚合在像素的开口部分，增加被传输的光的数量。在日本专利公开No.Hei 3-244286中描述了其实例。

近年来，作为从显示板中除去滤色器的技术，已发展了使用双凸透镜的显示板。

图12概略地示出了使用双凸透镜的上述显示板的结构。在图12中，标号数字1指示液晶显示单元；2指示双凸透镜。

液晶显示单元1包括密封在两个玻璃衬底3A和3B之间的液晶，信号线4s，栅线(未示出)，TFT器件，显示电极等等。在玻璃衬底3A中，形成黑底(black matrix)5以覆盖信号线4s和栅线。

双凸透镜2包括数个形成为截面是大致圆弧的排列的聚光透镜部分7。如图12和13所示，形成每个聚光透镜7的大致圆弧截面在信号线4s延伸方向上保持连续。形成每个聚光透镜部分7，使得在其宽度方向上，在结合点7a和排列在其两端的其他聚光透镜部分7的7a之间可放置总共三个开口部分8，每个开口部分8被黑底5限制并形成像素。

在具有双凸透镜2的上述显示板中，从作为光源的背光单元(未示出)发射出的光被提供在背光单元中的衍射光栅色散成三种颜色R，G和B，并且色散的光被入射到双凸透镜2上。在这种情况下，每种颜色之间的色散光线的入射角度是不同的，并且每种色散光为光的平行光线。因此，在双凸透镜2的聚光透镜部分7处会聚的每种颜色的光在排列在结合点7a和7a之间的三个开口部分8的每一个上形成图像。结果，三种颜色R，G和B的像素被并排形成在每个聚光透镜部分7的宽度方向上。

在上述显示板的制作工艺中，为了精确对准被会聚在双凸透镜2的聚光透镜部分7的光形成的每种颜色图像(光)的位置和形成在玻璃衬底3A中的每个开口部分8的位置，在双面透镜2和液晶显示单元1之间必须进行对准。

为了执行双凸透镜2和液晶显示单元1之间的对准，在日本专利公开No.Hei 8-211515和日本专利公开No.Hei 9-113215中已经公开了几种技术。根据在日本专利公开No.Hei 8-211515中公开的技术，在双凸透镜2或其对面(液晶显示单元1)的衬底上形成用于对准的标记，通过使用该标记执行对准。根据日本专利No.Hei 9-113215，在双凸透镜2中形成不是大致圆弧截面的一个“平面区域”，通过显微镜观察平面区域执行对准。

然而，在前述的常规技术中，用于对准的标记必须提供在双凸透镜2或衬底中，并且平面区域必须形成在双凸透镜2中。因此，需要额外的时间和工作来形成上述标记或平面区域。

在其制作工艺中，从大致圆弧截面的聚光透镜部分7的延伸方向上连续的网膜(Web)中将双凸透镜2切成特定的尺寸。此时，在网膜制作阶段中形成用于对准的标记或平面区域。如果在网膜中预先形成对准的标记或平面区域，那么确定从网膜中切去双凸透镜2的位置。因此，如果发现一些有缺陷的斑点，切除的位置不能移动，因此减小了成品率。

此外，双凸透镜2和液晶显示单元1必须以精度为例如25μm相互粘结在一起，以阻止图像质量出现问题。然而，对于双凸透镜2本身，在制作工艺中，聚光透镜部分7的间距精度被设置等于20μm。因此，对于此粘结，必须利用非常高的5μm的精度执行双凸透镜2和液晶显示单元1之间的对准。

发明内容

考虑到先前的技术问题设计本发明，本发明的目的在于提供一种薄层材料之间的对准方法，一种对准方法，一种衬底装配方法和一种对准装置，其能够容易和可靠地执行高精度对准和抑制材料成品率的下降。

为了达到先前的目的，根据本发明，薄层材料之间的对准方法包括下列步骤：将显微镜的焦点设置在第一和第二薄层材料的层叠情形中的第一薄层材料上，以执行第一薄层材料的规定部分的位置测量，将显微镜的焦点设置在第二薄层材料上，以执行第二薄层材料的规定部分的位置测量；并且在第一和第二薄层材料的测量的位置基础上，执行第一和第二薄层材料之间的对准。

通过改变在第一和第二薄层材料的层叠情形中的显微镜的焦点，在作为参照的显微镜的基础上可分别获悉第一和第二薄层的位置。

在这种情况下，第二薄层材料可为透射的或非透射的。然而，必须保证显微镜进行位置测量必需的亮度。可使用第一和第二薄层材料的规定位置测量的任何顺序。

如果第二薄层材料为具有并排排列的多个透镜部分的透镜薄层，在相互靠近的透镜部分的结合点处测量透镜薄层的位置。透镜部分的结合点与信号线或栅线相比是足够薄的，通过使用该结合点执行对准，可实现高精度对准。

如果第一薄层材料为包括信号和栅线和以矩阵形式布置的黑底的液晶显示单元，在信号线，栅线或黑底的基础上可测量液晶显示单元的位置。在这种情况下，通过测量在信号线，栅线或黑底的宽度方向上的中心线位置，并使中心线与透镜部分的结合点相对应，可提高对准的精度。

而且，通过在多个地方测量第一和第二薄层材料的位置，如果第二薄层材料与第一薄层材料偏离一个角度(在转动方向上偏离)，可测量偏离的量，在测量的偏离量基础上可执行对准。

根据本发明的对准方法，参照光被从透镜薄层一侧入射到层叠一起的玻璃衬底和透镜薄层上，并且相对通过透镜薄层的参照光对准玻璃衬底。在这种情况下，参照光应该优选为平行光线。另外，参照光更优选为被会聚在透镜薄层上，并作为带状光投射到玻璃衬底上。如果参照光从近似正交上述方向的方向上入射到玻璃衬底上，可容易地给定投射到玻璃衬底上的参照光位置。

因此，由于在正被透镜薄层会聚或色散的状态中，通过透镜薄层的参照光在玻璃衬底上形成图像，玻璃衬底上的图像位置被透镜薄层确定。因此，通过对准玻璃衬底和参照光的图像，可将玻璃衬底对准透镜薄层。

例如，如果玻璃衬底为液晶显示单元，玻璃衬底的非透射部分，例如黑底、信号线和栅线可相对于参照光对准。

根据本发明，对准的方法包括：第一步为使光的平行光线从液晶显示单元和双凸透镜的层叠状态中的双凸透镜一侧入射，并相对于在双凸透镜的一个聚光透镜处通过会聚光的平行光线得到的带状参照光，对准液晶显示单元；第二步为通过将观测装置的焦点设置在液晶显示单元上，执行液晶显示单元的布线部分的位置测量，并通过将观测装置的焦点设置在双凸透镜上，执行测量聚光透镜的结合点；第三步为在布线部分和聚光透镜的结合点的测量位置的基础上，执行液晶显示单元和双凸透镜之间的对准。

在第一步骤中，可校正液晶显示单元在转动方向上相对于参照光的偏离。在第三步骤中，可校正双凸透镜和液晶显示单元之间在正交于聚光透镜伸展方向的方向上的偏离。

在这种情况下，一组R，G和B的三个象素被排列在液晶显示单元中。如果提供对应于三个象素的组的双凸透镜的一个聚光透镜，必须执行对准，以便防止该聚光透镜被一个或两个象素偏移。在上述情况下，在第二步骤中，通过使用液晶显示单元的显示区域外部的框，可规定诸如对应于这组三个象素的信号线的布线部分。然后，通过执行规定布线部分的位置测量，可精确地对准双凸透镜。

通过执行以保持在中间的液晶显示单元的中心线相互隔开的两个地方的布线部分和聚光透镜的结合点的位置测量，在作为参照的液晶显示单元的中线基础上，也可执行液晶显示单元和双凸透镜之间的对准。因此，与通过使用液晶显示单元的端部作为参照而执行的对准的情况相比，可限制液晶显示单元或双凸透镜的制作尺度误差效应。在这种情况下，液晶显示单元中心线意味着通过液晶显示单元表面(显示区域)中心的线，如图1所示。

根据本发明，衬底装配方法包括以下步骤：通过内插未硬化的粘合剂层叠玻璃衬底和透镜薄层；通过改变显微镜中的聚焦深度，执行玻璃衬底和透镜薄层的各个规定部分位置的测量；在测量结果的基础上执行玻璃衬底和透镜薄层之间的对准；并且硬化粘合剂。

此外，根据本发明，对准装置包括：单元固定装置；透镜固定装置；用于驱动至少一个单元或透镜固定装置的驱动装置；能够改变聚焦深度的观测装置；在通过观测装置得到的图像基础上，用于得到液晶显示单元和双凸透镜位置数据的位置数据获得装置，诸如图像处理器等；用于在得到的位置数据的基础上控制驱动装置的控制装置。另外，对准装置还可以包括光源，用于向双凸透镜上发射平行光。

对准装置还包括：用于测量液晶显示单元和双凸透镜之间在转动方向上的偏离的第一观测装置；用于测量液晶显示单元和双凸透镜之间在正交于透镜部分连续方向的方向上的偏离的第二观测装置。另外，第二观测装置可分别放置在液晶显示单元的一个或其他端部部分上。

附图说明

现在参考附图描述本发明的优选实施方案仅作为举例，其中：

图1为示出根据实施方案的对准装置的***配置图。

图2为示出对准装置的载台单元构造的剖面图。

图3为示出根据第一实施方案将显微镜的焦点设置到液晶显示单元设置的情形的视图。

图4为示出在图3的情形中得到的图像的视图。

图5为示出将显微镜的焦点设置到双凸透镜的设置情形的视图。

图6为示出在图5的情形中校正转动方向上的偏移时的图像的视图。

图7为示出液晶显示单元和双凸透镜在转动方向上的偏移情形的视图。

图8(a)和(b)为示出液晶显示单元和双凸透镜之间在水平方向上的偏移被校正时的图像的视图，特别是图8(a)示出了聚焦在液晶显示单元上的图像；图8(b)示出了聚焦在双凸透镜上的图像。

图9为示出根据第二实施方案在投射平行光线时将显微镜的焦点设置在液晶显示单元上的情形所得到的图像的视图。

图10为示出通过使用作为参照的平行光线校正转动方向上的液晶显示单元后得到的图像的视图。

图11(a)和11(b)为液晶显示单元和双凸透镜之间在水平方向上的偏移被校正时的显微镜图像的视图，特别是图11(a)示出了聚焦在液晶显示单元上的图像；图11(b)示出了聚焦在双凸透镜上的图像。

图12为具有双凸透镜的显示板结构的剖面示意图。

图13为双凸透镜和液晶显示单元之间的位置关系的透视图。

具体实施方式

接下来，根据在附图中示出的第一和第二实施方案详细描述本发明。

首先，通过改变显微镜的聚焦深度对准双凸透镜和玻璃衬底，利用此情况作为例子描述本发明。设有用于为对准目的的双凸透镜和玻璃衬底的显示板构造类似于图12和13示出的构造。因此，用相同的参考标号指示出相同的部分，并忽略其详细描述。在描述中，假定双凸透镜2的连续聚光透镜部分7的方向设为“垂直方向”，并排的聚光透镜部分7的排列方向设为“水平方向”。

图1为阐明根据第一实施方案的对准装置的***配置图。在图1中，参考标号10指示固定双凸透镜(第二薄层材料，或透镜薄层)2和液晶显示单元(第一薄层材料，或玻璃衬底)1的载台单元，它们的目地是被对准；20指示测量被载台单元10固定的每个双凸透镜2和液晶单元1的偏离的测量单元；30指示光源；40指示在测量单元20进行观测的结果基础上控制载台单元10的控制单元(控制装置)。

图2示出了载台单元10的构造。示出了双凸透镜2和液晶显示单元1被层压的情形，当中夹着未硬化的紫外线硬化型粘合剂100的，在先前的步骤中已经执行了该层叠。参考标号200指示保护膜，其在双凸透镜2的制作过程中被粘到聚光透镜7上。

载台单元10包括衬底固定载台11和透镜固定载台12，载台11被提供作为单元固定装置以固定构成液晶显示单元1的玻璃衬底3A，透镜固定载台12被提供为透镜固定装置以固定双凸透镜2。这些衬底和透镜固定载台11和12在它们的表面上分别具有吸附孔11a和12a，并通过吸附玻璃衬底3A和双凸透镜2的保护膜200可以固定液晶显示单元1和双凸透镜2。凭借从负压源(未示出)产生的负压执行吸附操作。

衬底和透镜固定载台11和12可在两个方向，即水平和垂直方向上被自由驱动，并且也可在转动方向上由驱动机构13驱动，该机构在控制单元40的控制基础上被提供为具有伺服电动机(未示出)等的驱动装置。

如图1所示，测量单元20包括第一观测***(第一观测装置)21和第二观测***(第二观测装置)22，***21提供检测液晶显示单元1和双凸透镜2之间在转动方向上的偏离，***22提供检测液晶显示单元1和双凸透镜2之间在水平方向(并排排列聚光透镜部分7的方向)上的偏离。

每一个第一和第二观测***21和22都包括提供为能够改变聚焦深度的作为观测装置的显微镜23，提供为成像装置以拾取由显微镜23得到的图像的CCD照相机24，和提供显示由CCD照相机24获取的图像的监视器25。关于第二观测***22的布置，一对具有显微镜23和CCD照相机24的***被安装在液晶显示单元1的一端和另一端。

测量单元20还包括图像处理单元26，被提供为位置数据获得装置，以处理由第一和第二观测***21和22的CCD24获取的图像。

光源30发出一些由每个显微镜23和每个CCD照相机24得到规定图像所必须的光线。光线从双凸透镜2的聚光透镜部分7侧(在图1中为背面)发出，并且如果可能，发出的光优选为平行光线。

接下来，将针对以先前方式构造的对准装置中执行液晶显示单元1和双凸透镜2的对准方法进行描述。

首先，如图2所示，衬底固定载台11吸附液晶显示单元1的玻璃衬底3A，透镜固定载台12吸附双凸透镜2的保护膜200。因此，内插未硬化的粘合剂100而被层叠的液晶显示单元1和双凸透镜2被载台单元10固定。

然后，从光源30产生的光从双凸透镜2发出。

在这种情况下，首先，如图3所示，在第一观测***21的显微镜23中，其观测焦点F被设置到被载台单元10固定的液晶显示单元1的信号线4s或其对应的黑底5s上。这些信号线4s和黑底5s以矩阵的形式形成，构成液晶单元1的图形、布线部分和非透射部分。

图4示出了前述情形中在显微镜23中得到的图像的实例。

随后，在通过CCD照相机24从显微镜23中得到的图像(看图4)的基础上，在图像处理单元26中，选择在显微镜23的视野范围中出现的一个信号线4s或黑底5s(以下简称为“黑底5s”)，并保存其在水平方向上的位置(坐标)。在这种情况下，由于黑底5s具有例如10至20μm的宽度，在图像处理单元26中，计算在宽度方向上的黑底5s的中心线，并且其位置作为关于黑底5s位置的数据被保存。

然后，如图5所示，对于第一观测***21的显微镜23改变聚焦深度，而固定其位置，并且用于观测的焦点F被设置到被载台单元10固定的双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a(其水平面)处。

图6示出了前述情形中由显微镜23(和CCD照相机24)得到的图像实例。关于在这种情况下得到的图像，由于聚光透镜部分7的结合点7a不能得到类似于聚光透镜部分7得到的会聚效果，聚光透镜部分7的结合点7a与聚光透镜部分7相比较为黑暗。另外，与聚焦的双凸透镜2相对，在显微镜23一侧，有液晶显示单元1。然而，由于聚光透镜部分7的会聚效果，从光源30发出的光潜入到液晶显示单元1的信号线4s和覆盖该信号线的黑底5s(在图6中以2点的点划线示出)上，由显微镜23得到的图像变得明亮，导致不能观测到(要么只得到模糊的图像)。另一方面，栅线4g和覆盖其的黑底5s被放置得横过聚光透镜部分7的弯曲方向。因此，不管聚光透镜部分7的会聚效果，从光源30发出的光被中途遮断了，因此由显微镜23得到的图像变得黑暗而被观测到。

因此，如果用于显微镜23观测的焦点F被设置到双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a上，只有聚光透镜部分7的结合点7a和覆盖水平方向(排列聚光透镜部分7的方向)上延伸的栅线4g的黑底5g可被作为黑暗地方而观测到。在这种情况下，由于双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a具有例如1μm的宽度，不计算如同黑底5s情况的中心线可以得到足够的精度。

然后，在显微镜23的观测焦点F设置到双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a上的情形中，在通过CCD照相机24从显微镜23得到的图像(看图6)基础上，在图像处理单元26中，假定选择一个结合点7a，其在水平方向上的位置坐标被作为位置数据存储。

结果，可以得到关于液晶显示单元1给定的一个黑底5s的水平位置的数据和关于在第一点处(在图1中以代码A指示的位置)的双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a的水平位置的数据。

然后，凭借驱动机构13的驱动，衬底固定载台11和透镜固定载台12在垂直方向上以指定的尺度移动。因此，液晶显示单元1和双凸透镜2相对第一观测***21的显微镜23在垂直方向上以指定的尺度移动，而保持两者之间的位置关系。

随后，在第二点(在图1中以代码B指示的点)，与先前的情况相似，如图3所示，第一观测***21的显微镜23的观测焦点F被设置到液晶显示单元1的黑底5s上。然后，在由CCD24从显微镜23得到的图像的基础上，在图像处理单元26中，计算相同的黑底5s的中心线，其位置先前已被存储，并且存储其在水平方向上的位置坐标。

随后，如图5所示，变化显微镜23的聚焦深度，并且其观测焦点F被设置到双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a上。然后，在由CCD24从显微镜23得到的图像基础上，在图像处理单元26中，存储水平方向上的相同结合点7a的位置坐标，其位置先前已被存储。

因此，关于相同的黑底5s和聚光透镜部分7的相同结合点7a，得到被规定距离相互隔开的两个点(在图1中以代码A和B指示的点)的位置坐标。结果，如图7所示，可以得到液晶显示单元1和双凸透镜2在转动方向上的偏离角度q。

此后，在控制单元40中，在得到的转动方向上的偏离角度q的基础上，确定载台单元10的每个衬底和透镜固定载台11和12的转动量。然后，在确定的转动量的基础上，衬底和透镜固定载台11和12的任何一个或两个被驱动机构13旋转。这样，如图6所示，液晶显示单元1的黑底5s和双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a被设置得相互平行，并且液晶显示单元1和双凸透镜2之间转动方向上的偏移被校正。在图6中，以实线指示的结合点7a示出了校正前的情形，以两点的点划线指示的结合点7a示出了校正后的情形。在此，校正后的结合点7a被重叠在黑底5s上。然而，在这阶段中，由于只是转动方向上的偏移被校正，结合点7a的位置并不总是重叠在黑底5s上。

然后，对于液晶显示单元1和双凸透镜2执行水平对准。对于此操作，在一对第二观测***22(在图1中以代码C指示的点)中的一个上，如图3所示，显微镜23的观测焦点F被设置到液晶显示单元1的黑底5s上。在这种情况下，通过载台单元10预先调整液晶显示单元1和双凸透镜2的位置，使得液晶显示单元1的显示区域外部的框1a可处于显微镜23的视野范围内。图8(a)示出了在上述情形中得到的图像的实例。

随后，在由CCD照相机24从显微镜23得到的图像的基础上，在图像处理单元26中观测黑底5s。在这种情况下，只对黑底5s进行简单的观测不能鉴定开口部分8采用哪种颜色R，G和B。然而，通过使用设置在视野范围内作为参照的液晶显示单元1的框1a可进行鉴定。结果，由于可选择要对应于双凸透镜2的聚光透镜7的结合点7a放置的黑底5s(在图8(a)中离框1a的第三个)，计算在宽度方向上的选择的黑底5s的中心线5a，并且其在水平方向上的位置坐标被作为黑底5s的位置数据存储。

随后，与先前情况相似，如图5所示，变化显微镜23的聚焦深度，并将其观测焦点F设置到双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a上。图8(b)示出了在上述情形中得到的图像实例。在由CCD照相机24从显微镜23得到的图像(看图8(b))基础上，在图像处理单元26中，存储水平方向上的结合点7a的位置坐标。

因此，在一对第二观测***22中的一个上，可得到聚光透镜部分7的结合点7a和对应的黑底5s之间在水平方向上的偏移量。

与上述操作平行，与先前的情况相似，在一对第二观测***22中的剩余一个上，通过在变化显微镜23的聚焦深度时执行位置测量，通过使用设置在视野范围内作为参照的液晶显示单元1的框1a，可以得到黑底5s的位置和聚光透镜部分7的结合点7a之间在水平方向上的偏移量。

此后，在控制单元40中，执行计算以得到聚光透镜部分7的结合点7a和黑底5s之间的各偏移量的平均值，这些偏移量已由一对第二观测***22的两个得到，并且该平均值被设置为液晶显示单元1和双凸透镜2之间在水平方向上的偏移量。然后，通过载台单元10的驱动机构13，衬底和透镜固定载台11和12的任何一个或两个在水平方向上被移动，水平方向上的偏移量被校正。在这种情况下，通过使用作为参照的穿过液晶显示单元1和双凸透镜2显示区域中心的中心线CL(看图1)，执行校正。与通过使用液晶显示单元1或双凸透镜2的一个端部部分作为参照执行的校正相比，在中心线作为参照基础上的所述校正能够使排列聚光透镜部分7的节距制作误差影响在双凸透镜2上被限制在1/2以内。

以先前的方式，在对准装置中完成液晶显示单元1和双凸透镜2之间的对准。然后，在下一个步骤中，未硬化状态中的粘合剂100通过紫外线照射被硬化，因此构成显示板1的液晶显示单元1和双凸透镜2被固定。

如上所述，通过变化显微镜23的聚焦深度，可执行液晶显示单元1和双凸透镜2之间的位置关系测量。在这种情况下，通过测量液晶显示单元1的黑底5s的位置和双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a的位置之间的关系，在不形成常规情况中对准所需的任何特殊标记或平面区域的情况下可将液晶显示单元1和双凸透镜2相互对准。结果，在双凸透镜2的制作工艺中，在从网膜中作为材料切割出双凸透镜2的过程中，避免任何的成品率下降是可能的。

另外，通过对准液晶显示单元1的黑底5s的中心线5a和双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a的位置，可执行高精度的对准。

接下来，作为例子，将对在使用平行光执行双凸透镜和玻璃衬底之间的对准后，通过变化观测透镜的聚焦深度，而执行双凸透镜和玻璃衬底之间对准的情况进行描述。在描述中，与第一实施方案相似的部分以相同的参考标号指示出，并且忽略其解释。

在第二实施方案中使用的对准装置基本上与图1示出的第一实施方案的相似。不同之处为液晶显示单元1被从光源30发出的带状光300的参照光照射。

从光源30发出的参照光应该优选为平行光，并从垂直于液晶显示单元1的表面的方向进行入射。根据双凸透镜2的聚光程度等设置参照光，使得光在双凸透镜2的聚光透镜部分7处被会聚成带状光，然后以大约等于显示单元中形成的开口部分8的宽度投射到液晶显示单元1上。

为了执行液晶显示单元1和双凸透镜2之间的对准，首先，以图1中示出的第一观测***21测量转动方向中的偏移。对于此测量，如图2所示，通过内插未硬化的粘合剂100而被层叠的液晶显示单元1和双凸透镜2被载台单元10的衬底和透镜固定载台11和12预先吸附和固定。

然后，平行光线被第一观测***21的光源30从双凸透镜2的一侧入射。然后，平行光线被会聚在每个聚光透镜部分7上，变成在聚光透镜部分7的连续方向上延伸的带状光300，然后在液晶显示单元1上形成图像。

在这种情况下，如图3所示，在测量单元20的第一观测***21的显微镜23上，其观测焦点被设置到由载台单元10固定的液晶显示单元1的黑底5s上，并观测其图像。图9示出了在上述情形中在显微镜23上得到的图像实例。

随后，在由CCD照相机24从显微镜23得到的图像(看图9)基础上，在图像处理单元26中，保存在视野范围内变成带状光的光300的水平方向的位置，选择一个黑底5s，计算其中心线，并保存其在水平方向上的位置坐标。

由此，得到关于液晶显示单元1的特定黑底5s和在第一点(在图1中以代码A指示出的点)的带状光300之间在水平方向上的位置偏移的数据。

然后，凭借驱动机构13的驱动，衬底和透镜固定载台11和12都以特定尺度在垂直方向上被移动。因此，相对第一观测***21的显微镜23，液晶显示单元1和双凸透镜2在垂直方向上以特定尺度被移动，同时保持它们之间的位置关系。

此后，在第二点(在图1中以代码B指示的点)，与先前情形相似，在第一观测***21的显微镜23得到的图像基础上，在图像处理单元26中，得到关于液晶显示单元1的特定黑底5s和带状光300的水平位置的数据。

以先前的方式，对于相同的黑底5s和带状光300，获得以特定距离相互隔开的两个点(在图1中以代码A和B指示的点)的位置。因此，如图7所示，得到液晶显示单元1和双凸透镜2之间在转动方向上的偏移角度q。

此后，在控制单元40中，在得到的转动方向上偏移角度q的基础上，确定载台单元10的每个衬底和透镜固定载台11和12的转动量。在确定的转动量的基础上，衬底和透镜固定载台11和12的任何一个或两个被驱动机构13转动。由此，如图10所示，液晶显示单元1的黑底5s和带状光300被校正到相互平行。在这种情况下，由于带状光300为双凸透镜2的聚光透镜部分7执行聚光的结果，带状光300和液晶显示单元1之间在转动方向上偏移的校正也意味着双凸透镜2和液晶显示单元1之间在转动方向上的校正。

然后，执行液晶显示单元1和双凸透镜2之间的水平对准。对于此操作，如第一实施方案的情形，在一对第一观测***22的每一个上，凭借载台10的驱动预先调整液晶显示单元1和双凸透镜2的位置，使得液晶显示单元1的框1a可被设置在显微镜23的视野范围内。然后，显微镜23的观测焦点F被设置到液晶显示单元1的黑底5s上，并利用设置在视野范围内液晶显示单元1的框1a作为参照，保存黑底5s的位置。图11(a)示出了在上述情形中得到的图像。

随后，与先前情形相似，如图5所示，变化显微镜23的聚焦深度，并且其观测焦点F被设置到聚光透镜部分7的结合点7a上。

图11(b)示出了在上述情形中得到的图像的实例。关于在这种情况下得到的图像，在液晶显示单元1的信号线4s和覆盖其的黑底5s处，由于聚光透镜部分7的会聚效果从光源30发出的光300潜入到此，由显微镜23得到的图像变得明亮。只有聚光透镜部分7的结合点7a，在水平方向(排列聚光透镜部分7的方向)上延伸的栅线4s和覆盖其的黑底5g作为黑暗地方被观测到。

然后，在通过CCD24从显微镜23得到的图像(看图11(b))基础上，在图像处理单元26中，保存结合点7a在水平方向上的位置坐标。

因此，在一对第二观测***22的每一个上，得到聚光透镜部分7的结合点7a和其相应黑底5s之间在水平方向上的偏移量。然后，在控制单元40中，对一对第二观测***22的两个上获得的聚光透镜部分7的结合点7a和黑底5s之间的偏移量进行求平均值计算，并且得到的平均值被设置为液晶显示单元1和双凸透镜2之间在水平方向上的偏移量。然后，载台单元10的衬底和透镜固定载台11和12的任何一个或两个被驱动机械装置13在水平方向上驱动，由此校正水平方向上的偏移量。在这种情况下，通过使用作为参照的液晶显示单元1和双凸透镜2的水平方向中的中心线CL，执行校正。

以先前的方式，在对准装置中完成液晶显示单元1和双凸透镜2之间的对准。然后，在下一个步骤中，利用紫外线照射未硬化的粘合剂100以使其硬化，由此固定构成显示板的液晶显示单元1和双凸透镜2。

如上所述，对于液晶显示单元1和双凸透镜2之间的水平对准，如在第一实施方案中的，变化显微镜23的聚焦深度，针对液晶显示单元1的黑底5s和双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a的位置进行测量。这样，可执行高精度对准。另外，可消除用于对准的特殊标记和平面区域的必需性，并在双凸透镜2的制作过程中避免成品率下降成为可能。

此外，在液晶显示单元1和双凸透镜2之间的水平对准之前，通过利用从光源30发出的平行光照射双凸透镜2，带状光300的图像被形成在液晶显示单元1上，并校正带状光300和黑底5s之间在转动方向上的偏移。因此，在作为参照的带状光300基础上执行对准之后，在作为参照的双凸透镜2的聚光透镜部分7的结合点7a的基础上，通过执行对准，容易和可靠地高精度相互对准液晶显示单元1和双凸透镜2成为可能。

在第一和第二实施方案中，对于在液晶显示单元1和双凸透镜2之间执行的水平对准，通过使用液晶显示单元1的框1a作为参照规定黑底5s。除此之外，如果可以使用其他参照来规定黑底5，例如施加电压的引线等，则在第二观测***22上并不总是需要位置测量/校正，执行水平偏移校正同时在第一观测***21上执行转动偏移校正是可能的。

在每个先前的实施方案中，总共提供三个观测***(显微镜23)，即第一观测***21和一对第二观测***22。然而，通过相对于载台单元10上的显微镜23，通过移动液晶显示单元1和双凸透镜2，位置测量可以针对每个地方进行，可以只提供一对观测***。

另外，如果在显微镜23上可得到所需的分辨率，对于显微镜23视野范围内的多个地方可执行位置测量，并在所述测量的结果基础上，可校正液晶显示单元1和双凸透镜2之间的在转动和水平方向上的偏移。

此外，在每个先前的实施方案中，针对液晶显示单元1的信号线4s或覆盖其的黑底5s，执行位置测量。然而，可针对栅线4g、覆盖其的黑底5g或开口部分8而执行位置测量。

再进一步，在每个先前的实施方案中，总共提供三个开口部分8(象素)，即R，G和B，其每一个对应于双凸透镜2的每个聚光透镜部分7。然而，例如，即使只提供一个对应于聚光透镜部分7的开口部分8，本发明可如先前的情形应用。在该情况中，与每个实施方案的情况不同，与R，G和B的开口部分8的对应不需要，因此可与转动偏移的校正同时执行水平偏移的校正。而且，在该情况中，光从液晶显示单元一侧投射，其观测可在双凸透镜一侧执行。

通过将液晶显示单元1和双凸透镜2作为对准目标为实例已描述了每一个实施方案。除此之外，本发明可应用于，例如具有形成在其上的其他线路规定图形等的玻璃衬底和具有透镜部分的透镜薄层之间的对准。因此，不应有对准目标上的限制。

另外，双凸透镜2的应用并不局限于前述不具有滤色器的液晶显示器。双凸透镜2可结合滤色器应用在投射型液晶显示器中，会聚在双凸透镜2的光束可会聚在液晶显示单元1的象素开口部分8上，在上述的情况下，也如实施方案中的情况，可执行双凸透镜2和液晶单元1之间的对准。

从先前的描述可以明白，根据本发明，容易和可靠地执行透镜薄层和玻璃衬底之间的高精度对准是可能的，并有可能防止透镜制作过程中成品率的下降。

Claims (19)

1.一种第一薄层材料和层叠在第一薄层材料上的第二薄层材料之间的对准方法，第一薄层材料具有形成在其上的规定图形并由透射材料制成，该方法包括以下步骤：

将放置在第一薄层材料一侧的显微镜的焦点设置在第一和第二薄层材料的层叠状态中的第一薄层材料上，以针对第一薄层材料的规定部分的位置执行测量，将显微镜的焦点设置到第二薄层材料上，以针对第二薄层材料的规定部分的位置执行测量；以及

在第一和第二薄层材料测量的位置基础上执行第一和第二薄层材料之间的对准。

2.根据权利要求1的薄层材料间的对准方法，

其特征在于第一薄层材料为液晶显示单元，包括如规定的图形，信号线和栅线和覆盖这些线以矩阵形式放置的黑底，以及

在从信号线、栅线和黑底中选出的一个的基础上，对于液晶显示单元的位置进行测量。

3.根据权利要求1的薄层材料间的对准方法，

其特征在于第二薄层为包括排列在其上的多个透镜部分的透镜薄层，以及

对于相互靠近的透镜部分的结合点处的透镜薄层位置进行测量。

4.根据权利要求1的薄层材料间的对准方法，

其特征在于在多个地方执行第一和第二薄层材料位置的测量，以及

在各个地方测量的第一和第二薄层材料位置的基础上，在第一和第二薄层材料之间执行对准。

5.一种在具有不透射光的非透射部分的玻璃衬底和层叠在该玻璃衬底上的透镜薄层之间进行对准的方法，包括以下步骤：

使参照光从透镜薄层一侧入射到层叠在一起的玻璃衬底和透镜薄层上；以及

相对于透过透镜薄层的参照光对准玻璃衬底。

6.根据权利要求5的对准方法，其特征在于参照光为平行光。

7.根据权利要求6的对准方法，其特征在于参照光被会聚在透镜薄层上，并作为带状光投射到玻璃衬底上。

8.根据权利要求6的对准方法，其特征在于参照光被从基本上垂直于玻璃衬底的方向上入射到玻璃衬底上。

9.根据权利要求5的对准方法，其特征在于通过相对于参照光对准玻璃衬底的非透射部分，对玻璃衬底执行对准。

10.一种对准方法，包括：

第一步为使平行光从双凸透镜一侧入射到具有布线部分的液晶显示单元上，并且双凸透镜具有多个在一个方向上延伸排列的聚光透镜，以相对于由聚光透镜会聚平行光得到的带状参照光对准液晶显示单元；

第二步为在放置在液晶显示单元一侧的观测装置的焦点被设置在液晶显示单元之后，通过观测装置针对液晶显示单元的布线部分的位置执行测量，并在观测装置的焦点被设置到双凸透镜后，通过观测装置针对聚光透镜的结合点位置执行测量；以及

第三步为在布线部分和聚光透镜的结合点的已测量位置的基础上，执行液晶显示单元和双凸透镜之间的对准。

11.根据权利要求10的对准方法，

其特征在于在第一步中，校正液晶显示单元在转动方向相对于参照光的偏离，以及

在第三步中，校正双凸透镜和液晶显示单元在垂直于聚光透镜延伸方向的方向中的偏离。

12.根据权利要求10的对准方法，

其特征在于在第二步中，为了布线部分位置的测量，测量布线部分在一个宽度方向的中心线上的位置。

13.根据权利要求10的对准方法，

其特征在于通过使用液晶显示单元显示区域外部的框作为参照对于规定的布线部分的位置进行测量。

14.根据权利要求10的对准方法，

其特征在于在第二步中，在用保持在其间的液晶显示单元的中心线相互隔开的两个地方分别测量布线部分和聚光透镜的结合点的位置，以及

在第三步中，基于在两个地方的位置测量结果和通过使用的液晶显示单元中心线作为参照，执行液晶显示单元和双凸透镜之间的对准。

15.一种衬底装配方法，包括以下步骤：

通过内插未硬化的粘合剂层叠玻璃衬底和透镜薄层；

在放置在玻璃衬底对面的显微镜上变化聚焦深度以将焦点设置到每个玻璃衬底和透镜薄层上，以执行玻璃衬底和透镜薄层各自的规定部分的位置测量；

在玻璃衬底和透镜薄层的各自规定部分的位置基础上，执行玻璃衬底和透镜薄层之间的对准；并硬化粘合剂。

16.一种对准装置，包括：

用于固定液晶显示单元的单元固定装置；

用于固定层叠在液晶显示单元上的双凸透镜的透镜固定装置；

用于驱动沿着液晶显示单元表面的表面内的单元固定装置和透镜固定装置中的至少之一的驱动装置；

放置在液晶显示单元对面并能够变化其聚焦深度的观测装置；

用于在观测装置得到的图像基础上，获得液晶显示单元和双凸透镜位置数据的位置数据获得装置；以及

用于在位置数据获得装置得到的位置数据基础上，控制驱动装置的控制装置。

17.根据权利要求16的对准装置，还包括用于发射平行光到被透镜固定装置固定的双凸透镜上的光源。

18.根据权利要求16的对准装置，其特征在于观测装置包括用于测量液晶显示单元和双凸透镜在转动方向上的偏离的第一观测装置，以及

用于测量液晶显示单元和双凸透镜在垂直于提供在双凸透镜中的透镜部分的连续方向的方向上的偏移的第二观测装置。

19.根据权利要求18的对准装置，其特征在于第二观测装置被放置在液晶显示单元的一个和另一个端部部分，第二观测装置在垂直于透镜部分连续方向的方向上被以规定距离相互隔开。

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