JP2007333776A - 表示基板の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板間の距離を直接高精度に計測して基板を貼り合わせる表示基板の製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】上定盤１に保持された上基板３と、下定盤２に保持された下基板４とを対向して設け、上基板３及び下基板４の対向面上の四隅に夫々位置決め用の上基板マーク５及び下基板マーク６を設ける。上定盤１の上方にはＣＣＤカメラ７が設けられており、このＣＣＤカメラによる上基板マーク５に対するピント調整量と下基板マーク６に対するピント調整量との差分から基板の間隔８を直接計測する。このとき、下基板マーク６は上基板３を通して視認できるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネル等の表示基板の製造装置及び製造方法に関し、特に、位置合わせ用のマークをもとに２枚の基板間の距離を制御した後に、これらの基板を貼り合わせる技術に関する。

液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、一般に、マトリクス状に設けられた複数の画素及び各画素を駆動制御するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ及びブラックマトリスク等が形成されたカラーフィルタ基板とを貼り合わせ、これらの基板間に液晶材料を封止して構成される。これらの基板は、各基板上に形成された微細な構成要素が高精度に対応するように、基板に設けられた位置合わせ用のマークを基準として貼り合わされる。

図３は、従来の表示基板の製造装置を模式的に示す断面図である。図３に示すように、上定盤１０１及び下定盤１０２が対向して配置されており、これらの上定盤１０１及び下定盤１０２の対向面上には、夫々上基板１０３及び下基板１０４が保持されている。更に、上基板１０３及び下基板１０４の対向面上の所定の箇所には、夫々位置合わせ用のマークである上基板マーク１０５及び下基板マーク１０６が設けられている。

このように構成された従来の表示基板の製造装置においては、基板の貼り合わせ前に、上基板１０３及び下基板１０４の基板の厚み１０７ａ及び１０７ｂを各基板の一カ所において測定し、同様に事前に測定した上定盤１０１及び下定盤１０２間の間隔である定盤の間隔１０８を基準として、計算により上下の基板の間隔１０９を算出していた（例えば、特許文献１を参照）。そして、この間接的に得た基板の間隔１０９をもとに、これらの定盤を上下させて基板を貼り合わせていた。

また、特許文献２では、基板の貼り合わせ時に上下基板の間隔を測定することにより、基板の厚みばらつき等にもかかわらず、基板間距離を一定に保持して貼り合わせることができる液晶基板の貼り合わせ方法を開示している。特許文献２においては、上定盤及び下定盤に夫々上基板及び下基板を保持し、上下基板には夫々位置合わせ用のマークが設けられている。そして、基板の貼り合わせ時に、先ず、上定盤を粗合わせ位置まで下降させる。この際、定盤間距離検出センサにより定盤間距離の測定を行う。加えて、上下基板に設けられたマークに対する微合わせカメラのフォーカス位置により基板間距離を測定する。このとき、両者の測定値の差が変化した場合には、上下基板の厚み等にばらつきがあると判断されるため、その変化値を補正値として定盤間距離の微調整を行った後に、基板の貼り合わせを行う。

特開２００４−２２６６８９号公報 特開２００３−１３１２４１号公報

しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。

従来の表示基板の製造装置においては、間接的に得た基板の間隔をもとに基板を貼り合わせていたため、基板の厚さが場所により異なり、基板に平面的なうねりがある場合には、基板間の間隔を正確に保持して基板を貼り合わせることができない。即ち、従来の手段では、基板の厚さの平面的なばらつきに対して、基板間の間隔を補正することができない。また、基板の厚さを事前に測定する手段が必要になると共に、上下の定盤の間隔も定盤の製作・組み立て精度に依存し、精度の劣化にも対処することができないため、基板の間隔を正確に維持及び補正することが出来ないという問題点があった。

また、特許文献２に記載の従来技術においては、基板間の距離の制御に、微合わせカメラのフォーカス位置による基板間距離の測定値と、定盤間距離検出センサによる定盤間距離の測定値の両方を用いる。従って、基板間距離のみを直接測定する場合と比較すると、定盤間距離検出センサを余分に設けているため、製造コストが高くなるという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板間の距離を直接高精度に計測して基板を貼り合わせる表示基板の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る表示基板の製造装置は、第１の定盤及びこの第１の定盤に対向して設けられた第２の定盤と、前記第１及び第２の定盤に夫々保持される第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の対向面上に夫々設けられた位置決め用の第１及び第２の基板マークと、前記第１の定盤の前記第２の定盤側とは反対側に設けられ前記第１及び第２の基板マークまでの距離を計測しその差分から前記第１及び第２の基板間の距離を算出する光学的距離計測部と、この光学的距離計測部により算出された前記第１及び第２の基板間の距離に基づいて前記第１及び第２の定盤の相対位置を制御する定盤位置制御部と、を有し、前記第２の基板マークは、前記光学的距離計測部から前記第１の基板を通して視認できるように配置されていることを特徴とする。

前記第１の定盤には、前記光学的距離計測部により前記第１及び第２の基板マークまでの距離を計測するための開口部が設けられているように構成することができる。

前記第１の基板における前記第１の基板マークの設置箇所に対応する部分は、基板の透明部分とすることができる。

前記第１及び第２の基板の形状は矩形であり、前記第１及び第２の基板における前記第１及び第２の基板マークが設けられた箇所は、各基板の四隅であることが好ましい。

前記光学的距離計測部は、オートフォーカス機能を備えたＣＣＤカメラを有するものであってもよい。

前記ＣＣＤカメラの焦点を前記第１の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第１の焦点位置として記憶し、前記ＣＣＤカメラの焦点を前記第２の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第２の焦点位置として記憶し、前記第１及び第２の焦点位置の差分から基板間の距離を算出することができる。

前記基板は、液晶表示パネル用の基板であってもよい。

本発明に係る表示基板の製造方法は、対向配置された第１及び第２の定盤の対向面上に夫々第１及び第２の基板を保持し、前記第１の定盤の前記第２の定盤側とは反対側に撮像装置を配置し、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面上に位置決め用の第１のマークを設けると共に、前記撮像装置から前記第１の基板を通して視認できるように前記第２の基板における前記第１の基板との対向面上に位置決め用の第２の基板マークを設け、前記撮像装置の焦点を前記第１の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第１の焦点位置として記憶し、前記撮像装置の焦点を前記第２の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第２の焦点位置として記憶し、前記第１及び第２の焦点位置の差分から基板間の距離を算出し、この基板間の距離に基づいて前記第１及び第２の定盤の相対位置を制御することにより前記第１及び第２の基板間の距離を最適な間隔とし、前記第１及び第２の基板を貼り合わせることを特徴とする。

前記第１の定盤に開口部を設け、前記撮像装置はこの開口部を介して前記第１及び第２の基板マークに焦点を合わせることができる。

前記第１の基板における前記第１の基板マークの設置箇所に対応する部分は、基板の透明部分とすることができる。

前記撮像装置は、オートフォーカス機能を備えたＣＣＤカメラを有するものであってもよい。

本発明によれば、基板の間隔を直接測定して基板間の距離を制御することにより、同一基板における基板の厚さのばらつき等に起因する基板の貼り合わせ精度の低下を防ぎ、基板の間隔を一定に保ったまま基板を貼り合わせることができる。このため、表示不良のない高品質の基板を安定して製造することができる。

特に、第２の基板マークが第１の基板を通して視認できるように配置されているため、第１及び第２の基板マークの両方のマークを第１の基板を通して同時に鮮明に撮像することができ、基板間の距離の測定精度が向上する。

また、貼り付け前に、第１及び第２の定盤自体が平行に設置されていなくても、その位置を制御して補正することができるため、第１及び第２の定盤自体が平行ではないことの影響を防ぐことができ、装置の製造コストを下げることもできる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る表示基板の製造装置の構成を示す断面図、図２は、上基板及び下基板に夫々設けられた上基板マーク及び下基板マークを示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る表示基板の製造装置においては、上定盤１及び下定盤２が対向して配置されており、上定盤１及び下定盤２の対向面上には、夫々上基板３及び下基板４が保持されている。上基板３及び下基板４は、一例として矩形形状としており、種々の膜が形成されたその膜面が互いに対向するように保持され、上基板３及び下基板４の膜面上の四隅には、夫々貼り合わせの基準となる位置決め用の上基板マーク５及び下基板マーク６が設けられている。なお、膜面とは、例えば液晶表示用の基板に対しては、ＴＦＴ等を構成する種々の膜が形成された面、及びカラーフィルタ等を構成する膜が形成された面である。また、図示例では、上基板マーク５及び下基板マーク６を上基板３及び下基板４の四隅に設けているが、マークの設置箇所及び個数はこれに限定されず、上下基板の間隔を高精度に測定できるものであればよい。

本実施形態の表示基板の製造装置は、上基板マーク５及び下基板マーク６を撮影し、基板間の距離を計測するための光学的距離計測部を備えており、この光学的距離計測部は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを有する光学系である。図１には、ＣＣＤカメラ７が上定盤１の上方に設けられている。このＣＣＤカメラ７は、対象物のコントラストのピークを検出するコントラスト検出方式によるオートフォーカス機能を備えている。ＣＣＤカメラ７のレンズは上基板マーク５及び下基板マーク６を撮像するように下方に向けられており、その光軸は上基板３及び下基板４の面に垂直となっている。なお、図示はしていないが、ＣＣＤカメラ７は、一例として、基板の四隅に設けられたマークの位置に対応して、４カ所に設けられているものとする。

上定盤１には、上基板マーク５及び下基板マーク６を撮像するための開口部（図示せず）が設けられている。更にまた、上基板３における上基板マーク５の設置箇所に対応する部分は基板の透明部分であり、ＣＣＤカメラ７は、上定盤１の開口部及び上基板３の透明部分を通して、上基板マーク５の裏面（上基板３に貼り付けられている方の面）を撮像し、また、下基板マーク６の表面（下基板２に貼り付けられていない方の面）を撮像する。

図２は、上基板マーク５及び下基板マーク６を水平方向に位置合わせした後に、定盤１の上方から視認したようすを示す図である。図２に示すように、上基板マーク５は下基板マーク６より小さく、両マークは互いに重ならず、円盤状の上基板マーク５は、この円盤の四方を帯で囲むような形状の上基板マーク５により平面視で囲まれている。このように、基板の水平方向の位置合わせ後には、上基板マーク５及び下基板マーク６の両方が上基板３を通して視認可能となっており、特に、下基板マーク６が上基板３を通して視認できるように配置されている。

なお、ＣＣＤカメラ７は上定盤１の上方に設けられているため、撮像時における焦点の精度を上げるためには、下基板マーク６の大きさを上基板マーク５の大きさよりも大きくすることが好ましいが、下基板マーク６の大きさが上基板マーク５の大きさより小さくてもよい。また、上基板マーク５及び下基板マーク６の形状は、本実施形態の形状に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

次に、上述の如く構成された本実施形態の動作について説明する。なお、本発明の目的は、主に基板貼り合わせ時の基板間の距離の制御であるため、基板の水平方向の位置合わせについては従来の方法を用いるものとし、以下ではその説明を省略する。先ず、ＣＣＤカメラ７のピントを上基板マーク５に合わせ、このときのピント調整量を記憶する。より詳細には、ＣＣＤカメラ７のピント合わせ位置は、上基板マーク５の裏面（上基板３に貼り付けられている方の面）である。次に、ＣＣＤカメラ７のピントを下基板マーク６に合わせ、ピント調整量を記憶する。より詳細には、ＣＣＤカメラ７のピント合わせ位置は、下基板マーク６の表面（下基板２に貼り付けられていない方の面）である。そして、上基板マーク５にピントを合わせたときのピント調整量と、下基板マーク６にピントを合わせたときのピント調整量との差分を算出し、更に、予め既知の基板マークの厚さを考慮することにより、基板間の距離である基板の間隔８を算出する。更に、このような基板間の距離測定を、他の基板マークについても行い、基板の四隅の基板マークすべてについて行う。こうして求めた基板の四隅における基板の距離８を、上定盤１及び下定盤２の四隅に備えたアクチュエータ（図示せず）に伝えて、上定盤１及び下定盤２の位置を制御する。この際、上定盤及び下定盤２のいずれか一方の位置を制御してもよいし、両方の位置を制御してもよい。なお、この基板間距離の測定データを用いた位置制御については、一般的に行われる方法であるため、その詳細を省略する。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、上下基板の間隔を直接測定して基板間の距離を制御することにより、同一基板における基板の厚さのばらつき等に起因する基板の貼り合わせ精度の低下を防ぎ、基板の間隔を一定に保ったまま基板を貼り合わせることができる。このため、表示不良のない高品質の基板を安定して製造することができる。特に、下基板マーク６が上基板３を通しても視認できるように配置されているため、上基板マーク５及び下基板マーク６の両方のマークを第１の基板を通して同時に鮮明に撮像することができ、上基板マーク５及び下基板マーク６のピント位置を高精度で測定できる。また、貼り付け前に、上下の定盤自体が平行に設置されていなくても、その位置を制御して補正することができるため、上下の定盤自体が平行ではないことの影響を防ぐことができ、装置の製造コストを下げることもできる。

なお、本実施形態においては、ＣＣＤカメラ７の設置箇所を上定盤１の上方としたが、ＣＣＤカメラ７を下定盤２の下方に設け、上基板マーク５及び下基板マーク６を下基板４の下方から撮像することにより基板間の距離を計測しても良い。但し、この場合は、下定盤２に撮像用の開口部を設け、更に、下基板４における下基板マーク６の設置箇所に対応する部分は基板の透明部分とする。

なお、基板間の距離の算出は、本実施形態におけるオートフォーカス機能を利用したレンズ駆動量から求める方法以外に、光学系全体を移動させるためにピエゾ素子等に与えた電圧から求める方法を用いても良い。また、オートフォーカス方法は、位相差検出方法でもよい。

本発明の実施形態に係る表示基板の製造装置の構成を示す断面図である。 上基板及び下基板に夫々設けられた上基板マーク及び下基板マークを示す平面図である。 従来の表示基板の製造装置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１；上定盤
２；下定盤
３；上基板
４；下基板
５；上基板マーク
６；下基板マーク
７；ＣＣＤカメラ
８；基板の間隔
１０１；上定盤
１０２；下定盤
１０３；上基板
１０４；下基板
１０５；上基板マーク
１０６；下基板マーク
１０７；基板の厚み
１０８；定盤の間隔
１０９；基板の間隔

Claims (11)

1. 第１の定盤及びこの第１の定盤に対向して設けられた第２の定盤と、前記第１及び第２の定盤に夫々保持される第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の対向面上に夫々設けられた位置決め用の第１及び第２の基板マークと、前記第１の定盤の前記第２の定盤側とは反対側に設けられ前記第１及び第２の基板マークまでの距離を計測しその差分から前記第１及び第２の基板間の距離を算出する光学的距離計測部と、この光学的距離計測部により算出された前記第１及び第２の基板間の距離に基づいて前記第１及び第２の定盤の相対位置を制御する定盤位置制御部と、を有し、前記第２の基板マークは、前記光学的距離計測部から前記第１の基板を通して視認できるように配置されていることを特徴とする表示基板の製造装置。
2. 前記第１の定盤には、前記光学的距離計測部により前記第１及び第２の基板マークまでの距離を計測するための開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造装置。
3. 前記第１の基板における前記第１の基板マークの設置箇所に対応する部分は、基板の透明部分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の製造装置。
4. 前記第１及び第２の基板の形状は矩形であり、前記第１及び第２の基板における前記第１及び第２の基板マークが設けられた箇所は、各基板の四隅であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板の製造装置。
5. 前記光学的距離計測部は、オートフォーカス機能を備えたＣＣＤカメラを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板の製造装置。
6. 前記光学的距離計測部は、前記ＣＣＤカメラの焦点を前記第１の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第１の焦点位置として記憶し、前記ＣＣＤカメラの焦点を前記第２の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第２の焦点位置として記憶し、前記第１及び第２の焦点位置の差分から基板間の距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の基板の製造装置。
7. 前記基板は、液晶表示パネル用の基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板の製造装置。
8. 対向配置された第１及び第２の定盤の対向面上に夫々第１及び第２の基板を保持し、前記第１の定盤の前記第２の定盤側とは反対側に撮像装置を配置し、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面上に位置決め用の第１のマークを設けると共に、前記撮像装置から前記第１の基板を通して視認できるように前記第２の基板における前記第１の基板との対向面上に位置決め用の第２の基板マークを設け、前記撮像装置の焦点を前記第１の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第１の焦点位置として記憶し、前記撮像装置の焦点を前記第２の基板マークに合わせると共に、このときの焦点位置を第２の焦点位置として記憶し、前記第１及び第２の焦点位置の差分から基板間の距離を算出し、この基板間の距離に基づいて前記第１及び第２の定盤の相対位置を制御することにより前記第１及び第２の基板間の距離を最適な間隔とし、前記第１及び第２の基板を貼り合わせることを特徴とする表示基板の製造方法。
9. 前記第１の定盤に開口部を設け、前記撮像装置はこの開口部を介して前記第１及び第２の基板マークに焦点を合わせることを特徴とする請求項８に記載の基板の製造方法。
10. 前記第１の基板における前記第１の基板マークの設置箇所に対応する部分は、基板の透明部分であることを特徴とする請求項８又は９に記載の基板の製造装置。
11. 前記撮像装置は、オートフォーカス機能を備えたＣＣＤカメラを有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
    
    

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