(57)【特許請求の範囲】
【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し、
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。
【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。
【請求項３】
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１記載の液晶パネルの重ね合わせ方法。
【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３記載の液晶パネルの重ね合わせ方法。
【請求項５】
複数の画素からなる画素部を有すると共に第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、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
ことを特徴とする液晶パネルの重ね合わせ装置。
【請求項６】
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５記載の液晶パネルの重ね合わせ装置。
【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し、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、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ものである。
【０００８】
本発明による液晶パネルの重ね合わせ方法では、第２の基板側の略半球面状の第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。第１のアライメントマークは、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されており、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、すなわち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の平面形状に対応した円形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１０Ａ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（ＯＣＬ）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１１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２０４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２０３、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１６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（Ａｌ）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１１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の基板側の略半球面状の第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、１６…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。
【図１】
0003693136.tif 000002
【図２】
0003693136.tif 000003
【図３】
0003693136.tif 000004
【図４】
0003693136.tif 000005
【図５】
0003693136.tif 000006
【図６】
0003693136.tif 000007
【図７】
0003693136.tif 000008
【図８】
0003693136.tif 000009
【図９】
0003693136.tif 000010
【図１０】
0003693136.tif 000011