(57)【要約】【課題】液晶セルの組立工程における重ね合わせ時に生じる位置ずれを抑制する。【解決手段】液晶表示装置の製造方法は、重ね合わせの基準となる第一のアライメントマーク１６が形成された第一の基板１４を用意する第一工程と、この第一の基板１４と同様に重ね合わせの基準となる第二のアライメントマーク１７が形成された第二の基板１５を用意する第二工程と、第一及び第二の基板の少なくとも一方の基板面に塗布されたシール剤１９を介し両基板を対向して重ね合わせ加圧する第三工程と、該シール剤１９を硬化させて液晶表示装置用のセルを形成する第四工程とを含む。前記第三工程は、それぞれの基板のアライメントマーク１６，１７を画像認識処理部２１にて検出し所定の精度に仮位置合わせした後、必要とするセルギャップ２０を得る為に加圧する際に、あらかじめ加圧による位置ずれを測定して、その結果により先の仮位置合わせを補正しておく。【選択図】      図１
2004233643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせの基準となる第一のアライメントマークが形成された第一の基板を用意する第一工程と、
この第一の基板と同様に重ね合わせの基準となる第二のアライメントマークが形成された第二の基板を用意する第二工程と、
第一及び第二の基板の少なくとも一方の基板面に塗布されたシール剤を介し両基板を対向して重ね合わせ加圧する第三工程と、
該シール剤を硬化させて液晶表示装置用のセルを形成する第四工程とを含む液晶表示装置の製造方法において、
前記第三工程は、それぞれの基板のアライメントマークを画像認識処理にて検出し所定の精度に仮位置合わせした後、必要とするセルギャップを得る為に加圧する際に、あらかじめ加圧による位置ずれを測定して、その結果により先の仮位置合わせを補正しておくことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記第三工程は、先の仮位置合わせを補正した後で必要とするセルギャップを得る為に加圧する際に、段階的に加圧することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
重ね合わせの基準となる第一のアライメントマークが形成された第一の基板を用意する第一工程と、
この第一の基板と同様に重ね合わせの基準となる第二のアライメントマークが形成された第二の基板を用意する第二工程と、
第一及び第二の基板の少なくとも一方の基板面に塗布されたシール剤を介し両基板を対向して重ね合わせ加圧する第三工程と、
該シール剤を硬化させて液晶表示装置用のセルを形成する第四工程とを含む液晶表示装置の製造方法において、
前記第三工程は、それぞれの基板のアライメントマークを画像認識処理にて検出し所定の精度に位置合わせした後、必要とするセルギャップを得る為に加圧する際に、段階的に加圧することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、一対の基板を貼り合わせて液晶セルを組み立てる際、両者の位置合わせ精度を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の液晶表示装置の一例を示す模式的な分解斜視図である。図示する様に液晶表示装置１０１は、第一偏光板１１１、カラーフィルタなどが形成された対向基板１１２、画素電極や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が集積形成されたＴＦＴ基板１１３、第二偏光板１１４及びバックライト１１５が順次組み合わせ重ねられて構成されている。対向基板１１２とＴＦＴ基板１１３はシール剤１１６を介してあらかじめ接合されており、液晶セルを構成する。
【０００３】
図８は、液晶表示装置の模式的な断面図である。図示する様に、液晶セルは液晶１１３ａやスペーサ１１３ｂを間に配置し、ＴＦＴ基板１１３の周縁部に塗布されたシール剤１１６を介して対向基板１１２に貼り合わされる様構成されている。
【０００４】
貼り合わせの際の二枚の基板１１２，１１３間の位置精度は、液晶表示装置１０１の性能を直接左右するものであり、表示画面の一層の高精細化が要求される中で、より高精度な位置決め固定が要望されている。
【０００５】
従来の二枚の基板を組み合わせ接着固定する作業は、シール剤１１６を介して二枚の基板を重ね合わせた状態で仮に固定する工程と、その仮固定後に加熱・加圧によって最終的に接着固定する本固定の工程とからなり、そのうち前者の仮固定の工程は、例えば図９に示す様に構成されていた。
【０００６】
すなわち、貼り合わせ固定される二枚の基板１１２，１１３には、アライメントマークが周縁部にあらかじめ形成されているとともに、一方の基板１１３の表面にはシール剤１１６が塗布されて、搬送されて来る（搬送工程Ａ）。
【０００７】
基板１１３とともに、他方の基板１１２も搬送された後、ロボットにより反転され（反転工程Ｂ）、上方から基板１１３のシール剤１１６上への重ね合わせにより貼り合わせが行われる（貼り合わせ工程Ｃ）。
【０００８】
貼り合わされた基板１１２，１１３は、図１０の（ａ）に示した位置合わせ機構１０２により、基板１１２，１１３の各アライメントマークを手掛かりに、位置合わせが行われ、その後図１０の（ｂ）に示したプレス機構１０３による押圧により、両基板は仮固定される。
【０００９】
図１０（ａ）に示した位置合わせ機構１０２では、反転工程Ｂで重ねられた両基板１１２，１１３が下方の吸着プレート１２１に吸着保持され、吸着プレート１２１は、いわゆるＸ−Ｙ−θ移動回転機構１２２に連結され、水平面のＸ−Ｙ方向及びこれに垂直なＺ軸を中心に回転角（θ）方向にそれぞれ移動並びに回転可能に構成されている。
【００１０】
他方、上方には他の吸着プレート１２３が矢印Ｚ方向に移動操作可能な上下移動手段１２４に連結されていて、この上下移動手段１２４により降下した吸着プレート１２３によって、上方の基板１１２は吸着を保持される様に構成されている。
【００１１】
二つの基板１１２，１１３相互間の位置合わせ、すなわちアライメントは、上の吸着プレート１２３に切り欠けられた孔から、ＣＣＤカメラなどによる位置認識手段１２５による各アライメントマークの認識並びに位置検出により行われる。
【００１２】
すなわち、吸着プレート１２３が基板１１２を吸着保持した状態で、下方の基板１１３は、位置認識手段１２５による位置ずれ情報に基づき、Ｘ−Ｙ−θ移動回転機構１２２により位置制御され、上方の基板１１２に一致する様微調整が行われる。
【００１３】
位置合わせ終了後は、基板１１２は他の吸着プレート１２３から開放され、重なり合った両基板１１２，１１３は、Ｘ−Ｙ−θ移動回転機構１２２とともに搬送機構１０４により矢印Ｘ方向に搬送され、プレス機構１０３に受け渡される。
【００１４】
プレス機構１０３には、剛体のプレート１３１ａを有する加圧手段１３１が設けられ、両基板１１２，１１３に対し、上方から機械的圧力を加え、シール剤１１６を押圧することで仮固定が行われる。仮固定された両基板１１２，１１３は、加熱・加圧炉に搬送され本固定されて液晶セルが完成する。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−２６０４１０号公報
上述した液晶セルの組立方法は、例えば特許文献１に開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様に、従来から液晶セルを組み立てる際には、どちらか一方の基板上に紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性の樹脂からなるシール剤を印刷もしくはディスペンサで塗布した後、各基板を吸着もしくは機械的に固定し、シール剤に接触しない程度の距離で上下に対向させる。基板の上方に設置されたカメラにて各基板上にあるアライメントマークを検出し、上下基板の位置ずれ量を算出する。位置補正機構で上下どちらかの基板を移動させて所定の位置精度に二枚の基板を合わせ込む。次に所定のセルギャップ（通常は２μｍ〜５μｍ程度）を得る為に、所定の圧力で加圧する。加圧した後、最終硬化工程へ運ぶ為に仮固定手段である紫外線照射装置にてシール剤を硬化する。最終硬化工程では低加圧状態で加熱し、液晶セルを形成している。
【００１７】
所定のセルギャップを得る工程で所定の圧力で加圧する際、上下基板の平行度の違い、シール剤の平坦度のばらつき、基板自身の平行度のずれなどにより、上下基板の位置ずれが発生する可能性がある。この為、特許文献１に記載されている様に、弾性部材を介して基板の重ね合わせを行い、基板間の片寄りを吸収して位置ずれを回避している。
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載した手法では、上下基板の相対的な平行度の片寄りに起因する位置ずれは解消できるが、シール剤の平坦度の片寄りや基板自身の平行度の片寄りなどに起因する位置ずれは解消できない。シール剤は液状であり、ディスペンサや印刷などで幾ら精度よく塗布したとしても、シール剤の高さ方向の厚みの均一性を保証することは極めて困難である。恐らくこれが位置ずれの主原因と考えられるが、シール剤が加圧する基板と接する際には気泡の介在などにより一様な接触領域を確保できないことにより、結果として横方向の残留応力が発生し、加圧が完了した後加圧を解除するとこの残留応力を緩和すべく横方向の位置ずれが生じるという問題点があった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この様な従来技術の課題に鑑み、本発明は、液晶セルの組立工程における重ね合わせ時に生じる位置ずれを抑制することが可能な液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、重ね合わせの基準となる第一のアライメントマークが形成された第一の基板を用意する第一工程と、この第一の基板と同様に重ね合わせの基準となる第二のアライメントマークが形成された第二の基板を用意する第二工程と、第一及び第二の基板の少なくとも一方の基板面に塗布されたシール剤を介し両基板を対向して重ね合わせ加圧する第三工程と、該シール剤を硬化させて液晶表示装置用のセルを形成する第四工程とを含む液晶表示装置の製造方法において、前記第三工程は、それぞれの基板のアライメントマークを画像認識処理にて検出し所定の精度に仮位置合わせした後、必要とするセルギャップを得る為に加圧する際に、あらかじめ加圧による位置ずれを測定して、その結果により先の仮位置合わせを補正しておくことを特徴とする。好ましくは、前記第三工程は、先の仮位置合わせを補正した後で必要とするセルギャップを得る為に加圧する際に、段階的に加圧する。
【００２０】
本発明によれば、それぞれの基板のアライメントマークを画像認識処理によって検出し所定の精度に仮位置合わせした後、試しに加圧を行って位置ずれを測定する。これにより、最終的に加圧した場合の位置ずれ方向及び位置ずれ量を予測する。この予測結果を相殺する様に、あらかじめ先の仮位置合わせを補正しておく。加圧する際のシール剤の非平行度などによって生じる残留応力の影響をあらかじめ知ることができ、得られた結果を基に補正値（オフセット値）を算出し、これを相殺する様に位置決めし直すことで、残留応力による位置ずれを解消することができる。オフセット補正を行った後、最終到達圧力まで、段階的に加圧することが好ましい。これにより、加圧時においても残留応力が累積しない様にできる。加圧の各段階毎に残留応力を一旦開放することができる。一気に最終加圧すると、オフセット値を測定した条件と乖離し、予期しない残留応力による位置ずれが生ずる恐れがある。尚、段階的加圧は単独で用いても、残留応力による位置ずれを抑制する作用がある。
【００２１】
【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。図１は本発明に係る液晶表示装置製造方法の実施に用いられる製造装置の一例を示す模式図である。図示する様に、この装置は、一対のカメラ１１、固定ステージ１２、補正ステージ１３、加圧手段１８、画像処理部２１、制御部２２、駆動部２３とで構成されている。
【００２２】
係る構成を有する装置は、対向基板１４及びＴＦＴ基板１５を互いに重ね合わせて加圧する為のものである。対向基板１４は固定ステージ１２に固定されている一方、ＴＦＴ基板１５は補正ステージ１３に搭載されている。ＴＦＴ基板１５にはＴＦＴや画素電極からなる画素１５Ｐがマトリクス状に集積形成されている。又、スペーサ１５Ｓが例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより形成されている。加えてアライメントマーク１７も形成されている。一方対向基板１４には各画素に対応してマイクロレンズ１４Ｌが形成されている。アライメントマーク１６もマイクロレンズ１４Ｌと同じ工程で作り込まれている。更に対向基板１４の内表面には透明な対向電極１４Ｅも形成されている。対向基板１４及びＴＦＴ基板１５の一方にはあらかじめシール剤１９が塗布されている。対向基板１４及びＴＦＴ基板１５はシール剤１９を介して互いに重ね合わせられ、且つ加圧することでスペーサ１５Ｓによって規制されたギャップ２０を形成することができる。ギャップ２０には後工程で液晶が注入される。
【００２３】
この装置は、一対のカメラ１１でアライメントマーク１６，１７を撮像し、画像処理部２１に送る。画像処理部２１は撮影された画像を処理してアライメントマーク１６，１７を認識し、その結果を制御部２２に送る。制御部２２はコンピュータを含み、認識結果に基づいて対向基板１４及びＴＦＴ基板１５の相対的な位置ずれ量を算出する。更に算出結果に基づいて駆動部２３を制御し、補正ステージ１３を駆動して対向基板１４とＴＦＴ基板１５の位置合わせを行う。この様な画像認識処理を含む位置合わせ機構は、例えば図１０の（ａ）に示した構成となっている。又、本装置は加圧手段１８を備えており、両基板１４，１５を位置合わせした後加圧して所望のギャップ２０を得る様にしている。この加圧手段１８は、例えば図１０の（ｂ）に示した構成で具体化できる。
【００２４】
引続き図１を参照して、本装置の使用方法を説明する。あらかじめ用意されたＴＦＴ基板１５は画素１５Ｐ側を上面にして補正ステージ１３に真空固定されている。同じくあらかじめ用意された対向基板１４は対向電極１４Ｅを下面にして固定ステージ１２上に真空固定されており、ＴＦＴ基板１５上に塗布されたシール剤１９を介して対向している。加圧手段１８にて一次加圧した状態で、上下の基板１４，１５に形成されているアライメントマーク１６，１７を、カメラ１１で取り込み、画像処理部２１に送る。制御部２２は画像認識結果に基づき上下基板１４，１５の相対的位置ずれ量を測定する。更に得られた相対的位置ずれ量に基づき駆動部２３を制御して補正ステージ１３を駆動し、所定の位置精度に合わせ込む。位置合わせ後、ギャップ２０を形成すべく、最適な加圧力／加圧時間で最終加圧する。
【００２５】
図２は、カメラで撮像したアライメントマークの一例を示す模式図である。対向基板１４とＴＦＴ基板１５は互いに重なっている。上側の対向基板１４には矩形のアライメントマーク１６があらかじめ形成されている。下側の基板１５には円形のアライメントマーク１７があらかじめ形成されている。両アライメントマーク１６，１７はほぼ重なる位置に形成されており、これを一対のカメラ１１で撮像する。コンピュータは画像認識により両アライメントマーク１６，１７のずれを認識し、両者が完全に一致する様に基板１４，１５を合わせ込む。図示する様に、一対の基板１４，１５が互いに位置合わせされた状態では、枠状のアライメントマーク１６の中央に円形のアライメントマーク１７が内接する状態となる。本例の様に画面の対角上二箇所で位置合わせ（アライメント）を行うことにより、一対の基板１４，１５をＸ方向及びＹ方向に関し位置合わせできるとともに、角度θについても調節可能である。
【００２６】
図３は、一般的な加圧プロファイルを示すグラフである。縦軸に加圧力を取り横軸に時間を取ってある。シール剤を介して一対の基板を重ねた後、圧力Ｐ１まで一次加圧（アライメント加圧）を行う。これにより、セルギャップは例えば１０μｍ程度まで圧縮される。この後時間Ｔ１でアライメントを行い、両基板を位置合わせする。その後加圧力Ｐ２まで二次加圧（最終加圧）を行い、ギャップ寸法を目標値（例えば２μｍ）まで圧縮する。このギャップ形成工程は時間Ｔ２で行われる。しかしながら、係る一般的な加圧処理では、前述した様に横方向の残留応力が発生し、加圧が完了した後加圧力を解除すると、この残留応力を緩和すべく位置ずれが生じるという問題があった。
【００２７】
図４〜図６は、本発明のプロセスフローを示す模式的なプロファイルである。理解を容易にする為、図３に示した参考のプロセスフローと対応する部分には対応する参照符号を用いている。まず図４に示す様に、圧力Ｐ１まで一次加圧を行う。この時点で▲１▼アライメント位置検出を行う。すなわち、両基板にあらかじめ形成されたアライメントマークをカメラで取り込む。続いて時間Ｔ１でアライメントを行い、画像処理に基づいて両基板を仮位置合わせする。この後▲２▼試し加圧を行って、ギャップを若干圧縮させる。更に▲３▼試し加圧によるずれ量検出を行う。このずれ量検出はやはり両基板に形成されたアライメントマークの画像認識処理を利用する。例えば▲２▼試し加圧でギャップ寸法が１０μｍから９μｍまで１μｍ圧縮した時、▲３▼加圧によるずれ量検出は例えばＸ方向に＋０．１μｍであったとする。この時得られた位置ずれ量を基に、最終加圧時の位置ずれ量を算出する。例えば、最終の目標ギャップが２μｍであるとすると、二次加圧でギャップ寸法は１０μｍから２μｍまで８μｍ圧縮される。試し加圧によるずれ量検出では、１μｍ当り０．１μｍだけＸ方向にシフトしている。従って、最終加圧時の位置ずれ量は、＋０．１μｍ×８＝＋０．８μｍと算出される。但し、この算出例は最も単純な一次外挿方式を採用したものであり、実際にはより複雑且つ現実に即した外挿方式を採用できる。更には、蓄積されたデータに基づいて最終的な位置ずれ量を予測する様にしてもよい。
【００２８】
図５に示す様に、▲４▼試し加圧を解除し、アライメント加圧状態まで戻す。ここで、上記計算で得られた位置ずれ量だけ逆方向に補正ステージ１３を動かして、オフセット位置に合わせ込む。上記例では、−０．８μｍだけＸ方向にオフセットすることで、アライメント補正を行う。
【００２９】
最後に図６に示す様に、圧力Ｐ１からＰ２まで段階的に最終加圧する。例えば図示の様に段階加圧▲５▼〜▲９▼を行うことで、ギャップ寸法は１０μｍから段階的に２μｍまで圧縮される。（１０）一気に最終加圧すると、オフセットを測定した条件と乖離し、予期しない残留応力による位置ずれが生じる恐れがある。好ましくは、段階的加圧力は、オフセット量を測定した所定の加圧力と同程度にするとよい。尚、場合によっては段階加圧▲５▼〜▲９▼に代え、連続加圧（１０）を行っても、良好な結果が得られることもある。ただ、段階加圧を行うことで残留応力を各段階で一旦開放することができ、残留応力が累積しない様にギャップを圧縮可能である。従って上述したオフセット補正とは別に、段階加圧単独でも残留応力による位置ずれをある程度抑制することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、試し加圧によって生じる位置ずれをあらかじめ測定し、最終加圧を実施する前に位置ずれを予測してオフセット補正をかけている。更に最終加圧時においても残留応力が累積しない様に段階的に加圧している。これらの手法により、シール剤が加圧する基板と接する際に一様な接触領域を確保できないことにより結果として横方向の残留応力が発生し、加圧が完了した後圧力を解除するとこの残留応力を緩和すべく位置ずれが生じるという従来の問題を解消することができる。よって、本発明は高精度の重ね合わせを実現できる液晶表示装置製造方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置製造方法に用いる装置を示す模式図である。
【図２】アライメント方法の一例を示す模式図である。
【図３】参考例に係る位置合わせ／加圧フローを示すプロファイルである。
【図４】本発明に係る液晶表示装置製造方法のプロセスフローを示すグラフである。
【図５】本発明に係る液晶表示装置製造方法のプロセスフローを示すグラフである。
【図６】本発明に係る液晶表示装置製造方法のプロセスフローを示すグラフである。
【図７】従来の液晶表示装置の一例を示す模式的な分解斜視図である。
【図８】従来の液晶表示装置の断面構造を示す模式的な部分断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１０】従来の液晶表示装置製造方法に用いる組立装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１・・・カメラ、１２・・・固定ステージ、１３・・・補正ステージ、１４・・・対向基板、１５・・・ＴＦＴ基板、１６・・・アライメントマーク、１７・・・アライメントマーク、１８・・・加圧手段、１９・・・シール剤、２０・・・ギャップ、２１・・・画像処理部、２２・・・制御部、２３・・・駆動部
【図１】
2004233643.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004233643.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004233643.tif 000008
【図７】
2004233643.tif 000009
【図８】
2004233643.tif 000010
【図９】
2004233643.tif 000011
【図１０】
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