JP2004205664A

JP2004205664A - 表示パネルの製造装置

Info

Publication number: JP2004205664A
Application number: JP2002372637A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Furukawa; 訓朗古川
Original assignee: Fujitsu Display Technologies Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】表示パネルの製造装置に関し、２つの基板を精度よく貼り合わせることができるようにすることを目的とする。
【解決手段】真空槽１８と、該真空槽内で２つの基板１２，１４を貼り合わせるために該２つの基板を支持するステージ２０，２２と、該基板に形成されたアライメント用マークを認識するための光学機構５０と、該光学機構の出力に基づいて画像信号を形成する画像処理装置と、該画像処理装置の出力に基づいて該ステージを制御するステージ制御手段と、該ステージの位置を該光学機構の出力に基づいて認識する手段４８と、該ステージの位置を認識する手段の出力に基づいて該アライメント用マークの位置認識にフィードバックをかける手段とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネルやＰＤＰ等のフラットパネルタイプの表示装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルタイプの表示装置は一対のガラス基板を含み、例えば液晶表示装置の場合には、液晶が一対のガラス基板に挟持されている。最近、液晶パネルの大型化、低価格化が進み、モニターとして普及してきている。ガラス基板のサイズは大型化が進み、生産にあたっては、メートル角レベルに対応した製造設備がではじめている。
【０００３】
液晶パネルの製造の一例においては、一対のガラス基板を貼り合わせて空パネルを形成した後で、空パネルを真空槽に入れてから、液晶注入口と呼ばれる開口部に液晶をつけて、パネル内部に液晶を浸透させることが一般的に行われてきた。
【０００４】
しかし、この方式はパネルサイズが大きくなればなるほど処理に時間がかかり、製造装置のサイズが大きくなるなどの問題があった。そのため、液晶パネルの製造の他の一例においては、液晶を一方のガラス基板の上に滴下し又は塗布し、他方のガラス基板を液晶を滴下してあるガラス基板に貼り合わせる方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。ガラス基板の貼り合わせは真空槽内で実施され、液晶パネル内への空気の混入を防ぐようにしている。特許文献１においては、ガラス基板にアライメント用マークを形成し、２枚のガラス基板のアライメント用マークを合わせながら、２枚のガラス基板を貼り合わせる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３２６８５７号公報
【特許文献２】
特開２０００−６６１６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように真空槽内で液晶を塗布した基板を貼り合わせる方法では、処理能力向上のために、真空槽の容積をなるべく少なくする必要があり、また液晶パネルの高精細化のために貼り合わせる基板間のズレをサブミクロン以下（例えば０．１ミクロンとか）にする必要がある。そのため、光学機構と画像処理機構を真空槽の外側に設け、基板に形成した微小なアライメント用マークを高精度で認識し、基板を吸着保持しているステージの駆動系に精密な位置情報をフィードバックする必要がある。ところが、あまりに高倍率な画像を扱うため、装置内外の駆動系、建物、人の往来による振動が映像にブレを発生させ、フィードバックに影響してアライメント用マークの合わせ位置が収束しなくなり、基板間の位置合わせ精度が悪くなることがある。
【０００７】
本発明の目的は２つの基板を精度よく貼り合わせることができるようにした表示パネルの製造装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示パネルの製造装置は、真空槽と、該真空槽内で２つの基板を貼り合わせるために該２つの基板を支持するステージと、該基板に形成されたアライメント用マークを認識するための光学機構と、該光学機構の出力に基づいて画像信号を形成する画像処理装置と、該画像処理装置の出力に基づいて該ステージを制御するステージ制御手段と、該ステージの位置を該光学機構の出力に基づいて認識する手段と、該ステージの位置を認識する手段の出力に基づいて該アライメント用マークの位置認識にフィードバックをかける手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成によれば、アライメントマークの認識におけるブレを補正して、２つの基板を精度よく貼り合わせることができる。
【００１０】
ブレのもとになる振動は主に低周波で、装置の固有振動に依存する。そのため、建屋を通した振動は防ぎにくく、人や装置内の駆動系（基板搬送系など）からの振動は隔離できない。そのため、振動を抑えるのではなく、振動によるブレを補正した方が現実的である。そこで、基板を含む装置上の基準点を光学機構で観測して、ブレそのものを測定することを考えた。
【００１１】
アライメント用マークの認識とステージの認識に同一光学機構を使用するのが望ましい。別にすると装置構造により振動の大きさや方向が変わる可能性があるからである。同一光学機構を使用すると、見える範囲は限定されるため、アライメントマークと同じ光学軸上にあるステージに基準となるマークを形成し、このマークのブレを測定して、アライメントマーク位置に補正をかける。
【００１２】
また、２つの基板のアライメントマークの形状を異なる形にし、一方のアライメントマークに着目して、周期性のあるブレを測定することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例による表示パネルの製造装置を示す図である。図２は図１の部分Ａの拡大図である。以下は液晶表示装置の製造装置を例として説明するが、本発明はそのような例に限定されるものではなく、例えばＰＤＰ等を含むその他のフラットパネルタイプの表示装置の製造に利用可能である。
【００１５】
表示パネルの製造装置１０は、一対のガラス基板１２，１４を一緒に貼り合わせるための装置である。液晶１６が一方のガラス基板１４の上に滴下され又は塗布されている。ガラス基板１４には周辺シール材が塗布されており、液晶１６は周辺シール材に囲まれた領域に滴下又は塗布してある。他方のガラス基板１２は液晶１６を滴下してあるガラス基板１４に貼り合わせられる。
【００１６】
表示パネルの製造装置１０は、真空槽（または減圧槽）１８と、真空槽１８内に配置された上ステージ２０と、下ステージ２２とを備える。真空槽１８は上下に開放可能であり、かつ、真空排気ポート２４を有する。真空排気ポート２４は図示しない真空ポンプへ接続され、真空槽１８内を真空にすることができる。
【００１７】
上ステージ２０は昇降可能な支持手段２６によって支持され、かつ、ガラス基板１２を吸着して保持することのできる吸着手段を有する。下ステージ２２はＸＹθ駆動機構２８によって支持され、かつ、ガラス基板１４を吸着して保持することのできる吸着手段を有する。下ステージ２２及びガラス基板１４は直交するＸＹ方向及びθ角度回転方向に移動可能である。
【００１８】
図２に示されるように、上方のガラス基板１２はアライメント用マーク３０を有し、下方のガラス基板１４はアライメント用マーク３２を有する。さらに、下ステージ２２は固定マーク３４を有する。固定マーク３４は下ステージ２２の表面に設けられる。上ステージ２０はこれらのマークを見ることができるように開口部３６を有する。
【００１９】
真空槽１８は上ステージ２０の開口部３６と整列する窓３８を有する。２セットの光学機構４０が、真空槽１８の外側で窓３８の上方に配置される。各光学機構４０は光ガイド４２内に配置されたハーフミラー４４、ミラー４６を含む。光ガイド４２はまっすぐに延び、ハーフミラー４４とミラー４６は同軸上に配置される。さらに、各光学機構４０は２つのＣＣＤカメラ４８，５０を含む。ＣＣＤカメラ４８はハーフミラー４４で反射した光を受け入れ、下ステージ２２の固定マーク３４に焦点を合わせてある。ＣＣＤカメラ５０はミラー４６で反射した光を受け入れ、上方のガラス基板１２のアライメント用マーク３０及び下方のガラス基板１４はアライメント用マーク３２に焦点を合わせてある。アライメントマーク３０，３２は深さ方向に基板間ギャップ相当分の距離（約５ミクロン）しか離れていないので、同一焦点の画像として認識できる。固定マーク３４はアライメントマーク３０，３２とはやや離れた位置（基板厚み０．７mm相当）にある。
【００２０】
さらに、表示パネルの製造装置１０は、ＣＣＤカメラ４８，５０の出力に基づいて画像を形成する画像処理システム５２と、画像処理システム５２の出力に基づいて下ステージ２２の駆動機構２８を制御するステージ制御部５４とを有する。画像処理システム５２はＣＣＤカメラ４８，５０の出力に基づいてそれぞれにアライメント用マーク３０，３２及び固定マーク３４の画像を形成することができる。アライメント用マーク３０，３２及び固定マーク３４は光ガイド４２を含む同一の光学機構４０で認識されるので、画像処理システム５２において、共通の視野内で画像を形成することができる（図３参照）。
【００２１】
画像処理システム５２は、アライメント用マーク３０，３２の認識に基づくマーク検出部５６と、固定マーク３４の認識に基づいて下ステージ２２の位置を認識しそれによって下ステージ２２のブレを検出するブレ検出部５８と、ブレ検出部５８の出力に基づいてアライメント用マークの位置認識にフィードバックをかけるための補正手段６０と、アライメント用マークの位置を確定する位置確定手段６２とを含む。
【００２２】
ステージ制御部５４は、位置確定手段６２の出力に基づいてステージ駆動量を計算する計算部６４と、ドライバー６６とを有する。
【００２３】
表示パネルの製造装置１０の作用において、真空槽１８が上下に開放された状態で、上方の基板１２と、液晶１６を有する下方の基板１４が真空槽１８内に搬送される。上方の基板１２は上ステージ２０に吸着保持され、下方の基板１４は下ステージ２２に吸着保持される。それから、真空槽１８が閉鎖され、真空槽１８は真空排気ポート２４を介して排気され、真空状態にされる。
【００２４】
上ステージ２０が支持手段２６とともに下降され、上方の基板１２と下方の基板１４とを液晶１６を挟んで接触させる。そこで、ガラス基板１２のアライメント用マーク３０とガラス基板１４のアライメント用マーク３２の画像が、光学機構４０のＣＣＤカメラ５０を通して画像処理システム５２に送られて認識される。アライメント用マーク３０とアライメント用マーク３２は、同一焦点の画像として認識される。
【００２５】
アライメント用マーク３０，３２は、外径１００ミクロン角で線幅１０ミクロンの矩形や十文字形、５０ミクロン角の正方形、直径３０ミクロンの円形などの形状に形成されることができる。これらのアライメント用マーク３０，３２はガラス基板１２，１４に、金属膜とフォトリソ工程で形成することができる。固定マーク３４は金属の下ステージ２２にレーザー刻印などで形成できる。
【００２６】
前と同様にして、焦点距離がアライメント用マーク３２からやや離れた（基板厚み０．７mm相当）下ステージ２２上の固定マーク３４の画像が、光学機構４０のＣＣＤカメラ４８を通して画像処理システム５２に送られて認識される。固定マーク３４の画像は例えば下ステージ２２の振動によるブレ（又は装置全体の振動によるブレ）を測定するのに使用される。下ステージ２２のブレは画像処理システム５２内でアライメント用マークの位置認識にフィードバックされ、振動によるブレを補正する。
【００２７】
アライメント用マーク３０，３２及び固定マーク３４は最低２箇所で認識されて、各々補正すみの画像データから上方の基板１２と下方の基板１４との間のＸＹθ方向の合わせずれを計算し、下ステージ２２の制御部５４がズレを小さくするようにステージ駆動を実行する。
【００２８】
例えば、図３は画像処理システム５２の画像を示す図である。ＣＣＤカメラ４８及びＣＣＤカメラ５０の画像は同軸上に形成されるので、画像処理システム５２では２つのＣＣＤカメラ４８，５０の画像を共通の視野６８内で認識することができる。３０Ａは上方の基板１２のアライメント用マーク３０の画像であり、３２Ａは下方の基板１４のアライメント用マーク３２の画像であり、３４Ａは下ステージ２２の固定マーク３４の画像である。
【００２９】
ここで、上方の基板１２のアライメント用マーク３０の画像３０Ａと、下方の基板１４のアライメント用マーク３２の画像３２Ａとの位置関係から、画像３０Ａと画像３２Ａとが重なるように下ステージ２２を駆動するための駆動量を計算する。
【００３０】
図４は図３の状態から画像３０Ａと画像３２Ａとが重なるように下ステージ２２を動かした状態の画像の一例を示す図である。下ステージ２２を動かすと、下方の基板１４のアライメント用マーク３２及び下ステージ２２の固定マーク３４がともに動く。移動後のアライメント用マーク３２の画像を３２Ｂで示し、移動後の固定マーク３４の画像を３４Ｂで示してある。
【００３１】
図５は図３の状態から画像３０Ａと画像３２Ａとが重なるように下ステージ２２を動かした状態の画像の他の一例を示す図である。この場合にも、下ステージ２２を動かすと、下方の基板１４のアライメント用マーク３２及び下ステージ２２の固定マーク３４がともに動く。移動後のアライメント用マーク３２の画像を３２Ｂで示し、移動後の固定マーク３４の画像を３４Ｂで示してある。
【００３２】
図４は製造装置１０の外部もしくは内部で振動等によるブレがない理想的な場合を示すものである。この場合には、画像３０Ａと画像３２Ａとがうまく重なるので問題はない。しかし、図５に示すように、画像３０Ａと画像３２Ａとが重なるように計算した駆動量だけ下ステージ２２を駆動したとしても、実際には画像３０Ａと画像３２Ａとがよく重ならないことがある。例えば、製造装置１０の外部もしくは内部で振動等によるブレがあると、あるいはカメラなどの光学系の振動や床などから伝達される下ステージ２２の振動などがあると、画像３０Ａと画像３２Ａとが重ならないことがある。
【００３３】
真空槽１８と光学機構４０間の振動による画像のブレは非常に小さいものであり、通常は問題にならないが、ガラス基板１２，１４間の位置決めの精度が非常に高いことが要求される場合には問題になる。図５に示すような現象は、例えば画像３０Ａと画像３２Ａとが一旦重なった後で、時間とともにずれていくような場合にも現れる。このために、位置合わせを数回やり直してだんだんと両者の位置を近づけていくことができるが、それでも所望の精度で両者の位置を収束できないこともある。
【００３４】
図６は固定マークの位置を検出し外部の振動やその他に起因するブレを補正することを説明する図である。図３の状態から画像３０Ａと画像３２Ａとが重なるように下ステージ２２を動かした場合に、図５に示される画像３２Ｂ，３４Ｂが得られたとする。また、画像３０Ａと画像３２Ａとが重なる場合の目標位置が３２Ｃ，３４Ｃで示されている。
【００３５】
そこで、固定マーク３４の初期位置３４Ａと、実際の移動位置３４Ｂと、目標位置３４Ｃとの関係から、固定マーク３４のブレ、すなわち下ステージ２２の光学機構４０に対するブレを検出する。この場合、固定マーク３４の初期位置３４Ａを最初に検出しておき、その位置を座標の原点として使用する。実際の移動位置３４Ｂと、目標位置３４Ｃとは、最初に検出した初期位置３４Ａに対する値として求められる。そして、実際の移動位置３４Ｂと目標位置３４Ｃとの比較から、ズレ量を求め、画像３０Ａと画像３２Ａとを重ならせるための補正量が求められる。それから、その補正量を使用して、アライメント用マーク３０，３２の位置合わせを行い、精度よく、比較的簡単に位置合わせを行うことができる。
【００３６】
アライメント用マーク３０，３２の位置合わせ（すなわち、上下基板１２，１４の位置合わせ）は、上ステージ２０を徐々に下降させながら、上方の基板１２を下方の基板１４に徐々に加圧しながら繰り返し実行する。各回の加圧では、所定の圧力が所定の時間表示パネルにかかるようにする。例えば、２０秒間隔で０．２Kg／cm² の圧力で６０秒保持する。
【００３７】
それから、真空槽１８の排気を止め、真空槽１８内を大気圧に戻し、真空槽１８を開き、上ステージ２０の基板吸着を止めて、上ステージ２０のみを上昇させる。上方のガラス基板１２は下方のガラス基板１４に付着している。それから、下ステージ２２の基板吸着を止め、貼り合わさった表示パネルを取り出す。
【００３８】
図７は本発明の他の実施例を示す図である。図２に示す例と同様に、上方のガラス基板１２はアライメント用マーク３０を有し、下方のガラス基板１４はアライメント用マーク３２を有する。図７においては、下ステージ２２には固定マーク３４はない。下方のガラス基板１４はアライメント用マーク３２が、前に説明したアライメント用マーク３２として作用するとともに、固定マーク３４の役割をも果たすようになっている。この場合、アライメント用マーク３２の一定周期の位置変化を測定し、ステージの周期性のあるブレを測定し、それに基づいてアライメント用マークの位置認識にフィードバックをかける。
【００３９】
ＣＣＤカメラ５０によって生成されるアライメント用マーク３０，３２の画像は両者の相対的な関係を示すものとして使用される。ＣＣＤカメラ４８はアライメント用マーク３２の画像の絶対的な位置を検出するものとして使用される。従って、アライメント用マーク３２の検出によって画像３０Ａと画像３２Ａとを重ならせるための補正量を求め、その補正量を使用して、アライメント用マーク３０，３２の位置合わせを行い、精度よく、比較的簡単に位置合わせを行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、機械振動によるブレを補正してサブミクロン以上の精度で２枚の基板を貼り合わせることができる。これにより、高い開口率で設計しても、合わせズレによる光洩れやムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による表示パネルの製造装置を示す図である。
【図２】図１の部分Ａの拡大図である。
【図３】画像処理システムの画像を示す図である。
【図４】図３の状態から下ステージを動かした状態の画像の一例を示す図である。
【図５】図３の状態からステージを動かした状態の画像の他の一例を示す図である。
【図６】固定マークの位置を検出し外部の振動やその他に起因するブレを補正することを説明する図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０…製造装置
１２…ガラス基板
１４…ガラス基板
１６…液晶
１８…真空槽
２０…上ステージ
２２…下ステージ
２８…駆動機構
３０…アライメント用マーク
３２…アライメント用マーク
３４…固定マーク
４２…光ガイド
４４…ハーフミラー
４６…ミラー
４８…ＣＣＤカメラ
５０…ＣＣＤカメラ

Claims

真空槽と、該真空槽内で２つの基板を貼り合わせるために該２つの基板を支持するステージと、該基板に形成されたアライメント用マークを認識するための光学機構と、該光学機構の出力に基づいて画像信号を形成する画像処理装置と、該画像処理装置の出力に基づいて該ステージを制御するステージ制御手段と、該ステージの位置を該光学機構の出力に基づいて認識する手段と、該ステージの位置を認識する手段の出力に基づいて該アライメント用マークの位置認識にフィードバックをかける手段とを備えることを特徴とする表示パネルの製造装置。
該ステージの位置を認識する手段は該ステージに設けられた固定マークを認識する手段を含み、該固定マーク及び該アライメント用マークは該画像処理装置において同一視野で認識できることを特徴とする請求項１に記載の表示パネルの製造装置。
該光学機構及び該画像処理装置は焦点距離の異なる２つの画像を認識する機能を有し、一方に前記ステージ上の固定マークを、もう一方に前記基板上のアライメント用マークを認識させることを特徴とする請求項２に記載の表示パネルの製造装置。