JP2702300B2 - 光学素子の貼り合わせ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス型の表示素
子とマイクロレンズアレイ等の光学素子からなる一組の
光学素子を、該光学素子間の位置合わせを行った後、光
硬化型の接着剤で接着する光学素子の貼り合わせ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】２枚の基板間に液晶を封入してなる液晶
表示素子は、直接に液晶表示素子を視覚する直視型表示
装置のみならず、最近では、該液晶表示素子に光を透過
させて画像を投影する投影型表示装置にも採用される傾
向がある。この種の投影型表示装置の一例として、プロ
ジェクションテレビ用の表示装置がある。

【０００３】ところで、液晶表示素子を投影型表示装置
に使用する場合に、投影時における拡大率を向上せんと
すれば、該液晶表示素子の絵素（画素）数を増大する必
要がある。すなわち、絵素数を増大することなく拡大率
を向上せんとすれば、画面が粗くなって表示品位が低下
するからである。

【０００４】しかるに、液晶表示素子の絵素数を増やす
と、絵素以外の部分が占める面積が相対的に大きくな
り、これに伴ってこれらの部分を覆うブラックマスクの
面積が増大し、画像表示に寄与する絵素面積が減少し、
液晶表示素子の開口率が低下する。開口率が低下する
と、液晶表示素子の表示面が暗くなり、画像品位を低下
させることになる。このような欠点は、アクティブマト
リクス型液晶表示素子の場合に特に大きな問題になる。

【０００５】上記した液晶表示素子の開口率の低下に伴
う画像品位の低下を防止する先行技術として、特開昭60
ー165621〜60ー165624号公報で提案されたものがある。こ
の先行技術では、液晶表示素子の一方の面にマイクロレ
ンズアレイを形成する。マイクロレンズアレイは液晶表
示素子の各絵素に対応したマイクロレンズを備え、従来
技術ではブラックマスクで遮光されていた光をマイクロ
レンズで絵素内に集光し、これにより、表示面を明るく
し、画像品位の低下を防止する。

【０００６】この種のマイクロレンズとして、表面に半
球状の凸部を有する半球状マイクロレンズや基板内部に
屈折率の分布を有する平板マイクロレンズが使用され、
前者はその形状効果により、また後者は屈折率分布の効
果によりレンズとして機能する。

【０００７】ところで、マイクロレンズアレイの液晶表
示素子への形成は、マイクロレンズアレイを液晶表示素
子に貼り合わして行われ、その先行技術の一例として、
本願出願人が特願平1ー187715号公報で提案したものがあ
る。そこでは、紫外線硬化型接着剤を液晶表示素子の一
方の基板の全面に塗布し、塗布面にマイクロレンズを押
し付けると共に、紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤
を硬化させて貼り合わせを行う。

【０００８】ここで、接着剤としては、以下に示す理由
により、上記した紫外線硬化型接着剤のような光硬化型
接着剤が好ましい。

【０００９】液晶表示素子に用いられる基板とマイク
ロレンズの基板とは材質が異なる場合があり、接着剤と
して熱硬化型樹脂を使用すると、両基板の熱膨張係数の
差によって位置ズレや剥がれを生じるおそれがある。

【００１０】常温硬化型樹脂では、光硬化型樹脂や熱
硬化型樹脂に比べて硬化時間がかかると共に、接着強度
が弱いという難点がある。

【００１１】ところで、液晶表示素子とマイクロレンズ
アレイを貼り合わせる場合には、液晶表示素子の各絵素
と、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズとを精度
よく位置合わせした後に行う必要がある。すなわち、位
置合わせ作業が前提となる。従来この種の位置合わせ
は、以下のようにして行われていた。すなわち、例えば
液晶表示素子の両基板の貼り合わせでは、貼り合わせる
べき２枚の基板の貼り合わせ面には電極パターンがそれ
ぞれ形成されており、両基板の間隔（セルギャップ）を
数μｍ程度に設定し、位置決め用顕微鏡でそれぞれの基
板に形成したマーカーの位置が同時に該位置決め顕微鏡
の焦点深度の範囲内に入るように、両基板を相対的に微
動して位置合わせを行っていた。

【００１２】そして、位置合わせが終了すると、液晶表
示素子外周部の数カ所を瞬間接着剤で仮止めしたり、紫
外線硬化型樹脂を光ファイバ光源によって硬化して仮止
めしたりした後、全体を加熱し、液晶表示素子をシール
するための熱硬化型樹脂を本硬化して貼り合わせを行
う。

【００１３】なお、位置合わせ用のマーカーを照明する
ための光源としては、ハロゲンランプが使用され、紫外
線硬化型接着剤に紫外線を照射するための光源には、上
記ハロゲンランプとは別の光源が使用される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような位置合わせ、貼り合わせでは以下に示すような欠
点がある。即ち、マイクロレンズが形成されている面と
液晶表示素子のパターン面が、貼り合わせの際に、該液
晶表示素子の基板１枚の厚さ分だけ隔てられているた
め、それぞれの面に位置合わせ用のマーカーを形成する
ものとすると、通常の顕微鏡では両方同時にピント合わ
せをすることが不可能であり、精度のよい位置合わせを
迅速に行えない欠点がある。

【００１５】本発明はこのような従来技術の欠点を解決
するものであり、本発明の目的は、簡潔な構成で、光学
素子の位置合わせおよび貼り合わせを迅速、確実に行え
る光学素子の貼り合わせ装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光学素子の貼り
合わせ装置は、光硬化型接着剤を挟んで対向配置された
一組の光学素子の位置合わせを行った後、光照射によっ
て該一組の光学素子を接着する光学素子の貼り合わせ装
置において、該一組の光学素子の位置合わせのための光
を出射する位置合わせ光源と、該一組の光学素子を透過
又は反射した光を受光し、該一組の光学素子の位置ズレ
を光学的に検出する位置合わせ検出手段と、該一組の光
学素子を相対移動可能になし、該位置合わせ検出手段の
検出結果に従って該一組の光学素子の位置合わせを行う
位置合わせ機構と、該一組の光学素子の該位置合わせ光
源とは反対側に設けられ、該光硬化型接着剤の感光性波
長域の光を該光硬化型接着剤に照射する硬化用光源とを
備えてなり、そのことにより、上記目的が達成される。

【００１７】また、前記一組の光学素子がマトリクス型
液晶表示素子とマイクロレンズアレイであって、前記位
置合わせ検出手段が、前記位置合わせ光源からの光が前
記マイクロレンズアレイを通過することにより発生する
モアレ縞をモニタするモニタ手段である構成とすること
ができる。

【００１８】

【作用】上記構成において、例えば液晶を用いたマトリ
クス型の表示素子とマイクロレンズアレイの位置合わせ
を行う際には、位置合わせ光源から非感光性波長域の光
を表示素子およびマイクロレンズアレイからなるワーク
に出射する。そして、該ワークを透過もしくは反射する
光を、例えばＣＣＤカメラとＴＶモニターからなるモニ
ター手段によって観察し、生ずるモアレ縞により検査員
が両者の位置合わせ状態を把握し、位置ズレを解消する
方向に位置合わせ機構を操作する。これにより、両者が
精度よく位置合わせられる。

【００１９】そして、位置合わせが終了すると、硬化用
光源からの感光性波長域の光をワークに入射させ、ワー
クの貼り合わせ面に挟まれた光硬化性樹脂を硬化する。
これにより、表示素子とマイクロレンズアレイとの貼り
合わせが行われる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００２１】図１に、本発明の一実施例にかかる光学素
子の貼り合わせ装置の模式図を示す。ランプ１１を有す
る位置合わせ光源２３からの光を短波長カットフィルタ
２１を通してマトリクス型液晶表示素子４２とマイクロ
レンズアレイ４４を対向配置してなるワーク４０に出射
し、該ワーク４０を透過した光を可動式の反射ミラー１
３を介してＣＣＤカメラ５２及びモニタＴＶ５３からな
る位置合わせ検出手段５０に入射させる。位置合わせ検
出手段５０は、液晶表示素子４２のブラックマスク４９
以外の部分の開口４７を通過した光によって生じるモア
レ縞を観察するために設けられている。そして、このモ
アレ縞の観察により、後述するようにしてマトリクス型
液晶表示素子４２とマイクロレンズアレイ４４の位置合
わせを行い、位置合わせを終了すると、反射ミラー１３
を除き、硬化用光源２４より感光性波長域成分を含む光
をワーク４０に出射し、予めマトリクス型液晶表示素子
４２とマイクロレンズアレイ４４の貼り合わせ面に塗布
されている光硬化型接着剤４３を硬化させて両者の貼り
合わせを行う概略構成をとる。

【００２２】以下各部の詳細を説明する。位置合わせ光
源は、ランプ１１と、ランプ１１からの光を集光する楕
円鏡１２とを有している。楕円鏡１２はランプ１１から
の光を短波長カットフィルタ２１に導く。短波長カット
フィルタ２１は光硬化型接着剤４３の感光する短波長域
成分をカットするので、ランプ１１としては、光硬化型
接着剤４３を硬化させる短波長成分および光硬化型接着
剤４３を硬化させない長波長成分の双方を含む光を発す
るものを用いることができる。ランプ１１として、例え
ば水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンランプ等を使用することが可能である。

【００２３】短波長カットフィルタ２１を透過した光は
ワーク４０に出射される。ワーク４０は液晶表示素子４
２とマイクロレンズアレイ４４を対向配置して構成さ
れ、液晶表示素子４２とマイクロレンズアレイ４４の間
には光硬化型接着剤４３が塗布されている。本実施例で
は光硬化型接着剤４３として、紫外線硬化型接着剤を用
いた。液晶表示素子４２は多数の絵素に対応した開口４
７…が形成されたブラックマスク４９…を有する。マイ
クロレンズアレイ４４はマトリクス型液晶表示素子４２
の各絵素に対応した多数のマイクロレンズ４６…を有す
る。マトリクス型液晶表示素子４２とマイクロレンズア
レイ４４とは、例えばモータ等の位置合わせ機構３１に
よって、光硬化型接着剤４３を塗布して重ね合わせられ
た状態で相対移動可能に配置される。

【００２４】液晶表示素子４２の開口４７及びマイクロ
レンズアレイ４４を通過した光は、反射ミラー１３で光
路を変換され、反射ミラー１３の側方に設けられる位置
合わせ検出手段５０に入射する。位置合わせ検出手段５
０は、ＣＣＤカメラ５２と、該ＣＣＤカメラ５２からの
映像信号を映像化するモニタＴＶ５３からなる。液晶表
示素子４２の開口４７を通過した光は、マイクロレンズ
アレイ４４のマイクロレンズ４６を通過することによ
り、モアレ縞を生じる。液晶表示素子４２とマイクロレ
ンズアレイ４４との位置合わせは、このモアレ縞をモニ
タしながら行われる。液晶表示素子４２の絵素、即ち、
開口４７と、マイクロレンズアレイ４４のマイクロレン
ズ４６が正規の位置にある状態でマイクロレンズアレイ
４４に垂直な方向からみると、開口４７を通過してきた
光を見ることになるが、その像の形状は、中央の開口４
７を拡大したものとなる。この像をＣＣＤカメラでモニ
タすれば、液晶表示素子４２とマイクロレンズアレイ４
４との位置を容易に合わせることができる。この時、図
１に示すように、反射ミラー１３とＣＣＤカメラとの
間、又は反射ミラー１３とマイクロレンズアレイ４４と
の間にフィールドレンズ３２を入れると、その焦点距離
に応じてモアレ縞の周期を変化させることができる。

【００２５】上述のマイクロレンズアレイ４４の位置合
わせ作業は、例えば、液晶表示素子４２を固定配置し、
マイクロレンズアレイ４４を水平面内でＸ−Ｙ２軸方向
に移動できる機構からなる位置合わせ機構３１を作業員
が操作して行われる。すなわち、モニタＴＶ上に絵素の
拡大像が得られる方向に、液晶表示素子４２及びマイク
ロレンズアレイ４４のいずれか一方を微動し、マイクロ
レンズ４６の集光スポットが絵素の開口４７の中心に位
置するように操作すればよい。

【００２６】上記のように、光硬化型接着剤４３として
紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、図１に示すよう
に、感光性波長域である400nm以下の紫外線をカットす
る短波長カットフィルタ２１を通した光をワーク４０に
照射すればよい。また、紫外線硬化型接着剤４３として
は、ノーランド社製の商品名NOA-61、63、65や日本ロッ
クタイト社製の商品名363、349やスリーボンド社製の商
品名AVR-100等を選択し得るが、本実施例ではNOA-61を
使用している。

【００２７】光硬化型接着剤４３としては、他に可視光
硬化型樹脂からなる接着剤を用いることができる。この
接着剤を使用する場合には、ワーク４０の位置合わせ時
において、該樹脂が硬化する波長の光をカットするフィ
ルタを使用すればよく、例えば、可視光硬化型樹脂とし
てICI社製の商品名LCRを用いる場合には、可視光硬化型
樹脂を硬化させる５２０ｎｍ以下の波長成分をカットす
るフィルタを使用すればよい。

【００２８】上記のようにしてワーク４０の位置合わせ
が行われると、可動式の反射ミラー１３を除き、硬化用
光源２４から光硬化型接着剤４３の感光する短波長成分
を含む光が照射され、該光硬化型接着剤４３が硬化して
液晶表示素子４２とマイクロレンズアレイ４４の貼り合
わせが行われる。

【００２９】このように、本実施例によれば、簡潔な構
成で、液晶表示素子４２とマイクロレンズアレイと４４
の位置合わせおよび貼り合わせを迅速、確実に行うこと
ができる。

【００３０】図２に本発明の他の実施例の模式図を示
す。この実施例は、位置合わせ光源２３及び短波長カッ
トフィルター２１と、硬化用光源２４との位置が逆であ
る点、及び反射ミラー１３に代えてハーフミラー３３が
設けられている点を除いて、前述の図１と同様である。
以下にその詳細を説明する。位置合わせ用光源２３のラ
ンプ１１から発光した光は、短波長カットフィルター２
１で光硬化型接着剤４３の感光波長の光がカットされた
後、ハーフミラー３３を透過してワーク４０に入射す
る。ワーク４０は、前述と同様に、液晶表示素子４２と
マイクロレンズアレイ４４からなり、液晶表示素子４２
とマイクロレンズアレイ４４との間には光硬化型接着剤
４３が塗布してある。

【００３１】ワーク４０を照射した光はマイクロレンズ
アレイ４４を通過して液晶表示素子４２のブラックマス
ク４９で反射され、再びマイクロレンズ４６を通過する
ことによりモアレ縞を生じる。ワーク４０からの反射光
の一部はハーフミラー３３によって図上右側に反射さ
れ、該ハーフミラー３３の右側に配置されるフィールド
レンズ３２を通してＣＣＤカメラ５２に入射する。すな
わち、ＣＣＤカメラ５２がモアレ縞を撮像する。そし
て、このモアレ縞がＣＣＤカメラ５２に接続されたモニ
タＴＶ５３に映像として表示される。従って、モニタＴ
Ｖ５３上の映像を視認すれば、ワーク４０の位置合わせ
が行える。本実施例では硬化用光源２４からの光はブラ
ックマスク４９によって遮られるので、光硬化型接着剤
４３を十分に硬化させるには照射光量を増加させるこ
と、及び光を散乱させてできる限りブラックマスクの裏
側まで回り込ませることが必要となる。

【００３２】ＣＣＤカメラ５２の入側に前記フィールド
レンズ３２を配置すると、該フィールドレンズ３２の焦
点距離に応じてモアレ縞の周期を任意に変化させること
ができるので、好ましい周期を選択することにより位置
合わせ作業の容易化が図れる利点がある。この実施例に
よれば、上記実施例と同様の効果が得られる。

【００３３】上記各実施例では、短波長の光になるほど
液晶等の特性に悪影響を及ぼし易い。従って、硬化に必
要な波長より更に短波長の光は、極力カットすることが
好ましい。

【００３４】なお、上記各実施例では、ワークを構成す
る光学素子がマトリクス型液晶表示素子とマイクロレン
ズアレイである場合について説明したが、他の光学素子
を組み合わせてなるワークについても同様に適用でき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上の本発明によれば、位置合わせ用光
源で一組の光学素子からなるワークの位置合わせを行
い、硬化用光源を用いて該一組の光学素子の貼り合わせ
を行うことができる。従って、本発明によれば、簡潔な
構成で、光学素子の位置合わせおよび貼り合わせを迅
速、確実に行うことができる。

【００３６】加えて、スクリーンを必要としないので装
置の小型化が図れ、また、位置合わせに用いる光は平行
である必要はないので、そのことによっても装置の小型
化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の貼り合わせ装置の一実施例
を示す構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１３ 反射ミラー ２１ 短波長カットフィルタ ２３ 位置合わせ用光源 ２４ 硬化用光源 ４０ ワーク ４２ マトリクス型液晶表示素子 ４３ 光硬化型接着剤 ４４ マイクロレンズアレイ ４６ マイクロレンズ ４７ 開口 ４９ ブラックマスク ５０ 位置合わせ検出手段 ５２ ＣＣＤカメラ ５３ モニタＴＶ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光硬化型接着剤を挟んで対向配置された一
   組の光学素子の位置合わせを行った後、光照射によって
   該一組の光学素子を接着する光学素子の貼り合わせ装置
   において、該一組の光学素子の位置合わせのための光を
   出射する位置合わせ光源と、該一組の光学素子を透過又
   は反射した光を受光し、該一組の光学素子の位置ズレを
   光学的に検出する位置合わせ検出手段と、該一組の光学
   素子を相対移動可能になし、該位置合わせ検出手段の検
   出結果に従って該一組の光学素子の位置合わせを行う位
   置合わせ機構と、該一組の光学素子の該位置合わせ光源
   とは反対側に設けられ、該光硬化型接着剤の感光性波長
   域の光を該光硬化型接着剤に照射する硬化用光源とを備
   えた光学素子の貼り合わせ装置。
2. 【請求項２】前記一組の光学素子がマトリクス型液晶表
   示素子とマイクロレンズアレイであって、前記位置合わ
   せ検出手段が、前記位置合わせ光源からの光が前記マイ
   クロレンズアレイを通過することにより発生するモアレ
   縞をモニタするモニタ手段である請求項１記載の光学素
   子の貼り合わせ装置。