JP3815194B2 - Liquid crystal device manufacturing apparatus, liquid crystal device manufacturing method, and liquid crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対するラビング角のばらつきを低減するようにした液晶装置の製造装置、その製造方法及び液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の2枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶ライトバルブでは、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと称す)等のスイッチング素子をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【0003】
プロジェクターに用いられる液晶パネルは、透過率が高く、コントラスト比が高いTN(ツイストネマチック)液晶が用いられる。駆動デバイスとしては、光リーク特性が高く、高精細表示が可能な高温ポリシリコンTFTが主流である。
【0004】
このような液晶パネルの特性は、Δn(屈折率異方性)に大きな影響を受け、液晶の閾値電圧はセルギャップとΔε(誘電率異方性)、及び液晶の弾性定数によって略決定される。一般的に、ノーマリホワイトTN液晶のコントラストは、電圧印加量が高いほど良好となる。
【0005】
しかしながら、素子の耐圧性、或いは供給回路の信号電圧の制限から、液晶に印加される実効電圧は、約4.0V前後である。ノーマリホワイトのTFT液晶のコントラストは、電圧印加量が高いほど良好となるが、実使用では約4V前後に電圧制限されることから、コントラスト不足が発生していた。
【0006】
また、プロジェクタでは、光が液晶パネルに対して直角(法線方向)に進行する成分を強くするように配光分布を設定している。このような配光分布のピークに対してコントラストピークを一致させることが、コントラストの向上に極めて有効である。ところが、電圧印加量が4.0V前後である場合には、コントラストピークは法線方向からずれてしまう。このため、液晶パネルをプロジェクターのライトバルブに使用した場合には、配光分布のピークとコントラストピークのずれによってコントラスト低下が発生する。
【0007】
コントラスト不足を改善する手法として、本件出願人は先に出願した特願平2000−248525号明細書において、ツイスト角を高精度に制御することが有効であることを開示している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ツイスト角を決定するラビング角を高い精度で制御する必要があり、基板間でラビング角がばらついた場合には、コントラスト品質もばらついてしまう。
ところで、基板に対するラビング角を高精度に制御するためには、基板をラビングステージの基準位置に正確に配置する必要がある。しかしながら、従来、基板の外形を基準として基板の基準位置を決定していることから、基板の外形のばらつきによりラビングステージに対して基板が基準位置に配置されないという問題を生じていた。そのため、基板に対して所定のラビング角度でラビングできず、一対の基板を貼り合わせた時、基板相互間で所望とするラビング角のばらつきが生じてしまう。また、ラビング装置の搬送ばらつきによってもラビング角にばらつきが生じる。
【0009】
特に、基板として丸基板を採用すると、基準位置への配置精度が低下し、角度ずれが著しい。通常、丸基板のアライメントは、位置マーク(切り欠き)を外形基準として用い、光学手法によって平行調整を行っている。しかしながら、切り欠きの精度は比較的低く、また、基板の面取りの影響によって散乱光が生じ、光学的な位置調整の精度を低下させてしまう。
【0010】
このように、従来、基板のアライメント精度が低いことから、ラビング角にばらつきが生じ、コントラスト特性もばらついてしまうという問題点があった。
【0011】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板上にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを利用して位置調整を行うことにより、基板のアライメント精度を向上させることができる液晶装置の製造装置、その製造方法及び液晶装置を提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明は基板上に形成したアライメントマークを利用して位置調整を行うことで基板のアライメント精度を向上させて、ラビング角のばらつきを低減すると共に、コントラスト特性のばらつきを低減することができる液晶装置の製造装置、その製造方法及び液晶装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶装置の製造装置は、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在で液晶基板が載置されるアライメント用の台と、前記アライメント用の台上に載置された液晶基板上に形成されたラビング用アライメントマークの重心を検出する重心検出手段と、前記ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために前記重心検出手段の検出結果に基づいて前記台を駆動してアライメントを行うアライメント用の駆動制御手段と、を具備してなるアライメントユニットと、前記ラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するようにして前記液晶基板を前記アライメント用の台上に載置するために、前記液晶基板のプリアライメント処理を行うプリアライメントユニットと、を有し、前記プリアライメントユニットは、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在で液晶基板が載置されるプリアライメント用の台と、該プリアライメント用の台上に載置された液晶基板に形成されたアライメントマークを利用して透過率検出を行う透過率検出手段と、前記透過率検出手段による透過率検出結果に基づいて前記プリアライメント用の台を駆動してプリアライメントを行うプリアライメント用の駆動制御手段と、を具備してなることを特徴とする。
【0014】
このような構成によれば、アライメント用の台は、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在である。このアライメント用の台上に液晶基板を載置する。液晶基板上にはラビング用アライメントマークが形成されており、重心検出手段は、ラビング用アライメントマークの重心を検出する。アライメント用の駆動制御手段は、ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために、重心検出手段の検出結果に基づいて、アライメント用の台を駆動してアライメントを行う。これにより、液晶基板を極めて高精度にアライメント可能である。
また、プリアライメント処理によって、ラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するようにして液晶基板が台上に載置可能である。また、所定の範囲に液晶基板が位置することで、画像認識する領域を高倍率化でき、結果、画像処理の解像度が向上し、アライメント精度が向上する。
さらに、例えばレーザー光等を所定位置で出射し、アライメントマークを介して受信した受信光量によって透過率を検出することで、容易にプリアライメント処理が可能である。
【0015】
前記重心検出手段としては、画像認識処理によって前記ラビング用アライメントマークの重心を検出するものを採用することができる。
【0016】
このような構成によれば、画像認識処理によって外形基準によるアライメント精度よりも高精度のアライメントが可能である。
【0023】
また、本発明に係る液晶装置の製造装置は、前記駆動制御手段によるアライメント後に前記液晶基板が載置された台が搬送される搬送路上に設けられるラビングローラを有し、前記台上に載置されて搬送された前記液晶基板にラビング処理を施すラビングユニットを更に具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、正確にアライメントされた液晶基板がラビングローラ側に搬送されるので、ラビングローラによるラビング角は正確に制御される。
また、前記アライメントにより、液晶装置とラビングローラとの角度が調整されることを特徴とする。本構成により、液晶装置のラビング角が高精度に制御可能となる。
【0024】
また、本発明は、前記駆動制御手段は、アライメント処理終了後で前記台が前記ラビングユニットに搬送される前に、規定されたラビング角に応じて前記液晶基板が載置された台を回転させることを特徴とする。
【0025】
このような構成によれば、任意のラビング角を高精度に得ることができる。
【0026】
本発明に係る液晶基板は、液晶基板上に重心検出によるアライメントを可能にするためのラビング用アライメントマークを有することを特徴とする。
【0027】
このような構成によれば、アライメントマークを利用した重心検出によって、正確なアライメントが可能である。
【0028】
前記アライメントマークは、素子基板上の形成する反射性材料と同一で、かつ同一工程で形成されたものを採用することができる。
【0029】
このような構成によれば、アライメントマーク形成のための工程を他の工程と兼用することができ、工程数の増加を抑制することができる。
【0030】
前記アライメントマークは、表面が透過性酸化膜で被覆されていてもよい。
【0031】
このような構成によれば、アライメントマークを透過性酸化膜によって保護することができる。
【0032】
前記アライメントマークとしては、遮光膜を構成する反射性材料と同一で、かつ同一工程で形成することもできる。
【0033】
このような構成によれば、アライメントマーク形成のための工程を遮光膜を形成する工程と兼用することができ、工程数の増加を抑制することができる。
【0034】
また、前記アライメントマークは、表面が共通電極で被覆されているものを採用することもできる。
【0035】
このような構成によれば、アライメントマークを共通電極によって保護することができる。
【0036】
本発明に係る液晶装置の製造方法は、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在のプリアライメント用の台上に液晶基板を載置する手順と、前記プリアライメント用の台上に載置された液晶基板に形成されたアライメントマークを利用して透過率検出を行う透過率検出手順と、前記透過率検出手順での透過率検出結果に基づいて前記プリアライメント用の台を駆動し、前記液晶基板に形成されたラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するように、前記液晶基板のプリアライメントを行うプリアライメント手順と、プリアライメントがなされた前記液晶基板を、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在のアライメント用の台上に載置する手順と、前記アライメント用の台上に載置された液晶基板の前記ラビング用アライメントマークの重心を検出する重心検出手順と、前記ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために前記重心検出手順の検出結果に基づいて前記アライメント用の台を駆動し、前記液晶基板のアライメントを行うアライメント手順と、を具備したことを特徴とする。
【0037】
このような構成によれば、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在の台上に液晶基板を載置する。台上に載置された液晶基板上にはラビング用アライメントマークが形成されており、このラビング用アライメントマークの重心を検出することで、液晶基板の配置位置を検出する。そして、ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために、重心検出の検出結果に基づいて台を駆動して、アライメントを行う。
【0038】
このような構成によれば、液晶基板に形成されたラビング用アライメントマークを利用して重心検出を行っており、また、重心検出結果に基づいてアライメントを行っているので、高精度のアライメントが可能である。
また、プリアライメント処理によって、ラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するようにして液晶基板が台上に載置可能である。
【0041】
前記液晶装置の製造方法は、前記アライメント後に前記液晶基板が載置されたアライメント用の台が搬送される搬送路上に設けられたラビングローラによって、前記アライメント用の台上に載置されて搬送された前記液晶基板にラビング処理を施すラビング手順を更に具備してもよい。
【0042】
このような構成によれば、正確にアライメントされた液晶基板がラビングローラ側に搬送されるので、ラビングローラによるラビング角は正確に制御される。
【0043】
前記アライメント手順は、前記ラビング手順の前に、規定されたラビング角に応じて前記液晶基板が載置された台を回転させる手順を含むことを特徴とする。
【0044】
このような構成によれば、任意のラビング角を高精度に得ることができる。
【0045】
本発明の液晶装置の製造方法の1つの態様としては、前記アライメント手順は、液晶装置のラビング角が89°〜85°となるように前記台を回転させることを特徴とする。
このような構成によれば、ツイスト角が91°〜95°の液晶装置を製造することができ、コントラストが向上する。
本発明の液晶装置は、前記の製造方法により製造されることを特徴とする。本構成により、ラビング角が任意に、かつ高精度に設定可能となる。
【0046】
本発明の液晶装置の1つの態様としては、前記液晶装置は、ツイスト角が91°〜95°の範囲であることを特徴とする。
【0047】
このような構成によれば、コントラストを向上させることができる。
【0048】
また、本発明の液晶装置の1つの態様としては、前記液晶基板は、素子基板のラビング方向が走査線方向に直交し、対向基板のラビング方向が前記素子基板のラビング角度に対して、ラビング角が85°〜89°の範囲であることを特徴とする。
【0049】
このような構成によれば、横電界の影響が小さく、また、コントラストが良好となる。
【0050】
【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について詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る液晶装置の製造装置を示す模式図である。図2及び図3は図1の液晶装置の製造装置によってラビング処理が施される丸基板を示す説明図である。図4は液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図5はTFT基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、図6は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図5のH−H'線の位置で切断して示す断面図である。また、図7は液晶装置を詳細に示す断面図である。図8はパネル組立工程を示すフローチャートである。
【0051】
先ず、図4乃至図7を参照して、液晶パネルの構造について説明する。
【0052】
液晶パネルは、図5及び図6に示すように、TFT基板等の素子基板10と対向基板20との間に液晶50を封入して構成される。素子基板10上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図4は画素を構成する素子基板10上の素子の等価回路を示している。
【0053】
図4に示すように、画素領域においては、複数本の走査線3aと複数本のデータ線6aとが交差するように配線され、走査線3aとデータ線6aとで区画された領域に画素電極9aがマトリクス状に配置される。そして、走査線3aとデータ線6aの各交差部分に対応してTFT30が設けられ、このTFT30に画素電極9aが接続される。
【0054】
TFT30は走査線3aのON信号によってオンとなり、これにより、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに供給される。この画素電極9aと対向基板20に設けられた対向電極21との間の電圧が液晶50に印加される。また、画素電極9aと並列に蓄積容量70が設けられており、蓄積容量70によって、画素電極9aの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間保持される。蓄積容量70によって、保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【0055】
図7は、一つの画素に着目した液晶パネルの模式的断面図である。
【0056】
ガラスや石英等の素子基板10には、LDD構造をなすTFT30が設けられている。TFT30は、チャネル領域1a、ソース領域1d、ドレイン領域1eが形成された半導体層に絶縁膜2を介してゲート電極をなす走査線3aが設けられてなる。TFT30上には第1層間絶縁膜4を介してデータ線6aが積層され、データ線6aはコンタクトホール5を介してソース領域1dに電気的に接続される。データ線6a上には第2層間絶縁膜7を介して画素電極9aが積層され、画素電極9aはコンタクトホール8を介してドレイン領域1eに電気的に接続される。
【0057】
走査線3a(ゲート電極)にON信号が供給されることで、チャネル領域1aが導通状態となり、ソース領域1dとドレイン領域1eとが接続されて、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに与えられる。
【0058】
また、半導体層にはドレイン領域1eから延びる蓄積容量電極1fが形成されている。蓄積容量電極1fは、誘電体膜である絶縁膜2を介して容量線3bが対向配置され、これにより蓄積容量70を構成している。画素電極9a上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜16が積層され、図1の装置によって、所定方向にラビング処理されている。
【0059】
一方、対向基板20には、TFTアレイ基板のデータ線6a、走査線3a及びTFT30の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において第1遮光膜23が設けられている。この第1遮光膜23によって、対向基板20側からの入射光がTFT30のチャネル領域1a、ソース領域領域1d及びドレイン領域1eに入射することが防止される。第1遮光膜23上に、対向電極(共通電極)21が基板20全面に亘って形成されている。対向電極21上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜22が積層され、図1と同様の装置によって、所定方向にラビング処理されている。
【0060】
そして、素子基板10と対向基板20との間に液晶50が封入されている。これにより、TFT30は所定のタイミングでデータ線6aから供給される画像信号を画層電極9aに書き込む。書き込まれた画素電極9aと対向電極21との電位差に応じて液晶50の分子集合の配向が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【0061】
本実施の形態においては、素子基板10及び対向基板20に反射性材料を形成する工程、例えば、データ線や遮光膜となるタングステンシリサイド又はアルミニウム等を形成する工程を利用して、ラビング用のアライメントマークを形成するようになっている。
【0062】
図2及び図3は複数の素子基板(図示しない)を形成したマザー基板のアライメントマークを示している。
【0063】
図2はアライメント用切り欠き92の近傍及び基板周辺部に3つのアライメントマーク91を形成したことを示している。なお、アライメントマーク91は、基板の任意の位置の2カ所に設ければよい。
【0064】
図3は高精度のアライメントを可能にするためのアライメントマーク96,97を示している。アライメントマーク96,97は、夫々基板の座標(x1,y1)又は(x2,y2)の位置に形成される。アライメントマーク96,97の直径は例えば約200ミクロンである。また、アライメントマーク91,96,97の形状は既知であればよく、基板上の他の素子に影響を与えない限り、任意の形状に形成することができる。
【0065】
また、基板上に形成したアライメントマーク91,96,97は、透過性酸化膜で被覆するようになっている。また、アライメントマーク91,96,97が対向基板側に形成されている場合には、これらのアライメントマーク91,96,97は共通電極によって被覆されるようになっている。
【0066】
図5及び図6に示すように、対向基板20には表示領域を区画する額縁としての第2遮光膜42が設けられている。第2遮光膜42は例えば第1遮光膜23と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【0067】
第2遮光膜42の外側の領域に液晶を封入するシール材41が、素子基板10と対向基板20間に形成されている。シール材41は対向基板20の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板10と対向基板20を相互に固着する。シール材41は、素子基板10の1辺の中央の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基板10及び対向基板20相互の間隙に液晶50を注入するための液晶注入口78を形成する。液晶注入口78より液晶が注入された後、封止材79で封止される。
【0068】
素子基板10のシール材41の外側の領域には、データ線駆動回路61及び実装端子62が素子基板10の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する2辺に沿って、走査線駆動回路63が設けられている。素子基板10の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路63間を接続するための複数の配線64が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、素子基板10と対向基板20との間を電気的に導通させるための導通材65が設けられている。
【0069】
次に、図8を参照してパネル組立工程について説明する。素子基板10(TFT基板)と対向基板20とは、別々に製造される。ステップS1 ,S6 で夫々用意されたTFT基板及び対向基板20に対して、次のステップS2 ,S7 では、配向膜16,22となるポリイミドを塗布する。次に、ステップS3 ,S8 において、素子基板10表面の配向膜16及び対向基板20表面の配向膜22に対して、ラビング処理を施す。
【0070】
次に、ステップS4 ,S9 において、洗浄工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生じた塵埃を除去するためのものである。
【0071】
洗浄工程が終了すると、ステップS5 において、シール材41、及び上下導通剤65(図4参照)を形成する。次に、ステップS10で、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせ、ステップS11でアライメントを施しながら圧着し、シール材41を硬化させる。最後に、ステップS12において、シール材41の一部に設けた切り欠きから液晶を封入し、切り欠きを塞いで液晶を封止する。
【0072】
図1の装置は、3つのユニットによって構成される。プリアライメントユニット100は、比較的粗い精度でアライメントを行うプリアライメントステージに用いられる。アライメントユニット101は、高精度でアライメントを行うアライメントステージに用いられる。ラビングユニット102はラビングを行うラビングステージに用いられる。
【0073】
プリアライメントユニット100は図2及び図3に示す基板90を載置するプリアライメント用の台103を有している。台103は水平面内において横方向(x方向)、縦方向(y方向)に移動自在であると共に、水平面内で回転方向(θ方向)に回動自在である。台103上に基板90を吸着させて取り付けることができるようになっている。
【0074】
台103は水平面内には基板90よりも充分に小さく、基板90の台103への取り付け時には、基板90に形成したアライメントマーク91が台103の表面上に位置しないようになっている。台103の下方には複数のレーザー光出射部(図示せず)が固定されており、複数のレーザー光出射部はアライメントマーク91同士の相対的位置関係と同一の位置関係を有し、各レーザー光出射部は垂直上方向にレーザー光を出射することができるようになっている。
【0075】
台103上のレーザー光出射部に対向する位置には複数のCCD104が固定されている。各CCD104は、夫々対向するレーザー光出射部からのレーザー光の光量を検出することで、各位置における基板90の透過率を検出することができるようになっている。
【0076】
各CCD104による透過率の検出結果は図示しない駆動制御部に供給され、駆動制御部は、各CCD104の透過率検出結果の透過率が最小となるように、台103を水平面内で移動及び回転させるようになっている。なお、駆動制御部によるアライメントは、次のアライメントステージにおけるアライメントを可能にする精度であればよい。
【0077】
アライメントユニット101は、基板90を載置するためのアライメント用の台105を有している。プリアライメントステージにおいてプリアライメントが終了した基板90は、図示しない搬送装置によってアライメントユニット101の台105上に取り付けられる。搬送装置の搬送精度は比較的高く、搬送装置は、プリアライメントのアライメント精度を略維持した状態で、台105に基板90を取り付けることができるようになっている。
【0078】
台105は基板90を吸着させて取り付けることができるようになっており、水平面内において横方向(x方向)、縦方向(y方向)に移動自在であると共に、水平面内で回転方向(θ方向)に回動自在である。
【0079】
台105上にはCCD106,107が固定され、CCD106,107はアライメントマーク96,97同士の相対的位置関係と同一の位置関係を有している。プリアライメントステージにおけるプリアライメント処理によって、CCD106,107の撮像視野範囲に夫々アライメントマーク96,97が位置するようになっている。CCD106,107は、撮像視野範囲内のアライメントマーク96,97の画像認識によって、その重心位置を検出し、重心位置と所定の位置、例えば視野範囲内の中央との位置差を示す情報(以下、重心検出信号という)を図示しない駆動制御部に出力するようになっている。
【0080】
駆動制御部は、各CCD106,107の重心検出信号が最小の位置差を示す値となるように、台105を水平面内で移動及び回転させるようになっている。
【0081】
なお、台105は水平面内には基板90よりも充分に大きく、表面の色はCCD106,107の画像認識に悪影響を与えないようになっている。また、CCD106,107は、ズームアップ及びズームダウンによって撮像視野範囲を変更することができるようになっている。ズームアップすることによって、より高精度の重心検出が可能であり、ズームダウンすることによって、アライメントマーク96,97の初期位置を確実に補足することができる。
【0082】
アライメントが終了すると、駆動制御部は、ラビング角に応じて、台105を回転させる。図示しない搬送装置は、ラビングステージに移行するために、ラビングユニット102に台105を搬送する。
【0083】
ラビングユニット102は、ローラ108を有している。アライメントユニット101の台105は、アライメントが終了すると、基板90を載置した状態で、ラビングユニット102のローラ108の下方に移動する。ローラ108は、周面にラビング布(図示省略)が巻かれており、搬送されてきた台105上の基板90表面をラビング布で擦ることで配向膜16,22(図7参照)にラビング処理を施すようになっている。
【0084】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図9のフローチャートを参照して説明する。図9は図8のステップS3 ,S8 におけるラビング工程を具体的に示している。
【0085】
複数の素子基板10が形成された丸基板90についてのラビング処理について説明する。本実施の形態においては、素子基板10上の反射材料(メタル層)を形成する工程において、例えば同一成膜、同一フォト処理によって、図2及び図3に示すアライメントマーク91,96,97を形成する。図8のステップS2 において、配向膜16となるポリイミドが塗布される。次いで、ステップS3 のラビング工程が実施される。
【0086】
ステップS3では、図9に示すように、先ず、プリアライメントステージが実施される(ステップS21)。即ち、配向膜16が形成された基板90を台103上に吸着させる。プリアライメントユニット100のレーザー出射部は、台103下方から垂直上方向に向けてレーザー光を出射する。このレーザー光は、基板90又はその近傍を通過して、対向配置されたCCD104にて受光される。
【0087】
CCD104は受光光量によって、透過率を測定する。アライメントマーク91位置では、レーザー出射部からのレーザー光は反射し、CCD104に到達しない。従って、CCD104の透過率を測定することで、レーザー光の基板90における通過位置とアライメントマーク91の位置とが一致しているか否かを判断することができる。
【0088】
CCD104は、ステップS22において透過率を検出し、検出結果を駆動制御部に出力する。駆動制御部は透過率が最小になっていない場合には、台103を水平方向に移動及び回転させて、位置制御を行う(ステップS24)。CCD104は、駆動制御部の位置制御によって変化した透過率を逐次検出して、駆動制御部に出力する。駆動制御部は、透過率が最小となるように、台103を駆動制御する。こうして、基板90は、比較的粗い精度でアライメントされる。
【0089】
プリアライメントステージにおけるアライメント処理が終了すると、図示しない搬送装置は、基板90を搬送して、アライメントユニット101の台105上に取り付ける(ステップS25)。この時点では、既にプリアライメント処理されており、また、搬送装置の搬送精度が比較的高いので、基板90のアライメントマーク96,97は、CCD106,107の撮像視野範囲内に入っている。
【0090】
CCD106,107は、画像認識によって、アライメントマーク96,97の重心検出を行い、重心位置と撮像視野範囲内の所定の位置との位置差を検出する(ステップS26)。こうして、CCD106,107は、アライメントマーク96,97の現在の位置と目的とする位置との差を示す重心検出信号を得て、駆動制御部に出力する。
【0091】
駆動制御部は、CCD106,107からの重心検出信号によって、アライメントマーク96,97が目的の位置に撮像されるように、台105を水平方向に移動又は回転させる(ステップS28)。CCD106,107は、駆動制御部の位置制御に応じて重心検出結果を更新して、駆動制御部に出力する。駆動制御部は、重心検出信号によってアライメントマーク96,97が撮像視野範囲内の目的の位置で撮像されたことを検出すると(ステップS27)、アライメントが終了したものと判断して、ステップS29に移行する。
【0092】
ステップS29では、ラビング角に応じて、台105を回転させる。次いで、ステップS30において、基板90が載置された台105をラビングステージへ搬送し、ローラ108を回転させてラビング処理する(ステップS31)。
【0093】
図3に示すように、アライメントマーク96,97は、基板90上の位置が既知であり、アライメントステージによるアライメント終了後には各素子基板10の走査線及びデータ線の回転方向の角度θは正確に把握可能である。また、ラビングユニット102におけるローラ108の周面の向きと台105の搬送方向も既知であり、駆動制御部が台105を回転させることによって、ラビング角を任意の角度に正確に設定することができる。
【0094】
このように本実施の形態においては、アライメントステージにおけるアライメント処理は重心検出を利用していることから高精度に行われ、また、駆動制御部による台105の回転精度も極めて高いので、ラビング角を極めて高精度に制御することができる。
【0095】
従って、図1の装置を用いることによって、ラビング角のばらつきが極めて小さい液晶基板を得ることができる。なお、上記実施の形態においては、アライメント後のラビング処理時には、台105をローラ108側に搬送する例について説明したが、ローラ108と台105との双方を移動させるようにしてもよいことは明らかである。
【0096】
(実施例1)
図1の装置を用いてラビング角を正確に規定した液晶パネルについて、ラビング角(ツイスト角)とコントラストとの関係を求めた。図10は電圧−透過率特性を示している。透過率の差が大きいほどコントラスト比が高いことを示す。図10の特性A乃至特性Fは、夫々ツイスト角が86°、88°、90°、92°、94°又は96°の例である。
【0097】
図10に示すように、透過率0.1〜100%の間は、同一の透過率を得るための実効電圧は、ツイスト角が大きくなるほど、低くなる。即ち、実効電圧が低い場合には、ツイスト角を大きくした方が透過率の点から有利である。
【0098】
また、例えば液晶に印加する実効電圧が4Vである場合には、ツイスト角が86°〜94°の範囲では、透過率はツイスト角が大きくなるに従って小さくなり、コントラスト比が高い。ツイスト角が96°の系列では、透過率が逆に大きくなっている(悪化する)。ただし、例えば実効電圧が3.5Vの場合は、ツイスト角が96°の系列では一番小さくコントラスト比が高い。
【0099】
即ち、図10では、現在採用されているツイスト角90°に対して、ツイスト角を91°〜96°程度まで増加、例えば、実効電圧が4Vではツイスト角を92°〜94°に設定することによって、全黒時の透過率を低下させてコントラスト比を高くすることができることが分かる。
【0100】
この理由から、ツイスト角を90°よりも大きく、例えば、91°〜96°の範囲内にするように、ラビング角を調整した方がよいことが分かる。この場合において、ラビング角の調整を素子基板10側で行うと、横電界の影響を受けるので、ラビング角の調整は対向基板20側で行う。
【0101】
ところで、ドット反転駆動では横電界が画素4隅みで発生するので、上下左右方向の横電界の影響を受けてしまう。このため、ライン反転駆動を採用した方がよい。ライン反転駆動の場合には、横電界は上下のライン間に発生する。ノートパソコン等に使用される液晶パネル等においては、視野角特性の明視方向を使用環境と一致させるために、ラビング方向は、極性反転方向に対して45度の角度に設定される。この場合には、横電界が生じると、液晶分子はチルト方向の回動と、ラビング方向の回動について横電界の影響を受けてしまう。
【0102】
この理由から、ラビング方向を極性反転ラインと略直交する方向に一致させることによって、横電界の影響をチルト方向の回動(リバースチルト)のみに限定するようにする。これにより、TFT基板表面近傍で発生する横電界に対する液晶分子の応答を極力低減することができる。
【0103】
即ち、素子基板10側のラビング方向は、同極性反転ラインと略直交する方向に設定し、対向基板20側のラビング方向をツイスト角が例えば91°〜96°の範囲内になるように設定する。即ち、対向基板20側の配向膜22のラビング方向は、ラビング角が90°よりも小さい角、例えば、84°〜89°の範囲内になるようにラビング処理を施す。
【0104】
このように、素子基板10側の配向膜16に施すラビング処理では、ラビング方向を極性反転ラインと略直交する方向に一致させているので、横電界の影響を抑制することができる。そして、素子基板10側のラビング方向に対して、対向基板側のラビング角を例えば90°よりも小さい例えば84°,85°〜89°の範囲に設定し、ツイスト角は、90°よりも大きい例えば91°〜96°にする。例えば、実効電圧が4V程度であればツイスト角は91°〜95°に設定することで、従来技術より高いコントラスト比を得ることができる。
【0105】
なお、ツイスト角を約96°以上に設定すると、リバースツイストドメインが発生することがあること、また液晶の応答が遅くなりことから、最適なツイスト角の範囲は、約91°〜96°の範囲内であるものと考えられる。
【0106】
(実施例2)
図11は横軸に特定の面内での法線方向からの仰角をとり縦軸にコントラスト比をとって、最適なコントラスト比を得る実効電圧とツイスト角の関係を示すグラフである。図11は実効電圧が1V、及び4Vでの透過率の比、すなわちコントラストの角度依存性の例を示している。液晶パネルの素子基板のラビング方向(紙面の上方向)を90°とし、各図中において実線のグラフはA−A'面内(135−315°)の視野角特性を示し、点線のグラフはB−B'面内(45°−225°)、いわゆる明視方向の視野角特性を示している。
【0107】
実施例2においては、液晶に印加する実効電圧についても考慮する。上述したように、設計上最適な電圧印加量は、略セルギャップとΔεによって決定される。ノーマリホワイトTN液晶の全黒時に液晶に印加される実効電圧が4V程度である場合には、従来の技術ではコントラストピークが視野角特性が中心からずれてしまう。プロジェクタでは、光の配光向分布近辺、即ち、液晶パネルの法線方向にコントラストピークを設定することによってコントラスト比を向上させることができる。このため、実効電圧が4V程度では、コントラストが低下してしまう。
【0108】
上述したように、実効電圧が4Vであっても、ツイスト角を90°よりも大きくすることで、コントラスト比を向上させることができる。しかし、プロジェクタでは、単にコントラスト比の絶対値が高いだけでなく、視野角特性のピークが中心に位置すること、即ち、コントラストピークを液晶パネルの法線方向に設定することによっても、コントラストを向上させることができる。プロジェクタでは、視野角の広さを考慮する必要はない。
【0109】
この視野角特性は、ツイスト角だけでなく実効電圧によっても影響を受ける。この理由から、ツイスト角と実効電圧、及び視野角特性を関連づけて調整する。
【0110】
図11はツイスト角及び実効電圧を変化させた場合の視野角特性(コントラスト比)を測定した結果を示している。
【0111】
図11に示すように、液晶を駆動する実効電圧が4Vの場合には、コントラストピークが中心に位置し、且つコントラストの値が比較的高い良好なコントラストは、ツイスト角94°で得られることが分かる。即ち、この場合には、ラビング角86°に設定すればよい。
【0112】
このように、液晶への電圧印加量とツイスト角(ラビング角)とを適宜設定することによって、最適なコントラストを得ることができる。
【0113】
(実施例3)
第1の実施の形態によって製造した対角1.8cmSVGA液晶パネルについて、コントラスト比を測定した結果を図12に示す。図12は横軸にツイスト角をとり縦軸にコントラスト比をとって、ツイスト角とコントラストとの関係を示すグラフである。ツイスト角を従来のツイストネマチック液晶に採用されている90°よりも大きい角度、図12の例では96°までの角度に設定することによって、コントラスト比が向上している。
【0114】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板上にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを利用して位置調整を行うことにより、基板のアライメント精度を向上させることができ、更に、ラビング角のばらつきが低くして、コントラスト特性のばらつきを低減することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る液晶装置の製造装置を示す模式図。
【図2】 図1の液晶装置の製造装置においてラビング処理が施される丸基板を示す説明図。
【図3】 図1の液晶装置の製造装置においてラビング処理が施される丸基板を示す説明図。
【図4】 液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図5】 TFT基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図6】 素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図5のH−H'線の位置で切断して示す断面図。
【図7】 液晶装置を詳細に示す断面図。
【図8】 パネル組立工程を示すフローチャート。
【図9】 実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図10】 実施例1を説明するためのグラフ。
【図11】 実施例2を説明するためのグラフ。
【図12】 実施例3を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
90…基板
100…プリアライメントユニット
101…アライメントユニット
102…ラビングユニット
103…プリアライメント用の台
105…アライメント用の台
104,106,107…CCD
108…ローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for manufacturing a liquid crystal device, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal device that reduce variations in rubbing angles with respect to a substrate.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal device such as a liquid crystal light valve is configured by sealing liquid crystal between two substrates such as a glass substrate and a quartz substrate. In a liquid crystal light valve, switching elements such as thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs), for example, are arranged in a matrix on one substrate, and a counter electrode is arranged on the other substrate and sealed between the two substrates. By changing the optical characteristics of the stopped liquid crystal layer according to the image signal, it is possible to display an image.
[0003]
A liquid crystal panel used for a projector uses a TN (twisted nematic) liquid crystal having a high transmittance and a high contrast ratio. As a driving device, a high-temperature polysilicon TFT having a high light leakage characteristic and capable of high-definition display is mainly used.
[0004]
The characteristics of such a liquid crystal panel are greatly influenced by Δn (refractive index anisotropy), and the threshold voltage of the liquid crystal is substantially determined by the cell gap, Δε (dielectric anisotropy), and the elastic constant of the liquid crystal. . Generally, the contrast of normally white TN liquid crystal becomes better as the voltage application amount is higher.
[0005]
However, the effective voltage applied to the liquid crystal is about 4.0 V due to the breakdown voltage of the element or the limitation of the signal voltage of the supply circuit. The contrast of normally white TFT liquid crystal becomes better as the applied voltage is higher, but the voltage is limited to about 4 V in actual use, resulting in insufficient contrast.
[0006]
Further, in the projector, the light distribution is set so as to intensify a component in which light travels at a right angle (normal direction) to the liquid crystal panel. Matching the contrast peak with the peak of such a light distribution is extremely effective for improving the contrast. However, when the voltage application amount is around 4.0 V, the contrast peak deviates from the normal direction. For this reason, when a liquid crystal panel is used for a light valve of a projector, a contrast reduction occurs due to a deviation between the peak of the light distribution and the contrast peak.
[0007]
As a technique for improving the contrast shortage, the present applicant discloses in Japanese Patent Application No. 2000-248525 filed earlier that it is effective to control the twist angle with high accuracy.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is necessary to control the rubbing angle for determining the twist angle with high accuracy, and when the rubbing angle varies between the substrates, the contrast quality also varies.
By the way, in order to control the rubbing angle with respect to the substrate with high accuracy, it is necessary to accurately arrange the substrate at the reference position of the rubbing stage. However, conventionally, since the reference position of the substrate is determined based on the outer shape of the substrate, there has been a problem that the substrate is not arranged at the reference position with respect to the rubbing stage due to variations in the outer shape of the substrate. Therefore, the substrate cannot be rubbed at a predetermined rubbing angle, and when a pair of substrates are bonded together, a desired rubbing angle varies between the substrates. Further, the rubbing angle also varies due to variations in conveyance of the rubbing apparatus.
[0009]
In particular, when a round substrate is used as the substrate, the placement accuracy at the reference position is lowered and the angular deviation is significant. Normally, alignment of a round substrate is performed by using a position mark (notch) as an outer shape reference and performing parallel adjustment by an optical method. However, the accuracy of the notch is relatively low, and scattered light is generated due to the chamfering of the substrate, which reduces the accuracy of optical position adjustment.
[0010]
Thus, conventionally, since the alignment accuracy of the substrate is low, there is a problem in that the rubbing angle varies and the contrast characteristics also vary.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and a liquid crystal that can improve the alignment accuracy of a substrate by forming an alignment mark on the substrate and adjusting the position by using the alignment mark. An object of the present invention is to provide a device manufacturing apparatus, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal device.
[0012]
In addition, the present invention improves the alignment accuracy of the substrate by adjusting the position using alignment marks formed on the substrate, thereby reducing the variation in the rubbing angle and the variation in the contrast characteristics. An object of the present invention is to provide a liquid crystal device manufacturing apparatus, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention includes an alignment table on which a liquid crystal substrate is placed so that the liquid crystal substrate can be freely moved and rotated in a horizontal plane, and a liquid crystal placed on the alignment table. Center of gravity detecting means for detecting the center of gravity of the rubbing alignment mark formed on the substrate, and driving the table based on the detection result of the center of gravity detecting means for moving the position of the center of gravity of the rubbing alignment mark to a predetermined position. And an alignment unit comprising an alignment drive control means for performing alignment, and the center of gravity of the rubbing alignment mark is positioned within a predetermined position range so that the liquid crystal substrate is positioned for the alignment. A pre-alignment unit that performs a pre-alignment process on the liquid crystal substrate to be placed on a table. The alignment unit is formed on a pre-alignment base on which a liquid crystal substrate is placed so as to be freely movable and rotatable in a horizontal plane, and a liquid crystal substrate placed on the pre-alignment base. Transmittance detection means for detecting transmittance using an alignment mark, and prealignment drive control for driving the prealignment base and performing prealignment based on the transmittance detection result by the transmittance detection means And means.
[0014]
According to such a configuration, the alignment platform can freely move and rotate in any direction within the horizontal plane. A liquid crystal substrate is placed on the alignment table. A rubbing alignment mark is formed on the liquid crystal substrate, and the center of gravity detecting means detects the center of gravity of the rubbing alignment mark. The drive control means for alignment performs alignment by driving the alignment base based on the detection result of the gravity center detection means in order to move the gravity center position of the rubbing alignment mark to a predetermined position. As a result, the liquid crystal substrate can be aligned with extremely high accuracy.
Further, the liquid crystal substrate can be placed on the table so that the center of gravity of the rubbing alignment mark is located within a predetermined position range by the pre-alignment process. Further, since the liquid crystal substrate is positioned within a predetermined range, the image recognition area can be increased in magnification, and as a result, the resolution of the image processing is improved and the alignment accuracy is improved.
Furthermore, pre-alignment processing can be easily performed, for example, by emitting a laser beam or the like at a predetermined position and detecting the transmittance based on the received light amount received through the alignment mark.
[0015]
As the center of gravity detection means, one that detects the center of gravity of the rubbing alignment mark by image recognition processing can be employed.
[0016]
According to such a configuration, it is possible to perform alignment with higher accuracy than the alignment accuracy based on the outer shape reference by image recognition processing.
[0023]
The apparatus for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention further includes a rubbing roller provided on a conveyance path on which a table on which the liquid crystal substrate is placed is conveyed after alignment by the drive control unit, and is placed on the table. And a rubbing unit for rubbing the liquid crystal substrate conveyed.
According to such a configuration, the accurately aligned liquid crystal substrate is conveyed to the rubbing roller side, so that the rubbing angle by the rubbing roller is accurately controlled.
Further, the angle between the liquid crystal device and the rubbing roller is adjusted by the alignment. With this configuration, the rubbing angle of the liquid crystal device can be controlled with high accuracy.
[0024]
According to the present invention, the drive control means rotates the stage on which the liquid crystal substrate is placed according to a specified rubbing angle before the stage is transported to the rubbing unit after the alignment process is completed. It is characterized by that.
[0025]
According to such a configuration, an arbitrary rubbing angle can be obtained with high accuracy.
[0026]
The liquid crystal substrate according to the present invention has a rubbing alignment mark for enabling alignment by detecting the center of gravity on the liquid crystal substrate.
[0027]
According to such a configuration, accurate alignment is possible by detecting the center of gravity using the alignment mark.
[0028]
The alignment mark may be the same as the reflective material formed on the element substrate and formed in the same process.
[0029]
According to such a configuration, the process for forming the alignment mark can be shared with other processes, and an increase in the number of processes can be suppressed.
[0030]
The alignment mark may have a surface covered with a permeable oxide film.
[0031]
According to such a configuration, the alignment mark can be protected by the permeable oxide film.
[0032]
The alignment mark is the same as the reflective material constituting the light shielding film and can be formed in the same process.
[0033]
According to such a configuration, the process for forming the alignment mark can be combined with the process for forming the light shielding film, and an increase in the number of processes can be suppressed.
[0034]
The alignment mark may be one whose surface is covered with a common electrode.
[0035]
According to such a configuration, the alignment mark can be protected by the common electrode.
[0036]
The method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention includes a procedure for placing a liquid crystal substrate on a pre-alignment table that can freely move and rotate in a horizontal plane, A transmittance detection procedure for performing transmittance detection using an alignment mark formed on the placed liquid crystal substrate, and driving the pre-alignment base based on the transmittance detection result in the transmittance detection procedure; A pre-alignment procedure for pre-aligning the liquid crystal substrate so that the center of gravity of the alignment mark for rubbing formed on the liquid crystal substrate is located within a predetermined position range; The procedure of placing on an alignment table that can freely move and rotate in any direction, and the liquid crystal substrate placed on the alignment table A center-of-gravity detection procedure for detecting the center of gravity of the alignment mark for bing; An alignment procedure for aligning the liquid crystal substrate.
[0037]
According to such a configuration, the liquid crystal substrate is placed on a table that can freely move and rotate in an arbitrary direction within a horizontal plane. A rubbing alignment mark is formed on the liquid crystal substrate placed on the table, and the arrangement position of the liquid crystal substrate is detected by detecting the center of gravity of the rubbing alignment mark. Then, in order to move the gravity center position of the rubbing alignment mark to a predetermined position, alignment is performed by driving the table based on the detection result of the gravity center detection.
[0038]
According to such a configuration, the center of gravity is detected by using the rubbing alignment mark formed on the liquid crystal substrate, and the alignment is performed based on the center of gravity detection result, so that high-precision alignment is possible. It is.
Further, the liquid crystal substrate can be placed on the table so that the center of gravity of the rubbing alignment mark is located within a predetermined position range by the pre-alignment process.
[0041]
The manufacturing method of the liquid crystal device is mounted on the alignment table by a rubbing roller provided on a transfer path on which an alignment table on which the liquid crystal substrate is mounted is transferred after the alignment. The liquid crystal substrate may further include a rubbing procedure for performing a rubbing process.
[0042]
According to such a configuration, the accurately aligned liquid crystal substrate is conveyed to the rubbing roller side, so that the rubbing angle by the rubbing roller is accurately controlled.
[0043]
The alignment procedure includes a procedure of rotating a table on which the liquid crystal substrate is placed according to a specified rubbing angle before the rubbing procedure.
[0044]
According to such a configuration, an arbitrary rubbing angle can be obtained with high accuracy.
[0045]
One aspect of the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention is characterized in that in the alignment procedure, the stage is rotated so that the rubbing angle of the liquid crystal device is 89 ° to 85 °.
According to such a configuration, a liquid crystal device having a twist angle of 91 ° to 95 ° can be manufactured, and the contrast is improved.
The liquid crystal device of the present invention is manufactured by the above manufacturing method. With this configuration, the rubbing angle can be arbitrarily set with high accuracy.
[0046]
As one aspect of the liquid crystal device of the present invention, the liquid crystal device has a twist angle in a range of 91 ° to 95 °.
[0047]
According to such a configuration, contrast can be improved.
[0048]
Further, according to one aspect of the liquid crystal device of the present invention, the liquid crystal substrate has a rubbing angle with respect to the rubbing angle of the element substrate with the rubbing direction of the element substrate orthogonal to the scanning line direction and the rubbing direction of the counter substrate with respect to the rubbing angle of the element substrate. Is in the range of 85 ° to 89 °.
[0049]
According to such a configuration, the influence of the lateral electric field is small and the contrast is good.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention. 2 and 3 are explanatory views showing a round substrate on which a rubbing process is performed by the liquid crystal device manufacturing apparatus of FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of various elements and wirings in a plurality of pixels constituting the pixel region of the liquid crystal device. FIG. 5 is a plan view of an element substrate such as a TFT substrate as viewed from the side of the counter substrate together with each component formed thereon, and FIG. 6 is an assembly process in which the element substrate and the counter substrate are bonded together to enclose liquid crystal. It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the liquid crystal device after completion | finish at the position of the HH 'line of FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the liquid crystal device in detail. FIG. 8 is a flowchart showing the panel assembly process.
[0051]
First, the structure of the liquid crystal panel will be described with reference to FIGS.
[0052]
As shown in FIGS. 5 and 6, the liquid crystal panel is configured by sealing a
[0053]
As shown in FIG. 4, in the pixel region, a plurality of
[0054]
The
[0055]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel focusing on one pixel.
[0056]
An
[0057]
When the ON signal is supplied to the
[0058]
A storage capacitor electrode 1f extending from the drain region 1e is formed in the semiconductor layer. The storage capacitor electrode 1f is disposed so that the
[0059]
On the other hand, the
[0060]
A
[0061]
In the present embodiment, rubbing alignment is performed by using a process of forming a reflective material on the
[0062]
2 and 3 show alignment marks on a mother substrate on which a plurality of element substrates (not shown) are formed.
[0063]
FIG. 2 shows that three
[0064]
FIG. 3 shows alignment marks 96 and 97 for enabling high-precision alignment. The alignment marks 96 and 97 are formed at the positions of the coordinates (x1, y1) or (x2, y2) of the substrate, respectively. The diameter of the alignment marks 96 and 97 is, for example, about 200 microns. The alignment marks 91, 96, and 97 need only be known in shape, and can be formed in any shape as long as other elements on the substrate are not affected.
[0065]
The alignment marks 91, 96, and 97 formed on the substrate are covered with a permeable oxide film. When the alignment marks 91, 96, 97 are formed on the counter substrate side, the alignment marks 91, 96, 97 are covered with a common electrode.
[0066]
As shown in FIGS. 5 and 6, the
[0067]
A sealing
[0068]
A data
[0069]
Next, the panel assembly process will be described with reference to FIG. The element substrate 10 (TFT substrate) and the
[0070]
Next, a cleaning process is performed in steps S4 and S9. This cleaning process is for removing dust generated by the rubbing process.
[0071]
When the cleaning process is completed, in step S5, the sealing
[0072]
The apparatus of FIG. 1 is composed of three units. The
[0073]
The
[0074]
The table 103 is sufficiently smaller than the
[0075]
A plurality of
[0076]
The detection result of the transmittance by each
[0077]
The
[0078]
The base 105 can be attached by adsorbing the
[0079]
[0080]
The drive controller is configured to move and rotate the table 105 in a horizontal plane so that the center of gravity detection signals of the
[0081]
The
[0082]
When the alignment is completed, the drive control unit rotates the table 105 according to the rubbing angle. A transfer device (not shown) transfers the table 105 to the rubbing
[0083]
The rubbing
[0084]
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 9 specifically shows the rubbing process in steps S3 and S8 of FIG.
[0085]
A rubbing process for the
[0086]
Step S 3 Then, as shown in FIG. 9, first, a pre-alignment stage is performed (step S). 21 ). That is, the
[0087]
The
[0088]
In step S22, the
[0089]
When the alignment process in the pre-alignment stage is completed, a transport device (not shown) transports the
[0090]
The
[0091]
The drive control unit moves or rotates the table 105 in the horizontal direction so that the alignment marks 96 and 97 are imaged at target positions based on the gravity center detection signals from the
[0092]
In step S29, the table 105 is rotated according to the rubbing angle. Next, in step S30, the
[0093]
As shown in FIG. 3, the positions of the alignment marks 96 and 97 on the
[0094]
As described above, in the present embodiment, the alignment process in the alignment stage is performed with high accuracy since the center of gravity detection is used, and the rotation accuracy of the
[0095]
Therefore, by using the apparatus of FIG. 1, a liquid crystal substrate with extremely small rubbing angle variation can be obtained. In the above-described embodiment, the example in which the table 105 is transported to the roller 108 side during the rubbing process after alignment has been described. However, it is obvious that both the roller 108 and the table 105 may be moved. It is.
[0096]
Example 1
The relationship between the rubbing angle (twist angle) and the contrast was determined for the liquid crystal panel in which the rubbing angle was accurately defined using the apparatus shown in FIG. FIG. 10 shows voltage-transmittance characteristics. The greater the difference in transmittance, the higher the contrast ratio. Characteristic A to characteristic F in FIG. 10 are examples of twist angles of 86 °, 88 °, 90 °, 92 °, 94 °, or 96 °, respectively.
[0097]
As shown in FIG. 10, when the transmittance is between 0.1 and 100%, the effective voltage for obtaining the same transmittance decreases as the twist angle increases. That is, when the effective voltage is low, it is advantageous from the viewpoint of transmittance to increase the twist angle.
[0098]
For example, when the effective voltage applied to the liquid crystal is 4 V, the transmittance decreases as the twist angle increases and the contrast ratio is high when the twist angle is in the range of 86 ° to 94 °. In the series having a twist angle of 96 °, the transmittance is increased (deteriorated). However, for example, when the effective voltage is 3.5 V, the contrast ratio is the smallest in the series where the twist angle is 96 ° and the contrast ratio is high.
[0099]
That is, in FIG. 10, the twist angle is increased to about 91 ° to 96 ° with respect to the currently employed twist angle of 90 °. For example, when the effective voltage is 4V, the twist angle is set to 92 ° to 94 °. It can be seen that the contrast ratio can be increased by reducing the transmittance at all black.
[0100]
For this reason, it is understood that it is better to adjust the rubbing angle so that the twist angle is larger than 90 °, for example, within the range of 91 ° to 96 °. In this case, if the rubbing angle is adjusted on the
[0101]
By the way, in the dot inversion driving, a horizontal electric field is generated at the four corners of the pixel, so that it is affected by the horizontal electric field in the vertical and horizontal directions. For this reason, it is better to employ line inversion driving. In the case of line inversion driving, a lateral electric field is generated between the upper and lower lines. In a liquid crystal panel or the like used for a notebook personal computer or the like, the rubbing direction is set to an angle of 45 degrees with respect to the polarity reversal direction in order to match the clear viewing direction of the viewing angle characteristics with the usage environment. In this case, when a lateral electric field is generated, the liquid crystal molecules are affected by the lateral electric field with respect to rotation in the tilt direction and rotation in the rubbing direction.
[0102]
For this reason, the rubbing direction is made to coincide with the direction substantially orthogonal to the polarity inversion line, so that the influence of the lateral electric field is limited only to rotation in the tilt direction (reverse tilt). Thereby, the response of the liquid crystal molecules to the lateral electric field generated near the TFT substrate surface can be reduced as much as possible.
[0103]
That is, the rubbing direction on the
[0104]
In this way, in the rubbing process performed on the
[0105]
If the twist angle is set to about 96 ° or more, a reverse twist domain may occur and the response of the liquid crystal becomes slow. Therefore, the optimum twist angle range is about 91 ° to 96 °. Is considered to be within.
[0106]
(Example 2)
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the effective voltage and the twist angle for obtaining the optimum contrast ratio, with the horizontal axis representing the elevation angle from the normal direction in a specific plane and the vertical axis representing the contrast ratio. FIG. 11 shows an example of the transmittance ratio when the effective voltage is 1V and 4V, that is, the angle dependency of the contrast. The rubbing direction (upward direction on the paper surface) of the element substrate of the liquid crystal panel is 90 °. In each figure, the solid line graph shows the viewing angle characteristics in the AA ′ plane (135-315 °), and the dotted line graph is It shows viewing angle characteristics in the BB ′ plane (45 ° -225 °), so-called clear vision direction.
[0107]
In Example 2, the effective voltage applied to the liquid crystal is also considered. As described above, the optimum voltage application amount in design is substantially determined by the cell gap and Δε. When the effective voltage applied to the liquid crystal when the normally white TN liquid crystal is all black is about 4 V, the contrast peak shifts the viewing angle characteristic from the center in the conventional technique. In the projector, the contrast ratio can be improved by setting a contrast peak in the vicinity of the light distribution direction distribution, that is, in the normal direction of the liquid crystal panel. For this reason, when the effective voltage is about 4 V, the contrast is lowered.
[0108]
As described above, even if the effective voltage is 4 V, the contrast ratio can be improved by making the twist angle larger than 90 °. However, the projector not only has a high absolute value of the contrast ratio, but also improves the contrast by setting the peak of the viewing angle characteristic at the center, that is, by setting the contrast peak in the normal direction of the liquid crystal panel. Can be made. In a projector, it is not necessary to consider the wide viewing angle.
[0109]
This viewing angle characteristic is affected not only by the twist angle but also by the effective voltage. For this reason, the twist angle, effective voltage, and viewing angle characteristics are related and adjusted.
[0110]
FIG. 11 shows the results of measuring viewing angle characteristics (contrast ratio) when the twist angle and effective voltage are changed.
[0111]
As shown in FIG. 11, when the effective voltage for driving the liquid crystal is 4 V, a good contrast having a contrast peak at the center and a relatively high contrast value can be obtained with a twist angle of 94 °. I understand. That is, in this case, the rubbing angle may be set to 86 °.
[0112]
Thus, the optimum contrast can be obtained by appropriately setting the voltage application amount and the twist angle (rubbing angle) to the liquid crystal.
[0113]
Example 3
FIG. 12 shows the results of measuring the contrast ratio of the diagonal 1.8 cm SVGA liquid crystal panel manufactured according to the first embodiment. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the twist angle and contrast, with the twist angle on the horizontal axis and the contrast ratio on the vertical axis. The contrast ratio is improved by setting the twist angle to an angle larger than 90 ° employed in the conventional twisted nematic liquid crystal, that is, up to 96 ° in the example of FIG.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the alignment mark is formed on the substrate, and the position is adjusted using the alignment mark, whereby the alignment accuracy of the substrate can be improved, and the rubbing angle can be improved. There is an effect that the variation in contrast characteristics can be reduced by reducing the variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing a liquid crystal device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a round substrate on which a rubbing process is performed in the liquid crystal device manufacturing apparatus of FIG. 1;
3 is an explanatory view showing a round substrate on which a rubbing process is performed in the liquid crystal device manufacturing apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of various elements and wirings in a plurality of pixels constituting a pixel region of the liquid crystal device.
FIG. 5 is a plan view of an element substrate such as a TFT substrate as viewed from the counter substrate side together with each component formed thereon.
6 is a cross-sectional view showing the liquid crystal device after the assembly process for sealing the liquid crystal by bonding the element substrate and the counter substrate, cut along the line HH ′ in FIG. 5;
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal device in detail.
FIG. 8 is a flowchart showing a panel assembly process.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment;
10 is a graph for explaining Example 1. FIG.
FIG. 11 is a graph for explaining Example 2;
12 is a graph for explaining Example 3. FIG.
[Explanation of symbols]
90 ... Board
100: Pre-alignment unit
101 ... Alignment unit
102 ... Rubbing unit
103 ... Pre-alignment stand
105 ... Alignment stand
104,106,107 ... CCD
108 ... Laura
Claims (12)
前記アライメント用の台上に載置された液晶基板上に形成されたラビング用アライメントマークの重心を検出する重心検出手段と、
前記ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために前記重心検出手段の検出結果に基づいて前記台を駆動してアライメントを行うアライメント用の駆動制御手段と、を具備してなるアライメントユニットと、
前記ラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するようにして前記液晶基板を前記アライメント用の台上に載置するために、前記液晶基板のプリアライメント処理を行うプリアライメントユニットと、を有し、
前記プリアライメントユニットは、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在で液晶基板が載置されるプリアライメント用の台と、該プリアライメント用の台上に載置された液晶基板に形成されたアライメントマークを利用して透過率検出を行う透過率検出手段と、前記透過率検出手段による透過率検出結果に基づいて前記プリアライメント用の台を駆動してプリアライメントを行うプリアライメント用の駆動制御手段と、を具備してなることを特徴とする液晶装置の製造装置。An alignment base on which a liquid crystal substrate is placed so that it can freely move and rotate in any direction within a horizontal plane;
Centroid detecting means for detecting the centroid of the rubbing alignment mark formed on the liquid crystal substrate placed on the alignment table;
An alignment unit comprising: an alignment drive control unit configured to perform alignment by driving the table based on a detection result of the gravity center detection unit in order to move the gravity center position of the rubbing alignment mark to a predetermined position. When,
A pre-alignment unit for performing pre-alignment processing of the liquid crystal substrate in order to place the liquid crystal substrate on the alignment table so that the center of gravity of the rubbing alignment mark is located within a predetermined position range; Have
The pre-alignment unit is formed on a pre-alignment base on which a liquid crystal substrate is placed and can be moved and rotated in an arbitrary direction within a horizontal plane, and a liquid crystal substrate placed on the pre-alignment base A transmittance detecting means for detecting the transmittance using the aligned alignment mark, and a pre-alignment for performing pre-alignment by driving the pre-alignment base based on the transmittance detection result by the transmittance detecting means. An apparatus for manufacturing a liquid crystal device.
前記プリアライメント用の台上に載置された液晶基板に形成されたアライメントマークを利用して透過率検出を行う透過率検出手順と、
前記透過率検出手順での透過率検出結果に基づいて前記プリアライメント用の台を駆動し、前記液晶基板に形成されたラビング用アライメントマークの重心位置が所定の位置範囲内に位置するように、前記液晶基板のプリアライメントを行うプリアライメント手順と、
プリアライメントがなされた前記液晶基板を、水平面内の任意の方向への移動及び回転が自在のアライメント用の台上に載置する手順と、
前記アライメント用の台上に載置された液晶基板の前記ラビング用アライメントマークの重心を検出する重心検出手順と、
前記ラビング用アライメントマークの重心位置を所定位置に移動させるために前記重心検出手順の検出結果に基づいて前記アライメント用の台を駆動し、前記液晶基板のアライメントを行うアライメント手順と、を具備したことを特徴とする液晶装置の製造方法。A procedure for placing the liquid crystal substrate on a pre-alignment table that can be freely moved and rotated in a horizontal plane; and
A transmittance detection procedure for performing transmittance detection using an alignment mark formed on a liquid crystal substrate placed on the pre-alignment stage;
Based on the transmittance detection result in the transmittance detection procedure, the pre-alignment stage is driven, and the center of gravity position of the rubbing alignment mark formed on the liquid crystal substrate is located within a predetermined position range. A pre-alignment procedure for pre-aligning the liquid crystal substrate;
A procedure for placing the pre-aligned liquid crystal substrate on an alignment table that can freely move and rotate in an arbitrary direction within a horizontal plane;
A centroid detection procedure for detecting the centroid of the rubbing alignment mark on the liquid crystal substrate placed on the alignment table;
An alignment procedure for aligning the liquid crystal substrate by driving the alignment base based on the detection result of the centroid detection procedure in order to move the centroid position of the rubbing alignment mark to a predetermined position. A method of manufacturing a liquid crystal device.
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