JP4428358B2 - 電気光学装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、２枚の基板が対向配置され、シール材により接着されてなる電気光学装置の技術分野に属し、２枚の基板の位置合わせの技術分野に属する。

電気光学装置、例えば電気光学物質として液晶を用いたアクティブマトリクス型液晶装置は、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間に液晶層を挟持して構成される。対向基板は、例えばガラス基板上に遮光層、この遮光層を覆うように順次形成された対向電極、配向膜が配置されて構成される。ＴＦＴアレイ基板は、例えば石英基板上に、複数の配線、スイッチング素子、スイッチング素子に電気的に接続された画素電極が配置され、更にこれらを覆う配向膜が形成されて構成される。

液晶装置は、対向基板とＴＦＴアレイ基板とが基板外周に形成されたシール材により接着された後、２枚の基板間に液晶層が注入されて製造される。

従来、２枚の基板の接着は次のように行われていた。まず、ＴＦＴアレイ基板を、スイッチング素子及び画素電極などの素子が上面となるように水平上に載置台に載置する。ＴＦＴアレイ基板上には、基板外周に沿ってシール材が塗布されている。次に対向基板を別の載置台上に配置し、ＴＦＴアレイ基板に貼り合わせたときに所定の位置に対向基板が配置されるように、載置台上で位置決めピンなどにより仮位置合わせが行われる。その後、仮位置合わせが行われた対向基板をＴＦＴアレイ基板上まで搬送し、ＴＦＴアレイ基板上に配置してシール材により仮接着を行う。その後、シール材にて２枚の基板を仮接着した状態で、２枚の基板の本位置合わせを行った後、シール材を硬化して本接着を行う。

しかしながら、上述の方法では、位置決めピンによる仮位置合わせ精度は非常に悪く、例えば±６０μｍの位置ずれが生じていた。このような位置合わせ精度が悪い状態で仮接着された２枚の基板を、仮接着された状態で本位置合わせを行うと、基板を動かすことにより、例えばシール材に混入されている基板間間隙材としての微粒子スペーサが、ＴＦＴアレイ基板上に配置された配線間に押し込まれて基板間間隙の不良が生じたり、シール幅が変化したりするという不具合があった。

本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、仮位置合わせ時の位置合わせ精度を向上させ、本位置合わせ時の間隙不良といった不具合を減少させる電気光学装置の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明の電気光学装置の製造装置は、アライメントマークが形成された第１基板と、第２基板とを貼り合わせる電気光学装置の製造装置において、前記第１基板を吸着保持する吸着保持体と、前記アライメントマークの位置を検出する検出部と、前記吸着保持体により吸着保持した状態で、第１載置台上に配置された前記第１基板を、前記アライメントマークの位置を検出する検出部の上まで搬送する搬送機構と、前記検出部により検出された位置情報と、対比情報とを比較して補正情報を算出し、該補正情報を前記搬送機構に伝送する制御部とを具備し、前記搬送機構が、前記補正情報に基づいて前記第１基板を仮位置合わせの位置に搬送し、第２載置台上に配置された前記第２基板上に前記第１基板を配置することを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、第１基板と第２基板とが非接触の状態で仮位置合わせが行われる。更に、この仮位置合わせは、第１基板を吸着保持体により吸着保持した状態でアライメントマークが検出され、この検出結果を基に補正情報が算出されて行われるので、位置決めピンなどが対向基板に接触することなく非接触の状態で行われる。これにより、位置決めピンなどによる対向基板の欠けが発生せず、高品質の液晶装置を得ることができる。また、本発明における仮位置合わせは、位置決めピンによる位置合わせと比較して精度が良く、本位置合わせ時における不具合の発生を防止することができる。

また、前記検出部の上の前記第１基板に向かって光を照射する照明部を更に備え、前記検出部は、前記アライメントマークによって反射された反射光を検出することが好ましい。

また、前記検出部は、前記アライメントマークの画像情報を検出し、前記制御部は、前記画像情報を画像処理することで、前記アライメントマークの位置情報を算出することが好ましい。

本発明の電気光学装置の製造方法は、アライメントマークが形成された第１基板を、第１載置台上に配置する工程と、前記第１載置台上の前記第１基板を吸着保持体により吸着保持する工程と、前記吸着保持体により吸着保持した状態で、前記吸着保持体を有する搬送機構によって、前記第１基板を前記アライメントマークの位置を検出する検出部の上まで搬送する工程と、前記検出部の上において、前記アライメントマークの位置を検出する工程と、前記検出された位置情報と対比情報とを比較し、補正情報を算出する工程と、前記補正情報を前記搬送機構に伝送し、前記補正情報に基づいて前記第１基板を仮位置合わせの位置に搬送する工程と、第２載置台上に配置された第２基板上に前記第１基板を配置する工程と、前記第１基板と前記第２基板とを仮接着する工程とを具備することを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、第１基板と第２基板とは非接触の状態で仮位置合わせが行われる。更に、この仮位置合わせは、第１基板を吸着保持体により吸着保持した状態でアライメントマークが検出され、この検出結果を基に補正情報が算出されて行われるので、位置決めピンなどが対向基板に接触することなく非接触の状態で行われる。これにより、位置決めピンなどによる対向基板の欠けが発生せず、高品質の液晶装置を得ることができる。また、本発明における仮位置合わせは、位置決めピンによる位置合わせと比較して精度が良く、本位置合わせ時における不具合の発生を防止することができる。

また、前記アライメントマークの位置を検出する工程では、前記検出部の上の前記第１基板に向かって光を照射し、前記アライメントマークによって反射された反射光を、前記検出部にて検出することが好ましい。

また、前記アライメントマークの位置を検出する工程では、前記アライメントマークの画像情報を検出し、前記検出された画像情報を画像処理することで、前記アライメントマークの位置情報を算出することが好ましい。

以下、本発明の実施形態について、電気光学物質として液晶を用いた、電気光学装置としての液晶装置を例にあげ、液晶装置の製造方法及び製造装置について図を用いて説明する。尚、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
（液晶装置の構造）
まず、はじめに液晶装置の構造について図３、図６、図７を用いて説明する。図３は対向基板の概略斜視図である。図６は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側からみた平面図である。図７は図６の線H−H’の断面図である。

図６、図７に示すように、液晶装置２００は、ＴＦＴアレイ基板２１０ａと対向基板２２０との間に液晶層５０を挟持して構成される。

ＴＦＴアレイ基板２１０ａは、例えば石英基板１０上に、図示しない互いに交差してなる走査線とデータ線が配置され、走査線とデータ線の交差部毎にスイッチング素子３０が形成され、走査線とデータ線で区画された領域に画素電極(図示せず)が配置され、これら各構成要素を覆った配向膜(図示せず)が配置されて構成される。

更に、ＴＦＴアレイ基板２１０ａには、データ線駆動回路１０１及び複数の外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板２１０ａの一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４がこの一辺に隣接する辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４及びデータ線駆動回路１０１は、引き出し配線を介して外部接続端子１０２と電気的に接続している。

対向基板２２０は、例えばガラス基板２０上に、不透明金属としてのクロムからなる額縁遮光層５３及び各画素を区画する格子状の遮光層２３、これらを覆う対向電極、対向電極上に形成された配向膜（図示せず）が配置されて構成される。対向基板２２０のコーナー部の少なくとも１箇所、本実施形態においては４箇所に、ＴＦＴアレイ基板２１０ａと対向基板２２０との間で電気導通をとるための導通材１０６が設けられている。更に、対向基板２２０上には、図３に示すように、基板の対角をなす角部に額縁遮光層５３の外側に位置して、額縁遮光層５３と同時形成されたクロムからなるアライメントマーク５５が形成されている。アライメントマーク５５は、直径が２０〜３０μｍの円形状を有している。額縁遮光層５３の外周部と基板の端部との距離ａは１．８ｍｍであり、アライメントマーク５５は、基板の角部と額縁遮光層５３の角部との間の領域のほぼ中央部に位置している。

ＴＦＴアレイ基板２１０ａと対向基板２２０とはシール材５２により接着固定されている。シール材５２は、基板の外周部に沿って液晶注入口５２ａを除く矩形状に形成され、対向基板２２０上の額縁遮光層５３を囲むように形成される。液晶５０は液晶注入口５２ａより注入され、その後、液晶注入口５２ａは封止材５４により封止される。すなわち、液晶５０は、ＴＦＴアレイ基板２１０、対向基板２２０、シール材５２及び封止材５４により囲まれた領域内に保持される。

（液晶装置の製造装置）
次に、液晶装置の製造装置について図１から図４を用いて説明する。

本実施形態における製造装置は、ＴＦＴアレイ基板と対向基板との位置合わせ、特にシール材の仮接着前に行われる仮位置合わせを行う製造装置である。図１は製造装置の平面図である。図２は図１の製造装置の部分断面図であり、アライメントマークを検出する検出部の概略断面図である。図３は、対向基板の概略平面図である。図４は、複数枚の対向基板が保持されるトレイを複数保持するカセットの斜視図である。

図１に示すように、本実施形態における製造装置３００は、マザー基板２１０を載置する載置台３７０と、対向基板２２０を吸着保持する吸着保持体としてのヘッド３６１と、対向基板２２０に形成されたアライメントマーク５５の位置を検出する検出部としてのＣＣＤカメラ３２０と、ヘッド３６１に対向基板２２０を吸着保持した状態でマザー基板２１０上まで対向基板２２０を搬送する搬送機構３６０と、ＣＣＤカメラ３２０にて検出された位置情報と対比情報とを比較して補正情報を算出し、補正情報を搬送機構に対して伝送する制御部３１０とから構成される。

マザー基板２１０は、複数のＴＦＴアレイ基板２１０ａが連結した状態となっている。個々のＴＦＴアレイ基板２１０ａに対向基板が貼り合わされ、液晶が注入された後に、図面上の点線に沿ってマザー基板２１０を切断することにより、複数の液晶装置を得ることができる。各々のＴＦＴアレイ基板２１０ａ上には、液晶注入口５２ａを除く矩形状にシール材５２が形成されている。

一方、対向基板２２０は、アライメントマーク５５が形成された面を下にしてトレイ３５１上に配置される。トレイ３５１には、個々の対向基板２２０を保持するために、対向基板２２０よりもやや大きい大きさの凹部が形成されている。トレイ３５１は例えば対向基板２２０を１２枚載置できるように、凹部が１２個所に設けられている。トレイ載置台３５２は、ＣＣＤカメラ３２０を介してマザー基板２１０が載置される載置台３７０と対向配置されている。トレイ載置台３５２上に載置されるトレイ３５１は、カセット３５０から取り出される。カセット３５０には、図４に示すように、対向基板２２０が複数枚配置されたトレイ３５１が、所定の間隙をおいて複数枚、例えば２０枚収納されている。カセット３５０とトレイ載置台３５２との間には、搬送体３４０が配置されている。搬送体３４０の搬送ピン３４１は水平面内で移動可能に設定されており、搬送ピン３４１は、必要に応じてカセット３５０からトレイ３５１を取りだし、トレイ載置台３５２上にトレイを搬送する。

図１、図２に示すように、ヘッド３６１は、搬送機構３６０と連結しており、搬送機構３６０の作動により、ヘッド３６１は、ｘ、ｙ、ｚ、θ方向に移動可能に設定されている。ヘッド３６１は、対向基板２２０をアライメントマーク５５が形成された面が下となるように水平に吸着保持する。

ＣＣＤカメラ３２０の周囲には、リング照明部３３０が配置される。リング照明部３３０からの光は、ヘッド３６１に吸着保持された対向基板２２０に向かって照射される。対向基板２２０上のクロムからなるアライメントマーク５５は、照射された光を反射するので、この反射光をＣＣＤカメラ３２０により検出し、この検出された画像情報を基に制御部３１０にてアライメントマーク５５の位置が検出される。

制御部３１０には、対比情報として予め基本となるアライメントマークの位置情報が入力されている。制御部３１０では、ＣＣＤカメラ３２０から画像情報が伝送されると、画像処理を行ってアライメントマークの位置情報が算出される。その後、制御部３１０にて、位置情報と対比情報とが比較され、補正情報が算出される。この補正情報は搬送機構３６０に伝送され、搬送機構３６０では補正情報に基づいて、対向基板２２０をマザー基板２１０上の所定のＴＦＴアレイ基板２１０ａまで搬送し、ＴＦＴアレイ基板２１０ａ上に対向基板２２０を載置する。

（液晶装置の製造方法）
次に、上述の製造装置を用いた液晶装置の製造方法及び制御装置の動作について、図５に基づき、図１、図３を用いて説明する。図５は、液晶装置の製造工程を示すフロー図である。

まず、はじめに、複数のＴＦＴアレイ基板２１０ａが配置されてなるマザー基板２１０を、載置台３７０上の所定位置に固定配置する。マザー基板２１０はＴＦＴや画素電極といった各種素子が形成された面を上面にして水平に配置されており、各々のＴＦＴアレイ基板２１０ａ上には、液晶注入口５２ａを除く矩形状にシール材５２が形成されている。一方、対向基板２２０が１２枚配置されたトレイ３５１は、搬送体３４０の搬送ピン３４１によりカセット３５０から取り出され、トレイ載置台３５２上に載置される。対向基板２２０は、遮光層、対向電極及びアライメントマーク５５が形成された面を下にして、トレイ３５１上に配置されている。

次に、図５のステップ１に示すように、ヘッド３６１が搬送機構３６０の作動に伴って移動し、トレイ載置台３５２上の対向基板２２０を１枚吸着保持する。

次に、ステップ２に示すように、対向基板２２０を吸着保持した状態でヘッド３６１はＣＣＤカメラ３２０の上空部まで移動する。ＣＣＤカメラ３２０の上空部まで移動すると、リング照明部３３０から対向基板２２０に向かって光が照射される。照射された光は対向基板２２０上に形成されたアライメントマーク５５に反射し、この反射光はＣＣＤカメラ３２０にて検出される。この検出された画像情報は制御部３１０へ伝送される。伝送された画像情報は、制御部３１０にて画像処理され、アライメントマーク５５の位置情報が算出される。

次に、ステップ３に示すように、制御部３１０にてアライメントマーク５５の位置情報が算出されると、位置情報と制御部３１０内のメモリに格納された対比情報とから補正情報を算出する。この補正情報は搬送機構３６０に伝送される。搬送機構３６０は補正情報に基づいて作動し、対向基板２２０は、ヘッド３６１に吸着保持された状態で、対応するＴＦＴアレイ基板２１０ａまで搬送される。本実施形態での仮位置合わせ精度は±２０μｍであり、従来と比べて飛躍的に精度が向上した。

ここで、トレイ３５１上に配置されている対向基板２２０は、上述のとおり、対向基板２２０より大きさが大きい凹部内に保持されているので、凹部内で自由に位置し、対向基板２００はトレイ３５１から容易に取り外しやすい。そのため、凹部内で基本の位置に位置する対向基板２２０は、位置補正なく、そのままヘッド３６１により吸着保持され、対応するＴＦＴアレイ基板２１０ａ上に配置されることとなる。しかし、凹部内で所定の位置からずれて位置している対向基板２２０は、位置補正なく、そのままＴＦＴアレイ基板２１０ａ上に配置されると、２枚の基板の位置ずれが大きく生じてしまい、後工程の本接着前の本位置合わせ時に、基板を動かす範囲が広くなってしまい、間隙不良やシール幅の変化などが生じる場合がある。これに対し、本実施形態においては、補正情報に基づいて対向基板２２０を搬送、ＴＦＴアレイ基板２１０ａ上に配置するので、位置合わせ精度が向上し、位置ずれの少ない仮位置合わせをすることができる。また、従来、仮位置合わせは位置決めピンを用いて対向基板に接触させて行っていたため、基板の欠けなどが生じていたが、本実施形態では、位置決めピンを用いることなく非接触で仮位置合わせを行うことができる。

次に、ステップ４に示すように、ヘッド３６１は、対向基板２２０を吸着保持した状態で、対応するＴＦＴアレイ基板２１０ａ上に対向基板２２０を載置し、０〜５００ｇ、ここでは３００ｇの荷重をかけて２枚の基板を仮接着する。

その後、ステップ５に示すように、荷重をかけた状態を維持したまま、ヘッド３６１の真空吸着を解除する。真空解除後、対向基板２２０とヘッド３６１とが接触し、かつ荷重を維持した状態で、０．７〜１秒間放置する。この放置によりヘッドの吸着解除を完全に行うことができる。吸着残りがある状態でヘッド３６１を対向基板２２０から離間すると、対向基板が吸着残りによりヘッド３６１側にやや引っ張られた状態となって対向基板がずれてしまうことがあるが、それをを防止するために上記数秒間の放置が必要となる。なお、必要な放置時間は、対向基板の大きさや吸着機構によっても異なるが、対向基板の大きさが例えば１．３インチ以下であれば少なくとも０．７秒以上放置すればよく、適宜調整することができる。

放置後、ステップ６に示すように、ヘッド３６１を対向基板２２０から離間する。次に、ステップ７に示すように、図示しない別の装置にて、シール材にて２枚の基板を仮接着した状態で、２枚の基板の本位置合わせを行った後、シール材を硬化して本接着を行う。この本位置合わせの際にも、上述のアライメントマークを使用することができ、例えば、対向基板上のアライメントマークに対応した位置のＴＦＴアレイ基板上にアライメントマークを形成して、対応するアライメントマーク同士の位置合わせをすれば良い。

上述の実施形態においては、アライメントマークは、同一基板上の遮光層と同時形成することができるので、アライメントマーク形成工程を別に設ける必要がないため作業効率が良い。しかし、遮光層形成工程とは別の工程でアライメントマークを形成しても良く、他の反射性金属を用いても良い。また、本実施形態では、アライメントマークを金属により形成しているため反射光を利用してアライメントマークの位置検出を行っているが、例えば反射しない有機樹脂などを用いてアライメントメークを形成する場合には、透過光を用いて位置検出すれば良い。

また、上述の実施形態においては、ＴＦＴアレイ基板が載置される載置台が固定され、制御部にて算出された補正情報に基づき搬送機構が作動している。しかし、搬送機構の動作を固定し、載置台を補正情報に基づき移動可能となるように設定しても良い。また、補正情報に基づき、載置台及び搬送機構の双方がｘ、ｙ、ｚ、θ方向に移動可能となるように設定しても良い。

以上、本実施形態においては、シール材による仮接着前の基板の位置合わせを精度良く行うことができる。また、この位置合わせを、位置決めピンといった道具を用いずに非接触で行うことができるので、基板の欠けや割れなどの発生を防止することができる。

本実施形態における液晶装置の製造装置を説明する平面図である。 図１の製造装置の部分断面図である。 対向基板の概略平面図である。 カセットの斜視図である。 本実施形態における液晶装置の製造工程を示すフロー図である。 本実施形態における液晶装置の概略平面図である。 図６のＨ−Ｈ’断面図である。

符号の説明

５２…シール材
５２ａ…液晶注入口
５５…アライメントマーク
２００…液晶装置
２１０…マザー基板
２１０ａ…ＴＦＴアレイ基板
２２０…対向基板
３００…製造装置
３１０…制御部
３２０…ＣＣＤカメラ
３３０…リング照明部
３６０…搬送機構
３６１…ヘッド
３７０…載置台

Claims (4)

1. アライメントマークが形成された第１基板と、第２基板とを貼り合わせる電気光学装置の製造装置において、
   前記第１基板が載置される第１載置台と、
   前記第２基板が所定位置に載置される第２載置台と、
   前記アライメントマークの位置を検出する検出部と、
   前記第１基板を吸着保持する吸着保持体と、
   前記第１基板を吸着保持した前記吸着保持体を前記第１載置台から前記検出部を経由して前記第２載置台上に搬送する搬送機構と、
   前記検出部により検出された前記アライメントマークの位置情報に基づき算出した補正情報を前記搬送機構に伝送する制御部とを具備し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された前記アライメントマークの位置情報と、予め入力された基本となるアライメントマークの位置情報である対比情報とを比較することで前記補正情報を算出し、
   前記搬送機構は、前記第１基板を吸着保持した前記吸着保持体を前記補正情報に基づいて補正された位置に搬送し、前記第１基板を前記第２基板上の仮位置合わせの位置に配置し、
   前記第１載置台上に前記第１基板よりも大きい平面領域を有する凹部が形成され、前記凹部内に保持された前記第１基板が前記吸着保持体により吸着保持されることを特徴とする電気光学装置の製造装置。
2. 前記第１基板が、電気光学装置を構成する一対の基板のうち一方の基板である一方、前記第２基板が、前記電気光学装置を構成する他方の前記基板を複数連結してなる基板であり、
   前記搬送機構は、前記吸着保持体に吸着保持された前記第１基板を前記第２基板上の対応する位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造装置。
3. アライメントマークが形成された第１基板を第１載置台上に配置する工程と、
   第２載置台上の所定位置に第２基板を配置する工程と、
   前記第１載置台上の前記第１基板を位置補正することなく吸着保持体に吸着保持させる工程と、
   前記吸着保持体により吸着保持した状態で、前記吸着保持体を有する搬送機構によって、前記第１基板を前記アライメントマークの位置を検出する検出部の上まで搬送する工程と、
   前記検出部の上において、前記アライメントマークの位置を検出する工程と、
   前記検出された位置情報と、予め入力された基本となるアライメントマークの位置情報である対比情報とを比較し、補正情報を算出する工程と、
   前記補正情報を前記搬送機構に伝送し、前記第１基板を吸着保持した前記吸着保持体を前記補正情報に基づいて補正された位置に搬送することで、前記第１基板を前記第２基板上の仮位置合わせの位置に配置する工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを仮接着する工程と
   を具備し、
   前記第１基板を前記第１載置台上に配置する工程において、前記第１基板よりも大きい平面領域を有して前記第１載置台上に形成された凹部に前記第１基板を保持させる
   ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
4. 前記第１基板が、電気光学装置を構成する一対の基板のうち一方の基板である一方、前記第２基板が、前記電気光学装置を構成する他方の前記基板を複数連結してなる基板であり、
   前記吸着保持体に吸着保持された前記第１基板を前記第２基板上の対応する位置に配置し、前記第１基板と前記一方の基板とを仮接着することを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置の製造方法。

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