JP7038932B1 - Display board bonding device and bonding method - Google Patents
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Abstract
表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された表示基板を、特別なアライメントマークや配線等を利用せずとも、精度よく貼り合わせることのできる装置及び方法を提供する。表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第一基板と表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第二基板との貼り合わせを行う表示基板の貼り合わせ装置であって、撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態での予備処理を行い、その後に位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行うことを特徴とする表示基板の貼り合わせ装置。Provided is an apparatus and a method capable of accurately bonding a display board in which a display body component pattern is formed up to the vicinity of the edge of the board without using special alignment marks or wiring. It is a display board bonding device that bonds the first substrate in which the display component pattern is formed up to the vicinity of the edge of the substrate and the second substrate in which the display component pattern is formed up to the vicinity of the edge of the substrate. The image recognition means is provided with an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means, and the image recognition means is the first of the first substrate based on the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate imaged by the image pickup means. The reference point and the second reference point of the second substrate are calculated, and the alignment adjusting means shifts the positions of the two substrates in the plane direction so that the first reference point and the second reference point can be observed at the same time. A display board bonding device characterized by performing preliminary processing in a state of being in a state of being bonded, and then performing bonding while completing alignment.
Description
本発明は、表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された表示基板、所謂ベゼルレスタイプの表示基板の貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法に関する。 The present invention relates to a display board in which a display body component pattern is formed up to the vicinity of the edge of the board, that is, a so-called bezel-less type display board bonding device and bonding method.
従来、LEDアレイ表示体として、駆動回路基板や表示体発光基板とカラーフィルタ基板や色変換機能基板とを貼り合わせることによって実現するものがある。この際、ディスプレイを構成する薄板基板ないしフィルムを貼り合わせるための位置合わせの手法としては、2つの基板に設けられたアライメントマークを利用して位置合わせをするもの(特許文献1参照)や、センサフィルム上に配置された引き回し線を基準にして位置合わせをするもの(特許文献2参照)が見られる。
一方、大型ディスプレイの画面と現実世界を隔てる境界線である額縁(ベゼル)を如何に小さくしてデザイン性の優れたものとするかという狭ベゼル化の競争は近年激化している。また、このような狭ベゼル化の傾向は、スマートフォンやタブレットといった小型機器の表示パネルでも同様に当て嵌まることである。さらに、マイクロLEDによって大型のディスプレイを構築する際には、多数のマイクロLEDをタイル状に敷き詰めて1枚のディスプレイとすることから、規則的な配列を実現する上でベゼルを一切排除することが要求されるため、求められるのは狭ベゼル化に止まらず、実質上、ベゼルレス化といっても過言ではない。Conventionally, as an LED array display body, there is one realized by laminating a drive circuit board or a display body light emitting board with a color filter board or a color conversion function board. At this time, as an alignment method for bonding the thin plate substrate or the film constituting the display, an alignment mark provided on the two substrates is used for alignment (see Patent Document 1), or a sensor. Some of them are aligned with reference to the drawing line arranged on the film (see Patent Document 2).
On the other hand, the competition for narrowing the bezel has been intensifying in recent years as to how to make the frame (bezel), which is the boundary line separating the screen of a large display and the real world, into an excellent design. In addition, such a tendency toward narrow bezels also applies to the display panels of small devices such as smartphones and tablets. Furthermore, when constructing a large display with micro LEDs, a large number of micro LEDs are laid out in tiles to form a single display, so it is possible to eliminate the bezel altogether in order to realize a regular arrangement. It is not an exaggeration to say that the bezel-less design is not limited to narrowing the bezel because it is required.
しかしながら、特許文献1の手法では、ベゼルレスタイプの場合にはアライメントマークを配置できないため対応が不可能であるし、特許文献2の手法も、狭ベゼル化に貢献するものであるかもしれないが、ベゼルレス基板に対応できるものではない。このことに加えて、表示体発光基板の駆動配線は通常は発光素子の下面に配置されるものであって、必ずしも周辺部に引き回し配線が存在するものではなく、そもそも特許文献2のように、配線を基準として利用することが常にできるものではない。
このような状況の下、本発明は、表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された表示基板を、特別なアライメントマークや配線等を利用せずとも、精度よく貼り合わせることのできる装置及び方法を提供することを目的とする。However, the method of
Under such circumstances, the present invention is a device capable of accurately bonding a display board in which a display body component pattern is formed up to the vicinity of the edge of the board without using special alignment marks or wiring. And to provide a method.
このような課題を解決するために本発明に係る表示基板の貼り合わせ装置は、表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第一基板と表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第二基板との貼り合わせを行う表示基板の貼り合わせ装置であって、撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量が所定値となるようにステージを移動させる位置調整処理を行い、その後に前記所定値のズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行うことを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係る表示基板の貼り合わせ装置は、表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第一基板と表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第二基板との貼り合わせを行う表示基板の貼り合わせ装置であって、撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量を検出するズレ検出処理を行い、その後に検出されたズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行うことを特徴とする。
さらに、このような課題を解決するために本発明に係る表示基板の貼り合わせ方法は、表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第一基板と表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された第二基板との貼り合わせを行う表示基板の貼り合わせ方法であって、前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴を同時に観察できるように二つの基板の位置がずらされた状態で平面方向のズレ量が所定値となるように予備的な位置調整を行う工程、次いで、ズレ量がゼロとなるようにステージを移動させる工程、とを、少なくとも含むことを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the display board bonding device according to the present invention, the first substrate in which the display body component pattern is formed up to the vicinity of the substrate end and the display body component pattern are formed up to the vicinity of the board end portion. It is a display board bonding device for bonding to the formed second substrate, and includes an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means, and the image recognition means is imaged by the image pickup means. The first reference point of the first substrate and the second reference point of the second substrate are calculated from the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate, and the alignment adjusting means is the first reference point and the above. With the positions of the two substrates shifted in the plane direction so that the second reference point can be observed at the same time , the amount of deviation in the plane direction between the first reference point and the second reference point becomes a predetermined value. It is characterized in that a position adjusting process for moving the stage is performed, and then the stage is moved so that the deviation amount of the predetermined value becomes zero, so that the alignment is completed and the bonding is performed.
Further, in order to solve such a problem, in the display board bonding device according to the present invention, the first substrate in which the display body component pattern is formed up to the vicinity of the board end portion and the display body component element pattern are in the substrate end portion. It is a display board bonding device for bonding to a second substrate formed up to the vicinity, and includes an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means, and the image recognition means is the image pickup means. The first reference point of the first substrate and the second reference point of the second substrate are calculated from the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate imaged by the image, and the alignment adjusting means is the first reference point. In a state where the positions of the two substrates are shifted in the plane direction so that the second reference point and the second reference point can be observed at the same time, the deviation detection for detecting the deviation amount in the plane direction between the first reference point and the second reference point. It is characterized in that the process is performed and then the stage is moved so that the amount of deviation detected becomes zero, so that the alignment is completed and the bonding is performed.
Further, in order to solve such a problem, in the method of bonding display boards according to the present invention, the first board in which the display body component pattern is formed up to the vicinity of the board end portion and the display body component element pattern are in the substrate end portion. It is a method of bonding display boards that are bonded to a second board formed up to the vicinity, and the positions of the two boards are shifted so that the characteristics of the first board and the features of the second board can be observed at the same time. It is characterized by including at least a step of performing preliminary position adjustment so that the amount of deviation in the plane direction becomes a predetermined value in the state of being moved, and then a step of moving the stage so that the amount of deviation becomes zero. do.
(表示基板について)
先ず、本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置において、その貼り合わせ対象となる第一基板及び第二基板について説明する。図1(a)は第二基板のみを示しており、(b)は第二基板の上方に第一基板が位置するようにされた貼り合わせ前の状態を示しており、(c)は第一基板及び第二基板の貼り合わせが完了した状態を示している。(About the display board)
First, in the display board bonding device according to the embodiment of the present invention, the first substrate and the second substrate to be bonded will be described. FIG. 1A shows only the second substrate, FIG. 1B shows a state before bonding so that the first substrate is located above the second substrate, and FIG. 1C shows a state before bonding. It shows the state where the bonding of the first substrate and the second substrate is completed.
図1(a)等に示されるように、第二基板2の下地基板となる表示用配線基板24上に形成された電極(電極形成層23)には接着層22を介して、それぞれが平滑な矩形(正方形及び長方形を含む角が直角の四辺形)の薄板状に形成されたLED21が配置されている。LED21は、白色の単色基板が配置されるか、有色(青又は紫外)の単色基板が配置されるか、光の三原色に対応するRGBの3つのLEDが繰り返される形で配置される。ここでは、白色の単色基板が配置されるものとして描かれている。
As shown in FIG. 1A and the like, the electrodes (electrode forming layer 23) formed on the
一方、図1(b)等に示されるように第一基板1の下地基板となる透明基板12の上(ただし、図面は上下を逆にした状態で描かれている)には、第一基板1と第二基板2とが貼り合わせられた際の配向特性を良くするために、或いは、RGBのLEDが用いられる場合の三原色の構成要素となる光の混色を防ぐために、低屈折率材料の混色防止用隔壁11が配置されている。後述するように、混色防止用隔壁11で仕切られた各空間には、貼り合わせの際に樹脂が充填されることによって、配光上の損失を抑えるようにされる。LED21が対向する位置には、カラーフィルタ13が配置されており、白色光を赤・緑・青色に色変換するようにされている。LED21が有色(青又は紫外)の単色基板である場合には、対向する位置に色変換素子が配置されて、色変換素子によって赤・緑・青色への色変換が行われることになる。RGBのLED21の場合には、隔壁基板、カバーガラスの何れかが対向配置されることになるし、透明基板12については、ブラックマトリックス基板に代えられることもある。
On the other hand, as shown in FIG. 1B and the like, the first substrate is placed on the
LED21の具体例としては、主にマイクロLEDと呼ばれる50μm×50μm以下で厚みが50μm未満のLEDチップが挙げられる。この他、例えばミニLEDと呼ばれる100μm角前後のLEDチップ、また、200~300μm角などの一般的なLEDチップ、さらには、LDチップなどの一般的なサイズの半導体ダイオードにも本発明は適用可能である。
Specific examples of the
(第1実施形態)
次に、本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置について説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100を示す説明図である。本発明の第1実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100は、第一基板1を着脱自在に保持する上ベースプレート3と、第二基板2を着脱自在に保持する下ベースプレート4と複数の撮像手段5を有する。上ベースプレート3及び下ベースプレート4は、金属などの剛体で歪み(撓み)変形しない厚さの平板状に形成されており、着脱自在構成としては、真空吸着などの差圧チャックやメカニカルチャックなどが用いられる。また、本発明の第1実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100は、上ベースプレート3及び下ベースプレート4の間に、第一基板1及び第二基板2を差し入れる投入機構(不図示)や、上ベースプレート3及び下ベースプレート4を移動させるための上下のベースプレート駆動機構(不図示)、これらの機構部を駆動制御する制御手段(不図示)を有する。上下のベースプレート駆動機構と制御手段は、本発明の第1実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100における位置合わせ調整手段を構成することになる。(First Embodiment)
Next, the display board bonding device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a display
上ベースプレート3及び下ベースプレート4は、図示されない上下のベースプレート駆動機構により、平面内でのx軸及びy軸方向への前後ないし並進移動が可能であると共に、θ方向への回転移動(z軸回りの回動)が可能である。また、上ベースプレート3及び下ベースプレート4は、相互に接近ないし離反できるようにz軸方向への上下移動も可能とされている。これら平面内でのx軸方向移動、y軸方向移動、θ軸回転移動により、予備処理ないし位置調整処理を行い、z軸方向上下移動により、貼り合わせを行う。なお、撮像手段5で第一基板1及び第二基板2を撮像する必要があることから、上ベースプレート3には、撮像手段5の視野部分に小さい孔が穿ってある。
The
撮像手段5は、CCDカメラやCMOSイメージセンサ等、位置合わせに必要とされる分解能を有するものであれば任意の撮像手段を用いることができる。また、撮像手段5は、第一基板1及び第二基板2の対角線上に位置する2つの頂点を観測できる位置に2つ設けられている。この理由として、単眼であると位置合わせ精度が不十分となるし、さりとて、3つの頂点上に3つの撮像手段を配置したり、4つの頂点上に4つの撮像手段を配置したりすることは、後述するように、然程には有効でないからである。このため、撮像手段5は、第1実施形態においては2つとされている。
As the image pickup means 5, any image pickup means can be used as long as it has the resolution required for alignment, such as a CCD camera or a CMOS image sensor. Further, two imaging means 5 are provided at positions where two vertices located on the diagonal lines of the
(位置合わせ手順と予備処理について)
位置合わせ手順の概略を述べると概ね、次のものとなる。先ず、(1)アライメント動作を行う前に、第一基板1と第二基板2との高さ方向のギャップを持った状態で、第一基板1と第二の基板2を平面方向にずらして装置内に投入する。次いで、(2)第一基板1の表示体構成要素の一部とこれに対応させるべき第二基板2の表示体構成要素の一部とのズレ量を設定ないし測定する。(3)その後、このずれ量をキャンセルするように第一基板1若しくは第二基板2又はその両方を平面方向にずらすようにして正確に位置合わせされた貼り合わせを行う。上記(2)のズレ量の設定ないし測定を行うことが、本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100が実行する動作であるところの、或いは、本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ方法の一工程であるところの、予備処理に相当する。(About alignment procedure and pretreatment)
The outline of the alignment procedure is as follows. First, (1) before performing the alignment operation, the
図3は、予備処理を行う際の様子を説明するための図である。この説明図では、第一基板1の下地基板がブラックマトリックス基板として描かれており、また、二つの基板の平面内θ方向のズレ(z軸回りの回動ズレ)は誇張して描かれている。第一基板1及び第二基板2は予めオフセットされてズレを伴った状態で、装置内に投入される。この状態を示したものが図3の上方に描かれた図である。二つの基板のエッジ部分や表示体構成要素パターンを撮像して得られる画像に対して画像認識処理してローテーション補正を行う。画像認識処理としては、ルールベース、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、CNN(Convolutional Neural Network)といった既知の手法を用いることができる。要は、二つの基板のエッジやパターンが平行になっているか否かを認識できればよい。第一基板1と第二基板2とが平行になった状態で、第一基板1の特徴である混色防止用隔壁11と第二基板2の特徴であるLED21とから第一基板1の第一基準点GFと第二基板2の第二基準点GRをそれぞれ算出する。このことについては、後述する。第一基準点GFと第二基準点GRのx方向のズレであるδxと第一基準点GFと第二基準点GRのy方向のズレであるδyとが予め定められた所定値となるように、第一基板1若しくは第二基板2又はその両方を平面方向に移動させる。このズレ量が所定値となるようにする処理が本発明の予備処理の一つの手法である。別の手法として、第一基板1と第二基板2とが平行になった状態で、第一基準点GFと第二基準点GRのx方向のズレであるδxと第一基準点GFと第二基準点GRのy方向のズレであるδyを測定し、測定値を一時記憶するようにしてもよい。この場合には、ズレ量を所定値とするような動作は行われないことになる。この手法も、本発明の予備処理の概念に含まれるものである。この設定された、ないし、測定されたズレ量がキャンセルされてゼロとなるように第一基板1若しくは第二基板2又はその両方を平面方向に移動させることで位置合わせが完了される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a state when performing preliminary processing. In this explanatory diagram, the base substrate of the
図3に示されるように、観察される位置は、第一基板1及び第二基板2の左上と右下の対角線上の二頂点となっている。この理由は、図3の下方に描かれた図の左下の頂点位置が示すように、第二基板2が第一基板1によって全て隠されてしまっている状態の箇所を観測することは無意味であるし、右上の頂点位置が示すように、第一基板1の外縁である上辺及び右片が両方とも第二基板2の外縁である上辺及び右片の内側に収まっている状態では画像認識の上で若干不利になるからである。このため、無駄を省くべく撮像手段5は2つとされている。この構成とした場合に、第一基板1及び第二基板2の投入時のオフセットの向きは予め決められた位置とされる。図3の例でいえば、第一基板1が第二基板2に対して、紙面上で下向きかつ左向きにずらされた状態で投入されることになる。
一方、コストを度外視して撮像手段5を3つや4つ配置することが妨げられるものではない。4つの撮像手段5が備えられていれば、第一基板1及び第二基板2のオフセットの向きを無作為に投入して、第二基板2が第一基板1によって全て隠されてしまっている状態が四頂点のどの箇所で発生しても、第二基板2を観察できる撮像手段5を用いて対応すれば良いので、十分に意味がある。As shown in FIG. 3, the observed positions are two vertices on the diagonal line of the upper left and the lower right of the
On the other hand, disregarding the cost, it does not prevent the arrangement of three or four image pickup means 5. If the four imaging means 5 are provided, the offset directions of the
(基準点の算出手法)
図3では、δxとδyの寸法線は第一基板1及び第二基板2のエッジ間のものとして描かれているが、説明のためのものであって、実際には、第一基準点GFと第二基準点GRの間隔を設定ないし測定することになる。このことを説明するための図が図4である。LED21はマウンターで下地基板に配置されることになるところ、この配置精度によっては、各LED21の配置位置に僅かながらバラツキが生じる場合がある。基準点を求める対象として、基板全体のうちの、例えば、左上端の唯一のLED21を選択したならば、偶々この端のLED21に本来配置されるべき地点との位置ズレが生じていた場合に、それが基板全体の位置合わせに悪影響を及ぼすことになる。このため、第二基板2に多数マウントされているLED21の一部における、複数のLED21の重心位置を計算してこれを基準とする。図4では、RGBを構成するLED21の4セット、すなわち、12個のLED21から重心位置を算出する。重心位置の算出に際しては、最外縁に配置されたLED21であるか内側に配置されたLED21であるかの違いによる配置ズレ発生の期待値に応じて加重平均により求めるようにしてもよい。このようにして求められる基準点が図4に示される4隅に「+」が表示された地点と4隅の「+」を総合した基準点MGである。図4は、説明のために、一つの基準点MGとして描かれているが、実際には、2つの撮像手段5を有する場合にあっては、左上の基準点と右下の基準点とを用いて、ズレ量δx及びδyが設定ないし測定されることになる。理論上は、左上の基準点のズレ量δx及びδyと右下の基準点のズレ量δx及びδyは同じになる筈であるが、最初のローテーション補正が不十分であったり、基板に歪みがあったり、先述したマウンターでのLED21の配置のバラツキを要因として、左上と右下との間で値に違いが出る可能性がある。その場合には、再度ローテーション補正をかけて、左上と右下との間での値の差が最小となるようにする。(Reference point calculation method)
In FIG. 3, the dimension lines of δx and δy are drawn as those between the edges of the
図5は、基準点の別の算出手法を示す説明図である。マウンターによるLED21の下地基板への配置精度が極めて高いものであるならば、最外端の一つのLED21のみを基準にしてもよい。この場合には、基準点は、図5に示されるように、4隅に「+」が表示された地点と4隅の「+」を総合した基準点MEとなる。図5は、説明のために、一つの基準点MEとして描かれているが、実際には、2つの撮像手段5を有する場合にあっては、左上の基準点と右下の基準点とを用いて、ズレ量δx及びδyが設定ないし測定されることになる。理論上は、左上の基準点のズレ量δx及びδyと右下の基準点のズレ量δx及びδyは同じになる筈であるが、最初のローテーション補正の不足や基板の歪みを要因して、左上と右下との間で値に違いが出る可能性がある。その場合には、再度ローテーション補正をかけて、左上と右下との間での値の差が最小となるようにする。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another calculation method of the reference point. If the mounting accuracy of the
(貼り合わせ手順)
図6及び図7は、表示基板の貼り合わせ方法の一連の工程を示す説明図であって、左には、第一基板1及び第二基板2の状態が、右には、本発明の第1実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100の状態が描かれている。
第1工程では、第一基板1及び第二基板2が、予めオフセットされズレを伴った状態で装置内に投入され、上ベースプレート3及び下ベースプレート4にそれぞれ吸着される。第一基板1及び第二基板2が上ベースプレート3及び下ベースプレート4に吸着されている状態を示したものが、図6(a)である。なお、二つの基板の平面内θ方向のズレ(z軸回りの回動ズレ)は誇張して描かれているのであって、実際には、これ程のズレを伴うものではないし、可能であればθ方向のズレはゼロの状態で投入されることが好ましい。θ方向のズレがある場合には、二つの基板のエッジ部分等を撮像して得られる画像を画像認識処理して上ベースプレート3及び下ベースプレート4との間でローテーション補正を行う。2つの撮像手段5の観測下で第一基板1と第二基板2のエッジ部分を同時に観察できない不測の事態が生じた場合には、同時に観測できるまでステージを平行移動させる。撮像手段5が4つあれば、このような不測の事態は先ず生じない。生じるとすれば、それは、両基板が最初から正確に揃っているときである。
第2工程では、第一基板1の特徴と第二基板2の特徴から第一基板1の第一基準点と第二基板2の第二基準点を算出し、次いで、第一基準点と第二基準点のx方向のズレであるδxと第一基準点と第二基準点のy方向のズレであるδyとが予め定められた所定値となるように、上ベースプレート3若しくは下ベースプレート4又はその両方を平面方向に移動させる。この様子を示したものが、図6(b)である。なお、基板を精度よく投入できるのであれば、δxとδyとが予め定められた所定値となるように移動させることなく、測定されたδxとδyを一時記憶するようにしてもよい。
第3工程では、第2工程において所定値に設定されたズレ量、若しくは、第2工程において測定されて一時御記憶されたズレ量がキャンセルされてゼロとなるように上ベースプレート3若しくは下ベースプレート4又はその両方を平面方向に移動させる。図7(c)は、ズレ量がゼロになった状態を示している。
第4工程では、図7(d)に示されるように、正確に位置合わせされた第一基板1と第二基板2を貼り合わせるべく、上ベースプレート3若しくは下ベースプレート4又はその両方をz軸方向に上下移動させて貼り合わせを完了させる。
なお、第3工程と第4工程とを同時並行的に行うことも可能である。すなわち、基板間ギャップを狭めながら、アライメントを実施するようにしてもよい。第3工程の位置合わせ制御の際の残留偏差を最小化するのに時間を要する場合等に有効である。(Pasting procedure)
6 and 7 are explanatory views showing a series of steps of a method of bonding display boards. The state of the
In the first step, the
In the second step, the first reference point of the
In the third step, the
In the fourth step, as shown in FIG. 7 (d), the
It is also possible to perform the third step and the fourth step in parallel. That is, the alignment may be performed while narrowing the gap between the substrates. This is effective when it takes time to minimize the residual deviation during the alignment control in the third step.
(別の実施形態)
本願発明の別の実施形態につき、説明する。混色防止用隔壁11で仕切られた空間に空気層が存在すると配向の上では損失が生じることになる。このため、配光上の損失を低減させるべく、混色防止用隔壁11で仕切られた空間には貼り合わせの際に樹脂が充填されることがある。しかし、樹脂中に気泡が混入されると、損失低減効果が弱まるばかりか、却って配光曲線に歪みを生じさせてしまう等の悪影響となってしまう。このようなことから、貼り合わせを真空の状態で行うことが望ましい。
図8には、真空状態での基板貼り合わせに適した構造が示されている。図8(a)は、真空チャンバー6を設け、真空状態での雰囲気下で基板貼り合わせを行えるようにしたものである。撮像手段5の視野を妨げることが無いように、真空チャンバー6の撮像手段5の直下に位置する上面部分には透明窓が設けられている。
図8(b)は、チャンバーを上下二分割にしたものであって、上チャンバー部材61と下チャンバー部材62とから構成されている。撮像手段5の視野を妨げることが無いように、上チャンバー部材61の撮像手段5の直下に位置する上面部分には透明窓が設けられている。
また、図示はしないが、チャンバーを透明チャンバーによって構成したならば、チャンバーに窓を設けることなく、撮像手段5の視野を妨げないようにすることが可能となる。チャンバーと透視窓の組付け作業が省略できて有利である。(Another embodiment)
Another embodiment of the present invention will be described. If an air layer exists in the space partitioned by the color mixing
FIG. 8 shows a structure suitable for bonding substrates in a vacuum state. In FIG. 8A, a
FIG. 8B shows a chamber divided into upper and lower parts, and is composed of an
Further, although not shown, if the chamber is configured by a transparent chamber, it is possible to prevent the image pickup means 5 from obstructing the field of view without providing a window in the chamber. It is advantageous because the assembly work of the chamber and the fluoroscopic window can be omitted.
(本発明の応用例)
図4で説明した12個のLED21から重心位置を算出して基準とする手法、或いは、図5で説明した最外端の一つのLED21のみを基準とする手法、何れの手法も、基板エッジが検出できて、エッジ近傍に配置されたLED21を検出できていることを前提としている。ところが、ある状況の下では、エッジが検出できない事態も生じえる。この場合の対応について説明する。
まず、ローテーション補正については、二つの基板の表示体構成要素パターンを撮像して得られる画像に対して、ルールベース、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、CNN(Convolutional Neural Network)といった既知の画像処理を適用して、二つの基板が平行となるように、上ベースプレート3若しくは下ベースプレート4又はその両方を回転制御すれば良いので、エッジが検出できなくても問題とはならない。
問題となるのは、ズレ量δx及びδyの補正である。本発明は、表示基板に表示体構成要素パターンが規則正しく配列されていることを利用して位置合わせを行うものであるが、配列が規則正しいが故に、仮にエッジが検出できない状態であると、マトリクスの2行目を1行目と誤認識してしまったり、2列目を1列目と誤認識してしまったりする事態が発生する虞がある。図9は、そのような事態が発生してしまった状況を示しており、破線として描かれている線分が、第一基板1の下に配置されて隠れてしまっている第二基板2のエッジを表している。図9(a)は、第二基板2の1行目のLED21が第一基板1の2行目の混色防止用隔壁11に配置されてしまったため、第一基板1の1行目の混色防止用隔壁11に対してLED21が配置されていない状況を示している。また、図9(b)は、第二基板2の1列目のLED21が第一基板1の2列目の混色防止用隔壁11に配置されてしまったため、第一基板1の1列目の混色防止用隔壁11に対してLED21が配置されていない状況を示している。(Application example of the present invention)
The method of calculating the position of the center of gravity from the 12
First, regarding rotation correction, known image processing such as rule base, clustering, decision tree, random forest, and CNN (Convolutional Neural Network) is applied to the image obtained by imaging the display body component patterns of the two boards. By applying, the rotation of the
The problem is the correction of the deviation amounts δx and δy. In the present invention, alignment is performed by utilizing the fact that the display body component patterns are regularly arranged on the display board. However, if the edges cannot be detected because the arrangement is regular, the matrix can be aligned. There is a possibility that the second row may be erroneously recognized as the first row, or the second column may be erroneously recognized as the first column. FIG. 9 shows a situation in which such a situation has occurred, and the line segment drawn as a broken line of the
図9(a)及び図9(b)のLED21の一部はベタ塗で示されているが、これは本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100に対してアドオンされている付加機能構成によりLED21が発光されていることを示したものである。当該付加機能構成とは、装置内に設置された点灯治具(不図示)である。この点灯治具には、LED21のアレイ表示体である第一基板1の駆動回路(不図示)を接続しておき、位置合わせ後の動作確認時に、駆動回路を駆動させて、LED21の素子の一部を点灯させる。図9(a)及び図9(b)では、1行目と1列目のRのLED21のみを点灯させている。このことによって、位置合わせが完了したと思われた第一基板1と第二基板2とが、実は、1行分のズレ或いは1列分のズレを伴った状態で対向していたということが検出できるのである。このように、点灯治具(不図示)は、基板エッジが検出できない状況下で、基板にアドレスを与える役目を果たすことになる。
このような付加機能構成を有する本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置100の動作工程は概ね、次のようなものとなる。
(1)予め第二基板2(LEDアレイ表示体)の駆動回路を、測定装置内に設置された点灯治具に接続しておき、
(2)アライメント動作時及び/又はアライメント後の確認動作時に、第二基板2(LEDアレイ表示体)の駆動回路を駆動させてLEDの一部を点灯させ、
(3)点灯させた一部のLEDを素子アドレスの指標として、第一基板(カラーフィルタ基板や色変換機能基板)の予備処理を行い、
(4)設定ないし測定一時記憶されたズレ量をキャンセルするように、基板面に沿った方向にずらし、
(5)必要に応じて、点灯させた一部のLEDを素子アドレスの指標として、合せ後の検証確認を行い、
(6)第一基板と第二基板を貼り合わせる。
このようにすることで、第二基板2のエッジが上手く検出できない場合にも適正に位置合わせを行うことができる。なお、第一基板1のエッジについては、撮像手段5の近位側に配置されていることから、第二基板2のアドレス点灯によってコントラストが高まるため、エッジを十分に検出することができる。A part of the
The operation process of the display
(1) The drive circuit of the second substrate 2 (LED array display body) is connected in advance to the lighting jig installed in the measuring device.
(2) During the alignment operation and / or the confirmation operation after the alignment, the drive circuit of the second substrate 2 (LED array display body) is driven to light a part of the LED.
(3) Preliminary processing of the first substrate (color filter substrate and color conversion function substrate) is performed using some of the illuminated LEDs as an index of the element address.
(4) Setting or measurement Shift in the direction along the substrate surface so as to cancel the temporarily stored shift amount.
(5) If necessary, use some of the turned-on LEDs as an index of the element address to perform verification and confirmation after matching.
(6) The first substrate and the second substrate are bonded together.
By doing so, even when the edge of the
以上、本発明の実施形態に係る表示基板の貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法について、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、本発明が対象とする表示体構成要素パターンが基板端部近傍まで形成された基板とはベゼルレス基板に限定されるものでなく、狭ベゼルの基板であってもよい。すなわち、アライメントマークを設けることが不可能な基板に止まることなく、アライメントマークを設けることが困難な基板も、本発明の対象とされるものである。換言すれば、基板が本来的に有する固有の特徴(LEDや混色防止用隔壁)を利用して位置合わせを行う態様であれば、本発明の技術的思想に含まれるものである。
このように、本発明は、表示基板に表示体構成要素パターンが規則正しく配列されていることを利用して位置合わせを行う点に、その技術的思想が存するということは十分に理解されるべきものである。As described above, the bonding device and the bonding method for the display board according to the embodiment of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these examples. Even if there is a design change or the like within a range that does not deviate from the gist of the invention, it is included in the present invention.
For example, the substrate in which the display component component pattern targeted by the present invention is formed up to the vicinity of the edge of the substrate is not limited to the bezelless substrate, and may be a substrate with a narrow bezel. That is, a substrate on which it is difficult to provide an alignment mark without stopping on a substrate on which an alignment mark cannot be provided is also an object of the present invention. In other words, it is included in the technical idea of the present invention as long as the alignment is performed by utilizing the inherent characteristics (LED and color mixing prevention partition wall) inherent in the substrate.
As described above, it should be fully understood that the present invention has a technical idea in that alignment is performed by utilizing the fact that the display body component patterns are regularly arranged on the display board. Is.
100 表示基板の貼り合わせ装置
1 第一基板
11 混色防止用隔壁
12 透明基板(ブラックマトリクス基板)
13 カラーフィルタ(色変換素子)
2 第二基板
21 LED
22 接着層
23 電極形成層
24 表示用配線基板
3 上ベースプレート
4 下ベースプレート
5 撮像手段
6 真空チャンバー
61 上チャンバー部材
62 下チャンバー部材100 Display
13 Color filter (color conversion element)
2
22
Claims (9)
撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、
前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、
前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量が所定値となるようにステージを移動させる位置調整処理を行い、その後に前記所定値のズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行う
ことを特徴とする表示基板の貼り合わせ装置。 It is a display board bonding device that bonds the first substrate in which the display component pattern is formed near the edge of the substrate and the second substrate in which the display component pattern is formed near the edge of the substrate. ,
It is provided with an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means.
The image recognition means calculates a first reference point of the first substrate and a second reference point of the second substrate from the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate imaged by the imaging means.
The alignment adjusting means has the first reference point and the second reference point in a state where the positions of the two substrates are shifted in the plane direction so that the first reference point and the second reference point can be observed at the same time . Position adjustment processing is performed to move the stage so that the amount of deviation in the plane direction becomes a predetermined value, and then the stage is moved so that the amount of deviation of the predetermined value becomes zero, thereby completing the alignment. At the same time, it is a display board bonding device characterized by bonding.
撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、
前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、
前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量を検出するズレ検出処理を行い、その後に検出されたズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行う
ことを特徴とする表示基板の貼り合わせ装置。 It is a display board bonding device that bonds the first substrate in which the display component pattern is formed near the edge of the substrate and the second substrate in which the display component pattern is formed near the edge of the substrate. ,
It is provided with an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means.
The image recognition means calculates a first reference point of the first substrate and a second reference point of the second substrate from the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate imaged by the imaging means.
The alignment adjusting means has the first reference point and the second reference point in a state where the positions of the two substrates are shifted in the plane direction so that the first reference point and the second reference point can be observed at the same time . It is characterized by performing a misalignment detection process that detects the amount of misalignment in the plane direction with , and then moving the stage so that the amount of misalignment detected becomes zero, thereby performing bonding while completing alignment. Display board bonding device.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示基板の貼り合わせ装置。 The claim is characterized in that, when the image pickup means cannot observe the features of the first substrate and the second substrate at the same time, the alignment adjusting means moves the stage so that these features can be observed at the same time. The display board bonding device according to 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の表示基板の貼り合わせ装置。 The characteristics of the first substrate and the second substrate are that one is a light emitting element and the other is at least one of a color filter, a color conversion element, a cover glass, a color mixing prevention partition, and a black matrix substrate. The display board bonding device according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項4に記載の表示基板の貼り合わせ装置。 The first reference point and the second reference point are characterized in that they are calculated from one feature located at the substrate end of the first substrate and one feature located at the substrate end of the second substrate. The display board bonding device according to claim 4 .
ことを特徴とする請求項4に記載の表示基板の貼り合わせ装置。 The first reference point and the second reference point are characterized in that they are calculated from a plurality of features located at the substrate end of the first substrate and a plurality of features located at the substrate end of the second substrate. The display board bonding device according to claim 4 .
撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、
前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板が本来的に有する固有の特徴及び前記第二基板が本来的に有する固有の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、
前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量が所定値となるようにステージを移動させる位置調整処理を行い、その後に前記所定値のズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行う
ことを特徴とする表示基板の貼り合わせ装置。 A display board bonding device for bonding a first substrate on which a display component pattern is formed and a second substrate on which a display component pattern is formed.
It is provided with an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means.
The image recognition means has a first reference point of the first substrate and a second substrate based on the unique characteristics inherently possessed by the first substrate and the inherent characteristics inherently possessed by the second substrate, which are imaged by the image pickup means. Calculate the second reference point of
The alignment adjusting means has the first reference point and the second reference point in a state where the positions of the two substrates are shifted in the plane direction so that the first reference point and the second reference point can be observed at the same time . Position adjustment processing is performed to move the stage so that the amount of deviation in the plane direction becomes a predetermined value, and then the stage is moved so that the amount of deviation of the predetermined value becomes zero, thereby completing the alignment. At the same time, it is a display board bonding device characterized by bonding.
撮像手段と、画像認識手段と、位置合わせ調整手段とを備え、
前記画像認識手段は、前記撮像手段が撮像した前記第一基板が本来的に有する固有の特徴及び前記第二基板が本来的に有する固有の特徴から第一基板の第一基準点と第二基板の第二基準点を算出し、
前記位置合わせ調整手段は、前記第一基準点と前記第二基準点を同時に観察できるように二つの基板の位置が平面方向にずらされた状態で、前記第一基準点と前記第二基準点との平面方向のズレ量を検出するズレ検出処理を行い、その後に検出されたズレ量がゼロとなるようにステージを移動させることによって、位置合わせを完了させつつ、貼り合わせを行う
ことを特徴とする表示基板の貼り合わせ装置。 A display board bonding device for bonding a first substrate on which a display component pattern is formed and a second substrate on which a display component pattern is formed.
It is provided with an image pickup means, an image recognition means, and an alignment adjustment means.
The image recognition means has a first reference point of the first substrate and a second substrate based on the unique characteristics inherently possessed by the first substrate and the inherent characteristics inherently possessed by the second substrate, which are imaged by the image pickup means. Calculate the second reference point of
The alignment adjusting means has the first reference point and the second reference point in a state where the positions of the two substrates are shifted in the plane direction so that the first reference point and the second reference point can be observed at the same time . It is characterized by performing a misalignment detection process that detects the amount of misalignment in the plane direction with , and then moving the stage so that the amount of misalignment detected becomes zero, thereby performing bonding while completing alignment. Display board bonding device.
前記第一基板の特徴及び前記第二基板の特徴を同時に観察できるように二つの基板の位置がずらされた状態で平面方向のズレ量が所定値となるように予備的な位置調整を行う工程、
次いで、ズレ量がゼロとなるようにステージを移動させる工程、
とを、少なくとも含むことを特徴とする表示基板の貼り合わせ方法。 It is a method of bonding a display board in which a first substrate having a display body component pattern formed up to the vicinity of the edge of the substrate and a second board having a display body component pattern formed up to the vicinity of the edge of the board are bonded to each other. ,
A step of performing preliminary position adjustment so that the amount of deviation in the plane direction becomes a predetermined value while the positions of the two substrates are shifted so that the characteristics of the first substrate and the characteristics of the second substrate can be observed at the same time. ,
Next, the process of moving the stage so that the amount of deviation becomes zero,
A method of bonding display boards, which comprises at least.
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