JPH07306009A - 透明基板の位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の透明基板の相対的な位置関係を正確に把
握して、高精度に位置合わせするようにする。 【構成】上ガラス基板と下ガラス基板には、それぞれフ
ォーカスマークと基準位置マークとを備えた位置合わせ
マークを付して、マークを認識する撮像部の焦点を移動
させる（ステップＳ１０１）。入力される画像データ
は、上ガラス基板のフォーカスマーク方向で微分処理を
行って輪郭を抽出し、２値化してから濃度分布をとり、
輝度が最大となる焦点位置を合焦位置とする。この合焦
位置を上ガラス基板の焦点として、基準位置マークの位
置を把握する（ステップＳ１０５）。下ガラス基板の場
合も同様に焦点位置を把握して、下ガラス基板の基準位
置マークの位置を把握する。これら上下基板の各マーク
位置に基づいて位置ずれ量を検出し、上下ガラス基板を
相対的に移動させて、位置合わせする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の透明基板を高精
度に位置合わせする透明基板の位置合わせ方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器が小型化するに伴って、
各種電子機器の表示部として液晶表示装置（ＬＣＤ：Li
quid Crystal Display）等が広く用いられている。

【０００３】この液晶表示装置の液晶表示パネルを製造
する工程では、例えば、２枚の透明基板が数μｍ〜十数
μｍの微細間隔を隔てて対向配置されており、この上下
基板の対向面に液晶を駆動する透明電極が所定のパター
ン形状に積層配置される。このため、液晶表示パネルの
上下透明基板は、対向する透明電極同士を適正な位置に
配置するため、高精度に位置合わせする必要がある。

【０００４】そこで、上下透明基板同士を正確に位置合
わせする場合は、各透明基板毎に付された位置合わせマ
ークを認識し、その位置合わせマークが合うように上下
透明基板を移動させている。

【０００５】このようにして位置合わせした上下透明基
板は、シール材を介して圧着して位置を固定した後、液
晶注入口から液晶材料を注入して液晶表示パネルを形成
している。

【０００６】従来の液晶表示パネルに用いた位置合わせ
マークは、図１２に示すように、例えば、上基板には井
桁状のマーク２が付され、下基板には十字状のマーク３
が付されている。この位置合わせマークにより上下基板
を位置合わせする場合は、基板同士を近接させて焦点深
度内とし、両基板に付したマークを同時に見える状態と
する。このカメラの視野１に見える位置合わせマーク
は、図１２（ａ）のように、井桁マーク２内のハッチン
グ部分の中央に十字マーク３の中心の交点が来た場合を
位置合わせ状態とする。

【０００７】また、上記以外の位置合わせマークとして
は、上基板と下基板に同じ十字マークを付し、両方の十
字マークの交点が重なり合う場合を位置合わせ状態とす
るものもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな透明基板の位置合わせ方法にあっては、例えば図１
２（ａ）に示すように、位置が合っているか否かを認識
するには、少なくとも、井桁マーク２の水平方向ライン
Ｘ１とＸ３との間に十字マーク３のＸ２のラインが入っ
ているとともに、井桁マーク２の垂直方向ラインＹ１と
Ｙ３との間に十字マーク３のＹ２のラインが入っている
ことを要する。すなわち、カメラの視野１において、水
平方向ラインのうち、下端から上方に向って１番目と３
番目のラインはそれぞれ井桁マーク２のＸ１とＸ３であ
るものとするとともに、２番目のラインは十字マーク３
のＸ２であるものとして画像処理し、また垂直方向ライ
ンのうち、左端から右方向に向って１番目と３番目のラ
インはそれぞれ井桁マーク２のＹ１とＹ３であるものと
するとともに、２番目のラインは十字マーク３のＹ２で
あるものとして画像処理している。このため、これ以外
の組み合わせとして、例えば、図１２（ｂ）のように大
きく位置がずれて、カメラの視野１における下端から上
方に向って１番目の水平方向ラインとして十字マーク３
のＸ２が位置するとともに、２番目と３番目の水平方向
ラインとしてそれぞれ井桁マーク２のＸ１とＸ３が位置
し、さらに左端から右方に向って１番目と２番目の垂直
方向ラインとしてそれぞれ井桁マーク２のＹ１とＹ３が
位置するとともに、３番目の垂直方向ラインとして十字
マーク３のＹ２が位置する場合は、一部のラインを別の
マークのラインとして誤認した形で画像処理することと
なり、位置ずれ量を正確に把握することができなかっ
た。

【０００９】従って、初期状態において井桁マーク２の
ハッチング部分に十字マーク３の交点が入っている必要
があり、この状態から外れてしまうと上記したカメラの
視野１内における水平／垂直ラインの各対応する順序が
狂ってしまうため、ライン順序を予め設定して画像処理
する従来の位置合わせ方法では位置ずれ状態か否かの判
別ができなくなり、初期位置ずれ量の許容範囲が非常に
狭いという問題があった。

【００１０】また、上下基板の位置合わせマークが同じ
十字マークの場合は、上記井桁マークの場合と比べる
と、初期位置ずれ量の許容範囲が広くなるが、マーク形
状が同一であるため、上下基板の位置合わせマークの判
別し難く、位置合わせ時に上下基板の位置関係が正確に
把握できなかった。

【００１１】さらに、従来の位置合わせ方法は、上下基
板の位置合わせマークを同時に認識して両方の位置合わ
せマークを比較する必要があるため、上下基板のマーク
の焦点深度を同じにしなくてはならず、カメラの倍率を
一定以上に上げられないことから、高精度に位置合わせ
するのが難しかった。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、複数の透明基板の相対的な位置関係を正確に把
握して、高精度に位置合わせすることができる透明基板
の位置合わせ方法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】請求項１記載の透明基板
の位置合わせ方法は、複数の透明基板にそれぞれ異なる
位置合わせマークを付す工程と、前記位置合わせマーク
を付した透明基板を重ねて各透明基板の位置合わせマー
ク毎に焦点を合わせる工程と、焦点を合わせたそれぞれ
の透明基板の位置合わせマークの位置を認識する工程
と、各透明基板の位置合わせマークの位置に基づいて透
明基板同士の位置ずれ量を検出する工程と、その検出し
た位置ずれ量に基づいて各透明基板を相対的に移動させ
る工程と、を有することにより、上記目的を達成する。

【００１４】請求項２記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項１記載の位置合わせマークを付す工程が、各
透明基板の位置合わせ基準となる基準位置マークを付す
工程と、その基準位置マークに焦点を合わせるためのフ
ォーカスマークを付す工程とから成るようにしてもよ
い。

【００１５】請求項３記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項２記載の基準位置マークを付す工程で、各透
明基板に形状の異なる基準位置マークを付すようにして
もよい。

【００１６】請求項４記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項２記載の基準位置マークを付す工程で、各透
明基板に前記フォーカスマークとマーク方向の異なる基
準位置マークを付すようにしてもよい。

【００１７】請求項５記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項２記載のフォーカスマークを付す工程で、各
透明基板に形状の異なるフォーカスマークを付すように
してもよい。

【００１８】請求項６記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項２記載のフォーカスマークを付す工程で、各
透明基板にマーク方向の異なるフォーカスマークを付す
ようにしてもよい。請求項７記載の透明基板の位置合わ
せ方法は、請求項２、請求項４、請求項５及び請求項６
記載の各透明基板の位置合わせマークに焦点を合わせる
工程が、前記位置合わせマークを認識する撮像部の焦点
を移動させて各焦点位置の画像を取り込み、各焦点位置
における入力画像から各透明基板に付されたフォーカス
マーク特有の輪郭画像を選択的に抽出し、その抽出した
輪郭画像が最も強調されている焦点位置をそのフォーカ
スマークが付された透明基板の焦点位置とするようにし
てもよい。

【００１９】請求項８記載の透明基板の位置合わせ方法
は、請求項１記載の各透明基板の位置合わせマークに焦
点を合わせる工程が、前記位置合わせマークを認識する
撮像部の焦点を移動させて各焦点位置の画像を取り込
み、各焦点位置における入力画像から各透明基板に付さ
れた位置合わせマークの輪郭画像を抽出し、その抽出さ
れた輪郭画像の輝度分布がそれぞれピークを示す複数の
焦点位置を各位置合わせマークの焦点位置とするように
してもよい。

【００２０】

【作用】請求項１記載の透明基板の位置合わせ方法で
は、異なる形状の位置合わせマークを付した複数の各透
明基板を重ね合わせ、各透明基板の位置合わせマークに
それぞれ焦点を合わせてマーク位置を認識し、その認識
したマーク位置に基づいて各透明基板の位置ずれ量を検
出し、その位置ずれ量に基づいて透明基板同士を相対的
に移動させる。

【００２１】従って、各透明基板に付された位置合わせ
マークを個別に認識することによって、複数の透明基板
同士の位置関係が正確に把握できることから、位置合わ
せ時における透明基板の移動方向と移動量がわかり、複
数の透明基板を正しく位置合わせできる。

【００２２】請求項２記載の透明基板の位置合わせ方法
では、位置合わせマークを付す工程が、各透明基板に位
置合わせ基準となる基準位置マークを付す工程と、その
基準位置マークに焦点を合わせるためのフォーカスマー
クを付す工程とから成る。

【００２３】従って、フォーカスマークを用いて各透明
基板毎に焦点を合わせ、その焦点の合った各透明基板の
基準位置マークによって個々の基板位置が正確に把握で
きることから、位置合わせ時の透明基板の移動方向と移
動量がわかる。

【００２４】請求項３記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項２記載の基準位置マークが各透明基板で形
状の異なる基準位置マークとしたため、個々の透明基板
毎の位置を認識することができる。

【００２５】請求項４記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項２記載の基準位置マークが各透明基板にマ
ーク方向の異なる基準位置マークとしたため、微分処理
方向を指定することにより、所望の透明基板の基準位置
マークを抽出することができる。

【００２６】請求項５記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項２記載のフォーカスマークが各透明基板で
形状の異なるフォーカスマークとしたため、個々の透明
基板毎に焦点を合わせることができる。

【００２７】請求項６記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項２記載のフォーカスマークが各透明基板で
マーク方向の異なるフォーカスマークとしたため、微分
処理方向を指定することにより、所望の透明基板のフォ
ーカスマークを抽出することができる。

【００２８】請求項７記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項２、請求項４、請求項５及び請求項６記載
の各透明基板の位置合わせマークに焦点を合わせる工程
で、位置合わせマークを認識する撮像部の焦点を移動さ
せて各焦点位置の画像を取り込み、各焦点位置における
入力画像から各透明基板に付されたフォーカスマーク特
有の輪郭画像を選択的に抽出し、その抽出した輪郭画像
が最も強調されている焦点位置をそのフォーカスマーク
が付された透明基板の焦点位置とする。

【００２９】従って、複数の透明基板を重ねた状態で
も、所望の透明基板のフォーカスマークに選択的に焦点
を合わせて各透明基板の位置を把握することができる。

【００３０】請求項８記載の透明基板の位置合わせ方法
では、請求項１記載の各透明基板の位置合わせマークに
焦点を合わせる工程が、前記位置合わせマークを認識す
る撮像部の焦点を移動させて各焦点位置の画像を取り込
み、各焦点位置における入力画像から各透明基板に付さ
れた位置合わせマークの輪郭画像を抽出し、その抽出さ
れた輪郭画像の輝度分布がそれぞれピークを示す複数の
焦点位置を各位置合わせマークの焦点位置とする。

【００３１】従って、各透明基板に付された位置合わせ
マークの焦点位置を基板の積層順に検出できるため、各
透明基板に正確に焦点を合わせて各透明基板の位置を把
握することができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００３３】図１〜図１１は、本発明に係る透明基板の
位置合わせ方法を説明する図である。本実施例では、液
晶表示装置の液晶表示パネルに用いる２枚のガラス基板
の位置合わせ方法について説明する。

【００３４】図１は、本実施例の透明基板の位置合わせ
装置１１の構成を示すブロック図である。図１におい
て、位置合わせ装置１１は、撮像部１２、光源１３、増
幅器１４、Ａ／Ｄコンバータ１５、輪郭抽出部１６、２
値化変換部１７、ＣＰＵ１８、濃度ヒストグラム変換部
１９、投影変換部２０、ＲＡＭ２１、基板駆動部２２な
どから構成されている。

【００３５】そして、この位置合わせ装置１１を用い
て、液晶表示パネル２３の２枚の透明基板２４、２５に
付された位置合わせマーク（以下、アライメントマーク
ともいう）２６にそれぞれ焦点を合わせて、２枚の透明
基板２４、２５同士を正確に位置合わせするものであ
る。

【００３６】撮像部１２は、ここでは２次元のＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラで構成されており、
光源１３からの光がハーフミラー１２ａとレンズ１２ｂ
を介して撮像対象のアライメントマーク２４に向けて照
射される。アライメントマーク２４に照射された光は、
ここで反射されて再びレンズ１２ｂとハーフミラー１２
ａを通って撮像部１２の図示しないＣＣＤの受光面に結
像され、ビデオ信号に変換される。

【００３７】増幅器１４は、撮像部１２から出力される
ビデオ信号を増幅して、次段のＡ／Ｄコンバータ１５に
出力する。

【００３８】Ａ／Ｄコンバータ１５は、増幅されたビデ
オ信号を８ビットのデジタルデータに変換し、輪郭抽出
部１６と２値化変換部１７とに出力する。

【００３９】輪郭抽出部１６は、ここでは画像データを
所定方向に微分処理することによって、微分方向に応じ
た輪郭画像を選択的に抽出するものである。

【００４０】２値化変換部１７は、後述するＣＰＵ１８
で決定されたしきい値に基づいて、上記Ａ／Ｄコンバー
タ１５から出力されるデジタル画像データを比較して、
入力画像データがしきい値を越えているか否かで「０」
か「１」かの１ビットからなる２値画像データに変換す
る。各透明基板に付されたフォーカスマークに焦点を合
わせる（以下、合焦ともいう）場合は、当該フォーカス
マークの輪郭を選択的に抽出する微分処理を行った後、
濃度ヒストグラム変換部１９に出力して最も輝度の高い
焦点位置を求める。また、合焦した透明基板に付される
基準位置マークを検出する場合は、投影変換部２０でｘ
ｙ座標に投影することにより各透明基板の基準位置マー
クの座標位置を検出する。

【００４１】ＣＰＵ１８は、透明基板の位置合わせ装置
１１の全体を制御するもので、例えば、輪郭抽出部１６
における微分処理方向を適宜変更したり、その輪郭抽出
部１６で抽出された輪郭画像の濃度分布から分散値を求
めて、２値化処理する場合の最適なしきい値を決定した
り、濃度ヒストグラム変換部１９で変換された各焦点に
おける画像データの濃度分布に基づいて、最も高い輝度
が検出される焦点位置を合焦位置とする。また、投影変
換部２０で投影された基準位置マークの座標データは、
ＣＰＵ１８で各透明基板の位置と対応させてＲＡＭ２１
に記憶される。さらに、ＣＰＵ１８は、撮像部１２のレ
ンズ１２ｂを上下させて焦点位置の移動を行う。また、
ＣＰＵ１８は、上記のようにして得られた各透明基板毎
の基準位置マークに基づいて基板駆動部２２で透明基板
を所定方向に所定量移動させ、透明基板同士を高精度に
位置合わせする。

【００４２】濃度ヒストグラム変換部１９は、２値化さ
れた画像データの各焦点位置毎に最大輝度値の画素数を
出力パラメータ（合焦度）として取り出し、濃度分布を
示すヒストグラムに変換する。そして、最大輝度となる
焦点位置を合焦位置として検出する。

【００４３】投影変換部２０は、輪郭抽出部１６から入
力される水平方向／垂直方向に微分処理した輪郭画像を
ｘｙ座標にそれぞれ投影することにより、基準位置マー
クの垂直方向と水平方向の座標位置を検出する。

【００４４】ＲＡＭ２１は、各種パラメータや検出され
た各透明基板の位置を格納して、演算処理を行ったり、
データを比較する際に用いられる。

【００４５】基板駆動部２２は、各透明基板毎に検出し
た位置関係に基づいて、位置ずれ方向、位置ずれ量、回
転ずれ角等を検出し、これに応じて透明基板の一方、あ
るいは両方を相対的に移動させることにより、高精度に
位置合わせするものである。

【００４６】上記した位置合わせ装置１１は、液晶表示
パネル２３の上ガラス基板２４と下ガラス基板２５にそ
れぞれ付されたアライメントマーク２６を撮像部１２を
使って個々に焦点を合わせながら座標位置を検出し、各
透明基板２３、２４の相対的な位置関係を把握して、各
透明基板同士を位置合わせするものである。

【００４７】図２は、透明基板に付されたアライメント
マークとその位置を検出する撮像部を示す図である。

【００４８】図２に示すように、上ガラス基板２４のア
ライメントマーク２６ａは、上ガラス基板２４の下面に
積層形成されている。このアライメントマーク２６ａ
は、ここでは液晶表示パネル２３の対向面に積層形成さ
れる透明電極と同じ酸化インジウム膜（ＩＴＯ：Indium
Tin Oxide）等を使って同一工程で形成される。通常、
アライメントマークは、液晶表示パネルの表示領域以外
のガラス基板の端部に２ヵ所程度設けられるが、ここで
は説明の便宜上、ガラス基板２３、２４の中央部に設け
られている。

【００４９】また、下ガラス基板２５のアライメントマ
ーク２６ｂは、下ガラス基板２５の上面に積層形成され
ている。このため、アライメントマーク２６ａ、２６ｂ
は、上下ガラス基板２４、２５のギャップＢの間隔で対
向配置されている。

【００５０】上下ガラス基板２４、２５を位置合わせす
る場合は、図示しないシール材を対向面に配置して上下
ガラス基板を対向配置した後に行われる。この時の基板
間のギャップＢは、５０μｍ程度あり、上下ガラス基板
の相対的な位置を微調整することが可能である。

【００５１】そして、最終的に位置合わせした後は、ガ
ラス基板２４、２５を所定温度まで加熱し、上下方向か
ら加圧することにより、ギャップ間隔を５〜１０μｍ程
度としてシール材を硬化させてガラス基板を固定する。

【００５２】本実施例では、撮像部１２のレンズ１２ｂ
を上下の矢印Ａ方向に移動させることにより、上下基板
に付されたアライメントマーク２６ａ、２６ｂに個別に
焦点を合わせるようにしたものである。そして、焦点を
合わせた各基板毎のアライメントマークの位置を認識し
て、上下ガラス基板２４、２５のそれぞれの位置関係を
把握するものである。

【００５３】図３は、本実施例に係るアライメントマー
ク２６ａ、２６ｂの形状の一例を示す図である。

【００５４】ここで、図３（ａ）は、上ガラス基板２４
に形成されたアライメントマーク２６ａを基板裏面側か
ら、すなわち図２における上方から見た状態を図示した
ものであり、まず、個々のマークに焦点を合わせるため
のフォーカスマーク３１と、そのフォーカスマーク３１
と同じ上ガラス基板２４に付された位置合わせ用の基準
位置マーク３２とで構成されている。

【００５５】また、図３（ｂ）は、下ガラス基板２５に
形成されたアライメントマーク２６ｂを基板表面側か
ら、すなわち同様に図２における上方から見た状態を図
示したものであり、まず、個々のマークに焦点を合わせ
るフォーカスマーク３３と、そのフォーカスマークと同
一の下ガラス基板２５上に付される位置合わせ用の基準
位置マーク３４とで構成されている。

【００５６】本実施例のアライメントマークの特徴は、
上ガラス基板２４と下ガラス基板２５とをそれぞれ別々
に焦点を合わせるため、異なる方向成分を持ったフォー
カスマーク３１、３３が付されている点である。これ
は、フォーカスマーク３１、３３の方向成分を異にする
ことにより、フォーカスマークの微分処理方向を変える
だけで所望のフォーカスマークの輪郭画像を選択的に抽
出することができ、それ以外の方向成分を持ったフォー
カスマークを消去することができる。

【００５７】例えば、図３（ａ）の上ガラス基板のフォ
ーカスマーク３１は、右下がり方向であり、図３（ｂ）
の下ガラス基板のフォーカスマーク３３は、右上がり方
向に形成している。

【００５８】また、上ガラス基板の基準位置マーク３２
は、斜め方向のフォーカスマーク３１、３３とも異なる
垂直／水平方向成分からなるドット状の十字マークで構
成している。このため、微分処理方向をフォーカスマー
クの場合の斜め方向から垂直／水平方向に変えるだけ
で、フォーカスマーク３１と基準位置マーク３２の輪郭
抽出を選択的に行うことができる。

【００５９】さらに、下ガラス基板の基準位置マーク３
４は、上ガラス基板の基準位置マーク３２と同様に垂直
／水平方向成分からなるが、ドット状ではなく、ライン
状の十字マークとしてライン幅及びマーク形状を変えて
いる。

【００６０】これにより、基準位置マーク３２と３４と
を図１の投影変換部２０でｘ軸ｙ軸方向に投影した場合
に、上下何れの基板の基準位置マークなのかが容易に判
別できるとともに、基準位置マーク３２と３４が重なり
合った状態で位置を微調整することができる（図９参
照）。

【００６１】図４は、フォーカスマークを使って各ガラ
ス基板に焦点を合わせる合焦動作を説明する図である。
図４の横軸は、上下方向の焦点位置であり、縦軸は各焦
点位置における２値化した後の「１」の画素数を示すも
のである。焦点が合うにつれて画像が明るくなるため、
検出される「１」の画素数が最も多く検出される位置を
合焦位置とする。図４では、上下透明基板に同一形状の
フォーカスマークを用いた場合は、画素数の最大値を示
すピーク部分がＣとＤの２箇所検出され、Ｃが上ガラス
基板のフォーカスマークの焦点位置であり、Ｄが下ガラ
ス基板のフォーカスマークの焦点位置である。また、方
向成分を異にする図３に示すようなフォーカスマークを
使って微分処理した場合は、図４に示すピーク部分のＣ
とＤを個別に得ることができる。

【００６２】このように、フォーカスマークを使って、
当該フォーカスマークに焦点を合わせる場合は、撮像部
の焦点を移動させながら、入力される２値画像データの
画素数をカウントするだけで、焦点が合っているか否か
を容易かつ正確に判別することができる。

【００６３】また、方向成分の異なるフォーカスマーク
を使う場合は、入力画像の微分方向を指定することによ
り、選択的にフォーカスマークの焦点を検出することが
できる。

【００６４】本実施例の位置合わせ装置１１は、上記の
ように構成されており、以下、透明基板の位置合わせ動
作について説明する。

【００６５】図５は、透明基板の位置合わせ方法を示す
動作フローチャートであり、図６は、図５の合焦度検出
処理のサブルーチン処理を示すフローチャートである。
図７〜図９は、上下ガラス基板を位置合わせする際のア
ライメントマークの画像処理動作の手順を示す図であ
る。

【００６６】〔上ガラス基板の位置検出動作〕まず、図
２に示すように、アライメントマーク２６ａ、２６ｂを
形成した上下ガラス基板２４、２５を図示しないシール
材を対向面に配置して所定のギャップ（約５０μｍ）幅
で対向配置する。

【００６７】次に、撮像部１２のレンズ１２ｂを上又は
下へ移動させて焦点を所定の開始点に移動する（図５の
ステップＳ１００）。

【００６８】次いで、図４に示す開始点から矢印Ｅ方向
に焦点を移動させながら、各焦点位置毎に以下に述べる
画像処理を行い、各ガラス基板に付されたフォーカスマ
ークの焦点位置を検出する。

【００６９】焦点位置の検出動作は、図１に示すよう
に、撮像部１２のハーフミラー１２ａに光源１３からの
光を当ててアライメントマーク２６に照射し、レンズ１
２ｂを通して焦点位置を調節しながら、アライメントマ
ーク２６からの反射光を撮像部１２のＣＣＤの受光面に
結像させ、入力画像をビデオ信号に変換する。ここでの
入力画像は、図７（ａ）に示すように、上下ガラス基板
２４、２５のアライメントマークが重なった状態で認識
される。しかし、実際の液晶表示パネルのガラス基板の
撮像画像は、このときの上下ガラス基板のギャップが５
０μｍ程度あるため、撮像部１２の倍率を高くすると上
ガラス基板２４と下ガラス基板２５に付されたマークが
同一焦点深度内に入らず、上下ガラス基板２４、２５の
アライメントマークを同時に視野内に撮像することがで
きない。

【００７０】そして、撮像部１２から出力されるビデオ
信号は、増幅器１４で信号増幅され、Ａ／Ｄコンバータ
１５でデジタルデータに変換される。

【００７１】ここで、上ガラス基板２４のフォーカスマ
ークの焦点位置を検出する場合は、Ａ／Ｄコンバータ１
５から画像データが入力されると（図６のステップＳ２
００）、図３（ａ）の右下がりのフォーカスマーク３１
方向に合わせて、輪郭抽出部１６にて微分処理を行い、
右下がり方向マークの輪郭画像のみを抽出する（ステッ
プＳ２０１）。この抽出されたフォーカスマーク３１の
輪郭画像を示したのが図７（ｂ）である。

【００７２】このようにして、各焦点毎のフォーカスマ
ーク３１の輪郭画像を抽出してＣＰＵ１８に出力する。
ＣＰＵ１８では、この輪郭画像の濃度分布から分散値を
求めてしきい値を決定し、このしきい値を２値化変換部
１７に出力する。２値変換部１７では、Ａ／Ｄコンバー
タ１５から出力されるデジタル画像データをＣＰＵ１８
で決定されたしきい値に基づいて２値化する（ステップ
Ｓ２０２）。

【００７３】次に、この２値画像データは、撮像部１２
の焦点位置を少しずつずらしながら各焦点における濃度
ヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおける画素
数を出力パラメータ（合焦度）として検出する（ステッ
プＳ２０３）。

【００７４】次に、図５のステップＳ１０３では、合焦
度が最大であるか否かを判別し、合焦度が最大値でない
場合は焦点が合っていないとして、ステップＳ１０１に
戻って次の焦点に移動して、再度合焦度を検出する（ス
テップＳ１０２）。

【００７５】ステップＳ１０３で合焦度が最大値の場合
は、ステップＳ１０４に移行して、その焦点位置を上ガ
ラス基板２４の焦点とする。

【００７６】そして、その焦点位置におけるアライメン
トマークの画像データを入力し、Ａ／Ｄコンバータ１５
でデジタルデータに変換後、輪郭抽出部１６にて水平方
向及び垂直方向の微分処理を行うことにより、焦点が合
った透明基板に付された水平／垂直方向成分からなる基
準位置マークを抽出することができる。この抽出された
輪郭画像は、投影変換部２０でｘ軸、ｙ軸方向にそれぞ
れ画像を投影する。

【００７７】この投影画像３２ａ、３２ｂは、図７
（ｃ）に示すように、それぞれの微分方向における輪郭
線の画素数の和が投影される。

【００７８】〔下ガラス基板の位置検出動作〕下ガラス
基板２５の場合も上記上ガラス基板２４と同様に、撮像
部１２のレンズ１２ｂを上又は下へ移動させて焦点を所
定の開始点に移動し（ステップＳ１０６）、開始点から
焦点を移動させながら（ステップＳ１０７）、下ガラス
基板に付されたフォーカスマークの焦点位置を検出す
る。

【００７９】この焦点位置を検出するには、まず、下ガ
ラス基板２５のフォーカスマークの合焦度を検出する
（ステップＳ１０８）。すなわち、図１の撮像部１２か
ら出力されるビデオ信号を増幅器１４で増幅して、Ａ／
Ｄコンバータ１５でデジタルデータに変換し、Ａ／Ｄコ
ンバータ１５からの画像データが入力されると（図６の
ステップＳ２００）、図３（ｂ）の右上がりのフォーカ
スマーク３３方向に合わせて輪郭抽出部１６で微分処理
を行い、右上がり方向マークの輪郭画像のみを抽出する
（ステップＳ２０１）。この抽出されたフォーカスマー
ク３３の輪郭画像を示したのが図８（ａ）である。

【００８０】このようにして、各焦点毎のフォーカスマ
ーク３１の輪郭画像を抽出してＣＰＵ１８に出力する。
ＣＰＵ１８では、この輪郭画像の濃度分布から分散値を
求めてしきい値を決定し、このしきい値を２値化変換部
１７に出力する。２値変換部１７では、Ａ／Ｄコンバー
タ１５から出力されるデジタル画像データをＣＰＵ１８
で決定したしきい値に基づいて２値化する（ステップＳ
２０２）。

【００８１】次に、この２値画像データは、撮像部１２
の焦点位置を少しずつ移動しながら各焦点における濃度
ヒストグラムを作成し、合焦度（画素数）を検出する
（ステップＳ２０３）。

【００８２】次に、図５のステップＳ１０９においてＣ
ＰＵ１８は、上記検出した合焦度が最大であるか否かを
判定し、合焦度が最大値でない場合はステップＳ１０７
に戻って次の焦点に移動し、再度合焦度を検出する（ス
テップＳ１０８）。

【００８３】また、検出された合焦度が最大値の場合
は、ステップＳ１１０に移行して、その焦点位置を下ガ
ラス基板２５の焦点とする。

【００８４】次に、この下ガラス基板２５の基準位置マ
ーク３４を検出して下ガラス基板２５の位置を把握す
る。これも上ガラス基板２４の場合と同様であって、下
ガラス基板２５の焦点の画像データを入力し、Ａ／Ｄコ
ンバータ１５でデジタルデータに変換して、輪郭抽出部
１６で水平方向及び垂直方向の微分処理を行い、焦点を
合わせた透明基板に付された水平／垂直方向成分からな
る基準位置マークを抽出する。この抽出された輪郭画像
は、投影変換部２０でｘ軸、ｙ軸方向にそれぞれ画像を
投影する。

【００８５】この投影画像３４ａ、３４ｂは、図８
（ｂ）に示すように、それぞれの微分方向における輪郭
線の画素数の和が投影される。

【００８６】〔上ガラス基板と下ガラス基板の位置ずれ
量の把握動作〕そして、図７（ｃ）に示す基準位置マー
ク３２の投影画像の座標位置と図８（ｂ）に示す基準位
置マーク３４の投影画像の座標位置とを比較して、ｘ軸
・ｙ軸方向のずれ量を把握するとともに、ガラス基板の
他の場所に付したもう一つのアライメントマークのｘ軸
・ｙ軸方向のずれ量を演算して、回転方向のずれ角θを
算出する。そして、ＣＰＵ１８は、上記把握した上下ガ
ラス基板２４、２５の位置ずれ量に応じて基板駆動部２
２を制御し、固定された上ガラス基板２４に対して下ガ
ラス基板２５を移動させて、図９（ａ）に示すように、
基準位置マーク３２、３４が重なり合うように位置合わ
せする。

【００８７】さらに上記のごとく、透明基板の位置合わ
せを行った後、上下ガラス基板をプレスして密着させる
が、この時に合わせずれがある場合は、合わせずれを補
正するための微調整が行われる。

【００８８】基板の合わせプレス時は、上記位置合わせ
時の５０μｍ程度あったギャップからプレスされて５〜
１０μｍ程度のギャップとなる。この程度のギャップで
は、撮像部１２の焦点深度内に含まれるので、上下ガラ
ス基板に付された両方のアライメントマークに同時に合
焦することができる。この共通の合焦位置において、上
下基板のアライメントマークを水平／垂直方向に再度微
分処理を行って、その抽出された輪郭像をｘ軸、ｙ軸方
向に投影する。

【００８９】図１０は、合わせずれを補正する場合の基
準位置マークの投影画像である。図１０に示すように、
上ガラス基板の基準位置マーク３２と下ガラス基板の基
準位置マーク３４とが所定の位置関係で重なりあった状
態にある。輪郭抽出部１６では、この基準位置マークの
方向に合わせて、垂直／水平方向にそれぞれ微分処理を
行って、抽出した輪郭画像を投影変換部２０によりｘ軸
あるいはｙ軸に投影する。投影画像は、図１０に示すよ
うに、微分処理方向の輪郭線の画素数の和に応じた線分
が投影される。従って、上ガラス基板の基準位置マーク
３２は、その輪郭線の画素数の和に応じた長さの線分
（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）が投影され、下ガラス基板の基準
位置マーク３４は、輪郭線の画素数の和に応じた長さｍ
が投影される。

【００９０】従って、図１０に示すように、上下の基準
位置マークは、投影画像の線分の長さが異なるため、基
準位置マークの３２と３４とを峻別するための所定のし
きい値（Ｖｔｈ）を使い、しきい値よりも長い投影画像
を下ガラス基板のマークと判定し、これよりも短い投影
画像を上ガラス基板のマークと判定する。

【００９１】上下の基準位置マーク３２、３４のわずか
な位置ずれ量を検出する場合は、基準位置マーク３２の
投影画像の幅Ｗ１の１／２をその中心点とし、基準位置
マーク３４の投影画像の幅Ｗ２の１／２の点との間の距
離を測ることでずれ量を検出することができる。この基
準位置マークの合わせずれ量の検出は、上記と同様にｘ
軸、ｙ軸方向及び回転角θによって表すことができる。

【００９２】〔上下ガラス基板の位置合わせ動作〕上記
のようにして、上ガラス基板と下ガラス基板の位置ずれ
量（ｘ軸方向、ｙ軸方向、回転角θ）を正確に把握した
後は、上下ガラス基板を相対的に移動させて位置合わせ
する。

【００９３】本実施例では、上ガラス基板２４が固定さ
れており、下ガラス基板２５のみを上記検出した位置ず
れ量に応じて移動させて位置合わせする。本実施例で
は、上ガラス基板２４と下ガラス基板２５の位置をそれ
ぞれ別々に検出するため、ガラス基板のギャップが比較
的大きい貼り合わせ時であっても、相対的な位置関係を
正確に把握することができる。

【００９４】上下ガラス基板２４、２５を位置合わせす
る場合は、把握した相互の相対的な位置関係により、下
ガラス基板２５を上ガラス基板２４に対してどの方向に
どれだけの距離移動させればよいかという、移動方向と
移動量を算出し、図１に示す基板駆動部２２で下ガラス
基板２５を駆動制御して位置合わせする（ステップＳ１
１２）。また、上下ガラス基板を合わせプレスした後に
基板の合わせずれを補正する場合も、下ガラス基板２５
を基板駆動部２２で駆動制御してその位置を補正する。

【００９５】次に、図１１は、本実施例におけるアライ
メントマークの初期位置最大ずれ量と撮像部の視野との
関係を説明する図である。

【００９６】図１１に示すように、撮像部の視野３０内
には、上ガラス基板２４の基準位置マーク３２の一部が
入っている状態である。そして、図１１中におけるｈを
位置ずれ量（μｍ）、ｄを余裕しろ（μｍ）、ｗをマー
ク幅（μｍ）とし、撮像部の有効エリア（μｍ）をＨと
し、プレーンメモリの有効幅（ｂｉｔ）をＢとした場
合、撮像部の対物レンズの倍率とアライメント分解能
は、次式で表すことができる。

【００９７】

【数１】

【００９８】

【数２】 本実施例では、例えば、Ｈ＝６６００（μｍ）、Ｂ＝５
１２（ｂｉｔ）、Ｗ＝１０（μｍ）、ｄ＝０、ｈ＝１０
０（μｍ）であったため、上式にこれらの数値を代入す
ることによって、対物レンズの倍率が３１倍の高倍率と
なり、アライメント分解能として０．４（μｍ／ｂｉ
ｔ）が得られることから、上下ガラス基板を高精度に位
置合わせすることができる。

【００９９】以上述べたように、本実施例の透明基板の
位置合わせ方法は、上下基板に付すアライメントマーク
を十字マークで構成して、基板同士の初期位置ずれ量の
許容範囲を大きくするとともに、同じ十字マークをライ
ン状とドット状のように異なる形状とすることにより、
輪郭抽出後の投影画像で上下何れの基板の位置合わせマ
ークかを容易に判別することができる。

【０１００】また、合焦用のフォーカスマークは、上下
基板で異なる傾き方向に構成しているため、輪郭を抽出
する微分処理方向を変えるだけで、各基板のそれぞれの
上下基板の焦点位置を個別に検出することができる。従
って、上下基板のアライメントマークを同じ焦点深度内
に収められない基板間隔の離れた状態における位置合わ
せや撮像部の倍率を高くして高精度に位置合わせする場
合であっても、個々の基板のアライメントマーク位置を
別々に把握するため、正確に位置合わせすることができ
る。

【０１０１】さらに、各アライメントマーク毎に焦点を
合わせることができるため、各アライメントマークと基
板との関係が明確になり、位置合わせする場合の基板の
移動方向と移動距離を正確に把握することができる。

【０１０２】また、アライメントマークのうち、ここで
は、フォーカスマークを斜め方向の成分とし、基準位置
マークを水平／垂直方向成分で構成したため、合焦する
時と基板位置を確認する時に、微分処理方向を変えるだ
けで所望のマーク画像のみを選択的に抽出して、適切に
画像処理することができる。

【０１０３】また、アライメントマークのそれぞれのマ
ークの認識は、入力画像を微分処理した後の輪郭画像で
行うため、画像のコントラスト、分光特性、画像むら、
シェーディング等の影響を殆ど受けないので、正しく位
置合わせすることができる。

【０１０４】

【発明の効果】請求項１記載の透明基板の位置合わせ方
法よれば、異なる形状の位置合わせマークを付した複数
の各透明基板を重ね合わせ、各透明基板の位置合わせマ
ークにそれぞれ焦点を合わせてマーク位置を認識し、そ
の認識したマーク位置に基づいて各透明基板の位置ずれ
量を検出し、その位置ずれ量に基づいて透明基板同士を
相対的に移動させるので、複数の透明基板同士の位置関
係を正確に把握することができ、高精度に位置合わせす
ることができる。

【０１０５】請求項２記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、位置合わせマークを付す工程が、各透明基板
に位置合わせ基準となる基準位置マークを付す工程と、
その基準位置マークに焦点を合わせるためのフォーカス
マークを付す工程とからなるので、フォーカスマークを
用いて各透明基板毎に焦点を合わせ、各透明基板毎の基
準位置マークで個々の基板位置を正確に把握できるた
め、位置合わせ時の基板の移動方向と移動量とを正確に
把握できる。

【０１０６】請求項３記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、請求項２記載の基準位置マークを各透明基板
で形状の異なる基準位置マークとしたので、個々の透明
基板毎の基板位置が認識できる。

【０１０７】請求項４記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、請求項２記載の基準位置マークが各透明基板
にマーク方向の異なる基準位置マークとしたので、微分
処理方向を指定することによって、所望の透明基板の基
準位置マークのみを選択的に抽出して、位置を把握する
ことができる。

【０１０８】請求項５記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、請求項２記載のフォーカスマークが各透明基
板で形状の異なるフォーカスマークとしたので、個々の
透明基板毎に焦点を合わせることができる。

【０１０９】請求項６記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、請求項２記載のフォーカスマークが各透明基
板でマーク方向の異なるフォーカスマークとしたので、
微分処理方向を指定することにより、所望の透明基板の
フォーカスマークのみを抽出することができる。

【０１１０】請求項７記載の透明基板の位置合わせ方法
によれば、請求項１記載の各透明基板のマーク位置の認
識が、位置合わせマークを輪郭抽出し、抽出した輪郭画
像データを所定のしきい値を用いて２値化し、２値化し
た画像データの各焦点における濃度分布に基づいて各透
明基板に付された位置合わせマークに焦点を合わせて認
識するので、各透明基板毎に正確に焦点を合わせること
が可能となり、複数の透明基板を重ねた状態であって
も、各透明基板の位置合わせマーク毎に焦点を合わせて
個々の透明基板の位置を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の透明基板の位置合わせ装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】透明基板に付されたアライメントマークとその
位置を検出する撮像部を示す図である。

【図３】本実施例に係るアライメントマークの形状の一
例を示す図である。

【図４】フォーカスマークを使って各ガラス基板に焦点
を合わせる合焦動作を説明する図である。

【図５】透明基板の位置合わせ方法を示す動作フローチ
ャートである。

【図６】図５の合焦度検出処理のサブルーチン処理を示
すフローチャートである。

【図７】上下ガラス基板を位置合わせする際のアライメ
ントマークの画像処理動作の手順を示す図である。

【図８】上下ガラス基板を位置合わせする際のアライメ
ントマークの画像処理動作の手順を示す図である。

【図９】上下ガラス基板を位置合わせする際のアライメ
ントマークの画像処理動作の手順を示す図である。

【図１０】合わせずれを補正する場合の基準位置マーク
の投影画像である。

【図１１】本実施例におけるアライメントマークの初期
位置最大ずれ量と撮像部の視野との関係を説明する図で
ある。

【図１２】従来の位置合わせマークのマーク形状を示す
図である。

【符号の説明】

１１ 位置合わせ装置 １２ 撮像部 １３ 光源 １４ 増幅器 １５ Ａ／Ｄコンバータ １６ 輪郭抽出部 １７ ２値化変換部 １８ ＣＰＵ １９ 濃度ヒストグラム変換部 ２０ 投影変換部 ２１ ＲＡＭ ２２ 基板駆動部 ２３ 液晶表示パネル ２４ 上ガラス基板 ２５ 下ガラス基板 ２６ アライメントマーク ３０ 視野 ３１、３３ フォーカスマーク ３２、３４ 基準位置マーク

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の透明基板にそれぞれ異なる位置合わ
   せマークを付す工程と、 前記位置合わせマークを付した透明基板を重ねて各透明
   基板の位置合わせマーク毎に焦点を合わせる工程と、 焦点を合わせたそれぞれの透明基板の位置合わせマーク
   の位置を認識する工程と、 各透明基板の位置合わせマークの位置に基づいて透明基
   板同士の位置ずれ量を検出する工程と、 その検出した位置ずれ量に基づいて各透明基板を相対的
   に移動させる工程と、 を有することを特徴とする透明基板の位置合わせ方法。
2. 【請求項２】前記位置合わせマークを付す工程が、 各透明基板の位置合わせ基準となる基準位置マークを付
   す工程と、その基準位置マークに焦点を合わせるための
   フォーカスマークを付す工程とから成ることを特徴とす
   る請求項１記載の透明基板の位置合わせ方法。
3. 【請求項３】前記基準位置マークを付す工程で、 各透明基板に形状の異なる基準位置マークを付すことを
   特徴とする請求項２記載の透明基板の位置合わせ方法。
4. 【請求項４】前記基準位置マークを付す工程で、 各透明基板に前記フォーカスマークとマーク方向の異な
   る基準位置マークを付すことを特徴とする請求項２記載
   の透明基板の位置合わせ方法。
5. 【請求項５】前記フォーカスマークを付す工程で、 各透明基板に形状の異なるフォーカスマークを付すこと
   を特徴とする請求項２記載の透明基板の位置合わせ方
   法。
6. 【請求項６】前記フォーカスマークを付す工程で、 各透明基板にマーク方向の異なるフォーカスマークを付
   すことを特徴とする請求項２記載の透明基板の位置合わ
   せ方法。
7. 【請求項７】前記各透明基板の位置合わせマークに焦点
   を合わせる工程が、 前記位置合わせマークを認識する撮像部の焦点を移動さ
   せて各焦点位置の画像を取り込み、 各焦点位置における入力画像から各透明基板に付された
   フォーカスマーク特有の輪郭画像を選択的に抽出し、 その抽出した輪郭画像が最も強調されている焦点位置を
   そのフォーカスマークが付された透明基板の焦点位置と
   することを特徴とする請求項２、請求項４、請求項５及
   び請求項６記載の透明基板の位置合わせ方法。
8. 【請求項８】前記各透明基板の位置合わせマークに焦点
   を合わせる工程が、 前記位置合わせマークを認識する撮像部の焦点を移動さ
   せて各焦点位置の画像を取り込み、 各焦点位置における入力画像から各透明基板に付された
   位置合わせマークの輪郭画像を抽出し、 その抽出された輪郭画像の輝度分布がそれぞれピークを
   示す複数の焦点位置を各位置合わせマークの焦点位置と
   することを特徴とする請求項１記載の透明基板の位置合
   わせ方法。