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技術 基板検出装置及び基板検出方法、並びに、これらの基板検出装置及び基板検出方法を用いた基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法

出願人 芝浦メカトロニクス株式会社
発明者 荻本眞一
出願日 2005年10月4日 (15年3ヶ月経過) 出願番号 2005-291790
公開日 2007年4月19日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2007-101905
状態 拒絶査定
技術分野 光学的手段による測長装置 液晶1(応用、原理) 要素組合せによる可変情報用表示装置1
主要キーワード 上貫通孔 基準マークパターン 再位置合わせ エラー停止 相対間隔 シルエット像 マッチング率 水平動
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

基板位置検出用マーク撮像装置により確実に撮像すること。

解決手段

基板1、2の位置を検出する基板検出装置10において、基板1、2の表面に設けた位置検出用マーク60、61を撮像する撮像装置40と、基板1、2とマーク60、61を撮像する撮像装置40との相対間隔を基板1、2の表面に直交する方向において変化させる移動装置40Aと、撮像した撮像画像からマーク60、61の輪郭部分における階調変化率を求める手段51と、階調の変化率に基づいて移動装置40Aを制御する制御装置50とを備えたもの。

概要

背景

基板貼り合わせ装置は、特許文献1に記載の如く、上ガラス基板を保持する上ステージと、下ガラス基板を保持する下ステージとを有し、上ガラス基板と下ガラス基板とを位置合わせした状態で貼り合わせることとしている。

従来技術では、上ガラス基板と下ガラス基板の位置合わせのために、上ガラス基板と下ガラス基板の位置検出用マーク撮像装置撮像し、撮像画像に基づいて上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれ状態を検出し、検出結果に基づいて上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれを修正するように上ステージと下ステージを基板の面方向で相対移動させる。

しかしながら、従来技術において、撮像装置により上ガラス基板と下ガラス基板の位置検出用マークを撮像するとき、上ガラス基板や下ガラス基板の板厚誤差があるため、上ステージと下ステージに対して定位置に配置した撮像装置の焦点深度内にそれらの位置検出用マークを入れることができず、撮像装置が撮像した画像データに基づく上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれ状態の検出が不能になることがある。この結果、基板の貼り合わせを行なうことができず、基板貼り合わせ装置の稼動率が低下する。
特開2000-66163

概要

基板の位置検出用マークを撮像装置により確実に撮像すること。 基板1、2の位置を検出する基板検出装置10において、基板1、2の表面に設けた位置検出用マーク60、61を撮像する撮像装置40と、基板1、2とマーク60、61を撮像する撮像装置40との相対間隔を基板1、2の表面に直交する方向において変化させる移動装置40Aと、撮像した撮像画像からマーク60、61の輪郭部分における階調変化率を求める手段51と、階調の変化率に基づいて移動装置40Aを制御する制御装置50とを備えたもの。

目的

本発明の課題は、基板の位置検出用マークを撮像装置により確実に撮像することにある。またこれにより、基板貼り合わせの稼動率低下を防止することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

基板の位置を検出する基板検出装置において、該基板に設けた位置検出用マーク撮像する撮像装置と、前記基板と前記撮像装置との相対間隔を該基板の表面に直交する方向において変化させる移動装置と、前記撮像装置にて撮像した撮像画像から前記マーク輪郭部分における階調情報を求める手段と、該階調情報に基づいて前記移動装置を制御して、前記基板と前記撮像装置との相対間隔を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする基板検出装置。

請求項2

基板の位置を検出する基板検出装置において、該基板に設けた位置検出用マークを撮像する撮像装置と、前記基板と前記撮像装置との相対間隔を該基板の表面に直交する方向において変化させる移動装置と、前記撮像装置にて撮像した撮像画像から前記マークの輪郭部分における階調変化率を求める手段と、該階調の変化率に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする基板検出装置。

請求項3

前記階調の変化率の許容値を設定する設定部を有し、前記制御装置は、前記輪郭部分における階調の変化率が該許容値内となるように前記撮像装置と基板との相対間隔を変化させる請求項2の基板検出装置。

請求項4

前記撮像装置と基板との相対間隔と前記マークの輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータを記憶する記憶部を有し、前記撮像画像から求めた階調の変化率と該記憶されたデータとから該撮像装置と基板との相対移動量を決定する請求項2の基板検出装置。

請求項5

上基板を保持する上ステージ下基板を保持する下ステージとを有し、上基板と下基板とを位置合わせした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、前記請求項1〜4のいずれかに記載の基板検出装置を有する基板貼り合わせ装置。

請求項6

基板の位置を検出する基板検出方法において、該基板に設けた位置検出用マークを撮像装置を用いて撮像し、該撮像した撮像画像から該マークの輪郭部分における階調情報を求め、該階調情報に基づいて、前記基板と前記撮像装置との相対間隔を該基板の表面に直交する方向において変化させることにより、該マークを前記撮像装置の焦点深度内に入れることを特徴とする基板検出方法。

請求項7

基板の位置を検出する基板検出方法において、該基板に設けた位置検出用マークを撮像装置を用いて撮像し、該撮像した撮像画像から該マークの輪郭部分における階調の変化率を求め、該階調の変化率に基づいて、前記基板と前記撮像装置との相対間隔を該基板の表面に直交する方向において変化させることにより、該マークを前記撮像装置の焦点深度内に入れることを特徴とする基板検出方法。

請求項8

前記階調の変化率の許容値を設定し、前記輪郭部分における階調の変化率が該許容値内となるように前記撮像装置と基板との相対間隔を変化させる請求項7の基板検出方法。

請求項9

前記撮像装置と基板との相対間隔と前記マークの輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータを記憶しておき、撮像画像から求めた階調の変化率と該記憶されたデータとから前記撮像装置と基板との該基板の表面に直交する方向における相対移動量を決定する請求項7の基板検出方法。

請求項10

上ステージに上基板を保持するとともに下ステージに下基板を保持し、上基板と下基板とを位置合わせした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ方法において、前記請求項6〜9のいずれかに記載の基板検出方法を用いた基板貼り合わせ方法。

技術分野

0001

本発明は、基板検出装置及び基板検出方法、並びに、これらの基板検出装置及び基板検出方法を用いた基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法であって、特に液晶表示パネルの製造に用いられる2枚のガラス基板の貼り合わせに用いて好適な基板検出装置及び基板検出方法、並びにこれらの基板検出装置及び基板検出方法を利用した基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。

背景技術

0002

基板貼り合わせ装置は、特許文献1に記載の如く、上ガラス基板を保持する上ステージと、下ガラス基板を保持する下ステージとを有し、上ガラス基板と下ガラス基板とを位置合わせした状態で貼り合わせることとしている。

0003

従来技術では、上ガラス基板と下ガラス基板の位置合わせのために、上ガラス基板と下ガラス基板の位置検出用マーク撮像装置撮像し、撮像画像に基づいて上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれ状態を検出し、検出結果に基づいて上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれを修正するように上ステージと下ステージを基板の面方向で相対移動させる。

0004

しかしながら、従来技術において、撮像装置により上ガラス基板と下ガラス基板の位置検出用マークを撮像するとき、上ガラス基板や下ガラス基板の板厚誤差があるため、上ステージと下ステージに対して定位置に配置した撮像装置の焦点深度内にそれらの位置検出用マークを入れることができず、撮像装置が撮像した画像データに基づく上ガラス基板と下ガラス基板の相対位置ずれ状態の検出が不能になることがある。この結果、基板の貼り合わせを行なうことができず、基板貼り合わせ装置の稼動率が低下する。
特開2000-66163

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の課題は、基板の位置検出用マークを撮像装置により確実に撮像することにある。またこれにより、基板貼り合わせの稼動率低下を防止することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の発明者は、撮像した基板の位置検出用マークの輪郭部分マーク背景との境界部分)がぼける点に着目して本発明をなしたもので、請求項1の発明は、基板の位置を検出する基板検出装置において、基板に設けた位置検出用マークを撮像する撮像装置と、基板と撮像装置との相対間隔を基板の表面に直交する方向において変化させる移動装置と、撮像装置にて撮像した撮像画像からマークの輪郭部分における階調情報を求める手段と、階調情報に基づいて移動装置を制御して、基板と撮像装置との相対間隔を調整する制御装置と、を備えたものである。

0007

請求項2の発明は、基板の位置を検出する基板検出装置において、基板の表面に設けた位置検出用マークを撮像する撮像装置と、基板と撮像装置との相対間隔を基板の表面に直交する方向において変化させる移動装置と、撮像装置にて撮像した撮像画像からマークの輪郭部分における階調変化率を求める手段と、階調の変化率に基づいて移動装置を制御する制御装置と、を備えたものである。マークの輪郭部分における階調の変化率を求める手段は、例えば、画像処理装置、又は、貼り合わせ装置を統括制御する制御装置である。

0008

請求項3の発明は、請求項2の発明において更に、階調の変化率の許容値を設定する設定部を有し、制御装置は、輪郭部分における階調の変化率が許容値内となるように撮像装置と基板との相対間隔を変化させるようにしたものである。

0009

請求項4の発明は、請求項2の発明において更に、撮像装置と基板との相対間隔とマークの輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータを記憶する記憶部を有し、撮像画像から求めた階調の変化率と記憶されたデータとから撮像装置と基板との相対移動量を決定するようにしたものである。

0010

請求項5の発明は、上基板を保持する上ステージと下基板を保持する下ステージとを有し、上基板と下基板とを位置合わせした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、請求項1〜4のいずれかに記載の基板検出装置を有する基板貼り合わせ装置である。

0011

請求項6の発明は、基板の位置を検出する基板検出方法において、基板に設けた位置検出用マークを撮像装置を用いて撮像し、撮像した撮像画像からマークの輪郭部分における階調情報を求め、この階調情報に基づいて、基板と撮像装置との相対間隔を基板の表面に直交する方向において変化させることにより、マークを撮像装置の焦点深度内に入れるものである。

0012

請求項7の発明は、基板の位置を検出する基板検出方法において、基板に設けた位置検出用マークを撮像装置を用いて撮像し、撮像した撮像画像からマークの輪郭部分における階調の変化率を求め、階調の変化率に基づいて、基板と撮像装置との相対間隔を基板の表面に直交する方向において変化させることにより、マークを撮像装置の焦点深度内に入れるものである。

0013

請求項8の発明は、請求項7の発明において更に、階調の変化率の許容値を設定し、輪郭部分における階調の変化率が許容値内となるように撮像装置と基板との相対間隔を変化させるようにしたものである。

0014

請求項9の発明は、請求項7の発明において更に、撮像装置と基板との相対間隔とマークの輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータを記憶しておき、撮像画像から求めた階調の変化率と記憶されたデータとから撮像装置と基板との基板の表面に直交する方向における相対移動量を決定するようにしたものである。

0015

請求項10の発明は、上ステージに上基板を保持するとともに下ステージに下基板を保持し、上基板と下基板とを位置合わせした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ方法において、請求項6〜9のいずれかに記載の基板検出方法を用いたものである。

発明の効果

0016

基板の位置検出用マークが撮像装置の焦点深度から外れているか否かをマークの輪郭部分における階調情報に基づいて判定するので、マークを撮像装置の焦点深度内に確実に入れることができ、マークを確実に撮像することができる。

0017

また、基板貼り合わせ装置又は基板貼り合わせ方法においては、マークの検出不能によるエラー停止を未然に防止して、生産性の低下を防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

図1は基板貼り合わせ装置を示す模式図、図2基板制御装置制御ブロック図、図3は上下の基板のマークがそれぞれ焦点深度内にあるときの画像(撮像画像を256階調に変換した画像)を示す模式図、図4図3スキャンライン上の画素位置と階調との関係を表すグラフ図5図4のグラフから作成した画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフ、図6は上基板のマークだけが焦点深度から外れているときの画像(撮像画像を256階調に変換した画像)を示す模式図、図7図6のスキャンライン上の画素位置と階調との関係を表すグラフ、図8図7のグラフから作成した画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフ、図9は上下の基板のマークを焦点深度内に入れる動作を説明するための模式図である。

0019

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施例を説明する。
上基板1と下基板2は矩形状の透明なガラス樹脂からなり、下基板2の周辺部にはシール剤が枠状に塗布され、シール剤で囲まれる内側領域に液晶滴下塗布されている。基板貼り合わせ装置10は、これらの上基板1と下基板2を前工程から受入れ、上基板1と下基板2を面方向で位置合わせした状態で貼り合わせ、セル(液晶表示パネル)を製造する。

0020

基板貼り合わせ装置10は、図1に示す如く、密閉容器11、上ステージ21と上ステージ移動手段21A、下ステージ22と下ステージ移動手段22A(基板位置合わせ装置)、圧力調整装置30、及び撮像装置40とカメラ移動手段40A(移動装置)を有する。

0021

密閉容器11は四角箱形状をなし、内部に上ステージ21と下ステージ22を設け、一側面に開閉可能なシャッタ12を備える。このシャッタ12を開いて前工程から搬送されてくる上基板1と下基板2を密閉容器11内に搬入し、貼り合わされた基板1、2を搬出する。

0022

上ステージ21は上基板1を図示しない吸着手段により保持可能とし、上ステージ移動手段21Aにより昇降動する。

0023

下ステージ22は下基板2を保持可能とし、下ステージ移動手段22Aにより水平動、及び水平面内で旋回動する。

0024

圧力調整装置30は、密閉容器11の内部の圧力を調整するもので、例えば、真空源気体供給源を有してなり、真空源を用いて密閉容器11内の雰囲気真空状態減圧し、気体供給源を用いて真空状態とされた密閉容器11内の雰囲気を大気圧に昇圧させる。

0025

上下の基板1、2の各貼り合わせ面の四隅部分には、図6図9に示す如く、上下の基板1、2を面方向で位置決めするための位置検出用マーク(以下、単に「マーク」と言うことがある)60、61が印刷等により付されている。上基板1のマーク60は四角形の枠状をなし、下基板2のマーク61は四角形をなし、下基板2の四角形のマーク61は上基板1の枠形状のマーク60の枠内に収まる大きさに形成されている。

0026

CCDカメラからなる撮像装置40はこれらのマーク60、61を撮像するもので、上ステージ21に保持される上基板1及び下ステージ22に保持される下基板2の四隅部分に対応して、密閉容器11の下方に1つずつ配置される。また、撮像装置40に対応して、密閉容器11に覗き窓11Aが設けられ、更に、下ステージ22に下貫通孔22Bが設けられ、上ステージ21に上貫通孔21Bが設けられる。撮像装置40は、これらの覗き窓11Aと下貫通孔22Bを通して上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61を撮像する。上ステージ21の上貫通孔21Bの上部には、撮像装置40に対向してそれぞれ光源23が設けられ、上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61はそれぞれこの光源23から照射される光によるシルエット像として撮像される。
撮像装置40はカメラ移動手段40A(移動装置)により水平動及び昇降動する。

0027

従って、基板貼り合わせ装置10による上基板1と下基板2の貼り合わせ動作は、例えば以下の如くになる。

0028

まず、開かれたシャッタ12から搬入された上基板1と下基板2をそれぞれ上ステージ21と下ステージ22に保持する。この状態でシャッタ12を閉じ、圧力調整装置30により密閉容器11の内部を真空状態に減圧する。

0029

次に、上ステージ移動手段21Aにより上ステージを設定距離下降させ、上基板1を下基板2に対して上下方向において接近させる。そして、撮像装置40により上基板1と下基板2のマーク60、61を読み取り、上基板1と下基板2の面方向での相対位置ずれ状態を検出し、この相対位置ずれを修正するように下ステージ移動手段22A(基板位置合わせ装置)を制御し、上ステージ21と下ステージ22を基板1、2の面方向で相対移動させ、上基板1と下基板2を位置合わせする。

0030

次に、上ステージ移動手段21Aにより上ステージ21を下降させて、上基板1と下基板2をシール剤を介して重ね合わせる。圧力調整装置30による減圧下での貼り合わせにより、下基板2上に滴下塗布されている液晶中への空気の混入を回避できる。

0031

次に、圧力調整装置30により密閉容器11の内部を大気圧に昇圧させるとともに、必要により撮像装置40と下ステージ移動手段22Aを用いて上基板1と下基板2を再位置合わせした後、上ステージ21と下ステージ22の各面上への上基板1と下基板2の保持を解除し、貼り合わせた上基板1と下基板2からなるセルを密閉容器11内から取り出す。

0032

ところで、上述した、撮像装置40により上下の基板1、2のマーク60、61を撮像するとき、基板1、2の加工誤差に起因する基板1、2毎の板厚のばらつきや基板1、2に生じる反り等のために、マーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内から外れることがある。

0033

そこで、基板貼り合わせ装置10は、上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61を撮像装置40の焦点深度L内から外れることなくこの撮像装置40により確実に撮像可能にするために、図2に示す如く、基板検出装置20を備える。基板検出装置20は、図2破線で囲んで示したように、制御装置50、画像処理装置51、撮像装置40と撮像装置40の移動装置40A、設定部53、比較部54、記憶部55を有する。

0034

画像処理装置51は、撮像装置40により撮像した上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61について、撮像したマーク60、61と画像処理装置51内の記憶部に予め登録された図示しない基準マークパターン60K、61Kとのマッチング率一致度)を算出する。

0035

また、画像処理装置51は、撮像した上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61の画像を、図3及び図6に示す如く、多階調の画像(真っ黒から真っ白まで0から256階調の濃淡画像)に変換し、更に、図3図6のスキャンライン62に沿って走査して、図4図7に示す如く、スキャンライン62上の画素位置と階調との関係を表すグラフを作成し、更に、図4図7のグラフから画素位置と階調情報としての階調の変化率との関係を表すグラフを、図5図8の如く、作成する。画像処理装置51は、マーク60、61の撮像画像からマーク60、61の輪郭部分60B、61Bにおける階調の変化率を求める手段を構成する。
尚、この実施例においては、階調の変化率を絶対値にて表している。

0036

カメラ移動手段40Aからなる移動装置は、図1図9に示す如く、撮像装置40と上ステージ21及び下ステージ22との相対位置を調整し、結果として、撮像装置40と上基板1及び下基板2との、基板1、2の表面に直交する上下方向における相対間隔を変化させる。

0037

設定部53は、撮像装置40と上基板1及び下基板2の相対間隔の良否(撮像装置40の焦点深度L内に基板1、2の位置検出用マーク60、61が入る状態か否か)を判定するため、階調の変化率に関する許容値を設定する。

0038

比較部54は、画像処理装置51が算出した階調の変化率と設定部53に設定された許容値とを比較する。

0039

また、記憶部55には、撮像装置40と上基板1及び下基板2の良好な相対間隔を求めるために、撮像装置40に許容される繰り返し撮像回数(以下、「許容回数」という。)を設定してある。

0040

記憶部55は、撮像装置40と上基板1及び下基板2の相対間隔を変化させるときの相対移動量とその相対移動方向等の条件を設定してある。具体的には、例えば、上基板1に関してカメラ移動手段40Aの移動量d、初回修正時の移動方向(上方向又は下方向)が設定されており、上基板1に関して、撮像したマーク60、61の階調の変化率が許容値を外れていた場合には、撮像装置40を上方向に設定された移動量dで移動させるという具合である。尚、2回目以降の移動方向は、最初に算出された階調の変化率と相対間隔修正後に算出された階調の変化率との比較に基づいて決定するものとし、階調の変化率が増加していれば前回修正時と同方向へ移動させ、減少していれば逆方向へ移動させる。

0041

尚、記憶部55には、撮像装置40と上基板1及び下基板2との相対間隔とマークの輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータを記憶しておき、撮像した撮像画像から求めた階調の変化率と記憶されたデータとから撮像装置と基板との相対移動量を定めて、求めた階調の変化率からカメラ移動手段40Aの必要な移動量を決定するようにすることもできる。

0042

ここで、撮像装置40と上基板1及び下基板2との相対間隔とマーク60、61の輪郭部分における階調の変化率との関係を表すデータは、例えば、実験により求めることが可能である。

0043

制御装置50は、比較部54の比較結果を得て、画像処理装置51が算出した階調の変化率が設定された許容値から外れていたことを条件に撮像装置40のカメラ移動手段40Aを制御し、撮像装置40と上基板1及び下基板2の相対間隔を予め記憶部55に定めた設定量だけ変化させる。そして、制御装置50は、上基板1と下基板2の位置検出用マーク60、61を撮像装置40により再度撮像し、撮像したマーク60、61の階調の変化率を画像処理装置51により再度算出する。

0044

上下の基板1、2の位置検出用マーク60、61を撮像装置40の焦点深度L内に収める動作は、図1図9に示すように、概略以下の手順となる。

0045

上ステージ21に上基板1が、下ステージ22に下基板2がそれぞれ供給されて保持されると、上ステージ21が設定された距離だけ下降して、下基板2に上基板1が上下方向に接近する。このとき、基板1、2の加工誤差に起因する基板1、2毎の板厚のばらつきや基板1、2に生じる反り等のために、マーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内から外れることがある。マーク60、61が焦点深度L内から外れるパターンとしては、次の3つのパターンが考えられる。

0046

(a)上基板1のマーク60だけが焦点深度L内から外れる。

0047

(b)下基板2のマーク61だけが焦点深度L内から外れる。

0048

(c)上基板1のマーク60と下基板2のマーク61が共に焦点深度L内から外れる。

0049

上基板1のマーク60と下基板2のマーク61とは、形状が異なるので、予め登録されたそれぞれの基準マークパターン60K、61Kとパターンマッチング処理を行なうことで識別することができる。

0050

そして、焦点深度L内から外れているか否かは、各マーク60、61の輪郭部分における階調の変化率を求め、この変化率が予め設定されている許容値内か否かによって判定する。

0051

パターン(a)、(b)の場合、撮像装置40を上下方向(Z軸方向)に移動させて、両マーク60、61が焦点深度L内に入るように撮像装置40の上下位置を調整する。

0052

パターン(c)の場合、撮像装置40の上下位置を調整して、マーク60、61を1つずつ焦点深度L内に入れる。そして、マーク60、61の位置を別々に検出して、それぞれのマーク60、61の位置情報から両マーク60、61の面方向の位置ずれを求める。

0053

次に、上下の基板1、2のマーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内から外れているか否かを判定する手順を詳しく説明する。

0054

撮像装置40は基板1、2のマーク60、61をシルエット像として撮像する。撮像装置40が基板1、2のマーク60、61の画像を撮像すると、その撮像画像は画像処理装置51に送られる。

0055

画像処理装置51は以下の処理を行なう。手順は、次のA、B、Cの工程である。
(工程A);撮像視野S内において上基板1のマーク60及び下基板2のマーク61を見つけ、マーク60、61が、図3図6に示すように、撮像視野Sのほぼ中央に来るように撮像装置40の位置を調整する(上下の基板1、2を面方向に位置合わせするのではなく、2つのマーク60、61が現状の位置関係のままで撮像視野Sのほぼ中央に来るように撮像装置40を面方向に移動する)。

0056

即ち、パターンマッチング処理により、撮像視野S内における上基板1のマーク60と下基板2のマーク61の位置(各マーク60、61の中心位置)を確認する。基板1、2は透明なガラスや樹脂製で、撮像装置40の反対側の光源23から照明があてられているので、撮像装置40の撮像視野S内には、ゴミ等の異物が基板1、2に付着していない限り、上基板のマーク60と下基板2のマーク61しか映らない。従って、画像中で上基板1のマーク60の基準マークパターン60Kとマッチング率が最も高いマークを上基板1のマーク60と判断し、下基板2のマーク61の基準マークパターン61Kとマッチング率が最も高いマークを下基板2のマーク61と判断することができる。

0057

上下の基板1、2のマーク60、61の位置を求めたら、撮像装置40の位置を水平方向に調整して、両方のマーク60、61が撮像視野Sのほぼ中央に来るようにし、この状態で撮像し直す。図3図6の状態の場合、マーク60、61がもともと中央にあるので、このようなときには、撮像し直さなくても良い。

0058

画像処理装置51は、撮像装置40の撮像画像を多階調(真っ黒から真っ白まで0から256の階調)の濃淡画像に変換する。変換された画像は図3図6のようになる。図3は、マーク60、61が焦点深度L内にあるときの画像で、マーク60、61はいずれも濃い黒色の階調で映っている。図6は、上基板1のマーク60だけが焦点深度L内から外れているときの画像で、マーク60は灰色の階調であり、外周と内周の各輪郭部分60B(マーク60と背景との境界部分)はぼやけて、輪郭部分60Bの間の本体部分60Aより淡い灰色の階調で映っている。

0059

(工程B);上下の基板1、2のマーク60、61がそれぞれ焦点深度L内から外れているか否かを判定し、外れていたら焦点深度L内に入るように調整する。

0060

即ち、図4図7に示す如く、画像の中央を水平方向に横切るように設定されたスキャンライン62に沿って画像を走査して、スキャンライン62上の画素位置(横軸)と階調(縦軸)との関係を表すグラフを作成する。図4では、上下の基板のマーク60、61はいずれも焦点深度L内に入っており、上下の基板のマーク60、61の階調は約25の濃い灰色(ほぼ黒色)で、背景の階調は約225のごく淡い灰色(ほぼ白色)で映っている。これに対し、図7では、上基板のマーク60だけが焦点深度L内から外れているので、枠状の本体部分60Aの階調は約125の灰色であり、本体部分60Aの両側の輪郭部分60Bは、本体部60Aの灰色(階調約125)から背景と同色のごく淡い灰色(階調約225)に徐々に変化している。

0061

尚、スキャンライン62は複数設定しても良い。複数設定した場合には、複数のスキャンライン62から得られた階調値の平均を取る等して画素位置と階調との関係を表すグラフを作成する。

0062

次に、この画素位置と階調との関係を表すグラフから、図5図8に示す如く、画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフを作成する。

0063

階調の変化率は、階調の変化の割合(階調の変化量/画素数)なので、隣り合う画素間の階調の差を階調の変化率とすることができる。また、連続した複数の画素間で平均を求めるようにしても良い。

0064

次に、画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフができたら、工程Aで求めた上下のマーク60、61の位置情報からそれぞれのマーク60、61の輪郭部分60B、61B(マーク60、61と背景との境界部分で、マーク60では4箇所、マーク61では2箇所)の位置を求め、その位置付近、例えば、該位置を中央とした設定画素範囲から得られた階調の変化率それぞれが、図5図8にそれぞれ符号Aで示す許容値以上であるか否かを判定する。各マーク60、61について輪郭部分60B、61Bにおける階調の変化率が、1つでも許容値A以上であれば、そのマーク60、61は撮像装置40の焦点深度L内に存在すると判定し、全てが許容値Aよりも小さければそのマーク60、61は焦点深度L内から外れていると判定する。

0065

即ち、基板1、2は水平状態で保持されており、また、マーク60、61は基板1、2に比べて極めて微小な大きさであるので、スキャンライン62に沿う方向におけるマーク60、61の両端部においては、高低差が殆んど生じない。そのため、スキャンライン62に沿う方向において、マーク60、61の一方の端部が撮像装置40の焦点深度L内に入っていれば、他方の端部も焦点深度L内に入るはずである。従って、マーク60、61の輪郭部分60B、61Bから得られた複数の階調の変化率(マーク60では4つ、マーク61では2つ)のうち、1つ或いは幾つかが許容値A以上で、他の階調の変化率が許容値Aより小さい場合、それはマーク60、61が焦点深度L内から外れることは別の次のような原因によると考えられる。そこで、階調の変化率が1つでも許容値A以上であれば、そのマーク60、61は焦点深度L内に存在すると判定できるのである。

0066

例えば、マーク60、61が欠陥欠けや変形、ゴミ等の異物の付着等)を有することにより、スキャンライン62上の輪郭部分60B、61Bのうち1つの輪郭部分60B、61Bの位置が上記設定画素範囲から外れてしまう場合である。この場合、マーク60、61の位置情報から求めた上記1つの輪郭部分60B、61Bに対応する輪郭部分60B、61Bの位置付近は、マーク60、61の本体部分、或いは、背景とほぼ同じ階調値となる。そのため、マーク60、61が焦点深度L内に存在したとしても、階調の変化率は極めて小さく、許容値Aより小さい値となる。

0067

図5は、上下の基板1、2のマークの輪郭部分60Bにおける階調の変化率がいずれも許容値Aよりも大きく、いずれも焦点深度内に入っている状態を示している。これに対し、図8は、上基板1のマーク60の輪郭部分60Bにおける階調の変化率がいずれも許容値Aよりも小さく、上基板1のマーク60だけが焦点深度L内から外れている状態を示している。この判定で、上述のマーク60、61が焦点深度L内から外れるパターン(a)〜(c)のいずれに該当するかを知ることができるので、該当するパターンに応じて撮像装置40の上下位置を調整する。図6はパターン(a)に該当する。

0068

上基板1のマーク60を撮像装置40の焦点深度L内に入れる動作は次のようになる。
先ず、撮像装置40を上方向に予め設定された距離だけ移動させる。基板1、2の上下関係逆転しないので、パターン(a)のときは、図9に示す如く、上基板1のマーク60は焦点深度L内から上側に外れている。撮像装置40を上昇させれば、上基板1のマーク60が焦点深度L内に入るはずであるので、設定された移動量ずつ移動させては、上述した階調の変化率を求めて、上下の基板1、2のマーク60、61が共に焦点深度L内に入るように調整する。好ましくは、両方のマーク60、61における階調の変化率がほぼ同じ値になるように調整する。

0069

調整の途中で、下基板2のマーク61が焦点深度L内から外れてしまう場合もある。この場合は(c)のパターンに該当するので、この時点で、上下の基板1、2のマーク60、61の位置を別々に検出する動作に切り替える。

0070

尚、パターン(b)に該当したときには、まず、撮像装置40を下方向に予め設定された距離だけ移動させる。それは、パターン(b)では、下基板2のマーク61が撮像装置40の焦点深度L内から下方向に外れていると考えられるためである。

0071

(工程C);上下のマーク60、61間の面方向での位置ずれを求め、マーク60、61間の位置ずれが許容範囲内になるように調整する。

0072

パターンマッチング処理により、上基板1のマーク60と下基板2のマーク61との面方向の位置ずれを検出する。パターンマッチング処理は、工程Aによるものと同様である。ただ、工程Cの場合には、工程Bで既に上下の基板1、2のマーク60、61は撮像装置40の焦点深度L内に入れられているので、工程Aよりも高いマッチング率が得られる。位置ずれは上基板1のマーク60の中心位置と下基板2のマーク61の中心位置とのずれから求める。

0073

マーク60、61間の位置ずれが求まったならば、基板貼り合わせ装置10を統括制御する制御装置により下ステージ移動手段22Aを駆動してマーク60、61間の位置ずれをなくすように下ステージ22を水平面内で移動させる。マーク60、61は基板1、2の四隅部分にあるが、基板1、2やマーク60、61には加工上の許容誤差があるので、必ずしも理想的な位置にあるとは限らない。そのため、全ての箇所において上下のマーク60、61を完全に一致させることは困難なことがある。従って、それぞれの箇所において、上下のマーク60、61の位置ずれが許容値内となるように位置合わせする。また、1回の位置補正で、それぞれの箇所において上下のマーク60、61の位置ずれが許容値内とならないときは、上下のマーク60、61の位置ずれが許容値内となるまで、位置補正を繰り返し行なう。この繰り返し回数にも上限値が設定されている。上限値に達したら位置合わせ不可能として、基板貼り合わせ装置10はエラー停止する。

0074

尚、上述の工程Aにおいて、マッチング率に対して閾値を設定しておき、パターンマッチング処理のときに、マッチング率がこの閾値以下であったことを条件に、工程Bを行なうようにし、マッチング率が閾値以上の場合には、工程Bを行なわずに工程Cを行なうようにしても良い。

0075

本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)基板検出装置20は、撮像画像から上下の基板1、2の位置検出用マーク60、61の輪郭部分60B、61Bにおける階調の変化率を求め、階調の変化率に基づいて移動装置40Aを制御する。撮像画像中のマーク60、61は、そのマーク60、61が欠陥(欠けや変形、ゴミ等の異物の付着等)を有するものであっても、輪郭部分を有する。そして、その欠陥部分に対応する輪郭部分は、マーク60、61が焦点深度L内にあれば鮮明に、焦点深度L内から外れていれば、図6に示すマーク60の輪郭部分60Bと同様に、ぼやけたものとなる。

0076

従って、マーク60、61の欠陥部分がスキャンライン62上に位置していた場合でも、輪郭部分における階調の変化率は、マーク60、61が焦点深度L内にあれば、許容値A以上となり、焦点深度Lから外れれば、許容値A以下となる。

0077

このように、階調の変化率はマーク60、61の欠陥の影響を受け難いので、基板1、2のマーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内に入っているか否かを確実に判定することができる。

0078

その結果、マーク60、61を撮像装置40の焦点深度L内に確実に入れることができ、マーク60、61を確実に撮像することができる。

0079

また、上述したように、基板1、2のマーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内に入っているか否かを確実に判定することができるので、マーク60、61が焦点深度L内から外れていると間違って判定してしまうようなことが防止されるので、マーク60、61の検出不能による基板貼り合わせ装置10のエラー停止の増大を未然に防止して、生産性の低下を防止することができる。

0080

また、少なくとも1つの階調の変化率が許容値A以上であれば、そのマーク60、61は撮像装置40の焦点深度L内に存在すると判定するようにした。そのためマーク60、61の欠陥のために、マーク60、61の輪郭部分60B、61Bから得られた複数の階調の変化率のうち、幾つかの階調の変化率が許容値Aより小さい値となったときでも、マーク60、61の欠陥の影響を受けることを防止して、基板1、2のマーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内に入っているか否かを確実に判定することができるので、マーク60、61を撮像装置40で確実に撮像することができる。

0081

(b)階調の変化率の許容値Aを設定し、輪郭部分60B、61Bにおける階調の変化率が許容値A内となるように撮像装置40と基板1、2との相対間隔を変化させる。その結果、撮像装置40の焦点深度L内にマーク60、61を確実かつ効率的に入れることができる。

0082

(c)基板検出装置10は、撮像装置40と基板1、2との相対間隔とそれに対応する階調の変化率との関係を表すデータを記憶することができる。そこで、撮像した撮像画像から求めた階調の変化率と記憶されたデータとから撮像装置40と基板1、2との相対移動量を決定した場合には、基板1、2の位置検出用マーク60、61を撮像装置40の焦点深度L内により確実かつ効率的に入れることができる。

0083

(d)上基板1と下基板2とを位置合わせした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置10は、マーク60、61が撮像装置40の焦点深度L内に入っているか否かを階調の変化率に基づいて判定する基板検出装置20を有するので、基板1、2の貼り合わせにおける基板1、2の位置決め精度を向上させることができる。これにより貼り合わされた上下の基板1、2を用いて製造される液晶表示パネルの品質を向上させることができると共に、稼動率及び生産性を向上させることができる。

0084

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこ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、実施例では、カメラ移動手段40Aからなる移動装置が撮像装置40を上下方向(Z軸方向)に移動させて、上下の基板のマーク60、61を撮像装置40の焦点深度L内に入れたが、上ステージ21や下ステージ22を上下方向に移動させて、撮像装置40と基板1、2との上下方向の間隔の調整を行なっても良い。この場合には、上ステージ移動手段21Aや下ステージの移動手段22Aが移動装置となる。また、撮像装置40、上ステージ21、下ステージ22の上下方向の移動を組み合わせて行なっても良い。

0085

また、実施例では、パターン(a)、(b)とパターン(c)とで、マークを焦点深度内に入れる動作を分けたが、パターン(a)、(b)の場合もパターン(c)の動作、つまり、マークを片方ずつ焦点深度内に入れて、マークの位置検出を行なうようにしても良い。この場合、マークを撮像装置の焦点付近位置付けると、位置検出精度がより向上すると考えられ好ましい。

0086

焦点付近では階調の変化率が最大となるので、マークを焦点付近に位置付けるには、工程Bにおいて、許容値A以上の階調の変化率が得られるまで繰り返し行なっていた調整を、最大の階調の変化率が得られるまで繰り返し行なうようにすれば良い。このとき、最大の階調の変化率に到達したか否かは、階調の変化率が増加から減少に転じた後でなくては判別することは困難である。そこで、得られた階調の変化率とそのときの撮像装置40の高さ位置とを対応させて順次記憶させておき、最大の階調の変化率に到達した時点が判別できた後に、撮像装置をそのときの高さ位置に移動させるようにすれば良い。

0087

また、実施例では、基板検出装置の画像処理装置で階調の変化率を求めたが、貼り合わせ装置を統括制御する制御装置が求めるようにしても良い。また、この制御装置が、基板検出装置の制御装置を兼ねても良い。

0088

また、実施例では、位置検出用マークは、上基板に付した四角形の枠状のマークとその枠内に入る大きさで下基板に付した四角形のマークを使用したが、円形又は三角形の枠状のマークとその枠内に入る大きさの円形又は三角形のマークからなるものであっても良い。要するに、上下のマークが輪郭部分を有し、かつマークが上下で重なり合うことのない位置関係で付されているものであれば良い。従って、マークは上下の基板で、例えば、十字形等の同一形状のマークであっても良い。

0089

また、マーク60、61が、撮像装置40の焦点深度L内に存在すると判定する条件を、マーク60、61の輪郭部分60B、61Bから得られた複数の階調の変化率のうち、1つでも許容値A以上であることとしたが、複数の階調の変化率全てが許容値A以上であることを条件としても良い。また、複数の階調の変化率の平均値が、許容値A以上であることを条件としても良い。

0090

また、撮像装置40の撮像画像を256階調に変換するものとしたが、これより多い階調に変換するものであっても、少ない階調に変換するものであっても良い。要は、変換した多階調の画像から、マークの輪郭部分における階調の変化率を求めることができれば良い。

0091

また、位置検出用マークを基板の表面に設けたものとしたが、基板内に埋め込むものでも良い。

0092

また、基板は、液晶表示パネルの製造に用いられるものとしたが、プラズマディスプレーパネル有機ELパネル等の製造に用いられるものであっても良く、要するに、位置合わせが必要な基板であれば良い。

0093

尚、階調情報として、階調の変化率を用いたが、階調そのものを用いても良い。
例えば、四角形のマークの角部における階調値と許容値とを比較して、階調値が許容値内か否かによって、マークが撮像装置の焦点深度内にあるか否かを判別する。

0094

図3図6借りて説明すれば次のとおりである。
まず、各マーク60、61について、その中心位置を基準として少なくとも1つの角部の位置情報をそれぞれ記憶させておく。この例では、いずれのマーク60、61についても、図示右上の角部1つの位置情報を記憶させるものとする。

0095

そして、上述の実施例における工程Aと同様にして、それぞれのマーク60、61の中心位置を求めたならば、その位置からそれぞれのマーク60、61の角部の位置を求め、その角部の位置において画像の階調値を検出する。尚、角部の位置を中心とした予め設定した画素範囲における階調値の平均値を角部の階調値として検出しても良い。

0096

検出した階調値が許容値以上であれば、マーク60、61は撮像装置の焦点深度内にあり、許容値以下であれば焦点深度から外れていると判断する。

0097

図3のような場合、いずれのマーク60、61においても角部を含む輪郭部分の画像は鮮明であり、階調値は許容値以上となるから、マーク60、61は焦点深度内にあると判断される。

0098

図6のような場合、マーク61の角部を含む輪郭部分は鮮明であるが、マーク60の角部を含む輪郭部分はぼやけている。そのため、マーク61は、焦点深度内にあると判断されるが、マーク60は焦点深度内から外れていると判断される。

0099

このように、階調を用いた場合でも、マーク60、61が焦点深度内にあるか否かを確実に判別できるので、上述の実施例と同様の効果が得られる。

図面の簡単な説明

0100

図1は基板貼り合わせ装置を示す模式図である。
図2は基板制御装置の制御ブロック図である。
図3は上下の基板のマークがそれぞれ焦点深度内にあるときの画像(撮像画像を256階調に変換した画像)を示す模式図である。
図4図3のスキャンライン上の画素位置と階調との関係を表すグラフである。
図5図4のグラフから作成した画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフである。
図6は上基板のマークだけが焦点深度から外れているときの画像(撮像画像を256階調に変換した画像)を示す模式図である。
図7図6のスキャンライン上の画素位置と階調との関係を表すグラフである。
図8図7のグラフから作成した画素位置と階調の変化率との関係を表すグラフである。
図9は上下の基板のマークを焦点深度内に入れる動作を説明するための模式図である。

符号の説明

0101

1上基板
2下基板
10基板貼り合わせ装置
20基板検出装置
21 上ステージ
22 下ステージ
40撮像装置
40Aカメラ移動手段(移動装置)
50制御装置
51画像処理装置(階調の変化率を求める手段)
53 設定部
55 記憶部
60 上基板の位置検出用マーク
61 下基板の位置検出用マーク
60B輪郭部分
61B 輪郭部分

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