(57)【要約】【課題】傷または異物の検出精度が高い基板の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】透光性を有する基板の一面を被検査面として検査する基板の検査装置において、被検査面を含む平面上に照明装置を配設し、被検査面の法線方向に撮像装置を配設する。これにより、被検査面のみを、被検査面に略平行な照明光により照射することが可能となり、被検査面上に存在する異物及び傷のみを検出することが可能となる。【選択図】図４
2008076137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板の一面を被検査面として検査する基板の検査装置であって、
前記被検査面に対向して配設された撮像装置と、
前記被検査面を含む平面上に配設された照明装置と、を具備することを特徴とする基板の検査装置。
【請求項２】
前記基板の、前記被検査面を除く面を覆う遮光手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の基板の検査装置。
【請求項３】
透光性を有する基板の一面を被検査面として検査する基板の検査方法であって、
前記被検査面を含む平面上に配設された光源により前記被検査面を照射し、
前記被検査面に対向して配設された撮像装置により前記被検査面を撮像することを特徴とする基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の検査装置及び検査方法に関し、特に透光性を有する基板の表面を検査する基板の検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスや石英等の透光性を有する基板により構成される液晶パネル等の電気光学装置の製造工程においては、基板表面上に異物の付着や傷の存在を検査する検査装置が用いられている。検査装置は、撮像装置及び照明装置を備えて構成され、基板を反射もしくは透過方式で照明し、撮像することで、画像処理により異物や傷の存在を認識するものであり、例えば特開２００１−３０５５０３号公報に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０５５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、透光性を有する基板の表面を検査する場合の照明には、基板を挟んで撮像装置と対向する位置に配設される透過照明や、基板に対して撮像装置と同一側であり、かつ撮像装置の光軸と同一軸上に配設される同軸落射照明が使用される。
【０００４】
しかしながら、照明に透過照明や同軸落射照明を用いた場合、基板が透光性を有することから、基板の検査を行いたい被検査面とは反対側の面に存在する異物や傷が、撮像装置の取得画像に映りこんでしまう。また、例えば基板を吸着して保持するコレット等や背景に存在する装置等が撮像装置の取得画像に映りこんでしまう。
【０００５】
このように、取得画像内に不要なものが存在すると、例えば被検査面ではない面に存在する異物を、被検査面上に存在するものと誤認識してしまい、本来良品であるはずの基板を不良と判断してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、傷または異物の検出精度が高い基板の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板の検査装置は、透光性を有する基板の一面を被検査面として検査する基板の検査装置であって、前記被検査面に対向して配設された撮像装置と、前記被検査面を含む平面上に配設された照明装置と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の基板の検査方法は、透光性を有する基板の一面を被検査面として検査する基板の検査方法であって、前記被検査面を含む平面上に配設された光源により前記被検査面を照射し、前記被検査面に対向して配設された撮像装置により前記被検査面を撮像することを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、照明光は、被検査面に対し略平行に入射され、被検査面以外の面には照射されない。したがって、被検査面以外に異物や傷が存在していたとしても、これらが撮像装置による取得画像中に現れることがない。よって、透光性を有する基板の被検査面上に存在する異物及び傷のみを認識することが可能となり、誤検出をなくし、傷または異物の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、前記基板の、前記被検査面を除く面を覆う遮光手段を具備することが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、照明装置内で生じた迷光や、周囲の環境光が、被検査面を除く面上に入射することがない。よって、より確実に被検査面にのみ照明光が照射されるようになり、傷または異物の検出精度をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態においては、本発明を、透過型の液晶表示パネルの製造工程に使用される、基板の検査装置に適用したものである。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。図１は、液晶表示パネルの構成を示す斜視図である。図２は、マザー基板を説明する平面図である。図３は、防塵用基板貼着装置の構成を説明する概略上面図である。図４は、基板検査装置の構成を説明する概略構成図である。図５は、異物及び傷の検出方法を示す説明図である。
【００１３】
図１に示すように、電気光学装置である液晶表示パネル１は、それぞれがガラス、石英等の透明な材料で形成された一対の基板であるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層を封入して構成される透過型の液晶装置である。液晶表示パネル１は、例えばプロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられるものである。液晶表示パネル１は、画像表示領域１０ａ内において、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の電圧レベルを変化させることにより、液晶層の分子集合の配向や秩序を変化させることで、透過する光を変調し、階調表示を可能とする。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、それぞれ異なる大きさの矩形状を有し、対向基板２０は、ＴＦＴアレイ基板１０よりも小さく形成されている。液晶表示パネル１のＴＦＴアレイ基板１０の、対向基板２０側の表面の１辺の近傍には、図示しない外部回路接続端子が設けられており、この外部回路接続端子上には、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と称する）１３が実装されている。ＦＰＣ１３は、ＴＦＴアレイ基板１０の対向基板２０側の表面と平行であり、かつ外部回路接続端子が設けられた辺から外側へ延出されている。例えば、液晶表示パネル１が投射型表示装置に用いられる場合、液晶表示パネル１は、ＦＰＣ１３を介して投射型表示装置の制御装置に接続され、制御装置から伝送される画像信号及び各種駆動信号に基づいて、画像の表示を行う。また、液晶表示パネル１を構成するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の液晶層とは反対側となる面上には、それぞれ防塵用基板１１及び１２が貼着されている。防塵用基板１１及び１２は、それぞれ透光性を有するガラスや石英等により構成されており、熱硬化型接着剤により固定されている。
【００１４】
本実施形態では、液晶表示パネル１は、製造工程において、図２に示すように一枚のマザー基板１５上に複数配列された状態で形成された後に、個々に切り出されてなるものである。すなわち、後にＴＦＴアレイ基板１０となる積層構造をマザー基板１５上に形成した後に、対向基板２０を貼り付けて液晶を封止し、さらに防塵用基板１１及び１２を貼着した後に、液晶表示パネル１として各個片に切り離すのである。
【００１５】
以下に、本実施形態に係る基板検査装置が用いられる製造工程である、防塵用基板貼着工程について説明する。以下に説明する防塵用基板貼着工程においては、マザー基板１５上に貼り付けられた複数の対向基板２０の個々に、防塵用基板１１が貼着されるものであり、図３に示す防塵用基板貼着装置３０が用いられる。
【００１６】
防塵用基板貼着装置３０は、主にマザー基板搬送装置１００と、防塵用基板選別装置２００とによって構成されている。
【００１７】
防塵用基板選別装置２００は、搬送ロボット２０１と、表面検査装置２５０と、搬入装置２８０と、ＮＧストッカ２９０とを具備して構成されている。
【００１８】
搬入装置２８０は、複数の防塵用基板１２が載置されたパレット２８１を、防塵用基板選別装置２００内に搬入する装置である。
【００１９】
搬送ロボット２０１は水平多関節ロボット、いわゆるスカラ型のロボットであり、搬入装置２８０により搬入されたパレット２８１上の防塵用基板１２を、吸着コレット２１０により保持して搬送する装置である。吸着コレット２１０は、図４に示すように、先端が防塵用基板１２の外周部に接し、先端に設けられた凹部２１１内を装置雰囲気よりも負圧とすることにより防塵用基板１２を吸着し保持するものである。吸着コレット２１０は、負圧経路２１２及び２０４を介して、防塵用基板貼着装置３０内、もしくは工場に設けられた負圧発生源である真空ポンプ２０３に接続されている。吸着コレット２１０は、搬送ロボット２０１の動作により、水平方向及び鉛直方向への直動、並びに鉛直軸周りに回動が可能である。
【００２０】
本実施形態では、吸着コレット２１０は、吸着面である先端が水平であり下を向くように搬送ロボット２１０に配設されている。すなわち、吸着コレット２１０に保持された状態の防塵用基板１２の貼着面１２ａは、水平かつ下向きとなる。
【００２１】
また、搬送ロボット２０１の吸着コレット２１０の周囲には、吸着コレット２１０とは離間した位置に、遮光性を有する板状部材で構成された遮光板２１３が配設されている。遮光板２１３は、一面に開口を設けた箱状の形状を有し、開口がコレット２１０の先端と同一方向を向くように配設されている。また、遮光板２１３は、開口の先端が、吸着コレット２１０に保持された防塵用基板１２の貼着面１２ａと同一平面上に位置するように配設されている。
【００２２】
すなわち、吸着コレット２１０は、先端の吸着面が面する方向、すなわち下方以外の全周を遮光板２１３により覆われている。
【００２３】
表面検査装置２５０は、詳しくは後述するが、搬送ロボット２０１により保持された状態の防塵用基板１２の、被検査面である貼着面１２ａ上における異物及び傷の存在の有無を検査する装置である。
【００２４】
ＮＧストッカ２９０は、表面検査装置２５０により異物が付着しているもしくは傷が存在すると認識された不良防塵用基板１２ｎｇを一時的に保持し、防塵用基板選別装置２００外に搬出する装置である。
【００２５】
一方、マザー基板搬送装置１００は、搬送ロボット１０１と、搬入装置１１０と、基板保持装置１２０と、基板搬出装置１３０と、接着剤塗布硬化装置１４０とを具備して構成されている。
【００２６】
搬送ロボット１０１は水平多関節ロボット、いわゆるスカラ型のロボットであり、搬入装置１１０により搬入されたマザー基板１５を保持して搬送する装置である。
【００２７】
搬入装置１１０は、防塵用基板１２が貼着される前の複数のマザー基板１５を保持した図示しないストッカを、マザー基板搬送装置１００内に搬入する装置である。
【００２８】
基板保持装置１２０は、搬送ロボット１０１により搬入されたマザー基板１５を一時的に保持する装置である。
【００２９】
基板搬出装置１３０は、防塵用基板１２が貼着された後のマザー基板１５を、マザー基板搬送装置１００外に搬出する装置である。
【００３０】
接着剤塗布硬化装置１４０は、基板保持装置１２０により保持されたマザー基板１５上に熱硬化型接着剤を塗布し、防塵用基板１２が対向基板２０上に載置された後に熱硬化型接着剤を硬化する装置である。
【００３１】
以上のような構成を有する防塵用基板貼着装置３０において実施される、防塵用基板貼着工程について、以下に説明する。
【００３２】
まず、マザー基板搬送装置１００において、搬入装置１１０により搬入されたマザー基板１５が、搬送ロボット１０１により搬送されて、基板保持装置１２０上に位置決めされて保持される。基板保持装置１２０上に保持されたマザー基板１５の個々の対向基板２０上に、接着剤塗布硬化装置１４０により熱硬化型接着剤が塗布される。
【００３３】
上述の工程が実施される一方で、防塵用基板選別装置２００において、搬入装置２８０により搬入された防塵用基板１２は、搬送ロボット２０１によって搬送されて、表面検査装置２５０により、貼着面１２ａ上における異物の付着もしくは傷の存在について検査される。
【００３４】
表面検査装置２５０によって異物の付着もしくは傷が存在すると判定された防塵用基板１２は、不良防塵用基板１２ｎｇとしてＮＧストッカ２９０のＮＧパレット２９１上に搬送され載置される。
【００３５】
表面検査装置２５０によって異物の付着もしくは傷は存在しない、すなわち良品と判断された防塵用基板１２は、搬送ロボット２０１により搬送され、基板保持装置１２０により保持されたマザー基板１５上の熱硬化型接着剤を塗布された状態の対向基板２０上に、載置される。
【００３６】
全ての対向基板２０上に、防塵用基板１２が載置された後に、熱硬化型接着剤が接着剤塗布硬化装置１４０により硬化される。これにより、対向基板２０上に、防塵用基板１２が貼着される。
【００３７】
熱硬化型接着剤が硬化された後のマザー基板１５は、搬送ロボット１０１により、基板搬出装置１３０に搬送され、マザー基板搬送装置１００外に搬出される。以上により、対向基板２０上に防塵用基板１２が貼着された状態のマザー基板１５が完成し、防塵用基板貼着工程が終了する。
【００３８】
以下に、本実施形態の基板検査装置である防塵用基板選別装置２００の表面検査装置２５０について詳細に説明する。
【００３９】
図４に示すように、表面検査装置２５０は、制御装置２０２、撮像装置２５１、画像処理装置２５２、照明装置２６０及び照明駆動装置２６１を具備して構成される。
【００４０】
撮像装置２５１は、ＣＣＤ等を用いた電子カメラであり、本実施形態では白黒画像を取得するものである。撮像装置２５１は、画像処理装置２５２に電気的に接続されており、取得した画像を画像処理装置２５２へと出力する。
【００４１】
画像処理装置２５２は、撮像装置２５１により取得された画像に対して画像処理を施す装置である。画像処理装置２５２は、制御装置２０２に電気的に接続されており、画像処理によって得られた認識結果を制御装置２０２へ出力する。
【００４２】
照明装置２６０は、ＬＥＤ、ハロゲン、キセノン等の光源を有する照明装置であり、本実施形態では光源として白色のＬＥＤを複数個使用している。照明装置２６０は、複数個のＬＥＤを円周上に配列し、照明光の光軸（出射軸）を円周の中心方向に向けた、いわゆるリング状照明である。なお、照明装置２６０は、照明光が直接撮像装置２５２に入射することがない位置に配設されていることは言うまでもない。照明装置２６０は、照明駆動装置２６１に電気的に接続されている。
【００４３】
照明駆動装置２６１は、照明装置２６０の光源を駆動するための電力を供給する装置であり、照明の点灯時期及び照明光の強度を制御する。照明駆動装置２６１は、制御装置２０２に電気的に接続されている。
【００４４】
本実施形態の表面検査装置２５０では、撮像装置２５１及び照明装置２６０は、防塵用基板選別装置２００の基台上に固定されている。また、図４に示すように、撮像装置２５１は光軸が鉛直上向きとなるように配設されており、照明装置２６０は、光源であるＬＥＤからの照明光の出射方向が、撮像装置２５１の光軸と直交するように配設されている。すなわち、照明装置２６０の照明光の出射方向は水平方向である。
【００４５】
制御装置２０２は、演算装置、記憶装置、入出力装置等を備え、防塵用基板選別装置２００を構成する各装置の動作を制御する装置である。
【００４６】
上述の構成を有する表面検査装置２５０による、防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査方法を以下に説明する。
【００４７】
防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査時には、図４に示すように、防塵用基板１２は、コレット２１０に保持された状態で搬送ロボット１０１により、撮像装置２５１の視野内に搬送される。ここで、防塵用基板１２は、被検査面である貼着面１２ａが、照明装置２６０の照明光の光軸を含む面と略一致するように保持される。
【００４８】
言い換えれば、防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査時において、照明装置２６０は貼着面１２ａと略同一平面上に配設されるのであり、このとき、照明装置２６０が出射する照明光の光軸は、貼着面１２ａと略平行となるのである。
【００４９】
上述の位置に防塵用基板１２が保持された状態で、照明駆動装置２６１により照明装置２６０が点灯され、撮像装置２５１により画像が取得される。撮像装置２５１により取得された画像は、画像処理装置２５２によって所定のしきい値に基づいた２値化画像処理が施され、画像中の輝点の存在の有無の認識がなされる。認識結果は制御装置２０２に入力され、制御装置２０２は、輝点の存在の有無の情報から、防塵用基板１２の貼着面１２ａ上に異物及び傷の存在の有無を判断する。以上により、防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査が完了するのである。
【００５０】
以下に本実施形態の基板検査装置及び基板検査方法の作用及び効果を説明する。  
図５に模式的に示すように、防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査時において、照明装置２６０は、貼着面１２ａと略同一平面上に位置するものであり、照明装置から出射される照明光は図４の矢印Ｌ１で示すように、貼着面１２ａに略平行に浅い角度で照射される。
【００５１】
このため、貼着面１２ａ表面が鏡面状である、すなわち異物や傷が存在しない場合（図５中の領域Ｐ１）には、照明光は全反射される（矢印ＬＲ１）。このため、貼着面１２ａの法線方向に配設された撮像装置２５１に照明光は入射しない。よって、異物や傷が存在しない領域は、撮像装置２５１により取得された画像中において暗い領域として現れる。すなわち、画像処理装置２５２による２値化後の画像においては黒として認識される。
【００５２】
一方、貼着面１２ａ表面に傷が存在する場合（図５中の領域Ｐ２）や、異物が付着している場合（図５中の領域Ｐ３）、照明光は全反射されず、傷もしくは異物により乱反射され（図５中のＬＲ２及びＬＲ３）、撮像装置２５１に入射される。よって、異物や傷が存在する領域は、撮像装置２５１により取得された画像中において明るい領域、例えば白い輝点として現れる。すなわち、画像処理装置２５２による２値化後の画像においては白として認識され、これに従い制御装置２０２において不良として判断される。
【００５３】
また、照明光は、貼着面１２ａに略平行な方向に照射されるため、防塵用基板１２の裏面１２ｂ側には照射されない。したがって、防塵用基板１２の裏面１２ｂ上に異物や傷が存在していたとしても、これらが撮像装置２５１による取得画像中に現れることがない。これは、防塵用基板１２の裏面１２ｂ側に存在する吸着コレット２１０や搬送ロボット２０１についても同様であり、これらも撮像装置２５１による取得画像中に現れることがない。
【００５４】
したがって、本実施形態によれば、透光性を有する基板である防塵用基板１２の、被検査面である貼着面１２ａ上に存在する異物及び傷のみを認識することが可能となり、誤検出をなくし、傷または異物の検出精度を向上させることが可能となるのである。
【００５５】
また、本実施形態においては、防塵用基板１２の貼着面１２ａの検査時において、防塵用基板１２の側面部１２ｃ及び裏面１２ｂが、遮光板２１３により覆われている。このため、照明装置２６０内における乱反射等により発生し、防塵用基板１２の側面部１２ｃへ向かう迷光（図５中の矢印Ｌ２）が、側面部１２ｃ及び裏面１２ｂに入射することがない。また、工場内の照明等による環境光も同様に側面部１２ｃ及び裏面１２ｂに入射することがない。
【００５６】
したがって、遮光板２１３を配設することにより、より確実に被検査面である貼着面１２ａ上にのみ照明光が照射されるようになり、傷または異物の検出精度をより向上させることが可能となるのである。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う基板の検査装置及び検査方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００５８】
例えば、上述の実施形態では、照明装置の一形態としてリング状の照明を採用しているが、本発明では基板表面を全方位から照射する必要はなく、例えば複数のＬＥＤを直列に配列したいわゆるバー状の照明を、一つだけ基板の被検査面と同一平面上に配設する形態であってもよい。
【００５９】
また、被検査面と照明装置と撮像装置との相互の位置関係は、相対的なものであり、例えば撮像装置の光軸は水平方向であって、基板の被検査面が直立する形態であってもよい。
【００６０】
また、本実施形態は、液晶表示パネルに貼着される防塵用基板の表面の検査に本発明を適用したものであるが、例えば、対向基板やマザー基板の表面を検査する場合にも本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また、本発明で検査する基板は、液晶表示パネルに用いられる基板に限られるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】液晶表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図２】マザー基板を説明する平面図である。
【図３】防塵用基板貼着装置の構成を説明する概略上面図である。
【図４】基板検査装置の構成を説明する概略構成図である。
【図５】異物及び傷の検出方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１２  防塵用基板、  １２ａ  貼着面（被検査面）、  ２０１  搬送ロボット、  ２０２  制御装置、  ２０３  真空ポンプ、  ２０４  真空経路、  ２１０  吸着コレット、  ２１３  遮光板、  ２５１  撮像装置、  ２５２  画像処理装置、  ２６０  照明装置、  ２６１  照明駆動装置
【図１】
2008076137.tif 000003
【図２】
2008076137.tif 000004
【図３】
2008076137.tif 000005
【図４】
2008076137.tif 000006
【図５】
2008076137.tif 000007