(57)【要約】【課題】平板基板の部分歪みを精度よく測定する。【解決手段】ガラス基板１は、チャック機構１１により、ほぼ垂直に保持される。ヘッドステージ駆動機構２２は、ヘッドステージ３０をガラス基板１と平行に移動させ、ヘッドステージ３０の検査光ビームがガラス基板１の表面を走査する。検出器３７は、ガラス基板１の表面からの反射光を検出し、検出した光の強度分布に応じた電気信号を出力する。信号処理回路２５は、検出器３７からの電気信号を演算処理して、レンズ３５の焦点位置がガラス基板１の表面に合うように、パルス信号を出力してモータ３８の駆動回路２６を制御する。メモリ２３は、このときのパルス信号のパルス数の情報を記憶し、パーソナルコンピュータ２４は、パルス信号のパルス数の情報からレンズ３５の移動量を検出して、ガラス基板１の部分歪みの深さ又は高さを検出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板基板をほぼ垂直に保持し、
検査光ビームを平板基板の表面へ照射し、
平板基板と検査光ビームとを相対的に移動しながら、
検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置を検出し、
平板基板の表面からの反射光をレンズ及び検出器を用いて検出し、
検出器で検出した光の強度分布に基づいて、レンズを移動してレンズの焦点位置を平板基板の表面に合わせ、
レンズの移動量を検出し、
検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置の検出結果及びレンズの移動量の検出結果から、平板基板の表面の凹凸部の位置と深さ又は高さとを検出することを特徴とする平板基板の部分歪み測定方法。
【請求項２】
検査光ビームを平板基板の表面へ垂直に照射することを特徴とする請求項１に記載の平板基板の部分歪み測定方法。
【請求項３】
検査光ビームを平板基板の表面へブリュースター角付近の入射角で斜めに照射することを特徴とする請求項１に記載の平板基板の部分歪み測定方法。
【請求項４】
平板基板をほぼ垂直に保持する保持手段と、
検査光ビームを平板基板の表面へ照射する投光手段と、
前記投光手段の検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置を検出する位置検出手段と、
平板基板の表面からの反射光を集光するレンズ及び前記レンズが集光した光を検出する検出器を有する受光手段と、
前記検出器で検出した光の強度分布に基づいて、前記レンズを移動して前記レンズの焦点位置を平板基板の表面に合わせる焦点調節手段と、
前記焦点調節手段による前記レンズの移動量を検出する移動量検出手段と、
平板基板と前記投光手段及び前記受光手段とを相対的に移動する走査手段と、
前記位置検出手段の検出結果及び前記移動量検出手段の検出結果から、平板基板の表面の凹凸部の位置と深さ又は高さとを検出する手段とを備えたことを特徴とする平板基板の部分歪み測定装置。
【請求項５】
前記投光手段は、検査光ビームを平板基板の表面へ垂直に照射することを特徴とする請求項４に記載の平板基板の部分歪み測定装置。
【請求項６】
前記投光手段は、検査光ビームを平板基板の表面へブリュースター角付近の入射角で斜めに照射することを特徴とする請求項４に記載の平板基板の部分歪み測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の平板基板の部分歪み測定方法を用いて、表示用パネルの基板の検査を行うことを特徴とする表示用パネルの製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の平板基板の部分歪み測定装置を用いて、表示用パネルの基板の検査を行うことを特徴とする表示用パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイパネル装置等の製造及び検査において、ガラス基板等のような平板基板の部分な歪みを測定する方法及び装置、並びにそれらを用いた表示用パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置の液晶パネルは、２枚のガラス基板を所定の間隔（ギャップ）で配置し、その中に液晶を封入して構成される。ガラス基板は、全体が一様に平坦でなく、局所的な凹凸部（以下、「部分歪み」と称す）を有する場合がある。図４（ａ）は部分歪みを有するガラス基板の斜視図、図４（ｂ）は同側面図、図４（ｃ）は液晶パネルの一部の断面図である。図４（ａ），（ｂ）は、ガラス基板１が凹形の部分歪み２及び凸形の部分歪み３を有する場合を示している。凹形の部分歪み２の深さ、及び凸形の部分歪み３の高さは、およそ１００μｍ程度である。近年の液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い、液晶パネルを構成するガラス基板の寸法は益々大きくなってきており、ガラス基板の寸法が大きくなる程、このような部分歪みを有する可能性が大きくなってくる。
【０００３】
液晶パネルを構成するガラス基板に部分歪みが有ると、図４（ｃ）に示すように、部分歪みの有る箇所ではガラス基板のギャップＧｄが正常なギャップＧｓと異なり、液晶パネルの液晶層の厚みが変動して、液晶ディスプレイ装置の表示品質に影響を及ぼす。このため、従来は、基板搭載台の上に水平に置いたガラス基板に斜めから光を当てながら、ガラス基板の部分歪みを目視により検査していた。基板搭載台は、ガラス基板の裏面全体を支持するものと、ガラス基板の裏面の複数箇所を突起ピン等により支持するものとがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の目視による検査は、ガラス基板の部分歪みを見落とす恐れがあり、液晶ディスプレイ装置の製造工程又は完成後に初めて不良が発覚する場合があった。また、検査者によって検査結果にばらつきがあり、部分歪みの位置や深さ又は高さを数量化して測定することはできなかった。
【０００５】
また、一般に、液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルをほぼ垂直に立てた状態で使用する。しかしながら、従来の目視による検査は、ガラス基板を水平に置いた状態で行うため、使用状態で問題となるガラス基板の部分歪みを正しく検査することができない。即ち、基板搭載台がガラス基板の裏面全体を支持する場合、ガラス基板の表面の凸形の部分歪みは検査できるが、ガラス基板の表面の凹形の部分歪みはガラス基板の重みで矯正されて検査することができない。一方、ガラス基板の裏面の複数箇所を突起ピン等により支持する場合、ガラス基板には重力によりたわみが発生する。このたわみの影響で、ガラス基板に本来ある部分歪みが発見しづらくなり、また部分歪みの形状も使用状態とは異なったものとなる。
【０００６】
本発明は、平板基板の部分歪みの位置、及び深さ又は高さを測定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、平板基板の部分歪みを精度よく測定することを目的とする。
【０００８】
本発明はさらに、基板の部分歪みが少ない表示用パネルを製造することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の平板基板の部分歪み測定方法は、平板基板をほぼ垂直に保持し、検査光ビームを平板基板の表面へ照射し、平板基板と検査光ビームとを相対的に移動しながら、検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置を検出し、平板基板の表面からの反射光をレンズ及び検出器を用いて検出し、検出器で検出した光の強度分布に基づいて、レンズを移動してレンズの焦点位置を平板基板の表面に合わせ、レンズの移動量を検出し、検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置の検出結果及びレンズの移動量の検出結果から、平板基板の部分歪みの位置と深さ又は高さとを検出するものである。
【００１０】
また、本発明の平板基板の部分歪み測定装置は、平板基板をほぼ垂直に保持する保持手段と、検査光ビームを平板基板の表面へ照射する投光手段と、投光手段の検査光ビームが照射されている平板基板の表面上の位置を検出する位置検出手段と、平板基板の表面からの反射光を集光するレンズ及びレンズが集光した光を検出する検出器を有する受光手段と、検出器で検出した光の強度分布に基づいて、レンズを移動してレンズの焦点位置を平板基板の表面に合わせる焦点調節手段と、焦点調節手段によるレンズの移動量を検出する移動量検出手段と、平板基板と投光手段及び受光手段とを相対的に移動する走査手段と、位置検出手段の検出結果及び移動量検出手段の検出結果から、平板基板の部分歪みの位置と深さ又は高さとを検出する手段とを備えたものである。
【００１１】
検査光ビームにより平板基板の表面を走査しながら、オートフォーカス用のレンズ及び検出器を用いて平板基板の表面からの反射光を検出し、平板基板の表面にオートフォーカスをかける。平板基板の表面に部分歪みが有ると、その深さ又は高さに応じてオートフォーカス用のレンズが移動し、その移動量を検出することによって、平板基板の部分歪みの深さ又は高さを測定することができる。平板基板をほぼ垂直に保持した状態で検査を行うので、重力による平板基板の部分歪みへの影響が少なく、平板基板の部分歪みを精度よく測定することができる。
【００１２】
さらに本発明では、検査光ビームを平板基板の表面へ垂直に照射し、あるいはブリュースター角付近の入射角で斜めに照射する。検査光ビームを平板基板の表面へ垂直に照射すると、検査光ビームと反射光とが同軸に配置され、投光手段及び受光手段を全体として小型に構成することができる。検査光ビームを平板基板の表面へブリュースター角付近の入射角で斜めに照射すると、検査光ビームの大部分が平板基板の表面で反射するので、光の透過率が高い平板基板を検査することができる。
【００１３】
本発明の表示用パネルの製造方法は、本発明の平板基板の部分歪み測定方法又は平板基板の部分歪み測定装置を用いて、表示用パネルの基板の検査を行うものである。本発明の平板基板の部分歪み測定方法又は平板基板の部分歪み測定装置を用いて表示用パネルの基板の検査を行うことにより、基板の部分歪みが少ない表示用パネルを製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による平板基板の部分歪み測定装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイパネル装置等の製造に用いられるガラス基板の部分歪みを検査する部分歪み測定装置の例を示している。部分歪み測定装置は、ワークチャック制御ユニット１０、チャック機構１１、ワークテンション機構１２、ワーク旋回機構１３、ヘッドステージ制御ユニット２０、ヘッドステージ駆動制御回路２１、ヘッドステージ駆動機構２２、メモリ２３、パーソナルコンピュータ２４、信号処理回路２５、駆動回路２６、及びヘッドステージ３０を含んで構成されている。
【００１５】
まず、検査対象であるガラス基板１を検査姿勢へ移動させる動作について説明する。ガラス基板１は、図示しない搬送ロボット又は手動搬送治具により、水平状態で部分歪み測定装置へ搬送され、水平状態のまま部分歪み測定装置へ引き渡される。チャック機構１１は、ワークチャック制御ユニット１０の制御により、四角形のガラス基板１の向かい合う２辺の外周付近をそれぞれ保持する。
【００１６】
続いて、ワーク旋回機構１３は、ワークチャック制御ユニット１０の制御により、ガラス基板１を保持しているチャック機構１１を旋回させて、ガラス基板１を水平状態からほぼ垂直に立てた状態へ移動させる。図３は、ガラス基板の検査姿勢を示す図である。ガラス基板１は、ほぼ垂直に立てた状態で、上辺及び下辺の外周付近をそれぞれチャック１１ａ，１１ｂにより保持されている。
【００１７】
続いて、ワークテンション機構１２は、ワークチャック制御ユニット１０の制御により、ガラス基板１の下辺の外周付近を保持しているチャック１１ｂを下方へ付勢して、ガラス基板１に所定の張力を掛ける。これは、ほぼ垂直に立てた状態のガラス基板１が、自重によりたわむのを防止するためである。
【００１８】
なお、このようにガラス基板を水平状態からほぼ垂直に立てた状態へ移動させる機構としては、本出願人による特願２００２−１１００１５号に記載されたものを利用することができる。
【００１９】
次に、ガラス基板１の部分歪みの検査について説明する。図１において、ヘッドステージ制御ユニット２０は、ヘッドステージ駆動制御回路２１、メモリ２３、及び信号処理回路２５へタイミング信号を出力する。ヘッドステージ駆動制御回路２１は、ヘッドステージ制御ユニット２０からのタイミング信号に同期して、ヘッドステージ駆動機構２２の制御を行う。ヘッドステージ駆動機構２２は、ヘッドステージ駆動制御回路２１の制御により、ヘッドステージ３０をガラス基板１と平行に移動させる。
【００２０】
図３において、矢印Ｙ及び矢印Ｚで示した方向が、ヘッドステージ３０の移動方向である。ヘッドステージ３０がＹ方向及びＺ方向へ移動することにより、ヘッドステージ３０から照射された検査光ビームがガラス基板１の表面を走査する。図３では、２つのヘッドステージ３０の検査光ビームが同時にガラス基板１の表面の半分ずつを走査することにより、ガラス基板１の表面全体の走査が行われる。ヘッドステージ駆動制御回路２１は、ヘッドステージ３０の位置の情報をメモリ２３へ出力する。
【００２１】
なお、検査光ビームによるガラス基板１の表面の走査は、検査光ビームとガラス基板１とを相対的に移動して行われる。本実施の形態ではガラス基板１を固定してヘッドステージ３０を移動しているが、ヘッドステージ３０を固定してガラス基板１を移動してもよい。本実施の形態のようにヘッドステージ３０を移動すると、装置全体を小型に構成することができる。
【００２２】
また、図３では２つのヘッドステージ３０によりガラス基板１の表面の走査を同時に行っているが、ヘッドステージ３０は１つあるいは３つ以上設けてもよい。ヘッドステージ３０の数を少なくする程、部品点数が減り、装置全体のコストを低くすることができる。ヘッドステージ３０の数を多くする程、ガラス基板１の表面全体の走査を短時間で行うことができ、検査時間を短くすることができる。
【００２３】
図１において、ヘッドステージ３０は、レーザー光源３１、レンズ３２、ハーフミラー３３、レンズ３５，３６、検出器３７、及びモータ３８を含んで構成されている。レーザー光源３１で発生した検査光ビームは、レンズ３２を通ってハーフミラー３３で反射し、レンズ３５により集束されてガラス基板１の表面へ垂直に照射される。ガラス基板１の表面へ照射された検査光ビームは、一部がガラス基板１の内部へ透過し、一部がガラス基板１の表面で反射する。ガラス基板１の表面からの反射光は、レンズ３５により集光されて、ハーフミラー３３を透過した後、レンズ３６により集束されて検出器３７の検出面で結像する。
【００２４】
検出器３７は、ＣＣＤラインセンサ等で構成され、検出面で検出した光の強度分布に応じた電気信号を信号処理回路２５へ出力する。検出器３７が検出する光の強度分布は、レンズ３５の焦点位置がガラス基板１の表面に合ったときに、検出器３７の検出面の中央の光強度が最大となる。信号処理回路２５は、検出器３７からの電気信号を演算処理し、検出器３７の検出面の中央の光強度が最大となるように、駆動回路２６へ出力するパルス信号のパルス数を調節する。駆動回路２６は、信号処理回路２５からのパルス信号のパルス数に応じてモータ３８を駆動し、モータ３８はレンズ３５を含む移動部３４をガラス基板１の表面と垂直の方向へ移動させる。信号処理回路２５は、このときのパルス信号のパルス数の情報をメモリ２３へ出力する。
【００２５】
メモリ２３は、ヘッドステージ制御ユニット２０からのタイミング信号に同期して、信号処理回路２５からのパルス信号のパルス数の情報を、ヘッドステージ駆動制御回路２１からのヘッドステージ３０の位置の情報と関連付けて記憶する。パーソナルコンピュータ２４は、メモリ２３に記憶されたヘッドステージ３０の位置の情報から、ヘッドステージ３０の検査光ビームが照射されているガラス基板１の表面上の位置を検出し、パルス信号のパルス数の情報から、レンズ３５の移動量を検出する。パーソナルコンピュータ２４は、これらの検出結果からガラス基板１の部分歪みの位置と深さ又は高さとを検出して、検査結果を表示装置に表示し又は出力装置に出力する。検査結果の表示方法としては、一例として、ガラス基板のどの位置にどの程度の部分歪みが有るかを色や記号等で示すマップ表示がある。
【００２６】
ガラス基板１の表面全体の検査が終了すると、ワーク旋回機構１３は、ワークチャック制御ユニット１０の制御により、ガラス基板１を保持しているチャック機構１１を旋回させて、ガラス基板１をほぼ垂直に立てた状態から水平状態へ移動させる。そして、チャック機構１１は、ワークチャック制御ユニット１０の制御によりガラス基板１の保持を解除し、ガラス基板１は、水平状態で図示しない搬送ロボット又は手動搬送治具へ引き渡される。
【００２７】
図１に示した実施の形態によれば、検査光ビームをガラス基板の表面へ垂直に照射するため、検査光ビームと反射光とが同軸に配置され、ヘッドステージ３０を小型に構成することができる。本実施の形態は、光の透過率が低い膜付きのガラス基板等の検査に適している。
【００２８】
図２は、本発明の他の実施の形態による平板基板の部分歪み測定装置の概略構成を示す図である。本実施の形態が図１に示した実施の形態と異なる点は、ヘッドステージ３０の代わりにヘッドステージ４０を設けた点である。その他の構成要素は図１に示した実施の形態と同様であり、その説明は省略する。
【００２９】
図２において、ヘッドステージ４０は、レーザー光源４１、レンズ４２，４４、ミラー４５，４６、レンズ４７，４８、検出器４９、及びモータ５０を含んで構成されている。レーザー光源４１で発生した検査光ビームは、レンズ４２を通ってレンズ４４により集束された後、ミラー４５で反射してガラス基板１の表面へ斜めに照射される。このとき、検査光ビームのガラス基板１の表面への入射角がブリュースター角付近となるように、ミラー４５の角度が調節されている。従って、ガラス基板１の表面へ照射された検査光ビームの大部分は、ガラス基板１の表面で反射する。ガラス基板１の表面からの反射光は、ミラー４６で反射してレンズ４７により集光され、レンズ４８により集束されて検出器４９の検出面で結像する。
【００３０】
検出器４９は、図１の検出器３７と同様にＣＣＤラインセンサ等で構成され、検出面で検出した光の強度分布に応じた電気信号を信号処理回路２５へ出力する。検出器４９が検出する光の強度分布は、レンズ４７の焦点位置がガラス基板１の表面に合ったときに、検出器４９の検出面の中央の光強度が最大となる。信号処理回路２５は、検出器４９からの電気信号を演算処理し、検出器４９の検出面の中央の光強度が最大となるように、駆動回路２６へ出力するパルス信号のパルス数を調節する。駆動回路２６は、信号処理回路２５からのパルス信号のパルス数に応じてモータ５０を駆動し、モータ５０はレンズ４４、ミラー４５，４６、及びレンズ４７を含む移動部４３をガラス基板１の表面と垂直の方向へ移動させる。信号処理回路２５は、このときのパルス信号のパルス数の情報をメモリ２３へ出力する。以下の動作は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００３１】
図２に示した実施の形態によれば、ガラス基板の表面へ照射した検査光ビームの大部分がガラス基板の表面で反射するので、光の透過率が高いガラス基板を検査することができる。本実施の形態は、透明なガラス基板の検査及び膜付きのガラス基板の検査の両方に適している。
【００３２】
以上説明した実施の形態によれば、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイパネル装置等の製造に用いられるガラス基板の部分歪みの位置、及び深さ又は高さを数量化して測定することができる。また、ガラス基板をほぼ垂直に保持した状態で検査を行うので、重力によるガラス基板の部分歪みへの影響が少なく、ガラス基板の部分歪みを精度よく測定することができる。従って、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイパネル装置等の製造工程での不良の発生を抑制し、歩留まりを向上することができる。
【００３３】
なお、以上説明した実施の形態では、信号処理回路２５のパルス信号のパルス数の情報からレンズ３５，４７の移動量を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えば変位計やレーザー測長器等を用いてレンズ３５，４７の移動量を直接検出してもよい。
【００３４】
本発明の平板基板の部分歪み測定方法及び平板基板の部分歪み測定装置は、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイパネル装置等のガラス基板の検査に限らず、部分歪みが問題となる各種の平板基板の検査に適用することができる。
【００３５】
本発明の平板基板の部分歪み測定方法又は平板基板の部分歪み測定装置を用いて表示用パネルの基板の検査を行うことにより、基板の部分歪みが少ない表示用パネルを製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の平板基板の部分歪み測定方法及び平板基板の部分歪み測定装置によれば、平板基板の部分歪みの位置、及び深さ又は高さを測定することができる。
【００３７】
また、本発明の平板基板の部分歪み測定方法及び平板基板の部分歪み測定装置によれば、平板基板の部分歪みを精度よく測定することができる。
【００３８】
本発明の表示用パネルの製造方法によれば、基板の部分歪みが少ない表示用パネルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による平板基板の部分歪み測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態による平板基板の部分歪み測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】ガラス基板の検査姿勢を示す図である。
【図４】図４（ａ）は部分歪みを有するガラス基板の斜視図、図４（ｂ）は同側面図、図４（ｃ）は液晶パネルの一部の断面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板
１０…ワークチャック制御ユニット
１１…チャック機構
１１ａ，１１ｂ…チャック
１２…ワークテンション機構
１３…ワーク旋回機構
２０…ヘッドステージ制御ユニット
２１…ヘッドステージ駆動制御回路
２２…ヘッドステージ駆動機構
２３…メモリ
２４…パーソナルコンピュータ
２５…信号処理回路
２６…駆動回路
３０…ヘッドステージ
３１…レーザー光源
３２…レンズ
３３…ハーフミラー
３４…移動部
３５，３６…レンズ
３７…検出器
３８…モータ
４０…ヘッドステージ
４１…レーザー光源
４２…レンズ
４３…移動部
４４…レンズ
４５，４６…ミラー
４７，４８…レンズ
４９…検出器
５０…モータ
【図１】
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【図２】
2004226172.tif 000004
【図３】
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【図４】
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