CN101526342B - 用于检测玻璃基板的不平坦的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测玻璃基板的不平坦的检测装置和方法。该检测玻璃基板的不平坦的检测装置包括：发射光的光源；使所述光偏振的偏振器；标准单元，其包括相对的外表面，所述玻璃基板被接合到所述相对的外表面之一，经偏振的光通过所述标准单元和所述玻璃基板；分析器，其检测和分析通过所述标准单元和所述玻璃基板的光。

Description

用于检测玻璃基板的不平坦的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及检测玻璃基板的不平坦的检测装置和方法。

背景技术

直到最近，显示装置典型地使用阴极射线管(CRT)。现在，对开发作为CRT的替代品的各种类型的平板显示器，比如液晶显示(LCD)装置、等离子显示板(PDP)、场发射型显示器、以及电致发光显示器(ELD)，做出了很多努力和研究。在这些平板显示器中，LCD装置具有很多优势，比如分辨率高、重量轻、外形薄、尺寸紧凑以及电源电压需求低。

通常，LCD装置包括两个分隔开并彼此相向的基板，在这两个基板之间置入液晶材料。这两个基板包括彼此相向的电极，在所述电极间施加的电压产生穿过液晶材料的电场。在液晶材料中的液晶分子的取向依照所产生电场的强度而改变为所产生电场的方向，从而改变了LCD装置的透光率。因而，LCD装置通过变化所产生电场的强度来显示图像。

图1是LCD装置的截面图。

参见图1，LCD装置95包括液晶面板30和背光单元90，液晶面板30具有单元间隙d且包括阵列基板10、滤色器基板5、以及阵列基板10和滤色器基板5之间的液晶层15。

阵列基板10包括在第一玻璃基板2上彼此交叉的选通线和数据线，以限定像素区。在像素区P中，形成像素电极70和开关区S中的薄膜晶体管T。薄膜晶体管T包括栅极25、半导体层40以及源极32和漏极34。将像素电极70通过漏接触孔CH1连接到漏极34。栅绝缘层45在栅极25上。钝化层55在薄膜晶体管T上并具有漏接触孔CH1。第一取向层76在像素电极70上。

滤色器基板5包括第二玻璃基板1上的黑底12以及各自的像素区P中的包括红(R)、绿(G)和蓝滤色器图案16a和16b的滤色器层16。公共电极80在滤色器层16上。第二取向层75在公共电极80上。

第一和第二玻璃基板2和1通常具有大约1.1mm的厚度。近来，使用具有大约0.7mm厚度的玻璃基板。玻璃基板通常由浮式法(Floatingmethod)或熔融法(Fusion method)来制造。

然而，由于制造工艺，玻璃基板在其表面上可能会不平坦。这种不平坦可以称为一种波动(Uneri)。由于这种不平坦，在表面会出现条纹图案。

图2A是例示了不平坦的母玻璃基板的平面图，而图2B是例示了图2A的II-II线的截面图。

参见图2A和2B，母玻璃基板100包括多个部分F。每个部分F在切割处理后可以是液晶板(图1的30)的第一玻璃基板2或第二玻璃基板1。换句话说，在阵列基板(图1中的10)的母玻璃基板100上以及滤色器基板(图1中的5)的母玻璃基板100上执行沉积工艺、曝光工艺、显影工艺、蚀刻工艺等等，将这两个母玻璃基板接合并切割为部分F，制造出液晶面板。

母玻璃基板100在其表面上具有不平坦110。不平坦110是在制造母玻璃基板100时产生的缺陷。不平坦110的凸起具有条纹图案。不平坦110可能出现在母玻璃基板100的至少一个表面上。不平坦110的凸起可以具有各种形状，例如三角形、半圆形等。不平坦的条纹可以出现在母玻璃基板100的整个表面上。

所述凸起可以在具有预定厚度t的母玻璃基板100的表面较大范围内具有高度h。然而，即使凸起的高度h为大约30nm，特别是非常小的大约10nm，也会由于这种不平坦在显示器检测过程中出现条纹图案的瑕疵，因而降低了显示质量。母玻璃基板100的不平坦缺陷存在于制造LCD装置的初始步骤中，并且母玻璃基板100占了大量的LCD装置生产成本。因而，生产效率下降。所以，需要对母玻璃基板100的不平坦进行早期检测的系统。然而，因为不平坦的高度非常小，所以检测不平坦很困难。

在现有技术中，存在检测母玻璃基板不平坦的接触方法和非接触方法。波纹法(waviness method)作为接触方法而使用。波纹法具有良好的可靠性，但是它可能导致母玻璃基板中的缺陷，这是因为该方法在检测过程中需要切割母玻璃基板100并且磨损母玻璃基板100。

采用氙灯的光学方法作为非接触方法而使用。由于该光学方法是无损检测方法，它容易检测出母玻璃基板100的不平坦。

图3是例示了根据相关技术的玻璃基板的不平坦的检测装置的图。

参见图3，检测装置150包括氙灯155、与氙灯155分隔开的屏幕170、以及氙灯155和屏幕170之间的台165。

装置150利用了氙灯155发射光并且透过玻璃基板160的光在屏幕170上产生图像的原理。

在玻璃基板160的厚度表面T面向氙灯155的状态下，光不通过玻璃基板160，并且不在屏幕170上产生任何图像。当沿顺时针或逆时针方向由台165旋转玻璃基板160时，从氙灯155发射的光通过玻璃基板160，从而在屏幕170上产生图像。根据旋转角度的变化和屏幕170上产生的图像的关系来判断是否存在不平坦。换句话说，该检测方法利用了根据旋转角度的变化的不同透射率。

然而，该检测方法由人眼来进行，因而，所述判断依赖于检测人员，在判断不平坦中存在偏差。此外，很难将检测结果存入数据库。因而，相关技术方法的可靠性下降。

发明内容

因而，本发明致力于一种检测玻璃基板的不平坦的检测装置和方法，其基本避免了由相关技术的局限和缺点所导致的一个或更多个问题。

本发明的一个优点在于提供一种能够增强可靠性的检测用于液晶显示装置的玻璃基板的不平坦的检测装置和方法。

本发明的附加特征和优点将在下面的描述中阐明，并且部分根据该描述变得明显，或可以通过本发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现和获得本发明的这些及其他优点。

为了实现这些及其它优点，并按照本发明的目的，如本文中具体实施和在广泛意义上描述的，一种检测玻璃基板的不平坦的检测装置包括：发射光的光源；使所述光偏振的偏振器；标准单元，其包括相对的外表面，将所述玻璃基板接合到所述相对的外表面之一，经偏振的光通过所述标准单元和所述玻璃基板；分析器，其检测和分析通过所述标准单元和所述玻璃基板的光。

另一方面，一种检测玻璃基板的不平坦的检测方法包括：从光源发射光；通过偏振器使所述光偏振；使经偏振的光通过标准单元和所述玻璃基板，所述玻璃基板接合到所述标准单元的相对的外表面之一；以及检测和分析通过所述标准单元和所述玻璃基板的光。

另一方面，一种制造液晶显示装置的方法包括：提供两个分隔开并彼此相向的玻璃基板，在这两个玻璃基板之间置入液晶材料，其中，使这些玻璃基板中的至少一个经受检测不平坦的检测方法，该方法包括如下步骤：从光源发射光；通过偏振器使所述光偏振；使经偏振的光通过标准单元和该玻璃基板，该玻璃基板接合到所述标准单元的相对的外表面之一；以及检测和分析通过所述标准单元和该玻璃基板的光。

应当理解，本发明的上述一般描述和下述详细描述均为示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图被包括在本申请中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1是LCD装置的截面图；

图2A是例示了具有不平坦的母玻璃基板的平面图；

图2B是例示了图2A的II-II线的截面图；

图3是例示了根据相关技术的玻璃基板的不平坦的检测装置的图；

图4是例示了根据本发明的一种实施方式的玻璃基板的不平坦检测装置的图；

图5是例示了根据本发明的该实施方式在检测过程中该检测装置的图；

图6是例示了根据本发明的该实施方式的该检测装置的标准单元的截面图；

图7是例示了制造图6的标准单元的流程图；

图8A是例示了根据本发明的该实施方式的标准单元的延迟值(retardation value)的标准延迟波形的曲线图；

图8B是例示了根据本发明的该实施方式的包括具有不平坦的第一和第二玻璃基板的标准单元的图；

图9A和9B是例示了分别具有不同类型的不平坦的两个基板的截面图；以及

图10A和10B是例示了根据本发明的该实施方式，通过该检测装置分别对图9A和9B的两个基板所检测的延迟波形的曲线图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施方式，在附图中对其进行了例示。

图4是例示了根据本发明的一种实施方式的玻璃基板的不平坦的检测装置的图。

参见图4，检测装置250包括光源255、偏振器260、标准单元270和分析器275。

光源255可以是激光器，例如，气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器等等。因而，检测装置250是非接触型检测装置。

激光束B的尺寸(例如，光斑尺寸)可以是装置250中的重要因素。例如，光斑尺寸可以从大于0到大约5mm。在特定实施方式中，光斑尺寸为大约1mm。

偏振器260透射光轴与偏振器260的偏振轴相同的光，而阻止或反射光轴与该偏振轴不同的光。

玻璃基板265是检测在其上是否存在不平坦的基板。玻璃基板265可以是母玻璃基板或者是可以作为母玻璃基板的样品部分的样品玻璃基板。基本上会在整个母玻璃基板上存在不平坦，检测过程中可以使用通过切割母玻璃基板而制备的样品玻璃基板。

偏振器260、玻璃基板265和标准单元270可以彼此平行。玻璃基板265可以面向标准单元270的外表面之一，例如，位于偏振器260与标准单元270之间或者标准单元270与分析器275之间。

标准单元270可以包括第一基板和第二基板以及该第一基板和第二基板之间的液晶层。液晶层是既具有寻常折射率(ordinary refractiveindex)又具有非常折射率(extraordinary refractive index)的各向异性材料。

检测装置250利用了标准单元270的双折射特性。玻璃基板265可以相对于标准单元270移动，并接合到标准单元270或与标准单元270相分离。在检测过程中，玻璃基板265可以接合到标准单元270并由激光束B扫描数次以增加检测不平坦的准确度。在扫描过程中，光源255可以相对于玻璃基板265移动。例如，接合到标准单元270的玻璃基板265可以平行于玻璃基板265的平面移动，或者光源255可以平行于玻璃基板265的该平面移动。

图5是例示了根据本发明实施方式在检测过程中的该检测装置的图。

参见图5，玻璃基板265可以相对于标准单元270移动，并接合到标准单元270。然后，光源255可以沿平行于玻璃基板265的平面的方向扫描并向偏振器260发射激光束B，产生具有偏振器260的偏振轴的光轴的线性偏振激光束B。线性偏振激光束B通过玻璃基板265和标准单元270，并入射到分析器275上。分析器275在扫描方向上接收激光束B并检测光学特性，例如，在玻璃基板265与标准单元270的组合的扫描方向上的延迟值。该延迟值可以由下述公式表示：d×Δn(其中d为厚度，而Δn为寻常折射率与非常折射率的差)。

检测装置250中可以包括存储部分。存储部分存储所检测到的玻璃基板265和标准单元270的组合的光学特性，并将其存储到数据库。该存储部分可以设置在分析器275中或分析器275外部。

图6是例示了根据本发明实施方式的该检测装置的标准单元的截面图。

参见图6，标准单元270包括第一基板305和第二基板310、以及该第一和第二基板305和310之间的液晶层315。在第一和第二基板305和310的外围区域中形成密封图案320，密封图案320接合到第一和第二基板305和310。标准单元270可以包括有源区AA和无源区NAA。

第一基板305包括第一玻璃基板301的外围区域上在密封图案320内侧的多个第一对准键307。黑底312可以在第一玻璃基板301的无源区NAA上。第一透明电极340可以在具有黑底312的第一玻璃基板301上。第一透明电极340可以在有源区AA和无源区NAA两者上。

第二基板310包括第二玻璃基板302的外围区域上的多个第二对准键308。第二对准键308在位置上对应于第一对准键307。第二透明电极350可以在第二玻璃基板302上。

利用第一和第二对准键接合第一和第二基板305和310。可以在第一玻璃基板301的外表面上形成第一透明电极340。可以在第二玻璃基板302的外表面上形成第二透明电极350。虽然未在附图中示出，但可以在第一和第二基板305和310之间设置间隔体，以保持单元间隙d。所述间隔体可以是球状间隔体或柱状间隔体。可以利用其它结构来改变标准单元270。

图7是例示了制造图6的标准单元的流程图。

参见图7，在第一步骤st1中，制备第一玻璃基板(图6中的301)。然后，在第二步骤st2中，在第一玻璃基板上形成第一对准键(图6中的307)。然后，在第三步骤st3中，在第一玻璃基板上形成黑底(图6中的312)。然后，在第四步骤st4中，在具有黑底的第一玻璃基板上形成第一透明电极(图6中的340)。然后，在第五步骤st5中，在第一透明电极上形成柱状间隔体。通过前述处理，制造出第一基板(图6中的305)。

在第六步骤st6中，制备第二玻璃基板(图6中的302)。然后，在第七步骤st7中，在第二玻璃基板上形成第二对准键(图6中的308)。然后，在第八步骤st8中，在第二玻璃基板上形成第二透明电极(图6中的350)。通过前述处理，制造出第二基板(图6中的310)。

第一到第五步骤st1到st5可以与第六到第八步骤分开进行。

在第九步骤st9中，利用第一和第二对准键使第一基板和第二基板对准，并利用密封图案(图6中的320)将它们彼此接合。然后，在第十步骤st10中，在第一和第二基板之间置入液晶层。然后，在第十一步骤st11中，执行密封处理。通过第一到第十一处理，能够制造出标准单元(图6中的270)。

图8A是例示了根据本发明该实施方式的标准单元的延迟值的标准延迟波形的曲线图。

在图8A中，延迟值是在预定方向上测量的。例如，该预定方向可以是在标准单元的平行于地面的平面上的x方向。测量点“0”是基准测量点，负测量点位于负的x方向，而正测量点位于正的x方向。例如，可以在不用玻璃基板(图5中的265)的情况下由分析器(图5中的275)来测量标准单元(图5中的270)的延迟值。

由于标准单元的黑底(图6中的312)的干涉，标准延迟波形可能基本为正弦波形状。

将标准延迟波形与玻璃基板和标准单元的组合的延迟波形进行比较。根据该比较，确定玻璃基板是否具有不平坦。

不具有不平坦的第一玻璃基板和第二玻璃基板可以用于标准单元。或者，都具有不平坦的第一和第二玻璃基板可以用于标准单元。当在第一和第二玻璃基板上都存在不平坦时，可以制造具有预定条件的标准单元。

图8B是例示了根据本发明实施方式的包括具有不平坦的第一和第二玻璃基板的标准单元的图。

参见图8B，当将具有不平坦的第一玻璃基板301和第二玻璃基板302用于标准单元270时，第一玻璃基板301和第二玻璃基板302被设置为使得第一玻璃基板301的不平坦的条纹的第一方向X1能够基本平行于第二玻璃基板302的不平坦的条纹的第二方向X2。使用氙灯或者根据本实施方式的检测装置的光学方法可以用来检测第一和第二方向X1和X2是否彼此平行。

当在检测装置中应用包括具有不平坦的第一玻璃基板301和第二玻璃基板302的标准单元270时，激光束R的扫描方向X3平行于第一和第二方向X1和X2。换句话说，当激光束R的扫描方向X3垂直于第一和第二方向X1和X2时，显示出由第一玻璃基板301和第二玻璃基板302的不平坦造成的影响。因此，为了在检测过程中消除由该不平坦造成的该影响，激光束R的扫描方向X3平行于第一和第二方向X1和X2。因此，标准单元270在扫描方向X3上可以具有与包括没有不平坦的第一和第二玻璃基板的标准单元基本相同的光学特性，比如延迟值。

图9A和9B是分别例示了具有不同类型的不平坦的两个基板的截面图，而图10A和10B是例示了由根据本发明实施方式的检测装置分别对图9A和9B的两个基板所检测的延迟波形的曲线图。

图9A的不平坦可以称为条(streak)型不平坦，而图9B的不平坦可以称为绳(cord)型不平坦。在图9A的条型不平坦中，玻璃基板400的一个表面凸起。在图9B的绳型不平坦中，玻璃基板400的两个表面都凸起。

分别对应于所述条型和绳型不平坦的图10A和10B的延迟波形与图8A的基准延迟波形不同。例如，图10A和10B的延迟波形在大约-100mm到-20mm的位置范围内具有类似于基准延迟波形的形状，但在大约-20mm到大约+40mm的位置范围(图10A中的H和图10B中的I)内在幅度上迅速变化。换句话说，这种幅度的迅速变化表示出玻璃基板400具有高度较低的不平坦。

通过用分析器(图5中的270)检测和分析所述标准单元和所述玻璃基板的组合的延迟波形，能够确定该玻璃基板是否具有不平坦以及玻璃基板具有何种类型的不平坦。

在图9A的条型不平坦中，凸起可以具有大约10nm到20nm的高度以及大约10nm到20nm的宽度。在图9B的绳型不平坦中，凸起可以具有高至大约10nm的高度以及宽至大约5nm的宽度。根据本发明实施方式的检测装置能够检测这种小尺寸的条型和绳型不平坦。并且，该检测装置能够检测具有小于大约10nm高度和小于10nm宽度的条型不平坦以及具有小于5nm高度和小于5nm宽度的绳型不平坦。

如上所述，根据本发明实施方式的检测装置能够容易地检测玻璃基板是否具有不平坦。并且，该检测结果能够制成数据库，从而增加了可靠性。

在检测玻璃基板不平坦的检查之后，例如，在通过了该检查的玻璃基板上形成薄膜来执行制造用于LCD装置的阵列基板或滤色器基板的工艺。例如，在包括多个部分的第一玻璃基板上，在所述多个部分的每一个中形成用于阵列基板的薄膜。在包括多个部分的第二玻璃基板上，在所述多个部分的每一个中形成用于滤色器基板的薄膜。然后，对准并接合第一和第二玻璃基板，再按照所述多个部分的各个部分对接合的第一和第二玻璃基板进行切割，从而制造出多个液晶板，各液晶板包括阵列基板和滤色器基板。该液晶板包括阵列基板和滤色器基板之间的液晶层。

对于本领域技术人员而言，很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明在落入所附权利要求及其等同物的范围内的条件下旨在涵盖本发明的这些修改和变型。

本申请要求2008年3月3日于韩国提交的韩国专利申请第2008-0019513号的优先权，通过引证将其并入本文中，就像在本文中进行了完整阐述一样。

Claims (14)

1.一种检测玻璃基板的不平坦的检测装置，该检测装置包括：

发射光的光源；

使所述光偏振的偏振器；

标准单元，其包括相对的外表面，所述玻璃基板被接合到所述标准单元的所述相对的外表面之一，经偏振的光通过所述标准单元和所述玻璃基板，其中所述标准单元包括第一基板和第二基板、所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层、以及在所述第一基板和第二基板的外围区域中并接合所述第一基板和第二基板的密封图案；

分析器，其检测和分析通过所述标准单元和所述玻璃基板的光，并且在所述光源相对于所述标准单元和所述玻璃基板移动以扫描所述玻璃基板的预定方向上检测所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值；

存储部分，其将所检测到的所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值存储到数据库中，

其中，所述光源是发射激光束的激光器，并且所述分析器比较所述延迟值与所述标准单元在所述预定方向上的基准延迟值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，该激光束具有大于0mm到大约5mm的光斑尺寸。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述标准单元还包括保持所述第一基板和所述第二基板之间的单元间隙的间隔体，并且其中所述第一基板包括第一玻璃基板、在所述第一玻璃基板的内表面的外围区域中的多个第一对准键、以及在所述第一玻璃基板的所述内表面上的黑底。

4.根据权利要求3所述的装置，其中第一电极在所述第一玻璃基板的外表面上或在所述黑底上。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二基板包括第二玻璃基板、以及在所述第二玻璃基板的内表面上并对应于所述多个第一对准键的多个第二对准键。

6.根据权利要求5所述的装置，其中第二电极在所述第二玻璃基板的外表面上或在所述第二玻璃基板的所述内表面上。

7.一种检测玻璃基板的不平坦的方法，该方法包括以下步骤：

从光源发射光；

通过偏振器使所述光偏振；

使经偏振的光通过标准单元和所述玻璃基板，所述玻璃基板被接合到所述标准单元的相对的外表面之一，其中所述标准单元包括第一基板和第二基板、所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层、以及在所述第一基板和第二基板的外围区域中并接合所述第一基板和第二基板的密封图案；

检测和分析通过所述标准单元和所述玻璃基板的光，并且在所述光源相对于所述标准单元和所述玻璃基板移动以扫描所述玻璃基板的预定方向上检测所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值；以及

将所检测到的所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值存储到数据库中，

其中，所述光源是发射激光束的激光器，并且比较所述延迟值与所述标准单元在所述预定方向上的基准延迟值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述光是激光束，该激光束具有大于0mm到大约5mm的光斑尺寸。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述标准单元包括第一基板和第二基板、所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层、以及在所述第一基板和所述第二基板的外围区域中并接合所述第一基板和第二基板的密封图案。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述标准单元还包括保持所述第一基板和所述第二基板之间的单元间隙的间隔体，并且其中所述第一基板包括第一玻璃基板、在所述第一玻璃基板的内表面的外围区域中的多个第一对准键、以及在所述第一玻璃基板的所述内表面上的黑底。

11.根据权利要求10所述的方法，其中第一电极在所述第一玻璃基板的外表面上或在所述黑底上。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二基板包括第二玻璃基板、以及在所述第二玻璃基板的内表面上并对应于所述多个第一对准键的多个第二对准键。

13.根据权利要求12所述的方法，其中第二电极在所述第二玻璃基板的外表面上或在所述第二玻璃基板的所述内表面上。

14.一种制造液晶显示装置的方法，该方法包括提供两个分隔开并彼此相向的玻璃基板，在所述两个玻璃基板之间置入液晶材料，其中，使所述玻璃基板中的至少一个接受检测不平坦的方法，该检测不平坦的方法包括如下步骤：

从光源发射光；

通过偏振器使所述光偏振；

使经偏振的光通过标准单元和该玻璃基板，该玻璃基板被接合到所述标准单元的相对的外表面之一，其中所述标准单元包括第一基板和第二基板、所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层、以及在所述第一基板和第二基板的外围区域中并接合所述第一基板和第二基板的密封图案；

检测和分析通过所述标准单元和该玻璃基板的光，并且在所述光源相对于所述标准单元和所述玻璃基板移动以扫描所述玻璃基板的预定方向上检测所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值；以及

将所检测到的所述玻璃基板和所述标准单元的组合的延迟值存储到数据库中，

其中，所述光源是发射激光束的激光器，并且比较所述延迟值与所述标准单元在所述预定方向上的基准延迟值。