JP2000046747A - 液晶基板の外観検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターン面を傷付けることなく、正確で定量
的な検査を可能とする信頼性に優れた液晶基板の外観検
査方法および装置を提供すること。 【解決手段】 液晶パネルに使用する薄膜電極５を配設
工程中の液晶基板１、あるいは薄膜電極５を配設した液
晶基板１の外観検査するにあたり、液晶基板１をその面
が略鉛直方向に沿うように支持し、かつ液晶基板１をそ
の面方向に移動自在とするステージ部１５と、液晶基板
１の薄膜電極配設面１ａの裏面１ｂに参照光を照射する
照明部３と、照明部３により照らされた基板裏面１ｂを
撮像する撮像部４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、液晶パネルの生産
工程における液晶基板の傷や薄膜電極の配線ミス等の不
具合を観察検査する方法とその検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶パネルを組み立てる前に液晶
基板の信号線、走査線、表示部等の薄膜がパターンニン
グされた裏面を検査するには目視による官能検査が多く
採用され、作業者が収納カセットに収納されている液晶
基板を手で取り出して裏面を観察していた。

【０００３】また従来、他の手段として、図８に示すよ
うに落射光源３を利用して観察画像を撮像するカメラ４
がラインセンサー方式のＣＣＤ（Charge-Coupled Devic
e）である画像処理システムを用いて被検査基板１を自
動制御にて検査する場合には、通常行われるパターンニ
ング面の検査方法の延長として被検査基板１のパターン
面を下側（観察対象の裏面は上側）にして略Ｌ字片の４
個の基板保持部２でパターン部でない基板１の周辺部を
保持して、図示していないステ−ジを基板保持部２の動
きに連動して基板１に対して水平方向に一定速度でスキ
ャンニングする方式で観察していた。また、観察画像を
撮像するカメラ４がエリアセンサー方式のＣＣＤである
画像処理システムを用いて該基板を検査する場合には、
被検査基板１の保持方法は同様であってスキャンニング
をせずに観察画像を撮像して検査を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
おいて液晶基板の配線パターン５を配設した裏面１ｂを
検査する場合には、作業者が図示しない基板収納カセッ
トから１枚ずつパターニング基板を手で取り出し、観察
用の光源で落射しながら欠陥を観察しているが、人間の
眼の分解能以下の欠陥は検出することが不可能であり、
その検出不可能な欠陥が後工程での不良（偏光板貼り付
け時に基板の傷や打こんなどで偏光板が浮いてしまい表
示品質上不良となる。）を招く場合があった。

【０００５】また、図９は上記した画像処理システムを
用いて被検査基板１を自動で検査する場合の側面図を示
しているが、被検査基板１を機械的に保持するには観察
面裏面１ｂで配線パターン５のない被検査基板１の周辺
部しかなく、ここを保持することによって被検査基板１
の自重により中央部に向かってたわみ６が発生し、観察
画像を撮像するカメラ４と被検査基板１との焦点距離が
検査する箇所で異なり観察画像の焦点（フォーカス）ボ
ケが発生し正常な検査に支障をきたしていた。そこで前
記自重によるたわみ６の発生を抑えるために、被検査基
板１のパターン面１ａに傷等の支障のないパターン間の
隙間領域に保持ピンを設置する場合がある。かかる手段
によれば、図９に示したような被検査基板１の自重によ
るたわみ６は防止可能だが保持ピンの位置がパターンの
種類に依存するため機種が変われば保持ピンも変えなけ
ればならないため、新たに設備管理上付帯設備が多くな
ってしまうという問題点が生じていた。

【０００６】また、図８のように被検査基板１を水平に
保持した場合、被検査基板１の観察面１ｂに浮遊してい
るダストが付着する可能性が高く、たとえ、クリーンな
環境にしてもまったくダストが付着しないとは言い切れ
ず、この観察面１ｂに付着したダストにより落射光源３
からの反射光が乱反射し、観察画像を撮像するカメラ４
では欠陥として認識される可能性が高い。従って、図８
のようなシステムであると欠陥の誤検知を招き、検査信
頼性の低いシステムとなってしまう。

【０００７】また、特開平９−２１７５８号公報には、
被検査基板１の自重によるたわみ６を防止するために基
板保持プレート兼基板搬送プレートとは別に基板中央部
に補助プレートが設けられており、これにより基板１の
たわみ６を補正し観察画像を撮像するカメラと被検査基
板１との焦点距離が検査する箇所で同一になるように
し、観察画像の焦点（フォーカス）ボケの発生を解消し
ている。しかしながら、このシステムを使用して液晶基
板１の裏面１ｂを検査した場合、基板中央部の補助プレ
ートが被検査基板１のパターン面１ａに接触し、傷をつ
けてしまい、液晶表示素子としては不良品となってしま
うことが避けられない。

【０００８】本発明は、前記の問題点を解消するためな
されたものであって、薄膜電極等のパターン面を傷付け
ることなく、正確で定量的な検査を可能とする信頼性に
優れた液晶基板の外観検査方法および装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、
液晶パネルに使用する薄膜電極を配設工程中の液晶基
板、あるいは薄膜電極を配設した液晶基板の外観検査方
法であって、液晶基板をその面が略鉛直方向に沿うよう
に支持し、液晶基板の薄膜電極配設面の裏面に参照光を
照射し、前記参照光に照らされた基板裏面を撮像手段で
撮像し、撮影像に基づき液晶基板の外観検査を行うこと
を特徴とする液晶基板の外観検査方法である。

【００１０】請求項２の発明は、液晶基板が基板面方向
に沿って移動しながら外観検査を行うことを特徴とする
請求項１に記載の液晶基板の外観検査方法である。

【００１１】請求項３の発明は、液晶パネルに使用する
薄膜電極を配設工程中の液晶基板、あるいは薄膜電極を
配設した液晶基板の外観検査装置であって、液晶基板を
その面が略鉛直方向に沿うように支持し、かつ液晶基板
をその面方向に移動自在とする支持部と、液晶基板の薄
膜電極配設面の裏面に参照光を照射する照明部と、前記
照明部により照らされた基板裏面を撮像する撮像部とを
備えたことを特徴とする液晶基板の外観検査装置であ
る。

【００１２】本発明によれば、液晶基板を略垂直に保持
した状態により撮像手段で液晶基板の裏面を撮像して検
査を行うので、液晶基板を水平にした場合に発生してい
た自重による反りやたわみが発生せず、また、ダスト付
着等の影響もないので正確な検査が可能となった。

【００１３】また、液晶基板を略垂直に保持した状態に
より検査を行うので、薄膜電極等のパターン面に干渉す
ることなく検査を行えるので、パターン面に損傷を与え
ることがなくなり、また、機種に依存する液晶基板保持
ピン等が必要なくなり液晶基板の外形寸法さえ共通であ
ればそこで生産されるすべての機種の液晶基板の裏面検
査が可能となった。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図１から７を参照しつつ説明する。液晶基板の検査装置
は、液晶パネルの生産工程において、ガラス表面に信号
線、走査線、又は／および表示部等の薄膜がパターンニ
ングされる途中工程にある基板、あるいは液晶パネルの
駆動用パターンを配線した基板、あるいはカラーフィル
ターや対向電極をパターンニングした基板等を張り合わ
せて液晶パネルを製造する前の基板に関してその裏面１
ｂ（パターン等の配設面の裏面）をカメラ４にて撮像
し、その撮画像を基にして基板１の傷等を検査する装置
であり、例えば図示しない収納カセットに収納されてい
る液晶基板１を搬送ロボット１２により自動的に、ある
いは手作業にて図１に示す受け渡し機構部まで搬送し、
そして受け渡し機構部にて、液晶基板１の周辺部を保持
して液晶基板１を垂直に支持し、その状態で、又は液晶
基板１を垂直方向に移動させながら液晶基板１の裏面１
ｂを光学的に検査するものである。

【００１５】以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、図示しない収納カセットに収納された液晶基板
（以下、「被検査基板」という）１を取出し、搬送工程
の第１段階である被検査基板１の受け渡しを示した斜視
図である。すなわち、被検査基板１を収めた収納カセッ
トから搬送ロボットアーム１２にて被検査基板１の薄膜
電極、例えば透明電極等の配線パターン領域５を上面と
して下面側（裏面１ｂ）を真空吸着して取り出し、図１
に示す被検査基板１の受け渡し部１００まで搬送してく
る。そこで、矩形の被検査基板１は、搬送ロボットアー
ム１２に下面を保持されたまま、被検査基板１の周辺部
を保持する保持部１１の４個の保持チャック２ａによっ
て周辺方向から挟み込まれるように支持される。

【００１６】前記保持部１１は、所定大きさの箱体１１
ａと箱体１１ａの対向する２辺から延びた１対の保持機
構１１ｂを備えている。

【００１７】前記保持機構１１ｂは、箱体１１ａ内に組
み込まれた図示していない往復動するシリンダーに同調
して進退する１対の進退アーム１０と、一対の進退アー
ム１０間を接続する第１連結シャフト９と、第１連結シ
ャフト９の両端近傍から下向きに延びた連結アーム８を
介して接続された第２連結シャフト７と、第２連結シャ
フト７の両端近傍にそれぞれ設けた保持チャック２ａを
備えている。

【００１８】そして前記保持チャック２ａは、凹部内に
所定厚みＴの被検査基板１を受入れ可能とする凹状体で
あり、凹部開口部が被検査基板１の周辺方向を向いて第
２連結シャフトに設けられている。

【００１９】従って１対の保持機構１１ｂの４本の進退
アーム１０を同調して箱体１１ａ内に引き込むことで、
被検査基板１の長辺側の周辺部が４個の保持チャック２
ａにより保持される。また被検査基板１の一方の短辺側
の周辺部を保持するために上記した保持機構１１ｂと同
一構成の保持機構１１ｃを設け、その保持チャック２ｂ
で被検査基板１の一辺を保持する。

【００２０】被検査基板１が保持チャック２ａ、２ｂに
保持された後、搬送ロボットアーム１２の真空吸着を切
り被検査基板１の裏面１ｂから離れ、被検査基板１は完
全に保持チャック２ａ、２ｂで支持され、図２の斜視図
の状態となる。尚、保持チャック２ａ、２ｂは、この状
態では被検査基板１の表面１ａ上の配線パターン領域５
には干渉しない構造となっている。また、図３に前述し
た図１、２の上面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面図
（ｃ）を示し、また上面図（ａ）では説明上、箱体１１
ａは省略してある。

【００２１】図４は、図３で被検査基板1を搬送ロボッ
トアーム１２から受け渡された状態で箱体１１ａの一方
の端部近傍に設けた回転軸１３で紙面時計回り１４の方
向に角度９０°回転させて被検査基板１を垂直に立てた
状態を示している。この時、被検査基板１は紙面側が検
査対象面である裏面１ｂとなる。そして被検査基板１の
裏面１ｂを垂直に保持した状態で検査するために、被検
査基板１を垂直に保持したまま移動する。

【００２２】図５は、被検査基板１の第２の受け渡しを
図示したものである。図４に示す状態で搬送されてきた
被検査基板１の基板側面を、保持チャック２ａに干渉し
ないように配置された保持チャック２ａと同一形状の保
持チャック２ｃで基板側面の両側から保持する。この
際、被検査基板１の落下防止のため，底部の基板保持は
図示しないが保持チャック２ａと同様の装置により基板
保持チャック２ｂに干渉しないように配置された保持チ
ャック２ｄで保持する。保持チャック２ｃ，２ｄで被検
査基板１を保持すると、保持部１１が図４で図示した回
転方向１４とは反対方向に回転軸１３を中心に回転して
保持チャック２ａ、２ｂは基板１から離れる。

【００２３】以上説明した工程により保持チャック２ｃ
および２ｄで支持された被検査基板１は、垂直に支持さ
れた状態で図６に示したステージ１５により検査され
る。前記可動部１５は、所定間隔を維持して垂設した２
本の支持体１６と前記支持体１６の対向面に沿って設け
たレール１７を位置制御されながら往復摺動可能な摺動
体１８から構成されている。尚、摺動体１８は図示しな
い、サーボモータ、制御装置、コンピュータ等により正
確な動きが可能となっている。そして摺動体１８を被検
査基板１を保持する連結アーム２ｃｃに連結することに
より、摺動体１８を上下方向に往復動することで連結ア
ーム２ｃｃを介して被検査基板１を上下方向への往復動
制御可能としている。

【００２４】以上説明した図１から図６の工程を経た後
に被検査基板１の裏面１ｂを観察し、検査を行う。本発
明の実施形態では図７に示すように、被検査基板１の裏
面１ｂに沿った方向が垂直（鉛直）方向とするようにス
テ−ジ部１５により保持した状態で、液晶基板面のライ
ンセンス幅と略同一幅の照射面を有する落射光源３を被
検査基板１の裏面１ｂ側に所定距離をおいて平行に配置
し、落射光源３からの均一な照射光を利用して観察画像
をカメラ４で被検査基板１の裏面を観察し、検査する。
ここで、落射光源３を利用して観察画像を撮像するカメ
ラ４は、ラインセンサー方式のＣＣＤである場合には、
被検査基板１を上下方向に動かしながら水平方向に一定
速度でスキャンニングして観察する。また、観察画像を
撮像するカメラ４がエリアセンサー方式のＣＣＤである
場合には、被検査基板１を垂直に支持した状態でスキャ
ンニングをせずに観察画像を撮像して検査を行う。

【００２５】以上説明したように本実施形態では、被検
査基板１を垂直に保持した状態によりカメラで被検査基
板１の裏面１ｂを撮像して検査を行うので、被検査基板
１を水平にした場合に発生していた自重による反り６や
たわみ、ダスト付着等の影響がなく正確に検査できるよ
うになった。

【００２６】また検査を、被検査基板１を垂直に保持し
た状態で行うので、被検査基板１のたわみ６は発生せ
ず、従来のように被検査基板１のたわみ６を防止するた
めに特別に設けた補助プレート等により透明電極等のパ
ターン面５を支える必要がなくなったため、パターン面
５に損傷を与えることなく検査が可能となった。

【００２７】更に、機種に依存する基板保持ピン等が必
要なく被検査基板１の外形寸法さえ共通であればそこで
生産されるすべての機種の液晶基板（その液晶基板に貼
り合わされるカラーフィルター基板を含む）の裏面検査
が可能となった。

【００２８】よって、これまで官能的な検査（目視検
査）しかできなかった検査が、定量的検査が可能とな
り、プロセスの管理および次工程への不良流出を有効に
防止でき、検査信頼性の高い検査システムが得られた。

【００２９】なお、前記の実施形態では本発明の好適例
を説明したが、本発明はこれに限定されないことはもち
ろんである。例えば、実施形態では被検査基板１を垂直
に保持した状態によりカメラで被検査基板１の裏面１ｂ
を撮像して検査する手段を説明したが、被検査基板１の
支持角度は基板１の自重による反り６やたわみ、またダ
スト付着等の影響がなく検査できる範囲内の角度であれ
ばよい。特に、基板１の自重による反り６、たわみ、及
び撮像ＣＣＤの焦点深度の相関関係による影響を考慮し
て角度調節を行うものである。尚、基板１の自重による
たわみは、基板サイズ（大きさ）、基板厚み、基板の材
質種類、検査を行う工程レイヤー（Ｔａ（ゲート、ソー
ス）、半導体、絶縁膜等）、及び検査を行う工程（デポ
ジット、フォト、エッチング）などのパラメータに依存
されるものである。

【００３０】また、上記実施形態では、被検査基板１を
垂直に保持した状態から上下方向に移動させながらの検
査手段を説明したが、勿論移動方向に限定されるもので
はなく、被検査基板１が検査に影響を及ぼす所定範囲以
上のたわみ６を発生しない状態に支持した状態で検査を
可能とすればよく、例えば横方向や斜め方向に移動させ
ながら撮像して検査を行うものであってもよい。従っ
て、かかる場合には前記ステ−ジ部１５は、支持体１６
を係る方向に向けて設ける等の設計変更により実施可能
である。また、上記実施形態では、薄膜電極として透明
電極で説明したが、勿論非透明電極であってもよいこと
はいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、液
晶基板を略垂直に保持した状態により撮像手段で液晶基
板の裏面を撮像して検査を行うので、液晶基板を水平に
した場合に発生していた自重による反りやたわみが発生
せず、また、ダスト付着等の影響もないので正確な検査
が可能となった。

【００３２】また、液晶基板を略垂直に保持した状態に
より検査を行うので、薄膜電極配設面に干渉することな
く検査を行えるので、薄膜電極配設面に損傷を与えるこ
となくなり、また、機種に依存する液晶基板保持ピン等
が必要なくなり液晶基板の外形寸法さえ共通であればそ
こで生産されるすべての機種の液晶基板の裏面検査が可
能となった。

【００３３】よって、これまで官能的な検査（目視検
査）しかできなかった検査が、正確な定量的検査が可能
になり、プロセスの管理および次工程への不良流出を有
効に防げ、検査信頼性の高い検査システムが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る被検査基板１の受け渡
し１００の斜視図である。

【図２】本発明の実施形態に係る被検査基板１の受け渡
し１００の斜視図である。

【図３】受け渡し１００の上面図（ａ）、正面図（ｂ）
及び側面図（ｃ）である。

【図４】被検査基板１を垂直に立てる作用的斜視図であ
る。

【図５】被検査基板１の第２の受け波し部の斜視図であ
る。

【図６】被検査基板１が垂直に稼動する作用的斜視図で
ある。

【図７】本発明の実施形態に係る被検査基板１の裏面１
ｂを観察する装置の作用的斜視図である。

【図８】従来の被検査基板の検査装置の斜視図である。

【図９】図８の被検査基板の検査装置の作用的側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 被検査基板 １ｂ 裏面 ３ 落射光源 ４ カメラ ５ 配線パターン領域 １５ ステ−ジ部 １８ 摺動体

フロントページの続き (72)発明者 山下 俊弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA73 AA90 AB02 AB20 BA20 CA03 CA04 DA03 DA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルに使用する薄膜電極を配設工
   程中の液晶基板、あるいは薄膜電極を配設した液晶基板
   の外観検査方法であって、 液晶基板をその面が略鉛直方向に沿うように支持し、 液晶基板の薄膜電極配設面の裏面に参照光を照射し、 前記参照光に照らされた基板裏面を撮像手段で撮像し、
   撮影像に基づき液晶基板の外観検査を行うことを特徴と
   する液晶基板の外観検査方法。
2. 【請求項２】 液晶基板が基板面方向に沿って移動しな
   がら外観検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の
   液晶基板の外観検査方法。
3. 【請求項３】 液晶パネルに使用する薄膜電極を配設工
   程中の液晶基板、あるいは薄膜電極を配設した液晶基板
   の外観検査装置であって、 液晶基板をその面が略鉛直方向に沿うように支持し、か
   つ液晶基板をその面方向に移動自在とする支持部と、 液晶基板の薄膜電極配設面の裏面に参照光を照射する照
   明部と、 前記照明部により照らされた基板裏面を撮像する撮像部
   とを備えたことを特徴とする液晶基板の外観検査装置。