JP2005249651A

JP2005249651A - フラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法

Info

Publication number: JP2005249651A
Application number: JP2004061992A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Ishikura; 靖久石倉; Ryuichi Inoue; 竜一井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】フラットディスプレイパネルの塗布膜の表面形状を短時間で検査できるようにする。
【解決手段】基板１３上に形成した塗布膜１４の表面形状を検査する際に、塗布膜１４に平行光１５を照射したときの塗布膜１４の表面からの反射光１６のうち正反射光の割合が高く維持されている間に、反射光１６の光束密度分布を得るというフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法である。また、基板１３上に膜材料を塗布して塗布膜１４を形成して乾燥した後、塗布膜１４を焼成するまでの間に、反射光１６の光束密度分布を得るものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、フラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法に関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに用いるフラットディスプレイパネルでは、基板上に塗布形成された形成層がパネルを構成する要素として各種の目的で使用されている。このような形成層の多くには、表面の平坦性、局所的な凹凸のないこと、膜厚が均一であることなどが要求される。

例えば、特許文献１に記載されているように、プラズマディスプレイパネルは、前面基板および背面基板の両ガラス基板を対向配置して間に放電空間を形成し、両ガラス基板の周囲を封着材で封着し、放電空間に放電ガスを封入することにより構成されている。前面基板上には誘電体層で覆われた複数の電極が形成され、背面基板上には複数の電極および隔壁が形成されるとともに隣接する隔壁間の溝に赤色、緑色、青色に発光する蛍光体層が形成されている。このプラズマディスプレイパネルでは、前面基板上に形成された誘電体層や背面基板上に形成された隔壁は、いずれも高い厚み精度や表面の平坦性を要求されるものであり、液晶パネルの配向膜層においても同様である。
特開２０００−１６４１４５号公報

通常、基板上に形成された塗布膜の塗布状態は、それぞれの基板で微妙に異なる場合があり、塗布膜の性状を検査するときは全数の基板について基板全面の状態を検査できることが求められる。このような検査には、段差計または光学干渉式膜厚測定装置を用いた検査方法が考えられる。しかし、この検査方法では、点あるいは微少エリアでの測定評価を積み重ねて基板全面を評価することになるため、膜厚分布傾向の評価はできるが、局所的な膜厚ムラまで検出しようとすると測定ポイント数を非常に多くとらねばならないことになり、非現実的な検査タクトとなってしまう。

例えば、１ｍ×１ｍの大きさの検査対象領域において１０ｍｍφの窪みを見つけるためには、少なくても検査対象領域を１００×１００の１００００ポイント（あるいは領域）に分割して各ポイント（あるいは各領域）について測定を行い、その測定値の比較分析で局所的な膜厚ムラの有無を判定することになる。各ポイントでの測定時間と測定ポイント間の移動時間を合わせて５秒と仮定すると５００００秒（約１４時間）の検査時間となってしまうものである。

したがって、このような検査方法では、検査対象である塗布膜の全面について膜厚の異常な部分、あるいは表面の凹凸部分を現実的な検査時間で検出することは非常に困難である。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、フラットディスプレイパネルの塗布膜の表面形状を短時間で検査できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基板上に形成した塗布膜の表面形状を検査する際に、前記塗布膜に平行光を照射したときの前記塗布膜の表面からの反射光のうち正反射光の割合が高く維持されている間に、前記反射光の光束密度分布を得ることを特徴とするフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法である。

本発明によれば、フラットディスプレイパネルの塗布膜の表面形状を短時間で検査することができ、塗布膜表面の局所的な凹凸異常を検出できる。

請求項１に記載の発明は、基板上に形成した塗布膜の表面形状を検査する際に、前記塗布膜に平行光を照射したときの前記塗布膜の表面からの反射光のうち正反射光の割合が高く維持されている間に、前記反射光の光束密度分布を得ることを特徴とするフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板上に膜材料を塗布して塗布膜を形成して乾燥した後、前記塗布膜を焼成するまでの間に、反射光の光束密度分布を得ることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板上に膜材料を塗布して塗布膜を形成した後、前記塗布膜が乾燥するまでの間に、反射光の光束密度分布を得ることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、塗布膜を形成する前の基板の表面に平行光を照射したときの反射光の光束密度分布を得ておき、その光束密度分布と、塗布膜の表面からの反射光の光束密度分布との差を求めることにより塗布膜の膜厚分布を検査することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、基板上に形成した塗布膜を検査する際に、被検査領域を複数の領域に分割して、前記領域のそれぞれが一度に検査できる大きさとなるようにし、前記領域のそれぞれにおいて請求項１ないし４のいずれかの検査方法を用いることにより前記基板上に形成した塗布膜の検査を行うことを特徴とするフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法である。

以下、本発明の一実施の形態によるフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法について、プラズマディスプレイパネルの場合を例にして図面を用いて説明する。

まず、プラズマディスプレイパネルの構造について図１を用いて説明する。プラズマディスプレイパネルは、間に放電空間を形成するように対向して配置されたガラス製の前面基板１と背面基板２とを備えている。前面基板１上には２つの表示電極３、４から構成された表示電極対が複数配列されており、表示電極３、４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上に酸化マグネシウムからなる保護層６が形成されている。表示電極３、４は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明電極７とその上に形成された銀などからなるバス電極８とにより構成されている。

また、背面基板２上には表示電極３、４と直交する方向に複数のアドレス電極９が形成され、アドレス電極９を覆うように誘電体層１０が形成されている。誘電体層１０上にはアドレス電極９の間に位置するように隔壁１１が形成され、誘電体層１０の表面および隔壁１１の側面には蛍光体層１２が形成されている。

放電空間には、例えばネオンとキセノンの混合ガスからなる放電ガスが４００〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。表示電極対を構成する表示電極３および表示電極４の間で表示放電を起こさせたときに発生する紫外線によって、蛍光体層１２を発光させてカラー画像を表示している。

次に、塗布膜の検査方法について説明する。図２は本発明の一実施の形態による塗布膜の検査方法を説明するための図であり、基板１３上に形成された塗布膜１４を検査するときの状態を示している。

所定の光学系（図示せず）で作られた高い平行度を有する平行光１５を基板１３上の塗布膜１４に当てると反射光１６が生じる。平行光１５が塗布膜１４の凹部分１４ａに当たると反射光１６は光路１６１を通る収束光になり、平行光１５が塗布膜１４の凸部分１４ｂに当たると反射光１６は光路１６２を通る拡散光になる。このような反射光１６を、観察光学系１７を通して観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像し、反射光１６の光束分布密度を解析する。

図３は、反射光１６を観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像したときの撮像画像を模式的に表した図である。観察光学系１７の焦点を焦点位置１９に合わせると、凹部分１４ａの位置での反射光１６が収束し光束密度が高く明るくなり、凸部分１４ｂの位置での反射光１６が拡散し光束密度が低く暗くなるので、図３（ａ）に示すような撮像画像となる。すなわち図３（ａ）において、破線２０ａで囲まれたＡ領域では周囲の領域に比べて明るく且つＡ領域の中心へ行くほど明るくなる画像が得られ、破線２０ｂで囲まれたＢ領域では周囲の領域に比べて暗く且つＢ領域の中心へ行くほど暗くなる画像が得られる。

また、観察光学系１７の焦点を焦点位置２１に合わせると凸部分１４ｂの位置での反射光１６が疑似収束し光束密度が高く明るくなり、凹部分１４ａの位置での反射光は光束密度が低く暗くなるので、図３（ｂ）に示すような撮像画像となる。すなわち図３（ｂ）において、破線２０ａで囲まれたＡ領域では周囲の領域に比べて暗く且つＡ領域の中心へ行くほど暗くなる画像が得られ、破線２０ｂで囲まれたＢ領域では周囲の領域に比べて明るく且つＢ領域の中心へ行くほど明るくなる画像が得られる。

この観察光学系１７の焦点位置を上下したときに得られる画像の明暗状況を解析することによって塗布膜１４の表面形状を検査できるものであり、特に検査の難しい局所的な表面の凹凸形状を検査できるものである。

ところで、表面粗さの粗い塗布膜１４の表面に平行光１５を当てた場合、その表面からの反射光は乱反射成分が多くなり、平行光として返ってくる反射光成分は少なくなる。図４は、表面粗さの粗い表面を有する塗布膜１４に平行光１５が入射したときの反射光の進行方向を模式的に示した図である。図４に示すように、乱反射光成分２２が多く発生するため正反射する反射光１６はかなり弱くなってしまう。同様に、凹部分１４ａで正反射する反射光１６（光路１６１を通る反射光）、および、凸部分１４ｂで正反射する反射光１６（光路１６２を通る反射光）も弱くなり乱反射光成分が主体となってしまうため、観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像した画像は十分なコントラストの得られない薄い濃淡画像となってしまう。このため、表面粗さの粗い表面を有する塗布膜１４では、その表面状態の検査が難しい。

そこで、本実施の形態では、塗布膜１４が表面粗さの粗い表面状態となる前の状態で検査するようにしている。すなわち、塗布膜１４の表面からの反射光のうち正反射する反射光（正反射光）の割合が高く維持されている間に反射光の光束密度分布を得るようにしている。これにより、塗布膜１４に平行光を当てたときの塗布膜１４の表面からの反射光は乱反射光成分が弱く、正反射光が強い状態となるので、塗布膜１４の表面形状を反映したコントラストのよい撮像画像が得られ、塗布膜１４の表面形状の検査を精度よく行うことができる。

次に一例として、プラズマディスプレイパネルの前面基板１上に設けられた誘電体層５について検査する場合について説明する。プラズマディスプレイパネルの製造工程において、誘電体層５は次のようにして形成される。すなわち、ガラス等の誘電体材料、バインダおよび溶剤を含んだ誘電体ペースト（膜材料）を、前面基板１上に形成した表示電極３、４を覆うように塗布することにより誘電体材料膜（塗布膜）を形成し、その後、誘電体材料膜を昇温して乾燥させると溶剤が揮発し、誘電体材料の粒子間はバインダによって結着される。続いて温度を上げればバインダが除去され、さらに高温にして焼成することで誘電体材料が焼結して誘電体層５が形成される。

このようにして得られた誘電体層５の表面の表面粗さは比較的粗くなっている。誘電体材料膜の成分に有機成分が多い場合、乾燥した後に熱処理（焼成）すると誘電体材料膜中の有機成分が焼失するために表面粗さが粗くなる。そこで、この表面粗さが粗くなる前の状態、すなわち、誘電体ペーストを塗布して乾燥した後、焼成するまでの間に誘電体材料膜の表面状態の検査を行う。このとき、塗布乾燥後の正反射光の強い状態で検査することになるため、誘電体材料膜の表面形状の検査を精度よく行うことができる。また、誘電体材料膜の表面形状の検査を、誘電体ペーストの塗布後、乾燥するまでの間に検査してもよい。この場合にも正反射光の強い状態で検査することになるため、誘電体材料膜の表面形状の検査を精度よく行うことができる。

次に、塗布膜の膜厚分布を検査する方法について説明する。この検査方法は、特に他の検査方法では難しい局所的な膜厚分布の異常を検出するための検査方法である。

まず、図５のように塗布膜１４を形成する前の基板１３を、図１と同様の表面形状検査方法を用いて検査する。平行光１５を基板１３の表面に当てると反射光１６が生じる。この反射光１６を、観察光学系１７を通して観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像し、反射光１６の光束分布密度を得る。このときに観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像された画像の一例を模式的に図６に示す。図６では、基板１３の表面うねりが画像の濃淡として斜線で示す領域２３に現れており、例えば領域２３内の内側へ行くほど暗くなるパターンが得られる。

次に、基板１３の表面上に塗布膜１４を形成し、図１の表面形状検査方法を用いて塗布膜１４の表面形状を検査する。このときに観察用受光ＣＣＤカメラ１８で撮像された画像の一例を模式的に図７に示す。図７では、基板１３の表面うねりが画像の濃淡として領域２３に現れているほかに、破線２４で囲まれたＣ領域では周囲の領域に比べて明るく且つＣ領域の中心へ行くほど明るくなる画像が得られている。この図７の明暗信号と図６の明暗信号との差分をとって画像化した差分画像を模式的に示したものが図８である。

図８では、塗布膜１４と基板１３の表面形状の差が明確に現れており、これが膜厚分布を示している。図８の例で示すように画像の右側領域にある破線２４で囲まれたＣ領域に局所的な凹ムラ部（膜厚が薄くなっている部分）が存在することが簡単に判別できる。この方法によれば、局所的な凸ムラ部（膜厚が厚くなっている部分）についても同様簡単に判別することができる。

また、上記実施の形態における検査方法では、高い平行度の平行光を作り出すための光学系が必要となる。大画面のプラズマディスプレイパネルに用いる大きな基板上に形成された塗布膜について検査する場合、その基板の大きさに見合った平行光が必要であるが、このような大きな面積で平行光を得るためには、そのための光学系に用いる巨大なレンズが必要となり設備の価格、サイズの面で実現が難しい面がある。図９に、３０ｃｍ径の検査可能領域２５を有する光学系を用いて１ｍ×１ｍの大きさの基板１３全面を検査する場合を示している。この方法では、被検査領域である基板１３全面を複数（図９の例では２５個）の領域２６に分割して、各領域が一度に検査できる大きさ（検査可能領域２５によってカバーされる大きさ）となるようにし、各領域において前述した検査方法のいずれかを用いることにより基板上に形成した塗布膜の検査を行い、各領域での検査結果を合成することにより検査を行う。この方法によれば、被検査領域を非常に多くの数に分割する必要はなく、大きな基板全面を低コストな設備で短時間に評価することができる。

以上の説明からわかるように、本発明は、フラットディスプレイパネルの塗布膜における表面形状の局所的な凹凸異常を検出する際に有用である。

プラズマディスプレイパネルの要部を示す斜視図本発明の一実施の形態における塗布膜の検査方法を説明するための概略図（ａ）、（ｂ）は観察用受光ＣＣＤカメラによる撮像画像を模式的に表した図表面粗さの粗い塗布膜に平行光を当てた場合の光の進行を説明する図基板の表面形状を検査する場合を説明するための概略図膜厚分布検査において基板からの反射光を観察用受光ＣＣＤカメラで撮像したときの画像の一例を模式的に表した図膜厚分布検査において塗布膜の表面からの反射光を観察用受光ＣＣＤカメラで撮像したときの画像の一例を模式的に表した図図６の画像と図７の画像の差分をとって画像化した場合を模式的に表した図被検査領域が大きい場合に複数の領域に分割して各領域で検査する方法を説明するための図

符号の説明

１前面基板
２背面基板
５誘電体層
１３基板
１４塗布膜
１５平行光
１６反射光

Claims

基板上に形成した塗布膜の表面形状を検査する際に、前記塗布膜に平行光を照射したときの前記塗布膜の表面からの反射光のうち正反射光の割合が高く維持されている間に、前記反射光の光束密度分布を得ることを特徴とするフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法。
基板上に膜材料を塗布して塗布膜を形成して乾燥した後、前記塗布膜を焼成するまでの間に、反射光の光束密度分布を得ることを特徴とする請求項１記載のフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法。
基板上に膜材料を塗布して塗布膜を形成した後、前記塗布膜が乾燥するまでの間に、反射光の光束密度分布を得ることを特徴とする請求項１記載のフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法。
塗布膜を形成する前の基板の表面に平行光を照射したときの反射光の光束密度分布を得ておき、その光束密度分布と、塗布膜の表面からの反射光の光束密度分布との差を求めることにより塗布膜の膜厚分布を検査することを特徴とする請求項１記載のフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法。
基板上に形成した塗布膜を検査する際に、被検査領域を複数の領域に分割して、前記領域のそれぞれが一度に検査できる大きさとなるようにし、前記領域のそれぞれにおいて請求項１ないし４のいずれかの検査方法を用いることにより前記基板上に形成した塗布膜の検査を行うことを特徴とするフラットディスプレイパネルの塗布膜の検査方法。