JP2006243275A

JP2006243275A - 検査装置

Info

Publication number: JP2006243275A
Application number: JP2005057708A
Authority: JP
Inventors: Koji Taniguchi; 浩司谷口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】セルの大きさや貼り合わせ基板の大きさに関係なく同じ部品構成で貼り合わせ基板を検査できる液晶パネルの検査装置を提供することである。
【解決手段】透過型の液晶パネルを検査する検査装置１５は、液晶材が封入されたセルを有する貼り合わせ基板１０に光を照射する光源１１と、貼り合わせ基板１０を挟んで光源１１とは反対側に設けられ、貼り合わせ基板１０の透過光の画像を捉えるカメラ１４と、光源１１と貼り合わせ基板１０との間、及び貼り合わせ基板１０とカメラ１４との間に設けた偏光板１２、１３と、貼り合わせ基板１０の各セルの画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部と、カメラ１４で捉えた画像と設計データとを比較してセルの良否を判定する比較判定部とを備えた構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶パネルの良否を検査する検査装置に関するものである。

液晶パネルの製造時における液晶の注入方法には大きく２つある。１つはＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板とＣＦ（Color Filter）基板とを貼り合わせた後、大気圧を利用して液晶材を注入する方法である。もう１つは基板の貼り合わせ前に片方の基板に液晶材を載せ（滴下し）てから貼り合わせる、所謂液晶滴下方式である。

この液晶滴下方式では、基板内に複数割り付けられるセル（最終的に分割されて液晶パネルとなる）に必要な体積の液晶材を滴下する。液晶材の滴下量が不足すると、セルに空隙が生じ、表示不良が起こる。一方、液晶材の滴下量が過剰であると、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の間の距離即ちセル厚が、厚くなったり、各セルに形成されたシールを乗り越えて液晶材が溢れたりし、製造上問題になったり、品質や信頼性の低下原因になったりする。このため、液晶材の滴下量を精度良く管理する必要がある。しかし、滴下量の制御は微量であるため、各セルの正確な滴下量の測定は不可能であり、適正なはずという管理方法しか採ることができない。

そのため、通常、液晶材が滴下され両基板が貼り合わされた後に、目視による検品が行われる。しかし、人による検品では見落としにより早期発見ができなかったり、判断基準が曖昧で適正な判定が行われなかったりする。そこで、機械による検査が行われることがある。図９は、自動検査ラインの概略断面図である。光源１１からの出射光は、偏光板１２を透過して貼り合わせ基板１０に下方から入射し、貼り合わせ基板１０の上に重ねられた遮光マスク１００を透過し、遮光マスク１００の上方の偏光板１３を透過し、カメラ１４により捉えられる。遮光マスク１００のパターンは基板のセル配置に合わせて形成されている。液晶材の充填に不良があればその部分だけカメラ１４で捉えた光強度が異なるので不良を検出することができる。

ところで、特許文献１のペースト塗布機は、シール用のペーストパターンの平面画像を入力する手段と、入力した画像データからペーストパターンの内側面積を算出する手段と、シール塗布工程後の液晶滴下量の制御が行えるように、ペーストパターンの内側面積を下流の製造装置に通信する手段とを設け、既定の許容判定値に対して内側面積値の異常を検出した場合には、上記の内側面積データに加え、検査不良情報を通信し、下流装置での異常パターン部への加工処理を中止し、余分な処理を防止し、生産性を向上するものである。
特開２００３−３３７０８号公報

特許文献１では、ペーストパターンの内側面積値の異常が検出された場合に、そのセルに液晶材を滴下しないことで、余分な後工程を防止しているが、液晶材の滴下量が不適切なことに起因し、両基板を貼り合わせた後に発生する不良を検査する方法についての記載はない。

貼り合わせ基板を検査する方法としては、図９のように、検査しない領域を遮光マスクで覆って検査する方法があるが、この方法ではセルの大きさが異なる機種毎に遮光マスクを交換する必要があり、検査ラインの構成も複雑になる。更に、遮光マスクが貼り合わせ基板に傷を付けるおそれもある。

本発明は、セルの大きさや貼り合わせ基板の大きさに関係なく同じ部品構成で貼り合わせ基板を検査できる検査装置を提供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、透過型の液晶パネルを検査する検査装置において、液晶材が封入された１以上のセルを有する貼り合わせ基板に光を照射する光源と、前記貼り合わせ基板を挟んで前記光源とは反対側に設けられ、前記貼り合わせ基板の透過光の画像を捉えるカメラと、前記貼り合わせ基板の各セルの画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部と、前記カメラで捉えた画像と前記設計データとを比較して前記セルの良否を判定する比較判定部とを備えたことを特徴とする。

このように、貼り合わせ基板の状態でセルを検査することにより、早期に不良セルを見つけることができる。

上記の検査装置において、前記光源と前記貼り合わせ基板との間、及び前記貼り合わせ基板と前記カメラとの間に偏光板を設けることが望ましい。

偏光板を設けることにより、貼り合わせ基板から出射する光の光強度の強弱が大きく現れるので、検査判定がし易くなる。

また本発明は、反射型の液晶パネルを検査する検査装置において、液晶材が封入された１以上のセルを有する貼り合わせ基板に光を照射する光源と、前記貼り合わせ基板の前記光源側に設けられ、前記貼り合わせ基板の反射光の画像を捉えるカメラと、前記貼り合わせ基板の各セルの画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部と、前記カメラで捉えた画像と前記設計データとを比較して前記セルの良否を判定する比較判定部とを備えたことを特徴とする。

このように、反射型の液晶パネルにおいても、貼り合わせ基板の状態でセルを検査することにより、早期に不良セルを見つけることができる。

上記の検査装置において、前記光源及び前記カメラと前記貼り合わせ基板との間に偏光板を設けることが望ましい。

偏光板を設けることにより、貼り合わせ基板で反射する光の光強度の強弱が大きく現れるので、検査判定がし易くなる。

前記比較判定部は、前記カメラで捉えた光強度の分布と前記設計データのセルの画面配置とを比較し、前記液晶材の有無及び配向状態を判定する。

前記貼り合わせ基板に入射する前記光源からの光の入射角が鋭角であることが望ましい。これにより、液晶が垂直配向の場合でも精度良く検査することができる。

前記光源にライン光源を、前記カメラにラインセンサを用いてもよい。これにより、光源の照度アップが容易になるとともに、検査装置自体も小型になる。

前記貼り合わせ基板の変形を修正するローラを設けることが望ましい。これにより、貼り合わせ基板の反りやうねりのために生ずるカメラの焦点ぼけが防止でき、検査精度が向上するとともに、高速で走査できる。

本発明によると、貼り合わせ基板の状態で不良セルを見つけることができるので、後の工程で不良セルを作り続けることがなく、不良セルに掛かるコストを削減できる。また、セルの大きさや貼り合わせ基板の大きさに関係なく同じ部品構成（遮光マスク等の交換が不要）で貼り合わせ基板を検査でき、液晶パネルの機種変更時の作業時間の短縮や検査装置のコスト削減に繋がる。

図１は、貼り合わせ基板の平面図であり、図２は、図１のセルの拡大図である。なお、図１の貼り合わせ基板としては、透過型や反射型を採用することができる。図１に示すように、２枚の基板の間に液晶材を封入した貼り合わせ基板１０には、複数のセル２０が割り付けられている。各セル２０は、最終的に分割されて液晶パネルとなる。なお、セル２０は１つの貼り合わせ基板１０の中に１以上あればよい。またセル２０は、液晶材が封入された画面２１と、画面２１とはシール材（不図示）で仕切られる周囲部２２と、周囲部２２に設けられた端子部２３とを備える。この貼り合わせ基板１０の製造方法は従来の手法で行われる。即ち、両基板を貼り合わせる前に、どちらかの基板にシール材が塗布され、液晶材が滴下された後、両基板が接着される。

上記の貼り合わせ基板１０の状態で、各セル２０に液晶材が過不足なく充填されているか、液晶配向が正常かを光学的に調べるために、以下の検査装置を用いる。

〈第１の実施形態〉
第１の実施形態の検査装置について説明する。図３は、第１の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が透過型である場合について説明する。検査装置１５は、貼り合わせ基板１０に光を照射する光源１１と、貼り合わせ基板１０を挟んで光源１１とは反対側に設けられ、貼り合わせ基板１０の透過光の画像を捉えるカメラ１４と、光源１１と貼り合わせ基板１０との間に設けられた偏光板１２と、貼り合わせ基板１０とカメラ１４との間に設けられた偏光板１３と、マイコン（不図示）とを備える。

また、マイコンには、貼り合わせ基板１０の各セル２０の画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部（不図示）と、カメラ１４で捉えた画像と設計データとを比較してセル２０の良否を判定する比較判定部（不図示）とが備えられる。設計データは少なくとも貼り合わせ基板１０のどの位置に画面２１が配置されているかを記すデータであればよい。また、カメラ１４としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等を用いることができ、貼り合わせ基板１０の全面を一度に撮れる数（図３では３台）を備える。

検査工程では、このような検査装置１５に、作製された貼り合わせ基板１０を載せ、光源１１を点灯させる。そうすると、光源１１からの出射光が、偏光板１２、貼り合わせ基板１０、偏光板１３の順に透過し、カメラ１４により捉えられる。このとき、例えばノーマリホワイトの液晶パネルであれば、正常な液晶領域では光が透過してカメラ１４で捉えられ、異常な領域（液晶が充填されていない領域や液晶配向が異常な領域）では光が透過しない。

カメラ１４で捉えられた画像はデータ格納部に記憶され、マイコンでは、この画像と予め記憶されている設計データとを比較する。具体的には、カメラ１４で捉えた画像の光強度の分布を設計データの画面配置に重ね、設計データの画面部分に対応する位置の光強度が均一であるか否かを調べる。その結果、設計データの画面部分に対応する位置で光強度が所定の閾値より弱い部分があれば、このセルには異常な領域があると判定する。

異常な領域があると判定されたセルは、その後の工程から除外され、最終的にセルに分割された時点で不良品とされる。このように、貼り合わせ基板１０の状態でセルを検査することにより、早期に不良セルを見つけることができるので、後の工程で不良セルを作り続けることがない。従って、不良セルに掛かるコストを削減できる。また、本検査装置１５によれば、セルの大きさや貼り合わせ基板の大きさに関係なく同じ部品構成（遮光マスク等の交換が不要）で貼り合わせ基板を検査でき、液晶パネルの機種変更時の作業時間の短縮や検査装置のコスト削減に繋がる。

なお、偏光板１２、１３はなくてもよい。偏光板１２、１３がない場合、例えばノーマリホワイトの液晶パネルであれば、正常な液晶領域では一定方向の偏光のみが透過し、液晶が充填されていない領域では全ての光が透過するので、これらの光強度の差から良否を判定できる。また、液晶配向が異常な領域では正常な液晶領域とは異なる光強度の光が出射されるので、正常な領域の光強度との差から良否を判定できる。

〈第２の実施形態〉
第２の実施形態の検査装置について説明する。図４は、第２の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が透過型である場合について説明する。第１の実施形態の検査装置１５と異なる点は、検査装置１６の光源１１がライン光源であり、カメラ１４がラインセンサである点である。他の構成は第１の実施形態と同様である。

検査工程で第１の実施形態と異なる点は、貼り合わせ基板１０を図中の矢印方向に走査しながらカメラ１４で画像を捉える点である。なお、貼り合わせ基板１０の替わりに検査装置１６を走査してもよい。

この検査装置１６によると、光源１１の照度アップが容易になるとともに、検査装置１６自体も小型になる。

〈第３の実施形態〉
第３の実施形態の検査装置について説明する。図５は、第３の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が透過型である場合について説明する。第２の実施形態の検査装置１６と異なる点は、光源１１及びカメラ１４を貼り合わせ基板１０に対して斜めに配設した点である。他の構成は第２の実施形態と同様である。これにより、光源１１からの出射光は貼り合わせ基板１０に対して鋭角に入射し、貼り合わせ基板１０からの出射光がカメラ１４で捉えられる。

液晶が垂直配向の場合、液晶材が充填されていない箇所と正常な箇所とでは同じように、液晶部分で偏光方向が変わらないため、光強度での判定が困難となる。そこで、検査装置１７のように、貼り合わせ基板１０に入射する光源１１からの光の入射角を鋭角にすることにより、液晶材が正常に充填されている箇所から出射される光強度が液晶材が充填されていない箇所から出射される光強度よりもやや弱くなる。従って、このやや弱い光強度を正常値と判定することにより、不良セルを見つけることができる。

〈第４の実施形態〉
第４の実施形態の検査装置について説明する。図６は、第４の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が反射型である場合について説明する。第２の実施形態の検査装置１６と異なる点は、光源１１とカメラ１４とを貼り合わせ基板１０の表面側に設け、光源１１及びカメラ１４と貼り合わせ基板１０との間に偏光板１３を設けた点である。他の構成は第２の実施形態と同様である。これにより、光源１１からの出射光は貼り合わせ基板１０に対して鋭角に入射して貼り合わせ基板１０で反射し、貼り合わせ基板１０からの反射光がカメラ１４で捉えられる。

この検査装置１８によると、反射型の液晶パネルの検査も可能となる。

〈第５の実施形態〉
第５の実施形態の検査装置について説明する。図７は、第５の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が透過型である場合について説明する。第２の実施形態の検査装置１６と異なる点は、貼り合わせ基板１０の上下に複数のローラ２６を設けた点である。ローラ２６は貼り合わせ基板１０の変形を修正するためのもので、少なくとも上下一対のローラを設ければよい。また、ローラ２６は、例えば樹脂製とすれば、貼り合わせ基板１０を傷つけることがない。更に、上側のローラが過剰に貼り合わせ基板１０を押さえつけることを防止するため、上側のローラは自重のみが貼り合わせ基板１０にかかるようにすることが望ましい。他の構成は第２の実施形態と同様である。

これにより、貼り合わせ基板１０の反りやうねりのために生ずるカメラ１４の焦点ぼけが防止でき、検査精度が向上する。なお、自動焦点機能を有するカメラを用いると反りやうねりがあっても焦点ぼけは解消されるが、高速処理ができないため時間が掛かる。

〈第６の実施形態〉
第６の実施形態の検査装置について説明する。図８は、第６の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。ここでは、貼り合わせ基板１０が透過型である場合について説明する。この検査装置２５は第３の実施形態の検査装置１７にローラ２６を設けた構成である。

この構成により、液晶が垂直配向の場合でも精度良く高速で不良セルを見つけることができる。

本発明の検査装置は、透過型又は反射型の液晶パネルの貼り合わせ基板状態での検査を行うものであり、特に複数のセルを有する貼り合わせ基板の検査に有効に利用することができる。

貼り合わせ基板の平面図である。図１のセルの拡大図である。第１の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。第２の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。第３の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。第４の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。第５の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。第６の実施形態の検査装置を備えた自動検査ラインの概略断面図である。従来の自動検査ラインの概略断面図である。

符号の説明

１０貼り合わせ基板
１１光源
１２、１３偏光板
１４カメラ
１５〜１９、２５検査装置
２０セル
２１画面
２６ローラ

Claims

透過型の液晶パネルを検査する検査装置において、
液晶材が封入された１以上のセルを有する貼り合わせ基板に光を照射する光源と、前記貼り合わせ基板を挟んで前記光源とは反対側に設けられ、前記貼り合わせ基板の透過光の画像を捉えるカメラと、前記貼り合わせ基板の各セルの画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部と、前記カメラで捉えた画像と前記設計データとを比較して前記セルの良否を判定する比較判定部とを備えたことを特徴とする検査装置。
前記光源と前記貼り合わせ基板との間、及び前記貼り合わせ基板と前記カメラとの間に偏光板を設けたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
反射型の液晶パネルを検査する検査装置において、
液晶材が封入された１以上のセルを有する貼り合わせ基板に光を照射する光源と、前記貼り合わせ基板の前記光源側に設けられ、前記貼り合わせ基板の反射光の画像を捉えるカメラと、前記貼り合わせ基板の各セルの画面配置を記す設計データを格納するデータ格納部と、前記カメラで捉えた画像と前記設計データとを比較して前記セルの良否を判定する比較判定部とを備えたことを特徴とする検査装置。
前記光源及び前記カメラと前記貼り合わせ基板との間に偏光板を設けたことを特徴とする請求項３記載の検査装置。
前記比較判定部は、前記カメラで捉えた光強度の分布と前記設計データのセルの画面配置とを比較し、前記液晶材の有無及び配向状態を判定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の検査装置。
前記貼り合わせ基板に入射する前記光源からの光の入射角が鋭角であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の検査装置。
前記光源がライン光源であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の検査装置。
前記カメラがラインセンサであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の検査装置。
前記貼り合わせ基板の変形を修正するローラを設けたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の検査装置。