JP2007198826A - 電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の欠陥を容易に検出することが可能な電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】電気光学装置に用いられる基板の欠陥を検出する電気光学装置用基板の検査方法であって、溶媒にガスを溶解させた溶液に基板１０を浸し、基板１０の表面から気泡１６の発生状態を観察することにより欠陥１５を検出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置の製造方法に関する。

従来、液晶層の溶存ガス、電子部品中の水分の検出を目的として気泡を発生させた後、カメラで観察する方式等が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この特許文献１に記載の液晶表示素子の検査方法及び検査装置は、液晶表示素子の外部を減圧した後、液晶表示素子に外部刺激エネルギー（機械的な衝撃や押圧、振動、加熱、光照射等）を付与する方法である。すなわち、基板の微小な欠陥やシール部に微小な欠陥があると、その欠陥部分から微量の気体が流入しているため、外部刺激エネルギーとして、例えば、レーザ光を液晶層に当てることにより、液晶層に気泡が発生する。この気泡をＣＣＤカメラ等のモニターにより観察することで、液晶層内に溶存しているガスの変化を知ることができ、極小な欠陥の気体漏れを検出することができる。

また、電子部品や基板内部に残留または吸着された微量な水分を検査する方法が特許文献２に提案されている。この特許文献２に記載の電子部品の検査方法は、疎水性有機溶剤内に電子部品を浸漬して、電子部品内の残留水分を気化させることにより、残留水分は気泡となって発生する。この気泡の発生箇所などから水分が含まれていた場所を視覚的に確認することにより、電子部品や基板内部に残留または吸着されていた水分量を比較することが可能となっている。また、この方法は、基板表面にクラックがある場合には、クラック部分から気泡が発生するため、この気泡を監視カメラ等で観察することにより、基板の不良の発見を可能としている。
特開２０００−２５８７４３号公報 特開２００３−３４４３２９号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載の検査方法を、ガラス基板のような平坦な基板に、極めて微細な異物が付着している場合に適用した際には、発生する気泡の大きさは非常に小さいため、欠陥箇所が分かりづらいという欠点がある。また、ＣＣＤカメラを用いた方式では、ＣＣＤカメラの分解能力により微小異物の検出が困難である。さらには、異物そのものが極めて微小であるために、異物からの気泡の発生そのものが望めない場合がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、基板の欠陥を容易に検出することが可能な電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置の製造方法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、以下の手段を提供する。
本発明の電気光学装置用基板の検査方法は、電気光学装置に用いられる基板の欠陥を検出する電気光学装置用基板の検査方法であって、溶媒にガスを溶解させた溶液に前記基板を浸し、前記基板の表面から気泡の発生状態を観察することにより前記欠陥を検出することを特徴とする。

本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法では、ガスとして、例えば、二酸化炭素を用い、この二酸化炭素を溶解させた溶液に、被検査物である基板を浸す。これにより、基板の内部に異物が付着していたり、表面に傷等の微細な欠陥がある場合、基板上に気泡が発生する。そして、この気泡を観察することにより、異物の有無、欠陥箇所等を検出することが可能となる。すなわち、溶媒にガスを溶解させた溶液を用いることにより、欠陥部分から発生した気泡を成長させることができる。したがって、従来では、観察することができなかった微細な異物や傷等の欠陥を容易に検出することが可能となる。また、薄膜が形成された基板についても同様に、薄膜に付着した異物の有無や欠陥箇所等を容易に検出することが可能となる。

また本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法では、前記溶液中のガスの濃度Ｃ１が、前記溶媒に対する前記ガスの飽和濃度をＣ２としたとき、０．７Ｃ２≦Ｃ１≦Ｃ２であることが好ましい。
本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法では、溶液中のガスの濃度Ｃ１が、０．７Ｃ２≦Ｃ１≦Ｃ２を満たすため、欠陥部分から発生する気泡をより早く成長させることが可能となる。

また、本発明の電気光学装置用基板の検査方法は、前記基板を収納するチャンバと、該チャンバ内の雰囲気を制御する制御部とを備えた検査装置を用い、前記基板を前記溶液に浸した際、前記制御部によりチャンバ内の雰囲気を制御することが好ましい。

本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法では、制御部によりチャンバ内の雰囲気を制御することで、欠陥部分からの気泡の発生を促進させることが可能となる。したがって、異物や傷等の欠陥をさらに容易に検出することが可能となる。

また、本発明の電気光学装置用基板の検査方法は、前記基板を前記溶液に浸した際、前記基板に超音波による振動を付与することが好ましい。

本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法では、超音波振動を基板に付与することにより、欠陥部分からの気泡の発生を促進させることが可能となる。したがって、異物や傷等の欠陥をさらに容易に検出することが可能となる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板のうち一方の基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記一対の基板を貼り合せる貼合せ工程とを備えた電気光学装置の製造方法であって、前記一方の基板を上記の電気光学装置用基板の検査方法により検査する検査工程を有することを特徴とする。

本発明に係る電気光学装置の製造方法では、上述した電気光学装置用基板の検査方法により一方の基板を検査することにより、基板や基板上の薄膜に付着した異物及び傷等の欠陥を容易に検出することが可能となる。したがって、状態が良好な基板を用いて電気光学装置を組み立てることができるので、基板の欠陥に起因する電気光学装置の不良の発生を抑えることができる。

また、本発明に係る電気光学装置の製造方法では、前記検査工程が、前記薄膜形成工程の前に行われることが好ましい。

また、本発明に係る電気光学装置の製造方法では、検査工程が薄膜形成工程の前に行われることにより、基板に付着した異物及び傷等の欠陥を早期に検出することが可能となる。したがって、不良の基板を早期に発見することで、基板の状態に起因する電気光学装置の不良が発生数を抑えることができるため、歩留まりを向上させることが可能となる。

また、本発明に係る電気光学装置の製造方法では、前記検査工程が、前記薄膜形成工程と前記貼合せ工程との間に行われることが好ましい。

本発明に係る電気光学装置の製造方法では、検査工程が薄膜形成工程と貼合せ工程との間に行われることにより、基板上に形成された薄膜に付着した異物及び傷等の欠陥を検出することが可能となる。したがって、基板上の薄膜の状態に起因する電気光学装置の不良が発生数を抑えることができるため、歩留まりを向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
次に、電気光学装置用基板の検査方法について説明する。
電気光学装置用基板の検査方法は、電気光学装置として、例えば、液晶表示装置に用いられるガラス基板（基板）１０に付着している異物、傷等の欠陥を検出する検査方法である。

まず、図１に示すように、水溶液１１が貯留された容器１２にガラス基板１０を浸す。この水溶液１１は、常圧において、純水（溶媒）中の二酸化炭素（ガス）の濃度Ｃ１が、純水に対する二酸化炭素の飽和濃度をＣ２としたとき、０．７Ｃ２≦Ｃ１≦Ｃ２を満たすようになっている。このとき、ガラス基板１０に欠陥１５がある場合、この欠陥１５を核として、気泡１６が発生する。気泡１６は、水溶液１１内において成長し、例えば、純水のみにガラス基板１０を浸した場合に比べ、気泡１６の大きさは約１０倍の大きさとなる。
なお、ガスとしては、二酸化炭素の他に、窒素、アルゴン等の、水に溶解可能なガスであれば良い。

次に、気泡１６を観察装置（観察手段）２０により観察する。
観察装置２０は、図２に示すように、レーザ光をガラス基板１０に向けて射出するレーザ光源２１と、ガラス基板１０において反射した散乱光を検出する光検出素子としてフォトマル２２とを備えている。なお、光検出素子としては、フォトマルに限らず、光を分析することが可能なＣＣＤカメラ、分光計、色彩計等であっても良い。

観察装置２０による観察方法としては、まず、レーザ光源２１によりガラス基板１０にレーザ光を照射する。そして、ガラス基板１０上の気泡１６によりレーザ光が散乱し、この散乱光をフォトマル２２において受光する。このように、フォトマル２２が、散乱光を検出することにより、基板の欠陥１５の有無及び欠陥１５の箇所を検出することができる。

本実施形態に係る電気光学装置用のガラス基板１０の検査方法では、純水に二酸化炭素を溶解させた水溶液を用いることにより、従来の気泡の大きさに比べ、約１０倍の大きさとなる。したがって、従来では、観察することができなかった微細な異物や傷等の欠陥を容易に検出することが可能となる。具体的には、従来の欠陥を検出する方法では、０．３μｍ以上の異物の検出が可能であったが、本発明の検査方法を用いることにより、０．１μｍ程度の異物の検出が可能になるため、極めて微細な欠陥を検出することができる。

なお、純水中の二酸化炭素の濃度Ｃ１が、純水に対する二酸化炭素の飽和濃度をＣ２としたとき、０．７Ｃ２≦Ｃ１≦Ｃ２であるとしたが、Ｃ１が０．７Ｃ２未満でも気泡１６は成長するが、０．７Ｃ２≦Ｃ１≦Ｃ２の範囲であると、欠陥１５から発生する気泡１６をより早く成長させることが可能となる。
また、本実施形態において、ガラス基板１０の検査方法について説明したが、図３に示すように、ガラス基板１０の表面１０ａに薄膜３１が形成された基板の欠陥を検出することも可能である。この構成では、薄膜３１に異物が付着していたり、表面３１ａに傷等の欠陥３２があると、水溶液１１に浸すことにより、上記ガラス基板１０の検査方法と同様に、欠陥３２から気泡３３が発生する。そして、観察装置２０により、この気泡３３を観察することで、基板の欠陥３２の有無及び欠陥３２の箇所を認識することができる。
また、観察装置２０は、レーザ光源２１及びフォトマル２２を備えた構成にしたが、これに限らず、例えば、図４に示すように、ＣＣＤカメラ３５により、ガラス基板１０全体を観察可能な構成であっても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図５を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る電気光学装置用のガラス基板１０と共通の構成である箇所は、同一符号を付けて説明を省略することにする。
本実施形態に係る電気光学装置用のガラス基板１０の検査方法は、容器１２がチャンバ（検査装置）４０内に収納されている点で、第1実施形態と異なる。
チャンバ４０には、内部の雰囲気の圧力を制御する制御部（検査装置）４１が設けられている。また、チャンバ１０内には観察装置２０が配置されている。
圧力制御部４１は、チャンバ４０内の圧力を計測する圧力計４１ａと、真空ポンプ４１ｂと、チャンバ４０内と連通した開閉バルブ４０ｃと、圧力計４１ａに応じてチャンバ４０内の圧力を制御する制御部４１ｄとを備えている。

次に、電気光学装置用基板の検査方法について説明する。
まず、図５に示すように、チャンバ４０内に設けられた容器１２内の水溶液１１に基板１０を浸す。そして、圧力制御部４１の制御部４１により、チャンバ４０内の雰囲気の圧力を圧力計４１ａに基づいて、真空ポンプ４１ｂにより減圧する。このとき、ガラス基板１０に欠陥１５がある場合、第１実施形態と同様に、気泡１６が発生する。すなわち、チャンバ４０内の雰囲気の圧力が低下しているため、気泡１６は成長が促進され、第１実施形態に比べ、気泡１６は大きくなる。

以上より、本実施形態に係る電気光学装置用のガラス基板１０の検査方法では、ガラス基板１０の異物や傷等の欠陥をさらに容易に検出することが可能となる。
なお、チャンバ４０内の雰囲気の圧力を低下させて、気泡１６の成長を促進させたが、これに代えて、ガラス基板１０に超音波による振動を付与しても、上記実施形態と同様に気泡の発生を促進させることが可能となり、異物や傷等の欠陥をさらに容易に検出することが可能となる。
なお、本実施形態の基板の検査方法を用いて、図３に示すような、ガラス基板１０の表面１０ａに形成された薄膜３１の欠陥を検出することも可能である。
また、制御部４１が、チャンバ４０内部の雰囲気の圧力を制御するとしたが、制御部４１は、チャンバ４０内の温度を上昇させるものであっても良く、この場合も、気泡の発生を促すことができる。

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図６から図８を参照して説明する。
本実施形態では、上記電気光学装置用のガラス基板１０の検査方法を応用した技術として、本発明の電気光学装置の製造方法を説明する。
この電気光学装置の製造方法は、ガラスからなるＴＦＴアレイ基板（基板）とカラーフィルタ基板（基板）との間に液晶が挟持されてなる液晶表示装置の製造方法である。
まず、液晶表示装置について説明する。図６は液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図７は図６のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。

図６及び図７において、液晶表示装置５０は、対をなすＴＦＴアレイ基板５１と対向基板５２とが封止材であるシール材５５によって貼り合わされたものである。また、図７に示すようにＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２には、それぞれの内面にＩＴＯ等からなる電極６１、６２が形成されており、これら電極６１、６２を覆って配向膜６６，６７がそれぞれ形成されている。シール材５５は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されており、このシール材５５によって区画された領域内には、液晶５６が封入、保持（挟持）されている。

シール材５５の形成領域の内側の領域には、図６に示すように遮光性材料からなる周辺見切り５７が形成されている。シール材５５の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板５１の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板５１の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板５２のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板５１と対向基板５２との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。

このような構成からなる液晶表示装置５０を製造するには、図８のフローにしたがって、各製造工程を行う。
まず、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２を用意する（Ｓ１）。次に、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２の検査を行う。このＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２の検査方法は、上述した第1実施形態あるいは第2実施形態の本発明の電気光学装置用基板の検査方法を用いる（Ｓ２）。すなわち、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２を水溶液１１に浸し、気泡１６の発生の有無を観察装置２０により観察する。ＴＦＴアレイ基板５１，対向基板５２から気泡１６が発生した場合、ＴＦＴアレイ基板５１，対向基板５２内に異物が付着しているか、表面に傷等の欠陥が生じていることになる。このようにして、ＴＦＴアレイ基板５１，対向基板５２が良品であるか不良品であるかを判定し、良品の基板のみを次工程に送る。

次いで、ＴＦＴアレイ基板５１上に絶縁膜（ＳｉＯ_２）を形成し（薄膜形成工程：Ｓ３）、この絶縁膜上にアモルファスシリコンからなる半導体膜（薄膜形成工程：Ｓ４）を形成する。さらに、半導体膜にレーザ光を照射しポリシリコン膜（薄膜形成工程：Ｓ５）に結晶化する。そして、ＴＦＴアレイ基板５１には、前記のデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４、電極６１を形成し、対向基板５２には、カラーフィルタ（図示略）及びカラーフィルタ上に電極（透明電極）６２を形成する。

次に、それぞれのＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２の内面に、ポリイミドを用いて配向膜６６，６７を形成した後（Ｓ６）、ラビング処理を行う。このようにして、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２とを用意した後、これら基板５１，５２をシール材５５によって接合・接着するとともに、このシール材５５によって区画された領域内に液晶５６を封入し基板５１，５２間に挟持させることにより、液晶パネル５０を組み立てる（Ｓ７）。

以上より、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法では、上述した基板の検査方法を用いることにより、基板５１，５２の欠陥を容易に検出することが可能となる。また、まず初めに、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２を検査することにより、状態が良好な基板５１，５２を用いて液晶表示装置５０を組み立てることが可能になり、基板５１，５２の状態に起因する液晶表示装置５０の不良の発生を抑えることができる。
なお、ＴＦＴアレイ基板５１及び対向基板５２を準備した後工程において、基板５１，５２の検査を行ったが、薄膜形成工程（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）の後工程にも基板５１，５２の検査を行っても良い。すなわち、基板５１上の薄膜（絶縁膜，半導体膜，ポリシリコン膜）の検査を行うことにより、これら薄膜の状態に起因する液晶表示装置５０の不良が発生数を抑えることができるため、歩留まりを向上させることが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１，第２，第３実施形態において、電気光学装置のガラス基板１０として、液晶表示装置に用いられるガラス基板１０の検査方法について説明したが、これに限らず、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に用いられるガラス基板やガラス基板上に形成されたシリコン酸化膜を検査することも可能である。
また、ガス濃度が高いほど、より低減圧で気泡の発生を促進することができる。なお、ここで言う低減圧とは、減圧の最小値が水の蒸気圧（２５℃、２３．７ｍｍＨｇ）以上であることが好ましい。すなわち、これ以上の減圧を行うと、水の蒸発が加速され、チャンバ内の雰囲気の維持が困難になってしまうためである。

本発明の第１実施形態に係る電気光学装置用基板の検査方法を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気光学装置用基板の検査方法を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気光学装置用基板の検査方法の変形例を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気光学装置用基板の検査方法の観察手段の変形例を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電気光学装置用基板の検査方法を示す要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す平面図である。 図６の電気光学装置Ｈ−Ｈ’線矢視における断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…ガラス基板（基板）、１１…水溶液、１５，３２…欠陥、１６，３３…気泡、３１…薄膜、４０…チャンバ（検査装置）、４１…圧力制御部（検査装置）、５０…液晶表示装置（電気光学装置）

Claims (6)

1. 電気光学装置に用いられる基板の欠陥を検出する電気光学装置用基板の検査方法であって、
   溶媒にガスを溶解させた溶液に前記基板を浸し、前記基板の表面から気泡の発生状態を観察することにより前記欠陥を検出することを特徴とする電気光学装置用基板の検査方法。
2. 前記基板を収納するチャンバと、
   該チャンバ内の雰囲気を制御する制御部とを備えた検査装置を用い、
   前記基板を前記溶液に浸した際、前記制御部によりチャンバ内の雰囲気を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
3. 前記基板を前記溶液に浸した際、前記基板に超音波による振動を付与することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
4. 一対の基板のうち一方の基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
   前記一対の基板を貼り合せる貼合せ工程とを備えた電気光学装置の製造方法であって、
   前記一方の基板を請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気光学装置用基板の検査方法により検査する検査工程を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
5. 前記検査工程が、前記薄膜形成工程の前に行われることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
6. 前記検査工程が、前記薄膜形成工程と前記貼合せ工程との間に行われることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置の製造方法。
   

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