JP3625888B2

JP3625888B2 - 液晶パネルの貼合せ精度測定装置

Info

Publication number: JP3625888B2
Application number: JP04575395A
Authority: JP
Inventors: 新一土坂; 順一小野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JPH08240410A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２枚のガラスを液晶を介し貼合せて製造される液晶パネルにおいて、これら２枚のガラスの貼合せ精度を測定する液晶パネルの貼合せ精度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶パネルは、基本的タイプとしてＡＭ（アクティブマトリクス）タイプのものとＳＭ（単純マトリクス）タイプのものに分けられる。
このうち、ＡＭタイプのものは、そのほとんどがカラー化しており、ＣＦガラスと呼ばれる透明ガラスにＢＣｒを蒸着したものに、無数の整列した透過窓を設けたブラックマトリクス（ＢＭ）とＲＧＢ三色のカラーフィルターを形成したガラス板と、ＴＦＴガラスと呼ばれる透明ガラスにＩＣ製造とほぼ同様なフォトリソグラフィ加工によって作られる既窓と対応した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と配線（ゲート線および信号線）を表面に作り込んだガラス板とを液晶を介在して貼合せるようにしている。
【０００３】
他方、ＳＭタイプのものは、２枚のガラスに直線の配線を一定のピッチで規則正しく作り、この配線が直交するようにして液晶を介在させて貼合せるようにしている。このＳＭタイプのカラーパネルの場合も、ＡＭタイプのものと同様にして一方のガラス板にＢＣｒを蒸着したＣＦガラスとブラックマトリクス（ＢＭ）を設けている。
【０００４】
ところで、このような液晶パネルにおいて、ブラックマトリクス（ＢＭ）の役目は、（ａ）画素電極周辺で表示がコントロールできない部分を通過する光を遮蔽し、パネルのコントラスト（色付き、明るさなど）を向上させて、画像の品位を保つこと、（ｂ）ＡＭパネルではＴＦＴ部にあたる光がトランジスタ機能を阻害することからＴＦＴ部に光があたらないようにすることにある。
【０００５】
そして、このようなブラックマトリクス（ＢＭ）の役目を満たすには、ＴＦＴ部とブラックマトリクスの位置関係を正確に合致させて貼付ける必要がある。ところが、実際は、ＴＦＴ部とブラックマトリクス（ＢＭ）の貼合せに誤差が発生するため、ブラックマトリクス側のＢＣｒ部（＝不透過部）に貼合せシロを設けて、ＴＦＴ部より大きくなるようにしている。このようにして貼合せシロを設ければ、貼合せ精度が多少落ちても良いことになるるが、貼合せシロを大きくとると、光の透過部面積（＝開口率）が小さくなり、パネルを透過する光が減少しパネルが暗くなって画像品位を落とすことになる。
【０００６】
今後、液晶パネルはＶＧＡからＳＶＧＡに、さらにＸＧＡへ移行し、益々画素数が多くなる傾向にあるが、これにともない１画素当たりの面積が小さくなると、現在のような貼合せ精度による貼合せシロでは、ＶＧＡもＸＧＡでも同じ面積分を取ることになると、開口率は一拠に減少し、画像品位がさらに低下してしまうことになる。
【０００７】
図６は、一般的な液晶パネルの断面を示すもので、ＣＦガラスと呼ばれ無数の整列した透過窓を明けたブラックマトリクス（ＢＭ）２とＲＧＢ三色のカラーフィルター３を設けた透明板ガラス１とＴＦＴ（電極）ガラスと呼ばれフォトリソグラフィ加工などの工程によって作られる既窓と対応した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と該ＴＦＴ５のゲート線６と信号線７を表面に作り込んだ透明板ガラス４を液晶８を介在して貼合せるようになっている。そして、この場合のパターン・レイアウトは、図７に示すように１画素３ドット構成で、信号線７の幅１０μｍ、ＩＴＯ９のエッジと信号線７の間隔５μｍ、ブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａのエッジとＩＴＯ９のエッジとの重なり、つまり貼合せシロを１０μｍにしており、ＶＧＡと呼ばれるパネルでは６４０×４８０画素で、１画素の大きさは、約１００×３００μｍである。これがＸＧＡのパネルになると、１０２４×７６８画素で、１画素の大きさは、７０μ×２００μｍとなる。このことは、現在の開口率が３５％程度出あるものが、貼合せ精度を現状通りとすると開口率は１０％程度にもなってしまい、パネルとしては使いものにならない。
【０００８】
このため、現状では、配線を細くすることやガラスの貼合せ精度をどのように上げていくかが大きな問題となっており、これの解決手段として、顕微鏡を使用してガラスの貼合せ精度を測定する液晶パネルの貼合せ精度測定装置が考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この貼合せ精度を顕微鏡を用いて測定すると、ガラス１または４が介在した状態でＴＦＴ５やブラックマトリクス（ＢＭ）２を観察するようになるため、これらガラス１、４による収差によって、対物レンズの倍率として、特に２０×以上のものを用いると、像がぼけてしまい、また、焦点深度が浅いため、ＴＦＴ５にピントを合わすとブラックマトリクス（ＢＭ）２が見えなくなってしまう。このため、対物レンズの倍率として、１０×のものを使用している。しかし、１０×のものは、収差の影響も小さく、かつＴＦＴ５やブラックマトリクス（ＢＭ）２がともに焦点深度内に位置するため像観察が可能になるが、倍率が低いことから、接眼の目盛で読むにしろ画像処理するにしろ測定が困難である。
【００１０】
つまり、以上の点をまとめると、
（ａ）使用される対物レンズの倍率が低いことから、収差の影響も小さく、ＴＦＴ５やブラックマトリクス（ＢＭ）２がともに焦点深度内に位置し、同時観察が可能であるが、如何せん倍率が低いことから測定となると困難があった。
【００１１】
（ｂ）顕微鏡として落射観察のものを用いると、ＴＦＴ５部分は鮮明ではあるが、ブラックマトリクス（ＢＭ）２をＣＦガラス１を介して観察するためにブラックマトリクス（ＢＭ）のコントラストが悪くなり観察しずらかった。そこで、ブラックマトリクス（ＢＭ）２のコントラストを上げるには透過観察のものを用いるとよいが、このようにするとＴＦＴ５部分がブラックマトリクス（ＢＭ）２のＣｒ部の影で見えなくなってしまう。このため、最初に落射観察によりＴＦＴ５部分にスケールを合せた後に、透過観察に切換えてブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓にスケールを合せるような面倒な操作を行うことが必要となる。
【００１２】
（ｃ）像のボケを我慢して、対物レンズに２０×以上のものを使うと、焦点深度が浅いためＴＦＴ５とブラックマトリクス（ＢＭ）２が同時に見えないことから、上述の落射と透過観察の組合せと同じような作業を必要としている。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、精度の高い貼合せ精度の測定を実現することができる液晶パネルの貼合せ精度測定装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブラックマトリックスを形成したガラス基板と薄膜トランジスタ及び配線を形成したガラス基板を貼合せて製造される液晶パネルの貼合せ精度測定装置において、前記ガラス基板の厚みによる光学収差を補正した対物レンズと、前記対物レンズを通して前記液晶パネルに対して落射照明する落射照明手段と、前記対物レンズの反対側から前記液晶パネルに対してコンデンサレンズを通して透過照明する透過照明手段と、前記落射照明手段により上側の前記ガラス基板に落射照明を照射し、該上側のガラス基板に前記対物レンズをピント合わせして得られる画像と、前記透過照明手段により下側の前記ガラス基板に透過照明を照射し、該下側のガラス基板に前記対物レンズをピント合わせして得られた画像とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記上側のガラス基板画像及び前記下側のガラス基板画像を重ね合わせて表示する画像重ね合せ手段とにより構成している。
【００１７】
【作用】
この結果、本発明によれば、液晶パネルの貼り合せガラスの厚みによる光学収差を補正した対物レンズを用いることにより、高倍率の対物レンズを使用して精度の高いピント合わせによる高品質の重ね合わせ画像を得ることができる。また、落射照明による落射観察と透過照明による透過観察を切り換えることにより、コントラストの高い画像が得られ、高い測定精度を実現できる。しかも、これら落射観察及び透過観察による画像を重ね合わせて表示することにより、どの部分を計測しているかを目視で確認できる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。
図１は同実施例の概略構成を示している。
１１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１１は、透過または落射観察を切換可能にしたものである。
【００１９】
このような顕微鏡本体１１の下部には、ベース１２を有し、このベース１２に透過照明用光源１３を設け、また、顕微鏡本体１１の上部には、落射照明用光源１４を設けていている。これら光源１３、１４の点灯は、透過または落射観察に応じて切り換えられるようになっている。
【００２０】
そして、顕微鏡本体１１下部の透過照明用光源１３からの光束は、ベース１２内に取り込まれ、ミラー１５を介して垂直方向の観察光軸に入射し、また、顕微鏡本体１１上部の落射照明用光源１４からの光束も後述する対物レンズ１９を介して垂直方向の観察光軸に入射するようにしている。
【００２１】
顕微鏡本体１１の中間部に、コンデンサレンズ１６とステージ１７を配設している。そして、ミラー１５を介して観察光軸に入射される光源１３からの光束は、コンデンサレンズ１６を通してステージ１７上の標本１８を透過照明し、また、対物レンズ１９を介して観察光軸に入射される光源１４からの光束は、ステージ１７上の標本１８を落射照明するようにしている。
【００２２】
観察光軸上に配置される対物レンズ１９は、レボルバ２０に支持され、ステージ１７上の標本１８からの観察光を対物レンズ１９を介して鏡筒２１に与え、接眼レンズ２２で拡大観察にするとともに、ＴＶカメラ２３により撮像可能にしている。
【００２３】
この場合、レボルバ２０は、対物レンズ１９として、上述した液晶パネルの貼合せガラスの厚さによる光学収差を補正した２０×、５０×、１００×のものと、補正しない観察用の５×、１０×のものが設けられている。ＴＶカメラ２３は、高精細モノクロタイプのものが用いられる。
【００２４】
そして、ＴＶカメラ２３で撮像された画像信号を画像重ね合せ装置２４に入力するようにしている。この画像重ね合せ装置２４には、モニタ２５、線巾測定装置２６を接続している。
【００２５】
この場合、画像重ね合せ装置２４は、ＴＶカメラ２３で撮像された画像全部または選択した一部画像を重ね合せてモニタ２５に表示できるようにしている。線巾測定装置２６は、モニタ２５上に重ね合させ表示された画像の指定部分の距離を測定できるものである。
【００２６】
しかして、このような貼合せ精度測定装置により貼合せ誤差を測定するには、まず、ステージ１７上に、標本１８として上述した図６に示す液晶パネルを電極基板側（ＴＦＴガラス４側）を上（対物レンズ１９側）にして載置し、この状態で、顕微鏡本体１１上部の落射照明用光源１４を点灯して落射照明を行う。
【００２７】
そして、レボルバ２０を操作して測定に適した倍率の対物レンズ１９を選択し、上述した図７に示すパターンのゲート線６にピントを合わせる。この時、接眼レンズ２２での拡大観察で像がはっきり見えるのは、図２に示すようにゲート線６、ＴＦＴ５、信号線７の部分が明部となり、ブラックマトリクス（ＢＭ）２は、焦点深度外にある。
【００２８】
この状態から、ＴＶカメラ２３で撮像された画像信号を画像重ね合せ装置２４に取り込み、画像の全部、もしくは画像の必要部分のみを設定してモニタ２５に入力する。図２では、破線で囲んだ信号線７の一部のみを設定範囲としてモニタ２５に入力している。
【００２９】
次に、顕微鏡本体１１下部の透過照明用光源１３を点灯し、標本１８に対し透過照明に切換える。そして、今度は、ブラックマトリクス（ＢＭ）２にピントを合わせる。この時、接眼レンズ２２での拡大観察では、図３に示すようにブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａのみが明るく、これ以外は真暗な像として見える。
【００３０】
ここでも、ＴＶカメラ２３で撮像された画像信号を画像重ね合せ装置２４に取り込み、画像の全部、もしくは画像の必要部分のみを設定してモニタ２５に入力する。図３の場合は、破線で囲んだブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａの一部のみを設定範囲としてモニタ２５に入力している。
【００３１】
これらモニタ２５に入力された図２および図３の画像は、図４に示すようにモニタ２５上で重ね合わされ表示される。
そして、モニタ２５上でカーソルを作り、これを信号線７の一方端ａに合わせ、線巾測定装置２６でのスケールを０にセットし、その後にカーソルを信号線７の他方端ｂ、ブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａの一方端ｃおよび他方端ｄにそれぞれ合わせながら、ａ−ｂ間の距離ｌ１、ａ−ｃ間の距離ｌ２、ａ−ｄ間の距離ｌ３を測定する。そして、これらの測定結果から信号線７の中心ｅとブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａの中心ｆの間の距離Ｌを求め、これと本来あるべき値Ｌ０と比較することにより貼合せ誤差を割り出すようになる。
【００３２】
なお、ここでは、ブラックマトリクス（ＢＭ）２と信号線７のズレのみ測定しているが、本来は、ブラックマトリクス（ＢＭ）２とＩＴＯ９のズレも測定する必要がある。ところが、ＩＴＯ９は信号線７と同様にリソグラフィ工程で作られるため、これらのズレはコンマ数μｍ程度となり、敢えて測定しなくてともよい。
【００３３】
従って、このような実施例によれば、ピント合わせに用いられる対物レンズ１９として、液晶パネルの貼合せガラスの厚みによる光学収差を補正したものを用いることにより、高倍率のものを使用でき、精度の高いピント合わせによる高品質の画像を得られる。また、落射照明による落射観察と透過照明による透過観察を切り換えるようにして、それぞれコントラストの高い画像が得られるので、これらの重ね合わせ画像から精度の高い測定が実現できる。さらに、これら落射観察および透過観察による画像を重ね合わせて表示すると、そのままこれら画像の距離関係の測定ができるので、どの部分を計測しているかを目視で確認しながら測定作業を進めることができ、作業の効率化を図ることができる。さらに、画像の一部について設定された画像範囲で互いの距離関係の測定を行うことができるので、測定しやすい部分での測定を行うことができる。
【００３４】
なお、実際の貼合せ精度の測定では、かなりの部分が自動化される。例えば、ＴＶカメラ２３で撮像される画像中の取り込むべき範囲を設定しておけば、モニタ１５に表示すべき画像範囲をＴＶ画像から自動的に抽出することができ、しかも、ピント合せについても設定範囲の輝度分布をあらかじめ記憶しておくことにより、この輝度分布に最も近いピント位置にオートフォーカスするようにもできる。また、上述の距離ｌ１、ｌ２、ｌ３の測定は、図２および図３の画像より得られた図４に示すモニタ画像に対するＣＣＤでの受光量によっても実現できる。この場合、図５（ａ）は、図４に示すモニタ画像のＣＣＤの受光量グラフであり、この受光量グラフを微分することで、同図（ｂ）に示すように信号線７およびブラックマトリクス（ＢＭ）２の窓２ａの各エッジがｆ´（ａ）＝０として表われることから、これらの部分を検出することで、それぞれの距離ｌ１、ｌ２、ｌ３を測定することもできる。
【００３５】以上、実施例に基づいて説明したが、本発明中には以下の発明が含まれる。２枚のガラス基板を貼合せて製造される液晶パネルの貼合せ精度測定装置において、前記ガラス基板の厚みによる光学収差を補正した対物レンズと、前記対物レンズを介して前記液晶パネルに対して落射照明する落射照明手段と、前記対物レンズの反対側から前記液晶パネルに対して透過照明する透過照明手段と、前記落射照明手段により照射された落射照明の下で前記ガラス基板の一方に前記対物レンズをピント合わせして得られる画像と、前記透過照明手段により照射された透過照明の下で前記ガラス基板の他方に前記対物レンズをピント合わせして得られた画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記一方の画像及び前記他方の画像を重ね合わせて表示する画像重ね合わせ手段と、を具備したことを特徴とする液晶パネルの貼合せ精度測定装置。
【００３６】
このようにすれば、液晶パネルの貼合せガラスの厚みによる光学収差を補正した対物レンズを用いることにより、高倍率の対物レンズを使用することができ、精度の高いピント合わせによる高品質の画像を得られる。また、落射照明による落射観察と透過照明による透過観察を切り換えることで、それぞれにより得られる画像コントラストを高めることができるので、これらの重ね合わせ画像から精度の高い測定が実現できる。さらに、これら落射観察および透過観察による画像を重ね合わせて表示することで、そのまま距離関係の測定ができることから、どの部分を計測しているかを目視で確認しながら作業を進めることができ、作業の効率化を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ピント合わせに用いられる対物レンズとして、高倍率のものを使用でき、精度の高いピント合わせによる高品質の画像を得られる。また、落射照明による落射観察と透過照明による透過観察の切り換えにより、それぞれコントラストの高い画像が得られることから、これらの重ね合わせ画像から精度の高い測定が実現できる。さらに、これら落射観察および透過観察による画像を重ね合わせて表示することで、そのまま画像の距離関係の測定ができるので、どの部分を計測しているかを目視で確認しながら測定作業を進めることができ、作業の効率化を図ることができる。さらに、画像の一部について設定された画像範囲で互いの距離関係の測定を行うことができるので、測定しやすい部分での測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す図。
【図２】一実施例の落射照明により得られた観察画像の一例を示す図。
【図３】一実施例の透過照明により得られた観察画像の一例を示す図。
【図４】一実施例の重ね合わせ画像を示す図。
【図５】重ね合わせ画像からの距離測定の一例を示す図。
【図６】一般的な液晶パネルの断面を示す図。
【図７】液晶パネルのパターン・レイアウトを示す図。
【符号の説明】
１…透明板ガラス、２…ブラックマトリクス（ＢＭ）、２ａ…窓、３…カラーフィルター、４…透明板ガラス、５…ＴＦＴ、６…ゲート線、７…信号線、８…液晶、９…ＩＴＯ、１１…顕微鏡本体、１２…ベース、１３…透過照明用光源、１４…落射照明用光源、１５…ミラー、１６…コンデンサレンズ、１７…ステージ、１８…標本、１９…対物レンズ、２０…レボルバ、２１…鏡筒、２２…接眼レンズ、２３…ＴＶカメラ、２４…画像重ね合せ装置、２５…モニタ、２６…線巾測定装置。

Claims

ブラックマトリックスを形成したガラス基板と薄膜トランジスタ及び配線を形成したガラス基板を貼合せて製造される液晶パネルの貼合せ精度測定装置において、
前記ガラス基板の厚みによる光学収差を補正した対物レンズと、
前記対物レンズを通して前記液晶パネルに対して落射照明する落射照明手段と、
前記対物レンズの反対側から前記液晶パネルに対してコンデンサレンズを通して透過照明する透過照明手段と、
前記落射照明手段により上側の前記ガラス基板に落射照明を照射し、該上側のガラス基板に前記対物レンズをピント合わせして得られる画像と、前記透過照明手段により下側の前記ガラス基板に透過照明を照射し、該下側のガラス基板に前記対物レンズをピント合わせして得られた画像とを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記上側のガラス基板画像及び前記下側のガラス基板画像を重ね合わせて表示する画像重ね合せ手段と、
を具備したことを特徴とする液晶パネルの貼合せ精度測定装置。
前記画像重ね合せ手段は、さらに前記撮像手段で撮像された前記各ガラス基板の配線画像とブラックマトリックス画像との重ね合せ画像の距離関係から上下２枚のガラス基板の貼合せ誤差を測定する測定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの貼合せ精度測定装置。
前記対物レンズは、焦点深度の短い２０倍以上の高倍対物レンズであることを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの貼合せ精度測定装置。
前記画像重ね合せ手段は、前記撮像手段で撮像した画像の一部の領域を設定して表示する機能を有することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの貼合せ精度測定装置。
前記対物レンズは、予め記憶された設定範囲の輝度精度に基づき、この輝度情報に最も近いピント位置にオートフォーカスすることを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの貼合せ精度測定装置。