JPH08271898A

JPH08271898A - 配向膜検査装置、ならびに液晶表示パネル製造方法および製造用装置

Info

Publication number: JPH08271898A
Application number: JP7359195A
Authority: JP
Inventors: Kiyokazu Sakai; 清和酒井; Kyoji Imagawa; 恭次今川
Original assignee: New Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】透明電極基板上の配向膜のラビング処理の状態
を、チェックするのに適した検査装置、及びこれによる
液晶パネル製造方法等を提供する。【構成】液晶表示パネルの製造工程において、基板のラ
ビング工程と液晶封入、シール工程等との間に、搬送ラ
イン上の基板に偏光を照射して基板上に形成された配向
膜のラビング状態を、液晶表示パネル完成前に検出する
検出工程を設け、パネル完成前に基板のラビング良否判
定、選別を行うようにした。この検出部は、測定光入射
面側と測定光射出面側にそれぞれ偏光子及び検光子を透
過軸方向を同一にして配置しかつ１／４波長板を偏光子
と試料との間に挿入した構成とし、１／４波長板は、そ
の主屈折率方向を偏光子の透過軸方向と約４５度ずらせ
て配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示パネル等に用
いられる配向膜の検査装置、とくにラビング状態の検査
装置、及びこれを用いた液晶表示パネルの製造方法、製
造用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶パネル（液晶表示パネル）
の製造工程においては、透明電極を形成したガラス基板
（Ａ）上に高分子等の膜（Ｂ）を塗布した後、例えば図
１０に示すように、その高分子膜の表面を表面に布
（Ｄ）を巻いたローラ等（Ｃ）により、一定方向にこす
り（ラビング処理）、膜を延伸させて液晶分子を所定の
向きに配向させるための配向膜を作成している。このよ
うにして形成されたガラス基板２枚を配向膜側を内側に
して対向配置し、その間に液晶を封入し、ガラス基板の
外側にそれぞれ偏光板を貼り合わせて液晶パネルが形成
される。（なお透明基板としては、ガラスの代わりにプ
ラスチックで構成し、軽量化したものも使用されてい
る。）ラビング処理にむらがあるときは、液晶パネルの表示む
らとなって現れる。例えば、ローラの布の一部に皺が入
つていたり、ゴミが付着している場合には、帯状に細い
スジむらが生じ、またローラの回転に偏心があ場合に
は、ローラの全巾にわたって、帯状のむらが発生するこ
とがある。

【０００３】またラビングの程度についても、ラビング
不充分であれば、配向膜としての機能が不完全となり、
ラビング過多であれば、処理に余分な時間を要する。従
来は、液晶表示パネル完成後に、ラビング処理の検査が
行われていたが、液晶パネル材料や製作時間に無駄を生
じる、生産効率低下、コスト上昇の原因ともなってい
た。

【０００４】しかし、配向膜の厚さは、例えば５００〜
１０００オングストローム（Å）と薄いので、配向膜の
レターデーションを測定しても、その値は非常に小さ
く、パネル完成前に基板単独でのラビング処理の評価を
行うことは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、配向膜、と
くに液晶パネルの製造工程等におけるガラス基板等の透
明電極基板の上の配向膜の処理状態を効果的に検出でき
る検査装置および効率的な液晶表示パネルの製造方法、
製造用装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】概略的には、本発明は、
単一波長光束を偏光子、１／４波長板、被測定物、検光
子に垂直に照射したときの透過光強度を検出する装置で
あって、偏光子の透過軸と１／４波長板の主屈折率方向
とのなす角を４５度に、かつ偏光子と検光子との透過軸
方向は同じ方向に保持し、１／４波長板の主屈折率方向
がラビング方向になるようにしたときの透過光の光量変
化からラビングむらを検出することを特徴とする検出器
である。

【０００７】また、被測定物の一面にトランジスタ等の
金属薄膜が形成されている場合等反射で測定する必要が
あるときは、単一波長光束を偏光子、１／８波長板、被
測定物に垂直に照射したときの反射光強度を検出するよ
うにし、偏光子の透過軸と１／８波長板の主屈折率方向
とのなす角を４５度に保持して、１／８波長板の主屈折
率方向がラビング方向になるようにしたときの透過光の
光量変化からラビングむら等を検出する。

【０００８】本発明は、被測定試料に偏光子を通して測
定光束を照射し、該偏光子と透過軸方向を同一にして配
置された検光子を通して、特定波長における該配向膜か
らの射出光強度を検出するように構成し、さらに該波長
の１／４波長に相当する位相差を生じさせる光学手段を
光源から検出器までの測定光路に設け、射出光強度の検
出出力により、該配向膜のラビング状態を測定すること
を特徴とする配向膜検査装置であり、被測定試料は液晶
用透明電極基板上に形成された配向膜が代表的なもので
ある。また光学手段は、その主屈折率方向が偏光子の透
過軸方向に対してほぼ４５度ずれた状態で配置されてい
ることが好ましい。

【０００９】前記光学手段は、原則として１／４波長板
であるが、１／８波長板を２段に（２個の１／８波長板
を直列に）使用するか、１個の１／８波長板を往復使用
するように構成してもよい。光学手段が１／４波長板で
ある場合には、偏光子、１／４波長板、配向膜、検光子
を透過した測定光強度を検出し、光学手段が１／８波長
板である場合には、共通の偏光板が偏光子および検光子
として使用され、偏光板、１／８波長板を介して測定光
束が被測定配向膜に照射され、配向膜内を往復して入射
面と同じ側の面から射出する光束を１／８波長板、偏光
板を再度通過させて測定光の強度を検出するように構成
される。

【００１０】また本発明は、液晶表示パネルの製造工程
において、透明電極上に形成された高分子膜表面を一定
方向にラビング処理して配向膜を形成する工程と、液晶
注入・パネル組立て工程との間に、偏光透過率検出によ
り該膜のラビング状態を判定するラビング状態検査工程
を設け、これに基づいて該基板段階での選別を行い、選
別された基板により液晶表示パネルを形成することを特
徴とする液晶表示パネルの製造方法であり、さらに液晶
表示パネルの製造ラインにおいて、基板のラビング工程
部と液晶注入組み立て工程部との間に設けられ、ラビン
グ処理後の搬送ライン上の基板に偏光を照射して基板上
に形成された配向膜のラビング状態を液晶表示パネル完
成前に検出する検出部と、検出結果に応じて不良基板を
主搬送ライン外に搬出する選別機構を備えたことを特徴
とする液晶表示パネルの製造用装置である。

【００１１】

【作用】本発明の構成は、反射法による測定の場合には
偏光子が検光子を兼ねるので、透過法、反射法いずれの
場合も、偏光子・検光子を平行ニコル状態にしたときの
透過光強度を検出するのと同等になる。仮に平行ニコル
状態の偏光子・検光子の間に被測定物をおいて、単一波
長光束を偏光子に垂直に照射し、偏光子・検光子を入射
光線軸まわりに同期回転すると、検光子透過光強度は次
式により表わされる。

【００１２】Ｉ（θ）＝Ｉ₀｛１＋（Ｃ−１）／２・ｓｉｎ²２（θ−φ）｝・・（１）Ｃ≡ｃｏｓ（２πＲ／λ）・・（２）ここで、Ｒ；被測定物の位相差Ｉ₀ ；偏光子透過後の直線偏光の強度 λ ；波長 θ ；偏光子・検光子の回転角 φ ；被測定物の主屈折率方向である。

【００１３】いま、偏光子と検光子との間に１／４波長
板（反射法のときは１／８波長板を往復使用）をその主
屈折率方向と偏光子との透過軸とが４５度をなすように
挿入したときを考える。この状態で被測定物がない場
合、Ｒ＝λ／４、θ−φ＝４５度であるから、式（２）
からＣ＝０、従って式（１）から透過光強度はＩ₀／２
になる。ここで、被測定物の微小な位相差をΔＲとし
て、その主屈折率方向と１／４波長板の主屈折率方向が
一致する場合、式（１），（２）より透過光強度は次式
で表わされる。

【００１４】Ｉ＝Ｉ₀〔１＋［ｃｏｓ｛２π（λ／４＋ΔＲ）／λ｝−１］/2〕・・(3) 例えば、ΔＲ＝０．５ｎｍとすると、１／４波長板のみ
の場合に比較して透過光強度の変化は、λ＝４５０ｎｍ
のときは、０．７０％、λ＝７５０ｎｍのときは０．４
２％となる。従って、微小な位相差の変化を検出するに
は、短波長の方が有利である。

【００１５】図６は、（１）式、（２）式により、検出
される検光子透過光強度Ｉが位相差（レターデーショ
ン）Ｒに対して、ｃｏｓ関数で変動する状態を示し、Ｒ
＝λ／４＋ｍλ／２（ｍ；整数）で、位相差の変化に対
して透過光強度が最も敏感であることを示している。従
って、配向膜のラビング処理により生起される異方性に
よる透過光強度の変化が微小であっても、１／４波長板
使用（または１／８波長板の２段または往復使用等、１
／４波長板相当手段の使用）により、ラビング状態（ラ
ビングの程度、むら等）を敏感に検出することができ
る。

【００１６】図７は、偏光子透過後の直線偏光の偏光方
位に対する、（１），（２）式の透過光強度の方位角度
依存性のパターンの一例を示し、実線はＲ＝λ／４のと
きの透過光強度パターンであり、破線はＲ＝λ／４＋Δ
Ｒのときのパターンであって、偏光板の透過軸方向を１
／４波長板の主屈折率方向に対して４５度としたとき、
Ｒ値の変化に対して検光子透過光強度が敏感に変化する
ことを示している。

【００１７】即ち、上記１／４波長板の利用により、検
光子透過光強度からラビング状態を敏感に検出すること
ができるが、特に、１／４波長板の主屈折率方向が偏光
板の透過軸方向に対して４５度ずれた状態に、１／４波
長板を配置したとき、検光子透過光強度の変化を監視す
ることにより、ラビング状態を最も高感度に検知するこ
とができる。ラビングの程度は透過光強度として、ラビ
ングむらの有無は透過光強度の変動として、有効に検出
できることが判明した。

【００１８】ラビングは、ラビングローラを切断前の基
板の巾方向から多少傾斜して、行なわれるが、ラビング
のむらは、ラビングローラの布の一部にシワが入ってい
たり、ゴミが噛み込まれている場合には（図８
（ａ））、ラビングの進行方向（基板またはローラの移
動方向）に細かい筋むらが生じ、またローラの回転に偏
心がある場合には（図８（ｂ））、基板のぼ全巾にわた
るローラの長さ方向のラビングむらがラビング進行方向
に周期的に発生する。

【００１９】従って、検光子透過光強度の検出は、基板
上を巾方向、長さ方向に２次元走査して行うことによ
り、いずれの種類のラビングむらも検出できる。例え
ば、図８（ａ）のようにラビングの進行方向に筋むらが
生じた場合には、基板の巾方向に走査すればラビングむ
らを検出でき、図８（ｂ）のように基板の巾方向のラビ
ングむらがラビング進行方向に周期的に発生する場合に
は、基板の移動により、下流に配置したセンサにより、
ラビングむらを自動的に走査、検出することができる。
いずれにしても、基板のラビング処理面上を２次元走査
する検出機構を備えておけば、ラビングの程度、ラビン
グむらの有無、ラビングむらの種類（原因）、を知るこ
とも可能である。図９は、ラビングむらの検出、処理波
形の一例を示し、（ａ）は検出波形、（ｂ）は微分波
形、（ｃ）は波形成形の例を示し、これらを適宜情報処
理して、コンパレータによるラビング良否の判定、選
別、ラビング程度の監視等を行わせることができる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明のラビング処理状態検出装置
の透過型の１実施例の概略構成図であり、（１）は被測
定物、（２）は光源、（３）は光ファイバー、（４）は
投光部、（５）は受光部、（６）は増幅器、（７）はコ
ンパレータである。投光部（４）には、バンドパスフィ
ルタ（４１）、偏光子（４２）、１／４波長板（４３）
がまた、受光部（５）には、検光子（５１）、受光素子
（５２）がそれぞれ内蔵されている。なおバンドパスフ
ィルタは、光源から受光部素子までの測定光路のいずれ
かに設ければよく、必ずしも投光部に限定されるもので
はない（図２の場合も同じ）。

【００２１】図２は、反射型の検出器の１実施例の概略
構成図であり、（１）は被測定物、（２）は光源、
（３）は光ファイバー、（４）は投光部兼受光部、
（６）は増幅器、（７）はコンパレータである。投光部
兼受光部（４）には、バンドパスフィルタ（４１）、偏
光子（４２）、１／８波長板（４３）、受光素子（５
２）、透明の受光素子固定化板（５３）が内蔵されてい
る。

【００２２】１／４あるいは１／８波長板（４３）の矢
印はそれぞれの主屈折率方向を示しており、ガラス基板
上の配向膜のラビング処理工程後の適当なラインにおい
て、この方向がラビング方向に一致するように検出部が
取り付けられている。ラビング処理にむらがある場合に
は、ガラス基板上の正常な場所と位相差の違いがあるの
で、受光素子で検出する光量が変化する。この数値の上
限、下限を決めておき、コンパレータで比較して正常値
の範囲外のときは、信号を出して、不良なガラス基板を
排除するように構成される。

【００２３】また切断前の長尺の状態でラビング状態検
査を行う場合には、不良部分に相当する部分に対して
は、マーキングを行う機構を設けておき、このマークを
検出してまたは後述のデータ処理装置にこの情報を記憶
しておき、それに基づいてその不良部分は、切断後また
は切断せずに廃棄するように構成してもよい。なお、検
出部は、基板上を相対的に２次元走査できるように構成
しておくことが好ましいが、これには２次元的に検出器
を配置しておく場合、２次元センサにより２次元面の透
過光強度分布を検知する場合、基板に対して検出器を２
次元に相対的に走査する場合、長尺基板を走行させてラ
ビングを進行させる場合には、基板の移動方向と直角方
向（基板の巾方向）に複数の検出器を分布配置するか、
一次元センサを基板の巾方向に配置して基板の移動方向
に対しては、検出出力の時間変化として検出するように
してもよい。

【００２４】図３、図４は、ガラス基板の製造ライン中
におけるラビング検査を主体にした部分の概略の実施例
図であり、図３はシステム構成図、図４は機械的配置例
の側面図である。図３、図４において、（８０）はベル
トコンベヤーその他の物品搬送ライン、（８１）はガラ
ス基板等の透明電極上に配向膜を形成するための高分子
膜を塗布する配向膜用被覆部、（８２）は高分子膜表面
にラビング処理を行うラビング処理部である。

【００２５】（８３）はラビング状態（むらの程度、種
類等）を検出するラビング状態検出装置であり、被測定
物の性状に応じて、例えば図１または図２で図示、説明
した構成を有し、受光素子（５２）の検出出力に応じ
て、例えば検出出力が予め設定した上限値と下限値の間
にある場合は正常（良い）と判定し、上下限値から外れ
ているときは非正常（不良）と判定する。上下限値は被
測定物に応じ、また液晶パネル完成品における検査結果
を参照して随時修正、変更することができる。検出装置
（８３）の検出ヘッドは、図１、図２、図４にも示され
るように、搬送ライン及び、被測定物基板に対して非接
触に構成されている。なお基板の表面を走査するため、
検出ヘッドを搬送方向（Ｘ方向）と直角方向（Ｙ方向）
に走査駆動するか、Ｙ方向に検出ヘッドを多数分布配置
するか、種々の方法が考えられる。

【００２６】（８４）は検出装置（８３）の検出結果に
応じて基板の選別を行う選別部であり、検出装置（８
３）からの出力に応じて、基板が選別部を通過する際、
正常でない基板は、搬出ヘッド（８４）により主搬送ラ
イン外に排除され、正常な基板のみがそのまま液晶パネ
ル組立て部に送られる。組み立てられた液晶パネルに対
しては、所定の項目について、完成品としての良否検査
が行なわれる。

【００２７】選別部（８４）におけるこの排除動作を行
う搬出ヘッド（８４Ａ）は、例えば吸引方式（真空、磁
気等による）として構成することにより、液晶パネルの
本来の動作に変更を加えることなく、また何等の支障を
与えることなく、選別処理を行わせることができる。ラ
ビング状態検出ヘッド（８３Ａ）についても、同様に、
液晶パネルの本来の動作に変更を加えることなく、また
何等の支障を与えることなく、選別処理を行わせること
ができる。

【００２８】（８６）は、液晶表示パネル製造ライン全
体の動作を制御するデータ処理・制御装置であり、各工
程部分からのデータを収集するとともに、各部を制御す
る制御プログラムを内蔵しており、これにより設定され
た閾値に基づいて、基板の良否を判別して、良品の液晶
表示パネルが安定に製作される。図５は、本発明に基づ
く液晶表示パネルの製造工程の概略を、ラビング処理お
よびラビング状態検査を中心に示したものであり、ラビ
ング処理、ラビング後洗浄に引き続いて、基板の段階で
ラビング状態の検査を行い、その結果に基いて基板の選
別を行い、良品のみを次工程のシール、液晶注入、封止
等の処理工程に導入し、配向検査、偏向板接着、最終検
査を行い、液晶表示パネルを完成している。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、１）液晶パネル完成前にガラス基板単体の状態で、基板
上の配向膜のラビング処理の状態を検出できるので、液
晶パネル組立て前に適当な処置をとることができ、材料
や製作時間等、後工程の無駄を削減することができる。

【００３０】２）ガラス基板上の配向膜のラビング処理
の状態を、その製造ライン中でオンライン検出すること
もでき、また液晶パネルの生産ラインを殆ど変更するこ
となく、適用することができる。３）ラビング処理装置のラビング布の摩耗や異物噛み込
み等による条件の変化が早期に判るので、ただちに必要
な処置をとることができ、ガラス基板の不良品の発生を
即時に防止でき、安定したラビング処理が可能となる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の装置概略構成図である。

【００３２】

【図２】本発明の他の１実施例の装置概略構成図であ
る。

【００３３】

【図３】本発明の液晶表示パネル製造ラインの概略シス
テム構成図である。

【００３４】

【図４】図３の製造ラインの機械的配置例の側面図であ
る。

【００３５】

【図５】本発明による液晶表示パネル製造工程の一例図
である。

【００３６】

【図６】本発明装置の動作説明用図であり、１／４波長
板使用の効果を示すものである。

【００３７】

【図７】本発明装置の動作説明用図であり、１／４波長
板の主屈折率方向に対して偏光板の透過軸方向を約４５
度ずらせたことによる効果を示すものである。

【００３８】

【図８】本発明装置の動作説明要図であり、ラビングむ
ら検出のための基板上走査の例を示すものである。

【００３９】

【図９】本発明装置の動作説明要図であり、図８の走査
に基づく検出波形の一例図である。

【００４０】

【図１０】配向膜のラビング処理の説明用図である。

【００４１】

【符号の説明】

１被測定物２光源３光ファイバー４投光部（反射型のときは投光部兼受光部）５受光部部６増幅器７コンパレータ４１バンドパスフィルタ４２偏光子４３１／４波長板（反射型のときは投光部兼受光
部）５１検光子５２受光素子５３透明の受光素子固定化板８０搬送ライン８１配向膜被覆部８２ラビング処理部８３ラビング状態検出装置８４基板選別部８５液晶表示パネル組み立て部８６データ処理・制御装置Ａガラス基板Ｂ配向膜ＣラビングロールＤラビング布

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定配向膜に、偏光子を通して測定光束
を照射し、該偏光子と透過軸方向を同一にして配置され
た検光子を通して、特定波長における該配向膜からの射
出光強度を検出するように構成し、さらに該波長の１／
４波長に相当する位相差を生じさせる光学手段を光源か
ら検出器までの測定光路に設け、射出光強度の検出出力
により、該配向膜のラビング状態を測定することを特徴
とする配向膜検査装置。
【請求項２】被測定試料が液晶用透明電極基板上に形成
された配向膜であることを特徴とする請求項１記載の配
向膜検査装置。
【請求項３】前記光学手段が、その主屈折率方向が偏光
子の透過軸方向に対してほぼ４５度ずれた状態で配置さ
れていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶
用配向膜検査装置。
【請求項４】前記光学手段が１／４波長板であり、偏光
子、１／４波長板、配向膜、検光子を透過した測定光強
度を検出するように構成されていることを特徴とする請
求項１，２または３記載の配向膜検査装置。
【請求項５】前記光学手段が１／８波長板であり、かつ
偏光子と検光子が共通の偏光板であり、偏光板、１／８
波長板を介して測定光束が被測定配向膜に照射され、配
向膜内を往復して入射面と同じ側の面から射出する光束
を１／８波長板、偏光板を再度通過させて測定光の強度
を検出するように構成したことを特徴とする請求項１，
２または３記載の液晶用配向膜検査装置。
【請求項６】液晶表示パネルの製造工程において、透明
電極上に形成された高分子膜表面を一定方向にラビング
処理して配向膜を形成する工程と、液晶注入・パネル組
立て工程との間に、偏光透過率検出により該膜のラビン
グ状態を判定するラビング状態検査工程を設け、これに
基づいて該基板段階での選別を行い、選別された基板に
より液晶表示パネルを形成することを特徴とする液晶表
示パネルの製造方法。
【請求項７】液晶表示パネルの製造ラインにおいて、基
板のラビング工程部と液晶注入組み立て工程部との間に
設けられ、ラビング処理後の搬送ライン上の基板に偏光
を照射して基板上に形成された配向膜のラビング状態を
液晶表示パネル完成前に検出する検出部と、検出結果に
応じて不良基板を主搬送ライン外に搬出する選別機構を
備えたことを特徴とする液晶表示パネルの製造用装置。