JPH1114954A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】短時間で広範囲のスペーサ粒子散布密度とスペ
ーサ粒子凝集を検出し、その検査結果に基づきスペーサ
粒子散布量の調整およびスペーサ粒子散布装置の清掃タ
イミングを図ることにより、製造コストを押える。 【解決手段】スペーサ粒子検出装置100でスペーサ粒子
の凝集および散布密度を基板全面にわたって高速で検出
する。凝集発生状況を監視することによりスペーサ粒子
散布装置の清掃タイミングを図ってクリーニング処理を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対象物に粒子を散布
する装置に関わるもので、特に液晶表示素子等に用いら
れるスペーサ粒子の散布に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、液晶表示素子においては、液
晶を挟み込む２枚のガラス基板の間隔すなわちセルギャ
ップの精度が、液晶表示素子の特性や表示品位に大きな
影響を与える。このため液晶表示素子の製造工程におい
てセルギャップを一定にするために粒子径が数マイクロ
メートルのスペーサ粒子が用いられており、極めて粒子
径精度の高いスペーサ粒子をガラス基板の全面に散布し
てから２枚の基板を重ね合わせている。そのため、セル
ギャップを基板全面にわたって高い精度で一定にするた
めに、単位面積あたりのスペーサ粒子数すなわち散布密
度とスペーサ粒子の凝集の有無が重要な管理項目となっ
ている。

【０００３】基板サイズの大形化(数百mm角以上)に伴
い、基板面内でのスペーサ粒子散布密度の均一化に対す
る要求は厳しくなっており、すべての基板に対して、基
板全面におけるスペーサ粒子散布密度を測定し、散布条
件へフィードバックする技術が重要である。

【０００４】また、スペーサ粒子凝集は大きなギャップ
むらを生じるため、基板内に一点でも存在すると製品不
良となってしまう。そのため、すべての基板に対して基
板全面を検査し、凝集の有無を判定する必要がある。

【０００５】従来、スペーサ粒子散布密度の検査方法と
して、たとえば特開平5-46828号公報に示すものがあ
り、また、スペーサ粒子の凝集を検査方法としては、た
とえば特開平7-35696号公報に示すものがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スペーサ粒子の凝集および散布密度の検査方法では個々
のスペーサ粒子を顕在化するために比較的高い解像度で
検出する必要があった。個々のスペーサ粒子が識別でき
る程度の解像度で検出するために検出視野範囲が狭くな
り、基板全面について検査しようとすると、検出光学系
を多数設けるか、１つの検出ヘッドで時間をかけて基板
を複数回走査して検査する必要があることとなってしま
う。検出光学系を多数設けることは検査コストの増大に
つながり、また、時間をかけて複数回走査すると製造ラ
インのタクトに間に合わなくなるため全基板の検査をす
ることが出来なくなるという問題があった。そのため基
板上のスペーサ粒子散布密度に応じてスペーサ粒子散布
量を調整することが困難であった。

【０００７】また、基板の全面検査を行う上で、通常照
明むら等の原因による検出視野内の輝度むらを補正し
て、視野内の検出感度を一定にする必要がある。しか
し、スペーサ粒子凝集とスペーサ粒子とでは検出視野内
での輝度分布が異なるため、１種類の補正データでは凝
集と散布密度を同時に補正して、感度を一定にすること
ができなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、スペー
サ粒子凝集とスペーサ粒子を別々に輝度補正し、スペー
サ粒子の凝集および散布密度を基板全面にわたって高速
で同時に検出することにより、スペーサ粒子散布機の清
掃タイミングを図って散布機内のスペーサ粒子付着状況
を管理するとともに、スペーサ粒子散布密度測定結果に
応じてスペーサ粒子散布条件を変更することにより基板
上のスペーサ粒子散布量を調整するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１に示す。図
１において、1はスペーサ粒子散布装置を示し、2はスペ
ーサ粒子の散布プロセスコントローラを示し、100はス
ペーサ粒子検出装置を示す。本実施例では、スペーサ粒
子散布装置1によって基板上にスペーサ粒子を散布後、
スペーサ粒子検出装置100によりスペーサ粒子凝集を検
出し、凝集発生状況が一定基準を超えた場合に散布装置
のクリーニング処理を行う。クリーニング処理とは、散
布装置内に付着したスペーサ粒子を除去することであ
る。また、スペーサ粒子検出装置100によりスペーサ粒
子散布密度を測定し、測定結果に基づいて散布プロセス
コントローラ2が図２に示すような関係を用いてスペー
サ粒子散布時間を決定することにより、スペーサ粒子散
布量を調整するものである。

【００１０】本実施例により、スペーサ粒子散布機の清
掃タイミングを図って散布装置内のスペーサ粒子付着状
況を管理するとともに、スペーサ粒子散布密度測定結果
に応じてスペーサ粒子散布条件を変更することにより基
板上のスペーサ粒子散布量を調整することができ、製品
の表示品位を向上するとともに、製品不良の発生を防止
し、製品製造コストを下げることができる。

【００１１】スペーサ粒子検出装置の一実施例を図３に
示す。101は照明装置であり、光ファイバライトガイド
やレーザ光発生器など周知の技術を用いることができ
る。200は基板3を搬送する搬送系を示しており、ローラ
やステージなど周知の技術を用いることが出来る。102
はレンズ、103はリニアイメージセンサなどの撮像素
子、301はＡＤコンバータ、302は輝度補正回路、303は
二値化回路、304は良・不良判定部、305は領域換算回
路、306は輝度−スペーサ粒子散布密度変換部を示す。

【００１２】スペーサ検出装置は、搬送装置200で基板3
を搬送しながら、照明装置101で基板を照明する。基板
上に散布されたスペーサ粒子4およびスペーサ粒子凝集5
からの散乱光をレンズ102で集光し、リニアイメージセ
ンサ103で光電変換する。光電変換されたアナログ信号
をＡＤコンバータ301でディジタル信号に変換後、輝度
補正回路302により輝度補正を行う。

【００１３】この輝度補正回路は、図４に示すようにス
ペーサ粒子凝集検出用401、スペーサ粒子散布密度検出
用402、金属異物検出用403、有機物異物検出用404、繊
維状異物検出用405などそれぞれ検出対象に応じた輝度
補正回路を内蔵し、任意に切り替えあるいは予備406，4
07のように任意数増設可能な回路である。この検出対象
に応じた輝度補正回路には図５(b)に示すような輝度補
正データが記憶されており、各画素ごとに以下の式にて
補正するものである。

【００１４】

【数１】A(x)=k×ｉ(x)／ｓ(x) ・・・（数１） ここでkは定数、ｘはリニアイメージセンサ103での画素
番号、ｉはＡＤコンバータ301からの入力信号である。
また、ｓ(x)は輝度補正データで、あらかじめ検出対象
を基板に散布して取得したデータを示す。この輝度補正
により図５(c)に示すように輝度補正される。

【００１５】輝度補正データは、検出対象を基板に散布
して取得するが、散布密度が低い場合、図６(a)に示す
ように検出範囲内の数箇所における輝度データしか得ら
れない。この場合にも、検出輝度の極大値を検出対象の
輝度とし、図６(b)のように補間することにより輝度デ
ータを作成することができる。補間曲線としては、直線
補間や多次曲線補間など一般的な補間曲線を用いること
ができる。

【００１６】輝度補正されたデータは、二値化回路303
において、しきい値処理により凝集部5を検出する。図
４のように検出対象が複数存在する場合には、それぞれ
に対応したしきい値を持つ二値化回路を設ける。そし
て、良／不良判定部304にて、凝集発生状態が一定基準
を超えているかどうか判断し、超えている場合に信号を
発生する。一方、領域加算回路305において、図７に示
すように検出画像をm×n画素毎に領域分割し（m，nは任
意の値に設定可能）、各領域内のm×n画素の明るさをそ
れぞれ加算して平均値を求めその領域の輝度とするもの
である。次に、輝度-散布密度変換部306にて、図８に示
すような、あらかじめ測定しておいた検出輝度とスペー
サ粒子散布密度の関係を示すデータを使って各領域毎の
スペーサ粒子散布密度を求める。

【００１７】本発明により、インラインで全基板に対し
て、基板全面にわたるスペーサ粒子凝集検出と散布密度
測定を同時に行うことができ、スペーサ粒子散布条件の
リアルタイムのフィードバックが可能となるため、製品
の表示品位を向上するとともに、製品不良の発生を防ぐ
ことができ、製品製造コストの低減につながる。

【００１８】本発明の別の実施例を図９に示す。スペー
サ粒子の散乱光を集光するレンズとして、リニアイメー
ジセンサに投影したときセンサの１〜１０画素分に相当
する検出視野を持つ屈折率分布形レンズ501a,501bを複
数配列するものである。このほか図１０に示すように、
レンズ102a,102bを複数配列する構造でもよい。

【００１９】通常レンズは、検出視野の中央が分解能が
高く、周辺になるにしたがい分解能が低くなる。このた
め、分解能以下となるようにして検出するスペーサ粒子
と分解能以上となるようにして検出するスペーサ粒子凝
集では、視野の中央と周辺でのレンズ分解能の違いによ
る検出輝度への影響が異なり、スペーサ粒子検出用と凝
集検出用の２種類の輝度補正データが必要となる。

【００２０】本実施例では、レンズを複数並べ、各レン
ズの検出視野を狭くする(通常１〜１０画素程度)こと
で、視野中央と周辺でのレンズ分解能の差を小さくし
て、１種類の補正データでスペーサ粒子と凝集の検出輝
度を同時に補正するものである。

【００２１】本発明により、レンズの解像度あるいは分
解能に左右されることなく、一種類の輝度補正データで
スペーサ粒子凝集とスペーサ粒子散布密度を同時に検出
できるため、検査コストを低減することができる。

【００２２】本発明の別の実施例を図１１に示す。散乱
光強度分布は、照明方向に大きく依存している。検出範
囲600上のすべての位置において、照明光入射方向601と
検出方向602とのなす角度θが常に一定値となるように
照明することにより、検出対象の散乱特性に影響される
ことなくスペーサ粒子や異物を検出することができる。
このような照明を行う一実施例として、図１２に示すよ
うにレーザ光発生器603a,603bを複数配列する装置構成
がある。また、図１３に示すように、検出範囲の各点に
対して所定の角度で照明光が照射されるように光を反射
するミラー604と、ポリゴンミラー605、レーザ発生器60
3を用いた装置構成でもよい。

【００２３】本発明により、検出対象の散乱特性に影響
されることなく検出できるため、凝集検出率や散布密測
定精度を向上させることができる。

【００２４】本発明の別の実施例を図１４に示す。図１
のスペーサ粒子散布装置1において、スペーサ粒子散布
ノズル701a，701bを複数設置し、それぞれのノズルでの
スペーサ粒子散布量を調整することにより基板3上のス
ペーサ散布密度を調整するものである。

【００２５】本発明により、スペーサ粒子散布密度を高
精度に均一化することができ、製品の表示品位を向上す
ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、全基板に対して、スペ
ーサ粒子散布密度とスペーサ粒子凝集を基板全面にわた
って検出することができ、その検査結果に基づきスペー
サ粒子散布量の調整およびスペーサ粒子散布装置の清掃
タイミングを図ることができるため、製品の表示品位を
向上するとともに、製品不良の発生を防ぐことで製造コ
ストを押えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図である。

【図２】測定したスペーサ粒子散布密度から散布時間を
求めるための方法の説明図である。

【図３】スペーサ粒子検出装置の一実施形態の構成を示
す図である。

【図４】輝度補正回路の構成を示す図である。

【図５】（ａ）ないし（ｃ）は輝度補正で用いる波形の
グラフである。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は検出対象の輝度データの説
明図である。

【図７】領域加算回路の領域を示す説明図である。

【図８】検出輝度から散布密度を求める方法の説明図で
ある。

【図９】本発明の他の実施形態の構成要素の例を説明す
る図である。

【図１０】本発明の他の実施形態の構成要素の例を説明
する図である。

【図１１】本発明の他の実施形態の構成を説明する図で
ある。

【図１２】本発明の他の実施形態の構成要素の例を説明
する図である。

【図１３】本発明の他の実施形態の構成要素の例を説明
する図である。

【図１４】本発明の他の実施形態の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

1…スペーサ粒子散布装置、2…散布プロセスコントロー
ラ、3…基板、4…スペーサ粒子、5…スペーサ粒子凝
集、100…スペーサ粒子検出装置、101…照明装置、102
a，102b…レンズ、103…リニアイメージセンサ、200…
搬送系、301…ＡＤコンバータ、302…輝度補正回路、30
3…二値化回路、300…良・不良判定部、305…領域加算
回路、306…輝度-散布密度変換部、401…スペーサ粒子
凝集検出用輝度補正回路、402…スペーサ粒子散布密度
検出用輝度補正回路、403…金属異物検出用輝度補正回
路、404…有機物異物検出用輝度補正回路、405…繊維異
物検出用輝度補正回路、406，407…予備、501a，501b…
屈折率分布形レンズ、600…検出範囲、601…照明光入射
方向、602…検出方向、603a，603b…レーザ光発生器、6
04…ミラー、605…ポリゴンミラー、701a，701b…スペ
ーサ粒子散布ノズル。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の基板の間に液晶を挟み込んだ構造で
   ２枚の基板の間隔を一定にするためにスペーサ粒子を用
   いる液晶表示素子の製造方法において、重ね合わせる２
   枚の基板の一方または両方にスペーサ粒子を散布後に、
   スペーサ粒子からの散乱光を検出する散乱光検出手段
   と、検出範囲内における輝度の不均一性を補正する輝度
   補正手段と、検出輝度からスペーサ粒子凝集部分を検出
   するスペーサ凝集検出手段と、検出輝度からスペーサ粒
   子数を求めるスペーサ粒子数検出手段と、スペーサ粒子
   数に応じた信号を出力する信号発生手段と、信号に応じ
   てスペーサ粒子散布量を調整する散布量調整手段と、基
   板にスペーサ粒子を散布するためのスペーサ粒子散布手
   段を用い、前記スペーサ凝集検出手段により基板上のス
   ペーサ粒子凝集を検出し、スペーサ粒子凝集数が一定の
   基準を超えたとき前記スペーサ粒子散布手段を清掃する
   ことによりスペーサ粒子散布手段内のスペーサ粒子付着
   状況を管理するとともに、前記スペーサ粒子数検出手段
   により基板上のスペーサ粒子散布密度を検出し、その散
   布密度に応じて前記散布量調整手段でスペーサ粒子散布
   条件を決定し、前記スペーサ粒子散布手段でスペーサ粒
   子を散布することによりスペーサ粒子散布量を調整する
   ことを特徴とした液晶表示素子製造方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項の散乱光検出手段と
   輝度補正手段において、検出の解像度または分解能が検
   出すべき粒子凝集の大きさと同程度である検出光学系と
   複数の輝度補正手段を有し、分解能以下のスペーサ粒子
   と分解能以上のスペーサ粒子凝集に対して別々の輝度補
   正データを用いることにより、スペーサ粒子数とスペー
   サ粒子凝集を同時に検出することを特徴とした液晶表示
   素子製造方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項の輝度補正手段にお
   いて、スペーサ粒子輝度取得手段を有し、検出範囲の数
   箇所における輝度データを取得し、補間することにより
   輝度補正データを作成することを特徴とした液晶表示素
   子製造方法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項の散乱光検出手段に
   おいて、リニアイメージセンサに投影したときにセンサ
   の数画素分に相当する検出視野を持つ検出光学系を複数
   配列し、一種類の輝度補正データでスペーサ粒子とスペ
   ーサ粒子凝集を同時に検出することを特徴とした液晶表
   示素子製造方法。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項の散乱光検出手段に
   おいて、検出範囲内のすべての位置において照明光入射
   方向と検出方向とのなす角度が、常に一定となるように
   照明することを特徴とした液晶表示素子製造方法。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項の輝度補正手段にお
   いて、複数の輝度補正手段を増設あるいは選択できるこ
   とを特徴とした液晶表示素子製造方法。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項の輝度補正手段にお
   いて、検出対象毎の輝度補正データを使用することを特
   徴とした液晶表示素子製造方法。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項のスペーサ粒子散布
   手段において、複数の散布機構を有し、基板内散布量を
   場所により調整できることを特徴とした液晶表示素子製
   造方法。