JP4347067B2 - マザーガラスの欠陥検査方法及び装置並びに液晶表示装置用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、マザーガラスから所定の切り出し配置情報にしたがってガラス基板を切り出して液晶表示装置用ガラス基板を製造する液晶表示装置用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法並びにマザーガラス検査装置に関する。
背景技術
近年、パソコンの表示装置などに使用される液晶表示装置（液晶パネル）は、大面積化の傾向にある。また、液晶テレビなどの普及に伴い、液晶パネルの低コスト化の要請が高まっており、液晶パネルに使用される液晶表示装置用ガラス基板についても益々の低コスト化が求められている。
液晶表示装置に用いられる液晶表示装置用ガラス基板は、一般的には、複数枚の液晶表示装置用ガラス基板を配置できる大きなサイズのガラス基板であるマザーガラスから、所定の切り出し配置情報（レイアウト情報）に従って、個々の液晶表示装置を構成する液晶表示装置用ガラス基板としてのサイズに切り出すことにより製造される。
なお、この場合、液晶表示装置の製造方法には、個々の液晶表示装置を構成する液晶表示装置用ガラス基板を先に切り出し、この基板にＴＦＴなどのスイツチング素子や電極、ブラックマスクなどの表示用回路等を実装していく一般的な方法の外に、液晶表示装置用ガラス基板を切り出す前のマザーガラスの状態で、あらかじめ所定の場所に複数の表示用回路を実装しておき、その後で、切り出しを行うことも行われている。
ここで、マザーガラスに大きな泡や傷などの欠陥が存在すると、液晶表示装置として使用される際に障害となる。このため、従来から、マザーガラスの段階で、マザーガラス中の欠陥を測定し、上述のような障害となる可能性のある欠陥がないかどうか検査を行っている。従来は、このマザーガラスの欠陥測定によってマザーガラスに一箇所でも大きな欠陥が見つかった場合、そのマザーガラスは不良品として、廃棄されていた。
ところが、一般に、製造するマザーガラスの面積が大きくなるほど、一枚のマザーガラスに発生する欠陥の発生率は高くなる。このため、従来のようなマザーガラスの不良品・良品の判断に基づいた場合、上述した液晶用ガラス基板の大面積化に伴い、マザーガラスの不良率が非常に高くなってしまうという問題があった。
また、液晶用ガラス基板の大面積化に伴い、マザーガラスも大面積のものを使用する傾向にあるため、一枚のマザーガラスの不良に伴って廃棄されるガラスの量が増え、ガラス資源を有効に利用できないという問題もあった。これらの問題は、マザーガラスのコストを増大させ、ひいては液晶パネルの高コスト化の原因となっていた。
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、マザーガラスや液晶表示装置用ガラス基板製造の歩留まり向上を可能にしてガラス資源をより有効に利用することを可能にし、マザーガラス及び液晶表示装置用ガラス基板の低コスト化を可能にすることを目的とする。
発明の開示
上述の課題を解決するための手段として、第１の手段は、
所定の切り出し配置情報にしたがって液晶表示装置用ガラス基板を切り出して得ることのできるマザーガラスを製造して選別することにより、所定の品質基準を満たすマザーガラスを製造する方法であって、
前記製造されたマザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定工程と、
前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価工程と、
を有することを特徴とするマザーガラスの製造方法である。
第２の手段は、
所定の品質基準を満たすマザーガラスから所定の切り出し配置情報にしたがってガラス基板を切り出すことにより、液晶表示装置用ガラス基板を製造する液晶表示装置用ガラス基板の製造方法であって、
前記マザーガラスを切り出す前に、前記マザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定工程と、
前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価工程と、
前記欠陥評価工程で良と判定されたマザーガラスのみを切り出して液晶表示装置用ガラス基板を得る切り出し工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置用ガラス基板の製造方法である。
第３の手段は、
所定の切り出し配置情報にしたがって液晶表示装置用ガラス基板を切り出して得ることのできるマザーガラスを製造して検査することにより、所定の品質基準を満たすマザーガラスを得る際に用いるマザーガラス検査装置であって、
前記製造されたマザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定装置と、
前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価装置と、
を有することを特徴とするマザーガラス検査装置である。
発明を実施するための最良の形態
第１図は本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法を用いた液晶表示装置の製造方法を示すフロー図、第２図は本発明の実施の形態にかかるマザーガラスの検査装置構成を示すブロック図、第３図〜第５図は本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法の説明図である。以下、これらの図を参照にしながら本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法、マザーガラスの製造方法並びにマザーガラスの検査装置について説明する。
第１図に示されるように、この実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法は、マザーガラスを製造して欠陥を検査した後、先にマザーガラスに複数の回路を実装した後切り出して液晶表示装置を得るか、又は、マザーガラスを切り出して液晶表示装置用ガラス基板を作製してから個々の基板に回路を実装して液晶表示装置を得るもので、マザーガラスの製造工程Ｓ１、欠陥測定工程Ｓ２、欠陥評価工程Ｓ３、回路実装工程Ｓ４又は切り出し工程Ｓ４’切り出し工程Ｓ５又は回路実装工程Ｓ５’の工程を有する。以下、これらの工程を説明する。
（１）マザーガラスの製造工程Ｓ１
ここで、マザーガラスは、所定の切り出し配置情報（レイアウト）にしたがって液晶表示装置用ガラス基板を切り出して得ることのできるガラス板である。また、切り出し配置情報は、複数枚の液晶表示装置用ガラス基板を配置できる大きなサイズのガラス基板であるマザーガラスから、個々の液晶表示装置を構成する液晶表示装置用ガラス基板としてのサイズの複数枚の基板を切り出すためのレイアウト情報である。
マザーガラスの製造は、公知の板ガラスの製造方法であるフロート法やダウンドロー法などで製造した大型の板ガラスを所定の大きさに切断することにより得られる。ダウンドロー法は、溶解槽から溶解ガラスを連続的に、成形面に沿って供給し、成形型の下方で両側のガラスを融着させてから、ガラスの周辺部をローラー等によって、下方に引っ張ることによって板ガラスを形成する方法である（詳しくは、特開平１０−２９１８２６号公報等参照）。
このような製造方法によって、例えば、縦横寸法が１ｍ×１ｍで、厚さが０．７ｍｍの大型の板ガラスが得られる。この板ガラスから、５５０×６５０ｍｍ、あるいは、６００×７２０ｍｍ等の小サイズに切り出して、液晶表示装置用ガラス基板用のマザーガラスが製作される。なお、この液晶表示装置用ガラス基板としては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を基板表面に形成するＴＦＴ用ガラス基板やカラーフィルタ用ガラス基板等がある。ＴＦＴ用ガラス基板には、ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の回路が形成され、他方、カラーフィルター用ガラス基板にはガラス基板上にカラーフィルターが夫々別個に形成される。そして、これら薄膜付き基板によって液晶を挟持して、液晶表示装置（液晶デバイス）が製作される。
（２）欠陥測定工程Ｓ２
次に、上記マザーガラス製造工程によって製造されたマザーガラスについて、欠陥測定がなされる。なお、ここでいう欠陥は、液晶表示装置用ガラス基板の用途に必要な特性に影響を及ぼす可能性のある欠陥である。具体的には、マザーガラスに存在する泡、傷、点欠陥、汚れ、異物付着等が挙げられる。欠陥測定工程Ｓ２においては、このような欠陥を検出し、その検出データを処理して欠陥情報としてこれらの欠陥の種類、位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、大きさ等の情報を得るものである。
これらの欠陥情報は、第２図に示されるマザーガラスの検査装置を用いて得る。このマザーガラス検査装置は、欠陥検出部１と、欠陥データ処理部２と、欠陥データ記憶部３と、欠陥情報評価処理部４と、記憶部５と、表示装置６及び選別装置７とを有する。
欠陥検出部１としては、ガラス基板に光を入射し、基板中に存在する欠陥によって反射または散乱された光を検出したり、ガラス基板上の各点での透過率や反射率を測定することにより、ガラス基板中の欠陥を検出する方法を利用した欠陥検出装置を用いる。このような装置としては、例えば、特公昭５７−３７０２３号公報に開示されているように、基板表面から光を入射して走査する方式を利用した装置や、特開平８−２６１９５３号公報に開示されているような基板の側面から光を入射する方式を利用した装置を用いることができる。
欠陥データ処理部２は、欠陥検出部１で得られた欠陥データを処理して欠陥情報を作成するものである。この場合、欠陥検出部１で得られる欠陥データは、例えば、マザーガラスをラインセンサで走査して二次元画像データとして得られるデータである。このデータは、一時的に欠陥データ記憶部３に記憶され、順次読み出されて欠陥データ処理部によって、一定の処理基準にしたがって処理される。これにより、この欠陥データから、欠陥の種類、位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、大きさ等を表す欠陥情報が作成される。
なお、作成された欠陥情報は、測定した個々のマザーガラスに特有の情報であるから、欠陥情報には、その個々の特定のマザーガラスを識別するための識別情報が付される。同時に、この識別情報は、マザーガラス自体に識別ラベルとして刻まれる。マザーガラスへの識別記号の付与の方法としては、例えば、レーザー光を用い、マザーガラスの周辺近傍に二次元コードを焼き付ける方法等がある。この場合、ガラス表面から所定距離だけガラス内部に位置する部位にレーザ光の焦点を結ばせて描画することにより、ガラス表面に損傷を与えることなく、識別ラベルとして二次元コードを刻印することができる。
（３）欠陥評価工程Ｓ３
次に、上記欠陥測定工程で得られた欠陥情報は、記憶部５に記憶された後、順次読み出されて欠陥評価工程Ｓ３で評価され、マザーガラスの品質が定められる。この欠陥情報評価処理は、第２図の欠陥検査装置における欠陥情報評価処理部４によって行われる。欠陥情報評価処理部４は、欠陥データ処理部２から送られる欠陥情報と、顧客の仕様等に基づいて作成された切り出し配置情報及び評価基準情報とを入力し、一定の処理を加えて品質情報を作成する。
第３図は欠陥情報を示す説明図である。第３図は、マザーガラス１０内に４個の欠陥Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４が検出された場合を示している。欠陥情報は、４つの欠陥それぞれについて、欠陥の位置を示すＸ座標（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）及びＹ座標（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）、欠陥の種類を示す記号（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）、欠陥の大きさを示す記号（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）から構成される。なお、この欠陥情報としては、欠陥の位置、欠陥の種類及び欠陥の大きさのほかに、欠陥に関連する他の情報を含めても良い。
第４図は切り出し配置情報（レイアウト情報）を示す説明図である。切り出し配置情報は、１枚のマザーガラス１０から、複数枚の液晶表示装置用ガラス基板をいかに切り出すかのレイアウト情報である。第４図の場合は、１枚のマザーガラス１０から、４枚の液晶表示装置用ガラス基板１１、１２、１３、１４を切り出す場合を示している。このような液晶表示装置用ガラス基板を切出す際のレイアウト情報は、マザーガラス１０の大きさ、液晶表示装置用ガラス基板の大きさ及び枚数に応じて決められる。また、顧客へマザーガラスを納品する場合は、顧客の指定するレイアウト情報を使用する。
評価基準情報は、切り出し配置情報の種類毎に作成されたものである。すなわち、第４図に示されるような切り出し配置情報が特定されると、それに対応する評価基準情報が選ばれる。その基準は、例えば、欠陥が、その切り出し配置情報で区画される領域のいかなる位置にあるのか、あるいは、その欠陥がいかなる種類のものであるのか、さらには、いかなる大きさの欠陥であるのか、どれだけの数あるのかという点等について、それぞれ合否もしくはランク分けの基準値が定められたものである。
欠陥情報評価処理部４においては、送られてきた欠陥情報（欠陥の大きさ、位置及び種類）を、上述のようにして定められている基準に照合し、合否の決定もしくはランク分けの処理がなされる。第５図は欠陥情報評価処理の説明図である。第５図に示されるように、この処理は、例えば、第３図に示される欠陥情報画像と、第４図に示される切り出し配置情報画像とを画像合成あるいは重ね合わせ処理し、切り出し配置情報で区画される領域内あるいは領域外のどの位置に、いかなる種類・大きさの欠陥が配置されることになるのかをシミュレーションする手法等を利用することによって行うことができる。
第５図に示される例では、欠陥Ｋ１，Ｋ４は、液晶表示用ガラス基板として切り出される領域から外れた領域にある。したがって、この欠陥は欠陥と見做さない。一方、欠陥Ｋ２，Ｋ３は、液晶表示用ガラス基板１１として切り出される領域内にある。そこで、次に、これら欠陥Ｋ２，Ｋ３の種類及び大きさが基準に照合される。その結果、基準を逸脱する欠陥であれば、この液晶表示用ガラス基板１１として切り出される領域は、使えないものと評価する。逆に言えば、このマザーガラス１０は、３枚の液晶表示用ガラス基板を切り出すことのできる品質を有するものと評価される。
なお、第２図における欠陥情報評価処理部４の記憶部５に、複数枚のマザーガラスの欠陥情報と、複数の異なる切り出し配置情報及びその評価基準情報とを蓄積しておき、それら情報の組み合わせを順次変えて上述のシミュレーション手法を繰り返すことにより、最も多くの液晶表示装置用ガラス基板の切り出しが可能な組み合わせを見つけることができる。これによれば、ガラス資源の有効利用をより向上させ、さらなるコストダウンを実現可能にする。以上により、品質評価済みのマザーガラス製品が得られる。
こうして得られた品質情報は、表示装置６あるいは選別装置７等に送られる。表示装置６においては、第５図に示されるような画像をディスプレイ等で表示するか、あるいは、プリンタ等で画像または数値として印刷して表示する。その場合、欠陥の位置情報に加え、マザーガラスイメージ上に、欠陥の種類や大きさなどの情報を表示することもできる。例えば、欠陥の大きさは欠陥を示す点の大きさで示すことができ、欠陥の種類は、その種類別に色を変えて示すことができる。これらは、欠陥情報に基づいて必要に応じて表示すればよいが、一般に、重大な欠陥か否かは、欠陥の種類と大きさによっておおよそ判断されるため、欠陥の位置情報に加え、その種類、大きさの情報を共に表示するようにするのが好ましい。選別装置７においては、上記品質情報に基づいてマザーガラスを合否あるいは品質ランク別に区分けする作業等を行う。
次に、こうして得られたマザーガラス製品を用いて液晶表示装置を製作するが、この製作工程には、２種類ある。すなわち、マザーガラスに直接回路を実装する工程Ｓ４を行った後、切り出し工程Ｓ５を行って液晶表示装置を得る場合と、マザーガラスを切り出して液晶表示装置用ガラス基板を得る工程Ｓ４’を経た後、この個々の液晶表示装置用ガラス基板に回路を実装する工程をＳ５’を行う場合とがある。以後、周知の工程を行うことによって、ＴＦＴ付きガラス基板をやカラーフィルター付きガラス基板等が得られ、液晶表示装置（液晶デバイス）が得られる。
上述の実施の形態によれば、以下の利点がある。すなわち、従来においては、特定のマザーガラスの欠陥情報と所定のレイアウトとの関連付けがなされていなかったために、このように欠陥がレイアウト外にある場合においても、マザーガラスは不良品として廃棄されていたが、本発明によれば、これを良品として使用することが可能になる。
また、レイアウト内に欠陥がある場合にあっても、次のようになる。例えば、予定される４枚の液晶ガラス基板のうち１枚のレイアウト内にのみ欠陥がある場合は、欠陥がある１枚分の領域は要求仕様を満たしていないが、他の３枚分に相当する領域は要求仕様を満たしている。このような場合には、使用できる３枚分の領域だけを有効に使用することで、マザーガラス全体を廃棄せずに、マザーガラスを利用することができる。従来においては、上述のレイアウト外の欠陥の場合と同様、このようなマザーガラスは欠陥を有するマザーガラスとして、全て廃棄されていたが、本発明によれば、レイアウトの関係を予め知ることができるため、マザーガラスを廃棄してしまうのではなく、使用できる領域を有効に活用することが可能になり、ガラス資源を有効に利用することができる。
なお、欠陥に相当する領域から製造された１枚の液晶表示装置用ガラス基板は、最終的に基板ガラスの欠陥が原因で不良品となる可能性があるが、ＴＦＴやカラーフィルタ、ブラックマスク等の配置によっては、このように欠陥を含む領域であっても、使用できる可能性もある。このような、レイアウト内に欠陥を含むマザーガラスが、良品か不良品かの判断は、液晶表示装置用ガラス基板を製造する側との関係において決まる。例えば、液晶表示装置用ガラス基板を製造する顧客にマザーガラスを納品する場合に、予めマザーガラスの欠陥情報を伝えた上で、了解が得られれば、不良品として廃棄せずに納品できる。
このようにして、廃棄されずに納品されたマザーガラス上に、必要に応じ、所定の位置に、ＴＦＴなどのスイッチング素子や電極、ブラックマスクなどが形成される。このようにスイッチング素子や電極が形成されたマザーガラスを上述した所定のレイアウトに従って切出すことにより、液晶表示装置用ガラス基板が得られる。なお、ＴＦＴなどのスイッチング素子や電極、ブラックマスクなどの形成は、マザーガラスから最終製品のサイズのガラス基板を先に切出しておき、この切出された基板上に行っても良い。又は、予めマザーガラスをいくつかの部分に分割した後に、分割された基板上に素子の形成を行い、その後、分割された基板から最終的な液晶表示装置用ガラス基板を切出しても良い。
以上のように、本発明では、予め特定のマザーガラスに存在する欠陥と、このマザーガラスに予定される液晶表示装置用ガラス基板の切出しのレイアウトを結びつけることにより、レイアウト外に欠陥がある場合はもちろん、レイアウト内に欠陥を含むマザーガラスであっても、有効利用することを可能にする。従来は、個別のマザーガラスと、液晶表示装置用ガラス基板の切出しレイアウトとの関係が全く着目されていなかったため、重大な欠陥があるというだけで、その位置がレイアウト外であり問題なく利用できる場合であっても廃棄されていた。また、単にレイアウト内に欠陥があるというだけで、他に利用可能な領域を有するマザーガラスであっても全て廃棄されていた。これに対し、本発明によれば、これらの従来廃棄されていたマザーガラスを有効に利用できる。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明は、欠陥情報と切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、マザーガラスの品質を評価する欠陥評価工程を有することにより、マザーガラスや液晶表示装置用ガラス基板製造の歩留まり向上を可能にしてガラス資源をより有効に利用することを可能にし、マザーガラス及び液晶表示装置用ガラス基板の低コスト化を可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法を用いた液晶表示装置の製造方法を示すフロー図である。
第２図は、本発明の実施の形態にかかるマザーガラスの検査装置構成を示すブロック図である。
第３図は、本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法の説明図である。
第４図は、本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法の説明図である。
第５図は、本発明の実施の形態にかかる液晶用ガラス基板の製造方法及びマザーガラスの製造方法の説明図である。
１…欠陥検出部、２…欠陥データ処理部、３…欠陥データ記憶部、４…欠陥情報評価処理部、５…記憶部、１０…マザーガラス。

Claims (3)

1. 製造されたマザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定工程と、
   前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価工程とを有し、
   前記欠陥評価工程において、複数枚のマザーガラスの欠陥情報と、複数の異なる切り出し配置情報及びその評価基準情報とを蓄積しておき、それら情報の組み合わせを順次変えてシミュレーションを繰り返すことにより、最も多くの液晶表示装置用ガラス基板の切り出しが可能な組み合わせを見つける処理がなされることを特徴とするマザーガラスの欠陥検査方法。
2. 所定の品質基準を満たすマザーガラスから所定の切り出し配置情報にしたがってガラス基板を切り出すことにより、液晶表示装置用ガラス基板を製造する液晶表示装置用ガラス基板の製造方法であって、
   前記マザーガラスを切り出す前に、前記マザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定工程と、
   前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価工程と、
   前記欠陥評価工程で良と判定されたマザーガラスのみを切り出して液晶表示装置用ガラス基板を得る切り出し工程とを有し、
   前記欠陥評価工程において、複数枚のマザーガラスの欠陥情報と、複数の異なる切り出し配置情報及びその評価基準情報とを蓄積しておき、それら情報の組み合わせを順次変えてシミュレーションを繰り返すことにより、最も多くの液晶表示装置用ガラス基板の切り出しが可能な組み合わせを見つける処理がなされることを特徴とする液晶表示装置用ガラス基板の製造方法。
3. 製造されたマザーガラスに存在する欠陥を測定して該欠陥の位置情報を含む欠陥情報を求める欠陥測定装置と、
   前記欠陥情報と前記切り出し配置情報とから定まる品質情報を所定の評価基準により評価して、前記マザーガラスの品質を評価する欠陥評価装置とを有し、
   前記欠陥評価装置は、複数枚のマザーガラスの欠陥情報と、複数の異なる切り出し配置情報及びその評価基準情報とを蓄積しておき、それら情報の組み合わせを順次変えてシミュレーションを繰り返すことにより、最も多くの液晶表示装置用ガラス基板の切り出しが可能な組み合わせを見つける欠陥情報処理部を有することを特徴とするマザーガラス検査装置。

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