JP4358955B2

JP4358955B2 - 異物検査装置

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Publication number: JP4358955B2
Application number: JP2000001487A
Authority: JP
Inventors: 豊西條
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: JP2001194313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に偏光フィルムが貼着されたガラス基板などの透明な基板と前記偏光フィルムとの間に存在する異物を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブラウン管に代わる小型かつ軽量の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）が注目されるに至っている。図６は、一般的なＬＣＤ１の構成を概略的に示すもので、この図に示すように、ＬＣＤ１は、平面視矩形（例えば長方形）で、セル２とバックライト３とからなる。そして、セル２は、上下一対の透明なガラス基板４，５と、これらのガラス基板４，５の間に互いに密接した状態で挟持されるカラーフィルタ６、液晶７およびカラーフィルタアレー基板８と、ガラス基板４，５のそれぞれの外面４ａ，５ａに貼着される偏光フィルム９，１０とからなり、上部の偏光フィルム９の表面９ａがＬＣＤ１の表示画面となっている。また、バックライト３は、下部の偏光フィルム１０の表面１０ａに密着するようにして設けられている。
【０００３】
ところで、上記構成のＬＣＤ１の製造工程においては、ガラス基板４，５がガラス基板搬送ラインを通過した後、ガラス基板４，５の外面４ａ，５ａに偏光フィルム９，１０が貼着されるが、ガラス基板搬送ラインを通過中にガラス基板４，５にゴミなどの異物が付着したり、あるいは、偏光フィルム搬送ラインを通過する貼着前の偏光フィルム９，１０にゴミなどの異物が付着していたりして、偏光フィルム９，１０の表面９ａ，１０ａのみならず、ガラス基板４と偏光フィルム９の裏面９ｂとの間やガラス基板５と偏光フィルム１０の裏面１０ｂとの間に前記異物が入り込む可能性がある。このため、従来においては、ガラス基板４の斜め上方からレーザ光を照射して、異物からの散乱光を光検出器によって検出するといったレーザ散乱計測方法を用いて、前記異物の検査を行うようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記偏光フィルム９，１０は、その厚みがせいぜい１００μｍ程度というようにきわめて薄く、したがって、このような薄い偏光フィルム９，１０の表面９ａ，１０ａおよび裏面９ｂ，１０ｂのいずれの面に異物が付着しているのかを判別することはきわめて難しいものであった。これは、光検出器の焦点深度に起因しており、偏光フィルム９，１０が薄いほど困難となっていた。特に、ガラス基板４，５のような透明な基板に貼着された偏光フィルム９，１０においては、片面側、つまり、偏光フィルム９，１０の表面９ａ，１０ａ側からの検査しか行うことができず、前記異物が偏光フィルム９，１０の表面９ａ，１０ａに存在しているのか、それとも、偏光フィルム９，１０の裏面９ｂ，１０ｂ、つまり、ガラス基板４，５と偏光フィルム９，１０の裏面９ｂ，１０ｂとの間に存在しているのかを容易に判別することができなかった。
【０００５】
上述した課題は、ＬＣＤにおいてのみならず、表面に偏光フィルムが貼着された透明基板において一般に生じているところである。
【０００６】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、例えば、ＬＣＤに使用されているガラス基板などの透明基板と偏光フィルムとの間に存在している異物を確実に検出することができる異物検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、表面に偏光フィルムが貼着された透明基板に対して、前記偏光フィルムの偏光面と平行な偏光面を有する光と、前記偏光フィルムの偏光面と直交する偏光面を有する光とを偏光フィルム側から照射し、そのとき生ずるそれぞれの散乱光に基づく情報を比較することにより、前記透明基板と偏光フィルムとの間に存在する異物を検出できるようにしている。
【０００８】
例えば、ＬＣＤにおいては、透明基板としてのガラス基板の一方の面に、偏光フィルムが必ず貼着されている。この偏光フィルムは、図３に示すように、入射光の偏光方向により、入射光を透過させたり透過させなかったりする性質を備えている。すなわち、この図において、光源１４からの光１８が偏光フィルム９の偏光面と平行な偏光面を有する場合には、符号１８’で示すように、偏光フィルム９を透過するが、光源１５からの光１９が偏光フィルム９の偏光面と直交した偏光面を有する場合には、偏光フィルム９を透過することができない。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、上述のような偏光フィルム９（または１０）の性質を巧みに利用し、表面に偏光フィルムが貼着された透明基板に対して、前記偏光フィルムの偏光面と平行な偏光面を有する光を偏光フィルム側から照射したとき、異物が偏光フィルムの表面および裏面にそれぞれ存在する場合、その両方の異物からの散乱光が得られるが、前記偏光フィルムの偏光面と直交した偏光面を有する光を偏光フィルム側から照射したときには、異物が偏光フィルムの表面および裏面にそれぞれ存在していても、偏光フィルムの表面に存在する異物からしか散乱光が得られない。したがって、前記偏光フィルムの偏光面と平行な偏光面と前記偏光フィルムの偏光面と直交した偏光面をそれぞれ有する二つの光を照射したときにそれぞれ生ずる散乱光をそれぞれ光検出器で検出し、各光検出器の出力（散乱光情報）を比較することにより、偏光フィルムの裏面に存在する異物を判別することができる。
【００１０】
そして、請求項２に記載の発明は、表面に偏光フィルムが貼着された透明基板の裏面側から光を照射するとともに、偏光フィルム側から前記偏光フィルムの偏光面と直交する偏光面を有する光を照射し、そのとき生ずるそれぞれの散乱光に基づく情報を比較することにより、前記透明基板と偏光フィルムとの間に存在する異物を検出できるようにしている。
【００１１】
上記請求項２に記載の発明では、透明基板の裏面側から光を照射することにより、偏光フィルムの表裏両面に存在する異物からの散乱光が得られる。そして、偏光フィルム側から偏光フィルムの偏光面と直交する偏光面を有する光を照射することにより、偏光フィルムの表裏両面に異物が存在していても、偏光フィルムの表面に存在する異物からしか散乱光が得られない。したがって、透明基板の裏面側および偏光フィルム側からそれぞれ光を照射したときにそれぞれ生ずる散乱光をそれぞれ光検出器で検出し、各光検出器の出力（散乱光情報）を比較することにより、偏光フィルムの裏面に存在する異物を判別することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、この発明の第１の実施の形態を示す。この実施の形態においては、検査対象であるＬＣＤは、バックライト３が取り付けられる前の段階、すなわち、セル２だけの半製品状態であるとし、図１において、符号１Ａで表す。そして、図１において、１１は互いに垂直な３つの方向、Ｘ方向（図の左右方向）、Ｙ方向（紙面に垂直な方向）およびＺ方向（図の上下方向）のそれぞれに自在に移動しうる検査ステージで、前記ＬＣＤ１Ａを水平に保持するよう構成されている。
【００１３】
そして、この実施の形態においては、二つの照射光学系と二つの検出光学系が設けられている。すなわち、図１において、１２，１３は検査ステージ１１のＸ方向の両端部側の上方に設けられる照射光学系である。これらの照射光学系１２，１３は、光源１４，１５と集光レンズアレイ１６，１７とから構成される。そして、光源１４，１５は、いずれもレーザ光源よりなるが、一方の光源１４は、ＬＣＤ１Ａの上部の偏光フィルム９の偏光面と平行な偏光面を有する光（例えばｐ偏光レーザ光）１８を発するように構成されており、他方の光源１５は、前記偏光フィルム９の偏光面と直交する偏光面を有する光（例えばｓ偏光レーザ光）１９を発するように構成されている。つまり、二つのレーザ光源１４，１５は、互いの偏光面が９０°異なるｐ偏光レーザ光１８、ｓ偏光レーザ光１９をそれぞれ発する。そして、各集光レンズアレイ１６，１７は、例えばシリンドリカルレンズなどの屈折率分布レンズをアレイ化したものよりなり、ＬＣＤ１Ａの幅（Ｙ方向の長さ）方向を全体を照射できる程度の長さを有する。なお、集光レンズアレイ１６，１７は、レーザ光１８，１９を絞って感度を向上させるものであり、必ずしも必要ではない。
【００１４】
また、図１において、２０，２１は前記検査ステージ１１の真上に適宜の間隔をおいて照射光学系１２，１３の間に位置するように設けられる検出光学系である。これらの検出光学系２０，２１は、光検出器２２，２３と集光レンズアレイ２４，２５とからなる。光検出器２２，２３は、例えばＣＣＤアレイセンサよりなり、Ｙ方向に横設されている。そして、集光レンズアレイ２４，２５は、光検出器２２，２３に対応するようにしてそれらの下方（検査ステージ１１に近い側）に設けられ、例えばセルフォックレンズ（商品名）などの屈折率分布レンズをアレイ化したものよりなる。なお、検出光学系２０，２１は、ＬＣＤ１Ａの幅方向を全体を検出できる程度の長さを有している。
【００１５】
次に、上記構成の異物検査装置の動作について、図２をも参照しながら説明する。今、図２に示すように、偏光フィルム９の表面９ａおよび裏面９ｂにそれぞれ異物２６，２７が存在しているものとする。例えば、まず、一方のレーザ光源１４から偏光フィルム９の偏向面と平行な偏光面を有する光であるｐ偏光レーザ光１８を、偏光フィルム９の表面９ａ側からＬＣＤ１Ａに対して照射すると、図において符号１８ａ，１８ｂで示すように、偏光フィルム９の表面９ａおよび裏面９ｂにそれぞれ存在する異物２６，２７のいずれからも散乱光が発生し、これらの散乱光１８ａ，１８ｂは、それぞれ光検出器２２，２３によって検出される。
【００１６】
次に、他方のレーザ光源１５から偏光フィルム９の偏向面と直交する偏光面を有する光であるｓ偏向レーザ光１９を、偏光フィルム９の表面９ａ側からＬＣＤ１Ａに対して照射すると、図において符号１９ａで示すように、偏光フィルム９の表面９ａに存在する異物２６からは散乱光が生ずるが、ｓ偏向レーザ光１９は偏光フィルム９を透過することができないため、偏光フィルム９の裏面９ｂに存在する異物２７から散乱光が生ずることがなく、前記異物２６からの散乱光１９ａが例えば光検出器２２によって検出される。
【００１７】
つまり、偏光フィルム９の表面９ａ、裏面９ｂに異物２６，２７が存在している場合、偏光フィルム９の偏光面と平行な偏光面を有するｐ偏光レーザ光１８を偏光フィルム９に照射すると、前記表面９ａ、裏面９ｂ両側の異物２６，２７からの散乱光１８ａ，１８ｂが得られるのに対し、偏光フィルム９の偏光面と直交する偏光面を有するｓ偏光レーザ光１９を偏光フィルム９に照射すると、前記表面９ａ側の異物２６からしか散乱光１９ａが得られない。
【００１８】
そこで、偏光フィルム９に対して、ｐ偏光レーザ光１８を照射したときに得られる散乱光１８ａ，１８ｂの情報と、ｓ偏光レーザ光１９を照射したときに得られる散乱光１９ａの情報とを比較することにより、偏光フィルム９の裏面９ｂ側に存在する異物２７のみを特定することができる。
【００１９】
そして、ＬＣＤ１Ａにおける偏光フィルム９を全面的に検査するには、検査ステージ１１をＸ，Ｙ方向に適宜移動すればよい。なお、図２に示す例において、偏光フィルム１０における異物の検査については、例えば、セル２だけの半製品状態のＬＣＤ１Ａを裏返して、上述したと同様にすることにより、偏光フィルム１０の裏面１０ｂ側に存在する異物を特定することができる。また、上述の実施の形態においては、検出光学系を二つ２０，２１設けているが、一つの検出光学系のみであってもよい。さらに、照射光学系も一つだけ設け、単一の照射光学系でｐ偏向レーザ光１８とｓ偏向レーザ光１９とを切り換えて出力できるようにしてってもよい。
【００２０】
上述の第１の実施の形態においては、半製品状態のＬＣＤ１Ａにおける異物の検査であったが、図６に示すように、セル２とバックライトとが組み合わされた完成品のＬＣＤ１においては、図４および図５に示すようにして検査するのは好ましい。以下、これを第２の実施の形態として説明する。
【００２１】
図４および図５において、３１，３２はそれぞれ照射光学系、検出光学系で、照射光学系３１は、光源３３と集光レンズアレイ３４とから構成され、検出光学系３２は、光検出器３５と集光レンズアレイ３６とから構成されている。
【００２２】
そして、前記光源３３は、第１の実施の形態における光源１５と同様に、偏光フィルム９（図５参照）の偏光面と直交する偏光面を有する光（例えばｓ偏光レーザ光）３７を発するように構成されている。また、前記集光レンズアレイ３４は、例えばシリンドリカルレンズなどの屈折率分布レンズをアレイ化したものよりなり、ＬＣＤ１の幅（Ｙ方向の長さ）方向を全体を照射できる程度の長さを有する。
【００２３】
また、前記光検出器３５は、前記第１の実施の形態における光検出器２３と同様に、ＣＣＤアレイセンサよりなり、Ｙ方向に横設されている。そして、集光レンズアレイ３６は、光検出器３５に対応するようにしてその下方に設けられ、例えばセルフォックレンズ（商品名）などの屈折率分布レンズをアレイ化したものよりなる。なお、検出光学系３２は、ＬＣＤ１の幅方向を全体を検出できる程度の長さを有している。
【００２４】
次に、上記構成の異物検査装置の動作について、図５をも参照しながら説明する。今、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光フィルム９の表面９ａおよび裏面９ｂにそれぞれ異物３８，３９が存在しているものとする。この実施の形態においては、セル２の裏面（下面）側に設けられているバックライト３からの光４０をも利用する。
【００２５】
すなわち、図５（Ａ）に示すように、偏光フィルム９の表面９ａ側に存在する異物３８に対して、バックライト３から光４０およびレーザ光源３３からのｓ偏光レーザ光３７照射すると、この異物３８においては、図５（Ａ）において符号３７’，４０’で示すように、ｓ偏光レーザ光１９およびバックライト光４０が異物３８に照射されることに起因する散乱光が発生し、これらの散乱光３７’，４０’は、光検出器３５によって検出される。一方、図５（Ｂ）に示すように、偏光フィルム９の裏面９ｂ側に存在する異物３９に対して、前記バックライト３から光４０およびレーザ光源３３からのｓ偏光レーザ光３７照射すると、バックライト３からの光４０のみ偏光フィルム９を透過し、ｓ偏光レーザ光３７は偏光フィルム９を透過することができないため、バックライト３からの光４０が異物３９に照射されることに起因する散乱光４０’のみが発生し、この散乱光４０’が光検出器３５によって検出される。
【００２６】
したがって、この実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、偏光フィルム９の表面９ａ、裏面９ｂに異物３８，３９が存在している場合、バックライト３からの光４０を偏光フィルム９に照射すると、前記表面９ａ、裏面９ｂ両側の異物３８，３９からの散乱光４０’が得られるのに対し、偏光フィルム９の偏光面と直交する偏光面を有するｓ偏光レーザ光３７を偏光フィルム９に照射すると、前記表面９ａ側の異物３８からしか散乱光３７’が得られない。
【００２７】
そこで、偏光フィルム９に対して、バックライト３からの光４０を照射したときに得られる散乱光４０’の情報（全異物情報）と、ｓ偏光レーザ光３７を照射したときに得られる散乱光３７’の情報（表面異物情報）とを比較することにより、偏光フィルム９の裏面９ｂ側に存在する異物３９のみを特定することができる。
【００２８】
なお、上述の実施の形態のいずれにおいても、偏光フィルム９，１０がガラス基板４，５に貼着したものであったが、この発明は、偏光フィルム９，１０がガラス基板以外の透明な基板に貼着してあるものにも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の異物検査装置によれば、ガラス基板などの透明基板と偏光フィルムとの間に存在している異物を確実に検出することができ、例えばＬＣＤの品質向上に大いに寄与できる。
【００３０】
特に、請求項１に記載の発明によれば、半製品の状態であるＬＣＤを製造工程中において検査することができ、製造工程における歩留りを大いに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における異物検査装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】前記装置の動作を説明するための図である。
【図３】偏光フィルムの特性を説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態における異物検査装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】前記装置の動作を説明するための図である。
【図６】ＬＣＤの構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
４，５…透明基板、９，１０…偏光フィルム、１８，１９…照射光、１８ａ，１８ｂ，１９ａ…散乱光、２６，２７…異物、３７，４０…照射光、３７’，４０’…散乱光、３８，３９…異物。

Claims

表面に偏光フィルムが貼着された透明基板に対して、前記偏光フィルムの偏光面と平行な偏光面を有する光と、前記偏光フィルムの偏光面と直交する偏光面を有する光とを偏光フィルム側から照射し、そのとき生ずるそれぞれの散乱光に基づく情報を比較することにより、前記透明基板と偏光フィルムとの間に存在する異物を検出できるようにしたことを特徴とする異物検査装置。
表面に偏光フィルムが貼着された透明基板の裏面側から光を照射するとともに、偏光フィルム側から前記偏光フィルムの偏光面と直交する偏光面を有する光を照射し、そのとき生ずるそれぞれの散乱光に基づく情報を比較することにより、前記透明基板と偏光フィルムとの間に存在する異物を検出できるようにしたことを特徴とする異物検査装置。