JP2000214423A

JP2000214423A - 液晶表示装置の検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP2000214423A
Application number: JP11017224A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kitazoe; 秀明北添
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置の検査において上下リーク不良
の検査を確実に行うことができる液晶表示装置の検査方
法および検査装置を提供すること。【解決手段】電極１０２、１０４、１０５を表面に配
した２枚の基板１０１、１０７を、その電極面を対向さ
せ、かつ、その電極面間に液晶１０３を挟装した液晶表
示装置に関して、その液晶層１０３を挟んで対向する電
極１０２、１０４、１０５を導通させてしまうダスト１
０６が液晶層１０３内に存在することを検出する液晶表
示装置の検査方法であって、液晶表示装置の対向する電
極の電極端子間に対して電圧Ｅを印加し、電極端子間に
電圧Ｅを印加した状態にて、液晶表示装置の表示面に対
して外部圧力を加え、さらに、外部圧力を加えたことに
基づいて、電極端子に所定閾値以上の電流Ｉｒが流れる
場合には電極間リークがあると判断する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型または反射
型の液晶表示装置の表示品位を検査するための検査方法
および検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置は、表面に電極を配
設した２枚のガラス基板を、電極間に液晶を挟装するよ
うに対向して設けた液晶パネルを組み込んだものであ
り、この対向する電極間に電気信号を加えることによ
り、該部分への外部から入射する光を変調することで液
晶パネルに目的の情報を表示可能とするものである。液
晶表示装置は、ＣＲＴに比して低消費電力、小型・軽量
であることから、次世代の表示装置として、確実に全世
界へ広がっている。

【０００３】一方、その液晶パネルの製造歩留まりは、
ＩＣやＬＳＩ同様、元来１００％でないため、表示品位
の検査を十分に行う必要がある。その液晶表示装置の不
良の１つとして、異物やダスト等が液晶パネルの相対向
する電極間に入り込み、これにより上下電極間のリーク
（漏電）が発生するということが挙げられる（以下、
「上下リーク」と称する）。

【０００４】上記の上下リ一クは、リークの発生箇所に
よって見え方が様々であり、例えば絵素電極上で上下リ
ークが発生すると点欠陥（輝点）に見え、一方、ソース
ラインやゲートライン上で上下リークが発生すると線欠
陥（輝線）に見える．

【０００５】図８は、液晶パネル１００に上下リークが
発生している状態を示す断面図である。図８に示すよう
に、ＴＦＴ（thin film transitor)を搭載した液晶表示
装置を例にとると、一方のガラス基板１０１には対向電
極１０２が設けられ、他方のガラス基板１０７にはソー
スまたはゲートのライン１０４と絵素電極１０５がパタ
ーンニングされている。その電極間には液晶１０３が充
填されている。通常、この液晶層は５μｍ程度であり、
弾力性のあるプラスチック製の球形スペーサ１０８によ
って液晶層の厚みが均一に保たれている。そして、この
電極間にダスト１０６が存在すると上下の電極間でいわ
ゆる上下リークが発生する。この上下リークは原因とな
る異物等が大きく完全にリークしている場合は、液晶パ
ネル１００を点灯した状態で常に点欠陥または線欠陥と
して確認できる。しかしながら、図９のようにその大き
さが上下の電極間隔Ｌと同等、若しくは小さい場合は、
リーク状態が不完全であるため、その欠陥部が点滅した
り、あるいは、図１０のように外部圧力が加わり対向す
る電極間（液晶層）が狭くなった時のみ上下リークが確
認されるということもしばしば起こる。

【０００６】液晶表示装置の従来の検査フローを図１１
に示す。図１１に示すように、まず、液晶表示装置を固
定用のカセット（図示しない）にセットし（ステップ１
「以下Ｓ１」と略記する）、搬送用のローダー（図示し
ない）により検査位置に搬送される（Ｓ２）。そして、
液晶表示装置は所定の検査位置に固定され（Ｓ３）、ブ
ローバー（図示しない）が液晶表示装置の電極端子と接
触する（Ｓ４）。このブローバーを介して検査用信号が
液晶表示装置の電極端子に入力されると、液晶パネル１
００が点灯する（Ｓ５）。

【０００７】次に、作業員が点灯表示の状態を目視検査
した後（Ｓ６）、液晶表示装置の表示部に対し、指押
し、ローラープレス、エアー吹き付け等により外部圧力
を加えることで対向電極間を狭くし、上下リークを顕在
化させ、目視で上下リーク不良の有無を検査し、良否を
判定する（Ｓ７，８）。

【０００８】判定後、液晶表示装置は、搬出用のアンロ
ーダー（図示しない）により、検査位置から取り除か
れ、良品用の収納カセットまたは不良品用の収納カセッ
トにそれぞれ収納される（Ｓ９，１０）。

【０００９】したがって、上述したように、従来は、作
業員が目視により上下リークの有無を検査し、良否を判
定していた。また、自動検査としてＣＣＤカメラを使っ
ての撮像検査を行う場合であっても同様に、外圧を加え
て顕在化させた上で光検出検査を行うものである。図１
２および図１３は、人およびＣＣＤカメラによる点灯表
示検査の概略図であり、駆動信号発生装置ＤＭからの信
号を検査プローブＴＰにより液晶表示装置に入力し、バ
ックライトＢＬの点灯状態の液晶パネル１００を目視
（図１２）、又はＣＣＤカメラ（図１３）で観察し良否
を判断する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記検
査方法による人による検査では、外部圧力を加えながら
の目視検査を行う場合、圧力をある所定の箇所に与え
て、表示部全面を目視検査し、OKであれば圧力をかける
場所を移動して、また検査するという作業を連続的に実
施することになる。この場合、上下リークが点欠陥で点
滅状態であったり、非常に不完全な状態であると人によ
る検査の為に見落としの可能性が高くなってくる。

【００１１】一方、ＣＣＤカメラを使っての撮像検査で
は、外部圧力を加えた状態では、表示部にセル厚斑が生
じ、上下リークがそのセル厚斑の発生している箇所にあ
ると画像処理段階で埋もれる可能性があり、人による検
査同様、検査漏れの発生する可能性がある。

【００１２】また、上記は上下リークが外部圧力により
一目で目視確認できるレベルに顕在化した場合のケース
であり、リーク量そのものが非常に小さい場合を想定す
ると、欠陥箇所と正常箇所との輝度差が低くなり、検査
漏れの可能性をより高めることになる。

【００１３】また、液晶パネル１００の画角の大型化に
よっても検査エリアが広くなる為、検査タクトの増加は
もちろん、検査漏れの可能性も高くなってくる。

【００１４】従って上記したような上下リークの検査方
法は、検査タクトの増加を招いたり、検査漏れが発生す
る可能性が高く、後工程への不良流出が発生するという
重大な問題を含んでいた。特に人による検査において
は、作業性や検査精度が低く、ひいては、液晶表示装置
のコストアップを招くという問題を有していた。本発明
は、上記従来の問題点を解消するためなされたものであ
って、液晶表示装置の検査において上下リーク不良の検
査を確実に行うことができる液晶表示装置の検査方法お
よび検査装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため次の構成を有する。請求項１の発明は、電
極を表面に配した２枚の基板を、その電極面を対向さ
せ、かつ、その電極面間に液晶を挟装した液晶表示装置
に関して、液晶層を挟んで対向する電極を導通させる導
電性異物が液晶層内に存在することを検出する液晶表示
装置の検査方法であって、液晶表示装置の対向する電極
の電極端子間に検査用電気信号を入力し、電極端子間に
検査用電気信号を入力した状態にて、液晶表示装置の表
示面に外部圧力を加え、外部圧力を加えたことに基づい
て、電極端子に所定閾値以上の電流が流れる場合には電
極間に導電性異物があると判断する液晶表示装置の検査
方法である。

【００１６】請求項２の発明は、電極を表面に配した２
枚の基板を、その電極面を対向させ、かつ、その電極面
間に液晶を挟装した液晶表示装置に関して、液晶層を挟
んで対向する電極を導通させる導電性異物が液晶層内に
存在することを検出する液晶表示装置の検査装置であっ
て、液晶表示装置の電極端子に接続することにより電気
的に導通する接続手段と、接続手段を通じて検査用電気
信号を液晶表示装置の対向電極の電極端子間に付与する
ための電気信号源と、接続手段を通じて液晶表示装置の
対向電極の電極端子間に流れるリーク電流の有無を示す
リーク電流表示手段を前記電気信号に対して直列に設け
ることを特徴とする液晶表示装置の検査装置である。

【００１７】請求項３の発明は、リーク電流表示手段
は、オペアンプの一方の入力端子と出力端子を抵抗にて
接続し、いずれかの入力端子と出力端子間に電圧計を設
けたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の
検査装置である。

【００１８】請求項１の発明によれば、上下電極間リー
ク電流の有無を、直接電気的検査により判断を行うの
で、リーク電流の発生により生じる輝点や輝線といった
２次的な作用（光）を媒体とし、人またはＣＣＤカメラ
等がその光を認識する従来の光学的検査に比べると、リ
ーク電流の検出が確実となり、検査精度が非常に高くな
る。

【００１９】請求項２の発明によれば、電気信号源より
対向電極に電気信号を入力し、もし液晶表示装置の表示
面を押圧した場合にリーク電流があれば、対向電極に流
れる電流量が増加し、電気信号源に直列に設けたリーク
電流表示手段にその電流量の変化に基づいて表示がなさ
れる。よって、リーク電流の発生により生じる輝点や輝
線といった判断の難しい液晶表示装置の表示部を目視す
る必要が無くなり、リーク量をリーク電流表示手段にて
表示可能であるので、不確実な人間やＣＣＤカメラによ
る光の認識工程がなくなり、リーク電流の有無（導電性
異物の有無）が確実に認識できる。

【００２０】請求項３の発明によれば、リーク電流を電
圧変化として捕らることができるようになり、作業者は
電圧計の振れの有無やＬＥＤ等のON／OFFや音の有無
等、のＯＮ／ＯＦＦの２値化表示により判断可能とな
り、作業者の労力の軽減となる。よって、誰（人間、機
械を問わず）にでも、簡単に検査ができるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。尚、上記説明した構成と同一
構成部分には、同一符号を付して、説明を省略する。図
１は、本発明の液晶表示装置の検査方法の概略を示すフ
ローチャートである。図１から分るように、従来の液晶
表示装置の検査方法が上下電極間のリークにより発生す
る輝点、輝線からなる光を目やＣＣＤカメラにより光学
的に検査するものであった（図１１のＳ７）のに対し、
本実施形態の検査方法は、電気的に検査を行うもの（Ｓ
７Ｂ）である。

【００２２】図２、３は、本発明の液晶表示装置の検査
装置の概略を示す図である。図２は人による検査の場合
の検査装置Ａで、図３はＣＣＤカメラよる検査装置Ｂの
概略図である。図１２の従来の検査装置と比して、上下
リークを電気的に検査するための上下リーク検出装置１
と、点灯表示検査の為に必要な液晶表示装置の駆動信号
発生装置ＤＭと上下リーク検出装置１を切り替える為の
検査切り替え装置ＣＭを加えた構成になっている。

【００２３】次に、上下リーク検出装置１について回路
構成および動作について説明する。図４は、上下リーク
検出装置１の代表的な回路構成図であるが、基本的に
は、リーク電流を測定する為の電源および電流計を備え
た電流検出回路を用いれば良い。まず、本検出装置１の
検出動作について説明する。

【００２４】本検出装置１は、オペアンプＯＰを利用し
た電流一電圧変換器による検出回路となっており、オペ
アンプＯＰの非反転入力端子Ｉ２に正電圧を印加するよ
うに電源Ｅを接続し、更に電源Ｅの負極を接続端子Ｔ２
に電気的に接続されている。一方、オペアンプＯＰの反
転入力端子Ｉ１を接続端子Ｔ１に接続するともに、電流
検出抵抗Ｒｍを介してオペアンプＯＰの出力端子Ｏ１に
接続している。また、オペアンプＯＰの出力端子Ｏ１と
非反転入力端子Ｉ２間には電圧計Ｍを設けている。

【００２５】図示しない液晶表示装置の対向電極１０
２、１０４の被測定端子に接続端子Ｔ１，Ｔ２を接続す
る事によって、被測定端子間にはあらかじめ設定した電
圧Ｅ、すなわちリークを測定する為の測定電圧Ｅが印加
される。この時、被測定端子にリーク電流Ｉｒが流れる
と、そのリーク電流Ｉｒが電流検出抵抗Ｒｍに流れ、電
流検出抵抗Ｒｍの両端にリーク電流Ｉｒによる電圧が発
生し、オペアンプＯＰの出力端子Ｏ１に出力電圧Ｖｏと
して出力される。この出力電圧Ｖｏは、次式（１）によ
り表される。Ｖｏ＝Ｅ＋Ｉｒ＊Ｒｍ（１）但し、リーク電流Ｉｒは、被測定端子への流入電流を正
とする。したがって、電圧計Ｍを図４のように接続する
事で、リーク電流Ｉｒによる電圧だけが検出されること
になり、電圧計Ｍの値を読み取る事で、リークの有無が
判定可能となる。

【００２６】次に、上下リークが点欠陥として発生した
場合のリーク経路について、図５の液晶表示装置内の等
価回路を用いて説明する。図５はＴＦＴを搭載したアク
ティブマトリックス型液晶表示装置の１絵素の等価回路
図であり、ここで、上下リークが静的な点欠陥の場合、
先に述べた通り、絵素電極となるＴＦＴのドレインと対
向電極となるコモン端子ＴＣ間がリークした状態であ
り、ＴＦＴがオン状態であれば、そのリーク電流経路は
ソース端子ＴＳからＴＦＴを介して、液晶層を通ってコ
モン端子ＴＣへと流れることになる。したがって、前記
図４の検出装置１の接続端子Ｔ１，Ｔ２を液晶表示装置
のソース端子ＴＳおよびコモン端子ＴＣに接続し、ＴＦ
Ｔをオン状態にする事でリーク電流Ｉｒが検出可能とな
る。

【００２７】また、この時上下リークが不完全な状態で
あったり、外部圧力により顕在化する動的な状態の欠陥
では、図６のように、リーク箇所に仮想スイッチＳＷが
あり、このスイッチＳＷがオン／オフする状態と等価で
あると考えられ、スイッチＳＷのオン／オフに追随して
リーク電流Ｉｒが流れることになり、図７のように本検
出装置１の出力の変化によって、判定可能となる。

【００２８】次に、本検出装置の検出感度について説明
する。装置自体の検出感度は、回路部品の性能で決定さ
れ、高精度・高機能部品を使用することで、高いレベル
の装置が実現可能であるが、実際、上下リークの原因と
なる異物は、液晶表示装置製造プロセス上、Ａｌ、Ｔ
ａ、ＩＴＯ、半導体等、導電性のものと考えられ、前記
上下リークを検出する為には、オン状態のＴＦＴを介し
ての測定となる為、このリーク原因となる導電性異物の
リーク抵抗値とＴＦＴのオン抵抗を加算した抵抗値が測
定可能であれば良いことになる。ここで、リーク原因と
なる導電性異物のリーク抵抗値は、ＴＦＴのオン抵抗に
比べ小さい為、ほぼＴＦＴのオン抵抗を測定できる能力
があれば問題はなく、このＴＦＴのオン抵抗は、ＴＦＴ
特性によって決定されるが、６〜２０インチクラスの液
晶パネル１００に搭載されるＴＦＴの特性で、オン抵抗
は数ＭΩ程度であり、したがって、測定対象としては、
数ＭΩを測定する為、測定精度を考慮して１００ＭΩ程
度のリーク抵抗が測定できれば十分である。

【００２９】例えば、図４の検出回路にて、以下（２）
から（４）の設定にて検出出力がどの程度になるか考え
てみる。（２）測定電圧Ｅ＝５（ｖ）（３）電流検出抵抗Ｒｍ＝１００（ｋΩ）（４）上下リーク抵抗Ｒｒ＋ＴＦＴのオン抵抗Ｒｏｎ
＝（５ＭΩ）とした場合の上下リーク電流Ｉｒは、Ｉｒ＝Ｅ／（Ｒｒ＋Ｒｏｎ）＝１＊１０^-6 （Ａ）したがって、電圧計Ｍの表示Ｖｍは、Ｖｍ＝Ｉｒ＊Ｒｍ＝０．１（ｖ）となり、０．１（ｖ）の電圧が出力される。この時の測
定電圧Ｅや電流検出抵抗Ｒｍ等の測定条件は、液晶表示
装置の特性や検出精度を考慮した上で、設計者が任意に
決定する。

【００３０】上記実施形態においては上下リーク検出装
置１にてリーク電流Ｉｒを電圧値に変換した検出結果が
出力され、その結果で上下リ一クの有無を判断するもの
であったが、その他の実施の形態としては、その検出結
果である電圧値に対してしきい値を設定し、リーク電流
Ｉｒの有無を２値化した上で、ＬＥＤ等のON／OFF（点
灯／非点灯）や音の有無等により、作業者が容易に良否
判定できる。また、リーク電流Ｉｒに基づく電圧値をパ
ソコン等のコンピュータに入力し、自動的にリーク電流
Ｉｒの有無を判断（Ｓ８）し、図１のＳ９，Ｓ１０の制
御を全自動により行うことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、液
晶表示装置に外部圧力が加わった場合に顕在化する欠陥
を電気的検査にて確実に検出することができる為、従来
の目視検査に比して、作業性の向上による検査タクトの
短縮や検査精度の向上による検査漏れの防止が可能とな
り、液晶表示装置のコストアップを防止する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の上下リ
ーク検査方法の概略を示すフローである。

【図２】本発明の実施形態に係る人による検査における
液晶表示装置の検査装置の概略ブロック図である。

【図３】本発明の実施形態に係るＣＣＤカメラによる検
査における液晶表示装置の検査装置の概略ブロック図で
ある。

【図４】本発明による液晶表示装置の検査装置の上下リ
ーク検出装置１の概略ブロック図である。

【図５】本発明によるアクティブマトリックス液晶表示
装置の絵素における上下リーク発生時のリーク電流経路
を示す等価回路図である（静的欠陥）。

【図６】本発明によるアクティブマトリックス液晶表示
装置の絵素における上下リーク発生時のリーク電流経路
を示す等価回路図である（動的欠陥）。

【図７】本発明による液晶表示装置の上下リーク検出装
置１における外部圧力により顕在化する上下リーク発生
時の検出結果を表すタイミングチャートである。

【図８】液晶表示装置において上下リークが発生してい
る状態を示す断面図である。

【図９】液晶表示装置において上下リークが発生してい
ない状態を示す断面図である。

【図１０】図９の液晶表示装置に外部圧力が加わって上
下リークが発生している状態を示す断面図である。

【図１１】従来の液晶表示装置の上下リーク検査方法の
概略フローチャートである。

【図１２】人による検査における従来の液晶表示装置の
検査装置を示す概略ブロック図である。

【図１３】ＣＣＤカメラよる検査における従来の液晶表
示装置の検査装置を示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１上下リーク検出装置ＯＰオペアンプＥ電源Ｔ１、Ｔ２接続端子
ＩＲｍ電流検出抵抗Ｍ電圧計Ｉｒリーク電流１００液晶パネル１０１、１０７ガラス基板１０２対向電極１０３液晶１０４電極ライン１０５絵素電極１０６ダスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G036 AA21 AA28 BA33 2H088 EA02 FA13 FA30 HA02 HA06 MA20 2H092 JA24 JA49 JB77 MA57 NA30 QA19 5C006 EB01 5C080 AA10 DD15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を表面に配した２枚の基板を、該電
極面を対向させ、かつ、該電極面間に液晶を挟装した液
晶表示装置に関して、前記液晶層を挟んで対向する電極
を導通させる導電性異物が液晶層内に存在することを検
出する液晶表示装置の検査方法であって、前記液晶表示装置の対向する電極の電極端子間に検査用
電気信号を入力し、前記電極端子間に検査用電気信号を入力した状態にて、
液晶表示装置の表示面に外部圧力を加え、前記外部圧力を加えたことに基づいて、前記電極端子に
所定閾値以上の電流が流れる場合には電極間に導電性異
物があると判断する液晶表示装置の検査方法。
【請求項２】電極を表面に配した２枚の基板を、該電
極面を対向させ、かつ、該電極面間に液晶を挟装した液
晶表示装置に関して、前記液晶層を挟んで対向する電極
を導通させる導電性異物が液晶層内に存在することを検
出する液晶表示装置の検査装置であって、液晶表示装置の電極端子に接続することにより電気的に
導通する接続手段と、前記接続手段を通じて検査用電気信号を液晶表示装置の
対向電極の電極端子間に付与するための電気信号源と、前記接続手段を通じて液晶表示装置の対向電極の電極端
子間に流れるリーク電流の有無を示すリーク電流表示手
段を前記電気信号に対して直列に設けることを特徴とす
る液晶表示装置の検査装置。
【請求項３】前記リーク電流表示手段は、オペアンプ
の一方の入力端子と出力端子を抵抗にて接続し、いずれ
かの入力端子と出力端子間に電圧計を設けたことを特徴
とする請求項２に記載の液晶表示装置の検査装置。