JP2004045763A - 液晶表示パネル検査方法及びその検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液晶表示パネル内の導電性異物を、高電圧の印加により検出する液晶表示パネル検査方法及びその検査装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルに形成された絵素電極１_ｎと対向電極２_ｍとの間に高電圧ＶＨを印加する。該絵素電極と該対向電極との間に流れる電流の大きさを電流検出器７によって検出する。絵素電極と対向電極との間に、該絵素電極と該対向電極との距離より小さい導電性異物が存在する場合、印加する高電圧ＶＨの大きさによって、液晶３内で導電性異物を介してスパークを発生させる。電流検出器で該電流の変化が検出でき、これにより、異物の存在を判断できる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル内の導電性異物に対する液晶表示パネル検査方法及びその検査装置に関し、特に、液晶を挟む電極間に高電圧を印加することにより導電性異物を検出する液晶表示パネル検査方法及びその検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示パネルは、表面に電極を配設した２枚の透明な基板を、電極間に液晶を挟持するように対向して設けた液晶表示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印加することにより、該電極部分へ入射された外部からの光を変調することで、液晶表示パネルに目的とする情報を表示しようとするものである。液晶表示パネルは、ＣＲＴに比して低消費電力、小型・軽量であることから、フラットディスプレイ形式の表示装置として、パソコン、ＴＶなどの種々の機器に備えられている。
【０００３】
一方、その液晶表示パネルは、ＩＣやＬＳＩ同様、種々の工程を経て製造され、しかも、微細加工を要するところから、その製造歩留まりが、１００％にはならないため、製品集荷時には、表示品位の検査を十分に行う必要がある。その液晶表示パネルの不良の一つとして、異物やダスト等が、液晶の製造過程や加工工程において、液晶表示パネル内の相対向する電極間に入り込み、これにより、上下の電極間のリーク（漏電）が発生するということが挙げられる（以下、これを「上下リーク」という）。
【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る。例えば、絵素電極部分で上下リークが発生すると、点欠陥（輝点）に見え、一方、アクティブマトリックス駆動方式の場合では、ソースライン電極又はゲートライン電極部分で上下リークが発生すると、線欠陥（輝線）に見える。
【０００５】
ここでは、液晶表示パネルの構造について、多く使用されているパッシブマトリックス駆動方式の場合を例にして液晶表示パネルの構成を説明する。
【０００６】
図２に、パッシブマトリックス駆動方式による液晶表示パネルの形成概要について示した。液晶表示の原理を示す電極配置を中心に示した。実際には、表示パネルの全面に亘って、多くのライン電極が縦横に並行に配置され、各電極が空間を置いて交差する部分が液晶表示素子となり、マトリックス状に均一配列されている。
【０００７】
透明な基板４の上面には、透明導電性膜で形成され、一定幅ｗ_１を有する信号電極１_１乃至１_５が並行に配列されている。一方、この基板４に対向配置される透明な基板５の下面には、透明導電性膜で形成され、一定幅ｗ_２を有する走査電極２_１乃至２_５が並行に配列されている。信号電極１_１乃至１_５と走査電極２_１乃至２_５の配列方向は、図２に示されるように、各々直交するように配置されている。そして、基板４と基板５との間が、例えば、５μｍ程度の間隔となるように、スペーサが配設され、その基板間にできた空間に、液晶が充填される。液晶としては、ネマティック液晶、カイラルネマティック液晶、強誘電性液晶などが使用される。
【０００８】
この様に、パッシブマトリックス駆動方式の液晶表示パネルが構成されるが、そこに形成される液晶表示素子は、走査電極と信号電極とが交差する部分となり、ｗ_１×ｗ_２の大きさの絵素を有する。図２の場合には、５×５の絵素数が形成されている。実際には、例えば、１０２４×７６８の液晶表示素子が縦横に配列されるようになっているので、信号電極及び走査電極をその数分配列させる必要がある。
【０００９】
ここで、液晶表示素子を駆動するためには、当該液晶表示素子を形成しており、空間を置いて交差する信号電極と走査電極との絵素部分に電圧を印加する必要がある。そのため、パルス的に走査電極を順番に選択し、その走査電極の選択時に、各絵素に対応する信号電極を選択して、駆動電圧を印加する。この電圧の印加により、当該絵素における液晶が反転駆動され、液晶表示素子が点灯される。図２であれば、例えば、中央にある液晶表示素子を点灯したい場合には、走査電極２_３を選択し、さらに、信号電極１_３を選択して駆動電圧を印加すればよい。
【００１０】
この様な絵素が多数形成された液晶表示パネルにおいて、表示駆動中に、上下リークが発生する可能性がある状態を、図３に示す。同図では、液晶表示パネルにおける一液晶表示素子Ｐ_ｍｎに対応する部分の縦断面を示し、図２に示された一電極交差部分を示している。基板５の下面には、走査電極である対向電極２_ｍが、そして、他方の基板４の上面には、信号電極である絵素電極１_ｎがパターンニングされている。
【００１１】
これらの電極間には、液晶３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（図示せず）によって液晶層の厚みが均一に保たれている。
【００１２】
図３に示されるスイッチＳＷは、図２に示された対向電極２_ｍと絵素電極１_ｎとに液晶表示素子駆動用電圧Ｖを印加するためのものであり、実際には、ドライブ回路が接続されている。そこで、走査電極２_ｍが選択され、そして、信号電極１_ｎが選択され、さらに、このスイッチＳＷがオンとされると、絵素電極１_ｎと対向電極２_ｍに駆動用電圧Ｖが印加されて、当該液晶表示素子Ｐ_ｍｎが点灯される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したような液晶表示パネルにおいて、そのパネル内に設けられた各電極との間に導電性の異物が存在すると、上下の電極間で、いわゆる上下リークが発生することになる。この上下リークは、リーク原因となる異物等が大きく、各電極を完全に短絡している場合には、液晶表示パネルを点灯した状態で、常に点欠陥又は線欠陥として確認される。
【００１４】
しかしながら、図３に示すように、その異物の形状において、厚さが、上下の電極間隔と同等、若しくは小さく、或いは、その形状が歪んでいる場合には、外部からの振動や冷熱サイクルの影響によって、リーク状態が発生し又は発生しないといった具合に不安定となる。つまり、図３に示されるような形状の異物であると、通常では短絡することが無いのに、該異物が回転移動した状態に変化すると、上下の電極を短絡することとなり、このとき、当該液晶表示素子は点灯しないこととなる。或いは、該異物が回転移動しないときでも、液晶表示パネルの表面に外部圧力が加わり、対向する電極間（液晶層）が狭くなったような場合にも、僅かな電極の凹みにより、該異物を介して上下の電極が短絡状態になり、上下リークが発生するということがしばしば起こる。
【００１５】
この様な異物が電極間に存在する液晶表示パネルは、出荷時の検査では合格してしまい、製品に取り付けられて出荷後、この製品をユーザが使い始めてから、何らかの原因でリーク状態が引き起こされる。そのため、この欠陥について、液晶表示パネルの不具合として、ユーザから苦情が寄せられることになる。
【００１６】
そこで、従来においては、この様な導電性異物を検出する方法が、種々行われている。その一つの検出方法を、以下に説明する。
【００１７】
液晶表示パネルの従来の検査では、まず、液晶表示パネルを固定用のカセットにセットし、搬送用のローダーにより検査位置に搬送される。そして、液晶表示パネルは所定の検査位置に固定され、ブローバーが液晶表示パネルの電極端子と接触する。このブローバーを介して検査用信号が液晶表示パネルの電極端子に入力されると、液晶表示パネルが点灯する。
【００１８】
次に、作業員が点灯表示の状態を目視検査した後、液晶表示パネルの表示部に対し、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。
【００１９】
判定後、液晶表示パネルは、搬出用のアンローダーにより、検査位置から取り除かれ、良品用の収納カセット又は不良品用の収納カセットにそれぞれ収納される。
【００２０】
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。
【００２１】
人及びＣＣＤカメラによる点灯表示検査では、駆動信号を検査プローブにより液晶表示パネルに入力し、バックライトの点灯状態の液晶表示パネルを目視、又はＣＣＤカメラで観察し良否を判断するというものである。
【００２２】
しかしながら、上記検査方法のように、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、合格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り、或いは、非常に不完全な状態であると、人による検査故に、見落とす可能性が高くなってくる。
【００２３】
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。
【００２４】
また、上述の検査方法では、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。
【００２５】
また、液晶表示パネル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。
【００２６】
従って、上述したような上下リークの検査方法は、検査タクト数が増加し、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、液晶表示パネル製造のコストアップを招くという問題を有していた。
【００２７】
本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされたものであって、液晶表示パネル内に潜む導電性異物の検査において、特別な検査装置を用意する必要が無く、さらに、液晶表示パネル自体に、指押し、ローラープレス、エアー吹き付け等による外部圧力を加えることなく、上下リーク不良の検査を簡単にかつ確実に行うことができる液晶表示パネル検査方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明では、液晶表示パネル検査方法において、液晶表示パネルに形成された絵素電極と対向電極との間に、高電圧を印加するステップと、前記絵素電極と前記対向電極との間に流れる電流の大きさを検出して、該電流の変化によって異物の存在が判断されるステップとを含むようにした。
【００２９】
そして、前記異物が、導電性であり、少なくとも前記絵素電極と前記対向電極との距離より小さい厚さを有しているものを対象とした。
【００３０】
さらに、前記電流の大きさを検出するとき、前記絵素電極と前記対向電極との間に異なる大きさの電圧が印加されるようにした。
【００３１】
また、本発明による液晶表示パネル検査装置において、液晶表示パネルに形成された絵素電極と対向電極との間に接続する高電圧電源と、前記絵素電極と前記対向電極との間に前記高電圧が印加されたとき、該電極間を流れる電流を検出する電流検出器とを備えるようにした。
【００３２】
そして、前記高電圧源は、前記絵素電極と前記対向電極との間に異なる大きさの高電圧を印加することとした。
【００３３】
このような液晶表示パネル検査方法及び検査装置とすることにより、液晶表示パネル内に潜む異物の検査を、簡単にかつ確実に行うことが実現される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による液晶表示パネル検査方法及び検査装置の実施形態について、図１を参照しながら説明する。
【００３５】
従来における液晶表示パネルの検査方法では、電極間に存在する導電性異物の存在を検出するには、液晶表示パネル自体に、指押し、ローラープレス、エアー吹き付け等による外部圧力を加えることによって、電極間の上下リークを発生させなければならなかったが、本実施形態の液晶表示パネル検査方法では、この様な外部圧力を加える必要を無くし、液晶表示素子を形成する電極間に高電圧を印加して、上下リークが発生した場合には、その液晶表示素子に導電性異物が存在することを検出できるようにした。
【００３６】
図１に、液晶表示素子を形成する電極間に高電圧を印加して、液晶表示パネルを検査する状態を示しており、その検査装置の回路構成の概要を示した。図１に示した液晶表示素子の構成は、図３で示した液晶表示パネルの例と同様であり、液晶表示パネルにおける一液晶表示素子Ｐ_ｍｎに対応する部分の縦断面を示している。一方の透明な基板５の下面には、対向電極２_ｍが、そして、他方の透明な基板４の上面には、絵素電極１_ｎがパターンニングされている。絵素電極１_ｎと対向電極２_ｍは、各基板上でパターニングされた一定幅ｗ_１、ｗ_２を有する走査電極又は信号電極の一部である。そこで、図示していないが、液晶３内には、図３に示されるような形状の導電性異物が潜んでいるとする。
【００３７】
液晶表示パネルの検査時においては、図１に示されるように、液晶表示パネルにおける選択された走査電極と、選択された信号電極との間に、高電圧源ＶＨ、電流制限抵抗６及び電流検出器７の検査用直列回路が接続される。ここで、この検査時には、液晶表示パネルに接続されるドライブ回路を除いた状態で行われるため、図１の構成において、ソースライン電極ＴＳに電流検出器７を接続したとき、ソースライン電極ＴＳと対向電極２との間には、スイッチＳＷと駆動用電圧源Ｖは示されていない。
【００３８】
ここで、高電圧源ＶＨの電圧値の大きさは、通常に液晶表示素子を表示駆動する電圧よりは高くしてある。パッシブマトリックス駆動方式の液晶表示パネルでは、絵素電極１と対向電極２との距離は、通常、５μｍ程度であるところから、絶縁破壊が起きる程の高電圧ではなく、しかしながら、導電性異物が介在することによって絵素電極１と対向電極２との距離が実質的に近づいたことになり、高電圧が印加されると、スパーク若しくはリークが発生する程度の大きさとすることが好ましい。高電圧ＶＨの大きさは、液晶表示素子自体の特性によって変わり、経験的に決められるものであるが、約１０〜３０（Ｖ）程度の範囲の電圧値が選択される。
【００３９】
また、高電圧ＶＨを印加したとき、導電性異物が存在した場合には、液晶表示素子内にスパーク又はリーク電流が流れることになるが、この電流は、通常の表示駆動中において流れる電流より大きなものとなることから、この過大電流から保護するため、電流制限抵抗器６を挿入しておく。その抵抗Ｒの大きさは、適宜選択されるものであり、例えば、約１ＭΩとすることができる。
【００４０】
電流検出器７には、異物検出を直接目視しようとする場合であれば、所謂、電流計を使用することができ、その計測値の変化を読み取ることによって、異物検査を実行することができる。一方、異物検査をコンピュータ等によるデータ処理で行う場合には、電流検出器７として、検出抵抗を挿入しておき、その両端電圧値をモニタするようにすればよい。
【００４１】
図１に示される回路構成で、液晶表示パネルの異物検査を行うには、先ず、例えば、図２の例であれば、走査電極２_１と信号電極１_１とを選択して、高電圧源ＶＨ、電流制限抵抗６及び電流検出器７の検査用直列回路が接続される。そして、電流検出器７の変化を読み取る。この検査は、液晶表示素子Ｐ_１１に対するものである。
【００４２】
このとき、液晶表示素子Ｐ_１１内の液晶３内に導電性異物がなければ、電流検出器７は、電流を検出しない。しかし、液晶３内に導電性異物が存在する場合には、該異物が上下電極に接触する程の大きさであれば、電流検出器７には、短絡大電流が流れるが、該異物が、図３に示されるように、該異物が上下電極には接触していないような大きさである場合にも、高電圧ＶＨの大きさにもよるが、短絡大電流、又はリーク電流が検出される。この様にして、液晶表示素子Ｐ_１１に導電性異物があるかどうかを検査することができる。
【００４３】
同様にして、次に位置する走査電極２_２と、信号電極１_１とに、検査用直列回路を接続する。液晶表示素子Ｐ_２１の対向電極２_２と絵素電極１_１とに高電圧ＶＨが印加される。これにより、液晶表示素子Ｐ_１１の隣の液晶表示素子Ｐ_２１に対する異物検査が行われる。液晶表示素子Ｐ_２１の異物検査の仕方は、液晶表示素子Ｐ_１１に対する場合と同様である。以降、順次に走査電極を選択していくことにより、信号電極１_１上に並んだ液晶表示素子Ｐ_ｍ１の異物検査を進めることができる。
【００４４】
信号電極１_１上に並んだ液晶表示素子Ｐ_ｍ１の全てについて異物検査を終了したならば、次に位置する信号電極１_２を選択し、そして、走査電極２_ｍを順次選択して、各々に高電圧ＶＨを印加していく。この手順により、信号電極１_２上に並んだ液晶表示素子Ｐ_ｍ２に対する異物検査を終了することができる。
【００４５】
以上の手順を順次全ての信号電極１_ｎに対して実行すれば、液晶表示パネルの全面に配列された多数の液晶表示素子Ｐ_ｍｎについて、個別の位置を特定しながら、異物検査を実行することができる。
【００４６】
電流計によってモニタしている場合には、目視の結果、その電流値が大きくなったと判断できたときに、当該液晶表示素子に異物が存在するとすることができ、その液晶表示パネルが不良品であると判定できる。コンピュータによって検査データ処理を行っている場合には、各液晶表示素子について、そのアドレスとともに、検出電流値が記録されるので、その検出電流値と印加高電圧値とに基づいて評価することにより、液晶表示パネルが不良品であるかどうかが判定される。
【００４７】
所定の電流値が検出されることによって、液晶３内の導電性異物の大きさをある程度判断することができる。印加される高電圧ＶＨの大きさに拠ることになるが、例えば、最大電流値を示した場合には、印加電圧値の高低に関係無く、導電性異物の大きさが上下電極間を短絡する大きさであることが分かり、印加電圧値が、中程度の大きさである場合には、図３に示されるように、導電性異物の大きさが、上下電極間の距離に比較して小さいと判定でき、さらに高い印加電圧値に設定したときに電流が検出された場合には、図３に示される異物の大きさよりさらに小さい異物が存在すると判定できる。
【００４８】
このように、上下電極間に印加する高電圧の大きさによって、上下電極間に挟持され又は潜在する導電性異物を検出できるので、上下電極間への高電圧印加時間中において、高電圧値の大きさを低い方から高い方へと上昇させることにより、上下電極間に存在する導電性異物の大小を判定することもできる。
【００４９】
これまでの液晶表示パネルに対する異物検査では、走査電極又は信号電極を選択して高電圧を印加するようにしたが、異物が存在する液晶表示素子の位置が特定されなくても、パネル全体として異物がどこかにあるという程度の判定ができればよい場合には、各電極に一斉に高電圧ＶＨを印加することも可能である。
【００５０】
以上に説明してきた液晶表示パネル検査においては、液晶表示パネルがパッシブマトリックス駆動方式で形成されている場合であったが、液晶表示パネルがセグメント駆動方式で形成されている場合であっても、本実施形態による液晶表示パネル検査を適用することができる。
【００５１】
このセグメント駆動方式の液晶表示パネルに対する異物検査も、図１に示した回路構成によって実行できる。セグメント駆動方式の液晶表示素子を形成する絵素電極１と対向電極２とに接続された引出し線間に、上述した検査用直列回路を接続し、高電圧を印加するようにする。異物検査の手順は、パッシブマトリクス駆動方式の液晶表示素子に対する場合と同様であり、複数の液晶表示素子の絵素電極１に順次高電圧を印加していけばよい。
【００５２】
この様に、本実施形態の液晶表示パネル検査によれば、特別に設計した検査装置を用いなくても、簡単な回路構成の検査装置によって、液晶表示素子の上下電極間に潜んでいる導電性異物を簡単にかつ確実に検出することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液晶表示パネル検査では、液晶表示素子を形成する絵素電極と対向電極との間に高電圧を印加することにより、そのときの電流値を検出するようにしたので、特別な検査装置を用意する必要が無く、さらに、液晶表示パネル自体に、指押し、ローラープレス、エアー吹き付け等による外部圧力を加えることなく、導電性異物による上下リークに対する不良の検査を簡単にかつ確実に行うことができる。
【００５４】
また、大面積の液晶表示パネルに対しても、簡単に異物検査を実行することができるので、液晶表示パネルの事前検査で不良品を判別でき、製品として出荷後の市場クレームを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示素子内の異物を検出する液晶表示パネル検査方法を説明する図である。
【図２】従来の液晶表示パネルにおける回路構成の一部を示す図である。
【図３】液晶表示素子内に異物が存在する状態を説明する図である。
【符号の説明】
１_１〜１_５、１_ｎ…信号電極
２_１〜２_５、２_ｍ…走査電極
３…液晶
４、５…基板
６…電流制限抵抗器
７…電流検出器
Ａ…異物
Ｐ_ｍｎ…液晶表示素子

Claims (5)

1. 液晶表示パネルに形成された絵素電極と対向電極との間に、高電圧を印加するステップと、
   前記絵素電極と前記対向電極との間に流れる電流の大きさを検出して、該電流の変化によって異物の存在が判断されるステップとを含む液晶表示パネル検査方法。
2. 前記異物は、導電性であり、少なくとも前記絵素電極と前記対向電極との距離より小さい厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル検査方法。
3. 前記電流の大きさを検出するとき、前記絵素電極と前記対向電極との間に異なる大きさの電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル検査方法。
4. 液晶表示パネルに形成された絵素電極と対向電極との間に接続する高電圧電源と、
   前記絵素電極と前記対向電極との間に前記高電圧が印加されたとき、該電極間を流れる電流を検出する電流検出器とを有する液晶表示パネル検査装置。
5. 前記高電圧源は、前記絵素電極と前記対向電極との間に異なる大きさの高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル検査装置。

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