JP2004340721A

JP2004340721A - 液晶パネルの封止検査方法

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Publication number: JP2004340721A
Application number: JP2003137117A
Authority: JP
Inventors: Eijiro Ochiai; 英二郎落合; Gen Oshima; 弦大嶋; Norimasa Seto; 規正瀬戸; Yoshikazu Matsumoto; 善和松本
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】特に高温環境での過渡試験に対応可能なヘリウムリークテスト法により、試験体たる液晶パネルに対して確実な封止検査を行い得る方法を提供する
【解決手段】チャンバ３内の液晶パネル５をヒータ２により約７０℃に加熱した状態で、チャンバ３内の排気を行った後に、チャンバ３のヘリウム量の時間変化をヘリウムリークディテクタ１２により測定し、ヘリウム量の経時推移を校正リークの経時推移と比較する。校正リークとして、液晶パネル内部と同容積の着脱式模擬ワーク１１を用いるのが好ましく、また、各ヘリウム量経時推移の比較を行う際に、模擬ワーク１１による経時推移の最大出力値と飽和出力値とを合否基準とし、チャンバ３内のヘリウム量の経時推移中、最初の極大点が模擬ワーク１１測定時の最大出力値以上であると共に極大到達後の下降局面が模擬ワーク１１測定時の飽和出力値以下を保って収束する場合を合格判定とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルの封止検査方法に関する。携帯電話などへの用途が拡大するにつれ、これに装填する液晶パネルの過渡試験が重要であり、特に液晶パネルの封止状態を確実に検査できる方法が要望されている。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の液晶セルを製造するに際し、共通基板やセグメント基板などのガラス板間への液晶層の封入は特に厳重に行われる。そして、その封止状態を管理するため、従来は、寸法検査や電気検査が用いられてきた。
【０００３】
ところが、上記したように携帯電話等の生活型民生用品への用途拡大に伴い、実際の使用環境を再現した過渡試験が求められており、特に車中での高温環境（およそ８０℃程度）を想定したものは、寸法若しくは電気検査などの従来方法では完全な対応は難しい。
【０００４】
一方、内部空間を真空または空気若しくはガスで充填した封止部品（例えば水晶振動子など）の封止効果や気密性の判定に、浸漬法（ボンビング法）によるヘリウムリークテスト法を用いることが多い（例えば、非特許文献１参照）。このテスト法は、大気中にも普遍的に存在する不活性気体ヘリウムを検出手段として用いるため、実際の使用環境の再現が期待できる。
【０００５】
【非特許文献１】
「ヘリウム漏れ試験方法（ＪＩＳＺ２３３１）」、第５版、日本規格協会、平成１２年６月５日、ｐ３２−３５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶パネルは、強度確保のため全面をガラス基板で覆われており、上記した浸漬法を用いる場合、ヘリウムボンビングにより試験体中に浸漬すべきヘリウムガスが、ガラス組織に吸蔵されて、測定のバックグラウンドを上昇させてしまう為、封止効果判定の信頼性を損なうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、特に高温環境での過渡試験に対応可能なヘリウムリークテスト法により、試験体たる液晶パネルに対して確実な封止検査を行い得る方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、密閉した試験体収容室内の液晶パネルを所定温度に加熱した状態で、収容室内の排気を行った後に、収容室内のヘリウム量の時間変化を測定し、このヘリウム量の経時推移を校正リークの経時推移と比較する。
【０００９】
このものは、加熱により液晶封止部に剥離が生じてリークがあれば、パネル製造時に液晶と同時に封入された大気中のヘリウムが真空排気中に漏れ出てくるため、これをヘリウムリークディテクタで検出することにより、封止検査を行うことができる。そして、上記したように液晶封止部を加熱することで、一般に約７０℃とされる炎天下での車内放置時を再現した高温環境での過渡試験としてその封止効果を検査することができる。また、ヘリウムガスは分子量が小さく拡散度が高いため、挙動再現性が安定しない傾向がある。このため、上記の封止試験を所定回数行うごと（理想的には毎回の封止試験ごと）に、校正リークによる校正を行い、校正リーク及び検出ヘリウムの検出出力値の時間変化を比較することにより、封止効果の確実な検査が可能になる。
【００１０】
この場合の校正リークは、ヘリウムリークディテクタ内部に当初より搭載していたものを用いても良いが、液晶パネル内部と同容積の模擬ワークを用いて、検査の本試験と同様の条件に揃えたもので校正することにより比較精度が向上する。また、この模擬ワークを着脱式のものとすることで、校正リーク以外にも収容室内雰囲気のサンプリング目的などにも兼用可能である。
【００１１】
また、上記した収容室及び校正リークの各ヘリウム量経時推移の比較を行う際は、校正リークの経時推移は、最初に極大に到達した後になだらかに飽和出力値に収束する下降線を描くことになる。したがって、模擬ワークの最大出力値と飽和出力値とを本封止試験の合否基準とし、収容室内ヘリウム量の経時推移中、最初の極大点が模擬ワークの最大出力値以上であり、同時にこの極大到達後の下降局面が、模擬ワークの飽和出力値以下を保って収束することがクリアになった時点を合格判定として一般化することができる。即ち、このパターン以外の結果となる場合は、液晶パネル封止部の剥離によるリークの発生や、真空排気システムのトラブルなどの原因により、不合格品判定を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の液晶パネルの封止検査を行う装置の概略図である。本装置は、開閉可能な蓋部１を備え、内部に設けた複数のヒータ２によりチャンバ３内を一様に加熱可能としたホットプレートチャンバ４と、チャンバ３内に収容した液晶パネル５から成る基板とを基本構成とする。液晶パネル基板５に対しては、チャンバ３内に設けた熱電対６により、基板温度の測定が可能である。
【００１３】
なお、ヒータ２と熱電対６とは装置外部の温度調整器７に接続され、チャンバ３内の基板温度を調整できるようにしている。
【００１４】
チャンバ３内に収容する液晶パネル基板５は、２５０×２５０×２ｍｍ程度の大きさのガラス基板と、その基板上に形成された５０×４０ｍｍ程度の封止部とを有している。このため、基板５を収容するチャンバ３の容積は６５０〜７００ｃｃ程度が必要であり、一例として２６０×２６０×１０ｍｍ程度で設計される。また、チャンバ３は、材質にアルミニウムなどを用いた真空容器仕様であり、このための表面処理を行うこともあるが、一方、その蓋部１に設けたフランジ７ａ、７ｂ付きの通孔９ａ、９ｂにより外部に連通可能である。
【００１５】
蓋部１に設けたフランジ７ａ、７ｂには、それぞれＮＷ１６などの規格品フランジを使用し、フランジ７ａには電磁弁１０及びその弁座部に設けた模擬ワーク１１が着脱可能に接続され、フランジ７ｂにはスクロール型ドライポンプ（図示せず）を搭載したヘリウムリークディテクタ１２（例えば株式会社アルバック製ＨＥＬＩＯＴ３０７）が接続される。
【００１６】
また、電磁弁１０付きの模擬ワーク１１は、図２に示すように電磁弁１０の弁座部を加工して約１ｃｃの内容積を確保した容器構造であり、電磁弁１０付きの模擬ワーク１１をフランジ８ａから取り外すことにより、装置外の模擬ワーク置換ポンプ１３のフランジ１４に接続することもできる。なお、模擬ワーク１１の内容積（約１ｃｃ）は、試験体たる液晶パネル５のものと同水準である。そして、ヘリウムリークディテクタ１２、模擬ワーク１１の電磁弁１０及び置換ポンプ１３の作動は、いずれも装置外のコントロールユニット１５により制御され、コントローラユニット１４には装置の状態を視覚的に示すシグナルタワー１６が搭載されている。
【００１７】
上記の装置構成を用いて、チャンバ３内の液晶パネル基板５の封止試験を行うに際しては、まず、フランジ８ａに接続した模擬ワーク１１によりあらかじめ許容測定値を計測する必要がある。即ち、模擬ワーク１１内を大気圧状態にしたまま電磁弁１０を開弁すると共に、ヘリウムリークディテクタ１２内の粗引きシステム（図示せず）を作動して、リークディテクタ１２の作動可能圧力まで到達させる。次に、実際の封止検査と同様にしてヘリウムリークディテクタ１２によりリークテストを行い、テスト経過時間に対応するヘリウム出力値を測定しておく。このとき検出されるヘリウムを、模擬ワーク１１内に残存する大気起源のヘリウム（大気圧中では５ｐｐｍ）と見なし、これを校正リークとして用いる。この校正リークの計測データは、図示していないが、例えば図３に示す実測グラフに合格品データとして示すものと同様に、開弁に伴い最初に出現するピーク部分と、このピークに続く下降局面が飽和状態で収束する部分とを有するものである。
【００１８】
そして、封止本試験を行うに際しては、模擬ワーク１１の電磁弁１０を閉弁し、基板５をチャンバ３内に収容して蓋部１を閉じる（所要時間約１５秒）。次に、温度調整器７により液晶パネル５の基板温度を７０℃近傍まで上昇させる（同約６０秒）。さらに、ヘリウムリークディテクタ１２内の粗引きシステム（図示せず）を作動させて、リークディテクタ１２によりリークテストを行い、テスト経過時間に対応するヘリウム出力値を測定する（同約６０〜１２０秒）。そして、ディテクタ１２の内部の排気システムを停止した状態で、蓋部１を開け、試験体たる基板５を取り出す（同約１５秒）。
【００１９】
上記した一連のサイクルは、所要時間が合計約３〜４分である。また、上記したように、ヘリウムガスは分子量が小さく拡散度が高いため、挙動再現性が安定しない傾向がある。このため、本封止試験の際も必要に応じて校正リークを行うが、模擬ワーク１１の排気のために、チャンバ３内を大気圧に戻して最初からリークディテクタ１２内の粗引きシステムを作動させるのは非効率である。このため、本装置では別に模擬ワーク置換ポンプ１３を設置し、チャンバ３の圧力状態を維持したまま、これと同等の圧力状態を模擬ワーク１１で実現できるようにした。
【００２０】
ところで、上記したように、標準的なリークデータは、テスト開始時の開弁に伴い最初に出現するピーク部分と、このピークに続く下降局面が飽和状態で収束する部分とを有するものである。したがって、このピークに対応する所定の最大値と、収束状態に対応する所定の飽和値とをクリアすることで、封止試験の合否を判定することができる。
【００２１】
例えば、図３中に点線で示す最大ラインと飽和ラインとを考慮して、最初のピーク後に最大ラインを下回らないもの（ａ）及び最大ラインを下回るものの飽和ライン以下にならないもの（ｂ）、また、ピーク後に最大ラインや飽和ラインを下回るものの途中でこれらのラインを上回るもの（ｃ）は、いずれも試験体たる液晶パネル５の封止部が加熱により剥離し、内部の大気起源のヘリウムが漏れ出て検出されたものと判断し、すべて不合格品とする。また、ヘリウムは大気起源のものが普遍的に存在するため、ヘリウムが検出されない事態はあり得ず、このような場合も不合格とする。即ち、図３のグラフ図においては、ピーク後に単調に最大ラインや飽和ラインを下回るもの（ｄ）のみが合格品である。
【００２２】
また、これらの一連の試験サイクルや合否判定システムはルーチーン化できるため、これらをコントローラユニット１５に付属させたシグナルタワー１６で表示するようにすれば視覚的に状態認識ができ便利である。
【００２３】
例えば、本試験における第１工程である基板温度の上昇が終了したときに「温度完了ランプ」が点灯する。第２工程の粗引きシステムが作動しているときには「粗引き中ランプ」が点灯する。第３工程のリークテスト中には「テスト中ランプ」が点灯し、さらに、「テスト中ランプ」の点灯時には、上記した出力値が校正リークによる所定最大値及び所定飽和値の許容範囲を外れると「ＮＧランプ」が点灯し、これらをクリアすると「ＯＫランプ」が点灯すると共に「テスト中ランプ」が消灯する。また、リークディテクタ１２の機器に異常があったときにシステム異常ランプが点灯する、などである。また、シグナルタワー１６にブザー等によるアラーム機能を追加しても同様の効果が得られる。
【００２４】
以上本発明の実施の形態につき説明を行ったが、この説明に用いた数値や材質等は例示に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。また、封止検査の試験体として液晶パネルを用いたが、一般の封止部品、例えばパッケージＩＣや水晶振動子などへの転用も可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ヘリウムリークテスト法を用いて、液晶パネルの封止検査を行うので、特に高温環境での過渡試験に適している。このため、携帯電話等民生機器などの分野での実用化を期待できる。
【００２６】
また、模擬ワークを校正リークとして利用することにより、確実な合否判定を行うことができるので、封止効果検査の信頼度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の封止検査方法のためのシステム構成略図
【図２】模擬ワーク拡大図
【図３】各試験体によるヘリウム出力値の時間経過を示すグラフ図
【符号の説明】
２ヒータ
３チャンバ（収容室）
５液晶パネル基板（試験体）
６熱電対
１１模擬ワーク
１２ヘリウムリークディテクタ

Claims

密閉した試験体収容室内の液晶パネルを所定温度に加熱した状態で、前記収容室内の排気を行った後に、該収容室内のヘリウム量の時間変化を測定し、該ヘリウム量の経時推移を校正リークの経時推移と比較することを特徴とする液晶パネルの封止検査方法。
前記校正リークとして、液晶パネル内部と同容積の着脱式模擬ワークを用いることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの封止検査方法。
前記収容室及び校正リークの各ヘリウム量経時推移の比較を行う際に、前記模擬ワークによる経時推移の最大出力値と飽和出力値とを合否基準とし、前記収容室内ヘリウム量の経時推移中、最初の極大点が前記最大出力値以上であると共に該極大到達後の下降局面が前記飽和出力値以下を保って収束する場合を合格判定とすることを特徴とする請求項２に記載の液晶パネルの封止検査方法。