JP2006343307A

JP2006343307A - 表示用基板の検査方法

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Publication number: JP2006343307A
Application number: JP2005295268A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kuga; 智昭久我; Takao Yasuda; 貴生安田; Harumasa Dewa; 晴匡出羽
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: JP4717581B2

Abstract

【課題】透明導電膜がＩＺＯ膜であっても、安定したコンタクトを得ることにある。
【解決手段】検査方法は、ＨＶ５００からＨＶ１０００の範囲の硬度を有する先鋭な針先を備えたプローブの前記針先を表示用基板の電極に、前記電極と前記針先との接触面圧が１平方μｍ当たり０．０４ｇから０．０６ｇとなる力で、押圧することを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、先鋭な針先を備えたプローブを用いて、液晶表示パネルのような表示用基板を検査する方法に関する。

液晶表示パネルやそれ用のガラス基板のような表示用基板は、一般に多数の電極（すなわち、端子）を備えている。各電極は、導電性金属層の上に透明導電膜を形成しており、また表示用基板の通電試験（検査）の際にプローブの針先の先端に相対的に押圧される。

そのような透明導電膜として、従来は酸化鈴を不純物として混合した酸化インジウム膜（すなわち、ＩＴＯ膜）を用いていた。そのようなＩＴＯ膜を有する表示用基板の通電試験に用いるプローブは、一般に、少なくとも針先を半田やニッケルのような低硬度金属材料で形成している（例えば、特許文献１及び２）。

特開２００１−４６６２号公報特開２００１−１４１７４７号公報

しかし、最近では、低温における製膜化や弱酸性の薬剤によるエッチングが可能になったことから、インジウムと亜鉛との混合物の膜（すなわち、ＩＺＯ膜）を用いた表示用基板が見られる。

そのような表示用基板の通電試験に上記のようなプローブを用いると、以下のような問題を生じる。

例えば、点灯検査の場合、電極へのプローブのコンタクトを繰り返すと、そのプローブの針先と電極との間の電気的接触抵抗が高くなる。それにより、正規の値を有する電圧信号が表示用パネルの対応する配線に入力されないコンタクト不良となる。

そのようなコンタクト不良を生じると、その配線に関係する複数の画素が非点灯状態となり、点灯された表示用基板に線状欠陥とよく似た点灯状態が現れる。このため、真の欠陥とコンタクト不良による疑似欠陥とを区別することができない。

また、針先を電極に押圧すると、オーバードライブがプローブに作用して、針先が電極に対して滑り、それにより電極を形成している材料、特に非導電性の酸化膜が削り取られる。しかし、プローブに作用する押圧力が小さいと、酸化膜の削り取り量が少なく、コンタクト不良を生じる。

本発明の目的は、透明導電膜がＩＺＯ膜であっても、安定したコンタクトを得ることにある。

本発明者らは、種々の実験の結果、コンタクトを繰り返すと、針先が摩耗し、電極との接触面積が大きくなると共に、針先と電極との接触面圧が小さくなり、その結果コンタクト不良が生じることを見い出し、本発明を完成した。

本発明に係る表示用基板の検査方法は、ＨＶ５００からＨＶ１０００の範囲の硬度を有する先鋭な針先を備えたプローブの前記針先を表示用基板の電極に、前記電極と前記針先との接触面圧が１平方μｍ当たり０．０４ｇから０．０６ｇとなる力で、押圧することを含む。

本発明によれば、プローブの針先がＨＶ５００からＨＶ１０００の範囲の硬度を有することと、電極と針先との接触面圧が１平方μｍ当たり０．０４ｇから０．０６ｇであることとが相まって、針先の摩耗が少なく、しかも接触面積の増大が防止されるから、針先と電極との間の接触抵抗の増大が防止される。

上記の結果、透明導電膜がＩＺＯ膜であっても、電極の酸化膜が確実に削り取られて、電極と針先とが確実に接続されることと相まって、安定したコンタクトを得ることができる。

前記力は、これが前記プローブに作用したときの前記電極に対する前記針先の滑り量が前記針先の滑り方向における前記針先の先端の長さ寸法の２倍以上となる値を含むことができる。そのようにすれば、より安定したコンタクトを得ることができる。

前記針先は、さらに、前記電極に押圧される平坦な先端面を有することができる。

前記先端面は、前記表示用基板と平行の面内の幅寸法であって前記電極に押圧されたときの前記針先の移動方向に直角の方向おける幅寸法が２０μｍ以下とすることができる。

前記針先は、ベリリウム・ニッケル合金又はロジウムとすることができる。

前記プローブは、電気絶縁性フィルムの一方の面に一方向へ伸びる状態に形成された配線と、外配線の端部に設けられた前記針先とを含むフィルム状プローブとすることができる。

[プローブの実施例]

プローブシート１０は、図２に示す表示用基板１２の通電試験（検査）に用いられる。電極表示用基板１２は、液晶表示パネル自体や、薄膜トランジスタを備えたガラス基板等であり、いずれも長方形をした複数の電極（図示せず）を有する。各電極は、３０μｍ又はそれ以下の幅寸法を有する。

図１を参照するに、プローブシート１０は、互いに並列的に左右方向へ伸びる複数の配線１４を印刷配線技術によりポリイミドのような電気絶縁性フィルム１６の一方の面に形成したフィルム状プローブユニットである。

プローブシート１０は、平面的にみて配線１４の配列方向（図1（Ａ）において上下方向）に長い長方形の形状を有する。各配線１４は、フィルム１６の左端から右端まで伸びている。配線１４の配列ピッチは、図２に示す表示用基板１２の電極の配列ピッチと同じである。

プローブシート１０は、また、先鋭な針先１８を各配線１４の右端部に有する。各針先１８は、截頭四角錐状の形状を有する。しかし、針先１８は、截頭円錐形の形状を有していてもよい。

各針先１８は、ベリリウム・ニッケル合金又はロジウムニッケルのように、ＨＶ５００からＨＶ１０００の範囲の硬度を有する導電性金属材料から形成されている。各針先１８の先端面２０は、図１（Ａ）における上下方向の寸法を２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とされている。

図示の例では、プローブシート１０は、シート状の複数のプローブ２２を備えている。各プローブ２２は、1つの配線１４と、その配線１４が形成されたフィルム１６の領域と、その配線１４に設けられた針先１８とにより、フィルム状プローブとされている。

隣り合う配線１４の間を伸びるスロットをフィルム１６の右端部分、特に針先１８の形成位置に対応する箇所に形成してもよい。そのようなスロットは、レーザ加工、エッチング加工等の適宜な加工技術により、フィルム１６を貫通した状態に形成することができる。

プローブシート１０は、さらに、これを検査装置のホルダ２４に取り付けるための補強層２６を左端部に有している。補強層２６は、電気絶縁性の樹脂層とすることができる。

プローブシート１０は、これが補強層２６の箇所においてホルダ２４に取り付けられることにより、ホルダ２４に片持ち梁状に支持される。ホルダ２４は、検査装置の押圧具により下降されて、針先１８を表示用基板１２の対応する電極に押圧する。

上記のようなプローブシート１０を用いる検査装置は、特許文献１及び２を始め、各種の特許文献及び非特許文献に記載されている。それゆえに、そのような検査装置の詳細な説明は省略する。

[検査方法の実施例]

バックライトユニットを備えたチャックトップ（すなわち、ワークテーブル）に水平に支持させ、その状態でプローブシート１０を下降させて、針先１８を表示用基板１２の対応する電極に押圧する。

これにより、各プローブ２２にオーバードライブが作用して、各プローブ２２が弧状に弾性変形する。その結果、各針先１８は、対応する電極に対し図１において右方にわずかに滑る。

各針先１８を電極に押圧する力、すなわち押圧力は、電極と針先１８との接触面圧が１平方μｍ当たり０．０４ｇから０．０６ｇとなる力である。また、その押圧力は、電極に対する針先１８の滑り量が針先１８の滑り方向における針先１８の先端の長さ寸法の２倍以上となる値を含むことが好ましい。

次いで、上記状態で、所定の電圧値を有する電気信号が各プローブ２２を介して電極に供給される。これにより、点灯検査であれば、電気信号を受けた電極に対応する画素が点灯される。よって、各画素が所定の状態に点灯されたか否かを目視により又はビデオカメラを用いて確認することにより、表示用基板１２の良否が判定される。

各針先１８が表示用基板１２の電極に押圧される。しかし、各プローブ２２に作用するオーバードライブ量が零であると各針先１８は、図３（Ａ）に示すように、先端面２０全体で表示用基板１２の電極に接触する。

しかし、各プローブ２２にオーバードライブが作用し始めると、各針先１８は、オーバードライブ量に応じて、図３（Ｂ）に示すように表示用基板１２の電極に対して傾き始める。

各プローブ２２にオーバードライブが作用したことにより、各針先１８は、表示用基板１２の電極に対しわずかに滑り、電極の材料、特に酸化膜をわずかに削り取る。削り取られた屑すなわち削り屑２８は、図４に示すように、針先１８の先端面２０と表示用基板１２との間に滞在する。

針先１８が上記のような硬度を有し、しかも押圧力が上記のような値であると、電極の酸化膜が確実に削り取られるから、各針先１８ひいてはプローブ２２は表示用基板１２の電極にコンタクトされて電気的に接続される。

[実験装置の実施例]

実験装置３０について、図２を参照して説明する。しかし、実験装置３０は検査装置としても用いることができる。

実験装置３０は、表示用基板１２が載置されるステージ３２と、プローブシート１０の針先１８側の端部に当接された反力片３４と、反力片３４に作用する反力をプローブシート１０の針先１８と表示用基板１２の電極との間に作用する接触面圧として測定する針圧測定器３６と、各プローブ２２に所定の電圧値を有する電気信号を供給して、表示用基板１２に流れる電気信号を測定するデジタルマルチメータ３８とを含む。

プローブシート１０は、その針先１８をステージ３２側とした状態に、図１に示すホルダ２４に取り付けられており、また図示しない押圧駆動源によりホルダ２４と共に表示用基板１２に向けて下降されて各針先１８を電極に押圧される。

プローブシート１０が下降されて各針先１８が電極に押圧されると、オーバードライブが各プローブ２２に作用する。これにより、反力片３４に反力が作用する。この反力は針圧検出器３６によりプローブ２２毎に検出される。針圧検出器３６の検出信号は、コンタクトのたびにプローブ２２毎にデジタルマルチメータ３８に供給される。

各プローブ２２とデジタルマルチメータ３８とは、ケーブル４０の配線により電気的に接続されている。同様に、表示用基板１２の各電極とデジタルマルチメータ３８とは、ケーブル４２の配線により電気的に接続されている。

デジタルマルチメータ３８は、各プローブ２２に供給する供給電気信号と、表示用基板１２の各電極に供給される検出電気信号とを用いて、表示用基板１２の各電極とこれに対応する針先１８との間の電気的な接触抵抗をプローブ２２毎に算出すると共に、表示用基板１２の各電極とこれに対応する針先１８とのコンタクト回数を計数する。

[実験例１]

ロジウム合金製の針先１８を備えた複数のプローブ２２を含むプローブシート１０を製作し、そのプローブシート１０を図２に示す実験装置３０に取り付けた。図１（Ａ）における針先１８の先端面２０の大きさは、２０μｍ×２０μｍとした。

そのような実験装置３０を用いて、接触面圧（ｇ／μｍ^２）を変化させて、その時々の接触抵抗値（Ω）を測定した。表示用基板１２の電極に対する針先１８の滑り量は４０μｍとし、電極の幅寸法は３０μｍとした。

実験例１の結果を図５に示す。

図５から明らかなように、接触面圧が０．０４ｇ／μｍ^２未満であると、接触面圧のわずかな変化により接触抵抗値が急激に変化する。しかし、接触面圧が０．０４ｇ／μｍ^２以上になると、接触面圧の変化が緩やかになり、接触抵抗値が安定化する。

上記から、接触面圧は０．０４ｇ／μｍ^２以上であることが好ましい、ということができる。しかし、接触面圧が大きくなりすぎると、表示用基板、その電極、プローブ等の破損が考えられる。実際の通電試験においては、接触面圧は、０．０４ｇ／μｍ^２から０．０６ｇ／μｍ^２の範囲とすることが望ましい。

[実験例２]

実験例１と同じ針先１８を備えた複数のプローブ２２を含むプローブシート１０を製作し、そのプローブシート１０を図２に示す実験装置３０に取り付け、その実験装置３０を用いて、実験例１と同じ条件（ただし、接触面圧は０．０４ｇ５／μｍ^２にした。）で針先１８を電極に繰り返しコンタクトさせて、その時々の接触抵抗値（Ω）を測定した。その結果を図６に示す。

[比較例１]

針先１８をニッケル製としたことを除いて、実験例２と同じ実験を行って、接触抵抗値（Ω）を測定した。その結果を図７に示す。

図６から明らかなように、実験例２の針先を用いると、コンタクト回数が多くなっても、接触抵抗の変化は少なく、その結果コンタクト不良になるおそれがない。

しかし、図７から明らかなように、比較例１の針先を用いると、コンタクト回数が多くなるほど、接触抵抗が高くなり、その結果コンタクト不良になる。

よって、針先１８をロジウムのような高硬度導電性金属材料製とすることが望ましい。

[実験例３]

ロジウムの代わりにニッケル・ベリリウム合金製の針先１８としたことと、先端面２０の大きさを１０μｍ×１０μｍとしたことと、電極に対する針先１８の滑り量を２０μｍとしたこととを除いて、実験例２と同じ針先１８を備えた複数のプローブ２２を含むプローブシート１０を製作し、そのプローブシート１０を図２に示す実験装置３０に取り付け、その実験装置３０を用いて、実験例２と同じ条件で針先１８を電極に繰り返しコンタクトをさせて、その時々の接触抵抗値（Ω）を測定した。その結果を図８（Ａ）に示す。

[比較例２]

針先１８をニッケル製としたことと、滑り量を１５μｍとしたこととを除いて、実験例３と同じ実験を行って、接触抵抗値（Ω）を測定した。その結果を図８（Ｂ）に示す。

図８（Ａ）から明らかなように、実験例３によれば、コンタクト回数が多くなっても、接触抵抗の変化は少なく、その結果コンタクト不良になるおそれがない。

しかし、図８（Ｂ）から明らかなように、比較例２によれば、コンタクト回数が多くなるほど、接触抵抗が高くなり、その結果コンタクト不良になる。

よって、針先１８をニッケル・ベリリウム合金のような高硬度導電性金属材料製とすることが望ましい。

[実験例４]

実験例３において、コンタクト回数が５００回のときに電極に形成された針先の跡を撮影し、その跡の形を図面化した。その結果を図９（Ｂ）に示す。

[比較例３]

比較例２において、コンタクト回数が５００回のときに電極に形成された針先の跡を撮影し、その跡の形を図面化した。その結果を図９（Ａ）に示す。

図９から明らかなように、酸化膜が削り取られた跡５０の大きさ（広さ）は、実験例４が比較例３より大きい（広い）。

本発明は、液晶表示パネルやそれ用のガラス基板の検査方法のみならず、有機ＥＬのような他の表示用基板の検査方法にも適用することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

本発明で用いるプローブを複数備えたプローブシートの一実施例を示す図であって、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は正面図である。図１に示すプローブシートを用いた実験装置の一実施例を示す図である。図２に示す実験装置の動作を説明するための図である。図３における部分４の拡大図である。実験例１の結果を示す図である。実験例２の結果を示す図である。比較例１の結果を示す図である。実験結果を示す図であって、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ実験例３及び比較例２の結果を示す図である。実験結果を示す図であって、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ実験例４及び比較例３の結果を示す図である。

符号の説明

１０プローブシート
１２表示用基板
１４配線
１６フィルム
１８針先
２０先端面
２２プローブ
２４ホルダ
２６補強層
２８削り屑
３０実験装置
３２ステージ
３４反力片
３６針圧測定器
３８デジタルマルチメータ
４０、４２ケーブル

Claims

ＨＶ５００からＨＶ１０００の範囲の硬度を有する先鋭な針先を備えたプローブの前記針先を表示用基板の電極に、前記電極と前記針先との接触面圧が１平方μｍ当たり０．０４ｇから０．０６ｇとなる力で、押圧することを含む、表示用基板の検査方法。
前記力は、これが前記プローブに作用したときの前記電極に対する前記針先の滑り量が前記針先の滑り方向における前記針先の先端の長さ寸法の２倍以上となる値を含む、請求項１に記載の表示用基板の検査方法。
前記針先は、さらに、前記電極に押圧される平坦な先端面を有する、請求項１に記載の表示用基板の検査方法。
前記先端面は、前記表示用基板と平行の面内の幅寸法であって前記電極に押圧されたときの前記針先の移動方向に直角の方向おける幅寸法が２０μｍ以下である、請求項２に記載の表示用基板の検査方法。
前記針先は、ベリリウム・ニッケル合金又はロジウムである、請求項１に記載の表示用基板の検査方法。
前記プローブは、電気絶縁性フィルムの一方の面に一方向へ伸びる状態に形成された配線と、外配線の端部に設けられた前記針先とを含むフィルム状プローブとされている、請求項１から５のいずれか１項に記載の表示用基板の検査方法。