JP2007171093A - 液晶基板検査装置およびプローバフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張によってプローバフレームが変形し、プローブピンの位置が変化した場合であっても、基板の加熱温度を下げることなく、プローブピンと電極とのコンタクトを安定なものとする。
【解決手段】液晶基板１０に検査信号を供給する液晶基板検査用のプローバにおいて、プローバ１を構成するプローバフレーム２に複数のプローブピン３を備える構成とする。各プローブピン３に、１つの接点を有する主プローブピン４と複数の接点を有する副プローブピン５とを設け、主プローブピン４の接点と副プローブピン５の接点を電気的に接続する。熱膨張によって主プローブピンの接点と液晶基板側の電極との間に位置ずれが生じた場合であっても、副プローブピンが備える複数の接点の何れかが液晶基板側の電極と接触する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスブレイなどに使われる液晶基板の検査に使用する液晶基板検査装置に関し、特に、基板検査に用いる液晶基板検査用プローバに関する。

液晶基板や薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）は、ガラス基板等の基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリックス状に配置されてなるＴＦＴアレイと、この薄膜トランジスタに駆動信号を供給する信号電極とを備え、薄膜トランジスタは走査信号電極端子，映像信号電極端子からの信号により駆動される。

基板に形成されるＴＦＴアレイや液晶基板を検査する装置としてＴＦＴアレイ検査装置や液晶基板検査装置等の基板検査装置が知られている。基板検査装置は、走査信号電極端子，映像信号電極端子と電気的に接続する検査用プローバと検査回路を備える。検査回路は、所定の電圧を検査用プローバに印加し、印加により流れる電流を検出して、ゲート−ソース間の短絡、点欠陥、断線等を調べる。

液晶基板上に形成されるＴＦＴアレイは様々なサイズや仕様があり、それぞれレイアウトが異なり、液晶基板上に形成される駆動用電極もレイアウト毎に異なる。

そのため、液晶基板を検査する基板検査装置においても、ＴＦＴアレイのレイアウトに応じて検査用プローバ電極の電極位置を設定したものを用意しておき、検査する液晶基板に応じて交換し、検査を行っている。

液晶基板を検査する際には、液晶基板の上方あるいは下方からプローバフレームを重ね、プローバフレームに設けたプローブピンを液晶基板の電極に接触させ、このプローブピンと電極との接触によって液晶基板とプローバとに間の電気的接続を行っている。

液晶基板の検査において、液晶基板を室温等の通常の検査温度よりも高い温度で検査を行うことで、通常の温度では検査が困難な欠陥を検出することが提案されている。

この高温による基板検査は、液晶基板を基板加熱機構によって所定温度の加熱することによって液晶基板を高い温度状態とする。

基板加熱機構によって液晶基板を加熱して基板検査を行う場合には、基板加熱機構は液晶基板の他にプローバフレームも加熱することになる。このとき、フレームを構成するフレーム素材の熱膨張によってプローバフレームに変形が生じ、これによりプローバフレームに設けたプローブピンの位置が変化する。

また、フレーム素材の熱膨張率と液晶基板を構成するガラス素材の熱膨張率との差により、プローバフレーム側のプローブピンと液晶基板側の電極の位置関係にずれが生じ、プローブピンと電極とのコンタクトが困難となる可能性がある。

図１１は熱膨張によるプローブピンと電極との接触不良を説明するための図である。図１１において、液晶基板１０には電極１２が設けられ、プローバフレーム側のプローブピン１３の接点１３ａと接触させることによってＴＦＴアレイ（図示していない）と外部装置との電気的な接続を行う。

図１１（ａ）はプローブピン１３が電極１２と接触した状態を示し、図１１（ｂ）はプローブピン１３の位置が変化することで電極１２との接触が不良となった状態を示している。図１１（ｂ）に示すように、プローバフレーム２と液晶基板１０のガラス基板の熱膨張率が異なるため、加熱によって熱膨張すると両者の変位量に差が生じ、プローブピン１３と電極１２とのコンタクトが困難となる。

このような液晶基板の熱膨張によって生じるプローブピンと電極との位置ずれの問題を解決するために、従来では、基板加熱によってプローバフレームが変形しない程度まで、基板加熱の最高温度を下げている。そのため、基板加熱による温度上昇が抑えられることになり、より高温に液晶基板を加熱することで検出できた欠陥を見逃すおそれがあるという問題を有している。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、熱膨張によってプローバフレームが変形し、プローブピンの位置が変化した場合であっても、基板の加熱温度を下げることなく、プローブピンと電極とのコンタクトを安定なものとすることを目的とする。

本発明は、液晶基板に検査信号を供給する液晶基板検査用のプローバにおいて、プローバを構成するプローバフレームに複数のプローブピンを備える構成とする。この各プローブピンに、１つの接点を有する主プローブピンと複数の接点を有する副プローブピンとを設け、主プローブピンの接点と副プローブピンの接点を電気的に接続する。

この構成とすることによって、熱膨張によって主プローブピンの接点と液晶基板側の電極との間に位置ずれが生じた場合であっても、副プローブピンが備える複数の接点の何れかが液晶基板側の電極と接触するため、プローブピンと電極とのコンタクトを安定なものとすることができる。

本発明のプローバフレームが備えるプローブピンの第１の形態は、電気的に接続された２つの主プローブピンと、電気的に接続された２つの副プローブピンによって一つのプローブピンを構成する。さらに、２つの副プローブピンは、２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置する。

２つの副プローブピンを２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置することで、熱膨張によってプローブピンが何れの方向に変位した場合であっても、液晶基板の電極とのコンタクトを安定なものとすることができる。

この第１の形態は、液晶基板に設けられる電極の配列に応じて２つの配置の形態をとることができる。

第１の配置の形態は、液晶基板において、電気的に接続される２つの電極を、電極対の配列方向と直交する方向に配置して電極対を形成し、この電極対を液晶基板上において前記配列方向に沿って直線状に複数配列する液晶基板の構成に対応するものであり、２つの主プローブピンから成る主プローブピン対を前記した電極対と同方向に配列し、２つの副プローブピンからなる副プローブピン対を電極対と直交する方向に配列し、主プローブピンの中心と副プローブピンの中心とを位置合わせする。

また、第２の配置の形態は、液晶基板において、電気的に接続される２つの電極を、電極対の配列方向に対して斜めの方向に配置して電極対を形成し、この電極対を液晶基板上において前記配列方向に沿って直線状に複数配列する液晶基板の構成に対応するものであり、２つの主プローブピンから成る主プローブピン対を前記した電極対と同方向に配列し、２つの副プローブピンからなる副プローブピン対を電極対と直交する方向に配列し、２つの副プローブピンからなる副プローブピン対を電極対と直交する方向に配列し、主プローブピンの中心と副プローブピンの中心とを位置合わせする。

上記した第１の配置の形態及び第２の配置の形態によれば、液晶基板に配置された複数の電極の配列に対して、２つの副プローブピンを２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置することができる。

本発明のプローバフレームが備えるプローブピンの第２の形態は、電気的に接続された１つの主プローブピンと複数の副プローブピンにより一つのプローブピンを構成し、複数の各副プローブピンを主プローブピンから等距離の位置に配置する。

本発明のプローブピン第２の形態によれば、複数の各副プローブピンを主プローブピンから等距離の位置に配置することで、熱膨張によってプローブピンが何れの方向に変位した場合であっても、液晶基板の電極とのコンタクトを安定なものとすることができる。

また、本発明の液晶基板検査装置は、プローバフレームを配置した状態の液晶基板を加熱する加熱機構を備えると共に、上記したプローバフレームを備える構成とする。本発明の液晶基板検査装置のプローバフレームは、上記したように、加熱機構によって液晶基板及びプローバフレームが加熱され、熱膨張によってプローブピンが何れの方向に変位した場合であっても、液晶基板の電極とのコンタクトを安定なものとすることができるため、安定して液晶基板の検査を行うことができる。

本発明によれば、熱膨張によってプローバフレームが変形し、プローブピンの位置が変化した場合であっても、基板の加熱温度を下げることなく、プローブピンと電極とのコンタクトを安定なものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の液晶基板検査装置を説明するために各構成部分を分離して示した概略図である。

液晶基板１０はプローバ１が検査する検査対象であり、液晶基板１０上にはＴＦＴアレイ１１が形成されている。この液晶基板１０に形成されるＴＦＴアレイ１１のレイアウト、電極、配線パターン等は液晶パネルのサイズや仕様に応じて種々に設定される。液晶基板１０上のＴＦＴアレイ１１には薄膜トランジスタがマトリックス状に形成され、各薄膜トランジスタを駆動する信号電極端子（例えば、走査信号電極端子，映像信号電極端子）が形成されている。また、液晶基板１０上のＴＦＴアレイ１１の外側には、液晶基板の外部と電気的に接続するための電極１２が形成される。

プローバ１は、液晶基板１０の電極１２と電気的に接続し検査を行うためにプローバフレーム２を備え、液晶基板１０の電極１２と電気的に接続するプローブピン３を備える。本発明のプローブピン３は、主プローブピン（図１では示していない）と副プローブピン（図１では示していない）を含む複数のプローブピンを備える。

プローブピン３は、１つの接点を有する主プローブピンと複数の接点を有する副プローブピンとを備え、主プローブピンの接点と副プローブピンの接点は電気的に接続する構成とすることができる。この構成は、電気的に接続された２つの主プローブピンと、電気的に接続された２つの副プローブピンにより１つのプローブピンを構成し、２つの副プローブピンを２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置する形態や、電気的に接続された１つの主プローブピンと複数の副プローブピンにより一つのプローブピンを構成し、複数の各副プローブピンは主プローブピンから等距離の位置に配置する形態とすることができる。このプローブピン３のピン数や配列は、液晶基板１０の電極１２に対応して設定することができる。プローバフレーム２は、アルミニウムやＳＵＳ等の金属材料で形成することができる。

液晶基板１０の検査を行うには、パレット上あるいはステージ（共に図示していない）上に液晶基板１０を配置し、さらに液晶基板１０にプローバフレーム２を配置する。液晶基板１０とプローバフレーム２との間は、電極１２とプローブピン３とが接触することによって電気的な接続が行われ、プローブピン３と電極１２との接続を通してＴＦＴアレイに検査信号を供給する。また、プローバフレーム２とパレットあるいはステージとの間の接続は、プローバフレーム２、及びパレットあるいはステージに設けたコネクタ（図示していない）により行われる。

パレットを用いる液晶基板検査装置では、パレットをステージ（図示してない）上に載置して移動自在とすることができる。パレットとステージ５の間の電気的な接続は、パレット側に設けたパレット側コネクタとステージ側に設けたステージ側コネクタとにより行われる。

以下、図２〜図１０を用いて、本発明の主プローブピンの接点と副プローブピンの接点は電気的に接続する構成について説明する。なお、本発明のプローブピンの構成について図２，図３を用いて説明し、本発明のプローブピンの第１の形態を図４〜図８を用いて説明し、本発明のプローブピンの第２の形態を図９，図１０を用いて説明する。

図２は、本発明のプローブピンの構成を説明するための断面図である。図２において、プローバ１はプローバフレーム２を備え、このプローバフレーム２は液晶基板１０に形成された電極１２と電気的に接続するためのプローブピン３が設けられる。このプローブピン３は、電極１２に対して複数のプローブピンから構成される。プローブピン３を構成する複数のプローブピンとして、主プローブピン４と副プローブピン５を備える。

主プローブピン４は、プランジャ４ｃと、このプランジャ４ｃによってプローバフレーム２に対して可動に支持される１つの接点４ａとを備える。接点４ａは電極１２と接触することで電気的な接続が行われる。接点４ａはプランジャ４ｃ内を通して配線４ｄを接続される。配線４ｄは制御部（図示していない）に接続される。

また、副プローブピン５は、プランジャ５ｃと、複数の接点５ａを有するコンタクト部５ｂを備え、コンタクト部５ｂはプランジャ５ｃによってプローバフレーム２に対して可動に支持される。図３は、副プローブピン５の構成を説明するための図である。図３において、副プローブピン５は、上下動自在可動であって一方向に付勢されプランジャ５ｃと、このプランジャ５ｃに端部に設けられたコンタクト部５ｂを備える、コンタクト部５ｂは、複数の接点５ａが設けられ、これらの接点５ａの少なくとも何れか一つが電極１２と接触することで、電極１２との電気的な接続が行われる。接点５ａはプランジャ５ｃ内を通して配線５ｄを接続される。配線５ｄは制御部（図示していない）に接続される。

主プローブピン４の接点４ａと副プローブピン５の接点５ａは電気的に接続されており、プローブピン３は、接点４ａあるいは接点５ａの何れかが電極１２と接触することで、また、接点５ａの場合には複数の接点５ａの少なくとも何れか一つが電極１２と接触することで、電極１２との間で電気的な接続を行うことができる。

なお、接点４ａ，５ａは、例えば円錐形の形状とすることができるが、この形状に限られるものではない。

この構成とすることによって、熱膨張によって主プローブピン４の接点４ａと液晶基板１０側の電極１２との間に位置ずれが生じた場合であっても、副プローブピン５が備える複数の接点５ａの少なくとも何れか一つが液晶基板１０側の電極１２と接触する。これにより、プローブピン３と電極１２とのコンタクトを安定なものとすることができる。

次に、図２〜図８を用いて本発明の第１の形態について説明する。第１の形態は、電気的に接続された２つの主プローブピンと、電気的に接続された２つの副プローブピンにより１つのプローブピンを構成し、２つの副プローブピンを２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置する形態である。

以下では、第１の形態について２つの構成例を説明する。図４〜図６は第１の構成例を示し、図７，図８は第２の構成例を示している。各構成例は、液晶基板における電極の配置形態に対応するものである。

第１の構成例は、液晶基板において、電気的に接続される２つの電極を、電極対の配列方向と直交する方向に配置して電極対を形成し、この電極対を液晶基板上において前記配列方向に沿って直線状に複数配列する液晶基板の構成に対応するものである。

図４において、図４（ａ）は液晶基板１０における電極１２の配置を示し、図４（ｂ）はプローバフレーム２におけるプローブピン３の配置を示し、図４（ｃ）は、プローブピン３と電極２との位置関係を示している。

図４（ａ）において、電極１２は、それぞれ電気的に接続された２つに電極１２Ａと電極１２Ｂによって電極対を構成し、液晶基板１０上において直線状に配列される。図４（ｂ）において、プローブピン３は電極対の配列に沿って配置される。ここでプローブピン３は、２つの主プローブピン４Ａ，４Ｂから成る主プローブピン対を電極対の配列方向と同方向に配列し、２つの副プローブピン５Ａ，５Ｂからなる副プローブピン対を電極対の配列方向と直交する方向に配列し、主プローブピン４の中心と副プローブピン５の中心とを位置合わせする。

プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合には、図４（ｃ）に示すように、主プローブピン４Ａは電極１２Ａと接触し、主プローブピン４Ｂは電極１２Ｂと接触する。

図５は、第１の構成例を説明するための断面図である。図５（ａ）はプローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合を示し、図５（ｂ）はプローブピン３と電極１２との間で位置ずれが生じた場合を示している。

プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合には、図５（ａ）に示すように、主プローブピン４Ａは電極１２Ａと接触し、主プローブピン４Ｂは電極１２Ｂと接触する。なお、図５（ａ）では、副プローブピン５Ａ及び５Ｂについても電極１２Ａ及びデータ１２Ｂと接触しているが、主プローブピン４が電極１２と接触する位置において、副プローブピン５Ａ及び５Ｂは必ずしも電極１２と接触しなくともよい。

図５（ｂ）において、プローブピン３と電極１２との間で位置ずれが生じ、主プローブピン４が電極１２から外れると、電気的な接続が不良となる。このとき、副プローブピン５のコンタクト部５ｂが備える複数の接点５ａの何れか一つが電極１２と接触する。主プローブピン４の接点４ａと副プローブピン５の接点５ａは電気的に接続されているため、複数の接点５ａの何れか一つが電極１２と接触することによって、主プローブピン４の接点４ａが電極１２と電気的に接続されていると等価となり、電気的な接続状態は維持されることになる。

図６は、プローブピン３が電極１２に対して種々の方向に変位した場合を示している。図６（ｅ）は、プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合を示し、図６（ａ）〜図６（ｄ）、図６（ｆ）〜図６（ｉ）は、図中において図６（ｅ）に位置から縦方向、横方向、斜め方向に位置ずれした場合を示している。いずれの方向に位置ずれした場合であっても、副プローブピン５のコンタクト部５ｂが備える複数の接点５ａの何れか一つが電極１２と接触し、プローブピン３と電極１２との電気的な接続状態は維持される。

第２の構成例は、液晶基板において、電気的に接続される２つの電極を、電極対の配列方向に対して斜めの方向に配置して電極対を形成し、この電極対を液晶基板上において前記配列方向に沿って直線状に複数配列する液晶基板の構成に対応するものである。

図７において、図７（ａ）は液晶基板１０における電極１２の配置を示し、図７（ｂ）はプローバフレーム２におけるプローブピン３の配置を示し、図７（ｃ）は、プローブピン３と電極２との位置関係を示している。

図７（ａ）において、電極１２は、それぞれ電気的に接続された２つに電極１２Ａと電極１２Ｂによって電極対を構成し、液晶基板１０上において直線状に配列される。第２の構成例では、電極対を構成する各電極は、電極対の配列方向に対して位置ずれして配置される。図７（ｂ）において、プローブピン３は電極対の配列に沿って配置される。ここでプローブピン３は、２つの主プローブピン４Ａ，４Ｂから成る主プローブピン対を電極対の配列方向と同方向に配列し、２つの副プローブピン５Ａ，５Ｂからなる副プローブピン対を電極対の配列方向と直交する方向に配列し、さらに２つの副プローブピン５Ａ，５Ｂからなる副プローブピン対を電極対と直交する方向に配列し、主プローブピン４の中心と副プローブピン５の中心とを位置合わせする。

プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合には、図７（ｃ）に示すように、主プローブピン４Ａは電極１２Ａと接触し、主プローブピン４Ｂは電極１２Ｂと接触する。

なお、第２の構成例の断面構成は、前記図５で示した第１の構成例の断面構成と同様であるため、個々での説明は省略する。

図８は、プローブピン３が電極１２に対して種々の方向に変位した場合を示している。図８（ｅ）は、プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合を示し、図８（ａ）〜図８（ｄ）、図８（ｆ）〜図８（ｉ）は、図中において図８（ｅ）に位置から縦方向、横方向、斜め方向に位置ずれした場合を示している。いずれの方向に位置ずれした場合であっても、副プローブピン５のコンタクト部５ｂが備える複数の接点５ａの何れか一つが電極１２と接触し、プローブピン３と電極１２との電気的な接続状態は維持される。

上記した第１の配置の形態及び第２の配置の形態によれば、液晶基板に配置された複数の電極の配列に対して、２つの副プローブピンを２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置することができる。

次に、図９，図１０を用いて本発明の第２の形態について説明する。第２の形態は、電気的に接続された１つの主プローブピンと複数の副プローブピンにより一つのプローブピンを構成し、複数の各副プローブピンは主プローブピンから等距離の位置に配置する形態である。

図９において、図９（ａ）は液晶基板１０における電極１２の配置を示し、図９（ｂ）はプローバフレーム２におけるプローブピン３の配置を示し、図９（ｃ）は、プローブピン３と電極２との位置関係を示している。

図９（ａ）において、電極１２は、液晶基板１０上において直線状に配列される。図９（ｂ）において、プローブピン３は電極１２の配列に沿って配置される。ここでプローブピン３は、１つの主プローブピン４と４つの副プローブピン５Ａ〜５Ｄからなる副プローブピン群を備え、１つの主プローブピン４を電極１２の配列方向と同方向に配列し、４つの副プローブピン５Ａ〜５Ｄからなる副プローブピン群についても電極１２の配列方向と同方向に配列し、さらに４つの副プローブピン５Ａ〜５Ｄを主プローブピン４の周囲に等距離及び等間隔で配置し、主プローブピン４の位置と副プローブピン５Ａ〜５Ｄの中心とを位置合わせする。

プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合には、図９（ｃ）に示すように、主プローブピン４Ａは電極１２Ａと接触する。なお、図９（ｃ）では、副プローブピン５Ａ〜５Ｄは電極１２と接触していないが、主プローブピン４が電極１２と接触する位置において、副プローブピン５Ａ〜５Ｄを電極１２を非接触させてもよい。この位置において、副プローブピン５Ａ〜５Ｄと電極１２との位置関係は、副プローブピン５のコンタクト部５ｂの径によって調整することができる。

図１０は、プローブピン３が電極１２に対して種々の方向に変位した場合を示している。図１０（ｅ）は、プローブピン３と電極１２との位置合わせが正常である場合を示し、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）、図１０（ｆ）〜図１０（ｉ）は、図中において図１０（ｅ）に位置から縦方向、横方向、斜め方向に位置ずれした場合を示している。いずれの方向に位置ずれした場合であっても、副プローブピン５のコンタクト部５ｂが備える複数の接点５ａの何れか一つが電極１２と接触し、プローブピン３と電極１２との電気的な接続状態は維持される。

本発明のプローバフレームの構成は、液晶基板検査装置に限らず、熱加熱等によってプローバフレームが熱膨張して電極との間で生じる位置ずれによる接触不良に適用することができる。

本発明の液晶基板検査装置を説明するために各構成部分を分離して示した概略図である。 本発明のプローブピンの構成を説明するための断面図である。 本発明の副プローブピンの構成を説明するための図である。 本発明の第１の態様の第１の構成例を説明するための図である。 本発明の第１の態様の第１の構成例を説明するための断面図である。 本発明の第１の態様の第１の構成例の動作状態を説明するための図である。 本発明の第１の態様の第２の構成例を説明するための図である。 本発明の第１の態様の第２の構成例の動作状態を説明するための図である。 本発明の第２の態様の構成例を説明するための図である。 本発明の第２の態様の構成例の動作状態を説明するための図である。 熱膨張によるプローブピンと電極との接触不良を説明するための図である。

符号の説明

１…プローバ、２…プローバフレーム、３…プローブピン、４，４Ａ，４Ｂ…主プローブピン、４ａ…接点、４ｃ…プランジャ、４ｄ…配線、５，５Ａ，５Ｂ…副プローブピン、５ａ…接点、５ｂ…コンタクト部、５ｃ…プランジャ、５ｄ…配線、１０…液晶基板、１１…ＴＦＴアレイ、１２，１２Ａ，１２Ｂ…電極、１３，１３Ａ，１３Ｂ…プローブピン、１３ａ…接点。

Claims (4)

1. 液晶基板に検査信号を供給する液晶基板検査用のプローバにおいて、
   前記プローバを構成するプローバフレームは複数のプローブピンを備え、
   前記各プローブピンは、
   １つの接点を有する主プローブピンと複数の接点を有する副プローブピンとを備え、
   前記主プローブピンの接点と副プローブピンの接点は電気的に接続されることを特徴とするプローバフレーム。
2. 電気的に接続された２つの主プローブピンと、電気的に接続された２つの副プローブピンにより１つのプローブピンを構成し、
   前記２つの副プローブピンは、２つの主プローブピンの何れからも等距離の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプローバフレーム。
3. 電気的に接続された１つの主プローブピンと複数の副プローブピンにより一つのプローブピンを構成し、
   前記複数の各副プローブピンは主プローブピンから等距離の位置に配置することを特徴とする請求項１に記載のプローバフレーム。
4. プローバフレームを配置した状態の液晶基板を加熱する加熱機構を備え、前記プローバフレームは請求項１から請求項３の何れか一つに記載のプローバフレームであることを特徴とする液晶基板検査装置。

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