JP2007171094A - 液晶基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローバフレームの温度上昇を抑制し、また、基板加熱により生じる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】液晶基板検査装置内にプローバフレームへの熱の影響を低減する機構を備える。熱の影響を低減する機構は、基板加熱によるプローバフレーム２の熱膨張による変形を低減する第１の機構（低熱膨張材５）、基板加熱による熱がプローバフレーム２に伝導することを低減する第２の機構（低輻射材６，断熱材７）を備える。これらの構成によって、熱膨張による変形の低減、あるいは、熱伝導の低減によって熱の影響を低減し、プローバフレームの加熱による変形を抑制する。
【選択図】図２

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が備えるプローバフレームの熱による影響を軽減する構成に関する。

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６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６において、液晶基板１０には電極１２が設けられ、プローバ１０１が備えるプローバフレーム１０１側にはプローブピン１０４が設けられ、このプローブピン１０４を電極１２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。

このプローブピン１０４は、配線が施されたプリント基板１０３上に設けられ、このプリント基板１０３をプローバフレーム１０２に接着剤やネジ１０４等によって取り付けられている。

図６（ａ）はプローブピン１０４が電極１２と良好に接触した状態を示し、図６（ｂ）は加熱による膨張によってプローブピン１０４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。

プローバフレーム１０２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、図６（ｂ）中のＡに示すようにプローブピン１０４と電極１２とのコンタクトが困難となる。

また、従来、プローブピンを実装したプリント基板をプローバフレームに取り付けるには、プローバフレームに設けた位置決めピンを用いて行われている。図７は従来のプリント基板の取り付けを説明するための図である。図７において、プローバフレーム１０２に位置決めピン１０８を立設させると共に、プリント基板１０３に位置決め用の穴１０９を形成しておく。

図８において、プリント基板をプローバフレームに取り付ける際、プローバフレーム１０２の位置決めピン１０８にプリント基板１０３の位置決め用の穴１０９を挿入することによって（図８（ａ），（ｂ））、プローバフレーム１０２に対するプリント基板１０３の位置決めを行う。

上記した構成では、プローブピンの位置精度は、プローバフレームに取り付けた位置決めピンの位置精度に依存するため、プローバフレーム１０２が基板加熱による熱膨張によって変形すると、プローブピンの位置も変化し図８（ｃ）中のＢに示すようにプローブピン１０４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、プローバフレームの温度上昇を抑制することを目的とし、また、基板加熱により生じる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、液晶基板検査装置内にプローバフレームへの熱の影響を低減する機構を備える。本発明の熱の影響を低減する機構は、基板加熱によるプローバフレームの熱膨張による変形を低減する第１の機構、基板加熱による熱がプローバフレームに伝導することを低減する第２の機構を備え、何れか一方の機構による構成、あるいはその両方の機構の組み合わせた構成とすることができる。これらの構成によって、熱膨張による変形の低減、あるいは、熱伝導の低減によって熱の影響を低減し、プローバフレームの加熱による変形を抑制する。

本発明のプローバフレームは、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を構成するプローバフレームであり、このプローバフレームが液晶基板と対向する側に、プローブピンを実装したプリント基板および、基板加熱による熱の影響を低減する機構を備える。

基板加熱は、液晶基板を加熱することによって液晶基板を高温状態とする。この基板加熱の熱が、液晶基板に併置されたプローバフレームに伝わると、プローバフレームは熱膨張して変形する。

本発明の低減機構の第１の形態は、基板加熱による熱膨張による変形を低減して、プローバフレームへの熱の影響を低減させる形態であり、プローバフレームとプリント基板との間に低熱膨張材を介在させる。

第１の形態では、基板加熱は液晶基板を加熱し、加熱された液晶基板は熱輻射によってプリント基板を加熱し、さらに、加熱されたプリント基板は、このプリント基板と接している低熱膨張材を加熱する。低熱膨張材はプリント基板による加熱に対する熱膨張量が少ないため、この低熱膨張材と接するプローバフレームに生じる変形量は低減する。

本発明の断熱材機構の第２の形態は、基板加熱で加熱された液晶基板の熱が、熱輻射によってプローバフレームに与える熱の影響を低減させる形態であり、液晶基板側である、プリント基板のプローブピンを立設した面に低輻射材を備える。

第２の形態では、基板加熱は液晶基板を加熱する。加熱された液晶基板は、熱輻射によってプリント基板の前方に設けられた低輻射材を加熱する。低輻射材は高い反射率を備え、液晶基板からの熱輻射を反射し、後方にあるプリント基板及びプローバフレームに対して熱輻射で熱が伝導することを低減し、プローバフレームに生じる変形量は低減する。

本発明の断熱材機構の第３の形態は、第１の形態と第２の形態とを組み合わせた形態であり、基板加熱による熱膨張による変形を低減して、プローバフレームへの熱の影響を低減させると共に、基板加熱で加熱された液晶基板の熱が、熱輻射によってプローバフレームに与える熱の影響を低減させ形態であり、プローバフレームとプリント基板との間に介在させる低熱膨張材と、プリント基板の前面に配置する低輻射材を備える。

第３の形態では、基板加熱は液晶基板を加熱する。加熱された液晶基板は、熱輻射によってプリント基板の前方に設けられた低輻射材を加熱する。低輻射材は高い反射率を備え、液晶基板からの熱輻射を反射し、後方にあるプリント基板及びプローバフレームに対して熱輻射で熱が伝導することを低減する。

低輻射材を通してプリント基板に到達した熱輻射は、プリント基板を加熱し、さらに、加熱されたプリント基板は、このプリント基板と接している低熱膨張材を加熱する。低熱膨張材はプリント基板による加熱に対する熱膨張量が少ないため、この低熱膨張材と接するプローバフレームに生じる変形量は低減する。

また、第２の形態と第３の形態において、プリント基板と低輻射材との間に断熱材を介在させる構成としてもよい。加熱された液晶基板の熱輻射によって低輻射材が加熱されると、この低輻射材が熱源となって熱輻射によってプリント基板を加熱するおそれがある。断熱材は、加熱された低輻射材からプリント基板への熱伝導を低減することによって、プリント基板が加熱されることを抑制し、これによってプローバフレームが加熱されて生じる熱変形を低減する。

上記第１、第３の形態が備える低熱膨張材は、プリント基板をプローバフレームに対する位置決めするための位置決めピンを備える。低熱膨張材に位置決めピンを設けることによって、プローブピンの位置精度は、低熱膨張材に設けられた位置決めピンの位置精度に依存する。低熱膨張材は、熱による変形量が少ないため、その位置決めピンの位置も熱による変位も少なくなる。したがって、位置決めピンを利用して取り付けられるプリント基板のプローブピンの位置が熱によって変位することを低減することができる。

本発明によれば、プローバフレームの温度上昇を抑制することができる。

また、本発明によれば、基板加熱により生じる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の一部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。ここでは、液晶基板検査装置が備えるプローバフレームについて示している。

液晶基板検査装置は、検査対象である液晶基板に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子源、この荷電粒子の照射によって液晶基板から放出される二次電子を検出する検出器、検査対象の液晶基板を支持すると共に二次元的に走査させるステージ等の各部分を備え、検出器で得られる走査画像に基づいて基板検査を行う。

液晶基板１０はガラス基板１０ａ上にＴＦＴアレイ１０ｃ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１０ｃ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１０ｃ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のアレイ１０ｃ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１０ｂが形成される。

また、液晶基板検査装置は、液晶基板１０に検査信号を供給するプローバ１を備える。 プローバ１は、液晶基板１０の電極１０ｂ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１０ｂと電気的に接続するプローブピン４（図１には示していない）を備える。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１０ｂとプローブピン４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４と電極１０ｂ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５を用いて、本発明のプローバフレーム、特にプローバフレームの基板加熱による影響を低減する低減機構について説明する。なお、図４，図５は、本発明による位置決め機構を示している。

図２は本発明のプローバフレームの一部分を示す斜視図であり、図３は本発明のプローバフレームの概略断面を示す断面図である。

図２において、プローバ１は、通常のプローバと同様にプローバフレーム２とプローブピン４とを備え、このプローブピン４を液晶基板１０が備える電極１０ｂに接触させることによって、液晶基板１０側に検査信号を供給する。プローブピン４は、プリント基板３上に立設される。プリント基板３上には、プローブピン４とパレット等の外部装置と接続するためのコネクタとの間を結ぶ配線が形成されている。

本発明のプローバフレーム２では、プローバフレーム２側から液晶基板１０側に向かって、低熱膨張材５、プリント基板３、断熱材７，及び低輻射材６を順に重ねて構成し、プリント基板３には、液晶基板１０に設けた電極１０ｂと接触させるためのプローブピン４を立設する。なお、プローブピン４は、プリント基板３上に立設され、低輻射材６を貫通して液晶基板側に突出している。

ここで、低熱膨張材５は、基板加熱により加熱された液晶基板１０、あるいはこの加熱された液晶基板１０で加熱されたプリント基板３によってプローバフレーム２が加熱され、これによる熱膨張の変形を低減するものであり、低輻射材６は、基板加熱により加熱された液晶基板１０の熱輻射によるプリント基板３の加熱を低減するものであり、また、断熱材７は、加熱されたプリント基板３の熱のプリント基板３への熱伝導を低減するものである。

なお、低熱膨張材５及び断熱材７は、例えばセラミック材とすることができ、低輻射材６は、例えば銀、銅、金などの反射性金属や、チタン、亜鉛、インジウム、錫等の金属合金の酸化物を用いても良い。また、低熱膨張材は、単一のフィルム、あるいはフィルム積層体とし、プローバフレーム２に塗布することで形成してもよい。

以下、図３を用いて低輻射材６及び断熱材７の作用を説明し、図４，図５を用いて低熱膨張材５の作用について説明する。

図３は、基板加熱のプローバフレームへの熱伝導の低減作用を説明するための図である。

図３において、液晶基板１０は、ステージ等に設けた加熱装置（図示してない）によって基板加熱される。

基板加熱は、液晶基板１０を加熱し高温状態とする。液晶基板１０は、この高温状態においてプローバフレーム２のプローブピン４が電極１０ｂに接触することによって、検査信号が供給され基板検査が行われる。

液晶基板１０は、基板加熱によって高温状態となるため、輻射熱を放出する。輻射熱は、プローバフレーム２側にも放出される。液晶基板１０とプローバフレーム２との間には、液晶基板１０側から順に低輻射材６、断熱材７、及びプリント基板３が設けられているため、熱輻射は、はじめに低輻射材６を照射する。

ここで、低輻射材６は反射率が高い素材であるため、照射された輻射熱を反射し、低輻射材６自体の加熱は抑制され、温度上昇は抑制される。これによって、低輻射材６が熱源となって、さらにプリント基板３やプローバフレーム２を大きく加熱することは低減される。また、低輻射材６の温度が上昇した場合であっても、低輻射材６とプリント基板３との間に設置した断熱材７によって、低輻射材６からプリント基板３に向かう熱伝導を低減し、プリント基板３が加熱されることを抑制する。

上記のように、液晶基板１０からの熱輻射を低輻射材６によって低減し、また、低輻射材６からプリント基板３に熱伝導を断熱材７によって低減することで、プローバフレーム２への温度上昇を抑制し、熱変形を低減することができる。

次に、プローバフレームの熱変形による位置ずれを防ぐ作用について図４，図５を用いて説明する。

図４は、プローバフレームの熱変形の低減を説明するための図である。プローバフレームの熱変形の低減は、図２，図３で示した低熱膨張材によって行うことができる。

図４において、プローブピン４をプローバフレーム２の所定位置に取り付けるには、前記したように、プローブピン４を立設したプリント基板３をプローバフレーム２の所定位置に取り付けることで行う。

ここで、本発明のプローバフレームは、位置決めのために位置決めピン８を、従来構成のようにプローバフレーム２に直接設けるのではなく、プローバフレーム２とプリント基板３との間に介在させた低熱膨張材５に設ける。低熱膨張材５は、仮にプリント基板３が

加熱され、その熱が熱伝導し、この加熱によって温度が上昇したとしても、熱膨張の率が小さいため熱変形量は小さく抑えられる。これによって、プローブピン４の位置ずれは抑制され、液晶基板１０側の電極とのコンタクトに支障が生じるといった問題を減らすことができる。

図５は、本発明によるプローバフレームの変形抑制を説明するための図である。図５（ａ），図５（ｂ）は、プリント基板３をプローバフレーム２に取り付ける前後の状態を示し、図５（ｃ）は基板加熱したときの状態を示している。

図５（ａ）において、プローバフレーム２は低熱膨張材５が接着剤等で取り付けられ、この低熱膨張材５には位置決めピン８が設けられている。一方、プリント基板３には、プローブピン４が立設されると共に位置決め穴９が形成されている。

図５（ｂ）において、プリント基板３に形成された位置決め穴９を、低熱膨張材５に設けた位置決めピン８に合わせることによって、プリント基板３のプローバフレーム２に対する位置を定めた後、接着剤等によって取り付ける。この位置決めによって、プローブピン４と液晶基板３側の電極とを位置合わせすることができる。

この状態において、液晶基板１０を基板加熱すると、プリント基板３は加熱された液晶基板１０からの熱輻射によって加熱される。さらに、プリント基板３の後方（プローバフレーム２側）に設けられた低熱膨張材５は、プリント基板３によって加熱される。加熱された低熱膨張材５は、熱膨張により変形がわずかであるため、プリント基板３上に設けたプローブピン４の位置ずれは生じず、プローブピン４と液晶基板３側の電極との間で位置すれは生じない。

本発明の液晶基板検査装置は、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の一部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。 本発明のプローバフレームの一部分を示す斜視図である。 本発明のプローバフレームの概略断面を示す断面図である。 プローバフレームの熱変形の低減を説明するための図である。 本発明によるプローバフレームの変形抑制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。 従来のプリント基板の取り付けを説明するための図である。 従来のプローバフレームの概略断面を示す断面図である。

符号の説明

１…プローバ、２…プローバフレーム、３…プリント基板、４…プローブピン、５…低熱膨張材、６…低輻射材、７…断熱材、８…位置決めピン、９…位置決め穴、１０…液晶基板、１０ａ…ガラス基板、１０ｂ…電極、１０ｃ…ＴＦＴアレイ。

Claims (5)

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を構成するプローバフレームであって、
   プローバフレームは、当該プローバフレームが液晶基板と対向する面に、低熱膨張材を介してプローブピンを立設したプリント基板を備えることを特徴とするプローバフレーム。
2. 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を構成するプローバフレームであって、
   当該プローバフレームは、
   プローブピンを立設したプリント基板を備え、
   当該プリント基板のプローブピンを立設した面に低輻射材を備えることを特徴とするプローバフレーム。
3. 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を構成するプローバフレームであって、
   プローバフレームは、
   当該プローバフレームが液晶基板と対向する面に、低熱膨張材を介してプローブピンを立設したプリント基板を備え、
   当該プリント基板のプローブピンを立設した面に低輻射材を備えることを特徴とするプローバフレーム。
4. プリント基板と低輻射材との間に断熱材を介在させて備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載のプローバフレーム。
5. 前記低熱膨張材は、プリント基板をプローバフレームに対する位置決めするための、位置決めピンを備えることを特徴とする、請求項１、３、４の何れか一つに記載のプローバフレーム。

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