JP2007171428A - 表示パネルの製造方法、検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な検査が可能な検査方法および装置を提供する。
【解決手段】上述した課題は、対向する電極の間に液晶材料を封入した液晶素子を備えた画素を、マトリクス状に配置した液晶表示パネルの検査方法であって、被検査画素の前記液晶素子に電荷を供給する充電工程と、充電された前記液晶素子から電荷を放電し、放電された電荷量を測定する測定工程と、前記測定の結果から、前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定する判定工程とを含むことを特徴とする液晶表示パネルの検査方法等により解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネルの製造方法、検査方法および検査装置に関し、特に、液晶材料を封入した液晶表示パネルの製造方法等に関する。

液晶材料を利用した表示装置は、光源となるバックライトと、一定の偏光をもつ光のみを透過する偏向フィルタと、画素ごとに偏光状態を制御する表示パネルと、３原色を作るカラーフィルタとから構成されるものが主流となっている。このうち、表示パネルは、ガラス板などの基体の上に、画素ごとに、トランジスタや保持容量などの素子を形成したアクティブマトリクスアレイ基板に液晶素子を設けた構造が一般的である。

図２に、典型的な液晶表示パネルの液晶素子２３３の構造を示す。液晶素子２３３は、液晶材料３０２と、液晶材料３０２を両側から挟むように配置された配向膜３０１、３０３と、配向膜３０１、３０３のさらに外側を挟むように配置された対向する２つの電極３００、３０４からなる。対向する電極の一方の電極３０４は、ＴＦＴ基板上に設けられている。

液晶素子２３３は、電極３００、３０４の間に電圧を印加していない状態では入射光の偏光を９０度回転し、電極３００、３０４の間に電圧を印加すると入射光をそのまま透過する機能を有する。そして、液晶素子２３３通過後の光を偏向フィルタに入力することにより、光の遮蔽／透過状態を制御する。したがって、電圧を印加していない状態で、液晶材料３０２の分子群が一定の方向に配向していないと、光の遮蔽／透過状態をうまく制御することができない。このため、各電極３００、３０４と液晶材料３０２の間に配向膜３０１、３０３を設け、液晶の分子群を一定の方向に配向させている。

ところで、液晶表示パネル上の画素は、全て均一な特性をもっていることが望ましいが、現在の製造技術では広い領域にわたって安定した特性をもったパネルを形成することは困難である。例えば、液晶材料封入する領域に異物が混入したり、対向する電極３００、３０４の間のギャップが不均一となったり、配向膜３０１、３０４の形成段階で欠陥が生じたり、液晶材料３０２自体が不均一であったりと、様々な原因により欠陥が生じる。このため、液晶表示パネルの製造最終段階で、パネルが所定の特性を有するか否かを検査する必要がある。

このような検査には、特許文献１に示すような、光学的な検査を用いる方法が主流である。すなわち、完成した液晶パネルに光を照射した状態で各画素を制御し、光源と反対側から撮像素子や受光素子で採取したデータを解析して、液晶表示パネルの欠陥の有無を検査する方法である。

特開２００５−５５１９６号公報

しかしながら、光学的な検査には、検査を実施する前に検査装置と液晶表示パネルの厳密な位置あわせが必要となり、さらに、広い面積を検査するために、検査中に撮像素子やレンズなどの光学系の一部を物理的に駆動することが必要となるため、検査時間の長期化や、測定精度の劣化が起きるという問題があった。このため、効率的で、かつ精度のよくデータが採取できる検査方法が求められていた。

上述した課題は、対向する電極の間に液晶材料を封入した液晶素子を備えた画素を、マトリクス状に配置した液晶表示パネルの検査方法であって、被検査画素の前記液晶素子に電荷を供給して充電する充電工程と、充電された前記液晶素子から電荷を放電して放電された電荷量を測定する測定工程と、前記測定の結果から、前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定する判定工程とを含むことを特徴とする液晶表示パネルの検査方法等により解決することができる。

対向する電極の間に封入された液晶材料は誘電体であるため、液晶素子全体としては、電気的にみるとコンデンサと同じ構成となっている。このため、対向する電極の間に発生した欠陥を誘電容量の異常（蓄積される電荷量の異常）として検出することにより、電気的に欠陥の判定を行うことができる。電気的な方法による検査は、検査装置が液晶表示パネルの端子に接続するだけで実行可能であるため、光学的な検査装置のような検査装置とパネルとの厳密な位置あわせは必要ない。また、検査中に検査装置の一部を機械的駆動する必要もない。さらに、蓄積する電荷の与え方を変化させることにより静的特性のみならず動的特性も測定することができ、欠陥原因の特定に必要な様々なデータを収集することができる。

本発明により、液晶表示パネルを効率的かつ精度のよく検査する方法等を提供することができる。

以下、図面参照下に、本発明の代表的な実施例を示す。
図１は、本発明に係る検査装置１００を検査対象である液晶表示パネル２２０に接続した状態の概略構成図である。

液晶表示パネル２００は、画素を選択するための制御線２１２、２１３、２１４、２１５と、各制御線と交差し、画素の状態を制御するアナログ制御信号を伝達する信号線２１８、２１９と、制御線２１２の入力に基づき外部からの信号入力線２１１と信号線２１８との接続状態を制御するトランジスタ２２０と、制御線２１３の入力に基づき外部からの信号入力線２１１と信号線２１９との接続状態を制御するトランジスタ２２１と、制御線と信号線の交差部分に配置された画素（２３０、２４０等）と、画素の保持容量（２３２、２４２等）の基準電位となる保持容量共通線２１６と、液晶素子（２３３、２４３等）の基準電位となる液晶共通線２１７から構成されている。

画素２３０は、ゲート端子が制御線２１４に、ドレイン端子が信号線２１８に接続されたスイッチ素子であるトランジスタ２３１と、トランジスタ２３１のソース端子に直列に接続された保持容量２３２と液晶素子２３３とからなる。保持容量２３２の他端は、保持容量共通線２１６に接続されている。また、液晶素子２３３は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板側の電極（図２の電極３０４）がトランジスタ２３１のソース端子側に、他の電極３００が液晶共通線２１７に接続されている。

液晶表示パネル２００内の他の画素（２４０、２５０等）の構成も、画素２３０と同様な構成となっている。また、各画素の液晶材料の封入部分の構造は、前述した図２と同じ構成である。

なお、スイッチ素子２３１は、信号線２１８と液晶素子２３３との接続状態を制御できる機能を有するものであれば、トランジスタ以外の機能素子に適宜変更可能である。また、トランジスタ２２０、２２１も、信号入力線２２１と信号線２１８、２１９との接続状態を制御する機能があれば、シフトレジスタなどに適宜変更可能である。

液晶表示パネル２００は、検査装置１００に接続されている。検査装置１００は、被検査画素の選択や検査装置の動作を制御する制御装置１０４と、被検査画素に電荷を供給する電源１０１と、被検査画素から放電された電荷量を測定し、液晶素子の欠陥の有無を判定する電荷量測定装置１０２と、電源１０１と電荷量測定装置１０２とを選択的に信号入力線２１１に接続するスイッチ素子１０３とから構成される。制御線２１２、２１３、２１４、２１５は制御装置１０４に接続されている。また、保持容量共通線２１６と液晶共通線２１７は、ともに接地されている。

次に、検査装置１００の動作を、図３のフローチャート参照下に説明を行う。
はじめに、スイッチ素子１０３により信号入力線２１１と電源１０１とを接続する（ステップ４０１）。電源１０１の出力は、検査電圧の４Ｖに設定する。この状態で、制御線２１２と制御線２１４にオン電圧を与える。すると、制御線２１２が制御するトランジスタ２２０が接続された信号線２１８と、制御線２１４との交差位置（１行１列）に配置された画素２３０が被検査画素として選択される。

ここで、本願における「オン電圧」とは、スイッチ素子が導通状態（オン状態）となる電圧、すなわちスレッショルド電圧以上の電圧をいう。検査装置１００では、トランジスタ２３１をオン状態にするために、制御線２１４に８Ｖのオン電圧を与える。

他方、スイッチ素子がオフ状態になる電圧を「オフ電圧」という。画素２３０を検査するときには、制御線２１５に接続された画素はすべてオフ状態にする必要があるため、制御線２１５に−５Ｖのオフ電圧を与えている。オン電圧とオフ電圧の電圧や極性は、トランジスタのチャネルや型により異なるため、トランジスタの仕様にあわせて適宜設定することになる。

再び検査装置１００の動作の説明に戻る。制御線２１２にオン電圧が与えられたことにより、トランジスタ２２０がオン状態となり、信号入力線２１１と信号線２１８が導通状態となる。また、制御線２１４にオン電圧が与えられたことにより、被検査画素２３０のトランジスタ２３１がオン状態となる。このため、電源１０１から供給された電荷は、信号入力線２１１、信号線２１８、トランジスタ２３１を経由して、被検査画素２３０の液晶素子２３３に供給される（ステップ４０２）（充電工程）。

ところで、上述した充電工程が実行されているときには、制御線２１４に接続された画素２５０のトランジスタ２５１もオン状態となるが、信号線２１９に電荷が供給されないため、液晶素子２５３には電荷が供給されない。また、制御線２１８に接続された画素２４０のトランジスタ２４１のドレイン端子には電荷が供給されるが、トランジスタ２４１自体がオフ状態であるため、液晶素子２４３には電荷が供給されない。すなわち、１行１列の被検査画素２３０の液晶素子２３３のみに電荷が供給されることになる。

液晶素子２３３の充電が終了すると、制御線２１４にオフ電圧を印加してトランジスタ２３１をオフ状態にし、信号線２１８と液晶素子２３３を切り離す。所定時間経過後、電荷量測定装置１０２を信号入力線２１１に接続するとともに、トランジスタ２３１を再びオン状態にする（ステップ４０３）。すると、被検査画素２３０の電極３０４に充電された電荷が、トランジスタ２３１を経由して信号線２１８に放電される（ステップ４０４）。放電された電荷は、信号入力線２１１を経由して電荷量測定装置１０２に流入し電荷量が測定される（ステップ４０５、測定工程）。

電荷量測定装置１０２は、測定結果が所定条件に合致するか判定する（ステップ４０６）。例えば、電荷量が極端に小さな場合には、対向電極３００、３０４間にリークがあると判断する。また、リーク電流がない場合でも、電荷量が所定の範囲内にない場合には、液晶材料３０２が封入されている領域に異物が混入しているか、対向電極３００、３０４間の距離が適正でないと判断する。異物が混入している場合や対向電極３００、３０４間の距離が適正でない場合には、正常な場合と比べて誘電容量が異なるため、測定される電荷量も異なるからである。

リーク電流、異物などの不良が確認された場合には、液晶素子２３３に欠陥があり、被検査画素２３０は不良画素であると判定し、被検査画素の位置、測定された電荷量、想定される欠陥原因を記録する（ステップ４０７、判定工程）。以上で、１列１行の画素２３０の検査を終了する。

同様な検査工程を、１列２行の画素２４０、１列３行の画素（図示せず）・・・と順次検査を行なう。１列目の画素の検査を全て終了したら、２列１行の画素２５０、２列２行の画素２６０・・・と順次検査を行い２列目の画素を全て検査する。同様に、３列目の各画素、４列目の各画素・・・と順次検査を行い、全画素の検査を行うと表示パネル２００の検査工程を終了する（ステップ４０８）。

なお、上述した画素の検査順序は、一例であって、これに限られるものではない。例えば、１列１行の画素２３０の検査の後に、２列１行の画素２５０、３列１行の画素・・・というように、列方向にスキャンして検査してもよい。また、液晶表示パネルの製造工程の安定性、信頼性が高い場合には、全画素を検査する必要はなく、所定の画素をサンプルして検査を行ってもよい。

また、上述した実施例では、被検査画素２３０の静的特性のみを測定しているが、放電される電荷量を時間をおいて複数回測定して経時変化を測定したり、液晶素子２３３に逆向きの電荷を与えた（電源１０１の印加電圧を−４Ｖに設定して充電する）後に、検査電圧（４Ｖ）を与えた場合と、上述したような未充電の状態から検査電圧を与えた場合とで、液晶素子２３３から放電される電荷量の違いを測定するなど動的特性もあわせて測定することにより、さらに別の欠陥モード、例えば配向膜の欠陥や液晶材料の不良などの判定を行うことができる。

以上、本発明に係る技術的思想を特定の実施例を参照しつつ詳細にわたり説明したが、本発明の属する分野における当業者には、請求項の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変更及び改変を加えることが出来ることは明らかである。

本発明に係る検査装置の説明図である。 検査対象となる液晶表示パネルの説明図である。 検査装置の動作フローチャートである。

符号の説明

１００ 検査装置
１０１ 電源
１０２ 電荷量測定装置
２００ 液晶表示パネル
２１２、２１３、２１４、２１５ 制御線
２１８、２１９ 信号線
２３０、２４０、２５０、２６０ 画素
２３１、２４１、２５１、２６１ スイッチ素子
２３３、２４３、２５３、２６３ 液晶素子
３００、３０４ 電極
３０２ 液晶材料

Claims (5)

1. 対向する電極の間に液晶材料を封入した液晶素子を備えた画素を、マトリクス状に配置した液晶表示パネルの検査方法であって、
   被検査画素の前記液晶素子に電荷を供給する充電工程と、
   充電された前記液晶素子から電荷を放電し、放電された電荷量を測定する測定工程と、
   前記測定の結果から、前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
2. 前記判定工程が、前記液晶素子の静的特性および動的特性のうちの一方または双方を求める工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの検査方法。
3. 対向する電極の間に液晶材料を封入した液晶素子を備えた画素を、マトリクス状に配置した液晶表示パネルの製造方法であって、前記製造方法が前記液晶素子の欠陥の有無を検査する検査工程を含み、前記検査工程が、
   被検査画素の前記液晶素子に電荷を供給する充電工程と、
   充電された前記液晶素子から電荷を放電し、放電された電荷量を測定する測定工程と、
   前記測定の結果から、前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定する判定工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
4. 複数の制御線と、前記複数の制御線と交差する複数の信号線と、前記制御線と前記信号線との交差位置に配置された画素とを有し、前記画素が、液晶素子と、前記制御線の信号に基づいて前記データ線と前記液晶素子との接続状態を制御するスイッチ素子とを有する液晶表示パネルの検査方法であって、
   被検査画素のスイッチ素子を導通状態にするとともに、該スイッチ素子が接続された信号線に電荷を供給して、前記液晶素子に電荷を蓄積する充電工程と、
   前記被検査画素の液晶素子に蓄積された電荷を前記信号線に放電し、放電された電荷量を測定する測定工程と、
   前記測定された電荷量が所定の条件を具備するか否かを判定して、前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
5. 複数の制御線と、前記複数の制御線と交差する複数の信号線と、前記制御線と前記信号線との交差位置に配置された画素とを有し、前記画素が、液晶素子と、前記制御線の信号に基づいて前記信号線と前記液晶素子との接続状態を制御するスイッチ素子とを有する液晶表示パネルの検査装置であって、前記検査装置が、
   電源と、
   電荷量測定装置と、
   前記電源を被検査画素が接続された前記信号線に接続して前記被検査画素の液晶素子に電荷を付与した後、前記蓄積された電荷を放電して前記電荷量測定装置で放電された電荷の電荷量を測定し、前記電荷量が所定の条件を具備するか否かを判定することにより、前記電荷量測定装置に前記被検査画素の液晶素子の欠陥の有無を判定させる制御装置と、を備えたことを特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
   

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