JP2009058351A

JP2009058351A - 液晶ディスプレイの検査方法

Info

Publication number: JP2009058351A
Application number: JP2007225528A
Authority: JP
Inventors: Kazuko Wakita; 佳寿子脇田; Tetsuya Satake; 徹也佐竹; Naoki Nakagawa; 直紀中川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】短時間で液晶ディスプレイの表示不良を検査する検査方法を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明における液晶ディスプレイの検査方法は、画素電極と対向電極の電極間に液晶を挟持し、該画素電極と該対向電極に電圧を印加して表示を行う液晶ディスプレイの表示欠陥を検査する検査方法であって、奇数または偶数フレームのいずれか一方のフレームにおいて、画素電極に対向電極に対して正極または負極の電圧を印加して表示する第１のステップと、第１のステップのフレームの他方のフレームにおいて、画素電極に第１のステップで印加した電圧と同極または極性ゼロの電圧を印加して第１のステップと階調の異なる表示を行う第２のステップとを備え、第１，第２のステップを交互に繰り返して各画素にDCストレスがかかるように表示し、表示欠陥が発生するかを検査する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶ディスプレイの検査方法に関するものである。

液晶ディスプレイの基本的な構造は、能動素子を形成したアレイ基板と、カラー表示するためのカラーフィルタおよび対向電極となる透明導電膜を形成した対向基板を備え、この基板の最表面に配向膜を設け、両基板間に液晶を挟持させ、封止材により封止した構造である。この液晶が充填された１対のガラス基板の一方もしくは両方に偏光板を張り付けることにより、表示素子として機能する。このような液晶ディスプレイは、電極端子に駆動信号を供給して画像を表示する。

この液晶ディスプレイに発生する表示不良は、検査機器でしか認識されないものではなく、主に人間の視覚を通じて認識されるものである。すなわち、各種表示不良の検査方法は、人間の目で認識されるものを他の信号に置き換えて、表示不良かどうか判別・評価する手法である。

液晶ディスプレイの表示不良は、通電してすぐに発生するものと、長時間使用後に発生するものがある。例えば、液晶ディスプレイは、様々な有機物等を含み、いくつもの工程を経て作製されるため、工程中に不純物が混入もしくは溶出して、長期的な使用において、この不純物の影響から予期せぬ表示不良が発生することがある。このような長時間使用後に発生するものは、出荷前検査では判明しづらく、出荷後不良製品として返品されるなどの状況が起こる。このことは、製品を多数生産・販売してからの対策、再生産となるため、非常に大きなコストを必要とする。そのため、長時間使用時の不良を出荷前にいち早く検知し、歩留まり、コストの低減につなげなければならない。

そこで、例えば液晶ディスプレイを加温して高温動作させることで、早期発見の加速手法を示したものがある（下記特許文献１参照）。また、長期表示不良の１つとして白黒連続表示をすることにより、焼き付きなどが確認できることを示したものがある（下記非特許文献１参照）。

特開平７−５７７１９号公報 IDW’０６、「LCT７−３」、"Verification of the Lateral Ion Transport in MVA Mode Display"２００６年１２月７日

従来の表示不良検査方法は、液晶ディスプレイを高温動作させたエージング、白黒チェッカーフラッグ模様の連続表示、もしくは、連続表示と高温動作の組み合わせで行われていた。しかし、このような検査方法では通常使用よりは若干の加速が可能であるが、簡単に不良が発生しないため、非常に長時間の評価を要するという問題があった。

そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、短時間で液晶ディスプレイの表示不良を検査する検査方法を得ることを目的とする。

本発明における液晶ディスプレイの検査方法は、画素電極と対向電極の電極間に液晶を挟持し、該画素電極と該対向電極に電圧を印加して表示を行う液晶ディスプレイの表示欠陥を検査する検査方法であって、奇数または偶数フレームのいずれか一方のフレームにおいて、前記画素電極に前記対向電極に対して正極または負極の電圧を印加して表示する第１のステップと、前記フレームの他方のフレームにおいて、前記画素電極に前記第１のステップで印加した電圧と同極または極性ゼロの電圧を印加して前記第１のステップと階調の異なる表示を行う第２のステップとを備え、前記第１，第２のステップを交互に繰り返して各画素にDCストレスがかかるように表示し、表示欠陥が発生するかを検査する。

本発明の液晶ディスプレイの検査方法によれば、表示不良の原因の一つである電荷を持った有機物等の微量不純物が、片側極性の電圧印加により容易に集約することができる。これにより、長時間点灯しなければ発生しない不良が短時間で検知でき、品質管理面において有効である。

＜実施の形態１＞
本発明は、液晶ディスプレイの検査方法に関するもので、検査の対象となる液晶ディスプレイは、例えばSTN（Super Twisted Nematic）、TN（Twisted Nematic）、IPS（In Plane Switching）、ECB（Electrically Controled Birefringence）、OCB（Optical Compensated Birefringence）といった液晶モードに限定されるものではなく、所定の方向に配向した液晶を挟持した液晶ディスプレイに適用できる。同様に、例えば、透過型、反射型、半透過型など、液晶ディスプレイの表示方法についても特に限定するものではない。

図１は、本発明の実施の形態１における液晶ディスプレイの検査方法の一例である２つの表示パターンを示した図である。図５は、このような表示パターンを表示するために信号発生器２を液晶ディスプレイに接続した図である。液晶ディスプレイは、画素電極と対向電極の電極間に液晶を挟持した構成であり、この画素電極と対向電極に信号発生器２からの電圧を印加して２つの電極間に電界を発生させ、その電界によって液晶の光学特性を変化させて図１に示すような表示パターンを表示する。このような表示方法は、一般的に液晶の劣化を防ぐために、２つの電極間に発生する電界の極性をフレーム毎に反転させるフレーム反転駆動方式で表示される。すなわち、画素電極へ入力する信号の電位の極性を、対向電極の電位を基準としてフレーム毎に反転させる。

図６は、フレーム反転駆動方式で同じパターンを表示するときの駆動電圧波形の例を示した図である。各画素へ入力する信号は、走査線へはゲート信号を入力し、信号線（画素電極）へはソース信号を入力する。また、対向電極へはVcomを入力する。図に示すように、フレーム毎にVcomに対して高、低、高・・・のソース信号を入力し、１フレーム毎に画素電極と対向電極の電極間の極性が反転する。

このフレーム反転駆動方式を用いて、ある一定の表示パターンを連続的に点灯し、表示欠陥の検査を行うと、画面に表示パターンの焼き付きが確認されるまでの時間はおよそ３０００時間（VAモード）であった。なお、本明細書において、ソース信号がVcomよりも高い電位を有するときは正の極性を有すると意味し、ソース信号がVcomよりも低い電位を有するときは負の極性を有すると意味する。

図７は、本実施の形態における駆動電圧波形の例を示した図であり、図１に示す表示パターンのうち、変化する部分である特定領域１の駆動電圧波形である。図に示すように、フレーム毎にVcomに対して高、一致、高・・・のソース信号を入力する。すなわち、フレーム毎に画素電極と対向電極の電極間の極性が反転しない電圧を印加する。

このような電圧を印加することにより、特定領域１の画素に対してDCストレスがかかるような状況を故意に設定する。一般的に通電による表示不良は、電荷を持つ不純物の影響であることが多い。このことから本実施の形態の特徴は、図７に示すような片側極性の電圧印加を行うことにより、電荷を持った不純物は集まりやすくなるという特性を利用したものである。

図２，３は、図１に示す表示パターンの特定領域１の各画素の極性の例であって、図７に示すような片側極性の電圧印加を行うときの極性の例を示した図である。奇数または偶数フレームのいずれか一方のフレームにおいて、図２（a），図３（a）に示す正極または負極の電圧を印加し、特定領域１が白で他の領域が黒の表示パターン（図１（a））を表示する。他方のフレームにおいて、図２（b），図３（b）に示す極性ゼロの電圧を印加し、全画面が黒の表示パターン（図１（b））を表示する。この表示をフレーム毎に交互に行い、特定領域１における表示を白黒反転することで、その領域の画素には同じ極性の電界が印加されることになる。

これにより、有機物等の微量不純物が片側極性の電圧印加により容易にかつ短時間で集約され、表示不良として明確に認識される。実際に液晶ディスプレイ（VAモード）を用いて、２つのパターンのフレーム毎の表示を行うと、焼き付きが１５００時間程度で明確になった。このような表示パターンを用いた表示は、長期的不良の加速試験となる。

ここで、本実施の形態では、図２（b），図３（b）に示す表示を行うために極性ゼロの電圧を印加して説明したが、図２（a），図３（a）の特定領域１の表示を行うために印加した電圧と同極で、全画面が黒あるいは黒に近い表示パターン（図１（b））となるような電圧（極性ゼロに近い電圧）であっても良い。

また、本実施の形態では、VAモードやIPSモードなどのノーマリブラックモードの液晶ディスプレイについて説明したが、TNモードなどのノーマリホワイトモードの液晶ディスプレイを用いても良い。この時の表示パターンは、図４に示したように図１の場合と白黒が反転する。また、図２，３の極性パターンを用いて説明したが、これらのパターン以外であっても、各画素に片側極性の電界さえかかればパターンの型は問わない。

また、本実施の形態では、フレーム毎に表示パターンを変更する部分を画面上の一部分の特定領域１として説明したが、部分的なフレーム表示のみに限定するものではなく、全体の変化であっても良い。ただし、全体でなく一部で表示を行うことで、全体的に広がっている不純物をその部分に集中させて表示劣化を促進し、部分的な劣化をより早く確認することが出来る。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、図５に示すように液晶ディスプレイを室温よりも高温に加温するヒータを備える。もしくは、恒温室に投入することにより室温よりも高温に加温する。このように加温手段３をさらに備えて、液晶ディスプレイを加温した上で実施の形態１を適用することにより、不純物等の溶出や移動を活性化させ、表示不良の発生を加速する。実際に液晶ディスプレイをこの方法で点灯したところ、１０００時間程度で表示焼き付きが確認された。その他の構成・動作は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。

本発明の実施の形態１における液晶ディスプレイの検査方法の表示パターンを示した図である。本発明の実施の形態１における表示パターンの極性を示した図である。本発明の実施の形態１における表示パターンの極性を示した図である。本発明の実施の形態１における液晶ディスプレイの検査方法の表示パターンを示した図である。本発明の検査装置を示した図である。フレーム反転駆動方式の電圧波形を示した図である。本発明の実施の形態１における検査方法の電圧波形を示した図である。

符号の説明

１特定領域、２信号発生器、３加温手段。

Claims

画素電極と対向電極の電極間に液晶を挟持し、該画素電極と該対向電極に電圧を印加して表示を行う液晶ディスプレイの表示欠陥を検査する検査方法であって、
奇数または偶数フレームのいずれか一方のフレームにおいて、前記画素電極に前記対向電極に対して正極または負極の電圧を印加して表示する第１のステップと、
前記フレームの他方のフレームにおいて、前記画素電極に前記第１のステップで印加した電圧と同極または極性ゼロの電圧を印加して前記第１のステップと階調の異なる表示を行う第２のステップと、を備え、
前記第１，第２のステップを交互に繰り返して各画素にDCストレスがかかるように表示し、表示欠陥が発生するかを検査する液晶ディスプレイの検査方法。
１フレーム毎に白黒反転表示となるように前記第１のステップおよび前記第２のステップを行う請求項１に記載の液晶ディスプレイの検査方法。
前記第１のステップを行い表示する部分が画面の一部の領域である請求項１または２に記載の液晶ディスプレイの検査方法。
前記液晶ディスプレイを室温よりも高温に加温するステップをさらに備える請求項１から３のいずれかに記載の液晶ディスプレイの検査方法。