JP3273971B2 - 液晶ディスプレイ基板の検査装置 - Google Patents

液晶ディスプレイ基板の検査装置

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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1306Details
    • G02F1/1309Repairing; Testing

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示パネル等に用
いられる液晶ディスプレイ基板の欠陥を検査するための
検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶テレビ等に用いられる高画素数の液
晶表示パネルとして、アクティブマトリックス方式とい
われるものが実用化されている。これは、画素のそれぞ
れに薄膜トランジスタによるスイッチ回路を設けた構造
のもので、画素数が25〜50万個に及ぶものから10
0万個以上のものも登場している。
【0003】従来、そのようなアクティブマトリックス
方式の液晶表示パネルを製造するには、まず、ガラス等
の基板上に、各画素に対応する画素電極を行列状に配置
するとともに、それら各画素電極に共通するゲート配線
およびソース配線と、各画素電極に対応する薄膜トラン
ジスタとを形成することでアクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板(以下では液晶基板と略称する)を製造
し、次いで、その液晶基板上にスペーサを介して透明基
板を対向配置し、それら液晶基板と透明基板との間に形
成された空隙に液晶を封入する、という手法が採用され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な、多数の画素電極とそれに対応した配線および薄膜ト
ランジスタが形成される液晶基板は、ダストを極度に少
なく調整したクリーンルームにおいて種々の成膜プロセ
スを経て製造されるのであるが、高画素数の液晶基板に
おいては各画素の大きさや配線の幅が極端に小さいもの
であるので、製造雰囲気中に含まれるわずかなマイクロ
ダストの存在が画素電極やゲート配線やソース配線など
の断線欠陥や短絡欠陥に直結してしまうものである。そ
して、それらの欠陥は一つの液晶基板に対して数個〜1
0個程度までは許容されるが、現状の製造技術では特に
高画素数の液晶基板を製造する場合にあっては欠陥数を
許容限度以下に少なくすることが極めて困難であって、
不良率が著しく高いことが実状である。
【0005】しかも、上記のような液晶基板を製造する
場合、製造された液晶基板の良否を検査することが必要
であるが、従来においては液晶基板の製造工程において
その液晶基板自体の良否を検査する有効な手段がなく、
このため、液晶表示パネルとして完成させた後にはじめ
てその液晶表示パネルに通電して目視により各画素が実
際に作動するかどうかを検査するようにしている。しか
しながら、そのようなことでは、検査により欠陥が発見
されても液晶基板に対して補修等を行うことは困難であ
って製品を廃棄処分する他なく、このことがアクティブ
マトリックス方式の液晶表示パネルの歩留り向上と製造
コスト低減を阻む一因となっている。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、液晶表示パネル等に用いられる液晶基板の欠陥をそ
れ自体で検査し得る有効な装置を提供することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面にゲート
配線とソース配線と画素電極と薄膜トランジスタとが形
成されてなる液晶ディスプレイ基板の欠陥を検査するた
めの装置であって、前記液晶ディスプレイ基板の表面側
に、電場を印加すると光学的性質が変化する電気光学素
子を微小間隔をおいて対向配置し、その電気光学素子と
前記液晶ディスプレイ基板の各画素電極との間に電源に
より電圧を印加するとともに、前記電気光学素子の背面
に対して光源から光を照射してその反射光を受光器によ
り受光して観察するように構成され、かつ、前記電気光
学素子の背面側に、前記光源から発せられた光を電気光
学素子に向けて反射するとともに電気光学素子からの反
射光を前記受光器に向けて反射するための反射鏡を、こ
の電気光学素子の背面に沿って移動自在に設けてなるこ
とを特徴としている。
【0008】
【作用】電気光学素子は電場を印加すると光学的性質が
変化するものであって、この電気光学素子を検査対象の
液晶基板に対して微小距離おいて対向配置してその液晶
基板上の画素電極と電気光学素子との間に電源により通
電すると、液晶基板における欠陥の有無や状況に応じて
各画素電極が発生させる電場が変化し、それに伴って電
気光学素子の光学的性質が種々に変化することになる。
そして、電気光学素子に対して光源より光を照射してそ
の反射光を受光器により受光し、その反射光の状態を観
察することによって電気光学素子の光学的性質の変化の
状態を検知することができ、それによって、液晶基板の
欠陥の有無や状況を知り得る。
【0009】そして、本発明の装置では、検査に際して
電気光学素子、光源、受光器はいずれも定位値に固定さ
れるが、反射鏡を電気光学素子の背面側において移動さ
せていくことによって、光源からの光をその反射鏡によ
り反射させて電気光学素子の全面に順次照射していき、
かつ、電気光学素子からの反射光を反射鏡により反射さ
せて受光器により順次受光していき、これによって液晶
基板の全面に対する検査を連続的に行う。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1および図2は本実施例の検査装置の主要
部分の構成図、図3はこの装置の基本構成と動作原理を
説明するための図、図4は検査対象の液晶基板の一構成
例を示す図である。
【0011】まず、図4に示す検査対象の液晶基板につ
いて説明する。この液晶基板1は液晶表示パネル等に使
用される公知のもので、たとえばガラス等の基板2の表
面に、データ信号を流すための多数のソース配線3と走
査信号を流すための多数のゲート配線4とが整列状態で
形成されているとともに、それらソース配線3とゲート
配線4の間に画素電極5が形成され、かつ、それら画素
電極5がスイッチング素子である薄膜トランジスタ6を
介してソース配線3とゲート配線4とに接続された構成
とされている。また、符号7はソース配線3に接続され
たショーティングバー、8はゲート配線4に接続された
ショーティングバーである。これらのショーティングバ
ー7,8は、薄膜トランジスタ6に悪影響を及ぼす静電
気を防止するためのものであるとともに、後述するよう
に検査に際して各ソース配線3およびゲート配線4に電
圧を印加するためのものであるが、これらショーティン
グバー7,8は液晶基板1が完成した時点で切断除去さ
れるものである。
【0012】本実施例の検査装置は、上記のような液晶
基板1における欠陥すなわちソース配線3やゲート配線
4や画素電極5の断線や短絡等を検査するためのもので
あり、まず、その基本構成と動作原理を図3により説明
する。図3において符号10は検査対象の液晶基板1と
同等の大きさとされてその液晶基板1の表面側に数十μ
m程度の微小間隔をおいて対向配置される電気光学素
子、11はその電気光学素子10と液晶基板1の画素電
極5との間に電圧を印加するための電源、12は電気光
学素子10の背面(図3において上面)に対して光を照射
する光源、13は電子光学素子10からの反射光を受光
する受光器、14は受光器13による撮影画像を観察す
るためのモニタである。
【0013】上記の電気光学素子10は、電場が印加さ
れると光学的性能に変化をきたす液晶シートあるいはポ
ッケルス結晶板などを用いたもので、図3に示すもの
は、透明ケースの内部に液晶が封入されてなる液晶シー
ト10aの底面に、誘電体多層膜などのような光反射体
10bを形成あるいは貼設し、かつ、上面に薄膜透明電
極10cを形成してなるものである。上記の液晶シート
10aは、具体的には、NCAP(Nematic Curviline
ar Aligned Phase)などのように、液晶シート10a
内に造られる電界の大きさにより光の透過率が変化する
ものである。この場合、液晶シート10a内に封入する
液晶としては、水滴状の液晶を高分子、例えばポリマー
中に分散させた液晶を内包する高分子の球形(ドロップ
レット)の大きさを調節し、電場のオン・オフで高分子
と液晶の屈折率の一致、不一致によって透明・不透明を
出現させる形式の液晶などが好適である。なお、電気光
学素子10の他の例として、作用する電界の大きさによ
って反射光の偏光量が変化するポッケルス結晶を用いる
こともできるし、電場を印加すると光の透過率や反射光
の偏光量などのような光学的性質が一定の割合で変化す
るものであれば、前記のものに限らず、さらに他の電気
光学素子を用いることもできる。
【0014】また、上記の電源11は、電気光学素子1
0の薄膜透明電極10cと液晶基板1のショーティング
バー7,8(図4参照)に対して電気的に接続され、液晶
基板1上の全画素電極5にソース配線3およびゲート配
線4を通じて電圧を印加できるようになっている。な
お、電源11としては、ソース配線3とゲート配線4の
それぞれに別個にパルス電圧を印加できるとともに、そ
のパルス電圧、パルス幅、周期を自由に変化させること
ができるものが好ましい。また、上記の光源12として
はたとえばハロゲンランプを用いることが良いが、各種
レーザ光等を用いても良い。さらに、上記の受光器13
としてはCCDカメラ等を用いると良い。
【0015】上記の検査装置においては、電源11によ
り液晶基板1と電気光学素子10との間に通電すると、
液晶基板1における欠陥の有無や状況に応じて各画素電
極5が発生させる電場が変化し、それに伴って電気光学
素子10の光学的性質が種々に変化することになる。し
たがって、電気光学素子10に対して光源12より照射
された光の反射光を受光器13により受光して、その反
射光の状態をモニタ14により観察し、かつ、その画像
データを画像処理の手法により解析することによって、
電気光学素子10の光学的性質の変化の状態を検知する
ことができ、それに基づき、液晶基板1自体の欠陥の有
無や状況を知り得るものである。
【0016】すなわち、たとえば、液晶基板1上の画素
電極5とゲート配線3とソース配線4あるいはその他の
部分に断線が生じていると、電源11により通電しても
画素電極5の一部が作動せず、その結果、作動しない画
素電極5上の電気光学素子10には光学的変化が生じる
ことがないから、このことで断線が生じていることが検
知されるのである。また、短絡欠陥がある場合には、例
えばソース配線3あるいはゲート配線5のいずれかに通
電するだけで電気光学素子10が作動するというような
異常現象が生じ、このことで短絡欠陥が生じていること
が検知されるのである。
【0017】ところで、上記光源12からの光を電気光
学素子10の背面全体に対して一度に照射でき、かつ、
電気光学素子10の背面全体からの反射光を受光器13
が一度に受光できる場合には、液晶基板1の全面の検査
を一括して行うことができるが、光源12からの光の照
射範囲や受光器13の受光範囲は自ずと限界があり、し
たがって、液晶基板1およびそれに対向配置される電気
光学素子10の面積がある程度大きなものとなった場合
には電気光学素子10の一部分にしか光を照射できず、
かつ、その部分からの反射光しか受光できないものであ
るから、大形の液晶基板1に対してはその全面に対する
検査を一括して行うことができず、部分的な検査を繰り
返して行う必要がある。
【0018】そこで、本実施例の検査装置は、電気光学
素子10の背面側に反射鏡を移動自在に設けることで、
大形の液晶基板に対する検査を連続的かつ効率的に行い
得るようにしたものであり、以下に、本実施例の検査装
置の具体的な構成を図1および図2を参照して説明す
る。
【0019】図1および図2において、符号12,13
は図3において既に説明した光源および受光器(CCD
カメラ)であり、20は受光器13に付設されたレン
ズ、21はレンズ20を駆動して受光器13における焦
点を合致させるための焦点調節装置、22は半透明鏡で
ある。また、符号25は電気光学素子10の背面側にお
いてその電気光学素子10に対して平行に設けられた一
対のガイド部材、26はそれらガイド部材25間に設け
られて電気光学素子10に対して平行状態を保持しつつ
ガイド部材25に沿って移動自在とされた第1のスライ
ダ、27はその第1のスライダ26に取り付けられて第
1のスライダ26の移動方向と直交する方向に移動自在
された第2のスライダである。
【0020】そして、第1のスライダ26上には第1の
反射鏡30が設けられ、第2のスライダ27上には第2
の反射鏡31が設けられている。第1の反射鏡30は光
源12から発せられて半透明鏡22により反射された光
を第2の反射鏡31に向けて反射するように、また、第
2の反射鏡31は第1の反射鏡30からの光を電気光学
素子10に向けて反射して電気光学素子10に対して垂
直に入射させるように、それらの向きが正確に設定され
ている。そして、光源12から上記の経路を経て電気光
学素子10に照射された光の反射光は、上記の経路を逆
にたどって半透明鏡22に到達し、その半透明鏡22を
真っ直ぐに通過してレンズ20を経て受光器13に受光
されるようになっている。
【0021】また、上記の第1、第2のスライダ26,
27には、基準位置からの変位量を検出するセンサ3
5,36が取り付けられ、それらセンサ35,36の検出
信号は位置検出装置40に入力されるようになってい
る。その位置検査装置40としてはたとえばロータリー
エンコーダやリニアエンコーダが用いられ、センサ3
5,36の出力信号から第1、第2の反射鏡30,31の
位置を検知して電気光学素子10への光の照射位置を検
知し、それに基づき、受光器13から照射位置までの距
離を検知して焦点調節装置21に制御信号を出力し、そ
の焦点調節装置21がレンズ20を駆動して受光器13
の焦点を合わせるようになっている。これにより、第
1、第2のスライダ26,27がそれぞれ移動して光の
照射位置が刻々と変化しても、受光器13の焦点が常に
自ずと合致して鮮明な画像が得られるようになってい
る。なお、上記のセンサ35,36や位置検出装置40
に代えて自動焦点機構(オートフォーカス機構)を採用す
ることも可能である。
【0022】上記構成の検査装置では、第1、第2のス
ライダ26,27を同期させて移動させていくことによ
って、第1、第2の反射鏡30,31を電気光学素子1
0の背面に沿って移動させて光源12からの光の照射位
置を順次変えていくことにより、液晶基板1の全面にわ
たる検査を連続的に行い得るものである。したがって、
検査対象の液晶基板1が大きなものであっても、その液
晶基板1の全面に対する検査を短時間で効率的に行うこ
とが可能であり、特に大形の液晶基板1を検査する際に
用いて好適である。
【0023】なお、上記のような反射鏡30,31を用
いることなく、光源12や受光器13を移動自在となし
てそれらを順次移動させていくことによっても同様の検
査を行うことができるが、そのように構成した場合に
は、反射鏡30,31を移動させる場合に比して検査装
置全体が複雑化かつ大形化して高価なものとなってしま
うことが避けられないものである。これに対し、上記実
施例では、反射鏡30,31を移動させるのみで光源1
2や受光器13は固定状態で検査を行い得るので、装置
全体の簡略化、小形化、低価格化を実現できる。
【0024】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明の検査装
置は、電場を印加すると光学的性質が変化する電気光学
素子を用い、その電気光学素子からの反射光を観察する
ように構成したので、液晶基板の製造工程においてその
液晶基板自体の欠陥を検査することが可能であり、それ
によって液晶表示パネルの歩留まりの向上、低価格化を
実現できることは勿論のこと、電気光学素子の背面側
に、光源から発せられた光を電気光学素子に向けて反射
するとともに電気光学素子からの反射光を前記受光器に
向けて反射するための反射鏡を移動自在に設けたので、
反射鏡を移動させて光源からの光を電気光学素子の全面
に順次照射していくことにより、大形の液晶基板に対す
る検査を連続的かつ効率的に行い得るという効果を奏
し、特に、大形の液晶基板を検査する際に用いて好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である検査装置の要部平面図で
ある。
【図2】同装置の要部側面図である
【図3】同装置の基本構成およびその動作原理を説明す
るための図である。
【図4】検査対象の液晶基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 液晶ディスプレイ基板 2 基板 3 ソース配線 4 ゲート配線 5 画素電極 6 薄膜トランジスタ 10 電気光学素子 11 電源 12 光源 13 受光器 14 モニタ 20 レンズ 21 焦点調節装置 22 半透明鏡 25 ガイド部材 26 第1のスライダ 27 第2のスライダ 30 第1の反射鏡 31 第2の反射鏡 35 センサ 36 センサ 40 位置検出装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G09F 9/00 352 G02F 1/136 500 (56)参考文献 特開 平3−142498(JP,A) 特開 昭62−177436(JP,A) 特開 平2−40541(JP,A) 特公 昭48−10679(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/08 G01N 21/84 - 21/958 G01R 31/00 G02F 1/13 G02F 1/1368 G09F 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にゲート配線とソース配線と画素電
    極と薄膜トランジスタとが形成されてなる液晶ディスプ
    レイ基板の欠陥を検査するための装置であって、前記液
    晶ディスプレイ基板の表面側に、電場を印加すると光学
    的性質が変化する電気光学素子を微小間隔をおいて対向
    配置し、その電気光学素子と前記液晶ディスプレイ基板
    の各画素電極との間に電源により電圧を印加するととも
    に、前記電気光学素子の背面に対して光源から光を照射
    してその反射光を受光器により受光して観察するように
    構成され、かつ、前記電気光学素子の背面側に、この電
    気光学素子の背面に沿って一の方向に移動自在の第1の
    移動部材と該第1の移動部材上に前記一の方向に直交す
    る方向に移動自在に取り付けられた第2の移動部材とが
    設けられ、前記第1の移動部材及び第2の移動部材には
    それぞれ第1の反射鏡及び第2の反射鏡が設けられ、前
    記第1の反射鏡は前記光源から発せられた光を前記第2
    の反射鏡を介して前記電気光学素子に向けて反射すると
    ともに電気光学素子からの反射光を前記第2の反射鏡を
    介して前記受光器に向けて反射するように構成され、さ
    らに、位置検出装置によって前記第1及び/又は第2の
    反射鏡の位置を検知するように構成されたことを特徴と
    する液晶ディスプレイ基板の検査装置。
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