JP3273972B2 - 液晶ディスプレイ基板の検査方法 - Google Patents

液晶ディスプレイ基板の検査方法

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    • G02F1/1306—Details
    • G02F1/1309—Repairing; Testing

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示パネル用な
どとして用いられる液晶ディスプレイ基板に生じうる欠
陥を検査するための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示パネルを液晶テレビなどに適す
るように大面積化しかつ高密度化する上では、行列状に
配置された画素ごとに設けられた画素電極と、各画素電
極に共通に設けられたゲート配線とソース配線および薄
膜トランジスタとを具備してなるアクティブマトリック
ス液晶ディスプレイ基板を利用したアクティブマトリッ
クス方式のものが有利であり、現在比較的小型のものか
ら実用化が進みつつある。通常、この種の液晶表示パネ
ルにあっては、アクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板を製造後、アクティブマトリックス液晶ディスプ
レイ基板上にスペーサを介して透明基板などを配置し、
アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板と透明基
板との間に形成された空隙に液晶を封入することで液晶
表示パネルを製造している。
【０００３】このような背景の元で現在生産されている
液晶テレビにおいては、画素数が２５〜５０万個に及ぶ
ものが多く、一部では画素数１００万個以上のものも登
場している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
多数の画素とそれに対応した多数の配線を基板上に形成
するには、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行って形成しているの
であるが、画素や配線幅が極端に小さくなってくると、
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、ゲート配線、ソース配線などの断線欠陥
や短絡欠陥に直結するようになる。これらの欠陥は現在
のところ、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板において、数個〜１０個程度までは許容されている
が、欠陥数がそれ以上であると製品不良としているのが
現状である。
【０００５】ところが、現状の製造技術では、これらの
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
あるがために、画素数の大きな液晶表示パネルにあって
は、不良率が著しく高く、これが大型液晶パネルの高価
格の原因となっている。
【０００６】なお、従来、アクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板が完成した時点でアクティブマトリッ
クス液晶ディスプレイ基板を検査する方法として、プロ
ーバを使用して行う方法が知られているがアクティブマ
トリックス液晶ディスプレイ基板上の素子数が多すぎて
検査時間がかかりすぎ、実用的ではないものである。
【０００７】このため従来、アクティブマトリックス液
晶ディスプレイ基板を用いて液晶表示パネルを製造する
場合は、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板
の生産ライン内での検査は行わず、次の製造工程に移行
し、製造完了後の液晶表示パネルに通電して目視で各画
素が実際に作動するかどうかを調べており、この時点で
欠陥が発見されても対応困難であり、廃棄処分されるた
め、これがアクティブマトリックス液晶ディスプレイの
歩留りが非常に悪い結果の大きな原因となっている。
【０００８】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、アクティブマトリックス方式などの液晶ディ
スプレイ基板の欠陥を液晶パネルの組立前に確実かつ迅
速に発見することができるとともに、各画素のあい昧な
動作不良による欠陥の把握を容易に行うことができる検
査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、基板上に形成された複数のゲ
ート配線と複数のソース配線と複数の画素電極とを具備
してなる薄膜トランジスタを有する液晶ディスプレイ基
板を検査する方法において、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前記液晶ディスプレイ基板
に微小間隔をあけて対向配置し、前記ゲート配線とソー
ス配線に通電してディスプレイ基板の各画素電極により
電気光学素子に電場を印加するともに、電場を印加した
状態の電気光学素子に検査光を入射してこの検査光の画
素電極ごとの光学的性質の変化を受光器で捕らえ、この
受光器で捕らえた光学的変化を画素電極ごとの電圧に置
き換え、置き換えた画素電極ごとの電圧分布によって液
晶ディスプレイ基板の欠陥を検査するものである。
【００１０】
【作用】電気光学素子は電場を印加すると光学的性質が
変化するものである。従ってこの電気光学素子を液晶デ
ィスプレイ基板上に配置して電気光学素子の各画素電極
により電気光学素子に電場を印加するとによって電気光
学素子の光学的性質が変化する。
【００１１】従って画素電極ごとの電場を印加した状態
の電気光学素子に検査光を入射してこの検査光の画素電
極ごとの光学的性質の変化をカメラで捕らえ、この光学
的変化を画素電極ごとの電圧に置き換え、置き換えた画
素電極ごとの電圧分布を求めると、液晶ディスプレイ基
板上の画素電極とゲート配線とソース配線あるいはその
他の部分に欠陥が生じていると、これに起因して画素の
表示ムラが生じ、これにより電圧分布に異常が生じるの
で、画素電極の表示ムラを検出することができる。
【００１２】
【実施例】図１(a),(b)は本発明方法を実施することに
より得られた液晶ディスプレイ基板の画素電極の明暗表
示と液晶ディスプレイ基板の電圧分布とを比較して示し
たものである。図１(b)に示す電圧分布を得るには、図
２に概略構成を示す検査装置を用いる。この検査装置
は、検出光を出射する光源１を備えた照明部Ａと、照明
部Ａから出射された光を導く導光器Ｂと、前記導光器Ｂ
からの検出光が入射される電気光学素子２を備えた検出
部Ｃと、前記電気光学素子２からの反射光を受ける受光
器３を備えた結像部Ｄと、この受光器３に接続されたモ
ニタ４とを具備し、検出部Ｃの電気光学素子２の対向面
には、アクティブマトリックス方式などの液晶ディスプ
レイ基板５を配置できるようになっている。
【００１３】前記液晶ディスプレイ基板５は、液晶表示
パネル用に使用される公知のもので、例えば図３に示す
ように、データ信号を流すための多数のソース配線１０
と走査信号を流すための多数のゲート配線１１とが整列
状態で基板上に形成され、それらの間に画素電極１３が
形成され、各画素電極１３がスイッチング素子１４(薄
膜トランジスタ)を介してソース配線１０とゲート配線
１１とに接続されて構成されている。
【００１４】なお、液晶ディスプレイ基板５の配線構造
と画素電極構造とスイッチング素子の構造はいずれも種
々の構造が知られているが、いずれの種類の構造であっ
ても本発明方法に適用することができるので、液晶ディ
スプレイ基板の構造は特別には問わないものである。
【００１５】また、図３に示す符号１５はソース配線１
０…に接続されたショーティングバー(短絡電極)、符号
１６はゲート配線１１…に接続されたショーティングバ
ー(短絡電極)を示している。なお、これらのショーティ
ングバー１５,１６は、液晶ディスプレイ基板５の製造
段階では形成されているものの、液晶ディスプレイ基板
５の製造後に液晶ディスプレイ基板上に透明基板を配置
し、それらの間に液晶を封入して液晶表示パネルを製造
するなどの後工程の段階においては切断除去されるもの
である。
【００１６】前記ショーティングバー１５,１６は、薄
膜トランジスタに悪影響を及ぼす静電気を防止するもの
であり、また、ショーティングバーの代わりに実装ドラ
イバーを設けたものであっても本発明の検査方法を適用
できるのは勿論である。
【００１７】前記検査装置において光源１は、この実施
例ではハロゲンラライトからなるものであるが、光源１
としてハロゲンライトの他に、各種レーザ光などを用い
ても良い。ただし、レーザ光を検出光として用いて電気
光学素子２に照射すると、電気光学素子２の表面に細か
い光の斑点が生じ、この斑点がノイズとして検出されて
スペックルノイズと呼ばれるノイズを生じてしまうおそ
れがあるので、ハロゲンライトを用いることが好まし
い。
【００１８】前記電気光学素子２は、電界が印加される
と光学的性能に変化を来す液晶シートあるいはポッケル
ス結晶板などからなる。図２に示す電気光学素子２は、
透明ケースの内部に液晶を封入した液晶シート８の底面
に誘電体多層膜などのような光反射体９を形成あるいは
貼設してなるものである。また、図２に符号Ｇで示すも
のは、電気光学素子２の上面に一体化された透明ガラス
である。
【００１９】前記の液晶シート８は、具体的には、ＮＣ
ＡＰ(Ｎematic ＣurvilinearＡligned Ｐhase 或は
ＰＤＬＣ或はＰＮ−ＬＣ)などのように、液晶シート８
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。液晶シート８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（ＰＮ−ＬＣ）。また、電
気光学素子２の他の例として、作用する電界の大きさに
より、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。
【００２０】なお、本発明で用いる電気光学素子２は、
電界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、いずれのものを用いても良い。
【００２１】受光器３は、ＣＣＤカメラなどを用いるこ
とができる。ＣＣＤカメラを用いることにより検査領域
内を機械的に走査する必要がなくなり、処理速度が向上
する。
【００２２】一方、図２中の符号７は電気光学素子２の
上面の薄膜透明電極２aとアクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板５との間に一定電圧を印加するための
電圧印加装置であって、本装置はソース配線およびゲー
ト配線に接続した電圧印加用の配線にはそれぞれ別個に
パルス電圧を印加でき、そのパルス電圧、パルス幅、周
期は変化させることができるものである。この電圧印加
装置７は、内部にスイッチと電源部とを備えてなるもの
で、電気光学素子２の上面の薄膜透明電極２aとアクテ
ィブマトリックス液晶ディスプレイ基板５のショーティ
ングバー１５,１６に図４に示すように電気的に接続さ
れ、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５上
の全画素電極１３にゲート配線およびソース配線から電
圧を印加できるようになっている。
【００２３】図４に示す接合構造について更に詳述する
ならば、電圧印加装置７から±１５Ｖ以内のパルス電圧
が出力可能な２個の端子からゲート側とソース側にそれ
ぞれ電流検知手段を間に持つ配線により探触子(プロー
ブ)を介して各ショーティングバー１５,１６に接触され
るようになっており、更にその２端子に対し一定の電圧
が印加可能な１個の端子から電気光学素子上面の薄膜透
明電極２aに配線が施されている。
【００２４】図５〜図７は、図２に概略構成を示した検
査装置の詳細構造を説明するためのものである。図５に
おいて、２０はベッド、２１はベッド２０の左側部に配
置された基板収納部(カセットラック)、２２は検査ヘッ
ド、２３は操作盤をそれぞれ示している。
【００２５】前記ベッド２０の上面中央部には、左右方
向に案内レール２５が敷設され、この案内レール２５に
沿ってテーブル２６が左右方向に移動できるようになっ
ている。また、このテーブル２６の底部には案内レール
２５に対して直角な方向にテーブル２６を移動させる機
構が組み込まれており、テーブル２６はベッド２０上で
水平面内で左右前後方向(即ち、Ｘ,Ｙ方向)に移動でき
るようになっている。
【００２６】前記基板収納部２１の内部には、アクティ
ブマトリックス液晶ディスプレイ基板５を複数収納した
カセット２７が収納され、この基板収納部２１の上部の
カセット２７の開口部からアクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板５を順次取り出してテーブル２６の上
に設置できるようになっている。
【００２７】検査ヘッド２２の内部構造の詳細を図６と
図７に示す。ただし、図２,図６,図７中の各光学機器の
配置状態は液晶パネルの設置位置または方向によって自
由にレイアウトを変えることができる。更に、図２,図
６,図７では、説明しやすいように、パネルを縦に設置
した例を示す。
【００２８】図５に示す検査ヘッド２２の内部には、図
２に示すような光源１と受光器３などが収納され、光源
１と受光器３はビームスプリッタ３０側にそれぞれ向け
られている。ビームスプリッタ３０と光源１との間には
反射ミラー３１Ａと調整用のレンズ３１,３１とフィル
タ３１aとが、また、ビームスプリッタ３０と受光器３
との間には調整用のレンズ３２がそれぞれ設けられてい
る。
【００２９】更に、図２のビームスプリッタ３０の左側
には、電気光学素子２を装着したホルダ３３が設けら
れ、このホルダ３３は支持軸３４,３４によって液晶デ
ィスプレイ基板５に対するあおり角を調節できるように
なっている。また、受光器３の前部にはズームレンズ３
５が装着され、電気光学素子２からの反射光を効率良く
受光器３に入射できるようになっている。
【００３０】以上の構成によれば、光源１から照射され
た検出光をビームスプリッタ３０によって電気光学素子
２の上面に直角に照射し、次いで電気光学素子２の光反
射体９で反射させた後にビームスプリッタ３０とレンズ
３２とズームレンズ３５を通過させて受光器３に入射で
きるようになっている。
【００３１】フィルタ３１aは、ハロゲンライト１から
出射された検出光を赤色に変換するものである。より具
体的には、種々の波長の検出光の内、赤色を中心とした
波長の光のみを選択して通過させるフィルタが用いられ
る。このように赤色を主体とした検出光を用いると、赤
色に反応しやすい電気光学素子２が赤色の光に良好に反
応して光の透過率を変化させると同時に、ＣＣＤカメラ
が赤色の光に反応しやすいので、検出光としてより好都
合である。また、熱遮断フィルタを併用することによ
り、ハロゲンライトの光源１からの赤外線を遮断するこ
とができ、光素子等の損傷を防ぐことができる。
【００３２】導光器Ｂは、直方体状のガラスなどの透明
体３０Ａの内部に半透明鏡３０Ｂを埋設してなるもので
あって、半透明鏡３０Ｂは透明体３０Ａの側面の対角線
に沿うように設けられている。そして、この透明体３０
Ａの受光器３側の側面３０aは、光軸に直角な面に対し
てθだけ傾斜されている。このように透明体３０Ａを傾
斜させることで透明体３０Ａの受光器側の側面３０aか
ら受光器３に入射するおそれの高い側面３０aでの反射
光をレンズ３２で集光した場合に絞り３６で遮断でき、
受光器３側に入射しないようにすることができる。
【００３３】一方、図６において、符号４０は制御部を
示し、この制御部４０の内部には受光器３に電気的に接
続されたＡ／Ｄ変換器４１とイメージプロセッサ４２と
ドライブサーキット４３とＣＰＵ４４とが組み込まれて
いて、イメージプロセッサ４２にはディスプレイ４が接
続され、ＣＰＵ４４には操作盤２３が接続されている。
【００３４】前記制御部４０は、受光器３が受けた光の
強さを相当電圧に変換し、その強さを表示するととも
に、相当電圧の大小に応じてアクティブマトリックス液
晶ディスプレイ基板５の欠陥数と位置および種類をモニ
タ４に表示するためのものである。欠陥数の表示に際し
ては、一画素の寸法を入力することにより、相当電圧分
布にマスキングし、判定することによりその後割り出す
ことができる。
【００３５】次に前記の如く構成された検査装置を用い
て図３に示す液晶ディスプレイ基板５を検査する場合に
ついて、図８に示すフローに従って説明する。
【００３６】まず、液晶ディスプレイ基板５の生産ライ
ンにおいては、マスク作成工程、薄膜作成工程、レジス
ト工程、露光工程、エッチング工程、洗浄工程、イオン
注入工程などの種々の工程を経て基板上にソース配線１
０とゲート配線１１と画素電極１３とスイッチング素子
１４とショーティングバー１５,１６を形成して液晶デ
ィスプレイ基板５が製造される。この生産ラインを図８
に示すようにステップＳ１とする。
【００３７】なお、この例の液晶ディスプレイ基板５に
あっては、ソース配線１０とゲート配線１１と画素電極
１３とスイッチング素子１４とショーティングバー１
５,１５,１６,１６とを形成してなる方形状の領域を１
枚の基板上に複数個(この実施例では４個)形成してなる
ものを用いる。
【００３８】ステップＳ1で製造された液晶ディスプレ
イ基板５は、ステップＳ２においてカセットに収納され
たまま検査装置の基板収納部２１に搬送されてセットさ
れる。
【００３９】基板収納部２１に収納された液晶ディスプ
レイ基板５は、ステップＳ３において基板収納部２１か
ら取り出されてテーブル２６上に設置される。
【００４０】テーブル２６上に液晶ディスプレイ基板５
を設置したならば、ステップＳ４において液晶ディスプ
レイ基板５をテーブル２６の上面に真空チャックなどの
固定手段により固定する。
【００４１】次にステップＳ５においてテーブル２６を
案内レール２５に沿って移動させて（Ｘ軸方向移動)走
査ヘッド２２の対向面まで移動させ、ステップＳ６にお
いて更にテーブル２６を前後左右に微少距離移動させて
走査ヘッド２の下方においてテーブル２６を規定の位置
に正確に位置決めする。
【００４２】次にステップＳ７において走査ヘッド２２
に設けられているホルダ３３を移動させて電気光学素子
２をアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５に
接近させる。この際、液晶ディスプレイ基板５の位置合
わせを行い、微小な空隙を確保する。ここでの位置合わ
せは、液晶ディスプレイ基板５と電気光学素子２を平行
にするように位置合わせする。
【００４３】ステップＳ８においてアクティブマトリッ
クス液晶ディスプレイ基板５のショーティングバー１
５,１６に電圧印加装置７の電極を接続する。
【００４４】そして、ステッフ゜Ｓ８１においてソース
側をゲート側に対し、正の電圧になるように徐々に電圧
値を上げてゆき、ソース配線１０とゲート配線１１間の
リーク電流を電流検出手段を用いてモニタする。リーク
電流が検知されればソース配線１０とゲート配線１１の
短絡(クロスショートと称する。)が発生していると判断
する。リーク電流がない場合は、ステップＳ９に移る。
クロスショートが発生したアクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板５については、ステップＳ８１におい
て補修装置で補集するか、廃棄処分とする。
【００４５】次にステップＳ９において予め配線されて
いる電気光学素子上面の電極と、ステップＳ９において
ゲート側とソース側に配線された電極との間にバイアス
電圧を負荷する。このバイアス電圧は基準電圧(例え
ば、接地レベル)に対し、最大数百ボルトの交流電圧ま
たは直流電圧を適当なモードで印加し、欠陥検査を行
う。この操作により、電気光学素子上面の薄膜透明電極
２aとアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基 板５
上の画素電極との間に電場が発生する。ここで電気光学
素子２の底面に形成された光反射体９が誘電体多層膜で
ある場合は、光反射体９が前記電場に影響を及ぼすこと
がない。この点において光反射体９がＡlなどの金属製
であると、電 気光学素子２に作用する電場に影響を与
え、検査精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４６】次に、この場合の電気光学素子２の挙動に
ついて詳細に説明する。電気光学素子２として、先に説
明した液晶シートを用いた場合、電場が印加されない状
態では図９に示すように球形液晶分子は無秩序な方向を
向いて光を散乱し光を通過させない状態となっている
が、図１０に示すように電場が印加された状態では、球
形中の液晶分子が同一方向に向いて光を通過するように
なる。また、高分子分散型液晶に対する電圧を変化させ
ると透明電極が直線的に変化する領域を持ち、この線形
性を利用して電圧の変化を透過光量の変化として捕らえ
ることができる。更に、画素電極１３と電気光学素子２
上部の薄膜透明電極２aとの間には、この直線領域に対
応する電圧でバイアス電圧を印加している。
【００４７】以上のように液晶シート８を使用するなら
ば、前記画素電極１３…と電気光学素子２上面の薄膜透
明電極２a間に電圧を印加することにより発生された電
場を受けた電気光学素子２は、各画素電極１３により電
場が変化すれば光の透過量がそれに応じて変化するよう
になる。
【００４８】ステップＳ９において、光源１からの検出
光を導光器Ｂを介して電気光学素子２に照射するととも
に、電気光学素子２を通過して光反射体９に反射されて
再び電気光学素子２を通過してきた光の強さを受光器３
によって計測する。ここで導光器Ｂによって検出光を電
気光学素子２の上面に直角に入射するならば、電気光学
素子２の内部での液晶分子の光を通過するか遮断するか
の方向性が電気光学素子２の厚さ方向になっているため
に、導光器Ｂによって電気光学素子２の上面に検出光を
垂直に入射することが特に重要である。
【００４９】次にステップＳ１０においては、受光器３
が受けた光を制御部４０で演算して相当電圧を算出す
る。この相当電圧の値が特定できたならば、しきい値を
基に各画素に発生している相当電圧をチェックし、ステ
ップＳ１１において画像の明暗または相当電圧値で画素
の良否を判定する。アクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板５の採否を決めるには、指定基準を設け、例
えば１００万画素の液晶表示素子においていくつの欠陥
が許容されるか否かの値を決めておけば、使用者が処理
画像のデータからアクティブマトリックス液晶ディスプ
レイ基板５の採否を判断できる。
【００５０】なおここで、各画素電極から得られた受光
器３を介しての相当電圧が、ばらつく場合の判定につい
て説明する。
【００５１】このような種々の相当電圧状態を画素の明
暗に対応させて表示したものが図１(a)、図１１(a)、図
１２(a)、図１３(a)である。これらの各図では、受光器
３を介して各画素毎に得られる相当電圧が、高いものか
ら順に色分けして図示されている。色の濃いものが画素
電圧が高く、色の薄いものが画素電圧が低いものであ
り、種々の電圧の画素が混在している各モデルをそれぞ
れ示している。図１(b)、図１１(b),図１２(b),図１３
(b)にこれらの状態で得られる画素電圧とその個数 の関
係、即ち、画素電圧分布を示す。これらの各図で最も色
の濃い画素が正常な画素であり、これらの正常な画素の
電圧レベルが各図の１点鎖線で示すＶＳレベルのもので
ある。
【００５２】図１(a)は種々の表示電圧ムラを生じた場
合のモデルであって、ＶＳレベル以外にも多数のレベル
に画素電圧が発生している。図１１(a)は総ての画素に
異常がない状態を示す。この場合の画素電圧分布は図１
１(b)に示すようにＶＳレベルに全て集中するピークが
得られる。図１２(a)は左から２列目の下側４個の画素
に異常が生じた場合のモデルであってＶＳレベル以外の
レベルにも画素電圧のピークが発生している。図１３
(a)は種々の色ムラを生じた場合の他のモデルであって
ＶＳレベル以外にも多数のレベルに画素電圧が分布して
いる。
【００５３】図１４は、前記電圧分布により液晶ディス
プレイ基板５の検査を行う場合の一例のフローを示すも
のである。
【００５４】まず、ステップＰ１において液晶ディスプ
レイ基板５の画像を４種類続けて入力し、ステップＰ２
において画像の蓄積と平均化によりノイズ削減を行う。
ステップＰ１の測定を数回繰り返し行い、それぞれの画
像データを画像記憶装置に加算してゆくとともに、蓄積
したデータを測定回数で割ることにより平均化がなさ
れ、装置自身が有するノイズを低減することができる。
ステップＰ１モードとは、液晶ディスプレイに加える空
間的なパターンを意味し、＋モードと−モードとではち
ょうど反転したパターンになっている。図１４のＡとＣ
では＋モード、ＢとＤでは−モードで液晶ディスプレイ
を駆動して４種類の画像を取り込む。ＡとＢおよびＣと
Ｄとの比較で不良画素の検出を行い、ＡとＣおよびＢと
Ｄとの比較で装置が持つドリフト等の誤差原因を取り除
くことができる。
【００５５】次にステップＰ３において空間フィルタに
よる平均操作を行う。空間フィルタによる平均操作は画
質を和らげる操作である。画素電極の形が複雑であった
り、画像にノイズが乗っていたりすると隣接した画素を
判別しにくくなるが、そのような誤判別を避けるために
画像をわずかに空間平均して画素の中心を判別しやすく
する。
【００５６】ステップＰ４において画素位置を示す画素
マップとのマスク処理を行う。マスク処理は画像のどの
領域が実際の画素に相当するかを判別する処理で、画素
マップはマスク処理で判別した画素が実際の液晶ディス
プレイのどの位置に対応するのかを示すデータである。
この処理によってどの画素にどれ位の電圧が加わってい
るかの対応がとられる。
【００５７】ステップＰ５において画像処理装置で電圧
ヒストグラムの作成を行い画素電圧分布を作成する。
【００５８】ステップＰ６において画素電圧分布の重心
位置分析を行うとともに、分散分析により電圧ムラの判
定を行う。例えば図１３(b)の場合、画素に加えている
はずの電圧ＶＳの位置と電圧ヒストグラムの重心との位
置が異なっていることから、表示ムラによる不良が判定
される。また、ヒストグラム分布の分散の値を正常な場
合と比較することによっても判定が可能である。
【００５９】以上説明したように図１１に示す状態の画
素電圧分布を正常とし、他は異常とすることで液晶ディ
スプレイ基板５の表示ムラによる良不良の判定を行うこ
とができる。
【００６０】また、前記判定を行う場合、画素電圧分布
の重心位置を分析して検出し、この重心位置の変位に応
じて液晶ディスプレイ基板５の良不良の判定を行うよう
にしても良い。即ち、画素電圧部の重心がＶＳレベルを
基準としてそれからどの程度変位した場合に不良とみな
すかをあらかじめ設定しておけば、重心位置の検出によ
り良不良の判定ができる。
【００６１】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ
基板５の欠陥数が許容範囲以内であることが判明すれ
ば、検査終了したアクティブマトリックス液晶ディスプ
レイ基板５を次の生産ラインにステップＳ１２で搬送す
る。
【００６２】ここでアクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板５の欠陥数が許容範囲外になったものにあっ
ては、補修できるものはステップＳ１３でリペア装置に
送るか、ステップＳ１４でカッティング装置とデポジッ
ト装置に送って補修を行い、補修後にステップＳ１２の
生産ラインに戻すことができる。
【００６３】また、前記ステップＳ１１で補修困難とさ
れたものは、ステップＳ１５で廃棄処分とする。
【００６４】本発明は、液晶パネル組立前のアクティブ
マトリックス液晶ディスプレイ基板５の状態において従
来の最終検査に近い状態を再現し、欠陥を検出するもの
であり、欠陥を修復するのにも液晶パネル組立前なの
で、比較的容易にできる上、不良基板を後の工程に投入
しなくて済むのでインラインにおける歩留り向上に役立
つ。また、画素電極自体は作動するものの、画素の色ム
ラを生じている場合であっても、画素電圧分布をとり、
その分布状態や重心を検査することで画素の良不良の判
定ができる。
【００６５】本発明の検査方法を適用すると種々の欠陥
が検査可能で後の液晶パネル組立時など静電気が特に発
生する工程に静電気防止の効果を保持したまま受け渡す
ことができる。
【００６６】また、短絡電極のかわりに駆動用ＩＣを実
装したもの、あるいは、駆動回路を実装したものあるい
は駆動回路を有した基板あるいは短絡電極がない基板に
おいても検査可能であり、汎用性を有している。
【００６７】また、電気光学素子は検査対象となるアク
ティブマトリックス液晶ディスプレイ基板上の画素電極
の寸法に制約を受けることなく設定することができ、汎
用性があり、信頼性が高く、製作費用が易いという利点
を有している。
【００６８】以上説明したようにアクティブマトリック
ス液晶ディスプレイ基板５について検査を行うならば、
電気的にアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板
５の欠陥の位置と数と種類を表示できるので、極めて簡
単にアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５の
検査を行うことができる。
【００６９】また、電気光学素子２からの反射光を相当
電圧に一括変換して欠陥を判定するので、短時間で速く
検査ができる。例えば、本発明者らが電気光学素子とし
て液晶シートを用いて実際に試作した検査装置を用い、
１０インチのアクティブマトリックス液晶ディスプレイ
基板の検査を行ったところ、液晶シートの分解能は５０
μm以下で、かつ、１時間に１２枚以上の割合でアクテ
ィブマトリックス液晶ディスプレイ基板５の取り扱いを
含め(機械的律速を含めて)検査を行うことができた。
【００７０】更に、光源１からの検出光を導光器Ｂで電
気光学素子２の上面に垂直に入射させることができるの
で、電気光学素子２として液晶を用いた場合は液晶が高
い分解能で検出光を効率良く通過させるか遮断するの
で、検出時の分解能を十分に高めることができる。
【００７１】ただし、受光器３(ＣＣＤカメラ)の増設に
より、複数枚のアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板５を一度に複数枚検査するようにするならば、処
理枚数の増加は容易である。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電気光学
素子を検査するべきアクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板に対向配置し、アクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板の画素電極に通電して電気光学素子の
光学的性質を変え、その状態の電気光学素子を通過した
光の変化を受光器で捕らえてその画素電圧分布を比較す
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
の良不良の判定を行うことができるので、単に画素電極
が作動するか作動しないかの判断によるものではなく、
画素電極が作動していても作動状態にムラがある状態を
も検知することができ、より正確かつ確実に液晶ディス
プレイ基板の検査ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a)は本発明方法で検査される画素電極の
明暗状態の一例を示す説明図である。図１(b)は図１(a)
に示す画素電極に対応して得られる電圧分布を示すグラ
フである。
【図２】図２は本発明方法の実施に用いる検査装置の一
例の主要部の概略構成を示す構成図である。
【図３】図３は前記装置で検査するアクティブマトリッ
クス液晶ディスプレイ基板の一部拡大図である。
【図４】図４は電圧印加装置の一例を示す構成図であ
る。
【図５】図５は前記検査装置の全体を示す構成図であ
る。
【図６】図６は前記検査装置の検査ヘッドの内部構成図
である。
【図７】図７は前記検査ヘッドの内部詳細図である。
【図８】図８は操作手順の一例を示すフロー図である。
【図９】図９は電場を印加していない状態の液晶シート
の断面図である。
【図１０】図１０は電場を印加した状態の液晶シートの
断面図である。
【図１１】図１１(a)は本発明方法で検査される画素電
極の明暗状態の第２の例を示す説明図である。図１１
(b)は図１１(a)に示す画素電極に対応して得られる電圧
分布を示すグラフである。
【図１２】図１２(a)は本発明方法で検査される画素電
極の明暗状態の第３の例を示す説明図である。図１２
(b)は図１２(a)に示す画素電極に対応して得られる電圧
分布を示すグラフである。
【図１３】図１３(a)は本発明方法で検査される画素電
極の明暗状態の第４の例を示す説明図である。図１３
(b)は図１３(a)に示す画素電極に対応して得られる電圧
分布を示すグラフである。
【図１４】図１４は画素電極の明暗状態を検査する場合
のフロー図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 電気光学素子 ３ 受光器 ５ 液晶ディスプレイ基板 １０ ソース配線 １１ ゲート配線 １３ 画素電極 １４ スイッチング素子 １５ ショーティングバー １６ ショーティングバー
───────────────────────────────────────────────────── 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64−18073（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−167490（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93871（ＪＰ，Ａ) (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】 基板上に形成された複数のゲート配線と
    複数のソース配線と複数の画素電極とを具備してなる薄
    膜トランジスタを有する液晶ディスプレイ基板を検査す
    る方法において、 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
    前記液晶ディスプレイ基板に微小間隔をあけて対向配置
    し、前記ゲート配線とソース配線に通電して液晶ディス
    プレイ基板の各画素電極により電気光学素子に電場を印
    加するともに、電場を印加した状態の電気光学素子に検
    査光を入射してこの検査光の画素電極ごとの光学的性質
    の変化を受光器で捕らえ、この受光器で捕らえた光学的
    変化を画素電極ごとの電圧に置き換えて液晶ディスプレ
    イ基板の電圧分布の画像を得る操作を印加電圧の極性が
    正の場合と負の場合のそれぞれの場合で複数回行って複
    数の画像の電圧分布データを得、置き換えた画素電極ご
    との電圧分布をヒストグラムにして、その電圧ヒストグ
    ラムをもとに液晶ディスプレイ基板の良不良を判定する
    ことを特徴とする液晶ディスプレイ基板の検査方法。
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