JP3273973B2 - アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の検査装置およびその検査方法並びに検査装置用電気光学素子 - Google Patents

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アクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板に生じうる欠陥を検査するための検査装置お
よびその検査装置に用いて好適な電気光学素子に関す
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。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。

【０００３】

【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。

【０００４】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。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。

【０００５】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。

【０００６】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、欠陥数と欠陥種類の把握を容易に行うこ
とができる検査装置を提供すること、およびその検査装
置に用いて好適であって分解能が高い電気光学素子を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
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装置におい
て、前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板
の上部に微小間隔をおいて対向配置され、電場を印加す
ると光学的性質が変化する電気光学素子と、前記電気光
学素子に光を照射する光源と、前記電気光学素子に照射
されて電気光学素子から出された光を捕らえる受光器
と、前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板
上の画素電極と前記電気光学素子との間に電圧を印加す
る電源と、前記受光器が捕らえた光の変化を測定する計
測手段を具備してなるものである。

【０００８】請求項２に記載した発明は前記課題を解決
するために、請求項１に記載した電気光学素子を高分子
分散型液晶とし、計測手段を受光器の捕らえた光の強度
を測定するものとしたものである。

【０００９】請求項３に記載した発明は前記課題を解決
するために、請求項１に記載した電気光学素子をポッケ
ルス結晶とし、計測手段をポッケルス結晶に光を照射し
た後の反射光の偏光量の変化を測定するものとしたもの
である。

【００１０】請求項４に記載した発明は前記課題を解決
するために、請求項１記載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装置用であって、内部に液晶
が封入された透明ケースと、この透明ケースの底面に貼
着された光反射体とからなるものである。

【００１１】

【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アクテ
ィブマトリックス液晶ディスプレイ基板上に配置してア
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
極と電気光学素子上部の薄膜透明電極間に通電すると、
各画素電極が発生させる電場によって電気光学素子の光
学的性質が変化する。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とゲート配線とソース配線あ
るいはその他の部分に断線が生じていると、通電しても
画素電極の一部が作動しなくなり、作動しない画素電極
上の電気光学素子には光学的変化が生じない。

【００１２】また、短絡欠陥がある場合には、例えばソ
ース配線あるいはゲート配線のいずれかに通電するだけ
で、電気光学素子が作動するというような正常な画素で
は生じない異常現象が生じる。よってこのように電気光
学素子の光学的変化を受光器で検出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欠陥を一括して
速く発見することができる。

【００１３】ここで使用する電気光学素子としては、高
分子分散型液晶あるいはポッケルス結晶などを用いるこ
とができる。特に高分子分散型液晶は電圧を変化させる
と透過光量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容易に捕
らえることができる。また、画素電極と電気光学素子上
部の薄膜透明電極との間には、この直線領域に対応する
電圧までバイアス電圧を印加することが好ましい。

【００１４】高分子分散型液晶の前記のような性質は、
微細な配線や画素電極を有するアクティブマトリックス
液晶ディスプレイ基板の検査に好適である。なお、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を破
壊しないように前記高分子分散型液晶の基板対向面に
は、絶縁材としてマイラーなどを貼着することが好まし
い。

【００１５】また、前記電気光学素子に光を照射してそ
の反射光を受光器で捕らえ、反射光の変化量を相当電圧
に変換することで、アクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板の画素電極の欠陥を相当電圧の変化として把
握することができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る検査装置の一実施例の主
要部の概略構成を示すもので、光源１と、この光源１に
よって検出光が入射される電気光学素子２と、この電気
光学素子２からの反射光を受ける受光器３と、この受光
器３に接続されたモニタ４とを具備し、電気光学素子２
の対向面には、アクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ基板５を配置できるようになっている。

【００１７】また、図中符号７は電気光学素子２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。この装置の詳細は後
述する。

【００１８】前記光源１は、この実施例ではハロゲンラ
ンプからなるものであるが、光源１としてハロゲンラン
プの他に、各種レーザ光などを用いても良い。 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１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の底面に金蒸着膜などのよ
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。

【００１９】前記の液晶シート８は、具体的には、ＮＣ
ＡＰ(Ｎematic Ｃurvilinear Ａligned Ｐhase)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。

【００２０】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。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。前記受光器３は、ＣＣＤカメラ
などを用いることができる。

【００２１】本発明方法で検査されるアクティブマトリ
ックス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２〜図８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１２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。なお、アクティブ
マトリックス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、アクティブマト
リックス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。

【００２２】また、図２〜図８に示す符号１５はソース
配線１０…に接続されたショーティングバー、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を
示している。なお、これらのショーティングバー１５,
１６は、アクティブマトリックス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、アクティブマ
トリックス液晶ディスプレイ基板５の製造後にアクティ
ブマトリックス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。

【００２３】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、本検査方法においては図３〜図７のいずれかの
形状であれば、検査可能であり、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。ただし、図３におけ
るソースおよびゲート配線上の線欠陥並びに図４のソー
ス配線上の線欠陥の検出は、前述の光学的手法を抜いた
検査においては困難と考えられるが、基板の段階で特に
検出が難しいとされる点欠陥はこのときも検査可能であ
る。

【００２４】前記電圧印加装置７は、スイッチ７aと電
源部７b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。本電圧印
加装置７は、ソース配線１０とゲート配線１１のそれぞ
れに別個にパルス電圧を印加でき、そのパルス電圧、パ
ルス幅、周期は自由に変化させることができるものであ
る。

【００２５】前記電圧印加装置７とアクティブマトリッ
クス液晶ディスプレイ基板５の接続構造の一例を詳述す
るならば図８に示す構造となっている。例えば、図８に
示すようなショーティングバー形状になっている場合
は、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。図９ないし図１２は、本
発明の一実施例の検査装置の詳細構造を説明するための
ものである。図９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。

【００２６】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。

【００２７】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(図１３参照)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。

【００２８】検査ヘッド２２の内部構造の概略は図１０
に示し、内部の詳細構造の一例は図１１に示す。ただ
し、図１１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。図１０と図１１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。

【００２９】検査ヘッド２２の内部には光源１と受光器
３とが収納され、光源１と受光器３はビームスプリッタ
３０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との間には調整用のレンズ３１とフィルタ３１
a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。更
に、図１０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に沿って図１０又は第５図の左
右方向に平行移動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３５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。なお、図１０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。

【００３１】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。また、図１２は、アクティブマトリック
ス液晶ディスプレイ基板５をテーブル２６上に載置した
状態を示すものである。

【００３２】テーブル２６にはテーブル２６を上下に貫
通する空気の通路２７が形成され、この通路２７の底部
開口にはテーブル２６の移動を妨げないように図示略の
フレキシブルパイプが接続され、このフレキシブルパイ
プは真空ポンプに接続されている。即ち、以上の構成に
よってテーブル２６の上面にアクティブマトリックス液
晶ディスプレイ基板５を載置し、通路２７を介して真空
引き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５をテーブル２６の上面に吸着できるようになっ
ている。

【００３３】次に前記の如く構成された検査装置を用い
て図２〜図８に示すアクティブマトリックス液晶ディス
プレイ基板５を検査する場合について、図１５に示すフ
ローに従って説明する。まず、アクティブマトリックス
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１２上にソース配線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１５,１６を形成して アクティブマトリック
ス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１５に示すようにステップＳ₁とする。なお、こ
の例のアクティブマトリックス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１２上に図１３または図１４に示すように複数
個(この実施例では４個)形成してなるものを用いる。

【００３４】ステップＳ₁で製造されたアクティブマト
リックス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２
１に搬送されてセットされる。基板収納部２１に収納さ
れたアクティブマトリックス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の上に設置される。テーブル２６の上
面にアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５を
設置したならば、ステップＳ₄においてアクティブマト
リックス液晶ディスプレイ基板５をテーブル２６の上面
に真空チャックして固定する。

【００３５】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。

【００３６】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、ホルダ３３の外周部に形成されて
いる位置決めピポット３３aをアクティブマトリックス
液晶ディスプレイ基板５の所定の位置に押し付けて位置
決めピポット３３aとアクティブマトリックス液晶ディ
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、図１４に示すように、１
枚の方形状の基板１２上に、複数個の領域が形成されて
これら複数個の領域のそれぞれにゲート配線、ソース配
線、画素電極、スイッチング素子、ショーティングバー
などが独立形成されたアクティブマトリックス液晶ディ
スプレイ基板５にあっては、基板１２の４隅の所定位置
にホルダ３３の位置決めピポット３３aを当接させてア
クティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５と電気光
学素子２とを平行にする。

【００３７】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。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修する
か、廃棄処分とする。

【００３８】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Ｓ₈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±１５Ｖの電圧を適当な
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。

【００３９】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１６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１７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。

【００４０】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。ステップＳ₉において、光源１から光を電気光
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。

【００４１】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１
００万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。

【００４２】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。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。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。

【００４３】次に、前記ステップＳ₉において検出され
るアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板５の欠
陥には、種々の種類の欠陥が考えられるので、それらに
ついていくつかの例を挙げて説明する。ゲートおよびソ
ース配線に対する印加電圧は初期状態として基準電圧に
なっている。 (a)まず、図１８の符号Ｌに示すようにソースとゲート
に短絡欠陥がある場合、ソース配線に正電圧を印加した
だけで画素電極１３が図１８の黒塗り部分で示す画素の
み明るくなり、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で
示すように影響が出ない。 (b)次に図１９に示すようにゲート配線とドレイン配線
とが符号Ｍで示すように短絡している欠陥の場合、初期
状態からゲートラインに正の電圧を印加しただけで１つ
の画素電極１３が図１９の黒塗り部分で示す画素のみ明
るくなり、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示す
ように変化しない。 (c)次に図２０に示すようにスイッチング素子１４を構
成するトランジスタのゲートが符号Ｎで示すように断線
した場合、ソース配線およびゲート配線に正の電圧を印
加することで１つの画素電極１３は図２０の黒塗り部分
で示すように変化せず、他の正常な画素電極１３は斜線
で示すように全て明るくなるような相当電圧が得られ
る。 (d)次に図２１に示すようにスイッチング素子１４を 構
成するトランジスタのソースが符号Ｐで示すように断線
した場合、ソース配線およびゲートラインに正電圧を印
加することで１つの画素電極１３は図２１の黒塗り部分
で示すように変化せず、他の正常な画素の画素電極１３
は斜線で示すように全て明るくなるような相当電圧が得
られる。 (e)次に図２２に示すようにゲート配線１１が符号Ｑで
示すように断線した場合、ソース配線およびゲート配線
に正の電圧を印加することで断線部分より右側の一列の
画素電極１３…は図２２の黒塗り部分で示すように変化
せず、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示すよう
に全て明るくなるような相当電圧が得られる。 (f)次に図２３に示すようにソース配線１０が符号Ｒで
示すように断線した場合、ソース配線およびゲート配線
に正の電圧を印加とすることで断線部分より下側の一列
の画素電極１３…は図２３の黒塗り部分で示すように変
化せず、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示すよ
うに全て明るくなるような相当電圧が得られる。

【００４４】以上に説明した内容及び図では、わかりや
すくするために、直接アクティブマトリックス液晶ディ
スプレイ基板５の画素電極１３の明暗が認識されるよう
に記載したが、実際は画素電極１３に対応する電気光学
素子２の部分が明暗分布となって観測され、制御部４０
内でそれを１画素の寸法ピッチと照らし合わせることに
より、画素単位の明暗を区別する手法をとっている。ま
た、前記の手法は正電圧を印加したが、負電圧を印加す
ることによっても欠陥を識別できる。即ち、以下に説明
するようになる。

【００４５】ゲートおよびソース配線の印加電圧は初期
状態として基準電圧になっている。 (h)まず、図１８の符号Ｌに示すようにソースとゲート
に短絡欠陥がある場合、ソース配線に負電圧を印加した
だけで画素電極１３が図１８の黒塗り部分で示す画素の
み暗くなり、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示
すように影響が出ない。 (i)次に図１９に示すようにゲート配線とドレイン配線
とが符号Ｍで示すように短絡している欠陥の場合、初期
状態からゲート配線に負の電圧を印加しただけで１つの
画素電極１３が図１９の黒塗り部分で示す画素のみ暗く
なり、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示すよう
に変化しない。 (j)次に図２０に示すようにスイッチング素子１４を構
成するトランジスタのゲートが符号Ｎで示すように断線
した場合、ゲート配線に正電圧、ソース配線に負電圧を
印加することで１つの画素電極１３は図２０の黒塗り部
分で示すように変化せず、他の正常な画素電極１３は斜
線で示すように全て暗くなるような相当電圧が得られ
る。 (k)次に図２１に示すようにスイッチング素子１４を構
成するトランジスタのソースが符号Ｐで示すように断線
した場合、ゲート配線に正電圧、ソース配線に負電圧を
印加することで１つの画素電極１３は図２１の黒塗り部
分で示すように変化せず、他の正常な画素の画素電極１
３は斜線で示すように全て暗くなるような相当電圧が得
られる。 (l)次に図２２に示すようにゲート配線１１が符号Ｑで
示すように断線した場合、ゲート配線に正電圧、ソース
配線に負電圧を印加することで断線部分より右側の一列
の画素電極１３…は図２２の黒塗り部分で示すように変
化せず、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示すよ
うに全て暗くなるような相当電圧が得られる。 (m)次に図２３に示すようにソース配線１０が符号Ｒで
示すように断線した場合、ゲート配線に正電圧、ソース
配線に負電圧を印加することで断線部分より下側の一列
の画素電極１３…は図２３の黒塗り部分で示すように変
化せず、他の正常な画素の画素電極１３は斜線で示すよ
うに全て明るくなるような相当電圧が得られる。

【００４６】このように各画素に相当する相当電圧分布
を観測し、その生じた位置と数の変化によってアクティ
ブマトリックス液晶ディスプレイ基板５の欠陥部分の数
の決定と位置決定ができる。前記のように定常電圧を印
加して欠陥検出もできるが、次に示すようにパルスモー
ドで電圧を印加しても欠陥検査は可能である。例えば、
図１８と図１９に示すような短絡による点欠陥は、図２
４(a)(b)に示すようなモードで電圧を印加すれば正常画
素との区別ができる。即ち、欠陥画素のみ明暗を繰り返
すいわゆる点滅状態になる。一方、図２０〜図２３に示
すような断線欠陥の場合、図２４(a)(b)のようなモード
で電圧を印加すれば、正常な画素は明るくなるが、断線
欠陥がある場合は変化しないラインあるいは点となって
現れる。

【００４７】更に短絡欠陥の場合、ソース・ドレイン間
の短絡を、ゲート・ドレイン間の短絡から区別するため
には、図２５(a)(b)に示すようなモードで電圧を印加す
れば良い。このとき、ソース・ドレイン間の短絡により
欠陥画素のみ明るくなるかあるいは点滅状態になる。ま
た、ゲート・ドレイン間の短絡欠陥のみ検出する場合、
図２６(a)(b)の モードで電圧を印加すれば良い。この
ときは、ゲート・ドレイン間の短絡欠陥のみ明るくなる
かあるいは点滅状態になる。

【００４８】しかし、これら短絡部の抵抗が高い時、パ
ルス電圧を印加しても正常に見える場合があるが、その
ときは十分長いパルス幅を印加することによって欠陥を
検出することができる。更に図２４(a)(b)のゲートとソ
ースの両方ともにパルス電圧を印加したモードの時と組
み合わせることにより短絡抵抗の度合も知ることができ
る。即ち、図２４(a)(b)のモードでパルス電圧、パルス
幅、周期を適当に変調し画素の明るさの減衰時定数を検
出することにより判定することができる。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。

【００４９】本発明の検査方法を適用すると図１８〜図
２３に示すいずれの短絡電極が設置されていても検査可
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。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。

【００５０】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、製作費用が安いという利点
を有している。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。

【００５１】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。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。

【００５２】

【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
プレイ基板の上に設置し、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と電気光学素子上面の薄膜
透明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強度変化を受光
器で捕らえて相当電圧に変換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欠陥検出を行うことが
できるので、受光器の検出出力によってアクティブマト
リックス液晶ディスプレイ基板の欠陥を電気的に検出す
ることができ、正確かつ迅速な検査ができる特徴があ
る。

【００５３】また、電気光学素子として、液晶シートを
用いると液晶シートを透過する光の透過率によって不良
箇所を検出することができ、ポッケルス結晶板を用いる
と反射光の偏光量の変化によって不良箇所を検出するこ
とができる。更に、前記検査装置に用いる電気光学素子
として、液晶を封入した透明ケースの底部に光反射体を
設けたものにあっては、光源から液晶に照射した光を光
反射体で反射させて受光器で受けることができるので、
前記検査装置用の電気光学素子として好適である。ま
た、この液晶を用いた電気光学素子ならば、微細な画素
電極から出された微細電場に応じて透過率が微細に変化
するので、分解能に優れ、より微細な画素電極を有する
アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の検査に
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる検査装置の主要部の
概略構成を示す構成図である。

【図２】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３】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図である。

【図４】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図である。

【図５】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図である。

【図６】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図である。

【図７】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図である。

【図８】電圧印加装置の一例を示す構成図である。

【図９】前記検査装置の全体を示す構成図である。

【図１０】前記検査装置の検査ヘッドの内部構成図であ
る。

【図１１】前記検査ヘッドの内部詳細図である。

【図１２】前記検査装置に用いるホルダとアクティブマ
トリックス液晶ディスプレイ基板との位置合わせ状態を
示す側面図である。

【図１３】基板収納部からアクティブマトリックス液晶
ディスプレイ基板を取り出した状態を示す説明図であ
る。

【図１４】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の説明図である。

【図１５】操作手順の一例を示すフロー図である。

【図１６】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１７】電場を印加した状態の液晶シートの断面であ
る。

【図１８】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図１９】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図２０】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図２１】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図２２】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図２３】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基
板の欠陥部分を説明するための拡大図である。

【図２４】検査時に印加する電圧の例を説明するための
グラフである。

【図２５】検査時に印加する電圧の例を説明するための
グラフである。

【図２６】検査時に印加する電圧の例を説明するための
グラフである。

【符号の説明】 １ 光源 ２ 電気光学素子 ３ 受光器 ４ モニタ ５ アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板 ８ 液晶シート ９ 反射体 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 １５,１６ ショーティングバー ２０ ベッド ２１ 基板収納部 ２２ 走 査ヘッド ２３ 操作盤 ２５ 案内レール ２６ テーブル ３０ ビームスプリッタ ３１,３２ レンズ ３３ ホルダ ３５ ズームレンズ ４０ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── 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 平１−229232（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−85822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18073（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−167490（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 (7)

(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
   る装置において、前記ゲート配線及び前記ソース配線にそれぞれ独立にパ
   ルスモード電圧を印加できる電圧印加装置と、 前記アク
   ティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の上部に微小
   間隔をおいて対向配置され、電場を印加すると光学的性
   質が変化する電気光学素子と、前記電気光学素子に光を
   照射する光源と、前記電気光学素子に照射されて電気光
   学素子から出された光を捕らえる受光器と、前記アクテ
   ィブマトリックス液晶ディスプレイ基板上の画素電極と
   前記電気光学素子との間に電圧を印加する電源と、前記
   受光器が捕らえた光の変化を測定する計測手段を具備し
   てなることを特徴とするアクティブマトリックス液晶デ
   ィスプレイ基板の検査装置。
2. 【請求項２】 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
   る装置において、 前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の上
   部に微小間隔をおいて対向配置され、電場を印加すると
   透過率が変化する高分子分散型液晶層と、前記高分子分
   散型液晶層に光を照射する光源と、前記高分子分散型液
   晶に照射されて前記高分子分散型液晶層から出された光
   を捕らえる受光器と、前記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と前記高分子分散型液晶
   層との間に電圧を印加する電源と、前記受光器が捕らえ
   た光の変化を測定する計測手段とを具備してなり、前記高分子分散型液晶層において液晶を内包した高分子
   のドロップレットの大きさが、前記高分子分散型液晶層
   が有する印加電圧と透過率との間の線形性を利用できる
   ように調節されたものである ことを特徴とするアクティ
   ブマトリックス液晶ディスプレイ基板の検査装置。
3. 【請求項３】 前記高分子分散型液晶層の基板対向面に
   絶縁材を備えた請求項２記載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装置。
4. 【請求項４】 電気光学素子として使用するものが高分
   子分散型液晶であって、計測手段が受光器の捕らえた光
   の強度を測定するものであることを特徴とする請求項１
   記載のアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の
   検査装置。
5. 【請求項５】 電気光学素子がポッケルス結晶であっ
   て、計測手段がポッケルス結晶からの反射光の偏光量を
   計測するものであることを特徴とする請求項１記載のア
   クティブマトリックス液晶ディスプレイ基板の検査装
   置。
6. 【請求項６】 内部に液晶が封入された透明ケースと、
   この透明ケースの底部に設けられた光反射体とからなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項
   に記載のアクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板
   の検査装置用電気光学素子。
7. 【請求項７】 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であって、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アクティ
   ブマトリックス液晶ディスプレイ基板の上部に微小間隔
   をおいて対向配置し、前記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と前記電気光学素子との
   間に電圧を印加した状態で前記電気光学素子に検査光を
   入射し、前記電気光学素子から反射してきた光を検知し
   て前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板を
   検査する方法において、前記ゲート配線及び前記ソース配線にそれぞれ独立にパ
   ルスモードで電圧を印加して前記電気光学素子から反射
   してきた光を検知するアクティブマトリックス液晶ディ
   スプレイ基板の検査方法 。