JP3275103B2 - 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 - Google Patents

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

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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方法に
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、次に製造工程に移行
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いる。しかしなが
ら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
ィスプレイの歩留まりが非常に悪い結果の大きな原因と
なっている。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へ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
とができる検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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の検査方法において、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
記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板上部に
微小な空間をおいて配置し、前記アクティブマトリック
ス液晶ディスプレイ基板の画素電極と電気光学素子上面
の薄膜透明電極間に通電して電気光学素子に電場を作用
させ、電気光学素子の光学的性質の部分的変化を検出す
ることによりアクティブマトリックス液晶ディスプレイ
基板の画素の良不良を検出するものである。
【０００７】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として高
分子分散型液晶を用い、この高分子分散型液晶の光の透
過率の変化によって画素の良不良を検出するものであ
る。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としてポッケルス
結晶を用い、この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によって画素の良不良を検出するも
のである。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１，２または３に記載した画素電極に
より画素電極を利用して発生させた電場中にある電気光
学素子に光を照射し、電気光学素子からの反射光を受光
器で捕らえ、受光器で捕らえた反射光の変化量を相当電
圧に変換して画素の良不良を識別するものである。
【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。
【０００９】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。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。
【００１０】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。
【００１１】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。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。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の検査方法を実施する場合に用
いて好適な検査装置の主要部の概略構成を示すものであ
る。この例の検査装置は、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。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。
【００１３】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
来す高分子分散型液晶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、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を形成し、液晶
シート８の上面に透明薄膜電極２ａを貼着してなる高分
子分散型液晶のシート状のものである。
【００１４】前記の液晶シート８は、具体的には、ＮＣ
ＡＰ（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌ
ｉｇｎｅｄ 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。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。
【００１５】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とが整列状態に基板
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（薄膜トランジ
スタ）１４を介してデータ配線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。
【００１６】また、図２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、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板を製造するなどの
後工程の段階においては切断除去されるものである。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（ａ）〜（ｅ）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（ａ）におけ
るソースおよびゲート配線上の線欠陥並びに図３（ｂ）
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。
【００１７】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。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４に示す構造となっている。例えば、図４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
ている。更にその２端子に対し一定の電圧が印加可能な
他の１個の端子から電気光学素子上面の薄膜透明電極２
ａに配線が施されている。
【００１８】図５ないし図８は、本発明を実施するため
に用いる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）、２
２は検査ヘッド、２３は操作盤をそれぞれ示している。
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。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９参照）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。
【００１９】検査ヘッド２２の内部構造の概略は図６に
示し、内部の詳細構造の一例を図７に示す。ただし、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。図６と図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。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３１ａ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。また、図６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に沿って図６または図７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。
【００２０】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３１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。
【００２１】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、相当電圧分布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の欠陥数とその位置、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割り出すことができ
る。また、図８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。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。
【００２２】次に前記の如く構成された検査装置を用い
て図２に示すアクティブマトリックス液晶ディスプレイ
５を検査する場合について、図１１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１
１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１５，１６
とを形成してなる方形状の領域を１枚の基板１２上に図
９または図１０に示すように複数個形成してなるものを
用いる。
【００２３】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。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。
【００２４】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
いる位置決めピボット３３ａ（図１０）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
付けて位置決めピボット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１０に示す
ように、１枚の方形状の基板１２上に、複数個（この例
では４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
ピボット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。
【００２５】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、
ステップ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。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。
【００２６】次に、前記の場合の電気光学素子２の挙動
について説明する。電気光学素子２として、先に説明し
た液晶シート８を用いた場合、電場が印加されない状態
では図１２（ａ）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させて光を透過させない状態とな
っているが、図１２（ｂ）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。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。
【００２７】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。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
をあらかじめ決めておけば、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。
【００２８】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でカッテイング装置およびデポジット装置に
送って補修を行い、補修の後にステップ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。
【００２９】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１３の符号Ｌに示すようにソースとドレ
イン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１４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１５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。
【００３０】（ｄ）次に図１６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１７に示すようにゲート配線１１の符号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１８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。
【００３１】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。
【００３２】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１３の符号Ｌに示すようにソースとドレ
イン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１４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１５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。
【００３３】（ｋ）次に図１６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
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。 （ｌ）次に図１７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１８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。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。
【００３４】上述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１３と図１４
に示すような短絡による点欠陥は、図２１と図２０にそ
れぞれ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１５〜図１８に示すよ
うな断線欠陥の場合、図１９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。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２１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２０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。
【００３５】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１９（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いも知る
ことができる。即ち、図１９（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。
【００３６】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まり向上に役
立つ。本発明の検査方法を適用すると図１３〜図１８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。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。
【００３７】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。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５０μｍ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。
【００３８】
【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
透明電極間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性質変化を
受光器で捕らえてアクティブマトリックス液晶ディスプ
レイ基板の欠陥検出を行うので、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
陥を一括して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。また、電気光学素子とし
て、高分子分散型液晶を用いると高分子分散型液晶を透
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。なお、高分
子分散型液晶を用いた場合は赤色に敏感であり、高分子
分散型液晶の電圧変化と透過率の関係が線形に近くなる
ので、精度良い検査ができる。
【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。
【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。
【図３】ショーティングバーの構成例を示すための平面
図。
【図４】電圧印加装置の一例を示す構成図。
【図５】前記検査装置の全体を示す構成図。
【図６】前記検査装置の検査ヘッドの内部構成図。
【図７】前記検査ヘッドの内部詳細図。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】検査手順の一例を示すフロー図。
【図１２】電場を印加していない状態の液晶シートの断
面図と電場を印加した状態の液晶シートの断面。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【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。
【図１９】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２０】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２１】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 (56)参考文献 特開 平３−142498（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−12852（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 101 G02F 1/1368

Claims (2)

    (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において、 電場を印加すると明るさ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上部に微
    小な空間をおいて配置し、前記アクティブマトリックス
    液晶ディスプレイ基板の画素電極に所定の電圧、幅及び
    周期を持つパルス列を印加することにより生ぜられる電
    場に応答した前記電気光学素子の明るさを受光器で検出
    するとともにこの受光器が受けた光の明るさの減衰時定
    数を求め前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ
    基板の画素の短絡抵抗の度合いを検出することを特徴と
    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
    査方法。
  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
    前記アクティブマトリックス液晶ディスプレイ基板上部
    に微小な空間をおいて配置し、前記アクティブマトリッ
    クス液晶ディスプレイ基板の画素電極に所定の電圧、幅
    及び周期を持つパルス列を印加することにより生ぜられ
    る電場に応答した前記電気光学素子の光学的性質の部分
    的変化のパターンを検出することによりアクティブマト
    リックス液晶ディスプレイ基板の画素の不良の種類を検
    出す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方法。
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