JP4350475B2 - 光学デバイスの製造方法およびこれに用いる欠陥判定用の検査具 - Google Patents

Description

本発明は、平面表示装置等の光学デバイスの製造方法に関する。また、これに用いる検査具に関する。

近年、液晶表示装置等の平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、パーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサあるいはＴＶ等の表示装置として、更に投射型の表示装置として各種分野で利用されている。

中でも、各画素電極にスイッチ素子が電気的に接続されて成るアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、盛んに研究・開発が行われている。

平面表示装置の製造にあたり、表示パネル本体の完成時または平面表示装置モジュールの完成時に、配線や導電パターンについての断線や短絡、並びに、ゴミや部分的な欠陥による輝度や色度のムラ等の表示欠陥を検出するための検査が行われる。一般には、上記信号線パッドおよび走査線パッドから所定の検査用信号を入力して画素の表示状態を観察することにより、断線や輝度ムラ等の欠陥を検出する検査が行われる。これのような検査は、光源装置を点灯させるというところから「点灯検査」と呼ばれている。

表示パネルの点灯検査の際に、ＣＣＤカメラ及び画像処理機構を備えた自動装置を用いることが種々提案されている（例えば特開平８−１４５８４８，特開平１１−１０１７１２）。しかし、点灯検査において、断線、短絡や明確な黒点（滅点）等の検出及び判定が容易であるのに対して、スポット状等の領域で輝度が周囲より低くなる輝度ムラ（濃淡ムラ）について、許容範囲であるかどうか等の判定は、比較的困難であった。そのため、現状では、微妙な表示ムラの検出や判定の能率や精度において、熟練検査員による目視検査に及ばない場合が多い。

表示面に表れる輝度ムラの程度（濃さ）や数を評価することにより、出荷可能は良品パネルと、そうでない不良品パネルとに判別するのであるが、これには、一般に、高度の熟練を要し、熟練度の低い検査員では、かなりの判定エラーを生じることとなっていた。

不良判定のための輝度ムラについての目視検査は、一般に、下記のいずれかの方法により行われる。

(1) 比較用の基準として、特定の濃さのムラが発生している表示パネルであって、許容限度を少し越えているもの（不良品の限度見本）、または、かろうじて許容限度内であるもの（良品の限度見本）を用いる。すなわち、これらの限度見本と検査対象の表示パネルとを比較することで良品・不良品の判定を行う。

(2) 特定の透過率のＮＤフィルタ(Neutral Density filter)を表示面上の表示ムラの個所に重ね合わせて、表示ムラが見えるかどうかの判別を行う。見えない場合には許容限度内として良品と判定し、見える場合には不良品と判定する。

(3) 点灯検査装置から表示パネルに入力する信号を工夫し、表示面上に特定の濃さの表示ムラを表示させる。すなわち、表示ムラと同様のパターンを、特定のソフトウェアを用いて表示面に表す。そして、これと比較することにより、表示パネルの表示ムラが許容限度内の濃さであるかどうかを判定する。
特開平８−１４５８４８号公報 特開平１１−１０１７１２号公報

上記のような従来の表示ムラ判定方法には、それぞれ、次のような問題点があった。

(1) 表示パネルの現物を限度見本として用いる方法
特定の濃さのムラを有する表示パネルを用いる必要があるが、そのような適当なものの存在確率は低い。

また、効率的な検査を行うためには、表示パネルを駆動させるための装置を２台並べて設置する必要がある。駆動装置が１台しかない場合には、一旦、限度見本としての表示パネルをセットして点灯表示させた後、判定対象の表示パネルをセットして、記憶に頼って比較するという作業が必要となる。そのため、かなりの熟練を要し、判定エラーの可能性も増すこととなる。

さらに、限度見本用の表示パネルに表れる表示ムラが、経時的に薄くなって行く場合が少なからずある。そのため、一定時間おきに、表示ムラの濃さを確認するという確認管理の業務が発生する。

(2) ＮＤフィルターを用いる判定
ＮＤフィルターを用いる判定では、作業場所の環境照明の影響を強く受けるので、照度管理を厳密に行う必要がある。

また、一般に市販されているＮＤフィルターは、透過率のばらつきが大きい。そのため、照度管理を厳密に行ったとしても、透過率のバラツキに起因する判定のバラツキが生じてしまう。

(3) 表示ムラ類似のパターンをソフト的に表示する方法
通常の液晶パネル等の表示パネルにおいては、表示面に対する視線の角度（視角）により、濃淡が鋭敏に変化してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、光学デバイスの主面に表れる光学ムラの欠陥判定の判定精度を向上させることができる光学デバイスの製造方法および検査具を提供するものである。

本発明の検査具は、平面表示装置の表示面に表れる表示ムラの濃さを判定するのに用いる検査具であって、透明なシートまたはフィルムの上に、寸法が４０μｍ以下のドットからなる濃淡表示パターンを設けたことを特徴とする。

上記構成により、熟練度や多少の作業条件の違いに左右されることなく、高い精度及び信頼度にて判定を行うことができる。

好ましくは、前記濃淡表示パターンが一枚のシートまたはフィルム上に複数並列され、これらは面積当たりのドット部分の占有率が互いに異なる。

このような構成であると、濃さの判定を迅速に行うことができる。

また、さらに好ましくは、表示ムラの径または幅を計測するための、複数の幅のスリットパターンまたは線、または複数の径の抜きパターンまたはベタパターンが、前記透明なシートまたはフィルム上に、併せて設けられる。

このような構成であると、表示ムラの径または幅についても、濃さを判定するのとほぼ同時に、容易に評価することができる。

本発明の平面表示装置の製造方法は、表示パネルの周縁部に駆動回路系統を実装する前または後に、該表示パネルを動作させて表示欠陥を検査する点灯検査を行い、該点灯検査において、表示ムラを検出するとともに、検出された表示ムラが濃さまたは寸法の観点から許容範囲内であるかを判定するための判定操作を行う、平面表示装置の製造方法において、透明なシートまたはフィルムの上に、寸法が４０μｍ以下のドットからなる濃淡表示パターンを設けたものを予め用意し、前記濃淡表示パターンを前記表示ムラと比較対照して濃淡レベルが同等であるかもしくは大小関係にあるかを判別することにより該表示ムラの濃さを判定するか、または、前記濃淡表示パターンでもって覆ったときに該表示ムラが視認可能であるかどうかを判別することにより該表示ムラの濃さを判定することを特徴とする。

光学ムラの欠陥判定の精度を格段に向上させることができる。

本発明に用いる検査具は、光透過性を有し、無色透明なシートまたはフィルムの上に、例えば寸法が４０μｍ以下のドットの集合体からなる濃度パターンを設けたものである。

ベースとなるシートまたはフィルム（以降、厚みの小さいものをも含めてシートという）としては、適当な透明度（光透過率及びヘイズ）及び耐久性を備えているものならば、いずれも使用可能である。好ましいものとしては、ポリメチルペンテン樹脂等のオレフィン系樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリエチレンナフタレートといった飽和ポリエステル系樹脂、メタクリル樹脂やアクリル系樹脂等から成る、厚さ５０〜５００μｍのシートを挙げることができ、無色透明であることが望ましい。濃度パターンのベースとして無色透明なシートを用いれば、絶対的な濃さではなく、被検査物の下地色に対する光学ムラの程度を検査することが可能となる。

このベースとなる透明シート上に、複数の濃度パターンがフォトリソグラフィー等の一般的な印刷方法により設けられる。ベースの透明シートには、必要に応じて、印刷適性を改善するための処理が予め施される。また、場合によっては、インクジェット描画法や、オフセットといった方法で、濃度パターンを設けることも可能である。

各濃度パターンは、好ましくは、互いに非連続の円形または矩形状等のドット（網点）が均等に分布したものであり、パターン配置個所の面積に対するドット部分の占有率を違えることにより各レベルの濃淡を表現する。このドットは、市松模様等であっても良い。

濃度パターンをなすドットは、好ましくは黒色であり、寸法が４０μｍ以下、好ましくは２０〜３５μｍである。寸法が４０μｍを越えると、場合によりモアレパターンといった干渉縞が表れて表示に悪影響を与えるおそれがある。一方、２０μｍより微小な寸法では、印刷等により濃度パターンを形成するためのコストが上昇するため好ましくない。また、このように寸法を小さくしても性能上のメリットがない。

また、本発明は少なくとも１つの濃度パターンを有すればよいが、好ましくは複数の異なる濃度レベルの濃度パターンが形成される。光学ムラの許容値が常に変動しない場合には、それに合せた濃度レベルの濃度パターンを少なくとも１つ設ければよいが、場合によって許容値が変更になる場合があり、それに合せた複数の濃度パターンを備えていることが望ましい。また、所定の濃度間隔で複数の濃度レベルの濃度パターンを形成してもよく、光学ムラの程度を把握するための尺度とすることができる。また、複数の濃度パターンを形成する場合、各濃度パターンの配列順所は、濃度レベルの順序に合せて配列することが望ましい。これにより、どのレベル範囲に含まれているかを判断することが可能となる。ここでは、許容値付近の濃度レベルについては１％〜２％刻みの濃度間隔の濃度パターンを配列し、４５％にいたるまでの濃度間隔は５％刻みとしている。

検査具をこのように形成することにより、複数の異なる濃度レベルを有する検査具を用いて検査する場合と比べ、より容易に検査を行うことが可能となる。また、光学ムラ不良の有無の判断だけでなく、その程度を管理することが可能となる。

本発明の検査具には、好ましくは、光学ムラ、ここでは表示ムラの寸法の測定または判定を行うためのパターンが、併せて設けられる。具体的には、一定幅のスリットをなすパターンまたは一定幅の線分により設けられるか、或いは、ベタパターン中の所定の径の矩形状もしくは円形状の抜きパターン、または所定径の矩形状もしくは円形状のベタパターンにより、寸法決定用のパターンが設けられる。

本発明の検査具を用いた光学ムラの判定は、光学ムラまたはその候補を検出した後、所定の濃度パターンと比較対照して、濃さが同等であるかどうか等を調べることで行うことができる。

例えば、図３に示すように、表示ムラの寸法ごとに許容可能な濃さが設定されている場合には、その所定レベルの濃度パターンに比べて、同等以下の濃さであるか、またはこれより濃さが強いかどうかを判別し、これにより、問題となる程度の表示ムラを特定する。そして、このような表示ムラの表示パネルあたりの個数が、許容限度を超える場合に不良と判定することができる。または、あるレベル以上の濃さの表示ムラの数と、寸法や濃さのレベルにより決まる係数とを掛けあわせた値が、設定許容値を超えるかどうかにより、表示パネルが不良であるかどうかを決定することもできる。

この際の比較対照にあたり、図４に示すように、光学デバイスの光出射面となる主面上に検査具を載置し、適当な濃度パターンが該表示ムラの隣に来るようにシート状の検査具を配置することにより、容易に判定を行うことができる。特には、濃淡ゲージとして、濃さのレベルが段階的に異なる複数濃度パターンを、例えばレベルの順に一列に並べて置くことにより、一連の濃度パターンを順次、判定対象の表示ムラの隣に置いて比較することができ、判定操作を容易に行うことができる。しかも、極めて迅速に行うことが可能である。

上記のような比較対照による判定に代えて、前記濃度パターンを判定対象の表示ムラの上に重ね合わせて、該表示ムラが視認可能であるかどうかにより、表示ムラの濃さの判定を行うこともできる。この場合も、濃さのレベルが段階的に異なる濃度パターンの列により、順次、重ね合わせを行うことで、容易かつ迅速に判定の操作を行うことができる。

比較対照または被覆による判定は、作業者が肉眼、ルーペまたは実体顕微鏡を通じて観察することにより行うことができる。場合によっては、画像解析を用いた自動装置により、被覆状態での視認可能性等を判別することも可能である。

このような表示ムラの検査は、表示パネル本体を組み立てた後、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）や駆動ＰＣＢを組み付ける前、または後（すなわち表示パネルの完成後）に、点灯検査により行うことができる。場合により、バックライト装置等を組み付けた後に行うこともできる。

なお、平面表示装置におけるアレイ基板や対向基板の作製は、例えば、特開平9-160076号や特開2000-267595号、または、特開2000-330484や特開2001-339070に記載の方法によって行うことができる。

本発明の検査具及び検査方法は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ型の表示装置等にも用いることができる。また、濃淡レベルまたは濃さの判定は、白表示の場合の輝度のレベルのみならず、特定の色表示を行ったときの濃淡レベル等について行うことも可能である。この場合、濃度パターンのドットは、その特定色のパターンとして設けられてもよい。

また、本実施形態のように、黒色ドットを用いる場合には、中間調の灰色表示状態で検査することが望ましい。

検出及び判定の対照の表示ムラとして、一義的には異物によるものが想定されるが、発生の原因に限らず、表示面上に同様な具合に表れるものであれば良く、特には、スポット状に限らず、線状等のものであっても良い。

次に、本発明の具体的な実施例について図１〜２及び表１〜２を用いて説明する。

まず、実施例の検査具について、図１〜２を用いて説明する。

図１に示すように、検査具１は、長方形の透明シート１５上の右半部に、表示ムラの濃さを決定するための濃淡ゲージ２が設けられ、左半部に、該表示ムラの概略寸法を測定するための寸法ゲージ３が設けられている。

濃淡ゲージ２は、各レベルの濃さ（輝度レベル）を表示する、スクリーントーン状の印刷パターン（濃度パターン２１，２２）が、縦に配列されたものである。具体的には、５ｍｍ角の正方形の濃度パターン２１と、この右方の直径０．５ｍｍの円形状の濃度パターン２２との対からなる、各レベルの濃さのパターンが、縦方向に配列されたものである。これら濃度パターン２１，２２の対は、ドットの面積占有率が３〜４５％の９段階に設定されて、手前側へと昇順に並べられている。

図２には、ドットの面積占有率が３％である濃度パターン２１，２２の対と、ドットの面積占有率が４５％である濃度パターン２１，２２の対とについて、ドット構成を模式的に示す。図２に示すように、濃度パターン２１，２２をなす各ドットは、実施例において、いずれも独立の円形状である。なお、各ドットの径は全て３０μｍに統一されている。

なお、濃度パターン２１の左方には、ドット面積占有率の数値を表示する文字印刷２３が施されている。

このように各濃度レベルの濃度パターンにおいて、そのパターン輪郭が正方形パターンと円形状のパターンを形成したことにより、ムラの形状や程度によって適切な大きさ、パターンの濃度パターンを用いて検査することができ、検査精度を向上させることができる。

一方、透明シート１５の左側に設けられる寸法ゲージ３は、表示ムラの寸法を迅速に評価・計測するために、各段階の寸法を表すパターンが配列されたものである。具体的には、０．０３〜０．７０ｍｍの範囲の１６段階に設定された寸法ごとに、一組の寸法表示用のパターン３１〜３４が設けられ、これらが縦方向に配列されている。

寸法値ごとに一組の寸法表示用のパターンは、それぞれ、矩形ドット状のパターン３１と、この右側に位置する直線状パターン３２とを含む。さらには、これらパターン３１，３２の手前側に配置され、これらパターン３１，３２の白黒を反転したような、抜きドットパターン３３、及び抜き直線パターン（スリットパターン）とを含む。なお、各組の寸法表示用パターン３１〜３４の左側には、寸法を表示する文字印刷３５が施されている。

寸法ゲージ３による表示ムラの寸法の測定をする場合には、矩形状のドット３１または直線パターン３２が、測定対象の表示ムラの直ぐ隣に来るように、検査具１を配置する。そして、このような操作を順次行うことにより、同等の寸法のものを見つけだしたときに、その左の文字印刷３５に示された寸法を表示ムラの寸法として記録する。表示ムラの寸法の測定は、該表示ムラが抜きパターン３３またはスリットパターン３４中に「填り込む」ように検査具１を配置するといった操作により同様に行うこともできる。

表１〜２には、実施例の検査具を用いる方法の効果等についての評価結果を示す。

表１には、熟練度の異なる５人の検査員により、１０個の表示パネルサンプルについて所定の短時間内に良品・不良品の判定を行った場合の判定正解率の平均値について示す。また、良品を不良品とした誤判定した良品誤判定率（オーバーキル）、及び不良品を良品と誤判定した不良品誤判定率（アンダーキル）をも同様に示す。また、同一の条件で、従来技術に係る「限度見本」を用いた結果について試験を行い、表１中に、比較例としてまとめて示した。
表１の結果から知られるように、「限度見本」を用いる従来技術に比べて、オーバーキルが２０％→２％と極めて顕著に減少し、この結果、判定正解率も大きく向上した。

なお、表１には示さないが、実施例の方法であると、「限度見本」を用いる比較例に比べて、未熟練検査員による判定正解率が顕著に上昇し、熟練検査員による判定結果との違いが、顕著に小さくなった。さらに、熟練・未熟練に限らず検査員間の個人差による判定結果の違いも小さくなった。

次に、表２には、実施例の検査具１を用い、表示パネル上に表れた実際の２個の表示ムラについて、各環境照度にて判定した結果を示す。ここでは、５ｍｍ角の濃度パターン２１を基準にして判定を行い、同等の濃さに見える濃淡表示パターン２１のドット面積占有率の数値を示した。また、表１の場合と同様に、５人の検査員による評価結果の平均値を示した。
いずれの表示ムラのサンプルの場合にも、濃さの判定に、環境照度による影響は全く見られなかった。すなわち、実施例の方法によると、検査個所における環境照度に左右されず、確実に検査を行うことができ、環境照度を一定にするための労力を省くことができるのである。

濃淡ゲージ２は、ドット印刷により、容易に、かつ安定して作製することができる。また、はげ落ちない限り濃度レベルに変化がないため、濃度レベルの変化を監視するような管理が不要である。さらに、印刷パターンであるため、視角によるバラツキがない。すなわち、濃さの参照基準の作成・準備、及び保管・管理について格段に容易となり、また低コストとなる。

また、検査具１を、表示パネル上または表示パネルに近接させて配置した状態で、判定を行うものであるから、表示ムラの濃さを検査員が記憶する必要がなく、判定に熟練を必要としない。また、実際に特定レベルの表示ムラが表れた表示パネル（限度見本）を用意する必要がない。また、複数の拠点で同一の基準で判別することができる。表示パネル上に載置して用いる場合には、表示ムラの個所と同等のバックライト光及び環境照度の影響を受けるため、通常の条件では、照明条件により濃淡の評価が左右されることがない。すなわち、同一条件で同時に検査することができ、濃さの判定の信頼性を大きく向上し、評価のバラツキを著しく低減することができる。

また、 濃度パターンは、ドットの面積占有率を自由に設定することにより、所望の濃さのレベルを容易に実現できる。そのため、表示パネルの品種の切り替えにも機敏かつ柔軟に対処することができる。また、濃さのレベルをドットの面積占有率を基準として容易に数値化することができるので、客観的な評価によるデータ化を行うことができる。

さらには、判定に要する時間を大幅に短縮し、検査の作業効率を大きく向上することができる。

尚、本発明の一実施形態について、表示装置を例にとり説明したが、これに限定されず、面状の光出力を行う光学デバイス全般に適用できる。例えば、面状光源等の照明装置の光出射面内の光学ムラの良否判定および程度判定にも適用することができる。

実施例の検査具の全体を模式的に示す外観図である。 実施例の検査具の濃淡ゲージをなす各スクリーントーンのパターン（濃淡表示パターン）について説明するための模式的な部分拡大図である。図２（ａ）は、ドット占有率３％のスクリーントーンを、図２（ｂ）は、ドット占有率４５％のスクリーントーンについて示す。 本発明の検査具を用いた良否判定の手順について説明するための模式的なフローチャートである。 本発明の検査具を光学デバイスの光出射面上に重ね、濃度パターンが表示ムラの隣に来るように配置した様子を示す模式的な平面図である。

符号の説明

１ 表示ムラ判定用の検査具
１５ 透明フィルム
２ 濃淡ゲージをなす印刷パターン
２１ ５ｍｍ角の正方形の濃淡表示パターン
２２ ０．５ｍｍ径の円形の濃淡表示パターン
３ 寸法ゲージをなす印刷パターン

Claims (13)

1. 光学デバイスの一主面上の面内光学ムラを検出するとともに、検出された前記光学ムラの濃さの程度を判定するための判定操作を行う光学デバイスの製造方法において、
   前記光学デバイスが表示パネルであり、
   透明なシートまたはフィルムに、少なくとも１つの濃度パターンを設けた検査具を前記光学デバイスの前記主面上に載置し、
   前記濃度パターンと前記光学ムラとを比較対照してそれら濃度レベルが同等か、もしくは大小関係にあるかを判別することにより前記表示ムラの濃さの程度を判定することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
2. 光学デバイスの一主面上の面内光学ムラを検出するとともに、検出された前記光学ムラの濃さの程度を判定するための判定操作を行う光学デバイスの製造方法において、
   前記光学デバイスが照明装置であり、
   透明なシートまたはフィルムに、少なくとも１つの濃度パターンを設けた検査具を前記光学デバイスの前記主面上に載置し、
   前記濃度パターンと前記光学ムラとを比較対照してそれら濃度レベルが同等か、もしくは大小関係にあるかを判別することにより前記表示ムラの濃さの程度を判定することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
3. 前記判定操作中に前記光学デバイスは動作状態にあり、前記主面から光を出射していることを特徴とする請求項１または２記載の光学デバイスの製造方法。
4. 前記濃度パターンが前記光学ムラに隣接するよう前記検査具を前記光学デバイスの前記主面上に載置することを特徴とする請求項１または２記載の光学デバイスの製造方法。
5. 前記濃度パターンが前記光学ムラを覆うよう前記検査具を前記光学デバイスの前記主面上に載置することを特徴とする請求項１または２記載の光学デバイスの製造方法。
6. 前記検査具は濃度レベルの異なる複数の濃度パターンを含んで構成されることを特徴とする請求項１または２記載の光学デバイスの製造方法。
7. 前記濃度パターンは濃度レベルの大きさの順に従って配列されることを特徴とする請求項６記載の光学デバイスの製造方法。
8. 前記判定の際、前記配列された一連の前記濃度パターンを、判定対象の前記光学ムラに順次適用して、濃度レベルの比較対照、または、視認可能かどうかの判別を行なうことを特徴とする請求項７記載の光学デバイスの製造方法。
9. 前記濃度パターンは、前記シートまたはフィルムに設けられた複数のドットにより構成され、前記濃度パターンの前記濃度レベルは単位面積あたりの前記ドットの占有率で表現されることを特徴とする請求項１または２記載の光学デバイスの製造方法。
10. 前記ドットの寸法は４０μｍ以下であることを特徴とする請求項９記載の光学デバイスの製造方法。
11. 前記検査具は、前記ドットの占有率の異なる複数の濃度パターンを含んで構成され、前記ドットの占有率が３〜４５％の範囲の前記濃度パターンを有することを特徴とする請求項９記載の光学デバイスの製造方法。
12. 前記検査具は、前記濃度レベルが低い濃度レベルにおいては１〜３％の間隔をおいて形成され、高い濃度レベルにおいては５％の間隔をおいて形成されることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの製造方法。
13. 表示パネルまたは照明装置の主表面に現れる光学ムラの濃さの程度を判定するための検査具であって、
    無色透明なシートまたはフィルムでなるベース基板と、
    前記ベース基板に設けられ、寸法が４０μｍ以下のドットの集合体からなる濃度パターンを有することを特徴とする検査具。