JP4457662B2 - 電極検査方法および電極検査装置 - Google Patents

Description

本発明は基板上に形成された電極の検査に関するものであり、特にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の基板に形成される電極の検査方法および検査装置に関するものである。

一般に、ＰＤＰは２枚のガラス基板である前面基板と背面基板とを貼り合わせ、前面基板と背面基板との間に形成される放電空間にネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）等の希ガスを封入した構造になっている。前面基板上には、走査電極と維持電極とからなる表示電極が複数形成され、その表示電極を覆うように誘電体層が形成され、誘電体層上に保護層が形成されている。背面基板上には、表示電極と直交する方向に複数のアドレス電極と隔壁が形成され、隔壁で仕切られた領域に蛍光体層が形成されている。そして、表示電極とアドレス電極に所定の電圧を印加して放電を発生させ、この放電によって生じる紫外線で蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。

このようなＰＤＰの製造工程においては、表示電極やアドレス電極をガラス基板上に形成すると、形成した電極の一部に断線や欠け、隣接する電極間の短絡といった不良が発生することがある。そこで、例えば特許文献１に開示されているように、形成した電極について検査が行われる。
特開２００２−２１４２７５号公報

ところで、近年、ＰＤＰに対して低消費電力、高輝度化の要求が高まっており、また高精細化が進んでいる。そのためパネル画素数は、ワイドＶＧＡ（垂直方向８５０画素、水平方向４８０画素）、ＸＧＡ（垂直方向１０２４画素、水平方向７６８画素）からＨＤＴＶ（垂直方向１９２０画素、水平方向１０８０画素）へと高精細化する傾向であり、１画素のセルピッチも小さくなる。これに伴い、電極の幅もかなり狭くなっており、このような電極に対応できる電極検査が要望される。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、ＰＤＰ等を製造する際に基板上に形成された電極の不良箇所を容易かつ迅速に検出することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、基板上に形成された電極の検査方法において、前記電極の一端部のみに前記電極の温度を制御する電極温度調節手段を接触させ、前記基板と前記電極のそれぞれの温度を異ならせ、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出することにより電極の検査を行い、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも小さい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも低くし、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも大きい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも高くすることを特徴とする電極検査方法である。

また、本発明は、基板上に形成された電極の検査装置において、前記基板の温度を制御する基板温度調節手段と、前記電極の温度を制御する電極温度調節手段と、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段とを有し、前記電極温度調節手段は前記電極の一端部のみに接触するように構成されたことを特徴とする電極検査装置である。

本発明によれば、ＰＤＰ等を製造する際に基板上に形成された電極の不良箇所を容易かつ迅速に検出することができる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、基板上に形成された電極の検査方法において、前記電極の一端部のみに前記電極の温度を制御する電極温度調節手段を接触させ、前記基板と前記電極のそれぞれの温度を異ならせ、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出することにより電極の検査を行い、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも小さい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも低くし、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも大きい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも高くすることを特徴とする電極検査方法である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、基板および電極の温度を−６６℃〜８９℃の範囲で設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、基板上に形成された電極の検査装置において、前記基板の温度を制御する基板温度調節手段と、前記電極の温度を制御する電極温度調節手段と、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段とを有し、前記電極温度調節手段は前記電極の一端部のみに接触するように構成されたことを特徴とする電極検査装置である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、基板温度調節手段は基板を加熱する手段を有するとともに電極温度調節手段は電極を冷却する手段を有するか、または、基板温度調節手段は基板を冷却する手段を有するとともに電極温度調節手段は電極を加熱する手段を有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、基板および電極の温度を−６６℃〜８９℃の範囲で設定することを特徴とする。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
まず、ＰＤＰの構造について図１を用いて説明する。図１（ａ）はＰＤＰの一部分を所定方向に切った断面図であり、同図（ｂ）は前記所定方向に対して垂直な方向に切った断面図である。

ガラス基板である前面基板１上には、ストライプ状の走査電極２および維持電極３が対となった表示電極が複数形成されており、走査電極２および維持電極３を覆うように誘電体層４が形成され、誘電体層４上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層５が形成されている。走査電極２および維持電極３は、それぞれ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等からなる透明電極６と、透明電極６上に形成された銀（Ａｇ）等からなる金属電極７とにより構成されている。

また、背面基板８上にはストライプ状のアドレス電極９が複数形成されており、アドレス電極９を覆うように誘電体層１０が形成されている。さらに、誘電体層１０上にはアドレス電極９の間に位置するようにアドレス電極９に平行な隔壁１１が形成されている。そして、隣接する隔壁１１間には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体層１２が１色ずつ順に形成されている。

前面基板１と背面基板８とは、走査電極２および維持電極３とアドレス電極９とが直交するように対向配置されて周囲が密閉され、基板間に形成される放電空間にはＮｅとＸｅ等の希ガスが封入されている。表示を行う際の最小単位であるセルは、走査電極２および維持電極３とアドレス電極９との立体交差部に形成される。走査電極２とアドレス電極９とに電圧を印加して表示を行うセルを選択し、走査電極２と維持電極３との間に交流電圧を印加して、各セルにおける放電によって生じる真空紫外線により蛍光体層１２を発光させ、前面基板１を透過する光で画像表示を行うものである。

このようなＰＤＰを製造する場合、前面基板１と背面基板８のそれぞれの上に、電極等の所定の構造物を順次積層して形成した後、前面基板１と背面基板８とを貼り合わせる。電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法、フィルムラミネート法等によってガラス基板上に電極材料の膜を形成した後、その膜をフォトリソグラフィー法によってパターニングする方法や、スクリーン印刷あるいはオフセット印刷によりパターニング印刷する方法がある。また、誘電体層４、１０はスクリーン印刷法やフィルムラミネート法等により形成される。隔壁１１は、隔壁材料の膜を形成してサンドブラスト法によって切削する方法や、感光性ペーストを成膜してリソグラフィーによりパターニングする方法等によって形成される。蛍光体層１２は、スクリーン印刷により隣接する隔壁１１間にＲ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法等によって形成される。

そして、ＰＤＰの製造工程においては、走査電極２、維持電極３、アドレス電極９の電極を基板上に形成した後、形成した電極に断線等のような不良が発生していないかどうかを確認するために、電極検査を行う。図２は前面基板１上に走査電極２および維持電極３を形成したときの平面図であり、走査電極２と維持電極３はそれぞれ前面基板１の対向する辺に引き出され、各辺の端部に設けられた端子に接続されている。このように基板上に形成された電極について検査を行う。以下に、本発明の実施の形態１による電極検査装置について、図面を参照しながら説明する。

図３は電極検査装置の概略構成図である。図３に示すように、電極１３が形成された検査対象の基板１４は検査台１５上に載置され、電極検査が行われる。検査台１５の上部には熱伝導体１６が設けられており、検査台１５内には、熱伝導体１６の下部に接するように、電気抵抗ヒーター等のようなヒーター１７と熱電対１８が複数設けられている。温度制御装置１９は、熱電対１８からの温度情報に基づいてヒーター１７を制御するものである。検査対象の基板１４は真空吸着装置（図示せず）によって熱伝導体１６に吸着固定される。基板１４の温度は、温度制御装置１９でヒーター１７を制御することによって基板面内においてほぼ均一に維持することができる。また、基板１４上に形成された電極１３および基板１４から放射される赤外線を検出するための赤外線カメラ（赤外線検出手段）２０と、赤外線カメラ２０からのデータを処理し、不良箇所を特定するための演算処理部２１と、不良箇所の位置座標を記憶するための記憶部２２とを有している。例えば線幅が７０μｍの電極１３について電極検査するためには、赤外線カメラ２０は１０μｍ□程度の解像度を持つものが望ましい。

また、図４に示すように、基板１４上に形成した電極１３を冷却して低温に保持するために、ペルチェ素子２３と熱電対（図示せず）が多数設けられ、ペルチェ素子２３が装着された熱伝導体２４が電極１３に接触する構成となっている。温度制御装置２５は、熱電対からの温度情報に基づいてペルチェ素子２３を制御するものであり、これによって電極１３の温度をほぼ均一に維持することができる。なお、電極１３および基板１４は、それぞれ前述した金属電極７および前面基板１に対応するものであり、透明電極６は省略している。また、図３においては、図４で示したペルチェ素子２３、熱伝導体２４および温度制御装置２５を省略している。

上記のように電極検査装置は、検査対象の基板１４の温度を一定に保つための基板温度調節手段と、基板１４上に形成された電極１３の温度を一定に保つための電極温度調節手段と、不良箇所認識手段を有している。すなわち、熱伝導体１６、ヒーター１７、熱電対１８および温度制御装置１９によって基板温度調節手段を構成し、ペルチェ素子２３、熱伝導体２４、温度制御装置２５および熱電対によって電極温度調節手段を構成し、赤外線カメラ２０、演算処理部２１および記憶部２２によって不良箇所認識手段を構成している。なお、図示していないが、電極検査装置は、電極１３および基板１４から放射される赤外線のみを検出することができるように、周囲からの放射赤外線を遮蔽するための暗幕内に設置されている。

次に、この電極検査装置を用いて電極検査を行う方法について説明する。まず、電極１３が形成された検査対象の基板１４を、検査台１５上部の熱伝導体１６上の所定位置に設置し、真空吸着装置によって吸着固定する。また、ペルチェ素子２３が装着された熱伝導体２４を基板１４上の電極１３に接触させる。そして、基板温度調節手段によって基板１４を所定の温度に保ち、電極温度調節手段によって電極１３を所定の温度に保つようにする。例えば、基板１４の温度を５０℃とし、電極１３の温度を−２０℃に保つように制御したとする。このとき、電極１３の部分（電極領域という）と、電極１３が形成されていない基板１４の部分（非電極領域という）からは下記のプランクの法則に従い、赤外線が放射されている。

プランクの法則：Ｗλ＝ελ・Ｃ₁・λ^-5／｛ｅｘｐ（Ｃ₂／λＴ）−１｝
Ｗλ：波長λにおける放射強度
ελ：波長λにおける放射率
Ｃ₁：３．７４×１０^-16（Ｗ・ｍ²）
Ｃ₂：１．４４×１０^-2（ｍ・Ｋ）
Ｔ：温度 （Ｋ）
また、温度Ｔ（Ｋ）における放射赤外線のピーク波長（赤外線の放射強度が最大となる波長）λ_max（μｍ）は、以下のウィーンの法則に従う。

ウィーンの法則：λ_max＝２８９８／Ｔ
プランクの法則によると、５０℃近辺の温度域で保たれている非電極領域から放射される赤外線（波長６〜１２μｍ）の放射強度（赤外線量という）と、−２０℃近辺の温度域で保たれている電極領域から放射される赤外線（波長８．５〜１４．５μｍ）の放射強度は、赤外線の放射率が電極領域と非電極領域とで同等である場合、大きな差が発生し、電極領域から放射された赤外線量は非電極領域から放射された赤外線量に比べてかなり少なくなる。そのために、赤外線カメラ２０は電極領域と非電極領域のコントラストを十分に認識することができる。

ここで、電極１３に断線があれば、断線箇所から先の部分（熱伝導体２４が接触していない側の部分）の赤外線量は正常な電極領域よりも多くなり、また電極１３の間が短絡していれば、その部分の赤外線量は正常な非電極領域よりも少なくなる。このようにして、電極領域および非電極領域から放射された赤外線は、赤外線カメラ２０により測定、定量され、その情報は信号ケーブルを通じて演算処理部２１に送られ、電極１３の不良箇所と不良の程度、不良の種類を特定することができる。ここで不良の判定には、電極１３が一定間隔の規則性を以って配置されていることを利用した比較法や、本来の電極パターンから予見できるパターンマッチング法などを利用することができる。さらにそのデータを記憶部２２に記憶させることによって、電極１３の不良部分を修正する作業を容易にすることができ、プロセスの改善につなげることができる。

本実施の形態１では、電極１３の材料と基板１４の材料の赤外線放射率が同等であっても、基板１４を電極１３よりも高温に保つことで放射される赤外線量を変えることができるので、温度による赤外線量の違いから電極１３の不良箇所を容易に検出することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２による電極検査装置について、図面を参照しながら説明する。

図５は実施の形態２による電極検査装置の概略構成図である。図５に示すように、電極１３が形成された検査対象の基板１４は検査台１５上に載置され、電極検査が行われる。検査台１５の上部には熱伝導体１６が設けられており、検査台１５内には、熱伝導体１６の下部に接するように、ペルチェ素子２６と熱電対１８が複数設けられている。温度制御装置２７は、熱電対１８からの温度情報に基づいてペルチェ素子２６を制御するものである。検査対象の基板１４は真空吸着装置（図示せず）によって熱伝導体１６に吸着固定される。基板１４の温度は、温度制御装置２７でペルチェ素子２６を制御することによって基板面内においてほぼ均一に維持することができる。また、基板１４上に形成された電極１３および基板１４から放射される赤外線を検出するための赤外線カメラ（赤外線検出手段）２０と、赤外線カメラ２０からのデータを処理し、不良箇所を特定するための演算処理部２１と、不良箇所の位置座標を記憶するための記憶部２２とを有しており、実施の形態１の場合と同じである。

また、図６に示すように、基板１４上に形成した電極１３を加熱して高温に保持するために、電極加熱用のヒーター２８と熱電対（図示せず）が設けられ、ヒーター２８が装着された熱伝導体２４が電極１３に接触する構成となっている。温度制御装置２９は、熱電対からの温度情報に基づいてヒーター２８を制御するものであり、これによって電極１３の温度をほぼ均一に維持することができる。なお、図５においては、図６で示した熱伝導体２４、ヒーター２８および温度制御装置２９を省略している。

上記のように電極検査装置は、検査対象の基板１４の温度を一定に保つための基板温度調節手段と、基板１４上に形成された電極１３の温度を一定に保つための電極温度調節手段と、不良箇所認識手段を有している。すなわち、熱伝導体１６、ペルチェ素子２６、熱電対１８および温度制御装置２７によって基板温度調節手段を構成し、熱伝導体２４、ヒーター２８、温度制御装置２９および熱電対によって電極温度調節手段を構成し、赤外線カメラ２０、演算処理部２１および記憶部２２によって不良箇所認識手段を構成している。なお、図示していないが、電極検査装置は、電極１３および基板１４から放射される赤外線のみを検出することができるように、周囲からの放射赤外線を遮蔽するための暗幕内に設置されている。

次に、この電極検査装置を用いて電極検査を行う方法について説明する。まず、電極１３が形成された検査対象の基板１４を、検査台１５上部の熱伝導体１６上の所定位置に設置し、真空吸着装置によって吸着固定する。また、ヒーター２８が装着された熱伝導体２４を基板１４上の電極１３に接触させる。そして、基板温度調節手段によって基板１４を所定の温度に保ち、電極温度調節手段によって電極１３を所定の温度に保つようにする。例えば、基板１４の温度を−２０℃とし、電極１３の温度を５０℃に保つように制御したとする。このとき、電極１３の部分（電極領域という）と、電極１３が形成されていない基板１４の部分（非電極領域という）からは前述したプランクの法則に従い、赤外線が放射されている。

プランクの法則によると、５０℃近辺の温度域で保たれている電極領域から放射される赤外線（波長６〜１２μｍ）の赤外線量と、−２０℃近辺の温度域で保たれている電極領域から放射される赤外線（波長８．５〜１４．５μｍ）の赤外線量は、赤外線の放射率が電極領域と非電極領域とで同等である場合、大きな差が発生し、非電極領域から放射された赤外線量は電極領域から放射された赤外線量に比べてかなり少なくなる。そのため、赤外線カメラ２０は電極領域と非電極領域のコントラストを十分に認識することができる。

ここで、電極１３に断線があれば、断線箇所から先の部分（熱伝導体２４が接触していない側の部分）の赤外線量は正常な電極領域よりも少なくなり、また電極１３の間が短絡していれば、その部分の赤外線量は正常な非電極領域よりも多くなる。このようにして、電極領域および非電極領域から放射された赤外線は、赤外線カメラ２０により測定、定量され、その情報は信号ケーブルを通じて演算処理部２１に送られ、電極１３の不良箇所と不良の程度、不良の種類を特定することができる。ここで不良の判定には、電極１３が一定間隔の規則性を以って配置されていることを利用した比較法や、本来の電極パターンから予見できるパターンマッチング法などを利用することができる。さらにそのデータを記憶部２２に記憶させることによって、電極１３の不良部分を修正する作業を容易にすることができ、プロセスの改善につなげることができる。

本実施の形態２では、電極１３の材料と基板１４の材料の赤外線放射率が同等であっても、電極１３を基板１４よりも高温に保つことで放射される赤外線量を変えることができるので、温度による赤外線量の違いから電極１３の不良箇所を容易に検出することができる。

以上のように上記実施の形態１，２では、電極１３と基板１４との間で温度差をつけて赤外線量を検出しており、電極１３および基板１４の材料に応じて電極検査時の温度を適宜設定することにより、精度よく電極検査を行うことができる。例えば、基板材料の赤外線放射率が電極材料の赤外線放射率よりも大きい場合には、実施の形態１のように基板１４を高温にし電極１３を低温にすることで検出感度を上げることができる。また、基板材料の赤外線放射率が電極材料の赤外線放射率よりも小さい場合には、実施の形態２のように基板１４を低温にし電極１３を高温にすることで検出感度を上げることができる。

また、基板１４の各辺に引き出された電極１３に一括して熱伝導体２４を接触させればよく、個々の電極１３に対応して検査用のプローブを当てる必要はないので、短時間で容易に電極検査を行うことができる。赤外線を検出することにより検査を行っているので、断線幅が小さい場合でも断線箇所を検出することができる。また、検出された不良部分の情報を記憶部２２に記憶することにより、電極１３の修正作業を容易にすることができる。このことにより、次工程へ流出していた不良品を未然に検出することが可能になり、製品のコストダウン、歩留まりの向上を実現することができる。

上記実施の形態１，２では、基板１４および電極１３の温度調節にヒーター１７，２８やペルチェ素子２３，２６を使用しているが、温度調節可能なものであればそれ以外のものを使用してもよい。また、１つではなく複数個の赤外線カメラ２０を用いれば、個々の赤外線カメラ２０が担当する検査領域が小さくなり解像度が向上し、より精度よく検査することができる。

また上記実施の形態１，２では、電極１３および基板１４のうち、どちらか一方を５０℃に加熱してピーク波長が約９μｍの赤外線を放射させ、他方を−２０℃に冷却してピーク波長が約１１．５μｍの赤外線を放射させている。大気中の赤外線吸収成分の影響を排除するために、放射される赤外線の検出はピーク波長が８μｍ〜１４μｍの赤外線で行うことが望ましい。そのためには前述のウィーンの法則に従い、基板１４および電極１３の温度は−６６℃〜８９℃の範囲に設定することが望ましい。

なお、走査電極２または維持電極３として、透明電極６を形成せず、複数の金属電極７を並べて形成することにより構成する場合もあるが、その場合の電極検査や、背面基板８上に形成されたアドレス電極９の検査にも本発明を適用することができる。

以上のように本発明によれば、基板上に形成された電極の検査を行う際に、基板と電極のそれぞれの温度を異ならせるようにすることで、電極の不良箇所を容易かつ迅速に検出することができ、ＰＤＰ等を製造する際の電極検査に有用である。

（ａ）、（ｂ）はプラズマディスプレイパネルの一部分を示す断面図 同プラズマディスプレイパネルの前面基板に電極を形成したときの平面図 本発明の実施の形態１における電極検査装置の概略構成図 同電極検査装置における電極温度調節手段の概略構成図 本発明の実施の形態２における電極検査装置の概略構成図 同電極検査装置における電極温度調節手段の概略構成図

符号の説明

１３ 電極
１４ 基板
１６、２４ 熱伝導体
１７、２８ ヒーター
１８ 熱電対
１９、２５、２７、２９ 温度制御装置
２０ 赤外線カメラ
２３、２６ ペルチェ素子

Claims (5)

1. 基板上に形成された電極の検査方法において、前記電極の一端部のみに前記電極の温度を制御する電極温度調節手段を接触させ、前記基板と前記電極のそれぞれの温度を異ならせ、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出することにより電極の検査を行い、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも小さい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも低くし、前記基板の赤外線放射率が前記電極の赤外線放射率よりも大きい場合には、前記基板の温度を前記電極の温度よりも高くすることを特徴とする電極検査方法。
2. 基板および電極の温度を−６６℃〜８９℃の範囲で設定することを特徴とする請求項１に記載の電極検査方法。
3. 基板上に形成された電極の検査装置において、前記基板の温度を制御する基板温度調節手段と、前記電極の温度を制御する電極温度調節手段と、前記電極が形成された電極領域およびその電極領域以外の非電極領域から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段とを有し、前記電極温度調節手段は前記電極の一端部のみに接触するように構成されたことを特徴とする電極検査装置。
4. 基板温度調節手段は基板を加熱する手段を有するとともに電極温度調節手段は電極を冷却する手段を有するか、または、基板温度調節手段は基板を冷却する手段を有するとともに電極温度調節手段は電極を加熱する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の電極検査装置。
5. 基板および電極の温度を−６６℃〜８９℃の範囲で設定することを特徴とする請求項３に記載の電極検査装置。

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