JP4507559B2 - 液晶ディスプレイのアレイ基板の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイのアレイ基板の電気的特性を正確に測定して不良を検出する検査装置および検査方法に関する。

一般的な液晶ディスプレイやその液晶ディスプレイに組み上げる前の液晶セルは、アレイ基板とカラーフィルター基板とが一定間隔で対向し、両基板間に液晶が封止されている。アレイ基板は、ガラス基板上に縦横にゲート線および信号線が配線され、その交叉部にＴＦＴが設けられている。ＴＦＴのゲート電極はゲート線に接続され、ドレイン電極は信号線に接続されている。ＴＦＴのソース電極には、画素電極が接続されている。画素電極と電気的に並列な補助容量が設けられている。補助容量は画素電極の電位を所定時間維持するためのものである。

テレビなどに使用する液晶ディスプレイのアレイ基板などは大型であり、製造歩留まりが下がった場合の損失が大きいため、液晶セルや液晶ディスプレイの検査だけではなく、アレイ基板でも検査をおこなう。

アレイ基板の検査は、アレイ基板に形成された補助容量に所定の電荷を書き込み、一定時間後に所望の電荷が維持されているのかを読み出して確認するチャージセンシング法によっておこなわれる。チャージセンシング法は、各種配線の断線や画素の不良を検査することができる（特許文献１参照）。

特開２００３−１４９２８１号公報

しかし、アレイ基板の検査で不良が発見されても、そのアレイ基板を用いて液晶セルまたは液晶ディスプレイまで組み上げてみると不良が発見されない場合がある。この場合、液晶セルまたは最終の液晶ディスプレイまで組み上げたときに不良が判別できるため、アレイ基板の段階では検査ができず、液晶セルまたは液晶ディスプレイを組み上げる必要があるため、製造歩留まりを悪化させるおそれがある。

そこで本発明は、アレイ基板の検査で不良が発見されても液晶セルや液晶ディスプレイの検査で不良が発見されない現象を防ぎ、アレイ基板の段階で不良が判定できる検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置の要旨は、縦横に配線がなされた液晶ディスプレイのアレイ基板を検査する検査装置であって、前記アレイ基板を配置するステージと、前記アレイ基板の電気的特性を検査する検査部と、前記アレイ基板に対して光を遮る遮光蓋と、前記アレイ基板の表面にドライエアーを吹き付けるエアーブロー手段と、を含む。ステージにアレイ基板を配置し、検査部で検査をおこなう。また、アレイ基板が光照射による誤動作をさけるために、遮光蓋を用いて光を遮る。基板表面の水分を除去するためにエアーブローによってドライエアーを吹き付ける。

前記エアーブロー手段は、前記アレイ基板の表面に対向するドライエアーの吹き出し口と、前記吹き出し口から吹き出るドライエアーの圧力を調整するレギュレーターと、を含む。レギュレーターでドライエアーの圧力を調節し、吹き出し口よりドライエアーを吹き出させる。

前記吹き出し口は、アレイ基板にドライエアーを吹き付けるために、遮光蓋におけるアレイ基板と対向する側に設けられる。

複数の前記アレイ基板が一体になっており、各アレイ基板を検査するために、前記ステージは移動可能である。１枚のガラス基板より複数のアレイ基板を製造するため、複数のアレイ基板に分割する前に検査をおこなう場合、ステージを移動させてすべてのアレイ基板を検査する。

本発明に係る検査方法の要旨は、縦横に配線がなされた液晶ディスプレイのアレイ基板を準備するステップと、前記アレイ基板に対して光を遮るステップと、前記アレイ基板の表面にドライエアーを吹き付けるステップと、前記アレイ基板の電気的特性を検査するステップと、を含む。

前記光を遮るステップ、ドライエアーを吹き付けるステップ、および、電気的特性を検査するステップは同時におこなう。

前記ドライエアーを吹き付けるステップは、ドライエアーの吹き出し圧力を調整するステップを含む。

複数の前記アレイ基板が一体になっており、各アレイ基板を検査するために、アレイ基板を移動させるステップを含む。

本発明によると、アレイ基板に対してドライエアーを吹きかけながら検査をおこなうため、アレイ基板上の水分が吹き飛ばされる。アレイ基板上の水分が吹き飛ばされるため、水分による配線同士の短絡が無くなり、確実な検査が行える。したがって、液晶ディスプレイを組み上げる前に、アレイ基板の段階で確実な検査ができるため、アレイ基板の不良による液晶ディスプレイの製造歩留まりを下げることはなく、液晶ディスプレイの製造による損失を押さえることができる。

本発明の実施形態について説明する前に、本発明に至るコンセプトを説明する。従来のアレイ基板の検査装置を使用した検査を種々おこなった結果、アレイ基板の種類によって正確に検査できる基板とできない基板とがあることが判明した。そこで、正確に検査のできる基板とできない基板との構造の差異を比較検討する。

アレイ基板の一部の回路図を図２に示す。アレイ基板は、ガラス基板上に縦横にゲート線３０や信号線３２が配線されており、その交叉部にＴＦＴ３４が設けられている。ＴＦＴ３４のゲート電極はゲート線３０に接続され、ドレイン電極は信号線３２に接続されている。液晶に電界を印加するための画素電極３６は、ＴＦＴのソース電極と接続されている。また、画素電極３６とは並列に補助容量（図示せず）が設けられている。

図３に従来のアレイ基板の検査装置で正確に検査できるアレイ基板１２ａの断面図を示す。また、図４（ａ），（ｂ）に正確に検査できないアレイ基板１２ｂ、１２ｃの断面図を示す。図３のアレイ基板１２ａは、従来から使用されている周知のアレイ基板である。図４の正確に検査できないアレイ基板１２ｂ、１２ｃは、近年、液晶ディスプレイの高精細化に対応するために使用されるようになったアレイ基板である。どちらのアレイ基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃもガラス基板３８上に信号線３２や画素電極３６が形成されている。

従来のアレイ基板１２ａと近年使用されるようになったアレイ基板１２ｂ、１２ｃとの構造を比較すると、画素電極３６と共通電極４０との位置関係に差異があることがわかる。近年使用されるようになったアレイ基板１２ｂ、１２ｃは共通電極４０が露出されたり、ポリマー４４上に形成されたりしている。従来に比べると高精細化されたアレイ基板１２ｂ、１２ｃは、電極３６，４０の間が狭く、アレイ基板１２ｂ、１２ｃの段階では電極３６，４０が空気にさらされている。一方、従来のアレイ基板１２ａは、共通電極４０が保護膜（ｐ−ＳｉＮ）４２に覆われている。

上述したように、液晶セルまたは液晶ディスプレイまで組み上げると、不良が検出されない場合がある。したがって、アレイ基板１２の検査では画素電極３６と共通電極４０で電荷のリークが発生し、所望の電荷を保持できないが、液晶セルまたは液晶ディスプレイまで組み上げると電荷のリークの発生原因が解消しているものと考えられる。

そこで、種々の研究の結果、アレイ基板１２の検査段階では、電極３６，４０は空気にさらされているため、空気中に含まれる水分が両電極間に付着することによって電荷のリークが発生すると考えられる。液晶セルまたは液晶ディスプレイを組み上げると、アレイ基板１２の電極３６，４０は空気にさらされないため、電極３６，４０の間に水分が付着することがなく、正確な検査が可能であると考えられる。したがって、アレイ基板１２の検査時にアレイ基板１２の表面に付着する水分を除去することによって正確に検査することができると考えられ、本発明に至ったので、以下本発明について説明する。

図１に示すように、本発明の検査装置１０は、アレイ基板１２を配置するステージ１４と、アレイ基板１２の電気的特性を検査する検査部と、アレイ基板１２に対して光を遮る遮光蓋１６と、アレイ基板１２の表面にドライエアー１８を吹き付けるエアーブロー手段と、を含む。

電気的特性を検査する検査部は、アレイ基板１２の各画素に電荷を書き込み、読み出すことによって、アレイ基板１２の配線の断線・短絡、画素の良否を検査するものである。本発明で使用する検査部は、チャージセンシング法によって検査をおこなうものである。アレイ基板１２の端部にはドライバーＩＣを接続するための端子が設けられている。検査部は、その端子接続され、所望の電圧を印加するためのプローブ２０を有するプローブユニット２２と、所望のパルスを生成し、所望のタイミングでプローブ２０に印加してＴＦＴのゲートをオンにする回路と、アレイ基板１２の各画素に電荷を書き込む書き込み回路と、書き込んだ電荷を読み出す検出回路と、を含む。

遮光蓋１６は光を遮る板状体を使用する。プローブユニット２２は枠状になっており、遮光蓋１６をプローブユニット２２に重ね合わせることによって遮光できる。遮光をおこなうのは、アレイ基板１２に形成されたＴＦＴなどが光によって誤動作するのを防ぐためである。

エアーブロー手段は、アレイ基板１２の表面に付着した水分を吹き飛ばすために、アレイ基板１２の表面にドライエアー１８を吹き付ける手段である。エアーブロー手段は、ドライエアー１８を蓄えたエアータンク２４と、アレイ基板１２の表面に対向するドライエアー１８の吹き出し口２６と、吹き出し口２６から吹き出るドライエアー１８の圧力を調整するレギュレーター２８と、を含む。例えば、ドライエアー１８の湿度は約０％、露点は−６０℃〜−７０℃であり、レギュレーター２８での圧力は約０．１５ＭＰａ〜０．５０ＭＰａである。アレイ基板１２の表面では、ほんの少し風を感じるくらいの風量である。吹き出し口２６は複数設け、アレイ基板１２の表面にドライエアー１８が均一に当たるようにする。例えば、吹き出し口２６の数は約８０箇所で、大きさは直径約１ｍｍである。

吹き出し口２６は、遮光蓋１６におけるアレイ基板１２と対向する側に設けられる。アレイ基板１２にドライエアー１８を吹き付けるためである。

複数のアレイ基板１２が一体になっており、各アレイ基板１２を検査するために、ステージ１４は移動可能である。一般的に、１枚のガラス基板から複数のアレイ基板１２を製造するため、各アレイ基板１２に分割する前に検査をおこなうのであれば、ステージ１４を移動させて検査する。

次に、本発明の検査方法について説明する。（１）縦横に配線がなされた液晶ディスプレイのアレイ基板１２を準備する。この準備は、ガラス基板上に材料の積層およびパターニングを繰り返しおこなうことによってアレイ基板１２を製造し、ステージ１４上に置くことである。

（２）アレイ基板１２に対して光を遮る。プローブユニット２２は枠状になっており、アレイ基板１２に対して側方からの光を遮っており、遮光蓋１６をプローブユニット２２に重ねることによって、アレイ基板１２に対して光を遮ることができる。遮光によって、アレイ基板１２に形成されたＴＦＴなどの誤動作を防止する。

（３）アレイ基板１２の表面にドライエアー１８を吹き付ける。複数の吹き出し口２６からアレイ基板１２の表面に均等にドライエアー１８を吹き付ける。ドライエアー１８によって、アレイ基板１２の表面に付着した水分が吹き飛び、アレイ基板１２に形成された回路の短絡などを防止できる。

（４）アレイ基板１２の電気的特性を検査する。検査は、チャージセンシング法によっておこなう。

上記（２）〜（４）は、同時におこなう。これは、電気的特性の検査をおこなうときに、アレイ基板１２に対して、遮光と水分除去が必要になるからである。

上記（２）のドライエアー１８の吹き付けは、レギュレーター２８でドライエアー１８の吹き出し圧力を調整しながらおこなう。上述した所定圧力でドライエアー１８を吹き出すことによって、水分を除去する。

複数のアレイ基板１２が一体になっている場合は、各アレイ基板１２を検査するために、アレイ基板１２を移動させる。１枚のガラス基板から複数のアレイ基板１２を製造するため、複数のアレイ基板１２が一体になっており、ステージ１４を移動させることによって、各アレイ基板１２の検査をおこなう。

図５に示すように、日を変えて本発明または従来の検査装置を使用してアレイ基板１２の検査をおこない、最終の液晶ディスプレイの不良率を調査した。点線の枠内は従来の検査装置であり、エアーブローはおこなっていない。本発明の検査装置１０を使用した場合、従来と比較して液晶ディスプレイの不良率が減少しており、アレイ基板１２の段階で不良をチェックできることが確認された。

図６に示すように、日を変えて本発明または従来の検査装置を使用してアレイ基板１２の検査をおこない、アレイ基板１２の各画素から読み出した電荷の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均（ＡＶＥ）を測定した。点線の枠内は従来の検査装置であり、エアーブローはおこなっていない。エアーブローをおこなった本発明の検査装置１０の方が、読み出した電荷の値のばらつきが小さいことが確認された。したがって、エアーブローによって、電荷の書き込みから読み出しまで、水分による電荷の漏れが小さいことが確認された。

本発明は、アレイ基板１２の表面にドライエアー１８を吹き付けることによって、アレイ基板１２の表面に付着した水分を除去でき、正確な検査が可能である。従来であれば、液晶セルまたは液晶ディスプレイを組み上げてからでないとわからなかったアレイ基板１２の不良が、アレイ基板１２の段階でわかるようになった。液晶セルまたは液晶ディスプレイの製造歩留まりを下げることはなく、損失も押さえることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが本発明は上記の実施の形態に限定されることはない。その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明の検査装置の構成を示す図である。 アレイ基板の等価回路の一部を示す図である。 従来のアレイ基板における図２のＡ−Ａ’断面図である。 近年使用されるアレイ基板における図２のＡ−Ａ’断面図であり、（ａ）は共通電極が露出した図であり、（ｂ）はポリマーを用いた図である。 液晶ディスプレイの不良率の違いを求めたグラフである。 画素に蓄えられる電荷のばらつきを測定したグラフである。

符号の説明

１０：検査装置
１２：アレイ基板
１４：ステージ
１６：遮光蓋
１８：ドライエアー
２０：プローブ
２２：プローブユニット
２４：エアータンク
２６：吹き出し口
２８：レギュレーター

Claims (8)

1. 縦横に配線がなされた液晶ディスプレイのアレイ基板を検査する検査装置であって、
   前記アレイ基板を配置するステージと、
   前記アレイ基板の電気的特性を検査するために、アレイ基板の端子に電圧を印加するために枠状になったプローブユニットを備えた検査部と、
   前記アレイ基板に対して光を遮る遮光蓋と、
   前記アレイ基板の表面にドライエアーを吹き付けるエアーブロー手段と、
   を含み、
   前記プローブユニットがアレイ基板に対する側方の光を遮り、遮光蓋をプローブユニットに重ね合わせた検査装置。
2. 前記エアーブロー手段が、
   前記アレイ基板の表面に対向するドライエアーの吹き出し口と、
   前記吹き出し口から吹き出るドライエアーの圧力を調整するレギュレーターと、
   を含む請求項１に記載の検査装置。
3. 前記吹き出し口が、前記遮光蓋におけるアレイ基板と対向する側に設けられた請求項２に記載の検査装置。
4. 複数の前記アレイ基板が一体になっており、各アレイ基板を検査するために、前記ステージが移動可能である請求項１乃至３に記載の検査装置。
5. 縦横に配線がなされた液晶ディスプレイのアレイ基板を準備するステップと、
   アレイ基板の端子に電圧を印加するために枠状になったプローブユニットが前記アレイ基板に対する側方の光を遮り、該プローブユニットに遮光蓋を重ねることによって、アレイ基板に対て光を遮るステップと、
   前記アレイ基板の表面にドライエアーを吹き付けるステップと、
   前記アレイ基板の電気的特性を検査するステップと、
   を含む検査方法。
6. 前記光を遮るステップ、ドライエアーを吹き付けるステップ、および、電気的特性を検査するステップを同時におこなう請求項５に記載の検査方法。
7. 前記ドライエアーを吹き付けるステップが、ドライエアーの吹き出し圧力を調整するステップを含む請求項５または６に記載の検査方法。
8. 複数の前記アレイ基板が一体になっており、各アレイ基板を検査するために、アレイ基板を移動させるステップを含む請求項５乃至７に記載の検査方法。

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