JP4790316B2 - 液晶パネル検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルをバックライト装置で背面側から照明して液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置に関する。

液晶パネルをバックライト装置で背面側から照明した状態で液晶パネルを検査する装置は，従来，バックライト装置として蛍光管を用いるものが一般的であった。これに対して，上述のバックライト装置として複数の発光ダイオードを用いた液晶パネル検査装置が次の特許文献１に記載されている。
特開２００４−２８７３６８号公報

この特許文献１に開示されているバックライト装置は，光源として多数の白色発光ダイオードを備えている。このようなバックライト装置を用いることで，照明ムラをなくし，光源の寿命を長くし，消費電力を節約できる，としている。

多数の発光ダイオードを用いた上述のバックライト装置は，次のような問題がある。液晶パネルが大型化してくると（例えば，６０型のような大型画面になると），バックライト装置も大型になり，使用する発光ダイオードの数も増加する。その場合，故障や寿命により，いずれかの発光ダイオードを交換する頻度も増えてくるが，発光ダイオードの交換の容易性について，何らかの対策が望まれる。また，テレビジョン用途の液晶パネルの検査では，バックライトの輝度を比較的高くする必要があるが（例えば，パソコン用の液晶パネルでは輝度は８千カンデラ程度であるが，テレビジョン用途の液晶パネルでは輝度は２万カンデラを必要とする），輝度を高くするために発光ダイオードの数を単純に増やすと，消費電力が増えるとともに発熱量も増える。したがって，発光ダイオードの数をあまり増やさずに輝度を上げる（照明効率を上げる）工夫も望まれる。

したがって，本発明の目的は，複数の発光ダイオードを用いたバックライト装置を備える液晶パネル検査装置において，発光ダイオードの交換が容易になり，かつ，照明効率が向上する液晶パネル検査装置を提供することにある。

本発明は，液晶パネルをバックライト装置で背面側から照明して液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において，バックライト装置の構成に特徴がある。このバックライト装置は，個別に着脱可能な複数の発光ダイオード基板を備えていて，複数の発光ダイオード基板は，それぞれ，複数の発光ダイオードを含んでいる。そして，バックライト装置に含まれるすべての発光ダイオードは，その発光面の法線が同一の照明方向を向いている。また，任意の発光ダイオード基板に含まれる発光ダイオードと，その任意の発光ダイオード基板の隣に位置する別の発光ダイオード基板に含まれる発光ダイオードとの間には，反射部材が配置されている。この反射部材は，発光ダイオードの発光面から射出された光のうち，前記照明方向に対して第１の角度で射出されて反射部材に到達する光を，前記照明方向に対して前記第１の角度よりも小さい第２の角度になるように反射させる。

このバックライト装置は，複数の発光ダイオード基板を個別に着脱可能にしたことにより，発光ダイオード基板を単位として，発光ダイオードを容易に交換できる。また，全ての発光ダイオードを含む発光部全体を交換することと比較すれば，発光ダイオード基板を単位とした交換で，費用が少なくて済む。

このバックライト装置は，隣り合う発光ダイオードの間に反射部材を配置しているので，反射部材がなければ無駄となるような光を照明方向に向けることができ，光の有効利用を図っている。これにより，発光ダイオードの数をそれほど増やさずに照明輝度を上げることができる。

上述の反射部材は，その長手方向に垂直な断面形状を逆Ｕ字形とすることができ，逆Ｕ字形の曲面部分を反射面とすることができる。

このバックライト装置は外部リモート端子を備えることができる。すなわち，バックライト装置は，発光ダイオードの輝度を調節する電気回路を備えていて，この電気回路に対する外部からの輝度指令信号を外部リモート端子で受けることができる。これにより，オペレータがバックライト装置のところで輝度調節をする必要がなくなり，液晶パネル検査装置の制御卓のタッチパネル上で，発光ダイオードの輝度指令信号を指定すれば足りる。

本発明によれば，発光ダイオード基板を単位として，発光ダイオードを容易に交換できて保守が容易となり，また，交換費用が少なくて済む。そして，隣り合う発光ダイオードの間に反射部材を配置しているので，光の有効利用を図ることができる。さらに，外部リモート端子を設ければ，発光ダイオードの輝度を制御卓上で指定することができる。

以下，図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図１は本発明の液晶パネル検査装置のひとつの実施例の平面図である。ただし，プローブステージと液晶パネルだけを示している。図２は図１の２−２線に相当する位置で液晶パネル検査装置を切断した断面図である。図２において，この液晶パネル検査装置は，プローブを備えるプローブステージ３８と，液晶パネルを保持するワークテーブル４０と，ワークテーブル４０を移動させるアライメントステージ４２とを備えている。図１において，プローブステージ３８は第１のプローブベース１２と第２のプローブベース１４を備えている。第１のプローブベース１２はＹ方向に延びており，第２のプローブベース１４はＸ方向に延びている。Ｘ方向とＹ方向は互いに直交している。液晶パネル１０は矩形であり，そのひとつの短辺１６に沿ってゲート電極が配列されており，また，ひとつの長辺１８に沿ってデータ電極が配列されている。

第１のプローブベース１２にはゲート側プローブユニット２４が搭載されている。このゲート側プローブユニット２４には複数のプローブブロック２６が固定されている。各プローブブロック２６には複数のプローブ２８が取り付けられている。第２のプローブベース１４にはデータ側プローブユニット３０が搭載されている。このデータ側プローブユニット３０にも，複数のプローブブロック２６とそれに付属するプローブ２８が設けられている。

ゲート側プローブユニット２４には，その両端付近に第１カメラ３２と第２カメラ３４が配置されている。データ側プローブユニット３０にはゲート側プローブユニット２４から離れた方の端部付近に第３カメラ３６が配置されている。これらの３台のカメラは液晶パネル１０のアライメント作業に用いられる。

図２において，ワークテーブル４０はパネル受け４４とワークテーブルベース４６からなる。パネル受け４４の内部には拡散板４５が固定されている。アライメントステージ４２は，上ベース４８，支柱５０，バックライト装置５２，下ベース５４及びＸＹＺθステージ５６からなる。ＸＹＺθステージ５６は，下ベース５４を，水平面内で互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動させることができ，さらに，Ｚ方向（上下方向）に移動させることができ，さらに，Ｚ方向に平行な回転軸の周りにθ回転させることができる。下ベース５４の上にはバックライト装置５２が固定されている。また，下ベース５４の上には複数の支柱５０が立っていて，支柱５０の上端に上ベース４８が固定されている。上ベース４８の上にワークテーブルベース４６が固定されている。

図３はバックライト装置５２の斜視図である。このバックライト装置５２は，カバー５８の内部に発光部組立体６０が収納されている。カバー５８は上カバー６２と下カバー６４からなり，上カバー６２の上面には大きな開口部６６が形成されている。この開口部６６を通して，内部の発光部組立体６０から射出される照明光が上方に向かう。下カバー６４の二つの長辺の側面６８には，複数の開口が形成されていて，その開口にそれぞれ，ファン７０が設置されている。ファン７０を回転させることで，カバー５８の内部と外部の間で空気を強制的に流通させて，発光部組立体６０が発生する熱をカバー５８の外部に逃がすことができる。

下カバー６４のひとつの短辺の側面７２には外部リモート端子７４が配置されている。この外部リモート端子７４は発光ダイオードの輝度指令信号を外部の制御装置から受けるものである。外部リモート端子７４はカバー５８の内部にある電気回路につながっている。

図４はバックライト装置５２の平面図であり，上カバー６２（図３を参照）を取り外した状態を示している。この図では，下カバーの二つの長辺の側面６８，６９のそれぞれに複数のファン７０が配置されているのが示されている。

図５は発光部組立体６０の平面図である。この発光部組立体６０は，細長い複数の発光ユニット７６を備えている。この発光ユニット７６は，図の上下方向に細長い，概略矩形の形状をしていて，その長辺が互いに隣り合うように，並べて配置されている。これらの発光ユニット７６は，１対の細長い支持体７８（図５の左右方向に延びている）に個別に着脱可能に固定されている。

図６は，図５のＡ部の拡大図である。発光ユニット７６は，細長い矩形の形状をした放熱板８０を備えている。この放熱板８０の上に発光ダイオード基板８４がネジ８２で着脱可能に固定されている。発光ダイオード基板８４の上には複数の白色発光ダイオード８６が半田付けで固定されている。発光ダイオード基板８４の長手方向の両端付近にはコネクタ８７が固定されている。このコネクタ８７は，後述する電気回路から延びる電気配線をつなぐためのものである。コネクタ８７と，このコネクタ８７が固定されている放熱板８０に属する複数の発光ダイオード８６との間は，電気配線によってつながっている。放熱板８０の長手方向の端部は，支持体７８にネジ８８で着脱可能に固定されている。隣り合う発光ユニット７６の間には反射板９０が配置されている。各反射板９０は，隣り合う放熱板８０をまたぐように固定されている。この反射板９０が本発明における反射部材に相当する。

最も左端に位置する発光ユニット７６のさらに左側には，補助板９２が配置されている。この補助板９２もネジ９４で支持体７８に着脱可能に固定されている。図５において，最も右端に位置する発光ユニットのさらに右側にも，同様に，補助板９２が配置されている。図６において，補助板９２と，それに隣接する放熱板８０との間にも，反射板９０が配置されている。

上述の構成から明らかなように，発光部組立体６０に搭載されている複数の発光ダイオード基板８４は，個別に，対応する放熱板８０から取り外すことができる。したがって，どれかの発光ダイオード８６が故障または寿命によって交換が必要になったときは，その発光ダイオード８６を搭載している発光ダイオード基板８４を放熱板８０から取り外して，新しい複数の発光ダイオード８６を搭載した新しい発光ダイオード基板８４を，該当する放熱板８０に取り付けることができる。このように，発光ダイオード基板８４を単位として，発光ダイオード８６の交換が容易にできる。また，発光部組立体６０の全体を交換しなくてもよいので，費用の節約にもなる。

図７は図４の７−７線断面の一部を示す断面図である。支持体７８は，その長手方向両端に（図７の左右方向の端部に），Ｌ字形に曲がる取付部材９６を備えている。この取付部材９６は，ネジ９８によって下カバー６４の上面に固定されている。支持体７８の上には放熱板８０がネジ８８で着脱可能に固定されている。放熱板８０の上には発光ダイオード基板８４がネジ８２で着脱可能に固定されている。

下カバー６４の内部において，発光部組立体６０の下方に回路基板１００が配置されている。回路基板１００は基板支柱１０２によって下カバー６４の底面に固定されている。回路基板１００の下面には，発光ダイオードの輝度を調節するための電気回路１０４が固定されている。この電気回路１０４は，外部リモート端子７４（図３を参照）から輝度指令信号を受けて，各発光ダイオードの印加電圧を制御する機能を備えている。この外部リモート端子７４を備えたことにより，液晶パネル検査装置の制御卓のタッチパネル上で，発光ダイオードの輝度指令信号を指定すれば，その輝度指令信号を外部リモート端子７４を経由してバックライト装置に伝えることができ，制御卓上で発光ダイオードの輝度を調節することができる。

図８は図４の８−８線断面の一部を示す断面図である。放熱板８０には，その下面において，二つの放熱フィン１０６が一体に形成されている。放熱フィン１０６は，放熱板８０の下面から下方に突き出していて，図８の紙面に垂直な方向に細長く延びている。発光ダイオード８６で発生する熱は，発光ダイオード基板８４を介して放熱板８０に伝わり，放熱フィン１０６のところで放熱される。放熱フィン１０６で放熱された熱は，上述のように，ファンによって生じた空気の流れによって，カバーの外部に逃がされる。

反射板９０は，図８の紙面に垂直な方向に細長く延びていて，長手方向に垂直な断面形状が逆Ｕ字形をしている。反射板９０の二つの脚部の一方は，隣り合う二つの放熱板８０の一方の溝に挿入され，他方の脚部は，他方の放熱板８０の溝に挿入されている。反射板９０の上部は，断面が半円形をしていて，その外側の曲面が反射面となっている。発光ダイオード８６から射出される光は，直接に，または，反射板９０で反射してから，上カバー６２の開口部６６を通って，上方に向かう。その光は，図２の拡散板４５で均一化されて，液晶パネル１０の背面を照明する。反射板９０は例えば板金を折り曲げて製造でき，その表面に白色テープを貼り付けることで反射面を形成することができる。

図９は発光部組立体の分解斜視図であり，図１０はその部分拡大図である。これらの図において，１対の支持体７８の上に複数の放熱板８０がネジ８８で着脱可能に固定される。放熱板８０の上には発光ダイオード基板８４がネジ８２で着脱可能に固定される。放熱板８０の溝１０８には反射板９０の脚部が挿入される。

図１０に明瞭に示すように，支持体７８の取付部材９６は，下カバー６４の上面の折り曲げ部１１０にネジ９８で固定される。支持体７８は，その長手方向に垂直な断面形状がＬ字形をしている。

次に，具体的な数値例を説明する。２４型のワイド液晶パネルの検査装置を例にすると，図６において，発光ダイオード基板８４は幅が２０ｍｍで長さが約４００ｍｍであり，ひとつの発光ダイオード基板８４には４０個の発光ダイオード８６が９．４ｍｍピッチで配列される。そして，２２枚の発光ダイオード基板８４が２６ｍｍピッチで互いに平行に配列される。この配列により，ひとつのバックライト装置に合計で８８０個の発光ダイオード８６が含まれる。発光ダイオード８６は，例えば，９ｍｍ×９ｍｍの外形サイズであって，その発光面１１２は，外形サイズよりもわずかに小さい概略矩形の形状とすることができる。なお，図６では（そして，ほかの図面においても），発光面１１２は模式的に円形で表している。

図１１は発光ダイオード８６から射出される光の経路を説明する断面図である。この実施例では，発光面１１２が水平になるように発光ダイオード８６が配置されている。発光面１１２の法線は上を向いている。バックライト装置に含まれているすべての発光ダイオード８６は互いに同じ向きに配置されている。そして，発光面１１２の法線の方向が照明方向１１４であり，図１１の上方に液晶パネルが存在する。発光面１１２からは，水平面よりも上にある任意の方向に光１１６が射出される。照明方向１１４に対して，比較的小さい角度の範囲内で射出された光は，直接，液晶パネルに向かうことになる。照明方向１１４に対して比較的大きな角度α１で射出された光１１６ａは，反射板９０の反射面９１（断面が逆Ｕ字形の曲面部分）で反射して，照明方向１１４に対して角度α２をなすような反射光１１６ｂになる。この反射光１１６ｂは液晶パネルに向かうことになる。角度α２は角度α１よりも小さくなる。角度α１が本発明における第１の角度に相当し，角度α２が本発明における第２の角度に相当する。反射板９０がなければ液晶パネルには当たらずに無駄な光となるような光１１６ａであっても，反射板９０が存在することで，有効に活用される。したがって，反射板９０が無い場合と比較して，少ない消費電力で，大きな照明輝度が得られる。

反射板９０の反射面９１の曲率半径は，例えば，３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり，その曲率半径の値は，発光ダイオード８６の指向性の程度に応じて使い分けることができる。

次に，反射板の変更例（参考例）を説明する。図１２は変更した反射板を備えたバックライト装置の光の経路を説明する断面図である。反射板１８の長手方向（すなわち，紙面に垂直な方向）に垂直な断面において，反射板１１８の反射面１２０は放物線１２２に沿った形状をしている。放物線１２２の焦点は，発光ダイオード８６の発光面１１２の中心の位置にある。放物線１２２の軸は照明方向１１４に平行である。したがって，発光面１１２の中心から射出された光のうち，反射面１２０で反射した光１１６ｃは，照明方向１１４に平行になる。発光面１１２の中心以外の場所から射出された光であっても，反射面１２０で反射した光は照明方向１１４に対してほぼ平行になる。この変更例では，図１１に示す第２の角度α２はほぼゼロである。この図１２に示す反射板１１８は，図１１に示す反射板９０と比較して，光の利用効率が優れている。一方，図１１に示す反射板９０は，図１２に示す反射板１１８よりも製造が容易である。

図１２に示す反射板１１８は，さらに次のように変更することもできる。反射板１１８の反射面１２０は，その断面形状を，放物線１２２の接線に沿った直線で近似してもよい。この場合でも，反射面１２０で反射した光は，照明方向１１４に対してほぼ平行になり，光の利用効率は，放物線１２２に沿った形状にしたものとほとんど変わらない。

本発明の液晶パネル検査装置のひとつの実施例の平面図である。 図１の２−２線に相当する位置で液晶パネル検査装置を切断した断面図である。 バックライト装置の斜視図である。 上カバーを取り外した状態のバックライト装置の平面図であ。 発光部組立体の平面図である。 図５のＡ部の拡大図である。 図４の７−７線断面の一部を示す断面図である。 図４の８−８線断面の一部を示す断面図である。 発光部組立体の分解斜視図である。 発光部組立体の分解斜視図の部分拡大図である。 発光ダイオードから射出される光の経路を説明する断面図である。 変更した反射板を備えたバックライト装置の光の経路を説明する断面図である。

符号の説明

１０ 液晶パネル
３８ プローブステージ
４０ ワークテーブル
４２ アライメントステージ
４５ 拡散板
５２ バックライト装置
５８ カバー
６０ 発光部組立体
６２ 上カバー
６４ 下カバー
６６ 開口部
７０ ファン
７４ 外部リモート端子
７６ 発光ユニット
７８ 支持体
８０ 放熱板
８４ 発光ダイオード基板
８６ 発光ダイオード
８７ コネクタ
９０ 反射板
９２ 補助板
９６ 取付部材
１００ 回路基板
１０４ 電気回路
１０６ 放熱フィン
１０８ 溝
１１２ 発光面
１１４ 照明方向
１１６ 光
１１８ 反射板
１２０ 反射面
１２２ 放物線

Claims (2)

1. 液晶パネルをバックライト装置で背面側から照明して液晶パネルを検査する液晶パネル検査装置において，
   前記バックライト装置は，個別に着脱可能な複数の発光ダイオード基板を備えていて，前記複数の発光ダイオード基板は，それぞれ，複数の発光ダイオードを含んでおり，
   前記バックライト装置に含まれるすべての発光ダイオードは，その発光面の法線が同一の照明方向を向いていて，
   任意の前記発光ダイオード基板に含まれる前記発光ダイオードと，前記任意の発光ダイオード基板の隣に位置する別の発光ダイオード基板に含まれる前記発光ダイオードとの間に，反射部材が配置されていて，
   前記反射部材は，前記発光ダイオードの前記発光面から射出された光のうち，前記照明方向に対して第１の角度で射出されて前記反射部材に到達する光を，前記照明方向に対して前記第１の角度よりも小さい第２の角度になるように反射させるものであって，その長手方向に垂直な断面形状が逆Ｕ字形をしていて，逆Ｕ字形の曲面部分が反射面となっていることを特徴とする液晶パネル検査装置。
2. 請求項１に記載の液晶パネル検査装置において，前記バックライト装置は，前記発光ダイオードの輝度を調節する電気回路と，前記電気回路に対する輝度指令信号を外部から受ける外部リモート端子とを備えていることを特徴とする液晶パネル検査装置。

Images