WO2020208747A1 - フレキシブルディスプレイの色ムラ検査装置 - Google Patents

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WO2020208747A1
WO2020208747A1 PCT/JP2019/015646 JP2019015646W WO2020208747A1 WO 2020208747 A1 WO2020208747 A1 WO 2020208747A1 JP 2019015646 W JP2019015646 W JP 2019015646W WO 2020208747 A1 WO2020208747 A1 WO 2020208747A1
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WO
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porous sheet
color unevenness
vacuum chuck
flexible display
foreign matter
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PCT/JP2019/015646
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French (fr)
Inventor
克彦 岸本
吉隆 北村
Original Assignee
堺ディスプレイプロダクト株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005Vacuum work holders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Definitions

  • This disclosure relates to a color unevenness inspection device for a flexible display.
  • Typical examples of flexible displays are films formed from synthetic resins such as polyimide (hereinafter referred to as "resin films"), TFTs (Thin Film Transistors) and OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) supported by the resin films. It is equipped with the element of.
  • the resin film functions as a flexible substrate. Since the organic semiconductor layer constituting the OLED is easily deteriorated by water vapor, the flexible display is sealed with a gas barrier film (sealing film).
  • Display abnormalities include missing pixels, abnormal pixel size, abnormal brightness, and uneven color. Such an inspection is performed with the flexible device mounted on the stage of the inspection apparatus.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-151527 discloses a device for inspecting display unevenness that may occur in a flat panel display such as a liquid crystal display device and an organic electroluminescence display device.
  • the color unevenness of the flexible display is inspected using a conventional inspection device, the color unevenness may be erroneously detected even though the display to be inspected does not have the color unevenness. If there is even a small possibility of such false detection, re-inspection is required for all products in which color unevenness is detected.
  • the present disclosure provides a color unevenness inspection device for a flexible device that can solve the above problems.
  • the color unevenness inspection device of the present disclosure is, in an exemplary embodiment, a color unevenness inspection device for inspecting color unevenness of a flexible display, an inspection stage on which a flexible display having a flexible substrate is mounted, and a vacuum chuck surface. It includes an inspection stage having the inspection stage and a porous sheet arranged on the vacuum chuck surface and in contact with the lower surface of the flexible substrate.
  • the porous sheet has a plurality of holes located on the lower surface of the flexible substrate to absorb one or more foreign substances and maintain the flatness of the lower surface.
  • the porosity of the porous sheet is 50% or more, and the thickness of the porous sheet is three times or more the height of the foreign matter.
  • the thickness of the porous sheet is 50 ⁇ m or more and 5 mm or less.
  • the porous sheet is a sheet having one or more layers of woven and / or knitted fibers.
  • the porous sheet is a film containing a plurality of organic fillers and a resin that binds the plurality of organic fillers.
  • the surface has an electric conductor layer having a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the porous sheet is replaceably supported on the vacuum chuck surface of the inspection stage.
  • a breathable adhesive layer is arranged between the porous sheet and the vacuum chuck surface.
  • the porous sheet has the breathable adhesive layer in contact with the vacuum chuck surface.
  • the breathable adhesive layer is located at least between the area of the porous sheet on which the flexible display is placed and the vacuum chuck surface.
  • the average pore diameter of the porous sheet is 2 ⁇ m or less.
  • a new color unevenness inspection device for a flexible device that solves the above-mentioned problems is provided.
  • the color unevenness of the flexible display is inspected using the conventional inspection device, the color unevenness may be erroneously detected even though the color unevenness does not occur in the display to be inspected.
  • the cause of this is fine particles or dust mixed in at the interface between the flexible display and the inspection stage.
  • a typical example of a foreign substance is a foreign substance called a "particle", the material of which is various (organic and / or inorganic).
  • Foreign substances such as particles are often derived from substances adhering to a transport device or the like, or substances floating in the air. Some of these foreign substances are attached to the flexible substrate or are located on the upper surface of the inspection stage. When foreign matter is stuck to the upper surface of the inspection stage, when the inspection of a plurality of flexible displays is performed, color unevenness occurs at the same position on all the flexible displays.
  • the substrate is formed from a material with high hardness such as a glass substrate, even if such a foreign substance exists between the stage and the display, local deformation is unlikely to occur on the substrate. As a result, detection of color unevenness caused by foreign matter can be avoided.
  • a material with high hardness such as a glass substrate
  • the flexible substrate is locally deformed, and the deformation can cause color unevenness. The mechanism of color unevenness caused by foreign matter will be described later.
  • the color unevenness inspection apparatus of the present disclosure makes it possible to suppress or prevent erroneous detection of color unevenness even in the presence of such a foreign substance.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of the color unevenness inspection device 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the color unevenness inspection device 100.
  • FIG. 1 schematically shows the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other.
  • the color unevenness inspection device 100 is a device (inspection device) for inspecting the color unevenness of the flexible display 10.
  • the flexible display 10 to be inspected includes a flexible substrate 12 and an array (not shown) of elements such as TFTs and OLEDs supported by the flexible substrate 12.
  • the organic semiconductor layer constituting the OLED is easily deteriorated by water vapor, when the flexible display 10 includes an array of OLEDs, it is sealed by a gas barrier film.
  • the flexible display 10 does not have to be a device including an OLED, and may include an array of ⁇ LEDs formed from another light emitting element, for example, an inorganic semiconductor.
  • the color unevenness inspection device 100 includes an inspection stage 20 on which the flexible display 10 is mounted.
  • the inspection stage 20 has a vacuum chuck surface 22 and is arranged on a support base 40.
  • the inspection stage 20 may be supported on the support base 40 so as to be movable in the XY plane. In that case, the inspection stage 20 can be positioned with high accuracy by an actuator such as a motor.
  • the vacuum chuck surface 22 has a large number of holes communicating with the cavity existing inside the inspection stage 20.
  • a decompression pump not shown
  • external air flows in from a large number of holes 24 of the vacuum chuck surface 22 and sucks an object in contact with the vacuum chuck surface 22.
  • the vacuum chuck surface 22 can be made of a flat and rigid material, such as porous ceramics.
  • the color unevenness inspection device 100 includes an image pickup device 50 that acquires a display image of the flexible display 10 and an image processing device (not shown) that processes the image data acquired by the image pickup device 50.
  • the image pickup apparatus includes an image sensor, and can acquire the display image of the flexible display 10 from an arbitrary angle.
  • the image processing device includes, for example, a programmable logic device (PLD) such as a digital signal processor (DSP) or a field programmable gate array (FPGA), or a central processing unit (CPU) or an image processing arithmetic processor (GPU) and a computer program. It may be realized by the combination of.
  • PLD programmable logic device
  • DSP digital signal processor
  • FPGA field programmable gate array
  • CPU central processing unit
  • GPU image processing arithmetic processor
  • the color unevenness inspection device 100 in the present embodiment further includes a porous sheet 30 arranged on the vacuum chuck surface 22.
  • the porous sheet 30 is placed at a position where it comes into contact with the lower surface of the flexible substrate 12 in a state where the flexible display 10 to be inspected is placed.
  • the porous sheet 30 is replaceably supported on the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20.
  • the porous sheet 30 has an adhesive layer in contact with the vacuum chuck surface 22. This adhesive layer temporarily fixes the porous sheet 30 to the vacuum chuck surface 22, and allows the porous sheet 30 to be easily peeled off from the vacuum chuck surface 22 if necessary.
  • this adhesive layer has breathability. However, it is not necessary that the entire surface of the adhesive layer has uniform air permeability.
  • the air permeability of the adhesive layer may be such that the vacuum chuck realized through the porous sheet 30 can adsorb the flexible display 10 to be inspected.
  • breathable adhesive layers include adhesive sheets with a network structure and adhesive sheets in which a plurality of openings are arranged periodically, aperiodically, or irregularly. Each of the plurality of such openings can have various shapes such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a polygon.
  • the pressure-sensitive adhesive sheet having a plurality of openings may have, for example, a grid shape in which a plurality of stripes extending in the row and column directions are overlapped, or at least one stripe extending in the row and column directions. May have the shape of.
  • the porous sheet 30 has a plurality of holes 32 located on the lower surface of the flexible substrate 12 to absorb one or more foreign substances and maintain the flatness of the lower surface. ..
  • the flatness may be maintained to such an extent that false detection of color unevenness caused by foreign matter is suppressed.
  • the foreign matter 60 may be a foreign matter adhering to the lower surface of the flexible substrate 12, or may be present between the flexible substrate 12 and the porous sheet 30 when the flexible display 10 is placed on the inspection stage 20. It may be a foreign substance that has entered.
  • the large number of holes 32 of the porous sheet 30 also exert a function of transmitting the suction force of the vacuum chuck surface 22 located in the lower layer to the flexible substrate 12 located in the upper layer. Specifically, the reduced pressure state formed by the vacuum chuck surface 22 is maintained and propagated, and the flexible substrate 12 functions to be sucked by the vacuum chuck surface 22. It does not have to be all of the holes 32 of the porous sheet 30, but most of them communicate from the upper surface to the lower surface of the porous sheet 30.
  • the breathable adhesive layer 70 is arranged between the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20 and the porous sheet 30.
  • the breathable adhesive layer 70 can perform any function of fixing the porous sheet 30 to the flat portion existing on the vacuum chuck surface 22 while applying suction through the holes 24 existing on the vacuum chuck surface 22 to the porous sheet 30.
  • Such a breathable adhesive layer 70 is preferably spread over the entire space between the porous sheet 30 and the vacuum chuck surface 22, but may be present in some selected regions. "Part of the selected region" is, for example, some or all of the peripheral region of the porous sheet 30.
  • breathable adhesion is provided between the region where the flexible display 10 is placed and the vacuum chuck surface 22. It is desirable to position the layer 70.
  • the thickness of the breathable adhesive layer 70 can be, for example, 50 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration example of the color unevenness inspection device 200 in the comparative example
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the color unevenness inspection device 200.
  • the color unevenness inspection device 200 has the same configuration as the color unevenness inspection device 100 illustrated in FIG. 1, except that the porous sheet 30 is not provided.
  • the flexible display 10 is placed directly on the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20. Therefore, as shown in FIG. 4, when a foreign substance is present between the flexible substrate 12 of the flexible display 10 and the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20, the foreign substance 60 locally deforms the flexible display 10. Such local deformation causes color unevenness at the time of inspection.
  • FIG. 5 schematically shows the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other.
  • the image pickup apparatus 50 is located in front of the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20.
  • the vacuum chuck surface 22 is parallel to the XY surface.
  • a foreign matter 60 is present between the flexible substrate 12 and the inspection stage 20.
  • the flexible display 10 emits desired light in pixel units.
  • the foreign matter 60 is present in the red pixel region and no foreign matter is present in the pixel region of another color (for example, blue) adjacent to the red pixel.
  • the flexible display 10 is locally bent at the position where the foreign matter 60 is present.
  • the brightness when the flexible display 10 is viewed from the front direction of the vacuum chuck surface 22 normal direction of the vacuum chuck surface 22
  • the chromaticity is combined with the light emitted from the pixels of other colors. It has been optimized.
  • the flexible display 10 is a device equipped with an OLED adopting a microcavity structure or a ⁇ LED array with a microlens
  • the radiation intensity in the front direction is maximum in each pixel. It has been transformed.
  • the directivity pattern of light emission is distorted.
  • the luminous flux from the red pixel toward the front is locally reduced, causing color unevenness.
  • FIG. 5 a representative example of the light beam emitted from the red pixel is schematically represented by the arrow R0, and a representative example of the light ray emitted from the blue pixel is schematically represented by the arrow B0.
  • the radiant intensity of the flexible display 10 is strongest in the stacking direction of the light emitting layers.
  • the stacking direction of the light emitting layers is also inclined with respect to the Z axis.
  • this inclination angle is represented by ⁇ .
  • the red pixel is locally curved by the foreign matter 60.
  • the intensity of the light ray (arrow R1) directed in the positive direction of the Z axis decreases to a magnitude obtained by multiplying the intensity of the light ray (arrow R0) by cos ⁇ . Therefore, the distribution of radiant intensity becomes non-uniform around the foreign matter 60.
  • the intensity of the light beam schematically represented by the arrow B1 in FIG. 5 is substantially uniform, similar to the intensity of the light beam schematically represented by the arrow B0.
  • the foreign matter 60 is removed from the flexible substrate 12 by a cleaning step or the like, or remains on the vacuum chuck surface 22 of the inspection stage 20. Therefore, erroneous detection of color unevenness caused by the foreign matter 60 causes the originally normal flexible display 10 to be treated as a defective product.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing parameters relating to the porous sheet 30 that can be used in the embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 6 schematically shows the foreign matter 60 taken into the porous sheet 30 and the holes 32 communicating with the upper and lower surfaces of the porous sheet 30.
  • the number of foreign matters 60 is not limited to one, and the number of holes 32 is extremely large. However, from the viewpoint of easy viewing, each of them is schematically shown in a single number in FIG.
  • Tp the thickness of the flexible display
  • Ts the thickness of the porous sheet 30
  • P the average pore diameter of the holes 32 of the porous sheet 30.
  • the size d of the foreign matter 60 affects the thickness Ts and the porosity of the porous sheet 30 as described later. Therefore, the thickness Ts and the porosity of the porous sheet 30 are determined in consideration of the assumed foreign matter 60. Specifically, the thickness Ts of the porous sheet 30 gives an upper limit to the size of the foreign matter 60 that can be absorbed. Further, the porosity of the porous sheet 30 affects the flexibility of the porous sheet 30 and whether or not it can absorb the foreign matter 60.
  • the thickness Tp of the flexible display 10 to be inspected affects the degree to which the flexible display 10 is locally deformed by the foreign matter 60.
  • the flexible display 10 may be bent during vacuum suction even if there is no foreign matter 60.
  • the thickness Tp of a general flexible display 10 is, for example, in the range of 30 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the thickness Tp is about 30 ⁇ m.
  • the thickness Tp reaches about 300 ⁇ m.
  • the thickness Tp is 30 ⁇ m, even if the size d of the foreign matter 60 is 0.15 ⁇ m, it may cause color unevenness.
  • the thickness Tp is 300 ⁇ m, the color unevenness cannot be ignored when the size d of the foreign matter 60 is 1 ⁇ m or more.
  • the flexible display 10 When the flexible display 10 is thin and soft, if the average pore diameter P of the holes 32 of the porous sheet 30 is too large, the flexible display 10 may locally bend at the holes 32 due to vacuum suction. This may cause color unevenness different from the color unevenness caused by the foreign matter 60.
  • the average pore diameter P of the holes 32 When the average pore diameter P of the holes 32 is about 1/15 of the thickness Tp of the flexible display 10, each of the holes 32 may be bent. Assuming that the lower limit of the thickness Tp of the flexible display 10 to be inspected is 30 ⁇ m, it is desirable that the average pore diameter of the porous sheet 30 is 2 ⁇ m or less.
  • the thickness Ts of the porous sheet 30 has a thickness that allows the foreign matter 60 to be completely buried. Specifically, it is desirable that the thickness T is three times or more the size d of the foreign matter 60. When the same porous sheet 30 is used many times for inspection, it is desirable that the thickness Ts of the porous sheet 30 is sufficiently larger than that of the foreign matter 60. Therefore, the thickness Ts of the porous sheet 30 is, for example, 50 ⁇ m or more and 5 mm or less, and considering the ease of removal, the thickness Ts of the porous sheet 30 can be, for example, 500 ⁇ m or more and 2 mm or less.
  • the porosity of the porous sheet 30 is 50% or more, the foreign matter 60 can be taken in regardless of which part of the porous sheet 30 the foreign matter 60 hits. If the porosity is small, it may be difficult to completely bury the foreign matter 60 that hits the porous sheet 30. According to the calculation by the present inventors, it is desirable that the porosity is (5d) / (6Ts) or more.
  • the porous sheet 30 is a sheet having one or more layers of woven fibers and / or knitted fibers.
  • a material similar to a wiping cloth having low dust generation property used in a clean environment such as a clean room can be preferably used.
  • the fibers that can form the porous sheet 30 can be formed from a material such as a polyamide synthetic resin, polyester, tetrafluoroethylene, or glass.
  • the diameter of the fiber can be, for example, about 0.01 to 100 ⁇ m. Since the structure formed from such fibers increases the degree of freedom in designing the porosity and the average pore diameter, it facilitates the production of a porous sheet that suppresses the occurrence of color unevenness due to foreign matter.
  • ethylene tetrafluoroethylene is also called polytetrafluoroethylene (PTFE), and is a sheet-like filter formed from PTFE (thickness: for example, 0.5 to 1.0 mm, porosity: about 55 to 75%). Is excellent in flexibility and elasticity, and therefore can be suitably used as the porous sheet 30.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the porous sheet 30 in the embodiment of the present disclosure is not limited to this example.
  • it may be a film containing a plurality of organic fillers and a resin that binds the plurality of organic fillers.
  • the resin is, for example, polypropylene.
  • the porous sheet 30 may have a structure in which a large number of particles are bonded with a resin as long as pores having a size capable of absorbing foreign substances are formed.
  • the porous sheet 30 Since the porous sheet 30 is often used in a dry clean room, it is easily charged with static electricity if it is formed only from an insulating material.
  • the surface of the porous sheet 30, specifically, the surface of the fibers, particles, resins, etc. constituting the porous sheet 30 is electrically conductive with a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less. It is desirable to provide a body layer. The presence of such an electrically conductive layer can suppress the generation of static electricity.
  • the foreign matter 60 adhering to the lower surface of the flexible substrate 12 is held in a state of being sucked into the porous sheet 30 as a result of suction by the vacuum chuck surface 22. Therefore, while the same porous sheet 30 is used for inspection of a large number of flexible displays 10, a large number of foreign substances 60 are taken into the porous sheet 30. As described above, the porous sheet 30 also has a function of performing cleaning as well as inspection of the flexible display 10. Since the porous sheet 30 takes in foreign matter 60 and "dirts" as it is used repeatedly, it is desirable to replace it with a new porous sheet 30 as appropriate. The dirty porous sheet 30 containing a large number of foreign substances 60 can be restored to a reusable state by releasing the foreign substances 60 by washing.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the porous sheet 30A according to the modified example of the porous sheet 30 shown in FIG.
  • the number of layers of the woven fiber or the knitted fiber is increased, and a larger foreign matter 60 can be absorbed.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the porous sheet 30B according to another modified example of the porous sheet 30.
  • the porous sheet 30B in this example granular substances rather than fibers are flexibly bonded to each other via a binder such as resin to form a porous structure.
  • the adhesive layer provided on the vacuum chuck surface 22 is not described. Also in these examples, the breathable adhesive layer 70 as shown in FIG. 2 may be provided between the vacuum chuck surface 22 and the porous sheets 30A and 30B.
  • An embodiment of the present invention provides a new flexible device color unevenness inspection device.
  • Flexible devices can be widely applied to smartphones, tablet terminals, in-vehicle displays, and small to medium to large television devices.

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Abstract

本開示の色ムラ検査装置(100)は、フレキシブル基板(12)を有するフレキシブルディスプレイ(10)を載せる検査ステージ(20)であって、真空チャック面(22)を有する検査ステージ(20)と、真空チャック面(22)上に配置され、フレキシブル基板(12)の下面に接する多孔質シート(30)とを備える、多孔質シート(30)は、フレキシブル基板(12)の下面に付着している1個または複数個の異物(60)を吸収して下面の平坦性を維持する複数の孔を有している。

Description

フレキシブルディスプレイの色ムラ検査装置
 本開示は、フレキシブルディスプレイの色ムラ検査装置に関する。
 フレキシブルディスプレイの典型例は、ポリイミドなどの合成樹脂から形成されたフィルム(以下、「樹脂膜」と称する)と、樹脂膜に支持されたTFT(Thin Film Transistor)およびOLED(Organic Light Emitting Diode)などの素子を備えている。樹脂膜はフレキシブル基板として機能する。OLEDを構成する有機半導体層は水蒸気によって劣化しやすいため、フレキシブルディスプレイは、ガスバリア膜(封止用フィルム)によって封止されている。
 フレキシブルディスプレイを製造するために、最終的に表示の異常を検知するための検査工程が行なわれる。表示の異常とは、画素欠け、画素サイズ異常、輝度異常、色ムラなどである。このような検査は、フレキシブルデバイスを検査装置のステージに載せた状態で実行される。
 特開2010-151527号公報は、液晶表示装置、有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置などのフラットパネルディスプレイで発生し得る表示ムラの検査を行う装置を開示している。
特開2010-151527号公報
 従来の検査装置を用いてフレキシブルディスプレイの色ムラを検査すると、検査対象であるディスプレイに色ムラが生じていないにもかかわらず、色ムラを誤検出してしまうことがある。そのような誤検出の可能性が僅かでもあれば、色ムラが検出された全製品に対して再検査が必要になる。
 本開示は、上記の課題を解決することができる、フレキシブルデバイスの色ムラ検査装置を提供する。
 本開示の色ムラ検査装置は、例示的な実施形態において、フレキシブルディスプレイの色ムラを検査する色ムラ検査装置であって、フレキシブル基板を有するフレキシブルディスプレイを載せる検査ステージであって、真空チャック面を有する検査ステージと、前記真空チャック面上に配置され、前記フレキシブル基板の下面に接する多孔質シートとを備える。前記多孔質シートは、前記フレキシブル基板の前記下面に位置する1個または複数個の異物を吸収して前記下面の平坦性を維持する複数の孔を有している。
 ある実施形態において、前記多孔質シートの空隙率は50%以上であり、前記多孔質シートの厚さは、前記異物の高さの3倍以上である。
 ある実施形態において、前記多孔質シートの厚さは、50μm以上5mm以下である。
 ある実施形態において、前記多孔質シートは、織物繊維および/または編物繊維の1層または複数の層を有するシートである。
 ある実施形態において、前記多孔質シートは、複数の有機フィラーと、前記複数の有機フィラーを結合する樹脂とを含むフィルムである。
 ある実施形態において、厚さ5nm以上20nm以下の電気導電体層を表面に有している。
 ある実施形態において、前記多孔質シートは、前記検査ステージの前記真空チャック面上に交換可能に支持されている。
 ある実施形態において、前記多孔質シートと前記真空チャック面との間に通気性粘着層が配置されている。
 ある実施形態において、前記多孔質シートは、前記真空チャック面に接する前記通気性粘着層を有している。
 ある実施形態において、前記通気性粘着層は、少なくとも前記多孔質シートにおいて前記フレキシブルディスプレイが載置される領域と、前記真空チャック面との間に位置している。
 ある実施形態において、前記多孔質シートの平均気孔径は、2μm以下である。
 本発明の実施形態によれば、前記の課題を解決する、フレキシブルデバイスの新しい色ムラ検査装置が提供される。
本開示の実施形態における色ムラ検査装置100の構成例を模式的に示す斜視図である。 色ムラ検査装置100の一部を拡大して模式的に示す断面図である。 比較例における色ムラ検査装置200の構成例を模式的に示す斜視図である。 色ムラ検査装置200の一部を拡大して模式的に示す断面図である。 色ムラ誤検出のメカニズムを示す断面図である。 本開示の実施形態で使用され得る多孔質シート30に関するパラメータを示す断面図である。 本開示の実施形態で使用され得る多孔質シート30Aを模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態で使用され得る多孔質シート30Bを模式的に示す断面図である。
 本開示の実施形態を説明する前に、本発明者による知見および技術背景を説明する。
 前述したように、従来の検査装置を用いてフレキシブルディスプレイの色ムラを検査すると、検査対象であるディスプレイに色ムラが生じていないにもかかわらず、色ムラを誤検出してしまうことがある。本発明者の検討の結果、この原因は、フレキシブルディスプレイと検査用ステージとの界面に紛れ込んだ微粒子またはダストにあることがわかった。
 このような微粒子およびダストを総称して「異物」と称することにする。異物の典型例は、「パーティクル」と呼ばれる異物であり、その材料は様々(有機物および/または無機物)である。パーティクルなどの異物は、搬送装置などに付着していた物質、または空中を浮遊する物質に由来することが多い。このような異物の幾つかは、フレキシブル基板に付着していたり、検査ステージの上面に位置していたりする。異物が検査ステージの上面に固着している場合、複数のフレキシブルディスプレイの検査を行うと、いずれのフレキシブルディスプレイでも同じ位置で色ムラが発生することになる。
 ガラス基板のように硬度の高い材料から基板が形成されていれば、このような異物が、ステージとディスプレイとの間に存在しても、基板に局所的な変形は発生し難い。その結果、異物に起因する色ムラの検出が避けられる。しかし、本発明者等の実験によると、フレキシブルディスプレイの場合は、小さな異物が存在しても、フレキシブル基板を局所的に変形させ、その変形が色ムラを発生し得ることがわかった。異物に起因する色ムラの発生のメカニズムについては、後述する。
 このような異物に起因する色ムラは、検査ステージからフレキシブルディスプレイを外した後、簡単なクリーニングを行って異物を取り除くと、正常な表示状態に戻ることもわかった。すなわち、異物に起因する色ムラは、製品の本質的な欠陥を示すものではなく、色ムラの誤検出といえるものであることがわかった。
 このような異物の存在を完全に排除して検査を行うことは理想であるが、現実には困難である。本開示の色ムラ検査装置は、このような異物が存在した場合でも、色ムラの誤検出を抑制また防止することを可能にする。
 以下、図面を参照しながら、本開示によるフレキシブルデバイスの色ムラ検査装置の実施形態を説明する。以下の説明において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図しない。
 まず、図1および図2を参照する。図1は、本開示の実施形態における色ムラ検査装置100の構成例を模式的に示す斜視図である。図2は、色ムラ検査装置100の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図1には、参考のため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸が模式的に示されている。
 色ムラ検査装置100は、フレキシブルディスプレイ10の色ムラを検査する装置(検査装置)である。検査の対象となるフレキシブルディスプレイ10は、フレキシブル基板12と、フレキシブル基板12に支持されたTFTおよびOLEDなどの素子のアレイ(不図示)を備えている。前述したように、OLEDを構成する有機半導体層は水蒸気によって劣化しやすいため、フレキシブルディスプレイ10がOLEDのアレイを備えている場合は、ガスバリア膜によって封止されている。なお、フレキシブルディスプレイ10は、OLEDを備えるデバイスである必要はなく、他の発光素子、例えば無機半導体から形成されたμLEDのアレイを備えていてもよい。
 色ムラ検査装置100は、フレキシブルディスプレイ10を載せる検査ステージ20を備えている。検査ステージ20は、真空チャック面22を有しており、支持台40に配置されている。検査ステージ20は、支持台40上おいてXY面内で移動できるように支持されていてもよい。その場合、検査ステージ20は、モータなどのアクチュエータによって高い正確度で位置決めされ得る。
 真空チャック面22は、検査ステージ20の内部に存在する空洞に連通する多数の孔を有している。不図示の減圧ポンプなどによって検査ステージ20の内部が負圧に吸引されると、真空チャック面22の多数の孔24から外部の空気が流入し、真空チャック面22に接触する物体を吸引して保持することができる。真空チャック面22は、平坦であり、剛性を有する材料、例えば多孔質セラミックスから形成され得る。
 色ムラ検査装置100は、フレキシブルディスプレイ10の表示画像を取得する撮像装置50と、撮像装置50が取得した画像データを処理する不図示の画像処理装置を備えている。撮像装置は、イメージセンサを備えており、フレキシブルディスプレイ10の表示画像を任意の角度から取得することができる。画像処理装置は、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのプログラマブルロジックデバイス(PLD)、または中央演算処理装置(CPU)もしくは画像処理用演算プロセッサ(GPU)とコンピュータプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
 本実施形態における色ムラ検査装置100は、更に、真空チャック面22上に配置された多孔質シート30を備えている。多孔質シート30は、検査対象のフレキシブルディスプレイ10が載置された状態において、フレキシブル基板12の下面に接触する位置に置かれている。多孔質シート30は、検査ステージ20の真空チャック面22上に交換可能に支持されている。好ましい実施形態において、多孔質シート30は、真空チャック面22に接する粘着層を有している。この粘着層は、一時的に、多孔質シート30を真空チャック面22に固着し、必要に応じて、多孔質シート30を真空チャック面22から容易に引き剥がすことを可能にする。また、この粘着層は通気性を有する。ただし、粘着層全面が均一に通気性を有している必要はない。粘着層の通気性は、多孔質シート30を介した真空チャックが実現し、検査対象のフレキシブルディスプレイ10を吸着できる程度であればよい。通気性粘着層の例は、網目構造を有する粘着シート、および、複数の開口部が周期的、非周期的、または不規則に配列された粘着シートを含む。このような複数の開口部のそれぞれは、円形、楕円形、矩形、多角形など、様々な形状を有し得る。複数の開口部が形成された粘着シートは、例えば、行および列の方向に延びる複数のストライプが重なり合った格子形状を有していてもよいし、行また列の方向に延びる少なくとも1本のストライプの形状を有していてもよい。
 図2に示されるように、多孔質シート30は、フレキシブル基板12の下面に位置する1個または複数個の異物を吸収して前記下面の平坦性を維持する複数の孔32を有している。平坦性は、異物に起因する色ムラの誤検出を抑制する程度に維持されればよい。異物60は、フレキシブル基板12の下面に付着していた異物であってもよいし、フレキシブルディスプレイ10を検査ステージ20に載置するときに、フレキシブル基板12と多孔質シート30との間に存在または進入してきた異物であってもよい。
 多孔質シート30が有する多数の孔32は、下層に位置する真空チャック面22の吸引力を上層に位置するフレキシブル基板12に伝える機能をも発揮する。具体的には、真空チャック面22が形成する減圧状態を維持、伝搬し、フレキシブル基板12を真空チャック面22が吸引するように機能する。多孔質シート30が有する孔32の全部である必要はないが、その多くは、多孔質シート30の上面から下面に連通している。
 図2に示される例では、検査ステージ20の真空チャック面22と多孔質シート30との間に通気性粘着層70が配置されている。通気性粘着層70は、真空チャック面22に存在する孔24による吸引を多孔質シート30に及ぼしつつ、多孔質シート30を真空チャック面22に存在する平坦部分に固着させる機能を果たし得る任意の構成および大きさを有し得る。このような通気性粘着層70は、多孔質シート30と真空チャック面22との間の全体に広がっていていることが望ましいが、一部の選択された領域に存在していてもよい。「一部の選択された領域」とは、例えば、多孔質シート30の周辺領域における幾つかの部分または全体である。特に多孔質シート30の撓みが色ムラ検査に影響を与えないようにしたい場合には、少なくとも多孔質シート30においてフレキシブルディスプレイ10が載置される領域と真空チャック面22との間に通気性粘着層70を位置させることが望ましい。通気性粘着層70の厚さは、例えば50μm以上250μm以下であり得る。このような通気性粘着層70を使用することにより、真空チャック面22上における多孔質シート30の平坦性を高め、より正確な色ムラ測定を可能にする。
 ここで比較例における色ムラ検査装置200の構成を説明する。
 まず、図3および図4を参照する。図3は、比較例における色ムラ検査装置200の構成例を模式的に示す斜視図であり、図4は、色ムラ検査装置200の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
 色ムラ検査装置200は、多孔質シート30を備えていない点を除いて、図1に例示される色ムラ検査装置100と同様の構成を備えている。色ムラ検査装置200では、フレキシブルディスプレイ10が検査ステージ20の真空チャック面22上に直接置かれる。このため、図4に示すように、フレキシブルディスプレイ10のフレキシブル基板12と検査ステージ20の真空チャック面22との間に異物が存在すると、異物60がフレキシブルディスプレイ10を局所的に変形させる。このような局所的な変形は、検査時において、色ムラを発生させる。
 次に、図5を参照して、異物60に起因する色ムラ発生メカニズムを説明する。図5には、参考のため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸が模式的に示されている。撮像装置50は、検査ステージ20の真空チャック面22の正面に位置している。ここで、真空チャック面22はXY面に平行である。
 図5の例では、フレキシブル基板12と検査ステージ20との間に異物60が存在している。検査時において、フレキシブルディスプレイ10からは画素単位で所望の発光が生じているとする。図5の例では、赤色画素の領域内に異物60が存在し、赤色画素に隣接する他の色(例えば青色)の画素領域には異物が存在していないとする。異物60が存在する位置においてフレキシブルディスプレイ10が局所的に撓んでいる。本来、真空チャック面22の正面方向(真空チャック面22の法線方向)からフレキシブルディスプレイ10を視たときの輝度が最も高くなり、他の色の画素から放射される光と合わせて色度が最適化されている。特に、フレキシブルディスプレイ10が微小共振器(マイクロキャビティ)構造を採用するOLEDを備えるデバイスである場合や、マイクロレンズ付きのμLEDアレイを備える場合には、個々の画素において正面方向への放射強度が最大化されている。しかし、異物60による撓みの結果、発光の指向性パターンが歪んでしまう。その結果、赤色画素から正面に向かう光束が局所的に減少し、色ムラを発生させる。図5には、赤色画素から放射された光線の代表例が矢印R0によって模式的に表され、青色画素から放射された光線の代表例が矢印B0によって模式的に表されている。フレキシブルディスプレイ10の放射強度は、発光層の積層方向で最も強くなる。フレキシブルディスプレイ10が湾曲すると、発光層の積層方向もZ軸に対して傾斜することになる。ここでは、この傾斜角度をθで表すことにする。図5の例では、異物60によって赤色画素が局所的に湾曲している。異物60の周辺では、Z軸の正方向に向かう光線(矢印R1)の強度が光線(矢印R0)の強度をcosθ倍した大きさに低下する。従って、異物60の周辺で放射強度の分布が不均一化する。このような異物60に起因して放射強度のZ軸成分が不均一になる現象は、異物が存在せず、平坦性が維持されている部分では生じない。このため、図5の矢印B1によって模式的に表されている光線の強度は、矢印B0によって模式的に表されている光線の強度と同様にほぼ均一である。
 上述した理由により、真空チャック面22の正面に位置する撮像装置50が取得する画像データに基づいて画像処理を行うと、異物60が存在している領域に色ムラが検出されることになる。この例において、色ムラが検知された画素に欠陥は存在せず、フレキシブルディスプレイ10は良品である。
 検査後、フレキシブルディスプレイ10を他の部品に組み込む際、異物60は、クリーニング工程などによりフレキシブル基板12から除去されるか、あるいは、検査ステージ20の真空チャック面22上に残留する。従って、異物60に起因する色ムラの誤検出は、本来は正常なフレキシブルディスプレイ10を不良品として取り扱うことを招いてしまう。
 発明者等の実験によると、異物が色ムラ発生の原因に与える影響の度合いは、フレキシブル基板12の厚さに依存することがわかった。また、異物を吸収して色ムラを抑制するために必要な多孔質シート30の厚さ、平均気孔径の大きさも、異物の大きさ、フレキシブルディスプレイの厚さに依存することもわかった。以下、図6を参照しながら、この点を説明する。
 図6は、本開示の実施形態で使用され得る多孔質シート30に関するパラメータを示す断面図である。図6には、多孔質シート30に取り込まれた異物60と、多孔質シート30の上下面を連通する孔32とが模式的に示されている。異物60の個数は1個に限定されず、孔32の個数は極めて多数であるが、見やすさの観点から、図6では、それぞれ単数で模式的に記載されている。
 異物60のサイズ(直径または高さ)をd、フレキシブルディスプレイの厚さをTp、多孔質シート30の厚さをTs、多孔質シート30の孔32が有する平均気孔径をPとする。異物60のサイズdは、後述するように、多孔質シート30の厚さTsおよび空隙率に影響を与える。このため、想定される異物60を考慮して多孔質シート30の厚さTsおよび空隙率が決定される。具体的には、多孔質シート30の厚さTsは、吸収し得る異物60の大きさの上限を与える。また、多孔質シート30の空隙率は、多孔質シート30の柔軟性を左右し、異物60を吸収できるが否かを左右する。
 検査対象となるフレキシブルディスプレイ10の厚さTpは、異物60によってフレキシブルディスプレイ10が局所的に変形する度合いを左右する。一般に、フレキシブルディスプレイ10の厚さTpが小さくなるほど、剛性が低下して、異物60によって色ムラを発生しやすくなる。このため、検査対象となるフレキシブルディスプレイ10の厚さTpを考慮して、問題となる異物60のサイズdを決定し、そのサイズdに基づいて多孔質シート30の厚さTsおよび空隙率が決定することができる。
 多孔質シート30の孔32が有する平均気孔径Pについては、大きすぎると、異物60がない場合でも、真空吸着時にフレキシブルディスプレイ10を撓ませる可能性がある。
 以下、上記のパラメータについて、発明者等が実験を行った結果、明らかになった事項を説明する。
 異物60のサイズdは、充分に小さければ、色ムラの原因とならない。色ムラの原因となるような異物60のサイズdは、フレキシブルディスプレイ10の柔軟性、すなわち厚さTpによって大まかに決まる。一般的なフレキシブルディスプレイ10の厚さTpは、例えば、30μm以上300μm以下の範囲内にある。フレキシブルディスプレイ10がフレキシブル基板12上にTFT層、OLED層、封止層を含む基本的な構造のみを備える場合、厚さTpは30μm程度である。これに対し、フレキシブルディスプレイ10が基本的な構造に加えて、フレキシブル基板12の裏面に放熱シート、封止層上にタッチパネル層および偏光板を備えている場合、厚さTpは300μm程度に達する。厚さTpが30μmの場合、異物60のサイズdが0.15μmでも色ムラの原因となり得る。一方、厚さTpが300μmの場合、異物60のサイズdが1μm以上で色ムラが無視できなくなる。
 フレキシブルディスプレイ10が薄く、柔らかい場合、多孔質シート30の孔32の平均気孔径Pが大きすぎると、真空吸引により、その孔32の部分でフレキシブルディスプレイ10が局所的に撓む可能性がある。これは、異物60による色ムラとは異なる色ムラを発生させかねない。孔32の平均気孔径Pがフレキシブルディスプレイ10厚さTpの15分の1程度になると、それぞれの孔32の部分が撓んでしまう可能性がある。検査対象となるフレキシブルディスプレイ10の厚さTpの下限値を30μmとすると、多孔質シート30の平均気孔径は、2μm以下であることが望ましい。
 多孔質シート30の厚さTsは、異物60を完全に埋没させることができる厚さを有していることが望ましい。具体的には、厚さTは異物60のサイズdの3倍以上であることが望ましい。同じ多孔質シート30を用いて何度も検査を行う場合、多孔質シート30の厚さTsは、異物60に比べて充分に大きいことが望ましい。このため、多孔質シート30の厚さTsは、例えば、50μm以上5mm以下であり、取り外しの容易さを考慮すると、多孔質シート30の厚さTsは、例えば、500μm以上2mm以下であり得る。
 多孔質シート30の空隙率が50%以上であると、多孔質シート30のどの部分に異物60があたったとしても、異物60を取り込み得る。空隙率が小さいと、多孔質シート30にあたった異物60を完全に埋没させることが難しい場合がある。本発明者等の計算によると、空隙率は(5d)/(6Ts)以上であることが望ましい。
 図2の例において、多孔質シート30は、織物繊維および/または編物繊維の1層または複数の層を有するシートである。多孔質シート30としては、例えば、クリーンルームなどの清浄な環境下で使用される発塵性の低いワイピングクロスと同様の素材を好適に用いることができる。多孔質シート30を構成し得る繊維は、例えば、ポリアミド合成樹脂、ポリエステル、四フッ化エチレン、ガラスなどの材料から形成され得る。繊維の直径は、例えば0.01~100μm程度であり得る。このような繊維から形成された構造は、空隙率および平均気孔径の設計自由度を高めるので、異物による色ムラの発生を抑制する多孔質シートの製造を容易にする。なお、四フッ化エチレンは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とも称されており、PTFEから形成したシート状フィルタ(厚さ:例えば0.5~1.0mm、空隙率:約55~75%)は柔軟性および弾力性に優れているため、多孔質シート30として好適に用いられ得る。
 本開示の実施形態における多孔質シート30は、この例に限定されない。例えば、複数の有機フィラーと、複数の有機フィラーを結合する樹脂とを含むフィルムであってもよい。樹脂は、例えばポリプロピレンなどである。異物を吸収し得るサイズの孔が形成されるのであれば、多孔質シート30は、多数の粒子を樹脂で結合した構成を有していてもよい。
 多孔質シート30は、乾燥したクリーンルーム内で使用されることが多いため、絶縁材料のみから形成されていると、静電気を帯びやすい。帯電の問題を避けたい場合には、多孔質シート30の表面、具体的には、多孔質シート30を構成する繊維、粒子、または樹脂などの表面に、厚さが5nm以上20nm以下の電気導電体層を設けておくことが望ましい。このような電気導電層の存在により、静電気の発生が抑制され得る。
 再び、図2を参照する。フレキシブル基板12の下面に付着していた異物60は、真空チャック面22による吸引の結果、多孔質シート30に吸い込まれた状態で保持される。このため、同じ多孔質シート30を多数のフレキシブルディスプレイ10の検査に使用していくうちに、多数の異物60が多孔質シート30に取り込まれていることになる。このように、多孔質シート30は、フレキシブルディスプレイ10の検査とともにクリーニングを実行する機能も併せ持つ。多孔質シート30は、繰り返して使用されうちに、異物60を取り込んで「汚れていく」ため、適宜、新しい多孔質シート30に交換されることが望ましい。多数の異物60を含む汚れた多孔質シート30は、洗浄によって異物60を放出すれば、再利用可能な状態に復帰し得る。
 図7は、図2に示される多孔質シート30の改変例に係る多孔質シート30Aを示す断面図である。この例における多孔質シート30Aでは、織物繊維または編物繊維の層数が増加し、より大きな異物60の吸収が可能になる。
 図8は、多孔質シート30の他の改変例に係る多孔質シート30Bを示す断面図である。この例における多孔質シート30Bでは、繊維ではなく粒状の物質が樹脂などのバインダを介して相互に柔軟に結合して多孔質構造を形成している。
 図7および図8の例では、簡単のため、真空チャック面22上に設けられた粘着層は記載されていない。これらの例においても、図2に示されるような通気性粘着層70が真空チャック面22と多孔質シート30A、30Bとの間に設けられ得る。
 本発明の実施形態は、新しいフレキシブルデバイスの色ムラ検査装置を提供する。フレキシブルデバイスは、スマートフォン、タブレット端末、車載用ディスプレイ、および中小型から大型のテレビジョン装置に広く適用され得る。
 10・・・フレキシブルディスプレイ、20・・・検査ステージ、30・・・多孔質シート、40・・・支持台、50・・・撮像装置、60・・・異物(パーティクルなど)、70・・・通気性粘着層、100・・・色ムラ検査装置

Claims (11)

  1.  フレキシブルディスプレイの色ムラを検査する色ムラ検査装置であって、
     フレキシブル基板を有するフレキシブルディスプレイを載せる検査ステージであって、真空チャック面を有する検査ステージと、
     前記真空チャック面上に配置され、前記フレキシブル基板の下面に接する多孔質シートと、
    を備え、
     前記多孔質シートは、前記フレキシブル基板の前記下面に位置する1個または複数個の異物を吸収して前記下面の平坦性を維持する複数の孔を有している、色ムラ検査装置。
  2.  前記多孔質シートの空隙率は50%以上であり、
     前記多孔質シートの厚さは、前記異物の高さの3倍以上である、請求項1に記載の色ムラ検査装置。
  3.  前記多孔質シートの厚さは、50μm以上5mm以下である、請求項2に記載の色ムラ検査装置。
  4.  前記多孔質シートは、織物繊維および/または編物繊維の1層または複数の層を有するシートである、請求項1から3のいずれかに記載の色ムラ検査装置。
  5.  前記多孔質シートは、複数の有機フィラーと、前記複数の有機フィラーを結合する樹脂とを含むフィルムである、請求項1から3のいずれかに記載の色ムラ検査装置。
  6.  厚さ5nm以上20nm以下の電気導電体層を表面に有する、請求項1から5のいずれか記載の色ムラ検査装置。
  7.  前記多孔質シートは、前記検査ステージの前記真空チャック面上に交換可能に支持されている、請求項1から6のいずれかに記載の色ムラ検査装置。
  8.  前記多孔質シートと前記真空チャック面との間に通気性粘着層が配置されている、請求項7に記載の色ムラ検査装置。
  9.  前記多孔質シートは、前記真空チャック面に接する前記通気性粘着層を有している、請求項7に記載の色ムラ検査装置。
  10.  前記通気性粘着層は、少なくとも前記多孔質シートにおいて前記フレキシブルディスプレイが載置される領域と、前記真空チャック面との間に位置している、請求項8または9に記載の色ムラ検査装置。
  11.  前記多孔質シートの平均気孔径は、2μm以下である、請求項1から10のいずれかに記載の色ムラ検査装置。
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