JPH01144092A - 液晶表示パネル用プローバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液晶表示パネル用プローバに関するもので
、例えば、アクティブ・マトリックス構成の完成状態で
の液晶表示パネルの試験と、その欠陥救済を行うものに
利用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶表示パネルとして、その歩留まりを高めるため、薄
膜トランジスタの欠陥を修正する技術が公知である。こ
のような欠陥救済方式を採るアクティブ・マトリックス
方式のカラー液晶デイスプレィに関しては、例えば、日
経マグロウヒル社１９８６年１２月１５日付ｒ日経エレ
クトロニクス」頁１９３〜頁２０９がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の文献における欠陥救済は研究室段階の試作であり
、欠陥検出やその修正に関する実用的な技術に関しては
何等ふれられていない。すなわち、大量生産される液晶
表示パネルにあっては、いかに効率よく欠陥の検出し、
その救済を行うことが不可欠の技術となるものである。

この発明の目的は、効率的で合理的な欠陥検出とその救
済を可能にした新規な液晶表示パネル用プローバを提供
することにある。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、バックライト機能を持つ測定！３！置装に液
晶が封入された状態の液晶表示パネルを通常の状態とは
逆にして搭載し、プローブ針を用いて液晶を表示状態に
するとともに、その表示を撮像装置で判定し、撮像装置
が搭載される同じＸＹステージ機構にレーザー光線を照
射させるレーザーヘッドを設けて欠陥とされたアクティ
ブ素子のトリミングを行う。

〔作　用〕

上記した手段によれば、欠陥検出とその救済とを１つの
プローバにより実現できるから、効率的な試験及びその
欠陥救済が可能となる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係る表示パネル用ブローバの一
実施例の概略斜視図が示され、第２図には、その要部側
面図が示されている。この実施例の表示パネル用プロー
バは、゛液晶表示パネルの表示試験機能とその欠陥救済
機能を合わせ持つようにされる。

液晶表示パネルＬＣＤは、公知のように透明なガラス基
板上に、複数の信号線電極及び走査線電極及びそれらの
交差点にＴＰＴ（ｍ膜）トランジスタと画素電極とが形
成された基板と、共通電極が形成される他方のガラス基
板との間に液晶が封入されることによって完成されるも
のである。

上記被試験液晶表示パネルＬＣＤは、測定載置台ＣＫに
載せられる。この場合、被試験液晶表示パネルＬＣＤは
、通常の実装方法とは逆に載せられる。すなわち、上記
ＴＰＴ）ランジスタや信号線電極及び走査線電極が形成
されるガラス基板側が上側に、共通電極が形成されるガ
ラス基板が下側になるように載せられる。この測定載置
台ＣＫの表面には、バックライト板ＢＬが設けられるこ
とによって、バックハイド機能を持つようにされる。上
記測定載置台ＣＫに載せられた液晶表示パネルＬＣＤの
１つの辺（同図の横方向の右側の辺）に対応して、第１
のＸＹステージ機構５ＴＧ１が設けられる。特に制限さ
れないが、上記液晶表示パネルＬＣＤの１つの辺には、
液晶表示パネルＬＣＤの複数からなる走査線電極に対応
した複数の電極ＴＭが設けられる。この電極ＴＭへの電
気的な接続を得るために、上記第１のＸＹステージ機構
５ＴＧＩには、プローブヘッドが設けられる。このプロ
ーブヘッドＰＨは、特に制限されないが、偏芯カム等を
用いたＺステージによって上下に移動可能にされる。上
記プローブヘッドＰＨには、特に制限されないが、プリ
ント基板等に細い線条の夕、ングステンを主成分とする
複数のプローブ針Ｐが設けられるプローブボードＰＢが
装填され、それを捻子によって固定される。上記複数の
プローブ針Ｐは、そのピッチが上記電極ＴＭのピッチに
対応して位置合わせされて固定的に取り付けられる。上
記プローブボードＰＢをプローブヘッドＰＨに取り付け
る際のθ方向の位置ずれを補正するために、θ調整捻子
が設けられる（図示せず）。すなわち、θ調整捻子の調
整によって、第１のＸＹステージ機構５ＴＧＩのＸ軸と
、上記複数のプローブ針ＰＢの配列から構成されるＸ軸
とが一致するようにされる。上記プローブボードＰＢに
取り付けられるプローブ針Ｐの数は、特に制限されない
が、効率的な試験を行う等のために上記液晶表示パネル
ＬＣＤの走査線電極数の整数分の１にされ、例えば走査
線電極数が４８０本の場合、特に制限されないが、１２
０本のような多数からなる。このようなプローブボード
の構成は、その基本的な構成が公知の半導体ウェハの測
定に用いられる固定プローブボードと類似の構成にされ
る。

なお、上記プローブ針Ｐの数は、上記整数分の１である
ことには限定されない。プローブ針Ｐの数が走査線電極
数の整数分の１でないときには余りが生じるが、その場
合には、電極に対応されないプローブ針に対する信号の
供給を無効にするか、余りのプローブ針がはみ出すこと
によって不都合が生じるなら、同じ電極に２度プローブ
針Ｐが接触するようにしてもよい、この場合には、試験
済の走査線電極に対しては信号の供給を無効にすればよ
い。このように、プローブ針Ｐの数が上記整数分の１に
限定されな（した場合には、電極のピッチが同じで画面
のサイズ等が異なる他の液晶表示パネルと同じプローブ
ボードＰＢを共用できるものとなる。

同図おいて、上記１つの辺に隣接する液晶表示パネルの
縦方向上側の他の１つの辺に対応して、上記同様な第２
のＸＹステージ機構５ＴＧ２が設けられる。上記液晶表
示パネルＬＣＤの他の１つの辺には、液晶表示パネルＬ
ＣＤの複数からなる信号線電極に対応した複数の電極が
設けられる。

この電極への電気的な接続を得るために、この第２のｘ
Ｙステージ機構５ＴＧ２にも、上記同様なプローブヘッ
ドＰＨと、プローブヘッドＰ）Ｉを上下動させるＺステ
ージが設けられ、上記プローブヘッドＰＨには上記信号
線電極に対応した電極への電気的な接続を行う複数のプ
ローブ針Ｐを備えたプローブボードＰＢが装填される。

このような信号線電極に対応した複数のプローブ針Ｐの
数も、特に制限されないが、効率的な試験を行う等のた
めに信号線電極数Ｍの整数（Ｎ）分の１の数とされる。

なお、上記走査線電極の場合と同様に整数分の１にする
ことは特に必要ではない。

上記各ステージ５ＴＧＩ及び５ＴＧ２は、パルス（ステ
ッピング）モータによって駆動されるリードスクリュー
等を用いることにより、上記パルスモータの回転角度と
リードスクリューの捻子ピッチに応じて、同図に矢印で
示したようにＸ軸。

Ｙ軸方向に高精度に移動させられる。

上記プローブヘッドＰＨの移動が行われるときには、そ
の２ステージがダウン状態にされる。そして、所定の距
離だけ移動して、上記電極ＴＭへの接続を行うとき、Ｚ
ステージがアップ状態にされ、電極ＴＭとプローブ針と
は所望の接触圧を持って電気的に接続される。すなわち
、上記のように被試験液晶表示パネルＬＣＤは、その上
下を逆にして測定載置台ＣＫ上に固定するものであるた
め、上記電極ＴＭは、上記のような各配線や素子が形成
されるガラス基板の下面に存在するようになるからであ
る。

上記２つのＸＹステージ機構５ＴＧＩと５ＴＧ２に搭載
された複数のプローブ針Ｐから、同図のＸ軸方向には上
記のような４８０本の走査線電極に対して、上述のよう
に例えば１２０本のプローブ針を設けたときには、上記
１２０本分の走査線電極の間隔を１ピツチとして、４回
の接触により全走査線電極の駆動が可能になる。また、
上述のように例えばＭ／Ｎ本のプローブ針を設けたとき
には信号線電極側は、上記Ｎ回の接触により全信号線電
極の駆動が可能になる。これにより、液晶表示パネルＬ
ＣＤへの１回の走査線電極と信号線電極との接触によっ
て、１２０　ＸＭ／Ｎの画素からなるエリアのＴＰＴ）
ランジスタの特性評価がＸＹステージ機構５ＴＧＩ、５
ＴＧ２の移動制御なしに行える。

上記のようなエリア内の１つの画素に対応したＴＰＴの
スイッチ特性を評価を行うために、特に制限されないが
、ＣＯＤ　（電荷移送素子）からなるような固体撮像装
置ＣＯＤが設けられる。この固体撮像装置ＣＯＤを上記
液晶表示パネルＬＣＤの上記のようなプローブ針の接触
に対応したエリアの上に移動可能とするため、特に制限
されないが、上記１つの辺に対向する他の辺、言い換え
るならば、上記第１のＸＹステージ機構５ＴＧＩに対向
する辺に、第３のＸＹステージ機構５ＴＧ３が設けられ
る。この第３のＸＹステージ機構５ＴＧ３も、上記他の
ＸＹステージ機構５ＴＧＩや５ＴＧ２と同様な構成にさ
れる。また、上記第３のＸＹステージ機構５ＴＧ３には
、上記固体撮像装置ＣＯＤと光学的に同軸上にされるレ
ーザー光線発生装置ＹＡＧが搭載される。このレーザー
光線発生装置ＹＡＧは、特に制限されないが、ガスレー
ザー発生装置が用いられ、発生されたレーザー光線をレ
ンズにより集束させて欠陥のあるＴＰＴトランジスタを
上記走査線又は信号線から切り離す。上記固体撮像装置
ＣＯＤと上記レーザー光線とを光学的に同軸上に構成す
るため、レンズ機構りには、ハーフミラ−が用いられ、
被試験液晶表示パネルＬＣＤの表面の画像信号を固体撮
像装置ＣＯＤに導くとともに、レーザー光線発生装置Ｙ
ＧＡにより発生されたレーザー光線を集束させて上記ト
リミング個所に照射させる。

第３図には、上記試験状態の液晶表示パネルしＣＤの概
略構造図が示されている。

共通電極が設けられるガラス基板は下側にされ、その表
面からは図示しないバックライト板からの白色光が照射
される。このガラス基板の上側には共通電極が形成され
、その表面側にカラーフィルタが設けられる。このカラ
ーフィルタは、特に制限されないが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ
）及び青（Ｂ）が格子状に配置される。また、上側のガ
ラス基板には、画素電極とＴＰＴ　トランジスタ及び信
号線電極と走査線電極とが配置される。そして、その表
面のガラス基板を通して欠陥のあるＴＰＴ）ランジスタ
にレーザー光線を照射させて、それを走査線電極又は信
号線電極から切り離す（トリミング）するものである、
この構成では、レーザー光線の焦点を上記トリミング個
所に合わせることにより、上記トリミングが行われるか
ら、カラーフィルタを不所望に損傷させることがない。

すなわち、カラーフィルタが配置される個所ではレーザ
ー光線のスポットが大きくなり、そのエネルギー密度が
薄くなるから、カラーフィルタを損傷こせることがない
。なお、同図には、各画素に対して１つのＴＰＴ）ラン
ジスタしか設けられていなでいが、欠陥救済機能を持た
せるため、例えば１つの画素電極に対して２つのＴＰＴ
が設けられる。

それ故、１つの画素には２つの走査線電極が上記２つの
ＴＰＴ）ランジスタに対応して設けられるものである。

第４図璧は、上記構成の液晶表示パネル用プローバを用
いた不良検出方法を説明するための概略平面図が示され
ている。

上記第１及び第２のＸＹステージ機構５ＴＧＩ。

５ＴＧ２の制御によって、例えば液晶表示パネルＬＣＤ
の右上角のエリアに対応した走査線電極と信号線電極に
対応した外部電極に針合わせが行われ、それぞれに信号
が供給される。第１のテストモードでは、同図に斜線を
付したエリアの各画素を点灯状態にする。上記エリアに
対応して上記第３のＸＹステージ機構５ＴＧ３を移動制
御して、撮像袋ＷｌｃｃＤの撮影面を上記エリアに対向
させる。そして、この撮像装置ｃｃＤにより検出された
画像信号、言い換えるならば、液晶の透過光量に対応し
た電気信号は、Ａ／Ｄ変換されて図示しないマイクロコ
ンピュータシステム等を利用したテスターのメモリ回路
に記憶される。次に、上記第１のＸＹステージ機構５Ｔ
ＧＩと上記撮像装置ＣＣＤを、１工リア分だけＹ軸方向
（下方向）移動させて次の行に対応したエリアの透過光
量を電気信号として検出し、それを上記同様にディジタ
ル化してメモリ回路に記憶させる。以下、同様にして右
端の一列分のエリアに対する透過光量に対応したディジ
タル信号をメモリ回路に記憶すると、第２のＸＹステー
ジ機構５ＴＧ２と撮像装置ＣＣＤを、１工リア分だけＸ
軸方向（左横方向）に移動させ、次の列に対応したエリ
アの透過光量をディジタル化してメモリ回路に記憶させ
る。このような動作の繰り返しによって、上記プローブ
ボードＰＢＢに取り付けられたプローブ針ＰＢの数に対
応したエリアを単位として、液晶表示パネルしＣＤの全
画面についてそれぞれの透過光量をディジタル化して取
り込むものである。

液晶表示パネルにあっては、透明な画素（ピクセル）電
極と共通電極との間に液晶が封入されて構成される。上
記画電極の反り等によってその間隔にバラツキや偏倚が
あるとそれに応じて液晶の透過率にバラツキや偏倚が生
じる。これは、表示画像に対して明るさのむらや色むら
を生じさせる原因となる。それ故、良好な表示画像を得
る場合、全エリアの明るさのバラツキが一定の許容範囲
にあることが必要になる。上記第１のテストモードは、
このようなエリア単位での明るさのむら、言い換えるな
らば、液晶のエリア単位での透過率のむらを測定するも
のである。テスターは、上記取り込んだ各エリアの明る
さが所定の基準内にあること、及びそれぞれ相互の偏倚
量が所定の基準内にあることをディジタル的に処理して
判定する。

このような第１のテストモードによって不良品とされる
液晶表示パネルは、この時点で不良として判断される。

上記第１のテストモードによって良品とされた液晶表示
パネルは、引き続いて次のような第２のテストモードが
実施される。

第２のテストモードでは、上記同時に駆動可能なエリア
の中において、画素単位での点灯／非点灯の表示試験が
行われる。すなわち、上記複数の信号線電極のうち１つ
だけ点灯状態にする信号が供給され、１つの走査線電極
が選択状態にされる。

これにより、１つの画素が選ばれて、点灯状態と非点灯
状態とに点滅される。この点滅は、上記光センサーによ
って検出され、上記同様にディジタル化されてメモリ回
路に記憶される。この場合、固体撮像装置ＣＯＤを用い
て、インタレースにより駆動する場合、１／６０秒に１
つの画像が得られるから、それに同期させて１つの画素
を点灯／非点灯に切り換えると、良好な点滅画像が得ら
れる。したがって、１秒に３０個の画素の点滅を検出す
ることができる。液晶の画素アドレスとその透過率のデ
ータとは一対一に対応されてメモリ回路に記憶される。

上記メモリ回路に記憶される点灯状態のデータは、例え
ば４ビツトのディジタル信号にすることによって、１６
段階の輝度階調も判定できるものである。

上記のように画素を１づつ点滅させてその欠陥を検出す
るもの他、固体撮像装置ＣＯＤによる撮影画面に画素電
極に対応したアドレスを割り当てておいて、上記第１の
テストモードのように一定のエリアを駆動してその揚影
画像から欠陥画素を検出するものとしてもよい。例えは
、信号線電極に点灯状態にされる信号を供給しておいて
、走査線電極を全て非選択状態にすると、ＴＦＴトラン
ジスタが短絡状態にある画素が明るく点灯するのでその
撮影画面に割り当てられたアドレス情報がら欠陥画素を
割り出すことができる。この他、明るさが他とは異なる
ドツトを検出するものであってもよい。このような方法
を採ることにより、効率よく欠陥画素の検出することが
可能となる。

上記１つのエリア内の各画素データから、欠陥画素を検
出し、そのアドレス情報により第３のステージ機構５Ｔ
Ｇ３を移動制御する。そして、固体撮像袋ＩＣ０Ｄによ
りその個所の画像信号（ＴＦＴ）ランジスタや画素電極
、信号線や走査線のパターン情報を得る。この画像情報
をパターン認識により、あるいはモニター画面の観察に
よりレーザー光線が照射させるスポット部分、言い換え
るならばトリミング個所が、予め決めれているレーザー
光線のスホットの位置に合うように、第３のステージ機
構５ＴＧ３を上記パターン認識結果又はマニュアル操作
により微調整する。この後、レーザー光線を一定時間照
射させてトリミングを行う。このトリミングの結果も必
要に応じて上記撮像装置ＣＯＤからの画像信号により確
認することができる。

この実施例のプローバでは、画素の欠陥検出と、レーザ
ートリミングによる欠陥救済との一連の動作が連続的に
可能となるため、極めて効率的な欠陥検出と救済が可能
となる。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）バックライト機能を持つ測定載置台に液晶が封入
された状態の液晶表示パネルを通常の状態とは逆にして
搭載し、プローブ針を用いて液晶を表示状態にするとと
もに、その表示を撮像装置で判定し、撮像装置が搭載さ
れる同じＸＹステージ機構にレーザー光線を照射させる
レーザーヘッドを設けて欠陥とされたアクティブ素子の
トリミングを行うことにより、欠陥検出とその救済とを
１つのブローバにより連続的に行えるから、言い換える
ならば、欠陥を検出する装置とその救済を行う装置が別
になっていると、その都度液晶表示パネルの搭載や位置
合わせといった手間が増加するのに対して、上記のよう
な両機能をもつプローバにより効率的な試験及び欠陥救
済が可能になるという効果が得られる。

（２）撮像装置とトリミング用のレーザー光線を光学的
に同軸上に構成すること及び撮像装置をレーザースポッ
トの位置合わせ用に利用することにより、高精度でレー
ザートリミングが可能になるという効果が得られる。

（３）レーザー光線をアクティブ素子等が設けられたガ
ラス基板側から照射するものであるため、欠陥救済のた
めのトリミング時に液晶を挟んた対面するコモン電極や
カラーフィルタに損傷を与えることがないという効果が
得られる。

（４）画素セルの欠陥分布データの処理により、プロセ
ス管理が可能になるという効果が得られる。

（５）固体撮像装置によって、表示可能な一定のエリア
の画像信号を得ることができるから、エリア単位での透
過率のむらを判定して、良品とされたものについて画素
単位での試験を行うことができる。

これによって、効率的な欠陥救済が可能になるという効
果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱ｔない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、レーザー光線
の光軸と撮像装置の光軸とは幾何学的な意味の同一であ
る必要はなく、固体撮像装置ＣＯＤの撮影画面中の特定
の位置にレーザースポットが存在するとう別にするもの
であってもよい、この場合、その相対的な位置関係は固
定であるため、トリミングの個所の検出と、それに基づ
いた位置合わせを高精度に行うことができる。また、測
定載置台にＺステージ機構（アップ／ダウン）を設け、
半導体ウェハプローバのように、被測定液晶表パネルを
押し上げることによってプローブとの圧着を行うように
するものであってもよい、この場合には、プローブヘッ
ドの個々に設けられるＺステージを省略できるものとな
る。また、最初の針合わせのために、顕微鏡を取り付け
るものであってもよい、この場合、顕微鏡は移動可能な
アームに取り付けられる。

さらに、被測定物である表示パネルの表面の反り、歪を
検出するための高さセンサーを各プローブヘッドに設け
て、そのセンサー出力によってプローブの押し上げ量を
制御するような機能を付加するものであってもよい、上
記高さセンサーとしては、液晶の共通電極が導電性を持
つことからセンサー用の電極との間のキャパシタを測定
して、それを高さに換算するもの等が利用できる。この
ような高さセンサーを用いる場合には、パルスモータを
利用してＺステージが精度良く制御されることが望まし
い、すなわち、上記センサー出力に従って駆動パルス数
を形成することによって、プローブ針尖端のアップ／ダ
ウン量が高精度に制御できるから上記表示パネルの表面
の反り、歪に応じた最適な針圧を得ることができる。ま
た、被測定液晶表示パネルは、カラー表示を行うものの
他、白黒表示を行うものであってもよい。

この発明は、液晶表示パネル用のプローバとして広く利
用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、バックライト機能を持つ測定載置台に液晶
が封入された状態の液晶表示パネルを通常の状態とは逆
にして搭載し、プローブ針を用いて液晶を表示状態にす
るとともに、その表示を撮像装置で判定し、撮像装置が
搭載される同じＸＹステージ機構にレーザー光線を照射
させるレーザーヘッドを設゛けて欠陥とされたアクティ
ブ素子のトリミングを行うことにより、欠陥検出とその
救済とを１つのプローバにより連続的に行えるから効率
的な試験及び欠陥救済が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る表示用プローバの一実施例を
示す概略斜視図、 第２図には、その要部側面図、 第３図は、試験状態の液晶表示パネルＬＣＤの概略構造
図、 第４図は、不良検出方法を説明するための概略平面図で
ある。 ５ＴＧＩ〜５ＴＧ３・・・第１〜第３のＸＹステージ機
構、ＬＣＤ・・液晶表示パネル、ＧＫ・・測定！！載置
台ＢＬ・・バックライト板、ＣＣＤ・・撮像装置、ＹＡ
Ｇ・・レーザー光線発生装置、ＰＨ・・フローブヘッド
、Ｐ・・プローブ針、ＰＢ・・プローブボード、ＴＭ・
・電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バックライト機能を備えた測定載置台と、この測定
   載置台の互いに隣接する一対の辺にそれぞれ平行及びそ
   れと直角方向に移動する第１及び第２のＸＹステージ機
   構と、上記測定載置台の１つの辺と対向する他辺に平行
   及びそれと直角に移動する第３のＸＹステージ機構と、
   上記第１及び第２のＸＹステージ機構に複数のプローブ
   針の取り付けが可能にされる第１及び第２のプローブヘ
   ッドと、上記第３のＸＹステージ機構に取り付けられ、
   被試験表示パネルの表面に対向して、レーザー光線を照
   射させるレーザーヘッド及び表示パネルの明暗を撮影す
   る撮像装置を備え、上記測定載置台に対して被測定液晶
   表示パネルのコモン電極側を下側に、走査線電極と信号
   線電極及び冗長用のアクティブ素子が設けられた側を表
   面にして固定し、上記プローブヘッドに取り付けられた
   プローブ針から表示信号を供給して上記液晶表示パネル
   を駆動し、選択された画素に対応して上記第３のＸＹス
   テージ機構の移動制御を行い、撮像装置の出力信号に応
   じて選択された画素の欠陥の有無を判定し、その判定結
   果に基づいて上記レーザー光線の照射によって欠陥救済
   を行うことを特徴とする液晶表示パネル用プローバ。 ２、上記第３のＸＹステージ機構に取り付けられたレー
   ザーヘッドと撮像装置は、光学的に同軸上に構成される
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の液晶表示パネル用プローバ。 ３、上記撮像装置は、欠陥情報に基づいてレーザーヘッ
   ドをトリミングする個所に移動させるときの位置検出用
   の画像データを得るためにも利用されるものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１又は第２項記載の液晶
   表示パネル用プローバ。