JP4748360B2 - プローバフレームおよび液晶基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスブレイなどに使われる液晶基板の検査に使用するプローバフレーム及び液晶基板検査装置に関し、特に、液晶基板の位置決めに関する。

液晶基板や薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）は、ガラス基板等の基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリックス状に配置されてなるＴＦＴアレイと、この薄膜トランジスタに駆動信号を供給する信号電極とを備え、薄膜トランジスタは走査信号電極端子，映像信号電極端子からの信号により駆動される。

基板に形成されるＴＦＴアレイや液晶基板を検査する装置としてＴＦＴアレイ検査装置や液晶基板検査装置等の基板検査装置が知られている。基板検査装置は、走査信号電極端子，映像信号電極端子と電気的に接続する検査用プローバと検査回路を備える。検査回路は、検査用プローバを通して液晶基板に所定の電圧を印加し、このときの液晶基板の駆動状態を検出することによってゲート−ソース間の短絡、点欠陥、断線等を調べる。

液晶基板の駆動状態の検出は、例えば、電子ビーム等の荷電粒子ビームを液晶基板に照射し、液晶基板から放出される二次電子を検出することによって行う。液晶基板から放出される二次電子は液晶基板の電圧に応じて変化するため、二次電子を検出することによって検査信号に応じて変化する電圧を検出し、これによって液晶基板の欠陥等を検出する。

液晶基板上に形成されるＴＦＴアレイは様々なサイズや仕様があり、それぞれレイアウトが異なり、液晶基板上に形成される駆動用電極もレイアウト毎に異なる。

そのため、液晶基板を検査する基板検査装置においても、ＴＦＴアレイのレイアウトに応じてプローバピンの電極位置を設定したものを用意しておき、検査する液晶基板に応じて交換し、検査を行っている。

液晶基板を検査する際には、液晶基板の上方あるいは下方からプローバフレームを重ね、プローバフレームに設けたプローブピンを液晶基板の電極に接触させ、このプローブピンと電極との接触によって液晶基板とプローバとに間の電気的接続を行っている。

プローバフレームが備えるプローブピンと液晶基板に設けられた電極との間において、電気的接続を良好なものとするには、液晶基板に対してプローバフレームを正しく位置決めする必要がある。

この位置決めにおいて、液晶基板とプローバフレームとをそれぞれ液晶基板検査装置に対してそれぞれ個別に位置決めした後、液晶基板上にプローバフレームを載置することによって液晶基板とプローバフレームとの位置決めを正確に行うことができる。

プローバフレームを液晶基板検査装置に対して位置決めするには、プローバフレームに２つの位置決め用のブッシュを設けておくと共に、液晶基板検査装置側に位置決め用ピンを設けており、この位置決め用ピンを位置決め用ブッシュに差し込むことによって行っている。

この位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとによる位置決めでは、機械加工精度や熱膨張の影響によって位置決め用ブッシュ間のピッチが変化し、位置決め用ピンを位置決め用ブッシュに差し込むことが困難となる場合がある。位置決め用ピンをブッシュに差し込むことができない場合には、プローバフレームを液晶基板検査装置に対して正しく位置決めすることができなくなり、液晶基板側の位置決め用が正確に行われたとしても、プローバフレームのプローブピンを液晶基板の電極の正しく接触させることができなくなる。

図８は、位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとの関係を説明するための図である。図８では、プローバフレームと位置決め用ピンのみを示している。

図８（ａ）において、プローバフレーム３２は位置決め用ブッシュ３３，３４を備え、液晶基板検査装置側に固定された位置決め用ピン３５，３６と抜き差し自在としている。プローバフレーム３２を液晶基板検査装置に対して位置決めを行う際には、２つの位置決め用ブッシュ３３，３４に位置決め用ピン３５，３６を挿入する。図８（ｂ）はこの位置決め状態を示している。

プローバフレーム３２の機械加工精度により位置ずれ、あるいは、基板加熱の熱の影響を受けて熱変形すると、位置決め用ブッシュ３３，３４と位置決め用ピン３５，３６との間に位置ずれが生じ、例えば、位置決め用ブッシュ３３に一方の位置決め用ピン（図８（ｃ）では位置決め用ピン３５）を合わせると、位置決め用ブッシュ３４には他方の位置決め用ピン３６は挿入することができず、位置決めが困難となる。

上記した機械加工精度の影響は、基板の大型化に伴うプローバフレーム等の大型化によるものであり、ブッシュや位置決め用ピンの設置位置が所定位置からずれることで位置決めが困難となる。この機械加工精度の影響は基板の大型化に伴ってより顕著となる。そのため、基板の大型化に伴って高い機械加工精度が求められるが、高い機械加工精度はコスト高を伴うことになる。

また、上記した熱膨張の影響は、検査精度を向上させるために基板を加熱した状態で検査を行う場合があり、この際、基板の加熱がプローバフレームに影響を与えて、プローバフレームが熱変形する。この熱変形により、位置決め用ブッシュや位置決め用ピンの設置位置が所定位置からずれ、位置決めが困難となる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ブッシュ間のピッチ変化に係わらず、位置決め用ブッシュへの位置決め用ピンの挿入を容易とすることを目的とする。

本発明は、位置決め用ブッシュ部分に、プローバフレームの位置ずれを吸収する機構を持たせることで、位置決め用ブッシュ間のピッチが変化した場合であっても、その位置ずれを吸収してブッシュへの位置決め用ピンの挿入を容易とする。

本発明はプローバフレームの態様と液晶基板検査装置の態様を備える。

本発明のプローバフレームの態様は、液晶基板に検査信号を供給する液晶基板検査用のプローバにおいて、プローバを構成するプローバフレームは、位置決め用ピンを抜き差し自在とする複数の位置決め用ブッシュを備え、この位置決め用ブッシュの少なくとも一つは、位置決め用ピンと滑動するローラー機構を備える。

また、本発明の液晶基板検査装置の態様は、液晶基板に検査信号を供給することによって液晶基板を検査する液晶基板検査装置において、液晶基板に検査信号を供給するプローバを構成するプローバフレームと、液晶基板を位置決めする基準位置を定めるために前記プローバフレームの上方に設置する天板とを備える。プローバフレームは、天板が備える位置決め用ピンを抜き差し自在とする複数の位置決め用ブッシュを備え、この位置決め用ブッシュの少なくとも一つは位置決め用ピンと滑動するローラー機構を備える。

本発明のローラー機構は、位置決め用ピンとローラー部分との接触において、位置決め用ピンの位置ずれ分をローラーの軸方向の相対的な変位によって吸収すると共に、ローラーの回転によって、位置決め用ピンが位置決め用ブッシュ内で円滑に動くことを可能としている。

つまり、本発明のローラー機構は、プローバフレームの位置決め用ブッシュにおいて、位置決め用ピンとの間で滑動することによって、所定のマージン内であれば位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとの間の位置ずれを吸収し、位置決め用ブッシュ間のピッチが変化した場合であっても、位置決め用ピンを位置決め用ブッシュ内に挿入することができる。これによってプローバフレームを液晶基板検査装置に対して位置決めすることができる。また、位置決めした後は、ローラー機構によって位置決め用ピンから位置決め用ブッシュを円滑に抜き取ることができる。

これによってプローバフレームは液晶基板検査装置に対して位置決めされているため、同じく液晶基板検査装置に対して位置決めされた液晶基板上に、そのままの位置関係で載置することで、プローバフレームと液晶基板との位置合わせを容易に行うことができる。

また、ローラー機構を備える位置決め用ブッシュの形状を長穴形状とする。これによって、ローラーの軸方向に位置ずれを、位置決め用ピンがこの長穴内で変位することで、位置ずれを吸収することができる。

また、液晶基板検査装置において、液晶基板を所定温度に加熱する基板加熱機構を備える構成とすることができる。ローラー機構は、基板加熱機構の加熱によるプローバフレームの熱変形を吸収する変形方向のマージンを備える。

本発明によれば、ブッシュ間のピッチ変化に係わらず、ブッシュへの位置決め用ピンの挿入を容易とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

液晶基板はプローバが検査する検査対象であり、液晶基板上にはＴＦＴアレイが形成されている。この液晶基板に形成されるＴＦＴアレイのレイアウト、電極、配線パターン等は液晶パネルのサイズや仕様に応じて種々に設定される。液晶基板上のＴＦＴアレイには薄膜トランジスタがマトリックス状に形成され、各薄膜トランジスタを駆動する信号電極端子（例えば、走査信号電極端子，映像信号電極端子）が形成されている。また、液晶基板のアレイの外側には、液晶基板の外部と電気的に接続するための電極が形成される。

プローバは、液晶基板の電極と電気的に接続し検査を行うためにプローバフレームを備え、液晶基板の電極と電気的に接続するプローブピンを備える。

液晶基板の検査を行うには、パレット上あるいはステージ上に液晶基板を配置し、さらに液晶基板にプローバフレームを配置する。液晶基板とプローバフレームとの間は、電極とプローブピンとが接触することによって電気的な接続が行われ、プローブピンと電極との接続を通してＴＦＴアレイに検査信号を供給する。また、プローバフレームとパレットあるいはステージとの間の接続は、プローバフレーム、及びパレットあるいはステージに設けたコネクタにより行われる。

パレットを用いる液晶基板検査装置では、パレットをステージ上に載置して移動自在とすることができる。パレットとステージの間の電気的な接続は、パレット側に設けたパレット側コネクタとステージ側に設けたステージ側コネクタとにより行われる。

図１は本発明の液晶基板検査装置及びプローバフレームを説明するための概略図である。

図１において、液晶基板検査装置１は、液晶基板を構成するガラス基板２０を支持し、ＸＹ方向及びθ方向に移動自在とするＸＹθステージ１１と、このＸＹθステージ１１上に載置されたガラス基板上に配置して検査信号を供給するプローバ２を備える。

ＸＹθステージ１１は図示しない駆動機構によってＸＹ方向及びθ方向に駆動する。このＸＹθステージ１１に駆動によって、電子銃１２から照射される電子ビームをＸＹθステージ１１上に載置したガラス基板２０上で走査させる。電子ビームの照射によってガラス基板２０から放出された二次電子は検出器（図示していない）によって検出される。

プローバ２は、プローバフレーム３とこのプローバフレーム３に設けられたプローバピン（図示していない）を備える。プローバフレーム３は、天板１５の取り付けられたリフター（昇降機）１４によって昇降自在としている。

プローバフレーム３は、複数の位置決め用ブッシュを備える。図では、２つの位置決め用ブッシュ４，５を備える。また、天板１５は、液晶基板検査装置のベース部分に固定され、プローバフレーム３と対向面であって、プローバフレーム３の設けられた位置決め用ブッシュ４，５と対向する位置に位置決め用ピン１６を備えている。

リフター１４の上昇動作はプローバフレーム３を上昇させて、位置決め用ブッシュ４，５内に位置決め用ピン１６（図では一つのみを示している）を差し入れる。これによって、プローバフレーム３を天板１５に対して位置決めする。天板１５は液晶基板検査装置１に対して固定しているため、結局、プローバフレーム３は液晶基板検査装置に対して位置決めされることになる。

本発明のプローバフレーム３は、２つの位置決め用ブッシュ４，５の少なくとも何れか一方はローラー機構６を備える。図１では、位置決め用ブッシュ４がローラー機構６を備える構成を示している。

また、液晶基板検査装置１は、ガラス基板２０を液晶基板検査装置１に対して位置決めするためにＣＣＤカメラ１３等の撮像装置を備える。ＣＣＤカメラ１３は、ガラス基板２０上に設けたアライメントマーク２１を撮像し、撮像したアライメントマーク２１と液晶基板検査装置側に定めた基準位置との偏差を求め、この偏差を補正するようにＸＹθステージを駆動することによって、ガラス基板２０を液晶基板検査装置に対して位置決めすることができる。

したがって、本発明の液晶基板検査装置１によれば、位置決め用ブッシュ４，５と位置決め用ピン１６とを係合させることによって、プローバフレーム３を液晶基板検査装置１に対して位置決めし、他方、アライメントマークを撮像することによって、ガラス基板２０を液晶基板検査装置１に対して位置決めする。これら二つの位置決め動作によって、プローバフレーム３とガラス基板２０とを正確に位置決めすることができる。

また、液晶基板検査装置１は、基板２０を加熱して所定温度で検査を行うために、基板加熱機構３０を備える。基板加熱機構３０はヒータや加熱ランプを用いることができ、例えば、ＸＹθステージ１１等の基板２０を支持する支持部内に設けることができる。

次に、本発明の液晶基板検査装置の動作例について、図２のフローチャート、及び図３，図４の動作図を用いて説明する。

はじめに、図３（ａ）に示すように、プローバフレーム３をリフター１４上に載置し（Ｓ１）、リフター１４を上昇させてプローバフレーム３を天板１５側に移動させる（Ｓ２）。プローバフレーム３の上昇させることによって、図３（ｂ）に示すように、位置決め用ブッシュ４，５は位置決め用ピン１６と接近して係合する。この係合によって、プローバフレーム３は位置決め用ピン１６が定める位置に位置決めされる（Ｓ３）。上記Ｓ１〜Ｓ３の工程によって、プローバフレーム３の位置決めが行われる。

次に、Ｓ４〜Ｓ６の工程でガラス基板の位置決めを行う。ＣＤＤカメラ１３によって、ＸＹステージ１１上に載置されたガラス基板２０を撮像し、ガラス基板２０上に設けられたアライメントマーク２１の画像を取得する。図４（ａ）はこの工程を示し、図４（ｄ）はこの撮像で取得される画像を示している。画像からアライメントマーク２１を確認し、その位置を求める（Ｓ４）。求めたアライメントマーク２１の位置と、ガラス基板２０が正常位置にあるときのアライメントマーク２１の基準位置との差異から、ガラス基板２０の位置ずれや傾きの補正量を算出する（Ｓ５）。

Ｓ５の工程で算出した補正量に基づいてＸＹθステージ１１を駆動し、図４（ｂ），図４（ｅ）に示すように、ガラス基板２０を所定位置となるように微調整する（Ｓ６）。

上記したＳ１〜Ｓ３の工程によるプローバフレームの位置決めと、Ｓ４〜Ｓ６の工程によるガラス基板の位置決めを行うことによって、プローバフレームとガラス基板との位置決めが完了する。

次に、図４（ｃ），図４（ｆ）に示すように、リフター１４を下降させて位置決め用ブッシュ４，５を位置決め用ピン１６から抜き出し、プローバフレーム３をガラス基板２０側に移動させ（Ｓ７）、プローバフレーム３をガラス基板上に載置する。このとき、前記Ｓ１〜Ｓ６の工程によって、プローバフレーム３とガラス基板２０とは既に位置決めされているため、単にプローバフレーム３をガラス基板２０上に下降させるだけで、プローバフレーム３のプローブピンとガラス基板２０の電極は正確に位置合わせすることができる（Ｓ８）。

図５は、従来のプローバフレームと本発明のプローバフレームとを比較するための図である。図５（ａ）は従来のプローブフレームを示し、図５（ｂ）は本発明のプローバフレームを示している。

従来のプローブフレームでは、図５（ａ）に示すように、機械加工精度が不十分である等によって位置決め用ブッシュ間のピッチが所定の精度で形成されていない、あるいは、基板加熱によってプローバフレームが加熱されて熱変形し、位置決め用ブッシュ間のピッチは変化した等によって、位置決め用ピン間の距離と位置決め用ブッシュ間の距離が異なると、位置決め用ブッシュ内に位置決め用ピンを抜き差しすることが困難となる。

一方、本発明のプローバフレームによれば、図５（ｂ）に示すように、２つの位置決め用ブッシュの少なくとも一つにローラー機構を設けることによって、位置決め用ブッシュ間のピッチが変動した場合であっても、位置決め用ピンを位置決め用ブッシュに対する抜き差しを容易に行うことができる。

図６は、本発明のプローバフレームにおいて、位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとの関係を説明するための図である。なお、図６では、プローバフレームと位置決め用ピンのみを示している。

図６（ａ）において、プローバフレーム３は位置決め用ブッシュ４，５を備え、位置決め用ブッシュ４はローラー機構６を備えている。

プローバフレーム３を液晶基板検査装置に対して位置決めを行う際には、２つの位置決め用ブッシュ４，５に位置決め用ピン１６を挿入する。図６（ｂ）は、位置決め用ブッシュ４，５のピッチと位置決め用ピンのピッチが一致している場合を示している。位置決め用ピン１６を位置決め用ブッシュ４，５に挿入することで位置決めが行われる。

プローバフレーム３２の機械加工精度により位置ずれ、あるいは、基板加熱の熱の影響を受けて熱変形すると、位置決め用ブッシュ４，５に位置ずれが生じ、位置決め用ブッシュ４，５のピッチと位置決め用ピン１６のピッチの間にピッチずれが生じる。

このとき、位置決め用ブッシュ４が備えるローラー機構６は、位置決め用ブッシュ４，５間のピッチ方向にローラー軸が配置されているため、位置決め用ピン１６は、ローラーとの接触位置を変えるだけで、位置決め用ブッシュ４内に挿入可能な位置とすることができ、また、ローラーの回転によって位置決め用ピン１６を位置決め用ブッシュ４内に滑動させ、容易な挿入を行わせることができる。また、位置決め用ピン１６を位置決め用ブッシュ４から引き出す際においても、ローラー機構６の滑動によって位置決め用ピン１６から位置決め用ブッシュ４を容易に引き出すことができる。

つまり、ローラー機構６は位置決め用ブッシュの変位を吸収して、位置決め用ピンの円滑な抜き差しを行わせることができる。

図７は、本発明のローラー機構を説明するための図であり、図７（ａ），図７（ｃ）はローラー機構を上方から見た図であり、図７（ｂ）はローラー機構を側方から見た図である。

ローラー機構６は、平行配置された２つのローラー６ａをローラー軸６ｂによって回転自在に軸支して構成されている。２つのローラー６ａの配置間隔は、少なくとも位置決め用ピンの径よりも大きくほぼ同じ寸法で、位置決め用ピンがローラー６ａの接触面７と接触しながら出し入れ可能な寸法とする。

また、ローラー機構６の本体には、ローラー６ａの軸方向と同方向の長穴６ｃが形成され、この長穴６ｃと通して少なくともローラー６ａの一部が露出している。これより、位置決め用ピン１６は、長穴６ｃを通して対向配置された２つのローラー６ａの外周面と接触しながら、２つのローラー６ａの間を通すことができる。また、位置決め用ピン１６は、接触点７でローラー６ａと接触した後、ローラー軸６ｂが回転することによって、接触点７と接触した状態のままで、ローラー軸６ｂと直交する方向に移動することができる。

２つのローラー６ａは平行配置されているため、位置決め用ピン１６がローラー軸６ｂの軸方向に位置ずれした場合であっても、位置決め用ピン１６とローラー６ａとの接触点７がずれるだけで、ローラー機構６に対する位置決め用ピン１６の出し入れは変わりなく行うことができる。

図７（ｃ）は、位置決め用ピンと位置決め用ブッシュとの間に位置ずれが生じた場合を示している。この場合には、位置決め用ピン１６は、ローラー機構６のローラー軸６ｂの軸方向にずれた位置でローラー６ａと接触することによって、位置決め用ブッシュとの係合を行うことができる。

本発明のプローバフレームの構成は、液晶基板検査装置に限らず、熱加熱等によってプローバフレームが熱膨張して電極との間で生じる位置ずれによる接触不良に適用することができる。

本発明の液晶基板検査装置及びプローバフレームを説明するための概略図である。 本発明の液晶基板検査装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の液晶基板検査装置の動作例を説明するための動作図ある。 本発明の液晶基板検査装置の動作例を説明するための動作図ある。 従来のプローバフレームと本発明のプローバフレームとを比較するための図である。 本発明のプローバフレームにおいて位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとの関係を説明するための図である。 本発明のローラー機構を説明するための図である。 位置決め用ブッシュと位置決め用ピンとの関係を説明するための図である。

符号の説明

１…液晶基板検査装置、２…プローブ、３…プローバフレーム、４、５…位置決め用ブッシュ、６…ローラー機構、６ａ…ローラー、６ｂ…ローラー軸、６ｃ…長穴、７…接触点、１１…ＸＹθステージ、１２…電子銃、１３…ＣＣＤカメラ、１４…リフター、１５…天板、１６…位置決め用ピン、２０…ガラス基板、２１…アライメントマーク、３０…基板加熱機構。

Claims (5)

1. 液晶基板に検査信号を供給する液晶基板検査用のプローバにおいて、
   前記プローバを構成するプローバフレームは、位置決め用ピンを抜き差し自在とする複数の位置決め用ブッシュを備え、当該位置決め用ブッシュの少なくとも一つは、前記位置決め用ピンを滑動するローラー機構を備え、
   前記ローラー機構は、ローラー軸によって回転自在に軸支されたローラーと前記位置決め用ピンが通る穴とを備え、
   前記ローラーは、前記位置決め用ピンと接触点で接触した状態において、
   前記ローラー軸の回転による、前記位置決め用ピンのローラー軸との直交する方向の移動と、前記接触点に滑動による、前記位置決め用ピンのローラー軸の軸方向の変位とを可能とし、
   前記穴は、前記位置決め用ピンの滑動に対して前記ローラー軸方向に所定のマージンを有することを特徴とする、プローバフレーム。
2. 前記ローラーは、平行配置された２つのローラーであることを特徴とする、請求項１に記載のプローバフレーム。
3. 前記穴は、前記ローラーの軸方向と同方向を長軸方向とする長穴であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプローバフレーム。
4. 液晶基板に検査信号を供給することによって液晶基板を検査する液晶基板検査装置において、
   液晶基板に検査信号を供給するプローバを構成するプローバフレームと、
   液晶基板を位置決めする基準位置を定めるために前記プローバフレームの上方に設置する天板とを備え、
   前記プローバフレームは、前記天板を備える位置決め用ブッシュの少なくとも一つは、前記位置決め用ピンを滑動するローラー機構を備え、
   前記ローラー機構は、ローラー軸によって回転自在に軸支されたローラーと前記位置決め用ピンが通る穴とを備え、
   前記ローラーは、前記位置決め用ピンと接触点で接触した状態において、
   前記ローラー軸の回転による、前記位置決め用ピンのローラー軸との直交する方向の移動と、前記接触点での滑動による、前記位置決め用ピンのローラー軸の軸方向の変位とを可能とし、
   前記穴は、前記位置決め用ピンの滑動に対して前記ローラー軸方向に所定のマージンを有することを特徴とする、液晶基板検査装置。
5. 前記液晶基板を所定温度に加熱する基板加熱機構を備え、
   前記ローラー機構は、前記基板加熱機構の加熱によるプローバフレームの熱変形を吸収する変形方向のマージンを備えることを特徴とする、請求項４に記載の液晶基板検査装置。

Images