JP3462272B2

JP3462272B2 - アレイ電極基板の検査装置

Info

Publication number: JP3462272B2
Application number: JP21380494A
Authority: JP
Inventors: 宏典高橋
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JPH0875828A; US5621521A; EP0701140A3; EP0701140A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアレイ電極基板の電気的
特性の検査装置に係り、例えばＬＣＤパネル（液晶表示
パネル）などの電極の検査に使用される。

【０００２】

【従来の技術】電気光学効果（Ｅ−Ｏ効果）を用いてパ
ネル上の電極の電位を測定する装置が知られている。こ
の装置では、電気光学効果を有する材料からなる電気光
学プローブ（Ｅ−Ｏプローブ）を電極に近接させて電界
に応じた屈折率変化を生じさせ、これにレーザビーム光
を照射し、反射戻り光の偏光状態の変化を読み取ること
により、パネル上の電極の電位を読み取る装置である。

【０００３】そして、このような従来技術としては、例
えば特開昭６４−９３７０号公報、同６４−１８０７１
号公報（第１の文献）、同６４−１８０７２号公報、同
６４−１８０７３号公報、特開平３−２４４１４１号公
報（第２の文献）の他に、下記の文献「ＩＥＩＣＥＴＲＡＮＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，
ＶＯＬ．Ｅ７６−Ｃ，ＮＯ．１ＪＡＮＵＡＲＹ１９
９３，ＰＰ６４〜６７」（第３の文献）「ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＵＡＮＴＵＭ
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．ＱＥ−２２，
ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ１９８６，ＰＰ６９〜７
８，ＰＰ７９〜９３」などが知られている。

【０００４】これらのうち、液晶表示パネルなどのアレ
イ電極基板における多数の電極の電位測定に利用できる
ものとして、上記の第１の文献では、大きな電気光学プ
ローブを用いて直線偏光された１本の測定レーザビーム
光をスキャンし、二次元的な電位分布測定を可能にして
いる。また、上記の第２および第３の文献では、細く絞
られたビーム光ではなく、一定の拡がりを持つ平行光を
電気光学変調器に入射し、一度に多数の電極を含む領域
の電位分布測定を行なえるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アレイ電極基
板に配設された多数の電極の電位を、高速かつ正確に、
しかも電極のみを測定するのは難しい。例えば、上記第
１の文献では、１本の測定レーザビーム光を順次にスキ
ャンしているため、多数の電極の測定を終えるまでには
長い時間がかかる。また、１個の電気光学結晶のサイズ
を大きくする（長尺なものにする）ことは難しいので、
１回のスキャンによる測定範囲は、あまり広くできな
い。上記第２および第３の文献に従えば、多数の電極を
一括して同時測定できるが、電極以外の部分も測定する
ことになってしまう。

【０００６】このため、例えば液晶表示パネルのよう
に、極めて多数の電極が配列されたアレイ電極基板の検
査には、新しいアレイ電極基板の検査装置の提供が望ま
れていた。

【０００７】ここで、アレイ電極基板の一種である液晶
表示パネルは、例えば図１６あるいは図１７のように構
成される。図１６は白黒表示の液晶表示パネルを示して
いる。ガラス製のパネル上面には、ほぼ正方形の画素電
極（単位電極）が、左右方向に規則的に形成されてアレ
イ電極が構成され、このアレイ電極はアレイ方向と直交
する上下方向に複数並べられ、結果として単位電極がパ
ネル上に二次元に、すなわちマトリクスに配列されてい
る。そして、各々の単位電極の間には、アレイ方向にデ
ータ線、その直交方向に走査線が設けられ、これらの交
差部には画素電極である単位電極への電圧印加をオン，
オフするスイッチとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
が形成されている。なお、このパネル上に液晶材料を配
置し、反対面に共通電極（共に図示せず）を設けること
により、表示デバイスとしての液晶表示パネルが構成さ
れる。

【０００８】カラー表示の液晶表示パネルは、例えば図
１７のように構成される。画素電極はＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の三色に対応して設けられ、また図示
しないＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタが配置される点で白
黒表示のものと異なるが、他は同一である。このカラー
表示の場合にも、単位電極がアレイ方向に短冊のように
並べられてアレイ電極が構成され、これがアレイ方向と
直交方向に多数並べられることにより、単位電極がマト
リクスに配列される。

【０００９】このような液晶表示パネルでは、例えば６
４０ドット×４８０ドット×３色のカラーＶＧＡでは、
画素電極である単位電極は１枚のパネルあたり９２万１
６００画素にもなる。

【００１０】本発明は、このような多数の単位電極が規
則的かつ二次元に配列されたアレイ電極基板の検査を、
短時間に高精度で実行することのできるアレイ電極基板
の検査装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電位を測定す
べき複数の単位電極が一方向に配列されたアレイ電極
が、このアレイ方向と直交する方向に所定の並び間隔で
複数並べられることにより、単位電極が二次元に配置さ
れたアレイ電極基板を検査するための検査装置におい
て、アレイ方向の長さが単位電極の複数を包含するサイ
ズの電気光学プローブを所定ピッチで複数並べたプロー
ブアレイを２本有し、一方のプローブアレイの各々の電
気光学プローブと他方のプローブアレイの各々の電気光
学プローブとが千鳥状に配置されるようにしたプローブ
組立体と、プローブ組立体の複数の電気光学プローブの
それぞれに対応して複数本の測定ビーム光を出力するプ
ローブ光源と、プローブ光源からの複数本の測定ビーム
光のそれぞれをアレイ方向またはこの斜め方向に繰り返
して偏向させる偏向手段と、偏向手段により偏向された
複数本の測定ビーム光を複数の電気光学プローブのそれ
ぞれに入射させる光学系と、複数の電気光学プローブに
入射された複数本の測定ビーム光の複数の反射戻り光の
光路を変換する光路変換手段と、光路変換手段によって
光路が変換された複数の反射戻り光を複数の電気光学プ
ローブごとに検出する光検出手段と、偏向手段による測
定ビーム光の偏向の繰り返し周期に同期してプローブ組
立体とアレイ電極基板をアレイ方向と直交する方向にア
レイ電極の並び間隔分、相対移動させる移動手段とを備
えることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の構成によれば、プローブ組立体におい
て複数の電気光学プローブは千鳥状に配置されるので、
小さな電気光学プローブを複数個（例えば８個、１６
個、２０個、４０個等）用いることで、長尺の電気光学
プローブを構成したことと等価になるので、多数の単位
電極の電位の同時測定が可能になる。すなわち、各々の
電気光学プローブに測定ビーム光を入射し、各々の反射
戻り光をそれぞれ光検出手段で検出しているので、電気
光学プローブの個数分の単位電極の電位を同時測定でき
る。そして、測定ビーム光のアレイ方向またはこの斜め
方向における偏向を、アレイ方向と直交する方向におけ
るアレイ電極とプローブ組立体との相対移動と同期させ
るので、あるラインのアレイ電極の測定が終了したら、
次のラインのアレイ電極の測定を始めることができ、結
果として連続的な電位測定が可能になる。

【００１３】また、プローブ光源は複数の測定ビーム光
をそれぞれ出力する複数の半導体レーザを有し、光検出
手段は複数の反射戻り光をそれぞれ検出する複数の光セ
ンサを有するようにしてもよい。このようにすれば、光
源および光検出手段の構成を簡単なものにした、極めて
実用性の高いアレイ電極基板の検査装置が実現できる。

【００１４】また、移動手段は、アレイ電極基板を載置
すると共に、このアレイ電極基板をアレイ方向と直交す
る方向に移動させるステージを有するようにしてもよ
い。このようにすれば、アレイ電極基板とプローブ組立
体の相対移動を、装置本体を静止させたままステージを
駆動するだけで実現できる。

【００１５】また、測定ビーム光が偏向手段で偏向され
ることにより一個の単位電極に対応する領域の電気光学
プローブに入射されている時間内に、単位電極を複数回
測定すべき電位とするパルス駆動信号をアレイ電極基板
に供給するパルス駆動源を更に有するようにしてもよ
い。このようにすれば、測定ビーム光を連続光としなが
らアレイ電極基板を駆動した状態での単位電極の電位を
精度よく測定できる。

【００１６】さらに、電気光学プローブは測定ビーム光
より短波長の光により光導電効果を生じさせる材料から
なり、単位電極を測定すべき電位とする直流駆動信号を
アレイ基板に供給する直流駆動源と、複数の電気光学プ
ローブに上記の短波長光を照射する光源と、測定ビーム
光が偏向手段によって偏向されることにより一個の単位
電極に対応する領域の電気光学プローブに入射している
時間内に、上記短波長光の電気光学プローブへの照射が
点滅するようにするチョッピング手段とを更に備えるよ
うにしてもよい。このようにすれば、アレイ電極基板に
直流駆動をさせながら単位電極の電位測定ができる。す
なわち、チョッピング光が照射されると光導電効果によ
り、電気光学効果による電気光学プローブの屈折率変化
はキャンセルされるので、アレイ電極基板をパルス駆動
したのと等価にできる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照することにより、本発
明のいくつかの実施例を説明する。なお、同一要素には
同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１８】図１は、第１実施例に係るアレイ電極基板
の検査装置の基本構成を説明する図であり、図２は、こ
の実施例におけるアレイ電極基板とプローブ組立体の関
係を示す図である。この実施例では、合計で２０個の検
査ユニットを組み合せて１台の検査装置が構成されてい
る。そして、図１の例では、プローブ光源の一例として
のレーザ光源、電気光学プローブ、光センサ以外の構成
要素は、各々の検査ユニットに対して共通化されている
が、検査ユニットごとに独立していてもよい。

【００１９】図１に示すように、Ｘ−Ｙステージ１の上
面にはアレイ電極基板の一例としてカラー表示用のＬＣ
Ｄパネル２が載置され、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能
になっている。ＬＣＤパネル２の電極端子（走査信号入
力端子）にはパルス駆動信号源３１の出力端子が接続さ
れ、ＬＣＤパネル２の走査線にパルス信号が印加された
のと同期してＴＦＴスイッチがオンすることにより、直
流バイアスが印加されたデータ線を介して画素電極であ
る単位電極２１（図２参照）にパルス信号電圧が印加さ
れる。

【００２０】Ｘ−Ｙステージ１の上方には、ＬＣＤパネ
ル２の上面と近接する位置にプローブ組立体４が配置さ
れる。このプローブ組立体４は、図２に示すように、合
計２０個の電気光学材料からなるプローブ４１₁〜４１
₂₀を千鳥状に配置させて備えており、上列のプローブ４
１₁〜４１₁₀と下列のプローブ４１₁₁〜４１₂₀とは、そ
の両端が僅かに重なり合う位置関係をなし、かつ上列の
プローブアレイと下列のプローブアレイの中心間の間隔
は、検査すべきＬＣＤパネル２上のアレイ電極（単位電
極２１のアレイ）の縦方向（Ｙ方向）における配列ピッ
チ又は、その整数倍と同一になっている。

【００２１】なお、プローブユニットすなわちプローブ
組立体４は、単一の支持板４０に２０個のプローブ４１
₁〜４１₂₀を固定することにより、物理的に一体にされ
ている。そして、図２中に矢印で示すように、プローブ
組立体４はＬＣＤパネル２の上面の電極エリア（表示エ
リア）２０上を、左上端から右下端まで走査する。な
お、この走査はＸ−Ｙステージ１のＸ方向ドライブおよ
びＹ方向ドライブの組み合せによって実行される。

【００２２】プローブ組立体４の上方には、Ｘ−Ｙステ
ージ１側から順に、集光レンズ５、１／８波長板６、偏
光ビームスプリッタ７、偏向器８、及びレーザ光源９が
配置される。このレーザ光源９は、プローブ組立体４に
対応して合計で２０個の半導体レーザ９１₁〜９１₂₀を
有し、これから出力された２０本の測定レーザビーム光
は外部制御された偏向器８でＸ方向に偏向され、偏光ビ
ームスプリッタ７を透過して直線偏光されたレーザ光と
なり、１／８波長板６に入射する。そして、１／８波長
板によって光バイアスが与えられて楕円偏光とされた
後、集光レンズ５で集光された２０本の測定レーザビー
ム光はプローブ組立体４の対応するプローブ４１₁〜４
１₂₀に入射する。

【００２３】測定レーザビーム光はプローブ４１₁〜４
１₂₀の各々の底面のミラー（図示せず）で反射され、反
射戻り光となって集光レンズ５および１／８波長板６を
経由し、偏光ビームスプリッタ７に戻る。このとき、測
定レーザビーム光および反射戻り光は１／８波長板６を
透過することでそれぞれ１／８波長の光バイアスが与え
られているので、プローブ４１₁〜４１₂₀には楕円偏光
にされた測定レーザビーム光が入射されながら、直線偏
光された測定レーザビーム光が入射した偏光ビームスプ
リッタ７には、円偏光にされた反射戻り光が反対方向か
ら入射する。したがって、偏光ビームスプリッタ７では
円偏光にされた反射戻り光の約半分の光量が反射され、
２０個の光センサ１０₁〜１０₂₀のそれぞれに入射す
る。

【００２４】ここにおいて、２０個のプローブ４１₁〜
４１₂₀において近接する単位電極２１からの電界による
屈折率変化があると、これに応じて反射戻り光の偏光状
態が円偏光から異なる状態となることになり、したがっ
て偏光ビームスプリッタ７で反射される光量も異なるの
で、２０個の光センサ１０₁〜１０₂₀には、２０個のプ
ローブ４１₁〜４１₂₀のそれぞれに印加された電界に応
じた量の光が入力される。したがって、ＬＣＤパネル２
上の２０個の単位電極２１の同時電位測定が可能にな
る。

【００２５】図１において、光源ドライバ３２は２０個
の半導体レーザ９１₁〜９１₂₀を連続発光（ＣＷ発光）
させる回路であり、計測器３３は２０個の光センサ１０
₁〜１０₂₀の出力にもとづき、ＬＣＤパネル２の単位電
極２１に印加された電界に対応するデータを求めるもの
で、２０個の光センサ１０₁〜１０₂₀に対応して２０個
の計測チャンネルまたは計測ユニットを有している。な
お、この計測動作については、後に詳述する。

【００２６】ＣＰＵ３４は例えばパーソナルコンピュー
タで構成されるが、これは、Ｘ−Ｙステージ１の駆動に
よるＬＣＤパネル２の移動と、パルス駆動信号源３１に
よるＬＣＤパネル２のパルス駆動と、計測器３３による
計測動作とを同期させる役割を有し、且つ計測器３３か
ら与えられたデータにもとづきＬＣＤパネル２の多数の
単位電極２１のうち、いずれのものが動作不良であるか
を判定する。なお、これらの制御および計測動作につい
ても、後に説明する。

【００２７】本実施例では、図２に示すように、２０個
のプローブ４１₁〜４１₂₀を千鳥状に配置したプローブ
組立体４を有し、各々のプローブ４１₁〜４１₂₀は連続
する１０個づつの単位電極２１の領域をカバーしている
ので、結果として２０×１０＝２００個の単位電極２１
の領域を１個のプローブ組立体４でカバーできる。つま
り、２０ユニットのそれぞれで、測定レーザビーム光は
偏向器８によりアレイ方向（またはアレイ方向と斜めの
方向）に偏向されるので、測定レーザビーム光を１０ス
テップ分だけ偏向させることにより、２００個の単位電
極２１の領域に対して測定レーザビーム光を照射でき
る。

【００２８】また、測定レーザビーム光がある単位電極
２１の領域に照射されている時間内に、少なくとも一
回、単位電極２１がオン（電圧印加）状態となるよう、
パルス駆動信号源３１によりＬＣＤパネル２を駆動する
ことで、単位電極２１の電位についての情報が光学的に
得られる。

【００２９】さらに、ガルバノミラーや音響光偏向器な
どからなる偏向器８による測定レーザビーム光の１回の
偏向が終了したとき、プローブ組立体４がＬＣＤパネル
２上の次のラインのアレイ電極上に位置するようにＸ−
Ｙステージ１を駆動する。この後、偏向器８による測定
レーザビーム光の次の回の偏向動作が始まり、同様にし
て電位測定が行なえる。

【００３０】このような測定が繰り返され、Ｙ方向の上
端から下端まで測定動作が終了したら、Ｘ−Ｙステージ
１はＸ方向に駆動され、プローブ組立体４の長さ分だけ
移動したところでＹ方向への移動を再開する（図２参
照）。以下、これを繰り返すことにより、二次元的に広
がりを持つＬＣＤパネル２上の電極エリア２０の全面の
測定がされる。

【００３１】次に、上記実施例の構成および動作を、ユ
ニット等を減らすことで簡略化したモデルにより詳述す
る。

【００３２】図３は、検査装置を６個の検査ユニットで
構成した例を概念的に示す斜視図である。図示の通り、
６個の検査ユニットはそれぞれ、偏光ビームスプリッタ
７や偏向器８（共に図示せず）などを内包する光学ユニ
ットと、これに付設された集光レンズ５₁〜５₆、光セ
ンサ１０₁〜１０₆および半導体レーザ９１₁〜９１₆
により構成される。また、６個のプローブ４１₁〜４１
₆も、これらに対応して設けられている。そして、この
プローブ４１₁〜４１₆の底面はＬＣＤパネル２上の単
位電極２１に十分に近接しており、単位電極２１の電位
による電気力線が、プローブ４１に及んでその屈折率を
変化させるようにされている。

【００３３】図３から明らかなように、上列の３個のプ
ローブ４１₁〜４１₃が対応する単位電極２１のライン
（アレイ方向の並びライン）は、下列の３個のプローブ
４１₄〜４１₆が対応する単位電極２１のラインの上側
（＋Ｙ方向）のラインとなっている。これは、プローブ
４１₁〜４１₆を千鳥状に配置し、上列と下列における
プローブ４１の配列ピッチを単位電極２１のアレイ方向
と直交する方向の並びピッチと同一にさせることで実現
できる。

【００３４】このようにプローブ４１₁〜４１₆を千鳥
状に配列したことにより、図３のように集光レンズ５₁
〜５₆、光センサ１０₁〜１０₆、半導体レーザ９１₁
〜９１₆の他に光学ユニットなども千鳥状に配置され
る。なお、光学ユニットや集光レンズ５₁〜５₆につい
ては、第１図のように共通化できる。

【００３５】図４はＸ−Ｙステージ１とプローブ組立体
４を示す斜視図である。Ｘ−Ｙステージ１は上面にＬＣ
Ｄパネル２を載置する上板１１と、上板１１をガイドに
沿ってＹ方向に移動させるＹ駆動板１２と、Ｙ駆動板１
２をガイドに沿ってＸ方向に移動させるＸ駆動板１３と
を備え、Ｙ駆動板１２にはＹ駆動モータ１４、Ｘ駆動板
１３にはＸ駆動モータ１５が付設されている。

【００３６】図４の装置は、次のように作動する。ま
ず、上板１１上にＬＣＤパネル２が載置され、プローブ
組立体４が光学系等と共に降下し、プローブ組立体４の
底面とＬＣＤパネル２の上面が十分に近接する。測定の
開始にあたっては、プローブ組立体４はＬＣＤパネル２
の表示エリア２０の左上端（−Ｘ，＋Ｙ方向）に位置す
る。

【００３７】測定が開始されると、すでに説明したよう
に、偏向器８によって６本の測定レーザビーム光は各々
対応するプローブ４１₁〜４１₆に対し、Ｘ方向に偏向
されながら入射する。このとき、Ｙ駆動モータ１４によ
って上板１１はＹの方向に徐々に移動させられる。

【００３８】偏向器８による測定レーザビーム光の偏向
が一往復したときには、プローブ４１₁〜４１₆はそれ
ぞれ表示エリア２０の単位電極２１からなるアレイ電極
の、次のライン（Ｙ方向の隣りのアレイ電極）上まで移
動している。このため、次のサイクルの偏向器８の偏向
は、前回のラインの次のラインの領域に向けて測定レー
ザビーム光が入射される。

【００３９】上記の動作が、ＬＣＤパネル２のＹ方向に
おける単位電極２１の数（正確には、Ｙ方向における単
位電極２１の数プラス１）だけ繰り返されると、Ｙ方向
の電圧測定の１回分が終了する。これにより、Ｘ駆動モ
ータ１５によってＹ駆動板１２は−Ｘ方向にステップ的
に移動し、今度は−Ｙ方向に移動を開始しながら偏向器
８による測定レーザビーム光の偏向が繰り返される。

【００４０】上記のＸ−Ｙステージ１による移動制御を
具体的に説明する。ここで、カラーＶＧＡ（６４０ドッ
ト×４８０ドット×３色＝９２１，６００画素）のＬＣ
Ｄパネルの電気特性を、１枚あたり１分の時間で測定す
ることを考える。プローブ組立体４のアレイ方向の有効
長を２０ｍｍとし、１個のプローブ４１のアレイ方向の
有効長は１ｍｍで、各々のプローブ４１は１０個の単位
電極２１（ピッチは３００μｍ×１００μｍであり、そ
のサイズはなるべく大きくとってある。）をカバーして
いるとする。このように設定すると、１回のスキャンで
２００画素を測定できるので、ＬＣＤパネル２の全体の
測定のために６４０×３／２００＝９．６すなわち、１
０回だけＬＣＤパネル２を移動させる必要がある。

【００４１】このとき、ＬＣＤパネル２の上端から下端
までの１回のＹ方向移動距離は３００μｍ×４８０＝１
４４ｍｍであるから、全部で１４４ｍｍ×１０＝１，４
４０ｍｍだけ移動させる必要がある。すると、これを１
分間で行なうためには、Ｘ−Ｙステージ１のＹ方向の移
動速度は２４ｍｍ／ｓｅｃとなるが、これはメカニカル
式のＸ−Ｙステージ１で十分に可能である。

【００４２】すなわち、本実施例ではＸ−Ｙステージ１
はＹ方向（アレイと直交方向）にステップ的に移動する
ものではなく、等速度で移動するのであるから、極めて
多量の画素（単位電極）の短時間での電位測定が可能に
なる。仮に、ステップ的な移動が必要であるとすると、
移動の開始および停止の瞬間の加速度は極めて大きいの
に対して、Ｘ−Ｙステージ１やＬＣＤパネル２の重量は
かなり大きいので、こうした移動は非常に困難となる。

【００４３】図５は、個々の検査ユニットの構成、特に
光学系の構成を示す斜視図である。図示の通り、半導体
レーザ９１から出力された測定レーザビーム光はコリメ
ートレンズ１０１で平行ビームとされ、偏向器８に入射
される。偏向器８は測定レーザビーム光をほぼ一定の角
速度でアレイ方向（または斜め方向）に往復して偏向さ
せ、偏向された測定レーザビーム光はレンズ１０２を介
して偏光ビームスプリッタ７に入射される。

【００４４】この偏光ビームスプリッタ７を透過するこ
とにより、測定レーザビーム光は直線偏光されたビーム
光とされ、１／８波長板６で１／８波長の光学バイアス
が与えられる。すなわち、測定レーザビーム光は楕円偏
光とされ、集光レンズ５を介してプローブ４１に入射さ
れる。プローブ４１の底面からの反射光、すなわち測定
レーザビーム光の反射戻り光は概ね楕円偏光であるが、
プローブ４１に印加された電界によるプローブ４１自身
の屈折率変化に依存して、偏光状態が楕円偏向とは異な
っている。

【００４５】この反射戻り光は集光レンズ５および１／
８波長板６を介して偏光ビームスプリッタ７に再び入射
され、光路が直角方向に変換される。このとき、１／８
波長板６を通ることで再び１／８波長の光学バイアスが
与えられるので、偏光ビームスプリッタ７に入射した反
射戻り光は概ね円偏光となり、プローブ４１の屈折率変
化分だけ偏光状態が変化している。

【００４６】このため、偏光ビームスプリッタ７で光路
変換される光の光量は、円偏光であれば５０％となる
が、円偏光から偏光状態がずれていれば、これに応じて
レンズ１０３を介して光センサ１０に入射される反射戻
り光の光量が異なる。そこで、この光センサ１０による
光検出レベルにより、プローブ４１に印加された電界を
求めることができる。

【００４７】図６は、偏向された測定レーザビーム光が
プローブ４１に入射し、かつ反射する様子を、模式的に
斜視図で示している。図示の例では、プローブ４１は８
個の単位電極２１の領域をカバーしており、一方の端
（図６の左下側）から他方の端（図６の右上側）に向か
って、測定レーザビーム光はアレイ方向に徐々に偏向さ
れてプローブ４１を走査する。したがって、８個の単位
電極２１の個々に対応する領域のプローブ４１に測定レ
ーザビーム光が入射されている時間内において、反射戻
り光の偏光状態には８個の単位電極２１の個々における
電位の情報が含まれている。

【００４８】次に、図７〜図１１を参照することによ
り、本発明に係る測定手法のいくつかの例を説明する。
なお、説明を簡単にするため、１個のプローブ４１は４
個の単位電極２１ａ〜２１ｄの領域をカバーし、プロー
ブ組立体４は第１〜第６のエリアをそれぞれカバーする
６個のプローブ４１を有しているものとする。

【００４９】図７は、測定レーザビーム光をプローブ４
１の長手方向（アレイ方向）と平行方向に偏向させる平
行スキャン方式を示している。図７（ａ）のように、測
定レーザビーム光のスポットが実線矢印のようにプロー
ブ４１の左側から右側に徐々に移動し、その後、点線矢
印のように右側から左側に徐々に戻るときは、ＬＣＤパ
ネル２の単位電極２１ａ〜２１ｄは、図７（ｂ）のよう
に上側から下側に向かって位置を異ならせて電位測定さ
れる。これは、偏向器８によって測定レーザビーム光が
スキャンされている間に、Ｘ−Ｙステージ１によってＬ
ＣＤパネル２が移動されているためである。なお、ここ
で測定は、実線矢印の移動の時に行い、点線矢印のもど
りの時には行わない。

【００５０】図７（ｃ）〜（ｆ）は、測定レーザビーム
光の入射される領域が、左側の単位電極２１ａから右側
の単位電極２１ｄに移る様子を、分解図で示している。
左側の単位電極２１ａでは上端から約１／４の領域に測
定レーザビーム光が照射されるが、右側の単位電極２１
ｄでは下端から約１／４の領域に測定レーザビーム光が
照射される。光スポットが点線矢印のもどりの時は、そ
れぞれの単位電極の境界付近に測定レーザビーム光が照
射される。

【００５１】図８は、図７の平行スキャン方式によっ
て、４×６＝２４個の単位電極２１からなるアレイ電極
の領域が、第１〜第６の６つのエリアごとに６本の測定
レーザビーム光により走査される様子を示している。図
８において、第１〜第６のエリアはそれぞれ６個のプロ
ーブ４１₁〜４１₆でカバーされているとする。また、
黒丸印は測定レーザビーム光が入射されて電位測定中の
領域、白丸印はすでに測定レーザビーム光が入射されて
測定済みの領域、クロス印は測定レーザビーム光は入射
されたが電位測定されていない領域を示す。

【００５２】図８（ａ）のように、第２，４，６エリア
の第１ラインと、第１，３，５エリアの第２ラインにお
いて、左側の単位電極２１から測定が始まるが、その位
置は各単位電極２１の上端から約１／４である。そし
て、図８（ｂ）のように、各エリアの右側の単位電極２
１まで測定が進むが、このときの位置は各単位電極２１
の下端から約１／４まで移っている。つまり、単位電極
２１の縦方向の配列ピッチの半分だけＸ−Ｙステージ１
が動いたとき、偏向器８による片道の偏向が終了する。

【００５３】このようにして４個づつの単位電極２１の
測定が終了すると、測定レーザビーム光は戻り方向に偏
向され（図８（ｃ）参照）、２つの単位電極の境界の領
域を通り、遂には次のラインの左側の単位電極２１の領
域に測定レーザビーム光が照射される。このとき、測定
位置は左側の単位電極２１の上端から約１／４である。
つまり、偏光ビームスプリッタ７による測定レーザビー
ム光の１サイクルの偏向に要する時間が、ＬＣＤパネル
２がアレイ電極の直交方向の並びピッチ分だけ移動する
のに要する時間と等しくなっている。以下、図８（ｄ）
のように、同様のスキャンが繰り返される。

【００５４】上記の平行スキャン方式をより具体的に説
明すると、まず単位電極２１のピッチが縦３００μｍ、
横１００μｍとし、１個のプローブ４１が１０個の単位
電極２１をカバーすると仮定すると、プローブ４１の長
さは１０００μｍ＋α（αはプローブ４１の余長分）あ
ればよい。

【００５５】左端の単位電極２１の上端から１／４のと
ころが測定ライン上にきたとき、これに測定レーザビー
ム光が照射されるようにし、右の単位電極２１へと偏向
していく。そして、１０個目の右端の単位電極２１に測
定レーザビーム光が照射されるとき、その位置が単位電
極２１の下端から１／４のところになるようにする。つ
まり、測定レーザビーム光を左から右へ１０×１００μ
ｍ＝１０００μｍスキャンする間に、Ｘ−Ｙステージ１
が３００μｍ／２＝１５０μｍだけＹ方向に移動するよ
う制御する。

【００５６】図９は測定レーザビーム光をプローブ４１
の長手方向に対して斜めに偏向させる斜めスキャン方式
を示している。この場合のスキャンは、偏向器８をプロ
ーブ４１に対して斜めに傾けることで実現される。図９
（ａ）のように、測定レーザビーム光を実線の如く右上
方向にスキャンしていき、点線のように左下方向に戻し
ていくと、図９（ｂ）のように、単位電極２１ａ〜２１
ｄについて、ほぼ同一の位置で電位測定される。これ
は、測定レーザビーム光のスキャンの中に、Ｘ−Ｙステ
ージ１がＬＣＤパネル２を移動させているからである。

【００５７】図９（ｃ）〜（ｆ）は、左側の単位電極２
１ａから右側の単位電極２１ｄへと順次に測定レーザビ
ーム光の照射位置が異なっていく様子を示す。このよう
な斜めスキャンを採用すれば、６個プローブ４１₁〜４
１₆による第１〜第６エリアの単位電極２１の電位測定
は、図１０（ａ）〜（ｄ）のようになる。

【００５８】図１０（ａ）〜（ｄ）が図８（ａ）〜
（ｄ）と異なる点は、測定レーザビーム光による電位測
定が、常に単位電極２１の中央部分に対して実行される
ことである。このため、この斜めスキャン方式によれ
ば、単位電極２１がアレイ方向と直交方向に長くない場
合の電位測定に適している。図１１（ａ）〜（ｅ）は、
この場合を示している。個々の単位電極は、ほぼ正方形
状をなしている。

【００５９】斜めスキャン方式をより具体的に説明する
と、ピッチが縦３００μｍ、横１００μｍで並べられた
多数の単位電極２１を、１個のプローブ４１で１０個の
単位電極２１をカバーしながら測定するときには、Ｘ−
Ｙステージ１が３００μｍ／２＝１５０μｍだけ縦方向
（Ｙ方向）に移動する間に、測定レーザビーム光を横方
向（Ｘ方向）に１００μｍ×１０＝１０００μｍ、縦方
向（Ｙ方向）に１５０μｍとなるよう斜めスキャンす
る。このようにすれば、測定レーザビーム光は単位電極
２１の同一高さ（Ｙ方向）位置に入射され、かつ戻った
ときに次のラインの単位電極２１の同一高さ位置とな
る。

【００６０】次に、実施例における単位電極の電位の計
測方法を、特にリアルタイム計測（図１３）と同期計測
（図１４）について説明する。

【００６１】図１２は、これら計測方法を説明するため
の検査ユニットの構成図であり、図１から１個の検査ユ
ニットを抽出したものである。図示の通り、半導体レー
ザ９１からの測定レーザビーム光は偏向器８で往復する
よう偏向され、偏光ビームスプリッタ７で直線偏光とさ
れた後に例えば１／８波長板６で楕円偏向とされてプロ
ーブ４１にスキャン入射される。このとき、ＬＣＤパネ
ル２上の単位電極２１はパルス駆動信号源３１によって
パルス的に電位が変化されており、これによる偏光状態
の変化をもった反射戻り光は偏光ビームスプリッタ７で
光路変換され、光センサ１０に入射される。

【００６２】カラーＶＧＡパネルの画素数は極めて多
く、前述の例では、すべての画素数は９２１，６００個
であり、測定レーザビーム光のスキャンの復路では測定
はおこなわないので、一画素あたりの測定時間は、６０
ｓｅｃ×２０個／（９２１，６００画素×２往復）＝
０．６５ｍｓｅｃでおこなう必要がある。図１３により
後述するように、各画素の測定をリアルタイム計測する
とすれば、パネルを駆動する電気信号の周波数は、１／
０．６５ｍｓｅｃ＝１．５４ｋＨｚ以上であれば良い。
また、図１４により後述するように、ロックインアンプ
等を用いて同期計測をおこなう場合であれば、その数倍
以上の周波数でパネルを駆動すればよい。

【００６３】ＬＣＤパネルなどの検査をおこなう場合で
あれば、被測定電圧の詳細な波形を観測する必要はな
く、その電圧値のみがわかれば十分である。また、検出
したいのは不良画素があるかどうかであり、それぞれの
画素の電圧の絶対値がわからなくても、良品の画素との
違いがわかればよい。こうした状況を考慮すると、信号
の検出方法は、以下の図１３あるいは図１４に示すよう
に、かなり単純化することができる。

【００６４】図１３は、図１２のシステムでリアルタイ
ム計測を行なうときの波形図である。ここで、パルス駆
動信号源３１と計測器３３は同期して動作しているが、
ここでは簡単のため、１個の単位電極２１の領域に測定
レーザビーム光が入射されている時間内に、ＬＣＤパネ
ル２の単位電極２１は４回パルス駆動されるとして説明
する。

【００６５】図１３（ａ）はＬＣＤパネル２の単位電極
２１への駆動信号波形であり、画素Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞ
れにつき、４個のパルスが印加される。なお、これは前
述の条件下では、４×１．５４ｋＨｚ＝６．１６ｋＨｚ
となる。すると、プローブ４１の各単位電極２１に対応
する領域には、同様にパルス的に変化する電界が与えら
れるので、光センサ１０で検出される光検出出力信号
は、図１３（ｂ）のように変化する。

【００６６】この光センサ１０の出力を帯域フィルタ
（高周波カットフィルタ）に通すと、高域のノイズがカ
ットされ、かつＤＣ成分が除去（ＤＣ補正）され、波形
は図１３（ｃ）のようになる。なお、この帯域フィルタ
はパルス駆動信号源３１による駆動信号の周波数を中心
周波数とする狭帯域フィルタであり、これによって前述
のようにＤＣバイアスとノイズが除去される。

【００６７】この出力に対して、パルス駆動の各周期に
おける最大値と最小値をサンプリングすると、波形は図
１３（ｄ）のようになる。そこで、各画素Ａ，Ｂ，Ｃに
おいて三周期目のパルス駆動のときの最大値と最小値の
差を出力値としてとり出すと、最終出力は図１３（ｅ）
のようになる。このようにして、画素Ａ，Ｃについては
適正な電位が与えられているが、画素Ｂについては電位
が不十分で、単位電極２１が動作不良を起こしているこ
とがわかる。

【００６８】図１４は、図１２のシステムで同期検出を
行うときの波形図である。この例では、ＬＣＤパネル２
の駆動信号源３１からの参照信号を計測器３３に導き、
その参照信号に基づいてロックインアンプ等からなる計
測器３３で同期検出する。同期検出器の場合、上記のリ
アルタイム計測方法よりさらに等価周波数帯域幅を狭く
することができ、さらに良いＳ／Ｎを得ることができる
ようになる。

【００６９】しかし、リアルタイム計測法に比べて出力
が安定するまでに時間がかかるので、図１４（ａ）に示
すように、多くの周期の駆動信号が必要である。光検出
器１０からの出力信号はリアルタイム法と同等であり、
同期検出器の出力は図１４（ｃ）に示すようにゆっくり
変化していく。この出力をピークホールドするわけであ
るが、そのホールドするタイミングは、図１４（ｃ）に
示す同期検出器の出力が一定になる時とする。このよう
にしてピークホールドされた様子を図１４（ｄ）に示
す。図１４（ｅ）の最終出力は、ホールドされた出力値
であり、画素Ｂが不良と判定される。パネル検査の際に
は、この出力値のみで判定を下せばよい。

【００７０】上記実施例では、ＬＣＤパネル２にパルス
駆動信号源３１から交流の駆動信号を与えていたが、Ｌ
ＣＤパネル２の電極構成によっては、ＤＣ電圧しか印加
できないものもある。こうした問題を解決するための計
測方法、すなわち比抵抗変調法を図１５に示す。

【００７１】図１５は、被測定デバイス（ＬＣＤパネル
２の単位電極２１）における電圧が、直流電圧であると
きの実施例である。プローブ組立体４を構成するＥ−Ｏ
プローブ４１としては、電気光学効果と光導電効果の両
方の性質を備えた結晶、例えばＺｎＴｅを使用する。プ
ローブ用のレーザ光源９１としては波長７８０ｎｍのＣ
Ｗ半導体レーザダイオードを用い、その他に第二の光源
（チョッピング光源）１０５として、発光波長５１４．
５ｎｍのＡｒ⁺レーザ光源を用いる。

【００７２】集光レンズ５と１／８波長板６との間の光
路上にはダイクロイックミラー１０４が置かれるが、こ
れはプローブ用のレーザ光源９１からの測定レーザビー
ム光は透過し、Ａｒ⁺レーザー光源１０５からのレーザ
光（チョッパ１０６でチョッピングされたレーザ光）は
反射する。また、ＬＣＤパネル２の各々の単位電極には
ＤＣ電源３８から直流電圧が与えられている。そして、
チョッパ１０６パルス駆動手段の動作とロックインアン
プ３３の動作は、互いに同期制御されている。

【００７３】ここで、Ａｒ⁺レーザー光源１０５からの
光が結晶（プローブ４１）中で吸収されると、光導電
（ホトコン）効果によりＥ−Ｏ結晶中に電荷が発生し、
その結果、結晶の抵抗が低下して電極に印加された電圧
がＥ−Ｏプローブ４１に印加されにくくなり、電気光学
効果が実質的に解消される。そこで、Ａｒ⁺レーザーか
らの光をチョッパ１０６でＯＮ・ＯＦＦ変調（パルス変
調）してＥ−Ｏプローブ４１に入射すると、これに同期
してＺｎＴｅのＥ−Ｏ効果をＯＦＦ・ＯＮさせることが
できる。これは、図１２に示したように被測定電圧に変
調を与えたことと等価になり、したがってＬＣＤパネル
２に印加されるのがＤＣ電圧であっても測定できるよう
になる。

【００７４】

【発明の効果】以上の通り、本発明のアレイ電極基板の
検査装置によれば、プローブ組立体において複数の電気
光学プローブは千鳥状に配置されるので、小さな電気光
学プローブを複数用いることで、長尺の電気光学プロー
ブを構成したことと等価になるので、多数の単位電極の
電位の非接触同時測定が可能になる。すなわち、各々の
電気光学プローブに測定ビーム光を入射し、各々の反射
戻り光をそれぞれ光検出手段で検出しているので、電気
光学プローブの個数分の単位電極の電位を同時測定でき
る。

【００７５】そして、測定ビーム光のアレイ方向または
この斜め方向における偏向を、アレイ方向と直交する方
向におけるアレイ電極とプローブ組立体との相対移動と
同期させるので、あるラインのアレイ電極の測定が終了
したら、次のラインのアレイ電極の測定を始めることが
でき、結果として連続的な電位測定、短時間での多数の
画素の電位測定が可能になる。

【００７６】また、パルス駆動信号をアレイ電極基板に
供給することで、測定ビーム光を連続光としながら単位
電極の電位を精度よく測定できるだけでなく、アレイ電
極基板に直流駆動をさせながらであっても、Ｓ／Ｎよく
単位電極の電位測定ができる。

【００７７】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るアレイ電極基板の検査装置の全体
構成を示す図。

【図２】液晶表示パネルとＥ−Ｏプローブの関係を示す
図。

【図３】全体構成を模式的に示す斜視図。

【図４】Ｘ−ＹステージとＥ−Ｏプローブの関係を示す
斜視図。

【図５】１個の検査ユニットの光学系を示す斜視図。

【図６】Ｅ−Ｏプローブと測定レーザビーム光の関係を
示す斜視図。

【図７】平行スキャン方式を示す図。

【図８】平行スキャン方式を示す図。

【図９】斜めスキャン方式を示す図。

【図１０】斜めスキャン方式を示す図。

【図１１】斜めスキャン方式を示す図。

【図１２】計測方法を説明するための１個の検査ユニッ
トの図。

【図１３】図１２のシステムにおけるリアルタイム計測
を説明する波形図。

【図１４】図１２のシステムにおける同期計測を示す波
形図。

【図１５】比抵抗変調法による計測が適用される検査ユ
ニットの構成図。

【図１６】白黒表示ＬＣＤパネルの図。

【図１７】カラー表示ＬＣＤパネルの図。

【符号の説明】

１…Ｘ−Ｙステージ、２…ＬＣＤパネル、２１…単位電
極、３１…パルス駆動信号源、３３…計測器、４…プロ
ーブ組立体、４１…プローブ、５…集光レンズ、６…１
／８波長板、７…偏光ビームスプリッタ、８…偏向器、
９…レーザ光源、９１…半導体レーザ、１０…光セン
サ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電位を測定すべき複数の単位電極が一方
向に配列されたアレイ電極が、このアレイ方向と直交す
る方向に所定の並び間隔で複数並べられることにより、
前記単位電極が二次元に配設されたアレイ電極基板を検
査するための検査装置において、前記アレイ方向の長さが前記単位電極の複数を包含する
サイズの電気光学プローブを所定ピッチで複数並べたプ
ローブアレイを２本有し、一方の前記プローブアレイの
各々の前記電気光学プローブと他方の前記プローブアレ
イの各々の前記電気光学プローブとが千鳥状に配置され
るようにしたプローブ組立体と、前記プローブ組立体の複数の前記電気光学プローブのそ
れぞれに対応して複数本の測定ビーム光を出力するプロ
ーブ光源と、前記プローブ光源からの複数本の測定ビーム光のそれぞ
れを前記アレイ方向またはこの斜め方向に繰り返して偏
向させる偏向手段と、前記偏向手段により偏向された前記複数本の測定ビーム
光を前記複数の電気光学プローブのそれぞれに入射させ
る光学系と、前記複数の電気光学プローブに入射された前記複数本の
測定ビーム光の複数の反射戻り光の光路を変換する光路
変換手段と、前記光路変換手段によって光路が変換された前記複数の
反射戻り光を前記複数の電気光学プローブごとに検出す
る光検出手段と、前記偏向手段による前記測定ビーム光の偏向の繰り返し
周期に同期して前記プローブ組立体と前記アレイ電極基
板を前記アレイ方向と直交する方向に前記アレイ電極の
並び間隔分、相対移動させる移動手段とを備えることを
特徴とするアレイ電極基板の検査装置。
【請求項２】前記プローブ光源は前記複数の測定ビー
ム光をそれぞれ出力する複数の半導体レーザを有し、前
記光検出手段は前記複数の反射戻り光をそれぞれ検出す
る複数の光センサを有する請求項１記載のアレイ電極基
板の検査装置。
【請求項３】前記移動手段は、前記アレイ電極基板を
載置すると共に、このアレイ電極基板を前記アレイ方向
と直交する方向に移動させるステージを有する請求項１
記載のアレイ電極基板の検査装置。
【請求項４】前記測定ビーム光が前記偏向手段で偏向
されることにより一個の前記単位電極に対応する領域の
前記電気光学プローブに入射されている時間内に、前記
単位電極を複数回測定すべき電位とするパルス駆動信号
を前記アレイ電極基板に供給するパルス駆動源を更に有
する請求項１記載のアレイ電極基板の検査装置。
【請求項５】前記電気光学プローブは前記測定ビーム
光より短波長の光により光導電効果を生じさせる材料か
らなり、前記単位電極を測定すべき電位とする直流駆動
信号を前記アレイ基板に供給する直流駆動源と、前記複数の電気光学プローブに前記短波長の光を照射す
る光源と、前記測定ビーム光が前記偏向手段によって偏向されるこ
とにより一個の前記単位電極に対応する領域の前記電気
光学プローブに入射している時間内に、前記短波長の光
が前記電気光学プローブに点滅照射されるよう前記短波
長の光が前記電気光学プローブに照射されるのをオン，
オフするチョッピング手段とを更に備える請求項１記載
のアレイ電極基板の検査装置。