(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素容量を有する画素を備えた液晶表示装置を検査する方法において、
前記画素に液晶駆動用電圧を印加することにより電荷を充電し、
前記液晶駆動用電圧を所定のタイミングで遮断し
前記電荷の自然放電による表示状態の変化を観察し、
前記表示状態が変化する時間に基づいて前記画素の欠陥の有無を判定する、
ことを特徴とする液晶表示装置の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置の検査方法において、
複数の前記画素に電荷を充電し、
各前記画素の表示状態の変化を観察し、
表示状態の変化が早い画素を欠陥と判定する、
ことを特徴とする液晶表示装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置内の画素に欠陥があるか否かを検査する液晶表示装置の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置では、一般に、対向する透明基板のそれぞれの上に複数の透明電極を形成し、それらの透明電極によって複数の画素を形成し、それらの画素から適宜のものを選択してそれらに所定の電圧を印加することにより、それらの画素部分の液晶の配向を制御して光を変調し、もって、文字、数字等といった可視情報を表示する。
【０００３】
この液晶表示装置を市場に供給するにあたっては、それが正常に作動するか否かを検査する必要がある。この検査方法として、従来、液晶表示装置内の各画素の１つ１つに欠陥があるか否かを検査する検査方法が知られている。例えば、図６に示すように、液晶のしきい値電圧以上の検査電圧、例えば２５Ｖを所定の周期、例えば１／６０秒で各画素電極間に印加して、液晶表示装置の表示面の全面に「白」、「黒」又は「グレー」の表示を行い、この表示状態下において個々の画素に欠陥があるか否かを視覚によって観察するという方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、この従来の検査方法では、個々の画素が完全に断線やショートをしていてそれが点欠陥や線欠陥となっているような場合には、それらの画素欠陥を検出することができるが、完全にはショート等していなくてある程度の表示動作を行うが将来的に欠陥として顕在化するかもしれないというような準欠陥部分までは判定できなかった。
【０００５】
このような準欠陥部分までも判定できるようにするため、従来は、液晶表示装置の画素電極間に過剰電圧、例えば４０Ｖ程度の電圧を印加して画素の欠陥部分を意図的にショートさせたり、あるいは、検査対象である液晶表示装置を高温環境下に置いた状態で図６に示すような通常の検査電圧を印加する等といった検査方法が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の過電圧を印加する方式の検査方法では、検査対象である液晶表示装置に準欠陥部分があるとき、場合によっては準欠陥部分がない場合であっても、液晶表示装置を破壊してしまうおそれがあった。この場合には、破壊した液晶表示装置は修正することができずに廃棄せざるを得ず、よって、液晶表示装置の生産効率を悪くしていた。また、上記の高温環境下で電圧を印加する方式の検査方法では、液晶表示装置を高温環境下に置いたり、高温環境下から外したりするのに非常に長時間を要し、その結果、やはり、液晶表示装置の生産効率を悪くしていた。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、液晶表示装置内の準欠陥部分を短時間に非破壊で判定できる検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示装置の検査方法は、画素容量を有する画素を備えた液晶表示装置を検査する方法において、前記画素に液晶駆動用電圧を印加することにより電荷を充電し、
前記液晶駆動用電圧を所定のタイミングで遮断し  前記電荷の自然放電による表示状態の変化を観察し、前記表示状態が変化する時間に基づいて前記画素の欠陥の有無を判定する、
ことを特徴とする。
更に、前記記載の液晶表示装置の検査方法において、複数の前記画素に電荷を充電し、各前記画素の表示状態の変化を観察し、表示状態の変化が早い画素を欠陥と判定する、ことを特徴とする。
【０００９】
この検査方法は、各画素の断線やショートに基づく表示内容の違いに基づいて欠陥の有無を判断するのではなくて、各画素の容量の違いに基づいて発生する表示内容の経時的な変化に基づいて欠陥の有無を判断するので、図６に示すような通常の検査用電圧を常温下に置かれた液晶表示装置に印加した場合には発見できないような準欠陥部分を確実に発見できる。また、液晶表示装置の電極端子に過電圧を印加する必要がないので、検査対象である液晶表示装置を破壊するおそれがない。さらに、液晶表示装置を高温下に置くことなく常温下で検査できるので、温度条件を変化させるための時間が不要となって検査を短時間に完了できる。また、本発明に係る上記の検査方法は、以下に説明する２つの具体的な方法によって実現できる。第１は、液晶表示装置の対向電極間に、液晶のしきい値電圧相当の直流低電圧を、通常の液晶駆動時の選択パルスの印加時間よりも十分に長い時間印加し、この低電圧の印加によってもたらされる液晶表示状態の変化に基づいて画素の欠陥を判定するという方法である。
【００１０】
ここにおいて、液晶の「しきい値電圧」というのは、液晶セルの光透過率が変化し始める印加電圧のことである。また、「選択パルスの印加時間よりも十分に長い時間」というのは次のような意味である。通常、液晶表示装置に可視情報を表示する際には、例えば図６に示すように、液晶のしきい値電圧以上の選択パルスを１／６０秒程度の周期で電極間に印加する。上記の「長い時間」というのは、例えばこの選択パルスのパルス幅Ｔ１よりも十分に長い時間ということであり、例えば１秒間程度の時間とすることができる。
【００１１】
上記の低電圧及びその電圧の印加時間は、検査対象となる液晶表示装置の電極パターン、使用する液晶の種類等に応じて種々に決定されるが、例えば、通常の液晶駆動電圧の電圧値が±２５Ｖ程度で、その電圧印加周期が１／６０秒程度であるときに、検査用直流低電圧は６Ｖ程度で、その印加時間は１秒程度に設定できる。
【００１２】
この検査方法によれば、低電圧の印加により液晶表示装置内の各画素に電荷が徐々に充電されてゆき、このとき、各画素に準欠陥部分がある場合とそれがない場合との間で、液晶の表示状態に経時的な変化が生じる。例えば、液晶表示装置の全体的な表示状態が「白」から「黒」へと変化するときに、正常画素部分が「白」を維持している中で、準欠陥部分はいち早く「黒」に変化する。よって、この変化の違いによって準欠陥部分を発見できる。
【００１３】
また本発明の液晶表示装置の検査方法は、対向して配置された電極間に液晶を挟持してなる画素を具備した液晶表示装置の検査方法であって、前記電極間に通常の液晶駆動用電圧を印加し、しかる後に前記液晶駆動用電圧の印加を停止し、前記液晶駆動用電圧の印加を停止している時間内の前記画素の表示状態の変化から前記画素の欠陥を判定することを特徴とする。また、前記画素の表示状態が早く変化する画素を欠陥と判定するものである。
【００１４】
この方法では、例えば、上記のような±２５Ｖ程度の電圧を１／６０秒程度の周期で液晶表示装置の電極端子に印加して通常の液晶表示を行っている最中に、所定のタイミングで瞬間的に電圧の印加を中止する。これにより、液晶表示装置内の各画素に所定量の電荷を一旦充電した後に、その電荷を自然に放電させ、そして、その放電過程において各画素間に生じる表示状態の変化を観察するものである。例えば、液晶表示装置の全体的な表示状態が「白」から「黒」へ移行し、さらに電圧印加の遮断によって各画素が「黒」から「白」へと反転するとき、正常画素部分が「黒」を維持している中で、準欠陥部分はいち早く「白」に変化する。よって、この変化の違いによって準欠陥部分を発見できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る検査方法の検査対象となる液晶表示装置は、特定の構造の液晶表示装置に限られるものではなく、あらゆる種類の液晶表示装置に対して適用できる。しかしながら、説明をわかりやすくするためにその液晶表示装置の一例を挙げれば、例えば、図７に示すような液晶表示装置１を検査対象とすることができる。
【００１６】
この液晶表示装置１は、シール材７によって接着されていて互いに対向する一対の透明基板２ａ及び２ｂを有する。一方の透明基板２ａの内側表面には、複数の配線層５及び配向膜６が形成される。複数の配線層５は図７の紙面垂直方向に互いに平行に並べられ、そしてそれらの配線層５の間にアクティブ素子としてのＭＩＭ素子及び画素電極（いずれも図示せず）が形成される。他方の透明基板２ｂの内側表面には、カラーフィルタ３、透明電極４及び配向膜６が形成される。一方の透明基板２ａ上の画素電極と他方の透明電極２ｂ上の透明電極４とによって挟まれる部分が液晶表示のための画素を形成する。
【００１７】
両方の透明基板２ａ及び２ｂの間にはビーズ状のスペーサ８が配置されて一定の間隙、いわゆるセルギャップが形成され、そのセルギャップの中に液晶９が封入される。一方の透明電極２ａには他方の透明電極２ｂの外側へ張り出す張出し部２ａ’が形成され、その張出し部２ａ’の表面上に形成された複数の電極端子１１のそれぞれが各配線層５につながっている。また、もう一方の透明電極２ｂにも、図１に示すように、張出し部２ｂ’が形成され、その張出し部２ｂ’の表面上に形成された複数の電極端子１２のそれぞれが各透明電極４につながっている。さらに、透明基板２ａ，２ｂの外側には一対の偏光フィルター１４が配置され、両透明基板のラビング方向に沿って透過軸を持つノーマリーホワイトモード構成が一般的である。
【００１８】
本実施形態では、以上の構造を次のような仕様に設定した。
【００１９】
（１）画素ピッチ    ：Ｘ方向＝１７３μｍ、Ｙ方向＝２７３μｍ
（２）ＭＩＭ素子幅  ：Ｔａ（タンタル）＝４μｍ、Ｃｒ（クロム）＝４μｍ
（３）配向膜        ：ＡＬ３０４６（日本合成ゴム（株）製）
（４）液晶          ：ＳＳ５５１１ＲＡ（チッソ石油化学（株）製）
（５）開口率        ：６０．５％
（６）最大透過率    ：４．５％
（７）ＭＩＭ素子容量：６０．２ｆＦ
（８）画素容量（対向電極間に挟まれた液晶容量）：  ２０６．３ｆＦ
以上の構成から成る液晶表示装置１に関して各画素が正常に作動するか否かを検査する際には、図１に示すように、透明基板２ａ側の電極端子１１のそれぞれを検査信号発生器１３の一方の出力端子に接続し、そして、透明基板２ｂ側の電極端子１２のそれぞれを検査信号発生器１３の他方の出力端子に接続する。
【００２０】
検査信号発生器１３は、図２に示すように、両電極端子１１及び１２の間に直流６Ｖを１秒間、印加する。なお、通常の交流駆動で、液晶セルの光透過率が変化し始める印加電圧は２０Ｖ程度である。よって、検査信号発生器１３によって印加される電圧である６Ｖは、その電圧よりも低い電圧である。
【００２１】
また、通常の液晶駆動時には、図６に示すように、１／６０秒程度の周期で所定電圧の選択パルスＴ１を液晶に印加する。本実施形態において、検査信号発生器１３によって電圧を印加する時間、すなわち１秒間は、通常の電圧印加時間Ｔ１に比べて十分に長い時間である。
【００２２】
以上のように、直流６Ｖの電圧を１秒間各画素に印加するとき、画素の全てが正常であれば、液晶表示装置の表示面の全体の表示状態は、例えばノーマリーホワイトモードでは、徐々に「白」から「黒」へと均一に変化する。また、全ての画素のうち断線又はショートの欠陥を有する画素があるときには、その欠陥に係る画素はいつまで経っても「白」のままで「黒」へ変化しない。
【００２３】
ところで、液晶表示面を構成する複数の画素の中には、断線又はショート等といった完全な欠陥ではないが、膜厚が正常厚さよりも少しずれている（例えば、ＭＩＭ素子の絶縁層の膜厚）等といった準欠陥を有する画素が含まれる場合がある。このような準欠陥の画素は、図６に示すような通常の駆動電圧を印加するときには、人間の目には異常として検出できない。しかし、このような準欠陥の画素は将来的に欠陥となって顕在化することがある。
【００２４】
本実施形態の検査方法によってこの準欠陥の画素に直流６Ｖ−１秒間の電圧が印加されると、その準欠陥画素の表示状態は、他の正常な画素に比べて、より早く「白」から「黒」へと変化する。この現象は、電荷が正常な画素の画素容量に充填される時間と、準欠陥に係る画素の画素容量に充填される時間とが互いに異なっていることに基づいて発生する現象であると考えられる。従って、液晶表示装置の各画素の表示状態を観察しながら、その表示状態が他の画素と比べて異なっている画素があるか否かを判定することにより、各画素が準欠陥を有するかどうかを正確に判定できる。この準欠陥が発見されたときには、レーザ等によってその準欠陥部分を予め除去しておく等といった修正を行うことができる。
【００２５】
図３は、検査信号発生器１３によって対向電極間に印加する検査用電圧の他の実施形態を示している。この実施形態では、直流−（マイナス）６Ｖの低電圧を１秒間印加する。この方法によっても、画素の準欠陥を確実に発見できる。
【００２６】
図４は、検査信号発生器１３によって対向電極間に印加する検査用電圧のさらに他の実施形態を示している。この実施形態では、±６Ｖの交番低電圧をそれぞれ１秒間づつ任意の回数繰り返して印加する。図２に示す電圧印加方法及び図３に示す電圧印加方法では、液晶表示装置の表示面が白表示から黒表示へと１回だけ変化するだけなので、準欠陥を見逃すおそれがある。これに対し本実施形態のように、低電圧を局性を変えて繰り返して印加すれば、「白」と「黒」の表示が繰り返されるので、準欠陥を見逃すことがなくなる。
【００２７】
図５は、検査信号発生器１３によって対向電極間に印加する検査用電圧のさらに他の実施形態を示している。この実施形態では、原則として、図６に示す通常の液晶駆動用電圧を印加することによって、液晶表示装置の表示面に所定の可視情報、例えば「黒」のベタ画像を表示する。この状態では、選択パルスＴ１が頻繁にＯＮ／ＯＦＦするので、仮に準欠陥を有する画素が存在していても、人間の目ではそれを識別することはできない。
【００２８】
本実施形態では、図５に示すように、所定のタイミングＴ２で電圧の印加を停止し、その電圧停止を所定時間、例えば、３秒間継続する。この電圧印加遮断中、各画素に充電された電荷は徐々に放電してゆき、表示状態は「黒」から「白」へと変化してゆく。しかしながら、これらの画素の中に準欠陥を有する画素が存在するときには、その画素の表示状態は、他の画素の表示状態に比べて、より早く「白」へと変化する。よって、表示状態を観察することにより、画素の準欠陥を確実に発見できる。このような現象も、電荷の正常な画素の画素容量からの放電時間と、準欠陥に係る画素の画素容量からの放電時間とが互いに異なっていることに基づいて発生する現象であると考えられる。
【００２９】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。
【００３０】
例えば、上記の実施形態では、アクティブ素子としてＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に本発明の検査方法を適用したが、アクティブ素子としてトランジスタを用いるようなアクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用できる。また、アクティブ素子を用いない単純マトリクス方式の液晶表示装置に本発明の検査方法を適用することもできる。この場合、アクティブ素子異常ではなく、異物等による画素容量の変化に起因する欠陥を見いだせる。
【００３１】
また、図２、図３、図４及び図５に示した具体的な数値は、単に一例を示したに過ぎず、必要に応じてこれら以外の数値を用いることができるのは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置の検査方法によれば、各画素の断線やショートに基づく表示内容の違いに基づいて欠陥の有無を判断するのではなくて、各画素の容量の違いに基づいて発生する表示内容の経時的な変化に基づいて欠陥の有無を判断するので、従来のように標準的な検査電圧を単に常温下で各画素に印加する場合には発見できないような準欠陥部分を確実に発見できる。
【００３３】
また、液晶表示装置の電極端子に過電圧を印加する必要がないので、検査対象である液晶表示装置を破壊するおそれがない。さらに、液晶表示装置を高温下に置くことなく常温下で検査できるので、温度条件を変化させるための時間が不要となって短時間に検査を完了できる。
【００３４】
請求項２記載の検査方法によれば、準欠陥を有する画素を短時間に発見できる。
【００３５】
また、原則的に通常の印加電圧波形を利用するので、検査のための検査信号発生器を簡単に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の検査方法を実施するための装置の一例を示す斜視図である。
【図２】検査のための印加電圧の一例を示す波形図である。
【図３】検査のための印加電圧の他の一例を示す波形図である。
【図４】検査のための印加電圧のさらに他の一例を示す波形図である。
【図５】検査のための印加電圧のさらに他の一例を示す波形図である。
【図６】従来の検査方法で用いられる印加電圧の一例を示す波形図である。
【図７】本発明に係る検査方法の検査対象となる液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１          液晶表示装置
２ａ，２ｂ  透明基板
３          カラーフィルタ
４          透明電極
５          配線層
６          配向膜
７          シール材
８          スペーサ
９          液晶
１１，１２    電極端子
１３          検査信号発生器
１４          偏光フィルター
【図１】
0003674233.tif 000002
【図２】
0003674233.tif 000003
【図３】
0003674233.tif 000004
【図４】
0003674233.tif 000005
【図５】
0003674233.tif 000006
【図６】
0003674233.tif 000007
【図７】
0003674233.tif 000008