JP4625826B2 - プローブユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶表示パネルを検査する際に用いるプローブユニットに係り、特に複数のプローブブロックに支持されたプローブ針を液晶表示パネルの電極に精度よく接触させるための構造に関する。

例えば、液晶表示パネルの製造過程においては、出荷前に液晶表示パネルを点灯させて液晶表示パネルが正常に動作しているか否かの検査を行なっている。この検査では、複数のプローブ針を有するプローブユニットが用いられている。

プローブユニットは、検査すべき液晶表示パネルに対応する大きさのフレームと、このフレームに支持されたプローブブロックとを備えている。プローブブロックは、液晶表示パネルの一辺に対応する長さの板状をなしており、このプローブブロックの下面に液晶表示パネルの電極に接する複数のプローブ針が支持されている。プローブ針は、電極のピッチに対応するように配列されている。

このプローブユニットでは、検査すべき液晶表示パネルとフレームとを位置合わせした状態で液晶表示パネルの全ての電極にプローブ針を接触させて、液晶表示パネルに電気信号を印加し、パネルの検査を行っている。しかし、液晶表示パネルが大型化する程にプローブブロックが長尺となるとともに、一つのプローブブロックが保有するプローブ針の数が増える。

特に、最近の液晶表示パネルは高精細化が進んでいるので、プローブ針の数がより増大してプローブ針のピッチが益々狭くなるのを避けられない。よって、狭ピッチ化が進んだプローブ針をプローブブロックの全長に亘って精度よく配列することが困難な状況となる。

このことから、従来、例えば特許文献１に開示されているように、プローブブロックを電極の配列方向に沿って一列に並べられた複数のブロック要素から構成したプローブユニットが知られている。

この構成によれば、個々のブロック要素が保有するプローブ針の数を減らことができる。そのため、プローブ針の狭ピッチ化および液晶表示パネルの大型化・高精細化に対しても無理なく対応することができる。
特開平８−２０１４３０号公報

特許文献１に開示されたプローブユニットによると、プローブブロックが複数のブロック要素に分けられているので、ブロック要素毎にプローブ針と液晶表示パネルの電極との位置合わせを実行しなくてはならない。

このため、フレームに取り付けられた個々のブロック要素の位置を調整する作業が必須となり、プローブブロックが一つの場合との比較において、各ブロック要素の調整作業に多大な手間と労力を要するといった問題がある。

本発明の目的は、フレームに取り付けられた個々のプローブブロックの位置を簡単かつ精度よく調整することができ、作業性に優れるプローブユニットを得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るプローブユニットは、
外周部に互いに間隔を存して並べられた複数の電極を有する表示パネルを検査するためのプローブユニットであって、
上記表示パネルの外周部に沿うように設けられたフレームと、
上記フレームの支持面から突出する複数のピボット軸と、
上記電極と反対側の基端部の中央部にガイド孔を有し、上記ガイド孔と上記各ピボット軸とが摺動可能に嵌合することにより、上記ピボット軸を支点にして回動可能に支持され、上記表示パネルの電極の並び方向に沿って配列されるとともに、上記電極に接する複数のプローブ針を有する複数のプローブブロックと、
上記各プローブブロックを上記フレームに個々に固定する複数の固定部材と、
上記フレームに設けられ、上記フレームに対する上記各プローブブロックの向きを個々に調整する複数の調整機構と、を具備し、
上記各調整機構は、上記プローブブロック毎に対応する一対の調整体を含み、これら調整体は、上記フレームに回動可能に支持されるとともに、上記各プローブブロックを上記ピボット軸を支点に回動させるカム面を有し、上記調整体のカム面は、上記ピボット軸を挟んだ両側に振り分けられた位置で上記各プローブブロックに接することを特徴としている。

本発明によれば、複数のプローブブロックは、個々にカム面の形状に応じてピボット軸を中心に回動するので、プローブブロック毎にプローブ針と表示パネルの電極との位置合わせを容易に行うことができる。

しかも、各プローブブロックとカム面とは、ピボット軸を挟んだ両側で互いに接触しているので、位置合わせが完了したプローブブロックが勝手に動くことはない。そのため、位置合わせが完了したプローブブロックを、固定部材を介してフレームに固定することで、個々のプローブブロックの向きが定まる。

よって、フレームに取り付けられた個々のプローブブロックの向きを簡単かつ精度よく調整することができ、プローブユニットが互いに独立した複数のプローブブロックを有する構成でありながら、作業性を良好に維持することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。

図１は、例えば液晶表示パネルの点灯検査を行う際に用いる検査装置１を開示している。検査装置１は、台座２と、この台座２の上に据え付けられた装置本体３とを備えている。

装置本体３は、前面３ａを有している。前面３ａは、装置本体３の上方に進むに従い後方に倒れ込むように傾斜している。前面３ａの中央部にパレット４が設置されている。

パレット４は、検査すべき液晶表示パネル５を取り外し可能に保持するためのものであり、液晶表示パネル５に対応した大きさの四角い枠状をなしている。パレット４は、液晶表示パネル５の厚み方向に沿うＺ軸の方向に移動可能に前面３ａに支持されている。

さらに、パレット４は、図示しないテーブルを介してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に前面３ａに支持されているとともに、θ方向に回動可能に前面３ａに支持されている。Ｘ軸およびＹ軸は、液晶表示パネル５と同一平面上で互いに直交している。θ方向は、上記Ｚ軸の軸回り方向と一致している。

液晶表示パネル５は、フラットな表示パネルの一例であって、互いに積層された第１および第２のガラス基板５ａ，５ｂを備えている。第１のガラス基板５ａは、互いに直交するように隣り合う第１の辺６ａおよび第２の辺６ｂを有し、これら第１および第２の辺６ａ，６ｂが第２のガラス基板５ｂの外に突出している。

図１、図５および図６に示すように、第１のガラス基板５ａのうち、第１および第２の辺６ａ，６ｂに対応する外周部７に多数の電極８が形成されている。電極８は、予め決められたピッチＰで一列に並んでいる。隣り合う電極８の間のピッチＰは、液晶表示パネル５が高精細化される程に狭くなる。さらに、第１のガラス基板５ａに例えば十字形のアライメントマーク９ａ，９ｂが形成されている。アライメントマーク９ａ，９ｂは、液晶表示パネル５の幅方向に互いに離間するように、第１のガラス基板５ａの隣り合う角部に位置している。

図１に示すように、装置本体３の前面３ａにプローブユニット１１が取り外し可能に支持される。プローブユニット１１は、パレット４に保持された液晶表示パネル５の外周部７と向かい合うように配置される。

図２に最もよく示されるように、プローブユニット１１は、フレーム１２および複数のプローブブロック１３を備えている。フレーム１２は、検査すべき液晶表示パネル５に対応する大きさの四角い枠状をなしている。

フレーム１２は、一対の縦桟部１４ａ，１４ｂと一対の横桟部１５ａ，１５ｂとを有している。一方の縦桟部１４ａは、第１のガラス基板５ａの第１の辺６ａに沿うとともに、一方の横桟部１５ａは、第１のガラス基板５ａの第２の辺６ｂに沿っている。縦桟部１４ａ，１４ｂおよび横桟部１５ａ，１５ｂは、液晶表示パネル５を取り囲むとともに、互いに協働して液晶表示パネル５を露出させる窓１６を形成している。

プローブブロック１３は、一方の縦桟部１４ａおよび一方の横桟部１５ａに夫々支持されている。これら縦桟部１４ａおよび横桟部１５ａに対するプローブブロック１３の支持構造は互いに共通であるので、一方の縦桟部１４ａを代表して説明する。

図３ないし図５に示すように、一方の縦桟部１４ａは、窓１６の内側に張り出すブロック支持部１７を備えている。ブロック支持部１７は、第１のガラス基板５ａの第１の辺６ａに沿って延びるとともに、平坦な支持面１８を有している。

各プローブブロック１３は、例えばセラミックによって造られており、平面的に見て四角い板状をなしている。プローブブロック１３は、支持面１８の上に載置されているとともに、電極８の並び方向に間隔を存して一列に並んでいる。各プローブブロック１３は、夫々支持面１８から窓１６の内側に突出する先端部１９を有している。各ブローブブロック１３の先端部１９は、パレット４の上に置かれた液晶表示パネル５の電極８と向かい合っている。

各プローブブロック１３の先端部１９の下面に複数のプローブ針２０が支持されている。プローブ針２０は、例えば電極８のピッチＰに対応するように、例えば千鳥状に並べられるとともに、先端部１９の下面から電極８に向けて突出している。

図４および図８に示すように、各プローブブロック１３は、先端部１９とは反対側の基端部２１にガイド孔２２を有している。ガイド孔２２は、プローブブロック１３の配列方向に沿う中央部に位置し、このガイド孔２２内に支持面１８から突出するピボット軸２３が摺動可能に嵌合している。この嵌合により、各プローブブロック１３は、ピボット軸２３を支点に回動可能となっている。

各プローブブロック１３は、一対の固定ねじ２４を介してブロック支持部１７の支持面１８に固定されている。固定ねじ２４は、固定部材の一例であって、ピボット軸２３を間に挟んだ両側でプローブブロック１３を貫通するとともに、ブロック支持部１７に形成した一対のねじ孔２５にねじ込まれている。各プローブブロック１３は、固定ねじ２４が貫通する貫通孔２６を有している。貫通孔２６の内面と固定ねじ２４の外面との間には、プローブブロック１３の位置調整を可能とするための僅かな遊びｇ（図７を参照）が形成されている。

図２ないし図５に示すように、プローブユニット１１のフレーム１２は、個々のプローッブロック１３の向きを微調整するための調整機構３０を装備している。調整機構３０は、一つのプローブブロック１３毎に一対の調整体３１を有している。調整体３１は、各プローブブロック１３の基端部２１に隣接するとともに、各プローブブロック１３の回動中心となるピボット軸２３を間に挟むように、ピボット軸２３の両側に振り分けて配置されている。

調整体３１は、夫々支持軸３２と外筒３３とで構成されている。支持軸３２は、第１のねじ部３４が形成された一端と、第２のねじ部３５が形成された他端とを有している。第１のねじ部３４は、ブロック支持部１７に設けたねじ孔３６に取り外し可能にねじ込まれている。このねじ込みにより、支持軸３２は、ブロック支持部１７の支持面１８から垂直に突出している。

さらに、支持軸３２は、第２のねじ部３５の先端から同軸状に突出する小径部３７を有している。小径部３７の突出端には、例えばドライバのような工具を引っ掛けるすりわり３７ａが形成されている。

外筒３３は、支持軸３２を同軸状に覆う円筒状をなしている。外筒３３の内面は、第２のねじ部３５にねじ込まれている。そのため、外筒３３を回転させると、第２のねじ部３５に対する外筒３３のねじ込み量が変化し、外筒３３が支持軸３２の軸方向に沿って例えば数ミクロン移動する。支持軸３２の小径部３７は、外筒３３の上端を貫通して外筒３３の外方に露出している。

図５および図７に示すように、外筒３３の外周面の下部にカム面３９が形成されている。カム面３９は、外筒３３の周方向に連続するとともに、外筒３３の下端の方向に進むに従い径が逐次減少するようなテーパ状をなしている。カム面３９は、プローブブロック１３の基端部２１と向かい合うとともに、この基端部２１に形成したエッジ状に尖る角部４０に接している。

このため、固定ねじ２４を弛めた状態で調整体３１の外筒３３を回転させると、外筒３３が支持軸３２の軸方向に移動し、カム面３９がプローブブロック１３の角部４０に対し変位する。よって、プローブブロック１３がピボット軸２３を中心に回動し、プローブ針２０と電極８との位置関係が変化するようになっている。

図３に示すように、外筒３３の上端に径方向に沿う係合溝４１が形成されている。係合溝４１は、図５に示す調整治具４２を外筒３３の上端に突き合わせた時に、この調整治具４２に取り外し可能に引っ掛かる。そのため、外筒３３は、調整治具４２によって軸回り方向に回動される。

図１および図２に示すように、プローブユニット１１のフレーム１２に一対のアライメントカメラ４４ａ，４４ｂが取り付けられている。アライメントカメラ４４ａ，４４ｂは、液晶表示パネル５の第２のガラス基板５ｂ上のアライメントマーク９ａ，９ｂを認識するためのものである。

アライメントカメラ４４ａ，４４ｂによって撮影された画像は、画像情報として図示しない制御部に取り込まれる。制御部は、アライメントカメラ４４ａ，４４ｂから送られる画像情報に基づいて、アライメントカメラ４４ａ，４４ｂの視野内の所定の領域にアライメントマーク９ａ，９ｂが位置するか否かを判定する。アライメントマーク９ａ，９ｂが所定の領域から外れている場合、制御部は画像情報に基づいてパレット４を支持するテーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるとともに、θ方向に回動させる。これにより、プローブユニット１１と液晶表示パネル５との位置合わせが実行される。

アライメントカメラ４４ａ，４４ｂにより撮影された画像は、装置本体３の上部に設置した一対のモニター４５ａ，４５ｂに表示される。そのため、作業者はモニター４５ａ，４５ｂに表示された画像を基にプローブユニット１１と液晶表示パネル５との位置関係を認識することができる。さらに、装置本体３の前面３ａの周囲には、例えば制御部を操作するための一対の操作パネル４６ａ，４６ｂが配置されている。

このような構成のプローブユニット１１において、フレーム１２のブロック支持部１７にねじ止めされた複数のプローブブロック１３は、アライメントカメラ４４ａ，４４ｂによるプローブユニット１１と液晶表示パネル５との位置合わせが完了した状態で、個々にプローブ針２０が電極８と一致するように向きを微調整する。この調整作業は、以下のようにして実行される。

最初に固定ねじ２４を弛めてブロック支持部１７に対するプローブブロック１３の締め付けを解除する。この状態で、調整治具４２を用いて調整体３１の外筒３３を周方向に回動させる。この回動により、外筒３３のカム面３９が支持軸３２の軸方向に数ミクロン変位する。これにより、カム面３９とプローブブロック１３の角部４０との位置関係が相対的に変化し、プローブブロック１３から突出するプローブ針２０が電極８と向かい合うように、プローブブロック１３がピボット軸２３を中心に回動する。このプローブブロック１３を回動させる作業は、図示しないモニターに表示される画像を基に作業者の手作業により実行される。

プローブブロック１３の向きの微調整が完了して、プローブ針２０と電極８とが正規の位置関係に保持されたならば、固定ねじ２４を締め付けてプローブブロック１３をブロック支持部１７の支持面１８の上に固定する。これにより、一つのプローブブロック１３が正規の向きでフレーム１２に固定される。

このような調整作業を全てのプローブロック１３毎に実行することで、プローブユニット１１の全てのプローブ針２０が液晶表示パネル５の電極８と合致し、液晶表示パネル５に対するプローブユニット１１の位置合わせが完了する。

最後に、調整体３１をブロック支持部１７から取り外す。この取り外し作業は、支持軸３２の上端のすりわり３７ａに例えばドライバのような工具を引っ掛け、支持軸３２を回転させる。これにより、ねじ孔３６に対する第１のねじ部３４のねじ込みが解除され、調整体３１をブロック支持部１７から取り外すことができる。

このような本発明の第１の実施の形態によれば、複数のプローブブロック１３は、個々にカム面３９の形状に応じてピボット軸２３を中心に回動するので、プローブブロック１３毎にプローブ針２０と液晶表示パネル５の電極８との位置合わせを容易に行うことができる。

しかも、プローブブロック１３の基端部２１は、プローブブロック１３の回動中心となるピボット軸２３を挟んだ両側で調整体３１のカム面３９に接触している。そのため、固定ねじ２４によるプローブブロック１３の締め付けが解除されていてもプローブブロック１３が勝手に動くことはない。したがって、固定ねじ２４を締め付けることで、全てのプローブ針２０が電極８と向かい合うように、個々のプローブブロック１３の向きを的確に定めることができる。

よって、フレーム１２のブロック支持部１７に取り付けられた複数のプローブブロック１３の向きを簡単かつ精度よく調整することが可能となり、プローブユニット１１が互いに独立した複数のプローブブロック１３を有するにも拘らず、作業性を良好に維持することができる。

また、各プローブブロック１３を一度上記要領で調整し、固定すれば、次のパネルの検査からは上記調整は不要となり、精度良く、安定した検査が行える。

なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。

例えば、図９は本発明の第２の実施の形態を開示している。

この第２の実施の形態は、個々のプローブロック１３の向きを微調整する調整機構３０に関する事項が上記第１の実施の形態と相違しており、これ以外のプローブユニット１１の構成は、基本的に第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、調整機構３０は、一つのプローブブロック１３毎に一つの調整体３１と圧縮コイルばね５１とを備えている。調整体３１は、ピボット軸２３に対しプローブブロック１３の配列方向に沿う一方側にずれた位置に設けられている。圧縮コイルばね５１は、弾性部材の一例であって、ピボット軸２３に対しプローブブロック１３の配列方向に沿う他方側にずれた位置に設けられている。したがって、調整体３１および圧縮コイルばね５１は、プローブブロック１３毎にピボット軸２３を挟んだ両側に振り分けて配置されている。

圧縮コイルばね５１は、弾性部材の一例である。圧縮コイルばね５１は、縦桟部１４ａと各プローブブロック１３の基端部２１との間に圧縮状態で介在されて、各プローブブロック１３をピボット軸２３を中心に時計回り方向に弾性的に付勢している。そのため、各プローブブロック１３の基端部２１の角部４０は、調整体３１のカム面３９に弾性的に押し付けられている。

このような構成においても、調整体３１の外筒３３を回動させると、各プローブブロック１３は、プローブ針２０が電極８と向かい合うように個々にカム面３９の形状に応じて回動する。したがって、上記第１の実施の形態と同様に、プローブブロック１３毎にプローブ針２０と液晶表示パネル５の電極８との位置合わせを容易に行うことができる。

さらに、プローブブロック１３の基端部２１は、圧縮コイルばね５１によってカム面３９に押し付けられているので、固定ねじ２４によるプローブブロック１３の締め付けが解除されていてもプローブブロック１３が勝手に動くことはない。よって、固定ねじ２４を締め付けることで、全てのプローブ針２０が電極８と向かい合うように、個々のプローブブロック１３の向きを的確に定めることができる。

なお、上記第１および第２の実施の形態では、フレームの支持面から突出するピボット軸を各プローブブロックの嵌合孔に嵌合させることで、プローブブロックを回動可能に支持している。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えばフレームの支持面に嵌合孔を開けるとともに、プローブブロックに嵌合孔に摺動可能に嵌合されるピボット軸を設けてもよい。

さらに、検査すべき表示パネルは液晶表示パネルに限らず、例えば有機ＥＬ表示パネル、プラズマ表示パネルあるいはＦＥＤのようなその他のフラットな表示パネルに適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の斜視図。 本発明の第１の実施の形態に係るプローブユニットの斜視図。 本発明の第１の実施の形態において、フレーム、プローブブロックおよび調整機構の位置関係を示すプローブユニットの斜視図。 本発明の第１の実施の形態において、フレーム、プローブブロックおよび調整機構の位置関係を示すプローブユニットの平面図。 本発明の第１の実施の形態において、フレーム、プローブブロックおよび調整機構の位置関係を示すプローブユニットの側面図。 本発明の第１の実施の形態において、液晶表示パネルの電極の配列状態を拡大して示す平面図。 本発明の第１の実施の形態において、フレーム、プローブブロックおよび調整機構の位置関係を示すプローブユニットの断面図。 図４のF8-F8線に沿う断面図。 本発明の第２の実施の形態において、フレーム、プローブブロックおよび調整機構の位置関係を示すプローブユニットの平面図。

符号の説明

５…表示パネル（液晶表示パネル）、７…外周部、８…電極、１１…プローブユニット、１２…フレーム、１３…プローブブロック、２０…プローブ針、２３…ピボット軸、２４…固定部材（固定ねじ）、３０…調整機構、３１…調整体、３９…カム面、５１…弾性部材（圧縮コイルばね）。

Claims (6)

1. 外周部に互いに間隔を存して並べられた複数の電極を有する表示パネルを検査するためのプローブユニットであって、
   上記表示パネルの外周部に沿うように設けられたフレームと、
   上記フレームの支持面から突出する複数のピボット軸と、
   上記電極と反対側の基端部の中央部にガイド孔を有し、上記ガイド孔と上記各ピボット軸とが摺動可能に嵌合することにより、上記ピボット軸を支点にして回動可能に支持され、上記表示パネルの電極の並び方向に沿って配列されるとともに、上記電極に接する複数のプローブ針を有する複数のプローブブロックと、
   上記各プローブブロックを上記フレームに個々に固定する複数の固定部材と、
   上記フレームに設けられ、上記フレームに対する上記各プローブブロックの向きを個々に調整する複数の調整機構と、を具備し、
   上記各調整機構は、上記プローブブロック毎に対応する一対の調整体を含み、これら調整体は、上記フレームに回動可能に支持されるとともに、上記各プローブブロックを上記ピボット軸を支点に回動させるカム面を有し、上記調整体のカム面は、上記ピボット軸を挟んだ両側に振り分けられた位置で上記各プローブブロックに接することを特徴とするプローブユニット。
2. 請求項１の記載において、上記一対の調整体のそれぞれは、
   上記フレームに取り外し可能に支持された支持軸と、
   上記支持軸を同軸状に覆うように上記支持軸にねじ込まれた円筒状の外筒と、
   を有し、
   上記外筒の外周面上に上記カム面が形成されていることを特徴とするプローブユニット。
3. 請求項２の記載において、上記カム面は、上記外筒の周方向に連続するとともに、上記外筒の下端方向に進むに従い径が減少するテーパ状をなしていることを特徴とするプローブユニット。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項の記載において、
   上記各固定部材は上記各ピボット軸の両側に設けられ、上記各プローブブロックを貫通して上記フレームにねじ込まれる固定ねじであり、
   上記各プローブブロップは、上記固定ねじが遊びを以て貫通する貫通孔を有することを特徴とするプローブユニット。
5. 外周部に互いに間隔を存して並べられた複数の電極を有する表示パネルを検査するためのプローブユニットであって、
   上記表示パネルの外周部に沿うように設けられたフレームと、
   上記フレームの支持面から突出する複数のピボット軸と、
   上記電極と反対側の基端部の中央部にガイド孔を有し、上記ガイド孔と上記各ピボット軸とが摺動可能に嵌合することにより、上記ピボット軸を支点にして回動可能に支持され、上記表示パネルの電極の並び方向に沿って配列されるとともに、上記電極に接する複数のプローブ針を有する複数のプローブブロックと、
   上記各プローブブロックを上記フレームに個々に固定する複数の固定部材と、
   上記フレームに設けられ、上記フレームに対する上記各プローブブロックの向きを個々に調整する複数の調整機構と、を具備し、
   上記各調整機構は、
   (1)上記フレームに回動可能に支持され、上記各プローブブロックに接することで上記各プローブブロックを上記ピボット軸を支点に回動させるカム面を有する調整体と、
   (2)上記各プローブブロックを上記調整体のカム面に押し付ける弾性部材と、
   を備えていること特徴とするプローブユニット。
6. 請求項５の記載において、上記調整体と上記弾性部材とは、上記各プローブブロックに対し上記各ピボット軸を挟んだ両側に振り分けて配置されていることを特徴とするプローブユニット。

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