アクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、アクティブマトリクス基板の検査方法
【課題】 画素構成が微細化されたアクティブマトリクス基板であっても、基板に形成された配線や表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体の状態でも効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板を得ること。
【解決手段】 表示領域８に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極５と、画素電極５の配列の行方向に伸延する複数の走査線２と、画素電極５の配列の列方向に伸延する複数のデータ線３と、走査線２とデータ線３とに印加された信号に基づいて、画素電極５に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子４とを備え、走査線２およびデータ線３の少なくともいずれか一方は、複数本が検査用スイッチング素子１９を介して一つの検査用パッド１１、１４に接続されていて、検査用スイッチング素子１９のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子１７を有している。
【解決手段】 表示領域８に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極５と、画素電極５の配列の行方向に伸延する複数の走査線２と、画素電極５の配列の列方向に伸延する複数のデータ線３と、走査線２とデータ線３とに印加された信号に基づいて、画素電極５に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子４とを備え、走査線２およびデータ線３の少なくともいずれか一方は、複数本が検査用スイッチング素子１９を介して一つの検査用パッド１１、１４に接続されていて、検査用スイッチング素子１９のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子１７を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法に関し、特に、小型でかつ高精細な画像表示を行うために、画素構成を微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルなどのいわゆる平板型ディスプレイでの画像表示を行うためのアクティブマトリクス基板は、画像表示を行う表示領域に、マトリクス状に形成された画素電極と、この画素電極の配列に対応して行方向に形成された複数の走査線と、列方向に形成された複数のデータ線、さらに、個々の画素電極に対応して設けられ、走査線およびデータ線に接続されて、走査線およびデータ線に印加された信号に基づいて画素電極に所定の電圧を与える表示用スイッチング素子とが形成されている。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス基板を例えば液晶表示パネルに用いる場合は、アクティブマトリクス基板は、対向電極やカラーフィルタなどが形成された対向基板と所定間隔を置いて対向配置され、周囲をシール材により貼り合わされるとともに、二枚の基板間に液晶が封入される。さらに、両基板の外側には偏光板が貼着され、アクティブマトリクス基板上には、画像表示のための駆動回路が形成された駆動用半導体素子や、外部の回路基板と接続するためのＦＰＣなどが接続される。ここで、形成された走査線やデータ線などの配線電極に断線や短絡があったり、表示用スイッチング素子であるＴＦＴがリーク電流を生じたりするような、不良なアクティブマトリクス基板は、このアクティブマトリクス基板を対向基板と組み合わせる組み立て工程の前、例えば複数のアクティブマトリクス基板が形成されたマザーガラスから切り離すスクライブ工程の前に発見し、レーザ修正を行うなどして不良箇所を解消し、正常な動作状態に復元して次の工程に持ち込まないことが、製造コスト低減の上で好ましい。
【０００４】
アクティブマトリクス基板の表示領域に形成された表示用スイッチング素子であるＴＦＴが、正常に動作するか否かを検査する方法として、アクティブマトリクス基板の表示領域外の周辺領域に形成された検査パッドから、走査線、データ線を介してＴＦＴとこれに接続された画素電極に書き込み電圧を印加して電荷を与え、一定時間経過後に画素電極に読み出し電圧を印加してこの電荷を測定するという方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、画素電極のコンデンサ機能を利用することで、アクティブマトリクス基板単体の状態で、それぞれの画素電極とこれに接続されたＴＦＴにリーク電流が生じていないことと、測定対象の画素電極とＴＦＴに至るまでの走査線とデータ線とに、断線や短絡が無いことを、比較的短時間で正確に検査することができる。
【０００５】
また、アクティブマトリクス基板の表示領域外の周辺領域において、複数本の走査線やデータ線を、スイッチング素子としての検査用ＴＦＴを介して一つの検査用パッドに接続し、この検査用ＴＦＴのゲートに接続された検査用ゲート配線に通電することで、検査用パッドと走査線やデータ線を導通させる構成が提案されている（特許文献２参照）。この方法により、走査線またはデータ線それぞれに検査用パッドを設ける場合と比べて検査用パッドの個数を減らすことができ、一つ一つの検査用パッドの面積や検査用パッド間のピッチを大きくすることができる。
【特許文献１】特開平３−２００１２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した、表示領域の各画素電極に所定の電荷を与え、一定時間経過後にこれを読み出すという従来のアクティブマトリクス基板の検査方法では、複数の走査線およびデータ線それぞれに対して、電荷を書き込むための書き込み電圧と電荷を読み取るための読み出し電圧とを印加しなくてはならないため、走査線とデータ線それぞれに対して検査用パッドを設ける必要がある。しかし、小型化高解像度化された表示領域に配置される走査線とデータ線は、その幅が狭く、且つ、そのピッチが小さくなっている。特に、周辺領域に画像表示のための駆動用半導体素子を搭載する、いわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）タイプのアクティブマトリクス基板では、周辺領域における検査用パッドを配置するスペースが狭くなるため、検査用パッドの面積も配置ピッチも、ともに小さくせざるを得ない。
【０００７】
このような、面積とピッチが狭い検査用パッドでの検査を行うためには、検査用プローブとして先端部の細いものを用いなくてはならず、プローブピン自体が高価となり、また、必然的に強度が低下するため検査用プローブの寿命が短くなり、コスト高を招く。さらに、検査用パッドに正確に位置決めしてプローブピンを当てなくてはならず、また、検査用パッドと、プローブピンとの間に接触抵抗が生じないように所定の押圧力も必要となるため、検査効率も低下する。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の方法では、走査線やデータ線のグループごとに共通な検査用ゲート配線を用いて、検査用ＴＦＴのＯＮ／ＯＦＦを制御しているため、測定対象の走査線やゲート線を個別に特定することはできない。検査用パッドと測定対象の走査線やデータ線との接続を個別に制御するためには、それぞれの走査線やデータ線に接続された検査用ＴＦＴの数と同じ数の検査用ゲート配線が必要となるなど、スイッチング素子である検査用ＴＦＴを個別に制御できる制御回路が必要となる。
【０００９】
検査用ＴＦＴを個別に制御するために、配線の数を増やしたり、制御回路を形成したりするとなると、アクティブマトリクス基板上の回路構成が複雑となるとともに、検査回路や配線の配置のための所定の面積が必要となる。検査回路や検査のための配線が形成される周辺領域の面積が大きくなることは、アクティブマトリクス基板の面積に対する表示領域の面積の比率を低下させることとなり、いわゆる挟額縁化の要請に反することになる。また、検査用のスイッチング素子としての検査用ＴＦＴを、検査用ゲート配線に通電することで電気的に切り替える場合には、回路特性上の遅延や電圧降下を招き、検査効率や検査精度の低下に繋がる恐れもある。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、小型化、高解像度化などによって画素構成が微細化されたアクティブマトリクス基板であっても、基板に形成された配線や表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体の状態でも効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明のアクティブマトリクス基板は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる液晶表示パネルは、本発明にかかるアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板において、前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画素構成が微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかるアクティブマトリクス基板は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有している。
【００１６】
この構成によれば、走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方が、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されているため、測定対象の走査線またはデータ線の本数よりも検査用パッドの個数が少なくなる。このため、検査用パッドの面積とピッチとを大きくすることによって、検査用プローブのプローブピンを太くすることができ、検査用パッドと検査用プローブとのアライメントの精度が緩和される。また、検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの制御を、光が照射されることにより動作する光電素子を用いて行うため、配線の引き回しを含めた回路構成が簡素化でき、また、回路特性上の遅延や電圧降下などの影響を回避することができる。
【００１７】
上記構成において、光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いることが好ましい。このようにすることで、オン電圧を供給するための電源を別途設ける必要が無くなり、回路構成の簡素化や検査回路に必要な面積を低減することができる。
【００１８】
また、光が照射された際に前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加することが好ましい。このようにすることで、光の照射による検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を、簡易かつ確実に行うことができる。
【００１９】
さらに、前記周辺領域に、前記表示領域で表示を行うための駆動用半導体素子を搭載する素子搭載領域を有し、前記光電素子が前記素子搭載領域に形成されていることが好ましい。このようにすることで、非表示領域である周辺領域での回路配置上の無駄をなくすことができる。
【００２０】
また、本発明にかかる液晶表示パネルは、本発明にかかるアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備える。
【００２１】
この構成とすることで、基板状態での検査が容易に実施できるアクティブマトリクス基板を用いて、不良を早期に発見できる製造効率の高い液晶表示パネルを得ることができる。
【００２２】
さらに、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板において、 前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替える。
【００２３】
このようにすることで、画素構成が微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことのできるアクティブマトリクス基板の検査方法を実現できる。
【００２４】
この場合において、光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いることができ、また、光が照射された際に、前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加することができる。
【００２５】
さらに、前記光電素子への光の照射が、光ファイバを介して行われることが好ましい。光ファイバを用いることで、アクティブマトリクス基板上の所定の場所に、正確に光照射をすることができ、検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を確実に行うことができる。
【００２６】
このとき、前記光ファイバの前記光電素子側の先端部が、凸の曲面形状であることが好ましい。先端部を凸の曲面形状とすることでレンズ効果が生まれ、光ファイバから射出される光を集光することができるので、照射光を正確に所定の光電素子に当てることができる。
【００２７】
以下、本発明のアクティブマトリクス基板と液晶表示パネル、アクティブマトリクス基板の検査方法の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明にかかるアクティブマトリクス基板を、表示用スイッチング素子と検査用スイッチング素子をともに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成した例について、説明する。しかし、これは本発明の構成を限定するものではなく、スイッチング素子としては、ＴＦＴ以外にもメタルインシュレーターメタル（ＭＩＭ）構造とするなど、他のスイッチング素子の構造を用いることができる。また、以下の説明に用いる全図面について、図面を見やすくするために各構成要素の寸法の比率などは適宜異ならせて示している。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス基板の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態にかかるアクティブマトリクス基板１は、画像表示のための電圧が印加される複数の画素電極５が、行方向および列方向のマトリクス状に配列されていて、表示領域８が形成されている。
【００２９】
また、表示領域８には、画素電極５の形成する行の数に見合った数の走査線２（「ゲート線」とも称される。）が、画素電極５の行方向に伸延して配置され、画素電極５の形成する列の数に見合った数のデータ線３（「ソース線」とも称される。）が、画素電極５の列方向に伸延して配置されている。これら複数の走査線２と複数のデータ線３とは、それぞれ直交して配置されていることになる。
【００３０】
それぞれの走査線２とデータ線３とのそれぞれの交点には、表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４が配置され、この表示用ＴＦＴ４は、それぞれ対応する画素電極５に接続されるとともに、対応する走査線２とデータ線３に接続されている。
【００３１】
アクティブマトリクス基板１では、走査線２が順次選択走査されるとともに、データ線３から対応する画素電極５の電位が与えられ、このように走査線２とデータ線３とに印加された信号に基づいて、画素電極５が所定の電位となることで画像表示が行われる。例えば液晶表示パネルの場合であれば、アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板上に通常設けられる対向電極の電位と、アクティブマトリクス基板１上の画素電極５に与えられた電位との電位差によって、これらの電極に挟まれている液晶分子の配向を変化させて、液晶層を透過する透過光量を変化させる。このため、走査線とデータ線とに囲まれた、画素電極５と表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４とが配置されている領域が、表示画像における一つの画素７を形成することとなる。
【００３２】
なお、アクティブマトリクス基板１が、液晶表示パネルに用いられる場合を含め、表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４を安定して動作させ、また、画素電極５の電位を安定させるために、それぞれの画素７には、画素電極５に接続された付加容量６が形成される。
【００３３】
走査線２およびデータ線３は、図１に示すように、表示領域８の外側の周辺領域１５に引き出されている。周辺領域１５に引き出された走査線２は、周辺領域１５に形成された走査回路９を介して、走査線２用の引出し配線１０を経て走査線２の制御用パッド１１に接続されている。また、周辺領域１５に引き出されたデータ線３は、周辺領域１５に形成された検査用スイッチング部１２を介して、データ線３用の検査用配線１３を経てデータ線３の検査用パッド１４に接続されている。
【００３４】
データ線３用の検査用スイッチング部１２は、複数本毎、例えば８本から１６本程度のデータ線３を、切換制御できるスイッチング回路を介して、対応する検査用パッド１４と接続するものである。例えば、対角画面サイズが５〜１０ｃｍ程度の携帯電話用ＶＧＡモニタの場合、画面の水平（横）方向、すなわち表示領域を形成する画素７の行方向には、４８０画素、カラー表示のためのＲＧＢの各サブピクセルでカウントすると、１４４０個の微細な画素７が整列しており、この画素７に相応する数のデータ線３が設けられている。このため、データ線３の配列ピッチは５０μｍ程度と極めて狭いが、本実施形態のように例えば８〜１６本毎に、データ線３を検査用スイッチング部１２のスイッチング回路で束ね、データ線３の数の８〜１６分の１の数の検査用パッド１４に集約した形で接続することにより、検査用パッド１４の配列ピッチとして０．５ｍｍ程度が確保できるので、検査用パッド１４に接触させる検査用プローブのプローブピンの太さが十分に確保できる。
【００３５】
なお、アクティブマトリクス基板１上には、アクティブマトリクス基板１が例えば液晶表示パネルとして完成した後に、これを動作させる際に用いられる駆動用の配線や、駆動用論理回路などの回路素子が搭載される回路端子、さらには、アクティブマトリクス基板１と外部の回路基板とを接続するための、電極端子部などが形成されるが、図１では全てを図示してはいない。また、アクティブマトリクス基板１における表示領域８の大きさや位置についても、正確に示されたものではない。
【００３６】
次に、図１に示した、データ線３の検査用スイッチング部１２についての詳細な説明を図２にて行う。なお、本実施形態において、走査線２を走査する走査回路９は、論理回路により自動走査するものであるため、走査線２にはデータ線３に対して設けた、検査用スイッチング部１２を設けた構成とはしていない。しかし、例えば走査線２の走査回路９が自動走査機能を有さない場合などにおいて、走査線２の検査用に、データ線３用として下記に示す、検査用スイッチング部１２を同様に設ける構成としても構わない。
【００３７】
図２に示すように、データ線３用の検査用スイッチング部１２では、図中左端部に斜線部として示す表示領域８から引き出された複数のデータ線３が、それぞれ検査用スイッチング素子である検査用ＴＦＴ１９を介して接続されて束ねられ、一本のデータ線３用の検査用配線１３を経て１つのデータ線３用の検査用パッド１４に接続される。なお、図２では図面が煩雑となることを避けるために、検査用ＴＦＴ１９として、１９−１，１９−２，１９−３，１９−４の４つのみが示されているが、上記したように本実施形態に示す検査用スイッチング部１２では、８〜１６本のデータ線３が一つの検査用パッド１４に接続されるものであるから、検査用ＴＦＴ１９の個数も８〜１６個となる。なお、一つの検査用パッド１４に検査用スイッチング素子を介して束ねられるデータ線３の本数は、画素のピッチに相当するデータ線３の配線のピッチと全体の本数に応じて、適宜定められる。
【００３８】
検査用スイッチング回路１２で用いられる検査用スイッチング素子としては、表示用スイッチング素子の形成と同時に同じ工程で形成できることから、表示用スイッチング素子である表示用ＴＦＴ４と同じ構成の検査用ＴＦＴ１９が用いられることが多い。しかし、本発明における検査用スイッチング素子はこれに限られるものではなく、光電素子に光を照射することでその接続／非接続が切り替えることができるスイッチング素子であれば、他のスイッチング素子を使用することができる。
【００３９】
データ線３用の検査用スイッチング部１２の光電素子形成部１６には、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する光電素子１７が配置されている。図２に示すように、それぞれの検査用ＴＦＴ１９−１〜１９−４に対応して、光電素子１７−１〜１７−４が設けられていて、光電素子１７−１〜１７−４の出力端が、制御配線１８を介してそれぞれの検査用ＴＦＴ１９−１〜１９−４のゲートに接続されている。検査用スイッチング部１２において、１つの検査用パッド１４に接続される複数本（例えば１６本）のデータ線３それぞれの検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを、光電素子１７を個別に制御して切り替えるため、一つの検査用パッド１４に接続される検査用ＴＦＴ１９の個数（例えば１６個）と、同じ数（例えば１６個）の光電素子１７が設けられることになる。なお、図２においては、検査用ＴＦＴ１９と同じく、光電素子１７も４個のみを例示している。
【００４０】
このように、検査用スイッチング部１２において、複数本のデータ線３のひとまとまりのグループが、検査用ＴＦＴ１９を介して１つの検査用パッド１４に束ねられることになるため、本実施形態において、アクティブマトリクス基板１に配置されるデータ線３の検査用パッド１４の数は、例えば、データ線３の総数を、検査用スイッチング部１２に設けられた光電素子１７の数で割った商の数とすると効率がよい。なお、図２の説明では、一つの検査パッド１４に束ねられる検査用ＴＦＴ１９として、連続して配置されたデータ線３に対応するもので構成される例を示したが、配線の仕方を工夫することで数個跳びの位置関係の検査用ＴＦＴ１９を、一つの検査用パッド１４に束ねる構成にしても構わない。
【００４１】
なお、光電素子１７としては、表示用または検査用のスイッチング素子であるＴＦＴと同じ半導体工程で形成することができる半導体素子としてのフォトダイオードや、太陽電池などを用いることが好ましい。但し、本発明の光電素子１７がこれら半導体素子としての光電素子に限定されるものではない。
【００４２】
制御用電源２０は、それぞれの光電素子１７に光照射口から光２２が照射されることにより、制御用ＴＦＴ１９のゲートに所定の電圧が印加されるための電源である。なお、制御用電源２０は、回路素子としての電圧源が設けられる必要はなく、検査時に所定の制御用電圧が印加されればよい。このため、制御用電源２０を電圧印加用のパッドとして形成し、検査時に電圧印加用のプローブを接触させることにより所定の電圧を与える方法や、検査時に制御用電圧以外の必要のために印加される電圧を、アクティブマトリクス基板１上に形成された接続配線を用いて印加する方法などが適用できる。
【００４３】
なお、各データ線３の、表示領域８と検査用ＴＦＴ１９との間には、駆動用半導体素子としてのＩＣを搭載するためのＣＯＧパッド２１が形成されている。後述するように、アクティブマトリクス基板１上の周辺領域１５の面積をなるべく小さくすることや、検査用スイッチング部１２を搭載される半導体素子で覆い隠すことができるなどの観点から、検査用スイッチング部１２は駆動用半導体が搭載される領域である素子搭載領域に形成することが好ましい。この場合には、図２に示すように、データ線３のＣＯＧパッド２１に対して表示領域８とは反対側の延長される部分に、検査用ＴＦＴ１９が配置される。
【００４４】
次に、光電素子１７を用いて、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する具体的方法について図３および図４を用いて説明する。
【００４５】
図３は、光電素子１７を用いて検査用ＴＦＴ１９のゲートに、所定のゲート電圧を印加するための第１の具体例を示す図である。図３に示す第１の具体例では、光電素子１７として、太陽電池などの、光が照射されたときに一定の起電力で電圧を生じる素子を用いている。
【００４６】
図３（ａ）は、光電素子１７として光起電力機能を有するデバイス（例えば、太陽電池）を用いた場合の、検査用スイッチング部１２での回路構成を示すブロック図である。図３（ａ）に示すように、データ線３のＣＯＧパッド２１とデータ線３の検査用パッド１４との間に設けられた検査用ＴＦＴ１９のゲートに、光電素子１７の出力端が接続され、光電素子１７に光照射口から光２２が照射されたとき、検査用ＴＦＴ１９のゲートには、光電素子１７が生じた起電力と、制御用電源２０の電位Ｅ0との合計の電位が印加される。
【００４７】
検査用ＴＦＴ１９のゲートと、グランド電位との間には、検査をするために表示領域８内の各画素電極５に与えた電荷を除去する際の、電荷抜き回路２３が設けられている。
【００４８】
図３（ｂ）は、光電素子１７における起電力を合成する際のイメージを示している。図３（ａ）に示すように、図３に示す第１の具体例では、検査用ＴＦＴ１９のゲートのオン電圧を、光電素子１７の起電力により得ている。このため、光電素子１７の起電力は、検査用ＴＦＴ１９のオン電圧とオフ電圧との電圧差以上の一定以上の値が必要となる。光電素子１７の、１つのＰＮ接合部での光電変換では検査用ＴＦＴ１９のオン電圧とオフ電圧との差以上の起電力が得られない場合には、図３（ｂ）に示すように複数のＰＮ接合を光電素子１７内に形成することにより、光電素子１７の起電力を一定以上のものとすることができる。図３（ｂ）で示すのは、一つのＰＮ接合での起電力がＥｓである場合に、これを３つ直列にして用いた場合の例である。
【００４９】
図３（ｃ）に、検査用ＴＦＴ１９のオン電圧特性を示す。図３（ｃ）に示すように、検査用ＴＦＴ１９のゲートに制御電源２０の電位Ｅ0が印加されている場合、検査用ＴＦＴ１９はオフとなる。また、光電素子１７に光が照射されている場合には、制御電源２０の電位Ｅ0に加えて、光電素子１７のＰＮ接合による起電力Ｅｓの個数ｎ分の起電力ｎＥｓが検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加される。この合成電位「Ｅ0＋ｎＥｓ」が検査用ＴＦＴ１９のオン電圧より高いとなる。
【００５０】
図４は、光電素子１７を用いて、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する具体的方法として、光電素子１７を用いて検査用ＴＦＴ１９のゲートに所定のゲート電圧を印加するための第２の具体例を示す図である。
【００５１】
図４に示す第２の具体例では、光電素子１７は光スイッチング機能を持った回路素子であり、光が照射されることにより自体の導通と非導通の状態が変化する。そして、光を照射して光電素子１７を導通させることで、異なる電圧を供給する複数の制御用電源２０からの電位が検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加され、これによって検査用ＴＦＴ１９のオン／オフが制御される。
【００５２】
図４（ａ）は、第２の具体例として、光電素子１７としてバイポーラ型の光スイッチング回路を用いた場合の回路構成図を示す。図４（ａ）に示すように、検査用ＴＦＴ１９のゲートは、第１の抵抗Ｒ0を介して第１の制御電圧２０ａと、第２の抵抗Ｒ1を介して第２の制御電圧２０ｂと接続されている。この場合に光電素子１７ａ、１７ｂは、バイポーラ型の動作をなすよう配設されたフォトダイオードであり、光２２が照射されると、Ｒ0と並列に接続されたフォトダイオード１７ｂが非導通、Ｒ1と並列に接続されたフォトダイオード１７ａが導通となり、光２２が照射されない状態では、フォトダイオード１７ａが導通して、フォトダイオード１７ｂが非導通となる。このようにすることで、Ｒ0とＲ1との値が十分高い場合には、光電素子１７に光２２が照射されている場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲート電位はＥ1となり、光電素子１７に光２２が照射されていない場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲート電位はＥ0となる。
【００５３】
図４（ｃ）に検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示すように、ゲート電位がＥ1のとき、検査用ＴＦＴ１９がオンとなり、ゲート電位がＥ0の時、検査用ＴＦＴ１９がオフとなるようにすることで、光電素子１７への光の照射によって、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御することができる。
【００５４】
なお、図４（ｂ）は、光電素子１７であるフォトダイオードが、図４（ａ）に示したようなバイポーラ型ではなくモノタイプの回路構成をなすように用いた場合の回路構成を示す。光電素子１７としてのフォトダイオードを、モノタイプの回路構成をなすように用いた場合には、フォトダイオード１７ａのみが第２の抵抗Ｒ1と並列に接続されることになるため、フォトダイオード１７ａに光２２が照射された場合には、第２の抵抗Ｒ1の両端が導通してＲ1＝０Ωとなったのと等価となる。この場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲートにはオン電圧であるＥ1が印加されるため、検査用ＴＦＴ１９が導通する。
【００５５】
一方、フォトダイオード１７ａに光２２が照射されていない場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加される電圧は、オン電圧であるＥ1から、Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ0）＊Ｅ0だけ低下することとなる。従って、この時の検査用ＴＦＴ１９のゲート電位、［Ｅ1−（Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ0）＊Ｅ0）］が検査用ＴＦＴ１９の閾値電圧よりも低くなるように設定することで、光電素子１７に光２２が照射されない場合には、検査用ＴＦＴ１９をオフにすることができる。
【００５６】
なお、上記したとおり、制御電源２０は、スイッチング制御部内に回路素子としての電圧源を設けることを必須とするものではない。したがって、図４で示した第２の実施例の場合にように、２つの制御電位Ｅ0およびＥ1を用いる場合にも、それぞれの電圧を供給するためのパッドを形成して供給することや、アクティブマトリクス基板の検査時に制御電位として印加される以外の所定の電位を、回路配線によって供給することができる。
【００５７】
次に、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法の一例について説明する。
【００５８】
本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域外の周辺領域に形成された光電素子に光を照射することにより、データ線や走査線などの計測対象の配線に形成された検査用スイッチング素子のオン／オフを制御して、検査用パッドと接続される表示領域の各画素に形成された表示用スイッチング素子を順次切り替えることに特徴を有する。
【００５９】
このため、それぞれの配線に検査用パッドを設けることなく、それぞれの配線に検査用スイッチング素子を介して束ねられた共通の検査用パッドを用いながら、検査目的とする画素を動作させる走査線とデータ線を選択することができ、選択された走査線とデータ線が接続された画素に形成された表示用スイッチング素子を動作させることができる。その結果として、所定の画素に形成された表示用スイッチング素子と画素電極、その所定の画素に至る走査線とデータ線に、断線や短絡、その他の電気特性不良となる欠陥が生じていないかを、検査パットを通じて判断することができる。
【００６０】
より具体的に、検査方法としてたとえば、走査線２、データ線３を介して表示用スイッチング素子４とこれに接続された画素電極５、および、付加容量６に書き込み電圧を印加して電荷を蓄え、一定時間経過後に画素電極に読み出し電圧を印加してこの電荷を測定するという方法を行う場合について説明する。
【００６１】
この方法を用いる場合、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４に所定のタイミングで所定の電位が印加されるよう、走査線２の制御用パッド１１、データ線３の検査用パッド１４に測定用プローブを接触させて、所定の走査線２が動作するよう走査回路９を操作すると共に、データ線３に印加する電圧をそれぞれ印加すると同時に、図１および図２に示した検査用スイッチング部１２の光電素子形成部１６に形成された光電素子１７のうち、測定対象である画素７の表示用スイッチング素子４に接続されているデータ線３と検査用パッド１４の接続を制御する光電素子１７に光を照射する。
【００６２】
このように、所定の光電素子１７に光を照射することで、検査用パッド１４に印加された検査用の電圧が、測定対象の画素７に接続されたデータ線３に印加され、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４を介して画素電極５、および、付加容量６にその測定電圧が印加される。このようにして、制御用パッド１１、および、検査用パッド１４と測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４や画素電極５、付加容量６との接続を確保した状態で、所定電圧の印加と、一定時間経過後に残留している電荷を測定することができる。このため、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４と画素電極５と付加容量６、および、測定対象の画素７に接続される走査線２とデータ線３との検査を、検査用パッド１４の数に相当する数の画素７について、同時に行うことができる。
【００６３】
最初に同時に検査する、一まとまりの測定対象の画素７についての検査が終了した場合には、光を照射していた光電素子１７への光照射を停止し、引き続き、光電素子形成部１６に形成された他の光電素子１７に光を照射することで、次の測定対象の画素７に接続された他のデータ線３と検査用パッド１４との接続を確保し、この画素７についても同じ測定手順を繰り返すことで、その電気的特性の検査を行うことができる。この操作を繰り返すことで、すなわち、光電素子形成部１６における光を照射する光電素子１７を順次切り替えることで、測定対象の画素７を順次切り替えることができ、最終的には表示領域８のすべての画素７についての検査を行うことができる。
【００６４】
なお、上記したとおり、一つの検査用パッド１４には、たとえば８〜１６本のデータ線３が検査用スイッチング素子１９を介して束ねられ、接続されている。また、一つのアクティブマトリクス基板１は、たとえばデータ線３の検査用パッド１４を３０個程度にまで集約された形で備えられている。このため、３０本の検査用プローブピンが形成された検査用プローブを用いて、これを一枚のアクティブマトリクス基板１のすべてのデータ線３の検査用パッド１４に同時に押し当て、その状態で、それぞれの検査用パッド１４に接続されたデータ線３を切り替えるための光電素子１７に順次光を照射することで検査用パッド１４とデータ線３との接続を検査用スイッチング素子１９によって切換えながら、すべてのデータ線３に対する検査をおこなうことができる。
【００６５】
上記した、画素７に形成された表示用スイッチング素子４と画素電極５、および、付加容量６に所定の電圧を印加し、一定時間経過後に蓄えられた電荷を測定する方法によれば、対向基板などを貼り合わせる前のアクティブマトリクス基板１単体での検査が行える。このため、複数のアクティブマトリクス基板１がパターンとして形成されたマザーガラスに対して、スクライブ工程前の検査を行うことができ、不良の基板を早期に発見、修正できることで歩留まりを向上でき、製造コストを低減するという点で良好である。
【００６６】
なお、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、データ線側、或いは、走査線およびデータ線の両側に形成された検査用スイッチング素子のオン／オフを、光電素子への光の照射によって切り替え制御する。このため、アクティブマトリクス基板上の回路配線や回路素子の良否判定は、上記例示した方法に限られるものではなく、また、アクティブマトリクス基板単体での検査方法に限定されるものではない。このため、たとえばアクティブマトリクス基板が液晶表示パネルに用いる場合であり、対向基板を貼り合わせた後に対向基板に形成された対向電極との静電容量を測定する検査方法においても、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法を適用することができる。
【００６７】
検査用スイッチング部９，１２の光電素子形成部１６に形成された光電素子１７に光を照射する場合には、光ファイバを用いることが好適である。光ファイバを用いることで、光源からの光を、効率よく、正確に照射すべき光電素子１７に伝達させることができるからである。また、図２にも示したように、光電素子形成部１６に光電素子１７が並んで形成されている場合には、形成された光電素子１７と同じ数の光ファイバを束ねて、かつ、光ファイバの光照射部と光電素子形成部の光電素子１７の配置とを対応させて、同じ形状とすることで、光ファイバの束を測定プローブのようにアライメントさせることで、それぞれの光電素子１７に正確に光を照射する準備を整えることができる。その上で、順次光ファイバの入力端に対向させた光源をオンにして、光ファイバに光を照射することで、光電素子１７に順次光を照射することができる。
【００６８】
なお、隣り合う光電素子１７同士が近接して配置されている場合には、光ファイバからの照射光を正確に所望する光電素子１７にのみ照射することが重要となる。このため、たとえば、光ファイバの光源素子１７に対向する側の端部を適切な凸の曲面形状とすることでレンズ効果を得て、光ファイバからの照射光を狭い範囲に集光することが好ましい。また、上記したように、複数本の光ファイバを束にして一度に複数の光電素子１７と対向配置させる場合には、光ファイバの周囲を筒状に囲み、その筒状部の先端を光電素子１７の周囲のアクティブマトリクス基板１に押しつけることができるようにすることで、光ファイバからの照射光が、所望する光電素子１７以外の光電素子１７に照射されて誤動作が生じることを防止することができる。
【００６９】
なお、光電素子１７に照射する光の光源としては、半導体レーザなどの光源を用いることが好ましい。レーザ光は照射光の拡散が少ないため、所望の光電素子により正確に光を照射することができるからである。もちろん、レーザ光と光ファイバとの組み合わせであれば、いっそう照射光の拡散を押さえることができる。
【００７０】
また、照射光の波長については特に制限はなく、光源としての実現のしやすさと、光が照射される側の光電素子の特性を考慮した上で、適宜選択されればよい。たとえば、フォトダイオードとしての感度は長波長側の赤色光の方が短波長側の青色光よりも高いが、太陽電池として用いる場合の起電力の高さ、すなわち光電変換率を考慮すれば、短波長の青色光の方が赤色光よりも好ましい。或いは、アクティブマトリクス基板１に組み込む光電素子を、感光デバイスとして長波長側でよりよく反応するデバイスと短波長側でよりよく反応するデバイスを随意取り混ぜて配置して、照射する光の波長を切換ることで、検査制御用回路の動作を制御してもよい。したがって、図３および図４を用いて説明したような、光電素子への光照射によって検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する具体的方法に応じて、照射光の色を検討することになる。
【００７１】
次に、本発明のアクティブマトリクス基板における、具体的な基板上の配置構成の例について、図５および図６を用いて説明する。なお、図５および図６は、あくまでも具体的な配置例を示すものに過ぎず、本発明のアクティブマトリクス基板上の配置構成を限定するものではない。
【００７２】
図５は、アクティブマトリクス基板１上に駆動回路としての駆動用半導体素子を搭載するいわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）タイプのアクティブマトリクス基板での配置構成を示す概略図である。
【００７３】
図５に示すように、アクティブマトリクス基板１の周辺領域１５のうちの一方の基板端部部分、すなわち図５における上側部分には、駆動用半導体素子が搭載される素子搭載領域３２が配置される。この素子搭載領域３２と表示領域８との間には、駆動用半導体素子の各端子をそれぞれのデータ線３に接続するための、ＣＯＧパット２１が形成されている。素子搭載領域３２のさらに外側のアクティブマトリクス基板の端部には、図示しない外部の回路基板との接続のための電極端子部３３が形成される。実駆動時には、電極端子部３３から入力された画像信号は、図示しない駆動用の半導体素子を介して、ＣＯＧパッド２１へ伝達され、画素７に書き込まれる。表示領域８は、素子搭載領域３２を除くアクティブマトリクス基板１のほぼ中央部分に配置される。走査線２を順次選択駆動するための回路素子が配置される走査回路９が、走査線２の制御用パッド１１から入力される信号によって制御される。また、アクティブマトリクス基板１が、液晶表示パネルとして完成した後、駆動用の半導体が実装される前段階での点灯検査を行う際の検査電源用パッド３４が、接続用の電極端子部３３の横に引き出されて形成されている。
【００７４】
このようなＣＯＧタイプのアクティブマトリクス基板１では、図５に示すように、データ線３用の検査用スイッチング部１２、検査用パッド１４を素子搭載領域３２に形成することで、データ線３の本数に対する検査用パッド１４のパッド数が削減される。このため、データ線３の本数と同数形成されるＣＯＧパッド２１と比較して、検査用パッド１４の個数が減ったことに対応して、検査に用いられるプローブのピン数の削減に加え、端子間ピッチの広い検査用プローブを用いることができ、曲げ強度と耐摩耗性のより優れたプローブ用針の使用が可能となる。
【００７５】
また、アクティブマトリクス基板１に、駆動用半導体素子が実装された後には、検査用スイッチング部１２に形成された光電素子１７が駆動用半導体素子やこれを固着するためのシリコン樹脂等によって覆われるため、光電素子１７に不所望な光が入射してしまって誤動作するような事態を効果的に回避できる。
【００７６】
次に、図６は、データ線３の検査用パッド１４、検査電源用パッド３４、検査用スイッチング回路１２を、駆動用の半導体素子搭載領域３２とは反対側の基板上位置に設置した場合の例を示した。この場合には、駆動用の半導体を搭載して表示させるＣＯＧ型表示装置への適用以外に、アクティブマトリクス基板１にデジタル信号が直接印加されて画像表示を行うデジタル信号入力タイプのアクティブマトリクス基板１における検査への適用も可能である。また、図６に示した例の配置とすることで、データ線３の検査用配線や検査用の回路構成を、アクティブマトリクス基板１の実駆動表示に直接関係しない配線系とすることができ、マザーガラスからアクティブマトリクス基板１を分断する工程時に、検査用パッド１４、検査電源用パッド３４、検査用スイッチング回路１２を切り離しても構わない。
【００７７】
以上、本発明のアクティブマトリクス基板についての実施の形態について、アクティブマトリクス基板を液晶表示パネルに用いる場合を例示して説明してきた。
【００７８】
この説明において、検査時の電圧印加時の制御方法を、走査線側については、論理回路による制御する構成を示し、データ線側については、検査用スイッチング部を設けて複数のデータ線を検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続し、これを光電素子により切り替えて制御するという構成について示した。しかし、本発明のアクティブマトリクス基板はこれに限られるものではなく、走査線側にのみ、検査用スイッチング部を設ける構成や、走査線とデータ線の双方に検査用スイッチング部を設ける構成とすることも可能である。
【００７９】
また、本発明のアクティブマトリクス基板の用途は液晶表示パネルに限られるものではなく、有機、無機のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ、冷陰極ディスプレイ、平面電解型陰極を用いた電界放射型ディスプレイなど、平板状の表示ディスプレイの基板を効率的に検査する手段として広く用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、画素構成が微細化されたアクティブマトリクス基板であっても、基板に形成された配線や表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体の状態でも効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、およびその検査方法として、また、特にこのアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示パネルとして、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態としてのアクティブマトリクス基板の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態としてのアクティブマトリクス基板におけるデータ線用の検査用スイッチ部の構成を示す概略構成図である。
【図３】光電素子を用いて、検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する第１の具体例を示す図である。（ａ）は回路構成の例を、（ｂ）は光電素子の起電力を向上させる構成例を、（ｃ）は検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示す。
【図４】光電素子を用いて、検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する第２の具体例を示す図である。（ａ）は回路構成の第１の例を、（ｂ）は回路構成の第１の例を、（ｃ）は検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示す。
【図５】本発明のアクティブマトリクス基板上の配置例を示す図である。
【図６】本発明のアクティブマトリクス基板上の他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ アクティブマトリクス基板
２ 走査線
３ データ線
４ 表示用スイッチング素子（表示用ＴＦＴ）
５ 画素電極
７ 画素
８ 表示領域
１１、１４ 検査用パッド
１７ 光電素子
１９ 検査用スイッチング素子（検査用ＴＦＴ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法に関し、特に、小型でかつ高精細な画像表示を行うために、画素構成を微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルなどのいわゆる平板型ディスプレイでの画像表示を行うためのアクティブマトリクス基板は、画像表示を行う表示領域に、マトリクス状に形成された画素電極と、この画素電極の配列に対応して行方向に形成された複数の走査線と、列方向に形成された複数のデータ線、さらに、個々の画素電極に対応して設けられ、走査線およびデータ線に接続されて、走査線およびデータ線に印加された信号に基づいて画素電極に所定の電圧を与える表示用スイッチング素子とが形成されている。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス基板を例えば液晶表示パネルに用いる場合は、アクティブマトリクス基板は、対向電極やカラーフィルタなどが形成された対向基板と所定間隔を置いて対向配置され、周囲をシール材により貼り合わされるとともに、二枚の基板間に液晶が封入される。さらに、両基板の外側には偏光板が貼着され、アクティブマトリクス基板上には、画像表示のための駆動回路が形成された駆動用半導体素子や、外部の回路基板と接続するためのＦＰＣなどが接続される。ここで、形成された走査線やデータ線などの配線電極に断線や短絡があったり、表示用スイッチング素子であるＴＦＴがリーク電流を生じたりするような、不良なアクティブマトリクス基板は、このアクティブマトリクス基板を対向基板と組み合わせる組み立て工程の前、例えば複数のアクティブマトリクス基板が形成されたマザーガラスから切り離すスクライブ工程の前に発見し、レーザ修正を行うなどして不良箇所を解消し、正常な動作状態に復元して次の工程に持ち込まないことが、製造コスト低減の上で好ましい。
【０００４】
アクティブマトリクス基板の表示領域に形成された表示用スイッチング素子であるＴＦＴが、正常に動作するか否かを検査する方法として、アクティブマトリクス基板の表示領域外の周辺領域に形成された検査パッドから、走査線、データ線を介してＴＦＴとこれに接続された画素電極に書き込み電圧を印加して電荷を与え、一定時間経過後に画素電極に読み出し電圧を印加してこの電荷を測定するという方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、画素電極のコンデンサ機能を利用することで、アクティブマトリクス基板単体の状態で、それぞれの画素電極とこれに接続されたＴＦＴにリーク電流が生じていないことと、測定対象の画素電極とＴＦＴに至るまでの走査線とデータ線とに、断線や短絡が無いことを、比較的短時間で正確に検査することができる。
【０００５】
また、アクティブマトリクス基板の表示領域外の周辺領域において、複数本の走査線やデータ線を、スイッチング素子としての検査用ＴＦＴを介して一つの検査用パッドに接続し、この検査用ＴＦＴのゲートに接続された検査用ゲート配線に通電することで、検査用パッドと走査線やデータ線を導通させる構成が提案されている（特許文献２参照）。この方法により、走査線またはデータ線それぞれに検査用パッドを設ける場合と比べて検査用パッドの個数を減らすことができ、一つ一つの検査用パッドの面積や検査用パッド間のピッチを大きくすることができる。
【特許文献１】特開平３−２００１２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した、表示領域の各画素電極に所定の電荷を与え、一定時間経過後にこれを読み出すという従来のアクティブマトリクス基板の検査方法では、複数の走査線およびデータ線それぞれに対して、電荷を書き込むための書き込み電圧と電荷を読み取るための読み出し電圧とを印加しなくてはならないため、走査線とデータ線それぞれに対して検査用パッドを設ける必要がある。しかし、小型化高解像度化された表示領域に配置される走査線とデータ線は、その幅が狭く、且つ、そのピッチが小さくなっている。特に、周辺領域に画像表示のための駆動用半導体素子を搭載する、いわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）タイプのアクティブマトリクス基板では、周辺領域における検査用パッドを配置するスペースが狭くなるため、検査用パッドの面積も配置ピッチも、ともに小さくせざるを得ない。
【０００７】
このような、面積とピッチが狭い検査用パッドでの検査を行うためには、検査用プローブとして先端部の細いものを用いなくてはならず、プローブピン自体が高価となり、また、必然的に強度が低下するため検査用プローブの寿命が短くなり、コスト高を招く。さらに、検査用パッドに正確に位置決めしてプローブピンを当てなくてはならず、また、検査用パッドと、プローブピンとの間に接触抵抗が生じないように所定の押圧力も必要となるため、検査効率も低下する。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の方法では、走査線やデータ線のグループごとに共通な検査用ゲート配線を用いて、検査用ＴＦＴのＯＮ／ＯＦＦを制御しているため、測定対象の走査線やゲート線を個別に特定することはできない。検査用パッドと測定対象の走査線やデータ線との接続を個別に制御するためには、それぞれの走査線やデータ線に接続された検査用ＴＦＴの数と同じ数の検査用ゲート配線が必要となるなど、スイッチング素子である検査用ＴＦＴを個別に制御できる制御回路が必要となる。
【０００９】
検査用ＴＦＴを個別に制御するために、配線の数を増やしたり、制御回路を形成したりするとなると、アクティブマトリクス基板上の回路構成が複雑となるとともに、検査回路や配線の配置のための所定の面積が必要となる。検査回路や検査のための配線が形成される周辺領域の面積が大きくなることは、アクティブマトリクス基板の面積に対する表示領域の面積の比率を低下させることとなり、いわゆる挟額縁化の要請に反することになる。また、検査用のスイッチング素子としての検査用ＴＦＴを、検査用ゲート配線に通電することで電気的に切り替える場合には、回路特性上の遅延や電圧降下を招き、検査効率や検査精度の低下に繋がる恐れもある。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、小型化、高解像度化などによって画素構成が微細化されたアクティブマトリクス基板であっても、基板に形成された配線や表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体の状態でも効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明のアクティブマトリクス基板は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる液晶表示パネルは、本発明にかかるアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板において、前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画素構成が微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、およびアクティブマトリクス基板の検査方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかるアクティブマトリクス基板は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有している。
【００１６】
この構成によれば、走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方が、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されているため、測定対象の走査線またはデータ線の本数よりも検査用パッドの個数が少なくなる。このため、検査用パッドの面積とピッチとを大きくすることによって、検査用プローブのプローブピンを太くすることができ、検査用パッドと検査用プローブとのアライメントの精度が緩和される。また、検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの制御を、光が照射されることにより動作する光電素子を用いて行うため、配線の引き回しを含めた回路構成が簡素化でき、また、回路特性上の遅延や電圧降下などの影響を回避することができる。
【００１７】
上記構成において、光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いることが好ましい。このようにすることで、オン電圧を供給するための電源を別途設ける必要が無くなり、回路構成の簡素化や検査回路に必要な面積を低減することができる。
【００１８】
また、光が照射された際に前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加することが好ましい。このようにすることで、光の照射による検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を、簡易かつ確実に行うことができる。
【００１９】
さらに、前記周辺領域に、前記表示領域で表示を行うための駆動用半導体素子を搭載する素子搭載領域を有し、前記光電素子が前記素子搭載領域に形成されていることが好ましい。このようにすることで、非表示領域である周辺領域での回路配置上の無駄をなくすことができる。
【００２０】
また、本発明にかかる液晶表示パネルは、本発明にかかるアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備える。
【００２１】
この構成とすることで、基板状態での検査が容易に実施できるアクティブマトリクス基板を用いて、不良を早期に発見できる製造効率の高い液晶表示パネルを得ることができる。
【００２２】
さらに、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板において、 前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替える。
【００２３】
このようにすることで、画素構成が微細化された基板であっても、基板に形成された配線や画像表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体で効率的に行うことのできるアクティブマトリクス基板の検査方法を実現できる。
【００２４】
この場合において、光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いることができ、また、光が照射された際に、前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加することができる。
【００２５】
さらに、前記光電素子への光の照射が、光ファイバを介して行われることが好ましい。光ファイバを用いることで、アクティブマトリクス基板上の所定の場所に、正確に光照射をすることができ、検査用スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を確実に行うことができる。
【００２６】
このとき、前記光ファイバの前記光電素子側の先端部が、凸の曲面形状であることが好ましい。先端部を凸の曲面形状とすることでレンズ効果が生まれ、光ファイバから射出される光を集光することができるので、照射光を正確に所定の光電素子に当てることができる。
【００２７】
以下、本発明のアクティブマトリクス基板と液晶表示パネル、アクティブマトリクス基板の検査方法の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明にかかるアクティブマトリクス基板を、表示用スイッチング素子と検査用スイッチング素子をともに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成した例について、説明する。しかし、これは本発明の構成を限定するものではなく、スイッチング素子としては、ＴＦＴ以外にもメタルインシュレーターメタル（ＭＩＭ）構造とするなど、他のスイッチング素子の構造を用いることができる。また、以下の説明に用いる全図面について、図面を見やすくするために各構成要素の寸法の比率などは適宜異ならせて示している。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス基板の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態にかかるアクティブマトリクス基板１は、画像表示のための電圧が印加される複数の画素電極５が、行方向および列方向のマトリクス状に配列されていて、表示領域８が形成されている。
【００２９】
また、表示領域８には、画素電極５の形成する行の数に見合った数の走査線２（「ゲート線」とも称される。）が、画素電極５の行方向に伸延して配置され、画素電極５の形成する列の数に見合った数のデータ線３（「ソース線」とも称される。）が、画素電極５の列方向に伸延して配置されている。これら複数の走査線２と複数のデータ線３とは、それぞれ直交して配置されていることになる。
【００３０】
それぞれの走査線２とデータ線３とのそれぞれの交点には、表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４が配置され、この表示用ＴＦＴ４は、それぞれ対応する画素電極５に接続されるとともに、対応する走査線２とデータ線３に接続されている。
【００３１】
アクティブマトリクス基板１では、走査線２が順次選択走査されるとともに、データ線３から対応する画素電極５の電位が与えられ、このように走査線２とデータ線３とに印加された信号に基づいて、画素電極５が所定の電位となることで画像表示が行われる。例えば液晶表示パネルの場合であれば、アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板上に通常設けられる対向電極の電位と、アクティブマトリクス基板１上の画素電極５に与えられた電位との電位差によって、これらの電極に挟まれている液晶分子の配向を変化させて、液晶層を透過する透過光量を変化させる。このため、走査線とデータ線とに囲まれた、画素電極５と表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４とが配置されている領域が、表示画像における一つの画素７を形成することとなる。
【００３２】
なお、アクティブマトリクス基板１が、液晶表示パネルに用いられる場合を含め、表示用スイッチング素子としての表示用ＴＦＴ４を安定して動作させ、また、画素電極５の電位を安定させるために、それぞれの画素７には、画素電極５に接続された付加容量６が形成される。
【００３３】
走査線２およびデータ線３は、図１に示すように、表示領域８の外側の周辺領域１５に引き出されている。周辺領域１５に引き出された走査線２は、周辺領域１５に形成された走査回路９を介して、走査線２用の引出し配線１０を経て走査線２の制御用パッド１１に接続されている。また、周辺領域１５に引き出されたデータ線３は、周辺領域１５に形成された検査用スイッチング部１２を介して、データ線３用の検査用配線１３を経てデータ線３の検査用パッド１４に接続されている。
【００３４】
データ線３用の検査用スイッチング部１２は、複数本毎、例えば８本から１６本程度のデータ線３を、切換制御できるスイッチング回路を介して、対応する検査用パッド１４と接続するものである。例えば、対角画面サイズが５〜１０ｃｍ程度の携帯電話用ＶＧＡモニタの場合、画面の水平（横）方向、すなわち表示領域を形成する画素７の行方向には、４８０画素、カラー表示のためのＲＧＢの各サブピクセルでカウントすると、１４４０個の微細な画素７が整列しており、この画素７に相応する数のデータ線３が設けられている。このため、データ線３の配列ピッチは５０μｍ程度と極めて狭いが、本実施形態のように例えば８〜１６本毎に、データ線３を検査用スイッチング部１２のスイッチング回路で束ね、データ線３の数の８〜１６分の１の数の検査用パッド１４に集約した形で接続することにより、検査用パッド１４の配列ピッチとして０．５ｍｍ程度が確保できるので、検査用パッド１４に接触させる検査用プローブのプローブピンの太さが十分に確保できる。
【００３５】
なお、アクティブマトリクス基板１上には、アクティブマトリクス基板１が例えば液晶表示パネルとして完成した後に、これを動作させる際に用いられる駆動用の配線や、駆動用論理回路などの回路素子が搭載される回路端子、さらには、アクティブマトリクス基板１と外部の回路基板とを接続するための、電極端子部などが形成されるが、図１では全てを図示してはいない。また、アクティブマトリクス基板１における表示領域８の大きさや位置についても、正確に示されたものではない。
【００３６】
次に、図１に示した、データ線３の検査用スイッチング部１２についての詳細な説明を図２にて行う。なお、本実施形態において、走査線２を走査する走査回路９は、論理回路により自動走査するものであるため、走査線２にはデータ線３に対して設けた、検査用スイッチング部１２を設けた構成とはしていない。しかし、例えば走査線２の走査回路９が自動走査機能を有さない場合などにおいて、走査線２の検査用に、データ線３用として下記に示す、検査用スイッチング部１２を同様に設ける構成としても構わない。
【００３７】
図２に示すように、データ線３用の検査用スイッチング部１２では、図中左端部に斜線部として示す表示領域８から引き出された複数のデータ線３が、それぞれ検査用スイッチング素子である検査用ＴＦＴ１９を介して接続されて束ねられ、一本のデータ線３用の検査用配線１３を経て１つのデータ線３用の検査用パッド１４に接続される。なお、図２では図面が煩雑となることを避けるために、検査用ＴＦＴ１９として、１９−１，１９−２，１９−３，１９−４の４つのみが示されているが、上記したように本実施形態に示す検査用スイッチング部１２では、８〜１６本のデータ線３が一つの検査用パッド１４に接続されるものであるから、検査用ＴＦＴ１９の個数も８〜１６個となる。なお、一つの検査用パッド１４に検査用スイッチング素子を介して束ねられるデータ線３の本数は、画素のピッチに相当するデータ線３の配線のピッチと全体の本数に応じて、適宜定められる。
【００３８】
検査用スイッチング回路１２で用いられる検査用スイッチング素子としては、表示用スイッチング素子の形成と同時に同じ工程で形成できることから、表示用スイッチング素子である表示用ＴＦＴ４と同じ構成の検査用ＴＦＴ１９が用いられることが多い。しかし、本発明における検査用スイッチング素子はこれに限られるものではなく、光電素子に光を照射することでその接続／非接続が切り替えることができるスイッチング素子であれば、他のスイッチング素子を使用することができる。
【００３９】
データ線３用の検査用スイッチング部１２の光電素子形成部１６には、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する光電素子１７が配置されている。図２に示すように、それぞれの検査用ＴＦＴ１９−１〜１９−４に対応して、光電素子１７−１〜１７−４が設けられていて、光電素子１７−１〜１７−４の出力端が、制御配線１８を介してそれぞれの検査用ＴＦＴ１９−１〜１９−４のゲートに接続されている。検査用スイッチング部１２において、１つの検査用パッド１４に接続される複数本（例えば１６本）のデータ線３それぞれの検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを、光電素子１７を個別に制御して切り替えるため、一つの検査用パッド１４に接続される検査用ＴＦＴ１９の個数（例えば１６個）と、同じ数（例えば１６個）の光電素子１７が設けられることになる。なお、図２においては、検査用ＴＦＴ１９と同じく、光電素子１７も４個のみを例示している。
【００４０】
このように、検査用スイッチング部１２において、複数本のデータ線３のひとまとまりのグループが、検査用ＴＦＴ１９を介して１つの検査用パッド１４に束ねられることになるため、本実施形態において、アクティブマトリクス基板１に配置されるデータ線３の検査用パッド１４の数は、例えば、データ線３の総数を、検査用スイッチング部１２に設けられた光電素子１７の数で割った商の数とすると効率がよい。なお、図２の説明では、一つの検査パッド１４に束ねられる検査用ＴＦＴ１９として、連続して配置されたデータ線３に対応するもので構成される例を示したが、配線の仕方を工夫することで数個跳びの位置関係の検査用ＴＦＴ１９を、一つの検査用パッド１４に束ねる構成にしても構わない。
【００４１】
なお、光電素子１７としては、表示用または検査用のスイッチング素子であるＴＦＴと同じ半導体工程で形成することができる半導体素子としてのフォトダイオードや、太陽電池などを用いることが好ましい。但し、本発明の光電素子１７がこれら半導体素子としての光電素子に限定されるものではない。
【００４２】
制御用電源２０は、それぞれの光電素子１７に光照射口から光２２が照射されることにより、制御用ＴＦＴ１９のゲートに所定の電圧が印加されるための電源である。なお、制御用電源２０は、回路素子としての電圧源が設けられる必要はなく、検査時に所定の制御用電圧が印加されればよい。このため、制御用電源２０を電圧印加用のパッドとして形成し、検査時に電圧印加用のプローブを接触させることにより所定の電圧を与える方法や、検査時に制御用電圧以外の必要のために印加される電圧を、アクティブマトリクス基板１上に形成された接続配線を用いて印加する方法などが適用できる。
【００４３】
なお、各データ線３の、表示領域８と検査用ＴＦＴ１９との間には、駆動用半導体素子としてのＩＣを搭載するためのＣＯＧパッド２１が形成されている。後述するように、アクティブマトリクス基板１上の周辺領域１５の面積をなるべく小さくすることや、検査用スイッチング部１２を搭載される半導体素子で覆い隠すことができるなどの観点から、検査用スイッチング部１２は駆動用半導体が搭載される領域である素子搭載領域に形成することが好ましい。この場合には、図２に示すように、データ線３のＣＯＧパッド２１に対して表示領域８とは反対側の延長される部分に、検査用ＴＦＴ１９が配置される。
【００４４】
次に、光電素子１７を用いて、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する具体的方法について図３および図４を用いて説明する。
【００４５】
図３は、光電素子１７を用いて検査用ＴＦＴ１９のゲートに、所定のゲート電圧を印加するための第１の具体例を示す図である。図３に示す第１の具体例では、光電素子１７として、太陽電池などの、光が照射されたときに一定の起電力で電圧を生じる素子を用いている。
【００４６】
図３（ａ）は、光電素子１７として光起電力機能を有するデバイス（例えば、太陽電池）を用いた場合の、検査用スイッチング部１２での回路構成を示すブロック図である。図３（ａ）に示すように、データ線３のＣＯＧパッド２１とデータ線３の検査用パッド１４との間に設けられた検査用ＴＦＴ１９のゲートに、光電素子１７の出力端が接続され、光電素子１７に光照射口から光２２が照射されたとき、検査用ＴＦＴ１９のゲートには、光電素子１７が生じた起電力と、制御用電源２０の電位Ｅ0との合計の電位が印加される。
【００４７】
検査用ＴＦＴ１９のゲートと、グランド電位との間には、検査をするために表示領域８内の各画素電極５に与えた電荷を除去する際の、電荷抜き回路２３が設けられている。
【００４８】
図３（ｂ）は、光電素子１７における起電力を合成する際のイメージを示している。図３（ａ）に示すように、図３に示す第１の具体例では、検査用ＴＦＴ１９のゲートのオン電圧を、光電素子１７の起電力により得ている。このため、光電素子１７の起電力は、検査用ＴＦＴ１９のオン電圧とオフ電圧との電圧差以上の一定以上の値が必要となる。光電素子１７の、１つのＰＮ接合部での光電変換では検査用ＴＦＴ１９のオン電圧とオフ電圧との差以上の起電力が得られない場合には、図３（ｂ）に示すように複数のＰＮ接合を光電素子１７内に形成することにより、光電素子１７の起電力を一定以上のものとすることができる。図３（ｂ）で示すのは、一つのＰＮ接合での起電力がＥｓである場合に、これを３つ直列にして用いた場合の例である。
【００４９】
図３（ｃ）に、検査用ＴＦＴ１９のオン電圧特性を示す。図３（ｃ）に示すように、検査用ＴＦＴ１９のゲートに制御電源２０の電位Ｅ0が印加されている場合、検査用ＴＦＴ１９はオフとなる。また、光電素子１７に光が照射されている場合には、制御電源２０の電位Ｅ0に加えて、光電素子１７のＰＮ接合による起電力Ｅｓの個数ｎ分の起電力ｎＥｓが検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加される。この合成電位「Ｅ0＋ｎＥｓ」が検査用ＴＦＴ１９のオン電圧より高いとなる。
【００５０】
図４は、光電素子１７を用いて、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御する具体的方法として、光電素子１７を用いて検査用ＴＦＴ１９のゲートに所定のゲート電圧を印加するための第２の具体例を示す図である。
【００５１】
図４に示す第２の具体例では、光電素子１７は光スイッチング機能を持った回路素子であり、光が照射されることにより自体の導通と非導通の状態が変化する。そして、光を照射して光電素子１７を導通させることで、異なる電圧を供給する複数の制御用電源２０からの電位が検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加され、これによって検査用ＴＦＴ１９のオン／オフが制御される。
【００５２】
図４（ａ）は、第２の具体例として、光電素子１７としてバイポーラ型の光スイッチング回路を用いた場合の回路構成図を示す。図４（ａ）に示すように、検査用ＴＦＴ１９のゲートは、第１の抵抗Ｒ0を介して第１の制御電圧２０ａと、第２の抵抗Ｒ1を介して第２の制御電圧２０ｂと接続されている。この場合に光電素子１７ａ、１７ｂは、バイポーラ型の動作をなすよう配設されたフォトダイオードであり、光２２が照射されると、Ｒ0と並列に接続されたフォトダイオード１７ｂが非導通、Ｒ1と並列に接続されたフォトダイオード１７ａが導通となり、光２２が照射されない状態では、フォトダイオード１７ａが導通して、フォトダイオード１７ｂが非導通となる。このようにすることで、Ｒ0とＲ1との値が十分高い場合には、光電素子１７に光２２が照射されている場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲート電位はＥ1となり、光電素子１７に光２２が照射されていない場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲート電位はＥ0となる。
【００５３】
図４（ｃ）に検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示すように、ゲート電位がＥ1のとき、検査用ＴＦＴ１９がオンとなり、ゲート電位がＥ0の時、検査用ＴＦＴ１９がオフとなるようにすることで、光電素子１７への光の照射によって、検査用ＴＦＴ１９のオン／オフを制御することができる。
【００５４】
なお、図４（ｂ）は、光電素子１７であるフォトダイオードが、図４（ａ）に示したようなバイポーラ型ではなくモノタイプの回路構成をなすように用いた場合の回路構成を示す。光電素子１７としてのフォトダイオードを、モノタイプの回路構成をなすように用いた場合には、フォトダイオード１７ａのみが第２の抵抗Ｒ1と並列に接続されることになるため、フォトダイオード１７ａに光２２が照射された場合には、第２の抵抗Ｒ1の両端が導通してＲ1＝０Ωとなったのと等価となる。この場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲートにはオン電圧であるＥ1が印加されるため、検査用ＴＦＴ１９が導通する。
【００５５】
一方、フォトダイオード１７ａに光２２が照射されていない場合には、検査用ＴＦＴ１９のゲートに印加される電圧は、オン電圧であるＥ1から、Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ0）＊Ｅ0だけ低下することとなる。従って、この時の検査用ＴＦＴ１９のゲート電位、［Ｅ1−（Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ0）＊Ｅ0）］が検査用ＴＦＴ１９の閾値電圧よりも低くなるように設定することで、光電素子１７に光２２が照射されない場合には、検査用ＴＦＴ１９をオフにすることができる。
【００５６】
なお、上記したとおり、制御電源２０は、スイッチング制御部内に回路素子としての電圧源を設けることを必須とするものではない。したがって、図４で示した第２の実施例の場合にように、２つの制御電位Ｅ0およびＥ1を用いる場合にも、それぞれの電圧を供給するためのパッドを形成して供給することや、アクティブマトリクス基板の検査時に制御電位として印加される以外の所定の電位を、回路配線によって供給することができる。
【００５７】
次に、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法の一例について説明する。
【００５８】
本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、表示領域外の周辺領域に形成された光電素子に光を照射することにより、データ線や走査線などの計測対象の配線に形成された検査用スイッチング素子のオン／オフを制御して、検査用パッドと接続される表示領域の各画素に形成された表示用スイッチング素子を順次切り替えることに特徴を有する。
【００５９】
このため、それぞれの配線に検査用パッドを設けることなく、それぞれの配線に検査用スイッチング素子を介して束ねられた共通の検査用パッドを用いながら、検査目的とする画素を動作させる走査線とデータ線を選択することができ、選択された走査線とデータ線が接続された画素に形成された表示用スイッチング素子を動作させることができる。その結果として、所定の画素に形成された表示用スイッチング素子と画素電極、その所定の画素に至る走査線とデータ線に、断線や短絡、その他の電気特性不良となる欠陥が生じていないかを、検査パットを通じて判断することができる。
【００６０】
より具体的に、検査方法としてたとえば、走査線２、データ線３を介して表示用スイッチング素子４とこれに接続された画素電極５、および、付加容量６に書き込み電圧を印加して電荷を蓄え、一定時間経過後に画素電極に読み出し電圧を印加してこの電荷を測定するという方法を行う場合について説明する。
【００６１】
この方法を用いる場合、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４に所定のタイミングで所定の電位が印加されるよう、走査線２の制御用パッド１１、データ線３の検査用パッド１４に測定用プローブを接触させて、所定の走査線２が動作するよう走査回路９を操作すると共に、データ線３に印加する電圧をそれぞれ印加すると同時に、図１および図２に示した検査用スイッチング部１２の光電素子形成部１６に形成された光電素子１７のうち、測定対象である画素７の表示用スイッチング素子４に接続されているデータ線３と検査用パッド１４の接続を制御する光電素子１７に光を照射する。
【００６２】
このように、所定の光電素子１７に光を照射することで、検査用パッド１４に印加された検査用の電圧が、測定対象の画素７に接続されたデータ線３に印加され、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４を介して画素電極５、および、付加容量６にその測定電圧が印加される。このようにして、制御用パッド１１、および、検査用パッド１４と測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４や画素電極５、付加容量６との接続を確保した状態で、所定電圧の印加と、一定時間経過後に残留している電荷を測定することができる。このため、測定対象の画素７の表示用スイッチング素子４と画素電極５と付加容量６、および、測定対象の画素７に接続される走査線２とデータ線３との検査を、検査用パッド１４の数に相当する数の画素７について、同時に行うことができる。
【００６３】
最初に同時に検査する、一まとまりの測定対象の画素７についての検査が終了した場合には、光を照射していた光電素子１７への光照射を停止し、引き続き、光電素子形成部１６に形成された他の光電素子１７に光を照射することで、次の測定対象の画素７に接続された他のデータ線３と検査用パッド１４との接続を確保し、この画素７についても同じ測定手順を繰り返すことで、その電気的特性の検査を行うことができる。この操作を繰り返すことで、すなわち、光電素子形成部１６における光を照射する光電素子１７を順次切り替えることで、測定対象の画素７を順次切り替えることができ、最終的には表示領域８のすべての画素７についての検査を行うことができる。
【００６４】
なお、上記したとおり、一つの検査用パッド１４には、たとえば８〜１６本のデータ線３が検査用スイッチング素子１９を介して束ねられ、接続されている。また、一つのアクティブマトリクス基板１は、たとえばデータ線３の検査用パッド１４を３０個程度にまで集約された形で備えられている。このため、３０本の検査用プローブピンが形成された検査用プローブを用いて、これを一枚のアクティブマトリクス基板１のすべてのデータ線３の検査用パッド１４に同時に押し当て、その状態で、それぞれの検査用パッド１４に接続されたデータ線３を切り替えるための光電素子１７に順次光を照射することで検査用パッド１４とデータ線３との接続を検査用スイッチング素子１９によって切換えながら、すべてのデータ線３に対する検査をおこなうことができる。
【００６５】
上記した、画素７に形成された表示用スイッチング素子４と画素電極５、および、付加容量６に所定の電圧を印加し、一定時間経過後に蓄えられた電荷を測定する方法によれば、対向基板などを貼り合わせる前のアクティブマトリクス基板１単体での検査が行える。このため、複数のアクティブマトリクス基板１がパターンとして形成されたマザーガラスに対して、スクライブ工程前の検査を行うことができ、不良の基板を早期に発見、修正できることで歩留まりを向上でき、製造コストを低減するという点で良好である。
【００６６】
なお、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法は、データ線側、或いは、走査線およびデータ線の両側に形成された検査用スイッチング素子のオン／オフを、光電素子への光の照射によって切り替え制御する。このため、アクティブマトリクス基板上の回路配線や回路素子の良否判定は、上記例示した方法に限られるものではなく、また、アクティブマトリクス基板単体での検査方法に限定されるものではない。このため、たとえばアクティブマトリクス基板が液晶表示パネルに用いる場合であり、対向基板を貼り合わせた後に対向基板に形成された対向電極との静電容量を測定する検査方法においても、本発明のアクティブマトリクス基板の検査方法を適用することができる。
【００６７】
検査用スイッチング部９，１２の光電素子形成部１６に形成された光電素子１７に光を照射する場合には、光ファイバを用いることが好適である。光ファイバを用いることで、光源からの光を、効率よく、正確に照射すべき光電素子１７に伝達させることができるからである。また、図２にも示したように、光電素子形成部１６に光電素子１７が並んで形成されている場合には、形成された光電素子１７と同じ数の光ファイバを束ねて、かつ、光ファイバの光照射部と光電素子形成部の光電素子１７の配置とを対応させて、同じ形状とすることで、光ファイバの束を測定プローブのようにアライメントさせることで、それぞれの光電素子１７に正確に光を照射する準備を整えることができる。その上で、順次光ファイバの入力端に対向させた光源をオンにして、光ファイバに光を照射することで、光電素子１７に順次光を照射することができる。
【００６８】
なお、隣り合う光電素子１７同士が近接して配置されている場合には、光ファイバからの照射光を正確に所望する光電素子１７にのみ照射することが重要となる。このため、たとえば、光ファイバの光源素子１７に対向する側の端部を適切な凸の曲面形状とすることでレンズ効果を得て、光ファイバからの照射光を狭い範囲に集光することが好ましい。また、上記したように、複数本の光ファイバを束にして一度に複数の光電素子１７と対向配置させる場合には、光ファイバの周囲を筒状に囲み、その筒状部の先端を光電素子１７の周囲のアクティブマトリクス基板１に押しつけることができるようにすることで、光ファイバからの照射光が、所望する光電素子１７以外の光電素子１７に照射されて誤動作が生じることを防止することができる。
【００６９】
なお、光電素子１７に照射する光の光源としては、半導体レーザなどの光源を用いることが好ましい。レーザ光は照射光の拡散が少ないため、所望の光電素子により正確に光を照射することができるからである。もちろん、レーザ光と光ファイバとの組み合わせであれば、いっそう照射光の拡散を押さえることができる。
【００７０】
また、照射光の波長については特に制限はなく、光源としての実現のしやすさと、光が照射される側の光電素子の特性を考慮した上で、適宜選択されればよい。たとえば、フォトダイオードとしての感度は長波長側の赤色光の方が短波長側の青色光よりも高いが、太陽電池として用いる場合の起電力の高さ、すなわち光電変換率を考慮すれば、短波長の青色光の方が赤色光よりも好ましい。或いは、アクティブマトリクス基板１に組み込む光電素子を、感光デバイスとして長波長側でよりよく反応するデバイスと短波長側でよりよく反応するデバイスを随意取り混ぜて配置して、照射する光の波長を切換ることで、検査制御用回路の動作を制御してもよい。したがって、図３および図４を用いて説明したような、光電素子への光照射によって検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する具体的方法に応じて、照射光の色を検討することになる。
【００７１】
次に、本発明のアクティブマトリクス基板における、具体的な基板上の配置構成の例について、図５および図６を用いて説明する。なお、図５および図６は、あくまでも具体的な配置例を示すものに過ぎず、本発明のアクティブマトリクス基板上の配置構成を限定するものではない。
【００７２】
図５は、アクティブマトリクス基板１上に駆動回路としての駆動用半導体素子を搭載するいわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）タイプのアクティブマトリクス基板での配置構成を示す概略図である。
【００７３】
図５に示すように、アクティブマトリクス基板１の周辺領域１５のうちの一方の基板端部部分、すなわち図５における上側部分には、駆動用半導体素子が搭載される素子搭載領域３２が配置される。この素子搭載領域３２と表示領域８との間には、駆動用半導体素子の各端子をそれぞれのデータ線３に接続するための、ＣＯＧパット２１が形成されている。素子搭載領域３２のさらに外側のアクティブマトリクス基板の端部には、図示しない外部の回路基板との接続のための電極端子部３３が形成される。実駆動時には、電極端子部３３から入力された画像信号は、図示しない駆動用の半導体素子を介して、ＣＯＧパッド２１へ伝達され、画素７に書き込まれる。表示領域８は、素子搭載領域３２を除くアクティブマトリクス基板１のほぼ中央部分に配置される。走査線２を順次選択駆動するための回路素子が配置される走査回路９が、走査線２の制御用パッド１１から入力される信号によって制御される。また、アクティブマトリクス基板１が、液晶表示パネルとして完成した後、駆動用の半導体が実装される前段階での点灯検査を行う際の検査電源用パッド３４が、接続用の電極端子部３３の横に引き出されて形成されている。
【００７４】
このようなＣＯＧタイプのアクティブマトリクス基板１では、図５に示すように、データ線３用の検査用スイッチング部１２、検査用パッド１４を素子搭載領域３２に形成することで、データ線３の本数に対する検査用パッド１４のパッド数が削減される。このため、データ線３の本数と同数形成されるＣＯＧパッド２１と比較して、検査用パッド１４の個数が減ったことに対応して、検査に用いられるプローブのピン数の削減に加え、端子間ピッチの広い検査用プローブを用いることができ、曲げ強度と耐摩耗性のより優れたプローブ用針の使用が可能となる。
【００７５】
また、アクティブマトリクス基板１に、駆動用半導体素子が実装された後には、検査用スイッチング部１２に形成された光電素子１７が駆動用半導体素子やこれを固着するためのシリコン樹脂等によって覆われるため、光電素子１７に不所望な光が入射してしまって誤動作するような事態を効果的に回避できる。
【００７６】
次に、図６は、データ線３の検査用パッド１４、検査電源用パッド３４、検査用スイッチング回路１２を、駆動用の半導体素子搭載領域３２とは反対側の基板上位置に設置した場合の例を示した。この場合には、駆動用の半導体を搭載して表示させるＣＯＧ型表示装置への適用以外に、アクティブマトリクス基板１にデジタル信号が直接印加されて画像表示を行うデジタル信号入力タイプのアクティブマトリクス基板１における検査への適用も可能である。また、図６に示した例の配置とすることで、データ線３の検査用配線や検査用の回路構成を、アクティブマトリクス基板１の実駆動表示に直接関係しない配線系とすることができ、マザーガラスからアクティブマトリクス基板１を分断する工程時に、検査用パッド１４、検査電源用パッド３４、検査用スイッチング回路１２を切り離しても構わない。
【００７７】
以上、本発明のアクティブマトリクス基板についての実施の形態について、アクティブマトリクス基板を液晶表示パネルに用いる場合を例示して説明してきた。
【００７８】
この説明において、検査時の電圧印加時の制御方法を、走査線側については、論理回路による制御する構成を示し、データ線側については、検査用スイッチング部を設けて複数のデータ線を検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続し、これを光電素子により切り替えて制御するという構成について示した。しかし、本発明のアクティブマトリクス基板はこれに限られるものではなく、走査線側にのみ、検査用スイッチング部を設ける構成や、走査線とデータ線の双方に検査用スイッチング部を設ける構成とすることも可能である。
【００７９】
また、本発明のアクティブマトリクス基板の用途は液晶表示パネルに限られるものではなく、有機、無機のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ、冷陰極ディスプレイ、平面電解型陰極を用いた電界放射型ディスプレイなど、平板状の表示ディスプレイの基板を効率的に検査する手段として広く用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、画素構成が微細化されたアクティブマトリクス基板であっても、基板に形成された配線や表示用スイッチング素子などの電気特性の検査を、基板単体の状態でも効率的に行うことができるアクティブマトリクス基板、およびその検査方法として、また、特にこのアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示パネルとして、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態としてのアクティブマトリクス基板の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態としてのアクティブマトリクス基板におけるデータ線用の検査用スイッチ部の構成を示す概略構成図である。
【図３】光電素子を用いて、検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する第１の具体例を示す図である。（ａ）は回路構成の例を、（ｂ）は光電素子の起電力を向上させる構成例を、（ｃ）は検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示す。
【図４】光電素子を用いて、検査用ＴＦＴのオン／オフを制御する第２の具体例を示す図である。（ａ）は回路構成の第１の例を、（ｂ）は回路構成の第１の例を、（ｃ）は検査用ＴＦＴのオン電圧特性を示す。
【図５】本発明のアクティブマトリクス基板上の配置例を示す図である。
【図６】本発明のアクティブマトリクス基板上の他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ アクティブマトリクス基板
２ 走査線
３ データ線
４ 表示用スイッチング素子（表示用ＴＦＴ）
５ 画素電極
７ 画素
８ 表示領域
１１、１４ 検査用パッド
１７ 光電素子
１９ 検査用スイッチング素子（検査用ＴＦＴ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、
前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、
前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、
前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、
前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、
前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有していることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【請求項２】
光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いる請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項３】
光が照射された際に前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加する請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項４】
前記周辺領域に、前記表示領域で表示を行うための駆動用半導体素子を搭載する素子搭載領域を有し、前記光電素子が前記素子搭載領域に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備えたことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項６】
表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、
前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、
前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、
前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、
前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板の検査方法において、
前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替えることを特徴とするアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項７】
光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いる請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項８】
光が照射された際に、前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加する請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項９】
前記光電素子への光の照射が、光ファイバを介して行われる請求項６〜８のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項１０】
前記光ファイバの前記光電素子側の先端部が、凸の曲面形状である請求項９に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項１】
表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、
前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、
前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、
前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、
前記走査線および前記データ線の少なくともいずれか一方は、前記表示領域外の周辺領域において、複数本が検査用スイッチング素子を介して一つの検査用パッドに接続されていて、
前記周辺領域に、前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御する、光が照射されることにより動作する光電素子を有していることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【請求項２】
光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いる請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項３】
光が照射された際に前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加する請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項４】
前記周辺領域に、前記表示領域で表示を行うための駆動用半導体素子を搭載する素子搭載領域を有し、前記光電素子が前記素子搭載領域に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板と、対向基板との間に液晶層を備えたことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項６】
表示領域に、行方向および列方向のマトリクス状に配列された複数の画素電極と、
前記画素電極の配列の行方向に伸延する複数の走査線と、
前記画素電極の配列の列方向に伸延する複数のデータ線と、
前記画素電極にそれぞれ接続され、前記走査線と前記データ線とに印加された信号に基づいて、前記画素電極に所定の電位を与える複数の表示用スイッチング素子とを備え、
前記表示領域外の周辺領域に形成された検査用パッドに、複数本の前記走査線または前記データ線が検査用スイッチング素子を介して接続されているアクティブマトリクス基板の検査方法において、
前記周辺領域に形成された光電素子に光を照射して前記検査用スイッチング素子のオン／オフを制御し、前記検査用パッドに接続される測定対象の前記表示用スイッチング素子を順次切り替えることを特徴とするアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項７】
光が照射された際に前記光電素子が生成する出力電圧を、前記検査用スイッチング素子を導通させるためのオン電圧として用いる請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項８】
光が照射された際に、前記光電素子が導通することで、前記検査用スイッチング素子に制御用電源電圧をオン電圧として印加する請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項９】
前記光電素子への光の照射が、光ファイバを介して行われる請求項６〜８のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【請求項１０】
前記光ファイバの前記光電素子側の先端部が、凸の曲面形状である請求項９に記載のアクティブマトリクス基板の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−３２８００（Ｐ２０１０−３２８００Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５２９９（Ｐ２００８−１９５２９９）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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