CN101089712A - 液晶显示装置和用于液晶显示装置的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置，其包括像素阵列部分、第一数据线、第二数据线、写单元、电压供给控制单元、数据线短路单元、读出单元，以及测试单元。

Description

液晶显示装置和用于液晶显示装置的测试方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置和用于液晶显示装置的测试方法。
背景技术
近些年来，在显示装置的领域中装置厚度的减少已经并且正在快速地进行。作为薄型显示装置，液晶显示(LCD)装置通常已经广泛地普及。液晶显示装置的优势在于厚度薄、重量轻并且功耗低，并且因而经常用于特别是诸如个人数字助理(PDA)、笔记本型个人计算机(PC)和便携式电视接收机这样的移动装置。液晶显示装置不仅用于这种移动装置，而且用于家用电视接收机、投影仪等等。
虽然有源矩阵类型和无源矩阵类型都可用作液晶显示装置的驱动类型，但是有源矩阵类型的液晶显示装置近些年来已经变成主流。有源矩阵类型的液晶显示装置具有这样一种面板结构，其中按照彼此相对的关系来布置两个基板并且将液晶填充在基板之间。这两个基板之一具有形成在其上的透明像素电极和薄膜晶体管(TFT)并且在下文中被称为TFT基板。另一个基板具有形成在其全部显示区域上的单个透明电极并且在下文中被称为相对基板。
在有源矩阵液晶显示装置中，TFT起开关元件的作用，其被控制用来对在矩阵中以二维布置的每个像素的开和关状态进行切换，以根据灰度(gradation)来向电极施加电压(在下文中被称为“灰度电压”)。结果在像素电极与相对基板上的电极之间产生了电位差，从而改变了液晶的透射率。这就是液晶显示器的原理。
在TFT基板上，用于向像素电极提供灰度电压的多条数据线和用于向TFT的栅极施加用于开关TFT的控制信号的多条栅极线被安装在矩阵中。在图像显示的一帧周期内，通过栅极线以列为单位连续地选择矩阵中布置的像素，并且通过数据线向以这种方式选择的像素电极施加灰度电压，从而显示图像。被施加到每个像素电极的灰度电压被连接到TFT的输出电极的电容元件保持，直到下个灰度电压被施加为止。
液晶显示装置经常被形成为透射式液晶显示装置，其中布置在液晶面板后侧的背光被用作光源来从后侧向液晶面板照射光以显示图像。另一方面，诸如LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅上液晶)液晶显示装置这样的反射式液晶显示装置近来已经开始投放市场。因为LCOS液晶显示装置允许使用硅晶片作为基板，所以其优势在于与透射式液晶显示装置相比可以使用具有更高性能的晶体管，其中电路是由玻璃基板上的多晶硅形成的。
顺便提及，在如上所述的这种液晶显示装置的制造阶段，在矩阵中以二维布置的大量像素有时包括由某些因素造成有缺陷的像素。如果这种有缺陷的像素数目过大，则正常的图像显示会受到干扰。因此，在液晶显示装置的出货之前，应当关于有缺陷的像素对其进行测试。在像素的测试中，液晶面板被实际驱动，并且显示图像随后被使用图像处理装置分析或通过直接视觉检查来观察，以判定像素是否有缺陷。
发明内容
然而，这种测试方法需要许多时间，因为有关像素的判定是在液晶面板被实际驱动来显示图像之后执行的。另外，这些测试方法不允许在液晶被填充到TFT基板与相对基板之间的间隙中之前执行有关像素的测试。
还应用了一种方法，其中LSI测试仪被用来测量漏电流以判定像素是否有缺陷。这种方法允许对低至微安级的漏电流的测量。然而，在诸如LCOS液晶显示装置这样的反射式液晶显示装置中，被连接到TFT的输出端的电容元件的电容值大约是数十FF(飞法拉)。因此，例如在规格是通过50FF的电容元件把10V的信号保持10ms的情况下，有必要测量少于50pA的漏电流。因此，使用LSI测试仪来测量漏电流的方法无法测试像素来判定像素有缺陷或没有缺陷。
因此，例如在日本专利的早期公开No.2004-226551(在下文中称为专利文献1)中公开了以下方法。特别地，不同的电压被写入彼此成对的像素，并且相同的电压作为基准电压被施加到所有的数据线以给像素预充电。此后，成对像素中保持的电压被读出到数据线并且被互相比较以判定像素是否有缺陷。
然而，在专利文献1中公开的方法中，当基准电压被预充电到数据线时，如果基准电压仅被预充电，那么虽然相同的电压被施加作为基准电压，但是由于数据线的寄生电容等的影响而无法使与成对像素相对应的两条数据线处的电位彼此相等。因此，该方法所具有的问题在于，当成对像素中保持的电压被读出到两条数据线并且被互相比较时，无法精确地执行比较操作并因而无法精确地执行关于像素有缺陷还是没有缺陷的判定。
因此，需要提供一种液晶显示装置和用于液晶显示装置的测试方法，其中，当成对像素中保持的电压被读出到两条数据线并且被互相比较时，可以精确地执行电压的比较操作。
根据本发明的一个实施例，提供了一种液晶显示装置，其包括：像素阵列部分，其包括按照矩阵布置的多个单位像素并且每个单位像素包括像素晶体管、被连接到所述像素晶体管的输出电极的电容元件和被配置为根据所述电容元件中保持的电压来显示灰度的液晶单元；第一数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第一像素组中的每个单位像素的输入电极；第二数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第二像素组中的每个单位像素的输入电极；写单元，用于把第一测量信号通过所述第一数据线写入所述第一像素组的单位像素中并把第二测量信号通过所述第二数据线写入所述第二像素组的单位像素中；电压供给控制单元，用于选择性地把预定直流电压提供给所述第一和第二数据线；数据线短路单元，用于在通过所述电压供给控制单元提供电压之后使所述第一数据线和所述第二数据线短路；读出单元，用于在通过所述数据线短路单元使所述第一和第二数据线互相短路之后从所述第一和第二像素组的单位像素中分别读出所述第一和第二测量信号到所述第一和第二数据线中；以及测试单元，用于在通过所述读出单元进行读出之后将所述第一数据线处的电位与所述第二数据线处的电位进行互相比较并基于所述比较的结果来执行所述像素阵列部分的测试。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于液晶显示装置的测试方法，所述液晶显示装置包括：像素阵列部分，其包括按照矩阵布置的多个单位像素并且每个单位像素包括像素晶体管、被连接到所述像素晶体管的输出电极的电容元件和被配置为根据所述电容元件中保持的电压来显示灰度的液晶单元；第一数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第一像素组中的每个单位像素的输入电极；以及第二数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第二像素组中的每个单位像素的输入电极，所述方法包括以下步骤：把第一测量信号通过所述第一数据线写入所述第一像素组的单位像素中并把第二测量信号通过所述第二数据线写入所述第二像素组的单位像素中；在所述写入步骤处写入所述第一和第二测量信号之后，选择性地把预定直流电压提供给所述第一和第二数据线；在所述电压供给控制步骤处提供电压之后，使所述第一数据线和所述第二数据线短路；在所述短路步骤处使所述第一和第二数据线互相短路之后从所述第一和第二像素组的单位像素中分别读出所述第一和第二测量信号到所述第一和第二数据线中；以及在所述读出步骤处进行读出之后将所述第一数据线处的电位与所述第二数据线处的电位进行互相比较并基于所述比较的结果来执行所述像素阵列部分的测试。
在所述液晶显示装置和用于液晶显示装置的所述测试方法的情况下，当所述第一和第二数据线处的电位被设为彼此相等时，第一和第二测量信号被从所述第一和第二像素组的单位像素中分别读出到所述第一和第二数据线中。然后，彼此成对的数据线处的电位被互相比较。结果，可以确信地执行比较操作。
附图说明
图1是示出了应用本发明的一个实施例的液晶显示装置的一般系统结构的框图；
图2是示出了液晶显示装置中的单位像素的电路配置的一个示例的电路图；
图3是示出了液晶显示装置中的第一传感放大器(sense amplifier)和译码器的对应电路部分的具体示例的电路图；
图4是示出了液晶显示装置与LSI测试仪之间的连接方案的框图；
图5是图示了用于液晶显示装置的测试的一系列测量操作的时序图；
图6是图示了用于液晶显示装置的测试的一系列测量操作的电路图。
具体实施方式
首先参照图1，其中示出了应用本发明的一个实施例的液晶显示装置的结构。所示液晶显示装置1采用有源矩阵式驱动系统并且包括像素阵列部分10、栅极线驱动电路20、数据线驱动电路30和测试电路40。液晶显示装置1具有普通操作模式和测试模式，在普通操作模式下该装置执行普通图像显示，在测试模式下可以关于单位像素、栅极线和数据线有缺陷还是没有缺陷对它们执行测试。
虽然未被示出，但是液晶显示装置1被构造为使得按照彼此相对关系来布置两个基板并且在这两个基板之间填充液晶，这两个基板中的至少一个是透明的。所述基板中的至少一个基板的表面上设有按照矩阵来分割的单位像素，并且为这些单位像素中的每一个布置电极(像素电极)。
<像素阵列部分>
像素阵列部分10包括按照m行n列矩阵以二维布置的大量单位像素50。单位像素50中的每一个包括像素晶体管51、被连接到像素晶体管51的输出电极的电容元件52，以及响应于电容元件52所保持的电压而执行灰度显示的液晶单元53。对于像素阵列部分10的m行n列的像素阵列，为单独像素行安装栅极线54-1到54-m，并且为单独像素列安装数据线55-1到55-n。
<单位像素>
图2示出了单位像素50的电路结构的一个示例。参照图2，单位像素50的像素晶体管51在其控制电极(栅极电极)处连接到栅极线54(54-1到54-m)并且在其输入电极处连接到数据线55(55-1到55-n)。像素晶体管51可以例如由薄膜晶体管(TFT)形成。
电容元件52的一个端子连接到像素晶体管51的输出端子，并且电容元件52的另一个端子接地。液晶单元53表示在像素电极与和像素电极成相对关系形成的相对电极之间产生的液晶电容，并且液晶单元53的像素电极连接到像素晶体管51的输出电极。液晶单元53的相对电极是由覆盖液晶显示装置1的全部显示区域的单个透明电极形成的。为所有像素所共有的公共电位Vcom被施加到相对电极。
在单位像素50中，当电压被从数据线55(55-1到55-n)通过像素晶体管51施加到电容元件52的像素电极时，液晶的偏振特性响应于被施加的电压而变化。结果，通过电容元件52执行根据被施加电压的灰度显示。被施加的电压被电容元件52保持。因此，同样在像素晶体管51被关断之后，液晶的反射量被电容元件52所保持的被施加电压继续保持。
回来参照图1，假定像素阵列部分10的单位像素50中的奇数像素列中的单位像素50对应于第一像素组，而偶数像素列中的单位像素50对应于第二像素组。相应地，假定被连接到奇数像素列中的第一像素组的单位像素50的输入电极的数据线55-1、55-3等对应于第一数据线，而被连接到偶数像素列中的第二像素组的单位像素50的输入电极的数据线55-2、55-4等对应于第二数据线。
<栅极线驱动电路>
栅极线驱动电路20包括垂直驱动器21。垂直驱动器21通常由移位寄存器电路形成并且通过栅极线54-1到54-m连续地输出垂直扫描信号GATE，该信号用于以行为单位来选择像素阵列部分10的单位像素50。
<数据线驱动电路>
数据线驱动电路30包括水平驱动器31、水平选择开关32-1到32-n、显示信号供给晶体管33-1和33-2、测量信号供给晶体管34-1和34-2、电压供给控制晶体管35-1到35-n，以及反相器36。
水平驱动器31包括例如移位寄存器电路和测试逻辑电路。当测试信号TEST具有低电平(其是地电平)时，即当液晶显示装置1处于普通操作模式下时，移位寄存器操作用来连续地输出用于选择性地驱动水平选择开关32-1到32-n的第一水平开关驱动信号DSW1到DSWn。另一方面，当测试信号TEST具有高电平时，即当液晶显示装置1处于测试模式下时，测试逻辑电路操作用来输出用于以像素列为单位选择性地驱动水平选择开关32-1到32-n的第二水平开关驱动信号DSW。
在普通操作模式下，与水平选择开关32-1到32-n中的奇数像素列相对应的水平选择开关32-1、32-3……被连接在奇数像素列的数据线55-1、55-3……与第一信号供给线37-1之间。同时，与偶数像素组相对应的水平选择开关32-2、32-4……被连接在偶数像素列的数据线55-2、55-4……与第二信号供给线37-2之间。然后，响应于从水平驱动器31输出的第一和第二水平扫描信号分别将水平选择开关32-1、32-3……和水平选择开关32-2、32-4……置于导通状态。
在正常操作模式下，图像显示信号SIG通过显示信号供给晶体管33-1和33-2被公共地提供给第一和第二信号供给线37-1和37-2。显示信号供给晶体管33-1和33-2在“L”电平的测试信号TEST被通过反相器36施加到其栅极电极时被置于导通状态，并且将图像显示信号SIG公共地提供给第一和第二信号供给线37-1和37-2。
同时，在测试模式下，第一测量信号TSIG1通过测量信号供给晶体管34-1被选择性地提供给第一信号供给线37-1，并且第二测量信号TSIG2通过测量信号供给晶体管34-2被选择性地提供给第二信号供给线37-2。测量信号供给晶体管34-1和34-2在“H”电平的测试信号TEST被提供到其栅极电极时被置于导通状态，并且分别将第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2提供给第一和第二信号供给线37-1和37-2。
电压供给控制晶体管35-1到35-n被分别连接在数据线55-1到55-n与电压供给线38之间。预定直流电压Vguard被施加到电压供给线38。电压供给控制晶体管35-1到35-p在其栅极电极处公共地连接到控制线39并且在“H”电平的电压供给控制信号TOFF通过控制线39被施加到其栅极电极时被置于导通状态以将直流电压Vguard施加到数据线55-1到55-n。
<测试电路>
测试电路40包括开关电路41-1到41-p、传感放大器42-1到42-p，以及译码器43。
开关电路41-1到41-p被布置为使得诸如两条数据线55-1和55-2、55-3和55-4……这样的两个相邻者被互相配对。因此，开关电路41-1到41-p的数目p是数据线55-1到55-n的数目n的一半。因为开关电路41-1到41-p具有相同的电路结构，所以用第一开关电路41-1作为示例来描述其具体电路结构。
开关电路41-1包括开关44和45以及另一开关46，开关44和45的一个触点分别连接到数据线55-1和55-2的一端，开关46连接在开关44和45的其他触点之间。开关44和45在被施加以“H”电平的开关控制信号SWA时被置为导通(闭合)状态，以把具有低阻抗的传感放大器42-1的反相输入端和同相端子分别连接到数据线55-1和55-2。
开关46具有作为数据线槽(tank)装置的功能，用于在被施加以“H”电平的开关控制信号SWB时被置为导通(闭合)状态，以使具有低阻抗的数据线55-1和55-2短路。当数据线55-1和55-2在数据线55-1与55-2之间有电位差的情况下被开关46短路时，数据线55-1和55-2处的电位即传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端处的电位变成相等的电位，更具体的说，变为在短路之前数据线55-1和55-2处电位之间的中间电位。
因为开关46起以这种方式使数据线55-1和55-2短路的作用，所以开关46的位置不限于开关44和45与传感放大器42-1之间的位置。然而，在开关46被布置在离传感放大器42-1更近位置处的情况下，存在这样一种优势，即可以在不受数据线55-1和55-2的寄生电容和布线电阻的影响的情况下使传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端处的电位相等。
传感放大器42-1在开关电路41-1的开关44和45处于导通状态时与使能信号EN同步地将数据线55-1和55-2处的电位进行相互比较，以检测电位差并对电位差进行放大和输出。传感放大器42-2到42-p也执行与传感放大器42-1的操作类似的操作。传感放大器42-1到42-p是用于将作为第一数据线的奇数数据线55-1、55-3……处的电位和作为第二数据线的偶数数据线55-2、55-4……处的电位进行相互比较的比较电路。然而，比较电路不限于传感放大器42-1到42-p，而是可以是可以将第一数据线处的电位和第二数据线处的电位进行相互比较的任何比较电路。
“H”电平或“L”电平的检测信号被从传感放大器42-1到42-p中的每一个输出并被输入译码器43。译码器43把从传感放大器42-1到42-p提供的检测信号保持一次，然后把所保持的检测信号与预期值进行比较。然后，译码器43输出测试结果信号TOUT，该测试结果信号在所保持的检测信号满足预期值时表明测试结果良好或者没有缺陷(OK)但是在所保持的检测信号不满足预期值时表明测试结果不好或者有缺陷(NG)。
<传感放大器和译码器>
图3示出了例如第一传感放大器42-1和译码器43的对应电路部分的具体示例。
如图3所示，传感放大器42-1包括一对N沟道差分对晶体管Q1和Q2以及一对P沟道负载晶体管Q3和Q4，Q1和Q2的源极电极被公共地连接来执行差分操作，Q3和Q4的漏极电极分别连接到差分对晶体管Q1和Q2的漏极电极。传感放大器42-1还包括N沟道电流源晶体管Q5和P沟道电流源晶体管Q6，Q5把差分对晶体管Q1和Q2的源极电极的公共连接节点与地连接，Q6连接在负载晶体管Q3和Q4的源极电极的公共连接节点与电源Vdd之间。
晶体管Q1和Q3的栅极电极彼此公共地连接并且还连接到晶体管Q2和Q4的漏极公共连接节点。晶体管Q2和Q4的栅极电极彼此公共地连接并且还连接到晶体管Q1和Q3的漏极公共连接节点。晶体管Q1和Q3的漏极公共连接节点连接到开关44的另一触点而晶体管Q2和Q4的漏极公共连接节点连接到开关45的另一触点。使能信号EN被施加到电流源晶体管Q5的栅极电极。使能信号EN的反相信号被施加到电流源晶体管Q6的栅极电极。
译码器43中与传感放大器42-1相对应的电路部分43-1包括触发器(FF)47和二输入“与”门48。触发器47临时地保持从传感放大器42-1提供给其的“H”电平(逻辑“1”)或“L”电平(逻辑“0”)的检测信号。二输入“与”门48把作为触发器47的存储内容的逻辑“1”或“0”与预期值“1”(或“0”)相比较。然后，二输入“与”门48根据比较结果输出二进制值的测试结果信号TOUT(“H”电平/“L”电平)。具体而言，如果两个输入的逻辑值彼此一致，即如果触发器47的存储内容与预期值相等，则表示测试结果良好(OK)的测试结果信号TOUT被输出。然而，如果两个输入的逻辑值彼此不一致，即如果触发器47的存储内容与预期值不相等，则表示测试结果不好(NG)的测试结果信号TOUT被输出。
[液晶显示装置的测试]
以下特别描述了根据本发明实施例的具有上述结构的液晶显示装置1的像素阵列部分10的测试方法，特别是对栅极线54-1到54-m和数据线55-1到55-n和单位像素50关于短路、断路等的质量测试。将注意到单位像素50关于质量即关于它们是否有缺陷的测试包括电容元件52的质量测试和液晶单元53的质量测试。这些测试是使用众所周知的LSI测试仪来执行的。
图4图示了液晶显示装置1与LSI测试仪70之间的关系。在本实施例中，各种控制信号被从LSI测试仪70输入到液晶显示装置1。这些控制信号包括测试信号TEST、第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2、用于数据线驱动电路30的电压供给控制信号TOFF、开关控制信号SWA和SWB，以及用于测试电路40的使能信号EN。同时，测试结果信号TOUT被从液晶显示装置1输入到LSI测试仪70。从而，LSI测试仪70基于测试结果信号TOUT来判定单位像素50是否良好以及栅极线54-1到54-m和数据线55-1到55-n中是否存在短路、断路等。
LSI测试仪70包括其中提供的CPU(中央处理单元)71、存储部分72等。CPU 71读出并执行存储部分72等中存储的测试程序以执行下述功能，即关于质量对单位像素50进行测试的功能以及关于短路、断路等对栅极线54-1到54-m和数据线55-1到55-n进行测试的功能。
这里预先假定测试程序被预先存储在存储部分72等中。然而，另外可以通过通信单元提供测试程序使得测试程序被读入存储部分72，或者可以把测试程序记录在诸如CD-ROM这样的记录介质中使得通过LSI测试仪70的记录介质驱动器(未示出)将其读入存储部分72中。
将注意到单位像素50关于质量的测试或栅极线54-1到54-m和数据线55-1到55-n关于短路、断路等的测试是在制造过程中液晶被填充之前的阶段执行的。然而，液晶单元53关于质量的测试是在液晶被填充之后的阶段执行的。在这两种情况下，测试过程基本上相同。
下面，参照图5和6来描述在LSI测试仪70的CPU 71的控制下执行的用于关于质量对单位像素50进行测试或关于短路、断路等对栅极线54-1到54-m和数据线55-1到55-n进行测试的一系列测量操作。
将注意到通过CPU 71执行的这一系列测试操作是同步于垂直驱动器21的垂直扫描以像素行为单位对一对相邻像素列执行的。这里为了便于理解，用下述情况作为示例来描述这一系列测量操作，其中对某像素行i的第一和第二列中的一对单位像素50i-1和50i-2执行所述测量操作。
在图5的时序图中，图示了测试信号TEST、水平开关驱动信号DSW、电压供给控制信号TOFF、垂直扫描信号GATE、开关控制信号SWA和SWB与使能信号EN之间的时序关系。所提到的信号在测量开始之前都处于“L”电平状态。
首先，LSI测试仪70在时刻t11处把测试信号TEST设为“H”电平并把第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2提供给液晶显示装置1。当测试信号TEST改变为“H”电平时，测量信号供给晶体管34-1和34-2被置为导通状态使得第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2分别被提供给第一和第二信号供给线37-1和37-2。
另外，当测试信号TEST改变为“H”电平时，水平驱动器31把为水平选择开关32-1和32-2所共有的第二水平开关驱动信号DSW改变为“H”电平，以把水平选择开关32-1和32-2置为导通状态。结果，第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被从第一和第二信号供给线37-1和37-2通过水平选择开关32-1和32-2分别施加到数据线55-1和55-2。
与第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2施加到数据线55-1和55-2同时(时刻t11)，“H”电平的垂直扫描信号GATE被从垂直驱动器21通过垂直驱动器21的垂直扫描施加到像素行i的栅极线54-i。结果，单位像素50i-1和50i-2的像素晶体管51被置为导通状态，结果第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2通过像素晶体管51被施加到相应的电容元件52。
假定第一测量信号TSIG1的电压电平例如是5.0V并且第二测量信号TSIG2的电压电平例如是4.0V。将注意到所提到的电压电平仅是示例而非限制值。另外，第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2是直流电压的模拟信号。
当第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被分别施加到单位像素50i-1和50i-2的电容元件52时，单位像素50i-1和50i-2根据第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被分别充电。然后，第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平被保持在电容元件52中。第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平以这种方式被写入单位像素50i-1和50i-2。
在第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平被分别写入单位像素50i-1和50i-2之后，将被从垂直驱动器21输出到第i像素行的垂直扫描信号GATE在时刻t12处被从“H”电平改变为“L”电平。响应于垂直扫描信号GATE的改变，单位像素50i-1和50i-2的像素晶体管51被置为关断状态并且存储在电容元件52中的电荷量被固定。
此后，水平驱动器31在时刻t13处把第二水平开关驱动信号DSW改变为“L”电平，从而把水平选择开关32-1和32-2置为关断状态，从而使第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2停止施加到数据线55-1和55-2。
同时在时刻t13处，LSI测试仪70把电压供给控制信号TOFF和开关控制信号SWA和SWB改变为“H”电平。结果，电压供给控制晶体管35-1和35-n被置为导通状态。结果，预定直流电压Vguard被施加到数据线55-1和55-2，并且开关电路41-1的开关44和45被置为导通状态使得直流电压Vguard被施加到传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端。这里直流电压Vguard例如是3.0V。
另外，开关46被置为导通状态以使数据线55-1和55-2短路，并因而使传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端短路，从而执行使数据线55-1和55-2处的电位以及传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端处的电位等于相同电位即等于同一直流电压Vguard的等同化操作。
在时刻t14处，在电路不同部分处的电位即数据线55-1和55-2与传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端的电位通过刚才所述的等同化操作被基本上固定(等同化)之后，LSI测试仪70把电压供给控制信号TOFF改变为“L”电平，以把电压供给控制晶体管35-1和35-n置为关断状态。结果，直流电压Vguard停止施加到数据线55-1和55-2，并且在这种状态下，通过开关46的动作来执行对电路中电位的更加精确的等同化操作。
由于如上所述的这种等同化操作，传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端处的电位变得彼此相等。因此，当随后将通过传感放大器42-1来比较数据线55-1和55-2处的电位时，可以更加精确地执行比较操作。
在时刻t15处当等同化操作完成之后，LSI测试仪70把开关控制信号SWB改变为“L”电平，以把开关电路41-1的开关46置为关断状态。结果，数据线55-1和数据线55-2被彼此电隔离，并且传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端被彼此电隔离。
然后在时刻t16处，通过垂直驱动器21的第二次垂直扫描把“H”电平的垂直扫描信号GATE从垂直驱动器21施加到像素行i的栅极线54-i。结果，单位像素50i-1和50i-2的像素晶体管51被置为导通状态，结果电容元件52所保持的电压被通过像素晶体管51施加到彼此成对的两条数据线55-1和55-2。
数据线55-1和55-2具有电容成分。这里假定在本实施例中数据线55-1的电容值和数据线55-2的电容值彼此相等并且由Cdata表示。另外，数据线55-1和55-2的电容值Cdata与电容元件52的电容值Cs相比非常高。作为示例，Cs∶Cdata＝1∶100。换言之，数据线55-1和55-2的电容值Cdata等于电容元件52的电容值Cs的100倍。
由于等同化操作，3.0V(Vguard)被保持在数据线55-1和55-2的电容成分中。如果在这种状态下单位像素50i-1和50i-2的电容元件52所保持的电压被读出到数据线55-1和55-2，则因为单位像素50i-1的电容元件52所保持的电压是5.0V并且单位像素50i-2的电容元件52所保持的电压是4.0V，所以根据数据线55-1和55-2的电容值Cdata与电容元件52的电容值Cs之间的电容比(根据Q＝C·V，数据线55-1的电荷由305·Cs给出并且数据线55-2处的电荷由304·Cs给出)数据线55-1处的电位变为3.05V并且数据线55-2处的电位变为3.04V。
此后，在时刻t17处当彼此成对的两条数据线55-1和55-2处的电位被固定之后，LSI测试仪70把使能信号EN改变为“H”电平以把传感放大器42-1中的电流源晶体管Q5和Q6(参照图3)置为导通状态。结果，传感放大器42-1进入激活状态并且对数据线55-1处的电位与数据线55-2处的电位进行互相比较。
在上面所述的示例中，数据线55-1的电位3.05V被施加到传感放大器42-1的同相输入端而数据线55-2的电位3.04V被施加到传感放大器42-1的反相输入端。此时，数据线55-1的电位3.05V与数据线55-2的电位3.04V之间的电位差0.01V被放大为电源电压Vdd并且随后作为逻辑“1”的比较结果被施加到译码器43，具体而言是施加到与传感放大器42-1相对应的电路部分43-1。
数据线55-1与55-2之间的电位差由单位像素50i-1和50i-2的电容元件52的电容值Cs与数据线55-1和55-2的电容值Cdata之间的电容差引起，Cs和Cdata原来应当彼此相等。然后，如果单位像素50i-1的电容元件52变得有缺陷并且电容值Cs降低多于20％，则数据线55-1处的电位变得低于3.04V，但是如果单位像素50i-2的电容元件52变得有缺陷并且电容元件52的电容值Cs升高多于20％，则单位像素50i-2处的电位变得高于3.05V。换言之，数据线55-1和55-2的电位间的幅度关系被颠倒。此时，传感放大器42-1把数据线55-1与55-2之间的电位差作为逻辑“0”的比较结果输出到译码器43的电路部分43-1。
译码器43的电路部分43-1判定传感放大器42-1的比较结果是否与预期值“1”一致，预期值“1”表示单位像素50i-1和50i-2的电容元件52正常。随后，电路部分43-1把判定结果作为测试结果信号TOUT输出到LSI测试仪70。当单位像素50i-1和50i-2的电容元件52正常或者说没有缺陷时，因为传感放大器42-1的比较结果显示逻辑“1”，所以二输入“与”门48输出的测试结果信号TOUT显示“H”电平(逻辑“1”)。另一方面，当单位像素50i-1和50i-2的电容元件52之一异常或者说有缺陷时，传感放大器42-1的比较结果显示逻辑“0”，因此测试结果信号TOUT显示“L”电平(逻辑“0”)。
LSI测试仪70从译码器43接收测试结果信号TOUT并且可以对所有单位像素50以像素行为单位对彼此相邻的每两个单位像素的电容元件52关于质量进行测试。
将注意到，虽然在上述示例中第一测量信号TSIG1的电压电平被设为高于第二测量信号TSIG2的电压电平，但是还可以相反地设置第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平之间的幅度关系。在这种情况下，当单位像素50i-1和50i-2的电容元件52正常时的预期值被译码器43设为逻辑“0”。换言之，预期值“1”/“0”是根据将被施加到彼此成对的数据线55-1和55-2的第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2来确定的。
还可以另外提供用于改变第一测量信号TSIG1的电压电平和第二测量信号TSIG2的电压电平的电路。在这种情况下，可以执行两种不同的测试。具体而言，测试之一是通过把第一测量信号TSIG1的电压电平提供给数据线55-1同时把第二测量信号TSIG2的电压电平提供给数据线55-2来执行的。测试中的另一种是通过把第二测量信号TSIG2的电压电平提供给数据线55-1同时把第一测量信号TSIG1的电压电平提供给数据线55-2来执行的。在采用了刚才所述的结构时，可以以更高的确定性来判定单位像素50i-1和50i-2中的哪一个单位像素50有缺陷。
通过在填充液晶之前的阶段执行上述的一系列测量操作作为测试，可以如上所述关于质量(正常/异常或者说无缺陷/有缺陷)对单位像素50的电容元件52进行测试。
另外，当在填充液晶之前的阶段进行测试时，为每个像素行执行所述一系列测量操作，以将第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平写入每个像素行中的两个相邻单位像素，如果找到无法写入相应电压电平的单位像素，则可以检测到包括无法写入电压电平的单位像素的像素行的数据线遭受了短路或断路。
关于数据线发生短路或断路的位置，因为第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2的电压电平的写入操作是通过垂直驱动器21同步于垂直扫描以像素行为单位来执行的，所以其中发现了无法写入电压电平的单位像素的像素行的位置可以被检测为数据线发生短路或断路的位置。
另外，在填充液晶之前的阶段进行测试时，虽然预先假定数据线55-1到55-n为正常，但是可以不对所有像素列中彼此成对的每两个相邻像素列的每个像素行执行上述的一系列测量操作，而是成组地以像素列为单位对彼此成对的每两个相邻像素列的每个像素行执行所述操作，其中所有的像素行被分成多个组。在这种情况下，如果在第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被写入单位像素50时发现无法写入电压电平的单位像素，则因为这表示像素晶体管51无法被垂直扫描信号GATE导通，所以可以检测到包括无法写入电压的单位像素的像素行的栅极线遭受了短路或断路。
作为示例，假定像素列数目是1,920即水平方向的像素数目是1,920并且总共1,920个像素列以48个像素列为单位被分成40个区域。在这种情况下，为这些分区中的每一个分区的彼此成对的每两个相邻像素列的每个像素行执行所述一系列测量操作总共40次。由此，可以为40个区域中的每一个检测到栅极线54-1到54-m发生短路或断路的位置。
另一方面，在预先假定了所有单位像素50的电容元件52、所有的数据线55-1到55-n和所有的栅极线54-1到54-m是正常的情况下，如果在填充液晶之后的阶段进行测试时为每个像素行执行了上述的一系列测量操作，则可以关于单位像素50中除电容元件52之外的其他元件的质量执行测试。
特别地，如果液晶未按照预定方式来填充或者外来物品被混入液晶或者像素电极的图形被干扰，则电容元件52的电容值Cs发生变化。因此，如果通过上述的一系列测量操作检测到某些异常，那么因为电容元件52是正常的，所以判定单位像素50中除电容元件52之外的某部分是异常的，就是说，单位像素50的异常之处在于液晶未按照预定方式来填充或者外来物品被混入液晶或者像素电极的图形被干扰。
如上所述，在第一测量信号TSIG1被从第一像素组(在上述示例中是第一列的像素组)的单位像素读出到数据线55-1中并且第二测量信号TSIG2被从第二像素组(在上述示例中是第二列的像素组)的单位像素50读出到数据线55-2时，预定直流电压Vguard被提供给第一和第二数据线55-1和55-2并且此外第一数据线55-1和第二数据线55-2被开关46短路，数据线55-1和55-2处的电位变得彼此相等。
因此，在数据线55-1和55-2处的电位彼此相等的状态下，第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被从第一和第二像素组的单位像素50读出到数据线55-1和55-2中并且彼此成对的数据线55-1和55-2处的电位被相互比较，比较操作可以被精确地执行。
特别地，根据本实施例的测试方法与测量漏电流的方法的不同之处在于：在具有彼此不同的电压值的第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2被写入彼此成对的单位像素时，预定的直流电压Vguard被施加到彼此成对的数据线55-1和55-2并且数据线55-1和55-2被互相短路以执行等同化操作，此后成对单位像素中保持的电压被读出到数据线55-1和55-2并被互相比较。因此，即使在诸如LCOS液晶装置这样的其中电容元件52的电容值Cs大约为数十FF的反射式液晶显示装置中，也可以确信地执行测试。
另外，因为在测试电路40的输入级提供了用于选择性地切断测试单元与数据线55-1和55-2之间的电连接的开关44和45，所以可以并发地执行第一和第二测量信号TSIG1和TSIG2到单位像素50的写入操作以及通过测试电路40执行的测试操作。因此，可以减少测试所需的处理时间。
另外，当充当数据线短路装置的开关46被插入在开关44和45与开关电路41-1之间时，因为开关46的位置比较接近传感放大器42-1，所以可以在不受数据线55-1和55-1的寄生电容和布线电阻影响的情况下使传感放大器42-1的反相输入端和同相输入端处的电位彼此相等。
本领域技术人员应当明白，各种修改、组合、子组合和变更取决于设计要求和其他因素可以发生，只要它们属于所附权利要求书或其等同物的范围。
本发明包含与2006年6月13日在日本专利局提交的日本专利申请JP2005-162991有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包括：
像素阵列部分，其包括按照矩阵布置的多个单位像素并且每个单位像素包括像素晶体管、被连接到所述像素晶体管的输出电极的电容元件和被配置为根据所述电容元件中保持的电压来显示灰度的液晶单元；
第一数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第一像素组中的每个单位像素的输入电极；
第二数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第二像素组中的每个单位像素的输入电极；
写单元，其被配置为把第一测量信号通过所述第一数据线写入所述第一像素组的单位像素中并把第二测量信号通过所述第二数据线写入所述第二像素组的单位像素中；
电压供给控制单元，其被配置为选择性地把预定直流电压提供给所述第一和第二数据线；
数据线短路单元，其被配置为在通过所述电压供给控制单元提供电压之后使所述第一数据线和所述第二数据线短路；
读出单元，其被配置为在通过所述数据线短路单元使所述第一和第二数据线互相短路之后从所述第一和第二像素组的单位像素中分别读出所述第一和第二测量信号到所述第一和第二数据线中；以及
测试单元，其被配置为在通过所述读出单元进行读出之后将所述第一数据线处的电位与所述第二数据线处的电位进行互相比较并基于所述比较的结果来执行所述像素阵列部分的测试。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括在所述测试单元的输入级处提供的开关单元，所述开关单元被配置为选择性地切断所述测试单元与所述第一和第二数据线之间的电连接。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述数据线短路单元被提供在所述开关单元与所述测试单元之间。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述测试单元包括：
比较单元，其被配置为在通过所述读出单元进行读出之后将所述第一数据线处的电位与所述第二数据线处的电位进行互相比较；以及
判定单元，其被配置为对通过所述比较单元得到的比较结果与根据所述第一和第二测量信号估计的预期值是否一致进行判定。
5.一种用于液晶显示装置的测试方法，所述液晶显示装置包括：像素阵列部分，其包括按照矩阵布置的多个单位像素并且每个单位像素包括像素晶体管、被连接到所述像素晶体管的输出电极的电容元件和被配置为根据所述电容元件中保持的电压来显示灰度的液晶单元；第一数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第一像素组中的每个单位像素的输入电极；以及第二数据线，其被连接到所述像素阵列部分的单位像素中以像素列为单位的第二像素组中的每个单位像素的输入电极，所述方法包括以下步骤：
把第一测量信号通过所述第一数据线写入所述第一像素组的单位像素中并把第二测量信号通过所述第二数据线写入所述第二像素组的单位像素中；
在所述写入步骤处写入所述第一和第二测量信号之后，选择性地把预定直流电压提供给所述第一和第二数据线；
在所述电压供给控制步骤处提供电压之后，使所述第一数据线和所述第二数据线短路；
在所述短路步骤处使所述第一和第二数据线互相短路之后从所述第一和第二像素组的单位像素中分别读出所述第一和第二测量信号到所述第一和第二数据线中；以及
在所述读出步骤处进行读出之后将所述第一数据线处的电位与所述第二数据线处的电位进行互相比较并基于所述比较的结果来执行所述像素阵列部分的测试。
6.根据权利要求5所述的用于液晶显示装置的测试方法，其中，为以分区为单位的彼此成对的每两个相邻像素列的每个像素行执行所述写入步骤、电压供给步骤、短路步骤、读出步骤和测试步骤处的一系列操作，其中所述像素阵列部分的所有像素列被分成多个分区。
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