JP2003035733A - 微小容量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、微小容量測定装置に関し、例えば
液晶表示パネルの各画素を検査する基板検査装置に適用
して、液晶表示パネルを構成する各画素の静電容量の測
定等に適用して、従来に比して格段的に高い精度により
微小な容量を測定することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、微小容量Ｃｐｘに蓄積された
電荷を放電する際に得られる放電電流Ｉ１を電流電圧変
換処理した後、積分して処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小容量測定装置
に関し、例えば液晶表示基板の各画素を検査する基板検
査装置に適用することができる。本発明は、微小容量に
蓄積された電荷を放電する際に得られる放電電流を電流
電圧変換処理した後、積分して処理することにより、液
晶表示基板を構成する各画素の静電容量の測定等に適用
して、従来に比して格段的に高い精度により微小な容量
を測定することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示基板の検査工程において
は、液晶表示基板を構成する各画素の静電容量を測定す
ることにより、各画素の異常を検出するようになされて
いる。なおここで液晶表示基板とは、液晶を注入する前
の半完成品の液晶表示パネルである。

【０００３】すなわち図２は、この種の検査に使用する
基板検査装置を部分的に示す接続図である。液晶表示基
板１は、画素Ｇと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Fil
m Transistor）Ｑとをマトリックス状に配置し、それぞ
れ水平方向及び垂直方向に延長するように繰り返し形成
されたデータ線ＤＬ及びゲート線ＧＬにより、各薄膜ト
ランジスタＱを介して対応する画素Ｇを駆動できるよう
に構成されている。

【０００４】この種の基板検査装置２は、電流電圧変換
回路３による測定ユニット４が各データ線ＤＬに対応し
て夫々設けられ、各測定ユニット４の出力信号がサンプ
ルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５に入力され、このサンプル
ホールド回路（Ｓ／Ｈ）５の出力信号がアナログデジタ
ル変換回路（Ａ／Ｄ）６に入力されるように構成され
る。

【０００５】測定ユニット４は、演算増幅回路Ｕｌ及び
帰還抵抗Ｒｌにより電流電圧変換回路３が構成され、ス
イッチ回路Ｓ２を介してこの電流電圧変換回路３に処理
対象である画素Ｇの放電電流を入力できるように、また
スイッチ回路Ｓ１の制御によりこの放電電流路を介して
各画素Ｇに充電用電圧Ｖｄを印加することができるよう
になされている。なおこの充電用電圧Ｖｄは、各測定ユ
ニット４で共通の基準電圧発生回路７より供給されるよ
うになされている。

【０００６】基板検査装置２は、スイッチ回路Ｓ２をオ
フ状態に設定して電流電圧変換回路３をデータ線ＤＬか
ら切り離し、続いてスイッチ回路Ｓｌをオン状態に設定
し、充電用電圧Ｖｄをデータ線ＤＬに印加する。基板検
査装置２は、この状態で、液晶表示基板１の駆動によ
り、順次、薄膜トランジスタＱをオン状態に切り換え、
これにより各画素Ｇを充電用電圧Ｖｄにより充電する。

【０００７】その後、基板検査装置２は、液晶表示基板
１を駆動しない状態、すなわち各画素Ｇを各データ線Ｄ
Ｌから切り離した状態で、基準電圧発生回路７による充
電用電圧Ｖｄをゼロ電位に立ち下げ、これにより画素Ｇ
を充電する際に、同時に各データ線ＤＬの浮遊容量に蓄
積された電荷を放電させる。なお基板検査装置２では、
このような充電用電圧Ｖｄの立ち下げによるデータ線Ｄ
Ｌに蓄積された電荷の放電に代えて、スイッチ回路Ｓ１
をオフ状態に切り換え、またスイッチ回路Ｓ２をオン状
態に切り換えることにより、各電流電圧変換回路３の入
力抵抗を介して浮遊容量による電荷を放電させる場合も
ある。

【０００８】基板検査装置２は、このようにしてデータ
線ＤＬに蓄積された電荷を放電させて、各画素Ｇのみに
電荷が蓄積された状態を形成すると、スイッチ回路Ｓ１
をオフ状態に設定すると共に、スイッチ回路Ｓ２をオン
状態に設定し、これにより電流電圧変換回路３を各デー
タ線ＤＬに接続する。またこの状態で、液晶表示基板１
の駆動により、各画素Ｇを順次選択的にデータ線ＤＬに
接続する。これにより基板検査装置２は、各画素Ｇに蓄
積された電荷を順次放電させて電流電圧変換回路３で電
流電圧変換処理する。

【０００９】さらにこの画素Ｇの切り換えに同期して、
サンプルホールド回路５により電流電圧変換回路３の出
力信号のピーク値をサンプルホールドすることにより、
各画素Ｇの放電電流値を検出する。さらにこのサンプル
ホールド結果をアナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ）６
によりアナログデジタル変換処理した後、図示しない演
算処理回路などにより処理し、これにより液晶表示基板
１の各画素Ｇについて順次静電容量Ｃｐｘを測定する。

【００１０】なお基板検査装置２においては、このよう
に各データ線ＤＬにそれぞれ測定ユニット４、サンプル
ホールド回路５、アナログディジタル変換回路６を配置
する構成に代えて、各測定ユニット４の出力信号を１系
統のサンプルホールド回路５、アナログディジタル変換
回路６により処理する構成が採用される場合もある。こ
の場合には、図３において点線により示すように、各測
定ユニット４の出力信号をマルチプレクサ１０で選択し
てサンプルホールド回路５に出力するようになされてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようにし
て検出される各画素の放電電流の中には、対応する薄膜
トランジスタＱのゲートドライブ信号の洩れ電流成分が
含まれている。この洩れ電流成分は、本来測定すべき各
画素からの放電電流に比して持続時間は短いものの、非
常に大きな振幅を持っている。

【００１２】具体例をあげて説明すると、画素Ｇの静電
容量Ｃｐｘを０．２５［ｐＦ］、静電容量Ｃｐｘの充電
電圧を４［Ｖ］、データ線ＤＬの抵抗を１０［ｋΩ］、
薄膜トランジスタＱのオン抵抗を１０［ＭΩ］とし、回
路のインダクタンスの影響を無視すると、画素Ｇからの
放電電流は、薄膜トランジスタＱをオン状態に切り換え
ると初期値０．４［μＡ］により急激に立ち上がった
後、時定数２．５［μＳ］で指数函数的に減衰する放電
波形となる。これに対してゲートドライブ信号の洩れ電
流は、ゲートドライブ信号の振幅を１２〔Ｖ〕、ゲート
線ＧＬとデータ線ＤＬとの間の結合容量を２０［ｆ
Ｆ］、ゲートドライブ信号の立ち上がり時間を３０〔ｎ
Ｓ〕とすると、振幅８［μＡ］、パルス幅３０［ｎＳ］
の台形状波形になる。

【００１３】ここでゲートドライブ信号からの漏れ電流
に基づく電荷は、０．２４［ｐＱ］であり、画素Ｇから
の放電電流に基づく電荷は、１［ｐＱ］である。これに
よりゲートドライブ信号に基づく洩れ電流は、測定に供
する画素Ｇの放電電流に比して、電荷量が１／４未満で
あるにもかかわらず、ピーク値が２０倍にも達すること
になる。

【００１４】従って放電電流を電流電圧変換してサンプ
ルホールドして得られる測定結果は、ゲートドライブ信
号の洩れ電流による成分が大部分になり、これにより単
に放電電流を電流電圧変換処理してサンプルホールドす
る方法では、画素Ｇの静電容量による放電電流成分のみ
を精度良く測定することが非常に困難であった。また放
電電流のようにパルス状に立ち上がって変化する信号に
おいては、再現性良くサンプルホールドすることも容易
ではない。

【００１５】これらにより従来の基板検査装置において
は、静電容量Ｃｐｘの測定精度に関して、実用上未だ不
十分な問題があった。

【００１６】この問題を解決する１つの方法として、放
電電流を積分して処理する方法も考えられるが、この方
法によっても、十分な測定精度を確保できない問題があ
る。

【００１７】すなわち図３は、放電電流を積分して処理
する方式による従来の基板検査装置について、積分器１
４の周辺を部分的に示す接続図である。この図３に示す
構成において、図２の基板検査装置２と同一の構成は、
対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
この基板検査装置１１においは、各データ線ＤＬに積分
器１４による測定ユニット１６が接続され、この測定ユ
ニット１６の出力信号がアナログディジタル変換回路６
に入力される。なおここでＵ２は、演算増幅回路であ
り、Ｃ１は、積分コンデンサ、Ｓ３は、この積分器１４
をリセットするアナログスイッチによるスイッチ回路で
ある。

【００１８】以下において、図２について説明したと同
様の数値によりこの積分器１４の動作を説明する。すな
わち画素Ｇの静電容量Ｃｐｘを０．２５［ｐＦ］、静電
容量Ｃｐｘの充電電圧を４［Ｖ］とすると、静電容量Ｃ
ｐｘに１［ｐＣ］の電荷が蓄積されることになる。薄膜
トランジスタＱをオンにして放電させて、この電荷によ
る放電電流を積分器１４に入力する場合に、積分コンデ
ンサＣ１の容量を５［ｐＦ］すると、放電電流により積
分コンデンサＣ１に流入する電荷は上述したように１
［ｐＣ］であることから、積分器１４の出力電圧は、理
論値でも２００［ｍＶ］になる。実際上、積分器１４に
おいては、演算増幅器Ｕ２の周波数帯域、浮遊容量の影
響等により出力電圧が論理値より小さくなり、上述した
条件では数十［ｍＶ］になる。

【００１９】これに対して積分器１４においては、積分
開始前にスイッチ回路Ｓ３をオン状態に設定してリセッ
トすることが必要であり、このオンオフ制御の際に、制
御用の信号の一部が出力側に洩れる、いわゆるチャージ
インジェクションが発生する。積分器１４においては、
このチャージインジェクションにより、スイッチ回路Ｓ
３がオフ状態に切り換わる際に、積分コンデンサＣ１が
チャージされる。このチャージ量は、通常、数［ｐＣ］
程度あり、このチャージ量を５［ｐＣ］とすると、これ
による積分器１４の不要出力電圧は１［Ｖ］にも達す
る。

【００２０】すなわち各画素Ｇの静電容量Ｃｐｘは、
０．１〜１［ｐＦ］程度の微少容量であり、これに蓄え
た電荷を放電させて放電電流を積分器により直接積分す
ると、十分な信号出力電圧を得ることが困難になるのに
対し、積分を開始する前に積分器をリセットするアナロ
グスイッチ回路からのチャージインジェクションが各画
素Ｇに蓄えられた電荷の数倍の大きさで積分結果に現れ
ることになる。これによりチャージインジェクションを
考慮して積分器およびアナログデジタル変換器を構成せ
ざるを得ず、その結果、測定結果のダイナミックレンジ
が狭くなり、これによっても十分な精度が確保できなく
なる。

【００２１】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、液晶表示基板を構成する各画素の静電容量の測定等
に適用して、従来に比して格段的に高い精度により微小
な容量を測定することができる微小容量測定装置を提案
しようとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、被測定対象を充電する充
電手段と、充電手段により充電された被測定対象の放電
電流を電流電圧変換処理する電流電圧変換手段と、電流
電圧変換手段の出力信号を積分する積分手段と、積分手
段の積分結果をアナログディジタル変換処理するアナロ
グディジタル変換手段と、アナログディジタル変換手段
の出力データを処理して、被測定対象の容量を検出する
演算手段とを備えるようにする。

【００２３】また請求項２の発明においては、請求項１
の構成において、被測定対象が、容量を有する複数の素
子であり、所定の制御手段による制御により、充電手段
により充電された後、電流電圧変換手段に順次選択的に
接続されて放電電流を出力し、積分手段は、電流電圧変
換手段に対する複数の素子の接続の切り換えに同期して
リセットされ、アナログディジタル変換手段は、電流電
圧変換手段に対する複数の素子の接続の切り換えに同期
して、積分結果をアナログディジタル変換処理し、演算
手段は、アナログディジタル変換手段による各アナログ
ディジタル変換処理結果をそれぞれ処理して、複数の素
子の容量をそれぞれ検出するようにする。

【００２４】また請求項３の発明においては、請求項２
の構成において、積分手段における、電流電圧変換手段
に対する複数の素子の接続の切り換えに同期したリセッ
トの処理は、電流電圧変換手段に対する複数の素子の接
続の切り換えの都度、接続の切り換えの直前のタイミン
グで、積分手段をリセットする処理であり、アナログデ
ィジタル変換手段における、電流電圧変換手段に対する
複数の素子の接続の切り換えに同期して行う積分結果の
アナログディジタル変換処理は、積分手段における積分
完了の時点から次のリセットの直前のタイミングまでの
間で積分結果をアナログディジタル変換する処理である
ようにする。

【００２５】また請求項４の発明においては、請求項
１、請求項２又は請求項３の構成において、被測定対象
が、液晶表示基板の各画素であり、演算手段により検出
される容量が、各画素の静電容量であるようにする。

【００２６】また請求項５の発明においては、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、
演算処理手段が、充電手段により第１の電圧に被測定対
象を充電して検出されるアナログディジタル変換回路の
出力データと、充電手段により第１の電圧とは異なる第
２の電圧に被測定対象を充電して検出されるアナログデ
ィジタル変換回路の出力データとにより、被測定対象の
容量を検出するようにする。

【００２７】また請求項６の発明においては、請求項５
の構成において、この第２の電圧は、被測定対象の両端
電位差を０〔Ｖ〕に設定する電圧であるようにする。

【００２８】請求項１の構成においては、被測定対象を
充電する充電手段と、充電手段により充電された被測定
対象の放電電流を電流電圧変換処理する電流電圧変換手
段と、電流電圧変換手段の出力信号を積分する積分手段
とを有することにより、電流電圧変換手段の設定によ
り、積分手段に流入する電流を増幅することができ、十
分な信号レベルの積分結果を得ることができる。また、
このように本来の測定すべき信号に対しては充分な信号
レベルによる積分結果を得るとができるのに対し、積分
手段をリセットする際のアナログスイッチからのチャー
ジインジェクションについては、増幅されないことによ
り、従来に比してＳＮ比を向上することができる。また
放電電流を積分することにより、放電電荷量に応じた積
分結果を得ることができ、これにより振幅が大きいもの
の電荷量の少ないドライブ信号の洩れ電流については、
積分結果への影響を充分に抑圧することができる。また
積分結果が完了した時点で積分結果を処理すればよいこ
とにより、充分な時間的な余裕を持って積分結果を処理
することができ、これらにより従来に比して格段に高い
精度により微少な容量を測定することができる。

【００２９】また請求項２又は請求項３の構成によれ
ば、複数の素子の容量を順次測定する際に、従来に比し
て格段的に高い精度により微少な容量を測定することが
できる。

【００３０】これにより請求項４の構成によれば、液晶
表示基板の各画素の静電容量を従来に比して格段的に高
い精度により測定することができる。

【００３１】また請求項５の発明においては、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、
演算処理手段が、充電手段により第１の電圧に被測定対
象を充電して検出されるアナログディジタル変換回路の
出力データと、充電手段により第１の電圧とは異なる第
２の電圧に被測定対象を充電して検出されるアナログデ
ィジタル変換回路の出力データとにより、被測定対象の
容量を検出することにより、アナログディジタル変換回
路の出力データにおいては、この第１及び第２の電圧に
応じて変化する放電電荷量に対して、何ら変化を呈しな
いチャージインジェクション等による影響が重畳されて
検出されることになる。これによりこれら２種類の出力
データの対比により、被測定対象の容量を検出するよう
にして、さらにチャージインジェクション等による影響
を除去して、測定精度を高めることができる。

【００３２】また請求項６の構成によれば、請求項５の
構成において、この第２の電圧が、被測定対象の両端電
位差を０〔Ｖ〕に設定する電圧であることにより、この
第２の電圧で検出されるアナログディジタル変換回路の
出力データは、チャージインジェクション等による影響
だけを示すことになる。これにより第１の電圧による出
力データから第２の電圧による出力データを減算するだ
けの簡易な処理による２種類の出力データの対比によ
り、被測定対象の容量を精度良く検出することができ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００３４】（１）第１の実施の形態の構成 図１は、図２及び図３との対比により、本発明の実施の
形態に係る基板検査装置を示す接続図である。この基板
検査装置２１は、液晶表示基板１の各データ線ＤＬにそ
れぞれ測定ユニット２２が接続され、この測定ユニット
２２より得られる測定結果をアナログディジタル変換回
路６によりアナログディジタル変換処理して図示しない
演算処理回路により処理することにより、液晶表示基板
１を構成する各画素Ｇの静電容量Ｃｐｘを測定し、この
測定結果より液晶表示基板１の異常の有無を判定する。
なおこの図１に示す構成において、上述した基板検査装
置２及び１１と同一の構成は、対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。

【００３５】ここで測定ユニット２２は、充電電圧Ｖｄ
をデータ線ＤＬに供給するスイッチ回路Ｓ１、このデー
タ線ＤＬより得られる放電電流を電流電圧変換処理する
電流電圧変換回路３、電流電圧変換回路３への放電電流
の流入を制御するスイッチ回路Ｓ２、電流電圧変換回路
３の出力信号を積分する積分器１４とにより構成され、
この積分器１４の出力信号をアナログディジタル変換回
路６に出力するようになされている。

【００３６】スイッチ回路Ｓ１及びＳ２は、図２につい
て説明したと同様に動作して、各画素Ｇを充電した後、
データ線ＤＬに蓄積した電荷を放電させ、さらに各画素
Ｇに蓄積された電荷を順次放電させて得られる放電電流
を電流電圧変換回路３に入力する。これに対して積分器
１４においては、この放電電流の切り換えに同期し、一
定のタイミングでリセットされ、電流電圧変換回路３の
出力信号を積分するようになされている。

【００３７】（２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、この基板検査装置２１では、測定
を開始すると、スイッチ回路Ｓ２がオフ状態に設定さ
れ、液晶表示基板１の各データ線ＤＬにそれぞれ接続さ
れた測定ユニット２２のスイッチ回路Ｓｌがオンに切り
換えられ、基準電圧Ｖｄがデータ線ＤＬに供給される。
さらに図示しない駆動回路により液晶表示基板１を駆動
して、データ線ＤＬに直交するように配線された複数の
ゲート線ＧＬが順次ドライブされ、データ線ＤＬに接続
された複数の薄膜トランジスタＱが順次オン状態に切り
換えられる。これによりデータ線ＤＬを介して、各薄膜
トランジスタＱに接続された画素Ｇが基準電圧Ｖｄによ
り順次充電される。なおこの充電の処理は、液晶表示基
板１の複数の薄膜トランジスタＱが同時にアクセスでき
る構造になっているときは、これら複数の薄膜トランジ
スタＱを介して対応する複数の画素Ｇを同時に充電する
ようにしてもよい。

【００３８】この充電処理が完了すると、液晶表示基板
１の駆動を停止してゲート線ＧＬの信号レベルを全てオ
フ状態に設定することにより、データ線ＤＬに接続され
た全ての薄膜トランジスタＱがオフ状態に設定され、こ
れにより各画素Ｇがデータ線ＤＬより切り離された状態
に設定される。続いて基板検査装置２１では、スイッチ
回路Ｓｌがオフ状態に切り換えられて基準電圧発生回路
７による基準電圧Ｖｄの供給が中止される。また、スイ
ッチ回路Ｓ２がオン状態に設定されて電流電圧変換回路
３がデータ線ＤＬに接続される。ここで電流電圧変換回
路３は、帰還抵抗Ｒｌを有する演算増幅器により構成さ
れており、入力抵抗が極めて小さいことにより、基板検
査装置２１では、このようにスイッチ回路Ｓ２をオン状
態に切り換えて、基準電圧Ｖｄによる画素Ｇの充電時に
データ線ＤＬに蓄積された電荷をこの入力抵抗を介して
放電するようになされている。なおこのような入力抵抗
によるデータ線ＤＬに蓄積された電荷の放電に代えて、
基準電圧Ｖｄを立ち下げてこの電荷を放電させるように
してもよい。

【００３９】このようにしてデータ線ＤＬに蓄積された
電荷を放電すると、基板検査装置２１では、液晶表示基
板１の駆動により、ゲート線ＧＬの信号レベルが順次選
択的に切り換えられ、これによりデータ線ＤＬに接続さ
れてなる各画素Ｇの蓄積電荷が、順次データ線ＤＬ、電
流電圧変換回路３の入力抵抗を介して放電される。基板
検査装置２１では、この放電電流が電流電圧変換回路３
により電流電圧変換処理されて、積分器１４に入力され
る。

【００４０】基板検査装置２１では、このようにして積
分器１４により電流電圧変換回路３の出力信号を積分す
る際に、図示しないコントローラの制御により、液晶表
示基板１におけるゲート線ＧＬの切り換えに同期して、
各画素Ｇの蓄積電荷の放電を開始する直前のタイミング
で、スイッチ回路Ｓ３がオン状態に切り換えられ、これ
により各画素Ｇの放電電流の測定を開始する直前で、積
分器１４が初期状態にリセットされる。その後スイッチ
回路Ｓ３がオフ状態に切り換えられると、続いて液晶表
示基板１のゲート線の信号レベルが切り換えられ、続く
画素Ｇについて放電電流の測定を開始するようになされ
ている。

【００４１】ここで放電電流を積分して実用上充分な測
定精度を確保することができる積分時間［Ｔｉｎｔ］
は、各画素Ｇの各容量値［Ｃｐｘ］と、各薄膜トランジ
スタＱのオン抵抗の値［Ｒｏｎ］によって決まることに
より、ゲート線ＧＬの信号レベルを切り換えて薄膜トラ
ンジスタＱをオン状態に設定した後、この時間［Ｔｉｎ
ｔ］だけ経過した時点で、基板検査装置２１では、アナ
ログディジタル変換回路６により積分器１４の出力信号
がアナログディジタル変換処理され、これによりこの測
定対象の画素Ｇについての放電電荷の測定値が演算処理
回路に取り込まれる。このときこのような積分器１４に
おける積分の処理においては、積分完了後リセットする
時点までは、積分結果がほぼ一定の値に保持されること
により、このように所定のタイミングでアナログディジ
タル変換処理して測定結果を演算処理回路に取り込む処
理においては、実用上充分に時間的な余裕を確保するこ
とができる。

【００４２】基板検査装置２１では、このような積分器
１４におけるスイッチ回路Ｓ３のオンオフ制御、アナロ
グディジタル変換回路６におけるアナログディジタル変
換処理が、上述したように、液晶表示基板１におけるゲ
ート線ＧＬの切り換えに同期して繰り返され、これによ
りこのデータ線ＤＬに割り当てられた各画素Ｇについて
の放電電流値が演算処理回路に取り込まれ、この放電電
流値により各画素Ｇの静電容量が計算される。

【００４３】このようにして放電電流を測定して各画素
Ｇの容量を測定するにつき、この基板検査装置２１で
は、放電電流を積分して処理しており、積分器１４にお
いては、流入した電荷量に対応する積分値を出力し、流
入する電流のピーク値に対してはこの積分値が応答しな
いことになる。これに対して、ゲートドライブ信号の洩
れ成分は、ピーク値は大きいものの、電荷量は小さい特
徴がある。これによりこの基板検査装置２１では、測定
結果におけるゲートドライブ信号の洩れ成分の影響を極
めて小さなものとすることができ、その分、図２につい
て上述した放電電流のピーク値を測定する方法に比し
て、測定精度を格段的に向上することができる。

【００４４】またこの放電電流のピーク値を測定する方
法では、上述したように放電電流のようにパルス状に立
ち上がって変化する信号においては、再現性良くサンプ
ルホールドすることが困難なのに対し、この実施の形態
では、積分器１４において、充分な時間的な余裕を持っ
て各画素Ｇの電荷を検出することができ、これによって
も測定精度を向上することができる。

【００４５】また放電電流を電流電圧変換した後、積分
していることにより、電流電圧変換時における利得の設
定により、十分な信号レベルにより測定結果を得ること
ができるようになされ、また積分器１４のリセット用ス
イッチ回路Ｓ３であるアナログスイッチからのチャージ
インジェクションについても、測定結果に与える影響を
従来の放電電流を直接積分して処理する方式（図３の方
式である）に比して格段的に小さくすることができ、そ
の分、測定精度を向上することができる。

【００４６】すなわち図３に関連して上述した具体例と
同一の条件である、画素Ｇの静電容量Ｃｐｘを０．２５
［ｐＦ］、充電電圧Ｖｄを４［Ｖ］として、静電容量Ｃ
ｐｘに１［ｐＣ］の電荷を蓄積してこれを測定する場
合、積分器１４の入力抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉ２は、Ｉ
２＝Ｉｌ×Ｒ１／Ｒ２で表される。ここでＲｌ＝１００
［ｋΩ］、Ｒ２＝１［ｋΩ］とすると、積分器１４に流
入する電流は、図３に関連して上述した構成による場合
に比べて、１００倍の値に設定することができる。

【００４７】これにより、積分コンデンサの容量をたと
えば１００［ｐＦ］と大きくしても、積分器１４の出力
電圧においては、５００［ｍＶ］を確保することができ
る。これにより従来に比して十分な測定精度を確保する
ことができる。

【００４８】またアナログスイッチからのチャージイン
ジェクションについては、図３の場合と同一の条件であ
る５［ｐＣ］とすると、チャージインジェクションによ
る不要出力電圧は５０［ｍＶ］となり、積分結果に比し
て十分に小さな値に止めることができ、これによっても
測定精度を向上することができる。

【００４９】（３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、微小容量に蓄積された電荷を放電
する際に得られる放電電流を電流電圧変換処理した後、
積分して処理することにより、液晶表示基板を構成する
各画素の静電容量の測定に適用して、従来に比して格段
的に高い精度により微小な容量を測定することができ
る。

【００５０】（４）第２の実施の形態 ところで上述した実施の形態においては、積分器１４を
リセットするリセット信号等による影響を少なくして測
定精度を向上する場合について述べたが、このようなリ
セット信号による影響、ゲート信号の影響については、
完全に除去することが困難である。この実施の形態にお
いては、これらの影響をさらに一段と低減する。

【００５１】この実施の形態において、図１について上
述したアナログディジタル変換回路６の出力データを処
理する演算処理回路においては、液晶表示基板１、基板
検査装置２の動作を制御して、以下の処理手順を実行す
る。

【００５２】すなわちこの演算処理回路においては、第
１の実施の形態と同様にして各画素Ｇより得られる放電
電荷量を計測した後、この計測結果を記録手段に記録し
て一時保持する。さらに各画素Ｇの電荷を完全に放電さ
せた後、同様にして各画素Ｇの放電電荷量を計測する。
なおこの各画素Ｇの電荷を完全に放電させる処理におい
ては、必要に応じて、各画素Ｇを０〔Ｖ〕により充電す
ることにより実行される。

【００５３】ここでこのように各画素Ｇの電荷を完全に
放電させた状態で検出される各画素Ｇの放電電荷量にお
いては、各画素Ｇを充電させて検出される放電電荷量に
含まれる各種測定誤差を示すことになる。すなわちこの
測定結果は、リセット信号の洩れ込みによるチャージイ
ンジェクションによる影響、ゲート信号の混入等による
影響を示すことになる。

【００５４】これにより演算処理回路は、このようにし
て検出した各画素の放電電流値を記録手段に記録した対
応する測定結果より減算した後、減算結果より各画素の
静電容量を計算する。

【００５５】この実施の形態においては、所定電圧によ
り充電して得られる放電電荷量の測定結果より、完全に
放電した状態で同一の条件により検出される放電電荷量
の測定結果を減算して処理することにより、さらに一段
と測定精度を向上することができる。

【００５６】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態において、各データ線ＤＬに、そ
れぞれ測定ユニット２２、アナログディジタル変換回路
６を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、図２について説明したように、マルチプレクサを
配置して１系統のアナログディジタル変換回路により測
定結果を処理する場合にも、同様に適用することができ
る。

【００５７】また上述の第２の実施の形態において、所
定電圧により充電して得られる放電電荷量の測定結果
と、完全に放電した状態で同一の条件により検出される
放電電荷量の測定結果との対比により、微小容量を検出
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、所
定電圧に充電して検出される放電電荷量の測定結果と、
この電圧とは異なる一定電圧に充電した状態で同一の条
件により検出される放電電荷量の測定結果とにより、微
小容量を検出するようにしても、同様に測定精度を向上
することができる。すなわち微小容量による放電電荷量
においては、充電電圧により変化するのに対し、チャー
ジインジェクションによる影響、ゲート信号の混入等に
よる影響においては、充電電圧に依存しないで測定結果
に一定値により混入する。これにより充電電圧を変数に
設定した一次関数を使用したこれら２つの充電電圧によ
る測定結果を比較処理して容量を計測して、第２の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。

【００５８】また上述の実施の形態においては、本発明
を基板検査装置に適用して、液晶表示基板の各画素の静
電容量を測定する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えば半導体基板上に形成された容量性素子
の微小容量について、各素子の容量がほぼ等しく、各素
子の充放電を外部より制御可能な場合にこれらの素子の
容量を測定する場合等、種々の被測定対象について、容
量を測定する場合に広く適用することができる。

【００５９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、微小容量
に蓄積された電荷を放電する際に得られる放電電流を電
流電圧変換処理した後、積分して処理することにより、
液晶表示基板を構成する各画素の静電容量の測定等に適
用して、従来に比して格段的に高い精度により微小な容
量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る基板検査装置を示す
接続図である。

【図２】従来の基板検査装置を示す接続図である。

【図３】積分器により放電電流を処理する従来構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１……液晶表示基板、２、１１、２１……基板検査装
置、４、１６、２２……測定ユニット、３……電流電圧
変換回路、６……アナログディジタル変換回路、１４…
…積分器、Ｑ……トランジスタ、Ｇ……画素、Ｃｐｘ…
…静電容量

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月３１日（２００１．７．３
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G028 AA01 CG07 DH03 FK01 FK02 FK08 GL07 GL09 GL12 2G036 AA25 BA33 CA06 2H088 FA12 FA13 HA08 MA20 2H092 JA24 NA29 NA30

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定対象を充電する充電手段と、 前記充電手段により充電された前記被測定対象の放電電
   流を電流電圧変換処理する電流電圧変換手段と、 前記電流電圧変換手段の出力信号を積分する積分手段
   と、 前記積分手段の積分結果をアナログディジタル変換処理
   するアナログディジタル変換手段と、 前記アナログディジタル変換手段の出力データを処理し
   て、前記被測定対象の容量を検出する演算手段とを備え
   ることを特徴とする微小容量測定装置。
2. 【請求項２】前記被測定対象が、 容量を有する複数の素子であり、 所定の制御手段による制御により、前記充電手段により
   充電された後、前記電流電圧変換手段に順次選択的に接
   続されて放電電流を出力し、 前記電流電圧変換手段は、 該放電電流を電流電圧変換処理して出力し、 前記積分手段は、 前記電流電圧変換手段に対する前記複数の素子の接続の
   切り換えに同期してリセットされ、 前記アナログディジタル変換手段は、 前記電流電圧変換手段に対する前記複数の素子の接続の
   切り換えに同期して、前記積分結果をアナログディジタ
   ル変換処理し、 前記演算手段は、 前記アナログディジタル変換手段による各アナログディ
   ジタル変換処理結果をそれぞれ処理して、前記複数の素
   子の容量をそれぞれ検出することを特徴とする請求項１
   に記載の微小容量測定装置。
3. 【請求項３】前記積分手段における、前記電流電圧変換
   手段に対する前記複数の素子の接続の切り換えに同期し
   たリセットの処理は、 前記電流電圧変換手段に対する前記複数の素子の接続の
   切り換えの都度、前記接続の切り換えの直前のタイミン
   グで前記積分手段をリセットする処理であり、 前記アナログディジタル変換手段における、前記電流電
   圧変換手段に対する前記複数の素子の接続の切り換えに
   同期して行う前記積分結果のアナログディジタル変換処
   理は、 前記積分手段における積分完了時点から前記リセットの
   直前のタイミングまで間ので前記積分結果をアナログデ
   ィジタル変換する処理であることを特徴とする請求項２
   に記載の微小容量測定装置。
4. 【請求項４】前記被測定対象が、 液晶表示基板の各画素であり、 前記演算手段により検出される容量が、 前記各画素の静電容量であることを特徴とする請求項
   １、請求項２又は請求項３に記載の微小容量測定装置。
5. 【請求項５】前記演算処理手段は、 前記充電手段により第１の電圧に前記被測定対象を充電
   して検出される前記アナログディジタル変換回路の出力
   データと、 前記充電手段により前記第１の電圧とは異なる第２の電
   圧に前記被測定対象を充電して検出される前記アナログ
   ディジタル変換回路の出力データとにより、前記被測定
   対象の容量を検出することを特徴とする請求項１、請求
   項２、請求項３又は請求項４に記載の微小容量測定装
   置。
6. 【請求項６】前記第２の電圧は、 前記被測定対象の両端電位差を０〔Ｖ〕に設定する電圧
   であることを特徴とする請求項５に記載の微小容量測定
   装置。