JP2006276368A - アレイ基板とその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイ基板の表示領域外の狭い周辺領域にはリード線や多くの部品が配置されており、点灯検査において、その周辺領域に全ての電極線を導出するのは非常に困難であり、無理に導出すると、製品化されたときに、電極線の腐蝕による断線や電極線間での短絡事故が生じ易い。
【解決手段】 表示領域に複数のゲート電極線と、絶縁層を介して前記ゲート電極線に交差する複数のソース電極線と、前記ゲート電極線と前記ソース電極線とで仕切られる区画の中に能動素子を備えた画素電極が形成されたアレイ基板において、その表示領域外に前記ゲート電極線の各々に第１のスイッチング素子を介して接続された第１の検査配線と、前記ゲート電極線の各々に第２のスイッチング素子を介して接続された第２の検査配線と、第1及び第2の検査配線を接続した第3の検査配線を配設し、第1、第2、及び第3の検査配線の延長線上に検査用パッドが各々に形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置のアレイ基板に係り、詳しくはその能動素子の欠陥検査のための構造に関する。

近年、液晶表示装置は携帯電話機や携帯型のコンピュータ、その他さまざまの電子機器の表示部に適用されている。この液晶表示装置の内、画素電極の能動素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴともいう）を用いたアクティブマトリクス型のものは、それら画素電極やＴＦＴが透明基板上に形成されたアレイ基板と、同じく透明基板上に対向電極とカラーフィルタが形成された対向電極基板とを所定の間隔で対向させ、間に表示媒体の液晶を封止して形成したものである。

前記アレイ基板は、透明基板の表面に複数のソース電極線とゲート電極線が交差して配設されており、その交差部に、画素となる前記画素電極が形成され、その画素電極毎に能動素子である前記ＴＦＴが接続されたものである。これらの画素電極の配設される領域が、実際に表示が行われる画像表示領域である。

ところで、このような構成のアレイ基板が搭載される液晶表示パネルは、製造工程におけるダストによるパターニング異常や静電気などによる素子破壊など、様々な原因で不良が発生する。このため、液晶表示パネルの製造工程においては、複数回にわたり、前記電極線に検査用のプローブを接触させて点灯画像検査を行っている。

しかし、近年、液晶表示装置はそれが搭載される機器の小型化（典型的には前記携帯電話機）と、画像の認識性を高めるため、前記画像表示領域の拡大（額縁領域の縮小）とともに表示画像の高精細化の要望が強くなり、前記アレイ基板のソース電極線やゲート電極線の数を増加せざるをえない傾向にあることから、前記点灯検査には、ますます狭ピッチで多ピンのプローブが欠かせない存在となっている。

この多ピンプローブは、文字通りピンの数が多く、その製作には多くの時間が費やされ、高コストなものである。また、ピン数の増加だけでなく、前記携帯電話のような小型の機器の場合には電極間ピッチが小さくなるので、多ピンプローブのピン間隔も狭くなってきており、それによってプローブの電気的接触の不安定性も大きな問題となってきている。加えて、多ピンプローブは多品種に対応できないので、液晶表示装置の異なる機種のそれぞれについて、その都度プローブを製作しなければならないという不経済な面がある。

また、アレイ基板の構造の観点からすると、前記したように、近年は表示領域の拡大の要望が強くなってきており、その周辺領域はますます狭くなってきている。

更に、多ピンプローブを使用する検査方法では、アレイ基板とカラーフィルター基板を貼り合せて液晶を封入したパネルの状態で検査しなければならずない。

そこで、プローブを使用せずに、電界によって光の反射率が変化する電気光学特性を利用してアレイ基板の検査をする電気光学素子（モジュレータ）による検査方法が検討されている（特許文献１）。
特許第３４７９１７０号

しかし、アレイ基板の表示領域外の狭い周辺領域にはリード線や多くの部品が配置されており、点灯検査において、モジュレータを用いて検査を行う場合でも、アレイ基板を全点灯表示にした状態で行う場合に、その周辺領域に全ての電極線を導出するのは非常に困難である。そのような状態で無理に導出したとすれば、製品化の後、電極線の腐蝕による断線や電極線間での短絡事故が生じ易い。

上記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、表示領域に複数のゲート電極線と、絶縁層を介して前記ゲート電極線に交差する複数のソース電極線と、前記ゲート電極線と前記ソース電極線とで仕切られる区画の中に能動素子を備えた画素電極が形成されたアレイ基板において、その表示領域外に前記ゲート電極線の各々に第１のスイッチング素子を介して接続された第１の検査配線と、前記ゲート電極線の各々に第２のスイッチング素子を介して接続された第２の検査配線と、第1及び第2の検査配線を接続した第3の検査配線を配設し、第1、第2、及び第3の検査配線の延長線上に検査用パッドが各々に形成されたことを特徴とする。

また本願の請求項２に係る発明は、表示領域外に配設された前記第１、第２のスイッチング素子は表示領域の能動素子より低抵抗であることを特徴とする。

また本願の請求項３に係る発明は、前記第1の検査配線は、偶数配線毎、奇数配線毎に接続し、該偶数配線及び奇数配線用の検査用パッドがそれぞれ設けられていることを特徴とする。

また本願の請求項４に係る発明は、前記第２の検査配線は、偶数配線毎、奇数配線毎に接続し、該偶数配線及び奇数配線用の検査用パッドがそれぞれ設けられていることを特徴とする。

また本願の請求項５に係る発明は、請求項目１に記載のアレイ基板を複数配置し、該アレイ基板の第1、第2、第3の検査配線を各列または各行毎に接続してその延長線上にそれぞれの検査パットを設けたことマザー基板であることを特徴とする。

また本願の請求項６に係る発明は、請求項１に記載のアレイ基板において、モジュレーターを用いてアレイ基板の能動素子の欠陥を検査をする検査方法。

請求項１の発明によれば、パネルを形成する前工程において、アレイ基板の状態で点灯検査を行うことができるので、そのアレイ基板の不良品がパネルの形成工程に混入することがなく、最終の表示パネルの作製段階にいたるまでの間、従来より歩留まりの高い、効率の良い表示パネルの生産が行える。

請求項２の発明によれば、表示領域外に配設された前記第１、第２のスイッチング素子は表示領域の能動素子より低抵抗であることから、製品として使用する場合にも、表示不良が起きにくい。

請求項３及び４の発明によれば、検査配線が偶数配線毎、奇数配線毎に接続し、該偶数配線及び奇数配線用の検査用パッドがそれぞれ設けられていることから、隣配線同士のショートを判別しやすく、精度よく検出することができる。

請求項５の発明によれば、複数のアレイ基板の検査パッドをアレイ基板外において、各行または各列毎にまとめていることにより、1回の操作で複数枚のアレイ鞄を検査できる。

請求項６の発明によれば、モジュレータを使用することによりプローブによる点灯検査よりも効率よく、更に精度のよい検査ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明を適用したアレイ基板の回路図である。図中、外側の大きな二点鎖線の矩形枠は、マザー基板１０を分断するときのアレイ基板１のスクライブ線であり、アレイ基板１の外形を成すものである。そして、内側の小さな二点鎖線で囲んだ矩形の領域がパネル形成後の表示領域となる部分である。

このアレイ基板１は、アクティブマトリクス方式のものであり、ガラス基板の表面に、ゲート電極線２を水平方向に複数並列配置し、ソース電極線３も垂直方向に複数並列配置している。

これら互いに交差するゲート電極線２とソース電極線３とで囲まれる各領域に、ゲート電極線２からの操作信号によってオン・オフする能動素子４と、ソース電極線３からの映像信号が前記能動素子４を介して供給される画素電極５とが形成されている。本実施形態の能動素子４はＴＦＴである。また、図示していない対向電極基板の共通電極とこのアレイ基板１の画素電極５との間で補助容量６（コンデンサ）が形成され、電圧を保持している。その補助容量配線７が前記ゲート電極線２に平行に配設されており、その補助容量配線７の一端はソース電極線３に、他端は前記図示しない共通電極と接続されるコモン線８に接続されている。

前記画素電極５がマトリクス状に配設されて表示領域をなしているが、その外側の非表示領域に本発明の構成要素の一つである各検査配線が配設されている。

前記各ゲート電極線２の内、その奇数番目の配列のものは全て、スイッチング素子１１を介して、図１の左端で縦方向に走る検査配線２１に接続されており、その検査配線２１は、アレイ基板１の分断領域の外側に延伸して、その延伸した端部に検査用のパッド３１が形成されている。

同じように、前記各ゲート電極線２の内、その偶数番目の配列のものは全て、スイッチング素子１２を介して、前記奇数番目のものが接続されていた検査配線２１に隣接して縦に平行に走る検査配線２２に接続され、その検査配線２２も、アレイ基板１の切り出し領域の外側に延伸して、その延伸した端部に検査用のパッド３２が形成されている。

以上のようなゲート電極線２の構成は前記各ソース電極線３に対しても同様であり、例えば、図１の左側を基準として奇数番目、偶数番目、それぞれの電極線がスイッチング素子１３、１４を介して、それぞれ奇数番目用と偶数番目用の別の検査配線２３、２４に接続され、それら検査配線２３、２４もまたアレイ基板１の分断領域の外側に延伸して、その端部に検査用パッド３３、３４が形成されている。

さらに、前記スイッチング素子１１、１２、１３、１４の全てについて、そのゲート電極が同一の検査配線２５に接続され、その検査配線２５もまた切り出し領域の外に延伸して、その端部に検査用パッド３５が形成されている。

ここで、これらスイッチング素子１１、１２、１３、１４は表示領域内の前記能動素子（ＴＦＴ）４よりも抵抗の低いものを用い、スイッチング素子１１、１２、１３、１４での電圧変動を小さくするようにしている。そのことにより、画素電極５への電流供給が安定なものとなり、所定の駆動電流が画素電極５に流れるようになる。そのことにより、良好な点灯状態が得られるので、点灯状態の良否がはっきりと確認でき、検査効率が高まる。また、このスイッチング素子１１、１２、１３、１４を低抵抗にすることにより、パネル形成後のリークも起こりにくい。

この実施形態のアレイ基板１にあっては、一枚のアレイ基板１について、五つの検査用パッド３１、３２、３３、３４、３５が分断領域の外側に形成されている。なお、符号３６を付したものはコモン端子である。

従来パネルでの点灯検査工程では、カラーフィルタの三原色の各色毎の検査を行っているが、本発明のアレイ基板１の検査構造は、では、ゲート電極線２、ソース電極線３それぞれの奇数、偶数番目の配列に対して検査を行うようにするので、符号３５の検査パッド（スイッチング素子１１、１２、１３、１４のオン・オフ用）を除いて、正味、電極線の検査をするためのパッド３１、３２、３３、３４が４個となっている。以上が本実施形態のアレイ基板１の点灯欠陥検査用の構造である。

そして、このような構造の下、先述したように、パネルを形成する工程の前に、上記のマザー基板１０の状態で欠陥検査を行うことができるので、そのアレイ基板の不良品がパネルの形成工程に流出することがなく、最終の表示パネルの作製段階にいたるまで歩留まりの高い、効率の良い表示パネルの生産が行える。

上記各検査配線２１、２２、２３、２４、２５が図の二点鎖線で囲んだ分断線からその外側に出た部分は、アレイ基板検査が終了し、そのアレイ基板１と図示しない対向電極基板との間に液晶層を封入して液晶モジュールを形成した後、後の行程で切断除去されるものである。

次に、上記構成のアレイ基板１の検査方法の一例について、図２を参照して説明する。本実施形態では、上記のような構造のアレイ基板１に対して、電界によって光の反射率が変化する電気光学特性を有するモジュレータ５０を用いた検査を行う。符号５１を付した部分は液晶シート、符号５２を付した部分は薄膜の透明電極、符号５３を付した部分は、半導体反射膜である。また、図中、符号１００を付したものは電圧印加装置である。

そのモジュレータ５０を用いた本実施形態のアレイ基板検査では、図２に示すように、前記アレイ基板１（マザー基板１０）を平面上に載置し、その表面に対して、微小距離、例えば、１０μｍ〜２０μｍの間隔をおいてモジュレータ５０を対向配置する。光源としてハロゲンランプ６０を設置し、走査用のカメラとしてＣＣＤカメラ７０を配置する。これでモジュレータ５０側のセッティングが完了である。

次に、図１及び図３を参照して説明する。図３はマザー基板１０中複数のアレイ基板１を配置し、マザー基板１０の長辺方向の両側に検査パッド３１、３２、３３、３４、３５を配設し（一方の辺のパッドはは予備検査パッド）、マザー基板１０の短辺側に検査配線２１、２２、２３、２４、２５からそれぞれ導出した配線を検査パッドに接続したものである。本発明のようなアレイ基板１の接続方法により、例えば、検査パッド１つで並列した４個のアレイ基板１を検査でき、マザー基板中にアレイ基板を多数配置する中小型機種などの多面取り機種生産工程では、検査工程に費やす時間を大幅に短縮できる。

検査パッド３５に印加電圧を加えることにより、第３の検査配線２５に制御信号を与えられ第１及び第２のスイッチング素子１１、１２、１３、１４をオン状態になり、全能動素子４が導通して全画素電極５が点灯可能な状態となる。

また、奇数行列のみを選択点灯させる場合は、奇数検査配線１１、１３の検査パッド３１、３３に所定の印加電圧を加え、偶数行列のみを選択点灯させる場合は、偶数検査配線１２、１４の検査パッド３２、３４に所定の印加電圧を加えるればよい。この全点灯のみならず、奇数検査配線のみ、または偶数配線のみでの検査方法により、隣り合う配線で検査しなくてもよいので、効率よく精度のよい検査ができる。

そして、前記ハロゲンランプ６０からモジュレータ５０に向かって光を照射して、その反射光をＣＣＤカメラ７０で受光する。その受光量（光の強度）の変化に対応した電圧変換を行うことで、アレイ基板１上の画素電極５の欠陥を電圧の変化として捉えることができる。

この電圧の変化のデータは、画像処理装置８０により、モジュレータ５０の各部の輝度を表す画像データとして形成され、モニタ９０に出力される。こうして、モニタ９０に出力された画像の内容に従って、画素の欠陥を検査する。

このような光学的検査は、プローブ検査等を用いた電気的検査のような複雑な回路を必要とせず、また、欠陥箇所が座標として検出できるので、検査精度も向上する。

なお、図１ではアレイ基板１単位の検査用アレイ基板の構造について述べたが、アレイ基板１を複数配列したマザー基板１０の状態で点灯検査を行うようにすれば、さらに効率的な検査が行える。すなわち、マザー基板１０の各列の単位のアレイ基板毎、あるいは、各行の単位のアレイ基板毎に取り出した検査配線を束ねて、検査パッドをまとめた状態にして行えば、さらに効率的な検査が行える。

本発明の実施形態のアレイ基板の検査回路を示した図 本発明の実施形態のアレイ基板に対する検査方法の一例を示した模式図 本発明の実施形態のマザー基板におけるアレイ基板及び検査パッドを示した平面図

符号の説明

１ アレイ基板
２ ゲート電極線
３ ソース電極線
４ 能動素子（ＴＦＴ）
５ 画素電極
６ 補助容量
１０ マザー基板
１１、１２、１３、１４ スイッチング素子
２１、２２、２３、２４、２５ 検査配線
３１、３２、３３、３４、３５ 検査パッド
５０ モジュレータ
６０ ハロゲンランプ
７０ ＣＣＤカメラ
８０ 画像処理装置
９０ モニタ

Claims (6)

1. 表示領域に複数のゲート電極線と、絶縁層を介して前記ゲート電極線に交差する複数のソース電極線と、前記ゲート電極線と前記ソース電極線とで仕切られる区画の中に能動素子を備えた画素電極が形成されたアレイ基板において、その表示領域外に前記ゲート電極線の各々に第１のスイッチング素子を介して接続された第１の検査配線と、前記ゲート電極線の各々に第２のスイッチング素子を介して接続された第２の検査配線と、第1及び第2の検査配線を接続した第3の検査配線を配設し、第1、第2、及び第3の検査配線の延長線上に検査用パッドが各々に形成されたことを特徴とするアレイ基板。
2. 表示領域外に配設された前記第１、第２のスイッチング素子は表示領域の能動素子より低抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置のアレイ基板。
3. 前記第1の検査配線は、偶数配線毎、奇数配線毎に接続し、該偶数配線及び奇数配線用の検査用パッドがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
4. 前記第２の検査配線は、偶数配線毎、奇数配線毎に接続し、該偶数配線及び奇数配線用の検査用パッドがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
5. 請求項目１に記載のアレイ基板を複数配置し、該アレイ基板の第1、第2、第3の検査配線を各列または各行毎に接続してその延長線上にそれぞれの検査パットを設けたことを特徴とするマザー基板。
6. 請求項１に記載のアレイ基板において、モジュレーターを用いてアレイ基板の能動素子の欠陥を検査をする検査方法。

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