JP2007140405A - アクティブマトリクス型検査基板 - Google Patents

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哲也 飯塚
Mitsuhiro Yamamoto
光浩 山本
Katsuhiro Hoshina
克浩 保科
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Abstract

【課題】同一基板上に形成されたTFTの電気的特性及び透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良を検査可能な検査データを検査装置に供給し、製造プロセスの管理を容易にすることを課題とする。
【解決手段】制御配線11を通じてp−ch型TFT4のオン・オフを制御することにより、第1の放電電極6及び第2の放電電極7を覆う透明有機絶縁膜17に設けられたコンタクトホール18に埋設され透明有機絶縁膜17上に配線された放電経路8を介して、予め蓄積容量素子5に蓄積された電荷を放電することができる。放電された電荷はコンタクトホール18を経由するので、コンタクトホール18に形成不良が生じた場合には電荷は放電されない。放電された電荷量をアレイテスタで測定することでコンタクトホールの形成不良を検査することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、検査基板に関し、特に、画素にスイッチング素子として薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型液晶表示に用いるアレイ基板に対応したアクティブマトリクス型検査基板に関する。
近年、アレイ基板上において、互いに交差して配線された複数の走査線及び複数の信号線の交差部に画素電極とともにスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTと称する)を有する画素をマトリクス状に配列したアクティブマトリクス型液晶表示装置が広く用いられている。
また、最近の半導体製造技術の進歩により、多結晶シリコンTFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置では、アレイ基板上に走査線や信号線を駆動する駆動回路を一体的に形成することで薄型、軽量化が可能になるとともに、nチャネル型TFT(以下、n−ch型TFTと称する)及びpチャネル型TFT(以下、p−ch型TFTと称する)を組み合わせたCMOSを用いることで駆動回路の安定動作や低消費電力が可能になる。
図7は、アレイ基板上の画素の一部断面図である。同図に示すように、ガラス基板100上に敷設された絶縁層101の上に配線102が形成される。保護絶縁膜106で覆われた配線102上には寄生容量の影響による表示品位の低下を避けるために、透明有機絶縁膜103を形成し、透明有機絶縁膜103の上には画素電極となる透明導電膜104を形成する。
画素電極は、透明有機絶縁膜103及び保護絶縁膜106を貫通して設けられたコンタクトホール105内に埋設された透明導電膜104を介して配線102に接続される。このように透明な絶縁膜を配線102上に使用することで、配線102で画素の開口部を規定することができ、画素の開口率を最大限に高めることが可能になる。
しかしながら、カップリングの影響を軽減するために、透明有機絶縁膜103の厚さを数μm確保する必要があり、コンタクトホール105を設ける際にはしばしば形成不良が生じる。このため、コンタクトホール105の形成不良に起因する画素の表示欠陥が多く発生する。
一般に、このような高度な技術で製造されるTFTの特性不良やコンタクトホールの形成不良などに起因する製品の歩留まりを向上させるためには、製造ラインのプロセスレベルを管理し、高いレベルに維持しておく必要がある(例えば、特許文献1参照)。
従来は、例えば図8に示すように、配線を蛇行させて互いを様々な間隔で配置したプロセスレベルチップを製造ラインで作成し、半導体テスタなどの検査装置で両端間に流れる電流値からオープン・ショートを検査するとともに、欠陥検査装置による光学的評価によりチップ上の平面パターンを検査し、それらの結果を製造ラインにフィードバックすることで、プロセスレベルの管理を行っていた。
特開平11−145237号公報
しかしながら、従来のプロセスレベルチップでは、配線のオープン・ショートや、平面パターンのみしか検査することができないため、製造ラインで製造されたTFTの特性や透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良を同時に検査することができないという問題がある。
このため、プロセスレベルの管理には、従来のプロセスレベルチップの検査とともに実際のアレイ基板を用いたTFTの電気的な特性検査を併用する必要があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、同一基板上に形成されたTFTの電気的特性及び透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良を検査可能な検査データを検査装置に供給し、製造プロセスの管理を容易にすることを課題とする。
第1の本発明に係るアクティブマトリクス型検査基板は、互いに交差して配線された複数の走査線及び複数の信号線に接続された第1のスイッチング素子と、制御配線及び前記信号線に接続された第2のスイッチング素子と、上記第1のスイッチング素子に接続された蓄積容量素子と、上記蓄積容量素子の一方の端子に並列に接続された第1の放電電極と、上記第1の放電電極が配置された同一層に配置され、上記第2のスイッチング素子に接続された第2の放電電極と、上記第1及び上記第2の放電電極を覆うように敷設された透明有機絶縁膜と、上記透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールに埋設されるとともに上記透明有機絶縁膜上に配線された導電性プラグが上記第1及び第2の放電電極を接続する放電経路とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、制御配線を通じて第2のスイッチング素子のオン・オフを制御することにより、同一層に配置された第1及び第2の放電電極を覆う透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールに埋設され且つ透明有機絶縁膜上に配線された放電経路を介して、予め蓄積容量素子に蓄積された電荷を放電することができる。このとき放電された電荷は透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールを経由するので、コンタクトホールに形成不良が生じた場合には電荷は放電されない。
これにより、例えば、アレイテスタなどの検査装置により、放電された電荷量を測定することでコンタクトホールの形成不良を検出することができる。
また、上記アクティブマトリクス型検査基板における第1のスイッチング素子は、制御電極が上記走査線に接続され、入力電極が上記信号線に接続され、出力電極が上記蓄積容量素子の一方の端子に接続されるとともに、上記第2のスイッチング素子は、制御電極が上記制御配線に接続され、入力電極が上記第2の放電電極に接続され、出力電極が上記信号線に接続されることを特徴とする。
本発明にあっては、制御配線を通じて第2のスイッチング素子をオフし、走査線を通じて第1のスイッチング素子の制御電極の電位を閾値の期待値近傍に設定して蓄積容量素子に電荷を蓄積した後、第1のスイッチング素子をオンすることで、蓄積容量素子に蓄積された電荷が第1のスイッチング素子の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。
これにより、例えば、アレイテスタなどの検査装置により、放電された電荷量のばらつきを測定することで、第1のスイッチング素子の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
さらに、制御配線を通じて第1のスイッチング素子をオンし蓄積容量素子に予め電荷を蓄積し、電荷の保持期間中において、制御配線を通じて第2のスイッチング素子の制御電極の電位を閾値の期待値近傍に設定することで、蓄積容量素子に蓄積された電荷が第2のスイッチング素子の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。
これにより、例えば、アレイテスタなどの検査装置により、放電された電荷量のばらつきを測定することで、第2のスイッチング素子の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
また、上記アクティブマトリクス型検査基板における第1及び第2のスイッチング素子
は、nチャネル型及びpチャネル型TFTの組み合わせ又はpチャネル型及びnチャネル型TFTの組み合わせのうちどちらか一方であることを特徴とする。
本発明にあっては、アレイテスタなどの検査装置により、同一基板上に形成されたnチャネル型TFT及びpチャネル型TFTそれぞれのTFTの電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
本発明によれば、同一基板上に形成されたTFTの電気的特性及び透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良を検査可能な検査データを検査装置に供給し、製造プロセスの管理を容易にすることができる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、一実施の形態に係るアクティブマトリクス型検査基板の外観図である。同図に示すように、アクティブマトリクス型検査基板1は、ガラス基板上に被検査素子としてのスイッチング素子及び蓄積容量素子がマトリクス上に配列された検査領域2を備え、例えば図示しない検査装置であるアレイテスタとOLB(Outer Lead Boding)技術で接続される。ここで、検査領域2のスイッチング素子及び蓄積容量素子は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の実際のアレイ基板上に配列されるスイッチング素子及び蓄積容量素子と同等の電気的特性を有する。アレイテスタにより、アクティブマトリクス型検査基板1の検査領域2に配置された各被検査素子の特性を電気的に検査することで、検査結果を基にして製造ラインのプロセスレベルを管理することができる。
図2は、アクティブマトリクス型検査基板1の検査領域2に配列された被検査素子の一部を拡大して示した等価回路図である。同図に示すように、検査領域2は、第1のスイッチング素子としてのn−ch型TFT3と、第2のスイッチング素子としてのp−ch型TFT4と、蓄積容量素子5と、第1の放電電極6と、第2の放電電極7と、後述する透明有機絶縁膜と、放電経路8とを備える。
n−ch型TFT3は、互いに交差して配線された複数の走査線9及び複数の信号線10に接続される。ここではn−ch型TFT3のゲート電極が走査線9に接続され、ドレイン電極が信号線10に接続され、ソース電極が蓄積容量素子5の一方の端子に接続される。
p−ch型TFT4は、制御配線11及び信号線10に接続される。ここではp−ch型TFT4のゲート電極が制御配線11に接続され、ソース電極が第2の放電電極7に接続され、ドレイン電極が信号線10に接続される。
蓄積容量素子5は、n−ch型TFT3に接続される。
第1の放電電極6は、蓄積容量素子5の一方の端子に並列に接続される。第2の放電電極7は、p−ch型TFT4に接続される。
放電経路8は、第1の放電電極6及び第2の放電電極7を接続する。
次に、透明有機絶縁膜を介して第1及び第2の放電電極を接続する放電経路について図3の断面図も参照しながらを用いて詳細に説明する。同図に示すように、アクティブマトリクス型検査基板1では、ガラス基板12上には絶縁膜13、絶縁膜13上には第1の層間絶縁膜14、第1の層間絶縁膜14上には第2の層間絶縁膜15が形成される。それぞれの絶縁膜には例えばシリコン酸化膜を使用する。
第2の層間絶縁膜15上には第1の放電電極6及び第2の放電電極7が同一層で配置される。ここで各放電電極は保護絶縁膜16としてシリコン窒化膜で覆われている。ここでは保護絶縁膜16にはコンタクトホール18Aが設けられている。
さらに、第1の放電電極6及び第2の放電電極7を覆うように透明有機絶縁膜17が敷設される。ここでは透明有機絶縁膜17にはコンタクトホール18Bが設けられる。(以下ではコンタクトホール18A、18Bを総称してコンタクトホール18とする)。
そして、透明有機絶縁膜17上に設けられたコンタクトホール18に埋設されるとともに透明有機絶縁膜17上に配線された導電性プラグ19が、第1の放電電極6及び第2の放電電極7を接続する放電経路8として機能する。ここでは導電性プラグ19には、透明導電膜として例えばITO膜(酸化インジウム・スズ)が使用される。
尚、ここでは図示しないが、絶縁膜13上には第1の配線層が、第1の層間絶縁膜14上には第2の配線層がそれぞれ形成されている。
次に、アクティブマトリクス型検査基板の構成について実際の配線図を参照しながら具体的に説明する。図4は、透明有機絶縁膜を形成する前のアクティブマトリクス型検査基板の検査領域に配列された被検査素子の一部を拡大して上から見た拡大平面図である。各被検査素子や配線は3層の多層配線で構成される。ここでは最上層の配線には符号の後にa、中間層の配線には符号の後にb、最下層の配線には符号の後にcを付した。
同図に示すように、交差して配線された走査線9b及び信号線10aを、それぞれ蛇行して配線する。このように配線長を長く、密接して配線することで、オープンやショートなどの欠陥が起きやすくし、欠陥検出の感度を向上させている。
n−ch型TFT3は、走査線9b及び信号線10aの交差部に配置される。n−ch型TFT3のゲート電極が走査線9bに接続され、ドレイン電極が信号線10aに接続され、ソース電極が蓄積容量素子5の一方の端子である第1放電電極6aとしての蓄積容量上部電極に接続される。
ここで蓄積容量上部電極6aの一部は、後述する第2の放電電極7aとしてp−ch型TFT4のソース電極測定用パッドの外周に沿って配線される。このように蓄積容量上部電極6aの一部を長く引き回して配線することで、オープンやショートなどの欠陥が起きやすくし、欠陥検出の感度を向上させている。
さらに、ここでは走査線9bには走査線測定用パッド20aが、信号線10aには信号線測定用パッド21aがそれぞれ設けられている。蓄積容量上部電極6aはソース電極測定用パッドとしても機能する。これにより、例えば半導体テスタなどの検査装置のプローブから、各パッドを通じてn−ch型TFTの電圧、電流特性を直接測定することができる。
p−ch型TFT4は、走査線9bに沿って配線された制御配線11b及び信号線10aの交差部に配置される。ここではp−ch型TFT4のゲート電極が制御配線11bに接続され、ソース電極が第2の放電電極7aに接続され、ドレイン電極が信号線10aに接続される。
さらに、ここでは制御配線11bには制御配線測定用パッド22aが設けられている。第2の放電電極7aがソース電極測定用パッドとして機能する。信号線10aを測定する際には共通の信号線測定用パッド21aを使用する。
これにより、例えば半導体テスタなどの検査装置のプローブから、各パッドを通じてp−ch型TFTの電圧、電流特性を直接測定することができる。
尚、蓄積容量素子5は、蓄積容量上部電極6a、蓄積容量線5b、蓄積容量下部電極5cで構成される。
図5は、図4のアクティブマトリクス型検査基板上に形成する透明有機絶縁膜及び透明導電膜及びコンタクトホールの平面パターンを示している。同図に示すように、図4の検査基板上において、点線で示した透明有機絶縁膜17を、第1放電電極6aとしての蓄積容量上部電極及び第2の放電電極7aを覆うように敷設する。ここでは第1放電電極6a及び第2の放電電極7a、放電経路8だけでなく、n−ch型TFT3、p−ch型TFT4、蓄積容量素子5も覆うように敷設している。
そして透明有機絶縁膜17にコンタクトホール18を設け、その上に透明導電膜を形成し、導電性プラグ19を埋設する。これにより点線矢印AA’で示すような放電経路8が形成され、図6に示すようなアクティブマトリクス型検査基板が完成する。
次に、上記構成のアクティブマトリクス型検査基板上に配列されたTFT素子を覆うように敷設された透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良の検査について図2の等価回路を用いて説明する。ここでも検査装置としてアレイテスタを使用して検査を行う。
まず、走査線9を介してn−ch型TFT3を完全にオンさせる。次に、信号線10を介してn−ch型TFT3に電圧を書き込み、蓄積容量素子5に電荷を蓄積させ、一定期間、蓄積容量素子5に蓄積した電荷を保持させる。
次に、制御配線11を介してp−ch型TFT4を完全にオンさせ、放電経路8を介して蓄積容量素子5に蓄積した電荷を放電させる。このとき放電された電荷は図3に示す透明有機絶縁膜17に設けられた2つのコンタクトホール18を経由するので、コンタクトホール18に形成不良が生じた場合には電荷は放電されない。
信号線10を介して放電された電荷量を、アレイテスタにより測定することでコンタクトホール18の形成不良を検出することができる。
次に、上記構成のアクティブマトリクス型検査基板上に配列された被測定用素子としての各TFT素子の電気的特性検査について図2の等価回路を用いて具体的に説明する。ここでも検査装置としてアレイテスタを使用して検査を行う。
最初に、n−ch型TFTの電気的特性の検査について説明する。まず、制御配線11を通じてp−ch型TFT4をオフする。このとき、例えば、図5に示す透明導電膜19の丸で囲んだ細い部分23をレーザなどで切断し、n−ch型TFT及びp−ch型TFTを物理的に遮断するようにしてもよい。
そして、走査線9を通じてn−ch型TFT3のゲート電極の電位を閾値の期待値近傍に設定して蓄積容量素子5に電荷を蓄積する。
一定期間電荷を保持した後、n−ch型TFT3をオンすることで、蓄積容量素子5に蓄積された電荷がn−ch型TFT3の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。
放電された電荷量のばらつきを、アレイテスタにより測定することで、n−ch型TFT3の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
次に、p−ch型TFTの電気的特性の検査について説明する。まず、走査線9を通じてn−ch型TFT3をオンし蓄積容量素子5に予め電荷を蓄積させる。電荷の保持期間中において、制御配線11を通じてp−ch型TFT4のゲート電極の電位を閾値の期待値近傍に設定する。蓄積容量素子5に蓄積された電荷がp−ch型TFT4の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。
放電された電荷量のばらつきを、アレイテスタにより測定することで、p−ch型TFT4の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
したがって、本実施の形態によれば、制御配線11を通じてp−ch型TFT4のオン・オフを制御することにより、同一層に配置された第1の放電電極6及び第2の放電電極7を覆う透明有機絶縁膜17に設けられたコンタクトホール18に埋設され透明有機絶縁膜17上に配線された放電経路8を介して、予め蓄積容量素子5に蓄積された電荷を放電することができる。放電された電荷はコンタクトホール18を経由するので、コンタクトホール18に形成不良が生じた場合には電荷は放電されない。放電された電荷量をアレイテスタで測定することでコンタクトホールの形成不良を検出することができる。
さらに、p−ch型TFT4をオフし、n−ch型TFT3のゲート電極の電位を閾値の期待値近傍に設定して蓄積容量素子5に電荷を蓄積した後、n−ch型TFT3をオンすることで、蓄積容量素子5に蓄積された電荷がn−ch型TFT3の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。放電された電荷量のばらつきを、アレイテスタにより測定することで、n−ch型TFT3の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
そして、n−ch型TFT3をオンし蓄積容量素子5に予め電荷を蓄積し、電荷の保持期間中において、p−ch型TFT4のゲート電極の電位を閾値の期待値近傍に設定することで、蓄積容量素子5に蓄積された電荷がp−ch型TFT4の実際の閾値に応じた電荷量だけ放電される。放電された電荷量のばらつきを、アレイテスタにより測定することで、p−ch型TFT4の電気的特性としての閾値のばらつきを検出することができる。
よって、同一基板上に形成されたTFTの電気的特性及び透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールの形成不良を検査可能な検査データを検査装置に供給し、製造プロセスの管理を容易にすることができる。
また、本実施の形態においては、図6に示すように完成後のアクティブマトリクス型検査基板をアレイテスタなどの検査装置で検査するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、図4の透明有機絶縁膜を形成する前の状態で、それぞれのTFTの電気的特性を検査してもよい。
また、本実施の形態においては、第1のスイッチング素子はn−ch型TFTを、第2のスイッチング素子にはp−ch型TFTを使用したが、これに限られるものではなく、例えば、第1のスイッチング素子にはp−ch型TFTを、第2のスイッチング素子にはn−ch型TFTを使用してもよい。このような構成においては、第1及び第2のスイッチング素子の制御電極に与える電位を逆の極性にすることで、本実施の形態と同様な効果が得られる。さらに、第1及び第2の双方のスイッチング素子にn−ch型TFTを使用する構成又は、第1及び第2の双方のスイッチング素子にp−ch型TFTを使用する構成にしてもよい。
一実施の形態に係るアクティブマトリクス型検査基板の外観図である。 図1のアクティブマトリクス型検査基板の検査領域に配列された被検査素子の一部を拡大して示した等価回路図である。 図1のアクティブマトリクス型検査基板における第1及び第2の放電電極を結ぶ放電経路の断面図である。 透明有機絶縁膜を形成する前のアクティブマトリクス型検査基板の検査領域に配列された被検査素子の一部を拡大して上から見た拡大平面図である。 図4のアクティブマトリクス型検査基板上に形成する透明有機絶縁膜及び透明導電膜及びコンタクトホールの平面パターンを示している。 完成後のアクティブマトリクス型検査基板の検査領域に配列された被検査素子の一部を拡大して上から見た拡大平面図である。 従来のプロセスチップの一例を示す平面図である。 アクティブマトリクス型液晶表示装置におけるアレイ基板の概略を示す断面図である。
符号の説明
1…アクティブマトリクス型検査基板
2…検査領域
3…n−ch型TFT
4…p−ch型TFT
5…蓄積容量素子
5b…蓄積容量線
5c…蓄積容量下部電極
6、6a…第1の放電電極(蓄積容量上部電極)
7、7a…第2の放電電極(ソース電極測定用パッド)
8…放電経路
9、9b…走査線
10、10a…信号線
11、11b…制御配線
12…ガラス基板
13…絶縁膜
14…第1の層間絶縁膜
15…第2の層間絶縁膜
16…保護絶縁膜
17…透明有機絶縁膜
18、18A、18B…コンタクトホール
19…導電性プラグ(透明導電膜)
20a…走査線測定用パッド
21a…信号線測定用パッド
22a…制御配線測定用パッド
23…切断部分
100…ガラス基板
101…絶縁層
102…配線
103…透明有機絶縁膜
104…透明導電膜
105…コンタクトホール
106…保護絶縁膜

Claims (3)

  1. 互いに交差して配線された複数の走査線及び複数の信号線に接続された第1のスイッチング素子と、
    制御配線及び前記信号線に接続された第2のスイッチング素子と、
    前記第1のスイッチング素子に接続された蓄積容量素子と、
    前記蓄積容量素子の一方の端子に並列に接続された第1の放電電極と、
    前記第1の放電電極が配置された同一層に配置され、前記第2のスイッチング素子に接続された第2の放電電極と、
    前記第1及び第2の放電電極を覆うように敷設された透明有機絶縁膜と、
    前記透明有機絶縁膜に設けられたコンタクトホールに埋設されるとともに前記透明有機絶縁膜上に配線された導電性プラグが前記第1及び第2の放電電極を接続する放電経路とを備えることを特徴とするアクティブマトリクス型検査基板。
  2. 前記第1のスイッチング素子は、制御電極が前記走査線に接続され、入力電極が前記信号線に接続され、出力電極が前記蓄積容量素子の一方の端子に接続されるとともに、
    前記第2のスイッチング素子は、制御電極が前記制御配線に接続され、入力電極が前記第2の放電電極に接続され、出力電極が前記信号線に接続されることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型検査基板。
  3. 前記第1及び第2のスイッチング素子は、nチャネル型及びpチャネル型TFTの組み
    合わせ又はpチャネル型及びnチャネル型TFTの組み合わせのうちどちらか一方であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクティブマトリクス型検査基板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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