JP2011013123A - アクティブ型表示パネルの検査方法及び検査装置 - Google Patents

アクティブ型表示パネルの検査方法及び検査装置 Download PDF

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晋也 小野
Hiroshi Shiromizu
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Abstract

【課題】アクティブ型表示パネルの画素に含まれる発光素子の容量を正確に測定することができる検査方法を提供する。
【解決手段】表示パネル30が、発光素子36と駆動TFT35のうち、駆動TFT35だけが実装された状態であるときに、駆動TFT35をONにした状態で、当該駆動TFT35のゲート周りの容量を測定するON状態容量測定ステップ(S11)と、表示パネル30が、発光素子36と駆動TFT35の両方が実装された状態であるときに、駆動TFT35をOFFにした状態で、駆動TFT35と発光素子36とを含む画素31の容量を測定する画素容量測定ステップ(S12)と、ON状態容量測定ステップ(S11)で得られた容量と画素容量測定ステップ(S12)で得られた容量とから、発光素子36の容量を算出する算出ステップ(S13)とを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、画素毎に発光素子と駆動TFTとを有するアクティブ型表示パネルの検査方法に関し、特に、画素の静電容量を測定する技術に関する。
画素毎に有機EL(Electro Luminescence)等の発光素子と駆動TFT(薄膜トランジスタ;Thin Film Transistor)とを有するアクティブ型表示パネルにおいては、個々の画素の静電容量(以下、単に「容量」という。)が測定される。これは、測定された容量に基づいて、個々の画素の特性のばらつき等を特定し、それによって、表示パネルを評価したり検査したりするためである。
そのような検査方法として、従来、アクティブ型表示パネルの画素の容量を測定することにより、駆動TFTのオープン/ショートを判定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図12は、特許文献1に記載された画素容量の測定原理を説明する図である。この技術によれば、まず、画素10の容量Csample12と電圧源22とを接続するようにスイッチ21及びスイッチ・トランジスタ11を制御することで、信号線15を介して容量Csample12に電圧を印加し、次に、その容量Csample12と積分回路23とを接続するようにスイッチ21及びスイッチ・トランジスタ11を制御することで、容量Csample12に蓄積された電荷を積分回路23に読み出す。これにより、画素10の容量Csampleを測定するというものである。
特開2004−347749号公報
しかしながら、このような従来の測定方法では、駆動TFTと発光素子からなる画素全体としての寄生容量が測定されるために、発光素子だけの容量を測定することができないという問題がある。
つまり、アクティブ型表示パネルでは、画素には、発光素子固有の容量だけでなく、駆動TFTのゲート周りの容量(ゲート・ソース間容量、ゲート・ドレイン間容量)や、信号線と駆動TFTのゲートとの間に接続されるカップリング・コンデンサ等が存在するが、従来の技術では、このような周辺の容量と駆動TFTとの合成容量が測定されるために、発光素子固有の容量を正確に特定することができない。
そのために、従来の技術では、発光素子の容量から発光素子の膜厚を特定し、それによって画素ごとの有機ELの膜厚のばらつきを評価するという高度な検査ができないという問題がある。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、アクティブ型表示パネルの画素に含まれる発光素子の容量を正確に測定することができるアクティブ型表示パネルの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るアクティブ型表示パネルの検査方法は、発光素子と当該発光素子を駆動する駆動TFTとを含む画素が2次元状に配置されて構成されたアクティブ型表示パネルのための検査方法であって、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをONにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するON状態容量測定ステップと、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されている状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、前記駆動TFTと前記発光素子とを含む画素の容量を測定する画素容量測定ステップと、前記ON状態容量測定ステップで得られた容量と前記画素容量測定ステップで得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出する算出ステップとを含む。これにより、駆動TFTと発光素子とが電気的に接続されている状態と、電気的に接続されていない状態とに分けて画素容量が測定されるので、駆動TFTのゲート周りの容量を除く、発光素子固有の容量が正確に測定される。よって、その容量から、有機EL等の発光素子の膜厚を計算し、その膜厚データを製膜装置にフィードバックを掛けることによって、以降に製造される表示パネルの品質の均一性を向上させることができる。
ここで、さらに、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するOFF状態容量測定ステップを含み、前記算出ステップでは、前記OFF状態容量測定ステップで得られた容量と前記ON状態容量測定ステップで得られた容量と前記画素容量測定ステップで得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出するのが好ましい。より具体的には、前記駆動TFTは、ゲートと、基準電位に接続される第1端子と、前記発光素子に接続される第2端子とを有し、前記OFF状態容量測定ステップでは、前記駆動TFTのゲートと、前記第1端子との間、又は、前記駆動TFTのゲートと、少なくとも前記OFF状態容量測定ステップ、前記ON状態容量測定ステップ及び前記画素容量測定ステップ時に固定された電位を供給する配線との間の第1容量の容量を測定し、前記ON状態容量測定ステップでは、前記駆動TFTのゲートと前記第2端子との間の第2容量と、前記第1容量との並列接続からなる第1合成容量の容量を測定し、前記画素容量測定ステップでは、前記第2容量と前記発光素子がもつ容量との直列接続からなる容量と、前記第1容量との並列接続からなる第2合成容量の容量を測定するのが好ましい。これにより、駆動TFTと発光素子とが電気的に接続されていない状態で、駆動TFTのON状態とOFF状態の両方で画素容量を測定するので、駆動TFTのゲートと2種類の端子との間の2種類の容量を区別したうえで発光素子固有の容量がより正確に算出される。
また、前記駆動TFTのゲートは、スイッチ・トランジスタを介して、画素に書き込むデータを伝達する信号線と接続され、前記算出ステップでは、前記発光素子の容量の絶対値を算出するようにしたり、前記駆動TFTのゲートは、スイッチ・トランジスタ及びカップリング・コンデンサの直列回路を介して、画素に書き込むデータを伝達する信号線と接続され、前記OFF状態容量測定ステップでは、カップリング・コンデンサと前記第1容量との直列接続からなる第3合成容量の容量を測定し、前記ON状態容量測定ステップでは、前記第1合成容量とカップリング・コンデンサとの直列接続からなる第4合成容量の容量を測定し、前記画素容量測定ステップでは、前記第2合成容量とカップリング・コンデンサとの直列接続からなる第5合成容量の容量を測定し、前記算出ステップでは、前記OFF状態容量測定ステップで得られた前記第3合成容量と、前記ON状態容量測定ステップで得られた前記第4合成容量と、前記画素容量測定ステップで得られた前記第5合成容量とから、前記発光素子の容量として、前記カップリング・コンデンサ、前記第1容量及び前記第2容量のいずれかを用いた値を算出するようにしたりするのが好ましい。これにより、画素回路のタイプに応じた計算式を用いることで、発光素子固有の容量を特定したり、その容量を見積もったりすることができる。
なお、本発明は、以上のような検査方法として実現できるだけでなく、発光素子と当該発光素子を駆動する駆動TFTとを含む画素が2次元状に配置されて構成されたアクティブ型表示パネルのための検査装置であって、電圧源と、電荷を積分する積分回路と、前記電圧源の出力端子及び前記積分回路の入力端子を選択的に前記画素に接続するスイッチと、前記スイッチを制御することにより、前記電圧源からの電圧を前記画素に印加させることで前記画素がもつ容量を充電させた後に、前記画素と前記積分回路とを接続することで前記画素に充電されていた電荷を前記積分回路で電圧に変換させる制御部と、前記積分回路からの出力電圧に基づいて、前記発光素子の容量を算出する演算部とを備え、前記制御部は、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをONにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するように、スイッチを制御するON状態容量測定制御を行うとともに、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されている状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、前記駆動TFTと前記発光素子とを含む前記画素の容量を測定するように、前記スイッチを制御する画素容量測定制御を行い、前記演算部は、前記ON状態容量測定制御の下で得られた容量と前記画素容量測定制御の下で得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出するように構成された検査装置として実現したり、その検査方法を記述したプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なCD−ROM等の記録媒体として実現することもできる。
本発明により、アクティブ型表示パネルの画素の容量、特に、発光素子固有の容量を正確に測定できる。これにより、例えば、有機ELの表示パネルに適用することで、有機EL素子ごとの膜厚のばらつきを評価し、その結果をプロセス条件にフィードバックさせることで、表示特性の均一性が高い有機EL表示パネルが製造される。
よって、有機EL表示パネルの量産及び高品質化が待望される今日において、本発明の実用的価値は極めて高い。
本発明の実施の形態における検査装置の構成を示すブロック図 同検査装置が備える検査回路の回路図 同検査装置の動作(本発明に係る検査方法)の全体的な手順を示すフローチャート 図3に示された各ステップでの検査装置の動作を示すタイミングチャート 図3におけるステップS10の詳細な手順を示すフローチャート 図3におけるステップS11の詳細な手順を示すフローチャート 図3におけるステップS12の詳細な手順を示すフローチャート 図3におけるステップS13の詳細な手順を示すフローチャート 図3におけるステップS10、S11、S12のそれぞれにおける画素の等価回路図及び容量の計算式を示す図 別の回路構成をもつ画素の回路図 図10の画素容量を測定する場合における図3のステップS10、S11、S12のそれぞれにおける画素の等価回路図及び容量の計算式を示す図 従来の画素容量の測定方法を説明する図
以下、本発明に係るアクティブ型表示パネルの検査方法及び検査装置について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態における検査装置50の構成を示すブロック図である。ここでは、検査の対象となるアクティブ型表示パネル(以下、単に「表示パネル」という)30も併せて図示されている。
この検査装置50は、表示パネル30がもつ各画素における画素容量を正確に測定し発光素子の容量を算出することができる装置であり、PC51、記憶装置52、プローブ53及び検査回路60を備える。
表示パネル30は、有機EL等の発光素子とその発光素子を駆動する薄膜トランジスタ(TFT)とを含む画素が2次元状に配置されたアクティブ型表示パネルである。なお、この表示パネル30は、画素回路が実装されていればよく、行単位で画素を選択する行選択回路(ドライバ)については、実装されていてもされていなくてもよい。また、本実施の形態では、検査装置50に接続される表示パネル30には、後述するように、発光素子が実装されていない状態における表示パネルも含まれる。
PC51は、CPU、メモリ、ディスプレイ、キーボード、マウス、外部との間で信号のやりとりをする信号入出力部(インタフェース回路)等を備えるパーソナルコンピュータであり、機能的には、検査回路60を制御することで表示パネル30の各画素の容量測定を制御する制御部51aと、検査回路60から出力される信号に基づいて発光素子の容量を算出する演算部51bとを有する。
記憶装置52は、ハードディスクや不揮発性メモリ等であり、制御部51aによる制御手順を規定したプログラム及びデータを予め保持しておいたり、演算部51bによる演算結果を格納したりするために用いられる。
プローブ53は、検査回路60と表示パネル30とを電気的に接続するプローバであり、表示パネル30の全画素から任意に1つの画素を選択し、選択した画素と検査回路60とを電気的に接続する機能を有する。
検査回路60は、プローブ53によって選択的に接続された表示パネル30内の1個の画素に対して、制御部51aによる制御の下で、容量測定を行い、その結果を演算部51bに出力する容量測定回路である。
図2は、その検査回路60の回路図である。ここでは、測定の対象となる1個の画素31の詳細な回路も併せて図示されている。ただし、検査回路60と画素31との間に介在するプローブ53については、図示が省略されている。
本図に示されるように、検査回路60は、選択スイッチ61、電圧源62、積分回路63及び基準電位64から構成される。電圧源62は、測定の対象となる画素31の容量を充電するために容量に印加する直流電圧Vwを供給する電源である。この電圧源62は、制御部51aによる制御の下で任意の直流電圧Vwを出力する可変電圧源である。
積分回路63は、充電された画素31の容量から読み出された電荷を積分することで、その電荷を電圧に変換して出力する積分回路であり、反転増幅器として機能するオペアンプである演算増幅器63a、演算増幅器63aの反転入力端子と出力端子との間に接続されたフィードバック・コンデンサ63b、及び、そのフィードバック・コンデンサ63bと並列に接続されたリセットスイッチ63cから構成される。なお、演算増幅器63aの非反転入力端子は、制御部51aによって電位が任意に設定される基準電位64(電位Vr)に接続されている。また、リセットスイッチ63cは、制御部51aによる制御の下でフィードバック・コンデンサ63bの両端子を短絡することで、フィードバック・コンデンサ63bに蓄積された電荷を放電させるリセットを行う。
選択スイッチ61は、制御部51aによる制御の下で、電圧源62の出力端子及び検査回路60の入力端子(反転入力端子)を選択的に画素31の信号線32に接続する切り替え回路である。
一方、表示パネル30が備える各画素31は、本図に示されるように、スイッチ・トランジスタ34、駆動TFT35、発光素子36を備える。なお、本図には、同一行の全画素内のスイッチ・トランジスタ34のゲートに共通に接続された行選択制御線である行選択線33、同一列の全画素のスイッチ・トランジスタ34に共通に接続され、画素に書き込むデータを伝達する列信号線である信号線32、駆動TFT35のゲート周りの容量(第1ゲート容量37及び第2ゲート容量38)、発光素子36固有の容量である発光素子容量(Csample)39も併せて図示されている。
ここで、駆動TFT35のゲート周りの容量とは、駆動TFT35のゲートと他の端子との間に存在する容量であり、本図では、第1ゲート容量37及び第2ゲート容量38として、図示されている。第1ゲート容量37は、駆動TFT35のゲートと基準電位(ここでは、電源VDD)との間の容量であり、第2ゲート容量38は、駆動TFT35と発光素子36との接続点と、駆動TFTのゲートとの間の容量である。これら第1ゲート容量37及び第2ゲート容量は、駆動TFT35固有の容量が含まれるだけでなく、その間に存在する画素回路の浮遊容量や、その間にコンデンサが接続されている場合にはそのコンデンサの容量も含まれる。
なお前記第1ゲート容量は、電源VDDとの間に設置するのに代えて、少なくともOFF状態容量測定ステップ、ON状態容量測定ステップ及び画素容量測定ステップ時に、固定された電位を供給する配線、例えば他の行の制御線や画素内にVth補償回路を含む場合はVth補償回路の制御線等との間に設置されたものでも良い。
駆動TFT35は、例えば、NMOS薄膜トランジスタであり、ゲートがスイッチ・トランジスタ34に接続され、電流通路の一方の端子(例えば、ドレイン)が電源VDDに接続され、電流通路の他方の端子(例えば、ソース)が発光素子36(ここでは、有機ELのアノード)に接続されている。
発光素子36は、有機EL等であり、カソードが基準電位(例えば、グランド)に接続されている。
スイッチ・トランジスタ34は、この画素31を選択するための、例えば、NMOSトランジスタであり、ゲートが行選択線33に接続され、ドレインもしくはソースが信号線32に接続され、ソースもしくはドレインが駆動TFT35のゲートに接続されている。制御部51aによる制御の下で行選択線33を介してゲートに選択信号(例えば、High電圧)が入力されると、ソース・ドレイン間が導通状態となり、信号線32と駆動TFT35のゲートとが接続される。
次に、以上のように構成された本実施の形態における検査装置50による動作について説明する。なお、以下では、制御部51aによる制御の下で、検査回路60が1個の画素31に接続されているときの動作を説明する。また、ここでは、全てのTFTがNMOSトランジスタで構成されている場合を説明するが、駆動TFT35はPMOSであってもよく、スイッチ・トランジスタ34も同様にPMOSであっても良い。駆動TFT35がPMOSの場合には、以下信号線32の極性は反転し、同様にスイッチ・トランジスタ34がPMOSの場合には、行選択線33の極性が反転する。
図3は、本実施の形態における検査装置50の動作、つまり、本発明に係る検査方法の全体的な手順を示すフローチャートである。
まず、検査装置50は、表示パネル30の製造過程において発光素子36が未実装であるとき(言い換えると、表示パネル30が、発光素子36と駆動TFT35のうち、駆動TFT35だけが実装された状態であるとき)に、制御部51aで検査回路60を制御することで、駆動TFT35をOFFにした状態で、駆動TFT35のゲート周りの容量を測定する(OFF状態容量測定ステップ;S10)。ここで、「発光素子36が未実装であるとき」とは、「駆動TFT35と発光素子36とが電気的に接続されていないとき」の一例である。
次に、検査装置50は、表示パネル30が同一の状態のとき(つまり、表示パネル30が、発光素子36と駆動TFT35のうち、駆動TFT35だけが実装された状態であるとき)に、制御部51aで検査回路60を制御することで、駆動TFT35をONにした状態で、駆動TFT35のゲート周りの容量を測定する(ON状態容量測定ステップ;S11)。
さらに、検査装置50は、表示パネル30に発光素子36が実装された後(言い換えると、表示パネル30が、発光素子36と駆動TFT35の両方が実装された状態であるとき)に、駆動TFT35をOFFにした状態で、駆動TFT35と発光素子36とを含む画素の容量を測定する(画素容量測定ステップ;S12)。ここで、「発光素子36が実装された」とは、「駆動TFT35と発光素子36とが電気的に接続された」ことの一例である。
最後に、検査装置50は、演算部51bにより、ON状態容量測定ステップで得られた容量と画素容量測定ステップで得られた容量とから、発光素子36の容量を算出する(算出ステップ;S13)。
図4は、図3に示された各ステップでの検査装置50の動作を示すタイミングチャートである。ここには、行選択線33(SCAN)、選択スイッチ61(SEL)及びリセットスイッチ63c(RESET)、駆動TFT35、電圧源62(Vw)、基準電位64(Vr)の信号レベル及びタイミングが示されている。また、図5、図6、図7、図8は、それぞれ、図3におけるステップS10、S11、S12、S13の詳細な手順を示すフローチャートである。さらに、図9は、図3における3つの測定ステップS10、S11、S12のそれぞれにおける画素31の等価回路図及び容量の計算式を示す図である。以下、これらの図を用いて、図3に示された各ステップの詳細を説明する。
まず、図3におけるOFF状態容量測定ステップ(S10)の詳細を説明する。
表示パネル30の製造過程において発光素子36が未だ製膜されていないときに、図5に示されるように、まず、画素31を初期化するために、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をLowにするとともに、信号線32をLowに設定する(図5のS20)。なお、信号線32をLowに設定する方法は、制御部51aによる制御の下で出力電圧がLowに設定された電圧源62と信号線32とを選択スイッチ61を介して接続することによって、行われる。以下、信号線32を特定の電位に設定する方法は、この制御と同様にして行われる。
続いて、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して信号線32に、駆動TFT35をOFFにさせる電圧(駆動TFT35のドレインに接続された電源VDDの電位より低い電位)を印加する(図5のS21)。
そして、駆動TFT35をOFFにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して、信号線32に、駆動TFT35の第1ゲート容量37を充電するための電圧(電源VDDの電位よりもさらに低い電位)を印加する(図5のS22)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第1充電期間」における状態となる。
なお、選択スイッチ61(SEL)及びリセットスイッチ63c(RESET)は、制御部51aによる制御の下で、同期して切り替えられる。つまり、選択スイッチ61において信号線32を電圧源62に接続しているときにはリセットスイッチ63cがONとなり、選択スイッチ61において信号線32を積分回路63に接続しているときにはリセットスイッチ63cがOFFとなるように制御される。
続いて、駆動TFT35をOFFにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、信号線32が積分回路63に接続されるように選択スイッチ61を切り替えることで、上記ステップS22で充電された電荷を積分回路63に読み出し(放電させ)、読み出した電荷を積分回路63が積分して電圧として出力する(図5のS23)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第1放電読み出し期間」における状態となる。この読み出しによって、図9のステップS15に示される等価回路図のように、第1ゲート容量37に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、第1ゲート容量37の容量だけが測定されることになる。
最後に、演算部51bは、積分回路63からの出力電圧を受け取り、その出力電圧を記憶しておく、あるいは、図9のステップS15に示される計算式に基づいて、その出力電圧から、第1ゲート容量37の容量Cg1を算出する(図5のS24)。
なお、図9のステップS15における計算式において、Cg1は第1ゲート容量37の容量であり、ΔV1は第1ゲート容量37に対する充電時と放電時における印加電圧の差、つまり、充電時における信号線32の電圧(すなわち、電圧源62の電圧)と放電時における信号線32の電圧(すなわち、基準電位64の電圧Vr)との差(すなわち、Vw−Vr)、ΔQ1は上記電圧ΔV1に対応する第1ゲート容量37の充電電荷の差分(この差分が積分回路63の出力電圧に対応する)である。これらの間には、図9のステップS15に示される式1の関係が成り立つことから、演算部51bは、式2を用いて、既知のΔV1(つまり、Vw−Vr)、及び、測定で得られたΔQ1(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)から、第1ゲート容量37の容量Cg1を算出する。
次に、図3におけるON状態容量測定ステップ(S11)の詳細を説明する。
表示パネル30の製造過程において発光素子36が未だ製膜されていないときに、図6に示されるように、まず、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して信号線32に、駆動TFT35をONにさせる電圧(電源VDDの電位より高い電位)を印加する(図6のS30)。
そして、駆動TFT35をONにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して、信号線32に、第1ゲート容量37と第2ゲート容量38との並列接続(第1合成容量)に対して充電するための電圧(電源VDDの電位よりもさらに高い電位)を印加する(図6のS31)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第2充電期間」における状態となる。
続いて、駆動TFT35をONにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、信号線32が積分回路63に接続されるように選択スイッチ61を切り替えることで、上記ステップS31で充電された電荷を積分回路63に読み出し(放電させ)、読み出した電荷を積分回路63が積分して電圧として出力する(図6のS32)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第2放電読み出し期間」における状態となる。この読み出しによって、図9のステップS16に示される等価回路図のように、第1ゲート容量37と第2ゲート容量38との並列接続(第1合成容量)に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、この第1合成容量の容量が測定されることになる。
最後に、演算部51bは、積分回路63からの出力電圧を受け取り、その出力電圧を記憶しておく、あるいは、図9のステップS16に示される計算式に基づいて、その出力電圧と上記OFF状態容量測定ステップ(図5)で得られた第1ゲート容量37の容量Cg1から、第2ゲート容量38の容量Cg2を算出する(図6のS33)。
なお、図9のステップS16における計算式において、Cg2は第2ゲート容量38の容量であり、ΔV2は第1合成容量に対する充電時と放電時における印加電圧の差、つまり、充電時における信号線32の電圧(すなわち、電圧源62の電圧)と放電時における信号線32の電圧(すなわち、基準電位64の電圧Vr)との差(すなわち、Vw−Vr)、ΔQ2は上記電圧ΔV2に対応する第1合成容量の充電電荷の差分(この差分が積分回路63の出力電圧に対応する)である。これらの間には、図9のステップS16に示される式3の関係が成り立つことから、演算部51bは、式4を用いて、既知のΔV2(つまり、Vw−Vr)、この測定で得られたΔQ2(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)、及び、上記OFF状態容量測定ステップ(図9のS15)で得られた第1ゲート容量37の容量Cg1から、第2ゲート容量38の容量Cg2を算出する。
次に、図3における画素容量測定ステップ(S12)の詳細を説明する。
表示パネル30の製造過程において発光素子36が製膜された後に、図7に示されるように、まず、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して信号線32に、駆動TFT35をOFFにさせる電圧(電源VDDの電位より低い電位)を印加する(図7のS40)。
そして、駆動TFT35をOFFにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、電圧源62から選択スイッチ61を介して、信号線32に、第2ゲート容量38と発光素子容量39との直列接続からなる容量と、第1ゲート容量37との並列接続(第2合成容量)に対して充電するための電圧(電源VDDの電位よりもさらに低い電位)を印加する(図7のS41)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第3充電期間」における状態となる。
続いて、駆動TFT35をOFFにした状態で、制御部51aによる制御の下で、行選択線33をHighにし、信号線32が積分回路63に接続されるように選択スイッチ61を切り替えることで、上記ステップS41で充電された電荷を積分回路63に読み出し(放電させ)、読み出した電荷を積分回路63が積分して電圧として出力する(図7のS42)。このときの画素31及び検査回路60は、図4のタイミングチャートにおける「第3放電読み出し期間」における状態となる。この読み出しによって、図9のステップS17に示される等価回路図のように、第2ゲート容量38と発光素子容量39との直列接続からなる容量と、第1ゲート容量37との並列接続(第2合成容量)に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、この第2合成容量の容量が測定されることになる。
最後に、演算部51bは、積分回路63からの出力電圧を受け取り、その出力電圧を記憶しておく、あるいは、図9のステップS17に示される計算式に基づいて、その出力電圧と上記OFF状態容量測定ステップ(図9のS15)及び上記ON状態容量測定ステップ(図9のS16)で得られた第1ゲート容量37の容量Cg1及び第2ゲート容量38の容量Cg2から、発光素子容量39の容量Csampleを算出する(図7のS43)。
なお、図9のステップS17における計算式において、Csampleは発光素子容量39の容量であり、ΔV3は上記第2合成容量に対する充電時と放電時における印加電圧の差、つまり、充電時における信号線32の電圧(すなわち、電圧源62の電圧)と放電時における信号線32の電圧(すなわち、基準電位64の電圧Vr)との差(すなわち、Vw−Vr)、ΔQ3は上記電圧ΔV3に対応する第2合成容量の充電電荷の差分(この差分が積分回路63の出力電圧に対応する)である。これらの間には、図9のステップS17に示される式5の関係が成り立つことから、演算部51bは、式6を用いて、既知のΔV3(つまり、Vw−Vr)、測定で得られたΔQ3(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)、及び、上記OFF状態容量測定ステップ(図9のS15)及び上記ON状態容量測定ステップ(図9のS16)で得られた第1ゲート容量37の容量Cg1及び第2ゲート容量38の容量Cg2から、発光素子容量39の容量Csampleを算出する。
次に、図3における算出ステップ(S13)の詳細を説明する。
図8に示されるように、まず、演算部51bは、上記OFF状態容量測定ステップ(S10)、ON状態容量測定ステップ(S11)、及び、画素容量測定ステップ(S12)のそれぞれの最終ステップ(図5のステップS24、図6のステップS33、図7のステップS43)において積分回路63からの出力電圧を単に記憶している場合、つまり、各測定ステップ(S10〜S12)において個々の容量(第1ゲート容量37、第2ゲート容量38及び発光素子容量39の容量)の計算をしていない場合には、図9に示される式1〜式6に従って計算することで、3つの測定ステップ(S10〜S12)で得られた出力電圧から、発光素子容量39の容量Csampleを算出する(図8のS50)。なお、3つの測定ステップ(S10〜S12)の最終ステップ(図5のステップS24、図6のステップS33、図7のステップS43)において個々の容量(第1ゲート容量37、第2ゲート容量38及び発光素子容量39の容量)の計算を既にしている場合には、ここでの処理はしない。
そして、演算部51bは、得られた発光素子容量39の容量Csampleを、対象の画素31を特定する情報(例えば、画素31のX座標及びY座標)とともに記憶装置52に格納したり、その容量Csampleから発光素子36の膜厚を算出したり、算出した膜厚の情報を、図示されていない、表示パネル30の製膜装置へ送ったり(フィードバックさせたり)する(図8のS51)。
このようにして、1つの画素31に対する検査装置50による容量測定が終了したら、検査装置50は、制御部51aによる制御の下で、次の画素についても同様に容量測定を行い、最終的に表示パネル30の全ての画素について同様の容量測定が終了するまで、その容量測定を繰り返す。
以上のように、本実施の形態によれば、表示パネル30に発光素子36が実装されていない段階と実装された後の段階において画素31の容量が測定され、それぞれでの測定結果に基づいて発光素子36だけの容量が正確に算出される。よって、発光素子36の容量から発光素子36の特性(膜厚等)を正確に評価することができる。
以上、本発明に係るアクティブ型表示パネルの検査装置及び検査方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で本実施の形態に対して各種変形を施して得られる形態についても、本発明に含まれる。
たとえば、第1ゲート容量、第2ゲート容量は寄生容量であっても良い。
また、たとえば、本発明に係る検査装置及び検査方法は、図10に示される画素回路をもつ画素40に対しても適用することもできる。本図に示される画素40は、上記実施の形態における画素31に、少なくともカップリング・コンデンサ41が付加されたものに相当する。カップリング・コンデンサ41は、信号線32からスイッチ・トランジスタ34を介して画素40に送られてきた信号を調整した後に駆動TFT35のゲートに伝達する駆動制御部の一例であり、ここでは、スイッチ・トランジスタ34のソースと駆動TFT35のゲートとの間に直列に接続されたコンデンサであり、信号線32からスイッチ・トランジスタ34を介して画素40に送られてきた電圧の変化分(交流成分)だけを駆動TFT35のゲートに伝達する。
このような図10に示される画素40に対しても、上記実施の形態と同様の検査方法を適用することで、発光素子容量39の容量(正確には、他の容量に対する容量比)を算出することができる。図11は、上記実施の形態における図9に対応する説明図であり、この画素40の容量測定を図3に示される手順で実施した場合における図3の3つの測定ステップS10、S11、S12のそれぞれにおける画素40の等価回路図及び容量の計算式を示す図である。
つまり、図3におけるOFF状態容量測定ステップ(S10)では、図11のステップS65に示される等価回路図のように、カップリング・コンデンサ41と第1ゲート容量37との直列接続からなる第3合成容量に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、この第3合成容量の容量が測定されることになる。従って、図11のステップS65に示される式7の関係が成り立つことから、演算部51bは、式8を用いて、既知のΔV1(つまり、Vw−Vr)、及び、測定で得られたΔQ1(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)から、係数a3(第1ゲート容量37の容量Cg1に対するカップリング・コンデンサ41の容量Cg3の比)を、第1ゲート容量37の容量Cg1を含む式(f1(Cg1))で、算出する。なお、関数f1()は、式7を係数a3について解くことで得られる式の省略表記である。
そして、図3におけるON状態容量測定ステップ(S11)では、図11のステップS66に示される等価回路図のように、上記第1合成容量とカップリング・コンデンサ41との直列接続からなる第4合成容量に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、この第4合成容量の容量が測定されることになる。従って、図11のステップS66に示される式9の関係が成り立つことから、演算部51bは、式10を用いて、既知のΔV2(つまり、Vw−Vr)、測定で得られたΔQ2(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)、及び、上記OFF状態容量測定ステップ(図11のS65)で得られた係数a3から、係数a2(第1ゲート容量37の容量Cg1に対する第2ゲート容量38の容量Cg2の比)を、第1ゲート容量37の容量Cg1を含む式(f2(Cg1))で、算出する。なお、関数f2()は、式9を係数a2について解く(このとき、係数a3については上記式8の右辺を代入する)ことで得られる式の省略表記である。
さらに、図3における画素容量測定ステップ(S12)では、図11のステップS67に示される等価回路図のように、上記第2合成容量とカップリング・コンデンサ41との直列接続からなる第5合成容量に充電された電荷が積分回路63に入力されることになり、この第5合成容量の容量が測定されることになる。従って、図11のステップS67に示される式11の関係が成り立つことから、演算部51bは、式12を用いて、既知のΔV3(つまり、Vw−Vr)、測定で得られたΔQ3(つまり、積分回路63の出力電圧にフィードバック・コンデンサ63bの容量を乗じた値)、及び、上記OFF状態容量測定ステップ(図11のS65)及び上記ON状態容量測定ステップ(図11のS66)で得られた係数a3及び係数a2から、係数as(第1ゲート容量37の容量Cg1に対する発光素子容量39の容量Csampleの比)を、第1ゲート容量37の容量Cg1を含む式(f3(Cg1))で、算出する。なお、関数f3()は、式11を係数asについて解く(このとき、係数axについてはax=a2・a3/(a2+as)の右辺を代入し、係数a3及び係数a2については上記式8及び式10の右辺を代入する)ことで得られる式の省略表記である。
以上のようにして、本発明に係る検査装置及び検査方法は、図10に示される画素回路をもつ画素40に対しても、発光素子容量39の容量を特定することができる。より詳しくは、この例では、発光素子容量39の容量は、その絶対値が特定されるのではなく、他の容量(ここでは、容量Cg1)に対する相対的な値が特定される。なお、このような発光素子容量39の相対的な容量であっても、表示パネル30における各発光素子容量(あるいは、その容量から導かれる膜厚等)のばらつきを評価することができるので、有益な情報であることは言うまでもない。
また上記のように、相対量を求めることを念頭に置けば、図2の回路図において、駆動TFT35と発光素子36を接続した状態において、駆動TFT35をオフにしたときに観測した容量と、さらに少なくとも駆動TFT35に接続されている電源線と、発光素子36に接続されている電源線との間に発生する電位差を、発光素子36の閾値電圧以下に設定した状態において、駆動TFT35をオンにしたときに観測した容量とから、発光素子容量39の例えば第1ゲート容量に対する比率を算出することもできる。
また、上記実施の形態では、表示パネル30の製造過程において発光素子容量39が実装される前と実装された後に容量測定が行われたが、本発明は、表示パネル30の製造過程への適用に限定されるものではない。たとえば、一旦、発光素子容量39が実装された表示パネル30が完成した後であっても、検査のためにサンプリングした表示パネル30、あるいは、修理を要する表示パネル30に対して発光素子容量39と駆動TFT35とを切断することで、上記OFF状態容量測定ステップと上記ON状態容量測定ステップとを実施してもよい。
さらに、上記切断状態は、駆動TFT35と発光素子36との間に、駆動TFT35と発光素子36との接続を制御するためのスイッチング素子を設け、このスイッチング素子を制御することで、第2ゲート容量と発光素子容量39とを電気的に遮断することで実現してもよい。
また、上記実施の形態では、OFF状態容量測定ステップを実施した後にON状態容量測定ステップを実施したが、本発明は、この順序に限られるものではなく、これら2つの測定ステップの先後を入れ替えた順序であってもよい。
また、上記実施の形態では、表示パネル30に発光素子36が実装されていない状態のときに、OFF状態容量測定ステップとON状態測定ステップの両方を実施したが、本発明は、必ずしも、これら2つの測定ステップが実施される場合に限られず、これら2つの測定ステップの少なくとも一方が実施されればよい。たとえば、第1ゲート容量37の容量Cg1が第2ゲート容量38の容量Cg2に比べて無視できるほど小さい場合には、第1ゲート容量37の容量Cg1を測定するためのOFF状態容量測定ステップを省略してもよい。つまり、本発明では、少なくとも上記ON状態容量測定ステップと上記画素容量測定ステップとが実施されればよい。
また、3つの測定ステップ(図3のステップS10〜S12)において、1つの測定ステップが終了し、次の測定ステップを開始する前に、直前の測定ステップで充電された不要な電荷を放電させるステップ(たとえば、駆動TFT35をONさせるとともに、駆動TFT35のゲートを、スイッチ・トランジスタ34及び信号線32を介して一定の電位に接続する等の画素リセット)を挿入してもよい。
また、上記実施の形態では、スイッチ・トランジスタ34及び駆動TFT35がNMOSトランジスタとして例示したが、これらのトランジスタは、PMOSトランジスタであってもよい。いずれのタイプであっても、これらのトランジスタのタイプに応じた制御電圧をゲートに与えて、ON/OFFを制御すればよい。
また、上記実施の形態では、本発明に係る検査装置50には、1個の検査回路60だけが設けられていたが、本発明は、このような検査回路60の個数に限定されるものではなく、複数の検査回路が設けられていてもよい。たとえば、8個の検査回路60を備え、プローブ53がそれらの8個の検査回路60のそれぞれを同時かつ異なる8個の画素31にプロービングする構成を備える検査装置も本発明に含まれる。
本発明は、有機EL等のアクティブ型表示パネルの検査方法及び検査装置として、特に、有機EL等の発光素子の容量を正確に測定し、発光素子の膜厚等のばらつきを評価する検査方法及び検査装置として、利用できる。
30 表示パネル
31、40 画素
32 信号線
33 行選択線
34 スイッチ・トランジスタ
35 駆動TFT
36 発光素子
37 第1ゲート容量
38 第2ゲート容量
39 発光素子容量
41 カップリング・コンデンサ
50 検査装置
51 PC
51a 制御部
51b 演算部
52 記憶装置
53 プローブ
60 検査回路
61 選択スイッチ
62 電圧源
63 積分回路
63a 演算増幅器
63b フィードバック・コンデンサ
63c リセットスイッチ
64 基準電位

Claims (6)

  1. 発光素子と当該発光素子を駆動する駆動TFTとを含む画素が2次元状に配置されて構成されたアクティブ型表示パネルのための検査方法であって、
    前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをONにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するON状態容量測定ステップと、
    前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されている状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、前記駆動TFTと前記発光素子とを含む画素の容量を測定する画素容量測定ステップと、
    前記ON状態容量測定ステップで得られた容量と前記画素容量測定ステップで得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出する算出ステップと
    を含む検査方法。
  2. さらに、前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するOFF状態容量測定ステップを含み、
    前記算出ステップでは、前記OFF状態容量測定ステップで得られた容量と前記ON状態容量測定ステップで得られた容量と前記画素容量測定ステップで得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出する
    請求項1記載の検査方法。
  3. 前記駆動TFTは、ゲートと、基準電位に接続される第1端子と、前記発光素子に接続される第2端子とを有し、
    前記OFF状態容量測定ステップでは、前記駆動TFTのゲートと、前記第1端子との間、又は、前記駆動TFTのゲートと、少なくとも前記OFF状態容量測定ステップ、前記ON状態容量測定ステップ及び前記画素容量測定ステップ時に固定された電位を供給する配線との間の第1容量の容量を測定し、
    前記ON状態容量測定ステップでは、前記駆動TFTのゲートと前記第2端子との間の第2容量と、前記第1容量との並列接続からなる第1合成容量の容量を測定し、
    前記画素容量測定ステップでは、前記第2容量と前記発光素子がもつ容量との直列接続からなる容量と、前記第1容量との並列接続からなる第2合成容量の容量を測定する
    請求項2記載の検査方法。
  4. 前記駆動TFTのゲートは、スイッチ・トランジスタを介して、画素に書き込むデータを伝達する信号線と接続され、
    前記算出ステップでは、前記発光素子の容量の絶対値を算出する
    請求項3記載の検査方法。
  5. 前記駆動TFTのゲートは、スイッチ・トランジスタ及びカップリング・コンデンサの直列回路を介して、画素に書き込むデータを伝達する信号線と接続され、
    前記OFF状態容量測定ステップでは、カップリング・コンデンサと前記第1容量との直列接続からなる第3合成容量の容量を測定し、
    前記ON状態容量測定ステップでは、前記第1合成容量とカップリング・コンデンサとの直列接続からなる第4合成容量の容量を測定し、
    前記画素容量測定ステップでは、前記第2合成容量とカップリング・コンデンサとの直列接続からなる第5合成容量の容量を測定し、
    前記算出ステップでは、前記OFF状態容量測定ステップで得られた前記第3合成容量と、前記ON状態容量測定ステップで得られた前記第4合成容量と、前記画素容量測定ステップで得られた前記第5合成容量とから、前記発光素子の容量として、前記カップリング・コンデンサ、前記第1容量及び前記第2容量のいずれかを用いた値を算出する
    請求項3記載の検査方法。
  6. 発光素子と当該発光素子を駆動する駆動TFTとを含む画素が2次元状に配置されて構成されたアクティブ型表示パネルのための検査装置であって、
    電圧源と、
    電荷を積分する積分回路と、
    前記電圧源の出力端子及び前記積分回路の入力端子を選択的に前記画素に接続するスイッチと、
    前記スイッチを制御することにより、前記電圧源からの電圧を前記画素に印加させることで前記画素がもつ容量を充電させた後に、前記画素と前記積分回路とを接続することで前記画素に充電されていた電荷を前記積分回路で電圧に変換させる制御部と、
    前記積分回路からの出力電圧に基づいて、前記発光素子の容量を算出する演算部とを備え、
    前記制御部は、
    前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されていない状態であるときに、前記駆動TFTをONにした状態で、当該駆動TFTのゲート周りの容量を測定するように、スイッチを制御するON状態容量測定制御を行うとともに、
    前記駆動TFTと前記発光素子とが電気的に接続されている状態であるときに、前記駆動TFTをOFFにした状態で、前記駆動TFTと前記発光素子とを含む前記画素の容量を測定するように、前記スイッチを制御する画素容量測定制御を行い、
    前記演算部は、前記ON状態容量測定制御の下で得られた容量と前記画素容量測定制御の下で得られた容量とから、前記発光素子の容量を算出する
    検査装置。
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