JP4518123B2 - 表示パネル及びパネル検査装置 - Google Patents

Description

この明細書で説明する発明は、アクティブマトリクス駆動型表示パネルの画素位置を短時間で特定するための技術に関する。なお発明は、表示パネル及びパネル検査装置としての側面を有する。

近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として様々な表示技術が提案されている。例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）のようにバックライトを使用する非自発光型の表示技術やプラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置その他の自発光型の表示装置が提案されている。

これらフラットパネルディスプレイの駆動には、パッシブマトリクス駆動方式とアクティブマトリクス駆動方式があるが、昨今ではアクティブマトリクス駆動方式の採用が主流である。

ここでは、有機ＥＬ表示装置を例に、アクティブマトリクス駆動方式に対応した画素回路の従来構造と技術課題を説明する。

図１に、画素回路の平面構成例を示す。なお図１は、１画素が３つのサブ画素で構成される場合のパターン例である。因みに、３つのサブ画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色である。

図１に示すように、複数のサブ画素を横断するように画素制御線１が配置され、各サブ画素に対応する映像信号線３が画素制御線１と直交するように配置される。また、各サブ画素回路内には薄膜トランジスタが配置され、画素制御線１や映像信号線３に接続されている。なお、画素回路内の構成自体は周知である。

ところで、昨今の表示装置では、表示領域の大型化と高精細化が進んでおり、画素ピッチが次第に小さくなっている。
これに伴い、表示パネルの製造過程でダスト等による配線の断線、隣接配線間でのショート、配線クロス部における層間ショート等の不良発生確率が上昇している。

特に、いわゆる薄膜トランジスタや配線作成工程での不良は致命的である。このため、薄膜トランジスタの成膜工程作成後に電気検査が実行され、不良箇所の検出と修繕が必要である。

このため、下記特許文献等に電気検査方法が多数提案されている。
特開２００４−１０２２６０号公報 特開２００４−３４７７４９号公報 特開２００３−５０３８０号公報

一般には、これらの検査方法を用いて欠陥箇所を特定し、レーザー光を用いて修繕する方法が採用されている。
ところで、昨今のように表示装置が大型であると、レーザー照射口やレーザー照射口に付属するカメラの移動量が多くなる。

その上、不良箇所の位置検出や修繕の度に、精密なアライメント動作を必要とするのは、生産タクトの面から好ましくない。
また、図１中に示したように、画素ピッチが約２００μｍ程度であるのに対し、カメラ視野の直径は約３０μｍ程度である。

これは修繕箇所が、通常３０μｍ以下であるためである。しかし、この視野範囲で、表示領域上の多数の不良箇所を検出し又は修繕するのには非常に長い時間が必要である。

そこで、発明者は、Ｎ本の画素制御線と、当該画素制御線と直交するＭ本の映像信号線と、Ｎ本の画素制御線とＭ本の映像信号線の各交点に配置される画素回路とで構成された表示領域を有するアクティブマトリクス駆動型の表示パネルにおいて、画素回路内の映像信号線に位置識別パターンをｚ本（ｚは自然数）飛ばしで配置し、異なる種類の位置識別パターンを表示画面領域の外縁に実装される回路の違いに応じて使い分ける構造を提案する。

また同様に、発明者は、Ｎ本の画素制御線と、当該画素制御線と直交するＭ本の映像信号線と、Ｎ本の画素制御線とＭ本の映像信号線の各交点に配置される画素回路とで構成された表示画面領域を有するアクティブマトリクス駆動型の表示パネルにおいて、画素回路内の映像信号線に位置識別パターンをｚ本（ｚは自然数）飛ばしで配置する構造を提案する。

勿論、画素制御線と映像信号線の両方に位置識別用のパターン構造を配置することもできる。なお、識別用の構造は、凸形状でも凹形状でも良い。

発明者の提案する位置識別パターンの表示領域内への配置（画素回路内への配置）により、不良位置の検出や修繕に要する時間を短縮し、製造タクトを向上させることができる。

以下、発明を、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬパネルモジュールに搭載する場合について説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。

（Ａ）全体構成
図２に、有機ＥＬパネルモジュール１１の平面構成例を示す。有機ＥＬパネルモジュール１１は、ガラス基板１３上にアクティブ駆動方式に対応した画素回路をマトリクス状に配置した表示領域１５を形成した構成を有している。

なお、表示領域１５の外周には、走査信号供給ＴＡＢ１７、映像信号供給ＴＡＢ１９及び電源供給ＴＣＰ２１が接続されている。これら配線の接続パッドからはＮ本の画素制御線１、Ｍ本の映像信号線３に接続される。なお、表示領域１５より約１〜２ｍｍ大きい有機膜２３が形成されている。また、その外側にはカソード膜２５が成膜されている。図示していないが封止材を塗布した後、対向ガラス２７を装着する。

（Ｂ）有機ＥＬパネルの構成
（Ｂ−１）形態例
図３に、形態例に係る有機ＥＬパネルを構成する画素回路の平面構成例を示す。なお、図３には図１との対応部分に同一符号を付して示す。

図３の場合も複数のサブ画素を横断するように画素制御線１が配置され、各サブ画素に対応する映像信号線３が画素制御線１と直交するように配置される。また、各サブ画素回路内には薄膜トランジスタが配置され、画素制御線１や映像信号線３に接続されている。

ただし、この形態例に係る画素回路では、画素制御線１と映像信号線３のそれぞれに位置識別パターン（突起パターン３１及び３３）を数本置きに配置する。例えば図４に示すように、画素制御線１に形成する突起パターン３１はｋ（ｋは自然数）本飛ばしに形成する。また例えば映像信号線３に形成する突起パターン３３はｚ（ｚは自然数）本飛ばしに形成する。

ここでの数ｋと数ｚはそれぞれ独立に設定することができる。もっとも、図３及び図４は、数ｋと数ｚが同数である場合（すなわち、同じ画素回路内に出現する場合）について表している。勿論、数ｋと数ｚが異なれば、１つの画素回路内にはいずれか一方の突起パターンのみが出現することになる。

因みに図４の場合に数ｋ及び数ｚがいずれも「１」であれば、突起パターン３１及び３３は、それぞれ奇数本目の画素制御線１と映像信号線３の交点に位置する画素回路内に出現する。また例えば、図４の場合に数ｋ及び数ｚが「９」であれば、突起パターン３１及び３３は、それぞれ１０ｑ＋１（ｑは自然数）本目の画素制御線１と映像信号線３の交点に位置する画素回路内に出現する。

また例えば、図４の場合に数ｋ及び数ｚが「９９」であれば、突起パターン３１及び３３は、それぞれ１００ｑ＋１（ｑは自然数）本目の画素制御線１と映像信号線３の交点に位置する画素回路内に出現する。
また例えば、画素単位（この例の場合、３つのサブ画素単位）を単数又は複数単位で位置を特定できるように数ｋ及びｚを決定しても良い。

このように、表示領域１５内の全面に画素位置の確認に使用可能な突起パターン３１及び３３を配置することで、画面サイズの大きい表示パネルでも、任意の画素位置の検出や位置合わせが容易になる。特に、目視検査の場合には、このような位置識別用の突起パターンが表示領域内にあることが大いに役に立つ。

なお、これらの突起パターン３１及び３３の段差Ｄや幅Ｗは、製造限界の寸法以上であれば任意である。例えば図５に示すように、画素制御線１や映像信号線３の線幅が１０μｍの場合、段差Ｄ及び幅Ｗをいずれも３μｍとする。勿論、将来的には識別効率を考慮してより小さい寸法でのパターンが考えられる。

また、段差Ｄや幅Ｗの長さは同じである必要はなく、一方が他方より長くても良い。また、突起パターン３１及び３３の寸法は、周辺配線との間で短絡が生じない範囲で大きくすることができる。基本的に、突起パターン３１及び３３の寸法が大きいほど、パターン検出が容易となる。特に、目視の場合には見つけやすくなる。もっとも、突起パターン３１及び３３の寸法にはレイアウト上の制限があるので無制限に大きくなることはない。

また、突起パターン３１及び３３を画素制御線１や映像信号線３に追加すれば、おのずとこれら配線の容量が増加するが、その増加分は配線本来の容量に対してわずかであり、駆動動作への影響はほとんど無視できる。
なお、突起パターン３１及び３３ではなく、アイランド状に位置識別マークを画素回路内に配置することも可能である。

ただし、この場合には、位置識別パターンとして識別可能な最小限のサイズを確保するだけでは足りず、周辺の配線との間での配線間ショートを防ぐために十分な空間を確保する必要がある。このため、昨今のように高精細化した画素回路では、十分な空間を確保できないか、開口率を低下させることにも通じる。この観点からも、画素制御線１及び映像信号線３から直接突起する形態例の位置識別パターンは合理的である。

また、この形態例の場合には、画素制御線１及び映像信号線３の両方に突起パターン３１及び３３を形成しているが、いずれか一方のみに形成しても良い。なお、この場合、ｋ＋１本目又はｚ＋１本目に位置する配線上の全ての画素回路内に突起パターン３１又は３３を形成しても良い。

（Ｂ−２）他の形態例
前述の形態例の説明では、位置識別パターンが矩形形状の突起パターンである場合について説明した。
しかし、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）に示すように、他の形状や構造を採用することもできる。

すなわち、位置識別用の構造として、図６（Ａ）に示すような三角形状の突起を用いても良いし、図６（Ｂ）に示すような半円形状の突起を用いても良い。また、位置識別用の構造として、図６（Ｃ）に示すような楕円形状の突起を用いても良いし、図６（Ｄ）に示すような台形形状の突起を用いても良い。

また、前述の形態例の説明では、突起パターンが１つの場合について説明した。しかし、図７（Ａ）に示すように２つの突起パターンを並べた個性を採用しても良い。また、図７（Ｂ）に示すように、形状を異にする２種類の突起パターンを採用しても良い。勿論、３つ以上の突起パターンを配置することも原理的には可能である。

図８（Ａ１）及び（Ａ２）に示す２種類の突起パターンを場所に応じて使い分けても良い。この場合、２種類の突起パターンの出現位置や出現頻度を把握しておくことで、撮像視野が狭くても表示領域内の位置関係を容易に識別することが可能になる。

例えば表示領域１５の外縁に実装されるＴＡＢやドライバＩＣの違いに応じてそれぞれ異なるパターンを使い分ければ、表示領域内で観察される位置識別パターンの違いから画面内のおおよその位置関係を把握することもできる。

なお、前述した形態例の説明では、位置識別用の構造として凸形状のパターンを例示したが、図９に示すように凹形状のパターンを採用しても良い。例えば図９（Ａ）に示すような三角形状の切り込みパターンや図９（Ｂ）に示すような半円形状の切り込みパターンを採用しても良い。

（Ｃ）パネル検査装置
（Ｃ−１）形態例１
図１０に、前述した位置識別パターンが表示領域内に形成された有機ＥＬパネル４１の検査装置例を示す。なお、図１０は、不良画素の位置座標の検出機能を搭載するパネル検査装置を表している。

従って、図１０では、検出された不良画素の位置座標の検出機能に関連する機能ブロック構成のみを示す。
図１０に示すパネル検査装置は、撮像カメラ４３、移動部４５、パターン比較部４７及び位置特定部４９で構成される。

なお、撮像カメラ４３は、いわゆる顕微鏡に相当する拡大機能付きの撮像デバイスである。
また、移動部４５は、有機ＥＬパネル４１と撮像カメラ４３を相対的に移動させる可動デバイスである。

移動部４５は、例えば有機ＥＬパネル４１を設置した台座の可動デバイス又は撮像カメラ４３を装着した可動機構の可動デバイスとして構成される。なお、この形態例に係る移動部４５は、撮像範囲内での移動も位置識別パターンの出現周期に相当する範囲での移動も可能なものとする。

パターン比較部４７は、撮像パターンと位置識別パターンとの比較処理を実行する処理ユニットである。
位置特定部４９は、移動開始から移動終了までの移動量に基づいて移動開始位置の有機ＥＬパネル内の画素位置を特定する処理ユニットである。

図１１に、当該パネル検査装置で実行される位置検出動作を説明する。なお、図１１は、既に不良検査処理により不良箇所に撮像カメラ４３の撮像範囲が位置決めされているものとする。

この状態において、パネル検査装置は、現在の不良画素を中心として位置識別パターンの出現周期の範囲で撮像範囲を相対的に移動させ、不良画素の周辺にある位置識別パターンを探索する（処理Ｓ１）。

なお、位置識別パターンの探索はパターン比較部４７により実行される。この探索処理の際、パターン比較部４７と移動部４５は連動し、撮像範囲の移動範囲を設定する。また、位置識別パターンの探索中における移動情報は、移動部４５から位置特定部４９へと与えられる。

やがて、不良箇所の周辺範囲で位置識別パターンが検出されると、探索動作の開始位置（初期位置）から当該位置識別パターンが最初に検出された位置までの移動量が検出される（処理Ｓ２）。この移動量は、位置特定部４９が保持する。

この後、パネル検査装置は、位置識別パターンが最初に検出された配線と直交する方向に、その位置識別パターンの出現周期で撮像範囲を移動させ、その移動回数をカウントする（処理Ｓ３）。
やがて、有機ＥＬパネル４１の外縁まで達すると、現在の移動動作を停止する。この時点で、不良箇所からある方向への有機ＥＬパネル外縁までの移動量が確定する。

パネル検査装置は、この移動量に基づいて不良箇所の座標情報に換算する（処理Ｓ４）。例えば移動方向が画素制御線１に直交する方向であり、不良箇所から最初の位置識別パターンの検出までの移動量が画素換算でｙ個、位置識別パターンの出現周期の移動回数がｎ個である場合、不良箇所のある画素制御線１の位置はｎ×（ｋ＋１）＋ｙで与えられる。

なお、映像信号線３と直交する方向の位置情報が必要な場合には、例えば有機ＥＬパネル４１の外縁位置から再び不良箇所まで戻り、映像信号線３に直交する方向についての位置識別パターンの検出と移動動作を繰り返すことにより求めることができる。

また例えば画素制御線１と直交する方向への移動で達した有機ＥＬパネル４１の外縁位置を起点として映像信号線３と直交する方向への探索動作により、起点周辺に位置する映像信号線３の位置識別パターンを検出し、当該検出位置から位置識別パターンの出現周期による移動動作を繰り返すことにより、映像信号線３と直交する方向の位置情報を特定しても良い。

なお、位置識別パターンの出現周期での移動動作では、移動誤差を修正する目的で移動のたびに位置識別パターンを撮像画像から画像検出する動作を実行しても良いが、移動動作の精度が確保される場合には画像処理を省略して移動時間を短縮することもできる。いずれにしても、１本ずつ配線の数を数える場合に比して不良箇所の存在する画素位置の特定までの時間を大幅に短縮することができる。

結果的に、製造タクトの短縮を実現できる。特に、検査範囲が広範囲になる高精細の大型パネルの場合には、１枚当たりの処理時間の短縮効果が期待される。

（Ｃ−２）形態例２
図１２に、前述した位置識別パターンが表示領域内に形成された有機ＥＬパネル５１の検査装置例を示す。なお、図１２は、事前に与えられた不良箇所に修繕領域を位置合わせする機能を搭載するパネル検査装置を表している。

従って、図１２では、修繕領域の移動機能に関連する機能ブロック構成のみを示す。
図１２に示すパネル検査装置は、撮像カメラ５３、パターン比較部５５、位置特定部５７及び移動部５９で構成される。

なお、撮像カメラ５３は、いわゆる顕微鏡に相当する拡大機能付きの撮像デバイスである。
また、パターン比較部５５は、撮像パターンと位置識別パターンとの比較処理を実行する処理ユニットである。

位置特定部５７は、パターンの比較結果に基づいて現在位置を特定する処理ユニットである。
移動部５９は、有機ＥＬパネル５１と撮像カメラ５３を相対的に移動させる可動デバイスである。

移動部５９は、例えば有機ＥＬパネル５１を設置した台座の可動デバイス又は撮像カメラ５３（不図示のレーザー出力部を含む。）を装着した可動機構の可動デバイスとして構成される。なお、この形態例に係る移動部５９は、撮像範囲内での移動も位置識別パターンの出現周期に相当する範囲での移動も可能なものとする。

図１３に、パネル検査装置で実行される位置検出動作を説明する。まず、パネル検査装置は、事前の不良検査処理により不良箇所の位置座標を取得する（処理Ｓ１１）。この位置座標は、画素制御線１と映像信号線３のそれぞれについて与えられるものとする。

因みに、各位置座標は、位置識別パターンの出現周期での移動回数と当該移動周期以下の移動量に対応するサブ画素数として与えられるものとする。
位置座標を取得すると、パネル検査装置は、２つの位置座標のうち一方の位置座標に対応する座標への移動動作を実行する（処理Ｓ１２）。

例えば選択された移動方向への位置座標が、位置識別パターンの出現周期でのｎ回の移動と、サブ画素単位でのｙ回の移動として与えられる場合、パネル検査装置は、それぞれ対応する回数の移動動作を実行する。

この際、位置識別パターンの出現周期での移動時には移動量の確認のため撮像画像とのパターン比較処理を実行しても良い。もっとも、移動精度が高い場合には、この種の比較処理を省略して与えられた移動回数だけ移動動作を繰り返す。

なお、移動動作の実行のたび移動量が目標値と一致するかの判定処理が実行され（処理Ｓ１３）、否定結果が得られている間は、移動動作が繰り返し実行される。勿論、一方の移動方向への移動が完了した後は、別の移動方向についての移動動作が繰り返し実行される。

このように、位置識別パターンが形成された有機ＥＬパネル５１の場合には、移動中も必要に応じて位置識別パターンの識別と計数により、移動動作の高速性と同時に位置決め精度を高めることができる。結果的に、製造タクトの短縮を実現できる。特に、検査範囲が広範囲になる高精細の大型パネルの場合には、１枚当たりの処理時間の短縮効果が期待される。

（Ｄ）製品例
（Ｄ−１）パネル形態
前述の説明では、図２に示す構成の有機ＥＬパネルモジュール１１について説明した。しかし、有機ＥＬパネルモジュール１１から走査信号供給ＴＡＢ１７や映像信号供給ＴＡＢ１９等の実装を取り外した形態のパネルにも適用できる。

（Ｄ−２）電子機器
前述した有機ＥＬパネルモジュール１１は、各種の電子機器に実装した商品形態でも流通される。以下、他の電子機器への実装例を示す。

図１４に、電子機器のシステム構成例を示す。図１４に示すように、電子機器６１は、前述したパネル構造を採用する表示パネルモジュール６３とシステム制御部６５で構成される。システム制御部６５は、電子機器全体のシステムを制御する処理ユニットであり、例えばＣＰＵで構成される。この他、電子機器の用途に応じたインターフェースで構成される。

図１５に、電子機器がテレビジョン受像機の場合の外観例を示す。図１５に示すテレビジョン受像機７１は、フロントパネル７３の正面に表示パネルモジュール６３を配置した構造を有している。

図１６に、電子機器がデジタルカメラの場合の外観例を示す。なお、図１６（Ａ）はデジタルカメラの正面側（被写体側）外観例であり、図１６（Ｂ）はデジタルカメラの背面側（撮影者側）外観例である。

デジタルカメラ８１は、保護カバー８３、撮像レンズ部８５、表示パネルモジュール６３、コントロールスイッチ８７、シャッターボタン８９その他で構成される。

図１７に、電子機器がビデオカメラの場合の外観例を示す。ビデオカメラ９１は、本体９３の前方に被写体を撮像する撮像レンズ９５、撮影のスタート／ストップスイッチ９７及び表示パネルモジュール６３が配置される。

図１８に、電子機器が携帯電話機の場合の外観例を示す。図１８に示す携帯電話機１０１は折りたたみ式であり、図１８（Ａ）が筐体を開いた状態の外観例であり、図１８（Ｂ）が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。

携帯電話機１０１は、上側筐体１０３、下側筐体１０５、連結部（この例ではヒンジ部）１０７、主表示パネルモジュール１０９、補助表示パネルモジュール１１１、ピクチャーライト１１３、撮像レンズ１１５で構成される。なお、主表示パネルモジュール１０９及び補助表示パネルモジュール１１１が表示パネルモジュール６３に対応する。

図１９に、電子機器がコンピュータの場合の外観例を示す。コンピュータ１２１は、下型筐体１２３、上側筐体１２５、キーボード１２７及び表示パネルモジュール６３で構成される。

これらの他、表示パネルモジュール６３は、オーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書その他の電子機器にも搭載できる。

（Ｄ−３）他の表示デバイス
前述した形態例の説明では、表示パネルモジュールが有機ＥＬパネルモジュールの場合について説明した。
しかしながら、前述したパネル構造は、有機ＥＬパネルモジュール以外の自発光表示パネルモジュールや非自発光型表示パネルモジュールにも適用できる。

（Ｄ−４）その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。例えば各種係数と階調レベルの範囲との対応関係は前述した例以外にも適用できる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。

画素回路の平面構成例を示す図である（従来例）。 表示パネルモジュールの平面構成例を示す図である。 形態例で説明する画素回路の平面構成例を示す図である。 位置識別パターンの配置例を示す図である。 位置識別パターンの実寸例を示す図である。 位置識別パターンの他の形態例を示す図である。 位置識別パターンの他の形態例を示す図である。 位置識別パターンの他の形態例を示す図である。 位置識別パターンの他の形態例を示す図である。 パネル検査装置例を示す図である。 検査手順例を示すフローチャートである。 パネル検査装置例を示す図である。 検査手順例を示すフローチャートである。 電子機器の機能構成例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。

符号の説明

１１ 有機ＥＬパネルモジュール
３１ 突起パターン
３３ 突起パターン

Claims (4)

1. Ｎ本の画素制御線と、当該画素制御線と直交するＭ本の映像信号線と、前記Ｎ本の画素制御線と前記Ｍ本の映像信号線の各交点に配置される画素回路とで構成された表示画面領域を有するアクティブマトリクス駆動型の表示パネルにおいて、
   前記画素回路内の映像信号線には、位置識別パターンがｚ本（ｚは自然数）飛ばしで配置され、異なる種類の前記位置識別パターンが前記表示画面領域の外縁に実装される回路の違いに応じて使い分けられている
   ことを特徴とする表示パネル。
2. 請求項１に記載の表示パネルにおいて、
   前記位置識別パターンは、表示領域の全域に分散的に配置される
   ことを特徴とする表示パネル。
3. 請求項１に記載の表示パネルにおいて、
   前記位置識別パターンは、凹形状である
   ことを特徴とする表示パネル。
4. 請求項１に記載の表示パネルは、非自発光型の表示パネルである
   ことを特徴とする表示パネル。