JPH0648552Y2 - Ｔｆｔ基板検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に使
用されるTFT（薄膜トランジスタ）基板を非接触で検査
するTFT基板検査装置に関する。

〔従来の技術〕

液晶テレビ等に使用される液晶表示装置としては、高コ
ントラスト及び高時分割駆動が要求されるため、アクテ
ィブマトリクス型を用いることが提案されている。この
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、TFT基板と
これに対向するもう一方の基板との間に液晶を封入した
構成を有している。上記TFT基板は、第５図に示すよう
に、透明な基板１上に、ITO等でできた透明な画素電極
２と、ａ−Si（アモルファスシリコン）からなる半導体
膜を備えたTFT3とがマトリクス状に複数配列されると共
に、これらの間を縫って縦横にデータライン４とゲート
ライン５が配線されている。TFT3のソースＳ、ドレイン
Ｄ、ゲートＧはそれぞれ画素電極２、データライン４、
ゲートライン５に接続されている。

上記構成からなるTFT基板では、その製造工程におい
て、TFT3に欠陥が生じたり、あるいはTFT3と画素電極
２、TFT3とデータライン４もしくはTFT3とゲートライン
５との接続不良が生じる場合がある。そのため、上記の
欠陥や不良等があるかを検査する必要がある。従来、こ
のような検査を行うためのTFT基板検査装置としては、
第５図に示したデータライン４とゲートライン５の入力
側の端子4a、5aにそれぞれ所定の電圧パルスを印加する
ための固定針と、画素電極２上の電圧を測定するための
針式のプローブとを備えたものが知られている。すなわ
ち、上記用固定針を端子4a、5aに接続させ電圧パルスを
印加して、それに対応する画素電極２上に上記プローブ
を接触させて電圧を測定し、もし画素電極２上から所定
の電圧が得られなければ、そこに接続されているTFT3の
欠陥あるいは接続不良と判断するものである。

〔従来技術の問題点〕

上記従来のTFT基板検査装置では、針をプローブとして
使用し、このプローブを画素電極２上に直接に接触させ
なければならないため、以下のａ〜ｃのような問題が生
じる。

a.プローブと画素電極２との間に接触抵抗が生じてしま
い、この接触抵抗の影響で画素電極２上の電圧を正確に
測定することが困難になる。

b.画素電極２がプローブによって傷つきやすく、このよ
うな損傷はTFT基板の製造段階では発見されにくいた
め、最終的に得られる液晶表示装置において点欠陥が生
じることになる。

c.プローブを各画素電極２上に確実に接触させていかな
ければならないため、検査に多くの時間がかかってしま
う。

〔考案の目的〕

本考案は、上記従来の問題点に鑑み、画素電極を傷つけ
ることなく、短時間で正確に検査できるTFT基板検査装
置を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上記目的を達成するため、TFT基板の画素電
極に紫外線を照射することによって発生する光電子を検
知し、この検知した光電子の数量を検出することにより
前記TFT基板の欠陥を発見できるようにしたことを要点
とする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本考案の一実施例の構成図である。

同図において、第５図に示したと同様なTFT基板10がＸ
−Ｙステージ11上に載置されている。このＸ−Ｙステー
ジはTFT基板10を図面の左右方向（Ｘ方向）及び図面の
垂直方向（Ｙ方向）に異動させる装置である。このＸ−
Ｙステージ11の斜め上方には、紫外線ランプ12、モノク
ロメータ13及びレンズ14からなる紫外線照射手段が配置
されている。この紫外線照射手段では紫外線ランプ12で
紫外線を発生させ、この紫外線をモノクロメータ13で単
色化して単一エネルギの紫外線にし、これをレンズ14で
細く絞ってビームにしてTFT基板10上に照射する。

TFT基板10の上方には、上記の紫外線照射によってTFT基
板10上に発生した（この発生原理については後述する）
光電子ｅを検出してその数を計数するための手段とし
て、検知器15及び計数装置16が配置されている。ここで
は、上記光電子ｅによって電離された大気中の酸素O⁺を
検知器15で検知して電圧パルスに変換し、このパルス数
を計数装置16で計数することにより、光電子ｅの放出強
度を検出する。

また、TFT基板10のデータライン４及びゲートライン５
（第５図参照）に任意の電圧パルスを印加するための電
圧印加手段として、電圧パルスジェネレータ17及び針式
のプローブ18、19を備えている。この電圧印加手段で
は、電圧パルスジェネレータ17でデータ信号とゲート信
号に相当する電圧パルスを発生させ、これらのパルスを
それぞれプローブ18、19を介してTFT基板10の各ライン
の端子4a、5a（第５図参照）に印加する。

上述したＸ−Ｙステージ11や検知器15、計数装置16及び
電圧パルスジェネレータ17等は制御装置20によって制御
されており、計数装置16の計数結果は制御装置20によっ
て表示装置（例えばCRT）21に表示されるようになって
いる。また、紫外線の光量を測定するための光量測定装
置22や、TFT基板10上のパターンを確認するための光学
顕微鏡23も設けられている。

上記実施例からなるTFT基板検査装置において、TFT基板
10の画素電極２上に、あるエネルギ以上の紫外線を照射
すると、そこから光電子ｅが放出され、これを検出する
ことにより画素電極２上の電圧を知ることができる。そ
の原理について、第２図に示す１組の画素電極２及びTF
T3を例にとり、第３図及び第４図を参照しながら以下に
述べる。但しここでは、TFT3に欠陥はなく、また接続不
良もないものとする。

まず第２図において、TFT3を介して画素電極２に加わる
電圧が0Vの場合（すなわちVa＝０の場合）、画素電極２
のフェルミレベルは、第３図（ａ）に示すように、表面
レベルよりも仕事関数φだけ低い。よって、この仕事関
数φに等しいか、もしくはそれ以上のエネルギを持つ紫
外線を画素電極２上に与えてやれば、そこから大気中に
光電子ｅが飛び出してくる。そして紫外線のエネルギが
仕事関数φを越して大きくなるに従い、光電子数は第４
図に示す様に急激に増加していく。なお、画素電極２あ
ITOでできている場合、その仕事関数φは約3.5eVであ
り、これに等しいエネルギを持つ紫外線の波長λは約35
0nmである。

一方、画素電極２にTFT3を介し電圧Va（＞０）が印加さ
れた場合は、画素電極２のフェルミレベルが、第３図
（ｂ）に示す様に、Va＝０の場合よりも印加電圧Vaの分
だけ低くなる。よって、この場合は、少なくとも仕事関
数φに電圧Vaを加えたエネルギを持つ紫外線を画素電極
２上に与えないと、光電子ｅは飛び出すことができな
い。

これらのことから、仕事関数φよりもっと高いエネルギ
の紫外線を画素電極２上に照射し、これによって放出さ
れる光電子の数を検出すれば、上記紫外線のエネルギの
大きさに基づいて画素電極２への印加電圧の大きさを知
ることができる。例えば画素電極２にITOを用いた場
合、紫外線の波長λとして365nmから200nmまで使用する
と、そのエネルギを3.4V〜6.2Vまで変化させることがで
きるので、画素電極２上の電圧を0Vから2.8Vまで判定で
きることになる。

次に、第１図に示した本実施のTFT基板検査装置を用い
てTFT基板10を検査する場合の検査手順について説明す
る。

まず、TFT基板10の各ラインの任意の端子4a、5aにそれ
ぞれプローブ18、19を接触させる。この状態でデータ信
号（第２図の電圧Vaに等しい）とゲート信号に相当する
電圧パルスを電圧パルスジェネレータ17で発生させるこ
とにより、データライン４とゲートライン５に上記の電
圧パルスを印加する。

一方、紫外線ランプ12で紫外線を発生させ、これをモノ
クロメータ13で単一エネルギ（単一波長λ）の紫外線に
し、レンズ14で絞ってTFT基板10上に照射する。この
時、紫外線が画素電極２上に照射されていることを、光
学顕微鏡23で確認する。そして、上記電圧パルスの印加
時に放出された光電子ｅの数（実際は、この光電子ｅに
よって電離された大気中の酸素O⁺の数）を検知器15で検
知し計数装置16でその数を計数する。この検出結果は表
示装置21に表示される。

以上のようにして光電子数を検出しながら、上記紫外線
の波長（エネルギ）を例えば365nmから200nmまで（3.4V
から6.2Vまで）変化させていく。もし、その途中で光電
子数が急に増加した場合は、その時の紫外線の波長か
ら、前述した原理により画素電極２上の電圧を知ること
ができる。その電圧が所定の電圧よりも低ければ、上記
画素電極２に接続されているTFT3に欠陥があるか、ある
いは接続不良が生じていると判断することがてきる。以
降、上述した検査を繰り返して、プローブ18、19の接触
位置及び紫外線の照射位置を順次移動させながら全ての
画素電極２に対して同様な検査を行うことにより、TFT
基板10全体の検査が完了する。なお、紫外線の照射位置
の移動は、Ｘ−Ｙステージ11を所定の方向に移動させる
ことにより行う。

本実施例のTFT基板検査装置によれば、画素電極２上に
紫外線を照射して非接触で電圧を測定することができ
る。従って、従来の針式のプローブを用いた場合のよう
に画素電極２との間の接触抵抗が測定精度に悪影響を与
えるようなことがなく、よって正確な測定が可能にな
る。また、非接触式であることから、検査中に画素電極
２が損傷を受けることは全くなく、よって液晶表示装置
を製造するにあっての歩留りを向上させることができ
る。更に、複数の画素電極を順次検査していく場合、従
来の針式のプローブのように画素電極上に確実に接触さ
せるという操作が不要であり、単に紫外線の照射位置を
移すだけで済むことから、検査の手順が極めてスムーズ
になり、よって検査時間を著しく短縮することができ
る。

なお、上記実施例ではＸ−Ｙステージ11を移動させて紫
外線の照射位置を変えていたが、逆に紫外線ランプ12、
モノクロメータ13、レンズ14からなる紫外線照射手段を
移動させることにより紫外線の照射位置を変えるように
してもよい。また紫外線のビームをTFT基板10上で走査
させるようにしてもよい。更に、紫外線ビームの上記走
査に応じて得られる光電子の検出結果を、表示装置（CR
T）21にTFTパネルに対応させて映し出すようにしてもよ
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、TFT基板の画素
電極上の電圧を非接触で測定することができるので、画
素電極に損傷を与えることなく、非常に短時間で、かつ
正確に検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成図、 第２図は同実施例による電圧測定の原理を説明するため
の図、 第３図（ａ）及び（ｂ）はVa＝０の時及びVa＞０の時に
おける画素電極２のエネルギ準位を示す図、 第４図はVa＝０における紫外線のエネルギと光電子数と
の関係を示す図、 第５図はTFT基板の平面図である。 10……TFT基板、 11……Ｘ−Ｙステージ、 12……紫外線ランプ、 13……モノクロメータ、 14……レンズ、 15……検知器、 16……計数装置、 17……電圧パルスジェネレータ、 18、19……プローブ、 20……制御装置、 21……表示装置、 22……光量測定装置．

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にマトリクス状に配設された複数の
   薄膜トランジスタと、これら薄膜トランジスタ毎に接続
   された複数の画素電極とを備えた薄膜トランジスタ基板
   と、この薄膜トランジスタ基板の各画素電極に電圧を印
   加する電圧印加手段と、単一エネルギを持つ紫外線を前
   記画素電極上に照射する紫外線照射手段と、前記紫外線
   の照射により前記画素電極から発生する光電子を検知す
   る検知手段と、この検知手段により検知された光電子の
   数を計数する光電子数計数手段と、この光電子数計数手
   段により計数された数値を表示する表示手段とを備えた
   ことを特徴とするTFT基板検査装置。