JPWO2004109375A1 - 基板の検査方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、検査装置の設計変更や修正の機会を低減し、液晶表示装置の製品価格の上昇を抑えることができる基板の検査方法を提供する。本発明の検査方法では、第1アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線と第2アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線の両方に短絡する共通端子(101b)を基板上に形成する。共通端子(101b)から第1アレイ領域及び第2アレイ領域の両方に電気信号を供給する。画素電極に対して電子ビームを照射し、画素電極から放出される2次電子の情報によって画素電極に関する検査を行う。

Description

この発明は、基板の検査方法に関する。
液晶表示装置は、ノート型パーソナルコンピュータ(ノートPC)のディスプレイ部、携帯電話器のディスプレイ部、テレビジョン受像機のディスプレイ部など種々の個所に使用されている。液晶表示装置は、複数の画素電極がマトリクス状に配置されるアレイ基板と、複数の画素電極に対向する対向電極を有した対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に保持される液晶層とを有する。
アレイ基板は、マトリクス状に配列される複数の画素電極、複数の画素電極の行に沿って配置される複数の走査線、複数の画素電極の列に沿って配列される複数の信号線、及びこれら走査線と信号線の交差位置近傍に配置される複数のスイッチング素子を有する。
アレイ基板のタイプとして、2つのタイプがある。即ち、スイッチング素子が、アモルファスシリコンの半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタであるアレイ基板と、スイッチング素子が、ポリシリコンの半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタであるアレイ基板とがある。ポリシリコンは、アモルファスシリコンより高いキャリア移動度を持つ。ここで、ポリシリコンタイプのアレイ基板では、画素電極用のスイッチング素子だけでなく、走査線及び信号線の駆動回路をアレイ基板に組み込むことができる。
上記のアレイ基板は、その製造過程において欠陥品を検出するために、検査工程を通ることになる。検査方法及び検査装置としては、特開平11−271177号公報、特開2000−3142号公報、U.S.P.5,268,638に開示された技術がある。
特開平11−271177号公報は、アモルファスタイプのLCD基板の検査において、点欠陥検査プロセスに特徴を持たせた技術が開示されている。ここでは、LCD基板の全面に直流成分の直射光を当て、アモルファスシリコン膜が光感応して導通状態となることを利用する。補助容量に蓄積された電荷のリーク量を検出することで、欠陥の状況を判断できる。特開2000−3142号公報に開示された技術では、電子ビームを画素電極に照射したとき、放出される2次電子は、薄膜トランジスタにかかっている電圧に比例することを利用している。U.S.P.5,268,638の技術でも、電子ビームを画素電極に照射したときに放出される2次電子を利用するものである。
ところで液晶表示装置の製品価格は、その製造設備のコストも大きな影響を受ける。製造設備には、上記した検査方法が必須であるが、検査装置の設計変更、修正などは多大な費用がかかることになる。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、検査装置の設計変更や修正の機会を低減し、ひいては液晶表示装置の製品価格の上昇を抑えることができる基板の検査方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る基板の検査方法は、第1アレイ領域と第2アレイ領域とを備え、前記第1アレイ領域および第2アレイ領域はそれぞれ、走査線と信号線とを含む配線と、前記走査線と信号線との交点近傍に形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を有している基板の検査方法において、前記基板上に、前記第1アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線と前記第2アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線との両方に短絡する共通端子を形成し、前記共通端子から前記第1アレイ領域および第2アレイ領域の両方に電気信号を供給し、前記画素電極に対して電子ビームを照射し前記画素電極から放出される2次電子の情報によって前記画素電極に関する検査を行う。
図1は本発明の実施の形態に係る正規パッド群と接続パッド群CPDpとの接続関係を示した平面図である。
図2は液晶表示装置の概略断面図である。
図3は図2に示した液晶表示装置の一部を示す斜視図である。
図4はマザー基板を利用して構成されたアレイ基板部の配列例を示す平面図である。
図5はアレイ基板の概略平面図である。
図6は図5に示したアレイ基板の画素領域の一部を拡大して示す概略平面図である。
図7は図6に示したアレイ基板を備えた液晶表示装置の概略断面図。
図8は電子ビームテスタを含む基板の検査装置の概略構成図である。
図9はアレイ基板部の要部を示す平面図である。
図10は基板の検査方法を説明するためのフローチャートである。
図11はアレイ基板の変形例を示す概略平面図である。
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る基板の検査方法について詳細に説明する。始めに、ポリシリコンタイプのアレイ基板を有した液晶表示装置について説明する。
図2および図3に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板101aと、このアレイ基板101aに所定の隙間を保持して対向配置された対向基板102と、これら両基板に狭持された液晶層103とを備える。アレイ基板101aおよび対向基板102は、スペーサとして柱状スペーサ127により所定の隙間を保持している。アレイ基板101aおよび対向基板102の周縁部同士はシール材160で接合されており、シール材の一部に形成された液晶注入口161は封止材162で封止されている。
図4を参照して、アレイ基板101aについて詳述する。図4には、アレイ基板101aより大きな寸法の基板としてのマザー基板100を示し、このマザー基板を利用して6つのアレイ基板が構成された例を示している。これらのアレイ基板101aは、マザー基板100の第1アレイ領域ないし第6アレイ領域に形成されている。以下、マザー基板100上に形成された状態のアレイ基板をアレイ基板部と称し、マザー基板100から分離独立した状態をアレイ基板と称する。
アレイ基板部101aを形成する際、一般に、マザー基板100を用いて形成されている。そして、複数のアレイ基板部101aの間には、複数の端子からなる接続パッド群CPDpが形成されている。本実施の形態において、接続パッド群CPDpを構成する共通端子は、第1アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線と第2アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線との両方に短絡することができる。
接続パッド群CPDpが形成される領域を、サブパッド群領域101bと称することにする。アレイ基板部101a、およびサブパッド群領域101bは、本発明の特有な点であり、これについては後で詳しく説明する。
更に、複数のアレイ基板部101aの一辺は、マザー基板101上に切り取りライン沿って並ぶ。また図4では現われていないが、各アレイ基板部101aの一辺には、駆動回路部としての走査線駆動回路40および信号線に接続される複数の端子からなる正規パッド群PDpを備えている。正規パッド群PDpは、それぞれ異なる信号を入力する他、検査用の信号を入出力するために用いられる。アレイ基板部101aは、後の工程で対向基板が貼りあわされた後、エッジeに沿って切断されることにより互いに分離され切出される。
図6に示すように、アレイ基板101a上の画素領域30には、複数の画素電極P1、P2、…がマトリクス状に配置されている。アレイ基板101aは、画素電極P1、P2、…に加えて、これら画素電極P1、P2、…の行に沿って配置された複数の走査線Y1、Y2、…、これら画素電極P1、P2、…の列に沿って配置された複数の信号線X1、X2、…を備える。更に、アレイ基板101aは、走査線Y1、Y2、…および信号線X1、X2、…の各交点近傍に配置されるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)SW1、SW2、…および各々複数の走査線を駆動する走査線駆動回路40を有する。
各TFTSW1、SW2、…は、走査線Y1、Y2、…を介して駆動された時に信号線X1、X2、…の信号電圧を画素電極Pに印加する。走査線駆動回路40は、アレイ基板101の端部に隣接するとともに画素領域30の外側領域に配置されている。走査線駆動回路40は、TFTSW1、SW2、…と同様なポリシリコンの半導体膜を用いたTFT素子を利用して構成している。以下、信号線X1、X2、…を信号線X、走査線Y1、Y2、…を走査線Y、画素電極P1、P2、…を画素電極P、およびTFTSW1、SW2、…をTFT素子SWとそれぞれ総称して説明する。
図6および図7を参照して、図5に示した画素領域30の一部をとり出して更に説明する。図6はアレイ基板の画素領域30を拡大して示す平面図、図7は液晶表示装置の画素領域を拡大して示す断面図である。アレイ基板101aはガラス基板等の透明な絶縁基板としての基板111を有する(図7)。画素領域30において、基板111上には、配線としての複数の信号線Xおよび複数の走査線Yがマトリクス状に配置され、信号線と走査線との各交点近傍にTFTSW(図6の円171で囲む部分参照)が設けられている。
TFTSWは、ポリシリコンで形成されソース/ドレイン領域112a、112bを有した半導体膜112と、走査線Yの一部を延在したゲート電極115bと、を有している。
また、基板111上には、補助容量素子131を形成するストライプ状の補助容量線116が複数形成され、走査線Yと平行に延びている。この部分に対応画素電極Pが形成されている(図6の円172で囲む部分と図7参照)。
詳細に述べると、基板111上には、半導体膜112と、補助容量下部電極113と、が形成され、これら半導体膜および補助容量下部電極113を含む基板上にゲート絶縁膜114が成膜されている。ここで、補助容量下部電極113は、半導体膜112と同様ポリシリコンで形成されている。ゲート絶縁膜114上に、走査線Y、ゲート電極115b、および補助容量線116が配設されている。補助容量線116および補助容量下部電極113はゲート絶縁膜114を介し対向配置されている。走査線Y、ゲート電極115b、および補助容量線116を含むゲート絶縁膜114上には層間絶縁膜117が成膜されている。
層間絶縁膜117上には、コンタクト電極121、および信号線Xが形成されている。コンタクト電極121は、それぞれコンタクトホールを介して、半導体膜112のソース/ドレイン領域112a、および画素電極Pにそれぞれ接続されている。コンタクト電極121は補助容量下部電極113に接続されている。信号線Xはコンタクトホールを介して、半導体膜のソース/ドレイン領域112bと接続されている。
コンタクト電極121、信号線X、および層間絶縁膜117に重ねて保護絶縁膜122が形成され、更に、保護絶縁膜122上には、それぞれストライプ状の緑色の着色層124G、赤色の着色層124R、および青色の着色層124Bが隣接し交互に並んで配設されている。着色層124G、124R、124Bはカラーフィルタを構成している。
着色層124G、124R、124B上には、ITO(インジウム・すず酸化物)等の透明な導電膜により画素電極Pがそれぞれ形成されている。そして、各画素電極Pは、着色層および保護絶縁膜122に形成されたコンタクトホール125を介してコンタクト電極121に接続されている。画素電極Pの周縁部は、補助容量線116および信号線Xに重なっている。ここで、画素電極Pに接続された補助容量素子131は、電荷を蓄積する補助容量として機能する。
着色層124R、124G上には、柱状スペーサ127が形成されている。全てを図示しないが、柱状スペーサ127は各着色層上に所望の密度で複数本形成されている。着色層124G、124R、124Bおよび画素電極P上には、配向膜128が形成されている。対向基板102は、透明な絶縁基板として基板151を有している。この基板151上には、ITO等の透明材料で形成された対向電極152、および配向膜153が順次形成されている。
図8を参照して、EBテスタを用いたアレイ基板部101aを含む基板の検査方法について説明する。マザー基板100上には、複数のアレイ基板部101aおよびサブパッド群領域101bが形成されている。検査は、基板上に画素電極Pを形成した後に行なわれる。
まず、信号発生器および信号解析器302に接続されるプローブ303は対応するサブパッド群領域101bのパッドに接続される。信号発生器および信号解析器302から出力される駆動信号はプローブ303、およびパッドを介して画素部203に供給される。駆動信号が画素部203に供給された後、その画素部には、電子線源301から放出される電子ビームEBが照射される。この照射によって画素部203から2次電子SEが放出され、この2次電子SEは、電子検出器DEで検出される。2次電子SEは、放出される個所の電圧に相関がある。電子検出器DEで検出した2次電子の情報は、画素部203の解析のために信号発生器および信号解析器302に送られる。ここで、電圧変化は、画素部203の状態を示している。また、信号発生器および信号解析器302に送られる2次電子の情報は、各画素部203のTFT素子の端子に供給する駆動信号に対する各画素部の諸性能を反映していることになる。これにより、各画素部203の画素電極Pの電圧の状態を検査することが可能である。つまり画素部203に欠陥がある場合、EBテスタによってその欠陥を検出することができる。
図では1つの画素部203を代表して示している。この検査装置では、隣り合うアレイ基板部101a、101aの各画素部を電子ビームが順次走査することができる。これは、プローブ303は、複数のアレイ基板部101a,101aの共通端子に対して接続可能であるからである。電子ビームの走査の結果得られた各画素部の2次電子の情報は、信号発生器および信号解析器302に取り込まれる。
図9には、アレイ基板部101aの一部を拡大し、その一部に設けられた正規パッド群PDpの例を示す。ここで、マザー基板100上には、このアレイ基板部101aと、このアレイ基板部の外側に位置したサブパッド群領域101bとが形成されている。サブパッド群領域101bは、検査後、対向基板を貼りあわせてから、切り取り線eに沿って切り取られる。
アレイ基板部101aの正規パッド群PDpは、配線を介して図5に示した走査線駆動回路40および信号線Xにそれぞれ接続されている。アレイ領域に配置された正規パッド群PDpを構成する端子の種類を分類した場合、ロジック端子、電源端子、検査端子、および信号入力端子に分類される。
ロジック端子は、端子CLKおよび端子STを有している。これら端子CLK、および端子STに入力される信号は、クロック信号、およびスタートパルス信号である。クロック信号およびスタートパルス信号は、走査線駆動回路40に入力する信号である。
検査端子は、シリアルアウト端子s/oである。このシリアルアウト端子s/oから出力される信号は、スタートパルス信号に応答する走査線駆動回路40のシフトレジスタ(s/r)から出力されるシリアル出力である。
電源端子としては、例えば端子VDD、および端子VSS等、複数の種類の端子がある。本実施の形態において、電源端子は、端子VDDおよび端子VSSの2つに分類される。端子VDD、および端子VSSに入力される信号は、ハイレベル用の電源、およびロウレベル用の電源である。
信号入力端子としては、VIDEO端子である。VIDEO端子に入力される信号は、例えば映像信号である。ここで、VIDEO端子は、数百から数千の端子であり、正規パッド群PDpの大きな割合を占めている。
一方、サブパッド群領域101bの所定の位置には共通の接続パッド群CPDpが設けられている。この共通の接続パッド群CPDpは、配線を介してアレイ基板部101aの正規パッド群PDpと接続されている。ここで、共通の接続パッド群CPDpと、正規パッド群PDpと、の接続関係が本発明の重要な点となる。
図1を参照して、正規パッド群PDpと、共通の接続パッド群CPDpとの接続関係の一例を説明する。マザー基板100上に配置された2つのアレイ基板部101a、101aを示しており、これらアレイ基板部は正規パッド群PDp1、PDp2をそれぞれ含む。共通の接続パッド群CPDpは、ハイレベル用の共通端子cVDD、ロウレベル用の共通端子cVSS、共通端子cCLK、共通端子cVIDEO、共通端子cST、および従属端子ds/oを含む。
正規パッド群PDp1、PDp2の各々の端子VDD、および端子VSSは、共通端子cVDD、共通端子cVSSと接続される。上記したことは、正規パッド群PDp1、PDp2の各々の端子VDD、および端子VSSには、共通のハイレベル用の電源、およびロウレベル用の電源を供給できるためである。正規パッド群PDp1、PDp2の各々の端子CLKは、共通端子cCLKと接続される。正規パッド群PDp1、PDp2の各々のスタートパルス端子STは、共通端子cSTと接続される。正規パッド群PDp1、PDp2の各々のVIDEO端子は、共通端子cVIDEOと接続される。正規パッド群PDp1、PDp2のシリアルアウト端子s/oは、それぞれ従属端子ds/oに接続される。
以上のように、共通の接続パッド群CPDpを設けることにより、接続パッド群の端子数は、正規パッド群PDp1、PDp2の端子数に比べて格段と低減される。
その他、正規パッド群PDp1、PDp2と、共通の接続パッド群CPDpを接続する際は、電気信号としてのハイレベル用の電源、ロウレベル用の電源、スタートパルス信号、映像信号、およびクロック信号のうつの少なくともいずれかの信号を供給する端子を接続すれば良い。すなわち、複数のアレイ基板部101aの端子に共通の入力信号を供給できる場合、共通の接続パッド群CPDpに共通の入力信号を供給するための端子を設ければ良い。
以上のように構成された複数のアレイ基板部101aの画素部をEBテスタにより検査する際、共通の接続パッド群CPDpの各端子にプローブを接続し、このプローブを介して画素部203の補助容量に電荷を蓄積する。そして電荷が蓄積された後、各画素部203に電子ビームを照射することにより各画素部から放出される2次電子を検出する。これにより、各画素部203の欠陥の有無を検査する。
図10には、上記したアレイ基板部101aを含む基板の検査プロセスを概略的に示している。検査が開始されると(ステップS1)、図示しない真空チャンバー内でアレイ基板部は、共通の接続パッド群CPDpを通じて複数のアレイ基板部101aの画素部の補助容量へ同時にチャージが行なわれる(ステップS2)。次いで、EBテスタにより各画素部が走査され、放出された2次電子が測定され、各画素部が検査され(ステップS3)、画素部の電圧が正常か否かを判定する(ステップS4)。不備のアレイ基板部が検出された場合には、リペア工程または破棄される。良好なアレイ基板部の場合は、次の工程へ送られ、先のサブ領域の切り取りが行なわれ(ステップS5)、検査が終了する(ステップS6)。
以上のように構成された、基板の検査方法および装置によれば、サブパッド群領域101bに検査用のパッド群として接続パッド群CPDpを配置している。複数のアレイ基板部101aの端子に共通の入力信号を供給する際、各アレイ基板部の端子には、共通の接続パッド群CPDpを介して共通の入力信号が供給される。上記のように共通の接続パッド群CPDpを構成することにより、検査用端子の端子数を減少できる。このため、1枚のマザー基板100上に必要な検査用端子の端子数を減少できる。更に、接続パッド群CPDpの端子数を減少させることにより、検査装置のプローブ数も減少できる。このため、検査装置のコストが低減され、良好な検査を行うことができる。
画素部203を検査する際、2つあるいはそれ以上のアレイ基板部101aに共通の信号を同時に供給することにより、検査に要する全体的な時間を短縮することができる。アレイ基板部101aの回路構成が設計変更されたとしても、サブパッド群領域101bの接続パッド群CPDpの配列構成を同じパターンに維持することで、検査装置の設計変更や修正を行う必要がない。検査装置とアレイ基板部101aおよび接続パッド群CPDpとの相互の組み合せ形態を工夫することにより、検査装置の融通性を拡大することができる。また、検査装置の設計変更や修正の機会を低減し、ひいてはパネルの製品価格の上昇を抑えることができる。
その他、予めEBテスタを用いてアレイ基板部101の検査を行なうことにより、画素部203に生じる欠陥を発見することができる。これにより、不良の液晶表示装置の製品流出を抑制することができる。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、接続パッド群CPDpが配置される位置は限定されるものではなく、マザー基板100上に配置されれば良い。なお、上記したことは、品種の異なる複数のアレイ基板部がマザー基板100上に形成される場合においても有効である。
また、各アレイ基板101aの中で共通する信号を入力するパッドを接続した上で、さらに複数のアレイ基板101a間での共通端子に接続してももちろん良い。
図11に示すように、アレイ基板部101上の画素領域30の外側領域に、駆動回路部として、走査線駆動回路40および複数の信号線を駆動する信号線駆動回路50を作り込んでも良い。信号線駆動回路50は、TFTSWと同様にポリシリコンの半導体膜を有したTFTを用いて構成されている。
信号線駆動回路50はパッド群PDpを介して接続パッド群CPDpに接続されている。このため、接続パッド群CPDpを構成するパッドに供給された電気信号としての映像信号は、パッドから分岐して信号線駆動回路50内の異なる領域に供給される。接続パッド群CPDpは信号線駆動回路50に接続されるロジック端子や検査端子等を含んでいる。映像信号、クロック信号、およびスタートパルス信号がそれぞれ信号線駆動回路50に入力されると、信号線駆動回路50を構成するシフトレジスタが駆動し、シフトレジスタから出力される。この出力を解析することによって信号線駆動回路50が正常か否かを判別する。
上記したことから、走査線駆動回路40および信号線駆動回路50を電気的に検査することができる。走査線駆動回路40および信号線駆動回路50に接続パッド群CPDpを介して電気信号を供給することにより、画素電極Pに電荷をチャージすることができ、上記したように電子ビームによる検査を行うことができる。
検査対象となるアレイ基板101は、基板上に作り込まれ、走査線Yに駆動信号を供給する走査線駆動回路40および信号線Xに駆動信号を供給する信号線駆動回路50の少なくとも一方の駆動回路を含む駆動回路を有していれば良い。走査線駆動回路40および信号線駆動回路50を構成するTFTはポリシリコンを用いたものでなくても良い。
この発明によれば、検査装置の設計変更や修正の機会を低減し、ひいては液晶表示装置の製品価格の上昇を抑えることができる基板の検査方法を提供することができる。

Claims (4)

  1. 第1アレイ領域と第2アレイ領域とを備え、前記第1アレイ領域および第2アレイ領域はそれぞれ、走査線と信号線とを含む配線と、前記走査線と信号線との交点近傍に形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を有している基板の検査方法において、
    前記基板上に、前記第1アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線と前記第2アレイ領域に形成された少なくとも一部の配線との両方に短絡する共通端子を形成し、
    前記共通端子から前記第1アレイ領域および第2アレイ領域の両方に電気信号を供給し、
    前記画素電極に対して電子ビームを照射し前記画素電極から放出される2次電子の情報によって前記画素電極に関する検査を行う基板の検査方法。
  2. 前記第1アレイ領域および第2アレイ領域には、それぞれ前記走査線に駆動信号を供給する走査線駆動回路および前記信号線に駆動信号を供給する信号線駆動回路の少なくとも一方の駆動回路を含む駆動回路部が基板上に作り込まれている請求項1に記載の基板の検査方法。
  3. 前記駆動回路部および前記スイッチング素子は、ポリシリコンを用いたトランジスタを含んで構成されている請求項2に記載の基板の検査方法。
  4. 前記電気信号は、電源信号、スタートパルス信号、映像信号、クロック信号のうちの少なくともいずれかである請求項1に記載の基板の検査方法。
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