JPH0264594A - マトリクス型画像表示装置用検査装置およびその短絡検査方法、短絡欠陥修正方法、点欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は画像表示装置、とりわけ液晶を表示材料とする
アクティブ型の画像表示装置の検査装置ならびに修正方
法に関するものである。

従来の技術 近年、微細加工技術、高密度実装技術および液晶材料等
の進歩により、液晶パネルを用いたテレビジ日ン画像が
、２−６インチと小型のものに限られてはいるが、商用
ベースで提供されるようになってきた。特に、液晶パネ
ルを形成する２枚のガラス板のうちの一方のガラス基板
上にＲＧＢの着色層を形成しておくことにより表示画像
のカラー化も容易に達成され、また絵素毎にスイッチン
グ素子を内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶パネ
ルではクロストークも少なく、かつ高いコントラスト比
の画像が確保される。

このような液晶パネルは、走査線としては１２０−２４
０本、信号線としては２４０−７２０本程度のマトリク
ス編成が一般的である。また実装方法としては、第４図
に示すように液晶パネル１を構成する２枚の基板のうち
の一方の基板であるマトリクス基板２上に形成された走
査線および信号線の電極端子群（図示せず）に、例えば
ポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金メツキされた銅
箔の接続端子（図示せず）を多数形成された接続フィル
ム５を圧接しながら接着剤で固定したり、あるいは駆動
用の電気信号を供給する半導体集積回路チップｅを直付
けしたりして液晶パネル１の中央部の画像表示部に電気
信号を供給する手段が用いられる。実装に必要な電極端
子群と画像表示部の走査線や信号線とを接続する配線材
３．４は同じ材質である必要はなく適宜選定されるが、
−膜内な単純マトリクス型の液晶パネルでは、いずれも
透明導電性のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘ　ｉ
　ｄ　ｅ）が用いられている。

なお７は全ての絵素電極に共通な透明導電性の共通電極
を有する、液晶パネル１を形成するもう一方のガラス板
で、マトリックス基板２とガラス板７は１０μｍ前後の
間隙を保持するようにスペーサ、封口剤、シール材等の
部材を用いて組み立てられ、前記間隙に液晶材が充填さ
れている。カラー化のためにはガラス板の閉空間側に染
料または顔料のいずれかもしくは両方を含む有機薄膜よ
りなる着色層を形成しておけばよく、このようなガラス
基板７を別名カラーフィルタとよんでいる。

そして例えばＴＮ型の液晶を用いる場合にはガラス板７
上面上とマトリックス基板２下面上に偏光板が貼付され
ることによって、液晶パネル１は電気光学素子として機
能する。

第５図はアクティブ型の液晶パネルの等価回路で、走査
線３と信号線４との交点毎にスイッチング素子として例
えば薄膜トランジスタ８と液晶セル９とより成る単位絵
素が配置される。実線で描かれた素子類は一方のマトリ
クス基板２上に、そして破線で描かれた素子類がもう一
方のガラス基板７上に形成されている。蓄積容量１０は
必ずしも必須の構成要素とはいえないが、ゲー）−ソー
ス間等の寄生容量によってもたらされる映像信号の利用
効率の低下や画像むら、あるいは薄膜トランジスタ８と
液晶セル９の保持状態のリーク電流にともなう画像のち
らつき（フリッカ）や画面上下の輝度むら（輝度傾斜）
等の抑圧には効果に作用するため、開口率を低下させた
り点欠陥を増やしたりするおそれがあるにもかかわらず
、適宜採用される。１１は前述したように全ての液晶セ
ル９に共通する透明導電層より成る対抗電極で、１２は
蓄積容量１０の共通線である。−膜内には１１と１２は
接続して同電位で駆動される。

周知のごとく、画像表示装置は人間の視覚という高感度
のセンサによって識別される対象であるから各種の欠陥
に対しては非常に厳しい制約が課せられ、線欠陥は言う
におよばず点欠陥でも、ＣＲＴと比べると非常に厳しく
その排除が要求される。言い替えれば歩留まりが低く、
作りに（いデバイスである。

点欠陥の検査については、半導体メモリに例えればアル
ビットの検査に相当し、画像表示デバイスの構造によっ
ても異なるが、−膜内に言って検査時間は長くなり且つ
困難でもあるので、最終工程において画像の品質を確認
するときに同時に点欠陥についても検査しているのが実
状であり、構成材料や部品あるいは工程途中で点欠陥の
原因になるような不良を有効に検出し得石検査機は未だ
実用化されてない。

線欠陥は文字通り画面に線吠に現われる欠陥で、その発
生理由は以下に述べるように比較的明確である。それは
、１）走査線や信号線などの電極線が断線したこと、２
）電極線に電気信号が到達していないこと、３）複数の
電極線が短絡していること、４）走査線と信号線が短絡
している、等が主たる原因である。現在のところ高度に
合理化された検査装置は、線欠陥を対象とするものでさ
えも市販されておらず、電極線の両端に探針（プローブ
）を接触させて断線あるいは隣同士の短絡を全ての電極
線に実施する、主として断線チエツクを行なう簡易的な
ものか、あるいは特定の走査線また信号線、または数１
０本の走査線または信号線に一斉に探針を接触させて他
の１本の信号線または走査線との短絡を発見する主とし
て不良解析的な評価を行なうものとの２本立ての検査が
なされている。

画像表示装置であるから線欠陥は一本も許されないこと
は言うまでもないことであるが、断線に対しては本発明
者が先に出願した特願昭６１−１４５２３７号にて示し
たように、断線した電極線にのみ両端から電気信号を供
給できるよう録救済線を内蔵することなどによって見か
け上の歩留まりを向上させることが可能である。したが
って短絡に対しても短絡箇所をなんらかの手段を用いて
切断あるいは分離することができれば断線と同じ対処が
採用できる。本発明者は上記の観点から、先に出願した
特願昭８２−３００８１５号においては断線と短絡を短
時間で検査できる画像表示装置を開示しているが、短絡
の修正には言及していない。しかしながら付加価値の高
いアクティブ型のマトリクス型画像表示装置に於て、と
くに画面サイズが大きい場合には歩留まりの低下は避け
がたく、また、先に出願した特願昭８２−２７６１６０
号においては短修の修正のため短絡箇所の精密同定が可
能な検査装置とレーザによる修正をシステム化して開示
している。

発明が解決しようとする課題 特願昭８２−２７６１Ｅ３０号において開示された短絡
箇所の精密同定は、純粋に電気的な検出システムのみで
構成されている。従って電極線の全端子に検査信号を供
給する手段が必要である。画像を確認するためにはやむ
を得ないさしても、断線や短絡の検査にまでこのような
複雑な機構を有するシステムを採用することは検査コス
ト面からみて必ずしも得策ではない。また、前述したよ
うに、駆動用の半導体集積回路チップを直接マトリクス
基板に接続するＣＯＧ　（Ｃｈｉｌ）−Ｏｎ−Ｇｌａｓ
ｓ）実装に詔いては、数１０本ものプローブを有するプ
ローブヘッドを一度に　１０ｆｆｌ程度接触させる必要
があり、さらに複雑な機構が要求されるという問題点を
有していた。

また、点欠陥検査に対する要求は依然として根強く、点
欠陥の合理的な検査装置の出現が望まれていた。

課題を解決するための手段 本発明は上記した現状に鑑みなされたもので、マトリク
ス基板上に走査線及び信号線がそれぞれの両端に検査端
子を有するように複数本電気的に直列に接続しブロック
化して形成しマトリクス型画像表示装置であって、前記
検査端子に電気信号を供給する手段と、前記マトリクス
型画像表示装置内の任意の位置をアドレスする手段と、
前記マトリクス基板上あ温度分布を測定する赤外線サー
モビューワとを備えたことを特徴とする。

また本発明は、マトリクス型画像表示装置内の短絡箇所
を溶断するためのレーザを備えたものをも含むものであ
る。

さらに、本発明のマトリクス型画像表示装置の短絡検査
方法は、ブロック化された走査線側の−対の検査端子と
信号線側の一対の検査端子とに電気信号を印加して走査
線と信号線との間のリーク電流の測定を繰り返し、走査
線と信号線との短絡を検知した場合には該当する領域を
赤外線サーモビューワで探索して短絡箇所の精密同定を
行うことを特徴とする。

作用 本発明によれば、多数の電極線をブロック化してその両
端に検査端子をもうけたことによりプローブの構成が簡
素化される。そして短絡を有するブロックに対しては、
赤外線サーモビューワによる短絡箇所の発熱を検知して
短絡の存在を知ることができ、線欠陥と点欠陥の検出が
可能となる。

また、レーザにより、検知された短絡箇所を溶断するこ
とによって線欠陥や点欠陥の修正を行うことができる。

実施例 第１図、第２図は本発明の二つの実施例における、各々
の電極端子の平面配置を示す。第１図は、例えば２４０
本の走査線を８０本ずつ４箇のブロック（Ｇ１−Ｇ４）
に分割し、３６０本の信号線を８０本ずつ６箇のブロッ
ク（８１−３８）に分割して電極端子を周辺部に配置し
たマトリクス基板２の例を示している。信号線側の電極
端子群４の両端には一対の検査端子１３．１４が、中央
部には検査端子１５が形成され、走査線側の電極端子群
３の両端には一対の検査端子１θ、１７が形成されてい
る。第１図の配置では、上側のブロック（８１，８３，
８５）には奇数番号の端子群が、そして下側のブロック
（白２、Ｇ４、Ｇ６）には偶数番号の端子群が配置され
ている。これは表示画質の均質化を図るとともに、駆動
電力を低減させるための一般的な処置である。

本発明に係る表示装置においては、ブロック内の電極線
は全て直列に接続される必要があり、そのためには信号
線の一方の端は電極端子の一方の端に接続され、信号線
のもう一方の端は対抗して配置された電極端子の他方の
端に接続され、電極端子群の間隙を縫っては折返し、近
接の電極端子に接続されるリターン線が存在する。

電極線を直列に接続するには他の方法も考えられ、第１
図の走査線側にその一例を示す。この場合には電気信号
は一方の側から全て供給されるので、走査線の一方の端
は電極端子の一方の端に接続れ、走査線のもう一方の端
は走査線のチャネル番号が増す方向に隣の走査線に接続
されるリターン線と、電極端子の他方の端もチャネル番
号が増す方向に隣の電極端子に接続されるリターン線と
が必要となる。

リターン線は電気検査の終了後には不用となるので、第
１図に示したように切断線１８より外の領域に形成して
おき、電気検査終了後またはパネル組み立て終了後に検
査端子１３−１７と一緒に切断によって除去すればよい
。

第２図は、前述したように駆動用の半導体集積回路チッ
プをマトリクス基板２上にＣＯＧ実装したものを示して
おり、走査線側では端子群３の先端部に形成された電極
端子２２に半導体チップ２０が、また信号線側では端子
群４の先端部に形成された電極端子２３に半導体チップ
２１が装着される。この場合には電極線は二つの隣あっ
たチャネル番号に対応した電極端子に接続されるので、
電極線を直列に接続するためには、隣あった電極線を結
ぶ接続線が電極線または電極端子の近傍にあればよい。

接続線の材質を適当に選ぶことにより、走査線や信号線
などの電極線を消失することなく接続線を食刻で除去す
ることは可能であり、必要ならば適当な絶縁膜で接続線
を保護し、開口部を接続線上に形成しておいてもよい。

そして半導体チップの実装が終了後に電極線の直列接続
を解除すればよい。第１図の場合と同様に、ブロック化
された電極端子群３．４の両端には一対の検査端子１θ
、１７と１３，１４とが形成されている。

第３図に示したシーケンスに従って本発明による検査及
び修正方法について説明する。まず、前述したように検
査端子を有するマトリクス基板を、検査機のステージ上
に置く。つぎに、マトリクス基板上に予め形成された認
識（アライメント）マークを光学的に認識し、ステージ
上におけるマトリクス基板の精密な位置決めを行なう。

その後、検査端子に探針（プローブ）を接触させてから
電気検査を開始する。断線検査についての詳細について
は説明を省略する。走査線側の一対の検査端子１８．１
７を電気的に接続して一方の端子とし、信号線側の一対
の検査端子１３．１５（第１図）または１３．１４（第
２図）を電気的に接続してもう一方の端子として、８０
Ｘ８０箇の走査線と信号線との交差点のリーク電流を測
定する。一対の検査端子を電気的に接続しておく理由は
、電極線に断線が存在していても断線が２箇所以上でな
い限り全ての交差点のリーク電流が測定できるからであ
る。予め設定された値よりもリーク電流が少なければ、
このブロック内に短絡箇所はないと判定してよい。リー
ク電流の測定は画像表示部をこのように４×８のブロッ
クに分割することによって合理化される。ブロック検査
で短絡箇所が一つも見つからない場合には、そのマトリ
クス基板は良品として次工程に回される。逆に短絡箇所
がレーザによる救済をもってしてもカバー仕切れないほ
ど多ければそのマトリクス基板は不良品として廃棄され
る。

予め設定された数よりも少ない数の短絡箇所を有するマ
トリクス基板のみが、該当するブロックを赤外線サーモ
ビューワ（図示せず）で観察される。赤外線サーモビュ
ーワとして例えば米国パーンス社製ＭＯＤＥＬ　　ＲＭ
−２ＡＳｔ用い、対物レンズにＭＯＤＥＬ　　Ｎｏ、１
７８０を選ぶと３゜２ｍｍ角の領域が分解能３０μｍで
ＣＲＴ上に表示される。短絡箇所ではジュール熱による
熱の発生が生じるので、その熱を上記システムで検知し
てＣＲＴ上に表示される。熱の発生量はリーク電流の大
きさ、走査線や信号線の材質及び膜厚等によって決定さ
れるので、ブロッ〉検査の場合のようにパルス信号を用
いるのではなく、直流信号を用いると連続的発熱によっ
て検出感度が向上する。

なお、３．２ｍｍ角の領域が所定のブロックよりも小さ
い場合にはマトリクス基板を記載しているステージまた
は赤外線サーモビューワを移動して所定のブロック内を
観察すればよ＜、ＣＲＴ上に表示された熱の発生状況は
目視のみならず画像処理による自動認識化も容易である
ことは言うまでもない。

走査線と信号線との短絡箇所が精密に同定できれば、当
然レーザによる走査線または信号線の溶断が実施可能と
なる。本発明においては短絡を確実に開放するために２
箇所の溶断を主張しているが、これはＴＰＴ　（薄膜ト
ランジスタ）をスイッチ素子として絵素毎に内蔵したア
クティブ型画像表示装置においては、トランジスタが大
きくなり開口率が下がるのを避けるために走査線の一部
をゲート電極とするので、ゲート電極と信号線との短絡
の方が交差部における走査線と信号線との短絡よりもは
るかに高い確率で発生するからである。

走査線と信号線のいずれが切断し易いかはデバイス構造
によって左右されるので、−概には言えないが、消費電
力からみると走査線を切断する方が存利である。

レーザ溶断を実施するためにはμｍオーダーの位置合わ
せ精度が必要である。一方、走査線と信号線との交差位
置はマスク設計で明確に規定されているので、レーザ溶
断の場所を予め決めておけば全自動化のレーザ溶断ち可
能である。しかしながらレーザのパワーやスポットサイ
ズの変化、あるいは溶断しようとする走査線や信号線等
の導電路の膜厚等の変化によって溶断の確度が低下する
おそれは多分にあり、電気的再検査によってリーク電流
が減少または規定値以下になっていることを確認する事
は付帯作業または付帯工程として重要である。電気的再
検査によって発見され畢短絡に対しては、レーザによる
再溶断も不可能ではないが、−膜内には二次不良のおそ
れが高く不良品として廃棄したほうが賢明である。

続いて本発明による点欠陥検査について説明する。第５
図の等価回路からも明らかなように、蓄積容量１０を単
位絵素毎に内蔵したアクティブ型マトリクス基板におい
ては、薄膜トランジスタ８をＯＮ状態にしておけば蓄積
容量１０が絶縁破壊を生じていれば信号線４から薄膜ト
ランジスタ８、蓄積容量１０、そして共通線１２を通し
て電流通路が形成される。蓄積容量１０の絶縁破壊した
状態ではその電気抵抗は通常十分低いとは言えず、従っ
て電界は絶縁破壊した蓄積容量１０に集中し、発熱も生
じる。この原理に基づいて、走査線のブロック１Ｂ、１
７と信号線のブロック１３．１５または１３．１４に例
えば２０Ｖの電位を与え、共通線１２を接地（Ｏｖ）し
、赤外線サーモビューワで発熱箇所を探索すれば点欠陥
の原因のひとつである蓄積容量１０の絶縁破壊箇所を検
知することができる。

蓄積容量１０が絶縁破壊していると絵素電極の電位は共
通線１２と同じ電位になるので、液晶パネルに組み立て
た場合にノーマリブラックの偏光板編成では黒点欠陥と
なり、ノーマリホワイトの偏光板編成では白点欠陥とな
る。

なお点欠陥の原因は蓄積容量の短絡以外にも、薄膜トラ
ンジスタ８の動作不良や薄膜トランジスタ８と絵素電極
とのコンタクト不良などがあるが、発熱を伴う不良モー
ドでなければ本発明では検出できないので、単位絵素内
に薄膜トランジスタ８と蓄積容量１０が一つしかない構
成ではこれらの点欠陥を検出することはできない。

発明の効果 以上述べたごとく本発明においては、走査線と信号線な
どのように本来絶縁されていなければならない複数の導
電路間の短絡を、ある適当な単位にまとめて一括で検査
し、短絡に起因する異常が発見された場合のみ赤外線サ
ーモビューワによる面観察を行なってその存在を精密に
同定することができるため、高密度や大面積のものの線
欠陥や点欠陥を比較的簡単に検出することができる。

また、レーザを備えることにより、検出された短絡を即
座に溶断し、線欠陥や点欠陥をその検出の直後にすみや
かに修正することができる。

したがうて、本発明による欠陥の検出及び修正は、高密
度や大面積のものほど、すなわち電極数が多いほど効率
的であり、また短絡が少なければ少ないほど、言い替え
ればデバイス作製技術が工業化レベルに達しているほど
、その運用効率が高くなるという特有の効果がある。

また、検査及び修正の自動化も極めて容易になる。さら
に、絵素毎に補助容量を有するアクティブ型マトリクス
基板に対しては点欠陥検査機として使用することも可能
であり、実用価値の高い検査装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はマトリクス型画像表示装置の周辺に分割して配
置された電極端子群と検査端子との関係を示す配置図、
第２図は同じ＜ＣＯＧ実装を施された場合の検査端子の
配置図、第３図は本発明による検査並びに修正方法のシ
ーケンスフローを示す図、第４図はマトリクス型液晶画
像表示装置への実装手段を示す斜視図、第５図は同装置
の等価回路を示す図である。 １・・・マトリクス型液晶画像表示装置、２・−・マト
リクス基板、３・・・走査線（端子）群、４・拳・信号
線（端子）群、１３．１４．１５．１６．１７−検査端
子、０１〜Ｇ４・拳拳走査線ブロック、Ｓ１〜Ｓ６・−
・信号線ブロック。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名簿 ！ 図 ３−・ ４−・− １３−１１−・− Ｇｒ−６４−一− ８＋＝！ｉ６・− マトリクス基板 疋ｔ　ｍ　（１！子）群 層テＩ！（端子）群 検１ｓ子 走量糧うロｑり 恒警穐プロー１７ ？・−マトリクス墓賓 ３−１１＊（＊子〕詳 ４−　信号ａｌｌ（１％子）群 １ｇ−１１−ｉｌｌ　ｍ　子 ？ マ ト リ ワ ス 蔦 槓 慴 テ 騰（煽 子）群

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）マトリクス基板上に走査線及び信号線それぞれの
   両端に検査端子を有するように複数本電気的に直列に接
   続しブロック化して形成されたマトリクス型画像表示装
   置であって、前記検査端子に電気信号を供給する手段と
   、前記マトリクス型画像表示装置内の任意の位置をアド
   レスする手段と、前記マトリクス基板上の温度分布を検
   出する赤外線サーモビューワとを備えたマトリクス型画
   像表示装置用検査装置。
2. （２）マトリクス型画像表示装置内の短縮箇所を溶断す
   るためのレーザを備えた請求項１記載のマトリクス型画
   像表示装置用検査装置。
3. （３）請求項１又は２記載のマトリクス型画像表示装置
   用検査装置におけるブロック化された走査線側の一対の
   検査端子と信号線側の一対の検査端子とに電気信号を印
   加して走査線と信号線との間のリーク電流の測定を繰り
   返し、走査線と信号線との短絡を検知した場合には該当
   する領域を赤外線サーモビューワで探索して短絡箇所の
   精密同定を行うことを特徴とするマトリクス型画像表示
   装置の短絡検査方法。
4. （４）赤外線サーモビューワによる探索時には、電気信
   号が直流であることを特徴とする請求項３記載のマトリ
   クス型画像表示装置の短絡検査方法。
5. （５）請求項３記載のマトリクス型画像表示装置の短絡
   検査方法における短絡箇所の精密同定終了後、短絡箇所
   の走査線または信号線を挟んで２ケ所レーザで溶断すべ
   く、前記マトリクス型画像表示装置を掲載したステージ
   または前記レーザを移動させる処理を含み、前記短絡箇
   所が解放されていることを確認するための再測定を行な
   うことを特徴とするマトリクス型画像表示装置の短絡欠
   陥修正方法。
6. （６）請求項１又は２記載のマトリクス型画像表示装置
   用検査装置により、絵素毎に補助容量を有するマトリク
   ス型画像表示装置を検出する際に、ブロック化された走
   査線側の一対の検査端子と信号線側の一対の検査端子と
   に電気信号を印加しながら赤外線サーモビューワで補助
   容量の短絡を探索することを特徴とするマトリクス型画
   像表示装置の点欠陥検査方法。