JPH0778673B2 - 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

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ョン画像
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120−240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、金メッ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６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、一般的な単純
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−Oxide）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、ゲート・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。一般的には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
りにくいデバイスである。

欠陥の検査については、半導体メモリに例えればフルビ
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、一般的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る検査機は未だ実
用化されてない。

線欠陥は文字通り画面に線状に現われる欠陥で、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、主として断線チェックを行なう簡易的
なものか、あるいは特定の走査線また信号線、または数
10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
るような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
62−300815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62−276160号においては短絡の修正
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62−276160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と
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（Chip−On−Glass）実装においては、数10本も
のプローブを有するプローブヘッドを一度に10箇程度接
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の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。

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60本ずつ４箇のブロック（G1−G4）に分割
し、360本の信号線を60本ずつ６箇のブロック（S1−S
6）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郡３の両端には一対の
検査端子16、17が形成されている。第１図の配置では、
上側のブロック（S1、S3、S5）には奇数番号の端子群
が、そして下側のブロツク（S2、S4、S6）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る。そのためには上述
した信号線側の検査端子構成、すなわち上側のブロック
に奇数番号の、下側のブロックに偶数番号の電極端子群
を配置した場合には、奇数番（1,3,5,・・・・）の信号
線の上端は対応する奇数番の電極端子の下端に接続さ
れ、同信号線の下端は偶数番の電極端子の周辺を巡って
最近接する奇数番（3,5,7,・・・・）の信号線の下端に
接続されるべく第１種のリターン線と、最近接する次番
と次々番の信号線の電極端子間（３−5,7−9,・・・
・）を接続する第２種のリターン線とが配置される。同
様に偶数番（2,4,6,・・・・）の信号線の下端は対応す
る偶数番の電極端子の上端に接続され、同信号線の上端
は奇数番の電極端子の周辺を巡って最近接する偶数番
（4,6,8,・・・・）の信号線の上端に接続されるべく第
１種のリターン線と、最近接する次番と次々番の信号線
の電極端子間（４−6,8−10,・・・・）を接続する第２
種のリターン線とが配置される。但し、これらの第１種
のリターン線と第２種のリターン線とは交差しても短絡
しないように多層配線化も含めて格別な配慮が必要であ
る。

信号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16、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16、17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、60×60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４×６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バーンズ社製MODEL RM−2ASを用
い、対物レンズにMODEL NO.1780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、ブロック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く、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TFT（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、げ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、一概には言えないが、消費電力からみると走査線
を切断する方が有利である。

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も可
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る短絡に対しては、レーザによる
再溶断も不可能ではないが、一般的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16、17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（0V）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
合にノーマル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。

したがって、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図は同じく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……信号線（端
子）群、13、14、15、16、17……検査端子、G1〜G4……
走査線ブロック、S1〜S6……信号線ブロック。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方の端部に電極端子を有する
   複数の走査線と信号線とを有し、前記複数本の走査線ま
   たは前記信号線が適宜直列に接続してブロック化して形
   成され、かつ各ブロックの両端に検査端子を有するよう
   に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. 【請求項２】マトリクス型画像表示装置内の走査線と信
   号線との短絡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溶検査装置。
3. 【請求項３】少なくとも一方の端部に電極端子を有する
   複数の走査線と信号線とを有し、前記複数本の走査線ま
   たは前記信号線が適宜直列に接続してブロック化して形
   成され、かつ各ブロックの両端に検査端子を有するよう
   に形成されたマトリクス型画像表示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、前記走査線と前記信
   号線との間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. 【請求項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. 【請求項５】少なくとも一方の端部に電極端子を有する
   複数の走査線と信号線とを有し、前記複数本の走査線ま
   たは前記信号線が適宜直列に接続してブロック化して形
   成され、かつ各ブロックの両端に検査端子を有するよう
   に形成されたマトリクス型画像表示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、前記走査線と前記信
   号線との間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終了
   後、前記短絡箇所の走査線または信号線を挟んで２ヶ所
   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の照射口を移動させ
   る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. 【請求項６】少なくとも一方の端部に電極端子を有する
   複数の走査線と信号線とを有し、前記複数本の走査線ま
   たは前記信号線が適宜直列に接続してブロック化して形
   成され、かつ各ブロックの両端に検査端子を有するよう
   に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査する赤外線サー
   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
   像表示装置の前記補助容量の短絡を検出するにあたり、
   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前記赤外
   線サーモビューワで前記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。