CN1748151A

CN1748151A - 薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置及方法

Info

Publication number: CN1748151A
Application number: CNA2004800036421A
Authority: CN
Inventors: 手岛刚; 上野俊明
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2006-03-15
Also published as: TW200419165A; WO2004070403A1; KR20050107751A; JP2004264348A; US20060097744A1

Abstract

一种检验下述基板的检验方法，包括：使探测器与薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的工序；向包括所述基板和所述探测器的闭合电路提供电源的工序；以及通过所述电源检测所述闭合电路中流动的信号的工序，根据该检验方法提供一种高检验效率且也适于有机EL用的基板的、非接触型TFT阵列基板检验装置及方法。

Description

薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置及方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置及检验方法。

背景技术

近年来，以液晶显示器或有机EL显示器为代表的平板显示器为了实现高图像品质，以采用了薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵方式为主流。在TFT方式的液晶或有机EL面板的生产中，为了防止昂贵的液晶或有机EL材料的浪费，在玻璃基板上形成了TFT阵列的阶段，即在液晶的封装或者有机EL涂布工序之前，电气测试所完成的TFT阵列是否动作，即进行TFT阵列测试是非常重要的。即，通过在液晶的封装或者有机EL涂布工序之前进行TFT阵列测试，可发现驱动特定像素的TFT电路的电气不良，并通过进行缺陷像素的补救处理，或从工序中除去包含缺陷像素的基板，可提高成本高的后续工序的成品率。

图2示出了液晶面板中与一个像素对应的典型的TFT驱动电路的例子。在该图中，50表示数据线，51表示栅极线，52表示共用线，53表示液晶，54表示使用了ITO(铟锡氧化物)的透明电极。如图2所示，将在玻璃基板上以矩阵形状形成像素个数的驱动电路而得的部分称为TFT阵列。上述的TFT阵列测试由于是在液晶53的封装之前进行，所以是在像素个数的ITO电极54暴露的状态下进行检验。这种驱动电路的测试方法一般是，使TFT电开关(switching)，并通过测量在ITO电极54的表面上是否产生了正常的电位来进行判断。在将电压施加于数据线50的状态下，向作为测试对象的驱动电路的栅极线51施加电压，由此可将选择的TFT晶体管设定为导通状态。此时，若在ITO电极54上产生了与数据线的施加电压相同的电压，则可判断为TFT晶体管正常。

图3示出了有机EL面板中与一个像素对应的典型的TFT驱动电路的例子。在图3中，42表示用于驱动的晶体管，50表示数据线，51表示栅极线，52表示共用线，54表示ITO电极，55表示有机EL，56表示驱动线。有机EL面板与液晶面板不同，由于有机EL自身是自发光的，所以需要10μA左右的驱动电流。因此，与用于液晶的TFT阵列相比，其不同点在于添加了驱动用的晶体管42和提供驱动电流的驱动线56。有机EL面板的TFT阵列测试也与液晶面板一样，最好在成本高的有机EL 55涂布工序之前，即在ITO电极54暴露的状态下进行。

这样，由于TFT阵列测试是在基板上的ITO电极54暴露的状态下进行的，所以需要在不接触像素的情况下进行检验。此外，由于薄膜晶体管有源矩阵基板上有很多像素，所以从经济的角度出发需要高效率。作为这样的检验装置，提出了如日本专利文献特开平6-27494号公报及特开2002-22789号公报中所述的非接触型检验装置。特开平6-27494号公报中所述的装置是使探测器接近施加了交流电流的基板，并通过测量探测器上所感应的电压来判断像素有无缺陷的装置。此外，特开2002-22789号公报中所述的装置是使比像素大的探测器接近施加了脉冲波电流的像素上的驱动电路，并通过测量探测器上所感应的电压来判断有无缺陷的装置。

然而，在特开平6-27494号公报及特开2002-22789号公报所述的装置中，由于空气的介电常数小，因此若不使探测器充分靠近基板，就不能获得足够的测量灵敏度，从而在检验平坦度低且面积大的面板用的基板时，不能使用具有较大检测面积的探测器。因此，除了探测器需要精密的间隙控制装置之外，还由于移动探测器的次数变多，因此存在检验效率下降的问题。

而且，在是有机EL面板用的基板的情况下，由于连接有ITO电极54的驱动用晶体管42的端子处于没有连接任何负荷的状态，所以在进行有机EL涂布之前的状态下，晶体管42中没有电流流过。为此，虽然存在如图3的虚线所示那样与ITO电极54并列地预先设置检验用负荷Ct的方法，但这会导致基板上需要多余的空间，而且还会增加基板制造工序的问题。此外，在电流驱动的有机EL面板的检验中，虽然最好施加与实际的使用条件相同的电流来进行检验，但若要使所述电流流经电压驱动的液晶面板的检验装置，即专利文献1及2中的装置，就会需要很大的施加电压，其结果会破坏基板和探测器之间的绝缘。

本发明的目的在于解决上述的技术问题，并提供一种高检验效率且也可适用于有机EL用基板的检验的、非接触型的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置及方法。

发明内容

本发明提供一种检验装置，其特征在于，包括：向薄膜晶体管有源矩阵基板提供信号的信号提供单元；与所述基板相对配置的探测器；检测流经所述探测器的信号的检测单元；以及向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的流体供应单元。

根据本发明，在检验时由于在基板与探测器之间充满了电介质流体，从而可获得大的电容，从而即使间隙大也能够进行高灵敏度的检验，并且间隙控制也变得容易。此外，由于间隙大也无妨，所以即使基板的平坦度低也能够使用具有大表面积的探测器，从而可大幅提高检验效率。而且通过在基板与探测器之间填充电介质流体，能够以大电容连接处于开放状态的ITO电极与探测器，从而可在基板与探测器之间形成阻抗低的闭合电路，由此还可进行没有测定用负荷的有机EL面板用的基板的检验。

优选的是，所述信号提供单元是提供暂态波信号的信号提供单元。

优选的是，所述电介质流体由极性分子的液体构成。

优选的是，所述电介质流体是水。

优选的是，所述探测器构成为具有多个用于检验的电极。

优选的是，所述检测单元由检测流经所述探测器的电流的检测单元构成。

此外，本发明提供一种薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，包括：使探测器与薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的工序；向包括所述基板、所述电介质流体以及所述探测器的闭合电路提供信号的工序；以及检测所述闭合电路中流动的所述信号的工序。

优选定是，所述基板由液晶面板用的基板构成。

优选定是，所述基板由有机EL面板用的基板构成。

优选定是，所述探测器的检测面积被构成为比所述基板上的像素的表面积大。

优选定是，还包括从所述基板与所述探测器之间排出所述电介质流体的工序。

优选定是，根据所述电介质流体的供应量来控制所述基板与所述探测器的间隔。

附图说明

图1是本发明的优选实施方式的检验装置的整体图；

图2是液晶面板中与一个像素对应的典型的TFT驱动电路的示意图；

图3是有机EL面板中与一个像素对应的典型的TFT驱动电路的示意图；

图4是本发明的实施方式变形例的基板与探测器的邻近图；

图5是本发明的优选实施方式中的TFT阵列的一个像素及其驱动电路的放大图；

图6是本发明的检验信号的说明图，其中(a)是实施方式的检验信号，(b)是阵列中没有像素缺陷时的电流波形，(c)是另一检验信号的例子，(d)是没有像素缺陷时的电流波形；

图7是本发明的优选实施方式中的探测器的动作的示意图；

图8是本发明的优选实施方式的基板与探测器的邻近图；

图9是水的相对介电常数随温度变化的示意图；

图10是本发明的优选实施方式的探测器端面的示意图；

图11是本发明另一优选实施方式中的基板与探测器的邻近图。

具体实施方式

下面参照附图来详细说明作为本发明的优选实施方式的检验装置及方法。在本实施方式中，虽然是对有机EL面板用的基板的检验进行详细说明，但很显然也可以以同样的原理和装置进行液晶面板用的基板的检验。

图1示出了作为本发明的优选实施方式的检验装置的整体结构。

在图1中，14是信号提供装置，15是像素选择装置，31是XY移动台，32是有机EL面板用的薄膜晶体管有源矩阵基板，33是探测器、34是XY移动台和探测器的位置控制装置，35是供水装置，37是信号检测装置，39是水。如图7所示，基板32被设置于XY移动台31上，并在该基板32上以矩阵状配置大小为100μm×100μm的像素40。位置控制装置34与移动台31和探测器33连接，从而在通过使移动台31在X及Y方向上移动来进行基板32的定位的同时，通过使探测器33在X、Y及Z方向上移动来将其定位到检验位置上。基板32和探测器33的间隙控制可通过基于使用激光的光学方法的距离测量，和基于压敏元件的机械位置控制来进行。供水装置35与探测器33连接，从而向探测器33供应作为电介质流体的水39。这里，电介质流体是相对介电常数大的流体，甲醇、乙醇、水等极性分子的液体等都符合，在本实施方式中采用了纯水，纯水不腐蚀基板32，并容易与制造工序中使用的装置共用。所使用的纯水的导电率在0.06μs/cm以下。关于供水装置35，既可以如本实施方式那样设置检验装置专用的，也可以与基板32制造工序中的基板清洗装置等共用。在探测器33上，如图10那样在四个端面分别设置给排水管20，用于进行水39的给排水，而且在所述给排水管20的外侧设有氮气气流21，以使水39不外漏到探测器之外。从供水装置35供应的水39被从探测器33的任意端面的给排水管20供应到基板32和探测器33之间，并从相对的边的给排水管20排出。此外，像素选择装置15与基板32连接，从而提供用来选择作为检验对象的像素的信号。作为信号提供单元的信号提供装置14向基板32提供与实际使用状态等同的检验信号。作为检测单元的电流检测装置37与探测器33连接，从而检测流经基板32的电流，并评价各像素的电路的状态，由此来判断有无缺陷及缺陷的状态。

图8是基板32与探测器33邻近的示意图。如上所述，在基板32上形成有ITO电极54，该ITO电极54与用于驱动的晶体管42连接。在图8中，各ITO电极54与面板的各像素对应。在探测器33中与基板32相对的面上以阵列状设置有多个电极41，这些电极41具有与基板32上的像素相同的100μm×100μm的大小。这样，若使用阵列状的电极41，则可减小在驱动线56等的ITO电极54以外的配线与探测器33之间所感应的电容的影响，从而可进行高灵敏度的检验。此外，被提供给驱动线56的检验用的信号被提供给与通过像素选择装置15而成为导通状态(ON状态)的驱动用晶体管42对应的像素，并由与电极41连接的电流检测装置37检测该信号，由此来判断有无缺陷像素及其状态。

图5是有机EL面板所使用的TFT阵列的一个像素及其驱动电路的说明图。在图5中，11是栅极线驱动电路，12是数据线驱动电路，16是交流电源，43是用于选择像素的晶体管。作为像素选择装置15的一部分的栅极线驱动电路11与多个栅极线51中的全部或一部分连接，从而向与作为检验对象的像素连接的栅极线51施加预定的电压。作为像素选择装置15的一部分的数据线驱动电路12与多个数据线50中的全部或一部分连接，从而向与作为检验对象的像素连接的数据线50施加预定的电压。像素选择用晶体管43与驱动用晶体管42的栅极连接，从而控制驱动用晶体管42的操作状态。当在数据线50和栅极线51上施加电压后，像素选择用晶体管15变成ON状态，驱动用晶体管42变成导通状态(ON状态)。作为信号提供装置14的一部分的交流电源16与驱动线56连接，从而提供暂态波信号的脉冲波信号。这里，暂态波信号是指电压或电流随时间变化的信号，例如，脉冲波信号和正弦波信号等。

下面说明检验装置的动作。首先，将作为测定对象的基板32置于移动台31上，并将电流检测装置37和像素选择装置15连接到基板32上。接着，由位置控制装置34驱动移动台31和探测器33，从而使探测器33移动到基板32的检验位置之上，并使探测器33接近基板32。在本实施方式中，将基板32和探测器33之间的间隙设为10μm。然后开始从供水装置35向基板32和探测器33之间供应水39。在该状态下，向最先检验的像素的数据线50和栅极线51施加电压，从而使要检验的像素的驱动用晶体管42为导通状态。然后，由信号提供装置14施加如图6中(a)的脉冲波信号，从而向闭合电路施加检验信号。为了在脉冲接近实际使用状态的状态下进行检验，施加了有机EL发光所需的10μA的电流。此外，测定频率是10MHz。此时，用电流检测装置37检测闭合电路中流动的电流。当像素没有缺陷时，如图6中(b)所示，可检测出由施加电压Vd和水39的电容决定的阻抗Z所求得的微分波形的电流Is(Is＝Vd/Z)。如果没有电流流动或电流极少，则认为像素选择用晶体管43或驱动用晶体管42等有缺陷。此外，如果有大的电流流过，或者检测到了不同波形的信号，则认为从驱动用晶体管42或ITO电极54等漏电。由此检测出检验对象的缺陷像素。

当通过上述结束了一个像素的检验时，向相邻像素的数据线50和栅极线51施加电压来同样地进行检验。通过这样依次进行与探测器33相对的所有像素的检验。当所有像素的检验结束时，如图7所示移动探测器33，并对基板32上的所有像素重复进行同样的检验。

此外，为了防止由于混入杂质而导致电介质流体的污染或使探测器33的移动容易，在检验过程中持续供应新的水39。此时，从处于探测器33的移动方向前面的端面上配置的给排水管20供应水39，并从相反侧的给排水管20进行排水，由此可向检验像素持续稳定地供应水39。

此外，在本实施方式中检验信号使用了如图6中(a)所示的脉冲形状的信号，但也可以使用如图6中(c)所示的正弦波形的信号。此时，如果像素没有缺陷，则电流检测装置37可检测出如图6中(d)所示的相位偏移了90度的电流Is。

此外，由于水39的相对介电常数如图9所示随着温度变化，所以，当检验耗时的情况下或在有温度变化的环境下进行检验时，若设置温度控制装置来使水39的温度保持恒定，则能够进行更高精度的检验。

而且，通过采用下述的检验方法，即，在对各像素进行个别检验之前，同时选择所有或者任意多个像素，并在所选择的像素中一并判断与探测器33相对的范围内的像素中是否含有缺陷像素，然后只在含有缺陷像素的情况下对每一单个像素进行检验，由此可进行高效率的检验。

与像专利文献1及2那样在基板32与探测器33之间设置了空气层的现有装置相比，根据以上的实施方式，即使以宽间隙也能够检验，从而不需要精密的间隙控制单元。此外，由于在平坦度低且面积大的面板用基板的检验中可使用具有较广检测面积的探测器，所以大幅提高了检验效率。

而且，若如以往那样在基板32与探测器33的间隙为空气层的情况下想对有机EL面板用的基板进行检验，则为了产生有机EL元件发光所需的10μA电流，就需要在间隙间施加2V的电位差，从而存在绝缘破坏的危险，但通过向间隙中供应水39，则能够以0.2V的电位差产生10μA的电流，由此能够安全地进行检验。

下面，介绍本发明的实施方式的变形例。图4是与上述实施方式的图8对应的基板32与探测器33的邻近图。其与上述实施方式的不同点在于探测器上的电极41为平板。与阵列状的电极相比，平板形状的电极41具有制造成本低、且定位容易的优点。电极41上设有无数细小的孔(没有图示)，并由该孔将从供水装置35供应来的水39供应到基板32与探测器33之间。这里，探测器33可检测到的检测面积为电极41的表面积，所述检测面积越大，不使探测器33移动就可以检测的像素数就越增多。因此，在本变形例中采用了具有比像素表面积大的检测面积的探测器33。

相反，如果利用几乎与像素相等或在像素面积以下的大小的探测器33，则可应对平坦度低的基板或要求更高精确度的检验。

此外，也可以根据水39的供应量来进行基板32与探测器33的间隙控制。图11是这种控制装置的示意图，其中23是利用激光24的基板32与探测器33的间隙测量装置，35是供水装置。间隙测量装置23在基板检验过程中不断地利用激光24测量基板23与探测器33的间隙，并将与预定目标值的差异信息输出给供水装置35。供水装置35基于差异信息调节向探测器33供应的水量。从供水装置35供应到探测器33的水被从探测器33上所设置的细小孔供应到基板32与探测器33之间。这样，由间隙控制装置33不断监视基板32与探测器33之间的间隙，并向供水装置35进行反馈，从而能够以简单的结构稳定地维持几μm到几十μm的微小间隙。

此外，对于本领域技术人员来说可以明确的是，上述的实施方式及其变形例只不过是用于说明权利要求书中记载的本发明的一种实施方式，在权利要求书所述的权利范围内可进行各种变形。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种检验装置，其特征在于，包括：

信号提供单元，向有机EL面板用的薄膜晶体管有源矩阵基板提供信号；

探测器，与所述基板相对配置；

检测单元，检测流经所述探测器的信号；以及

流体供应单元，向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置，其特征在于，所述信号提供单元是提供暂态波信号的信号提供单元。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置，其特征在于，所述电介质流体是极性分子的液体。

4.如权利要求3所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置，其特征在于，所述电介质流体是水。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置，其特征在于，所述探测器具有多个用于检验的电极。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验装置，其特征在于，所述检测单元是检测流经所述探测器的电流的检测单元。

7.(修改后)一种薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，包括：

使探测器与有机EL面板用的薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；

向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的工序；

向包括所述基板、所述电介质流体以及所述探测器的闭合电路提供信号的工序；以及

检测所述闭合电路中流动的所述信号的工序。

8.(删除)

9.(删除)

10.如权利要求7所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，所述探测器的检测面积比所述基板上的像素的表面积大。

11.(修改后)一种薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，包括：

使探测器与薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；

向所述基板与和所述探测器之间供应电介质流体的工序；

在所述探测器的端面形成气流的工序；

从所述探测器的端面和所述气流之间排出所述电介质流体的工序；

向包括所述基板、所电介质流体以及所述探测器的闭合电路提供信号的工序；以及

检测所述闭合电路中流动的所述信号的工序。

12.(修改后)一种薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，包括：

使探测器与薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；

向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的工序；

检测所述闭合电路中流动的所述信号的工序，

所述检验方法的特征在于，

根据所述电介质流体的供应量来控制所述基板与所述探测器之间的间隔。

Claims

1.一种检验装置，其特征在于，包括：

信号提供单元，向薄膜晶体管有源矩阵基板提供信号；

探测器，与所述基板相对配置；

检测单元，检测流经所述探测器的信号；以及

7.一种薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，包括：

使探测器与薄膜晶体管有源矩阵基板相对的工序；

向所述基板与所述探测器之间供应电介质流体的工序；

检测所述闭合电路中流动的所述信号的工序。

8.如权利要求7所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，所述基板是液晶面板用的基板。

9.如权利要求7所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，所述基板是有机EL面板用的基板。

11.如权利要求7所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，还包括从所述基板与所述探测器之间排出所述电介质流体的工序。

12.如权利要求7所述的薄膜晶体管有源矩阵基板的检验方法，其特征在于，根据所述电介质流体的供应量来控制所述基板与所述探测器的间隔。