探測裝置及使用該探測裝置的顯示基板測試裝置的制作方法

專利名稱：探測裝置及使用該探測裝置的顯示基板測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器或有機EL顯示面板的生產階段中的電氣特性測試，尤其涉及適于薄膜晶體管(以下稱TFT)陣列的電氣測試的探測裝置及使用該探測裝置的顯示基板測試裝置。
背景技術：
在液晶顯示器中，為了追求高像素和大畫面，并實現近年來需求的高圖像品質，使用TFT(Thin Film Transistor薄膜晶體管)的有源矩陣方式成為主流。而且，與需要背光(back light)的液晶顯示器相比，自發光型有機EL(或者也稱為OLED(Organic Light Emitting Diode)有機發光二極管)具有液晶顯示器所沒有的優點，因此近年來被大力開發。
在TFT方式的液晶顯示器或有機EL顯示器的生產過程中，在將TFT陣列形成于玻璃基板上的階段之前，即在液晶的封入或有機EL涂布工序之前，對已制成的TFT陣列是否進行電動作進行電氣測試，即進行所謂的TFT陣列測試對于提高顯示器生產中的最終成品的生產率是非常重要的。在TFT陣列測試階段，如果在驅動特定像素的TFT電路中發現了電氣不良，則基于TFT陣列測試的信息，在能夠修復該不良的情況下實施缺陷的修正處理。此外，若不良之處很多，并且可事先判斷出在顯示器組裝后的出場檢查中還是不良，則可以停止后續的工序。即有如下優點對于這樣的不良產品，在液晶方式的情況下可以省略濾色器粘接和液晶封入的工序，在有機EL方式的情況下可以省略稱為有機EL的涂布工序的后續的高成本工序。
在玻璃基板上形成與顯示器的像素數相應數量的TFT陣列，通常用多個TFT形成一個像素的驅動電路。近年來，在TFT陣列的形成中，一般使用非晶硅或是低溫多晶硅。圖13示出了作為主流的液晶顯示器中的1個像素的典型TFT驅動電路的例子。該圖13中，250表示數據線，251表示柵極線，252表示公用線，253表示液晶，254表示使用ITO(銦錫氧化物)的透明電極。通常，在玻璃基板上以二維方式形成像素個數的圖13所示的驅動電路而成的結構稱為TFT陣列。由于一般在封入液晶253之前進行實際的液晶用TFT陣列測試，所以在圖13中的沒有液晶253的狀態下進行驅動電路的電氣測試。
即，在處于已形成TFT陣列的階段的玻璃基板的表面上二維排列著像素個數的暴露的ITO電極254。作為這種驅動電路的測試方法，一般對TFT進行電切換，并通過測量ITO電極254的表面上是否產生了正常的電位來進行判斷。在將電壓施加到數據線50上的狀態下，通過向作為測試對象的驅動電路的柵極線251施加電壓，可將選中的TFT Tr設定為導通狀態。此時，若在ITO電極254上產生了與數據線的施加電壓相同的電壓，則可以判斷TFT Tr正常。
作為ITO表面電位的測定方法，例如提出有如下的方法(1)將靜電電容中一度儲存的電荷經由數據線反向讀取的方法；(2)用電子束照射ITO表面，并從對應于表面電位而產生的二次電子的量測定電位的方法；(3)利用普克耳斯效應等非線性電-光效應通過測定光信息來間接測定電位的方法。
以往，在圖13所示的液晶用驅動電路的例子中，通過如上述那樣測定ITO的表面電位，可以進行驅動電路合格與否的判定。而另一方面，在有機EL顯示器的情況下，由于其是不需要背光的自發光顯示器，因而為了能夠控制各個像素的輝度，需要具有控制各元件驅動電流的能力。因此，TFT陣列測試器必須在涂布有機EL之前從由ITO等構成的電極表面測定驅動電路的電流驅動能力。因此，以往使用的用于評價恒電壓驅動電路特性的液晶用TFT陣列測試器無法用于有機EL顯示器的評價中。
為了解決上述問題，已提出了利用添加的檢查用導電膜的檢查方法(參見日本專利公開公報第2002-108243號)、以及在TFT陣列的像素電極和對向檢測電極之間填充電解液的檢查方法(參見日本專利公開公報第2002-72198號)等。但是，若采用前一方法，則需要制造用于檢查的導電膜，并在檢查后還要將其去掉，而且因為需要追加的工序從而增加了產生不良的因素，因此，若考慮生產率等，該方法未必合適。若采用后一方法，則由于包含TFT陣列的基板還包含未必要浸在電解液中的部件，所以也會構成產生不良的因素。因此，最好避免這樣的“弄濕”工序。此外，作為其它方法還提出了下述方法在檢查電極的背面配置電磁波源，并使由該電磁波源產生的X射線等電磁波透過檢查電極，通過該電磁波電離所透過的檢查電極與像素電極之間的空氣，從而使電流在檢查電極與像素電極之間流動(參見日本專利公開公報第2002-123190號)。然而，在這樣的結構中，即使能夠檢查電路的電導通，也無法獲得檢查TFT等元件的動作所需的足夠的電流密度。
因此，本發明的目的在于用于測試顯示基板上形成的TFT陣列的電氣特性的測試裝置，尤其在于提供一種探測裝置，其在有機EL的涂布工序之前與ITO表面不進行物理接觸就能夠測量有機EL等電流驅動型TFT陣列的電流驅動能力。此外，本發明的另一目的在于提供一種使用該探測裝置的顯示基板的測試裝置。

發明內容
本發明的探測裝置包括玻璃顯示基板，形成有被測試對象的TFT陣列；電流注入電極，與玻璃顯示基板分離設置，用于將測試用信號注入等離子體中；等離子體生成單元，用于將與被測試電路聯接的ITO電極和電流注入電極之間的空間用等離子體充滿；陣列測試用電源，用于在電流注入電極與TFT陣列之間施加電壓，從而使等離子體中有電流流動；以及TFT陣列控制裝置，用于生成信號，該信號用于依次對TFT陣列進行電導通關斷控制的信號。
等離子體是指由于高頻波或放電所提供的能量而物質被電離成帶負電和正電的離子的狀態。此外，整體上是電中性，并且由于根據施加的電場會產生離子的移動，因而具有導電性。因此，可被用作導電介質，若在充滿等離子體的ITO與電流注入電極之間施加電場，則通過離子傳導可使電流通過等離子體而流動。
這樣，通過將等離子體用作導電介質，可提供能夠在不與ITO表面物理接觸的情況下就可以測試TFT陣列的電流驅動能力的裝置。ITO電極的表面被暴露在等離子體中，在等離子體的另一端，用于使測試用電流在等離子體中流動的電流注入電極也同樣暴露在等離子體中。用于生成作為導電介質的等離子體的等離子體生成裝置具有用于使等離子體獲得測試所需的介電常數的等離子體密度。為了對TFT元件進行檢查，例如需要大約1μA至10μA的電流，優選幾μA至10μA的電流。當將等離子體中的電子作為導電的主導因素時，需要電子溫度高的等離子體。圖中例示了與后述的實施方式相關的針狀的電流注入電極，但其形狀不限于此，例如即使是平行板形狀，所獲得的效果也是一樣的。
在與測試對象TFT的漏極連接的ITO電極，通過TFT陣列控制裝置從外部控制數據線和柵極線，將TFT設定為導通狀態。此時，若向共同連接在TFT的源極上的驅動線和電流注入電極之間施加電壓，則通過等離子體電流Ip在電流注入電極和ITO電極之間流動。通過測量該等離子體中流動的電流，能夠得知TFT的電流驅動能力。同樣地，若依次使與等離子體連接的驅動電路為導通狀態，并測量等離子體中流動的電流的話，就可以測試顯示器上的所有TFT陣列的電氣特性。此外，若將等離子體電流中流動的電流Ip設定為有機EL的最大驅動電流，則可以在將有機EL實際涂布到ITO電極表面之前，事先測試面板上的所有TFT的電流驅動能力。
若即使設定為驅動電路所具有的最大驅動電流，TFT上仍沒有期望的電流流過，則可懷疑TFT不良，此外，若盡管將測試對象的TFT設定為導通，等離子體中仍沒有電流流過，則可懷疑測試對像TFT發生了短路故障或配線斷線故障等。若等離子體電流和流經TFT的電流不一致，則可懷疑TFT的柵極發生了漏電或在驅動線一側發生了漏電。如上所述可進行TFT陣列的故障診斷，從而可提供在有機EL涂布工序之前進行通常進行的缺陷補救時的判斷基準。因此，可在有機EL顯示面板的制造中大幅改進最終組裝產品不合格的生產率。
通過利用本發明的探測裝置和使用了該探測裝置的顯示基板測試裝置，與使用針等進行物理接觸的探測器相比，可提供不給ITO表面帶來損傷的測試技術。而且，通過用等離子體同時照射多個TFT陣列，可以僅通過由TFT陣列控制裝置從外部電切換TFT陣列來進行高速的測試。此外，由于不需要進行在利用與ITO電極物理接觸的探測器時必需的探測器的機械定位，所以可在短時間內進行所有TFT陣列的測試。當前，高密度的等離子體生成裝置在硅LSI過程中被廣泛用于薄膜成膜和蝕刻等中，并且通過選擇等離子體的生成條件和氣體種類，就可以生成不與ITO電極化學反應的等離子體。此外，為了不損傷ITO表面，優選使用輝光放電等離子體。
即，本發明提供了一種探測裝置，其特征在于如下構成在與被測試電路連接的電極或配線和測試電極之間生成較高密度的等離子體，并經由所述等離子體在所述電極或配線和所述測試電極之間傳送測試信號，從而能夠以與所述電極或配線非接觸的方式測試所述被測試電路。
優選的是，所述被測試電路形成于基板上的包括多個薄膜晶體管的電子電路。
優選的是，所述基板是顯示器用基板，所述被測試電路及所述電極或配線構成用于驅動顯示器的一個像素的驅動電路，所述驅動電路在所述基板上形成二維陣列。
優選的是，跨越所述驅動電路的多個單位連續生成所述等離子體，僅使所測試的預定的驅動電路成為導通狀態，從而使所述測試信號流入所述預定的驅動電路，由此來測試所述預定的驅動電路的電氣特性。
優選的是，在所述測試電極和所述電極或配線之間設置控制電極，并通過控制施加到該控制電極上的電位來控制經由所述等離子體傳送的所述測試信號的通過電平。
優選如下構成具有所述測試電極和所述各個被測試電路獨立連接的兩個偏壓電源，從而可通過所述偏壓電源的一個或兩個來控制所述等離子體分別與測試電極以及所述電極或配線之間的界面附近的電場。
優選的是，與所述驅動電路的各單位的位置相對應地在所述基板上分散生成所述等離子體，并且在每個分散的位置設置所述測試電極，從而通過在各個位置上使所述測試信號流入所述驅動電路，來測試所述驅動電路的電氣特性。
優選的是，還具有生成所述等離子體的等離子體生成源和腔構造，該腔構造封閉所述等離子體并至少對所述驅動電路的所述電極或配線開放。
優選的是，還在沿著所述腔構造外周的位置具有對所述等離子體進行排氣的單元或氣幕單元中的任一單元。
優選的是，所述等離子體具有可使流經所述被測試電路的電流大約為1μA至10μA的等離子體密度。
優選的是，所述等離子體對于所述電極或配線化學特性不活躍。
優選的是，所述等離子體至少包含電離了氧的成分。
此外，本發明提供一種顯示基板的測試裝置，其特征在于，包括上述的探測裝置；信號產生源，用于產生向所述測試電極提供的測試信號；以及信號比較器，用于比較所述測試信號和下述輸出信號，其中所述輸出信號是在所述測試信號經由所述等離子體及所述電極或配線流入所述基板上的所述各個驅動電路時從所述驅動電路輸出的。
優選的是，顯示基板的測試裝置具有XY移動單元，用于沿著測試對象電子電路或顯示基板表面在二維方向上水平移動探測裝置。
正如從上述構成或后述的實施方式中也能夠理解的那樣，本發明具有如下的效果。
(1)通過將等離子體用作導電介質，可以在不與測試對象的TFT陣列的表面物理接觸的情況下測試TFT陣列的電氣特性，因而可提供一種不給ITO電極表面帶來物理損傷的探測裝置。
(2)從在等離子體中傳導的電流可以確定TFT陣列的故障位置和故障模式，從而可獲得補救TFT陣列缺陷所需的測試信息。
(3)關于需要電流驅動的有機EL用TFT陣列的特性測試，可提供能夠在有機EL涂布工序之前測試電流驅動特性的技術，從而可在組裝TFT陣列面板之前發現電氣不良。因此，可以大幅改進批量生產過程中的不合格率。
(4)通過具有多個探頭并且使它們同時并行動作，能夠在短時間內對大型玻璃基板上形成的多片TFT陣列面板進行測試。


圖1是用于說明本發明第一實施方式的概要圖；圖2是使用TFT的驅動電路的安裝圖；圖3是利用圖1所示的探測裝置對圖2所示的一個像素的驅動電路進行測試的例子的說明圖；圖4是用于說明等離子體密度、電子溫度、ITO表面積和等離子體中流動的電流Ip的圖；圖5是等離子體中流動的電流的電壓-電流特性說明圖；圖6是用于說明典型的輝光放電等離子體中的壓力和電子溫度的關系的圖；圖7是用于說明本發明第二實施方式的概要圖；圖8是說明本發明第三實施方式的概要圖；圖9是將等離子體封在探頭內部的構造說明圖；圖10是使用了本發明探測裝置的TFT陣列的電氣特性測試裝置的方框圖的說明圖；圖11是TFT陣列的電氣特性測試裝置的動作順序的說明圖；圖12是用于說明探頭在TFT陣列面板上的動作的圖；圖13是液晶驅動用TFT陣列及其測試方法的說明圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細說明作為本發明優選實施方式的探測裝置及使用該裝置的顯示基板測試裝置。
圖1是用于說明本發明第一實施方式的概要圖，其示出了使用根據本發明的探測裝置5的顯示基板測試裝置10的基本構造。在該圖中，7表示等離子體，11表示玻璃顯示基板(以下簡稱為顯示基板)，12表示TFT，13表示ITO電極，14表示驅動線，16表示電流注入電極。如圖所示，在顯示基板11的表面上形成透明的ITO(Indium Tin Oxide銦錫氧化物)電極13。通常，顯示基板11具有與像素對應的驅動電路，上述ITO電極13與各驅動電路對應設置。即，在顯示基板11上二維排列驅動電路，并由此構成像素，而且還二維配置了上述ITO電極13及其連接的TFT 12，并稱之為TFT陣列。在圖1中，只示意性地示出了該TFT陣列的一部分。此外，在構成一個像素的驅動電路中通常包括兩個以上的TFT，圖1中為了方便僅示出了最終一級的TFT 12。
根據本實施方式的顯示基板裝置10提供了這樣的單元，該單元為了測試顯示基板11中各驅動電路的TFT的動作，以與顯示基板11的ITO電極13非接觸的方式向驅動電路注入電流。在本發明中，在電流注入電極16與ITO電極13之間形成了具有導電性的等離子體7。雖然圖1中沒有示出等離子體生成單元，但是為了生成等離子體，在顯示基板11附近至少配置適當的減壓單元、氣體注入單元、電極單元。
當生成等離子體7時，顯示基板11上的ITO電極13的表面與等離子體7稍微接觸，在與顯示基板11相對的位置上電流注入電極16與等離子體7稍微接觸。當在該狀態下使預定的TFT 12成導通狀態，并向電流注入電極16與驅動線14之間施加電壓Vp時，在等離子體中有電流流過，因此通過測量該電流就可以確認驅動電路中TFT 12的動作。從而，使TFT陣列依次為導通狀態，并通過測量它們各自的電流Ip，就可以得知所有TFT陣列的電氣特性。
圖2是特別示出有機EL顯示器用顯示基板上的TFT陣列的與一個像素相當的驅動電路的概要平面圖。圖示的一個像素的電路以二維陣列方式被排列在顯示基板11(參見圖1)的表面上。圖中的參考標號12表示TFT，13表示ITO電極，14表示驅動線，15表示數據線，17表示柵極線，18表示TFT，19表示靜電電容Cs。由于除了ITO電極13，柵極線、驅動線、TFT等均被絕緣膜覆蓋表面，所以即使在測試時暴露于等離子體中，也不會由于等離子體的導電性而互相電短路從而引起動作不良。
圖3是利用圖1所示的探測裝置對圖2所示的一個像素的驅動電路進行測試的示例。在該圖中，新添加了柵極線驅動電路21、數據線驅動電路22以及測試用電源23。柵極線驅動電路21、數據線驅動電路22以及測試用電源23被配置在使用探測裝置5的測試裝置10中。在從數據線驅動電路22向數據線15施加電壓V1的狀態下，通過從柵極線驅動電路31經由柵極線17向測試對象TFT晶體管Tr1施加電壓V2來使其成導通狀態，并由此將晶體管Tr2設定為導通狀態。此時，如果通過測試用電源23向驅動線14施加電壓Vp，則通過等離子體7、ITO電極13、電流注入電極16將會形成閉合電路。
當Tr2正常動作時，經由等離子體流動的電流Ip與經由驅動線14流入Tr2的電流Ib一致。若假設Ip與Ib不一致，則可認為發生了Tr2的柵極漏電、ITO與各個控制線漏電等故障。此外若完全沒有Ip流過，則可認為發生了Tr2短路故障等。在通常的有機EL顯示器中，由于驅動各個有機EL所需的驅動電流在從幾微安到10微安左右，所以只要確認流經Tr2的Ib是與其對應的電流的正常流動即可。通過順次切換數據線15和柵極線17來進行與上述相同順序的測定，可測試顯示面板上的所有TFT陣列的電氣特性。
接著利用圖4來說明本發明使用的等離子體的特性。在圖4中，參考標號34表示使用了平行平板的電流注入電極。這里將ITO電極的表面積設為S，將等離子體7的密度設為Ne，將等離子體7中的電子溫度設為Te。這里，假設電流注入電極34的表面積遠大于各個ITO電極13的表面積，并且等離子體中流動的電流Ip由一個ITO電極13的表面積S上流動的電流決定。此外，為了簡化計算，這里還假設等離子體7中所有原子均處于被電離為電子和陽離子的狀態的完全電離等離子體。此時，從電流注入電極34經由等離子體7流入ITO電極13的電流Ip與施加在兩電極之間的電壓Vp的關系被近似為圖5所示的三折線，從而構成圖1所示的電流-電壓特性。
Ip＝I1tanh(eVd/2kTe)(公式1)這里，k是波爾茲曼常數，m是電子質量，e是電子的電荷。此外，公式2示出了表示折線交點的飽和電流I1。
I1＝Nees(kTe/2pm)1/2(公式2)這里，考慮典型的輝光放電等離子體的例子，設電子溫度Te為23,200K(＝2.2eV)，ITO電極的表面積S為1×10-8m2(＝100μm×100μm)。若將TFT中流動的最大電流T1設為10uA，則與折線交點對應的飽和電壓Vp為8V。獲得這樣的電流-電壓特性所需的等離子體密度通過公式2求得為2.6×1016個/m3。
從上述研究可知，需要等離子體密度Ne＝2.6×1016個/m3、電子溫度Te＝23,200K(＝2.2eV)的等離子體。作為生成這樣的等離子體的裝置，例如有利用回旋共振的ECR等離子體源(最大Ne1×1018個/m3，最大電子溫度15eV)，或是利用電感耦合的ICP等離子體源(最大Ne1×1018個/m3，最大電子溫度10eV)等。此外，從公式1和公式2可知，電子溫度Te與等離子體的介電常數s的關系是s與3/2Te成比例。由于通常的輝光放電等離子體中的壓力與電子溫度Te的關系具有圖6所示的特性，所以為了獲得高介電常數，優選在能夠生成等離子體的盡可能低的壓力(例如0.1Pa左右)下生成等離子體。
表1示出了獲得良好的介電常數所需的用于生成等離子體的氣體的比較情況。通常為了獲得高的等離子體介電常數，優選用低能量容易電離原子的具有低電離場的氣體。此外，也可以在這種氣體中混合電離場低的鈉、鉀、銫等堿金屬。此外，為了盡量減少加速的陽離子沖撞ITO等電極表面時的損傷，優選質量小的元素。而且，優選陽離子不與ITO表面化學結合的氣體。對于ITO這樣的氧化物來說，與其不進行化學結合并具有較小的電離場和質量的氧較適合，但這僅是一個例子。
表1

如上所述，通過本發明的第一實施方式，不與TFT陣列的表面物理接觸，就可對各個TFT及驅動電路進行電氣測試。因此，能夠在不給TFT陣列和ITO電極帶來物理損傷的情況下進行測試。此外，在本實施方式中，由于能夠使TFT陣列與等離子體廣泛接觸，所以不需要進行探測器與各個TFT陣列之間的物理定位。因此，一個TFT陣列的測試時間基本上由TFT在等離子體中進行電氣切換的速度決定，從而可提供高速的測試裝置。本發明尤其能夠提供可在有機EL的涂布工序之前測試有機EL等的需要電流驅動的驅動電路的特性的裝置，因此能夠事先發現顯示器組裝后由于TFT陣列的不良而產生的產品不良。此外，可以容易地獲得修復不良之處所需的信息，進而具有能夠顯著降低TFT陣列的不合格率的效果。
此外，圖7是用于說明本發明第二實施方式的概要圖。在圖7中，參考標號55表示電流控制電極，56表示陽極，57表示探頭，58表示磁鐵，59表示氣體流，51表示陽極偏壓，52表示TFT電源偏壓。在圖7的例子中，例示了利用回旋共振的ECR等離子體源，磁鐵58是電磁鐵。此外，還需要用于激發等離子體的微波源，但在圖7中省略了。作為等離子體源的類型，不限于ECR等離子體源，只要是滿足本發明第一實施方式中示出的等離子體密度和電子溫度的就可以。由等離子體源生成的等離子體7充滿探頭57的內部，與顯示基板11的表面稍微接觸。
通常，當等離子體與ITO電極13的表面接觸時，ITO表面帶負電位，進而ITO表面附近的等離子體的中性狀態崩潰從而成為陽離子增加了的狀態。通常，將離子如上述增加從而等離子體的中性狀態崩潰的區域稱為離子層(ion sheath)。當產生了包含陽離子的離子層時，相對于帶負電位的ITO表面，離子層內部產生正電場。該電場使陽離子向ITO表面加速。即，與加速的陽離子數目相應的電流經由等離子體7流入導通狀態的TFT 12。此時，當離子層的加速電場過大時，由于TFT 12中流過設計容許值以上的電流，從而TFT 12有時會被破壞。并且，僅通過控制電源Vp的電位，較難以設定合適的電流值。
如圖7所示，可以設置用于修正隨著離子層的產生而形成的過大電場的裝置。陽極56上接有陽極偏壓51，TFT陣列12的電源電壓上接有TFT電源偏壓52。這兩種偏置電壓被設定為降低由離子層電場導致的過大電流，從而使TFT不被破壞并能夠正常動作的條件。在將各個偏置電源設定為這樣的最大電流條件后，通過電流控制電極55控制測試所需的電流。用于此目的的電流控制電極55的形狀優選網狀或柵格狀。在本實施方式中，TFT 12的測試所需的等離子體的密度和電子溫度與第一實施方式中所示的條件相同。此外，TFT的測試方法以及合格或不合格的判斷基準也與第一實施方式中的相同。
如上所述，通過使用本發明的第二實施方式，能夠避免由ITO電極表面上產生的離子層引起的過大電流注入TFT中的情況，從而可適當地控制電流值，以使TFT免于過大電流的破壞。
圖8是用于說明本發明第三實施方式的與圖7相似的概要圖。在圖8中，參考標號62是信號切換器，63是等離子體噴射孔，64是電流注入電極。圖8中的等離子體源與圖7中記載的第二實施方式等同。等離子體噴射孔63被設置在探頭67的底面，并從此處將探頭67內部的等離子體通過氣體59的壓力噴射到ITO電極13的表面上。等離子體噴射孔63的中心位置與各個ITO電極13的中心位置一致，并與ITO電極13相同地被排列為二維陣列。由此能夠將等離子體只集中照射到ITO電極13的表面附近。在各個等離子體噴射孔83的中心配置有電流注入電極64，來自電流注入電極64的信號被導入信號切換器22。由于電流注入電極84接近ITO電極13而設置，所以可降低通過等離子體的空隙的導電電阻。另一方面，由于在噴射孔的外周從等離子體噴射孔63噴射的等離子體的密度低，所以可提高電流注入電極84彼此間的導電電阻。
探頭67被定位在使所有的電流注入電極64與ITO電極13的中心位置對應的位置。處于導通狀態的TFT的驅動線14經由電源Vp被連接在信號切換器62上，并與此同步地選擇電流注入電極64的信號。陽極偏壓51、TFT電源偏壓52的效果與設定條件與第二實施方式中的相同。通過利用本發明的第三實施方式，可以有選擇地檢測出來自所關注的ITO電極13的信號，從而不會有相鄰TFT的漏電流等噪聲經由等離子體傳遞到測試對象的TFT中。因此可提供檢測精度高的測試裝置。
圖9是示出了探頭57的周邊部分剖面圖的概要圖。在圖9中，參考標號75表示形成于顯示基板11上的TFT陣列區域，76表示電路區域，77表示觸點(pad)區域。78是形成于探頭17中的排氣通路，79是氮氣通路。當具有導電性的等離子體7泄漏到探頭57外周從而與電路區域76或觸點區域77接觸時，會在觸點相互之間發生電短路從而引起動作不良，或成為產生噪聲的原因。因此需要不使等離子體7從探頭17泄漏到外部的構造。在圖9中，為了不使等離子體從其與顯示基板11之間的間隙泄漏，排氣通路78總是將等離子體7排到外部。同時，從氮氣通路79向顯示基板11的表面噴射氮氣，從而將等離子體7封閉在探頭57的內部。由此，可以只在TFT陣列區域75內高密度地維持等離子體7，從而可提供觸點區域77和電路區域76不受等離子體的影響的探測裝置。該探頭的構造可適用于本發明的第一和第二實施方式。
圖10示出了TFT陣列測試裝置的結構圖，該TFT陣列測試裝置使用了根據上述本發明的第一至第三實施方式的探測裝置。在圖10中，參考標號130是探頭，131是X、Y平臺，132是真空容器，133是等離子體監視器，134是真空計，135是修正偏壓控制器，136是真空鎖(load-lock)/等離子體控制器，137是平臺/探測器位置控制器，138是陣列測試樣式(pattern)發生器，139是陣列驅動器，140是等離子體電流控制，141是D/A轉換器，142是電壓-電流轉換器，143和146是低通濾波器，144和145是矩陣(matrix)，147是電流-電壓轉換器，148是A/D轉換器，149是數字比較器。圖11示出了圖10所示的測試裝置的動作順序。
被測試對象的顯示基板1裝載在X、Y平臺131上，可以在XY方向上二維移動。由此可以將從探頭130生成的等離子體7移動到任意的TFT陣列區域。X、Y平臺的移動和探頭130的上下控制由平臺/探測器位置控制器137進行。在探頭130的外周設有圖9所示的排氣通路78和氮氣通路79，用于使等離子體不泄漏到外部。
為了生成等離子體，裝置內部被置于真空容器132的內部，并由等離子體監視器133監視從等離子體源生成的等離子體的密度和電子溫度。真空計134監視真空容器132內部的真空度。此外，還并列設置了另外的真空容器(圖10中省略)，從而在將顯示基板11從真空容器132取出或放入其中時，可以使真空容器132內部不用暫時恢復到大氣壓，而是總是維持真空，另外在真空容器之間設置真空鎖。在將顯示基板導入真空容器132的內部后，通過真空計134確認達到了期望的真空度，然后向探頭130內部導入氣體，并供應高頻波，從而生成等離子體。真空鎖/等離子體控制器136為此進行一系列的控制。
陣列測試樣式發生器138通過數據線和柵極線依次電選擇矩陣，并設定為導通狀態。陣列驅動器139將陣列測試樣式發生器的信號轉換成作為測試對象的顯示基板11的外部接口的邏輯電平。陣列驅動器139的信號例如通過使用金屬針與觸點區域77物理接觸來進行。修正偏壓控制器135為了修正由等離子體中產生的離子層導致的過大的電位差，具有圖7和圖8所示的陽極偏壓51和TFT電源偏壓52的功能。
等離子體電流控制器140控制注入等離子體中的測試電流。來自等離子體電流控制器140的數字控制信號通過D/A轉換器而被轉換為模擬電壓，并通過電壓-電流變換器142根據需要轉換為電流。低通濾波器143具有通過消除來避免供應到等離子體源中的高頻波混入測試裝置而導致測試信號產生噪聲的目的。矩陣144的目的在于將從等離子體電流控制器140產生的測試電流有選擇地提供給探頭130內部的任意的電流注入電極上，其具有本發明第二實施方式中的信號切換器62的功能。
通過陣列測試樣式發生器138被設定為導通狀態的TFT的電流經由矩陣145和低通濾波器146被導入電流-電壓轉換器147。低通濾波器146的目的與低通濾波器143相同。通過電流-電壓轉換器147轉換成電壓的電流通過A/D轉換器148被轉換成數字信號，然后在數字比較器149中對該數字信號和等離子體電流140進行比較。若輸入電流與通過等離子體及TFT并被檢測出的電流一致，則判定測試對象的TFT動作良好。若不一致，則判定為不良。通過對所有的TFT陣列完全自動地進行這種一系列的判定操作，能夠快速測試TFT陣列的電氣特性。
圖12是為了說明圖10所示的探頭130的動作，從探頭130的上面觀看玻璃顯示基板11的圖。當測試對象的顯示面板較大時，如圖12所示，相對依次移動探測器130的位置來進行測試，并最終結束對所有TFT陣列的測試。因此，探頭130的形狀不限于圖12中例示的正方形，例如，即使構成為具有在圖的上下方向上覆蓋TFT陣列區域的長方形形狀，并從圖的左側向右側移動一次就可覆蓋整個TFT陣列的結構，也能夠充分實現本發明的目的。此外，通常在顯示面板的生產中多有在大型玻璃基板上同時形成多片顯示面板，并在組裝后再切割的情況。為了應對這樣的多個顯示面板的批量測試，可設置多個圖10所示的探頭130。此時，通過同時并行進行顯示器的測試，可大幅度地縮短測試時間。
如上，利用本發明三個實施例的探測裝置及使用該探測裝置的顯示基板測試裝置適于玻璃基板上的TFT陣列的電氣特性測試。此外，利用本發明的探測裝置及使用該探測裝置的顯示基板測試裝置并不僅限于玻璃基板上形成的TFT陣列的測試，也可以適用于例如樹脂基板或硅基板上形成的TFT陣列的測試。此外，本發明的探測裝置不限于測試顯示基板的用途，當然也可以適用于其它電子電路的特性測試。
上述本發明的優選實施方式僅是示例性的，而不是用來限定本發明的，本領域的技術人員能夠對其進行各種各樣的變形、改變。例如，在上述的優選實施方式中，等離子體的生成源僅為一個，但生成源也可以是多個，尤其，也可以與各個驅動電路對應地生成預定數的等離子體。在這種情況下，也能夠對各個驅動電路獨立進行測量。
權利要求
1.一種探測裝置，其特征在于如下構成在與被測試電路連接的電極或配線和測試電極之間生成較高密度的等離子體，并經由所述等離子體在所述電極或配線和所述測試電極之間傳送測試信號，從而能夠以與所述電極或配線非接觸的方式測試所述被測試電路。
2.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，所述被測試電路是形成于基板上的包括多個薄膜晶體管的電子電路。
3.如權利要求2所述的探測裝置，其特征在于，所述基板是顯示器用基板，所述被測試電路及所述電極或配線構成用于驅動顯示器的一個像素的驅動電路，所述驅動電路在所述基板上形成二維陣列。
4.如權利要求3所述的探測裝置，其特征在于，跨越所述驅動電路的多個單位連續生成所述等離子體，僅使所測試的預定的驅動電路成為導通狀態，從而使所述測試信號流入所述預定的驅動電路，由此來測試所述預定的驅動電路的電氣特性。
5.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，在所述測試電極和所述電極或配線之間設置控制電極，并通過控制施加到該控制電極上的電位來控制經由所述等離子體傳送的所述測試信號的通過電平。
6.如權利要求4所述的探測裝置，其特征在于如下構成具有與所述測試電極和所述各個被測試電路獨立連接的兩個偏壓電源，從而可通過所述偏壓電源的一個或兩個來控制所述等離子體分別與測試電極以及所述電極或配線之間的界面附近的電場。
7.如權利要求3所述的探測裝置，其特征在于，與所述驅動電路的各單位的位置相對應地在所述基板上分散生成所述等離子體，并且在每個分散的位置設置所述測試電極，從而通過在各個位置上使所述測試信號流入所述驅動電路，來測試所述驅動電路的電氣特性。
8.如權利要求3所述的探測裝置，其特征在于，還具有生成所述等離子體的等離子體生成源，和封閉所述等離子體并至少對所述驅動電路的所述電極或配線開放的腔構造。
9.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，還在沿著所述腔構造外周的位置具有排出所述等離子體的單元或氣幕單元中的任一單元。
10.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，所述等離子體具有可使流經所述被測試電路的電流大約為1μA至10μA的等離子體密度。
11.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，所述等離子體對于所述電極或配線化學特性不活躍。
12.如權利要求1所述的探測裝置，其特征在于，所述等離子體至少包含電離了氧的成分。
13.一種顯示基板的測試裝置，其特征在于，包括權利要求1所述的探測裝置；信號產生源，用于產生向所述測試電極提供的測試信號；以及信號比較器，用于比較所述測試信號和下述輸出信號，其中所述輸出信號是在所述測試信號經由所述等離子體及所述電極或配線流入所述基板上的所述各個驅動電路時從所述驅動電路輸出的。
14.如權利要求13所述的顯示基板的測試裝置，其特征在于，具有XY移動單元，用于沿著測試對象電子電路或顯示基板表面在二維方向上水平移動探測裝置。
全文摘要
在包含作為被測試電路的TFT陣列的顯示基板(11)上的電極(13)與測試電極(16)之間生成具有預定密度的等離子體(7)，并經由等離子體(7)在電極(13)與測試電極(16)之間傳送測試信號。從而可提供一種能夠以非接觸方式測量顯示基板(11)上形成的TFT陣列的電氣特性的探測裝置及測試裝置。
文檔編號G09G3/00GK1742210SQ2004800028
公開日2006年3月1日 申請日期2004年1月23日 優先權日2003年1月27日
發明者上野俊明, 山田范秀 申請人:安捷倫科技有限公司