专利名称：探测装置及使用该探测装置的显示基板测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器或有机EL显示面板的生产阶段中的电气特性测试，尤其涉及适于薄膜晶体管(以下称TFT)阵列的电气测试的探测装置及使用该探测装置的显示基板测试装置。
背景技术：
在液晶显示器中，为了追求高像素和大画面，并实现近年来需求的高图像品质，使用TFT(Thin Film Transistor薄膜晶体管)的有源矩阵方式成为主流。而且，与需要背光(back light)的液晶显示器相比，自发光型有机EL(或者也称为OLED(Organic Light Emitting Diode)有机发光二极管)具有液晶显示器所没有的优点，因此近年来被大力开发。
在TFT方式的液晶显示器或有机EL显示器的生产过程中，在将TFT阵列形成于玻璃基板上的阶段之前，即在液晶的封入或有机EL涂布工序之前，对已制成的TFT阵列是否进行电动作进行电气测试，即进行所谓的TFT阵列测试对于提高显示器生产中的最终成品的生产率是非常重要的。在TFT阵列测试阶段，如果在驱动特定像素的TFT电路中发现了电气不良，则基于TFT阵列测试的信息，在能够修复该不良的情况下实施缺陷的修正处理。此外，若不良之处很多，并且可事先判断出在显示器组装后的出场检查中还是不良，则可以停止后续的工序。即有如下优点对于这样的不良产品，在液晶方式的情况下可以省略滤色器粘接和液晶封入的工序，在有机EL方式的情况下可以省略称为有机EL的涂布工序的后续的高成本工序。
在玻璃基板上形成与显示器的像素数相应数量的TFT阵列，通常用多个TFT形成一个像素的驱动电路。近年来，在TFT阵列的形成中，一般使用非晶硅或是低温多晶硅。图13示出了作为主流的液晶显示器中的1个像素的典型TFT驱动电路的例子。该图13中，250表示数据线，251表示栅极线，252表示公用线，253表示液晶，254表示使用ITO(铟锡氧化物)的透明电极。通常，在玻璃基板上以二维方式形成像素个数的图13所示的驱动电路而成的结构称为TFT阵列。由于一般在封入液晶253之前进行实际的液晶用TFT阵列测试，所以在图13中的没有液晶253的状态下进行驱动电路的电气测试。
即，在处于已形成TFT阵列的阶段的玻璃基板的表面上二维排列着像素个数的暴露的ITO电极254。作为这种驱动电路的测试方法，一般对TFT进行电切换，并通过测量ITO电极254的表面上是否产生了正常的电位来进行判断。在将电压施加到数据线50上的状态下，通过向作为测试对象的驱动电路的栅极线251施加电压，可将选中的TFT Tr设定为导通状态。此时，若在ITO电极254上产生了与数据线的施加电压相同的电压，则可以判断TFT Tr正常。
作为ITO表面电位的测定方法，例如提出有如下的方法(1)将静电电容中一度储存的电荷经由数据线反向读取的方法；(2)用电子束照射ITO表面，并从对应于表面电位而产生的二次电子的量测定电位的方法；(3)利用普克耳斯效应等非线性电-光效应通过测定光信息来间接测定电位的方法。
以往，在图13所示的液晶用驱动电路的例子中，通过如上述那样测定ITO的表面电位，可以进行驱动电路合格与否的判定。而另一方面，在有机EL显示器的情况下，由于其是不需要背光的自发光显示器，因而为了能够控制各个像素的辉度，需要具有控制各元件驱动电流的能力。因此，TFT阵列测试器必须在涂布有机EL之前从由ITO等构成的电极表面测定驱动电路的电流驱动能力。因此，以往使用的用于评价恒电压驱动电路特性的液晶用TFT阵列测试器无法用于有机EL显示器的评价中。
为了解决上述问题，已提出了利用添加的检查用导电膜的检查方法(参见日本专利公开公报第2002-108243号)、以及在TFT阵列的像素电极和对向检测电极之间填充电解液的检查方法(参见日本专利公开公报第2002-72198号)等。但是，若采用前一方法，则需要制造用于检查的导电膜，并在检查后还要将其去掉，而且因为需要追加的工序从而增加了产生不良的因素，因此，若考虑生产率等，该方法未必合适。若采用后一方法，则由于包含TFT阵列的基板还包含未必要浸在电解液中的部件，所以也会构成产生不良的因素。因此，最好避免这样的“弄湿”工序。此外，作为其它方法还提出了下述方法在检查电极的背面配置电磁波源，并使由该电磁波源产生的X射线等电磁波透过检查电极，通过该电磁波电离所透过的检查电极与像素电极之间的空气，从而使电流在检查电极与像素电极之间流动(参见日本专利公开公报第2002-123190号)。然而，在这样的结构中，即使能够检查电路的电导通，也无法获得检查TFT等元件的动作所需的足够的电流密度。
因此，本发明的目的在于用于测试显示基板上形成的TFT阵列的电气特性的测试装置，尤其在于提供一种探测装置，其在有机EL的涂布工序之前与ITO表面不进行物理接触就能够测量有机EL等电流驱动型TFT阵列的电流驱动能力。此外，本发明的另一目的在于提供一种使用该探测装置的显示基板的测试装置。
发明内容
本发明的探测装置包括玻璃显示基板，形成有被测试对象的TFT阵列；电流注入电极，与玻璃显示基板分离设置，用于将测试用信号注入等离子体中；等离子体生成单元，用于将与被测试电路联接的ITO电极和电流注入电极之间的空间用等离子体充满；阵列测试用电源，用于在电流注入电极与TFT阵列之间施加电压，从而使等离子体中有电流流动；以及TFT阵列控制装置，用于生成信号，该信号用于依次对TFT阵列进行电导通关断控制的信号。
等离子体是指由于高频波或放电所提供的能量而物质被电离成带负电和正电的离子的状态。此外，整体上是电中性，并且由于根据施加的电场会产生离子的移动，因而具有导电性。因此，可被用作导电介质，若在充满等离子体的ITO与电流注入电极之间施加电场，则通过离子传导可使电流通过等离子体而流动。
这样，通过将等离子体用作导电介质，可提供能够在不与ITO表面物理接触的情况下就可以测试TFT阵列的电流驱动能力的装置。ITO电极的表面被暴露在等离子体中，在等离子体的另一端，用于使测试用电流在等离子体中流动的电流注入电极也同样暴露在等离子体中。用于生成作为导电介质的等离子体的等离子体生成装置具有用于使等离子体获得测试所需的介电常数的等离子体密度。为了对TFT元件进行检查，例如需要大约1μA至10μA的电流，优选几μA至10μA的电流。当将等离子体中的电子作为导电的主导因素时，需要电子温度高的等离子体。图中例示了与后述的实施方式相关的针状的电流注入电极，但其形状不限于此，例如即使是平行板形状，所获得的效果也是一样的。
在与测试对象TFT的漏极连接的ITO电极，通过TFT阵列控制装置从外部控制数据线和栅极线，将TFT设定为导通状态。此时，若向共同连接在TFT的源极上的驱动线和电流注入电极之间施加电压，则通过等离子体电流Ip在电流注入电极和ITO电极之间流动。通过测量该等离子体中流动的电流，能够得知TFT的电流驱动能力。同样地，若依次使与等离子体连接的驱动电路为导通状态，并测量等离子体中流动的电流的话，就可以测试显示器上的所有TFT阵列的电气特性。此外，若将等离子体电流中流动的电流Ip设定为有机EL的最大驱动电流，则可以在将有机EL实际涂布到ITO电极表面之前，事先测试面板上的所有TFT的电流驱动能力。
若即使设定为驱动电路所具有的最大驱动电流，TFT上仍没有期望的电流流过，则可怀疑TFT不良，此外，若尽管将测试对象的TFT设定为导通，等离子体中仍没有电流流过，则可怀疑测试对像TFT发生了短路故障或配线断线故障等。若等离子体电流和流经TFT的电流不一致，则可怀疑TFT的栅极发生了漏电或在驱动线一侧发生了漏电。如上所述可进行TFT阵列的故障诊断，从而可提供在有机EL涂布工序之前进行通常进行的缺陷补救时的判断基准。因此，可在有机EL显示面板的制造中大幅改进最终组装产品不合格的生产率。
通过利用本发明的探测装置和使用了该探测装置的显示基板测试装置，与使用针等进行物理接触的探测器相比，可提供不给ITO表面带来损伤的测试技术。而且，通过用等离子体同时照射多个TFT阵列，可以仅通过由TFT阵列控制装置从外部电切换TFT阵列来进行高速的测试。此外，由于不需要进行在利用与ITO电极物理接触的探测器时必需的探测器的机械定位，所以可在短时间内进行所有TFT阵列的测试。当前，高密度的等离子体生成装置在硅LSI过程中被广泛用于薄膜成膜和蚀刻等中，并且通过选择等离子体的生成条件和气体种类，就可以生成不与ITO电极化学反应的等离子体。此外，为了不损伤ITO表面，优选使用辉光放电等离子体。
即，本发明提供了一种探测装置，其特征在于如下构成在与被测试电路连接的电极或配线和测试电极之间生成较高密度的等离子体，并经由所述等离子体在所述电极或配线和所述测试电极之间传送测试信号，从而能够以与所述电极或配线非接触的方式测试所述被测试电路。
优选的是，所述被测试电路形成于基板上的包括多个薄膜晶体管的电子电路。
优选的是，所述基板是显示器用基板，所述被测试电路及所述电极或配线构成用于驱动显示器的一个像素的驱动电路，所述驱动电路在所述基板上形成二维阵列。
优选的是，跨越所述驱动电路的多个单位连续生成所述等离子体，仅使所测试的预定的驱动电路成为导通状态，从而使所述测试信号流入所述预定的驱动电路，由此来测试所述预定的驱动电路的电气特性。
优选的是，在所述测试电极和所述电极或配线之间设置控制电极，并通过控制施加到该控制电极上的电位来控制经由所述等离子体传送的所述测试信号的通过电平。
优选如下构成具有所述测试电极和所述各个被测试电路独立连接的两个偏压电源，从而可通过所述偏压电源的一个或两个来控制所述等离子体分别与测试电极以及所述电极或配线之间的界面附近的电场。
优选的是，与所述驱动电路的各单位的位置相对应地在所述基板上分散生成所述等离子体，并且在每个分散的位置设置所述测试电极，从而通过在各个位置上使所述测试信号流入所述驱动电路，来测试所述驱动电路的电气特性。
优选的是，还具有生成所述等离子体的等离子体生成源和腔构造，该腔构造封闭所述等离子体并至少对所述驱动电路的所述电极或配线开放。
优选的是，还在沿着所述腔构造外周的位置具有对所述等离子体进行排气的单元或气幕单元中的任一单元。
优选的是，所述等离子体具有可使流经所述被测试电路的电流大约为1μA至10μA的等离子体密度。
优选的是，所述等离子体对于所述电极或配线化学特性不活跃。
优选的是，所述等离子体至少包含电离了氧的成分。
此外，本发明提供一种显示基板的测试装置，其特征在于，包括上述的探测装置；信号产生源，用于产生向所述测试电极提供的测试信号；以及信号比较器，用于比较所述测试信号和下述输出信号，其中所述输出信号是在所述测试信号经由所述等离子体及所述电极或配线流入所述基板上的所述各个驱动电路时从所述驱动电路输出的。
优选的是，显示基板的测试装置具有XY移动单元，用于沿着测试对象电子电路或显示基板表面在二维方向上水平移动探测装置。
正如从上述构成或后述的实施方式中也能够理解的那样，本发明具有如下的效果。
(1)通过将等离子体用作导电介质，可以在不与测试对象的TFT阵列的表面物理接触的情况下测试TFT阵列的电气特性，因而可提供一种不给ITO电极表面带来物理损伤的探测装置。
(2)从在等离子体中传导的电流可以确定TFT阵列的故障位置和故障模式，从而可获得补救TFT阵列缺陷所需的测试信息。
(3)关于需要电流驱动的有机EL用TFT阵列的特性测试，可提供能够在有机EL涂布工序之前测试电流驱动特性的技术，从而可在组装TFT阵列面板之前发现电气不良。因此，可以大幅改进批量生产过程中的不合格率。
(4)通过具有多个探头并且使它们同时并行动作，能够在短时间内对大型玻璃基板上形成的多片TFT阵列面板进行测试。
图1是用于说明本发明第一实施方式的概要图；图2是使用TFT的驱动电路的安装图；图3是利用图1所示的探测装置对图2所示的一个像素的驱动电路进行测试的例子的说明图；图4是用于说明等离子体密度、电子温度、ITO表面积和等离子体中流动的电流Ip的图；图5是等离子体中流动的电流的电压-电流特性说明图；图6是用于说明典型的辉光放电等离子体中的压力和电子温度的关系的图；图7是用于说明本发明第二实施方式的概要图；图8是说明本发明第三实施方式的概要图；图9是将等离子体封在探头内部的构造说明图；图10是使用了本发明探测装置的TFT阵列的电气特性测试装置的方框图的说明图；图11是TFT阵列的电气特性测试装置的动作顺序的说明图；图12是用于说明探头在TFT阵列面板上的动作的图；图13是液晶驱动用TFT阵列及其测试方法的说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细说明作为本发明优选实施方式的探测装置及使用该装置的显示基板测试装置。
图1是用于说明本发明第一实施方式的概要图，其示出了使用根据本发明的探测装置5的显示基板测试装置10的基本构造。在该图中，7表示等离子体，11表示玻璃显示基板(以下简称为显示基板)，12表示TFT，13表示ITO电极，14表示驱动线，16表示电流注入电极。如图所示，在显示基板11的表面上形成透明的ITO(Indium Tin Oxide铟锡氧化物)电极13。通常，显示基板11具有与像素对应的驱动电路，上述ITO电极13与各驱动电路对应设置。即，在显示基板11上二维排列驱动电路，并由此构成像素，而且还二维配置了上述ITO电极13及其连接的TFT 12，并称之为TFT阵列。在图1中，只示意性地示出了该TFT阵列的一部分。此外，在构成一个像素的驱动电路中通常包括两个以上的TFT，图1中为了方便仅示出了最终一级的TFT 12。
根据本实施方式的显示基板装置10提供了这样的单元，该单元为了测试显示基板11中各驱动电路的TFT的动作，以与显示基板11的ITO电极13非接触的方式向驱动电路注入电流。在本发明中，在电流注入电极16与ITO电极13之间形成了具有导电性的等离子体7。虽然图1中没有示出等离子体生成单元，但是为了生成等离子体，在显示基板11附近至少配置适当的减压单元、气体注入单元、电极单元。
当生成等离子体7时，显示基板11上的ITO电极13的表面与等离子体7稍微接触，在与显示基板11相对的位置上电流注入电极16与等离子体7稍微接触。当在该状态下使预定的TFT 12成导通状态，并向电流注入电极16与驱动线14之间施加电压Vp时，在等离子体中有电流流过，因此通过测量该电流就可以确认驱动电路中TFT 12的动作。从而，使TFT阵列依次为导通状态，并通过测量它们各自的电流Ip，就可以得知所有TFT阵列的电气特性。
图2是特别示出有机EL显示器用显示基板上的TFT阵列的与一个像素相当的驱动电路的概要平面图。图示的一个像素的电路以二维阵列方式被排列在显示基板11(参见图1)的表面上。图中的参考标号12表示TFT，13表示ITO电极，14表示驱动线，15表示数据线，17表示栅极线，18表示TFT，19表示静电电容Cs。由于除了ITO电极13，栅极线、驱动线、TFT等均被绝缘膜覆盖表面，所以即使在测试时暴露于等离子体中，也不会由于等离子体的导电性而互相电短路从而引起动作不良。
图3是利用图1所示的探测装置对图2所示的一个像素的驱动电路进行测试的示例。在该图中，新添加了栅极线驱动电路21、数据线驱动电路22以及测试用电源23。栅极线驱动电路21、数据线驱动电路22以及测试用电源23被配置在使用探测装置5的测试装置10中。在从数据线驱动电路22向数据线15施加电压V1的状态下，通过从栅极线驱动电路31经由栅极线17向测试对象TFT晶体管Tr1施加电压V2来使其成导通状态，并由此将晶体管Tr2设定为导通状态。此时，如果通过测试用电源23向驱动线14施加电压Vp，则通过等离子体7、ITO电极13、电流注入电极16将会形成闭合电路。
当Tr2正常动作时，经由等离子体流动的电流Ip与经由驱动线14流入Tr2的电流Ib一致。若假设Ip与Ib不一致，则可认为发生了Tr2的栅极漏电、ITO与各个控制线漏电等故障。此外若完全没有Ip流过，则可认为发生了Tr2短路故障等。在通常的有机EL显示器中，由于驱动各个有机EL所需的驱动电流在从几微安到10微安左右，所以只要确认流经Tr2的Ib是与其对应的电流的正常流动即可。通过顺次切换数据线15和栅极线17来进行与上述相同顺序的测定，可测试显示面板上的所有TFT阵列的电气特性。
接着利用图4来说明本发明使用的等离子体的特性。在图4中，参考标号34表示使用了平行平板的电流注入电极。这里将ITO电极的表面积设为S，将等离子体7的密度设为Ne，将等离子体7中的电子温度设为Te。这里，假设电流注入电极34的表面积远大于各个ITO电极13的表面积，并且等离子体中流动的电流Ip由一个ITO电极13的表面积S上流动的电流决定。此外，为了简化计算，这里还假设等离子体7中所有原子均处于被电离为电子和阳离子的状态的完全电离等离子体。此时，从电流注入电极34经由等离子体7流入ITO电极13的电流Ip与施加在两电极之间的电压Vp的关系被近似为图5所示的三折线，从而构成图1所示的电流-电压特性。
Ip＝I1tanh(eVd/2kTe)(公式1)这里，k是波尔兹曼常数，m是电子质量，e是电子的电荷。此外，公式2示出了表示折线交点的饱和电流I1。
I1＝Nees(kTe/2pm)1/2(公式2)这里，考虑典型的辉光放电等离子体的例子，设电子温度Te为23,200K(＝2.2eV)，ITO电极的表面积S为1×10-8m2(＝100μm×100μm)。若将TFT中流动的最大电流T1设为10uA，则与折线交点对应的饱和电压Vp为8V。获得这样的电流-电压特性所需的等离子体密度通过公式2求得为2.6×1016个/m3。
从上述研究可知，需要等离子体密度Ne＝2.6×1016个/m3、电子温度Te＝23,200K(＝2.2eV)的等离子体。作为生成这样的等离子体的装置，例如有利用回旋共振的ECR等离子体源(最大Ne1×1018个/m3，最大电子温度15eV)，或是利用电感耦合的ICP等离子体源(最大Ne1×1018个/m3，最大电子温度10eV)等。此外，从公式1和公式2可知，电子温度Te与等离子体的介电常数s的关系是s与3/2Te成比例。由于通常的辉光放电等离子体中的压力与电子温度Te的关系具有图6所示的特性，所以为了获得高介电常数，优选在能够生成等离子体的尽可能低的压力(例如0.1Pa左右)下生成等离子体。
表1示出了获得良好的介电常数所需的用于生成等离子体的气体的比较情况。通常为了获得高的等离子体介电常数，优选用低能量容易电离原子的具有低电离场的气体。此外，也可以在这种气体中混合电离场低的钠、钾、铯等碱金属。此外，为了尽量减少加速的阳离子冲撞ITO等电极表面时的损伤，优选质量小的元素。而且，优选阳离子不与ITO表面化学结合的气体。对于ITO这样的氧化物来说，与其不进行化学结合并具有较小的电离场和质量的氧较适合，但这仅是一个例子。
表1
如上所述，通过本发明的第一实施方式，不与TFT阵列的表面物理接触，就可对各个TFT及驱动电路进行电气测试。因此，能够在不给TFT阵列和ITO电极带来物理损伤的情况下进行测试。此外，在本实施方式中，由于能够使TFT阵列与等离子体广泛接触，所以不需要进行探测器与各个TFT阵列之间的物理定位。因此，一个TFT阵列的测试时间基本上由TFT在等离子体中进行电气切换的速度决定，从而可提供高速的测试装置。本发明尤其能够提供可在有机EL的涂布工序之前测试有机EL等的需要电流驱动的驱动电路的特性的装置，因此能够事先发现显示器组装后由于TFT阵列的不良而产生的产品不良。此外，可以容易地获得修复不良之处所需的信息，进而具有能够显著降低TFT阵列的不合格率的效果。
此外，图7是用于说明本发明第二实施方式的概要图。在图7中，参考标号55表示电流控制电极，56表示阳极，57表示探头，58表示磁铁，59表示气体流，51表示阳极偏压，52表示TFT电源偏压。在图7的例子中，例示了利用回旋共振的ECR等离子体源，磁铁58是电磁铁。此外，还需要用于激发等离子体的微波源，但在图7中省略了。作为等离子体源的类型，不限于ECR等离子体源，只要是满足本发明第一实施方式中示出的等离子体密度和电子温度的就可以。由等离子体源生成的等离子体7充满探头57的内部，与显示基板11的表面稍微接触。
通常，当等离子体与ITO电极13的表面接触时，ITO表面带负电位，进而ITO表面附近的等离子体的中性状态崩溃从而成为阳离子增加了的状态。通常，将离子如上述增加从而等离子体的中性状态崩溃的区域称为离子层(ion sheath)。当产生了包含阳离子的离子层时，相对于带负电位的ITO表面，离子层内部产生正电场。该电场使阳离子向ITO表面加速。即，与加速的阳离子数目相应的电流经由等离子体7流入导通状态的TFT 12。此时，当离子层的加速电场过大时，由于TFT 12中流过设计容许值以上的电流，从而TFT 12有时会被破坏。并且，仅通过控制电源Vp的电位，较难以设定合适的电流值。
如图7所示，可以设置用于修正随着离子层的产生而形成的过大电场的装置。阳极56上接有阳极偏压51，TFT阵列12的电源电压上接有TFT电源偏压52。这两种偏置电压被设定为降低由离子层电场导致的过大电流，从而使TFT不被破坏并能够正常动作的条件。在将各个偏置电源设定为这样的最大电流条件后，通过电流控制电极55控制测试所需的电流。用于此目的的电流控制电极55的形状优选网状或栅格状。在本实施方式中，TFT 12的测试所需的等离子体的密度和电子温度与第一实施方式中所示的条件相同。此外，TFT的测试方法以及合格或不合格的判断基准也与第一实施方式中的相同。
如上所述，通过使用本发明的第二实施方式，能够避免由ITO电极表面上产生的离子层引起的过大电流注入TFT中的情况，从而可适当地控制电流值，以使TFT免于过大电流的破坏。
图8是用于说明本发明第三实施方式的与图7相似的概要图。在图8中，参考标号62是信号切换器，63是等离子体喷射孔，64是电流注入电极。图8中的等离子体源与图7中记载的第二实施方式等同。等离子体喷射孔63被设置在探头67的底面，并从此处将探头67内部的等离子体通过气体59的压力喷射到ITO电极13的表面上。等离子体喷射孔63的中心位置与各个ITO电极13的中心位置一致，并与ITO电极13相同地被排列为二维阵列。由此能够将等离子体只集中照射到ITO电极13的表面附近。在各个等离子体喷射孔83的中心配置有电流注入电极64，来自电流注入电极64的信号被导入信号切换器22。由于电流注入电极84接近ITO电极13而设置，所以可降低通过等离子体的空隙的导电电阻。另一方面，由于在喷射孔的外周从等离子体喷射孔63喷射的等离子体的密度低，所以可提高电流注入电极84彼此间的导电电阻。
探头67被定位在使所有的电流注入电极64与ITO电极13的中心位置对应的位置。处于导通状态的TFT的驱动线14经由电源Vp被连接在信号切换器62上，并与此同步地选择电流注入电极64的信号。阳极偏压51、TFT电源偏压52的效果与设定条件与第二实施方式中的相同。通过利用本发明的第三实施方式，可以有选择地检测出来自所关注的ITO电极13的信号，从而不会有相邻TFT的漏电流等噪声经由等离子体传递到测试对象的TFT中。因此可提供检测精度高的测试装置。
图9是示出了探头57的周边部分剖面图的概要图。在图9中，参考标号75表示形成于显示基板11上的TFT阵列区域，76表示电路区域，77表示触点(pad)区域。78是形成于探头17中的排气通路，79是氮气通路。当具有导电性的等离子体7泄漏到探头57外周从而与电路区域76或触点区域77接触时，会在触点相互之间发生电短路从而引起动作不良，或成为产生噪声的原因。因此需要不使等离子体7从探头17泄漏到外部的构造。在图9中，为了不使等离子体从其与显示基板11之间的间隙泄漏，排气通路78总是将等离子体7排到外部。同时，从氮气通路79向显示基板11的表面喷射氮气，从而将等离子体7封闭在探头57的内部。由此，可以只在TFT阵列区域75内高密度地维持等离子体7，从而可提供触点区域77和电路区域76不受等离子体的影响的探测装置。该探头的构造可适用于本发明的第一和第二实施方式。
图10示出了TFT阵列测试装置的结构图，该TFT阵列测试装置使用了根据上述本发明的第一至第三实施方式的探测装置。在图10中，参考标号130是探头，131是X、Y平台，132是真空容器，133是等离子体监视器，134是真空计，135是修正偏压控制器，136是真空锁(load-lock)/等离子体控制器，137是平台/探测器位置控制器，138是阵列测试样式(pattern)发生器，139是阵列驱动器，140是等离子体电流控制，141是D/A转换器，142是电压-电流转换器，143和146是低通滤波器，144和145是矩阵(matrix)，147是电流-电压转换器，148是A/D转换器，149是数字比较器。图11示出了图10所示的测试装置的动作顺序。
被测试对象的显示基板1装载在X、Y平台131上，可以在XY方向上二维移动。由此可以将从探头130生成的等离子体7移动到任意的TFT阵列区域。X、Y平台的移动和探头130的上下控制由平台/探测器位置控制器137进行。在探头130的外周设有图9所示的排气通路78和氮气通路79，用于使等离子体不泄漏到外部。
为了生成等离子体，装置内部被置于真空容器132的内部，并由等离子体监视器133监视从等离子体源生成的等离子体的密度和电子温度。真空计134监视真空容器132内部的真空度。此外，还并列设置了另外的真空容器(图10中省略)，从而在将显示基板11从真空容器132取出或放入其中时，可以使真空容器132内部不用暂时恢复到大气压，而是总是维持真空，另外在真空容器之间设置真空锁。在将显示基板导入真空容器132的内部后，通过真空计134确认达到了期望的真空度，然后向探头130内部导入气体，并供应高频波，从而生成等离子体。真空锁/等离子体控制器136为此进行一系列的控制。
阵列测试样式发生器138通过数据线和栅极线依次电选择矩阵，并设定为导通状态。阵列驱动器139将阵列测试样式发生器的信号转换成作为测试对象的显示基板11的外部接口的逻辑电平。阵列驱动器139的信号例如通过使用金属针与触点区域77物理接触来进行。修正偏压控制器135为了修正由等离子体中产生的离子层导致的过大的电位差，具有图7和图8所示的阳极偏压51和TFT电源偏压52的功能。
等离子体电流控制器140控制注入等离子体中的测试电流。来自等离子体电流控制器140的数字控制信号通过D/A转换器而被转换为模拟电压，并通过电压-电流变换器142根据需要转换为电流。低通滤波器143具有通过消除来避免供应到等离子体源中的高频波混入测试装置而导致测试信号产生噪声的目的。矩阵144的目的在于将从等离子体电流控制器140产生的测试电流有选择地提供给探头130内部的任意的电流注入电极上，其具有本发明第二实施方式中的信号切换器62的功能。
通过阵列测试样式发生器138被设定为导通状态的TFT的电流经由矩阵145和低通滤波器146被导入电流-电压转换器147。低通滤波器146的目的与低通滤波器143相同。通过电流-电压转换器147转换成电压的电流通过A/D转换器148被转换成数字信号，然后在数字比较器149中对该数字信号和等离子体电流140进行比较。若输入电流与通过等离子体及TFT并被检测出的电流一致，则判定测试对象的TFT动作良好。若不一致，则判定为不良。通过对所有的TFT阵列完全自动地进行这种一系列的判定操作，能够快速测试TFT阵列的电气特性。
图12是为了说明图10所示的探头130的动作，从探头130的上面观看玻璃显示基板11的图。当测试对象的显示面板较大时，如图12所示，相对依次移动探测器130的位置来进行测试，并最终结束对所有TFT阵列的测试。因此，探头130的形状不限于图12中例示的正方形，例如，即使构成为具有在图的上下方向上覆盖TFT阵列区域的长方形形状，并从图的左侧向右侧移动一次就可覆盖整个TFT阵列的结构，也能够充分实现本发明的目的。此外，通常在显示面板的生产中多有在大型玻璃基板上同时形成多片显示面板，并在组装后再切割的情况。为了应对这样的多个显示面板的批量测试，可设置多个图10所示的探头130。此时，通过同时并行进行显示器的测试，可大幅度地缩短测试时间。
如上，利用本发明三个实施例的探测装置及使用该探测装置的显示基板测试装置适于玻璃基板上的TFT阵列的电气特性测试。此外，利用本发明的探测装置及使用该探测装置的显示基板测试装置并不仅限于玻璃基板上形成的TFT阵列的测试，也可以适用于例如树脂基板或硅基板上形成的TFT阵列的测试。此外，本发明的探测装置不限于测试显示基板的用途，当然也可以适用于其它电子电路的特性测试。
上述本发明的优选实施方式仅是示例性的，而不是用来限定本发明的，本领域的技术人员能够对其进行各种各样的变形、改变。例如，在上述的优选实施方式中，等离子体的生成源仅为一个，但生成源也可以是多个，尤其，也可以与各个驱动电路对应地生成预定数的等离子体。在这种情况下，也能够对各个驱动电路独立进行测量。
权利要求
1.一种探测装置，其特征在于如下构成在与被测试电路连接的电极或配线和测试电极之间生成较高密度的等离子体，并经由所述等离子体在所述电极或配线和所述测试电极之间传送测试信号，从而能够以与所述电极或配线非接触的方式测试所述被测试电路。
2.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述被测试电路是形成于基板上的包括多个薄膜晶体管的电子电路。
3.如权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述基板是显示器用基板，所述被测试电路及所述电极或配线构成用于驱动显示器的一个像素的驱动电路，所述驱动电路在所述基板上形成二维阵列。
4.如权利要求3所述的探测装置，其特征在于，跨越所述驱动电路的多个单位连续生成所述等离子体，仅使所测试的预定的驱动电路成为导通状态，从而使所述测试信号流入所述预定的驱动电路，由此来测试所述预定的驱动电路的电气特性。
5.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，在所述测试电极和所述电极或配线之间设置控制电极，并通过控制施加到该控制电极上的电位来控制经由所述等离子体传送的所述测试信号的通过电平。
6.如权利要求4所述的探测装置，其特征在于如下构成具有与所述测试电极和所述各个被测试电路独立连接的两个偏压电源，从而可通过所述偏压电源的一个或两个来控制所述等离子体分别与测试电极以及所述电极或配线之间的界面附近的电场。
7.如权利要求3所述的探测装置，其特征在于，与所述驱动电路的各单位的位置相对应地在所述基板上分散生成所述等离子体，并且在每个分散的位置设置所述测试电极，从而通过在各个位置上使所述测试信号流入所述驱动电路，来测试所述驱动电路的电气特性。
8.如权利要求3所述的探测装置，其特征在于，还具有生成所述等离子体的等离子体生成源，和封闭所述等离子体并至少对所述驱动电路的所述电极或配线开放的腔构造。
9.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，还在沿着所述腔构造外周的位置具有排出所述等离子体的单元或气幕单元中的任一单元。
10.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述等离子体具有可使流经所述被测试电路的电流大约为1μA至10μA的等离子体密度。
11.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述等离子体对于所述电极或配线化学特性不活跃。
12.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述等离子体至少包含电离了氧的成分。
13.一种显示基板的测试装置，其特征在于，包括权利要求1所述的探测装置；信号产生源，用于产生向所述测试电极提供的测试信号；以及信号比较器，用于比较所述测试信号和下述输出信号，其中所述输出信号是在所述测试信号经由所述等离子体及所述电极或配线流入所述基板上的所述各个驱动电路时从所述驱动电路输出的。
14.如权利要求13所述的显示基板的测试装置，其特征在于，具有XY移动单元，用于沿着测试对象电子电路或显示基板表面在二维方向上水平移动探测装置。
全文摘要
在包含作为被测试电路的TFT阵列的显示基板(11)上的电极(13)与测试电极(16)之间生成具有预定密度的等离子体(7)，并经由等离子体(7)在电极(13)与测试电极(16)之间传送测试信号。从而可提供一种能够以非接触方式测量显示基板(11)上形成的TFT阵列的电气特性的探测装置及测试装置。
文档编号G09G3/00GK1742210SQ2004800028
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月23日 优先权日2003年1月27日
发明者上野俊明, 山田范秀 申请人:安捷伦科技有限公司