Brevet FR2682242A1 — publié le 19930409

CIRCUIT DE TEST INTèGRE POUR RESEAU MATRICIEL La présente invention concerne un circuit de test intégré pour réseau matriciel, plus particulièrement pour un réseau matriciel réalisé sur un substrat isolant dans lequel chaque point-image ou point-mémoire est défini à l'intersection de deux ensembles de conducteurs orthogonaux constitués de N lignes et de M colonnes. De manière très générale, les réseaux matriciels auxquels peut s'appliquer la présente invention sont constitués par des écrans électro-optiques matriciels, notamment par des écrans à cristaux liquides, mais aussi par des matrices photosensibles, des dispositifs à transfert de charge ou CCD, des senseurs MOS ou par des réseaux matriciels similaires. La présente invention peut en fait s'appliquer à tous types de réseaux matriciels présentant les mêmes caractéristiques que les réseaux mentionnés ci-dessus, notamment à des réseaux matriciels réalisés sur un substrat permettant la fabrication de composants semi-conducteurs. Ce type de réseaux est en général constitué d'un très grand nombre (supérieur à 100) de lignes et de colonnes réalisé par dépôt métallique sur le substrat isolant sur lequel sont réalisés les points-mémoire ou les points-image. Pour que le réseau matriciel fonctionne correctement, les lignes et les colonnes ne doivent présenter aucun défaut. Elles doivent donc être continues et ne pas donner lieu à des courts-circuits, notamment au niveau des croisements. Pour vérifier ces deux conditions, on utilise actuellement des machines de test extérieures qui permettent l'application de certaines tensions sur les lignes et les colonnes du réseau à tester. Ces machines ne sont pas faciles à mettre en oeuvre et demandent un nombre de connexions très important. De plus en plus, on cherche donc à intégrer le circuit de test directement sur le réseau matriciel. En conséquence, la présente invention a pour but de proposer un nouveau circuit de test intégré pour réseau matriciel permettant de tester simplement la continuité et l'absence de court-circuit au niveau des lignes et des colonnes. La présente invention a aussi pour but de proposer un nouveau circuit de test intégré pour réseau matriciel qui peut être réalisé facilement lors de la fabrication du réseau matriciel lui-même. Ainsi, la présente invention a pour objet un circuit de test intégré pour un réseau matriciel réalisé sur un substrat isolant dans lequel chaque point-image ou point-mémoire est défini à l'intersection de deux ensembles de conducteurs orthogonaux constitués de N lignes et de M colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte, à chaque extrémité du réseau matriciel, un conducteur d'alimentation et de mesure et en ce que chacune des extrémités des N lignes et chacune des extrémités des M colonnes sont connectées par l'intermédiaire d'un élément photosensible au conducteur d'alimentation et de mesure correspondant. De préférence, l'élément photosensible est constitué soit par un photoconducteur, soit par une photodiode, soit par un phototransistor. D'autre part, lorsque le réseau matriciel est un écran à cristal liquide, plus particulièrement un écran du type à commandes actives, l'élément photosensible est réalisé en technologie couche mince, plus particulièrement en utilisant du silicium amorphe, ce matériau étant photoconducteur. De ce fait, l'élément photoconducteur peut être réalisé en même temps que le reste de l'écran. La présente invention a aussi pour objet un procédé d'utilisation d'un circuit de test tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que pour détecter la continuité des conducteurs-ligne ou colonne, on éclaire les deux éléments photosensibles se trouvant à chaque extrémité de la ligne ou de la colonne à tester et on applique une tension sur l'un des conducteurs d'alimentation et de mesure connectés aux éléments photosensibles considérés et l'on détecte le courant sur l'autre conducteur. La présente invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'un circuit de test tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que pour détecter un court-circuit entre les conducteurs-ligne et les conducteurs-colonne - on applique une tension sur un premier conducteur d'alimentation et de mesure - on éclaire globalement les éléments photosensibles connectés aux autres conducteurs d'alimentation et de mesure - on éclaire séquentiellement les éléments photosensibles connectés au premier conducteur d'alimentation et de mesure, et - l'on détecte le courant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure perpendiculaires au premier conducteur de manière à détecter un court-circuit entre un conducteur du réseau de conducteurs connecté au premier conducteur d'alimentation et de mesure. De préférence, pour localiser le court-circuit, on éclaire les deux éléments photosensibles du conducteur détecté, puis on éclaire séquentiellement les éléments photosensibles des conducteurs perpendiculaires au conducteur détecté et l'on détecte le courant circulant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure connectés au conducteur détecté. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel, faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un écran plat à matrice active comportant des photodiodes conformément à la présente invention - la figure 2 est une vue de dessus montrant les différentes couches de matériaux utilisées pour réaliser simultanément le point-image et un photoconducteur conformément à la présente invention, et - la figure 3 est une représentation schématique d'un écran plat à matrice active comportant des phototransistors pour réaliser le circuit de test conformément à la présente invention. Pour simplifier la description, les éléments de la figure 3 identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références. D'autre part, la présente invention est décrite en se référant à un écran matriciel à cristaux liquides du type à matrice active, réalisé en utilisant du silicium amorphe, plus particulièrement du silicium amorphe hydrogéné. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut s'appliquer à d'autres types de réseaux matriciels tels que les matrices photosensibles des dispositifs à transfert de charge ou des senseurs MOS. La présente invention s'applique plus particulièrement aux réseaux matriciels réalisés sur un substrat isolant et comportant des éléments semi-conducteurs photosensibles, ce qui permet de réaliser les photodétecteurs des circuits de test simultanément avec le reste du réseau matriciel, comme cela sera démontré ci-après, notamment avec référence à la figure 2. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, un écran à cristal liquide du type à matrice active est constitué par deux réseaux orthogonaux de lignes Li, L2, ..., LN et de colonnes C1, C2, ..., CM. A l'intersection de chaque ligne et de chaque colonne est connecté un point-image 1 formé d'un éIément actif de commutation T et d'un condensateur C symbolisant le moyen électrooptique, à savoir le cristal liquide dans le mode de réalisation représenté. De plus, dans le mode de réalisation représenté, l'élément actif de commution r est constitué par un transistor réalisé selon la technologie couche-mince ou TET pour Thin Film Transistor en langue anglaise. Toutefois, l'élément actif de commutation peut aussi être constitué par d'autres éléments de commutation, tels qu'une diode ou plusieurs diodes en série, ou tête-bêche, ou en parallèle, ou en anneau réalisées selon la technologie couche-mince. Dans ce cas, l'ensemble des éléments constitués par les colonnes Cl à CM, les lignes L1 à LN, les transistors T en couche-mince et une des armature des condensateurs C est réalisé sur un même substrat isolant tandis que l'autre armature des condensateurs C est constituée par une contre-électrode déposée sur un autre substrat isolant enfermant le cristal liquide. Conformément à la présente invention, à l'extrémité de chaque ligne L1 à LN et de chaque colonne C1 à CM est prévu un élément photodétecteur D1, D2, D3, D4, à savoir une photodiode dans le mode de réalisation représenté. Une des électrodes à savoir l'anode de chaque photodiode est connectée à la ligne ou à la colonne correspondante tandis que son autre électrode, à savoir la cathode est connectée à un conducteur d'alimentation et de mesure référencé respectivement C01, C02, C03, C04. De manière plus spécifique, les photodiodes D1 et D3 sont connectées chacune entre une extrémité d'une colonne C1 à CM et soit le conducteur d'alimentation et de mesure C01, soit le conducteur d'alimentation et de mesure C03. De même, les photodiodes D2 et D4 sont connectées chacune entre une extrémité d'une ligne L1 à LN et soit le conducteur d'alimentation et de mesure C02, soit le conducteur d'alimentation et de mesure C04. On expliquera maintenant le fonctionnement du circuit représenté sur la figure 1 tout d'abord pour détecter la continuité des conducteurs-ligne L1 à LN ou colonne CI à CM, puis pour détecter un court-circuit entre les conducteurs-ligne et les conducteurs-colonne. Pour détecter la continuité des conducteurs-ligne ou des conducteurs-colonne, on éclaire, en général à l'aide d'un laser, les deux photodiodes D1, D3 ou D2, D4 se trouvant à chaque extrémité d'une colonne Cl à CM ou d'une ligne L1 à LN à tester. A titre d'exemple, si Iton veut tester la continuité de la colonne C2, on éclaire à l'aide d'un laser les deux photodiodes D1, D2 connectées aux deux extrémités de la colonne C2. Puis l'on applique une tension V sur le conducteur d'alimentation et de mesure connecté aux photodiodes D1 considérées, à savoir au conducteur d'alimentation et de mesure COl. L'on détecte alors le courant circulant dans l'autre conducteur d'alimentation et de mesure C03 connecté à la colonne C2 par l'intermédiaire d'une photodiode D2 éclairée. Comme le conducteur C2 comporte une rupture symbolisée par la référence 2, aucun courant n'est détecté sur le conducteur C03. Si le conducteur C2 ne présente pas de rupture, un courant sera alors détecté. On répète séquentiellement cette opération au niveau de chaque colonne puis au niveau de chaque ligne, ce qui permet de repérer les lignes ou les colonnes présentant une coupure. Le circuit décrit avec référence à la figure 1 peut aussi être utilisé pour détecter un court-circuit entre les conducteurs-ligne LI à LN et les conducteurs-colonne C1 à CM. Pour réaliser cette détection, on applique une tension sur un premier conducteur d'alimentation et de mesure, par exemple le conducteur C01 qui reçoit la tension V+. On éclaire globalement les éléments photosensibles connectés aux autres conducteurs d'alimentation et de mesure, à savoir les photodiodes D2, D3, D4 connectées respectivement aux conducteurs C02, C03, C04 dans le mode de réalisation représenté. On éclaire alors séquentiellement les éléments photosensibles, à savoir les photodiodes D1 connectées au premier conducteur d'alimentation et de mesure et lton détecte le courant circulant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure perpendiculaires au premier conducteur, à savoir sur les conducteurs C02 et C04, de manière à détecter un court-circuit entre un conducteur tel que C4 et un conducteur connecté au premier conducteur d'alimentation et de mesure. Pour détecter alors la ligne avec laquelle se produit le court-circuit, on éclaire les deux éléments photosensibles, à savoir la photodiode Dl et la photodiode D3 du conducteur C4 détecté, puis on éclaire séquentiellement les éléments photosensibles, à savoir les photodiodes D2 et D4 des conducteurs perpendiculaires au conducteur détecté, c'est-à-dire des lignes L1 à LN dans le mode de réalisation représenté et l'on détecte le courant circulant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure connectés aux conducteurs détectés, à savoir C01 et C03 de manière à détecter la ligne L3 en court-circuit avec la colonne C4 comme représenté par la référence 3. L'utilisation de photodétecteurs tels que les photodiodes D1, D2, D3, D4 dans le mode de réalisation de la figure 1 ou d'autres éléments photosensibles tels que des photoconducteurs ou des phototransistors comme éléments de test de la continuité des conducteurs-ligne et des conducteurs-colonne ou des courts-circuits entre ligne et colonne est particulièrement intéressant dans le cas d'un écran à cristaux liquides du type matrice active, car les photodétecteurs peuvent être réalisées directement sur la matrice en même temps notamment que les transistors T ou les diodes de commutation. En effet, le procédé classique de fabrication d'une telle matrice utilise un matériau particulièrement photosensible, à savoir du silicium amorphe, plus particulièrement du silicium amorphe hydrogéné. Conformément au procédé de fabrication représenté schématiquement sur la figure 2 qui se rapporte à un photoconducteur, sur un substrat isolant réalisé en verre, on a tout d'abord déposé une couche conductrice en un matériau tel que l'oxyde mixte d'étain et d'indium (ITO) ou un matériau équivalent (In2O3, SnO2). Cette couche est déposée sur une épaisseur comprise entre 50 à 150 nm. On réalise ensuite la gravure de cette couche ITO pour obtenir l'une des armatures ll du condensateur C de la figure 1. Puis on réalise sur le même substrat les transistors de commutation T en utilisant une technologie couche-mince ou TFT. Pour cela, on dépose sur le substrat une couche 12 d'un métal conducteur tel que du chrome ou du titane. On réalise selon une technique connue, telle qu'une photolithogravure, la gravure de cette couche métallique 12 de manière à former les grilles des transistors ainsi que les lignes L1, L2, ..., LN de la matrice, comme représenté sur la figure 2. On dépose alors sur l'ensemble du substrat une couche isolante telle qu'une couche de nitrure de silicium ou d'oxyde de silicium puis sur cette couche on dépose une première couche d'un matériau semi-conducteur amorphe, à savoir du silicium amorphe hydrogéné a-Si: H, et une deuxième couche en matériau semi-conducteur dopé, en général a-Si:H/N+. Ensuite, on réalise la gravure des différentes couches des matériaux semi-conducteurs de manière à former des structures MESA au niveau des transistors T symbolisées par la référence 14 ou la jonction des photoconducteurs référencée 14'. Puis sur les régions drains et sources des transistors T ainsi que sur les photoconducteurs, on dépose une couche métallique 15, à savoir une couche réalisée en aluminium, en chrome ou similaire. La couche métallique 15 est gravée de manière connue pour réaliser les électrodes de drain D et de source S du transistor T, les deux électrodes El, E2 des photoconducteurs ainsi que les conducteurs de colonnes tels que C2 et les conducteurs d'alimentation et de mesure tels que C01, comme représenté sur la figure 2. De manière connue, le drain D est connecté à l'électrode 11 par l'intermédiaire d'une fenêtre 16 qui a été gravée dans la couche isolante. D'autre part, la première électrode du photoconducteur est connectée à un conducteur d'alimentation et de mesure C01. La description donnée ci-dessus montre donc qu'il est très facile d'intégrer les circuits de test directement sur le réseau matriciel puisque les photoconducteurs peuvent être réalisées en même temps que les autres éléments sans nécessiter de masque supplémentaire. I1 en sera de même pour des photodiodes ou des phototransistors. On décrira maintenant avec référence à la figure 3 un autre mode de réalisation d'éléments photodétecteurs pouvant être utilisé avec un écran à cristal liquide du type à matrice active. Dans ce cas, l'élément photodétecteur est constitué par un transistor TFT T4 ou T1 dont la source et le drain sont connectées respectivement à une ligne telle que Ll, L2, ..., ou une colonne telle que Cl, C2, ..., et au conducteur d'alimentation et de mesure correspondant C04, CO1, ... D'autre part, les grilles des transistors T1 ou T4 reliées à un même conducteur de polarisation des grilles CG1, CG4 sont reliées ensemble et connectées à une tension spécifique de telle sorte que les transistors soient dans un état OFF (non passant) et que l'on obtienne lors de ltéclairement un fonctionnement en photoconducteur. La figure 3 est une représentation très succincte d'un écran matriciel muni d'un circuit de test constitué de phototransistors Tl ou T4. Il est évident pour l'homme de l'art que ce circuit doit être complété par des phototransistors correspondants aux éléments photosensibles D2 et D3 de la figure 1. Ce circuit fonctionne essentiellement de la même manière que le circuit de la figure 1. I1 présente en outre l'avantage d'éviter d'avoir à faire un éclairage collectif de tous les éléments Dl lors de l'étape de test des court-circuits. II suffit pour cela d'appliquer une tension adéquate sur le conducteur CG1 pour rendre tous les éléments T1 passant. En fait, le mode de réalisation avec des photodiodes est identique au mode avec des photoconducteurs. D'autre part, le choix de l'élément Dl, T1 ou autres (photoconducteur, photodiode, phototransistor) dépend en fait de l'élément de commutation T et de la facilité technologique de réalisation de cet élément. REVENDICATIONS 1. Circuit de test intégré pour un réseau matriciel réalisé sur un substrat isolant dans lequel chaque point-image ou point-mémoire est défini à l'intersection de deux ensembles de conducteurs orthogonaux constitués de N lignes (L1 à LN) et de M colonnes (Cl à CM), caractérisé en ce qutil comporte, à chaque extrémité du réseau matriciel, un conducteur d'alimentation et de mesure et en ce que chacune des extrémités des N lignes et chacune des extrémités des M colonnes sont connectées par l'intermédiaire d'un élément photosensible (D1, D2, D3, D4) au conducteur d'alimentation et de mesure correspondant. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément photosensible est constitué par une photodiode (D1, D2, D3, D4). 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltélément photosensible est constitué par un photoconducteur. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément photoconducteur est constitué par un phototransistor (T1, T4). 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le réseau matriciel est un écran à cristal liquide, l'élément photosensible est réalisé en technologie couche mince. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément photosensible est réalisé en silicium amorphe, de préférence en silicium amorphe hydrogène. 7. Procédé d'utilisation d'un circuit de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour détecter la continuité des conducteurs-ligne ou colonne, on éclaire les deux éléments photosensibles se trouvant à chaque extrémité de la ligne ou de la colonne à tester et on applique une tension sur l'un des conducteurs d'alimentation et de mesure connectés aux éléments photoconducteurs considérés et l'on détecte le courant sur l'autre conducteur. 8. Procédé d'utilisation d'un circuit de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour détecter un court-circuit entre les conducteurs-ligne et les conducteurs-colonne - on applique une tension sur un premier conducteur d'alimentation et de mesure - on éclaire globalement les éléments photoconducteurs connectés aux autres conducteurs d'alimentation et de mesure - on éclaire séquentiellement les éléments photoconducteurs connectés au premier conducteur d'alimentation et de mesure, et - lton détecte le courant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure perpendiculaires au premier conducteur de manière à détecter un court-circuit entre un conducteur du réseau de conducteurs connecté au premier conducteur d'alimentation et de mesure. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque les photoconducteurs sont constitués par des phototransistors, on applique une tension sur la grille des transistors connectés aux autres conducteurs d'alimentation de mesure. 10. Procédé selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que, pour localiser le court-circuit - on éclaire les deux éléments photoconducteurs du conducteur détecté, puis - on éclaire séquentiellement les éléments photoconducteurs des conducteurs perpendiculaires au conducteur détecté et l'on détecte le courant circulant sur les conducteurs d'alimentation et de mesure connectés au conducteur détecté.