(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査回路を有する薄膜トランジスタ(TFT)アレイであって、
当該薄膜トランジスタアレイは：
行及び列に配列した複数の画素を有する薄膜トランジスタアレイ本体；並びに
前記行及び列の各々の外部に設けられていて前記本体と一体化するように形成された検査回路；
を有し、
前記検査回路は：
前記の本体上の画素の行及び列へ前記検査回路を介して電力を供給する手段；並びに
選ばれた1つ以上の行又は列へ電力を供給することによって選ばれた画素を活性化する前記電力を供給する手段と、各行及び列を接続する複数のワイヤレススイッチ；
を有し、
前記の本体上の画素の行及び列へ電力を供給する手段が少なくとも1つの電力供給レールを有し、
前記の本体上の画素の行及び列へ電力を供給する手段が、正の電力供給レール、負の電力供給レール、及び該正の電力供給レールと負の電力供給レールを電源へ接続する手段を有する、
薄膜トランジスタアレイ。
【請求項２】
前記正の電力供給レールと負の電力供給レールが、前記画素の行及び列の外部に設けられた前記本体の周辺に位置する、請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項３】
前記ワイヤレススイッチが、光源によって活性化される光伝導性スイッチである、請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項４】
前記ワイヤレススイッチがワイヤレス受信器及び電子スイッチを有する、請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項５】
前記ワイヤレス受信器は、誘導結合受信器、結合光受信器、光活性化受信器、及び高周波受信器のいずれか1つである、請求項4に記載のTFTアレイ。
【請求項６】
前記検査回路は少なくとも1つのコンタクトパッドを有し、
該コンタクトパッドは、前記本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段として機能する、
請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項７】
前記検査回路は少なくとも1つのワイヤレス電力受信器を有し、
該ワイヤレス電力受信器は、前記本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段として機能する、
請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項８】
前記ワイヤレス電力受信器は光電池である、請求項7に記載のTFTアレイ。
【請求項９】
前記ワイヤレス電力受信器は誘導結合回路である、請求項7に記載のTFTアレイ。
【請求項１０】
前記検査回路がバッテリーを有し、
該バッテリーは、前記本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段として機能する、
請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項１１】
前記バッテリーは前記基板上に形成される、請求項10に記載のTFTアレイ。
【請求項１２】
前記検査回路へ電力を供給する手段をさらに有する、請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項１３】
前記の本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段が、前記の検査回路へ電力を供給する手段と同一である、請求項12に記載のTFTアレイ。
【請求項１４】
前記の本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段と、前記の検査回路へ電力を供給する手段が分離している、請求項12に記載のTFTアレイ。
【請求項１５】
前記の本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段が制御可能な電源である、請求項1に記載のTFTアレイ。
【請求項１６】
行及び列に配列した複数の画素を有する薄膜トランジスタ(TFT)本体を有するTFTアレイの検査装置であって：
前記本体と一体となるように形成される検査回路；
前記本体上の画素の行及び列へ前記検査回路を介して電力を供給する手段；
選ばれた1つ以上の行又は列へ電力を供給することによって選ばれた画素を活性化する前記電力を供給する手段と、各行及び列を接続する複数のワイヤレススイッチ；並びに
該複数のワイヤレススイッチを選択的に制御する少なくとも1つのワイヤレス制御装置を有するセンサユニット；
を有する装置。
【請求項１７】
前記本体へ前記検査回路を介して電力を供給する手段が制御可能な電源であることで、選ばれた画素へ印加される電力を変化させることが可能となる、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
前記ワイヤレススイッチが光伝導性スイッチで、かつ
前記ワイヤレス制御装置が光源である、
請求項16に記載の装置。
【請求項１９】
前記ワイヤレススイッチが誘導制御電子スイッチで、かつ
前記ワイヤレス制御装置が結合電磁波源である、
請求項16に記載の装置。
【請求項２０】
前記ワイヤレススイッチが光学制御電子スイッチで、かつ
前記ワイヤレス制御装置が結合光源である、
請求項16に記載の装置。
【請求項２１】
前記ワイヤレススイッチが高周波制御電子スイッチで、かつ
前記ワイヤレス制御装置が高周波源である、
請求項16に記載の装置。
【請求項２２】
前記電力を供給する手段が、外部電源と接触するコンタクトパッド、オンボード電源、誘導結合回路、光電池、バッテリー、又は上記の結合からなる群から選ばれる、請求項16に記載の装置。
【請求項２３】
前記センサユニットが、非接触で、当該アレイの上部表面に対して平行に動く、請求項16に記載の装置。
【請求項２４】
前記センサユニットが、複数のワイヤレススイッチを選択的に起動する少なくとも1つのワイヤレス制御装置を有する第1サブユニット、及び当該TFTアレイから信号を受信する受信器を有する第2サブユニットを含む、請求項16に記載の装置。
【請求項２５】
前記第2サブユニットが少なくとも1つのワイヤレス制御装置をさらに有する、請求項24に記載の装置。
【請求項２６】
前記第1サブユニットが、前記行及び列の一の上のワイヤレススイッチを選択的に起動し、かつ
前記第2サブユニットが、前記行及び列の他の上のワイヤレススイッチを選択的に起動する、
請求項25に記載の装置。
【請求項２７】
前記第1サブユニットと前記第2サブユニットが従属又は独立して動く、請求項26に記載の装置。
【請求項２８】
前記光伝導性スイッチが、水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)からなる感光層を有する、請求項18に記載の装置。
【請求項２９】
ゲート金属が前記a-Si:H層の下に設けられることによって、未吸収電磁放射線が、前記a-Si:H層へ向かうように反射される、請求項28に記載の装置。
【請求項３０】
前記光源が発光ダイオードである、請求項18に記載の装置。
【請求項３１】
前記発光ダイオードが緑色光を放出する、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
前記結合電磁波源がインダクタである、請求項19に記載の装置。
【請求項３３】
前記高周波源が高周波送信器である、請求項21に記載の装置。
【請求項３４】
2つ以上のワイヤレス制御装置、及び該ワイヤレス制御装置を選択的に制御する制御ユニットをさらに有する、請求項24に記載の装置。
【請求項３５】
当該TFTアレイから信号を受信する受信器をさらに有する、請求項16に記載の装置。
【請求項３６】
前記センサユニットの制御、及び前記の受信器によって受信される信号の解析を行う制御ユニットをさらに有する、請求項35に記載の装置。
【請求項３７】
前記第1サブユニットと前記第2サブユニットを制御する制御ユニットをさらに有する、請求項24に記載の装置。
【請求項３８】
前記第1サブユニットと前記第2サブユニットの位置を制御する制御ユニットをさらに有する、請求項27に記載の装置。
【請求項３９】
前記電源が正の電源と負の電源を有し、
各行及び列は、前記正の電源と接続するワイヤレススイッチ、及び前記負の電源と接続するワイヤレススイッを有する、
請求項16に記載の装置。
【請求項４０】
各行及び列は、前記正の電源と接続する制御可能な電子スイッチ、及び前記負の電源と接続する制御可能な電子スイッチを有する、請求項39に記載の装置。
【請求項４１】
複数のTFTアレイをさらに有する、請求項16に記載の装置。
【請求項４２】
行の群が単一のワイヤレススイッチと接続し、かつ
列の群が単一のワイヤレススイッチと接続する、
請求項16に記載の装置。
【請求項４３】
行及び列に配置された複数の画素を有する薄膜トランジスタ(TFT)アレイの検査方法であって：
検査回路を介して前記行及び列へ電力を供給する手段を供する工程；
該電力を供給する手段から前記行及び列へ向かう電力を制御する複数のワイヤレススイッチを接続する工程；
前記複数のワイヤレススイッチを選択的に制御する少なくとも1つのワイヤレス制御装置を有するセンサユニットを当該アレイ上に設ける工程；並びに
選ばれた行及び列へ電力を供給する前記ワイヤレス制御装置を用いて前記ワイヤレススイッチを制御することによって選ばれた画素を活性化する工程；
を有し、
前記の本体上の画素の行及び列へ電力を供給する手段が少なくとも1つの電力供給レールを有し、
前記の本体上の画素の行及び列へ電力を供給する手段が、正の電力供給レール、負の電力供給レール、及び該正の電力供給レールと負の電力供給レールを電源へ接続する手段を有する、
方法。
【請求項４４】
前記ワイヤレススイッチを制御する複数のワイヤレス制御装置を有する前記センサユニットを、非接触で、当該アレイの上部表面に対して平行に動かす工程をさらに有する、請求項43に記載の方法。
【請求項４５】
前記センサユニット上にマウントされる受信器によって前記画素からの信号を受信する工程；及び
信号処理ユニットを用いて前記信号を解析する工程；
をさらに有する、請求項44に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、検査回路を有する-たとえば液晶ディスプレイに用いられる-薄膜トランジスタアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン薄膜トランジスタ(TFT)と液晶（TFT-LCディスプレイ）に基づいたフラットパネルディスプレイは商業的に非常に重要で、フラットスクリーンテレビ及びコンピュータディスプレイ市場のかなりの部分を占める。製造コストを下げ、かつ歩留まりを改善させるため、インプロセス検査(IPT)は製造プロセスの重要部分である。TFT回路内部の欠陥のほとんどは、後続の手間のかかる工程（液晶の充填、カラーフィルタガラスの位置合わせ、及び駆動回路の追加等）の前に特定され（かつ、可能であれば補正され）ることが強く望まれる。さらに完成したディスプレイの全てを完全に画素欠陥のないものにするという要求は高まっている。係る目標を実現する上で、信頼されたTFTアレイの検査及び修正は、望ましい方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第6885202号明細書
【特許文献２】国際公開第2005/076885号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
TFTアレイの検査方法は、該アレイの列（TFTデータライン）及び行（TFTゲートライン）が、何らかの方法で、TFTアレイ間を占めるバス回路を介して1組のプローブパッドへ暫定的に短絡される方法である。共通のガラス基板（ベースプレート）上の複数のTFTパネル内部に存在する第2ゲートラインのいずれもコモンバス（偶数ゲートバス）に接続され、他のゲートラインは第2コモンバス（奇数ゲートバス）に接続される。同様に他のデータラインも、1対のコモンバス（奇数データバスと偶数データバス）に接続される。バスライン及びそれらと関連するコンタクトプローブパッドは、1つのベース基板上で並列に作製される個々のTFTアレイ（つまりディスプレイ）間の空間を占める。そしてそのディスプレイを最終的に組み立てるために個々のアレイがスクライビングされるときに、そのバスライン及びそれらと関連するコンタクトプローブパッドは除去される。上述のような接続配置にすることで、故障検出の目的での可視化及び解析が可能なある特定の時空間パターン-たとえば点滅チェックボードパターン-に従ったTFTアレイの駆動が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
検査回路を有する薄膜トランジスタ(TFT)アレイは、複数の画素を有する薄膜トランジスタアレイ本体を有する。前記検査回路は、該検査回路を介して電力を前記本体へ供給する電力供給体、及び選択された画素を活性化する複数のワイヤレススイッチ、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】商業用TFTプロセスで作製された光伝導性スイッチのインターデジタル型電極構造の概略図である。
【図２】商業用TFTプロセスで作製された光伝導性スイッチの断面の概略図である。
【図３】TFTアレイ上に設けられたアモルファスシリコンの光伝導性スイッチの発光を示す概略図である。
【図４】TFTアレイを図示する概略図である。図示されたTFTアレイにおいては、どのゲートライン列又は行も、関連する1対の光伝導性スイッチの制御を介して、正又は負の電圧レールと接続して良い。
【図５】TFTアレイのゲートライン及びデータラインと、1対の正及び負の電圧供給レールとの間の光伝導性スイッチの相互接続についての詳細を示す概略図である。
【図６】TFTアレイのゲートライン及びデータラインと、1対の正及び負の電圧供給レールとの間の光伝導性スイッチの相互接続についての詳細を示す概略図である。図4に図示された装置と比較して、接続に用いられている大きな光伝導性スイッチの数が減少している。
【図７】並列プロセスにおける隣接TFTアレイパネルの検査方法を示す単純化された概略図である。図中、LEDが2つの検査サブユニット上に設けられている。
【図８】カスタマイズされた商業用TFTプロセスによって作製された垂直接合ショットキー光電池の概略的断面図である。
【図９】図8に図示されたものと同一である、カスタマイズされた商業用TFTプロセスを用いて作製されたショットキー光電池の概略的レイアウトの上面図を示している。
【図１０】一の横型光電池構造に係る断面の概略図を示している。
【図１１】図10に図示された横型光電池構造の上面を図示している。
【図１２】垂直接合ショットキー電池の直列相互接続のレイアウトを概略図である。
【図１３】直列に相互接続した電池を有する高電圧光電池のレイアウトの概略図と記号である。
【図１４】検査中のTFTアレイの一部に出力を供給する光電池供給体の概略的レイアウトを図示している。検査装置上の光源は、検査中の基板内に埋め込まれた光電池と光伝導性スイッチの両方を駆動するのに用いられる。
【図１５】並列プロセスにおける隣接するTFTアレイの検査方法の概略的レイアウトである。検査サブユニット上の光源は供給電池からの電流を制御するのに用いられ、その供給電池は光電池アレイで、また2つの検査サブユニット上の光源によって駆動する。
【図１６】a-Si:H光伝導スイッチのオン状態での抵抗と前記スイッチの面積との関係を示すプロットである。a-Si:H層の厚さが0.17μmで、かつピーク光伝導度が2×10-3S/cmであるときの端子の間隔は3、4、及び5μmである。
【図１７】光伝導性スイッチを介したバイアス供給レールとTFTゲートラインとの相互接続を表す回路を図示している。
【図１８】光伝導性スイッチを介した、光電池アレイとTFTゲート又はデータラインとの相互接続を表す等価回路を図示している。ここで、IPVとVPVはそれぞれ光電池アレイの端子の電流と電圧であり、RSとRPはそれぞれ前記電池の並列寄生抵抗と直接寄生抵抗である。
【図１９】従来技術に係る単一ダイオード整流器電源を図示している。
【図２０】整流器の代わりに光スイッチング素子を有する単一ダイオード整流器電源を有する検査用デバイスを図示している。
【図２１】中心がタッピングされた第2インダクタを用いてLCDパネルへ正と負の電圧を供する、図20に図示された検査デバイスの実施例を図示している。
【図２２】光スイッチング型のレギュレータの実施例を図示している。前記実施例では、第2インダクタは、前方伝導スイッチ及び捕獲通信光スイッチを有し、1次の交流又はパルス電流及び電圧から直流の2次電圧を生成する。
【図２３】TFTアレイのゲートラインとデータラインを1対の正と負の電圧供給レールへ接続する他の構成を示す概略図である。図6に図示された装置と比較して、前記構成では、誘導制御された電子スイッチを介して接続がなされている。
【図２４】商業用TFTプロセスにおいて製造された誘導的又は光学的に制御される電子スイッチの概略図である。
【図２５】電源のブロック図である。
【図２６】他の電源のブロック図である。該ブロック図では、画素用電源は検査用電源とは分離して結合している。
【図２７】他の電源のブロック図である。該ブロック図では、画素用電源は検査用電源と接続している。
【図２８】画素用電源の生成に制御装置を用いる他の電源のブロック図である
【発明を実施するための形態】
【０００７】
これら及び他の特徴は、添付図面を参照する以降の記載から明らかになるだろう。図は例示目的に過ぎず、如何なる意味においても本発明を限定するものではない。
【０００８】
後述する薄膜トランジスタ(TFT)アレイを検査する方法及び装置は概して、これまでの方法よりもエネルギー、時間、及び空間の上で効率的である。そのような効率性は、ワイヤレススイッチを用いて、所与の期間で、その検査デバイスの検知素子の下に存在する画素のサブセットのみを駆動することで得られる。一の実施例では、このことは、電力供給体（駆動バス）と、ゲート行及びデータ列との間の界面での光活性層の感光性を利用することによって実現される。それにより、所与の期間で検知及び像解析ユニットの下に存在するTFTアレイの一部のみを駆動することが可能となる。さらにセンサを有するプローブの機械的妨害が減少することで処理能力が向上する。他の実施例では、このことは他のワイヤレススイッチを用いることによって実現されて良い。
【０００９】
光伝導性スイッチ内で用いられる光伝導体が供される。その光伝導体層は暗い領域では高抵抗で、中程度の光レベルでは抵抗は小さい。その結果、係るスイッチにわたる抵抗は通常非常に大きく、かつそのスイッチは通常開状態となる。そのため一の電極に取り付けられた回路は他の電極に取り付けられた回路から絶縁される。本明細書では、原理は「光」を参照しながら説明される。その原理は、様々な形式の電磁放射線にも適用されることが分かるだろう。その様々な形式の電磁放射線には、可視光及び可視光の範囲外である放射線も含まれる。層内部で光キャリアを効率的に励起するのに適切な波長の強力な光源によって、光伝導体が照射されるとき、対向する電極間の実効的な抵抗は、数桁-たとえばメガオーム(MΩ)又はギガオーム(GΩ)範囲からキロオーム(kΩ)範囲まで-減少する。それにより光による照射によってスイッチを効率的に閉じることで、短絡回路に近似される。光伝導性スイッチは、光源の出力を制御することによって、個々の基本構成単位上でスイッチが切り換えられる。それによりTFT基板内部での駆動電流の制御が可能となる。その結果、スイッチが所与の期間で、検知及び像解析ユニット付近でオンの状態になると同時に、その検知ユニットから離れたTFTは不必要に駆動電力を引き込まない。
【００１０】
以降の記載では、「光」という語は、回路を検査する目的に用いることのできる任意の電磁放射線を表すのに用いられる。「光」には、可視光及び他の周波数-たとえば高周波-の電磁放射線も含まれる。実験によって、一の特別な実施例においては、緑色領域で発光するLED、及びこの光によって活性化される感光性材料を用いることが有利でかつ実用的であることが分かった。しかし本明細書で論じられている原理は、他の感光性材料を活性化させるための他の電磁放射線にも適用される。以降の説明は、材料及び該材料を活性化させるための対応する電磁放射線を例示するものとして供されている。
【００１１】
それに加えて、デバイス間での信号又はエネルギーの伝送を行う他の非接触手段が用いられても良い。これらには、後述する感光性材料の光活性化-たとえば特許文献1及び2で論じられているような-に加えて、誘導結合及び容量結合が含まれる。各異なる実施例は、これらの手段のいずれをも取り込んで良い。以降では、たとえば光スイッチングのために光活性化を用いる用途の例が記載されている。しかし同等の容量及び機能は、誘導又は容量結合部品を用いることによっても実現可能である。TFT作製プロセスの制限は、TFTパネル上での形成が可能なエレクトロニクスデバイスの種類を制限する。そのような制限は、様々な形式の結合を実装するときに、設計の制約を課す恐れがある。たとえば従来のTFTプロセスの多くでは、pチャネルデバイスの集積は不可能である。さらにデバイスのパラメータが時間と共にドリフトする。
【００１２】
[埋め込み光伝導性スイッチを用いたアレイの検査]
水素化アモルファスシリコン（以降ではa-Si:Hと略記する）は、効率的な光伝導体として周知であるため、商業的に標準的なTFT作製プロセスで光伝導性スイッチを作製することが可能である。a-Si:Hに代わって利用可能である他の無機及び有機の半導体材料が存在することが分かっている。たとえば基板上に形成されるアクティブマトリックス有機発光ダイオードの作製に用いられる材料(“AM  OLED”)などである。図1は、利用可能な光伝導性スイッチ11の一例を図示している。光伝導性スイッチ11はTFT基板上に形成される。該TFT基板上内には、対向する電極12と14がデータ金属層15中でパターニングされている。これはa-Si:H層16とオーミック接触をするように設計されている。本質的にa-Si:H層は暗い状態では非常に高抵抗であり、又は中程度の光レベルに対しては低抵抗であるので、係るスイッチにわたる抵抗は通常は、MΩ〜GΩと非常に大きい。よってスイッチは通常開状態で、一の電極に取り付けられた回路は実効的に他の電極に取り付けられた回路から絶縁される。a-Si:Hが、該a-Si:H内部で光キャリアを効率的に励起するのに適切な波長の強力な光源によって照射されるとき、対向する電極間の実効的な抵抗は7桁以上減少する。その結果光照射は有効にスイッチを閉じる。たとえば10-100W/cm2の範囲の強度を有する緑色光は、デバイスの抵抗を、MΩ又はGΩ範囲からkΩ範囲へ減少させることが可能である。TFTアレイ内部のゲート又はデータラインに関連する抵抗は典型的には数kΩであるので、このレベルでの照射下でのスイッチは、本願の短絡回路と十分近似される。
【００１３】
たとえ高強度光による短い照射の後であっても、光伝導性スイッチ11内のa-Si:H層16は、周知のステブラー-ロンスキー効果により改質される。この効果はキャリア捕獲密度を大きく増大させるので、数桁もの大きさで暗電流を減少させる。幸いなことに捕獲密度の増大は、非常に大きな光強度ではほとんど影響を及ぼさない。その理由は、ステブラー-ロンスキー劣化の後でさえ、光生成されたキャリア密度は捕獲密度を大きく上回るためである。正味の効果は、光伝導性スイッチは、短い露光後、高いオン/オフ比を示すことである。その理由は、強い光が照射された「オン」状態の抵抗は相対的に安定している一方で、
（暗い）「オフ」状態の抵抗は数桁増大するからである。
【００１４】
図2は典型的なボトムゲートTFTプロセスとの相性が完全に良い光伝導性スイッチ11の断面を図示している。未吸収光をa-Si:H層16へ反射することで、スイッチの効率を改善するため、任意でゲート金属18が感光性a-Si:H層16の下に含まれて良い。スイッチ11はガラス基板20上に設けられ、かつゲート絶縁体22を有する。
【００１５】
図3を参照すると、検査方法の基礎は、TFTアレイの検査に現時点で用いられているセンサユニット（プローブカード）26に光源24-たとえば十分な強度を有する緑色LED-を加えることである。これらのLED源24は、TFT基板28上に形成された上述の光伝導性スイッチ11の上で位置合わせされる。その接合領域は、図示されているように、対応する光伝導性スイッチの領域に対して十分に一致するように選ばれる。LED24の光出力を制御することによって、光伝導性スイッチ11は個々の基本単位上で切り換えられる。このようにして光伝導性スイッチ11の制御は、TFT基板28内部での駆動電流の制御を可能にする。よってスイッチ11は、所与の期間、検知及び像解析ユニット26付近でオン状態にされて良く、その一方で同時に、検知ユニット26から離れたTFTは不必要に駆動電力を引き込まない。
【００１６】
このスイッチ機能を利用する一の可能な構成が図4に図示されている。図4では、各TFTアレイ内部に存在する各ゲートライン30及びデータライン32（図5に図示されている）は、2つの関連する光伝導性スイッチ11を有する。図5を参照すると、ゲート行パッド40とデータ列パッド42に対応する各ゲート行30又はデータ列32には、正の供給レール36に接続する第1光伝導性スイッチ11A及び負の供給レール38に接続する第2光伝導性スイッチ11Bが存在する。図4を参照すると、供給レール36と38はそれぞれパッド37と39を介してエネルギーが付与される。図3を参照しながら説明したように、これらのスイッチ11の上に存在するLED24の光出力を制御することによって、所与のラインは、正又は負の供給電圧のいずれかに帯電されて良い。この動作構造及び方法は、アレイの任意の部分を、ある任意の時空間パターン-典型的にはデジタル二進数のであって点滅チェックボード又はより複雑なパターン-に従って駆動させることを可能にする。
【００１７】
図5は、図4に図示された相互接続のより詳細な図である。図4及び5に図示された回路は、これまでのTFTアレイ検査装置及び方法と比較して以下の利点を供する。
(i)  供給バス（レール）36と38を静電圧で駆動することが可能なので、より高抵抗のバスライン30と32を用いることが可能である。
(ii)  必要な物理接触プローブパッド40と42の数が減少する。
(iii)  光伝導性スイッチが「オン」状態であるTFTラインだけが、供給バス（レール）36と38から電流を流す。
【００１８】
一の実施例では、ゲート行30に接続するスイッチ11A及び11Bの大きさは約250×500μmで、データ列32に接続するスイッチ11A及び11Bの大きさは約50×250μmである。しかし図4及び5に図示された素子の構造及び大きさは一例として供されており、かつ他の構造-たとえばポリゴンや円-及び異なる大きさを用いた他の設計も可能であることに留意して欲しい。
【００１９】
よって検査回路の複雑性は、TFT基板-スクライブチャネル内部に存在する暫定構造でそのほとんどが構成される-から検査ユニット又はプローブカード26-これは「永続的」集合体である-へ移る。
【００２０】
図4及び5に図示された手法は、高密度の光伝導性スイッチ11、つまりは付随するLED24を必要とする。このため、スイッチ11の大きさは、TFTアレイ内のゲートライン間の間隔及びデータライン間の間隔に適合しなければならないという制限を受け、さらにオン状態での抵抗が最小でなければならないという制限も受ける。
【００２１】
図6に図示された別な手法は、近接したスイッチから光学クロストークが生じる可能性があるという問題を解決する。光源が近接して一つとなるように設けられているとき、所与のスイッチを起動するための光は、隣接するスイッチにおいてある程度の光伝導を生じさせる恐れがある。供給レール36又は38をゲートライン44と45又はデータライン46と47へ相互接続する低密度の光伝導性スイッチを用いることによって、スイッチ11を大きくすることが可能となり、ひいてはオン状態での抵抗を小さくすることが可能となる。この構造を用いるとき、クロストークは問題とならず、LEDと光伝導性スイッチとの間の光学界面の複雑性は減少する。
【００２２】
単一のガラス製のベース基板48上の1組のTFTパネル28を検査する一の手法が図7で概略的に図示されている。簡明を期すため、図4及び5に存在するゲートライン30とデータライン32、コンタクトパッド40と42、及び供給レール36と38は図示されていない。2つの検査用サブユニット26Aと26Bは、適切な機械的支持体（図示されていない）を介して相互接続し、かつTFT基板49の一部分-大抵の電圧イメージング又は容量性検知技術にとっては典型的に10-100μm以内-にわたって近接する。第1検査サブユニット26Aは、図4及び5を参照しながら先に説明された所与のTFTパネル28のゲート行ライン30の一部、又は（図7に図示された）同一のベース基板48を共有する1つ以上のTFTパネル28の全てのゲート行ラインに付随する光伝導性スイッチ11に対し、その上部で位置合わせされる。この第1検査サブユニット26AはLED光源24及び関連するLED駆動回路（図示されていない）を含む。これらのLED24は、ある所望の時間的パターンに従って駆動する。それにより（図5に図示された）対応するゲート行ライン30は、ある所望の時間的パターンで、正又は負の供給電圧に帯電する。
【００２３】
第2検査サブユニット26Bは、ゲートライン30が第1検査サブユニット26Aの制御下にある（複数の）TFTアレイ28にわたって、直線的又はステップ状に走査される。第2検査サブユニットは、関連するLED駆動回路（図示されていない）を有するLED24、及び検知素子50を含む。LEDは所与の期間、光伝導性スイッチを駆動するように備えられている。その光伝導性スイッチは、図5に図示されたデータ列ライン32に付随し、かつ第2サブユニット26Bの付近でであってその下に並列して存在する。これにより、これらのデータラインは、ある所望の空間的パターンに従って、正又は負の供給電圧に帯電することが可能となる。検知素子50-これはたとえば電子光学又は容量結合センサのような様々な確立されてきた種類のものであって良い-は、上述の空間的パターンに服する（複数の）TFTアレイ34内のTFT画素の応答を監視する。
【００２４】
同一検査サブユニット上にデータライン駆動LED24及び画素電荷センサ50を設けることによって、所与の期間で実際に検査されているTFTアレイ28の一部分に相当するそれらの画素だけが、検査サブユニットの直接制御によって帯電又は放電される。
【００２５】
ゲート行ライン30及びデータ列ライン32は、上述して図7で図示した検査手法においては交換可能であることが分かるだろう。よってよって直線走査検査サブユニット26は、画素センサ50、及びゲート行ライン30に付随する光伝導性スイッチ11を駆動するLED24を有して良い。この場合、第2検査サブユニット26Bは、データ列ライン32に付随する光伝導性スイッチ11を駆動するLED24を内蔵し、かつステップ状に繰り返しながら、より遅い速度で走査される。
【００２６】
別な検査手法（図示されていない）では、一の検査サブユニット26は、ゲート行ライン30及びデータ列ライン32に付随する光伝導性スイッチ11を駆動する全てのLEDを内蔵して良い。第2検査サブユニットは、アレイ内の画素の動作を評価するのに用いられる検知素子を内蔵する。
【００２７】
さらに別な検査手法では、メカニカルプローブは検査サブユニットと併用される。そのメカニカルプローブはゲート又はデータラインを駆動し、その検査サブユニットは対応するデータ又はゲートラインを駆動する。
【００２８】
[埋め込み光伝導性スイッチ及び光電池を用いた検査]
TFT回路とは別に、a-Si:Hの他の主な産業上の用途は光電池（太陽電池）である。光電池は、高品質（低欠陥）のa-Si:H層及びある種の整流接合（p-n、p-i-n、ショットキー等）を必要とする。第1要件は、商業用TFTプロセスにおける高品質a-Si:H層によって満たされる。第2要件-整流接合-はTFTプロセスにとって通常は本質的ではないが、複数の方法のうちの1つでTFTプロセスをわずかに修正することによって満たすことが可能である。
【００２９】
ショットキー接合に基づく光電池は、相対的に単純な構造を有し、かつa-Si:Hについて優れた性能を与えることが示されてきた。この設計は、検査回路に電力を与える交流電源を供するのに用いられて良い。図8は、TFT基板上に形成されたショットキー光電池の一種類である垂直接合セル52の断面積を図示している。この場合、ショットキー接合は、ゲートコンタクト18とa-Si:H層16との間に形成される。a-Si:H層上で最適なショットキー特性を示すように選ばれた非常に薄い金属層54がゲートコンタクト18の上部に追加される。プラチナ(Pt)はそのような最適な金属の一例である。この構造は、a-Si:H16を堆積する前に、ゲート絶縁層22内に窓を開けること、並びにショットキー金属54の堆積及びパターニングを必要とする。ゲート絶縁体とショットキー金属のパターニングのいずれも、同一のマスク及びフォトリソグラフィ工程を用いて実現されて良い。任意の変化型は、所謂金属-絶縁体-半導体(MIS)光電池（図示されていない）を形成するため、ショットキー金属とa-Si:H層との間に薄い絶縁層をも追加する。図示されているように、保護層56もゲート絶縁層22の上に含まれる。
【００３０】
図8の構造を上から見た概略図が図9に示されている。上部コンタクト58は、標準的なプロセスによってデータ金属層内で実現されるオーミックコンタクトである。太陽電池が典型的であるように、上部コンタクト58は、光の阻止を最小限に抑制するため、わずかにしか配置されていない。透明導体60-たとえばTFTプロセスにおいて一般的に用いられているインジウムスズ酸化物(ITO)-は任意で、光電池52の全活性領域を覆って良い。これは前記電池52の直列抵抗を減少させることで、効率と駆動能力を改善するという利点を有する。下部コンタクト62は、ITO層を用いることによってゲート金属と接続して良いが、上部コンタクト58と絶縁される。
【００３１】
図8及び9に図示された電池は、次の3つの属性を含む有利な属性を有する。第1に、最適な接合特性となるようにショットキー金属を選ぶことができる。たとえばプラチナは、a-Si:H上で（高バリア抵抗を有する）高品質ショットキー接合を形成することで知られている。この結果、高開回路電圧(>0.8V)及び高変換効率(>5%)を有する効率的な光電池が得られる。第2に、任意の下部ゲート金属コンタクト18が、上部面に入射する光に対する効率的なミラーとして機能する。繰り返しになるが図2を参照して説明したように、これにより、a-Si:H層への光の入射及びa-Si:H層による光の吸収が改善され、当該電池52の効率が向上する。第3に、オーミックコンタクトショットキーコンタクトとの間の距離は非常に小さい。つまりa-Si:H層16は典型的には200nm未満の厚さで、それにより光生成されたキャリア-特に正孔-は再結合する前にコンタクト60及び62によって収集されるので、外部電流に寄与する。
【００３２】
図8と9で概略的に図示されている光電池の構造は、複数存在する他の利用可能な構造のうちの1つに過ぎないことに留意して欲しい。
【００３３】
TFT基板上に形成される光電池の別な構造は、図10（側面）及び図11（上面）に概略的に図示された横型接合構造61である。この場合、オーミックコンタクト60とショットキーコンタクト62のいずれも、a-Si:H層16の上面に形成される。さらにショットキー金属電極64及び付随するコンタクトパッド62を追加する工程が、TFT作製プロセスの最後に設けられる。このようにして作製された代替構造は、一部の用途について利点を供すると考えられる。これまでの設計のように、最適な電池特性を実現するためにショットキー金属を選ぶことができる。たとえば、Ptはa-Si:Hに対して高いバリア抵抗を形成し、その結果光電池は高い開回路電圧を有する。光の阻止は、非常に薄い(〜5-10nm)ショットキー金属層を用いることによって最小限に抑制される。繰り返しになるが、有利となるように、ゲート金属18は任意で、上部入射光を反射するように、光電池61の活性a-Si:H領域16の下に含まれる。
【００３４】
ショットキー接合電池に対する代替型はヘテロ接合電池である。ヘテロ接合電池では、a-Si:Hと異なる半導体（図示されていない）との間の接合によって光起電力応答が供される。ITOは基本的にワイドバンドギャップのn型半導体であり、かつ上述したようにほとんどの商業用TFTプロセスにおいて本質的である。ヘテロ接合は、図10及び図11のショットキー金属をITOに置き換えることによって、TFT基板上に形成されて良い。この電池の属性は、ITOが入射光に対して透明であること、及び当該電池は標準的なTFT作製プロセスに用いられる材料しか有していないことである。
【００３５】
説明してきた光電池構造-特に垂直構造-は、高品質a-Si:Hショットキー太陽電池に関連する全ての特性を有する。その特性は、
(i)  薄くて高品質のアモルファスシリコン層、
(ii)  最適化されたショットキー金属コンタクト、及び
(iii)  最適化されたオーミックコンタクト、
である。
【００３６】
この種類の光電池が良好な特性を示すことは周知である。その良好な特性には、0.8Vよりも大きな開回路電圧、〜100mW/cm2である太陽の照射下で10mA/cm2よりも大きな短絡電流密度、10%よりも大きな変換効率、及び0.7よりも大きな充填因子が含まれる。よって係る電池は、0.5Vよりも大きな電圧で、5mA/cm2よりも大きな外的負荷を供給して良い。好適実施例において光電池は、太陽による放射線ではなく最適化されたLED光源によって照射されるので、本例においてはさらに大きな効率を期待することができる。光電池による応答の効率を最高にするためにLED光源の強度及び波長帯が選ばれて良い。
【００３７】
TFTアレイの検査には10Vよりも大きな電圧を供給することが必要とされるので、単位電池-これらは上述した単一ショットキー接合デバイスである-が直列に相互接続する光電池アレイを形成することが必要である。TFT基板上に形成されるこの種類の相互接続の例が、図12及び図13に図示されている。1次近似では、アレイ66によって供給される正味の電圧は、各単位電池52によって供給される電圧の合計であり、かつ供給される電流は単一の単位電池の場合から変化しない。よって各々が0.5Vを供給する20個の単位電池のアレイは〜10Vの電圧を発生させる。あるいは図13に図示されているような9個のアレイは〜4.5Vの電圧を発生させる。さらにショットキー接合は〜10mA/cm2を供給することができるので、電流駆動容量はアレイ中の単位電池の面積によって決定される。
【００３８】
光電池52と光伝導性スイッチ11の両方を、TFTアレイ28の間の領域（つまりスクライブラインすなわち溝）へ組み込むことによって、検査中に必要とされる物理的プローブコンタクトの数は最小限にする、又はゼロにまで減少させることができる。図14に図示されているように、（十分な面積つまり十分な駆動電流を有する）光電池アレイ66が、検査中のTFTパネル28の一部分に正及び負のDC電力を供給するのに用いられて良い。この場合では、図7を参照しながら上で説明した検査駆動装置は、該検査駆動装置上のLED24が光伝導性スイッチ11及び光起電力供給体66の両方を駆動させるように修正されて良い。光伝導性スイッチ11が、低抵抗状態（つまり「オン」の状態）に切り換えるのにかなり強力な光を必要とする一方で、低強度LED（〜0.1W/cm2）によって光起電力供給体66を照射すれば十分である。いずれの場合でも、LED光源の最適波長帯は、可視光スペクトルの緑色部分である。
【００３９】
図15は、1つ以上の隣接するTFTアレイ28を検査するためのブロック図を示している。このブロック図は、図7に図示されたブロック図と比較して多少修正されている。繰り返しになるが、図4と図5に存在するゲートライン30とデータライン32、コンタクトパッド40と42、及び供給レール36と38は、簡明を期すために図示されていない。図7を参照して説明したように、2つの相互接続した検査サブユニット26Aと26Bが用いられて良い。第1検査サブユニット26Aは、第2検査サブユニット26Bによって同時に走査される1つ以上のTFTアレイパネル28のゲートラインに関連する光電池66と光伝導性スイッチ11を駆動するのに用いられる。第1検査サブユニット26Aは検査中、パネル28又は他のデバイスに対して静止していても良いし、又は動いても良い。第2検査サブユニット26Bは、画素の動作と状態を可視化又は走査及び検出するセンサ50と、検査中のデータラインに関連する光電池66と光伝導性スイッチ11を駆動するLED24の両方を有する。データラインに関連するLED24、光電池66、及び光伝導性スイッチ11が、同一の検査サブユニット（走査装置）26B上に存在するので、電力の発生及び電流は、所与の期間、センサ50によって検査されている基板の一部分に制限される。第1検査サブユニット26A及び第2検査サブユニット26Bはそれぞれ、検査中、デバイスに対して独立に動いて良い。検査条件に依存して、第1検査サブユニット26Aは、静的に保持され、第2検査サブユニット26Bと共に動き、又は第2検査サブユニット26Bとは独立に動いて良い。第1検査サブユニット26Aと第2検査サブユニット26Bが独立に動くとき、第1検査サブユニット26Aと第2検査サブユニット26Bは検査中、パネル28又は他のデバイスに対してそれぞれ異なる配向をとっても良いことに留意して欲しい。さらに検査中のデバイスの一部の検査は、並行して行われても良いし、異なる場所を順次検査しても良いし、又は性能検査若しくは欠陥検出のためにプログラムされた他の方法によって行われても良い。これは当業者には明らかである。これらの特徴もまた、図7を参照して説明したデバイスにも適用されうる。
【００４０】
代替手法として、ゲート行とデータ列の両方の駆動電力を供給する光電池66は、第1検査サブユニット26A（図示されていない）の下に設けられて良い。これにより、データ列を駆動する電池にとって必要な空間が最小になる。その理由は、走査検査ユニットの下に位置するそれらのデータ列だけが、所与の期間電流を流すからである。換言すれば、比較的小さな光電源は、図6に図示されたようなデータ列の全てを相互接続する供給レールを駆動するのに用いられて良い。
【００４１】
図7に関する議論のように、他の検査手法も可能である。一の他の実施例においては、回路では、ゲート行ラインとデータ列ラインが交換可能である。この場合、単一検査サブユニットは、ゲート行ラインに関連する光伝導性スイッチを駆動するLED、及びTFTアレイ内の画素の動作を評価する検知素子を有する。他の代替実施例では、（ゲート行ラインとデータ列ラインの両方に関連する）光伝導スイッチを駆動する全てのLEDは、この場合、第2検査サブユニットは、TFTアレイ内の画素の動作を評価するのに用いられる検知素子を有する。
【００４２】
上述のように電圧供給体が非接触であるときには、電池によって発生する電圧レベルを確認又は監視する手段を組み込むことが望ましい。このようにすることは、たとえば、（電圧可視化又は容量結合等による）TFTアレイ内の画素の非接触検査がゲート及びデータラインの駆動に用いられる電圧レベルの正確な知識に依存する場合に、望ましい。
【００４３】
発生した電圧レベルを確認又は監視する一の手法は、コンタクトパッドを、検査サブユニットの下に位置する領域の外部に設けられるように組み込むことである。電池によって発生する電圧レベルを評価するため、これらのコンタクトパッドは、検査手順前に非常に簡単に探索される。この測定は、信号レベルを所望のレベルに修正するため、検査サブユニットへフィードバックされる。たとえば光電池の場合、検査サブユニット上のLEDによって供給される光強度は、上方又は下方へ調節されて良い。
【００４４】
電圧レベルの確認及び監視を行う他の手法は、非接触検知素子を検査サブユニットへ組み込むことである。これらの検知ユニットは、（電子光学効果に基づく）電圧可視化型、又は容量性若しくは誘導性結合型であって良い。別な意見として、電圧を周波数へ変換する回路は、TFTパネル上の電池に隣接するように組み込まれて良く、かつその周波数は、電圧レベルを監視する検査ユニット上のワイヤレス受信回路に対して誘導結合して良い。一般的に電圧は、検査ユニットへの誘導的、光学的、又は磁気的フィードバックによるアナログ又はデジタル手段を用いた伝送を行うため、他のデジタル又はアナログ形式に変換されて良い。
【００４５】
他の手法は、上述のコンタクト校正工程と上述の非接触フィードバック技術を組み合わせることである。それにより電圧レベルは、電圧及びフィードバックループを校正する接触手段を用いてサンプリングされる。その後接触手段は除去され、かつ接触していない状態で供される電圧フィードバックに従って、電圧が監視及び制御される。
【００４６】
電池66内に欠陥が存在する可能性がある。場合によっては、その欠陥によって電池66は意図した用途に用いられなくなる。そのような装置の故障を緩和するため、検査サブユニットの領域外部に設けられるようにコンタクトパッド（図示されていない）を組み込むことが可能である。このコンタクトパッドは、TFTアレイのある領域に関連する非接触電池が動作不可能になった場合に、その領域へ電力を供給するのに用いられる。
【００４７】
欠陥を軽減する別な手法は、非接触電源回路に冗長性を組み込むことである。たとえば2つの独立した光電池が、同一群のゲート行ライン又はデータ列ラインに対して並列に接続して良い。これらの電池の大きさは、適切な駆動電流及び電圧が一の電池によって供給されるように選ばれる。それにより前記一又は他の電池が故障しても、TFTアレイの検査は不可能とはならない。
【００４８】
また光伝導性スイッチ11内に欠陥が存在する可能性もある。場合によっては、その欠陥によって光伝導性スイッチ11は意図した用途に用いられなくなる。そのような故障を緩和するため、検査サブユニットの領域外部に設けられるようにコンタクトパッド（図示されていない）を組み込むことが可能である。このコンタクトパッドは、接触手段によって欠陥電池を無視する手段を供するのに用いられる。
【００４９】
欠陥を軽減する別な手法は、非接触電源回路に冗長性を組み込むことである。たとえば2つの独立した光電池が、同一群のゲート行ライン又はデータ列ラインに対して並列に接続して良い。これらの電池の大きさは、適切な駆動電流及び電圧が一の電池によって供給されるように選ばれる。それにより前記一又は他の電池が故障しても、TFTアレイの検査は不可能とはならない。
【００５０】
[設計検討：光伝導性スイッチ]
図1に図示されたインターデジタル型光伝導性スイッチの最小（つまり「オン」状態の）抵抗を計算する有用な表式は、
【００５１】
【数１】
0005380286.tif 000002
である。ここで、Lは端子の間隔（端子の幅に等しいと推定される）で、Aはインターデジタル型電極パターンによって占められる面積で、tはa-Si:H層の厚さで、かつσPHは最大照射下での（ピーク）光伝導度である。スイッチの構造が正方形である場合、A=W2である。ここでWはスイッチの側部長である。a-Si:H層の光伝導度は、強度が〜30W/cm2の緑色光の照射下で、〜2×10-3S/cm程度の大きさとなりうることが実験的に分かった。このオーダーの強度及び最大〜1mm2の接合面積を有する緑色LEDは市販されている。
【００５２】
tは所与のTFTプロセスでは一定で、かつσPHは相性の良いLED光源の現実的な強度によって制限されるので、スイッチの「オン」状態の抵抗は、主としてLとWによって決定される。Lの最小値は、TFTプロセスのデータ金属層の最小部位の大きさによって決定される。この大きさは典型的には3-5μmである。図16を参照すると、3つのそれぞれ異なる端子の間隔について、a-Si:H光伝導性スイッチの最大光伝導度に対応する「オン」状態の抵抗が、面積の関数としてプロットされている。上述したように、一の提案されたレイアウトでの光伝導性スイッチは、ゲートライン間又はデータライン間の間隔のオーダーの大きさを有していなければならず、かつ大きさは通常100-500μm範囲でなければならない。図16に図示されているように、この大きさのスイッチは、数kΩ以下の「オン」状態抵抗を示すことができる。上述したように、これは、TFTアレイ内部典型的なゲート行ライン又はデータ列ラインによって与えられる実効抵抗に近い値である。それによりこの大きさのスイッチは、「オン」状態にあるときには、実効的に電力供給レールとゲート又はデータラインとの間に短絡回路接続を供する。
【００５３】
所与の光伝導性スイッチにとって必要な「オン」状態の抵抗-つまりは大きさ-は、そのスイッチの実効的な負荷、及びその回路にとって必要とされる切り換え速度にとって決定される。
【００５４】
図17を参照すると、光伝導性スイッチ11を介した供給レール36/38とゲート行ライン30との相互接続は、単純RC等価回路によって十分に表現される。典型的なディスプレイでは、等価ゲートラインの抵抗及びキャパシタンスはたとえば、それぞれ約3kΩ及び840pFである。さらに検査中では、5-10μs範囲の時間スケールで個々のゲートラインを（帯電状態で放電状態との間で）切り換えることが必要である。よって必要とされるRC時定数が5μsであると仮定すると、ゲートラインを駆動する光伝導性スイッチの「オン」状態での抵抗は約3kΩ未満でなければならず、よって「オン」状態でのスイッチ抵抗と真性ゲートライン抵抗との和は約6  kΩ未満でなければならない。図16を再度参照すると、光伝導性スイッチは、0.1-0.25mm2のオーダーの面積を占めなければならない。
【００５５】
アナログ回路はおおよそデータ列ラインの場合について当てはまる。しかし典型的なTFTアレイ内部でのデータラインは、同程度である数kΩの実効負荷抵抗を与えるが、実効負荷キャパシタンスは、典型的には数十pFというかなり小さな値を有していなければならない。上でゲートラインについて引用したのと同程度の切り換え時間の要件を仮定すると、このことは、より小さな光伝導スイッチを用いることが可能であることを示唆している。たとえばデータラインキャパシタンスが20pFでオン状態での抵抗が100kΩである光伝導性スイッチを仮定すると、RC時定数は約2μsである。再度図16を参照すると、0.01〜0.02mm2範囲の面積を有するスイッチが、当該方法の実施に適している。
【００５６】
[設計検討：電源]
電力は、様々な手段を用いたデバイスの部品のうちの少なくとも1つに供給されて良い。前記部品とはたとえば、その装置のコンタクトパッドと接触する外部コンタクト又はプローブ、その装置の1つ以上の部品への固定された配線、誘導結合、感光性材料の照射、及び、基板又は構造上に設けられ、又は形成される1つ以上のバッテリーである。これらの手法は、単独で用いられても良いし、又は併用されても良い、その装置の1つ以上の部品へ電力を供給する様々な方法が、様々な回数又は様々な目的で用いられて良い。様々な目的とはたとえば、暫定的な電力供給、校正、局所検査、及び1つ以上のパネル検査の完全なプログラム、である。
【００５７】
[設計検討：光電池]
図18は、光電池66の単純等価回路によって、光伝導性スイッチを介して駆動する（テブナン等価回路で表された）ゲート行30又はデータ列32を図示している。高品質の電池のためには、直列寄生抵抗は非常に低くなるように設計され、かつ並列寄生抵抗は非常に高くなるように設計されることが好ましい。最初にゲート行30若しくはデータ列32又は行/列の群を駆動する光電池66の場合についての電流駆動要件について検討する。期間Δtの間に全キャパシタンスCGを0からV[V]へ帯電させながらゲート行32の群の実効キャパシタンスを帯電させるため、（当該電池66から）必要とされる電流は近似的に次式によって与えられる。
【００５８】
【数２】
0005380286.tif 000003
上述したように、単一ゲート行は、典型的には〜840pFのキャパシタンスを有する。それにより10-100μsの間に0からV[V]へ帯電させるのに0.1-1mAの駆動電流が必要とされる。上で設計された光伝導性スイッチ11は、このレベルの電流を支持するように設計された。たとえばゲートラインについては、スイッチを閉じる際の初期電流は〜2mA(10V/5kΩ)である。図12を参照すると、光電池66が10mA/cm2を供給可能なとき、ゲートライン30を駆動する光電池66内の単一単位電池52の面積は約1-10mm2でなければならない。各単位電池52は〜0.5Vの端子電圧を発生させることが可能なので、単一のゲート行を駆動するのに必要な光電池アレイの全面積は〜20-200mm2である。7回巻のゲート行が同一の電池アレイから駆動されるとき、その面積もまたN倍に増大する。さらに必要な面積は必要な電圧に直接比例する。
【００５９】
キャパシタンスが〜20pFである典型的なデータ列ラインについて同様に検討すると、同一の電圧(10V)及び帯電時間(10-100μs)では、必要とされる駆動電流は2-20μAで、かつ10-100μsの間に単一データラインをV[V]に帯電させるのに必要な光電池アレイ66の全長は約0.5-5mm2である。上述したように、必要な面積は、所望の電圧及び駆動される並列データ列の数に直接比例する。上述したように、図8〜図11に図示された構造についての以下の説明から、単一の光電池66は、この解析が示唆するよりもはるかに多くの数の並列データ列を、わずかなサブセットデータ列だけが所与の期間に光電池66からの電流を流すように、実効的に駆動することができる。
【００６０】
[設計検討：誘導結合を用いたTFTアレイ検査の非接触電力、並びに/又は能動的な整流及び制御のための光スイッチング]
ここでTFTアレイを活性化させる電力の非接触供給について説明する。説明を簡明にするため、誘導結合及びスイッチング素子の使用について記載することによって基本的な考え方を説明する。誘導結合又は光活性化を含むコンタクトを用いることなく電力を結合する方法が用いられても良い。
【００６１】
図19は、1次変成器巻線68と2次変成器巻線69、電源信号70、整流器ダイオード72、及び蓄積又は平滑キャパシタ74を有する単一ダイオード整流器電源を図示している。この構成の出力電圧の精度は、電源70のAC電圧と負荷のインピーダンスの関数である。
【００６２】
図20は、図19に図示された整流器72に代わって光スイッチング素子11を有するデバイスを図示している。このデバイスでは、1次インダクタ68を駆動する電源は電源制御装置70によって制御される。光スイッチ11には、電源制御装置70からの制御信号78による光76が供される。また光スイッチ11は、一定期間「オン」状態となるように、光76によって制御される。よって光スイッチ11は、第2の誘導カプラ69で整流を供する。典型的な形態では、LCDパネル80は、光スイッチング素子11と容量性保持素子74だけではなく、第2巻線の誘導カプラ69を有するようにパターニングされる。
【００６３】
図21は、図20に図示されたデバイスの実施例である。該実施例では、正の電圧82と負の電圧84が、中心がタッピングされた第2インダクタ86を用いることによって、LCDパネル80へ供されて良い。
【００６４】
図22は、図20に図示されたデバイスの実施例である。該実施例では、第2インダクタは2つの光スイッチング素子を有する。2つの光スイッチング素子とは、前進伝導性スイッチ88と捕獲通信光スイッチ90である。これらの素子のタイミングを制御することによって、直流(DC)の2次電圧が、1次の交流又はパルス電流及び電圧から生成される。
【００６５】
当業者には、図19〜図22に図示されたデバイスには他多数の可能な実施形態が存在することが分かる。それには、全波形整流、2次電圧制御、多相の1次又は2次信号、及び2次電圧フィードバックが含まれる。また、たとえばスイッチングモード電源(SMPS)のような利用可能な他の電源技術が存在することも当業者は分かる。係る幾何学構造は、バック(buck)構造、ブースト(boost)構造、及びフライバック(flyback)構造を含む。ここで1次インダクタは検査サブユニット上に設けられ、2次インダクタはTFT基板上に設けられる。
【００６６】
光スイッチングを用いる目的及び利点は、典型的なTFT技術における集積ダイオード-一の従来技術例が図19に図示されている-と比較して、より高速なスイッチング素子、及びより高い電圧に耐えうる良好な容量を有することである。この種類のデバイスを用いることによって、光スイッチングのタイミングを変化させることによって発生するDC電位の電圧を制御することができる。
【００６７】
図23は、TFTアレイのゲートライン及びデータラインを、1対の正と負の電圧供給レールへ接続する代替配置である。この代替配置では、図6に図示された装置と比較して、誘導スイッチを介して接続がなされている。係る装置は、誘導結合受信器106を用いて、制御信号102による電子スイッチ92の制御を行う。電子スイッチ92を用いることによって、スイッチ92をより大きくする、つまりはスイッチ92のオン状態での抵抗を低くすることが可能となる。ここで各スイッチ92は、供給レール98又は100を、ゲートライン94又はデータライン98の一群へ相互接続する。他の種類の受信器-たとえば磁気制御される受信器及び高周波受信器-が用いられても良い。
【００６８】
あるいはその代わりに、誘導結合素子106の代わりに光活性又は高周波(RF)受信器が、電子スイッチ92の制御に用いられて良い。これらの受信器は、結合光源又は結合RF源によって活性化される。
【００６９】
図24は、誘導又は光学制御の集積電子スイッチ92の記号である。そのスイッチは、正の電力の入力98、負の電力の入力100、及び制御入力102と出力104を有する。ゲートラインとデータラインの典型的な動作電圧は-25V〜+25Vだが、他の動作電圧が用いられても良いことに留意して欲しい。動作電圧は検査プロセス中、動的に変化して良い。電子スイッチによって、正と負の電圧レベルを調節することで所望の動作電圧レベルを実現することが可能である。
【００７０】
[設計検討：検査回路及び画素回路の各異なる電力供給]
検査回路及び画素回路用に各独立した電源を有することは有利となりうる。図25及び図26を参照すると、電源108は、電力カプラ110、検査用回路の電源回路112、及び画素用回路の電源回路114で構成される。この構成では、検査用回路及び画素用回路は、同一の電源又は別の電源のいずれかから各独立して給電されて良い。
【００７１】
図27を参照すると、電源108は、電力カプラ110、検査用回路の電源回路112、及び画素用回路の電源回路114で構成される。この構成では、画素用電源114は、検査用回路へ給電する同一の電源112と接続する。従って電力カプラ110は1つしか必要としない。
【００７２】
図28を参照すると、電源108は、電力カプラ110、検査用回路の電源回路112、及び画素用回路の電源回路114で構成される。この構成では、画素用電源114は、制御装置116を用いることによって検査用回路電源112から生成される。制御装置116は、静電圧を発生させて良いし、又は、時間変化する、すなわち画素を刺激する好適方法に従った波形を生成しても良い。係る手法は、系の信号対雑音特性を改善することができる。
【００７３】
図25、26、及び27に図示された電力カプラは、コンタクトに基づく結合法-たとえばコンタクトパッド若しくはワイヤ-、又はワイヤレス方法-たとえば誘導結合若しくは光電池-を用いて実装されて良い。あるいはその代わりに電力はバッテリーから結合されて良い。そのバッテリーは、TFT基板上に設けられても良いし、又はTFT基板上に形成されても良い。
【００７４】
[従来技術に対する利点]
上述の装置及び方法は、従来技術と比較して複数の利点を供する。
-  検査中での駆動電力の要件が、光伝導性スイッチを用いることによって大幅に緩和される。
-  静電圧電源の使用が可能であるため、非接触方法-たとえば検査装置上に設けられたLED光源によって照射されたTFT基板内に埋め込まれた光電池を用いる方法-を用いて検査中の局所領域への電力供給が可能となる。これらの光電池は、検査中の同一局所領域内のゲートラインとデータラインへ駆動電力を供する。そして電流は、上述の光伝導性スイッチを介して制御される。
-  感光性材料-たとえば水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)-を利用することによって、検知及び可視化解析ユニットの下に位置するTFTアレイ部分のみを所与の期間だけ駆動することが可能となる。感光性材料の利用は具体的には、標準的なTFTプロセスにおいて、電力供給体（駆動バス）とゲート行及びデータ列との間の界面に、a-Si:H光伝導性スイッチとして、ある1層を組み込むことによって行われる。
-  光伝導性スイッチに隣接するa-Si:H光電池を組み込むことによって、検査中において（ゲート及びデータラインを帯電させるのに）必要とされる電力を、光学的に検査中の領域へ供給することが可能となる。光源-たとえば適切な強度と波長を有するLED-は、検査中の領域内の光電池上で位置合わせされる。それによって埋め込まれた（所望の電圧と駆動電流を有する）電源が生成される。
-  同一の検査サブユニット上にデータライン駆動LEDと画素帯電センサを設けることによって、画素の帯電と放電が、所与の期間において実際に検査中であるTFTアレイの一部分に制限される。
-  電力が検査中である選ばれた領域にのみ供給されるとき、消費される電力は、従来技術に係るデバイスと比較して大幅に減少する。
-  検査用回路及び付属の接続に必要とされる検査中のデバイスの基板上の面積（「土地（real  estate）」）は、従来技術に係る装置及び方法と比較して大幅に減少する。
-  上述した装置及び方法は、1つの基板上にマウントされた1つ以上のデバイス、1つ以上の基板上にマウントされたデバイス、又はデバイスの一部の検査を、従来技術に係る方法よりも迅速に行うことを可能にする。
【００７５】
本発明の技術的範囲及び技術的思想から逸脱することなく修正型が可能であることは、当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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