DE69123232T2

DE69123232T2 - Inspektionsgerät für eine aktive Matrix

Info

Publication number: DE69123232T2
Application number: DE69123232T
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Funada; Masaya Okamoto; Shoji Yoshii
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2011-12-21
Also published as: EP0493025A2; US5258705A; DE69123232D1; EP0493025A3; KR920012988A; KR950011950B1; EP0493025B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Inspektionsgerät für ein Aktivmatrixsubstrat zum Entdecken von Fehlern in einem solchen, und sie betrifft ein Verfahren zum Inspizieren eines Aktivmatrixsubstrats auf das Vorliegen eines Fehlers hin.
Flüssigkristalldisplay-Vorrichtungen gemäß dem Aktivmatrixsystem enthalten ein Aktivmatrixsubstrat mit Pixelelektroden, die matrixförmig auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind&sub1; sowie Ansteuerelemente wie einen mit jeder Pixelelektrode verbundenen Dünnfilmtransistor (nachfolgend als "TFT" bezeichnet). Das Ansteuerelement ist ein solches mit zwei Anschlüssen, mit drei Anschlüssen oder dergleichen.
Als Beispiel eines Elements mit zwei Anschlüssen ist in Fig. 8 ein Ersatzschaltbild wie ein Diodenring, eine gegen eine Diode gerichtete Anordnung oder eine Metall-Isolierschicht- Metall(MIM)-Anordnung dargestellt. Dieses Aktivmatrixdisplay enthält eine Anzahl Signalleitungen 31 und eine Anzahl die Signalleitungen 31 überkreuzende Abrasterleitungen 35. In jedem Bereich, wie er durch eine Abrasterleitung 35 und eine Signalleitung 31 umschlossen wird, sind ein Element 32 mit zwei Anschlüssen und eine Pixelkapazität 37 angeordnet. Diese Aktivmatrixdisplay-Vorrichtung ist so aufgebaut, daß eine Flüssigkristallschicht 34 (Fig. 8) zwischen ein in Fig. 9A dargestelltes Aktivmatrixsubstrat und ein in Fig. 9B dargestelltes Gegensubstrat eingefügt ist. Beim in Fig. 9A dargestellten Aktivmatrixsubstrat sind die Signalleitung 31 und ein Element 32 mit zwei Anschlüssen vorhanden. Ein Anschluß des Elements 32 mit zwei Anschlüssen ist mit der Signalleitung 31 verbunden und der andere Anschluß desselben ist mit Pixelkapazität 37 verbunden, die über eine Pixelelektrode 33 auf dem Aktivmatrixsubstrat (Fig. 9A), eine Gegenelektrode 36 auf dem Gegensubstrat (Fig. 9B) und die dazwischen eingebettete Flüssigkristallschicht 34 verfügt. Die Pixelkapazität 37 speichert eine elektrische Ladung ein, um dadurch die optischen Eigenschaften der Pixelelektroden zu modulieren.
Ein anderes Beispiel unter Verwendung eines Elements mit drei Anschlüssen ist in Form eines Ersatzschaltbilds unter Verwendung von TFTs in Fig. 10 dargestellt. Diese Displayvorrichtung besteht aus einem in Fig. 10 dargestellten Aktivmatrixsubstrat 45, einem (nicht dargestellten) Gegensubstrat, das auf der gesamten Oberfläche eines isolierenden Substrats mit einer transparenten, leitenden Schicht versehen ist, und einer Flüssigkristallschicht 34, die zwischen das Aktivmatrixsubstrat 35 und die Gegenelektrode eingebettet ist. Die Abrasterleitungen 35 und die Signalleitungen 31 überkreuzen einander entsprechend in isolierendem Zustand auf dem Aktivmatrixsubstrat 45. Eine Gateelektrode 41 des TFT 40 ist mit der Abrasterleitung 35 verbunden. Die Sourceelektrode 42 des TFT 40 ist mit der Signalleitung 31 verbunden. Die Pixelelektrode 33 ist mit einer Drainelektrode 43 des TFT 40 verbunden.
Diese Displayvorrichtung wird auf die folgende Weise betrieben.
Ursprünglich wird eine einzelne Abrasterleitung unter den Abrasterleitungen 35 ausgewählt. Dann wird eine EIN-Spannung an die Gateelektrode 41 angelegt, um dadurch gleichzeitig oder sequentiell Videosignale an eine Anzahl Signalleitungen 31 auszugeben. Die Ausgangssignale werden über die Sourceelektrode 42 und die Drainelektrode 43 des TFT 40 in die Pixelkapazität 37 eingespeichert. Die in dieser Pixelkapazität 37 eingespeicherten Videosignale werden während der Periode eines Vollbilds aufrechterhalten, bis die nächste EIN-Spannnung angelegt wird, nachdem die Spannung der Abrasterleitung 35 abgeschaltet wurde. Die Spannung in Form der Videosignale ändert die Ausrichtung der Moleküle der Flüssigkristallschicht 34 innerhalb der Pixelkapazität 37 und führt eine Anzeige aus. Um die Halteeigenschaft für das Videosignal zu verbessern, ist häufig parallel zur Pixelkapazität 37 eine Zusatzkapazität vorhanden. Zusätzlich ist im Fall eines Farbdisplays für jedes Pixel ein Farbfilter vorhanden.
Ein Aktivmatrixsubstrat einer Aktivmatrixdisplay-Vorrichtung neigt während des Hersteliprozesses zu Fehlern, da zahllose Ansteuerelemente und Pixelelektroden auf dem Aktivmatrixsubstrat hergestellt werden. Im allgemeinen treten zwei Typen von Fehlern bei einem Aktivmatrixsubstrat auf, nämlich Zeilenfehler und Punktfehler. Einige lineare Fehler werden durch Unterbrechungen der Abrasterleitung 35 oder der Signalleitung 31, durch ein in der Abrasterleitung 35 oder der Signalleitung 31 auftretendes Leck oder durch ein Leck zwischen der Abrasterleitung 35 und der Signalleitung 31 hervorgerufen. Punktfehler werden durch Nichtaktivierung des EIN- oder des AUS-Zustands des aktiven Elements und ein Leck hervorgerufen, wie es zwischen der Pixelelektrode 33, der Abrasterleitung 35 und der Signalleitung 31 auftritt.
Eine Inspizierung dieser Fehler muß während des Herstellprozesses erfolgen. Eine Inspizierung hinsichtlich eines linearen Fehlers kann dann erfolgen, wenn ein Aktivmatrixsubstrat hergestellt ist. Genauer gesagt, wird jeder lineare Fehler durch eine Kurzschlußprüfung zwischen den Abraster leitungen 35, zwischen den Signalleitungen 31 und zwischen der Abrasterleitung 35 und der Signalleitung 31 ausgeführt.
Im Fall von TFTs in einem Aktivmatrixsubstrat werden Fehler dadurch erkannt, daß Sonden verwendet werden, die an die Pixelelektroden 33 angelegt werden, und eine Spannung an die Abrasterleitung 35 und die Signalleitung 31 angelegt wird. Dieses Inspektionsverfahren erfordert in nachteiliger Weise Zeit. Außerdem besteht die Wahrscheinlichkeit, daß das Aktivmatrixsubstrat durch die Sonden beschädigt wird. Dieses Inspektionsverfahren kann nicht auf alle Pixel angewandet werden. Wie oben beschrieben, wird das bekannte Fehlerinspektionsverfahren an einer zusammengebauten Displayvorrichtung ausgeführt, und zwar wegen der Einfachheit und der Genauigkeit betreffend das Auffinden von Fehlern im Vergleich zum Fall, wenn es an einem Aktivmatrixsubstrat im auseinandergebauten Zustand ausgeführt wird. Wenn die Fehlerinspektion am Aktivmatrixsubstrat ausgeführt wird, verringern sich die Kosten auf Material wie das eines Ausrichtungsfilms, des Flüssigkristalls, eines Gegensubstrats und eines Farbfilters auf dem Gegensubstrat. Jedoch ermöglicht, wie oben beschrieben, ein Aktivmatrixsubstrat mit dem oben angegebenen Aufbau keine Ausführung der Fehlerinspektion direkt auf dem Aktivmatrixsubstrat.
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 33, No. 2, Juli 1990, Seite 130, offenbart ein Gerät zum Prüfen gedruckter Leiterplatten und verbindender Keramiksubstrate. Das Gerät ist ein Testkopf, der den elektrischen Zustand der Oberfläche des getesteten Bauteils über eine vertikale Schnittstelle, die Kohlefasern enthält, an ein Flüssigkristalldisplay überträgt.
Das Dokument US-A-4,355,278 offenbart eine Technik zum Prüfen von mit akustischen Oberflächenwellen (SAW) arbeitenden Interdigitaiwandlern, zu der das Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Zelle aus dem SAW-Substrat, einer darauf vorhandenen Schicht eines oberflächenaktiven Stoffs, einer mit Gold beschichteten Glasdeckplatte und einer zwischen der oberflächenaktiven Schicht und der Goldschicht liegenden Flüssigkristallschicht gehören.
Gemäß der Erfindung ist ein Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate geschaffen, das durch folgendes gekennzeichnet ist:
- ein transparentes, isolierendes Substrat;
- einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten transparenten, leitenden Film;
- eine Polymerfolie; und
- eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem leitenden Film und der Polymerfolie angeordnet ist;
- wobei die Polymerfolie an der Außenfläche des Inspektionsgeräts angeordnet ist, so daß diese Polymerfolie benachbart zum zu untersuchenden Aktivmatrixsubstrat so angeordnet werden kann, daß sie der die Pixelelektroden tragenden Oberfläche des Aktivmatrixsubstrats zugewandt ist.
Es kann eine Abstandshaltereinrichtung vorhanden sein, um den Abstand zwischen dem leitenden Film und der Polymerfolie aufrechtzuerhalten. Bei einer Ausführungsform kann auf dem transparenten, leitenden Film ein Ausrichtungsfilm vorhanden sein, wobei die Flüssigkristallschicht zwischen den Ausrichtungsfilm und die Polymerfolie eingebettet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Flüssigkristallschicht eine solche vom Typ mit Polymerdispersion, die auf dem transparenten, leitenden Film ausgebildet ist.
Die Polymerfolie ist vorzugsweise photoleitend.
Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Inspizieren von Fehlern in einem Aktivmatrixsubstrat geschaffen, dadurch gekennzeichnet, daß es das in einem der Ansprüche 1 bis 5 dargelegte Inspektionsgerät verwendet und es folgende Schritte umfaßt:
- Anordnen des zu untersuchenden Aktivmatrixsubstrats benachbart zum Inspektionsgerät in solcher Weise, daß die Pixelelektroden tragende Oberfläche des Aktivmatrixsubstrats der Polymerfolie des Inspektionsgeräts zugewandt ist;
- Anlegen einer Spannung zwischen eine Pixelelektrode des Aktivmatrixsubstrats und den leitenden Film des Inspektionsgeräts; und
- Inspizieren der elektrischen Modulation der optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschicht des Inspektionsgeräts.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Polymerfolie des Inspektionsgeräts photoleitend ist, umfaßt das Verfahren das Belichten der Polymerfolie mit Licht.
Demgemäß ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, die folgenden Ziele zu erreichen: (1) Schaffen eines Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate, das leicht einen Fehler in Pixeln auf einem Aktivmatrixsubstrat auffinden kann, bevor die Displaytafel zusammengebaut wird und (2) Schaffen eines Verfahrens zum Inspizieren von Fehlern in einem Aktivmatrixsubstrat bevor die Displaytafel zusammengebaut wird.
Diese Erfindung kann unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, und ihre zahlreichen Aufgaben und Vorteile werden dem Fachmann hieraus deutlich.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Inspektionsverfahren für Aktivmatrixsubstrate unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate zeigt;
Fig. 2A, 2B und 2C sind schematische Ansichten, die einen Herstellprozeß für das Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate von Fig. 1 zeigen;
Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Ansichten, die die Art von Simulationssignalen zeigen, wie sie zum Ausführen des Inspektionsverfahrens für Aktivmatrixsubstrate von Fig. 1 verwendet werden;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Inspektionsverfahren für Aktivmatrixsubstrate unter Verwendung einer modifizierten Version des erfindungsgemäßen Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate zeigt;
Fig. 5 ist eine Frontansicht, die das Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate gemäß Fig. 4 zeigt;
Fig. 6A, 6B und 6C sind schematische Ansichten, die den Herstellprozeß für das Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate gemäß Fig. 5 zeigen;
Fig. 7 ist ein Ersatzschaltbild für eine Aktivmatrixdisplay- Vorrichtung unter Verwendung eines Elements mit drei Anschlüssen;
Fig. 8 ist ein Ersatzschaltbild für eine Aktivmatrixdisplay- Vorrichtung unter Verwendung eines Elements mit zwei Anschlüssen;
Fig. 9A ist ein Ersatzschaltbild zum Aktivmatrixsubstrat der Displayvorrichtung von Fig. 8;
Fig. 9B ist ein Ersatzschaltbild für das Gegensubstrat der Displayvorrichtung von Fig. 8;
Fig. 10 ist ein Ersatzschaltbild einer Aktivmatrixdisplay- Vorrichtung unter Verwendung eines Elements mit drei Anschlüssen; und
Fig. 11 ist ein Ersatzschaltbild des Aktivmatrixsubstrats der Displayvorrichtung von Fig. 10;

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Beispiel 1

Gemäß den Fig. 2A, 2B und 2C enthält das veranschaulichte erfindungsgemäße Inspektionsgerät 20 für Aktivmatrixsubstrate ein transparentes, isolierendes Substrat 1, einen auf dem Substrat 1 hergestellten transparenten, leitenden Film 2, einen auf dem transparenten, leitenden Film 2 ausgebildeten Ausrichtungsfilm 3, eine Polymerfolie 5, die dem Ausrichtungsfilm 3 zugewandt ist, wobei der Flüssigkristall 4 dazwischen eingefügt ist und einen Abstandshalter 6, der so angeordnet ist, daß er die Dicke des Flüssigkristalls 4 konstant hält. Das veranschaulichte Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate wird entsprechend dem Herstellprozeß beschrieben. Als erstes wird der transparente, leitende Film 2 auf dem transparenten, isolierenden Substrat 1 ausgebildet, das aus Glas oder einem beliebigen anderen transparenten Material besteht. Der transparente, leitende Film 2 besteht aus Indiumoxid, Zinnoxid, Indiumzinnoxid oder dergleichen. Wenn ein Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate mit einem Element mit zwei Anschlüssen hergestellt wird, wird der transparente, leitende Film 2 mit der Breite, die derjenigen der Pixelelektrode auf dem zu testenden Aktivmatrixsubstrat entspricht und in derselben Richtung wie die Abrasterleitungen liegt, gemustert. Im Fall der Herstellung eines Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate mit einem Element mit drei Anschlüssen wird der transparente, leitende Film auf der gesamten Oberfläche des Substrats 1 hergestellt.
Der Ausrichtungsfilm 3 wird auf dem transparenten, leitenden Film 2 hergestellt, um Flüssigkristallmoleküle auszurichten.
Der Ausrichtungsfilm 3 wird durch Reiben eines Films erzeugt, der aus einem Harz auf Polyimidbasis, einem Harz auf Polyvinylalkoholbasis, SiO&sub2; oder dergleichen besteht; alternativ wird er durch Dampfniederschlagung von Oxiden wie Siliziumoxid, Fluorid, Metallen wie Au und Al und Oxiden derselben hergestellt. Die Abstandshalter 6 werden so auf dem Ausrichtungsfilm 3 angeordnet, daß sie die Dicke der Flüssigkristallschicht 4 konstant halten. Dann wird um einen Bereich herum, auf dem der Flüssigkristall zu begrenzen ist, eine Abdichtung 7 ausgebildet.
Über dem Substrat, auf dem die Abdichtung 7 ausgebildet ist, wird eine Folie 5 aus einem gestreckten Polymer angebracht. Die Polymerfolie 5 wird dadurch erhalten, daß ein hochpolymerer Film wie ein solcher aus Polycarbonat, Polyestern oder Acrylen gestreckt wird. Die Dicke der Polymerfolie 5 liegt vorzugsweise im Bereich von 1,0 µm bis 100 µm. Wenn die Dicke der Polymerfolie 5 kleiner als 1,0 µm ist, ist ihre Festigkeit verringert. Wenn sie größer als 100 µm ist, kann keine ausreichende Spannung an die Flüssigkristallschicht angelegt werden. Die Flüssigkristallschicht 4 ist zwischen dem Ausrichtungsfilm 3 und der Polymerfolie 5 eingeschlossen. Die Flüssigkristallschicht 4 wird dadurch hergestellt, daß ausreichend Flüssigkristall auf einem transparenten, leitenden Substrat angebracht wird und dann die Polymerfolie 5 auf den Abstandshalter 6 aufgelegt wird. Alternativ ist es möglich, daß die Abdichtung 7 mit einem Einlaß versehen wird, durch den Flüssigkristall in die Abdichtung 7 gegossen wird, wobei der Einlaß im Vakuum durch die Polymerfolie 5 verschlossen wird. Auf diese Weise wird das Inspektionsgerät 20 für Aktivmatrixsubstrate erhalten.
Die Betriebsweise des Inspektionsgeräts 20 für Aktivmatrixsubstrate ist vorzugsweise dieselbe wie die der zu testenden Displayvorrichtung. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist für alle Zwecke ein verdrillt-nematischer Flüssigkristall verwendet. Es wird ein verdrillt-nematischer(TN)Modus verwendet, bei dem der durch die Reiberichtung des Ausrichtungsfilms 3 und die Erstreckungsrichtung der Polymerfolie 5 der Displayvorrichtung bestimmte Verdrillungswinkel 90º beträgt. Bei diesem Beispiel arbeitet das Inspektionsgerät 20 im TN-Modus, da sich eine Flüssigkristalldisplay-vorrichtung unter Verwendung eines zu testenden Aktivmatrixsubstrats normalerweise im TN-Modus befindet. Es ist möglich, dadurch hinsichtlich höheren Kontrasts zu prüfen, daß aus einem größeren Verdrillungswinkel in einem superverdrilltnematischen Modus (STN) Nutzen gezogen wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Beispiel für das Verfahren zum Inspizieren eines Aktivmatrixsubstrats unter Verwendung des Inspektionsgeräts 20 für Aktivmatrixsubstrate beschrieben.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein Aktivmatrixsubstrat 45 der Polymerfolie 5 des Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate gegenüberstehend angeordnet. Es wird das in Fig. 7 dargestellte Aktivmatrixsubstrat 45 verwendet. Die Polymerfolie 5 des Inspektionsgeräts 20 kann in Kontakt mit dem Aktivmatrixsubstrat 45 gehalten werden oder einen vorbestimmten Abstand gegen das Aktivmatrixsubstrat 45 einhalten, der kleiner als 100 µm ist. Wenn der Abstand größer als 100 µm ist, kann keine ausreichende Spannung an die Flüssigkristallschicht angelegt werden. Auf der Außenfläche des Inspektionsgeräts 20 und des Aktivmatrixsubstrats 45 werden Polarisationselemente 21 und 22 angebracht. Anstatt der Polarisationselemente 21 und 22 können Polarisationsplatten verwendet werden. Die Polarisationselemente 21 und 22 werden so angeordnet, daß ihre Polarisationsachsen zueinander 90º oder 0º einhalten.
Beim Inspektionsgerät 20 sind das Aktivmatrixsubstrat 45 und die Polarisationselemente 21 und 22 auf dieselbe Weise wie bei der tatsächlichen Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung angeordnet. Genauer gesagt, sind das isolierende Substrat 1 des Prüfgeräts 20, der transparente, leitende Film 2 und der Ausrichtungsfilm 3 jeweils Gegenstücke zum isolierenden Substrat, der Gegenelektrode und dem Ausrichtungsfilm auf dem Gegensubstrat. Die Flüssigkristallschicht 4 wirkt auf dieselbe Weise wie der Flüssigkristall der Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung.
Wenn bei dieser Anordnung eine simulierende Signalspannung, die ein tatsächliches Treibersignal imitiert, an die Abrasterleitung 35, die Signalleitung 31 auf dem Aktivmatrixsubstrat 45 und dem transparenten, leitenden Film 2 des Inspektionsgeräts 20 angelegt wird, kann das Aktivmatrixsubstrat 45 hinsichtlich jedes Fehlers so geprüft werden, als würde es eine tatsächliche Anzeige in einer Displaytafel ausführen. Ein Beispiel für die Simulationssignale ist in den Fig. 3A bis 3C dargestellt. Fig. 3A zeigt eine simulierende Abrasterspannung, wie sie an die Abrasterleitung 35 auf dem Aktivmatrixsubstrat 45 angelegt wird. Fig. 3B zeigt eine simulierende Signalspannung, wie sie an die Signalleitung 31 angelegt wird. Fig. 30 zeigt die an den transparenten, leitende Film 2 angelegte Spannung.
Wenn, wie in den Fig. 3A bis 3C dargestellt, ein Simuliersignal an die Abrasterleitung 35, die Signalleitung 31 und den transparenten, leitenden Film 2 ausgegeben wird, speichert eine normale Pixelelektrode 33 elektrische Ladung über den TFT 40 im EIN-Zustand ein und fährt damit fort, die elektrische Ladung aufrechtzuerhalten, nachdem der TFT 40 abgeschaltet ist. Es existieren Beziehungen zwischen den folgenden Potentialdifferenzen und Kapazitäten, d.h. der Potentialdifferenz VLC zwischen dem Ausrichtungsfilm 3 und der Polymerfolie 5, der Potentialdifferenz V zwischen der Pixelelektrode 33 und dem transparenten, leitenden Film 2, der Kapazität CMA' des Ausrichtungsfilms 3, der Kapazität CLC' der Flüssigkristallschicht 4, der Kapazität CPS' der Polymerfolie 5 und der Kapazität CAIR des Luftspalts zwischen der Polymerfolie 5 und dem Aktivmatrixsubstrat:
VLC = V / [CLC((1 / CMA) + (1 / C) + (1 / CAIR)) + 1] (1)
Diese Potentialdifferenz VLC ändert die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, und dann, wenn die normalen Pixelelektroden 33 fehlerfrei sind, besteht keine Schwierigkeit hinsichtlich der durch sie bewirkten Anzeige. Wenn jedoch die Pixelelektroden irgendwelche Fehler wie Unterbrechungen und/oder Lecks der Abrasterleitungen 35 oder der Signalleitungen 31, einen fehlerhaften TFT 40 und/oder ein Leck aus den Pixelelektroden 33 aufweisen, können diese Fehler leicht durch eine visuelle Prüfung oder eine CCD-Kamera aufgefunden werden.

Beispiel 2

Dieses Ausführungsbeispiel dient dazu, zu verhindern, daß die Fehlerinspektionsfähigkeit abhängig von Schwankungen der an die Pixelelektroden und die transparenten Elektroden angelegten Spannungen beeinträchtigt wird. Die angelegte Spannung wird über die Schichten verteilt. Im Ergebnis wird die Amplitude von Änderungen hinsichtlich der an den Flüssigkristall angelegten Spannung kleiner als diejenige der Änderungen der an die Pixelelektroden und die transparenten Elektroden angelegten Spannung.
Genauer gesagt, besteht die Polymerfolie 5 aus einer Folie aus einem photoleitenden Polymer, wie in Fig. 2C dargestellt, die dadurch erhalten wird, daß eine photoleitende, hochmolekulare Verbindung, die aus einer aromatischen, heterozyklischen Verbindung wie Carbazol besteht, wobei ein polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff wie Anthracen oder ein photoleitendes Radikal wie Arylamin an der Seitenkette oder der Hauptkette des Makromoleküls wie Polyvinylcarbazol hinzugefügt ist, gestreckt wird. Es ist bevorzugt, daß die Dicke der photoleitenden Polymerfolie 5 im Bereich von 1,0 µm bis 100 µm liegt. Wenn die Dicke der photoleitenden Polymerfolie 5 kleiner als 1,0 µm ist, ist ihre Festigkeit verringert. Wenn die Dicke größer als 100 µm ist, wird die optische Durchlässigkeit zur Fehlerinspektion ungeeignet.
Die Polarisationselemente 21 und 22 werden so angeordnet, daß ihre Polarisationsachsen 90º zueinander einhalten. Bei diesem Beispiel können die Polarisationselemente 21 und 22 durch Polarisationsplatten ersetzt werden.
Wenn bei dieser Anordnung das Aktivmatrixsubstrat 45 durch das Polarisationselement 22 hindurch mit Licht von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) beleuchtet wird, durchdringt das meiste Licht die Abrasterleitungen 35 und die Signalleitungen 31 nicht und erreicht die photoleitende Polymerfolie nicht, und nur ein Teil desselben erreicht die Polymerfolie 5 durch einen von den Abrasterleitungen 35 und den Signalleitungen 31 umschlossenen rechteckigen Bereich hindurch. Im Ergebnis ist es nur dieser dem rechteckigen Bereich entsprechende Teil der Polymerfolie 5, der leitend wird.
Wenn bei dieser Anordnung eine simulierende, ein Ansteuersignal imitierende Signalspannung, wie in den Fig. 3A bis 3C dargestellt, an die Abrasterleitung 35, die Signalleitung 31 und den transparenten, leitenden Film 2 angelegt wird, wird das Aktivmatrixsubstrat 45 hinsichtlich jedes beliebigen Fehlers so inspiziert, als würde es tatsächlich innerhalb einer Displaytafel anzeigen. Wenn beim Inspizieren hinsichtlich eines Fehlers das simulierende Signal an die Abrasterleitung 35, die Signalleitung 31 und den transparenten, leitenden Film 2 angelegt wird, speichern normale Pixelelektroden elektrische Ladung ein und arbeiten normal über die im EIN-Zustand befindlichen TFTs 40. Die Pixelelektroden fahren damit fort, die elektrische Ladung aufrechtzuerhalten, nachdem die TFTs 40 abgeschaltet sind. Die Potentialdifferenz VLC zwischen der Potentialdifferenz am Ausrichtungsfilm 3 und der Potentialdifferenz an der photoleitenden Polymerfolie 5 ist durch die folgende Gleichung repräsentiert, in der V die Potentialdifferenz zwischen der Pixelelektrode 33 und dem transparenten, leitenden Film 2 ist und CMA, CLC und CAIR die Kapazität des Ausrichtungsfilms 3, die Kapazität der Flüssigkristallschicht 4 bzw. die Kapazität des Luftspalts zwischen der Polymerfolie 5 und dem Aktivmatrixsubstrat 45 sind:
VLC = V / [CLC((1 / CMA) + (1 / CAIR)) + 1] (2).
Diese Potentialdifferenz ändert die Ausrichtung der Flüssigkristalimoleküle, und wenn die Pixelelektroden 33 keinen Fehler aufweisen, existiert kein Problem hinsichtlich der durch die Pixelelektroden 33 erzielten Anzeige. Wenn jedoch die Pixelelektroden irgendeinen Fehler wie eine Unterbrechung und/oder ein Leck zwischen den Abrasterleitungen 35 und/oder den Signalleitungen 31 oder einen fehlerhaften TFT 40 aufweisen, können diese Fehler leicht durch eine visuelle Prüfung oder eine CCD-Kamera erkannt werden.
Dieses Beispiel demonstrierte, daß kein Spannungsabfall auftritt, da die photoleitende Polymerfolie 5 durch Bestrahlung mit Licht von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) elektrisch leitend wird. Wenn eine nichtleitende Polymerfolie verwendet wird, tritt auf Grund der begrenzten Kapazität der Polymerfolie 5 ein Spannungsabfall auf, was zu einem kleinen Wert von VLC in der Gleichung (1) führt. In vorteilhafter Weise ermöglicht es dieses Beispiel, die an die Flüssigkristallschicht 4 gelegte Spannung VLC zu erhöhen, so daß guter Kontrast hinsichtlich der Differenz bei der optischen Modulation der Flüssigkristallschicht 4 zwischen einer normalen Pixelelektrode und einer fehlerhaften Pixelelektrode vorliegt.

Beispiel 3

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 sowie 6A und 6C wird ein weiteres Beispiel hinsichtlich des Aufbaus und des Herstellprozesses beschrieben.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, umfaßt das veranschaulichte Inspektionsgerät 20 ein transparentes, leitendes Substrat 100, einen transparenten, leitenden Film 101, Flüssigkristalischichten 102 und eine Polymerfolie 103. Dieses Inspektionsgerät wird wie folgt hergestellt.
Der transparente, leitende Film 101 wird durch Abscheiden von Indiumoxid, Zinnoxid, Zinn oder dergleichen auf dem transparenten, isolierenden Substrat 100 hergestellt. Wenn ein Element mit zwei Anschlüssen verwendet wird, wird der transparente, leitende Film 101 gemustert, um Abrasterleitungen als aktive Elemente auszubilden. Wenn ein Element mit drei Anschlüssen verwendet wird, kann der transparente, leitende Film 101 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 100 hergestellt werden.
Dann wird die aus einem hochpolymeren Flüssigkristall vom Dispersionstyp bestehende Flüssigkristallschicht 102 auf dem leitenden Film 101 hergestellt, wie es in Fig. 6B dargestellt ist. Die Flüssigkristallschicht 102 wird durch ein Verfahren hergestellt, bei dem eine Lösungsmischung wie eine chloroformlösung, ein transparentes Harz wie Polymethacrylat (PMMA) und Flüssigkristall auf das Substrat aufgetragen und dann ausgeheizt wird. Alternativ wird ein Gemisch aus einer bei UV-Einstrahlung polymerisierenden Verbindung wie einem bifunktionalen Acrylat und einem Flüssigkristall auf das Substrat aufgetragen und mittels UV-Licht verfestigt. Dann wird, wie es in Fig. 6C dargestellt ist, die Polymerfolie 102 mit einer Dicke von 1,0 µm bis 100 µm, wie erwünscht, auf der Flüssigkristallschicht 102 ausgebildet. Diese Polymerfolie 103 wird durch Schleuderbeschichten, durch Ausheizen oder dadurch hergestellt, daß ein aus einer hochpolymeren Verbindung wie Polycarbonat, Polyester oder Acrylen bestehender Film an der Flüssigkristallschicht 102 zur Anhaftung gebracht wird. Wenn eine bei UV-Einstrahlung polymerisierende Verbindung verwendet wird, kann die sich ergebende Polymerfolie 103 durch Einstrahlen von Licht verfestigt werden.
Nachfolgend wird ein Fehlerinspektionsverfahren unter Verwendung des Inspektionsgeräts für Aktivmatrixsubstrate beschrieben, wobei das Aktivmatrixsubstrat ein Element mit drei Anschlüssen (Fig. 7) verwendet, das auf dieselbe Weise hergestellt wurde, wie es in Fig. 11 dargestellt ist.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wird das Inspektionsgerät 201 mit der Flüssigkristallschicht 102 mit Polymerdispersion nach unten so angeordnet, daß es der auf dem Aktivmatrixsubstrat 202 ausgebildeten Pixelelektrode, ohne Gegensubstrat, gegenübersteht, wobei der Zwischenraum zwischen der Pixelelektrode 203 und dem Inspektionsgerät 201 zwischen 0 µm und 100 µm eingestellt ist. Die Lichtquelle 205 ist unter dem Aktivmatrixsubstrat 202 und an der Rückseite vorhanden. Diese Anordnung bildet denselben Aufbau wie eine Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung. Auf diese Weise wirkt der transparente, leitende Film 101 des Inspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate als Gegenelektrode einer Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung, wodurch gewährleistet ist, daß die Fehlerinspektion auf dieselbe Weise wie dann ausgeführt werden kann, wenn Displaytafeln zusammengebaut sind, und zwar durch Anlegen einer simulierten Signaispannung als Ansteuersignal an jede Elektrode.
Die Displayinspektion wird dadurch ausgeführt, daß eine Signalspannung, z. B. eine solche wie in den Fig. 3A bis 3C dargestellt, an eine Abrasterleitung 206 auf dem in Fig. 7 dargestellten Aktivmatrixsubstrat 202, eine Signalleitung 207 und den transparenten, leitenden Film 101 des Inspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate angelegt wird, um dadurch die Pixelelektrode 203 zu laden. Die elektrische Ladung wird während des AUS-Zustands des Dünnfilmtransistors 208 (Fig. 7) in der Pixelelektrode 203 aufrechterhalten. Dabei wird die Potentialdifferenz V zwischen der transparenten, leitenden Elektrode 101 des Inspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate und der Pixelelektrode 203 über die Flüssigkristallschicht 102, die Polymerfolie 103 und den Luftspalt zwischen der Polymerfolie 103 und der Pixelelektrode 203 des Aktivmatrixsubstrats 202 verteilt. Bei diesem Beispiel kann, da ein Polymerflüssigkristall vom Dispersionstyp verwendet ist, die Herstellung von Ausrichtungsfilmen weggelassen werden. Die Potentialdifferenz VLC zwischen den entgegengesetzten Enden der Flüssigkristallschicht 106 ist durch die folgende Gleichung (3) ausdrückbar, in der CLC, CPS und CAIR Kapazitätswerte zwischen den entgegengesetzten Enden der Flüssigkristallschicht 102, der Polymerfolie 103 bzw. der Luftspalte sind:
VLC = V / {CLC[(1 ( CPS) + (1 / CAIR)] + 1} (3).
Diese Potentialdifferenz ändert die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle entsprechend der Potentialdifferenz VLC. Da die Potentialdifferenz der Pixelelektrode 203 abhängig davon variiert, ob jeder Dünnfilmtransistor 208 oder jedes Pixel 209 funktioniert oder fehlfunktioniert, ändert die normale oder die anomale Funktion die Potentialdifferenz V, die die Potentialdifferenz VLC ändert. Diese Änderung moduliert die optischen Eigenschaften des Tnspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate. Der Modulationsgrad wird mittels einer visuellen Prüfung oder einer CCD-Kamera erfaßt. Auf diese Weise wird jeder TFT dahingehend untersucht, ob er normal arbeitet oder nicht.
Für die Polymerfolie 103 des oben angegebenen Inspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate kann ein photoleitendes Polymermaterial, das bei Einstrahlung sichbaren Lichts leitend wird, verwendet werden, z. B. eine aromatische, heterozyklische Verbindung wie Carbazol, das mit einem polyzyklischen, aromatischen Kohlenwasserstoff wie Antrazen vermischt ist, oder mit einer photoleitenden Base wie Acrylamin an der Seitenkette oder der Hauptkette des hochpolymeren Stoffs wie Polyvinylcarbazol. Wenn diese Materialien verwendet werden, wird ein mit Licht von der Rückseite (von unten) des Aktivmatrixsubstrats 202 beleuchteter Abschnitt, d.h. der Abschnitt der der Pixelelektrode 203 zugewandten Polymerfolie 103 leitend. Die Potentialdifferenz VLC ist durch die folgende Gleichung repräsentiert:
VLC = V / [(CLC / CAIR) + 1] (4).
Ein Vorteil des Beispiels 3 ist der, daß das Änderungsverhältnis zwischen der Potentialdifferenz VLC und der Potentialdifferenz V erhöht ist. Die Empfindlichkeit des Inspektionsgeräts 201 für Aktivmatrixsubstrate ist in vorteilhafter Weise erhöht.
Wenn die Größe eines Anzeigeteils des Aktivmatrixsubstrats, wie zu untersuchend, größer als das Inspektionsgerät 20 für Aktivmatrixsubstrate ist, wird das Inspektionsgerät 20 Fleck für Fleck verstellt, um die gesamte Inspektionsfläche des Displays abzudecken.
Wenn ein Aktivmatrixsubstrat unter Verwendung eines Elements mit zwei Anschlüssen untersucht wird, ist es bevorzugt, daß das Inspektionsgerät einen transparenten, leitenden Film 2 aufweist, der über dieselbe Breite wie die Pixelelektrode auf dem zu untersuchenden Aktivmatrixsubstrat und ein Muster in derselben Richtung wie derjenigen der Abrasterleitung verfügt. Das Aktivmatrixsubstrat wird dadurch hinsichtlich jedes Fehlers untersucht, daß ein Simuliersignal als Ansteuersignal angelegt wird. In diesem Signal kann das Aktivmatrixsubstrat mit einem Signal verwendet werden, das das für ein tatsächliches Display verwendete Ansteuersignal simuliert.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, können jegliche Fehler in einem Aktivmatrixsubstrat leicht dadurch inspiziert werden, daß das Inspektionsgerät und das Inspektionsverfahren gemäß der Erfindung verwendet werden. Wenn ein Fehler im Aktivmatrixsubstrat aufgefunden wird, wird der anschließende Produktionsprozeß angehalten, wodurch die Kosten durch das Vermeiden von Materialvergeudung verringert werden.
Es ist zu beachten, daß dem Fachmann verschiedene andere Modifizierungen ersichtlich sind und von ihm leicht ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist:

- ein transparentes, isolierendes Substrat (1; 100);

- einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten transparenten, leitenden Film (2; 101);

- eine Polymerfolie (5; 103); und

- eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem leitenden Film und der Polymerfolie angeordnet ist;

- wobei die Polymerfolie an der Außenfläche des Inspektionsgeräts angeordnet ist, so daß diese Polymerfolie benachbart zum zu untersuchenden Aktivmatrixsubstrat (45; 202) so angeordnet werden kann, daß sie der die Pixelelektroden tragenden Oberfläche des Aktivmatrixsubstrats zugewandt ist.

2. Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate nach Anspruch 1, ferner mit einer Abstandshaltereinrichtung (7) zum Aufrechterhalten des Zwischenraums zwischen dem leitenden Film und der Polymerfolie.

3. Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem Ausrichtungsfilm (3), der auf dem transparenten, leitenden Film ausgebildet ist, wobei die Flüssigkristallschicht (4) zwischen dem Ausrichtungsfilm und der Polymerfolie (5) eingebettet ist.

4. Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkristallschicht (102) eine Polymerflüssigkristallschicht vom Dispersionstyp ist, die auf dem transparenten, leitenden Film (101) ausgebildet ist.

5. Inspektionsgerät für Aktivmatrixsubstrate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Polymerfolie (5; 103) photoleitend ist.

6. Verfahren zum Inspizieren von Fehlern in einem Aktivmatrixsubstrat (45; 202), dadurch gekennzeichnet, daß es das in einem der Ansprüche 1 bis 5 dargelegte Inspektionsgerät (20; 201) verwendet und es folgende Schritte umfaßt:

- Anordnen des zu untersuchenden Aktivmatrixsubstrats benachbart zum Inspektionsgerät in solcherweise, daß die Pixelelektrdden tragende Oberfläche des Aktivmatrixsubstrats der Polymerfolie (5; 103) des Inspektionsgeräts zugewandt ist;

- Anlegen einer Spannung zwischen eine Pixelelektrode (33; 203) des Aktivmatrixsubstrats und den leitenden Film (2; 101) des Inspektionsgeräts; und

- Inspizieren der elektrischen Modulation der optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschicht (4; 102) des Inspektionsgeräts.

7. Verfahren zum Inspizieren von Fehlern in einem Aktivmatrixsubstrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es das in Anspruch 5 dargelegte Inspektionsgerät verwendet und das Verfahren das Belichten der Polymerfolie (5; 103) mit Licht beinhaltet.

8. Aktivmatrix-Inspektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 - 5, bei dem die Polymerfolie (5; 103) eine Dicke zwischen 1 µm und 100 µm aufweist.