KR0168440B1

KR0168440B1 - 전자광학을 이용한 전압 영상시스템

Info

Publication number: KR0168440B1
Application number: KR1019910002421A
Authority: KR
Inventors: 제이.헨리 프랑소와
Original assignee: 제이.헨리 프랑소와; 포톤 다이나믹스 인코포레이티드
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1999-03-20
Also published as: WO1991012534A1; IE910514A1; JPH06213975A; KR910015859A; US5097201A

Abstract

테스트되는 패널의 다수 전압 테스트 점에서 표면에 걸친 전압분포의 이차원 영상이 전자광학 모듈레이터를 통하여 광학에너지의 비임으로 표면을 밝게함으로써 추출되는데, 여기에서 모듈레이터는 테스트되는 패널의 표면상의 전압이 테스트되는 패널의 표면상에서 공간적으로 대응하는 전압상태를 직접나타내는 이차원적 공간 종속 파우워 변조 영상을 직접 만들도록 사용하기 위한 영역 광학 감지기(카메라)를 통하여 관찰될 수 있는 광학에너지에서의 파우워변조를 일으키기 위하여 길이방향의 탐침모양을 허용하도록 배치된다. 표면혼선은 모듈레이터의 면을 테스트되는 패널에서 전압위치의 간격보다 테스트되는 패널에 더 가깝게 둠으로써 최소화된다. 장치는 통과 모드 또는 반사모드에서 작동될 수 있다.

Description

전자광학을 이용한 전압 영상 시스템

제1도는 본 발명의 제1실시예의 블럭 다이어그램.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 블럭 다이어그램.

제3도는 테스트되는 패널에 인접한 전자광학 수정의 측단면도.

제4도는 제3도와 관련된 예시적인 공간 전압 분포의 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전압 영상 시스템 20 : 광학에너지 소오스

26 : 편광필터 35 : 반사코팅

38 : 공통 전압 44 : 지연수단

48 : 카메라 50 : 비임 스플리터

본 발명은 전압을 전자광학적으로 감지하는 것에 관한 것으로, 특히 표면상에 있는 다수 전압 소오스 위치의 함수로서 전압을 전자광학적으로 감지하는 것에 관한 것이다. 구조의 완전함을 진단하기 위하여 인쇄회로 기판, 집적회로 웨이퍼(페키지가 있던없던 상관없이), 또는 액정 디스플레이 패널과 같은 전압발생 표면으로부터 전압정보를 테스트하고 알아낼 수 있는 것이 점점 필요해지고 있다. 본 전자 테스트 시스템은 평방 인치당 약 100개의 노드(node)를 넘지 않는 노드밀도를 가지는 패널(테스트되는 패널 또는 PUT) 또는 회로기판을 테스트할 수 있는 기술을 가지고 있다.

액정 디스플레이 패널의 테스트와 같은 어떤 응용은 전자광학 기술과 같은 비접촉 감지기술로 가장 잘 실행된다. 그러나, 이러한 패널은 박막 트랜지스터가 유리표면에 직접 증착되어 있어, 투명한 산화 인듐 주석(ITO)과 같은 도전성 픽셀을 가지므로 깨지기 쉽다. 그러한 패널은 또한 증착된 구조를 덮는 부가적 절연층을 가질 수 있는데, 패널상에 선택위치 전압탐침을 두는 것이 불가능하다. 그러므로, 이러한 패널상에 접촉 테스팅을 하는 것은 비현실적이다. 그렇지만, 현재 및 계획된 생산방법과 전략은 그러한 패널의 각 픽셀이 그 전압에 대한 여러 조건하에서 전압을 측정할 능력 뿐만 아니라 전압상태를 변경시킬 능력을 위해 테스트되는 것을 요구한다. 현재의 기술상태는 그러한 구조를 위한 테스트 기술을 제공하지 않는다.

전압발생장치의 선택된 노드를 일렬로 테스트하기 위한 전자광학장치를 사용하는 것이 알려져 있다. 미합중국 특허번호 제4,875,006 호 및 제4,862,075 호가 참고되어 있다. 그러한 특허들의 주제가 여기에 통합되어 있고 그의 일부로 된다. 그속에, 단일 광 비임의 사용은 광 비임을 제어하는 유일한 센서/레이저 배열을 이용하는 개개의 센서노드를 일렬로 액세스하도록 기술하고, 여기에서 포켈스 쎌 모듈레이터는 전압에 의하여 표면에 생긴 국부 전장(電場)을 감지할 전자광학 포켈스 효과를 사용한다. 그러한 공지의 장치는 음향-광학 디플렉터(deflector) 또는 x-y 스테이지(x-y stage)와 같은 스캐닝 기술에 의한 비임의 제어를 요구한다. 이리하여 공지의 시스템은 단일 비임의 직렬 데이타 추출에 한정된다.

본 발명에 따라, 테스트되는 펜널의 다수 전압 테스트 점에서 표면에 걸친 전압 분포의 이차원적 영상은 NCAP 모듈레이터 또는 다른 액체분산의 중합체-기저장치와 같은 전자광학 변조수단을 통하여 광학에너지의 입력 비임으로 표면을 밝게 함으로써 추출된다. 여기에서, 광학 모듈레이터는 길이 방향 탐침검사 구조를 허용하도록 배치되어 테스트하에 있는 패널의 표면상에 공간적으로 대응하는 전압상태를 직접 나타내는 이차원 공간 종속 파워 변환영상을 직접 만들도록 사용되는 영역 광학 감지기(카메라와 같은)를 통하여 관찰될 수 있는 광학에너지에서 파워 변조를 일으킨다. 표면 혼선은 테스트되는 패널에서 전압위치의 간격보다 테스트되는 패널에 더 가깝게 광학 모듈레이터의 면을 둠으로써 최소화된다. 장치는 통과(pass-through)모드에서 또는 반사(reflective)모드에서 작동될 수 있다. 통과모드에서, 영상은 테스트되는 투명패널을 통하여 감지된다. 반사모드에서, 전자광학 모듈레이터를 통하여 2-통과(2-pass)반사에서 광 파우어가 관찰된다. 카메라 또는 다른 영상 감지기는 공간영상을 검출하기 위한 기구로서 사용될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 작동되는 장치는 레이저와 같은 광학에너지 소오소, 테스트되는 패널에 더 가깝게 놓여질 때 NCAP(nematic curvilinear aligned phase) 또는 PDLC(polymer dispersed liquid crystal)에 존재하는 광분산 효과와 같은 전자광학 효과를 나타내는 전자광학 감지기(광 모듈레이터), 및 공간적으로 변조되고 확장된 편광 비임을 공간적으로 관찰하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명은 고밀도 집적회로의 비침습성 테스트 및 전기적 인터페이스와 연결하기 전에 액정 디스플레이(LCD)를 테스트하는데 특별히 적용된다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.

제1도 및 제2도는 테스트되는 패널(PUT)(14,16)의 표면(14)상의 다수위치(12)에서 전압을 관찰하기 위한 전압영상 시스템(10 또는 10')의 두 실시예를 보여준다. 제3도는 시스템(10) 일부의 상세를 보여준다. PUT(14)은 관심의 파장에서 광학에너지에 투명한 패널이고 PUT(16)은 광학에너지에 불투명할 수 있는 패널이다. PUT(14)은 실리콘 칩 등일 수 있고, PUT(16)은 액정 디스플레이(LCD) 패널일 수 있다. 어떤 경우에서도 PUT(14 또는 16)은 판넬(14 또는 16)의 표면(14)상의 선택된 위치에서 전압을 만들도록 어떤 식으로 파워의 소오스(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.

전압을 조사하기 위하여, 먼저 제논, 소디움, 수정 할로겐 램프, 펄스성 또는 연속적인 레이저 등과 같은 광학에너지 소오스(20)가 있다. 소오스 광학에너지는 소오스 비임(22)과 통하게 되고, 비임 확장기(28)로 확장되고 평행하게 될 수 있는 광학 입력 비임(24)을 만들도록 처리된다. 이러한 목적을 위하여, 소오스 비임을 입력 비임(24)으로 확장시키고 평행시키도록 렌즈, 거울 또는 광섬유 시스템(28)이 제공될 수 있다. 바람직하게, 평행하게 된 입력 비임은 어떤 상수 또는 적어도 공지의 파워 밀도 단면을 갖는다.

입력 비임은 특정형태, 구조 및 원자 또는 분자축 방향의 전자광학 모듈레이터 수단(30 또는 31)으로 안내된다. 적당한 모듈레이터(30)는 NCAP 또는 PCLD 필름으로 제조된 모듈레이터일 수 있다. 이러한 파워 모듈레이터(30)는 중합체 매트릭스(polymer matrix)로 캡슐화된 액정의 작은 물방울의 광분산 성질을 이용한다. 캡슐화 구조는 액정분자의 곡선정렬을 만들고, 이렇게 정렬된 위상은 원하는 대로 제어된 전장에 의하여 광학적으로 절환될 수 있다. 그러므로, 장치는 높은 광분산상태로부터 높은 송신상태로 절환된다. 두 개의 상태 사이의 장치에 바이어스를 가하여 모듈레이터가 전압 전달함수에 따라 대략적인 선광(linear light)을 나타나게 한다. 전자광학 모듈레이터 수단(30)은 이후에 설명되는 것처럼 길이방향의 탐침모양을 허용하도록 제1면(32)과 맞은편의 제2면(34)을 갖는다. 제1면(32)는 산화 인듐 주석(ITO)과 같이 투명하고 전기적으로 접지와 같은 공통전압에 연결된 전도성 코팅(36)을 갖는다. 모듈레이터 수단(30)(제1도)의 제2 표면(34)은 PUT(16)을 통하여 입력 비임의 송신을 허용하도록 투명하다. 모듈레이터(31)(제2도)의 제2면(34)은 고반사의 비전도성 코팅(33)을 갖는데, 이는 입력 비임(24)의 역반사를 만든다. 제2면(34)은 PUT(16 또는 18)의 표면(14)의 영역(40)에 인접하도록 배지된다. 모듈레이터 수단(30)은 PUT(16 또는 18)의 표면(14)의 영역에 매우 인접한 모듈레이터 수단(30 또는 31)의 위치에서 제2면(34)에 충돌하도록 제1면(32)을 통해 모듈레이터로 이끌어진 입력 비임(24)의 적어도 일부를 차단하도록 배열된다. 표면(14)에 또는 그 근처에 있는 위치(12)에서의 전압은 모듈레이터 수단(30)과 상호작용하여 전압의 위치(12)와 일직선인 입력 비임(24)의 광학 파워 송신에 변화를 일으킨다. 이것은 입력 비임과 출력 비임(42)의 평행하게 된 배열에서 공간 종속 변화로서 관찰될 수 있는데, 그 변화는 표면(14)상의 위치(12)에서의 전압에 비례한다.

제4도는 제2면(34)상에 반사코팅(33)을 갖는 형태의 모듈레이터 수단(31)과 PUT(18) 사이의 상호작용을 나타낸다. 반사코팅은 유전체코팅 또는 유전체층일 수 있으며, 기체, 고체 또는 액체 갭(gap)이 제2면(34)과 표면(14) 사이에 존재한다고 가정된다. 동작에 있어서, 각 위치(12)의 전장(E-field)은 바람직하게 점(12)에서의 전압에 직접적이고 정확히 비례하여 각각의 점(12)과 평행 배열로 광 비임의 분산 또는 흡수성질에 변화를 일으키는 모듈레이터 수단(31)을 관통한다. 전압(V1)은 파워 변조에서 정의변화를 일으킨다. 전압(V2)은 파워 변조에서 부의 변화를 일으킨다. 전압(V3)은 파워 변조에 정이면서 극단적인 변화를 일으킨다. 파워 변조는 위치의 함수이며, 모듈레이터(31)의 제1면에서 표면(14)과 접지된 도전성 코팅(36) 사이의 전압차에 직접 비례한다. 그러므로, 모듈레이터를 빠져나오는 비임(이 예에서, 모듈레이터를 지나는 두 개의 통로를 만들었다)은 코팅(36)의 기준에 대하여 각 점(12)에서의 전압에 관한 정보를 운반하는 공간적으로 변조된 광 파워를 담고 있다.

제2면(34)과 표면(14) 사이의 간격은 제어되고, 바람직하게는 단락과 같은 부작용, 열전달 또는 응력에 의한 기계적 비틀림을 일으키지 않고 실제와 가깝다. 간격의 선택은 신호 대 잡음, 특히 인접한 전압점에 의하여 만들어진 전장으로부터 혼선의 원인인 잡음의 비를 최소화하도록 만들어진다. 특히 전압의 소오스가 픽셀영역(제4도에서 112)으로서 정해진 영역인 LCD패널에 적용될 수 있는 유용한 법칙은 표면(14)에 대하여 위치(12) 사이의 거리 이하에, 바람직하게는 픽셀영역의 직경이 30% 이하에 모듈레이터의 제2면(34)을 두는 것이다. 간격은 가동성의 테이블 배열(도시되지 않음)과 같은 기계적 포지셔너(positioner)에 의하여 제어될 수 있다.

그러한 정보를 추출하기 위하여, 전압을 분석하도록 출력 비임(42)을 가로지른 영상에서 변조의 변화를 검출하기 위한 수단이 제공된다. 제1도 및 제2도를 참조하면, 검출기는, 예를 들어 촛점렌즈(4b)를 통하여 광을 수신하는 감지 카메라(48)와 같은 수단을 포함하는데, 이는 카메라에 의하여 보여지는 것처럼 전압크기에 대응하는 특징을 갖는 두 개의 차원으로 관찰 가능한 맵을 만들기 위한 공간 종속 파워 변조를 차단시킨다. 그외에, 영상 처리는 카메라(48)에 의하여 잡혀진 양자화된 영상포멧으로 조작을 통하여 신호 대 잡음비를 향상시키는데 사용될 수 있다(디지탈 영상조직은 공지의 기술이다).

제1도에 보여진 것처럼, 단일통과 시스템에서 영상은 정렬되어 있다. 제2도에 보여진 것처럼, 다수통과 시스템에서 감도는 모듈레이터를 통하여 비임을 통과시킴으로써 두 배로 향상될 수 있다. 출력 비임(42)은 비임 스플리터(50)에 의하여 동일 직선상에 있는 입력 비임(24)으로부터 분리된다. 또 다른 방법으로서, 입사하는 방사선에 수직이 되지 않도록 위상 모듈레이터(31)의 반사표면(33)을 향하게 함으로써 입력 비임과 출력 비임이 분리될 수 있다. 이리하여 출력 비임(42)은 반사때 분리되어 비임 스플리터는 요구되지 않는다.

본 발명은 특정한 실시예를 참조하여 기술되어 왔다. 다른 실시예는 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 다수 양자 웰(Well) 전자흡수 모듈레이터가 사용되어질 수 있다. 그러므로, 덧붙여진 청구범위에서 나타내진 것을 제외하고 본 발명은 제한되지 않는다.

Claims

테스트되는 패널 표면상의 다수 위치에서 전압을 관찰하는 장치에 있어서, 광학에너지를 발생시키는 수단; 어느 분극상태의 입력 비임으로 상기 광학에너지를 이끄는 수단; 제1면과 길이방향 탐침검사 구조를 허용하는 방향의 마주보는 제2면을 가진 전자광학 모듈레이터 수단을 포함하는데, 상기 1면은 공통 전압에 전기적으로 결합된 도전성 코팅을 가지며 상기 제2면은 테스트되는 상기 패널 표면의 한 영역에 인접하도록 배치되며, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 상기 입력 비임을 따라 출력 비임에서 공간 종속변조를 일으키기 위하여 상기 표면의 영역에 인접한 상기 제2면에 충돌하도록 상기 모듈레이터 수단으로 상기 제1면을 통과하여 들어오는 상기 입력 비임의 적어도 일부를 차단하게 배치되며, 상기 변조는 표면상에 있는 위치에서의 전압에 비례하며; 및 상기 표면상에 있는 전압을 분석하기 위하여 상기 출력 비임과 교차하여 상기 변조를 영상으로 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 상기 표면을 통하여 상기 출력 비임을 전달하고, 상기 표면은 광학에너지가 오직 한 번만 상기 전자광학 모듈레이터 수단을 통과하도록 상기 출력 비임을 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자광학 모듈레이터 수단의 상기 제2면은 상기 입력 비임과 상기 출력 비임이 상기 전자광학 모듈레이터 수단을 각각 지나도록 광학적으로 반사되는 코팅을 가지며, 상기 출력 비임을 상기 입력 비임과 분리시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 입력 비임 및 상기 출력 비임은 동일 직선상에 있고, 상기 분리 수단은 비임 스플리터인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 위치에서의 전압에 의해 만들어진 전장 사이의 누화를 최소화하기 위하여 상기 위치 사이의 간격이 상기 표면과 상기 제2면 사이의 간격 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 변조는 파워 변조이며, 상기 검출수단은: 전압크기에 대응하는 형태를 갖는 관찰가능한 맵을 발생시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 맵 발생수단은 카메라인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서. 상기 전자광학 변조수단은 수정인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자광학 변조수단은 액정인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자광학 변조수단은 중합체가 분산된 액정인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자광학 변조수단은 고체수정인 것을 특징으로 하는 장치.
테스트되는 패널 표면상의 다수 위치에서 동시에 전압을 관찰하는 장치에 있어서, 광학에너지를 발생시키는 광소오스; 제1면과 길이방향 탐침검사 구조를 허용하는 방향의 마주보는 제2면을 가진 전자광학 모듈레이터 수단을 포함하는데, 상기 제1면은 공통전압에 전기적으로 결합된 도전성 코팅을 가지며 상기 제2면은 테스트되는 상기 패널 표면의 한 영역에 인접하도록 배치되며, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 상기 입력 비임을 따라 출력 비임에서 공간 종속 분극변화를 일으키기 위하여 상기 표면의 영역에 인접한 상기 제2면에 충돌하도록 상기 모듈레이터 수단으로 상기 제1면을 통과하여 들어오는 상기 입력 비임의 적어도 일부를 차단하게 배치되며, 상기 분극변화는 표면상에 있는 위치에서의 전압에 비례하며; 및 상기 표면상의 전압을 분석하기 위하여 전압크기에 대응하는 형태를 갖는 관찰가능한 맵을 만들기 위해 상기 공간종속 파워 변환을 차단하도록 배치된 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 상기 표면을 통하여 상기 출력 비임을 전달하고, 상기 표면은 광학에너지가 상기 전자광학 모듈레이터 수단을 통하여 오직 한번만 통과하도록 상기 출력 비임을 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 전자광학 모듈레이터 수단의 상기 제2면은 상기 입력 비임과 상기 출력 비임 각각이 상기 전자광학 모듈레이터 수단을 통과하도록 광학적 반사코팅을 가지며, 상기 장치는 상기 입력 비임과 상기 출력 비임을 분리시키기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 분리수단은 광학에너지를 분할하기 위한 비임 스플리터인 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 위치 사이의 간격은 상기 위치에서의 전압에 의하여 발생된 전장사이의 누화를 최소화하도록 상기 표면과 상기 제2면 사이의 간격보다 더 큰 것을 특징으로 하는 장치.
테스트되는 패널 표면상의 다수 위치에서 전압을 관찰하는 방법에 있어서, 기지의 분극상태의 광학에너지의 입력 비임을 전자광학 모듈레이터 수단으로 보내는 단계를 포함하는데, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 제1면과 길이방향 탐침검사 구조를 허용하는 방향의 마주보는 제2면을 가지며, 상기 제1면은 공통전압에 전기적으로 결합된 도전성 코팅을 가지며 상기 제2면은 테스트되는 상기 패널 표면의 한 영역에 인접하도록 배치되며, 상기 전자광학 모듈레이터 수단은 상기 입력 비임을 따라 출력 비임에서 공간 종속 변조를 일으키기 위하여 제1면에서부터 테스트되는 상기 패널 표면의 영역에 인접한 상기 제2면까지 상기 모듈레이터 수단으로 향한 상기 입력 비임의 적어도 일부를 차단하도록 배치되며, 상기 변조는 표면상에 있는 위치에서의 전압에 비례하며; 및 상기 표면상의 전압을 분석하기 위하여 상기 출력 비임과 교차하여 상기 변조를 영상으로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 변조는 파워변조이며, 상기 검출 단계는; 상기 공간 종속 파워 변조로부터 전압크기에 대응하는 형태를 갖는 관찰가능한 맵을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.