KR20020034593A - 전계검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계검출 센서장치에 관한 것으로써, 특히 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 평면표시장치(FPD)에 분포 배열된 전극을 검사함에 있어서 단순한 구조의 발광체를 이용하여 상기 전극에 걸린 전압들을 시각화하고, 촬상부를 사용하여 검출하여 별도의 조명계나 광원이 필요하지 않은 광학적 비접촉식 전계검사장치를 제공함과 동시에 다른 종류의 전기 광학 모듈레이터에 비해 소요되는 재료의 비용이 저렴하고 제조가 간단하여 염가의 장치를 만들 수 있고, 한번에 넓은 면적을 검사할 수 있도록 제작이 가능하여 검사장치의 검사 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하는 전계검사장치에 관한 것이다.

Description

전계검사장치{An Electric Field Checking Device}

본 발명은 전계의 비접촉식 검출 센서를 이용하는 검사장치에 관한 것으로써 특히, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel) 등의 평면표시장치(FPD; Flat Display Panel)에 형성된 화소전극을 저렴하게 한번에 검사할 수 있는 전계검사장치에 관한 것이다.

평면표시장치란 화면을 구성하는 각각의 화소(Pixel)에 전극을 만들고, 그 화소전극에 걸리는 전압을 제어하여 화소전극상에 형성된 전기 광학 물질의 광학적 특성인 굴절률, 투과율, 발광성, 편광특성 등을 바꿈으로서, 화소전극을 통과하거나 반사하는 광의 성질을 제어하여 2차원적 영상을 표시할 수 있도록 한 것이다.

이러한 평면표시장치의 생산 공정에서 화소전극이 배열된 후, 전기 광학 물질과의 조립이 일단 이루어지고 나면, 화소전극에 불량이 발생하더라도 재생이 불가능하다. 그러므로 조립이 이루어지기 전에 상기 화소전극 배열의 검사할 필요가 있다.

따라서, 전선에 흐르는 전류는 눈으로 확인할 수 없으므로 전압계 등을 이용하여 접촉을 통해 화소전극에 흐르는 전류를 측정함으로서, 상기 화소전극을 검사한다. 또한, 만일 검사하고자 하는 화소전극에서 전파가 방출되면 안테나와 같은 전파 감지 장치를 이용하여 전파를 측정해 상기 화소전극을 검사한다.

그러나, 화소전극의 제조 시 외부와의 절연을 위해 상기 화소전극에 절연층을 입히는 경우에는 상기와 같이 전압계 등을 이용한 접촉 검사는 불가능하다. 그리고, 화소전극의 구조상 전파 방출이 곤란할 경우 안테나를 이용한 화소전극 검사 역시 불가능하다.

그리고 상기와 같은 전기적 측정을 통한 검사는 다수의 화소전극을 동시에 측정하기 어려우므로 빠른 검사 속도가 요구되는 대량 생산 공정에 적용하기에는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 다수의 화소전극 전압에 따른 빛을 동시에 고속으로 입력받는 것이 가능한 카메라와 같은 광학적 수단을 이용하게 되었고, 상기 화소전극의 전압을 영상으로 바꾸어 주는 수단이 강구되었다. 미국 포튼 다이나믹스사에서 개발한 전기 광학 모듈레이터(국내특허 특0168441, 미국특허 5615039 참조)는 이러한 수단의 한 예이며, 이외에도 여러 가지 구조를 이용하여 이를 구현할 수 있다.

도 1에 도시된 전기 광학 모듈레이터의 제1 실시예는 전기 광학 효과에 의하여 화소전극의 전압을 비접촉식으로 검출한다. 상기 전기 광학 모듈레이터는 인가 전압에 따라 다른 광학적 성질을 지니는 전기광학물질(Electro-Optical Material;1)과, 상기 전기광학물질(1)에 전압이 인가되도록 형성된 공통전극(2)과, 화소전극(3)과, 상기 화소전극(3)과 전기광학물질(1) 사이에 형성된 유전체(4)와, 상기 화소전극(3)과 공통전극(2)으로 전압을 인가하는 전압원(5)과, 상기 전기광학물질(1)로 빛을 조사하는 광원(6)과, 상기 광원(6)에서 빛을 조사함에 따라 상기전기광학물질(1) 및 화소전극(3)에서 반사하는 빛이 맺히는 카메라 혹은 광센서로 이루어진 광검출소자(7)와, 배열된 화소전극(3)을 지지하는 기저수단(9)으로 이루어진다.

여기서, 상기 전기광학물질(1)의 양단에 공통전극(2)과 화소전극(3)을 통한 전압이 인가되면, 전기광학물질(1)의 굴절률 혹은 투과율은 바뀌게 되므로 상기 화소전극(3)의 상부에 형성된 전기광학물질의 일부분이 국부적으로 다른 광학적 성질을 나타내게 된다.

예를 들어 상기 전기광학물질(1)은 전압이 인가되지 않은 상태에서는 불투명하다가, 화소전극(3)을 통해 전압이 인가되면 상기 화소전극(3)의 상부에 형성된 전기광학물질(1)만 국부적으로 투명해져, 광원(6)에서 조사되는 빛을 통과시킨다.

여기서, 상기 유전체(4)는 유전체박막으로서, 상기 전압원(5)에서 전압 인가 시, 공통전극(2)과 화소전극(3) 사이에 정전용량이 형성될 수 있도록 전기광학물질(1)과 화소전극(3) 사이에 놓여지게 된다.

도 2는 종래 전기 광학 모듈레이터의 제2 실시예가 도시된 정면도이다. 제2 실시예는 광원(6')을 통해 입사하는 광이 반사되어 이를 광검출소자(7')에서 감지하는 구조로 이루어져 있다. 즉, 전기광학물질(1')와 유전체(4') 사이에는 유전체반사막(8)이 삽입되어 전가광학물질(1')의 상부에서 입사하는 광이 피측정 화소전극(3')에 다다르기 전에 반사되어 광검출소자(7')에 감지되도록 한다.

따라서, 화소전극(3')을 지지하는 기저수단(9')이 불투명하여도 화소전극(3')의 검사가 가능하다. 여기서 하프미러(7'a)는 빛의 일부는 투과시키고일부는 반사시키는 기능을 수행한다.

도 3은 종래 전기 광학 모듈레이터의 제3 실시예가 도시된 정면도이다. 제3 실시예는 광원(6")이 조사하는 광이 피측정 화소전극(3") 및 기저수단(9")을 통과하는 구조로 이루어져 있다. 즉, 광원(6")이 기저수단(9")의 하부에서 광을 조사하며, 상기 광은 화소전극(3") 및 기저수단(9")을 투과하여 광검출소자(7")에 전달된다.

상기 광검출소자(7")는 상기 전달된 광을 통하여 화소전극(3")의 전압을 감지한다. 따라서, 제3 실시예에서는 제2 실시예와 달리 유전체반사막(8)이 존재하지 않는다. 또한, 제3 실시예의 경우 화소전극(3")을 지지하는 기저수단(9")은 반드시 투명해야 한다.

특히, 종래의 전기 광학 모듈레이터에서는 광원에서 조사되는 광과, 그 반사광이 전기광학물질을 통과하여야 하므로 공통전극은 투명해야 한다. 이러한 투명한 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 등을 증착하여 제작된다.

또한, 전기광학물질은 화소전극에 충분히 가깝게 근접하여야 인접 화소전극에 의한 간섭(Crosstalk)을 줄일 수 있으며, 상기 전기광학물질의 양단에 인가되는 구동 전압이 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 간섭은 전기광학물질 자체의 특성에 의해서도 영향을 받는다.

상기 전기광학물질의 대표적인 예는 액정인데, 액정은 액상이므로 공통전극과 화소전극 사이의 좁은 간극을 유지하면서 성형될 수가 없다. 따라서 상기 전기광학물질로는 액정 방울을 고분자 매트릭스상에 분산시킨 고분자 분산형액정(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal)이 많이 사용된다.

그러나 상기와 같이 구성된 전기 광학 모듈레이터는 광원에서 조사한 광에 대한 반사 혹은 투과한 광을 영상입력장치를 통해 마이컴에서 받아들이도록 되어 있으므로, 광을 조사할 조명계가 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 조명계가 사용됨에 따라 전체적인 장치의 구성 또한 복잡해지며, 반사막이 필요한 경우 제조가 까다롭다는 문제점이 있다.

그 외에도 조명이 평면표시장치의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)에 조사될 경우 상기 박막 트랜지스터에 누설 전류가 생겨 화소전극의 정확한 검사에 차질이 생긴다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 단순한 구조의 발광체를 이용하여 화소전극에 인가되는 전압을 시각화함으로써 제조가 간단하고 비용이 저렴하며 넒은 면적을 검사할 수 있는 전계검사장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 광학 전기 모듈레이터의 제1 실시예가 도시된 정면도,

도 2는 종래 광학 전기 모듈레이터의 제2 실시예가 도시된 정면도,

도 3은 종래 광학 전기 모듈레이터의 제3 실시예가 도시된 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 전계검사장치가 도시된 정면도,

도 5는 본 발명에 따른 전계검사장치에 사용되는 발광부의 제1 구조가 도시된 블록도,

도 6은 본 발명에 따른 전계검사장치에 사용되는 발광부의 제2 구조가 도시된 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 전계검사장치에 사용되는 발광물질의 구조가 도시된 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 평면표시장치11 : 화소전극

20 : 패턴전압부30 : 발광부

40 : 촬상부50 : 연산장치

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 전계검사장치의 특징에 따르면, 평면표시장치의 분포전극으로 전압을 생성 출력하는 패턴전압부와, 상기 패턴전압부에서 상기 분포전극으로 전압 인가 시 발광하는 발광부와, 상기 발광하는 발광부의 상이 맺히고 그 상을 전기적 신호로 바꾸는 촬상부로 구성되며,

특히, 상기 발광부는 상기 평면표시장치의 분포전극에 대응하는 전극이 형성되도록 투명기저부에 설치된 투명전극부와, 상기 투명전극부로 구동전원을 공급하는 구동수단과, 상기 분포전극과 상기 투명전극부 사이에 위치하여 상기 패턴전압부에서 상기 분포전극으로 전압 인가 시 발광하는 발광체로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 전계검사장치는 평면표시장치(10) 위에 분포 배열된 화소전극(11)으로 각각 다른 크기의 전압을 생성 출력시키는 패턴전압부(20)와, 상기 화소전극(11)에 패턴전압부(20)의 전압이 인가됨에 따라 발광하는 발광부(30)와, 상기 발광하는 발광부(30)의 상이 맺히고 그 상을 전기적 신호를 바꾸는 촬상부(40)로 구성된다.

여기서, 상기 발광부(30)는 광을 투과시키면서 상기 화소전극(11)과 함께 전계의 다른 한 극을 형성하는 투명전극부(31)와, 상기 투명전극부(31)를 지지하는 유리와 같은 절연물질로 된 투명기저부(32)와, 상기 투명전극부(31)로 바이어스된 교류구동전압을 공급하는 구동수단(33)과, 상기 화소전극(11)으로 패턴전압부(20)의 전압이 인가됨에 따라 발광하는 발광체(34)로 이루어진다.

특히, 상기 발광부(30)로는 기 출원된 특허 공개번호 1999-087020호의 자체 발광물질이 사용될 수 있다. 상기 기 출원된 자체 발광물질의 경우 도 5에 도시된바와 같이 물체(50)와 접촉이 이루어지는 것을 대상으로 출원되어 있다.

그러나 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광물질을 물체(50')와 접촉하지 않게 매우 근접시켜 전계가 형성되도록 하여 발광체(34")가 발광되도록 한다. 여기서, 상기 물체(50')와 발광체(34") 사이에는 유전체 혹은 유전체인 공기로 이루어진 보호층이 존재한다.

따라서, 본 발명의 전계검사장치는 평면표시장치(10)의 화소전극(11) 위에 접촉되지 않으면서 매우 근접하게 위치한다.

본 발명에 사용되는 또 다른 발광물질로는 도 7이 도시된 후막 EL(Electro-Luminescent)을 들 수 있다. 후막 EL은 평면표시장치에 사용되며 전극에 일정 이상의 전압이 인가될 경우 전기 발광층에서 발광하는 것을 이용하여 정보를 표시한다. 이러한 후막 EL 역시 평면표시장치(10)의 화소전극(11) 상에 공기층을 두고 위치함으로써, 본 발명의 전계검사장치는 상기 평면표시장치(10)의 화소전극(11)과 접촉됨 없이 사용된다.

그리고, 상기 발광부(30)의 발광량은 상기 화소전극(11)에 인가된 전압의 크기에 비례되도록 구성된다..

또한, 상기 촬상부(40)는 발광부(30)의 발광 상이 맺히는 촬상소자(42)와, 상이 잘 맺히도록 상기 상의 경로를 중계하고 보조하는 광학계(41)로 이루어진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광학계(41)는 상기 발광부(30) 상부에 위치하여 촬상부(40)의 촬상소자(42)에 발광부(30)의 상이 맺히도록 한다.

그 외에, 본 발명의 전계검사장치는 상기 촬상부(40)에서 입력받은 상을 변환하여 생성한 전기적 신호를 읽어들여 상기 화소전극(11)에 인가된 전압의 크기를 알아내고 그 결함여부를 판단하는 연산장치(50)를 더 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 패턴전압부(20)가 검사하고자 하는 평면표시장치(10)의 화소에 형성된 각 화소전극(11)에 일정한 전압을 인가된다. 상기 화소전극(11)은 전압이 인가됨에 따라, 구동수단(33)으로부터 바이어스된 구동전압을 공급받은 투명전극부(31)와 함께 전계를 형성한다.

상기에서 전계가 형성됨에 따라 발광부(30)의 발광체(34)는 발광하게 되며, 상기 발광부(30)의 발광 상태는 광학계(41)를 통해 촬상부(40)의 촬상소자(42)로 전달된다. 따라서 촬상소자(42)에는 발광부(30)의 상이 맺히게 된다.

여기서 상기 촬상소자(42)에 맺힌 상의 한 점의 밝기는 발광의 세기 즉 발광량에 비례하며, 상기 발광량은 화소전극(11)에 걸린 전압의 세기에 비례한다.

상기 촬상소자(42)는 맺힌 상을 전기적 신호로 바꾼다.

그 후, 연산장치(50)는 상기 촬상소자(42)의 전기적 신호를 읽어들이고 연산을 통해 분석하여 상기 화소전극(11)에 걸린 전압을 추정하는 한편, 화소전극(11)의 결함여부를 판단한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 전계검사장치는 단순한 구조의 발광체를 이용하여 평면표시장치에 배열된 화소전극에 걸린 전압들을 시각화하고, 촬상부를 사용하여 검출할 수 있도록 함으로써, 별도의 조명계나 광원이 필요하지 않은 광학적 비접촉식 전계검사장치를 제공한다. 따라서, 다른 종류의 전기 광학 모듈레이터에 비해 소요되는 재료의 비용이 저렴하고 제조가 간단하여 염가의 장치를 만들 수 있으며, 한번에 넓은 면적을 검사할 수 있도록 제작이 가능하여 검사장치의 검사 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 평면표시장치의 분포전극으로 전압을 생성 출력하는 패턴전압부와; 상기 패턴전압부에서 상기 분포전극으로 전압 인가 시 발광하는 발광부와; 상기 발광하는 발광부의 상이 맺히고 그 상을 전기적 신호로 바꾸는 촬상부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분포전극은 상기 평면표시장치의 화소에 배열된 화소전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광부는 상기 평면표시장치의 분포전극에 대응하는 전극이 형성되도록 투명기저부에 설치된 투명전극부와; 상기 투명전극부로 구동전압을 공급하는 구동수단과; 상기 분포전극과 상기 투명전극부 사이에 위치하여 상기 패턴전압부에서 상기 분포전극으로 전압 인가 시 발광하는 발광체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 발광체는 후막 EL(Electro-Luminescent)로 구성된 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 패턴전압부는 상기 분포전극으로 각각 다른 크기의 전압을 생성 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 촬상부는 상기 발광부의 상 경로를 보조하는 광학계와; 상기 발광부의 상이 맺히는 촬상소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광부는 그 발광량이 상기 분포전극에 인가되는 전압에 비례하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광부와 상기 분포전극 사이에는 공기로 이루어진 보호층이 존재하는 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광부와 상기 분포전극 사이에는 유전체로 이루어진 보호층이 존재하는 것을 특징으로 하는 전계검사장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 전계검사장치는 상기 촬상부의 전기적 신호를 읽어들여 상기 분포전극에 인가되는 전압을 알아내고 그 결함여부를 판단하는 연산장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계검사장치.