KR20020041424A - 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 액정 패널용의 기판의 형상을 세밀하게, 또한 효율적으로 검사 가능한 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.

컴퓨터(21)는 X 전극 선택부(22) 및 Y 전극 선택부(23)를 제어함으로써, 기판(100) 상의 액정 전극을 선택적으로 구동시킨다. 플래시 쇼크 센서(1)는 기판(100)에 대향하는 위치에 비접촉으로 배치되어 액정 전극(101 내지 104)의 전위 변화를 검출하고, 검출 신호로서 컴퓨터(21)로 출력한다. 컴퓨터(21)는 플래시 쇼크 센서(1)로부터의 검출 신호를 수신하여 화상 데이터를 생성하고, 그 화상 데이터에 의거하여 액정 전극의 단선, 단락, 결함 등을 검출한다. 또한, 컴퓨터(21)는 액정 전극의 형상을 나타낸 화상을 디스플레이(21a)에 표시한다.

Description

검사 장치 및 검사 방법{INSPECTION APPARATUS AND INSPECTION METHOD}

종래로부터, 액정 패널용 기판의 전극의 문제점을 검출하기 위해, 액정 패널을 조립한 후에, 모든 액정 화소를 구동(충전)한 후, 각 화소의 전화를 방전시키고, 방전 전류를 액정 패널의 외부에 설치한 저항에 흘려 그 전압 강하를 검출하고 있었다.

그러나, 상기 종래의 액정 패널 검사 수법에서는 50 ㎛ 레벨의 회로 패턴을 분해능 높게 검사하는 것은 불가능하며, 또한 비교적 큰 전극이라도 그 형상까지는 검지할 수 없었다. 또, 액정 패널을 조립하고 나서 검사하므로 불량품인 것이 판명된 경우에, 생산성이 크게 저하할 가능성이 있어, 검사 장치의 액정 패널로의 셋팅도 번잡하였다.

본 발명은 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 액정 패널용의 기판의 형상을 세밀하게, 또한 효율적으로 검사 가능한 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 액정 패널용 기판의 전극의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검사 장치를 이용한 검사 시스템의 개략도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검사 시스템의 회로도이다.

도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 TFT 패널용 기판의 단면도이다.

도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 컴퓨터의 내부 구성을 도시한 도면이다.

도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플래시 쇼크 센서의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.

도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센서 요소의 상세 설명도이다.

도7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센서 요소에 있어서, 액정 전극의 전위 변화에 따라서 전류가 발생하는 원리를 설명하기 위한 모델도이다.

도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센서 요소에 있어서, 액정 전극의 전위 변화에 따라서 전류가 발생하는 원리를 설명하기 위한 모델도이다.

도9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센서 요소의 입출력 타이밍을 도시한 타이밍 차트이다.

도10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센서 요소의 변형예를 도시한 도면이다.

도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 센서 요소의 구성을 설명하는 도면이다.

도12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 센서 요소에 있어서, 액정 전극의 전위 변화에 따라 전압이 출력되는 원리를 설명하기 위한 모델도이다.

도13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 센서 요소에 있어서, 액정 전극의 전위 변화에 따라 전압이 출력되는 원리를 설명하기 위한 모델도이다.

도14는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 센서 요소에 있어서, 리셋 신호 입력시의 동작을 설명하기 위한 모델도이다.

도15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 센서 요소의 입출력 타이밍을 도시한 타이밍 차트이다.

도16은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 센서 요소의 구성을 설명하는 도면이다.

도17은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 센서 요소의 구성을 설명하는 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 장치는 액정 패널용 기판에 액정 구동용의 신호가 공급되는 것에 따른 상기 액정 패널용 기판의 전극의 전위 변화를 비접촉으로 검출하는 검사 장치로서, 상기 전극의 전위 변화를 복수의 센서 요소를 이용하여 검출하는 검출 수단과, 상기 센서 요소를 선택하기 위한 선택 신호를 출력하는 선택 수단을 구비하고, 상기 센서 요소는 반도체의 단결정 상, 또는 평판 상에 구성되고, 상기 전극에 대해 정전 용량 결합의 대향 전극으로서 동작하고, 상기 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자와, 상기 수동 소자에 의해 출력된 검출 신호를 상기 선택 신호의 입력에 따라서 출력하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 요소를 상기 액정 패널을 구성하는 대향 전극 대신에 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 액정 패널은 TFT 패널로서, 상기 검출 수단은 상기 TFT 패널을 구성하는 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 게이트 전극에 액정 구동용의 신호를 인가함에 따른 드레인 전극의 전위 변화를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 전류 판독용의 MOSFET로서, 상기 수동 소자와 소스로서의 확산층이 연속되고 있으며, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 드레인으로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 전류 판독용의 박막 트랜지스터로서, 상기 수동 소자와 상기 박막 트랜지스터의 소스가 접속되어 있고, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 드레인으로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 직렬로 배치된 제1, 제2 MOSFET로서, 상기 수동 소자를 상기 제1 MOSFET의 게이트에 접속하고, 상기 선택 신호를 상기 제2 MOSFET의 게이트에 접속하고, 상기 제1 MOSFET의 게이트에 인가된 상기 수동 소자의 전위에 따라서 변화하는 상기 제1 MOSFET의 소스 전위를 상기 제2 MOSFET의 드레인으로 받아서, 소스로부터 검출 신호로서 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 직렬로 배치된 제1, 제2 박막 트랜지스터로서, 상기 수동 소자를 상기 제1 박막 트랜지스터의 게이트에 접속하고, 상기 선택 신호를 상기 제2 박막 트랜지스터의 게이트에 접속하고, 상기 제1 박막 트랜지스터의 게이트에 인가된 상기 수동 소자의 전위에 따라서 변화하는 상기 제1 박막 트랜지스터의 소스 전위를 상기 제2 박막 트랜지스터의 드레인으로 받아, 소스로부터 검출 신호로서 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 바이폴러 트랜지스터로서, 상기 수동 소자를 에미터에 접속하고, 상기 선택 신호를 베이스에 입력함으로써, 콜렉터로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜지스터는 전하 판독용의 MOSFET로서, 상기 수동 소자와 소스로서의 확산층이 연속되고 있고, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 게이트 하부에 형성된 전위 장벽을 낮추고, 소스측에 있는 신호 전하를 드레인측으로 검출 신호 전하로서 전송하고, 드레인측에 접속된 전하 전송 소자로 검출 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극의 전위 변화에 대응하여 상기 수동 소자에 전하를 공급하고, 또한전극의 전위 변화가 끝나기 전에 공급한 상기 전하가 역류하지 않도록 전위 장벽을 형성하는 전하 공급 MOSFET의 드레인을, 상기 수동 소자의 확산층과 연속시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 요소는 매트릭스형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 검출 수단에 있어서의 센서 요소는, 상기 수동 소자의 표면에 접촉하는 도체판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 센서 요소의 반도체에 대한 빛의 조사를 막기 위한 차광 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 방법은 액정 패널용 기판에 액정 구동용의 신호를 공급하는 것에 의한 상기 액정 패널용 기판의 전극의 전위 변화를 복수의 센서 요소를 이용하여 비접촉으로 검출하는 액정 패널의 검사 방법으로서, 상기 센서 요소가 반도체의 단결정 상, 또는 평판 상에 구성되고, 상기 전극에 대해 정전 용량 결합의 대향 전극으로서 동작하고, 상기 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자와, 상기 수동 소자로부터의 검출 신호를 출력하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시 형태를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 이 실시 형태에 기재되어 있는 구성 요소의 상대 배치 및 수치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그들로만 한정하는 취지인 것은 아니다.

<제1 실시 형태>

본 발명의 제1 실시 형태로서, MOSFET를 센서 요소로 하는 검사 유닛[이하, 플래시 쇼크 센서(상표)라 칭함](1)을 이용한 액정 패널용의 기판 검사 시스템의 일예를 도시한다. 도1은, 플래시 쇼크 센서(1)를 이용하여 액정 패널용 기판의 검사를 행하는 모습을 도시한 개략도이다. 여기서는, 액정 패널의 일예로서 TFT 패널을 검사하는 경우에 대해 서술한다.

검사 시스템(20)은, 주로 플래시 쇼크 센서(1)와, 컴퓨터(21)로 이루어진다. 액정 패널용 기판(100)에는 액티브 소자(101) 및 액정 구동용 전극(102), X전극(103), Y 전극(104)이 실시되어 있다. 액정 패널용 기판에는 복수의 X 전극(103) 중 하나에 선택적으로 신호를 공급하기 위한 X 전극 선택부(22)와, 복수의 Y 전극(104) 중 하나에 선택적으로 신호를 공급하기 위한 Y 전극 선택부(23)가 설치되어 있다. 컴퓨터(21)는 X 전극 선택부(22) 및 Y 전극 선택부(23)를 제어함으로써, 기판(100) 상의 복수의 액티브 소자(101)와 액정 구동용 전극(102)과의 세트로부터, 1세트를 선택적으로 구동시킬 수 있다.

플래시 쇼크 센서(1)는 기판(100)에 대향하는 위치에 비접촉으로 배치되어 있다. 그리고, X 전극 선택부(22) 및 Y 전극 선택부(23)로부터의 신호에 의해 발생한 액정 패널용 기판상의 전극(이하, 액정 전극이라 칭함)(101 내지 1O4)의 전위 변화를 검출하고, 검출 신호로서 컴퓨터(21)로 출력한다. 플래시 쇼크 센서(1)와 기판(100)과의 간격은 0.05 ㎜ 이하가 바람직하지만, 0.5 ㎜ 이하이면 전위 변화의 검출이 가능하다. 또한, 기판(100)과 플래시 쇼크 센서(1)를 유전체 절연 재료를 사이에 두고 밀착시켜도 좋다.

컴퓨터(21)는 플래시 쇼크 센서(1)에 대해서는 선택기(23)에 공급한 제어 신호에 동기하여 플래시 쇼크를 동작시키기 위한 동기 신호[수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 기준 신호(Dclk)를 포함함]를 공급한다. 또한, 컴퓨터(21)는 액정 패널용 기판에 실시된 액정 전극에 차례로 전압을 인가하여, 그 액정 전극에 대향하는 센서 요소를 동작시키고, 플래시 쇼크 센서(1)로부터의 검출 신호를 수신하여 화상 데이터를 생성하고, 그 화상 데이터에 의거하여, 기판(100) 상의 액정 전극의 단선, 단락, 결함 등을 검출한다. 또한, 컴퓨터(21)는 각 센서요소로부터의 검출 신호에 의거하여, 검사 대상인 액정 전극의 화상을 디스플레이(21a)에 표시하는 기능을 갖는다.

또, 도1에서는 액정 패널용 기판(100)과 플래시 쇼크 센서(1)가 동일한 사이즈처럼 그려져 있지만, 일반적으로는 액정 패널용 기판(100)은 플래시 쇼크 센서(1)의 수배의 크기로서, 플래시 쇼크 센서(1)를 기계적으로 이동시키거나, 혹은 복수 이용함으로써 기판 상의 모든 액정 전극의 검사를 실현한다. 물론, 복수의 플래시 쇼크 센서(1)를 동시에 이동시킴으로써, 검사 시간의 단축화를 도모해도 좋다.

액정 패널을 조립할 때는 이 기판(100)과 대향 전극과의 사이에서 액정을 끼워 넣고, 액정 구동용 전극(102)과 대향 전극 사이의 전계에 의해 액정을 구동한다. 본 실시 형태와 같이, 플래시 쇼크 센서(1)를 이용하면 실제의 액정 패널 조립시와 동일한 조건으로 기판(100)의 동작을 검사할 수 있으므로, 검사의 신뢰성이 높고, 또한 기판(100)을 특별히 가공할 필요도 없으므로, 효율적으로 검사를 행할 수 있다.

도2는, 액정 패널용 기판(100)의 회로 구성을 도시한 회로도이다. 각 액티브 소자(103)는 도면과 같이 박막 트랜지스터에 의해 구성되어 있고, 소스 전극, 게이트 전극, 드레인 전극을 포함한다. 검사시에는 주로 그 드레인 전극과, 플래시 쇼크 센서(1) 사이에서, 정전 용량 결합이 일어나고, 그 전극의 전위 변화가 검출 가능해진다. 또, 이 도면에서는 드레인 전극과 센서 사이만 정전 용량 결합을 일으키도록 그려져 있지만, 센서는 대향하는 모든 액정 전극과의 사이에서 정전 용량 결합을 일으키므로, 드레인 전극뿐만 아니라, 소스 전극, 게이트 전극, 또한 액정 구동 전극의 형상도 검출할 수 있다.

또, 본 실시 형태로서의 액티브 소자(103)는 도3과 같은 단면 형상을 이루고 있으므로, 센서(1)와의 거리의 차에 따라, 각 액정 전극의 화상 선예도가 다른 결과가 된다.

다음에, 도4를 이용하여 컴퓨터(21)의 내부 구성에 대해 설명한다.

도4는 컴퓨터(21)의 개략 하드웨어 구성을 도시한 블럭도이다.

부호 211은 컴퓨터(21) 전체를 제어하는 연산 및 제어용의 CPU, 부호 212는 CPU(211)로 실행하는 프로그램이나 고정치 등을 저장하는 ROM, 부호 213은 입력한 디지털 데이터를 처리하여 화상 데이터를 생성하고, 디스플레이(21a)에 출력하는 화상 처리부이다. 부호 214는 일시 기억용의 RAM이며, 로드되는 프로그램을 저장하는 프로그램 로드 영역이나, 플래시 쇼크 센서로부터 수신한 디지털 신호의 기억 영역 등을 포함한다. 수신된 디지털 신호는 각 액정 전극(101 내지 1O4)의 형상에 대응하는 센서 요소의 그룹마다 보관한다.

부호 215는 외부 기억 장치로서의 하드디스크(HD)이다. 부호 216은 착탈 가능한 기억 매체의 독해 장치로서의 CD-ROM 드라이브이다.

또한, 부호 217은 입출력 인터페이스이며, 입출력 인터페이스(217)를 통해 입력 장치로서의 키보드(218), 마우스(219), 또한 플래시 쇼크 센서(1)나 X, Y 전극 선택부(22, 23)도 신호의 교환을 행한다.

HD(215)에는 플래시 쇼크 센서 제어 프로그램, X, Y 전극 선택부 제어 프로그램, 화상 처리 프로그램 등이 저장되고, 각각 RAM(2l4)의 프로그램 로드 영역에 로드되어 실행된다. 또한, 플래시 쇼크 센서(1)에 의해 검사된 액정 전극의 형상을 나타내는 화상 데이터 및 설계상의 액정 전극의 형상을 나타낸 화상 데이터도 HD(215)에 저장된다. 화상 처리 프로그램은 설계상의 액정 전극의 형상과 실제로 검출된 액정 전극의 형상을 비교하여, 결함의 유무를 판별한다.

플래시 쇼크 센서(1)로부터 입력한 화상 데이터는 각 액정 전극의 형상에 대향하는 센서 요소 그룹을 판정 단위로서 기억하는 경우와, 전부의 센서 요소의 1프레임 부분을 판정 단위로서 기억하는 경우가 있다.

플래시 쇼크 센서 제어 프로그램, X, Y 전극 선택부 제어 프로그램, 화상 처리 프로그램 및 설계상의 액정 전극의 형상을 나타낸 화상 데이터는 CD-ROM 드라이브로, CD-ROM을 판독함으로써 인스톨하거나 FD나 DVD 등의 다른 매체로부터 판독하거나, 네트워크를 통해 다운 로드해도 좋다.

도5는 플래시 쇼크 센서(1)의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.

플래시 쇼크 센서(1)는 도면과 같은 전기적 구성을 갖고, 도시하지 않은 패키지에 부착된 구성으로 되어 있다.

플래시 쇼크 센서(1)는 제어부(11)와, 복수의 센서 요소(12a)로 이루어지는 센서 요소군(12)과, 수평 방향으로 배열한 복수의 센서 요소로 구성되는 센서 요소 라인(12b)을 선택하기 위한 종선택부(14)와, 센서 요소(12a)로부터의 신호의 판독을 행하는 횡선택부(13)와, 각 센서 요소 라인(12b)을 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 타이밍 생성부(15)와, 횡선택부(13)로부터의 신호를 처리하는 신호 처리부(16)와, 신호 처리부(16)로부터의 신호를 A/D 변환하기 위한 A/D 컨버터(17)와, 플래시 쇼크 센서(1)를 구동하기 위한 전력을 공급하기 위한 전원 회로부(18)를 구비한다.

제어부(11)는 컴퓨터(21)로부터의 제어 신호에 따라서, 플래시 쇼크 센서(1)의 동작을 제어하기 위한 것이다. 제어부(11)는 제어 레지스터를 갖고, 센서의 동작 타이밍, 증폭, 기준 전압 및 센서 요소 영역의 크기를 설정한다. 또한, 복수의 플래시 쇼크 센서를 동시 사용하는 경우에, 플래시 쇼크 센서를 호스트 CPU로부터 구별할 수 있도록, 센서 선택 번호를 설정할 수도 있다.

센서 요소(12a)는 매트릭스형(세로 480 × 가로 640)으로 배치되고, 액정 전극(101)에 공급된 검사 신호에 따른 액정 전극(101) 상의 전위 변화를 비접촉으로 검출한다.

타이밍 생성부(15)는 컴퓨터(21)로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 기준 신호(Dclk)가 공급되고, 종선택부(14), 횡선택부(13), 신호 처리부(16), A/D 컨버터(17)에 센서 요소(12a)를 선택하기 위한 타이밍 신호를 공급한다.

횡선택부(14)는 타이밍 생성부(15)로부터의 타이밍 신호에 따라서, 센서 요소군(12) 중 적어도 어느 하나의 행을 차례로 선택한다. 횡선택부(14)에 의해 선택된 센서 요소 라인(12b)의 각 센서 요소 라인(12a)으로부터는 검출 신호가 한번에 출력되고, 횡선택부(13)에 입력된다. 횡선택부(13)는 640개의 단자로부터 출력된 아날로그의 검출 신호를 증폭한 후, 일단 홀드하고, 멀티플렉서 등의 선택 회로에 의해, 타이밍 생성부(15)로부터의 타이밍 신호에 따라서, 차례로 신호 처리부(16)로 출력한다.

신호 처리부(16)는 횡선택부(13)로부터의 신호를 판정 처리에 필요한 레벨까지 더욱 증폭하고, 잡음을 제거하는 필터를 통과시키는 등의 아날로그 신호 처리를 행하고, A/D 컨버터(17)로 송출한다. 또한, 신호 처리부(16)는 오토게인 컨트롤을 갖고, 센서의 판독 신호의 전압 증폭율을 자동적으로 가장 적절한 값으로 설정한다.

A/D 컨버터(17)는 신호 처리부(16)로부터 아날로그 형식으로 송출된 각 센서 요소(12a)의 검사 신호를, 예를 들어 8비트의 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

전원 회로(18)는 신호 처리부의 기준 클램프 전압 등을 생성한다.

또, 여기서는 플래시 쇼크 센서(1)에 A/D 컨버터(17)가 내장되어 있지만, 신호 처리부에서 아날로그 처리된 아날로그 신호를 그대로 컴퓨터(21)에 출력해도 좋다.

다음에, 센서 요소(12a)의 동작에 대해 설명한다. 도6은 하나의 센서 요소(12a)의 구성을 설명하는 도면이다.

센서 요소(12a)는 MOS형의 반도체 소자(MOSFET)이며, 확산층 한 쪽의 표면적이 다른 쪽의 표면적보다도 커지도록 생성되어 있다. 표면적이 큰 쪽의 확산층이 수동 소자가 되며, 액정 전극(101)에 대향하고 있다. 이 수동 소자는 MOSFET의 소스와 연속하고 있다. 게이트는 종선택부(14)에 접속되어 있고, 드레인은 횡선택부(13)에 접속되어 있다. 또한, 수동 소자의 확산층에는 불필요한 전하를토출하는 포텐셜 장벽이 설치되어 있다.

타이밍 생성부(15)에 의해 종선택부(14)를 거쳐서, 센서 요소(12a)가 선택되면, 종선택부(14)로부터 게이트로 신호가 송출되고, 센서 요소(12a)는 온(검출 신호 출력 가능 상태)이 된다.

이 때, 액정 전극에 검사 신호로서의 전압이 인가되면, 액정 전극(101)의 전위가 변화하고, 이에 수반하여 소스로부터 드레인으로 전류가 흐른다. 이것이 검출 신호가 되어 횡선택부(13)를 거쳐서, 신호 처리부(16)로 송출된다. 또, 센서 요소(12a)에 대향하는 위치에 액정 전극(101)이 존재하지 않는 경우에는 전류는 흐르지 않는다.

이로 인해, 검출 신호로서의 전류 출력이 있었던 센서 요소(12a)의 위치를 해석하면, 액정 패널용 기판(100)의 어느 위치에, 액정 전극(101)이 존재하는지를 알 수 있다.

여기서, 소스로부터 드레인으로 전류가 흐르는 원리에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 도7, 도8은 이 원리를 알기 쉽게 설명하기 위한 모델도이고, 도7은 액정 전극에 전압이 인가되어 있지 않은 상태, 도8은 인가된 상태를 도시한다. 이들의 도면은 모두 선택 신호가 게이트에 입력되어, 게이트가 온이 되어 있는 상태를 나타내고 있다.

도7과 같이, 액정 전극에 전압이 인가되어 있지 않으면, 확산층의 여분의 전하가 오프하고 있는 게이트 하부의 전위 장벽의 포텐셜보다도 낮은 토출 포텐셜 장벽으로부터 벗어난다. 그 경우, 소스의 전위는 토출한 포텐셜로 확정한다.

다음에, 도8과 같이 액정 전극에 전압(V)이 인가되면, 액정 전극이 +로 대전한다[전위 V가 됨]. 여기서, 액정 전극과, 소스측 확산층은 미소 거리만큼 이격하고 있으므로, 대향하는 소스측 확산층은 액정 전극의 전위 변화의 영향을 받아, 전위가 V가 되어 전하가 유입된다. 즉, 액정 전극과 소스측 확산층이 정전 용량 결합하고 있도록 동작하고, 소스측 확산층의 포텐셜이 낮아져, 전자가 유입하고, 소스로부터 드레인을 향해 전류가 흐른다.

액정 전극이 다시 그랜드에 접속되면, 소스측 확산층의 포텐셜은 원래대로 복귀하여, 여분의 전자는 서서히 토출하여 포텐셜 장벽으로부터 도피하게 된다.

도9는, 도6과 같은 MOSFET를 이용한 경우의 입출력 타이밍을 도시한 타이밍 차트이다.

도9에 도시한 바와 같이, 액정 전극에 전압이 인가되면 출력 전류를 얻을 수 있다. 단, 전류는 전압의 인가와 동시에 피크를 나타내고, 그 후 지수 함수적으로 감소하므로, 횡선택부(13)에서는 전압 인가의 타이밍에 맞추어 검출하여 홀드하고 있다.

전술한 바와 같이, 센서 요소가 반도체의 단결정상에 구성되고, 액정 전극에 대해 정전 용량 결합의 대향 전극으로서 동작하고, 액정 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자와, 이 수동 소자와 연속하고, 수동 소자로부터 출력된 검출 신호인 출력 전류를 선택 신호의 게이트 입력시에 출력하는 MOS형 트랜지스터를 구비하였으므로, 센서 요소를 매우 미세하게 제조할 수 있다.

즉, 현재 확립되어 있는 트랜지스터 제조 기술을 그대로 이용하여, 센서 요소군을 제조할 수 있으므로, 센서 요소 자체도, 그 간격도 매우 미세하게 할 수 있다. 이에 의해, 액정 패널용 기판 상에 프린트된 액정 전극의 형상을 고해상도로 표현할 수 있고, 그 결함 등도 정확하게 검지할 수 있다. 또한, 센서 요소군을 제조하는 데, 특별한 제조 장치를 필요로 하지 않으므로, 생산성이 현저히 향상된다고 하는 효과를 발휘한다.

또, 피검사 대상으로서의 액정 패널용 기판은 TFT 패널용 기판에 한정되지 않고, STN 패널이나 MIM 패널 등, 다른 액정 패널용 기판이라도 좋다. 또, 플라즈마 디스플레이 패널용 기판의 검사에 플래시 쇼크 센서를 적용하는 것도 가능하다.

각 센서 요소(12a)의 형상은, 도5에 도시한 바와 같이 모두 형상을 통일하는 것이 바람직하다. 이것은, 액정 전극에 나타나는 신호의 수신을 각 센서 요소(12a)에 의해 불균일 없이 행하기 위해서이다.

또한, 각 센서 요소(12a)는 도5에 도시한 바와 같이 행 방향 및 열 방향으로 각각 등간격으로 배열된 매트릭스형으로 구성하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 액정 전극에 면하는 단위 면적당의 센서 요소(12a)의 수의 불균일을 저감할 수 있는 동시에, 각 센서 요소(12a) 사이의 상대적인 위치 관계를 명백하게 하고, 검출 신호에 의한 액정 전극의 형상의 특정을 용이화할 수 있기 때문이다. 단, 단순히 1열 분만 배치하도록 해도 좋다.

플래시 쇼크 센서(1)에서는, 센서 요소(12a)는 480행 64O열의 배열로 하고 있지만, 이것은 본 실시 형태에 있어서 편의적으로 정한 것이며, 현실에서는, 예를 들어 5 내지 50 ㎛ 각에 20 내지 200만개의 센서 요소를 배치할 수도 있다. 보다정확한 검사를 실현하기 위해, 액정 전극의 선폭에 따른 센서 요소(12a)의 크기 및 간격을 설정하는 것이 바람직하다.

여기서는, N채널 MOSFET를 센서 요소로 했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, P채널 MOSFET를 이용해도 좋다.

도6에서, 수동 소자를 n형 확산층으로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 비교적 도전율이 높은 재료라면, 비정질 반도체라도 좋다.

또, 도10과 같이 수동 소자로서의 소스측 확산층 상에 도전판(71)을 오오믹 콘택트시켜도 좋고, 이와 같이 하면 수동 소자 표면의 전기 전도도를 높게, 즉 수동 소자 표면 근방에 신호 전하를 집중시킬 수 있어, 신호 전하 밀도를 높게 할 수 있으므로, 정전 용량 결합을 보다 강하게 할 수 있다. 도전판(71)은 금속 박막이라도 다결정 반도체라도 좋다.

<제2 실시 형태>

다음에 도8 내지 도12를 이용하여, 본 발명의 제2 실시 형태로서의 플래시 쇼크에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 플래시 쇼크는 센서 요소로서 반도체의 확산층을 액정 전극으로부터의 신호 수신 소자로 한 전하 전압 변환 회로를 이용한 점에 대해, 상기 제1 실시 형태와 다르다. 그 밖의 점에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략하고, 도면상에서는 동일한 구성 요소를 동일한 부호를 부여하여 도시한다.

도11은, 본 실시 형태에 관한 센서 요소(12a)의 구성을 설명하는 도면이다.

본 실시 형태에 관한 센서 요소(12a)도, 상기 제1 실시 형태에 관한 센서 요소와 마찬가지로, 수동 소자(80)로서 비교적 표면적이 큰 확산층을 구비하고 있다. 수동 소자(80)는 MOSFET(81)의 게이트 및 MOSFET(82)의 소스에 접속되어 있다. 또한, MOSFET(81)의 드레인에는 전원 회로부(18)로부터 전압(VDD)이 인가되어 있고, MOSFET(81)의 소스는 MOSFET(83)의 드레인에 접속되어 있다. MOSFET(82)의 게이트에는 횡선택부(14)로부터의 리셋 신호가 입력되고, MOSFET(82)의 드레인에는 전원 회로부(18)로부터 전압(VDD)이 인가되어 있다. MOSFET(83)의 게이트에는 종선택부(14)로부터 선택 신호가 입력되고, MOSFET(83)의 소스로부터의 출력은 횡선택부(13)에 입력된다.

여기서, 수동 소자(80)가 검출된 액정 전극(101)의 전위 변화가 MOSFET(83)의 소스로부터의 출력 전압으로 변환되는 원리에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 도12, 도13은 이 원리를 알기 쉽게 설명하기 위한 모델도이고, 도12는 액정 전극에 전압이 인가되어 있지 않은 상태, 도13은 인가된 상태를 도시한다. 이들 도면은 모두, 선택 신호가 MOSFET(83)의 게이트에 입력되어, 게이트가 온이 되어 있는 상태를 나타내고 있다.

도2와 같이, 액정 전극에 전압이 인가되어 있지 않으면 수동 소자(80) 내의 전자는 확산층의 포텐셜에 갇혀져 있고, MOSFET(81)의 게이트에는 Lo의 전압이 인가된다. 따라서, 소스 플로워 동작하는 MOSFET(81)의 소스측은 MOSFET의 임계치 전압만 게이트보다 낮은 전위가 출력된다.

다음에, 도13과 같이 액정 전극에 전압(V)이 인가되면 대향하는 수동소자(80)는 액정 전극의 전위 변화의 영향을 받아, 그 표면에 전자가 모이고자 하지만, 유입하는 전자가 없으므로 원래 존재한 전자가 표면 부근에 밀집하여 표면 포텐셜을 낮춘다. 즉 전위가 상승한다. MOSFET(81)의 게이트는 수동 소자(80)의 표면과 접속되어 있으므로, Hi의 전압이 인가되게 되며, 소스 플로워 동작하는 MOSFET(81)의 소스측은 MOSFET의 임계치 전압만 게이트보다 낮은 전위가 출력되지만, 전술한 액정 전극에 전압을 인가하지 않은 경우보다도 높은 전압이 출력된다.

액정 전극이 다시 그랜드에 접속되면 수동 소자(80) 내의 전자는 다시 분산하여, MOSFET(81)의 게이트의 전위는 Lo가 된다.

이와 같이, 액정 전극에 대한 전압의 온/오프의 전환만으로는 이론상은 수동 소자(80) 내의 전체 전하량은 변화하지 않는다. 그러나, 실제로는 수동 소자(80)의 주위로부터 전자가 침입하는 경우가 있으며, 이를 방치해 두면 액정 전극에 전압이 인가되어 있지 않은 상황에서의 수동 소자의 포텐셜이 상승하고, 전위가 내려간다. 즉, 그 잡음 전자에 의해 발생하는 잡음 전위가 오프셋 전위로서 수신 신호에 겹쳐 경시 변화한다. 그래서, 도14와 같이 MOSFET(82)의 게이트에 리셋 신호를 입력하고, 전원과 수동 소자(80)를 도통시켜 수동 소자(80) 내의 여분의 전자를 도피하게 하여, 전위를 일정하게 유지하고 있다.

도15는, 도11과 같은 MOSFET 회로를 이용한 경우의 입출력 타이밍을 도시한 타이밍 차트이다.

도15에 도시한 바와 같이, 선택 신호를 온으로 한 후, 리셋 신호를 일정 시간 온으로 하여 수동 소자(80)의 전위의 경시 변화를 억제한다. 이 때,MOSFET(81)의 게이트 전위가 상승하고, MOSFET(83)의 드레인으로부터의 출력 전압도 조금 커진다. 이를 리셋 신호의 커플링 노이즈라 부른다. 리셋 신호를 오프로 한 후, 이번에는 액정 전극에 전압(V)을 인가한다. 액정 전극에 전압(V)이 인가되면, MOSFET(83)의 드레인으로부터의 출력 전압은 Hi가 되며, 그 센서 요소(12a)에 대향하는 위치에 액정 전극이 존재하는 것을 알 수 있다.

단, 커플링 노이즈를 출력 전압과 잘못 검출하지 않도록 출력 전압의 검출 타이밍을 조정하거나, 또는 하이패스 필터를 통과시키고 있다.

이와 같이, 센서 요소에 도11과 같은 전하 전압 변환 회로를 이용하였으므로, 증폭한 전압의 형태로 검출 신호를 취출할 수 있고, 검출 신호를 명확하게 식별할 수 있으므로, 보다 정확한 액정 패널용 기판의 검사를 행할 수 있다.

또, 리셋 신호의 입력 타이밍은 도15에 도시한 타이밍에 한정되는 것은 아니며, 다른 타이밍이라도 좋다.

또한, 도11에서 수동 소자(80)를 n형 확산층으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 비교적 도전율이 높은 재료이면 금속의 박막이나, 다결정 반도체일지라도 비정질 반도체일지라도 좋다.

<제3 실시 형태>

다음에 도16을 이용하여, 본 발명의 제3 실시 형태로서의 플래시 쇼크 센서에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 플래시 쇼크 센서는 센서 요소로서 바이폴러 트랜지스터를 이용한 점에 대해, 상기 제1 실시 형태와 다르다. 그 밖의 점에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략하고 도면에서는 동일한 구성 요소를 동일한 부호를 부여하여 도시한다.

도16은, 본 실시 형태에 관한 센서 요소의 구성을 설명하는 도면이다.

액정 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자는 저항 소자로 이루어지며, 그 저항 소자와, 바이폴러 트랜지스터의 에미터가 접속되어 있다. 또한, 베이스에는 종선택부(14)로부터의 선택 신호가 입력되고, 콜렉터로부터 출력되는 검출 신호로서의 출력 전류는 횡선택부(13)를 거쳐서 신호 처리부(16)에 입력된다.

이 센서 요소(12a)의 동작은, 도7, 도8에서 설명한 MOSFET의 동작과 거의 마찬가지이다. 베이스에 선택 신호가 인가되면, 바이폴러 트랜지스터의 에미터인 N+ 확산층과 콜렉터인 N+ 확산층이 도통하고, 액정 전극의 전위가 상승하여 저항 소자의 P확산층에 전자가 모임으로써, 콜렉터로부터 전류가 출력되어 횡선택부(13)에서 증폭된 후, 타이밍 생성부(15)에서 생성된 타이밍 신호에 맞추어 신호 처리부(16)에 입력된다.

이와 같이, 센서 요소에 바이폴러 트랜지스터를 이용하면 검출 신호를 출력을 고속으로, 또한 정확하게 행할 수 있다.

또한, 여기서는 npn형의 바이폴러 트랜지스터를 이용하였지만, pnp형일지라도 상관없다.

<제4 실시 형태>

다음에 도17을 이용하여, 본 발명의 제4 실시 형태로서의 플래시 쇼크에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 플래시 쇼크는 센서 요소로서 TFT 등의 박막 트랜지스터를 이용한 점에 대해, 상기 제1 실시 형태와 다르다. 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략하고, 도면에서는 동일한 구성 요소를 동일한 부호를 부여하여 도시한다.

도17은, 본 실시 형태에 관한 센서 요소의 구성을 설명하는 도면이다.

액정 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자(80)는 크롬 등의 전극으로서, 이 전극과 박막 트랜지스터의 소스가 연속되어 있다. 또한, 게이트에는 종선택부(14)로부터의 선택 신호가 입력되고, 드레인으로부터 출력되는 검출 신호로서의 출력 전류는 횡선택부(13)를 거쳐서 신호 처리부(16)에 입력된다. 소스와 드레인의 하층에는 비정질 Si 또는 다결정 - Si 등의 박막 반도체층이 존재한다.

이 센서 요소(12a)의 동작은 도7, 도8에서 설명한 MOSFET의 동작과 거의 마찬가지이다. 게이트에 선택 신호가 인가되면, 게이트 하부의 반도체층에 채널이 발생하여, 박막 트랜지스터의 소스와 드레인이 도통한다. 그리고, 액정 전극의 전위가 상승하여 수동 소자(80)로서의 전극에 전자가 모임으로써, 드레인으로부터 전류가 출력되어 횡선택부(13)에서 증폭된 후, 타이밍 생성부(15)에서 생성된 타이밍 신호에 맞추어 신호 처리부(16)에 입력된다.

이와 같이 센서 요소에 박막 트랜지스터를 이용하면, 센서 요소의 생산성을 향상하고, 또한 센서 어레이의 면적을 보다 크게 할 수 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태에 나타낸 전하 전압 변환 회로에 있어서, MOSFET를 모두 이 박막 트랜지스터로 치환할 수도 있으며, 그 경우도 마찬가지의 효과를얻을 수 있다.

<그 밖의 실시 형태>

상기 제1, 제3 또는 제4 실시 형태에 나타낸 센서 요소에, 유입한 전자를 유지하는 기능을 갖게 해도 좋다.

즉, 수동 소자에 전자가 저장되는 구조로 하면, 저장된 전자는 리셋 M0S에서 전원에 흡입되기까지 유지된다. 이로 인해, 센서 요소를 선택하여 액정 전극에 검사 신호로서의 전압을 인가하기 시작한 직후부터, 그 센서 요소를 리셋하기까지, 검출 신호인 출력 전류를 검출하면 된다. 즉, 도6을 이용하여 설명한 바와 같이 전압의 인가와 출력 전류의 검출 타이밍을 맞출 필요가 없다.

또, 저장된 전자를 차례로 인접한 센서 요소로 이송하도록 전하 전송 소자를 이용해도 좋다. 전하 전송 소자에는 예를 들어 CCD를 들 수 있다.

이 경우, 트랜지스터로서 전하 판독용의 MOSFET를 이용하여 수동 소자와 소스로서의 확산층을 연속시키고, 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 게이트의 하부에 형성한 전위 장벽을 낮추고, 소스측에 있는 신호 전하를 드레인측으로 검출 신호 전하로서 전송하고, 드레인측에 접속된 전하 전송 소자로 검출 신호를 전송하면 된다.

또, 액정 전극의 전위 변화에 대응하여 수동 소자에 전하를 공급하고, 또한 액정 전극의 전위 변화가 끝나기 전에 공급된 전하가 역류하지 않도록 전위 장벽을 형성하는 전하 공급 MOSFET의 드레인을 수동 소자의 확산층과 연속시켜 형성하면 안정된 전하 전송이 가능해진다.

또한, 전하 전송 소자를 이용하면 횡선택부에서 멀티플렉서 등의 스위칭 회로를 이용할 필요는 없어진다.

또한, 상기 실시 형태의 센서 요소는 모두 반도체 센서이므로, 빛의 조사에 의해 광전 변환가 일어나, 전자를 발생하는 경우가 있다. 이것은, 오동작의 원인이 되므로, 센서 요소의 주위를 차광하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 액정 패널용의 기판의 형상을 세밀하게, 또한 효율적으로 검사 가능한 검사 장치 및 검사 방법을 제공할 수 있다.

Claims (14)

1. 액정 패널용 기판에 액정 구동용의 신호가 공급되는 것에 따른 상기 액정 패널용 기판의 전극의 전위 변화를 비접촉으로 검출하는 검사 장치로서,

   상기 전극의 전위 변화를 복수의 센서 요소를 이용하여 검출하는 검출 수단과,

   상기 센서 요소를 선택하기 위한 선택 신호를 출력하는 선택 수단을 구비하고,

   상기 센서 요소는,

   반도체의 단결정상, 또는 평판상에 구성되고,

   상기 전극에 대해 정전 용량 결합의 대향 전극으로서 동작하고, 상기 전극의 전위 변화를 검출하는 수동 소자와,

   상기 수동 소자에 의해 출력된 검출 신호를 상기 선택 신호의 입력에 따라서 출력하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서 요소를 상기 액정 패널을 구성하는 대향 전극 대신에 배치하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액정 패널은 TFT 패널로서,

   상기 검출 수단은,

   상기 TFT 패널을 구성하는 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 게이트 전극에 액정 구동용의 신호를 인가하는 것에 따른 드레인 전극의 전위 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전류 판독용의 MOSFET로서, 상기 수동 소자와 소스로서의 확산층이 연속되어 있으며, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 드레인으로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전류 판독용의 박막 트랜지스터로서, 상기 수동 소자와 상기 박막 트랜지스터의 소스가 접속되어 있으며, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 드레인으로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 직렬로 배치된 제1, 제2 MOSFET로서, 상기 수동 소자를 상기 제1 MOSFET의 게이트에 접속하고, 상기 선택 신호를 상기 제2 MOSFET의 게이트에 접속하고, 상기 제1 MOSFET의 게이트에 인가된 상기 수동 소자의 전위에 따라서 변화하는 상기 제1 MOSFET의 소스 전위를 상기 제2 MOSFET의 드레인으로 받아서, 소스로부터 검출 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
7. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 직렬로 배치된 제1, 제2 박막 트랜지스터로서, 상기 수동 소자를 상기 제1 박막 트랜지스터의 게이트에 접속하고, 상기 선택 신호를 상기 제2 박막 트랜지스터의 게이트에 접속하고, 상기 제1 박막 트랜지스터의 게이트에 인가된 상기 수동 소자의 전위에 따라서 변화하는 상기 제1 박막 트랜지스터의 소스 전위를 상기 제2 박막 트랜지스터의 드레인으로 받아서, 소스로부터 검출 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
8. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 바이폴러 트랜지스터로서, 상기 수동 소자를 에미터에 접속하고, 상기 선택 신호를 베이스에 입력함으로써, 콜렉터로부터 검출 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
9. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전하 판독용의 MOSFET로서, 상기 수동 소자와 소스로서의 확산층이 연속되어 있으며, 상기 선택 신호를 게이트에 입력함으로써, 게이트의 하부에 형성된 전위 장벽을 낮추고, 소스측에 있는 신호 전하를 드레인측으로 검출 신호 전하로서 전송하고, 드레인측에 접속된 전하 전송 소자로 검출 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 전극의 전위 변화에 대응하여 상기 수동 소자에 전하를 공급하고, 또한 전극의 전위 변화가 끝나기 전에 공급된 상기 전하가 역류하지않도록 전위 장벽을 형성하는 전하 공급 MOSFET의 드레인을, 상기 수동 소자의 확산층과 연속시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 요소는 매트릭스형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 수단에 있어서의 센서 요소는,

    상기 수동 소자의 표면에 접촉하는 도체판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 요소의 반도체에 대한 빛의 조사를 막기 위한 차광 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
14. 액정 패널용 기판에 액정 구동용의 신호를 공급하는 것에 따른 상기 액정 패널용 기판의 전극의 전위 변화를 복수의 센서 요소를 이용하여 비접촉으로 검출하는 액정 패널의 검사 방법으로서,

    상기 센서 요소가

    반도체의 단결정상, 또는 평판상에 구성되고,

    상기 전극에 대해 정전 용량 결합의 대향 전극으로서 동작하고, 상기 전극의전위 변화를 검출하는 수동 소자와,

    상기 수동 소자로부터의 검출 신호를 출력하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.