KR20030042076A - Active addressing Flat Panel Display Testing Apparatus And It's Making Method - Google Patents

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KR20030042076A
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Abstract

PURPOSE: A device and a method for testing pixel electrodes of an active driving flat display device are provided to increase the accumulation capacity between pixel electrodes and electrodes of an optical modulator regardless of the thickness of a lower substrate part by providing floating electrodes in the liquid crystal optical modulator. CONSTITUTION: A device(a liquid crystal optical modulator) for testing pixel electrodes of an active driving flat display device includes a base substrate doped with an etching protecting film, a lower substrate(31) formed on the etching protecting film by coating PMMA or PI resin by a thickness of 20-30 micrometer, a reflecting film(32) formed of a non-organic insulating film by a thickness of 1.0-1.5 micrometer. The etched base substrate faces pixel electrodes(12). The lower substrate is formed of a polymer film.

Description

능동구동형 평판표시소자의 화소전극 검사장치 및 검사장치 제조 방법 {Active addressing Flat Panel Display Testing Apparatus And It's Making Method }{Active addressing Flat Panel Display Testing Apparatus And It's Making Method}

본발명은 TFT(Thin Film Transistor) LCD와 MIM(Metal Insulator Metal) LCD와 같은 능동구동형 평판표시소자의 화소전극 검사장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 능동구동형 평판표시소자는 트랜지스터나 다이오드 같은 능동소자가 화소전극과 신호선 사이에 있다. 능동소자를 만든 다음에, 화소전극과 능동소자 사이의 정상 기능 여부를 검사하고, 이상이 없는 능동소자 기판만 다음 공정을 진행한다.능동구동 유기ELD(Electro Luminance Display)도 TFT와 화소전극 사이의 정상 기능 여부를 검사한 후 EL공정을 거친다.The present invention relates to an apparatus for inspecting a pixel electrode of an active driving flat panel display device such as a thin film transistor (TFT) LCD and a metal insulator metal (MIM) LCD, and a manufacturing method thereof. In an active driving flat panel display device, an active device such as a transistor or a diode is disposed between the pixel electrode and the signal line. After the active device is made, the normal function between the pixel electrode and the active device is inspected, and only the active device substrate without any abnormalities is processed next. The active driving organic ELD (Electro Luminance Display) is also performed between the TFT and the pixel electrode. After checking for normal function, EL process is performed.

능동소자의 화소전극 검사 방법은 여러 종류가 있으나, 화소전극(12)과 액정광변조기 전극(42) 사이에 걸어준 전압에 따르는 액정광변조기의 광반사도 변화를 재서, 이로부터 화소전극의 상태를 알아내는 방법을 많이 쓰고 있다. 도1은 액정광변조기(20)를 쓴 화소전극 검사 장치의 개략도이다. 검사장치는 크게 4부분으로 나눌 수 있다. 검사하고자하는 능동소자기판부(10)와 액정광변조기(20)와 광분할기(50) 그리고 광검출부(60)이다. TFT LCD의 경우에 능동소자기판부는 TFT Array 기판이다. 도2는 TFT Array 기판 안에 있는 단위기판의 평면도이다. 예를들어 370 ×470mm TFT Array 기판의 경우에는 14인치 단위기판이 두 장이 있고, 550 ×650mm TFT Array 기판의 경우에는 14인치 단위기판이 6장 있다. 단위기판은 외곽에 신호선패드(14)와 주사선패드(13) 그리고 내부에 표시영역(15)이 있다. 표시영역에는 도3과 같이 게이트선(16)과 신호선(17) 그리고 화소전극(12)이 놓여있다. 각각의 화소전극은 TFT소자(18)를 통하여 신호선과 주사선에 연결되어있다. 게이트선에 신호선보다 높은 전압을 걸어주면 TFT 채널의 저항이 작아져 화소전극에 신호선에 걸린 전압이 유도된다. 정전기에 의하여 TFT의 파손을 막기 위하여 TFT 단위기판의 모든 게이트선과 신호선은 주사선패드와 신호선패드에서 각각의 쇼팅바(shorting bar) 모두 연결되어 있다. 모든 게이트선에 신호선보다 높은 전압을 걸어주면(n channel TFT) 신호선에 걸린 전압이 화소전극에 걸린다. 도1에서와같이 능동소자기판부를 두고, 그 위에 약 10∼20㎛ 정도 사이를 두고 액정광변조기를 둔다. 액정광변조기의 전극(42)과 신호선에 특정 전압을 걸면, 화소전극(12)과 액정광변조기 전극(42) 사이에 전압이 인가되고, 액정광변조기 액정층(33)에 문턱치 이상의 전압이 걸리면 액정배열이 달라져 액정광변조기의 반사막(32)에서 반사되어 광검출부(60)에 들어가는 빛의 양이 달라진다. 화소전극과 신호선에 연결되어 있는 TFT나 MIM 같은 능동소자가 고장이 작동이 안되면 화소전극이 높은 저항(high impedance) 상태로 플로팅(floating)된다. 이 경우에는 신호선에 걸리는 전압변화에 따라서 액정층을 지나는 빛의 반사도 변화가 작다. 신호선에 전압을 변화시키면서 광검출부(60)에 들어오는 빛의 양을 재서 이로부터 능동소자의 동작 또는 신호선과 화소전극 사이의 단락 등을 판정할 수 있다.There are various methods of inspecting the pixel electrode of the active element, but the light reflectivity of the liquid crystal light modulator is changed according to the voltage applied between the pixel electrode 12 and the liquid crystal light modulator electrode 42. I am writing a lot of ways to find out. 1 is a schematic diagram of a pixel electrode inspection apparatus using a liquid crystal light modulator 20. The inspection device can be divided into four parts. The active element substrate 10, the liquid crystal light modulator 20, the light splitter 50, and the light detector 60 to be inspected are provided. In the case of a TFT LCD, the active element substrate is a TFT Array substrate. 2 is a plan view of a unit substrate in a TFT Array substrate. For example, there are two 14-inch unit boards for a 370 × 470mm TFT Array board, and six 14-inch unit boards for a 550 × 650mm TFT Array board. The unit substrate includes a signal line pad 14, a scan line pad 13, and a display area 15 therein. 3, the gate line 16, the signal line 17, and the pixel electrode 12 are disposed in the display area. Each pixel electrode is connected to the signal line and the scanning line through the TFT element 18. When a voltage higher than the signal line is applied to the gate line, the resistance of the TFT channel is reduced, thereby inducing a voltage applied to the signal line to the pixel electrode. In order to prevent the TFT from being damaged by static electricity, all the gate lines and the signal lines of the TFT unit substrate are connected to both shorting bars of the scan line pads and the signal line pads. When a voltage higher than the signal line is applied to all the gate lines (n channel TFT), the voltage applied to the signal line is applied to the pixel electrode. As shown in Fig. 1, an active element substrate is placed, and a liquid crystal light modulator is placed on the gap between about 10 to 20 mu m. When a specific voltage is applied to the electrode 42 and the signal line of the liquid crystal light modulator, a voltage is applied between the pixel electrode 12 and the liquid crystal light modulator electrode 42, and when a voltage greater than or equal to the threshold is applied to the liquid crystal light modulator liquid crystal layer 33. The liquid crystal array is changed so that the amount of light that is reflected by the reflective film 32 of the liquid crystal light modulator and enters the photodetector 60 is changed. If a fault occurs in an active element such as a TFT or a MIM connected to the pixel electrode and the signal line, the pixel electrode floats in a high impedance state. In this case, the change in reflectance of light passing through the liquid crystal layer is small according to the voltage change applied to the signal line. By varying the voltage on the signal line, the amount of light entering the photodetector 60 may be measured to determine the operation of the active element or the short circuit between the signal line and the pixel electrode.

도4는 액정광변조기를 쓴 화소전극 검사 장치의 설명도이다. 가운데 화소전극(A)과 연결된 능동소자가 잘못되어, 화소전극이 신호선과 매우 높은 저항(high impedance)으로 연결된 플로팅 상태라면, 화소전극에 유도되는 전압은 주위 전극의 전압과 그리고 플로팅된 화소전극과 주위 전극 사이의 축적용량으로부터 계산할 수 있다. 도4에서 신호선과 주사선의 선폭은 화소전극의 선폭에 비하여 매우 작기 때문에 무시하였다. 화소전극과 인접화소전극 사이의 축적용량을 C11, 화소전극과 액정광변조기 전극과의 축적용량을 C22라고 표기한다. 도4에서 화소전극은 1차원으로 배열되었다고 가정하였다. 플로팅된 화소전극은 좌우 2개의 화소전극과 축적용량 C11으로 연결되어있고, 또한 액정광변조기의 전극(42)과도 축적용량 C22로 연결되어있다. 도4의 플로팅된 화소전극의 A에 유도되는 전압(Va)은 도5의 등가회로에서쉽게 구할 수 있다. 액정광변조기 전극에 걸리는 전압은 Vs이고, 신호선에 걸린전압은 Vd라고 가정하였다. 도4의 플로팅된 화소전극 좌우에 있는 화소전극은 정상적으로 작동한다고 가정했으므로, 신호선에 걸린 전압(Vd)이 그대로 걸린다. 도5의 등가회로에서 플로팅된 화소전극에 유도되는 전압 Va는 아래 식과 같다.4 is an explanatory diagram of a pixel electrode inspection apparatus using a liquid crystal light modulator. If the active element connected to the center pixel electrode A is wrong and the pixel electrode is in a floating state connected to the signal line with a very high impedance, the voltage induced on the pixel electrode is the voltage of the surrounding electrode and the floated pixel electrode and the surroundings. It can be calculated from the storage capacitance between the electrodes. In Fig. 4, the line widths of the signal lines and the scan lines are negligible because they are very small compared to the line widths of the pixel electrodes. The storage capacitance between the pixel electrode and the adjacent pixel electrode is denoted by C 11 , and the storage capacitance between the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode is denoted by C 22 . In FIG. 4, it is assumed that the pixel electrodes are arranged in one dimension. The floated pixel electrode is connected to the left and right two pixel electrodes and the storage capacitor C 11 , and is also connected to the storage capacitor C 22 with the electrode 42 of the liquid crystal light modulator. The voltage Va induced in A of the floating pixel electrode of FIG. 4 can be easily obtained in the equivalent circuit of FIG. It is assumed that the voltage across the liquid crystal light modulator electrode is Vs and the voltage across the signal line is Vd. Since it is assumed that the pixel electrodes on the left and right sides of the floated pixel electrode of FIG. 4 operate normally, the voltage Vd applied to the signal line is applied as it is. In the equivalent circuit of FIG. 5, the voltage Va induced in the floating pixel electrode is as follows.

식1에서 C22가 C11에 비하여 매우 작으면, Va는 Vd와 같아져, 화소전극이 플로팅 상태에서 액정층에 걸리는 전압이 정상작동하는 화소와 큰 차이가 없으므로, 액정광변조기의 반사광의 차이로 플로팅여부를 정확하게 검사하기가 어렵다. 이상적인 경우에는 C22가 C11에 비하여 매우 커서, Va의 전압이 Vs에 접근하면, 액정광변조기의 액정층에 걸린 전압은 거의 0V에 가까우므로, 플로팅된 화소전극 A에서 반사되는 빛은 신호선의 전압에 관계가 없이 일정하게 된다. 위와 같이 액정광변조기 두어, 화소전극과 액정광변조기 전극 사이의 유도 전압에 따르는 액정광변조기의 광반사도를 재서 화소전극의 불량 여부를 검사하는 방법을 전압이미지법(Voltage Image Method)이라고 하는데, 전압이미지법에서는 화소전극(12)과 액정광변조기 전극(42) 사이의 축적용량을 크게하는 것이 가장 중요한 요소이다. 도4에서 d는 액정광변조기 전극과 화소전극 사이의 거리이다. 액정광변조기 전극과 화소전극 사이에 축적용량을 크게하기 위해서는, d를 줄여야한다. 즉 액정광변조기 아래기판부(20) 전체의 두께를 얇게하고, 또한 능동소자기판부(10)와 액정광변조기 아래기판부(30) 사이를 가깝게 두어야한다. 액정광변조기는 보통 크기가 10cm 정도이다. 15인치급 6장이 있는 대형 능동소자기판을 재는데는 약 60∼100 구역으로 나누어, 검사시스템을 이동하면서 검사한다. 능동소자기판부(10)와 액정광변조기 아래기판 부(30) 사이를 보통 10∼20㎛로 간격을 유지한다. 너무 가깝게 할 경우에는 이동하면서 먼지나 작은 입자 등에 의하여 능동소자기판이 긁히거나 또는 액정광변조기 아래기판이 파손될 우려가 있다. 90˚TN(Twist Nematic)이나 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 들어가는 액정처럼 점도가 낮은 액정을 쓸 경우에는 액정광변조기의 아래 기판이 얇으면서도 강도가 높아야 된다. 이러한 액정광변조기가 개발되지 않아서, 종래에는 투명도전막이 코팅된 액정광변조기 윗기판부(40)에 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)를 스핀코팅이나 인쇄방식으로 피막하고, 두께가 20∼50㎛ 정도이고 반사막이 피막된 얇은 박막을 PDLC 액정층 위에 부착했다. 이러한 구조는 미국의 포톤다이나믹(Photon Dynamics)사가 개발하였고, 미국에 특허를 출원하였다(USP 5,570,001). 도4에서 가운데 화소전극이 플로팅되었으므로, 액정광변조기의 액정층에는 다른 화소전극의 액정층보다 걸리는 전압이 낮으므로 빛의 산란되는 정도가 많아서 광검출부에서 이를 감지하고, 이 화소의 위치정보와 불량상태를 알아낸다. 종래의 장치에서 15인치 XGA화소를 검사할 때, 화소전극과 액정광변조기 전극 사이가 30㎛이고, 화소전극의 폭이 약 60㎛이고, 인접화소전극 사이의 거리가 10㎛이다. 표1은 화소전극과 액정광변조기 전극 사이의 축적용량을 1로 했을 때의 상대 축적용량을 나타낸 것이다. 표1의 상대축적용량은 유한요소법을 써서 컴퓨터시뮬레이션한 결과이다.If C 22 is very small compared to C 11 in Equation 1, Va is equal to Vd, so that the voltage applied to the liquid crystal layer in the floating state of the pixel electrode is not significantly different from that of the normally operating pixel. It is difficult to check the accuracy of floating. In an ideal case, C 22 is much larger than C 11 , and when the voltage of Va approaches Vs, the voltage across the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator is almost 0 V. Therefore, the light reflected from the floated pixel electrode A It is constant regardless of the voltage. As described above, a method of inspecting whether a pixel electrode is defective by measuring the light reflectivity of the liquid crystal light modulator according to the induced voltage between the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode is called a voltage image method. In the imaging method, increasing the storage capacitance between the pixel electrode 12 and the liquid crystal light modulator electrode 42 is the most important factor. In FIG. 4, d is a distance between the liquid crystal light modulator electrode and the pixel electrode. In order to increase the storage capacitance between the liquid crystal light modulator electrode and the pixel electrode, d must be reduced. That is, the entire thickness of the lower substrate portion 20 of the liquid crystal light modulator should be made thin, and also placed between the active element substrate portion 10 and the lower substrate portion 30 of the liquid crystal light modulator. LCD light modulators are usually about 10 cm in size. The large active device board, which has six 15-inch sheets, is divided into about 60 to 100 zones and inspected while moving the inspection system. The interval between the active element substrate portion 10 and the lower substrate portion 30 of the liquid crystal light modulator is usually maintained at 10 to 20 mu m. If it is too close, the active element substrate may be scratched or the lower substrate of the liquid crystal light modulator may be damaged due to dust or small particles while moving. When using low-viscosity liquid crystals such as 90˚TN (Twist Nematic) or ECB (Electrically Controlled Birefringence) liquid crystals, the lower substrate of the liquid crystal light modulator should be thin and high in strength. Since the liquid crystal light modulator has not been developed, conventionally, a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) is coated on the liquid crystal light modulator upper substrate part 40 coated with a transparent conductive film by spin coating or printing, and has a thickness of about 20 to 50 μm. And a thin film coated with a reflective film was deposited on the PDLC liquid crystal layer. This structure was developed by Photon Dynamics of the United States and filed a patent in the United States (USP 5,570,001). In FIG. 4, the center pixel electrode is floated, and since the voltage applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator is lower than that of the other pixel electrodes, light is scattered so much that the photodetector detects this, and the position information and defect of the pixel Find out the status. When inspecting a 15 inch XGA pixel in a conventional apparatus, the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode are 30 mu m, the width of the pixel electrode is about 60 mu m, and the distance between adjacent pixel electrodes is 10 mu m. Table 1 shows the relative storage capacitance when the storage capacitance between the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode is set to one. The relative accumulation capacities in Table 1 are the results of computer simulations using the finite element method.

항목Item 상대 축적용량Relative storage capacity C11C11 1.01.0 C22C22 1.00281.0028

표1의 값을 1식에 넣어보면, 능동소자가 작동이 되지 않아 화소전극이 플로팅되더라도, 플로팅된 화소전극위의 액정광변조기의 액정층에는 정상동작하는 액정층에 걸리는 전압의 2/3 정도가 걸린다. 도4와 도5에서는 1차원 배열을 가정했는데, 실제로 2차원 배열일 경우에는 한 화소 주위에 8개의(좌우상하 4개, 45도방향 4개) 화소가 있으므로 플로팅된 화소전극 위의 액정광변조기 액정층에 걸리는 전압은 대략 정상상태의 액정층에 걸리는 전압의 약 4/5 정도가 된다. 광산란형인 PDLC 모드는 신호선의 전압변화에 따르는 액정광변조기의 반사 광변화율이 낮아서 검사의 정확도가 떨어졌다. 또한 능동소자기판으로부터 액정광변조기의 높이 편차가 커지면 액정광변조기의 액정층에 걸리는 전압이 많이 달라져 측정오차가 생기기 쉬웠다.If the value of Table 1 is put into one equation, even if the pixel electrode is floated because the active element is not operated, about 2/3 of the voltage applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator on the floated pixel electrode is normal. Takes In FIG. 4 and FIG. 5, a one-dimensional array is assumed. In the case of a two-dimensional array, since there are eight pixels (four at the top and bottom, four at the right and left in the 45 degree direction) around one pixel, the liquid crystal light modulator on the floating pixel electrode The voltage applied to the liquid crystal layer is about 4/5 of the voltage applied to the liquid crystal layer in a steady state. The light scattering type PDLC mode has a low reflectance change rate of the liquid crystal light modulator due to the voltage change of the signal line, thereby reducing the accuracy of the inspection. In addition, when the height deviation of the liquid crystal light modulator from the active element substrate is increased, the voltage applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator is greatly changed, so that measurement errors are likely to occur.

본 발명에서는 화소전극(12)과 광변조기 전극(42) 사이의 축적용량을 크게하려고, 액정광변조기 아래 기판부(30)의 두께를 MEMS(Mechanical Electro Machine System) 기술을 도입하였고, 플로팅전극을 액정광변조기 내부에 두어 액정광변조기 아래 기판부(30)의 두께에 관계없이 화소전극(12)과 광변조기 전극(42) 사이의 축적용량을 크게 하였다. 또한 액정광변조기의 액정의 모드를 TN(Twist Nematic)형을 채택하여 높은 명암대비율(contrast ratio)을 실현할 수 있어, 신호대 잡음비를 최대로 높였다. 이러한 결과 액정광변조기의 위치 제어의 정밀도를 마진을 키울 수 있었다.In the present invention, in order to increase the storage capacitance between the pixel electrode 12 and the optical modulator electrode 42, MEMS (Mechanical Electro Machine System) technology is introduced to the thickness of the substrate 30 under the liquid crystal light modulator, and the floating electrode is In the liquid crystal light modulator, the storage capacitance between the pixel electrode 12 and the optical modulator electrode 42 was increased regardless of the thickness of the substrate 30 under the liquid crystal light modulator. In addition, by adopting the TN (Twist Nematic) type of the liquid crystal mode of the liquid crystal light modulator, it is possible to realize a high contrast ratio, thereby maximizing the signal-to-noise ratio. As a result, the accuracy of position control of the liquid crystal light modulator could be increased.

도1은 액정광변조기를 쓴 화소전극 검사 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a pixel electrode inspection apparatus using a liquid crystal light modulator.

도2는 TFT LCD의 전극패드 도면이다.2 is an electrode pad diagram of a TFT LCD.

도3은 TFT 기판의 평면도이다.3 is a plan view of a TFT substrate.

도4는 액정광변조기를 쓴 화소전극 검사 장치의 여러 축적 용량을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing various storage capacities of a pixel electrode inspection apparatus using a liquid crystal light modulator.

도5는 도4의 등가회로도이다.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of FIG. 4.

도6은 본발명의 화소전극 검사 장치에 쓰이는 액정광변조기 제조방법이다.6 is a manufacturing method of a liquid crystal light modulator used in the pixel electrode inspection device of the present invention.

도7은 플로팅전극이 액정층 내부에 들어간 본발명의 화소전극 검사장치의 설명도이다.7 is an explanatory diagram of a pixel electrode inspection device of the present invention in which a floating electrode is placed inside a liquid crystal layer.

도8은 플로팅전극이 화소전극과 대향하는 본 발명의 화소전극 검사장치의 설명도이다.8 is an explanatory diagram of a pixel electrode inspection device of the present invention in which the floating electrode is opposite to the pixel electrode.

도9는 미세 플로팅전극이 들어간 본 발명의 화소전극 검사장치의 설명도이다.9 is an explanatory diagram of a pixel electrode inspection device of the present invention with a fine floating electrode.

도10은 플로팅 전극을 채택한 본발명의 화소전극 검사장치의 여러 축적용량을 그린 도면이다.Fig. 10 is a drawing showing various storage capacities of the pixel electrode inspection device of the present invention employing the floating electrode.

도11은 도10의 등가회로도이다.FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of FIG. 10.

도12는 본발명의 화소전극 검사 장치에 쓰이는 액정광변조기 제조 방법이다.12 is a method of manufacturing a liquid crystal light modulator used in the pixel electrode inspection device of the present invention.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

10 : 능동소자 기판부 11 : 능동소자 기판 12 : 화소전극DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Active element substrate 11 Active element substrate 12 Pixel electrode

13 : 주사선 패드 14 : 신호선패드 15 : 표시영역13 scanning line pad 14 signal line pad 15 display area

20 : 액정광변조기 30 : 액정광변조기 아래 기판부20 liquid crystal light modulator 30 substrate portion under the liquid crystal light modulator

31 : 액정광변조기 아래기판 32 : 반사판 33 : 광산형 액정층31 liquid crystal light modulator lower substrate 32 reflector 33 light-acid type liquid crystal layer

34 : 기본기판 35 : 식각보호막34: basic substrate 35: etching protective film

36 : 플로팅전극 39 : TN형 액정층 41 : 액정광변조기 윗 기판36: floating electrode 39: TN type liquid crystal layer 41: the upper substrate of the liquid crystal light modulator

42 : 액정광변조기 전극 50 : 광분할기 60 : 광검출부42 liquid crystal light modulator electrode 50 light splitter 60 light detector

도6은 본발명의 화소전극 검사 장치에 쓰이는 액정광변조기 제조방법이다. 공정을 차례로 정리하면 다음과 같다.6 is a manufacturing method of a liquid crystal light modulator used in the pixel electrode inspection device of the present invention. The process is summarized as follows.

① 기본기판(34)인 실리콘웨이퍼를 세척한다.① Clean the silicon wafer, the basic substrate (34).

② 실리콘 기판 위에 식각 보호막(35)을 약 3,000∼5,000Å 입힌다. 재질은 산화막으로 Al2O3또는 Ta2O5또는 SiO2이다.(2) An etch protective film 35 is coated on the silicon substrate by about 3,000 to 5,000 microseconds. The material is an oxide film, Al 2 O 3 or Ta 2 O 5 or SiO 2 .

③ 식각보호막 위에 PMMA 또는 PI 수지를 약 20∼30㎛ 피막하여 액정광변조기 아래기판(31)을 만들고, 그 위에 무기절연막으로 반사막(32)을 약 1.0∼1.5㎛ 정도 두께로 입힌다. 반사막은 광거리(nd; n:굴절률, d 두께)가 λ/4가 되도록 굴절율이 높은 것과 낮은 것을 교대로 4 ∼10층 피막한다.(3) PMMA or PI resin is coated on the etch protection film to form a substrate 31 under the liquid crystal light modulator, and the reflective film 32 is coated on the inorganic insulating film with a thickness of about 1.0 to 1.5 μm. The reflective film is formed by alternately coating four to ten layers of high and low refractive index so that the optical distance (nd; n: refractive index, d thickness) becomes? / 4.

도6에는 나오지 않았지만 광학유리기판 위에 투명도전막(42)을 피막하여 액정광변조기 위기판부를 만든다. 액정광변조기 위기판과 아래기판에 배향막을 입히고 러빙한다. 위기판에는 시일재를 바르고 아래기판에는 간극제를 뿌린다.Although not shown in Fig. 6, a transparent conductive film 42 is formed on the optical glass substrate to form a liquid crystal light modulator crisis plate. An alignment film is coated on the liquid crystal light modulator crisis plate and the lower substrate and rubbed. Sealing material is applied to the crisis board, and a gap agent is applied to the lower board.

④ 액정광변조기 상하기판부(30,40)를 합착하고 액정을 주입한다. 주입된 액정은 TN(Twist Nematic) 형이다.④ The upper and lower substrates 30, 40 of the liquid crystal light modulator are bonded together and the liquid crystal is injected. The injected liquid crystal is TN (Twist Nematic) type.

⑤ 액정이 주입된 셀을 KOH 용액에 담근다. 실리콘기판이 KOH용액과 반응하여 약 1시간 정도 후면 완전히 식각 된다.⑤ Dip the cell injected with liquid crystal into KOH solution. The silicon substrate reacts with KOH solution and is completely etched after about 1 hour.

TN형 액정은 PDLC에 비하여 전압에 대한 광반사도의 변화가 크기 때문에, 작은 전압변화에도 광반사도가 많이 달라지므로, PDLC 모드에 비하여 검사 정확도가 올라간다.Since the TN type liquid crystal has a large change in light reflectivity with respect to voltage compared to PDLC, the light reflectivity varies greatly even with a small voltage change, and thus the inspection accuracy is improved as compared with the PDLC mode.

액정광변조기 전극(42)과 화소전극(12) 사이에 플로팅전극(36)을 두면, 플로팅전극(36)에 유도된 전압은 프로팅전극이 놓인 부분의 전압분포의 평균값이므로, 액정광변조기의 광반사특성을 균일하게 할 수 있다. 플로팅전극은 투명도전막 또는 금속으로 된 전극을 다른 전극에 연결하지 않고, 고립시켜서 만든다. 플로팅전극이 화소전극보다 크면 플로팅전극에 인접 화소전극의 전압의 영향이 커지므로, 플로팅전극(36)은 화소전극보다 작게 만든다. 도7은 플로팅전극이 반사막 위에 형성된 것이다. 플로팅전극에 유도된 전압은 플로팅전극이 없었을 때의 플로팅 전극이 놓일 영역의 전압분포의 평균값이 되므로, 화소전극의 가장자리 부분에서의 광투과 변화를 평균화할 수 있다.When the floating electrode 36 is placed between the liquid crystal light modulator electrode 42 and the pixel electrode 12, the voltage induced in the floating electrode 36 is an average value of the voltage distribution of the portion where the floating electrode 36 is placed. The light reflection characteristic can be made uniform. The floating electrode is made by isolating a transparent conductive film or a metal electrode without connecting it to another electrode. If the floating electrode is larger than the pixel electrode, the influence of the voltage of the adjacent pixel electrode on the floating electrode is increased, so that the floating electrode 36 is made smaller than the pixel electrode. 7 is a floating electrode formed on the reflective film. Since the voltage induced in the floating electrode becomes the average value of the voltage distribution of the region where the floating electrode is to be placed when there is no floating electrode, it is possible to average the change of light transmission at the edge of the pixel electrode.

화소전극과 광변조기 전극 사이의 축적용량을 크게하기 위하여 플로팅전극(36)을 도8과 같이 액정광변조기 아래기판(31)에서 반사막(32)까지 3차원 입체모양으로 둘 수도 있다. 인접 플로팅전극 사이의 축적용량을 줄이려면, 플로팅 전극의 가운데 상하 연결부 면적을 줄여야한다. 도10은 도8의 전극들 사이의 축적용량을 나타낸 것이고, 도11은 도8의 등가회로이다. 도8에서 가운데 플로팅전극 A점에서 유도된 전압과 액정광변조기 전극에 걸린 전압의 차이가 액정광변조기의 액정층에 걸린다. 플로팅전극 A에 유도된 전압은 등가회로 도11의 A점에서의 전압이다. 도10에서 C22는 플로팅전극과 액정광변조기의 전극 사이의축적용량이고, C21은 인접 플로팅전극 사이의 축적용량이다. C11은 화소전극과 화소전극 위의 플로팅전극 사이의 축적용량이고, C12는 화소전극과 인접 화소전극 사이의 축적용량이고, C13는 플로팅전극과 인접 화소전극 사이의 축적용량이다. 이러한 구조의 액정광변조기를 만든 화소전극 검사장치로 15인치 XGA화소를 검사할 때의 각각의 축적용량을 유한요소법을 써서 컴퓨터시뮬레이션한 결과가 표2에 나와 있다. 화소전극과 액정광변조기 전극 사이가 30㎛이고, 화소전극의 폭이 약 60㎛이고, 인접화소전극 사이의 거리가 10㎛이다. 플로팅전극의 선폭은 화소전극과 같이 60㎛이고, 인접 플로팅전극 사이의 거리는 10㎛이다. 플로팅전극은 화소전극 위에 10㎛ 지점에 있고, 액정광변조기 전극으로부터는 5㎛ 떨어져 있다고 가정하였다. 이러한 구조로 도10의 여러 축적용량을 유한요소법을 써서 컴퓨터시뮬레이션한 결과가 표2에 나와 있다. 표2에서는 C11을 1로한 상대값이다. 액정의 유전률 다른 유전체 값의 2배로 가정하였다.In order to increase the storage capacitance between the pixel electrode and the optical modulator electrode, the floating electrode 36 may be three-dimensionally formed from the lower substrate 31 to the reflective film 32 as shown in FIG. In order to reduce the storage capacitance between adjacent floating electrodes, it is necessary to reduce the area of the upper and lower connecting portions of the floating electrodes. FIG. 10 shows the storage capacitance between the electrodes of FIG. 8, and FIG. 11 is the equivalent circuit of FIG. In FIG. 8, the difference between the voltage induced at the center floating electrode A point and the voltage applied to the liquid crystal light modulator electrode is caught by the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator. The voltage induced in the floating electrode A is the voltage at point A of the equivalent circuit of FIG. In FIG. 10, C 22 is an accumulation capacitance between the floating electrode and the electrode of the liquid crystal light modulator, and C 21 is an accumulation capacitance between adjacent floating electrodes. C 11 is a storage capacitor between the pixel electrode and the floating electrode on the pixel electrode, C 12 is a storage capacitor between the pixel electrode and the adjacent pixel electrode, and C 13 is a storage capacitor between the floating electrode and the adjacent pixel electrode. Table 2 shows the results of computer simulations using the finite element method for the respective storage capacitances when inspecting a 15-inch XGA pixel with a pixel electrode inspection device made of a liquid crystal light modulator having such a structure. The pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode are 30 mu m, the width of the pixel electrode is about 60 mu m, and the distance between adjacent pixel electrodes is 10 mu m. The line width of the floating electrode is 60 탆 like the pixel electrode, and the distance between adjacent floating electrodes is 10 탆. It is assumed that the floating electrode is at a point of 10 mu m above the pixel electrode and 5 mu m away from the liquid crystal light modulator electrode. Table 2 shows the results of computer simulation of the various storage capacities in FIG. 10 using this structure. In Table 2, C 11 is a relative value. The dielectric constant of the liquid crystal is assumed to be twice the dielectric value.

항목Item 상대축적용량Relative storage capacity C11C11 1.01.0 C12C12 0.250.25 C13C13 0.040.04 C21C21 0.320.32 C22C22 5.165.16

도11을 정량적으로 분석하기는 매우 어렵다. 정성적으로 보았을 때 플로팅 전극의 높이(δ)만큼 화소전극과 액정광변조기 전극 사이의 두께(d)가 줄어드는 효과가 있기 때문에 식1에서 본다면 C22가 커지는 효과가 있어, 플로팅된 화소전극 위의 액정층에 걸린 전압이 줄어든다. 이와같이 화소전극과 액정광변조기 전극 사이에 플로팅전극(36)을 두면 플로팅전극이 화소전극 바로 위의 전기장분포를 변형을 줄이면서 액정광변조기의 액정층까지 이동시키는 역할을 한다. 도8에서 보면 플로팅전극이 없을 때는 화소전극에서 액정광변조기 전극까지의 거리가 d가되지만, 플로팅전극을 두어 플로팅전극의 높이 δ만큼 d가 줄어드는 효과가 있다. 따라서 δ만큼 여유가 더 생기므로, 액정광변조기와 능동소자기판 사이의 거리의 정밀도가 δ만큼 마진(margin)을 확보할 수 있다. 플로팅전극의 폭과 화소전극의 폭이 도8과 같이 같고, 능동소자기판과 액정광변조기가 정확히 정렬하는 것이 가장 이상적이지만, 이 경우 능동소자기판의 평면인 XY축으로 정렬의 높은 정밀도가 요구된다. 따라서 플로팅전극을 화소전극의 폭보다 작게, 한 화소전극에 여러개의 플로팅전극이 대응되게 하면, XY평면으로의 정밀도가 떨어져도 검사에 큰 지장이 없다. 도9는 플로팅전극의 폭이 화소전극의 폭의 1/3인 경우이다. 플로팅전극을 만드는 공정을 감안하여 플로팅 전극의 높이와 크기와 폭을 결정한다.It is very difficult to quantitatively analyze FIG. When viewed qualitatively, since the thickness d between the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode is reduced by the height δ of the floating electrode, C 22 becomes larger when viewed from Equation 1. The voltage applied to the liquid crystal layer is reduced. As such, when the floating electrode 36 is disposed between the pixel electrode and the liquid crystal light modulator electrode, the floating electrode serves to move the electric field distribution directly above the pixel electrode to the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulator while reducing the deformation. In FIG. 8, when the floating electrode is absent, the distance from the pixel electrode to the liquid crystal light modulator electrode is d, but d is reduced by the height δ of the floating electrode by placing the floating electrode. Therefore, the margin is increased by δ, so that the margin of the distance between the liquid crystal light modulator and the active element substrate can be ensured by δ. Although the width of the floating electrode and the width of the pixel electrode are the same as in FIG. 8, it is most ideal that the active element substrate and the liquid crystal light modulator are exactly aligned, but in this case, high precision of alignment is required in the XY axis, which is the plane of the active element substrate. . Therefore, if the floating electrode is smaller than the width of the pixel electrode so that a plurality of floating electrodes correspond to one pixel electrode, there is no problem in the inspection even if the accuracy in the XY plane is low. 9 shows a case in which the width of the floating electrode is 1/3 of the width of the pixel electrode. Considering the process of making the floating electrode, the height, size and width of the floating electrode are determined.

도12는 도9와 같은 액정광변조기 아래기판부(30)에 플로팅전극(36)을 두었을 때의 액정광변조기 제작 방법이다.FIG. 12 is a method of manufacturing a liquid crystal light modulator when the floating electrode 36 is placed on the lower substrate 30 of the liquid crystal light modulator shown in FIG.

① 기본기판(34)인 실리콘웨이퍼를 세척한다.① Clean the silicon wafer, the basic substrate (34).

② 실리콘 기판 위에 식각 보호막(35)을 약 3,000∼5,000Å 입힌다. 재질은 산화막으로 Al2O3또는 Ta2O5또는 SiO2이다.(2) An etch protective film 35 is coated on the silicon substrate by about 3,000 to 5,000 microseconds. The material is an oxide film, Al 2 O 3 or Ta 2 O 5 or SiO 2 .

③ Cr이나 Al등의 금속전극을 피막하고, 노광공정으로 원형 또는 정사각형 모양으로 전극 패턴을 만든다. 이 전극이 플로팅전극(36)이다.③ A metal electrode such as Cr or Al is coated and an electrode pattern is formed in a circular or square shape by an exposure process. This electrode is the floating electrode 36.

④ 플로팅전극 위에 PMMA 또는 PI등의 고분자 수지를 약 20∼40㎛ 피막하여 액정광변조기 아래기판(31)을 만든다.(4) A polymer resin such as PMMA or PI is coated on the floating electrode at a thickness of about 20 to 40 µm to form the lower substrate 31 of the liquid crystal light modulator.

⑤ 플로팅전극의 중심으로 고분자막(31)의 관통하는 구멍을 낸다. 구멍의 직경은 고분자막의 두께와 플로팅전극의 선폭 그리고 고분자 막의 식각비에 따라서 다르지만 2∼5㎛ 정도로 만든다.⑤ The through hole of the polymer film 31 is made to the center of the floating electrode. The diameter of the pores depends on the thickness of the polymer film, the line width of the floating electrode and the etching ratio of the polymer film, but is about 2 to 5 μm.

⑥ Cr이나 Al등의 금속전극을 피막하고, 노광공정으로 각각의 플로팅전극(36)을 전기적으로 분리한다.(6) A metal electrode such as Cr or Al is coated, and each floating electrode 36 is electrically separated by an exposure process.

⑦ 스핀코팅으로 0.5∼1㎛ 두께의 평탄화막(37)을 입힌다.(7) A planarization film 37 of 0.5 to 1 mu m thickness is coated by spin coating.

⑧무기절연막으로 된 반사막을 약 1.0∼1.5㎛ 정도 입힌다. 반사막은 광거리(nd; n:굴절률, d 두께)가 λ/4가 되도록 굴절율이 높은 것과 낮은 것을 교대로 4 ∼10층 피막한다.(8) A reflective film made of an inorganic insulating film is coated with about 1.0 to 1.5 mu m. The reflective film is formed by alternately coating four to ten layers of high and low refractive index so that the optical distance (nd; n: refractive index, d thickness) becomes? / 4.

도12에는 나오지 않았지만 광학유리기판 위에 투명도전막(42)을 피막하여 액정광변조기 위기판부를 만든다. 액정광변조기 위기판과 아래기판에 배향막을 입히고 러빙한다. 위기판에는 시일재를 바르고 아래기판에는 간극제를 뿌린다.Although not shown in Fig. 12, a transparent conductive film 42 is formed on the optical glass substrate to make the liquid crystal light modulator crisis plate part. An alignment film is coated on the liquid crystal light modulator crisis plate and the lower substrate and rubbed. Sealing material is applied to the crisis board, and a gap agent is applied to the lower board.

⑨액정광변조기 상하기판을 합착하고 액정을 주입한다. 주입된 액정은 TN(Twist Nematic) 형이다.⑨ Bond the upper and lower substrates of the liquid crystal modulator and inject the liquid crystal. The injected liquid crystal is TN (Twist Nematic) type.

⑩ 액정이 주입된 셀을 KOH 용액에 담근다. 실리콘기판이 KOH용액과 반응하여 약 1시간 정도 후면 완전히 식각된다.을 Dip the cell injected with liquid crystal into KOH solution. The silicon substrate reacts with KOH solution and is completely etched after about 1 hour.

본발명의 액정광변조기는 PDLC와 같이 광산란이 아닌 편광형이므로, 광분할기가 편광분할기가되거나 또는 종래처럼 광분할기를 쓸 때는 빛이 입사되는 부분과 액정층을 지나 반사되는 부분에서 편광판을 두어야한다. 본발명을 TFT Array 기판에 적용하면 다음 차례와 같다.Since the liquid crystal light modulator of the present invention is a polarized light type rather than light scattering like PDLC, when the light splitter is a polarizing splitter or when using a light splitter as in the prior art, a polarizing plate should be placed at the part where light is incident and the part that is reflected past the liquid crystal layer. . The present invention is applied to the TFT array substrate as follows.

① 액정광변조기를 초기 정렬한다.① Initially align the liquid crystal light modulator.

② 전체 게이트 선에 주사선보다 낮은 전압을 걸고, 신호선에는 문턱치 이상의 전압을 걸어준다. 이 때 화소에 투과율이 많이 변하는 것은 TFT 또는 신호선이 화소전극과 낮은 저항연결된 화소이다.② Apply a lower voltage to the entire gate line than the scan line, and apply a voltage above the threshold to the signal line. At this time, a large change in transmittance of a pixel is a pixel in which a TFT or a signal line is low resistance-connected to the pixel electrode.

③ 전체 게이트 선에 주사선보다 높은 전압을 걸고, 신호선에는 문턱치 이상의 전압을 걸어준다. 이 때 화소전극위의 액정층의 투과율 변화가 적게 변하는 것은 TFT와 화소전극 사이의 저항이 매우 높은 상태이다. TFT가 불량이거나 TFT와 화소전극이 연결되지 않은 것이다.③ Apply a voltage higher than the scan line to the entire gate line, and apply a voltage above the threshold to the signal line. At this time, the change in transmittance of the liquid crystal layer on the pixel electrode is small, which is a state where the resistance between the TFT and the pixel electrode is very high. The TFT is defective or the TFT and the pixel electrode are not connected.

④ 액정광변조기를 포함한 측정시스템을 이동하면서 화소전극을 검사한다.④ Examine the pixel electrode while moving the measuring system including the liquid crystal light modulator.

종래에는 액정광변조기의 전극과 화소전극 사이에 축적용량이 너무 작고, 또한 액정광변조기의 액정의 모드가 산란형이어서 능동소자의 동작 여부를 판단하기가 어려웠고, 또한 Z축 방향으로의 액정광변조기의 위치 제어가 매우 엄격하였다. 본발명에서는 화소전극과 광변조기 전극 사이의 축적용량을 크게하기 위하여 액정광변조기의 두께를 MEMS 기술을 이용하여 줄였다. 또한 플로팅전극을 도입하고,화소전극과 광변조기전극 사이의 축적용량을 크게할 수 있었다. 또한 화소전극에 대향하는 액정광변조기의 아래기판부(30)을 어느 정도 두껍게 할 수 있으므로, 검사하는 도중에 먼지나 분진등에 의한 액정광변조기의 손상을 최소로 할 수 있다. 그리고 본발명에서는 MEMS 기술을 이용하여 액정광변조기의 아래기판(31)을 얇게 만들 수 있으므로, 점도가 나은 TN(Twist Nematic)형 액정모드를 채택하여 신호대 잡음비를 최대로 줄일 수 있었다. 본발명은 투사형 액정프로젝터와 같이 해상도가 높은 능동형 평판표시소자 화소전극 검사 장치에 적합하다.In the related art, the storage capacitance is too small between the electrodes of the liquid crystal light modulator and the pixel electrode, and the liquid crystal mode of the liquid crystal light modulator is scattered so that it is difficult to determine the operation of the active element, and the liquid crystal light modulator in the Z axis direction. The position control of was very strict. In the present invention, in order to increase the storage capacitance between the pixel electrode and the optical modulator electrode, the thickness of the liquid crystal light modulator is reduced by using the MEMS technique. In addition, the floating electrode was introduced, and the storage capacitance between the pixel electrode and the optical modulator electrode was increased. Further, since the lower substrate portion 30 of the liquid crystal light modulator facing the pixel electrode can be thickened to some extent, damage to the liquid crystal light modulator due to dust or dust can be minimized during the inspection. In the present invention, since the lower substrate 31 of the liquid crystal light modulator can be made thin by using MEMS technology, the signal-to-noise ratio can be minimized by adopting a TN (Twist Nematic) type liquid crystal mode having a good viscosity. The present invention is suitable for a high resolution active flat panel display pixel electrode inspection device such as a projection type liquid crystal projector.

Claims (7)

능동소자 기판부(10)의 화소전극(12)과 액정광변조기의 전극(42) 사이에 전압이 인가되고, 능동소자 기판부(10)의 화소전극(12)과 액정광변조기의 전극(22) 사이에 걸리는 전압분포에 따라 액정층(33,39)의 배열변화로 생기는 광반사특성을 이용하여 화소전극(12)의 오동작 여부를 판정하는 검사 장치에 있어서, 화소전극(12)에 대향하는 광변조기(20)의 아래 기판(31)의 기본기판(34)이 식각되고, 화소전극(12)에 대향하는 광변조기(20)의 아래 기판부(30)가 박막(31)과 반사막(32)으로 이루어진 것을 특징으로하는 능동형 평판표시소자 검사 장치.A voltage is applied between the pixel electrode 12 of the active element substrate portion 10 and the electrode 42 of the liquid crystal light modulator, and the pixel electrode 12 of the active element substrate portion 10 and the electrode 22 of the liquid crystal light modulator. In the inspection apparatus for determining whether the pixel electrode 12 is malfunctioning by using the light reflection characteristic caused by the change in the arrangement of the liquid crystal layers 33 and 39 according to the voltage distribution applied between), the pixel electrode 12 is opposed to the pixel electrode 12. The base substrate 34 of the lower substrate 31 of the optical modulator 20 is etched, and the lower substrate portion 30 of the optical modulator 20 facing the pixel electrode 12 is formed of the thin film 31 and the reflective film 32. Active flat panel display device inspection, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서 화소전극(12)에 대향하는 액정광변조기의 아래기판(31)의 두께가 10∼50㎛인 것을 특징으로하는 능동형 평판표시소자 검사 장치.The device according to claim 1, wherein the thickness of the lower substrate (31) of the liquid crystal light modulator facing the pixel electrode (12) is 10 to 50 mu m. 제1항에 있어서 화소전극(12)에 대향하는 액정광변조기의 아래기판(31)의 재질이 고분자막인 것을 특징으로하는 능동형 평판표시소자 검사 장치.The active flat panel display inspection apparatus according to claim 1, wherein a material of the lower substrate (31) of the liquid crystal light modulator facing the pixel electrode (12) is a polymer film. 제1항에 있어서 화소전극(12)과 대향하는 액정광변조기의 아래 기판부(30)에 플로팅 전극(36)이 있는 것을 특징으로하는 능동형 평판표시소자 검사 장치.2. An active flat panel display inspection apparatus according to claim 1, wherein a floating electrode (36) is provided on a lower substrate portion (30) of the liquid crystal light modulator facing the pixel electrode (12). 제1항에 있어서 액정광변조기의 액정층(39)의 모드가 TN(Twist Nematic)형인것을 특징으로하는 능동형 평판표시소자 검사 장치.2. The active flat panel display device according to claim 1, wherein the mode of the liquid crystal layer (39) of the liquid crystal light modulator is TN (Twist Nematic) type. 화소전극(12)과 액정광변조기의 전극(42) 사이에 걸리는 전압분포에 따라 액정광변조기 액정층(39)의 배열변화로 생기는 광반사 특성을 이용하여 화소전극의 오동작 여부를 결정하는 액정광변조기(20) 제조방법에 있어서, 화소전극과 대향하는 광변조기의 기본기판(34) 위에 박막층을(35,36,31,32)을 형성하고, 액정광변조기의 위기판부(40)와 합착한 다음 기본기판(34)을 식각하여 하는 것을 특징으로하는 액정광변조기(2) 제조방법.The liquid crystal light determines whether the pixel electrode is malfunctioning by using the light reflection characteristic caused by the arrangement change of the liquid crystal light modulator liquid crystal layer 39 according to the voltage distribution applied between the pixel electrode 12 and the electrode 42 of the liquid crystal light modulator. In the manufacturing method of the modulator 20, a thin film layer (35, 36, 31, 32) is formed on the basic substrate 34 of the optical modulator facing the pixel electrode, and is bonded to the crisis plate portion 40 of the liquid crystal light modulator. Next, the liquid crystal light modulator (2) manufacturing method, characterized in that by etching the base substrate (34). 제6항에 있어서 광변조기의 기본기판(34)이 실리콘웨이퍼인 것을 특징으로하는 액정광변조기 제조방법The method of claim 6, wherein the basic substrate 34 of the optical modulator is a silicon wafer.
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