KR20060038081A

KR20060038081A - 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법

Info

Publication number: KR20060038081A
Application number: KR1020040087234A
Authority: KR
Inventors: 박종국
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-03

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치의 제조시에 행하는 그로스 테스트(gross test)의 정확성을 향상시킬 수 있는 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있으며 게이트 전압을 전달하는 게이트선, 상기 화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 상기 화소에 중첩하며 유지 전압을 전달하는 유지 전극선을 포함하는 액정 표시 장치의 검사 장치로서, 상기 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고 상기 유지 전압을 생성하는 유지 전압 생성부를 포함하고,

상기 게이트 전압은 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압 및 턴오프시키는 게이트 오프 전압을 포함하며, 상기 게이트 온 전압은 실제 구동 전압과 동일한 전압이며 상기 유지 전압은 실제 구동 전압보다 작은데, 상기 게이트 온 전압은 25V 내지 28V이고, 상기 유지 전압은 0V이다.

이러한 방식으로, 단락 지점을 정확하고 빠르게 예측하여 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

액정표시장치, 그로스, 테스트, 게이트전압, 유지전압, 유지축전기

Description

액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법 {TEST APPARATUS AND METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 대향 표시판의 구조를 도시한 배치도이다.

도 5는 도 3 및 도 4의 표시판을 포함하는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.

도 6은 도 5에서 IV-IV'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 검사 장치에서 액정 표시 장치에 게이트 전압 및 유지 전압을 인가한 후의 화면을 나타내는 도면이다.

도 8은 도 7에 도시한 유지 전압 생성부의 회로도의 일례이다.

본 발명은 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치의 제조시에 행하는 그로스 테스트의 정확성을 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 하부 및 상부 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다. 또한, 액정 축전기와 더불어 충전 특성을 향상시키기 위하여 유지 축전기를 두는데, 이러한 유지 축전기는 하부 표시판에 구비된 유지 전극과 화소 전극이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 유지 전극에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

이러한 액정 표시 장치를 제조하는 과정에서 표시 신호선 등의 단선 또는 단락이 있는 경우 이들을 일정한 검사를 통하여 미리 걸러낸다. 이러한 검사의 종류에는 어레이 테스트(array test), VI(visual inspection) 테스트, 그로스 테스트(gross test) 및 모듈 테스트(module test) 등이 있다.

어레이 테스트는 개별적인 셀(cell)들로 분리되기 전에 일정한 전압을 인가하고 출력 전압의 유무를 통하여 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이며, VI 테스트는 개별적인 셀 들로 분리된 후 일정한 전압을 인가한 후 사람의 눈으로 보면서 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이다. 그로스 테스트는 상부 표시판과 하부 표시판을 결합하고 구동 회로를 실장하기 전 실제 구동 전압과 동일한 전압을 인가하여 화면의 표시 상태를 통하여 화질 및 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이며, 모듈 테스트는 구동 회로를 장착한 후 최종적으로 구동 회로의 적정 동작 여부를 알아보는 시험이다.

이때, 특히 그로스 테스트에서 표시 신호선 중 게이트 신호를 전달하는 게이트선과 유지 전극선이 단락된 경우 단락된 위치를 찾기가 쉽지 않다. 이로 인해, 수리에 필요한 정확한 좌표를 설정할 수 없는 관계로 수리를 할 수 없는 경우가 대부분이다. 따라서, 이러한 불량을 수리하지 못하여 모두 불량 처리되므로 수율에 심각한 영향을 초래한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 액정 표시 장치의 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치는, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있으며 게이트 전압을 전달하는 게이트선, 상기 화소에 연결되어 있으며 데이 터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 상기 화소에 중첩하며 유지 전압을 전달하는 유지 전극선을 포함하고, 상기 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고 상기 유지 전압을 생성하는 유지 전압 생성부를 포함하며, 상기 게이트 전압은 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압 및 턴오프시키는 게이트 오프 전압을 포함하고, 상기 게이트 온 전압은 실제 구동 전압과 동일한 전압이며 상기 유지 전압은 실제 구동 전압보다 작다.

이때, 상기 게이트 온 전압은 25V 내지 28V이거나, 상기 유지 전압은 0V인 것이 바람직하다.

또한, 상기 유지 전압 생성부는, 반전 단자와 비반전 단자 및 출력 단자를 갖는 차동 증폭기, 상기 차동 증폭기의 상기 출력 단자에 연결되어 있는 저항, 그리고 상기 저항과 접지 전압의 접점에 연결되어 있는 유지 전압 출력 단자를 포함할 수 있다.

한편, 상기 액정 표시 장치의 검사 장치는 상기 액정 표시 장치에 소정의 전압을 인가하는 프로브를 포함하는데, 상기 유지 전압 생성부는 상기 프로브일 수 있다.

한편, 본 발명의 한 실시예에 따라, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있으며 게이트 온 전압을 전달하는 게이트선, 상기 화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 상기 화소에 중첩하며 유지 전압을 전달하는 유지 전극선을 포함하는 액정 표시 장치의 검사 방법은, 상기 액정 표시 장치에 화이트 패턴을 표시하는 단계, 상기 게이트선에 상기 게이 트 온 전압을 인가하는 단계, 상기 유지 전극선에 상기 유지 전압을 인가하는 단계, 상기 게이트선과 상기 유지 전극선이 단락된 경우, 상기 게이트선의 좌표를 설정하는 단계, 상기 데이터선의 좌표를 추정하는 단계, 그리고 상기 추정된 데이터선의 좌표에 소정값을 곱하여 실제 단락 지점을 찾는 단계를 포함한다.

이때, 상기 소정값은 1.11일 수 있고, 상기 게이트 온 전압은 25V 내지 28V이며, 상기 유지 전압은 0V일 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액 정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300)와 이에 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D ₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C _ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면 에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(도시하지 않음)에 실장하여 TCP를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, TCP를 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로 칩을 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로 칩과 같은 기능을 수행하는 회로를 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성할 수도 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(V_on)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호 (RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레 임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: "행 반전", "점 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: "열 반전", "점 반전").

그러면 이러한 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고로 하여 좀더 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 대향 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 5는 본 발명의 도 3 및 도 4의 표시판을 정렬하여 완성한 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 IV-IV'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

액정 표시 장치는 앞서 설명한 것처럼 하측의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 상측의 대향 표시판(200) 및 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 표시판(100, 200)에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(3)으로 이루어진다. 이때, 각각의 표시판(100, 200)에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있으며, 배향막(11, 21)은 액정층(3)의 액정 분자를 표시판(100, 200)에 대하여 수직으로 배향되도록 하는 수직 배향 모드인 것이 바람직하나, 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100)의 바깥 면에는 각각 상부 및 하부 편광판(12. 22)이 부착되어 있다.

다음은 박막 트랜지스터 표시판(100)의 구조에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 게이트선(121)에는 게이트 전극(124)은 돌기의 형태로 형성되어 있고, 본 실시예와 같이 게이트선(121)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달하기 위한 접촉부를 가지며, 접촉부인 게이트선(121)의 끝 부분(129)은 다른 부분보다 넓은 폭은 가지는 것이 바람직하며, 게이트선(121)의 끝 부분(129)은 기판(110) 상부에 직접 형성되어 있는 게이트 구동 회로의 출력단에 직접 연결될 수 있다.

절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 동일한 층으로 유지 전극 배선이 형성되어 있다. 각 유지 전극 배선은 화소 영역의 가장자리에서 게이트선(121)과 나란하게 뻗어 있는 유지 전극선(131)과 그로부터 뻗어 나온 여러 벌의 유지 전극(storage electrode, 133a, 133b, 133c, 133d)을 포함한다. 한 벌의 유지 전극 (133a, 133b, 133c, 133d)은 세로 방향으로 뻗어나오며 가로 방향으로 뻗은 유지 전극선(131)에 의하여 서로 연결되어 있는 세로부(133a, 133b)와 이후에 형성되는 화소 전극(190)의 절개부(191, 193)와 중첩하며 세로부(133a, 133b)를 연결하는 사선부(133c, 133d)로 이루어진다. 이때, 유지 전극 배선은 한 벌의 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)을 가지지 않을 수 있으며, 필요에 따라 다양한 모양으로 변형시킬 수 있다.

게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(121p)과 그 위의 상부막(121q)을 포함한다. 하부막(121p)은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어지며, 1,000-3,000 Å 범위의 두께를 가진다. 이와는 달리, 상부막(121q)은 다른 물질, 특히 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질 , 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr) 등으로 이루어지며, 100-1,000Å 범위의 두께를 가진다. 하부막(121p)과 상부막(121q)의 조합의 예로는 순순 알루미늄 또는 알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금/몰리브덴을 들 수 있으며, 위치가 서로 바뀔 수도 있다. 도 4에서 게이트 전극(124)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 124p, 124q로, 게이트선(121) 끝 부분(129)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 129p, 129q로, 유지 전극 배선(133b, 133d)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 131p, 131q로 표시되어 있다.

하부막(121p, 124p, 129p, 131p)과 상부막(121q, 124q, 129q, 131q)의 측면 은 각각 경사져 있으며 그 측벽 경사각(θ)은 기판(110)의 표면에 대하여 약 25-45°이다.

또한, 게이트선(121)과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)의 상부막(121q, 124q, 129q, 131q)의 표면에는 질소와 몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 질화막(MoN_X, 126)이 형성되어 있다. 몰리브덴 질화막(126)은 상부막(121q, 124q, 129q, 131q)을 이루는 물질에 의존하여 몰리브덴 합금용 물질을 포함할 수 있다.

게이트선(121)과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)의 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)을 비롯하여 복수의 드레인 전극(drain electrode, 175)이 형성되어 있다. 각 데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 각 드레인 전극(175)을 향하여 복수의 분지를 내어 데이터선(171)으로부터 확장된 소스 전극(source electrode)(173)을 가진다. 데이터선(171)의 한쪽 끝 부분에 위치한 접촉부(179)는 외부로부터의 화상 신호를 데이터선(171)에 전달한다. 또, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175)도 게이트선(121)과 마찬가지로 몰리브덴을 포함하는 도전막 또는 알루미늄을 포함하는 도전막을 포함하여 만들어지며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서는 몰리브덴을 포함하는 도전막의 단일막이다.

물론, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 표면에는 질소와 몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 질화막(MoN_X, 176)이 형성되어 있으며, 이러한 몰리브덴 질화막(176)은 몰리브덴 합금용 물질을 포함할 수 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175)의 아래에는 데이터선(171)을 따라 주로 세로로 길게 뻗은 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 비정질 규소 따위로 이루어진 각 선형 반도체(151)는 각 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 향하여 확장되어 채널부(154)를 가진다. 또한 선형 반도체(151)는 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.

반도체(151)와 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 각각 감소시키기 위한 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)와 섬형의 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161)는 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 따위로 만들어지며, 분지로 뻗은 저항성 접촉 부재(163)를 가지며, 섬형의 저항성 접촉 부재(165)는 게이트 전극(124)을 중심으로 저항성 접촉 부재(163)와 마주한다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 또는 질화 규소 따위로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.

보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 적어도 일부와 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 노출시키는 복수의 접촉 구멍(185, 182)이 구비되어 있다. 한편, 게이트선(121)의 끝 부분(129)도 외부의 구동 회로와 연결되기 위한 접촉부를 가지데, 복수의 접촉 구멍(181)이 게이트 절연막(140)과 보호막(180)을 관통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러낸다.

보호막(180) 위에는 절개부(191, 192, 193)를 가지는 복수의 화소 전극(190)을 비롯하여 복수의 데이터 접촉 보조 부재(82, 81)가 형성되어 있다. 화소 전극(190)과 데이터 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체나 알루미늄(Al)과 같은 광 반사 특성이 우수한 불투명 도전체를 사용하여 형성한다.

화소 전극(190)에 형성되어 있는 절개부(191, 192, 193)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(192)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 절개부(191, 193)를 포함한다. 절개부(192)는 화소 전극(190)의 오른쪽 변에서 왼쪽 변을 향하여 파고 들어간 형태이고, 입구는 넓게 대칭적으로 확장되어 있다. 따라서, 화소 전극(190)은 각각 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하여 정의하는 화소 영역을 상하로 이등분하는 선(게이트선과 나란한 선)에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루고 있다.

이 때, 상하의 사선 절개부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있는데, 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다.

또, 화소 전극(190)과 동일한 층에는 게이트선(121)을 건너 서로 이웃하는 화소의 유지 전극(133a)과 유지 전극선(131)을 연결하는 유지 배선 연결 다리(84)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(84)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183, 184)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(84)는 다리부 금속편(172)과 중첩하고 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결할 수도 있다. 유지 배선 연결 다리(84)는 하부 기판(110) 위의 유지 배선 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 이러한 유지 배선은 필요할 경우 게이트선(121)이나 데이터선(171)의 결함을 수리하는데 이용할 수 있고, 다리부 금속편(172)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(84)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.

한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 대향 표시판(200)에는 상부의 절연 기판(210)에 화소 가장자리에서 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)의 위에는 적, 녹, 청색의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)의 위에는 전면적으로 평탄화막(250)이 형성되어 있고, 그 상부에는 절개부(271, 272, 273)를 가지는 공통 전극(대향 전극, 270)이 형성되어 있다. 기준 전극(270)은 ITO 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 형성한다.

공통 전극(270)의 한 벌의 절개부(271, 272, 273)는 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193) 중 게이트선(121)에 대하여 45°를 이루는 부분(191, 193)과 교 대로 배치되어 이와 나란한 사선부와 화소 전극(190)의 변과 중첩되어 있는 단부를 포함하고 있다. 이 때, 단부는 세로 방향 단부와 가로 방향 단부로 분류된다.

이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 기판과 대향 표시판을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다.

박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200)을 정렬한 다음, 공통 전극(270)과 화소 전극(190)에 전계가 인가된 상태에서 화소의 액정 분자들은 절개부(191, 192, 193, 271, 272, 273)의 경계 및 화소 전극(190)의 가장자리 경계에서 형성되는 프린지 필드에 의해 복수의 도메인으로 분할 배향된다. 이들 도메인은 그 내부에 위치하는 액정 분자의 평균 장축 방향에 따라 4개의 종류로 분류되며, 각각의 도메인은 길쭉하게 형성되어 폭과 길이를 가진다.

그러므로, 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)와 공통 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)는 액정 분자를 분할 배향하는 도메인 분할 수단으로서 작용하며, 도메인 규제 수단으로는 절개부(271, 272, 273, 191, 192, 193) 대신 화소 전극(190) 및 공통 전극(270)의 상부 또는 하부에 무기 물질 또는 유기 물질로 돌기를 형성하는 경우에는 폭을 5㎛에서 10㎛ 사이로 하는 것이 바람직하다.

이러한 액정 표시 장치에서는 게이트선(121) 및 유지 전극 배선(131, 133a, 33b, 133c, 133d), 특히 유지 전극(133b, 133d)이 25-45° 범위의 측벽 경사각을 가지는 테이퍼 구조로 이루어져 있어, 절개부(191, 193)에 대응하는 부분에서 유지 전극(133b, 133d)으로 인하여 발생하는 단차는 완만한 프로파일을 가진다. 따라 서, 유지 전극(133b, 133d)의 상부에 위치하는 액정 분자들은 단차로 인하여 배열이 왜곡되지 않으며, 이를 통하여 액정 표시 장치는 높은 대비비를 확보할 수 있는 동시에 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 화소 전극(190)의 재료로 투명한 도전성 폴리머(polymer) 등을 사용하며, 반사형(reflective) 액정 표시 장치의 경우 불투명한 반사성 금속을 사용하여도 무방하다. 이때, 접촉 보조 부재(81, 82)는 화소 전극(190)과 다른 물질, 특히 IZO 또는 ITO로 만들어질 수 있다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치에 대하여 도 7 및 도 8을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 검사 장치 및 표시판부를 함께 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 도시한 유지 전압 생성부의 회로도의 한 예이다.

여기서, 액정 표시 장치는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 신호 제어부(600)와 같은 구동 회로를 장착하기 전의 상태로서 실질적으로 표시판부(300)와 동일하다.

검사 장치(650)는 게이트 온 전압 생성부(651)와 유지 전압 생성부(653)를 포함하고, 게이트 온 전압 생성부(651)와 유지 전압 생성부(653)는 표시판부(300)의 게이트선(121)과 유지 전극선(131)에 각각 연결되어 있다.

이때, 유지 전압 생성부(653)는 연산 증폭기(OP)를 포함하고, 연산 증폭기(OP)의 비반전 단자에는 입력 전압(Vin2)이 연결되어 있으며, 반전 단자에는 저항 (R1)을 통하여 입력 전압(Vin1)이 연결되어 있고, 또한 저항(R2)을 통하여 복수의 출력 단자에 연결되어 있다. 이때, 연산 증폭기(OP)는 차동 증폭기이다.

출력 단자(Vout1, Vout2, Vst)에는 연산 증폭기(OP)의 출력을 그대로 내보내는 출력 단자(Vout1)와 저항(R3)을 통하여 일정 부분 감압하여 내보내는 출력 단자(Vout2)가 있다. 또한, 접지 전압에 연결되어 접지 전압을 출력하는 출력 단자(Vst)가 있다. 두 출력 단자(Vout1, Vout2)는 표시판부(300)의 위치에 따라 서로 다른 크기를 갖는 공통 전압(Vcom)을 내보낼 수 있다.

게이트 온 전압(Von)은 실제 구동 전압과 유사한 25V가 인가되고, 유지 전압(Vst)은 0V가 인가되는 경우, 도시한 것처럼 게이트선(121)과 유지 전극선(131)이 단락된 경우에는 화이트 패턴에서 까만 실선으로 나타난다. 또한, 까만 실선으로 나타나는 게이트선(121)에서도 단락 지점(s1, s2, s3)을 중심으로 그 전과 후의 게이트선(121)이 점선에서 실선으로 변화한다.

그런데, 점선의 길이가 오른쪽으로 갈수록 점점 길어진다. 이는 왼쪽에서는 유지 전압(Vst)보다 게이트 온 전압(Von)에 의한 영향을 크게 받고 왼쪽에서 멀어질수록 게이트 온 전압(Von)의 영향이 감소하기 때문에 나타나는 현상이다.

이때, 도면에서 'd'로 표시한 부분이 점선의 길이로서 화소의 수효이다. 단락 지점(s1)의 경우에는 점선의 길이(d)가 30개, 단락 지점(s2)의 경우에는 점선의 길이(d)가 100개, 단락 지점(s3)의 경우에는 점선의 길이가 200개 였다. 이러한 실험은 실제 어느 지점의 게이트선(121)과 유지 전극선(131)을 단락시키고 이에 대한 점선의 길이(d)를 측정한 것이다.

한편, 이와 유사한 실험으로 어느 지점을 미리 단락시켜 놓은 상태에서 단락 지점의 좌표를 눈으로 보면서 추정해 보았다.

표 1

여기서, 좌표의 의미는 행렬 형태로 배열된 화소에 연결된 게이트선 및 데이터선의 좌표이고, 특히 표 1에 나타낸 실제 좌표와 추정 좌표는 데이터선만의 좌표이다. 즉, 게이트선은 앞서 설명한 것처럼 까만 실선으로 확연히 드러나므로 게이트선의 좌표를 찾는 것은 어렵지 않은 반면, 데이터선의 좌표는 점선에서 실선으로 변화하므로 변화하는 그 지점 중 어느 하나가 단락 지점의 좌표이기 때문에 찾기가 어렵다. 이때, 예를 들어 200은 맨 왼쪽에서 200번째 데이터선을 의미한다.

추정 좌표는 실제 좌표보다 항상 왼쪽의 좌표를 추정하였는데, 점선이 나타나기 시작하는 점을 일단 단락 지점으로 추정한 결과이다. 물론, 실제 화면에서는 가는 실선으로 나타나다가 점차 굵은 실선으로 변화하므로 실제 단락 지점을 찾는 일은 매우 어렵지만, 일단 실선으로 나타나기 시작하는 지점을 단락 지점으로 추정하고, 추정 좌표에 1.11배를 하면 대략적인 단락 지점의 좌표를 찾을 수 있다.

예를 들어, 추정 좌표가 180일 때, 여기에 1.11을 곱하면 199.8이 되며 이 값은 대략 200에 근접한다.

한편, 앞서 설명한 본 발명의 한 실시예에 따른 검사 장치는 미리 일정한 회로를 구성하여 놓고 유지 전압(Vst)을 인가하였으나, 이와는 달리 그로스 테스트에서 사용되는 프로브(도시하지 않음)를 사용하여 접지 전압을 인가할 수 있다.

이러한 방식으로, 게이트선(121)과 유지 전극선(131)이 단락된 경우, 또는 게이트선(121)과 유지 전극(133a)이 단락된 경우에 게이트 온 전압(Von)으로서 25V를 인가하고, 유지 전압(Vst)으로서 0V를 인가하면, 게이트 온 전압(Von)과 유지 전압(Vst)의 차이가 커져 반전되는 지점을 더욱 정확하게 식별할 수 있고, 이어 반전되는 지점의 좌표를 대략적으로 추정한 후 이 추정 좌표에 1.11을 곱하면 실제 단락 지점과 유사한 단락 지점을 찾을 수 있다.

이로 인해, 단락된 지점을 유추할 수 있으므로 얼마든지 수리가 가능하다. 단락 지점의 수리는 레이저를 조사하여 단락 부위를 끊어주기만 하면 된다. 따라서, 수율을 향상시킬 수 있으며, 단락 지점을 찾는 시간도 단축되므로 생산성을 높일 수 있다.

앞서 설명한 것처럼, 짧은 시간에 단락 지점을 유추할 수 있으므로 수율 및 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있으며 게이트 전압을 전달하는 게이트선, 상기 화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 상기 화소에 중첩하며 유지 전압을 전달하는 유지 전극선을 포함하는 액정 표시 장치의 검사 장치로서,

상기 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고

상기 유지 전압을 생성하는 유지 전압 생성부

를 포함하고,

상기 게이트 전압은 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압 및 턴오프시키는 게이트 오프 전압을 포함하며,

상기 게이트 온 전압은 실제 구동 전압과 동일한 전압이며 상기 유지 전압은 실제 구동 전압보다 작은

액정 표시 장치의 검사 장치.
제1항에서,

상기 게이트 온 전압은 25V 내지 28V인 액정 표시 장치의 검사 장치.
제2항에서,

상기 유지 전압은 0V인 액정 표시 장치의 검사 장치.
제1항에서,

상기 유지 전압 생성부는

반전 단자와 비반전 단자 및 출력 단자를 갖는 차동 증폭기,

상기 차동 증폭기의 상기 출력 단자에 연결되어 있는 저항, 그리고

상기 저항과 접지 전압의 접점에 연결되어 있는 유지 전압 출력 단자

를 포함하는

액정 표시 장치의 검사 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 장치의 검사 장치는 상기 액정 표시 장치에 소정의 전압을 인가하는 프로브를 포함하고,

상기 유지 전압 생성부는 상기 프로브인 액정 표시 장치의 검사 장치.
스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있으며 게이트 온 전압을 전달하는 게이트선, 상기 화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 상기 화소에 중첩하며 유지 전압을 전달하는 유지 전극선을 포함하는 액정 표시 장치의 검사 방법으로서,

상기 액정 표시 장치에 화이트 패턴을 표시하는 단계,

상기 게이트선에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 단계,

상기 유지 전극선에 상기 유지 전압을 인가하는 단계,

상기 게이트선과 상기 유지 전극선이 단락된 경우, 상기 게이트선의 좌표를 설정하는 단계,

상기 데이터선의 좌표를 추정하는 단계, 그리고

상기 추정된 데이터선의 좌표에 소정값을 곱하여 실제 단락 지점을 찾는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 검사 방법.
제6항에서,

상기 소정값은 1.11인 액정 표시 장치의 검사 방법.
제6항에서,

상기 게이트 온 전압은 25V 내지 28V인 액정 표시 장치의 검사 방법.
제8항에서,

상기 유지 전압은 0V인 액정 표시 장치의 검사 방법.