KR20160142412A - 자동 동적 픽셀 맵 정정 및 구동 신호 교정 - Google Patents

Abstract

플랫 패널 디스플레이의 픽셀 위치들을 결정하기 위하여, 픽셀들을 여기하지 않고 플랫 패널 디스플레이의 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 신호들이 인가된다. 게이트 라인들 및 데이터 라인들은 패널 픽셀들과 동일한 주기성 또는 피치를 갖지만, 게이트 라인들 및 데이터 라인들은 카메라 픽셀들보다 좁은 치수들을 가지므로, 이들은 더 날카롭고 더 구별되는 신호들을 제공한다. 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차점들은 픽셀들의 위치에 대한 정보를 제공한다. 픽셀 위치들은 동적 픽셀 맵(DPM)을 생성하기 위해 이후에 사용된다. 개선된 계산 기술들은 이미징 센서 헤드의 픽셀 평면에 대한 패널 픽셀 평면의 오프셋 및 회전의 정도뿐만 아니라 이미징 센서 헤드의 확대율(magnification)을 결정하기 위하여 픽셀 위치들을 이용한다.

Description

자동 동적 픽셀 맵 정정 및 구동 신호 교정{AUTOMATIC DYNAMIC PIXEL MAP CORRECTION AND DRIVE SIGNAL CALIBRATION}

본원은 발명의 명칭이 "Automatic Dynamic Pixel Map Correction And Drive Signal Calibration"이고 2008년 9월 25일 출원된 미국 가출원 번호 61/100,241호에 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 플랫 패널 디스플레이들의 제조 동안 결함들의 검출에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 액정 디스플레이 패널들의 어레이 제조 단계 동안 결함들의 검출에 관한 것이다.

플랫 패널 액정 디스플레이(LCD)의 제조 동안, 얇은 유리의 크고 깨끗한 플레이트들이 박막 트랜지스터(TFT) 어레이들의 증착을 위한 기판으로서 사용된다. 보통, 여러 독립적인 TFT 어레이들이 하나의 유리 기판 플레이트 내에 포함되고 종종 TFT 어레이들로 지칭된다. 대안으로, 능동 매트릭스 LCD, 또는 AMLCD는 모든 픽셀 또는 서브-픽셀에서 트랜지스터 또는 다이오드를 이용하여 디스플레이들의 클래스를 커버하며, 따라서 이러한 유리 기판 플레이트들은 AMLCD 패널들로 지칭될 수도 있다. 플랫 패널 디스플레이들은 또한 OLED 기술들을 이용하여 제조될 수도 있고, 전형적으로 유리 상에 제조되지만, 플라스틱 또는 다른 기판 플레이트들 상에서 제조될 수도 있다.

TFT 패턴 증착은 다수의 스테이지들에서 수행되며, 각각의 스테이지에서, 특정 물질(예컨대, 금속, 인듐 주석 산화물(ITO), 결정 실리콘, 비정질 실리콘 등)이 미리결정된 패턴으로 등각성으로 이전의 층(또는 유리)의 최상부에 증착된다. 각각의 스테이지는 전형적으로 증착, 마스킹, 에칭, 스트리핑, 등과 같은 다수의 단계들을 포함한다.

각각의 이러한 스테이지들 동안 그리고 각각의 스테이지 내부의 다양한 단계들에서, 최종 LCD 제품의 전기 및/또는 광학 성능에 영향을 미칠 수 있는 많은 제조 결함들이 발생할 수 있다. 도 1을 참조하면, 이러한 결함들은 ITO(112)로의 금속 돌출부들(110), 금속(116)으로의 ITO 돌출부들(114), 소위 마우스 바이트들(mouse bites, 118), 개방 회로들(120), 트랜지스터들(124)에서의 단락들(122), 외부 파티클들(126), 및 픽셀(128) 하부의 잔여물을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 픽셀(128) 하부의 비정질 실리콘(a-Si) 잔여물은 과소-에칭 또는 리소그래피 이슈들로부터 발생할 수 있다. 다른 결함들은 마스크 문제들, 과대 에칭, 등을 포함한다.

마감된 액정 플랫 패널에서, 액정(LC) 물질의 박층은 두개의 유리 시트들 사이에 배치된다. 하나의 유리 시트는 전극들의 패터닝된 2차원 TFT 어레이를 포함한다. 각각의 전극은 크기에 있어서 100 미크론 정도일 수 있고 패널의 에지를 따라 위치되는 구동 회로들을 통해 이에 인가되는 고유 전압을 가질 수 있다. 마감된 제품에서, 각각의 개별 전극에 의해 생성되는 전기장은 LC 물질 내부로 결합되고 픽셀로 나누어진(pixelate) 영역에서 송신된 광의 양을 변조한다. 이러한 효과는 전체 2차원 어레이를 가로질러 합해서 취해질 때 마감된 플랫-패널 상에 가시적인 이미지를 발생시킨다.

TFT 패터닝 및 증착 프로세스들이 타이트하게 제어되지만, TFT 어레이에서의 결함 발생은 피할 수 없다. 이는 제품 수율을 제한하고 제조 단가에 악영향을 미친다. LCD 패널들과 연관된 제조 비용의 상당 부분은 LC 물질이 상부 유리 플레이트(이는 통상 컬러 필터 어레이를 지탱한다) 및 하부 유리 플레이트(TFT 어레이를 지탱) 사이에 주입될 때 발생한다. 따라서, 이러한 제조 단계 이전에 모든 이미지 품질 문제들을 식별하고 정정하는 것이 중요하다. 액정 물질의 주입 이전에 LCD 패널들을 검사하는 것에 대한 문제점은 LC 물질 없이는 검사하기 위해 이용가능한 가시적인 이미지가 없다는 것이다. LC 물질의 증착 이전에, 주어진 픽셀 사이트에 존재하는 유일한 신호는 특정 픽셀과 연관된 전극 상의 전압에 의해 생성된 전기장이다(상기 픽셀과 어떠한 물리적 접촉도 이루어지지 않는다고 가정).

이 제한을 극복하기 위하여, Photon Dynamics, Inc.는 어레이 테스터 또는 어레이 체커(AC)로 지칭되기도 하는 전기-광학(electro-optical) 검사 및 테스트 시스템을 개발했다. 어레이 테스터는 예컨대, 미국 특허 제4,983,911호, 제5,124,635호에 기재된 전압 이미징 센서(VIOS)의 사용을 통해 LC 디스플레이들에서 결함들을 식별할 수 있다. 테스트될 패널 내부의 픽셀 전극들은 예컨대, 미국 특허 제5,365,272호, 제5,459,410호에 기재된 특정 패턴들을 이용하여 전기적으로 구동된다. 테스트 중인 패널이 전기적으로 구동될 때, 결함들과 연관된 일부 픽셀 전극들은 통상의 픽셀 전극들과 전기적으로 상이하게 행동할 수 있다. 이러한 차이들은 전압 이미징 센서 및 연관된 이미지 처리 소프트웨어를 이용하여 검출될 수 있다. 상이한 구동 패턴들의 조합들의 사용을 통해, 많은 결합들의 타입 및 위치가 추론될 수 있다.

도 2 및 도 3a는 상부의 결함들을 검출하기 위해 유리 플레이트(10) 위에서 이동하는 카메라(35) 및 변조기(15)의 투시도 및 정면도이다. 도 3b는 패널 상의 픽셀 전극들로부터 전기장들을 감지하기 위한 장소에 위치되는 카메라(35) 및 변조기(15)의 정면도이다. 도 3a-3b에 도시된 것처럼, 패터닝된 유리 플레이트(10)를 테스트하기 위하여, 변조기(15)를 포함하는 이미징 센서 헤드(Photon Dynamics에 의해 개발됨)는 검사될 테스트중인 패널(panel under test, PUT)(20)의 영역 위에서 물리적으로 이동된 후 패널의 표면의 수 미크론 이내로 하강된다. 패널 상의 픽셀 전극 어레이는 특정 구동 패턴들을 이용하여 전기적으로 구동된다. 패널 픽셀 전극들(30) 및 변조기(15) 사이의 작은 에어 갭(25)은 패터닝된 유리 플레이트(10) 상의 각각의 구동되는 픽셀 전극(30)으로부터의 전기장이 패널의 일시적인 가시적 디스플레이(또는 전압 이미지)를 생성하도록 변조기(15)와 결합하는 것을 허용한다. 이러한 가시적인 디스플레이는 결함들의 식별을 위한 이미징 센서 헤드의 카메라(35)에 의해 이후에 캡쳐된다. 검사 영역(20), 변조기(15)가 패널 상의 다른 영역으로 이동된 후, 프로세스는 반복된다. 이러한 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 프로세스를 통해, 전체 PUT는 결함들에 대해 검사 및 테스트될 수 있다. 도 2b 및 2c에서, LC 변조기(15)는 LC 물질(45) 및 평평한 유리(50)를 포함하는 것으로 도시된다.

유리 플레이트는 매우 클 수 있고(예, 7세대 크기의 플레이트들은 각 측면이 거의 2미터이다), 종종 다수의 패널들로 분할된다. 예컨대, 도 2의 유리 플레이트(10)는 여섯 개의 패널들(18)을 포함하는 것으로 도시된다. 알려진 것처럼, 각각의 패널은 액정 디스플레이들을 구동하기 위해 필요한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 회로를 포함한다. 패널의 테스트는 전형적으로 구동 전압들의 인가에 대한 TFT 회로의 응답, 특히 패턴들 및 시퀀스들을 관측함으로써 성취된다. TFT 응답들은 Photon Dynamics의 VIOS ― 이는 전기-광학 변조기를 이용하여, TFT 응답들, 보다 구체적으로는 픽셀 전극상의 전기장들을 검출한다 ― 또는 전극 빔을 이용하여 TFT 응답들을 검출하는 AKT의 센서 헤드와 같은 이미징 센서 헤드를 이용하여 관측되고 기록된다. CCD 카메라(VIOS를 이용할 때) 또는 검출기(e-빔을 이용할 때)와 같은 이미징 디바이스는 관측된 응답들을 기록하기 위해 사용된다. 도 2에 도시된 것처럼, 이미징 센서 헤드는 전형적으로 테스트중인 패널(PUT)보다 작다. 유리 플레이트 상의 모든 패널들을 테스트하기 위하여, 이미징 센서 헤드는 전술한 것처럼 각각의 위치에서 이미지들을 취하면서 패널에 대해 이동해야 한다. Photon Dynamics의 VIOS 시스템은 패널의 결함들의 전압 맵(VM) 이미지를 생성한다. 전압 맵은 패널 좌표 공간에서 각각의 검출된 결함의 좌표들을 식별하여 이들이 수리 및 검토 시스템들과 같은 다른 시스템들에 의해 쉽게 다시 위치될 수 있다.

도 4는 LCD 패널(18) 위에 위치된 이미징 센서(35)의 개략 평면도이다. LCD 패널(18)은 X_패널-Y_패널 좌표 축들에 의해 정의되는 평면을 따라 위치되는 것으로 도시된다. 이미징 센서(35)는 X_센서-Y_센서 좌표 축들에 의해 정의되는 평면들을 따라 위치되는 것으로 도시된다. 서로에 관해 평면들 중 하나를 위치시키기 위해, (ⅰ) 알려진 LCD 픽셀(예, 픽셀(70)) 및 알려진 이미징 센서 픽셀(예 픽셀(60)) 사이의 X 및 Y 오프셋들, 및 (ⅱ) 이미징 센서 및 LCD 패널의 X-Y 축들 사이의 회전 각 α와 같은 3의 자유도가 필요하다.

도 5는 종래 기술에서 알려진, 전압 맵을 생성하기 위한 시스템의 다양한 컴포넌트들 사이의 제어 및 데이터의 흐름을 도시한다. 패턴 생성기(100)는 PUT에 구동 패턴을 제공한다. 그 후, VIOS(102)는 이것의 CCD 카메라를 사용하여 PUT의 전압 이미지를 생성한다. 생성된 전압 이미지는 측정 이미지 및 교정 이미지를 포함한다. 플레이트의 테스팅의 시작시에, 기계적 픽셀 맵(MPM), 광학 정정 데이터, 및 정렬 정보가 컴퓨터에 공급되고, 이는 응답으로 동적 픽셀 맵(106)을 생성한다. MPM은 패널 및 플레이트의 지리적 정보 및 정렬 마크들로부터 유도된다. 측정 이미지 및 교정 이미지와 함께 동적 픽셀 맵(DPM)은 이후에 전압 맵을 생성하기 위하여 이미지 처리 컴퓨터(104)에 의해 사용된다.

도 6a는, 종래 기술에서 알려진 것처럼, 패널의 두 개의 대각선으로 대향되는 코너들에 위치된 패널 정렬 마크들(152 및 162)을 포함하는 패널(150)의 개략 평면도이다. 능동 디스플레이 영역(160)에 있는 픽셀들은 패드들(200, 202, 204 및 206)에 결합된 신호 라인들을 이용하여 활성화된다. 또한, 패널 스크라이브 라인들(156)이 도 6에 도시된다. LCD 픽셀 전극들에 대한 기하학적 정보는 X 및 Y 모두에서의 픽셀 어레이의 픽셀 크기 및 피치와, 정렬 마크들에 대한 이들의 위치 관계를 포함한다. 도 6b는 행들(172, 174) 및 열들(182, 184, 186, 188)의 교차점들에 위치된 여덟 개의 픽셀들을 포함하는 것으로 도시된 능동 디스플레이 영역(160)의 구역(170)의 확대도이다. 각각의 패널에 대하여, 테스트 시스템은 정렬 마크들의 상대적 위치 및 방향을 측정하고 그 후 패널의 X, Y 위치 및 방향을 계산한다. 시스템의 역학(mechanics)의 전형적인 정확도들은 약 20 마이크로미터인 반면, 전형적인 LCD 픽셀 전극은 약 100 마이크로미터 × 300 마이크로미터 넓이이다. 광학 정정 데이터는 시스템의 설치 동안 누적된다. 이러한 광학 정정 데이터는, 예컨대, (ⅰ) 전체 이미지 센서 헤드에 대한 이미징 카메라의 회전 및 위치, (ⅱ) 테스트 시스템 내부의 X- 및 Y- 방향들에서의 이미징 센서 헤드의 이동에 대한 이미징 센서 헤드의 홈 위치 및 회전, (ⅲ) 왜곡과 같은 다른 광학 정보, 및 (ⅳ) 스테이지 에러를 포함한다. DPM은 이 정보를 이용하여 생성된다.

DPM은 각각의 LCD 픽셀 전극의 중심 위치를 찾는 데 있어 AC를 가이드하여 VM 이미지가 진정한 전압 정보를 나타낼 수 있게 하는 가상 좌표 시스템을 제공한다. VM 이미지는 결함들의 정확한 본질을 결정하기 위하여 추가의 이미지 처리를 받을 수 있다. 따라서, DPM의 정확도는 전압 값들에 영향을 주며, 따라서 또한 결함 검출 성능에 영향을 준다.

전형적으로, DPM은 LCD 픽셀 전극의 치수들 이내, 예컨대, 100 마이크로미터 내지 10 마이크로미터 이내로 정확해야 한다. 도 5에 도시된 것과 같은 종래의 DPM 처리 시퀀스들은 LCD 픽셀 어레이 자체의 이미지들 또는 측정들로부터 추출된 위치 데이터의 자동 통합을 허용하지 않는다. 예컨대, 한가지 알려진 방법에서, 사용자는 LCD 픽셀 전극 어레이의 전압 이미지를 매칭시키기 위해 이상적인 DPM 그리드를 수동으로 조정한다. 이 방법은 귀찮고 시간-소비적인데, 이는 이것이 테스트되는 모든 플레이트에 대해 반복되어야 하기 때문이다. 종종, 시간 제약들로 인해, 이 방법은 한번 수행되고 비록 이전의 결과들이 적용되지 않을 수 있다 하더라도 결과적인 맵이 이후의 플레이트에 대해 재사용된다. 정확도는 또한 사용자의 일관성 및 판단에 의존한다.

이웃 LCD 픽셀들 사이의 충분한 신호 콘트라스트를 제공하는 것은 다른 것들 보다 특정 LCD 패널 설정들에 대해 성취하기 더 쉽다. 종래의 체커보드(checkerboard) 패턴들이 두 개의 개별 게이트 입력들("gate even", GE(200), 및 "gate odd", GO(202)) 및 두 개의 개별 데이터 입력들("data even", DE(204), 및 "data odd", DO(206))을 구동하기 위해 사용되는 단락 바들(shorting bars)을 포함하는 2-게이트-2-데이터(2G2D) 패널(150)(도 6a 참조)에 적용될 수 있다. 어레이 테스팅 및 처리 이후 및 최종 플랫 패널 디스플레이 제품으로의 조립 이전에, 패널은 단락 바 패턴 및 정렬 마크들을 제거하기 위하여 패널 스크라이브 라인을 따라 절단될 수 있다. 도 7은 게이트 라인(208)을 구동하기 위한 단일 단락 바 및 데이터 입력 라인(210)을 구동하기 위한 단일 단락 바를 포함하는 1-게이트-l-데이터(1G1D) 패널(180)의 개략적 평면도이다. 1G2D와 같은 다른 패턴들이 또한 가능하다.

도 8a는 체커보드 패턴을 생성하기 위하여, 도 6a에 도시된 패널(150)과 같은 2G2D 패널에 적용되는 전압 신호들을 도시한다. 도 8b는 도 8a의 체커보드 구동 신호들에 대한 응답인 이웃하는 픽셀들 사이의 콘트라스트를 도시한다. 2G2D 패널에는 어레이의 교번하는 행들 및 열들을 구동하는 두 개의 독립적인 데이터 구동 신호들 및 두 개의 독립적인 게이트 구동 신호들이 존재하므로, 하나의 데이터/게이트 쌍(예컨대, GO(202) 및 DO(204))은 제2 데이터/게이트 쌍(GE(200) 및 DE(206))과 상이한 패턴 및 시퀀스로 구동될 수 있다. 보다 구체적으로, 홀수 행들 및 열들은 하이로 구동될 수 있는 한편 모든 짝수 행들 및 열들은 로우로 구동된다. 예컨대, 하나의 LCD 픽셀 전극은 양으로 대전될 수 있는 한편, X 및 Y 방향들에서의 이것의 이웃들은 음으로 대전된다; 각각의 음으로 대전된 픽셀들은 양으로 대전되는 픽셀들에 의해 X 및 Y에 있어 유사하게 둘러싸인다. 따라서, 각각의 이미징 센서 사이트에 대한 피크 평균 전압은 DPM을 조정하기 위해 사용되는 결과들을 제공하기 위하여 CCD 전압 이미지로부터 계산될 수 있다. 결과적으로, 체커보드 패턴에서, X 및 Y 방향들 모두에서의 이웃하는 LCD 픽셀 전극들은 서로로부터 구별될 수 있다. 이러한 접근법의 한 가지 단점은 (ⅰ) 이것이 LCD 패널들의 특정 타입들에 제한된다는 것이고, (ⅱ) 목적하는 정확도, 다량의 데이터 샘플들 및/또는 추가의 신호-대-잡음 필터링 알고리즘들을 성취하는 것이 요구된다는 것이며, 이들 모두는 더 많은 시간을 요한다. 도 8c는 XX 또는 YY 방향들 중 어느 하나를 따라 도 8b의 픽셀들에 의해 수신되는 전압들을 도시한다. 도 8d는 도 8c의 패널 픽셀들의 응답들을 기록하는 연관된 카메라 픽셀들을 도시한다. 도 8e는 도 8d의 카메라 픽셀들의 출력 신호들을 도시한다. 신호들의 열화에 기여하는 다양한 인자들로 인해, 순(net) 신호는 도 8b-8e에 도시된 것보다 덜 명확할 수 있으나, 여전히 판독가능하다.

LCD 픽셀 전극들이 상대적으로 날카로운 물리적 경계들을 가지지만, 픽셀들을 둘러싸는 지원 회로는 매우 좁다(예컨대, 대략 동일하거나 더 적은 이격을 갖는 약 10 내지 20 마이크로미터 넓이의 라인들). 픽셀들 사이의 거리도 또한 예컨대, 수십 마이크로미터로 짧다. 이러한 짧은 거리들은 하나의 픽셀 내의 전기 전하들이 이웃하는 지원 회로로 번지게(bleed) 할 수 있다. LCD 픽셀 전극 전하들은 또한 전극의 에지들에서의 국부적 전기장 효과들을 상승시키며, 이는 이웃 전극들 내부의 전하들의 분포를 왜곡할 수 있어, 이미징 카메라에 의해 관측될 수 있듯이 전체 신호의 불균일한 분포를 발생시킨다.

도 7의 패널(180)과 같은, 1G1D 패널의 단일 게이트 및 데이터 구동 입력들은 동일 방식으로 응답하는 모든 LCD 픽셀 전극들에 이르게 된다. 도 9a는 1G1D 패널에 적용되는 게이트 및 데이터 전압 신호들을 도시한다. 도 9b는 도 9a의 구동 신호들에 대한 응답인 픽셀들 사이의 콘트라스트를 도시한다. 도 9b로부터 관측되듯이, 픽셀들은 서로로부터 쉽게 구별될 수 없다. 도 9c는 XX 또는 YY 방향들 중 어느 하나를 따라 도 9b의 픽셀들에 의해 수신되는 전압들을 도시한다. 도 9d는 도 9c의 패널 픽셀들의 응답들을 기록하는 연관된 카메라 픽셀들을 도시한다. 도 9e는 도 9d의 카메라 픽셀들의 출력 신호들을 도시한다. 신호들의 열화에 기여하는 다양한 인자들로 인해, 하나의 LCD 픽셀 전극으로부터 다른 LCD 픽셀 전극으로의 신호는 효과적으로 구별가능하지 않다.

LCD 픽셀 전극들의 이미지 또는 측정이 플레이트 또는 패널의 정렬 마크들보다 회전 파라미터에 대해 더욱 신뢰할 수 있는 값을 제공하지만, LCD 픽셀 어레이로부터의 정보의 정확도는 이미지 또는 측정의 해상도가 LCD 픽셀 전극들을 서로로부터 구별하는 것을 허용하는지 여부에 의해 영향받는다. 이미지 또는 측정의 해상도는 여러 영향을 미치는 인자들에 추가로 의존한다. 첫째는 정렬된 시스템의 광학계(optics)이다. 둘째는 이웃하는 LCD 픽셀 전극들 사이의 신호 콘트라스트이다. 셋째는 불완전한 물질 및/또는 전기적 효과들로 인한 픽셀 전극들 사이 및 주어진 픽셀 전극을 가로지르는 신호의 왜곡이다. 넷째는 불완전하게 정렬된 시스템으로 인해 픽셀 전극들 사이 및 주어진 픽셀 전극을 가로지르는 신호의 열화이다.

이미지 또는 측정의 해상도는 LCD 픽셀 전극들 및 카메라 CCD 픽셀들 및 카메라와 LCD 픽셀 전극들 사이에 존재하는 임의의 광학계의 상대적 크기들에 강한 종속성을 갖는다. CCD 픽셀은 전형적으로 크기에 있어서 약 10 내지 15 마이크로미터인 한편, 이것의 투사되는 이미지는 크기에 있어서 약 30 내지 40 마이크로미터이다. LCD 픽셀 전극은 전형적으로 크기에 있어서 약 121 마이크로미터 × 약 363 마이크로미터이다. 따라서, 만약 광학계가 잘 정렬된다면, LCD 픽셀 전극은 카메라 및 이의 광학계에 의해 서로로부터 쉽게 구별될 것이다. 그러나, LCD 및 카메라 픽셀 전극들 모두가 규칙적 어레이들이고 두 개의 어레이들은 상이한 피치들 또는 주기성들을 가지므로, 특히 각각의 어레이들의 피치들이 서로와 일체적이지 않은 경우에는, 무아레, 또는 간섭 패턴이 발생할 수 있다. 또한, 하나의 어레이의 다른 어레이에 대한 미세한 회전은 간섭 패턴을 발생시킨다. 이는 어레이 내의 LCD 픽셀 전극들로부터 불균일한 신호 강도들을 발생시킨다.

검사 및 테스팅에 있어서의 한 가지 도전은 캡쳐된 가시적인 디스플레이 또는 전압 이미지가 결함 정보를 추출하기 위해 추가로 처리되는 것을 가능하게 하기 위하여 센서의 디지털 카메라에 대한 LCD 픽셀 전극들의 위치들을 결정하는 것이다. 일단 이미지들이 처리되고 결함들이 검출되면, LCD 픽셀 전극들과 결함들 사이의 맵핑 정보가 사용되어 검토 또는 수리 시스템들과 같은 다른 시스템들에서의 추가의 사용을 위해 결함들의 위치들을 식별한다. 세부적인 결함 정보의 전압 이미지들로부터의 추출은 LCD 픽셀 전극 위치들에 대한 정확한 지식을 요한다. 또한, LCD 픽셀 전극들의 위치들을 결정하는 것은 이미징 센서 헤드상의 기준 위치에 대한 이미징 센서 헤드의 카메라 어레이의 맵핑 또는 물리적 상관과, 그 이후에 센서 헤드의 위치를 패널상의 위치로 맵핑하는 것 또는 상관시키는 것을 필요로 한다.

전체 센서 헤드에 대한 시스템의 이미징 카메라의 맵핑은 전형적으로 최초의 설치시에 완료되고 그 후에 때때로, 예컨대, 수 개월마다 한번씩 체크되는 시스템의 교정 절차의 일부이다. 그러나, 플레이트에 대한 센서 헤드의 위치를 결정하는 것은 각각의 플레이트의 테스팅 이전에 완료되어야만 한다. 또한, 전형적인 TFT 픽셀 전극은 약 100 마이크로미터 × 300 마이크로미터이다. 따라서, LCD 픽셀들의 위치들의 정확도는 예컨대 10 내지 100 마이크로미터 내에서 결정되어야 한다. 많은 제품들의 다량 제조의 경우에, 플랫 패널 디스플레이들의 상업 벤더들은 높은 처리량 또는 빠른 TACT 시간을 점점 더 요구하게 된다. 따라서, 시간 소비되는 패널 정렬 또는 교정은 이상적으로는 짧게 유지되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 센싱 헤드의 위치에 대한 플랫 패널 디스플레이의 위치를 결정하는 방법은, 부분적으로, 제1 신호를 상기 패널 상에 형성된 픽셀들에 결합된 다수의 게이트 라인들에 인가하는 단계, 상기 제1 신호에 대한 상기 게이트 라인들의 응답을 캡쳐하는 단계, 제2 신호를 상기 패널상에 형성된 픽셀들에 결합된 다수의 데이터 라인들에 인가하는 단계, 상기 제2 신호에 대한 상기 데이터 라인들의 응답을 캡쳐하는 단계, 결합된 응답을 생성하기 위하여 상기 제1 응답 및 제2 응답을 결합하는 단계, 및 상기 결합된 응답을 이용하여 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차점들을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 교차점들은 상기 픽셀들의 위치들을 나타낸다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 센싱 헤드에 대한 상기 플랫 패널 디스플레이의 회전 및 오프셋의 값들을 결정하기 위하여 상기 픽셀 위치들을 이용하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 플랫 패널 디스플레이의 픽셀 위치를 결정하도록 동작하는 장치는, 부분적으로, 신호 생성기, 센싱 헤드, 및 컴퓨터 시스템을 포함한다. 상기 신호 생성기는 신호들을 상기 패널상에 형성된 상기 픽셀들에 결합된 다수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 공급하도록 동작하며, 센싱 헤드는 제1 신호에 대한 상기 게이트 및 데이터 라인들의 응답을 캡쳐하도록 동작한다. 상기 컴퓨터 시스템은 결합된 응답을 생성하기 위하여 상기 게이트 및 데이터 라인들의 응답들을 결합하는 모듈, 및 상기 결합된 응답을 이용하여 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차점들을 결정하는 모듈을 가진다. 상기 교차점들은 상기 픽셀들의 위치들을 나타낸다. 일부 실시예에서, 상기 장치는 상기 픽셀 위치들을 이용하여 상기 센싱 헤드에 대한 상기 플랫 패널 디스플레이의 회전 및 오프셋의 값들을 결정하는 모듈을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 플랫 패널 디스플레이의 다수의 패널들에서 형성되는 픽셀들의 위치들을 식별하는 방법은, 부분적으로, 상기 패널의 에지들 중 적어도 하나를 따라 위치된 픽셀들이 상기 패널의 에지를 따라 위치되지 않는 나머지 픽셀들의 서브셋의 이미지 콘트라스트와 상이한 이미지 콘트라스트를 나타내도록, 상기 패널들 중 하나에 전압 신호를 공급하는 단계, 및 상기 패널의 픽셀들의 위치들을 식별하기 위하여 상기 이미지 콘트라스트들 사이의 차를 이용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 플랫 패널 디스플레이의 하나 이상의 패널들에서 형성되는 픽셀들의 위치들을 식별하도록 동작하는 장치는, 부분적으로, 신호 생성기, 센싱 헤드 및 컴퓨터 시스템을 포함한다. 상기 신호 생성기는 상기 패널들의 적어도 하나에 전압 신호들을 공급한다. 상기 센싱 헤드는 상기 패널상에 위치된 픽셀들의 하나 이상의 전압 이미지들을 캡쳐한다. 캡쳐된 전압 이미지는 상기 패널의 에지들 중 적어도 하나를 따라 위치되는 픽셀들과 연관된 제1 콘트라스트를 나타낸다. 상기 캡쳐된 전압 이미지들은 상기 패널들의 나머지 픽셀들과 연관된 제2 콘트라스트를 나타낸다. 상기 컴퓨터 시스템은 상기 패널의 픽셀들의 위치들을 식별하기 위하여 상기 제1 및 제2 콘트라스트들 사이의 차를 이용한다.

도 1은 종래 기술에서 알려진, 플랫 패널상의 다수의 예시적인 결함들을 도시한다.
도 2는 종래 기술에서 알려진, 결함들을 검출하기 위하여 패터닝된 유리 플레이트 위에서 이동하는 예시적인 카메라 및 예시적인 변조기를 도시한다.
도 3a는 패터닝된 유리 플레이트 위에서 이동하는 도 2의 예시적인 카메라 및 예시적인 변조기의 정면도이다.
도 3b는 결함들을 검출하기 위하여 패터닝된 유리 플레이트에 인접하여 위치되는 도 2의 예시적인 카메라 및 예시적인 플로팅 변조기를 도시한다.
도 4는 LCD 패널 위에 위치되는 이미징 센서의 개략적 평면도이다.
도 5는 종래 기술에서 알려진, 전압 맵을 생성하기 위한 시스템의 다양한 컴포넌트들 사이의 제어 및 데이터의 흐름을 도시한다.
도 6a는 어레이를 테스트하기 위해 사용되는 TFT 어레이, 패널 기준 마크들, 및 2G2D 단락 바를 포함하는 예시적인 패널을 도시한다.
도 6b는 도 6a의 패널의 구역의 확대도이다.
도 7은 어레이를 테스트하기 위해 사용되는 TFT 어레이, 패널 기준 마크들, 및 1G1D 단락 바를 포함하는 예시적인 패널을 도시한다.
도 8a는 종래 기술에서 알려진, 체커보드 패턴을 생성하기 위하여 도 6a의 2G2D 패널에 인가되는 예시적인 전압들을 도시한다.
도 8b는 도 8a에 도시된 예시적인 전압들의 인가로부터 발생하는 픽셀 전극들의 체커보드 패턴 전압 맵을 도시한다.
도 8c는 XX 또는 YY 방향들 중 어느 하나를 따라 도 8b의 픽셀들에 의해 수신되는 예시적인 전압들을 도시한다.
도 8d는 도 8c의 패널 픽셀들의 응답들을 기록하는 연관된 카메라 픽셀들을 도시한다.
도 8e는 도 8d의 카메라 픽셀들의 출력 신호들을 도시한다.
도 9a는 종래 기술에서알려진, 도 7에 도시된 1G1D 패널에 인가되는 예시적인 전압들을 도시한다.
도 9b는 도 9a에 도시된 예시적인 전압들의 인가로부터 발생하는 픽셀 전극들의 공간 전압 맵을 도시한다.
도 9c는 XX 또는 YY 방향들 중 어느 하나를 따라 도 9b의 픽셀들에 의해 수신되는 전압들을 도시한다.
도 9d는 도 9c의 패널 픽셀들의 응답들을 기록하는 연관된 카메라 픽셀들을 도시한다.
도 9e는 도 9d의 카메라 픽셀들의 예시적인 출력 신호들을 도시한다.
도 10a는 본 발명의 일 예시에 따라, 플랫 패널 디스플레이의 픽셀들의 위치들을 결정하기 위해 인가되는 신호들의 예시적인 타이밍 다이어그램이다.
도 10b-10g는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 10a에 도시된 전압들을 수신하는 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 예시적인 이미지들이다.
도 11a은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 전압 신호들을 이용하여 구동되는 데이터 및 게이트 라인들을 갖는 플랫 패널의 일부의 스크린 샷이다.
도 11b 및 11c는 X 및 Y 방향들을 따라 취해진 도 11a의 이미지의 밀도 프로파일들이다.
도 12a-12c는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 플랫 패널 평면 및 카메라 평면 사이의 오프셋의 양을 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 13a-13d는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 플랫 패널 평면 및 카메라 평면 사이의 회전각을 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 전압 맵을 생성하기 위한 시스템의 다양한 컴포넌트들 사이의 제어 및 데이터의 흐름을 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 이미지 처리 컴퓨터(600)을 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫 패널상에 형성된 픽셀들의 위치들은 플랫 패널상의 결함들을 검출하기 위해 사용되는, 카메라와 같은, 센싱 헤드의 좌표 공간에서 비교적 빠르게 결정된다. 픽셀 위치들을 결정하기 위하여, 패널의 픽셀들의 위치들(또는, 보다 구체적으로는, 픽셀 내의 특징점의 위치들, 예컨대, 이의 중심 또는 코너)을 나타내는 더 날카롭고, 더 구별되는 신호를 제공하도록 디자인되는 신호 구동 패턴이, 2G2D, 1G1D, 또는 다른 것일 수 있는 패널 타입에도 불구하고, 패널에 인가된다. 그 후, 플랫 패널 픽셀 전극들에 대한 위치 정보가 카메라의 픽셀들의 좌표 공간에서 추출되고 평가된다. 카메라의 픽셀들에 대한 LCD 픽셀들의 오프셋 및 회전의 결정은 자동화되고, 이에 의해 TACT 시간을 향상시킨다. 센싱 헤드에 의해 캡쳐된 이미지들 대전 패널의 픽셀 위치들을 이용하여 패널로부터 추출된 결함 정보는 이후에 검토 또는 수리 시스템들과 같은 다른 시스템들로 복사된다.

이하에서, 용어 패널 픽셀 전극이 테스트를 받는 패널상에 형성된 TFT 전극 회로를 지칭하기 위하여 LCD 픽셀(또는 LCD 픽셀 전극)과 교환가능하게 사용됨이 이해되어야 한다. 또한, 용어들 이미징 센서 픽셀, 카메라 픽셀, 또는 CCD 픽셀이 또한 교환가능하게 사용되고 패널 픽셀 전극들의 이미지들을 캡쳐하는 이미징 센서의(또한 카메라로도 지칭됨) 어레이의 일부를 지칭함이 이해되어야 한다. 또한, LCD 공간은 LCD의 픽셀 전극 좌표들에 의해 정의되며, CCD 공간은 연관된 카메라의 CCD 좌표들에 의해 정의됨이 이해되어야 한다. 다음의 설명이 CCD 카메라 또는 CCD 픽셀들을 참조하여 제공되지만, 본 발명의 실시예들은 CMOS 등과 같은 센서들의 임의의 다른 어레이를 포함하는 카메라 센서들에 균등하게 적용됨이 추가로 이해되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 구동 패턴들이 픽셀들을 여기하지 않고 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 인가된다. 게이트 라인들 및 데이터 라인들은 패널 픽셀들과 동일한 주기성 또는 피치를 갖지만, 게이트 라인들 및 데이터 라인들은 카메라 픽셀들보다 좁은 치수들을 가지므로, 이들은 더 날카롭고 더 구별되는 신호들을 제공한다. 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차점들은 픽셀들의 위치에 대한 정보를 제공한다. 픽셀 위치들은 동적 픽셀 맵(DPM)을 생성하기 위해 이후에 사용된다.

도 10a는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 패널의 게이트 및 데이터 라인들에 인가되는 구동 패턴을 도시한다. 다양한 구동 전압들의 타이밍이 선택된 프레임 레이트에서 이미지들의 카메라 기록과 연관된다. 도 10a에 도시된 것처럼, 데이터 라인들은 프레임 1 동안 양의 전압으로 구동되지만 게이트 라인들은 접지 전위에서 유지된다. 프레임 1 기간의 만료 이전에, 카메라가 트리거되고 도 10b에 도시된 것처럼 이미지가 기록된다. 도 10e에 있는 다섯 개의 점선 라인(dotted line)들은 도 10a에 도시된 전압 패턴을 수신하는 다섯 개의 예시적인 데이터 라인들을 도시한다.

프레임 2 동안, 데이터 라인들은 접지 전위를 공급받지만 게이트 라인들은 0이 아닌 전압으로 구동된다. 프레임 2의 만료 이전 및 구동 전압이 게이트 라인들을 대전한 이후에, 카메라가 트리거되고 도 10c에 도시된 것처럼 다른 이미지가 기록된다. 도 10f에 있는 두 개의 점선 라인들은 도 10a에 도시된 전압 패턴을 수신하는 두 개의 예시적인 게이트 라인들을 도시한다.

게이트 및 데이터 구동 패턴들이 도 10b 및 도 10c에 도시된 것과 유사한 이미지들을 수집하기 위하여 여러 번 반복될 수 있다. 이들 결과들은 이후에 결합되어, 도 10d에 도시된 것처럼, 복합 이미지를 형성한다. 도 10g는 도 10e 및 10f의 데이터 및 게이트 라인들의 열 개의 교차점들을 도시한다. 이들 열 개의 교차점들은 LCD 픽셀들의 코너들의 위치들을 정의한다(또는 대안으로 이들은 LCD 픽셀들의 중심을 결정하기 위해 사용될 수 있다). 게이트 및 데이터 라인들의 구동기들 사이의 상이한 시퀀싱, 게이트 및 데이터 라인들의 구동기들 사이의 상이한 타이밍, 또는 상이한 전압들을 가질 수 있는 다른 게이트/데이터 라인 구동 패턴들이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 게이트 및 데이터 라인들은 픽셀들이 대전(여기)되지 않는 한 동시에 구동될 수 있다. 또한, 도 10d에 도시된 복합 이미지는 다수의 상이한 방식들로 생성될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 다수의 데이터 라인들 및 게이트 라인들은 독립적으로 구동되어 이들의 연관된 이미지들의 캡쳐 및 처리를 가능하게 한다. 그 후, 이들 이미지들은 결합되어 이들의 교차점들을 위치지정한다. 다른 실시예에서, 데이터 라인들의 이미지가 게이트 라인들의 이미지와 결합되어 이들의 교차점들을 위치지정한다.

도 11a는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 전압 신호들을 이용하여 구동되는 데이터 및 게이트 라인들을 갖는 플랫 패널의 일부의 스크린 샷이다. 도 11b 및 11c는 X 방향(데이터 라인들) 및 Y 방향들(게이트 라인들)을 따라 취해진 도 11a의 이미지의 밀도 프로파일들이다. 도 11b 및 11c에서의 주기적인 최대치들은 각각 데이터 라인들 및 게이트 라인 위치들을 나타낸다. 데이터 및 게이트 라인들의 교차점의 위치는 복합 디지털 이미지에서 라인들을 따르는 밀도 최대치들의 위치에 의해 식별될 수 있는데, 이는 복합 디지털 이미지가 데이터 신호 및 게이트 신호의 합이기 때문이다.

데이터 및 게이트 라인 폭들은 카메라 픽셀 폭들보다 작기 때문에, 이들 신호의 상당한 부분이 단일 카메라 픽셀 내에 분포되고, 따라서 무아레 효과들로 인한 임의의 잠재적인 시프트가 비교적 쉽게 식별된다. 또한, 게이트 및 데이터 라인들이 더 작은 전체 교차 섹션들을 가지고 패널 픽셀 전극들보다 서로로부터 멀리 떨어지므로, 이들은 더 작은 전하 밀도 및 감소된 전기장 간섭 효과들을 가진다. 따라서, 집중된 전하들로 인해 발생하는 프린지 필드 효과는 본 발명의 실시예들에 따라 현저히 감쇄된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 개선된 계산 기술들은 패널 픽셀 위치들을 이용한 카메라 픽셀 평면에 대한 패널 픽셀 평면의 오프셋 및 회전의 정도의 결정 뿐만 아니라 이미징 센서 헤드의 확대율(magnification)의 결정(이미징 센서에 의해 측정되는 피치를 패널의 기하학적 스펙들과 비교함으로써)을 가능하게 한다. 다시 말해서, 전술한 것처럼 또는 임의의 다른 기술들(예컨대, 체커보드 또는 라이브 구동 패터닝)을 이용하여 결정된 패널 픽셀 위치들은 스테이지 에러들, 광학계로 인한 에러들을 정정하기 위해 사용될 수 있다. 이는 차례로 스테이지 및 광학계 요건들의 완화를 가능하게 한다.

도 12a는 다수의 예시적인 Chevron™-형상 픽셀들(302₁, 302₂, 302₃)을 갖는 LCD 패널(300)을 도시하며, 상기 픽셀들의 위치들은 패널(300) 및 이미징 카메라의 XY 평면들 사이의 회전 및 오프셋의 정도를 결정하기 위해 사용된다. 패널의 반복되는 특징의 템플릿(예, 이것의 픽셀들)은 사이트의 이미지로부터 추출된다. 사이트는 그 이미지가 이미징 카메라에 의한 하나의 샷에서 캡쳐될 수 있는 패널의 영역을 지칭한다고 이해된다. 예컨대 (예컨대, 이미징 카메라가 이것의 스캔을 시작하는) 패널의 코너에 위치된, 픽셀(302₁)과 같은 LCD 픽셀이 기준 픽셀로서 선택된다. 대응하는 카메라 픽셀(302₁)의 예상되는 위치가 또한 도 12a에 도시된다. 다음에, 반복되는 LCD 픽셀 전극의 이미지 템플릿(350)이 도 12b에 도시된 것처럼 구성된다. 도 12b에서의 각각의 정사각형은 카메라 픽셀을 나타낸다. 카메라 픽셀(312₂)의 위치는 점선 정사각형을 이용하여 도 12b에 도시된다. 다음, 컴퓨터 시스템을 이용하여, 템플릿(350)이 템플릿의 실제 위치 및 이의 예상되는 위치 사이의 차를 계산하기 위하여 이의 예상되는 위치(기준 픽셀의 위치에 기초한)에 위치된다. 템플릿은 그 후 조건이 만족될 때까지 대칭 방식으로 시프트된다. 이 조건은, 예컨대, 템플릿의 실제 위치 및 이의 예상되는 위치 사이의 차가 임계값에 의해 정의된 최소 값에 대응할 때 만족될 수 있다. 이러한 최소 차는 다수의 방식들로 찾아질 수 있다. 예컨대, 템플릿은 시작점으로부터 네 방향들로 고정된 단계들에서 시프트될 수 있거나, 이는 최소값에 대한 차의 수렴을 찾는 계산들을 이용하여 결정되는 증분들 및 방향들에 있어서 시프트될 수 있다. 임의의 다른 픽셀 형상이 사용될 수 있고 임의의 다른 픽셀이 기준 픽셀 전극으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 이러한 조건이 만족될 때 (도 12c에 도시된 카메라 픽셀의 실제 위치(312₁) 및 예상되는 위치(312₂) 사이의 차에 대응하는) 템플릿의 실제 위치 및 이의 예상되는 위치 사이의 차는, X-Y 평면 내의 카메라 및 LCD 사이의 오프셋을 나타낸다. 도 12a를 참조하면, 기준 LCD 픽셀 전극의 위치는 종종 LCD 픽셀-사이즈의 적어도 반 이내로 알려져 있다(전형적으로 50 내지 100 마이크로미터). 본 발명의 실시예들에 따라, XY 오프셋은 2차원 보간이 사용될 때 카메라 픽셀 크기 또는 더 작은 크기 내로 결정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따라, 오프셋을 결정하기 위하여, 다수의 서브-영역들, 예컨대, 다섯 개가 패널상의 사이트로부터 선택된다. 선택된 영역에 위치되는 픽셀들의 측정된 위치들과 예상되는 위치들 사이의 평균 편차는 그 후 오프셋을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

도 13a-13d는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라, LCD 패널 및 카메라 이미징 어레이 사이의 회전각을 결정하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다. 오프셋 측정으로서, 본 방법은 LCD 픽셀 어레이의 반복적인 패턴을 사용한다. 회전을 결정하기 위하여, LCD 이미지 사이트(400)가 도 13a에 도시된 것처럼 캡쳐된다. 다음, 캡쳐된 이미지 사이트 내부의 서브-영역(402)과 같은 사이트 서브-영역이 기준 사이트로서 선택된다. 서브-영역은 예컨대, 사이트 이미지의 하나의 코너에 위치될 수 있고 예컨대 100×100 카메라 픽셀들 × 100 카메라 픽셀들 넓이인 영역에 걸쳐 이어질 수 있다. 다음, 도 13c에 도시된 것처럼, 기준 서브-영역 이미지의 이미지(404)는 이미지(404)가 반복될 것으로 예상되는 위치에서 측면으로 배치된다(예, 카메라의 X 축을 따라). 도 13c는 또한 패널 및 CCD 카메라의 X-Y 좌표들을 도시한다. 그 후, 기준 서브-영역(402) 및 예상되는 위치에 있는 서브-영역 이미지(404) 사이의 차가 계산된다. 기준 서브-영역은 그 후 조건이 만족될 때까지 측면 이동의 방향(예, 카메라의 Y 축을 따라)에 대해 90 도 방향으로 체계적인 방식으로 시프트된다. 이 조건은 예컨대, 이 차가 임계값에 의해 정의되는 최소값에 대응할 때 만족될 수 있다. 도 13d에서 α로 도시된 회전 각은 기준 서브-영역 이미지(404)의 최종 위치에 의해 정의되며, 최소 값, 기준 이미지(402)의 원래 위치, 및 기준 이미지(404)의 예상되는 위치를 제공한다. 여기서의 접근법에 기재된 회전 각의 정확도는, 부분적으로, 두 개의 서브-영역들 사이의 거리, 서브-영역의 크기, 및 보간 해상도에 의해 결정된다. 일 예에서, 약 0.055 아크-분(arc-minutes) 또는 2 마이크로미터의 정확도가 성취된다. 최소 차는 임의의 다양한 방식들로 찾아질 수 있다. 예컨대, 기준 이미지는 시작점으로부터 예컨대 네 방향들로 고정된 단계들에서 시프트될 수 있거나, 이는 최소값에 대한 차의 수렴을 찾는 계산들을 이용하여 결정되는 증분들 및 방향들에 있어서 시프트될 수 있다. 기준 서브-영역들은 상이한 크기들을 가질 수 있고 상이한 사이트들에 위치될 수 있음이 이해되어야 한다.

도 14는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 전압 맵을 생성하기 위한 시스템의 다양한 컴포넌트들 사이의 제어 및 데이터의 흐름을 도시한다. 패턴 생성기(502)는 테스트중인 패널에 픽셀 구동 패턴 및 라인 구동 패턴을 제공한다. 그 후, VIOS는 CCD 카메라 또는 그 밖의 것일 수 있는 이것의 CCD 카메라를 사용하여 테스트중인 패널의 전압 이미지, 교정 이미지 및 측정 이미지를 생성한다. 이미지 처리 컴퓨터(506)는 이 데이터를 이용하여 패널 픽셀 위치들 뿐만 아니라 X-Y 평면에서 카메라의 이미징 평면에 대한 패널의 회전 및 오프셋의 양도 또한 결정한다. 동적 픽셀 맵 생성기(508)는 이미지 처리 컴퓨터(506)로부터 이 정보를 수신하고, 응답으로 기계적 픽셀 맵(MPM), 광학 정정 데이터, 및 정렬 정보를 계산한다. 이미지 처리 컴퓨터(506)는 계산된 기계 픽셀 맵(MPM), 광학 정정 데이터, 및 정렬 정보를 동적 픽셀 맵 생성기(508)로부터 수신하여 전압 맵을 생성한다.

이미지들을 이용한 오프셋 및 회전에 대한 계산 시간들은 최초 이미지의 신호 콘트라스트의 품질에 의존한다. LCD 패널은 반복적인 어레이들을 포함하므로, 다수의 신호 개선 알고리즘들 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 보다 복잡한 알고리즘들 또는 다수의 알고리즘들의 순차적 적용이 낮은 신호 콘트라스트를 갖는 이미지들에 대해 요구될 수 있다.

오프셋 또는 회전을 결정하기 위한 이미지들의 비교가 교차-상관 알고리즘, 절대차 알고리즘의 합, 또는 다른 유사한 알고리즘들에 의해 수행될 수 있다. 알려진 것처럼, 교차-상관은 아래에 정의된 것처럼, 두 이미지들 I₁(x,y), I₂(x,y)의 유사성의 측정이다:

여기서 n은 각각의 이미지내의 픽셀들의 수이고,

,

및

는 두 이미지들의 평균들 및 표준 편차들이다. 파라미터 r은 -1 및 1 사이에서 변할 수 있다. 두 이미지들이 동일하면, r=1이다.

도 13c를 참조하여, 두 도시된 서브-영역들 사이의 거리가 다수의 LCD 픽셀 크기이면, 두 서브-영역들 사이의 교차-상관은 회전이 없을 때 최대이다. 회전이 존재하면, 피크 교차-상관은 서브-영역 이미지(404)에 대한 위치로 시프트될 것이다. 따라서, 회전각이 서브-영역 이미지(404)의 오프셋을 찾음으로써 검출될 수 있다. 오프셋 및 회전을 결정하기 위하여 교차-상관이 사용되면, 최소점들을 찾는 것 대신에 최대점들이 검색된다.

교차-상관을 수행하는 것은 시간-소비적일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 오프셋 또는 회전을 결정하기 위한 이미지들의 비교는 아래에 정의되는 절대차들(SAD)의 합을 이용하여 성취될 수 있다:

알려진 것처럼, SAD는 0에서 무한대까지 변할 수 있다. 두 이미지들이 유사할 수록, SAD 값은 더 작아진다. 두 이미지들이 동일하다면, SAD=0이다. 도 13d를 참조하면, 회전 에러들이 서브-영역(404)의 최소 SAD 위치를 찾음으로써 검출될 수 있다. SAD 알고리즘들은 교차-상관 알고리즘들 보다 더 빠르지만 덜 정확하다.

도 15는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 사용되는 이미지 처리 컴퓨터(600)를 도시한다. 이미지 처리 컴퓨터(600)는 서브시스템(604)를 통해 다수의 주변 장치들과 통신하는, 적어도 하나의 프로세서(602)를 포함하는 것으로 도시된다. 이러한 주변 장치들은 부분적으로, 메모리 서브시스템(608) 및 파일 저장 서브시스템(610)을 포함하는 저장 서브시스템(606), 사용자 인터페이스 입력 장치들(612), 사용자 인터페이스 출력 장치들(614), 및 네트워크 인터페이스 서브시스템(616)을 포함할 수 있다. 입력 및 출력 장치들은 데이터 처리 시스템(602)과의 사용자 상호작용을 허용한다.

네트워크 인터페이스 서브시스템(616)은 다른 컴퓨터 시스템들, 네트워크들, 및 저장 리소스들(604)에 대한 인터페이스를 제공한다. 네트워크들은 인터넷, LAN(local area network), WAN(wide area network), 무선 네트워크, 인트라넷, 사설 네트워크, 공용 네트워크, 절환 네트워크, 또는 임의의 다른 적절한 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스 서브시스템(616)은 다른 소스들로부터 데이터를 수신하고 컴퓨터(데이터 처리 장치)로부터 다른 소스들로 데이터를 송신하기 위한 인터페이스로서 기능한다. 네트워크 인터페이스 서브시스템(616)의 실시예들은 이더넷 카드, 모뎀(전화, 위성, 케이블, ISDN 등), (비동기식) 디지털 가입자 회선(DSL) 유닛들, 등을 포함한다.

사용자 인터페이스 입력 장치들(612)은 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치패드, 또는 그래픽 태블릿과 같은 포인팅 장치들, 스캐너, 바코드 스캐너, 디스플레이로 일체화된 터치스크린, 음성 인식 시스템들과 같은 오디오 입력 장치들, 마이크들, 및 다른 타입들의 입력 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로 용어 입력 장치의 사용은 처리 장치로 정보를 입력하기 위한 모든 가능한 타입들의 장치들 및 방식들을 포함하려는 것이다.

사용자 인터페이스 출력 장치들(614)은 디스플레이 서브시스템, 프린터, 팩스 머신, 또는 오디오 출력 장치들과 같은 비-가시적인 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이 서브시스템은 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD)와 같은 플랫-패널 디스플레이, 또는 프로젝션 장치일 수 있다. 일반적으로, 용어 출력 장치의 사용은 처리 장치로부터 정보를 출력하기 위한 모든 가능한 타입들의 장치들 및 방식들을 포함하려는 것이다.

저장 서브시스템(606)은 본 발명의 실시예들에 따라 기능을 제공하는 기초적인 프로그래밍 및 데이터 구조들을 저장하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 본 발명의 기능을 실행하는 소프트웨어 모듈들은 저장 서브시스템(606)에 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 모듈들은 프로세서(들)(602)에 의해 실행될 수 있다. 저장 서브시스템(606)은 또한 본 발명에 따라 사용되는 데이터를 저장하기 위한 저장소를 제공할 수 있다. 저장 서브시스템(606)은, 예컨대, 메모리 서브시스템(608) 및 파일/디스크 저장 서브시스템(610)을 포함할 수 있다.

메모리 서브시스템(608)은 프로그램 실행 동안 명령들 및 데이터의 저장을 위한 메인 랜덤 액세스 메모리(RAM)(618) 및 고정된 명령들이 저장되는 리드 온리 메모리(ROM)(620)를 포함하는 다수의 메모리들을 포함할 수 있다. 파일 저장 서브시스템(610)은 프로그램 및 데이터 파일들에 대한 영구적인(비휘발성의) 저장을 제공하며, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 이와 더불어, 연관된 휴대가능 매체, 컴팩트 디스크 리드 온리 메모리(CD-ROM) 드라이브, 광학 드라이브, 휴대용 매체 카트리지들, 및 다른 유사한 저장 매체들을 포함할 수 있다.

버스 서브시스템(604)은 다양한 컴포넌트들 및 처리 장치의 서브시스템들이 서로와 통신할 수 있게 하기 위한 메커니즘들을 제공한다. 비록 버스 서브시스템(604)이 단일 버스로서 개략적으로 도시되지만, 대안의 버스 서브시스템 실시예들은 다수의 버스들을 이용할 수 있다.

처리 장치는 개인용 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 워크스테이션, 네트워크 컴퓨터, 메인프레임, 키오스크(kiosk), 또는 임의의 다른 데이터 처리 시스템을 포함하는 다양한 형태들일 수 있다. 컴퓨터 시스템(600)의 기재는 일 예로서만 의도된 것임이 이해되어야 한다. 도 15에 도시된 시스템보다 더 많거나 더 적은 컴포넌트들을 갖는 많은 다른 구조들이 가능하다.

본 발명의 실시예들은 다수의 이점들을 제공한다. 첫째, 전술한 것처럼, 게이트/데이터 라인들 및 둘러싸는 픽셀 영역들 사이의 높은 콘트라스트는 종래 기술들 보다 더 정확한 패널과 카메라 사이의 회전 및 오프셋의 측정들을 가능하게 한다. 둘재, 게이트 라인들, 데이터 라인들 및 이들의 교차점들이 패널 픽셀 전극들과 동일한 주기성 또는 피치를 가지므로, 이들 라인들의 전압 이미지들이 알려진 기술들 보다 더 높은 정도의 정확도로 패널 픽셀 전극들의 피치 및 주기성뿐만 아니라 패널 픽셀 전극 중심들의 위치도 또한 결정하기 위해 사용될 수 있다. 셋째, 이미징 센서 헤드에 의해 측정될 때, 패널의 기하학적 스펙들에 대한 픽셀 피치의 비교는 이미징 센서 헤드의 광학 확대율의 측정을 제공한다. 이는, 차례로, 센서 헤드 광학계 요건들의 완화를 허용한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 패널 에지들이 검출된다. 이를 성취하기 위하여, 패널 내의 모든 LCD 픽셀들이 패널의 외부 경계 및 패널 자체의 능동 영역(도 6a, 6b, 및 7 참조) 사이의 높은 콘트라스트를 생성하는 전압으로 대전된다. 이러한 방식으로 패널을 구동하는 것은 패널의 에지들(즉, 능동 영역의 경계들)의 명료한 설계를 가능하게 한다. 이미지 처리 알고리즘 및 기계적 픽셀 맵을 이용하여, 이러한 실시예들은 체커보드 패턴이 사용될 수 없는 경우들(예, 1G1D 패널들)에서 픽셀 중심들의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 프로브 프레임이 구동 전압들을 공급하는 콘택 패드들이 능동 영역에 가깝게 위치된다. 전체 능동 영역이 패널의 한 면상에서 관측될 수 없으면, 패널의 나머지 에지들은 픽셀 맵을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

비록 전술한 기재가 VIOS 기술을 이용하는 전기-광학 테스트 방법을 참조하여 제공되지만, 본 발명의 실시예들은 복잡하고 값비싼 교정 플레이트들을 요하는 전자 빔 기술을 이용하여 TFT 어레이들의 테스팅에 균등하게 적용가능하다. 또한, 데이터 및 게이트 라인 신호들이 인가된 전압의 함수로서 선형으로 변하므로, 본 발명의 실시예들은 전자 빔 테스터들, VIOS 테스터들, 등에서 전압 감도 교정을 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따라서, 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 대한 전압들의 인가에 응답하여 획득된 전압 이미지들이 전형적으로 양호한 신호 콘트라스트를 가지므로, 맵핑 프로세스는 전체 TACT 시간의 현저한 열화 없이 충분히 빠를 수 있고 패널 당 기반(per panel basis)으로 적용될 수 있다. 맵핑 프로세스가 기껏해야 플레이트 당(per plate) 수행되고 통상적으로 더 자주 수행되는 종래의 방법들과 달리, 본 발명의 실시예들은 맵핑에 있어서 자동 동적 조정들을 제공한다. 다시 말해서, 본 발명의 실시예들은 플레이트 내에서 발생하는 조정들을 제공한다. 종래의 방법들은 오프셋 및 회전의 계산들 및 최종 DPM을 완료하기 위하여 대략, 예컨대 4 내지 5초를 필요로 하지만, 본 발명의 실시예들은 예컨대 1초 또는 1초 미만에 보다 정확한 계산을 수행할 수 있다.

본 발명의 상기 실시예들은 예시적이고 제한적인 것이 아니다. 다양한 대안들 및 균등물들이 가능하다. 다른 추가들, 제거들 또는 수정들은 본 발명의 관점에서 명백하며 첨부된 청구범위 내에 들도록 의도된다.

Claims (2)

1. 플랫 패널 디스플레이의 다수의 패널들에서 형성되는 다수의 픽셀들의 위치들을 식별하는 방법으로서,
   상기 패널들 중에 적어도 제1 패널의 제1 에지를 따라 위치된 픽셀들과 제1 에지를 따라 위치되지 않는 픽셀들의 서브셋에 의해 나타나는 제2 전압 이미지 콘트라스트와 상이한 제1 전압 이미지 콘트라스트를 나타내도록, 상기 패널들 중의 제1 패널에 전압 신호를 공급하는 단계;
   상기 패널들의 제1 패널의 제 1 에지를 따라 위치된 픽셀들의 위치들을 식별하기 위하여 상기 제1 및 제2 전압 이미지 콘트라스트들 사이의 차를 이용하는 단계;
   상기 패널들의 제1 패널의 제2 에지를 따라 위치된 픽셀들이 상기 제2 전압 이미지 콘트라스트와 상이한 제3 전압 이미지 콘트라스트를 나타내도록, 상기 패널들의 제1 패널에 제2 전압 신호를 공급하는 단계; 및
   상기 패널들 중의 제1 패널의 제2 에지를 따라 위치된 픽셀들의 위치들을 식별하기 위하여 상기 제2 및 제3 전압 이미지 콘트라스트들 사이의 차를 이용하는 단계를 포함하는,
   플랫 패널 디스플레이의 다수의 패널들에서 형성되는 다수의 픽셀들의 위치들을 식별하는 방법.
2. 플랫 패널 디스플레이의 하나 이상의 패널들에서 형성되는 다수의 픽셀들의 위치들을 식별하도록 동작하는 장치로서,
   상기 패널들 중의 제1 패널에 전압 신호를 공급하도록 동작하는 신호 생성기;
   상기 패널들 중의 제1 패널의 픽셀들의 전압 이미지를 캡쳐하도록 동작하는 센싱 헤드 ― 상기 캡쳐된 전압 이미지는 상기 패널들 중의 제1 패널의 제1 에지를 따라 위치되는 픽셀들과 연관된 제1 콘트라스트와 제1 패널의 제2 에지를 따라 위치되는 픽셀들과 연관된 제3 콘트라스트를 나타내고, 상기 캡쳐된 전압 이미지는 적어도 상기 패널의 제1 패널의 제1 또는 제2 에지를 따라 위치되지 않는 픽셀들의 서브셋과 연관된 제2 콘트라스트를 나타내며, 상기 제1 또는 제3 콘트라스트는 상기 제2 콘트라스트와 상이함 ―; 및
   상기 패널들의 제1 패널의 제 1 에지를 따라 위치되는 픽셀들의 위치들 및 제 2 에지를 따라 위치되는 픽셀들의 위치들을 식별하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 콘트라스트들 사이의 차, 및 상기 제 2 및 제3 콘트라스트들 사이의 차를 이용하도록 적응된 컴퓨터 시스템을 포함하는,
   플랫 패널 디스플레이의 하나 이상의 패널들에서 형성되는 다수의 픽셀들의 위치들을 식별하도록 동작하는 장치.

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