(57)【要約】【課題】大面積液晶表示素子に適合し、検査時間を短縮し得る液晶表示素子の検査装置を提供する。【解決手段】液晶表示素子の検査装置は、検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及び電気泳動フィルムを含むモジュレータと、該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、から構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、
該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及びマイクロカプセル化電気泳動（ＭＥＰ）フィルムを含むモジュレータと、
該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、
から構成されることを特徴とする液晶表示素子の検査装置。
【請求項２】
前記透明基板とＭＥＰフィルム間に介在された透明電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項３】
前記ＭＥＰフィルムは、ポリマーバインダー及び電子インクを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項４】
前記電子インクは、ホワイト顔料及びブラック顔料から構成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項５】
前記ホワイト顔料は、正電荷を帯び、ブラック顔料は、負電荷を帯びることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項６】
前記ホワイト顔料は、負電荷を帯び、ブラック顔料を正電荷を帯びることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項７】
前記モジュレータに光を照射する光源をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項８】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、
透明な基板と、
該透明な基板上に縦横に配列されて画素を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、
該ゲートラインとデータラインの交差領域に形成された薄膜トランジスタと、
前記画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続する画素電極と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項９】
前記電気泳動フィルムまたはモジュレータは、脱付着が可能で、薄膜トランジスタアレイ基板のサイズによって交替できることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１０】
検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、
該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及び電子紙を含むモジュレータと、
該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、
から構成されることを特徴とする液晶表示素子の検査装置。
【請求項１１】
前記電子紙は、半球がそれぞれホワイト及びブラック粒子からなるボールで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１２】
前記ホワイト粒子は負電荷で、ブラック粒子は正電荷特性を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１３】
前記ホワイト粒子は正電荷で、ブラック粒子は負電荷特性を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１４】
検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、
該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及び相異する極性を有する粒子群が電界により分離される特性を有する電気泳動フィルムを含むモジュレータと、
該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、
から構成されることを特徴とする液晶表示素子の検査装置。
【請求項１５】
前記電気泳動フィルムまたはモジュレータは、脱付着が可能で、薄膜トランジスタアレイ基板のサイズによって交替できることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１６】
前記電気泳動フィルムの粒子群は、ブラック粒子及びホワイト粒子から構成されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１７】
前記電気泳動フィルムは、ＭＥＰフィルムであることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子の検査装置。
【請求項１８】
前記電気泳動フィルムは、電子紙であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子の検査装置。 
【請求項１９】
第１透明電極を含む検査対象基板を提供する段階と、
前記検査対象基板と所定間隔離隔して、第２透明電極及び電気泳動フィルムから構成されたモジュレータを配置する段階と、
前記モジュレータに光を照射する段階と、
前記第１透明電極と第２透明電極間に電圧を印加する段階と、
前記第１及び第２透明電極の電圧により同一極性別に上下に分離された電子インクに反射される光の明るさをカメラを通じて観測する段階と、
からなることを特徴とする液晶表示素子の検査方法。
【請求項２０】
前記検査対象基板のサイズによって前記電気泳動フィルムの交替が可能であることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示素子の検査方法。
【請求項２１】
前記電気泳動フィルムまたはモジュレータは、検査対象基板の最大サイズに対応するようにセッティングし、プログラムの変更を通じて多様なサイズの検査対象基板を交替することを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関し、特に、大面積液晶表示素子に適合し、検査時間を減少し得る液晶表示素子の検査装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックコンピュータのような各種 携帯用電子機器が発展するにつれて、これに適用できる軽薄短小の平板表示装置に対する要求が次第に増大している。このような平板表示装置としては、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＦＥＤ(Field Emission Display)、ＶＦＤ(Vacuum Fluorescent Display)などが活発に研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性、高画質の実現などの理由によって、現在は液晶表示素子(ＬＣＤ)が注目を集めている。
【０００３】
一般的に、液晶表示素子は、下部基板と上部基板、及びこれらの基板間に形成された液晶層から構成される。下部基板は、駆動素子アレイ基板であり、複数の画素が形成されている。それぞれの画素には、薄膜トランジスタのような駆動素子が形成される。上部基板は、カラーフィルタ基板であり、実際カラーを実現するためのカラーフィルタ層が形成されている。また、前記下部基板及び上部基板にはそれぞれ画素電極及び共通電極が形成されており、液晶層の液晶分子を配向するための配向膜が塗布されている。
【０００４】
前記下部基板及び上部基板は、基板の外郭に形成されたシーラントによって合着され、これら(上部基板及び下部基板)の間に形成されたスペーサにより 一定のセルギャップを維持する。また、前記基板間に形成された液晶層が前記下部基板に形成された駆動素子によって液晶分子を駆動して液晶層を透過する光量を制御することにより、情報を表示するようになる。
【０００５】
前述したように構成された液晶表示素子は、下部基板に駆動素子を形成する駆動素子アレイ基板製造工程によって形成され、前記上部基板は、カラーフィルタを形成するカラーフィルタ基板製造工程によって形成される。
【０００６】
駆動素子アレイ基板製造工程は、下部基板上に配列されて画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成し、前記画素領域それぞれに前記ゲートライン及びデータラインに接続される駆動素子である薄膜トランジスタを形成した後、薄膜トランジスタに接続されて薄膜トランジスタを通して信号が印加されることにより液晶層を駆動する画素電極を形成することによって行われる。
また、カラーフィルタ基板製造工程は、上部基板にブラックマトリックスを形成し、その上部にカラーフィルタを形成した後、共通電極を形成することによって行われる。
【０００７】
以後、スペーサ及びシールラント形成工程を通じて、前記２つの基板を合着した後、単位パネルに切断することによって、液晶表素子が完成される。
一方、前記２つの基板を合着する前、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）アレイ基板上に形成された薄膜トランジスタとライン間の短絡／断線などのような不良を検出するための検査工程が追加に行われる。
【０００８】
図７は、ＴＦＴアレイ基板の検査方法を概略的に示す図である。
図７を参照すると、ＴＦＴアレイ基板の検査装置１は、検査対象のＴＦＴアレイ基板１０と、該ＴＦＴアレイ基板１０上に設置されるモジュレータ３５と、該モジュレータ３５上に設置されたカメラ４０と、から構成される。
【０００９】
前記モジュレータ３５は、透明電極３１が形成された基板２０と、該基板２０と反射板３３間に注入されたポリマー分散型液晶(以下 ＰＤＬＣと称する)３０層と、から構成される。前記ＰＤＬＣ層３０は、液晶とポリマーを混合して紫外線を照射した後、液晶をポリマーから分離して円形の液晶滴から形成される。前記ＰＤＬＣ層３０の材料は、樹脂及び硬化材から構成されたエポキシ樹脂である。ＰＤＬＣ層３０は、モジュレータ３５の基板２０上に形成された透明電極３１とＴＦＴアレイ基板１０上に形成された画素電極１１との電圧差によって駆動される。
【００１０】
即ち、ＰＤＬＣ層３０は、電圧が印加されない場合、液晶滴が無秩序に配列されて入射された光を散乱させるようになり、カメラ４０では、暗いイメージが観察される。反面、透明電極３１及び画素電極１１に電圧を印加すると、ＰＤＬＣ層３０の液晶滴内の液晶分子は電気場と並んで配列されて、入射された光を反射板３３を通して反射させて透過させるようになり、カメラ４０には、明るいイメージが観察される。従って、前記ＴＦＴアレイ基板１０に形成された画素電極１１と、前記モジュレータ３０に形成された透明電極３１間の電圧を変化させて、カメラから見られるイメージの明るさを観察するようになる。
従って、前記ＴＦＴアレイ基板１０に断線または短絡のような不良が発生した場合、前記カメラを通して観察されるイメージの明るさが他の領域と差別化されるため、不良有無を容易に検出することができる。
【００１１】
しかしながら、前述したように関連技術のＴＦＴアレイ基板の検査装置は、次のような問題点がある。
まず、既存の検査装置に使用されるモジュレータ３５は、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２が交代に積層された構造を有する反射板が形成されるべきであるので、大面積生産がむずかしい。従って、ＴＦＴアレイ基板全面を検査するためには、モジュレータの位置を移りながら、テストを反復しなければならないため、検査時間が長くなり、大面積液晶表示素子には適合しないという問題点がある。
さらに、前記モジュレータ３５は、ＴＦＴアレイ基板１０と１０〜２０μｍの距離を維持する。しかしながら、ＴＦＴアレイ基板１０の製造工程上、開口率の確保のために有機保護膜を使用する場合、その表面に突起が形成されることもある。この場合、前記突起部にモジュレータの反射板が接触すると、反射板が裂ける。これによって、モジュレータの交替による費用が増加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明は、前述したような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、ＴＦＴアレイ基板を検査するために使用される検査装置のモジュールレートを電気泳動(electrophoretic)フィルム、例えば、ＰＤＬＣ層の代わりにマイクロカプセル化電気泳動（ＭＥＰ：Microencapsulated Electrophoretic)フィルムを使用することによって、大面積液晶表示素子に適合し、検査時間を短縮し得る液晶表示素子の検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するための本発明は、検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及びＭＥＰフィルムを含むモジュレータと、該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、から構成される液晶表示素子の検査装置を提供する。
【００１４】
また、前記モジュレータに光を照射する光源をさらに含み、前記薄膜トランジスタアレイ基板は、透明な基板と、該透明な基板上に縦横に配列されて画素を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、該ゲートラインとデータラインの交差領域に形成された薄膜トランジスタと、前記画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続する画素電極と、を含む。
【００１５】
また、本発明は、検査対象の薄膜トランジスタアレイ基板と、該薄膜トランジスタアレイ基板の上部に設置され、透明な基板上に形成された透明電極及び電子紙を含むモジュレータと、該モジュレータの上部に設置され、イメージの明るさを測定するカメラと、から構成される液晶表示素子の検査装置を提供する。
【００１６】
また、本発明は、第１透明電極を含む検査対象基板を提供する段階と、前記検査対象基板と所定間隔離隔して、第２透明電極及び電気泳動フィルムから構成されたモジュレータを配置する段階と、前記モジュレータに光を照射する段階と、前記第１透明電極と第２透明電極間に電圧を印加する段階と、前記第１及び第２透明電極の電圧により同一極性別に上下に分離された電子インクに反射される光の明るさをカメラを通じて観測する段階と、からなる液晶表示素子の検査方法を提供する。
【００１７】
前述したように、本発明は、ＭＥＰフィルムまたは電子紙のような電気泳動フィルムから構成されたモジュレータを含むＴＦＴアレイ基板の検査装置及びその検査装置を提供する。
【００１８】
前記電気泳動フィルムは、相異する極性を有する粒子群が外部電界によってそれぞれ分離される特性を有し、本発明では、ホワイト粒子及びブラック粒子から構成された電気泳動フィルム、例えば、ＭＥＰフィルムまたは電子紙をモジュレータとして使用する。
【００１９】
本発明による検査装置のモジュレータは、その大きさを大きく製造することができるため、大面積液晶表示素子の場合も検査が容易であり、検査時間を短縮し得るという利点がある。関連技術のモジュレータに使用されるポリマー分散型液晶層(PDLC layer)は、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２が交代に積層された反射板を別途に形成しなければならないため、モジュレータの大面積積生産がむずかしかったが、本発明で使用される電気泳動フィルム、即ち、ＭＥＰフィルムまたは電子紙は、反射特性が優秀で、反射板を形成する必要がないため、大面積製造が可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、液晶表示素子の検査装置を提供する。特に、本発明は、反射特性が優秀なＭＥＰフィルムまたは電子紙のような電気泳動フィルムを使用することによって、反射板が必要なく、大面積製作が可能なモジュレータを提供する。これによって、液晶表示素子の検査時間を短縮させ、大面積液晶表示素子の検査を容易に行うことができる。
本発明によると、電気泳動フィルムを含むモジュールレターを検査装置として使用することにより、大面積液晶表示素子に適合し、検査時間を短縮させることにより生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による検査装置を概略的に示す断面図で、図２は、本発明の第１実施形態によるＴＦＴアレイ基板の平面図で、図３は、検査装置のモジュレータを詳細に示す図で、図４は、電界印加によるモジュレータのＭＥＰフィルム内部で発生する電子インクの駆動を示す図である。
まず、図１に示すように、本発明の第１実施形態による液晶表示素子の検査装置１００は、検査対象のＴＦＴアレイ基板１１０と、ＭＥＰフィルム１３０からなるモジュレータ１３５と、前記モジュレータ１３５の明るさを観測するカメラ１４０と、から構成される。
【００２２】
前記ＴＦＴアレイ基板１１０は、図２に示すように、縦横に配列されて画素１０１を定義するゲートライン１０４及びデータライン１０６と、これらの交差領域に形成されるＴＦＴを含む。ＴＦＴは、前記ゲートライン１０４と連結されたゲート電極１０３と、該ゲート電極１０３上に形成されてゲート電極１０３に走査信号が印加されることにより活性化される半導体層１０８と、該半導体層１０８上に形成されたソース／ドレイン電極１０５と、から構成される。前記画素１０１の表示領域には、前記ソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂと 連結されて半導体層１０８が活性化されることにより前記ソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂを通して画像信号が印加されて、液晶(図示せず)を動作させる画素電極１１１が形成されている。このとき、前記画素電極１１１は、ＩＴＯ(インジウム酸化錫：indium tin oxide)またはＩＺＯ(インジウム酸化亜鉛：indium zinc oxide)のような透明な伝導性物質で形成され、以下、前記画素電極１１１を第１透明電極と言う。
【００２３】
前述したように構成された液晶表示素子は、前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂが画素内に形成された画素電極１１１と電気的に接続され、前記ソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂを通して画素電極１１１に信号が印加されることによって液晶を駆動して画像を表示する。
【００２４】
前記モジュレータ１３５は、図３に図すように、ガラスまたはプラスチックのような透明な基板１２０上にＴＦＴアレイ基板１１０の第１透明電極１１１と同一の物質からなる第２透明電極１３１が形成され、その上にはＭＥＰフィルム１３０が形成されている。さらに、ＭＥＰフィルム１３０の表面にはＭＥＰフィルム１３０を保護するための保護フィルム１３７が備わることもできる。
前記ＭＥＰフィルム１３０は、ポリマーバインダー１３２に電子インクがカプセル１３３を形成しているもので、前記カプセル１３３内に分布する電子インクは、ホワイト顔料１３３ａとブラック顔料１３３ｂからなる。
【００２５】
前記ホワイト顔料１３３ａ及びブラック顔料１３３ｂは、図４に図すように、それぞれ正電荷(＋)と負電荷(−)特性を有する。即ち、ホワイト顔料１３３ａは正電荷(＋)に帯電され、ブラック顔料１３３ｂは負電荷(−)に帯電されている。従って、前記第１及び第２透明電極１１１、１３１に電圧が印加されると、２つの電極１１１、１３１間に発生する電界によってホワイト顔料１３３ａとブラック顔料１３３ｂが分離される。例えば、前記第１透明電極１１１に(−)電圧を印加し、第２透明電極１３１に(＋)電圧を印加すると、(＋)電荷を帯びるホワイト顔料１３３ａは第１透明電極１１１方向に移動し、(−)電荷を帯びるブラック顔料１３３ｂは第２透明電極１３１方向に移動する。反対に、前記第１透明電極１１１に(＋)電圧を印加し、第２透明電極１３１に(−)電圧を印加すると、ホワイト顔料１３３ａは第２透明電極１３１に移動し、ブラック顔料１３３ｂは第１透明電極１１１に移動する。このとき、前記ブラック顔料１３３ｂ及びホワイト顔料１３３ａは、極性が変わる可能性がある。
【００２６】
このように、極性が相異なるホワイト顔料１３３ａ及びブラック顔料１３３ｂを第１及び第２透明電極１１１、１３１間に置いて、前記２つの電極間に電界を印加すると、同一の極性を有する色のインク同士で集まってブラック顔料及びホワイト顔料が上下に分離される。
【００２７】
本発明は、電子インクのこのような特性を利用してＴＦＴアレイ基板を検査することである。即ち、ＴＦＴアレイ基板１１０の第１透明電極１１１に(＋)電圧が印加され、前記モジュレータ１３５の第２透明電極１３１には(−)電圧が印加された状態で、カメラ１４０を通して明るいイメージが観察されるが、これは、正常な画素の動作を意味する。なぜならば、第２透明電極１３１方向に(−)電荷を有するホワイト顔料１３３ａが分布され、前記ホワイト顔料１３３ａによって外部光が吸収されるため、画面は明るいイメージを表すことである。
また、前記ＭＥＰフィルム１３０及びモジュレータ１３５は、脱付着が可能であるため、検査対象の基板のサイズによって、ＭＥＰフィルム１３０及びモジュレータ１３５を交替して使用することができる。即ち、モジュレータを交換せずに、検査器板のサイズに合うＭＥＰフィルム１３０及びモジュレータ１３５を付着することができる。
【００２８】
一方、モジュレータ１３５を交替せずに、検査装置の簡単なプログラム変更を通じて検査対象のＴＦＴアレイ基板１１０のサイズを変えることができる。即ち、前記ＭＥＰフィルム１３０を最大の検査対象のＴＦＴアレイ基板１１０のサイズに適するようにセッティングした後、検査対象のＴＦＴアレイ基板１１０のサイズが変わる度に、検査装置のプログラムを操作することにより、モジュレータを交替せずに、多様なサイズのＴＦＴアレイ基板を検査することができる。
【００２９】
前述したように、本発明は、ＴＦＴアレイ基板１１０の第１透明電極１１１とモジュレータ１３５の第２透明電極１３１間に光を吸収するブラック顔料１３３ｂ及び光を反射させるホワイト顔料１３３ａからなる電子インクを置いて、これらを電気的に分離させることにより、カメラ１４０によって観察されるイメージの明るさを通じて液晶表示素子の正常駆動検査を可能にする。このとき、前記モジュレータ１３５は、電子インク以外にも、相互反対の極性を有し、光を反射及び吸収させる特性を同時に有する電気泳動フィルムであれば、いずれも採用可能である。例えば、半球がそれぞれホワイトとブラックから構成されたボールが含まれている電子紙を使用することも可能である。
【００３０】
図５は、電子紙を利用した本発明の第２実施形態を示す図である。図５に示すように、本発明の第２実施形態によるモジュレータ２３５は、電子紙２３０を使用する。前記電子紙２３０は、ポリマーバインダー２３２に半球がそれぞれホワイト粒子２３３ａ及びブラック粒子２３３ｂから構成されたボール２３３が混合されたもので、前記ホワイト粒子２３３ａは、負電荷を帯び、ブラック粒子２３３ｂは、正電荷を帯びる。
【００３１】
前記ポリマーバインダー２３２に混合されているボール２３３は、第１及び第２透明電極２１１、２３１間に電界がない状態では、図５に示すように、ホワイト粒子２３３ａ及びブラック粒子２３３ｂの方向が無秩序に配列されている。しかしながら、前記２つの電極２１１、２３１間に電界を印加すると、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ホワイト粒子２３３ａは(＋)電圧が印加された電極側に回転し、ブラック粒子２３３ｂは(−)電圧が印加された電極側に回転する。
【００３２】
即ち、図６Ａに示すように、第１透明電極２１１に(＋)電圧を印加し、第２透明電極２３１に(−)電圧を印加すると、ホワイト粒子２３３ａは第１透明電極２１１方向に向けて配列され、ブラック粒子２３３ｂは第２透明電極２３１方向に向けて 配列される。従って、カメラ(図示せず)によって観測されるイメージはブラックになる。
【００３３】
また、図６Ｂに示すように、第１透明電極２１１に(−)電圧を印加し、第２透明電極２３１に(＋)電圧を印加すると、ブラック粒子２３３ｂは第１透明電極２１１方向に向けて配列され、ホワイト粒子２３３ａは方向に向けて配列される。従って、カメラ(図示せず)によって観測されるイメージはホワイトになる。このときも、前記ブラック粒子２３３ｂ及びホワイト粒子２３３ａの極性が変わる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶表示素子の検査装置を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＴＦＴアレイ基板を詳細に示す図である。
【図３】検査装置のモジュレータを詳細に示す図である。
【図４】モジュレータのＭＥＰフィルムを詳細に示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】電子紙の駆動を示す図である。
【図６Ｂ】電子紙の駆動を示す図である。
【図７】関連技術の液晶表示素子の検査装置を概略的に示す図である。
【図１】
2005148743.tif 000003
【図２】
2005148743.tif 000004
【図３】
2005148743.tif 000005
【図４】
2005148743.tif 000006
【図５】
2005148743.tif 000007
【図６Ａ】
2005148743.tif 000008
【図６Ｂ】
2005148743.tif 000009
【図７】
2005148743.tif 000010