KR101060472B1 - 액정표시패널의 불량셀 리페어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은, 블랙매트릭스와 안료층이 형성된 상부어레이기판과, 박막트랜지스터가 형성되고 상기 상부어레이기판과 합착되는 하부어레이기판과, 이들 양 기판사이에 형성된 액정층으로 구성되고 다수의 셀들로 이루어진 액정표시패널을 제공하는 단계; 상기 액정표시패널내의 셀들중 불량셀영역에 레이저를 조사하여 블랙매트릭스를 상기 상부어레이기판으로부터 일정 갭을 형성하는 단계; 불량셀영역에 레이저를 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 일정 갭을 갖는 얼개구조를 형성하는 단계; 불량셀영역에 레이저 조사를 통해 블랙매트릭스를 가공하여 생성된 블랙매트릭스 입자들을 상기 안료층과 상부어레이기판사이의 얼개구조사이의 갭내부에 채우는 단계 및; 불량셀영역에 레이저를 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 채워지는 블랙매트릭스 입자들이 안료층의 얼개구조사이의 갭내에 분포되도록 분산시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
레이저, 휘점, 암점화, 블랙매트릭스, 배향막, 안료, 얼개구조

Description

액정표시패널의 불량셀 리페어방법{Method for repairing defect cell of liquid crystal display panel}
본 발명은 액정표시패널의 리페어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시패널의 불량셀을 리페어할 수 있는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 관한 것이다.
최근에, 액정표시장치는 소비 전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로, 액정을 디스플레이에 이용하려면 액정셀을 제작해야 하는데, 상기 액정셀은 두개의 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판사이에 액정을 채운 구조로 되어 있다.
상기 액정에 전압을 인가할 수 있도록 기판에는 투명전극(공통전극, 화소전극)이 형성되어 있으며, 이 투명전극은 상기 액정에 전압을 가하여 온/오프 동작을 제어하는 역할을 한다.
즉, 액정표시장치의 광투과량은 상기 투명전극에 인가되는 전압에 의해 제어되고, 광셔터(light shutter) 효과에 의해 문자/화상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치중에서도, 각 화소별로 전압을 온/오프를 조절할 수 있는 스위칭소자가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
이러한 액티브 매트릭스형 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 상기 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 이용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 수평전계를 이용하는 IPS(In Plane Switch) 모드로 대별된다.
여기서, TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로서 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 좁은 단점을 가진다.
한편, IPS 모드는 하부기판상에 나란하게 배치된 화소전극, 공통전극간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로서 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.
이러한 여러 모드의 액정표시장치중에서 TN 모드의 액정표시장치 구조를 통해 기존의 불량셀의 리페어방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 액정표시장치의 단면도이다.
종래기술에 따른 액정표시패널(10)은 상부기판상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(23), 컬러필터(25a, 25b, 25c), 오버코트층(27), 공통전극(29) 및 상부배향막(미도시)으로 구성되는 상부어레이기판(즉, 컬러필터 어레이기판)(21)과; 하부기판상에 형성된 TFT(15)와, 화소전극(미도시) 및 하부 배향막(미도시)으로 구성되는 하부 어레이기판(11)과; 상기 상부 어레이기판(21)과 하부 어레이기판(11)사이의 내부공간에 주입되는 액정(41)을 구비한다.
여기서, 상기 블랙매트릭스(23)는 하부 어레이기판의 TFT영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부어레이기판(21)상에 형성되며, 컬러필터(25a, 25b, 25c)가 형성될 셀영역을 마련한다.
또한, 상기 블랙매트릭스(23)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 하며, 상기 컬러필터(25a, 25b, 25c)는 블랙매트릭스 (23)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙 매트릭스(23)에 걸쳐 형성된다.
상기 컬러필터(25a, 25b, 25c)는 R, G, B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현하며, 공통전극(29)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압이 공급된다. 스페이서(미도시)는 상부 어레이기판(21)과 하부 어레이기판(11)사이의 셀갭을 유지하는 역할을 한다.
한편, 상기 TFT(15)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 게이트라인(미도시)과 함께 하부기판(11)위에 형성되는 게이트전극(미도시)과, 게이트전극(미도시)상에 형성된 게이트절연막(미도시)에 중첩되는 반도체층(미도시)과, 상기 반도체층(미도시)상에 데이터라인(미도시)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(미도시)을 구비한다.
이러한 TFT(15)는 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(미도시)에 공급한다. 상기 화소전극(미도시)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(미도시)을 사이에 두고 TFT의 드레인전극(미도시)과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막(미도시)은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이러한 구성으로 이루어진 종래기술에 따른 액정표시패널의 검사과정에서는 액정표시패널(10)의 화면에 테스트패턴(미도시)을 띄우고 불량 화소의 유무를 탐지하여 불량 화소가 발견되었을 때 이에 대한 리페어 작업을 수행하게 된다.
이때, 상기 액정표시패널(10)의 불량에는 화소셀 별 색상불량, 휘점(즉, 항상 켜져 있는 셀), 암점(항상 꺼져 있는 셀) 등의 점결함(point defect), 상기 게이트배선(미도시)과 인접한 데이터배선(미도시)간의 단락(short)으로 인해 발생하는 선 결함(line defect) 등이 있다.
이러한 불량은 완성된 액정표시패널(10)에 테스트패턴들을 띄었을 때 작업자의 눈에 확연히 드러나게 되고, 작업자는 불량 화소의 위치를 파악하여 이 후에 그 부분에 대한 리페어(repair) 작업을 수행하게 된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 화면상에 블랙패턴을 띄었을때, 쇼트불량 또는 신호불량 등의 이유로 휘점으로 나타나는 불량셀을 리페어하기 위해 암점화하는 공공정을 수행하게 된다.
종래에는, 휘점에 대한 리페이공정으로 불량셀의 화소전극을 상기 게이트배선에 레이저로 단접하고, 상기 화소전극의 일부를 절단하여 상기 게이트배선에 인 가되는 게이트전압이 불량셀에 머무르도록 하여 불량셀을 암점화하는 방법이 주로 이용되었다.
한편, 액정표시패널의 상부 어레이기판 또는 하부 어레이기판의 각 박막에 불량이 발생하면, 리워크(rework) 또는 레이저 등을 이용하여 리페어(repair)하게 되는데, 이렇게 상부 어레이기판의 박막과 하부 어레이기판의 박막사이에 이물(D) 등이 안착되어 불량셀이 되는 경우에는 리워크(rework) 및 레이저 등에 의한 리페어가 쉽지 않다.
더우기, 소정의 박막을 형성하는 챔버내에서 또는 다른 박막을 형성하기 위한 별도의 챔버 또는 제3의 장소로 이동하는 경우 박막과 박막, 예를들어 공통전극 과 상부 배향막사이에 이물 등이 안착되는 일이 빈번하게 일어나게 된다.
이러한 이물과 대응되게 위치하는 상부 배향막은 이물에 의하여 러빙공정시 균일하게 러빙되지 않게 됨으로써 액정표시패널에는 불균일한 배향영역이 형성되게 된다.
따라서, 이러한 액정표시패널에는 이와 같은 불균일한 배향영역에 의해 빛샘이 발생하게 되며, 이러한 빛샘은 액정의 광투과율을 방해함으로써, 액정표시패널에 휘점이 나타나게 한다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 불량셀영역의 레이저가공 및 배향막 파괴를 통해 액정표시패널의 불량셀을 리페어하여 암점화할 수 있는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 레이저 가공을 통해 휘점불량 픽셀을 효과적으로 리페어하므로써 액정표시장치의 제조수율을 향상시켜 제조원가를 감소시킬 수 있는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은, 블랙매트릭스와 안료층이 형성된 상부어레이기판과, 박막트랜지스터가 형성되고 상기 상부어레이기판과 합착되는 하부어레이기판과, 이들 양 기판사이에 형성된 액정층으로 구성되고 다수의 셀들로 이루어진 액정표시패널을 제공하는 단계; 상기 액정표시패널내의 셀들중 불량셀영역에 레이저를 조사하여 블랙매트릭스를 상기 상부어레이기판으로부터 일정 갭을 형성하는 단계; 불량셀영역에 레이저를 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 일정 갭을 갖는 얼개구조를 형성하는 단계; 불량셀영역에 레이저 조사를 통해 블랙매트릭스를 가공하여 생성된 블랙매트릭스 입자들을 상기 안료층과 상부어레이기판사이의 얼개구조사이의 갭내부에 채우는 단계; 및 불량셀영역에 레이저를 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 채 워지는 블랙매트릭스 입자들이 안료층의 얼개구조사이의 갭내에 분포되도록 분산시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은 제1단계의 레이저 조사를 통해 블랙매트릭스에 갭을 형성하여 압력을 감소시키며, 제2단계의 레이저 조사를 통해 안료를 띄워 갭을 갖는 얼개구조를 형성시키고, 제3단계의 레이저 조사를 를 통해 블랙매트릭스를 가공하여 블랙매트릭스 입자를 생성시킨 다음, 제4단계의 레이저 조사를 통해 블랙매트릭스를 가공하여 블랙매트릭스 입자를 안료의 얼개구조사이에 채워지게 한후 제4단계의 레이저 조사를 통해 블랙매트리스 입자들이 안료의 얼개구조사이로 고르게 분포되도록 분산시키는 공정을 통해 불량셀을 리페어하여 암점화시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은 안료를 기판으로부터 이격시켜 얼개구조를 형성하고 그 주위에 있는 블랙매트릭스 일부를 입자화해서 이격된 얼개구조사이로 입자들이 채워지도록 하므로써 휘점불량 픽셀을 효과적으로 암점화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은 안료를 기판으로부터 이격시켜 얼개구조를 형성하고 그 주위에 있는 블랙매트릭스 일부를 입자화해서 이격된 얼개구조사이로 입자들이 채워지도록 한후 추가로 UV광원을 이용하여 불량 픽셀영역의 배향막을 파괴하여 도광판에서 나온 빛을 산란화시킴으로써 불량픽셀의 암점화를 더 확실하게 진행시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 액정표시패널의 불량픽셀 리페어방법은 휘점불량 픽셀의 리페어를 통해 액정표시장치의 제조 수율 향상 및 이를 통한 제조원가를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 액정표시장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 단면도이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정시에 이용되는 레이저 스캐닝공정을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정시에 적용되는 공정조건을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정 진행후에 얻어진 불량셀의 이미지 사진을 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정별 현미경 사진과 실제 A/P(Auto Probe) 현상을 비교한 사진이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정 진행후에 얻어지는 불량셀의 상태를 나타낸 단면구조 사진을 개략적으로 도시한 개략도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 액정표시패널의 불량셀을 리페어하기 위해 제조공정이 완료된 액정표시패널을 준비하는 단계(S110)와; 제1 레이저 조사단계로서, 액정표시패널의 불량셀내에 형성된 블랙매트릭스에 레이저를 조사하여 블랙매트릭스를 상부기판에서 일정한 갭(gap)을 형성하도록 띄우는 단계(S120)와; 제2 레이저 조사단계로서, 색상을 나타내는 안료층에 레이저를 조사하여 안료층과 상부기판사이에 일정 갭(gap)을 포함하는 얼개구조를 형성하는 단계(S130)와; 제3 레이저 조사단계로서, 블랙매트릭스에 레이저를 조사를 통해 블랙매트릭스를 가공하여 블랙매트릭스내에 입자들을 생성시킴과 동시에 이 입자들을 안료층내의 얼개구조사이에 이동시켜 블랙매트릭스 입자들이 상기 안료층내의 얼개구조사이에 채워지도록 하는 단계 (S140)와; 제4 레이저 조사단계로서, 안료영역내의 얼개구조사이에 블랙매트릭스 입자들이 골고루 분산되어 분포될 수 있도록 블랙매트릭스 입자를 분산시키는 단계(S150)를 포함하여 구성된다.
이러한 불량셀 리페어공정은 도 5에 도시된 공정조건들을 통해 진행되는데, 이 불량셀 리페어 공정은 각 단계별로 레이저의 파워, 슬릿 사이즈, 스캔 속도, 가공방향 등을 조절하여 불량셀(P)내부에 블랙매트릭스 입자들을 채우게 된다.
도 5에 도시된 가공조건들은 테스트(test)를 위한 녹색(Green)에 대한 리페 어 (repair) 조건으로서, 적색(Red), 청색(Blue)에 대한 리페어 조건은 달라질 수 있다. 또한, 가공시간 단축을 위해 가공조건은 달라질 수 있으며, 가공단계의 일부는 경우에 따라 생략하거나 추가될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 액정표시패널의 불량셀을 리페어하기에 앞서 먼저 액정표시패널의 제조공정을 수행한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시패널(미도시)은 상부기판(101)상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(103), 색상 안료로 구성된 컬러필터층(105)(이하, 안료층으로 칭함), 오버코트층(overcoat layer)(107), 패턴스페이서(미도시), 공통전극(109) 및 상부배향막(미도시)으로 구성되는 상부 어레이기판(또는 컬러필터 어레이기판)과; 도면에는 도시하지 않았지만, 하부기판(미도시)상에 형성된 TFT(미도시)와, 화소전극(미도시) 및 하부배향막(미도시)으로 구성되는 하부 어레이 기판(미도시)과; 상기 상부 어레이기판(101) 및 하부 어레이기판(미도시)사이의 내부공간에 주입되는 액정층(미도시)으로 이루어진다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부 어레이기판에 형성된 TFT는 게이트라인과 함께 하부기판(미도시)위에 형성되는 게이트전극(미도시)과, 게이트전극 (미도시)과 이 게이트전극(미도시)상에 형성된 게이트절연막(미도시)상에 중첩되는 반도체층(미도시)과, 반도체층(미도시)상에 데이터라인(미도시)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(미도시)으로 구성된다.
이때, 상기 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이트라인으로부터 화소신호를 화소전극(미도시)에 공급한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 화소전극(미도시)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(미도시)을 사이에 두고 TFT의 드레인전극(미도시)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 액정배향을 위한 상/하부 배향막(미도시)은 폴리이미드와 같은 배향물질을 도포한후 러빙공정을 수행하므로써 액정표시패널의 제조공정을 완료한다.
상기와 같이 구성되는 액정표시패널은 다수의 셀들로 구성되어 있는데, 이러한 다수의 셀들중에는, 이물 등의 이유로 셀 하나 또는 여러 셀이 패널 제조후 검사시에 블랙 또는 그레이패턴(gray pattern)에서 빛나게 되는 화소 휘점 불량이 생겨나는 불량셀(P)이, 도 6a에서와 같이, 존재하게 된다.
이후, 이러한 불량셀(P)은 리페어공정을 통해 암점화하게 되는데, 리페어공정은 도 5에 도시된 리페어 공정조건을 통해 수행된다.
도 3b, 도 5 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 먼저 불량셀(P)의 블랙매트릭스 (103)에 1차로 레이저 조사를 실시하여 블랙매트릭스(103)를 상기 상부기판(101)으로부터 일정 간격만큼 이격되도록 띄워 갭(gap)(111)을 형성한다. 이때, 1차 레이저 조사시에 레이저파워는 100∼470 μJ 범위를 가지며, 슬릿 (slit) 사이즈는 약 15×15μm 이며, 스캐닝 속도는 약 30∼70μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 상기 레이저 조사시에 레이저파워는 100∼450 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 45∼65μm/sec 범위를 가지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 1차 레이저 조사단계는 상기 안료층(105)을 띄우기 전단계로서, 블랙매트릭스(103)에 1차로 레이저 조사를 수행하므로써 후속 공정인 안료층(105) 을 띄우기 위해 2차 레이저 조사시에 압력이 상승하는 것을 억제하여 안료층(105)이 터지는 현상을 방지하게 된다. 이는 안료층(105)을 먼저 띄우기 위해 레이저 조사를 수행하는 경우에 압력 상승으로 인해 자칫 안료층, 즉 컬러필터(105)가 터질 수 있기 때문이다. 특히,안료층(105)은 터질 가능성이 있기 때문에, 상기 상부기판 (101)과 안료층(105)사이에 형성된 얼개구조(113)사이의 갭은 약 0.5∼2 μm 정도가 되며, 최종 가공후 약 2μm가 적당하다. 이때, 상기 갭(gap)은 상기 상부기판 (101)과 안료층(105)사이에 형성된 다수의 얼개구조(113)사이에 존재하게 된다.
또한, 상기 1차 레이저 스캐닝 공정은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스(103)영역의 상부 좌측(또는 우측)의 가장자리영역에서부터 시작하여 하부의 블랙매트릭스(103)의 가장자리영역까지 수평방향으로 진행하면서 레이저 스캐닝공정을 진행한다. 이때, 상기 레이저 스캐닝공정은 블랙매트릭스(103)영역의 상부 좌측(또는 우측)대신에 하부 좌측(또는 우측)에서부터 시작하여 상부까지 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(103)의 갭 형성시에 사용되는 레이저의 파장은 전 파장대에서 잘 이루어지는데, 이는 블랙매트릭스(103)의 색상이 흑색이어서 가시광선 영역의 파장대에서 잘 흡수되기 때문이다. 이때, 상기 블랙매트릭스(103)는 카본(carbon) 계열의 안료가 혼합된 폴리이미드(polyimide)로 형성하는 것이 바람직하다.
그다음, 도 3c, 도 5 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 안료층(105)을 상부기판 (101)으로부터 일정간격만큼 띄우기 위해, 상기 안료층(105)에 2차로 레이저를 조사하여 상기 상부기판(101)과 안료층(105)사이에 일정한 갭(gap)을 포함하는 복수개의 얼개구조(113)를 형성한다.
이때, 2차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 약 200∼620 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 20×30μm 이며, 스캐닝 속도는 약 20 ∼ 50 μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 상기 레이저 파워는 약 300∼500 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 25 ∼ 35 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 2차 레이저 조사시에 사용되는 레이저는 픽셀의 색상에 따라 파장이 달라지며, 적색(Red)인 경우 500∼550 nm 대의 파장을 가지며, 청색(Blue) 및 녹색(Green)인 경우 300∼400 nm 대의 파장을 가진다. 이는 안료 고유의 특성에 의한 것으로 위의 파장대에 있어 흡수도가 높아(즉, 투과도가 낮아) 레이저에 의한 안료가 양자(photon)에 의한 물리화학적 데미지(damage)를 받아 기판으로부터 분리되기 때문이다.
그리고, 상기 2차 레이저 조사단계는 상기 안료층(105)을 띄우는 단계로서, 2차 레이저 스캐닝공정은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 레이저 스캐닝 공정은 안료층(105)의 상부 좌측에서 시작하여 하부까지 수평방향으로 진행한다. 이때, 상기 2차 레이저 스캐닝공정은 안료층(105)영역의 상부 좌측대신에 하부 좌측에서부터 시작하여 상부쪽까지 이동하면서 스캐닝을 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
이렇게 하여, 상기 얼개구조(113)의 가장자리부, 즉 블랙매트릭스(103)와 오 버랩되는 영역은 약 4∼10 도 정도 경사지게 형성되며, 픽셀영역의 안료층(105)의 중앙부는 볼록한 형태로 형성된다.
또한, 상기 얼개구조(113)의 형성으로 인해 안료층(105)의 단면이 볼록한 형상이 되면서 셀갭(cell gap)이 줄어 드는 효과가 생기는데, 이때 투과율이 줄어 드는 효과가 나타나므로써 암점화에 큰 도움이 된다. 이는 볼록하게 나온 부분이 액정을 누르게 되어, 액정배열이 틀어지게 되기 때문에, 안료층(105)의 상부 배향막(미도시)이 그 기능을 약간 상실하게 된다.
이어서, 도 3d, 도 5 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스 가공단계로서, 상기 블랙매트릭스(103) 및 안료층(105)의 영역에 3차로 레이저를 조사하여 블랙매트릭스(103)내부에 다수의 블랙매트릭스 입자(103a)들을 생성시킴과 동시에, 안료층(105)과 상부기판(101)사이에 형성된 얼개구조(113)사이의 갭(gap)내로 상기 블랙매트릭스 입자(103a)들을 채우기 시작한다.
이때, 3차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 200∼600 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 11×11μm 이며, 스캐닝 속도는 25 ∼ 45 μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 레이저 파워는 220∼550 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 27 ∼ 40 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 3차 레이저 조사에 의한 블랙매트릭스 가공단계에서는 레이저가 300∼400 nm 대의 파장을 가진다.
그리고, 상기 3차 레이저 조사에 의한 블랙매트릭스 가공단계는 적어도 3번에 걸친 레이저 스캐닝을 통해 진행되는데, 불량셀의 하부 좌측에서부터 시작하여 상부 우측 가장자리까지 수평방향으로 진행하는 제1스캐닝공정(도4c 참조)과, 불량셀(P)의 하부 좌측에서 시작하여 우측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제2스캐닝공정(도 4d 참조) 및 상부 우측 가장자리에서부터 시작하여 좌측 가장자리까지수평방향으로 진행하는 제3스캐닝공정(도 4e 참조)으로 이루어진다. 이때, 상기 3차 레이저 스캐닝공정은 블랙매트릭스 (103) 및 안료층(105)영역의 상부 우측대신에 하부 좌측에서부터 시작하여 하부까지 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
그다음, 도 3e, 도 5 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스입자 분산단계로서, 상기 블랙매트릭스(103) 및 안료층(105) 전체 영역에 걸쳐 4차 레이저 조사를 진행하여 이전 단계에서 생성된 블랙매트릭스 입자(103a)들이 안료층(105)의 얼개구조(113)사이에 형성된 갭(gap)내부로 채워지면서 골고루 분산되도록 한다.
이때, 상기 4차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 블랙매트릭스 가공단계에서 사용된 파워보다 낮은 약 180∼400 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 10×10μm 이며, 스캐닝 속도는 약 20 ∼ 45μm/sec 의 범위를 갖는다.
한편, 레이저 파워는 200∼380 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 약 25 ∼ 40 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 블랙매트릭스 입자 (103a)는 레이저 조사방향에 따라 이동방향이 결정된다.
또한, 상기 4차 레이저 조사공정은 적어도 여러 방향으로의 레이저 스캐닝을 통해 진행되는데, 불량셀(P)의 안료층(105)의 중앙에서부터 시작하여 우측 가장자 리까지 수직방향으로 진행하는 제1 스캐닝공정(도4f 참조)과, 안료층(105)과 인접한 블랙매트릭스(103)에서 블랙매트릭스(103)의 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제2 스캐닝공정(도 4g 참조), 불량셀(P)의 안료층(105) 중앙에서부터 시작하여 좌측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제3 스캐닝공정(도4h 참조)과, 안료층 (105)과 인접한 블랙매트릭스(103)에서 이 블랙매트릭스(103)의 좌측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제4 스캐닝공정(도 4i 참조)으로 이루어진다.
이때, 상기 4차 레이저 스캐닝공정은 안료층(105)영역의 중앙에서 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
상기와 같은 레이저 조사시에 사용되는 레이저로는, 네오늄 고체를 이용하여 발진된 레이저로써 증폭 매질로 YAG 결정을 이용하는 레이저, 엑시머 레이저(즉, 여기 상태에 있는 원자와 기저 상태에 있는 원자가 만드는 엑시머라는 여기 상태의 분자가 빛을 내어 해리 상태로 돌아가는 것을 이용한 레이저를 의미함.) 및 다이오드 레이저(즉, N형 반도체와 P형 반도체 접합부의 캐리어(carrier) 이동이나 에너지 준위이동시 발생하는 빛을 이용하여 발진하는 레이저를 의미함.)중 적어도 어느 하나를 이용한다.
이때, 상기 Nd YAG 레이저의 경우는, 330∼350 nm, 530∼550 nm 및 1060∼1090 nm 파장을 가지며, 엑시머 레이저의 경우는 170∼200 nm의 파장을 가지며, 다이오드 레이저의 경우는 100∼1000 nm 파장을 가진다.
한편, CO, CO2, He-Ne, HF를 이용하여 생성되는 레이저를 사용할 수도 있다. 이때, CO 레이저는 4900∼5100 nm 파장, CO2, 레이저는 630∼640 nm 파장, He-Ne 레이저는 2700∼2900 nm 파장을 가진다.
이렇게 하여, 본 발명의 일실예에 따른 액정표시패널의 불량셀에 대한 리페어공정은 상부기판으로부터의 블랙매트릭스의 갭을 형성하는 단계(S120)와 상부기판으로부터의 안료층의 일정 갭을 포함한 얼개구조를 형성하는 단계(S130), 블랙매트릭스 입자를 가공하는 단계 (S140) 및 블랙매트릭스입자들을 안료층의 얼개구조사이로 분산시키는 단계(S150)를 거쳐 이루어진다.
이상과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 불량셀 리페어 공정을 통해 얻어진 결과는, 도 7에 도시된 바와 같이, 현미경 상의 투과 이미지는 실제 A/P의 화이트패턴(white pattern)에서 보여지는 이미지와 동일하게 관찰됨을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 불량셀 리페어 공정중 적어도 7 단계 이상의 리페어공정을 진행할때 암점화가 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 9단계에 걸쳐 진행되는 리페어공정시에 불량셀(P)내부의 빛이 새는 부분에서 채워지는 블랙매트릭스의 두께는 암점화되는 부분보다 더 얇게 나타난다.
또한, 리페어 공정중 현미경 또는 A/P(Auto Probe)에서 빛이 새는 부분을 FIB(Focused Ion Beam: 집속 이온 빔) 분석을 통해 단면을 보면, 불량셀의 반대편 암점으로 되어 있는 부분의 두께보다 더 얇은 것으로 확인되었다.
그리고, 빛이 새는 부분에서 불랙매트릭스가 채워져 있는 두께는 약 0.38μm 정도이고, 암점으로 되어 있는 두께는 약 1.33 μm 정도로 약 0.5μm 정도 차이가 난다.
더우기, 불량셀(P) 내부의 블랙매트릭스가 채워지는 두께는 처음에 일정 높이의 두께가 형성되는 것이 아니라 공정단계별로 진행되면서 두께가 높아진다.
리페어공정후 블량셀 양쪽으로 남아 있는 블랙매트릭스의 두께는 약 0.5∼0.7 μm이며, 4 ∼ 6 공정단계에서 블랙매트릭스가 많이 가공된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 흐름도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 있어서, UV광원의 파장에 따른 배향막의 광흡수도와 기판의 광투과도를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저 액정표시패널의 불량셀을 리페어하기 위해 제조공정이 완료된 액정표시패널을 준비하는 단계(S210)와; 제1 레이저 조사단계로서, 액정표시패널의 불량셀내에 형성된 블랙매트릭스에 레이저를 조사하여 블랙매트릭스를 상부기판에서 일정한 갭(gap)을 형성하는 단계(S220)와; 제2 레이저 조사단계로서, 색 상을 나타내는 안료층에 레이저를 조사하여 안료층와 상부기판사이에 얼개구조를 형성하는 단계(S230)와; 제3 레이저 조사단계로서, 블랙매트릭스에 레이저를 조사하여 블랙매트릭스내에 입자들을 생성시킴과 동시에 이 입자들을 안료층의 얼개구조사이에 이동시켜 블랙매트릭스 입자들이 상기 안료층의 얼개구조사이에 채워지도록 하는 단계(S240)와; 제4 레이저 조사단계로서, 안료층내의 얼개구조사이에 블랙매트릭스 입자들이 골고루 분산되어 분포될 수 있도록 하는 단계(S250) 및 배향막 파괴단계(S260)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 액정표시패널의 불량셀을 리페어하기에 앞서 먼저 액정표시패널의 제조공정을 수행한다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시패널(미도시)은 상부기판(201)상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(203), 색상 안료로 구성된 안료층(205)(이하, 컬러필터로 칭함), 오버코트층(overcoat layer)(207), 패턴스페이서(미도시), 공통전극(209) 및 상부배향막(미도시)으로 구성되는 상부 어레이기판(즉, 컬러필터 어레이기판)과; 도면에는 도시하지 않았지만, 하부기판(미도시; 도 10f의 251 참조)상에 형성된 TFT(미도시)와, 화소전극(미도시) 및 하부배향막(미도시; 도 10f의 257 참조)으로 구성되는 하부 어레이 기판(미도시)과; 상기 상부 어레이기판(미도시) 및 하부 어레이기판(미도시)사이에 형성된 액정층(미도시; 도 10f의 261 참조)으로 이루어진다.
상기 하부 어레이기판에 형성된 TFT(미도시)는 게이트라인과 함께 하부기판(미도시; 도 10f의 251 참조)위에 형성되는 게이트전극(미도시)과, 게이트전극(미 도시)과 게이트전극(미도시)상에 형성된 게이트절연막(미도시)상에 중첩되는 반도체층(미도시)과, 반도체층(미도시)상에 데이터라인(미도시)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(미도시)으로 구성된다. 이때, 상기 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이트라인으로부터 화소신호를 화소전극(미도시)에 공급한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 화소전극(미도시)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(미도시; 도 10f의 253 참조)을 사이에 두고 TFT의 드레인전극(미도시)과 전기적으로 접촉된다.
그리고, 액정배향을 위한 상/하부 배향막(217, 257)은 폴리이미드와 같은 배향물질을 도포한후 러빙공정을 수행하므로써 액정표시패널의 제조공정을 완료한다.
상기와 같이 구성되는 액정표시패널은 다수의 셀들로 구성되어 있는데, 이러한 다수의 셀들중에는, 이물 등의 이유로 셀 하나 또는 여러 셀이 패널 제조후 검사시에 블랙 또는 그레이패턴(gray pattern)에서 빛나게 되는 화소 휘점 불량이 생겨나는 불량셀(P)이, 도 6a에서와 같이, 존재하게 된다.
이후, 이러한 불량셀(P)은 리페어공정을 통해 암점화하게 되는데, 리페어공정을 수행하기 위해, 도 10b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 먼저 불량셀(P)의 블랙매트릭스(203)에 1차로 레이저 조사를 실시하여 블랙매트릭스(203)를 상기 상부기판(201)으로부터 일정 간격만큼 이격되도록 띄워 갭(gap)(211)을 형성한다. 이때, 1차 레이저 조사시에 레이저파워는 100∼470 μJ 범위를 가지며, 슬릿 (slit) 사이즈는 약 15×15μm 이며, 스캐닝 속도는 약 30∼70μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 상기 레이저 조사시에 레이저파워는 100∼450 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도 는 45∼65μm/sec 범위를 가지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 1차 레이저 조사단계는 상기 안료층(205)을 띄우기 전단계로서, 블랙매트릭스(203)에 1차로 레이저 조사를 수행하므로써 후속 공정인 안료층(205)을 띄우기 위해 2차 레이저 조사시에 압력이 상승하는 것을 억제하여 안료층(205)이 터지는 현상을 방지하게 된다. 이는 안료층(205)을 먼저 띄우기 위해 레이저 조사를 수행하는 경우에 압력 상승으로 인해 자칫 안료층(105)이 터질 수 있기 때문이다. 특히,안료층(205)은 터질 가능성이 있기 때문에, 상기 상부기판 (201)과 안료층(205)사이에 형성된 얼개구조(213)사이의 갭은 약 0.5∼2 μm 정도가 적당 되며, 최종 가공후에는 약 2μm가 바람직하다. 이때, 상기 갭(gap)은 상기 상부기판 (201)과 안료층(205)사이에 형성된 다수의 얼개구조(213)사이에 존재하게 된다.
또한, 상기 1차 레이저 스캐닝 공정은, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 일실시예와 동일한 공정으로 진행되는데, 4a를 참조하면, 블랙매트릭스(203)영역의 상부 좌측(또는 우측)의 가장자리영역에서부터 시작하여 하부의 블랙매트릭스(203)의 가장자리영역까지 수평방향으로 진행하면서 레이저 스캐닝공정을 진행한다. 이때, 상기 레이저 스캐닝공정은 블랙매트릭스(203)의 상부 좌측(또는 우측)대신에 하부 좌측(또는 우측)에서부터 시작하여 상부까지 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 시작하여도 무방하다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(203)의 갭 형성시에 사용되는 레이저의 파장은 모든 파장대에서 잘 이루어지는데, 이는 블랙매트릭스(203)의 색상이 흑색이어서 가시광선 영역의 파장대에서 잘 흡수되기 때문이다. 이때, 상기 블랙매트릭스(203) 는 카본(carbon) 계열의 안료가 혼합된 폴리이미드(polyimide)로 형성하는 것이 바람직하다.
그다음, 도 10c에 도시된 바와 같이, 안료층(205)을 상부기판(201)으로부터 일정간격만큼 띄우기 위해, 상기 안료층(205)에 2차로 레이저를 조사하여 상기 상부기판(201)과 안료층(205)사이에 일정한 갭(gap)을 포함하는 복수개의 얼개구조 (213)를 형성한다.
이때, 2차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 약 200∼620 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 20×30μm 이며, 스캐닝 속도는 약 20 ∼ 50 μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 상기 레이저 파워는 약 300∼500 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 25 ∼ 35 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 2차 레이저 조사시에 사용되는 레이저는 픽셀의 색상에 따라 파장이 달라지며, 적색(Red)인 경우 500∼550 nm 대의 파장을 가지며, 청색(Blue) 및 녹색(Green)인 경우 300∼400 nm 대의 파장을 가진다. 이는 안료 고유의 특성에 의한 것으로 위의 파장대에 있어 흡수도가 높아(즉, 투과도가 낮아) 레이저에 의한 안료가 양자(photon)에 의한 물리화학적 데미지(damage)를 받아 기판으로부터 분리되기 때문이다.
그리고, 상기 2차 레이저 조사단계는 상기 안료층(205)을 띄우는 단계로서, 2차 레이저 스캐닝공정은, 도면에는 도시하지 않았지만 (도 4b 참조), 레이저 스캐닝 공정은 안료층(205)의 상부 좌측에서부터 시작하여 하부까지 수평방향으로 걸쳐 진행한다. 이때, 상기 2차 레이저 스캐닝공정은 안료층(105)영역의 상부 좌측대신 에 하부 좌측에서부터 시작하여 상부쪽까지 이동하면서 스캐닝을 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
이렇게 하여, 상기 얼개구조(213)의 가장자리부, 즉 블랙매트릭스(203)와 오버랩되는 영역은 약 4∼10 도 정도 경사지게 형성되며, 픽셀영역의 안료층(205)의 중앙부는 볼록한 형태로 형성된다.
또한, 상기 얼개구조(113)의 형성으로 인해 안료층(205)의 단면이 볼록한 형상이 되면서 셀갭(cell gap)이 줄어 드는 효과가 생기는데, 이때 투과율이 줄어 드는 효과가 나타나므로써 암점화에 큰 도움이 된다. 이는 볼록하게 나온 부분이 액정을 누르게 되어, 액정배열이 틀어지게 되기 때문에, 안료층(105)의 상부 배향막(미도시)이 그 기능을 약간 상실하게 된다.
이어서, 도 10d에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스 가공단계로서, 상기 블랙매트릭스(203) 및 안료층(205)의 영역에 3차로 레이저를 조사하여 블랙매트릭스 (203)내부에 다수의 블랙매트릭스 입자(203a)들을 생성시킴과 동시에, 안료층(205)과 상부기판(201)사이에 형성된 얼개구조(213)사이의 갭(gap)내로 상기 블랙매트릭스 입자(203a)들을 채우기 시작한다.
이때, 3차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 200∼600 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 11×11μm 이며, 스캐닝 속도는 25 ∼ 45 μm/sec 의 범위를 갖는다. 한편, 레이저 파워는 220∼550 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 27 ∼ 40 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 3차 레이저 조사에 의한 블랙매트릭스 가공단계에서는 레이저가 300∼400 nm 대의 파장을 가진다.
그리고, 상기 3차 레이저 조사에 의한 블랙매트릭스 가공단계는 적어도 3번에 걸친 레이저 스캐닝을 통해 진행되는데, 불량셀의 하부 좌측에서부터 시작하여 상부 가장자리까지 수평방향으로 진행하는 제1 스캐닝공정(도 4c 참조)과, 불량셀 (P)의 하부 좌측에서부터 시작하여 우측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제2스캐닝공정(도 4d 참조) 및 상부 우측 가장자리에서부터 시작하여 하부 좌측 가장자리까지 수평방향으로 진행하는 제3스캐닝공정(도 4e 참조)으로 이루어진다.
이때, 상기 3차 레이저 스캐닝공정은 블랙매트릭스(203) 및 안료층(205)의 상부 우측대신에 하부 좌측에서부터 시작하여 하부까지 진행할 수도 있으며, 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
그다음, 도 10e에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스입자 분산단계로서, 상기 블랙매트릭스(203) 및 안료층(205) 전체 영역에 걸쳐 4차 레이저 조사를 진행하여 이전 단계에서 생성된 블랙매트릭스 입자(203a)들이 안료층(205)의 얼개구조(213)사이에 형성된 갭(gap)내부로 채워지면서 골고루 분산되도록 한다.
이때, 상기 4차 레이저 조사시에 사용되는 레이저 파워는 블랙매트릭스 가공단계에서 사용된 파워보다 낮은 약 180∼400 μJ 범위를 가지며, 슬릿(slit) 사이즈는 약 10×10μm 이며, 스캐닝 속도는 약 20 ∼ 45μm/sec 의 범위를 갖는 다. 한편, 레이저 파워는 200∼380 μJ 범위를 가지며, 스캐닝 속도는 약 25 ∼ 40 μm/sec 의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 블랙매트릭스 입자 (203a)는 레이저 조사방향에 따라 이동방향이 결정된다.
또한, 상기 4차 레이저 조사공정은 적어도 여러 방향으로의 레이저 스캐닝을 통해 진행되는데, 안료층(205)의 중앙에서부터 시작하여 우측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제1 스캐닝공정(도4f 참조)과, 안료층(205)의 우측에 인접된 블랙매트릭스(203)의 경계부에서 시작하여 블랙매트릭스(203)의 우측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제2 스캐닝공정(도 4g 참조), 불량셀(P)의 안료층(205)의 중앙에서부터 시작하여 좌측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제3 스캐닝공정(도4h 참조)과, 불량셀(P)의 안료층(205) 좌측에 인접된 블랙매트릭스(203)에서 시작하여 블랙매트릭스(203)의 좌측 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 제4 스캐닝공정 (도 4i 참조)으로 이루어진다.
이때, 상기 4차 레이저 스캐닝공정은 안료층(205)영역의 중앙에서부터 좌측 또는 우측의 어느 위치에서 레이저 스캐닝공정을 진행하여도 무방하다.
상기와 같은 레이저 조사시에 사용되는 레이저로는, 네오늄 고체를 이용하여 발진된 레이저로써 증폭 매질로 YAG 결정을 이용하는 레이저, 엑시머 레이저(즉, 여기 상태에 있는 원자와 기저 상태에 있는 원자가 만드는 엑시머라는 여기 상태의 분자가 빛을 내어 해리 상태로 돌아가는 것을 이용한 레이저를 의미함.) 및 다이오드 레이저(즉, N형 반도체와 P형 반도체 접합부의 캐리어(carrier) 이동이나 에너지 준위이동시 발생하는 빛을 이용하여 발진하는 레이저를 의미함.)중 적어도 어느 하나를 이용한다.
이때, 상기 Nd YAG 레이저의 경우는, 330∼350 nm, 530∼550 nm 및 1060∼1090 nm 파장을 가지며, 엑시머 레이저의 경우는 170∼200 nm의 파장을 가지며, 다 이오드 레이저의 경우는 100∼1000 nm 파장을 가진다.
한편, CO, CO2, He-Ne, HF를 이용하여 생성되는 레이저를 사용할 수도 있다. 이때, CO 레이저는 4900∼5100 nm 파장, CO2, 레이저는 630∼640 nm 파장, He-Ne 레이저는 2700∼2900 nm 파장을 가진다.
그런데, 이상에서와 같이, 블랙매트릭스(203)를 이용하여 휘점 불량 픽셀을을 암점화할 경우에 블랙매트릭스입자(203a)가 고르게 얼개구조(213)사이의 갭내부에 고밀도로 흩어진다면 암점화가 가능하나, 불균일하게 흩어지면 패널 검사시에 블랙 혹은 그레이패턴(gray pattern)에서 블랙매트릭스입자(203a)사이로 빛이 새어 나오게 되는 현상이 나타날 수도 있다.
최종적으로, 이러한 블랙매트릭스입자(203a)사이로 빛이 새어 나오는 현상을방지하기 위해, 도 10f에 도시된 바와 같이, 불량셀(P)에 UV광원(273)을 조사하여 불량셀(P)의 하부배향막(257)과 상부 배향막(217)을 파괴하므로써 이 불량 픽셀내에 위치하는 액정(261)의 방향성을 제거한다. 이때, 상기 UV광원(273) 대신에, 필요에 따라 다른 광원을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 UV 광원(273)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 배향막 파괴를 위해 배향막 흡수도가 낮고 기판의 광투과도가 높은 약 300∼400 nm 파장대의 광원을 이용하는 것이 바람직하다.
그리고, 배향막 파괴이전의 액정(261)은, TFT-LCD TN 모드의 경우, TFT면과 컬러필터(205)면의 배향막(257, 217)의 방향성이 서로 크로스(cross)상태로 되어 있어, 전원이 오프(off)된 상태에서 TFT면과 컬러필터(205)면사이에서 90도 트위스트 (twist)되게 배열된다.
도면에는 도시하지 않았지만, UV광원(273)의 조사를 통해 배향막(257)을 파괴시킬 수 있으며, 그 결과 액정(261)은 방향성을 상실하고 전압이 온(On)된 상태에서도 수직으로 배열하지 못해 하부 편광판(미도시)에서 나온 광이 리페어된 불량픽셀을 통과하지 못해 산란된다.
이렇게 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀에 대한 리페어공정은 상부기판으로부터의 블랙매트릭스의 갭 형성단계(S220)와 상부기판으로부터의 안료층의 얼개구조사이의 갭 형성단계(S230), 블랙매트릭스의 입자 가공단계(S240), 블랙매트릭스내 입자들을 안료층의 얼개구조사이로 분산시키는 단계 (S250) 및 배향막 파괴단계(S260)를 거쳐 이루어진다.
따라서, 이러한 리페어 공정, 즉 블랙매트릭스의 갭 형성공정, 안료층의 얼개구조 형성공정, 블랙매트릭스 입자 가공공정, 안료층의 얼개구조사이로 분산, 상하부 배향막 파괴공정을 거침으로써 빛이 액정의 방향성 상실되어 산란이 일어나게 되고, 휘점 불량 픽셀로 향하는 빛의 세기가 약해지게 되고, 그로 인해 편광판(미도시)을 통해 출사되는 광이 리페어된 불량픽셀을 통해 새어 나오지 못하게 되므로써 완전한 암점화가 이루어진다.
이상에서와 같이, 본 발명의 다른 실시예와 같이, 블랙매트리스와 안료층에 레이저 조사공정을 더불어 UV광을 이용한 배향막 파괴 공정을 거침으로써 불량셀의 암점화 효과를 극대화할 수 있다.
이러한 UV광을 이용한 배향막 파괴 공정을 추가로 실시한 결과는, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 일실시예인 도 7 및 도 8에 도시된 결과와 유사하게 나타남을 알 수 있다.
한편, 불량 픽셀영역을 불투명하게 휘점을 암점화하는 방식으로는 IPS (In-Plane Switching)모드의 액정표시패널 및 TN 모드의 액정표시패널뿐만 아니라, ECB(Electrical Controlled Birefringence), 또는 VA(vertical Alignment) 모드의 액정표시패널에도 용이하게 적용될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상은 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특히 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 단면도이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정시에 이용되는 레이저 스캐닝공정을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정시에 적용되는 공정조건을 개략적으로 도시한 공정조건표이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정 진행후에 얻어진 불량셀의 이미지 사진을 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정 진행후에 얻어진 불량셀의 상태를 나타낸 단면구조 사진을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어공정별 현미경 사진과 실제 A/P 현상을 비교한 사진이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 흐름도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법을 설명하기 위한 리페어 공정 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 불량셀 리페어방법에 있어서, UV광원의 파장에 따른 배향막의 광흡수도와 기판의 광투과도를 나타낸 그래프이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
101, 201 : 상부기판 103, 203 : 블랙매트릭스
103a, 203a : 블랙매트릭스 입자 105, 205 : 안료층(컬러필터)
107, 207 : 오버코트층 109, 209 : 공통전극
111, 211 : 갭(블랙매트릭스) 113, 213 : 얼개구조
115 : 스캐닝방향 217 : 상부배향막
251 ; 하부기판 253 : 보호막
257 : 하부배향막 217a, 257a : 배향막파괴부
261 : 액정층 271 : 슬릿
273 : UV 광원 P : 불량셀

Claims (13)

  1. 블랙매트릭스와 안료층이 형성된 상부어레이기판과, 박막트랜지스터가 형성되고 상기 상부어레이기판과 합착되는 하부어레이기판과, 이들 양 기판사이에 형성된 액정층으로 구성되고 다수의 셀들로 이루어진 액정표시패널을 제공하는 단계;
    상기 액정표시패널내 다수의 셀중 불량셀영역에 제1 레이저 조사하여 블랙매트릭스를 상기 상부어레이기판으로부터 일정 갭을 형성하는 단계;
    불량셀영역에 제2 레이저 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 일정 갭을 갖는 얼개구조를 형성하는 단계;
    불량셀영역에 제3 레이저 조사하여 블랙매트릭스를 가공하여 생성되는 블랙매트릭스 입자들을 상기 안료층과 상부어레이기판사이의 얼개구조사이의 갭내부에 채우는 단계; 및
    불량셀영역에 제4 레이저 조사하여 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 채워지는 블랙매트릭스 입자들이 안료층의 얼개구조 사이의 갭내에 분포되도록 분산시키는 단계;를 포함하여 구성되며,
    상기 제1 내지 4 레이저 파워의 조사 범위는 100∼700 μJ인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 레이저는 Nd YAG, 엑시머, CO, CO2, He-Ne, HF, 및 다이오드중 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량 셀 리페어방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 불량셀영역에 조사되는 레이저는 적색(Red)인 경우 500∼550 nm 의 파장, 청색(Blue) 및 녹색(Green)인 경우 300∼400 nm 대의 파장을 가지며, 상기 블랙매트릭스 가공시에는 300∼400 nm 의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 상부어레이기판과 안료층사이에 형성된 갭은 0.5∼2 μm 인 것을 특징으로하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스를 상기 상부어레이기판으로부터 일정 갭을 형성하는 단계에 적용하는 레이저 파워의 조사범위는 100∼470 μJ, 상기 안료층과 상부어레이기판사이에 일정 갭을 갖는 얼개구조를 형성하는 단계에 적용하는 레이저 파워의 조사범위는 200∼620 μJ,
    상기 블랙매트릭스를 가공하기 위해 적용되는 레이저 파워의 조사범위는 200∼600 μJ,
    상기 블랙매트릭스 입자들이 안료층의 얼개구조사이의 갭내에 분포되도록 분산시키기 위해 적용되는 레이저 파워의 조사범위는 180∼400 μJ 인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 레이저 조사시에 스캐닝 속도는 10 μm/s ∼ 70 μm/s 인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스를 상기 상부어레이기판으로부터 일정 갭을 형성하는 단계에 적용하는 레이저 스캐닝 속도는 30 μm/s ∼ 70 μm/s,
    상기 안료층과 상부어레이기판사이에 일정 갭을 갖는 얼개구조를 형성하는 단계에 적용하는 레이저 스캐닝 속도는 20 μm/s ∼ 50 μm/s,
    상기 블랙매트릭스를 가공하기 위해 적용되는 레이저 스캐닝 속도는 25 μm/s ∼ 45 μm/s,
    상기 블랙매트릭스 입자들이 안료층의 얼개구조사이의 갭내에 분포되도록 분산시키기 위해 적용되는 레이저 스캐닝 속도는 20 μm/s ∼ 45 μm/s 인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스 입자들을 불량셀영역 전체에 분포되도록 분산시키는 단계이후 불량셀의 배향막을 파괴하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 배향막을 파괴하는 단계시에 300∼400 nm 파장대의 UV 광원을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 조사시의 스캐닝방향은 상기 블랙매트릭스 상부 가장자리에서부터 시작하여 불량셀영역 및 하부 블랙매트릭스 가장자리에 걸쳐 수평방향으로 진행하며,
    상기 제2 레이저 조사시의 스캐닝방향은 상기 불량셀영역의 상부 가장자리로부터 시작하여 하부 불량셀영역의 가장자리에 걸쳐 수평방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 제3 레이저 조사시의 스캐닝방향은
    1차로 상기 블랙매트릭스 하부 가장자리 일측에서부터 시작하여 불량셀영역 및 상부 블랙매트릭스 가장자리 일측에 걸쳐 수평방향으로 진행하며,
    2차로 상기 블랙매트릭스 좌측 하부 가장자리 일측에서부터 시작하여 불량셀영역 전체 및 블랙매트릭스의 우측 가장자리에 걸쳐 수직방향으로 진행하며,
    3차로 상기 블랙매트릭스 상부 우측 가장자리에서부터 시작하여 불량셀영역 및 하부 블랙매트릭스 가장자리 일측에 걸쳐 수평방향으로 진행하는 것을 것을 특 징으로 하는 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 제4 레이저 조사시의 스캐닝방향은
    1차로 상기 불량셀영역의 중앙에서 시작하여 우측 블랙매트릭스와의 경계면까지 수직방향으로 진행하며,
    2차로 상기 불량셀영역의 우측가장자리와 인접한 블랙매트릭스에서 시작하여 우측 블랙매트릭스 가장자리까지 수직방향으로 진행하며,
    3차로 상기 불량셀영역의 중앙에서 시작하여 좌측 블랙매트릭스와의 경계면까지 수직방향으로 진행하며,
    4차로 상기 불량셀영역의 좌측 가장자리와 인접한 블랙매트릭스에서 시작하여 좌측 블랙매트릭스 가장자리까지 수직방향으로 진행하는 것을 특징으로 액정표시패널의 불량셀 리페어방법.
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