KR102079455B1 - 액정표시장치의 휘점불량 수리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

불량 화소를 레이저빔으로 조사하여 암점화하는 수리하는 방법에 있어서, 불량 화소의 주변부의 적어도 일부를 상대적으로 약한 세기의 레이저빔으로 조사하는 단계와 불량 화소의 중앙부를 상대적으로 강한 세기의 레이저빔으로 조사하는 단계를 함께 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도불량 수리 방법 및 장치가 개시된다. 불량 화소의 암점화를 보다 확실하게 하기 위해 하부 기판의 회로 일부, 가령 화소 내부의 전원공통전극과 투명전극패턴에 레이저빔을 조사하여 회로를 단선 혹은 단락시킴으로써 회로를 변경하는 단계가 더 구비될 수 있다. 본 발명에 따르면 불량 화소의 주변부에는 상대적으로 약한 레이저빔을 조사하여 해당 불량 화소를 수리하는 과정에서의 레이저빔 조사의 영향이 주변으로 확산되어 인접 화소의 액정배열상태 등에 악영향을 미치는 것을 억제 및 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치의 휘점불량 수리 방법 및 장치{METHDO AND APPARATUS FOR REPAIRING BIRGHT PIXELS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정표시장치의 휘점불량 수리 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 특정 위치에 휘점불량이 있는 경우에 인접 화소에 악영향을 주지 않으면서 해당 화소를 흑화할 수 있는 휘점불량 수리 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상 액티브매트릭스 방식의 액정표시장치에서는 각 화소(pixel)별로 인가되는 전압에 의해 액정 배열을 바꿈으로써 액정층의 광투과율을 바꾸어 광스위치로 동작시키고 이를 통해 화상을 구현하고 있다.

도 1을 참조하면, 액정패널(500)은 상부 기판인 컬러필터 기판(530)과 하부 기판인 TFT(thin film transistor)어레이 기판(510)이 서로 대향 되도록 합착되고, 그 사이에 유전 이방성을 갖는 액정층(520)이 형성되는 구조로 구비되어, 화소 선택용 어드레스(address)배선을 통해 수십 만개의 화소에 부가된 박막트랜지스터(TFT)를 스위칭 동작시켜 해당 화소에 전압을 인가해 주는 방식으로 구동된다.

여기서, 컬러필터 기판(530)은 글래스(531)와, RGB 등의 색필터(532)와, 색필터(532)들 사이에 형성된 블랙매트릭스(533)와, 오버코트층(534)과, 공통전극용 ITO(indium tin oxide, 535)와, 배향막(536)으로 이루어지며, 글래스의 상부에 편광판(537)이 부착된다.

이러한 액정패널을 제조하기 위해서는 박막트랜지스터 어레이 기판 공정, 컬러필터 기판 공정, 액정셀 공정 등을 수행하여야 한다. 박막트랜지스터 어레이 기판 공정은 하부 기판에 증착(deposition) 및 포토리소그래피(photolithography) 공정을 반복하여 유리 기판상에 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 공정이다.

컬러 필터 기판 공정은 블랙매트릭스가 형성된 기판, 통상적으로는 상부 기판에 일정한 순서로 배열되어 색상을 구현하는 RGB의 색필터를 제작한 후, 공통전극용 ITO막 등을 형성하는 공정이다.

액정셀 공정은 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이의 일정한 틈이 유지되도록 합착한 후, 그 틈 사이로 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 공정이다. 근래에는 박막트랜지스터 어레이 기판에 액정을 균일하게 도포한 후, 컬러필터 기판을 합착하는 ODF(one drop filling)공정이 개시되고 있다.

액정표시 장치의 검사 과정에서는, 액정패널의 화면에 테스트 패턴을 띄우고 불량 화소의 유무를 탐지하여 불량 화소가 발견되었을 때 이에 대한 수정 작업을 수행하게 된다. 액정패널의 불량은 대략 점 결함, 선 결함과 표시 불균일로 나눌 수 있다. 점 결함은 TFT 소자, 화소전극, 컬러필터 배선의 불량 등에 의해 발생되며, 선 결함은 배선간의 단선(open), 쇼트(short), 정전기에 의한 TFT의 파괴, 구동회로와 접속불량에 기인한다. 표시 불균일은 셀 두께 불균일, 액정배향의 불균일, TFT 특성 장소 산포 및 상대적으로 큰 배선의 시정수에 의해 발생될 수 있다.

이 중, 점 결함 및 선 결함은 일반적으로 배선의 불량이 그 원인으로 종래에는 단선(open)된 배선이 발견되면, 단선된 부분을 연결해 주고, 쇼트(short)의 경우 해당 배선들을 단선시키는 정도에 불과하였다.

이러한 결함 외에도 액정패널을 제조하는 과정에서 먼지, 유기물 또는 금속 등을 포함하는 불순물이 흡착되는데, 이러한 불순물이 컬러필터 부근에 흡착될 경우 해당 픽셀은 패널 구동 시 다른 정상적인 픽셀의 밝기보다 매우 밝은 빛을 내는 현상을 유발할 수 있다.

이상과 같이 스위칭 소자를 구성하는 소스 및 드레인 전극의 패터닝이 정상적으로 이루어지지 않는 등의 이유로 스위칭의 구동 불량이 발생하게 되면, 휘점(hot pixel) 또는 암점(dead pixel)이 발생할 수 있는데, 사람의 눈은 밝은 상태에서 나타난 암점보다는 어두운 상태에서 나타난 휘점을 상대적으로 더욱 민감하게 인식한다. 따라서 액정 패널의 불량 판정시 암점보다는 휘점 불량에 더 엄격한 기준이 부여된다. 이에 따라 휘점에 의한 패널 불량률을 최소화하기 위한 방안이 요구된다. 이를 위해 휘점을 암점으로 바꾸는 방법들이 제시되고 있다.

휘점을 암점으로 바꾸기 위해서는 레이저 리페어(laser repair) 방식이 널리 사용된다. 도2는 암점화 작업을 위해 가공 대상 화소에 대해 레이저 리페어를 스캔 방식으로 실시하는 한 형태를 나타내는 개념도이다. 도2에 도시한 바와 같이, 종래 기술에서는 화소 주변부와 화소 중심부를 포함하는 화소 영역 전체가 모두 같은 세기의 레이저빔으로 처리되고 있다. 레이저빔의 스캔 방향(SC0)은 통상 지그재그 방향이다. 암점화를 충실히 실시하기 위해서는 가공 대상 화소의 화소전극이 형성된 부분뿐 아니라 블랙매트릭스가 형성된 주변부까지도 레이저광 조사를 실시하는 것이 요구된다.

그러나, 이러한 레이저 리페어(laser repair) 과정에서 강한 에너지의 레이저에 의하여 라디칼(radical)이 발생하여, 표시 패널 내의 컬러필터층 및 액정층을 구성하는 물질의 연쇄 반응이 일어나, 해당 화소 영역뿐만 아니라 인접한 화소 영역의 전압보전율(Voltage holding ratio, VHR)을 감소시켜 휘도가 감소될 수 있다.

도3은 가공 대상 화소(pixel, P0)의 인접한 화소에서 액정배열 이상이 기포(bubble)와 비슷한 형태로 확산되어 검은 얼룩(black stain, BS)과 비슷하게 나타나는 현상을 개시하고 있다. 확대된 도면 부분에서는 불량 화소에 대한 레이저 리페어 가공 후에 검은 얼룩이 나타나는 화소들을 점들(BS1)으로 표시한 경우를 보여주고 있다.

이상과 같은 액정표시장치 이상 및 수리와 관련하여, 일본 공개특허공보 2006-72229에서는 배향막에 레이저를 조사하여 손상을 가하여 액정의 배열특성을 저해시키고, 이로 인하여 액정의 빛에 대한 투과율을 낮추어 빛샘 현상을 제거하는 기술을 개시하고 있다.

다른 수리 방법으로서, 한국특허출원 10-2006-86569호에는 팸토초 레이저를 이용하여 불량화소를 흑화처리하는 방법이 개시된다.

대한민국 등록특허 제10-0879010호에는 액정표시장치의 컬러필터층을 구성하는 컬러별 유기물을 특화된 파장의 레이저빔으로 블럭샷 방식 혹은 스캔 방식으로 흑화처리하는 방법이 개시된다.

대한민국 등록특허 제10-1226711호에는 수직배향 액정 모드의 일종인 S-PVA 모드 액정표시장치의 두 부분으로 구분되고 Vcom 라인과 ITO 라인 패턴을 가지는 화소 구성이 개시된다.

하지만, 전술한 종래의 레이저를 이용한 불량화소의 암점화 가공 기술에서는 암점화 과정에서 불량 화소 주변의 화소들에 악영향을 미치는 문제가 있다.

이에 본 발명은 불량 화소의 암점화 수리와 관련하여, 불량 화소를 수리하는 과정에서 인접 화소에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 가령, 가공 대상 화소(pixel)의 인접한 화소에서 발생하는 액정배열상태의 이상이 기포(bubble)와 비슷한 형태로 퍼지는 현상을 일으켜 표시장치 내의 얼룩으로 관측되는 문제를 예방, 억제할 수 있는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 PVA(patterned vertical alignment)나 S-PVA(super PVA)와 같은 수직배향모드 액정표시장치에서 인접 화소 액정배열상태에 특히 문제가 잘 발생하는 것을 억제하고 예방하는 데 특장점을 가지는 액정표시장치의 휘점불량 수리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법은, 결함 픽셀을 레이저광으로 조사하여 암점화하는 액정표시장치 휘도불량 수리방법으로서, 불량 화소의 가장자리에 대응하는 주변부를 제1 광세기의 레이저광으로 조사하여 경화 상태의 격벽을 형성하는 제1 단계, 및 주변부로 둘러쌓인 불량 화소의 중앙부를 제1 광세기보다 강한 제2 광세기의 레이저광으로 조사하여 암점화하는 제2 단계를 포함한다.

일실시예에서, 상기 제1 광세기는 상기 제2 광세기의 30% 내지 80% 범위이다.

일실시예에서, 상기 주변부의 폭 방향의 길이는 상기 불량 화소의 외곽 경계에서 상기 불량 화소의 길이 방향과 폭 방향에서의 각각의 길이의 10~15%에 이를 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리방법은, 상기 제1 단계 전에, 상기 레이저광을 공급하는 레이저 조사유닛에 결합된 감시장치로부터 혹은 상기 감시장치에 연결된 저장장치로부터 상기 불량 화소 내부의 형태에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 레이저광의 스캔 방향 및 세기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리방법은, 상기 제1 단계 전에, 상기 제2 단계 전에, 혹은 상기 제2 단계 이후에 레이저광에 의한 웰딩을 통해 상기 불량 화소 내부의 전원 라인 패턴을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리방법은, 상기 제2 단계 이후에, 상기 주변부를 2차 가공하여 상기 주변부의 암점화를 강화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리장치는, 불량 화소를 레이저광으로 조사하여 암점화하는 액정표시장치 휘도불량 수리장치로서, 레이저광을 조사하는 레이저 조사유닛; 액정표시장치를 올려놓거나 고정하는 작업유닛; 상기 액정표시장치의 불량 화소에 조사되는 레이저광의 상대적인 위치를 변경하기 위하여 상기 레이저 조사유닛 및 상기 작업유닛 중 어느 하나 이상에 설치되는 액추에이터; 및 상기 액추에이터의 동작과 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 불량 화소의 가장자리에 대응하는 주변부를 제1 광세기의 레이저광으로 조사하고, 상기 주변부로 둘러쌓인 상기 불량 화소의 중앙부를 상기 제1 광세기보다 강한 제2 광세기의 레이저광으로 조사하도록 이루어진다.

일실시예에서, 상기 제1 광세기는 상기 제2 광세기의 30% 내지 80% 범위이고, 상기 주변부의 폭 방향의 길이는 상기 불량 화소의 외곽 경계에서 상기 불량 화소의 길이 방향과 폭 방향에서의 각각의 길이의 10~15%에 이를 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리장치는, 상기 제1 광세기의 레이저광을 조사하기 전에, 상기 레이저 조사유닛에 결합된 감시장치로부터 혹은 상기 감시장치에 연결된 저장장치로부터 상기 불량 화소 내부의 형태에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보에 따라 레이저광의 스캔 방향 및 세기를 결정할 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리장치는, 상기 제1 광세기의 레이저광을 조사하기 전에, 상기 제2 광세기의 레이저광을 조사하기 전에, 혹은 상기 제2 광세기의 레이저광을 조사한 이후에, 레이저광에 의한 웰딩을 통해 상기 불량 화소 내부의 전원 라인 패턴을 차단할 수 있다.

일실시예에서, 액정표시장치의 휘점불량 수리장치는, 상기 제2 세기의 레이저광을 조사한 후에, 상기 제1 세기 이하의 제3 세기의 레이저빔으로 주변부를 2차 가공하여 주변부의 암점화를 강화하도록 이루어질 수 있다.

일실시예에서, 상기 액정표시장치는 화소에 수직배향모드(VA MODE)의 액정이 배치되는 액정표시장치이다.

본 발명에 따르면, 불량 화소의 주변 영역에는 상대적으로 약한 레이저광을 조사하여 해당 불량 화소를 수리하는 과정에서의 레이저광 조사의 영향이 주변으로 확산되어 인접 화소의 액정배열상태 등에 악영향을 미치는 것을 억제 및 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 불량화소 레이저 수리시에 인접 화소로 액정배열상태에 문제가 확산되기 쉬운 PVA(patterned vertical alignment)나 S-PVA(super PVA)와 같은 수직배향모드 액정표시장치에서 인접 화소의 정상적 동작에 문제가 발생하는 것을 효과적으로 억제 및 예방할 수 있다.

도1은 종래의 액정표시장치의 구성을 나타내는 단면도,
도2는 종래의 액정표시장치의 불량 화소(pixels)를 레이저빔으로 수리하는 방식을 나타내는 개념도,
도3은 도2와 같은 수리 방식에 따른 문제점을 설명하기 위한 사진,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 나타낸 흐름도,
도5는 도4의 수리방법에 따라 액정표시장치의 수리 대상 불량 화소의 주변부에 약한 세기의 레이저광을 조사하고, 수리 대상 불량 화소의 중심부에 강한 세기의 레이저광을 조사하는 형태를 나타내는 개념도,
도6은 도4의 수리방법에 의해 암점화된 화소를 포함하는 액정표시장치의 화면 일부분에 대한 예시도.
도7은 도4의 수리방법 중 강한 세기의 레이저광의 스캔 방향의 다양한 형태를 예시한 도면,
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법에 대한 흐름도,
도9 및 도10은 도8의 수리방법에 대한 변형예를 설명하기 위한 흐름도들,
도11 및 도12는 도8의 수리방법에서 수리 대상 불량 화소의 Vcom 및 ITO 라인에 웰딩을 실시한 상태를 나타내는 예시도들,
도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 설명하기 위한 도면,
도14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리장치에 대한 블록도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 나타낸 흐름도이다. 도5는 도4의 수리방법에 따라 액정표시장치의 수리 대상 불량 화소의 주변부에 약한 세기의 레이저광을 조사하고, 수리 대상 불량 화소의 중심부에 강한 세기의 레이저광을 조사하는 형태를 나타내는 개념도이다. 그리고, 도6은 도4의 수리방법에 의해 암점화된 화소를 포함하는 액정표시장치의 화면 일부분에 대한 예시도이다.

도4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법(이하, 간단히 휘점불량 수지방법이라고 한다)은, 먼저 수리가 필요한 불량 화소(20)의 주변 영역 또는 주변부(21)에 대해 레이저빔을 조사한다(도4의 S41). 주변부에서의 레이저빔의 스캔(SC1)은 화소의 주변부를 따라 시계방향 혹은 도5의 (a)에 화살표로 도시된 바와 같이 반시계방향으로 완전히 폐곡선을 이루면서 실시하거나, 두 장변과 두 단변을 각각 조사하거나, 주변부의 일부, 가령, 두 장변만 레이저광을 조사하는 방식 등으로 다양하게 이루어질 수 있다.

이때 레이저 출력은 도2와 같이 종래의 화소 전반에 조사하는 리페어용 레이저빔 출력보다 작게, 가령, 30~80% 정도로 하며 더욱 바람직하게는 40~60% 정도로 한다. 레이저빔 출력이 너무 작으면 컬러필터층이나 배향막의 탄화, 변성이 이루어지는 암점화가 충분하지 못하여 주변부를 통한 빛샘 현상이 발생할 수 있다. 반대로, 출력이 너무 커서 100%에 근접하면 주변부에 대한 레이저광 조사 과정에서 이미 인접 화소에 대한 컬러필터층이나 배향막 변성, 파열의 연장이 이루어져 원하지 않는 결과인 인접 화소의 부분적 암점화가 생길 수 있기 때문이다.

본 실시예에서 주변부의 폭(w1, w2)는 화소 경계에서 전체 화소 폭의 5~20%, 바람직하게는 10~15%에 이르는 부분으로 한다. 이때, 주변부 폭(w1, w2)이 너무 작으면 중앙부 레이저 리페어시 인접 화소로 영향을 미치는 것을 충분히 차단하기 어렵고, 주변부 폭(w1, w2)이 너무 크면 이 부분에서는 암점화가 충분히 이루어지지 못하여 이 부분을 통해 빛샘이 발생할 가능성이 커진다.

이러한 주변부에 대한 약한 레이저빔 조사를 통해 대상 화소 주변부의 배향막을 이루는 폴리이미드막 등은 어느 정도 경화되지만 파열되는 등의 심한 파손은 발생하지 않게 된다. 더욱이, 이 주변부와 가까운 인접한 화소 영역에서도 주변부는 약한 레이저광에 의해 처리되므로 그 처리가 이루어질 때 영향이 최소화될 수 있다.

다음으로 도5의 (a)와 같이 화소 주변부(21)에 약한 레이저빔 조사가 이루어진 상태에서 도5의 (b)에 도시한 바와 같이 해당 화소의 중앙부(22) 즉, 주변부를 제외한 영역 혹은 주변부로 둘러쌓인 영역에 대한 레이저빔 조사를 실시한다(도4의 S42). 이 과정에서 레이저광이 조사된 부분의 컬러필터층, 배향막 등에서는 유기물 탄화, 변성이 이루어지면서 광투과성은 나빠지고 배향막의 특성이 달라짐에 따라 가공되는 부분의 액정 배열 상태도 달라져 빛은 이 화소를 통과하지 못하는 암점화 상태로 변하게 된다.

가공 대상 화소 즉 불량 화소(20)의 중앙부(22)에서의 레이저빔의 스캔(SC2)은 상하 방향으로 지그재그 형태로 수행될 수 있다. 본 실시예에 따른 휘점불량 수리방법에 의하면, 도6에 도시한 바와 같이 리페어된 화소(P2)의 주변 화소들에 악영향을 미치지 않고 리페어 가공을 실시할 수 있다.

도7은 도4의 수리방법 중 강한 세기의 레이저광의 스캔 방향의 다양한 형태를 예시한 도면이다.

도7의 (a) 내지 (h)을 참조하면, 본 실시예에 따른 휘점불량 수리방법에 채용할 수 있는 가공 대상 화소의 레이저빔의 스캔(SC)은 다양한 형태로 수행될 수 있다.

예를 들어, 레이저빔을 화소 영역 전반에 걸쳐 빠짐없이 조사하기 위해 도7에 도시된 것과 같이 다양한 방법으로 레이저빔 형태 및 크기를 고려하여 수차례에 걸쳐 레이저빔을 화소 내에서 좌우 폭방향으로 혹은 상하 방향으로 스캔을 실시하되 각각의 좌우 혹은 상하 방향 스캔마다 일정 간격씩 상하 혹은 좌우로 레이저빔을 이동시켜 조사하도록 구현될 수 있다.

이런 여러 스캔 방법 가운데 화소의 형태와 크기 화소 내부의 구조를 고려하여 가장 효과적인 방법을 선택하여 레이저광 조사를 실시할 수 있다. 스캔 방향은 통상 좌우 방향 혹은 상하 방향이 되지만 액정표시장치 테이블의 회전 상태에 따라 도시된 ITO 라인과 같은 사선 방향으로 이루어질 수도 있다.

이때, 레이저빔의 스캔 궤적은 레이저빔과 액정표시장치의 상대적 이동을 통해 만들어낼 수 있으며, 보다 구체적으로 레이저빔을 조사하는 광원이나 그 경로상의 반사거울, 빔스플리터 등 광학요소의 각도 조절, 위치 조절, 액정표시장치가 놓이는 테이블의 x-y 평면상의 위치 조절을 통해 이루어질 수 있다. 이런 구체적 조절 방법들은 기존에 이미 잘 알려진 것이므로 그 구체적 설명은 생략하기로 한다.

이런 레이저빔 조사 과정에서 레이저광의 세기가 강하여 배향막 등의 파열이 발생할 수 있고, 이런 파열은 배향막 자체의 특성에 의해, 마치 유리의 금이 주변으로 연장되듯이 주변으로 연장될 수 있지만, 본 실시예에서는 가공 대상 화소 내부의 주변부가 이미 경화되어 배향막 특성이 달라져 있으므로 중앙부를 가공할 때 레이저빔의 에너지가 화소의 주변부를 넘어 확장되지 못하고 차단된다.

그 결과, 해당 화소 내에서만 암점화가 이루어지고, 주변 화소에서는 배향막이 파열되지 않고 유지되며, 주변 화소의 액정의 배열에 대한 변화도 발생하지 않고, 이들 주변 화소에서 부분적인 암점화로 인한 휘도 저하현상은 발생하지 않게 된다.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법에 대한 흐름도이다. 도9 및 도10은 도8의 수리방법에 대한 변형예를 설명하기 위한 흐름도들이다. 그리고, 도11 및 도12는 도8의 수리방법에서 수리 대상 불량 화소의 Vcom 및 ITO 라인에 웰딩을 실시한 상태를 나타내는 예시도들이다.

도8을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 구현하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치(이하 간단히 휘점불량 수리장치)는, 먼저 픽셀 내부의 형상에 따라 레이저 스캔 방향 및 세기를 결정할 수 있다(S81).

다음으로, 휘점불량 수리장치는 레이저 가공 영역의 가장자리 부분 즉, 가장자리에 대응하는 주변부를 제1 에너지의 레이저빔으로 스캔할 수 있다(S82).

다음으로, 휘점불량 수리장치는 레이저 가공 영역의 안쪽 부분 즉, 주변부로 둘러쌓인 중앙부를 제1 에너지보다 큰 제2 에너지의 레이저빔으로 스캔할 수 있다(S83).

다음으로, 휘점불량 수리장치는 레이저 가공 영역에 포함된 화소 내부의 전원 전극 패턴을 레이저 웰딩을 통해 단락시킬 수 있다(S84).

한편, 도9에 도시한 바와 같이, 상기의 단락 단계(S84)는 중앙부를 레이저빔으로 스캔하는 단계(S83) 이전에 실시될 수 있다.

또한, 도10에 도시한 바와 같이, 상기의 단락 단계(S84)는 주변부를 레이저빔으로 스캔하는 단계(S82) 이전에 실시되거나, 화소 내부의 형상에 따라 레이저 스캔 방향 및 세기를 결정하는 단계(S81) 이전에 실시될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 불량 화소에 대한 주변부 또는 중앙부의 스캔 단계에서의 레이저빔의 세기에 비해 더 높은 세기를 가지는 레이저빔으로 하부 기판의 회로 부분을 조사하여 해당 부분에서 회로가 단선되거나 상층회로와 하층회로가 겹치는 부분에서 층간절연막을 이루는 유기물질이 휘발, 탄화되면서 상층회로와 하층회로가 단락되고, 이로써 해당 화소에 점등 전압 신호가 제대로 유기되지 못하게 되고, 이 화소에는 점등 신호가 들어오지 않아 점등이 이루어지지 못하게 함으로써 이중적 혹은 가외적(redundant) 방식으로 화소 암점화가 이루어지도록 할 수 있다.

일례로, 도11에 도시한 바와 같이, TFT 기판 상의 픽셀전극(26)과 공통전극(27)과 이들 사이에 배치되는 액정(25)를 구비하는 액정표시장치에서, 불량 화소 내부의 픽셀전극(26) 또는 공통전극(27)의 전기적인 연결을 레이저 웰딩(30)을 통해 차단할 수 있다.

또 다른 예로써, 도12에 도시한 바와 같이, S-PVA 방식 액정표시장치의 경우에는, 한 화소를 만드는 두 서브 화소(20a, 20b)를 나누는 영역을 가로질러 연결하는 웰딩 영역(32)과, 사선 형태로 표시되는 ITO 패턴(24)을 가로지르는 형태의 웰딩 영역(30)이 예로서 표시되어 있다.

즉, 본 실시예에서는 픽셀 내부의 공통전원 라인(Vcom Line)과 투명전극 라인(ITO Line)에 대해서 레이저 웰딩(laser welding) 가공으로 불량 화소를 픽셀 구동 불가 상태로 변경하여 픽셀 흑화 정도를 향상시키는 단계를 추가함으로써 휘점불량 화소의 수리 가공 성공율을 크게 높일 수 있다. 거기서, 레이저 웰딩의 레이저 샷(laser shot) 형상은 X-Y-θ 슬릿(slit)을 이용하여 형성될 수 있다.

본 실시예에 의하면 불량 화소에서는 레이저광 조사에 따른 암점화가 전반적으로 이루어지고, 회로적 신호 차단을 통한 암점화도 이루어져 안정적으로 암점화 처리가 완료된다. 동시에 불량 화소의 주변부는 초기의 낮은 세기의 레이저광 조사를 통해 변성되어 다음 단계의 강한 세기의 레이저광 조사에 따른 유기물 파열의 주변으로의 전파를 방지하는 격체의 역할을 함으로써 주변 화소에 액정 배열이 교란되고 점등신호 인가시 휘도가 저하되는 현상은 효과적으로 방지될 수 있다.

한편, 이상의 실시예에서는 대상 화소의 주변부를 약한 세기의 레이저광으로 조사하는 것을 제일 먼저 실시하고, 회로 부분을 강한 레이저광으로 조사하여 커트하거나 웰딩하는 회로적 차단과정이 가장 나중에 이루어지고 있지만, 실시예에 따라서는 회로적 차단과정이 아예 없거나, 가장 먼저 이루어지거나, 주변부의 약한 레이저광 조사 단계와 중앙부의 강한 레이저광 조사 단계 사이에 이루어질 수도 있다.

도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리방법은, 불량 화소(20)의 중앙부(22)를 레이저빔으로 가공하여 암점화한 후에, 상대적으로 주변부(21)의 연한 혹은 흐린 암점화를 개선하기 위한 주변부 암점화 강화 단계를 더 실시하도록 구현될 수 있다. 도13의 (a)는 주변부 암점화 강화 단계 전의 화소 상태를 예시하고, 도13의 (b)는 주변부 암점화 강화 단계 후의 화소 상태를 예시한다.

주변부 암점화 강화 단계는 주변부를 제1 세기 이하의 레이저빔으로 주변부의 스캔 형태와 동일하거나 유사한 형태로 다시 한번 레이저 스캔하는 것을 포함할 수 있다. 주변부 암점화 강화를 위한 레이저빔 스캔은 제1 세기 예컨대 10㎼ 이하로 아주 짧은 시간에 빠르게 수행될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 액정표시장치의 휘점불량 수리장치는 중앙부(22)를 암점화한 후에 제1 세기 이하의 제3 세기를 갖는 레이저빔을 사용하여 주변부(21)를 다시 한번 스캔함으로써 즉, 주변부(21)를 2차 가공함으로써 주변부(21)의 암점화를 강화할 수 있다. 이러한 주변부 암점화 강화 공정은 휘점불량 수리공정 중 대략 10%보다도 작은 확률로 가공처리된 불량 화소에서 보이는 주변부에서의 매우 작은 빛샘 상태를 효과적으로 처리하는데 사용될 수 있다.

도14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리장치에 대한 블록도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치의 휘점불량 수리장치(100)는, 제어부(110) 및 저장부(120)를 구비하고, 레이저 조사유닛(140), 감시장치(150) 및 액추에이터(160)에 연결될 수 있다. 휘점불량 수리장치(100), 넓은 의미에서, 레이저 조사유닛(140), 감시장치(150) 및 액추에이터(160)을 포함할 수 있다.

제어부(110)는 저장부(120)에 저장되는 프로그램을 수행한다. 제어부(110)는 중앙처리장치, 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

저장부(120)는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법을 구현하는 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 프로그램은 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다.

소프트웨어 모듈은 레이저 관리모듈(121), 액추에이터 제어모듈(122), 레이저빔 세기 조절모듈(123), 정보 획득 모듈(124), 스캔방향 결정모듈(125), 웰딩 처리모듈(126), 주변부 강화 처리모듈(127)을 포함할 수 있다.

레이저 관리모듈(121)는 레이저광을 조사하는 레이저 조사유닛의 동작을 관리한다. 액추에이터 제어모듈(122)은 액정표시장치를 올려놓거나 고정하는 작업유닛이나 상기의 레이저 조사유닛에 설치되어 액정표시장치의 불량 화소에 조사되는 레이저광의 상대적인 위치를 변경하거나 제어하도록 동작한다. 레이저빔 세기 조절모듈(123)은 불량 화소의 주변부를 레이저 스캔할 때 레이저빔의 세기를 제1 세기(제1 광세기)로 조절하고, 불량 화소의 중앙부를 레이저 스캔할 때 레이저빔의 세기를 제1 세기보다 높은 제2 세기(제2 광세기)로 조절한다.

정보 획득 모듈(124)은 레이저 스캔 전에 화소 내부의 상태에 따라 레이저의 스캔 방향과 세기를 결정하기 위한 정보를 획득한다. 정보 획득 모듈(124)은 레이저 조사유닛(140)에 결합된 감시장치(150)로부터 혹은 감시장치(150)에 연결되어 수집된 정보를 저장하는 저장장치(미도시 또는 120)로부터 불량 화소 내부의 형태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 스캔방향 결정모듈(125)은 정보 획득 모듈(124)에서 획득한 정보와 미리 저장된 기준정보를 비교하여 해당 불량 화소에 대한 레이저빔의 스캔 방향과 세기를 결정할 수 있다.

웰딩 처리모듈(126)은 레이저광에 의한 웰딩을 통해 불량 화소 내부의 전원 라인 패턴을 차단한다. 웰딩 처리모듈(126)은 불량 화소의 주변부에 제1 광세기의 레이저광을 조사하기 전에, 제2 광세기의 레이저광을 조사하기 전에, 및 제2 광세기의 레이저광을 조사한 이후 중 적어도 어느 하나 이상의 공정 과정에서 적어도 1회 이상 웰딩 공정을 수행하도록 구현될 수 있다.

주변부 강화 처리모듈(127)은, 불량 화소의 중앙부를 레이저 스캔하여 암점화한 후에, 제1 세기 이하의 제3 세기를 갖는 레이저빔을 이용한 주변부의 레이저 스캔의 동작을 제어하여 불량 화소의 주변부의 흐린 암점화 상태를 개선하여 주변부의 암점화를 강화한다.

레이저 조사유닛(140)은 작업유닛 상에 배치되는 액정표시장치에 레이저빔을 조사하도록 구비된다. 레이저 조사유닛(140)은 레이저 발생장치, 광학계 등을 포함할 수 있다.

감시장치(150)는 작업유닛 주변에 배치되어 액정표시장치의 특정 화소의 내부 상태를 센싱하도록 설치된다. 감시장치(150)는 조명 장치, 카메라 장치 등을 포함할 수 있다.

액추레이터(160)는 상기의 작업유닛이나 레이저 조사유닛에 설치되고 제어부에 의해 제어될 수 있다. 액추에이터(160)는 모터, 피스톤, 펌프, 밸브, 유압장치 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 휘점불량 수리장치(100)는 액정표시장치 특히, 화소에 수직배향모드(VA MODE)의 액정을 구비하는 액정표시장치의 휘점 불량 화소를 효과적으로 암점화할 수 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (15)

1. 불량 화소를 레이저빔으로 조사하여 암점화하는 액정표시장치 휘점불량 수리방법에 있어서,
   상기 불량 화소의 가장자리에 대응하는 주변부를 제1 세기의 레이저빔으로 조사하여 상기 주변부를 경화 상태의 격벽으로 형성하는 제1 단계; 및
   상기 주변부로 둘러쌓인 상기 불량 화소의 중앙부를 상기 제1 세기보다 강한 제2 세기의 레이저빔으로 조사하여 암점화하는 제2 단계;를 포함하되,
   상기 제1 단계 전에, 상기 제2 단계 전에, 혹은 상기 제2 단계 이후에 상기 불량 화소 내부의 공통전원 라인(Vcom Line)과 투명전극 라인(ITO Line)을 레이저빔 웰딩 가공으로 단락시킴으로서 픽셀 구동 불가 상태로 변경하여 픽셀 암점화 정도를 향상시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 세기는 상기 제2 세기의 30% 내지 80% 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 주변부의 폭 방향의 길이는 상기 불량 화소의 외곽 경계에서 상기 불량 화소의 길이 방향과 폭 방향에서의 각각의 길이의 10~15%에 이르는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 단계 전에, 상기 레이저빔을 공급하는 레이저 조사유닛에 결합된 감시장치로부터 혹은 상기 감시장치에 연결된 저장장치로부터 상기 불량 화소의 내부 형태에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 레이저광의 스캔 방향 및 세기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 단계 이후에, 상기 제1 세기 이하의 제3 세기를 갖는 레이저빔의 레이저 스캔을 통해 상기 주변부를 2차 가공하여 상기 주변부의 암점화를 강화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 액정표시장치는 화소에 수직배향모드(VA MODE)의 액정을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리방법.
9. 불량 화소를 레이저빔으로 조사하여 암점화하는 액정표시장치 휘점불량 수리장치로서,
   레이저빔을 출력하는 레이저 조사유닛;
   액정표시장치를 올려놓거나 고정하는 작업유닛;
   상기 액정표시장치의 불량 화소에 조사되는 레이저빔의 상대적인 위치를 변경하기 위하여 상기 레이저 조사유닛 및 상기 작업유닛 중 어느 하나 이상에 설치되는 액추에이터; 및
   상기 액추에이터의 동작과 상기 레이저 조사유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 레이저 조사유닛은 상기 불량 화소의 가장자리에 대응하는 주변부를 제1 세기의 레이저빔으로 조사하고, 상기 주변부로 둘러쌓인 상기 불량 화소의 중앙부를 상기 제1 세기보다 강한 제2 세기의 레이저빔으로 조사하며,
   상기 제1 세기의 레이저빔을 조사하기 전에, 상기 제2 세기의 레이저빔을 조사하기 전에, 혹은 상기 제2 세기의 레이저빔을 조사한 이후에, 레이저빔에 의한 웰딩 가공을 통해 상기 불량 화소 내부의 공통전원 라인(Vcom Line)과 투명전극 라인(ITO Line)을 단락시킴으로서 픽셀 구동 불가 상태로 변경하여 픽셀 암점화 정도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 세기는 상기 제2 세기의 30% 내지 80% 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 주변부의 폭 방향의 길이는 상기 불량 화소의 외곽 경계에서 상기 불량 화소의 길이 방향과 폭 방향에서의 각각의 길이의 10~15%에 이르는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 세기의 레이저빔을 조사하기 전에, 상기 제어부는 상기 레이저 조사유닛에 결합된 감시장치로부터 혹은 상기 감시장치에 연결된 저장장치로부터 상기 불량 화소의 내부 형태에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보에 따라 레이저빔의 스캔 방향 및 세기를 결정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.
13. 삭제
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 세기의 레이저광을 조사한 후에, 상기 제어부는 상기 제1 세기 이하의 제3 세기를 갖는 레이저빔을 통해 상기 주변부를 레이저 스캔하여 상기 주변부의 암점화를 강화하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 화소에 수직배향모드(VA MODE)의 액정이 배치되는 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘점불량 수리장치.

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