KR101000003B1 - 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 화소의 개구율을 저하시키지 않고, 보다 간편하고 저렴하게 보수하기 위한 것으로, 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 방법 및 장치는, 상기 결함을 일으킨 화소의 화소 전극에 인접하는 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 상기 신호선의 일부를 노출시키고, 도전성 재료를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시킴과 함께, 퇴적된 도전성 재료와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속한다.

액정 표시 장치, 회로 결함 보수 장치, 도전성 재료, 화소 전극

Description

액정 표시 장치의 회로 결함 보수 방법 및 장치{Method for Repairing Faulty Circuit of Liquid Crystal Display Device and Apparatus therefor}

본 발명은 액정 표시 장치를 위한 회로기판 상에 형성된 회로의 결함을 보수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치로는, 현재, 액티브 매트릭스(active matrix)형 장치가 많이 사용되고 있다. 이것은, 액정 표시 장치(액정 표시 패널)의 회로기판인 유리기판 상에, 화소 전극의 구동을 위해 박막트랜지스터(TFT)와 같은 스위칭 소자를 화소 전극 마다 형성한 것이다.

상기와 같은 회로기판의 보수 기술의 하나로는, 각 화소 전극에 복수의 스위칭 소자를 기판에 미리 형성해 둠으로써 용장성(冗長性)을 가지게 하거나, 하나의 화소 전극에 대응하는 스위칭 소자에 결함이 발생했을 때, 상기 화소 전극과, 상기 스위칭 소자와 접속하는 배선부를 단락시키는 도전로를 미리 형성해두는 것이 있다(특허문헌 1 및 2). 이들 보수 기술은, 요컨대, 기판의 제조 중에 스위칭 소자에 결함이 발생하는 것을 예측하여, 보수를 위한 배선부를 미리 형성해 두는 것이다.

다른 보수 기술의 하나로는, 단선이 발생한 부분을 덮는 보호층에 구멍을 형성하고, 레이저 CVD나 스퍼터링(sputtering)에 의해 도전성 재료를 퇴적시키는 것이 있다(특허문헌 3, 4 및 5).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평9-230385호

특허문헌 2: 일본 공개특허공보 제2005-92154호

특허문헌 3: 일본 공개특허공보 평9-152568호

특허문헌 4: 일본 공개특허공보 평11-260819호

특허문헌 5: 일본 공개특허공보 제2002-182246호

그러나 특허문헌 1 및 2의 보수 기술은, 보수를 위한 회로를 기판 상에 미리 형성해두는 것이므로, 각 화소의 개구율이 낮아지며, 또한 형성된 회로에 의해 발생하는 커플링 전위가 노이즈 혼입 등의 원인이 된다.

한편, 특허문헌 3, 4 및 5의 보수 기술은, 레이저 CVD나 스퍼터링에 의해 보수를 실시하기 때문에, 비용이 높아지고, 또 보수 작업에 시간을 요한다.

본 발명의 목적은, 각 화소의 개구율을 저하시키지 않고, 보다 간편하고 저렴하게 보수할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명에 따른, 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 방법은, 상기 결함을 일으킨 화소의 화소 전극에 인접하는 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 상기 신호선의 일부를 노출시키는 제1 공정과, 도전성 재료를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키고, 또한 퇴적된 도전성 재료와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 제2 공정을 포함한다.

본 발명에 따른, 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 장치는, 상기 결함을 일으킨 화소의 화소 전극에 인접하는 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 상기 신호선의 일부를 노출시키는 개구부 형성 장치와, 도전성 재료를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키고, 또한 퇴적된 도전성 재료와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 단락 배선 형성 장치를 포함한다.

상기 도전성 재료는, 도전성 페이스트(paste)로서 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시킬 수 있다.

상기 도전성 페이스트는 나노금속입자와 바인더(binder)를 포함할 수 있다.

상기 제2 공정은, 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 산소 라디칼(oxygen radical)을 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 것을 더 포함하는 것도 바람직하다.

상기 제2 공정은, 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 가열용 가스를 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 것을 더 포함하는 것도 바람직하다.

상기 제1 공정은, 상기 개구부를 형성해야할 부분에 레이저광을 조사하여 해 당 부분의 상기 보호층의 일부를 제거하는 것을 포함하는 것도 바람직하다.

또한, 상기 제1 공정은, 상기 개구부를 형성해야할 부분에 플라즈마화 시킨 환원성 가스를 분사하여 해당 부분의 상기 보호층의 일부를 제거하는 것을 포함하는 것도 바람직하다.

상기 단락 배선 형성 장치는, 상기 도전성 재료로서 나노금속입자와 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키는 퇴적 장치를 포함할 수 있다.

상기 단락 배선 형성 장치는, 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 산소 라디칼을 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 플라즈마 발생 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 단락 배선 형성 장치는, 상기 퇴적된 도전성 페이스트를 가열하는 가열 장치를 더 포함할 수 있으며, 이 가열 장치는, 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 가열용 가스를 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 플라즈마 발생 장치이어도 좋고, 레이저광을 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 조사하는 레이저광 발생 장치이어도 좋다.

상기 개구부 형성 장치는 레이저광 발생 장치를 포함할 수 있다.

상기 개구부 형성 장치는 상기 개구부를 형성해야할 부분에 레이저광을 조사하여 해당 부분의 보호층을 제거하는 레이저광 발생 장치를 포함할 수 있다.

상기 대신, 상기 개구부 형성 장치는, 상기 개구부를 형성해야할 부분에 플라즈마화 시킨 환원성 가스를 분사하여 해당 부분의 상기 보호층의 일부를 제거하 는 플라즈마 발생 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 결함 보수 장치는, 상기 회로기판이 배치되는 X-Y평면을 규정하는 지지대와, 상기 지지대에 배치된 회로기판의 위쪽에 있어서 X축방향으로 이동 가능한 가동 프레임을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 개구부 형성 장치 및 상기 단락 배선 형성 장치는, 상기 회로기판의 위쪽에 있어서 Y축방향으로 이동 가능하게 상기 가동 프레임에 지지되어 있다.

본 발명에 의하면, 신호선, 게이트선(gate wire), 화소 전극, 스위칭 소자, 접속용 배선 등을 회로기판에 형성한 후에, 스위칭 소자, 접속 배선 등에 결함이 존재하는 결함 화소에 대하여, 화소 전극에 인접하는 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 신호선의 일부를 노출시키고, 도전성 재료를 개구부 및 그 근방에 분무, 도포 등에 의해 퇴적시키고, 퇴적된 도전성 재료와 화소 전극을 단락시키는 보수를 실시한다.

따라서 보수를 위한 용장 회로 등을 회로기판에 미리 형성할 필요가 없고, 각 화소의 개구율이 저하하지 않는다. 또한, 보수 작업을 대기 중에서 실시할 수 있으며, 그 결과 종래 기술에 비해, 간편하고 저렴하게 보수할 수 있다.

도전성 재료를 포함하는 도전성 페이스트를 사용하면, 보다 저비용으로, 그리고 보다 단시간으로 보수할 수 있다. 특히, 도전성 재료로서의 나노금속입자와 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 대기 상태에서 개구부 및 그 근방에 퇴적시 키면, 보호층의 개구부 및 그 근방에 더 확실하게 부착하게 된다.

다음으로, 퇴적된 도전성 페이스트에 산소 라디칼을 플라즈마 상태로 분무하면, 도전성 페이스트가 이 산소 라디칼 분자에 노출되게 된다.

상기 산소 라디칼 분자는, 외각전자에 홀전자를 갖는 분자이며, 상기 도전성 페이스트 중의 바인더(일반적으로 유기재료가 사용된다)와 화학반응을 일으킨다. 이 화학반응에 의해, 바인더 중의 수소는 물이 되며, 탄소는 이산화탄소가 되어 각각 증발하여 대기 중에 방출된다. 또한, 바인더에 포함되는 다른 원소도 가스화하여 대기 중에 방출되게 된다.

상술한 화학반응에 의해 도전성 페이스트로부터 바인더가 제거되면, 표면 에너지가 높은 나노금속입자는, 입자간 및 입자와 전극(신호선) 재료 사이에서 각각 직접 접촉하게 되고, 그 표면 에너지에 의해 금속결합이 발생한다. 이에 따라 신호선과 화소 전극을 접속하는 단락로가 형성된다.

아울러, 그 밖에, 레이저광 등의 가열 수단을 사용하여 가열함으로써, 도전성 페이스트를 소성하는 것도 바람직하다. 이 경우에도, 가열에 의해 도전성 페이스트 중의 바인더가 제거되게 된다.

도1 및 도2를 참조하면, 수복되는 회로기판(10)은, 유리기판 상에 매트릭스 형태로 형성된 다수의 화소의 각각을 스위칭 소자로 구동시켜 표시하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 사용되는 것이다.

도시의 회로기판(10)은, X방향에 간격을 두고 배열되어 Y방향으로 연재(延在)하는 다수의 신호선(12)과, Y방향에 간격을 두고 배열되어 X방향으로 연재하는 다수의 게이트선(14)과, 신호선(12)과 게이트선(14)의 교차부에 배치된 다수의 화소 전극(16)과, 화소 전극(16) 마다 형성된 박막트랜지스터(TFT)와 같은 스위칭 소자(18)를 유리기판 등의 투명한 기판(20)의 한쪽 면에 형성한, 이른바 TFT 어레이 기판으로 되어 있다.

도시의 예에서는, 신호선(12)은 투명기판(20)의 한쪽 면에 직접 형성되어 있으며, 화소 전극(16) 및 스위칭 소자(18)는 신호선(12)을 덮도록 투명기판(20)에 형성된 전기절연재료제의 보호층(22) 상에 형성되어 있다.

도시하고 있지 않으나, 보호층(22)은 신호선(12)을 덮도록 투명기판(20) 상에 형성된 제1 보호층과, 상기 제1 보호층을 덮도록 제1 보호층 상에 형성되어 신호선(12)과 게이트선(14)을 전기적으로 절연하는 제2 보호층으로 이루어진다. 따라서 게이트선(14)은 제1 보호층 상에 형성되어 있고, 화소 전극(16) 및 스위칭 소자(18)는 제2 보호층 상에 형성되어 있다.

각 스위칭 소자(18)는, 도시의 예에서는, 대응하는 신호선(12)에 접속된 소스(source)와, 대응하는 화소(16)에 접속된 드레인(drain)과, 소스 및 드레인 간의 채널을 제어하도록 게이트선(14)에 접속된 게이트를 구비하는 전계효과형 트랜지스터이며, 또한 대응하는 화소 전극(16)을 구동시키는 구동 신호를, 도전로(24)를 통해 대응하는 화소 전극(16)에 출력한다.

그러나 스위칭 소자(18)는, 구동 신호를 대응하는 화소 전극(16)에 출력하는 것이면, PNP형 트랜지스터, NPN형 트랜지스터, 반도체 릴레이 등, 다른 타입이어도 좋다.

도시의 예에서는, 도1에 있어서의 왼쪽 끝의 화소 전극(16)이, 도전로(24)의 단선(26)에 의해 결함이 되어 있다. 그러나 본 발명은, 화소 전극(16)에 대응하는 스위칭 소자(18)자체의 불량이나, 스위칭 소자(18)와 신호선(12) 또는 게이트선(14)을 접속하는 도전로(도시 생략)의 단선 등에 의해 결함이 된 경우에도 적용할 수 있다.

이하, 도2를 참조하여, 상기와 같은 결함의 보수 방법에 대해 설명한다.

도2는, 보수해야할 부분의 근방을 확대한 종단면도이다. 보수하기 전에 있어서는, 보수해야할 부분은, 도2의 (A)에 나타낸 상태에 있다.

우선, 결함을 일으킨 화소의 화소 전극(16)에 인접하는 신호선(12)을 덮는 보호층(22)에 레이저광 발생 장치에 의해 원하는 스팟 지름에 수렴된 가열용 레이저광이 위쪽에서 조사되어, 보호층(22)의 일부, 특히 결함을 일으킨 화소의 화소 전극(16)의 근방에 있어서 신호선(12)의 상측 부분의 보호층 재료가 가열되어 증발함으로써 제거된다. 이에 따라, 도2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 신호선(12)의 일부를 위쪽을 향해 노출시키는 개구부(28)가 보호층(22)에 형성된다.

상기와 같은 레이저 발생 장치로는, 수렴된 레이저광을 발생시키는 시판하는 가공용 레이저광 발생 장치를 사용할 수 있다.

다음으로, 도전성 재료(30)를, 퇴적 장치에 의해 개구부(28) 및 그 근방에 분무, 도포 등으로 개구부(28) 내에 충전시키고, 또한 도전성 재료(30)를, 개구 부(28)와 화소 전극(16) 사이의 보호층(22)의 상부와, 화소 전극(16)의 끝 가장자리의 상부에, 이들 도전성 재료(30)가 연속하도록 퇴적시킨다.

상기의 결과, 도2의 (C)에 나타내는 바와 같이, 개구부(28) 내 및 개구부(28) 근방에 도전성 재료(30)가 퇴적되어, 신호선(12)과 결함 화소의 화소 전극(16)이, 퇴적된 도전성 재료(30)를 통해 전기적으로 접속되게 된다.

상기와 같은 퇴적 장치로는, 잉크젯 노즐과 같은 분사노즐을 사용한 분무 장치, 예를 들어 잉크젯 방식에 의한 도전성 페이스트의 분무는, 미국, 옵토멕사의 마스크리스 메조스케일 재료 퇴적(Maskless Mesoscale Material Deposition: M³D(상표))장치(미국특허 제7,045,015호)를 사용할 수 있다. 그러나 퇴적 장치로서, 다른 분사노즐을 사용한 분무 장치, 일반적인 페이스트 도포 장치 등, 다른 장치를 사용할 수도 있다.

도전성 재료(30)는, 도전성 재료로서의 나노금속입자와 유기물 바인더를 포함하는 도전성 페이스트의 형태로, 퇴적 장치에 의해 대기 상태에서 개구부(28) 및 그 근방에 퇴적된다.

이 시점에서는, 도전성 재료(30)는 도전성 페이스트에 함유된 상태로 존재한다. 따라서 다음으로, 플라즈마 발생 장치를 통해 플라즈마화 한 산소 라디칼을 도전성 페이스트에 분무한다. 이에 따라, 도전성 페이스트가 산소 라디칼 분자에 노출되게 된다.

상기 산소 라디칼 분자는, 외각전자에 홀전자를 갖는 분자이며, 상기 도전성 페이스트 중의 바인더와 화학반응을 일으킨다. 이 화학반응에 의해, 바인더 중의 수소는 물이 되며, 탄소는 이산화탄소가 되어 각각 증발하여 대기 중에 방출된다. 또한, 바인더에 포함되는 다른 원소도 가스화하여 대기 중에 방출되게 된다.

상기 화학반응에 의해 도전성 페이스트로부터 바인더가 제거되면, 표면 에너지가 높은 나노금속입자는, 바인더를 통하지 않고 직접 나노금속입자끼리, 또는 신호선(12)이나 화소 전극(16)과 각각 상호 접촉함으로써, 그 표면 에너지에 의해 금속결합을 발생시킨다. 그 결과, 히터나 레이저광에 의한 물리적인 과열 현상을 이용하지 않고, 접촉 금속입자간의 금속결합에 의해, 신호선(12)과 화소 전극을 접속하는 견고한 단락로가 도2의 (C)에 도시하는 바와 같이 형성되게 된다.

상기한 바와 같이, 도전성 페이스트에 포함되는 바인더를 산소 라디칼 분자에 노출시키기 위해서, 산소 라디칼 분자를 플라즈마 발생 장치를 통해 회로기판(10) 상의 소정 부분을 향해 분사할 수 있다.

플라즈마 발생 장치는, 양성과 음성의 전하입자가 공존하고 있는 상태의 가스를 발생하는데, 이 가스 중에 산소 라디칼과 같은 라디칼 분자가 포함된다. 따라서 상기 플라즈마 발생 장치로부터 발생하는 플라즈마 가스를 회로기판(10) 상의 소정의 부분을 향해 분사함으로써, 상기 소정 부분의 유기재료를 산소 라디칼 분자 또는 그 가스에 노출시킬 수 있다.

상기 플라즈마 발생 장치로서, 시판되어 있는 대기 플라즈마 발생 장치를 이용할 수 있다.

이와 같은 대기 플라즈마 발생 장치는, 대략 대기압에서 산소 라디칼 분자를 생성할 수 있으므로, 상기 소정의 부분을 포함하는 기판을 진공 중에 유지하지 않고, 대략 대기 중에 노출시킨 상태에서, 라디칼 분자를 회로기판(10)의 소정 부분에 조사할 수 있다. 따라서 피보수물인 회로기판(10)을 진공 중에 유지하기 위한 진공 챔버(chamber)가 불필요하게 되기 때문에, 대기 플라즈마 발생 장치를 사용함으로써, 보다 쉽고 보다 저렴하게 단락로를 형성할 수 있다.

또한, 플라즈마 가스의 온도를, 예를 들어 냉각에 의해 저하시킴으로써, 플라즈마 가스 중의 라디칼 분자의 비율을 증대시킬 수 있다. 이 라디칼 분자의 비율이 증대된 가스를 패턴부에 분무함으로써, 보다 효과적으로 유기재료를 제거할 수 있기 때문에, 단락로를 한층 효율적으로 형성할 수 있다.

나노금속입자는 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 입자지름을 갖는, 예를 들어 금, 은, 동 등의 도전성 금속미립자이다. 이와 같은 금속미립자는, 표면 에너지가 매우 높기 때문에, 바인더를 제거하는 것만으로, 보다 확실하게 금속결합을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 금속미립자와 바인더를 포함하는 도전성 페이스트로서, 예를 들어 하리마화성(주)로부터 판매되고 있는 제품(상품명 '나노페이스트')을 사용할 수 있다.

상기 나노금속입자는, 각 입자가 보호막으로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 보호막은, 라디칼 분자와의 미반응 상태에서는 나노금속입자간의 직접 접촉에 의한 원하지 않는 금속결합을 확실하게 방지하며, 또 라디칼 분자의 조사에 의해 신속하고 확실하게 제거되어, 나노금속입자간의 직접 접촉에 의한 금속결합을 가능하게 한다.

이하, 도3을 참조하여, 상술한 결함 처리에 사용하는 대기 플라즈마 발생 장치(40)의 일실시예에 대해 설명한다. 도3은, 대기 플라즈마 발생 장치(40)를 부분적으로 나타내는 개략도이다.

대기 플라즈마 발생 장치(40)는, 위쪽 끝이 가스 도입구(42a)가 되며, 또한 아래쪽 끝이 플라즈마 분사구(42b)가 되는, 예를 들어 유리와 같은 유전체로 이루어지는 플라즈마 분사노즐(42)과, 분사노즐(42)의 길이방향에 서로 간격(d)을 두고 배치되고 각각이 분사노즐(42)을 둘러싸서 배치된 한 쌍의 전극(44, 44)과, 양 전극(44) 사이에 교번 전압 또는 펄스형 전압을 인가하기 위한 전원 장치(46)를 구비한다.

분사노즐(42)의 가스 도입구(42a)에는, 산소 가스 또는 공기와 같은 산화 가스(Go), 및 질소 또는 아르곤 등의 캐리어 가스(Ca)가, 각각, 가스원(48 및 50)으로부터 개폐밸브(52)를 거쳐, 선택적으로 안내된다. 분사노즐(42)의 플라즈마 분사구(42b)는, 개구부(28) 및 그 근방을 향하고 있다.

개폐밸브(52)가 개방되면, 캐리어 가스원(50)으로부터의 캐리어 가스(Ca)와 함께 산화 가스원(48)으로부터의 산화 가스(Go)가 분사노즐(42) 내를 그 플라즈마 분사구(42b)를 향해 안내된다.

산화 가스(Go)가 분사노즐(42)로 안내되는 동안, 전원 장치(46)로부터의 전압이 한 쌍의 전극(44, 44) 사이에 인가되어, 유전체 배리어 방전에 의한 방전 공간 영역이 한 쌍의 전극(44, 44) 사이의 간격(d2)에 대응하는 영역에 형성된다. 그로 인해, 분사노즐(42)의 가스 도입구(42a)로부터 플라즈마 분사구(42b)를 향해 안 내되는 산화 가스(Go)가, 상기 방전 공간 영역을 통과하는 과정에서 플라즈마 상태에 놓인다.

상기 산화 가스(Go)를 플라즈마원으로 하는 플라즈마가 회로기판(10) 상에 분사되면, 플라즈마 중에 포함되는 산소 라디칼이 도전성 페이스트 중의 유기물 바인더와 화학반응을 일으킨다.

상기의 결과, 유기물 바인더는, 주로 산소 라디칼과의 화학반응에 의해 제거된다. 도전성 페이스트로부터 유기물 바인더가 제거되면, 도전성 페이스트 중의 나노금속입자가 상호 접촉한다. 이러한 상호 접촉이 발생하면, 나노금속입자의 표면 에너지에 의해, 나노금속입자는 소결하고, 신호선(12)과 화소 전극(16)을 단락하는 고체의 도전로 즉 단락로가 형성된다.

이하, 도4부터 도6을 참조하여, 결함 보수 장치(60)의 일실시예에 대해 설명한다.

결함 보수 장치(60)는, 직사각형의 X-Y평면(62)을 규정하는 문형(門型)의 지지대(64)와, 상기 지지대 상에 지지되는 가동 프레임(66)을 구비한다. 지지대(64)의 X-Y평면(62)의 각 측부에는, 예를 들어 알루미늄제의 한 쌍의 레일(68 및 68)이 각각 X-Y평면(62)의 Y축방향에 간격을 두고 X축방향에 평행하게 연장하는 상태로 배치되어 있다.

X-Y평면(62) 상에는, 상기 평면(62)의 양 측부에 배치된 레일(68, 68) 사이에 보수해야할 결함 부분을 갖는 회로기판(10)이 배치된다. 회로기판(10)을 가로지르도록, 가동 프레임(66)이 Y축방향을 따라 배치되어 있다.

가동 프레임(66)은, 회로기판(10)의 위쪽에서 Y축방향으로 연장하는 빔부(66a)와, 빔부(66a)의 양 끝에 일체로 형성된 한 쌍의 다리부(66b, 66b)를 구비한다. 각 다리부(66b)에는, 대응하는 각 레일(68)에 결합하는 접동자(70)가 형성되어 있다. 상기 접동자(70)와 대응하는 레일(68)과의 결합에 의해, 가동 프레임(66)은, X-Y평면(62) 위를 X축방향으로 이동할 수 있다.

도시의 예에서는, 가동 프레임(66)을 자주식(自走式)으로 하기 위해, 대응하는 각 레일(68)과 대응하는 접동자(70)는, 리니어 모터를 구성하고 있다. 이 리니어 모터의 구성을 위해, 도시하지 않은 계자코일이 각 접동자(70)에 형성되어 있다.

각 계자코일은, 교류 전력을 공급받음으로써, 이동 자계를 발생한다. 이 이동 자계의 전자 유도에 의해 대응하는 레일(68)에 유도 전류가 발생하면, 상기 유도 전류와 접동자(70)의 각 계자코일의 이동 자계와의 상호 작용에 의해, 레일(68)을 따른 추진력이 접동자(70)에 작용한다. 따라서 각 접동자(70)에 형성된 계자코일에 대한 전력 공급을 제어함으로써, 가동 프레임(66)을 X축방향으로 이동시키고, 원하는 위치에 정지시킬 수 있다.

가동 프레임(66)의 빔부(66a)에는, 그 길이방향(Y축방향)을 따라 한 쌍의 레일(72, 72)이 형성되어 있다. 양 레일(72)에는, 양 레일(72)과 함께 상기한 바와 같은 리니어 모터를 구성하는 베이스 플레이트(74)가 지지되어 있다. 따라서 베이스 플레이트(74)는, 가동 프레임(66) 상에서 상기 프레임의 빔부(66a)를 따라 Y축방향으로 구동 가능하다.

베이스 플레이트(74)에는, 레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 광학현미경(80)이 지지되어 있다. 레이저광 발생 장치(76) 및 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40), 그리고 현미경(80)을 상하방향인 Z축방향으로 이동 가능하게 유지하기 위해, 도6에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(74)에는 서로 평행하게 상하방향으로 연장하는 4개의 레일(82)이 고정되어 있다.

레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 광학현미경(80)으로는, 각각, 시판되고 있는 공지의 장치를 사용할 수 있다. 특히, 대기 플라즈마 발생 장치(40)는, 도3에 나타내는 장치를 사용할 수 있다.

레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 현미경(80)에는, 각각에 대응하는 레일(82)에 결합하는 각각의 접동자(84)가 고정되어 있다.

이에 따라, 도5에 나타내는 바와 같이, 레이저광 발생 장치(76)는 레이저광 출사구를 회로기판(10)으로 향하게 한 상태로, 퇴적 장치(78)는 도전성 페이스트 분사구를 회로기판(10)으로 향하게 한 상태로, 대기 플라즈마 발생 장치(40)는 그 플라즈마 분사구(42b)를 지지대(64) 상의 회로기판(10)으로 향하게 한 상태로, 현미경(80)은 그 대물렌즈를 회로기판(10)으로 향하게 한 상태로, 각각 베이스 플레이트(74)에 상하방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다.

각 레일(82)과 이것에 대응하는 접동자(84)는, 상기한 바와 같은 리니어 모터를 구성하고 있다. 따라서 이들 리니어 모터에 대한 전력 공급의 제어에 의해, 레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 현미경(80)을 독립적으로 상하방향으로 구동시킬 수 있으며, 또한 그들을 원하는 승강위치에 유지할 수 있다.

이에 따라, 대기 플라즈마 발생 장치(40)의 플라즈마 분사구(42b)는, 피처리물인 회로기판(10)과의 간격을, 예를 들어 1~20mm의 사이에서 조정가능하다. 또한, 레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78) 및 현미경(80)도 같은 정도로 조정가능하다.

지지대(64)의 X-Y평면(62) 위로의 회로기판(10)의 배치시에, 그리고 X-Y평면(62)으로부터의 회로기판(10)의 취출시에는, 레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 현미경(80)을 가장 위쪽의 대피위치에 대피시킬 수 있다. 이에 따라, 이들과 회로기판(10) 간의 간섭을 방지하여, 회로기판(10)의 X-Y평면(62) 상으로의 배치 작업 및 이것으로부터의 취출 작업을 신속하고 용이하게 행할 수 있다.

본 실시예에서는, 도5 및 도6에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(74)의 상부에 산화 가스와 캐리어 가스를 별도로 저장하고 있는 탱크(86)가 유지되어 있으며, 탱크(86)로부터 분사노즐(42)로 연장된 배관(88)을 거쳐 산화 가스와 캐리어 가스가 공급된다.

결함 보수 장치(60)의 경우는, 가동 프레임(66)을 X축방향으로 이동시키고, 베이스 플레이트(74)를 Y축방향으로 이동시킴으로써, 레이저광 발생 장치(76), 퇴적 장치(78), 대기 플라즈마 발생 장치(40) 및 현미경(80)의 각각을 회로기판(10) 의 원하는 위치에 이동시킬 수 있다.

현미경(80)의 투영렌즈가 결함 화소의 위치(x, y)의 위쪽으로 이동되면, 현미경(80)의 시야의 이미지를, 필요에 따라 액정 표시 장치와 같은 적절한 표시 장치에 투영할 수 있으며, 그 화면 상에서, 회로기판(10)의 결함 화소를 관찰할 수 있다.

현미경(80)의 위치로부터 보수해야할 결함 화소의 위치(x, y)가 구해지면, 베이스 플레이트(74)의 이동에 의해, 레이저광 발생 장치(76)가, 현미경(80)대신, 그 투광렌즈가 결함 화소의 위치(x, y)의 위쪽이 되도록, 이동된다.

우선, 레이저광 발생 장치(76)의 투광렌즈가 결함 화소의 위치(x, y)의 위쪽으로 이동되면, 도2에 도시하는 개구부(28)를 형성하기 위해, 레이저광 발생 장치(76)로부터 레이저광이 회로기판의 결함 화소에 대응하는 부분에 조사된다.

다음으로, 퇴적 장치(78)의 페이스트 분사구가 결함 화소의 위치(x, y)의 위쪽으로 이동되면, 도전성 페이스트가 신호선(12)과 화소 전극(16) 사이에 단락로를 형성하도록 퇴적 장치(78)로부터 개구부(28) 및 그 근방으로 방출된다. 이에 따라, 도전성 재료로서의 금속입자를 포함하는 도전성 페이스트가 개구부(28) 및 그 근방에 퇴적된다.

다음으로, 대기 플라즈마 발생 장치(40)의 분사구(42b)가 결함 화소의 위치(x, y)의 위쪽으로 이동되면, 대기 플라즈마 발생 장치(40)의 변환밸브(52)가 작동되어, 도3에 도시하는 캐리어 가스원(50)의 캐리어 가스(Ca)와 산화 가스원(48)의 산화 가스(Go)의 혼합 가스가 분사노즐(42)에 공급된다.

상기 혼합 가스의 공급에 의해, 비교적 고온의 플라즈마(22b)가 분사노즐(42)의 분사구(42b)로부터, 퇴적된 금속미립자에 분무되어, 도전성 페이스트 내의 유기물 바인더가 제거되고, 금속입자가 결합된다.

그 후, 제냉(除冷)에 따라, 신호선(12)과 결함 화소의 화소 전극(16)이, 보다 안정된 금속입자에 의해 확실하게 단락되게 된다.

상기의 결과, 하나의 결함 화소에 대한 보수 작업은 종료되지만, 필요에 따라, 대기 플라즈마 발생 장치(40)대신 현미경(80)을 보수 부분으로 이동시킴으로써, 상기 보수 부분을 관찰할 수 있다. 복수의 결함 화소가 존재하는 경우에는, 상기 보수 작업이 결함 화소 마다 실시된다.

또한, 산화 가스(Go)를 플라즈마 가스원으로 하는 대기 플라즈마 발생 장치(40)의 분사노즐(42)의 분사구(42a)로부터 분사되는 플라즈마 가스 중의 산소 라디칼 분자의 함유율을 높이고, 회로기판(10)의 불필요한 온도 상승을 억제하기 위해서는, 분사노즐(42)의 플라즈마 분사구(42b)로부터 분사되는 플라즈마 가스류(流)의 온도를 가능한 저하시키는 것이 바람직하다.

분사구(42b)로부터 분사되는 플라즈마류의 온도를, 예를 들어 200℃로 함으로써, 산소 라디칼 분자의 함유율을 높이고, 이에 따라, 주변부의 과열을 초래하지 않고 상기 배선 패턴 부분의 유기물 바인더를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 예를 들어 30초정도의 단시간의 플라즈마 가스의 분무에 의해 나노금속입자를 소결할 수 있다.

대기 플라즈마 발생 장치(40)의 운전 조건은, 예를 들어 전원 장치로부터 한 쌍의 전극(44, 44)에 인가되는 전압의 상승시간 또는 하강시간의 적어도 한쪽이 100ㅅ초 이하, 전원 장치로부터의 전압(V)의 파형(波形) 반복 주파수가 0.5~1,000kH, 한 쌍의 전극(44, 44) 사이에 적용되는 전계 강도가 0.5~200kV/cm의 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 또, 분사노즐(42)의 분사구(42b)와 회로기판(10) 간의 간격을, 예를 들어 1~20mm의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 결함 보수 장치(60)를 사용함으로써, 개구부(28)의 형성에서부터, 보수 재료인 금속미립자의 보수 부분에 대한 퇴적 및 그 소성까지를, 지지대(64) 상에서 실시할 수 있다.

아울러, 현미경(80)을 필요로 하지 않을 수 있으나, 지지대(64) 상에서 결함 화소를 관찰하고, 또 보수 후의 상태를 관찰할 수 있기 때문에, 보다 확실한 보수를 신속하게 실시하기 위해서는, 현미경(80)을 가동 프레임(66)에 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는, 가동 프레임(66) 및 베이스 플레이트(74) 등의 구동기구로서 리니어 모터를 사용했으나, 이것 대신 각종 구동기구를 사용할 수 있고, 또한 이들을 수동 조작하는 것도 가능하다.

개구부(28)의 형성에 레이저광 발생 장치(76)를 사용하는 대신, 대기 플라즈마 발생 장치(40) 또는 그것과 같은 다른 대기 플라즈마 발생 장치를 사용하여, 가열용 가스를 대기 플라즈마 발생 장치로부터 회로기판(10)의 소정 부분으로 분출하도록 하는 것도 바람직하다.

또한, 퇴적 장치(78)로서, 도전성 페이스트의 분무 장치를 사용하는 대신, 대기 플라즈마 발생 장치(40) 또는 그것과 같은 다른 대기 플라즈마 발생 장치를 사용하여, 가열용 가스를 대기 플라즈마 발생 장치로부터 회로기판(10)의 소정 부분으로 분출하도록 하는 것도 바람직하다.

상기 어느 경우에나, 일산화탄소 가스나 수소 가스와 같은 환원성 가스를 저장한 환원성 가스원을, 도3에 나타내는 대기 플라즈마 발생 장치(40) 또는 이것과 같은 다른 대기 플라즈마 발생 장치에 사용하고, 개구부(28)를 형성할 때, 환원성 가스원으로부터의 환원성 가스와, 캐리어 가스원으로부터의 캐리어 가스를 분사노즐에 공급하도록 하는 것도 바람직하다. 즉, 상기 환원성 가스와 보호층(22)을 화학반응시키고, 이에 따라 보호층(22)을 제거(이른바 플라즈마 에칭과 같은 프로세스를 실시한다)함으로써, 개구부(28)를 형성하는 것이다.

그러나, 회로기판(10)의 온도 상승을 최소로 억제하기 위해서는, 레이저광 발생 장치(76) 및 도전성 페이스트의 분무 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위의 취지를 벗어나지 않는 한, 각종 변경이 가능하다.

도1은 본 발명에 의해 수복하는 회로기판의 일실시예의 일부를 나타내는 확대도이다.

도2는 도1의 2-2선에 따른 확대 단면도로서, 본 발명에 따른 보수 방법의 일실시예를 나타내며, (A)는 미보수 상태를 나타내고, (B)는 개구부를 형성한 상태를 나타내며, (C)는 보수를 완료한 상태를 나타낸다.

도3은 대기 플라즈마 발생 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도4는 본 발명에 따른 결함 보수 장치의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도5는 도4에 나타내는 결함 보수 장치의 측면도이다.

도6은 도4에 나타내는 결함 보수 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

10: 회로기판 12: 신호선

14: 게이트선 16: 화소 전극

18: 스위칭 소자 20: 투명기판

22: 보호층 24: 도전로

26: 결함(단선) 부분 28: 개구부

30: 도전성 재료 40: 대기 플라즈마 발생 장치

42: 플라즈마 분사노즐 44: 전극

46: 전원장치 48: 산화 가스원

50: 캐리어 가스원 52: 개폐밸브

60: 결함 보수 장치 62: X-Y평면

64: 지지대 66: 가동 프레임

68, 72: 레일 70, 84: 접동자

74: 베이스 플레이트 76: 레이저광 발생 장치

78: 퇴적 장치 80: 현미경

Claims (16)

1. 액정 표시 장치의 회로 결함을 보수하는 방법으로서,

   상기 결함을 일으킨 화소의 화소 전극과 그 화소 전극에 인접하는 신호선을 절연함과 동시에 그 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 상기 신호선의 일부를 노출시키는 제1 공정과,

   도전성 재료를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키고, 퇴적된 도전성 재료와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 제2 공정을 포함하는 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 재료는 도전성 페이스트로서 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적되는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 나노금속입자와 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 공정은 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 산소 라디칼을 퇴적된 상기 도전성 페이스트에 분무하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제2 공정은 대기압 하에서 플라즈마화 시킨 가열용 가스를 퇴적된 상기 도전성 페이스트에 분무하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 상기 개구부를 형성해야할 부분에 레이저광을 조사하여 해당 부분의 상기 보호층의 일부를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 상기 개구부를 형성해야할 부분에 환원 가스를 조사하여 해당 부분의 보호층의 일부를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 방법.
8. 액정 표시 장치의 회로 결함을 보수하는 장치로서,

   상기 결함을 일으킨 화소의 화소 전극과 그 화소 전극에에 인접하는 신호선을 절연함과 동시에 그 신호선을 덮는 보호층에 개구부를 형성하여 상기 신호선의 일부를 노출시키는 개구부 형성 장치와,

   도전성 재료를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키고, 퇴적된 도전성 재료와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 단락 배선 형성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 회로 결함 보수 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 단락 배선 형성 장치는 상기 도전성 재료로서의 나노금속입자와 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 상기 개구부 및 그 근방에 퇴적시키는 퇴적 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 단락 배선 형성 장치는 대기압 하에서 플라즈마화된 산소 라디칼을 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 플라즈마 발생 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 단락 배선 형성 장치는 퇴적된 도전성 페이스트를 가열하는 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 가열 장치는 대기압 하에서 플라즈마화된 가열용 가스를 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 분무하는 플라즈마 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 가열 장치는 레이저광을 상기 퇴적된 도전성 페이스트에 조사하는 레이저광 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
14. 제8항에 있어서, 상기 개구부 형성 장치는 상기 개구부를 형성해야할 부분에 레이저광을 조사하여 해당 부분의 보호층의 일부를 제거하는 레이저광 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
15. 제8항에 있어서, 상기 개구부 형성 장치는 상기 개구부를 형성해야할 부분에 플라즈마화 시킨 환원 가스를 분무하여 해당 부분의 보호층의 일부를 제거하는 플라즈마 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.
16. 제9항에 있어서, 보수해야 하는 회로기판이 배치되는 X-Y평면을 규정하는 지지대와, 상기 지지대에 배치된 회로기판의 위쪽에 있어서 X축방향으로 이동 가능한 가동 프레임을 더 포함하며,

    상기 개구부 형성 장치 및 상기 단락 배선 형성 장치는, 상기 회로기판의 위쪽에 있어서 상기 가동 프레임에 Y축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 결함 보수 장치.

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