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KR101192762B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR101192762B1
KR101192762B1 KR1020050103841A KR20050103841A KR101192762B1 KR 101192762 B1 KR101192762 B1 KR 101192762B1 KR 1020050103841 A KR1020050103841 A KR 1020050103841A KR 20050103841 A KR20050103841 A KR 20050103841A KR 101192762 B1 KR101192762 B1 KR 101192762B1
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liquid crystal
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polarizing plate
forming
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류순성
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Abstract

본 발명은 편광판이 액정 패널에 부착된 후에 발견된 휘점 불량(point defect)을 리페어 할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계; 상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함하는 영역에 대응되는 형성된 컬러 필터층을 포함한 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하여 액정 패널을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 각각 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 형성하는 단계; 상기 액정 패널의 휘점 발생 영역을 검출하는 단계; 상기 휘점 발생 영역에 대응하는 상기 제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 어느 한 편광판의 부분을 절단하고 분리하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판을 노출시키는 단계; 노출된 상기 기판에 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하는 단계; 상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점을 가리는 차광층을 형성하여 리페어하는 단계; 및 리페어된 상기 기판 상에 절단된 상기 편광판을 부착하는 단계를 포함하며, 상기 차광층을 상기 제 1 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료이며, 상기 차광층을 상기 제 2 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료 또는 상기 휘점 발생 영역에 대응되는 상기 컬러 필터층의 색상과 동일한 색상의 컬러 필터 패턴 물질이다.
휘점 불량(point defect), 리페어(repair), 컬러링(coloring), 마이크로 홀

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{Method for Manufacturing Liquid Crystal Display Device}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 이물이 발생한 경우 이를 블랙 상태에서 관찰시 발생되는 휘점 불량을 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 휘점 불량부 및 이의 인접 화소를 나타낸 단면도
도 4는 약휘점 빛샘 유형을 나타낸 사진
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 리페어 방법을 나타낸 공정 사시도
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법을 나타낸 공정 단면도
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치의 리페어 방법이 적용되는 영역을 나타낸 평면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 101 : TFT 어레이층
102 : 제 1 배향막 110 : 제 1 편광판
115 : 이물 120 : 제 2 편광판
140 : 편광판 절단 부위 150 :씰 패턴
160 : 액정층 200 : 제 2 기판
201 : 블랙 매트릭스층 202 : 컬러 필터층
203 : 공통 전극 204 : 제 2 배향막
250 : 마이크로 홀 251 : 차광층
252 : 투명 유기막 300 : 액정 패널
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 편광판이 액정 패널에 부착된 후에 발견된 휘점 불량(point defect)을 리페어 할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으 로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
액정 표시 장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 게이트 라인(4)에 인가되는 신호에 따라 상기 데이터 라인(5)의 데이터 신호를 상 기 각 화소 전극(6)에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 형성된 액정층(3)의 액정이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN 모드(Twisted Nematic mode) 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치 외에 수평 전계를 이용한 횡전계 모드(In-Plane Switching(IPS) mode) 액정 표시 장치가 개발되었다. 상기 횡전계(IPS) 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
이하에는 일반적인 액정 표시 장치에서 휘점이 관찰되는 원인을 살펴본다.
도 2는 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 이물이 발생한 경우 이를 블랙 상태에서 관찰시 발생되는 휘점 불량을 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 휘점 불량부 및 이의 인접 화소를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3과 같이, TN 모드로 구현되는 액정 표시 장치는 도 1에 대해 설 명한 바와 같이, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2)과, 제 1 기판(1)의 매 화소 영역마다 형성된 화소 전극(6)과, 상기 제 2 기판(2) 전면에 형성된 공통 전극(9)을 포함하여 이루어진다. 또한, 제 2 기판(2) 상의 비화소 영역에 대하여는 블랙 매트릭스층(7)이 대응되며, 화소 영역에 대하여서는 컬러 필터층(8)이 대응되어 형성된다.
이와 같이 형성된 TN 모드의 액정 표시 장치의 화소 전극(6) 상부 소정 부위에 전도성의 이물(21)이 남은 경우, 상기 전도성의 이물(21)은 제 2 기판(2)의 공통 전극(9)과 만나게 되며, 이로 인해 해당 부위의 각각 제 1, 제 2 기판(1, 2) 상의 화소 전극(6)과 공통 전극(9)이 서로 도통되게 된다. 이러한 전도성 이물(21)은 금속이나 투명 전극을 식각하는 공정 후 챔버 내에 남아있는 잔류물이 세정 후에도 미처 제거되지 못하여, 제 1 기판(1) 또는 제 2 기판(2) 상에 남아있는 입자들이거나 혹은 공정 중에 제 1 기판(1) 또는 제 2 기판(2) 내부로 떨어지는 입자들이며, 이러한 전도성 이물(21)은 특히, 화소 전극(6)이 형성된 부위에 남아있게 될 경우, 그 상하부의 상기 공통 전극(9)과 화소 전극(6)을 도통시켜, 전도성 이물(21)이 남은 해당 화소 전극(6)과 공통 전극(9)이 항상 쇼트상태로 되는 문제점을 유발한다.
이 경우, 일반적으로 노멀리 화이트(Normally White) 모드로 구동되는 TN 모드의 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)에 전압 인가 여부에 관계없이, 해당 화소 전극(6) 부위가 항상 화이트(white) 상태를 나타나게 되어, 특히 전압이 인가되는 블랙 상태의 조건에서 휘점으로 관찰되게 된다. 그 밖에도 전기적인 단락이나 단선에 의해서도 휘점이 발생하기도 한다.
한편, 상기 이물(21)이 전도성이 아니거나 혹은 상기 액정 표시 장치가 TN 모드가 아닐 경우에도, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)이 대향되는 각각의 최상부층에 배향막을 형성하고 이를 러빙시 상기 이물(21)이 남은 부위는 타부위와 달리 배향 처리가 원활하게 이루어지지 못하게 되어, 상기 이물(21) 발생 부위가 빛샘 부위로 관찰되게 된다. 액정 표시 장치에는 이와 같은 불균일 배향영역에 의해 빛샘이 발생하게 되며 이러한 빛샘은 액정(3)의 광투과율을 방해함으로써 휘점으로 나타나게 된다.
일반적으로 높은 그레이(화이트 상태)를 구현하는 경우 빛샘에 의해 일 영역이 어둡게 보이는 것을 암점이라 하고, 낮은 그레이(블랙 상태)를 구현하는 경우 빛샘에 의해 일 영역이 밝게 보이는 것을 휘점이라 한다. 이 때, 사람의 눈은 밝은 상태에서의 암점보다는 상대적으로 어두운 상태에서의 휘점에 민감하게 됨으로써 액정 패널의 양불 판정시 암점보다는 휘점 불량에 더 엄격한 기준을 부여하게 된다. 이에 따라, 휘점 발생에 의한 패널의 불량률을 최소화하기 위한 방안이 요구되고 있다.
종래의 액정 표시 장치의 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 각 박막에 불량이 발생하면 리워크(rework) 공정을 진행하여 다시 해당 박막의 증착 공정을 진행하거나 또는 레이저 등을 이용하여 해당 부위를 리페어하는 공정을 진행한다.
그러나, 상술한 리워크 공정을 진행하거나 리페어 공정을 진행함에도 상기 도 2 및 도 3과 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 이물(21)이 안착하여 남아있는 경우가 발생하기도 하며, 이와 같이, 이물(21)이 남은 상태로 제 1, 제 2 기판이 합착된 상태에서는 리워크(rework)가 불가하며, 리페어 또한 용이하지 않은 실정이다. 이를테면, 회로상의 단락이나 단선이라 하더라도 레이저를 이용한 리페어시 리페어가 실패하는 경우가 많다.
도 4는 약휘점 빛샘 유형을 나타낸 사진이다.
도 4는 사분되어 4개의 사진을 나타내고 있다. 좌측 2개의 사진은 컬러를 적용하였을 때를 나타낸 것이며, 우측 2개의 사진은 화이트 상태를 나타낸 것이며, 좌우측 각각에서 하측 사진을 확대한 사진이 상측 사진이다. 이러한 사진들은 각각 화소 영역에 남아있는 이물로 인해 해당 부위의 액정의 배향이 주변과 달라짐으로 인해 나타나는 휘점 불량을 나타낸 것이다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 패널 내부의 상하부 기판 사이에 이물이 남아있을 경우, 모드에 따라 정도는 다르지만 상기 이물에 의한 휘점 불량이 발생한다. 액정 패널의 제조 시 상하부 기판의 합착 전 각 기판의 어레이 공정시에 이물이 박막 상에 남은 경우에는 해당 박막을 다시 증착하는 리워크(rework) 공정을 진행하거나 혹은 해당 부위를 리페어하는 등으로 이물을 제거할 수 있다. 그러나, 이러한 공정을 통해서도 제거되지 못하거나 혹은 증착 후 세정 공정 혹은 공정 중에서 기판측으로 떨어진 이물을 남긴채 액정 패널의 상하부 기판이 합착된 경우에는, 종래 이로 인한 휘점 불량에 대한 해결책이 전무한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 편광판이 액 정 패널에 부착된 후에 발견된 휘점 불량(point defect)을 리페어 할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계, 상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함하는 영역에 대응되는 형성된 컬러 필터층을 포함한 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하여 액정 패널을 형성하는 단계, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 각각 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 형성하는 단계, 상기 액정 패널의 휘점 발생 영역을 검출하는 단계, 상기 휘점 발생 영역에 대응하는 상기 제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 어느 한 편광판의 부분을 절단하고 분리하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판을 노출시키는 단계, 노출된 상기 기판에 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하는 단계, 상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점을 가리는 차광층을 형성하여 리페어하는 단계 및 리페어된 상기 기판 상에 절단된 상기 편광판을 부착하는 단계를 포함하며, 상기 차광층을 상기 제 1 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료이며, 상기 차광층을 상기 제 2 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료 또는 상기 휘점 발생 영역에 대응되는 상기 컬러 필터층의 색상과 동일한 색상의 컬러 필터 패턴 물질이다.
상기 리페어 하는 단계는 상기 차광층의 형성 후 상기 마이크로 홀 내의 차광층 상에 투명 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 차광층은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작은 두께이다.
상기 블랙 매트릭스층 상에 상기 편광판의 절단 부위가 지난다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기 편광판의 절단은 레이저를 이용하여 이루어진다.
상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기기를 이용하여 절단된 상기 편광판 하측의 기판을 소정 두께 제거하여 형성한다.
상기 차광층을 상기 마이크로 홀에 형성하는 단계는 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관이 긴 노즐(nozzle)을 이용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 리페어 방법을 나타낸 공정 사시도이다.
본 발명의 리페어 방법이 적용되는 액정 표시 장치는 다음과 같이 이루어진다.
도 5a와 같이, 본 발명의 리페어 방법이 적용되는 액정 표시 장치는 서로 대향되어 각각 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이가 형성된 제 1 기판(100) 과 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 및 상기 제 2 기판(200) 사이에 충진된 액정층(160) 및 상기 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200) 배면에 각각 형성된 제 1 편광판(110) 및 제 2 편광판(120)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 편광판(110, 120)을 제외한 구성물을 액정 패널(300)이라 한다.
이 때, 상기 액정 패널(300) 내부에 이물(115)이 남아있을 경우, 특히 상기 이물이 잔존하는 영역이 화소 영역일 때, 해당 이물(115) 발생 부위가 블랙(black) 상태에서 휘점으로 관찰되는 불량이 발생한다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서 이루어지는 리페어(repair) 공정은 이러한 이물(115)을 상기 액정 패널(300)에 상기 제 1, 제 2 편광판(110, 120)을 부착한 후에 발견하였을 때, 이를 리페어할 수 있는 이점이 있다.
도 5b와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서 이루어지는 리페어 공정은, 이물(115)을 포함하는 부위와 대응되는 제 2 편광판(120)의 부분에 레이저를 조사하여 상기 제 2 편광판(120)의 소정 크기를 절단하여 상기 제 2 기판(200)으로부터 분리한다. 이 경우, 상기 제 2 편광판(120)의 절단 부위(140)는, 분리된 제 2 편광판의 경계선인 것으로, 상기 제 2 기판(200) 상의 내측에 형성된 블랙 매트릭스층(201) 상부를 지난다. 이와 같이, 상기 제 2 편광판(120)의 절단 부위(140)를 블랙 매트릭스층(201) 상에 위치시키는 이유는 차후, 상기 절단된 편광판을 리페어 공정을 진행 후 다시 기판 상부에 대응시켜 부착할 때, 절단 부위가 육안으로 관찰되지 않게 하기 위함이다.
도시된 도면은, 상기 제 2 기판(200) 상에 리페어 공정을 진행하는 예를 나 타낸 것으로, 경우에 따라, 이물 발견 후 상기 제 1 기판(100) 배면에 형성된 제 1 편광판(110)을 절단시에는 리페어를 위한 마이크로 홀은 상기 제 1 기판(100) 상에 형성될 수 있다(도 7 참조).
도 5에서 설명되지 않은 참조 번호 202는 화소 영역 상에 형성되는 컬러 필터층(202)을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 6a와 같이, 서로 대향되어 배치되며, 각각 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100, 제 1 기판)과, 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(110, 제 2 기판) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이에 충진된 액정층(130)을 포함하여 이루어진 액정 패널을 준비한다. 여기서, 상기 액정 패널 내의 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이를 이루는 구성 요소는 액정 표시 장치의 구현 모드가 TN 모드인지 혹은 IPS 모드인지 등에 따라 달라질 수 있을 것이며, 제시된 도면들에서는 TN 모드를 기준으로 설명한다.
본 발명의 액정 패널은 서로 대향된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 상에 소정 부위에 화소 영역을 정의하는 TFT 어레이층(101)과, 상기 제 2 기판(200) 상에 화소 영역을 제외한 영역에 형성된 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 화소 영역에 대응하여 소정 색상을 나타내는 컬러 필터가 형성되는 컬러 필터층(202)과, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 전면에 형성된 공통 전극(203)과, 상기 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200) 사이에 충 진된 액정층(160)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100) 및 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(200)의 내측 최상부면에는 각각 제 1 배향막(102) 및 제 2 배향막(204)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 외곽 영역에는 씰 패턴(150)이 형성되어 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이의 액정층을 지지하고 보호하여 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 합착한다.
여기서, 상기 제 1 기판(100) 상에 형성되는 TFT 어레이층(101)은 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극(미도시)을 포함한다.
이 때, 상기 컬러 필터층(202)은 적어도 화소 영역(상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부로 정의되는 영역)을 포함하도록 대응되어 형성되므로, 경우에 따라, 상기 블랙 매트릭스층(201)과 일부 오버랩되거나, 완전히 블랙 매트릭스층(201)을 오버랩하여 형성될 수 있다.
이어, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 배면에 각각 제 1 편광판(110) 및 제 2 편광판(120)을 형성한다.
이어, 상기 액정 패널(300)의 화소 전극(미도시)과 공통 전극(203)에 각각 전압 신호를 인가하여, 블랙 상태(이 경우, 상기 액정 패널은 노멀리 화이트 모드로, 전압 인가시 블랙 상태를 나타냄)의 조건을 주어, 액정 패널(300)에서 이물(115)에 의한 휘점이 발생되는 부위를 검사한다.
이 때, 휘점이 관찰되면, 휘점이 발생된 영역을 포함한 부위의 편광판, 도면 상에는 제 2 편광판(120) 상의 소정 부위에 레이저를 조사하여 소정 부위를 절단한다. 여기서, 도 6a와 같이, 레이저에 의해 제 2 편광판이 절단된 후에는 절단되어 분리된 편광판(120b)과 남아있는 편광판(120a)으로 구분되어진다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 편광판(110, 120)은 그 수직 단면 구조가 광학 기능을 갖는 광학층 상하로 투명 필름이 보호하는 구조로 이루어져 있으며, 기판과의 접착이 이루어지는 면에 접착층이 더 형성되어 있다. 따라서, 상기 레이저에 의해 편광판이 절단되어 분리될 경우에는, 상기 접착층을 경계로 하여, 분리가 이루어진다.
본 발명의 액정 표시 장치의 리페어 방법은 먼저, 도 5b와 같이, 이물(115)을 포함한 영역의 제 2 편광판(120)의 부분을 분리 부위로 정한 다음, 상기 제 2 편광판(120) 상부에 분리 부위의 경계선을 절단 부위(140)가 되도록, 레이저를 가하여, 상기 이물(115)을 포함한 영역의 제 2 편광판(120b)의 부분을 상기 제 2 기판(200) 상부로부터 분리한다. 여기서, 상기 분리된 제 2 편광판(120b)의 크기는 적어도 일 화소 영역의 크기와 같거나 큰 것으로, 일 또는 복수개의 화소 영역에 상당하는 크기일 것이다. 즉, 상기 제 2 편광판(120b)의 절단 부위(140)가 제 2 기판(200) 상에 형성된 블랙 매트릭스층(201)의 상부를 지나므로, 상기 블랙 매트릭스층(201) 사이에 영역에 정의되는 화소 영역 또는 상기 화소 영역의 정수배 이상의 크기를 가질 것이다.
도 6b와 같이, 상기 제 2 편광판(120b)이 제거되어 노출된 상기 제 2 기판(200)의 배면으로부터 상기 이물(115)을 가려줄 수 있는 정도의 크기의 수평 단면 으로 소정 깊이의 마이크로 홀(250)을 형성한다.
이러한 마이크로 홀(250)은 크기는 상기 이물(115)이 남은 소정의 화소 영역에 상응하는 크기로 형성하거나 혹은 상기 이물(115)이 발생된 부위만에 상응하여 상기 화소 영역의 일부 크기로 형성할 수 있을 것이다. 이 때, 상기 마이크로 홀(250)은 상기 제 2 편광판(120)의 절단 부위(140) 내부에 위치할 것이다.
상기 이물(115)이 발생되는 부위는 전압을 인가하여 블랙 상태의 조건을 주어 액정 패널의 휘점을 검사하는 검사 공정에서 휘점으로 관찰되는 부위로, 이하의 리페어 공정은 상기 이물(115) 발생 부위에 대해 진행된다.
상기 마이크로 홀(250)은 상기 제 2 기판(200)의 배면측으로부터 이물(115) 대응되는 부위를 마이크로 드릴(micro drill)(350)을 이용하여, 상기 이물(115)에 의해 유발되는 휘점 발생 부위를 포함할 수 있을 정도의 폭과 소정의 깊이로 뚫어 형성한다.
이와 같은 마이크로 홀(250)은 상술한 마이크로 드릴(350)을 이용하거나, 외에, 밀링 기기(milling machine)(미도시), 혹은 레이저(laser)(미도시)나 초음파 기계(ultrasonic machine)(미도시)를 이용하여 상기 제 2 기판(200)의 배면으로부터 소정 깊이 뚫어 형성할 수 있다. 이 경우, 마이크로 홀(250)의 형상은 마이크로 드릴(micro-drilling)을 이용한 경우에는, 상기 마이크로 드릴의 이동 방향이 수직 방향으로, 마이크로 드릴링(micro drilling)을 진행한 후, 마이크로 홀의 단면 형상은 원형에 가까울 것이고, 밀링 기기(milling machine)를 이용한 경우에는, 상기 밀링(milling)의 이동 방향이 상하, 좌우, 전후가 모두가 가능하여, 그 홀의 단면 형상은 임의로 지정 가능할 것이다. 그 외에 레이저나 초음파 기기를 이용한 경우에는, 조사 혹은 투사 영역 및 세기에 따라 두께 및 형상이 결정될 것이다. 상기 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)의 두께가 0.5 ~0.7mm일 경우, 상기 마이크로 홀(250)의 두께는 상기 제 2 기판(200) 두께의 반 정도 혹은 그 전후로 한다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(250) 측에서 남는 제 2 기판(200) 두께는 약 0.05mm~0.2mm가 바람직할 것이다. 이 때, 상기 마이크로 홀(250)은 상기 제 1 기판(100) 하부측에 백 라이트 유닛(미도시)이 위치할 경우, 정면 외에 측면으로 빠져나가는 광의 양을 감안하여 그 두께와 폭을 조절하여 형성한다.
도 6c와 같이, 상기 마이크로 홀(250) 내에는 상기 마이크로 홀(250) 내부로 관이 내려오는 제 1 노즐(nozzle)(미도시)을 이용하여, 상기 마이크로 홀(250) 내부에 해당 이물(115)에 의해 발생되는 휘점을 가려줄 수 있을 정도의 두께로, 상기 이물(115)이 발생된 블랙 안료를 채운다. 이 경우, 상기 블랙 안료는 액상이며, 소정의 경화 공정을 거쳐 경화시켜 차광층(251)으로 형성한다. 이 때, 경화는 상기 블랙 안료 성분의 성질에 따라 공정을 달리 진행한다. 예를 들어, 상기 블랙 안료가 광 경화성 물질일 경우에는, UV(Ultra Violet) 램프를 이용하여, 상기 블랙 안료 형성 부위를 조사하여 경화시키며, 상기 블랙 안료가 열 경화성 물질일 경우에는, 상기 블랙 안료 부위에 열을 가하여, 경화시킨다. 이러한 경화 공정은 상기 블랙 안료가 액상으로 남아있을 경우, 반전이나 이동 등에 상기 마이크로 홀(250)에 채워진 물질이 외부로 빠지거나, 이어 형성되는 투명 유기 물질과 섞여 적절한 휘점 차단 효율이 떨어짐을 방지하기 위함이다.
여기서, 상기 블랙 안료를 상기 마이크로 홀(250)에 채울 때는 상기 마이크로 홀(250)까지 내려오는 제 1 노즐을 이용하여, 상기 마이크로 홀(250)의 저부로부터 기포나 공동(cavity, 空洞)의 발생없이 상기 이물(115)에 의한 휘점이 충분히 차광될 수 있을 정도의 두께로 형성한다.
이와 같이, 상기 제 1 노즐의 관이 상기 마이크로 홀(250)의 저부 가까이 들어오게 되면, 특히, 상기 마이크로 홀(250) 내 블랙 안료가 경화된 차광층(251) 상에 투명 유기 물질이 채워질 때(도 6d 참조), 상기 투명 유기 물질층이 채워지는 상기 마이크로 홀(250) 내부의 벽면에 상기 블랙 안료가 남지 않게 되어, 상기 투명 물질층을 거쳐 측면을 투과하는 투과광이 손실없이 상부로 전달될 수 있을 것이다.
한편, 상기 마이크로 홀(250) 저부에 상기 차광층(251)의 형성은, 상기 제 1 노즐을 대체하여, 잉크젯(ink-jet) 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀(250) 내에 직접 도팅(dotting)되는 방식으로도 형성될 수 있을 것이다. 혹은 스프레이를 이용하여 상기 마이크로 홀(250) 저부에 블랙 안료를 채워 차광층(251)을 형성할 수도 있고, 혹은 스프레이 또는 노즐을 이용하여 상기 마이크로 홀(250) 입구에 블랙 안료를 분사한 후, 상기 마이크로 홀(250)을 포함한 해당 기판의 주변부를 진공캡(미도시)을 씌워 상기 마이크로 홀(250) 내에서 발생하는 기압차에 의해 상기 블랙 안료가 상기 마이크로 홀(250) 저부까지 내려오게 할 수 있다.
도 6d와 같이, 상기 마이크로 홀(250) 내에는 상기 마이크로 홀(250) 내부로 관이 들어오는 제 2 노즐(nozzle)(미도시)을 이용하여, 상기 마이크로 홀(250) 내 부의 상기 차광층(251)이 형성되지 않은 나머지 영역에 투명한 유기 물질을 채운 후 이를 경화시켜 투명 유기막(252)을 형성한다. 이 경우, 상기 투명한 유기 물질은 액상의 물질이며, 광 경화성을 갖는 물질이거나 열 경화성을 갖는 물질이다. 이 때, 상기 제 2 노즐의 관은 상기 제 1 노즐과 비교하여 상기 마이크로 홀(250)의 저부까지 들어올 필요는 없고, 상기 마이크로 홀(250) 내부에 대응되기만 하면, 상기 제 2 노즐의 관을 타고 적절히 투명한 유기 물질이 흘러 상기 마이크로 홀(250)의 내부를 채울 것이다. 이 때, 상기 투명한 유기 물질을 채울 때는 속도 및 양 등을 적절히 조절하여, 기포나 공동(cavity, 空洞)의 발생없이 투명한 유기 물질이 상기 차광층(251)을 제외한 나머지 부위를 채울 수 있도록 한다.
이어, 상기 마이크로 홀(250) 내부에, 상기 투명한 유기 물질의 분사 완료 후에는 상기 제 2 노즐의 관을 상기 마이크로 홀(250)로부터 빼낸다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 마이크로 홀(250) 내에 상기 투명한 유기 물질의 형성은 상기 제 2 노즐(180)을 대체하여, 잉크젯(ink-jet) 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀(250) 내에 직접 도팅(dotting)되는 방식으로도 형성될 수 있을 것이다.
이와 같이, 투명한 유기 물질은 상기 마이크로 홀(250) 내에 채워진 후, 경화 공정을 거쳐 투명 유기막(252)으로 형성한다. 이러한 경화 공정은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 투명한 유기 물질의 성질에 따라 열 경화 또는 광 경화를 진행한다.
이러한 상기 투명 유기막(252)의 두께는 상기 마이크로 홀(250) 내에 차광층 (251)을 어느 정도 두께로 형성한지에 따라 다르게 된다. 즉, 상기 투명 유기막(252)은 상기 마이크로 홀(250) 두께에 차광층(251)이 형성되지 않는 부위를 채우는 정도로 형성되기 때문에, 상기 마이크로 홀(250) 내에 상기 차광층(251)이 모두 채워진다면, 형성되지 않을 수도 있다.
도 6e와 같이, 차광층(251) 및 투명 유기막(252)이 차례로 형성된 상기 마이크로 홀(250) 상부에 분리된 제 2 편광판(120b)을 다시 부착한다. 이 경우, 상기 편광판의 절단 부위가 블랙 매트릭스(201) 선상을 지나므로, 다시 절단된 편광판(120b)을 다시 부착한다 하더라도 절단 및 부착 부위는 육안으로 관찰되지 않는다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 2 기판에서 이루어지는 리페어 공정을 설명하였다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 리페어 공정이 하부 기판인 제 1 기판(100) 및 제 1 편광판(210)에 이루어지는 공정을 나타낸다. 이 점을 제외하고는 다른 점에 있어서는 도 5a 내지 도 6e를 근거로 하여 설명한 액정 표시 장치의 리페어 방법과 동일하다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 이물(115)이 발생한 영역에 대응되어, 상기 이물(115)을 포함한 제 1 편광판(210)의 소정 부위(210b)를 절단한 후, 노출된 제 1 기판(100)이 배면에 마이크로 홀(250)을 형성하여 리페어를 진행한다. 이 경우, 리페어는 상기 액정 패널을 반전시켜, 제 1 기 판(100)이 상측에 위치한 상태에서 진행되며, 상기 마이크로 홀(250)의 저면에는 블랙 안료 성분의 차광층(251)이 형성되고, 그 상부에는 투명 유기막(252)이 형성된다.
여기서 설명되지 않은 부호 210a는, 절단되지 않고 남아있는 제 1 편광판을 의미한다.
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치의 리페어 방법이 적용되는 영역을 나타낸 평면도이다.
도 8과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 리페어가 이루어지는 부위를 제 2 기판(200) 상의 영역에서 살펴보면, 소정의 이물이 컬러 필터층(202)이 형성되는 화소 영역에 발생하였을 때, 상기 이물이 발생된 소정의 화소 영역을 포함하는 블랙 매트릭스층(201) 상에서 레이저를 이용한 편광판의 절단이 이루어져, 레이저 조사 후에도 이는 육안으로 관찰이 불가능하여, 리페어를 시감 저하없이 진행할 수 있게 한다.
한편, 상기 마이크로 홀(250) 내부는, 상기 차광층(251)을 대체하여, 상기 이물(115)이 발생된 부위의 해당 화소 영역에 형성되는 컬러 필터층(202)의 색상과 동일한 색상의 컬러 필터 패턴층을 형성할 수도 있다. 이 경우, 낮은 그레이(블랙 상태)를 구현하는 경우, 상기 이물(115) 대응 부위가 상기 컬러 필터 패턴층의 두께에 의해 하부로부터 투과되는 광이 차단되어 어둡게 보이며, 높은 그레이(화이트 상태)를 구현하는 경우에는 해당 화소 영역의 컬러 필터층의 색상으로 관찰되어, 단순히 이물(115) 대응 부위를 블랙 안료로 대응시켜 리페어하는 방법에 비해, 이 물 부위의 시감 인지가 적게 될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(250) 내부에 블랙 안료로만 채운다면, 블랙 상태에서 이물 부위의 휘점의 차단은 이루어질 수 있겠지만, 화이트 상태에서는 상기 마이크로 홀(250) 부위가 그 내부의 블랙 안료로 인해 검은 점으로 관찰될 수 있을 것으로, 컬러 필터 패턴층을 포함한 본 발명의 액정 표시 장치는 이에 대비 현저한 시감 향상을 얻는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치와 같이, 이물이 발생한 해당 화소의 컬러 필터층의 색상으로 마이크로 홀 저부를 채우게 되면, 해당 화소 영역은 블랙 상태에서는 광을 정상적으로 차단하게 되며, 화이트 상태에서는 정상 구동과 유사한 효과를 얻을 수 있어, 이물로 인한 휘점 불량을 해소할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 TN(Twisted Nematic) 모드 뿐만이 아니라, IPS(In-Plane Switching) 모드에도 적용 가능할 것이다. 이 경우에는, 상기 제 1 기판(100) 상의 TFT 어레이층의 화소 영역에 공통 전극과 화소 전극이 서로 교번하여 형성되고, 상기 제 2 기판(200) 상에 공통 전극(203)을 대체하여 오버코트층이 형성될 것이다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 액정 패널에 편광판을 부착한 후에 발견되는 휘점 불량을 리페어할 수 있는 것으로, 모듈 상태에서 휘점 불량의 리페어가 가능하여, 액정 표시 장치 생산의 수율을 향상시킬 수 있게 한다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
액정 표시 장치의 리페어를 진행함에 있어서, 액정 패널 상에 편광판이 부착한 후에 이물로 인한 휘점이 발견되더라도 이를 리페어가 가능하게 한 것으로, 이물 발생 부위 상측의 편광판을 레이저를 이용하여 소정 부분 절단한 후, 상기 절단된 편광판 하측의 기판에 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀 내에 차광층을 형성하여 휘점을 방지하여 리페어가 이루어진다.
이러한 리페어 이후, 상기 마이크로 홀 상부에 절단된 편광판을 다시 부착하는 것으로, 상기 리페어시의 레이저 절단 부위가 블랙 매트릭스층 상부에 한하도록 하여, 리페어시의 편광판의 절단이 발생하더라도 다시 부착 후에는 육안 상으로는 인지할 수 없는 정도로 하여, 표시의 손상없이 리페어할 수 있다.
따라서, 휘점 불량을 개선하여 제품의 특성을 향상시켜 수율을 개선할 수 있다.

Claims (12)

  1. 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함하는 영역에 대응되는 형성된 컬러 필터층을 포함한 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하여 액정 패널을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 각각 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 형성하는 단계;
    상기 액정 패널의 휘점 발생 영역을 검출하는 단계;
    상기 휘점 발생 영역에 대응하는 상기 제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 어느 한 편광판의 부분을 절단하고 분리하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판을 노출시키는 단계;
    노출된 상기 기판에 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하는 단계;
    상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점을 가리는 차광층을 형성하여 리페어하는 단계; 및
    리페어된 상기 기판 상에 절단된 상기 편광판을 부착하는 단계를 포함하며,
    상기 차광층을 상기 제 1 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료이며, 상기 차광층을 상기 제 2 기판에 형성하는 경우, 상기 차광층은 블랙 안료 또는 상기 휘점 발생 영역에 대응되는 상기 컬러 필터층의 색상과 동일한 색상의 컬러 필터 패턴 물질인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리페어 하는 단계는 상기 차광층의 형성 후 상기 마이크로 홀 내의 차광층 상에 투명 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작은 두께인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스층 상에 상기 편광판의 절단 부위가 지나는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 편광판의 절단은 레이저를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기기를 이용하여 절단된 상기 편광판 하측의 기판을 소정 두께 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층을 상기 마이크로 홀에 형성하는 단계는 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관이 긴 노즐(nozzle)을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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