JP2010015123A

JP2010015123A - 基板欠陥の修理方法

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Publication number: JP2010015123A
Application number: JP2008311288A
Authority: JP
Inventors: Dae-Jeong Kim; テ−ジョン・キム
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: CN101620324A; GB2461587A8; CN101620324B; JP4963699B2; GB0822842D0; DE102008061161A1; GB2461587A; US20100003424A1; GB2461587B; KR101280828B1; KR20100003848A

Abstract

【課題】基板の欠陥部位に復元剤を注入することを含む、基板欠陥の修理方法を提供する。
【解決手段】欠陥のある基板１１２上に、前記欠陥を覆うように復元剤１４０を注入する段階と、前記復元剤１４０を硬化させる段階と、前記硬化された復元剤１４０と前記基板１１２とが平坦になるように前記硬化された復元剤１４０を研磨する段階とを含むことを特徴とする基板欠陥の修理方法の提供。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板欠陥の修理方法に係り、より具体的には、基板の欠陥部位に復元剤を注入して基板欠陥を修理する方法に関する。

一般的に使用される表示装置の一つであるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）は、ＴＶを含めて計測機器、情報端末機器などのモニターに主に利用されているが、ＣＲＴ自体の重さと大きさから電子製品の小型化、軽量化などに積極的に対応できなかった。

このようなＣＲＴの問題を解決するために、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＰＤＰ（plasma display panel）、ＥＬＤ（electro luminescent display）、ＶＦＤ（vacuum fluorescent display）のような多様な平板表示装置が提案及び活用されている。大部分の平板表示装置は、透明なガラス基板を使用して製作する。

平板表示装置のうちの液晶表示装置は、小型化、軽量化、薄形化、低電力駆動の長所から、現在、最も幅広く使用されている。特に、薄膜トランジスタを利用した液晶表示装置は、表示画面の高画質化、大型化及びカラー化などを実現して、最近は、ノート型パソコン及びモニターは勿論、様々な分野で多様に使用されている。

液晶表示装置は、液晶表示パネル及びバックライトユニットで構成される。液晶表示パネルは、アレイ基板と液晶層を介して合着されるカラーフィルター基板とで構成される。アレイ基板とカラーフィルター基板とには、透明なガラス基板を使用する。

一般的にアレイ基板においては、多数のゲート配線及び多数のデータ配線が交差する画素領域が画定されて、各々の交差領域に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、各々の画素領域の画素電極に連結される。一般的にカラーフィルター基板においては、各々の画素領域に対応する赤色、緑色、青色のカラーフィルターと、各々のカラーフィルターの境界領域にブラックマトリックスと、カラーフィルター及びブラックマトリックス上に共通電極とが形成される。

液晶表示パネルの一側には、駆動信号を供給する駆動回路が実装された液晶表示パネルの駆動部が電気的に連結されており、液晶表示パネルの多数のゲート配線及び多数のデータ配線に信号を供給して液晶表示パネルを駆動させる。液晶表示パネルの共通電極に電圧が印加された状態で液晶表示パネルの画素電極に印加されるデータ信号の電圧を制御すると、液晶表示パネルの液晶層の液晶分子は、該共通電極と該画素電極との間の電界によって回転し、画素領域別に光を透過させたり、遮断させたりして画像を表示する。

前述したような液晶表示パネルの製作過程において、アレイ基板及びカラーフィルター基板の表面でスクラッチ及び陥没部位のような欠陥が発生してしまった場合は、このような欠陥は、これら基板全体を研磨して修理してきた。欠陥部位が深過ぎて修理できない場合は、これら基板全体を廃棄した。

以下、基板欠陥に対する従来技術の修理方法を説明する。

図１Ａ及び図１Ｂは、欠陥のある液晶表示パネルの断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示したように、液晶表示パネル１０においては、アレイ基板１２が液晶層１６を介してカラーフィルター基板１４と合着されている。この時、例えば、液晶表示パネル１０のケース（図示せず）を組立てる過程において、アレイ基板１２またはカラーフィルター基板１４の表面で、ケースの部品などによってスクラッチまたは陥没部位のような欠陥部位１８が発生する。このような欠陥部位１８は、液晶表示パネル１０の駆動時、画像（イメージ）不良を発生させるので、必ず除去される。

図１Ａに示したように、欠陥部位１８がアレイ基板１２に発生して、第１深さｂの欠陥部位１８がアレイ基板１２に形成されている。研磨手段（図示せず）を使用して、点線２０で表示されている欠陥部位１８の深さでアレイ基板１２を研磨して欠陥部位１８を修理する。すなわち、欠陥部位１８の第１深さｂの厚さ程度の全面のアレイ基板１２を研磨する。研磨段階によって、アレイ基板１２は、第１厚さａを有することとなる。

このように、アレイ基板１２の透明ガラス基板は、アレイ基板１２が第１厚さａになるように研磨するので、研磨時間が増加する問題がある。また、研磨のための別途の装備を必要とする。

一方、図１Ｂに示したように、欠陥部位１８が第１深さ（図１Ａのｂ）よりさらに大きくなると、他の問題が発生する。すなわち、欠陥部位１８のある透明ガラス基板を修理するために、透明ガラス基板は、第２厚さｃになるように研磨される。ところが、この場合、アレイ基板１２が薄くなり、液晶表示パネル１０のスペックが不満足となり、液晶表示パネル１０が廃棄される。欠陥部位１８の深さが深過ぎて研磨できない場合もあって、この場合も、液晶表示パネル１０が廃棄される。欠陥部位１８だけによって、液晶表示パネル１０を廃棄するので、生産効率が低下する。

前述したような従来技術で基板の欠陥部位を修理すると、欠陥部位を除いた基板の他の領域も同時に研磨するので、多くの時間を必要として、基板の厚さが薄くなる問題がある。また、基板の研磨のために別途の装備を必要とする。
さらに、基板の厚さが著しく薄いと、液晶表示パネルとして使用できないので、液晶表示パネルを廃棄することとなる。ところが、液晶表示パネルは、アレイ基板とカラーフィルター基板とを合着して大部分の段階を完了した状態であるので、廃棄すると、生産費用の損失が増加する原因となる。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するために、基板の欠陥部位に復元剤を注入して欠陥部位を修理する基板欠陥の修理方法を提供する。

また、本発明は、液晶表示パネルの上部基板または下部基板で発生した欠陥部位に復元剤を注入して硬化させた後、研磨によって欠陥部位を修理する基板欠陥の修理方法を提供する。

本発明は、前述したような目的を達成するために、欠陥のある基板上に、前記欠陥を覆うように復元剤を注入する段階と、前記復元剤を硬化させる段階と、前記硬化された復元剤と前記基板とが平坦になるように前記硬化された復元剤を研磨する段階とを含むことを特徴とする基板欠陥の修理方法を提供する。

ここで、前記復元剤の注入段階と前記復元剤の硬化段階との間に、前記復元剤上にフィルムを付着させる段階と、前記復元剤の硬化段階と前記硬化された復元剤の研磨段階との間に、前記フィルムを脱着する段階とを含んでよい。

前記フィルムは、透明なセロハンフィルムであってよい。

前記復元剤を硬化させる段階は、前記復元剤上に紫外線ＵＶを照射する段階を含んでよい。前記紫外線は、３ｍＷ/ｃｍ²の照度でよく、３分間ないし５分間照射されてよい。

前記復元剤は、熱によって硬化されてよく、前記硬化された復元剤は、研磨手段によって研磨されてよく、前記研磨手段の硬度は、前記基板の硬度より小さくてよく、前記硬化された復元剤の硬度より大きくてよい。

前記研磨手段は、剃刀であってよく、また、前記研磨手段は、回転可能な本体と、前記本体に結合される研磨布とで構成されてよい。

前記硬化された復元剤の研磨段階以後、前記基板を洗浄する段階をさらに含んでよい。

前記基板は、イソプロピルアルコールによって洗浄されてよい。

前記復元剤は、２−ヒドロキシルエチルメチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、光開始剤、及びアクリル酸で構成されてよく、前記２−ヒドロキシルエチルメチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、光開始剤及びアクリル酸は、各々７０-８０重量％、１０-２０重量％、０.１-５重量％、０.１-３重量％及び０.１-３重量％で構成されてよい。

前記基板が１０インチモデル基板より小さい場合、前記欠陥の深さは、０.１ｍｍ以上であってよく、前記基板が１０インチモデル基板である場合、前記欠陥の深さは、０.２ｍｍ以上であってよく、前記基板が１０インチモデル基板より大きい場合、前記欠陥の深さは、０.２ｍｍ以上であってよい。

以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。

本発明の基板欠陥の修理方法は、液晶表示パネルにおいて、上部基板及び下部基板で使用されるガラス基板の欠陥部位を深さまたは大きさに関わらず、ガラス復元剤の注入及び硬化後に硬化されたガラス復元剤を研磨して、欠陥部位を修理することにより、生産性を容易に改善する。

また、欠陥部位を特定して、欠陥部位を除いたガラス基板の他の領域に影響を与えずに修理することによって、ガラス基板の厚さに変化なく、欠陥部位を容易に修理する。本発明は、基板を研磨によって修理するのではなく、復元剤の注入によって修理するために、欠陥部位の深さが著しく深くても修理できる。

欠陥部位が液晶表示パネルの角に発生する場合にも、復元剤の注入、硬化及び研磨によって角を復元して、廃棄される液晶表示パネルを最少化する。

図２Ａないし図２Ｆは、本発明の実施例による基板欠陥の修理方法の工程断面図であって、図３Ａないし図３Ｃは、本発明の実施例による基板欠陥の斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、本発明の実施例による基板欠陥の修理前及び修理後の写真であって、図５は、本発明の実施例による復元剤の研磨の工程断面図である。

図３Ａないし図３Ｃに示したように、液晶表示パネル１１０は、アレイ基板１１２、カラーフィルター基板１１４及びその間に介される液晶層１１６で構成される。液晶表示パネル１１０の製作過程でアレイ基板１１２の表面に基板欠陥が発生する。一方、基板欠陥は、カラーフィルター基板１１４の表面にも発生する。

図４Ａは、液晶表示パネル１１０の角で角欠陥１１８ａが発生する場合の図であり、図４Ｂは、液晶表示パネル１１０の上部の表面で液晶表示パネル１１０を組立てるために使用するケース部品（図示せず）によって突かれて発生する陥没欠陥１１８ｂの図であり、図４Ｃは、ケース部品などによって引っかかれて発生するスクラッチ欠陥１１８ｃの図である。

一般的に、角欠陥１１８ａ及び陥没欠陥１１８ｂの直径は、０.２ｍｍないし１ｃｍ程度であって、スクラッチ欠陥１１８ｃの幅は、０.２ｍｍ程度、長さは、１０ｃｍ程度である。液晶表示パネル１１０で発生する角欠陥１１８ａ、陥没欠陥１１８ｂ及びスクラッチ欠陥１１８ｃは、液晶表示パネルの面積全体に比べて大きくはないが、画像（イメージ）具現の時に不良画像（イメージ）が発生するので、必ず修理するか、あるいは、修理できない場合は、液晶表示パネルを廃棄する。
液晶表示パネル１１０は、アレイ基板１１２及びカラーフィルター基板１１４が合着され、完成品の水準の段階であって、この段階で廃棄すると、生産費用の損失が大きい。従って、欠陥部位１１８をできるだけ修理して、完成品として出荷させる。

液晶表示パネル１１０の大きさ及び欠陥部位１１８の深さによって、修理の対象（欠陥）を判別する。１０インチ未満の基板（小型基板）を使用する液晶表示パネル１１０の場合は、欠陥部位１１８の深さ０.１ｍｍを基準に、修理の要否を判別する。欠陥部位１１８の深さが０.１ｍｍ未満の場合は、修理せず、欠陥部位１１８の深さが０.１ｍｍ以上の場合は、欠陥部位１１８を修理する。そして、１０インチ以上の大型基板を使用する液晶表示パネル１１０は、欠陥部位１１８の深さに対して０.２ｍｍを基準に修理の対象の可否を判別する。欠陥部位１１８の深さが０.２ｍｍ未満の場合は、修理せず、欠陥部位１１８の深さが０.２ｍｍ以上の場合は、欠陥部位１１８を修理する。

液晶表示パネル１１０のアレイ基板１１２またはカラーフィルター基板１１４で発生した欠陥部位１１８を修理する方法は、便宜上、アレイ基板１１２で欠陥部位１１８が発生したと仮定して説明する。

図２Ａに示したように、欠陥部位１１８が発生した液晶表示パネル１１０を備えて、欠陥部位１１８の異物及びアレイ基板１１２の異物などを除去する洗浄段階を経る。前述したように、液晶表示パネル１１０は、アレイ基板である第１基板１１２、カラーフィルター基板である第２基板１１４及びその間に介された液晶層１１６で構成される。
図２Ｂに示したように、注入手段１２０を使用して、ガラス復元剤１２２を欠陥部位１１８に注入する。ガラス復元剤１２２は、欠陥部位１１８と隣接したアレイ基板１１２の他の領域まで充分に供給する。ガラス復元剤１２２には、透明で、流動性が良く、紫外線によって速く硬化されるアクリル樹脂を含む物質を利用する。表１は、ガラス復元剤１２２の成分及び比率である。

本発明では、ガラス復元剤１２２としてリキッドレジンインターナショナル社（Liquid Resin International，Ltd.）で商業的に販売しているウインドシールドリペアキット（windshield repair KIT）またはポメックテックスサ（Permatex.Inc）で商業的に販売しているブルズアイウインドシールドリペアキット（Bullseye windshiled repair KIT）を使用する。
欠陥部位１１８を修理するために使用されるガラス復元剤１２２は、アレイ基板１１２及びカラーフィルター基板１１４とは異なる物質である。

図２Ｃに示したように、ガラス復元剤１２２が注入された欠陥部位１１８及び欠陥部位１１８の周辺の第１基板１１２上に透明フィルム１２４を付着させる。透明フィルム１２４は、復元剤１２２と接触して、欠陥部位１１８に対応する。透明フィルム１２４は、ガラス復元剤１２２が欠陥部位１１８の内部へと完全に浸透するように外部から圧力を印加する時、緩衝膜（フィルム）として機能する。また、ガラス復元剤１２２が硬化される前に、ガラス復元剤１２２に含まれている成分が揮発することを防ぐため、ガラス復元剤１２２が大気に露出しないように遮断する機能をする。透明フィルム１２４としてセロハンフィルムを使用する。また、透明フィルム１２４の大きさは、欠陥部位１１８より大きくして、ガラス復元剤１２２が分布した第１基板１１２の他の領域までカバーする大きさである。すなわち、透明フィルム１２４は、ガラス復元剤１２２が分布した領域より大きい。

図２Ｄに示したように、硬化手段として紫外線ランプ１２６を利用して、透明フィルム１２４の上部に紫外線を照射して、ガラス復元剤１２２を硬化させて、硬化された復元剤１４０を形成させる。紫外線ランプ１２６は、３ｍＷ／ｃｍ²の照度を使用して、３分ないし５分程度照射して、ガラス復元剤１２２を硬化させる。＜＜光量＝照度×時間＞＞であるので、照度と時間とを光量に換算すると、ガラス復元剤１２２を硬化させる最小の光量は、５４０ｍｊである。紫外線ランプ１２６は、液晶表示パネル１１０の内部の液晶層１１６に影響を与えない範囲内で使用する。仮に、透明フィルム１２４の代わりに不透明フィルムを使用すると、紫外線が透過しなくなって、ガラス復元剤１２２が硬化されない。この場合、硬化手段として紫外線ランプ１２６の代りに加熱を選択する。

図２Ｅに示したように、透明フィルム（図２Ｄの１２４）を除去して、硬化された復元剤１４０を研磨する。研磨によって、欠陥部位１１８の硬化された復元剤１４０は、液晶表示パネル１１０と同一な平面を有する。すなわち、図２Ｆに示したように、硬化された復元剤１４０と第１基板１１２とは、平坦になる。ガラス復元剤１２２が硬化されても液晶表示パネル１１０のガラス基板より低い（小さい）硬度であるために、研磨手段（図示せず）の硬度がガラス基板より低くて（小さくて）硬化された復元剤１４０より高い（大きい）と、ガラス基板の損傷なしに研磨できる。そして、研磨手段として剃刀（図示せず）が利用される。

研磨手段として剃刀を利用する場合、作業者が欠陥部位１１８から硬化された復元剤１４０を掻き出して第１基板１１２と欠陥部位１１８とを同一な平面にする。剃刀の硬度は、第１基板１１２及び第２基板１１４より小さくて、硬化された復元剤１４０よりは大きい。
図５に示したように、研磨手段１３０は、回転する本体１３２と本体１３２の下面に付着する研磨布１３４とで構成される。

硬化された復元剤１４０と接触する研磨布１３４には、硬化された復元剤１４０を物理的及び化学的に研磨できる懸濁液（スラリー、図示せず）を塗る。懸濁液は、ガラス基板には影響を与えず、硬化された復元剤１４０を物理的及び化学的に研磨できる成分で構成される。研磨手段たる研磨機１３０を回転させながら、第１基板１１２に近接させて、第１基板１１２上に突出している硬化された復元剤１４０を研磨する。そして、図２Ｆに示したように、研磨が完了した後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を使用して、復元部位１２８を洗浄することによって、修理を完了する。

図３Ｂ及び図３Ｃに示したように、陥没欠陥１１８ｂ及びスクラッチ欠陥１１８ｃは、第１基板１１２の上面の平面で発生したので、ガラス復元剤１２２の注入、硬化及び研磨によって容易に修理できるが、図３Ａのような角欠陥１１８ａの場合は、第１基板１１２の上面と側面とを研磨する。

角欠陥１１８ａを修理する方法は、角欠陥１１８ａにガラス復元剤１２２を注入して、透明フィルム１２４を付着させる。透明フィルム１２４を付着させる時、角欠陥１１８ａでガラス復元剤１２２が第１基板１１２の上面と垂直な側面になるように適当に調節する。そして、ガラス復元剤１２２を硬化させて硬化された復元剤１４０を形成させ、透明フィルム１２４を除去した後、角欠陥１１８ａの上面と側面とで第１基板１１２と同一な平面を維持するように硬化された復元剤１４０を研磨する。

図４Ａ及び図４Ｂは、液晶表示パネルの基板欠陥の修理前と修理後とを偏光顕微鏡によって観察した写真である。図４Ｂは、本発明によって基板の欠陥部位が修理された液晶表示パネルで、欠陥の形態が殆ど観察されないが、図４Ａは、欠陥の形態が明らかに観察されて、液晶表示パネルを駆動させると、画像（イメージ）不良が示される。

前述したように、液晶表示パネルの基板欠陥を修理する方法を提示しているが、単一基板での欠陥をこのような方法で修理することができる。

従来技術による欠陥のある液晶表示パネルの断面図である。従来技術による欠陥のある液晶表示パネルの断面図である。本発明の実施例による基板欠陥の修理方法の工程断面図である。図２Ａに続く修理方法を示す工程断面図である。図２Ｂに続く修理方法を示す工程断面図である。図２Ｃに続く修理方法を示す工程断面図である。図２Ｄに続く修理方法を示す工程断面図である。図２Ｅに続く修理方法を示す工程断面図である。本発明の実施例による基板欠陥の斜視図である。本発明の実施例による基板欠陥の斜視図である。本発明の実施例による基板欠陥の斜視図である。本発明の実施例による基板欠陥の修理前の写真である。本発明の実施例による基板欠陥の修理後の写真である。本発明の実施例による復元剤の研磨の工程断面図である。

符号の説明

１０，１１０：液晶表示パネル。
１２，１１２：アレイ基板。
１４，１１４：カラーフィルター基板。
１６，１１６：液晶層。
１８，１１８：欠陥部位。
２０：欠陥部位１８の深さ。
１２０：注入手段。
１２２：ガラス復元剤。
１２４：透明フィルム。
１２６：紫外線ランプ。
１２８：復元部位。
１３０：研磨手段。
１３２：本体。
１３４：研磨布。
１４０：復元剤。

Claims

欠陥のある基板上に、前記欠陥を覆うように復元剤を注入する段階と、
前記復元剤を硬化させる段階と、
前記硬化された復元剤と前記基板とが平坦になるように前記硬化された復元剤を研磨する段階と
を含むことを特徴とする基板欠陥の修理方法。
前記復元剤の注入段階と前記復元剤の硬化段階との間に、前記復元剤上にフィルムを付着させる段階と、前記復元剤の硬化段階と前記硬化された復元剤の研磨段階との間に、前記フィルムを脱着する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記フィルムは、透明なセロハンフィルムであることを特徴とする請求項２に記載の基板欠陥の修理方法。
前記復元剤を硬化させる段階は、前記復元剤上に紫外線を照射する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の基板欠陥の修理方法。
前記紫外線は、３ｍＷ/ｃｍ²の照度で、３分ないし５分間照射されることを特徴とする請求項４に記載の基板欠陥の修理方法。
前記復元剤は、熱によって硬化されることを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記硬化された復元剤は、研磨手段によって研磨されて、前記研磨手段の硬度は、前記基板の硬度より小さく、前記硬化された復元剤の硬度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記研磨手段は、剃刀であることを特徴とする請求項７に記載の基板欠陥の修理方法。
前記研磨手段は、回転可能な本体と、前記本体に結合される研磨布とで構成されることを特徴とする請求項７に記載の基板欠陥の修理方法。
前記硬化された復元剤の研磨段階以後、前記基板を洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記基板は、イソプロピルアルコールによって洗浄されることを特徴とする請求項１０に記載の基板欠陥の修理方法。
前記復元剤は、２−ヒドロキシルエチルメチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、光開始剤、及びアクリル酸で構成されることを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記２−ヒドロキシルエチルメチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、光開始剤及びアクリル酸は、各々７０〜８０重量％、１０〜２０重量％、０.１〜５重量％、０.１〜３重量％及び０.１〜３重量％であることを特徴とする請求項１２に記載の基板欠陥の修理方法。
前記基板が１０インチモデル基板より小さい場合、前記欠陥の深さは、０.１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。
前記基板が１０インチモデル基板である場合、もしくは、前記基板が１０インチモデル基板より大きい場合、前記欠陥の深さは、０.２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板欠陥の修理方法。