KR100652057B1

KR100652057B1 - 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법

Info

Publication number: KR100652057B1
Application number: KR1020040022961A
Authority: KR
Inventors: 이선아
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2006-12-01
Also published as: US7180566B2; CN1677205A; US7808600B2; KR20050097727A; US20080094563A1; CN100465741C; US20050219454A1

Abstract

본 발명은 패널의 비표시 영역에 씰 패턴을 이중으로 형성하여, 씰 패턴 사이의 영역에 잉여의 액정을 채워 중력 불량을 개선한 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법에 관한 것으로, 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 서로 이격되어 그 사이에 버퍼 스페이스를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴 및 상기 제 1 씰 패턴 하부에 형성되며, 레이저 조사되어 상기 버퍼 스페이스로의 경로가 되는 금속 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

중력 불량, 중력 불량 리페어, 잉여 액정, 버퍼 스페이스(buffer space), 제 1 씰 패턴, 제 2 씰 패턴, 금속 패턴, 구분자(divider)

Description

액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법{Liquid Crystal Display Device and method of Repairing with Using the same}

도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도

도 2는 액정 주입형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도

도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도

도 4는 중력 불량 현상을 나타낸 사진

도 5는 도 4의 I~I' 선상의 구조 단면도

도 6은 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널을 나타낸 평면도

도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 9는 도 8의 금속 패턴을 포함한 하부 기판을 나타낸 평면도

도 10은 도 8 및 도 9의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법을 나타낸 평면도

도 13은 도 12의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 이의 리페어 방법 을 나타낸 평면도

도 15는 도 14의 금속 패턴을 포함한 하부 기판을 나타낸 평면도

도 16은 도 14의 V~V' 선상의 구조 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

100 : 액정 패널 110 : 하부 기판

115 : 제 1 씰 패턴 117 : 제 2 씰 패턴

120 : 상부 기판 125 : 금속 패턴

126 : 절연막 127 : 구분자(divider)

130, 131 : 버퍼 스페이스 140 : 블랙 매트릭스층

134, 134a, 134b, 134c : 구분자 금속 패턴

135, 135a, 135b, 135c : 액정 유입구

145a, 145b, 145c : 액정 경로

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 패널의 비표시 영역에 씰 패턴을 이중으로 형성하여, 씰 패턴 사이의 영역에 잉여의 액정을 채워 중력 불량을 개선한 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 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 장점으로 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 장치와, 액정 표시 장치의 셀 갭(cell gap)을 유지하는 스페이서에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

일반적인 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 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 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 칼라 필터층(8)이 형성되고, 상기 칼라 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 사이에 형성된 액정층(3)이 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(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.

상기 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 배향 되도록 한 것이다.

이하, 종래의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.

먼저, 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 액정 주입 방식의 액정 표시 장치의 제조방법의 흐름도이다.

액정 표시 장치는 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으로 구분된다.

어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 기판에 게이트 라인 및 데이터 라인과, 화소 전극과, 박막트랜지스터를 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 제 2 기판에 블랙매트릭스층과 칼라 필터층과 공통 전극 등을 구비한 칼라 필터 어레이를 형성하는 공정이다.

이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널을 다수개 설계하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 칼라 필터 어레이를 형성한다.

이와 같이 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과 칼라 필터 어레이가 형성된 칼라 필터 기판은 셀 공정 라인으로 이동된다.

이어, 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)(S10)을 각각 진행한 다.

여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.

이어, 상기 TFT 기판 및 칼라 필터 기판을 각각 세정(S20)한다.

그리고, 상기 TFT 기판 또는 칼라 필터 기판 상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(Ball spacer)를 산포(S30)하고, 상기 각 액정 패널 영역의 외곽부에 두 기판을 합착하기 위한 씰 패턴(seal pattern)을 형성한다(S40). 이 때, 씰 패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 패턴을 갖도록 형성된다.

여기서, 볼 스페이서는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 것이다.

상기 씰 패턴이 대향되도록 TFT 기판과 칼라 필터 기판을 마주보도록 하여 두 기판을 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S50).

그 후, 상기 합착 및 경화된 TFT 기판 및 칼라 필터 기판을 각 단위 액정 패널 영역 별로 절단하고 가공하여(S60)하여 일정 사이즈의 단위 액정 패널을 제작한다.

이후, 각각의 단위 액정 패널의 액정 주입구를 통해 액정을 주입하고, 주입 완료 후 상기 액정 주입구를 봉지(S70)하여 액정층을 형성한다. 그리고, 각 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S80)를 진행함으로써 액정 표시 장치를 제작하게 된다.

여기서, 상기 액정주입공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.

그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.

이러한 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.

둘째, 대면적의 액정 표시 장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.

따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치 의 제조 방법이 개발되었다.

도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.

즉, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.

따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.

그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(컬럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.

즉, 도 3과 같이, 어레이 공정에서, 칼라 필터 기판에 블랙매트릭스층 및 칼라 필터층 및 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극 위에 감광성 수지를 형성하고 선택적으로 제거하여 상기 블랙 매트릭스층상에 컬럼 스페이서를 형성한다. 또한, 상기 컬럼 스페이서 형성은 포토 공정 또는 잉크젯(ink-jet) 공정에 의해 형성할 수 있다.

그리고, 상기 컬럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 칼라 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.

이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영 역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 씰 패턴을 형성한다(S103).

이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 씰 패턴도 형성하여도 된다.

그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S105).

이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).

그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.

이러한 액정 적하 방식의 제조 방법에 있어서는, 칼라 필터 기판 상에 컬럼 스페이서를 형성하고, TFT 기판에 액정을 적하하여 두 기판을 합착하여 패널을 형성한다.

이 때, 상기 컬럼 스페이서는 칼라 필터 기판에 고정시켜 형성하고, TFT 기판에 접촉된다. 그리고 상기 TFT 기판의 접촉되는 부위는 게이트 라인 또는 데이터 라인의 어느 하나의 단일 배선에 대응하여, 칼라 필터 기판 상에서 일정한 높이를 주어 형성한다.

한편, 대면적의 액정 표시 장치 제조시 공정 시간 단축 등의 이점으로 액정 적하 방식으로 제조하는데, 액정의 적하량은 패널에서 발생할 수 있는 불량 정도를 좌우하는 큰 요인이다.

특히, 액정의 적하량이 패널 내에 과잉으로 충진되었을 때 나타나는 중력 불량은, 합착 후 폐기의 원인이 되어 리페어가 요구되었으나, 지금까지 별다른 해결책이 없이 방치된 문제점이었다.

이하, 중력 불량을 도면을 통해 상세히 설명한다.

도 4는 중력 불량 현상을 나타낸 사진이며, 도 5는 도 4의 I~I' 선상의 구조 단면도이다.

도 4와 같이, 중력 불량 현상은 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리에서 관찰된다.

이러한 중력 불량은 액정 패널을 세웠을 때 지면에 가까운 쪽이 중력이 크게 작용하여 액정이 몰리고, 모여든 액정이 고온으로 올라갈수록 팽창되는 성질에 의해, 상기 지면에 가까운 패널의 가장 자리 부위가 불룩하게 팽창하는 현상을 말한다.

한편, 이러한 중력 불량은 고온에서 관찰되는 것으로, 상온에서는 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리에서 액정이 몰린다하더라도 상하부 기판 사이에 공간이 상하부 기판 사이에 위치한 컬럼 스페이서의 높이만큼 이격되어 있기 때문에, 그 높이만큼 액정이 채워져 불량이 발생하지 않는다.

그러나, 액정 패널에 고온에 위치하였을 때는, 지면에 가까운 패널의 가장 자리 부위에서는 액정이 포화 상태가 되며, 점점 고온으로 올라갈수록 액정이 팽창하기 때문에, 이 부위에 채워진 액정이 셀 갭을 늘린다. 이와 같은 중력 불량 현상이 발생하게 되면, 정상적인 셀 갭을 갖는 부위와 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리와 같이 불룩 해진 부위 사이에 광경로 차가 발생하며, 상기 액정 패널의 가장 자리에서는 불투명한 얼룩이 관찰된다.

도 5와 같이, 액정 패널(10)의 상하부 기판을 절단하여 보면, 상기 액정 패널(10) 하부의 가장 자리에 위치하는 컬럼 스페이서(30)가 액정의 팽창력에 의해 상하부 기판(2, 1) 사이를 지지하지 못하고, 하부 기판(1)에서 떨어지는 현상이 발생한다. 특히, 도 4, 5와 같이, 액정이 과량으로 적하된 상태에서는 액정 패널(10)이 세워져 있을 경우, 액정이 중력의 영향을 받아 지면에 가까운 쪽으로 흘러내려 불룩하게 되는 현상은 심해진다.

여기서, 상기 액정 패널(10)의 가장 자리는 씰 패턴(25)이 형성되어, 상하부 기판(2, 1)을 합착하며, 상기 상하부 기판(2, 1) 사이에는 적하된 액정으로 충진된 액정층(3)이 형성된다. 상기 액정층(3)은 중력 불량이 발생한 영역과 중력 불량이 발생하지 않은 영역간의 셀 갭이 다르게 나타난다.

도 6은 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널을 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.

도 6과 같이, 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널(10)은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판(1)과, 상기 하부 기판(1)과 대향되어 칼라 필터 어레이가 형성된 상부 기판(2)과, 및 두 기판(1, 2) 사이에 충진된 액정층(도 6의 3 참조)으로 이루어진다. 여기서, 상기 하부 기판(1)은 구동부가 형성될 영역을 고려하여 상부 기판(2)에 비해 상대적으로 마진을 갖도록 형성한다.

그리고, 상기 액정 패널(10)은 실제 표시가 이루어지는 표시 영역(점선 안쪽 영역)과, 표시 영역 주위에 비표시 영역(점선 외측 영역)으로 구분되어 정의된다. 상기 비표시 영역은 두 기판(1, 2)을 합착하고, 지지하는 영역으로 씰 패턴(25)이 형성되며, 이 부위에서의 빛샘 불량을 방지하기 위해 상기 상부 기판(2) 상에 블랙 매트릭스층(미도시)을 형성한다.

도 7과 같이, 비표시 영역 내에 위치하는 씰 패턴(25)은 하부 기판(1)과 상부 기판(2) 중 어느 한 기판에 형성된다.

그리고, 상기 비표시 영역의 상부 기판(2)에는 빛샘 현상을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층이 형성된다. 따라서, 상기 씰 패턴(25)은 상하부 기판(2, 1)의 합착 후, 상기 블랙 매트릭스층 형성 부위에 대응된다.

상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

액정 패널에 상하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법은 주입 또는 적하가 있다. 이 중 액정 주입은 진공 상태에서 패널 내에 작용하는 모세관력으로 인해 패널에 액정이 빨아올려져 액정이 채워지는 방식이며, 액정 적하는 일정 액정량을 적하하여 패널에 액정을 채우는 방법이다.

그런데, 대형화된 패널에 있어서는, 액정 주입으로는 생산성 부족, 속도 저하의 문제점이 발생하여, 액정 적하 방식이 우세하게 적용 중이다. 이 경우, 액정 적하 방식은 적정량으로 산출된 액정량을 패널의 일측 기판에 적하시키는데, 패널 내 내부 변동에 의해 잘못 산출된 액정량이 주입된다면, 액정량이 적은 경우는 패널의 표시 품위 저하의 문제가 발생하고, 액정량이 많은 경우는 중력 불량의 문제 가 발생한다.

특히, 패널에 과잉의 액정이 적하되면 고온에서 중력 불량이 발생하여 폐기의 원인이 되었다. 이러한 중력 불량에 대해서는 현재 해결 방법이 없이 방치되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정이 적하된 액정 패널의 비표시 영역에 씰 패턴을 이중으로 형성하여, 씰 패턴 사이의 영역에 잉여의 액정을 채워 중력 불량을 개선한 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 서로 이격되어 그 사이에 버퍼 스페이스를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴 및 상기 제 1 씰 패턴 하부에 형성되며, 레이저 조사되어 상기 버퍼 스페이스로의 경로가 되는 금속 패턴을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 금속 패턴에 형성되는 버퍼 스페이스로의 경로는 1개 이상이다.

상기 버퍼 스페이스 내에 복수개의 구역으로 나누는 구분자를 더 구비한다.

상기 구분자는 씰 패턴이다.

상기 구분자 하부에 금속 패턴을 더 구비한다.

또한 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 리페어 방법은 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 비 표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 서로 이격되어 그 사이에 버퍼 스페이스를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴 및 상기 제 1 씰 패턴 하부에 금속 패턴을 포함하여 이루어진 액정 표시 장치의 리페어 방법에 있어서, 상기 금속 패턴에 레이저를 조사하여 쇼트시킴으로써, 상기 버퍼 스페이스로의 경로를 형성하여, 상기 액정 패널 내의 잉여 액정을 상기 버퍼 스페이스로 흐르게 함에 그 특징이 있다.

상기 잉여 액정을 상기 버퍼 스페이스로 흐르게 할 때 활성화(activation) 한다.

상기 활성화는 120±10℃의 온도에서 5내지 6시간 이루어진다.

또는 상기 활성화는 60±10℃의 온도에서 12 내지 24시간 이루어진다.

또는 상기 활성화는 레이저로 열처리하여 이루어진다.

상기 버퍼 스페이스 내에는 씰 패턴으로 이루어지며, 상기 버퍼 스페이스를 복수개의 구역으로 나누는 구분자가 더 구비된다.

상기 구분자 하부에는 금속 패턴이 더 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 금속 패턴을 포함한 하부 기판을 나타낸 평면도이며, 도 10은 도 8 및 도 9의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도이다.

도 8과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역이 정의된 액정 패널(100) 및 이와 연결된 구동부(미도시) 및 백 라이트(미도시)로 이루어진다. 그리고, 상기 액정 패널(100)은 TFT 어레이가 형성된 하부 기판(110)과, 이에 대향되어 칼라 필터 어레이가 형성된 상부 기판(120), 두 기판(110, 120) 사이에 충진된 액정층(미도시)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 하부 기판(110)은 상기 상부 기판(120)에 비해 구동부가 연결될 부분을 고려하여 상대적으로 마진(margin)을 두어 형성한다.

그리고, 상기 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 중 어느 일 기판의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며, 서로 이격되어 둘 사이의 공간에 버퍼 스페이스(buffer space, 130)를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)이 형성된다. 여기서의 버퍼 스페이스(130)는 잉여 액정 유지(keeping)를 위해 비표시 영역에 형성된 소정의 공간이다.

그리고, 상기 하부 기판(110) 상에 제 1 씰 패턴(115)의 대응되는 부위의 하부에는 금속 패턴(125)이 형성되며, 상기 금속 패턴(125)을 포함한 하부 기판(110) 전면에는 절연막(126)이 전면 증착된다.

상기 제 1 씰 패턴(115)은 실제 메인 씰 패턴(main seal pattern)으로 작용하여, 상기 하부 기판(110)과 상부 기판(120)을 서로 접착하며 지지한다. 이러한 상기 제 1 씰 패턴(115)의 소정 부분 하부에 대응되는 상기 하부 기판(110) 상에는 금속 패턴(125)이 형성된다. 실제 상기 금속 패턴(125)이 형성되는 부위는, 표시에 영향이 없어야 하므로, 비표시 영역에 한하고, 레이저 조사에 의해 금속 패턴(125)이 허물어져 경로가 형성되므로, 레이저 조사에 의해 액정의 구동이 영향을 받지 않도록 하기 위해서는 게이트 패드나 데이터 패드부가 형성되는 부분이 아닌 부분이어야 한다. 따라서, 도 9와 같이, 패드를 제외한 비표시 영역이어야 한다. 이러한 금속 패턴(125)은 도시된 바와 같이, 그 형성 부위에서 연속적으로 형성되어질 수도 있으며, 혹은 불연속적으로 형성될 수도 있다. 또한, 도시된 모양과 같이, "┛"의 형상뿐만 아니라 "-"의 형상도 가능하다.

상기 제 2 씰 패턴(117)은 더미 씰 패턴으로, 상하부 기판(120, 110)을 합착하는 씰(seal) 고유의 기능과, 상기 제 1 씰 패턴(115)과 함께 버퍼 스페이스(buffer space, 130)를 정의하는 기능을 한다. 이 때, 상기 제 2 씰 패턴(117)은 제 1 씰 패턴(115)과는 달리, 그 하부에 금속 패턴(125)이 대응되어 형성되지 않도록 하여, 레이저 조사 공정시에도 이 부위에서의 상하부 기판(120, 110)의 간격은 변함이 없도록 한다.

상기 금속 패턴(125)은 TFT 어레이 공정에서 형성되는 더미(dummy) 패턴으로 중력 불량을 위한 리페어 공정시 레이저 조사로 인해 파괴되어 경로를 조성하는 역할을 한다. 이러한 금속 패턴(125)은, 일측 기판에 형성된 씰 패턴이 현실적으로 외력에 의해 끊어지기 어렵기 때문에, 리페어 공정시 경로를 형성하기 위해 형성된 것이다.

한편, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)은 모두 비표시 영역 내에 형성되며, 상기 비표시 영역의 상부 기판(120)에는 빛샘 현상을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층(140)이 되어 있다.

이하에서는 상술한 액정 표시 장치의 리페어 공정에 대해 설명한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 공정은 도 10과 같이, 중력 불량 존재시, 상기 액정 표시 장치의 금속 패턴(125)을 레이저로 조사하여 조사 부위의 금속 패턴(125)을 파괴하여 허물어지도록 함으로써, 상기 제 1 씰 패턴(115)과 허물어진 금속 패턴(125)과의 사이에 공간을 형성하도록 하여 상기 공간으로 액정 패널(100) 내의 잉여 액정이 흐르도록 하는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법은 표시 영역(액티브 영역)을 감싸는 제 1 씰 패턴(115) 하부의 금속 패턴(125)에 직접적인 패스(path)를 형성함으로써, 잉여 액정을 받아들일 수 있는 버퍼 스페이스로의 연결 포인트를 형성하고, 잉여 액정량이 상기 버퍼 스페이스로 빠져나갈 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 레이저 조사는 상하부 기판(120, 110)의 합착 후, 상기 하부 기판(110)의 하부나 상부 기판(120)의 상부에서 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 레이저 조사의 에너지는 상하부 기판(120, 110) 사이의 형성된 절연막(126)이나 제 1 씰 패턴(115)의 영향 없이 금속 패턴(125)을 파괴할 수 있을 정도이다. 여기서, 상기 절연막(126), 금속 패턴(125)은 모두 TFT 어레이 형성 공정시 제조되어 있는 층이다.

상술한 레이저 조사에 의해 상기 금속 패턴(125)이 파괴된 후에는 상기 금속 패턴(125)이 허물어져, 상기 금속 패턴(125) 상부의 제 1 씰 패턴(115)과 상기 금속 패턴(125)을 덮는 절연막(126)과의 사이에 공간이 발생된다. 이 공간이 상기 버퍼 스페이스로의 경로, 즉, 액정 유입구(135)가 된다.

한편, 이러한 금속 패턴(125)을 레이저로 파괴시켜 형성하는 액정 유입구(135)는 그 폭이 매우 작기 때문에, 액정 패널(100)의 표시 영역에서 상기 버퍼 스페이스(130)로의 액정 유입은 상온 상에서는 매우 긴 시간에 걸쳐 이루어진다. 따라서, 액정 패널(100)을 활성화(activation)시켜 액정 패널(100)의 표시 영역 내에 있는 잉여 액정이 보다 빠른 시간 내에 상기 버퍼 스페이스(130)로 유입되도록 한다.

이와 같이, 표시 영역의 잉여 액정이 버퍼 스페이스(130)로 쉽게 이동할 수 있도록 상온보다 높은 고온에서의 에이징(aging) 등을 활용하여 표시 영역에서의 잉여 액정을 밖으로 유도해낸다. 이 때, 에이징 온도는 상기 액정 패널(100)을 이루는 유리 기판(glass) 성분의 상하부 기판(120, 110)이 견딜 수 있는 온도 이하(以下)로 한다.

즉, 이러한 활성화 공정은 120±10℃의 온도에서 5내지 6시간 에이징(aging)하거나, 60±10℃의 온도에서 12 내지 24시간 에이징하거나, 혹은 레이저로 열처리하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)이 이격되어 그 사이에 정의되는 버퍼 스페이스(130)의 크기는 패널별로 취해야 하는 액정량이나, 혹은 액정량 제어에 의미가 있다고 판단되는 수준을 고려하여 계산되어진다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법을 나타낸 평면도이며, 도 13은 도 12의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도이다.

도 11과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 버퍼 스페이스 내에 별도의 구분자(divider)(127)를 더 형성하여 복수개의 영역(131)을 구분한 것이다.

상기 구분자(divider)(127)는 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)과 동일한 씰재(seal material)로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117) 사이의 버퍼 스페이스를 가로지르는 방향으로 형성된다. 이 때, 형성된 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)은 상기 구분자(127)와 만난다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역이 정의된 액정 패널(100) 및 이와 연결된 구동부(미도시) 및 백 라이트(미도시)로 이루어진다. 그리고, 상기 액정 패널(100)은 TFT 어레이가 형성된 하부 기판(110)과, 이에 대향되어 칼라 필터 어레이가 형성된 상부 기판(120), 두 기판(110, 120) 사이에 충진된 액정층(미도시)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 하부 기판(110)은 상기 상부 기판(120)에 비해 구동부가 연결될 부분을 고려하여 상대적으로 마진(margin)을 두어 형성한다.

그리고, 상기 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 중 어느 일 기판의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며, 서로 이격되어 둘 사이의 공간에 버퍼 스페이스(buffer space)를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)이 형성된다.

도 12와 같이, 상기 하부 기판(110) 상에 제 1 씰 패턴(115)의 대응되는 부위의 하부에는 금속 패턴(125)이 형성되며, 상기 금속 패턴(125)을 포함한 하부 기판(110) 전면에는 절연막(126)이 전면 증착된다.

상기 제 1 씰 패턴(115)은 실제 메인 씰 패턴(main seal pattern)으로 작용하여, 상기 하부 기판(110)과 상부 기판(120)을 서로 접착하며 지지한다. 이러한 상기 제 1 씰 패턴(115)의 소정 부분 하부에 대응되는 상기 하부 기판(110) 상에는 금속 패턴(125)이 형성된다. 실제 상기 금속 패턴(125)이 형성되는 부위는, 표시에 영향이 없어야 하므로, 비표시 영역에 한하고, 레이저 조사에 의해 금속 패턴(125)이 허물어져 경로가 형성되므로, 레이저 조사에 영향을 받지 않도록 하기 위해서는 게이트 패드나 데이터 패드부가 형성되는 부분이 아닌 부분이어야 한다. 따라서, 도 9와 같이, 패드를 제외한 비표시 영역이어야 한다. 이러한 금속 패턴(125)은 도시된 바와 같이, 그 형성 부위에서 연속적으로 형성되어질 수도 있으며, 불연속적으로 형성될 수도 있다.

상기 제 2 씰 패턴(117)은 더미 씰 패턴으로, 상하부 기판(120, 110)을 합착하는 씰(seal) 고유의 기능과, 상기 제 1 씰 패턴(115)과 함께 버퍼 스페이스를 정의하는 기능을 한다. 이 때, 상기 제 2 씰 패턴(117)은 제 1 씰 패턴(115)과는 달리, 그 하부에 금속 패턴(125)이 대응되지 않도록 형성되어, 레이저 조사 공정시에도 영향이 없도록 한다.

상기 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)은 모두 비표시 영역 내에 형성되며, 상기 비표시 영역의 상부 기판(120)에는 빛샘 현상을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층(140)이 되어 있다.

그리고, 상기 버퍼 스페이스 내에는 복수개의 영역(131)을 구분하도록 구분자(divider)(127)가 형성된다.

이 때, 상기 복수개의 영역(131)은 구분자(127)에 의해 차단되어 있으며, 영역 중 일부 혹은 전체를 이용하는 것은 액정 패널 내에 과잉 적하된 잉여 액정량에 따라 좌우될 것이다. 상기 액정 패널(100) 내에 잉여 액정이 많으면 많을수록 버퍼 스페이스 내의 복수개의 영역을 이용하도록 해당 영역별 상기 제 1 씰 패턴(115) 하부의 금속 패턴(125)에 레이저 조사를 진행하여, 복수개의 액정 유입구(135a, 135b, 135c)를 형성한다. 리페어하고자 하는 액정량에 따라 상기 액정 유입구(135a, 135b, 135b)의 개수는 가감된다.

이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 구분자(127)의 개수나 버퍼 스페이스를 정의하기 위한 상기 제 2 씰 패턴(117)의 위치는 패널별로 취해야 하는 액정량이나 제어에 의미가 있다고 판단되는 수준을 고려하여 계산되어진다.

특히, 상기 구분자(127)는 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(115, 117)의 형성 공정시에 동시에 형성되는 것으로, 합착 전에 형성 공정이 이루어지는데, 이 때 상기 구분자(127)의 위치는 추후 리페어(repair) 공정시, 표시 영역의 잉여 액정에 대한 패스(path)가 형성될 수 있는 위치를 고려하여 결정한다.

이하, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이용한 리페어 방법은 상기 버퍼 스페이스 내의 복수개의 영역(131)을 형성하여 이용하는 방법으로 각 영역별 상기 제 1 씰 패턴(115) 하부의 금속 패턴(도 13의 125참조)에 레이저 조사를 진행 하여 복수개의 액정 유입구(135a, 135b, 135c)를 형성하는 것이다.

이러한 중력 불량을 위한 리페어시에는 상기 액정 패널(100)의 표시 영역(점선 영역)과 주변의 금속 패턴(125)의 소정의 부위에 대해서만 한 포인트로 패스(path)를 형성해주고, 그 이후로 추가적으로 패스를 더 형성하여, 잉여 액정이 유입되는 영역(131)의 수를 늘린다.

이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 중력 불량을 위한 리페어시에는 제 1 실시예와 마찬가지로, 활성화(activation)하여 리페어 공정 시간을 단축할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법을 나타낸 평면도이며, 도 15는 도 14의 금속 패턴을 포함한 하부 기판을 나타낸 평면도이며, 도 16은 도 14의 V~V' 선상의 구조 단면도이다.

도 15와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 구분자(127) 하부에 구분자 금속 패턴(134)을 더 구비한 형태로, 그 밖의 구성은 상술한 제 2 실시예와 동일하다. 따라서, 동일 물질에 대해서는 도 12와 동일한 번호를 부여한다.

여기서, 상기 구분자(127) 하부에 형성되는 구분자 금속 패턴(134a, 134b, 134c)은 구분자(127) 형성 부위에 대응하여 그 하부에 형성될 수도 있고, 도시(도 15)된 바와 같이, 선택적으로, 활용하고자 하는 영역에 대응하여 형성할 수도 있다.

또한, 금속 패턴(125)은 하부 기판(110) 상의 상기 비표시 영역에 상기 제 1 씰 패턴(115)의 소정 부위에 대응하여 형성한다.

이하에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 리페어 방법에 대해 설명한다.

먼저, 상기 금속 패턴(125)의 소정 부위에서 레이저 조사를 통해 액정 유입구(135)를 형성한다. 이 때 상기 액정 유입구(135)는 경로는 액정 패널(100)의 표시 영역으로부터 버퍼 스페이스로 중 일 영역(132)에 이르는 것이다.

여기서는 상기 구분자(127)가 버퍼 스페이스(상기 제 1, 제 2 씰 패턴으로 정의되는 영역) 내부를 나누고 있으므로, 액정 패널(100) 내 잉여 액정량이 많을 때는 상기 액정 유입구(135)와 인접한 부위의 상기 구분자(127) 하부에 구분자 금속 패턴(134a, 134b, 134c)에 레이저 조사를 진행하여, 상기 구분자 금속 패턴(134a, 134b, 134c)을 허물어뜨려 액정 경로(145a, 145b, 145c)를 형성한다. 이러한 액정 경로(145a, 145b, 145c)는 상기 액정 유입구(135)를 통해 소정의 영역(132)으로 들어온 액정을 다시 인접 영역으로 흐르게 하는 경로가 된다.

경우에 따라, 액정 패널(100)의 표시 영역에서의 과잉 액정을 버퍼 스페이스로 원활히 빼주기 위해 제 3 실시예의 구조에 제 2 실시예의 방법을 혼합하여 중력 불량을 위한 리페어를 실시할 수 있다.

즉, 상기 제 1 씰 패턴(115) 하부에 위치한 금속 패턴(125)의 서로 다른 영역에 레이저를 조사하여 복수개의 액정 유입구를 형성하고, 상기 구분자(127) 하부에 구분자 금속 패턴(134)에도 복수개의 레이저 조사를 진행하여 리페어를 진행할 수 있다.

이 경우에도 제 1, 제 2 실시예와 마찬가지로, 리페어 공정에는 버퍼 스페이로의 빠른 유입을 위한 활성화를 진행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 서로 이격하여 제 1, 제 2 씰 패턴을 형성하고, 표시 영역에 인접한 제 1 씰 패턴의 하부에 금속 패턴을 형성하고, 상기 금속 패턴을 레이저 조사하여 패널 내에 과잉된 액정이 흐르는 경로를 형성함으로써, 중력 불량 문제를 해결할 수 있다.

둘째, 상술한 바와 같이, 씰 패턴의 구조를 변경하고, TFT 어레이 공정에서 별도의 금속 패턴을 형성하는 것으로, 제품의 출시전 중력 불량의 리페어가 가능하게 된다.

Claims

표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의되며, 상기 표시 영역에 액정이 적하된 액정 패널;

상기 액정 패널의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 서로 이격되어 그 사이에 버퍼 스페이스를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴; 및

상기 제 1 씰 패턴 하부에 형성되며, 레이저가 조사되어 상기 버퍼 스페이스로의 경로가 되는 금속 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 금속 패턴에 형성되는 버퍼 스페이스로의 경로는 1개 또는 복수개인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 버퍼 스페이스 내에 복수개의 구역으로 나누는 구분자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 3항에 있어서,

상기 구분자는 씰 패턴인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 3항에 있어서,

상기 구분자 하부에 금속 패턴을 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의되며 상기 표시 영역에 액정이 적하된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 서로 이격되어 그 사이에 버퍼 스페이스를 정의하는 제 1, 제 2 씰 패턴 및 상기 제 1 씰 패턴 하부에 금속 패턴을 포함하여 이루어진 액정 표시 장치의 리페어 방법에 있어서,

상기 금속 패턴에 레이저를 조사하여 쇼트시킴으로써, 상기 버퍼 스페이스로의 경로를 형성하여, 상기 액정 패널 내의 잉여 액정을 상기 버퍼 스페이스로 흐르게 함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 잉여 액정을 상기 버퍼 스페이스로 흐르게 할 때 활성화(activation) 함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 7항에 있어서,

상기 활성화는 120±10℃의 온도에서 5내지 6시간 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 7항에 있어서,

상기 활성화는 60±10℃의 온도에서 12 내지 24시간 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 7항에 있어서,

상기 활성화는 레이저로 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 버퍼 스페이스 내에는 씰 패턴으로 이루어지며, 상기 버퍼 스페이스를 복수개의 구역으로 나누는 구분자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 구분자 하부에는 금속 패턴이 더 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 금속 패턴에 형성되는 버퍼 스페이스로의 경로는 1개 또는 복수개인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 리페어 방법.