KR101065770B1 - 휘점 리페어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

레이저를 이용하여 액정 패널의 휘점 불량을 리페어(repair)하는 장치 및 방법이 개시된다. 일 측면에 따른 휘점 리페어 장치는, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진부와, 레이저 빔이 스테이지에 거치된 액정 패널의 박막트랜지스터(TFT) 기판을 통해 액정 패널의 휘점 불량에 상응하는 위치에 입사되도록 하는 스캐너와, 스캐너를 거친 레이저 빔을 집광하여 출사하는 대물렌즈부와, 레이저 빔의 조사 위치를 정밀 조정하기 위한 영점 조정부를 포함하며, 레이저 빔이 액정 패널의 TFT 기판을 통해 컬러필터로 조사되도록 하여 가공 영역 주변의 정상 화소들에 미치는 영향을 최소화함으로써 리페어시 발생되는 부작용을 제거하여 휘점 리페어 이후 액정 패널을 안정화시킬 수 있다.

액정 패널, 휘점, 리페어, TFT

Description

휘점 리페어 장치 및 그 방법{Apparatus for repairing bright spot and Method thereof}

본 발명은 레이저를 이용하여 액정 패널의 휘점 불량을 리페어(repair)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

액정 패널은 인가전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 여러 전기적인 정보를 시각적인 정보로 변환하여 전달하는 디스플레이이다. 액정 패널은 동작전압이 낮아 소비전력이 작고 휴대용으로 사용될 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있다.

액정 패널은 제1 기판인 컬러필터(Color Filter) 기판과 제2 기판인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 어레이 기판이 서로 대향되도록 합착되고, 그 사이에 유전 이방성을 가지는 액정층이 형성되는 구조를 가진다. 화소 선택용 어드레스 배선을 통해 각 화소에 부가된 박막트랜지스터를 스위칭 동작시켜 해당 화소에 전압을 인가해주는 방식으로 구동된다.

이러한 액정 패널에는 화소별 색상 불량, 휘점 불량, 암점 불량, 회로상의 단락으로 인한 불량 등의 다양한 화소 결함이 존재한다. 예를 들어, 휘점 불량은 해당 화소가 항상 켜져 있어 항상 백색을 표시하게 됨으로 인한 불량이고, 암점 불량은 해당 화소가 항상 꺼져 있어 항상 흑색을 표시하게 됨으로 인한 불량이다.

일반적으로 백색 바탕에 흑색 점은 잘 인식되지 않지만 흑색 바탕에 흰색 점은 잘 인식되는 바, 암점 불량에 비해 휘점 불량이 사용자에게 가장 잘 드러나 보인다. 또한, 통상적으로도 허용되는 휘점 화소의 개수가 암점 화소의 개수보다 엄격하다. 따라서, 휘점 화소를 흑화하여 액정 디스플레이 패널의 수율을 향상시키는 것이 가능하다.

이러한 휘점 불량을 수정하기 위해 레이저를 이용한 휘점 리페어 작업이 최근 많이 이용되고 있다.

도 1은 종래 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 레이저 빔이 조사된 액정 패널의 단면도이고, 도 2는 종래 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 휘점 리페어된 화소 주변에 화소 불균일 현상이 발생한 일례를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 액정 패널(1)은 액정층(30)을 사이에 두고 대향하는 제1 어레이 기판(10)(이하 'C/F 기판'이라 함)과 제2 어레이 기판(20)(이하 'TFT 기판'이라 함)을 포함한다.

C/F 기판(10)은 제1 기판(12) 상에 순차적으로 형성된 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(18)와, 적색, 녹색 및 청색을 구현하기 위한 R, G, B의 컬러필터(14)과, 컬러필터층(14)의 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층(Overcoat layer)(16) 또는 ITO막 등으로 구성된다.

TFT 기판(20)은 제2 기판(22) 상에 형성된 단위 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되어 액정층(30)을 구동하기 위한 전압을 인가하는 화소 전극의 패턴(24) 등으로 구성된다.

내측면에 형성되어 액정층(30)의 초기 배향을 결정하는 배향막(미도시), 화소 전극에 대향하여 액정층(30)을 구동하기 위한 기준전압을 인가하는 공통 전극(미도시)이 C/F 기판(10) 또는/및 TFT 기판(20)에 더 포함될 수 있다.

이와 같은 구조를 가지는 액정 패널(1)에 대한 휘점 리페어 방법으로는, 레이저로 박막트랜지스터 어레이 부분을 직접 가공하거나 유기물층을 가공하는 방법이 있다. 박막트랜지스터 부분을 직접 가공하는 방법은 레이저로 화소 영역의 박막트랜지스터를 파괴하거나 게이트 및 데이터 배선 라인을 단락시키거나 화소 영역에 한하여 화소 전극 또는/및 공통 전극을 제거하는 방법 등을 포함하며, 유기물층을 가공하는 방법은 배향막을 제거하거나 블랙 매트릭스로 컬러필터를 덮거나 컬러필터를 직접 탄화시키는 방법 등을 포함한다.

여기서, 컬러필터를 직접 탄화시키는 방법의 경우 일반적으로 도 1에 도시된 것과 같이 C/F 기판(10)을 통해 레이저 빔이 조사되어 휘점이 발생한 화소 영역의 컬러필터를 탄화시키게 된다. 이 과정에서 가공 영역 주위에 액정층에서의 기포 발생, 액정층 내로의 이온성 물질 등의 이물질 발생 등으로 인해 도 2에 도시된 것과 같이 가공 영역(P0) 주변의 정상 화소들이 비정상적으로 발광되는 부작용 즉, 화소 불균일 현상이 발생하는 문제점이 있어 이를 해결할 필요가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

따라서, 본 발명은 레이저 빔이 액정 패널의 TFT 기판을 통해 컬러필터로 조사되도록 하여 가공 영역 주변의 정상 화소들에 미치는 영향을 최소화함으로써 인접 화소들이 비정상적으로 작동되는 부작용을 제거하여 휘점 리페어 이후 액정 패널을 안정화시킬 수 있는 휘점 리페어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 레이저 빔의 직경을 최소화하고 영점 조정을 통해 정밀 위치 제어를 함으로써 TFT 기판을 통한 레이저 빔 조사시 TFT 기판에 형성된 게이트 및 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소 전극의 패턴 등을 손상시키지 않는 것이 가능한 휘점 리페어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진부와, 레이저 빔이 스테이지에 거치된 액정 패널의 박막트랜지스터(TFT) 기판을 통해 액정 패널의 휘점 불량에 상응하는 위치에 입사되도록 하는 스캐너와, 스캐너를 거친 레이 저 빔을 집광하여 출사하는 대물렌즈부와, 레이저 빔의 조사 위치를 정밀 조정하기 위한 영점 조정부를 포함하는 휘점 리페어 장치가 제공된다.

영점 조정부는, 스캐너에 대하여 미리 지정된 제1 위치를 목표로 레이저 빔이 조사되도록 하는 포지셔닝(positioning)을 수행하는 포지셔닝 모듈과, 제1 위치와 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치 간의 오차를 산출하는 오차 산출 모듈과, 오차를 보정하는 보정 정보를 생성하는 보정 모듈을 포함할 수 있다.

오차 산출 모듈은, 실제 레이저 빔이 조사된 영역을 촬영하는 촬상부와, 촬상부에 의해 촬영된 영상을 분석하여 제1 위치 및 제2 위치를 검출하고, 제1 위치와 제2 위치 간의 오차를 산출하는 영상 분석부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저를 이용하여 액정 패널에 발생한 휘점 불량을 리페어하는 방법으로서, (a) 레이저 빔이 박막트랜지스터(TFT) 기판을 통해 휘점 불량에 상응하는 위치에 조사되도록 액정 패널을 스테이지 상에 거치하는 단계, 및 (b) 제어 신호에 따라 스캐너를 구동하여 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 휘점 리페어 방법이 제공된다.

단계 (a) 이전에 선행하는, (a1) 스캐너에 대하여 영점 조정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

단계 (a1)는, 미리 지정된 제1 위치를 목표로 레이저 빔이 조사되도록 스캐너에 대하여 포지셔닝(positioning)을 수행하는 단계, 제1 위치와 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치 간의 오차를 산출하는 단계, 및 오차를 보정하여 보정 정보를 생성하는 단계를 포함하되, 제어 신호는 보정 정보를 이용하여 영점 조정된 신호일 수 있다.

제1 위치와 제2 위치 간의 오차를 산출하는 단계는, 실제 레이저 빔이 조사된 영역을 촬영하는 단계; 촬영된 영상을 분석하여 제1 위치 및 제2 위치를 검출하는 단계를 포함하되, 검출된 제1 위치 및 제2 위치로부터 오차를 산출할 수 있다.

여기서, 레이저 빔의 조사 위치 중 수직 위치는 액정층과 접하거나 인접하는 컬러필터(Color Filter)의 표면일 수 있다. 여기서, 컬러필터의 탄화 깊이는 0.5 내지 2 um 이내일 수 있다.

레이저 빔은 펨토 펄스(Femto Pulse) 또는 피코 펄스(Pico Pulse) 타입의 레이저 빔일 수 있다.

또한, 레이저 빔은 파장이 300 ~ 400 nm, 도트 거리가 0.1 ~ 2 um, 파워가 10 ~ 150 mW인 가공 조건을 충족시킬 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 빔이 액정 패널의 TFT 기판을 통해 컬러필터로 조사되도록 하여 가공 영역 주변의 정상 화소들에 미치는 영향을 최소화함으로써 인접 화소들이 비정상적으로 작동되는 부작용을 제거하여 휘점 리페어 이후 액정 패널을 안정화시킬 수 있다.

또한, 레이저 빔의 직경을 최소화하고 영점 조정을 통해 정밀 위치 제어를 함으로써 TFT 기판을 통한 레이저 빔 조사시 게이트 및 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소 전극의 패턴 등을 손상시키지 않는 것이 가능하다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에서는 액정 패널이 TN(Twisted Nematic) 모드인 것을 가정하여 설명하지만, IPS(In Plane Switching) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드 등인 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 장치에 포함되는 영점 조정부의 블록구성도이며, 도 5는 영점 조정 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 레이저 빔이 조사된 액정 패널의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 휘점 리페어 장치(100), 레이저 가공 유닛(110), 레이저 발진부(111), 광학변조기(112), 빔 덤프(117), 반사거울(113), 빔 확대기(114), 스캐너(115), 대물렌즈부(116), 스테이지(118), 레이저 빔의 경로(119), 액정 패널(1), 영점 조정부(120), 포지셔닝 모듈(121), 오차 산출 모듈(122), 촬상부(125), 영상 분석부(126), 보정 모듈(123)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 휘점 리페어 장치(100)는 제공된 액정 패널에 존재하는 휘점 불량에 대하여 TFT 기판을 통해 레이저 빔이 조사되도록 함으로써 컬러필터를 탄화시켜 휘점 리페어 작업을 수행한다. 이때 레이저 빔의 정밀 위치 제어를 위해 영점 조정부(120)를 이용하여 레이저 가공 유닛(110)에 대하여 영점 조정을 수행한 후 레이저 빔을 조사함으로써 TFT 기판의 게이트 및 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소 전극의 패턴 등에 손상을 주지 않을 수 있다.

또한, 펨토(Femto) 레이저 또는 피코(Pico) 레이저를 사용함으로써 TFT 기판의 열영향부를 최소화할 수 있다.

스테이지(118)에는 전단의 이송 장치에 의해 이송된 액정 패널(1)이 거치된다. 전단의 이송 장치는 예를 들어 컨베이어 혹은 로봇 암 등일 수 있다.

스테이지(118) 상에 거치된 액정 패널(1)은 휘점 화소의 위치가 일차적으로 검출되어 있는 것으로 가정한다. 이를 위해 휘점 리페어 장치(100)의 전단에 휘점 검출 유닛이 구비되어 있거나 실시예에 따라 휘점 리페어 장치(100) 내에 휘점 검출 유닛이 더 포함될 수 있다.

휘점 검출 유닛은 액정 패널(1)에 대하여 휘점 화소의 유무를 판별하고, 휘점 화소가 있는 경우 해당 휘점 화소의 위치에 관한 정보를 획득한다. 이를 위해 휘점 검출 유닛은 촬상 카메라와 위치 측정부를 포함하여 구성될 수 있다.

촬상 카메라는 휘점 화소를 포함하는 액정 패널을 촬영하고, 위치 측정부는 촬상 카메라로부터 수신한 영상 신호를 이용하여 휘점 화소의 위치 정보를 산출하여 출력한다. 휘점 화소는 주변 화소와 비교하여 비정상적으로 휘도가 높은 화소이므로, 위치 측정부는 휘도 비교를 통해 휘점 화소의 위치를 파악할 수 있다. 이외에도 휘점 유무의 판별, 휘점 화소의 위치 검출에 대한 다양한 방법이 본 실시예에서 적용될 수 있다.

액정 패널(1)은 레이저 빔이 액정 패널(1)에 입사될 때 TFT 기판(20)을 통해 컬러필터에 조사되도록 스테이지(118) 상에 거치된다. 예를 들어, 레이저 빔이 상부에서 하방향으로 조사될 때 액정 패널(1)에서 액정층(30)을 기준으로 TFT 기판(20)이 상방향에 위치하도록 액정 패널(1)이 스테이지(118) 상에 거치될 수 있을 것이다.

레이저 가공 유닛(110)은 휘점 화소에 대하여 레이저를 조사하여 상응하는 컬러필터를 탄화시킴으로써 휘점을 리페어한다. 이를 위해 레이저 가공 유닛(110) 또는/및 액정 패널(1)이 거치된 스테이지를 이동시켜 정렬 작업이 이루어지도록 할 수 있다.

레이저 발진부(111)에서 발진된 레이저 빔은 광학변조기(112)에서 변조되어 빔 덤프(117) 혹은 반사거울(113)로 향한다. 반사거울(113)로 진행한 레이저 빔은 빔 확대기(114)를 거쳐 확대되고 스캐너(115)에서 스캔되어 대물렌즈부(116)를 통해 스테이지 상에 거치된 액정 패널(1) 중 목표로 하는 가공 위치(본 실시예에서는, 액정층(30)에 접하거나 인접한 컬러필터(14)의 표면)에 조사된다. 이에 대하여 각 구성요소 별로 자세히 설명하기로 한다.

레이저 발진부(111)는 레이저 매질, 펌핑부, 스위칭부 등으로 구성되어 레이저 빔을 출력한다. 레이저 발진부(111)에서 발진된 레이저 빔은 펨토 펄스(Femto Pulse) 또는 피코 펄스(Pico Pulse) 타입의 레이저 빔인 것이 바람직하다. 펨토 펄스 또는 피코 펄스 타입의 레이저 빔을 이용함으로써 2차 조화파(Second Harmonic Generation, SHG) 혹은 3차 조화파(Third Harmonic Generation, THG)를 출력하여 열영향을 최소화할 수 있다.

또한, 레이저 발진부(111)에서 발진된 레이저 빔은 그 파장이 300 ~ 400 nm, 도트 거리가 0.1 ~ 2 um, 파워가 10 ~ 150 mW인 가공 조건을 충족시킴으로써 TFT 기판의 패턴 손상을 방지할 수 있다.

광학변조기(112)는 조사 조건에 따라 레이저 빔의 양을 조절하기 위해 레이저 빔의 경로를 분리시킨다. 조절 대상이 되는 레이저 빔의 양은 펨토 펄스 또는 피코 펄스 타입의 레이저 빔인 경우에 펄스 수 혹은 조사 시간일 수 있으며, 이는 휘점 화소의 형상, 크기 등과 같은 조사 조건에 따라 다양할 수 있을 것이다.

레이저 발진부(111)로부터 발진된 레이저 빔에 대하여 휘점 리페어에 필요로 하는 만큼의 펄스 개수 혹은 조사 시간 동안은 대물렌즈부(116)에 이르는 경로로, 나머지 펄스 혹은 그 외 시간 동안은 바이패스 경로와 같은 타 경로(본 실시예에서는 빔 덤프(117)로의 경로)로 분기시킴으로써 레이저 빔의 양을 조절할 수 있다.

광학변조기(112)에는 휘점의 크기에 따라 이를 가공하는데 필요한 레이저 빔의 양을 계산하고, 계산된 양에 상응하는 레이저 펄스만 혹은 상응하는 조사 시 간 동안만 레이저 빔이 대물렌즈부(116)로 향하도록 광학변조기(112)의 작동을 제어하는 변조 제어부(미도시)가 부가될 수 있다. 변조 제어부는 광학변조기(112)와 일체로 구성되거나 별도의 장치로 연결될 수 있으며, 레이저 가공 유닛(110)을 제어하는 제어부(미도시)에 통합되어 구성될 수도 있다.

이러한 광학변조기(112)는 음향 광학변조기(Acoustic Optic Modulator, AOM)를 포함하지만, 이외에도 전자 광학변조기(Electro Optic Modulator, EOM), 액정 변조기, 고속 광학 스위치와 같은 다른 광학 셔터들을 포함할 수도 있다.

스캐너(115)는 초점 조정부에 해당하는 것으로, 레이저 빔의 초점을 액정 패널(1) 상에서 미세하게 수평 이동시킨다. 스캐너(115)는 두 개의 미러가 대향하여 설치되어 레이저 빔에 대하여 2차원적으로 위치 조정할 수 있도록 설치된 갈바노 미러(Galvano Mirror)일 수 있다.

제1 갈바노 미러는 레이저 빔을 수광하여 반사시키고 제1 축을 중심으로 회전한다. 제2 갈바노 미러는 제1 축과는 다른 제2 축을 중심으로 회전하면서 제1 갈바노 미러로부터 반사된 레이저 빔을 수광하여 반사시킨다. 따라서, 제1 축과 제2 축이 이루는 각도, 제1 갈바노 미러의 회전 정도, 제2 갈바노 미러의 회전 정도를 조절함으로써 레이저 빔이 스테이지에 거치된 액정 패널의 원하는 지점(본 실시예에서는, 휘점 화소 내)에 조사되도록 하는 것이 가능하다.

스캐너(115)는 기계적인 오차를 가질 수 있다. 이러한 오차를 보정하여 정밀 위치 제어가 가능하도록 하기 위해 본 실시예에 따른 휘점 리페어 장치(100)는 영점 조정부(120)를 더 포함할 수 있다. 영점 조정부(120)에 대해서는 관련 도면을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

스캐너(115)가 레이저 빔을 수평 상의 특정 지점에 위치시키면, 대물렌즈부(116)는 초점이 미세하게 조정된 레이저 빔을 집광하여 휘점 화소에 상응하는 컬러필터의 표면 중 액정층에 접하거나 인접한 표면에 조사되도록 한다. 여기서, 대물렌즈부(116)는 하나의 대물렌즈로 구성되거나 볼록렌즈, 오목렌즈 등 여러 개의 렌즈군이 모여 구성되거나 하나 이상의 렌즈와 기타 광학계의 조합으로 구성될 수 있다.

스테이지(118)는 액정 패널(1)을 올려 놓기 위한 부분으로, 정확한 위치 및 초점을 조절할 수 있도록 하기 위해 대물렌즈부(116)에 대한 거리 또는/및 위치가 조절될 수 있다.

레이저 빔의 조사 위치 중 수평 위치에 대해서는 스테이지(118)를 이용하여 1차적인 정렬이 이루어진 후 영점 조정된 스캐너(115)를 이용하여 정밀 위치 제어를 수행할 수 있다. 레이저 빔의 조사 위치 중 수직 위치에 대해서는 스테이지(118)를 이용하여 1차적인 정렬이 이루어진 후 대물렌즈부(116)를 이용하여 정밀 위치 제어를 수행하여 액정층에 접하거나 인접한 컬러필터의 표면에서부터 탄화가 이루어지도록 할 수 있다.

스테이지는 전단의 이송 장치와 연동하여 이동, 회전이 가능하도록 하는 기구적 구성요소가 추가될 수 있다.

레이저 빔의 경로(119)는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 이를 위해 반사거울(113)이 사용된다.

본 실시예에서 레이저 발진부(111), 광학변조기(112), 스캐너(115), 스테이지의 구동은 제어부에 의해 전반적으로 제어될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 컬러필터의 안료에 따라 흡수가 잘 되는 파장 영역의 레이저 빔을 사용하는 것이 바람직하다. 이를 위해 레이저 발진부(111)에서 발생된 레이저 빔은 광학변조기(112)에 의해 필요로 하는 양만큼 분리되기 전에 레이저 빔의 파장을 변환시키는 파장변환기(미도시)가 개재될 수 있다. 본 실시예에서 파장변환기는 레이저 빔의 파장을 변환시키는 모든 장치를 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

파장변환기는 레이저 발진부(111)로부터 발진된 레이저 빔을 수광하여 적합한 파장의 레이저 빔으로 변환하며, 광학변조기(112)는 파장이 변환된 레이저 빔에 대하여 레이저 가공을 수행하는 데에 필요로 하는 만큼의 레이저 펄스 혹은 조사 시간에 상응하여 대물렌즈부(116)로 보내고 나머지는 바이패스시키는 역할을 수행한다.

본 실시예에서 레이저 발진부(111), 광학변조기(112), 반사거울(113), 빔 확대기(114), 스캐너(115), 대물렌즈부(116)는 광학적으로 연결되어 있다. 광학적 현상은 광의 반사, 회절, 굴절 등 다양한 현상이 있으며, 여기에서 '광학적으로 연결된다'는 의미는 다양한 광학적 현상에 의해 한쪽 구성요소에서 출사된 광을 다른쪽 구성요소에서 수광하는 관계에 있음을 의미한다.

도 4를 참조하면, 영점 조정부(120)는 포지셔닝 모듈(121), 오차 산출 모듈(122), 보정 모듈(123)을 포함한다. 본 실시예에 따른 영점 조정부(120)는 레이 저 빔의 정밀 위치 제어를 위해 레이저 빔을 이용한 휘점 리페어 작업을 수행하기 이전에 영점 조정을 수행한다.

레이저 가공 유닛(110)은 휘점 리페어를 수행하고자 하는 액정 패널(1)에 대하여 레이저 빔 조사를 통한 레이저 가공 이전에 영점 조정부(120)에서의 영점 조정 수행을 위한 레이저 빔 조사가 선행될 수 있다. 이를 위해 스테이지 상에 휘점 리페어를 수행하고자 하는 대상 액정 패널(1)이 거치되기 전 영점 조정용 기판(시험용 액정 패널 혹은 대상 액정 패널과 동일하거나 유사한 두께를 가지는 기판을 통칭함)이 거치되어 있으며, 영점 조정부(120)에서의 제어에 따라 레이저 가공 유닛(110)은 영점 조정용 기판에 레이저 빔을 조사한다.

포지셔닝 모듈(121)은 스캐너(115)에 대하여 미리 지정된 제1 위치를 목표로 하여 레이저 빔이 조사되도록 하는 포지셔닝(positioning)을 수행한다. 스캐너(115)의 각 미러를 구동시켜 레이저 빔의 조사 위치가 제1 위치가 되도록 한다. 예를 들어, 액정 패널(1)의 중심을 제1 위치로 설정할 수 있으며, 이 경우의 포지셔닝을 특히 센터 포지셔닝(center positioning)이라 할 수 있다.

오차 산출 모듈(122)은 포지셔닝 모듈(121)이 수행한 포지셔닝 상태에서 스캐너(115)에 의해 실제 레이저 빔이 조사되는 위치인 제2 위치를 확인하고, 제1 위치와 제2 위치 간의 오차를 산출한다.

이를 위해 오차 산출 모듈(122)은 실제 레이저 빔이 조사되는 위치인 제2 위치를 촬상하기 위한 촬상부(125)와, 촬상된 영상을 분석하여 제1 위치 및 제2 위치를 검출하고 제1 위치와 제2 위치 간의 오차를 산출하는 영상 분석부(126)를 포 함할 수 있다.

촬상부(125)는 포지셔닝 모듈(121)에 의해 레이저 빔의 조사 목표인 제1 위치를 포함하도록 스테이지 상에 거치된 영점 조정용 기판을 촬영하고, 영상 신호를 생성하여 영상 분석부(126)로 출력한다. 여기서, 촬상부(125)는 제1 위치에 관한 정보를 가지고 있으며, 포지셔닝 모듈(121)로부터 해당 정보를 획득하거나 사용자로부터 수동적으로 해당 정보를 획득할 수 있다.

영상 분석부(126)는 촬상부(125)로부터 입력된 영상 신호에 기초하여 영상 분석을 수행한다. 영상 분석시 영상 노이즈 제거 등의 영상 개선 처리 작업이 함께 수행될 수 있다. 영상 분석부(126)는 분석된 영상으로부터 제1 위치 및 제2 위치를 검출하고, 제1 위치 및 제2 위치 간의 오차를 산출한다.

도 5를 참조하면, 촬상부(125)에 의해 촬영된 영점 조정용 기판의 영상 일례가 도시되어 있다. 포지셔닝의 목표인 제1 위치(P1) 및 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치(P2)가 하나의 영상 내에 모두 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 간의 오차는 직교좌표에 따른 (x, y) 혹은 극좌표에 따른 (r, θ) 등으로 나타낼 수 있다.

보정 모듈(123)은 오차 산출 모듈(122)에서 산출한 오차를 보정할 수 있는 보정 정보를 생성한 후, 휘점 리페어시 레이저 가공 유닛(110)의 레이저 빔 조사 위치를 제어함에 있어서 해당 보정 정보를 이용하여 영점 조정을 수행하여 정밀 위치 제어가 가능토록 한다.

상술한 것과 같이 영점 조정부(120)를 통해 레이저 가공 유닛(110), 특히 스캐너(115)의 기계적 오차에 대해서도 보정을 수행함으로써 액정 패널(1)의 휘점 리페어시 레이저 빔의 조사 위치를 정밀 제어할 수 있어 TFT 기판(20)에 형성된 게이트 및 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소 전극의 패턴이 레이저 빔의 조사 위치 오차에 의해 손상되지 않도록 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 레이저 빔이 상부에서 하방향으로 조사되는 경우를 가정할 때 액정 패널(1)은 액정층(30)을 사이에 두고 TFT 기판(20)이 상측에 위치하고 C/F 기판(10)이 하측에 위치하도록 스테이지 상에 거치될 수 있다. 실시예에 따라 레이저 빔이 하부에서 상방향으로 조사되는 경우에는 액정 패널(1)은 액정층(30)을 사이에 두고 TFT 기판(20)이 하측에 위치하고 C/F 기판(10)이 상측에 위치하도록 스테이지 상에 거치될 수도 있음은 물론이다.

레이저 빔은 액정 패널(1) 중 TFT 기판(20)이 위치한 일 표면(이하 'TFT 면'이라 함)으로 입사하여 TFT 기판(20) 및 액정층(30)을 통과하여 휘점에 상응하는 화소 영역의 컬러필터(14)의 표면에 조사되도록 초점이 조정될 수 있다.

레이저 빔이 조사되는 컬러필터(14)의 표면은 액정층(30)에 접하거나 오버코트층(16)을 사이에 둔 액정층(30)에 인접한 표면일 수 있다.

액정층(30)에 접하거나 인접한 표면에서부터 레이저 빔에 의한 탄화가 이루어짐에 따라 액정층(30)에서의 기포, 이물 혹은 이온성 물질의 생성을 억제할 수 있어 주변에 위치하는 화소 영역에 레이저 가공에 따른 영향을 최소화할 수 있다.

따라서, 레이저 빔이 C/F 기판(10)이 위치한 타 표면으로 입사하여 컬러필터(14)를 탄화시키는 경우에 발생하는 주변 화소의 비정상적으로 발광하는 화소 불 균일 현상을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

컬러필터(14)는 2 내지 3 um 정도의 두께를 가지며, 상술한 레이저 빔의 조사에 의해 컬러필터(14)의 표면에서부터 탄화되는 깊이는 0.5 내지 2 um 정도일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 방법의 순서도이다.

단계 S210에서 액정 패널(1)은 휘점 리페어를 위한 스테이지 상에 거치된다. 여기서, 레이저 빔이 조사되는 방향에 따라 액정 패널(1)의 TFT 면으로 레이저 빔이 입사될 수 있도록 액정 패널(1)은 거치되는 것이 바람직하다.

단계 S220에서 제어 신호에 따라 레이저 가공 유닛(110)은 레이저 빔을 조사하여 액정 패널(1)에 존재하는 휘점을 리페어한다.

이때 스캐너(115)를 이용하여 휘점에 상응하는 수평 위치를 미세 조절하고, 대물렌즈부(116)를 이용하여 액정층(30)에 접하거나 인접한 컬러필터(14)의 표면에 초점이 맞도록 수직 위치를 미세 조절한 후 레이저 빔을 조사한다.

본 실시예에서 레이저 빔은 TFT 면을 통해 입사되기 때문에 TFT 기판(20)에 형성되어 있는 게이트 및 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소 전극의 패턴에 손상을 주지 않도록 정밀 위치 제어할 필요가 있다.

따라서, 단계 S220 이전에 스캐너(115)에 대한 영점 조정을 수행하는 단계 S200을 선행하여 수행될 수 있다.

단계 S202에서 미리 지정된 제1 위치에 레이저 빔이 조사되도록 포지셔닝을 수행한다. 포지셔닝 과정을 통해 스캐너(115)는 제1 위치로 레이저 빔이 조사될 수 있도록 각 미러가 구동된다.

단계 S204에서 포지셔닝이 수행된 스캐너(115)를 이용하여 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치 및 미리 지정된 제1 위치 간의 오차를 산출한다. 산출된 오차는 스캐너(115)가 가지는 기계적인 오차에 해당한다.

실제 레이저 빔이 조사된 영점 조정용 기판을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 제1 위치 및 제2 위치를 검출하며, 검출된 값으로부터 직교좌표 혹은 극좌표에 따른 제1 위치와 제2 위치 간의 오차를 산출할 수 있다.

단계 S206에서 산출된 오차를 이용하여 스캐너(115)의 영점 조정을 수행한다. 즉, 오차를 보정할 수 있는 보정 정보를 생성한 후 단계 S230에서 보정 정보를 이용하여 영점 조정된 제어 신호에 따라 레이저 빔 조사가 이루어지도록 한다.

여기서, 단계 S200 즉, 단계 S202 내지 S206에 해당하는 영점 조정 방법은 휘점 리페어 대상이 되는 액정 패널 별로 별도 수행되거나 1회 수행으로 복수의 액정 패널에 대한 휘점 리페어를 수행할 수 있다.

상술한 영점 조정 방법은 제어 컴퓨터 등의 디지털 처리 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 방법에 따라 휘점 리페어된 화소 주변에 화소 불균일 현상이 줄어든 일례를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 도 2에 도시된 종래 휘점 리페어 방법에 따라 휘점 리페어된 화소(P0)의 주변 영역과 비교할 때 비정상적인 발광 현상이 현저히 줄어들었음을 확인할 수 있다. 즉, 휘점 리페어시 레이저 조사로 인해 발생할 수 있는 주변 화소에의 영향이 줄어들었고, 따라서 주변 화소에서의 오작동을 줄이고 그 작동을 안정화시킴으로써 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 레이저 빔이 조사된 액정 패널의 단면도.

도 2는 종래 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 휘점 리페어된 화소 주변에 화소 불균일 현상이 발생한 일례를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 장치의 개략적인 구성도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 장치에 포함되는 영점 조정부의 블록구성도.

도 5는 영점 조정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 휘점 리페어 방법에 따라 레이저 빔이 조사된 액정 패널의 단면도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 방법의 순서도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘점 리페어 방법에 따라 휘점 리페어된 화소 주변에 화소 불균일 현상이 줄어든 일례를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 액정 패널 10: C/F 기판

12: 제1 기판 14: 컬러필터

16: 오버코트층 18: 블랙 매트릭스

20: TFT 기판 22: 제2 기판

24: 패턴 30: 액정층

100: 휘점 리페어 장치 110: 레이저 가공 유닛

111: 레이저 발진부 112: 광학변조기

113: 반사거울 114: 빔 확대기

115: 스캐너 116: 대물렌즈부

117: 빔 덤프 118: 스테이지

120: 영점 조정부 121: 포지셔닝 모듈

122: 오차 산출 모듈 123: 보정 모듈

125: 촬상부 126: 영상 분석부

Claims (15)

1. 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진부와;

   상기 레이저 빔이 스테이지에 거치된 액정 패널의 박막트랜지스터(TFT) 기판을 통해 상기 액정 패널의 휘점 불량에 상응하는 위치에 입사되도록 하는 스캐너와;

   상기 스캐너를 거친 레이저 빔을 집광하여 출사하는 대물렌즈부와;

   상기 레이저 빔의 조사 위치 중 수평 위치를 정밀 조정하기 위한 영점 조정부를 포함하되,

   상기 레이저 빔의 조사 위치 중 수직 위치는 액정층과 접하거나 인접하는 컬러필터(Color Filter)의 표면이며,

   상기 컬러필터의 탄화 깊이는 0.5 내지 2 um 이내인 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 영점 조정부는,

   상기 스캐너에 대하여 미리 지정된 제1 위치를 목표로 레이저 빔이 조사되도록 하는 포지셔닝(positioning)을 수행하는 포지셔닝 모듈과;

   상기 제1 위치와 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치 간의 오차를 산출하는 오차 산출 모듈과;

   상기 오차를 보정하는 보정 정보를 생성하는 보정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 오차 산출 모듈은,

   실제 레이저 빔이 조사된 영역을 촬영하는 촬상부와,

   상기 촬상부에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출하고, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간의 오차를 산출하는 영상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 레이저 발진부는 펨토 펄스(Femto Pulse) 또는 피코 펄스(Pico Pulse) 타입의 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 레이저 빔은 파장이 300 ~ 400 nm, 도트 거리가 0.1 ~ 2 um, 파워가 10 ~ 150 mW인 가공 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 장치.
8. 레이저를 이용하여 액정 패널에 발생한 휘점 불량을 리페어하는 방법으로서,

   (a) 레이저 빔이 박막트랜지스터(TFT) 기판을 통해 상기 휘점 불량에 상응하는 위치에 조사되도록 상기 액정 패널을 스테이지 상에 거치하는 단계;

   (b) 제어 신호에 따라 스캐너를 구동하여 상기 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하되,

   상기 레이저 빔의 조사 위치 중 수직 위치는 액정층과 접하거나 인접하는 컬러필터(Color Filter)의 표면이고, 상기 컬러필터의 탄화 깊이는 0.5 내지 2 um 이내이며,

   상기 단계 (a) 이전에 (a1) 상기 스캐너에 대하여 상기 레이저 빔의 조사 위치 중 수평 위치를 정밀 조정하는 영점 조정을 수행하는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (a1)는,

    미리 지정된 제1 위치를 목표로 상기 레이저 빔이 조사되도록 상기 스캐너에 대하여 포지셔닝(positioning)을 수행하는 단계;

    상기 제1 위치와 실제 레이저 빔이 조사된 제2 위치 간의 오차를 산출하는 단계; 및

    상기 오차를 보정하여 보정 정보를 생성하는 단계를 포함하되,

    상기 제어 신호는 상기 보정 정보를 이용하여 영점 조정된 신호인 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간의 오차를 산출하는 단계는,

    실제 레이저 빔이 조사된 영역을 촬영하는 단계;

    상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출하는 단계를 포함하되,

    검출된 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치로부터 상기 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 방법.
14. 제8항에 있어서,

    상기 레이저 빔은 펨토 펄스(Femto Pulse) 또는 피코 펄스(Pico Pulse) 타입의 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 방법.
15. 제8항에 있어서,

    상기 레이저 빔은 파장이 300 ~ 400 nm, 도트 거리가 0.1 ~ 2 um, 파워가 10 ~ 150 mW인 가공 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 휘점 리페어 방법.

Images