KR101133765B1

KR101133765B1 - 표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법

Info

Publication number: KR101133765B1
Application number: KR1020050012284A
Authority: KR
Inventors: 손동일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2012-04-09
Also published as: US7502094B2; TW200628885A; JP2006227621A; US20060181672A1; CN1821836A; EP1691234A1; KR20060091825A

Abstract

본 발명은 표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법에 관한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따라 기판과 상기 기판 위에 형성된 색 필터를 포함하는 표시 장치의 수리 장치에서, 상기 색 필터는 상기 기판을 향하고 있는 제1 면과 상기 기판의 반대 방향을 향하고 있는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 초점을 맞추어 250nm 이상의 파장을 갖는 레이저 광을 조사하는 레이저 장비를 포함하며, 상기 표시 장치는 상기 색 필터를 둘러싸고 있는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.

이러한 방식으로, 적절한 펄스 주파수와 파장을 갖는 레이저 장비를 선택하고, 슬릿을 사용한 조사 방식 또는 확산 방식을 사용함으로써, 표시 장치의 화소 불량을 효과적으로 수리할 수 있다.

표시장치, 검사, 수리, 레이저, 파장, 펄스파, 지속파, 색필터

Description

표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법{REPAIRING MECHANISM AND METHOD FOR DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다.

도 5는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판과 도 4의 공통 전극 표시판으로 이루어진 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리 방식을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리에 사용되는 레이저 장비를 선정하기 위한 조건을 설명하기 위한 그래프이다.

도 9는 색 필터별 투과율 특성을 나타내는 그래프이다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 실험에 사용되는 색 필터 시편을 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리에 사용되는 레이저 장비를 선택하기 위한 레이저 광의 두 특성을 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리 장치에 사용되는 슬릿을 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따라 액정 표시 장치의 수리 장치를 사용하여 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 15a내지 도 15c는 도 14에 나타낸 방식에 따른 색 필터 조사 방식의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 또한, 화소 전극에 대응하는 공통 전극 영역에 삼원색, 예를 들면 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터를 구비하여 색 표시를 구현한다.

한편, 액정 표시 장치는 제조 과정에서 여러 검사 과정을 거치고 검사 과정에서 발견된 결함을 수리한다.

예를 들어, 이러한 액정 표시 장치를 제조하는 과정에서 표시 신호선 등의 단선 또는 단락이나 화소에 결함이 있는 경우 이들을 일정한 검사를 통하여 미리 걸러낸다. 이러한 검사의 종류에는 어레이 테스트(array test), VI(visual inspection) 테스트, 그로스 테스트(gross test) 및 모듈 테스트(module test) 등 이 있다.

어레이 테스트는 개별적인 셀(cell)들로 분리되기 전에 일정한 전압을 인가하고 출력 전압의 유무를 통하여 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이며, VI 테스트는 개별적인 셀 들로 분리된 후 일정한 전압을 인가한 후 사람의 눈으로 보면서 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이다. 그로스 테스트는 상부 표시판과 하부 표시판을 결합하고 구동 회로를 실장하기 전 실제 구동 전압과 동일한 전압을 인가하여 화면의 표시 상태를 통하여 화질 및 표시 신호선의 단선 여부를 알아보는 시험이며, 모듈 테스트는 구동 회로를 장착한 후 최종적으로 구동 회로의 적정 동작 여부를 알아보는 시험이다.

한편, 실제 구동 상황과 유사한 상황에서 이루어지는 그로스 테스트에서는 화면 전체를 까맣게 하고 화소의 불량 여부도 검사한다. 이때, 액정층에 이물질이 존재하거나 배선의 단선 또는 단락 등으로 불량 부분이 밝게 빛나는 이른바 밝은 화소(bright pixel) 또는 고화소(high pixel) 현상이 나타난다.

이러한 밝은 화소 또는 고화소 현상은 앞서 말한 액정 표시 장치뿐만 아니라 대부분의 표시장치에서 나타난다.

이러한 고화소 불량을 수리하기 위하여 표시판의 외부에 화학 기상 증착 등으로 고화소가 위치한 외부 영역 부위를 차광막으로 덮는다. 그러나, 이러한 방식은 표시 장치의 정면에서는 빛이 새지 않지만 옆면에서는 빛이 새는 현상이 발생하여 수리의 목적을 완전히 달성할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 장치의 화소 불량을 수리할 수 있는 표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법을 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라, 기판과 상기 기판 위에 형성된 색 필터를 포함하는 표시 장치의 수리 장치로서, 상기 색 필터는 상기 기판을 향하고 있는 제1 면과 상기 기판의 반대 방향을 향하고 있는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 초점을 맞추어 250nm 이상의 파장을 갖는 레이저 광을 조사하는 레이저 장비를 포함한다.

이때, 상기 표시 장치는 상기 색 필터를 둘러싸고 있는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 레이저 장비는 펄스파 모드(pulse wave mode)를 갖는 것이 바람직하며, 상기 파장의 범위는 380nm 이하 또는 740nm 이상일 수 있다.

또한, 상기 레이저 장비의 레이저 광원은 NdYAG인 것이 바람직하며, 상기 레이저 광은 상기 기판을 통과하여 조사되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 표시 장치는 상기 기판의 외부에 부착되는 편광판을 더 포함하고, 이 경우 상기 레이저 광은 상기 편광판을 통과하여 조사될 수 있으며, 상기 레이저 광의 파장은 380nm 이상일 수 있다.

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사될 수 있다.

또한, 상기 표시 장치는 상기 색 필터에 빛을 공급하는 광원부를 더 포함하 고, 상기 레이저 광이 상기 색 필터에 조사되는 경우에 상기 색 필터는 투과량이 변화하는 것이 바람직하며, 레이저가 조사된 상기 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 레이저 광의 펄스 주파수는 55Hz 이하인 것이 바람직하다.

이 때, 상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭과 실질적으로 동일하며, 상기 레이저 광은 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 순차적으로 조사될 수 있다.

여기서, 상기 차광 부재는 유기 물질로 이루어진 것이 바람직하다.

이때, 상기 레이저 광은 상기 색 필터의 조사 표면의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사될 수 있으며, 이 경우 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하고, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 상기 레이저 광은 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사된 후 상기 차광 부재에서 다시 상기 색 필터의 중간 부분까지 조사될 수 있으며, 이 경우에도 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하며, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭보다 작으며, 상기 레이저 광은 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 조사 표면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사될 수 있는데, 이 경우 상기 색 필 터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 변성 영역과 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 상기 슬릿은 상기 색 필터의 폭보다 작으며 크기 순으로 제1 내지 제3 투과 영역을 포함하고, 상기 레이저 광은 상기 제1 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사되며, 상기 제2 투과 영역을 통하여 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 경계를 중심으로 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 일부에 조사되며, 상기 제3 투과 영역을 통하여 상기 차광 부재에 조사될 수 있다. 이때, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하고, 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 투과 영역을 통하여 조사된 영역과 상기 제2 투과 영역을 통하여 조사된 영역의 일부가 중첩할 수 있다.

본 발명의 한 특징에 따라 기판과 상기 기판 위에 형성되어 있는 색 필터를 포함하는 표시 장치의 수리 방법으로서, 상기 표시 장치를 검사하는 단계, 레이저 장비를 상기 표시 장치의 위쪽에 위치시키는 단계, 상기 레이저 장비에서 조사되는 레이저 광의 초점을 맞추는 단계, 그리고 상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 광의 파장은 250nm 이상이다.

이때, 상기 색 필터는 상기 기판을 향하고 있는 제1 면과 상기 기판의 반대편을 향하고 있는 제2 면을 포함하며, 상기 레이저 광의 초점을 맞추는 단계는, 차광 영역과 투과 영역을 갖는 슬릿을 통하여 상기 레이저 광을 조사하는 단계, 그리 고 상기 색 필터의 제1 면에 상기 레이저 광의 초점을 맞추는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 레이저 장비는 펄스파 모드를 갖는 것이 바람직하며, 상기 파장의 범위는 380nm 이하 또는 740nm 이상인 것이 바람직하다.

이 때, 상기 레이저 광은 상기 기판을 통과하여 조사되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 표시 장치는 상기 기판의 외부에 부착되는 편광판을 더 포함하고, 상기 레이저 광은 상기 편광판을 통과하여 조사되는 것이 바람직하고, 상기 레이저 광의 파장은 380nm 이상일 수 있다.

또한, 상기 레이저 장비의 레이저 광원은 NdYAG일 수 있으며, 상기 펄스의 주파수는 55Hz 이하일 수 있다.

한편, 상기 표시 장치는 상기 색 필터에 빛을 공급하는 광원부를 더 포함하고, 상기 레이저 광이 상기 색 필터에 조사되는 경우에 상기 색 필터는 투과량이 변화하는 것이 바람직한데, 상기 레이저 광이 조사된 색 필터는 상기 광원부터로부터의 빛을 모두 흡수하는 것이 바람직하다.

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 순차적으로 조사하는 단계를 포함하는 것이 바람직한데, 이 때 상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

한편, 상기 표시 장치는 상기 색 필터를 둘러싸고 있는 차광 부재를 더 포함하며, 상기 차광 부재는 유기 물질로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하고, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사된 후 상기 차광 부재에서 다시 상기 색 필터의 중간 부분까지 조사하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하고, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭보다 작으며, 상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 변성 영역과 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 슬릿은 상기 색 필터의 폭보다 작으며 크기 순으로 제1 내지 제3 투과 영역을 포함하고, 상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는, 상기 제1 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사하는 단계, 상기 제2 투과 영역을 통하여 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 경계를 중심으로 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 일부에 조사하는 단계, 그리고 상기 제3 투과 영역을 통하여 상기 차광 부재에 조사하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 것이 바람직하고, 상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 것이 바람직하며, 상기 제1 투과 영역을 통하여 조사된 영역과 상기 제2 투과 영역을 통하여 조사된 영역의 일부가 중첩할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300)와 이에 연결된 게이트 구 동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 액정 표시판 조립체(300)에 빛을 조사하는 백라이트 장치(900) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호(주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

백 라이트 장치(900)는 인버터(도시하지 않음)와 광원부(910)를 포함하며, 광원부(910)는 액정 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있으며 적어도 하나의 램프를 포함한다. 램프로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp) 또는 EEFL(external electrode fluorescent lamp)을 사용하지만, 발광 다이오드(LED) 등도 사용될 수 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200)의 바깥 면에는 광원부(910)에서 나오는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 COG(chip on glass) 방식으로 액정 표시판 조립체(300)에 장착될 수 있다. 이와는 달리, TCP(tape carrier package)에 실장하여 TCP를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, 이들 집적 회로 칩과 같은 기능을 수행하는 회로를 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성할 수도 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(V_on)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 알리는 수평 동 기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 줄여 데이터 전압의 극성이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 광원부(910)에서 나온 빛은 액정층(3)을 통과하면서 액정 분자의 배열에 따라 그 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 1H")[수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).

그러면, 도 3 내지 도 6을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 5는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판과 도 4의 공통 전극 표시판으로 이루어진 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판 (100), 공통 전극 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 도 3, 도 5 및 도 6을 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131a, 131b)과 복수의 용량성 보조 전극(136)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있으며, 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121)은 위로 튀어나온 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 장치의 접속을 위한 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.

각각의 유지 전극선(131a, 131b)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 서로 이웃하는 게이트선(121) 사이에서 각각 쌍으로 배치되어 있다. 각각의 유지 전극선(131a, 131b)은 이웃하는 게이트선(121) 부근에 위치하고 있으며, 아래 위로 돌출한 유지 전극(137a, 137b)을 각각 포함한다. 두 유지 전극선(131a, 131b)은 이웃하는 게이트선(121)의 중간에 위치한 가로 선에 대하여 대칭 구조를 이룬다. 유지 전극선(131a, 131b)에는 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)에 인가되는 공통 전압(common voltage) 따위의 소정의 전압이 인가된다.

각각의 용량성 보조 전극(136)은 이웃하는 두 게이트선(121) 사이의 중앙에 위치하며, 가로 방향으로 긴 직사각형 모양으로서 끝 부분에 게이트선(121)에 대하여 약 45°기울어진 빗변을 가져 깔때기 모양을 이룬다.

게이트선(121), 유지 전극선(131a, 131b) 및 용량성 보조 전극(136)은 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속, 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 따위로 이루어지는 것이 바람직하며, 단일막 구조를 가지거나 다층막 구조로 이루어질 수 있다. 다층막, 예를 들어 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막과 그 위의 상부막을 포함할 수 있다. 하나의 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열의 금속으로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 크롬, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 탄탈륨(Ta), 또는 티타늄(Ti) 등으로 이루어질 수 있다. 두 도전막의 좋은 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금/알루미늄 합금을 들 수 있다.

또한 게이트선(121), 유지 전극선(131a, 131b) 및 용량성 보조 전극(136)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.

게이트선(121), 유지 전극선(131a, 131b) 및 용량성 보조 전극(136) 위에는 질화규소(SiN_x) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 각각의 섬형 반도체(154)는 주로 게이트 전극(124)의 상부에 위치하며, 이후의 데이터선(171)이 지나갈 게이트선(121)의 상부까지 확장되어 있다. 섬형 반도체(154)와 동일한 층으로 데이터선(171)이 지나갈 유지 전극선(131)의 상부에도 버퍼층이 추가될 수 있다.

반도체(154)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 두 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치되어 있는데, 게이트 전극(124)을 중심으로 서로 마주한다.

섬형의 반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 30-80°인 것이 바람직하다.

저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 이로부터 분리되어 있는 복수의 드레인 전극(drain electrode)(177a, 177b) 및 드레인 전극(177a, 177b)에 연결되어 있는 용량성 결합 전극(176)이 형성되어 있다.

데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131a, 131b)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 가지고 있다.

각각의 드레인 전극(175)은 각각의 유지 전극(137a, 137b)과 중첩하는 직사각형 확장부(177a, 177b)를 포함한다. 드레인 전극의 확장부(177a, 177b) 변은 유지 전극(137a, 137b)의 변과 실질적으로 평행하며, 서로 이웃하는 게이트선(121)의 중심선에 대하여 대칭 구조를 이룬다. 데이터선(171) 각각은 복수의 돌출부를 포함하며, 이 돌출부는 반도체(154) 상부에 위치하는 드레인 전극(175)의 한쪽 끝 부분을 일부 둘러싸는 소스 전극(173)을 이룬다. 하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.

용량성 결합 전극(176)은 용량성 보조 전극(136)과 중첩하고, 용량성 보조 전극(136)의 변과 평행한 변을 가져 왼쪽 일부는 깔때기 구조를 가진다. 용량성 결합 전극(176)은 경계선 안에서 용량성 보조 전극(136)의 상부에 위치하는 개구부(76)를 가진다.

드레인 전극(175)은 드레인 전극(175)의 두 확장부(177a, 177b)와 용량성 결합 전극(176)을 서로 연결하며, 데이터선(171)에 인접하고 평행하며 서로 인접한 게이트선(121)의 중심선에 대하여 대칭으로 뻗은 연결부(178a, 178b)를 가진다. 따라서, 드레인 전극(175), 용량성 결합 전극(176) 및 용량성 보조 전극(136)은 서로 이웃하는 게이트선(121)의 중심선에 대하여 대칭 구조를 가진다. 이때, 연결부(178a, 178b)는 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 영역의 최외각 가장자리에 배치되어 화상이 표시되는 투과 영역을 감소시키지 않으며, 투과 영역의 가장자리에서 발생하는 텍스쳐를 차단하는 기능을 가진다.

이때, 데이터선(171) 및 용량성 결합 전극(176)은 다른 물질, 특히 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-알루미늄(MoAl₂) 합금], 크롬(Cr) 등으로 이루어진 상부막(171r)과 데이터 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 중간막(171q)과 알루미늄 계열의 금속이 반도체(151) 또는 저항성 접촉 부재(161, 165)로 확산되는 것을 방지하기 위한 금속, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr) 등으로 이루어진 하부막(171p)을 포함한다. 도 6에서 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이트선(171)의 끝 부분(179)의 하부막, 중간막 및 상부막은 각각 도면 부호 173p, 173q, 173r, 175p, 175q, 175r 및 179p, 179q, 179r로 표시되어 있다.

데이터선(171), 용량성 결합 전극(176) 및 드레인 전극(175)도 게이트선(121) 및 유지 전극선(131a, 131b)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.

저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 하부의 반도체(154)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 섬형 반도체(154)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 용량성 결합 전극(176)과 이들로 덮이지 않고 노출된 반도체(154) 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등 4.0 이하의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화 규소나 산화 규소 따위로 이루어진 것이 바람직하다.

보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 확장부(177a, 177b)와 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185a, 185b)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 용량성 보조 전극(136)과 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181, 186)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(181, 182, 185a, 185b, 186)은 다각형 또는 원 모양 등 다양한 모양으로 만들어질 수 있다. 접촉 구멍(181, 182)의 면적은 약 0.5mm×15μm 이상, 약 2mm×60μm 이하인 것이 바람직하다. 접촉 구멍(181, 182, 185a, 185b, 186)의 측벽은 30° 내지 85°의 각도로 기울어져 있거나 계단형이다.

이때, 용량성 보조 전극(136)을 드러내는 접촉 구멍(186)은 용량성 결합 전극(176)의 개구부(76) 안에 위치하여 접촉 구멍(186)의 측벽에 의해 발생하는 단차로 인하여 액정 분자의 배열이 왜곡되어 이 부분에서 누설되는 빛이 발생하더라도 용량성 결합 전극(176)에 의해 차단된다. 따라서, 화소의 개구율이 확보하면서 디스크리네이션(disclination)이 발생하는 것을 차단할 수 있다.

보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 제1 내지 제3 화소 전극(pixel electrode)(190a, 190b, 190c), 차폐 전극(shielding electrode)(88) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이와는 달리, 제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)은 투명한 도전성 폴리머로 만들어질 수도 있고, 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)이 불투명한 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다. 이 경우, 접촉 보조 부재(81, 82)는 제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)과 다른 물질, 예를 들면 ITO나 IZO로 만들어질 수 있다.

제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)은 접촉 구멍(185a, 185b, 186)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적?전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전 기는 화소 전극(190)과 유지 전극선(131a, 131b)의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘리기 위하여, 유지 전극선(131a, 131b)에 유지 전극(137a, 137b)을 두고 화소 전극(190)에 연결된 드레인 전극(175)을 연장 및 확장시켜 중첩시킴으로써 단자 사이의 거리를 가깝게 하고 중첩 면적을 크게 한다.

제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)은 데이터선(171)과 게이트선(121)으로 둘러싸인 영역 내에 거의 존재하고 경계의 대부분이 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 평행하여 직사각형을 이룬다. 제1 내지 제3 화소 전극(190a, 190b, 190c)은 서로 분리되어 있는데, 제1 및 제2 화소 전극(190a, 190b)은 서로 분리되어 있으며 제3 화소 전극(190c)을 중심으로 상부 및 하부에 위치하는 두 부분으로 이루어져 있으며, 제3 화소 전극(190c)은 제1 화소 전극(190a)과 제2 화소 전극(190b) 사이에 끼인 형태이다. 제1 및 제2 화소 전극(190a, 190b)과 제3 화소 전극(190c)은 서로 마주하며 게이트선(121)에 대하여 ±45° 기울어진 변을 가지고 있어 서로 이웃하는 게이트선(121) 사이의 중심선에 대하여 대칭 구조를 가진다.

제1 및 제2 화소 전극(190a, 190b)은 각각 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 한 쌍의 드레인 전극(177a, 177b)과 물리적으로 연결되어 이로부터 직접 데이터 전압을 인가 받는다. 제3 화소 전극(190c)은 접촉 구멍(186)을 통하여 용량성 보조 전극(136)과 연결되어 있는데, 용량성 보조 전극(136)은 드레인 전극(175)과 연결된 용량성 결합 전극(176)과 중첩한다. 따라서, 제3 화소 전극(190c)은 제1 화소 및 제2 전극(190a, 190b)에 전자기적으로 결합(용량성)되어 있다.

각 화소 전극(190)은 모퉁이에서 모따기되어 있으며, 모따기된 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다.

화소 전극(190)은 중앙 절개부(91, 92), 하부 절개부(93a, 94a, 95a) 및 상부 절개부(93b, 94b, 95b)를 가지며, 화소 전극(190)은 이들 절개부(91-95b)에 의하여 복수의 영역으로 분할된다. 절개부(91-95b)는 용량성 결합 전극(176)의 가로 중심선 또는 서로 이웃하는 게이트선(121) 사이의 중심선에 대하여 거의 대칭 구조를 이루고 있으며, 제1 및 제2 화소 전극(190a, 190b)의 두 부분과 제3 화소 전극(190c)은 마주하는 두 절개부(93a, 93b)를 통하여 분리되어 있다.

하부 및 상부 절개부(93a-95a, 93b-95b)는 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서부터 오른쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 화소 전극(190)을 가로 방향으로 이등분하는 중심선으로 나누는 하반면과 상반면에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(93a-95a, 93b-95b)는 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있으며, 중앙 절개부(91, 92)는 하부 절개부(93a-95a)와 상부 절개부(93b-95b)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 분지로 이루어져 있다. 중앙 절개부(91, 92)는 중앙에서 가로 방향으로 뻗은 가로부를 가진다.

따라서, 화소 전극(190)의 상반면과 하반면은 절개부(91, 92, 93a, 93b, 94a, 94b, 95a, 95b)에 의하여 각각 여섯 개의 영역으로 나누어지며, 이러한 영역들은 화소 전극(190)을 상하로 나누는 이등분선 또는 서로 이웃하는 게이트선(121) 사이의 중심선에 대하여 대칭 구조를 가진다. 또한, 드레인 전극(177a, 177b), 유지 전극선(131a, 131b), 용량성 결합 전극(176) 및 용량성 보조 전극(136) 등과 같 은 박막으로 가지지 않는 영역도 화소 전극(190)을 상하로 나누는 이등분선 또는 서로 이웃하는 게이트선(121) 사이의 중심선에 대하여 대칭 구조를 가진다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소의 크기, 화소 전극의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라진다.

화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있다.

접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 노출된 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 노출된 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 한다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 이방성 도전막(도시하지 않음) 등을 통하여 외부 장치와 연결된다.

게이트 구동 회로가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 집적되는 경우에는 접촉 보조 부재(81)는 게이트 구동 회로의 금속층과 게이트선(121)을 연결하는 역할을 할 수 있다. 마찬가지로 데이터 구동 회로가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 집적되는 경우에 접촉 보조 부재(82)는 데이터 구동 회로의 금속층과 데이터선(171)을 연결하는 역할을 할 수 있다.

차폐 전극(88)은 데이터선(171) 및 게이트선(121)을 따라 뻗어 있으며 데이터선(171) 상부에 위치하는 부분은 데이터선(171)을 완전히 덮으며, 게이트선(121) 상부에 위치하는 부분은 게이트선(121)의 폭보다 작은 폭을 가지며 게이트선(121) 의 경계선 안에 위치한다. 그러나 그 너비를 조절하여 데이터선(171)보다 작을 수도 있으며, 게이트선(121)의 경계선 밖에 위치하는 경계선을 가질 수 있다. 차폐 전극(88)에는 공통 전압이 인가되는데, 이를 위하여 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)의 접촉 구멍(도시하지 않음)을 통하여 유지 전극선(131)에 연결되거나, 공통 전압을 박막 트랜지스터 표시판(100)에서 공통 전극 표시판(200)으로 전달하는 단락점(short point)(도시하지 않음)에 연결될 수도 있다. 이때, 개구율 감소가 최소가 되도록 차폐 전극(88)과 화소 전극(190) 사이의 거리를 최소로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 공통 전압이 인가되는 차폐 전극(88)을 데이터선(171) 상부에 배치하면 차폐 전극(88)이 데이터선(171)과 화소 전극(190) 사이 및 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에서 형성되는 전계를 차단하여 화소 전극(190)의 전압 왜곡 및 데이터선(171)이 전달하는 데이터 전압의 신호 지연이 줄어든다.

또한, 화소 전극(190)과 차폐 전극(88)의 단락을 방지하기 위하여 이들 사이에 거리를 두어야 하므로, 화소 전극(190)이 데이터선(171)으로부터 더 멀어져 이들 사이의 기생 용량이 줄어든다. 더욱이, 액정층(3)의 유전율(permittivity)이 보호막(180)의 유전율보다 높기 때문에, 데이터선(171)과 차폐 전극(88) 사이의 기생 용량이 차폐 전극(88)이 없을 때 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 용량에 비하여 작다.

뿐만 아니라, 화소 전극(190)과 차폐 전극(88)이 동일한 층으로 만들어지기 때문에 이들 사이의 거리가 일정하게 유지되며 이에 따라 이들 사이의 기생 용량이 일정하다.

다음, 도 4 내지 도 6을 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)는 화소 전극(190)과 마주보며 화소 전극(190)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있다. 이와는 달리 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수도 있다.

기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있으며 차광 부재(230)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 위치한다. 색필터(230)는 화소 전극(190)을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등의 원색 중 하나를 표시할 수 있다.

색필터(230)의 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다.

덮개막(250)의 위에는 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

공통 전극(270)은 복수 벌의 절개부(71-76b) 집합을 가진다.

한 벌의 절개부(71-76b)는 하나의 화소 전극(190)과 마주 보며 중앙 절개부(71, 72, 73), 하부 절개부(74a, 75a, 76a) 및 상부 절개부(74b, 75b, 76b)를 포함한다. 절개부(71-76b) 각각은 인접한 화소 전극(190)의 절개부(91-95b) 사이 또는 가장자리 절개부(95a, 95b)와 화소 전극(190)의 빗변 사이에 배치되어 있다. 또 한, 각 절개부(71-76b)는 화소 전극(190)의 절개부(91-95b)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다.

하부 및 상부 절개부(74a-76a, 74b-76b) 각각은 대략 화소 전극(190)의 오른쪽 변에서 아래쪽 또는 위쪽 변을 향하여 뻗은 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 가로부 및 세로부를 포함한다.

중앙 절개부(71, 72, 73)는 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서부터 가로부로 뻗은 중앙 가로부, 이 중앙 가로부의 끝에서 중앙 가로부와 빗각을 이루며 화소 전극(190)의 왼쪽 변을 향하여 뻗은 한 쌍의 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 왼쪽 변을 따라 왼쪽 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 종단 세로부를 포함한다.

절개부(71-76b)의 수효는 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(71-76b)와 중첩하여 절개부(71-76b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 수직 배향막(11, 21)이 각각 도포되어 있고, 바깥쪽 면에는 편광판(12, 22)이 구비되어 있다.

두 편광판(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.

액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(310)는 전계가 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광자(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.

표시판(100, 200)과 편광자(12, 22)의 사이에는 각각 액정층(3)의 지연값을 보상하기 위한 위상 지연 필름(retardation film)이 낄 수 있다. 위상 지연 필름은 복굴절성(birefringence)을 가지며 액정층(3)의 복굴절성을 역으로 보상하는 역할을 한다. 지연 필름으로는 일축성 또는 이축성 광학 필름을 사용할 수 있으며, 특히 음성(negative) 일축성 광학 필름을 사용할 수 있다.

또한 공통 전극(270)과 차폐 전극(88)에 동일한 공통 전압이 인가되므로 둘 사이에는 전계가 거의 없다. 따라서 공통 전극(270)과 차폐 전극(88) 사이에 위치한 액정 분자들(310)은 초기 수직 배향 상태를 그대로 유지하므로 이 부분에 입사된 빛은 투과되지 못하고 차단된다.

한편, 액정 분자(310)들의 경사 방향과 편광자(12, 22)의 투과축이 45도를 이루면 최고 휘도를 얻을 수 있는데, 본 실시예의 경우 모든 도메인에서 액정 분자(310)들의 경사 방향이 게이트선(121)과 45°의 각을 이루며 게이트선(121)은 표시판(100, 200)의 가장자리와 수직 또는 수평이다. 따라서 본 실시예의 경우 편광자(12, 22)의 투과축을 표시판(100, 200)의 가장자리에 대하여 수직 또는 평행이 되도록 부착하면 최고 휘도를 얻을 수 있을 뿐 아니라 편광자(12, 22)를 저렴하게 제조할 수 있다.

공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(190)에 데이터 전압을 인가하면 표시판의 표면에 거의 수직인 주 전계(primary electric field)가 생성된 다. 액정 분자(310)들은 전계에 응답하여 그 장축이 전계의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다. 한편, 공통 전극(270) 및 화소 전극(190)의 절개부(71-76b, 91-95b)와 화소 전극(190)의 변은 주 전계를 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 주 전계의 수평 성분은 절개부(71-75b, 91-96b)의 변과 화소 전극(190)의 변에 수직이다. 또한 절개부(71-76b, 91-95b)의 마주보는 두 변에서의 주 전계의 수평 성분은 서로 반대 방향이다.

이러한 전계를 통하여 절개부(71-76b, 91-95b)는 액정층(3)의 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어한다. 인접하는 절개부(71-76b, 91-95b)에 의하여 정의되거나 절개부(76a, 76b)와 화소 전극(190)의 오른쪽 빗변에 의하여 정의되는 각 도메인 내에 있는 액정 분자는 절개부(71-76b, 91-95b)의 길이 방향에 대하여 수직을 이루는 방향으로 기울어진다. 각 도메인의 가장 긴 변 2개는 거의 나란하고 게이트선(121)과 약 ±45도를 이루며, 도메인 내에서 액정 분자 대부분은 4방향으로 기울어진다.

절개부(71-76b, 91-95b)의 너비는 약 9μm 내지 약 12μm인 것이 바람직하다.

적어도 하나의 절개부(71-76b, 91-95b)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전계 생성 전극(190, 270)의 위 또는 아래에 배치될 수 있으며 그 너비는 약 5μm 내지 약 10μm인 것이 바람직하다.

그러면 이러한 구조를 갖는 액정 표시 장치의 수리 장치 및 수리 방법에 대 하여 도 7 내지 도 17을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 7을 보면, 도 6에 나타낸 액정 표시 장치에서 하부 기판(110), 상기 기판(210) 및 색 필터(230)가 도시되어 있다. 이때, 상부 기판(210)의 위쪽에서 레이저 장비(700)를 사용하여 색 필터(230)와 상부 기판(210)의 경계면(211)에 레이저 광(750)의 초점(focus)을 맞추고 레이저 광(750)을 조사한다. 이에 따라, 색 필터(230)의 투과율이 변화하여 광원부(910)로부터 빛(950)이 차단된다.

한편, 도 7에 도시한 것처럼 레이저 장비(700)는 액정 표시 장치의 외부에 위치하면서 색 필터(230)에 레이저 광(750)을 조사하여야 한다. 즉, 레이저 광(750)은 유리로 이루어진 상부 기판(210)을 통과하여야 하고, 색 필터(230)의 경계면(211)을 제외한 다른 부분의 손상없이 색 필터(230)의 투과율을 변화시킬 수 있는 레이저 장비(700)를 찾는 것이 필요한 데, 이에 대하여 도 8 내지 도 11을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리에 사용되는 레이저 장비에서 레이저 광을 선정하기 위한 조건을 설명하기 위한 그래프이며, 도 9는 색 필터별 투과율 특성을 나타내는 그래프이다. 도 10은 색 필터 시편을 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리에 사용되는 레이저 장비를 선택하기 위한 레이저 광의 세기 특성을 나타내는 도면이다.

도 8에는 유리로 되어 있으며 서로 다른 두께를 갖는 세 개의 시편(test material)에 파장을 달리하여 투과율을 측정한 그래프를 나타내었다. 그래프의 가로축은 파장을 나타내며 단위는 마이크로미터(㎛)이며, 세로축은 투과율을 백분율로 나타낸 것이다.

각 시편은 상표명 BOROFLOAT라는 유리이며, 두께는 2mm, 6mm, 15mm이다.

도시한 것처럼, 레이저 광의 파장이 약 300nm 이상, 즉, 0.3㎛ 이상 좀 더 구체적으로 250nm 이상이면 레이저 광은 두께에 상관없이 투과됨을 알 수 있다.

한편, 도 9는 색 필터별 분광 특성을 나타내는 그래프로서, 가로축은 레이저 광의 파장으로서 단위는 nm이며 가로축은 투과율을 백분율로 나타낸 것이다.

이 때, 색 필터(230)를 변성시키기 위하여는 색 필터(230)가 레이저 광의 에너지를 모두 흡수하는 것이 바람직하므로, 도 8에 나타낸 그래프와는 달리 레이저 광을 투과시키지 않고 모두 흡수할 수 있는 파장이 바람직하다. 이렇게 하면 레이저 광이 색 필터(230)를 투과하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 배치된 데이터선(171)을 비롯한 여러 배선을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 색 필터(230)의 변성이란 레이저 광을 색 필터(230)에 조사함으로써 색 필터(230)의 성분 또는 성질을 변화시켜 광원부(910)로부터의 빛을 투과시키지 않고 흡수하는 것을 말하고, 또한 변성에 이르기 전에는 색 필터(230)의 분해 등은 일어날 수 있지만 광원부(910)로부터의 빛을 충분히 차단하지 못하는 상태를 의미한다.

이 때, 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 색깔 별로 서로 다른 파장 범위에서 흡수 및 투과가 이루어지므로, 색깔 별로 서로 다른 파장을 갖는 레이저 광 을 사용할 수 있다. 또한, 색깔 구분 없이 흡수가 이루어지는 파장을 갖는 레이저 광을 선택할 수 있는데, 이러한 레이저 광은 실제 공정에서 작업 시간 및 작업 용이성 측면에서 장점을 가질 수 있다.

도시한 것처럼, 투과율이 0인 파장, 즉 색깔 구분없이 거의 모든 에너지를 흡수할 수 있는 파장은 380nm이하 또는 740nm 이상의 파장이 바람직함을 알 수 있다. 그러나, 실제 실험에서는 532nm의 파장에서도 에너지를 흡수하는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 이러한 파장에 대한 정보를 바탕으로 레이저 장비를 선택하였는데, 이에 대하여 설명한다.

도 10은 별도로 제작된 색 필터 시편을 나타낸 것으로서, 상부 기판(210)에 색 필터(230)만을 형성한 것, 즉, 편광판(22), 덮개막(250), 공통 전극(270) 및 배향막(21)을 제거한 것이다.

현재 사용되는 레이저 장비는 두 가지 광 특성을 갖는데, 하나는 지속파(continuous wave, CW) 모드이고 하나는 펄스 파(pulse wave, PW) 모드로서, 도 11의 왼쪽에 나타낸 그래프가 지속파 모드의 세기 특성(intensity characteristic)이고 오른쪽에 나타낸 그래프가 펄스파 모드의 세기 특성이다.

지속파 모드 레이저 장비는 시간에 따라 수 mW 내지 수 kW 범위의 일정한 전력을 갖는 레이저 광을 연속적으로 내보내고, 펄스파 모드 레이저 장비는 일정 시간 간격으로 수 MW 이상의 펄스를 주기적으로 내보낸다.

표 1은 현재 사용 가능한 여러 레이저 장비에 대한 실험 조건을 나타낸 것이 다.

여기서, 레이저 장비는 레이저 광을 이루는 소스(source), 즉 광원에 따라 분류하였다. 레이저 장비(He-Cd)는 레이저 광의 파장 543nm이고 지속파 모드이며, 레이저 장비(NdYAG)는 레이저 광의 파장이 355nm이고 펄스파 모드이고, 레이저 장비(Ar)는 레이저 광의 파장이 488nm이고 지속파 모드이며, 레이저 장비(NdYAG)는 레이저 광의 파장이 1064nm이고 지속파 모드이다.

이러한 레이저 장비를 사용하여 도 10에 나타낸 색 필터 시편에 조사한 결과, 두 레이저 장비(He-Cd, Ar)의 경우에는 5분 이상 조사하여도 변성이 일어나지 않았으며, 레이저 장비(NdYAG, CW)의 경우에는 세기에 따라 아예 색 필터(230)가 뚫리거나 변성이 없었다. 다만, 레이저 장비(NdYAG, PW)의 경우에는 색 필터(230)가 변성되는 것을 확인하였으며, 나아가 세기나 펄스의 수효, 즉 주파수에 따라 변성 정도가 다르게 할 수 있음을 확인하였다.

따라서, 지속파 모드를 갖는 레이저 장비보다는 펄스파 모드를 갖는 레이저 장비를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있으며, 레이저 광의 파장도 앞서 설명한 것처럼 250nm 이상이면서 380nm 이하의 범위를 사용하는 것이 바람직하다.

물론, 지속파 모드를 갖는 레이저 장비라도 위 실험 조건과 달리 레이저 광원, 파장 또는 세기 등의 특성을 변화시킨다면 사용 가능할 수 있다. 위 실험은 하나의 실시예로서, 다른 레이저 광원, 파장을 갖는 지속파 또는 펄스파의 사용을 완전히 배제하는 것은 아니다.

그러면 앞서 설명한 파장이 355nm이고 펄스파를 갖는 레이저 장비(NdYAG)를 사용하여 색 필터(230)를 변성시키는 여러 방식에 대하여 상세히 설명한다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 수리 장치에 사용되는 슬릿을 나타내는 도면이고, 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따라 액정 표시 장치의 수리 장치를 사용하여 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

여기서, 슬릿(760)은 레이저 광의 초점을 원하는 화소에 고정시키는 역할을 하는 것으로서, 레이저 광의 초점이 화소보다 큰 경우에 사용된다. 이때, 슬릿(760)은 액정 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 슬릿 마스크와 유사하게 투과 영역(761)과 그 바깥의 차광 영역을 포함할 수 있으며, 화소의 크기에 맞추어 투과 영역(761)의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 투과 영역(761)은 투명한 기판이나 빈 공간인 절개부일 수 있다.

이때, 도 13에 나타낸 것처럼, 결함이 있는 색 필터(230)에서, 예를 들어, 색 필터(230)의 위쪽에서부터 아래쪽으로 화살표 방향으로 투과 영역(761)을 통하여 레이저 광을 조사한다. 이에 따라, 레이저 광이 조사된 영역은 변성된 부분(765)을 갖게 되며, 이러한 변성으로 색 필터(230)는 투과 특성이 변하게 되어 광원부(910)로부터의 빛(950)을 모두 흡수한다.

한편, 레이저 광의 펄스 주파수는 55Hz 이하이며, 이 정도의 펄스 주파수에서는 색 필터(230)의 파괴로 인해 액정층(3)으로 색 필터(230)가 흘러 들어가 생기는 거품(burble)이 생기지 않음을 확인할 수 있었다. 펄스 주파수의 일 실시예로 50Hz 부근의 주파수일 수 있다.

또한, 상부 기판(210)의 편광판(22)을 포함한 상태에서 레이저 광을 조사하거나 편광판(22)을 제거하고 레이저 광을 조사할 수 있다. 편광판(22)은 레이저 광의 조사 면적이나 세기를 변경시키는 요인으로 작용하므로 편광판(22)을 통과하여 색 필터(230)에 레이저를 조사하는 경우는 편광판(22)에 의한 변화 요인을 반영하여야 한다. 예를 들어, 편광판(22)을 부착한 상태에서 레이저를 조사하는 경우, 레이저 광의 파장은 380nm 이상일 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이며, 도 15a내지 도 15c는 도 14에 나타낸 방식에 따른 색 필터 조사 방식의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

여기서, 도 15a는 도 14에 도시한 색 필터(230)를 XVa-XVa' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 14 및 도 15를 보면, 색 필터(230)와 색 필터(230)를 에워싼 차광 부재(220)를 나타내었으며, 도면 부호 '231'은 레이저 광의 조사 시작선을 나타낸다.

이때, 레이저 광은 시작선(231)에서 화살표의 방향(a)으로 차광 부재(220)의 일부까지 조사된다. 이렇게 하면 레이저 광이 차광 부재(220)에 이르는 순간 차광 부재(220)가 레이저 광이 조사된 색 필터 영역(222)으로 확산된다. 다만, 이때의 레이저 광의 세기는 도 13에 나타낸 것과는 달리 변성을 일으키지 않을 정도의 세기이며, 이러한 확산으로 인해 색 필터(230)를 변성하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 레이저 광의 세기는 전력이나 펄스 주파수를 변화시킴으로써 바꿀 수 있다.

즉, 색 필터(230)를 변성시킬 정도는 아니지만 레이저 광이 조사되면 변성에 이르기 전 상태에서 색 필터 (230)를 이루는 성분과 차광 부재 (220)를 이루는 성분이 분해되면서, 도 15c에 도시한 것처럼 화살표 방향으로 색 필터(230)의 분해로 생긴 공간으로 차광 부재(220)가 확산되면서 생기는 현상이다. 이로 인해, 차광 부재(220)가 아래로부터의 빛을 차단하여 색 필터(230)를 변성시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 차광 부재(220)는 유기 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 색 필터에 레이저 광을 조사하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 16의 경우에는 도 14에 도시한 것처럼 화살표 방향(a)으로 먼저 레이저 광을 조사하고, 이어 반대 방향(b)으로 레이저 광을 조사한다. 그러면, 차광 부재(220)의 확산 영역(222)을 좀 더 넓힐 수 있다. 도 14에 나타낸 방식에서는 확산이 일어날 수 있는 범위가 제한적이므로, 확산 영역(222)의 범위가 좁다. 이에 반하여, 도 16에 나타낸 방식에서는 방향(a)으로의 조사에 의하여 확산된 차광 부재(220)를 반대 방향(b)으로 확산된 차광 부재(220)를 위쪽으로 밀고 올라감으로써 확산 영역(222)을 좀 더 넓히는 역할을 한다.

도 17의 경우에는 도 13에 나타낸 방식과 도 14 또는 도 15a 내지 도 15c에 나타낸 방식을 결합한 것으로서, 색 필터(230)의 일부 영역에는 색 필터(230)보다 작은 폭을 갖는 투과 영역(761)을 통하여 레이저 광을 조사하고 그 바깥의 가장 자리 부분, 즉 차광 부재(220)와 인접한 영역은 차광 부재(220)를 확산시키는 방식이다.

이 경우에는 색 필터(230)와 차광 부재(220)를 포함하는 영역에 변성을 일으키지 않을 정도의 세기로 먼저 레이저 광을 조사하고 이어 슬릿의 투과 영역(761)을 통하여 변성을 일으킬 정도의 세기로 레이저 광을 조사한다. 그러면 색 필터(230)와 차광 부재(220)의 경계 부분에서는 확산 영역(222)이 생기고 그 안쪽에는 변성 부분(765)이 생긴다.

여기서, 색 필터(230)의 변성을 일으킬 정도의 레이저 광의 세기는 차광 부재(220)를 파괴시킬 수도 있는데, 이와 같은 방식에서는 슬릿의 투과 영역(761)의 크기에 대하여 어느 정도 여유를 둘 수 있으므로, 차광 부재(220)가 파괴되어 액정층(3)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광의 조사 방식을 나타내는 도면으로서 차광 부재(220)의 확산만으로 수리를 행하는 예이다.

먼저, 도 18a를 보면 색 필터(230)보다 작은 폭을 갖는 투과 영역(761)의 통하여 레이저 광을 화살표 방향으로 조사하여 앞에서 설명한 공간을 형성한다. 즉, 이 경우의 레이저 광의 세기는 색 필터(230)가 변성을 일으키지 않을 정도의 세기이다.

이어, 도 18b에 도시한 것처럼 색 필터(230)와 차광 부재(220)의 경계를 중심으로 색 필터(230)와 차광 부재(220)의 일부를 포함하는 영역에 투과 영역(761a, 761b)을 통하여 레이저 광을 조사한다. 투과 영역(761a, 761b)의 폭은 도 18a에 도시한 투과 영역(761)의 폭보다 작거나 같을 수 있으며, 투과 영역(761)을 통하여 레이저 광이 조사된 영역과 투과 영역(761a, 761b)을 통하여 레이저 광이 조사된 영역이 중첩하는 것이 바람직하다.

다음, 도 18c에 도시한 것처럼 차광 부재(220)와 거의 동일한 폭을 갖는 두 투과 영역(761c, 761d)을 통하여 레이저 광을 조사한다. 이에 따라, 차광 부재(220)는 양쪽에서 색 필터(230)의 안쪽으로 확산되면서 전체로 확산된다. 따라서, 확산 영역을 갖는 색 필터(230)는 광원부(910)로부터의 빛을 차단한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 액정 표시 장치를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 액정 표시 장치뿐만 아니라 색 필터를 포함하는 모든 표시장치에 사용될 수 있다. 예컨대, 화이트 유기 EL과 색 필터를 포함하는 표시장치나 E-Ink를 사용하면서 색 필터를 포함하는 표시 장치 등에 사용될 수 있다. 즉, 색 필터에 광을 공급하되 상기 색 필터 통과 전 또는 색 필터 통과 후 광의 세기를 조절할 수 있어, 관측자가 색상 또는/및 다양한 계조 표현을 인식할 수 있는 모든 표시 장치에 사용될 수 있다.

이와 같이, 적절한 펄스 주파수와 파장을 갖는 레이저 장비를 선택하고, 슬릿을 사용한 조사 방식 또는 확산 방식을 사용함으로써, 표시 장치의 화소 불량을 효과적으로 수리할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

기판, 상기 기판 위에 형성된 색 필터 및 상기 색 필터에 빛을 공급하는 광원부를 포함하는 표시 장치의 수리 장치로서,

상기 색 필터는 상기 기판을 향하고 있는 제1 면과 상기 기판의 반대 방향을 향하고 있는 제2 면을 포함하고,

상기 제1 면에 초점을 맞추어 250nm 이상의 파장을 갖는 레이저 광을 조사하는 레이저 장비를 포함하고,

상기 레이저 광이 상기 색 필터에 조사되는 경우에 상기 색 필터는 투과량이 변화하는

표시 장치의 수리 장치.
제1항에서,

상기 표시 장치는 상기 색 필터를 둘러싸고 있는 차광 부재를 더 포함하는 표시 장치의 수리 장치.
제1항에서,

상기 레이저 장비는 펄스파 모드(pulse wave mode)를 갖는 표시 장치의 수리 장치.
제3항에서,

상기 파장의 범위는 380nm 이하 또는 740nm 이상인 표시 장치의 수리 장치.
제4항에서,

상기 레이저 장비의 레이저 광원은 NdYAG인 표시 장치의 수리 장치.
제5항에서,

상기 레이저 광은 상기 기판을 통과하여 조사되는 표시 장치의 수리 장치.
제1항에서,

상기 표시 장치는 상기 기판의 외부에 부착되는 편광판을 더 포함하고,

상기 레이저 광은 상기 편광판을 통과하여 조사되는 표시 장치의 수리 장치.
제7항에서,

상기 레이저 광의 파장은 380nm 이상인 표시 장치의 수리 장치.
제1항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되는 표시 장치의 수리 장치.
삭제
제9항에서,

레이저가 조사된 상기 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 표시 장치의 수리 장치.
제11항에서,

상기 레이저 광의 펄스 주파수는 55Hz 이하인 표시 장치의 수리 장치.
제12항에서,

상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭과 실질적으로 동일하며,

상기 레이저 광은 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 순차적으로 조사되는 표시 장치의 수리 장치.
제2항에서,

상기 차광 부재는 유기 물질로 이루어진 표시 장치의 수리 장치.
제14항에서,

상기 레이저 광은 상기 색 필터의 제1 면의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사되는 액정 표시 장치의 수리 장치.
제15항에서,

상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 표시 장치의 수리 장치.
제16항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 장치.
제14항에서,

상기 레이저 광은 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사된 후 상기 차광 부재에서 다시 상기 색 필터의 중간 부분까지 조사되는 표시 장치의 수리 장치.
제18항에서,

상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 표시 장치의 수리 장치.
제19항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 장치.
제14항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되고,

상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭보다 작으며,

상기 레이저 광은 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사되는

표시 장치의 수리 장치.
제21항에서,

상기 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 변성 영역과 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 장치.
제14항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되고,

상기 슬릿은 상기 색 필터의 폭보다 작으며 크기 순으로 제1 내지 제3 투과 영역을 포함하고,

상기 레이저 광은 상기 제1 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사되며, 상기 제2 투과 영역을 통하여 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 경계를 중심으로 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 일부에 조사되며, 상기 제3 투과 영역을 통하여 상기 차광 부재에 조사되는

표시 장치의 수리 장치.
제23항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 장치.
제24항에서,

상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 표시 장치의 수리 장치.
제25항에서,

상기 제1 투과 영역을 통하여 조사된 영역과 상기 제2 투과 영역을 통하여 조사된 영역의 일부가 중첩하는 표시 장치의 수리 장치.
기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 색 필터 및 상기 색 필터에 빛을 공급하는 광원부를 포함하는 표시 장치의 수리 방법으로서,

상기 표시 장치를 검사하는 단계,

레이저 장비를 상기 표시 장치의 위쪽에 위치시키는 단계,

상기 레이저 장비에서 조사되는 레이저 광의 초점을 맞추는 단계, 그리고

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계를 포함하고,

상기 레이저 광의 파장은 250nm 이상이고,

상기 레이저 광이 상기 색 필터에 조사되는 경우에 상기 색 필터는 투과량이 변화하는

표시 장치의 수리 방법.
제27항에서,

상기 색 필터는 상기 기판을 향하고 있는 제1 면과 상기 기판의 반대편을 향하고 있는 제2 면을 포함하며,

상기 레이저 광의 초점을 맞추는 단계는

차광 영역과 투과 영역을 갖는 슬릿을 통하여 상기 레이저 광을 조사하는 단계, 그리고

상기 색 필터의 제1 면에 상기 레이저 광의 초점을 맞추는 단계

를 포함하는

표시 장치의 수리 방법.
제28항에서,

상기 레이저 장비는 펄스파 모드(pulse wave mode)를 갖는 표시 장치의 수리 방법.
제29항에서,

상기 파장의 범위는 380nm 이하 또는 740nm 이상인 표시 장치의 수리 방법.
제30항에서,

상기 레이저 장비의 레이저 광원은 NdYAG인 표시 장치의 수리 방법.
제31항에서,

상기 레이저 광은 상기 기판을 통과하여 조사되는 표시 장치의 수리 방법.
제27항에서,

상기 표시 장치는 상기 기판의 외부에 부착되는 편광판을 더 포함하고,

상기 레이저 광은 상기 편광판을 통과하여 조사되는 표시 장치의 수리 방법.
제33항에서,

상기 레이저 광의 파장은 380nm 이상인 표시 장치의 수리 방법.
제27항에서,

상기 레이저 광의 펄스 주파수는 55Hz 이하인 표시 장치의 수리 방법.
삭제
제35항에서,

상기 레이저 광이 조사된 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 표시 장치의 수리 방법.
제37항에서,

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 순차적으로 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
제38항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되고,

상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭과 실질적으로 동일한 표시 장치의 수리 방법.
제27항에서,

상기 표시 장치는 상기 색 필터를 둘러싸고 있는 차광 부재를 더 포함하며,

상기 차광 부재는 유기 물질로 이루어진 표시 장치의 수리 방법.
제40항에서,

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
제41항에서,

상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 표시 장치의 수리 방법.
제42항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 방법.
제40항에서,

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 색 필터의 중간 부분부터 상기 차광 부재의 일부까지 조사된 후 상기 차광 부재에서 다시 상기 색 필터의 중간 부분까지 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
제44항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 방법.
제45항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되고,

상기 슬릿의 투과 영역의 폭은 상기 색 필터의 폭보다 작으며,

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
제46항에서,

상기 색 필터는 상기 광원부로부터의 빛을 흡수하는 변성 영역과 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 방법.
제40항에서,

상기 레이저 광은 투과 영역과 차광 영역을 갖는 슬릿을 통하여 조사되고,

상기 슬릿은 상기 색 필터의 폭보다 작으며 크기 순으로 제1 내지 제3 투과 영역을 포함하고,

상기 색 필터에 상기 레이저 광을 조사하는 단계는

상기 제1 투과 영역을 통하여 상기 색 필터의 제1 면의 위쪽 또는 아래쪽부터 반대 방향으로 상기 차광 부재까지 조사하는 단계,

상기 제2 투과 영역을 통하여 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 경계를 중심으로 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 일부에 조사하는 단계, 그리고

상기 제3 투과 영역을 통하여 상기 차광 부재에 조사하는 단계를 포함하는

표시 장치의 수리 방법.
제48항에서,

상기 색 필터는 상기 차광 부재가 확산된 확산 영역을 갖는 표시 장치의 수리 방법.
제49항에서,

상기 레이저 광의 세기는 상기 색 필터를 변성시키지 않을 정도인 표시 장치의 수리 방법.
제50항에서,

상기 제1 투과 영역을 통하여 조사된 영역과 상기 제2 투과 영역을 통하여 조사된 영역의 일부가 중첩하는 표시 장치의 수리 방법.