KR101214043B1 - 액정 패널의 버스 라인 리페어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

합착 공정이 수행된 액정 패널의 외곽부에 발생한 버스 라인 손상을 리페어 하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 액정 패널의 버스 라인 손상을 리페어하는 장치로서, 버스 라인의 손상 부분 상부에 형성되어 있는 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 조사하여 보호층이 제거된 리세스 영역을 형성하는 레이저 가공 유닛 및 리세스 영역 내에 도전성 잉크(conductive ink)를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 생성하는 패터닝 유닛을 포함하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 장치에 의하면, 합착 공정이 수행된 이후 비화상영역에 형성되어 있는 게이트 버스 라인 혹은 데이터 버스 라인 등의 버스 라인에 발생한 오픈 형태의 결함을 정밀하고 고품질로 리페어할 수 있다.

Description

액정 패널의 버스 라인 리페어 방법 및 장치{Method and Apparatus for repairing bus line of liquid crystal panel}
본 발명은 합착 공정이 수행된 액정 패널의 외곽부에 발생한 버스 라인 손상을 리페어 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
액정 패널은 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 장치로서, 인가전압에 따른 액정 분자의 배열 방향 조절에 의해 변화하는 액정 투과도를 이용하여 여러 전기적인 정보를 시각적인 정보로 변환하여 전달하는 디스플레이 장치이다. 이러한 액정 패널은 동작전압이 낮아 소비전력이 작고 휴대용으로 사용될 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있다.
액정 패널은 하부기판인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 어레이 기판과 상부기판인 컬러필터(Color Filter) 기판이 서로 대향되도록 합착되고, 그 사이에 유전 이방성을 가지는 액정층이 형성되는 구조를 가진다.
하부기판은 하부 투명기판 상에 형성된 단위 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성되어 스위칭 소자로 기능하는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되어 액정층을 구동하기 위한 전압을 인가하는 화소 전극 등으로 구성된다.
하부기판과 대향하는 상부기판은 상부 투명기판 상에 순차적으로 형성된 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 적색, 녹색 및 청색을 구현하기 위한 R, G, B의 컬러필터층과, 컬러필터층의 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층(Overcoat layer) 등으로 구성된다.
내측면에 형성되어 액정층의 초기 배향을 결정하는 배향막, 화소 전극에 대향하여 액정층을 구동하기 위한 기준전압을 인가하는 공통전극이 상부기판 또는/및 하부기판에 더 포함될 수 있다.
이와 같이 구성된 액정 패널의 게이트 배선과 데이터 배선을 각 1개씩 선택하여 전압을 인가하면 전압이 인가된 박막트랜지스터만이 온(on)되고, 온(on)된 박막트랜지스터에 상응하는 화소 영역 내의 액정 분자 배열이 변화된다.
이러한 액정 패널을 제조함에 있어서 기판 합착 공정이 수행된다. 상부기판과 하부기판 사이에 일정한 내부 공간이 형성되도록 접착하고, 그 내부 공간에 액정을 주입한다.
이와 같이 합착된 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치는 액정 패널의 하부에 배치되어 광원으로 이용되는 백라이트와, 액정 패널의 외곽에 위치하여 액정 패널을 구동시키는 구동부로 이루어진다. 구동부는 액정 패널의 게이트 배선 및 데이터 배선에 신호를 인가하기 위한 구동회로가 집적되어 있는 구동 IC(Integrated Circuit)를 더 포함하여 구성된다.
도 1에는 기판 합착 공정이 수행된 액정 패널의 평면도가 도시되어 있으며, 도 2는 기판 합착 공정이 수행된 액정 패널의 외곽 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상부기판(30)과 하부기판(40)이 합착된 액정 패널(1)은 하부기판(40)이 상부기판(30)보다 더 넓은 면적을 가지므로, 하부기판(40)의 표면 중 상부기판(30)에 의해 덮이지 않는 비화상영역(20)이 존재하게 된다. 이러한 비화상영역(20)에는 쇼팅바(shorting bar)(22)와 구동 IC 칩과의 전기적 연결을 위한 IC 본딩 존(bonding zone)을 위한 패드(pad)(24)의 버스 라인(bus line)(50)이 형성되어 있다.
합착 공정이 수행되기 이전의 하부기판 상에 형성된 패턴(박막트랜지스터, 화소 전극, 게이트 혹은 데이터 배선 등)이 오픈(open)되는 손상에 대해서는 국부적으로 CVD 존(Chemical Vapor Deposition Zone)과 같은 진공 환경을 형성하여 리페어하는 기술이 존재하고 있다.
하지만, 합착 공정이 수행된 이후에 하부기판의 외곽부인 비화상영역(20)에 형성되어 있고 보호층(60)에 의해 덮여 있는 버스 라인(50)에 손상이 발생한 경우(도 2의 B 참조)에는, 합착에 의한 단차가 존재함(도 2의 A 참조)으로 인해 CVD 존을 구현하는 것이 불가능하게 되어 상술한 것과 같은 CVD 존을 이용한 리페어 기술은 이용할 수가 없게 된다.
이를 해결하기 위해 합착 공정이 수행된 이후 액정 패널(1)의 비화상영역(20)에 형성되어 있는 버스 라인(50)에 손상이 발생한 경우에 레이저를 이용하여 리페어하는 기술이 개발되어 적용되고 있다.
도 3은 레이저를 이용하여 버스 라인 손상을 리페어하는 과정을 나타낸 단면도이다. 특히 도 3에는 도 2에 도시된 B 부분, 즉 비화상영역(20)의 버스 라인(50)이 오픈 결함을 가지고 있는 경우가 도시되어 있다.
버스 라인(50)의 오픈 결함 부분(52)에 대해서 레이저 빔을 조사하여 오픈 결함 부분(52) 주변의 버스 라인 일부(54) 및 그 상부에 위치한 보호층(62)을 제거한다(도 3의 (a) 참조). 이 경우 레이저 빔에 반응하지 않은 오픈 결함 부분(52) 상부에 일부 보호층(64)이 잔존하게 된다(도 3의 (b) 참조).
이후 레이저 빔에 의해 제거된 리세스부(66)의 내부 및 잔존 보호층(64)의 상부에 도전성 물질을 디스펜싱(dispensing)하고 경화시켜 새로운 도전성 경로(70)를 생성함으로써(도 3의 (c) 참조), 버스 라인(50)이 도전성 경로(70)를 통해 전기적으로 연결되어 오픈 결함이 리페어될 수 있도록 한다. 그리고 도전성 경로(70)를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 보호층(75)을 증착하여(도 3의 (d) 참조) 버스 라인 리페어 작업을 완료하게 된다.
이 경우 리페어된 부분은 오픈 결함 부분(52)의 크기보다 큰 L1의 크기를 가지게 되며, 정상적인 비화상영역과 비교할 때 리페어된 부분이 잔존 보호층(62)으로 인해 소정 높이(h)만큼의 단차를 가지게 됨으로써 제품의 표면 마감이 양호하지 못하여 외부의 물리적 충격에 따른 파손 가능성이 높은 문제점이 있다.
또한, 버스 라인(50)이 잔존 보호층(62)으로 인해 연장된 도전성 경로(70)를 가지게 됨으로써 기본 설계안과는 다른 형상의 전기적 통로로서 기능하게 되어 전기적 신호 전달 등에 있어서 예기치 못한 문제점이 발생할 여지도 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.
본 발명은 합착 공정이 수행된 이후 비화상영역에 형성되어 있는 게이트 버스 라인 혹은 데이터 버스 라인 등의 버스 라인에 발생한 오픈 형태의 결함을 정밀하고 고품질로 리페어할 수 있는 버스 라인 리페어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 오픈 결함 부분의 보호층이 잔존하는 문제점을 해결하여 양호한 표면 마감을 획득하고 외부 충격에 따른 파손 가능성을 낮추어 제품 완성도를 높일 수 있으며 액정 패널의 버스 라인의 기본 설계안에 충실한 리페어가 가능한 버스 라인 리페어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액정 패널의 버스 라인 손상을 리페어하는 장치로서, 버스 라인의 손상 부분 상부에 형성되어 있는 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 조사하여 보호층이 제거된 리세스 영역을 형성하는 레이저 가공 유닛 및 리세스 영역 내에 도전성 잉크(conductive ink)를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 생성하는 패터닝 유닛을 포함하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 장치가 개시된다.
레이저 빔은 100 내지 410nm의 파장 대역을 가질 수 있다. 또한, 레이저 빔의 파장은 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나일 수 있다.
리세스 영역 내의 리페어 패턴 상에 보호층을 증착하는 보호층 생성 유닛을 더 포함할 수 있다.
리페어 패턴 상에 증착된 보호층은 손상 부분 주변 부분의 보호층과 단차가 미리 정해진 오차 범위 이내일 수 있다.
액정 패널은 합착 공정이 수행된 것이며, 버스 라인을 액정 패널의 비화상영역에 형성되어 있을 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정 패널의 버스 라인 손상을 리페어하는 방법으로서, 버스 라인의 손상 부분 상부에 형성되어 있는 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 조사하여 보호층이 제거된 리세스 영역을 형성하는 단계 및 리세스 영역 내에 도전성 잉크(conductive ink)를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 생성하는 단계를 포함하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 방법이 제공된다.
레이저 빔은 100 내지 410nm의 파장 대역을 가질 수 있다. 또한, 레이저 빔의 파장은 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나일 수 있다.
리세스 영역 내의 리페어 패턴 상에 보호층을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
리페어 패턴 상에 증착된 보호층은 손상 부분 주변 부분의 보호층과 단차가 미리 정해진 오차 범위 이내일 수 있다.
액정 패널은 합착 공정이 수행된 것이며, 버스 라인을 액정 패널의 비화상영역에 형성되어 있을 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 합착 공정이 수행된 이후 비화상영역에 형성되어 있는 게이트 버스 라인 혹은 데이터 버스 라인 등의 버스 라인에 발생한 오픈 형태의 결함을 정밀하고 고품질로 리페어할 수 있다.
또한, 오픈 결함 부분의 보호층이 잔존하는 문제점을 해결하여 양호한 표면 마감을 획득하고 외부 충격에 따른 파손 가능성을 낮추어 제품 완성도를 높일 수 있으며 액정 패널의 버스 라인의 기본 설계안에 충실한 효과가 있다.
도 1은 기판 합착 공정이 수행된 액정 패널의 평면도,
도 2는 기판 합착 공정이 수행된 액정 패널의 외곽 단면도,
도 3은 레이저를 이용하여 버스 라인 손상을 리페어하는 과정을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치의 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법의 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법에 따른 공정이 수행되는 액정 패널의 평면도,
도 7은 도 6에 도시된 CC 선의 단면도, 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법에 따른 공정이 수행되는 액정 패널의 단면도.
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 명세서에서 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 명세서에서, "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, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치의 개략적인 구성도이다. 도 4를 참조하면, 버스 라인 리페어 장치(100), 레이저 가공 유닛(110), 레이저 발진부(111), 광학변조기(112), 반사거울(113), 빔 확대기(114), 스캐너(115), 대물렌즈부(116), 빔 덤프(117), 지지 테이블(118), 레이저 빔의 경로(119), 패터닝 유닛(120), 디스펜서(122), 경화부(124), 제어부(130), 보호층 생성 유닛(140), 액정 패널(1)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치(100)에 의해 리페어되는 버스 라인은 합착 공정이 수행된 액정 패널(1)의 외곽부, 즉 비화상영역에 형성되어 있는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 하지만, 그 외에 손상이 있는 패턴 상부에 보호층이 형성되어 있는 경우 해당 손상을 리페어하기 위해서 본 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치(100)가 적용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치(100)는 합착 공정이 수행된 액정 패널(1)의 비화상영역에 존재하는 버스 라인 손상에 대하여 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저를 이용하여 버스 라인 손상 부분의 상부 보호층을 정밀 제거한 후 버스 라인의 손상 부분에 도전성 잉크(conductive ink)를 이용한 패터닝을 수행함으로써 버스 라인을 리페어한다.
지지 테이블(118)은 전단의 이송 장치에 의해 이송된 액정 패널(1)이 거치된다. 지지 테이블(118)에 거치되는 액정 패널(1)은 도 1 및 도 2에 예시된 것과 같이 상부기판과 하부기판의 합착 공정이 수행된 액정 패널이며, 전단의 이송 장치는 컨베이어 혹은 로봇 암 등일 수 있다.
지지 테이블(118) 상에 거치된 액정 패널(1)은 비화상영역 내에 형성되어 있는 버스 라인의 손상 부분 위치가 일차적으로 검출되어 있는 것으로 가정한다. 이를 위해 버스 라인 리페어 장치(100)의 전단에 손상 검출 유닛이 구비되어 있거나 실시예에 따라 버스 라인 리페어 장치(100) 내에 손상 검출 유닛이 더 포함될 수 있다.
손상 검출 유닛은 액정 패널(1)에 대하여 버스 라인 손상의 유무를 판별하고, 버스 라인 손상이 있는 경우 해당 버스 라인 손상의 위치에 관한 정보를 획득한다. 이를 위해 손상 검출 유닛은 촬상 카메라와 위치 측정부를 포함하여 구성될 수 있다.
촬상 카메라는 버스 라인 손상을 포함하는 액정 패널을 촬영하고, 위치 측정부는 촬상 카메라로부터 수신한 영상 신호를 이용하여 버스 라인 손상의 위치 정보를 산출하여 출력한다. 버스 라인 손상은 정상적인 패턴을 가지지 못하고 패턴 중 일부가 오픈(open)된 경우이다. 버스 라인 손상을 판별하고, 그 위치를 검출하기 위한 다양한 방법이 본 실시예에서 적용될 수 있을 것이다.
레이저 가공 유닛(110)은 버스 라인의 상부에 형성된 보호층 중 손상 부분에 대응되는 위치에 레이저를 조사하여 일차적으로 보호층을 제거한다. 버스 라인 손상이 오픈인 경우에는 도전성 잉크의 도포 및 경화 이후 레이저를 조사하여 패터닝 작업을 수행하여 오픈된 부분을 연결시킬 수 있다. 이를 위해 레이저 가공 유닛(110) 또는/및 액정 패널(1)이 거치된 지지 테이블(118)을 이동시켜 정렬되도록 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 지지 테이블(118) 상에 거치된 액정 패널(1) 중 목표로 하는 가공 위치(본 실시예에서는, 버스 라인 손상 부분에 대응되는 보호층)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 펄스 타입 혹은 연속파 타입일 수 있다.
레이저 발진부(111)에서 출력되는 레이저 빔은 보호층이 반응하여 제거될 수 있는 파장을 가지는 자외선(UV)일 수 있으며, 그 파장 대역은 100 내지 410nm이다.
자외선 파장 대역에서 대표 파장으로, 예를 들면 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나의 파장을 가지는 레이저 빔이 레이저 발진부(111)에서 출력될 수 있을 것이다.
광학변조기(112)는 조사 조건에 따라 레이저 빔의 양을 조절하기 위해 레이저 빔의 경로를 분리시킨다. 조절 대상이 되는 레이저 빔의 양은 펄스 타입의 레이저 빔인 경우 펄스 수 혹은 조사 시간이고, 연속파 타입의 레이저 빔인 경우 조사 시간일 수 있다. 이는 손상 부분의 형상, 크기 등과 같은 조사 조건에 따라 다양할 수 있을 것이다.
레이저 발진부(111)로부터 발진된 레이저 빔에 대하여 버스 라인 손상의 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 손상 부분의 크기에 따라 이를 가공하는데 필요한 레이저 빔의 양을 계산하고, 계산된 양에 상응하는 레이저 펄스만 혹은 상응하는 조사 시간 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(130)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 지지 테이블에 거치된 액정 패널의 원하는 지점(본 실시예에서는, 버스 라인 손상 부분에 해당하는 보호층)에 조사되도록 하는 것이 가능하다.
스캐너(115)가 레이저 빔을 수평 상의 특정 지점에 위치시키면, 대물렌즈부(116)는 초점이 미세하게 조정된 레이저 빔을 집광하여 보호층에 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.
지지 테이블(118)은 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. 또한, 지지 테이블(118)은 패터닝 작업을 위한 도전성 잉크의 디스펜싱이 정밀하게 이루어질 수 있도록 후술할 디스펜서(122)에 대한 거리 또는/및 위치가 조절될 수도 있을 것이다.
이러한 지지 테이블(118)은 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), 지지 테이블(118)의 구동은 제어부(130)에 의해 전반적으로 제어될 수 있다.
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.
패터닝 유닛(120)은 액정 패널(1)의 비화상영역 중 레이저 가공 유닛(110)에 의해 레이저 가공되어 보호층이 제거된 리세스(recess) 영역 내에 도전성 잉크를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 형성함으로써 오픈 형태의 손상을 가졌던 버스 라인의 전기적 연결을 복구한다. 이러한 패터닝 유닛(120)은 디스펜서(122)와 경화부(124)를 포함한다.
디스펜서(122)는 지지 테이블(118)과의 상하 거리 조절을 위한 거리 조절부와, 내부에 도전성 잉크를 저장하고 있는 몸체와, 몸체의 하단부에 장착되어 도전성 잉크가 토출되는 니들(needle)을 포함한다. 여기서, 거리 조절부 대신에 지지 테이블(118)이 상하로 이동함으로써 디스펜서(122)와 지지 테이블(118) 간의 상하 거리를 조절할 수도 있을 것이다.
본 실시예에서 디스펜서(122)는 디스펜싱 유닛 혹은 잉크젯 유닛을 포함할 수 있으며, 도전성 잉크를 내부에 저장하면서 제어부(130)에서의 제어에 따라 소정량의 잉크를 연속적으로 혹은 일정 단위로 나누어 토출할 수 있다.
몸체는 내부에 일정 공간에 형성되어 있으며, 버스 라인의 기능을 수행할 수 있는 도전성 잉크가 저장되어 있을 수 있다. 도전성 잉크는 예를 들면 은, 금, 구리 등 중 하나 이상의 금속으로 이루어진 금속 페이스트(metal paste), 금속 나노입자 잉크(metal nano particle ink), 무입자 타입의 금속 착제 화합물(soluable metal cluster & complex type) 구조의 투명 전자 도전성 잉크(Transparent Electronic Conductive ink) 등 중 하나일 수 있다. 특히 투명 전자 도전성 잉크는 액상에서 금속으로 환원시 단면의 밀도가 높으며, 130℃ 이하의 저온 소성이 가능하고, 짧은 소성 시간을 가지면서 박막 구현이 가능하고 높은 전도도를 가져 미세패턴의 적용이 가능한 특징이 있다.
경화부(124)는 열을 가하거나 광을 조사하여 디스펜서(122)에 의해 토출된 도전성 잉크를 경화시킬 수 있다. 즉, 경화부(124)는 히터(heater)를 포함하고 있어 리세스 영역 내에 도포된 도전성 잉크에 열을 가하거나, 램프를 포함하고 있어 소정 파장의 광(예를 들면, 자외선)을 리세스 영역 내에 도포된 도전성 잉크에 방출함으로써 화학 반응에 의해 도전성 잉크가 일정 굳기로 경화될 수 있도록 한다.
경화부(124)는 열이 가해지는 방향 또는 광이 방출되는 방향이 일정 방향(예를 들면, 리세스 영역 내부)으로 유도되도록 하는 가이드를 더 구비할 수도 있다. 가이드에 의해 디스펜서(122)에 의해 도전성 잉크가 토출된 지점에 정확하게 열을 가하거나 광을 조사함으로써 보다 효율적으로 도전성 잉크를 경화시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 버스 라인 리페어 장치(100)는 보호층 생성 유닛(140)을 더 포함할 수 있다. 보호층 생성 유닛(140)은 버스 라인 리페어가 완료된 이후 리페어된 버스 라인, 즉 리페어 패턴을 보호하고 레이저 가공 유닛(110)에 의해 제거된 보호층 일부를 보완하기 위해 새로운 보호층을 증착한다.
특히 리세스 영역 내의 리페어 패턴 상부에 새로운 보호층이 생성됨으로써 주변의 정상적인 비화상영역의 표면과 단차가 실질적으로 없도록 하여 양호한 표면 마감을 획득하고 외부 충격에 따른 파손 가능성을 낮추어 제품 완성도를 높일 수 있다.
이상 본 실시예에서는 스캐너(115)에 의해 레이저 빔이 조사되는 위치가 조절되고 디스펜서(122)에 의해 도전성 잉크가 디스펜싱되는 위치가 조절되는 것을 가정하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 고정 초점을 가지는 레이저 빔의 조사 및/또는 도전성 잉크의 디스펜싱 동작에 대하여 지지 테이블(118)이 3차원 이동함으로써 상대적으로 레이저 빔의 조사 위치 및/또는 도전성 잉크의 디스펜싱 위치를 조절할 수도 있을 것이다. 또는 스캐너(115) 및/또는 디스펜서(122)와 지지 테이블(118)이 모두 이동함으로써 상대적으로 레이저 빔의 조사 위치 및/또는 도전성 잉크의 디스펜싱 위치를 조절할 수도 있을 것이다.
이하 버스 라인 리페어 방법 및 그 과정에 대하여 도 5 이하의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법의 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법에 따른 공정이 수행되는 액정 패널의 평면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 CC 선의 단면도, 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법에 따른 공정이 수행되는 액정 패널의 단면도이다.
이하에서는 상부기판과 하부기판이 대향 합착된 액정 패널(1)에 대하여 비화상영역에 형성되어 있는 버스 라인에 오픈 형태의 손상이 있는 경우를 가정하여 설명한다.
우선 단계 S200에서 해당 액정 패널(1)을 지지 테이블(118) 상에 거치한다. 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)을 참조하면, 지지 테이블 상에 거치된 액정 패널이 도시되어 있다. 이 때 버스 라인의 손상 부분은 그 위치, 형상, 크기 등이 손상 검출 유닛에 의해 미리 검출되어 있을 수 있다.
단계 S210에서 레이저 가공 유닛(110)은 지지 테이블(118) 상에 거치된 액정 패널(1)에 대하여 버스 라인의 손상 부분(52)에 형성되어 있는 보호층(68)이 반응 가능한 레이저 빔을 해당 보호층(68)에 조사하여 제거함으로써 레이저 가공된 리세스 영역(80)을 형성한다(도 6의 (b) 및 도 7의 (b) 참조).
여기서, 레이저 가공에 의해 제거되는 보호층(68)은 손상 부분(52)을 포함하는 크기(L2)이면 충분하며, 형성된 리세스 영역(80) 역시 L2에 상응하는 크기를 가지게 된다. L2는 도 3에 도시된 L1보다 작은 값으로, 본 실시예에 따르면 종래 방법보다 레이저 가공 영역의 크기가 작아 주변 회로(예를 들면, 정상적인 버스 라인 등)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
이러한 리세스 영역(80)은 손상 부분(52)에 대응되는 보호층(68)이 잔존하지 않고 손상 부분(52)에 대응되는 하부 투명기판의 상면이 외부로 노출되도록 함입된 형상을 가진다.
레이저 가공 유닛(110)은 레이저 빔의 초점이 손상 부분(52)에 대응되는 보호층(68) 내에 위치하도록 각 구성요소를 구동시키며, 보호층(68)이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 발진시켜 버스 라인의 손상 부분(52)에 해당하는 영역의 보호층(68)을 제거한다. 여기서, 보호층(68)은 100 내지 410nm의 파장 대역의 레이저 빔에 반응하여 제거될 수 있으며, 보호층(68)을 제거하기 위한 레이저 빔의 대표적인 파장은 예를 들면 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나일 수 있다.
단계 S220 및 S230에서 패터닝 유닛(120)은 리세스 영역(80) 내에 도전성 잉크를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴(85)을 생성한다(도 6의 (c) 및 도 7의 (c) 참조). 리페어 패턴(85)은 손상된 버스 라인의 손상된 양단부와 연결됨으로써 해당 버스 라인의 전기적 연결이 복구되어 리페어된 버스 라인이 전기 신호가 전달되는 하나의 통로로서 기능하게 한다. 여기서, 액정 패널의 기본 설계안대로 버스 라인이 리페어 될 수 있어 경로의 연장과 같은 물리적인 변경으로 인해 발생하는 예기치 못한 문제점을 미연에 방지할 수 있다.
리페어 패턴 생성이 완료된 후, 단계 S240에서 리세스 영역(80) 내부의 리페어 패턴(85) 상에 보호층(90)을 증착하여(도 6의 (d) 및 도 7의 (d) 참조) 해당 액정 패널(1)이 후속 작업 공정에 적용될 수 있도록 한다.
리세스 영역(80) 내부에 생성된 리페어 패턴(85)은 외부에 노출되어 있으며 주변의 정상적인 비화상영역의 표면과의 단차가 존재한다. 따라서, 새롭게 보호층(90)을 증착함으로써 해당 리페어 패턴(85)이 외부 환경으로부터 보호되도록 한다. 그리고 주변의 정상적인 비화상영역의 표면과의 단차를 실질적으로 없애 양호한 제품 표면 마감을 획득하며 종래 방법에 의할 때 발생 가능한 외부 충격에 따른 파손 가능성을 낮추어 제품 완성도를 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 버스 라인 리페어 방법은 추가적으로 테스트 공정을 두어 버스 라인의 리페어가 제대로 이루어졌는지 여부를 확인하는 단계가 후속할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 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.
1: 액정 패널 10: 화상영역
20: 비화상영역 30: 상부기판
40: 하부기판 50: 버스 라인
60: 보호층 52: 손상 부분
62: 잔존 보호층 70: 도전성 경로
75: 보호층 100: 버스 라인 리페어 장치
110: 레이저 가공 유닛 111: 레이저 발진부
112: 광학변조기 113: 반사거울
114: 빔 확대기 115: 스캐너
116: 대물렌즈부 117: 빔 덤프
118: 지지 테이블 119: 레이저 빔 경로
120: 패터닝 유닛 122: 디스펜서
124: 경화부 130: 제어부
140; 보호층 생성 유닛 80: 리세스 영역
85: 리페어 패턴 90: 보호층

Claims (12)

  1. 액정 패널의 버스 라인 손상을 리페어하는 장치로서,
    버스 라인의 손상 부분 상부에 형성되어 있는 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 조사하여 상기 보호층이 제거된 리세스 영역을 형성하는 레이저 가공 유닛-여기서, 상기 리세스 영역은 상기 손상 부분에 대응되는 보호층이 잔존하지 않고 하부 기판의 상면이 외부로 노출되도록 함입된 형상을 가짐-;
    상기 리세스 영역 내에 도전성 잉크(conductive ink)를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 생성하는 패터닝 유닛; 및
    상기 리세스 영역 내의 상기 리페어 패턴 상에 보호층을 증착하는 보호층 생성 유닛을 포함하며,
    상기 리페어 패턴 상에 증착된 보호층은 상기 손상 부분 주변 부분의 보호층과의 단차가 미리 정해진 오차 범위 이내이며,
    상기 액정 패널은 합착 공정이 수행된 것이고, 상기 버스 라인은 상기 액정 패널의 비화상영역에 형성되어 있으며, 상기 손상 부분은 오픈(open) 형태인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 100 내지 410nm의 파장 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파장은 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 액정 패널의 버스 라인 손상을 리페어하는 방법으로서,
    버스 라인의 손상 부분 상부에 형성되어 있는 보호층이 반응하는 특성을 가지는 레이저 빔을 조사하여 상기 보호층이 제거된 리세스 영역을 형성하는 단계-여기서, 상기 리세스 영역은 상기 손상 부분에 대응되는 보호층이 잔존하지 않고 하부 기판의 상면이 외부로 노출되도록 함입된 형상을 가짐-;
    상기 리세스 영역 내에 도전성 잉크(conductive ink)를 도포하고 경화시켜 리페어 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 리세스 영역 내의 상기 리페어 패턴 상에 보호층을 증착하는 단계를 포함하되,
    상기 리페어 패턴 상에 증착된 보호층은 상기 손상 부분 주변 부분의 보호층과의 단차가 미리 정해진 오차 범위 이내이며,
    상기 액정 패널은 합착 공정이 수행된 것이고, 상기 버스 라인은 상기 액정 패널의 비화상영역에 형성되어 있으며, 상기 손상 부분은 오픈(open) 형태인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 100 내지 410nm의 파장 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파장은 193nm, 248nm, 262nm, 263nm, 266nm, 308nm, 349nm, 351nm, 355nm, 405nm 중 하나인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 버스 라인 리페어 방법.
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