KR102173976B1 - 빛샘 결함 수리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

불량 화소를 가진 디스플레이 패널의 불량 화소 위치의 빛이 통과하는 유리기판 외측면에 불투과막을 형성시키는 빛샘 결함 수리 방법 및 장치가 개시된다. 빛샘 결함 수리 방법은, 디스플레이 패널의 불량 화소가 위치한 유리기판의 일정 깊이를 레이저로 가공하는 단계와, 상기의 가공하는 단계에서 생성되는 유리기판의 재료로 불량 화소의 결함 영역에 불투과막을 형성하는 단계를 포함한다. 레이저는 1㎐ 이상의 주파수를 갖는 펨토초 혹은 나노초 펄스 레이저이고, 레이저의 파장은 300㎚ 이하에서 선택되고, 레이저의 초점은 대물렌즈 또는 스캐너의 초점 렌즈에 의해 결정될 수 있다. 본 발명에 따르면 기존의 암점화 방법에 의해 리페어가 어려운 경우에도 암점화 리페어를 달성하여 디스플레이 장치에 대한 리페어 효율을 높이고, 디스플레이 장치의 불량률을 낮출 수 있다.

Description

빛샘 결함 수리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REPAIRING LIGHT LEAKAGE DEFECTS}

본 발명은 액정표시장치(LCD)나 유기전계발광표시장치(OLED)와 같은 디스플레이 장치의 빛샘 결함을 수리하는 빛샘 결함 수리 방법 및 장치에 관한 것이다.

디스플레이 장치에서 화질을 저하시키는 불량 화소가 발생할 수 있다. 사용자의 시선이 집중되지 않는 곳에 있는 소수의 불량화소는 대개 허용될 수 있지만 불량 화소의 존재는 이를 가진 디스플레이 장치의 가치를 떨어뜨리고, 경우에 따라서는 폐기하게 하여 생산 효율을 비용을 증가시키는 가장 중요한 요인의 하나가 된다.

따라서, 이미 완성단계에 있는 디스플레이 장치의 불량 화소 수리가 가능하다면 생산 효율을 높이는 효과를 가져올 수 있을 것이며, 이를 위해 여러 가지 디스플레이 장치의 화소 리페어 기술이 개발되어 왔다.

화소 리페어 방법 중 하나는 불량 화소의 암점화이다. 불량 화소는 휘점 화소와 암점 화소로 나눌 수 있는데, 통상적으로 허용되는 휘점 화소의 기준이 암점 화소의 기준보다 엄격하여 휘점 화소를 암점화하여 표시장치 패널의 수율을 높일 수 있다.

이러한 휘점 화소를 암점화하기 위한 기존의 통상적 방법으로는 레이저를 블랙 매트릭스에 조사하여 블랙 매트릭스를 녹이고, 녹은 블랙 매트릭스 물질을 불량 화소 쪽으로 유도하여 휘점 화소를 암점화하는 방법과, 빛이 투과되는 영역의 칼라필터 또는 칼라필터 구조물에 직접 조사하여 투과 영역의 색을 검게 변색시켜 휘점 화소를 암점화하는 방법이 있다.

한편, 레이저 리페어를 실시할 때 패널의 다른 층 혹은 부위를 손상시키지 않도록 블랙 매트릭스나 컬러필터층과 같은 암점화를 위한 특정 층에 에너지를 집중시키기 위하여 편광의 성질과 집속렌즈의 촛점거리를 이용할 수 있다.

가령, 등록특허 제0981306호에는 '편광을 이용한 액정표시패널의 리페어 방법'이 개시되어 있다. 여기서는 액정표시패널 자체에 설치된 편광판을 이용하여 화소의 불량 부분을 암점화하는 방식의 리페어 가공방법이 개시된다. 그러나 이 종래 기술은 불량 화소의 대부분이 기존의 리페어 방식으로 수리 자체가 적합하지 않은 상태를 가져 실제로 화소 수리를 할 수 없는 한계가 있다.

일례로, 기존의 방법 중 블랙매트릭스를 이용한 방법은 성분 내에 산소와 탄소의 유무나 비중의 다소 여부, 블랙매트릭스의 양과 두께에 따라 상당한 제약이 있고, 컬러필터물질 탄화 방법도 성분 내 산소와 탄소, 브롬 등 구성 성분의 유무에 따라 적용 방향이 달라지며, 탄화 가공중 에너지에 의해 발생하는 액정에 영향을 받게 되고, 특히 수직배향 액정인 경우 리페어를 위해 레이저를 조사하는 경우 인접한 액정의 탄성 복원력이 손상되어 문제를 일으키게 된다. 그리고 OLED와 같은 디스플레이 장치에서는 암점화 또는 전도성 이물 파쇄 방법을 많이 사용하지만 결함 원인에 따라 수리 불가능한 종류의 불량이 다수 존재한다.

아울러, 두 개 이상의 화소들에 걸쳐 연결되어 있는 다연결성 이물(불량화소)이 있을 때 이런 불량 화소는 수리하기가 어렵고, 화소 내의 컬러필터층 일부가 뜯겨나간 백결점 이물의 경우 컬러필터층을 레이저로 흑화하여도 컬러필터층이 뜯겨나간 부분에는 흑화가 되지 않아 그 부분으로 인한 빛샘 현상이 여전히 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 기존의 디스플레이 장치의 불량 화소에 대한 암점화 방법에서 리페어가 어려운 경우들에 의한 생산 효율 저하의 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존 방법으로 해결될 수 없는 유형의 화소 결함에도 적용될 수 있어서 리페어 효율을 높일 수 있는 빛샘 결함 수리 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 빛샘 결함 수리 방법은, 디스플레이 패널의 불량 화소가 위치한 유리기판의 일정 깊이를 레이저로 가공하는 단계; 및 상기 가공하는 단계에서 생성되는 상기 유리기판의 재료로 상기 불량 화소의 결함 영역에 불투과막을 형성하는 단계를 포함한다.

일실시예에서, 상기 불투과막의 크기는 상기 결함 영역의 크기 이상이다.

일실시예에서, 상기 레이저는 1㎐ 이상의 주파수를 갖는 펨토초 혹은 나노초 펄스 레이저이고, 상기 레이저에 의한 상기 유리기판의 가공은 가공 깊이의 제어를 위해 상기 레이저의 에너지 출력, 주파수 및 가공 시간과 속도의 제어를 포함한 블록, 스캔 또는 패턴 가공 방식으로 이루어진다.

일실시예에서, 상기 레이저의 파장은 300㎚ 이하에서 선택되고, 상기 레이저의 빔 초점은 상기 일정 깊이에 대응하는 개수수치(numerical aperture, NA)로 광학계를 구성하여 상기 결함 영역의 크기에 비해 상대적으로 확산각이 크도록 설정된다.

일실시예에서, 상기 빔 초점은 대물렌즈 또는 스캐너의 초점 렌즈에 의해 결정될 수 있다.

일실시예에서, 상기 불투과막을 형성하는 단계는 상기 결함 영역을 덮는 상기 유리기판의 재료 상에 금속이나 불투과성 잉크로 이루어진 커버막을 형성하는 것을 포함하며, 상기 커버막은 화학기상증착(LCVD), 잉크 도포, 혹은 전기수력학 제트(EHD jet)에 의한 프린팅 기법을 통해 형성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 빛샘 결함 수리 장치는, 300㎚ 이하의 DUV(deep ultraviolet) 파장의 레이저광을 출력하는 레이저; 상기 레이저의 초점을 조절하는 광학계; 상기 초점이 형성되는 가공 영역에 빛을 비추는 낙사조명; 상기 초점을 감시하는 카메라; 및 상기 카메라의 영상에 기초하여 상기 가공 영역 내 유리기판의 가공 깊이와 상기 유리기판에 전달되는 레이저 에너지를 제어하는 제어유닛;을 포함하며, 상기 레이저에 의해 일부 두께가 제거되도록 가공되는 유리기판의 재료는 상기 가공 영역 내 빛샘 결함 영역을 덮게 된다.

일실시예에서, 상기 레이저의 빔 초점은 상기 일정 깊이에 대응하는 개수수치(numerical aperture, NA)로 광학계를 구성하여 상기 빛샘 결함 영역의 크기에 비해 상대적으로 확산각이 크도록 설정되며, 상기 광학계는 DUV 대물렌즈를 포함할 수 있다.

일실시예에서, 빛샘 결함 수리 장치는, 상기 빛샘 결함 영역을 덮는 상기 유리기판의 재료 상에 불투과성 잉크나 금속막으로 이루어진 커버막을 형성하는 커버막 형성유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 빛샘 결함 수리 방법은, 불량 화소를 가진 디스플레이 패널의 불량 화소 위치의 빛이 통과하는 유리기판 외측면에 불투광성 물질막(불투과막)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

일실시예에서, 불투광성 물질막은 유리기판 외측면 일부 두께를 제거하고, 제거된 위치에 설치할 수 있으며, 이때 일부 두께 제거를 위해 레이저광 조사를 사용할 수 있다.

일실시예에서, 레이저 조사에 사용되는 레이저의 파장은 300㎚ 내지 400㎚ 범위에서 선택되며, 통상의 유리 기판에 대한 투광율이 낮고 흡수도가 높은 영역의, 가령 DUV(deep ultraviolet) 영역의 레이저광이 될 수 있다.

일실시예에서, 유리기판 일부 두께 제거를 위한 레이저광 조사시 해당 화소의 내부 물질층의 열화나 파괴를 막기 위해 레이저광 에너지가 당해 유리기판 외측면에 집중될 수 있도록 레이저광 경로상의 광학계 구성을 조절할 수 있다. 가령, 제거될 유리기판 외측면에 초점이 맞추어지고, 이 초점 위치를 지나면 광이 넓은 각도로 확산되어 가열 및 휘발의 효과가 거의 이루어질 수 없도록 광학계를 구성할 수 있다.

또한, 레이저광의 열에너지가 주변부로 전달되어 주변의 구성층을 열화시키거나 파괴하지 않도록, 일정한 주기보다 긴 주기마다 짧은 시간 지속되는 펄스형 레이저광을 반복 조사하여 열효과가 짧은 시간에 초점 영역에만 한정되어 집중적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

일실시예에서, 유리기판 외측면에 형성되는 불투과막은 박막에서도 광투과율이 낮은 금속막이나 불투과성 잉크로 이루어질 수 있으며, 이런 불투과막은 재질에 따라 LCVD(laser chemical vapor deposition)와 같은 정교한 직접 패터닝에 의해 혹은 전기수력학 제트(elelctro-hydrodynamic jet; EHD jet)에 의한 프린팅 기법에 의해 이루어질 수 있다.

일실시예에서, 불투과막 형성은 빛샘을 방지하기 위한 기존의 암점화 공정과 함께 상호 보완적으로 구비될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 빛샘 결함 수리부를 구비한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널의 유리기판 중 빛샘 결함을 가진 불량 화소의 결함 영역에 형성된 불투과막을 구비하고, 상기 불투과막은 상기 불량 화소에 인접한 유리기판 부분의 가공에 의해 상기 유리기판의 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일실시예에서, 불투과막은 상기 유리기판의 재료 상에 형성된 불투과성 잉크나 금속막을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면 기존의 암점화 방법에 의해 리페어가 어려운 경우에도 암점화 리페어를 달성하여 평판 디스프레이 장치에 대한 리페어 효율을 높이고, 디스플레이 장치의 불량률을 낮춤으로써 결국 수율을 높일 수 있다.

도1은 본 발명 디스플레이 장치의 불량 화소에 불투과성 물질막을 형성한 상태를 나타내는 단면도,
도2는 본 발명 방법에 적합한 리페어 장치의 한 예를 개략적으로 나타내는 구성 개념도,
도3은 디스플레이 패턴의 다른 구성요소에 대한 열충격이나 열화를 방지하는 광학적 방법을 설명하기 위한 참고도,
도4는 본 발명 방법에서 유리 기판 표면 레이저 가공에 적합한 파장 대역을 설명하기 위한 레이저광의 파장별 투과율 그래프이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 불량 화소에 불투과성 물질막을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.

여기서, 디스플레이 장치는 a-Si TFT를 적용한 액정표시장치로, 화소부의 구성이 전반적으로 나타나 있다.

여기서 디스플레이 장치를 이루는 패널은 크게 상부기판(200), 액정층(300) 및 하부기판(100)을 구비하여 이루어진다.

하부기판은 유리기판 위에 박막 적층 및 패터닝을 통해 게이트 전극 및 게이트라인이 형성되고, 그 위로 게이트 절연막이 형성되고, 다시 반도체막이 형성되고, 데이터라인, 소오스 전극, 드레인 전극이 도전층 적층 공정과 패터닝 공정을 통해 형성되어, 각 화소 구동용 박막 트랜지스터를 형성하게 된다.

물론, 박막 트랜지스터의 구체적 구성은 기존에 알려진 여타 방식으로 다양한 형태로 이루어질 수도 있다. 가령, 이상에서 a-Si TFT는 물론 LTPS TFT, Oxide TFT 등 다른 구조의 박막트랜지스터로 대체 적용이 가능하다.

박막 트랜지스터 위로 드레인 영역에 비아 홀을 가진 층간절연막이 형성되고, 그 위에 화소 전극이 형성된다. 화소 전극 위로 보호막이나 배향막이 더 형성될 수도 있다.

한편, 상부기판(200)은 유리기판(211)의 하면에 블랙 매트릭스(221), 컬러 필터층(231)이 형성되고 오버코트막(241), 공통 전극(251)이 차례로 형성되어 이루어진다. 공통전극 아래에 보호막이나 배향막이 더 형성될 수도 있다.

상부기판(200)과 하부기판(100) 사이에는 액정층(300)이 존재한다. 여기서 액정층(300)은 초기 수직배향 된 것으로 한다.

단, 본 실시예에서 이 화소의 상부기판(200)의 블랙매트릭스(221)나 컬러필터층(231)에 이상이 있거나, 하부기판(100)의 박막트랜지스터나 기타 요소에 이상이 있어서 불량 화소를 이루고 있다고 전제하고, 이 화소에서의 빛샘을 막기 위해 상부기판의 외측면(표면)에는 화소전극의 크기보다 크게, 바람직하게는 화소 영역과 블랙매트릭스 영역까지 포괄하도록 유리기판 일부 두께가 제거되고, 이 제거된 두께와 대략 비슷한 두께로 불투과막(261)이 채워져 있다.

불투과막(261)으로는 불투광성 잉크나 금속막과 같이 광 투과율이 매우 낮은 재질이 사용될 수 있다. 초고화질 디스플레이는 화소집적도가 높아 화소 크기가 매우 작게 되므로 불투과막을 해당 화소위치에 정확하게 설치하는 것이 필요하며, 이런 정확한 작업을 위해 직접 패터닝 방식의 일종인 LCVD 방법이나 EHD 제트와 같은 정밀 프린팅 방법을 사용할 수 있다.

한편, 도1에서는 빛샘이 발생할 수 있는 불량 화소 영역 전체에 걸쳐 유리 기판 표면에 불투과막(261)이 형성되는 것으로 표시된다. 빛이 투과되는 주된 영역은 통상 화소전극이 형성되어 여기에 투광전압이 인가되면 액정 배열이 바뀌는 영역이지만 빛의 특성상 회절이나 반사가 이루어질 수 있고, 이런 회절과 반사를 이용하여 화소전극 외의 영역으로도 빛샘이 이루어질 수 있다. 또한, 시야각에 따라 정면에서는 빛샘이 잘 보이지 않아도 측방으로 가면 빛샘이 현저하게 보일 수도 있다.

그러므로, 시야각이나 회절에 의한 빛샘을 고려하여 불투과막은 바람직하게는 불량 화소의 화소전극 영역보다 더 큰 영역에 형성되어 불량 화소에서 새어나오는 빛을 최대한 차폐할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 가령, 인접 화소의 개구부를 막지 않으면서 불량 화소를 최대한 막기 위해 해당 화소 영역은 물론 인접 화소와의 경계를 이루는 블랙매트릭스 전체 영역까지 덮도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 불투과막이 형성된 후에는 유리기판 위에 위상차판이나 편광판이 더 설치되므로 불투과막 자체가 외력을 받아 긁히고 제거되기는 어렵지만, 공정 과정에서 제거될 위험성도 있으므로 불투과막 형성 후에는 비교적 단단한 밀착이 가능한 보호막을 더 형성하여 불투과막을 보호하도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 유리기판 일부 두께를 제거하는 과정 없이 유리기판에 바로 불투과막을 형성하는 경우는 공정 중에 불투과막이 탈락될 위험성이 더 크므로 보호막의 더 필요할 수 있다.

결국 이상과 같은 구조를 가지는 화소에서는 화소 불량으로 액정층이 광을 차단하는 스위치 역할을 하지 못하고 빛이 이 화소를 통해 새어나갈 때 유리기판 외측면에 설치된 불투과막이 새는 빛을 차단하여 이 화소가 암점으로 보이도록 한다.

본 실시예에서는 단순히 상부기판에만 불투과막이 형성된 것으로 표시되나, 하부기판의 외측면에도 형성될 수 있고, 상부기판과 하부기판 모두에 형성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 이 화소를 암점화하기 위한 블랙매트릭스 처리나 컬러필터 암점화가 이루어지지 않은 것으로 하지만 이런 기준의 암점화 작업이 이미 이루어진 상태에서 그 부족함을 보완하기 위해 추가적인 암점화 작업으로 유리기판 외측면에 불투과막을 설치하는 경우도 이루어질 수 있다.

도2는 본 발명의 디스플레이장치의 불투과막을 형성하기 위한 레이저 리페어 장치의 일 예를 나타내는 개략적 구성개념도이다.

도2를 참조하면, 레이저 가공용 레이저 공급부(110)가 제일 위쪽에 설치된다. 레이저 공급부에서 방출된 레이저광은 슬릿(120) 혹은 마스크를 통해 일정 형태로 재단된 상태로 되고 레이저 튜브 렌즈(140)와 빔스플리터들(191, 151)을 통해 대물렌즈계(160)를 통과하고 그 상태로 기판(170)의 가공영역에 입사하게 된다. 대물렌즈계(160)에는 여러 렌즈 조합이 설치되어 가장 적합한 렌즈 조합의 튜브 렌즈(160a, 160b, 160c)를 선택하여 통과하도록 할 수 있다. 레이저광은 레이저는 1㎐ 이상의 주파수를 갖는 10fs 내지 100㎱ 펄스 레이저를 포함할 수 있다.

레이저광이 기판(170) 가공영역에 조사되도록 하기 위해 레이저광이 조사되는 위치와 기판의 위치를 상대적으로 조절하며, 기판이 단속적으로 움직이면서 정지 위치에 혹은 기판이 연속적으로 움직이면서 이동 중에 기판 가공영역에 레이저광이 조사될 수 있다. 이런 상대적 움직임은 통상 기판이 놓이는 스테이지(175)를 X, Y축 상으로 독립적으로 움직여 평면적 위치를 결정하는 이송장치에 의해 이루어질 수 있지만, 반대로 레이저 공급부(110)와 광학계 및 소오스 가스 공급배관(130)을 하나의 모듈로 구성하여 기판에 대해 움직이면서 LCVD와 같은 레이저를 이용한 가공을 실행하는 것도 가능하다. 기판 스테이지(175)에는 레이저 가공을 용이하게 하기 위해 기판을 예열시키기 위한 히터(미도시)가 설치될 수 있다.

가공 영역 주변에는 소오스 가스 공급배관(130) 및 배출배관(135)이 설치되어 가공영역에 배선 패턴을 이룰 금속 기타 도전물질의 소오스 가스 혹은 전구체 가스가 공급되도록 하며, 배선 패턴이 만들어지면서 산출되는 부산물 가스는 공정에 악영향이 없도록 신속히 배출배관(135)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

낙사조명(153)이 준비되어 레이저 튜브 렌즈(140) 아래쪽의 빔스플리터(151)를 통해 낙사조명의 빛이 레이저 광원의 광축과 함께 진행되고 대물렌즈계(160)를 통해 기판(170) 가공 영역 위를 비추게 된다. 낙사조명이 비춘 상태의 기판 가공영역의 영상은 역방향으로 대물렌즈계(160)를 통과하고 그 위쪽 빔 스플리터(191)를 통해 레이저 광축에서 분리되어 영상 튜브 렌즈(194) 및 반사미러(192)를 거쳐 카메라와 같은 촬상장치(193)로 입력된다.

카메라는 기판 가공영역의 영상을 작업자가 모니터하면서 레이저 가공 정도를 조절할 수 있도록 하거나, 자동 조절장치(미도시)와 연결되어 이 자동 조절장치에 다시 연결되는 레이저 조절장치의 자동적으로 조절이 이루어질 수 있도록 한다.

자동 조절장치는 본 발명 실시예의 조절 가능한 요소들과 결합되어 이들 요소를 프로그램에 의해 혹은 매뉴얼로 조절을 할 수 있도록 하는 컴퓨터 시스템이 될 수 있다. 자동 조절장치가 카메라와 연결되는 경우, 카메라 영상을 이미지 처리프로그램에 의해 처리하여 결과를 얻고 그 결과에 따라 필요한 요소를 자동적으로 혹은 정해진 프로그램에 의해 움직이도록 할 수도 있다.

조명으로는 낙사조명(153) 외에 기판의 이면에서 기판을 투과하도록 비추는 투과조명(155), 레이저광이 통과하는 슬릿 혹은 마스크를 위쪽에서 비추도록 이루어진 슬릿조명(157) 등이 필요에 따라 더 설치되고 이용될 수 있다.

레이저 공급부(110)는 복수 레이저광(111,113)과 이들 레이저광을 공통 광경로 및 공통 광축으로 유도하는 빔 스플리터(115)를 구비하며 여기서 도시되지 않지만 통상적으로 광형상 쉐이핑을 담당하는 빔형성부(미도시)를 더 구비하여 이루어질 수 있다.

레이저 공급부(110)는 여기서는 복수 레이저광원을 가지지만 하나의 레이저광원을 이용하면서 출력이나 조사 방식을 변경시켜 LCVD와 유리기판 두께 일부 제거 작업을 할 수도 있다. 레이저 공급부에서 구체적 레이저광원의 선택은 하나의 레이저광원을 가동하고 다른 레이저광원 가동을 중단시키는 방법으로 이루어질 수도 있지만, 복수 레이저광원을 모두 가동하면서 필요하지 않은 레이저광원은 차폐시키는 방법을 쓸 수도 있다. 각 레이저광원의 레이저광을 비교적 단기간 차단하기 위해 미도시된 셔터를 설치할 수도 있다.

이런 구성에서는 필요한 레이저광원만 선택하면 다른 구성요소의 위치나 설정을 변화시키지 않고 기판도 스테이지(175)에 계속 안착시킨 상태에서 인시튜 방식으로 편하게 유리기판 두께 일부 제거 작업과, 그 위치에 대한 LCVD 공정을 진행할 수 있다.

한편, LCVD를 진행하기 위해서는 기판에 형성될 배선 패턴을 이루는 물질의 소오스 가스를 레이저광이 기판에 닿는 가공 영역으로 공급할 필요가 있다. 소오스 가스가 아닌 물질 분말을 가공 영역에 공급하고 레이저광을 조사하여 레이저 소결을 하는 경우도 생각할 수 있지만 본 실시예에서는 가스 상태의 전구체 물질을 공급하여 합금 형태의 금속 배선 패턴을 형성하는 것으로 하며, 가령, 텅스텐 원소를 가진 소오스 가스로는 W(CO)₆로 표시되는 헥사카르보닐텅스텐이 사용될 수 있다.

유리기판 일부 두께를 제거할 때에는 충분히 높은 에너지를 기판에 집중시켜 레이저광을 그 위치에 조사할 때마다 일부씩 유리가 기화되어 제거되지만 주변으로 열이 퍼져나가 주변 구성요소가 훼손되거나 기능 이상을 유발하지 않도록 한다. 또한, 유리기판에 열충격에 의한 크랙이나 노치가 발생하지 않도록 하는 것이 필요하다.

이런 주변으로의 열전도 및 주변 열화를 방지하기 위해 레이저광 조사에 사용되는 레이저광원으로는, 높은 출력으로 짧은 시간 지속되는 펄스형 레이저광을 비교적 긴 주기로 반복 조사하여 열효과가 짧은 시간에 초점 영역에만 한정되어 집중적으로 가열, 기화가 이루어질 수 있도록 하는 레이저광원을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 레이저광원으로는 가령, 펨토초 혹은 나노초 펄스 폭을 가지고 매우 작은 1Hz 정도의 주파수를 가지는 것을 생각할 수 있다.

유리기판 일부 제거에 사용되는 레이저광은 미세한 점으로 기판을 연속 조사하거나 일정 영역의 블럭형태로 기판을 조사하는 것이 가능하지만, 블럭형태의 경우 블럭 면적이 넓은 경우, 기화가 이루어지려면 에너지가 너무 많아 주변 요소에 열이 전달되어 파손 열화가 일어날 수 있다. 그러므로 점 조사를 하되 화소 영역과 같은 일정 영역을 진동 형태로 오가면서 그 사이에 있는 영역에서 유리기판의 필요한 두께가 제거될 때까지 유리기판 제거 공정을 진행할 수 있다.

본 발명 방법에서 유리기판 일부 두께 제거를 위한 레이저광 조사시 해당 화소의 내부 물질층의 열화나 파괴를 막기 위해 레이저광 에너지가 당해 유리기판 외측면에 집중될 수 있도록 레이저광 경로상의 광학계의 구성, 가령 대물렌즈계나 스캐너의 초점 렌즈의 초점 거리 설정을 조절할 수 있다. 가령, 도3에서 간단히 표현되듯이 대물렌즈계(160)를 통해 레이저광(117)은 제거될 유리기판(211) 외측면에 초점이 맞추어지고, 이 초점 위치를 지나면 광이 넓은 각도로 확산되어 가열 및 휘발의 효과가 거의 이루어질 수 없도록 광학계를 구성할 수 있다.

전술한 레이저와 광학계 및 카메라는 본 실시예에 따른 빛샘 결함 수리 장치에 포함될 수 있고, 빛샘 결함 수리 장치의 제어유닛에 의해 제어될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 빛샘 결함 수리 장치는, 300㎚ 이하의 DUV(deep ultraviolet) 파장의 펨토초 레이저광을 출력하는 레이저, 레이저의 초점을 조절하는 광학계, 초점이 형성되는 가공 영역에 빛을 비추는 낙사조명, 초점을 감시하는 카메라, 및 카메라의 영상에 기초하여 가공 영역 내 유리기판의 가공 깊이와 유리기판에 전달되는 레이저 에너지를 제어하는 제어유닛을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 레이저에 의해 일부 두께가 제거되도록 가공되는 유리기판의 재료는 가공 영역 내 빛샘 결함 영역을 덮게 된다.

그리고, 레이저의 빔 초점은 일정 깊이에 대응하는 개수수치(numerical aperture, NA)로 광학계를 구성하여 결함 영역 즉, 빛샘 결함 영역의 크기에 비해 상대적으로 확산각이 크도록 설정될 수 있다. 이때, 광학계는 DUV 대물렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 실시예에 따른 빛샘 결함 수리 장치는, 빛샘 결함 영역을 덮는 유리기판의 재료 상에 불투과성 잉크나 금속막으로 이루어진 커버막을 형성하는 커버막 형성유닛을 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명 방법에서 기판에 조사되는 유리기판 일부 두께 제거용 레이저광은 파장이 300nm 이하로 통상의 유리기판 가령 소다 라임 유리 기판에 대한 투광율이 낮고 흡수도가 높은 영역의, 가령 DUV 영역의 레이저광이 될 수 있다. 흡수도가 높다는 것은 레이저광이 유리에서 열에너지로 전환되어 가열, 기화가 활발하게 이루어질 수 있음을 의미하며 레이저광 파장별 유리기판 두께별 투광율은 도4에 잘 나타나 있다. 도4에 따르면 파장 300nm 내지 200nm의 원자외선(deep ultra violet) 영역에서 유리의 광투과율은 매우 낮음을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 위주로 한정하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.

100: 하부기판
110: 레이저 공급부 111, 113: 레이저광원
115, 151, 191: 빔 스플리터 120: 슬릿(광마스크 포함 개념)
130: 공급배관 135: 배출배관
140: 레이저 튜브 렌즈 153: 낙사조명
155: 투과조명 157: 슬릿조명
160: 대물렌즈계 193: 촬상장치(카메라)
194: 영상 튜브 렌즈 200: 상부기판
211: 유리기판 221: 블랙매트릭스
231: 컬러필터층 241: 오버코트막
251: 공통 전극 261: 불투과막

Claims (9)

1. 상부기판과 하부기판 및 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 액정층을 구비하고 상기 액정층 내에 암점화하기 위한 휘점 화소 혹은 불량 화소를 가진 표시장치 패널을 준비하는 단계; 및
   상기 불량 화소에 대응하는 화소 영역에 위치하는 상기 상부기판 내의 유리기판 상에 금속막인 불투과막을 형성하는 단계; 및
   상기 불투과막의 상부에 보호막을 형성하는 단계
   를 포함하는 빛샘 결함 수리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 불투과막을 형성하는 단계 전에 상기 화소 영역에 대응하는 유리기판의 일부분을 일정 두께의 깊이만큼 제거하도록 레이저로 가공하는 단계를 더 포함하며,
   상기 불투과막은 상기 레이저로 가공된 유리기판 부분에 형성되는 빛샘 결함 수리 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 레이저에 의한 상기 유리기판의 가공은 상기 레이저의 블록, 스캔 또는 패턴 가공 방식으로 이루어지는 빛샘 결함 수리 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 300㎚ 이하의 DUV(deep ultraviolet) 파장의 레이저;
   상기 레이저의 초점을 조절하는 광학계;
   상기 초점이 형성되는 가공 영역에 빛을 비추는 낙사조명; 및
   상기 초점을 감시하는 카메라; 및
   상기 카메라의 영상에 기초하여 상기 가공 영역 내 상부기판 내에 있는유리기판의 가공 깊이와 상기 유리기판에 전달되는 레이저 에너지를 제어하는 제어유닛;을 포함하며,
   상기 제어유닛은 상부기판과 하부기판 사이의 액정층 내에 암점화하기 위한 휘점 화소 혹은 불량 화소를 가진 표시장치 패널에 대하여 상기 레이저로부터 상기 광학계의 대물렌즈까지의 레이저광 경로 및 각도를 제어하여 상기 레이저의 가공 영역을 결정하고,
   커버막 형성유닛을 이용하여 상기 불량 화소에 대응하는 화소 영역 또는 빛샘 결함 영역에 위치하는 유리기판의 재료 상에 금속막으로 이루어진 커버막 또는 불투과막을 형성하며,
   상기 커버막 또는 상기 불투과막의 상부에 보호막을 형성하는 빛샘 결함 수리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 대물렌즈는 일정 깊이에 대응하는 개수수치(numerical aperture, NA)로 광학계를 형성하여 상기 빛샘 결함 영역의 크기에 비해 상대적으로 확산각이 크도록 상기 레이저의 빔 초점을 설정하는 빛샘 결함 수리 장치.
9. 삭제

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