KR20070024233A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20070024233A
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Abstract

본 발명은 액정 패널 내에 이물이 남아있을 때, 이로 인한 시감 저하를 최소화하도록 리페어한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대응되는 부위에 복수개의 화소 영역이 형성되며, 서로 대향되어 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 남은 이물에 대응되어 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 일 기판의 배면측에 형성된 마이크로 홀 및 상기 마이크로 홀 내부에 형성된, 상기 이물에 의한 휘점 발생시 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
OD(Optical Density : 광학밀도), 안료, 마이크로 홀(micro hole), 드릴링(drilling)

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display and Method for Manufacturing the Same}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 이물이 발생한 경우를 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 단면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 마이크로 홀에 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층을 적용한 여러 가지 방법을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 106 : 화소 전극
110 : 제 2 기판 111 : 블랙 매트릭스층
112 : 컬러 필터층 113 : 공통 전극
120 : 마이크로 홀 121 : 이물
130 : 액정층 141 : 제 1 편광판
142 : 제 2 편광판 150 : 마이크로 홀
155 : 노즐 160 : 자외선 램프
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정 패널 내에 이물이 남아있을 때, 이로 인한 시감 저하를 최소화하도록 리페어한 액정 표시 장치 및 이의 제조 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 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
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 게이트 라인(4)에 인가되는 신호에 따라 상기 데이터 라인(5)의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극(6)에 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 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 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(1, 2) 사이에 형성된 액정층(3)의 액정이 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 모드(Twisted Nematic mode) 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치 외에 수평 전계를 이용한 횡전계 모드(In-Plane Switching(IPS) mode) 액정 표시 장치가 개발되었다. 상기 횡전계(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 배향되도록 한 것이다.
이하에는 일반적인 액정 표시 장치에서 휘점이 관찰되는 원인을 살펴본다.
도 2는 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 이물이 발생한 경우를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 단면도이다.
도 2 및 도 3과 같이, TN 모드로 구현되는 액정 표시 장치는 도 1에 대해 설명한 바와 같이, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2)과, 제 1 기판(1)의 매 화소 영역마다 형성된 화소 전극(6)과, 상기 제 2 기판(2) 전면에 형성된 공통 전극(9)을 포함하여 이루어진다. 또한, 제 2 기판(2) 상의 비화소 영역에 대하여는 블랙 매트릭스층(7)이 대응되며, 화소 영역에 대하여서는 컬러 필터층(8)이 대응되어 형성된다.
이와 같이 형성된 TN 모드의 액정 표시 장치의 화소 전극(6) 상부 소정 부위에 전도성의 이물(21)이 남은 경우, 상기 이물(21)은 제 2 기판(2)의 공통 전극(9)과 만나게 되며, 이로 인해 해당 부위의 각각 제 1, 제 2 기판(1, 2) 상의 화소 전극(6)과 공통 전극(9)이 서로 도통되게 된다. 이러한 이물(21)은 금속이나 투명 전극을 식각하는 공정 후 챔버 내에 남아있는 잔류물이 세정 후에도 미처 제거되지 못하여, 제 1 기판(1) 또는 제 2 기판(2) 상에 남아있는 입자들이며, 이러한 이물(21)은 특히, 화소 전극(6)이 형성된 부위에 남아있게 될 경우, 그 상하부의 상기 공통 전극(9)과 화소 전극(6)을 도통시켜, 전도성 이물(21)이 남은 해당 화소 전극(6)과 공통 전극(9)이 항상 쇼트상태로 되는 문제점을 유발한다.
이 경우, 일반적으로 노멀리 화이트(Normally White) 모드로 구동되는 TN 모드의 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)에 전압 인가 여부에 관계없이, 해당 화소 전극(6)이 부위가 항상 화이트(white) 상태를 나타나게 되어, 특히 전압이 인가되는 블랙 상태의 조건에서 휘점으로 관찰되게 된다. 그 밖에도 전기적인 단락이나 단선에 의해서도 휘점이 발생하기도 한다.
한편, 상기 이물(21)이 전도성이 아니거나 혹은 상기 액정 표시 장치가 TN 모드가 아닐 경우에도, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)이 대향되는 각각의 최상부층에 배향막을 형성하고 이를 러빙시 상기 이물(21)이 남은 부위는 타부위와 달리 배향 처리가 원활하게 이루어지지 못하게 되어, 이 부위가 빛샘 불량으로 관찰되게 된다. 액정 표시 장치에는 이와 같은 불균일 배향영역에 의해 빛샘이 발생하게 되며 이러한 빛샘은 액정(3)의 광투과율을 방해함으로써 휘점으로 나타나게 된다.
일반적으로 높은 그레이(화이트 상태)를 구현하는 경우 빛샘에 의해 일 영역이 어둡게 보이는 것을 암점이라 하고, 낮은 그레이(블랙 상태)를 구현하는 경우 빛샘에 의해 일 영역이 밝게 보이는 것을 휘점이라 한다. 이 때, 사람의 눈은 밝은 상태에서의 암점보다는 상대적으로 어두운 상태에서의 휘점에 민감하게 됨으로써 액정 패널의 양불 판정시 암점보다는 휘점 불량에 더 엄격한 기준을 부여하게 된다. 이에 따라, 휘점 발생에 의한 패널의 불량률을 최소화하기 위한 방안이 요구되고 있다.
종래의 액정 표시 장치의 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 각 박막에 불량이 발생하면 리워크(rework) 공정을 진행하여 다시 해당 박막의 증착 공정을 진행하거나 또는 레이저 등을 이용하여 해당 부위를 리페어하는 공정을 진행한다.
그러나, 상술한 리워크 공정을 진행하거나 리페어 공정을 진행함에도 상기 도 2 및 도 3과 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 이물(21)이 안착하여 남아있는 경우가 발생하기도 하며, 이와 같이, 이물(21)이 남은 상태로 제 1, 제 2 기판이 합착된 상태에서는 리워크(rework)가 불가하며, 리페어 또한 용이하지 않은 실정이다. 이를테면, 회로상의 단락이나 단선이라 하더라도 레이저를 이용한 리페어시 리페어가 실패하는 경우가 많다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치 및 이의 리페어 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 패널 내부의 상하부 기판 사이에 이물이 남아있을 경우, 모드에 따라 정도는 다르지만 상기 이물에 의한 휘점 불량이 발생한다. 액정 패널의 제조 시 상하부 기판의 합착 전 각 기판의 어레이 공정시에 이물이 박막 상에 남은 경우에는 해당 박막을 다시 증착하는 리워크(rework) 공정을 진행하거나 혹은 해당 부위를 리페어하는 등으로 용이하게 이물을 제거할 수 있지만, 이러한 공정을 통해서도 제거되지 못하거나 혹은 증착 후 세정 공정 등에서 발생된 이물을 남긴채 액정 패널의 상하부 기판이 합착된 경우에는, 종래 이로 인한 휘점 불량에 대한 해결책이 전무한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정 패널 내에 이물이 남아있을 때, 이로 인한 시감 저하를 최소화하도록 리페어한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대응되는 부위에 복수개의 화소 영역이 형성되며, 서로 대향되어 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 남은 이물에 대응되어 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 일 기판의 배면측에 형성된 마이크로 홀 및 상기 마이크로 홀 내부에 형성된, 상기 이물에 의한 휘점 발생시 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 물질층의 광학 밀도치는 정면으로 입사되는 광은 차단하고, 측면으로 입사되는 광은 소정량 투과시킬 정도이다.
상기 물질층은 안료 물질로 이루어진다.
상기 마이크로 홀은 상기 이물이 남은 소정의 화소 영역에 상응하는 크기로 형성된다.
상기 마이크로 홀은 상기 이물이 발생된 부위에 상응하여 상기 화소 영역의 일부 크기로 형성된다.
상기 제 1 기판 상에는 상기 복수개의 화소 영역 각각에 대응되어 화소 전극이 형성되고, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된다.
상기 제 1 기판 상의 각 화소 영역에는 서로 교번하는 일 이상의 공통 전극 및 화소 전극이 형성된다.
상기 제 2 기판 상에 상기 각 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함한 부위에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 더 포함한다.
상기 제 2 기판 전면에 공통 전극이 더 형성된다.
상기 제 2 전면에 오버코트층이 더 형성된다.
상기 제 1, 제 2 기판의 각 배면에는 편광판이 더 형성된다.
상기 편광판에 상기 마이크로 홀에 대응되는 부위에 동일한 크기의 홀이 형성되며, 상기 홀에 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층이 채워진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되는 부위에 복수개의 화소 영역이 정의된 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계와, 상기 액정 패널의 이물이 발생된 화소 영역과, 상기 이물에 의한 휘점 빛의 세기 정도를 검출하는 단계와, 상기 휘점이 발생된 부위에 대응하여, 상기 액정 패널을 이루는 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 배면측에 마이크로 홀을 형성하는 단계 및 상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도치가 적용된 물질층을 채우는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 물질층은 광경화성의 안료 물질로 이루어진다. 이 경우에는, 상기 안료 물질을 상기 마이크로 홀 내에 채운 후 경화시키는 단계를 더 포함한다. 상기 안료 물질의 경화는 자외선 램프를 이용하여 이루어진다.
상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기기를 이용하여 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 한 기판을 소정 두께 제거하여 형성한다.
상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관이 긴 노즐(nozzle)을 이용하여 이루어진다.
상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 스프레이를 이용하여 이루어진다.
상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 상기 물질층을 도팅시켜 이루어진다.
상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는, 상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 상기 물질층을 남긴 후 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 물질층 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 물질층을 마이크로 홀 내부에 채워 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 복수개의 화소 영역이 정의된 액정 패널을 준비하는 단계와, 상기 액정 패널의 상하부 배면에 각각 제 1편광판, 제 2 편광판을 부착하는 단계와, 상기 액정 패널내의 이물이 남아 휘점이 나타나는 불량 화소 영역을 검출하는 단계와, 상기 휘점 부위에 대응하여, 상기 액정 패널을 이루는 일 기판 및 이에 부착된 편광판을 포함한 배면측으로부터 소정 두께의 마이크로 홀을 형성하는 단계와, 상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도치가 적용된 물질층을 채우는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다. 상기 물질층은 광경화성의 안료 물질로 이루어지며, 이 때, 상기 안료 물질을 상기 마이크로 홀 내에 채운 후 경화시키는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되며 각각 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100)과, 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판 (110)과, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이에 충진된 액정층(130)을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이의 소정 부위에 이물(121)이 남아있으며, 이에 대응되어, 해당 이물(121)에 의해 발생되는 휘점에 대응되는 부위의 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(110)의 배면측에, 소정 깊이(h)의 마이크로 홀(micro hole)(120)이 형성되며, 상기 마이크로 홀(120) 내에는 해당 휘점의 빛의 세기에 상응하여 상기 휘점을 블로킹(blocking)하는 광 밀도(OD: Optical Density)치가 적용된 물질층(125)이 형성된다.
상기 마이크로 홀(120) 내부는 도시된 바와 같이, 그 전체를 해당 휘점의 빛의 세기에 상응하여 상기 휘점을 차단하는 광 밀도치가 적용된 물질층(125)만을 채울 수도 있고, 경우에 따라, 상기 마이크로 홀(120)의 저부(기판 내측 표면에 가까운 쪽)로부터 마이크로 홀(120) 내의 소정 두께(h1<h)로 상기 휘점을 차단하는 광 밀도치가 적용된 물질층(125)을 형성하고, 나머지 마이크로 홀(120) 내부는 투명 물질로 채울 수도 있을 것이다. 전자의 경우는, 상기 물질층(125)의 광 밀도치를 조절하여, 정면으로 나오는 광은 차단하고, 상기 마이크로 홀(120) 내 물질층(120)을 거쳐 측면으로부터 입사되는 광은 적정량 투과되도록 하며, 후자의 경우는, 상기 물질층(125)의 소정 두께(h1)를 적절히 조절하여, 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다. 후자의 경우는 상기 마이크로 홀 내 물질층(125)은 차광성이 좋은 광 밀도치를 갖는 재료를 이용하고, 이 때의 소정 두께는 상기 이물(121)을 통과하는 정면광은 완전히 막을 수 있는 두께로 한다. 이러한 광 밀도치가 조절된 물질층을 이루는 물질의 예로, 안료물질을 예로 들 수 있을 것이며, 이러한 안료 물질의 광 밀 도치는 휘점의 세기에 따라 달라질 수 있을 것이다. 예를 들어, 블랙 매트릭스층과 같은 블랙 안료는 광 밀도치가 약 3.4㎛ 정도로, 상기 물질층(125)의 광 밀도치는 3.4㎛ 전후로 조절될 수 있을 것이다.
한편, 광학 밀도(OD : Optical Density)는 입사된 광 대비 투과된 광의 세기 비율을 자연 로스 스케일로 나타낸 것이다. 즉, 이를 수식으로 표현하면, OD= log10 (Iin/Iout) (여기서, Iin은 입사광의 세기, Iout 은 출사광의 세기)이다. 이러한 수식에서 알 수 있는 바와 같이, 광학 밀도치가 높다는 것은 빛을 잘 차단한다(흡광력이 좋다)는 의미이며, 광학 밀도치가 낮다는 것은 상대적으로 투과하는 광량이 많다는 의미이다. 박막의 경우, 두께의 정도에 따라, 투광량(혹은 흡광량)의 차이가 발생하므로, 일반적으로 1㎛의 두께에 따른, 입사광과 투과광의 세기를 계산하여 해당 광학 밀도치(/㎛ 의 단위로 구해진다)를 구한다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 광학 밀도치를 고려한 물질층을 상기 마이크로 홀(120) 내에 채운 이유는, 예를 들어, 빛의 세기가 약한 약휘점이 발생한 부분에 광학 밀도치가 너무 높은 완전 검은 색의 블랙 안료로 채운다면, 그레이 화면에서 리페어 처리된 검은 점이 진하게 보일 가능성이 있으므로, 이와 같이, 휘점의 빛의 세기 정도에 관계없이 블랙 안료로만 가렸을 때, 발생되는 시감 저하를 해소하기 위해서이다. 따라서, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 이물(121)에 의한 휘점 발생시, 이를 리페어할 때 해당 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 해당 휘점을 차단할 수 있을 정도의 광학 밀도치를 갖는 물질층(125)으로 해 당 휘점을 가리워준다. 이 경우, 휘점 검사 단계에서, 복수개의 휘점 발생시 휘점 부위별로 빛의 세기가 다를 경우, 각 휘점 영역과 각 휘점의 빛의 세기를 동시에 판단하여, 휘점 영역들에 대응되는 부위의 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(110) 중 적어도 하나의 기판에 마이크로 홀(120)을 형성한다.
한편, 상기 제 1 기판(100) 상에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극(106)을 포함한다.
그리고, 상기 제 2 기판(110) 상에 형성된 컬러 필터 어레이는 상기 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 형성부)에 대응되어 형성되는 블랙 매트릭스층(111), 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층(112) 및 상기 제 2 기판(110) 전면에 형성되는 공통 전극(113)을 포함하여 이루어진다.
도 4에 도시된 액정 표시 장치는 TN 모드에 관한 것으로, 본 발명의 이물에 대응되는 부위에 마이크로 홀이 형성되고, 상기 마이크로 홀 내부에 이물에 의한 휘점의 빛의 세기에 상응하는 광학 밀도치가 적용된 물질층이 채워진 구조는 IPS 모드 등 그 밖의 모드에서도 적용 가능할 것이다.
이 경우, 액정 표시 장치가 IPS 모드로 형성시에는, 상기 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성되고, 상기 제 2 기판의 공통 전극을 대체하여 오버코트층이 형성된 점을 제외하고는 상술한 TN 모드의 액정 표 시 장치의 구조와 유사하다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 5a와 같이, 서로 대향되어 배치되며, 각각 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100, 제 1 기판)과, 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(110, 제 2 기판) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이에 충진된 액정층(130)을 포함하여 이루어진 액정 패널을 준비한다. 상기 액정 패널 내의 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이를 이루는 구성 요소는 액정 표시 장치의 구현 모드가 TN 모드인지 혹은 IPS 모드인지 등에 따라 달라질 수 있을 것이며, 제시된 도면들에서는 TN 모드를 기준으로 설명한다.
여기서, 상기 제 1 기판(100) 상에는 화소 영역들에 대응되어 화소 전극(106)이 형성되고, 상기 제 2 기판(110) 상에는 화소 영역들을 제외한 영역에 대응되는 블랙 매트릭스층(111)과, 화소 영역들을 포함한 영역들에 대응되는 컬러 필터층(112)과, 제 2 기판(110) 전면에 형성되는 공통 전극(113)이 형성된다.
이와 같이 형성된 액정 패널은 화소 전극(106)과 공통 전극(113)에 각각 전압 신호를 인가하여, 블랙 상태(이 경우, 상기 액정 패널은 노멀리 화이트 모드로, 전압 인가시 블랙 상태를 나타냄)의 조건을 주어, 액정 패널에서 이물(121)에 의한 휘점이 발생되는 부위를 검사한다. 이 경우, 휘점이 발생 부위와 함께, 휘점의 빛의 세기도 함께 판단하여 그 정보에 따라, 해당 휘점을 차단할 수 있는 정도의 광학 밀도치를 갖는 물질을 준비하도록 한다.
도 5a에 도시된 액정 패널은 반전된 모습을 나타낸 것으로 휘점에 의한 이물 검사 후, 마이크로 홀을 형성하고자 하는 기판면을 상측으로 하여 나타낸 것이다. 도 5a에서는, 마이크로 홀을 제 1 기판(100), 즉, 제 1 기판(100)의 배면으로부터 형성하고자 이와 같은 반전을 취하였다. 이 경우, 액정 패널을 반전하지 않고, 상측이 되는 제 2 기판(110, 제 2 기판) 상에 상기 이물(121) 부위에 대응하여 마이크로 홀을 형성하는 공정을 진행함도 가능할 것이다.
상기 이물(121)이 발생되는 부위는 전압을 인가하여 블랙 상태의 조건을 주어 액정 패널의 휘점을 검사하는 검사 공정에서 휘점을 관찰되는 부위로, 이하의 리페어 공정은 상기 이물(121) 발생 부위에 대해 진행된다.
이어, 도 5b와 같이, 상기 제 1 기판(100)의 배면측으로부터 이물(121)에 의해 대응되는 부위를 마이크로 드릴(micro drill)(150)을 이용하여, 상기 이물(121)에 의해 유발되는 휘점 발생 부위를 포함할 수 있을 정도의 폭과 소정의 깊이로 뚫어 마이크로 홀(120)을 형성한다.
이러한 마이크로 홀(120)은 크기는 상기 이물(121)이 남은 소정의 화소 영역에 상응하는 크기로 형성하거나 혹은 상기 이물(121)이 발생된 부위만에 상응하여 상기 화소 영역의 일부 크기로 형성할 수 있을 것이다.
이와 같은 마이크로 홀(120)은 상술한 마이크로 드릴(150)을 이용한 방법 외에, 밀링 기기(milling machine), 혹은 레이저(laser)나 초음파 기계(ultrasonic machine)를 이용하여 상기 제 1 기판(100)의 배면으로부터 소정 깊이 뚫어 형성한다. 이 경우, 마이크로 홀(120)의 형상은 마이크로 드릴을 이용한 경우에는, 상기 마이크로 드릴의 이동 방향이 수직 방향으로, 마이크로 드릴링(micro drilling)을 진행한 후, 마이크로 홀의 단면 형상은 원형에 가까울 것이고, 밀링 기기(milling machine)를 이용한 경우에는, 상기 밀링(milling)의 이동 방향이 상하, 좌우, 전후가 모두가 가능하여, 그 홀의 단면 형상은 임의로 지정 가능할 것이다. 그 외에 레이저나 초음파 기기를 이용한 경우에는, 조사 혹은 투사 영역 및 세기에 따라 두께 및 형상이 결정될 것이다. 상기 제 1 기판(100)의 두께가 0.5 ~0.7mm일 경우, 상기 마이크로 홀(120)의 두께는 상기 제 1 기판(100) 두께의 반 정도 혹은 그 전후로 한다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(120) 측에서 남는 제 1 기판(100) 두께는 약 0.05~0.2mm가 바람직할 것이다. 이 때, 상기 마이크로 홀(120)은 상기 제 1 기판(100) 하부측에 백 라이트 유닛(미도시)이 위치할 경우, 정면 외에 측면으로 빠져나가는 광의 양을 감안하여 그 두께와 폭을 조절하여 형성한다.
도 5c와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내에는 상기 마이크로 홀(120) 내부로 관이 내려오는 노즐(nozzle)(155)을 이용하여, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 해당 이물(121)에 의해 휘점의 빛의 세기 정도에 상응한 광학 밀도치가 적용된(상기 휘점을 가려줄 정도의 광학 밀도치를 갖는) 물질(125a)이 채워진다. 이 경우, 상기 물질(125a)은 액상의 물질이며, 광 경화성을 갖는 물질로, 예를 들어, 안료 물질을 생각해볼 수 있을 것이다. 이 때, 상기 액상의 물질(125a)을 채울 때는 가급적 노즐(155)이 상기 마이크로 홀(120) 내부까지 들어오도록 하여, 기포 등의 발생없이, 저부로부터 채워지도록 한다. 상기 마이크로 홀(120) 내부에 물질(125a)의 분사 완료 후에는 상기 노즐(155)의 관을 상기 마이크로 홀(120)로부터 빼낸다.
한편, 상기 노즐(155)의 관이 상기 마이크로 홀(120)의 저부 가까이 들어오게 되면, 특히, 휘점의 빛의 세기에 따라 광학 밀도치가 적용된 물질(125a) 외에 별도의 투명 물질층(미도시)이 채워질 때, 상기 투명 물질층이 채워지는 벽면에 상기 물질(125a)이 남지 않게 되어, 상기 투명 물질층을 거쳐 측면을 투과하는 투과광이 차단율이 적게 상부로 전달될 수 있다.
한편, 상기 휘점의 빛의 세기에 따라 광학 밀도치가 적용된 물질(125a)은 노즐(155)을 대체하여, 잉크젯(ink-jet) 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀(120) 내에 직접 도팅(dotting)되는 방식으로도 형성될 수 있을 것이다.
도 5d와 같이, 자외선 램프(160)를 통해 상기 마이크로 홀(120) 내부에 채워진 물질(125a)을 경화시켜 경화된 물질층(125)을 형성한다. 이러한 경화 공정은 상기 물질(125a)이 액상으로 남아있을 경우, 반전이나 이동 등에 상기 마이크로 홀(120)에 채워진 물질이 외부로 빠지거나, 하부 기판(100) 배면 등에 묻을 위험을 제거하기 위함이다.
여기서, 상기 마이크로 홀(120) 저부에 물질층(125)을 마이크로 홀(120) 내부의 일부 두께 형성할 경우에는, 이와 같은 경화 공정 후, 다시 나머지 마이크로 홀(120) 내부에 투명 물질을 채운 후 이를 경화시키는 공정을 더 진행하게 된다.
상술한 바와 같이, 리페어 공정을 완료한 후, 상기 액정 패널의 제 1, 제 2 기판(100, 110)의 배면 각각에는 제 1 편광판, 제 2 편광판(미도시)을 부착하는 공정을 더 진행할 수 있다.
이하, 상기 마이크로 홀에 휘점을 블로킹하는 광학 밀도치가 적용된 물질층 을 형성하는 다른 방법을 소개한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 마이크로 홀에 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층을 형성하는 여러 가지 방법을 도시한 도면이다.
도 6a와 같이, 상기 마이크로 홀(120)에 스프레이(156)를 통해 상기 마이크로 홀(120)에 분무하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 스프레이(156) 내부 용기에 상기 물질층을 이루는 물질(125a)을 넣은 후, 상기 마이크로 홀(120)이 형성된 기판(100 또는 110)의 배면측에 분무하게 되는데, 이러한 공정시 상기 스프레이(156)가 마이크로 홀(120)과 정확히 정렬되도록 하고, 분무되어 상기 기판(100 또는 110) 상에 남은 물질(125a)은 기판(100 또는 110)을 닦아내거나 혹은 빨아들어 상기 마이크로 홀(120)에만 남기고 상기 기판(100 또는 110) 표면에서 제거하도록 한다.
또는 도시되지는 않았지만, 상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 잉크젯 장비(미도시)를 이용하여 상기 마이크로 홀(120) 내부에 상기 물질층을 이루는 물질(125a)을 도팅(dotting)시켜 이루어진다. 이 경우, 상기 잉크젯 장비를 상기 마이크로 홀(120)에 정확히 대응되도록 하여, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 상기 물질(125a)이 채워지도록 한다.
또는 도 6b와 같이, 상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는, 상기 마이크로 홀(120) 입구 표면을 덮도록 상기 물질(125a)을 남긴 후 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 기판(100 또는 110) 배면에 진공캡(158)을 씌워 상기 물 질층 외부와 상기 마이크로 홀(120) 내부의 기압차에 의해 상기 물질(125a)이 마이크로 홀(120) 내부에 채워지도록 한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 공정이 이루어진 액정 표시 장치는 리페어 처리가 편광판의 형성 후 이루어짐을 나타내는 것이다.
즉, 도 7과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 이용되는 액정 패널은 서로 대향되어 형성된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(110)과, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 120) 사이에 충진된 액정층(130)과, 제 1 기판(100)에 형성된 화소 전극(106) 상부 소정 부위에 남은 이물(121)과, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(110)의 배면에 각각 형성된 제 2 편광판(142) 및 제 2 편광판(141)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 기판(100)은, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극(106)을 포함한다.
그리고, 상기 제 2 기판(110)은 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층(111)과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층 (112)과, 상기 제 2 기판(110) 전면에 형성된 공통 전극(113)을 포함한다.
이와 같이, 형성된 액정 패널의 블랙 상태에서의 휘점 검사를 통해 이물 발생 부위의 휘점의 빛의 세기 정도를 판단하다.
이어, 상기 이물(121)이 남은 부위의 대응되는 상기 제 1 기판(100) 혹은 제 2 기판(110)의 해당 부위의 배면에 소정 깊이의 마이크로 홀(120)을 형성하며, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 이물에 의한 휘점의 빛의 세기에 상응하는 광학 밀도치가 적용된 물질층(125)을 채워 경화시킨다. 이 경우, 상기 액정 패널은 그 상하부에 제 1 편광판(141), 제 2 편광판(142)이 부착된 상태로, 상기 마이크로 홀(120)은 상기 마이크로 홀을 형성하고자 하는 기판에 부착된 편광판과 함께 기판의 소정 두께가 제거되어 형성되며, 상기 편광판의 제거된 부위도 휘점의 빛의 세기에 상응하는 광학 밀도치가 적용된 물질층이 채워진다.
이러한 마이크로 홀(120)의 형성은 앞서 설명한 마이크로 홀 형성에 이용된 방법이 모두 적용될 수 있을 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 TN 모드, IPS 모드 뿐만 아니라, 여러 구동 모드에 적용 가능한 방법이며, 이물에 의해 유발되는 휘점 불량이 리페어 처리하여 불량 액정 패널을 양품화할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 액정 표시 장치는 휘점에 대한 리페어 처리로, 해당 휘점의 빛의 세기에 상응하는 광학 밀도치가 적용된 물질이 적용되는 것으로, 휘점의 밝기가 약하면 광학 밀도치가 작은 물질이 이용되며, 휘점의 밝기가 강하면 광학 밀도치가 큰 물질치가 이용되며, 실제 구동시 그레이(gray) 화면에서도 리페어 처 리된 부위가 특별히 검게 관찰되지 않아, 상대적으로 휘점에 대해서 블랙 안료로만 리페어 처리된 방법에 비해 시감의 향상을 꾀할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명의 액정 표시 장치는 휘점에 대한 리페어 처리로, 휘점이 발생하는 부위에 대응되어 상하부 기판 중 적어도 어느 한 기판의 배면(표면)으로부터 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀 내에 해당 휘점의 빛의 세기에 상응하는 광학 밀도치가 적용된 물질이 적용되는 것으로, 휘점의 밝기가 약하면 광학 밀도치가 작은 물질이 이용되며, 휘점의 밝기가 강하면 광학 밀도치가 큰 물질치가 이용되며, 실제 구동시 그레이(gray) 화면에서도 리페어 처리된 부위가 특별히 검게 관찰되지 않아, 상대적으로 휘점에 대해서 블랙 안료로만 리페어 처리된 방법에 비해 시감의 향상을 꾀할 수 있다.
둘째, 마이크로 홀 내에 적당한 광학 밀도치가 적용된 물질층이 형성되어, 정면에서는 이물에 의한 휘점 발생을 완전히 블로킹(blocking)할 수 있고, 측면으로부터 입사되는 광을 소정량 투과시켜, 블랙 안료로만 리페어시 이웃화소가 상기 마이크로 홀의 측면에서 가려지는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 액정 패널에 편광판이 부착된 상태에서도 리페어가 가능할 수 있다.
넷째, 궁극적으로 블랙 상태에서 휘점이 발생되는 불량 패널을 리페어 처리에 의해 양품화할 수 있어, 액정 패널 생산 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 서로 대응되는 부위에 복수개의 화소 영역이 형성되며, 서로 대향되어 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층;
    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 남은 이물에 대응되어 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 일 기판의 배면측에 형성된 마이크로 홀; 및
    상기 마이크로 홀 내부에 형성된, 상기 이물에 의한 휘점 발생시 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 물질층의 광학 밀도치는 정면으로 입사되는 광은 차단하고, 측면으로 입사되는 광은 소정량 투과시킬 정도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 물질층은 안료 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 홀은 상기 이물이 남은 소정의 화소 영역에 상응하는 크기로 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 홀은 상기 이물이 발생된 부위에 상응하여 상기 화소 영역의 일부 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에는 상기 복수개의 화소 영역 각각에 대응되어 화소 전극이 형성되고, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상의 각 화소 영역에는 서로 교번하는 일 이상의 공통 전극 및 화소 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에
    상기 각 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층; 및
    상기 화소 영역을 포함한 부위에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 기판 전면에 공통 전극이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 전면에 오버코트층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 기판의 각 배면에는 편광판이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 편광판에 상기 마이크로 홀에 대응되는 부위에 동일한 크기의 홀이 형성되며, 상기 홀에 상기 이물로 인한 휘점을 블로킹하는 광학 밀도(OD : Optical Density)치가 적용된 물질층이 채워진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 서로 대향되는 부위에 복수개의 화소 영역이 정의된 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계;
    상기 액정 패널의 이물이 발생된 화소 영역과, 상기 이물에 의한 휘점의 빛의 세기 정도를 검출하는 단계;
    상기 휘점에 대응하여, 상기 액정 패널을 이루는 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 배면측에 마이크로 홀을 형성하는 단계; 및
    상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도치가 적용된 물질층을 채우는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 물질층은 광경화성의 안료 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 안료 물질을 상기 마이크로 홀 내에 채운 후 경화시키는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 안료 물질의 경화는 자외선 램프를 통해 자외선을 조사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기기를 이용하여 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 한 기판을 소정 두께 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관이 긴 노즐(nozzle)을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 스프레이를 이용하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 상기 물질층을 도팅시켜 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 물질층을 상기 마이크로 홀에 채우는 단계는,
    상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 상기 물질층을 남긴 후 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 물질층 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 물질층을 마이크로 홀 내부에 채워 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 복수개의 화소 영역이 정의된 액정 패널을 준비하는 단계;
    상기 액정 패널의 상하부 배면에 각각 제 1편광판, 제 2 편광판을 부착하는 단계;
    상기 액정 패널내의 이물로 인해 휘점이 발생된 불량 화소 영역을 검출하고, 상기 휘점의 빛의 세기 정도를 검출하는 단계;
    상기 휘점 부위에 대응하여, 상기 액정 패널을 이루는 일 기판 및 이에 부착된 편광판을 포함한 배면측으로부터 소정 두께의 마이크로 홀을 형성하는 단계;
    상기 마이크로 홀 내에 상기 휘점의 빛의 세기 정도에 따라 상기 휘점을 블로킹하는 광학 밀도치가 적용된 물질층을 채우는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 물질층은 광경화성의 안료 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 안료 물질을 상기 마이크로 홀 내에 채운 후 경화시키는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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