KR20070024279A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이물로 인해 휘점이 발생된 부위에 대응되는 기판의 부위에 소정 두께의 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀에 소정 물질을 채워 블랙 상태, 화이트 상태에서 모두 정상 표시를 할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 이물이 남은 영역에 대응되어 상기 제 2 기판 배면으로부터 소정 두께로 형성된 마이크로 홀과, 상기 마이크로 홀 저부로부터 제 1 두께로 형성된 광 차단층 및 상기 마이크로 홀 내 상기 블랙 안료층 상부에 제 2 두께로 형성된 광 발광(PL: Photo-luminescence)층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
광 발광층, 광 차단층, 마이크로 홀, 이물, 투명 물질, 휘점, 리페어(repair)
Description
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 이물이 발생한 경우 이를 블랙 상태에서 관찰시 발생되는 휘점 불량을 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 휘점 불량부 및 이의 인접 화소를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치에 편광판을 적용시 이의 단면도
도 6a 및 도 6b는 각각 블랙 안료를 이용하여 리페어시와, 블랙안료/광 발광층/투명물질층의 적층구조로 리페어시를 나타낸 경우 화소 상태를 나타낸 도면
도 7a 및 도 7b는 각각 노멀리 화이트 모드에 있어서 온/오프 상태를 나타낸 단면도
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 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
114 : 편광 보상층 120 : 마이크로 홀
121 : 블랙 안료층 122 : 광 발광층
123 : 투명 물질층 125 : 액정층
130 : 이물 141 : 제 1 편광판
142 : 제 2 편광판 150 : 마이크로 드릴
160 : 제 1 노즐 170 : 제 1 자외선 램프
180 : 제 2 노즐 190 : 제 2 자외선 램프
200 : 제 3 노즐 210 : 제 3 자외선 램프
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 이물로 인해 휘점이 발생된 부위에 대응되는 기판의 부위에 소정 두께의 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀에 소정 물질을 채워 블랙 상태, 화이트 상태에서 모두 정상 표시를 할 수 있는 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 경우 이를 블랙 상태에서 관찰시 발생되는 휘점 불량을 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 휘점 불 량부 및 이의 인접 화소를 나타낸 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 전도성의 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 전도성 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 입자들이거나 혹은 공정 중에 제 1 기판(1) 또는 제 2 기판(2) 내부로 떨어지는 입자들이며, 이러한 전도성 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) 부위가 항상 화이트(white) 상태를 나타나게 되어, 특히 전압이 인가되 는 블랙 상태의 조건에서 휘점으로 관찰되게 된다.
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, 상기 이물(21) 발생 부위가 빛샘 부위로 관찰되게 된다. 액정 표시 장치에는 이와 같은 불균일 배향영역에 의해 빛샘이 발생하게 되며 이러한 빛샘은 액정(3)의 광투과율을 방해함으로써 휘점으로 나타나게 된다. 그 밖에도 전기적인 단락이나 단선에 의해서도 휘점이 발생하기도 한다.
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 남 아있는 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 장치는 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 이물을 제거할 수 있다. 그러나, 이러한 공정을 통해서도 제거되지 못하거나 혹은 증착 후 세정 공정 혹은 공정 중에서 기판측으로 떨어진 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 이물로 인해 휘점이 발생된 부위에 대응되는 기판의 부위에 소정 두께의 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀에 소정 물질을 채워 블랙 상태, 화이트 상태에서 모두 정상 표시를 할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 이물이 남은 영역에 대응되어 상기 제 2 기판 배면으로부터 소정 두께로 형성된 마이크로 홀과, 상기 마이크로 홀 저부로부터 제 1 두께로 형성된 광 차단층 및 상기 마이크로 홀 내 상기 블랙 안료층 상부에 제 2 두께로 형성된 광 발광(PL: Photo-luminescence)층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 컬러 필터층은 각각 서로 다른 색상을 표현하는 복수개의 컬러 필름을 포함하여 이루어진다.
상기 광 발광층은 입사되는 광을 받아 상기 마이크로 홀이 형성된 부위의 해당 컬러 필터층과 동일 색상의 광을 발광한다.
상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께와 같다.
상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작다.
상기 마이크로 홀 내부에 광 차단층과 광 발광층을 제외한 영역에는 투명 물질층이 더 형성된다.
상기 투명 물질층은 투명 안료로 이루어진다.
상기 광 차단층은 블랙 안료로 이루어진다.
상기 광 차단층은 유색 금속으로 이루어진다.
상기 제 1 기판 상의 화소 영역에 화소 전극과, 상기 제 2 기판 전면에 공통 전극을 더 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 기판 상의 화소 영역에 서로 교번하여 형성되는 공통 전극 및 화소 전극을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 기판, 제 2 기판의 배면에는 각각 제 1 편광판, 제2 편광판이 부착된다.
상기 제 2 기판 상에 편광보상층을 더 포함한다.
상기 제 2 기판 배면의 제 2 편광판과 상기 편광보상층은 동일한 편광축을 갖는다.
상기 제 1 기판 하측에는 백 라이트 유닛이 더 구비된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 복수개의 화소 영역을 구비하며 서로 대향되어 형성된 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계와, 상기 액정 패널 내의 이물을 검사하여 불량 부위를 검출하는 단계와, 상기 불량 부위에 대응되는 상기 제 2 기판의 배면으로부터 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하는 단계와, 상기 마이크로 홀 저부에 제 1 두께로 광차단층을 형성하는 단계 및 상기 마이크로 홀 내 상기 광차단층 상에 제 2 두께로 광발광층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 1 기판에는 서로 교차하여 상기 화소 영역을 정의하며 형성된 게이 트 라인과 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.
상기 제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 포함하여 이루어진다.
상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 복수개의 컬러 필름을 포함한다.
상기 광 발광층은 입사되는 광을 받아 상기 마이크로 홀이 형성된 부위의 해당 컬러 필터층과 동일 색상의 광을 발광한다.
상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께와 같다.
상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작다.
상기 마이크로 홀 내부에 광 차단층과 광 발광층을 제외한 영역에 투명 물질층을 채우는 단계를 더 포함한다.
상기 제 1 기판, 제 2 기판의 배면에는 각각 제 1 편광판, 제 2 편광판을 부착하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 2 기판 상에 편광보상층이 더 포함된다.
상기 제 2 기판 배면의 제 2 편광판과 상기 편광보상층은 동일한 편광축을 갖는다.
상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기 기를 이용하여 형성한다.
상기 광차단층을 형성하는 단계는 광차단 물질이 액상으로 상기 마이크로 홀 내에 채워져 경화되어 이루어진다.
상기 광차단 물질은 스프레이를 이용하여 상기 마이크로 홀 내에 채워진다.
상기 광차단 물질은 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관을 갖는 노즐을 이용하여 상기 노즐의 관을 통해 상기 마이크로 홀 내에 채워진다.
상기 광차단 물질은 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 도팅되어 채워진다.
상기 광차단 물질은 상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 남겨진 후, 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 제 2 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 광차단 물질 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 광차단 물질이 마이크로 홀 내부에 채워진다.
상기 광 발광층을 형성하는 단계는 광 발광 물질이 액상으로 상기 마이크로 홀 내에 채워져 경화되어 이루어진다.
상기 광 발광 물질은 스프레이를 이용하여 상기 마이크로 홀 내에 채워진다.
상기 광 발광 물질은 상기 마이크로 홀 내까지 들어오는 관을 갖는 노즐을 이용하여 상기 노즐의 관을 통해 상기 마이크로 홀 내에 채워진다.
상기 광 발광 물질은 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 도팅되어 채워진다.
상기 광 발광 물질은 상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 남겨진 후, 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 제 2 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 광 발광 물질 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 광 발광 물질이 마이크로 홀 내부에 채워진다.
본 발명의 액정 표시 장치는 그 내부에 이물이 남아있어, 이로 인해 휘점 불량이 유발되는 액정 패널을 정상 액정 패널로 리페어 처리한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 리페어 처리가 이루어져 양품화된 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(125)을 포함하여 이루어진다.
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 컬 러 필터층(112), 상기 제 2 기판(110) 전면에 형성되는 공통 전극(113) 및 상기 공통 전극(113) 상부에 편광 보상층(114)을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 컬러 필터층(112)은 적어도 화소 영역(상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부로 정의되는 영역)을 포함하도록 대응되어 형성되므로, 경우에 따라, 상기 블랙 매트릭스층(111)과 일부 오버랩되거나, 완전히 블랙 매트릭스층(111)을 오버랩하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이의 소정 부위에 이물(130)이 남아있으며, 상기 이물(130) 부위는 액정 표시 장치에 블랙 상태의 신호를 주어 휘점을 검사하는 단계에서, 휘점으로 관찰되는 부위로 알 수 있다. 이러한 휘점이 관찰되는 부위는 경우에 따라 일 화소 영역의 크기일 수도 있고 혹은 화소 영역의 일부일 수도 있다. 이에 따라 형성하고자 하는 마이크로 홀(120) 또한, 이물(130)로 유발되는 휘점을 가릴 수 있는 크기로, 액정 패널의 일 화소 영역의 크기로 형성하거나 혹은 화소 영역의 일부로 형성한다.
이에 상기 이물(130)에 의해 휘점이 발생되는 부위에 대응하여, 상기 제 2 기판(110)의 배면측으로부터, 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)하도록, 상기 마이크로 홀(120) 저부에는 이물(130)이 발생된 부위를 가리워지는 광차단층(121)이 제 1 두께로 형성되며, 상기 광차단층(121) 상부에 제 2 두께로 하부로부터 입사되는 광을 측부로부터 받아 이물(130)이 남은 해당 화소 영역의 컬러 필터층(112)과 동일 색상의 광을 투과시키는 광 발광(PL: Photo-luminescence)층(122)이 형성되며, 상기 마이크로 홀(120) 내부의 상기 광차단층(121) 및 광 발광층(122)이 형성되지 않은 나머지 영역에 투명 물질층(123)이 채워진다.
여기서, 상기 광차단층(121)은 블랙 안료 혹은 유색 금속으로 형성하여, 그 하부의 이물(130)을 가려주어, 화이트 상태(white state)에서 상기 이물(130)로 유발되는 휘점이 차단되도록 한다.
또한, 상기 광 발광층(122)은 광 발광(PL: Photo-luminescence) 물질로 이루어지는 데, 이는 광을 받아 발광하는 물질을 말한다. 이러한 광 발광 물질은 주변으로부터 빛을 받으면 발광하는 물질로, 주변의 빛을 받으면 그 내부에 포함되어 있는 성분에 따라 특정 색의 광을 발광하는 특성을 갖는다. 그리고, 상기 광 발광물질은 자신이 발광하는 영역대의 파장보다 짧거나 같은 파장의 광이 입사되었을 때, 발광하는 특성을 갖는다.
여기서는, 상기 광 발광층(122) 하부에 광차단층(121)을 형성하여, 상기 이물(130)을 투과하는 정면광을 가리며, 상기 이물(130)에 인접한 화소들로부터 투과된 광을 측면으로부터 입사받아, 소정의 색을 발광한다.
이 경우, 상기 컬러 필터층(112)이 R, G, B 의 색상을 나타낸다고 할 때, 상기 이물(130)이 발생된 해당 화소 영역의 컬러 필터층(112)의 색상이 R일 경우는, 상기 광 발광층(122) 또한, 하부로부터 상기 액정층(125)을 통과하여 상기 광 발광층(122)의 측부(좌우 측부 및 상하부 측부)의 화소 영역을 통해 소정의 광이 입사되면, 상기 광 발광층(122)은 여기되어 R과 동일 색상의 광을 발광시킨다. 마찬가 지로, 상기 이물(130)이 발생된 해당 화소 영역의 컬러 필터층(112)의 색상이 G일 경우는, 상기 광 발광층(122)은 좌우 측부 및 상하부 측부의 화소 영역으로부터 광이 입사되었을 때, G와 동일 색상의 광을 여기시켜 발광시킨다. 또한, 상기 이물(130)이 발생된 해당 화소 영역의 컬러 필터층(112)의 색상이 B일 경우는, 상기 광 발광층(122)은 좌우 측부 및 상하부 측부의 화소 영역으로부터 광이 입사되었을 때, B와 동일 색상의 광을 발광시킨다.
경우에 따라, 상기 컬러 필터층(122)은 R, G, B 외에 다른 색상의 컬러 필터를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 광 발광층(122) 역시 해당 이물이 발생된 화소 영역의 컬러 필터의 색상을 광을 발광하는 물질이 포함되어야 것이다.
한편, 상기 광차광층(121)과 광 발광층(122)의 두께는 상기 마이크로 홀(120)의 깊이와 동일하거나 작게 한다. 이 경우, 광차광층(121)과 광 발광층(122)의 두께의 합이 상기 마이크로 홀(120)의 깊이와 동일할 경우는 상기 마이크로 홀(120) 내부는 상기 광차광층(121)과 광 발광층(122)만으로만 채우며, 상기 광차광층(121)과 광 발광층(122)의 두께의 합이 상기 마이크로 홀(120)보다 작을 경우, 나머지 영역에 도 4와 같이, 투명 물질층(123)을 채운다.
상기 광차광층(121)의 제 1 두께는 상기 이물(130)에 의해 정면에서 발생되는 휘점을 가려줄 수 있는 정도의 두께로, 가능한 가급적 두께는 얇게 한다. 이러한, 상기 광차광층(121)의 제 1 두께는 휘점의 크기 및 세기에 달라질 수 있으며, 상기 마이크로 홀(120) 저부의 모폴로지(morphology)에 따라 형성 후 그 표면이 평탄화될 수 정도로, 약 수십 ㎛에서 화소의 크기가 커질 때는 200㎛ 정도까지 이를 수 있다.
그리고, 상기 마이크로 홀(120)의 나머지 부위에서 하부에서 입사되어 인접한 화소로 투과되는 측면광이 충분히 상기 광 발광층(122)에 전달될 수 있도록, 상대적으로 상기 광 발광층(122)의 제 2 두께를 확보하여 준다. 예를 들어, 상기 광 발광층(122)의 제 2 두께는 수십 ~ 수백㎛ 정도로 한다.
상기 제 1 기판(100), 제 2 기판(110)의 두께가 0.5 ~0.7 mm일 경우, 상기 마이크로 홀(120)의 두께는 상기 마이크로 홀(120)이 형성되는 상기 제 2 기판(110) 두께의 반 정도 혹은 그 전후로 한다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(120) 측에서 남는 제 2 기판(110) 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.
이와 같이, 상기 이물이 발생된 부위에 대응하여, 제 2 기판(110)의 배면에 마이크로 홀(120)을 형성하고, 상기 마이크로 홀(120) 저부에 광차단층(121)을 형성하여, 해당 부위의 휘점을 가려주고, 또한, 상기 해당 화소 영역에 형성되는 컬러 필터층(112)의 색상과 동일한 색상의 광을 여기시켜 발광할 수 있는 광 발광층(122)을 상기 마이크로 홀(120) 내에 형성함으로써, 구동시 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 낮은 그레이(블랙 상태)를 구현하는 경우, 상기 이물(130) 대응 부위가 상기 광차단층(121)에 의해 하부로부터 투과되는 광이 차단되어 어둡게 보이며, 높 은 그레이(화이트 상태)를 구현하는 경우에는 해당 화소 영역의 컬러 필터층(112)의 색상으로 관찰되어, 단순히 이물(130) 대응 부위를 광차단층으로만 대응시켜 리페어하는 방법에 비해, 이물 부위의 시감 인지가 적게 된다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 블랙 안료 물질 등의 광차단층으로만 채운다면, 블랙 상태에서 이물 부위의 휘점의 차단은 이루어질 수 있겠지만, 화이트 상태에서는 상기 마이크로 홀(120) 부위가 그 내부의 블랙 안료로 인해 검은 점으로 관찰될 수 있을 것으로, 화이트 상태에서 이물이 발생한 해당 화소 영역의 컬러 필터(112)의 색상의 광을 발광하는 광 발광층(122)을 포함한 본 발명의 액정 표시 장치는 블랙 안료만의 리페어 방법에 대비 현저한 시감 향상을 얻을 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는, 제 1 두께의 광차단층(121)과, 제 2 두께의 이물이 발생한 해당 화소의 컬러 필터층의 색상의 광을 여기시킬 수 있는 광 발광(PL: Photo-luminescence)층(122)으로 마이크로 홀(120) 저부를 채우게 되어, 해당 화소 영역은 블랙 상태에서는 광을 정상적으로 차단하게 되며, 화이트 상태에서는 정상 구동과 유사한 효과를 얻을 수 있어, 이물로 인한 휘점 불량을 해소할 수 있을 것이다.
여기서, 상기 마이크로 홀(120)에 채워지는 광차단층(121), 광 발광층(122) 및 투명 물질층(123)은 상기 마이크로 홀(120)에 채워질 때, 액상의 수지로, 소정의 처리를 통해 경화되게 된다. 이 경우, 광차단층(121)이 완전히 경화된 후, 상기 광 발광층(122)이 채워지고, 상기 광 발광층(122)이 완전히 경화된 후, 투명 물질층(123)이 채워지고, 이에 대한 경화가 이루어지고, 이후 편광판(도 5의 142 참조) 의 부착이 이루어질 것이다.
한편, 상기 광차단층(121), 상기 광 발광층(122) 및 투명 물질층(123)은 예를 들어, 광 경화성 수지로, 경화 단계에서 자외선을 소정 시간, 소정 세기로 조사하여, 경화가 진행될 것이다.
도 4에 도시된 액정 표시 장치는 TN 모드에 관한 것으로, 본 발명의 이물에 대응되는 부위에 마이크로 홀이 형성되고, 상기 마이크로 홀 내부에 광차단층, 광발광층( 및 투명 물질층)이 채워진 구조는 IPS(In-Plane Switching) 모드 등 그 밖의 모드에서도 적용 가능할 것이다.
이 경우, 액정 표시 장치가 IPS 모드로 형성시에는, 상기 제 1 기판(100)의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성되고, 상기 제 2 기판의 공통 전극(113)을 대체하여 오버코트층이 형성된 점을 제외하고는 상술한 TN 모드의 액정 표시 장치의 구조와 유사하다.
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치에 편광판을 적용시 이의 단면도이다.
도 5와 같이, 도 4와 같이, 제조한 본 발명의 액정 표시 장치를 이루는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(110)의 배면에 각각 제 1, 제 2 편광판(141, 142)을 부착한다.
상기 제 1, 제 2 편광판(141, 142)을 제 1, 제 2 기판(100, 110)의 배면에 부착한 후에는 그 저부로부터 광차단층(121), 광발광층(122) 및 투명물질층(123)(선택적으로 형성, 형성되지 않을 수도 있음)이 적층되어 채워진 상기 마이크로 홀(120) 형성 부위 상부에도 상기 제 2 편광판(142)이 부착되게 된다.
상기 편광 보상층(114)은 도시된 바와 같이, 상기 공통 전극(113) 상부에 형성될 수도 있고, 혹은 컬러 필터층(112)과 공통 전극(113) 사이에 형성되거나 블랙 매트릭스층(111)이 형성되기 전 상기 제 2 기판(110) 표면에 형성될 수도 있다. 즉, 컬러 필터 어레이 공정 중에 소정의 필름으로 제 2 기판(110) 전면에 코팅(coating)되어 형성된다.
상기 제 2 편광판(142)과 제 2 기판(110) 상에 형성되는 편광 보상층(114)은 서로 동일한 편광축을 갖는다. 이와 같은 상기 편광 보상층(112)의 개재의 이유는, 상기 제 1 기판(100) 하측에 위치하는 백 라이트 유닛(미도시)에 의해 하측에서 상부로 입사되는 광에 의해 상기 광 발광층(122)이 여기됨이 화이트 상태에서만 가능하도록 하고, 블랙 상태에서는 이러한 상기 광 발광층(122)의 여기를 막기 위함이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 블랙 안료를 이용하여 리페어시와, 블랙안료/광 발광층/투명물질층의 적층구조로 리페어시를 나타낸 경우 화소 상태를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 컬러 필터층(112)이 R 컬러 필터(112a), G 컬러 필터(112b), B 컬러 필터(112c)로 이루어질 경우, 상기 B 컬러 필터(112c) 상에 소정의 이물이 발생되어 이에 대한 리페어 처리가 이루어진 모습을 나타낸 것이다.
도 6a와 같이, 마이크로 홀(120a) 내부를 블랙 안료로만 채울 경우에는, 화이트 상태에서, 이물이 발생된 휘점을 블로킹하는 상기 마이크로 홀(120a) 부위가 검은 점으로 관찰된다. 따라서, 상기 마이크로 홀(120a) 부위가 해당 화소(B 컬러 필터(112c)가 표현하는)와의 색상의 차이로 쉽게 인지될 수 있어, 화이트 상태에서 시감이 저하되게 된다.
도 6b와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내부를 블랙안료(121)/광 발광층(122)/투명물질층(123)의 적층구조로 채울 경우에는, 상기 이물(미도시)이 발생된 해당 화소 영역의 B 컬러 필터(112c)의 색상, 도시된 도면에서는 B의 색상과 동일한 색상의 광을 발광시켜, 마이크로 홀(120) 부위의 해당 화소와 색상이 동일하여, 리페어 후 주위와의 식별이 어렵다. 따라서, 이러한 리페어시에는 리페어 후에도 정상적인 화이트 표시가 이루어진 것으로 보여질 것이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 노멀리 화이트 모드에 있어서 온/오프 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7a와 같이, 블랙 상태에서는 상기 마이크로 홀(120)을 제외한 부위는 상기 편광 보상층(112) 및 제 2 편광판(142)이 상기 제 2 기판(100)측으로 들어오는 광을 차단하여, 블랙 상태를 구현하고, 상기 마이크로 홀(120) 부위는 상기 광차단층(121)에 의해 휘점이 차단되어 블랙 상태를 구현한다.
도 7b와 같이, 화이트 상태에서는, 상기 마이크로 홀(120) 이외의 부위는 상기 액정층(125)에 구동으로 편광된 광이 동일축을 갖는 상기 편광보상층(114) 및 제 2 편광판(142)을 함께 투과하여 화이트를 구현하고, 상기 마이크로 홀(120) 부위는 상기 광 발광층(122)이 상기 편광보상층(114)을 투과하여 입사되는 측면광으로 인해 발광되어 이물(130)이 남은 해당 화소 영역이 갖는 컬러 필터(112) 색상의 광을 투과시켜 화이트 상태를 나타낼 수 있게 된다.
이하의 도면을 참조하여 리페어 공정을 포함하는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 8a와 같이, 서로 대향되어 배치되며, 각각 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100)과, 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(110) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 110) 사이에 충진된 액정층(125)을 포함하여 이루어진 액정 패널을 준비한다. 여기서, 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.
도 8a에서, 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) 및 상기 제 2 기판(110) 전면에 편광 보상층(114)이 형성되어 있다.
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(130)에 의한 휘점이 발생되는 부위를 검사한다.
상기 이물(130)이 발생되는 부위는 전압을 인가하여 블랙 상태의 조건을 주어 액정 패널의 휘점을 검사하는 검사 공정에서 휘점으로 관찰되는 부위로, 이하의 리페어 공정은 상기 이물(130) 발생 부위에 대해 진행된다.
이어, 도 8b와 같이, 상기 제 2 기판(110)의 배면측으로부터 이물(130)에 의해 대응되는 부위를 마이크로 드릴(micro drill)(150)을 이용하여, 상기 이물(130)에 의해 유발되는 휘점 발생 부위를 포함할 수 있을 정도의 폭과 소정의 깊이로 뚫어 마이크로 홀(120)을 형성한다.
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 2 기판(110)의 두께가 0.5 ~0.7mm일 경우, 상기 마이크로 홀(120)의 상기 제 1 기판(100) 두께의 반 정도 혹은 그 전후로 한다. 예를 들어, 상기 마이크로 홀(120) 측에서 남는 제 2 기판(110) 두께는 약 0.05mm~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 8c와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내에는 상기 마이크로 홀(120) 내부로 관이 내려오는 제 1 노즐(nozzle)(160)을 이용하여, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 해당 이물(130)에 의해 발생되는 휘점을 가려줄 수 있을 정도의 두께로, 광차단 물질(121a), 예를 들어, 블랙 안료 또는 유색 금속을 채운다.
이 때, 상기 마이크로 홀(120) 저부에 상기 광 차단 물질(121a)을 형성할 때에는, 가급적 제 1 노즐(160)의 관이 상기 마이크로 홀(120) 저부까지 들어오도록 하여, 상기 마이크로 홀(120) 저부로부터 기포나 공동(cavity, 空洞)의 발생없이 제 1 두께의 광차단 물질(121a)이 채워지게 한다. 상기 이물(130) 발생부에 대응하는 상기 마이크로 홀(120) 내부에, 상기 광차단 물질(121a)의 분사 완료 후에는 상기 제 1 노즐(160)의 관을 상기 마이크로 홀(120)로부터 빼낸다.
한편, 상기 제 1 노즐(160)의 관이 상기 마이크로 홀(120)의 저부 가까이 들어오게 되면, 특히, 상기 마이크로 홀(120) 측벽에 상기 광차단 물질이 남지 않게 되어, 상부에 형성되는 물질층을 거쳐 측면을 투과하는 투과광이 차단율이 적게 상부로 전달될 수 있을 것이다.
여기서는 제 1 노즐(160)을 이용한 방법만이 개시되어 있지만, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 광 차단 물질(121a)을 형성하는 방법은 상기 마이크로 홀(120)에 스프레이(미도시)를 통해 상기 마이크로 홀(120)에 분무하여 이루어질 수도 있 다. 이 경우, 상기 스프레이(미도시) 내부 용기에 상기 광차단 물질(121a)을 넣은 후, 상기 마이크로 홀(120)이 형성된 제 2 기판(110)의 배면측에 분무하게 되는데, 이러한 공정시 상기 스프레이(156)가 마이크로 홀(120)과 정확히 정렬되도록 하고, 분무되어 상기 제 2 기판(110) 상에 남은 광차단 물질(121a)은 제 2 기판(110)을 닦아내거나 혹은 빨아들어 상기 마이크로 홀(120)에만 남기고 상기 제 2 기판(110) 표면에서 제거하도록 한다.
또는 도시되지는 않았지만, 상기 광 차단 물질(121a)을 상기 마이크로 홀(120)에 채우는 방법은 잉크젯 장비(미도시)를 이용하여 상기 마이크로 홀(120) 내부에 상기 광 차단 물질(121a)을 도팅(dotting)시켜 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 잉크젯 장비를 상기 마이크로 홀(120)에 정확히 대응되도록 하여, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 상기 광차단 물질(121a)이 채워지도록 한다.
또는 도시되지는 않았지만, 상기 광차단 물질층(121a)을 상기 마이크로 홀(120)에 채우는 방법으로, 상기 마이크로 홀(120) 입구 표면을 덮도록 상기 광차단 물질(121a)을 남긴 후 상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 제 2 기판(110) 배면에 진공캡을 씌워 상기 광차단 물질(121a) 외부와 상기 마이크로 홀(120) 내부의 기압차에 의해 상기 광차단 물질(121a)이 마이크로 홀(120) 내부에 채워지는 경우도 생각해볼 수 있을 것이다.
도 8d와 같이, 제 1 자외선 램프(UV lamp)(170)를 통해 상기 마이크로 홀(120) 내부에 채워진 광차단 물질(121a)을 경화시켜 경화된 광차단층(121)을 형성한다. 이러한 경화 공정은 상기 광차단 물질(121a)이 블랙 안료 등의 액상으로 남 아있을 경우에 적용되는 것으로, 상기 광차단 물질(121a)이 유색 금속층일 경우에는 이 공정을 생략할 수 있을 것이다. 여기서, 경화 공정을 하는 이유는, 액정 패널의 이동 등에 상기 마이크로 홀(120)에 채워진 광차단 물질(121a)이 외부로 빠지거나, 이어 형성되는 광 발광층(122)과 섞여 적절한 휘점 차단 효율이 떨어짐을 방지하기 위함이다.
도 8e와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내에는 상기 마이크로 홀(120) 내부로 관이 들어오는 제 2 노즐(nozzle)(180)을 이용하여, 상기 광차단층(121) 상부에 제 2 두께로 광 발광 물질(122a)을 채운다. 이 경우, 상기 광 발광 물질(122a)은 액상의 물질이며, 광 경화성을 갖는 물질이다.
이 때, 상기 제 2 노즐(180)의 관은 상기 제 1 노즐(160)에 비해 상기 마이크로 홀(120)의 저부까지 들어올 필요는 없고, 상기 마이크로 홀(120) 내부에 대응되기만 하면, 상기 제 2 노즐(180)의 관을 타고 적절히 광 발광 물질(122a)이 흘러 상기 마이크로 홀(120)의 내부를 채울 것이다. 이 때, 상기 광 발광 물질(122a)을 채울 때는 속도 및 양 등을 적절히 조절하여, 기포나 공동(cavity, 空洞)의 발생없이 상기 광 발광 물질(122a)이 제 2 두께로 채워지도록 한다.
이어, 상기 마이크로 홀(120) 내부에, 상기 광 발광 물질(122a)의 분사 완료 후에는 상기 제 2 노즐(180)의 관을 상기 마이크로 홀(120)로부터 빼낸다.
여기서, 상기 광 발광 물질(122a)을 채우는 과정도 상기 광 차단 물질(121a)을 채우는 과정과 같이, 스프레이를 이용하거나 혹은 잉크젯 장비를 이용하거나 혹은 진공캡을 이용하여 형성하는 방법이 가능할 것이다.
도 8f와 같이, 제 2 자외선 램프(UV lamp)(190)를 통해 상기 마이크로 홀(120) 내부에 채워진 광 발광 물질(122a)을 경화시켜 경화된 광 발광층(122)을 형성한다. 이러한 경화 공정은 상기 광 발광 물질(122a)이 액상으로 남아있을 경우, 반전이나 이동 등에 상기 마이크로 홀(120)에 채워진 물질이 외부로 빠짐을 방지하고, 액정 표시 장치의 완성 후, 상기 광 발광층(122) 부위에서 측면광의 투과가 정상적으로 이루어지게 하기 위함이다.
도 8g와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내에는 상기 마이크로 홀(120)에 대응되는 관이 들어오는 제 3 노즐(nozzle)(200)을 이용하여, 상기 마이크로 홀(120) 내부의 상기 광차단층(121a) 및 광 발광층(122)이 형성되지 않은 나머지 영역에 투명한 물질(123a)을 채운다. 이 경우, 상기 투명한 물질(123a)은 액상의 물질이며, 광 경화성을 갖는 물질로, 예를 들어, 투명한 안료 물질을 생각해볼 수 있을 것이다. 이 때, 상기 제 3 노즐(200)의 관은 상기 제 1 노즐(160)에 비해 상기 마이크로 홀(120)의 내부로 약간 들어오거나 혹은 관이 바로 상기 마이크로 홀(120) 상부에 대응되기만 하면, 적절히 투명한 물질(123a)이 흘러 상기 마이크로 홀(120)의 내부를 채울 것이다. 이 때, 상기 투명한 물질(123a)을 채울 때는 속도 및 양 등을 적절히 조절하여, 기포나 공동(cavity, 空洞)의 발생없이 투명한 물질(123a)이 나머지 부위를 채울 수 있도록 한다.
이어, 상기 마이크로 홀(120) 내부에, 상기 투명한 물질(123a)의 분사 완료 후에는 상기 제 3 노즐(200)의 관을 상기 마이크로 홀(120)로부터 빼낸다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 마이크로 홀(120) 내에 상기 투명한 물 질(123a)의 형성은 상기 제 3 노즐(200)을 대체하여, 잉크젯(ink-jet) 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀(120) 내에 직접 도팅(dotting)되는 방식으로도 형성될 수 있을 것이다.
도 8h와 같이, 제 3 자외선 램프(UV lamp)(210)를 통해 상기 마이크로 홀(120) 내부에 채워진 물질(123a)을 경화시켜 경화된 투명한 물질층(123)을 형성한다. 이러한 경화 공정은 상기 투명한 물질(123a)이 액상으로 남아있을 경우, 반전이나 이동 등에 상기 마이크로 홀(120)에 채워진 물질이 외부로 빠짐을 방지하고, 액정 표시 장치의 완성 후, 투명한 물질층(123) 형성부에서 측면광의 투과가 정상적으로 이루어지게 하기 위함이다.
여기서, 도 8d, 도 8f 및 도 8h에서의 경화 공정에서 이용되는 제 1, 제 2 및 제 3 자외선 램프(170, 190, 210)는 동일한 장비로 이용하여도 무방할 것이다.
한편, 상기 형성하고자 하는 상기 광차단층(121)과 광 발광층(122)의 두께의 합이 상기 마이크로 홀(120)의 두께(깊이)와 같다면, 도 8g, 도 8h의 공정을 생략하여 진행할 수 있다.
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(도 5의 141, 142 참조)을 부착하는 공정을 더 진행할 수 있다.
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, 마이크로 홀 내에 제 1 두께의 광차단층과, 소정의 측면광이 입사되면 해당 휘점 발생부의 화소 영역의 컬러 필터층과 동일 색상의 광을 발광하는 제 2 두께의 광발광층이 형성되는 것으로, 블랙 상태에서는 휘점이 완전히 차단되고, 화이트 상태에서는 해당 화소와 동일 색상으로 관찰되어, 사용자에게 시감의 저하가 없고, 인접 화소들로부터 리페어 처리된 화소가 식별되는 현상이 거의 발생되지 않게 되어 시감의 향상을 꾀할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
문자와 같이, 이웃한 화소와 확연히 구분이 가는 부분도 있지만 일반적인 동영상이나 대부분의 화면 구동 중에 화면을 화소 크기(pixel size)로 관찰하면 대부분 이웃한 화소와 비슷한 밝기를 내면서 화소가 구동된다.
본 발명은 이러한 원리를 이용하여 블랙 상태의 휘점은 암점화하고, 화이트 상태에서는 리페어된 부위가 해당 화소의 색을 띠도록 리페어 하는 방법을 나타낸 것으로, 휘점 불량이 나타나는 상부 기판의 배면측에 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하고, 상기 마이크로 홀 내에 저부로부터 제 1 두께의 광차단층과, 제 2 두께의 해당 화소의 컬러 필터 색상의 광을 발광할 수 있는 광발광층을 차례로 형성하고, 블랙 상태에서는 상기 광차단층에 의해 휘점을 블로킹할 수 있고, 화이트 상태에서는, 상기 광 발광층에 의해 해당 화소의 컬러 필터 색상으로 발광시킬 수 있 다. 따라서, 블랙 상태에서 정면 빛샘은 완전히 블로킹할 수 있으면서 화이트(white) 상태에서 측면 화소에서 발산되는 빛을 이용하여 광 발광함으로써 리페어 부분이 시각적으로 무결점화될 수 있다.
궁극적으로 블랙 상태에서 휘점이 발생되는 불량 패널을 리페어 처리에 의해 양품화할 수 있어, 액정 패널 생산 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
Claims (37)
- 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층;상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층;상기 제 1, 제 2 기판 사이에 이물이 남은 영역에 대응되어 상기 제 2 기판 배면으로부터 소정 두께로 형성된 마이크로 홀;상기 마이크로 홀 저부로부터 제 1 두께로 형성된 광 차단층; 및상기 마이크로 홀 내 상기 광 차단층 상부에 제 2 두께로 형성된 광 발광(PL: Photo-luminescence)층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 컬러 필터층은 각각 서로 다른 색상을 표현하는 복수개의 컬러 필름을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 광 발광층은 입사되는 광을 받아 상기 마이크로 홀이 형성된 부위의 해당 컬러 필터층과 동일 색상의 광을 발광함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 마이크로 홀 내부에 상기 광 차단층과 상기 광 발광층을 제외한 영역에는 투명 물질층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 투명 물질층은 투명 안료로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광 차단층은 블랙 안료로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광 차단층은 유색 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 상의 화소 영역에 화소 전극과, 상기 제 2 기판 전면에 공통 전극을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 상의 화소 영역에 서로 교번하여 형성되는 공통 전극 및 화소 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판, 제 2 기판의 배면에는 각각 제 1 편광판, 제2 편광판이 부착된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 12항에 있어서,상기 제 2 기판 상에 편광보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 13항에 있어서,상기 제 2 기판 배면의 제 2 편광판과 상기 편광보상층은 동일한 편광축을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 하측에는 백 라이트 유닛이 더 구비됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 복수개의 화소 영역을 구비하며 서로 대향되어 형성된 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계;상기 액정 패널 내의 이물을 검사하여 불량 부위를 검출하는 단계;상기 불량 부위에 대응되는 상기 제 2 기판의 배면으로부터 소정 깊이의 마이크로 홀을 형성하는 단계;상기 마이크로 홀 저부에 제 1 두께로 광차단층을 형성하는 단계; 및상기 마이크로 홀 내 상기 광차단층 상에 제 2 두께로 광발광층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 제 1 기판에는서로 교차하여 상기 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인과 데이터 라인; 및상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 제 2 기판에는상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층; 및상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 18항에 있어서,상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 복수개의 컬러 필름을 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 19항에 있어서,상기 광 발광층은 입사되는 광을 받아 상기 마이크로 홀이 형성된 부위의 해당 컬러 필터층과 동일 색상의 광을 발광함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 제 1 두께와 제 2 두께의 합은 상기 마이크로 홀의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 22항에 있어서,상기 마이크로 홀 내부에 상기 광 차단층과 상기 광 발광층을 제외한 영역에 투명 물질층을 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 제 1 기판, 제 2 기판의 배면에는 각각 제 1 편광판, 제 2 편광판을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 24항에 있어서,상기 제 2 기판 상에 편광보상층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 제 2 기판 배면의 제 2 편광판과 상기 편광보상층은 동일한 편광축을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 마이크로 홀은 마이크로 드릴(micro drill), 밀링 기기(milling machine), 초음파 기기(ultrasonic machine) 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 기기를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 광차단층을 형성하는 단계는 광차단 물질이 액상으로 상기 마이크로 홀 내에 채워져 경화되어 이루어지는 것을 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 광차단 물질은 스프레이를 이용하여 상기 마이크로 홀 내에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 광차단 물질은 상기 마이크로 홀 저부까지 들어오는 관을 갖는 노즐을 이용하여 상기 노즐의 관을 통해 상기 마이크로 홀 내에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 광차단 물질은 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 도팅되어 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 광차단 물질은상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 남겨진 후,상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 제 2 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 광차단 물질 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 광차단 물질이 마이크로 홀 내부에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 광 발광층을 형성하는 단계는 광 발광 물질이 액상으로 상기 마이크로 홀 내에 채워져 경화되어 이루어지는 것을 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 33항에 있어서,상기 광 발광 물질은 스프레이를 이용하여 상기 마이크로 홀 내에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 33항에 있어서,상기 광 발광 물질은 상기 마이크로 홀 내까지 들어오는 관을 갖는 노즐을 이용하여 상기 노즐의 관을 통해 상기 마이크로 홀 내에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 33항에 있어서,상기 광 발광 물질은 잉크젯 장비를 이용하여 상기 마이크로 홀 내부에 도팅되어 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 33항에 있어서,상기 광 발광 물질은상기 마이크로 홀 입구 표면을 덮도록 남겨진 후,상기 마이크로 홀 주변부를 포함한 상기 제 2 기판 배면에 진공캡을 씌워 상기 광 발광 물질 외부와 상기 마이크로 홀 내부의 기압차에 의해 상기 광 발광 물 질이 마이크로 홀 내부에 채워짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100922697B1 (ko) * | 2006-10-17 | 2009-10-20 | 주식회사 엘지화학 | 디스플레이용 기판 상에 전극 패턴을 형성하는 방법 |
-
2005
- 2005-08-26 KR KR1020050079055A patent/KR20070024279A/ko not_active Application Discontinuation
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