KR20090016077A - Apparatus for repairing defective lcd panels using the laser and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 기판 또는 액정패널의 단락 및 단선을 수리하는 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for repairing a defective liquid crystal panel using a laser and a method thereof, and more particularly to an apparatus and a method for repairing a defective liquid crystal panel using a laser for repairing a short circuit and disconnection of a semiconductor substrate or a liquid crystal panel.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정패널(11)은 블랙매트릭스(6)와 서브 컬러필터(7)를 포함하는 컬러필터 상에 투명한 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)와 배선이 형성된 하부기판(22)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.As shown in FIG. 1, a typical
상기 하부기판(22)은 어레이 기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)이 형성된다.The
상기 화소(P)영역은 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P) 상에 형성되는 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이 드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속이 사용된다.The pixel P area is an area where the
전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극(17)이 매트릭스 내에 존재함으로써 영상을 표시한다.In the liquid crystal display configured as described above, the thin film transistor T and the
상기 게이트 배선(13)은 상기 박막트랜지스터(T)의 제 1 전극인 게이트 전극을 구동하는 펄스전압을 전달하며, 상기 데이터 배선(15)은 상기 박막트랜지스터(T)의 제 2 전극인 소스전극을 구동하는 신호전압을 전달하는 수단이다. 이때, 상기 게이트 전극의 신호에 의해 임의의 소스전극에 액정을 구동할 수 있는 전압이 인가되고, 나머지에는 액정 구동전압보다 작은 전압이 인가된다면, 액정 구동전압이 인가된 화소만 동작하게 된다.The
이러한 동작원리에 의해, 모든 게이트 전극에 순차적으로 펄스를 인가하고, 해당 소스전극에 신호전압을 인가함으로써 액정표시장치의 모든 화소전극을 구동하는 것이 가능하다.By this operation principle, it is possible to drive all the pixel electrodes of the liquid crystal display by applying pulses sequentially to all the gate electrodes and applying signal voltages to the corresponding source electrodes.
전술한 바와 같이, 수백만 개의 화소전극을 각각 독립적으로 구동하기 위해 전체 표시면적에 게이트 배선(13) 및 데이터 배선(15)이 매트릭스 형태로 배치되어 있으며, 이러한 게이트 배선(13) 및 데이터 배선(15)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)를 구동하기 위해 사용된다.As described above, in order to independently drive the millions of pixel electrodes, the
수백만 개의 화소를 구동하기 위해 각 화소마다 스위칭 소자를 두어야 하는 표시소자를 제조하는데 있어서, 세밀한 패턴을 형성함과 동시에 박막소자의 특성을 동일하게 제어하는 기술은 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 기판구조에서 배선의 단선이나 단락 등의 불량이 발생하는 경우가 발생하며, 이러한 결함은 발생원인에 따라 공정편차에 의해 특성 값이 설계기준을 벗어나서 발생하는 불량, 막 계면의 세정불량이나 먼지 등에 의한 불량, 그리고 정전기에 의한 특성변화 및 박막트랜지스터 또는 액정셀의 파괴로 나타나는 불량 등을 예로 들 수 있다.In manufacturing a display device in which a switching device must be provided for each pixel to drive millions of pixels, it is important to form a fine pattern and simultaneously control the characteristics of the thin film device. In such a board structure, defects such as disconnection or short circuit of the wire may occur, and such defects may be caused by a process deviation depending on the cause, such as a defect caused by a characteristic value exceeding a design standard, a cleaning defect or dirt at a membrane interface. Defects caused by the static electricity, and defects caused by the static electricity due to the characteristic change and destruction of the thin film transistor or the liquid crystal cell.
이러한 불량들은 형태에 따라 점 결함(dot defect), 선결함(line defect) 또는 표시얼룩으로 나눌 수 있는데, 점 결함은 박막트랜지스터 소자 또는 화소전극 등의 불량으로 발생되며, 선결함은 배선의 단선, 단락 및 정전기에 의한 박막트랜지스터 등의 파괴에 기인한다.These defects may be classified into dot defects, line defects, or marking stains according to their shape. Point defects are caused by defects such as thin film transistor elements or pixel electrodes. This is caused by the destruction of the thin film transistor and the like due to short circuit and static electricity.
이러한 결함들은 이미지 소자의 표시면적이 대면적화 됨에 따라 더욱 중요한 문제로 대두되고 있으며, 이러한 결함발생을 능동적으로 대처하기 위한 방법으로 리던던시(redundancy) 및 수리(repair) 가능한 설계가 도입되었다.These defects are becoming more important as the display area of the image device becomes larger, and a redundancy and repairable design has been introduced as a way to proactively cope with such defects.
종래, 액정패널 수리에 대한 기술은 대한민국 공개특허 제0068193호 '액정 표시 장치 및 그의 리페어 방법' 이외에 다수 출원 및 공개된 상태이다.Conventionally, a technology for repairing a liquid crystal panel has been disclosed and published in a number of applications other than Korean Patent Publication No. 008193 'Liquid Crystal Display Device and Repair Method thereof'.
상기 종래기술은 투명 절연 기판; 상기 투명 절연 기판 상에 수평 및 수직 방향으로 교차 형성되어 복수 개의 화소들을 정의하는 게이트 라인들 및 데이터 라인들; 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들 각각의 교차 부위에 배치되고, 상기 게이트 라인에서 연장된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상의 반도체층, 상기 데이터 라인에서 분기된 소스전극, 상기 반도체층을 사이에 두고 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극이 구비된 박막 트렌지스터; 상기 드레인 전극에 연결되도록 형성되는 화소 전극; 및 일부 영역이 상기 데이터 라인이나 상기 화소전극에 겹쳐지도록 구성된 리페어 패턴을 포함한다.The prior art is a transparent insulating substrate; Gate lines and data lines intersecting in the horizontal and vertical directions on the transparent insulating substrate to define a plurality of pixels; A gate electrode extending from the gate line, a semiconductor layer on the gate electrode, a source electrode branched from the data line, and the semiconductor layer interposed between the gate lines and the data lines; A thin film transistor having a drain electrode facing the source electrode; A pixel electrode formed to be connected to the drain electrode; And a repair pattern configured to partially overlap the data line or the pixel electrode.
상기 종래기술을 보면 알수 있듯이 설계 단계에서부터 불량발생시 리페어가 가능하도록 설계가 되어있다.As can be seen from the prior art, it is designed to allow repair in the event of a failure from the design stage.
종래에는 단락 또는 단선 불량이 발생할 경우 이를 수리하기 위해 별도의 리페어 라인을 구비하는 등의 방법을 사용하여 이를 수리하였다. In the related art, when a short circuit or disconnection defect occurs, it is repaired by using a method such as having a separate repair line to repair it.
특히, 어레이 기판에 단선이 발생하는 경우 이를 수리하기 위해서 수리 배선 형성을 위한 추가 패터닝 공정이 필요하며, 생산 비용이 상승하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 레이저 CVD를 이용하여 단선된 부분 위에 금속 배선을 형성하는 수리 방법이 공개되었다. In particular, when disconnection occurs in the array substrate, an additional patterning process for repair wiring formation is required to repair the disconnection, and there is a problem in that the production cost increases. In order to remedy this problem, a repair method for forming a metal wiring on a disconnected portion using laser CVD has been disclosed.
그러나 이러한 레이저 CVD는 TFT기판과 같이 단판 상에서 수리를 하는 것은 가능하나 셀의 단선수리의 경우 수리가 불가능한 문제점이 있었다.However, such laser CVD can be repaired on a single plate like a TFT substrate, but there is a problem in that the repair of the short lead of the cell is impossible.
본 발명의 목적은, 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정패널 제조 과정 중 단락 또는 단선으로 인한 불량 발생시, 이를 수리하기 위한 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치 및 그 방법을 제공함에 있다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an apparatus and method for repairing a defective liquid crystal panel using a laser for repairing a defect caused by a short circuit or disconnection during a liquid crystal panel manufacturing process.
그리고 본 발명의 다른 목적은, Q-스위치 레이저 방식을 이용하여, 기판에 단락 불량이 발생한 경우, 단락된 부분에 레이저를 조사하여 단락된 부분을 절단하고, 단선 불량이 발생한 경우, 단선된 금속 배선과 수리 배선이 겹치는 부분에 레이저를 조사하여 웰딩(welding)에 의해 단선된 부분을 전기적으로 연결시키는 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치 및 그 방법을 제공함에 있다.And another object of the present invention, by using a Q-switched laser method, when a short circuit defect occurs in the substrate, by irradiating the laser to the shorted portion to cut the short circuited part, in the event of a disconnection failure, disconnected metal wiring The present invention provides a repair apparatus and a method for repairing a defective liquid crystal panel using a laser that electrically connects a portion disconnected by welding by irradiating a laser to a portion where the repair wiring overlaps.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치는, 수리하고자 하는 액정패널을 스테이지 상에 로딩하는 로딩수단; 액정패널 내의 불량 패턴(defect) 정보를 검출하는 결함 검출수단; 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진수단; 액정패널의 불량부위 크기에 맞게 레이저 빔을 조절하는 빔 형성수단; 레이저 빔의 경로를 조절하는 광학 수단; 및 로딩수단, 결함 검출수단, 레이저 발진수단, 빔 형성수단 및 광학 수단을 제어하는 제어수단; 을 포함하며, 제어수단은 액정패널에 단락 불량이 발생한 경우, 단락된 부분에 레이저 빔을 조사하여 단락된 부분을 절단시키도록 제어신호를 보내고, 액정패널에 단선 불량이 발생한 경우, 단선된 금속 배선과 수리 배선이 겹치는 부분에 레이저 빔을 조사하여 단선된 부분을 전기 적으로 연결시키도록 제어신호를 보내는 것을 특징으로 한다.Defective liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to the present invention, the loading means for loading the liquid crystal panel to be repaired on the stage; Defect detection means for detecting defect pattern information in the liquid crystal panel; Laser oscillation means for oscillating a laser beam; Beam forming means for adjusting a laser beam to a size of a defective portion of the liquid crystal panel; Optical means for adjusting the path of the laser beam; And control means for controlling the loading means, the defect detection means, the laser oscillation means, the beam forming means and the optical means; The control means includes a control signal for cutting a short circuited part by irradiating a laser beam to the shorted part when a short circuit failure occurs in the liquid crystal panel, and in case of a short circuit failure in the liquid crystal panel, a disconnected metal wiring. And a control signal is transmitted to irradiate a laser beam to a portion where the repair wiring overlaps and electrically connect the disconnected portion.
한편, 본 발명에 따른 불량 액정패널 수리장치를 이용한 불량 수리 방법은, (a) 수리하고자 하는 액정패널을 스테이지 위에 로딩하는 단계; (b) 액정패널 내의 불량 위치 정보를 수신하는 단계; (c) 수신한 불량 위치 정보에 따라 레이저 빔을 불량 위치에 조사될 수 있도록 스테이지 또는 갠트리를 이동시키는 단계; (d) 레이저 빔을 액정패널 내의 불량위치에 조사하는 단계; (e) 액정패널 내의 불량에 해당하는 단락 또는 단선의 존재여부를 판단하는 단계; 및 (f) 제 (e) 단계의 판단결과, 수리할 불량이 존재하지 않는 경우, 액정패널을 언로딩하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, a defect repair method using a defective liquid crystal panel repair apparatus according to the present invention, (a) loading a liquid crystal panel to be repaired on the stage; (b) receiving bad position information in the liquid crystal panel; (c) moving the stage or the gantry to irradiate the laser beam to the defective location according to the received defective location information; (d) irradiating a laser beam to a defective position in the liquid crystal panel; (e) determining whether a short circuit or a disconnection corresponding to the defect in the liquid crystal panel exists; And (f) unloading the liquid crystal panel when there is no defect to be repaired as a result of the determination of step (e); Characterized in that it comprises a.
본 발명에 의하면 액정패널의 불량이 형성된 부분에 레이저를 조사하여 이를 수리함으로써 생산 비용을 감소시키고, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, by irradiating laser to the defective portion of the liquid crystal panel and repairing it, there is an effect of reducing the production cost and improving productivity.
그리고 본 발명에 의하면 Q-스위치 레이저 방식을 이용하여, 기판에 단락 불량이 발생한 경우, 단락된 부분에 레이저를 조사하여 단락된 부분을 절단하고, 단선 불량이 발생한 경우, 단선된 금속 배선과 수리 배선이 겹치는 부분에 레이저를 조사하여 웰딩(welding)에 의해 단선된 부분을 전기적으로 연결시키는 효과가 있다.According to the present invention, when a short circuit defect occurs in a substrate using a Q-switched laser method, the short circuited portion is cut by irradiating a laser to the short circuited portion, and in the case of a disconnection defect, the disconnected metal wiring and repair wiring This overlapping portion is irradiated with a laser to electrically connect the portions disconnected by welding.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are defined in the technical spirit of the present invention on the basis of the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted to mean meanings and concepts. In addition, when it is determined that the detailed description of the known function and its configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치에 관하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The defective liquid crystal panel repair apparatus using the laser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 쉐이퍼의 사용 전, 후를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 슬릿의 크기조절을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치의 개략도이다. 2 is a block diagram of a defective liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing before and after using a beam shaper according to an embodiment of the present invention, Figure 4 5 is a view showing the size adjustment of the beam slit according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic diagram of a defective liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 로딩수단(100), 결함 검출수단(200), 레이저 발진수단(300), 빔 형성수단(400), 광학 수단(500), 모니터링 수단(600), 제어수단(700) 및 액정패널(800)을 포함한다.The defective liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the loading means 100, defect detection means 200, laser oscillation means 300, beam forming means 400 ), An
로딩수단(100)은 수리하고자 하는 액정패널(800)을 스테이지(미도시) 상에 로딩하는 기능을 수행한다.The loading means 100 loads the
본 실시예에 따른 로딩수단(100)은 상기 스테이지 상에 액정패널(800)의 컬 러필터기판면이 아닌 액정패널(800)의 TFT기판면이 레이저 빔을 조사받을 수 있도록 회전시키는 회전부(110)를 포함한다. 상기 회전부(110)는 상기 스테이지 상에 액정패널(800)의 TFT기판면이 레이저 빔을 조사받을 수 있도록 상기 액정패널(800)을 회전시킨다.The loading means 100 according to the present embodiment is a
또한, 결함 검출수단(200)은 액정패널 내의 불량 위치 정보를 검출하는 기능을 수행한다.In addition, the defect detecting means 200 performs a function of detecting defective position information in the liquid crystal panel.
또한, 레이저 발진수단(300)은 Q-스위치 방식으로 레이저 빔을 발진하는 기능을 수행하고, 레이저 스테빌라이저(stabilizer)(310)를 이용하여 균일한 레이저를 발진시킨다. 이러한 레이저 스테빌라이저(310)를 이용하면 조사영역에 균일한 레이저가 조사되는 이점이 있다.In addition, the laser oscillation means 300 performs a function of oscillating the laser beam in a Q-switched manner, and oscillates a uniform laser by using a
본 실시예에 따른 레이저 발진수단(300)의 Q-스위치 방식을 설명하면 다음과 같다.The Q-switch method of the laser oscillation means 300 according to the present embodiment is as follows.
상기 Q-스위치 방식은 펄스 출력은 크고 시간축상의 점유율이 좁은 펄스 광을 생성시키는 레이저발진의 제어방식이다. 예를 들어, 루비 레이저는 Q-스위치를 이용하면 수백 MW의 출력을 얻을 수 있고, 다시 증폭하면 수GW의 출력을 얻을 수 있게 된다. 레이저 발진수단(300)의 레이저 매질에 광펌핑을 시켜주면 에너지가 밖으로 나가지 못하고 쌓인다. 이때, 다음의 수학식 1의 Q값에 의해 순간적으로 증폭된 레이저를 발진시키게 된다.The Q-switch method is a laser oscillation control method that generates pulsed light with a large pulse output and a narrow occupancy on the time axis. For example, a ruby laser can produce hundreds of megawatts of power using a Q-switch and a few GW of power when amplified again. When the light is pumped to the laser medium of the laser oscillation means 300, energy is accumulated not to go out. At this time, the laser that is instantaneously amplified by the Q value of the following Equation 1 is started.
수학식 1에서, 는 공진각 주파수이고, W는 레이저 발진수단(300)의 공진회로 내부에 저장되는 최대 에너지이며, P는 레이저 발진수단(300)의 공진회로 내부에서 소비되는 에너지의 평균값이다.In Equation 1, Is the resonance angle frequency, W is the maximum energy stored in the resonant circuit of the laser oscillation means 300, P is the average value of the energy consumed in the resonant circuit of the laser oscillation means 300.
즉, 레이저 발진수단(300)은 광펌핑에 의해 레이저 매질 내에 여기상태의 에너지가 레이저 발진수단(300)에 축적되었을 때, 상기 수학식 1의 Q값을 순간적으로 높게 하면, 이득계수가 발진문턱값보다 큰 값이 되어 순간적으로 밀도가 높은 레이저를 발진시키게 된다. 이때, Q-스위치 방식으로 인한 레이저 빔의 펄스 에너지는 10uJ 내지 50mJ이다.That is, the laser oscillation means 300, when the energy of the excited state is accumulated in the laser oscillation means 300 by the optical pumping, if the Q value of the equation (1) momentarily high, the gain coefficient oscillation threshold The value becomes larger than the value, which causes an instantaneous oscillation of a high density laser. At this time, the pulse energy of the laser beam due to the Q-switch method is 10uJ to 50mJ.
또한 상기 레이저 발진수단(300)은 1Hz의 단일 펄스 구동 또는 1kHz의 반복 펄스 구동이 가능하다.In addition, the laser oscillation means 300 is capable of driving a single pulse of 1Hz or repeated pulses of 1kHz.
또한 본 실시예에 따른 레이저 발진수단(300)은 Nd:YAG 레이저를 이용하는데, 상기 Nd:YAG레이저를 설명하면 다음과 같다.In addition, the laser oscillation means 300 according to the present embodiment uses an Nd: YAG laser, the Nd: YAG laser will be described as follows.
Nd:YAG 레이저는 파장이 1064nm이고, 매질이 Nd:YAG이다. 이때, Nd:YAG에서 YAG는 이트븀 알루미늄 가넷이라는 물질로서, YAG에 네오디뮴(neodymium:Nd)을 도핑시킨 것이다.Nd: YAG lasers have a wavelength of 1064 nm and a medium of Nd: YAG. In this case, in Nd: YAG, YAG is a material called yttbium aluminum garnet, and is doped with neodymium (Nd) in YAG.
본 실시예에 따른 레이저 발진수단(300)에 사용되는 광원을 Nd:YAG 레이저로 설정하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 레이저 등의 다양한 레이저가 사용될 수 있다.Although the light source used for the laser oscillation means 300 according to the present embodiment is set to Nd: YAG laser, the present invention is not limited thereto, and various embodiments such as Nd: YLF laser, Nd: YVO 4 laser, titanium sapphire laser, and the like are provided. Lasers can be used.
또한 레이저 발진수단(300)의 여기방식에 따라 다이오드 펌핑 고체 레이저방식(Diode Pumped Solid State:DPSS) 또는 플래시 램프 펌핑 고체 레이저방식(Flash Pumped Solid State:FPSS)으로 구성이 가능하다. 이때, 펌핑(pumping)이라 함은 외부로부터 레이저 매질에 에너지를 공급해주는 것으로, 펌핑 또는 여기(excitation)라고 한다.In addition, according to the excitation method of the laser oscillation means 300 may be configured as a diode pumped solid state laser (DPSS) or flash lamp pumped solid state laser (Flash Pumped Solid State: FPSS). At this time, the pumping (pumping) is to supply energy to the laser medium from the outside, it is called pumping (excitation).
상기 다이오드 펌핑 고체 레이저방식은 소음이 작고, 교체비용이 비싸며, 냉각방식은 공냉식 또는 1차 수냉식이고, 출력 안정도가 높은 특성이 있다. 그리고 상기 플래시 램프 펌핑 고체 레이저방식은 소음이 크고, 교체비용이 다이오드 펌핑 고체 레이저방식 보다 싸며, 냉각방식은 2차 수냉식이고, 출력 안정도가 낮은 특성이 있다. The diode-pumped solid-state laser method is low in noise, expensive to replace, and the cooling method is air-cooled or primary water-cooled, and has high output stability. In addition, the flash lamp pumped solid state laser method has a high noise, a replacement cost is cheaper than a diode pumped solid state laser method, the cooling method is secondary water cooling, and the output stability is low.
그리고 상기 레이저 발진수단(300)은 근적외선(NIR), 가시광선(GR) 및 근자외선(NUV) 범위의 파장을 갖는 레이저를 발진시킨다. 그리고 도면에는 도시되지 않았으나 별도의 레이저 세기 조절부를 통해 레이저의 세기를 조절할 수 있다. 레이저 세기 조절부로는 어테뉴에이터 또는 ND 필터가 사용될 수 있다. The laser oscillation means 300 oscillates a laser having wavelengths in the near infrared (NIR), visible light (GR), and near ultraviolet (NUV) ranges. Although not shown in the drawing, the intensity of the laser may be adjusted through a separate laser intensity controller. An attenuator or an ND filter may be used as the laser intensity controller.
또한, 빔 형성수단(400)은 레이저 빔을 액정패널의 불량부위 크기에 맞게 빔을 확장하고 조절하는 기능을 수행한다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 빔 형성수단(400)은 빔 쉐이퍼(beam shaper, 410)와 빔 슬릿(beam slit, 420), 또는 빔 쉐이퍼(410)와 마스크(430)를 포함한다. In addition, the
빔 쉐이퍼(410)는 레이저 발진수단(300)에서 발진된 레이저 빔의 크기를 확장시키는 빔 익스팬더(beam expander, 411)와 레이저의 에너지 분포를 고르게 하는 호모젠아이저(homogenizer, 412)로 구성되어 있으며, 필요에 따라 빔 익스팬더만 사용할 수도 있다.
또한 빔 슬릿(420)은 빔 쉐이퍼(410)에 의해 확장되고, 에너지분포가 고르게 형성된 레이저 빔을 불량 부분의 크기에 맞게 빔을 분할시키고, 마스크(430)는 빔 쉐이퍼(410)에 의해 확장되고, 에너지분포가 고르게 형성된 레이저 빔을 미리 정해진 패턴으로 통과시킨다. 본 실시예에서 마스크(430)의 형태를 미리 정해진 패턴으로 설정하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌 바, 가공대상의 모양에 따라 다양한 모양을 형성할 수 있다.In addition, the beam slit 420 is extended by the
레이저 발진수단(300)에서 발진된 초기 빔은 크기가 작은 가우시안 형태로, 에너지가 중앙에 집중되어 있는데, 이러한 빔은 넓은 영역을 한번에 조사하기는 적당하지 않으므로, 빔 형성수단(400)을 이용하여 가공부위를 한번에 조사할 수 있을 정도의 크기로 빔을 확대하여 빔의 프로파일을 평탄하게 한다. The initial beam oscillated by the laser oscillation means 300 has a small Gaussian shape, and energy is concentrated in the center. Since such a beam is not suitable to irradiate a large area at a time, the
도 3에 도시된 바와 같이, 왼쪽은 빔 쉐이퍼(410)를 사용하기 전의 그래프로서, 가우시안(Gaussian Curve) 분포임을 알 수 있다. 그리고 도 3의 오른쪽은 빔 쉐이퍼(410)를 사용한 후의 빔의 에너지 분포를 나타낸 그래프로, 에너지 분포가 고른 평탄한 모양임을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, the left side is a graph before using the
도 4에 도시된 바와 같이, 조사하고자 하는 부위, 즉 가공대상의 크기에 따라 빔 슬릿(420)의 크기를 조절할 수 있다.As shown in FIG. 4, the size of the beam slit 420 may be adjusted according to the area to be irradiated, that is, the size of the object to be processed.
또한, 광학 수단(500)은 상기 빔의 경로를 조절하여 액정패널에 조사할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. In addition, the optical means 500 adjusts the path of the beam to irradiate the liquid crystal panel.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 수단(500)은, 제1 미러(510), 제2 미러(520) 및 대물렌즈(530)을 포함한다. As shown in FIG. 5, the optical means 500 according to an embodiment of the present invention includes a
제1 미러(510)는 레이저 발진수단(300)에서 발진된 레이저 빔을 반사시킨다. The
또한 제2 미러(520)는 빔 형성수단(400)을 통과한 레이저 빔을 투과시키고, 액정패널(800)으로부터 반사되는 반사광을 반사시킨다. In addition, the
그리고 대물렌즈(530)는 제2 미러(520)를 투과한 레이저 빔을 집광하여 투과시킨다.The
본 실시예에 따른 광학 수단은 갠트리(미도시)에 장착되어 갠트리를 이동하거나, 액정패널(800)이 놓여진 스테이지(미도시)를 이동함으로써, 레이저를 조사하고자 하는 위치에 정확하게 조사할 수 있다. The optical means according to the present embodiment may be mounted on a gantry (not shown) to move the gantry or move a stage (not shown) on which the
또한, 모니터링 수단(600)은 제2 미러(120)로부터 반사광을 받아 레이저 조사 및 수리 작업이 정확히 진행되는지 여부를 실시간으로 감시하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절하는 기능을 수행한다. 이러한 모니터링 수단(600)은 공정과정을 실시간으로 감시하는 CCD 카메라(610) 및 액정패널(800)에 조사되는 레이저 빔의 초점을 자동으로 조절하는 초점 조절부(620)를 포함한다.In addition, the monitoring means 600 receives the reflected light from the second mirror 120 and monitors in real time whether the laser irradiation and repair work is correctly performed or performs a function of adjusting the focus of the laser beam. The monitoring means 600 includes a
그리고, 제어수단(700)은 로딩수단(100), 결함 검출수단(200), 레이저 발진수단(300), 빔 형성수단(400), 광학 수단(500) 및 모니터링 수단(600)을 제어하는 기능을 수행한다.The control means 700 controls the loading means 100, the defect detection means 200, the laser oscillation means 300, the beam forming means 400, the optical means 500, and the monitoring means 600. Do this.
상기 제어수단은 액정패널에 단락 불량이 발생한 경우, 단락된 부분에 레이저 빔을 조사하여 단락된 부분을 절단시키도록 제어신호를 보내고, 상기 액정패널에 단선 불량이 발생한 경우, 단선된 금속 배선과 수리 배선이 겹치는 부분에 레이저 빔을 조사하여 단선된 부분을 전기적으로 연결시키도록 제어신호를 보낸다.The control means sends a control signal to cut the short circuited part by irradiating a laser beam to the shorted part when a short circuit failure occurs in the liquid crystal panel, and repairs the disconnected metal wiring and repaired when the short circuit failure occurs in the liquid crystal panel. The laser beam is irradiated to the overlapping portions of the wires, and a control signal is sent to electrically connect the disconnected portions.
본 실시예에서 가공 대상물인 액정패널의 종류는 제한되지 않는다. 따라서 상기 액정패널은 LCD 유리 기판에 제한되지 않고, 반도체 웨이퍼가 될 수도 있음은 물론이고 다양한 기판이 될 수 있다. In this embodiment, the type of liquid crystal panel to be processed is not limited. Therefore, the liquid crystal panel is not limited to the LCD glass substrate, and may be a semiconductor wafer as well as various substrates.
참고적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 피대상물인 액정패널(800)을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. For reference, the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속배선이 단선된 액정패널을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 수리가 진행되는 액정패널의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공면을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view showing a liquid crystal panel in which metal wiring is disconnected according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel in which repair is performed according to an embodiment of the present invention. A diagram showing a laser machining surface according to an embodiment.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 액정패널은 TFT 기판(810), 액정층(820) 및 컬러필터기판(830)을 포함한다.6 and 7, the liquid crystal panel includes a
TFT 기판(810)은 제1 유리기판(811), 금속배선(812), 절연체층(813) 및 수리배선(814)을 포함한다.The
그리고, 컬러필터기판(830)은 제2 유리기판(831), 블랙매트릭스(832), 컬러필터(833), 절연막(834) 및 투명전극(ITO, 835)을 포함한다. The
도 6에 도시된 바와 같이, 액정패널(800)은 LCD 구동칩(801)에 연결된 금속배선(812)이 단선된 경우(A 영역이 단선된 부분), 금속배선(812)과 수리배선(814)이 교차하는 부분에 레이저를 조사하여 단선된 부분을 연결할 수 있다. As shown in FIG. 6, when the
종래, 어레이기판(하부기판) 등의 단판으로 된 기판에 단선에 발생한 경우 이를 수리하기 위해서 수리배선을 추가하고 레이저를 조사하는 방법을 사용하였다.Conventionally, in the case where a single wire break occurs in a single board such as an array board (lower board), a repair wire is added and laser irradiation is used to repair the wire break.
이러한 종래기술에서는 수리배선을 기판 외곽에 구성하기 위해 별도의 추가 패터닝 공정이 필요하여 생산 비용이 상승하였으나, 본 발명에 의하면 TFT 기판과 컬러필터 기판의 합착된 패널 상태에서 공정을 진행한다. 따라서 레이저가 TFT 기판 글래스를 통과하여 가공부위에 조사된다. 이때 수리배선은 투명전극(ITO)형성시 같이 형성되기 때문에 별도의 추가 공정이 필요없는 장점이 있다.In this prior art, a separate additional patterning process is required to configure the repair wiring on the outer periphery of the substrate, thereby increasing the production cost. However, according to the present invention, the process is performed in a state where the TFT substrate and the color filter substrate are bonded together. Therefore, the laser passes through the TFT substrate glass and is irradiated to the processed portion. At this time, since the repair wiring is formed together when forming the transparent electrode (ITO), there is an advantage that no additional process is required.
도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 빔을 단선된 영역(A)에 조사하면 레이저가 제1 유리기판(811)을 통과하여 절연체층(813)에 홀을 생성한다. 이때, 금속배선(812)의 금속은 녹아 절연체층(813)을 지나서 수리배선(814)과 연결된다. 이때, 레이저 빔은 적절한 펄스 에너지를 갖는 단일 펄스(single shot) 형태로 조사하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, when the laser beam is irradiated to the disconnected area A, the laser passes through the
또한, 본 실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리 장치는 액정패널에 단락 불량이 발생한 경우 TFT기판이 레이저를 향하도록 설치한 후, 단락된 부분에 레이저를 조사하여 단락된 부분을 절단하고, 단선 불량이 발생한 경우 TFT기판이 레이저를 향하도록 설치한 후, 단선된 금속배선과 수리배선이 교차하여 겹치는 부분에 레이저를 조사하여 단선된 부분을 전기적으로 연결시킨다.In addition, in the defective liquid crystal panel repair apparatus using the laser according to the present embodiment, when a short circuit defect occurs in the liquid crystal panel, the TFT substrate is installed to face the laser, and then the short circuited portion is irradiated with a laser to cut the short circuited portion. If the disconnection failure occurs, the TFT substrate is installed facing the laser, and then the disconnected metal wiring and the repair wiring are irradiated with the laser to irradiate the laser to electrically connect the disconnected portion.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공면은 도 8에 도시된 바와 같다. Laser processing surface according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치는 불량 액정패널의 패턴을 절단하는 경우, 일정하게 반복되는 펄스 형태의 레이저 빔을 조사하여 절단하거나 절단 대상 영역에 일정한 블록(block) 형태로 조사하는 것이 바람직하다.In the defective liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention, when cutting a pattern of the defective liquid crystal panel, a laser beam of a pulse shape which is repeatedly repeated is cut or fixed to a region to be cut. Irradiation in the form is preferable.
그리고 본 발명의 일실시예에 따라 가공에 사용하는 레이저의 파장은 유리기 판을 투과하여 조사하여야하고, 유리기판 표면에 편광필름과 보호필름 등이 부착되어 있을 수 있기 때문에, 근적외선(NIR), 가시광선(GR), 근자외선(NUV)의 파장 범위의 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since the wavelength of the laser used for processing according to the embodiment of the present invention should be transmitted through the glass substrate and the polarizing film and the protective film may be attached to the surface of the glass substrate, near infrared (NIR), visible It is preferable to use a laser in the wavelength range of the light beam GR and the near ultraviolet light (NUV).
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 불량 액정패널 수리장치를 이용한 방법(이하, 불량 수리 방법)에 대한 전체적인 흐름을 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the overall flow of the method (hereinafter, referred to as a defective repair method) using a defective liquid crystal panel repair apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 불량 수리 방법에 대한 전체적인 흐름도이다.9 is a general flowchart of a defect repair method according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 불량 액정패널 수리장치의 제어수단(700)은 로딩수단(100)의 회전부(110)를 통해 액정패널(800)의 TFT기판면이 레이저 빔을 조사받을 수 있도록 조절한다(S2).As shown in FIG. 9, the control means 700 of the defective liquid crystal panel repair apparatus adjusts the TFT substrate surface of the
불량 액정패널 수리장치의 제어수단(700)은 로딩수단(100)을 통해 수리하고자 하는 액정패널(800)을 스테이지 위에 로딩한다(S4).The control means 700 of the defective liquid crystal panel repair apparatus loads the
다음으로, 상기 제어수단(700)은 결함 검출수단(200)을 통해 액정패널(800) 내의 불량 위치 정보를 수신한다(S6). Next, the control means 700 receives the defective position information in the
수신방식으로는 자동방식 또는 수동방식이 모두 사용될 수 있다. 자동 수신방식은 결함 검출수단(200)을 통해 불량 위치 정보를 검출하는 방식이고, 수동 수신방식은 육안으로 검사하였을 경우, 불량 위치 정보를 파악하여 수리 공정 작업자에게 인계하고 입력하는 방식을 말한다.As the reception method, both an automatic method and a manual method may be used. The automatic receiving method is a method of detecting defective position information through the defect detecting means 200, and the manual receiving method is a method of grasping and inputting the defective position information to the repair process worker when visually inspected.
다음으로, 상기 제어수단(700)은 수신한 불량 위치 정보에 따라 레이저 빔이 불량위치에 조사될 수 있도록 이동시킨다(S8). Next, the control means 700 moves the laser beam to be irradiated to the defective position in accordance with the received defective position information (S8).
즉, 액정패널(800)이 놓여진 스테이지를 이동시키거나, 대물렌즈 등의 광학 수단이 장착된 갠트리를 이동시키는 방식으로 불량위치에 레이저 빔을 정확히 조사할 수 있도록 이동시킨다.That is, the laser beam is accurately irradiated to the defective position by moving the stage on which the
다음으로, 상기 제어수단(700)은 레이저 빔을 불량위치에 조사하여 액정패널(800)의 불량에 해당하는 단락 또는 단선을 수리한다(S10).Next, the control means 700 repairs the short circuit or disconnection corresponding to the defect of the
이때 레이저 빔은 다양한 방식으로 조사할 수 있다. 예를 들어, 갠트리나 스테이지를 이동하면서 점(spot beam)조사하거나, 갠트리와 스테이지가 모두 정지 상태에서 스캔 방식으로 점 조사하거나, 라인 형태로 선택적으로 조사할 수 있다.In this case, the laser beam may be irradiated in various ways. For example, a spot beam may be irradiated while the gantry or the stage is moved, or the gantry and the stage may be irradiated in a scanning manner in a stationary state, or may be selectively irradiated in a line form.
다음으로, 상기 제어수단(700)은 결함 검출수단(200)을 통해 추가 수리할 액정패널(800)의 불량에 해당하는 단락 또는 단선이 존재하는지 여부를 판단하여(S12), 추가 수리할 불량이 존재하지 않는 경우, 액정패널(800)을 언로딩한다(S14). Next, the control means 700 determines whether there is a short circuit or disconnection corresponding to the defect of the
그리고, 상기 제어수단(700)은 상기 제 S12 단계의 판단결과, 수리할 불량이 존재하는 경우, 상기 제 S8 단계로 절차를 이행한다.Then, the control means 700 performs a procedure to the step S8, if there is a defect to be repaired as a result of the determination in the step S12.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 조사 단계에 대한 상세한 흐름을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A detailed flow of a laser beam irradiation step according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 as follows.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 조사 단계에 대한 상세한 흐름도이다.10 is a detailed flowchart of a laser beam irradiation step according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 제어수단(700)은 레이저 발진수단(300)을 통해 레이저 빔을 발진시킨다(S20).As shown in FIG. 10, the control means 700 oscillates a laser beam through the laser oscillation means 300 (S20).
다음으로, 상기 제어수단(700)은 레이저 빔을 제1 미러(510)를 경유하여 빔 형성수단(400)을 통해 불량부위 크기에 맞게 빔을 조절한다(S22).Next, the control means 700 adjusts the beam to the size of the defective portion through the beam forming means 400 via the laser beam via the first mirror 510 (S22).
다음으로, 상기 제어수단(700)은 레이저 빔을 제2 미러(520)를 경유하여 대물렌즈(530)를 통해 피대상물인 액정패널(800)에 조사한다(S24).Next, the control means 700 irradiates the laser beam to the
도 1은 일반적인 액정패널을 개략적으로 도시한 평면도.1 is a plan view schematically showing a typical liquid crystal panel.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치의 블럭도.Figure 2 is a block diagram of a bad liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 쉐이퍼의 사용 전, 후를 나타낸 도면.3 is a view showing before and after using a beam shaper according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 슬릿의 크기조절을 나타낸 도면.4 is a view showing the adjustment of the size of the beam slit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 불량 액정패널 수리장치의 개략도.5 is a schematic diagram of a bad liquid crystal panel repair apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속배선이 단선된 액정패널을 나타낸 도면.6 is a view showing a liquid crystal panel in which metal wiring is disconnected according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 수리가 진행되는 액정패널의 단면도.7 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel undergoing repairs in accordance with one embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공면을 나타낸 도면.8 is a view showing a laser machining surface according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 불량 수리 방법에 대한 전체적인 흐름도.9 is a general flow diagram for a defect repair method according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 조사 단계에 대한 상세한 흐름도.10 is a detailed flowchart of a laser beam irradiation step in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면 부호에 대한 설명><Description of Drawing>
100 : 로딩수단 110 : 회전부100: loading means 110: rotating part
200 : 결함 검출수단 300 : 레이저 발진수단200: defect detection means 300: laser oscillation means
310 : 레이저 스테빌라이저 400 : 빔 형성수단310: laser stabilizer 400: beam forming means
410 : 빔 쉐이퍼 411 : 빔 익스팬더410: beam shaper 411: beam expander
412 : 호모젠아이저 420 : 빔 슬릿412
430 : 마스크 500 : 광학 수단430: mask 500: optical means
510 : 제1 미러 520 : 제2 미러510: first mirror 520: second mirror
530 : 대물렌즈 600 : 모니터링 수단530: objective lens 600: monitoring means
610 : CCD카메라 620 : 초점 조절부610: CCD camera 620: focus control unit
700 : 제어수단 800 : 액정패널700 control means 800 liquid crystal panel
801 : LCD 구동칩 810 : TFT 기판801: LCD driving chip 810: TFT substrate
811 : 제1 유리기판 812 : 금속배선811: first glass substrate 812: metal wiring
813 : 절연체층 814 : 수리배선813: Insulator layer 814: Repair wiring
820 : 액정층 830 : 컬러필터기판820: liquid crystal layer 830: color filter substrate
831 : 제2 유리기판 832 : 블랙매트릭스831: second glass substrate 832: black matrix
833 : 컬러필터 834 : 절연막833: color filter 834: insulating film
835 : 투명전극835: transparent electrode
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