KR20090114214A - 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치가 개시된다. 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층된 액정 디스플레이 패널을 제공하는 단계, 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득하는 단계 및 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시키는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법은, 픽셀의 면적 및 개구율의 향상 여부에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있고, 해결대상이 전극과 관계없으므로 액정구동모드에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있다.
액정 디스플레이 패널, 휘점 결함, 결함 수정

Description

액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치{Method and apparatus for repairing a defect of liquid crystal display panel}
본 발명은 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 인가전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 여러 전기적인 정보를 시각적인 정보로 변환하여 전달하는 디스플레이 장치이다. 액정 디스플레이는 소비전력이 작고, 휴대용으로 사용될 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있다.
일반적으로 액정 디스플레이는 소자 구동을 위한 기본적인 전극을 형성하는 박막트랜지스터 공정, 색상을 구현하기 위한 컬러 필터 공정, 박막트랜지스터 공정 및 컬러 필터 공정을 통해 생성된 기판을 합착한 후에 절단하는 셀(cell) 공정 및 셀 공정으로 생성된 패널에 편광판과 PCB 및 백라이트 유닛을 부착하는 모듈 공정으로 제조되며, 이후 검사 공정이 수행된다.
검사 공정 중 검사 대상인 불량 상태는 크게 픽셀별 색상 결함, 휘점 결함, 암점 결함 및 회로상의 단락으로 인한 불량 등이 있다. 이 중 휘점 결함은 셀 공정 에서의 러빙 과정에서 러빙 스크래치 상태가 불량하거나 또는 이물질의 삽입으로 인하여 액정층이 방향성을 잃게 되어 백라이트의 편광된 빛을 차단시키지 못하는 경우 또는 하부 기판에 형성된 박막회로의 불량으로 발생할 수 있다. 휘점 결함은 사용자에게 가장 잘 드러나는 불량이므로 휘점 결함을 수정하는 것이 필수적이다.
종래 기술에 따른 휘점 결함의 수정 방법은 레이저 빔을 이용하여 블랙 매트릭스를 가공하는 방법, 화소전극을 단선시키거나 화소전극 및 게이트 전극을 용접시키는 방법, 편광판을 가공하는 방법 및 잉크 투입법 등이 제시된다.
하지만 블랙 매트릭스 가공 방법은 블랙 매트릭스가 수지성분일 경우에만 적용될 수 있고 픽셀 크기가 커지는 경우 전면적 흑화가 어려운 문제점이 있다. 또한, 화소전극 단선/용접법은 이물에 의한 휘점 픽셀의 경우 흑화가 어렵고, 수정 후에도 장시간 사용 후 다시 휘점 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 편광판 흑화법은 제대로 공정이 수행되어도 비스듬한 각도에서는 빛이 투과하며, 패널의 외부에 위치한 편광판에 레이저를 조사함으로써 반사조명(예를 들면, 실내조명)하에서, 미가공된 주변픽셀과 구분이 쉽게 될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 잉크 투입법은 유리 기판에 가공된 구멍에 잉크를 투입하는 방법으로서, 구멍 가공 시 크랙이 발생할 수 있고, 완성된 유리 기판에 구멍을 뚫는 것은 사용자에게 또 다른 결함이 발생된 것으로 인식될 수 있는 문제점이 있다.
따라서 현재 종래의 휘점 결함 수정 방법은 그 결함을 완전히 수행하지 못하는 문제점이 있으므로, 이를 해결할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 픽셀의 면적 및 개구율의 향상 여부에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 전극과 관계없으므로 액정구동모드에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 디스플레이를 보는 각도와 관계없이 가공된 픽셀의 빛이 새어나오지 않는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상부 패널 내부에서 가공이 이루어지므로 완성품 상태에서 가공 픽셀의 감지가 불가능한 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층된 액정 디스플레이 패널을 제공하는 단계, 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득하는 단계, 및 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시키는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법이 제공된다.
흑화 단계는, 컬러 필터에 레이저 빔을 조사하여 수행될 수 있으며, 결함 픽셀의 주변에 위치한 픽셀에의 영향을 적게 하는 방향으로 레이저 빔을 조사하여 수 행될 수 있다.
레이저 빔의 파장은 200nm 내지 1000nm이고, 레이저 빔의 펄스 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)이며, 레이저 빔의 펄스 반복율(repetition rate)은 65MHz 내지 90MHz이고, 레이저 빔의 지름(diameter)은 0.8μm 내지 12μm일 수 있다.
레이저 빔의 파워는, 레이저 빔의 파장이 400nm일 때, 5mW 내지 120mW, 레이저 빔의 파장이 800nm일 때, 10mW 내지 250mW일 수 있으며, 컬러 필터에 레이저 빔을 조사하는 속도는 0.05mm/sec 내지 50mm/sec일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층되는 액정 디스플레이 패널을 제공하는 패널 제공부, 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득하는 픽셀 검출부, 및 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시키는 픽셀 흑화부를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치가 제공된다.
흑화부는, 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진부, 레이저 빔을 소정의 광량에 상응하여 변조하는 광변조기(Optic Modulator), 및 변조된 레이저 빔을 집광하여 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터에 조사하는 대물렌즈부를 포함할 수 있다. 나아가, 결함 픽셀의 주변에 위치한 픽셀에의 영향을 적게 하는 방향으로 레이저 빔을 조사하는 스캐너를 더 포함할 수 있다.
레이저 빔의 파장은 200nm 내지 1000nm이고, 레이저 빔의 펄스 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)이며, 레이저 빔의 펄스 반 복율(repetition rate)은 65MHz 내지 90MHz이고, 레이저 빔의 지름(diameter)은 0.8μm 내지 12μm일 수 있다.
레이저 빔의 파워는, 레이저 빔의 파장이 400nm일 때, 5mW 내지 120mW, 레이저 빔의 파장이 800nm일 때, 10mW 내지 250mW일 수 있으며, 컬러 필터에 레이저 빔을 조사하는 속도는 0.05mm/sec 내지 50mm/sec일 수 있다.
픽셀 검출부는, 결함 픽셀을 촬영하는 촬상카메라 및 촬상카메라로부터 수신한 영상 신호를 이용하여 결함 픽셀의 위치 정보를 출력하는 위치 측정부를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 그 장치는, 픽셀의 면적 및 개구율의 향상 여부에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있고, 해결대상이 전극과 관계없으므로 액정구동모드에 관계없이 휘점 결함을 해결할 수 있다.
또한, 디스플레이를 보는 각도와 관계없이 가공된 픽셀의 빛이 새어나오지 않고, 상부 패널 내부에서 가공이 이루어지므로 완성품 상태에서 가공 픽셀의 감지가 불가능한 효과가 있다.
또한, 가공 대상 픽셀을 제외한 주변 픽셀의 정상 구동 상태를 손상시키지 않으면서 컬러 필터만을 흑화시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다 르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 본 발명이 적용되는 액정 디스플레이에 대해서 먼저 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 액정 디스플레이 패널은 컬러 필터층 어레이가 형성된 상부 기판(100), 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부 기판(102)을 포함한다. 여기서는 상부 기판(100)에 공통전극(116)이 형성된 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 디스플레이를 도시하였으나, 이와 다른 모드, 예를 들면 IPS 모드, VA모드, FFS모드 등에도 본 발명이 적용될 수 있다.
상부 기판(100) 및 하부 기판(102) 사이에는 액정층(104)이 배치되며, 상부 기판(100)과 하부 기판(102)의 사이에는 액정층(104)의 초기 배향을 결정하기 위한 배향막(Polyimide, 106)이 형성된다. 또한 상부 기판(100) 및 하부 기판(102)의 외 측면에는 편광판(108)이 부착될 수 있다.
편광판(108)은 백라이트(110)로부터 출력된 광, 예를 들어 백색광을 한 방향으로만 진동하는 빛(편광)이 되도록 하여 진행시킨다.
상부 기판(100)에는 백라이트(110)를 통해 출력된 백색광을 다양한 색상으로 구현하기 위한 컬러 필터층 어레이(R, G, B)가 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컬러 필터층 어레이는 빛이 누설되는 것을 방지하는 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM, 112), 빛의 3원색에 해당하는 수지제의 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러 필터, RGB 컬러 필터를 보호하고 평탄화 특성을 위한 오버코트층(114) 및 하부 기판(102)의 화소전극에 대향하여 액정층(104)의 배열을 변화시키는 공통전극(Indium Tin Oxide: ITO, 116)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치는 컬러 필터를 흑화시켜서 휘점 결함을 수정할 수 있다. 휘점 결함이 발생하는 픽셀의 하부 기판(102), 액정층(104) 및 상부 기판(100)를 통과한 광이 흑화된 컬러 필터에 의해 차단될 수 있으므로, 해당 픽셀은 암점화되어 결함이 수정된다. 이하에서는 이러한 본 발명의 장치를 먼저 개괄적으로 설명한 후 구체적인 실시예를 차례대로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치(200)는 패널 제공부(210), 픽셀 검출부(220) 및 픽셀 흑화부(230)를 포함할 수 있다.
패널 제공부(210)는 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층되는 액정 디스플레이 패널을 검사하기 위해 픽셀 검출부(220)와 픽셀 흑화부(230)의 타겟으로 제공한다. 패널 제공부(210)는 검사 장치에서 로딩부가 될 수 있다.
픽셀 검출부(220)는 액정 디스플레이 패널의 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득한다. 즉, 휘점 결함을 검출하는 별도의 장치로부터 획득된 결함 픽셀에 관한 정보를 수신하여, 픽셀 흑화부(230)가 수신된 정보에 따라 픽셀 흑화 공정을 수행하도록 하는 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라, 휘점 결함을 검출하는 별도의 장치는 결함 픽셀의 검출을 위해 촬상카메라와 위치 측정부를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 결함 픽셀 검출을 위한 촬상카메라와 위치 측정부는 반드시 별도의 장치로 구성되어야 하는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 픽셀 검출부(220)에 통합적으로 장착될 수도 있다.
이 경우, 촬상카메라는 휘점 결함 픽셀을 포함하는 액정 디스플레이 패널을 촬영하고, 위치 측정부는 촬상카메라로부터 수신한 영상 신호를 이용하여 휘점 결함 픽셀의 위치 정보를 산출하고 이를 출력한다. 휘점 결함 픽셀은 주위 픽셀보다 비정상적으로 휘도가 높은 픽셀이므로, 위치 측정부는 휘도 비교를 통해서 휘점 결함 픽셀의 위치를 파악할 수 있다.
픽셀 흑화부(230)는 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시킨다. 흑화되는 컬러 필터는 하나의 픽셀 또는 그 이상의 픽셀이 될 수 있다. 픽셀 흑화부(230)는 레이저 빔를 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터에 조사하여 이를 흑화시킬 수 있다.
컬러 필터는 일반적으로 사용되는 폴리머 계열의 재료로 형성될 수 있으며, 후술할 조건의 레이저 빔이 조사되는 경우 흑화된다. 여기서, 레이저 빔는 연속적으로 컬러 필터에 조사되거나 불연속적으로 조사될 수 있다. 조사되는 레이저 빔의 광량, 반복률, 파장, 펄스 폭 등에 의해 컬러 필터의 흑화 정도가 달라질 수 있으며, 이하에서 이에 대해 자세히 설명한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치를 일반적으로 도시한 블록 구성도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 이를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 하며, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함을 수정하기 위한 레이저 조사 장치의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 레이저 발진부(310), 제1 미러(320), 광 변조기(330), 빔 덤프(340), 제2 미러(350), 익스팬더(expander)(360), 스캐너(370), 대물렌즈부(380) 및 조사 타겟(390)이 도시된다.
레이저 발진부(310)에서 발생된 레이저 빔은 제1 미러(320)에서 반사된 후 광 변조기(330) 방향으로 진행한다. 광 변조기(330)에서 레이저 빔은 변조되어 빔 덤프(340)로 향하거나 제2 미러(350)에서 반사되어 익스팬더(360)로 향한다. 이후 확장된 레이저 빔은 스캐너(370)에서 스캔되어 대물렌즈부(380)를 통해 휘도 결점이 수정되어야 할 픽셀에 상응하는 컬러 필터와 같은 조사 타겟(390)에 조사된다. 이를 각 부분별로 자세히 설명하면 다음과 같다.
레이저 발진부(310)는 레이저 매질, 펌핑부 및 스위칭부 등으로 구성되어 소정 펄스 폭의 레이저 빔을 출력한다. 레이저 발진부(310)에서 발생하는 레이저 빔은 펨토초 단위의 펄스 폭을 갖는 초단 펄스 레이저 빔일 수 있다.
광 변조기(330)는 온/오프 신호에 따라 레이저 빔의 조사 여부를 결정하는 것으로서, 온 신호 인가 시에는 레이저 발진부(310)에서 발진된 레이저 빔의 대부분을 휘점 결함이 발생한 화소 영역으로 편향시키고, 오프 신호 인가 시에는 레이저 빔을 빔 덤프(340)로 편향시킨다.
광 변조기(330)는 음향 광학 변조기(Acoustic Optic Modulator: AOM)를 포함할 수 있으나 그밖에 전자 광학 변조기(Electro Optic Modulator), 액정 변조기, 고속 광학 스위치와 같은 다른 광학 셔터 들을 통상적으로 포함할 수 있다.
레이저 빔이 연속파 모드인 경우, 레이저 발진부(310)를 통해 발진된 레이저 빔은 광 변조기(330)를 통해 미리 설정된 조사 시간 동안 휘점 결함이 발생한 화소 영역에 조사된다. 연속파 모드인 경우에도 레이저 빔의 파워를 조절하거나 펄스파 모드의 레이저 빔을 이용하는 경우에는 레이저 빔이 매우 약하거나 간헐적으로 방출되기 때문에 별도의 광 변조기(330)가 필요하지 않을 수도 있다.
광 변조기(330)에 편향되어 입력되는 레이저 빔의 출력은 레이저 자체에서 또는 별도의 장치를 사용하여 조절될 수 있다. 여기서 레이저 빔의 출력 조절은 레이저 빔의 조사에 따라 컬러 필드를 흑화시키면서 액정 디스플레이가 손상되는 것을 방지할 수 있는 범위로 레이저 빔의 출력을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
스캐너(370)는 초점 조정부에 해당하는 것으로서, 레이저 빔의 초점을 가공 면 상에서 미세하게 수평 이동시킨다. 여기서 스캐너(370)는 두 개의 미러가 대향하여 설치된 갈바노 미러(Galvano mirror)일 수 있다. 상기에서는 연속파 모드 레이저 빔에서, 광 변조기(330)와 스캐너(370)로 이루어진 광학계를 설명하였으나 이와 달리 슬릿 또는 마스크를 이용한 결상 광학계를 사용할 수도 있을 것이다.
스캐너(370)가 레이저 빔을 특정 지점에 위치시킨 후에 대물렌즈부(380)는 초점이 미세하게 조정된 레이저 빔을 집광하여 결함의 수정이 필요한 화소 영역에 조사한다. 여기서 대물렌즈부(380)는 에프 세타(f-ｅ) 렌즈일 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않았으나 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치는 액정 디스플레이를 올려놓기 위한 패널 제공부(210), 예를 들면, 스테이지부와 결합하여 작동할 수 있다. 패널 제공부(210)는 결함의 수정이 필요한 영역을 정확히 인지할 수 있도록 또는 초점을 정확하게 조정할 수 있도록 이동 및 회전 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 발진부(310), 광 변조기(330), 스캐너(370) 및 스테이지부 등에는 이들의 구동을 전반적으로 제어하기 위한 레이저 제어부(미도시)가 연결될 수 있다. 여기서, 레이저 제어부는 CPU, ROM, RAM을 포함하는 통상의 컴퓨터일 수 있으며, 촬상카메라, 위치 측정부를 통해 결함의 수정이 필요한 화소 영역을 확인하고, 제어 신호 출력을 통해 레이저 빔의 발생, 레이저 빔의 변조, 레이저 빔의 초점 거리 이동 및 스테이지부의 이동 및 회전을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 영역에 조사되는 레이저 빔을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 액정 디스플레이 패널은 상부 기판(400), 하부 기판(402), 액정층(404), 블랙 매트릭스(412) 및 컬러 필터(415)를 포함한다.
컬러 필터(415)에 대한 레이저 빔 조사는 다양한 방법으로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 레이저 빔이 컬러 필터(415)에 대해 소정 지점 간격으로 순차적으로 조사된다.
예를 들어, 상술한 레이저 제어부는 스캐너(370)를 통해 레이저 빔의 초점을 컬러 필터의 한 지점으로 이동시킨다. 이후 광 변조기(330)에 온 신호를 인가하여 해당 지점에 미리 설정된 조사 시간 동안 레이저 빔을 조사한다. 해당 지점에서의 레이저 빔 조사가 완료되면 광 변조기(330)에 오프 신호를 인가하여 일정 시간 동안 머문 후에 다시 스캐너(370)를 통해 레이저 빔의 초점을 다음 지점으로 이동시키고 레이저 빔을 조사한다.
이 경우 스캐너(370)는 레이저 빔을 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터의 단변과 평행한 방향, 장변과 평행한 방향, 중앙부로부터 외곽으로의 방향 등으로 조사할 수 있다. 즉, 픽셀의 형상에 따라, 또는 주변 픽셀에의 영향을 적게 하는 방향으로 진행하면서 물방울 떨어뜨리듯이 레이저 빔이 조사되도록 할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 조사 시간은 한 지점에서 광 변조기(330)에 온 신호가 인가되는 시간(예를 들어, 40μs)으로 정의될 수 있으며, 한 지점에서 광 변조기(330)에 온 신호 및 오프 신호(60μs)가 인가되는 총 시간(100μs)을 단위이동시간이라 정의할 수 있다.
상기한 바와 같이 광 변조기(330)를 이용하는 연속파 모드 레이저 빔을 이용 하는 경우, 본 발명에 따른 레이저 빔 조사 조건은 컬러 필터(415)의 한 지점에서 광 변조기(330)에 온 신호가 인가된 시간일 수 있다.
그러나 이에 한정됨이 없이 연속파 모드 레이저 빔을 이용하는 경우, 컬러 필터(400)를 흑화시키기 위한 레이저 빔의 조사 시간이라면 모두 본 발명에 따른 레이저 빔 조사 조건에 포함될 수 있다. 예를 들어, 한 지점에서의 단위이동시간 또는 컬러 필터(415)의 전체 지점에 대한 가공시간 등이 모두 본 발명에 따른 레이저 빔 조사 시간 범위에 포함될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 연속파 모드 레이저 빔이 아닌 펄스파 모드 레이저 빔이 이용될 수 있다. 레이저 제어부는 레이저 발진부(310)에서 출력하는 레이저 빔의 펄스 파워 또는 펄스 수를 조절하여 해당 컬러 필터(415)를 흑화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 결함이 수정된 액정 디스플레이 패널을 픽셀 종류별로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 흑화된 녹색 컬러 필터(510), 흑화된 청색 컬러 필터(520), 흑화된 적색 컬러 필터(530), 흑화된 컬러 필터 주변 픽셀(535)이 도시된다. 색상별로 흑화된 컬러 필터는 주변 픽셀의 휘점화 현상없이 휘점 결함을 수정할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 빔 조사 조건은 휘점 결함의 수정이 필요한 영역의 컬러 필터(415)를 제거하기 위한 레이저 빔의 파워 및 펄스 개수 등일 수 있다.
도 5에 도시된 컬러 필터를 흑화시킨 레이저 빔의 조건은 다음과 같다. 레이 저 빔의 펄스 폭(펄스 지속 시간(pulse duration))은 30fs(펨토세컨드) 내지 10ps(피코세컨드) 또는 100fs 내지 500fs이고, 레이저 빔의 파장은 200nm 내지 1000nm, 예를 들면 400nm나 800nm이며, 레이저 펄스의 반복율(repetition rate)은 1kHz 내지 120MHz, 예를 들면 83MHz 내지 87MHz 또는 80MHz 내지 90MHz 또는 65MHz 내지 90MHz가 될 수 있으며, 85MHz로 할 수도 있다. 레이저 빔의 지름(diameter) 는 0.8μm 내지 12μm 또는 2μm 내지 6μm일 수 있다.
이와 같은 레이저 빔의 조건 하에서 레이저 빔의 파워나 가공 속도를 조절함으로서 결함 픽셀의 주변에 영향(휘점화)을 미치지 않으면서 결함 픽셀을 효과적으로 수정(흑화)할 수 있게 된다.
즉, 위와 같은 조건에서 본 실시예에 따른 레이저 빔의 파워는, 예를 들어 레이저 빔의 파장이 400nm일 때 5mW 내지 120mW로, 레이저 빔의 파장이 800nm일 때 10mW 내지 250mW로 할 수 있으며, 시간당 가공 면적인 가공 속도(스피드)는 0.05mm/sec 내지 50mm/sec로 함으로써 주변 픽셀의 휘점화 현상없이 휘점 결함을 수정할 수 있게 되는 것이다.
연속파 모드 및 펄스파 모드에 관계 없이 본 발명에 따른 레이저 빔 조사 조건은 컬러 필터를 흑화시키기 위한 레이저 빔의 파장, 펄스 폭, 파워 및 조사 대상이 되는 컬러 필터의 색상, 상부 기판과 하부 기판의 높이, 오버코트층의 유무, 단위이동시간 및 컬러 필터의 화학 조성과 같은 다양한 변수에 의해 결정될 수 있다.
상기한 바에서, 본 발명의 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법 및 장치 는 레이저 빔의 스펙을 일 실시예에 따라 기술하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 레이저 빔이 다른 조건에서도 다른 층의 손상없이 컬러 필터를 흑화시킬 수 있으면서 전체적인 작용 및 효과에는 차이가 없다면 이러한 다른 구성은 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 액정 디스플레이 패널의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 결함을 수정하기 위한 레이저 조사 장치의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 영역에 조사되는 레이저 빔을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 결함이 수정된 액정 디스플레이 패널을 픽셀 종류별로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 패널 제공부 220 : 픽셀 검출부
230 : 픽셀 흑화부 310 : 레이저 발진부
320 : 제1 미러 330 : 광 변조기
340 : 빔 덤프 350 : 제2 미러
360 : 익스팬더(expander) 370 : 스캐너
380 : 대물렌즈부 390 : 조사 타겟
400 : 상부 기판 402 : 하부 기판
404 : 액정층 412 : 블랙 매트릭스
415 : 컬러 필터

Claims (14)

  1. 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층된 액정 디스플레이 패널을 제공하는 단계;
    상기 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시키는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흑화 단계는,
    상기 컬러 필터에 레이저 빔을 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흑화 단계는,
    상기 결함 픽셀의 주변에 위치한 픽셀에의 영향을 적게 하는 방향으로 상기 레이저 빔을 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파장은 200nm 내지 1000nm이고, 상기 레이저 빔의 펄스 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)이며, 상기 레이저 빔의 펄스 반복율(repetition rate)은 65MHz 내지 90MHz이고, 상기 레이저 빔의 지름(diameter)은 0.8μm 내지 12μm인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파워는, 상기 레이저 빔의 파장이 400nm일 때, 5mW 내지 120mW인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파워는, 상기 레이저 빔의 파장이 800nm일 때, 10mW 내지 250mW인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 컬러 필터에 상기 레이저 빔을 조사하는 속도는 0.05mm/sec 내지 50mm/sec인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 방법.
  8. 기판 사이에 픽셀 단위로 구분되는 컬러 필터가 적층되는 액정 디스플레이 패널을 제공하는 패널 제공부;
    상기 픽셀 중 휘점 결함을 가지는 결함 픽셀에 관한 정보를 획득하는 픽셀 검출부; 및
    상기 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터를 흑화시키는 픽셀 흑화부를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 흑화부는,
    극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진부;
    상기 레이저 빔을 소정의 광량에 상응하여 변조하는 광변조기(Optic Modulator); 및
    상기 변조된 레이저 빔을 집광하여 상기 결함 픽셀에 상응하는 컬러 필터에 조사하는 대물렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 결함 픽셀의 주변에 위치한 픽셀에의 영향을 적게 하는 방향으로 상기 레이저 빔을 조사하는 스캐너를 더 포함하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파장은 200nm 내지 1000nm이고, 상기 레이저 빔의 펄스 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)이며, 상기 레이저 빔의 펄스 반복율(repetition rate)은 65MHz 내지 90MHz이고, 상기 레이저 빔의 지름(diameter)은 0.8μm 내지 12μm인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파워는, 상기 레이저 빔의 파장이 400nm일 때, 5mW 내지 120mW인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 파워는, 상기 레이저 빔의 파장이 800nm일 때, 10mW 내지 250mW인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 컬러 필터에 상기 레이저 빔을 조사하는 속도는 0.05mm/sec 내지 50mm/sec인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 결함 수정 장치.
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