KR101031760B1 - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
어레이 기판의 표시 영역에는 다수의 금속 배선이 형성되어 있으므로, 건식 식각 공정시 식각 가스의 이온들이 기판의 외곽쪽으로 휘게 되어, 식각 균일도가 떨어지게 된다.
본 발명에서는 표시 영역 상의 화소와 동일한 구조를 가지는 더미 패턴을 어레이 기판의 외곽에 형성하여 건식 식각시 박막을 균일하게 식각하고, 더미 패턴 상부의 보호막을 제거하여 홀을 형성함으로써 보호막의 식각을 용이하게 할 수 있다. 또한, 보호 패턴으로 보호막의 홀을 덮어주어 보호막의 홀을 통해 이물질이 어레이 기판의 표시 영역으로 들어가는 것을 막을 수 있다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법{manufacturing method of array substrate for liquid crystal display device}
도 1은 종래의 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 어레이 기판에서 한 화소에 대한 단면 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 더미 패턴 형성부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 더미 패턴 형성부를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 더미 패턴 212 : 제 1 배선
214 : 제 2 배선 216 : 박막 트랜지스터
220 : 보호막 222 : 홀
232 : 보호 패턴
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 일면에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
액정표시장치는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 현재 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정표시장치는 하부의 어레이 기판에 화소 전극이 형성되어 있고 상부 기판인 컬러 필터 기판에 공통 전극이 형성되어 있는 구조로, 상하로 걸리는 기판에 수직한 방향의 전기장에 의해 액정 분자를 구동하는 방식이다. 이는, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상판의 공통 전극이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다.
액정표시장치의 어레이 기판은 다수의 박막 트랜지스터와 화소 전극을 포함 하며, 박막을 증착하고 마스크를 이용하여 사진 식각하는 공정을 여러 번 반복함으로써 형성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 어레이 기판(1) 상에 화상이 구현되는 표시 영역(A)이 정의되고, 표시 영역(A)에는 다수의 게이트 배선(2)과 데이터 배선(4)이 형성되어 있다. 게이트 배선(2)과 데이터 배선(4)은 교차하여 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(2)과 데이터 배선(4)이 교차하는 부분에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(6)가 형성되어 있으며, 화소 영역에는 박막 트랜지스터(6)와 연결되어 있는 화소 전극(8)이 형성되어 있다.
이러한 액정표시장치의 어레이 기판은 박막을 증착하고 마스크를 이용하여 사진 식각하는 공정을 여러 번 반복함으로써 형성된다. 그런데, 앞서 언급한 바와 같이, 어레이 기판의 표시 영역에는 금속 물질로 이루어진 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터의 전극이 다수 개 형성되어 있다. 따라서, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시, 박막을 식각하는 데 사용되는 식각 가스의 이온들이 금속 물질이 많은 표시 영역보다 금속 물질이 적은 기판의 외곽쪽으로 휘게 된다. 이로 인해, 기판 내에서 식각 균일도가 떨어지게 되고, 박막 트랜지스터의 특성이 저하된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 박막의 식각 균일도를 높이고, 불량 발생을 방지할 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 표시 영역과 비표시 영역으로 정의되는 기판을 구비하는 단계와, 상기 기판의 표시 영역 상에 게이트 배선을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 비표시 영역에 더미 패턴을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터를 덮고 있으며, 상기 더미 패턴을 드러내는 홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 상부의 화소 영역에 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막 상부에 상기 더미 패턴을 덮는 보호 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 더미 패턴은 교차하는 제 1 및 제 2 배선과 상기 제 1 및 제 2 배선과 연결된 박막 트랜지스터를 포함한다.
상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 상기 제 1 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 제 2 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호 패턴을 형성하는 단계는 상기 화소 전극을 형성하는 단계와 같은 공정에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 더미 패턴은 상기 홀보다 넓은 면적을 가질 수 있으며, 상기 더미 패턴은 상기 표시영역의 상하좌우에 위치할 수 있다.
한편, 상기 보호막을 형성하는 단계는 건식 식각 방법을 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 비표시 영역의 더미 패턴을 노출하는 보호막의 홀을 덮는 보호 패턴을 형성하여 보호막의 홀을 통해 이물질이 어레이 기판의 표시 영역으로 들어가는 것을 막을 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이 기판(100)은 화상이 구현되는 표시 영역(B)과 표시 영역(B) 가장자리의 비표시 영역(C)으로 이루어진다.
표시 영역(B)에는 가로 방향으로 다수의 게이트 배선(112)이 형성되어 있고, 세로 방향으로 다수의 데이터 배선(132)이 형성되어 있다. 게이트 배선(112)과 데이터 배선(132)은 교차하여 화소 영역을 정의한다. 게이트 배선(112)과 데이터 배선(132)이 교차하는 부분에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(116)가 형성되어 있으며, 화소 영역에는 박막 트랜지스터(116)와 연결되어 있는 화소 전극(152)이 형 성되어 있다.
한편, 비표시 영역(C)에는 더미 패턴(170)이 형성되어 있다. 더미 패턴(170)은 표시 영역(B)의 상하좌우에 모두 형성되어 있으나, 비표시 영역(C)의 넓이에 따라 일부에만 형성될 수도 있다. 더미 패턴(170)은 표시 영역(B)의 화소와 유사한 구조를 가진다.
본 발명의 어레이 기판에서 한 화소에 대한 단면 구조를 도 3에 도시하였다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 게이트 전극(114)이 형성되어 있는데, 게이트 전극(114)은 게이트 배선(도 2의 112)과 연결되어 있다. 게이트 전극(114) 상부에는 게이트 절연막(120)이 형성되어 게이트 전극(114)을 덮고 있으며, 게이트 전극(112) 상부의 게이트 절연막(120) 위에는 액티브층(122)과 오믹 콘택층(124)이 차례로 형성되어 있다. 오믹 콘택층(124) 상부에는 소스 및 드레인 전극(134, 136)이 형성되어 있는데, 소스 전극(134)은 데이터 배선(도 2의 132)과 연결되어 있으며, 드레인 전극(136)은 게이트 전극(114) 상부에서 소스 전극(134)과 이격되어 있다. 소스 및 드레인 전극(134, 136) 상부에는 보호막(140)이 형성되어 있으며, 보호막(140)은 드레인 전극(136)을 드러내는 드레인 콘택홀(142)을 가진다. 보호막(140) 상부에는 화소 전극(152)이 형성되어 있고, 화소 전극(152)은 드레인 콘택홀(142)을 통해 드레인 전극(134)과 연결된다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 더미 패턴 형성부를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 더미 패턴(170)은 가로 방향으로 연장되어 있는 다수의 제 1 배선(172)과 세로 방향으로 연장되어 있는 다수의 제 2 배선(174)을 포함한다. 또 한, 더미 패턴(170)은 제 1 및 제 2 배선(172, 174)이 교차하는 부분에 형성되고 제 1 및 제 2 배선(172, 174)과 연결되어 있는 박막 트랜지스터(176)를 포함한다. 제 1 배선(172)은 게이트 배선(도 2의 112)과 동일 물질 및 동일 공정으로 형성되고, 제 2 배선(174)은 데이터 배선(도 2의 132)과 동일 물질 및 동일 공정으로 형성된다. 이러한 더미 패턴(170)은 보호막(140)에 형성된 홀(144)에 의해 노출되어 있다.
여기서, 보호막(140)을 식각하여 드레인 콘택홀(도 3의 142)을 형성할 때 건식 식각 방법이 사용되는데, 제거되어 나온 물질을 검출함으로써 보호막(140)의 식각 정도를 측정한다. 그러나, 표시 영역(도 2의 B)에서는 드레인 콘택홀(142) 부분의 보호막(140) 만이 제거되므로 검출되는 양이 매우 적기 때문에, 보호막(140)의 식각 정도를 파악하기 어렵다. 따라서, 도 4에서와 같이 더미 패턴(170) 부분의 보호막(140)을 모두 제거하여 검출함으로써, 보호막(140)의 식각 정도를 용이하게 측정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 표시 영역(B)의 화소와 동일한 구조를 가지는 더미 패턴(170)을 기판의 외곽에 형성하여, 건식 식각을 이용한 박막의 사진 식각 공정시 박막이 균일하게 식각될 수 있다.
그런데, 도 4에서처럼 더미 패턴에 대응하는 보호막을 제거하여 홀을 형성할 경우, 이후 공정에서 보호막의 홀을 통해 표시 영역 쪽으로 이물질이 들어가 불량을 유발하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는 보호막의 홀을 덮는 보호 패턴을 더 형성한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 더미 패턴 형성부를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 기판의 외곽, 즉 비표시 영역 상에 교차하는 제 1 및 제 2 배선(212, 214)과 제 1 및 제 2 배선(212, 214)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터(216)를 포함하는 더미 패턴(210)이 형성되어 있다. 더미 패턴(210)은 보호막(220)에 형성된 홀(222)을 통해 노출되어 있으며, 보호막(220)의 홀(222)은 보호 패턴(232)으로 덮여 있다. 보호 패턴(232)은 보호막(220)의 홀(222)보다 넓은 면적을 가지고 홀(222)을 덮고 있으므로, 이물질이 보호막(220)의 홀(222)을 통해 표시 영역으로 들어가는 것을 막을 수 있다. 또한, 보호 패턴(232)은 보호막(220)의 홀(222)에 의한 단차를 어느 정도 보상해 준다. 따라서, 이후 배향막을 인쇄하고 러빙하는 공정에서 단차에 의해 발생할 수 있는 불량을 감소시킬 수 있다. 보호 패턴(232)은 화소 전극과 동일 물질 및 동일 공정으로 형성될 수 있다.
이러한 어레이 기판은 이후 셀(cell) 제작 공정을 거치게 된다. 즉, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 상부에 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막을 각각 형성한 후, 두 기판 중 어느 하나의 기판에는 액정 주입을 위한 갭을 형성하며 주입된 액정의 누설을 방지하기 위한 씰 패턴(seal pattern)을 형성하고, 다른 기판에는 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 간격을 정밀하게 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 산포한다. 이어, 어레이 기판과 컬러필터 기판을 배치하고 씰 패턴을 가압경화하여 합착한다.
일반적으로 제조 효율을 향상시키고 제조 비용을 감소시키기 위해, 한 장의 기판 상에 하나의 액정표시장치가 될 액정 셀을 다수 개 형성하므로, 어레이 기판 과 컬러필터 기판을 합착한 후, 각각의 셀로 절단하여 분리하는 공정이 수행된다. 이러한 셀 분리 공정시, 상기한 더미 패턴이 형성된 부분도 절단되어 제거된다. 이후, 두 기판 사이에 액정을 주입하고 봉지한 다음, 편광판 및 구동회로를 부착하여 액정표시장치를 완성하게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에서는 어레이 기판의 외곽에 표시 영역 상의 화소와 동일한 구조를 가지는 더미 패턴을 형성하여 건식 식각시 박막을 균일하게 식각할 수 있다. 또한, 더미 패턴 상부의 보호막을 제거하여 홀을 형성함으로써 보호막의 식각을 용이하게 할 수 있으며, 보호 패턴이 보호막의 홀을 덮도록 형성하여 이물질이 보호막의 홀을 통해 표시 영역으로 주입됨에 따라 발생할 수 있는 불량을 막을 수 있다.

Claims (8)

  1. 표시 영역과 비표시 영역으로 정의되는 기판을 구비하는 단계;
    상기 기판의 표시 영역 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 비표시 영역에 더미 패턴을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터를 덮고 있으며, 상기 더미 패턴을 드러내는 홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상부의 화소 영역에 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 그리고
    상기 보호막 상부에 상기 더미 패턴을 덮는 보호 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 더미 패턴은 교차하는 제 1 및 제 2 배선과 상기 제 1 및 제 2 배선과 연결된 박막 트랜지스터를 포함하고,
    상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 상기 제 1 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 제 2 배선을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 패턴을 형성하는 단계는 상기 화소 전극을 형성하는 단계와 같은 공정에서 수행되는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 홀보다 넓은 면적을 가지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 표시영역의 상하좌우에 위치하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 건식 식각 방법을 이용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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