KR100577301B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 패드 오픈 불량을 방지하는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 단위 화소가 정의되어, 상기 단위 화소 내에 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 액티브 영역과, 상기 데이터 배선에서 연장되어 상기 액티브 영역의 외곽부에 형성된 복수개의 데이터 패드와, 상기 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 서로 인접하는 데이터 패드에 오버랩되어 어느 하나의 단선된 데이터 패드를 연결하는 리페어 패턴과, 상기 데이터 패드 상부에서 상부 데이터 패드와 콘택되는 투명전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

DPO, 리페어 패턴, 레이저 웰딩

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same}

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 사시도.

도 2는 일반적인 액정표시소자 제조방법의 순서를 나타낸 블록도.

도 3은 종래 기술에 의한 데이터 패드부의 확대 평면도.

도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선상을 따라 나타낸 단면도.

도 5는 DPO 불량을 나타낸 이미지도.

도 6은 DPO 불량을 나타낸 SEM(scanning electronic microscope) 이미지도.

도 7은 본 발명에 의한 데이터 패드부의 확대 평면도.

도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'선상을 따라 나타낸 단면도.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 의한 액정표시소자의 공정 평면도.

도 10은 도 9의 Ⅲ-Ⅲ'선상을 따라 나타낸 단면도.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 데이터 패드부의 확대 평면도.

도 12는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 데이터 패드부의 확대 평면도.

도 13은 도 12의 Ⅳ-Ⅳ''선상을 따라 나타낸 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

111 : 박막 어레이 기판 113 : 게이트 절연막

116 : 보호막 120 : 콘택홀

122 : 리페어 패턴 125 : 데이터 패드

127 : 투명전극 130 : DPO 불량

140 : 레이저 웰딩 140a : 리페어 불량

140b : 재(再) 리페어 200 : 레이저 빔 기구

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 특히, DPO(Data Pad Open) 불량을 방지하기 위한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.

이러한 액정표시소자는 일반적으로, 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소 영역에 박막트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)와 화소전극이 형성된 박막 어레이 기판과, 컬러필터층과 공통전극이 형성된 컬러필터(color filter) 기판이 서로 대향되도록 배치되고, 그 사이에 유전 이방성을 갖는 액정이 형성되는 구조를 가져, 화소 선택용 어드레스(address) 배선을 통해 수십 만개의 화소에 부가된 TFT를 스위칭 동작시켜 해당 화소에 전압을 인가해 주는 방식으로 구동된다.

이 때, 상기 컬러필터 기판과 박막 어레이 기판은 에폭시 수지와 같은 씨일제에 의해 합착되며, PCB(Printed Circuit Board) 상의 구동회로는 TCP(Tape Carrier Package)를 통해 박막 어레이 기판에 연결된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 사시도이고, 도 2는 일반적인 액정표시소자 제조방법의 순서를 나타낸 블록도이다.

그리고, 도 3은 종래 기술에 의한 데이터 패드부의 확대 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선상을 따라 나타낸 단면도이다.

구체적으로, 상기 박막 어레이 기판(11)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(12)과 상기 게이트 배선(12)에 수직으로 교차 배치되는 복수개의 데이터 배선(15)에 의해 단위 화소가 정의되며, 상기 단위 화소 내에는 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터(TFT)에 연결되어 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극(17)이 구비되어 있다.

이 때, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(12)에서 분기된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 데이터 배선(15)에서 분기되어 상기 반도체층 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구 성된다.

한편, 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15) 사이에는 두 패턴의 절연을 위한 게이트 절연막(도시하지 않음)이 구비되어 있고, 상기 데이터 배선(15)과 상기 화소전극(17) 사이에는 두 패턴의 절연을 위한 보호막(도시하지 않음)이 더 구비되어 있다.

이와 같은 박막 어레이 기판(11)은 서로 수직 교차하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 R,G,B(Red, Green, Blue)의 단위 화소가 정의되어 상기 R,G,B의 단위 화소가 하나의 화소를 구성하기도 하며, 또는 서로 대칭되는 4개의 단위 화소가 사각형 형태로 이루어 각각 R,G,B,W(Red, Green, Blue, White)의 색상을 구현하여 하나의 화소가 되기도 한다.

한편, 상기 박막 어레이 기판(11)은 전술한 복수개의 게이트 배선(12), 데이터 배선(15) 및 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성되어 있는 액티브 영역 이외에, 상기 액티브 영역 외곽부에 외부 구동회로와 연결되는 패드부 영역을 더 구비한다.

상기 패드부 영역에는 상기 액티브 영역으로 게이트 구동신호를 인가하는 게이트 드라이버와, 상기 액티브 영역으로 신호 데이터를 인가하는 소스 드라이버가 형성되어 있는데, 상기 게이트 드라이버는 액티브 영역에 배치된 복수의 게이트 배선(12)에 주사신호(Scan signal)를 순차적으로 인가하며, 소스 드라이버는 복수개의 데이터 배선(15)을 통해 신호 전압을 인가한다.

상기 게이트 드라이버로부터 주사신호를 받은 게이트 배선에 연결된 박막트 랜지스터가 턴-온되면 소스 드라이버로부터 인가된 신호 전압이 각 화소전극으로 전달되어 화상을 표시하게 되는 것이다.

상기 게이트 드라이버는 상기 게이트 배선에서 연장 형성된 게이트 패드(도시하지 않음)로 구성되고 상기 소스 드라이버는 상기 데이터 배선(15)에서 연장 형성된 데이터 패드(25)로 구성된다.

상기 각 게이트 패드 및 데이터 패드는 테스트(Test)를 위해 MPS라인(Mass Production System Line)에 연결되는데, 컬러필터 기판과 합착되기 전 또는 후에, 라인 디펙트(line defect) 및 포인트 디펙트(point defect)등의 불량을 테스트하기 위해 MPS(Mass Production System) 테스트 공정을 거치게 된다.

도 3 및 도 4는 데이터 패드부를 나타낸 것으로, 액티브 영역의 데이터 배선으로부터 연장 형성된 데이터 패드(25)와, 상기 데이터 패드(25) 사이에 형성되어 셀 갭을 유지하는 더미패턴(22)과, 상기 데이터 패드(25) 상부에 형성되어 콘택홀(20)을 통해 상기 데이터 패드에 콘택되는 투명전극(27)을 포함하여 구비하고 있다.

이 때, 상기 더미패턴(22)은 액티브 영역의 게이트 배선과 동일층에 형성되며, 상기 투명전극(27)은 액티브 영역의 화소전극과 동일층에 형성된다.

따라서, 상기 더미패턴(22)과 상기 데이터 패드(25)는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등의 게이트 절연막(13)에 의해 절연되고, 상기 데이터 패드(25)와 상기 투명전극(27)은 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin) 등의 유기절연물질 또는 SiNx, SiOx 등의 무기절연물질인 보호막(16)에 의 해 절연된다.

여기서, 상기 데이터 패드(25) 상부에는 상기 투명전극(27)이 더 구비되는데, 이는 상기 데이터 패드(25)가 공기에 노출될 경우 쉽게 산화되기 때문에 신뢰성이 우수한 투명전극(27)을 더 형성하는 것이다.

한편, 상기 컬러필터 기판에는 상기 단위 픽셀의 외곽부에서 빛을 차단하는 블랙 매트릭스층(black matrix layer)과, 각 단위 픽셀에서 색상을 구현하기 위해 R,G,B 또는 W의 안료가 혼합된 컬러 레지스트를 이용하여 형성된 컬러필터층과, 상기 박막 어레이 기판의 화소전극과 함께 전계를 형성하는 공통전극이 구비되어 있다.

그리고, 상기 박막 어레이 기판과 컬러필터 기판은 일정한 갭을 갖고 합착되며 그 사이에 액정층이 형성된다.

이와 같은 액정표시소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 절연기판 상에 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하여 각 단위 픽셀을 정의하고, 상기 단위 픽셀 내에 박막트랜지스터 및 화소전극을 각각 형성하여 박막 어레이 기판을 제작한다. 그리고, 제 2 절연기판 상에 컬러필터층 및 공통전극을 형성하여 컬러필터 기판을 제작한다.(S11,S12)

이후, 박막 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 접착제 역할을 하는 실란트(sealant) 개재한 후, 상기 두 기판을 대향하도록 합착시킨다.(S13)

그리고, 상기와 같이 합착된 두 기판에 높은 압력(hot pressure)을 주어 실란트를 경화시킴으로써 두 기판을 완전히 접착시키는 프레스 공정을 행한다.(S14)

다음, 완전히 접착된 상기 두 기판을 필요한 크기로 절단하기 위해서 상기 컬러필터 기판 표면에 일정한 압력과 속도를 가진 스크라이브 휠(scribe wheel)을 이용하여 클랙(crack)을 형성하는 스크라이브 공정을 행한다.(S15)

이어서, 합착된 액정 패널을 반전하여 상기 클랙이 형성된 부위를 따라 박막 어레이 기판 상에서 브레이크 바(break bar)를 이용하여 직접적인 충격을 가함으로써 원하는 액정패널의 크기의 셀로 분리한다.(S16)

이 때, 상기 브레이크 바가 수평으로 장착되어 있지 않으면 국부 장소에 집중적인 힘이 가해져 패드 라인을 절단하게 되는 DPO(Data Pad Open)불량(도 3의 30)이 발생하므로 주의해야 한다.

다음, 상기에서와 같이 절단된 상기 두 기판 사이에 액정을 주입함으로써 필요한 크기의 액정패널을 얻는다.(S17)

이후, 스크라이브/브레이크 공정에서의 액정패널의 절단면 및 모서리를 일정 메쉬(mesh)를 가진 연마 숫돌을 사용하여 그라인딩(grinding)하여 준다. 이것은 이후 액정 모듈의 조립 및 세트 장착을 할 때 액정패널의 절단면의 깨짐을 방지하기 위한 공정이다.

다음, 라인 디펙트 및 포인트 디펙트 등의 불량을 테스트하기 위해 상기 박막 어레이 기판에 대해 MPS 테스트 공정을 수행한다.(S10)

테스트 검사는 액티브 영역의 게이트 배선과 연결된 MPS라인과 데이터 배선과 연결된 MPS라인을 통해 신호전압을 인가하여 기판의 불량 유무를 판정하는 형식으로 이루어진다.

이로써 소정의 액정표시소자를 완성한다.(S18)

상기와 같은 종래의 액정표시소자는 전술한 바와 같이, 스크라이브 공정 및 브레이크 공정에서 데이터 패드 라인이 절단되는 DPO 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

도 5는 데이터 패드(25)에서의 DPO 불량(30)을 나타낸 이미지도이며, 도 6은 DPO 불량(30)을 나타낸 SEM(scanning electronic microscope) 이미지도이다.

이와같이, DPO 불량이 발생하게 되면, NG(no good) 처리가 되므로 액정패널의 수율 저하가 초래된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 인접하는 데이터 패드에 오버랩되어 어느 하나의 단선된 데이터 패드를 연결하는 리페어 패턴을 더 구비하여 DPO 불량시 리페어 가능한 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 단위 화소가 정의되어, 상기 단위 화소 내에 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 액티브 영역과, 상기 데이터 배선에서 연장되어 상기 액티브 영역의 외곽부에 형성된 복수개의 데이터 패드와, 상기 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 서로 인접하는 데이터 패드에 오버랩되어 어느 하나의 단선된 데이터 패드를 연결하는 리페어 패턴과, 상기 데이터 패드 상부에서 상부 데이터 패드와 콘택되는 투명전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 기판 상에 게이트 배선 및 리페어 패턴을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선에 수직 교차하는 데이터 배선 및 상기 리페어 패턴의 끝단에 동시에 오버랩되고 서로 인접하는 데이터 패드를 형성하는 단계와, 상기 데이터 배선을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 데이터 패드 상부에 상기 보호막을 관통하여 상기 데이터 패드에 콘택되는 투명전극을 형성하는 단계와, 상기 기판에 대향하도록 대향기판을 합착하고, 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 데이터 패드 사이에 리페어 패턴을 더 구비하여 상기 데이터 패드 오픈 불량시 상기 리페어 패턴을 통해 오픈된 부위를 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 리페어 패턴은 H자형으로 그 끝단이 상기 데이터 패드에 오버랩되도록 형성하여, 데이터 오픈 불량시 레이저를 조사하여 상기 리페어 패턴과 데이터 패드를 콘택시킴으로써 데이터 패드에 흐르는 신호가 리페어 패턴을 거쳐 흐를 수 있도록 하는 것이다.

또한, 데이터 패드에 오버랩되는 리페어 패턴에 의해 상기 데이터 패드가 단차를 가지게 되므로 층간 계면의 접착력이 증가하여 DPO 발생률을 낮출 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 의한 데이터 패드부의 확대 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'선상을 따라 나타낸 단면도이다.

그리고, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 의한 액정표시소자의 공정 평면도이고, 도 10은 도 9의 Ⅲ-Ⅲ'선상을 따라 나타낸 단면도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 데이터 패드부의 확대 평면도이다.

또한, 도 12는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 데이터 패드부의 확대 평면도이고, 도 13은 도 12의 Ⅳ-Ⅳ''선상을 따라 나타낸 단면도이다.

액정표시소자는 전술한 바와 같이, 색상구현을 위한 컬러필터층이 형성된 컬러필터 기판과, 액정분자의 배열 방향을 변환시킬 수 있는 스위칭 소자가 형성된 액티브 영역과 외부 구동회로와 접속되는 패드부 영역으로 구분되는 박막 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.

구체적으로, 상기 박막 어레이 기판의 액티브 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선을 교차 형성하여 단위 화소를 정의하고, 각 단위 화소에 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 소스/드레인 전극의 적층막인 박막트랜지스터를 형성한 뒤, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속하는 화소전극을 형성한다.

이 때, 박막 어레이 기판의 패드부 영역에는 상기 게이트 배선에서 연장 형성된 게이트 패드와, 상기 데이터 배선에서 연장 형성된 데이터 패드가 형성되어 각각 외부 구동회로와 전기적 신호를 인터페이싱한다.

이하에서는, DPO 불량이 문제가 되는 데이터 패드부 영역에 대해 상세히 살펴본다.

데이터 패드부 영역은, 도 7에 도시된 바와 같이, 액티브 영역의 데이터 배 선에서 연장 형성되어 상기 데이터 배선에 외부 신호를 전달하는 복수개의 데이터 패드(125)와, 상기 데이터 패드(125)의 소정 부위에 오버랩되어 DPO 불량시 데이터 패드(125)의 오픈 부위를 연결하는 리페어(repair) 패턴(122)과, 노출에 의한 상기 데이터 패드의 산화를 방지하기 위해 상기 데이터 패드(125) 상부에 형성되어 콘택홀(120)을 통해 상기 데이터 패드(125)와 콘택되는 투명전극(127)으로 구성된다.

이 때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 리페어 패턴(122)과 데이터 패드(125) 사이에는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기절연물질인 게이트 절연막(113)에 의해 분리되고, 상기 데이터 패드(125)와 상기 투명전극(127)은 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin) 등의 유기절연물질 또는 SiNx, SiOx 등의 무기절연물질인 보호막(116)에 의해 분리된다. 따라서, 상기 콘택홀(120)은 상기 보호막(116)을 제거하여 형성된 것이다.

여기서, 상기 리페어 패턴(122)은 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 서로 인접하는 데이터 패드에 오버랩되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, H자형으로 형성된다. 이경우, 2개의 끝단은 일측에 구비된 데이터 패드에 오버랩되고 나머지 2개의 끝단은 다른 일측에 구비된 데이터 패드에 오버랩되도록 한다. 후공정에서 데이터 패드가 오픈될 경우, 자동 프로브장치를 통해 오픈된 좌표를 검출하여 불량 좌표를 찾은 다음, 상기 리페어 패턴(122) 및 데이터 패드(125)가 오버랩되는 부분에서 레이저 리페어(Laser Repair)를 하여 상기 두 패턴을 콘택시킨다. 이때, 단선된 데이터 패드의 좌측에 배치되는 리페어 패턴과 데이터 패드가 서로 용접되거나, 도 11에 도시된 바와 같이, 단선된 데이터 패드의 우측에 배치되는 리페어 패턴과 데이터 패드가 서로 용접되거나 또는, 도 12에 도시된 바와 같이, 단선된 데이터 패드의 좌우측에 배치되는 리페어 패턴과 데이터 패드가 모두 용접되는 구조도 가능하다.

즉, 리페어 패턴(122) 및 데이터 패드(125)를 레이저로 용접(welding)하여 연결(short)시키는 것이다. 레이저 빔 기구를 사용하여 조사하면 리페어 패턴(122) 및 데이터 패드(125) 사이의 게이트 절연막(113)은 낮은 온도에서 연소되어 버리므로 두 패턴을 용접할 수 있는 것이다. 이 때, 레이저 조사는 기판 상부에서 하거나 또는 배면에서 하여도 무방하다.

한편, 상기 리페어 패턴(122)은 액티브 영역의 게이트 배선과 동일층에 형성되는 것으로, 상기 데이터 패드(125) 하부층에 형성된다. 따라서, 상기 데이터 패드(125)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 리페어 패턴(122)과 오버랩되는 부위에서 단차를 가지게 되고, 단차에 의해 하층과의 접착면적이 커지고 접착력이 커져 상기 데이트 패드(125)가 하층 표면으로부터 뜯어지는 DPO 불량을 줄일 수 있게 된다.

상기 박막 어레이 기판의 제조방법을 통해 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도 9a에서와 같이, 박막 어레이 기판 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 포토식각기술로 패터닝하여 액티브 영역에 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하고, 게이트 패드부 영역에는 게이트 패드를 형성하며, 데이터 패드부 영역에는 리페어 패턴(122)을 형성한다.

상기 리페어 패턴(122)은 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 인접하는 데이터 패드에 오버랩되어 어느 하나의 단선된 데이터 패드를 연결하는 구조로 형성하는데, 도 9a에 도시된 바와 같이, H자형으로 형성한다.

다음, 상기 리페어 패턴(122)을 포함한 전면에 절연 내압 특성이 좋은 무기물인 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 플라즈마 강화형 화학 증기 증착 방법으로 증착하여 2000Å 두께의 게이트 절연막(도8의 113)을 형성한다.

이후, 상기 액티브 영역의 게이트 전극 상부의 게이트 절연막(113) 상에 비 정질 실리콘(Amorphous Silicon;a-Si:H)을 증착하고 패터닝하여 반도체층(도시하지 않음)을 형성한다.

계속하여, 도 9b에서와 같이, 기판 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 포토식각기술로 패터닝하여 액티브 영역에 데이터 배선 및 소스/드레인 전극을 형성하고, 데이터 패드부 영역에 데이터 패드(125)를 형성한다.

이 때, 상기 데이터 패드(125)는 상기 데이터 패드의 좌우측에 각각 배치되는 리페어 패턴(122)의 끝단에 오버랩되도록 형성되어 레이저 조사에 의해 상기 데이터 패드와 리페어 패턴이 용접될 수 있도록 형성한다.

다음, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 패드(125)를 포함한 전면에 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등의 무기절연물질을 증착하거나 또는 BCB, 아크릴계 물질과 같은 유기 절연물질을 도포하여 보호막(도 10의 116)을 형성한 뒤, 포토식각기술을 이용한 상기 보호막 식각으로, 후공정에서 구동회로의 인터페이싱될 부분의 상기 데이터 패드(125)에 콘택홀(120)을 형성한다.

이후, 상기 보호막 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전 물질을 증착하고 패터닝하여, 액티브 영역에 상기 드레인 전극에 접속되는 화소전극을 형성하고 패드부 영역에 상기 게이트 패드 및 데이터 패드(125)와 각각 접속하는 투명전극(127)을 형성한다.

상기 데이터 패드(125)는 상기 콘택홀(120)을 통해 상기 투명전극(127)과 콘 택된다.

이 때, 상기 투명전극(127)을 도 9c에 도시한 바와 같이, 연속적인 일체형으로 형성하지 않고 부분적으로 형성하는 이유는, 내측의 투명전극에 이물이 묻었을 때 상기 콘택홀(120)을 통해 소자 내부로 침투하는 것을 방지하기 위함이다.

다음, 상기와 같은 패턴이 형성된 박막 어레이 기판에 컬러필터 기판을 대향합착한다. 즉, 상기 박막 어레이 기판에 접착제 역할을 하는 엑포시 수지의 씨일제를 액정주입구를 제외한 나머지 영역에 형성하고, 상기 컬러필터 기판 내측면에 스페이서를 골고루 형성한 뒤, 상기 박막 어레이 기판과 컬러필터 기판을 대향 합착시킨다.

이후, 상기에서와 같이 합착된 두 기판에 높은 압력을 가하여 기판 사이의 간격을 일정하게 유지시키면서 상기 씨일제를 경화시켜 두 기판을 완전히 접착시킨다.

이 때, 상기 컬러필터 기판은 블랙 매트릭스를 형성한 뒤, 상기 블랙 매트릭스 사이에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층을 형성하고 상기 컬러필터층을 포함한 전면에 투명한 도전물질층인 공통전극을 형성하여 완성한다.

다음, 합착된 두 기판에는 스크라이브(Scribe) 공정과 브레이크(Break) 공정을 수행하여 원하는 제품크기로 절단한다.

즉, 완전히 접착된 상기 두 기판을 필요한 크기로 절단하기 위해서 상기 컬러필터 기판 표면에 일정한 압력과 속도를 가진 스크라이브 휠(scribe wheel)을 이용하여 클랙(crack)을 형성하는 스크라이브 공정을 행한다. 이 때, 상기 스크라이 브 휠은 투명 유리기판보다 경도가 높은 재질로 한다.

이어서, 상기 액정 패널을 반전하여 상기 클랙이 형성된 부위를 따라 박막 어레이 기판 상에서 브레이크 바(break bar)를 이용하여 직접적인 충격을 가함으로써 원하는 액정패널의 크기의 셀로 분리한다.

상기에서와 같이 절단된 상기 두 기판 사이에 상기 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 봉입함으로써 필요한 크기의 액정패널을 얻는다.

즉, 접착된 액정 셀을 진공조 내부로 인입하여 액정주입구를 액정쟁반에 담그고 셀 내부를 진공 탈기한 후 불활성 가스를 공급하면서 진공조를 대기압 분위기로 만든다. 이 때, 액정셀 내부와 진공조의 대기압 차이에 의해 기판 사이에 액정이 주입된다. 상기 불활성 가스로는 질소(N₂) 가스를 많이 사용하며 가스 공급 속도에 의해 액정주입 속도가 결정된다.

최근에는, 액정표시소자가 대형화됨에 따라 상기의 액정주입 방식에 의하지 않고, 기판 대향합착전 기판 내측면에 액정을 적하하고 골고루 퍼지게 함으로써 액정층을 형성하는 액정적하 방식에 의하기도 한다.

계속하여, 스크라이브/브레이크 공정에서의 액정패널의 절단면 및 모서리를 일정 메쉬(mesh)를 가진 연마 숫돌을 사용하여 그라인딩(grinding) 해준다. 이것은 이후 액정 모듈의 조립 및 세트 장착을 할 때 액정패널의 절단면의 깨짐을 방지하기 위한 공정이다.

이후, 라인 디펙트(line defect) 및 포인트 디펙트(point defect)등의 불량 을 테스트하기 위해 자동 프로브장치를 통해 불량 좌표를 검출한다. 상기 불량 좌표 검출 방법은 한 라인씩 게이트배선과 데이터배선의 교차점에 니들을 고정하고 외부 신호를 통해 전압을 인가한 다음 신호를 구동하지 못하는 좌표를 검출하는 방법을 사용한다.

이 때, 상기 데이터 패드에 DPO 불량(130)이 발생하게 되면, 해당 부위에서 불량 좌표가 검출되는데, 불량 좌표를 찾은 다음에는, 도 9d 및 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 기구(200)를 이용하여 데이터 패드(125)와 리페어 패턴(122)을 레이저 웰딩(140)하여 리페어하는 것이다. 즉, 단선된 데이터 패드의 좌측에 배치되는 리페어 패턴과 데이터 패드를 서로 용접시키거나 또는 단선된 데이터 패드의 우측에 배치되는 리페어 패턴과 데이터 패드를 서로 용접시켜 리페어한다. 레이저 웰딩하면, 데이터 패드를 흐르는 신호가 리페어 패턴(122)을 통해 단락된 데이터 패드에 전달된다. 도 9d의 점선 표시가 신호의 흐름을 나타낸 것이다.

여기서, 레이저 웰딩이란 다음과 같다. 레이저는 고에너지의 인공 광선으로 금속에 조사하면 열에너지로 변해 금속을 녹이거나, 강하면 금속을 연소시킬 수 있다. 용접은 레이저 파워가 약하고, 토출 슬릿 크기가 작을 경우이고, 연소는 레이저 파워가 강하고, 토출 슬릿 크기가 클 경우이다. 레이저 세기 및 범위를 잘 선택하여 데이터 패드와 리페어 패턴을 용접한다. 용접이 끝난 다음에는, 자동 프로브 장치를 사용하여 상기 점결함의 수리 성공 여부를 확인한다.

DPO 불량은 하나의 데이터 패드 라인이 끊어지는 형태로 발생하기도 하지만, 도 11에 도시된 바와 같이, 2라인 이상이 오픈되는 경우도 있다. 이 경우, 하나의 데이터 패드(125) 라인에 대해 하나의 리페어 패턴(122)이 쇼트되도록 레이저 웰딩(140)한다. 하나의 리페어 패턴(122)에 대해 좌우측의 데이터 패드를 모두 웰 딩시키면 리페어 패턴에 의해 좌우측의 데이퍼 패드가 서로 쇼트되기 때문이다.

이와 같이, 2라인 이상의 DPO 불량(130)도 양품화시킬 수 있다. 따라서, 데이터 패드가 오픈되어도 리페어 패턴(122)에 의해 오픈된 부분이 연결되므로 도 11의 점선으로 나타낸 바와 같이, 신호가 흐를 수 있게 되는 것이다.

이 때, 상기 리페어 패턴은 H자형으로 형성하는데, 리페어 패턴이 ㄷ자형인 경우에는, 리페어 파워(repair power) 및 타점 미스(miss)에 의해서 리페어 불량이 발생할 수 있는 단점이 있으므로 H자형으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.

따라서, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 리페어 패턴(122)을 H자형으로 형성하게 되면, 리페어 불량(140a)이 발생하였을 경우 인접한 다른 리페어 패턴에 의해 재(再) 리페어(140b)하여 양품화할 수 있기 때문에 리페어 성공율을 높일 수 있다.

즉, 재 리페어에 의해 콘택된 데이터 패드(125) 및 리페어 패턴(122)에 의해 신호가 흐르게 되므로 DPO 불량을 제거할 수 있다.

이와같이, DPO 불량을 제거한 데이터 패드는 구동신호를 공급하는 구동회로와 접속하는데, 상기 구동회로에서 공급하는 데이터 입력신호를 자체의 제어신호에 따라 분리하여 각 화소에 전달한다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 데이터 패드 사이에 리페어 패턴을 더 구비하여 상기 데이터 패드 오픈 불량시 상기 리페어 패턴을 통해 오픈된 부위를 연결하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 리페어 패턴은 H자형으로 그 끝단이 상기 데이터 패드에 오버랩되도록 형성하여, 데이터 오픈 불량시 레이저를 조사하여 상기 리페어 패턴과 데이터 패드를 콘택시킴으로써 데이터 패드에 흐르는 신호가 리페어 패턴을 거쳐 흐를 수 있도록 한다.

결국, DPO 불량을 리페어하여 양품화함으로써 액정패널의 공정수율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 데이터 패드에 오버랩되도록 형성된 리페어 패턴에 의해 상기 데이터 패드가 단차를 가지게 되므로 층간 계면의 접착력이 증가하여 DPO 발생률을 낮출 수 있다.
셋째, 상기 리페어 패턴을 H자형과 같은 구조로 형성한 경우, 단선된 데이터 패드의 양측에 각각 구비된 리페어 패턴에 의해 2회 리페어할 수 있으므로, ㄷ자형으로 설계한 경우보다 리페어 파워 및 타점 미스에 의한 리페어 불량을 방지할 수 있다.

Claims (10)

1. 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 단위 화소가 정의되어, 상기 단위 화소 내에 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 액티브 영역;

   상기 데이터 배선에서 연장되어 상기 액티브 영역의 외곽부에 형성된 복수개의 데이터 패드;

   상기 데이터 패드 사이에 형성되고 그 끝단이 임의의 데이터 패드에 오버랩됨과 동시에 서로 인접하는 데이터 패드에 오버랩되어 어느 하나의 단선된 데이터 패드를 연결하는 리페어 패턴;

   상기 데이터 패드 상부에서 상부 데이터 패드와 콘택되는 투명전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리페어 패턴과 상기 데이터 패드 사이에는 게이트 절연막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 패드와 투명전극은 그 사이의 보호막을 통과하여 콘택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 리페어 패턴은 상기 게이트 배선과 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 리페어 패턴은 H자형인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 기판 상에 게이트 배선 및 리페어 패턴을 형성하는 단계;

   상기 게이트 배선을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트 배선에 수직교차하는 데이터 배선 및 상기 리페어 패턴의 끝단에 동시에 오버랩되고 서로 인접하는 데이터 패드를 형성하는 단계;

   상기 데이터 배선을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계;

   상기 데이터 패드 상부에 상기 보호막을 관통하여 상기 데이터 패드에 콘택되는 투명전극을 형성하는 단계;

   상기 기판에 대향하도록 대향기판을 합착하고, 상기 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 패드 단선의 경우,

   상기 단선된 데이터 패드의 좌측에 배치되는 리페어 패턴과 단선된 데이터 패드를 레이저 웰딩하거나 또는 상기 단선된 데이터 패드의 우측에 배치되는 리페어 패턴과 단선된 데이터 패드를 레이저 웰딩하여 상기 리페어 패턴과 데이터 패드를 용접시킴을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 리페어 패턴은 H자형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와,

   상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 투명전극과 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.

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