KR102026928B1 - 액정표시장치의 어레이 테스트 패드 설계 및 제조방법 - Google Patents

액정표시장치의 어레이 테스트 패드 설계 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 위치하는 다수의 액정셀과; 상기 다수의 액정셀 각각의 상부에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하며 형성되는 다수의 화소와; 상기 다수의 액정셀 중 하나와 이에 인접한 액정셀 사이에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 회로 신호를 입력하는 다수의 어레이 테스트 패드를 포함하고, 상기 다수의 어레이 테스트 패드는 상기 화소의 크기와 동일한 크기의 보호층 홀을 다수개 가지는 보호층을 포함하며, 상기 다수의 보호층 홀이 배열된 형태와 상기 다수의 화소가 배열된 형태가 동일하게 형성된 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치의 어레이 테스트 패드 설계 및 제조방법{Array Test Pad Design Of Liquid Crystal Display And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 박막트랜지스터 공정에서 패널 내부 회로가 정상적으로 구동하는지 확인하기 위해 내부회로에 신호를 입력하기 위한 어레이 테스트 패드의 설계 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 상, 하부의 투명 절연 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표시하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 기판을 각각 제조한 후 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판을 하나로 합치고, 액정을 주입하는 셀 공정과 액정 패널에 백라이트 등을 장착하고 구동회로를 장착하여 액정 표시 모듈을 제조하는 모듈 공정 등을 통해 제조된다.
이때, 셀 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀 갭 형성 공정 및 편광 필름 부착 공정 등으로 구분된다.
이 중에서 배향막 형성 공정은 일반적으로 기판 상에 폴리이미드(Polyimide)계 고분자 화합물을 도포하여 균일한 막을 형성한 후, 러빙 공정을 수행한다. 이때, 러빙 공정은 기계적인 러빙 장치를 이용하여 일정한 방향으로 문질러 주는 것을 의미한다.
이와 같이 러빙을 하면 기판상의 액정 분자들은 러빙 방향으로 정렬된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 대해 자세히 설명한다.
도 1은 종래의 러빙 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 러빙 장치는 스테이지(미도시) 상부에 모기판(20)이 안착되고, 모기판(20) 상부에는 다수의 액정셀(23)이 분포되어있고, 다수의 액정셀(23) 상부에는 액정 분자의 배향을 위한 배향막(미도시)이 형성되고, 배향막에 방향성을 주기 위해 롤러(21)가 모기판(20) 상부에 로딩된다.
이때 각각의 액정셀(23)과 액정셀(23)의 사이 더미(Dummy)영역에는 패널(Panel)이 정상 구동되는지 테스트하기 위해 각각의 액정셀(23) 내부 화소에 회로 신호를 입력하기 위한 다수의 어레이 테스트 패드(22)가 위치한다.
이러한 롤러(21)는 제1 방향으로 이동하도록 로딩되며, 제1 방향의 수직된 방향인 제2 방향으로 이동하도록 로딩될 수 있다. 그리고 롤러(21)의 외측은 러빙 포(미도시)로 감싸져 있다.
이때, 롤러(21)가 모기판(20) 위에서 고속 회전하면서 모기판(20) 상부의 배향막을 제 1 방향으로 러빙하고, 러빙 방향에 따라 모기판(20) 상부에 놓이게 되는 액정 분자(미도시)가 일정한 방향성을 가진다.
이때, 제1 방향의 러빙을 실시할 경우, 액정셀(23)과 액정셀(23) 사이에 위치한 어레이 테스트 패드(22)로 인해 롤러(21)의 러빙포에 데미지가 발생한다. 이때 어레이 테스트 패드(22)는 도시 하지 않았지만 가로 방향으로도 형성가능하며, 가로 방향으로 형성하면 제 2방향의 러빙을 실시할 경우에 위와 같은 문제가 발생한다.
따라서, 러빙포가 불균일 하게 변형되어 러빙포의 결 틀어짐 현상이 발생하게 되고, 어레이 테스트 패드(22)와 동일한 라인의 액정셀(23)의 화상 구동 영역(Active Area)에 얼룩이나 번짐 등의 현상이 발생한다.
이하 도 2를 참조하여 어레이 테스트 패드를 자세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, A 영역은 모기판(도 1의 20) 상부에 위치하는 다수의 액정셀(23)과, 액정셀(23)과 액정셀(23) 사이에 위치하는 어레이 테스트 패드(22)를 포함한다.
이때, 다수의 액정셀(23)은 제1 방향의 다수의 게이트 배선(미도시)과 제1 방향에 수직 방향인 제2 방향의 다수의 데이터 배선(미도시)이 교차하는 곳에 형성되는 다수의 화소(24)를 포함한다.
이와 같은 어레이 테스트 패드(22)는 액정표시장치의 최종 검사를 실시하기 위해 필요하다.
그런데, 어레이 테스트 패드(22)는 도 2에 도시된 바처럼 화소(24)에 비교하여 크기가 크게 형성되고 이로 인해 어레이 테스트 패드(22)가 롤러(도 1의 21)의 러빙포에 데미지를 입히면 어레이 테스트 패드(22)와 동일 라인의 화소(24)가 모두 손상을 입어 얼룩이나 번짐등의 현상이 나타난다. 이것은 액정표시장치에 있어서 치명적인 단점이다.
도 3은 종래의 어레이 테스트 패드의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 어레이 테스트 패드(22)는 모기판(20) 상부에 위치하여 다수의 액정셀 중 하나에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극(10)과, 어레이 테스트 패드 전극(10) 상부에 위치하며, 상기 어레이 테스트 패드 전극(10)에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자(25)로 구성된다.
또한, 어레이 테스트 패드 전극(10)의 상부에 위치하여 어레이 테스트 패드 전극(10)을 보호하는 절연층(11)과, 절연층 상부에 위치하는 보호층(15)과, 어레이 테스트 패드 전극(10)을 노출하는 보호층 홀(16)과, 어레이 테스트 패드 단자(25) 상부에 균일한 분자배열상태를 얻기 위한 배향막(17)이 위치하고, 어레이 테스트 패드 단자(25)는 보호층(15) 상부에 위치하며 보호층홀(16)을 통해 어레이 테스트 패드 전극(10)과 접촉하여 신호를 전달한다.
이때, 어레이 테스트 패드 전극(10)을 노출하기 위해 형성되는 보호층 홀(16) 상부를 고속으로 회전하는 롤러(도 2의 21)의 러빙포가 지나가는데, 보호층 홀(16)은 화소(24)보다 큰 면적을 가지고 있어 보호층 홀(16)을 지나면서 러빙포의 변형이 나타나기 쉽다.
위와같이 러빙 공정 중 보호층 홀(16)이 위치한 어레이 테스트 패드(22)를 지나면서 러빙포의 변형이 나타나, 러빙포의 결이 틀어져 어레이 테스트 패드(22)가 위치한 라인의 화소의 배향이 달라진다.
이로 인해 액정표시장치에서 얼룩과 번짐 등의 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명에서는 위와 같이 어레이 테스트 패드에 의한 러빙포 불량을 방지하여 얼룩과 번짐 등을 막을 수 있는 어레이 테스트 패드 설계 및 그 제조 방법을 제공한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 위치하는 다수의 액정셀과; 상기 다수의 액정셀 각각의 상부에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하며 형성되는 다수의 화소와; 상기 다수의 액정셀 중 하나와 이에 인접한 액정셀 사이에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 회로 신호를 입력하는 다수의 어레이 테스트 패드를 포함하고, 상기 다수의 어레이 테스트 패드는 상기 화소의 크기와 동일한 크기의 보호층 홀을 다수개 가지는 보호층을 포함하며, 상기 다수의 보호층 홀이 배열된 형태와 상기 다수의 화소가 배열된 형태가 동일하게 형성된 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 어레이 테스트 패드는, 상기 기판 상부에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극과; 상기 보호층 상부에 위치하며, 상기 보호층 홀을 통해 상기 어레이 테스트 패드 전극에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자를 포함한다.
또한, 상기 어레이 테스트 패드 전극과 보호층 사이에 형성된 절연층을 포함한다.
그리고, 상기 어레이 테스트 패드는 상기 다수의 액정셀의 크기에 따라 개수가 달라지고, 상기 어레이 테스트 패드 각각은 각기 다른 신호가 입력되는 것을 포함한다.
그리고, 상기 어레이 테스트 패드 전극은 상기 화소의 게이트 전극과 동일한 물질로 이루어지는 것을 포함한다.
그리고, 상기 어레이 테스트 패드 단자는 상기 화소의 화소전극과 동일한 물질로 이루어지는 것을 포함한다.
또한 본 발명은 기판 상부에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하며 형성되는 다수의 화소를 형성하는 단계를 포함하는 다수의 액정셀을 형성하는 단계와; 상기 다수의 액정셀 중 하나와 이에 인접한 액정셀 사이에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 회로 신호를 입력하는 다수의 어레이 테스트 패드를 형성하는 단계와; 상기 다수의 어레이 테스트 패드에, 상기 화소의 크기와 동일한 크기의 보호층 홀을 다수개 가지는 보호층을 형성하며, 상기 다수의 보호층 홀이 배열된 형태를 상기 다수의 화소가 배열된 형태와 동일하게 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 다수의 어레이 테스트 패드를 형성하는 단계는, 상기 기판 상부에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극을 형성하는 단계와; 상기 어레이 테스트 패드 전극 상부에 위치하며, 상기 보호층 홀을 통해 상기 어레이 테스트 패드 전극에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 어레이 테스트 패드 전극을 형성하는 단계는 상기 다수의 화소를 형성하는 단계에서 게이트 전극을 형성하는 단계와 동일 단계에서 형성된다.
그리고, 상기 어레이 테스트 패드 단자를 형성하는 단계는 상기 다수의 화소를 형성하는 단계에서 화소전극을 형성하는 단계와 동일 단계에서 형성된다.
본 발명은 어레이 테스트 패드의 보호층에, 화소와 대응되는 크기의 보호층 홀을 다수개 형성하여 러빙 공정 중 러빙포가 어레이 테스트 패드를 지날 때 반응을 최소화함으로써 러빙포 틀어짐을 방지하고 액정의 배향을 원활하게 하므로 액정표시장치의 얼룩과 번짐등의 현상을 보완할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 러빙 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 어레이 테스트 패드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 러빙 공정의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 테스트 패드를 상세히 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 테스트 패드의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 어레이 테스트 패드에 대해 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 적용한 러빙 공정의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 러빙 공정은 다수의 액정셀(230)을 포함하는 모기판(200)의 상부에 배향막(미도시)을 형성하고, 초기 액정이 일정한 방향을 가지며 배열되도록 배향막 표면을 롤러(210)로 제1 방향으로 러빙한다. 여기서 제1 방향의 수직된 방향인 제2 방향 및 제 1 방향에 대하여 사선 방향인 제3 방향으로 러빙할 수도 있다. 이때, 롤러(21)의 외측에는 러빙 포(미도시)가 감싸져 있다.
이때, 도 4에 도시된 바처럼 제1 방향의 러빙을 참조하면, 제1 방향을 따라 인접한 액정셀(230)과 액정셀(230)의 사이 더미(Dummy)영역에는 패널(Panel)이 정상 구동되는지 테스트하기 위해 각각의 액정셀(230) 내부 화소(240)에 회로 신호를 입력하기 위한 다수의 어레이 테스트 패드(220)가 형성되고, 다수의 어레이 테스트 패드(220)에 대응하여 다수의 보호층 홀(160)이 형성된다. 보호층 홀(160)은 화소(240)에 대응하는 크기를 가진다.
이와 같이 보호층 홀을 다수의 화소와 대응되게 형성하면, 어레이 테스트 패드(220)가 형성된 동일라인(C)에서 보이는 것과 같이 고속의 회전을 하는 롤러(210)의 러빙포가 액정의 배향을 위해 구동되어 어레이 테스트 패드(220)를 지나가도 보호층 홀 크기가 액정셀(230)의 화소(240) 크기와 동일하기 때문에 러빙포에 결 틀어짐 현상 같은 변형이 발생하지 않는다.
어레이 테스트 패드(220)는 액정셀(230)의 크기에 따라 개수가 달라진다. 예를들어, 액정셀(230)의 크기가 20인치 액정표시장치에 대응할 경우, 하나의 액정셀마다 42개의 어레이 테스트 패드(220)를 가질 수 있고, 그 중의 일부를 사용하여 액정셀(230)에 회로 신호를 입력할 수 있다.
그리고, 각각의 어레이 테스트 패드(220)는 각자 다른 신호를 인가 받을 수 있고, 회로 신호를 충분히 인가할 수 있도록 충분한 접촉면적을 가지는 게이트 금속으로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 가로방향의 러빙을 참조하였지만 제2 방향 및 제3 방향 등 다양한 방향으로의 러빙에서도 적용가능하고, 어레이 테스트 패드(220) 또한 도시된 바처럼 제1 방향으로 형성된 경우에만 가능한 것이 아니고 제2 방향에서도 가능하며, 이외에도 다양한 실시예로 활용 가능하다.
도 5는 본 발명의 어레이 테스트 패드를 자세히 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 어레이 테스트 패드의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 어레이 테스트 패드(220)는 모기판(200) 상부에 위치하여 각각의 화소에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극(100)과 어레이 테스트 패드 전극(100) 상부에 위치하며 어레이 테스트 패드 전극(100)에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자(250)로 구성된다.
이때, 어레이 테스트 패드 전극(100) 상부에는 어레이 테스트 패드 전극(100)을 보호하는 절연층(110)과, 절연층(110) 상부에 보호층(150)이 형성되고, 보호층(150)과 절연층(110)에는 어레이 테스트 패드 전극(100)을 노출하는 다수의 보호층 홀(160)이 형성된다. 보호층(150) 위에 어레이 테스트 단자(250)가 형성되어 어레이 테스트 단자(250)는 보호층 홀(150)을 통해 어레이 테스트 패드 전극(100)과 접촉하고, 어레이 테스트 패드 단자(250) 상부에는 균일한 분자배열상태를 얻기 위한 배향막(170)이 위치한다.
이때, 어레이 테스트 패드 전극(100)을 노출하기 위해 보호층 홀(160)은 각 액정셀(도 4의 230)의 다수의 화소(도 4의 240)와 대응하는 크기를 가지도록 형성된다.
이후, 보호층 홀(160) 상부를 고속으로 회전하는 롤러(도 4의 210)의 러빙포가 지나간다.
이와 같이 보호층 홀(160)을 형성하면, 러빙포가 어레이 테스트 패드(220)의 보호층 홀(160)이 형성된 곳을 지나면서 러빙포의 결이 손상되지 않아 액정셀(도 4의 230)을 지날 때와 동일하게 유지된다.
따라서, 어레이 테스트 패드(220)에 대응하는 보호층(160)에 액정셀의 다수의 화소(도 4의 240)에 대응하는 크기의 보호층 홀(160)을 형성하면, 러빙포가 어레이 테스트 패드(220)를 지나면서 변형이나 포 결의 틀어짐 현상이 발생하지 않아, 어레이 테스트 패드(220)가 위치한 라인의 화소(도 3의 C)의 배향이 달라지지 않게 되어 액정표시장치에서 얼룩과 번짐 등의 현상을 보완할 수 있다.
한편, 어레이 테스트 패드 단자(250)는 화소(도 4의 240)의 화소전극(미도시)과 동일한 물질로 형성할 수 있는데, 예를 들어 ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide), GZO(Ga-Doped-ZnO), IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide) 등의 물질을 사용한 투명도전성물질로 이루어질 수 있다.
또한, 어레이 테스트 패드 전극(100)은 화소(도 4의 240)에 형성되는박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일한 물질로 형성할 수 있는데, 예를 들어 금속계열의 물질이 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200 : 기판 210 : 롤러
220 : 어레이 테스트 패드 240 : 화소
C : 어레이 테스트 패드 라인

Claims (10)

  1. 기판과;
    상기 기판 상부에 위치하는 다수의 액정셀과;
    상기 다수의 액정셀 각각에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하며 형성되는 다수의 화소와;
    상기 다수의 액정셀 중 하나와 이에 인접한 액정셀 사이에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 회로 신호를 입력하는 다수의 어레이 테스트 패드를 포함하고,
    상기 다수의 어레이 테스트 패드는 상기 화소의 크기와 동일한 크기의 보호층 홀을 다수개 가지는 보호층을 포함하며, 상기 다수의 보호층 홀이 배열된 형태와 상기 다수의 화소가 배열된 형태가 동일하게 형성된 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드는,
    상기 기판 상부에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극과;
    상기 보호층 상부에 위치하며, 상기 보호층 홀을 통해 상기 어레이 테스트 패드 전극에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자를 포함하는 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드 전극과 상기 보호층 사이에 형성된 절연층을 더 포함하는 액정표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드 전극은 상기 화소의 게이트 전극과 동일한 물질로 이루어지는 액정표시장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드 단자는 상기 화소의 화소전극과 동일한 물질로 이루어지는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드는 상기 다수의 액정셀의 크기에 따라 개수가 달라지고, 상기 어레이 테스트 패드 각각은 각기 다른 신호가 입력되는 것을 포함하는 액정표시장치.
  7. 다수의 액정셀 각각에 다수의 화소를 형성하는 단계와;
    상기 다수의 액정셀 중 하나와 이에 인접한 액정셀 사이에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 회로 신호를 입력하는 다수의 어레이 테스트 패드를 형성하는 단계와;
    상기 다수의 어레이 테스트 패드에, 상기 화소의 크기와 동일한 크기의 보호층 홀을 다수개 가지는 보호층을 형성하며, 상기 다수의 보호층 홀이 배열된 형태를 상기 다수의 화소가 배열된 형태와 동일하게 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 어레이 테스트 패드를 형성하는 단계는,
    기판 상부에 위치하여 상기 다수의 액정셀 중 하나에 신호를 전달하는 어레이 테스트 패드 전극을 형성하는 단계와;
    상기 어레이 테스트 패드 전극 상부에 위치하며, 상기 보호층 홀을 통해 상기 어레이 테스트 패드 전극에 접촉하는 어레이 테스트 패드 단자를 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드 전극을 형성하는 단계는 상기 다수의 화소의 게이트 전극과 동일 공정에서 수행되는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 어레이 테스트 패드 단자를 형성하는 단계는 상기 다수의 화소의 화소전극과 동일 공정에서 수행되는 액정표시장치의 제조 방법.
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