KR20010093696A - 표시장치 및 그 결함수정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확실하고 또 효율적인 결함수정이 가능한 표시장치 및 그 결함수정방법을 제공하는 것이다.

주사배선(2) 및 신호배선(3)의 적어도 한쪽이 제 1 도전층(3a) 및 제 2 도전층(3b)을 갖는 다층배선인 표시장치(10)로서, 다층배선은 제 2 도전층(3b)이 형성되지 않은 저 적층영역(3')을 갖는다.

Description

표시장치 및 그 결함수정방법{DISPLAY DEVICE AND DEFECT REPAIRING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 표시장치 및 그 결함수정방법에 관하며, 특히 액티브 매트릭스형 표시장치 및 그 결함수정방법에 관한 것이다.

현재, 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 널리 이용되고 있다. 특히 스위칭소자로서 박막 트랜지스터(이하 "TFT"로 칭함)를 이용하는 TFT형 액정표시장치가 널리 이용되고 있다.

TFT형 액정표시장치는 매트릭스상으로 배치된 회소전극과, 회소전극에 대향하도록 배치된 대향전극과, 이들 사이에 형성된 액정층에 의하여 회소를 구성한다. 복수의 회소 각각은 주사배선 및 신호배선에 접속된 TFT를 통하여 공급되는 전기신호에 의하여 표시상태가 제어된다.

TFT형 액정표시장치의 TFT가 형성된 기판(이하 "TFT기판"이라 칭함)은, 절연성기판 상에 반도체막이나 절연막 또는 도체막을 퇴적시키는 공정과, 이들 막을 패터닝하는 공정을 반복함으로써 제작된다. 이 때문에 정상적인 TFT 특성을 얻을 수 없는 결함 TFT의 발생, 또는 주사배선이나 신호배선에서의 단락, 단선 등의 발생을 피할 수 없다. 이와 같은 결함을 갖는 TFT기판을 이용하여 제조된 액정표시장치에는, 정상적인 전압이 인가되지 못하고 소정의 표시가 안 되는 불량회소(회소결함)가 존재한다.

특히 NW(normally wite mode)모드의 액정표시장치에 있어서, 주사배선과 신호배선의 교차점에 단락이 발생한 경우, 도 8에 모식적으로 나타낸 바와 같이 액정패널(20)의 단락이 발생한 교차부(22a)를 기점으로, 주사배선 및 신호배선을 따라 십자형으로 휘선(22)이 발생하여 표시상태가 현저하게 저하된다. 종래 이와 같은 표시결함을 수정하기 위하여, 예를 들어 레이저광을 이용하여 단락이 발생한 교차부(22a) 양쪽에서 신호배선을 절단함으로써 단락을 수정하였다.

그러나 레이저광을 이용한 배선 절단방법을, 예를 들어 도 9에 도시하는 바와 같이 제 1 도전층(3a)과 제 2 도전층(3b)을 갖는 다층배선 구조의 신호배선(3)에 적용하면 절단 정밀도에 차이가 크고, 때로는 신호배선(3)을 완전히 절단할 수 없다는 문제가 있음을 본원 발명자는 발견했다.

TFT형 액정표시장치를 예로 종래 표시장치의 결함수정에 있어서의 문제점을 설명했지만, 상술한 문제는 TFT형 액정표시장치에 한정되지 않고, 다층배선 구조를 갖는 배선을 구비하는 표시장치(예를 들어 유기EL 표시장치)에 공통된 문제이다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 확실하고 또 효율적인 결함수정이 가능한 표시장치 및 그 결함수정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 표시장치는, 복수의 회소를 가지며, 상기 복수 회소의 각각은 주사배선 및 상기 주사배선과 교차하는 신호배선에 접속된 스위칭소자를 통하여 공급되는 전기신호에 의하여 표시상태가 제어되는 표시장치로서, 상기 주사배선 및 상기 신호배선의 적어도 한쪽은 제 1 및 제 2 도전층을 갖는 다층배선이고, 상기 다층배선은 제 2 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역을 가지며, 이로써 상기 목적이 달성된다.

다층배선인 상기 적어도 한쪽의 배선은, 상기 주사배선과 상기 신호배선 교차부의 다른 쪽 배선 양쪽에 상기 저 적층영역을 갖는 구성으로 하여도 된다.

상기 제 1 도전층은 상기 제 2 도전층보다 비저항 값이 작은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭은, 상기 제 2 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드 폭보다 넓은 것이 바람직하다.

상기 표시장치는 상기 복수의 회소가 액정층을 갖는 액정표시장치이면 된다.

본 발명 표시장치의 결함수정방법은, 상기 구성을 구비하는 표시장치의 결함을 수정하는 방법으로서, 저 적층영역에 형성된 상기 제 1 도전층에 선택적으로 레이저 광을 조사함으로써 상기 제 1 도전층을 절단하는 공정을 포함하며, 이로써 상기 목적이 달성된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.

제 1 도전층과 제 2 도전층을 갖는 다층배선은 제 2 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역을 갖는다. 따라서 다층배선의 저 적층영역에 레이저광을 조사하면, 제 2 도전층의 영향을 받는 일없이 확실하고 효율적으로 제 1 도전층(다층배선)을절단할 수 있다. 저 적층영역은, 예를 들어 제 2 도전층을 형성하는 공정에서 소정의 패턴을 갖는 마스크를 준비함으로써 형성할 수 있으므로, 저 적층영역을 형성하기 위한 새로운 공정을 증가시킬 필요가 없다.

물론 다층배선은 제 1 도전층과 제 2 도전층에 추가로, 다시 제 3 도전층을 구비하여도 된다. 이 경우 다층배선은 제 3 도전층이 형성되지 않은 영역을 추가로 갖는 것이 바람직하며, 이 영역은 제 2 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다. 적어도 1 개의 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역이 있으면, 그 영역에 레이저광을 조사함으로써 다른 영역보다 확실하고 효율적으로 다층배선을 절단할 수 있다. 또 제 2 도전층은 제 1 도전층 상에 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다. 레이저광에 의하여 절단되기 어려운 도전층을 생략하는 것이 바람직하다. 물론 다층배선이 복수의 도전층에 추가로 반도체층이나 절연층을 가져도 된다.

저 적층영역은 주사배선과 신호배선의 교차부의 다른쪽 배선 양쪽에 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 신호배선이 다층배선인 경우, 교차부 주사배선의 양쪽, 즉 교차부의 주사배선을 포함하는 위치에 저 적층영역이 형성되는 것이 바람직하다.

제 1 도전층이 제 2 도전층보다 비저항 값이 작은 재료로 형성되면 전기저항이 낮은 다층배선이 쉽게 실현되므로, 전기특성이 양호한 표시장치가 얻어진다.

제 1 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭이 제 2 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭보다 넓으면 저 적층영역의 절단을 쉽게실행할 수 있다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

도 1a는 본 발명에 의한 본 실시예의 TFT 액정패널(10)을 모식적으로 나타낸 평면도.

도 1b는 TFT 액정패널(10)의 교차부(5) 구조를 모식적으로 나타낸 평면도(도1a의 참조부호 5 영역의 확대도).

도 2는 단락이 발생한 교차부(6)에 의하여 발생하는 표시결함을 수정하기 위하여 신호배선(3)을 절단하는 장소를 나타낸 평면도.

도 3은 신호배선을 절단하기 위하여 필요한 레이저 파워밴드의 모식도.

도 4는 YAG 레이저의 에너지 특성도.

도 5는 본 발명의 실시예의 결함수정방법에 이용되는 레이저 수정장치(30)를 나타내는 모식도.

도 6은 탄탈층과 n⁺Si층으로 구성되는 2층 배선을 절단하기 위하여 필요한 레이저 파워밴드의 모식도.

도 7a는 본 발명에 의한 실시예의 TFT 액정패널이 갖는 다른 신호배선(33)을 모식적으로 나타낸 상면도.

도 7b는 신호배선(33)을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 8은 주사배선과 신호배선의 교차부에서의 단락에 의하여 발생하는 표시결함의 모식도.

도 9는 종래 TFT 액정패널의 2층 구조 배선을 갖는 신호배선의 모식도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명 실시예의 TFT 액정표시장치 및 그 결함수정방법을 설명하기로 한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.

도 1a는 본 실시예의 TFT 액정패널(10)을 모식적으로 나타낸다. 본 실시예의 액정표시장치는, 액정패널(10)과, 액정패널에 구동신호를 공급하기 위한 구동회로와 필요에 따라 백라이트를 구비한다. 액정패널(10) 이외의 구성요소는 주지의 구성요소를 이용할 수 있으므로 그 설명을 생략한다.

도 1a에 도시하는 바와 같이 액정패널(10)은 TFT(1), TFT(1)의 게이트(1G)에 접속된 주사배선(2), TFT(1)의 소스전극(1S)에 접속된 신호배선(3), 및 TFT(1)의 드레인전극(1D)에 접속된 회소용량(4)을 구비한다. 회소용량(4)은 회소전극과 대향전극 사이에 형성된 액정층(모두 도시 생략)으로 구성되는 액정용량(Clc)과 이에 병렬로 접속된 축적용량(Cs)을 구비한다. 회소(4)의 각각은 주사배선(2) 및 신호배선(3)에 접속된 TFT(1)를 통하여 공급되는 전기신호에 의하여 표시상태가 제어된다. 즉 액정용량(Clc)에 인가되는 전압에 따라 액정층의 배향상태가변화하며, 이에 따라 회소의 휘도가 변화한다. 축적용량(Cs)은 액정용량(Clc)에 인가되는 전압을 유지하기 위하여 형성되며 생략될 수도 있다.

도 1b에, 도 1a 중의 주사배선(2)과 신호배선(3)의 교차부 부근(5)의 확대도를 나타낸다. 도 1b에 도시한 바와 같이 신호배선(3)은 제 1 도전층(3a)과, 제 1 도전층(3a) 상에 형성된 제 2 도전층(3b)을 갖는 다층배선이다. 그리고 본 발명에 의한 신호배선(3)의 제 2 도전층(3b)은, 일부 생략되어 저 적층영역(3')을 구비한다. 즉 신호배선(3)의 저 적층영역(3')은 제 1 도전층(3a)만으로 형성된다. 제 1 도전층(3a)은, 예를 들어 비교적 도전율이 높은 금속(예를 들어 탄탈)으로 형성되며, 제 2 도전층(3b)은, 예를 들어 산화에 의하여 도전율이 저하하지 않는 도전재료(예를 들어 ITO(인디움 석산화물))로 형성된다.

이 액정패널(10)에서, 주사배선(2)과 신호배선(3)이 교차부(6)에서 단락되어 도 8에 도시한 바와 같은 표시결함이 발생한 경우, 본 발명에 의한 액정패널(10)의 신호배선(3)은 저 적층영역(3')을 구비하므로, 도 2에 도시한 바와 같이 이 저 적층영역(3')에 레이저광을 조사함으로써, 확실하며 효율적으로 신호배선(3)을 절단할 수 있다(절단부(7)가 형성됨). 단락이 발생한 교차부(6)를 기점으로 하여 양쪽에 휘선이 발생하므로, 신호배선(3)의 저 적층영역(3')은 교차부(6)의 주사배선(2) 양쪽에 형성된다. 휘선이 한쪽에만 발생하는 경우, 신호배선(3)의 저 적층영역(3')은 한쪽에만 형성하면 된다.

이에 반하여 도 9에 도시한 종래의 액정패널(20)과 같은 2 층 배선의 경우, 신호배선(3)을 절단하기 위해서는 제 1 도전층(3a)과 제 2 도전층(3b) 양쪽을 레이저광으로 절단해야만 한다. 그러나 제 1 도전층(3a)과 제 2 도전층(3b)은 다른 재료로 형성되기 때문에, 각각의 융점, 열용량, 레이저광의 흡수율(반사율) 등의 물성이 서로 다르므로 도 3에 도시한 바와 같이, 각각을 절단하기 위한 최적 레이저파워밴드가 다르다. 따라서 제 1 도전층(3a)과 제 2 도전층(3b)을 동시에 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭(마진)은 양쪽의 최적 레이저 파워밴드 폭이 겹치는 영역에 한정되므로 이용 가능한 레이저 파워밴드의 폭이 좁다. 그 결과 절단 정밀도에 차이가 생기거나, 절단 부족으로 인한 단락이 재발하는 등의 문제가 발생한다.

여기서 최적 레이저 파워밴드라는 것은, 절단 가능한 레이저 파워의 최소값을 하한값으로 하고, 비산(飛散) 발생에 의하여 표시품질이 저하하는 레이저 파워의 최소값을 상한값으로 하여 규정된다. 또 도 4에 도시한 바와 같이 레이저광의 출력 에너지는 일정하지 않으며 어느 범위 내에서 차이가 생긴다. 도 4는 YAG 레이저의 에너지 특성을 나타내는 도면이다. 따라서 조사할 레이저광의 레이저 파워를 원하는 조건으로 하기 위하여 레이저광을 필터에 통과시켜도, 레이저 파워는 마찬가지로 어느 범위 내에서 서로 다르다. 이와 같이 레이저광의 파워에 차가 있으므로, 최적 레이저 파워밴드의 폭은 이 차이를 포함한 여유있는(충분히 넓은) 폭일 필요가 있으며, 최적 레이저 파워밴드의 폭이 각 층의 최적 레이저 파워밴드가 겹치는 영역의 폭으로 한정되는, 종래의 2층 이상 다층배선의 절단은 어려웠다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 신호배선(3)은 저 적층영역(3')을 가지므로, 이 영역에 레이저광을 조사하면, 상술한 문제가 발생하는 일없이, 확실하고 효율적으로 신호배선(3)을 절단할 수 있다. 절단을 위한 레이저광으로서는, 예를 들어 YAG 레이저광(발진파장 1064㎚, 출력 에너지 4mJ/pulse 이상)을 적합하게 이용할 수 있다. 이는 설치면적이 작고 또 원가가 저렴할 뿐만 아니라 보수도 쉽다.

본 실시예의 결함수정방법에서 사용하는 레이저 수정장치(30)를 모식적으로 도 5에 도시한다. 이 장치(30)는 YAG 레이저 유닛(12), 광학 현미경(13), 패널 셋 스테이지(14), 및 광원(15)을 구비한다. 패널 셋 스테이지(14) 위에 설치한 액정패널(10)에, 패널 셋 스테이지(14) 아래에 배치된 광원(15)으로부터의 광을 이용하여 액정패널(10)의 결함부를 광학 현미경(13)으로 확인하면서, 광학 현미경(13)을 통해 YAG 레이저 유닛(12)으로부터 발진된 레이저광을 조사함으로써 배선을 절단한다.

다시 도 2를 참조하면, 절단 정밀도를 안정시키기 위해서, 제 1 도전층(3a)의 저 적층영역의 폭(W3')은 약 5~13㎛의 범위인 것이 바람직하다. 레이저광에 의한 절단 폭(W7)은, 저 적층영역의 폭(W3') 이하이면 된다. 본 실시예에 있어서는 저 적층영역의 폭(W3')을, 예를 들어 8㎛로 한다. 또 레이저광에 의한 절단 폭(W7)은 저 적층영역의 폭(W3')과 같이 8㎛로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 다층배선이 저 적층영역을 가지므로, 그 영역에 레이저광을 조사함으로써, 확실하고 효율적으로 다층배선을 절단할 수 있다. 즉 절단 정밀도가 향상됨과 동시에 레이저 파워 밴드의 폭이 대폭 개선될 수 있으므로, 단락 해소의 성공률 및 신뢰성이 대폭 향상됨과 동시에 절단 효율이 향상된다.

본 발명의 효과는 각각의 층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드가 겹치는 영역의 폭이 좁은 다층배선에서 현저하게 나타난다. 예를 들어 n⁺Si층과 탄탈층이 적층된 종래의 2층 배선의 경우, 도 6에 도시한 바와 같이 탄탈층의 최적 레이저 파워밴드는 약 21μJ~약 56μJ의 범위이고, n⁺Si층의 최적 레이저 파워밴드는 약 49μJ~약 70μJ의 범위이므로, 탄탈층과 n⁺Si층을 동시에 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드는 약 49μJ~약 56μJ의 범위이다. 이 경우 실제로는, 절단 부족 마진을 포함시켜, 조사할 레이저광의 레이저 파워를 56μJ로 설정한다. 그러나 YAG 레이저의 출력을 예를 들어 1.06mJ로 설정하면, 도 4에 도시한 바와 같이 실제 출력에너지는 1.117mJ~0.997mJ 범위 내(+5.38%~-5.94%)로 차이가 나므로, 레이저광을 필터에 통과시켜 조사할 레이저광의 레이저 파워를 56μJ로 설정하여도, 실제 레이저 파워는 52.67μJ~59.01μJ의 범위로 차가 생기고, 그 결과 신뢰성이 떨어지는 수정이 된다.

이에 반해 도 7a 및 b에 도시한 바와 같이 n⁺Si층으로 이루어지는 제 2 도전층(33b)과, 제 2 도전층(33b) 상에 형성된 탄탈층으로 이루어지는 제 1 도전층(33a)을 구비하는, 본 발명에 의한 신호배선(33)은 제 2 도전층(n⁺Si층)(33b)이 생략된 저 적층영역(33')을 구비하므로, 저 적층영역(33')을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드는 탄탈층(제 1 도전층)(33a)을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드이며, 최적 레이저 파워밴드 폭을 레이저광 출력 에너지의 차이나 절단 부족 마진을 포함한 여유 있는(충분히 넓은) 폭으로 할 수 있다. 여기서 도 7b는 도 7a의 7B-7B'선을 따른 단면구조를 나타낸다.

상기한 신호배선(33)은 예를 들어 TFT 반도체층과 동일 공정으로 형성된n⁺Si층 상에 탄탈층을 적층시킴으로써 형성된다. 이와 같은 구성을 채용하면 주사배선과 신호배선의 교차부에 있어서의 단차(주사배선의 두께)에 의한 단선의 발생이 억제된다. 물론 TFT 반도체층과 동일 공정으로 형성된 n⁺Si층/i-Si층 상에 탄탈층을 적층시키고, 신호배선을 탄탈층(상층)/n⁺Si층(중간층)/i-Si층(하층)의 3층 구조로 하여도 단선의 발생이 억제된다. 이 경우에는 n⁺Si층 및 i-Si층이 생략된 저 적층영역을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는 2층 구조의 신호배선에 본 발명을 적용한 예를 나타냈지만, 2층 구조(예를 들어 탄탈(상층)/질화탄탈(하층))의 주사배선에 적용할 수도 있다. 또 저 적층영역(3')에서는 위쪽의 제 2 도전층(3b)을 생략한 구조를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 생략되는 도전층은 다층배선의 어느 곳에 위치시켜도 된다. 물론 레이저광에 의하여 가장 절단되기 어려운 도전층을 생략하는 것이 바람직하다. 그리고 3 층 이상의 다층배선에 있어서도, 적어도 1 층이 생략된 저 적층영역을 형성하면 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또 주사배선(2) 및 신호배선(3)의 양쪽으로부터 각각의 신호가 입력되는 구조(용장구조)를 채용하는 경우에는, 주사배선(2)과 신호배선(3)의 교차부 이외의 장소에서 주사배선(2) 및 신호배선(3)을 절단시켜도 표시결함을 수정할 수 있다.

본 발명에 의하면 확실하고 또 효율적으로 결함 수정이 가능한, 다층배선 구조를 갖는 표시장치 및 그 결함수정방법이 제공된다. 따라서 표시장치의 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 실시예에서 예시한 TFT형 액정표시장치에 한정되지 않고 다층배선 구조를 갖는 표시장치 전반에 적용할 수 있다.

Claims (10)

1. 복수의 회소를 가지며, 상기 복수의 회소 각각은 주사배선 및 상기 주사배선과 교차하는 신호배선에 접속된 스위칭소자를 통하여 공급되는 전기신호에 의하여 표시상태가 제어되는 표시장치에 있어서,

   상기 주사배선 및 상기 신호배선의 적어도 한쪽은 제 1 및 제 2 도전층을 갖는 다층배선이고, 상기 다층배선은 제 2 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역을 갖는 표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   다층배선인 상기 적어도 한쪽의 배선은, 상기 주사배선과 상기 신호배선 교차부의 다른쪽 배선 양쪽에, 상기 저 적층영역을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 도전층은 상기 제 2 도전층보다 비저항 값이 작은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭은, 상기 제 2도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 복수의 회소가 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 복수의 회소를 가지며, 상기 복수의 회소 각각은 주사배선 및 상기 주사배선과 교차하는 신호배선에 접속된 스위칭소자를 통하여 공급되는 전기신호에 의하여 표시상태가 제어되고, 상기 주사배선 및 상기 신호배선의 적어도 한쪽은 제 1 및 제 2 도전층을 갖는 다층배선이며, 상기 다층배선은 제 2 도전층이 형성되지 않은 저 적층영역을 갖는 표시장치의 결함을 수정하는 방법으로서,

   상기 저 적층영역에 형성된 상기 제 1 도전층에 선택적으로 레이저 광을 조사함으로써 상기 제 1 도전층을 절단하는 공정을 포함하는, 표시장치의 결함수정방법.
7. 제 6항에 있어서,

   다층배선인 상기 적어도 한쪽의 배선은, 상기 주사배선과 상기 신호배선 교차부의 다른쪽 배선 양쪽에 상기 저 적층영역을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치의 결함수정방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1 도전층은 상기 제 2 도전층보다 비저항 값이 작은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 결함수정방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드의 폭은, 상기 제 2 도전층을 절단하기 위한 최적 레이저 파워밴드 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 표시장치의 결함수정방법.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 복수의 회소가 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치의 결함수정방법.