KR20020056729A - 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 절연기판상에 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막을 형성하는 단계; 상기 투명전도막을 포함한 투명성 절연기판 전면상에 백화현상이 일어나는 초기시간까지 제1게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 백화현상의 성장방지 공정으로 제2게이트 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제2게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 제3게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며, 종래의 조성이 서로 다른 막을 증착하는 방식에 비하여, 증착속도가 증가하여 생산성을 향상시킬수 있으며, 백화현상을 제거하여 액정 표시장치의 화면품위를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공통전극으로 사용하는 산화인듐(In203)을 포함하는 투명전도막과 실리콘계열 물질로이루어진 절연막 사이에 발생하는 인듐의 환원현상으로 인하여 발생하는 백화현상(Haze)을 제거하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하, LCD라 칭한다)는 경량, 박형, 및 저소비 전력등의 특성을 갖기 때문에 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오 기기등에 사용되고 있다. 특히, 박막트랜지스(Thin Film Transister: 이하, TFT라 칭한다)가 구비된 TFT-LCD는 응답특성이 우수하고 고화소수에 적합하기 때문에 고화질 및 대형표시장치를 실현할 수 있다.
특히, 프린지필드구동 액정표시장치는 카운터 전극과 화소 전극사이에 프린지 필드가 형성되도록 하여 상부 및 하부 양 기판사이에 개재하는 음의 유전율 이방성 특성을 갖는 액정 분자들이 모두 동작되도록 하여 편광판을 통과하여 온 빛이 진행하게끔 하여 고휘도 및 광시야각을 실현하도록 만든 구조이다.
상기 프린지필드구동 액정표시장치는 일반적으로 두 개의 화소전극을 사용하며, 다른 형태의 TFT와는 다르게 산화인듐(In203)계열의 투명전도막을 게이트 절연막인 SiNx 또는 SiON막 보다 우선하여 증착하는 특징을 가진다.
여기서, 산화인듐(In203)계열의 투명전도막은 수소가스와 접하게 되면 인듐(In)이 환원하는 경향이 생긴다. 이를 통상적으로 백화현상(Haze 또는 Whitening이라고도 함)라고 하는데, 이 경우 픽셀(pixel) 부위가 뿌옇게 되어 현저하게 투과도가 떨어지게 된다. 이런 문제를 해결하기 위하여 기존 방식에서는 SiON 또는 SiNx 를 2 단계(step)로 나누어서 투명전도막과 직접 닿는 부분에서는 백화현상의 직접원인이 되는 SiH4가스의 양을 줄이고 그 윗부분에는 정상적인 양으로 최적의 절연막을 증착한다.
그러나, 이러한 2 스텝(step)막의 진행은 게이트 절연막에 최적의 막이 아닌 버퍼(buffer)개념의 막을 적용함으로써 TFT의 특성을 저하시키며, 에칭속도(Etch Rate)가 빠르기 때문에 에칭 프로파일(Etch Profile)에 어려움이 발생하게 된다. 아울러, 게이트 절연막 사이에 불필요한 계면을 발생시켜 전자의 빠른 이동에 장애로 작용할 소지가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 게이트 절연막으로 조성이 동일한 단일의 막을 증착시키고 백화현상을 방지하기 위하여 백화현상이 실질적으로 발생하는 수십 Å 이하의 일정두께까지만 증착을 한 후 후속 증착 전에 플라즈마 처리 등의 공정을 추가하여 백화현상의 연속적인 성장을 중단시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 SiH4가스 양에 따른 SiNx의 증착속도를 나타내는 그래프.
도 3a 및 3b는 백화현상의 초기 및 중기를 나타내는 에이에프엠(AFM; Atomic Force Microscope)사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 유리기판3: 공통전극
5: 제1게이트 절연막7: 제2게이트 절연막
9: 제3게이트 절연막
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 프린지필드구동 액정표시장치는, 절연기판상에 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막을 형성하는 단계; 상기 투명전도막을 포함한 투명성 절연기판 전면상에 백화현상이 일어나는 초기시간까지 제1게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 백화현상의 성장방지 공정으로 제2게이트 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제2게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 제3게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 하부기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 투명성 절연기판(1)상에 공통전극으로 쓰이는 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막(3)을 형성한다. 그 다음, 상기 투명전도막(3)을 포함한 투명성 절연기판(1) 전면상에 실리콘 계열물질, 예를 들어, SiNx을 이용하여 제1게이트 절연막(5)을 20 내지 500Å정도로 형성한다. 이후, 상기 제1게이트 절연막(5)에 쓰인 동일한 SiNx을 이용하여 상기 제1게이트 절연막(5)상에 제2게이트 절연막(7)을 백화현상 방지공정에 의해 형성한다.
이때, 상기 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막(3)은 ITO(Indium Tin Oxide), IXO(In2O3+ ZnO)를 포함하며, 이때의 혼합비는 In2O3을 기준으로 0 내지 100퍼센트이다. 백화현상은 상기 투명전도막(3)상에 수소 플라즈마에 의한 인듐의환원현상을 말하며, 수소 플라즈마를 발생하는 가스는 H2, SiH4, NH3, PH3등 수소를 포함하는 가스이다.
여기서, SiH4가스의 유동속도에 따라 변화하는 SiNx의 증착속도는 도 2에 도시된 바와 같다. 구체적으로는 상기 SiH4가스의 양이 감소됨에 따라 SiNx의 증착속도도 같이 감소하게 된다. 따라서, 상기 SiNx를 필요한 두께만큼 증착을 하기 위해선 시간이 필요하게 된다.
한편, 종래의 백화현상 방지공정은 투명전도막과의 반응에 의한 백화현상 때문에 SiH4가스의 첨가량이 다른 2개층의 절연막을 형성한다. 즉, 제1절연막의 SiH4가스의 양은 필요양보다 적게하여 하부의 투명전도막과의 반응에 의한 백화현상을 방지하고자 함이다. 그러나, 상기한 바와 같이 SiH4가스의 양이 적기 때문에 증착시간이 길다.
그러나, 본 발명에 따르면, 종래처럼 게이트 절연막으로 조성이 다른 이중의 막을 증착하는 대신에, 조성이 동일한 단일의 막을 증착한다. 이러한 경우도 백하현상은 관찰되며 상기 백화현상이 발생한 상태에서 연속적으로 증착을 행하면 인듐의 환원반응은 계속되고 평탄하지 않는 면을 따라 플라즈마 현상이 왜곡된다. 따라서, 백화현상이 발생한 부분에는 증착속도가 증가하게 되고 결국은 부풀어 오르는 것처럼 나타나게 된다.
따라서, 상기와 같은 현상을 방지하기 위하여 본 발명이 제시하는 방법은 백화현상이 실질적으로 발생하는 두께, 예를 들어, 20 내지 500Å만큼을 백화현상의 초기시간(약 0.5 내지 5초)동안 제1게이트 절연막(5)을 증착한다. 이러한 경우, 백화현상 자체는 발생하지만 그 성장이 멈추기 때문에 막이 부풀어 오르는 현상은 생기지 않는다.
즉, 백화현상의 초기는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 백화현상을 일으키는 환원물 자체의 크기는 매우 작기 때문에 광학적인 투과율의 저해현상이나 광학적인 디펙트(Defect)로는 작용하지 않는다. 그러나, 백화현상의 중기는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 약 1,200 Å정도의 높이만큼 SiNx막이 성장한 경우로서 육안으로도 뿌옇게 흐려진 모습을 볼 수 있다.
그 다음, 백화현상 방지공정에 의하여 제2게이트 절연막(7)을 형성한다. 여기서 말하는 백화현상 방지공정은 플라즈마 처리공정, 공정과 공정사이의 휴지공정 또는 상기 양 공정의 혼합공정을 통하여 헤이즈(Haze)의 성장을 방지하는 공정이다.
상기 플라즈마 처리공정에 있어서, 공정압력은 10-2내지 700 파스칼에 해당하는 범위내이며, 공정온도는 섭씨 약 30 내지 400도 범위내 가급적이면 상기 제 1 및 제2게이트 절연막 형성공정에서의 공정온도와 동일 또는 유사한 온도가 바람직하며, 플라즈마 가스는 아르곤, 질소 또는 질화산소를 비롯한 불활성가스 또는 활성가스로서 초기성장한 헤이즈(Haze)의 성장을 방지하거나 제거하는데 효과적으로 이용할 수 있는 모든 가스를 포함한다.
또한, 상기 휴지공정은, 0.1 내지 60초내의 휴지시간동안 상기 게이트 절연막 증착온도 이하, 일반적으로 섭씨 약 350도 이하에서 유지하여 휴지공정시 초기성장한 헤이즈(Haze)의 성장을 방지한다.
그 다음, 상기 제2게이트 절연막(7)상에 제3게이트 절연막(9)을 필요한 두께인 100 내지 5000Å, 바람직하게 3000 내지 3300Å정도로 형성한 후, 공지의 공정을 행하면 소위 백화현상을 방지하는 프린지필드구동 액정표시장치를 완성한다.
한편, 본 발명에 따른 백화현상을 방지하는 기술을 종래의 기술과 비교하면 한 단계의 게이트 절연막 형성과정이 부가되기 때문에 공정시간이 추가되는 단점이 있어 보이나, 이는 제1게이트 절연막의 증착시간을 종래보다 단축시킬 수 있어 전체적으로는 공정시간이 줄어든다.
본 발명에 따른 백화현상 방지공정은 공통전극으로 ITO를 주로 언급하였으나, 상기 백화현상은 산화인듐(In2O3)에서 수소가스에 의해 발생하기 때문에, 산화인듐(In2O3)의 경우는 본 발명의 실시예에 포함되며, SiH4가스 또는 H2가스를 사용하여 증착하는 경우도 본 발명의 실시예에 포함된다.
기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 종래의 조성이 서로 다른 막을 증착하는 방식에 비하여, 증착속도가 증가하여 생산성을 향상시킬수 있으며, 초기 헤이즈(Haze)의 연속적인 성장을 중지시켜 백화현상을 방지하고 광학적 투과도를 저해하지 않아서, 결과적으로 액정 표시장치의 화면품위를 향상시킨다.
Claims (10)
- 절연기판상에 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막을 형성하는 단계;상기 투명전도막을 포함한 투명성 투명전도막이 형성된 투명성 절연기판 전면상에 백화현상의 초기시간까지 제1게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 제1게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 백화현상의 성장방지 공정으로 제2게이트 절연막을 형성하는 단계; 및상기 제2게이트 절연막상에 상기 제1게이트 절연막과 동일한 조성물을 사용하여 제3게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 산화인듐(In2O3)을 포함하는 투명전도막은 ITO(인듐주석산화물) 또는 IXO(인듐아연산화물)을 포함하며, 혼합비는 산화인듐(In2O3)을 기준으로 0 내지 100퍼센트인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 백화현상 방지공정은 플라즈마 처리공정, 휴지공정, 또는 상기 플라즈마 처리공정과 휴지공정의 복합공정중 어느 하나와 동일한 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 플라즈마 처리공정은 아르곤, 질소 또는 질화산소를 포함하는 불활성 또는 활성가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 플라즈마 처리공정의 공정압력은 10-2내지 700 파스칼인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 플라즈마 처리공정의 공정온도는 30 내지 400 ℃인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 휴지공정의 휴지시간은 0.1 내지 60초 범위내인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 휴지공정의 휴지온도는 상기 제 1 내지 제3게이트 절연막의 증착온도는 350℃ 이하인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제3게이트 절연막의 두께는 100 내지 5000 Å 범위내인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 제3게이트 절연막의 바람직한 두께는 3,000 내지 3,300Å 범위내인 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치.
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