KR20060073531A

KR20060073531A - 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060073531A
Application number: KR1020050129102A
Authority: KR
Inventors: 가즈히데 요시나가
Original assignee: 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-06-28
Also published as: TW200627038A; JP4947510B2; CN1800957A; US20060139505A1; JP2006178368A; KR100808039B1; CN100424576C

Abstract

액티브 매트릭스 디스플레이 장치는 실링재를 통과하는 접속 배선을 포함한다. 그 접속 배선은 무기 층간 절연막과 유기 평탄막 사이에 개재된다. 유기막은 밀봉 영역에서 선택적으로 제거되어, 무기막을 노출하고 실링재로 채워질 개구부를 형성한다. 실링재는 더 낮은 층인 무기 층간 절연막과 개구부의 바닥으로부터 접촉하여 부착 강도를 증가시킨다.

액티브 매트릭스 디스플레이 장치, 층간 절연막, 개구부, 화소 전극, 실링재

Description

액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조 방법{ACTIVE MATRIX DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

도 1 은 종래의 액정 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 개략적 사시도.

도 2 는 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취해진 밀봉 영역의 구조를 나타내는 단면도.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 개략적 평면도.

도 4 는 디스플레이 영역에서의 TFT 부근을 나타내는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 TFT 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 5 밀봉 영역에서의 접속 배선 부근을 나타내는, 도 3 의 Ｉ-Ｉ 선을 따라 취해진 TFT 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 개구부의 구조적 변화들을 각각 나타내는 단면도.

도 6c 및 도 6d 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 개구부의 구조적 변화들을 각각 나타내는 평면도.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 개구부의 구조적 변화들 을 각각 나타내는 평면도.

도 8a 내지 도 8d 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 TFT 기판의 구조와 제조 프로세스를 나타내는 단면도.

도 9 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 대향 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 액티브 액정 디스플레이 장치의 TFT 기판의 구조와 밀봉 영역에서의 접속 배선 부근을 나타내는 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 베이스 절연막 3 : 다결정 실리콘막

4 : 게이트 절연막 5 : 게이트 전극

6 : 제 1 층간 절연막 8 : 배선

9 : 제 2 층간 절연막 10 : 평탄막

11 : 컨택트 홀 12 : 화소 전극

13 : 배향막 14 : 개구부

21 : 유리 기판 23 : 대향 전극

30 : 실링재 42 : 디스플레이 영역

43 : 수평 드라이버 44 : 수직 드라이버

45 : 접속 기판 51 : TFT 기판

52 : 대향 기판

본 발명은 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 액티브 매트릭스 디스플레이 장치를 구성하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근에, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치들은 고 해상도를 갖는 디스플레이로서 광범위하게 사용되며, 박막 트랜지스터 (TFT) 들은 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치들에서의 화소들의 스위칭 소자로서 사용된다. 이러한 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 예가 예컨데, 일본 공개 특허공보 평 06-258661 호 에 개시되어 있다. 도 1 과 도 2 를 참조하여 TFT 를 사용하는 이 종래의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치를 설명한다. 도 1 은 종래의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 아웃라인 구성을 나타내는 개략적 사시도이다. 도 2 는 도 1 에서의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취해진 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 (200) 는 박막 트랜지스터 (TFT) 가 매트릭스로 배열되는 화소들의 각각에 제공되는 박막 트랜지스터 어레이 기판 (151; 이하 "TFT 기판" 이라 칭함) 과, 그 TFT 기판 (151) 에 대향되게 배열되는 대향 기판 (152) 을 포함한다. 액정층 (미도시) 은 기판들 사이에 개재된다. 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 디스플레이 영역 (142) 과, 디스플레이 영역 (142) 을 둘러싸는 밀봉 영역 (130A ; seal region) 이 TFT 기판 (151) 상에 제공된다. 밀봉 영역 (130A) 의 외측에는, 양자가 접속 배선 (108A) 을 통해 디스플레이 영역 (142) 상의 TFT 에 접속되는 수평 드라이버 (143) 와 수직 드라이버 (144) 가 제공된다. 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 (200) 를 외부 회로 또는 장치들에 접속하는 접속 단자 (145) 들이 TFT 기판 (151) 의 일단 상에 제공된다. TFT 기판 (151) 과 대향 기판 (152) 은 밀봉 영역 (130A) 상에 배열되는 실링재 (130; sealing material) 를 사용하여 함께 결합된다.

이러한 종류의 액정 디스플레이 장치에서, 액정 분자들의 불량한 배향을 제거하고 액정 디스플레이 장치의 콘트라스트를 증가시키기 위해, TFT 기판 (151) 의 표면을 평탄하게 하는 것이 중요하다. 따라서, 아크릴 수지 또는 에폭시 수지와 같은 유기 재료로 이루어진 평탄막이 TFT 기판 (151) 의 표면 상에 형성된다. 평탄막을 통해, TFT 기판 (151) 의 표면 상에 TFT 구성 요소 (예를 들어, 다결정 실리콘막, 게이트 전극 및 배선) 의 존재에 의해 발생되는 레벨 차이가 고르게 된다. 이점에서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 밀봉 영역 (130A) 에도 평탄막 (110) 이 제공된다. 디스플레이 영역의 상호 접속이 형성되는 층에 형성되는 접속 배선 (108A) 도 평탄막 (110) 으로 덮여진다. 실링재 (130) 는 고른 (smoothing) 표면을 갖는 평탄막에 접촉한다.

셀룰러 전화기 및 휴대 단말기에 사용되는 액정 디스플레이 장치에서, 프레임 폭 (즉, 디스플레이 영역 (142) 의 에지에서부터 기판의 에지까지의 영역) 에서의 감소가 최근에 장치의 소형화를 실현하는데 상당히 요구된다. 프레임 폭을 좁히기 위해, 실링재 (130) 가 도포되는, 디스플레이 영역 (142) 을 둘러싸는 밀봉 영역 (130A) 을 좁게하는 것이 중요하다.

한편, TFT 기판 (151) 과 대향 기판이 약하게 서로 결합되는 경우, 양 기판은 충격에 의해 분리된다. 그리고 습기 등의 불순물들이 액정층 내부에 그것의 통로를 형성하여 액정 디스플레이의 신뢰도가 떨어진다. 이러한 이유때문에, TFT 기판 (151) 과 대향 기판 (152) 사이에는 높은 결합 강도가 요구된다.

종래의 액정 디스플레이 장치에서, 전술한 바와 같이 TFT 기판 (151) 상에 평탄막 (110) 이 형성된다. 그 후, 실링재 (130) 가 고른 표면을 가지는 평탄막 (110) 상에 배열된다. 평탄막 (110) 과 실링재 (130) 사이의 결합 강도 또는 평탄막 (110) 과 그 하부의 절연막 사이의 결합 강도는, 실링재 (130) 와 무기 절연막 사이의 결합 강도 또는 무기 절연막들 사이의 결합 강도보다 더 작다. 따라서, 유기 평탄막 (110) 을 사용하는 구조는 결합 강도에서 약하므로, 밀봉 영역 (130A) 의 폭에서의 감소가 달성될 수 없다는 문제점이 있다.

TFT 기판에서의 다른 구성 요소들에 대한 유기 평탄막 (110) 의 결합 강도를 증가시키기 위해, 밀봉 영역에서의 접속 배선 (108A) 상의 평탄막 (110) 은 접속 배선 (108A) 이 실링재 (130) 와 접촉가능하도록 제거될 수도 있다. 그러나 이 구조에서, 접속 배선 (108A) 이 노출되어 그 결과 부식을 일으키기 쉽다.

다른 방법에서, 밀봉 영역 (130A) 상의 평탄막 (110) 은, 무기 절연막이 실링재 (130) 와 접촉가능하도록 부분적으로 제거될 수도 있다. 그러나, 이 구조의 실현은 평탄막 (110) 만이 선택적으로 제거되는 추가적 프로세스를 요구하므로, 그 결과 제조 비용을 증가시킨다.

본 발명은 전술한 문제점들의 관점에서 이루어졌으며, 제조 프로세스의 증가 및 신뢰도의 하락을 초래하지 않고서 TFT 기판과 대향 기판사이의 결합 강도를 증가시키고 프레임 폭을 좁게 할 수 있는 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 액티브 매트릭스형 디스플레이는 제 1 기판을, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 실링재를 사용하여 결합함으로써 구성된다. 제 1 기판은 화소들이 매트릭스로 배열되는 디스플레이 영역과, 그 디스플레이 영역을 둘러싸는 실링재가 배열되는 밀봉 영역을 포함한다. 제 1 기판은 밀봉 영역 외측에 형성되는 회로 유닛을 포함하고, 그 밀봉 영역을 통과하는 접속 배선을 통해 디스플레이 영역에 접속된다. 제 1 기판의 밀봉 영역에는, 적어도 접속 배선 하부의 무기 절연막과 접속 배선 상부의 유기 절연막을 포함한다.

유기 절연막은, 접속 배선이 형성된 영역을 제외하고 밀봉 영역에서 부분적으로 제거되어 개구부를 형성한다. 그리고 개구부는 실링재로 채워진다. 실링재는 개구부의 바닥에 노출된 무기 절연막과 접촉한다.

전술한 본 발명의 액티브 매트릭스 디스플레이 장치에서, 개구부는 적어도, 인접하는 접속 배선 사이의 영역에 형성된다.

전술한 본 발명의 액티브 매트릭스 디스플레이 장치에서, 유기 절연막은 제 1 기판의 표면을 평탄화시키는 평탄막이다.

전술한 본 발명의 액티브 매트릭스 디스플레이 장치에서, 접속 배선이 형성되는 층에 형성되는 더미 패턴은 개구부의 바닥으로부터 노출되어 실링재와 접촉한다. 더미 패턴은 금속성 재료 및 무기 재료에서 선택되는 재료로 이루어진다. 더미 패턴은 적어도, 인접하는 접속 배선사이의 영역에 형성된다.

본 발명에 따르면, 유기 절연막보다 더 강하게 실링재에 부착될 수 있는 무기 절연막과 접속 배선이 밀봉 영역에 제공된 개구부들에서 노출되어 그 실링재와 접촉하는 층에, 더미 패턴이 형성된다. 또한, 밀봉 영역상의 꺼칠꺼침함 (asperity) 의 존재는 실링재가 접촉하는 면적을 증가시킨다. 따라서, TFT 기판과 대향 기판 사이의 결합 강도가 증가될 수 있다. 본 발명에서, 실링재의 폭을 좁게함으로써 액정 디스플레이 장치의 프레임의 소형화를 달성하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에서 접속 배선이 제공되는 영역들을 제외하고 평탄막이 제거되므로, 접속 배선의 부식에 의한 신뢰도의 하락을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 디스플레이 영역에서의 컨택트 홀들의 형성과 함께 동시에 평탄막의 제거가 수행되므로, 제조 비용에서의 증가가 또한 방지된다.

첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 통해, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적 그리고 특징과 이점이 명백해진다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

실시형태를 기초로 하여 본 발명의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 바람직한 실시형태를 설명한다.

(제 1 실시형태)

우선, 도 3 내지 도 9 를 참조로 하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법을 설명한다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 (100) 는, 스위칭 소자 (예를 들어, TFT) 가 형성된 TFT 기판 (51) 과, TFT 기판 (51) 에 대향하여 배열된 대향 기판 (52) 을 포함한다. 이들 기판들은 실링재 (30) 를 통해 함께 결합된다. 액정 물질 (미도시) 은 실링재 (30) 에 둘러싸이는 영역에 위치된다. TFT 기판 (51) 은, 화소가 매트릭스 형태로 배열되는 디스플레이 영역 (42) 과, 화소를 구동하는 기능을 하는 수평 드라이버 (43) 및 수직 드라이버 (44) 와 같은 회로 유닛들을 포함한다. 또한, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 (100) 를 외부 회로들 또는 장치들에 접속시키는 접속 기판 (45) 이 TFT 기판 (51) 상에 제공된다. 실링재 (30) 는, 디스플레이 영역 (42) 을 수평 드라이버 (43) 및 수직 드라이버 (44) 양자에 접속시키는 접속 배선 (8A) 상부를 지나도록 배열된다.

도 4 는 TFT 기판 (51) 의 구조를 나타내는 단면도로서 디스플레이 영역 (42) 에서의 TFT 부근을 나타낸다. 베이스 절연막 (2) 이 투명 절연 기판 (예를 들어, 유리 기판) 상에 형성되어 중금속의 침입을 방지한다. 다결정 실리콘막 (3) 은 베이스 절연막 (2) 상에 형성된다. 다결정 실리콘막 (3) 은 거의 어떠한 불순물로도 도핑되지 않은 채널 영역, 저농도의 불순물로 도핑된 LDD 영역 및 고농도의 불순물로 도핑된 소스 및 드레인 영역을 포함한다. 그 후, 다결정 실리콘막 (3) 은 게이트 절연막 (4) 으로 덮여진다. 불순물로 도핑된 다결정 실 리콘막과 실리사이드막 등으로 형성되는 게이트 전극 (5) 이 게이트 절연막 (4) 상에 형성된다. 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산질화막과 같은 무기재료로 형성되는 제 1 층간 절연막 (6) 이 게이트 전극 (5) 상에 형성된다.

다결정 실리콘막 (3) 의 소스 및 드레인 영역 상에 제공되는 게이트 절연막 (4) 과 제 1 층간 절연막 (6) 이 부분적으로 제거되어 컨택트 홀 (7) 을 형성한다. 그 후, 배선 (8) 이 컨택트 홀 (7) 의 내측과 외측에 형성된다. 따라서, 다결정 실리콘막 (3) 과 배선 (8) 이 함께 접속된다. 배선 (8) 의 재료에는 저저항 금속 (예를 들어, 알루미늄) 이 사용된다. 제 2 층간 절연막 (9) 이 배선 (8) 상에 형성되고, 유기 재료로 이루어진 평탄막 (10) 이 제 2 층간 절연막 (9) 상에 형성되어 TFT 기판 (51) 의 표면상의 높이에서의 차이를 감소시킨다. 유기 재료에는 아크릴 수지, 에폭시 수지 등이 사용된다.

배선 (8) 상에 형성되는 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 이 부분적으로 제거되어 컨택트 홀 (11) 을 형성한다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물 (ITO) 로 이루어진 화소 전극 (12) 이 컨택트 홀 (11) 의 내측과 외측에 형성된다. 따라서, 배선 (8) 과 화소 전극 (12) 이 함께 접속된다. 또한, 배향막 (13) 이 평탄막 (10) 및 화소 전극 (12) 양자 위에 형성된다. 배향막 (13) 의 재료로서 폴리이마이드막 또는 기타 등이 사용된다.

도 5 는 TFT 기판 (51) 을 나타내는 단면도로서 밀봉 영역에서의 접속 배선 (8A) 부근을 나타낸다. 베이스 절연막 (2), 게이트 절연막 (4) 및 제 1 층간 절연막 (6) 이 유리 기판 (1) 상에 순차적으로 형성된다. 디스플레이 영역 (42) 을 수평 드라이버 (43) 및 수직 드라이버 (44) 양자에 접속시키는 접속 배선 (8A) 이, 디스플레이 영역 (42) 의 배선 (8) 이 형성되는 층에 있도록 제 1 층간 절연막 (6) 상에 형성된다. 그 후, 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 이 접속 배선 (8A) 상에 순차적으로 형성된다. 컨택트 홀 (11) 의 형성시, 제 2 층간 절연막 (9) 및 평탄막 (10) 이, 접속 배선 (8A) 이 형성되는 영역을 손상시키지 않으면서 부분적으로 제거된다. 이러한 방식으로 개구부 (14) 가 형성된다.

실링재 (30) 는 밀봉 영역 상에 배열된다. 실링재 (30) 는 TFT 기판 (51) 에서의 접속 배선 (8A) 의 상부 부근의 위치에서 평탄막 (10) 과 접촉하고, 개구부 (14) 의 바닥으로부터 노출된 제 1 층간 절연막 (6) 과 접촉한다. 실링재 (30) 는 대향 전극 (22) 과 접촉하고 TFT 기판 (51) 을 대향 기판 (52) 에 접속한다. 또한, 액정 물질이 TFT 기판 (51) 과 대향 기판 (52) 사이에 유지되어 이 실시형태의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치를 구성한다.

개부부 (14) 는 단지, 기판에 대해 법선 방향에서 보았을 때 개구부가 접속 배선 (8A) 과 중첩하지 않는 방식으로 밀봉 영역에 형성되도록 요구된다. 개구부 (14) 의 폭 (즉, 도 5 에서의 수평폭) 은 도 5 에 도시된 구성에 한정되지 않는다. 개구부의 벽이 도 5 에서는 수직이지만, 또한 깊이 방향으로 (도 5 에서 수직 방향) 개구부의 형상도 도 5 에 도시된 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구부 (14) 는 도 6a 에 도시된 바와 같이 테이핑진 형상을 가질 수도 있다. 표면의 개구 영역이 바닥 영역보다 더 크다. 다른 방법으로, 개구부는 도 6b 에 도시된 형상을 가질 수도 있다. 표면의 개구 영역과 중심 영역은 바닥 영역 보다 더 작다. 또한, 개구부 (14) 의 길이 (즉, 접속 배선 (8A) 이 연장되는 방향의 길이) 도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구부 (14) 는 도 6c 에 도시된 바와 같이 밀봉 영역 (30A) 을 통과하도록 제공될 수도 있거나 또는 도 6d 에 도시된 바와 같이 밀봉 영역 (30A) 내에 제공될 수도 있다. 또한 개구부 (14) 의 형상은 도 5 에 도시된 구성에 한정되지 않는다. 개구부 (14) 는 형상에서 원형, 타원형, 다각형 또는 기타 등이 될 수도 있다.

또한, 개구부 (14) 는 단지, 접속 배선 (8A) 이 형성되지 않은 위치들에 형성되도록 요구된다. 개구부 (14) 가 형성되는 위치, 이들의 개수, 및 이들 사이의 간격은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구부 (14) 는 도 5, 도 6a, 및 도 6b 에 도시된 바와 같이 인접하는 접속 배선 (8A) 사이에만 형성될 수도 있고 또한, 접속 배선 (8A) 뿐만 아니라 도 7a 에 도시된 바와 같이 접속 배선 (8A) 이 형성되지 않은 영역에도 형성될 수도 있다. 복수의 개구부 (14) 를 형성하는 경우, 이들 모두가 반드시 동일한 폭 또는 길이를 가질 필요는 없다. 예를 들어, 넓은 개구부 (14) 와 좁은 개구부 (14) 가 조합되어 제공될 수도 있다. 개구부 (14) 는 반드시 등 간격으로 제공될 필요는 없으며, 도 7b 에 도시된 바와 같이 상이한 간격으로 이격될 수도 있다.

그 다음에, 도 8a 내지 도 8d 를 참조하여 TFT 기판 (51) 의 제조 방법을 설명한다. 도 8a 내지 도 8d 는 제조 단계에 있는 TFT 기판 (51) 의 구조를 각각가 나타내는 단면도이다. 각 도면의 좌측은, 도 4 에 대응하며, 디스플레이 영역 (42) 에서의 TFT 부근의 TFT 기판 (51) 의 구조를 나타낸다. 각 도면의 우측 은, 도 5 에 대응하며, 밀봉 영역 (30A) 에서의 배선 접속 (8A) 부근의 TFT 기판 (51) 의 구조를 나타낸다.

우선, 도 8a 에 도시된 바와 같이, 베이스 절연막 (2) 은 화학적 기상 증착 (CVD) 에 의해 투명 절연 기판 (예를 들어, 유리 기판) 의 표면 상에 증착된다. 베이스 절연막 (2) 에는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이 사용될 수 있다.

그 후, 비정질 실리콘막 (미도시) 이 저압 CVD (LPCVD) 또는 플라즈마 CVD (PCVD) 에 의해 베이스 절연막 (2) 상에 증착된다. 증착된 비정질 실리콘막은 예를 들어, 레이저 어닐링에 의해 결정화된다. 비정질 실리콘막은 다결정 실리콘막으로 변환된다. 순차적으로, 다결정 실리콘막은 포토리소그래피와 에칭에 의해 패터닝된다. 이러한 방식으로, 박막 트랜지스터의 액티브 층으로서 기능하는 다결정 실리콘막 (3) 이 형성된다.

그 다음에, 도 8b 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 실리콘 산화막으로 형성되는 게이트 절연막 (4) 이 CVD 에 의해 베이스 절연막 (2) 과 다결정 실리콘막 (3) 상에 형성된다. 그 후, 불순물로 도핑된 다결정 실리콘막과 실리사이드막 (이들 양자는 미도시) 으로 형성되는 적층막 (lamination film) 이 게이트 절연막 (4) 상에 형성된다. 이 적층막은 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패터닝되어 게이트 전극 (5) 을 형성한다.

그 다음에, 다결정 실리콘막 (3) 이, 게이트 전극 (5) 을 마스크로 사용하여 저농도의 불순물로 선택적으로 도핑된다. 그 후, 다결정 실리콘막 (3) 은, 패터닝된 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 고농도의 불순물로 선택적으로 도핑된 다. 이러한 방식으로, 소스 및 드레인 영역 (3A 및 3E), 저 도핑 드레인 (LDD) 영역 (3B 및 3D) 및 채널 영역 (3C) 이 다결정 실리콘막 (3) 상에 각각 형성된다. 그 후, 기판은 도핑된 불순물을 활성화시키도록 약 600 ℃에서 어닐링된다.

그 다음에, 도 8c 에 도시된 바와 같이, 제 1 층간 절연막 (6) 이 CVD 에 의해 게이트 절연막 (4) 과 게이트 전극 (5) 상에 형성된다. 제 1 층간 절연막 (6) 에는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 등이 사용될 수 있다. 그 후, 다결정 실리콘막 (3) 의 소스 및 드레인 영역 상에 제공된 제 1 층간 절연막 (6) 과 게이트 절연막 (4) 이 포토리소그래피와 에칭에 의해 선택적으로 제거되어 컨택트 홀 (7) 을 형성한다. 그 후, 알루미늄막 (미도시) 이 스퍼터링에 의해 제 1 층간 절연막 (6) 상에 증착된다. 증착된 알루미늄막은 포토리소그래피와 에칭에 의해 패터닝되어 배선 (8) 을 형성한다. 배선 (8) 은 또한 컨택트 홀 (7) 의 내측에도 형성되고 다결정 실리콘막 (3) 의 소스 및 드레인 영역에 전기적으로 접속된다. 배선 (8) 의 형성시, 수평 드라이버 (43) 와 수직 드라이버 (44) 양자에 디스플레이 영역 (42) 을 접속시키는 접속 배선 (8A) 이 형성된다.

그 다음에, 도 8d 에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 실리콘 산화막으로 형성된 제 2 층간 절연막 (9) 이 제 1 층간 절연막 (6), 배선 (8) 및 접속 배선 (8a) 을 덮도록 CVD 에 의해 형성된다. 뒤이어서, 평탄막 (10) 이 제 2 층간 절연막 (9) 상에 도포된다. 평탄막 (10) 의 재료로는, 아크릴 수지 및 에폭시 수지와 같은 유기 재료가 사용될 수 있다. 이 때, 또한 제 2 층간 절연막 (9) 및 평탄막 (10) 이 또한 밀봉 영역의 전체 표면 상에 형성된다.

그 다음에, 소스 및 드레인 영역 상에 제공된 배선 (8) 상의 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 이 포토리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 상호 접속들이 노출되는 컨택트 홀 (11) 을 형성한다. 이 때, 밀봉 영역 (30A) 에서의 제 2 층간 절연막 (9) 및 평탄막 (10) 의 부분들이, 접속 배선 (8A) 이 형성된 영역이 손상시키지 않고 선택적으로 제거된다. 이러한 방식으로, 개구부 (14) 가 형성되고 그 개구부 (14) 로부터 제 1 층간 절연막 (6) 이 노출된다. 뒤이어서, 디스플레이 영역에 제공된 각각의 화소에서의 평탄막 (10) 상에 ITO 막이 형성된다. 그 후, ITO 막은 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패터닝되어 화소전극 (12) 을 형성한다. 화소 전극 (12) 은 또한 컨택트 홀 (11) 내측에도 형성되고 배선 (8) 에 전기적으로 접속된다. 그 후, 폴리이마이드막이 디스플레이 영역에서의 화소 전극 (12) 과 평탄막 (10) 상에 도포되어 (폴리이마이드막은 전사 방법 (transfer method) 에 의해 그 위에 배열될 수도 있다) 배향막 (13) 을 형성한다. 이러한 방식으로, 이 실시형태의 TFT 기판 (51) 이 형성된다.

또한, 도 9 를 참조하여 대향 기판 (52) 의 제조 방법을 설명한다. ITO 막 (미도시) 이 스퍼터링에 의해 유리 기판 (21) 상에 증착된다. 그 후, ITO 막은 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패터닝되어 대향 전극 (22) 을 형성한다. 대향 전극 (22) 상에 폴라이마이드막 (폴리이마이드막은 전사 방법에 의해 그 위에 배열될 수도 있다) 이 도포되어 배향막 (23) 을 형성한다. 이러한 방법으로, 대향 기판 (52) 이 형성된다.

TFT 기판 (51) 과 대향 기판 (52) 은 실링재 (30) 를 사용하여 함께 결합된 다. 그 후, 액정 물질 (31) 이 TFT 기판 (51) 과 대향 기판 (52) 사이에 밀봉된다. 따라서, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치가 제조된다.

전술한 바와 같이, 이 실시형태에서의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법에 따르면, 밀봉 영역에 배열된 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 이 부분적으로 제거되어 개구부 (14) 를 형성한다. 무기 재료로 이루어진 제 1 층간 절연막 (6) 이 개구부 (14) 의 바닥으로부터 노출된다. 실링재 (30) 는 개구부 (14) 를 통해 제 1 층간 절연막 (6) 에 견고하게 부착될 수 있다. 이 실시형태에서, 실링재 (30) 의 부착 특성의 증가에 대한 상승 작용 효과가 달성될 수 있고, 이것은 다음의 사실 즉, 실링재 (30) 가 제 1 층간 절연막 (6) 과 접촉하고 실링재 (30) 가 도포되는 표면이 꺼칠꺼칠함을 가지는 것에 기인한다. 또한, 개구부 (14) 의 형성 결과로서 접속 배선 (8A) 이 결코 노출되지 않으므로, 제 2 층간 절연막 (9) 및 평탄막 (10) 이 접속 배선 (8A) 에 대한 보호를 유지할 수 있다. 이 실시형태에서, 실링재 (30) 의 사용에 의해 TFT 기판 (51) 과 대향 기판 (52) 사이의 결합 강도를 증가시키는 것이 가능하다. 그 결과, 밀봉 영역의 폭을 좁게하여 액정 디스플레이 장치의 프레임의 소형화를 달성하는 것이 가능해진다.

배선 (8) 을 화소 전극 (12) 에 전기적으로 접속시키는 기능을 하는 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 이 디스플레이 영역에서 컨택트 홀 (11) 로부터 완전히 제거될 필요가 있다. 밀봉 영역의 개구부 (14) 에서, 평탄막 (10) 과 같은 유기 절연막이 무기 절연막을 노출시키기 위해 제거될 수도 있다. 제 2 층 간 절연막 (9) 이 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막과 같은 무기 재료로 형성되는 경우, 제 2 층간 절연막 (9) 의 일부가 개구부 (14) 에 잔존하고 있더라도 본 발명의 효과를 달성하는 것이 가능하다.

(제 2 실시형태)

그 다음에, 도 10 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 설명한다. 도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 TFT 기판의 구조를 나타내는 단면도로서 밀봉 영역에서의 접속 배선의 부근을 나타낸다.

전술한 제 1 실시형태에서, 평탄막 (10) 과 제 2 층간 절연막 (9) 이 제거되는 시점에, 제 1 층간 절연막 (6) 은 에칭 스토퍼층 (etching stopper layer) 으로서 사용된다. 그러나, 이 방법은, 제 1 층간 절연막 (6) 과 평탄막 (10) 또는 제 2 층간 절연막 (9) 사이의 에칭 레이트에서의 충분한 차이가 없는 경우 문제를 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 층간 절연막 (6) 은 원하지 않게 에칭될 수도 있다.

따라서, 이 실시형태에서, 알루미늄과 같은 저저항 금속층으로 이루어진 전기적 접속에 전혀 기여하지 않는 더미 패턴 (8B) 은, 개구부 (14) 가 형성될 밀봉 영역에, 도 10 에 도시된 바와 같이 접속 배선 (8A) 과 함께 형성된다. 이 구조에서, 더미 패턴 (8B) 은, 컨택트 홀 (11) 이 형성되는 시점에 스토퍼층으로서 기능한다. 더미 패턴 (8B) 의 형성은 제 1 층간 절연막 (6) 의 전술한 에칭을 방지할 수 있다.

도 10 에서 접속 배선 (8A) 과 더미 패턴 (8B) 는 동일한 형상을 가진다. 그러나, 더미 패턴 (8B) 의 폭, 길이, 형상 및 기타 등은 특별히 한정되지 않는다. 더미 패턴 (8B) 는 넓거나 좁은 폭을 가질 수도 있다. 더미 패턴 (8B) 은 밀봉 영역을 통과하도록 제공될 수도 있거나, 또는 밀봉 영역내부에 제공될 수도 있다. 또한, 더미 패턴 (8B) 은 형상에서 원형, 타원형, 또는 다각형일 수도 있다. 더미 패턴 (8B) 은 그 인접하는 접속 배선 (8A) 와 도 10 에서의 TFT 기판의 단부 상에 배열되는 접속 배선 (8A) 의 외측 사이에 제공되더라도, 더미 패턴 (8B) 이 형성되는 위치는 개구부 (14) 가 형성되는 위치에 의존하여 적당하게 결정될 수 있다. 또한, 개구부 (14) 는 단지, 기판에 대해 법선 방향에서 보았을 때 더미 패턴 (8B) 내에 놓이도록 요구된다. 개구부 (14) 의 폭, 길이, 형상 등은 특별히 한정되지 않는다. 더미 패턴 (8B) 의 형성을 제외하고, 제 1 실시형태에서 설명된 것과 유사한 프로세스에서 TFT 기판 (51) 을 제조하는 것이 가능하므로, 이 실시형태의 TFT 기판 (51) 의 제조 방법에 대한 설명은 생략한다.

이 실시형태의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치에 따르면, 밀봉 영역에서 접속 배선 (8A) 의 형성시에, 더미 패턴 (8B) 은, 접속 배선 (8A) 이 형성되는 층에 있도록 인접하는 접속 배선 (8A) 과 TFT 기판의 양단 사이에서 형성된다. 밀봉 영역에서의 제 2 층간 절연막 (9) 과 평탄막 (10) 은 에칭 스토퍼로서 더미 패턴 (8B) 을 사용하여 제거되어 그 결과 개구부 (14) 를 형성한다. 실링재 (30) 에 그것의 부착 강도를 증가시키는 금속성 재료로 이루어진 더미 패턴 (8B) 은 개구부 (14) 로부터 노출된다. 이 실시형태에서, 실링재 (30) 의 부착 특성 을 증가시키는 것에 대한 상승 작용 효과가 달성될 수 있고, 이것은 다음의 사실들 즉, 실링재 (30) 가 개구부 (14) 에서의 더미 패턴 (8B) 과 접촉하고 실링재 (30) 가 도포되는 표면이 꺼칠꺼침함을 가지는 것에 기인된다. 그 결과, 실링재 (30) 를 통해 함께 결합되는 TFT 기판 (51) 과 대향 기판 (52) 사이의 부착 강도를 증가시키고 밀봉 영역의 폭을 좁게하는 것이 가능하다. 따라서, 액정 디스플레이 장치의 프레임을 소형화시키는 것이 가능하다.

전술한 실시형태들 각각은, 무기 재료로 이루어지는 제 1 층간 절연막 (6) 과 유기 재료로 이루어지는 평탄막 (10) 사이에 제공되는 제 2 층간 절연막을 가지는 구조를 채택한다. 본 발명에서는, 무기 절연막 상부에 적어도 유기 절연막이 제공되면 충분하다. 또한, 제 2 층간 절연막을 가지지 않는 구성 또는 다른 추가적인 절연막을 가지는 구성을 통해 유사한 효과가 달성될 수 있다. 또한, 알루미늄과 같은 저저항 금속이 전술한 제 2 실시형태에서 더미 패턴 (8B) 으로 사용되더라도, 실리콘 산화물과 같은 무기 재료로 이루어지는 더미 패턴 (8B) 이 제공될 수도 있다.

본 발명의 구조가, 전술한 실시형태들에서 스위칭 소자로서 TFT 가 사용되는 TFT 기판에 적용되지만, 본 발명은 전술한 실시형태들에 한정되지 않는다. 본 발명은 TFT 이외의 스위칭 소자가 사용되는 액티브 매트릭스 기판에 유사하게 적용될 수 있다.

본 발명이 유기 EL 소자를 사용하는 디스플레이 장치와 같이, 실링재를 통해 액티브 매트릭스 기판을 대향 기판에 결합시킴으로써 형성되는 임의의 장치에 유사 하게 적용될 수 있는 것은 물론이다.

바람직한 실시형태를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명에 의해 포함되는 내용 (subject matter) 은 이들 특정 실시형태에 한정되지 않는다. 반대로, 본 발명의 내용은 다음의 청구항들의 사상과 범위 내에 포함될 수 있는 다른 변형예 및 균등물을 모두 포함하는 것으로 의도된다.

본 발명에 따른 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 제조 프로세스의 증가 및 신뢰도의 하락을 초래하지 않고서 TFT 기판과 대향 기판사이의 결합 강도를 증가시키고 프레임 폭을 좁게 할 수 있는 이점이 있다.

Claims

디스플레이 영역을 형성하기 위해 매트릭스 형태로 배열되는 화소들을 갖는 제 1 기판;

상기 디스플레이 영역을 둘러싸는 밀봉 영역을 제공하기 위해 실링재을 사용하여 상기 제 1 기판에 결합되는 제 2 기판;

접속 배선들의 그룹으로서, 상기 실링재를 통과하도록 상기 제 1 기판상에 형성되어, 상기 접속 배선들의 일단이 상기 화소들에 접속되고 상기 접속 배선들의 타단이 상기 실링재의 외측에 위치되는, 상기 접속 배선들의 그룹;

상기 접속 배선들의 하부에 제공되는 무기 절연막; 및

상기 접속 배선들 상에 제공되고, 상기 밀봉 영역에서 선택적으로 제거되어 상기 접속 배선들상의 영역들 이외에 상기 실링재로 채워진 개구부를 형성하는 유기 절연막을 포함하는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 개구부는 적어도, 인접하는 접속 배선들 사이의 영역들에 형성되는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치
제 1 항에 있어서,

상기 무기 절연막은 상기 개구부의 바닥으로부터 노출되어 상기 실링재와 접 촉하는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유기 절연막은 상기 제 1 기판의 표면을 평탄화시키는 평탄막인, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 접속 배선들이 형성되는 층에 형성되는 더미 패턴은 상기 개구부의 바닥으로부터 노출되어 상기 실링재와 접촉하는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 더미 패턴은 금속성 재료 및 무기 재료로부터 선택되는 재료로 이루어지는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 더미 패턴은 적어도, 인접하는 접속 배선들 사이의 영역들에 형성되는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치.
액티브 매트릭스 디스플레이 장치를 제조하는 방법으로서,

제 1 기판의 디스플레이 영역 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;

상기 박막 트랜지스터 상에 무기 절연막을 형성하는 단계;

상기 박막 트랜지스터의 전극상의 상기 무기 절연막을 제거하여 제 1 관통홀을 형성하는 단계;

제 2 접속 배선이 상기 제 1 관통홀을 통해 상기 박막 트랜지스터의 전극에 접속되도록, 상기 제 1 접속 배선과 제 2 접속 배선을 형성하는 단계;

상기 제 1 접속 배선과 상기 제 2 접속 배선 상에 적어도 유기 절연막을 형성하는 단계;

상기 디스플레이 영역의 상기 제 2 접속 배선상의 유기 절연막의 일부를 제거하여 제 2 관통홀을 형성하고, 상기 제 1 접속 배선이 형성되는 영역 이외의, 밀봉 영역에서 상기 유기 절연막의 일부를 제거하여 개구부를 형성하는 단계;

상기 제 2 관통홀을 통해 상기 제 2 접속 배선에 접속되는 화소 전극을 상기 디스플레이 영역 상에 형성하는 단계; 및

상기 제 1 접속 배선과 상기 제 2 접속 배선이 상기 실링재를 통과하고 상기 개구부는 상기 실링재로 채워지도록, 상기 밀봉 영역에서 실링재를 사용하여 제 2 기판을 상기 제 1 기판에 결합시키는 단계를 포함하는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 개구부는 적어도, 인접하는 제 1 접속 배선들 사이의 영역들에 형성되는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 접속 배선을 형성하는 단계는, 상기 개구부가 형성되는 상기 무기 절연막의 밀봉 영역 상에 더미 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

금속성 재료 및 무기 재료로부터 선택되는 재료가 상기 더미 패턴의 재료로 사용되는, 액태브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 더미 패턴은 인접하는 제 2 접속 배선들 사이의 영역들에 형성되는, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 유기 절연막은 상기 제 1 기판의 표면을 평탄화시키는 평탄막인, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 제조 방법.