KR20080074777A - 액정 표시 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

저스트 에칭의 타이밍의 검출을 용이하게 한 액정 패널을 제공한다. 어레이 기판(3)의 비표시 영역(9)에 위치하는 게이트 절연막 및 층간 절연막에, 컨택트 홀(25, 26)과, 더미 홀(27)을 드라이 에칭에 의해 형성한다. 어레이 기판(3)의 개구 면적률이 향상되므로, 드라이 에칭 중의 에칭 가스의 발광의 변화량이 커지고, 이 변화량을 검출함으로써 저스트 에칭의 타이밍을 용이하게 검출할 수 있다.

어레이 기판, 비표시 영역, 컨택트 홀, 더미 홀, 대향 기판, 화소

Description

액정 표시 소자 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND PRODUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은, 절연막을 갖는 어레이 기판을 구비한 액정 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 액정 표시 소자는 어레이 기판과, 이 어레이 기판에 대향 배치된 대향 기판과, 이들 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층을 구비하고, 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 위치하는 표시 영역과, 이 표시 영역의 주위에 위치하는 비표시 영역이 형성되어 있다.

그리고, 어레이 기판은 절연 기판인 글래스 기판의 일주면 상에, 각 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자가 성막되어 있음과 함께，이 스위칭 소자의 게이트 단자에 전기적으로 접속되는 게이트선과, 스위칭 소자의 소스 단자 및 드레인 단자에 각각 전기적으로 접속되는 신호선 및 드레인선이, 각각 성막되어 있다.

이와 같은 막 사이에는, 서로를 전기적으로 절연하기 위한 절연막이 성막되어 있고, 이 절연막에는 절연된 막끼리를 전기적으로 접속 가능하게 하도록, 컨택트 홀의 패턴인 개구 패턴이, 예를 들면 드라이 에칭 공정에 의해 소정 위치에 형 성된다.

이와 같은 드라이 에칭 공정에서는 에칭 파형, 즉 플라즈마에 의한 에칭 가스(F 가스)의 발광량을 검출하고, 이 발광량의 변화에 의해 에칭이 정확히 종료된 타이밍, 즉 저스트 에칭의 타이밍을 검출한다.

즉, 드라이 에칭에 사용하는 에칭 가스는, 에칭 중에 소비됨으로써 챔버 내의 분위기에서 차지하는 양이 감소하여 발광 강도가 감소하고, 에칭이 종료되면 그 소비량이 감소함으로써 챔버 내의 분위기에서 그 차지하는 양이 증가하여 발광 강도가 상승하므로, 이 발광 강도의 변화를 검출함으로써, 저스트 에칭의 타이밍을 검출할 수 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-100672호 공보

그러나, 상술한 액정 표시 소자에서는, 절연막에 형성되는 개구 패턴에 의해서는, 그 개구 면적률(절연막 개구 면적/글래스 기판 면적)이 작으므로, 발광의 변화량이 비교적 적고, 이와 같은 경우에는 저스트 에칭의 타이밍을 검출하는 것이 용이하지 않아, 이 저스트 에칭 검출 불량에 의한 공정 누락(앤드 포인트 불량)이 발생할 우려가 있다고 하는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은, 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 저스트 에칭의 타이밍의 검출을 용이하게 한 액정 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 복수의 화소를 구비한 표시 영역과, 이 표시 영역의 외측에 위치하는 비표시 영역을 구비한 액정 표시 소자로서, 절연막을 갖는 어레이 기판과, 이 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과, 이들 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층과, 적어도 상기 표시 영역에 위치하는 상기 절연막에 드라이 에칭에 의해 형성된 개구 패턴과, 상기 비표시 영역에 위치하는 상기 절연막에 상기 드라이 에칭에 의해 형성되고, 상기 개구 패턴과 별개의 더미 패턴을 구비한 것이다.

그리고, 어레이 기판의 비표시 영역에 위치하는 절연막에 개구 패턴과, 이 개구 패턴과 별개의 더미 개구 패턴을 드라이 에칭에 의해 형성한다.

본 발명에 따르면, 어레이 기판의 개구 면적률이 향상되므로, 드라이 에칭 중의 에칭 가스의 발광의 변화량이 커지고, 이 변화량을 검출함으로써 저스트 에칭의 타이밍을 용이하게 검출할 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시 형태의 액정 표시 소자의 구성을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 4에서，부호 1은 액정 표시 소자로서의 액티브 매트릭스형의 액정 패널로, 이 액정 패널(1)은 어레이 기판(3)과, 대향 기판(4)과, 이들 어레이 기판(3) 및 대향 기판(4) 사이에 협지되어 유지된 액정층(5)을 갖고 있다. 그리고, 액정 패널(1)은 어레이 기판(3)과 대향 기판(4) 사이에 액정층(5)을 유지한 상태에서, 이들 어레이 기판(3)과 대향 기판(4)이 시일제 S에 의해 접합되어 있다. 또한, 이들 어레이 기판(3) 및 대향 기판(4) 각각의 외측에 위치하는 외표면에는, 서로의 편광축이 직교하도록 편광판(도시하지 않음)이 각각 배치되어 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 이 액정 패널(1)의 중앙부에는, 복수의 화소(7)를 매트릭스 형상으로 구비하여 화상 표시가 가능한 평면 사각 형상의 표시 영역(8)이 형성되고, 이 표시 영역(8)의 주위에는 화상이 표시되지 않은 비표시 영역(9)이 형성되어 있다.

어레이 기판(3)은, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 투광성을 갖는 절연 기판인 글래스 기판 G의 일주면인 내표면에, 주사선인 게이트선(11)과 신호선(12)이 서로 대략 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 이들 게이트선(11) 및 신호선(12)으로 구획되어 둘러싸인 각 영역의 각각에 표시 영역(8)의 화소(7)가 위치하고 있다. 또한, 이들 화소(7)의 각각은 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)(15)와, 이 박막 트랜지스터(15)에 전기적으로 접속된 화소 전극(도시하지 않음)과, 대향 기판(4)에 설치된 대향 전극(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 또한, 어레이 기판(3)에는 표시 영역(8)으로부터 돌출된 부분에, 주사용 드라이버로서의 게이트 드라이버(17)와, 신호용 드라이버로서의 소스 드라이버(18)가 각각 실장되어 있다.

게이트선(11)은, 박막 트랜지스터(15)의 온 오프를 제어하는 제어 신호를 공급하는 것으로, 예를 들면 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo)의 각각의 화합물 등을 적층하여 성막되고, 어레이 기판(3)의 가로 방향을 따라서 평행하게 등간격으로 이격하여 배선되어 있다. 또한, 게이트선(11) 상에는, 도 2에 도시한 바와 같이 신호 선(12) 사이에, 절연막으로서의 게이트 절연막(21)이 성막되어 있다. 이 게이트 절연막(21)은, 예를 들면 질화 규소(SiNx) 등으로 막 두께 0.38㎛ 정도로 형성되어 있다.

또한, 신호선(12)은 화상 데이터에 대응한 전압인 화상 신호를 공급하는 것으로, 예를 들면 티탄(Ti), 알루미늄 및 몰리브덴 등의 화합물 등을 적층하여 성막되고, 글래스 기판 G의 세로 방향을 따라서 평행하게 등간격으로 이격하여 배선되어 있다. 따라서, 각 신호선(12)은, 적어도 일부에서 각 게이트선(11)에 대해 직교하도록 배선되어 있다. 또한, 게이트 절연막(21) 상에는 절연성을 갖는 절연막으로서의 신호선(12)을 덮는 층간 절연막(23)이 성막되어 있다. 이 층간 절연막(23)은, 예를 들면 질화 규소 등으로 막압 0.27㎛ 정도로 형성되어 있다.

그리고, 게이트 절연막(21) 및 층간 절연막(23)에는, 이들 절연막(21, 23)을 관통하여 게이트선(11)의 적어도 일부가 노출되는 노출부로서의 개구 패턴인 컨택트 홀(25)과, 층간 절연막(23)을 관통하여 신호선(12)의 적어도 일부가 노출되는 노출부로서의 개구 패턴인 컨택트 홀(25)과, 층간 절연막(23)을 관통하여 신호선(12)의 적어도 일부가 노출되는 노출부로서의 개구 패턴인 컨택트 홀(26)과, 도 1에 도시한 더미 개구 패턴인 더미 홀(27)이 드라이 에칭에 의해 형성되어 있다.

더미 홀(27)은, 모든 선에 대해서도 전기적으로 접속되지 않고 형성되고, 예를 들면 글래스 기판 G에서의 비표시 영역(9)에 대응하는 위치에서, 글래스 기판 G의 각 부의 근방에, 이 글래스 기판 G의 변부를 따라서 형성되어, 미세한 구멍부가 격자 형상으로 배치되어 있다.

여기서, 이들 컨택트 홀(25, 26) 및 더미 홀(27)을 드라이 에칭에 의해 형성할 때에는, 에칭 장치(도시하지 않음)의 진공 챔버 내에서의 플라즈마 발광량인 에칭 파형을 종점 검출 수단으로서의 발광 측정기에 의해 측정하고, 그 파형의 변화량에 기초하여 저스트 에칭의 타이밍을 설정한다.

이때, 글래스 기판 G의 기판 면적에 대한 개구 면적, 즉 개구 면적률은 도 6에 도시한 바와 같이 1.2％ 미만인 경우에는, 에칭 파형의 변화량이 작아져(도 7의 상상선), 발광 측정기에 의해 저스트 에칭의 타이밍을 검출하는 것이 용이하지 않기 때문에, 종점 불량률 즉 앤드 포인트 불량률 P가 높아지고, 한편 1.5％보다 큰 경우에는 앤드 포인트 불량률 P는 거의 변화하지 않는 한편, 소비하는 에칭 가스의 양이 많아지고, 또한 각 홀(25, 26, 27)의 가공에 필요 이상의 시간을 필요로 하기 때문에, 예를 들면 1.2％ 이상 1.5％ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 박막 트랜지스터(15)는, 그 게이트 전극이 게이트선(11)에, 소스 전극이 신호선(12)에, 드레인 전극이 화소 전극에, 각각 전기적으로 접속되고, 게이트선(11)에 입력된 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 신호선(12)에 입력된 화소 신호를 화소 전극에 기입함으로써, 표시 영역(8)에 소정의 화상을 표시 가능하게 되어 있다.

게이트 드라이버(17)는 게이트선(11)에 각종 제어 신호를 입력하는 것으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 가늘고 긴 사각 형상으로 형성되고, 표시 영역(8)의 도면 중 상하 방향으로 서로 이격하여 병설되고, 모든 게이트선(11)과 배선(17a)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

소스 드라이버(18)는, 신호선(12)에 소정의 화상 신호를 입력하는 것으로, 가늘고 긴 사각 형상으로 형성되고, 표시 영역(8)의 도면 중 좌우 방향으로 서로 이격하여 병설되고, 모든 신호선(12)과 배선(18a)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 상기 어레이 기판(3)은 글래스 기판 G의 머더 글래스인 대판 머더 기판(29) 상에 복수 매트릭스 형상으로 배치된다.

한편, 대향 기판(4)은 대략 투명한 4각형 평판 형상의 투광성을 갖는 절연 기판(도시하지 않음)인 글래스 기판(도시하지 않음)을 갖고, 이 글래스 기판의 어레이 기판(3)에 대향하는 측의 일주면인 표면의 전체면에, 착색층(도시하지 않음)과, 커먼 전극으로서의 공통 전극인 대향 전극과, 폴리이미드의 배향 처리로 형성된 배향막이 순차적으로 형성되어 있다.

그리고, 대향 기판(4)은 머더 글래스인 대판 머더 기판(도시하지 않음) 상에서, 대판 머더 기판(29) 상에 설치된 어레이 기판(3)에 대응하는 위치에, 어레이 기판(3)에 대응하는 복수 매트릭스 형상으로 배치된다.

액정층(5)은, 대향 기판(4)의 배향막과 어레이 기판(3)의 배향막이 기판 간극재로서의 스페이서(도시하지 않음)를 통하여 형성된 소정의 간극인 액정 밀봉 영역에, 액정 조성물이 주입되어 밀봉되어 형성되어 있다.

그 결과, 액정 패널(1)은, 각 화소(7)의 박막 트랜지스터(15)를 스위칭하여 화소 전극에 영상용 신호를 인가하여 액정층(5) 안의 액정 조성물의 배향을 제어함으로써, 어레이 기판(3)의 착색층을 투과하는 광을 변조함으로써 소정의 화상을 시 인 가능하게 한다.

다음으로, 상기 제1 실시 형태의 액정 표시 소자의 제조 방법을 설명한다.

우선, 성막 공정과 패터닝 공정을 반복하여 대판 머더 기판(29) 상에 박막 트랜지스터(15) 등을 각각 형성하여 어레이 기판(3)을 복수 제작한다.

즉, 우선, 투명한 대판 머더 기판(29)의 표면에 게이트선(11)을, 알루미늄 및 몰리브덴 등의 각 화합물을 소정막 두께로 스퍼터링에 의해 성막하고 나서 포토리소그래피에 의해 소정의 형상으로 패턴 형성한다.

다음으로, 예를 들면 질화 규소로 이루어지는 게이트 절연막(21)을 형성한다.

또한, 이 게이트 절연막(21)의 상방에, 박막 트랜지스터(15)의 활성층, 신호선(12) 및 드레인선 등을 적절하게 성막함과 함께, 층간 절연막(23)을, 예를 들면 질화 규소에 의해 성막하여 포토리소그래피 등에 의해 패턴 형성한다.

이 후, 층간 절연막(23) 상에 형성한 소정의 레지스트 패턴(도시하지 않음) 등을 마스크로 하여, 진공 챔버(도시하지 않음) 내 등에서, 소정의 에칭 가스를 사용하여 상기 게이트 절연막(21) 및 층간 절연막(23)을 드라이 에칭함으로써, 컨택트 홀(25, 26) 및 더미 홀(27)을 형성한다.

이때, 발광 측정기(도시하지 않음)에 의해, 진공 챔버 내에서의 플라즈마의 발광량 즉 에칭 파형을 검출함으로써, 에칭의 진행 상황을 관측한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 발광의 검출 개시로부터, 에칭이 진행함에 따라서 에칭 가스의 소비에 수반하여 발광 강도가 순차적으로 감소하고(시각 T1∼ T2), 게이트 절연막(21)의 추출 종료인 시각 T2 이후에서는，에칭 가스의 소비가 감소함으로써, 진공 챔버 내의 분위기에 차지하는 에칭 가스의 양이 증가하여, 발광 강도가 순차적으로 상승한다(시각 T2∼T3).

따라서, 에칭이 종료한 시각 T2로부터, 발광 강도가 상승을 개시하는 시각 T3을 저스트 에칭의 타이밍으로 하여 에칭을 종료한다.

한편, 대향 기판(4)은 대판 머더 기판의 표면에, 착색층, 대향 전극 및 배향막을 순차적으로 형성하고, 액정 조성물을 주입하는 액정 주입구(도시하지 않음)를 제외한 대향 기판(4)의 배향막의 주연을 따라 시일재로 되는 접착제를 각각 도포하고, 어레이 기판(3)의 배향막과 대향 기판(4)의 배향막을 대향시키고 나서 접착제를 자외선의 조사 등에 의해 경화시켜 대판 머더 기판끼리를 접합한 후, 각 액정 패널(1)의 크기에 스크라이브선 SL을 따라서 각각 커트한다. 이때, 각 액정 패널(1)간의 부분은 잘라내어지는 단재부 PA로 된다.

그리고, 이들 커트한 액정 패널(1)에 액정 주입구로부터 액정 조성물을 주입하여, 이 액정 조성물을 액정 밀봉 영역에 개재시켜 액정층(5)을 형성하고, 액정 주입구를 자외선 경화 수지 등으로 밀봉하여 컬러 표시 가능한 액정 패널(1)을 제작한다.

상술한 바와 같이, 상기 제1 실시 형태에 따르면, 어레이 기판(3)의 비표시 영역(9)에 위치하는 게이트 절연막(21) 혹은 층간 절연막(23)에 컨택트 홀(25, 26)과, 이들 컨택트 홀(25, 26)과 별개의 더미 홀(27)을 드라이 에칭에 의해 형성함으로써, 어레이 기판(3)의 개구 면적율이 향상되므로, 드라이 에칭 중의 에칭 가스의 발광의 변화량이 커지고, 이 변화량을 발광 측정기로 검출함으로써 저스트 에칭의 타이밍을 용이하게 검출할 수 있다.

특히, 게이트 절연막(21)의 컨택트 홀(25, 26) 및 더미 홀(27)의 개구 면적률을 1.2％ 이상 1.5％ 이하로 함으로써, 저스트 에칭의 타이밍의 검출 불량에 의해 공정 누락(앤드 포인트 불량)이 생기거나, 가공에 필요 이상에 시간이 걸리거나 하는 것을 방지할 수 있어, 수율 및 제조성을 확보할 수 있다.

또한, 더미 홀(27)을 컨택트 홀(25, 26)과 동시에 형성하므로, 컨택트 홀(25, 26)을 형성하기 위한 마스크(1)층만을 더미 홀(27)에 따라서 변경하는 것만으로 대응할 수 있어, 제조성을 확보할 수 있다.

다음으로, 제2 실시 형태를 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성 및 작용에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 제2 실시 형태에서는, 더미 홀(27)이 대판 머더 기판(29)에서의 각 글래스 기판 G의 스크라이브선 SL의 바깥쪽으로 형성되어 있다.

즉, 더미 홀(27)은, 각 액정 패널(1) 상에는 형성되어 있지 않고, 스크라이브선 SL에 의해 잘라내어지는 단재부 PA에 형성되어 있다.

이 경우에서도, 더미 홀(27)에 의해 개구 면적률을 확보함으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있음과 함께, 단재부 PA는 잘라내어져 액정 패널(1)로 되지 않는 부분이므로, 주위의 배치 등을 엄밀하게 고려하지 않고 더미 홀(27)을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 각 실시 형태에서, 더미 홀(27)의 위치는 비표시 영역(9) 혹은 스크라이브선 SL의 바깥쪽 등, 표시 영역(8)에 영향을 주기 어려운 위치라면, 임의로 설정할 수 있다.

또한, 액정 패널(1)의 세부는, 상기 구성에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 액정 표시 소자의 주요부를 확대하여 도시하는 평면도.

도 2는 상기 액정 표시 소자의 어레이 기판의 주요부를 도시하는 설명 단면도.

도 3은 상기 액정 표시 소자의 화소를 도시하는 회로도.

도 4는 상기 액정 표시 소자를 도시하는 설명 단면도.

도 5는 상기 액정 표시 소자를 도시하는 설명 평면도.

도 6은 상기 액정 표시 소자의 개구 면적율과 앤드 포인트 불량률의 관계를 나타내는 그래프.

도 7은 상기 액정 표시 소자의 드라이 에칭 시의 발광량의 변화를 나타내는 그래프.

도 8은 본 발명의 제2 실시 형태의 액정 표시 소자의 주요부를 확대하여 도시하는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액정 표시 소자로서의 액정 패널 3 : 어레이 기판

4 : 대향 기판 5 : 액정층

7 : 화소 8 : 표시 영역

9 : 비표시 영역 21 : 절연막으로서의 게이트 절연막

23 : 절연막으로서의 층간 절연막

25, 26 : 개구 패턴으로서의 컨택트 홀

27 : 더미 개구 패턴으로서의 더미 홀

Claims (4)

1. 복수의 화소를 구비한 표시 영역과, 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 비표시 영역을 구비한 액정 표시 소자로서,

   절연막을 갖는 어레이 기판과,

   상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,

   이들 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층과,

   적어도 상기 표시 영역에 위치하는 상기 절연막에 드라이 에칭에 의해 형성된 개구 패턴과,

   상기 비표시 영역에 위치하는 상기 절연막에 상기 드라이 에칭에 의해 형성되고, 상기 개구 패턴과는 별개의 더미 개구 패턴

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절연막의 상기 개구 패턴 및 상기 더미 개구 패턴의 개구 면적률은, 1.2％ 이상 1.5％ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
3. 절연막을 갖는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과, 이들 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층을 구비하고, 복수의 화소를 구비한 표시 영역과, 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 비표시 영역을 구비한 액정 표시 소자의 제조 방법으로서,

   상기 절연막에, 개구 패턴과, 상기 개구 패턴과는 별개의 더미 개구 패턴을 드라이 에칭으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 절연막의 상기 개구 패턴 및 상기 더미 개구 패턴의 개구 면적률을, 1.2％ 이상 1.5％ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.

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