KR101197099B1 - 액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판 - Google Patents

액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 여러 가지 사이즈의 마스크에 공통으로 활용 가능한 오버레이키를 이용한 액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 a) 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이빙 영역이 정의된 대면적 기판을 구비하는 단계와; b) 상기 제 2 스크라이빙 영역으로 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키를 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법을 제공하고, 이를 위한 대면적 기판을 제공한다.

Description

액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판{manufacturing method of substrate for liquid crystal display device and mother substrate for the same}
도 1은 일반적인 액정패널 일부에 대한 분해사시도.
도 2는 도 1의 II-II 선에 대한 단면도.
도 3은 일반적인 액정표시장치 제조용 대면적 기판의 평면도.
도 4a와 도 4b는 각각 일반적인 액정표시장치용 기판의 제조공정 개요도.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 대면적 기판의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 대면적 기판의 일부 평면사진.
도 7a 내지 도 7e는 각각 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판의 제조공정 개요도.
도 8a 내지 도 8e는 각각 도 7a 내지 도 7e 공정에 의한 기판의 일부단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 대면적 기판 102 : 오버레이키
110,112,114,116,118 : 제 1 내지 제 5 마스크
122,124,126,128 : 제 1 내지 제 4 얼라인키
150 : 제 1 기판 152 : 게이트전극
154 : 게이트절연막 156 : 반도체층
158,160 : 소스 및 드레인전극 162 : 보호막
164 : 콘택홀 166 : 화소전극
a : 제 1 스크라이빙 영역 b : 셀 군 영역
c: 제 2 스크라이빙 영역 d : 셀 영역
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)용 기판(substrate) 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 여러 가지 사이즈(size)의 마스크에 공통으로 활용 가능한 오버레이키(over lay key)를 이용한 액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판에 관한 것이다.
근래의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 전기적 신호를 통해 화상을 표시하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 사이즈의 경박단소(輕薄短小)와 저소비전력화 특징을 지닌 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)로서 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 이용되고 있는데, 이는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)을 이용한 화상구현원리를 나타내는바, 주지된 내용으로서 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자의 배열방향이 변화되는 분극성질을 띤다.
이에 일반적인 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 제 1 및 제 2 기판이 나란히 합착된 액정패널(liquid crystal display panel) 그리고 여기에 빛을 공급하는 백라이트(back light)를 포함하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 발생시키고, 백라이트의 빛을 이용해서 상기 투과율의 차이를 외부로 투영시켜 목적하는 화상을 표시한다. 최근에는 액정패널 상에 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬로 배치하고 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)와 같은 스위칭소자로 각각을 개별 제어하는 능동행렬방식(Active Matrix type)이 색 재현성과 동영상 표시에 뛰어나 널리 이용된다.
첨부된 도 1은 일반적인 액정패널의 일부에 대한 분해사시도로서, 유리 또는 석영 등의 투명절연재질의 제 1 및 제 2 기판(10,30)이 액정층(40)을 사이에 두고 대면 합착된 형태를 나타낸다.
이중 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(10) 내면으로는 복수의 게이트라인(12)과 데이터라인(20)이 종횡 교차해서 화소(P)를 정의하고, 이들의 교차점에는 박막트랜지스터(T)가 마련되어 각 화소(P)에 실장된 투명 화소전극(28)과 일대일 대응 접속되어 있다. 이때 박막트랜지스터(T)는 게이트라인(12)에서 분기된 게이트전극(14)과, 데이터라인(20)에서 분기된 소스전극(22)과, 화소전극(28)에 접속된 드레인전극(24) 그리고 도전채널 역할의 반도체층(18)을 포함한다.
또한 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는 제 2 기판(30) 내면으로는 제 1 기판(20)의 게이트 및 데이터라인(22,24)과 박막트랜지스터(T) 등의 비 표시 요소를 가리면서 화소전극(26) 만을 노출시키는 격자형상의 블랙매트릭스(32)와, 상기 블랙매트릭스(32)의 각 격자 내로 충진된 컬러필터(34), 일례로 R(read), G(green),B (blue) 컬러필터(34a,34b,34c)와, 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(36)이 구비되어 있다.
그리고 이중 게이트라인(12)으로는 박막트랜지스터(T)의 온/오프(on/off) 정보가 담긴 주사신호가 스캔(scans) 전달되고, 데이터라인(20)으로는 화상신호가 전달되는바, 주사신호에 의해 각 게이트라인(12) 별로 선택된 박막트랜지스터(T)가 온(on) 되면 화상신호가 데이터라인(20)을 통해서 해당 화소전극(28)으로 전달되고, 이에 따른 화소전극(28)과 공통전극(36) 사이의 전계에 의해 액정분자의 배열방향을 변화되어 투과율 차이를 나타낸다. 이때 비록 도면상에 나타나진 않았지만 제 1 및 제 2 기판(10,30)은 그 사이의 가장자리를 두르는 씰패턴(seal pattern)에 의해 대면 합착되며, 제 1 및 제 2 기판(10,30)과 액정층(40)의 경계에 는 각각 액정분자의 초기 배열방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 각각의 기판(10,30) 외면으로는 특정 편향성분의 빛을 투과시키는 편광판이 부착된다.
다음으로 도 2는 도 1의 II-II 선에 대한 단면도로서, 제 1 기판(10) 일면에는 게이트라인(도 1의 12참조) 및 이로부터 분기된 게이트전극(14)이 위치하고, 이들의 상부 전면을 게이트절연막(16)이 덮으며, 게이트절연막(16) 상부로는 게이트전극(14)을 덮는 섬모양의 반도체층(18)이 위치하고 있다. 또한 게이트절연막(16) 상부의 데이터라인(도 1의 20 참조)으로부터 분기된 소스전극(22)이 반도체층(18) 상부에서 게이트전극(14)과 오버랩되고, 이와 일정간격을 둔 드레인전극(24)이 반도체층(18) 상부에서 게이트전극(14)과 오버랩되며, 이들 모두를 덮는 보호막(26)에는 드레인전극(24)의 일부를 노출시키는 콘택홀(27)이 구비되어 상기 보호막(26) 상부의 화소전극(28)은 콘택홀(27)을 통해 드레인전극(24)과 연결되어 있다.
이때 제 1 기판(10)의 화소(P)를 비롯한 박막트랜지스터(T)와 화소전극(28) 등의 어레이요소는 각각 소정물질의 박막을 증착하는 박막증착공정(deposition)과 더불어 박막 표면에 감광성물질인 포토레지스트(photo-resist)를 도포한 후 마스크(mask)를 사용해서 노광 및 현상함으로써 박막의 선택된 일부만을 노출시키는 포토리소그라피(photo-lithography)공정과, 상기 박막의 노출된 부분을 제거해서 소정형상으로 패터닝(patterning)하는 식각(etching) 공정을 통해 구현된다.
한편, 일반적인 액정표시장치용 기판 제조공정은 공정단축 내지는 수율 향상의 효과를 꾀하고자 대면적 기판을 대상으로 진행되는바, 제 1 기판(10)을 위한 제 1 대면적 기판에는 상술한 어레이요소가 셀(cell) 별로 포지션(position)을 달리해 서 배치되며, 마찬가지로 제 2 기판(도 1의 30 참조) 컬러필터요소가 셀 별로 포지션을 달리해서 배치된 제 2 대면적 기판을 구비하여 이들 두 대면적 기판을 합착한 후 각각의 셀 별로 분리하는 절단공정을 통해 복수개의 액정패널을 얻게 된다.
더 나아가 핸드폰이나 PDA 등에 사용되는 소형 액정패널을 제조하기 위해서는 대면적 기판 상에 복수개의 셀을 행렬로 배치하고, 이들 행렬을 이루는 셀 군(群)을 또 다시 포지션별로 구분 배치함으로써 공간 활용도를 높이고 있다.
즉, 첨부된 도 3은 일반적인 소형 액정패널의 제 1 기판을 위한 대면적 기판(50)에 대한 평면사진으로서, 제 1 스크라이빙 영역(A)에 의해 적어도 하나의 셀 군 영역(B)이 정의되어 있고, 각각의 셀 군 영역(B)은 제 2 스크라이빙 영역(C)에 의해 또 다시 복수개의 셀 영역(D)으로 구분되는바, 후속의 합착 및 절단 공정에 의해 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역(A,C)이 제거되면 셀 영역(D)은 각각 분리되어 액정패널의 제 1 기판을 이루게 된다.
따라서 각각의 셀 영역(D) 내에는 화소(도 1, 도 2의 P 참조)를 비롯한 박막트랜지스터(도 1, 도 2의 T 참조)와 화소전극(도 1, 도 2의 28 참조) 등의 어레이요소가 갖추어진다.
그리고 이중 셀군 영역(B)의 외곽에 해당되는 제 1 스크라이빙 영역(A)에는 적어도 하나의 오버레이키(60)가 존재하는데, 이는 후술하는 제 1 대면적 기판 제조 공정 중 노광단계에서 각각의 마스크를 정렬시키기 위한 것이다.
즉, 첨부된 도 4a 와 도 4b는 대면적 기판(50)을 대상으로 진행되는 소형 액정패널의 제 1 기판에 대한 제조공정을 설명하기 위한 개요도로서, 특히 5개 마스 크(70,72,74,76,78)를 이용한 노광단계를 보이고 있는바, 앞서의 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 살펴본다.
먼저, 최초의 노광단계는 게이트라인(12) 및 게이트전극(14)을 구현하기 위한 것으로 도 4a에 해당될 수 있고, 대면적 기판(50) 상에 소정의 제 1 금속박막을 증착한 후 포토레지스트를 도포 한 후 제 1 마스크(70)를 사용해서 노광한다.
이때 제 1 마스크(70)는 하나의 셀 군 영역(B)에 대응되는 사이즈를 나타냄에 따라 각각의 셀 군 영역(B) 별로 스티치 노광을 실시하며, 포토레지스트가 빛을 받은 부분이 경화되는 포지티브타입(positive type)이라는 전제 하에, 제 1 마스크(70)에는 각 셀 영역(D) 별 게이트라인(12)과 게이트전극(14)에 대응되는 패턴이 구비된다. 아울러 상기 제 1 마스크(70) 외곽에는 복수의 오버레이키 패턴(71)이 함께 구비되는바, 후속의 현상단계를 통해 포토레지스트의 경화된 부분을 제거한 후 식각을 진행하면 각 셀 영역(D)별 게이트라인(12) 및 게이트전극(14)과 더불어 셀 군 영역(B)의 외곽인 제 1 스크라이빙 영역(A)에 위치하는 복수개의 오버레이키(60)를 얻을 수 있다.
이어서 상기 대면적 기판(50) 전면에 게이트절연막(14)을 증착한다.
다음의 두 번째 노광단계는 박막트랜지스터의 반도체층을 구현하기 위한 것으로, 동일한 도 4a로 설명하며, 대면적 기판(50) 상에 실리콘막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고 제 2 마스크(72)를 사용해서 노광한다.
이때 제 2 마스크(72) 역시 하나의 셀 군 영역(B)에 대응되는 사이즈를 나타냄에 따라 각각의 셀 군 영역(B) 별로 스티치노광을 실시하게 되는데, 이 과정 중 에 각각의 셀 군 영역(B)에 대한 정확한 위치정렬을 위해서 셀 군 영역(B) 외곽의 제 1 스크라이빙 영역(A)에 기(旣) 형성된 오버레이키 중(60) 하나를 이용하고, 제 2 마스크(72)의 외곽에는 이와 가늠되는 적어도 하나의 제 1 얼라인키(미도시)가 구비된다.
이로써 후속의 현상 및 식각을 통해 각 셀 영역(D) 별 반도체층을 얻을 수 있다.
이후 세 번째 노광단계 역시 도 4a로 설명하며, 데이터라인(20)을 비롯한 소스 및 드레인전극(22,24)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(50) 상에 제 2 금속박막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 제 3 마스크(74)로 노광한다.
이때 제 3 마스크(74) 역시 하나의 셀 군 영역(B)에 대응되는 사이즈를 가짐에 따라 셀 군 영역(B) 별로 스티치노광을 실시하며, 각각의 셀 군 영역(B) 에 대한 정확한 위치정렬을 위해 기(旣) 형성된 오버레이키(60) 중 하나를 이용하는바, 제 3 마스크(74)의 외곽에는 이와 가늠되는 제 2 얼라인키(미도시)가 구비된다.
그리고 후속의 현상 및 식각을 거쳐 각 셀 영역(D) 별 데이터라인(20)과 소스 및 드레인전극(22,24)을 얻을 수 있다.
다음으로 대면적 기판(50) 전면에 보호막(26)을 증착한다.
후속의 네 번째 노광단계는 보호막(26)에 드레인전극(24)을 노출시키는 콘택홀(27)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(50) 상에 포토레지스트를 도포하고, 도 4b와 같이 제 4 마스크(76)를 사용해서 노광한다.
이때 콘택홀(27)은 여타의 요소에 비해 상대적으로 높은 정밀도를 요구하는 바, 제 4 마스크(76)는 제 1 내지 제 3 마스크(70,72,74)와는 달리 하나의 셀 군 영역(B) 중에서 2 내지 3 개의 셀 영역(D)에 대응되는 사이즈를 나타낸다. 그 결과 제 4 마스크(76)를 이용한 스티치 노광은 앞서의 제 1 내지 제 3 마스크(70,72,74) 공정 보다 많은 횟수로 진행되며, 현상 및 식각을 통해 각 셀 영역(D) 별 콘택홀(72)을 얻을 수 있다.
마지막으로 다섯 번째의 노광단계는 화소전극(28)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(50) 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 금속박막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 도 4a와 같은 제 5 마스크(78)를 사용해서 노광한다.
이때 제 5 마스크(78)는 제 1 내지 제 3 마스크(70,72,74)와 마찬가지로 하나의 셀 군 영역(B)에 대응되는 사이즈를 나타내며, 각각의 셀 군 영역(B)에 대한 정확한 위치정렬을 위해 제 1 스크라이빙 영역(A)에 기(旣) 형성된 오버레이키(60) 중 하나를 이용하고, 제 5 마스크(78)의 외곽에도 이와 가늠되는 제 3 얼라인키(미도시)가 구비된다.
이로써 후속의 현상 및 식각을 통해 각 셀 영역(D) 별 화소전극(28)을 얻게 된다.
하지만 이상에서 설명한 일반적인 액정패널용 제 1 기판의 제조공정은 몇 가지 문제점을 보이는데, 구체적으로는 보호막(26)에 콘택홀(27)을 형성하기 위한 네 번째 노광단계에서 제 4 마스크(76) 정렬에 사용되는 오버레이키(60)가 상대적으로 멀리 떨어져 있고, 이로 인해 제 4 마스크(76)의 미스얼라인(miss align)에 원인한 스티치불량 내지는 오버레이불량이 발생될 가능성이 큰 단점이 있다.
이때 스티치불량이란 동일 층의 스티치노광 사이에서 나타나는 미스얼라인 현상을 의미하고, 오버레이불량이란 서로 다른 층 사이의 미스얼라인 현상을 일컫는 것으로, 결국 마스크와 기판 사이의 정렬이 정확하지 못한 것을 원인으로 하며, 앞서의 네 번재 노광단계로 살펴보면 콘택홀(27)의 위치가 목적하는 지점으로부터 이탈되는 현상이 빚어진다.
그리고 이와 같은 마스크와 기판 사이의 정확한 얼라인을 방해하는 요소는 여러 가지가 있지만, 대면적 기판(50)의 오버레이키(60)와 각 셀 영역(D)의 중심 사이의 거리 내지는 마스크(70,72,74,76,78)의 얼라인마크와 패턴 사이의 거리가 가까워질수록 오차를 줄일 수 있다.
하지만 앞서 살펴본 일반적인 액정표시장치용 기판 제조공정 중에서도 특히 네 번째 노광단계에서 동원되는 제 4 마스크(76)는 여타의 마스크(70,72,74,78) 보다 작은 사이즈를 나타냄과 동시에 스티치노광을 위한 횟수와 이동거리가 증가함에도 불구하고, 각각의 정렬을 위해서는 셀 군 영역(B) 외곽에 구비된 오버레이키(60)를 이용할 수밖에 없고, 이로 인해 오차발생 가능성이 더욱 증가되는 문제점을 나타낸다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 여러 가지 사이즈의 마스크에 의한 각각의 노광공정에서 공통적으로 활용될 수 있는 오 버레이키를 이용한 액정표시장치용 기판 제조방법 및 이를 위한 대면적 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, a) 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이빙 영역이 정의된 대면적 기판을 구비하는 단계와; b) 상기 제 2 스크라이빙 영역으로 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키를 형성하는 단계와; c) 상기 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역을 절단하여 제거하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법을 제공한다.
이때 상기 a) 단계 이후, 상기 b) 단계 이전, a1) 상기 대면적 기판 일면에 박막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와; a2) 상기 대면적 기판 일면에 마스크를 대면 배치하고 노광 및 현상해서 포토레지스트패턴을 구현하는 단계와; a3) 상기 포토레지스트패턴에 따라 상기 박막을 식각하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 마스크는 상기 적어도 하나의 셀 군 영역에 대응되는 사이즈인 것을 특징을 한다.
또한 본 발명은 a) 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이 빙 영역이 정의된 대면적 기판을 구비하는 단계와; b) 상기 대면적 기판 상에 제 1 금속박막을 형성하고, 포토레지스트를 도포하는 단계와; c) 상기 대면적 기판 상에 제 1 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 제 2 스크라이빙 영역에 위치된 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키와, 상기 각 셀 영역 내에 게이트라인 및 게이트전극을 형성하는 단계와; d) 상기 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역을 제거하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법을 제공한다.
이때 상기 제 1 마스크는 상기 각 셀 군 영역에 대응되는 사이즈인 것을 특징을 한다.
또한 상기 c) 단계 이후 d) 단계 이전, c1) 상기 게이트라인 및 게이트전극 상에 게이트절연막을 형성하는 단계와; c2) 상기 대면적 기판 상에 실리콘층을 형성하고 포토레지스트를 도포하는 단계와; c3) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 2 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 게이트절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와; c3) 상기 반도체층 상에 제 2 금속박막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와; c4) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 3 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 게이트절연막과 반도체층 각각의 상부에 데이터라인과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와; c5) 상기 데이터라인과 소스 및 드레인전극 상에 보호막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와; c6) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 4 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 보호막 상에 상기 드레인전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와; c7) 상기 보호막 상에 투명도전층을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와; c8) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 5 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 보호막 상부에 상기 드레인전극과 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제 2 내지 제 5 마스크 중 적어도 하나는 상기 셀 군 영역 내의 하나 또는 인접한 둘 이상의 셀 영역에 대응되는 사이즈인 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이빙 영역이 정의되고, 상기 제 2 스크라이빙 영역에 마련된 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조를 위한 대면적 기판을 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판 제조를 위한 대면적 기판(100)의 평면도로서, 제 1 스크라이빙 영역(a)에 의해 적어도 하나의 셀군 영역(b)이 정의되고, 각각의 셀군 영역(b)은 제 2 스크라이빙 영역(c)에 의해 복수개의 셀 영역(d)으로 구분 정의된다. 이때 셀 영역(d)은 후속의 합착 및 절단을 통해 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역(a,c)이 절단 및 제거되면 각각 액정패널의 제 1 기판을 이루는 부분으로서, 화소를 비롯한 박막트랜지스터와 화소전극 등의 어레이요 소가 갖추어져 있다.
그리고 이중 셀군 영역(c) 내의 제 2 스크라이빙 영역(c)으로는 각각의 셀 영역(d) 별 적어도 하나의 오버레이키(102)가 구비되어 있다.
첨부된 도 6은 본 발명에 따른 대면적 기판의 일부로서 하나의 셀 영역(d) 및 이의 주변을 두르는 제 2 스크라이빙 영역(c)을 확대하여 나타낸 평면사진으로, 일례로 핸드폰, PDA 등의 표시화면을 이루는 소형 액정패널의 제 1 기판이 될 수 있다.
이때 셀 영역(d) 외곽에 해당되는 제 2 스크라이빙 영역(c)에는 원내를 확대하여 나타낸 것처럼 적어도 하나의 오버레이키(102)가 위치하고 있는데, 이는 본 발명에 따른 대면적 기판의 제조공정에 수반되는 수 차례의 노광단계에서 각각의 마스크를 정렬시키기 위한 것이다.
이에 첨부된 도 7a 내지 도 7e는 각각 대면적 기판(100)을 대상으로 진행되는 본 발명에 따른 액정표시장치용 제 1 기판의 제조공정으로서 특히 각각의 노광단계를 나타낸 개요도이고, 도 8a 내지 도 8e는 각각 7a 내지 7e의 공정을 통해 완성된 제 1 기판(150)의 일부단면도로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판 제조공정을 순서대로 설명한다. 이때 도 8a 내지 도 8e는 각각 화소별 박막트랜지스터와 화소전극을 지나는 절단선에 대한 단면도이다.
먼저, 최초의 노광단계는 게이트라인을 비롯한 게이트전극(152)을 구현하기 위한 것으로 도 7a와 도 8a가 이에 해당되며, 대면적 기판(150) 상에 제 1 금속박 막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 제 1 마스크(110)를 사용해서 노광한다.
이때 제 1 마스크는 하나의 셀 군 영역(b)에 대응되는 사이즈를 나타낼 수 있고, 도면에 직접 표시하지는 않았지만 셀 군 영역(b) 및 이를 두르는 제 1 스크라이빙 영역(a)과, 상기 셀 군 영역(b) 내에 위치된 복수개의 셀 영역(d) 및 상기 각 셀 군 영역(b) 내에서 각각의 셀 영역(d)을 두르는 제 2 스크라이빙 영역(c)이 구분 정의되며, 특히 제 2 스크라이빙 영역(c)에는 각각의 셀 영역(d) 별 적어도 하나의 오버레이키 패턴(120)이 형성되어 있고, 각각의 셀 영역(d)에는 게이트라인을 비롯한 게이트전극(152)에 대응되는 패턴이 구비되어 있다.
그리고 이러한 제 1 마스크(110)를 이용해서 스티치 노광을 실시한 후 현상 및 식각하면 대면적 기판(100) 역시 셀 군 영역(b) 및 이를 두르는 제 1 스크라이빙 영역(a)과, 상기 셀 군 영역(b) 내에 위치된 복수개의 셀 영역(d) 및 상기 각 셀 군 영역(b) 내에서 상기 각각의 셀 영역(d)을 두르는 제 2 스크라이빙 영역(c)이 구분 정의되며, 각각의 셀 영역(d) 내에는 게이트라인을 비롯한 게이트전극(152)이 형성되고, 제 2 스크라이빙 영역(c)에는 각각의 셀 영역(d) 별 적어도 하나의 오버레이키(102)가 구현된다.
이어서 상기 대면적 기판(100) 전면에 게이트절연막(154)을 증착한다.(도 8b 참조)
다음의 두 번째 노광단계는 박막트랜지스터의 반도체층(156)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(150) 상에 실리콘막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 도 7b와 같이 제 2 마스크(112)를 사용해서 노광한다.
이때 제 2 마스크(112) 역시 하나의 셀 군 영역(b)에 대응되는 사이즈를 나타냄에 따라 각각의 셀 군 영역(b) 별로 스티치노광을 실시할 수 있는데, 제 2 마스크(112) 중 제 2 스크라이빙 영역(c)에 대응되는 위치로는 앞서 제 1 마스크에 의한 노광단계에서 얻어진 오버레이키(102)에 가늠되는 적어도 하나의 제 1 얼라인키(122)가 구비되는바, 이들을 이용해서 얼라인한다.
그리고 후속의 현상 및 식각을 통해서 도 8b에 보인 것처럼 각 셀 별 반도체층(156)을 얻을 수 있다.
이후 세 번째 노광단계는 데이터라인을 비롯한 소스 및 드레인전극(158,160)을 구현하기 위한 것으로(도 8c 참조), 대면적 기판(100) 상에 제 2 금속박막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 도 7c와 같이 제 3 마스크(114)를 사용해서 노광한다.
이때 제 3 마스크(114) 역시 하나의 셀 군 영역(b)에 대응되는 사이즈를 나타낼 수 있어 셀 군 영역(b) 별로 스티치노광을 실시하는데, 각각의 셀 군 영역(b) 에 대한 정확한 위치정렬을 위해 제 1 마스크(110)를 이용한 노광단계에서 제 2 스크라이빙 영역(c)에 형성된 오버레이키(102) 중 하나를 이용하는바, 제 3 마스크(114)의 대응되는 부분에는 이와 가늠되는 제 2 얼라인키(124)가 구비된다.
그리고 후속의 현상 및 식각을 거쳐 도 8c와 같이 각 셀 영역(d) 별 데이터라인을 비롯한 소스 및 드레인전극(158,160)을 얻을 수 있다.
다음으로 대면적 기판 전면에 보호막(162)을 증착한다.(도 8d 참조)
뒤이은 네 번째 노광단계는 보호막(162)에 드레인전극(160)을 노출시키는 콘 택홀(164)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(100) 상에 포토레지스트를 도포하고, 도 7d와 같이 제 4 마스크(116)를 사용해서 노광한다.
이때 콘택홀(164)은 여타의 요소에 비해 상대적으로 높은 정밀도를 요구하므로 제 4 마스크(116)는 제 1 내지 제 3 마스크(110,112,114)와는 달리 하나의 셀 군 영역(b) 내에서도 2 내지 3 개의 셀 영역(d)에 대응되는 사이즈를 나타낼 수 있다.
즉, 제 4 마스크(116)는 도면에 명확하게 표시하진 않았지만 적어도 하나의 셀 영역(d) 및 상기 각각의 셀 영역(d)을 두르는 제 2 스크라이빙 영역(c)이 구분 정의되고, 이중 제 2 스크라이빙 영역(c)에 대응되는 위치로는 적어도 하나의 제 3 얼라인키(126)가 구비되어 있다.
따라서 제 4 마스크(116)를 이용한 스티치 노광은 앞서의 제 1 내지 제 3 마스크(110,112,114)의 경우 보다 많은 횟수로 진행되며, 이들 각각에서 제 3 얼라인키(126)는 대면적 기판의 제 2 스크라이빙 영역(c)에 형성된 오버레이키(102) 중 하나와 가늠된다.
이후 현상 및 식각을 통해 도 8d와 같이 각 셀 별 콘택홀(164)을 얻을 수 있다.
마지막으로 다섯 번째의 노광단계는 화소전극(166)을 구현하기 위한 것으로, 대면적 기판(100) 상에 ITO 등의 투명금속박막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하고, 도 7e와 같은 제 5 마스크(118)를 사용해서 노광한다.
이때 제 5 마스크(118)는 제 1 내지 제 3 마스크(110,112,114)와 마찬가지 로 하나의 셀 군 영역(b)에 대응되는 사이즈를 나타내며, 각각의 셀 군 영역(b)에 대한 정확한 위치정렬을 위해 첫 번째 노광단계에서 얻어진 오버레이키(102) 중 하나를 이용하는바, 제 5 마스크(118)의 제 2 스크라이빙 영역(c)에 대응되는 위치로는 오버레이키(102) 중 하나에 가늠되는 제 4 얼라인키(128)가 구비되어 있다.
이로써 후속의 현상 및 식각을 통해 도 8e와 같이 각 셀 별 화소전극(166)을 얻을 수 있다.
이후 대면적 기판(100) 상에 제 1 배향막을 형성하고, 이와 유사하게 제 2 기판의 구성요소가 포지션 별로 구분되며 제 2 배향막이 형성된 제 2 대면적 기판을 구비한 후, 액정층을 사이에 두고 두 대면적 기판을 합착하게 되며, 후속의 절단공정에서 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역(a,c)을 모두 절단하여 제거함으로써 복수개의 액정패널을 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 대면적 기판의 각각의 셀 영역에 근접한 제 2 스크라이빙 영역을 따라 오버레이키를 형성한 후 후속의 모든 노광공정에서 상기 오버레이키를 이용하여 마스크를 정렬시킨다.
따라서 마스크의 사이즈가 다르다 하더라도 공통의 오버레이키를 이용해서 노광을 진행할 수 있고, 이 과정 중에 오버레이키는 셀영역에 근접해 있으므로 스티치불량 내지는 오버레이불량을 현저하게 감소시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. a) 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이빙 영역이 정의된 대면적 기판을 구비하는 단계와;
    b) 상기 제 2 스크라이빙 영역으로 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키를 형성하는 단계와;
    c) 상기 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역을 절단하여 제거하는 단계
    를 포함하며, 상기 b) 단계는,
    a1) 상기 대면적 기판 일면에 박막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    a2) 상기 대면적 기판 일면에 마스크를 대면 배치하고 노광 및 현상해서 포토레지스트패턴을 구현하는 단계와;
    a3) 상기 포토레지스트패턴에 따라 상기 박막을 식각하는 단계
    를 포함함으로서 상기 오버레이키와 더불어 상기 각 셀 영역에 상기 박막으로 이루어진 패턴을 형성하고, 상기 마스크를 교체하여 상기 a1) 내지 a3)의 단계를 수회 반복 진행함으로서 상기 각 셀 영역에 다수의 패턴을 형성하며, 교체되는 마스크 중 적어도 하나는 그 크기를 달리하는 것이 특징이며, 첫번째 마스크를 이용한 노광을 제외한 다수의 각 마스크를 이용한 노광은 상기 각 셀 영역 별 구비된 상기 오버레이키를 이용하는 것이 특징인 액정표시장치용 기판 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. a) 적어도 하나의 셀 군 영역 및 상기 셀 군 영역 각각을 둘러싸는 제 1 스크라이빙 영역과, 상기 각 셀 군 영역 내에 위치된 복수개의 셀 영역 및 상기 각 셀 군 영역 내에서 상기 각각의 셀 영역을 둘러싸는 제 2 스크라이빙 영역이 정의된 대면적 기판을 구비하는 단계와;
    b) 상기 대면적 기판 상에 제 1 금속박막을 형성하고, 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    c) 상기 대면적 기판 상에 제 1 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 제 2 스크라이빙 영역에 위치된 상기 셀 영역 별 적어도 하나의 오버레이키와, 상기 각 셀 영역 내에 게이트라인 및 게이트전극을 형성하는 단계
    d) 상기 제 1 및 제 2 스크라이빙 영역을 제거하는 단계
    를 포함하며, 상기 c) 단계 이후 d) 단계 이전,
    c1) 상기 게이트라인 및 게이트전극 상에 게이트절연막을 형성하는 단계와;
    c2) 상기 대면적 기판 상에 실리콘층을 형성하고 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    c3) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 2 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 게이트절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와;
    c3) 상기 반도체층 상에 제 2 금속박막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    c4) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 3 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 게이트절연막과 반도체층 각각의 상부에 데이터라인과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와;
    c5) 상기 데이터라인과 소스 및 드레인전극 상에 보호막을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    c6) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 4 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 보호막 상에 상기 드레인전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와;
    c7) 상기 보호막 상에 투명도전층을 증착하고 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    c8) 상기 대면적 기판 상에 상기 오버레이키로 정렬되는 제 5 마스크를 대면 배치한 후 노광 및 현상하고 식각해서, 상기 보호막 상부에 상기 드레인전극과 연결된 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 마스크는 상기 각 셀 군 영역에 대응되는 사이즈인 액정표시장치용 기판 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 내지 제 5 마스크 중 적어도 하나는 상기 셀 군 영역 내의 하나 또는 인접한 둘 이상의 셀 영역에 대응되는 사이즈인 액정표시장치용 기판 제조방법.
  8. 삭제
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