KR101352106B1 - 액정표시장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 와이어 반도체층이 일정한 방향으로 정렬되도록 함과 동시에, 채널 영역에만 선택적으로 형성되도록 하는 액정표시장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 나노 와이어 반도체층을 형성하기 위한 정렬 전극을 기판 상에 형성하는 단계와, 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계와, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 선택적으로 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 기판을 식각하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은, 나노 와이어 반도체층이 일정한 방향으로 정렬되도록 함과 동시에, 채널 영역에만 선택적으로 형성되도록 하여, 개구율을 증가시킴과 동시에 높은 신뢰성을 가지는 액정표시장치를 구현할 수 있는 효과를 가진다.
포토레지스트 패턴, 에칭, 나노 와이어
Description
도1a 내지 도1h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도2a 내지 도2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 평면도.
도3a 내지 도3f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
20 : 게이트 전극 21 : 게이트 라인
22 : 게이트 패드 40 : 절연막
10 : 기판 30a,30b : 정렬 전극
34,34a : 제 1 신호 라인 33 : 제 2 신호 라인
50 : 나노 와이어 분산 용액 52 : 나노 와이어
54 : 나노 와이어 반도체층 85 : 포토레지스트 패턴
31 : 데이터 라인 38 : 소스 전극
39 : 드레인 전극 32 : 데이터 패드
58 : 패시베이션막 70a : 제 1 컨택홀
70b : 제 2 컨택홀 70c : 제 3 컨택홀
80 : 화소 전극 82 : 패드 전극
36 : 제 1 쇼팅 라인 37 : 제 2 쇼팅 라인
35 : 채널 영역
본 발명은 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세히는 나노 와이어를 이용하여 보다 높은 이동도를 가지고 높은 신뢰성을 가지는 박막 트랜지스터를 포함함으로써 응답속도를 높이고 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.
정보화 사회의 발전에 따라, 종래의 CRT(Cathode Ray Tube)가 가지는 무거운 중량과 큰 부피와 같은 단점들을 개선한, 새로운 영상 표시 장치들이 개발되고 있으며,
이에 따라, LCD(Liquid Crystal Display Device), OLED(Organic Light Emitting Diode, 유기 발광 다이오드), PDP(Plasma Panel Display Device), SED(Surface-conduction Electron-emitter Display Device)등과 같은 여러 가지 평판 표시 장치들이 주목받고 있다.
이와 같은 평판 표시 장치들 가운데, 모바일 폰(mobile phone)의 표시화면에 서부터 대형 TV의 화면에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있는 LCD(이하 액정표시장치)는 대표적인 평판 표시 장치라 할 수 있을 것이다.
액정표시장치는, 수십 만 개 내지 수백 만 개의 화소(pixel)들이 모여서 형성되며, 이들 각각의 화소들을 구동하기 위한 스위칭 소자로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 널리 적용되고 있다.
종래에는 상기 박막 트랜지스터로 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 반도체층으로 사용하는 무기 박막 트랜지스터가 주로 사용되었으나, 최근에는 나노 와이어(nano wire)를 반도체층으로 사용하는 나노 와이어 박막 트랜지스터가 주목받고 있다.
나노 와이어란, 적어도 일단면의 높이가 500㎚ 미만, 바람직하게는 100㎚ 미만이고, 종횡비(가로길이:세로길이)가 10이상, 바람직하게는 100이상의 도전성 또는 반도체성 재료를 일반적으로 칭하는 용어이다. (WO 02/17362호, WO 02/4801호 및 01/03208호 참조)
이와 같은 나노 와이어 가운데 반도체성 나노 와이어는, 예를 들면, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C(다이아몬드 포함), P, B-C, B-P(BP6), B-Si, Si-C, Si-Ge, Si-Sn 및 Ge-Sn, SiC, BN/BP/BAs, AlN/AlP/AlAs/AlSb, GaN/GaP/GaAs/GaSb, InN/InP/InAs/InSb, BN/BP/BAs, AlN/AlP/AlAs/AlSb, GaN/GaP/GaAs/GaSb, InN/InP/InAs/InSb, ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe, CdS/CdSe/CdTe, HgS/HgSe/HgTe, BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, AgF, AgCl, AgBr, AgI, BeSiN2, CaCN2, ZnGeP2, CdSnAs2, ZnSnSb2, CuGeP3, CuSi2P3, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, Al2CO와 같은 재료에서 선택되거나 이들 재료들이 적절하게 조합되어 만들어질 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
또한, 나노 와이어는 탄소나노튜브, 또는 도전성/반도체성 유기 중합체 재료(예를 들어, 펜타센(pentacene)) 및 전이 금속 산화물을 포함한다.
나노 와이어는 단결정성 구조물이기 때문에, 이를 반도체층으로 사용할 경우 종래의 비정질 실리콘에 비하여 높은 이동도를 가지는 박막 트랜지스터를 구현하는 것이 가능하다.
종래에는 나노 와이어를 반도체층으로 하는 박막 트랜지스터를 형성하기 위하여, 표면에 나노 와이어가 분산된 용액을 이용한 랑뮈어-블로젯(LB법:Langmuir-Blodgett)법을 주로 이용하였다.
랑뮈어-블로젯법은 용액의 표면상에 적당한 표면압을 가하여 나노 와이어가 배열된 층을 형성한 후, 상기 나노 와이어를 고체 기판 상으로 이전(transfer)시켜 단일층 혹은 다층의 나노 와이어층을 형성하는 방법이다.
즉, 나노 와이어가 표면에 분산된 용액에 표면압을 이용해 나노 와이어를 배열시키고, 기판을 용액에 담그는 과정을 통해 나노 와이어층이 기판 상에 형성되도록 하였다.
그러나, 이와 같은 랑뮈어-블로젯법으로 나노 와이어 반도체층을 형성할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 기판 상에 형성된 나노 와이어층이 효과적인 반도체층으로 작용하기 위해서는 상기 나노 와이어들이 일정한 방향으로 정렬되어 배열되어야 하는데, 랑뮈어-블로젯법으로는 나노 와이어를 일정한 방향으로 정렬시키는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다.
또한, 상기 나노 와이어 반도체층이 채널 영역에만 선택적으로 형성되어야 하는데, 랑뮈어-블로젯법으로는 채널 영역에만 선택적으로 나노 와이어층을 형성하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다.
만약, 채널 영역 이외의 영역에 나노 와이어층이 형성되면, 나노 와이어층이 빛을 산란시키거나 소자의 신뢰성에 영향을 주는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 나노 와이어 반도체층이 일정한 방향으로 정렬되도록 함과 동시에, 채널 영역에만 선택적으로 형성되도록 하는 액정표시장치의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은,
기판 상에 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인 및 다른 하나의 정렬 전극에 접속되는 복수의 제 2 신 호라인과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성하는 단계와,
상기 기판 상에 나노 와이어가 분산된 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계와, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 채널 영역에 선택적으로 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층을 제외한 상기 정렬 전극과 상기 제 1 및 제 2 신호 라인과 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 제거하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층에 접속되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극에 접속하는 복수의 데이터 라인을 형성하는 단계를 포함한다.
즉, 채널 영역에 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성한 후, 상기 나노 와이어 반도체층을 제외한 나머지 영역에 형성된 패턴들을 제거하면서 상기 채널 영역이 아닌 다른 영역에 배열된 나노 와이어를 동시에 제거하여, 상기 채널 영역에 나노 와이어 반도체층이 선택적으로 형성되도록 한다.
다음에서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은,
기판 상에 복수의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 게이트 라인의 일단에 구비된 게이트 패드를 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 및 게이트 전극과 게이트 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 상기 게이트 전극에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인 및 다른 하나의 정렬 전극에 접속되는 복수의 제 2 신호라인과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 나노 와이어가 분산된 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계와, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 채널 영역에 선택적으로 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층을 제외한 상기 정렬 전극과 상기 제 1 및 제 2 신호 라인과 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 제거하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 나노 와이어 반도체층에 접속되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극에 접속하는 복수의 데이터 라인과 상기 데이터 라인의 일단에 구비된 데이터 패드를 형성하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층과 상기 데이터 라인과 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계와, 상기 패시베이션막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀과, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀을 형성하는 단계와, 상기 제 1 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극에 접속되는 화소 전극과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀을 통해 게이트 패드 및 데이터 패드에 접속되는 패드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
다음에서, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표 시장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도1a 내지 도1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법의 공정 단면도이고, 도2a 내지 도2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법의 공정 평면도이다.
도1a 내지 도1h에서는, 설명의 편의를 위하여, 좌측에서부터, 게이트 패드(A), 게이트 라인(B), 데이터 라인(C), 박막 트랜지스터부(D), 화소 전극(E), 데이터 패드(F)를 차례로 도시하였다.
먼저, 도1a와 같이, 기판(10) 상에 복수의 게이트 라인(21) 및 상기 게이트 라인(21)에 접속된 게이트 전극(20)과, 상기 게이트 라인(21)의 일단에 구비된 게이트 패드(22)를 형성한다.
상기 기판(10)으로는, 유리 재질의 기판이나, PET(Poly Ethylen Terephthalate)나 폴리이미드, 에폭시 수지와 같은 플라스틱 재질의 기판을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 게이트 라인(21), 게이트 패드(22), 및 게이트 전극(20)은 폴리 실리콘(poly-silicon) 이나 금속 등의 도전성 물질로 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 라인(21), 게이트 패드(22), 및 게이트 전극(20)을 포함하는 기판 전면에 절연막(40)을 형성한다.
상기 절연막(40)은 실리콘옥사이드(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)와 같은 무기절연막으로 형성하는 것이 바람직하며, PVP(PolyVinyl Phenol), 폴리이미드, BCB(BenzoCyclo Butene), 파릴렌(parylene), 포토아크릴(photoacryl) 등과 같 은 유기절연막으로 형성하는 것도 가능하다.
상기 무기절연막은 PECVD 법 등으로 형성하고, 상기 유기절연막은 액체 상태의 유기물질을 코팅하여 형성하는 것이 가능할 것이다.
다음으로, 도1b 및 도2a와 같이, 상기 절연막(40) 상부에 상기 게이트 전극(22)에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역(35)을 정의하는 복수의 정렬 전극(30a,30b)과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나(30a)와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인(34) 및 다른 하나의 정렬 전극(30b)에 접속되는 복수의 제 2 신호라인(33)과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line)(36) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인(37)을 형성한다.
이 때, 상기 제 1 신호 라인 중 일부(34a)는 데이터 패드부(F)상에 형성된다.
상기 정렬 전극(30a,30b), 제 1 및 제 2 신호 라인(34,33), 제 1 및 제 2 쇼팅 라인(36,37)은 서로 동일한 층으로 형성할 수 있으며, 구리(Cu),알루미늄(Al),은(Ag), 구리와 티타늄의 합금(Cu/Ti), 구리와 크롬의 합금(Cu/Cr), 알루미늄과 티타늄의 합금(Al/Ti), 알루미늄과 크롬의 합금(Al/Cr), 은과 티타늄의 합금(Ag/Ti), 은과 크롬의 합금(Ag/Cr)과 같은 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
다음으로, 도1c 및 도2b와 같이, 상기 기판 상에 나노 와이어(52)가 분산된 나노 와이어 분산 용액(50)을 도포한다.
기판 상에 나노 와이어 분산 용액(50)을 도포하는 단계는, 슬릿 노즐(slit nozzle)을 이용하여 기판 상에 도포할 수 있으며, 바람직하게는 잉크젯(inkjet) 방식으로 상기 채널 영역에 선택적으로 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 나노 와이어(52)를 분산시키는 용매로서는, 바람직하게는 이소프로필알코올(IPA:Isopropyl Alcohol), 에탄올(ethanol)등의 극성 용매를 사용한다. 즉, 용매 내에 분산된 나노 와이어를 전계를 이용하여 배열하기 때문에, 나노 와이어를 분산시키는 용매로 극성 용매를 사용해야 한다.
또한, 상기 나노 와이어(52)로는 반도체성 나노 와이어를 이용한다.
다음으로, 도1d 및 도2c와 같이, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여, 상기 채널 영역에 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층(54)을 형성한다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 통해, 상기 정렬 전극에 전압을 가하여 상기 채널 영역에 전기장을 형성하면, 나노 와이어 분산 용액(50)에 랜덤하게 분포하던 나노 와이어들이 상기 전기장과 나란한 방향으로 채널 영역에 정렬된다.
이와 같이, 나노 와이이 반도체층(54)을 형성한 후 초순수(DIW:Dilute water) 등으로 기판을 세정한 후 후속 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도1e 및 도2d와 같이, 나노 와이어 분산 용액의 용매를 베이킹 공정 등을 통해 제거한 후, 상기 나노 와이어 반도체층(54)을 제외한 정렬 전극(30a,30b), 제 1 및 제 2 신호 라인(34,33), 제 1 및 제 2 쇼팅 라인(36,37)을 제거한다.
보다 자세히는, 예를 들면, 기판 상에 상기 포토레지스트를 도포한 후 상기 나노 와이어 반도체층에 대응되는 영역에만 빛을 조사하여 선택적으로 포토레지스트 패턴(85)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(85)을 마스크로 하여 에칭 공정 등을 통해 정렬 전극(30a,30b), 제 1 및 제 2 신호 라인(34,33), 제 1 및 제 2 쇼팅 라인(36,37)을 제거한다.
이 때, 상기 제 1 신호 라인 중 데이터 패드부(F)상에 형성된 부분도 동시에 제거된다.
이 때, 기판 상에 채널 영역이 아닌 다른 영역에 배열되어 있던 나노 와이어도 함께 제거됨으로써, 상기 채널 영역에만 선택적으로 나노 와이어 반도체층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 도1f 및 도2e와 같이, 상기 기판 상에 상기 나노 와이어 반도체층(54)에 접속되는 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)과, 상기 소스 전극(38)에 접속하는 복수의 데이터 라인(31)과 상기 데이터 라인(31)의 일단에 구비된 데이터 패드(32)를 형성한다.
상기 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)과, 데이터 라인(31) 및 데이터 패드(32)는 구리, 몰리브덴, 크롬, 알루미늄, 크롬/알루미늄/몰리브덴, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 등의 금속이 단일층 또는 적층된 구조로 형성하는 것이 가능하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)과, 데이터 라인(31) 및 데이터 패드(32)를 형성한 후에 포토레지스트 패턴을 제거하는 것도 가능하나, 상기 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)과, 데이터 라인(31) 및 데이터 패드(32)를 형성하 기 이전에 포토레지스트 패턴을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포토레지스트 패턴을 제거한 다음, 상기 나노 와이어 반도체층(54) 상부에 선택적으로 보호막을 형성하는 것도 가능할 것이다.
상기 보호막은 실리콘옥사이드(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiN)와 같은 무기물질을 증착하여 형성할 수 있으며, PVP(PolyVinyl Phenol), 폴리이미드, BCB(BenzoCyclo Butene), 파릴렌(parylene), 포토아크릴(photoacryl) 등의 유기물질을 이용하는 것도 가능하다.
다음으로, 도1g와 같이, 상기 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)과, 데이터 라인(31) 및 데이터 패드(32)를 포함한 기판 전면에 패시베이션막(58)을 형성하고, 상기 패시베이션막(58)을 선택적으로 제거하여, 상기 드레인 전극(39)의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀과, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀을 형성한다.
상기 패시베이션막(58)을 선택적으로 제거하는 방법은, 예를 들면 포토리소그래피 방법을 이용하여 제거할 수 있을 것이다.
다음으로, 도1h와 같이, 상기 제 1 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극에 접속되는 화소 전극과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀을 통해 게이트 패드 및 데이터 패드에 접속되는 패드 전극을 형성한다.
상기 화소 전극(80)과 패드 전극(82)은 동일 물질로 형성할 수 있으며, 예를 들면, 인듐틴옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나, 인듐징크옥사이드(IZO : Indium Zinc Oxide)와 같이 투명한 도전물질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 화소 전극(80)은 상기 제 1 컨택홀(70a)을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 접속되도록 하여, 상기 나노 와이어 반도체층을 통해 전달되는 화소 전압을 전달받아, 액정을 구동하게 된다.
상기 패드 전극(82)은 상기 제 2 및 제 3 컨택홀(70b,70c)을 통해 외부로부터 신호를 전달받는다.
이와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 나노 와이어를 일방향으로 정렬시켜 이동도가 높은 나노 와이어 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비함으로써, 채널 영역의 면적을 줄여 높은 개구율을 확보하고 응답 속도를 높이는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 상기 채널 영역에만 선택적으로 나노 와이어 반도체층을 형성하는 것이 가능함으로써, 화소 영역에 배열된 나노 와이어 등에 의하여 빛이 산란되어 표시품위가 저하되는 문제를 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 반도체층을 형성하는 공정을 나노 와이어 분산 용액을 이용하여 솔루션-베이스(solution-base)로 형성하므로, 공정을 간단히 하는 것이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은,
기판 상에 복수의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극 과, 상기 게이트 라인의 일단에 구비된 게이트 패드를 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 및 게이트 전극과 게이트 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 상기 게이트 전극에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인 및 다른 하나의 정렬 전극에 접속되는 복수의 제 2 신호라인과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 나노 와이어가 분산된 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계와, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 채널 영역에 선택적으로 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층과 상기 제 1 신호 라인 및 상기 정렬 전극을 제외한 나머지 패턴을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 나노 와이어 반도체층과 정렬 전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계와, 상기 패시베이션막을 선택적으로 제거하여 상기 정렬 전극의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀과, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀을 형성하는 단계와, 상기 제 1 컨택홀을 통해 상기 정렬 전극에 접속되는 화소 전극과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀을 통해 게이트 패드 및 데이터 패드에 접속되는 패드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도3a 내지 도3g는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 평면도이다.
먼저, 도3a와 같이, 기판(10) 상에 복수의 게이트 라인(21) 및 상기 게이트 라인(21)에 접속된 게이트 전극(20)과, 상기 게이트 라인(21)의 일단에 구비된 게이트 패드(22)를 형성한다.
상기 기판(10)으로는, 유리 재질의 기판이나, PET(Poly Ethylen Terephthalate)나 폴리이미드, 에폭시 수지와 같은 플라스틱 재질의 기판을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 게이트 라인(21), 게이트 패드(22), 및 게이트 전극(20)은 폴리 실리콘(poly-silicon) 이나 금속 등의 도전성 물질로 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 라인(21), 게이트 패드(22), 및 게이트 전극(20)을 포함하는 기판 전면에 절연막(40)을 형성한다.
상기 절연막(40)은 실리콘옥사이드(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)와 같은 무기절연막으로 형성하는 것이 바람직하며, PVP(PolyVinyl Phenol), 폴리이미드, BCB(BenzoCyclo Butene), 파릴렌(parylene), 포토아크릴(photoacryl) 등과 같은 유기절연막으로 형성하는 것도 가능하다.
상기 무기절연막은 PECVD 법 등으로 형성하고, 상기 유기절연막은 액체 상태의 유기물질을 코팅하여 형성하는 것이 가능할 것이다.
다음으로, 도3b와 같이, 상기 절연막(40) 상부에 상기 게이트 전극에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극(30a,30b)과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나(30a)와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인(34) 및 다른 하나의 정렬 전극(30b)에 접속되는 복수 의 제 2 신호라인(33)과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성한다.
이 때, 상기 제 1 신호 라인 중 일부(34a)는 데이터 패드부(F)상에 형성된다.
상기 정렬 전극(30a,30b), 제 1 및 제 2 신호 라인(34,33), 제 1 및 제 2 쇼팅 라인(36,37)은 서로 동일한 층으로 형성할 수 있으며, 구리(Cu),알루미늄(Al),은(Ag), 구리와 티타늄의 합금(Cu/Ti), 구리와 크롬의 합금(Cu/Cr), 알루미늄과 티타늄의 합금(Al/Ti), 알루미늄과 크롬의 합금(Al/Cr), 은과 티타늄의 합금(Ag/Ti), 은과 크롬의 합금(Ag/Cr)과 같은 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
다음으로, 도3c와 같이, 상기 기판 상에 나노 와이어(52)가 분산된 나노 와이어 분산 용액(50)을 도포한다.
기판 상에 나노 와이어 분산 용액(50)을 도포하는 단계는, 슬릿 노즐(slit nozzle)을 이용하여 기판 상에 도포할 수 있으며, 바람직하게는 잉크젯(inkjet) 방식으로 상기 채널 영역에 선택적으로 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 나노 와이어(52)를 분산시키는 용매로서는, 바람직하게는 이소프로필알코올(IPA:Isopropyl Alcohol), 에탄올(ethanol)등의 극성 용매를 사용한다. 즉, 용매 내에 분산된 나노 와이어를 전계를 이용하여 배열하기 때문에, 나노 와이어를 분산시키는 용매로 극성 용매를 사용해야 한다.
또한, 상기 나노 와이어(52)로는 반도체성 나노 와이어를 이용한다.
다음으로, 도3d와 같이, 상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여, 상기 채널 영역에 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층(54)을 형성한다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 통해, 상기 정렬 전극에 전압을 가하여 상기 채널 영역에 전기장을 형성하면, 나노 와이어 분산 용액(50)에 랜덤하게 분포하던 나노 와이어들이 상기 전기장과 나란한 방향으로 채널 영역에 정렬된다.
이와 같이, 나노 와이이 반도체층(54)을 형성한 후 초순수(DIW:Dilute water) 등으로 기판을 세정한 후 후속 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도3e와 같이, 나노 와이어 분산 용액의 용매를 베이킹 공정 등을 통해 제거한 후, 상기 나노 와이어 반도체층(54)과 상기 제 1 신호 라인(34) 및 상기 정렬 전극(30a,30b) 상부에 포토레지스트 패턴(85)을 형성한다.
보다 자세히는, 기판 상에 상기 포토레지스트를 도포한 후 상기 나노 와이어 반도체층과 상기 제 1 신호 라인(34) 및 상기 정렬 전극(30a,30b)에 대응되는 영역에만 빛을 조사하여 선택적으로 포토레지스트 패턴(85)을 형성한다.
다음으로, 도3f와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(85)을 마스크로 하여 에칭 공정 등을 통해 제 2 신호 라인, 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 제거한다.
이 때, 기판 상에 포토레지스트 패턴이 형성된 영역이 아닌 다른 영역에 배열되어 있던 나노 와이어도 함께 제거하는 것이 가능하여 나노 와이어 반도체층을 선택적으로 형성할 수 있다.
채널 영역 이외에 신호 라인 및 정렬 전극 상부에 나노 와이어가 배열된 경 우에는 제거되지 않고 잔류할 수 있으나, 빛이 투과하지 못하는 금속 패턴 상부에 배열되므로 투과되는 빛에 영향을 주지 않는다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법에서는, 제 1 신호 라인(34)을 데이터 라인으로, 한 쌍의 정렬 전극(30a,30b)을 각각 소스 전극 및 드레인 전극으로 이용한다.
또한, 상기 제 1 신호 라인 중 데이터 패드부(F)상에 형성된 영역(34a)을 데이터 패드로 이용한다.
다음으로, 도3g와 같이, 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 나노 와이어 반도체층(54)과 제 1 신호 라인(34)을 포함한 기판 전면에 패시베이션막(58)을 형성하고, 상기 패시베이션막을 선택적으로 제거하여 상기 정렬 전극의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀(70a)과, 상기 게이트 패드(22) 및 데이터 패드 즉, 제 1 신호라인 중 데이터 패드부 상에 형성된 영역(34a)의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀(70b,70c)을 형성한다.
상기 패시베이션막(58)을 선택적으로 제거하는 방법은, 예를 들면 포토리소그래피 방법을 이용하여 제거할 수 있을 것이다.
다음으로, 상기 제 1 컨택홀(70a)을 통해 상기 노출된 정렬 전극에 접속되는 화소 전극(80)과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀(70b,70c)을 통해 게이트 패드(22) 및 데이터 패드(32) 즉, 제 1 신호라인 중 데이터 패드부 상에 형성된 영역(34a)에 접속되는 패드 전극(82)을 형성한다.
상기 화소 전극(80)과 패드 전극(82)은 동일 물질로 형성할 수 있으며, 예 를 들면, 인듐틴옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나, 인듐징크옥사이드(IZO : Indium Zinc Oxide)와 같이 투명한 도전물질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 화소 전극(80)은 상기 제 1 컨택홀(70a)을 통해 상기 정렬 전극에 전기적으로 접속되도록 하여, 상기 나노 와이어 반도체층을 통해 전달되는 화소 전압을 전달받아, 액정을 구동하게 된다.
상기 패드 전극(82)은 상기 제 2 및 제 3 컨택홀(70b,70c)을 통해 외부로부터 신호를 전달받는다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법에서, 제 1 신호라인을 데이터 라인으로, 정렬 전극을 소스 전극 및 드레인 전극으로 이용함으로써, 별도의 패턴을 형성하는 공정을 생략하여 공정을 간단히 할 수 있는 효과를 가진다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은,
나노 와이어를 일방향으로 정렬시켜 이동도가 높은 나노 와이어 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비함으로써, 채널 영역의 면적을 줄여 높은 개구율을 확보하고 응답 속도를 높이는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 선택적으로 나노 와이어 반도체층을 형성하는 것이 가능함으로써, 화소 영역에 배열된 나노 와이어 등에 의하여 빛이 산란되어 표시품위가 저하되는 문제를 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 반도체층을 형성하는 공정을 나노 와이어 분산 용액을 이용하여 솔루션-베이스(solution-base)로 형성하므로, 공정을 간단히 하는 것이 가능하다.
Claims (19)
- 기판 상에 복수의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 게이트 라인의 일단에 구비된 게이트 패드를 형성하는 단계;상기 게이트 라인 및 게이트 전극과 게이트 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계;상기 절연막 상에 상기 게이트 전극에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인 및 다른 하나의 정렬 전극에 접속되는 복수의 제 2 신호라인과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성하는 단계;상기 기판 상에 나노 와이어가 분산된 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계;상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 채널 영역에 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계;상기 나노 와이어 반도체층을 제외한 상기 정렬 전극과 상기 제 1 및 제 2 신호 라인과 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 제거하는 단계;상기 기판 상에 상기 나노 와이어 반도체층에 접속되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극에 접속하는 복수의 데이터 라인과 상기 데이터 라인의 일 단에 구비된 데이터 패드를 형성하는 단계;상기 나노 와이어 반도체층과 상기 데이터 라인과 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계;상기 패시베이션막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀과, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀을 형성하는 단계;상기 제 1 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극에 접속되는 화소 전극과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀을 통해 게이트 패드 및 데이터 패드에 접속되는 패드 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 기판 상에 복수의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 게이트 라인의 일단에 구비된 게이트 패드를 형성하는 단계;상기 게이트 라인 및 게이트 전극과 게이트 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계;상기 절연막 상에 상기 게이트 전극에 대응되고 한 쌍으로 이루어지며 서로 마주보도록 배치되어 채널 영역을 정의하는 복수의 정렬 전극과, 상기 정렬 전극 중 어느 하나와 접속되며 신호를 인가하는 복수의 제 1 신호 라인 및 다른 하나의 정렬 전극에 접속되는 복수의 제 2 신호라인과, 상기 제 1 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 1 쇼팅 라인(shorting line) 및 상기 제 2 신호 라인을 전기적으로 연결하는 제 2 쇼팅 라인을 형성하는 단계;상기 기판 상에 나노 와이어가 분산된 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계;상기 정렬 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 채널 영역에 일방향으로 정렬된 나노 와이어 반도체층을 형성하는 단계;상기 제 2 신호 라인 및 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 선택적으로 제거하는 단계;상기 나노 와이어 반도체층과 정렬 전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계;상기 패시베이션막을 선택적으로 제거하여 상기 정렬 전극의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀과, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 일부를 노출시키는 제 2 및 제 3 컨택홀을 형성하는 단계;상기 제 1 컨택홀을 통해 상기 정렬 전극에 접속되는 화소 전극과 상기 제 2 및 제 3 컨택홀을 통해 게이트 패드 및 데이터 패드에 접속되는 패드 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정렬 전극과, 제 1 및 제 2 신호 라인과, 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 제거하는 단계는 포토리소그래피법을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 신호 라인 및 상기 제 1 및 제 2 쇼팅 라인을 선택적으로 제거하는 단계는 포토리소그래피법을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 나노 와이어 반도체층을 형성한 후, 상기 나노 와이어 반도체층 상부에 선택적으로 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 보호막은 무기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 보호막은 실리콘옥사이드(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 보호막은 유기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 보호막은 PVP(PolyVinyl Phenol), 폴리이미드, BCB(BenzoCyclo Butene), 파릴렌(parylene), 포토아크릴(photoacryl) 중 어느 하나로 이루어 진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 기판은 유리 재질 또는 플라스틱 재질의 기판을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 나노 와이어 반도체층을 형성한 후, 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계에서, 상기 나노 와이어 분산 용액의 용매는 극성 용매를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 나노 와이어 분산 용액을 도포하는 단계는, 슬릿 노즐 분사 방식 또는 잉크젯 방식 중 어느 하나의 방법으로 도포하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 나노 와이어 분산 용액을 상기 채널 영역에 선택적으로 도포하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 정렬 전극은 구리(Cu),알루미늄(Al),은(Ag), 구리와 티타늄의 합금(Cu/Ti), 구리와 크롬의 합금(Cu/Cr), 알루미늄과 티타늄의 합금(Al/Ti), 알루미늄과 크롬의 합금(Al/Cr), 은과 티타늄의 합금(Ag/Ti), 은과 크롬의 합금(Ag/Cr) 중 어느 하나의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계는, 구리, 몰리브덴, 크롬, 알루미늄 중 어느 한 금속의 단일층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계는, 크롬/알루미늄/몰리브덴 또는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 적층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 전극 및 드레인 전극은 나노 와이어 반도체층에 접속하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 나노 와이어 반도체층은 반도체성 나노 와이어로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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