KR101802256B1 - 마스크 및 이를 이용하는 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 마스크는 중심영역 및 주변영역을 포함하는 기판, 상기 중심영역 및 주변영역에 형성되는 투과부를 가지는 복수의 제1 영역들, 상기 주변영역에 형성되는 비투과부를 가지는 복수의 제2 영역들 및 상기 투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함한다.
따라서 하나의 픽셀 내에서 박막 트랜지스터가 차지하는 공간을 줄일 수 있고 개구부를 현격히 증가시킬 수 있고, 각 단계의 레이저의 세기가 달라져서 발생할 수 있는 화면상의 휘도의 차이를 보다 완화하여 불량률을 낮출 수 있게 된다.

Description

마스크 및 이를 이용하는 어레이 기판의 제조방법{MASK AND METHOD FOR MANUFACTURING ARRAY SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 마스크 및 이를 이용하는 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 조사용 마스크 및 이를 이용하는 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시패널은 각 화소 영역을 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판과, 상기 어레이 기판과 대향하는 대향 기판과, 상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 사이에 개재되어 형성된 액정층을 포함한다. 상기 액정표시패널은 상기 액정층에 전압을 인가하여 광의 투과율을 제어하는 방식으로 화상을 표시한다.
한편, 상기 어레이 기판 및 대향 기판은 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 픽셀부들을 포함한다. 상기 픽셀들 각각은 상기 픽셀들을 구동하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체 층, 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된다. 하나의 픽셀에는 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 포함되고, 상기 박막 트랜지스터가 형성된 공간에는 전압에 따른 광의 투과율이 변하지 않는다. 따라서, 상기 박막 트랜지스터가 형성된 공간만큼 하나의 픽셀에서는 개구율이 감소된다. 더욱이, 하나의 픽셀 내에 여러 개의 박막 트랜지스터들이 형성되는 경우에는 각각의 박막 트랜지스터들이 형성되는 공간이 증가할수록 하나의 픽셀 내에서 개구율은 그만큼 더욱 작아지게 된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판을 제작하는 과정에서, 상기 박막 트랜지스터의 반도체 층은 비정질의 실리콘층이 결정화되어 형성된다. 상기 결정화 단계는 어레이 기판 상에 적층되는 비정질의 실리콘층 모두를 결정화 한 후에 불필요한 부분을 제거하는 방법이 사용되어 왔다. 상기 어레이 기판 상의 비정질 실리콘층을 모두 결정화 하는 경우, 결정화를 위한 레이져가 상기 어레이 기판 모두에 조사되어야 하고, 결과적으로 하나의 어레이 기판을 결정화 하는 시간이 매우 오래 걸리게 된다. 따라서, 이러한 결정화 과정을 신속하고 효율적으로 처리할 수 있는 어레이 기판의 제작방법이 필요하다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 패널의 표시품질을 향상 시키도록 실리콘층을 결정화 하는 마스크를 제공하는 데에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 마스크를 이용하는 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 의한 마스크는 중심영역 및 주변영역을 포함하는 기판, 상기 중심영역 및 주변영역에 형성되고, 투과부를 포함하는 복수의 제1영역들, 상기 주변영역에 형성되며 비투과부를 포함하는 복수의 제2 영역들 및 상기 투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 주변영역은 상기 중심영역에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 중심영역에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 서브영역들이 서로 교차되는 경우, 상기 제1 서브영역의 제1 영역들이 형성되는 위치와 대응되는 제2 서브영역에는 제2 영역들이 형성되고, 상기 제1 서브영역의 제2 영역들이 형성되는 위치와 대응되는 제2 서브영역에는 제1 영역들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 및 제4 서브영역들이 서로 교차되는 경우, 상기 제3 서브영역의 제1 영역들이 형성되는 위치와 대응되는 제4서브영역에는 제2 영역들이 형성되고, 상기 제3서브영역의 제2 영역들이 형성되는 위치와 대응되는 제4 서브영역에는 제1 영역들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 서브영역들 각각에 형성된 제1 영역들 및 제2 영역들은 하나의 열로 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 서브영역들 각각에 형성된 제1 영역들 및 제2 영역들은 복수의 열로 배열되며, 불규칙적인 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 모서리영역들이 서로 교차되는 경우에, 하나의 모서리영역의 한 영역에 제1 영역이 형성되는 경우, 다른 세 개의 모서리영역들의 상기 형성된 제1 영역과 대응되는 영역들에는 모두 제2 영역들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 의한 마스크는 중심영역 및 주변영역을 포함하는 기판, 상기 중심영역에 형성되고, 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들, 상기 주변영역에 형성되고, 반투과부를 포함하는 복수의 제3 영역들 및 상기 투과부들 및 반투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반투과부들 각각은 투과부 및 상기 투과부 상에 형성된 하프톤 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주변영역은 상기 중심영역에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 중심영역에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 서브영역들은 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 상기 제3 및 제4 서브영역들은 실질적으로 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주변영역은 상기 제1 내지제4 서브영역들 사이에 각각 위치하고 서로 대응되는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고, 상기 제1 내지 제4 모서리영역들 중 두 개의 모서리영역은 복수의 제3 영역들을 포함하고, 나머지 두 개의 모서리영역은 복수의 제2 영역들을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 의한 어레이 기판의 제조방법은 베이스 기판 상에 복수의 게이트 라인들 및 상기 게이트 라인들과 연결되는 게이트 전극들을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극들 상에 비정질 실리콘층을 도포하는 단계, 중심영역 및 주변영역을 포함하는 마스크를 통해 레이져를 조사하여, 상기 중심영역에 대응되는 복수의 제1 결정화 영역 및 상기 주변영역에 대응되는 복수의 제2 결정화 영역들을 포함하는 단위영역들로 분할된 상기 비정질 실리콘층의 상기 제1 결정화 영역은 모두 결정화하고, 상기 제2 결정화 영역은 부분적으로 결정화하는 단계 및 상기 결정화 된 실리콘층 상에 복수의 소스 및 드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는, 상기 부분적으로 결정화 된 제2 결정화 영역은 적어도 2회 이상 상기 마스크를 통한 레이저 조사에 의해 결정화 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 중심영역에 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들이 형성되고, 상기 마스크의 주변영역에 복수의 상기 제1 영역들 및 비투과부를 포함하는 제2 영역들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 기판에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 기판에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하고, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는, 이전 단계에서 상기 제1 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 다음 단계에서 상기 제2 서브영역에 의해 결정화되는 단계, 이전 단계에서 상기 제3 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 다음 단계에서 상기 제4 서브영역에 의해 결정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는, 상기 제1 내지 제4 모서리영역들과 대응되는 제2 결정화 영역은 상기 제1 내지제4 모서리영역들 중 세 개의 모서리 영역에 의해서는 레이저가 차단되고, 하나의 모서리영역에 의해 레이저가 투과되어 대상영역이 결정화 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심영역에 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들이 형성되고,상기 주변영역에 반투과부를 포함하는 복수의 제3 영역들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 영역들 각각은 투과부를 포함하는 제제1 영역 및 상기 제1 영역 상에 형성된 하프톤 패턴을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 기판에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 기판에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하고, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는, 이전 단계에서 상기 제1 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제3 결정화 영역은 다음 단계에서 상기 제2 서브영역에 의해 결정화되는 단계, 이전 단계에서 상기 제3 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제3 결정화 영역은 다음 단계에서 상기 제4 서브영역에 의해 결정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 제1 내지제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고, 상기 제1 내지 제4 모서리영역들과 대응되는 제3 결정화 영역은 상기 제1 내지제4 모서리영역들 중 두 개의 모서리 영역들에 의해서는 레이저가 차단되고, 다른 두 개의 모서리영역들에 의해 레이저가 투과되어 대상영역이 결정화 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명에 의하면, 마스크 상에 형성된 렌즈를 통하여 레이저를 집광하여 비정질 실리콘을 결정화함으로써, 픽셀영역에 형성되는 박막 트랜지스터의 전자이동도를 현격히 증가시킬 수 있고, 따라서 박막 트랜지스터의 크기를 매우 작게 형성할 수 있다. 이로 인해, 하나의 픽셀 내에서 박막 트랜지스터가 차지하는 공간을 줄일 수 있고 개구부를 현격히 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 하나의 픽셀영역을 복수의 분할영역으로 나누어 부분적으로 결정화 하는 공정에서, 각각의 결정화를 위한 레이저의 세기가 서로 다르게 형성되어 발생할 수 있는 분할영역 간의 경계를, 마스크의 주변영역을 공유하여 조사함으로써 완화할 수 있게 된다. 따라서, 각 단계의 레이저의 세기가 달라져서 발생할 수 있는 화면상의 휘도의 차이를 보다 완화하여 불량률을 낮출 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 절단된 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 마스크를 이용하여 제작되는 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 X 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 5는 도 4의 Y 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 6a 내지 6b는 도 1의 마스크를 이용하여 어레이 기판을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7은 도 1의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 8내지 도 10은 도 1의 마스크가 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 11a 내지 11c는 도1의 마스크가 어레이 기판에 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 12a는 도 1의 마스크를 이용하여 결정화한 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 12b는 도 12a의 어레이 기판의 부분을 확대한 부분 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크를 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 13의 II-II'을 따라 절단된 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 13의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 16 내지 17은 도 13의 마스크가 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 18a 내지 18d은 도 13의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 19는 도 13의 마스크가 어레이 기판에 사용되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 20a는 도 13의 마스크를 이용하여 결정화한 어레이 기판을 나타내는 평면도이다
도 20b는 도 20a의 어레이 기판의 부분을 확대한 부분 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'을 따라 절단된 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크(100)는 기판(10), 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들(21), 비투과부를 포함하는 복수의 제2 영역들(22) 및 상기 투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들(30)을 포함한다. 상기 기판(10)은 중심영역(11) 및 주변영역(12)를 포함하며, 상기 주변영역(12)은 상기 중심영역(11)의 주변에 형성된다. 상기 기판(10)은 일반적으로 직사각형의 형상으로 제작될 수 있다. 상기 직사각형의 형상으로 제작되는 경우에는 하나의 패널을 여러 개로 분할하여 마스크를 이용하는 것에 유리하며, 또한 상기 중심영역(11) 및 주변영역(12)을 쉽게 구분할 수 있다. 이와 달리, 상기 기판(10)은 정사각형의 형상으로 제작될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 기판(10)에서 상기 차단층(40)을 이용하여 상기 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)를 형성하였다. 그러나, 상기 기판(10)은 이와는 다르게 불투명 재질로 형성될 수 있다. 상기 기판(10)이 불투명 재질을 포함하는 경우에는 상기 기판(10)에 슬릿이나 홀을 형성하는 방법으로 상기 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)을 형성할 수 있다. 상기 기판(10)이 불투명 재질을 포함하는 경우는 상기 차단층(40)을 별도로 포함하지 않을 수 있다. 상기 제1 영역들(21)이 레이저를 투과하고, 상기 제2 영역들(22)이 레이저를 차단하는 한, 다양한 방법으로 상기 기판(10)을 제작할 수 있다. 상기 투과부들은 상기 마스크(100)로 조사되는 레이저를 모두 투과시킨다. 상기 투과부들 각각의 상부에는 상기 렌즈(30)가 형성된다. 상기 렌즈들(30) 각각은 상기 투과부들에 의해 투과되는 레이저를 집광하여 결정화 되는 영역에 레이저를 조사한다. 따라서, 상기 제1 영역들(21)에 대응되는 어레이 기판의 모든 영역에서 결정화 되는 것이 아니라, 상기 렌즈들(30)에 의해 집광되는 영역에 한해 고농도의 에너지로 결정화 된다. 또한, 상기 제1 영역들(21)에 속하는 영역의 모든 부분에서 상기 레이저가 조사되는 것이 아니라, 상기 렌즈들(30)에 의해 집광되는 영역인 투과부까지만 레이저가 투과된다. 상기 제1 영역들(21)에서 상기 렌즈들(30)에 대응되지 않는 영역은 차단층(40)이 형성되어, 상기 레이저를 차단한다.
상기 제2 영역들(22)은 상기 마스크(100)로 조사되는 레이저를 모두 차단한다. 상기 제2 영역들(22) 각각은 모두 상기 차단층(40)에 의해 차단된다. 따라서, 상기 제2 영역들(22)에 대응되는 어레이 기판의 영역에는 결정화가 일어나지 않는다. 한 번의 레이저 조사에서 결정화 되지 않는 상기 어레이 기판의 대상 영역은 반드시 다른 레이저 조사에서 결정화 된다. 따라서, 상기 어레이 기판의 모든 대상 영역에서는 결정화가 진행된다.
상기 중심영역(11)에는 상기 제1 영역들(21)만이 배치된다. 상기 중심영역(11)은 조사되는 레이저를 전부 투과한다. 상기 중심영역(11)에 대응되는 대상 기판의 영역에는 조사되는 레이저를 모두 수용하여, 모든 대상 영역이 결정화 된다. 상기 주변영역(12)에는 상기 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)이 배치된다. 상기 주변영역(12)은 조사되는 레이저를 부분적으로 투과한다. 상기 주변영역(12)에 대응되는 대상 기판의 영역에는 조사되는 레이저를 부분적으로 수용하여, 일정 부분은 결정화되고, 다른 일정 부분에는 결정화 되지 않는다. 하지만, 상기 제2 영역들(22)이 위치하여 결정화 되지 않는 대상 영역은 다른 차례의 레이저 조사에 의해 결정화 된다. 상기 마스크(100)를 이용한 레이저의 조사 공정이 끝나는 경우에는 상기 어레이 기판의 대상 영역은 모두 결정화 된다.
도 2를 다시 참조하면, 상기 기판(10)은 상기 중심영역(11), 주변영역(12), 투과부를 포함하는 제1 영역들(21), 비투과부를 포함하는 제2 영역들(22), 렌즈들(30) 및 차단층(40)을 포함한다. 상기 기판(10)은 빛이 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 상기 기판(10)은 유리를 포함할 수 있으며, 투명한 수지를 포함할 수도 있다. 상기 기판(10)의 전 영역에서 레이저가 투과한다. 상기 차단층(40)은 기판상에 형성되며 상기 레이저를 차단한다. 상기 제1 영역들(21)에는 상기 투과부들 상에 형성된 렌즈들(30)이 위치하는 공간을 제외하고 상기 차단층(40)이 형성된다. 상기 제2 영역들(22)에는 전 공간에 상기 차단층(40)이 형성된다. 상기 차단층(40)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 기판(10)과 상기 렌즈들(30)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 기판(10) 상에 상기 렌즈들(30)을 먼저 형성하고, 상기 렌즈들(30)이 형성되지 않는 공간에 상기 차단층(40)을 형성하여 상기 마스크(100)을 형성할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 차단층(40)은 상기 렌즈들(30)이 형성되지 않은 상기 기판(10)의 다른 면에 형성될 수 있다.
따라서 상기 마스크(100)는 상기 마스크(100)로 조사되는 레이저를 부분적으로 투과하여, 원하는 영역의 비정질 실리콘을 결정화 한다. 상기 마스크(100)는 어레이 기판의 크기에 비해 작게 형성된다. 따라서, 상기 어레이 기판에 형성된 비정질 실리콘을 결정화 하는 경우 수회에 걸쳐 상기 어레이 기판의 영역을 분할하여 결정화 한다.
도 3은 도 1의 마스크를 이용하여 제작되는 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 어레이 기판(5000)은 픽셀영역(520) 및 주변영역(510)을 포함한다. 상기 픽셀영역(520)에는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 픽셀영역(520)의 픽셀들은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)를 이용하여 결정화하는 영역이다. 상기 마스크(100)의 크기는 상기 픽셀영역(520)에 비해 작기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 수 개의 영역으로 분할하여 상기 픽셀영역(520)을 결정화한다. 도 3의 픽셀영역(520)은 마스크(100)에 의해 분할하여 결정화 되는 영역(530)으로 분할되어 있다.
도 4는 도 3의 X 부분을 확대하여 도시하는 부분 평면도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 분할영역들(530) 내에는 복수의 픽셀들(521)을 포함한다. 상기 분할영역들(530)은 상기 마스크(100)에 대응되는 가상의 영역이며, 상기 복수의 픽셀들(521)은 상기 어레이 기판(5000) 상에 실제적으로 형성되는 영역이다. 상기 픽셀들(521) 각각은 하나 이상의 박막 트랜지스터 및 화소전극을 포함하며, 입력되는 신호에 따라 대응되는 밝기로 빛을 투과한다. 하나의 픽셀(521)에서 빛이 투과하는 부분은 상기 화소전극에 해당하고, 박막 트랜지스터가 형성되는 부분은 신호에 따른 투과율의 조절이 불가능하다. 따라서, 하나의 픽셀(521) 내에서 상기 박막 트랜지스터의 공간이 적을수록 픽셀 내의 개구부가 증가하게 된다. 표시장치에 있어서, 개구부의 확보는 매우 중요한 요소중의 하나이다.
도 5는 도 4의 Y 부분을 확대하여 도시하는 부분 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 픽셀(521)은 게이트 배선(621), 상기 게이트 배선과 전기적으로 연결되는 게이트 전극(611), 데이터 배선(620), 상기 데이터 배선(620)과 전기적으로 연결되는 소스 전극(621), 화소 전극(630), 상기 소스 전극(621)과 이격되며 상기 화소 전극(630)과 전기적으로 연결되는 드레인 전극(631), 및 활성층(640)을 포함한다. 상기 활성층(640)은 게이트 전극(611) 및 소스/드레인 전극(621, 631) 사이에 형성되어 박막 트랜지스터를 구성한다. 상기 박막 트랜지스터는 입력신호에 따라 상기 픽셀전극(630)을 제어한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 투과영역들(21) 각각은 상기 활성층(640)에 대응되어 배치되며, 레이저가 조사된다. 도 1을 다시 참조하면, 상기 투과영역들(21)을 지난 레이저는 상기 렌즈부들(30)을 통하여 더욱 집광된다. 따라서, 상기 활성층(640)에는 고밀도의 이온으로 결정화 될 수 있다. 상기 활성층(640)이 고농도의 이온으로 결정화 되는 경우에는 상기 활성층(640)의 전자 이동도가 급격히 증가한다. 일반적인 박막 트랜지스터의 활성층에서의 전자 이동도는 대략 0.5 cm2/μs 이다. 상기 마스크(100)에 의해 결정화 된 활성층(640)에서의 전자 이동도는 대략 최대 5 cm2/μs까지 증가할 수 있다. 적은 단위면적에서 보다 많은 전자들이 이동할 수 있기 때문에, 상기 활성층(640)의 크기를 작게 형성하여도 동일한 성능을 가질 수 있다. 따라서 박막 트랜지스터의 크기를 매우 작게 형성할 수 있고, 상대적으로 상기 화소전극(630)의 크기를 크게 형성할 수 있어, 상기 픽셀(521)의 개구율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 6a 내지 6b는 도 1의 마스크를 이용하여 어레이 기판을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 6a 내지 6d는 도 5에 도시된 하나의 픽셀(521) 단위로 하나의 박막 트랜지스터가 형성되는 과정을 나타내는 단면도들이다. 먼저 도 6a 내지 6c를 참조하면, 상기 베이스 기판(520) 상에 게이트 전극(611)을 형성한다. 상기 게이트 전극(611) 상에는 절연층(612)을 형성한다. 상기 절연층(612)이 형성된 게이트 전극(611) 상으로 비정질의 실리콘층(640)을 형성한다. 이미 언급한 바와 같이, 일반적인 방법으로 상기 비정질의 실리콘층을 결정화 하는 경우에는 전자이동도가 크지 않기 때문에, 해당 픽셀의 전자이동량을 만족할 수 있는 크기의 박막 트랜지스터를 형성하여야 한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)는 상기 투과부들 상에 렌즈부들(30)을 포함하여, 집광된 레이저가 상기 박막 트랜지스터의 비정질 실리콘층(640)으로 조사된다. 따라서 높은 전자 이동도를 가지는 활성층(640)이 형성되며, 상대적으로 매우 작은 크기의 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 상기 마스크(100)를 이용하여 활성층(640)을 형성한 후에는 상기 활성층(640) 상에 소스 및 드레인 전극(621, 631)을 형성한다.
도 6a 내지 6d는 박막 트랜지스터를 형성하는 과정의 일 예이며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)가 적용되는 공정을 포함한다면, 당업자의 수준에서 다른 형태의 박막 트랜지스터를 형성하는 과정으로 변형되어 적용될 수 있다.
도 7은 도 1의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)는 중심영역(11) 및 주변영역(12)을 포함한다. 상기 주변영역(12)는 제1 서브영역(121), 제2 서브영역(122), 제3 서브영역(123) 및 제4 서브영역(124)를 포함한다. 또한, 상기 주변영역(12)는 제1 모서리영역(125), 제2 모서리영역(126), 제3 모서리영역(127) 및 제4 모서리영역(128)을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브영역(121) 및 제2 서브영역(122)은 상기 중심영역(11)에서 제1 방향(D1)으로 각각 인접한다. 상기 제3 서브영역(123) 및 제4 서브영역(124)은 상기 중심영역(11)에서 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 각각 인접한다. 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 수직인 방향일 수 있다.
상기 제1 모서리영역(125)은 상기 제1 서브영역(121) 및 제3 서브영역(123) 사이에 위치하고, 상기 제2 모서리영역(126)은 상기 제3 서브영역(123) 및 제2 서브영역(122) 사이에 위치한다. 상기 제3 모서리영역(127)은 상기 제1 서브영역(121) 및 상기 제4 서브영역(124) 사이에 위치하고, 상기 제4 모서리영역(128)은 상기 제2 서브영역(122) 및 제4 서브영역(124) 사이에 위치한다. 상기 주변영역(12)은 상기 제1 내지 제4 서브영역(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)만으로 구성될 수 있다.
상기 주변영역(12)은 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)을 포함한다. 상기 주변영역(12)의 제1 내지 제4 서브영역(121, 122, 123, 124)에는 상기 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)이 불연속적으로형성된다. 상기 제1 서브영역(121)과 상기 제2 서브영역(122)은 서로 대응되고, 상기 제3 서브영역(123)과 상기 제4 서브영역(124)은 서로 대응된다. 상기 마스크(100)에 레이저가 조사되어 비절징의 실리콘이 결정화 되는 경우, 상기 제1 서브영역(121)에 의해 결정화 된 영역은 후에 상기 제2 서브영역(122)에 의해 결정화된다. 역으로, 상기 제2 서브영역(122)에 의해 결정화 된 영역이 후에, 상기 제1 서브영역(121)에 의해 조사될 수 있다. 상기 마스크(100)의 이동 방향에 따라 결정되나, 상기 제1 서브영역(121)과 상기 제2 서브영역(122)은 서로 보완하여 대상 영역을 모두 결정화 한다. 상기 제3 서브영역(123) 및 제4 서브영역(124)도 상기 제1 및 제2 서브영역들(121, 122)과 마찬가지로, 서로 보완하여 대상영역을 모두 결정화 한다.
도 8 내지 도 10은 도 1의 마스크가 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 8은 도 1의 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제1 및 제2 서브영역들(121, 122)에 의해 결정화되는 과정을 도시한 평면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제2 서브영역(122)에 의해 결정화된 대상영역은 다음 차례의 마스크(100)가 조사될 경우에, 상기 제1 서브영역(121)에 의해 결정화 된다. 상기 제1 서브영역(121)에 제1 영역들(21)이 형성되는 위치와 대응되는 상기 제2 서브영역(122)에는 제2 영역들(22)이 형성되고, 상기 제2 서브영역(122)에 상기 제2 영역들(21)이 형성되는 위치와 대응되는 상기 제2 서브영역(122)에는 상기 제1 영역들(21)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 서브영역(121) 및 제2 서브영역(122)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 모두 결정화 된다.
도 9는 도 1의 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제3 및 제4 서브영역들(123, 124)에 의해 결정화되는 과정을 도시한 평면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제4 서브영역(124)에 의해 결정화된 대상영역은 다음 차례의 마스크(100)가 조사될 경우에, 상기 제3 서브영역(123)에 의해 결정화 된다. 상기 제3 서브영역(123)에 제1 영역들(21)이 형성되는 위치와 대응되는 상기 제4 서브영역(124)에는 제2 영역들(22)이 형성되고, 상기 제3 서브영역(123)에 상기 제2 영역들(22)이 형성되는 위치와 대응되는 상기 제4 서브영역(124)에는 상기 제1 영역들(21)이 형성된다. 따라서, 상기 제3 서브영역(123) 및 제4 서브영역(124)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 모두 결정화 된다.
도 10은 도 1의 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제1 내지 제4 모서리영역들(125, 126, 127, 128)에 의해 결정화되는 과정을 도시한 평면도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 주변영역(12) 중 제4 모서리영역(128)에 의해 결정화된 대상영역은 다음 차례의 마스크(100)가 조사될 경우에, 상기 제3 모서리영역(127), 제1 모서리영역(125) 및 제2 모서리영역(126)에 의해 각각 결정화 된다. 상기 마스크(100)가 이동하는 경로에 따라 순서가 달라질 수 있지만, 상기 마스크(100)가 상기 어레이 기판(5000)을 모두 거치는 경우 상기 제1 모서리영역(125)에 의해 한번 조사된 영역은 상기 제2 내지 제4 모서리영역(126, 127, 128)에 의해 모두 각각 한번씩 조사된다. 상기 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)은 하나의 모서리영역에 상기 제1 영역들(21)이 형성되는 경우에는 이와 대응되는 다른 세 개의 모서리영역들의 영역들에는 모두 상기 제2 영역들(22)이 형성된다. 상기 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)은 동일한 영역을 총 4번 거치므로, 단 하나의 대응되는 영역에만 상기 제1 영역들(21)이 형성된다. 따라서, 상기 마스크(100)가 이동하면서 레이저를 조사하는 경우에 상기 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 모두 같은 횟수로 결정화된다.
도 11a 내지 11c는 도 1의 마스크가 어레이 기판에 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 11a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)가 어레이 기판(5000)에 사용되는 경우에 이동하는 경로를 나타내는 평면도이다. 도 11a를 참조하면, 상기 어레이 기판(5000)의 픽셀영역(520)은 복수의 분할영역들(530)로 분할되고, 각각의 분할영역들(530)로 상기 마스크(100)가 이동되면서 레이저를 조사한다. 상기 어레이 기판(5000)을 복수개의 분할영역들(530)으로 나누어 조사하는 경우에는 개별적인 조사 과정에서 레이저의 세기에 오차가 발생할 수 있다. 상기 레이저의 세기에 발생하는 오차는 상기 분할영역들(530)간에 결정화 정도의 차이를 유발시킬 수 있다. 화면 전체에 모두 같은 밝기로 표시되는 경우, 상기 분할영역들(530) 별로 다른 밝기가 표시될 수 있는데, 특히 상기 분할영역들(530)이 서로 인접하는 경계부에 이러한 차이가 더욱 강조되어 나타난다. 이 경우에는 상기 픽셀영역(520)에 가로 및 세로의 줄로 표시될 수 있다. 상기 픽셀영역(520)에 표시되는 가로 및 세로의 줄들은 정도가 심한 경우 불량으로 판정될 수 있다.
따라서 상기 중심영역(11) 및 주변영역(12)을 포함하는 마스크(100)를 이용하여, 상기 주변영역(12)에 해당하는 부분은 서로 다른 시기에 조사되는 레이저를 이용하여 부분적으로 결정화 함으로써, 각 분할영역들(530) 간에 발생할 수 있는 밝기의 차이를 완화한다.
도 11b 및 11c는 상기 어레이 기판(5000)의 픽셀영역(520)에 상기 마스크(100)가 이동하면서 레이저를 조사하는 영역을 나타내는 평면도들이다. 도 11b를 참조하면, 도 11a에 도시된 경로로 상기 마스크(100)를 이동하여, 해당되는 상기 분할영역들(530) 각각에 고정하여 레이저를 조사한다. 상기 제3 및 제4 서브영역(123, 124)이 서로 중첩되어 조사된다. 상기 분할영역들(530) 중 상기 픽셀영역(520)의 가장자리에 위치하는 영역들은 상기 제1 내지 제4 서브영역들(121, 122, 123, 124)이 한번밖에 조사되지 않는다. 상기 분할영역들(530) 중 상기 픽셀영역(520)의 가장자리에 위치하는 영역들은 상기 마스크(100)의 중심영역(11)에 대응되도록 상기 마스크(100)를 배치한다.
도 11c를 참조하면, 도 11a에 도시된 경로로 상기 마스크(100)를 이동하면서, 상기 제1 및 제2 서브영역(121, 122) 및 제3 및 제4 서브영역(123, 124)를 각각 중첩하면서 조사된다. 도 11b 및 11c에 도시된 바와 같이, 상기 분할영역들(530) 각각을 대응되는 분할영역들을 서로 오버랩 되도록 배치하면서 레이저를 조사하여, 상기 픽셀영역(520) 전체의 대상영역을 레이저로 조사한다.
도 12a는 도 1의 마스크를 이용하여 결정화한 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 12a를 참조하면, 상기 어레이 기판(5000)의 픽셀영역(520)에는 톱니모양의 테두리를 가지는 조사영역들(540)이 형성된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 주변영역(12)은 하나의 열로 형성되었기 때문에, 상기 조사영역들(540)은 톱니모양의 테두리를 가진다. 본 발명의 제1 실시예와는 다르게 복수의 열로 상기 마스크(100)의 주변영역(12)을 형성하는 경우에는 상기 조사영역들(540)의 테두리는 보다 불분명하게 형성될 수 있다. 각각의 조사영역들(540)이 레이저에 의해 조사되는 경우 상기 조사된 레이저의 세기는 서로 오차가 발생할 수 있기 때문에, 상기 조사영역들(540) 별로 미세하지만 서로 다른 결정화 정도를 가진다. 따라서 각 조사영역들(540)의 경계부에는 상기 픽셀영역(520) 전체에 같은 밝기를 표시하는 경우 미세한 경계가 형성될 수 있다. 하지만, 상기 조사영역들(540)의 경계부는 인접한 조사영역들(540)과 서로 번갈아 조사되었기 때문에, 상기 조사영역들(540) 간의 경계는 보다 완화되어 표시될 수 있다.
도 12b는 도 12a의 어레이 기판의 부분을 확대한 부분 평면도이다.
도 12b를 참조하면, 네 개의 조사영역들(A, B, C, D)이 각각 서로 다른 레이저의 세기로 조사되었을 경우에, 각 조사영역들(A, B, C, D)의 경계는 서로 인접한 조사영역들(A, B, C, D)과 교차되어 형성된다. 'A' 조사영역과 'B' 조사영역 간의 경계를 살펴보면, 하나의 열로써 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 경계가 형성되었다. 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 경계는 하나의 대상영역은 'A' 조사영역의 세기로 조사되고 인접한 다른 대상영역은 'B' 조사영역의 세기로 조사된다. 따라서, 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 경계는 사용자가 보았을 때에 보다 완화되어 표시되며, 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 조사된 레이저의 차이를 감지하기 어렵게 된다. 따라서, 상기 어레이 기판(5000)의 표시영역(520)을 전체적으로 보았을 때에, 상기 조사영역들(520) 간의 경계가 보다 완화되어 표시되며, 이로 인해 발생할 수 있는 화소간의 차이를 완화할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)의 주변영역(12)은 상기 제1 영역들(21) 및 제2 영역들(22)이 한 열로써 배열된다. 상기 어레이 기판(5000)의 각 분할영역(530) 간의 차이를 더욱 완화하기 위해서는 상기 주변영역(12)은 복수의 열로 형성될 수 있다. 상기 주변영역(12)이 복수의 열로 형성되는 경우에는, 상기 제1 내지 제4 서브영역(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)은 랜덤한 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 서브영역(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 모서리영역(125, 126, 127, 128)이 랜덤한 패턴으로 형성되는 경우에는, 상기 제1 및 제2 서브영역들(121, 122), 상기 제3 및 제4 서브영역들(123, 124) 및 상기 제1 내지 제4 모서리영역들(125, 126, 127, 128)이 서로 대응되도록 형성되어야 한다. 상기 제1 및 제2 서브영역들(121, 122)은 같은 영역을 각각 두 차례 조사하여 모든 대상영역이 결정화 되고, 상기 제3 및 제4 서브영역들(123, 124)은 같은 영역을 각각 두 차례 조사하여 모든 대상영역이 결정화 된다. 또한, 상기 제1 내지 제4 모서리영역들(125, 126, 127, 128)은 같은 영역을 각각 네 차례 조사하여 모든 대상영역이 결정화 되도록 한다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)는 기판(210), 투과부를 포함하는복수의 제1 영역들(221), 반투과부를 포함하는 복수의 제3 영역들(222) 및 상기 투과부들 및 반투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들(230)을 포함한다. 상기 기판(210)은 중심영역(211) 및 주변영역(212)를 포함하며, 상기 주변영역(212)은 상기 중심영역(211)의 주변에 형성된다. 도 13의 실시예에 따른 마스크(200)은 상기 주변영역(212)에 제3 영역들(222)이 형성되는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크(100)와 실질적으로 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 투과부들은 상기 마스크(200)로 조사되는 레이저를 모두 투과한다. 상기 투과부들 각각의 상부에는 상기 렌즈(230)가 형성된다. 상기 렌즈들(230) 각각은 상기 투과부들에 의해 투과되는 레이저를 집광하여 결정화 되는 영역에 레이저를 조사한다.
상기 제3 영역들(222)은 상기 마스크(200)로 조사되는 레이저의 일부를 차단한다. 바람직하게, 상기 제3 영역들(222)은 상기 마스크(200)로 조사되는 레이저의 절반을 차단할 수 있다. 상기 제2 영역들(222) 각각은 부분차단층(250)에의해 조사되는 레이저의 절반만 차단한다. 따라서, 상기 제3 영역들(222)에 대응되는 어레이 기판의 영역에는 부분적인 강도로 결정화가 일어난다. 바람직하게는, 절반의 강도로 결정화가 일어난다. 한 번의 레이저 조사에서 부분적으로 결정화 되지 않는 상기 어레이 기판의 대상 영역은 다른 레이저 조사에서 추가적으로 결정화 되어, 상기 제1 영역들(211)이 한번에 조사되는 강도로 결정화 된다. 따라서, 상기 어레이 기판의 모든 대상 영역에서는 미세한 차이가 발생할 수 있으나 거의 동일한 정도로 결정화가 진행된다.
상기 중심영역(211)에는 상기 제1 영역들(221)만이 배치된다. 상기 중심영역(211)은 조사되는 레이저를 전부 투과한다. 상기 중심영역(211)에 대응되는 대상 기판의 영역에는 조사되는 레이저를 모두 수용하여, 모든 대상 영역이 결정화 된다. 상기 주변영역(212)에는 상기 제3 영역들(222)이 배치된다. 상기 주변영역(212)은 조사되는 레이저를 부분적으로 투과한다. 상기 주변영역(212)에 대응되는 대상 기판의 영역에는 한차례 절반정도의 세기로 결정화되고, 다음 차례에 다시 절반정도의 세기로 결정화 된다. 따라서 상기 마스크(100)를 이용한 레이저의 조사 공정이 끝나는 경우에는 상기 어레이 기판의 대상 영역은 모두 결정화 된다.
도 14는 도 13의 II-II'을 따라 절단된 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 상기 기판(210)은 상기 중심영역(211), 주변영역(212), 제1 영역들(221), 제3 영역들(222), 렌즈들(230), 차단층(240) 및 부분차단층(250)을 포함한다. 상기 기판(210)은 빛이 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 상기 기판(210)의 전 영역에서 레이저가 투과한다. 상기 차단층(240)은 기판상에 형성되며 상기 레이저를 차단한다. 상기 부분차단층(250)은 상기 기판(210)과 상기 제3 영역들(212) 각각에 형성되는 렌즈들(240) 사이에 형성될 수 있다. 상기 부분차단층(250)은 조사되는 레이저의 일부를 투과한다. 바람직하게, 상기 부분차단층(250)은 조사되는 레이저의 절반을 투과한다. 상기 기판(210)에는 상기 제1 영역들(221) 및 제3 영역들(222)상에 형성된 렌즈들(30)이 위치하는 공간을 제외하고 상기 차단층(240)이 형성된다. 상기 차단층(240)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 부분차단층(240)은 상기 차단층(240)과 동일한 재질로 형성되고, 부분적으로 제거되어 형성될 수 있다. 또는, 상기 부분차단층(240)은 부분적으로 식각되어 형성될 수 있으며, 상기 부분차단층(240)은 하프톤 패턴을 포함할 수 있다.
상기 기판(210)과 상기 렌즈들(230)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 기판(210) 상에 상기 렌즈들(230)을 먼저 형성하고, 상기 렌즈들(230)이 형성되지 않는 공간에 상기 차단층(240)을 형성하여 상기 마스크(200)을 형성할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 차단층(240)은 상기 렌즈들(230)이 형성되지 않은 상기 기판(210)의 다른 면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 부분차단층(240)은 상기 렌즈들(230)이 형성되지 않은 상기 기판(210)의 다른 면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 차단층(240) 및 부분차단층(250)은 상기 기판(210)의 서로 다른 면에 각각 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 기판(210)에서 상기 차단층(240) 및 부분차단층(250)을 이용하여 상기 제1 영역들(221) 및 제3 영역들(222)를 형성하였다. 그러나, 상기 기판(210)은 이와는 다르게 불투명 재질로 형성될 수 있다. 상기 기판(210)이 불투명 재질을 포함하는 경우에는 상기 기판(210)에 슬릿이나 홀을 형성하는 방법으로 상기 제1 영역들(221) 및 제3 영역들(222)을 형성할 수 있다. 상기 기판(210)이 불투명 재질을 포함하는 경우는 상기 차단층(240)을 별도로 포함하지 않을 수 있다. 상기 제1 영역들(221)이 레이저를 투과하고, 상기 제3 영역들(222)이 레이저를 부분적으로 차단하는 한, 다양한 방법으로 상기 기판(210)을 제작할 수 있다.
도 15는 도 13의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 15을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)는 중심영역(211) 및 주변영역(212)을 포함한다. 상기 주변영역(212)는 제1 서브영역(2121), 제2 서브영역(2122), 제3 서브영역(2123) 및 제4 서브영역(2124)를 포함한다. 또한, 상기 주변영역(212)은 제1 모서리영역(2125), 제2 모서리영역(2126), 제3 모서리영역(2127) 및 제4 모서리영역(2128)을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브영역(2121) 및 제2 서브영역(2122)은 상기 중심영역(211)에서 제1 방향(D1)으로 각각 인접한다. 상기 제3 서브영역(2123) 및 제4 서브영역(2124)은 상기 중심영역(211)에서 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 각각 인접한다. 상기 제2 방향(D2)으로 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 수직인 방향일 수 있다.
상기 제1 모서리영역(2125)은 상기 제1 서브영역(2121) 및 제3 서브영역(2123) 사이에 위치하고, 상기 제2 모서리영역(2126)은 상기 제3 서브영역(2123) 및 제2 서브영역(2122) 사이에 위치한다. 상기 제3 모서리영역(2127)은 상기 제1 서브영역(2121) 및 상기 제4 서브영역(2124) 사이에 위치하고, 상기 제4 모서리영역(2128)은 상기 제2 서브영역(2122) 및 제4 서브영역(2124) 사이에 위치한다. 상기 주변영역(212)은 상기 제1 내지 제4 서브영역들(2121, 2122, 2123, 2124) 및 제1 내지 제4 모서리영역들(2125, 2126, 2127, 2128)만으로 구성될 수 있다.
상기 주변영역(212)은 제3 영역들(222)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 서브영역들(2121, 2122)은 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 상기 제3 및 제4 서브영역들(2123, 2124)은 실질적으로 동일한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 서브영역들(2121, 2122, 2123, 2124)은 제3 영역들(222)만을 포함한다. 상기 마스크(100)에 레이저가 조사되어 비정질의 실리콘이 결정화 되는 경우, 상기 제1 서브영역(2121)에 의해 결정화 된 영역은 후에 상기 제2 서브영역(2122)에 의해 결정화된다. 역으로, 상기 제2 서브영역(2122)에 의해 결정화 된 영역이 후에, 상기 제1 서브영역(2121)에 의해 조사될 수 있다. 상기 마스크(200)의 이동 방향에 따라 결정되나, 상기 제1 서브영역(2121)과 상기 제2 서브영역(2122)은 서로 보완하여 대상 영역을 모두 결정화 한다. 상기 제3 서브영역(2123) 및 제4 서브영역(2124)도 상기 제1 및 제2 서브영역들(2121, 2122)과 마찬가지로, 서로 보완하여 대상영역을 모두 결정화 한다.
도 16 내지 17은 도 13의 마스크가 사용되는 모습을 나타내는 평면도들이다.
도 16은 도 13의 마스크(200)의 주변영역(212) 중 제1 및 제2 서브영역들(2121, 2122)에 의해 결정화되는 과정을 도시한 평면도이다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)의 주변영역(212) 중 제2 서브영역(2122)에 의해 결정화된 대상영역은 다음 차례의 마스크(200)가 조사될 경우에, 상기 제1 서브영역(2121)에 의해 결정화 된다. 상기 제1 서브영역(2121) 및 제2 서브영역(2122)에는 모두 제3 영역들(222)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 서브영역(2121) 및 제2 서브영역(2122)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 모두 결정화 된다. 마찬가지로, 상기 제3 서브영역(2123) 및 제4 서브영역(2124)에는 모두 제3 영역들(222)이 형성된다. 따라서, 상기 제3 서브영역(2123) 및 제4 서브영역(2124)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 미세한 차이가 발생할 수 있으나 거의 동일한 정도로 결정화가 진행된다.
도 17은 도 13의 마스크(200)의 주변영역(212) 중 제1 내지 제4 모서리영역들(2125, 2126, 2127, 2128)에 의해 결정화되는 과정을 도시한 평면도이다. 도 17을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)의 주변영역(212) 중 제4 모서리영역(2128)에 의해 결정화된 대상영역은 다음 차례의 마스크(200)가 조사될 경우에, 상기 제3 모서리영역(2127), 제1 모서리영역(2125) 및 제2 모서리영역(2126)에 의해 각각 결정화 된다. 상기 마스크(200)가 이동하는 경로에 따라 순서가 달라질 수 있지만, 상기 마스크(200)가 상기 어레이 기판(7000)을 모두 거치는 경우 상기 제1 모서리영역(2125)에 의해 한번 조사된 영역은 상기 제2 내지 제4 모서리영역(2126, 2127, 2128)에 의해 모두 각각 한번씩 조사된다.
도 18a 내지 18d은 도 13의 마스크의 영역을 나타내는 평면도이다.
도 18a 내지 18d를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 다른 마스크(200)의 상기 제1 내지 제4 서브영역들(2125, 2126, 2127, 2128) 중 두 개의 서브영역은 복수의 제3 영역들(222)을 포함하고, 나머지 두 개의 서브영역은 복수의 제2 영역들을 포함한다. 상기 제1 내지 제4 모서리영역(2125, 2126, 2127, 2128)은 동일한 영역을 총 4번 거치므로, 두 개의 모서리영역들에 대응되는 영역에 상기 제3 영역들(222)이 형성된다. 따라서, 상기 마스크(200)가 이동하면서 레이저를 조사하는 경우에 상기 제1 내지 제4 모서리영역(2125, 2126, 2127, 2128)에 의해 각각 한 번씩 조사되는 경우 상기 조사된 영역의 대상영역은 미세한 차이가 발생할 수 있으나 거의 동일한 정도로 결정화가 진행된다.
도 19는 도 13의 마스크가 어레이 기판에 사용되는 모습을 나타내는 평면도이다. 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)가 어레이 기판(7000)에 사용되는 경우에 상기 어레이 기판(7000)의 픽셀영역(720)에 상기 마스크(200)가 이동하면서 레이저를 조사하는 영역을 나타내는 평면도들이다.
도 19를 참조하면, 상기 어레이 기판(7000)의 픽셀영역(720)은 복수의 분할영역들(730)로 분할되고, 각각의 분할영역들(730)로 상기 마스크(200)가 이동되면서 레이저를 조사한다. 상기 어레이 기판(7000)을 복수개의 분할영역들(730)으로 나누어 조사하는 경우에는 개별적인 조사 과정에서 레이저의 세기에 오차가 발생할 수 있다. 상기 레이저의 세기에 발생하는 오차는 상기 분할영역들(730)간에 결정화 정도의 차이를 유발시킬 수 있다. 상기 픽셀영역(720)에 표시되는 가로 및 세로의 줄들은 정도가 심한 경우 불량으로 판정될 수 있다. 따라서 상기 중심영역(211) 및 주변영역(212)을 포함하는 마스크(200)를 이용하여, 상기 주변영역(212)에 해당하는 부분은 서로 다른 시기에 조사되는 레이저를 이용하여 부분적으로 결정화 함으로써, 각 분할영역들(730) 간에 발생할 수 있는 밝기의 차이를 완화한다.
도 19를 다시 참조하면, 도 19에 도시된 경로로 상기 마스크(200)를 이동하여, 해당되는 상기 분할영역들(730) 각각에 고정하여 레이저를 조사한다. 상기 제3 및 제4 서브영역(2123, 2124)이 서로 중첩되어 조사된다. 상기 분할영역들(730) 각각을 대응되는 분할영역들(730)을 서로 오버랩 되도록 배치하면서 레이저를 조사하여, 상기 픽셀영역(720) 전체의 대상영역을 레이저로 조사한다.
도 20a는 도 13의 마스크를 이용하여 결정화한 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 20a를 참조하면, 상기 어레이 기판(7000)의 픽셀영역(720)에는 상기 주변영역(212)의 폭과 동일한 폭의 경계부(745)를 가지는 조사영역들(540)이 형성된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크(200)의 주변영역(212)은 하나의 열로 형성되었기 때문에, 상기 경계부들(745)은 상기 열 만큼의 폭을 가진다. 본 발명의 제2 실시예와는 다르게 복수의 열로 상기 마스크(200)의 주변영역(212)을 형성하는 경우에는 상기 조사영역들(740)의 테두리는 보다 넓게 형성될 수 있다. 각각의 조사영역들(740)이 레이저에 의해 조사되는 경우 상기 조사된 레이저의 세기는 서로 오차가 발생할 수 있기 때문에, 각 조사영역들(740)의 경계에는 상기 픽셀영역(720) 전체에 같은 밝기를 표시하는 경우 미세한 경계가 형성될 수 있다. 하지만, 상기 조사영역들(740)의 경계부(745)는 인접한 조사영역들(740)과 서로 번갈아 조사되었기 때문에, 상기 조사영역들(740) 간의 경계는 보다 완화되어 표시될 수 있다.
도 20b는 도 20a의 어레이 기판의 부분을 확대한 부분 평면도이다.
도 20b를 참조하면, 네개의 조사영역들(A, B, C, D)이 각각 서로 다른 레이저의 세기로 조사되었을 경우에, 각 조사영역들(A, B, C, D)의 경계는 서로 인접한 경계부들(a, b, c, d)이 형성된다. 'A' 조사영역과 'B' 조사영역 간의 경계를 살펴보면, 일정한 폭으로 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 경계인 'a' 경계부가 형성되었다. 상기 'a' 경계부는 절반은 'A' 조사영역의 세기로 조사되고 절반은 'B' 조사영역의 세기로 조사된다. 따라서, 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 경계인 'a' 경계부는 사용자가 보았을 때에 보다 완화되어 표시되며, 상기 'A' 조사영역과 'B' 조사영역의 조사된 레이저의 차이를 감지하기 어렵게 된다. 따라서, 상기 어레이 기판(7000)의 표시영역(720)을 전체적으로 보았을 때에, 상기 조사영역들(720) 간의 경계가 보다 완화되어 표시되며, 이로 인해 발생할 수 있는 화소 간의 차이를 완화할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 마스크 상에 형성된 렌즈를 통하여 레이저를 집광하여 비정질 실리콘을 결정화함으로써, 픽셀영역에 형성되는 박막 트랜지스터의 전자이동도를 현격히 증가시킬 수 있고, 따라서 박막 트랜지스터의 크기를 매우 작게 형성할 수 있다. 이로 인해, 하나의 픽셀 내에서 박막 트랜지스터가 차지하는 공간을 줄일 수 있고 개구부를 현격히 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 하나의 픽셀영역을 복수의 분할영역으로 나누어 부분적으로 결정화 하는 공정에서, 각각의 결정화를 위한 레이저의 세기가 서로 다르게 형성되어 발생할 수 있는 분할영역 간의 경계를, 마스크의 주변영역을 공유하여 조사함으로써 완화할 수 있게 된다. 따라서, 각 단계의 레이저의 세기가 달라져서 발생할 수 있는 화면상의 휘도의 차이를 보다 완화하여 불량률을 낮출 수 있게 된다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 마스크 10 : 기판
11 : 중심영역 12 : 주변영역
21 : 제1 영역 22 : 제2 영역
30 : 렌즈 240 : 차단층
200 : 마스크 210 : 기판
211 : 중심영역 212 : 주변영역
212 : 제1 영역 222 : 제3 영역
230 : 렌즈 240 : 차단층
250 : 부분차단층

Claims (21)

  1. 중심영역 및 상기 중심영역을 둘러싸고, 상기 중심영역에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 중심영역에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하는 주변영역을 포함하는 기판;
    상기 중심영역 및 주변영역에 형성되고, 투과부를 포함하는 복수의 제1영역들;
    상기 주변영역에 형성되며, 비투과부를 포함하는 복수의 제2 영역들; 및
    상기 투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함하고,
    상기 제1 서브영역의 제1 영역들이 형성되는 위치와 상기 제1 방향으로 대응되는 제2 서브영역에는 상기 제2 영역들이 형성되고, 상기 제1 서브영역의 제2 영역들이 형성되는 위치와 상기 제1 방향으로 대응되는 제2 서브영역에는 상기 제1 영역들이 형성되는 마스크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 서브영역의 제1 영역들이 형성되는 위치와 상기 제2 방향으로 대응되는 제4서브영역에는 상기 제2 영역들이 형성되고,
    상기 제3서브영역의 제2 영역들이 형성되는 위치와 상기 제2 방향으로 대응되는 제4 서브영역에는 상기 제1 영역들이 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 서브영역들 각각에 형성된 상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 하나의 열로 배열되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 서브영역들 각각에 형성된 상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 복수의 열로 배열되며, 불규칙적인 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 모서리영역들이 서로 교차되는 경우에,
    하나의 모서리영역의 한 영역에 제1 영역이 형성되는 경우, 다른 세 개의 모서리영역들의 상기 형성된 제1 영역과 대응되는 영역들에는 모두 제2 영역들이 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  9. 중심영역 및 상기 중심영역을 둘러싸고, 상기 중심영역에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 중심영역에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하는 주변영역을 포함하는 기판;
    상기 중심영역에 형성되고, 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들;
    상기 주변영역에 형성되고, 반투과부를 포함하는 복수의 제3 영역들; 및
    상기 투과부들 및 반투과부들 상에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함하는 마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반투과부들 각각은 투과부 및 상기 투과부 상에 형성된 하프톤 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브영역들은 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 상기 제3 및 제4 서브영역들은 실질적으로 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주변영역은 상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하고, 서로 대응되는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 모서리영역들 중 두 개의 모서리영역은 복수의 제3 영역들을 포함하고, 나머지 두 개의 모서리영역은 복수의 제2 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  13. 베이스 기판 상에 복수의 게이트 라인들 및 상기 게이트 라인들과 연결되는 게이트 전극들을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극들 상에 비정질 실리콘층을 도포하는 단계;
    중심영역 및 주변영역을 포함하는 마스크를 통해 레이져를 조사하여, 상기 중심영역에 대응되는 복수의 제1 결정화 영역 및 상기 주변영역에 대응되는 복수의 제2 결정화 영역들을 포함하는 단위영역들로 분할된 상기 비정질 실리콘층의 상기 제1 결정화 영역은 모두 결정화하고, 상기 제2 결정화 영역은 부분적으로 결정화하는 단계; 및
    상기 결정화 된 실리콘층 상에 복수의 소스 및 드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는,
    상기 부분적으로 결정화 된 제2 결정화 영역은 적어도 2회 이상 상기 마스크를 통한 레이저 조사에 의해 결정화 되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마스크의 중심영역에 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들이 형성되고,
    상기 마스크의 주변영역에 복수의 상기 제1 영역들 및 비투과부를 포함하는 제2 영역들이 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 기판에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 기판에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하고,
    상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는,
    제1 단계에서 상기 제1 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 상기 제1 단계 이후의 제2 단계에서 상기 제2 서브영역에 의해 결정화되는 단계,
    제3 단계에서 상기 제3 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 상기 제3 단계 이후의 제4 단계에서 상기 제4 서브영역에 의해 결정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고,
    상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는,
    상기 제1 내지 제4 모서리영역들과 대응되는 제2 결정화 영역은 상기 제1 내지 제4 모서리영역들 중 세 개의 모서리 영역에 의해서는 레이저가 차단되고, 하나의 모서리영역에 의해 레이저가 투과되어 대상영역이 결정화 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 중심영역에 투과부를 포함하는 복수의 제1 영역들이 형성되고, 상기 주변영역에 반투과부를 포함하는 복수의 제3 영역들이 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제3 영역들 각각은 투과부를 포함하는 제1 영역 및 상기 제1 영역 상에 형성된 하프톤 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 기판에서 제1 방향으로 각각 인접하는 제1 및 제2 서브영역들 및 상기 기판에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 각각 인접하는 제3 및 제4 서브영역들을 포함하고,
    상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 단계는,
    제1 단계에서 상기 제1 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 상기 제1 단계 이후의 제2 단계에서 상기 제2 서브영역에 의해 결정화되는 단계,
    제3 단계에서 상기 제3 서브영역에 의해 결정화 된 상기 제2 결정화 영역은 상기 제3 단계 이후의 제4 단계에서 상기 제4 서브영역에 의해 결정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 마스크의 주변영역의 서브영역들은 상기 제1 내지 제4 서브영역들 사이에 각각 위치하는 제1 내지 제4 모서리영역들을 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 모서리영역들과 대응되는 제2 결정화 영역은 상기 제1 내지 제4 모서리영역들 중 두 개의 모서리 영역들에 의해서는 레이저가 차단되고, 다른 두 개의 모서리영역들에 의해 레이저가 투과되어 대상영역이 결정화 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
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