KR102352740B1 - 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 지지판을 마련하는 단계, 상기 지지판 위에 차단막을 형성하는 단계, 상기 차단막의 미리 정해진 영역을 경화시키는 단계 및 상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING MASK AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 알려져 있는 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel: PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device: OLED device), 전계 효과 표시 장치(field effect display: FED), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display device) 등이 있다.
특히, 유기 발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
유기 발광 표시 장치는 자발광(self-luminance) 특성을 가지며, 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 차세대 표시 장치로 주목을 받고 있다.
상기 유기 발광 표시 장치는 여러 가지 배선들이 포함한다. 배선들은 기판 위에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층 위에 마스크 패턴을 형성하여 식각 공정을 통해 원해 원하는 금속 배선의 패턴을 형성한다.
이때, 상기 마스크 패턴은 금속층 위에 포토레지시트(photoresist)를 얇게 바른 후, 원하는 노광 마스크를 올려놓고 빛을 가해 마스크 패턴을 형성하게 된다.
상기 노광 마스크는 도 1에 도시된 공정으로 형성된다. 석영 기판(1) 위에 차광막(3) 및 감광막(photoresist, 5)을 차례로 적층한다(도 1(a) 참조). 다음으로, 감광막(5)에 광원(7)을 이용하여 빛을 조사하고, 현상 및 식각 공정을 거쳐 도 1(a)에 도시된 패턴을 형성한다. 그리고 나서, 감광막(5)를 제거함으로써, 원하는 패턴의 차광막(3) 패턴이 형성된 노광 마스크를 제조한다.
그러나, 상기 공정을 통해 제작된 노광 마스크는 제작 비용 및 제작 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 종래의 노광 마스크의 제조 비용 및 제조 시간을 감소시킬 수 있는 마스크의 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 금속 배선을 형성하는데 적용되는 식각 마스크를 제조하는데 발생하는 비용 및 시간을 줄일 수 있는 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 지지판을 마련하는 단계, 상기 지지판 위에 차단막을 형성하는 단계, 상기 차단막의 미리 정해진 영역을 경화시키는 단계 및 상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.
한편, 상기 차단막을 형성하는 단계 이전에, 상기 지지판 위에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 보호막은 상기 차단막의 경화시 발생하는 열이 상기 지지판에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 상기 보호막은 질화 규소막, 산화 규소막 및 산질화 규소막 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 차단막을 형성하는 단계는, 상기 지지판 위에 광 차단 물질을 도포하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 광 차단 물질은 크롬 또는 크롬 산화물로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 광 차단 물질은 롤러 또는 닥터 블레이드에 의해 상기 지지판 위에 도포될 수 있다.
한편, 상기 차단막을 경화시키는 단계는, 상기 차단막의 미리 정해진 영역에 레이저를 조사하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 차단막을 제거하는 단계는, 에어를 분사하여 상기 차단막의 상기 나머지 영역을 상기 차단막의 미리 정해진 영역으로부터 분리할 수 있다. 한편, 상기 지지판은 광투과성일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 지지판을 마련하는 단계, 상기 지지판 위에 미리 정해진 패턴으로 광 차단 물질을 도포하는 단계 및 상기 광 차단 물질을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 광 차단 물질을 도포하는 단계와 상기 광 차단 물질을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.
한편, 상기 광 차단 물질은 크롬 또는 크롬 산화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 기판을 마련하는 단계, 상기 기판 위에 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 위에 금속층을 형성하는 단계, 상기 금속층 위에 차단막을 형성하는 단계, 상기 차단막의 미리 정해진 영역이 경화시키는 단계, 상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계, 상기 절연층이 노출되도록 상기 금속층을 식각하는 단계를 포함하며, 상기 차단막의 상기 미리 정해진 영역을 마스크로 하여 상기 금속층이 식각될 수 있다.
이때, 상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.
한편, 상기 차단막을 형성하는 단계 이전에, 상기 금속층 위에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 보호막은 상기 차단막의 경화시 발생하는 열이 상기 지지판에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
한편, 상기 보호막은 질화 규소막, 산화 규소막 및 산질화 규소막 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 차단막을 형성하는 단계는, 상기 금속층 위에 식각 저항 물질을 도포하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 차단막을 제거하는 단계는, 에어를 분사하여 상기 차단막의 상기 나머지 영역을 상기 차단막의 미리 정해진 영역으로부터 분리할 수 있다. 한편, 상기 차단막의 상기 미리 정해진 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 따르면, 차단막을 얇게 형성하고 일정 패턴으로 경화시키는 공정을 반복 수행하여 마스크를 제조함으로써, 종래의 포토리소그래피에 의한 노광 마스크의 제조 공정에 비해 제작 비용이 현저히 감소하고, 제작 시간 및 공정을 간소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크의 제조 방법과 유사하게 차단막을 형성하고 일정 패턴으로 경화시키는 공정을 통해 식각 마스크를 제조하여 배선을 형성함으로써, 마찬가지로 금속 배선을 형성하는데 소용되는 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 마스크의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 15은 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 3 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 광투과성 지지판 위에 차단막을 형성하는 공정 및 형성된 차단막을 일정한 패턴으로 경화시키는 공정을 반복한 후, 경화된 패턴을 제외한 나머지 차단막을 제거하여 마스크를 형성한다.
우선, 도 2를 참조하여, 전술한 마스크의 제조 방법으로 마스크를 제조할 수 있는 마스크의 제조 장치에 대해 간략히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 마스크의 제조 장치는 제1 및 제2 이송부(50, 70), 광원(10), 스캐너(30), 롤러(90)를 포함한다.
이때, 제1 이송부(50)는 광투과성 지지판(40)을 상하 방향으로 이동시킨다. 제1 이송부(50)는 광투과성 지지판(40) 위에 차단막이 형성되고, 스캐너(30)에 의해 차단막이 경화되면 광투과성 지지판(40)을 상부로 이동시킨다.
한편, 제2 이송부(70)는 제1 이송부(50)에 인접 배치된다. 제2 이송부(70)는 차단막을 형성하는데 사용되는 광 차단 물질을 상하 방향으로 이송시킨다.
이때, 롤러(90)가 제2 이송부(70)의 상부에 위치한 차단 물질을 제1 이송부(50)측으로 이동시킨다. 여기에서, 롤러(90) 이외에 닥터 블레이드가 사용될 수 있다.
그리고 나서, 제2 이송부(70)은 차단 물질을 상부로 이송한다.
스캐너(30)는 광원(10)으로부터 전달된 광선, 예를 들어 레이저를 광투과성 지지판(40) 위의 차단막에 조사한다. 스캐너(30)는 차단막의 미리 정해진 영역에 레이저를 조사한다. 이때, 차단막의 미리 정해진 영역이 마스크 패턴으로 형성된다.
이하에서는, 도 3 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 먼저 지지판(310)을 마련한다. 지지판(310)은 마스크 패턴을 지지하며, 마스크 패턴을 선택적으로 통과한 광원을 투과시킨다.
이에 따라, 지지판(310)은 광투과성을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지판(310)은 석영 등으로 이루어질 수 있다. 그러나, 지지판(310)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 노광 마스크의 광투과성 지지판을 구성하는 공지의 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 지지판(310) 위에 차단막(330)을 형성한다. 차단막(330)은 광 차단 물질이 분말 상태로 얇게 도포되어 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 롤러 또는 닥터 블레이드(미도시)를 이용하여 지지판(310)에 위에 얇게 광 차단 물질을 도포한다.
이때, 광 차단 물질은 크롬, 크롬 산화물, 또는 카본 등이 포함된 유기막으로 이루어질 수 있다. 그러나, 광 차단 물질은 이에 한정되지 않고, 노광 마스크의 광 차단 물질로 사용되는 공지의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(500)을 이용하여 차단막(330)의 미리 정해진 영역을 경화시킨다. 이때, 차단막(330)을 경화시키는 공정은, 차단막(330)의 미리 정해진 영역에 광선을 조사하여 경화시킨다.
이때, 광원(500)은 레이저 또는 전자빔 등이 사용될 수 있다. 그러나, 광원(500)은 이에 한정되지 않고, 광 차단 물질을 경화시킬 수 있는 공지의 다양한 광원이 사용될 수 있다. 이하에서는 레이저를 조사하여 광 차단 물질을 경화시키는 것으로 설명하기로 한다.
한편, 광원(500)의 온도는, 차단막을 이루는 광 차단 물질의 녹는점에 따라 달라진다. 예를 들어, 광 차단 물질이 크롬인 경우, 광원(500)의 온도는 크롬의 녹는점인 대략 1900℃에 해당된다.
그리고, 차단막(330)의 미리 정해진 영역은 마스크 제조 공정이 완료되었을 때 마스크 패턴에 해당되는 영역이다. 즉, 미리 정해진 영역은 노광 마스크의 광을 차단하는 영역에 해당될 수 있다.
보다 자세히, 도 5를 참조하면, 광 차단 물질로 크롬(Cr)을 사용하는 경우, 레이저가 조사된 미리 정해진 영역(330(a))은 크롬이 녹아서 경화된다. 반면에, 레이저가 조사되지 않은 차단막(330)의 나머지 영역(330(b))은 경화되지 않는다. 즉, 레이저가 조사되지 않은 차단막(330)의 나머지 영역(330(b))은 분말 상태로 그대로 남아있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행된다. 즉, 차단막을 형성하고, 미리 정해진 영역을 경화시키고, 그리고 나서 또 차단막을 형성하고 미리 정해진 영역을 경화시키는 공정이 반복된다.
즉, 도 6을 참조하면, 차단막(330) 위에 차단막(350)을 형성한다. 전술한 바와 같이, 추가적으로 차단막(330) 위에 광 차단 물질을 얇게 도포한다.
그리고 나서, 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(500)을 이용하여 차단막(350)의 미리 정해진 영역을 경화시킨다.
도 8을 참조하면, 레이저가 조사된 미리 정해진 영역(350(a))은 경화되고, 레이저가 조사되지 않은 나머지 영역(350(b))은 경화되지 않는다.
반복적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 차단막(350) 위에 차단막(370)을 형성한다. 전술한 바와 같이, 추가적으로 차단막(350) 위에 광 차단 물질을 얇게 도포한다.
그리고 나서, 도 10에 도시된 바와 같이, 광원(500)을 이용하여 차단막(370)의 미리 정해진 영역을 경화시킨다.
도 11을 참조하면, 레이저가 조사된 미리 정해진 영역(370(a))은 경화되고, 레이저가 조사되지 않은 나머지 영역(370(b))은 경화되지 않는다.
다음으로, 차단막(330, 350, 370)을 경화시키는 공정이 완료되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 차단막의 나머지 영역(330(b), 350(b), 370(b))을 제거한다.
도 12을 참조하면, 차단막의 나머지 영역(330(b), 350(b), 370(b))을 제거하면, 지지판(310) 위에는 차단막의 미리 정해진 영역(330(a), 350(a), 370(a))만 남게 된다.
남겨진 차단막의 미리 정해진 영역(330(a), 350(a), 370(a))은 노광 마스크의 마스크 패턴에 해당된다.
이때, 차단막을 제거하는 공정은 분말 상태인 광 차단 물질을 제거하는 과정으로 수행된다. 예를 들어, 지지판(310) 위에 에어를 분사하여 분말 상태인 광 차단 물질을 제거할 수 있다. 또는, 지지판(310)을 뒤집어, 차단막의 나머지 영역(330(b), 350(b), 370(b))에 에어를 분사하여 제거할 수도 있다. 그 후, 상기 미리 정해진 영역(330(a), 350(a), 370(a))을 세정 또는 건조를 진행할 수 있다.
이때, 분리된 분말 상태의 광 차단 물질을 수거하여, 다시 차단막을 형성하는 광 차단 물질로 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차단막(330)을 형성하기 전에, 지지판(310) 위에 보호막(미도시)을 형성할 수 있다.
이때, 보호막은 차단막(330, 350, 370)의 경화시 발생된 열에 의해 지지판(310)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 보다 자세히, 보호막은 차단막(330, 350, 370)의 경화시 발생된 열이 지지판(310)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 보호막은 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiO2)막 및 산질화 규소(SiOxNy)막 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 공정에 의해 지지판(310) 위에 마스크 패턴(30(a), 350(a), 370(a))이 형성된 후에는, 상기 마스크 패턴을 검사하거나, 상기 마스크 패턴을 덮는 덮개막을 씌우는 공정이 추가될 수 있다.
하기에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조 방법을 설명함에 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법의 공정과 동일 또는 유사한 공정에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 먼저 지지판(410)을 마련한다. 지지판(410)은 마스크 패턴을 지지하며, 마스크 패턴을 선택적으로 통과한 광원을 투과시킨다.
이에 따라, 지지판(410)은 광투과성을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지판(310)은 석영 등으로 이루어질 수 있다. 그러나, 지지판(410)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 노광 마스크의 광투과성 지지판을 구성하는 공지의 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 지지판(410) 위에 미리 정해진 패턴으로 광 차단 물질을 도포한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 광 차단 물질은 공급부(450)으로부터 공급되어 지지판(410)에 얇게 적층된다.
이때, 광 차단 물질은 크롬, 크롬 산화물, 또는 카본 등이 포함된 유기막으로 이루어질 수 있다. 그러나, 광 차단 물질은 이에 한정되지 않고, 노광 마스크의 광 차단 물질로 사용되는 공지의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
다음으로, 광원(미도시)을 이용하여 광 차단 물질을 경화시킨다. 이때, 광원은 레이저 또는 전자빔 등이 사용될 수 있다. 그러나, 광원은 이에 한정되지 않고, 광 차단 물질을 경화시킬 수 있는 공지의 다양한 광원이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광 차단 물질을 도포하는 단계와 상기 광 차단 물질을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행된다. 즉, 광 차단 물질을 미리 정해진 패턴으로 도포하고, 이를 경화하고, 그리고 나서 또 광 차단 물질을 미리 정해진 패턴으로 도포 및 경화시키는 공정이 반복된다.
전술한 본 발명의 일 실시예와 달리, 본 실시예에서는 미리 정해진 패턴으로 광 차단 물질을 도포한다. 즉, 전술한 본 발명의 일 실시예에서는 지지판(310) 위 전체에 광 차단 물질을 도포하는 반면에, 본 실시예에서는 미리 정해진 패턴, 즉 노광 마스크의 마스크 패턴으로 광 차단 물질이 도포된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조 방법에 의하면, 전술한 실시예와 달리, 광 차단 물질을 제거하는 단계가 생략될 수 있다. 즉, 전술한 실시예에서는 경화되지 않은 광 차단 물질을 제거하는 공정이 필요하나, 본 실시예에서는 경화되지 않은 광 차단 물질을 제거하는 공정을 생략할 수 있다.
도 14는 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이며, 도 15은 유기 발광 표시 장치의 단면도이다. 그리고, 도 16 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
하기에서는, 도 16 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 14 및 15를 참조하여 설명되는 표시 장치는 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode Device: OLED)에 관한 것이다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 이에 한정되지 않고, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel: PDP), 전계 효과 표시 장치(Field Effect Display: FED), 전기 영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device) 등이 적용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있는 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 화소(PX)는 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B) 중 어느 하나일 수 있다.
신호선은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 주사 신호선(scanning signal line)(121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(data line)(171), 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(driving voltage line)(172) 등을 포함한다. 주사 신호선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(171)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있으나, 행 방향 또는 열 방향으로 뻗거나 그물 모양으로 형성될 수 있다.
이때, 한 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(T1) 및 구동 트랜지스터(driving transistor)(T2)를 포함하는 박막 트랜지스터, 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 소자(organic light emitting element)(LD)를 포함한다. 도면에 표시되지 않았으나, 하나의 화소(PX)는 유기 발광 소자에 제공되는 전류를 보상하기 위해 부가적으로 박막 트랜지스터 및 축전기를 더 포함할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 제어 단자(control terminal)(N1), 입력 단자(input terminal)(N2) 및 출력 단자(output terminal)(N3)를 가지는데, 제어 단자(N1)는 주사 신호선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자(N2)는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자(N3)는 구동 트랜지스터(T2)에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T1)는 주사 신호선(121)으로부터 받은 주사 신호에 응답하여 데이터선(171)으로부터 받은 데이터 신호를 구동 트랜지스터(T2)에 전달한다.
그리고, 구동 트랜지스터(T2) 또한 제어 단자(N3), 입력 단자(N4) 및 출력 단자(N5)를 가지는데, 제어 단자(N3)는 스위칭 트랜지스터(T1)에 연결되어 있고, 입력 단자(N4)는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자(N5)는 유기 발광 소자(LD)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(T2)는 제어 단자(N3)와 출력 단자(N5) 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(Id)를 흘린다.
이때, 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(T2)의 제어 단자(N3)와 입력 단자(N4) 사이에 연결되어 있다. 이 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(T2)의 제어 단자(N3)에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
한편, 유기 발광 소자(LD)는 예를 들면 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)로서, 구동 트랜지스터(T2)의 출력 단자(N5)에 연결되어 있는 애노드(anode)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 트랜지스터(T2)의 출력 전류(Id)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
유기 발광 소자(LD)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있으며, 유기 발광 장치는 이들 색의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다.
스위칭 트랜지스터(T1) 및 구동 트랜지스터(T2)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)이지만, 이들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 트랜지스터(T1, T2), 축전기(Cst) 및 유기 발광 소자(LD)의 연결 관계가 바뀔 수 있다.
하기에서는 유기 발광 표시 장치를 도 15에 도시된 단면도를 참조하여 설명하기로 한다.
도 15를 참조하면, 기판(123)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 보다 자세히, 기판(123)은 가요성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 이때, 기판(123)은 도 16의 기판(710)에 대응될 수 있다.
그리고, 기판(123) 위에는 기판 버퍼층(126)이 형성된다. 기판 버퍼층(126)은 불순 원소의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
이때, 기판 버퍼층(126)은 상기 기능을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 버퍼층(126)은 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiO2)막, 산질화 규소(SiOxNy)막 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 기판 버퍼층(126)은 반드시 필요한 구성은 아니며, 기판(123)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
기판 버퍼층(126) 위에는 구동 반도체층(137)이 형성된다. 구동 반도체층(137)은 다결정 규소막으로 형성된다. 또한, 구동 반도체층(137)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135), 채널 영역(135)의 양 옆으로 도핑되어 형성된 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 포함한다. 이때, 도핑되는 이온 물질은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6이 사용된다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라진다.
구동 반도체층(137) 위에는 질화 슈소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2) 따위로 형성된 게이트 절연막(127)이 형성된다. 게이트 절연막(127) 위에는 구동 게이트 전극(133)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 그리고, 구동 게이트 전극(133)은 구동 반도체층(137)의 적어도 일부, 특히 채널 영역(135)와 중첩되도록 형성된다.
한편, 게이트 절연막(127) 상에는 구동 게이트 전극(133)을 덮는 층간 절연막(128)이 형성된다. 게이트 절연막(127)과 층간 절연막(128)에는 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 드러내는 컨택홀(128a)이 형성된다. 층간 절연막(128)은, 게이트 절연막(127)과 마찬가지로, 질화 슈소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2) 등의 세라믹(ceramic) 계열의 소재를 사용하여 만들어질 수 있다.
그리고, 층간 절연막(128) 위에는 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 또한, 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)은 각각 층간 절연막(128) 및 게이트 절연막(127)에 형성된 컨택홀(128a)을 통해 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)과 연결된다.
이와 같이, 구동 반도체층(137), 구동 게이트 전극(133), 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하여 구동 박막 트랜지스터(130)가 형성된다. 구동 박막 트랜지스터(130)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변경 가능하다.
그리고, 층간 절연막(128) 상에는 데이터 배선을 덮는 평탄화막(124)이 형성된다. 평판화막(124)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다. 또한, 평탄화막(124)은 드레인 전극(132)의 일부를 노출시키는 전극 비아홀(122a)을 갖는다.
평탄화막(124)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질 등으로 만들 수 있다.
여기에서, 본 발명에 따른 일 실시예는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(124)과 층간 절연막(128) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
이때, 평탄화막(124) 위에는 유기 발광 소자의 제 1 전극, 즉 화소 전극(160)이 형성된다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들마다 각각 배치된 복수의 화소 전극(160)을 포함한다. 이때, 복수의 화소 전극(160)은 서로 이격 배치된다. 화소 전극(160)은 평탄화막(124)의 전극 비아홀(122a)을 통해 드레인 전극(132)과 연결된다.
또한, 평탄화막(124) 위에는 화소 전극(160)을 드러내는 개구부를 갖는 화소 정의막(125)이 형성된다. 즉, 화소 정의막(125)은 각 화소마다 형성된 복수의 개구부를 갖는다. 이때, 화소 정의막(125)에 의해 형성된 개구부마다 유기 발광층(170)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 화소 정의막(125)에 의해 각각의 유기 발광층이 형성되는 화소 영역이 정의될 수 있다.
이때, 화소 전극(160)은 화소 정의막(125)의 개구부에 대응하도록 배치된다. 그러나, 화소 전극(160)은 반드시 화소 정의막(125)의 개구부에만 배치되는 것은 아니며, 화소 전극(160)의 일부가 화소 정의막(125)과 중첩되도록 화소 정의막(125) 아래에 배치될 수 있다.
화소 정의막(125)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지 또는 실리카 계열의 무기물 등으로 만들 수 있다.
한편, 화소 전극(160) 위에는 유기 발광층(170)이 형성된다.
그리고, 유기 발광층(170) 상에는 제 2 전극, 즉 공통 전극(180)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 화소 전극(160), 유기 발광층(170) 및 공통 전극(180)을 포함하는 유기 발광 소자(LD)가 형성된다.
이때, 화소 전극(160) 및 공통 전극(180)은 각각 투명한 도전성 물질로 형성되거나 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 화소 전극(160) 및 공통 전극(180)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
한편, 공통 전극(180) 위에는 공통 전극(180)을 덮어 보호하는 덮개막(190)이 유기막으로 형성될 수 있다.
그리고, 덮개막(190) 위에는 박막 봉지층(141)이 형성되어 있다. 박막 봉지층(141)은 기판(123)에 형성되어 있는 유기 발광 소자(LD)와 구동 회로부를 외부로부터 밀봉시켜 보호한다.
박막 봉지층(141)은 서로 하나씩 교대로 적층되는 봉지 유기막(141a, 141c)과 봉지 무기막(141b, 141d)을 포함한다. 도 2에서는 일례로 2개의 봉지 유기막(141a, 141c)과 2개의 봉지 무기막(141b, 141d)이 하나씩 교대로 적층되어 박막 봉지층(141)을 구성하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 박막 봉지층(141) 위에는 하부의 유기 발광 소자 등을 보호하기 위한 윈도우(미도시)가 배치될 수 있다.
하기에서는, 도 16 내지 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 보다 자세히, 상기 제조 방법에 의해 표시 장치의 배선을 형성하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 표시 장치에는 절연막 위에 게이트 배선 또는 데이터 배선이 형성된다. 게이트 배선은 게이트 절연막 위에 형성되며, 데이터 배선은 층간 절연막 위에 형성된다.
이때, 게이트 배선은 게이트 전극을 포함하며, 데이터 배선은 소스 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극은 일정한 패턴으로 절연막 위에 형성된다.
하기에서는, 이러한 게이트 배선 또는 데이터 배선을 일정한 패턴으로 형성하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 16을 참조하면, 기판(710)을 마련한다. 여기에서, 기판(710)은 도 15의 기판(123)에 대응된다. 다음으로, 기판(710) 위에 절연층(730)을 형성한다.
이때, 절연층(730)은 도 15의 게이트 절연막(127) 또는 층간 절연막(128)일 수 있다. 그러나, 절연층(730)은 상기 게이트 절연막(127) 및 층간 절연막(128)에 한정되지 않고, 금속 배선 하부에 위치하는 다양한 절연막에 해당될 수 있다.
다음으로, 절연층(730) 위에 금속층(750)을 형성한다. 금속층(750)은 전술한 게이트 배선 또는 데이터 배선을 이루는 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 금속층(750)은 상기 게이트 또는 데이터 배선을 형성하는데 사용되는 공지의 물질이 사용될 수 있다.
다음으로, 금속층(750) 위에 마스크 패턴을 형성하는 공정이 수행된다.
보다 자세히, 금속층(750) 위에 차단막(770)을 형성한다. 차단막(770)은 식각 저항 물질을 얇게 도포하여 형성한다. 여기에서, 식각 저항 물질은 식각액에 의해 식각되지 않은 물질을 의미한다.
이러한 차단막(770)을 형성하는 공정은 전술한 마스크의 제조 방법에서 설명한 공정과 유사하다.
롤러 또는 닥터 블레이드(미도시)를 이용하여 금속층(750) 위에 식각 저항 물질을 얇게 도포한다.
다음으로, 광원(미도시)을 이용하여 차단막(770)의 미리 정해진 영역(770(a))을 경화시킨다. 이때, 광원(500)은 레이저 또는 전자빔 등이 사용될 수 있다.
한편, 광원의 온도는, 차단막을 이루는 식각 저항 물질의 녹는점에 따라 달라진다.
이때, 경화된 차단막의 미리 정해진 영역(770(a))은 마스크 패턴에 해당되는 영역이다. 즉, 금속층(750)을 식각하는 공정에서, 상기 미리 정해진 영역(770(a))은 금속층의 식각을 저지하는 영역에 해당된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계는 반복적으로 수행된다. 즉, 차단막을 형성하고, 미리 정해진 영역을 경화시키고, 그리고 나서 또 차단막을 형성하고 미리 정해진 영역을 경화시키는 공정이 반복된다.
이러한 공정을 반복해서 실시하면, 도 17에 도시된 바와 같이, 차단막이 경화된 영역(770(a))와 경화되지 않은 영역(770(b))이 형성된다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 차단막의 나머지 영역(770(b))을 제거한다. 즉, 차단막에서 경화되지 않은 영역(770(b))을 제거한다.
차단막의 나머지 영역(770(b))을 제거하면, 금속층(750) 위에는 차단막의 미리 정해진 영역(770(a))만 남게 된다.
남겨진 차단막의 미리 정해진 영역(770(a))은 식각 마스크의 마스크 패턴에 해당된다.
이때, 차단막을 제거하는 공정은 분말 상태인 식각 저항 물질을 제거하는 과정으로 수행된다. 예를 들어, 식각 저항 물질은 에어를 분사하여 분말 상태인 식각 저항 물질을 제거할 수 있다.
이때, 분리된 분말 상태의 광 차단 물질을 수거하여, 다시 차단막을 형성하는 식각 저항 물질로 사용할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 금속층(750) 위에 차단막의 미리 정해진 영역(770(a)), 즉 마스크 패턴이 완성된 후에는, 절연층(730)이 노출되도록 금속층(750)을 식각한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 영역(770(a))을 마스크 패턴으로 하여 식각 공정을 수행하면, 마스크 패턴에 대응하는 형상으로 금속층(750(a))이 식각된다.
이때, 금속층(750)을 식각하는 공정은 습식 식각으로 이루어질 수 있다. 이때, 습식 식각에 사용되는 식각액은, 차단막은 식각하지 않고 금속층만 선택적으로 식각하는 식각액이 사용될 수 있다.
다음으로, 금속층(750)의 식각 공정이 완료된 후, 차광막(770(a))을 제거한다.
이때, 차광막(770(a))을 제거하는 공정은, 예를 들어 습식 식각에 의해 수행될 수 있다. 이때, 사용되는 식각액은, 금속층(750)은 식각하지 않고 차광막(770(a))만 선택적으로 식각할 수 있는 식각액이 사용될 수 있다.
이와 같은 공정에 의해, 배선이 형성되고 난 후에는, 상기 배선 위에 층간 절연막 또는 평탄화막 등이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차단막(770)을 형성하기 전에, 금속층(750) 위에 보호막(미도시)을 형성할 수 있다.
이때, 보호막은 차단막(770)의 경화시 발생된 열에 의해 금속층(750)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 보다 자세히, 보호막은 차단막(770)의 경화시 발생된 열이 금속층(750)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 보호막은 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiO2)막 및 산질화 규소(SiOxNy)막 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법은, 차단막을 얇게 형성하고 일정 패턴으로 경화시키는 공정을 반복 수행하여 마스크를 제조하는 것으로, 종래의 포토리소그래피에 의한 노광 마스크의 제조 공정에 비해 제작 비용이 현저히 감소하고, 제작 시간 및 공정을 간소화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 상기 마스크의 제조 방법과 유사하게 차단막을 형성하고 일정 패턴으로 경화시키는 공정을 통해 식각 마스크를 제조하여 배선을 형성하는 것으로, 마찬가지로 금속 배선을 형성하는데 소용되는 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 석영 기판 3 차광막
5 감광막 10 광원
30 스캐너 50 제1 이송부
70 제2 이송부 90 롤러
310 410 지지판 330, 350, 370 차광막
500 광원 450 공급부
710 기판 730 절연층
750 금속층 770 차광막

Claims (20)

  1. 지지판을 마련하는 단계;
    상기 지지판 위에 차단막을 형성하는 단계;
    상기 차단막의 미리 정해진 영역을 경화시키는 단계 및
    상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계를 반복적으로 수행하여 상기 차단막을 여러 층으로 적층한 후 상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계를 수행하는 마스크의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에서,
    상기 차단막을 형성하는 단계 이전에,
    상기 지지판 위에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 보호막은 상기 차단막의 경화시 발생하는 열이 상기 지지판에 전달되는 것을 차단하는 마스크의 제조 방법.
  4. 제 3 항에서,
    상기 보호막은 질화 규소막, 산화 규소막 및 산질화 규소막 중 어느 하나인 마스크의 제조 방법.
  5. 제 1 항에서,
    상기 차단막을 형성하는 단계는,
    상기 지지판 위에 광 차단 물질을 도포하여 형성하는 마스크의 제조 방법.
  6. 제 5 항에서,
    상기 광 차단 물질은 크롬 또는 크롬 산화물로 이루어지는 마스크의 제조 방법.
  7. 제 5 항에서,
    상기 광 차단 물질은 롤러 또는 닥터 블레이드에 의해 상기 지지판 위에 도포되는 마스크의 제조 방법.
  8. 제 1 항에서,
    상기 차단막을 경화시키는 단계는,
    상기 차단막의 미리 정해진 영역에 레이저를 조사하여 이루어지는 마스크의 제조 방법.
  9. 제 1 항에서,
    상기 차단막을 제거하는 단계는,
    에어를 분사하여 상기 차단막의 상기 나머지 영역을 상기 차단막의 미리 정해진 영역으로부터 분리하는 마스크의 제조 방법.
  10. 제 1 항에서,
    상기 지지판은 광투과성인 마스크의 제조 방법.
  11. 지지판을 마련하는 단계;
    상기 지지판 위에 미리 정해진 패턴으로 광 차단 물질을 도포하는 단계 및
    상기 광 차단 물질을 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 광 차단 물질을 도포하는 단계와 상기 광 차단 물질을 경화시키는 단계를 반복적으로 수행하여 상기 광 차단 물질을 여러 층으로 적층하는 마스크의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에서,
    상기 광 차단 물질은 크롬 또는 크롬 산화물로 이루어지는 마스크의 제조 방법.
  14. 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판 위에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 위에 금속층을 형성하는 단계;
    상기 금속층 위에 차단막을 형성하는 단계;
    상기 차단막의 미리 정해진 영역이 경화시키는 단계;
    상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계;
    상기 절연층이 노출되도록 상기 금속층을 식각하는 단계를 포함하며,
    상기 차단막을 형성하는 단계와 상기 차단막을 경화시키는 단계를 반복적으로 수행하여 상기 차단막을 여러 층으로 적층한 후 상기 미리 정해진 영역을 제외한 나머지의 영역의 상기 차단막을 제거하는 단계를 수행하고,
    상기 차단막의 상기 미리 정해진 영역을 마스크로 하여 상기 금속층이 식각되는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에서,
    상기 차단막을 형성하는 단계 이전에,
    상기 금속층 위에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 보호막은 상기 차단막의 경화시 발생하는 열이 상기 금속층에 전달되는 것을 차단하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 16 항에서,
    상기 보호막은 질화 규소막, 산화 규소막 및 산질화 규소막 중 어느 하나인 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 14 항에서,
    상기 차단막을 형성하는 단계는,
    상기 금속층 위에 식각 저항 물질을 도포하여 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 14 항에서,
    상기 차단막을 제거하는 단계는,
    에어를 분사하여 상기 차단막의 상기 나머지 영역을 상기 차단막의 미리 정해진 영역으로부터 분리하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 14 항에서,
    상기 차단막의 상기 미리 정해진 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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