KR20000001215A - 액정 표시 장치 패널 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기판을 둘 이상의 영역으로 나누어 분할 노광하여 액정 표시 장치 패널을 제조할 때, 제1 및 제2 노광 영역 사이의 경계부에서 하나의 화소가 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역과 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역으로 나누어지도록 한다. 이 때 하나의 화소를 두 부분으로 나누는 경계선은 액정 표시 장치의 전기적 특성을 변화시킬 수 있는 부분이 어디인가에 따라 정해진다. 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역의 면적과 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역의 면적의 비는 제1 노광 영역에서 제2 노광 영역으로 가면서 점점 작아지도록 하면, 경계 영역에서 밝기가 연속적으로 변하도록 할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 패널 제조 방법

본 발명은 액정 표시 장치 패널의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하자면, 기판을 분할 노광하여 제조할 때 정렬 오차에 의해 발생하는 밝기 차이를 줄이기 위한 액정 표시 장치 패널의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치 패널의 표시 영역(active area)에 패턴을 형성하는 방법에는 표시 영역 전체에 대하여 하나의 마스크를 이용하여 노광하거나, 표시 영역을 둘 이상의 노광 영역(shot)으로 나누어 분할 노광하는 방법이 있다. 전자의 경우 표시 영역 전체를 하나의 마스크를 이용하여 노광하므로 각 노광 영역간의 오정렬(misalign)이라는 문제는 발생하지 않으나, 정밀한 패턴의 형성이 어렵다는 단점이 있다. 후자의 경우는 반대로 정밀한 패턴 형성이 가능하지만, 각 노광 영역 사이에 장비의 기계적 정밀도 내에서는 필연적으로 오정렬이 발생하게 된다. 즉, 패턴의 이동(shift), 회전(rotation), 비틀림(distortion) 등의 왜곡이 발생하며, 이로 인해 배선간의 연결이 제대로 되지 않거나, 각 층간의 오정렬에 의해 노광 영역 사이의 전기적인 특성 차이를 발생시키는 등의 문제점이 발생한다.

이에 대해 미국 특허 제5,026,143호에서는 노광 영역 사이의 경계에서 배선의 폭을 넓혀 배선 연결 문제를 해결하고 있다. 그러나, 이와 같이 배선의 연결 문제가 해결되더라도 각 층간의 오정렬에 의한 전기적인 특성차를 없애지는 못한다. 예를 들어 액정 표시 장치 패널의 표시 성능에 영향을 미치는 전기적인 특성으로는 데이터선과 화소 전극 사이에서 발생하는 기생 용량, 게이트 전극과 드레인 전극 사이에서 발생하는 기생 용량, 유지 용량 등이 있다.

박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 통상 5매의 마스크를 이용하여 제조되는데, 게이트 배선 형성, 채널층 형성, 데이터 배선 형성, 보호막 형성, 화소 전극 형성의 단계로 이루어진다. 각 단계별로 전기적인 특성을 변화시킬 수 있는 부분은 다음과 같다.

먼저 게이트 배선을 형성하는 과정에서 게이트선의 선폭이 노광 영역별로 다르게 형성될 경우 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 게이트 전극의 중첩 면적이 변하여 게이트-드레인 사이의 기생 용량이 변화하고, 게이트선을 유지 용량을 형성하기 위한 한쪽 전극으로 활용하는 경우 화소 전극과 게이트선의 중첩 면적이 변하여 유지 용량이 변화할 수 있다.

두 번째로 채널층을 형성하는 과정에서 비정질 규소층의 위치에 따라 박막 트랜지스터의 동작시의 게이트-드레인 사이의 기생 용량이 변화하고, 박막 트랜지스터의 채널폭이 변할 수 있어 박막 트랜지스터 온(on) 상태에서의 전류가 변할 수 있다.

다음, 데이터선의 위치가 노광 영역별로 다르게 되면, 데이터선과 화소 전극 사이의 기생 용량이 변하게 된다.

마지막으로 화소 전극의 위치가 노광 영역별로 달라지면 게이트 전극과 화소 전극의 중첩 면적이 달라져 유지 용량이 변화하며, 화소 전극의 면적이 달라지면 액정 용량의 크기가 달라지고, 데이터선과 화소 전극 사이의 거리가 변하면 데이터선과 화소 전극 사이의 기생 용량이 변할 수 있다.

이와 같은 전기적 특성이 노광 영역을 경계로 변하게 되면, 화면의 밝기와 같은 표시 특성이 노광 영역의 경계 부분에서 갑자기 변하게 되어 액정 표시 장치의 불량을 낳게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 분할 노광 방식을 이용하여 제조하는 액정 표시 장치에 있어서 육안 관찰 시에 감지되는 노광 영역간의 밝기 차이를 감소시키는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고,

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 평면도이고,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 노광 영역을 나타내는 평면도이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 노광 단계에서 하나의 화소에 해당하는 패턴이 두 개의 다른 노광 영역에 속하는 부분을 갖도록 분할하여 형성하고자 하는 패턴이 두 번에 걸쳐 나누어 형성되도록 한다. 즉, 패터닝하고자 하는 영역을 제1 및 제2 노광 영역과 적어도 하나의 화소를 포함하는 제1 및 제2 노광 영역 사이의 경계 영역으로 나누고, 제1 노광 영역을 노광할 때 경계 영역에 속하는 화소의 일부를 함께 노광하고, 제2 노광 영역을 노광할 때 경계 영역에 속하는 화소의 나머지를 함께 노광하여, 제1 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분과 제2 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분의 경계가 직선이 아닌 형태가 되도록 한다.

여기서, 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 경계 영역의 면적과 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 경계 영역의 면적의 비는 경계 영역 내에서 제1 노광 영역으로부터 제2 노광 영역 쪽으로 갈수록 점점 작아지도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 막의 패터닝 방법은 액정 표시 장치를 제조하는 데 사용될 수 있는데, 액정 표시 장치의 게이트선을 형성하는 단계, 채널층을 형성하는 단계, 데이터선, 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 화소 전극을 형성하는 단계 중 적어도 하나의 단계에서 사용할 수 있다.

이렇게 하면, 각 노광 영역간의 오정렬(misalign)의 차이로 인해 발생하는 노광 영역의 전기적 특성이 점차적으로 변하게 되어, 전기적 특성의 차이에 의해 생기는 밝기의 차이가 육안으로 감지되지 않는다.

이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

액정 표시 장치를 포함하는 반도체 장치의 제조 공정에서는 반도체 장치를 구성하는 한 층(layer)을 형성하기 위하여 사진 식각 공정(photolithography)을 이용하는데, 이는 먼저 해당하는 막을 기판 상에 형성하고, 그 위에 포토레지스트를 덮고, 패턴을 형성하고자 하는 모양으로 미리 제조된 마스크를 이용하여 노광한 다음, 포토레지스트를 현상하고, 현상된 포토레지스트 패턴을 마스크로 막을 식각하는 과정으로 이루어진다. 이 때, 노광 과정에서 하나의 기판을 여러 개로 분할하여 노광하게 되는데, 이하에서는 각 노광 단계에서 노광되는 부분을 노광 영역이라고 하고, 이는 노광 단계에서 사용되는 마스크의 빛을 통과하거나 통과하지 못하는 영역과 동일한 개념으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 투명한 절연 기판(도시하지 않음) 위에 주사 신호를 전달하는 게이트선(20)이 가로 방향으로 형성되어 있고, 게이트선(20)의 일부는 게이트 전극이 된다. 게이트선(20)은 가운데 일부분에서 폭이 넓어지도록 형성되어 있다. 게이트선(20) 위에는 게이트 절연막(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 게이트 전극 위의 게이트 절연막 위에는 비정질 규소 등으로 이루어진 박막 트랜지스터의 채널층(40)이 형성되어 있다. 채널층(40) 위에는 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 저항 접촉층(도시하지 않음)이 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다. 세로 방향으로는 게이트선(20)과 절연되어 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선(60)이 형성되어 있으며 데이터선(60)으로부터 연장된 소스 전극(61)과 소스 전극(61)의 반대쪽에 위치하는 드레인 전극(62)이 저항 접촉층 위에 각각 형성되어 있다. 데이터선(60), 소스 전극(61), 드레인 전극(62) 위에는 보호막이 형성되어 있고, 보호막에 형성되어 있는 접촉구(71)를 통해 드레인 전극(62)은 게이트선(20)과 데이터선(60)의 교차로 정의되는 화소 영역에 형성되어 있는 화소 전극(80)과 전기적으로 연결되어 있다. 한편, 화소 전극(80)은 게이트선(20)의 폭이 넓게 형성된 부분과 일부 중첩되어 유지 용량을 형성한다.

이제 도 1에 나타난 바와 같은 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 도 2 내지 도 5를 참고로 하여 설명한다. 도 2 내지 도 5에서는 노광 영역과 액정 표시 장치의 다른 구성 요소들과의 상호 관계를 표현하기 위하여 해당하는 단계 이후에 형성될 구성 요소들을 가는 실선으로 표시하였다.

먼저 도 2에 나타난 바와 같이 기판 위에 알루미늄 등의 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트선(20)을 형성한다. 이 때 노광 영역의 경계를 이루는 부분에서 게이트선(20)은 도 2에 점선으로 표시한 (A) 부분과 나머지 부분으로 분리되어 노광되고 패터닝되어 형성되도록 한다.

다음, 도 3에 나타난 바와 같이, 질화 규소와 비정질 규소, 도핑된 비정질 규소를 차례로 증착하고 도핑된 비정질 규소층과 비정질 규소층을 함께 패터닝하여 박막 트랜지스터의 채널층(40)을 형성한다. 이 때에도 도 2에 나타난 게이트선을 형성할 때와 마찬가지로, 노광 영역의 경계를 이루는 부분에서 채널층(40)은 도 3에 점선으로 표시한 (B) 부분과 나머지 부분으로 분리되어 노광 및 패터닝된다.

크롬 등의 금속을 증착하고, 도 4에 점선으로 표시한 (C) 부분과 나머지 부분으로 나누어 두 번에 걸쳐 노광한 후 패터닝하여 데이터선(60), 소스 전극(61), 드레인 전극(62)을 형성한다.

다음, 데이터선(60), 소스 전극(61), 드레인 전극(62) 위에 보호막을 형성하고 패터닝하여 드레인 전극(62)을 드러내는 접촉구(71)를 형성한다. 보호막 위에 ITO 등의 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(80)을 형성하는데, 이 때 도 5에 나타난 바와 같이, 노광 영역이 점선으로 표시한 (D) 부분과 나머지 부분으로 나뉘어지도록 한다.

본 발명의 제1 실시예에서는 게이트선을 형성하는 단계, 채널층을 형성하는 단계, 데이터선과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 화소 전극을 형성하는 단계에서 모두 하나의 화소가 두 개의 다른 노광 영역에 속하는 부분을 갖도록 분할하여 노광하는 방법을 사용하였지만, 액정 표시 장치의 제조 단계 중 일부의 단계에서만 본 발명의 제1 실시예에 따른 분할 노광 방법을 사용하고 나머지 단계에서는 통상의 방법과 동일한 방법으로 노광할 수도 있다. 한편, 본 발명의 제1 실시예와 같은 노광 방법은 액정 표시 장치의 제조 방법 외에 다른 반도체 장치의 제조 방법에서도 응용 가능하다.

본 발명의 제1 실시예에서는 하나의 화소에 해당하는 각 구성 요소들을 형성할 때 각 구성 요소가 반씩 나누어져 다른 노광 영역에 속하여 노광되도록 하였는데, 노광 영역의 경계 부분에서 하나의 화소만이 아니라 다수개의 화소에 대해 구성 요소들이 나누어져 노광되도록 하고 한쪽 노광 영역과 다른쪽 노광 영역에 속하는 부분의 비가 점차적으로 변하도록 하면 액정 표시 장치의 표시 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 6은 한쪽 노광 영역과 다른쪽 노광 영역에 속하는 부분의 비가 점차적으로 변하도록 노광 영역을 분리할 경우를 나타내는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 평면도이다. 도면상의 하나의 직사각형은 하나의 화소를 나타내고 빗금으로 표시된 부분은 왼쪽 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역을 표시하고 흰색으로 표시된 부분은 오른쪽 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 영역을 표시한 것이다.

도 6에 나타난 바와 같이 노광 영역의 경계(C - C')를 중심으로 8개의 화소열이 분할 노광되도록 노광 영역이 나누어져 있다. 이 중 맨 왼쪽의 화소열은 전체가 왼쪽 노광 영역을 노광할 때 노광되고, 맨 오른쪽의 화소열은 전체가 오른쪽 노광 영역을 노광할 때 함께 노광된다. 노광 영역의 경계(C - C')를 중심으로 좌우의 3열씩의 화소는 일부는 왼쪽 노광 영역과 함께 나머지는 오른쪽 노광 영역과 함께 노광되는데, 왼쪽 노광 영역이 노광될 때 함께 노광되는 영역과 오른쪽 노광 영역이 노광될 때 함께 노광되는 부분의 비는 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 일정하게 줄어든다.

한편, 둘 이상의 노광 단계에서 부노광 영역을 갖는 형태로 노광 영역을 구분하여 노광하는 경우, 두 단계의 경계 영역 및 부노광 영역의 형태를 일치시킬 수도 있으며, 그렇게 하지 않을 수도 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이, 액정 표시 장치 패널을 분할 노광하여 형성할 때 노광 영역의 경계에서 하나의 화소가 한쪽 노광 영역에 속하는 부분과 다른쪽 노광 영역에 속하는 부분으로 나누어 노광되도록 함으로써 정렬 오차에 의해 발생하는 밝기의 차이를 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 패터닝하고자 하는 영역을 제1 및 제2 노광 영역과 적어도 하나의 화소를 포함하는 상기 제1 및 제2 노광 영역 사이의 경계 영역으로 나누고,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 일부를 함께 노광하고, 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 나머지를 함께 노광하여,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분과 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분의 경계가 직선으로 형성되지 않는 막의 패터닝을 위한 노광 방법.
2. 제1항에서,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적과 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적의 비는 상기 경계 영역 내에서 상기 제1 노광 영역으로부터 상기 제2 노광 영역 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 막의 패터닝을 위한 노광 방법.
3. 패터닝하고자 하는 영역을 제1 및 제2 노광 영역과 적어도 하나의 화소를 포함하는 상기 제1 및 제2 노광 영역 사이의 경계 영역으로 나누고,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 일부를 함께 노광하고, 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 나머지를 함께 노광하여,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분과 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 노광된 부분의 경계가 직선으로 형성되지 않는 막의 패터닝을 위한 노광 공정을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
4. 제3항에서,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적과 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적의 비는 상기 경계 영역 내에서 상기 제1 노광 영역으로부터 상기 제2 노광 영역 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
5. 게이트 배선을 형성하는 단계,

   채널층을 형성하는 단계,

   소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계,

   화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 단계 중 적어도 하나의 단계에서 막을 패터닝하기 위하여 패터닝하기 위한 영역을 복수의 노광 영역으로 분할하여 노광하는 방법을 사용하고,

   상기 패터닝하기 위한 영역은 제1 및 제2 노광 영역과 적어도 하나의 화소를 포함하는 상기 제1 및 제2 노광 영역 사이의 경계 영역으로 나누어지며,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 일부를 함께 노광하고, 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 상기 경계 영역에 속하는 상기 화소의 나머지를 함께 노광하여,

   상기 제1 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적과 상기 제2 노광 영역을 노광할 때 함께 노광되는 상기 경계 영역의 면적의 비는 상기 경계 영역에서 상기 제1 노광 영역으로부터 상기 제2 노광 영역 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 액정 표시 장치의 제조 방법.