KR20020073134A - 전극들 또는 픽셀 전극들 및 액정 디스플레이 디바이스를형성하는 방법 - Google Patents

전극들 또는 픽셀 전극들 및 액정 디스플레이 디바이스를형성하는 방법 Download PDF

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타나카히데오
하타요시히사
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명에 따라서, 평탄화막(9)은 포토 마스크(20)를 사용하여 노출되고, 그 후에 현상되어, 평탄화막(9)에 오목부들(9b)이 제공된다. 마지막으로, 픽셀 전극들(10)은 이러한 오목부들(9b)을 포함하는 평탄화막(9) 상에 형성된다.

Description

전극들 또는 픽셀 전극들 및 액정 디스플레이 디바이스를 형성하는 방법{A method of forming electrodes or pixel electrodes and a liquid crystal display device}
일반적으로 알려져 있는 것처럼, 백라이트(backlight)가 제공되는 투과형 액정 디스플레이 디바이스와, 외부의 빛을 사용하는 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 두 가지형의 액정 디스플레이 디바이스들이 있다. 반사형 액정 디스플레이 디바이스에는, 외부의 빛을 반사시키기 위해, 높은 반사 특성을 갖는 Al 또는 Ag 금속을 포함하는 픽셀 전극들이 제공된다. 특히, 이러한 반사 액정 디스플레이 디바이스는 디스플레이될 영상의 질을 향상시키기 위해 다양한 방향들로, 외부의 빛을 산란시키는 것이 필요할 수도 있다. 그 때문에, 픽셀 전극들에는 일반적으로 오목부들/볼록부들(recesses/projections)이 제공된다. 오목부들/볼록부들이 제공되는 이러한 픽셀 전극들에 따라서, 외부의 빛은 다양한 방향들로 산란될 수 있다. 다음으로, 오목부들/볼록부들을 포함하는 픽셀 전극들을 형성하는 종래의 방법의 예를 간단히 설명할 것이다.
우선, 예시적인 종래의 방법은 기판(예를 들면, 글라스 기판) 상에 각각의 픽셀에 대응하는 각각의 위치들에 TFT들과 같은 반도체 소자들을 형성할 수 있다. 그 후에, 상기 방법은 오목부들/볼록부들을 갖는 픽셀 전극을 제공하기 위해 사용되는 복수의 볼록부 부재들을 형성할 수 있고, 그리고, 평탄화막으로 복수의 볼록부 부재들을 덮도록 평탄화막을 또한 형성할 수 있다. 평탄화막 아래에 복수의 볼록부 부재들이 존재하기 때문에, 평탄화막에는 복수의 볼록부 부재들의 존재의 영향하에서 오목부들/볼록부들이 함께 제공된다. 그때, 픽셀 전극들이 그 평탄화막 상에서 형성될 때, 픽셀 전극들에는 평탄화막의 오목부들/볼록부들의 영향하에서, 오목부들/볼록부들이 제공된다.
그러나, 상기 언급된 종래의 방법은, 그 방법이 오목부들/볼록부들을 갖는 픽셀 전극들을 제공하기 위해 평탄화막뿐만 아니라 많은 볼록부 부재들을 형성하는 것을 요구하기 때문에, 더 비싼 제조 비용이 요구된다는 문제점을 갖는다.
상기 언급된 상황의 관점으로부터, 본 발명의 목적은 액정 디스플레이 디바이스 및 낮은 제조 비용으로 전극 및 픽셀 전극을 형성하는 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명은 감광막(light-sensitive film) 상에 형성되는 전극을 형성하는 방법, 픽셀 전극을 형성하는 방법 및 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 액정 디스플레이 디바이스에 사용되는 기판 상의 하나에 픽셀에 대응하는 부분의 확대 단면도.
도 2는 TFT가 그 안에 형성된 후에 도 1에 도시된 기판부분의 확대 단면도.
도 3은 평탄화막(9)이 광노출될 때의 동일한 기판부분의 확대 단면도.
도 4는 평탄화막(9)이 현상된 이후의 동일한 기판 부분의 확대 단면도.
도 5는 접촉홀(8a)이 패시베이션 막(passivation film)(8)에 형성된 후의 동일한 기판 부분의 확대 단면도.
도 6은 픽셀 전극이 종래의 방법에 따라 형성된 TFT의 단면도.
도 7은 패시베이션 막을 갖지 않는 예시적인 TFT의 단면도.
(발명의 요약)
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전극 형성 방법을 제공한다. 상기 방법은 감광성을 갖는 감광막을 형성하는 제 1 단계, 다른 양의 노출 에너지들이 상기 감광막의 특정 영역 및 다른 영역에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출하는 제 2 단계, 상기 노출된 감광막을 현상하는 제 3 단계, 상기 현상된 감광막 상에 전극들을 형성하는 제 4 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서 전극을 형성하는 이 방법은, 제 2 단계에서, 다른 양의 노출 에너지들이 상기 감광막의 다른 영역들에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출한다. 그러므로, 제 3 공정 내에서 이 감광막을 현상함으로서, 다른 깊이를 갖는 오목부들이 감광막의 표면상에 형성될 수 있다. 오목부들의 깊이는 감광막에 인가된 노출 에너지들의 양을 조정함으로서 변화될 수 있고, 그 결과, 원하는 깊이를 갖는 오목부는 감광막의 표면에서 형성될 수 있다. 그러므로, 만일 전극이 이러한 오목부들을 포함하는 평탄화막 상에 형성된다면, 전극은 평탄화막의 표면 형태를 따를 것이고, 그러므로 전극에는 오목부들/볼록부들이 제공된다. 그러므로, 전극을 형성하는 본 발명의 방법에 따라서, 감광막 자체 내에 오목부들을 형성함으로서 오목부들/볼록부들을 갖는 전극을 제공하는 것이 가능해 진다. 결과적으로, 오목부들/볼록부들을 갖는 전극을 형성하는 경우, 본 발명의 방법은 감광막을 형성하는 것을 필요로 하지만 오목부들/볼록부들을 갖는 이 감광막을 제공하기 위한 어떠한 볼록부 부재들을 형성하는 것은 필요로 하지 않고, 그 결과, 비용이 감소될 수 있다.
본 발명은 또한 기판 상의 각각의 픽셀들에 대응하는 위치들에 픽셀 전극들을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 기판상의 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 반도체 소자들을 형성하는 제 1 단계, 상기 반도체 소자들이 형성된 상기 기판상에 광성을 갖는 감광막을 형성하는 제 2 단계, 다른 양의 노출 에너지들이상기 감광막의 특정 영역 및 다른 영역에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출하는 제 3 단계, 상기 노출된 감광막을 현상하는 제 4 단계, 및 상기 현상된 감광막 상에 상기 픽셀 전극들을 형성하는 제 5 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 픽셀 전극들을 형성하는 이 방법은, 제 3 단계에서, 다른 양의 노출 에너지들이 상기 감광막의 다른 영역들에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출한다. 그러므로, 감광막의 영역들에 인가되는 노출에너지들의 양을 변화시킴으로서, 원하는 깊이를 갖는 오목부들이 감광막의 표면에 형성될 수 있다. 그러므로, 픽셀 전극들은 이러한 오목부들을 포함하는 감광막 상에 형성될 때, 픽셀 전극들에는 감광막 아래의 볼록부 부재들을 형성하지 않고 오목부들/볼록부들이 제공될 수 있다. 그러므로, 예를 들면, 본 발명에 따른 픽셀 전극들을 형성하는 방법을 사용함으로서 반사형 액정 디스플레이 디바이스를 제조하는 경우, 반사형 액정 디스플레이 디바이스는 낮은 제조 비용으로 제조될 수 있다.
양호하게, 픽셀 전극들을 형성하는 상기 방법은, 상기 제 1 단계 후 상기 제 2 단계 전에, 상기 반도체 소자들을 단층막 또는 다층으로 커버하도록 상기 기판 상에 상기 단층막 또는 다층막을 형성하는 제 6 단계를 더 포함할 수도 있다.
감광막을 형성하기 전에 단층막 또는 다층막을 형성함으로서, 반도체 소자들 및 감광막사이에 단층막 또는 다층막이 존재하기 때문에 반도체 소자들의 특성들이 변화는 것을 방지할 수 있다.
그밖에, 본 발명은 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 반도체 소자들이 형성되는 기판이 제공되는 액정 디스플레이 디바이스를 개시한다. 상기 디바이스는 상기 기판상에서 형성되는 감광막을 포함하고, 감광막은 픽셀들에 각각 대응하는 각각의 위치에 복수의 오목부들을 갖는다. 더욱이, 디바이스는 상기 감광막의 상기 복수의 오목부들을 상기 픽셀 전극들이 덮도록 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 형성되는 픽셀 전극들을 포함한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 형성되는 픽셀 전극들이 액정 디스플레이에 사용되는 기판상에 형성되는 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 디바이스가 오목부들/돌출부들을 가진 전극을 요구하는 한, 액정 디스플레이 디바이스 이외의 어떤 다른 디바이스에도 적용될 수 있음을 주목하라.
도 1은 액정 디스플레이 디바이스에 사용되는 기판상의, 하나의 픽셀에 대응하는 부분의 확대 단면도이다. 다음에는 도 1 뿐만 아니라 도 2 내지 도 5를 참조하여 픽셀에 대응하는 이 부분을 제조하는 방법을 설명할 것이다. 도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 픽셀에 대응하는 부분을 제조하는 단계들을 설명한다.
우선, TFT(100)는 도 2에서 도시된 것처럼 글라스 기판(1)상에 형성될 수도 있다. TFT(100)는 게이트 전극(2), 게이트 절연막(3), 반도체층(4)(예를 들면, a-Si:H 또는 a-Si:H:F), 옴 접촉층(5), 소스 전극(6), 및 드레인 전극(7)을 형성함으로서 글라스 기판(1)상에 제조될 수 있다. 반도체층(4), 옴 접촉층(5), 소스 전극(6), 및 드레인 전극(7)의 형성은 다양한 방법들에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, 반도체층(4)이 형성된 후에, 옴 접촉층(5)의 재료 및, 소스 전극(6) 및 드레인 전극(7)의 재료가 차례대로 침착되고, 이후 이들 침착된 물질들은 옴 접촉층(5), 소스 전극(6) 및 드레인 전극(7)이 형성될 수 있도록, 차례대로 에칭될 수 있다.
그 다음에, 패시베이션 막(8) 및 감광성을 갖는 포지티브형의 평탄화막(9)이 도 3에 도시된 것처럼 차례대로 형성된다. 이 평탄화막(9)은 본 발명에 청구된 것과 같은 감광막을 나타냄을 주목하라. 평탄화막(9) 아래의 패시베이션 막(8)의 형성은 TFT(100)의 특성들이 열화하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 평탄화막(9)의 형성 후에, 평탄화막(9)은 포토 마스크(20)를 사용하여 빛에 노출된다. 더 강한 노출 에너지가 평탄화막(9)의 영역(A)에 인가되는데 반해 더 약한 노출 에너지가 영역(B)에 인가되는 이러한 방식으로, 이 평탄화막(9)은 빛에 노출된다. 상기에서 언급한 것과 같이 평탄화막(9)을 노출하기 위해서, 영역(A)에 대응하는 포토 마스크(20)의 부분에는 개구(opening)(20a)가 제공되고, 영역들(B 및 C)에 대응하는 포토 마스크(20)의 부분들에는 슬릿부(slit portion)(20c)가 제공된다. 포토 마스크(20)의 개구(20a)의 폭은 노출 시스템의 해상도보다 넓고, 슬릿부(20c)는 노출 시스템의 해상도보다 각각 더 작은 폭을 갖는 슬릿들(20b)을 포함한다. 포토 마스크(20)의 개구(20a)의 폭이 노출 시스템의 해상도보다 크기 때문에, 평탄화막(9)의 영역(A)은 더 높은 강도의 빛(30)을 받는다. 반면에, 포토 마스크(20)의 슬릿부(20c)가 슬릿(20b)을 포함하기 때문에, 이러한 슬릿들(20b)을 통과하는 빛은, 결합하여 강화된 빛 및 결합하여 약화된 빛이 생성되도록 회절 된다. 이때, 영역들(B)은 강화된 빛들을 받지만, 영역들(B) 사이에 있는 영역들(C)은 약화된 빛을 받는다. 즉, 영역들(B)은 강화된 빛들(31)을 받고, 영역들(C)은 거의 빛을 받지 않는다. 게다가, 슬릿들(20b)의 폭이 노출 시스템의 해상도보다 작기 때문에, 영역들(B)에 조사되는 빛(31)의 세기는 영역(A)에 조사되는 빛(30)의 세기보다 약하다. 더욱이, 개구(20a)과 슬릿부(20c)를 제외한 포토 마스크(20)의 부분은 빛을 차광하기 위한 차광부(20d)이고, 그러므로 차광부들(20d)의 반대편인 영역들(D)은 어떠한 빛도 받지 않는다. 따라서, 포토 마스크(20)에 의해서, 어떠한 빛도 영역들(C 및 D)에는 조사되지 않으며, 강한 빛(30)은 영역(A)에 조사되고 약한 빛은 영역(B)에 조사된다. 다시 말하면, 포토 마스크(20)에 의해, 더 강한 노출 에너지는 영역(A)에 인가되는 반면에, 더 약한 노출 에너지는 영역(B)에 인가된다. 상기에서 설명한 것처럼, 평탄화막(9)이 빛에 노출된 후에, 평탄화막(9)은 현상될 수있다.
도 4는 평탄화막(9)이 현상된 후의, 기판의 단면도이다. 도 4에 도시된 것처럼, 평탄화막(9)의 영역(D)은, 포토 마스크(20)의 차광부(20d)의 영향하에서, 어떠한 빛도 이러한 영역들(D)에 조사되지 않기 때문에, 평탄화막(9)이 현상된 후라도 제거되지 않고 남아 있을 것이다. 이와 반대로, 평탄화막(9)의 영역(A)은, 더 강한 빛이 영역(A)에 조사되었기 때문에 평탄화막(9)이 현상된 이후에는, 제거된다. 그러므로, 패시베이션 막(8)은 노출되고, 접촉 구멍(9a)이 형성된다. 그밖에도, 평탄화막(9)의 영역들(C)은, 포토 마스크(20)의 슬릿부들(20c)의 영향하에서 거의 어떠한 빛도 영역(C)에 조사되지 않으므로, 평탄화막(9)이 현상된 후라도 실질적으로 제거되지 않고 남아있고, 반면에 평탄화막(9)의 영역들(B)의 표면은 제거되고, 오목부(9b)는, 더 약한 빛들(31)이 영역들(B)에 조사되므로, 평탄화막(9)이 현상된 후에 형성된다.
평탄화막(9) 현상 이후에, 패시베이션 막(8)은 접촉 구멍(9a)과 오목부들(9b)을 갖는 평탄화막(9) 및 에치 마스크로서 작용하는 오목부들(9b)과 함께 드라이 에칭되고, 그 결과, 도 5에 도시된 것처럼 드레인 전극(7)이 노출되고 접촉 구멍(8a)이 패시베이션 막(8)내에 형성된다.
패시베이션 막(8)을 드라이 에칭한 후, 주로 Al을 포함하는 AlCu 막은 스퍼터링(sputtering) 또는 증착(evaporation)에 의해서 평탄화막(9) 상에 형성되고, 그 후에 픽셀 전극(10)의 패턴이 AlCu막 내에 정의된다. 결과적으로, 픽셀 전극(10)이 도 1에 도시된 것처럼 형성될 수 있다. 이 픽셀 전극(10) 아래에 형성된 평탄화막(9)은 오목부들(9b)을 포함하기 때문에, 픽셀전극(10)에는 평탄화막(9)의 오목부들(9b)의 영향으로, 오목부들(10a)이 제공된다. 오목부들(10a)을 갖는 픽셀 전극(10)을 제공함으로써 픽셀전극(10)의 표면에 오목부들/볼록부들이 형성되게 된다.
이 발명의 실시예들에 따라서, 영역들(B)은, 평탄화막(9)이 빛에 노출 될 때, 더 약한 빛으로 조사된다. 따라서, 평탄화막(9)의 현상은 이 평탄화막(9)의 표면에 오목부들(9b)을 생성할 수 있다. 픽셀전극(10)이 오목부들(9a)을 포함하는 평탄화막(9)상에 형성되기 때문에, 픽셀 전극(10)은 평탄화막(9)의 표면 모양을 따를 것이고, 그러므로 픽셀 전극(10)은 이 픽셀 전극(10)의 표면에 오목부들/볼록부들이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라서, 픽셀전극(10)의 표면에는 평탄화막(9) 자체에 오목부들(9b)을 형성함으로서 오목부들/볼록부들이 제공된다.
한편, 오목부들/볼록부들을 갖는 픽셀 전극의 표면을 제공하기 위해서, 종래의 방법은 평탄화막(9) 뿐만 아니라 오목부들/볼록부들을 갖는 평탄화막(9)을 제공하기 위한 볼록부 부재들을 필요로 한다.
도 6은 픽셀 전극이 이러한 종래의 방법에 따라서 형성되는 TFT의 단면을 도시한다. 종래의 방법에서, 오목부들(90a)을 갖는 평탄화막(90)을 제공하기 위한 목적으로, 복수의 볼록부 부재(95)가 평탄화막(90)을 형성하기 전에 형성된다. 평탄화막(90)에는 복수의 볼록부 부재(95)의 영향으로 오목부들(90a)이 제공된다. 따라서, 오목부들(90a)을 포함하는 평탄화막(90) 상에 이 픽셀 전극(10)을 형성함으로서 오목부들/볼록부들을 포함하는 픽셀전극(10)을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 종래의 방법은 평탄화막(90) 뿐 아니라 오목부들(90a)을 갖는 이 평탄화막(90)을 제공하기 위해 또한 볼록부 부재들(95)을 형성하는 것을 필요로 하기 때문에, 종래의 방법에는 제조 단계의 수가 증가하고 제조 비용이 높은 문제점이 있다. 이와는 반대로, 본 발명의 실시예에 따르면, 평탄화막(9)이 빛에 노출될 때, 평탄화막(9)의 영역들(A, B, C, D)에 인가되는 개개의 노출 에너지들의 양을 변화시킴으로서 평탄화막(9)의 표면에 오목부들(9b)을 형성하는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 평탄화막(9)에 부가하여 도 6에 도시된 이러한 볼록부 부재들(95)의 형성을 필요로 하지 않고, 그러므로, 제조 단계들의 수가 감소될 수 있고, 따라서 제조 비용도 감소된다.
도 1에서, 패시베이션 막(8)이 TFT(100)(도 2 참조)와 평탄화막(9) 사이에 단층으로서 제공된다. 그러나, 패시베이션 막들 및 패시베이션 막들과 다른 복수의 막들을 제공하는 것이 가능하다. 게다가, 도 1에서, 패시베이션 막(8)이 평탄화막(9) 아래에서 형성되었지만, 이 패시베이션 막은 필수적으로 요구되는 것은 아니다.
도 7 은 패시베이션 막이 형성되지 않은 TFT의 단면을 도시한다. 패시베이션 막(8)이 형성되지 않은 경우에, 기판은 패시베이션 막(8)의 제거에 대응하여 양호하게 점점 얇아지고, 그것에 부가하여 제조의 단계들의 수가 감소되고 비용이 감소되는 것을 예상할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 포지티브형의 평탄화막(9)이 사용된다. 따라서, 평탄화막(9)위에 오목부들(9b)을 형성하기 위해 평탄화막(9)이 빛에 노출될 때, 더욱약한 노출 에너지가 영역(A)보다 평탄화막(9)의 영역(B)에 인가 돼야만 한다. 이 때문에, 본 발명의 실시예에서 슬릿부들(20c)을 포함하는 포토 마스크(20)가 평탄화막(9)이 빛에 노출될 때 이용된다. 그러나, 만약 슬릿부(20c)를 포함하는 포토 마스크(20)를 사용하는 노출 방법과 다른 어느 다른 노출이 사용되더라도, 영역들(A 및 B)에 다른 강도의 노출 에너지들을 인가하는 것이 가능할 수도 있다. 이러한 다른 노출 방법은, 예를 들어, 영역(A)에 대응하는 포토 마스크의 부분보다 영역(B)에 관련된 포토 마스크 부분이 더 작은 광투과율을 갖는 포토 마스크를 사용하는 노출 방법 및 포토 마스크의 개개의 패턴이 서로 다른 복수의 포토 마스크들을 사용하는 노출 방법을 포함한다.
포지티브형이 평탄화막(9)에 대하여 사용된다 할지라도, 네거티브형이 사용될 수도 있음을 또한 주목하라. 포지티브형 평탄화막 대신에 네거티브형 평탄화막을 사용하는 경우에, 어떠한 빛도 네거티브형의 평탄화막의 영역(A)에 조사되지 않을 것이지만, 다소 강화된 빛들이 포지티브형의 평탄화막과는 대조적으로 영역들(D)에 조사될 것이다.
이 발명의 실시예에서는, 픽셀 전극(10)을 위한 물질로 AlCu 가 사용되었지만, Ag 및 다른 물질도 대안적으로 사용될 수 있음을 주목하라.
상기한 것처럼, 본 발명에 따른 전극들의 형성의 방법, 픽셀 전극들의 형성 방법 및 액정 디스플레이 디바이스는 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 전극을 형성하는 방법에 있어서,
    - 감광성을 갖는 감광막을 형성하는 제 1 단계;
    - 다른 양의 노출 에너지들이 상기 감광막의 특정 영역 및 다른 영역에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출하는 제 2 단계;
    - 상기 노출된 감광막을 현상하는 제 3 단계;
    - 상기 현상된 감광막 상에 전극들을 형성하는 제 4 단계를 포함하는, 전극 형성 방법.
  2. 기판상의 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 픽셀 전극들을 형성하는 방법에 있어서,
    - 상기 기판상의 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 반도체 소자들을 형성하는 제 1 단계;
    -상기 반도체 소자들이 형성된 상기 기판상에 감광성을 갖는 감광막을 형성하는 제 2 단계;
    - 다른 양의 노출 에너지들이 상기 감광막의 특정 영역 및 다른 영역에 인가될 수 있도록 상기 감광막을 노출하는 제 3 단계;
    - 상기 노출된 감광막을 현상하는 제 4 단계; 및
    - 상기 현상된 감광막 상에 상기 픽셀 전극들을 형성하는 제 5 단계를 포함하는, 픽셀 전극 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서
    상기 제 1 단계 후 상기 제 2 단계 전에, 상기 반도체 소자들을 단층막 또는 다층으로 덮도록 상기 기판 상에 상기 단층막 또는 다층막을 형성하는 제 6 단계를 더 포함하는, 픽셀 전극 형성 방법.
  4. 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 반도체 소자들이 형성되는 기판이 제공되는 액정 디스플레이 디바이스에 있어서,
    - 픽셀들에 각각 대응하는 각각의 위치에 복수의 오목부들을 갖는, 상기 기판상에서 형성된 감광막; 및
    - 상기 감광막의 상기 복수의 오목부들을 상기 픽셀 전극들이 덮도록 픽셀들에 각각 대응하는 위치들에 형성되는 픽셀 전극들을 포함하는, 액정 디스플레이 디바이스.
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