KR20100113273A - 표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents

표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제조 정밀도를 향상시킨 표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법이 개시된다. 표시 기판 제조용 노광 장치는 광을 제공하는 광원부, 광을 회절시키는 슬릿 패턴을 표시하는 공간 광변조부, 및 공간 광변조부에서 회절된 광들을 필터링하여 ±1차 회절광들을 선택하고, 감광성 물질층을 포함하는 기판으로 ±1차 회절광들을 제공하는 공간 필터부를 포함한다. 이에 따라, 표시 기판의 감광성 물질층에 미세 패턴을 형성할 수 있다.
반사, 반투과, 노광, 광 픽업, 회절, 간섭, 홀로그래피, SLM

Description

표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법{EXPOSURE DEVICE FOR MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE USING THE EXPOSURE DEVICE}
본 발명은 표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반투과 모드 또는 반사 모드에 이용되는 표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
홀로그래피(Holography)는 사진법의 일종으로서 광의 간섭을 이용하여 감광 재료에 간섭 무늬를 기록하는 방법이다. 홀로그램(Hologram)은 상기 간섭 무늬가 기록된 사진이다. 상기 홀로그래피의 원리는, 레이저 광원에서 나온 간섭광을 빔 스플리터(beam splitter)로 둘로 나누어, 그 중 하나인 물체광은 피사체를 비추고 다른 하나인 참조광은 렌즈로 확산시킨다. 상기 물체광은 상기 피사체 표면에서 난반사되어 감광 재료에 도달하고, 상기 참조광은 직접 상기 감광 재료 전면을 비춘다. 이때, 상기 물체광과 상기 참조광이 서로 간섭 현상을 일으켜 매우 섬세하고 복잡한 상기 간섭 무늬를 만들 수 있다.
한편, 액정표시패널은 신호 배선들, 각 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자들 및 화소 전극이 형성된 표시 기판과, 상기 표시 기판과 대향하는 대향 기판과, 상기 표시 기판 및 상기 대향 기판 사이에 개재되어 형성된 액정층을 포함한다. 상기 액정표시패널은 상기 액정층에 전압을 인가하여 광의 투과율을 제어하는 방식으로 화상을 표시한다.
상기 표시 기판 상에 형성되는 패턴은 포토레지스트 조성물을 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 포토리소그래피 공정은 패터닝의 대상이 되는 박막 상에 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지 마스크로 이용하여 상기 박막을 식각함으로써 이루어질 수 있다.
상기 패턴을 미세하게 형성하는 것은 상기 포토레지스트막을 노광하는 공정에서 이용되는 노광 장치의 해상도에 의존한다. 일반적으로 대량 생산을 위해서 약 10㎛ 이상의 비교적 낮은 해상도를 갖는 노광 장치를 이용하고 있다. 따라서, 상기와 같은 노광 장치를 이용하여 약 10㎛ 미만 또는 나노미터(nm) 단위의 미세 패턴을 형성하는데 한계가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 미세 패턴을 형성할 수 있는 표시 기판 제조용 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 기판 제조용 노광 장치를 이용한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치는, 광원부, 공간 광변조부(spatial light modulator, SLM) 및 공간 필터부(spatial filter)를 포함한다. 상기 광원부는 상기 공간 광변조부 및 상기 공간 필터부로 광을 제공한다. 상기 공간 광변조부는 상기 광을 회절시키는 슬릿 패턴을 표시한다. 상기 공간 필터부는 상기 공간 광변조부에서 회절된 광들을 필터링하여 ±1차 회절광들을 선택하고, 감광성 물질층을 포함하는 기판으로 상기 ±1차 회절광들을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 노광 장치는 상기 광원부와 상기 공간 광변조부 사이에 배치된 제1 광학부를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 광학부는 상기 광원부에서 방출하는 광을 집광하는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈에서 발산된 광을 상기 공간 광변조부에 수렴시키는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 노광 장치는 제2 광학부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 광학부는 상기 공간 필터부 및 상기 기판 사이에 배치되어 상기 ±1차 회절광들을 상기 감광성 물질층으로 수렴시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 노광 장치는 상기 공간 광변조부와 상기 공간 필터부 사이에 배치되고, 상기 공간 광변조부를 통과한 광을 편광시키는 편광부를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에서, 화소 영역에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 기판 상에 감광성 물질 층을 형성하고, ±1차 회절광들에 상기 감광성 물질층을 노출시킨다. 이어서, 상기 ±1차 회절광들에 노출된 감광성 물질층을 현상하여 상기 감광성 물질층의 표면에 요철 패턴을 형성하고, 상기 요철 패턴이 형성된 상기 감광성 물질층 상에 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 반사 전극을 형성한다.
상기 감광성 물질층을 노출시키는 단계에서, 상기 기판의 제1 방향으로 연장된 회절 격자를 형성하는 ±1차 회절광들에 상기 화소 영역 중 상기 감광성 물질층의 제1 도트 영역을 노출시키고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된 회절 격자를 형성하는 ±1차 회절광들에 상기 감광성 물질층의 상기 제1 도트 영역과 인접한 제2 도트 영역을 노출시켜, 제1 회절 격자 및 제2 회절 격자를 형성할 수 있다.
이와 같은 표시 기판 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 반사 영역 상의 감광성 물질층에 미세한 요철 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 요철 패턴 상에 형성된 반사 전극의 반사 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 반사 전극을 이용하는 반사 모드 또는 반투과 모드의 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모 든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막 ), 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막) 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치(700)는 광원부(100), 공간 광변조부(spatial light modulator, SLM, 300), 공간 필터부(spatial filter, 400), 및 기판(ST)이 놓여지는 스테이지(600)를 포함한다. 상기 노광 장치(700)는 셔터(SH), 핀 홀(PH), 제1 광학부(200), 제2 광학부(500), 및 편광부(PL)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부(100)는 광을 발생하고, 궁극적으로 상기 스테이지(600)에 놓인 상기 기판(ST)으로 광을 제공한다. 상기 광원부(100)는 레이저 광을 발생할 수 있다. 상기 광원부(100)는 예를 들어, 레이저 다이오드일 수 있다.
상기 셔터(SH)는 상기 광원부(310)와 상기 공간 광변조부(300) 사이에 배치된다. 상기 셔터(SH)는 제1 제어부(CT1)와 연결되어, 상기 제1 제어부(CT1)에 입력된 특정 시간 동안 상기 광원부(310)에서 발생하는 광을 통과시킴으로써 상기 기 판(ST)에 상기 특정 시간 동안에만 상기 광을 제공할 수 있도록 제어한다.
상기 제1 광학부(200)는 상기 광원부(100)와 상기 공간 광변조부(300) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 광학부(200)는 상기 셔터(SH)와 상기 공간 광변조부(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 광학부(200)는 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(210)는 상기 셔터(SH)를 통과한 광을 집광하여 상기 제2 렌즈(220)를 향해 발산시킬 수 있다. 상기 핀 홀(PH)이 상기 제1 렌즈(210)와 상기 제2 렌즈(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(220)는 상기 제1 렌즈(220)에서 발산된 광을 상기 공간 광변조부(300)에 수렴시킬 수 있다. 상기 제1 및 제2 렌즈들(210, 220)은 각각 대물 렌즈일 수 있다.
상기 공간 광변조부(300)는 상기 광원부(100)로부터 제공받은 광의 공간적인 위치를 변경시킬 수 있다. 상기 공간 광변조부(300)는 예를 들어, 액정 공간 광변조기(Liquid crystal spatial light modulator, LC-SLM)일 수 있다. 상기 공간 광변조부(300)는 상기 광을 회절시키는 슬릿 패턴을 표시할 수 있다. 상기 광원부(100)에서 제공된 광은 상기 공간 광변조부(300)를 통과하면서 회절하여, 0차, ±1차, ±2차, …, ±m차 회절광들(m은 1 이상의 자연수)을 형성할 수 있다. 상기 공간 광변조부(300)는 상기 제1 제어부(CT1)와 연결된 제2 제어부(CT2)와 연결되어, 상기 제1 제어부(CT1)로부터 입력된 신호를 상기 제2 제어부(CT2)에서 변환하여 상기 공간 광변조부(300)가 영상을 표시하도록 한다. 상기 공간 광변조부(300)는 외부에서 받은 신호에 따라 슬릿의 연장 방향 및 서로 인접한 슬릿들 간의 거리가 다른 다양한 슬릿 패턴들을 시간에 따라 표시할 수 있다. 또한, 상기 공간 광변 조부(300)는 시간에 따라 슬릿들의 너비가 다른 다양한 슬릿 패턴들을 표시할 수 있다. 상기 공간 광변조부(300)로 상기 액정 공간 광변조기(LC-SLM)를 이용함에 따라, 형성하고자하는 회절 격자의 모양에 따라 변경되어야 하는 회절 패턴을 영상 신호 및 액정을 이용하여 용이하게 변경할 수 있다. 이에 따라, 하나의 노광 장치(700)로 다양한 회절 격자를 형성할 수 있다. 상기 공간 광변조부(300)는 상기 광원부(100) 및 상기 제1 광학부(200)와 일직선상에 배치될 수 있다.
상기 편광부(PL)는 상기 공간 광변조부(300)와 상기 공간 필터부(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 편광부(PL)는 상기 광원부(100), 상기 제1 광학부(200) 및 상기 공간 광변조부(300)와 일직선상에 배치될 수 있다. 상기 편광부(PL)는 상기 공간 광변조부(300)에서 형성된 회절광들을 편광시킬 수 있다.
상기 공간 필터부(400)는 상기 공간 광변조부(300)에서 형성된 상기 0차, ±1차, ±2차, …, ±m차 회절광들을 필터링한다. 상기 공간 필터부(400)는 상기 0차, ±1차, ±2차, …, ±m차 회절광들 중에서 ±1차 회절광들을 제외한 나머지 회절광들을 제거한다. 따라서, 상기 공간 필터부(400)는 상기 ±1차 회절광들을 선택하고, 상기 ±1차 회절광들을 상기 기판(ST)으로 제공할 수 있다. 상기 공간 필터부(400)는 상기 광원부(100) 및 상기 공간 광변조부(300)와 일직선상에 배치될 수 있다.
상기 제2 광학부(500)는 상기 공간 필터(400)와 상기 스테이지(600) 사이에 배치된다. 상기 제2 광학부(500)는 상기 공간 필터부(400)에서 선택된 상기 ±1차 회절광들을 상기 기판(ST)으로 수렴시킨다. 구체적으로, 상기 ±1차 회절광들은 서 로 간섭을 일으켜, 즉 상쇄 간섭 및/또는 보강 간섭을 통해 회절 무늬를 형성할 수 있다. 상기 회절 무늬가 상기 제2 광학부(500)를 통해 상기 기판(ST)으로 투영될 수 있다. 상기 제2 광학부(500)는 단일 렌즈로 구성되거나, 다수의 단위 렌즈들이 하나로 어셈블리되어 구성될 수 있다. 상기 제2 광학부(500)는 상기 광원부(100), 상기 공간 광변조부(300) 및 상기 공간 필터부(400)와 일직선상에 배치될 수 있다.
상기 스테이지(600)는 상기 광원부(100)에서 생성된 광이 상기 공간 광변조부(300) 및 상기 공간 필터부(400)를 거쳐 도달하는 상기 기판(ST)이 놓여진다. 상기 스테이지(600)는 상기 광원부(100), 상기 공간 광변조부(300) 및 상기 공간 필터부(400)와 일직선상에 배치될 수 있다. 상기 스테이지(600)는 상기 제1 제어부(CT1)와 연결되어 상기 공간 광변조부(300)가 표시하는 슬릿 패턴에 따라 상기 기판(ST)의 위치를 변경할 수 있다. 즉, 상기 공간 광변조부(300)가 제1 슬릿 패턴을 표시할 때의 상기 스테이지(600)의 위치는, 상기 공간 광변조부(300)가 상기 제1 슬릿 패턴과 다른 형상의 제2 슬릿 패턴을 표시할 때의 상기 스테이지(600)의 위치와 서로 다를 수 있다.
도 2는 감광성 물질층의 노광 및 현상 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 기판(ST)은 구체적으로 절연 기판(IS)과 상기 절연 기판(IS) 상에 형성된 감광성 물질층(PR)을 포함한다. 상기 감광성 물질층(PR)은 노광되는 영역이 잔류하고 광이 차단된 영역이 현상액에 의해 제거되는 네거티브 포토레지스트 또는 노광되는 영역이 현상액에 의해 제거되고 광이 차단된 영역이 잔류하는 포지티브 포토레지스트로 형성될 수 있다. 도 2에서는, 상기 감광성 물질 층(PR)이 포지티브 포토레지스트로 형성된 경우를 일례로 설명하기로 한다.
상기 공간 필터부(400)에서 선택된 상기 ±1차 회절광들이 형성하는 회절 무늬를 형성할 수 있다. 상기 회절 무늬는 에너지 관점에서 하나의 파동으로 표시할 수 있다. 상기 파동에서, "마루"에 대응하는 영역의 에너지는, "골"에 대응하는 영역의 에너지에 비해 상대적으로 크다. 즉, 상기 마루와 대응하는 상기 감광성 물질층(PR)의 영역에 도달하는 광량이, 상기 골과 대응하는 상기 감광성 물질층(PR)의 영역에 도달하는 광량에 비해 상대적으로 많다. 최대 광량(MAX)을 제공받은 상기 감광성 물질층(PR)은 현상액에 의해 부분적으로 제거된다. 또한, 최소 광량(MIN)을 제공받은 상기 감광성 물질층(PR)은 상기 최대 광량(MAX)을 제공받은 영역에 비해 상대적으로 적은 양이 상기 현상액에 의해 제거된다. 이에 따라, 상기 최대 광량(MAX)을 제공받은 영역에는 "요(凹)"가 형성되고, 상기 최소 광량(MIN)을 제공받은 영역에는 "철(凸)"이 형성됨으로써, 상기 감광성 물질층(PR)의 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다.
도 2에서와 달리, 상기 감광성 물질층(PR)을 네거티브 포토레지스트로 형성하는 경우, 상기 최대 광량(MAX)을 제공받은 영역에 "철"이 형성되고, 상기 최소 광량(MIN)을 제공받은 영역에 "요"가 형성됨으로써, 상기 감광성 물질층(PR)의 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다. 이에 따라 제조된 요철 패턴은, 도 2에 도시된 요철 패턴과는 반전된 형상을 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 요철 패턴을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 요철 패턴은 상기 절연 기판(IS)의 일 방향으로 연장 된 회절 격자를 포함한다.
상기 노광 장치(700)의 상기 공간 광변조부(300)가 상기 일 방향으로 연장된 바(bar)들에 의해 형성되는 슬릿들을 포함하는 슬릿 패턴을 표시할 때, 상기 감광성 물질층(PR)의 표면에 상기 일 방향으로 연장된 회절 격자를 형성할 수 있다. 상기 회절 격자의 마루와 마루 사이의 거리인 주기(T)는 약 0.8㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 표시 기판 제조용 노광 장치를 이용하여 제조한 일례에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 표시 기판(800)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 스위칭 소자(SW), 유기층(840), 투명 전극(TE) 및 반사 전극(RE)을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이 서로 교차하여 상기 표시 기판(800)의 일 화소 영역(P)을 구획한다. 상기 화소 영역(P)에 상기 스위칭 소자(SW), 상기 투명 전극(TE) 및 상기 반사 전극(RE)이 형성될 수 있다. 상기 화소 영역(P)은 상기 반사 전극(RE)이 형성된 반사 영역(RFA)과 상기 반사 전극(RE)이 형성되지 않은 영역인 투과 영역(TA)으로 구분될 수 있다. 상기 유기층(840)은 감광성 물질로 형성된 감광성 물질층이다. 상기 유기층(840)은 상기 반사 전극(RE)이 형성된 영역의 상기 반사 전극(RE)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 유기층(840)은 표면에 형성된 요철 패턴을 포함한다. 상기 요철 패턴은 실질적으로 일 방향으로 연장된 회절 격자일 수 있다. 상기 요철 패턴은 도 1에 도시된 노광 장치(700)를 이용하여 형성할 수 있다.
상기 표시 기판(800)은 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 스위칭 소자(SW)의 게이트 전극(GE)이 형성된 절연 기판(810) 상에 형성된 게이트 절연층(820), 및 상기 데이터 라인(DL), 상기 스위칭 소자(SW)의 소스/드레인 전극(SE, DE)이 형성된 절연 기판(810) 상에 형성된 패시베이션층(830)을 더 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 표시 기판(800)을 제조하는 단계에서, 상기 절연 기판(810) 상에 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 게이트 전극(GE)을 포함하는 게이트 패턴을 형성한다. 상기 게이트 패턴은 상기 절연 기판(810) 상에 게이트 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 게이트 금속층을 사진 식각 공정을 통해 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 상기 게이트 패턴이 형성된 절연 기판(810) 상에 상기 게이트 절연층(820)을 형성한다. 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 영역 상의 상기 게이트 절연층(820) 상에 액티브 패턴(AP)을 형성한다. 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 절연 기판(810) 상에 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 소스/드레인 전극(SE, DE)을 포함하는 데이터 패턴을 형성한다. 상기 데이터 패턴은 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 절연 기판(810) 상에 데이터 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 데이터 금속층을 사진 식각 공정을 통해 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 상기 데이터 패턴이 형성된 절연 기판(820) 상에 상기 패시베이션층(830) 및 감광성 물질층인 상기 유기층(840)을 순차적으로 형성한다.
상기 유기층(840)이 형성된 절연 기판(810)을 상기 노광 장치(700)의 상기 스테이지(600) 상에 배치하고, 상기 광원부(100)에서 생성된 광이 상기 공간 광변조부(300)를 통해 회절된 후 상기 공간 필터부(400)에서 선택된 ±1차 회절광들에 상기 유기층(840)을 노출시킨다.
이어서, 상기 ±1차 회절광들에 노출된 상기 유기층(840)을 현상한다. 이에 따라, 상기 유기층(840)의 표면의 일부가 현상액에 의해 제거됨으로써 요철 패턴을 형성할 수 있다.
상기 요철 패턴이 형성된 상기 유기층(840)을 포함하는 절연 기판(810) 상에 상기 투명 전극(TE)을 형성한다. 상기 투명 전극(TE)은 상기 화소 영역(P) 전체에 형성됨으로써, 상기 투과 영역(TA) 및 상기 반사 영역(RFA) 모두에 형성될 수 있다. 상기 투명 전극(TE)이 형성된 상기 절연 기판(810) 상에 상기 반사 전극(RE)을 형성한다. 상기 반사 전극(RE)은 상기 요철 패턴 상에 형성된 상기 투명 전극(TE) 상에 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 반사 전극(RE)을 상기 유기층(840) 상에 형성한 후, 상기 화소 전극(P) 전체에 상기 투명 전극(TE)을 형성할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 요철 패턴은 상기 노광 장치(700)를 이용함으로써 마루와 마루 사이의 거리인 주기가 약 0.8㎛ 내지 약 3㎛인 미세한 크기로 형성될 수 있다. 상기 반사 전극(RE)은 상기 요철 패턴의 표면을 따라 형성됨으로써, 상기 요철 패턴과 동일한 형상을 갖게 된다. 이에 따라, 상기 반사 전극(RE)의 반사 효율이 향상될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 표시 기판 제조용 노광 장치를 이용하여 제조한 다른 예에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 표시 기판은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 스위칭 소자(SW), 유기층(미도시), 투명 전극(TE) 및 반사 전극(RE)을 포함한다. 도 6에 도시된 표시 기판은, 반사 전극을 제외하고는 도 4에 도시된 표시 기판과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다. 이하에서, 요철 패턴의 실선으로 표시한 부분이 "철(凸)" 부분이고, 실선 부분과 실선 부분 사이가 "요(凹)" 부분을 나타내는 것으로 정의하여 설명한다.
상기 반사 전극(RE)은 제1 도트 영역(DA1) 및 상기 제1 도트 영역(DA1)과 인접한 제2 도트 영역(DA2)을 포함하는 다수의 도트 영역들로 구분할 수 있다. 상기 제1 도트 영역(DA1)은 상기 반사 전극(RE) 중의 일 영역으로서, 상기 제1 도트 영역(DA1) 상의 유기층(830)의 표면에는 제1 방향으로 연장된 제1 회절 격자가 형성된다. 상기 제2 도트 영역(DA2)은 상기 제1 도트 영역(DA2)과 인접한 상기 반사 전극(RE) 중의 일 영역으로서, 상기 제2 도트 영역(DA2) 상의 상기 유기층(830)의 표면에는 제2 방향으로 연장된 제2 회절 격자가 형성된다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 다른 방향이다. 상기 제1 및 제2 도트 영역들(DA1, DA2)에 대한 설명은, 상기 다수의 도트 영역들 중에서 선택된 2개의 도트 영역들에 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 상기 제1 및 제2 회절 격자들에 대해서는 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2 도트 영역들을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 회절 격자는 제3 방향으로 연장되고 제1 주 기(T1)를 갖는다. 상기 제1 회절 격자는 상기 게이트 라인(GL)의 연장 방향을 기준으로 반시계 방향으로 제1 각도(φ1)를 갖는다.
상기 제2 회절 격자는 상기 제3 방향과 다른 제4 방향으로 연장되고, 상기 제1 주기(T1)와 다른 제2 주기(T2)를 갖는다. 상기 제2 주기(T2)는 상기 제1 주기(T1)보다 큰 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 격자는 상기 게이트 라인(GL)의 연장 방향을 기준으로 반시계 방향으로 제2 각도(φ2)를 갖는다. 상기 제2 각도(φ2)는 상기 제1 각도(φ1)보다 작은 값을 가질 수 있다.
이와 같이, 서로 다른 형상을 갖는 상기 제1 도트 영역(DA1)에 형성된 상기 제1 회절 격자와 상기 제2 도트 영역(DA2)에 형성된 상기 제2 회절 격자와 같은 관계로, 상기 다수의 도트 영역들에 각각 서로 다른 회절 격자가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 회절 격자들은 각각 도 1에 도시된 노광 장치(700)를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 상기 노광 장치(700)에서 상기 ±1차 회절광들이 상기 제1 도트 영역(DA1)에 제공되도록 정렬된 후 상기 제1 도트 영역(DA1)을 노광하고, 이어서 상기 노광 장치(700)에서 상기 ±1차 회절광들이 상기 제2 도트 영역(DA2)에 제공되도록 정렬된 후 상기 제2 도트 영역(DA2)을 노광시킨 후 현상하여 상기 제1 및 제2 회절 격자들을 형성할 수 있다.
이와 달리, 도 1에 도시된 노광 장치(700)를 단위 장치로 포함하는 노광 장치 어셈블리를 이용하여 상기 제1 및 제2 회절 격자들을 형성할 수 있다. 이에 대 해서는 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 도 6에 도시된 요철 패턴을 형성하는 노광 장치 어셈블리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 노광 장치 어셈블리는 다수의 노광 장치들(700)을 포함한다. 상기 다수의 노광 장치들(700) 각각은 상기 다수의 도트 영역들과 각각 대응하도록 배치된다. 이에 따라, 상기 하나의 반사 영역(RFA)에 형성된 상기 감광성 물질층을 하나의 노광 장치 어셈블리를 이용하여 노광함으로써 각 도트 영역마다 서로 다른 회절 격자를 형성할 수 있다.
도 9는 감광성 물질층의 다수의 도트 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 9에서, 도시된 25개의 도트 영역들이 하나의 반사 영역을 정의하고, "1", "2", "3", … , "24", "25"로 표시하여 각 도트 영역을 구분하여 나타낸다.
도 9와 같은 형상을 갖는 제1 반사 영역에, 25개의 도트 영역들로 구획되도록 각 도트 영역에 하기 표 1에 나타난 주기 및 각도를 갖는 회절 격자를 형성하도록 상기 노광 장치(700)를 세팅하고 각 도트 영역에 회절 격자를 형성하였다.
<표 1>
Figure 112009022080173-PAT00001
상기 표 1에서, 상기 각도는 게이트 라인(GL)의 연장 방향을 기준으로 반시계 방향의 각으로 정의하고, 상기 주기는 회절 격자의 마루와 마루 사이의 거리로 정의한다.
도 10은 제1 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다.
구체적으로 도 10은 상기 제1 반사 영역의 도트 영역들 중에서 도트 영역 "6"에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다. 도 10을 참조하면, 상기 제1 반사 영역의 도트 영역 "6"에 주기가 약 1.300㎛인 회절 격자가 형성되는 것을 알 수 있다. 상기 회절 격자의 각도는 약 -16°이다. 상기 회절 격자는 상기 광원부(100)가 생성하는 광과 동일한 파장의 광을 제공받은 경우, 레드를 나타낸다. 이 에 따라, 상기 표 1에 나타난 25개의 도트 영역들에 각각 형성된 요철 패턴은 레드, 그린 및 블루 컬러 화소들을 포함하는 표시 기판의 레드 컬러 화소에 적용될 수 있다.
또한, 도 9와 같은 형상을 갖는 제2 반사 영역에, 25개의 도트 영역들로 구획되도록 각 도트 영역에 하기 표 2에 나타난 주기 및 각도를 갖는 회절 격자를 형성하도록 상기 노광 장치(700)를 세팅하고 각 도트 영역에 회절 격자를 형성하였다.
<표 2>
Figure 112009022080173-PAT00002
상기 표 2에서, 상기 각도는 게이트 라인(GL)의 연장 방향을 기준으로 반시계 방향의 각으로 정의하고, 상기 주기는 회절 격자의 마루와 마루 사이의 거리로 정의한다.
도 11은 제2 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다.
구체적으로 도 11은 상기 제2 반사 영역의 도트 영역들 중에서 도트 영역 "2"에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다. 도 11을 참조하면, 상기 제2 반사 영역의 도트 영역 "2"에 주기가 약 1.505㎛인 회절 격자가 형성되는 것을 알 수 있다. 상기 회절 격자의 각도는 약 -7°이다. 상기 회절 격자는 상기 광원부(100)가 생성하는 광과 동일한 파장의 광을 제공받은 경우, 그린을 나타낸다. 이에 따라, 상기 표 2에 나타난 25개의 도트 영역들에 각각 형성된 요철 패턴은 레드, 그린 및 블루 컬러 화소들을 포함하는 표시 기판의 그린 컬러 화소에 적용될 수 있다.
또한, 도 9와 같은 형상을 갖는 제3 반사 영역에, 25개의 도트 영역들로 구획되도록 각 도트 영역에 하기 표 3에 나타난 주기 및 각도를 갖는 회절 격자를 형성하도록 상기 노광 장치(700)를 세팅하고 각 도트 영역에 회절 격자를 형성하였다.
<표 3>
Figure 112009022080173-PAT00003
상기 표 3에서, 상기 각도는 게이트 라인(GL)의 연장 방향을 기준으로 반시계 방향의 각으로 정의하고, 상기 주기는 회절 격자의 마루와 마루 사이의 거리로 정의한다.
도 12는 제3 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다.
구체적으로 도 12는 상기 제3 반사 영역의 도트 영역들 중에서 도트 영역 "3"에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다. 도 12를 참조하면, 상기 제3 반사 영역의 도트 영역 "3"에 주기가 약 1.426㎛인 회절 격자가 형성되는 것을 알 수 있다. 상기 회절 격자의 각도는 약 0°이다. 상기 회절 격자는 상기 광원부(100)가 생성하는 광과 동일한 파장의 광을 제공받은 경우, 블루를 나타낸다. 이 에 따라, 상기 표 3에 나타난 25개의 도트 영역들에 각각 형성된 요철 패턴은 레드, 그린 및 블루 컬러 화소들을 포함하는 표시 기판의 블루 컬러 화소에 적용될 수 있다.
도 13 및 도 14는 임프린터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 절연 기판(910) 상에 금속층(920)을 형성하고, 상기 금속층(920)이 형성된 상기 절연 기판(910) 상에 감광성 물질층(PR)을 형성한다.
상기 감광성 물질층(PR)에 도 1에 도시된 노광 장치(700)를 이용하여 ±1차 회절광들에 노출시킨다. 이에 따라, 상기 감광성 물질층(PR)의 각 영역마다 도달하는 광량이 서로 달라질 수 있다. 상기 감광성 물질층(PR)은 예를 들어, 네가티브 포토레지스트로 형성될 수 있다.
한편, 상기 감광성 물질층(PR)에 ±1차 회절광들을 제공하는 단계에서 도 7에 도시된 노광 장치 어셈블리를 이용할 수 있다. 이때에는, 동시에 서로 다른 도트 영역들에 서로 다른 회절 격자들이 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 노광된 상기 감광성 물질층(PR)을 현상하여 요철 포토 패턴(930)을 형성한다. 상기 ±1차 회절광들에 의해서 최대 광량이 도달된 영역의 상기 감광성 물질층(PR)은 상기 현상액에 용해되지 않고, 최소 광량이 도달된 영역의 상기 감광성 물질층(PR)은 상기 현상액에 용해됨으로써 상기 요철 포토 패턴(930)을 형성할 수 있다. 상기 요철 포토 패턴(930)을 통해 노출되는 상기 금속층(920)의 너비는 약 0.8㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.
이어서, 상기 요철 포토 패턴(930)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 금속 층(920)을 패터닝하여 요철 금속 패턴(922, 도 15 참조)을 형성한다. 상기 요철 금속 패턴(922)은 회절 격자들을 포함한다. 상기 요철 금속 패턴(922)을 형성한 후, 상기 요철 포토 패턴(930)은 스트립 용액에 의해 스트립 될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 기판(910) 상에 형성된 상기 요철 포토 패턴(930)을 포함하는 임프린터(imprinter)를 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16은 요철 패턴을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15를 참조하면, 상기 임프린터를, 또 다른 절연 기판(810) 상에 순차적으로 형성된 게이트 절연층(820), 패시베이션층(830) 및 유기층(840)을 포함하는 표시 기판과 대향시킨다. 상기 유기층(840)은 감광성 물질로 형성된 감광성 물질층일 수 있다. 이어서, 상기 임프린터 및/또는 상기 표시 기판을 가압함으로써 상기 임프린터의 상기 요철 금속 패턴(922)을 상기 유기층(840)에 임프린팅한다.
도 16을 참조하면, 상기 요철 금속 패턴(922)이 상기 유기층(840)에 임프린팅됨으로써 상기 유기층(840)의 표면에는 상기 요철 금속 패턴(922)과 동일한 형상의 요철 패턴이 형성될 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 상기 요철 패턴이 형성된 상기 유기층(840) 상에 반사 전극을 형성함으로써, 상기 반사 전극의 반사 효율이 상기 요철 패턴에 의해서 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치는 반사 모드 또는 반투과 모드 의 액정표시장치의 제조에 직접적으로 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치는 반사 모드 또는 반투과 모드의 액정표시장치의 제조에 이용되는 임프린터의 제조에 이용할 수 있다. 이에 따라, 상기 액정표시장치의 반사율을 향상시키고, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판 제조용 노광 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 감광성 물질층의 노광 및 현상 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 요철 패턴을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 표시 기판 제조용 노광 장치를 이용하여 제조한 일례에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 표시 기판 제조용 노광 장치를 이용하여 제조한 다른 예에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2 도트 영역들을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 요철 패턴을 형성하는 노광 장치 어셈블리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 감광성 물질층의 다수의 도트 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 10은 제1 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이고, 도 11은 제2 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이며, 도 12는 제3 반사 영역의 일 도트 영역에 형성된 요철 패턴을 나타낸 입체 그래프이다.
도 13 및 도 14는 임프린터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15 및 도 16은 요철 패턴을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도들이 다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
700: 노광 장치 100: 광원부
200: 제1 광학부 300: 공간 광변조부
400: 공간 필터부 500: 제2 광학부
600: 스테이지 SH: 셔터
PH: 핀 홀 PL: 편광부
CT1, CT2: 제1, 제2 제어부 PR: 감광성 물질층
RFA: 반사 영역 RE: 반사 전극
840: 유기층 DA1, DA2: 제1, 제2 도트 영역
IS, 810, 910: 절연 기판

Claims (9)

  1. 광을 제공하는 광원부;
    상기 광을 회절시키는 슬릿 패턴을 표시하는 공간 광변조부(spatial light modulator, SLM); 및
    상기 공간 광변조부에서 회절된 광들을 필터링하여 ±1차 회절광들을 선택하고, 감광성 물질층을 포함하는 기판으로 상기 ±1차 회절광들을 제공하는 공간 필터부(spatial filter)를 포함하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원부, 상기 공간 광변조부 및 상기 공간 필터부는 일직선상에 배치된 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원부와 상기 공간 광변조부 사이에 배치된 제1 광학부를 더 포함하고, 상기 제1 광학부는
    상기 광원부에서 방출하는 광을 집광하는 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈에서 발산된 광을 상기 공간 광변조부에 수렴시키는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공간 필터부 및 상기 기판 사이에 배치되어 상기 ±1차 회절광들을 상기 감광성 물질층으로 수렴시키는 제2 광학부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공간 광변조부와 상기 공간 필터부 사이에 배치되고, 상기 공간 광변조부를 통과한 광을 편광시키는 편광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은
    상기 감광성 물질층의 하부에 형성되어 상기 기판의 화소 영역을 구획하는 신호 배선들 및 상기 신호 배선들과 전기적으로 연결된 스위칭 소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조용 노광 장치.
  7. 화소 영역에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 기판 상에 감광성 물질층을 형성하는 단계;
    ±1차 회절광들에 상기 감광성 물질층을 노출시키는 단계;
    상기 ±1차 회절광들에 노출된 감광성 물질층을 현상하여 상기 감광성 물질층의 표면에 요철 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 요철 패턴이 형성된 상기 감광성 물질층 상에 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 감광성 물질층을 노출시키는 단계는
    상기 기판의 제1 방향으로 연장된 회절 격자를 형성하는 ±1차 회절광들에 상기 화소 영역 중 상기 감광성 물질층의 제1 도트 영역을 노출시키는 단계; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된 회절 격자를 형성하는 ±1차 회절광들에 상기 감광성 물질층의 상기 제1 도트 영역과 인접한 제2 도트 영역을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는
    상기 제1 도트 영역에 상기 제1 방향으로 연장된 제1 회절 격자를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 도트 영역에 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 회절 격자와 다른 주기를 갖는 제2 회절 격자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
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KR20150002538A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 칼 짜이스 에스엠에스 게엠베하 계측 시스템을 위한 조명 광학 유닛 및 그러한 조명 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템

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