KR20110058353A - Photo mask, method of manufacturing the same and method of fabricating array substrate for liquid crystal display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토마스크 제작방법에 관한 것으로, 특히 패턴 데이터의 기입방향에 따른 선폭 편차가 보상된 포토마스크와, 상기 포토마스크의 제작방법 및 화질이 개선된 상기 포토마스크를 이용한 액정표시장치용 어레이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for fabricating a photomask, and more particularly, to a photomask having a compensation for a line width variation according to a writing direction of a pattern data, and an array for a liquid crystal display device using the photomask manufacturing method and an improved image quality. It relates to a manufacturing method.
일반적으로 액정표시장치 등의 반도체 소자는 사진식각(photolithography) 공정을 통하여 제조된다. In general, a semiconductor device such as a liquid crystal display device is manufactured through a photolithography process.
사진식각 공정은, 먼저 반도체 소자를 이루는 패턴을 설계하고, 투명한 석영기판 상에 설계한 패턴에 대응되는 마스크 패턴(mask pattern)이 형성된 포토마스크(photo mask)를 제작한 후, 이를 이용하여 수행된다.The photolithography process is performed by first designing a pattern constituting a semiconductor device, and then fabricating a photomask in which a mask pattern corresponding to the designed pattern is formed on a transparent quartz substrate. .
즉, 노광장비를 이용하여 포토마스크를 통하여 기판 상에 형성된 포토레지스 트(photoresist)층을 노광하고 이를 현상 함으로써, 설계된 패턴에 대응되는 포토레지스트 패턴을 기판 상에 형성한다.That is, by exposing and developing a photoresist layer formed on the substrate through a photomask using an exposure apparatus, a photoresist pattern corresponding to the designed pattern is formed on the substrate.
그리고, 이러한 포토레지스트 패턴 하부의 박막에 대한 선택적 식각 과정을 통하여 기판 상에 박막 패턴을 형성한다. Then, a thin film pattern is formed on the substrate through a selective etching process for the thin film under the photoresist pattern.
일반적으로, 이러한 포토마스크의 제작에는, 설계된 패턴을 마스크 패턴으로 형성하기 위하여 전자 빔 노광장비(e-beam exposure)가 이용된다. In general, an electron beam exposure apparatus (e-beam exposure) is used to form the designed pattern into a mask pattern in manufacturing such a photomask.
즉, 석영기판 상에 크롬(Cr) 또는 몰리브데늄 합금(Mo alloy)으로 금속층을 형성하고, 금속층 상부에 포토레지스트층을 형성한 후, 전자빔 노광장비를 이용하여 전자 빔으로 포토레지스트층을 선택적으로 노광한다. That is, a metal layer is formed of chromium (Cr) or molybdenum alloy (Mo alloy) on the quartz substrate, a photoresist layer is formed on the metal layer, and then the photoresist layer is selectively selected by an electron beam using an electron beam exposure apparatus. Exposure is performed.
그 후, 노광된 포토레지스트층을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴 하부의 금속층을 식각 한 후 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 마스크 패턴을 형성하여 포토마스크를 완성한다. Thereafter, the exposed photoresist layer is developed to form a photoresist pattern, the metal layer under the photoresist pattern is etched, and then the photoresist pattern is removed to form a mask pattern to complete the photomask.
이러한 포토마스크의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.The manufacturing method of such a photomask is demonstrated with reference to drawings.
도 1은 종래의 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도로서 액정표시장치의 게이트 배선용 포토마스크의 일부에 대응되는 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining a conventional method of manufacturing a photomask, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 and corresponds to a portion of a gate wiring photomask of a liquid crystal display device.
도 1 및 도 2의 포토마스크(10)는, 하나의 유리 기판에 다수의 액정패널을 형성하는 액정표시장치의 제조공정에 있어서, 각 액정패널의 어레이 기판(30)의 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 형성에 이용되는 것이다.The
또한, 포토마스크(10)에 표시된 어레이 기판(30) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등은 포토마스크(10)를 이용하여 유리기판에 형성되는 패턴의 명칭이지만, 포토마스크(10)에 형성되는 마스크 패턴이 그대로 투영되어 어레이 기판(30) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등의 패턴이 형성되므로, 마스크 패턴과 어레이 기판(30) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등의 패턴은 동일한 형태인 것으로 볼 수 있고, 이에 따라 편의상 동일한 명칭을 사용하여 설명한다. In addition, the
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 포토마스크(10)를 형성하기 위하여, 석영기판 상부에 금속층을 형성하고, 금속층 상부에 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 포토레지스트층을 전자 빔(20)으로 선택적으로 노광한다. 1 and 2, in order to form the
이때, 전자 빔(20)은 좌우방향으로 포토마스크(10)를 스캔 노광하여 패턴 데이터를 포토마스크(10)의 포토레지스트층에 기입하되, 전자 빔(20)의 기입피치(wp)는 유한하므로, 좌우방향으로 스캔 노광 한 후 상하방향으로 일정간격 이동하고 다시 좌우방향으로 스캔 노광 하여 패턴 데이터를 기입한다.At this time, the
구체적으로, 전자 빔(20)은 원형 또는 정방형의 빔을 상하방향으로 스캔 하여 인접한 게이트 배선 사이의 거리(d)에 대응되는 면적을 노광 하는데, 이때, 전자 빔의 상하방향 스캔에 의하여 노광 되는 면적으로 정의되는 전자 빔의 기입피치(wp)는 인접한 게이트 배선 사이의 거리(d)가 된다. (wp = d)Specifically, the
전자 빔(20)을 제m게이트 배선(GLm)에 평행한 제1방향(X1)으로 이동하면서 기입피치(wp)에 해당하는 면적의 노광을 진행하여 제m게이트 배선(GLm)에 대응되는 수평열에 대한 스캔 노광을 완료한다. While moving the
제m게이트 배선(GLm)에 대응되는 수평열에 대한 노광이 완료된 후, 전자 빔(20)은 기입피치(wp)만큼 하부로 이동하고, 하부 이동 후 제1방향(X1)과 반대이고 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3)에 평행한 제2방향(X2)으로 이동하면서 기입피치(wp)에 대응되는 면적의 노광을 진행함으로써, 제(m+1)게이트 배선(GLm+1)에 대응되는 수평열에 대한 스캔 노광을 진행한다. After the exposure to the horizontal column corresponding to the mth gate line GLm is completed, the
이후 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+2, GLm+3)에 대응되는 수평열에 대한 스캔 노광도 유사한 방식으로 진행한다. Thereafter, the scan exposure of the horizontal columns corresponding to the (m + 2) and (m + 3) th gate lines GLm + 2 and GLm + 3 is performed in a similar manner.
이러한 방식으로 포토마스크(10) 전체를 스캔하여 포토마스크(10)의 마스크 패턴 형성을 위한 노광을 완료한다. In this manner, the
그런데, 이러한 마스크 패턴 형성 시, 전자 빔 노광장치 고유의 특성에 의하여 전자 빔(20)의 기입방향에 따라 마스크 패턴, 즉 게이트 배선의 선폭에 편차가 발생한다. However, when the mask pattern is formed, a variation occurs in the line width of the mask pattern, that is, the gate wiring, depending on the writing direction of the
즉, 전자 빔(20)을 제1방향(X1)으로 노광하여 형성되는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2)은 제1선폭(w1)을 갖는 반면, 전자 빔(20)을 제2방향(X2)으로 노광하여 형성되는 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3)은 제1선폭(w1)과 상이한 제2선폭(w2)을 갖는다.That is, the m-th and m-th gate lines GLm and GLm + 2 formed by exposing the
예를 들어, 제2선폭(w2)이 제1선폭(w1)보다 크고, 제1 및 제2선폭(w1, w2)의 차이(w2 - w1)는 약 0.2㎛ ~ 약 0.6㎛ 일 수 있다. For example, the second line width w2 is greater than the first line width w1, and the difference w2-w1 between the first and second line widths w1 and w2 may be about 0.2 μm to about 0.6 μm.
이러한 전자 빔(20)의 기입방향에 따른 게이트 배선의 선폭 편차는 액정표시장치의 화질 불량을 야기하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.The line width deviation of the gate wiring along the writing direction of the
도 3은 종래의 액정표시장치의 일 화소영역의 등가회로도 이고, 도 4는 종래의 액정표시장치의 게이트 신호 및 화소전극의 전압을 도시한 파형도로서, 프레임 반전으로 구동되는 액정표시장치의 2프레임에 대한 파형도이다.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of one pixel region of a conventional liquid crystal display, and FIG. 4 is a waveform diagram showing a gate signal and a voltage of a pixel electrode of the conventional liquid crystal display. Waveform diagram for the frame.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 액정표시장치의 어레이 기판에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선(GL, DL)이 형성되고, 각 화소영역(P)에는 게이트 배선 및 데이터 배선(GL, DL)에 연결되는 박막 트랜지스터(T)가 형성되고, 박막 트랜지스터(T)에는 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)가 연결된다. 3 and 4, gate wirings and data wirings GL and DL are formed on the array substrate of the liquid crystal display device to intersect each other and define pixel regions P. In each pixel region P, The thin film transistor T is connected to the gate line and the data lines GL and DL, and the storage capacitor Cst and the liquid crystal capacitor Clc are connected to the thin film transistor T.
액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(T)에 연결되는 화소전극(미도시), 액정층 및 공통전극으로 구성되어, 화소전극에 인가되는 데이터 신호에 대응되는 계조를 표시하는 역할을 하고, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호를 일 프레임 동안 저장하여 화소전극의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다. The liquid crystal capacitor Clc is configured of a pixel electrode (not shown), a liquid crystal layer, and a common electrode connected to the thin film transistor T, and serves to display a gray level corresponding to a data signal applied to the pixel electrode, and the storage capacitor (Cst) serves to keep the voltage of the pixel electrode constant by storing the data signal for one frame.
게이트 배선(GL)으로 인가되는 게이트 신호(Vg)에 의하여 박막 트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on)되면, 데이터 배선(DL)으로 공급되는 데이터 신호가 화소전극에 인가되어 화소전극의 전압, 즉 화소전압(Vp)은 도 4와 같이 변화한다.When the thin film transistor T is turned on by the gate signal Vg applied to the gate line GL, a data signal supplied to the data line DL is applied to the pixel electrode to form a pixel electrode. The voltage, that is, the pixel voltage Vp, is changed as shown in FIG. 4.
여기서, 게이트 배선(GL)과 화소전극 사이의 빛샘을 방지하기 위하여 화소전극이 게이트 배선(GL)에 중첩되도록 형성되는데, 이러한 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부는 기생용량(Cgd)을 형성한다.Here, in order to prevent light leakage between the gate line GL and the pixel electrode, the pixel electrode is formed to overlap the gate line GL. The overlapping portion of the gate line GL and the pixel electrode forms a parasitic capacitance Cgd. do.
따라서, 박막 트랜지스터(T)와 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)의 연결노드(B)에는 스토리지 커패시터(Cst), 액정 커패시터(Clc) 및 기생용량(Cgd)이 병렬로 연결된다.Therefore, the storage capacitor Cst, the liquid crystal capacitor Clc, and the parasitic capacitance Cgd are connected in parallel to the connection node B of the thin film transistor T, the storage capacitor Cst, and the liquid crystal capacitor Clc.
게이트 신호(Vg)의 펄스가 종료되는 시점에, 게이트 신호 변동량(ΔVg)에 의하여 연결노드(B)에 연결된 커패시터들의 전하가 재분배되고 그에 따라 화소전압(Vp)이 급격히 감소하는데, 이러한 화소전압 변동량(ΔVp)을 킥백 전압(kickback voltage)이라고도 한다.At the end of the pulse of the gate signal Vg, the charges of the capacitors connected to the connection node B are redistributed by the gate signal variation ΔVg, and the pixel voltage Vp is rapidly reduced accordingly. (ΔVp) is also called kickback voltage.
이러한 화소전압 변동량(ΔVp)은 다음의 식에 의하여 결정된다 The pixel voltage variation amount ΔVp is determined by the following equation.
ΔVp = (Cgd / (Cst + Clc + Cgd)) * ΔVgΔVp = (Cgd / (Cst + Clc + Cgd)) * ΔVg
위의 식에 의하면 화소전압 변동량(ΔVp)은 기생용량(Cgd)의 크기에 의존하는데, 기생용량의 크기는 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부의 면적에 비례하므로, 화소전압 변동량(ΔVp)은 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부의 면적에 따라 달라진다.According to the above equation, the pixel voltage variation ΔVp depends on the size of the parasitic capacitance Cgd. The magnitude of the parasitic capacitance is proportional to the area of the overlapping portion of the gate wiring GL and the pixel electrode, and thus the pixel voltage variation ΔVp. Depends on the area of the overlapping portion of the gate wiring GL and the pixel electrode.
즉, 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부의 면적이 작아지면 화소전압 변동량(ΔVp)이 작아지고, 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부의 면적이 커지면 화소전압 변동량(ΔVp)이 커진다.In other words, when the area of the overlapping portion of the gate wiring GL and the pixel electrode becomes smaller, the pixel voltage variation ΔVp decreases, and when the area of the overlapping portion of the gate wiring GL and the pixel electrode becomes large, the pixel voltage variation ΔVp increases.
한편, 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 포토마스크(10) 제조 시, 전자 빔(20)의 이동방향(X1, X2)에 따라 게이트 배선(GL)의 선폭이 달리 형성된 경우, 게이트 배선(GL)과 화소전극의 중첩부의 면적이 전자 빔(20)의 이동방향(X1, X2)에 따라 달라지고, 그 결과 화소전압 변동량(ΔVp)도 전자 빔(20)의 이동방향(X1, X2) 에 따라 달라진다.1 and 2, when the
즉, 제1선폭(w1)을 갖는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2) 각각과 화소전극의 중첩부의 면적은, 제1폭(w1)보다 큰 제2폭(w2)을 갖는 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3) 각각과 화소전극의 중첩부의 면적보다 작으며, 그 결과 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2) 각각의 화소전압 변동량(ΔVp)은 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3) 각각의 화소전압 변동량(ΔVp)보다 작다.That is, the area of the overlapping portion of each of the m-th and m-th gate lines GLm and GLm + 2 having the first line width w1 and the pixel electrode has a second width larger than the first width w1. each of the (m + 1) and (m + 3) -th gate lines GLm + 1 and GLm + 3 having w2 and the overlapping area of the pixel electrode is smaller than the m < th > The pixel voltage variation ΔVp of each of the gate lines GLm and GLm + 2 is the pixel voltage variation ΔVp of each of the (m + 1) and (m + 3) -th gate lines GLm + 1 and GLm + 3. Is less than
이러한 게이트 배선(GL)의 선폭 편차에 따른 화소전압 변동량의 편차는 라인 반전 및 프레임 반전으로 구동되는 액정표시장치의 화질 열화를 야기하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.The variation in the pixel voltage variation due to the line width variation of the gate line GL causes deterioration in image quality of the liquid crystal display device driven by line inversion and frame inversion. This will be described with reference to the drawings.
도 5a 및 도 5b는 각각 중간계조의 영상을 표시하는 종래의 액정표시장치의 제s프레임 및 제(s+1)프레임에서의 일부 화소영역의 극성 및 계조를 도시한 도면이고, 도 6은 중간계조의 영상을 표시하는 종래의 액정표시장치의 제1 및 제2화소영역의 화소전압을 도시한 도면이다. 5A and 5B illustrate polarities and gray levels of some pixel regions in a s-frame and a (s + 1) frame of a conventional LCD for displaying an image of an intermediate gray scale, respectively. FIG. The pixel voltages of the first and second pixel areas of the conventional liquid crystal display for displaying an image are shown.
도 5a, 도 5b 및 도 6에 도시한 바와 같이, 프레임 반전 및 라인 반전으로 구동되는 액정표시장치에서, 제s프레임 동안에는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2)에 연결된 제1화소영역(P1)을 포함하는 화소영역들에는 정극성(+)의 데이터 신호가 인가되고 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3)에 연결된 제2화소영역(P2)을 포함하는 화소영역들에는 부극성(-)의 데이터 신호가 인가된다.5A, 5B, and 6, in the liquid crystal display device driven by frame inversion and line inversion, the m-th and (m + 2) gate lines GLm and GLm + 2 are connected during the s-frame. A positive data signal is applied to the pixel areas including the connected first pixel area P1 and the (m + 1) and (m + 3) gate lines GLm + 1 and GLm + 3. A negative data signal is applied to the pixel areas including the second pixel area P2 connected to the second pixel area P2.
또한, 제(s+1)프레임 동안에는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2)에 연 결된 제1화소영역(P1)을 포함하는 화소영역들에는 부극성(-)의 데이터 신호가 인가되고 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3)에 연결된 제2화소영역(P2)을 포함하는 화소영역들에는 정극성(+)의 데이터 신호가 인가된다.In addition, in the pixel regions including the first pixel region P1 connected to the m-th and (m + 2) th gate lines GLm and GLm + 2 during the (s + 1) th frame, negative polarity (−) may be achieved. Positive polarity (+) in the pixel areas including the second pixel area P2 to which the data signal of the second signal is applied and connected to the (m + 1) th and (m + 3) th gate lines GLm + 1 and GLm + 3. ) Is applied.
데이터 신호가 화소전극에 인가되면, 앞에서 설명한 기생용량(Cgd)에 의한 화소전압 변동량(ΔVp)만큼 감소되어 일 프레임 동안 유지되므로, 액정표시장치의 설계 시 화소전압 변동량(ΔVp)을 고려하여 데이터 신호의 전압을 설계한다. When the data signal is applied to the pixel electrode, the pixel voltage fluctuation amount ΔVp due to the parasitic capacitance Cgd described above is reduced and maintained for one frame. Design the voltage of
그런데, 포토마스크에서의 패턴 데이터 기입방향에 따라 게이트 배선의 선폭이 달라지므로, 게이트 배선의 위치에 따라 화소전압 변동량(ΔVp)에 편차가 발생하고 이것은 최종 화소전압의 편차를 야기한다. By the way, since the line width of the gate wiring varies depending on the pattern data writing direction in the photomask, a variation occurs in the pixel voltage variation amount ΔVp depending on the position of the gate wiring, which causes a variation in the final pixel voltage.
예를 들어, 제1 및 제2화소영역(P1, P2)에 대응되는 제m 및 제(m+1)게이트 배선(GLm, GLm+1)이 각각 제1 및 제2방향(도 2의 X1, X2)에 따라 형성된 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1화소영역(P1)의 제1화소전압 변동량(ΔVp1)과 제2화소영역(P2)의 제2화소전압 변동량(ΔVp2)은 차이(D)를 갖는다. (D = ΔVp2 - ΔVp1) For example, the m-th and (m + 1) -th gate lines GLm and GLm + 1 corresponding to the first and second pixel regions P1 and P2 are respectively disposed in the first and second directions (X1 in FIG. 2). 6, the first pixel voltage variation amount ΔVp1 of the first pixel region P1 and the second pixel voltage variation amount ΔVp2 of the second pixel region P2, as shown in FIG. Has a difference D. (D = ΔVp2-ΔVp1)
따라서, 제s프레임에서는, 제1화소영역(P1)은 정극성(+)의 제127계조를 표시하고 제2화소영역(P2)은 부극성(-)의 제126계조를 표시하는 반면, 제(s+1)프레임에서는, 제1화소영역(P1)은 부극성(-)의 제127계조를 표시하고 제2화소영역(P2)은 정극성(+)의 제128계조를 표시한다.Therefore, in the s-th frame, the first pixel region P1 displays the 127th grayscale of the positive polarity (+) and the second pixel region P2 displays the 126th grayscale of the negative polarity (−), whereas the first pixel region P1 displays the 127th grayscale. In the (s + 1) frame, the first pixel region P1 displays the 127th grayscale of negative polarity (-) and the second pixel region P2 displays the 128th grayscale of positive polarity (+).
그러므로, 제s프레임에서 전체 화소영역이 표시하는 평균계조는 제126.5계조이고, 제(s+1)프레임에서 전체 화소영역이 표시하는 평균계조는 제127.5계조가 된다.Therefore, the average gradation displayed by all pixel regions in the s-th frame is 126.5 gradations, and the average gradation represented by all pixel regions in the (s + 1) -th frame is 127.5 gradations.
즉, 액정표시장치가 제127계조와 같은 중간계조의 영상(gray)을 표시할 경우, 프레임 별로 평균계조의 값이 진동하며, 이러한 평균계조의 프레임 별 진동은 영상 표시에 있어서 화면 떨림과 같은 불량으로 나타나고, 액정표시장치의 화질을 열화 시킨다. That is, when the liquid crystal display displays an image gray of an intermediate gray level like the 127th gray level, an average gray value vibrates for each frame, and such an average gray level vibration is caused by a defect such as screen shaking in the image display. Appears, deteriorating the image quality of the liquid crystal display device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프레임 반전 및 라인 반전으로 구동되는 액정표시장치용 포토마스크의 제조방법에 있어서, 전자 빔의 기입피치가 게이트 배선 사이의 거리의 짝수배가 되도록 제작된 포토마스크로 게이트 배선을 형성함으로써, 액정표시장치의 화면 떨림 현상을 방지하고 화질을 개선하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, in the manufacturing method of the photomask for the liquid crystal display device driven by the frame inversion and line inversion, it is produced so that the write pitch of the electron beam is an even multiple of the distance between the gate wirings. By forming the gate wiring as a photomask, an object of the present invention is to prevent screen shaking and improve image quality of the liquid crystal display.
또한, 프레임 반전 및 라인 반전으로 구동되는 액정표시장치용 포토마스크의 제조방법에 있어서, 전자 빔의 기입방향이 게이트 배선에 수직하도록 제작된 포토마스크로 게이트 배선을 형성함으로써, 액정표시장치의 화면 떨림 현상을 방지하고 화질을 개선하는 것을 목적으로 한다. Further, in the method of manufacturing a photomask for a liquid crystal display device driven by frame inversion and line inversion, the screen blur of the liquid crystal display device is formed by forming a gate wiring with a photomask manufactured so that the writing direction of the electron beam is perpendicular to the gate wiring. It aims to prevent the phenomenon and to improve the image quality.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액정표시장치의 제m 내지 제(m+3)게이트 배선을 형성하기 위한 포토마스크에 있어서, 석영기판과; 상기 석영기판 상부에 형성되며, 각각 제1선폭을 가지며 서로 평행하게 이격되어 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴과; 상기 석영기판 상부에 형성되며, 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴에 인접하여 배치되고, 각각 상기 제1선폭과 상이한 제2선폭을 가지며 서로 평행하게 이격되어 상기 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴을 포함하는 포토 마스크를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a photomask for forming an m-th to (m + 3) gate wiring of a liquid crystal display device, comprising: a quartz substrate; A mask pattern formed on the quartz substrate and having a first line width and spaced apart from each other in parallel to each other to correspond to the mth and (m + 1) th gate lines; A second line width formed on the quartz substrate and adjacent to a mask pattern corresponding to the mth and (m + 1) th gate lines, and having a second line width different from the first line width, and spaced apart from each other in parallel. A photo mask including a mask pattern corresponding to (m + 2) and (m + 3) -th gate wirings is provided.
여기서, 상기 제1폭은 상기 제2폭보다 작도록 설계될 수 있다. Here, the first width may be designed to be smaller than the second width.
한편, 본 발명은, 액정표시장치의 제m 내지 제(m+3)게이트 배선을 형성하기 위한 포토마스크의 제작방법에 있어서, 석영기판 상부에 금속층 및 포토레지스트층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 중 인접한 둘 사이의 거리의 2배인 기입피치를 갖는 전자 빔을 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선에 평행한 제1방향을 따라 이동하면서 상기 포토레지스트층을 노광 하는 단계와; 상기 전자 빔을 상기 제1방향과 수직한 방향으로 상기 기입피치만큼 이동하는 단계와; 상기 전자 빔을 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향을 따라 이동하면서 상기 포토레지스트층을 노광 하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제작방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a method of manufacturing a photomask for forming m-th to (m + 3) gate wirings of a liquid crystal display device, the method comprising: sequentially forming a metal layer and a photoresist layer on a quartz substrate; While moving an electron beam having a write pitch that is twice the distance between two adjacent ones of the m-th to m + 3 gate lines in a first direction parallel to the m-th to m + 3 gate lines, Exposing the photoresist layer; Moving the electron beam by the write pitch in a direction perpendicular to the first direction; And exposing the photoresist layer while moving the electron beam in a second direction opposite to the first direction.
여기서, 상기 전자 빔을 상기 제1방향으로 이동하면서 상기 포토레지스트를 노광 하는 단계는 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선에 대응되는 상기 포토레지스트의 부분을 노광 하는 단계이고, 상기 전자 빔을 상기 제2방향으로 이동하면서 상기 포토레지스트를 노광 하는 단계는 상기 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선에 대응되는 상기 포토레지스트의 부분을 노광 하는 단계일 수 있다. The exposing the photoresist while moving the electron beam in the first direction is exposing a portion of the photoresist corresponding to the mth and (m + 1) th gate lines, and the electron beam The exposing the photoresist while moving in the second direction may be exposing a portion of the photoresist corresponding to the (m + 2) and (m + 3) gate lines.
다른 한편, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 서로 평행하게 이격되어 형성되는 제m 내지 제(m+3)게이트 배선과; 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선과 교차하여 제1 내지 제4화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 각각에 연결되는 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 상부에 형성되는 반도체층과; 상기 반도체층 상부에 서로 이격되어 형성되는 소스 및 드레인 전극과; 상기 드레인 전극에 연결되고 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 각각과 중첩하는 화소전극을 포함하고, 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선은 제1선폭을 가지며, 상기 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선은 상기 제1선폭과 상이한 제2선폭을 가지는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다. On the other hand, the present invention, the substrate; M-th to (m + 3) gate lines formed on the substrate and spaced apart from each other in parallel; Data lines defining first to fourth pixel regions intersecting the m-th to m-th gate lines; A gate electrode connected to each of the mth to (m + 3) th gate lines; A semiconductor layer formed on the gate electrode; Source and drain electrodes spaced apart from each other on the semiconductor layer; And a pixel electrode connected to the drain electrode and overlapping each of the m th to m th gate gate lines, wherein the m th and m th gate gate lines have a first line width. The m + 2) and (m + 3) gate wirings provide an array substrate for a liquid crystal display device having a second line width different from the first line width.
여기서, 상기 제1폭은 상기 제2폭보다 작도록 설계될 수 있다. Here, the first width may be designed to be smaller than the second width.
그리고, 제s프레임 동안, 상기 제1 및 제3화소영역 각각의 상기 화소전극에는 정극성(+)의 데이터 신호가 인가되고, 상기 제2 및 제4화소영역 각각의 상기 화소전극에는 부극성(-)의 데이터 신호가 인가되고, 제(s+1)프레임 동안, 상기 제1 및 제3화소영역 각각의 상기 화소전극에는 부극성(-)의 데이터 신호가 인가되고, 상기 제2 및 제4화소영역 각각의 상기 화소전극에는 정극성(+)의 데이터 신호가 인가될 수 있다. During the s-frame, a positive data signal is applied to the pixel electrodes of each of the first and third pixel regions, and a negative polarity is applied to the pixel electrodes of each of the second and fourth pixel regions. Data signal of-) is applied, and a negative data signal is applied to the pixel electrode of each of the first and third pixel regions during the (s + 1) frame, and the second and fourth A positive data signal may be applied to the pixel electrode of each pixel area.
또한, 상기 데이터 신호는 중간계조의 영상에 대응되는 신호일 수 있다. In addition, the data signal may be a signal corresponding to an image of halftone.
또 다른 한편, 본 발명은, 기판 상부에 서로 평행하게 이격되는 제m 내지 제(m+3)게이트 배선과 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 각각에 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계에 있어서, 각각 제1선폭을 가지며 서로 평행하게 이격되어 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴과, 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴에 인접하여 배치되고 각각 상기 제1선폭과 상이한 제2선폭을 가지며 서로 평행하게 이격되어 상기 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선에 대응되는 마스크 패턴을 포함하는 포토 마스크를 이용하여 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선과 교차하여 제1 내지 제4화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 상부에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 상부에 서로 이격되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극에 연결되고 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 각각과 중첩하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다. On the other hand, the present invention, the step of forming a m-th (m + 3) gate wiring and a gate electrode connected to each of the m-th (m + 3) gate wiring spaced parallel to each other on the upper substrate A mask pattern having a first line width and spaced in parallel to each other to correspond to the m-th and (m + 1) -th gate lines, and a mask pattern corresponding to the m-th and (m + 1) -th gate lines. A photomask having a second line width different from the first line width and spaced in parallel to each other, the photo mask including a mask pattern corresponding to the (m + 2) and (m + 3) gate lines; Forming m-th to (m + 3) gate lines; Forming data lines defining first to fourth pixel regions intersecting the m-th to m-th gate lines; Forming a semiconductor layer on the gate electrode; Forming source and drain electrodes spaced apart from each other on the semiconductor layer; A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the method comprising: forming a pixel electrode connected to the drain electrode and overlapping each of the m-th to m-th gate lines.
여기서, 상기 제m 및 제(m+1)게이트 배선은 상기 제1선폭을 가지며, 상기 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선은 상기 제2선폭을 가질 수 있다.The m-th and (m + 1) -th gate lines may have the first line width, and the (m + 2) -th and (m + 3) -th gate lines may have the second line width.
또 다른 한편, 본 발명은, 액정표시장치의 제m 내지 제(m+3)게이트 배선을 형성하기 위한 포토마스크의 제작방법에 있어서, 석영기판 상부에 금속층 및 포토레지스트층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선 중 인접한 둘 사이의 거리에 대응되는 기입피치를 갖는 전자 빔을 상기 제m 내지 제(m+3)게이트 배선에 수직한 제1방향을 따라 이동하면서 상기 포토레지스트층을 노광 하는 단계와; 상기 전자 빔을 상기 제1방향과 수직한 방향으로 상기 기입피치만큼 이동하는 단계와; 상기 전자 빔을 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향을 따라 이동하면서 상기 포토레지스트층을 노광 하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제작 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention, in the method for manufacturing a photomask for forming the m-th (m + 3) gate wiring of the liquid crystal display device, the step of sequentially forming a metal layer and a photoresist layer on the quartz substrate Wow; While moving the electron beam having a write pitch corresponding to the distance between two adjacent ones of the m-th (m + 3) gate lines in a first direction perpendicular to the m-th (m + 3) gate lines Exposing the photoresist layer; Moving the electron beam by the write pitch in a direction perpendicular to the first direction; And exposing the photoresist layer while moving the electron beam in a second direction opposite to the first direction.
여기서, 상기 포토마스크는 긴 변이 상기 제1방향에 평행한 직사각형의 형태이고, 상기 포토마스크에는 다수의 액정표시장치용 어레이 기판에 대응되는 마스크 패턴 영역이 배치되고, 상기 다수의 액정표시장치용 어레이 기판 각각은 짧은 변이 상기 제1방향에 평행한 직사각형의 형태일 수 있다. Here, the photomask has a long side in the form of a rectangle parallel to the first direction, the mask pattern region corresponding to the array substrate for a plurality of liquid crystal display device is disposed on the photomask, the array for the plurality of liquid crystal display device Each of the substrates may be in the form of a rectangle whose short sides are parallel to the first direction.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크를 이용한 액정표시장치의 제조방법에서는, 전자 빔의 기입피치가 게이트 배선 사이의 거리의 짝수배가 되도록 제작된 포토마스크를 이용하여 게이트 배선을 형성함으로써, 프레임 반전 및 라인 반전 구동의 프레임 별 평균계조를 동일하게 유지하여 액정표시장치의 화면 떨림 현상이 방지되고 화질이 개선되는 효과가 있다.As described above, in the manufacturing method of the liquid crystal display device using the photomask according to the present invention, the gate wiring is formed by using the photomask fabricated so that the write pitch of the electron beam is an even multiple of the distance between the gate wirings. By maintaining the same frame-by-frame average gradation of the frame inversion and line inversion driving, screen shaking of the LCD is prevented and image quality is improved.
또한, 전자 빔의 기입방향이 게이트 배선에 수직하도록 제작된 포토마스크를 이용하여 게이트 배선을 형성함으로써, 프레임 반전 및 라인 반전 구동의 프레임 별 평균계조를 동일하게 유지하여 액정표시장치의 화면 떨림 현상이 방지되고 화질이 개선되는 효과가 있다. In addition, the gate wiring is formed using a photomask fabricated so that the writing direction of the electron beam is perpendicular to the gate wiring, so that the screen shake phenomenon of the liquid crystal display device is maintained by maintaining the same average gray level of each frame in the frame inversion and line inversion driving. It is prevented and the image quality is improved.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 C 부분의 확대도로서 게이트 배선용 포토마스크의 일부에 대응되는 도면이고, 도 9는 도 7의 포토마스크를 게이트 배선 형성에 이용하여 제조된 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도이다.FIG. 7 is a diagram for describing a method of fabricating a photomask according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged view of a portion C of FIG. 7 and corresponds to a part of a photomask for a gate wiring. 7 is a plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by using the photomask of FIG.
도 7 및 도 8의 포토마스크(110)는, 다수의 액정패널이 배치되는 하나의 유리기판(mother substrate)에 대응되는 것으로, 액정표시장치의 제조공정에 있어서 각 액정패널의 어레이 기판인 제1기판(130) 상부에 서로 평행하게 이격되는 제m 내지 제(m+3)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 형성에 이용된다. The
또한, 도 7 및 도 8의 포토마스크(110)에 표시된 제1기판(130) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등은, 포토마스크(110)를 이용한 노광식각(photolithography) 공정을 거친 후 유리기판에 형성되는 패턴의 명칭이지만, 포토마스크(110)에 형성되는 마스크 패턴이 그대로 투영되어 이와 동일한 형태로 제1기판(130) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등의 패턴이 형성되므로, 마스크 패턴과 제1기판(130) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2, GLm+3) 등의 패턴은 동일한 형태인 것으로 볼 수 있고, 이에 따라 편의상 동일한 명칭을 사용하여 설명한다. In addition, the
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 포토마스크(110)를 형성하기 위하여, 석영기판 상부에 금속층을 형성하고, 금속층 상부에 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 전자 빔 노광장치를 이용하여 포토레지스트층을 선택적으로 노광 한다. As shown in FIGS. 7 and 8, in order to form the
이때, 포토마스크(110)는, 제1방향(X1)에 평행한 제1변(110a)과, 제1방향(X1)에 수직하고 제1변(110a)보다 짧은 제2변(110b)을 포함한다.At this time, the
포토마스크(110)가 로딩된 전자 빔 노광장치에서, 전자 빔(120)은 제1방향(X1)으로 포토마스크(110)를 스캔 노광 하여 패턴 데이터를 포토마스크(110)의 포토레지스트층에 기입하되, 제1방향(X1)으로 스캔 노광 한 후 제1방향(X1)에 수직한 방향으로 일정간격 이동한 후 제1방향(X1)의 반대방향인 제2방향(X2)으로 스캔 노광 하여 패턴 데이터를 기입한다.In the electron beam exposure apparatus loaded with the
구체적으로, 전자 빔(120)은 원형 또는 정방형의 빔을 제1 및 제2방향(X1, X2)에 수직한 상하방향으로 스캔 하여 인접한 게이트 배선 사이의 거리(d)의 2배(2d), 즉 3개의 게이트 배선 사이의 거리(2d)에 대응되는 면적을 노광 하며, 따라서, 전자 빔의 상하방향 스캔에 의하여 노광 되는 면적으로 정의되는 전자 빔의 기입피치(wp)는 인접한 게이트 배선 사이의 거리(d)의 2배(2d)가 된다. (wp = 2d) Specifically, the
따라서, 제1방향(X1) 또는 제2방향(X2)에 따른 전자 빔(120)의 1회의 스캔에 의하여 2개의 게이트 배선에 대응되는 수평열이 노광 된다. Therefore, a horizontal scan corresponding to the two gate lines is exposed by one scan of the
즉, 게이트 배선 사이의 거리의 2배(2d)인 기입피치(wp)를 갖는 전자 빔(120)을 제1방향(X1)을 따라 스캔 노광함으로써, 제m 및 제(m+1)게이트 배선(GLm, GLm+1)에 대응되는 수평열에 대한 스캔 노광을 완료한다. That is, the m-th and (m + 1) -th gate wirings are formed by scanning and exposing the
제m 및 제(m+1)게이트 배선(GLm, GLm+1)에 대응되는 수평열에 대한 노광이 완료된 후, 전자 빔(120)은 기입피치(wp)인 게이트 배선 사이의 거리의 2배(2d)만큼 하부로 이동하고, 하부 이동 후 게이트 배선 사이의 거리의 2배(2d)인 기입피치(wp)를 갖는 전자 빔(120)을 제1방향(X1)과 평행하면서 반대방향인 제2방향(X2)을 따라 스캔 노광 함으로써, 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+2, GLm+3)에 대 응되는 수평열에 대한 스캔 노광을 완료한다. After the exposure to the horizontal column corresponding to the m-th and (m + 1) th gate lines GLm and GLm + 1 is completed, the
이후 제(m+4) 및 제(m+5)게이트 배선(미도시)과 제(m+6) 및 제(m+7)게이트 배선(미도시)에 대응되는 수평열에 대한 스캔 노광도 유사한 방식으로 진행한다. Subsequently, similar scan exposures to horizontal columns corresponding to the (m + 4) and (m + 5) th gate lines (not shown) and the (m + 6) and (m + 7) th gate lines (not shown) are similar. Proceed in a way.
이러한 방식으로 포토마스크(110) 전체를 스캔하여 포토마스크(110)의 마스크 패턴 형성을 위한 노광을 완료한다. In this manner, the
여기서, 전자 빔 노광장치 고유의 특성에 의하여 전자 빔(120)의 기입방향에 따라 마스크 패턴의 상하방향의 선폭의 편차, 즉 게이트 배선의 선폭의 편차가 발생한다. Here, variations in the line width in the vertical direction of the mask pattern, that is, variations in the line width of the gate wiring, occur according to the writing direction of the
즉, 전자 빔(120)을 제1방향(X1)으로 노광하여 형성되는 제m 및 제(m+1)게이트 배선(GLm, GLm+1)은 제1선폭(w1)을 갖는 반면, 전자 빔(120)을 제2방향(X2)으로 노광하여 형성되는 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+2, GLm+3)은 제1선폭(w1)과 상이한 제2선폭(w2)을 갖는다.That is, the m-th and m-th gate lines GLm and GLm + 1 formed by exposing the
예를 들어, 제2선폭(w2)이 제1선폭(w1)보다 크고, 제1 및 제2선폭(w1, w2)의 차이(w2 - w1)는 약 0.2㎛ ~ 약 0.6㎛ 일 수 있다. For example, the second line width w2 is greater than the first line width w1, and the difference w2-w1 between the first and second line widths w1 and w2 may be about 0.2 μm to about 0.6 μm.
한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 이러한 포토마스크(110)를 게이트 배선 형성에 이용하여 제조된 액정표시장치용 어레이 기판인 직사각형 형태의 제1기판(130) 상부에는, 제1기판(130)의 긴 변인 제1변(미도시)에 평행한 제m 내지 (m+3)게이트 배선(GLm 내지 GLm+3)이 서로 이격되어 형성되고, 데이터 배선(DL)은 제m 내지 (m+3)게이트 배선(GLm 내지 GLm+3)과 교차하여 제1 내지 제4화소영역(P1 내지 P4)을 정의한다.Meanwhile, as shown in FIG. 9, the
그리고, 제m 내지 (m+3)게이트 배선(GLm 내지 GLm+3) 각각에 연결되어 제1 내지 제4화소영역(P1 내지 P4) 각각에는 게이트 전극(132)이 형성되고, 게이트 전극(132) 상부에는 게이트 절연막(미도시)을 개재하여 반도체층(134)이 형성된다.The
반도체층(134) 상부에는 데이터 배선(DL)에 연결되는 소스 전극(136)과, 소스 전극(136)으로부터 이격되는 드레인 전극(138)이 형성된다.A
여기서, 게이트 전극(132), 반도체층(134), 소스 전극(136) 및 드레인 전극(138)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.Here, the
그리고, 드레인 전극(138) 상부에는 보호층(미도시)를 개재하여 드레인 전극(138)에 연결되는 화소전극(140)이 화소영역(P1 내지 P4) 각각에 형성된다. In addition, a pixel electrode 140 connected to the
또한, 화소전극(140)은 제m 내지 (m+3)게이트 배선(GLm 내지 GLm+3) 각각과 중첩하여 기생용량(Cgd1, Cgd3)을 형성한다.In addition, the pixel electrode 140 overlaps each of the mth to (m + 3) gate lines GLm to GLm + 3 to form parasitic capacitances Cgd1 and Cgd3.
제m 내지 (m+3)게이트 배선(GLm 내지 GLm+3)과 게이트 전극(132)은 포토마스크(110)를 이용하여 형성되는데, 포토마스크(110) 제작 시 전자 빔(120)의 기입방향에 따라 게이트 배선의 선폭의 편차가 발생하고, 이러한 게이트 배선의 선폭의 편차에 의하여 기생용량(Cgd1, Cgd3)의 커패시턴스에도 편차가 발생한다. The m-th to (m + 3) gate lines GLm to GLm + 3 and the
즉, 전자 빔(120)이 제1방향(X1)을 따라 이동하여 형성되는 제m 및 제(m+1)게이트 배선(GLm, GLm+1)은 제1선폭(w1)을 가지고, 전자 빔(120)이 제2방향(X2)을 따라 이동하여 형성되는 제(m+2) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+2, GLm+3)은 제1선폭(w1)보다 큰 제2선폭(w2)을 가지며, 그 결과 제1 및 제2화소영역(P1, P2) 각각의 게이트 배선(GLm, GLm+1) 및 화소전극(140)의 중첩영역의 제1중첩폭(ow1)은 제3 및 제4화소영역(P3, P4) 각각의 게이트 배선(GLm+2, GLm+4) 및 화소전극(140)의 중첩영역의 제2중첩폭(ow2)보다 작게 된다.That is, the m-th and m-th gate lines GLm and GLm + 1 formed by moving the
따라서, 제1 및 제2화소영역(P1, P2) 각각의 제1중첩폭(ow1)을 갖는 중첩영역의 제1기생용량(Cgd1)은, 제3 및 제4화소영역(P3, P4) 각각의 제2중첩폭(ow2)을 갖는 중첩영역의 제2기생용량(Cgd2)보다 작고, 이러한 기생용량의 편차에 의하여 제1 및 제2화소영역(P1, P2)의 제1 및 제2화소전압 변동량(ΔVp1, ΔVp2) 각각은, 제3 및 제4화소영역(P3, P4)의 제3 및 제4화소전압 변동량(ΔVp3, ΔVp4) 각각보다 작게 된다. Therefore, the first parasitic capacitance Cgd1 of the overlapping region having the first overlapping width ow1 of each of the first and second pixel regions P1 and P2 is each of the third and fourth pixel regions P3 and P4. The first and second pixel voltages of the first and second pixel areas P1 and P2 are smaller than the second parasitic capacitance Cgd2 of the overlapping region having a second overlapping width ow2 of Each of the variation amounts ΔVp1 and ΔVp2 is smaller than each of the third and fourth pixel voltage variation amounts ΔVp3 and ΔVp4 of the third and fourth pixel areas P3 and P4.
본 발명에서는, 이러한 화소전압 변동량의 편차가, 동일한 선폭을 갖는 인접한 한 쌍의 게이트 배선과, 이러한 한 쌍의 게이트 배선과 인접하여 상이한 선폭을 갖는 다른 한 쌍의 게이트 배선에 의하여 보상되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the present invention, the deviation of the pixel voltage fluctuation amount is compensated by a pair of adjacent gate wirings having the same line width and another pair of gate wirings having a different line width adjacent to the pair of gate wirings. It will be described with reference to.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 제s프레임 및 제(s+1)프레임에서의 일부 화소영역의 극성 및 계조를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 제3 및 제4화소영역의 화소전압을 도시한 도면으로, 도 10a, 도 10b 및 도 11은 프레임 반전 및 라인 반전으로 구동되는 액정표시장치가 중간계조의 영상을 표시하는 경우를 도시한 것이다. 10A and 10B illustrate polarities and gray levels of some pixel regions in the s-frame and the (s + 1) -frame of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, respectively. 10A, 10B and 11 illustrate pixel voltages of the third and fourth pixel regions of the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention. The case where the image of Joe is displayed is shown.
도 10a, 도 10b 및 도11에 도시한 바와 같이, 프레임 반전 및 라인 반전으로 구동되는 액정표시장치에서, 제s프레임 동안에는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2)에 연결된 제1 및 제3화소영역(P1, P3)에는 각각 정극성(+)의 데이터 신호가 인가되고, 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3)에 연결된 제2 및 제4화소영역(P2, P4)에는 부극성(-)의 데이터 신호가 인가된다.As shown in Figs. 10A, 10B and 11, in the liquid crystal display device driven by frame inversion and line inversion, the m-th and (m + 2) gate lines GLm and GLm + 2 are connected during the s-frame. Positive data signals are applied to the connected first and third pixel regions P1 and P3, respectively, and the (m + 1) and (m + 3) gate lines GLm + 1 and GLm + 3 are respectively applied. The negative and negative data signals are applied to the second and fourth pixel areas P2 and P4 connected to the P1 and P4 regions.
또한, 제(s+1)프레임 동안에는 제m 및 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+2)에 연결된 제1 및 제3화소영역(P1, P3)에는 각각 부극성(-)의 데이터 신호가 인가되고 제(m+1) 및 제(m+3)게이트 배선(GLm+1, GLm+3)에 연결된 제2 및 제4화소영역(P2, P4)에는 정극성(+)의 데이터 신호가 인가된다.In the (s + 1) th frame, the first and third pixel regions P1 and P3 connected to the mth and (m + 2) th gate lines GLm and GLm + 2 are respectively provided with a negative polarity (−). The data signal is applied to the second and fourth pixel areas P2 and P4 connected to the (m + 1) and (m + 3) -th gate lines GLm + 1 and GLm + 3, respectively, to have a positive polarity (+). The data signal is applied.
화소전극에 인가된 데이터 신호는, 각 화소영역(P1 내지 P4)의 스토리지 커패시터(Cst), 액정 커패시터(Clc), 기생용량(Cgd)에 의한 화소전압 변동량(ΔVp)만큼 감소되어 일 프레임 동안 유지되므로, 액정표시장치의 설계 시 화소전압 변동량(ΔVp)을 고려하여 데이터 신호의 전압을 설계한다. The data signal applied to the pixel electrode is reduced by the storage voltage Cst, the liquid crystal capacitor Clc, and the parasitic capacitance Cgd of each pixel region P1 to P4 by the amount of change in the pixel voltage ΔVp and maintained for one frame. Therefore, when designing the liquid crystal display, the voltage of the data signal is designed in consideration of the pixel voltage variation ΔVp.
여기서, 게이트 배선의 형성에 이용되는 포토마스크(도 7 및 도8의 110)는 2배의 게이트 배선 사이 거리에 대응되는 기입피치(wp = 2d)를 갖는 전자 빔(도 7 및 도 8의 120)에 의하여 제조되므로, 제1 및 제2화소영역(P1, P2)은 동일한 제1기생용량(도 9의 Cgd1)을 가지고, 제3 및 제4화소영역(P3, P4)은 동일한 제2기생용량(도 9의 Cgd2)을 가지며 제2기생용량(Cgd2)은 제1기생용량(Cgd1)보다 크다.Here, the photomask (110 in FIGS. 7 and 8) used to form the gate wirings has an electron beam (120 in FIGS. 7 and 8) having a write pitch (wp = 2d) corresponding to the distance between the double gate wirings. And the first and second pixel regions P1 and P2 have the same first parasitic capacitance Cgd1 in FIG. 9, and the third and fourth pixel regions P3 and P4 have the same second parasitic It has a capacity (Cgd2 in Fig. 9) and the second parasitic capacity (Cgd2) is larger than the first parasitic capacity (Cgd1).
따라서, 제1 및 제2화소영역(P1, P2)의 제1 및 제2화소전압 변동량은 서로 동일하고, 제3 및 제4화소영역(P3, P4)의 제3 및 제4화소전압 변동량(ΔVp3, ΔVp4)은 서로 동일하며(D = ΔVp3 - ΔVp4 = 0), 제3 및 제4화소전압 변동량(ΔVp3, ΔVp4)은 제1 및 제2화소전압 변동량보다 크다.Accordingly, the first and second pixel voltage variations in the first and second pixel regions P1 and P2 are the same, and the third and fourth pixel voltage variations in the third and fourth pixel regions P3 and P4 ( ΔVp3 and ΔVp4 are the same (D = ΔVp3-ΔVp4 = 0), and the third and fourth pixel voltage fluctuations ΔVp3 and ΔVp4 are larger than the first and second pixel voltage fluctuations.
따라서, 제s프레임에서는, 제1화소영역(P1)은 정극성(+)의 제127계조를 표시 하고 제2화소영역(P2)은 부극성(-)의 제127계조를 표시하고 제3화소영역(P3)은 정극성(+)의 제128계조를 표시하고 제4화소영역(P4)은 부극성(-)의 제126계조를 표시하는 반면, 제(s+1)프레임에서는, 제1화소영역(P1)은 부극성(-)의 제127계조를 표시하고 제2화소영역(P2)은 정극성(+)의 제127계조를 표시하고 제3화소영역(P3)은 부극성(-)의 제126계조를 표시하고 제4화소영역(P4)은 정극성(+)의 제128계조를 표시한다.Therefore, in the s-th frame, the first pixel area P1 displays the 127th gray level of the positive polarity (+), and the second pixel area P2 displays the 127th grayscale of the negative polarity (−) and the third pixel. The region P3 displays the 128th gradation of positive polarity (+) and the fourth pixel region P4 displays the 126th gradation of negative polarity (−), whereas in the (s + 1) th frame, the first The pixel region P1 displays the 127th grayscale of negative polarity (-), the second pixel region P2 displays the 127th grayscale of positive polarity (+), and the third pixel region P3 represents the negative polarity (−). ) 126th gradation and the fourth pixel area P4 displays the 128th gradation of positive polarity (+).
그러므로, 제s프레임에서 전체 화소영역이 표시하는 평균계조와 제(s+1)프레임에서 전체 화소영역이 표시하는 평균계조는 각각 제127계조로 서로 동일하게 된다. Therefore, the average gradation indicated by the entire pixel region in the s-th frame and the average gradation indicated by the entire pixel region in the (s + 1) th frame are the same as the 127th gradation, respectively.
즉, 액정표시장치가 제127계조와 같은 중간계조의 영상(gray)을 표시할 경우, 각 프레임에서 제1 및 제2화소영역(P1, P2)은 제127계조를 표시하고 제3 및 제4화소영역(P3, P4)은 각각 제127계조와 상이한 제126계조 또는 제128계조를 표시하게 되지만, 제3 및 제4화소영역(P3, P4)의 평균계조는 항상 제127계조가 되므로, 각 프레임의 전체 화소영역의 평균계조는 항상 제127계조가 된다.That is, when the liquid crystal display displays an image gray of the same gray level as the 127th gray level, in each frame, the first and second pixel areas P1 and P2 display the 127th gray level and the third and fourth pixels. The areas P3 and P4 display the 126th or 128th gradations different from the 127th gradations, respectively, but the average gradation of the third and fourth pixel areas P3 and P4 is always the 127th gradation, so that each frame The average gradation of all the pixel areas in is always the 127th gradation.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에서는, 프레임 별로 평균계조의 값이 항상 동일하도록 함으로써, 계조진동에 의한 화면 떨림과 같은 불량을 방지하고 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있다. Therefore, in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, the average gray level value is always the same for each frame, thereby preventing defects such as screen shaking due to gray scale vibration and improving image quality of the liquid crystal display device. .
한편, 본 발명에서는, 게이트 배선 형성에 이용되는 포토마스크의 제작 시 전자 빔의 기입방향을 게이트 배선에 수직한 방향으로 설정함으로써, 게이트 배선의 선폭 편차를 배제하고 액정표시장치의 프레임 별 평균계조를 동일하게 유지할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. On the other hand, in the present invention, by setting the writing direction of the electron beam in the direction perpendicular to the gate wiring when fabricating the photomask used for forming the gate wiring, the average gradation of each frame of the liquid crystal display device is eliminated while the line width deviation of the gate wiring is excluded. The same may be maintained, which will be described with reference to the drawings.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 도 12의 E 부분의 확대도로서 게이트 배선용 포토마스크의 일부에 대응되는 도면이다.12 is a view for explaining a method of manufacturing a photomask according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an enlarged view of part E of FIG. 12 and corresponds to a part of a photomask for a gate wiring.
도 12 및 도 13의 포토마스크(210)는, 다수의 액정패널이 배치되는 하나의 유리기판(mother substrate)에 대응되는 것으로, 액정표시장치의 제조공정에 있어서 각 액정패널의 어레이 기판인 제1기판(230)의 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2) 형성에 이용된다. The
또한, 도 12 및 도 13의 포토마스크(210)에 표시된 제1기판(230) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2) 등은, 포토마스크(210)를 이용한 노광식각(photolithography) 공정을 거친 후 유리기판에 형성되는 패턴의 명칭이지만, 포토마스크(210)에 형성되는 마스크 패턴이 그대로 투영되어 이와 동일한 형태로 제1기판(230) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2) 등의 패턴이 형성되므로, 마스크 패턴과 제1기판(230) 및 게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2) 등의 패턴은 동일한 형태인 것으로 볼 수 있고, 이에 따라 편의상 동일한 명칭을 사용하여 설명한다. 12 and 13, the
도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 포토마스크(210)를 형성하기 위하여, 석영기판 상부에 금속층을 형성하고, 금속층 상부에 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 전자 빔 노광장치를 이용하여 포토레지스트층을 선택적으로 노광 한다. 12 and 13, in order to form the
이때, 포토마스크(210)는, 제1방향(X1)에 평행한 제1변(210a)과, 제1방향(X1)에 수직하고 제1변(210a)보다 짧은 제2변(210b)을 포함한다.In this case, the
포토마스크(210)가 로딩된 전자 빔 노광장치에서, 전자 빔(220)은 제1방향(X1)으로 포토마스크(210)를 스캔 노광 하여 패턴 데이터를 포토마스크(210)의 포토레지스트층에 기입하되, 제1방향(X1)으로 스캔 노광 한 후 제1방향(X1)에 수직한 방향으로 일정간격 이동한 후 제1방향(X1)의 반대방향인 제2방향(X2)으로 스캔 노광 하여 패턴 데이터를 기입한다.In the electron beam exposure apparatus loaded with the
이때, 다수의 액정패널 각각의 제1기판(230)은 직사각형의 형태를 가지고, 제1기판(230)의 긴 변이 제1방향(X1)에 수직하고 제1기판의 짧은 변이 제1방향(X1)에 평행하도록 배치된다. In this case, the
즉, 제1기판(230)의 긴 변에 평행하도록 설계된 제m 내지 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2)이 제1방향(X1)에 수직하도록 배치되어, 전자 빔(220)이 제m 내지 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2)에 수직하게 이동하면서 포토레지스트를 스캔 노광 하게 된다. That is, the m-th to (m + 2) gate lines GLm, GLm + 1, and GLm + 2, which are designed to be parallel to the long side of the
제m 내지 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2)이 기입방향에 수직하므로, 제1방향(X1) 및 제2방향(X2)에 따른 제m 내지 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2)의 선폭의 편차는 발생하지 않고 제1방향(X1) 및 제2방향(X2)에 따른 제m 내지 제(m+2)게이트 배선(GLm, GLm+1, GLm+2)의 선폭(w)은 모두 동일하게 된다. Since the m-th to (m + 2) th gate lines GLm, GLm + 1, and GLm + 2 are perpendicular to the writing direction, the mth to mth directions in the first direction X1 and the second direction X2 are provided. +2) The line widths of the gate wirings GLm, GLm + 1, and GLm + 2 do not occur, and the mth to m + 2 gate wirings in the first direction X1 and the second direction X2 do not occur. The line widths w of (GLm, GLm + 1, GLm + 2) are all the same.
그 결과, 게이트 배선과 화소전극의 중첩영역의 중첩폭도 모든 화소영역에 대하여 동일하게 되고, 화소전극의 화소전압 변동량도 모든 화소영역에 대하여 동일하게 된다.As a result, the overlapping width of the overlapping region of the gate wiring and the pixel electrode is also the same for all the pixel regions, and the pixel voltage variation of the pixel electrode is also the same for all the pixel regions.
따라서, 액정표시장치가 중간계조를 표시할 때, 각 프레임에서 모든 화소영 역이 동일한 제127계조를 표시하게 되어 프레임별 평균계조의 편차가 발생하지 않으며 계조진동에 의한 화면 떨림과 같은 불량이 방지되고 액정표시장치의 화질이 개선된다. Therefore, when the LCD displays an intermediate gray scale, all pixel areas display the same 127 gray levels in each frame, so that there is no variation in the average gray level for each frame, and a defect such as screen shaking due to gray scale vibration is prevented. And the image quality of the liquid crystal display device is improved.
한편, 도면으로 도시하지는 않았지만, 전자 빔 노광장치에서의 전자 빔이 게이트 배선에 수직하게 이동하면서 스캔 노광 할 경우 게이트 배선의 선폭 편차가 발생하지 않으므로, 도 7에 도시된 바와 같이 제1기판이 배치된 포토마스크에 대하여, 전자 빔 노광장치에서 전자 빔의 기입방향이 상하방향이 되도록 함으로써, 게이트 배선의 선폭 편차를 방지하고, 화면 떨림과 같은 불량을 방지하여 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, the line width deviation of the gate wiring does not occur when the electron beam in the electron beam exposure apparatus moves vertically to the gate wiring so that the first substrate is arranged as shown in FIG. 7. By making the writing direction of the electron beam in the electron beam exposure apparatus in the up-down direction with respect to the used photomask, the line width deviation of the gate wiring can be prevented and defects such as screen shaking can be prevented to improve the image quality of the liquid crystal display device. .
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 제1기판이 배치된 포토마스크에 대하여, 전자 빔 노광장치에서 전자 빔을 제1방향(X1)을 따라 이동하면서 스캔 노광 한 후, 하부방향으로 기입피치만큼 이동할 때 동시에 포토마스크의 왼쪽으로 이동하면, 다음 수평열에 대해서도 동일하게 제1방향(X1)을 따라 이동하면서 스캔 노광 할 수 있으므로, 모든 게이트 배선에 대하여 동일한 방향을 따라 전자 빔을 이동하면서 스캔 노광 할 수 있으며, 이 경우에도 게이트 배선의 선폭 편차를 방지하고, 화면 떨림과 같은 불량을 방지하여 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 7, the electron beam exposure apparatus scans and exposes the electron beam along the first direction X1 with respect to the photomask on which the first substrate is disposed, and then moves downward by the writing pitch. When moving to the left side of the photomask at the same time, the scanning exposure can be performed while moving along the first direction X1 in the same horizontal column as well, so that the scanning exposure can be performed while moving the electron beam along the same direction with respect to all the gate wirings. In this case, the line width variation of the gate wiring can be prevented, and defects such as screen shaking can be prevented to improve the image quality of the liquid crystal display.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 종래의 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional photomask manufacturing method.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1.
도 3은 종래의 액정표시장치의 일 화소영역의 등가회로도.3 is an equivalent circuit diagram of one pixel area of a conventional liquid crystal display device.
도 4는 종래의 액정표시장치의 게이트 신호 및 화소전극의 전압을 도시한 파형도.4 is a waveform diagram showing a voltage of a gate signal and a pixel electrode of a conventional liquid crystal display device.
도 5a 및 도 5b는 각각 중간계조의 영상을 표시하는 종래의 액정표시장치의 제s프레임 및 제(s+1)프레임에서의 일부 화소영역의 극성 및 계조를 도시한 도면.5A and 5B illustrate polarities and gray levels of some pixel regions in a s-frame and a (s + 1) frame of a conventional liquid crystal display for displaying an image of an intermediate gray scale, respectively.
도 6은 중간계조의 영상을 표시하는 종래의 액정표시장치의 제1 및 제2화소영역의 화소전압을 도시한 도면.FIG. 6 is a diagram showing pixel voltages of first and second pixel areas of a conventional liquid crystal display for displaying an image of a halftone; FIG.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining a photomask manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 C 부분의 확대도.8 is an enlarged view of a portion C of FIG. 7.
도 9는 도 7의 포토마스크를 게이트 배선 형성에 이용하여 제조된 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도.FIG. 9 is a plan view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by using the photomask of FIG. 7 to form a gate wiring; FIG.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 제s프레임 및 제(s+1)프레임에서의 일부 화소영역의 극성 및 계조를 도시한 도면.10A and 10B illustrate polarities and gray levels of some pixel regions in an s-frame and an (s + 1) frame of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, respectively.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 제3 및 제4화소영역의 화소전압을 도시한 도면.FIG. 11 is a diagram showing pixel voltages of third and fourth pixel areas of a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention; FIG.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 포토마스크 제작방법을 설명하기 위한 도면.12 is a view for explaining a photomask manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
도 13은 도 12의 E 부분의 확대도.13 is an enlarged view of a portion E of FIG. 12.
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