JP4108626B2

JP4108626B2 - Ｃｏｔ構造の半透過型の液晶表示装置

Info

Publication number: JP4108626B2
Application number: JP2004053185A
Authority: JP
Inventors: ウン−クォンキム; セ−チュンキム
Original assignee: エルジー．フィリップスエルシーデーカンパニー，リミテッド
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: US7133104B2; US20040179157A1; KR20040077161A; CN1525224A; CN100401153C; JP2005070736A; US20070064185A1; US7495728B2; KR100945442B1

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、工程が単純化された半透過型の液晶表示装置に関する。

最近、液晶表示装置は、消費電力の低い、携帯性の好ましい、技術集約的で、付加価値の高い次世代の先端表示装置の素子として脚光を浴びている。
前記液晶表示装置は、透明電極が形成された二つの基板の間に液晶を注入して、上部及び下部の基板の外部に、上部及び下部の偏光板を位置させて形成し、液晶分子の異方性による光の偏光の特性を変化させて、映像効果を得る非発光素子に当たる。

現在、各画素を開閉するスイッチング素子である薄膜トランジスタが画素ごと配置される能動行列方式の液晶表示装置が解像度及び動映像の具現能力が優れて最も注目を浴びている。
このような液晶表示装置では、別途、光源であるバックライトを含む。ところが、前記バックライトで生成された光は、液晶表示装置の各セルを通過しながら、実際に、画面上では７％くらいが通過されるので、高輝度の液晶表示装置を提供するためには、バックライトをさらに明るくしなければならないので、電力の消費量が大きくなる。
従って、充分なバックライトの電源の供給用として大容量のバッテリーを使用してきたが、これもまた、使用時間が限られていた。

このような問題を解決するために、最近には、バックライトの光源以外に、外部光を光源として利用し、反射モード及び透過モードへの転換に好ましい半透過型の液晶表示装置が研究開発された。
半透過型の液晶表示装置では、透明電極として形成された画素部の反射特性がある金属物質で構成された反射板を追加に備えることを構造的な特徴とする。
前記画素部で、反射板の形成位置は、透明電極の上部、下部、どちらに配置しても構わないが、液晶の配列を好ましく誘導するためには、透明電極を反射板の上部に配置する構造が主であった。また、前記反射板と透明電極を段落させて、反射板を保護するための目的とする多重層構造の絶縁膜を有する反射透過型の液晶表示装置が提案されている。

図１は、従来の半透過型の液晶表示装置用アレイ基板に関する断面図である。
図示したように、相互対向されるように第１基板１０、第２基板５０が配置されており、第１基板１０の内部面には、ゲート電極１２、半導体層１６、ソース電極１８及びドレイン電極２０とで構成された薄膜トランジスタＴが形成されている。薄膜トランジスタＴを覆う領域には、第１保護層２２が順に積層されており、第１保護層２２の上部には、画面を具現する最小単位として定義される画素領域Ｐの一部を覆う領域に反射板２４が形成されている。

前記反射板２４を覆う基板全面には、第２保護層２６が形成されている。また、薄膜トランジスタＴのゲート電極１２と半導体層１６の間には、絶縁膜であるゲート絶縁膜１４が形成されている。前記第１保護層２２、反射板２４、第２保護層２６には、ドレイン電極２０を一部露出させるドレインコンタクトホール２８が共通的に形成されており、第２保護層２６の上部には、ドレインコンタクトホール２８を通じてドレイン電極２０に連結される透明導電性物質で構成された画素電極３０が形成されている。

一方、前記ソース電極１８に連結されて、データ配線２１が形成されていて、図面に示してはないが、前記ゲート電極１２に連結されて、ゲート配線が形成されている。前記ゲート配線とデータ配線２１は、相互交差して配置されて、画素領域Ｐを構成する。

前記第２基板５０の内部面には、データ配線２１と代表される配線部を覆う領域に、ブラックマトリックス５２が形成されており、ブラックマトリックス２を覆う位置には、カラーフィルター５４が形成されており、カラーフィルター５４の下部には、前述した画素電極３０と同一物質で構成された共通電極５６が形成されている。前記画素電極３０と共通電極５６の間には、液晶層７０が介在されている。

前記反射板２４と対応する画素領域Ｐは反射部を構成して、その以外の画素電極３０と対応する画素領域Ｐは透過部を構成する。

このような従来の半透過型の液晶表示装置は、ゲート工程(ゲート電極、ゲート配線の形成)―＞アクティブ工程(半導体層の形成)―＞ソース/ドレイン工程(ソース電極、ドレイン電極、データ配線の形成)―＞第１コンタクトホール工程(第１保護層の形成)―＞反射部工程(反射板の形成)―＞第２コンタクトホール工程(第２保護層の形成)―＞透過部工程(画素電極の形成)を含むアレイ工程、ブラックマトリックスの形成工程―＞赤色、緑色、青色のカラーフィルターの形成工程―＞共通電極の形成工程とで構成される複雑な工程順序により形成される。特に、反射板と画素電極を隔離させるための、絶縁膜工程は、反射板物質と画素電極物質間の電気化学的反応を防ぐために、追加された工程に当たる。

前記反射板を構成する物質は、アルミニウム合金、銀のように反射性の優れた金属物質から選択されて、このような金属物質等は、画素電極を構成する代表的な透明導電性物質であるＩＴＯとの電気化学的反応によりダメージを受けられ易い。透明画素電極物質も、表面に酸化膜を形成して透明性を失い、黒く変わる現象である黒化現象が発生する。従って、前述したように、別途の絶縁膜の挿入を通じた隔離が必要となり、これにより追加される絶縁膜のコンタクトホール工程が追加される。
また、透過部と反射部間の色再現率を合わせるための、工程が追加して要求されたりもする。

前記図１で、反射部と透過部での光の経路(Ｌ１、Ｌ２)は、透過部と比べて、反射部で約２倍の経路の差がある。それ故に、反射部でと透過部での同一カラーフィルターを適用する場合、色再現率の差が発生する。

このような差を改善するための方法として、反射部のカラーフィルターの厚さを透過部のカラーフィルターの厚さより薄く形成して、カラーフィルターを通過する光の全体の経路の差を最小限に減少させる方法が提案されている。

図２は、既存の色再現率の調節のための透明膜を有する半透過型の液晶表示装置に関する概略的な断面図であって、透過部と比べて反射部での光の進行状態を中心に示したものである。前記図１の基本的構造をそのまま適用した構造で、第１基板である下部基板には反射板９４が形成されている。前記第２基板８０の内部面の反射部領域には透明膜８２が形成されていて、前記透明膜８２により、反射部のカラーフィルター８４ａの厚さＤ１は、透過部のカラーフィルター８４ｂの厚さより薄くなる。前記反射部のカラーフィルター８４ａでの光の進行経路ＬＬ１は、透過部のカラーフィルター８４ｂでの光の進行経路ＬＬ２とほとんど同じになり、このような効果により色再現率を調節する。ところが、このような構造では、別途の透明膜の製造工程及びカラー平坦化工程が追加される短所がある。
特開２０００−２６７０８１号公報特開２０００−０１９５６３号公報特開２００１−００５０３８号公報特開２０００−１５５３３６号公報特開平１０−０３９２９２号公報特開２００３−０２９３００号公報特開平１０−１８６３７９号公報

前記問題を解決するために、本発明では、製造工程が単純化された半透過型の液晶表示装置を提供することを目的とする。
このために、本発明では、薄膜トランジスタが形成された下部基板上にカラーフィルターを同時に形成するＣＯＴ構造を適用し、反射板をゲートの形成工程または、ソース／ドレインを形成する工程で、同時に形成して、工程の追加が発生しないようにする。

本発明の他の目的では、前記目的に加えて、色再現率を向上させるためであって、これのために、本発明では、反射部のカラーフィルターの厚さの値を透過部のカラーフィルターの厚さの値より薄くしなければならないが、これのために、薄膜トランジスタの製造工程で反射板のバッファパターン等を同時に形成する。

前記目的を達成するために、本発明の第１の特徴では、基板上に画面を具現する最小単位である画素領域ごとに形成されて、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とで構成された薄膜トランジスタと；前記画素領域内で、前記基板上に薄膜トランジスタと離隔して形成され、前記薄膜トランジスタの電極物質と同一工程により同一物質で構成された反射板と；前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されたブラックマトリックスと；前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部にして、赤色、緑色、青色の順に画素領域に形成されたカラーフィルターと；前記カラーフィルターと接して、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極を含み、前記反射板と対応する画素領域は、反射部を構成して、これ以外の画素領域は、透過部を構成する半透過型の液晶表示装置を提供する。

前記半透過型の液晶表示装置では、前記反射板は、前記ゲート電極物質で同一工程により形成される。

前記ゲート電極反射板物質は、アルミニウムを含む金属層を下部層として含む二重層構造の金属層で構成されて、前記反射板の上部層の金属物質は除去され、前記アルミニウムを含む金属層が実質的な反射板である。前記二重層構造のゲート電極及び反射板は下部層がアルミニウムを含み、上部層がモリブデンを含む。

前記反射板は、前記ソース電極及びドレイン電極と同一物質で同一工程により構成される。前記反射板、ソース電極及びドレイン電極は、第１金属層、第２金属層、第３金属層とで構成された三重層構造の金属層であって、前記反射板の最上部の第３金属層は除去され、前記第２金属層が実質的な反射板である。前記ソース電極及びドレイン電極、反射板の第１金属層はモリブデンを含み、第２金属層はアルミニウムを含み、第３金属層はモリブデンを含む。

前記画素領域の平面的な構造は、前記透過部内に反射部が位置して、前記透過部により、反射部が囲まれた構造であることを特徴とする。前記反射部と透過部は、四角形の形状であって、反射部の４面が透過部に囲まれており、前記透過部と反射部は、各々の対角線方向が相互一致されている。前記反射部と透過部は四角形の形状であって、反射部の４面が透過部に囲まれていて、前記透過部と反射部各々の対角線方向が相互直交されるように位置して、前記反射部はひし形であることを特徴とする。

前記反射部は、透過部の中央に位置して、６面が透過部に囲まれている六角形の形状であることを特徴とする。前記反射部は透過部の中央に位置して、８面が透過部に囲まれている八角形の形状であることを特徴とする。

前記反射部は四角形の形状であって、透過部の一角部に位置して、前記反射部の２面が透過部により囲まれている構造であることを特徴とする。

前記反射部は四角形の形状であって、透過部の一側の中央部に位置して、前記反射部の３面が透過部により囲まれている構造である。

前記反射部は、直角三角形の形状であって、透過部により囲まれている構造であり、前記反射部の２辺が透過部の２辺と対応するように位置することを特徴とする。前記反射部は、直角三角形の形状であって、前記透過部の一側に位置して、前記反射部の斜辺及び残りの１辺が透過部により囲まれていることを特徴とする。前記反射部は、直角三角形の形状であって、前記反射部と透過部の２辺が相互一致するように配置されている。

前記反射部は、二等辺三角形の形状であることを特徴として、前記透過部の一側部に反射部の底辺が対応するように位置して、前記反射部の２面が透過部により囲まれている構造である。

前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、もう一つの保護層をさらに含む。前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスとカラーフィルターの間に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結されて、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触する。

前記薄膜トランジスタと反射板を覆うように前記基板全面に保護層をさらに含む。

本発明の第２の特徴では、基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと；前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と；前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と；前記半導体層と同一工程により同一物質で形成されて、画面を具現する最小単位である画素領域の第１バッファパターンの上部に位置する第２バッファパターンと；前記半導体層の上部で、相互離隔されるように形成されたソース電極及びドレイン電極と；前記ソース電極及びドレイン電極と同一工程により同一物質で形成されて、第２バッファパターンの上部に位置する反射板と；前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う領域に形成されたブラックマトリックスと；前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと；前記カラーフィルターと接しており、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極を含み、前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄いことを特徴とする半透過型の液晶表示装置を提供する。

前記第２の特徴による半透過型の液晶表示装置で、前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、保護層をさらに含み、前記保護層はドレイン電極の一部を露出することを特徴とする。前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスとカラーフィルターの間に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結されて、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触する。

前記薄膜トランジスタと反射板を覆うように前記基板全面に保護層をさらに含む半透過型の液晶表示装置である。

本発明の第３の特徴では、基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと；前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と；前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と；前記半導体層の上部で、前記半導体層と同一パターン構造であって、相互離隔されるように位置するソース電極及びドレイン電極と；前記半導体層と同一工程により同一物質で構成された第２バッファパターンと；前記ソース電極、ドレイン電極と同一工程により同一物質で構成されて、前記第２バッファパターンと対応する同一形状構造である反射板と；前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されて、前記ドレイン電極を露出させて、反射板の形成部を除いた画素領域上の基板を露出させるオープン部を有する保護層と；前記薄膜トランジスタを覆う領域に形成されたブラックマトリックスと；前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと；前記カラーフィルターと接しており、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極を含み、前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄いことを特徴とする半透過型の液晶表示装置を提供する。

前記第３の特徴による半透過型の液晶表示装置で、前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、また他の保護層をさらに含み、前記また他の保護層はドレイン電極の一部を露出することを特徴とする。前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスとカラーフィルターの間に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結されて、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触する。

本発明の第４の特徴では、基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと；前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と；前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と；前記半導体層の上部で、前記半導体層と同一パターン構造であって、相互離隔されるように位置するソース電極及びドレイン電極と；前記半導体層と同一工程により同一物質で構成された第２バッファパターンと；前記ソース電極及びドレイン電極と同一工程により同一物質で構成されて、前記第２バッファパターンと対応する同一形状構造である反射板と；前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されて、前記ドレイン電極を露出させて、前記反射板の形成部を除いた画素領域上の基板を露出させるオープン部を有する保護層と；前記保護層の上部で、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されて、前記ドレイン電極を一部露出させるドレインコンタクトホールを有するカラーフィルターと；前記カラーフィルターの上部で、前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極を含み、前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄いことを特徴とする半透過型の液晶表示装置を提供する。

前記第４の特徴による半透過型の液晶表示装置では、前記画素電極の上部の前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されるブラックマトリックスをさらに含む。
また、前記薄膜トランジスタと対応する位置のカラーフィルターのカラー別の境界部には、ブラックマトリックスをさらに含む。

前記カラーフィルターと画素電極の間には、前記ドレインコンタクトホールと対応する位置で、コンタクトホールを有する平坦化膜をさらに含み、前記画素電極の上部の前記薄膜トランジスタを覆う位置には、ブラックマトリックスをさらに含む。

前記薄膜トランジスタと対応する位置のカラーフィルターのカラー別の境界部には、ブラックマトリックスをさらに含み、前記カラーフィルターと画素電極の間には、前記ドレインコンタクトホールと対応する位置で、コンタクトホールを有する平坦化膜をさらに含む。

本発明の第５の特徴は、基板上に第１金属物質を利用した第１マスク工程によりゲート電極と第１バッファパターンを形成する段階と；前記ゲート電極を覆う領域にゲート絶縁膜を形成する段階と；前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を順に形成する段階と；前記非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を第２マスク工程により同時にパターンして、ゲート電極の上部に、半導体層、ソース電極及びドレイン電極、画素領域内に、第１バッファパターンの上部に第２バッファパターン及び反射板を形成する段階と；前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う領域に第１保護層を形成する段階と；前記第１保護層の上部の薄膜トランジスタを覆う位置にブラックマトリックスを形成する段階と；前記第１保護層の上部にブラックマトリックスを覆うように基板全面に第２保護層を形成する段階と；第１保護層、第２保護層と共に、前記ドレイン電極を一部露出させて、前記ゲート絶縁膜及び第１保護層、第２保護層と共に、反射板の形成部以外の画素領域の基板を露出させるオープン部を形成する段階と；前記第２保護層の上部に、前記オープン部を通じてドレイン電極に連結される第１透明電極物質層を形成する段階と；前記第１透明電極物質層の上部に、前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと；前記カラーフィルターの上部で、前記第１透明電極物質層と接触されて、前記第１透明電極物質層と同一物質で構成された第２透明電極物質層を形成する段階と；前記第１透明電極物質層、第２透明電極物質層を画素領域別にパターニングして、第１透明電極、第２透明電極とで構成される画素電極を形成する段階を含む半透過型の液晶表示装置の製造方法を提供する。

前記第５の特徴による製造方法では、前記第２マスク工程は、スリットを含むハーフートーンマスクを利用する。ソース電極及びドレイン電極は、これらの間の離隔領域を除いては、下部の半導体層のような平面構造になるように形成する。前記反射板は、下部の第２バッファパターンと完全に同一な平面構造になるように形成する。前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成し、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄いことを特徴とする。

本発明によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に係り、別途の工程の追加なしに、薄膜トランジスタを構成する電極物質と同一工程により反射板を形成するので、別途の反射板の製造工程の省略ができる。また、薄膜トランジスタの製造工程で、反射板のバッファパターンを同時に形成するのに応じて、反射部のカラーフィルターと透過部のカラーフィルター間の色再現率の差が最小化できて、画質の特性を向上させる。前記反射板のデザインを多様に変更させ、反射部と透過部の面積比を望む比率に調節できる。

本実施例は、半透過型の液晶表示装置をＣＯＴ方式で同一基板に薄膜トランジスタを含むアレイ素子とカラーフィルターを構成したものであって、特に、一例として、ゲート電極物質を反射板として利用したことを特徴とする。

図３は、本発明の実施例１によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図である。
図示したように、基板１１０上にゲート電極１１２及びゲート電極１１２と一定間隔離隔されて、前記ゲート電極１１２と同一物質で構成された反射板１１４が形成されている。ゲート電極１１２及び反射板１１４を覆う基板全面には、ゲート絶縁膜１１６が形成されており、ゲート絶縁膜１１６の上部のゲート電極１１２を覆う位置には、半導体層１１８が形成されている。半導体層１１８の上部には、相互離隔されるようにソース電極１２０及びドレイン電極１２２が形成されている。

前記半導体層１１８は、非晶質シリコン物質(ａ−Ｓｉ)で構成されたアクティブ層１１８ａと、アクティブ層１１８ａを覆う領域に形成された不純物非晶質シリコン物質(ｎ＋ａ−Ｓｉ)で構成されたオーミックコンタクト層１１８ｂとで構成されている。前記ソース電極１２０及びドレイン電極１２２の離隔区間には、オーミックコンタクト層１１８ｂが除去されて、アクティブ層１１８ａが露出され、露出されたアクティブ層１１８ａの領域はチャンネルＣｈを構成する。

前記ゲート電極１１２、半導体層１１８、ソース電極１２０及びドレイン電極１２２は、薄膜トランジスタＴを構成して、前記薄膜トランジスタＴを覆う領域には、第１保護層１２４が形成されている。第１保護層１２４の上部の薄膜トランジスタＴを覆う領域には、ブラックマトリックス１２６が形成されている。前記ブラックマトリックスは、ドレイン電極１２２の端は覆わない。ブラックマトリックス１２６を覆う領域には、第２保護層１２８が基板全面に形成されており、第２保護層１２８を覆う領域には、画面を具現する最小単位である画素領域Ｐ別に、第１透明電極１３０が形成されている。図面に詳しく提示してはないが、前記ブラックマトリックス１２６は薄膜トランジスタＴを覆う領域以外に、図示してないカラーフィルターのカラー別の境界部を構成する領域に形成される。また、前記第２保護層１２８は、工程方法及び物質開発の程度により省略できる。

通常的に、本実施例でのように、第２保護層１２８を備えた場合、前記ブラックマトリックス１２６物質は、ブラック樹脂から選択されることが望ましい。

前記第１透明電極１３０の上部には、ブラックマトリックス１２６をカラー別の境界部にして、カラーフィルター１３２が画素領域Ｐごと形成されている。カラーフィルター１３２の上部には、前記第１透明電極１３０に連結される第２透明電極１３４が形成されている。

図面に詳しく提示してはないが、前記カラーフィルター１３２は、赤色、緑色、青色のカラーフィルターを画素領域Ｐごと、順に形成する方法で構成される。

前記第１透明電極１３０と第２透明電極１３４は、画素電極１３６を構成する。前記画素領域Ｐは、反射板１１４と対応する領域として定義される反射部と、それ以外に、絶縁層１１６、１２４、１２８と画素電極１３６が積層された透過部とで構成される。

このように、本実施例によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置によると、ＣＯＴ方式で半透過型の液晶表示装置を構成するにおいて、薄膜トランジスタを含むアレイ素子とカラーフィルター素子(カラーフィルター＋ブラックマトリックス)間の合着誤差が除去できて、開口率が向上できる。反射板工程を別途に追加しないで、アレイ素子の製造工程の際、金属パターンの製造工程で、同時に形成するにおいて、工程をより単純化させて、反射板と透明電極間の隔離のための別途の絶縁膜工程の省略ができる利点がある。

本実施例は、ＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に係り、特に、二重層構造のゲート電極と同一工程により構成された反射板を含む実施例である。

図４は、本発明の実施例２によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図であって、前記図３の積層構造を基本構造として、特徴的な部分を中心に説明する。基板２１０上に、第１ゲート物質層２１２ａと第２ゲート物質層２１２ｂが順に積層された構造のゲート電極２１２が形成されている。

ゲート電極２１２が一定間隔離隔されて位置し、ゲート電極２１２と同一物質で構成された第１反射板物質層２１４ａと第２反射板物質層２１４ｂとで構成された反射板が形成されている。

前記第１ゲート物質層２１２ａ及び第１反射板物質層２１４ａは、比抵抗値の低い金属物質から選択されて、第２ゲート物質層２１２ｂ及び第２反射板物質層２１４は、化学的耐食性の強い金属物質から選択されることを特徴とする。望ましくは、前記第１ゲート物質層２１２ａ及び第１反射板物質層２１４ａは、アルミニウム(Ａｌ)で構成されて、第２ゲート物質層２１２ｂ及び第２反射板物質層２１４ｂは、モリブデン(Ｍｏ)で構成される。

前記ゲート電極２１２及び反射板２１４を覆う位置にはゲート絶縁膜２１６が形成されている。ゲート絶縁膜２１６の上部のゲート電極２１２を覆う位置には半導体層２１８が形成されており、半導体層２１８の上部には相互離隔されるようにソース電極２２０及びドレイン電極２２２が形成されている。前記ゲート電極２１２、半導体層２１８、ソース電極２２０及びドレイン電極２２２は、薄膜トランジスタＴを構成する。

前記薄膜トランジスタＴ及び反射板２１４を覆う位置には、第１保護層２２４が形成されている。この時、前記反射板２１４を覆う領域のゲート絶縁膜２１６、第１保護層２２４には、反射板２１４の主領域を露出させる反射板２１４のオープン部２１８が形成されていることを特徴とする。

前記反射板２１４のオープン部２１８を通じて露出された第２反射板物質層２１４ｂは除去されており、その下部層を構成する第１反射板物質層２１４ａが露出されることを特徴とする。

このような構造的特徴は、第２反射板物質層２１４ｂを構成するモリブデンのような金属物質より、第１反射板物質層２１４ａを構成するアルミニウムのような金属物質の反射性が高いために、前記ゲート絶縁膜２１６及び第１保護層２２４のオープン部工程を通じて、第１反射板物質層２１４ａを露出させる。

前述したオープン部工程は、前記第１保護層２２４のドレイン電極２２２を露出させるドレインコンタクトホールの形成工程で同時に行われる。
また、前記第２反射板物質層２１４ｂをモリブデンで構成する場合、モリブデンは、絶縁膜の乾式エッチング工程を通じて、同時にエッチングされるので、別途のエッチング工程を追加しなくても良い。

以後、前記第１保護層２２４の上部にブラックマトリックス２２６、第２保護層２２８、カラーフィルター２３０、第１透明電極２３２及び第２透明電極２３４の積層構造は、前記実施例１の構造を同一に適用できる。

本実施例は、ＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に係り、特に、ソース電極及びドレイン電極と同一工程により構成された反射板を含む実施例である。

図５は、本発明の実施例３によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図であって、前記図３の積層構造を基本構造として、特徴的な部分を中心に説明する。基板３１０上に、ゲート電極３１２、ゲート絶縁膜３１４、半導体層３１６が順に形成されており、半導体層３１６の上部には、相互離隔されるように、ソース電極３１８及びドレイン電極３２０が形成されている。前記ソース電極３１８及びドレイン電極３２０と離隔されるように位置して、前記ソース電極３１８及びドレイン電極３２０と同一工程により同一物質で構成された反射板３２２が画素領域Ｐに形成されている。

前記ゲート電極３１２、半導体層３１６、ソース電極３１８及びドレイン電極３２０は、薄膜トランジスタＴを構成して、薄膜トランジスタＴ及び反射板３２２を覆う領域には、第１保護層３２４、ブラックマトリックス３２６、第２保護層３２８、カラーフィルター３３０、第１透明電極３３２及び第２透明電極３３４が前記図３のような積層構造で順に形成されている。

本実施例は、ＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に係り、特に、三重層構造のソース電極及びドレイン電極と同一工程により構成された反射板を含む実施例である。

図６は、本発明の実施例４によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図であって、前記図５の積層構造を基本構造として、特徴的な部分を中心に説明する。基板４１０上に、ゲート電極４１２、ゲート絶縁膜４１４、半導体層４１６が順に積層されており、半導体層４１６の上部には、相互離隔されるように、三重層構造のソース電極４２０及びドレイン電極４２２が形成されている。前記ソース電極４２０及びドレイン電極４２２と離隔されるように位置して、前記ソース電極４２０及びドレイン電極４２２と同一工程により同一物質で構成された反射板４２４が画素領域Ｐに形成されている前記ソース電極４２０及びドレイン電極４２２は、第１ソース電極物質層４２０ａ、第２ソース電極物質層４２０ｂ、第３ソース電極物質層４２０ｃ及び第１ドレイン電極物質層４２２ａ、第２ドレイン電極物質層４２２ｂ、第３ドレイン電極物質層４２２ｃが順に積層された構造であって、前記反射板４２４は、第１反射板物質層４２４ａ、第２反射板物質層４２４ｂ、第３反射板物質層４２４ｃが順に積層された構造である。

前記第１ソース電極物質層４２０ａ、第３ソース電極物質層４２０ｃ及び第１ドレイン電極物質層４２２ａ、第３ドレイン電極物質層４２２ｃは、化学的耐食性に強い金属物質から選択されて、第２ソース電極物質層４２０ｂ及び第２ドレイン電極物質層４２２ｂは、比抵抗値の低い金属物質から選択される。一例として、モリブデン/アルミニウム/モリブデンとで構成される三重層構造で構成される。前記アルミニウムを基準として、下部層に位置するモリブデン層は、アルミニウム層の工程の際、スパイクの発生により、半導体層が損傷を受けることを防ぐ役割をして、上部層を構成するモリブデン層は、アルミニウム層と透明電極間の化学的反応を防ぐ役割をする。

前記ゲート電極４１２、半導体層４１６、ソース電極４２０及びドレイン電極４２２は、薄膜トランジスタＴを構成する。薄膜トランジスタＴ及び反射板４２４を覆う領域には、前記ドレイン電極４２２及び反射板４２４の主領域を露出させるドレインコンタクトホール４２８及び反射板のオープン部４２６を有する第１保護層４３が形成されている。

前記反射板のオープン部４２６を通じて、第３反射板物質層４２４ｃが除去されて、その下部層を構成する第２反射板物質層４２４ｂが露出させることを特徴とする。前記第３反射板物質層４２４ｃの除去工程は、第１保護層４３０のコンタクトホール工程のように行われて、別途の工程を追加しなくても良い。

また、薄膜トランジスタＴの上部には、ブラックマトリックス４３２が形成されており、ブラックマトリックス４３２を覆い、基板４１０全面には、第２保護層４３１が形成されている。画素領域Ｐには、カラーフィルター４３８が形成されており、カラーフィルター４３８を間に、第１画素電極４３６、第２画素電極４４０が形成されている。第１画素電極４３６はドレインコンタクトホール４２８を通じて三重層のドレイン電極４２２と接触する。

図７Ａないし図７Ｋは、本発明によるＣＯＴ方式の半透過型の液晶表示装置のひと画素部に関する概略的な平面図であって、一つの画素部を基準に反射部と透過部が配置されている構造に関して示したものである。反射部パターンの多様なデザインの変更を通じて、反射部と透過部間の面積の比率を調整する一例等に関して説明している。

図７Ａないし図７Ｄは、各々透過部５１０、５２０、５３０、５４０領域内に反射部５１２、５２２、５３２、５４２が位置することを示したものであるが、特に、図７Ａ、図７Ｂでは、反射部５１２、５２２が四角形であって、その４面が透過部５１０、５２０に囲まれている形状である。この時、図７Ａでは、透過部５１０の対角線と反射部５１２の対角線が相互一致するように配置されており、図７Ｂでは、透過部５２０と反射部５２２各々の対角線の方向が相互直交されるように位置して、反射部５２２がひし形であることを特徴とする。

図７Ｃによる反射部５３２は、６面が透過部に囲まれている六角形の形状であって、図７Ｄによる反射部５４２は、８面が透過部５４０に囲まれている八角形の形状である。

図７Ｅ、図７Ｆは、前記図７Ａのような形状の反射部５１２の形状の位置を変形した例を示している。図７Ｅは、透過部５５０の一角部に反射部５５２が位置して、前記反射部５５２の２面が透過部により囲まれている構造である。図７Ｆは、透過部５６０の一側の中央部に反射部５６２が位置して、前記反射部５６２の３面が透過部５６０により囲まれている構造である。

図７Ｇないし図７Ｉは、反射部５７２、５８２、５９２が直角三角形の形状であることを特徴とする。前記図７Ｇは、透過部５７０領域内で、反射部５７２の２辺が透過部５７０の２辺と対応するように位置することを特徴として、図７Ｈは、透過部５８０の一側部で、反射部５８２の２面が透過部５８０により囲まれていることを特徴とする。図７Ｉでは、前記図７Ｇを基準とした場合、反射部５９０と透過部５９２の２辺が相互一致するように配置されている。

図７Ｊ，図７Ｋによる反射部６１２、６２２は、二等辺三角形の形状であることを特徴とする。図７Ｊは、透過部６１０の一側部に反射部６１２が位置して、反射部６１２の２面が透過部６１０により囲まれている例であって、図７Ｋは、前記図７Ｊで前述した一側部と向かい合う一側部に反射部６２２が位置して、反射部６２２の２面が透過部６２０により囲まれている構造に関する例である。

本実施例は、ＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に係り、別途の工程の追加なしで、反射部と透過部間の色再現率の特性を一定に維持できるバッファパターンを反射部に追加して形成することを特徴とする。

図８は、本発明の実施例５によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図であって、前記実施例１の基本構造を適用し、本実施例の核心的な構造である反射部の積層構造を中心に説明する。

図示したように、基板７１０上には、ゲート電極７１２、ゲート電極７１２と一定間隔離隔され、前記ゲート電極７１２と同一物質で構成された第１バッファパターン７１４が形成されている。ゲート電極７１２及び第１バッファパターン７１４を覆う基板全面には、ゲート絶縁膜７１６が形成されている。

前記ゲート絶縁膜７１６の上部のゲート電極７１２を覆う位置には、半導体層７１８が形成されており、前記第１バッファパターン７１４を覆う位置には、前記半導体層７１８と同一物質で構成された第２バッファパターン７２０が形成されている。

前記半導体層７１８は、非晶質シリコン物質で構成されたアクティブ層７１８ａと、不純物非晶質シリコン物質で構成されたオーミックコンタクト層７１８ｂが順に積層された構造であって、前記第２バッファパターン７２０は、非晶質シリコン物質で構成された第１パターン７２０ａと、不純物非晶質シリコン物質で構成された第２パターン７２０ｂとで構成されることを特徴とする。

前記半導体層７１８の上部には、相互離隔されるように、ソース電極７２２及びドレイン電極７２４が形成されており、前記第２バッファパターン７２０の上部には、ソース電極７２２及びドレイン電極７２４と同一物質で構成された反射板７２６が形成されている。

前記ソース電極７２２とドレイン電極７２４の離隔区間には、オーミックコンタクト層７１８ｂが除去されて、アクティブ層７１８ａが露出され、露出されたアクティブ層７１８ａの領域はチャンネルＣｈを構成する。

前記ゲート電極７１２、半導体層７１８、ソース電極７２２及びドレイン電極７２４は、薄膜トランジスタＴを構成して、前記薄膜トランジスタＴ及び反射板７２６を覆う基板全面には、第１保護層７２８が形成されている。前記第１保護層７２８の上部の薄膜トランジスタＴを覆う位置には、ブラックマトリックス７３０が形成されており、ブラックマトリックス７３０を覆う基板全面には、第２保護層７３２が形成されている。

前記第１保護層７２８、第２保護層７３２には、前記ドレイン電極７２４を一部露出させるドレインコンタクトホール７３４が形成されており、前記第２保護層７３２の上部には、ドレインコンタクトホール７３４を通じてドレイン電極７２４に連結される第１透明電極７３６が形成されている。第１透明電極７３６の上部には、ブラックマトリックス７３０をカラー別の境界部として、カラーフィルター７３８が形成されており、前記カラーフィルター７３８の上部には、前記第１透明電極７３６と接触される第２透明電極７４０が形成されている。前記第１透明電極７３６、第２透明電極７４０は、画素領域ごとに、パターニングされており、前記第１透明電極７３６、第２透明電極７４０は、画素電極７４２を構成する。

前記反射板７２６と対応する画素領域Ｐは反射部を構成して、それ以外の第１透明電極７３６、第２透明電極７４０、カラーフィルター７３８、絶縁層７１６、７２８、７３２だけの積層構造である画素領域Ｐは、透過部を構成する。

本実施例では、ソース電極７２２及びドレイン電極７２４と同一工程により同一物質を利用して形成された反射板７２６を含むことに応じて、ゲート工程及び半導体工程と同一工程により同一物質で形成された第１バッファパターン７１４、第２バッファパターン７２０を反射板７２６の下部に形成することにおいて、反射部カラーフィルター７３８ａの厚さＤ１を透過部カラーフィルター７３８ｂの厚さＤ２より一定の厚さほど薄く形成できる。

従って、光の進行経路の差による反射部カラーフィルター７３８ａと透過部カラーフィルター７３８ｂ間の色再現率の差が最小化する。さらに、本実施例では、別途の工程の追加なしに、色再現率の補正用バッファパターン７１４、７２０を形成することを特徴とする。

本実施例は、前記実施例５より少ない数のマスク工程により形成されたＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置での、色再現率の補正用バッファパターン及び反射板を備えることを特徴とする。

図９は、本発明の実施例６によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図である。

図示したように、基板８１０上には、ゲート電極８１２、ゲート電極８１２と一定間隔離隔されて、前記ゲート電極８１２と同一物質で構成された第１バッファパターン８１４が画素領域Ｐに形成されている。ゲート電極８１２及び第１バッファパターン８１４を覆う領域には、ゲート絶縁膜８１６が形成されている。

前記ゲート絶縁膜８１６の上部のゲート電極８１２を覆う位置には、半導体層８１８、半導体層８１８と対応するパターン構造で、相互離隔されるようにソース電極８２０及びドレイン電極８２２が形成されている。前記第１バッファパターン８１４を覆う位置には、前記半導体層８１８、ソース電極８２０及びドレイン電極８２２と同一物質で構成されて、相互対応するパターン構造である第２バッファパターン８２４及び反射板８２６が順に形成されている。

前記ソース電極８２０に連結されて、データ配線８２１が形成されており、データ配線８２１の下部には、データ配線８２１のような形状のパターン構造であって、前記半導体層８１８と同一物質で構成された半導体物質層８１９が形成されている。

前記半導体層８１８は、アクティブ層８１８ａ及びオーミックコンタクト層８１８ｂが順に積層された構造であって、前記ソース電極８２０及びドレイン電極８２２の間には、アクティブ層８１８ａが露出され、露出されたアクティブ層８１８ａの領域はチャンネルＣｈを構成する。前記第２バッファパターン８２４は、純粋非晶質シリコンで構成された第１パターン８２４ａと、不純粋非晶質シリコンで構成された第２パターン８２４ｂが順に積層された構造である。また、前記データ配線８２１の半導体物質層８１９も純粋非晶質シリコンで構成された第１物質層８１９ａと、不純粋非晶質シリコンで構成された第２物質層８１９ｂが順に積層された構造である。すなわち、データ配線８２１、ソース電極８２０、ドレイン電極８２２及び反射板８２６の下部の半導体層８１９、８１８、８２４は、チャンネルＣｈを除いては、上部の金属層８２１、８２０、８２２、８２６等のような形状である。

前記ゲート電極８１２、半導体層８１８、ソース電極８２０、ドレイン電極８２２は、薄膜トランジスタＴを構成する。

前記薄膜トランジスタＴ及び反射板８２６を覆う領域には、第１保護層８２８が形成されており、第１保護層８２８の上部の薄膜トランジスタＴを覆う領域には、ブラックマトリックス８３０が形成されている。前記ブラックマトリックス８３０を覆う領域には、第２保護層８３２が形成されている。

前記第１保護層８２８、第２保護層８３２には、ドレイン電極８２２を一部露出させる第１オープン部８３４が形成されており、前記第１オープン部８３４は、画素領域Ｐで、反射板８２６の形成部を除いた透過部で、基板８１０を露出させる第２オープン部８３６に連結するように形成されている。

前記画素領域Ｐには、第１オープン部８３４を通じてドレイン電極８２２と接触された領域には、第１透明電極８３８が形成されている。第１透明電極８３８は、第２オープン部８３６を通じて露出された基板８１０とも接触する。第１透明電極８３８を覆う領域には、ブラックマトリックス８３をカラー別の境界部としてカラーフィルター８４２が形成されており、カラーフィルター８４２の上部には、第１透明電極８３８と接触する第２透明電極８４６が形成されている。

前記第１透明電極８３８、第２透明電極８４６は、画素電極８４８を構成する。
前記反射板８２６と対応する画素領域Ｐは反射部を構成して、それ以外の画素領域Ｐは透過部を構成する。

本実施例では、ソース電極８２０及びドレイン電極８２２と同一工程により同一物質を利用して形成された反射板８２６を含むことに応じて、ゲート工程により形成された第１バッファパターン８１４と、半導体工程により形成された第２バッファパターン８２４を含む。
透過部から基板８１０を露出する第２オープン部８３６工程により反射部カラーフィルター８４２ａと透過部カラーフィルター８４２ｂの厚さの差(Ｄ２−Ｄ１)は、前記実施例５より大きい値を有する。
また、本実施例では、ゲート工程により形成される第１バッファパターン８１４を省略した構造を含む。

図１０Ａは、本発明の実施例７によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図であって、カラーフィルター及びブラックマトリックスの配置構造を多様に変形した例である。

図１０Ａないし１０Ｄは、薄膜トランジスタ及び反射板の積層構造は、前記実施例６による構造を同一に適用できるので、これに関する具体的な説明は省略する。

図１０Ａは、基板９１０上に形成された薄膜トランジスタＴ及び反射板９２６を覆う位置に形成されて、ドレイン電極９２２を一部露出させて、ゲート絶縁膜９１６と共に、反射板９２６の形成部を除いた透過部の領域で基板９１０を露出させるオープン部９３６を有する第１保護層９３８が形成されている。

前記第１保護層９３８の上部には、画素領域Ｐ別に形成されて、前記露出されたドレイン電極９２２と対応する位置で、コンタクトホール９４０を有するカラー別のカラーフィルター９４２；赤色、緑色、青色が形成されている。前記カラーフィルター９４２の上部には、コンタクトホール９４０を通じてドレイン電極９２２に連結される画素電極９４４が、画素領域Ｐ別に形成されており、画素電極９４４の上部の薄膜トランジスタＴを覆う領域には、ブラックマトリックス９４６が形成されている。

前記実施例６の図面と比較すると、ブラックマトリックス９４６用の保護層である第２保護層及び一つの透明電極の工程が省略できて、より単純化された工程を提供する利点がある。

図１０Ｂでは、薄膜トランジスタＴ及び反射板１０２６を覆う領域に位置して、ドレイン電極１０２２を一部露出させ、ゲート絶縁膜１０１６と共に、反射部を除いた透過部で、基板１０１０を露出させるオープン部１０３６を有する第１保護層１０３８が形成されている。第１保護層１０３８の上部の薄膜トランジスタＴを覆う領域には、ブラックマトリックス１０４０が形成されており、前記ブラックマトリックス１０４０をカラー別の境界部として、別途の保護層なしに、ブラックマトリックス１０４０と側面接触するように形成されるカラーフィルター１０４４が形成されている。前記カラーフィルター１０４４はドレイン電極１０２２と対応する位置にコンタクトホール１０４２があって、カラーフィルター１０４４及びブラックマトリックス１０４０の上部には、前記コンタクトホール１０４２を通じてドレイン電極１０２２に連結される画素電極１０４６が形成されている。

前記ブラックマトリックス１０４０の物質は、クロム系の金属物質から選択されるので、別途の保護層を備えないことを特徴として、これにより、別途のブラックマトリックス１０４０用の保護層の工程が省略されて、また、カラーフィルター１０４４にコンタクトホール１０４２を形成する方法として、もう一つの透明電極の工程を省略するに応じて、工程をより単純化させる利点がある。

図１０Ｃは、前記図１０Ａに対する変形例であって、カラーフィルター１１４２と画素電極１１４６の間に平坦化を目的に、平坦化膜１１４４が介在されることを特徴とする。前記平坦化膜１１４４は、カラーフィルター１１４３と共に、ドレイン電極１１２２と対応する位置にコンタクトホール１１４０があって、前記平坦化膜１１４４の上部にコンタクトホール１１４０を通じてドレイン電極１１２２に連結される画素電極１１４６が形成されている。前記画素電極１１４６の上部の薄膜トランジスタＴを覆う位置には、ブラックマトリックス１１４８が形成されている。

図１０Ｄは、前記図１０Ａないし図１０Ｃを併合した例であって、薄膜トランジスタＴ及び反射板１２２６を覆う位置には、ドレイン電極１２２２を一部露出させて、ゲート絶縁膜１２１６と共に透過部で、基板１２１０を露出させるオープン部１２３６を一体型とする保護層１２３８が形成されている。前記保護層１２３８の上部の薄膜トランジスタＴを覆う位置には、ブラックマトリックス１２４０が形成されており、ブラックマトリックス１２４０をカラー別の境界部として、カラーフィルター１２４２；赤色、緑色、青色が形成されている。カラーフィルター１２４２及びブラックマトリックス１２４０を覆う位置には、前記カラーフィルター１２４２と共に、ドレイン電極１２２２と対応する位置にコンタクトホール１２４４がある平坦化膜１２４６が形成されている。平坦化膜１２４６の上部には、コンタクトホール１２４４を通じてドレイン電極１２２２に連結される画素電極１２５０が形成されている。

以下の説明では、本発明の代表的な実施例である実施例６(図９)によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置の製造工程に関する。
図１１Ａないし図１１Ｈは、本発明によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置の製造工程を段階別に示した断面図であって、マスク工程を中心の図示したものである。

図１１Ａは、基板１３１０上に、第１金属物質を利用した第１マスク工程により、ゲート電極１３１２及びゲート電極１３１２と一定間隔離隔された第１バッファパターン１３１４を画素領域Ｐに形成する段階である。
前記第１金属物質は、比抵抗値の低い金属物質から選択されて、望ましくは、アルミニウムを含む金属物質から選択される。

図１１Ｂは、前記ゲート電極１３１２及び第１バッファパターン１３１４を覆う領域に第１絶縁物質、非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を続けて形成し、第１絶縁物質を除いた上部物質層を第２マスク工程によりパターンする段階である。前記第１絶縁物質はゲート絶縁膜１３１５として、第２マスク工程により非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を一括エッチングして，非晶質シリコン物質及び不純物非晶質シリコン物質で構成された半導体層１３１６を形成して、半導体層１３１６と対応するパターン構造であるソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０、ソース電極１３１８に連結されるデータ配線１３２２及び前記第１バッファパターン１３１４を覆う位置に、第２バッファパターン１３２４及び第２バッファパターン１３２４と対応するパターン構造である反射板１３２６を形成する。前記反射板１３２６は、ソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０と同一物質で形成して、第２バッファパターン１３２４は、半導体層１３１６と同一物質で形成する。半導体層１３１６は、純粋非晶質シリコンのアクティブ層１３１６ａと不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層１３１６ｂとで構成されており、第２バッファパターン１３２４は、純粋非晶質シリコンの第１パターン層１３２４ａと不純物非晶質シリコンの第２パターン層１３２４ｂとで構成される。一方、ソース電極１３１８に連結されてデータ配線１３２２が形成されるが、前記データ配線１３２２の下部には、純粋非晶質シリコンの第１物質層１３１７ａと不純物非晶質シリコンの第２物質層１３１７ｂとで構成された半導体物質層１３１７が形成される。前記半導体物質層１３１７は半導体層１３１６と一体型に構成される。

すなわち、前記非晶質シリコン物質は、半導体層１３１６のアクティブ層１３１６ａと第２バッファパターン１３２４の第１パターン層１３２４ａを構成して、前記不純物非晶質シリコン物質は、半導体層１３１６のオーミックコンタクト層１３１６ｂと第２バッファパターン１３２４の第２パターン層１３２４ｂを構成する。それ以外に、前記非晶質シリコン物質及び不純物非晶質シリコン物質は、データ配線の下部で、データ配線１３２２と対応するパターン構造である半導体物質層１３１７及び反射板１３２６の下部の第２バッファ層１３２４を構成する。

前記第２金属物質は、前記ソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０以外に、反射板１３２６の兼用として利用されたために、化学的耐食性の強い特性だけではなく、反射特性の優れた金属物質から選択されることが望ましくて、このような金属物質としては、アルミニウム、上部のモリブデン(Ｍｏ)、タングステン(Ｗ)、ニッケル(Ｎｉ) 、チタン(Ｔｉ)層を含む多重層の金属層等がある。

この段階でマスク工程に使用されるマスクは、前記ソース電極１３１８とドレイン電極１３２０の離隔区間で、マスク工程に利用される感光性物質であるフォト-レジストの厚さの値を選択的に調節できるスリットパターンまたは、ハーフートーン(Half Tone)マスクを使用する。スリットパターン等を含むハーフートーンマスクは、前記ソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０の離隔区間を選択的に除去できる。また、前記ソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０は、その間のオーミックコンタクト層１３１６ｂだけを選択的に除去する時、マスクの役割を行い、その下部層を構成するアクティブ層１３１６ａを露出し、露出されたアクティブ層１３１６ａの領域をチャンネルＣｈとして形成する。

図１１Ｂでは、前記ゲート電極１３１２、半導体層１３１６、ソース電極１３１８及びドレイン電極１３２０は薄膜トランジスタＴを構成して、薄膜トランジスタＴと接して、画面を具現する最小単位である画素領域Ｐが定義される。画素領域Ｐは、反射板１３２６と対応する領域として定義される反射部と、それ以外の画素領域Ｐである透過部とで構成される。

図１１Ｃでは、前記薄膜トランジスタＴ及び反射板１３２６を覆う領域に、第２絶縁物質を利用して、第１保護層１３２８を形成する段階である。

図１１Ｄは、第１保護層１３２８の上部の薄膜トランジスタＴを覆う位置に、光遮断性物質を利用した第３マスク工程によりブラックマトリックスを形成する段階である。

図１１Ｅは、前記ブラックマトリックスを覆う基板全面に第３絶縁物質を利用して第２保護層１３３６を形成する段階である。第２保護層１３３６を形成した後、第４マスク工程により前記第１保護層１３２８と共にドレイン電極１３２０を一部露出させ、前記第１保護層１３２８及びゲート絶縁膜１３１５と共に、前述した画素領域Ｐの透過部領域の基板１３１０を露出させるオープン部１３３４を形成する。

図１１Ｆでは、前記第２保護層１３３６の上部の透明伝導性物質を利用して、前記オープン部１３３４を通じてドレイン電極１３２０に連結される第１透明電極物質層１３３８を形成する段階である。

図１１Ｇでは、前記第１透明電極物質層１３３８の上部にカラー顔料を形成して、第５マスク工程によりブラックマトリックス１３３０をカラー別の境界部としてカラーフィルター１３４０を形成する段階である。
図面に詳しく提示してはないが、前記カラーフィルター１３４０を画素領域Ｐ別に赤色、緑色、青色のカラーフィルターを順に形成する方法により構成される。

本実施例では、前記反射部には、第１バッファパターン１３１４、ゲート絶縁膜１３１５、第２バッファパターン１３２４、反射板１３２６、第１保護層１３２８、第２保護層１３３６が順に積層された構造物上に、カラーフィルター１３４０が形成されるが、前記透過部は、前述した物質層等を全部除去したオープン部１３３４上に、カラーフィルター１３４０を形成するために、反射部カラーフィルター１３４０ｂの厚さＤ２２を透過部カラーフィルター１３４０ａの厚さＤ１１より選択的に薄く形成できる。それにより、反射部のカラーフィルター１３４０ｂと透過部のカラーフィルター１３４０ａの光の経路の差による色再現率の差が最小化できる。

図１１Ｈでは、前記カラーフィルター１３４０の上部に、第１透明電極物質層１３３８と接触されるように透明導電性物質を利用して、第２透明電極物質層を形成した後、第６マスク工程により前記第１透明電極物質層、第２透明電極物質層を画素領域Ｐ別にパターニングする段階である。パターンされた透明電極物質層は、第１透明電極１３４６、第２透明電極１３４８になり、前記第１透明電極１３４６、第２透明電極１３４８は画素電極１３５０を構成する。
前記第１透明電極１３４６、第２透明電極１３４８を構成する透明電極物質は、ＩＴＯであることが望ましい。

ところが、本発明は、前記実施例等に限定されなく、本発明の趣旨に反しない限度内で多様に変更できる。

従来の半透過型の液晶表示装置用アレイ基板に関する断面図である。既存の色再現率の調節のための透明膜がある半透過型の液晶表示装置に関する概略的な断面図である。本発明の実施例１によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図である。本発明の実施例２によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図である。本発明の実施例３によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図である。本発明の実施例４によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置用基板に関する断面図である。本発明によるＣＯＴ方式の半透過型の液晶表示装置内の一画素内で透過部と反射部の形状を示した概略的な平面図である。図７Ａに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｂに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｃに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｄに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｅに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｆに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｇに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｈに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｉに続く製造工程を示す平面図である。図７Ｊに続く製造工程を示す平面図である。本発明の実施例５によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図である。本発明の実施例６によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図である。本発明の実施例７によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する断面図である。図１０Ａに続く製造工程を示す断面図である。図１０Ｂに続く製造工程を示す断面図である。図１０Ｃに続く製造工程を示す断面図である。本発明によるＣＯＴ構造の半透過型の液晶表示装置に関する製造工程を段階別に示した断面図である。図１１Ａに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｂに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｃに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｄに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｅに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｆに続く製造工程を示す断面図である。図１１Ｇに続く製造工程を示す断面図である。

符号の説明

８１０：基板
８１２：ゲート電極
８１４：第１バッファパターン
８１６：ゲート絶縁膜
８１８：半導体層
８１９：半導体物質層
８２０：ソース電極
８２１：データ配線
８２２：ドレイン電極
８２４：第２バッファパターン
８２６：反射板
８２８：第１保護層
８３０：ブラックマトリックス
８３２：第２保護層
８３４：第１オープン部
８３６：第２オープン部
８３８：第１透明電極
８４２：カラーフィルター
８４２ａ：反射部のカラーフィルター
８４２ｂ：透過部のカラーフィルター
８４６：第２透明電極
８４８：画素電極
Ｃｈ：チャンネル
Ｔ：薄膜トランジスタ
Ｄ１：反射部のカラーフィルターの厚さ
Ｄ２：透過部のカラーフィルターの厚さ

Claims

基板上に画面を具現する最小単位である画素領域ごとに形成されて、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とで構成された薄膜トランジスタと、
前記画素領域内で、前記基板上に薄膜トランジスタと離隔して形成され、前記薄膜トランジスタの電極物質と同一工程により同一物質で構成された反射板と、
前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されたブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部にして、赤色、緑色、青色の順に画素領域に形成されたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターと接して、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極とを含み、
前記反射板と対応する画素領域は、反射部を構成して、これ以外の画素領域は、透過部を構成し、
前記ソース電極及びドレイン電極は、不透明金属物質から成り、
前記反射板は、前記ソース電極及びドレイン電極と同一物質で同一工程により構成され、
前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスの上部に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結され、カラーフィルタは、該第１透明画素電極の上部に形成され、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
前記反射板、ソース電極及びドレイン電極は、第１金属層、第２金属層、第３金属層とで構成された三重層構造の金属層であって、前記反射板の最上部の第３金属層は除去され、前記第２金属層が実質的な反射板であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記ソース電極及びドレイン電極、反射板の第１金属層はモリブデンを含み、第２金属層はアルミニウムを含み、第３金属層はモリブデンを含むことを特徴とする請求項２に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記画素領域の平面的な構造は、前記透過部内に反射部が位置して、前記透過部により、反射部が囲まれた構造であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部と透過部は、四角形の形状であって、反射部の４面が透過部に囲まれており、前記透過部と反射部は、各々の対角線方向が相互一致されていることを特徴とする請求項４に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部と透過部は四角形の形状であって、反射部の４面が透過部に囲まれていて、前記透過部と反射部各々の対角線方向が相互直交されるように位置して、前記反射部はひし形であることを特徴とする請求項４に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は、透過部の中央に位置して、６面が透過部に囲まれている六角形の形状であることを特徴とする請求項４に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は透過部の中央に位置して、８面が透過部に囲まれている八角形の形状であることを特徴とする請求項４に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は四角形の形状であって、透過部の一角部に位置して、前記反射部の２面が透過部により囲まれている構造であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は四角形の形状であって、透過部の一側の中央部に位置して、前記反射部の３面が透過部により囲まれている構造であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は、直角三角形の形状であって、透過部により囲まれている構造であり、前記反射部の２辺が透過部の２辺と対応するように位置することを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は、直角三角形の形状であって、前記透過部の一側に位置して、前記反射部の斜辺及び残りの１辺が透過部により囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は、直角三角形の形状であって、前記反射部と透過部の２辺が相互一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記反射部は、二等辺三角形の形状であることを特徴として、前記透過部の一側部に反射部の底辺が対応するように位置して、前記反射部の２面が透過部により囲まれている構造であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記薄膜トランジスタと反射板を覆うように前記基板全面に保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと、
前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と、
前記半導体層と同一工程により同一物質で形成されて、画面を具現する最小単位である画素領域の第１バッファパターンの上部に位置する第２バッファパターンと、
前記半導体層の上部で、相互離隔されるように形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極と同一工程により同一物質で形成されて、第２バッファパターンの上部に位置する反射板と、
前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う領域に形成されたブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターと接しており、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極とを含み、
前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄く形成され、
前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスの上部に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結され、該カラーフィルタは、該第１透明画素電極の上部に形成され、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、保護層をさらに含み、前記保護層はドレイン電極の一部を露出することを特徴とする請求項１７に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記薄膜トランジスタと反射板を覆うように前記基板全面に保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の半透過型の液晶表示装置。
基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと、
前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と、
前記半導体層の上部で、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を除き前記半導体層と同一パターン構造であって、相互離隔されるように位置するソース電極及びドレイン電極と、
前記半導体層と同一工程により同一物質で構成された第２バッファパターンと、
前記ソース電極、ドレイン電極と同一工程により同一物質で構成されて、前記第２バッファパターンと対応する同一形状構造である反射板と、
前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されて、前記ドレイン電極を露出させて、反射板の形成部を除いた画素領域上の基板を露出させるオープン部を有する保護層と、
前記薄膜トランジスタを覆う領域に形成されたブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターと接しており、前記ドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極とを含み、
前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄く形成され、
前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスの上部に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結され、カラーフィルタは、該第１透明画素電極の上部に形成され、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
前記ブラックマトリックスとカラーフィルターの間には、また他の保護層をさらに含み、前記また他の保護層はドレイン電極の一部を露出することを特徴とする請求項２０に記載の半透過型の液晶表示装置。
基板上の薄膜トランジスタ領域に形成されたゲート電極及び画素領域に形成された第１バッファパターンと、
前記ゲート電極及び第１バッファパターンを覆う領域に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部のゲート電極を覆う領域に形成された半導体層と、
前記半導体層の上部で、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を除き前記半導体層と同一パターン構造であって、相互離隔されるように位置するソース電極及びドレイン電極と、
前記半導体層と同一工程により同一物質で構成された第２バッファパターンと、
前記ソース電極及びドレイン電極と同一工程により同一物質で構成されて、前記第２バッファパターンと対応する同一形状構造である反射板と、
前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されて、前記ドレイン電極を露出させて、前記反射板の形成部を除いた画素領域上の基板を露出させるオープン部を有する保護層と、
前記保護層の上部で、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されて、前記ドレイン電極を一部露出させるドレインコンタクトホールを有するカラーフィルターと、
前記カラーフィルターの上部で、前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極に連結されて、透明導電性物質で構成された画素電極とを含み、
前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成して、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄く形成され、
前記画素電極は、第１透明画素電極と第２透明画素電極を含み、前記第１透明画素電極は、ブラックマトリックスの上部に形成されており、前記ドレイン電極に実質的に連結され、該カラーフィルタは、該第１透明画素電極の上部に形成され、前記第２透明画素電極は、カラーフィルターの上部に形成されて第１透明画素電極と接触することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
前記画素電極の上部の前記薄膜トランジスタを覆う位置に形成されるブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記薄膜トランジスタと対応する位置のカラーフィルターのカラー別の境界部には、ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記カラーフィルターと画素電極の間には、前記ドレインコンタクトホールと対応する位置で、コンタクトホールを有する平坦化膜をさらに含み、前記画素電極の上部の前記薄膜トランジスタを覆う位置には、ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の半透過型の液晶表示装置。
前記薄膜トランジスタと対応する位置のカラーフィルターのカラー別の境界部には、ブラックマトリックスをさらに含み、前記カラーフィルターと画素電極の間には、前記ドレインコンタクトホールと対応する位置で、コンタクトホールを有する平坦化膜をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の半透過型の液晶表示装置。
基板上に第１金属物質を利用した第１マスク工程によりゲート電極と第１バッファパターンを形成する段階と、
前記ゲート電極を覆う領域にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を順に形成する段階と、
前記非晶質シリコン物質、不純物非晶質シリコン物質、第２金属物質を第２マスク工程により同時にパターンして、ゲート電極の上部に、半導体層、ソース電極及びドレイン電極、画素領域内に、第１バッファパターンの上部に第２バッファパターン及び反射板を形成する段階と、
前記ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極は薄膜トランジスタを構成して、前記薄膜トランジスタを覆う領域に第１保護層を形成する段階と、
前記第１保護層の上部の薄膜トランジスタを覆う位置にブラックマトリックスを形成する段階と、
前記第１保護層の上部にブラックマトリックスを覆うように基板全面に第２保護層を形成する段階と
第１保護層、第２保護層と共に、前記ドレイン電極を一部露出させて、前記ゲート絶縁膜及び第１保護層、第２保護層と共に、反射板の形成部以外の画素領域の基板を露出させるオープン部を形成する段階と、
前記第２保護層の上部に、前記オープン部を通じてドレイン電極に連結される第１透明電極物質層を形成する段階と、
前記第１透明電極物質層の上部に、前記ブラックマトリックスをカラー別の境界部として、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されたカラーフィルターと、前記カラーフィルターの上部で、前記第１透明電極物質層と接触されて、前記第１透明電極物質層と同一物質で構成された第２透明電極物質層を形成する段階と、
前記第１透明電極物質層、第２透明電極物質層を画素領域別にパターニングして、第１透明電極、第２透明電極とで構成される画素電極を形成する段階と
を含む半透過型の液晶表示装置の製造方法。
前記第２マスク工程は、スリットを含むハーフートーンマスクを利用することを特徴とする請求項２７に記載の半透過型の液晶表示装置の製造方法。
ソース電極及びドレイン電極は、これらの間の離隔領域を除いては、下部の半導体層のような平面構造になるように形成することを特徴とする請求項２７に記載の半透過型の液晶表示装置の製造方法。
前記反射板は、下部の第２バッファパターンと完全に同一な平面構造になるように形成することを特徴とする請求項２７に記載の半透過型の液晶表示装置の製造方法。
前記反射板と対応する画素領域は反射部を構成して、それ以外の画素領域は透過部を構成し、前記反射部のカラーフィルターの厚さは、透過部のカラーフィルターの厚さより薄いことを特徴とする請求項２７に記載の半透過型の液晶表示装置の製造方法。