KR100433805B1 - 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 - Google Patents

반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 단일화소영역에 반사부와 투과부가 동시에 구성되는 반사투과형 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판은 탑 게이트형식의 박막트랜지스터를 채용하여, 게이트 전극을 형성한 후, 상기 게이트전극을 에칭 스토퍼(etching stopper)로 이용하여 하부의 절연막과 액티브층을 식각한다.
이와 같이 하면 공정을 단축할 수 있기 때문에 제품의 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전술한 구성을 가지는 반사투과형 액정표시장치의 반사부에 요철형상의 반사 전극이 구성된 구조를 제안한다.
상기 반사전극을 요철형상으로 구성하면, 반사율이 개선되어 제품의 표시품질을 개선하는 효과가 있다.

Description

반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법{method for fabricating a Transflective liquid crystal display device and the same}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로 특히, 반사모드와 투과모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반사투과형 액정표시장치(Transflective liquid crystal display device)에 관한 것이다.
일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(back light)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있으므로 주변환경에 제약을 받지 않는다.
이러한 장점과 더불어 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 반사투과형 컬러액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 반사투과형 액정표시장치(29)는 블랙매트릭스(19)와 서브 컬러필터(17)상에 투명한 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 화소영역(P)과 화소영역에 투과홀(A)을 포함하는 반사전극(52)과 투과전극(64)이 평면적으로 구성되어 투과홀(A)을 제외한 나머지 영역은 반사부(C)로 작용하는 화소전극과, 스위칭소자(T)와 어레이배선(34,46)이 형성된 하부기판(30)으로 구성되며, 상기 상부기판(15)과 하부기판(30) 사이에는 액정(23)이 충진되어 있다.
도 2는 일반적인 반사투과형 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 개략적인 반사투과형 액정표시장치(29)는 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 투과홀(투과부)(A)을 포함한 반사전극(52)과, 상기 반사전극의 상부 또는 하부에 투명전극(64)으로 구성된 화소전극이 형성된 하부기판(30)과, 상기 상부기판(15)과 하부기판(30)의 사이에 충진된 액정(23)과, 상기 하부기판(30)의 하부에 위치한 백라이트(41)로 구성된다.
이러한 구성을 가지는 반사투과형 액정표시장치(29)를 반사모드(reflective mode)로 사용할 경우에는 빛의 대부분을 외부의 자연광원 또는 인조광원을 사용하게 된다.
전술한 구성을 참조로 반사모드일 때와 투과모드일 때의 액정표시장치의 동작을 설명한다.
반사모드일 경우, 액정표시장치는 외부의 자연광원 또는 인조광원을 사용하게 되며, 상기 액정표시장치의 상부기판(15)으로 입사된 빛(B)은 상기 반사전극(52)에 반사되어 상기 반사전극과 상기 공통전극(13)의 전계에 의해 배열된 액정(23)을 통과하게 되고, 상기 액정(23)의 배열에 따라 액정을 통과하는 빛(B)의 양이 조절되어 이미지(Image)를 구현하게 된다.
반대로, 투과모드(Transmission mode)로 동작할 경우에는, 광원을 상기 하부기판(21)의 하부에 위치한 백라이트(41)의 빛(F)을 사용하게 된다. 상기 백라이트(41)로부터 출사한 빛은 상기 투명전극(64)을 통해 상기 액정(23)에 입사하게 되며, 상기 투과홀 하부의 투명전극(64)과 상기 공통전극(13)의 전계에 의해 배열된 액정(23)에 의해 상기 하부 백라이트(41)로부터 입사한 빛의 양을 조절하여 이미지를 구현하게 된다.
도 3은 상기 하부기판인 어레이기판의 일부를 도시한 확대평면도이다.
상기 하부기판(30)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(34)과 데이터배선(46)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(34)과 데이터배선(46)이 교차하여 정의되는 영역이다.
상기 게이트배선(34)의 일부 상부에는 스토리지 캐패시터(S)를 구성하고, 상기 화소영역(P) 상에 구성된 반투과 전극(52,46)(특히, 투명 화소전극)과 전기적으로 병렬로 연결한다.
상기 게이트배선(34)과 데이터배선(46)의 일 측 끝단에는 외부로부터 신호를 입력받는 게이트패드(36)와 데이터패드(48)가 구성된다.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(32)과 소스전극(42)및 드레인전극(44)과 상기 게이트전극 상부에 구성된 액티브층(40)을 포함한다.
이하, 도 4a와 도 4d를 참조하여, 도 3의 구성을 위한 제작방법을 공정별로 설명한다.
도 4a와 도 4d는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ와 Ⅲ-Ⅲ과 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 4a는 제 1 마스크 공정과 제 2 마스크 공정으로 형성된 게이트전극 및 공통전극과 반도체층을 도시하고 있다.
먼저, 기판(30) 상에 도전성 금속을 증착한 후 제 1 마스크 공정으로 패턴하여, 게이트전극(32)과 게이트배선(도 3의 34)과 상기 게이트배선의 일 끝단에 소정면적으로 게이트패드(36)를 형성한 후, 상기 게이트전극(32) 등이 형성된 기판(30)의 상부에 게이트 절연막(38)을 형성한다.
다음으로, 제 2 마스크 공정으로 상기 게이트전극(32)상부의 게이트 절연막(38)상에 아몰퍼스 실리콘인 액티브층(40a)(active layer)과 분순물이 포함된 아몰퍼스 실리콘인 오믹콘택층(40b)(ohmic contact layer)이 아일랜드 형태로 평면적으로 겹쳐 구성된 반도체층(40)을 형성한다.
도 4b는 제 3 마스크 공정으로 형성한 소스및 드레인전극과 데이터패드와,제 4 마스크 공정으로 형성한 반사판을 도시한 도면이다.
즉, 상기 오믹콘택층(40b)상부에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 액티브층(40a)의 양측에 각각 소스전극(42)및 드레인전극(44)과, 상기 소스전극(42)과 연결된 데이터배선(46)과 상기 데이터배선(46)의 일 끝단에 소정 면적의 데이터패드(48)를 형성한다.
이때, 도시하지는 않았지만, 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(도 3의 34)의 일부 상부에 아일랜드 형태의 소스/드레인 금속층(도 3의 50)을 형성한다. 상기 소스/드레인 금속층은 형성하지 않을 수도 있다.
상기 소스및 드레인전극(42,44)등이 형성된 기판(30)의 전면에 절연물질을 증착하여 제 2 절연막(50)을 형성한다.
다음은 제 4 마스크 공정으로, 상기 제 2 절연막(50)의 상부에 알루미늄(Al)과 같이 반사율이 뛰어난 금속물질을 증착하고 패턴하여, 상기 화소영역(P)의 일부에 대응하는 부분에 투과홀(A)을 포함하는 반사판(52)을 형성한다.
도 4c는 제 5 마스크 공정으로, 상기 반사판(52)이 형성된 기판의 전면에 절연물질을 증착하여 제 3 절연막을 형성한 후, 상기 제 1 절연막(38)과 제 2 절연막(50)과 제 3 절연막(54)을 동시에 패턴하여, 상기 드레인전극(44)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(56)과, 상기 반사판(52)에 형성된 투과홀(A)에 대응하는 부분에 식각홈(58)을 형성하고, 상기 게이트 패드(36)의 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(60)과, 상기 데이터 패드(48)의 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(62)을 형성한다.
도 4d는 6 마스크 공정으로 형성된 화소전극과, 게이트패드전극 및 데이터패드 전극을 도시한다.
상세히 설명하면, 상기 다수의 콘택홀이 형성된 보호막(54)의 상부에 투명 도전성 금속물질을 증착하고 제 6 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 노출된 드레인전극(44)과 접촉하면서 화소영역(P)에 구성되도록 화소전극(64)을 형성하는 동시에, 상기 노출된 게이트 패드(36)와 데이터패드(48)에 접촉하는 섬 형상의 게이트 패드전극(66)과 데이터 패드전극(68)을 형성한다.
전술한 바와 같은 6 마스크 공정을 통해, 종래에 따른 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이 반사형 액정표시장치용 어레이기판을 제작하기 위해서는 6 마스크 공정을 필요로 한다.
일반적으로 제품의 수율을 개선하는 목적은 제품을 제작하기 위한 비용을 최대한으로 줄이기 위한 목적이 우선이다.
그 한 가지로, 상기 제품을 제작하기 위한 공정의 단축을 통해 제작비용을 줄이는 동시에 제작시간을 단축하여 수율을 개선하려는 노력을 예로 들 수 있다.
본 발명은 제품의 수율을 개선하기 위한 목적으로, 상기 액정표시장치용 어레이기판에 구성하는 박막트랜지스터를 탑 게이트(TOP gate : staggered 형 TFT)방식으로 형성하여 제작공정을 단축하는 방법을 제안하는 동시에, 제품의 표시품질을개선하기 위한 목적으로 상기 어레이기판에 구성하는 반사판을 요철형상으로 구성하는 것을 제안한다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 일부를 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 일부 개략적인 단면도이고,
도 3은 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 확대 평면도이고,
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ와 Ⅲ-Ⅲ와 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 평면도이고,
도 6a 내지 도 6f는 도 5의 Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 평면도이고,
도 8a 내지 도 8f는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ,Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단하여 공정 순서에따라 도시한 공정단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 102 : 소스전극
104 : 드레인전극 106 : 데이터배선
108 : 데이터 패드 110b : 액티브층
112b : 제 1 절연막 118 : 게이트 전극
120 : 게이트 패드 124 : 제 2 절연막
126 : 반사판 128 : 제 3 절연막
130 : 화소전극
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판은 기판과; 기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 구성되고, 소스전극 및 드레인전극과, 상기 소스전극 및 드레인전극의 상부에 적층된 오믹콘택층과 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 구성된 게이트전극으로 이루어진 박막트랜지스터와; 상기 화소영역에 구성되는 투과홀을 포함한 반사판과; 상기 드레인전극과 접촉하면서 상기 반사판의 상부에 구성한 투명전극을 포함한다.본 발명의 제 1 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판을 준비하는 단계와; 기판 상에 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층의 상부에 오믹콘택층을 형성하여, 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선과 이에 평면적으로 겹쳐지는 오믹콘택층을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와; 상기 오믹콘택층 상부에 비정질 실리콘층과 제 1 절연막과, 제 2 금속층을 적층하는 단계와; 상기 제 2 금속층과 제 1 절연막과 오믹콘택층을 패턴하여, 게이트 전극과 상기 데이터배선과 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트배선, 상기 게이트전극의 하부에 제 1 절연막을 개재하여 액티브층을 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와; 상기 액티브층이 형성된 기판의 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계와; 상기 화소영역의 제 2 절연막 상에투과홀을 포함한 반사판을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계와; 상기 반사판 상부에 제 3 절연막을 형성하고, 드레인전극과 게이트패드와 데이터패드를 노출하는 제 4 마스크 공정 단계와; 상기 노출된 드레인전극과 접촉하는 투명전극인 화소전극과, 상기 게이트패드와 접촉하는 게이트 패드 단자전극과 상기 데이터패드와 접촉하는 데이터패드 단자전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 단계를 포함한다.
상기 오믹 콘택층은 건식식각으로, 소스 및 드레인전극과 데이터배선은 습식식각으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사판은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레기판 제조방법은 기판과; 기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 구성되고, 소스전극 및 드레인전극과, 상기 소스전극 및 드레인전극의 상부에 적층된 오믹콘택층과 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 구성된 게이트전극으로 이루어진 박막트랜지스터와; 상기 화소영역에 미소한 요철형상으로 구성되고, 투과홀을 포함한 반사판과; 상기 드레인전극과 접촉하면서 상기 반사판의 상부에 구성한 투명전극을 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와; 기판 상에 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층의 상부에 오믹콘택층을 형성하여, 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선과 이에 평면적으로 겹쳐지는 오믹콘택층을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와; 상기 오믹콘택층 상부에 비정질 실리콘층과 제 1 절연막과, 제 2 금속층을 적층하는 단계와; 상기 제 2 금속층과 제 1 절연막과 오믹콘택층을 패턴하여, 게이트 전극과 상기 데이터배선과 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트배선, 상기 게이트전극의 하부에 제 1 절연막을 개재하여 액티브층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역에는 미소 금속패턴과 그 하부에 제 1 절연막과 액티브층으로 구성된 미소한 볼록패턴을 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와; 상기 액티브층이 형성된 기판의 전면에 형성되고, 상기 화소영영역에 해당하는 부분은 상기 볼록 패턴을 따라 형성되어 요철형상인 제 2 절연막을 형성하는 단계와; 상기 화소영역의 제 2 절연막 상에 요철형상으로 구성되는 투과홀을 포함한 반사판을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계와; 상기 반사판 상부에 제 3 절연막을 형성하고, 드레인전극과 게이트패드와 데이터패드를 노출하는 제 4 마스크 공정 단계와; 상기 노출된 드레인전극과 접촉하는 투명 화소전극과, 상기 게이트패드와 접촉하는 게이트 패드 단자전극과 상기 데이터패드와 접촉하는 데이터패드 단자전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 단계를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명에 따른 제 1 실시예의 특징은 어레이기판에 구성하는 스위칭 소자로 탑 게이트(top gate) 방식의 박막트랜지스터(TFT)를 도입하여, 공정을 단순화한 것을 특징으로 한다.
이하, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이기판(100)은 일 방향으로 구성된 게이트배선(122)과, 상기 게이트배선(122)과 수직하게 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(106)이 구성되며, 상기 두 배선(106,122)의 교차지점에는 소스 및 드레인전극(102,104)과, 상기 두 전극의 상부에 구성된 액티브층(110b)과, 상기 액티브층(110b)의 상부에 구성된 게이트전극(118)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
이때, 상기 박막트랜지스터(T)의 소스전극(102)은 상기 데이터배선(106)과 연결되고, 상기 게이트전극(118)은 게이트배선(122)과 연결한다.
전술한 구성에서, 본 발명의 특징은 상기 게이트 전극(118)을 패터닝 한 후, 상기 게이트전극(118)을 마스크로 하여, 상기 게이트 전극(118)의 하부에 구성된 액티브층(110b)을 패턴하는 것이다.
이와 같이 하면, 종래에 비해 공정을 단축할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명한다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5의 Ⅳ-Ⅳ와 Ⅴ-Ⅴ와 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여 공정순서에 따른 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 6a는 제 1 마스크 공정으로 제작한 소스전극 및 드레인전극과 데이터 패드를 도시한 도면이다.
투명한 절연 기판(100)상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 텅스텐(W),크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 단일 금속층이나, 크롬(Cr)(또는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti))/알루미늄(Al)등의 이중 금속층의 상부에 연속하여 불순물(n+ 또는 p+이온)이 포함된 비정질 실리콘을 증착하여 오믹 콘택층(ohmic contact layer)을 형성한다.
다음으로 제 1 마스크 공정을 통해, 소스전극과 드레인전극과 대이터배선 및 데이터패드를 패턴하기 위해 증착하고 노광/현상되어 남겨진 포토레지스트(미도시)사이로 노출된 오믹콘택층을 건식식각 한 후, 연속하여 노출된 금속을 습식식각 방식을 통해 패턴한다.
이와 같이하면, 소스전극(102)과 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(104)과, 상기 소스전극(102)과 연결되고 일 끝단에 소정면적의 데이터 패드(108)를 포함하는 데이터배선(도 5의 106)을 형성할 수 있게 되고, 상기 소스 및 드레인전극과 데이터배선의 상부에 동일한 패턴의 오믹콘택층(105)이 겹쳐 형성된다.
도 6b는 제 2 마스크 공정으로, 게이트 전극을 형성하는 과정을 도시한 어레이기판의 단면도이다.
상기 소스 및 드레인전극(102,104)과 오믹콘택층(105)이 형성된 기판(100)상에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하여 실리콘 층(110a)을 형성하고, 연속하여 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)등이 포함된 무기절연물질 그룹 중 하나를 증착 또는 도포하여 제 1 절연막(112a)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 1 절연막(112a)의 상부에 전술한 바와 같은 도전성 금속을 증착하여 금속층(114)을 형성한다.
다음으로, 상기 금속층(114)의 상부에 양성 포토레지스트(positive type)를 도포하여 포토레지스트 층(116a)을 형성한 후, 두 번째 마스크(mask)(M)를 이용하여 노광(exposure)하고 현상(develope)하는 공정을 진행한다.
상기 현상되어져 제거된 포토레지스트 층 사이로 노출된 금속층(114)을 제거하는 공정으로, 상기 소스전극(102) 및 드레인전극(104) 상부에 게이트전극(118)을 형성할 수 있다.
이와 동시에, 상기 게이트전극(118)과 연결되고, 일 끝단에 게이트 패드(120)를 포함한 게이트배선(122)을 형성한다.
상기 식각 공정이 완료되면, 상기 게이트배선(미도시)과 게이트전극(118)의 상부에는 아직까지 잔류 포토레지스트(116b)가 남아있는 상태가 된다.
도 6c는 상기 잔류 포토레지스트(116b)를 이용하여 패턴된 액티브층(110b)과 제 1 절연막(112b)과 게이트전극이 형성된 어레이 기판(100)의 단면도이다.
본 발명의 특징은 상기 잔류 포토레지스트(도 6b의 116b)를 이용하여 하부의 제 1 절연막(112a)과 실리콘층(110a)을 식각하는 공정을 진행하는 것이다.
이러한 공정을 거치면 비로소, 상기 게이트 패드(108)를 포함한 게이트배선(도 5의 122)과 게이트전극(118)과 액티브층(110b)과 게이트전극(118)과 액티브층(110b)사이에 패턴된 제 1 절연막(112b)이 형성된다.다음 공정으로, 상기 게이트전극(118)과 게이트 배선 상부에 남아 있는 잔류 포토레지스트(도 6b의 116b)를 제거한다.
이와 같은 방법은, 상기 액티브층(110b)을 패턴하기 위한 별도의 마스크 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
전술한 구성에서, 상기 식각된 액티브층(110b)과 상기 게이트패드(120)를 포함한 게이트배선(도 5의 122) 및 게이트 전극(118)은 평면적으로 겹쳐진 구성으로 이루어 진다.
도 6d는 3 마스크 공정으로 형성한 반사판을 도시한 어레이기판의 단면도이다.
즉, 상기 게이트배선(도 5의 122)및 게이트전극(118)과 액티브층(110b)이 형성된 기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 투명 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 절연막(124)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 2 절연막 상에 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 제 3 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 화소영역(P)의 일부에 대응하는 부분에 투과홀(A)을 구성한 반사판(126)을 형성한다.
다음으로, 도 6e는 제 4 마스크 공정을 통해 다수의 층이 적층된 절연막이 식각된 형상을 도시한 어레이기판의 단도면이다.
상기 반사판(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연 물질 그룹 중 선택된 하나 이거나, 전술한 바와 같은 유기절연물질그룹 중 선택된 하나로 제 3 절연막(128)을 형성한다.
다음으로, 제 4 마스크 공정으로 상기 적층된 제 2 절연막(124)과 제 3 절연막(128)을 동시에 패턴하여, 상기 드레인전극(104)을 노출하는 드레인 콘택홀(130)과, 상기 반사판(126)에 구성한 투과홀(A)에 식각홈(132)을 형성하고, 상기 데이터 패드(108)와 게이트 패드(120)를 각각 노출하는 데이터 패드 콘택홀(134)과 게이트 패드 콘택홀(136)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 공정에서, 상기 제 1 마스크공정을 통해 데이터패드(108)상부에 형성된 오믹콘택층(105)의 일부가 제거된다.
도 6f는 제 5 마스크 공정으로 형성한 투명 화소전극이 구성된 어레이기판의 단면도이다.
즉, 상기 다수의 콘택홀(130,132,134,136)이 구성된 제 3 절연막(128)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질을 증착하고 제 5 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 노출된 드레인전극(104)과 접촉하는 화소전극(138)을 형성한다.
동시에, 상기 노출된 데이터패드(108)와 접촉하는 데이터 패드전극(142)과 상기 노출된 게이트 패드(120)와 접촉하는 게이트 패드전극(142)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
전술한 공정을 통해 만들어지는 액정표시장치용 어레이기판의 구성을 기본으로 하고, 제품의 표시품질을 개선하기 위해 전술한 공정을 이용하여 상기 반사전극을 요철형상으로 제작하는 방법을 이하, 제 2 실시예를 통해 설명한다.
-- 제 2 실시예 --
본 발명에 따른 제 2 실시예의 특징은 전술한 5 마스크 공정으로 요철형상을 가지는 반사판을 포함한 어레이기판을 제작하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 게이트 배선(222)과 데이터배선(206)이 서로 수직하게 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 두 배선(206,222)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)를 형성한다.
상기 박막트랜지스터(T)는 소스전극(202)과 드레인전극(204)과 액티브층(210b)과 게이트전극(218)으로 이루어지며 탑 게이트(top gate) 방식으로 형성한다.
상기 탑 게이트 방식의 박막트랜지스터(T) 구성을 상세히 설명하면, 상기 데이터배선(206)과 연결되는 소스전극(202)과 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(204)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인전극(202,204)의 상부에는 액티브층(210b)을 형성하며, 상기 액티브층(210b)의 상부에는 상기 게이트배선(222)에 연장된 게이트전극(218)을 형성한다.
전술한 구성에서, 액티브층(210b)과 게이트전극(218)및 게이트배선(222)은 절연막을 사이에 두고 평면적으로 겹쳐 형성한다.
상기 화소영역(P)에는 투명한 화소전극(240)과 홀(A)을 포함하는 반사판(228)으로 구성된 반 투과전극을 형성한다. 이때, 상기 반사판(228)을 요철형태(N)로 형성한다.
이하, 도 8a 내지 도 8f를 참조하여, 전술한 바와 같은 반사판을 구성한 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명한다.
도 8a 내지 도 8f는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ,Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 8a는 제 1 마스크 공정으로 제작한 소스전극 및 드레인전극과 데이터 패드와 오믹콘택층을 도시한 어레이기판의 단면도이다.
투명한 절연기판(200) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 텅스텐(W),크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 단일 금속층이나 크롬(Cr)(또는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti))/알루미늄(Al)등의 이중 금속층을 형성한 후, 연속하여 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 증착하여 오믹콘택층을 형성한다.
다음으로 제 1 마스크 공정을 통해, 먼저 금속층을 패턴하기 위해 사용된 포토레지스트(미도시)사이로 노출된 오믹콘택층을 건식식각 한 후, 연속하여 노출된 금속을 습식식각 방식을 통해 패턴한다.
이와 같이하면, 소스전극(202)과 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(204)과, 상기 소스전극(202)과 연결되고 일 끝단에 소정면적의 데이터 패드(208)를 포함하는 데이터배선(206)을 형성할 수 있게 되고, 상기 소스 및 드레인전극(202, 204)과 데이터배선(206)의 상부에만 평면적으로 동일한 패턴의 오믹콘택층(205)이 겹쳐 형성된다.
상기 소스전극(202)과, 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(204)과, 상기 소스전극(202)과 연결되고, 일 끝단에 소정면적의 데이터 패드(208)를 포함하는 데이터배선(206)을 형성한다.
제 2 마스크 공정으로 게이트 전극과 화소영역 상에 서로 소정간격 이격된 섬 형상인 다수의 미소 패턴을 형성하는 과정을 도시한 어레이기판의 단면도이다.
상기 소스 및 드레인전극(202,204)등이 형성된 기판(200) 상에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하여 실리콘 층(210a)을 형성하고, 연속하여 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)등이 포함된 무기절연물질 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 중 하나를 증착 또는 도포하여 제 1 절연막(212a)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 1 절연막(212a)의 상부에 전술한 바와 같은 도전성 금속을 증착하여 금속층(214)을 형성한다.
다음으로, 상기 금속층(214)의 상부에 양성 포토레지스트(positive type)를 도포하여 포토레지스트 층(216a)을 형성한 후, 두 번째 마스크(M2)를 이용하여 노광(exposure)하고 현상(develope)하는 공정을 진행한다.
상기 마스크(M2)는 상기 게이트전극(미도시)과 게이트패드(미도시)를 포함한 게이트배선(미도시)이 형성될 부분에 대응하는 영역이 투과부(D1)로 구성되며, 상기 화소영역(P)에 대응하는 부분에는 서로 이격된 미소한 투과부(D1)가 구성된다.
도 8b와 같이 상기 현상되어져 제거된 포토레지스트 층 사이로 노출된 금속층(214)을 제거하면, 상기 소스 및 드레인전극(202,204)상부에 게이트전극(218)을 형성할 수 있다.
이와 동시에, 상기 게이트전극(218)과 연결되고 일 끝단에 게이트패드(220)를 포함한 게이트배선(도 7의 222)을 형성한다.
본 공정에서는 상기 화소영역(P)에 서로 소정간격 이격된 미세한 금속패턴(224)을 형성한다.
상기 식각 공정이 완료되면, 상기 게이트배선(도 7의 22)과 게이트전극(218)과 금속패턴(224)의 상부에는 아직까지 잔류 포토레지스트(Photo-Resist)(216b)가 남아있는 상태가 된다.
본 발명의 특징은 상기 잔류 포토레지스트(216b)를 이용하여, 상기 금속층(212a)의 일부가 제거되어 노출된 액티브층(210a)과 제 1 절연막을 식각하는 공정을 진행하는 것이다.
도 8c는 상기 잔류 포토레지스트를 이용하여 패턴된 액티브층(210b)과 제 1 절연막(212b)과 게이트전극(218)을 포함한 어레이기판(200)의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(218)의 상부에 구성된 잔류 포토레지스트(도 8b의 116b) 사이로 노출된 제 1 절연막(도 8b의 212b)과 그 하부의 실리콘층(도 8b의 210a)을 식각한다.
다음으로, 상기 게이트전극과 게이트 배선과 금속패턴의 상부에 남아 있는 잔류 포토레지스트를 제거하면, 비로소 게이트 패드(220)를 포함한 게이트배선(도 7의 222)과 게이트전극(218)과, 상기 게이트패드(220)와 게이트배선(도 7의 222)과 게이트전극(218)과 게이트 패드(220)의 하부에 제 1 절연막(212b)을 사이에 두고 위치하는 액티브층(210b)을 형성할 수 있다.
이와 동시에, 상기 화소영역에는 상기 미세한 금속패턴(224)과 그 하부의 제 1 절연막(212b)과 액티브층(210b)을 포함한 소정 높이의 볼록패턴(N)을 형성할 수 있다.
결과적으로, 상기 식각된 액티브층(210b)과 상기 게이트패드(220)를 포함한 게이트전극(218)및 게이트배선(도 7의 222)과 금속패턴(224)은 평면적으로 겹쳐진 구성으로 이루어진다.
도 8d는 3 마스크 공정으로 요철 형상의 반사판(228)을 형성한 어레이기판의 단면도이다.
즉, 상기 게이트배선(도 7의 222) 및 게이트전극(218)과 액티브층(210b)과 화소영역(P)에 볼록패턴(N)이 형성된 기판(200)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 투명 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 제 2 절연막(226)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 2 절연막(226) 상에 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 금속층(미도시)을 형성한다.
이때, 상기 금속층은 상기 볼록패턴(N)을 따라 형성되기 때문에 볼록한 부분(O)과 오목한 부분(P)이 연속으로 구성된 형상이다.
전술한 금속층을 제 3 마스크로 패턴하여 상기 화소영역의 일부에 대응하는 부분에 투과홀(A)을 구성한 요철형상의 반사판(228)을 형성한다.
다음으로, 도 8e는 제 4 마스크 공정으로 적층된 절연막이 식각된 형상을 포함하는 어레이기판의 단면도이다.
상기 요철형상의 반사판(228)이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연 물질 그룹 중 선택된 하나 이거나, 전술한 바와 같은 유기절연물질그룹 중 선택된 하나로 제 3 절연막(230)을 형성한다.
다음으로, 제 4 마스크 공정으로 상기 적층된 제 2 절연막(226)과 제 3 절연막(230)을 패턴하여, 상기 드레인전극(204)을 노출하는 드레인 콘택홀(232)과, 상기 반사판(228)에 구성한 투과홀(A)에 식각홈(234)을 형성하고, 상기 데이터 패드(208)와 게이트 패드(220)를 각각 노출하는 데이터 패드 콘택홀(236)과 게이트 패드 콘택홀(238)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 패드 상부에 형성된 오믹콘택층(205)이 식각된다.
도 8f는 제 5 마스크 공정으로 패턴된 투명 화소전극을 형성한 어레이기판의 단면도이다.
즉, 상기 다수의 콘택홀이 구성된 제 3 절연막(230)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질을 증착하고 제 5 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 노출된 드레인전극(204)과 접촉하는 화소전극(240)을 형성한다.
동시에, 상기 노출된 데이터패드(208)와 접촉하는 데이터 패드전극(240)과 상기 노출된 게이트 패드(220)와 접촉하는 게이트 패드전극(242)을 형성한다.
전술한 바와 같은 제 1 및 제 2 실시예로 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기존에 비해 마스크 공정을 단축하여 제작할 수 있기 때문에 제품을 수율을 개선하는 효과가 있다.
또한, 상기 반사판을 요철형상으로 구성하여 반사율을 개선한 구조임으로 액정표시장치의 표시품질이 향상 되도록 하는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 기판을 준비하는 단계와;
    기판 상에 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층의 상부에 오믹콘택층을 형성하여, 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선과 이에 평면적으로 겹쳐지는 오믹콘택층을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와;
    상기 오믹콘택층 상부에 비정질 실리콘층과 제 1 절연막과, 제 2 금속층을 적층하는 단계와;
    상기 제 2 금속층과 제 1 절연막과 오믹콘택층을 패턴하여, 게이트 전극과 상기 데이터배선과 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트배선, 상기 게이트전극의하부에 제 1 절연막을 개재하여 액티브층을 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와;
    상기 액티브층이 형성된 기판의 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역의 제 2 절연막 상에 투과홀을 포함한 반사판을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계와;
    상기 반사판 상부에 제 3 절연막을 형성하고, 드레인전극과 게이트패드와 데이터패드를 노출하는 제 4 마스크 공정 단계와;
    상기 노출된 드레인전극과 접촉하는 투명 화소전극과, 상기 게이트패드와 접촉하는 게이트 패드 단자전극과 상기 데이터패드와 접촉하는 데이터패드 단자전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오믹 콘택층은 건식식각으로, 소스 및 드레인전극과 데이터배선은 습식식각으로 형성하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사판은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 투과전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한 반사형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  6. 기판과;
    기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;
    상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 구성되고, 소스전극 및 드레인전극과, 상기 소스전극 및 드레인전극의 상부에 적층된 오믹콘택층과 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 구성된 게이트전극으로 이루어진 박막트랜지스터와;
    상기 화소 영역의 일부에 위치하고, 상기 오믹 콘택층과 액티브층과 게이트 전극과 동일물질이 적층되어 구성된 다수의 볼록패턴과;
    상기 볼록패턴이 형성된 영역에 위치하여 표면이 미소한 요철형상으로 구성된 투과홀을 포함한 반사판과;
    상기 드레인전극과 접촉하면서 상기 반사판의 상부에 구성한 투명전극
    을 포함하는 투과 반사형 액정표시장치용 어레이기판.
  7. 기판을 준비하는 단계와;
    기판 상에 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층의 상부에 오믹콘택층을 형성하여, 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선과 이에 평면적으로 겹쳐지는 오믹콘택층을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와;
    상기 오믹콘택층 상부에 비정질 실리콘층과 제 1 절연막과, 제 2 금속층을 적층하는 단계와;
    상기 제 2 금속층과 제 1 절연막과 오믹콘택층을 패턴하여, 게이트전극과 상기 데이터배선과 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트배선, 상기 게이트전극의 하부에 제 1 절연막을 개재하여 액티브층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역에는 미소 금속패턴과 그 하부에 제 1 절연막과 액티브층으로 구성된 미소한 볼록패턴을 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와;
    상기 액티브층이 형성된 기판의 전면에 형성되고, 상기 화소영영역에 해당하는 부분은 상기 볼록 패턴을 따라 형성되어 요철형상인 제 2 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역의 제 2 절연막 상에 요철형상으로 구성되는 투과홀을 포함한 반사판을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계와;
    상기 반사판 상부에 제 3 절연막을 형성하고, 드레인전극과 게이트패드와 데이터패드를 노출하는 제 4 마스크 공정 단계와;
    상기 노출된 드레인전극과 접촉하는 투명 화소전극과, 상기 게이트패드와 접촉하는 게이트 패드 단자전극과 상기 데이터패드와 접촉하는 데이터패드 단자전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 오믹 콘택층은 건식식각으로, 소스 및 드레인전극과 데이터배선은 습식식각으로 형성하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사판은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 투과전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한 반사형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 마스크 공정에서 상기 제 1 절연막과 액티브층은 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 패턴된 반투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극과 액티브층 사이 및 상기 데이터 패드 및 데이터 배선의 상부에 오믹 콘택층이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 4 마스크 공정에서, 상기 데이터 패드와 드레인 전극 상부의 오믹 콘택층을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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