KR100476050B1 - 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판상에 게이트, 게이트 절연막, 액티브층, 신호전극, 보호막, 오버코팅층 및 반사판을 순차로 포함하는 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 상기 신호전극은 Mo/Al/비정질 ITO를 순차적으로 형성하여 구성하는 것이며, 신호전극의 구조를 기존의 Mo/Al/Mo에서 Mo/Al/비정질 ITO로 변경하여 신호전극 에칭시 3개층의 동일한 속도의 에칭이 가능하다. 따라서, 반사판 에칭시 발생하던 신호전극의 단선을 방지할 수 있으며, 이에 따라 반사형 액정표시장치의 생산수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 복합층인 데이터 라인과 데이터 라인의 단선을 방지할 수 있는 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다,
일반적으로 반사형 액정표시장치는 백라이트를 필요치 않아, 저소비 전력이 요구되는 휴대용 표시장치에 적용된다. 특히, 휴대기기의 시장이 넓어짐에 따라, 반사형 액정표시장치의 필요성이 점점 높아지고 있다.
이러한 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 반사율이 높고, 전기 저항이 낮으며, 후속 공정에서의 반응성이 낮고, 증착온도가 낮은 특성을 갖는 알루미늄(Al)을 사용하여 반사전극을 형성한다. 한편, Al은 전기 저항이 낮아 전기 전도도가 우수하므로 신호전극인 소오스/드레인 전극의 한 구성 재료로도 사용한다. 여기서, 신호전극은 몰리브덴(Mo)과 알루미늄(Al)의 복합층, 도 1에 도시된 바와 같이, Mo/Al/Mo층으로 성막하는 것이 종래이다.
한편, 상기 종래 기술에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 있어서는, Al 반사전극의 에칭공정에 쓰이는 에칭용액은 하부에 형성된 신호전극의 에칭용액과 동일한 계열의 에칭용액을 사용하기 때문에 신호전극의 단선이 발생할 염려가 있었다.
이를 방지하기 위하여 ITO on PVX 구조에서와 마찬가지로 Al 금속을 신호전극 위에 올려서 신호전극의 에칭을 방지하고, 리던던스(Redundancy)로 사용할 수 있는 방안이 있으나, 신호부 상부에 반사율이 높은 Al이 올라감으로써 색번짐 현상이 발생할 수 있으며, 화소부의 반사판(반사전극) 영역이 좁아지는 문제점과, 신호전극 단선시 리페어(Repair)를 위한 레이저 기술의 적용이 불가능한 문제점이 있다.
한편, Al 반사판 에칭시 하부 신호전극이 에칭되지 않도록 신호전극을 Mo/Al/ITO로 성막할 경우, ITO를 에칭할 때는 강산을 사용하는데 이러한 강산 에칭용액에 대한 Al의 에칭속도는 ITO보다 빠르므로 상부의 ITO를 강산으로 에칭하는 동안 하부의 Al과 Mo은 완전히 제거되는 문제가 발생한다.
이에, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신호전극의 구조를 Mo/Al/a-ITO로 형성하여 반사판 에칭시 신호전극의 단선을 방지할 수 있는 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법은, 기판상에 게이트, 게이트 절연막, 액티브층, 신호전극, 보호막, 오버코팅층 및 반사판을 포함하여 구성되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 상기 신호전극은 Mo/Al/비정질 ITO로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법은, 기판상에 게이트, 게이트 절연막, 액티브층, 신호전극, 보호막, 오버코팅층 및 반사판을 순차로 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 신호전극은 Mo/Al/비정질 ITO를 순차적으로 형성하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 신호전극의 복합층을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 두께에 따른 비정질 ITO의 결정화 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 열처리 전후의 비정질 ITO의 엑스레이 회절 패턴을 도시한 그래프이다.
본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법은, 도면에 도시하지 않았지만, 기판상에 게이트 전극을 형성하고, 상기 게이트 전극이 형성된 기판 전면상에 게이트 절연막을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 상부에 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 액티브층을 형성한다.
이어서, 상기 액티브층상에 소오스/드레인 전극, 즉 데이터 신호전극을 열처리 공정을 통하여 형성한다. 이때, 상기 신호전극은 복합층으로 형성하는데, 특히 복합층에 있어서 최상층에는 다음과 같은 조건을 구비한 재료를 적용하여 형성한다.
상기 복합층의 최상층은 열처리 공정 이전에는 후술하는 반사판 재료와 동시에 에칭이 가능하며, 열처리 공정 이후에는 상기 반사판 에칭용액에 에칭이 되지 않는 재료를 사용하여 형성한다.
이때, 상기 반사판은 알루미늄(Al)을 비롯한 알루미늄 계열의 금속, 바람직하게는 Al, AlNd 또는 AlTa을 사용하여 형성하므로, 상기 최상층은 열처리 공정 이전에는 Al 계열의 금속과 동시에 같은 속도로 에칭되며, 열처리 공정 이후에는 상기 Al 계열의 금속 에칭용액에 에칭되지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 특히 a-ITO(비정질 ITO)가 바람직하다.
한편, 상기 신호전극의 최하층 및 중간층은, 도 2에 도시된 바와 같이, 최하층은 Mo을 사용하여 형성하고, 중간층은 Al을 사용하여 형성한다.
이와 같이, Mo/Al/a-ITO로 구성되는 신호전극은 동일한 스퍼터링 시스템에서 진공 상태하에서 연속적으로 Mo, Al 및 비정질 ITO를 증착하여 형성한다. 특히, Mo는 그 특성이 증착온도에 영향을 크게 받지 않는 반면, Al은 약 120℃ 정도에서 최적의 특성을 갖는다.
또한, 비정질 ITO는 결정화 온도가 약 120 내지 140℃ 정도이므로 그 이하의 온도에서 증착을 실시하여야 한다. 그렇지 않으면, 상기 비정질 ITO가 결정화되기 때문에 상기 신호전극 식각시 최상층의 ITO는 식각이 되지 않으므로 신호전극 패터닝이 되지 않게 된다.
따라서, 1개의 히팅 챔버와 Mo, Al 및 비정질 ITO층 형성을 위한 3개의 공정챔버를 비롯하여 기타 로딩, 언로딩 챔버로 구성된 동일한 스퍼터링 시스템에서 상기 신호전극을 형성한다. 이때 상기 1개의 히팅 챔버의 증착온도는 120 내지 160℃이며, 상기 3개의 공정 챔버중 Mo층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 20 내지 500℃이며, Al층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 120 내지 300℃이며, 비정질 ITO층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 20 내지 80℃인 것이 바람직하다.
특히, 상기 비정질 ITO는 0.5 내지 1.1 Pa 압력과, 상기한 바와 같이 20 내지 80℃, 바람직하게는 20 내지 50℃ 증착온도와, 2.2 내지 5.5 kW, 바람직하게는 3.0 내지 4.0 kW 증착파워와, 80 내지 120 sccm Ar 유량과, 0 내지 1.3 sccm H2O 가스 유량 및 0.0 내지 1.4 sccm O2 유량을 사용하여 형성한다.
상기 비정질 ITO의 경우, H2O 가스를 첨가한 경우에도 그 증착두께는 결정화에 영향을 미치므로, 그 두께를 200 내지 1,000Å로 하는 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 엑스레이회절(XRD) 패턴을 나타내는 그래프에서 두께가 1,000 내지 1,200Å 이상에서 결정화 피크(Peak)가 나타나는 것을 알 수 있다.
한편, Al 증착 이후에 증착되는 비정질 ITO층의 비정질화를 확실하게 하기 위해서 챔버간의 이동중 또는 ITO 공정챔버에서 약 1 내지 60초 정도의 시간 간격을 두어 ITO 증착온도인 20 내지 80℃, 바람직하게는 20 내지 50℃에서 ITO를 증착한다.
상기 신호전극의 에칭 공정에 있어서는, 패턴 형성을 위한 에칭 배스는 한 개 이상의 다중으로 사용하나, 동일한 마스크에 의한 연속적 에칭을 실시한다. 이때, 최상층의 비정질 ITO는 건식식각에 대하여 내성이 있으므로, 먼저 식각을 위해 미리 형성된 포토레지스트를 제거한 다음, 백 채널부를 에칭하면 포토레지스트에 의한 백채널부의 오염을 방지할 수 있기 때문에 오프 전류(Ioff)를 낮출 수 있게 된다. 이때, 건식식각 전후의 ITO 저항 변화는 크지 않다.
이어서, 보호막 형성, 요철 형성, 오버코팅층 형성 및 반사판 형성 단계를 거쳐 반사형 액정표시장치를 완성한다. 이때, 반사판 형성을 위한 Al 에칭까지 보호막 증착시 250 내지 350℃ 정도의 증착온도와 요철형성시의 후열처리공정인 약 230℃에서 약 30 내지 60분 정도의 열이력을 거치면서 비정질 ITO가 결정질 ITO로 그 상이 변하여 반사판 에칭시 크랙이나 핀홀 등에 의해서 생길 수 있는 에칭용액의 침투에도 에칭되지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 열처리 전후의 엑스레이회절 피크로 열처리 후에 ITO가 결정화됨을 알 수 있다. 또한, Al 에칭용액에 ITO를 에칭한 후의 면저항값도 차이가 없으므로, ITO가 Al 에칭용액으로 에칭되지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 신호전극의 구조를 기존의 Mo/Al/Mo에서 Mo/Al/a-ITO로 변경하여 신호전극 에칭시 3개층의 동일한 속도의 에칭이 가능하다. 따라서, 반사판 에칭시 발생하던 신호전극의 단선을 방지할 수 있으며, 이에 따라 반사형 액정표시장치의 생산수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 신호전극 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 신호전극의 복합층을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 두께에 따른 비정질 ITO의 결정화 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서, 열처리 전후의 비정질 ITO의 엑스레이회절 패턴을 도시한 그래프.
Claims (12)
- 기판상에 게이트, 게이트 절연막, 액티브층, 신호전극, 보호막, 오버코팅층 및 반사판을 포함하여 구성되는 반사형 액정표시장치에 있어서,상기 신호전극이 Mo/Al/최상층 구조의 복합층으로 형성되고, 상기 복합층의 최상층은 열처리 공정 이전에는 반사판 재료와 동시에 에칭이 가능하며 열처리 공정 이후에는 반사판 에칭용액에 에칭되지 않는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 반사판은 알루미늄 계열의 금속인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 알루미늄 계열의 금속은 Al, AlNd 또는 AlTa인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
- 기판상에 게이트, 게이트 절연막, 액티브층, 신호전극, 보호막, 오버코팅층 및 반사판을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,상기 신호전극을 Mo/Al/최상층 구조의 복합층으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복합층의 최상층은 열처리 공정 이전에는 반사판 재료와 동시에 에칭이 가능하며 열처리 공정 이후에는 반사판 에칭용액에 에칭되지 않는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 반사판은 알루미늄 계열의 금속을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 반사판은 Al, AlNd 또는 AlTa을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 복합층의 최상층이 비정질 ITO로 이루어지고, 상기 신호전극은 동일한 스퍼터링 시스템에서 진공 상태하에서 연속적으로 Mo, Al 및 비정질 ITO를 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 스퍼터링 시스템은 1개의 히팅 챔버와 3개의 공정챔버를 포함하여 구성되되, 상기 1개의 히팅 챔버의 증착온도는 120 내지 160℃이며, 상기 3개의 공정 챔버중 Mo층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 20 내지 500℃이며, Al층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 120 내지 300℃이며, 비정질 ITO층을 증착하는 공정챔버의 증착온도는 20 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 비정질 ITO층은 0.5 내지 1.1 Pa 압력과, 20 내지 50℃ 증착온도와, 2.2 내지 5.5 kW 바람직하게는 3.0 내지 4.0 kW 증착파워와, 80 내지 120 sccm Ar 유량과, 0 내지 1.3 sccm H2O 가스 유량 및 0.0 내지 1.4 sccm O2 유량을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 신호전극은 에칭 배스를 하나 이상의 다중으로 사용하며, 동일한 마스크로 연속적으로 에칭하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 복합층의 최상층이 비정질 ITO로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
- 제5항에 있어서, 상기 복합층의 최상층이 비정질 ITO로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
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Patent Citations (5)
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