KR100655278B1 - 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치 - Google Patents

반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터의 소오스/드레인 전극이 형성된 층과 동일한 층에 투명전극이 형성되어 있고, 반사전극과 투명전극이 절연막에 의해 서로 격리되게 한 구조를 개시하고 있다. 이 구조에 의해, 한번의 콘택 홀 형성공정만이 실행되기 때문에 그 제작공정을 간단화하고, 또한 반사전극과 투명전극의 계면이 후속의 식각 또는 세정공정에서 사용되는 전해물질로 인한 부식을 방지한다.

Description

반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치 {SEMI-TRANSMITIV REFLECTION TYPE TFT-LCD SEVICE}
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반투과 반사형 TFT-LCD장치의 하부기판(액티브 매트릭스기판)을 제조하는 공정들을 보여주는 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2: 투명한 절연기판
4: 게이트 전극
6: 게이트 절연막
8: 반도체층
10: 소오스 전극
12: 드레인 전극
14: TFT(thin film transistor)
16: 투명전극
18: 절연막
19: 콘택 홀
20: 반사 전극
22: 투과창
본 발명은 입사광을 투과 및 반사하는 것에 의해 디스플레이를 구현하는 박막트랜지스터-액정표시장치(TFT-LCD)에 관한 것이다.
액정표시장치중, 특히 입사광을 반사하여 디스플레이되게 하는 반사형 액정표시장치는 백라이트(backlight)가 필요하지 않을 뿐만아니라 그 디자인이 얇고 무게가 감소될 수 있기 때문에 크게 주목받고 있으나, 최근들어서는 입사광을 투과 및 반사하여 영상을 표시할 수 있도록 한 반투과반사형 액정표시장치가 더욱 주목받고 있다.
이러한 반투과 반사형 액정표시장치는 동일한 픽셀(pixel)내에서 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide)등의 투명전극과 알루미늄(Al)등의 반사판이 동시에 형성되어 서로 연속적으로 접속하게 된다. 이러한 구조에서 투명전극과 반사판의 알루미늄이 서로 연속적으로 접촉되어 있기 때문에, 후속의 식각/세정공정에서 사용되는 금속 에천트(etchant) 및 세정액등과 같은 전해질 물질에 의해 투명전극과 반사판이 서로 반응하는, 일명 배터리 효과에 의해 부식된다. 이러한 부식은 투명전극과 반사판사이의 계면에서 절연물질의 형성을 유도하고, 결국에는 그 계면에서의 접촉저항이 커지게 되는 문제점을 야기한다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 투명전극과 반사판사이의 계면에서 부식발생을 방지하기 위한 반투과 반사형 TFT-LCD장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소오스/드레인 전극층과 동일한 층에 투명전극층이 형성되는 구조에 의해 그의 제작공정을 간단하게 하는 반투과 반사형 TFT-LCD장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치는, 액티브 매트릭스 기판으로서 기능하는 제1기판과, 이 제1기판에 대향하는 제2기판 및 이들 기판사이에 끼워져 있는 액정층을 포함하되, 반사모드 및 투과모드에서 영상을 표시할 수 있다. 이 액정표시장치는, 상기 액정층과 상기 제1기판사이에 반사영역으로 형성되어 있되, 상기 반사모드의 픽셀전극으로 기능하는 반사 전극과, 이 반사 전극에 형성되어 있되, 상기 투과모드의 광투과영역으로 기능하는 적어도 하나의 투과창과, 상기 제1기판상에 형성되어 있는 게이트 전극, 게이트 절연층, 채널로서 기능하는 반도체층 및 소오스/드레인 전극을 포함하되 상기 액정표시장치의 스위칭 소자로서 기능하는 박막트랜지스터와, 상기 게이트 절연층(6)상에서 상기 소오스/드레인 전극과 동일한 층에 형성되어 있되, 일단이 상기 드레인 전극의 일단에 겹쳐져 있는 투명전극 및 상기 박막트랜지스터 및 상기 투명전극을 덥어 씌우되, 상기 반사 전극이 상기 드레인 전극의 일부에 전기적으로 접속되게 하는 콘택 홀을 갖는 절연막을 더 포함하고 있다. 이러한 구조에 의해서, 상기 소오스/드레인 전극이 형성된 층과 동일한 층에 상기 투명전극이 형성되어 있다는 것에 의해 단 한번 의 공정으로 콘택 홀을 형성할 수 있어 그 제작공정을 간단화할 수 있다. 또한 상기 반사전극과 상기 투명전극이 상기 절연막에 의해 서로 격리되게 하므로써 그들의 계면이 후속의 식각 또는 세정공정에서 사용되는 전해물질로 인한 부식을 방지할 수 있다.
(실시예)
다음에는 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반투과 반사형 TFT-LCD장치의 구조및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반투과 반사형 TFT-LCD장치는 하부기판(액티브 매트릭스 기판), 상부기판(대향기판) 및 이들 사이에 끼워져 있는 액정층으로 구성되어 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반투과 반사형 TFT-LCD장치의 하부기판(액티브 매트릭스기판)을 제조하는 공정들을 보여주는 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 참조번호 2는 완성된 TFT-LCD의 하부기판, 즉 유리같은 투명한 절연기판인 액티브 매트릭스 기판이고, 참조번호 4는 이 기판(2)상에 형성된 게이트 전극이다. 이 게이트 전극(4)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 크롬과 알루미늄의 이중막, 탄탈륨(Ta)등과 같이 낮은 고유저항(low resistivity)을 갖는 금속막으로 이루어진다. 게이트 전극(4)은 실제로 스퍼터링(sputtering)등에 의해 상술한 금속막이 상기 투명한 절연기판(2)의 전체기판상에 도포된 다음, 게이트 형성용 마스크(미도시됨)를 사용하는 사진/식각공정에 의해 패터닝되어 형성된다. 이 실시예에서 상기 게이트 전극(4)은 1500Å 내지 3000Å(바람직하게는 약 2000Å)의 두께로 형성된다.
다음, 도 1b에서 도시된 바와같이, 게이트 절연막(6)으로 기능할 실리콘 나질화막 또는 실리콘 산화막이 플라즈마 인헨스드(plasma enhanced) CVD법등으로 약 2000Å의 두께로 상기 투명한 절연기판(2)의 전체기판상에 형성된다. 이어서 2000Å 내지 3000Å의 두께를 갖는 비정질 실리콘막(8a : amorphous silicon layer: a-Si)과, 오믹 콘택층으로서 불순물이 도핑된 700Å 내지 1000Å의 두께를 갖는 고농도의 n+ 비정질 실리콘막(8b)이 상술한 CVD법으로 상기 게이트 절연막(6)상에 차례로 형성된 다음, 사진/식각공정으로 패터닝되어 반도체층(8)이 상기 게이트전극(4)위의 위치에서 형성된다. 상기 반도체층(8)은 또한 폴리 실리콘(poly-crystalline silicon: p-Si) 또는 카드뮴 셀레나이드(CdSe)막등으로 형성될 수 있다.
상기 반도체층(8)의 형성후, 상기 투명한 절연기판(2)의 표면으로부터 접착성 먼지등을 제거하기 위하여 브러쉬 세정(brush-cleaning)이 실행될 수 있다. 이어, 도 1c에 도시된 바와같이, 크롬(Cr), APC, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al)막등의 도전막이 스퍼터링법등에 의해 상기 투명한 반도체기판(2)의 전체기판상에 형성된 다음, 소오스/드레인 형성용 마스크를 사용하는 사진/식각공정에 의해 상기 도전막이 패터닝되어 소오스/드레인 전극(10, 12)을 형성한다. 이 소오스/드레인 전극은 또한 후속의 공정에 의해 형성되는 투명도전막의 물질과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 도면에서는 고농도 n+ 비정질 실리콘막(8b)이 식각되지 않은 상태로 도시되어 있지 않지만, 다른 예로서 상기 소오스/드레인 전극의 패터닝공정 에서 상기 반도체층(8)의 고농도 n+ 비정질 실리콘막(8b)도 패터닝되어 비정질 실리콘층(8a)의 일부 표면이 노출될 수 있다. 여기서 박막트랜지스터(TFT: 14)는 게이트 전극(4), 게이트 절연막(6), 반도체층(8), 소오스 전극(10) 및 드레인 전극(12)으로 구성된다. 이 TFT(14)는 잘 알려진 바와같이 액정표시장치의 스위칭 소자로서 기능한다.
다음, 도 1d에 도시된 바와같이, ITO막, IZO막등의 투명전극(16)이 상기 게이트 절연막(6)상에 형성되는 데, 이 투명전극(16)의 일단은 상기 드레인 전극(12)의 종단위에서 겹쳐있어서 서로 전기적으로 접속되어 있다. 여기서 상기 소오스/드레인 전극(10, 12)이 형성된 층과 동일한 층에 상기 투명전극(16)이 형성되어 있다는 것이 본 발명의 중요한 두가지 특징중 하나이다. 이 특징에 의해 단 한번의 콘택 홀(contact hole) 형성공정으로 콘택 홀을 형성할 수 있어 그 공정을 간단화할 수 있다.
다른 실시예로서, 소오스/드레인 전극을 형성하기 전에, 투명전극을 먼저 형성할 수도 있다. 이 경우에도, 마찬가지로 소오스/드레인 전극과 투명전극이 동일한 층에 형성됨과 아울러 서로 일단이 전기적으로 접속되어 있다.
이어, 도 1e에 도시된 바와같이, 상기 TFT(14)를 덥기위하여, 유기절연막(organic insulating layer), 실리콘 질화막 및 이들의 조합막등의 절연막(18)이 투명한 절연기판(2)의 전체표면상에 형성 및 패터닝된다. 그 결과, 상기 절연막(18)은 상기 드레인 전극(12)상의 일부분에서 상기 콘택 홀(19)을 갖는다.
마지막으로, 도 1f에 도시된 바와같이, 알루미늄(Al), APC, 또는 AlNd등으로 구성된 반사 전극(20)이 상기 콘택 홀(19)을 포함하여 상기 절연막(18)상에 형성되고, 이 반사 전극(20)은 상기 콘택 홀(19)을 통하여 상기 드레인 전극(12)과 전기적으로 접촉된다. 이어 투과창 형성용 마스크를 사용하는 사진/식각공정에 의해 상기 반사 전극(20)이 패터닝되어서 투과창(22)이 형성된다. 도면에서는 하나의 투과창을 도시하고 있지만, 본 발명에서는 적어도 두개이상의 투과창이 형성될 수 있음은 이 기술분야의 당업자에게는 자명하다. 이 반사 전극(20)은 반사모드의 픽셀 전극(pixel electrode)으로 기능한다. 여기서, 상기 절연막(18)에 의해서 상기 반사 전극(20)의 알루미늄이 상기 투명전극(16)의 ITO와 격리되게 하는 것이 본 발명의 다른 특징이다.
상기 투과창(22)을 형성하는 또다른 예로서, 도 2에서 보여주고 있는 바와같이, 상기 반사 전극(20)의 식각공정중, 상기 투과창(22)이 형성되어 있는 광투과영역의 상기 절연막(18)이 전부 제거되어, 상기 광투과영역에서의 셀갭(cellgap)이 반사영역에서의 셀갭보다 크게 형성되게 할 수 있다. 이 경우, 광투과영역에서의 투과광의 세기가 커져서 전체적으로는 TFT-LCD의 휘도를 높힐 수 있다. 여기서 셀갭은 상하부기판사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층의 두께를 의미한다.
또한 도 3에서 보여주고 있는 것처럼, 상기 반사 전극(20)의 식각공정중, 상기 투과창(22)이 형성되어 있는 광투과영역에서의 상기 절연막(18)이 일부분 제거되어도, 광투광영역에서의 상기 절연막(18)이 전부 제거된 경우와 마찬가지로 동일한 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 도 3에서와같이, 투명전극(16)상 에 절연물질의 막(24)이 형성되게 하는 공정이 더 요구된다. 투명전극(16)과 절연막(24)을 차례로 형성한 다음 사진/식각공정에 의해 패터닝되는 것을 제외하고는 상술한 실시예와 동일한 방법으로 하부기판이 제조된다. 상기 절연막(24)의 형성은 상기 절연막(18)의 식각공정중 상기 투명전극(16)상에 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위해 제공된 것이다.
이와같이, 반사전극(20)과 투명전극(16)이 절연막(18)에 의해 서로 격리되게 하므로써 그들의 계면이 후속의 식각 또는 세정공정에서 사용되는 전해물질로 인한 부식을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 반사전극과 투명전극이 절연막에 의해 그들의 계면이 직접 접촉되는 것이 방지되어, 그 계면에서의 부식을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 소오스/드레인 전극이 형성된 층과 동일한 층에 상기 투명전극이 형성되어, 단 한번의 공정으로 콘택 홀을 형성할 수 있어 그 액정표시장치의 제작공정을 간단화할 수 있다.

Claims (5)

  1. 액티브 매트릭스 기판으로서 기능하는 제1기판과, 이 제1기판에 대향하는 제2기판 및 이들 기판사이에 끼워져 있는 액정층을 포함하되, 반사모드 및 투과모드에서 영상을 표시할 수 있는 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정층과 상기 제1기판사이에 반사영역으로 형성되어 있되, 상기 반사모드의 픽셀전극으로 기능하는 반사 전극(20)과;
    상기 반사 전극(20)에 형성되어 있되, 상기 투과모드의 광투과영역으로 기능하는 적어도 하나의 투과창과;
    상기 제1기판상에 형성되어 있는 게이트 전극(4), 게이트 절연층(6), 채널로서 기능하는 반도체층(8) 및 소오스/드레인 전극(10, 12)을 포함하되 상기 액정표시장치의 스위칭 소자로서 기능하는 박막트랜지스터와;
    상기 게이트 절연층(6)상에서 상기 소오스/드레인 전극(10, 12)과 동일한 층에 형성되어 있되, 일단이 상기 드레인 전극(12)의 일단에 겹쳐져 있는 투명전극 및;
    상기 박막트랜지스터 및 상기 투명전극을 덥어 씌우되, 상기 반사 전극이 상기 드레인 전극에 전기적으로 접속되게 하는 콘택 홀을 갖는 절연막(18)을 포함하는 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막(18)은 유기절연막, 실리콘 질화막 및 이들의 조합막으로 이루어진 그룹에서 선택된 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층(8)은 비정질 실리콘, 폴리 실리콘, 카드뮴 셀레나이드(CdSe)막으로 이루어진 그룹에서 선택된 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극상에 절연물질로 도포되어 있는 막을 더 포함하는 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광투과영역에 있는 상기 절연막의 일부분을 제거하여, 상기 광투과영역에서의 셀갭(cellgap)이 상기 반사영역에서의 셀갭보다 크게 형성되어 있는 반투과 반사형 박막트랜지스터 액정표시장치.
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