KR100919184B1 - 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents
액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법Info
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Abstract
본 발명은, 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 게이트 패드를 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 데이터 패드와, 전단 게이트 배선의 상부에 캐패시터 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 스위칭 소자 상부의 기판 전면에 유기 절연막을 형성하는 단계와; 투과부, 반투과부와 차단부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 유기 절연막을 패터닝하여 상기 스위칭 소자의 드레인 전극, 상기 캐패시터 전극, 상기 게이트 패드, 상기 데이터 패드에 각각 대응하는 드레인 콘택홀, 캐패시터 콘택홀, 게이트 패드 콘택홀, 데이터 패드 콘택홀을 형성하고, 동시에 오목부를 형성하는 단계와; 상기 패터닝된 유기 절연막 상부의 화소 영역에 상기 오목부에 대응하는 요철 형상을 이루며 투과홀을 갖는 반사판을 형성하는 단계와; 상기 반사판 상부의 화소 영역에 투명 도전성 물질로 이루어지며 상기 드레인 콘택홀과 상기 캐패시터 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 상기 캐패시터 전극에 각각 연결되는 화소 전극을 형성하고, 동시에 상기 유기 절연막 상부에 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 터미널과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 터미널을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있었으나, 최근 들어 소형화, 경량화, 저소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시소자(Flat Panel Display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라, 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display Device ; TFT-LCD)가 개발되었고, 상기 액정 표시 장치의 크기가 점차적으로 대면적화 되어가고 있는 추세이다.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭 된 임의의 화소는 광원으로부터 출사된 빛의 투과량을 조절하여 영상을 표시한다.
상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous-Silicon Thin Film Transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.
일반적으로 사용되는 액정 표시 장치는 기판의 하부에 위치한 백라이트라는 광원의 빛에 의해 영상을 표현하는 방식을 써 왔으며 이러한 액정 표시 장치를 투과형 액정 표시 장치라 한다.
그러나 투과형 액정 표시 장치는 백라이트에 의해 입사된 빛의 3??8%만 투과하는 매우 비효율적인 광변조기이다.
액정 표시 장치에 사용되는 두 장의 편광판의 투과도는 약 45%, 하판과 상판의 두 장의 기판의 투과도는 약 94%, TFT 어레이 및 화소의 투과도는 약 65%, 컬러필터의 투과도는 약 27%를 나타내므로 투과형 액정 표시 장치 전체의 광 투과도는 약 7.4%이다.
상술한 바와 같이 실제로 투과형 액정 표시 장치를 통해 보는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 빛의 약 7%정도이므로, 고휘도의 투과형 액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하고, 이에 따라 상기 백라이트에 의한 전력 소모가 크다.
따라서 충분한 백라이트의 전원 공급을 위해서는 전원 공급 장치의 용량을 크게 하여, 무게가 많이 나가는 배터리(battery)를 사용해 왔다. 그러나 이 또한 사용시간에 제한이 있어 왔다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 최근에 백라이트를 사용하지 않는 반사형 액정 표시 장치가 제안되었다.
이러한 반사형 액정 표시 장치는 기존의 투과형 액정 표시 장치에서 투명 도전성 물질로 형성된 화소 전극을 불투명의 반사특성이 있는 물질로 형성함으로써, 외부광을 반사시키는 구조로 되어있다.
상술한 바와 같은 반사형 액정 표시 장치는 백라이트와 같은 내부적 광원을 사용하지 않고, 외부의 자연광 또는/그리고 인조광을 이용하여 구동하기 때문에 전력이 필요한 부분은 액정 구동과 구동 회로뿐이므로 전력 소모가 작고 이에 따라 장시간 휴대 사용이 가능하다.
그러나 외부의 자연광 또는 인조광이 항상 존재하는 것은 아니다. 즉, 상기 반사형 액정 표시 장치는 자연광이 존재하는 낮이나, 인조광이 존재하는 사무실 및 건물 내부에서는 사용이 가능할지 모르나, 자연광이나 인조광이 존재하지 않는 어두운 환경에서는 사용할 수 없게 된다.
따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 외부광을 사용하는 반사형 액정 표시 장치와 백라이트를 사용하는 투과형 액정 표시 장치의 장점을 이용한 반투과(transflective) 액정 표시 장치가 연구/개발되었다.
상기 반투과 액정 표시 장치는 사용 환경을 고려한 사용자의 의지에 따라 반사형 내지는 투과형 모드(mode)로의 전환이 자유롭다.
이하, 반사형 액정 표시 장치와 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도시한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II에 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 배선(20), 게이트 전극(22), 게이트 패드(24)가 형성되어 있다. 게이트 전극(22)은 게이트 배선(20)에서 연장되어 형성되고 게이트 패드(24)는 게이트 배선(20)의 한쪽 끝에 형성된다.
게이트 배선(20), 게이트 전극(22), 게이트 패드(24)를 덮는 게이트 절연막(30)이 기판(10) 전면에 형성되어 있고, 게이트 전극(22)에 대응하는 게이트 절연막(30) 상부에는 반도체층(40)이 형성되어 있다.
반도체층(40)의 상부에는 반도체층(40)을 중심으로 서로 마주보며 일정 간격 이격된 소스 및 드레인 전극(52a, 52b)이 형성되어 있는데, 게이트 전극(22), 반도체층(40), 소스 및 드레인 전극(52a, 52b)은 박막 트랜지스터(TFT ; T)를 이룬다. 소스 전극(52a)은 데이터 배선(50)에서 연장되어 형성되고 데이터 배선(50)의 한쪽 끝에는 데이터 패드(54)가 형성되어 있다. 데이터 배선(50)은 게이트 배선(20)과 교차하여 화소 영역(P)을 정의한다.
한편, 드레인 전극(52b)은 반사판(56)과 연결되며, 반사판(56)의 일부분(58)은 전단의 게이트 배선(20a)과 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 중첩하여 스토리지 캐패시터(storage capacitor ; CST)를 형성한다. 반사판(56)은 외부의 자연광이나 인조광을 반사하는 역할을 하므로 반사율이 뛰어난 불투명한 도전성 물질로 이루어진다.
데이터 배선(50), 소스 및 드레인 전극(52a, 52b) 상부에는 보호층(60)이 형성되어 있는데, 보호층(60)에는 각각 게이트 패드(24)와 데이터 패드(54)를 노출하는 게이트 패드 개구부(62)와 데이터 패드 개구부(64)가 형성되어 있다.
도 3은 종래의 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도시한 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV에 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상부에 게이트 배선(120), 게이트 전극(122), 게이트 패드(124)가 형성되어 있다. 게이트 전극(122)은 게이트 배선(120)에서 연장되어 형성되고 게이트 패드(124)는 게이트 배선(120)의 한쪽 끝에 형성된다.
게이트 배선(120), 게이트 전극(122), 게이트 패드(124)를 덮는 게이트 절연막(130)이 기판(110) 전면에 형성되어 있고, 게이트 전극(122)에 대응하는 게이트 절연막(130) 상부에는 반도체층(140)이 형성되어 있다.
반도체층(140)의 상부에는 반도체층(140)을 중심으로 서로 마주보며 일정 간격 이격된 소스 및 드레인 전극(152a, 152b)이 형성되어 있는데, 게이트 전극(122), 반도체층(140), 소스 및 드레인 전극(152a, 152b)은 박막 트랜지스터(TFT ; T)를 이룬다. 소스 전극(152a)은 데이터 배선(150)에서 연장되어 형성되고 데이터 배선(150)의 한쪽 끝에는 데이터 패드(154)가 형성되어 있다. 데이터 배선(150)은 게이트 배선(120)과 교차하여 화소 영역(P)을 정의한다.
한편, 드레인 전극(152b)은 반사판(156)과 연결되며, 반사판(156)의 일부분(158)은 전단의 게이트 배선(120a)과 게이트 절연막(130)을 사이에 두고 중첩하여 스토리지 캐패시터(storage capacitor ; CST)를 형성한다. 반사판(156)은 외부의 자연광이나 인조광을 반사하는 역할을 하므로 반사율이 뛰어난 불투명한 도전성 물질로 이루어진다.
한편, 도 1 및 2의 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판과는 달리 반사판(156)에는 투과홀(156a)이 형성되어 있어서 반투과형 액정 표시 장치의 하부에 배치되는 백라이트(미도시)의 빛을 투과시키는 역할을 한다. 즉, 하나의 화소 영역(P)의 투과홀(156a)은 투과 영역을 이루고 투과홀(156a)을 둘러싸고 있는 반사판(156)은 반사 영역을 이룬다.
데이터 배선(150), 소스 및 드레인 전극(152a, 152b) 상부에는 보호층(160)이 형성되어 있는데, 보호층(160)에는 각각 게이트 패드(124)와 데이터 패드(154)를 노출하는 게이트 패드 개구부(162)와 데이터 패드 개구부(164)가 형성되어 있다. 또한, 보호층(160)에는 드레인 전극(152b)을 노출하는 드레인 콘택홀(166)이 형성되어 있다.
보호층(160) 상부에는 화소 전극(170), 게이트 패드 터미널(172), 데이터 패드 터미널(174)이 형성되어 있는데, 화소 전극(170)은 드레인 콘택홀(166)을 통하여 드레인 전극(152b)과 연결되고, 게이트 패드 터미널(172)은 게이트 패드 개구부(162)를 통하여 게이트 패드(124)와 연결되고, 데이터 패드 터미널(174)은 데이터 패드 개구부(164)를 통하여 데이터 패드(154)와 연결된다.
화소 전극(170)은 액정층(미도시)에 전기장을 인가하는 한쪽 전극의 역할을 하면서 백라이트(미도시)의 빛이나 외부광을 투과시킬 수 있어야 하므로 투명 도전성 물질로 이루어진다.
이러한 구조의 어레이 기판을 적용한 반투과형 액정 표시 장치에서는 투과 모드일 경우에는 백라이트의 빛이 반사판(156)의 투과홀(156a)을 통과하여 화상을 표시하게 되고 반사 모드일 경우에는 외부광이 투과홀(156a) 주변의 반사판(156)에서 반사되어 화상을 표시한다.
일반적으로 반사형 액정 표시 장치의 반사판이나 반투과형 액정 표시 장치의 반사 영역을 이루는 반사판은 반사율이 높은 불투명한 금속으로 이루어지므로, 액정 표시 장치의 정면에서 바라보았을 때 사용자의 모습이 비춰보여서 화상을 표시하는데 오히려 방해 요소가 된다. 이러한 현상을 거울 효과 또는 경면 반사라고 하는데, 이를 방지하기 위하여 반사형 액정 표시 장치나 반투과형 액정 표시 장치의 반사판에 요철을 형성하여 빛이 난반사 되도록 하는 구조의 액정 표시 장치가 제안되었다.
이러한 요철 형상의 반사판의 제조 방법을 반사형 액정 표시 장치를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 5a 내지 5e는 요철 형상의 반사판을 갖는 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 배선(도 1의 20), 게이트 전극(22), 게이트 패드(24)를 형성한 후 기판 전면에 게이트 절연막(30)을 형성한다. 게이트 전극(22)은 게이트 배선(도 1의 20)에서 연장되어 형성되고 게이트 패드(24)는 게이트 배선(20)의 한쪽 끝에 형성된다.
게이트 전극(22)에 대응하는 게이트 절연막(30) 상부에 반도체층(40)을 형성한 후, 반도체층(40) 상부에 반도체층(40)을 중심으로 서로 마주보며 일정 간격 이격된 소스 및 드레인 전극(52a, 52b)을 형성한다. 동시에 소스 전극(52a)과 연결되는 데이터 배선(50)과 데이터 배선(50)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(54)를 형성한다. 또한, 전단의 게이트 배선(20a)에 대응되는 게이트 절연막(30)의 상부에 캐패시터 전극(58)을 형성한다.
게이트 전극(22), 반도체층(40), 소스 및 드레인 전극(52a, 52b)은 박막 트랜지스터(TFT ; T)를 이루며, 캐패시터 전극(58), 게이트 절연막(30), 전단의 게이트 배선(20a)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor ; CST)를 이룬다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(50)과 소스 및 드레인 전극(52a, 52b)이 형성되어 있는 기판(10) 전면에 제 1 유기 절연막(80)을 형성하고 제 1 유기 절연막(80) 상부에 투과부와 차단부를 갖는 제 1 마스크(M1)를 배치한다. 제 1 마스크(M1)의 투과부는 게이트 패드(24), 데이터 패드(54)와 화소 영역(도 1의 P)의 일부에 대응된다.
여기서, 제 1 유기 절연막(80)은 감광성이 있어서 노광, 현상에 의하여 패턴 형성이 가능하다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 노광, 현상에 의하여 게이트 패드(24), 데이터 패드(54) 상부의 제 1 유기 절연막(80)은 모두 제거되고, 화소 영역(도 1의 P)에는 제 1 유기 절연막 패턴(80a)이 형성된다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 열처리(curing)에 의하여 제 1 유기 절연막 패턴(80a)의 모서리를 둥글게 만든 후, 열처리된 제 1 유기 절연막 패턴(80b)을 포함하는 기판(10) 전면에 제 2 유기 절연막(82)을 형성한다. 이때, 제 2 유기 절연막(82)은 하부의 열처리된 제 1 유기 절연막 패턴(80b)을 따라 둥근 요철 형상을 띄게 형성된다.
제 2 유기 절연막(82)의 상부에 투과부와 차단부를 갖는 제 2 마스크(M2)를 배치한 후 노광, 현상한다.
제 2 마스크(M2)의 투과부는 게이트 패드(24), 데이터 패드(54), 드레인 전극(52b), 캐패시터 전극(58)에 대응된다.
도 5e에 도시한 바와 같이, 노광, 현상에 의하여 제 2 유기 절연막(82)에 게이트 패드 콘택홀(82c), 데이터 패드 콘택홀(82d), 드레인 콘택홀(82b), 캐패시터 콘택홀(82a)을 형성한 후, 반사율이 높은 불투명 도전성 물질을 증착, 패터닝하여 반사판(90), 게이트 패드 터미널(92), 데이터 패드 터미널(94)을 형성한다.
반사판(90)은 제 2 유기 절연막(82) 상부에 형성되므로 제 2 유기 절연막(82)의 형상에 따라 둥근 요철 형상을 띄게 되고, 반사판(90)의 둥근 요철 형상은 입사된 외부광을 난반사시키므로 반사형 액정 표시 장치의 정면으로 일어날 수 있는 거울 효과를 방지하게 된다.
이러한 공정은 반사형 액정 표시 장치의 반사판뿐만 아니라 반투과형 액정 표시 장치의 투과홀을 갖는 반사판에도 적용 가능하다.
그러나 이상과 같은 공정을 통하여 요철 형상의 반사판을 형성하는 것은 두 차례의 유기 절연막의 증착, 노광, 현상 공정을 거치게 되므로 공정이 복잡하고 그에 따른 불량률도 높다. 그러므로 수율이 떨어지고 제조비용이 증가하는 단점이 있다.
상술한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명은 반투과부를 갖는 마스크(half tone mask)를 이용하여, 한번의 노광, 현상으로 반사판의 요철 형상의 형성을 위한 유기 절연막을 형성함으로써, 거울 효과가 방지된 반사형 또는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 게이트 패드를 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 데이터 패드와, 전단 게이트 배선의 상부에 캐패시터 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 스위칭 소자 상부의 기판 전면에 유기 절연막을 형성하는 단계와; 투과부, 반투과부와 차단부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 유기 절연막을 패터닝하여 상기 스위칭 소자의 드레인 전극, 상기 캐패시터 전극, 상기 게이트 패드, 상기 데이터 패드에 각각 대응하는 드레인 콘택홀, 캐패시터 콘택홀, 게이트 패드 콘택홀, 데이터 패드 콘택홀을 형성하고, 동시에 오목부를 형성하는 단계와; 상기 패터닝된 유기 절연막 상부의 화소 영역에 상기 오목부에 대응하는 요철 형상을 이루며 투과홀을 갖는 반사판을 형성하는 단계와; 상기 반사판 상부의 화소 영역에 투명 도전성 물질로 이루어지며 상기 드레인 콘택홀과 상기 캐패시터 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 상기 캐패시터 전극에 각각 연결되는 화소 전극을 형성하고, 동시에 상기 유기 절연막 상부에 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 터미널과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 터미널을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
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상기 마스크의 반투과부의 투과율은 상기 마스크의 투과부의 투과율과 차단부의 투과율 사이의 값을 가지며, 상기 마스크의 반투과부는 회절 패턴을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 마스크의 투과부는 상기 드레인 콘택홀과, 상기 캐패시터 콘택홀과, 상기 게이트 패드 콘택홀과, 상기 데이터 패드 콘택홀에 대응하며, 상기 마스크의 반투과부는 상기 오목부에 대응하는 것을 특징이다.
상기 유기 절연막을 패터닝하고 상기 반사판을 형성하기 전에 상기 패터닝된 유기 절연막을 열처리(curing)하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 유기 절연막은 감광성 유기 물질로 이루어지고, 상기 반사판은 반사율 90% 이상의 불투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 스위칭 소자는 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터이다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상부에 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(222), 게이트 패드(224)를 형성한 후 기판 전면에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 게이트 전극(222)은 게이트 배선에서 연장되어 형성되고 게이트 패드(224)는 게이트 배선의 한쪽 끝에 형성된다.
게이트 전극(222)에 대응하는 게이트 절연막(230) 상부에 반도체층(240)을 형성한 후, 반도체층(240) 상부에 반도체층(240)을 중심으로 서로 마주보며 일정 간격 이격된 소스 및 드레인 전극(252a, 252b)을 형성한다. 동시에 소스 전극(252a)과 연결되는 데이터 배선(250)과 데이터 배선(250)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(254)를 형성한다. 또한, 전단의 게이트 배선(220a)에 대응되는 게이트 절연막(230)의 상부에 캐패시터 전극(258)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 반도체층(240)은 순수 비정질 실리콘(intrinsic amorphous silicon)으로 이루어진 활성층(active layer)과 불순물이 주입된 비정질 실리콘(impurities doped amorphous silicon)으로 이루어진 오믹 콘택층(ohmic contact layer)으로 이루어 질 수 있다.
게이트 전극(222), 반도체층(240), 소스 및 드레인 전극(252a, 252b)은 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 캐패시터 전극(258), 게이트 절연막(230), 전단의 게이트 배선(220a)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 이룬다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(250)과 소스 및 드레인 전극(252a, 252b)이 형성되어 있는 기판(210) 전면에 유기 절연막(280)을 형성하고 유기 절연막(280) 상부에 투과부, 반투과부와 차단부를 갖는 마스크(M10)를 배치한다. 마스크(M10)의 투과부는 게이트 패드(224), 데이터 패드(254), 드레인 전극(252b)과 캐패시터 전극(258)에 대응되며, 마스크(M10)의 반투과부는 화소 영역에 대응된다.
마스크(M10)의 반투과부의 투과율은 마스크(M10)의 투과부와 차단부의 투과율 사이의 값을 갖는데, 일례로 회절 패턴을 이용하여 이러한 투과율을 갖는 반투과부를 형성할 수 있다.
여기서, 유기 절연막(280)은 감광성이 있어서 이후의 노광, 현상 공정에 의하여 패턴 형성이 가능하다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 노광, 현상에 의하여 유기 절연막(280)을 패터닝하면, 마스크(M10)의 투과부에 대응되는 캐패시터 콘택홀(280a), 드레인 콘택홀(280b), 게이트 패드 콘택홀(280c), 데이터 패드 콘택홀(280d)과 마스크(M10)의 반투과부에 대응되는 화소 영역의 오목부(280e)를 형성할 수 있다.
즉, 반투과부를 갖는 마스크(M10)를 이용하여 한번의 증착, 노광, 현상 공정으로 감광성 유기 절연막(280)에 각종 콘택홀과 요철 형상 형성을 위한 오목부를 형성함으로써 어레이 기판의 제조 공정을 단순화 할 수 있다.
도 6d에 도시한 바와 같이, 열처리(curing)에 의하여 유기 절연막(280)에 형성된 패턴의 모서리를 둥글게 만들면 유기 절연막의 오목부(280e)는 둥근 요철 형상이 된다. 그 후, 유기 절연막(280) 상부에 반사율이 높은(90% 이상) 불투명 도전성 물질을 증착, 패터닝하여 반사판(290), 게이트 패드 터미널(292), 데이터 패드 터미널(294)을 형성한다.
반사판(290)은 캐패시터 콘택홀(280a)과 드레인 콘택홀(280b)을 통하여 캐패시터 전극(258)과 드레인 전극(252b)에 각각 연결된다. 게이트 패드 터미널(292)은 게이트 패드 콘택홀(280c)을 통하여 게이트 패드(224)에 연결되고, 데이터 패드 터미널(294)은 데이터 패드 콘택홀(280d)을 통하여 데이터 패드(254)에 연결된다.
반사판(290)은 유기 절연막(280) 상부에 형성되므로 유기 절연막(280)의 형상에 따라 둥근 요철 형상(A)을 띄게 되고, 반사판(290)의 둥근 요철 형상은 입사된 외부광을 난반사시키므로 반사형 액정 표시 장치의 정면으로 일어날 수 있는 거울 효과를 방지하게 된다.
본 실시예에서는 감광성 유기 절연막을 사용하였으나, 감광성이 없는 유기 절연막을 사용할 경우에도 동일한 마스크(M10)를 이용하여 포토레지스트(photoresist ; PR)를 도포, 노광, 현상하고 한번의 식각 공정으로 각종 콘택홀과 오목부를 형성할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는, 반투과부를 갖는 마스크를 이용함으로써 반사판의 요철 형상 형성을 위한 유기 절연막의 요철 형상을 한번의 증착(혹은 도포), 노광, 현상 공정을 통하여 형성할 수 있으므로 제조 공정을 단순화하고 불량률을 감소시킬 수 있다. 또한 그에 따른 수율 향상과 제조비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
이러한 본 발명을 반투과형 액정 표시 장치에 적용하였을 경우를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7a 내지 7e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(310) 상부에 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(322), 게이트 패드(324)를 형성한 후 기판 전면에 게이트 절연막(330)을 형성한다. 게이트 전극(322)은 게이트 배선에서 연장되어 형성되고 게이트 패드(324)는 게이트 배선의 한쪽 끝에 형성된다.
게이트 전극(322)에 대응하는 게이트 절연막(330) 상부에 반도체층(340)을 형성한 후, 반도체층(340) 상부에 반도체층(340)을 중심으로 서로 마주보며 일정 간격 이격된 소스 및 드레인 전극(352a, 352b)을 형성한다. 동시에 소스 전극(352a)과 연결되는 데이터 배선(350)과 데이터 배선(350)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(354)를 형성한다. 또한, 전단의 게이트 배선(320a)에 대응되는 게이트 절연막(330)의 상부에 캐패시터 전극(358)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 반도체층(340)은 순수 비정질 실리콘(intrinsic amorphous silicon)으로 이루어진 활성층(active layer)과 불순물이 주입된 비정질 실리콘(impurities doped amorphous silicon)으로 이루어진 오믹 콘택층(ohmic contact layer)으로 이루어 질 수 있다.
게이트 전극(322), 반도체층(340), 소스 및 드레인 전극(352a, 352b)은 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 캐패시터 전극(358), 게이트 절연막(330), 전단의 게이트 배선(320a)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 이룬다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(350)과 소스 및 드레인 전극(352a, 352b)이 형성되어 있는 기판(310) 전면에 유기 절연막(380)을 형성하고 유기 절연막(380) 상부에 투과부, 반투과부와 차단부를 갖는 마스크(M20)를 배치한다. 마스크(M20)의 투과부는 드레인 전극(352b), 캐패시터 전극(358), 게이트 패드(324), 데이터 패드(354)에 대응되며, 마스크(M20)의 반투과부는 화소 영역에 대응된다.
마스크(M20)의 반투과부의 투과율은 마스크(M20)의 투과부와 차단부의 투과율 사이의 값을 갖는데, 일례로 회절 패턴을 이용하여 이러한 투과율을 갖는 반투과부를 형성할 수 있다.
여기서, 유기 절연막(380)은 감광성이 있어서 이후의 노광, 현상 공정에 의하여 패턴 형성이 가능하다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 노광, 현상에 의하여 유기 절연막(380)을 패터닝하면, 마스크(M20)의 투과부에 대응되는 캐패시터 콘택홀(380a), 드레인 콘택홀(380b), 게이트 패드 콘택홀(380c), 데이터 패드 콘택홀(380d)과 마스크(M20)의 반투과부에 대응되는 화소 영역의 오목부(380e)를 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에서는 반투과부를 갖는 마스크(M20)를 이용하여 한번의 증착, 노광, 현상 공정으로 감광성 유기 절연막(380)에 각종 콘택홀과 요철 형상 형성을 위한 오목부를 형성함으로써 어레이 기판의 제조 공정을 단순화 할 수 있다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 열처리(curing)에 의하여 유기 절연막(380)에 형성된 패턴의 모서리를 둥글게 만들면 유기 절연막의 오목부(280e)는 둥근 요철 형상이 된다. 그 후, 유기 절연막(380) 상부에 반사율이 높은(90% 이상) 불투명 도전성 물질을 증착, 패터닝하여 반사판(390)을 형성한다.
반사판(390)은 투과홀(390a)을 가지는데, 반사판(390)의 투과홀(390a)은 액정 표시 장치를 투과 모드로 사용할 경우의 투과 영역을 이루며 투과홀(390a)을 둘러싸는 반사판(390)은 액정 표시 장치를 반사 모드로 사용할 경우의 반사 영역을 이룬다.
이러한 반사판(390)은 유기 절연막(380) 상부에 형성되므로 유기 절연막(380)의 형상에 따라 둥근 요철 형상(B)을 띄게 되고, 반사판(390)의 둥근 요철 형상은 입사된 외부광을 난반사시키므로 반투과형 액정 표시 장치의 정면으로 일어날 수 있는 거울 효과를 방지하게 된다.
본 실시예에서는 감광성 유기 절연막을 사용하였으나, 감광성이 없는 유기 절연막을 사용할 경우에도 동일한 마스크(M20)를 이용하여 포토레지스트(photoresist ; PR)를 도포, 노광, 현상하고 한번의 식각 공정으로 각종 콘택홀과 오목부를 형성할 수도 있다.
도 7e에 도시한 바와 같이, 반사판(390)과 유기 절연막(380) 상부에 투명 도전성 물질을 증착, 패터닝하여 화소 전극(394), 게이트 패드 터미널(396), 데이터 패드 터미널(398)을 형성한다.
화소 전극(394)은 캐패시터 콘택홀(380a)을 통하여 캐패시터 전극(358)에 연결되고 드레인 콘택홀(380b)을 통하여 드레인 전극(352b)에 연결된다. 또한, 게이트 패드 터미널(396)은 게이트 패드 콘택홀(380b)을 통하여 게이트 패드(324)에 연결되고, 데이터 패드 터미널(398)은 데이터 패드 콘택홀(380c)을 통하여 데이터 패드(354)에 연결된다.
제 2 실시예에서는 화소 전극(394)이 반사판(390)에 접촉하면서 드레인 전극(352b)에 직접 연결되는 구조로 설명하였지만, 다른 실시예에서는 반사판 상부에 보호층을 형성하고 보호층 상부에 화소 전극을 형성할 수도 있다. 이 경우 화소 전극은 직접 드레인 전극에 연결되거나, 드레인 전극에 연결되는 반사판에 연결할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는, 반투과부를 갖는 마스크를 이용함으로써 투과홀을 갖는 반사판의 요철 형상 형성을 위한 유기 절연막의 요철 형상을 한번의 증착(혹은 도포), 노광, 현상 공정을 통하여 형성할 수 있으므로 제조 공정을 단순화하고 불량률을 감소시킬 수 있다. 또한 그에 따른 수율 향상과 제조비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변화와 변형이 가능하다는 것은 명백하며, 이러한 변화와 변형이 본 발명에 속함은 첨부된 청구 범위를 통해 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 반사형 또는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는, 반투과부를 갖는 마스크를 이용함으로써 반사판의 요철 형상 형성을 위한 유기 절연막의 요철 형상과 각종 콘택홀을 한번의 증착(혹은 도포), 노광, 현상 공정을 통하여 형성할 수 있으므로 제조 공정을 단순화하고 불량률을 감소시킬 수 있다. 또한 그에 따른 수율 향상과 제조비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도시한 개략적인 평면도.
도 2는 도 1의 II-II에 따라 절단한 개략적인 단면도.
도 3은 종래의 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도시한 개략적인 평면도.
도 4는 도 2의 IV-IV에 따라 절단한 개략적인 단면도.
도 5a 내지 5e는 요철 형상의 반사판을 갖는 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법을 도시한 개략적인 단면도.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정을 도시한 개략적인 단면도.
도 7a 내지 7e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정을 도시한 개략적인 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110, 210, 310 : 기판 20, 120 : 게이트 배선
30, 130, 230, 330 : 게이트 절연막 40, 140, 240, 340 : 반도체층
50, 150, 250, 350 : 데이터 배선 280, 380 : 유기 절연막
290, 390 : 반사판 394 : 화소 전극
Claims (20)
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- 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 게이트 패드를 형성하는 단계와;상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선의 한쪽 끝단에 연결되는 데이터 패드와, 전단 게이트 배선의 상부에 캐패시터 전극을 형성하는 단계와;상기 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자를 형성하는 단계와;상기 스위칭 소자 상부의 기판 전면에 유기 절연막을 형성하는 단계와;투과부, 반투과부와 차단부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 유기 절연막을 패터닝하여 상기 스위칭 소자의 드레인 전극, 상기 캐패시터 전극, 상기 게이트 패드, 상기 데이터 패드에 각각 대응하는 드레인 콘택홀, 캐패시터 콘택홀, 게이트 패드 콘택홀, 데이터 패드 콘택홀을 형성하고, 동시에 오목부를 형성하는 단계와;상기 패터닝된 유기 절연막 상부의 화소 영역에 상기 오목부에 대응하는 요철 형상을 이루며 투과홀을 갖는 반사판을 형성하는 단계와;상기 반사판 상부의 화소 영역에 투명 도전성 물질로 이루어지며 상기 드레인 콘택홀과 상기 캐패시터 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 상기 캐패시터 전극에 각각 연결되는 화소 전극을 형성하고, 동시에 상기 유기 절연막 상부에 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 터미널과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 터미널을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 마스크의 반투과부의 투과율은 상기 마스크의 투과부의 투과율과 차단부의 투과율 사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 마스크의 반투과부는 회절 패턴을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 마스크의 투과부는 상기 드레인 콘택홀과, 상기 캐패시터 콘택홀과, 상기 게이트 패드 콘택홀과, 상기 데이터 패드 콘택홀에 대응하며, 상기 마스크의 반투과부는 상기 오목부에 대응하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 유기 절연막을 패터닝하고 상기 반사판을 형성하기 전에 상기 패터닝된 유기 절연막을 열처리(curing)하는 단계를 더욱 포함하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 유기 절연막은 감광성 유기 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 반사판은 반사율 90% 이상의 불투명 도전성 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 스위칭 소자는 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터임을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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