KR101000442B1 - 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 게이트 배선 및 층간 절연막에 의해 상기 게이트 배선과 절연되는 데이터 배선을 포함하는 절연 기판 상에 하부 유기막이 형성된다. 투과 영역을 제외한 하부 유기막 상에 그 표면에 다수의 엠보싱을 포함하는 상부 유기막이 형성된다. 상기 상부 유기막 및 하부 유기막을 관통하여 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀이 형성된다. 투과 영역의 하부 유기막 상에 투명 전극이 형성된다. 반사 영역의 상부 유기막 상에 상기 투명 전극과 일부분 오버랩되고 상기 비어 홀을 통해 데이터 배선의 일부분과 연결되는 반사 전극이 형성된다. 투과 영역에 하부 유기막을 잔존시켜 투과 영역과 반사 영역간에 단차를 형성하여 투과 영역의 셀갭을 상기 반사 영역의 셀갭보다 두껍게 형성하는 다중-셀갭 구조를 구현할 수 있다.

Description

반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{TRANSFLECTIVE TYPE POLYCRYSTALLINE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명에 의한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 제1 기판 102a, 102b : 액티브 패턴
104 : 게이트 절연막 106 : 게이트 라인
106a : 게이트 전극 106b : 제1 전극
108S, 108D : 소오스/드레인 영역
108C : 채널 영역 108L : LDD 영역
110 : 층간 절연막 112 : 데이터 라인
112a : 소오스/드레인 전극 112b : 제2 전극
114a : 하부 유기막 114b : 상부 유기막
116 : 엠보싱 118 : 투명 전극
120 : 비어 홀 122 : 반사 전극
130 : 제2 기판 132 : 컬러 필터
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 셀갭(multi cell gap) 구조를 갖는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 액정층에 걸리는 전압으로 액정의 분자 배열을 조절하는데, 그 구동 방법에 따라 주사선에 연결된 모든 화소에 동시에 신호 전압을 걸어주는 라인 어드레싱(line addressing)을 하면서 신호선과 주사선에 걸린 전압의 차이의 자승평균평방근(Root-Mean-Square; RMS) 값을 이용하여 화소를 구동하는 패시브 매트릭스(passive matrix)형과 각각의 화소에 MIM(Metal-Insulator-Metal) 소자나 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 등의 스위칭 소자를 달아 화소를 구동하는 액티브 매트릭스(Active Matrix)형으로 구분된다.
화소부에 박막 트랜지스터를 이용하는 액정 표시 장치는 비정질실리콘 타입과 다결정실리콘 타입으로 구분되는데, 다결정실리콘 액정 표시 장치는 비정질실리콘 타입에 비해 높은 이동도(mobility) 특성을 갖고 있어 소자 동작을 고속화할 수 있고, 소자의 저전력 구동이 가능하며, 화소부 박막 트랜지스터와 구동회로용 반도체 소자를 함께 형성할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 액정 표시 장치는 액정 셀의 배면에 위치한 백라이트를 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치와 외부의 자연광을 이용한 반사형 액정 표시 장치로 크게 구분할 수 있다. 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 있어서, 각 화소마다 형성되는 화소 전극은 반사형의 경우 알루미늄 또는 은과 같은 반사율이 높은 금속으로 이루어지고 박막 트랜지스터의 드레인 전극(또는 경우에 따라 소오스 전극일 수도 있다)과 전기적으로 연결되어 반사판의 역할을 한다. 투과형 액정 표시 장치의 화소 전극은 빛이 화소 전극을 통과하여 사용자의 눈에 들어오게 되므로 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide; IZO)와 같은 투명 도전막으로 형성한다.
투과형 액정 표시 장치의 대표적인 예로 노트북 컴퓨터를 들 수 있으나, 셀 방식 전화기(Cellular Phone)나 PDA(Personal Digital Assistants)와 같이 실내에서 뿐만 아니라 야외에서 사용할 수 있는 이동성 제품이 보급됨에 따라 사용 환경에 따라 투과 모드와 반사 모드를 선택해서 이용할 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 반사-투과형 액정 표시 장치는 액정을 구동하기 위한 화소부를 투과 영역과 반사 영역으로 나눔으로써, 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 표시소자 자체의 내장 광원을 이용하여 디스플레이하는 투과 표시모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부의 입사광을 반사시켜 디스플레이하는 반사 표시모드로 작동한다. 예를 들어, PDA와 같이 고해상도를 요구하는 제품 의 경우 실내 환경에서는 화상 특성이 좋은 투과 모드를 이용하고 야외에서는 외부 자연광을 이용한 빈사 모드를 이용함으로써, 전력 소비를 줄여 배터리 재충전 시간을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치는 일반적인 액정 표시 장치와 마찬가지로 박막 트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부의 어레이 기판을 제조하는 공정과 컬러 필터 및 공통 전극을 포함하는 상부의 컬러 필터 기판을 제조하는 공정, 그리고 두 개의 기판 사이에 액정층을 형성하는 액정 셀 공정에 의해 형성된다.
여기서, 두 기판의 배치는 두 기판 중 어느 하나의 기판에 씰 패턴(seal pattern)을 형성하고 동일 기판이나 다른 기판에 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포한 다음, 컬러 필터와 화소 전극이 일대일 대응되도록 두 기판을 배치하고 상기 씰 패턴을 가압 경화하여 합착함으로써 이루어진다. 상기 컬러 필터는 적(R), 녹(G), 청(B)의 세 가지 색으로 이루어지며, 하나의 색이 하나의 화소 전극과 대응된다.
그러나, 현재 중소형 PDA 제품에 주로 이용되고 있는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치는 기존의 투과형 또는 반사형의 단일 모드 액정 표시 장치에 적용되고 있는 컬러 필터를 그대로 사용하고 있기 때문에, 투과 모드 및 반사 모드에 대해 동일한 셀갭(즉, 액정층 두께)을 갖는다. 이 경우, 투과 모드 및 반사 모드 중의 어느 한 쪽을 기준으로 셀갭을 결정하기 때문에, 투과광과 반사광의 경로 차이에 의해 실제로 제품을 사용할 때 투과 모드와 반사 모드에 대한 화상 특성 유 의차(즉, 색 재현성의 차이)가 심하게 발생하는 것으로 느껴지게 된다.
동일한 액정을 사용할 경우 굴절률 이방성(Δn)의 값이 같게 되므로, 투과광의 경로(d)가 반사광의 경로(d')에 비해 2배 정도가 되어야만 투과 모드와 반사 모드에 대한 색 재현성 차이가 발생하지 않게 된다. 이에 따라, 상기 투과 모드의 액정층 두께를 상기 반사 모드의 액정층 두께보다 두껍게 하여 상기 반사 모드와 투과 모드의 투과율을 동일하게 만드는 다중 셀갭(multi-cell gap) 구조가 개발되고 있다.
일반적으로 알려진 방법들은 주로 컬러 필터의 투과창 부분과 반사창 부분에 단차를 형성하여 다중 셀갭을 구현한 것으로, 이 경우 컬러 필터 기판을 형성할 때 마스크 공정이 추가되어 공정 원가를 상승시키고 반사-투과형 제품에만 적용할 수 있어 활용성이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 박막 트랜지스터 기판의 투과 영역과 반사 영역에 대해 단차를 형성하여 다중 셀갭 구조를 구현할 수 있는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 박막 트랜지스터 기판의 투과 영역과 반사 영역에 대해 단차를 형성하여 다중 셀갭 구조를 구현할 수 있는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화소부가 반사 영 역 및 투과 영역을 포함하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치에 있어서, 게이트 배선 및 층간 절연막에 의해 상기 게이트 배선과 절연되는 데이터 배선을 포함하는 절연 기판; 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀을 갖고 상기 데이터 배선 및 층간 절연막 상에 형성된 하부 유기막; 상기 비어 홀을 갖고 상기 투과 영역을 제외한 상기 하부 유기막 상에 형성되고, 그 표면에 다수의 엠보싱을 포함하는 상부 유기막; 상기 투과 영역의 하부 유기막 상에 형성된 투명 전극; 및 상기 투명 전극과 일부분 오버랩되도록 상기 반사 영역의 상부 유기막 상에 형성되고, 상기 비어 홀을 통해 상기 데이터 배선의 일부분과 연결되는 반사 전극을 구비하며, 상기 투과 영역에 하부 유기막을 잔존시켜 상기 투과 영역과 반사 영역간에 단차를 형성함으로써 상기 투과 영역의 셀갭을 상기 반사 영역의 셀갭보다 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치를 제공한다. 바람직하게는, 상기 하부 유기막은 상기 상부/하부 유기막 총 두께의 1/3 정도의 두께로 형성된다.
또한, 상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화소부가 반사 영역 및 투과 영역을 포함하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 게이트 배선 및 층간 절연막에 의해 상기 게이트 배선과 절연되는 데이터 배선을 포함하는 절연 기판 상에 하부 유기막을 형성하는 단계; 상기 하부 유기막을 하드-베이킹하는 단계; 상기 하부 유기막 상에 상부 유기막을 형성하는 단계; 1차 노광 및 현상 공정으로 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀 영역과 투과 영역의 상부 유기막을 제거하는 단계; 2차 노광 및 현상 공정으 로 상기 상부 유기막의 표면에 다수의 엠보싱을 형성함과 동시에 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀을 형성하는 단계; 상기 투과 영역의 하부 유기막 상에 투명 전극을 형성하는 단계; 및 상기 반사 영역의 상부 유기막 상에 상기 투명 전극과 일부분 오버랩되고 상기 비어 홀을 통해 상기 데이터 배선의 일부분과 연결되는 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하고, 상기 투과 영역에 하부 유기막을 잔존시켜 투과 영역과 반사 영역간에 단차를 형성함으로써 상기 투과 영역의 셀갭을 상기 반사 영역의 셀갭보다 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 하부 유기막의 하드-베이킹은 130℃의 온도에서 1시간 이하로 실시하고, 하드-베이킹하는 단계 전에 상기 하부 유기막을 100℃ 근방의 온도에서 소프트-큐어링하는 단계를 더 구비한다. 또한, 상기 투명 전극을 형성하는 단계 전에 상기 상부 및 하부 유기막을 리플로우 및 경화시키기 위한 큐어링 단계를 더 구비한다.
바람직하게는, 1차 노광 및 현상 공정으로 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀 영역과 투과 영역의 상부 유기막을 제거하는 단계에서, 상기 비어 홀 영역의 하부 유기막의 일부분이 제거된다.
이러한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 박막 트랜지스터 기판의 유기막 형성 공정에서 하부 유기막의 두께를 조절하여 투과 영역과 반사 영역간에 1.5 ~ 2배 정도의 단차가 형성되도록 한다. 따라서, 별도의 마스크 공정을 추가하지 않고 투과 영역의 셀갭을 반사 영역의 셀갭보다 두껍 게 형성하는 다중 셀갭 구조를 구현함으로써, 투과 모드와 반사 모드에 대한 색 재현성 차이를 줄일 수 있다.
또한, 투과 영역에 유기막을 일부분 잔존시켜 투과 영역과 반사 영역의 경계면에서 유기막의 단차 기울기를 완만하게 형성함으로써, 상부 유기막의 엠보싱 패턴 위에 형성되는 반사 전극이 급격한 단차 기울기에 의해 리프팅(lifting)되는 현상을 방지하고 러빙(rubbing) 불량에 의한 잔상 발생을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유리, 석영, 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 제1 기판(100) 상에 다결정실리콘으로 이루어진 액티브 패턴(102a, 102b)이 형성된다. 상기 액티브 패턴(102a, 102b)은 박막 트랜지스터 영역 및 캐패시터 영역(S)에 각각 형성된다.
상기 액티브 패턴(102a, 102b) 및 제1 기판(100) 상에 실리콘 산화물로 이루어진 게이트 절연막(104)이 형성된다.
상기 게이트 절연막(104) 상에 게이트 배선이 형성된다. 상기 게이트 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(106), 상기 게이트 라인(106)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(106a) 및 캐패시터의 제1 전극, 즉 하부 전극(106b)을 포함한다.
상기 액티브 패턴(102a)과 게이트 전극(106a)이 겹치는 부분은 박막 트랜지스터의 채널 영역(108C)이 되며, 상기 채널 영역(108C)을 사이에 두고 분할된 액티브 패턴(102a)의 한 쪽이 소오스 영역(108S), 다른 쪽이 드레인 영역(108D)이 된다. 이때, 상기 소오스 영역(108S)과 드레인 영역(108D)은 그 위치가 서로 바뀔 수 있다. 여기서, 박막 트랜지스터의 신뢰성을 향상시키기 위해 소오스/드레인을 LDD 구조로 형성할 수 있다. 참조부호 108L은 LDD 영역을 나타낸다.
상기 게이트 배선(106, 106a, 106b) 및 게이트 절연막(104) 상에는 층간 절연막(110)이 형성된다. 상기 층간 절연막(110)은 실리콘 질화물의 단일 층으로 형성할 수도 있고, 실리콘 산화물과 실리콘 질화물이 적층된 복합층으로 형성할 수도 있다.
상기 층간 절연막(110) 상에는 상기 게이트 라인(106)과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인(112), 상기 데이터 라인(112)으로부터 분기되어 상기 소오스/드레인 영역(108S, 108)과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극(112a), 및 캐패시터의 제2 전극, 즉 상부 전극(112b)을 포함한다.
따라서, 캐패시터의 제1 전극(102b)과 제2 전극(112b) 사이에 위치하는 층간 절연막(110)은 캐패시터의 유전막으로 제공된다. 본 발명에 의한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치는 캐패시터 영역(S)에 형성되는 액티브 패턴(102b), 게이트 절연막(104) 및 제1 전극(106b)으로 이루어진 하부 캐패시터와, 제1 전극(106b), 층간 절연막(110) 및 제2 전극(112b)으로 이루어진 상부 캐패시터의 이중 캐패시터 구조를 갖는다. 이때, 상기 하부 캐패시터는 상기 상부 캐패시터에 비해 극히 적은 캐패시턴스를 갖기 때문에 메인 캐패시터는 제1 전극(106b), 층간 절연막(110) 및 제2 전극(112b)으로 이루어진 상부 캐패시터가 된다.
상기 데이터 배선(112, 112a, 112b) 및 층간 절연막(110) 상에는 하부 유기막(114a) 및 상부 유기막(114b)이 순차적으로 형성된다. 상기 캐패시터 상부 전극(112b) 위로 상부 유기막(114b) 및 하부 유기막(114a)을 관통하여 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀(120)이 형성된다.
구체적으로, 상기 하부 유기막(114a)은 상기 비어 홀(120)을 갖고 상기 데이터 배선(112, 112a, 112b) 및 층간 절연막(110) 상에 형성된다. 상기 상부 유기막(114b)은 상기 비어 홀(120)을 갖고 투과 영역(T)을 제외한 하부 유기막(114a) 상에 형성되고, 그 표면에 다수의 엠보싱(116)을 포함한다. 즉, 상기 상부 유기막(114b)은 반사 영역(R) 및 캐패시터 영역(S)에만 형성되므로, 투과 영역(T)과 반사 영역(T) 간에 유기막 단차가 형성된다. 바람직하게는, 상기 하부 유기막(114a)은 상기 상부/하부 유기막(114a, 114b) 총 두께의 1/3 정도의 두께로 형성하여 투과 영역(T)과 반사 영역(R) 간에 1.5∼2배 정도의 유기가 단차가 형성되도록 한다. 예를 들어, 유기막의 총 두께를 3㎛로 할 때, 상기 하부 유기막(114a)은 1㎛의 두께로 형성하고 상기 상부 유기막(114b)은 2㎛의 두께로 형성한다.
상기 투과 영역(T)의 하부 유기막(114a) 상에는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막으로 이루어진 투명 전극(118)이 형성된다.
반사 영역(R) 및 캐패시터 영역(S)에 형성된 상부 유기막(114b) 상에는 상기 투명 전극(118)과 일부분 오버랩되도록 반사 전극(122)이 형성된다. 상기 반사 전극(122)은 상기 비어 홀(120)을 통해 데이터 배선의 일부분, 예를 들어 캐패시터의 제2 전극(112b)과 연결된다.
상기 투명 전극(118) 및 반사 전극(122) 상에는 제1 배향막(orientation layer)(도시하지 않음)이 적층된다.
상기 제1 기판(100)에 대향하는 제2 기판(130)의 하면에는 컬러 필터(132), 공통 전극(도시하지 않음) 및 제2 배향막(도시하지 않음)이 순차적으로 형성된다. 상기 제2 배향막은 제1 기판(100)의 제1 배향막과 함께 액정층의 액정 분자들을 소정 각도로 프리틸팅시키는 기능을 수행한다.
상기 제1 기판(100)과 제2 기판(130) 사이에는 복수개의 스페이서(도시하지 않음)가 산포되어 제1 기판(100)과 제2 기판(130)과의 사이에 소정의 공간이 형성된다. 이와 같은 제1 기판(100)과 제2 기판(130) 사이의 공간에는 액정층(도시하지 않음)이 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치에 의하면, 비어 홀(120)을 제외한 기판 상에 하부 유기막(114a)을 형성하고 반사 영역(R) 및 캐패시터 영역(S)에만 상부 유기막(114b)을 형성함으로써 투과 영역(T)과 반사 영역(T) 간에 1.5∼2배 정도의 유기막 단차를 형성한다. 이러한 유기막 단차로 인하여 투과 영역(T)의 액정층 두께, 즉 셀갭이 반사 영역(R)의 셀갭보다 두껍게 형성되는데, 바람직하게는 투과 영역(T)의 셀갭이 반사 영역(R)의 셀갭의 두 배가 되도록 형성한다. 따라서, 투과 모드의 투과율을 증대시킬 수 있으므로, 정상 적인 화이트 모드시 반사 영역과 투과 영역의 휘도를 균일하게 하고 투과 모드와 반사 모드의 색 재현성 차이를 줄일 수 있다.
또한, 투과 영역(T)에 하부 유기막(114a)이 잔존하므로 투과 영역(T)과 반사 영역(R) 간의 경계면에서 유기막의 단차 기울기를 완만하게 형성할 수 있다. 따라서, 상부 유기막(114b)의 엠보싱 패턴(116) 위에 형성되는 반사 전극(122)이 급격한 기울기 변화에 의해 리프팅되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 반사 전극(122)이 형성된 제1 기판(100) 상에 유기 재질의 폴리이미드 계열의 고분자 박막을 도포하고 러빙(rubbing) 처리할 때, 투과 영역(T)과 반사 영역(R) 간의 단차에 의한 이온물 축적에 의해 패널 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 편의상 박막 트랜지스터를 생략하였다.
도 1, 도 2 및 3a를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 제1 기판(100) 상에 비정질실리콘막(도시하지 않음)을 저압 화학 기상 증착(low pressure CVD; 이하 "LPCVD"라 한다) 또는 PECVD 방법에 의해 증착한 후, 레이저 어닐링 또는 퍼니스 어닐링(furnace annealing)을 실시하여 상기 비정질실리콘막을 다결정실리콘막으로 결정화시킨다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 다결정실리콘막을 패터닝하여 액티브 패턴(102a, 102b)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 패턴(102a, 102b)을 형성하기 전에 상기 제1 기판(100) 상에 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 차단막을 형성할 수도 있다. 상기 차단막은 후속의 비정질실리콘막의 결정화 동안에 상기 제1 기판(100) 내의 각종 불순물들이 실리콘막으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 액티브 패턴(102a, 102b)을 포함한 제1 기판(100) 상에 실리콘 산화물을 PECVD 방법으로 증착하여 게이트 절연막(104)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(104) 상에 게이트 금속막으로서, 예컨대 알루미늄-네오디뮴(AlNd)을 증착하고 사진식각 공정으로 상기 게이트 금속막을 패터닝하여 게이트 배선을 형성한다. 상기 게이트 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(106), 상기 게이트 라인(106)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(106a) 및 캐패시터의 제1 전극, 즉 하부 전극(106b)을 포함한다.
계속해서, 이온주입 공정으로 박막 트랜지스터 영역의 액티브 패턴(102a) 내에 소오스/드레인 영역(108S, 108D)을 형성한다. 상기 소오스/드레인 이온주입 공정시 게이트 전극(106a)은 불순물을 차단하여 그 하부의 액티브 패턴(102a)에 채널 영역(108C)을 정의한다. 이때, LDD 구조의 트랜지스터를 구현하기 위하여 N형 박막 트랜지스터에 N- 불순물을 이온주입하여 LDD 영역(108L)을 형성할 수도 있다.
상기 소오스/드레인 영역들의 도핑된 이온을 활성화시키고 실리콘층의 손상을 큐어링하기 위하여 레이저 어닐링 또는 퍼니스 어닐링을 실시한 후, 결과물의 전면에 층간 절연막(110)을 형성한다. 바람직하게는, 상기 층간 절연막(110)은 실리콘 질화물의 단일 층으로 형성할 수도 있고, 실리콘 산화물과 실리콘 질화물이 적층된 복합층으로 형성할 수도 있다.
이어서, 사진식각 공정으로 상기 층간 절연막(110)을 식각하여 박막 트랜지스터의 소오스/드레인 영역(108S, 108D)을 노출하는 콘택홀들을 형성한다. 그런 다음, 상기 콘택홀들이 형성된 층간 절연막(110) 상에 데이터 금속막으로서, 예컨대 몰리텅스텐(MoW)을 증착하고 사진식각 공정으로 상기 데이터 금속막을 패터닝하여 데이터 배선을 형성한다. 상기 데이터 배선은 상기 게이트 라인(106)과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인(112), 상기 데이터 라인(112)으로부터 분기되어 상기 소오스/드레인 영역(108S, 108)과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극(112a), 및 캐패시터의 제2 전극, 즉 상부 전극(112b)을 포함한다.
상술한 바와 같이 데이터 배선을 형성한 후, 결과물의 전면에 감광성 아크릴계 수지와 같은 하부 유기막(114a)을 스핀-코팅 방법이나 슬릿-코팅 방법으로 도포하고, 약 130℃의 온도에서 1시간 이하로 하드-베이킹을 실시하여 상기 하부 유기막(114a)을 경화시킨다. 이때, 상기 하드-베이킹을 실시하기 전에, 유기막 도포 설비의 핫-플레이트에서 유리 전이 온도(약 100∼130℃) 근방의 온도, 예컨대 90℃ 정도의 온도에서 약 3분 동안 용매를 날리기 위한 소프트-베이크 공정을 실시한다.
바람직하게는, 상기 하부 유기막(114a)은 전체 유기막 두께의 1/3 정도의 두께로 형성한다. 예를 들어, 유기막의 총 두께를 3㎛로 할 때, 상기 하부 유기막(114a)은 1㎛의 두께로 형성한다.
도 3b를 참조하면, 상기 하부 유기막(114a) 상에 감광성 아크릴계 수지와 같은 상부 유기막(114b)을 스핀-코팅 방법 또는 슬릿-코팅 방법으로 도포한다. 바람 직하게는, 상기 상부 유기막(114b)은 전체 유기막 두께의 2/3 정도의 두께로 형성한다. 예를 들어, 유기막의 총 두께를 3㎛로 할 때, 상기 상부 유기막(114b)은 2㎛의 두께로 형성한다.
도 3c를 참조하면, 투과 영역(T) 및 비어 홀 영역(H)을 정의하기 위한 마스크 패턴들이 형성되어 있는 제1 포토 마스크(200)에 g선(435㎚), h선(405㎚) 또는 i선(365㎚) 등의 자외선(UV)을 조사하여 투과 영역(T) 및 비어 홀 영역(H)의 유기막을 노광한다. 이때, 하부 유기막(114a)은 경화되어 있기 때문에 상부 유기막(114b)만 노광된다.
일반적으로, 동일한 노광량으로 유기막을 노광할 경우 하부에 금속막이 형성되어 있는 부분의 유기막은 다른 부분에 비해 흡수되는 노광량이 커지기 된다. 따라서, 본 실시예의 비어 홀 영역(H)은 스토리지 캐패시터 영역으로 넓은 영역에 걸쳐 데이터 배선, 즉 캐패시터의 제2 전극(112b)이 형성되어 있기 때문에, 동일 노광량으로 유기막을 노광할 때 투과 영역(T)에 비해 작은 면적의 비어 홀 영역(H)에 위치하는 유기막은 상대적으로 많은 노광 에너지를 받게 된다.
따라서, 테트라메틸-수산화암모늄(TMAH) 현상액을 이용하여 유기막을 현상하면, 넓은 면적의 투과 영역(T)에서는 상부 유기막(114b)만 제거되지만 하부에 데이터 배선이 형성되어 있는 좁은 면적의 비어 홀 영역(H)에서는 상부 유기막(114b) 뿐만 아니라 하부 유기막(114a)의 일부분도 제거된다(B 부분 참조).
도 3d를 참조하면, 상술한 바와 같이 1차 노광 및 현상 공정을 완료한 후, 제2 포토 마스크(210)를 이용한 2차 노광 공정으로 상부 유기막(114b)의 표면에 다 수의 엠보싱 패턴을 정의한다.
그런 다음, TMAH 현상액을 이용한 현상 공정을 실시하면 상기 상부 유기막(114b)의 표면에 광 산란을 위한 다수의 엠보싱(116)이 형성된다. 이와 동시에, 비어 홀 영역(H)의 하부 유기막(114a)이 완전히 제거되어 그 하부의 데이터 배선, 즉 캐패시터의 제2 전극(112b)을 노출하는 비어 홀(120)이 형성된다.
계속해서, 유기막(114a, 114b)의 리플로우(reflow), 아웃개싱(outgassing) 및 용매 제거의 목적으로 약 130℃∼230℃의 온도에서 1시간 이상 큐어링을 실시한다. 상술한 공정의 결과로, 투과 영역(T)과 반사 영역(T) 간에 1.5∼2배 정도의 유기막 단차가 형성된다.
그런 다음, 도 2를 참조하면, 유기막과 투명 도전막간의 접착력을 향상시키기 위하여 아르곤(Ar) 플라즈마 처리를 실시하고, 상기 결과물의 전면에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 상기 투과 영역(T)의 하부 유기막(114a) 상에 화소 전극으로 제공되는 투명 전극(118)을 형성한다.
상기 투명 전극(118)이 형성된 결과물의 전면에 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같이 높은 반사율을 갖는 반사막을 증착하고, 사진식각 공정으로 상기 반사막을 패터닝하여 반사 영역(R) 및 캐패시터 영역(S)의 상부 유기막(114b) 상에 화소 전극 및 반사판으로 제공되는 반사 전극(122)을 형성한다. 상기 반사 전극(122)은 상기 투명 전극(118)과 일부분 오버랩되도록 형성되고, 상기 비어 홀(120)을 통해 데이터 배선의 일부분, 예를 들어 캐패시터의 제2 전극(112b)과 연결된다.
상기 반사 전극(122)은 엠보싱 패턴(116)이 형성된 상부 유기막(114a) 상에 형성되므로, 상기 상부 유기막(114a)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 즉, 반사 전극(122)의 엠보싱 패턴은 마이크로 렌즈의 역할을 수행하여 정반사 성분을 억제하고 액정을 투과하는 빛을 산란시켜 시야각을 개선하고 반사 효율을 증가시키는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 반사 전극(122)이 형성된 제1 기판(100) 상에 레지스트를 도포하고 러빙(rubbing) 처리 등을 통해 액정층 내의 액정 분자들을 선택된 각으로 프리틸팅시키는 제1 배향막(도시하지 않음)을 형성한다.
계속해서, 상기 제1 기판(100)과 동일한 물질로 구성된 제2 기판(130) 상에 컬러 필터(132), 공통 전극(도시하지 않음) 및 제2 배향막(도시하지 않음)을 순차적으로 형성한 후, 상기 제2 기판(130)이 제1 기판(100)에 대향하도록 배치한다. 그런 다음, 제1 기판(100)과 제2 기판(130) 사이에 복수개의 스페이서(도시하지 않음)를 산포하여 접합함으로써, 제1 기판(100)과 제2 기판(130) 사이에 소정의 공간이 형성되도록 한다. 이어서, 제1 기판(100)과 제2 기판(130) 사이의 공간에 진공 주입 방법을 이용하여 액정 물질을 주입하여 액정층(도시하지 않음)을 형성하면, 본 실시예에 따른 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치가 완성된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 박막 트랜지스터 기판의 유기막 형성 공정에서 하부 유기막의 두께를 조절하여 투과 영역과 반사 영역간에 1.5∼2배 정도의 단차가 형성되도록 한다. 따라서, 별도의 마스크 공정을 추가하지 않고 투과 영역의 셀갭을 반사 영역의 셀갭보다 두껍게 형성하는 다중 셀갭 구조를 구현함으로써, 투과 모드와 반사 모드에 대한 색 재현성 차이를 줄일 수 있다.
또한, 투과 영역에 유기막을 일부분 잔존시켜 투과 영역과 반사 영역의 경계면에서 유기막의 단차 기울기를 완만하게 형성함으로써, 상부 유기막의 엠보싱 패턴 위에 형성되는 반사 전극이 급격한 단차 기울기에 의해 리프팅되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 반사 전극이 형성된 제1 기판 상에 유기 재질의 폴리이미드 계열의 고분자 박막을 도포하고 러빙 처리할 때, 투과 영역(T)과 반사 영역(R) 간의 단차에 의한 이온물 축적에 의해 패널 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 화소부가 반사 영역 및 투과 영역을 포함하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    게이트 배선 및 층간 절연막에 의해 상기 게이트 배선과 절연되는 데이터 배선을 포함하는 절연 기판 상에 하부 유기막을 형성하는 단계;
    상기 하부 유기막을 하드-베이킹하는 단계;
    상기 하부 유기막 상에 상부 유기막을 형성하는 단계;
    1차 노광 및 현상 공정으로 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀 영역과 투과 영역의 상부 유기막을 제거하는 단계;
    2차 노광 및 현상 공정으로 상기 상부 유기막의 표면에 다수의 엠보싱을 형성함과 동시에 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀을 형성하는 단계;
    상기 투과 영역의 하부 유기막 상에 투명 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 반사 영역의 상부 유기막 상에 상기 투명 전극과 일부분 오버랩되고 상기 비어 홀을 통해 상기 데이터 배선의 일부분과 연결되는 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하고,
    상기 투과 영역에 하부 유기막을 잔존시켜 투과 영역과 반사 영역간에 단차를 형성함으로써 상기 투과 영역의 셀갭을 상기 반사 영역의 셀갭보다 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 층간 절연막은 실리콘 질화물의 단일막 또는 실리콘 산화물과 실리콘 질화물의 복합막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하부 유기막은 상기 상부/하부 유기막 총 두께의 1/3 정도의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 하부 유기막의 하드-베이킹은 130℃의 온도에서 1시간 이하로 실시하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 하부 유기막을 하드-베이킹하는 단계 전에, 상기 하부 유기막을 100℃ 근방의 온도에서 소프트-큐어링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서, 1차 노광 및 현상 공정으로 상기 데이터 배선의 일부분을 노출하는 비어 홀 영역과 투과 영역의 상부 유기막을 제거하는 단계에서, 상기 비어 홀 영역의 하부 유기막의 일부분이 제거되는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 투명 전극을 형성하는 단계 전에, 상기 상부 및 하부 유기막을 리플로우 및 경화시키기 위한 큐어링 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 다결정실리콘 액정 표시 장치의 제조 방법.
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