KR20030019201A - 반사막 제조 방법, 반사막, 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

반사막 제조 방법, 반사막, 및 액정 디스플레이 장치 Download PDF

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닛뽄덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

코팅과 소성에 의해 박막 트랜지스터(16)를 구비하는 기판(14) 상에 편평한 유기 절연층(18)이 형성된다. 다음에, 펄스 형상의 레이저빔이 유기 절연층(18)에 조사되고 콘택트홀(18a)과 요철(18b)이 애블레이션에 의해 유기 절연층(18) 내부 및 상부에 형성된다. 요철(18b)은 네 개 이상의 높이 레벨을 갖도록 형성된다.

Description

반사막 제조 방법, 반사막, 및 액정 디스플레이 장치{MANUFACTURING METHOD FOR REFLECTOR, REFLECTOR, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 우수한 반사 특성을 갖는 반사막(reflector), 상기 반사막을 구비하며 우수한 디스플레이 특성을 갖는 액정 디스플레이 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
입사광을 반사하여 디스플레이 광을 제공하는 반사막을 내부에 구비한 반사형 액정 디스플레이 장치가 공지되어 있다. 반사형 액정 디스플레이 장치는 광원으로서 백라이트를 필요로 하지 않는다. 따라서, 반사형 액정 디스플레이 장치는 투과형 액정 디스플레이 장치에 비해 저소비전력화 및 박형화와 같은 이점을 갖는다. 이러한 특징 때문에, 반사형 액정 디스플레이 장치는 휴대형 단말기 등에 사용된다. 또한, 반사형과 투과형 둘 다의 특성을 갖는 소위 미투과형 액정 디스플레이 장치(transflective type liquid crystal display)도 휴대 전화 등에 사용된다. 하기에 반사형 액정 디스플레이 장치의 문제점에 대해서 설명할 것이지만, 미투과형 액정 디스플레이 장치도 유사한 문제점을 갖는다.
반사형 액정 디스플레이 장치는 액정 셀에 채워진 액정, 액정을 구동하기 위한 스위칭 소자 및 액정 셀의 내부 또는 외부에 마련된 반사막을 구비한다. 반사형 액정 디스플레이 장치는, 예를 들면, 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 사용하는 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치이다.
반사형 액정 디스플레이 장치로서, 가시성을 향상시키기 위해 반사 전극의 표면 상에 요철 형상이 형성된 액정 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 반사 전극이 편평한 표면 대신 요철 형상의 표면을 가질 때, 반사 전극은 입사광을 다중 방향으로 반사한다. 즉, 반사 전극의 표면 상에 요철 형상을 형성함으로써, 광시야각과 같은 디스플레이 특성을 향상시키게 된다.
반사 전극의 요철 형상이 반사광의 산란 특성을 향상시키지만, 요철 형상이 아주 규칙적일 때 반사된 광의 간섭에 의해 스크린이 어둡게 되는 경우가 발생한다. 따라서, 광의 간섭을 방지하기 위해서, 요철 형상을 가능한 한 불규칙하게 형성하는 것이 바람직하다.
반사 전극의 표면 상에 요철 형상을 제공하는 한 방법으로서, 절연막의 표면 상에 요철 형상을 형성하는 방법이 개발되었다. 이 방법에 있어서, 먼저 감광성 수지막이 형성되고, 노광 마스크를 사용하여 노광된 후 현상되어 비연속적인 볼록 패턴을 형성하게 된다. 그 후, 상기 막의 표면은 열처리에 의해 용해되어, 완만한 형상을 형성하게 된다. 그 다음, 유기 절연막이 수지막 상에 형성되고, 그 후 콘택트홀을 위해 에칭된다. 마지막으로, 반사 전극이 절연막 상에 형성된다. 이렇게 얻어진 반사 전극의 표면 상에 수지막과 절연막에 의한 요철 형상이 형성된다.
상기 상술된 요철 형상 형성 방법에 따르면, 절연막의 요철은 거의 일정한 높이로 형성된다. 즉, 모든 수지막의 돌출부가 거의 동일한 높이(두께)값을 가지기 때문에, 요철의 높이는 거의 두 값을 갖는다. 여기서, 요철의 높이라는 의미는 반사막의 법선 방향에서 요철의 상부 및 바닥부의 높이 레벨(깊이) 사이의 차이를 의미한다.
소위 하프톤 마스크(halftone mask)를 사용하는 다른 방법에 개발되었는데, 상기 방법은 일본 특개평 2000-250025호에 개시되어 있다. 상기 방법에 따르면, 마스킹 영역 내에서 상이한 투과율을 갖는 하프톤 마스크를 사용하여 수지막이 패턴화된다. 그 결과 돌출부는 상이한 높이 값을 가지고 형성된다. 그러나, 높이 값의 수는 두 개, 따라서, 절연막 상에 형성되는 요철의 높이는 세 값을 갖는다.
상기 상술된 바와 같이, 종래에 있어서, 요철의 높이는 기껏해야 세 값을 갖도록 설정된다. 따라서, 종래의 반사막의 요철 형상은 상대적으로 높은 균일성을 가지며 단조롭다.
요철 형상의 높은 균일성은 우수한 반사 특성과 디스플레이 특성을 제공하지 못한다. 따라서, 절연막의 요철의 높이의 가용한 값의 수가 제한된 종래의 반사막은 디스플레이 특성을 충분히 향상시킬 수 없다.
또한, 절연막 상에 요철을 형성하는 상기 방법은 상대적으로 많은 공정, 즉 두 유기막(수지막 및 절연막)의 형성, 및 노광과 현상을 필요로 한다. 또한, 포토리소그래피 기술을 사용하여 형성된 요철은 가파른 형상(sharp shape)을 가지기 때문에 표면 형상을 완만하게 하기 위한 열처리를 필요로 한다. 따라서, 포토리소그래피 기술을 사용하는 종래의 방법은 공정의 수가 많다고 하는 단점을 갖는다.
상기 상술된 바와 같이, 종래의 반사막은 반사 전극이 요철 형상, 특히, 높이가 상대적으로 높은 균일성을 가지기 때문에 충분히 높은 반사 특성을 달성할 수 없다는 문제점을 갖는다. 또한, 이러한 반사막의 제조 방법은 상대적으로 많은 공정을 필요로 한다는 문제점을 갖는다.
상기의 상황을 고려하여, 우수한 반사 특성을 갖는 반사막과 액정 디스플레이 장치, 및 반사막 제조 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
실질적으로 적은 수의 공정으로 제조될 수 있는 반사막과 액정 디스플레이 장치, 및 반사막 제조 방법을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1의 양상에 따른 반삭막 제조방법은,
절연층(18)을 형성하는 단계와;
상기 절연층(18)을 레이저빔으로 조사하여 애블레이션에 의해 상기 절연층(18)의 표면 상에 요철(18b)을 형성하는 단계; 및
상기 절연층 상에 전극(19)을 형성하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 애블레이션 단계에 있어서, 상기 레이저빔은 소정의 강도 분포를 가지고 상기 절연층(18) 상에 조사된다.
이 경우, 상기 레이저빔은 소정의 투과율 분포를 갖는 마스크(43)를 통해 상기 절연층(18) 상에 조사된다.
이 경우, 상기 마스크(43)에 입사하는 상기 레이저빔은 편평한 프로파일을 갖는다.
이 경우, 스폿 형상을 갖는 상기 레이저빔으로 주사 조사(scanning irradiation)가 수행된다.
이 경우, 상기 애블레이션 단계에서, 상기 레이저빔은 펄스 형상으로 조사된다.
이 경우, 상기 애블레이션 단계에서, 상기 요철(18b)은 네 개 이상의 높이 레벨을 갖도록 형성된다.
이 경우, 상기 절연층(18) 아래에 스위칭 소자(16)가 마련되며,
상기 스위칭 소자(16)의 한 단부를 노출시키는 콘택트홀(18a)이 상기 애블레이션 단계에서 형성된다.
이 경우, 상기 애블레이션 단계에서, 상기 절연층(18) 상에 상기 요철과 함께 편평한 부분이 형성되며,
상기 편평한 부분 상에 투명 전극(52)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
상기 제조 방법은 상기 애블레이션 단계 이후에 상기 절연층(18)을 어닐링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 2의 양상에 따른 반사막은:
기판(14) 상에 마련되며 표면에 적어도 네 개의 높이 레벨을 갖는 다수 단의 요철(18b)을 구비하는 절연층(18); 및
상기 절연층(18) 상에 마련된 전극(19)을 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 3의 양상에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 언급된 반사막(11)을 구비한다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 2의 (a) 내지 (d)는 상기 실시예에 따른 반사막의 제조 단계를 도시하는 도면.
도 3은 광학 처리 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 플랫탑형 레이저빔(flat top type laser beam)의 프로파일을 도시하는 도면.
도 5는 마스크를 통과한 레이저빔의 프로파일을 도시하는 도면.
도 6은 스폿 형상의 레이저빔(spot-shaped laser beam)의 프로파일을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 반사막의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 8의 (a) 내지 (d)는 도 7에 도시된 반사막을 제조하는 제조 단계를 도시하는 도면.
도 9는 조사된 레이저빔의 프로파일을 도시하는 도면.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
10 : 액정 디스플레이 장치11 : 하부 기판
12 : 대향 기판13 : 액정층
14 : 절연 기판15 : 절연 보호막
16 : TFT17 : 패시베이션막
18 : 유기 절연막19 : 반사 전극
20 : 게이트 전극21 : 반도체 층
22 : 드레인 전극23 : 소스 전극
29 : 투명 절연 기판30 : 칼라 필터
31 : 투명 전극32 : 편광판
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면과 연계하여 설명될 것이다. 하기에 설명될 본 발명의 실시예는 예시적인 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
제 1의 실시예
본 발명의 제 1의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 픽셀마다 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 구비하는 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치이다.
도 1은 제 1의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치(10)의 단위 픽셀 영역의단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반사형 액정 디스플레이 장치(10)는 반사막을 구성하는 하부 기판(11), 상기 하부 기판(11)과 대향하도록 정렬된 대향 기판(12), 및 상기 하부 기판(11)과 대향 기판(12) 사이에 끼인 액정층(13)을 구비한다. 하부 기판(11)은 절연 기판(14), 절연 보호막(15), TFT(16), 패시베이션막(17), 유기 절연막(18) 및 반사 전극(19)을 구비한다.
무기 또는 유기 절연 재료로 이루어진 절연 보호막(15)은 절연 기판(14)상에 퇴적된다. 스위칭 소자로서 기능하는 TFT(16)는 절연 보호막(15) 위에 형성된다.
각각의 TFT(16)는 절연 기판(14) 상에 형성된 게이트 전극(20), 절연 보호막(15)을 사이에 두고 게이트 전극(20) 위에 놓인 반도체 층(21), 드레인 전극(22) 및 소스 전극(23)을 구비한다. 드레인 전극(22)과 소스 전극(23)은 반도체층(21)의 도시되지 않은 드레인 영역과 소스 영역에 각각 연결된다.
패시베이션막(17)은 예를 들면 실리콘계막과 같은 절연막으로 구성된다. 패시베이션막(17)은 하기에 논의될 콘택트홀(18a)이 형성될 부분을 제외하고 TFT(16) 각각을 피복하도록 마련된다.
유기 절연층(18)은 패시베이션막(17) 상에 형성된다. 유기 절연층(18)은 하기에 논의될 레이저 애블레이션(laser ablation)에 의해 쉽게 타고 승화되는 유기 재료로 이루어진다.
"레이저 애블레이션"은 소정의 파장 범위의 레이저빔이 소정의 파장 범위에 흡수 밴드를 갖는 유기 재료에 조사될 때, 유기 재료의 화학적 결합이 파괴되어 조사된 표면층이 소실(제거)되는 현상이다.
즉, 유기 절연층(18)은 애블레이션에 사용되는 파장의 레이저빔을 흡수하는 유기 재료로 형성된다. 하기에, 유기 절연층(18)이 폴리이미드 수지로 형성되는 경우에 대해서 설명할 것이다.
유기 절연층(18)에 콘택트홀(18a)이 형성되고 이를 통해 소스 전극(23)이 노출된다. 요철(18b)은 유기 절연층(18)의 표면에 형성된다. 요철(18b)과 콘택트홀(18a)은 하기에 설명될 레이저 애블레이션에 의해 형성된다.
유기 절연층(18)의 요철(18b)은 그 높이가 여러 가지 값을 갖도록 형성된다. 요철(18b)의 "높이"는 반사막의 법선 방향에서 소정 위치를 기준으로 한 상부 또는 바닥부의 높이이다. 본 실시예에 있어서, 요철(18b)의 형성 이전의 유기 절연층(18)의 위치(유기 절연층(18)의 두께)가 기준으로 취해진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기 절연층(18)의 요철(18b)은 소정의 범위 내에서 여러 높이, 특히, 4 이상의 높이 값을 갖는다. 유기 절연층(18)이 3㎛ 두께로 형성되는 경우, 요철(18b)의 높이는 예를 들면 0.04 내지 2.1㎛의 범위 내에서 4 이상의 높이 값을 갖는다.
반사 전극(19)은 콘택트홀(18a)을 포함하는 유기 절연층(18) 상에 소정의 두께로 알루미늄 또는 크롬과 같은 금속으로 형성된다. 반사 전극(19)은 콘택트홀(18a)을 통해 TFT(16)의 소스 전극(23)에 연결되고, 픽셀 전극 및 광 반사층으로서 기능한다.
유기 절연층(18)의 표면 상의 요철(18b)에서 비롯된 요철 형상이 반사 전극(19)의 표면에 형성된다. 유기 절연층(18)의 요철(18b)이 여러 가지 높이 값을가지며 다수의 단(multiple stages)을 갖도록 형성되기 때문에, 반사 전극(19) 상에 형성되는 요철도 다수의 단을 가지며 낮은 규칙성을 갖도록 형성된다. 따라서, 반사 전극(19)에 의해 반사되는 광은 하부 기판(11)에 높은 반사 특성을 제공하는 높은 산란 특성을 가지며, 그 결과 하부 기판(11)을 구비하는 액정 디스플레이 장치(10)에 양호한 디스플레이 특성을 제공한다.
대향 기판(12)은 투명 절연 기판(29)의 한 표면 상에 순서대로 적층된 칼라 필터(30)와 투명 전극(31)을 구비한다. 절연 기판(29)의 다른 면 상에는 편광판(sheet polarizer; 32)이 마련된다.
액정층(13)은 TN(Twisted Nematic)형, STN(Super Twisted Nematic)형, 단일 편광판형(single sheet polarizer type), GH(Guest-Host)형, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)형, 콜레스테릭형 등의 액정을 사용함으로써 형성된다. 소정의 배향이 액정층(13)에 주어진다.
상기 상술된 구조의 액정 디스플레이 장치(10)의 동작이 설명될 것이다.
화이트 모드에서, 디스플레이 표면에 입사하는 광은 절연 기판(29), 칼라 필터(30), 투명 전극(31) 및 액정층(13)을 통과하여 반사 전극(19)의 표면에 도달한다.
요철이 반사 전극(19) 상에 형성되기 때문에, 입사광은 요철에 의해 산란되어 반사된다. 반사된 광은 액정층(13), 투명 전극(31), 칼라 필터(30), 절연 기판(29) 및 편광판(32)을 통과하여, 디스플레이 광으로서 외부로 되돌아간다.
한편, 블랙 모드에서는, 입사광은 화이트 모드에서와 마찬가지로 반사전극(19)에서 반사되지만, 편광판(32)에 의해 차단되기 때문에 외부로 출력되지 못한다. 이런 식으로 액정 디스플레이 장치(10)의 온/오프 동작이 수행된다.
액정 디스플레이 장치의 반사막(하부 기판(11))의 제조 방법에 대해서 설명할 것이다. 도 2의 (a) 내지 (d)는 제조 단계를 도시한다.
먼저, 스위칭 소자인 각각의 TFT(16)가 절연 기판(14) 상에 형성된다. 즉, 게이트 전극(20)은 절연 기판(14) 상에 형성되고 게이트 전극(20)을 피복하는 절연 보호막(15)이 그 후 형성된다. 다음에, 도시되지 않은 드레인 영역과 소스 영역을 구비하는 반도체 층(21)이 에칭, 불순물 도핑 등에 의해 절연 보호막(15) 상에 형성된다. 그 다음, 드레인 영역 및 소스 영역과 각각 접하는 드레인 전극(22) 및 소스 전극(23)이 절연 보호막(15) 상에 형성된다. 또한, 패시베이션막(17)이 TFT(16) 상에 형성되고 패턴화되어 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 구조를 갖게 된다.
다음에, 폴리이미드가 상기 구조의 표면 상에 피복되고 소성되어, 예를 들면, 3㎛의 두께를 갖는 편평한 폴리이미드막(35)을 형성하게 된다(도 2의 (b)). 소성은, 예를 들면, 10분동안 90℃의 온도에서 수행된다.
계속해서, 폴리이미드막(35)에 대해 레이저 애블레이션이 수행되어 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 콘택트홀(18a)과 요철(18b)을 갖는 유기 절연층(18)을 형성한다.
도 3은 레이저 애블레이션에서 사용되는 광학 처리 시스템(40)의 구조를 도시한다. 도 3에 도시된 광학 처리 시스템(40)은 광원(41), 성형부(shaping section; 42) 및 마스크(43)를 포함한다.
광원(41)은 펄스 형상의 레이저빔, 예를 들면 KrF 엑시머 레이저빔(파장 248㎚)을 방출한다. 레이저빔은 소정수의 펄스 및 양호한 애블레이션 프로파일을 확보할 수 있는 강도를 가지고 조사된다. 예를 들면, 레이저빔은, 콘택트홀(18a)이 형성될 폴리이미드막(35)의 부분에 조사되는 에너지 밀도가 300mJ/㎠이 되는 강도를 가지고 조사된다.
성형부(42)는 플라이아이 렌즈(flyeye lens), 원통형 렌즈, 거울 등을 포함하고, 레이저빔의 패턴을 도 4에 도시된 바와 같이 플랫탑형 프로파일로 성형한다. 성형된 레이저빔은 타겟인 폴리이미드막(35)을 향해 예를 들면 거의 수직으로 조사된다.
마스크(43)는 성형부(42)와 조사될 물체 사이에 위치되기 때문에, 성형부(42)로부터 나온 레이저빔은 마스크(43)를 통해 조사 타겟인 폴리이미드막(35)에 조사된다. 레이저빔으로 조사된 폴리이미드막(35)의 표면은 애블레이션에 의해 소실(제거)된다.
마스크(43)는 광투과율을 소정의 투과율로 조정할 수 있는 소위 유전체층으로 구성된다. 즉, 마스크(43)는 석영 등의 투명 기판 상에 소정 형상으로 패턴화된 유전막(도시되지 않음)을 형성함으로써 구성된다.
유전막은, 예를 들면, SiO2, Al2O3, HfO2, YF3, MgF2, LaF3, ThF4등의 막 또는 이들 막의 적층막으로 구성되며, 통상적인 막 퇴적 방법에 의해 기판 상에 형성된다. 유전막은 통상적인 패터닝 방법을 사용하여 소정의 형상으로 기판 표면에섬(island)처럼 마련된다. 유전막은, 예를 들면, 거의 평면 형상(planar shape)을 갖는다. 유전막의 섬은 소정의 두께로 형성되어 소정의 광투과율을 달성한다. 마스크 표면에서 유전막의 재료 및 두께 각각을 소정의 분포로 설정함으로써 조사 표면에서 소정의 광 강도(에너지 밀도)를 달성할 수 있다.
애블레이션 정도는 에너지 밀도 레벨에 비례하여 달라지기 때문에, 유전막은 상이한 깊이로 제거될 수 있다. 구체적으로는, 콘택트홀(18a)에 대응하는 영역에 유전막이 마련되지 않지만, 요철(18b)이 형성될 부분에 대응하는 영역에는 소정 두께로 유전막이 마련된다. 이렇게 형성된 마스크(43)를 통해 레이저빔을 조사함으로써 폴리이미드막(35) 내부 및 상부에 콘택트홀(18a)과 요철(18b)을 형성할 수 있다. 애블레이션의 깊이는 조사되는 레이저빔의 펄스의 수에 의해 조정될 수 있다.
레이저빔은 마스크(43)를 통과하여, 예를 들면, 도 4에 도시된 프로파일에서 도 5에 도시된 프로파일로 성형된다. 성형된 레이저빔을 조사함으로써 폴리이미드막(35)의 내부 및 상부에 도 1에 도시된 바와 같이 콘택트홀(18a)과 요철(18b)을 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 프로파일에 있어서, 콘택트홀(18a)이 형성될 부분에 조사되는 레이저빔은 유전막에 의해 약화되지 않고 편평한 형상을 갖는다. 상기 언급된 바와 같이, 레이저빔의 에너지 밀도는 소정 두께의 폴리이미드막(35)을 충분히 성형할 수 있는 값으로 설정된다. 콘택트홀(18a)이 형성될 부분에 대응하는 편평한 부분의 에너지 밀도는 예를 들면 300mJ/㎠이다.
한편, 요철(18b)이 형성될 부분에 대응하는 에너지 밀도의 프로파일은 상기언급된 범위 내에서 다수의 피크값, 적어도 네 개의 피크값(최대값 또는 최소값)을 나타낸다. 피크값은 예를 들면 60mJ/㎠ 내지 200mJ/㎠의 범위 내에 있다.
이처럼 프로파일이 다수의 피크값을 갖는 레이저빔의 조사는 폴리이미드막(35) 내에 피크값에 대응하는 바닥부와 상부를 갖는 요철(18b)을 형성한다. 프로파일이 네 개 이상의 피크값을 가지기 때문에, 형성될 요철(18b)은 네 개 이상의 높이를 갖는다.
소정의 강도 분포를 갖는 레이저빔을 상기와 같은 방식으로 마스크(43)를 통해 폴리이미드막(35) 상부에 조사하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 다수 단의 요철(18b)을 갖는 유기 절연층(18)이 형성된다.
애블레이션을 사용하는 패터닝은 통상적인 리소그래피 기술을 사용하는 패터닝과 비교하여 완만한 형상을 제공한다. 따라서, 포토리소그래피 기술을 사용하는 경우와는 달리, 어닐링이 필수적인 것은 아니다. 그러나, 필요하다면, 한 시간동안 250℃의 온도에서 수행되어 기판 상의 요철(18b)을 완만하게 할 수도 있다.
유기 절연층(18)의 형성 후, 예를 들면, 알루미늄막이 유기 절연층(18) 상에 형성되고 그 후 패턴화되어 반사 픽셀 전극으로서 반사 전극(19)을 형성한다(도 2의 (d)). 반사막인 하부 기판(11)은 상기 상술된 방식으로 제조될 수 있다.
이렇게 형성된 하부 기판(11)과 절연 기판(14) 상에 칼라 필터 등이 적층된 대향 기판(12) 사이에 도시되지 않은 스페이서가 위치되고 스페이서에 의해 형성된 스페이스(셀)에 액정(13)이 채워져서 밀봉된다. 그 다음, 편광판(32)이 접착 등에 의해 부착되어, 도 1에 도시된 반사형 액정 디스플레이 장치(10)를 생성하게 된다.
상기 실시예에 따르면, 상기 상술된 바와 같이, 적어도 네 개의 높이를 갖는 다수 단의 요철(18b)이 레이저 애블레이션에 의해 유기 절연층(18) 상에 형성된다. 유기 절연층(18)의 다수 단의 요철(18b)은 낮은 규칙성을 갖는 요철 표면을 상부의 반사 전극(19)에 형성한다. 이에 의해 높은 광 산란 특성과 우수한 디스플레이 특성을 갖는 반사막과 액정 디스플레이 장치(10)가 달성된다.
유기 절연층(18)의 다수 단의 요철(18b)은 소정의 투과율 분포를 갖는 마스크(43)를 통해 유기막 상에 레이저빔을 조사함으로써 형성된다. 마스크(43)의 투과율 분포는 임의적으로 설정될 수 있으며 요철(18b)의 높이는 투과율 분포와 조사 펄스의 수를 조정함으로써 다수의 단으로 쉽게 설정될 수 있다.
폴리이미드막(35)이 레이저 애블레이션에 의해 직접적으로 처리되기 때문에, 실질적으로 적은 수의 공정으로 반사막과 액정 디스플레이 장치를 제조할 수 있다. 즉, 통상의 포토리소그래피 기술을 사용하는 경우에 있어서, 상부에 레지스트막과 유기막의 형성, 노광 및 현상의 단계를 필요로 하지만, 애블레이션을 사용하는 경우에 있어서는, 콘택트홀(18a)과 요철(18b)을 구비하는 유기 절연층(18)이 적어도 하나의 단계에서 형성될 수 있다.
또한, 포토리소그래피 공정에 있어서, 요철(18b)은 가파른 형상을 가지며, 이것은 어닐링을 필요로 한다. 그러나, 애블레이션 방법에 있어서, 요철(18b)의 표면은 상대적으로 완만하다. 따라서, 어닐링이 반드시 수행될 필요는 없으며, 그 결과 유기 절연층(18)이 훨씬 더 적은 공정으로 형성될 수 있다.
제 1의 실시예는 소위 유전막을 구비하는 소위 유전체 마스크를 사용한다.그러나, 마스크(43)는 이러한 타입에 제한되지 않으며, 필요에 따라 광 투과율을 제어할 수 있기만 하면 어떠한 타입이라도 상관없다.
콘택트홀(18a)과 요철(18b)이 애블레이션 단계에서 동시에 형성되었지만, 이들은 상이한 마스크를 사용하여 별도의 공정에서 형성될 수도 있다.
제 2의 실시예
제 2의 실시예에 따른 반사막의 제조 방법이 설명될 것이다. 제 2의 실시예를 쉽게 이해하기 위해서, 제 1의 실시예의 소자에 대응하는 소장에는 동일한 도면 부호를 병기하고 그 설명을 생략한다.
제 2의 실시예에 있어서는, 제 1의 실시예와는 달리, 마스크(43)가 사용되지 않고 스폿 형상(spot-like shape)의 레이저빔으로 주사 조사(scanning irradiation)가 수행되어 유기 절연층(18) 상에 요철(18b) 등을 형성한다. 이하, 제 2의 실시예에 따른 제조 방법이 설명될 것이다.
하기에 설명될 실시예에 있어서, 유기 절연층(18)은 아크릴 수지를 150℃에서 한 시간동안 소성하여 3㎛의 두께로 형성된다.
제 2의 실시예에서 사용되는 레이저빔은 도 6에 도시된 가우스 분포를 나타내는 스폿 형상의 프로파일을 갖는다. 스폿 형상 프로파일의 상부에서의 레이저빔의 에너지 밀도는 소정의 범위 내에 설정된다.
스폿형 레이저빔은 제 1의 실시예에서 사용된 것과 유사한 장치를 사용하여 타겟(기판)에 조사된다. 기판은, 예를 들면, X-Y 단에 위치되고 평면 상에서 이동가능하다. 레이저 처리시, 기판은 소정의 패턴에서 간헐적으로 이동된다. 레이저빔은 기판의 이동과 동기하여 소정 수의 펄스로 조사된다. 고정된 타켓 기판에 대해 주사 레이저빔을 조사하는 다른 구조가 사용될 수도 있다.
레이저빔이 조사된 아크릴 수지막의 표면 상에서, 조사된 부분 내의 아크릴 수지는 애블레이션에 의해 타서(burned out) 승화된다. 조사되는 레이저빔의 에너지 밀도와 펄스의 수는 각각의 소정의 영역마다 조정된다. 레이저빔 강도를 변경하면서 조사를 수행함으로써, 유기 절연층(18)의 내부 및 상부에 콘택트홀(18a)과 다수 단의 깊이를 갖는 요철(18b)을 형성할 수 있다.
아크릴 수지를 애블레이션하는 실시예에 있어서, 예를 들면, 프로파일이 반값 폭에서 5㎛Φ의 직경을 갖는 XeCl 엑시머 레이저빔(파장 308㎚)이 사용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 프로파일의 상부에서의 에너지 밀도가 예를 들면 40 내지 190mJ/㎠의 범위 내에 놓이도록 다수의 값을 갖는 레이저빔의 소정 수의 펄스를 조사함으로써 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 네 개 이상의 높이 값을 갖는 다수 단의 요철(18b)이 아크릴 수지막의 표면 상에 형성될 수 있다. 또한, 콘택트홀(18a)은, 예를 들면, 프로파일의 상부에서 300mJ/㎠의 에너지 밀도를 갖는 레이저빔의 8 펄스를 조사함으로써 형성될 수 있다.
제 2의 실시예에 따르면, 상기 상술된 바와 같이, 다수 단의 요철(18b)과 콘택트홀(18a)은 레이저빔을 소정 패턴으로 상대적으로 이동하면서 스폿형 레이저빔의 소저의 수의 펄스를 조사함으로써 유기막 상부 및 내부에 형성될 수 있다. 제 2의 실시예가 제 1의 실시예와 동일한 이점을 제공하는 것은 명백하다.
제 2의 실시예에서 타겟인 기판이 이동되지만, 대신, 레이저빔용 조사포트(irradiation port)가 이동될 수도 있다.
제 3의 실시예
첨부된 도면과 연계하여 제 3의 실시예가 설명될 것이다. 제 3의 실시예를 보다 쉽게 이해하기 위해서, 도 1의 소자와 동일한 소자에는 동일한 도면 부호를 병기하고 그 설명은 생략한다.
도 7은 제 3의 실시예에 따른 반사막(하부 기판(11))의 구조를 도시한다. 제 3의 실시예에 따른 반사막은 반사형과 투과형 둘 다의 기능을 갖는 소위 미투과형 액정 디스플레이 장치에서 사용된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 3의 실시예에 따른 반사막(11)은 반사 영역(51)과 투과 영역(51)을 구비한다.
반사 전극(19)은 유기 절연층(18)의 반사 영역(50) 상에 형성된다. 반사 영역(50)의 표면에 다수 단의 요철이 형성된다.
ITO(Indium Tin Oxide)의 투명 전극(52)은 투명 영역(51)의 유기 절연층(18) 상에 형성된다. 투과 영역(51) 내의 유기 절연층(18)의 표면은 거의 편평하게 형성된다. 투명 전극(52)도 편평하다. 투명 전극(2)은 전기적으로 연결될 반사 전극(19)과 접하게 된다. 두명 전극(52)과 반사 전극(19)을 분리하는 절연막이 내부에 마련되며 투명 전극(52)과 반사 전극(19)이 콘택트홀(18a)을 통해 서로 연결되는 구조가 대신 사용될 수도 있다.
반사 전극(19)과 투명 전극(52)을 구비하는 반사막을 장착한 액정 디스플레이 장치(10)는 반사형 및 투과형 둘 다의 기능을 갖는 소위 미투과형 액정 디스플레이 장치로서 기능한다.
도 7에 도시된 반사막(11)은 제 1의 실시예에서 사용된 것과 동일한 방법에서 제조될 수 있다. 이 방법을 도 8의 (a) 내지 (d)를 참조하여 하기에 설명한다.
먼저, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 TFT(16)를 갖는 기판이 마련된다. 다음에, 폴리이미드막(35)이 예를 들면 2㎛의 두께로 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 기판 상에 형성된다. 예를 들면, 폴리이미드막(35)은 110℃에서 10분동안의 소성에 의해 형성된다.
그 다음, 제 1의 실시예에서와 같이 폴리이미드막(35)에 대해서 레이저 처리를 수행하여 도 8의 (c)에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 유기 절연층(18)을 형성한다.
제 3의 실시예에서, 도 9에 도시된 프로파일을 갖는 레이저빔이 조사된다. 레이저빔의 에너지 밀도는, 예를 들면, 30 내지 250mJ/㎠의 범위로 설정되고 조사 펄스의 수는 예를 들면 10이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 마스크(43)를 통과한 레이저빔의 프로파일은 편평하고 안정한 에너지부와 요철부를 구비한다. 프로파일이 요철부와 편평한 부분을 갖는 레이저빔의 조사는 폴리이미드막(35) 상에 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 요철부와 편평한 부분을 형성한다.
다음에, 예를 들면, 크롬 박막이 유기 절연층(18) 상에 형성되고, 그 다음 도 8의 (d)에 도시된 바와 같은 패턴화가 수행되어 편평한 부분 상의 크롬 박막을 제거한다. ITO 등의 투명 전극(52)은 유기 절연층(18)의 노출된 편평한 부분 상에형성된다. 이렇게 하여 도 7에 도시된 반사막을 완성하게 된다.
상기 상술된 바와 같이, 제 3의 실시예는 다수 단의 요철 및 편평한 투명 전극을 구비하는 반사 전극(19)을 갖는 반사막을 제공한다. 투명 전극(52)과 반사 전극(19)이 각각 형성될 유기 절연층(18)의 요철부와 편평한 부분은 레이저 애블레이션에 의해 단일 공정에서 형성될 수 있다. 도 7에 도시된 반사막과 상기 반사막을 구비한 미투과형 액정 디스플레이 장치(10)는 실질적으로 감소된 공정에서 제조될 수 있다.
제 1 내지 제 3의 실시예에서, 유기 절연층(18)은 폴리이미드 또는 아크릴 수지로 형성된다. 그러나, 유기 절연층(18)은, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 싸이클릭 올레핀(cyclic olefin) 또는 노볼락 수지와 같이, 소정의 광 흡수 범위를 갖는 수지로 형성될 수 있다.
레이저 애블레이션 공정은 유기 절연층(18)으로 사용되는 유기 재료의 형태에 따라 사용되는 레이저빔을 선택함으로써 수행될 수 있다. 가용한 레이저빔으로서는, 예를 들면, ArF 레이저(193㎚), KrF 레이저(248㎚), XeCl 레이저(308㎚) 또는 XeF 레이저(351㎚)의 자외선빔, 또는, 예를 들면, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저(1.065㎛) 또는 이산화탄소 레이저(10.6㎛)의 적외선빔이 있다.
본 발명은 스태커 구조의 TFT(staggered structure TFT) 또는 소위 채널 보호형 TFT를 사용하는 반사막 및 액정 디스플레이 장치에 유사하게 적응될 수 있다.
TFT(16)가 스위칭 소자로서 사용되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고MIM(Metal-Insulator-Metal) 소자, 다이오드 또는 배리스터와 같은 다른 스위칭 소자를 사용하는 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치, 또는 스위칭 소자를 사용하지 않는 패시브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 취지와 영역을 벗어나지 않는 여러 가지 실시예와 변형예가 설명되었다. 상기 상술된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기 실시예가 아닌 첨부된 특허청구범위에 의해 명시된다. 본 발명의 특허청구범위에 포괄되는 그리고 특허청구범위와 등가의 의미에 포괄되는 여러 수정예는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (12)

  1. 반사막 제조 방법에 있어서,
    절연층(18)을 형성하는 단계와;
    상기 절연층(18)을 레이저빔으로 조사하여 애블레이션에 의해 상기 절연층(18)의 표면 상에 요철(18b)을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 상에 전극(19)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 애블레이션 단계에 있어서, 상기 레이저빔은 소정의 강도 분포를 가지고 상기 절연층(18) 상에 조사되는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저빔은 소정의 투과율 분포를 갖는 마스크(43)를 통해 상기 절연층(18) 상에 조사되는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 마스크(43)에 입사하는 상기 레이저빔은 편평한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    스폿 형상을 갖는 상기 레이저빔으로 주사 조사(scanning irradiation)가 수행되는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 애블레이션 단계에서, 상기 레이저빔은 펄스 형상으로 조사되는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 애블레이션 단계에서, 상기 요철(18b)은 네 개 이상의 높이 레벨을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층(18) 아래에 스위칭 소자(16)가 마련되며,
    상기 스위칭 소자(16)의 한 단부를 노출시키는 콘택트홀(18a)이 상기 애블레이션 단계에서 형성되는 것을 하는 반사막 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 애블레이션 단계에서, 상기 절연층(18) 상에 상기 요철과 함께 편평한부분이 형성되며,
    상기 편평한 부분 상에 투명 전극(52)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 애블레이션 단계 이후에 상기 절연층(18)을 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사막 제조 방법.
  11. 반사막에 있어서,
    기판(14) 상에 마련되며 표면에 적어도 네 개의 높이 레벨을 갖는 다수 단의 요철(18b)을 구비하는 절연층(18); 및
    상기 절연층(18) 상에 마련된 전극(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사막.
  12. 제 11항에서 청구된 반사막(11)을 구비하는 액정 디스플레이 장치.
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