KR20030029380A - 반사율 향상을 위한 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

반사율 향상을 위한 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

반사율 향상을 위한 액정표시장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 기판에 형성된 화소; 화소 및 기판 상에 형성된 층간 절연막; 층간 절연막 상에 형성된 환원층; 및 환원층 상에 형성된 반사 전극을 구비한다. 별도의 마스크를 사용하거나 별도의 식각 공정을 추가하지 않으면서, 반사 전극과 환원층을 동시에 패터닝한다. 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극의 아래에 알루미늄(Al)과 같이 환원제 역할을 할 수 있는 환원층을 형성함으로써, 은(Ag)이 자연 변색되거나 또는 공정 중에 변색되는 것을 방지할 수 있다.

Description

반사율 향상을 위한 액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal device for enhancing reflectance and method of manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사형 또는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 반사율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다.
일반적으로 전자 디스플레이 장치란 다양한 정보를 시각을 통해 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 전자 디스플레이 장치란 각종 전가 기기로부터 출력되는 전기적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식 가능한 광 정보 신호로 변환하는 전자 장치라고 정의할 수 있으며, 인간과 전자 기기를 연결하는 가교적 역할을 담당하는 장치로 정의될 수도 있다.
이러한 전자 디스플레이 장치에 있어서, 광 정보 신호가 발광 현상에 의해 표시되는 경우에는 발광형 표시(emissive display) 장치로 불려지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의해 광 변조를 표시되는 경우에는 수광형 표시(non-emissive display) 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치라고도 불리는 상기 발광형 표시 장치로는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 일렉트로 루미네슨트 디스플레이(electroluminescent display; ELD) 등을 들 수 있다. 또한, 수동형 표시 장치인 상기 수광형 표시 장치에는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 전기화학 표시장치(electrochemical display; ECD) 및 전기 영동 표시장치(electrophoretic image display; EPID) 등이 해당된다.
텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 화상표시장치에 사용되는 음극선관(CRT)은 표시 품질 및 경제성 등의 면에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 용적 및 높은 소비 전력 등과 같은 많은 단점을 가지고 있다.
그러나, 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 전자 장치의 고체화, 저 전압 및 저 전력화와 함께 전자 기기의 소형 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 디스플레이 장치, 즉 얇고 가벼우면서도 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력의 특징을 갖춘 평판 패널(flat panel)형 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있다.
현재 개발된 여러 가지 평판 디스플레이 장치 중에서 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 장의 기판에 각각 전극이 형성되어 있고 각 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)를 구비하는 장치이며, 상기 박막 트랜지스터는 두 장의 기판 중 하나에 형성되는 것이 일반적이다. 화소부에 박막 트랜지스터를 이용하는 액정표시장치는 비정질형과 다결정형으로 구분된다.
또한, 액정표시장치는 백라이트와 같은 광원을 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 이용한 반사형 액정표시장치, 그리고 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 작동하는 반사-투과형 액정표시장치로 구분될 수 있다. 반사형 액정표시장치와 반사-투과형 액정표시장치는 모두 외부의 광원을 이용한다는 공통점을 갖고 있으므로, 외부 광원에 대한 반사율을 높일 수 있는 방법들이 개발되고 있다. 이 방법들은 반사효율이 높은 반사막을 사용하는 방법, 상판(즉, 컬러필터 기판)에 비드(bead)를 이용한 확산층을 형성하는 방법, 또는 하판(즉, 박막 트랜지스터 기판)의 반사 전극에 엠보싱(embossing)을 통해 정면에서 들어오는 직사광에 대해 의도적으로 난반사를 일으켜 광원의 효율을 높이는 방법들로 나뉘어질 수 있다. 또한, 최근에는 반사 전극 물질로 은(Ag)을 사용하여 알루미늄(Al) 대비 10% 이상의 반사율 증가를 얻을 수 있는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 종래 방법에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 비정질형 또는 다결정형 박막 트랜지스터(20)가 형성되어 있는 절연 기판(10) 상에 층간 절연막으로서, 유기 절연막(30)이 형성된다. 상기유기 절연막(30)의 상부 표면에는 그루브(groove)에 상응하는 패턴을 갖는 마이크로 렌즈 형성용 포토 마스크에 의한 노광 및 현상 공정을 통해 다수의 그루브들이 형성된다. 상기 유기 절연막(30) 상에는 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(40)이 형성된다. 상기 반사 전극(40)은 유기 절연막(30)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 즉, 상기 반사 전극(40)은 광 산란을 위해 상대적인 고저로 형성되는 제1 영역부들과 제2 영역부들로 구분되어 진다. 상기 제1 영역부들은 제2 영역부들에 비해 상대적으로 낮은 높이를 갖는 그루브(groove)의 형상을 갖도록 형성하고, 상기 제2 영역부들은 상대적으로 높은 높이를 갖는 돌출부의 형상을 갖도록 형성하여 마이크로 렌즈로서의 기능을 한다.
도 2는 종래 방법에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 비정질형 또는 다결정형 박막 트랜지스터(60)가 형성되어 있는 절연 기판(50) 상에 층간 절연막으로서, 유기 절연막(70)이 형성된다. 상기 유기 절연막(70)의 상부 표면에는 광 산란을 위한 다수의 그루브들이 형성된다. 상기 유기 절연막(70) 상에는 ITO(indium-tin-oxide) 또는 IZO(indium-zinc-oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어진 투명 전극(80) 및 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(90)이 순차적으로 형성된다. 상기 반사 전극(90)은 유기 절연막(70)과 동일한 표면 구조, 즉 광 산란을 위해 상대적인 고저로 형성되는 제1 영역부들과 제2 영역부들을 포함하는 표면 구조로 형성되며, 그 하부의 투명 전극(80)을 노출시키는 투과창(T)을 갖는다.
그러나, 상술한 바와 같이 반사 전극 물질로서 은(Ag)을 사용하게 되면, 시간이 지남에 따라 은(Ag)의 표면 변색이 발생하여 오히려 반사율이 떨어지는 문제가 나타난다. 이러한 표면 변색은 은(Ag)이 자연 산화되거나 또는 공기 중의 황화수소(H2S)에 의한 황화은이 발생하여 검은 녹(Ag2S)으로 변화되기 때문이다. 검은 녹이 형성되는 화학 반응식은 다음과 같다.
또한, 은(Ag)의 표면 변색은 공기 중의 황화수소(H2S)에 의한 변색 뿐만 아니라 공정 중의 황(S) 성분에 의한 변색도 그 원인이 된다. 이것은 반사 전극용 반사막을 증착한 후, 사진식각 공정 중의 포토레지스트에 의한 변색으로 추정된다. 즉, 포토레지스트 중에서 NQD(1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic ester) 그룹과 밸러스트(1,1,3-tris(2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-3-phenyl propane) 그룹(ballast group)이 결합된 감광제(photo-active compound; PAC)의 황(S) 성분이 원인이 되어 반사 전극을 패터닝하기 위한 사진식각 공정을 진행하는 과정에서 은(Ag)의 표면 변색이 일어나는 것으로 추정된다.
이와 같이 그 표면이 변색된 은(Ag)은 반사율을 저하시키므로 반사형 또는 반사-투과형 액정표시장치의 반사판 역할을 하기에 적합하지가 않다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 반사형 또는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 반사 전극으로 사용되는 은(Ag)의 표면 변색을 방지하여 반사율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반사형 또는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 반사 전극으로 사용되는 은(Ag)의 표면 변색을 방지하여 반사율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 방법에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 종래 방법에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제2 실시예에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100, 300 : 기판105, 315 : 게이트 전극
110, 310 : 게이트 절연막115, 305 : 액티브 패턴
120 : 오믹 콘택층 패턴125, 340 : 소오스 전극
130, 345 : 드레인 전극200, 400 : 박막 트랜지스터
210, 410 : 유기 절연막215, 415 : 비어홀
220, 425 : 환원층225, 430 : 반사 전극
420 : 투명 전극
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 형성된 화소; 상기 화소 및 기판 상에 형성된 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성된 환원층; 및 상기 환원층 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 화소를 형성하는 단계; 상기 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막 상에 환원층을 형성하는 단계; 및 상기 환원층 상에 반사 도전막을 증착하는 단계; 및 상기 반사 도전막을 패터닝하여 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 목적은 기판에 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계; 상기 게이트 배선 위에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되고 소정 간격으로 분리되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계; 상기 결과물의 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막 상에 환원층을 형성하는 단계; 및 상기 환원층 상에 반사 도전막을 증착하는 단계; 및 상기 반사 도전막을 패터닝하여 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극을 형성하기 전에 그 아래에 반사 전극의 환원제 역할을 하는 환원층을 형성함으로써, 은(Ag)이 자연 변색되거나 공정 중에 변색되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 절연 기판(100) 상에 화소로서, 박막 트랜지스터(TFT)(200)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(200) 및 기판(100) 상에 바람직하게는 감광성 유기 물질로 이루어진 층간 절연막(210)이 형성된다. 상기 층간 절연막(210)의 상부 표면에는 그루브에 상응하는 패턴을 갖는 마이크로 렌즈 형성용 포토 마스크에 의한 노광 및 현상 공정을 통해 다수의 그루브들이 형성된다. 상기 층간 절연막(210) 위에는 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(225)이 형성된다. 상기 반사 전극(225)은 유기 절연막(210)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 즉, 상기 반사 전극(225)은 광 산란을 위해 상대적인 고저로 형성되는 제1 영역부들과 제2 영역부들로 구분되어 진다. 상기 제1 영역부들은 제2 영역부들에 비해 상대적으로 낮은 높이를 갖는 그루브의 형상을 갖도록 형성하고, 상기 제2 영역부들은 상대적으로 높은 높이를 갖는 돌출부의 형상을 갖도록 형성하여 마이크로 렌즈로서의 기능을 한다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 층간 절연막(210)과 반사 전극(225)의 사이에 환원제 역할을 할 수 있는 물질, 바람직하게는, 알루미늄(Al)으로 이루어진 환원층(220)이 500Å 이하의 두께로 얇게 형성된다. 여기서, 알루미늄(Al)은 그 자신은 산화되면서 은(Ag)을 환원시켜주는 환원제 역할을 한다.
은(Ag)이 공기 중의 황화수소(H2S)에 의해 변색되어진 검은 녹(Ag2S)이 알루미늄(Al)에 의해 환원되는 반응식은 다음과 같다.
상기 식으로부터 알 수 있듯이, 알루미늄(Al)의 각 원자는 전자 3개씩을 잃어 산화되고, 검게 녹슨 은(Ag2S)의 각 원자는 전자 1개씩을 얻어 환원된다. 즉, 각각의 은 이온(Ag+)은 알루미늄 이온(Al3+)으로부터 전자를 1개씩 받아 환원되고, 알루미늄 이온(Al3+)은 전자 3개를 모두 잃어 산화된다. 이것은 은(Ag)이 녹슬 때 이미 은(Ag) 원자가 전자 1개를 잃어 산화된 상태였기 때문이다. 따라서, 은(Ag)의 환원을 도와준 것은 바로 알루미늄(Al)이라는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 알루미늄(Al)에 의해 은(Ag)이 다시 환원되고 분해된 황(S) 성분은 H2S라는 황화수소로 배출된다.
따라서, 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극의 하지막에 얇은 알루미늄(Al)으로 이루어진 환원층을 형성함으로써, 은(Ag)이 변색되는 것을 방지할 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 하부-게이트(bottom-gate) 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 예시한다.
도 4a를 참조하면, 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어진 절연 기판(100) 상에 크롬(Cr) 또는 알루미늄-내드뮴(Al-Nd)으로 이루어진 제1 금속막을 스퍼터링 방법에 의해 약 500∼2500Å의 두께로 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 제1 금속막을 패터닝하여 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(도시하지 않음), 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 게이트 전극(105) 및 게이트 라인의 끝단에 연결되어 외부로부터 신호를 인가받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(105)은 그 측벽이 테이퍼드 프로파일(tapered profile)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 게이트 배선이 형성된 기판(100)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 방법에 의해 약 4500Å의 두께로 증착하여 게이트 절연막(110)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(110) 상에 액티브층으로서, 예컨대 비정질실리콘막을 플라즈마 화학기상증착 방법에 의해 약 2000Å의 두께로 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층으로서, 예컨대 n+도핑된 비정질실리콘막을 플라즈마 화학기상증착 방법에 의해 약 500Å의 두께로 증착한다. 이때, 상기 비정질실리콘막 및 n+도핑된 비정질실리콘막은 플라즈마 화학기상증착 설비의 동일 챔버 내에서 인-시튜(in-situ)로 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 오믹 콘택층 및 액티브층들을 패터닝하여 게이트 전극(105) 윗부분의 게이트 절연막(110) 상에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(115) 및 n+도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(120)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 크롬(Cr), 크롬-알루미늄(Cr-Al) 또는 크롬-알루미늄-크롬(Cr-Al-Cr)과 같은 제2 금속막을 스퍼터링 방법에 의해 약 1500∼4000Å의 두께로 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막을 패터닝하여 게이트 라인에 직교하는 제2 방향으로 신장하는 데이터 라인(도시하지 않음), 상기 데이터 라인으로부터 분기되는 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(130), 그리고 데이터 라인의 끝단에 연결되어 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 따라서, 상기 게이트 전극(105), 게이트 절연막(110), 액티브 패턴(115), 오믹 콘택층 패턴(120), 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(130)을 포함하는 박막 트랜지스터(200)가 완성된다. 이때, 상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이에는 게이트 절연막(110)이 개재되어 게이트 라인이 데이터 라인과 접촉되는 것을 방지한다.
계속해서, 상기 소오스 전극(125)과 드레인 전극(130) 사이의 노출된 오믹 콘택층 패턴(120)을 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE) 방법에 의해 제거해낸다. 그러면, 상기 소오스/드레인 전극(125, 130) 사이의 노출된 액티브 패턴 영역이 박막 트랜지스터의 채널 영역으로 제공된다.
본 실시예에서는 액티브 패턴(115), 오믹 콘택층 패턴(120) 및 데이터 배선을 2매의 마스크를 이용하여 형성하기 때문에 하부-게이트 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는데 총 5매의 마스크가 사용된다. 그러나, 본 출원인은 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(115), 오믹 콘택층 패턴(120) 및 데이터 배선을 형성함으로써, 하부-게이트 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는데 사용되는 마스크의 수를 4매로 줄일 수 있는 방법을 발명하여 대한민국 특허청에 출원번호 1998-049710호로 출원한 바 있다. 4매의 마스크를 사용하는 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 게이트 절연막(110) 상에 액티브층, 오믹 콘택층 및 제2 금속막을 순차적으로 증착한다. 상기 제2 금속막 상에 포토레지스트막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터의 채널부 위에 위치하며 제1 두께를 갖는 제1 부분, 데이터 배선부 위에 위치하며 상기 제1 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제2 부분 및 포토레지스트막이 완전히 제거된 제3 부분을 포함하는 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제3 부분 아래의 제2 금속막, 오믹 콘택층 및 액티브층, 상기 제1 부분 아래의 제2 금속막, 그리고 상기 제2 부분의 일부 두께를 식각하여 상기 제2 금속막으로 이루어진 데이터 배선, n+도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(120) 및 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(115)을 동시에 형성한다. 이어서, 남아있는 포토레지스트 패턴을 제거하면, 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(115), 오믹 콘택층 패턴(120) 및 소오스/드레인 전극(125, 130)을 포함한 데이터 배선이 동시에 형성된다.
도 4c를 참조하면, 상술한 바와 같이 박막 트랜지스터(200)가 형성된 기판(100)의 전면에 데이터 배선과 그 위에 형성되어질 화소 전극 사이를 절연시키기 위한 층간 절연막(210)으로서, 예컨대 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연막을 약 2㎛∼4㎛의 두께로 도포한다. 이어서, 층간 절연막(210)에 콘택홀(215)을 형성하기 위하여 콘택홀(215)에 상응하는 패턴을 갖는 제1 마스크(도시하지 않음)를 층간 절연막(210) 상에 위치시킨다. 이어서, 1차로 풀(full) 노광 공정을 통해 드레인 전극(130) 상부의 층간 절연막(210)을 노광시킨다. 또한, 기판 상의 위치에 따라서 어떤 영역에서는 소오스 전극(125) 상부의 층간 절연막(210)이 노광된다.
계속해서, 층간 절연막(210)에 다수의 그루브들을 형성하기 위하여 그루브에 상응하는 패턴을 갖는 마이크로 렌즈 형성용 제2 마스크(도시하지 않음)를 층간 절연막(210) 상에 위치시킨다. 상기 제2 마스크를 이용한 렌즈 노광 공정을 통해 콘택홀(215)을 제외한 부분의 층간 절연막(210)을 2차로 노광시킨다. 다음에, 현상 공정을 거치면, 상기 드레인 전극(130)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(215)과, 층간 절연막(210)의 표면으로부터 다수의 그루브들이 형성된다.
이어서, 상기 그루브 프로파일을 유지시키기 위하여 층간 절연막(210)의 경화 및 큐어링 공정을 연속적으로 실시한다.
도 4d를 참조하면, 도시하지는 않았으나, 패드 영역의 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하기 위하여 패드 영역의 게이트 절연막(110)을 건식 식각한다. 이어서, 상기 층간 절연막(210) 및 콘택홀(215) 상에 알루미늄(Al)을 500Å 이하의 두께로 증착하여 환원층(220)을 형성한다. 상기 환원층(220) 상에 은(Ag)을 증착하여 반사 전극(225)을 형성한다. 상기 반사 전극(225)은 콘택홀(215)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(130)과 접속된다.
도 4e를 참조하면, 상기 반사 전극(225) 상에 화소 전극을 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하고, 은(Ag) 식각제이면서 알루미늄(Al)도 거의 유사한 식각율로 식각할 수 있는 에천트를 사용한 습식 식각 방법으로 상기 반사 전극(225) 및 환원층(220)을 동시에 패터닝한다. 즉, 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(225)을 식각할 때 과도 식각을 진행하면 그 하부의 얇은 알루미늄 환원층(220)이 함께 식각된다. 따라서, 별도의 마스크 또는 별도의 식각 공정이 추가되지 않고, 하나의 마스크를 이용한 한번의 식각 공정으로 반사 전극(225) 및 환원층(220)을 동시에 패터닝할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시예는 하부-게이트 구조의 반사형 액정표시장치를 예시하였으나, 상부-게이트 구조의 반사형 액정표시장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 절연 기판(300) 상에 화소로서, 박막 트랜지스터(TFT)(400)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(400) 및 기판(300) 상에 바람직하게는 감광성 유기 물질로 이루어진 층간 절연막(410)이 형성된다. 상기 층간 절연막(410)의 상부 표면에는 그루브에 상응하는 패턴을 갖는 마이크로 렌즈 형성용 포토 마스크에 의한 노광 및 현상 공정을 통해 다수의 그루브들이 형성된다. 상기 층간 절연막(410) 상에는 ITO(indium-tin-oxide) 또는 IZO(indium-zinc-oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어진 투명 전극(420) 및 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(430)이 적층된다. 상기 반사 전극(430)은 유기 절연막(70)과 동일한 표면 구조로 형성되며, 그 하부의 투명 전극(420)을 노출시키는 투과창(T)을 갖는다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 투명 전극(420)과 반사 전극(430)의 사이에 환원제 역할을 할 수 있는 물질, 바람직하게는, 알루미늄(Al)으로 이루어진 환원층(425)이 500Å 이하의 두께로 얇게 형성된다. 여기서, 알루미늄(Al)은 그 자신은 산화되면서 은(Ag)을 환원시켜주는 환원제 역할을 한다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제2 실시예에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 상부-게이트(top-gate) 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 예시한다.
도 6a를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 절연 기판(300) 상에 비정질실리콘막을 저압 화학기상증착(low pressure CVD; LPCVD) 또는 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법에 의해 약 300∼1000Å의 두께로 증착한 후, 레이저 어닐링 또는 퍼니스 어닐링(furnace annealing)을 실시하여 상기 비정질실리콘막을 다결정실리콘막으로 결정화시킨다. 이어서, 상기 다결정실리콘막을 사진식각 공정으로 패터닝하여 액티브 패턴(305)을 형성한다
여기서, 상기 비정질실리콘막을 증착하기 전에, 기판(300)의 전면에 실리콘산화물(SiO2)을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법에 의해 약 1000∼10000Å의 두께로 증착하여 차단막(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다. 상기 차단막은 후속의 비정질실리콘막 결정화 동안에 기판(300) 내의 각종 불순물들이 실리콘막으로 침투하는 것을 방지하기 위해 제공될 수 있다.
이어서, 상기 액티브 패턴(305) 및 기판(300) 상에 실리콘 산화물(SiO2)을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법에 의해 1000Å 이하의 두께로 증착하여 게이트 절연막(310)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(310) 상에 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄 내드뮴(AlNd)과 같은 단일 막이나 알루미늄(Al)막 위에 크롬(Cr)이나 몰리브덴(Mo) 합금을 적층한 다중 막으로 이루어진 제1 금속막을 스퍼터링 방식에 의해 증착한 후, 상기 제1 금속막을 사진식각 공정으로 패터닝한다. 그러면, 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(도시하지 않음), 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 게이트 전극(315) 및 외부로부터 신호를 인가받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 이때, 상기 게이트 전극(315)은 그 측벽이 테이퍼드 프로파일(tapered profile)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이어서, 상기 게이트 배선을 형성하는데 사용되는 마스크를 이용하여 게이트 전극(315) 양측의 액티브 패턴(305)에 소오스/드레인 이온주입을 실시한다.
도 6b를 참조하면, 도핑된 이온을 활성화시키고 실리콘층의 손상을 큐어링하기 위해 레이저 어닐링을 실시한 후, 게이트 배선 및 게이트 절연막(310) 상에 실리콘 산화물(SiO2)이나 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기물을 증착하여 제1 층간 절연막(325)을 형성한다. 사진식각 공정으로 상기 제1 층간 절연막(325)을 부분적으로 식각하여 상기 액티브 패턴(305)의 소오스 영역(S)을 노출시키는 제1 콘택홀(330) 및 드레인 영역(D)을 노출시키는 제2 콘택홀(335)을 형성한다.
이어서, 상기 제1 및 제2 콘택홀(330, 335)과 제1 층간 절연막(325) 상에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝한다. 그러면, 상기 게이트 라인과 직교하여 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인(도시하지 않음), 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 제1 및 제2 콘택홀(330, 335)을 통해 소오스 영역(S) 및 드레인 영역(D)에 각각 접속되는 소오스/드레인 전극(340, 345), 그리고 데이터 라인의 끝단에 연결되어 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 상술한 공정의 결과로, 박막 트랜지스터(400)가 완성된다.
도 6c를 참조하면, 상기 데이터 배선 및 제1 층간 절연막(325) 상에 감광성 유기물로 이루어진 제2 층간 절연막(410)을 형성한다. 이어서, 노광 및 현상 공정으로 상기 제2 층간 절연막(410)을 관통하여 드레인 전극(345)의 일부분을 노출시키는 비어홀(415) 및 제2 층간 절연막(410)의 상부 표면으로부터 다수의 그루부들을 형성한다.
도 6d를 참조하면, 상기 비어홀(415) 및 제2 층간 절연막(325) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 증착한 후, 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 상기비어홀(415)을 통해 드레인 전극(345)과 접속되는 화소 전극인 투명 전극(420)을 형성한다.
도 6e를 참조하면, 상기 투명 전극(420) 및 제2 층간 절연막(325) 상에 알루미늄(Al)을 500Å 이하의 두께로 증착하여 환원층(425)을 형성한다. 이어서, 상기 환원층(425) 상에 은(Ag)을 증착하여 화소 전극인 반사 전극(430)을 형성한다.
도 6f를 참조하면, 상기 반사 전극(430) 상에 화소 전극을 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하고, 은(Ag) 식각제이면서 알루미늄(Al)도 거의 유사한 식각율로 식각할 수 있는 에천트를 사용한 습식 식각 방법으로 상기 반사 전극(430) 및 환원층(425)을 동시에 패터닝한다. 즉, 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극(430)을 식각할 때 과도 식각을 진행하면 그 하부의 얇은 알루미늄 환원층(425)이 함께 식각된다. 따라서, 별도의 마스크 또는 별도의 식각 공정이 추가되지 않고, 하나의 마스크를 이용한 한번의 식각 공정으로 반사 전극(430) 및 환원층(425)을 동시에 패터닝할 수 있다. 이때, 상기 반사 전극(430)이 제거되어 그 하부의 투명 전극(420)이 노출되는 영역은 투과창(T)이 되고, 상기 투과창(T)을 제외한 나머지 영역은 반사판으로 제공된다.
상술한 본 발명의 제2 실시예는 상부-게이트 구조의 반사-투과형 액정표시장치를 예시하였으나, 하부-게이트 구조의 반사-투과형 액정표시장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 은(Ag)으로 이루어진 반사 전극의 아래에 알루미늄(Al)과 같이 환원제 역할을 할 수 있는 환원층을 형성함으로써, 은(Ag)이 자연 변색되거나 또는 공정 중에 변색되는 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 (20)

  1. 기판에 형성된 화소;
    상기 화소 및 기판 상에 형성된 층간 절연막;
    상기 층간 절연막 상에 형성된 환원층; 및
    상기 환원층 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 전극은 은(Ag)으로 형성되고 상기 환원층은 알루미늄(Al)으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 환원층은 500Å 이하의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 환원층 및 반사 전극은 동일한 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막과 상기 환원층 사이에 투명 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막의 표면에는 다수의 그루부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 기판에 화소를 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 층간 절연막 상에 환원층을 형성하는 단계; 및
    상기 환원층 상에 반사 도전막을 증착하는 단계; 및
    상기 반사 도전막을 패터닝하여 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사 전극은 은(Ag)으로 형성하고 상기 환원층은 알루미늄(Al)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 환원층은 500Å 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 반사 전극을 패터닝하는 단계에서 상기 환원층을 동시에 패터닝하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사 전극을 패터닝하는 단계는 상기 반사 전극과 환원층이 유사한 식각율을 갖는 에천트를 이용한 습식 식각 방법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 환원층을 형성하는 단계 전에, 상기 층간 절연막 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 층간 절연막을 형성하는 단계는, 상기 층간 절연막의 표면에 다수의 그루부들을 형성하는 단계와, 상기 화소의 일부분을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 기판에 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 위에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되고 소정 간격으로 분리되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 결과물의 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 층간 절연막 상에 환원층을 형성하는 단계; 및
    상기 환원층 상에 반사 도전막을 증착하는 단계; 및
    상기 반사 도전막을 패터닝하여 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반사 전극은 은(Ag)으로 형성하고 상기 환원층은 알루미늄(Al)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 반사 전극을 패터닝하는 단계에서 상기 반사 전극과 환원층이 유사한 식각율을 갖는 에천트를 이용한 습식 식각 방법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 환원층을 형성하는 단계 전에, 상기 층간 절연막 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 층간 절연막을 형성하는 단계는, 상기 층간 절연막의 표면에 다수의 그루부들을 형성하는 단계와, 상기 데이터 배선의 일부분을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계 전에,
    상기 게이트 배선 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 게이트 전극 위의 게이트 절연막 상에 액티브 패턴 및 오믹 콘택층 패턴을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 액티브 패턴을 형성하는 단계를 더 구비하고, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계 전에 상기 게이트 배선 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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