KR20030058759A - Structure and its fabrication method of reflective layer for reflective type liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반사형 액정표시소자에 관한 것으로, 상세하게는 반사형 액정표시소자를 구성하고 있는 반사막의 반사율 향상 및 제조 공정 수를 줄이기 위한 반사막의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflective liquid crystal display device, and more particularly, to a structure of a reflective film for improving the reflectance of a reflective film constituting the reflective liquid crystal display device and reducing the number of manufacturing steps.
액정표시소자는 노트형 워드 프로세스, 노트형 퍼스널 컴퓨터등 외에, 전자 수첩, 휴대 정보 단말, 게임 기기, 휴대 전화 등의 다방면에서 이용되고 있다. 특히, 휴대용 통신기기의 경우 장시간 휴대를 하기 위해서는 저소비 전력형 디스플레이가 필요하다.The liquid crystal display device is used in various fields such as an electronic notebook, a portable information terminal, a game device, a mobile phone, etc. in addition to a notebook type word processor, a notebook personal computer, and the like. In particular, in the case of portable communication devices, a low power consumption type display is required to carry a portable device for a long time.
백 라이트(back light)를 포함하는 광원부를 따로 구비해야하는 투과형 액정표시소자의 경우, 소비전력의 80% 이상을 백 라이트가 차지하므로, 저소비 전력형 액정표시소자를 만들기 위해서는 백 라이트를 사용하지 않는 반사형 액정표시소자가 요구된다. 반사형 액정표시소자의 경우, 외부광만을 사용하여 화상을 표현해야하기 때문에 광효율을 극대화시키는 것이 반사형 액정표시소자의 최대 연구 관점이다. 따라서, 광효율의 향상을 위하여 많은 연구들이 진행되고 있다.In the case of a transmissive liquid crystal display device in which a light source unit including a back light is separately provided, the backlight occupies 80% or more of the power consumption, so that a reflection without using the backlight is not necessary to make a low power consumption liquid crystal display device. Type liquid crystal display elements are required. In the case of the reflective liquid crystal display device, since the image must be expressed using only external light, maximizing the light efficiency is the maximum research point of the reflective liquid crystal display device. Therefore, many studies have been conducted to improve the light efficiency.
일반적인 반사형 액정표시소자는 도 1에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터 (Thin Film Transistor)어레이 기판(11)과 C/F (color filter) 기판(12)이 서로 대향되도록 배치되어 박막트랜지스터 기판(11)과 C/F 기판 사이(12)에 액정(15a)이 주입되어 형성된 액정층(15)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, a general reflective liquid crystal display device includes a thin film transistor array substrate 11 and a C / F (color filter) substrate 12 disposed to face each other. ) And the liquid crystal layer 15 formed by injecting the liquid crystal 15a between the C / F substrate 12.
상기 박막트랜지스터 기판(11)은 하부 기판(11a)상의 각 픽셀마다 배치되어 액정에 신호 전압을 인가하고 차단하는 스위칭(switching) 역할을 담당하는 박막트랜지스터(19)와, 박막트랜지스터 상의 유기 절연막(13)과, 박막트랜지스터(19)를 통하여 인가된 신호 전압을 액정셀에 가해주는 화소 전극(20)으로 구성되어 있다.The thin film transistor substrate 11 is disposed for each pixel on the lower substrate 11a and serves as a switching transistor for applying and blocking a signal voltage to the liquid crystal and the organic insulating layer 13 on the thin film transistor. And a pixel electrode 20 that applies a signal voltage applied through the thin film transistor 19 to the liquid crystal cell.
유기절연막(13)에는 박막트랜지스터(19)를 소정 부분 노출시키는 콘택홀이 구비되어 있고, 콘택홀을 통하여 노출된 박막트랜지스터(19)의 드레인 전극의 일부와 화소 전극(20)이 연결되어 있다.The organic insulating layer 13 includes a contact hole for exposing a predetermined portion of the thin film transistor 19, and a portion of the drain electrode of the thin film transistor 19 exposed through the contact hole is connected to the pixel electrode 20.
반사형 액정 표시 소자에서는 외부로부터 입사되는 광을 반사시키기 위한 반사막을 필요로 하는데, 상기 화소 전극(20)은 반사막의 역할을 한다. 따라서, 상기 화소 전극(20)은 주로 계면 반사 특성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금(AlNd; Aluminum-Neodymium)으로 이루어진 금속막을 이용한다. 상기 금속막의 반사 특성을 향상시키기 위해서 요철구조 형성하는데 이러한 요철 구조는 하부에 형성된 유기 절연막(13)의 구조에 기인한다.The reflective liquid crystal display requires a reflective film for reflecting light incident from the outside, and the pixel electrode 20 serves as a reflective film. Therefore, the pixel electrode 20 mainly uses a metal film made of aluminum or an aluminum alloy (AlNd; Aluminum-Neodymium) having excellent interface reflection characteristics. The uneven structure is formed in order to improve the reflective characteristics of the metal film. The uneven structure is due to the structure of the organic insulating layer 13 formed at the bottom thereof.
즉, 유기 절연막(13) 자체를 요철구조로 형성함으로써, 그 위에 형성되는 화소 전극(20) 역시 요철구조로 형성되는 것이다.That is, by forming the organic insulating film 13 itself in an uneven structure, the pixel electrode 20 formed thereon is also formed in an uneven structure.
한편, 박막트랜지스터(11) 기판과 대향하는 C/F 기판(12)의 상부 기판(12a) 상에는 박막트랜지스터(19)와 대응하는 부분에 형성되는 블랙 매트릭스(black matrix)(18)와, 블랙 매트릭스(18)의 측부에 배치된 색화소로 이루어진 컬러 필터(color filter)(17)가 형성되어 있다. 컬러 필터(17) 상에는 ITO(Indium Tin Oxide)로 만들어진 공통 전극(16)이 구비되어 있다.On the other hand, on the upper substrate 12a of the C / F substrate 12 facing the thin film transistor 11 substrate, a black matrix 18 formed at a portion corresponding to the thin film transistor 19 and a black matrix The color filter 17 which consists of color pixels arrange | positioned at the side of 18 is formed. The common electrode 16 made of indium tin oxide (ITO) is provided on the color filter 17.
박막트랜지스터(19)는 도 2에 도시한 바와 같이, 하부 기판(11a) 상에 형성되어 주사신호가 인가되는 게이트 전극(23)과, 주사신호에 대응하여 데이터 신호를 전송하도록 마련된 액티브층(25)과, 액티브층(25)과 게이트 전극(23)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(24)과, 액티브층(25)의 상부에 형성되어 데이터 신호를 인가하는 소오스 전극(26)과, 데이터 신호를 화소 전극에 인가하는 드레인 전극(27)과, 소오스 전극(26) 및 드레인 전극(27)을 보호하는 보호막(28)으로 이루어져 있다. 상기 보호막(28)에는 컨택홀(29)이 형성되어 드레인 전극(27)과 불투명한 금속으로 이루어진 화소 전극(20)과 연결되어 있다. 액티브층(25)은 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층(25b)과, 반도체층(25b)의 양측 상부에 n+ 도핑된 오믹 접촉층(ohmic contact layer)(25a)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the thin film transistor 19 is formed on the lower substrate 11a and has a gate electrode 23 to which a scan signal is applied, and an active layer 25 provided to transmit a data signal in response to the scan signal. ), A gate insulating film 24 that electrically isolates the active layer 25 and the gate electrode 23, a source electrode 26 formed on the active layer 25 to apply a data signal, and data A drain electrode 27 for applying a signal to the pixel electrode, and a protective film 28 for protecting the source electrode 26 and the drain electrode 27. A contact hole 29 is formed in the passivation layer 28 so as to be connected to the drain electrode 27 and the pixel electrode 20 made of an opaque metal. The active layer 25 is composed of a semiconductor layer 25b formed by depositing amorphous silicon (a-Si) and an ohmic contact layer 25a doped with n + on both sides of the semiconductor layer 25b. have.
상기와 같이 구성된 액정 표시 소자에 있어서, 게이트 전극(23)에 하이 레벨(high level)을 갖는 주사신호가 인가되면 반도체층(25b)에는 전자가 이동할 수 있는 채널(channel)이 형성되므로 소오스 전극(26)의 데이터 신호가 반도체층(25b)을 경유하여 드레인 전극(27)으로 전달된다. 반면에, 게이트 전극(23)에 로우 레벨(low level)을 갖는 주사 신호가 인가되면 반도체층(25b)에 형성된 채널이 차단되므로 드레인 전극(27)으로 데이터신호의 전송이 중단된다.In the liquid crystal display device configured as described above, when a scan signal having a high level is applied to the gate electrode 23, a channel through which electrons can move is formed in the semiconductor layer 25b, so that a source electrode ( The data signal of 26 is transmitted to the drain electrode 27 via the semiconductor layer 25b. On the other hand, when a scan signal having a low level is applied to the gate electrode 23, the channel formed in the semiconductor layer 25b is blocked, so that the transmission of the data signal to the drain electrode 27 is stopped.
여기서, 불투명한 화소 전극(20)을 통하여 들어온 입사 광을 반사하는 반사막의 반사 효율을 향상시키기 위하여 유기절연막 표면에 포토레지스트막(photoresist layer)을 형성한 다음에 엠보싱을 형성하여 이후 형성되는 불투명한 화소 전극(20) 표면에 요철구조가 형성됨에 따라 입사되는 빛이 관찰자 쪽으로 더 많이 반사되도록 하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.Here, in order to improve the reflection efficiency of the reflective film reflecting the incident light entering through the opaque pixel electrode 20, a photoresist layer is formed on the surface of the organic insulating film, and then embossing is formed to form an opaque film that is subsequently formed. As the concave-convex structure is formed on the surface of the pixel electrode 20, the incident light may be reflected more toward the viewer, thereby improving light efficiency.
이하, 도면을 참조하여 반사 효율을 향상시키기 위한 종래의 반사막 구조 및 제조 방법에 관하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a conventional reflective film structure and manufacturing method for improving the reflection efficiency.
도 3a내지 도 3e를 통하여 반사막에 엠보싱을 형성하는 종래의 반사막 제작공정에 대하여 설명한다.A conventional reflective film fabrication process for forming embossing on the reflective film will be described with reference to FIGS. 3A to 3E.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 유기절연막의 패턴을 형성하기 위하여 BCB나 혹은 포토 아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기절연막(13) 상에 스핀 코팅(spin coating)또는 롤 코팅(roll coating)방법을 적용하여 중합체 수지의 포토레지스트막(31)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, a spin coating or roll coating method is performed on an organic insulating layer 13 made of BCB or photo acryl to form a pattern of the organic insulating layer. It is applied and the photoresist film 31 of a polymer resin is formed.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이 빛에 대한 비투과영역(A∼D)이 선택적으로 형성된 마스크(32)로 상기 포토레지스트막(31)을 블로킹(blocking)한 다음 자외선(도면 상의 화살표)를 조사한다.As shown in FIG. 3B, the photoresist layer 31 is blocked with a mask 32 on which non-transmissive regions A to D are selectively formed, and then ultraviolet rays (arrows on the drawing) are irradiated. do.
그리고, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 자외선이 조사된 결과물을 현상하여 유기 절연막(13)상에 선택적으로 잔류하는 포토레지스트의 패턴을 형성한 다음, 식각 공정을 통하여 유기 절연막의 패턴을 형성하고 포토레지스트를 제거한다.As shown in FIG. 3C, the result of the irradiation of the ultraviolet rays is developed to form a pattern of the photoresist selectively remaining on the organic insulating layer 13, and then a pattern of the organic insulating layer is formed through an etching process. Remove the photoresist.
그리고, 도 3d에 도시한 바와 같이 상기 결과물을 약 300℃ 정도의 온도에서 보호 melting 유기 절연막의 패터닝과 패턴닝 사이로 녹게 만듦으로써, 자연스럽게 엠보싱 웨이브(embossing wave)를 만든다.As shown in FIG. 3D, the resultant is melted between the patterning and the patterning of the protective melting organic insulating film at a temperature of about 300 ° C., thereby naturally creating an embossing wave.
그리고, 도 3e에 도시한 바와 같이 엠보싱이 형성된 유기절연막 상에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 금속막을 증착하여 반사막(20)을 형성한다.As shown in FIG. 3E, a metal film made of aluminum or an aluminum alloy is deposited on the organic insulating film on which the embossing is formed to form the reflective film 20.
다음은 엠보싱이 형성된 반사막의 반사율을 향상시키기 위한 또 다른 반사막의 구조 및 제작 과정에 대하여 도 4a내지 4e를 통하여 상세히 설명한다.Next, a structure and a manufacturing process of another reflective film for improving the reflectance of the reflective film on which the embossing is formed will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4E.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 유기 절연막의 패턴을 형성하기 위하여 BCB나 혹은 포토 아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기 절연막(13) 상에 스핀 코딩(spin coating)또는 롤 코팅(roll coating)방법을 적용하여 중합체 수지의 포토레지스트막(31)을 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, in order to form a pattern of an organic insulating film, a spin coating or roll coating method on an organic insulating film 13 made of BCB or photo acryl. Is applied to form a photoresist film 31 of polymer resin.
그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이 빛에 대한 비투과영역이 선택적으로 형성된 회절 마스크(32)로 상기 포토레지스트막(31)을 블로킹(blocking)한 다음 자외선(도면 상의 화살표)를 조사한다.As shown in FIG. 4B, the photoresist film 31 is blocked with a diffraction mask 32 in which a non-transmissive region for light is selectively formed, and then ultraviolet rays (arrows on the drawing) are irradiated.
그리고, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 자외선이 조사된 결과물을 현상하여 유기 절연막(13)상에 부분적으로 두께가 다른 포토레지스트(31)의 패턴을 형성한다.As shown in FIG. 4C, the result of irradiating the ultraviolet light is developed to form a pattern of the photoresist 31 having a different thickness on the organic insulating layer 13.
그리고, 도 4d에 도시한 바와 같이 식각 공정을 통하여 유기 절연막의 패턴을 형성하고 포토레지스트를 제거한다.As shown in FIG. 4D, a pattern of an organic insulating layer is formed through an etching process and photoresist is removed.
이와 같이 형성된 유기 절연막의 패턴은 열처리 없이 자연스럽게 엠보싱 웨이브(embossing wave)가 만들어진다.The pattern of the organic insulating film thus formed naturally creates an embossing wave without heat treatment.
그리고, 도 4e에 도시한 바와 같이 엠보싱이 형성된 유기절연막 상에 알루미늄막 또는 알루미늄 합금을 증착하여 반사막(20)을 형성한다.As shown in FIG. 4E, an aluminum film or an aluminum alloy is deposited on the organic insulating film on which the embossing is formed to form the reflective film 20.
상기의 종래 기술을 사용하여 외부광을 효율적으로 반사시켜 광효율을 증대시킬 수 있다.By using the above conventional technology, the light efficiency can be increased by efficiently reflecting external light.
그러나, 상기와 같이 유기 절연막에 엠보싱을 형성하여 반사막을 요철구조로 형성하는 경우 엠보싱 패터닝을 위해서 별도의 마스크를 사용해야 하고, 이에 따른 추가 공정 즉, 포토레지스트 도포, develop, 식각, 스트립(strip)등이 필요하게 된다. 따라서, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조 비용도 증가한다는 문제가 있었다. 더욱이반사율을 향상시키기 위해서 사용되는 회절 마스크는 제작하기 어렵고 비용이 많이 드는 단점이 있었다.However, when the embossing is formed on the organic insulating layer to form the reflective film as the above-described convex structure as described above, a separate mask must be used for the embossing patterning, and accordingly, additional processes such as photoresist coating, develop, etching, strip, etc. This is necessary. Therefore, there is a problem that not only the process is complicated but also the manufacturing cost increases. Moreover, diffraction masks used to improve reflectance have been difficult to manufacture and costly.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 별도의 마스트 공정 없이도 요철구조의 반사막을 형성함으로써 공정이 간단하고 제조 비용을 절감 할 수 있는 액정 표시 소자의 반사막 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a reflective film structure of a liquid crystal display device which can simplify the process and reduce manufacturing costs by forming a reflective film having an uneven structure without a separate mast process.
본 발명의 다른 목적은 간단한 공정에 의해 반사율이 향상된 요철구조의 반사막 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a reflective film having an uneven structure with improved reflectivity by a simple process.
기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in detail in the configuration and claims of the following invention.
도 1은 일반적인 반사형 액정 표시 소자에 대한 도면이다.1 is a view of a typical reflective liquid crystal display device.
도 2는 일반적인 반사형 액정 표시 소자를 구성하고 있는 TFT 기판에 대한 상세도이다.2 is a detailed view of a TFT substrate constituting a general reflective liquid crystal display element.
도 3a내지 도 3e는 반사막에 엠보싱을 형성하는 종래의 반사막 공정 순서도이다.3A-3E are flow charts of a conventional reflective film process for forming embossing on the reflective film.
도 4a내지 도 4e는 반사율을 향상시키기 위한 종래의 또 다른 반사막 공정 순서도이다.4A-4E are another conventional reflective film process flow chart for improving reflectance.
도 5a는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시소자의 하부 기판의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 있어서 반사부 영역만을 나타낸 도면이다.FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a structure of a lower substrate of a reflective liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 5B is a view illustrating only a reflector region in FIG. 5A.
도 6은 요철층의 분포를 보여주는 평면도이다.6 is a plan view showing the distribution of the uneven layer.
도 7a 내지 7e는 도 5a와 같은 구조를 가지는 본 발명의 반사형 액정표시소자 TFT 어레이 기판의 공정 순서도이다.7A to 7E are process flowcharts of the reflective liquid crystal display TFT array substrate of the present invention having the structure as shown in FIG. 5A.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
15:액정층15a:액정15: liquid crystal layer 15a: liquid crystal
17:컬러필터 18:블랙매트릭스17: color filter 18: black matrix
19:박막트랜지스터20:반사막19: thin film transistor 20: reflective film
23: 게이트 전극24:게이트 절연막23: gate electrode 24: gate insulating film
26: 소오스 전극27:드레인 전극26 source electrode 27 drain electrode
29: 콘택홀28: 보호막29: contact hole 28: protective shield
31: 포토레지스트32: 마스크31: photoresist 32: mask
41:제 3 금속 요철층42: 절연막41: third metal uneven layer 42: insulating film
43: 유기 절연막44: 제 1 금속 요철층43: organic insulating film 44: first metal uneven layer
45: 액티브 요철층45: active uneven layer
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 게이트 전극이나 혹은 소오스/드레인 전극이나 혹은 액티브층 형성시 반사막의 엠보싱화를 위하여 금속 요철층을 후에 반사막이 형성될 영역에 램덤(random)하게 패터닝 시켜 다음 공정에 형성되는 반사막에 자연스럽게 엠보싱이 이루어지도록 한다.In order to achieve the above object, the present invention randomly pattern the metal uneven layer on the region where the reflective film is to be formed later, for embossing the reflective film when forming the gate electrode or the source / drain electrode or the active layer. Embossing is naturally performed on the reflective film formed on the film.
즉, 엠보싱이 형성된 반사막을 제조하는데 있어서 종래처럼 유기 절연막 위에 마스크 공정을 통하여 반사막을 형성하지 않고도, 반사 효율이 우수하고 제조 공정이 간단한 반사형 액정표시소자의 구조 및 제조 방법을 제공한다.That is, in manufacturing an embossed reflective film, a structure and a manufacturing method of a reflective liquid crystal display device having excellent reflection efficiency and simple manufacturing process without providing a reflective film on a organic insulating film through a mask process as in the prior art are provided.
본 발명의 반사형 액정표시소자 반사막의 구조적 특징은 기판과, 기판상에 불규칙적으로 형성된 게이트 전극의 금속 요철층과, 게이트 전극의 금속 요철층 전면에 형성된 게이트 절연막, 게이트 절연막 상에 게이트 전극의 금속 요철층과 동일한 위치에 형성된 액티브 요철층과, 상기 액티브 요철층과 동일한 위치에 형성된 소오스/드레인 전극의 금속 요철층과 반사막과, 소오스/드레인 전극의 금속요철층과 반사막 사이에 형성된 절연막으로 이루어져 있으며, 상기 반사막은 게이트 전극 및 소오스/드레인 전극의 금속 요철층과 액티브 요철층에 의해서 앰보싱이 형성되어 있는 것이다.Structural features of the reflective liquid crystal display device reflective film of the present invention are a substrate, a metal uneven layer of the gate electrode irregularly formed on the substrate, a gate insulating film formed on the entire surface of the metal uneven layer of the gate electrode, the metal of the gate electrode on the gate insulating film An active concave-convex layer formed at the same position as the concave-convex layer, a metal concave-convex layer and a reflective film of the source / drain electrode formed at the same position as the active concave-convex layer, and an insulating film formed between the metal concave-convex layer and the reflective film of the source / drain electrode; The reflective film is embossed with a metal uneven layer and an active uneven layer of a gate electrode and a source / drain electrode.
또는, 기판과, 기판 상의 게이트 절연막과, 게이트 절연막 상에 랜덤하게 분포된 소오스/드레인 전극의 금속 요철층과, 상기 금속 요철층 전면에 형성된 절연막과, 상기 절연막 상에 형성된 반사막으로 이루어져 있으며, 상기 반사막은 소오스/드레인 전극의 금속 요철층에 의해서 앰보싱이 형성되어 있는 것이다.Or a substrate, a gate insulating film on the substrate, a metal uneven layer of source / drain electrodes randomly distributed on the gate insulating film, an insulating film formed on the entire surface of the metal uneven layer, and a reflective film formed on the insulating film. In the reflective film, the embossing is formed by the metal uneven layer of the source / drain electrodes.
또는, 기판과, 기판 상에 불규칙적으로 분포된 게이트 전극의 금속 요철층과, 상기 금속 요철층 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 반사막으로 이루어져 있으며, 상기 반사막은 게이트 전극의 금속 요철층에 이해서 앰보싱이 형성되어 있는 것이다.Or a substrate, a metal uneven layer of the gate electrode irregularly distributed on the substrate, a gate insulating film formed on the entire surface of the metal uneven layer, and a reflective film formed on the gate insulating film. Embossing is formed following the layer.
또는, 반사막의 앰보싱은 액티브 요철층만으로 형성되거나, 혹은 게이트 전극 및 액티브 요철층, 혹은 게이트 및 소오스/드레인 전극의 요철층, 혹은 액티브및 소오스/드레인 요철층으로 형성되는 것도 가능하다.Alternatively, the embossing of the reflective film may be made of only an active uneven layer, or may be formed of a gate electrode and an active uneven layer, or an uneven layer of the gate and source / drain electrodes, or an active and source / drain uneven layer.
본 발명에 따른 반사형 액정표시소자 반사막의 제조 방법의 특징은 기판 위에 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 화소 영역내에 게이트 전극의 금속 요철층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 게이트 전극의 금속 요철층 위의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 박막트랜지스터의 액티브층 및 화소 영역 내에 소오스/드레인 전극의 금속 요철층과 동일한 위치에 액티브 요철층을 형성하는 단계와, 상기 액티브층 및 액티브 요철층 위에 금속층을 전면 증착 후, 포토 공정을 거쳐서 박막트랜지스터의 소오스/드레인 전극 및 화소 영역 내에 액티브 요철층과 동일한 위치에 소오스/드레인 전극의 금속 요철층 형성 후, 절연막을 전면 증착하고 화소 영역 내에 반사막을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터의 소오스/드레인 전극 및 반사막 위에 유기 절연막과 화소 전극을 순차적으로 증착하는 단계로 이루어지는 것이다.A method of manufacturing a reflective liquid crystal display reflective film according to the present invention is characterized by forming a metal uneven layer of the gate electrode on the gate electrode and the pixel region of the thin film transistor on the substrate, and on the metal uneven layer of the gate electrode and the gate electrode Forming a gate insulating film on the entire surface of the thin film transistor, forming an active concave-convex layer at the same position as the metal concave-convex layer of the source / drain electrodes in the active layer and the pixel region of the thin film transistor, After the entire deposition, the photoresist is formed on the source / drain electrodes and the pixel region of the thin film transistor at the same position as the active concave-convex layer on the source / drain electrode, and then the insulating film is entirely deposited and the reflective film is formed in the pixel region. And source / drain electrodes and the reflective film of the thin film transistor. It is made of a method comprising: sequentially depositing an organic insulating layer and the pixel electrode.
또는, 기판 위에 형성된 게이트 절연막 상의 화소 영역 내에 소오스/드레인 전극의 금속 요철층을 형성하는 단계와, 상기 소오스/드레인 전극의 금속 요철층 상에 절연막과 반사막을 형성하는 단계와, 상기 반사막 위에 유기 절연막과 화소 전극을 순차적으로 증착하는 단계로 이루어지는 것이다.Or forming a metal uneven layer of a source / drain electrode in the pixel region on the gate insulating film formed on the substrate, forming an insulating film and a reflective film on the metal uneven layer of the source / drain electrode, and forming an organic insulating film on the reflective film. And the pixel electrode are sequentially deposited.
상기 반사막에 앰보싱을 형성시키는 방법에 있어서 게이트 요철층과, 소오스/드레인 요철층과, 액티브 요철층 중 하나의 요철층만을 형성하거나 또는 상기 요철층들 중 두 개 이상의 요철층을 형성하는 방법도 가능하다.In the method of forming an embossing on the reflective film, a method of forming only one uneven layer of the gate uneven layer, the source / drain uneven layer and the active uneven layer, or forming at least two uneven layers among the uneven layers It is possible.
상기 특징을 가지는 본 발명의 반사형 액정표시소자 반사막의 구조 및 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The structure and manufacturing method of the reflective liquid crystal display device reflective film of the present invention having the above characteristics will be described with reference to the drawings.
먼저, 본 발명은 모든 박막트랜지스터의 공정 과정은 종래와 동일하나 게이트 전극이나 데이터 라인, 혹은 박막트랜지스터(소오스/드레인 전극, 게이트 전극, 액티브층)나 패드를 형성하기 위해서 금속층을 사용했던 종래와는 달리, 본 발명에서는 상기 기술된 요소들 이외에도 화소내 반사부에 엠보싱 패턴을 형성하기 위한 목적으로 상기 금속층 또는 액티브층을 이용한다.First, in the present invention, the process of all thin film transistors is the same as in the related art, but the conventional method used for forming a gate electrode, a data line, a thin film transistor (source / drain electrode, gate electrode, active layer) or a pad is used. Alternatively, in the present invention, the metal layer or the active layer is used for the purpose of forming an embossed pattern in the in-pixel reflecting portion in addition to the elements described above.
즉, 화소 영역내의 금속 요철층이나 액티브 요철층을 랜덤하게 패터닝 시킨 다음, 그 위에 절연막을 증착 시킨 후 반사막을 증착하여 요철구조를 갖는 반사막을 형성하고, 이어서 상기 반사막 위에 고개구율을 위하여 BCB나 혹은 포토 아크릴과 같은 유기 절연막을 적층하고, 화소전극을 증착하게 되면 엠보싱을 형성하기 위한 포토 마스크 작업에 따른 추가 공정 없이도 높은 반사율을 가지는 반사형 액정표시소자를 제작할 수 있게 된다.That is, the metal uneven layer or the active uneven layer in the pixel region is randomly patterned, and then an insulating film is deposited thereon, and then a reflective film is deposited to form a reflective film having an uneven structure, and then BCB or By stacking an organic insulating layer such as photoacryl and depositing a pixel electrode, a reflective liquid crystal display device having a high reflectance can be manufactured without an additional process according to a photo mask operation for forming embossing.
도 5a는 본 발명에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 것이고, 도 5b는 반사부를 포함하는 화소 영역에 대하여 나타낸 단면도이다.5A illustrates a liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view of a pixel area including a reflector.
도 5a에 도시된 액정 표시 소자에 있어서, 컬러 필터(18)를 포함하는 상부 기판(12)및 하부 기판(11)의 박막트랜지스터(19)은 종래와 동일한 구조로 이루어져 있지만, 화소 영역내에 형성된 반사부의 구조는 새로운 구조로써 도 5b에 상기 반사부의 구조를 자세히 도시화하였다.In the liquid crystal display device shown in FIG. 5A, the thin film transistors 19 of the upper substrate 12 and the lower substrate 11 including the color filters 18 have the same structure as in the prior art, but the reflection formed in the pixel region. The negative structure is a new structure, and the structure of the reflector is illustrated in detail in FIG. 5B.
따라서, 이하의 설명에서는 박막트랜지스터의 공정에 대한 자세한 설명은 생략하고, 주로 화소 영역 내에 있는 반사부의 구조 및 제조 방법을 중심으로 설명한다.Therefore, in the following description, a detailed description of the process of the thin film transistor is omitted, and mainly the structure and manufacturing method of the reflector in the pixel region will be described.
본 발명의 반사막을 포함하는 화소 영역에는 는 기판(11a) 상에 랜덤 하게 형성된 제 1 금속 요철층(44)과, 상기 제 1 금속 요철층(44) 상에 형성된 게이트 절연막(24)과, 게이트 절연막(24) 상에 제 1 금속 요철층(44)과 동일한 위치에 형성된 제 2 금속 요철층(41) 및 액티브 요철층(45)과, 반사막(43)과, 기판 전체에 걸쳐 적층된 절연막(42)과, 상기 절연막(42) 위에 형성된 반사막(43)으로 이루어져 있으며, 반사막(43)상에는 BCB 또는 포토 아크릴로 이루어진 유기 절연막(13)과, 투명한 ITO 물질로 이루어진 화소 전극(14)이 차례로 형성되어 있다.In the pixel region including the reflective film of the present invention, a first metal uneven layer 44 formed randomly on the substrate 11a, a gate insulating film 24 formed on the first metal uneven layer 44, and a gate The second metal uneven layer 41 and the active uneven layer 45 formed at the same position as the first metal uneven layer 44 on the insulating film 24, the reflective film 43, and the insulating film stacked over the entire substrate ( 42, a reflective film 43 formed on the insulating film 42, and an organic insulating film 13 made of BCB or photoacryl and a pixel electrode 14 made of a transparent ITO material are sequentially formed on the reflective film 43. It is.
상기 제 1금속층 및 제 2 금속 층은 외부와는 절연된 별개의 금속층으로써, 어떠한 금속으로도 형성할 수는 있지만, 공장상의 편의를 위해 각각 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 소오스/드레인 전극 형성시 만들어지는 것으로 상기 물질과 동일한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 액티브 요철층(45) 역시 박막트랜지스터의 액티브층 형성시 상기 액티브층과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.The first metal layer and the second metal layer are separate metal layers isolated from the outside, and may be formed of any metal, but for the convenience of factory, the first metal layer and the second metal layer may be formed when forming the gate electrode and the source / drain electrode of the thin film transistor, respectively. It is preferable that it consists of the same metal as the said substance. In addition, the active concave-convex layer 45 may also be made of the same material as the active layer when the active layer of the thin film transistor is formed.
상기 제 1 금속 요철층(44) 및 제 2 금속 요철층(41)은 절연막(42)상에 형성된 반사막(43)에 엠보싱을 형성시키기 위해서 형성된 것으로써, 반사막에 형성된 엠보싱의 두께는 약 4000∼8000Å 이다.The first metal uneven layer 44 and the second metal uneven layer 41 are formed to form embossing on the reflective film 43 formed on the insulating film 42, and the thickness of the embossing formed on the reflective film is about 4000 to about 4,000. 8000.
상기 엠보싱의 두께는 제 1 금속 요철층, 제 2 금속 요철층 및 액티브 요철층의 두께를 한정하는 것은 아니다. 이 두께는 상기 제 1금속 요철층, 제2 금속 요철층 그리고 액티브 요철층에 의해 형성되는 총 엠보싱의 두께를 의미하는 것으로,각각의 요철층의 두께는 그 합이 약 4000∼8000Å을 만족할 수만 있다면 각 층의 두께가 어떠한 두께라도 가능하다. 이러한 관점을 기초로 하면, 상기 제 1금속 요철층, 제 2 금속 요철층 그리고 액티브 요철층을 상기 두께를 만족할 수만 있다면 각각 단독으로 형성될 수도 있고 2개 이상의 층으로 형성될 수도 있다.The thickness of the embossing does not limit the thickness of the first metal uneven layer, the second metal uneven layer and the active uneven layer. This thickness means the thickness of the total embossing formed by the first metal uneven layer, the second metal uneven layer, and the active uneven layer, and the thickness of each uneven layer may only satisfy about 4000 to 8000 kPa. The thickness of each layer may be any thickness. Based on this aspect, the first metal uneven layer, the second metal uneven layer and the active uneven layer may be formed alone or as two or more layers as long as the thickness can be satisfied.
상기 엠보싱은 외부에서 들어오는 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있도록 하기 위해서 형성시킨 것으로써 상기 제 1 금속/액티브/제 2 금속 요철층(44/45/41)이외에 이 요철층들((44/45/41) 중 하나 또는 두 개 이상의 요철층으로도 형성시킬 수 있다.The embossing is formed to efficiently reflect light from the outside, and the embossing layers (44/45/41) in addition to the first metal / active / second metal uneven layers 44/45/41 are provided. 41) or one or more than two uneven layers.
도 6에 상기 요철층(44/45/41)이 형성된 화소를 평면적으로 나타낸 도면이다.Fig. 6 is a plan view showing the pixel on which the uneven layer 44/45/41 is formed.
요철층은 화소내에 규칙적으로 분포할 수도 있지만, 6에 도시된 바와 같이 화소 영역 내에 불규칙하게 분포되어 있는 것이 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다는 점에서 바람직한 것이다.The uneven layer may be regularly distributed in the pixel, but irregular distribution in the pixel area as shown in 6 is preferable in that light can be efficiently reflected.
이하, 도 7a 내지 7e를 통하여 도 5a와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 반사형 액정표시소자의 박막트랜지스터 및 반사부의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor and the reflector of the reflective liquid crystal display device according to the present invention having the structure as shown in FIG. 5A will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 7E.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터 기판(11a) 상에 금속 물질을 스퍼터링 하여, 포토 레지스트(photo resist)를 이용한 사진 식각(photo-etching) 방법으로 패터닝(pattering) 하여 박막트랜지스터의 게이트 전극(23) 및 화소 영역 내에 게이트 전극의 금속 요철층(44)을 형성한다.First, as shown in FIG. 7A, a metal material is sputtered on the thin film transistor substrate 11a and patterned by a photo-etching method using a photoresist to form a gate electrode of the thin film transistor. A metal uneven layer 44 of the gate electrode is formed in the region 23 and the pixel region.
이때, 게이트 전극(23) 및 금속 요철(44)의 두께는 약 2500Å 정도이다.At this time, the thickness of the gate electrode 23 and the metal unevenness 44 is about 2500 kPa.
그리고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(23) 및 게이트 전극의 금속 요철층(44)이 형성된 하부 기판(11a)상에 절연 물질을 전면 증착하여 게이트 절연막(24)을 형성한다. 게이트 절연막(24)의 재료로는 SiNx 또는 SiO2 등의 무기 물질을 사용한다. 이후, 게이트 절연막(24) 상에 비정질 실리콘(amorphous-Si)으로 이루어진 반도체층(25b)과 인(P)이 도핑된 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 접촉층(25a)을 연속 증착한 후, 패터닝하여 박막트랜지스터의 액티브층(25) 및 화소 영역내에 게이트 전극의 금속 요철층(44)과 동일한 위치에 액티브 요철층(45)을 형성한다.As shown in FIG. 7B, an insulating material is entirely deposited on the lower substrate 11a on which the gate electrode 23 and the metal uneven layer 44 of the gate electrode are formed to form a gate insulating film 24. As the material of the gate insulating film 24, an inorganic material such as SiNx or SiO2 is used. Subsequently, the semiconductor layer 25b made of amorphous silicon (Si) and the ohmic contact layer 25a made of n + amorphous silicon doped with phosphorus (P) are successively deposited on the gate insulating film 24, and then patterned. The active concave-convex layer 45 is formed at the same position as the metal concave-convex layer 44 of the gate electrode in the active layer 25 and the pixel region of the thin film transistor.
절연막(42)상에 형성하는 액티브 요철층(45)의 두께는 약 2000Å이다.The thickness of the active uneven layer 45 formed on the insulating film 42 is about 2000 GPa.
다음은 도 7c에 도시한 바와 같이, 오믹 접촉층(25a)과 게이트 절연막(24) 상에 금속 물질을 전면 증착한 다음 패터닝한다. 패터닝된 금속 물질층은 박막트랜지스터의 소오스 전극(26) 및 드레인 전극(27)과 소오스/드레인 전극의 금속 요철층(41)이 된다. 상기 금속 요철층(41)은 게이트 전극의 금속 요철층(44) 및 액티브 요철층(45)과 동일 위치에 형성하며, 그 두께는 약 1500Å정도이다.Next, as shown in FIG. 7C, a metal material is entirely deposited on the ohmic contact layer 25a and the gate insulating layer 24, and then patterned. The patterned metal material layer becomes a source electrode 26 and a drain electrode 27 of the thin film transistor and a metal uneven layer 41 of the source / drain electrode. The metal uneven layer 41 is formed at the same position as the metal uneven layer 44 and the active uneven layer 45 of the gate electrode and has a thickness of about 1500 kPa.
이 후, 소오스 전극(26) 및 드레인 전극(27) 상에 노출된 오믹 접촉층(25)을 에칭 작업에 의해 제거하고, 노출된 반도체층(25b)을 포함하여 소오스 및 드레인 전극(26,27)과 금속 요철층(44,41) 및 액티브 요철층(45)이 형성되어 있는 게이트 절연막(24)상에 SiNx이나 또는 SiO2와 같은 무기 물질을 전면 증착하여 절연막(42)을 형성한다. 절연막(42)은 이 후 형성될 반사막과 금속 요철층(41)을 전기적으로절연 시켜주는 역할을 한다. 그 다음 화소 영역 내에 반사막(43)을 증착한다.Thereafter, the ohmic contact layer 25 exposed on the source electrode 26 and the drain electrode 27 is removed by an etching operation, and the source and drain electrodes 26 and 27 including the exposed semiconductor layer 25b. ) And an inorganic material such as SiNx or SiO2 are deposited on the gate insulating film 24 on which the metal uneven layers 44 and 41 and the active uneven layer 45 are formed to form an insulating film 42. The insulating film 42 serves to electrically insulate the reflective film to be formed later from the metal uneven layer 41. Next, a reflective film 43 is deposited in the pixel region.
그리고, 도 7d에 도시한 바와 같이, 도 7c의 결과물 위에 BCB 또는 포토 아크릴과 같은 물질로 이루어진 유기 물질로 이루어진 보호막(13)을 전면 형성하여 박막트랜지스터의 드레인 전극(27) 상의 보호막(13) 부분에 마스크 패턴을 이용한 에칭 작업에 의해 제거하고 콘택홀(29)을 형성한다.As shown in FIG. 7D, a passivation layer 13 made of an organic material, such as BCB or photoacryl, is formed on the entire surface of the passivation layer 13 on the drain electrode 27 of the thin film transistor. It removes by the etching operation using a mask pattern, and the contact hole 29 is formed.
상기 반사막(43)의 물질로는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금(AlNd; Aluminum-Neodymium)등의 반사율이 높은 금속 물질을 이용한다.As the material of the reflective film 43, a metal material having high reflectance such as aluminum (Al) or aluminum alloy (AlNd; Aluminum-Neodymium) is used.
마지막으로, 도 7e에 도시한 바와 같이 보호막(13) 상에 ITO 물질을 스퍼터링을 이용하여 전면 증착한 다음 패터닝하여 화소 전극(14)을 형성한다. 화소 전극(14)은 콘택홀(29)을 통해 박막트랜지스터의 드레인 전극(27)에 접속된다.Finally, as shown in FIG. 7E, the ITO material is deposited on the protective film 13 by sputtering and then patterned to form the pixel electrode 14. The pixel electrode 14 is connected to the drain electrode 27 of the thin film transistor through the contact hole 29.
이 외에도 상기 반사막에 앰보싱을 형성하는 실시예로 게이트 전극의 금속 요철층(44)과, 소오스/드레인 전극 요철층(41)과, 액티브 요철층(45) 중 하나 또는 두 개 이상의 요철층을 형성하는 방법도 가능하다.In addition, one or two or more uneven layers of the metal uneven layer 44, the source / drain electrode uneven layer 41, and the active uneven layer 45 of the gate electrode may be formed by forming an embossing on the reflective film. It is also possible to form.
상기와 같이 제작되는 반사형 액정표시소자의 반사막은 요철층의 알맞은 높이와 분포로 인하여 높은 반사율 확보 할 수 있을 뿐 아니라, 종래 유기 절연막의 엠보싱 패터닝을 위하여 실시한 유기 절연막 패터닝 형성 공정이 생략되고, 고가의 회절 마스크를 적용하지 않고도 화소 내에 랜덤하게 분포시킨 반사막의 요철구조를 형성시켜 반사율을 향상시킬 수 있으므로 제품의 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.The reflective film of the reflective liquid crystal display device manufactured as described above can not only secure high reflectance due to the appropriate height and distribution of the uneven layer, but also eliminate the conventional organic insulating film patterning forming process for embossing the organic insulating film. Without applying a diffraction mask, the irregularities of the reflective film distributed randomly in the pixel can be formed to improve the reflectance, thereby reducing the production cost of the product.
이러한 본 발명의 반사형 액정 표시 소자는 유기 절연막 구조의 액정 표시소자나 무기 절연막 구조 액정 표시 소자에 모두 적용 될 수 있으며, 상술한 상세한 설명에서는 제 1 금속 요철층, 액티브 요철층 그리고 제 2 금속 요철층이 모두 형성된 구조가 실시예로 설명되고 있으나, 반사막에 형성된 엠보싱의 두께(약 4000∼8000Å)만 만족 될 수 있다면 하나 또는 두개의 요철층만을 가지는 구조도 가능하다. 또한, 상세한 설명에서는 각각의 요철층의 두께가 한정되어 예시되어 있지만, 요철층의 수에 따라 그 두께는 엠보싱의 두께(약 4000∼8000Å)를 만족시키는 범위 내에서 변화될 수 있다.The reflective liquid crystal display device of the present invention can be applied to both the liquid crystal display device of the organic insulating film structure or the liquid crystal display device of the inorganic insulating film structure, in the above-described detailed description, the first metal uneven layer, the active uneven layer and the second metal unevenness Although the structure in which all the layers are formed has been described as an embodiment, a structure having only one or two uneven layers is also possible if only the thickness (about 4000 to 8000 Pa) of the embossing formed on the reflective film can be satisfied. In addition, although the thickness of each uneven | corrugated layer is illustrated in the detailed description, depending on the number of uneven | corrugated layers, the thickness can change within the range which satisfy | fills the thickness (about 4000-8000 Pa) of embossing.
또한, 본 발명의 요철층 구조 및 형성 방법은 반사형 액정 표시 소자뿐만 아니라 반사 투과형 액정 표시 소자에도 적용할 수 있다.In addition, the concave-convex layer structure and the formation method of the present invention can be applied not only to the reflective liquid crystal display element but also to the reflective transmissive liquid crystal display element.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반사율이 높은 반사막을 형성하는데 있어서 박막트랜지스터의 소오스/드레인 게이트 전극 형성시, 게이트 절연막 상의 반사막이 형성될 영역에 패터닝된 금속 요철층을 불규칙하게 형성시킴으로서 반사 효율이 향상되고 또한, 제조 공정 수를 줄일 수 있어서 생산력을 향상에 기여할 수 있다.As described above, according to the present invention, when forming a source / drain gate electrode of a thin film transistor in forming a reflective film having a high reflectance, the reflection efficiency is improved by irregularly forming a patterned metal uneven layer in a region where a reflective film on the gate insulating film is to be formed. In addition, the number of manufacturing processes can be reduced, thereby contributing to the improvement of productivity.
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