KR20030082617A

KR20030082617A - 반투과 액정 표시 장치와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030082617A
Application number: KR1020020021021A
Authority: KR
Inventors: 김영구
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-23
Also published as: KR100802446B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고화질을 구현하는 반사 투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 반사판의 투과홀에 대응하여 형성된 식각홀의 경사면에 반사판을 연장한 차광막을 형성하는 동시에, 반사부와 투과부의 경계 영역(식각홀의 경사영역)에 데이터 배선과 동일층 동일물질로 보조 차광막 더욱 구성한다.

이와 같이 하면, 상기 반사판이 연장된 차광막에 의해 식각홀의 경사면에서 발생하는 1 차 빛샘을 가릴 수 있고, 상기 보조 차광막은 상기 차광막이 마스크 공정 불량으로 식각홀의 경사면을 다 가리지 못할 경우 이를 대신할 수 있으며 또한, 러빙 방향에 따라 발생하는 2차 빛샘을 동시에 가릴 수 있다.

따라서, 반투과 화소영역의 대비비(contrast ratio)를 개선할 수 있으므로 고화질의 반사 투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.

또한, 상기 조보 차광막은 드레인 전극(드레인 전극에서 화소로 연장된 연결배선)이 단선될 경우 리페어 라인으로 사용될 수 있어 제품의 수율을 개선할 수 있다.

Description

반투과 액정 표시 장치와 그 제조방법{Transflective liquid crystal display device and method for fabricating of the same}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사 모드와 투과 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반투과 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을, 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정 표시 장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있다.

투과형 액정 표시 장치는 액정 패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이고, 반사형 액정 표시 장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시킴으로써 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절하는 형태이다.

투과형 액정 표시 장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정 표시 장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로 투과형 액정 표시 장치에 비해 전력소비가 적지만 어두운 장소에서는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치로 반사 및 투과 겸용 액정 표시 장치가 제안되었다.

도 1 은 일반적인 반사투과형 컬러 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 반사투과형 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(16)와 서브 컬러필터(17)상에 투명한 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 다수의 화소(P)로 정의되고 각 화소(P)마다 스위칭 소자(T)와 어레이배선(25,39)이 형성된 하부기판(21)으로 구성된다.

상기 화소영역은 상기 투과홀(A)을 포함하는 반사판(49)과 투명전극(61)이 구성되어 투과부(B)와 반사부(D)로 정의된다.

또한, 상기 상부기판(15)과 하부기판(21) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.

그런데, 일반적인 반투과 액정 표시 장치는 전압을 인가하지 않았을 경우 백색광이 출력되는 노멀리 화이트(normally white) 모드로서, 반사 모드를 기준으로 설계되기 때문에 전압을 인가하지 않았을 때 투과 모드의 투과율은 반사 모드 투과율의 50% 정도 밖에 되지 않는다. 따라서, 회색광이 출력되는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 반사 영역과 투과 영역에서의 액정 두께를 다르게 한 반투과 액정 표시 장치가 제안되었다.

이하, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 하부 기판(21) 위에 제 1 절연막인 게이트 절연막(23)과 유기 절연막으로 이루어진 제 1 보호층(27)이 구성되며, 투과부(B)에 대응하는 부분의 제 1 보호층(27)에는 제 1 식각홀(29)이 구성된다. 제 1 보호층(27)의 상부에는 상기 제 1 식각홀(29)에 대응하여 투과홀(A)이 구성된 반사판(49)이 구성된다.

상기 반사판(49)의 상부에는 제 3 절연막(31)을 사이에 두고 투명한 화소전극(61)이 형성된다.

다음, 하부 기판(21) 상부에는 일정 간격 이격되어 상부 기판(15)이 배치되어 있고, 상부 기판(15) 하부에는 컬러필터(17)와 공통 전극(13)이 차례로 형성되어 있다.

하부 기판(21)과 상부 기판(15) 바깥쪽에는 제 1 및 제 2 위상차판(retardation film)(71, 72)이 각각 배치되어 있는데, 제 1 및 제 2 위상차판(71, 72)은 빛의 편광 상태를 바꾸는 기능을 한다. 여기서, 제 1 및 제 2 위상차판(71, 72)은 λ/4(λ=550 ㎚)에 해당하는 위상차를 가지므로, 입사된 선편광은 원편광으로, 원편광은 선편광으로 변화된다.

제 1 및 제 2 위상차판(71, 72) 바깥쪽에는 하부 편광판(81)과 상부 편광판(82)이 각각 배치되어 있고, 상부 편광판(82)의 광 투과축은 하부 편광판(81)의 광 투과축에 대하여 90도의 각을 가진다.

다음, 하부 편광판(81)의 바깥쪽 즉, 하부 편광판(81)의 아래에는 백라이트(90)가 배치되어 있어 투과 모드의 광원으로 이용된다.

다음, 공통 전극(15)과 반사판(49)사이에는 액정(92)이 주입되어 있다. 여기서, 액정(92)은 기판(21)에 대해 수평으로 배열하며 양의 유전율 이방성을 가지는 것을 이용하여, 전기장이 형성되었을 때 전기장의 방향과 나란하게 배열되도록 한다.

이러한 액정 표시 장치에서 액정(92)의 위상차(Δn·d)는 액정(92)의 굴절률 이방성 값(anisotropy of refractive index)과 두께에 따라 달라진다. 따라서, 식각홀(29)은 투과부(B)의 액정(92) 두께를 반사부(D)의 액정(92) 두께보다 두껍게 하여 투과 모드와 반사 모드의 휘도를 균일하게 하기 위한 것으로, 투과부(B)의 액정(92) 두께가 반사부(D)의 액정(92)두께의 두 배가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 반투과 액정 표시 장치에서는 투과부에 해당하는 영역의 유기 절연막에 홀을 형성하여, 투과부의 액정 두께가 반사부 액정 두께의 두 배가 되도록 함으로써 반사 모드와 투과 모드의 투과율을 균일하게 할 수 있다.

다음, 도2의 반투과 액정 표시 장치에서 전압을 인가하기 전과 인가 후에 대한 반사 모드의 편광 상태를 도 3a 및 도 3b에 각각 도시하였다.

여기서, 도 2에서 기판과 지면에 평행한 방향을 y축으로 설정하고, 빛이 진행하는 방향을 z축으로 설정하면, x축은 빛의 진행방향에 따라 180도 변환된다.

위와 같은 좌표를 설정하였을 경우, 액정 표시 장치의 하부에서 보았을 때 상부 편광판의 광 투과축은 x축에 대해 135도, 하부 편광판의 광 투과축은 x축에 대해 45도를 이루는 것으로 정한다. 따라서, 액정 표시 장치의 상부에서 보았을 때 상부 편광판의 광 투과축은 x축과 이루는 각이 45도가 된다.

또한, 위상차판은 λ/4의 위상차값을 가지는 것을 이용하는데, 상부 위상차판은 x축상에 광축을 갖고 있어서 45도로 입사된 빛은 좌원 편광되고, 좌원 편광되어 입사된 빛은 135도로 선편광되며, 135도로 입사된 빛은 우원 편광되고, 우원 편광되어 입사된 빛은 45도로 선편광되도록 좌회전하는(lefthanded) 것을 이용한다. 반면, 하부 위상차판은 y축상에 광축을 갖고 있어서 45도로 입사된 빛이 우원 편광되는 우회전하는(righthanded) 것을 이용한다. 이때 반사부의 액정은 λ/4의 위상차값을 가지며, 편광된 빛이 우회전되도록 한다.

도 3a에 도시한 바와 같이 액정 표시 장치에 전압을 인가하지 않았을 때, 상부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 상부 위상차판을 통과하면서 좌원 편광된다. 이어, 액정을 통과하면서 좌원편광에서 45도 선편광으로 바뀌고, 이 선편광은 반사 전극에서 반사되어 진행 방향이 바뀌므로 135도의 편광 방향을 갖는다. 다음, 액정을 통과하면서 135도의 선편광은 좌원편광으로 바뀌고, 좌원편광은 상부위상차판을 통과하면서 다시 135도로 선편광된다. 135도로 선편광된 빛은 상부 편광축의 광 투과축 방향과 일치하므로, 상부 편광판에 도달한 빛이 모두 투과되어 화이트(white)가 구현된다.

다음, 도 3b에 도시한 바와 같이 액정 표시 장치에 전압이 인가되었을 경우, 상부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 상부 위상차판을 통과하면서 좌원 편광된다. 이어, 좌원 편광된 빛은 액정을 통과하는데, 액정 분자가 인가된 전압에 의해 기판에 대해 수직으로 배열되어 위상차를 가지지 않으므로, 그냥 투과하여 좌원 편광 상태를 유지한다. 다음, 반사 전극에 반사되어 좌원 편광된 빛은 우원 편광되고, 우원 편광된 빛은 다시 액정을 그대로 투과한 후, 위상차판을 통과하면서 45도로 선편광된다. 45도로 선편광된 빛은 상부 편광판의 광 투과축과 직각이 되므로, 투과되지 못하여 블랙(black) 상태가 된다.

한편, 도 4a 및 도 4b에는 도 2의 반투과 액정 표시 장치에서 전압이 인가되기 전과 후에 대한 투과 모드의 편광 상태를 도시하였다.

도 4a에 도시한 바와 같이 전압을 인가하지 않았을 때, 백라이트로부터 조사되어 하부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 하부 위상차판을 통과하면서 우원 편광된다. 이어, 투과 전극을 통과하는데 투과 전극은 빛의 편광 상태에 영향을 미치지 않으므로 우원 편광 상태를 그대로 유지한다. 다음, 우원 편광된 빛은 액정을 통과하는데, 투과부의 액정은 반사부의 액정 두께보다 두 배 두껍게 하여 λ/2의 위상차를 가지도록 한다. 따라서, 우원 편광된 빛은 좌원 편광으로 변환된다. 다음, 좌원 편광된 빛은 상부의 위상차판을 통과하면서 135도로 선편광되므로,상부 편광판의 광 투과축 방향과 일치되어 빛이 모두 투과된다.

이어, 전압이 인가되었을 경우에는 도 4b에 도시한 바와 같이, 백라이트로부터 조사되어 하부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 하부 위상차판을 통과하면서 우원 편광된다. 이어, 위상 변화없이 투과 전극을 통과하고 액정을 통과하는데, 액정이 기판에 대해 수직으로 배열되어 위상차를 가지지 않으므로 우원 편광된 상태를 유지한다. 다음, 상부의 위상차판을 통과하면서 우원 편광된 빛은 45도로 선편광되는데, 이는 상부 편광판의 광 투과축 방향 즉, 135도 방향과 직각이 되므로 상부 편광판을 투과하는 빛이 없게 된다.

이와 같이, 투과부와 반사부의 액정 두께를 다르게 하여 두 모드의 휘도를 균일하게 할 뿐만 아니라, 블랙상태를 이상적으로 어둡게 만들 수 있으므로 대비비(contrast ratio)를 높일 수 있다. 그러므로, 반투과 액정 표시 장치의 화질을 향상시킬 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 액정의 위상차는 액정의 두께에 따라 달라질 수 있는데, 도 2에서와 같이 반사부와 투과부의 액정 두께를 다르게 하기 위해 식각홀을 형성하였을 때, 반사부와 투과부 사이의 경사진 경계 영역 즉, 경사 단차부에서는 액정의 두께가 지속적으로 변화된다. 따라서, 노멀리 화이트 모드인 경우에 전압을 인가하였을 때에는 이 부분에서 전기장의 왜곡이 발생한다.

또한, 전압을 인가하였을 때에는 이 부분에서 전기장의 왜곡이 발생하므로, 액정 분자가 기판에 대해 완전히 서지 않아 위상 지연이 나타나게 되고, 역시 빛이 새는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반사부와 투과부의 경계 영역인 경사 단차부에 차광막과 보조 차광막을 형성함으로써 빛샘을 가려주고 더욱이, 러빙 방향에 따라 2 차적으로 발생하는 빛샘을 가려주어 대비비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있는 반사 투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 반사 투과형 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 절단한 단면도이고,

도 3a와 도 3b는 종래의 반투과 액정 표시 장치에서 각각 전압을 인가하기 전과 후에 대해 반사 모드에서의 편광 상태를 도시한 도면이고,

도 4a와 도 4b는 종래의 반투과 액정 표시 장치에서 각각 전압을 인가하기 전과 후에 대해 투과 모드에서의 편광 상태를 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명의 제 1 예에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,

도 6은 본 발명의 제 2 예에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,

도 7은 도 5와 도 6의 Ⅴ-Ⅴ`를 따라 절단한 단면도이고,

도 8a 내지 도 8f는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 기판 102 : 게이트 배선

104 : 게이트 전극 106 : 제 1 연장부

114 : 소스 전극 116 : 드레인 전극

118 : 데이터 배선 122 : 제 2 연장부

124 : 보조 차광막 126 : 액티브층

138 : 반사판 146 : 투명 화소전극

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판은 스위칭 영역과, 투과부와 반사부로 구성된 화소영역과, 스토리지 영역으로 정의된 기판과; 기판 상에 서로 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 두 배선의 교차지점에 위치하고 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선에서 스토리지 영역으로 연장된 제 1 연장부와, 상기 드레인 전극에서 제 1 연장부의 상부로 연장된 제 2 연장부로 구성된 보조 용량부와; 상기 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 투과부에 대응하는 영역에 식각홀이 형성된 보호막과; 상기 식각홀에 대응하는 부분에 투과홀을 가지며, 식각홀의 경사면으로 연장하여 구성된 반사판과; 상기 투과홀의 경계에 구성된 바 형상의 보조 차광막과; 상기 반사판의 상부에 위치하고 상기 제 2 연장부와 접촉하는 투명 화소전극을 포함한다.

상기 데이터 배선과 제 2 연장부의 하부에는 상기 액티브층과 동일한 물질로형성한 액티브 패턴을 더욱 구성한다.

상기 보호막은 무기 절연막과 유기 절연막을 적층하여 구성하며, 무기 절연막은 질화 실리콘(SiN_X) 또는 산화 실리콘(SiO₂)으로 구성하고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(Acryl)계 수지(resin)로 구성한다.

상기 소스 전극은 "U"형상으로 구성하고, 상기 드레인 전극은 소스 전극의 내부에 위치하여 소스 전극과 소정간격 이격되도록 구성한다.

상기 보조 차광막은 데이터 배선과 동일층 동일물질로 형성하고, 상기 데이터 배선과 평행한 투과홀의 양측 경계에 각각 대응하여 구성하는을 제 1 특징으로 하고, 상기 투과홀의 경계를 따라 대응하여 구성하는 것을 제 2 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 스위칭 영역과 화소 영역과 스토리지 영역을 정의하는 단계와; 상기 기판 상에 서로 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 두 배선의 교차지점에 위치하고 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선에서 스토리지 영역으로 연장된 제 1 연장부와, 상기 드레인 전극에서 제 1 연장부의 상부로 연장된 제 2 연장부로 구성된 보조 용량부를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 상기 화소영역의 일부에 대응하는 영역에 식각홀이 형성된 보호막을 형성하는 단계와; 상기 식각홀에 대응하는 부분에 투과홀을 가지며, 식각홀의 경사면으로 연장된 반사판을 형성하는 단계와; 반사판에 구성된 투과홀의 경계에대응하여 바 형상의 보조 차광막을 형성하는 단계와; 상기 반사판의 상부에 위치하고 상기 제 2 연장부와 접촉하는 투명 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이와 같이 본 발명에 따른 반투과 액정 표시 장치에서는, 반사부와 투과부 사이의 경사진 경계 부분에 차광막을 형성하여 경계 영역에서 빛이 새는 것을 방지함으로써, 공정이 증가되지 않으면서 반사 모드와 투과 모드 각각의 대비비를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반투과 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

-- 실시예--

본 발명은 투과부에 대응하여 형성한 식각홀의 경사면에 반사판을 연장한 차광막을 형성함과 동시에, 차광막에 대응하여 보조 차광막을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 5와 도 6은 본 발명의 제 1 예와 제 2 예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 도 5와 도 6의 Ⅴ-Ⅴ`를 따라 절단한 단면도이다.

(도 5,6,7을 참조하여 설명한다.)

도시한 바와 같이, 기판(100)상에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(102)과 데이터 배선(118)을 구성한다.

상기 게이트 배선(102)과 데이터 배선(118)의 교차지점에는 게이트전극(104)과 액티브층(126)과 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

상기 소스 전극(114)은 데이터 배선(118)과 연결되며, 상기 게이트 전극(104)은 게이트 배선(102)의 일부를 전극으로 사용하도록 한다.

이때,바람직하게는 상기 소스 전극(114)의 형상을 "U"형상으로 구성하고, 상기 드레인 전극(116)은 소스 전극(114)의 내부에 위치하여 소스 전극(114)과 소정간격 이격 되도록 구성한다.

이와 같은 소스 및 드레인 전극(114,116)의 형상은 두 전극 사이에 형성되는 액티브 채널(노출된 액티층의 형상)을 형상을 "U"형상이 되도록 함으로써, 채널의 길이를 짧게 하고 너비를 크게 하여 캐리어(carrier)의 이동도를 빠르게 할 수 있다.

상기 화소 영역(P)은 반사부(D)와 투과부(B)로 나누어지며, 투과부(B)와 반사부(D)에 대응하여 위치하는 액정층(미도시)의 두께비를 2:1로 하기 구성하기 위해, 상기 투과부(B)에 대응한 절연막(128,130)을 식각하여 식각홀(132)을 형성한다.

상기 식각홀(132)이 형성된 화소영역(P)에는 식각홀(132)에 대응하는 부분에 투과홀(134)을 가지는 반사판(138)이 위치하며, 상기 반사판(138)의 상부 또는 하부에는 상기 드레인 전극(116)과 접촉하여 구성되는 투명한 화소전극(146)을 구성한다.

상기 화소영역(P)에는 보조 용량부(C)를 구성하며, 보조 용량부(C)의 제 1전극은 게이트 배선(102)의 일부에서 화소영역(P)으로 연장된 제 1 연장부(106)이고, 제 2 전극은 상기 드레인 전극(116)에서 드레인 라인(120)을 통해 상기 제 1 연장부(106)의 상부로 연장된 제 2 연장부(122)이다.

상기 데이터 배선(118)과 제 2 연장부(122)의 하부에는 각각 반도체 물질로 형성된 액티브 패턴(110b,110c)이 존재하게 되며 이는 상부의 데이터 배선(118)과 제 2 연장부(122)의 증착특성을 개선하는 역할을 하게 된다.

전술한 구성에서, 본 발명의 특징은 상기 식각홀(132)의 경사부(G)에 반사판(138)을 연장한 차광막(139)을 구성하고, 식각홀의 경사부(G)에 연장된 반사판(138)의 끝단 하부에는 상기 드레인 전극(116)과 동일층 동일물질로 형성한 차광바(124a,124b)인 보조 차광막을 구성하는 것이다.

상기 보조 차광막(124a,124b)은 상기 반사판(138)을 사진식각 하는 공정 중, 포토 공정의 불량에 의해 의해 반사판(138)의 끝단이 식각홀의 경사부(G)를 모두 덮지 못할 수 있음을 가만하여 더욱 구성되는 것이다.

이때 반사부(D)와 투과부(B)의 경계를 따라 도 6에 도시한 바와 같이 네 변 모두에 상기 보조 차광막(124)을 구성할 수 도 있고, 도 5에 도시한 바와 같이, 러빙 방향(R1 또는 R2)에 따라 특히 빛샘이 관찰되는 부분에만 보조 차광막(124a,124b)을 구성할 수 도 있다.

일반적으로, 투과 부(B)에 대응하여 식각홀(132)이 형성된 반사투과형 어레이기판은 러빙방향이 시작되는 방향의 반사부와 투과부의 경계부분 즉 식각홀(132)의 경사부(G)에 근접한 영역에서 발생한다.

또한, 전술한 구성에서 상기 차광바(보조 차광막)(124a,124b)는 상기 드레인 라인(120)이 단선되었을 경우 보조 드레인 라인으로 사용할 수 있다.

즉, 공정 중 단선된 드레인 라인(120)이 발견되었을 경우, CVD 리페어 장치를 이용하여 상기 드레인 라인(120)과 차광바(124a)를 잇는 연결패턴(121a,121b)을 부분적으로 형성함으로서 간단히 수리 할 수 있다.

이때, 사용되는 금속은 일반적으로 텅스텐(W)을 사용한다.

전술한 바와 같은 구성을 가지는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 이하, 도 8a 내지 8f를 참조하여 설명한다.

도 8a 내지 도 8f는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

먼저, 도 8a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(100)상에 화소영역(P)과 스위치 영역(S)과 스토리지 영역(C)을 정의한다.

상기 다수의 영역(P,S,C)이 정의된 기판(100)상에, 상기 화소영역(P)의 일측에 일 방향으로 게이트 배선(102)을 형성하는 동시에, 상기 게이트 배선(102)의 일부인 게이트 전극(104)을 스위칭 영역(S)에 구성하고, 상기 화소영역(P)으로 연장된 제 1 연장부(106)를 형성한다.

상기 게이트 물질은 액정표시장치의 동작에 중요하기 때문에 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄(Al)이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온공정에서 힐락(hillock)형성에 의한 배선 결함문제를 야기하므로, 알루미늄 배선의 경우는알루미늄 배선을 포함한 적층 구조(Al/Mo 또는 Al/Cr)가 적용된다.

상기 게이트 배선(102)과 게이트 전극(104)과 제 1 연장부(106)가 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiN_x)과 산화 실리콘(SiO_x)등이 포함된 무기절연물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(108)을 형성한다.

다음으로, 상기 게이트 절연막(108)의 상부에 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)층과 분순물이 포함된 아몰퍼스 실리콘(n+a-Si:H)층을 적층한 후 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 스토리지 영역(C)과 이후 형성되는 데이터 배선영역(D)에 액티브 패턴을 형성한다.

상기 액티브 패턴중 상기 게이트 전극(104)의 상부에 위치하는 것을 제 1 액티브 패턴(110a)이라 하고, 상기 제 1 액티브 패턴(110a)에서 상기 데이터 배선 영역(D)으로 연장된 부분을 제 2 액티브 패턴(110b)이라 하고, 상기 스토리지 영역(C)에 위치한 것을 제 3 액티브 패턴(110c)이라 하자.

이때, 상기 제 3 액티브 패턴(110c)은 상기 제 1 액티브 패턴(110a)에서 화소영역(P)으로 연장된 액티브 라인(110d)에서 상기 제 1 연장부 상부(106)로 연장하여 구성한다.

상기 제 2,3 액티브 패턴과 액티브 라인(110b,110c,110d)은 이후 형성되는 금속전극의 증착 특성을 개선하기 위한 목적으로 형성하는 것이다.

다음으로, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 패턴이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta),텅스텐(W)을 포함한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착한 후 패턴하여, 상기 제 1 액티브 패턴(110a)의 상부에 소정간격 이격된 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 형성하고, 상기 게이트 배선(102)과 교차하면서, 상기 제 2 액티브 패턴(110b)과 평면적으로 겹쳐지는 데이터 배선(118)을 형성한다.

동시에, 상기 드레인 전극(116)에서 화소 영역(P)의 액티브 라인(110d)과 평면적으로 겹쳐지는 드레인 라인(120)과, 상기 드레인 라인(120)에서 상기 제 3 액티브 패턴(110c)의 상부로 연장된 제 2 연장부(122)를 구성한다.

상기 소스 전극(114)은 바람직하게는 "U"형상으로 구성하며, 상기 드레인 전극(116)은 소스 전극(114)의 내부에 위치하여 소스 전극(114)과 이격되도록 구성한다.

전술한 구성으로, 상기 제 1 연장부(106)는 게이트 절연막(108)과 액티브 패턴(110c)을 사이에 두고 제 2 연장부(122)와 평면적으로 겹쳐 구성된 형상이다.

상기 소스 및 드레인 전극(114,116)과 데이터 배선(118)을 형성하는 동시에, 상기 화소영역에는 차광바(124a)를 구성한다.

상기 차광바(124a)는 이후에 형성될 식각홀(미도시)의 두 변에 대응하여 구성할 수도 있고, 네 변 모두에 대응하여 구성할 수 도 있다.

이때, 공정이 완료된 후 단선된 드레인 라인(120)이 발견되었을 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 라인(120)과 차광바(124a)사이에 CVD 리페어장치를 이용하여 연결패턴(도 5의 121a,b)을 형성하여 준다.

이와 같이 하면, 상기 드레인 라인(120)이 완전 소실되더라도 상기차광바(124a)를 통해 드레인 전극의 신호를 제 2 연장부(122)에 전달할 수 있게 된다.

상기 소스 및 드레인 전극(114,116)을 식각 방지막으로 하여, 두 전극의 이격된 사이로 노출된 불순물 비정질 실리콘층을 식각하는 공정을 연속하여 진행한다.

상기 소스 및 드레인 전극(114,116)과 접촉하는 불순물 비정질 실리콘층을 오믹 콘택층(124)이라 하고, 오믹 콘택층(124)과 게이트 전극(104) 사이에 위치한 액티브 패턴을 액티브 층(126)이라 한다.

다음으로, 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(114,116)과 데이터 배선(118)과 상기 드레인 전극(116)에서 연장된 제 2 연장부(122)가 구성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiN_X)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 절연막인 제 1 보호막(128)을 형성한다.

연속하여, 상기 제 1 보호막(128)의 상부에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 제 3 절연막인 제 2 보호막(130)을 형성한다.

상기 제 1 보호막(128)은 상기 제 2 보호막(130)에 비해 액티브층(126)과의 계면특성이 좋기 때문에 전자를 트랩(trap)하는 트랩준위를 최소화 할 수 있다.

따라서, 스위칭 소자의 동작특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.

상기 제 1 보호막(128)과 제 2 보호막(130)을 적층한 후 패턴하여, 화소영역(P)의 일부가 식각된 식각홀(132)을 형성한다.

이때, 상기 차광바(124)의 일부가 노출되도록 한다.

다음으로, 도 8d에 도시한 바와 같이, 상기 식각홀(132)이 형성된 기판(100)의 전면에 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al) 또는 알루 미늄합금을 증착한 후 패턴하여, 상기 식각홀(132)에 대응하는 부분에 제 1 투과홀(134)과, 상기 제 2 연장부 상부 일부에 대응하여 제 2 투과홀(136)이 구성된 반사판(138)을 화소영역(P)에 형성한다.

이때, 상기 반사판(138)은 빛샘영역인 식각홀(132)의 경사면(140)으로 연장하여 구성하며, 연장된 부분(139)은 빛샘 영역을 가려 주므로 임의로 차광막이라 하겠다.

결과적으로, 상기 차광막(139)의 하부에는 앞서 형성한 차광바(124a)가 위치한 구성이며, 상기 차광바(124a)는 보조 차광막의 역할을 하게 된다.

보조 차광막(124a)은 상기 차광막(139)를 형성하는 공정에서 포토공정 불량에 의해 상기 식각홀(132)의 경사면(140)을 모두 가려줄 수 없을 때를 대비하여 구성하는 동시에, 러빙방향에 따라 2차적으로 나타나게 되는 빛샘을 가려주는 역할을 한다.

따라서, 상기 차광바(124a)는 앞서 설명한 바와 같이, 식각홀(132)의 네변에 모두 대응하여 형성할 수 도 있고, 2차 빛샘이 나타나는 두 변에만 구성할 수도 있다.

상기 2 차 빛샘은 러빙이 제대로 되지 않는 식각홀(132)의 경계영역(G)에서 발생하게 되는데 특히, 러빙방향이 시작되는 방향에서 나타난다.

따라서, 러빙방향이 45도(R2) 또는 -45도(R1)로 진행되는 것을 대비해서 러빙방향이 시작되는 방향에 구성한다.

다음으로, 도 8e에 도시한 바와 같이, 상기 반사판(138)이 형성된 기판(100)의 전면에 절연물질로 제 4 절연막인 제 3 보호막(142)을 형성한 후 패턴하여, 상기 반사판(138)의 투과홀(136)에 대응하는 부분에 제 2 연장부(122)를 노출하는 콘택홀(143)을 형성한다.

다음으로, 도 8f에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호막의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패터닝하여, 상기 노출된 제 2 연장부(122)와 접촉하는 투명 화소전극(146)을 형성한다.

전술한 구성으로, 상기 화소전극(146)과 접촉하는 제 2 연장부(122)는 제 2 전극으로서 기능을 하게 되고, 상기 제 1 연장부(106)가 제 1 전극의 기능을 하는 보조 용량부(C_ST)가 구성될 수 있다.

전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.

본 발명은 반사부와 투과부의 경계 영역에 차광막을 형성하고 그 하부에 보조 차광막을 형성함으로서, 식각홀의 경사면에서 발생하는 제 1 빛샘을 일차적으로 가려주고, 러빙 공정 방향에 따라 나타나는 2 차 빛샘을 가려줄 수 있다.

따라서, 액정표시장치의 컨트라스트 비를 개선하여 고 화질의 반사 투과형 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 보조 창광막인 차광바는 드레인 전극과 보조 용량부의 제 2 전극을 잇는 드레인 라인이 단선될 경우 수리배선으로 사용할 수 있으므로 수율이 개선되는 효과가 있다.

Claims

스위칭 영역과, 투과부와 반사부로 구성된 화소영역과, 스토리지 영역으로 정의된 기판과;

기판 상에 서로 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;

상기 두 배선의 교차지점에 위치하고 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;

상기 게이트 배선에서 스토리지 영역으로 연장된 제 1 연장부와, 상기 드레인 전극에서 제 1 연장부의 상부로 연장된 제 2 연장부로 구성된 보조 용량부와;

상기 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 투과부에 대응하는 영역에 식각홀이 형성된 보호막과;

상기 식각홀에 대응하는 부분에 투과홀을 가지며, 식각홀의 경사면으로 연장하여 구성된 반사판과;

상기 투과홀의 경계에 구성된 보조 차광막과;

상기 반사판의 상부에 위치하고 상기 제 2 연장부와 접촉하는 투명 화소전극을 포함하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 배선과 제 2 연장부의 하부에는 상기 액티브층과 동일한 물질로형성한 액티브 패턴이 더욱 구성된 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 보호막은 무기 절연막과 유기 절연막을 적층하여 구성한 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 3 항에 있어서,

상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiN_X) 또는 산화 실리콘(SiO₂)으로 구성하고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(Acryl)계 수지(resin)로 구성한 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 투명 화소전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명 도전성 금속물질 중 선택된 하나로 구성한 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 소스 전극은 "U"형상으로 구성하고, 상기 드레인 전극은 소스 전극의 내부에 위치하여 소스 전극과 소정간격 이격되도록 구성한 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 차광막은 데이터 배선과 동일층 동일물질로 형성하고, 상기 데이터 배선과 평행한 투과홀의 양측 경계에 각각 대응하여 구성된 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 차광막은 데이터 배선과 동일층 동일물질로 형성하고, 투과홀의 경계를 따라 대응하여 구성된 액정표시장치용 어레이기판.
기판 상에 스위칭 영역과 화소 영역과 스토리지 영역을 정의하는 단계와;

상기 기판 상에 서로 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;

상기 두 배선의 교차지점에 위치하고 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;

상기 게이트 배선에서 스토리지 영역으로 연장된 제 1 연장부와, 상기 드레인 전극에서 제 1 연장부의 상부로 연장된 제 2 연장부로 구성된 보조 용량부를 형성하는 단계와;

상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 상기 화소영역의 일부에 대응하는 영역에 식각홀이 형성된 보호막을 형성하는 단계와;

상기 식각홀에 대응하는 부분에 투과홀을 가지며, 식각홀의 경사면으로 연장된 반사판을 형성하는 단계와;

반사판에 구성된 투과홀의 경계에 대응하여 바 형상의 보조 차광막을 형성하는 단계와;

상기 반사판의 상부에 위치하고 상기 제 2 연장부와 접촉하는 투명 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 데이터 배선과 제 2 연장부의 하부에는 상기 액티브층과 동일한 물질로 액티브 패턴을 더욱 형성하는 단계를 포함하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 보호막은 무기 절연막과 유기 절연막을 적층하여 형성한 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.