KR20050066591A - 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.
반사투과형 액정표시장치는 반사부과 투과부를 가지며 상기 반사부에는 반사율을 향상시키기 위해 요철패턴이 형성되어 있다. 이때, 상기 반사부의 반사판 상부에는 화소전극이 형성되며, 상기 화소전극과 드레인 전극을 접촉시키기 위해 드레인 콘택홀이 구비된다.
따라서, 상기 드레인 콘택홀 상에는 반사율을 향상시키기 위한 요철패턴을 형성할 수 없으며, 또한, 랜덤(random)하게 요철패턴을 형성하는 데에도 제약을 갖게 되며, 더욱이 상기 드레인 콘택홀로 인해 반사부의 개구율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 반사부에 있어 상기 드레인 콘택홀 없이 화소전극과 드레인 전극을 전기적으로 연결시켜, 반사부의 개구율을 향상시키고, 랜덤한 요철 패턴 형성시의 제약을 없애는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법{Array substrate for liquid crystal display device and fabrication method of the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.
이러한 평판 표시 장치는 스스로 빛을 발하느냐 그렇지 못하냐에 따라 나눌 수 있는데, 스스로 빛을 발하여 화상을 표시하는 것을 발광형 표시장치라 하고, 그렇지 못하고 외부의 광원을 이용하여 화상을 표시하는 것을 수광형 표시장치라고 한다. 발광형 표시장치로는 플라즈마 표시장치(plasma display panel)와 전계 방출 표시장치(field emission display), 전계 발광 표시 장치(electro luminescence display) 등이 있으며, 수광형 표시 장치로는 액정표시장치(liquid crystal display)가 있다.
이중 액정표시장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 서로 대향하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직여 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
그런데, 액정표시장치는 앞서 언급한 바와 같이 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다.
따라서, 액정패널 뒷면에 백라이트(backlight) 유닛을 구성하고, 상기 백라이트 유닛으로부터 나오는 빛을 액정패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.
이러한 액정표시장치를 투과형(transmission type) 액정표시장치라고 하는데, 투과형 액정표시장치는 백라이트와 같은 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나, 백라이트로 인한 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 반사형(reflection type) 및 반사투과형 액정표시장치가 제안되었다. 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시킴으로써 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절하는 형태로 투과형 액정표시장치에 비해 전력소비가 적다. 이러한 반사형 액정표시장치에서 하부 어레이 기판 상에 형성되는 화소전극은 반사가 잘 되는 도전 물질로 형성하고, 상부의 컬러필터 기판에 형성되는 공통전극은 외부광을 투과시키기 위해 투명 도전 물질로 형성한다.
또한, 반사투과형 액정표시장치는 백라이트 광을 이용하는 투과모드 및 외부광을 이용하는 반사모드로 선택 사용할 수 있는 제품이다.
도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 게이트 배선(18)과 데이터 배선(35)이 교차하여 정의되는 화소영역(P) 내에 상기 두 배선(18, 35)의 교차지점에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 드레인 콘택홀(47)에 의해 연결되어 화소전극(65)이 형성되어 있다. 또한, 상기 화소영역(P)의 중앙부를 제외한 나머지 영역에는 상기 화소전극(65) 하부에 반사판(62)이 형성되어 반사부(RA)를 형성하고 있으며, 상기 화소영역(P)의 중앙의 반사판(62)이 형성되지 않은 부분은 투과부(TA)를 형성하고 있다. 이때, 상기 반사부(RA)에는 볼록한 원모양의 요철패턴(59)이 랜덤(random)하게 형성되어 있는 것이 특징인데, 이는 반사부(RA)에 있어 적정한 반사율을 얻기 위함이다. 또한, 상기 반사부(RA)에는 상기 게이트 배선(18)에서 일정간격 이격하여 화소전극(65)에 일정한 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터 형성을 위한 스토리지 배선(24)이 형성되어 있다. 또한, 반사부(RA)에는 데이터 배선(35) 자체 일부 영역에 형성된 소스 전극(38)과 상기 소스 전극(38)에서 일정간격 이격하여 형성된 드레인 전극(41)을 반도체층 콘택홀(30a, 30b)을 통해 연결시키는 반도체층(9)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(9)은 스토리지 배선(24) 하부까지 연장되어 있으며, 상기 스토리지 배선(24) 하부의 반도체층(9)은 도핑에 의해 오믹콘택층을 이루어 제 1 스토리지 전극을 형성하며, 상부의 게이트 절연막(미도시)과 스토리지 배선(24)과 함께 스토리지 커패시터를 형성하고 있다. 이때, 상기 스토리지 배선(24)은 제 2 스토리지 전극(24)을 형성하고 있다.
도 2는 상기 도 1을 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 반사부(RA)에 있어, 기판(3) 상에 반도체층(9)이 형성되어 있고, 상기 반도체층(9) 상부에는 게이트 절연막(15)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(15) 위로 게이트 전극(21) 과 일정간격 이격하여 스토리지 배선(24)이 형성되어 있다. 이때, 상기 스토리지 배선(24)은 제 2 스토리지 전극(24)을 형성하고, 상기 반도체층(9b)은 제 1 스토리지 전극(9b)을 그리고 게이트 절연막(15)이 유전체를 형성함으로써 스토리지 커패시터(StgC)를 형성하고 있다.
다음, 상기 게이트 전극(21) 및 제 2 스토리지 전극(24) 위로 전면에 층간절연막(27)이 형성되어 있으며, 상기 층간절연막(27) 위로 반도체층(9)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(38, 41)이 형성되어 있다.
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(38, 41)과 노출된 층간절연막(27) 위로 반사부(RA)에 보호층(44)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 보호층(44) 표면은 볼록 오목한 요철구조로 형성되어 있는 것이 특징이다.
다음, 투과부(TA)에는 상기 보호층(44)이 제거되어 반사부(RA)와 단차를 형성하고 있으며, 상기 단차가 비스듬이 형성되어 반사부(RA)와 투과부(TA)의 경계를 형성하고 있다.
다음, 상기 반사부(RA)에 있어서, 상기 요철 구조의 보호층(44) 위로 반사율이 뛰어난 금속층이 형성되어 반사판(62)을 형성하고 있다. 이때, 상기 반사판(62)은 하부의 요철 구조 보호층(44)에 의해 그 표면이 요철형태(59)로 형성되는 것이 특징이다. 또한, 상기 드레인 전극(41)에 대응되는 보호층(44)과 상부의 반사판(62)은 패터닝되어 상기 드레인 전극(41)을 노출시키는 드레인 콘택홀(47)을 형성하고 있다.
다음, 상기 드레인 콘택홀(47)을 갖는 반사판(62) 위로 투명도전성 물질로 이루어진 화소전극(65)이 화소영역(P)에 형성되어 있다.
전술한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어서, 화소전극(65)과 드레인 전극(41)을 접촉시키기 위해 형성하는 드레인 콘택홀(47)로 인하여 반사부(RA)에 요철패턴을 형성하는데 제약이 있으며, 상기 요철 패턴을 랜덤하게 배치시키는데 어려움이 있다.
또한, 상기 드레인 콘택홀(47)로 인해 반사부(RA) 면적이 감소되기 때문에 반사부(RA) 개구율 감소로 인한 반사율 저하가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 위에서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 내부의 적층 구조를 변경하여 드레인 콘택홀 없이 화소전극과 드레인 전극을 연결함으로써 반사부에 개구율을 향상시키는데 목적이 있다.
또한, 상기 반사부에 형성하던 드레인 콘택홀을 없앰으로써 반사부에 반사율 향상을 위해 형성하는 요철패턴의 배치를 제약없이 랜덤하게 형성하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판은 기판 상에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의되며, 그 중앙에 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부를 갖는 화소와; 상기 반사부의 상기 두 배선의 교차점에 구비되며, 드레인 전극이 상기 투과부 일부영역까지 연장 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터 상부에 형성되며, 상기 투과부까지 연장된 드레인 전극을 포함하여 투과부 전 영역을 오픈부로 하는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 오픈부의 드레인 전극과 일끝이 연접하는 것이 특징인 반사판과; 상기 드레인 전극과 연접한 반사판을 포함한 투과부 전면에 형성되는 화소전극을 포함한다.
이때, 상기 반사판과 연접되는 드레인 전극은 상기 연접되는 부분이 상기 투과부 및 반사부의 하측 경계 한 곳인 것을 특징으로 하며, 상기 연접되는 부분은 상기 하측 경계부분을 포함하여 상기 투과부의 좌/우/상측 중 어느 하나 또는 둘 이상의 부분을 더욱 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 보호층은 유기절연물질로 형성되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 보호층은 오목 볼록한 요철패턴을 구비하는 것이 특징이다.
또한, 상기 보호층 하부에는 전면에 무기절연물질로 이루어진 무기막을 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호층 상부에 형성되는 반사판은 표면이 오목 볼록한 요철형태로 이루어지는 것이 특징이다.
또한 상기 박막 트랜지스터는 반도체층과; 상기 반도체층 상부에 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 위로 층간 절연막과; 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층과 각각 접촉하며 서로 일정간격 이격하여 형성되는 소스 및 드레인 전극 으로 구성되는 탑 게이트형 구조인 것이 바람직하며, 이때, 상기 반도체층은 폴리실리콘으로 형성되며, 상기 반도체층은 상기 게이트 전극과 대응되는 부분 이외의 영역은 n+ 또는 p+ 도핑되어 오믹콘택층을 형성하며, 상기 게이트 전극과 대응되는 부분은 액티브층을 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 화소전극은 투과부를 포함하여 게이트 배선과 데이터 배선과 오버랩되며, 화소영역 전체에 형성되는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 게이트 배선과 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극과 상기 게이트 배선에서 일정간격 이격하여 스토리지 배선을 형성하는 단계와; 상게 게이트 배선 및 게이트 전극과 스토리지 배선 위로 상기 반도체층 일부를 노출시키는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막 위로 데이터 배선과 상기 노출된 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 위로 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극 일끝을 포함하여 단차를 갖는 오픈부의 투과부와 상기 보호층 상에 요철패턴이 형성된 반사부를 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 오픈부 일부에 노출된 드레인 전극과 일끝이 연접하는 반사판을 형성하는 단계와; 상기 오픈부 전면에 상기 반사판과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계
를 포함한다.
또한, 상기 반도체층을 형성하는 단계 이전에 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 반도체층에 n+ 또는 p+ 도핑하여 오믹콘택층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 스토리지 배선은 반도체층과 오버랩되며 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 보호층을 형성하기 전에 무기막을 상기 오픈부를 제외한 영역에 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극 일끝을 포함하여 단차를 갖는 오픈부의 투과부와 상기 보호층 상에 요철패턴이 형성된 반사부를 형성하는 단계는 상기 보호 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층 위로 투과영역과 반투과영역과 차단영역을 갖는 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 회절노광함으로써, 반사부에는 두꺼운 포토레지스트층과 얇은 포토레지스트층을 형성하고, 투과부는 보호층을 노출시키는 단계와; 상기 두께를 달리하는 포토레지스층과 노출된 보호층 위로 드라이 에칭을 실시함으로써, 반사부에는 오목 볼록한 요철패턴을 갖는 보호층을 형성하고, 투과부에는 층간 절연막을 노출시키는 단계와; 상기 오목 볼록한 요철패턴을 열처리하여 완만한 굴곡을 갖도록 하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도 일부를 도시한 것이며, 도 4는 도 3을 B-B에 따라 절단한 단면도이다.
우선 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 연장된 게이트 배선(118)과 세로 방향으로 연장된 데이터 배선(135)이 서로 교차하여 화소영역(P)을 형성하고 있으며, 상기 화소영역(P) 내에 상기 두 배선(118, 135)의 교차 지점에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
또한, 상기 화소영역(P)은 요철패턴(159)을 갖는 반사판(162)이 형성된 반사부(RA)와 상기 반사판(162)이 형성되지 않은 투과부(TA)로 구분되며, 상기 반사부(RA)에는 게이트 배선(118)에서 일정간격 이격하여 동일한 방향으로 연장된 스토리지 배선(124)이 형성되어 있다.
또한, 상기 반사부(RA)에는 데이터 배선(135) 자체의 일부영역이 소스 전극(138)을 형성하고, 상기 소스 전극(138)과 반도체층(109)을 통해 전기적으로 연결되는 드레인 전극(141)이 형성되어 상기 반도체층(109)과 일부 영역이 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 오버랩되어 형성되는 게이트 전극(121)과 더불어 박막 트랜지스터(Tr)를 형성하고 있다. 또한, 반사부(RA)에는 데이터 배선(135) 일부와 오버랩되며, 동시에 게이트 전극(121) 및 스토리지 전극(124)과 오버랩되며 폴리실리콘의 반도체층(109)이 형성되어 있다.
이때, 상기 드레인 전극(141)에 대해 좀더 설명하면, 상기 드레인 전극(141)은 스토리지 배선(124)과 층간절연막(미도시)을 사이에 두고 오버랩되어 있으며 투과부(TA)의 테두리를 둘러싸며 형성되어 있는 것이 특징이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면구조에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(101)의 하나의 화소영역에 있어, 기판(103) 상의 버퍼층(106) 위로 폴리실리콘의 반도체층(109)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(109) 위로 무기절연물질로 이루어진 게이트 절연막(115)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(115) 위로 게이트 전극(121)과 제 2 스토리지 전극(124)이 일정간격 이격하여 형성되어 있다. 이때, 상기 반도체층(109)에 있어 상기 게이트 전극(121)과 대응되는 부분은 도핑되지 않은 액티브층(109a)을 형성하고 있으며, 그 이외의 영역은 높은 도즈량을 갖는 불순물이 도핑되어 오믹콘택층(109b)을 형성하고 있는 것이 특징이다. 또한, 상기 제 2 스토리지 전극(124)에 대응하는 불순물이 도핑된 반도체층(109b)은 제 1 스토리지 전극(109b)을 이루며, 상기 제 1, 2 스토리지 전극(109b, 124) 사이의 게이트 절연막(115)이 유전체를 이루어 스토리지 커패시터(StgC)를 형성하고 있다.
다음, 상기 게이트 전극(121)과 제 2 스토리지 전극(124) 및 노출된 게이트 절연막(115) 위로 층간절연막(127)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 층간절연막(127)과 게이트 절연막(115)은 하부의 오믹콘택층(109b)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(130a, 130b)이 형성되어 있다.
다음, 상기 층간절연막(127) 위로 상기 반도체층(109) 중 반도체층 콘택홀(130a, 130b)에 의해 노출된 오믹콘택층(109b)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(138, 141)이 형성되어 있다. 이때, 상기 드레인 전극(141)은 제 2 스토리지 전극(124)과 오버랩되며, 길게 연장되어 투과부(TA)와 반사부(RA)의 경계부분(CA)까지 연장되어 상부에 형성된 반사판(162)과 접촉하고 있다. 상기 반사판(162)은 상부의 화소전극(165)과 접촉하고 있으므로 상기 드레인 전극(141)과 상기 화소전극(165)은 전기적으로 연결되어 있음을 알 수 있다.
다음, 상기 드레인 전극(141) 위로 그 표면이 볼록 오목한 요철패턴(159)이 형성된 보호층(144)이 반사부(RA)에 형성되어 있다. 이때, 상기 반사부(RA)와 투과부(TA)의 경계부분(CA)까지 연장된 드레인 전극(141)의 일정간격은 상기 보호층(144)이 제거되어 있으며, 상기 보호층(144) 및 노출된 드레인 전극(141) 위로 반사율이 뛰어난 금속물질이 증착되고 패터닝되어 반사판(162)이 형성되어 있다.
이때, 반사부(RA)와 투과부(TA)는 상기 보호층(144)과 상부의 반사판(162) 두께만큼의 단차를 형성하고 있다. 상기 보호층(144) 위로 투과부(TA)의 경계부분(CA1)까지 일정간격 연장된 드레인 전극(141) 위에 형성된 반사판(162)은 상기 보호층(144)의 요철패턴(159)에 의해 그 표면이 오목 볼록한 요철이 형성된 것이 특징이다.
다음, 상기 반사판(162)과 투과부(TA)의 노출된 층간절연막(127) 위로 화소전극(165)이 화소영역(P) 전면에 형성되어 있다. 상기 화소전극(165)은 게이트 배선(118)과 데이터 배선(135)과 오버랩되어 형성되며, 각 화소영역(P) 간에는 서로 접촉하지 않도록 일정간격 이격하여 화소영역(P)별로 형성되어 있다.
따라서, 전술한 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사부(RA)에 화소전극(165)과 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(141)과 접촉시키기 위한 드레인 콘택홀을 형성하지 않고, 반사부(RA)와 투과부(TA)의 경계까지 상기 드레인 전극(141)을 연장 형성함으로써 금속물질로 이루어진 반사판(162)과 상기 반사판(162)접촉하며 상부에 형성되는 화소전극(165)을 전기적으로 연결시킴으로써 반사부(RA)의 면적을 증가시켜 개구율을 더욱 향상시켰으며, 상기 반사부(RA)에 있어 반사율을 더욱 향상시키기 위해 형성하는 오목 볼록한 요철패턴(159)을 상기 요철패턴(159)을 형성할 수 없었던 콘택홀이라는 제한 없이 랜덤하게 형성시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예 내지 제 5 실시예에 의한 반사투과형 어레이 기판의 평면도이다. 이때, 화소영역내의 형성된 모든 구성요소는 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략하고, 제 1 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다. 도면부호에 있어서도 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 도면부호를 부여하지 않고, 설명의 편의상 필요한 구성요소에만 도면부호를 부여하였으며, 반사부에 형성되는 요철패턴은 편의상 생략하였다.
도 5는 본 발명에 의한 제 2 실시예로써 드레인 전극이 투과부의 하측 경계부분까지만 형성된 것이 특징이다.
제 1 실시예에 있어서는 상기 드레인 전극(210)은 투과부(TA)와 반사부(RA)의 단차를 이루는 경계부분(CA) 전체 즉, 상기 투과부(TA)를 둘러싸며 형성되었지만, 제 2 실시예에서는 상/하/좌/우 테두리 경계영역(CA4, CA1, CA2, CA3) 중 하측부분의 테두리 영역(CA1)에만 드레인 전극(210)이 형성되어 있는 것이 특징이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따를 제 3, 4, 5 실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 드레인 전극(212, 214, 216)이 투과부(TA)의 테두리 경계영역(CA4, CA1, CA2, CA3)중 각각 하측과 우측(도 6참조, CA1, CA3), 하측과 좌측(도 7참조, CA1, CA2) 및 하측과 좌우 양측(도 8참조, CA1, CA2, CA3)까지 연장되어 형성되어 있음을 알 수 있다.
이후는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도 9a 내지 도 9e와 도 10a와 10j를 참조하여 설명한다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 반사투과형 어레이 기판의 제조 공정 평면도이며, 도 10a 내지 도 10j는 본 발명의 제 1 실시예인 도 3의 B-B를 따라 절단한 제조 공정 단면도이다.
우선, 도 9a와 도 10a에 도시한 바와 같이, 기판(103) 전면에 비정질 실리콘을 증착하고 결정화 공정을 진행하여 폴리실리콘층(미도시)을 형성한다. 이때, 사이 비정질 실리콘을 증착전에 기판(103) 전면에 무기절연물질을 층착하여 버퍼층(106)을 형성할 수도 있다. 이후, 상기 폴리실리콘층 위로 포토레지스트의 도포, 노광, 현상, 식각 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 상기 폴리실리콘층을 패터닝함으로써 반도체층(109)을 형성하다. 이후, 상기 반도체층(109)이 형성된 기판(103) 전면에 무기절연물질을 도포하여 게이트 절연막(115)을 형성한다.
다음, 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(115) 위에 포토레지스트를 도포하고 마스크 공정을 진행하여 도핑이 되는 것을 방지하기 위한 블록킹 마스크(180)를 형성하고, 기판(103) 전면에 고도즈량을 갖는 n+ 또는 p+도핑을 실시하여 상기 반도체층(109)에 있어 블록킹 마스크(180)에 의해 도핑되지 않은 액티브층(109a)과 도핑된 오믹콘택층(109b)을 형성한다. 이때, 상기 블록킹 마스크(180)는 게이트 전극(미도시)이 형성될 부분에 형성되므로 이후 공정에서 게이트 전극(미도시) 형성 시 상기 게이트 전극(미도시) 하부의 반도체층(109)은 도핑되지 않는 액티브층(109a)이 상기 게이트 전극에 대응되어 위치하게 된다.
다음, 도 9b와 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(115) 위로 금속물질을 증착하고, 제 3 마스크 공정을 진행하여 화소의 가로방향으로 위치하는 게이트 배선(118)과 상기 게이트 배선(118)에서 분기한 게이트 전극(121)과 상기 게이트 배선(118)에서 일정간격 이격하여 화소영역(P)을 가로지르는 스토리지 배선(124)을 각각 형성한다.
이때, 상기 반도체층(109)과 더욱 정확히는 도핑된 오믹콘택층(109b)과 게이트 절연막(115)과 상기 스토리지 배선(124)은 각각 제 1 스토리지 전극(109b)과 유전체층(115)과 제 2 스토리지 전극(124)을 각각 형성하여 두 전극(109b, 124)과 그 사이의 유전체층의 구조에 의한 스토리지 커패시터(StgC)를 형성한다.
다음, 도 9c와 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(121) 및 스토리지 배선(124)이 형성된 기판(103) 전면에 무기절연물질을 증착하여 층간절연막(127)을 형성하고, 제 4 마스크 공정을 진행하여 상기 반도체층(109)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(130a, 130b)을 형성한다.
다음, 도 9d와 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 증간절연막(127) 위로 금속물질을 전면에 증착하고, 5마스크 공정을 진행하여 세로방향으로 연장되는 데이터 배선(135)과 소스 및 드레인 전극(138, 141)을 형성한다. 이때, 상기 소스 전극(138)은 데이터 배선(135) 상에 일부가 그 자체로써 소스 전극(138)을 형성하며, 상기 드레인 전극(141)은 스토리지 배선(124)과 그 하부의 반도체층(109)과 오버랩되며, 투과부(TA)와 반사부(RA)의 경계부분(CA)까지 연장하여 형성한다. 이때, 제 1 내지 제 5 실시예에 있어서는 투과부(TA)의 상/하/좌/우측 테두리 경계부분(CA2, CA3, CA4, CA1) 중 하측 경계영역(CA1) 즉, 스토리지 배선(124)에 가장 근접하는 투과부(TA)의 경계부분(CA1)까지는 상기 드레인 전극(141)이 형성되며, 상기 투과부의 좌/우측 및 상측의 경계부분(CA2, CA3, CA4)은 각 실시예에 따라 상기 드레인 전극(141)이 연장 형성될 수도 있고, 형성되지 않을 수도 있다.
다음, 도 9e와 도 10f에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(138, 141)이 형성된 기판(103) 위로 유기절연물질을 도포하여 두꺼운 보호층(144)을 형성한다. 이때, 상기 유기절연물질은 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)인 것이 바람직하다.
다음, 상기 보호층(144) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층(154)을 형성하고, 상기 포토레지스트층(154) 위로 투과영역(TmA)과 차단영역(BkA)과 반투과영역(HTmA)을 갖는 마스크(157)를 위치시킨다. 이때, 상기 기판(103)상의 투과부(TA)에는 마스크(157)상의 투과영역(TmA)이 대응되도록 하고, 반사부(RA)에 있어서는 볼록한 요철패턴이 형성될 부분에는 차단영역(BkA)이, 오목한 부분이 형성될 부분에는 반투과영역(HTmA)이 대응되도록 마스크(157)를 위치시킨다. 이때, 상기 포토레지스층(154)은 빛을 받은 부분이 현상되어 제거되는 특성을 갖는 포지티브(positive) 타입인 것이 특징이다.
이후, 상기 전술한 바와 같이, 기판(103) 상에 위치한 마스크(157)를 통해 기판(103) 상의 포토레지스트층(154)을 회절노광하고, 상기 포토레지스트층(154)을 현상하면, 도 10g에 도시한 바와 같이, 투과부(TA)에는 포토레지스트층(도 4f의 154)이 완전히 제거되어 층간절연막(127)을 노출시키고, 반사부(RA)에 있어서는, 노광 시 마스크(도 4f의 157)의 차단영역(BkA)에 대응되어 빛이 완전히 차단된 부분은 두꺼운 포토레지스트층(154a)이, 마스크(157)의 반투과영역(HTmA)에 대응된 부분에는 얇은 포토레지스트층(154b)이 형성된다.
다음, 도 10h에 도시한 바와 같이, 상기 두께가 다른 포토레지스트층(도 10g의 154a, 154b)이 형성된 기판(103) 전면에 드라이 에칭을 실시하면, 상기 포토레지스트층(도 10g의 154a, 154b)과 보호층(144)이 동시에 식각되며, 최종적으로는 투과부(TA)에 있어서는, 상기 보호층(144)이 완전히 에칭되어 하부의 층간 절연막(127)을 노출시킨다.
또한, 반사부(RA)와 투과부(TA)의 경계부분(CA1)에서는 상기 보호층(144)을 에칭하여 상기 투과부(TA)와 반사부(TA)의 경계부분(CA1)까지 연장하여 형성된 드레인 전극(141) 일부를 노출시킨다. 이때, 상기 반사부(RA)와 투과부(TA)는 상기 보호층(144)의 두께만큼의 단차를 형성한다.
다음, 반사부(RA)에 있어서는 두꺼운 포토레지스트층(도 10g의 154a)이 형성되었던 부분은 볼록한 패턴(156)을 형성하고, 얇은 포토레지스트층(도 10g의 154b)이 형성되었던 부분은 오목한 형태를 이루게 되어 오목 볼록한 요철 패턴(156)을 갖는 보호층(144)이 형성된다. 이후, 상기 반사부(RA)에 요철패턴(156)이 형성된 기판(103)을 열처리함으로써 오목 볼록한 요철패턴(156)이 완만한 경사를 갖도록 한다.
다음, 도 10i에 도시한 바와 같이, 반사부(RA)의 오목 볼록한 표면을 갖는 보호층(144)과 노출된 투과부(TA)의 층간절연막(127) 위로 전면에 반사율이 우수한 금속물질을 증착하고, 마스크공정을 진행하여 반사부(RA)에 반사판(162)을 형성한다. 이때, 상기 반사판(162)은 보호층(144) 표면의 오목 볼록한 모양의 영향으로 상기 반사판(162) 표면도 오목 볼록한 요철모양을 형성하게 된다. 또한, 상기 반사판(162)은 보호층(144)이 제거되어 노출된 드레인 전극(141)의 일끝단과 접촉하며 형성되므로 그 자체로 반사전극을 형성하게 된다.
다음, 도 10j에 도시한 바와 같이, 상기 반사판(162) 위로 투명도전성 물질을 전면에 도포하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써, 드레인 전극(141)과 접촉하며 형성된 상기 반사판(162)과 접촉하며 화소전극(165)을 형성한다. 상기 화소전극(165)은 데이터 배선(135)과 게이트 배선(118)과 일부 오버랩되며 각 화소영역(P)별로 형성된다.
이때, 상기 화소전극(165)은 전술한 바와 같이 화소영역 전면에 형성될 수도 있고, 변형예인 도 11에 도시한 바와 같이, 투과부(TA)에만 형성될 수 있다. 이때, 투과부(TA)와 반사부(RA)의 경계부분에 형성된 드레인 전극(141)과 접촉하는 반사판(162) 일부와 접촉하며 오버랩되도록 투과부(TA)에만 화소전극(166)을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 화소전극이 투과부에만 형성되는 것은 전술한 제 2 실시예 내지 제 5 실시예에서도 적용할 수 있다.
또한, 또 다른 변형예로써 도 12에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 전극(338, 341)과 유기물질의 보호층(354) 사이에 상기 유기물질의 보호층(354)과 소스 및 드레인 전극(338, 341)과의 계면에서의 접촉력을 높이기 위해 무기절연물질인 예를들어 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 무기막(343)을 더욱 형성할 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사부(RA)에 화소전극과 드레인 전극을 연결시키기 위해 형성되던 드레인 콘택홀을 없애고, 드레인 전극을 투과부의 경계부분까지 연장시켜 화소전극과 연결시킴으로써 반사부(RA)에 반사율 향상을 위한 랜덤한 구조의 요철패턴 형성의 제약 조건을 제거하는 효과가 있다.
또한, 반사부(RA)에 있어, 상기 콘택홀이 제거되므로 반사면적을 증가시켜 반사부(RA) 개구율을 향상시키며, 더욱이 반사효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 상기 도 1을 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도 일부를 도시한 도면.
도 4는 도 3을 B-B에 따라 절단한 단면도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예 내지 제 5 실시예에 의한 반사투과형 어레이 기판의 평면도.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 반사투과형 어레이 기판의 제조 공정 평면도.
도 10a 내지 도 10j는 본 발명의 제 1 실시예인 도 3의 B-B를 따라 절단한 것으로 제조 공정에 따른 단면도.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변형예를 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 의한 변형예로써 유기절연물질로 이루어진 보호층 하부에 무기절연물질의 무기막이 더욱 형성된 것을 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101 : 어레이 기판 103 : 기판
106 : 버퍼층 109 : 반도체층
109a : 액티브층 109b : 오믹콘택층
115 : 게이트 절연막 121 : 게이트 전극
124 : 스토리지 배선(제 2 스토리지 전극)
127 : 층간절연막 138 : 소스 전극
141 : 드레인 전극 144 : 보호층
162 : 반사판 165 : 화소전극
CA : 투과부와 반사부의 경계영역 RA : 반사부
StgC : 스토리지 커패시터
TA : 투과부

Claims (17)

  1. 기판 상에 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의되며, 그 중앙에 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부를 갖는 화소와;
    상기 반사부의 상기 두 배선의 교차점에 구비되며, 드레인 전극이 상기 투과부 일부영역까지 연장 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터 상부에 형성되며, 상기 투과부까지 연장된 드레인 전극을 포함하여 투과부 전 영역을 오픈부로 하는 보호층과;
    상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 오픈부의 드레인 전극과 일끝이 연접하는 것이 특징인 반사판과;
    상기 드레인 전극과 연접한 반사판을 포함한 투과부 전면에 형성되는 화소전극
    을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판과 연접되는 드레인 전극은 상기 연접되는 부분이 상기 투과부 및 반사부의 하측 경계 한 곳인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연접되는 부분은 상기 하측 경계부분을 포함하여 상기 투과부의 좌/우/상측 중 어느 하나 또는 둘 이상의 부분을 더욱 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 유기절연물질로 형성되는 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호층은 오목 볼록한 요철패턴을 구비한 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층 하부에는 전면에 무기절연물질로 이루어진 무기막이 더욱 형성된 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층 상부에 형성되는 반사판은 표면이 오목 볼록한 요철형태로 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 반도체층과;
    상기 반도체층 상부에 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 위로 층간 절연막과;
    상기 층간절연막 위로 상기 반도체층과 각각 접촉하며 서로 일정간격 이격하여 형성되는 소스 및 드레인 전극
    으로 구성되는 탑 게이트형 구조인 액정표시장치용 어레이 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반도체층은 폴리실리콘으로 형성되는 액정표시장치용 어레이 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반도체층은 상기 게이트 전극과 대응되는 부분 이외의 영역은 n+ 또는 p+ 도핑되어 오믹콘택층을 형성하며, 상기 게이트 전극과 대응되는 부분은 액티브층을 형성하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극은 투과부를 포함하여 게이트 배선과 데이터 배선과 오버랩되며 화소영역 전체에 형성되는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판,
  12. 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계와;
    상기 반도체층 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 절연막 위로 게이트 배선과 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극과 상기 게이트 배선에서 일정간격 이격하여 스토리지 배선을 형성하는 단계와;
    상게 게이트 배선 및 게이트 전극과 스토리지 배선 위로 상기 반도체층 일부를 노출시키는 층간절연막을 형성하는 단계와;
    상기 층간절연막 위로 데이터 배선과 상기 노출된 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극 위로 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극 일끝을 포함하여 단차를 갖는 오픈부의 투과부와 상기 보호층 상에 요철패턴이 형성된 반사부를 형성하는 단계와;
    상기 보호층 위로 상기 오픈부 일부에 노출된 드레인 전극과 일끝이 연접하는 반사판을 형성하는 단계와;
    상기 오픈부 전면에 상기 반사판과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반도체층을 형성하는 단계 이전에 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 반도체층에 n+ 또는 p+ 도핑하여 오믹콘택층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스토리지 배선은 반도체층과 오버랩되며 형성되는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하기 전에 무기막을 상기 오픈부를 제외한 영역에 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극 일끝을 포함하여 단차를 갖는 오픈부의 투과부와 상기 보호층 상에 요철패턴이 형성된 반사부를 형성하는 단계는
    상기 보호층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트층 위로 투과영역과 반투과영역과 차단영역을 갖는 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 회절노광함으로써, 반사부에는 두꺼운 포토레지스트층과 얇은 포토레지스트층을 형성하고, 투과부는 보호층을 노출시키는 단계와;
    상기 두께를 달리하는 포토레지스층과 노출된 보호층 위로 드라이 에칭을 실시함으로써, 반사부에는 오목 볼록한 요철패턴을 갖는 보호층을 형성하고, 투과부에는 층간 절연막을 노출시키는 단계와;
    상기 오목 볼록한 요철패턴을 열처리하여 완만한 굴곡을 갖도록 하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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