KR20050068465A - 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
마스크 수를 줄여서 공정을 단순화시켜서 제조비용 및 수율을 향상시킬 수 있는 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 반사투과형 액정표시장치의 제조방법은, 각 화소영역이 반사영역과 투과영역으로 정의되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 제 1 마스크를 이용하여 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선 및 상기 각 게이트배선들과 소정간격 이격되고 수직한 방향을 이루도록 더미 데이터 배선을 형성하는 제 1 단계; 제 2 마스크를 이용하여 상기 게이트전극을 포함한 일상부에 액티브층을 형성하는 제 2 단계; 상기 게이트전극 양측의 상기 액티브층내에 소오스/드레인영역을 형성하는 제 3 단계; 제 3 마스크를 이용하여 상기 더미 데이터배선의 일영역에 제 1, 제 2 콘택홀과, 상기 소오스/드레인영역에 제 3, 제 4 콘택홀을 갖도록 전면에 보호막을 형성하는 제 4 단계; 제 4 마스크를 이용하여 상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀을 통하여 상기 더미 데이터배선과 상기 소오스영역이 연결되도록 일방향으로 데이터배선과, 상기 데이터배선의 일측에 돌출된 소오스전극과, 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 드레인영역에 콘택되도록 상기 반사영역에 반사전극을 형성하는 제 5 단계; 제 5 마스크를 이용하여 상기 데이터배선과 상기 소오스전극 상부에 투명 도전라인과, 상기 투과영역에 투과전극을 형성하는 제 6 단계를 포함함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히, 공정을 단순화하여 제조비용을 줄이고 또한, 수율을 향상시킬 수 있는 반사모드(reflect mode)와 투과모드(transmit mode)를 선택적으로 사용할 수 있는 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 액정표시장치와, 백라이트를 광원으로 이용하지 않고 자연광 및 인조광을 이용하는 반사형 액정표시장치로 분류할 수 있다.
이때 투과형 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하여 어두운 외부환경에서도 밝은 화상을 구현한다. 하지만, 밝은 곳에서는 사용이 불가하고, 전력소모가 크다는 문제점이 있다.
반면, 반사형 액정표시장치는 백라이트를 사용하지 않기 때문에 소비전력은 줄일 수 있지만 외부 자연광이 어두울 때에는 사용이 불가능하다는 한계가 있다.
이러한 한계들을 극복하기 위한 대안으로서 나온 것이 반사투과형 액정표시장치이다.
이와 같은 반사투과형 액정표시장치는 단위 화소영역내에 반사부와 투과부를 동시에 구비하여 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(backlight)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있음으로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기의 액정표시장치들은 액정의 전하유지 능력을 보조하기 위해서 추가적인 스토리지 커패시터를 구성한다.
스토리지 커패시터를 형성하는 구조 중에서, 전단 게이트배선과 화소전극 사이에 커패시터가 형성되는 구조를 스토리지 온 게이트(storage on gate) 구조라고 부른다.
상기 스토리지 커패시터는 대응하는 박막트랜지스터의 턴오프 구간에서 액정 커패시터에 충전된 전압을 유지시킨다.
이에 따라, 상기 박막 트랜지스터의 턴오프 구간에서 액정 커패시터를 통해 누설 전류가 발생하는 것이 방지되며, 플리커(flicker) 발생으로 인한 화질 저하를 해결할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 반사투과형 액정표시장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 반사투과형 컬러 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 반사투과형 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(16)를 포함하는 컬러필터(17)와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 화소영역(P)과 화소영역에 투과부(A)와 반사부(C)가 동시에 형성된 화소전극(19)과 스위칭소자(T)와 어레이 배선이 형성된 하부기판(21)으로 구성되며, 상기 상부기판(15)과 하부기판(21) 사이에는 액정(23)이 충진되어 있다.
상기 하부기판(21)은 TFT 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 교차하여 정의되는 영역이다.
이와 같은 구성을 갖는 반사투과형 액정표시장치의 동작특성을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 반사투과형 액정표시장치를 도시한 구조 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 개략적인 반사투과형 액정표시장치(11)는 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 투과홀(A)을 포함한 반사전극(19b)과 투과전극(19a)으로 구성된 화소전극(19)이 형성된 하부기판(21)과, 상기 상부기판(15)과 하부기판(21)의 사이에 충진된 액정(23)과, 상기 하부기판(21)의 하부에 위치한 백라이트 유닛(28)으로 구성된다.
이러한 구성을 갖는 반사투과형 액정표시장치(11)를 반사모드(reflective mode)로 사용할 경우에는 빛의 대부분을 외부의 자연 광원 또는 인조 광원을 사용하게 된다.
전술한 구성을 참조로 반사 모드일 때와 투과 모드일 때의 액정표시장치의 동작을 설명한다.
반사모드일 경우, 액정표시장치는 외부의 자연광원 또는 인조광원을 사용하게 되며, 상기 액정표시장치의 상부기판(15)으로 입사된 빛(B)은 상기 반사전극(19b)에 반사되어 상기 반사전극과 상기 공통전극(13)의 전계에 의해 배열된 액정(23)을 통과하게 되고, 상기 액정(23)의 배열에 따라 액정을 통과하는 빛(B)의 양이 조절되어 이미지(image)를 구현하게 된다.
반대로, 투과모드(transmission mode)로 동작할 경우에는, 광원을 상기 하부기판(21)의 하부에 위치한 백라이트 유닛(28)의 빛(F)을 사용하게 된다. 상기 백라이트 유닛(28)으로부터 출사한 빛은 상기 투명전극(19a)을 통해 상기 액정(23)에 입사하게 되며, 상기 투과홀 하부의 투명전극(19a)과 상기 공통전극(13)의 전계에 의해 배열된 액정(23)에 의해 상기 하부 백라이트(28)로부터 입사한 빛의 양을 조절하여 이미지를 구현하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 액정표시장치는 하부기판으로 불리는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 상부기판으로 불리는 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 형성된 액정을 포함하여 구성된다. 이하 설명될 내용은 하부기판인 박막트랜지스터 어레이 기판에 관한 것이다.
도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 평면도 및 구조단면도이고, 도 5a 내지 도 5g는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(30) 상에 버퍼층(31)이 형성되어 있고, 버퍼층(31)상에 액티브층(32)이 형성되어 있다. 이때 액티브층(32)은 폴리실리콘층으로 구성되어 있다.
그리고 액티브층(32)을 포함한 기판(30)상에 게이트절연막(33)이 형성되어 있고, 상기 액티브층(32)상에 게이트전극(34a)이 돌출 형성되도록 일방향으로 복수개의 게이트배선(34)이 배열되어 있다. 상기 게이트전극(34a) 하부의 액티브층(32)은 채널영역으로 사용되고, 상기 게이트전극(34a) 양측의 액티브층(32)에는 n+ 또는 p+가 도핑되어 소오스/드레인영역(32a,32b)을 이룬다.
그리고 상기 게이트배선(34)을 포함한 기판(30)상에 층간절연막(35)이 형성되어 있다.
그리고 상기 소오스/드레인영역(32a,32b)이 드러나도록 층간절연막(35)에는 제 1, 제 2 콘택홀(36a,36b)이 형성되어 있다.
그리고 상기 층간절연막(35) 상에 상기 게이트배선(34)과 교차 형성되어 화소영역을 정의하는 데이터배선(37)이 형성되어 있고, 상기 데이터배선(37)에서 일방향으로 돌출되며 제 1 콘택홀(36a)을 통해 소오스영역(32a)과 콘택되도록 소오스전극(37a)이 형성되어 있고, 상기 소오스전극(37a)과 이격되어 제 2 콘택홀(36b)을 통해 드레인영역(32b)과 콘택되도록 드레인전극(37b)이 형성되어 있다.
그리고 상기 소오스/드레인전극(37a,37b)을 포함한 기판(30) 상에 표면이 엠보싱(embossing) 구조를 갖고, 상기 드레인전극(37b)의 일영역에 제 3 콘택홀(38)이 형성된 유기절연막(39)이 있다.
그리고 상기 제 3 콘택홀(38)을 통해 드레인전극(37b)과 콘택되도록 소정의 화소영역에 반사전극(40)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 반사전극(40)을 덮도록 유기절연막(39)상의 화소영역에 투과전극(41)이 형성되어 있다. 이때, 반사전극(40)이 형성되지 않은 화소영역상에 형성된 투과전극(41)이 투과부로 사용된다.
그리고 상기 반사전극(40)과 투과전극(41)이 합쳐져 화소전극을 이룬다.
다음에, 상기 구성을 갖는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법은 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(30) 상에 버퍼층(31)을 형성하고, 제 1 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 버퍼층(31)의 일영역 상에 폴리실리콘층으로 구성된 액티브층(32)을 형성한다.
이후에, 도 5b에 도시한 바와 같이 액티브층(32)을 포함한 기판(30)상에 게이트절연막(33)을 형성하고, 제 2 마스크를 이용한 포토 및 식각공정으로 상기 액티브층(32)상에 게이트전극(34a)이 돌출 형성되도록 일방향으로 복수개의 게이트배선(34)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트전극(34a)을 마스크로 n+ 또는 p+ 이온을 주입하여 상기 게이트전극(34a) 양측의 액티브층(32)에 소오스/드레인영역(32a,32b)을 형성한다.
그리고 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트배선(34)을 포함한 기판(30)상에 층간절연막(35)을 증착한 후, 제 3 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 상기 소오스/드레인영역(32a,32b)이 드러나도록 층간절연막(35)에 제 1, 제 2 콘택홀(36a,36b)을 형성한다.
다음에 도 5d에 도시한 바와 같이, 제 4 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 상기 층간절연막(35) 상에 상기 게이트배선(34)과 교차 형성되어 화소영역을 정의하도록 데이터배선(37)을 형성하고, 상기 데이터배선(37)의 일측에서 돌출되며 제 1 콘택홀(36a)을 통해 소오스영역(32a)과 콘택되도록 소오스전극(37a)을 형성하고, 상기 소오스전극(37a)과 이격되어 제 2 콘택홀(36b)을 통해 드레인영역(32b)과 콘택되도록 드레인전극(37b)을 형성한다.
그리고 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 소오스/드레인전극(37a,37b)을 포함한 기판(30) 상에 유기절연막(39)을 증착한 후, 제 5 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 유기절연막(39) 표면이 엠보싱(embossing) 구조를 갖으며, 상기 드레인전극(37b)의 일영역이 드러나도록 제 3 콘택홀(38)을 형성한다.
이후에 도 5f에 도시한 바와 같이, 제 6 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 상기 제 3 콘택홀(38)을 통해 드레인전극(37b)과 콘택되도록 소정의 화소영역에 반사전극(40)을 형성한다.
그리고, 도 5g에 도시한 바와 같이, 제 7 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 상기 반사전극(40)의 상부를 포함한 유기절연막(39)상의 화소영역의 투과영역에 투과전극(41)을 형성한다. 이때, 반사전극(40)이 형성되지 않은 화소영역상에 형성된 투과전극(41)이 투과부로 사용된다.
상기 반사전극(40)과 투과전극(41)을 합쳐서 화소전극이라고 한다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 반사형 액정표시장치를 제조하려면 총 7개의 마스크 공정이 필요하고, 이와 같이 마스크 스텝수가 많이 필요함에 따라 공정이 복잡해지고, 그에 따른 제조비용이 증가하며 수율이 감소하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 특히 마스크 수를 줄여서 공정을 단순화시켜서 제조비용 및 수율을 향상시킬 수 있는 반사투과형 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사투과형 액정표시장치는 각 화소영역이 반사영역과 투과영역으로 정의되는 액정표시장치에 있어서, 기판상에 일측에 돌출된 게이트전극을 구비하여 일방향으로 배열된 게이트배선과; 상기 각 게이트배선과 소정간격 이격되고 수직한 방향을 이루도록 형성된 더미 데이터배선과; 상기 게이트전극을 포함한 일상부에 형성된 액티브층과; 상기 게이트전극 양측의 상기 액티브층내에 형성된 소오스/드레인영역과; 상기 더미 데이터배선의 일영역에 제 1, 제 2 콘택홀과, 상기 소오스/드레인영역에 제 3, 제 4 콘택홀이 형성되도록 상기 기판 전면에 형성된 보호막과; 상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀을 통하여 상기 더미 데이터배선과 상기 소오스영역이 연결되도록 일방향으로 배열된 데이터배선과; 상기 데이터배선의 일측에 돌출된 소오스전극과; 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 드레인영역에 콘택되어 드레인전극 역할을 하도록 상기 반사영역에 형성된 반사전극과; 상기 데이터배선과 상기 소오스전극 상부에 형성된 투명 도전라인과; 상기 투과영역에 형성된 투과전극을 포함함을 특징으로 한다.
상기 더미 데이터배선과 상기 게이트배선은 동일층에 형성됨을 특징으로 한다.
상기 보호막은 표면이 엠보싱(embossing) 구조로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 데이터배선과 상기 반사전극과 상기 소오스전극은 동일층에 형성되며, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속으로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 반사금속은 Mo-Al 또는 Mo-AlNd의 2층 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 도전라인과 상기 투과전극은 동일층에 형성되고, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 더미 데이터배선의 상,하측면에는 제 1, 제 2 돌출부가 형성되고, 상기 제 1, 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 돌출부에 형성됨을 특징으로 한다.
상기 보호막은 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법은 각 화소영역이 반사영역과 투과영역으로 정의되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 제 1 마스크를 이용하여 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선 및 상기 각 게이트배선들과 소정간격 이격되고 수직한 방향을 이루도록 더미 데이터 배선을 형성하는 제 1 단계; 제 2 마스크를 이용하여 상기 게이트전극을 포함한 일상부에 액티브층을 형성하는 제 2 단계; 상기 게이트전극 양측의 상기 액티브층내에 소오스/드레인영역을 형성하는 제 3 단계; 제 3 마스크를 이용하여 상기 더미 데이터배선의 일영역에 제 1, 제 2 콘택홀과, 상기 소오스/드레인영역에 제 3, 제 4 콘택홀을 갖도록 전면에 보호막을 형성하는 제 4 단계; 제 4 마스크를 이용하여 상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀을 통하여 상기 더미 데이터배선과 상기 소오스영역이 연결되도록 일방향으로 데이터배선과, 상기 데이터배선의 일측에 돌출된 소오스전극과, 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 드레인영역에 콘택되도록 상기 반사영역에 반사전극을 형성하는 제 5 단계; 제 5 마스크를 이용하여 상기 데이터배선과 상기 소오스전극 상부에 투명 도전라인과, 상기 투과영역에 투과전극을 형성하는 제 6 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 더미 데이터배선은 상,하측면에 제 1, 제 2 돌출부를 더 구비하도록 형성하고, 상기 제 1, 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 돌출부에 형성함을 특징으로 한다.
상기 액티브층은 폴리실리콘을 사용함을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 액티브층이 형성된 상기 기판의 전면에 포토레지스트(PR)를 도포하는 단계, 마스크 추가 없이 배면 노광(Back Exposure) 및 현상 공정을 진행하여 상기 게이트배선과 상기 게이트전극 및 상기 더미 데이터배선들 상부에만 남도록 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 액티브층내에 제 1 또는 제 2 도전형 이온을 주입하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 4 단계에서, 상기 보호막의 표면은 엠보싱(embossing) 구조를 이루도록 함을 특징으로 한다.
상기 데이터배선과 상기 반사전극과 상기 소오스전극은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속으로 형성함을 특징으로 한다.
상기 반사금속은 Mo-Al 또는 Mo-AlNd의 2층 구조를 이루도록 형성함을 특징으로 한다.
상기 투명 도전라인과 상기 투과전극은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성함을 특징으로 한다.
상기 보호막은 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
일반적으로 액정표시장치는 하부기판으로 불리는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 상부기판으로 불리는 컬러필터 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다. 이하 설명될 내용은 하부기판인 박막트랜지스터 어레이 기판에 관한 것이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 평면도 및 구조단면도이다.
그리고 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치는 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(80)상에 일방향을 이루는 복수개의 게이트배선(81)들이 배열되어 있고, 상기 게이트배선(81)들의 일측에서 돌출된 게이트전극(81a)이 있다.
상기 게이트배선(81)은 도전성 금속인 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 또는 기타의 도전성합금으로 형성되어 있다. ,
상기 게이트배선(81)들과 동일층에, 상기 각 게이트배선(81)들과 소정간격 이격되며, 수직한 방향을 이루도록 복수개의 더미 데이터배선(81b)들이 형성되어 있다. 그리고 상기 더미 데이터배선(81b)들의 상,하측에는 제 1, 제 2 돌출부가 형성되어 있다.
상기 기판(80)상에는 버퍼층을 형성할 수도 있고, 형성하지 않을 수도 있다.
그리고, 상기 게이트배선(81)이 형성된 기판(80) 전면에 실리콘 다이옥사이드(SiO2)나 실리콘 나이트라이드(SiNx)와 같은 절연물질로 구성된 게이트절연막(82)이 형성되어 있다.
상기 게이트전극(81b)을 포함한 게이트절연막(82) 상부에 아일랜드 형상의 액티브층(83)이 형성되어 있다. 액티브층(83)은 폴리실리콘으로 구성되어 있다.
게이트전극(81a) 양측의 상기 액티브층(83)내에 제 1 또는 제 2 도전형 이온이 주입된 소오스/드레인영역(85a,85b)이 형성되어 있다. 이때 제 1, 제 2 도전형 이온은 각각 n+, p+ 이온이다.
상기 더미 데이터배선(81b)의 제 1, 제 2 돌출부에 각각 제 1, 제 2 콘택홀(87a,87b)과, 상기 소오스/드레인영역(85a,85b) 상부에 각각 제 3, 제 4 콘택홀(87c,87d)이 형성되도록 상기 액티브층(83)이 형성된 게이트절연막(82)상에 보호막(86)을 형성한다.
상기 보호막(86)은 차후에 반사전극의 반사율을 높이기 위해서 표면이 엠보싱(embossing) 구조로 형성되어 있고, 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성된다.
상기 보호막(86)은 유전율이 낮은 유기 절연물질로 구성되어 있으므로, 차후에 반사전극(88b)과 상기 각 배선의 겹침 구조에 의한 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 상기 보호막(86) 하부에 실리콘 나이트라이드막(SiNx)이 더 증착되어 기생 커패시턴스가 발생하는 문제를 더 효과적으로 방지하여 소자 특성을 향상시킬 수도 있다.
그리고 상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀(87a,87b,87c)을 통하여 상기 더미 데이터배선(81b)과 소오스영역(85a)이 연결되도록 일방향으로 데이터배선(88)이 형성되어 있고, 데이터배선(88)의 일측에 소오스전극(88a)이 돌출되어 있다.
이때 데이터배선(88)은 게이트배선(81)과 수직 교차하여 화소영역을 정의하고, 이웃하는 상,하부의 더미 데이터배선(81b)들을 연결하는 역할을 한다.
그리고 상기 화소영역에는 반사영역과 투과영역이 정의되어 있다.
또한, 데이터배선(88)과 동일층에, 제 4 콘택홀(87d)을 통하여 드레인영역(85b)에 콘택되도록 화소영역에 정의된 반사영역에 반사전극(88b)이 형성되어 있다. 이때 반사전극(88b)은 드레인전극 역할을 동시에 수행한다.
상기 데이터배선(88)과 소오스전극(88a)과 반사전극(88b)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속으로 형성되어 있다.
이때 반사전극(88b)은 단층 구조보다는 2층 구조(예 : Mo-Al, Mo-AlNd)로 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 Mo와 투명 전극이 접하도록 하여 투명 전극(ITO)과의 콘택 저항을 낮출 수 있고, Al, AlNd와 ITO가 직접 접하여 생기는 갈바닉 부식 문제를 방지할 수 있기 때문이다.
이때, Mo는 저항이 작고, Al 또는 AlNd는 반사도가 좋은 물질이다.
상기에서와 같이 반사전극(88b)과 동일층에 소오스/드레인전극 및 데이터배선(88)이 형성되어 있으므로, 종래 기술에서 소오스/드레인전극 상에 증착되어 있던 층간절연막은 삭제하여도 된다.
상기 데이터배선(88)과 소오스전극(88a) 상부에 직접 콘택되어 투명 도전라인(89a)이 형성되어 있고, 상기 투명 도전라인(89)과 동일층상의 화소영역에 정의된 투과영역에 투과전극(89b)이 형성되어 있다.
투명 도전라인(89a)과 투과전극(89b)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성되어 있다.
다음에 상기와 같은 구성을 갖는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 8a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(80)상에 도전성 금속인 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 기타의 도전성합금을 증착하고, 제 1 마스크를 이용한 포토 및 식각공정으로 일방향을 이루도록 복수개의 게이트배선(81)들과, 상기 게이트배선(81)들의 일측에서 소정면적으로 돌출되도록 게이트전극(81a)을 형성한다.
상기 게이트배선(81)들을 형성함과 동시에, 상기 각 게이트배선(81)들과 소정간격 이격되며, 수직한 방향을 이루도록 복수개의 더미 데이터배선(81b)들을 형성한다. 이때 상기 더미 데이터배선(81b)들의 상,하측에는 제 1, 제 2 돌출부가 형성된다.
상기 기판(80)상에 버퍼층은 형성할 수도 있고, 형성하지 않을 수도 있다.
다음에 도 8b에 도시한 바와 같이, 게이트배선(81)이 형성된 기판(80) 전면에 실리콘 다이옥사이드(SiO2)나 실리콘 나이트라이드(SiNx)와 같은 절연물질을 증착하여 게이트절연막(82)을 형성한다.
이어, 게이트절연막(82)상에 결정화된 반도체층을 증착한 후, 제 2 마스크를 이용한 포토 및 식각공정으로 상기 반도체층을 패터닝하여 상기 게이트전극(81a)을 포함한 게이트절연막(82) 상부에 아일랜드형태로 액티브층(83)을 형성한다. 상기 반도체층은 폴리실리콘으로 구성되어 있다.
다음에 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(83)이 형성된 기판(80)의 전면에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 마스크 추가 없이 배면노광(Back Exposure) 및 현상공정으로 상기 게이트배선(81)과 게이트전극(81a) 및 더미 데이터배선(81b)들 상부에만 남도록 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하여 포토레지스터 패턴(84)을 형성한다.
이어서, 포토레지스트 패턴(84)을 마스크로 상기 액티브층(83)내에 제 1 또는 제 2 도전형 이온을 주입하여 소오스/드레인영역(85a,85b)을 형성한다. 이때 제 1, 제 2 도전형 이온은 각각 n+, p+ 이온이다.
이후에 도 8d에 도시한 바와 같이, 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(86)을 형성한다.
이어서, 제 3 마스크를 이용한 포토 및 식각공정으로 상기 더미 데이터배선(81b) 상,하측의 제 1, 제 2 돌출부에 제 1, 제 2 콘택홀(87a,87b)(도 6 참조)과, 상기 소오스/드레인영역(85a,85b) 상부에 각각 제 3, 제 4 콘택홀(87c,87d)을 형성한다.
상기 콘택홀들을 형성할 때 차후에 반사전극의 반사율을 높이기 위해서 보호막(86)의 표면에 엠보싱(embossing) 구조를 형성한다.
상기에서 보호막(86)을 유전율이 낮은 유기 절연물질을 도포하므로써, 차후에 반사전극(88b)과 상기 각 배선의 겹침 구조에 의한 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 상기 보호막(86)을 증착하기 전에 실리콘 나이트라이드막(SiNx)을 더 증착하여 기생 커패시턴스가 발생하는 문제를 더 효과적으로 방지하여 소자 특성을 향상시킬 수도 있다.
다음에 도 8e에 도시한 바와 같이, 보호막(86)이 형성된 기판(80)의 전면에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속을 증착하고, 제 4 마스크를 이용한 포토 및 식각공정으로 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀(87a,87b,87c)(도 6 참조)을 통하여 상기 더미 데이터배선(81b)과 소오스영역(85a)이 연결되도록 일방향으로 데이터배선(88)과, 데이터배선(88)의 일측에서 돌출된 소오스전극(88a)을 형성한다. 이때 데이터배선(88)은 게이트배선(81)과 수직 교차하여 화소영역을 정의하고, 이웃하는 상,하부의 더미 데이터배선(81b)들을 연결하는 역할을 한다. 상기 화소영역에는 반사영역과 투과영역이 정의되어 있다.
또한, 데이터배선(88)을 형성함과 동시에, 제 4 콘택홀(87d)을 통하여 드레인영역(85b)에 콘택되도록 화소영역에 정의된 반사영역에 반사전극(88b)을 형성한다. 이때 반사전극(88b)은 드레인전극 역할을 동시에 수행한다.
이때 반사전극(88b)은 단층 구조보다는 2층 구조(예 : Mo-Al, Mo-AlNd)로 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 Mo와 투명 전극이 접하므로 투명 전극(ITO)과의 콘택 저항을 낮출 수 있고, Al, AlNd와 ITO가 직접 접하여 생기는 갈바닉 부식 문제를 방지할 수 있기 때문이다.
이때, Mo는 저항이 작고, Al 또는 AlNd는 반사도가 좋은 물질이다.
상기에서와 같이 반사전극을 형성하면서 소오스/드레인전극 및 데이터배선을 형성하므로, 종래 기술에서 소오스/드레인전극 상에 증착했던 층간절연막 형성공정을 진행하지 않아도 된다.
이어, 도 8f에 도시한 바와 같이, 반사전극(88b)을 포함한 전면에 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 습식각하여, 상기 데이터배선(88)과 소오스전극(88a) 상부에 직접 콘택되도록 투명 도전라인(89a)을 형성한다. 상기 투명 도전라인(89a)을 형성함과 동시에, 화소영역에 정의된 투과영역에 투과전극(89b)을 형성한다.
상술한 바와 같이 반사투과형 액정표시장치를 제조하면, 마스크가 5개 필요하므로, 종래에 7개의 마스크가 필요했던 공정에 비해서 공정을 단순화 시킬 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 당업자라면 첨부된 특허 청구에 정의된 바와 같이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 많은 변형이 이루어질 수 있음을 알수 있다.
상기와 같은 본 발명의 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
총 5개의 마스크만 있으면 되므로, 7개의 마스크가 필요했던 종래 기술에 비해서 공정을 단순화시킬 수 있다. 이와 같이 마스크 수를 줄이므로써 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 공정 스텝수 감소를 통하여 수율 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 일부를 도시한 분해 사시도
도 2는 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면도
도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 평면도 및 구조단면도
도 5a 내지 도 5g는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 평면도 및 구조단면도
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
80 : 기판 81 : 게이트배선
81a : 게이트전극 81b : 더미 데이터배선
82 : 게이트절연막 83 : 액티브층
84 : 포토레지스트 패턴 85a, 85b : 소오스, 드레인영역
86 : 보호막
87a, 87b, 87c, 87d : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 콘택홀
88 : 데이터배선 88a : 소오스전극
88b : 반사전극 89a : 투명 도전라인
89b : 투과전극
Claims (17)
- 각 화소영역이 반사영역과 투과영역으로 정의되는 액정표시장치에 있어서,기판상에 일측에 게이트전극을 구비하여 일방향으로 배열된 게이트배선과;상기 각 게이트배선과 소정간격 이격되고 수직한 방향을 이루도록 형성된 더미 데이터배선과;상기 게이트전극을 포함한 일상부에 형성된 액티브층과;상기 게이트전극 양측의 상기 액티브층내에 형성된 소오스/드레인영역과;상기 더미 데이터배선의 일영역에 제 1, 제 2 콘택홀과, 상기 소오스/드레인영역에 제 3, 제 4 콘택홀이 형성되도록 상기 기판 전면에 형성된 보호막과;상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀을 통하여 상기 더미 데이터배선과 상기 소오스영역이 연결되도록 일방향으로 배열된 데이터배선과;상기 데이터배선의 일측에 돌출된 소오스전극과;상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 드레인영역에 콘택되어 드레인전극 역할을 하도록 상기 반사영역에 형성된 반사전극과;상기 데이터배선과 상기 소오스전극 상부에 형성된 투명 도전라인과;상기 투과영역에 형성된 투과전극을 포함함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 더미 데이터배선과 상기 게이트배선은 동일층에 형성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 표면이 엠보싱(embossing) 구조로 형성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 데이터배선과 상기 반사전극과 상기 소오스전극은 동일층에 형성되며, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속으로 형성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 반사금속은 Mo-Al 또는 Mo-AlNd의 2층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명 도전라인과 상기 투과전극은 동일층에 형성되고, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 더미 데이터배선의 상,하측면에는 제 1, 제 2 돌출부가 형성되고, 상기 제 1, 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 돌출부에 형성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성됨을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
- 각 화소영역이 반사영역과 투과영역으로 정의되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,제 1 마스크를 이용하여 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선 및 상기 각 게이트배선들과 소정간격 이격되고 수직한 방향을 이루도록 더미 데이터 배선을 형성하는 제 1 단계;제 2 마스크를 이용하여 상기 게이트전극을 포함한 일상부에 액티브층을 형성하는 제 2 단계;상기 게이트전극 양측의 상기 액티브층내에 소오스/드레인영역을 형성하는 제 3 단계;제 3 마스크를 이용하여 상기 더미 데이터배선의 일영역에 제 1, 제 2 콘택홀과, 상기 소오스/드레인영역에 제 3, 제 4 콘택홀을 갖도록 전면에 보호막을 형성하는 제 4 단계;제 4 마스크를 이용하여 상기 제 1, 제 2, 제 3 콘택홀을 통하여 상기 더미 데이터배선과 상기 소오스영역이 연결되도록 일방향으로 데이터배선과, 상기 데이터배선의 일측에 돌출된 소오스전극과, 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 드레인영역에 콘택되도록 상기 반사영역에 반사전극을 형성하는 제 5 단계;제 5 마스크를 이용하여 상기 데이터배선과 상기 소오스전극 상부에 투명 도전라인과, 상기 투과영역에 투과전극을 형성하는 제 6 단계를 포함함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 더미 데이터배선은 상,하측면에 제 1, 제 2 돌출부를 더 구비하도록 형성하고, 상기 제 1, 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 돌출부에 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 액티브층은 폴리실리콘을 사용함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 3 단계는, 상기 액티브층이 형성된 상기 기판의 전면에 포토레지스트(PR)를 도포하는 단계,마스크 추가 없이 배면 노광(Back Exposure) 및 현상 공정을 진행하여 상기 게이트배선과 상기 게이트전극 및 상기 더미 데이터배선들 상부에만 남도록 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 액티브층내에 제 1 또는 제 2 도전형 이온을 주입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 4 단계에서, 상기 보호막의 표면은 엠보싱(embossing) 구조를 이루도록 함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 데이터배선과 상기 반사전극과 상기 소오스전극은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 또는 Ag와 같은 저항 값이 작고 반사율이 뛰어난 반사금속으로 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 반사금속은 Mo-Al 또는 Mo-AlNd의 2층 구조를 이루도록 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 투명 도전라인과 상기 투과전극은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 와 인듐-징크-옥사이드 (Indium Zinc Oxide : IZO)와 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)등을 포함하는 투명 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 보호막은 벤조사이클로부텐(benzocyclobuten:BCB), 포토아크릴(Photo Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020030099909A KR20050068465A (ko) | 2003-12-30 | 2003-12-30 | 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법 |
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| KR20050068465A true KR20050068465A (ko) | 2005-07-05 |
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ID=37259018
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8492765B2 (en) | 2011-01-20 | 2013-07-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method of fabricating the same |
-
2003
- 2003-12-30 KR KR1020030099909A patent/KR20050068465A/ko not_active Application Discontinuation
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