KR20070002555A - 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사판이 어레이 기판의 최상부에 형성되지 않고 화소전극 하부에 형성됨으로써 반사효율이 저하되며, 총 6 회의 마스크 공정을 진행하여 제조함으로써 생산 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사판이 최상부에 위치함으로써 반사효율을 극대화하고, 또한 총 5회의 마스크 공정을 통해 완성할 수 있는 제조 방법을 제안함으로써 생산성을 향상시키고, 제조 비용을 절감하는 반사투과형 액정표시장치를 제공한다.
반사투과형, 액정표시장치, 마스크 공정단축, 반사효율

Description

반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법{An array substrate for trans-flective liquid crystal display device and fabrication method of the same}
도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어, 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역을 절단한 단면을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도 일부를 도시한 도면.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도.
도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 절단한 단면도.
도 5는 도 2를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 단면도.
도 6a 내지 6j는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도.
도 7a 내지 7j는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도.
도 8a 내지 8j는 도 2를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 어레이 기판 113 : 게이트 배선
114 : 제 1 스토리지 전극 120 : 게이트 절연막
123 : 반도체 패턴 125a : 액티브층
125b : 오믹 콘택층 130 : 데이터 배선
133 : 소스 전극 136 : 드레인 전극
145 : (엠보싱 구조) 보호층 150 : 반사판(반사전극)
160 : 화소전극
P : 화소영역 RA : 반사부
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터
TA : 투과부 TH : 투과홀
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역
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 대두 되었다.
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 device)와 전계 방출 표시장치(field emission display device), 전계 발광 표시 장치(electro luminescence display device) 등이 있으며, 수광형 표시 장치로는 액정표시장치(liquid crystal display device)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 하는 데, 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 액정표시장치용 어레이 기판에 있어, 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역을 절단한 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(30)이 교차하여 정의되는 화소영역(P)내의 반사부(RA)에 있어, 기판(10) 상에 게이트 전극(15)과, 게이트 절연막(20)과, 반도체층(25)과 소스 및 드레인 전극(33, 36)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 유기절연물질로써 두꺼운 두께를 가지며, 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조를 가지며, 상기 드레인 전극(36)을 노출시키는 드레인 콘택홀(47)을 갖는 제 1 보호층(45)이 형성되어 있 으며, 그 위로 반사효율이 우수한 금속물질로써 각 화소영역(P)별로 독립된 반사판(50)이 형성되어 있다. 또한, 상기 반사판(50) 위로 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(55)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 보호층(55) 위로 상기 드레인 콘택홀(47)을 통해 상기 드레인 전극(36)과 접촉하며 화소전극(60)이 형성되어 있다.
다음, 투과부(TA)에 있어서는, 기판(10)상에 게이트 절연막(20)이 형성되어 있으며, 그 위로 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(55)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 보호층(55) 위로 상기 반사부(RA)의 박막트랜지스터(Tr)와 접촉하며 형성된 화소전극(60)이 상기 반사부(RA)로부터 연장되어 형성되어 있다. 또한 투과부(TA)에 있어서는, 엠보싱 구조의 두꺼운 두께를 갖는 제 1 보호층(45)이 제거되어 투과홀(TH)이 형성됨으로써 반사부(RA)와 단차를 형성하고 있으며, 이때, 상기 투과홀(TH)의 측면에는 반사부(RA)에 형성된 반사판(50)이 연장 형성되고 있는 것이 특징이다.
전술한 구조를 갖는 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 데에는 총 6회의 마스크 공정이 진행되고 있다.
간단히 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도면없이 설명한다.
우선, 기판상에 금속층을 형성하고 제 1 마스크 공정을 진행함으로써 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 그 위로 게이트 절연막을 전면에 형성하고, 상기 게이트 절연막 위로 순수 비정질 실리콘층과, 불순물 비정질 실리콘층과 금속층을 연속하여 순차적으로 적층한 후, 하프톤 또는 회절노광을 적용하는 제 2 마스크 공정을 진행함으로써 상기 금속층과 불순물 및 순수 비정질 실리콘층을 패터닝하여 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극 상부로 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성한다.
다음, 상기 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선 위로 유기절연물질을 도포하고 제 3 마스크 공정을 진행함으로써 드레인 콘택홀 및 투과홀을 가지며, 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖는 제 1 보호층을 형성하고, 상기 제 1 보호층 상부로 반사율이 뛰어난 금속물질을 증착하고 제 4 마스크 공정을 진행함으로써 화소영역별로 독립된 반사판을 형성한다.
다음, 상기 반사판 위로 무기절연물질을 증착하고 제 5 마스크 공정을 진행하여 이를 패터닝함으로써 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 제 2 보호층을 형성하고, 상기 제 2 보호층 위로 투명 도전성 물질을 전면에 증착하고 제 6 마스크 공정을 진행함으로써 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역별로 독립된 화소전극을 형성함으로써 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판을 완성한다.
하지만, 전술한 구조를 갖는 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사판이 어레이 기판의 최상부에 형성되지 않음으로써 반사율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 총 6 회의 마스크 공정을 진행하여 제조함으로써 생산 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 위에서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 반사판을 어레이 기판의 최상부에 형성함으로써 반사효율을 극대화하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 총 5회의 마스크 공정을 진행하여 완성할 수 있는 반사투과형 액정표지장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공함으로써 제품 생산성을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역의 중앙에 투과부와, 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부를 갖는 기판과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 투과부에, 상기 박막트랜지스터의 일전극과 연결되며, 상기 기판과 직접 접촉하며 형성된 화소전극과; 상기 박막트랜지스터 상부를 포함하는 반사부에 형성되며 투과부에 있어서는 상기 화소전극을 노출시키는 투과홀을 갖는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며 상기 화소전극과 접촉하는 반사판을 포함한다.
이때, 상기 게이트 배선 끝단 및 데이터 배선의 끝단에는 각각 게이트 패드전극과 데이터 패드전극을 구비된다.
또한, 상기 보호층은 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조이며, 상기 반사판은 그 하부의 보호층에 영향으로 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조인 것이 특징이다.
또한 상기 화소영역의 게이트 배선은 그 자체로 제 1 스토리지 전극을 형성하며, 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하는 제 2 스토리지 전극을 구비함으로써 스토리지 커패시터를 더욱 구비한다.
또한, 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극과, 그 상부로 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 위로 액티브층과, 서로 이격하는 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 포함하며, 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층 상부로 실리콘산화막이 더욱 형성된 것이 특징이다.
게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 중앙에 투과부와, 상기 투과부를 둘러싸며 반사판을 구비한 반사부와, 박막트랜지스터가 형성된 스위칭 영역이 정의된 기판 상에 금속층을 형성하고, 제 1 마스크 공정을 진행하여 상기 금속층을 패터닝함으로써 상기 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 분기한 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 게이트 전극 위로 전면에 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘층과, 불순물 비정질 실리콘층을 형성하고, 제 2 마스크 공정을 진행하여 스위칭 영역에 연결된 상태의 반도체층을 형성하고, 투과부에 있어서는 기판면을 노출시키는 단계와; 상기 노출된 기판면 위로 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 및 화소전극 위로 전면에 금속층을 형성하고, 제 3 마스크 공정을 진행함으로써 상기 스위칭 영역에 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되는 상기 데이터 배선을 형성 하는 단계와; 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부로 전면에 유기절연물질층을 형성하고, 제 4 마스크 공정을 진행하여 투과부에 대응해서는 상기 화소전극을 노출시키는 투과홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 상부로 금속물질을 증착하고 제 5 마스크 공정을 진행하여 그 일끝단이 상기 화소전극과 접촉하는 반사판을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 2 마스크 공정을 진행하여 반도체층과 투과부의 기판면을 노출시키는 단계는 상기 불순물 비정질 실리콘층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층을 투과영역과 반사영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광하고, 현상함으로써 상기 불순물 비정실 실리콘층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 상기 스위칭 영역 및 반사부에 대응하여 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 불순물 비정질 실리콘층과, 그 하부의 순수 비정질 실리콘층과 게이트 절연막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 노출된 기판면 위로 화소전극을 형성하는 단계는 상기 포토레지스트 패턴을 포함하여 전면에 투명 도전성 물질을 증착하여 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 리프트 오프 공정을 진행하여 상기 반도체층 상부에 형성된 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 포토레지스트 패턴 상부의 투명 도전성 물질층을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 제 3 마스크 공정은 상기 금속층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층을 반사영역과 투과영역과 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광 현상함으로써 상기 스위칭 영역에 있어 상기 게이트 전극에 대응해 서는 제 1 두께의 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 그 외의 스위칭 영역과 상기 투과부의 화소전극 일끝단 상부 및 상기 데이터 배선이 형성될 영역에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층을 식각하여 제거함으로써 스위칭 영역에 있어 연결된 상태의 소스 드레인 패턴과, 상기 소스 드레인 패턴과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계와; 제 1 두께의 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 소스 드레인 패턴 일부를 노출시키는 단계와; 상기 노출된 소스 및 드레인 패턴과 그 하부의 연결된 상태의 오믹콘택층을 식각하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 보호층은 상기 도포된 유기절연물질층을 반사영역과 투과영역과 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광하고, 현상함으로써 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 화소영역 중 상기 게이트 배선과 중첩하는 영역에 스토리지 전극과, 상기 데이트 배선 일끝단에 데이터 패드전극을 더욱 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전극을 더욱 형성하며, 이때, 상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 게이트 패드를 더욱 형성하는 것이 특징이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도 일부를 도시한 것이며, 도 3 내지 5는 도 2를 각각 절단선 Ⅲ-Ⅲ, Ⅳ-Ⅳ, Ⅴ-Ⅴ을 따라 절단한 단면도이다.
우선, 도 3을 참조하여 본 발명의 평면구조에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판(110)은 종횡으로 연장하여 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이트 배선(130)과, 게이트 배선(113)이 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 두 배선(113, 130)의 교차지점에 스위칭 소자로서 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(미도시)과, 반도체층(125)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 배선(113)의 일 끝단에는 외부 구동회로기판(미도시)과 접촉 연결하기 위한 게이트 패드전극(117)가 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(130)의 일 끝단에도 데이트 패드전극(138)이 형성되어 있다.
또한, 화소영역(P)의 중앙에는 보호층(미도시)이 제거된 투과홀(TH)이 형성됨으로써 투과부(TA)가 형성되고 있으며, 상기 화소영역(P)의 가장자리에는 상기 투과부(TA)를 둘러싸며 반사판(150)이 형성됨으로써 반사부(RA)를 형성하고 있다.
또한, 상기 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 드레인 콘택홀없이 연결된 것을 특징으로 하는 화소전극(160)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(113)과 중첩되는 각 화소영역(P)에 있어서는 상기 게이트 배선(113)이 제 1 스토리지 전극(114), 그 상부의 제 2 스토리지 전극(139)이 상기 화소전극(160)과 콘택홀없이 직접 접촉하며 형성됨으로써 스토리지 커패시 터(StgC)를 형성하고 있다.
다음, 도 3 내지 5를 참조하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면구조에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위해 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 화소영역(P) 내에서 반사판이 형성되는 영역을 반사부(RA), 투과홀(TH)이 형성된 영역을 투과부(TA)이라 정의하고, 게이트 패드전극이 형성된 부분을 게이트 패드부(GPA), 데이터 패드전극이 형성된 부분을 데이터 패드부(DPA), 스토리지 커패시터(StgC)가 형성된 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 기판(110)상에 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(113)이 형성되어 있으며, 반사부(RA) 내에 위치한 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(113)에서 분기하여 게이트 전극(115)이 형성되어 있으며, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 배선(113)이 연장됨으로써 그 끝단이 게이트 패드 전극(117)을 이루며 형성되고 있다.
또한, 투과부(TA)에 있어서는 상기 기판(110)과 직접 접촉하며 투명 도전성 물질로 이루어진 화소전극(160)이 형성되어 있다.
또한, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 전극(115) 상부로 게이트 절연막(120)이 형성되어 있으며, 그 위로 액티브층(125a)과 서로 이격한 오믹콘택층(125b)이 형성되어 있으며, 상기 오믹콘택층(125b) 위로 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성됨으로써 박막트랜지스터(Tr)를 이루고 있다. 이때, 상기 드레인 전극(136)은 그 끝단이 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉하고 있는 것이 특 징이다. 또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)위로 반사부(RA)에는 유기절연물질로써 두꺼운 두께를 가지며, 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖는 보호층(145)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(145) 위로 반사효율이 우수한 금속물질로써 반사판(150)이 형성되고 있으며, 상기 반사판(150)은 그 끝단이 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과, 상기 화소전극(160)과 접촉한 드레인 전극(136)과 동시에 접촉하며 형성됨으로써 상기 반사부(RA)에서 반사전극을 형성하고 있는 것이 특징이다. 이때, 반사부(RA)에 있어서는 상기 소스 전극(133)과 연결되며 상기 게이트 배선(113)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되고 있으며, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 데이터 배선(130)이 연장하여 그 끝단이 데이터 패드전극(138)을 형성하고 있다.
이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 노출된 액티브층(125a) 상부에는 상기 기판(110)을 열산화시킴으로써 형성된 실리콘 산화막이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(113)과 일부 중첩하는 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 게이트 배선(113)이 제 1 스토리지 전극(114)을 이루고 있으며, 상기 제 1 스토리지 전극(114) 위로 게이트 절연막(120)이, 상기 게이트 절연막(120) 위로 제 2 스토리지 전극(139)이 그 끝단이 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉하며 형성됨으로써 스토리지 커패시터(StgC)를 형성하고 있다. 이때, 상기 제 2 스토리지 전극(139) 하부에는 본 발명의 제조 공정 특성상 반도체층을 형성하는 불순물 및 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체 패턴(123)이 더욱 형성되어 있는 것이 특징이다. 또한, 상기 스토리지 커패시터(StgC) 상부에는 그 표면이 엠보싱 구조인 보호층(145)이 형성되어 있으며, 그 위로 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉함으로써 반사전극을 이루는 반사판(150)이 형성되어 있다.
전술한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판(110)은 반사부(RA)에 있어 최상층에 반사판(150)이 구성됨으로써 반사효율을 극대화하는 효과를 갖게 되는 것이 특징이다.
다음, 전술한 구조를 갖는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6j는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도를 나타낸 것이며, 도 7a 내지 7j는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도를 나타낸 것이며, 도 8a 내지 8j는 도 2를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 공정 단면도를 나타낸 것이다.
우선, 도 6a와 7a와 8a에 도시한 바와 같이, 기판(110)상에 금속물질을 증착하여 전면에 금속층(미도시)을 형성한 후, 상기 금속층 위로 포토레지스트를 도포하고, 빛의 투과영역과 차단영역을 갖는 마스크(미도시)를 이용하여 노광하고, 노광된 포토레지스트를 현상하고, 포토레지스트 사이로 노출된 금속층(미도시)을 식각하는 공정을 포함하는 제 1 마스크 공정을 진행하여 게이트 배선(113) 및 그 끝단에 게이트 패드전극(117)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 배선(113)에서 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)으로 분기한 게이트 전극(115)을 형성한다.
다음, 도 6b와 7b와 8b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(113)과 게이트 전극(115) 및 게이트 패드전극(117) 위로 전면에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(120)을 형성하고, 연속하여 상기 게이트 절연막(120) 위로 순수 비정질 실리콘과, 불순물 비정질 실리콘을 증착함으로써 순수 비정질 실리콘층(122a)과 불순물 비정질 실리콘층(122b)을 형성한다. 이후, 상기 불순물 비정질 실리콘층(122b) 위로 포토레지스트를 도포하고 이를 마스크(미도시)를 이용하여 노광 현상함으로써 스위칭 영역(TrA)과, 스토리지 영역(StgA)에 포토레지스트 패턴(181)을 형성하고, 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)에 있어서는, 상기 게이트 패드전극(117)에 대응하는 영역과, 추후 게이트 패드전극(미도시)을 형성할 영역을 제외한 부분에 대응하여 포토레지스트 패턴(181)을 형성한다.
다음, 도 6c와 7c와 8c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(181) 외부로 노출된 불순물 비정질 실리콘층(도 6b, 7b, 8b의 122b)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(도 6b, 7b, 8b의 122a)과 게이트 절연막(120)을 순차적으로 식각함으로써 상기 화소영역(P)내 투과부(TA)와, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 기판면을 노출시키고, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(117)을 노출시킨다(제 2 마스크 공정). 따라서, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 순수 비정질 실리콘의 액티브층(125a)과, 그 상부로 연결된 상태의 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(125b)이 형성되며, 스토리지 영역(StgA)을 포함하는 게이트 배선(113)의 상부 및 상기 게이트 배선(113)의 폭 방향으로 소정영역에 있어서는 순수 및 불순물 비정질 실리콘의 반도체 패턴(123)이 형성된다.
다음, 도 6d와 7d와 8d에 도시한 바와 같이, 상기 노출된 기판면 및 포토레지스트 패턴(181) 위로 전면에 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 투명 도전성 물질층(158)을 전면에 형성한다.
다음, 도 6e와 7e와 8e에 도시한 바와 같이, 상기 투명 도전성 물질층(도 6d, 7d, 8d의 158)이 형성된 기판(110)을 스트립액에 노출시킴으로써 상기 포토레지스트 패턴(도 6d, 7d, 8d의 181)과 상기 스트립(strip)액이 반응하도록 함으로써 기판(110)으로부터 상기 포토레지스트 패턴(도 6d, 7d, 8d의 181)을 제거한다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(도 6d, 7d, 8d의 181) 상부에 형성된 투명 도전성 물질층(도 6d, 7d, 8d의 158) 또한 함께 제거됨으로써 투과부(TA)에는 기판면과 직접 접촉하는 화소전극(160)을 형성하고, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(117)과 접촉하는 게이트 패드(162)를 형성한다. 이때, 데이터 패드부(DPA)에 있어서도, 기판면과 직접 접촉하며 투명 도전성 물질 패턴(164)이 형성된다. 이렇게 포토레지스트 패턴(도 6d, 7d, 8d의 181)을 기판(110)으로부터 제거함으로써 그 상부에 형성된 물질층(본 발명에 있어서는 투명 도전성 물질층)을 함께 제거하는 방법을 리프트 오프(lift off)라 한다. 이러한 리프트 오프(lift off)법은 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 물질층을 식각할 경우, 상기 포토레지스트 패턴의 끝단에서는 상기 포토레지스트 패턴의 끝단보다 그 내측으로 소정 폭 더 상기 물질층이 식각됨으로써 언더 컷 (under cut)이 발생하는데, 이러한 언더 컷(under cut)의 하면에는 상기 포토레지스트 패턴 상부에 형성되는 물질층이 형성되지 않음으로 상기 스트립액이 상기 언더 컷(lift off) 발생부분에서 상기 포토레지스트 패턴과 접촉하는 물질층의 계면으로 침투함으로써 상기 포토레지스트 패턴이 기판으로부터 떨어져 나가는 현상을 이용하는 것이다.
다음, 도 6f와 7f와 8f에 도시한 바와 같이, 화소전극(160)과 게이트 패드(162)와 투명 도전성 물질패턴(164) 위로 전면에 금속물질을 증착하여 금속층(128)을 형성하고, 그 위로 포토레지스트를 도포하고, 빛의 투과영역과, 차단영역과 빛의 투과량을 조절할 수 있는 반투과영역을 갖는 마스크(미도시)를 이용하여 노광하고, 상기 포토레지스트를 현상함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어서 상기 게이트 전극(115)에 대응해서는 얇은 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(183a)을, 상기 게이트 전극(115)과 대응되는 영역을 제외한 스위칭 영역(TrA)과, 스토리지 영역(StgA)과, 데이터 패드부(DPA)에 있어 데이터 패드전극이 형성될 영역에는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께의 제 2 포토레지스트 패턴(183b)을 형성한다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 제 2 포토레지스트 패턴(183b)은 그 일끝단이 투과(TA)의 화소전극(160)이 형성된 부분까지 연장 형성된 것이 특징이다.
다음, 도 6g와 7g와 8g에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴(183a, 183b) 외부로 노출된 금속층(도 6f, 7f, 8f의 128)을 식각하여 제거함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 연결된 상태로써 그 일끝이 투과부(TA)의 화소전극과 접촉하는 소스 드레인 패턴(129)을 형성하고, 스토리지 영역(StgA)에 있어 서는 상기 반도체 패턴(123)과 접촉하며 그 하부의 게이트 배선(113) 더욱 정확히는 제 1 스토리지 전극(114)과 중첩하며 그 끝단이 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉하는 제 2 스토리지 전극(139)을 형성한다. 또한, 동시에 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 하부의 투명 도전성 물질패턴(164)과 접촉하는 데이터 패드전극(138)을 형성한다. 이때, 상기 소스 드레인 패턴(129)과 연결되며 하부의 게이트 배선(113)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130) 또한 형성한다.
또한, 게이트 및 데이터 패드부(DPA)와 상기 스토리지 영역(StgA)과 이웃한 화소영역(P) 일부에 있어 상기 제거된 금속층(도 6f, 7f, 8f의 128) 하부로 노출된 불순물 비정질 실리콘층(도 6f, 7f, 8f의 122b)과 순수 비정질 실리콘층(도 6f, 7f, 8f의 122a)을 제거함으로써 그 하부의 게이트 절연막(120)을 노출시킨다.
다음, 도 6h와 7h와 8h에 도시한 바와 같이, 드라이 에칭(dry etching) 또는 애싱(ashing)을 실시하여 얇은 제 1 두께의 제 1 포토레지스트 패턴(도 6g, 7g, 8g의 183a)을 제거함으로써 상기 게이트 전극(115)과 중첩하는 소스 드레인 패턴(도 6f의 129)을 노출시키고, 연속하여 상기 소스 드레인 패턴(도 6f의 129)과 그 하부의 연결된 상태의 오믹콘택층(도 6f의 125b)을 식각함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)과, 그 하부의 서로 이격하는 오믹콘택층(125b)을 형성하며, 상기 서로 이격한 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 액티브층(125a)을 노출시킨다. 이때, 상기 드레인 전극(136)은 여전히 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉하고 있는 것이 특징이다.(제 3 마스크 공정)
다음, 상기 액티브층(125a)이 노출된 기판(110)을 열처리함으로써 상기 노출 된 액티브층(125a)에 열산화에 의한 실리콘산화막(170)을 형성한다.
다음, 도 6i와 7i와 8i에 도시한 바와 같이, 기판(110)상에 남아있는 제 2 포토레지스트 패턴(도 6h, 7h, 8h의 183b)을 애싱 또는 스트립하여 제거하고, 전면에 감광성의 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 두껍게 도포하여 유기절연물질층을 형성하고, 상기 유기절연물질층을 소정간격을 빛의 투과영역과 반투과영역 또는 차단영역과 반투과영역이 엇갈려 배치되는 마스크를 이용하여, 기판(110)상의 투과부(TA)와 데이터 및 게이트 패드부(DPA, GPA)에 대응해서는 투광영역 또는 차단영역이 대응되도록 한 후, 상기 마스크를 통해 상기 유기물질층에 노광을 실시하고 이를 현상함으로써 반사부(RA)에 대응해서는 올록볼록한 엠보싱 표면을 가지며, 투과부(TA)에 대응해서는 상기 유기절연물질층이 제거되어 화소전극(160)을 노출시키는 투과홀(TH)을 갖는 보호층(145)을 형성한다.(제 4 마스크 공정)
이때, 상기 감광성의 유기절연물질은 그 특성에 따라 빛을 받은 부분이 현상시 남게되는 네가티브 타입(negative type)과 그 반대 성질을 갖는 포지티브 타입(positive type)이 있으며, 이들 중 어느 특성을 갖는 것을 사용하는가에 따라 마스크의 차단영역 또는 투과영역에 대응되도록 하는 것이 결정되어진다. 예를들어 상기 보호층을 포지티브 타입의 유기절연물질을 이용했다고 하면, 상기 기판상의 투과부(TA)과 게이트 및 데이터 패드부(DPA)에 대응해서는 투과영역이 대응하도록, 그리고 엠보싱 구조의 보호층이 형성될 반사부(RA)에 대응해서는 차단영역과 반투과영역이 엇갈려 배치되도록 한 영역이 대응하도록 한 후, 노광을 실시하는 것이 며, 네가티브 타입의 경우 그 반대로 투과영역과 차단영역을 서로 바꾸어 대응되도록 한 후, 노광을 실시하면 도시한 바와 같은 구조를 갖는 보호층(145)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 보호층(145)을 형성한 후, 열처리 공정을 더욱 진행하여 상기 유기절연물질로 이루어진 보호층(145) 표면의 올록볼록한 엠보싱을 각진 형상에서 도시한 바와같이 굴곡을 갖도록 라운딩지게 형성한다.
다음, 도 6j와 7j와 8j에 도시한 바와 같이, 상기 반사부(RA)에 부드러운 굴곡을 갖는 엠보싱 표면 및 투과부(TA)에 투과홀(TH)을 갖는 보호층 위로 반사효율이 우수한 금속물질 예를들면 알루미늄합금(AlNd), 또는 알루미늄(Al)을 전면에 증착하고, 제 5 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 엠보싱 구조의 보호층(145) 상부 및 상기 보호층(145)의 측면에 각 화소영역(P)별로 독립되며 그 끝단이 상기 투과부(TA)의 화소전극(160)과 접촉하는 반사판(150)을 형성함으로써 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치요 어레이 기판을 완성한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판은 반사부에 있어 반사판이 최상부에 위치함으로써 반사효율을 극대화하는 효과가 있습니다.
또한, 총 5회의 마스크 공정에 의해 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 제조 방법을 제시함으로써 생산성 향상 및 비용 절감의 효과가 있습니 다.

Claims (15)

  1. 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역의 중앙에 투과부와, 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부를 갖는 기판과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 구비된 박막트랜지스터와;
    상기 투과부에, 상기 박막트랜지스터의 일전극과 연결되며, 상기 기판과 직접 접촉하며 형성된 화소전극과;
    상기 박막트랜지스터 상부를 포함하는 반사부에 형성되며 투과부에 있어서는 상기 화소전극을 노출시키는 투과홀을 갖는 보호층과;
    상기 보호층 상부에 형성되며 상기 화소전극과 접촉하는 반사판
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선 끝단 및 데이터 배선의 끝단에는 각각 게이트 패드전극과 데이터 패드전극을 구비한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조인 반사투과형 액정표시장 치용 어레이 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사판은 그 하부의 보호층에 영향으로 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조인 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소영역의 게이트 배선은 그 자체로 제 1 스토리지 전극을 형성하며, 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하는 제 2 스토리지 전극을 구비함으로써 스토리지 커패시터를 더욱 구비한 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는
    게이트 전극과, 그 상부로 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 위로 액티브층과, 서로 이격하는 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층 상부로 실리콘산화막이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판.
  8. 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 중앙에 투과부와, 상기 투과부를 둘러싸며 반사판을 구비한 반사부와, 박막트랜지스터가 형성된 스위칭 영역이 정의된 기판 상에 금속층을 형성하고, 제 1 마스크 공정을 진행하여 상기 금속층을 패터닝함으로써 상기 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 분기한 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 및 게이트 전극 위로 전면에 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘층과, 불순물 비정질 실리콘층을 형성하고, 제 2 마스크 공정을 진행하여 스위칭 영역에 연결된 상태의 반도체층을 형성하고, 투과부에 있어서는 기판면을 노출시키는 단계와;
    상기 노출된 기판면 위로 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 반도체층 및 화소전극 위로 전면에 금속층을 형성하고, 제 3 마스크 공정을 진행함으로써 상기 스위칭 영역에 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되는 상기 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부로 전면에 유기절연물질층을 형성하고, 제 4 마스크 공정을 진행하여 투과부에 대응해서는 상기 화소전극을 노출시키는 투과홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층 상부로 금속물질을 증착하고 제 5 마스크 공정을 진행하여 그 일끝단이 상기 화소전극과 접촉하는 반사판을 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 마스크 공정을 진행하여 반도체층과 투과부의 기판면을 노출시키는 단계는
    상기 불순물 비정질 실리콘층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트층을 투과영역과 반사영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광하고, 현상함으로써 상기 불순물 비정실 실리콘층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 상기 스위칭 영역 및 반사부에 대응하여 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 불순물 비정질 실리콘층과, 그 하부의 순수 비정질 실리콘층과 게이트 절연막을 순차적으로 식각하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노출된 기판면 위로 화소전극을 형성하는 단계는
    상기 포토레지스트 패턴을 포함하여 전면에 투명 도전성 물질을 증착하여 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와;
    리프트 오프 공정을 진행하여 상기 반도체층 상부에 형성된 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 포토레지스트 패턴 상부의 투명 도전성 물질층을 제거하는 단계를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    제 3 마스크 공정은 상기 금속층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트층을 반사영역과 투과영역과 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광 현상함으로써 상기 스위칭 영역에 있어 상기 게이트 전극에 대응해서는 제 1 두께의 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 그 외의 스위칭 영역과 상기 투과부의 화소전극 일끝단 상부 및 상기 데이터 배선이 형성될 영역에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층을 식각하여 제거함으로써 스위칭 영역에 있어 연결된 상태의 소스 드레인 패턴과, 상기 소스 드레인 패턴과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    제 1 두께의 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 소스 드레인 패턴 일 부를 노출시키는 단계와;
    상기 노출된 소스 및 드레인 패턴과 그 하부의 연결된 상태의 오믹콘택층을 식각하는 단계와;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 도포된 유기절연물질층을 반사영역과 투과영역과 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광하고, 현상함으로써 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖도록 형성하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 배선을 형성하는 단계는
    상기 화소영역 중 상기 게이트 배선과 중첩하는 영역에 스토리지 전극과, 상기 데이트 배선 일끝단에 데이터 패드전극을 더욱 형성하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 게이트 배선을 형성하는 단계는
    상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전극을 더욱 형성하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 단계는
    상기 게이트 패드전극과 접촉하는 게이트 패드를 더욱 형성하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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