KR20070075591A - 마스크, 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널 - Google Patents

마스크, 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널 Download PDF

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Abstract

표시 품질이 향상된 표시 기판을 제조하기 위한 마스크와, 표시 품질을 향상하기 위한 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널이 개시된다. 표시 패널은 어레이 기판 및 어레이 기판과 결합하여 액정층을 수용하는 대향 기판을 포함한다. 어레이 기판은 게이트 배선들과 소스 배선들에 의해 정의되고 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 화소부와, 반사 영역에 대응하여 제1 높이의 오목패턴과 제2 높이의 볼록패턴이 형성되고, 투과 영역에 대응하여 제1 높이 보다 높고 상기 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴이 형성된 제1 오버 코팅층을 포함한다. 투과 영역과 반사 영역에 대응하는 제1 오버 코팅층이 실질적으로 동일한 높이로 형성되므로, 표시 기판 상의 단차로 인한 빛샘 발생 및 러빙 불량을 방지할 수 있다. 또한, 투과 영역에 대응하여 평탄 패턴이 형성되므로 액정층의 배열을 균일하게 할 수 있다. 이에 따라, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
반투과, 반사 투과, 오버 코팅층, 이중 셀갭, 반사 전극

Description

마스크, 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널{MASK, DISPLAY SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, DISPLAY PANEL}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시패널에 대한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사-투과형 액정표시패널에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 내지 도 10는 도 3에 도시된 표시 기판의 제조 공정을 나타내는 공정도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 표시 기판 101 : 제1 베이스 기판
102 : 게이트 절연막 104 : 제1 오버 코팅층
155 : 제1 스위칭 소자 156 : 콘택홀
157 : 제1 투명 전극 158 : 제1 반사 전극
159 : 제1 화소 전극 200 : 대향 기판
201 : 제2 베이스 기판 210 : 블랙 매트릭스
230 : 제2 오버 코팅층 240 : 공통 전극
본 발명은 마스크, 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 품질이 향상된 표시 기판을 제조하기 위한 마스크와, 표시 품질을 향상하기 위한 표시 기판, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 표시 패널을 제공하는 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 광의 이용 방법에 따라서 투과형 액정표시장치(transmissive LCD), 반사형 액정표시장치(reflective LCD) 및 반투과형 액정표시장치(reflective-transmissive LCD)로 구분된다.
반투과형 액정표시장치는 배면광 및 외부광에 의해 영상을 표시하는 액정표시패널 및 액정표시패널로 배면광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 액정표시패널은 영상을 표시하는 복수의 단위화소들로 이루어지고, 각 단위화소는 배면광을 이용하여 영상을 표시하는 투과 영역과, 반사 전극을 통해 외부광을 반사시켜 영상을 표시하는 반사 영역을 포함한다. 반사 영역으로 입사한 광은 금속 재질로 이루어진 반사 전극에 의해 반사되므로 액정층 및 컬러필터층을 두 번 통과하게 된다. 이에 따라, 투과 영역과의 광 경로 차이가 발생하므로, 표시 화면의 색순도 및 휘도가 불균등하여 표시 품질이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 액정 표시 패널의 반사 영역에 일정 두께의 오버 코팅층을 형성하므로써 반사 영역과 투과 영역의 액정 셀 갭을 조절하여 광 경로 차이를 최소화시킨다. 오버 코팅층은 반사 전극이 형성된 어레이 기판 상에 형성될 수도 있고 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판 상에 형성될 수도 있다.
한편, 오버 코팅층을 컬러필터 기판 상에 형성하여 액정 셀갭을 조절하는 구조 (Multi Cell Gap On Color Filter, 이하 MOC)에서는, 상기 컬러필터 기판과 대향하는 어레이 기판을 평탄화 하기 위하여 상기 어레이 기판 상에 평탄화 막을 형성한다. 상기 평탄화 막에는 상기 반사 전극의 반사율 향상을 위하여 소정의 렌즈 패턴이 형성되며, 상기 렌즈 패턴은 노광 마스크를 이용한 사진 공정을 통해 형성한다. 그러나, 상기 렌즈 패턴이 상기 평탄화 막 전체에 형성될 경우, 투과 영역의 액정 셀갭이 균일하지 않아 표시 품질이 저하되는 문제점이 있다. 이에 따라, 렌즈 패턴을 반사 영역에만 형성할 경우 반사 영역과 투과 영역간에 단차가 발생하여 역시 표시 품질이 저하되는 문제점을 갖는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 표시 품질이 향상된 표시 기판을 제조하기 위한 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 표시 품질을 향상하기 위한 표시 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시 기판을 구비한 표시 패널을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 표시 기판을 제조하기 위하여 실시예에 따른 마스크는 투명 기판과, 반투과층과, 차광층을 포함한다. 상기 투명 기판은 광을 투과한다. 상기 반투과층은 상기 투명 기판 위에 형성되어 상기 광 중 일부광을 투과한다. 상기 차광층은 상기 반사 영역에 대응하여 상기 일부광을 반사 및 투과시키는 제1 패턴부와 상기 투과 영역에 대응하여 상기 일부광을 회절시키는 제2 패턴부를 갖는다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 표시 기판은 화소부와, 오버 코팅층과, 투명전극 및 반사 전극을 포함한다. 상기 화소부는 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자가 형성되고, 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진다. 상기 오버 코팅층은 상기 스위칭 소자 위에 형성되고, 상기 반사 영역에 대응하여 제1 높이의 오목패턴과 제2 높이의 볼록패턴이 형성되며 상기 투과 영역에 대응하여 상기 제1 높이 보다 높고 상기 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴이 형성된다. 상기 투명 전극은 상기 평탄 패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어, 제1 광을 투과시킨다. 상기 반사 전극은 상기 오목 및 볼록패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어 제2 광을 반사한다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법은 베이스 기판 위에 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자를 형성하는 단계와, 상기 스위칭 소자가 형성된 베이스 기판 위에 포토레지스트 물질로 오버 코팅층을 형성하는 단계와, 제1 영역의 오버 코팅층에는 제1 높이의 오목패턴 및 제2 높이의 볼록패턴을 형성하고, 제2 영역의 오버 코팅층에는 제1 높이 보다 높고 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계와, 상기 제2 영역의 오버 코팅층을 포함하는 영역 위에 투명 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1 영역의 오버 코팅층을 포함하는 영역 위에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 표시 패널은 어레이 기판 및 대향 기판을 포함한다. 어레이 기판은 게이트 배선들과 소스 배선들에 의해 정의되고 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 화소부 및 제1 오버 코팅층을 포함한다. 상기 제1 오버 코팅층은 상기 반사 영역에 대응하여 제1 높이의 오목패턴과 제2 높이의 볼록패턴이 형성되고 상기 투과 영역에 대응하여 상기 제1 높이 보다 높고 상기 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴이 형성된다. 상기 대향 기판은 상기 어레이 기판과 결합하여 액정층을 수용한다.
이러한 마스크, 표시 기판, 표시 기판의 제조 방법 및 표시 패널에 의하면, 투과 영역과 반사 영역에 대응하는 오버 코팅층의 단차를 제거하므로써 빛샘 발생, 러빙 불량등을 방지할 수 있다. 또한, 투과 영역에 대응하여 표면에 평탄 패턴을 형성하므로 투과 영역에 대응하는 액정층의 배열을 균일하게 할 수 있다. 이에 따라, 표시 품질이 향상된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시패널에 대한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 반사-투과형 액정표시패널은 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 및 상기 표시 기판 및 대향 기판(100, 200) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 표시 기판(100)은 표시 영역(DA), 제1 주변 영역(PA1), 제2 주변 영역(PA2) 및 제3 주변 영역(PA3)으로 나누어진다.
상기 표시 영역(DA)에는 제1 방향으로 연장된 복수의 소스 배선들(DL)과, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 게이트 배선들(GL)이 형성된다.
상기 표시 영역(DA)에는 상기 소스 배선들(DL)과 게이트 배선들(GL)에 의해 정의되는 복수의 화소부들(P)이 형성되고, 각각의 화소부(P)는 스위칭 소자(TFT)와 상기 스위칭 소자(TFT)에 전기적으로 연결된 화소 전극(PE)이 형성된다.
상기 화소부(P)는 일부 영역에 반사 전극이 형성된 반사 영역(RA)과, 상기 반사 전극이 미형성된 투과 영역(TA)으로 이루어진다. 상기 투과 영역(TA)은 상기 반사-투과형 액정표시패널의 후면에서 입사된 제1 광(이하, 내부광이라 함)을 투과하고, 상기 반사 영역(RA)은 상기 반사-투과형 액정표시패널의 앞면에서 입사된 제2 광(이하, 외부광이라 함)을 반사한다.
상기 제1 주변 영역(PA1)에는 상기 반사-투과형 액정표시패널에 구동 신호를 전달하는 패드부(110)가 형성된다. 상기 패드부(110)는 연성인쇄회로기판으로부터 전달된 구동신호가 인가되는 제1 패드부(111)와, 상기 구동신호를 이용해 상기 소스 배선들(DL)에 데이터 전압을 출력하는 구동 칩이 실장되는 제2 패드부(113)를 포함한다.
상기 제2 주변 영역(PA2)에는 상기 게이트 배선들(GL) 중 홀수번째 게이트 배선들에 게이트 신호를 출력하는 제1 게이트 회로부(120)가 형성된다.
상기 제3 주변 영역(PA3)에는 상기 게이트 배선들(GL) 중 짝수번째 게이트 배선들에 게이트 신호를 출력하는 제2 게이트 회로부(130)가 형성된다. 물론, 도시되지는 않았으나, 상기 게이트 배선들(GL)에 게이트 신호를 출력하는 게이트 회로부가 상기 제2 및 제3 주변 영역 중 어느 하나에 형성될 수도 있음은 당연하다.
상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 제1 내지 제3 주변 영역(PA1, PA2, PA3)을 포함하는 주변 영역에는 상기 표시 기판(100)과 대향 기판(200)을 결합시키는 밀봉 부재가 형성되는 실라인 영역(SL)이 형성된다.
상기 대향 기판(200)에는 상기 화소부들(P)에 대응하는 컬러필터패턴들과, 상기 화소 전극(PE)에 대응하는 공통전극이 형성된다. 상기 컬러필터패턴들은 예컨대, 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 필터패턴들을 포함한다. 상기 공통전극은 상기 액정표시패널의 화소부(P)에 정의되는 액정캐패시터의 공통전극으로, 공통전압(VCOM)이 인가된다.
상기 액정층(미도시)은 상기 실라인 영역(SL)에 밀봉 부재가 형성되어, 상기 표시 기판 및 대향 기판(100, 200)을 결합시킨 후, 상기 표시 기판 및 대향 기판 사이로 주입된다.
상기 반사-투과형 액정표시패널은 상기 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)의 셀 갭을 실질적으로 동일하게 하기 위해 상기 반사 영역(RA)에 대응하여 상기 표시 기 판(100)에 오버 코팅층을 형성하거나, 또는 대향 기판(200)에 오버 코팅층을 형성한다.
도 2는 도 1에 도시된 반사-투과형 액정표시패널에 대한 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 반사-투과형 액정표시패널(400)은 서로 인접한 제1 화소부(P1)와 제2 화소부(P2)를 포함한다상기 제1 화소부(P1)는 서로 인접한 소스 배선들(DLm-1, DLm)과 게이트 배선들(GLn-1, GLn)에 의해 정의된다.
상기 제1 화소부(P1)는 표시 기판에 형성된 제1 스위칭 소자(155)와 상기 제1 스위칭 소자(155)와 연결된 제1 화소 전극(159)을 포함한다. 상기 제1 화소 전극(159)은 제1 투명전극(157)과 제1 반사 전극(158)을 포함한다. 상기 제1 반사 전극(158)에 의해 상기 제1 화소부(P1)는 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)으로 정의된다.
상기 제1 화소부(P1)는 대향 기판(200)에 형성된 컬러필터층(220)에 의해 소정의 컬러를 발현하여 영상을 표시한다. 상기 컬러필터층(220)은 적색, 녹색, 청색을 포함하는 컬러필터패턴들을 포함하며, 각각의 컬러필터패턴은 각각의 화소부(P1,P2..)에 대응하여 형성된다.
상기 제2 화소부(P2)는 서로 인접한 소스 배선들(DLm, DLm+1)과 게이트 배선들(GLn-1, GLn)에 의해 정의된다.
상기 제2 화소부(P2)는 표시 기판에 형성된 제2 스위칭 소자(165)와 상기 제2 스위칭 소자(165)와 연결된 제2 화소 전극(169)을 포함한다. 상기 제2 화소전극 (169)은 제2 투명 전극(167)과 제2 반사 전극(168)을 포함한다. 상기 제2 반사 전극(168)에 의해 상기 제2 화소부(P2)는 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)으로 정의된다.
상기 제2 화소부(P2)는 대향 기판(200)에 형성된 컬러필터층(220)의 컬러필터패턴에 의해 소정의 컬러를 발현한다.
상기 제1 및 제2 화소부(P1, P2)에는 공통으로 연결된 스토리지 공통배선(170)이 형성된다. 상기 스토리지 공통배선(170)은 일례로써, 상기 소스 배선들(DLm-1, DLm, DLm+1)을 각각 커버하도록 가지(Branch)형상으로 형성된다.
상기 반사-투과형 액정표시패널의 표시 기판(100)은 제1 베이스 기판(101)을 포함한다.
상기 제1 베이스 기판(101) 위에는 게이트 금속패턴으로 스위칭 소자들(155, 165)의 게이트 전극들(151, 161)과, 스토리지 공통배선(170) 및 게이트 배선들(GLn-1, GLn)이 형성된다.
상기 게이트 금속패턴 위에는 게이트 절연층(102)이 형성되고, 게이트 절연층(102) 위에 아몰퍼스 실리콘층(152a) 및 인 시튜(in-situ) 도핑된 n+ 아몰퍼스 실리콘층(152b)을 순차적으로 형성하여 채널층(152)을 형성한다. 도시되지는 않았으나, 제2 스위칭 소자의 채널층도 형성된다.
상기 채널층(152) 위에 소스 금속패턴이 형성된다. 상기 소스 금속패턴은 스위칭 소자들(155, 165)의 소스 전극들(153, 163)과, 드레인 전극들(154, 164) 및 소스 배선들(DLm-1, DLm, DLm+1)을 포함한다.
상기 소스 금속패턴이 형성된 베이스 기판 위에는 패시베이션 막(103) 및 제1 오버 코팅층(104)이 순차적으로 형성된다. 상기 패시베이션 막(103)은 예를들어, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 이루어 질 수 있다.
상기 제1 오버 코팅층(104)은 표시 기판의 표면을 평탄화 하기 위하여 형성하며, 포토레지스트를 이용한 사진 식각 공정으로 형성한다..상기 패시베이션 막(103) 및 상기 제1 오버 코팅층(104)에는 상기 드레인 전극들(154, 164)의 일부영역을 각각 노출시키는 콘택홀들(156, 166)이 형성된다.
상기 제1 오버 코팅층(104)은 반사 영역(RA)에 대응하여 표면에 요철이 형성된 제1 영역(104a)과 투과 영역(TA)에 대응하여 표면에 평탄 패턴(107)이 형성된 제2 영역(104b)을 포함한다. 상기 제1 영역(104a)에 형성된 요철은 후술하는 제1 및 제2 반사 전극(158,168)의 반사율 향상을 위하여 형성한다. 일례로써, 상기 요철은 오목패턴(105)과 볼록패턴(106)이 반복되는 형상으로 형성된다. 상기 오목패턴(105)은 제1 높이(a)로 형성되며, 상기 볼록패턴(106)은 상기 제1 높이(a) 보다 높은 제2 높이(b)로 형성된다.
상기 제2 영역(104b)은 표면에 평탄 패턴(107)이 형성되므로 상기 투과 영역(TA)에 배치된 액정층(300)은 셀갭이 균일하게 유지된다. 이에 따라, 표시 화면의 표시 품질이 향상된다.
한편, 상기 제1 영역(104a)과 상기 제2 영역(104b)은 실질적으로 동일한 높이로 형성된다. 바람직하게는,상기 제2 영역(104b)은 상기 제1 높이(a) 보다 높고, 상기 제2 높이(b) 보다 낮은 높이로 형성된다.
이에 따라, 표시 기판(100) 상에 단차가 형성되지 않으므로, 상기 표시 기판(100)에 대향하는 대향 기판(200)에 단차를 두어 액정 셀갭을 조절하기에 용이하다. 또한, 표시 기판(100)상의 단차로 인한 불량들, 예를 들어 배향막 러빙 불량 및 빛샘 발생을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 오버 코팅층(104) 위에는 상기 제1 및 제2 화소부(P1,P2)에 대응하여 제1 및 제2 화소 전극들(159, 169)이 형성된다. 제1 화소부(P1)를 예로 들어 설명하면, 상기 제1 화소 전극(159)은 제1 투명 전극(157)과 제1 반사 전극(158)을 포함한다.
상기 제1 투명 전극(157)은 제1 화소부(P1) 전체에 걸쳐 형성하거나, 혹은 투과 영역(TA)에 대응하는 영역에만 형성할 수 있다. 상기 제1 투명 전극(157)은 광을 투과시키는 전극으로서, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide;IZO)등의 물질이 사용된다.
상기 제1 투명 전극(157) 위에는 제1 반사 전극(158)이 형성된다. 상기 제1 반사 전극(158)은 광을 반사시키는 일종의 금속패턴이다. 예를들어, 상기 제1 반사 전극(158)으로는 알루미늄이나 알루미늄-네오디뮴 합금 등이 사용된다. 상술한 바와 같이, 상기 제1 반사 전극(158,168)에 의해 상기 제1 화소부(P1)에는 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)이 정의된다.
한편, 상기 제1 반사 전극(158)은 상기 제1 오버 코팅층의 제1 영역(104a)에 대응하여 형성되므로, 상기 제1 영역(104a)과 동일하게 요철 처리된다. 상기 제1 반사 전극(158)에 형성된 요철은 마이크로 반사 렌즈 역할을 하여 상기 제1 반사 영역(RA)에 입사된 외부광을 산란시킨다. 이상에서는 제1 화소부(P1)를 예로들어 설명하였으나 상기 제2 화소부(P2)의 제2 화소 전극(169)도 동일한 구조로 형성된다.
도시하지는 않았으나, 상기 제1 및 제2 화소 전극들(159,169)이 형성된 제1 베이스 기판(101)위에는 상기 액정층(300)의 배열을 위한 제1 배향막이 형성될 수 있다.
상기 반사-투과형 액정표시패널(400)의 대향 기판(200)은 제2 베이스 기판(201)을 포함한다.
상기 제2 베이스 기판(201)위에는 블랙 매트릭스(210)가 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(210)는 일반적으로 표시 기판(100)의 소스 배선들(DLm-1, DLm, DLm+1)과 게이트 배선들(GLn-1, GLn)에 대응하는 영역에 형성된다.
상기 블랙 매트릭스(210)가 형성된 제2 베이스 기판(201) 위에 컬러필터층(220)을 형성한다. 상기 컬러필터층(220)은 청색, 녹색 및 적색의 컬러필터패턴들을 포함하며, 상기 컬러필터패턴들은 각각의 화소부(P1,P2..)에 대응하여 형성된다.
상기 컬러필터층(220) 위에는 제2 오버 코팅층(230)이 형성되나, 상기 반사 영역(RA)에 대응하는 영역에만 형성된다. 상기 제2 오버 코팅층(230)에 의해 상기 투과 영역(TA)의 셀 갭은 상기 반사 영역(RA)의 셀 갭의 2배가 된다. 즉, 상기 제2 오버 코팅층(230)에 의해 상기 액정 표시 패널(400)에는 이중 셀 갭이 형성된다. 상기 이중 셀 갭은 반사 영역(RA)에서 반사되어 출사되는 외부광의 경로와 투과 영 역(TA)에서 투과되어 출사되는 내부광의 경로를 실질적으로 동일하게 한다.
한편, 상기 제2 오버 코팅층(230)은 각각의 화소부(P1,P2..) 마다 서로 다른 두께로 형성되어 상기 액정 표시 패널에 멀티 셀 갭을 형성할 수도 있다.
상기 제2 오버 코팅층(230) 위에는 공통전극층(240)이 형성된다. 한편, 도시하지는 않았으나, 상기 공통전극층(240) 위에는 제2 배향막이 형성된다.
이하, 본 발명에 따른 반사-투과형 액정 표시 패널의 제조 방법을 자세하게 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 10은 도 3에 도시된 표시 기판의 제조 공정을 나타내는 공정도들이다.
도 4를 참조하면, 제1 베이스 기판(101) 위에 금속층(미도시)을 형성한 후, 사진 식각 공정으로 상기 금속층(미도시)을 식각하여 게이트 배선(GL), 게이트 전극(151) 및 스토리지 공통 배선(170)을 포함하는 게이트 금속패턴을 형성한다.
상기 금속층(미도시)은 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 티타튬, 텅스텐, 구리, 은 등의 금속 또는 이들의 합금등으로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정에 의해 증착된다. 또한, 상기 저저항 금속층은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 층으로 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 게이트 금속패턴이 형성된 제1 베이스 기판(101)위에 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 방법을 이용하여 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(102)과, 아몰퍼스 실리콘층(152a) 및 인 시튜(in-situ)도핑된 n+ 아몰퍼스 실리콘층(152b)을 순차적 으로 형성한다. 이어서, 상기 아몰퍼스 실리콘층(152a) 및 n+ 아몰퍼스 실리콘층(152b)을 사진 식각하여 상기 게이트 전극(151)에 대응하는 영역에 채널층(152)을 형성한다.
도 6을 참조하면, 상기 채널층(152)이 형성된 게이트 절연막(102) 위에 금속층(미도시)을 형성한다. 상기 금속층(미도시)은 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 티타튬, 텅스텐, 구리, 은 등의 금속 또는 이들의 합금등으로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정에 의해 증착된다. 또한, 상기 금속층은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 층으로 형성될 수 있다.
이어서, 상기 금속층(미도시)을 사진 식각하여 소스 배선 및 스위칭 소자의 소스 전극(153), 드레인 전극(154)을 포함하는 소스 금속 패턴을 형성한다. 상기 소스 전극(153) 및 드레인 전극(154)은 소정간격 이격되어 형성되며, 상기 드레인 전극은 상기 스토리지 공통배선(170)의 일부를 커버하도록 연장되어 형성된다.
이어서, 서로 소정간격 이격된 상기 소스 전극(153)과 드레인 전극(154)사이로 노출된 상기 n+ 아몰퍼스 실리콘층(152b)을 식각하여 상기 아몰퍼스 실리콘층(152a)을 노출시킨다.
상기 아몰퍼스 실리콘층(152a)이 노출된 베이스 기판(101) 위에는 패시베이션 막(103)을 형성한다. 상기 패시베이션 막(103)은 예를들어, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 형성할 수 있으며, 플라즈마 가속 화학기상 증착 방법(Plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 패시베이션 막(103) 위에 포토레지스트(미도시)를 도포한다. 이어서, 소정의 패턴이 형성된 노광 마스크(MASK)로 상기 포토레지스트(미도시)를 노광하고, 현상 및 경화하여 제1 오버 코팅층(104)을 형성한다. 상기 포토레지스트는 일례로써, 노광된 영역이 현상액에 의해 용해되는 포지티브 포토레지스트를 사용하는 것이 바람직하다
도 2 및 도 7을 참조하면, 각각의 화소부(P)에 대응하는 영역의 상기 제1 오버 코팅층(104)은 제1 영역(104a)과 제2 영역(104b)을 포함한다. 상기 제1 영역(104a)은 후술하는 반사 전극(미도시)에 의해 반사 영역이(RA) 정의되는 영역이다. 상기 제1 영역(104a)의 표면은 상기 반사 전극(미도시)의 반사율 향상을 위하여 요철이 형성된다. 상기 제2 영역(104b)은 투과 영역(TA)에 해당하는 영역이며, 상기 제2 영역(104b)의 표면에는 액정층의 균일한 배열을 위해 평탄 패턴(107)이 형성된다.
상기 제1 영역(104a)과 제2 영역(104b)을 동시에 형성하고, 상기 제1 영역(104a)과 상기 제2 영역(104b) 사이에 단차가 형성되는 것을 방지하기 위하여 상기 포토레지스트는 4 단계 광 투과율을 갖는 노광 마스크(MASK)로 노광한다.
상기 노광 마스크(MASK)는 투명 기판(10)과, 상기 투명 기판(10) 위에 적층된 반투과층(20)과, 상기 반투과층(20) 위에 형성된 차광층(30)를 포함한다.
상기 투명 기판(10)은 석영과 같은 투명한 물질로 이루어지며, 배면에서 조사되는 광을 100% 투과시킨다.
상기 반투과층(20)은 일례로써 MoSi로 이루어지며, 상기 반투과층(20)의 광 투과율은 25% 내지 32%이다. 따라서, 상기 투명 기판(10)을 통과한 광의 일부광만을 투과시킨다.
상기 차광층(30)는 일례로써 크롬(Cr)으로 이루어지며, 상기 반사 영역(RA)에 대응하여 형성된 제1 패턴부(44)와, 상기 투과 영역(TA)에 대응하여 형성된 제2 패턴부(48)를 포함한다. 상기 제1 패턴부는 2 내지 5㎛의 폭으로 형성된 복수의 제1 개구 패턴(45)을 포함한다. 상기 제1 개구 패턴(45)에서는 상기 반투과층(20)을 투과한 일부광이 제공되고, 상기 제1 개구 패턴(45)이 형성되지 않은 영역에서는 광이 반사된다.
따라서, 상기 제1 개구 패턴(45)은 25 내지 32%의 광투과율을 갖는 반투과부(50)를 정의하고, 상기 제1 개구 패턴(45)이 형성되지 않은 영역의 차광층은(30) 광투과율이 0%인 차광부(60)를 정의한다. 바람직하게는 상기 차광부(60)가 상기 제1 개구 패턴(45)보다 넓은 폭으로 형성된다.
상기 제1 패턴부(44)는 복수의 제1 개구 패턴(45)에 의해 차광부(60)와 반투과부(50)가 반복 배치된 구조로 형성된다.
상기 제2 패턴부(48)는 1.0㎛ 내지 1.9㎛의 폭으로 형성된 복수의 제2 개구 패턴(SLIT)을 포함한다. 상기 반투과층(20)을 통과한 광은 상기 제2 개구 패턴들(SLIT)에 의해 회절된다. 따라서, 상기 반투과층(20) 위에 제2 패턴부(48)가 형성된 영역은 회절부(70)를 정의한다. 상기 회절부(70)에서는 광투과율이 8 내지 12%이다.
한편, 상기 노광 마스크(MASK)는 상기 투명 기판(10) 위에 반투과층(20) 및 차광층(30)이 형성되지 않은 개구부(80)를 더 포함한다. 상기 개구부(80)는 광투과율이 100%이다.
이하, 상기 노광 마스크(MASK)를 이용하여 상기 제1 오버 코팅층(104)을 형성하는 방법을 상세히 설명하도록 한다.
상기 포토레지스트가 도포된 제1 베이스 기판(101) 위에 상기 노광 마스크(MASK)를 배치한다. 이때, 상기 반사 영역(RA)에 대응하는 노광 마스크(MASK)에는 상기 제1 패턴부(44)가 배치된다. 상기 노광 마스크(MASK)의 배면에서 광을 조사하면, 상기 차광부(60)에 대응하는 포토레지스트는 노광되지 않고 상기 반투과부(50)에 대응하는 포토레지스트는 소량 노광된다. 따라서, 노광된 포토레지스트를 현상하면 상기 반투과부(50)에 대응하는 포토레지스트의 두께가 소량 감소한다. 이에 따라, 상기 반사 영역(RA)에 형성된 포토레지스트의 표면에는 요철이 형성된다.
일례로써, 상기 요철은 제1 높이(a)의 오목패턴(105)과 제2 높이(b)의 볼록패턴(106)이 반복되는 형상으로 형성된다. 바람직하게는 상기 제1 높이(a)와 상기 제2 높이(b)의 차(b-a)는 0.8㎛를 갖는다. 상기 볼록패턴(106)은 상기 차광부(60)에 대응하여 형성되고 상기 오목패턴(105)은 상기 반투과부(50)에 대응하여 형성된다. 상기 요철 형성을 용이하게 하기 위하여 상기 제1 개구 패턴(45)은 2 내지 5㎛의 폭으로 형성한다.
한편, 상기 투과 영역(TA)에 형성된 포토레지스트는 액정층의 배열을 균일하게 하기 위하여 표면에 평탄 패턴(107)을 형성한다.
상기 투과 영역(TA)에 대응하는 포토레지스트에 평탄 패턴(107)을 형성하기 위하여 상기 투과 영역(TA)에 대응하는 노광 마스크(MASK) 전체를 상기 차광부(60)로 형성하면, 상기 반사 영역(RA)에 대한 노광량 보다 상대적으로 노광량이 감소한다. 따라서, 현상 후에는 투과 영역(TA)에 형성된 포토레지스트가 반사 영역(RA)에 형성된 포토레지스트 보다 두껍게 잔류한다.
상기 투과 영역(TA)에 형성된 포토레지스트에 평탄 패턴(107)을 형성하기 위하여 상기 투과 영역(TA)에 대응하는 노광 마스크(MASK) 전체를 상기 반투과층(20)으로 형성하면, 반사 영역(RA)에 대한 노광량보다 상대적으로 노광량이 증가한다. 따라서, 현상 후에는 상기 투과 영역(TA)의 포토레지스트가 상기 반사 영역(RA)보다 얇게 잔류한다. 이에 따라, 제1 베이스 기판(101) 상에 단차가 발생한다.
따라서, 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)에 대한 노광량을 균등하게 하기 위하여, 상기 투과 영역(TA)에 대응하는 노광 마스크(MASK)에는 회절부(70)를 정의하는 제2 패턴부(48)를 형성한다. 상기 노광 마스크(MASK)의 제1 패턴부(44)는 광 투과율이 25 내지 32 %인 반투과부(50)를 포함하지만, 광 투과율이 0%인 차광부(60)와 반복 배치되므로, 평균적인 광 투과율은 상기 제2 패턴부(48)와 거의 동일하다. 따라서, 상기 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)에 대한 평균적인 노광량이 동일하므로, 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)에 대응하는 포토레지스트가 실질적으로 동일한 높이로 형성된다.
이때, 상기 회절부(70)에 형성된 제2 개구 패턴(SLIT)의 폭이 2㎛ 이상일 경우, 포토레지스트의 표면에 상기 제2 개구 패턴(SLIT)이 반영되어 요철이 형성된다. 따라서, 상기 제2 개구 패턴(SLIT)들은 1.0㎛ 내지 1.9 ㎛의 폭으로 형성한다. 더욱 바람직하게는 상기 제2 개구 패턴(SLIT)들은 1.5㎛의 폭으로 형성한다.
이에 따라, 상기 제2 개구 패턴(SLIT)이 포토레지스트의 표면에 반영되지 않으므로, 상기 투과 영역(TA)의 포토레지스트에는 평탄 패턴(107)이 형성된다.
상술한 바와 같이 노광한 포토레지스트를 현상 및 경화시키면, 반사 영역에 대응하는 제1 영역(104a)과 투과 영역에 대응하는 제2 영역(140b)을 포함하는 제1 오버 코팅층(104)이 형성된다. 상기 제1 영역(104a)의 표면에는 오목패턴(105) 및 볼록패턴(106)이 형성되고, 상기 제2 영역(104b)의 표면에는 평탄 패턴(107)이 형성된다.
도 8은 도 7에 도시된 영역 A를 확대한 확대도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제2 영역(104b)은 상기 제1 영역(104a)에 형성된 오목패턴(105) 내지 볼록패턴(106)에 대응하는 높이로 형성된다. 즉, 상기 제2 영역(104b)의 평탄 패턴(107)은 상기 제1높이(a)보다 높고 상기 제2 높이(b) 보다 낮은 높이로 형성된다. 따라서, 제1 영역(104a)과 제2 영역(104b) 간에는 단차가 형성되지 않는다.
한편, 상기 패시베이션 막(103) 및 상기 제1 오버 코팅층(104)에는 상기 드레인 전극(154)의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀(156)이 형성된다. 상기 제1 오버 코팅층에 형성된 콘택홀(156)은 상기 노광 마스크(MASK)의 개구부(80)를 이용하여 형성한다. 노광 마스크의 배면에서 제공된 광은 상기 개구부(80)에서 100% 투과되므로 상기 개구부(80)에 대응하는 포토레지스트는 현상액에 의해 제거된다. 따라서,상기 제1 오버 코팅층의 제1 영역(104a), 제2 영역(104b) 및 상기 콘택홀(154) 을 동시에 형성할 수 있다. 이어서, 상기 콘택홀(156)이 형성된 제1 오버 코팅층을 식각 마스크로 하여 상기 패시베이션 막(103)을 식각한다. 이에 따라, 상기 패시베이션 막(103)에도 상기 콘택홀(156)이 형성된다.
도 9를 참조하면, 상기 콘택홀(156)이 형성된 제1 오버 코팅층(104)위에 투명한 도전성 물질(미도시)을 형성한다. 상기 투명한 도전성 물질은 일례로 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어 진다. 이어서, 사진 식각 공정으로 상기 투명한 도전성 물질(미도시)을 식각한다. 이에 따라, 상기 콘택홀(156)을 통해 상기 드레인 전극(154)과 전기적으로 접촉하는 투명 전극(157)이 형성된다.
도 10을 참조하면, 상기 투명 전극(157) 위에 금속층(미도시)을 형성한 후, 사진 식각 공정으로 상기 금속층(미도시)의 일부 영역을 제거한다. 이에 따라, 상기 투명 전극(157)의 일부영역에 반사 전극(158)이 형성된다. 상기 반사 전극(158)은 광을 반사시키는 일종의 금속패턴으로 알루미늄이나 알루미늄-네오디뮴 합금 등이 사용된다. 상기 반사 전극(158)이 형성된 영역은 반사 영역(RA)으로 정의되고, 상기 반사 전극(158)이 형성되지 않은 영역은 투과 영역(TA)으로 정의된다.
상기 반사 전극(158)은 상기 반사 영역(RA)에 대응하여 상기 제1 오버 코팅층(104)에 형성된 오목패턴(105)과 볼록패턴(106)에 의해 동일하게 요철 처리된다. 상기 반사 전극(158)에 형성된 요철은 마이크로 반사 렌즈 역할을 하여 외부광을 산란시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사-투과형 표시 기판은 반사 영역에 대응하여 볼록 및 오목패턴이 형성되고, 투과 영역에 대응하여 평탄 패턴이 형성된 오버 코팅층을 포함한다. 오목패턴은 제1 높이로 형성되고, 볼록패턴은 제1 높이보다 높은 제2 높이로 형성되며, 평탄 패턴은 제1 높이보다 높고, 제2 높이보다 낮은 높이로 형성된다. 이에 따라, 투과 영역과 반사 영역이 실질적으로 동일한 높이로 형성되므로, 표시 기판 상의 단차 발생으로 인한 빛샘 및 러빙 불량을 방지할 수 있다. 또한, 투과 영역에 대응하여 평탄 패턴이 형성되므로 투과 영역에 대응하는 액정층의 배열을 균일하게 할 수 있다. 이에 따라, 표시 품질이 향상된다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 표시 기판을 제조하는 마스크에서,
    광을 투과하는 투명 기판;
    상기 투명 기판 위에 형성되어 상기 광 중 일부광을 투과하는 반투과층; 및
    상기 반사 영역에 대응하여 상기 일부광을 반사 및 투과시키는 제1 패턴부와 상기 투과 영역에 대응하여 상기 일부광을 회절시키는 제2 패턴부를 갖는 차광층을 포함하는 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반투과층을 투과한 상기 광의 투과율은 25% 내지 32% 인 것을 특징으로 하는 마스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 패턴부는 복수의 제1 개구 패턴들을 포함하며,
    각 제1 개구 패턴은 2.0㎛ 내지 5㎛의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 마스크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 패턴부는 복수의 제2 개구 패턴들을 포함하며,
    각 제2 개구 패턴은 1.0 내지 1.9 ㎛의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 마스크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반투과층과 제2 패턴부를 투과한 상기 광의 투과율은 8% 내지 12% 인 것을 특징으로 하는 마스크.
  6. 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자가 형성되고, 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 화소부;
    상기 스위칭 소자 위에 형성되고, 상기 반사 영역에 대응하여 제1 높이의 오목패턴과 제2 높이의 볼록패턴이 형성되고 상기 투과 영역에 대응하여 상기 제1 높이 보다 높고 상기 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴이 형성된 오버 코팅층;
    상기 평탄 패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어, 제1 광을 투과시키는 투명 전극; 및
    상기 오목 및 볼록패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어 제2 광을 반사하는 반사 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
  7. 베이스 기판 위에 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자를 형성하는 단계;
    상기 스위칭 소자가 형성된 베이스 기판 위에 포토레지스트 물질로 오버 코팅층을 형성하는 단계;
    제1 영역의 오버 코팅층에는 제1 높이의 오목패턴 및 제2 높이의 볼록패턴을 형성하고, 제2 영역의 오버 코팅층에는 제1 높이 보다 높고 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계;
    상기 제2 영역의 오버 코팅층을 포함하는 영역 위에 투명 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 영역의 오버 코팅층을 포함하는 영역 위에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 패턴 형성 단계는
    광을 투과하는 투명기판과, 상기 투명기판 위에 형성되어 상기 광 중 일부광을 투과하는 반투과층과, 상기 반사 영역에 대응하는 반투과층 위에 형성되어 상기 일부광을 반사 및 투과시키는 제1 마스크 패턴과 상기 투과 영역에 대응하는 반투과층 위에 형성되어 상기 일부광을 회절시키는 제2 마스크 패턴을 갖는 차광층을 포함하는 마스크를 이용해 패터닝되는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반투과층을 투과한 상기 광의 투과율은 25% 내지 32% 인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 마스크 패턴은 복수의 제1 개구 패턴들을 포함하며,
    각 제1 개구 패턴은 2.0㎛ 내지 5㎛의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2 마스크 패턴은 복수의 제2 개구 패턴들을 포함하며,
    각 제2 개구 패턴은 1.0 내지 1.9 ㎛의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 반투과층과 제2 마스크 패턴을 투과한 상기 광의 투과율은 8% 내지 12% 인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  13. 게이트 배선들과 소스 배선들에 의해 정의되고 투과 영역과 반사 영역으로 이루어진 화소부와, 상기 반사 영역에 대응하여 제1 높이의 오목패턴과 제2 높이의 볼록패턴이 형성되고 상기 투과 영역에 대응하여 상기 제1 높이 보다 높고 상기 제2 높이 보다 낮은 평탄 패턴이 형성된 제1 오버 코팅층을 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 어레이 기판과 결합하여 액정층을 수용하는 대향 기판을 포함하는 표시 패널.
  14. 제13항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 평탄 패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어, 제1 광을 투과시키는 투명 전극; 및
    상기 오목 및 볼록패턴을 포함하는 영역 위에 형성되어 제2 광을 반사하는 반사 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
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