KR20070077698A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
기판상에서 서로 교차하면서 화소 영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인, 상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극과 상기 게이트 전극에서 이격되는 공통전극, 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 전극과 상기 소오스 전극과 마주보도록 이격된 드레인 전극 및, 상기 드레인 전극이 상기 화소 영역으로 확장되어 형성되며 개구부가 형성된 반사전극을 포함하는 표시장치가 제공된다. 상기 표시장치는 상기 개구부에 따라 상기 반사전극에서 반사 영역과 투과 영역이 정의되며, 상기 반사전극은 추가 공정없이 상기 드레인 전극과 함께 형성된다.
공통전극, 화소전극, 반사전극, 시야각
Description
도 1은 본 발명의 작동 원리를 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도,
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도,
도 4a는 도 2의 패드 부분에 대한 상세도, 도 4b 및 도 4c는 서로 다른 실시예에 따른 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 취해진 단면도,
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 패드 부분에 대한 상세도, 도 5b는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ' 라인을 따라 취해진 단면도,
도 6a 내지 도 11a 및 도 6b 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하는 단면도들,
도 12a 내지 도 16a 및 도 12b 내지 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
♧도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♧
100 -- 제1 기판 110 -- 공통전극
120 -- 게이트 전극 151 -- 소오스 전극
152 -- 드레인 전극 160 -- 반사전극
200 -- 제2 기판 300 -- 액정
DA -- 표시 영역 PA -- 주변 영역
P1 -- 게이트 패드 P2 -- 데이터 패드
R1 -- 반사 영역 R2 -- 투과 영역
T -- 박막트랜지스터
본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반투과형으로 동작되는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
영상을 표시하는 표시장치로 최근 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시장치가 많이 사용된다. 대표적인 표시장치로는 노트북 컴퓨터 모니터나 이동통신 단말기에 널리 쓰이는 액정표시장치(LCD)가 있다. 액정표시장치에는 액체와 고체의 중간 상태의 물성을 갖는 액정이 사용된다. 액정은 굴절률 이방성을 가지며, 액정의 배열 방향에 따라 빛에 대한 투과도가 달라진다. 굴절률 이방성으로 인하여 액정은 시야각이 좁고 측면에서 영상이 왜곡되는 문제가 있다.
액정은 발광체가 아니므로, 영상을 표시하기 위해 액정에 빛이 제공된다. 상기 빛은 외부에서 입사되거나 또는 내부에 구비된 발광장치에서 제공된다. 상기 빛의 제공 방식에 따라 액정표시장치는 반사형과 투과형 및 반투과형으로 구분된다. 반사형은 외부에서 입사되는 빛을 이용하며 투과형은 별도 구비된 발광장치에서 나오는 인위적인 빛을 이용하는 방식이다. 투과형은 인위적인 빛을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 영상이 표시될 수 있으나 소비 전력이 큰 단점이 있는 반면, 반사형은 소비 전력이 작지만 어두운 장소에서는 사용할 수 없다는 단점이 있다. 반투과형은 두 가지 방식을 병합한 것으로, 필요한 상황에 따라 반사형과 투과형으로 적절하게 사용될 있다.
상기 반사-투과형 액정표시장치에서는 소정 영역에서 외부로부터 입사된 빛을 반사하는 반사전극이 별도로 구비된다. 반사전극은 반사전극용 도전막에 대한 패터닝 과정을 거쳐서 형성되는데, 이러한 패터닝 과정의 추가로 공정수와 공정 비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 시야각이 증가되면서 공정수나 공정 비용이 감소될 수 있는 반투과형 표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 표시장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다..
본 발명의 표시장치는 기판, 게이트 라인과 데이터 라인, 게이트 전극과 공통전극, 소오스 전극과 드레인 전극 및 반사전극을 포함한다. 상기 기판은 투과 영역과 반사 영역을 갖는 표시 영역과 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구분된다. 상기 게이트 라인과 데이터 라인은 상기 기판상에서 서로 교차하면서 상기 표시 영역에서 화소 영역을 정의한다. 상기 공통전극은 상기 화소 영역에서 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극과 상기 게이트 전극과 이격되게 형성된다. 상기 소오스 전극은 상기 게이트 전극상에서 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 형성되며, 상기 드레인 전극은 상기 소오스 전극에 이격되게 형성된다. 상기 반사전극은, 상기 드레인 전극으로부터 확장되어 상기 화소 영역에 형성되고, 상기 투과영역과 상기 반사 영역을 정의하는 하나 이상의 개구부가 형성된다.
본 발명의 표시장치의 제조방법은 다음과 같은 과정을 포함하여 이루어진다. 투과 영역과 반사 영역을 갖는 표시 영역과 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구분된 기판을 준비한다. 상기 기판상의 표시 영역에 공통전극을 형성한다. 상기 공통전극과 이격된 게이트 라인과 상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극을 형성한다. 상기 게이트 라인과 교차하면서 상기 표시 영역에서 화소 영역을 정의하는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 마주보도록 이격된 드레인 전극 및, 상기 드레인 전극으로부터 확장되어 상기 화소 영역에 형성되고 상기 투과영역과 상기 반사 영역을 정의하는 하나 이상의 개구부가 형성된 반사전극을 형성한다.
본 발명에 따르면, 상기 공통전극과 반사전극이 동일한 기판상에 형성되어 표시장치의 시야각이 증대된다. 또한 상기 반사전극은 상기 드레인 전극과 동시에 상기 드레인 전극이 확장되어 형성되므로, 반사전극 형성을 위한 추가 공정이 생략될 수 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한 다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 작동 원리를 설명하는 도면으로, 액정표시장치의 단일 화소내의 일부 영역에 대한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 상하로 마주보도록 배치되고 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에는 액정(30)이 배열된다. 제1 기판(10)에는 하부전극(11)과 절연막(12) 및 상부전극(13)이 형성된다. 하부전극(11)은 제1 기판(10)의 소정 영역에 일체로 형성된다. 절연막(12)은 하부전극(11)과 상부전극(13) 사이에 개재되어, 하부전극(11)과 상부전극(13)을 절연시킨다. 상부전극(13)은 복수의 영역에서 규칙적으로 개구되어, 제1 기판(10)은 상부전극(13)과 하부전극(11)이 상하로 마주보는 영역(이하 '반사 영역'이라 함)(R1)과 상부전극(13)이 개구되어 하부전극(11)만이 형성된 영역(이하 '투과 영역'이라 함)(R2)으로 구분된다.
하부전극(11)에는 일정한 공통전압이 인가되며 상부전극(13)에는 표시될 영 상에 따라 변동하는 데이터 전압이 인가된다. 상기 공통전압과 데이터 전압의 차이로 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 전계가 형성된다. 상기 전계는 반사 영역(R1)과 투과 영역(R2)을 연결하는 상측으로 볼록한 형상의 포물선(점선 표시)을 따라 형성된다.
상기 전계는 서로 수직한 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2) 성분을 갖는다. 제1 방향(D1) 전계는 제1 기판(10)에 수평한 것으로, 반사 영역(R1)의 상부전극(13)과 투과 영역(R2)의 하부전극(11)이 제1 방향(D1)으로 번갈아가면서 배치되는 구조에 따라 발생된다. 상기 제1 방향(D1) 전계는 액정(30)이 제1 기판(10)과 수평한 면내에서 비틀어지도록 작용한다.
상기 제2 방향(D2) 전계는 제1 기판(10)에 수직한 것으로, 반사 영역(R1)의 상부전극(13)과 투과 영역(R2)의 하부전극(11)이 서로 다른 높낮이를 갖는 구조에 따라 발생된다. 상기 제2 방향(D2)의 전계는 액정(30)이 제1 기판(10)에 대해 경사지게 배열되도록 작용한다.
위와 같은 구조에 있어서, 액정(30)에 대해서는 제1 방향(D1)의 전계가 더 크게 작용한다. 액정(30)은 주로 제1 기판(10)과 수평한 면에서 비틀어지는 것에 의해 재배열된다. 따라서 액정표시장치의 정면과 측면에서 관찰되는 액정(30)의 굴절률 차이가 크지 않으며, 비교적 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
액정표시장치는 반사 영역(R1)에서 반사형으로, 투과 영역(R2)에서 투과형으로 동작된다. 반사형 동작시에는 외부에서 입사된 빛을 이용하여 영상이 표시된다. 투과형 동작시에는 별도 구비되는 발광장치에서 제공된 빛을 이용하여 영상이 표시된다.
반사형 동작을 위해서는 외부의 빛을 반사하기 위한 반사전극이 필요하다. 본 발명에서는 별도의 반사전극을 사용하는 대신 상부전극(13)이 반사전극 역할을 수행한다. 상부전극(13)은 반사 효율이 우수한 은이나 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성됨이 바람직하다. 반사 영역(R1)에서는, 제2 기판(20)을 통하여 입사된 빛이 상부전극(13)에서 반사되어 액정(30)을 통과한 후 제2 기판(20)으로 출사된다.
투과 영역(R2)으로는 제1 기판(10)의 하부면에 별도 구비된 발광장치(미도시)에서 빛이 조사되며, 상기 빛은 하부전극(11)과 액정(30)을 통과한 후 제2 기판(20)으로 출사된다. 하부전극(11)은 빛이 용이하게 투과되도록 투명성의 산화아연인듐이나 산화주석인듐으로 형성됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제1 기판(10)상에 상부전극(13)과 하부전극(11)이 상하로 배치되면서 액정의 시야각이 증가된다. 또한 별도의 반사전극을 사용하는 대신 상부전극(13)을 반사전극으로 활용하여 반투과형으로 동작된다. 반사형 동작에 따라외부의 빛을 이용하여 소모 전력이 감소되고, 투과형 동작에 따라 외부의 빛을 이용할 수 없는 환경에서도 영상이 표시될 수 있다.
이하 예시적 관점에서, 위와 같은 원리가 적용되는 액정표시장치와 그러한 액정표시장치를 제조하는 방법을 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 액정표시장치는 서로 마주보는 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 포함한다. 제1 기판(100)은 제2 기판(200) 보다 크게 형성되며, 표시 영역(DA)과 주변 영역(PA)으로 구분된다. 표시 영역(DA)은 제1 기판(100) 중 제2 기판(200)과 마주보는 영역내에 형성된다. 표시 영역(DA)과 대응되는 제2 기판(200)에는 영상이 표시된다. 주변 영역(PA)은 제1 기판(100)의 주변에 형성된다. 주변 영역(PA)에서는 액정표시장치의 동작에 필요한 신호가 전송된다.
제1 기판(100)에는 배선(GL,DL)이 상호 교차하며, 상기 배선(GL,DL)의 교차하면서 표시 영역(DA)에서 화소 영역이 정의된다. 상기 배선(GL,DL)은, 행 방향의 게이트 라인(GL)과 열 방향의 데이터 라인(DL)을 포함한다. 주변 영역(PA)에서, 상기 게이트 라인(GL)의 단부에는 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호를 제공하는 게이트 패드(P1)가 형성된다. 또한 상기 데이터 라인(DL)의 단부에는 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호를 제공하는 데이터 패드(P2)가 형성된다.
상기 각 화소 영역에는 박막트랜지스터(T), 반사전극(160), 공통라인(121)이 구비된다. 박막트랜지스터(T)는 반사전극(160)과 연결된다. 반사전극(160)은 빛에 대한 반사 효율의 우수한 도전체로 형성된다. 반사전극(160)은 소정 영역이 개구되어 복수의 개구부(165)들을 가지며, 상기 개구부(165)들이 형성된 영역들은 일정 간격으로 상호 분리된다. 화소 영역의 중심부에는 공통라인(121)이 형성된다. 상기 공통라인(121)을 중심으로 상기 개구부(165)들이 대칭적으로 형성된다.
이하 상기한 액정표시장치의 수직 구조 및 동작 과정을 살펴본다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 기판(100)상에는 공통전극(110)이 형성된다. 공통전극(110)은 반사전극(160)과 달리 개구부(165)가 없으며, 화소 영역 전체에 걸쳐 일체로 형성된다. 공통전극(110)상에는 공통라인(121)이 접촉된다. 공통전극(110)에는 공통라인(121)을 통하여 일정한 공통전압이 인가된다. 공통전극(110)과 이격된 위치에는 게이트 전극(120)이 형성된다. 게이트 전극(120)은 게이트 라인(GL)으로부터 분기되어 형성된다. 게이트 전극(120)과 공통전극(110) 및 공통라인(121)은 게이트 절연막(130)으로 덮여진다.
게이트 전극(120)이 형성된 게이트 절연막(130)상에는 반도체 패턴(140)이 형성된다. 반도체 패턴(140)은 하부의 액티브 패턴(141)과 그 상부의 오믹콘택 패턴(142)이 적층되어 이루어진다. 반도체 패턴(140)은 반도체막, 예컨대 비정질 실리콘막을 패터닝하여 형성된다. 액티브 패턴(141)은 진성 반도체막으로 형성되며, 오믹콘택 패턴(142)은 불순물을 포함하는 반도체막으로 두 부분으로 분리되게 형성된다.
반도체 패턴(140)상에는 오믹콘택 패턴(142)을 따라 분리되는 소오스 전극(151)과 드레인 전극(152)이 형성된다. 소오스 전극(151)은 데이터 라인(DL)으로부터 분기되어 형성되며 드레인 전극(152)은 소오스 전극(151)과 마주보도록 이격되 게 형성된다. 상기 게이트 전극(120), 반도체 패턴(140), 소오스 전극(151), 드레인 전극(152)에 의해 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
드레인 전극(152)은 화소 영역으로 확장되어 반사전극(160)이 형성된다. 반사전극(160)과 공통전극(110)은 화소 영역에서 상하로 마주보게 배치된다. 반사전극(160)의 개구부(165)가 형성된 영역에서 게이트 절연막(130) 하부에 공통전극(110)이 드러난다. 반사전극(160)에는 박막트랜지스터(T)의 작용으로 데이터 전압이 인가되고, 공통전극(110)에는 공통라인(121)을 통하여 공통전압이 인가된다. 반사전극(160)과 박막트랜지스터(T)는 보호막(170)으로 덮여 보호된다.
제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210)과 컬러필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 차광막 패턴(210)은 제1 기판(100)의 화소 영역의 경계 부분에 위치하는 불투명막으로 이루어진다. 차광막 패턴(210)은 각 화소 영역에서 반사전극(160)과 공통전극(110)으로 컨트롤되지 않는 부분을 통과하여 나오는 빛을 차단한다.
제2 기판(200)상의 화소 영역에 대응되는 위치에는 컬러필터(220)가 형성된다. 컬러필터(220)는 백색광에서 특정 파장대의 빛을 필터링하여 컬러 영상을 표시한다. 컬러필터(220)는 주로 빛의 3원색에 해당하는 빛을 필터링하는 적색 필터와 녹색 필터 및 청색 필터로 이루어진다.
컬러필터(220)상에는 오버코트막(overcoat layer)(230)이 추가될 수 있다. 오버코트막(230)은 컬러필터(220)를 보호하며, 컬러필터(220)와 차광막 패턴(210)에 의해 제2 기판(200)의 표면이 굴곡지는 것을 평탄화한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 액정표시장치의 동작 과정을 살펴본다.
액정표시장치의 동작시, 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호가 전송되며 데이터 라인(DL)으로 화상 정보에 따른 데이터 신호가 전송된다. 게이트 신호에 따라 박막트랜지스터(T)가 턴온되면 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 반사전극(160)에 인가된다. 동시에 공통라인(121)을 통하여 공통전극(110)에 일정한 공통전압이 인가된다.
상기 데이터 전압과 공통전압의 차이에 따라 제1 기판(100)과 제2 기판(200)에 수평하게 전계가 형성되어 액정(300)에 작용한다. 상기 전계의 작용으로 액정(300)의 배열이 변경되며, 상기 액정(300) 배열에 따른 빛의 투과도에 대응되는 영상이 표시된다.
이 때 액정(300)을 투과하는 빛은 외부에서 입사되거나 별도 구비되는 백라이트 유닛(미도시)에서 제공된다. 외부에서 입사된 빛은 반사전극(160)에서 반사되어 액정(300)을 투과한다. 백라이트 유닛에서 제공된 빛은 반사전극(160)에 형성된 개구부(165)를 통하여 액정(300)을 투과한다. 따라서, 반사전극(160) 중 개구부(165)가 형성된 영역에서 투과영역이 정의되고 나머지 영역에서 반사영역이 정의된다.
단일 화소 영역에서 반사영역의 크기와 투과영역의 크기 비를 어느 정도로 설정할지는 액정표시장치의 사용 상태에 따라 결정된다. 액정표시장치가 외부의 조도가 밝은 환경에서 주로 사용된다면, 반사영역의 크기를 증가시키면서 발광장치의 소모 전력을 줄이는 것이 바람직하다. 반대로 액정표시장치가 주로 어두운 환경에 서 사용된다면, 투과영역의 크기를 증가시킴이 바람직하다.
주변 영역(PA)의 게이트 패드(P1)와 데이터 패드(P2)는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
도 4a는 도 2의 게이트 패드와 데이터 패드 부분에 대한 상세도이고, 도 4b 및 도 4c는 서로 다른 실시예에 따른 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 게이트 패드(P1)는 게이트 게이트 라인(GL)의 단부에 형성된 게이트 단자(122)를 포함한다. 게이트 단자(122)는 게이트 절연막(130) 및 보호막(170)으로 덮여 있다. 게이트 절연막(130)과 보호막(170)은 게이트 단자(122)를 노출시키는 게이트 콘택홀(181h)을 갖는다. 상기 노출된 부분으로 별도 구비되는 게이트 구동회로(미도시)의 출력단이 연결된다. 상기 게이트 구동회로에서는 게이트 신호가 발생되며, 이는 게이트 단자(122)를 통하여 게이트 라인(GL)에 제공된다.
데이터 패드(P2)는 데이터 라인(DL)의 단부에 형성된 데이터 단자(153)를 포함한다. 데이터 단자(153)는 게이트 절연막(130)상에 형성되며 보호막(170)으로 덮여 있다. 보호막(170)은 데이터 단자(153)를 노출시키는 데이터 콘택홀(182h)을 갖는다. 상기 노출된 부분으로 별도 구비되는 데이터 구동회로(미도시)의 출력단이 연결된다. 상기 데이터 구동회로에서는 데이터 신호가 발생되며, 이는 데이터 단자(153)를 통하여 데이터 라인(DL)에 제공된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 게이트 패드(P1)와 데이터 패드(P2)는 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192)를 더 포함할 수 있다. 게이트 단자(122)나 데이터 단자(153)는 경우에 따라 화학적으로 불안정한 재질이 사용될 수 있다. 이 경우, 게이트 콘택홀(181h)이나 데이터 콘택홀(182h)에 의해 노출된 게이트 단자(122)나 데이터 단자(153)는 쉽게 부식된다. 상기한 부식 방지를 위해, 게이트 보호단자(191)나 데이터 보호단자(192)가 추가되어 게이트 단자(122)나 데이터 단자(153)를 보호한다. 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192)는 산화아연인듐이나 산화주석인듐과 같이 공통전극(110)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 산화아연인듐이나 산화주석인듐은 화학적으로 안정되어 부식의 염려가 없다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 패드 부분에 대한 상세도이고, 도 5b는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 게이트 패드(P1)는 게이트 라인(GL)에 연결된 게이트 단자(111a)를 포함한다. 게이트 단자(111a)는 게이트 절연막(130)과 보호막(170)으로 덮여 있다. 게이트 절연막(130)과 보호막(170)은 게이트 단자(111a)를 노출시키는 게이트 콘택홀(181h')을 갖는다. 상기 게이트 단자(111a)가 노출된 부분으로 별도 구비되는 게이트 구동회로(미도시)의 출력단이 연결된다.
본 실시예의 게이트 단자(111a)는 산화아연인듐이나 산화주석인듐과 같은 공통전극(110)과 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 재질은 화학적으로 안정하여 별도의 게이트 보호단자(191)가 불필요하다.
데이터 패드(P2)는 데이터 라인(DL)에 전기적으로 연결된 데이터 단자(111b)를 포함한다. 데이터 단자(111b)와 데이터 라인(DL) 사이에는 게이트 절연막(130)이 형성되며, 데이터 단자(111b)와 데이터 라인(DL)인 전기적으로 연결되도록 게이트 절연막(130)에는 제1 데이터 콘택홀(183h')이 형성된다. 게이트 절연막(130)과 보호막(170)은 데이터 단자(111a)를 덮으며, 데이터 단자(111b)를 노출시키는 제2 데이터 콘택홀(182h')을 갖는다. 상기 데이터 단자(111b)가 노출된 부분으로 별도 구비되는 데이터 구동회로(미도시)의 출력단이 연결된다.
본 실시예의 데이터 단자(111b)는 게이터 단자(111a)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 재질은 화학적으로 안정하여 별도의 데이터 보호단자(192)가 불필요하다.
이하 위와 같은 구조를 갖는 액정표시장치의 제조방법을 살펴본다.
도 6a 내지 도 11a 및 도 6b 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하는 단면도들이다. 도 6a 내지 도 11a는 도 3을 참조하여 살핀 액정표시장치 중 제1 기판에 대한 것이다. 도 6b 내지 도 11b는 도 4b를 참조하여 살핀 액정표시장치의 게이트 패드와 데이터 패드에 대한 것이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 투명 도전막이 형성된다. 제1 기판(100)은 투명하고 절연성의 유리나 플라스틱 기판이 사용된다. 투명 도전막은 스퍼터링을 이용하여 제1 기판(100) 전면에 증착되며, 산화아연인듐이나 산화주석인듐 재질로 형성될 수 있다. 투명 도전막은 포토레지스트 패턴을 이용하 여 식각된다. 그 결과 투명 도전막은 제1 기판(100)상의 되어 소정 영역에만 잔류되어 공통전극(110)이 형성된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 게이트 도전막이 형성된다. 게이트 도전막은 스퍼터링을 이용하여 제1 기판(100) 전면에 증착될 수 있다. 게이트 도전막은 크롬이나 알루미늄 또는 알루미늄 함금이나 몰리브덴 등을 재질로 한 단일막 또는 다층막으로 형성될 수 있다.
게이트 도전막은 포토레지스트 패턴을 이용하여 식각된다. 그 결과 게이트 도전막은 제1 기판(100)상의 되어 소정 영역에만 잔류되어, 게이트 라인(GL), 게이트 전극(120), 공통라인(121), 게이트 단자(122)가 형성된다. 게이트 전극(120)은 게이트 라인(GL)이 분기된 것으로 공통전극(110)에 이격되게 형성된다. 공통라인(121)은 공통전극(110)상에 접촉되게 형성된다. 게이트 단자(122)는 게이트 라인(GL)의 단부에 형성된다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(130)과 반도체막이 형성된다. 게이트 절연막(130)과 반도체막은 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 기판(130) 전면에 증착된다.
게이트 절연막(130)은 무기막, 예컨대 실리콘 나이트라이드 재질로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 제1 기판(100) 전체에 형성되어, 게이트 전극(120)과 공통전극(110) 및 게이트 단자(122)를 덮는다.
반도체막은 비정질 실리콘 재질의 액티브막과 그 상부의 불순물 이온으로 도핑된 오믹콘택막의 이층막으로 구성된다. 반도체막은 포토레지스트 패턴을 이용하 여 식각되어 반도체 패턴(140)이 형성된다. 반도체 패턴(140)은 게이트 전극(120)상의 소정 영역에만 형성되며, 액티브 패턴(141)과 오믹콘택 패턴(142)으로 이루어진다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 데이터 도전막이 형성된다. 데이터 도전막은 게이트 도전막과 동일한 방법으로 형성되어 패터닝된다. 데이터 도전막이 패터닝되면, 데이터 라인(DL), 소오스 전극(151), 드레인 전극(152), 반사전극(160), 데이터 단자(153)가 형성된다.
소오스 전극(151)은 데이터 라인(DL)으로부터 분기되어 형성된다. 드레인 전극(152)은 소오스 전극(151)과 마주보도록 이격되게 형성된다. 반사전극(160)은 드레인 전극(152)에 연결되며 복수의 개구부(165)를 갖는다. 데이터 단자(153)는 데이터 라인(DL)의 단부에 형성된다.
소오스 전극(151)과 드레인 전극(153)이 형성되면 그 하부의 오믹콘택 패턴(142)이 식각된다. 오믹콘택 패턴(142)은 소오스 전극(151)과 드레인 전극(152)을 따라 분리된다. 오믹콘택 패턴(142)이 식각되면, 게이트 전극(120)과 반도체 패턴(140)과 소오스 전극(151) 및 드레인 전극(152)을 포함하는 박막트랜지스터가 완성된다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 보호막(170)이 형성된다. 보호막(170)은 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 제1 기판(100) 전면에 증착되며, 실리콘 나이트라이드 재질로 형성될 수 있다. 보호막(170)은 포토레지스트 패턴을 이용하여 식각되어, 보호막(170)에는 콘택홀(181h,182h)이 형성된다.
상기 콘택홀(181h,182h)은 게이트 단자(122)상의 게이트 콘택홀(181h)과 데이터 단자(153)상의 데이터 콘택홀(182h)을 포함한다. 게이트 콘택홀(181h)은 보호막(170)과 그 하부의 게이트 절연막(130)에 걸쳐 형성된다. 상기 게이트 콘택홀(181h)에 의해 게이트 단자(122)가 노출된다. 데이터 콘택홀(182h)은 보호막(170)에 한정되게 형성되며, 데이터 콘택홀(182h)에 의해 데이터 단자(153)가 노출된다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 투명 도전막이 증착된다. 투명 도전막은 공통전극과 동일한 재질, 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 투명 도전막은 게이트 콘택홀(181h)과 데이터 콘택홀(182h)에 삽입되도록 증착된다. 투명 도전막은 게이트 단자(122)와 데이터 단자(153)상에만 형성되도록 패터닝되어, 각각 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192)가 형성된다.
도면에 도시되지 않았지만, 위와 같이 제1 기판(100)을 제조하면서 별도로 제2 기판(200)에 대한 공정이 진행된다. 제2 기판(200)에는 순차적으로 차광막 패턴(210)과 컬러필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 이 후, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 액정(300)이 주입되고 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 합착하는 과정을 거쳐 액정표시장치가 완성된다.
상기한 제1 기판(100)의 제조 과정에서, 공통전극(110), 게이트 전극(120), 반도체 패턴(140), 소오스 전극(151)과 드레인 전극(152) 및 반사전극(160), 보호막(170), 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192) 형성시 각각 패터닝이 진행된다. 따라서 총 6매의 포토 마스크를 이용한 6회의 포토 공정이 진행된다. 상기 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192)는 화학적으로 안정되어 부식에 강한 재질이 사용되는 경우에 생략될 수 있다. 이 경우 총 5매의 포토 마스크를 이용한 5회의 포토 공정이 진행된다.
이하에서는 총 6매의 포토 마스크가 사용되지만, 게이트 보호단자(191)와 데이터 보호단자(192)가 생략되는 액정표시장치의 다른 제조방법을 살펴본다.
도 12a 내지 도 16a 및 도 12b 내지 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하는 단면도들이다. 도 12a 내지 도 16a는 도 3을 참조하여 살핀 액정표시장치 중 제1 기판에 대한 것이다. 도 12b 내지 도 16b는 도 4c를 참조하여 살핀 액정표시장치의 게이트 패드와 데이터 패드에 대한 것이다. 이하의 설명에서 앞선 실시예의 제조방법과 중복되는 부분에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제 1기판(100)의 전면에 투명 도전막이 형성된다. 투명 도전막은 패터닝되어 공통전극(110)과 게이트 단자(111a) 및 데이터 단자(111b)가 형성된다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 게이트 도전막이 형성된다. 게이트 도전막은 패터닝되어 게이트 라인(GL)과 게이트 전극(120) 및 공통라인(121)이 형성된다. 이 때, 게이트 라인(GL)은 게이트 단자(111a)상에서 게이트 단자(111a)와 연결되도록 형성된다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(130)이 형성된다. 게이트 절연막(130)은 데이터 단자(111b)를 노출시키는 제1 데이터 콘택홀(183h')을 갖도록 패터닝된다.
게이트 절연막(130)상에 반도체막이 형성된다. 반도체막이 페터닝되어 게이트 전극(120)상에 반도체 패턴(140)이 형성되며, 반도체 패턴(140)은 액티브 패턴(141)과 그 상층의 오믹콘택 패턴(142)이 적층되어 이루어진다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 데이터 도전막이 형성된다. 데이터 도전막은 제1 데이터 콘택홀(183h')에 삽입되도록 증착된다. 데이터 도전막이 패터닝되어 데이터 라인(DL)과 소오스 전극(151)과 드레인 전극(152) 및 반사전극(160)이 형성된다. 데이터 라인(DL)은 제1 데이터 콘택홀(183h')을 통하여 데이터 단자(111b)와 전기적으로 연결된다.
오믹콘택 패턴(142)은 소오스 전극(151)과 드레인 전극(152)을 따라 두 부분으로 분리되게 식각되며, 게이트 전극(120)과 반도체 패턴(140)과 소오스 전극(151) 및 드레인 전극(152)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 완성된다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 제1 기판(100)의 전면에 보호막(170)이 형성된다. 보호막(170)과 게이트 절연막(130)이 동시에 식각되어, 게이트 콘택홀(181h')과 제2 데이터 콘택홀(182h')이 형성된다. 게이트 콘택홀(181h')에 의해 게이트 단자(111a)가 노출되며, 제2 데이터 콘택홀(182h')에 의해 데이터 단자(111b)가 노출된다. 게이트 단자(111a)와 데이터 단자(111b)는 공통전극(110)과 동일한 재질로서, 화학적으로 안정하며 일부가 노출되더라도 부식의 염려가 없다.
위와 같이 제1 기판(100)을 제조하면서 별도로 제2 기판(200)에 대한 공정이 진행된다. 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은 서로 마주보도록 합착되어 액정표시장치가 완성된다.
이상에서 설명된 실시예들에서, 공통전극 등을 형성하는 투명 도전막과 게이트 전극 등을 형성하는 게이트 도전막이 각각 별도의 포토레지스트 패턴으로 형성되고 있다. 또한 상기 별도의 포토레지스트 패턴은 서로 다른 2매의 포토 마스크를 이용한 2회의 포토 공정으로 형성된다. 그러나 상기 투명 도전막과 게이트 도전막은 1매의 포토 마스크를 이용한 1회의 포토 공정만으로도 형성될 수 있어, 1매의 포토 마스크와 1회의 포토 공정이 생략될 수 있다.
이 경우, 투명 도전막과 게이트 도전막을 증착한 후, 이중의 두께를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이중의 두께는 소위 슬릿 마스크나 하프톤 마스크를 포토 마스크로 사용한 포토 공정으로 형성될 수 있다. 첫번째 식각 단계에서 투명 도전막과 그 상부의 게이트 도전막을 식각하여 게이트 전극 등을 형성한다. 이 후 이중의 단차를 갖는 포토레지스트 패턴을 전면 식각하여 이중의 두께 중 두께가 작은 부분을 제거한 변형된 포토레지스트 패턴을 형성한다. 두번째 식각 단계에서 상기 변형된 포토레지스트 패턴을 이용하여 하부에 드러난 투명 도전막을 식각하여 공통전극 등을 형성한다. 이에 따르면 포토 마스크의 수를 줄이고 포토 공정을 1단계 생략할 수 있게 된다.
이상 예시적인 관점에서 몇 가지 실시예를 살펴보았지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 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.
본 발명에 따르면, 시야각이 증가되며 반투과형 동작으로 소모 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 반투과형 동작을 위해 구비되는 반사전극이 추가 공정없이 형성되어, 공정 수나 비용이 감소되는 효과가 있다.
Claims (18)
- 투과 영역과 반사 영역을 갖는 표시 영역과 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구분된 기판;상기 기판상에서 서로 교차하면서 상기 표시 영역에서 화소 영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인;상기 화소 영역에서 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극과 상기 게이트 전극과 이격되게 형성된 공통전극;상기 게이트 전극상에서, 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 형성된 소오스 전극과 상기 소오스 전극에 이격되게 형성된 드레인 전극; 및상기 드레인 전극으로부터 확장되어 상기 화소 영역에 형성되고, 상기 투과영역과 상기 반사 영역을 정의하는 하나 이상의 개구부가 형성된 반사전극을 포함하는 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 공통전극상에 형성되고, 상기 공통전극으로 공통전압을 제공하는 공통라인을 더 포함하는 표시장치.
- 제 2항에 있어서,상기 공통라인은 상기 게이트 라인과 나란하게 상기 반사전극의 중심부에 형 성되고, 상기 복수의 개구부는 상기 공통라인을 기준으로 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 반사전극은 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 은으로 이루어지고, 상기 공통전극은 산화아연인듐이나 산화주석인듐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인 사이에서 상기 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 데이터 라인 상에서 상기 기판 전면에 형성된 보호막을 더 포함하는 표시장치.
- 제 5항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하며,상기 게이트 라인의 단부에 형성된 게이트 단자와, 상기 게이트 단자상에 형성되고 상기 게이트 단자가 노출되도록 상기 게이트 절연막 및 보호막에 형성된 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 단자와 전기적으로 연결된 게이트 보호단자로 이루어진 게이트 패드를 더 포함하는 표시장치.
- 제 5항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 데이터 라인에 데이터 신호를 제공하며,상기 데이터 라인의 단부에 형성된 데이터 단자와, 상기 데이터 단자상에 형성되고 상기 데이터 단자가 노출되도록 상기 보호막에 형성된 데이터 콘택홀을 통해 상기 데이터 단자와 전기적으로 연결된 데이터 보호단자로 이루어진 데이터 패드를 더 포함하는 표시장치.
- 제 5항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하며,상기 게이트 라인에 연결되고 상기 게이트 절연막과 상기 보호막에 형성된 게이트 콘택홀을 통해 노출되는 게이트 단자로 이루어진 게이트 패드를 더 포함하는 표시장치.
- 제 8항에 있어서,상기 게이트 단자는 상기 공통전극과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
- 제 5항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 데이터 라인에 데이터 신호를 제공하며,상기 데이터 라인에 연결되고 상기 보호막에 형성된 데이터 콘택홀을 통해 노출되는 데이터 단자로 이루어진 데이터 패드를 더 포함하는 표시장치.
- 제 10항에 있어서,상기 데이터 단자는 상기 공통전극과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
- 투과 영역과 반사 영역을 갖는 표시 영역과 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구분된 기판을 준비하는 단계;상기 기판상의 표시 영역에 공통전극을 형성하는 단계;상기 공통전극과 이격된 게이트 라인과 상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극을 형성하는 단계; 그리고상기 게이트 라인과 교차하면서 상기 표시 영역에서 화소 영역을 정의하는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 마주보도록 이격된 드레인 전극 및, 상기 드레인 전극으로부터 확장되어 상기 화소 영역에 형성되고 상기 투과영역과 상기 반사 영역을 정의하는 하나 이상의 개구부가 형성된 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 공통전극으로 공통전압을 제공하는 공통라인을 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 공통라인은 상기 공통전극상에 상기 게이트 라인과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 게이트 라인을 형성한 후 상기 기판의 전면에 상기 게이트 라인을 덮도록 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및상기 데이터 라인을 형성한 후 상기 기판의 전면에 상기 데이터 라인을 덮도록 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 게이트 라인으로 게이트 신호를 제공하는 게이트 패드를 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 게이트 패드를 형성하는 단계는,상기 게이트 라인을 형성하면서 동시에 상기 주변 영역에서 상기 게이트 라인의 단부에 게이트 단자를 형성하는 단계,상기 게이트 절연막과 보호막에 상기 게이트 단자를 노출하는 게이트 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고상기 게이트 콘택홀을 통하여 상기 게이트 단자와 전기적으로 연결되는 게이트 보호단자를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 데이터 라인으로 데이터 신호를 제공하는 데이터 패드를 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 데이터 패드를 형성하는 단계는,상기 데이터 라인을 형성하면서 동시에 상기 주변 영역에서 상기 데이터 라인의 단부에 데이터 단자를 형성하는 단계,상기 게이트 절연막과 보호막에 상기 데이터 단자를 노출하는 데이터 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고상기 데이터 콘택홀을 통하여 상기 데이터 단자와 전기적으로 연결되는 데이터 보호단자를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 게이트 라인으로 게이트 신호를 제공하는 게이트 패드를 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 게이트 패드를 형성하는 단계는,상기 공통전극을 형성하면서 동시에 상기 주변 영역에 게이트 단자를 형성하는 단계;상기 게이트 라인을 형성하면서 상기 게이트 라인의 단부를 상기 게이트 단자상에 연결하는 단계; 그리고상기 게이트 절연막과 보호막에 상기 게이트 단자를 노출하는 게이트 콘택홀 을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 주변 영역에 형성되어 상기 게이트 라인으로 데이터 신호를 제공하는 데이터 패드를 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 데이터 패드를 형성하는 단계는,상기 공통전극을 형성하면서 동시에 상기 주변 영역에 데이터 단자를 형성하는 단계;상기 게이트 절연막에 상기 데이터 단자를 노출하는 제1 데이터 콘택홀을 형성하는 단계;상기 데이터 라인을 형성하면서 상기 데이터 라인의 단부를 상기 제1 데이터 콘택홀을 통하여 상기 데이터 단자와 전기적으로 연결하는 단계; 그리고상기 보호막에 상기 데이터 단자를 노출하는 제2 데이터 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
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