KR100687491B1

KR100687491B1 - 반사형 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법

Info

Publication number: KR100687491B1
Application number: KR1019990063249A
Authority: KR
Inventors: 임주수
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2007-02-27
Also published as: US20010023085A1; KR20010060807A; US6544809B2

Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 구비하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 다수개의 홀이 형성된 그림자 마스크를 통해, 상기 기판 전면에 금속을 증착하는 단계와; 상기 기판 상에 형성된 금속을 패터닝하여 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법에 관해 개시하고 있다.

Description

반사형 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법{method for fabricating a reflection type liquid crystal display device}

도 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 도면.

도 2는 종래의 반사형 액정 표시장치의 한 픽셀에 해당하는 평면도.

도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ으로 자른 단면을 도시한 단면도.

도 4는 종래 반사형 액정 표시장치의 다른 예를 도시한 단면도.

도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 셰도우 마스크의 평면을 도시한 평면도.

도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ로 자른 단면과, 셰도우 마스크를 사용하여 금속 박막을 형성하는 방법을 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 금속박막 증착방법으로 증착한 금속박막의 단면을 도시한 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 기판 200 : 셰도우 마스크

210 : 홀 300 : 스퍼터링 타겟

240 : 반사전극 250 : 요철부

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 고 효율의 반사전극을 갖는 반사형 액정표시 장치에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.

근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있다.

그러나, 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시소자(Thin film transistor-liquid crystal display ; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었다.

TFT-LCD의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭된 임의의 화소는 하부광원의 빛을 투과할 수 있게 한다.

상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘 박막이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.

일반적으로 사용되는 TFT-LCD는 패널의 하부에 위치한 백라이트라는 광원의 빛에 의해 영상을 표현하는 방식을 써왔다.

그러나, TFT-LCD는 백라이트에 의해 입사된 빛의 3∼8%만 투과하는 매우 비효율적인 광 변조기이다.

두 장의 편광의 투과도는 45%, 하판과 상판의 유리 두 장의 투과도는 94%, TFT어레이 및 화소의 투과도는 약 65%, 컬러필터의 투과도는 27%라고 가정하면 TFT-LCD의 광 투과도는 약 7.4%이다.

도 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 도면이다.

상술한 바와 같이 실제로 TFT-LCD를 통해 가시 되는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 광의 약 7%정도이므로, 고 휘도의 TFT-LCD에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하고, 상기 백라이트에 의한 전력 소모가 크다.

따라서, 충분한 백라이트의 전원 공급을 위해서는 전원 공급 장치의 용량을 크게 하여, 무게가 많이 나가는 배터리(battery)를 사용해 왔다. 그러나 이 또한 장시간 사용할 수 없었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 최근에 백라이트 광을 사용하지 않는 반사형 TFT-LCD가 연구되었다. 이는 자연광을 이용하여 동작하므로, 백라이트가 소모하는 전력량을 절약할 수 있기 때문에 장시간 휴대상태에서 사용이 가능하고, 개구율 또한 기존의 백라이트형 TFT-LCD보다 우수하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 반사형 TFT-LCD에 관해 설명한다.

일반적인 TFT-LCD(100)는 하부 기판이라 불리는 박막 트랜지스터 배열 기판(TFT array substrate), 상부 기판이라 불리는 컬러필터 기판(color filter substrate)등으로 구성된다. 이하 설명될 내용은 하부 기판인 박막 트랜지스터 배열 기판에 관한 것이다.

먼저, 종래의 반사형 TFT-LCD의 한 픽셀에 해당하는 평면도인 도 2를 참조하여 설명하면, 기판 상에 행으로 배열된 N 번째 게이트 배선(8)과 N-1 번째 게이트 배선(6)이 위치하고, 열로 배열된 M 번째 데이터 배선(2)과 M+1 번째 데이터 배선(4)이 매트릭스(matrix)를 이루고 있다.

그리고, N 번째의 게이트 배선(8)의 소정의 위치에 게이트 전극(18)이 위치하고, M 번째 데이터 배선에 소스 전극(12)이 상기 게이트 전극(18) 상에 소정의 길이로 오버랩(overlap) 되게 형성되어있다.

또한, 상기 소스 전극(12)과 대응되게 드레인 전극(14)이 형성되어 있고, 상기 드레인 전극(14) 상에 위치한 드레인 콘택홀(16)을 통해 반사 전극(10)이 상기 드레인 전극(14)과 전기적으로 접촉하고 있다. 일반적으로, 상기 반사전극(10)은 반사율이 우수한 금속이 쓰인다.

도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ으로 자른 단면을 도시한 단면도로써, 상기 종래의 반사형 TFT-LCD의 단면 구조가 잘 나타나있다.

상기 반사형 TFT-LCD의 단면 구조를 살펴보면, 기판(1)과 상기 기판(1) 상에 게이트 전극(18)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(18) 상에는 게이트 절연막(20)이 형성되고, 상기 게이트 전극(18) 상부 상기 게이트 절연막(20) 상에는 반도체층(22)이 형성되며, 상기 반도체층(22)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(12, 14) 형성되어 있다.

그리고, 상기 소스 및 드레인 전극(12, 14)과 노출된 기판 전면에는 보호막(24)이 형성되어 있다. 상기 보호막(24)에는 상기 드레인 전극(14)의 일부가 노출되도록 형성된 드레인 콘택홀(16)이 형성되어 있으며, 상기 드레인 콘택홀(16)을 통해 상기 드레인 전극(14)과 접촉하는 반사전극(10)이 상기 보호막(24) 상에 형성되어 있다.

상술한바와 같은 반사형 TFT-LCD는 백라이트와 같은 내부적 광원을 사용하지 않고, 자연의 빛 내지는 외부의 인조 광원을 사용하여 구동하기 때문에 장시간 사용이 가능하다.

즉, 반사형 TFT-LCD는 외부의 자연광을 상기 반사 전극(10)에 반사시켜, 반사된 빛을 이용하는 구조로 되어 있다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 반사전극(10)은 평평한 구조를 취하고 있다. 따라서, 상기 반사전극(10)에 의해 화상이 표시되는 것을 사용자가 관찰할 때에, 상기 평평한 반사전극(10) 때문에 사용자의 얼굴이 반사되는 거울 효과가 나타날 수 있다.

또한, 내부적으로 백라이트 광을 전혀 사용하지 않기 때문에 상기 반사전극(10)에 의해 반사된 외부광으로는 휘도가 낮은 단점이 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도 4에 도시한 도면에서와 같이, 요철부(30)를 형성하여 반사전극(10)을 형성하는 반사형 액정 표시장치가 개발되었다.

상기와 같이 반사전극(10)에 요철부(30)를 형성하면, 도 5에 도시한 도면에서와 같이 외부에서 입사된 빛이 상기 요철부(30)에 형성된 반사전극에 의해 반사될 때, 난반사가 일어나게 되어 거울효과를 줄일 수 있다.

또한, 상기 요철부(30)의 두께에 의해 상기 반사전극(10)의 반사면적이 늘어나는 효과도 있다.

상술한 종래의 반사형 액정 표시장치의 경우 화소영역의 보호막(24)과 절연막(20)을 식각하여 요철부(30)를 형성하였다.

즉, 상기 요철부(30)를 형성하기 위해 적어도 2번의 마스크 작업이 필요하게 된다.

따라서, 제작공정이 증가하고, 제품의 생산수율이 감소하는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 반사형 액정표시장치에 있어서, 반사전극의 요철부를 형성할 때, 제작공정을 줄여 생산수율을 향상하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 박막 트랜지스터가 형성된 기 판을 구비하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 다수개의 홀이 형성된 그림자 마스크를 통해, 상기 기판 전면에 금속을 증착하는 단계와; 상기 기판 상에 형성된 금속을 패터닝하여 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치의 반사전극의 형성시 사용되는 마스크(200)를 도시한 도면이다.

상기 마스크(200)에는 다수개의 홀(210)이 형성된다. 상기 홀(210)의 기능은 스퍼터(sputter) 등의 금속박막의 증착시 사용되는 장비의 시편(박막 트랜지스터 어레이 기판)과 스퍼터링 타겟의 중간위치에 장착된다.

즉, 상기 스퍼터링 타겟에서 튀어나온 금속입자가 상기 마스크(200)의 홀(210)을 투과하여 상기 시편에 증착되게 되는 것이다. 이하, 상기 마스크(200)를 셰도우 마스크(shadow mask)라 칭한다.

본 발명에서는 반사전극의 요철부의 형성시 상기 반사전극의 하부에 형성된 절연막 또는 보호막을 식각하는 것이 아니라, 상기 반사전극용 금속층을 증착할 때, 요철부를 동시에 형성하는 것이다.

즉, 도 6에 도시된 셰도우 마스크(200)를 사용하여 반사전극용 금속을 형성하면 요철부가 형성된 반사전극을 얻을 수 있다.

도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ로 자른 단면 및 금속박막 증착 장비를 도시한 도면으로, 상기 셰도우 마스크(200)에는 다수개의 홀(210)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

또한, 상기 홀(210)은 바람직하게는 단면적으로 사다리꼴의 형상을 가진다.

도 7을 참조하여 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치의 반사전극(240)의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 반사전극(240)이 형성될 기판(1)을 금속박막 증착용 장비에 장착한다.

상기 금속박막 증착용 장비에는 증착될 박막의 타겟(300)이 형성되며, 스퍼터(sputter), 진공증발 증착기(evaporate) 등이 사용된다.

이후, 다수개의 홀(210)이 형성된 셰도우 마스크(200)를 사용하여 금속박막을 증착하게 된다.

이 때, 초기에 상기 타겟(300)에서 발생한 금속입자는 상기 셰도우 마스크(200)에 형성된 홀(210)의 크기로 투과하여 상기 기판(1)에 증착되게 된다.

그리고, 상기 금속박막의 증착시간이 길어지게 되면, 상기 셰도우 마스크(200)에 형성된 홀(210)은 점점 상기 타겟(300)에서 발생한 금속입자(230)에 의해 막히게 되고, 상기 홀(210)을 통과하는 금속입자의 양도 점점 줄어들게 된다.

따라서, 상기 기판(1) 상에 증착되는 금속(즉, 반사전극 ; 240)은 상기 마스크(200)에 형성된 홀(210)의 위치에서 최대의 높이를 갖는 요철부(250)가 형성되는 것이다.

상기와 같은 금속박막 증착방법에 의해 반사형 액정 표시장치의 반사전극을 형성하면, 별도의 추가공정 없이 요철부가 형성된 반사전극을 형성할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 금속박막 형성방법으로 반사전극을 형성한 도면으로, 요철부(250)의 표면이 산과 같은 형상을 가지고 있다. 따라서, 외부광의 반사효율이 우수하며, 금속 박막의 증착공정에서 상기 요철부(250)가 형성되기 때문에 추가적인 공정이 필요하지 않게 된다.

상술한 바와 같이 일반적인 방법에 의해 제작된 박막 트랜지스터 기판 상에 본 발명에 따른 금속박막 증착법으로 반사전극을 형성하면 요철부를 형성하기 위한 별도의 공정이 불필요가게 되며, 생산수율이 향상되는 장점이 있다.

한편, 상기 셰도우 마스크(200)에 형성된 홀(210)의 모양에는 제한이 없다. 즉, 원, 사각형, 타원형 등이 가능할 것이다.

또한, 상기 셰도우 마스크(200)에 형성된 홀(210)은 결 모양, 즉, 상기 셰도우 마스크(200)의 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 따라 반사형 액정 표시장치를 제작 할 경우, 단 한번의 반사전극 형성공정으로 상기 반사전극의 요철부를 형성할 수 있으므로, 제품의 생산수율이 증가하는 장점이 있다.

Claims

박막 트랜지스터가 형성된 기판을 구비하는 단계와;

상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판에 다수개의 홀이 형성된 그림자 마스크를 통해, 상기 기판 전면에 금속을 증착하는 단계와;

상기 기판 상에 형성된 금속을 패터닝하여 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 반사전극을 형성하는 단계

를 포함하는 반사형 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 그림자 마스크에 형성된 각 홀은 상기 그림자 마스크의 일 방향으로 연장된 반사형 액정 표시장치 어레이 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 금속을 증착하기 전 상기 박막 트랜지스터 상에 절연막을 증착하는 단계를 더욱 포함하는 반사형 액정 표시장치 어레이 기판 제조방법.
삭제