KR100701667B1 - 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 공정수를 줄임과 동시에 계조 구현 특성을 향상시킬 수 있는 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법를 개시한다. 개시된 본 발명은 반사전극을 구비하여 주변광으로 화상을 표시하는 반사부와 백라이트의 광으로 화상을 표시하는 투과부를 갖는 반투과형 액정표시장치에 있어서, 대향 배치된 하부기판과 상부기판; 상기 하부기판 상의 적소에 형성되며, 게이트전극, 채널층, 액티브층 및 소오스/드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터; 상기 하부기판 상에 반사부와 투과부에서의 두께가 서로 상이하도록 형성된 유기 레진막; 상기 유기 레진막 상에 박막트랜지스터와 콘택하도록 형성된 투과전극; 상기 하부기판의 반사부에 형성되며, 투과전극 상에 형성된 반사전극; 상기 상부기판 상에 형성된 공통전극; 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 액정층;을 포함한다.

Description

반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법{Transflective type liquid crystal display and method for manufacturing the same}

도 1은 종래의 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도로서,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도이다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 제6마스크 공정을 설명하기 위한 공정별 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 하부기판 22 : 게이트전극

23 : 게이트절연막 24 : 채널층

25 : 오믹콘택층 26 : 소오스전극

27 : 드레인전극 28 : 보호막

30 : 유기 레진막 31 : 투과전극

32 : 반사전극 40 : 액정층

44 : 상부기판 45 : 컬러필터

46 : 공통전극

본 발명은 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마스크 공정수를 줄임과 동시에 계조 구현 특성을 향상시킬 수 있는 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치의 두 종류로 분류할 수 있다.

상기 투과형 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하는 바, 어두운 주변환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있지만, 백라이트 사용에 의해 소비전력이 높다는 단점을 갖는다. 이에 반해, 상기 반사형 액정표시장치는 백라이트를 사용하지 않고 주변환경의 자연광을 이용하기 때문에 소비전력은 작지만, 주변환경이 어두울 때에는 사용이 불가능하다는 단점이 있다.

따라서, 상기 문제점들을 해결하기 위해 반투과형 액정표시장치가 제안되었다. 반투과형 액정표시장치는 필요에 따라 반사형 및 투과형의 양용이 가능하기 때문에 상대적으로 낮은 소비전력을 가지며 어두운 주변환경에서도 사용이 가능하다.

도 1은 종래의 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 반투과형 액정표시장치는 반사부와 투과부로 구획되며, 전체적으로 볼 때, 통상의 투과형 액정표시장치와 비교해서 반사부에 반사판을 형성하는 공정이 추가되 는 구조를 갖는다.

또한, 반투과형 액정표시장치에 있어서, 반사부와 투과부는 백라이트를 온/오프 하는 것에 의해 시인되며, 통상 투과부의 셀갭(cell gap)은 반사부의 셀갭 보다 대략 2배 정도 큰 값을 갖는다.

도 1에서, 도면부호 1은 하부기판을, 2는 게이트전극을, 3은 게이트절연막을, 4는 채널층(a-Si)을, 5는 오믹콘택층(n+ a-Si)을, 6은 소오스전극을, 7은 드레인전극을, 8은 보호막을, 9는 화소전극을, 10은 레진막을, 11은 버퍼막을, 12는 반사전극을, 14는 상부기판을, 15는 컬러필터층을, 16은 공통전극을, 20은 액정층을, dr은 반사부에서의 셀갭을, 그리고, dt는 투과부에서의 셀갭을 각각 나타낸다.

그러나, 전술한 종래의 반투과형 액정표시장치는 투과부를 형성하기 위해 5-마스크 공정, 즉, 게이트 마스크 공정, 액티브 마스크 공정, S/D 마스크 공정, 비아홀 마스크 공정 및 ITO 마스크 공정을 진행해야 하고, 또한, 반사부를 형성하기 위해 레진막 패터닝 공정 및 반사전극 형성 공정을 위한 2-마스크 공정을 추가로 진행해야 하므로 대략 7회의 마스크 공정이 수행되어야 하고, 이때, 마스크 공정은 그 자체로 감광막 도포, 노광 및 현상 공정과 식각 공정을 포함하므로 전체 공정이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 통상 5회 또는 6회의 마스크 공정이 수행되는 투과형 및 반사형 액정표시장치의 제조방법과 비교해서 마스크 공정이 더 수행되는 것으로 인해 제조 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 액정표시장치에서 반투과 구조를 구현하기 위해서는 반사부과 투과부의 일정한 단차를 유지시키는 것이 중요하며, 기존의 방법대로 ITO막을 레진막 즉, 유기절연막 하부에 형성하게 되면, 액정표시장치의 V-T 전압 특성을 나타내는 그래프에서 곡선의 기울기가 늘어지게 되어 계조 구현이 어려운 단점이 있다. 또한, 액정표시장치의 계조 구현을 위해 반사부의 단차도 낮추어야 하는 문제점을 가지고 있다.

그러므로, 반투과형 액정표시장치에서 고개구율 구조를 구현하기 위해서는 유기절연막의 두께를 일정이상(3㎛ 이상)으로 유지하는 것과, 화소전극과 데이터 라인 간의 거리를 일정이상 이격되게 배치하여 기생전압의 발생을 억제하는 것이 중요하다. 그러나, 현재 화소전극이 유기절연막의 하부에 위치하는 구조로는 화소전극의 고개구율 특성을 구현하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마스크 공정수의 감소를 통해 제조 비용 및 시간을 감소시킨 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 계조 구현 특성을 향상시킨 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반사전극을 구비하여 주변광으로 화상을 표시하는 반사부와 백라이트의 광으로 화상을 표시하는 투과부를 갖는 반투과형 액정표시장치에 있어서, 대향 배치된 하부기판과 상부기판; 상기 하부기판 상의 적소에 형성되며, 게이트전극, 채널층, 액티브층 및 소오스/드레인전극 을 포함하는 박막트랜지스터; 상기 하부기판 상에 반사부와 투과부에서의 두께가 서로 상이하도록 형성된 유기 레진막; 상기 유기 레진막 상에 박막트랜지스터와 콘택하도록 형성된 투과전극; 상기 하부기판의 반사부에 형성되며, 투과전극 상에 형성된 반사전극; 상기 상부기판 상에 형성된 공통전극; 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 액정층;을 포함한다.

여기에서, 상기 반사부와 투과부의 단차는 1.5㎛ 이상 되도록 형성된다.

또한, 본 발명은 절연기판 상에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 덮도록 하부기판의 전면 상에 게이트절연막과 a-Si막 및 n+ a-Si막로 이루어지는 채널층 및 액티브층을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 후에 상기 소오스/드레인용 금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 보호막을 형성한 후에 보호막을 식각하여 박막트랜지스터의 소오소 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계; 상기 보호막을 포함한 기판 결과물 상에 반사부와 투과부 간에 서로 다른 두께를 갖는 유기 레진막을 형성하는 단계; 및 상기 비아홀 및 유기 레진막 상에 투과전극 및 반사전극을 형성하는 단계;를 포함한다.

여기에서, 상기 투과전극 및 반사전극을 형성하는 단계는 상기 보호막 상에 유기 레진막을 형성한 후, 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al를 증착하는 단계; 상기 기판 전면 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 유기 레진막이 형성된 반사부와 투과부에 레이저를 조사하는 단계; 상기 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al에 습식 식각을 수행하는 단계; 상기 투과부에 잔존하는 감광막 패턴을 애슁을 통해 제거하는 단계; 상기 투과부의 반사전극을 제거하는 단계; 및 상기 기판 결과물 상에 잔존하는 감광막 패턴을 제거하는 단계;를 포함한다.

상기 반사부와 투과부에 레이저를 조사하는 단계는 반사부에는 노광부의 감광막 패턴을 완전히 제거할 수 있는 에너지 이상의 레이저를 조사하고, 상기 투과부에는 노광부의 감광막 패턴을 완전히 제거할 수 있는 에너지 이하의 중간 에너지를 갖는 레이저를 조사한다.

상기 감광막 패턴은 2 ∼3㎛의 두께가 되도록 형성한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는 하부기판(21) 상에 게이트전극(22) 형성되며, 상기 게이트 전극(22)을 포함한 기판 결과물 상에 게이트절연막(23)이 형성된다. 상기 게이트절연막(23) 상에 a-Si막 및 n+ a-Si막로 이루어지는 채널층(24) 및 액티브층(25)이 각각 형성된다. 이때, 상기 액티브층(25)은 채널층(24)의 상부면이 노출되도록 형성된다. 상기 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막으로 이루어지는 소오스/드레인 전극(26, 27)이 형성되며, 상기 소오스/드레인 전극(26, 27)을 포함한 기판 결과물 상에 보호막(28)이 형성된다. 상기 보호막(28)을 식각하여 박막트랜지스터의 소오소 전극(26)을 노출시키는 비아홀이 형성되며, 상기 보호막(28) 상에 반사부와 투과부간 서로 다른 두께를 갖는 유기 레진막(30)이 형성된다. 상기 상기 비아홀 및 유기 레진막(30) 상에 투과전극(31) 및 반사전극(32)이 형성된다. 이때, 상기 투과전극(31)과 반사전극(32)은 동시에 형성된다.

이하에서는 전술한 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조방법을 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명하도록 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 유리기판과 같은 투명성절연기판으로 이루어진 하부기판(21) 상에 제1마스크 공정을 이용해서 게이트전극(22)을 포함한 게이트버스라인(도시안됨)을 형성한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(22) 및 게이트버스라인을 덮도록 하부기판(21)의 전면 상에 게이트절연막(23)과 a-Si막 및 n+ a-Si막을 차례로 증착한다. 그 다음, 상기 n+ a-Si막과 a-Si막을 제2마스크 공정을 이용해서 패터닝하고, 이를 통해 채널층(24) 및 액티브층(25)을 형성한다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 후, 상기 소오스/드레인용 금속막을 제3마스크 공정을 이용해서 패터닝하여 소오스/드레인 전극(26, 27)을 형성한다. 이어서, 상기 소오스/드레인 전극(26, 27)을 포함한 기판 결과물 상에 보호막(28)을 형성한다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 기판 결과물 상에 보호막(28)을 형성한 상태에서, 제4마스크 공정을 통해 상기 보호막(28)을 식각하여 박막트랜지스터의 소오소 전극(26)을 노출시키는 비아홀을 형성한다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(28) 상에 유기 레진을 도포한 후, 제5마스크 공정을 통해 상기 유기 레진을 노광 및 현상하여 반사부와 투과부간 서로 다른 두께를 갖는 유기 레진막(30)을 형성한다. 이때, 상기 유기 레진막(30)은 반사부와 투과부의 단차가 1.5㎛ 이상 되도록 형성한다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 상기 비아홀 및 유기 레진막(30) 상에 화소전극용 ITO막을 증착한 후, 상기 ITO막 상에 반사전극용 Al를 증착한다. 그 다음, 제6마스크 공정을 이용해서 상기 ITO막 및 Al를 패터닝하여 투과전극(31) 및 반사전극(32)을 형성하고, 이를 통해, 어레이 기판의 제작을 완성한다.

여기에서, 종래 공정에서는 비아홀을 형성한 후에 화소전극 형성, 유기 레진막 형성 및 반사전극을 차례로 형성하였으나, 본 발명에서는 비아홀을 형성한 후에 유기 레진막을 형성하고, 하나의 마스크 공정으로 화소전극/반사전극을 동시에 형성함으로써 1회의 마스크 공정을 줄일 수 있어서 이에 해당하는 공정 단순화 및 제조비용의 절감을 얻을 수 있다.

이후, 전술한 바와 같은 공정을 거쳐 제작된 하부기판(21)과 컬러필터 없이 단지 ITO의 공통전극(46)만이 형성되어 제작된 상부기판(44)을 액정층(40)의 개재하에 합착시켜 최종적으로 본 발명의 반투과형 액정표시장치를 완성한다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 제6마스크 공정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(28) 상에 반사부와 투과부간 서로 다른 두께를 갖는 유기 레진막(30)을 형성한 후에 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al를 증착한 다음, 기판 전면 상에 감광막 패턴(70)을 형성한다. 이때, 상기 감광막 패턴(70)을 2 ∼3㎛가 되도록 형성한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 유기 레진막(30)이 돌출된 반사부에는 노광부의 감광막 패턴을 완전히 제거할 수 있는 에너지(E_th) 이상의 레이저를 조사하고, 상기 투과부에는 E_th 이하의 중간 에너지를 갖는 레이저를 조사한 후에 현상을 한다. 이때, 반사부와 투과부의 감광막 패턴(70)의 두께가 다르므로, 반사부와 투과부에 동일량의 레이저를 조사했더라도 반사부와 투과부의 용해도가 달라져 투과부 상부에 일정한 두께를 갖는 하프톤 형태의 감광막 패턴이 남게된다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al에 식각 용액을 사용하여 습식 식각을 수행하여 소정의 유기 레진막(30)을 노출시킨다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 투과부에 잔존하는 하프톤 형태의 감광막 패턴의 두께만큼을 애슁(ashing)을 수행하여 투과부의 반사전극(32)을 노출시킨다.

도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 투과부의 반사전극(32)을 선택적 식각을 통해 제거하여 투과부의 투과전극(31)을 노출시킨다.

도 4f에 도시된 바와 같이, 기판 결과물 상에 잔존하는 감광막 패턴(70)을 제거하여 반사부에는 고반사율을 갖는 반사전극(32)이, 투과부에는 투과전극(31)이 남도록 한다.

본 발명에서는 6마스크 공정으로 반투과형 액정표시장치를 제조하였으나, 제1마스크 공정으로 게이트 마스크 공정, 제2마스크 공정으로 액티브 마스크 공정, 제3마스크 공정으로 S/D 마스크 공정, 제4마스크 공정으로 비아홀/레진 마스크 공정 및 제5마스크 공정으로 ITO/반사 마스크 공정을 진행하여 5마스크 공정으로 반투과형 액정표시장치를 제조할 수 있다.

이상, 본 발명을 몇 가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 비아홀 형성 후에 유기 레진막을 형성하고, 하나의 마스크 공정으로 화소전극/반사전극을 동시에 형성함으로써 공정 단순화를 얻을 수 있음은 물론 마스크 수의 감소를 통해 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 유기 레진막 상에 투과전극을 형성함으로써 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있으며, 투과전극 상부에 유기 레지막이 존재하지 않게 되어 투과전극에 충전된 전압의 손실이 감소하게 되어 액정표시장치의 계조 구현 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 액정표시장치의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 반사전극을 구비하여 주변광으로 화상을 표시하는 반사부와 백라이트의 광으로 화상을 표시하는 투과부를 갖는 반투과형 액정표시장치에 있어서,

   대향 배치된 하부기판과 상부기판;

   상기 하부기판 상의 적소에 형성되며, 게이트전극, 채널층, 액티브층 및 소오스/드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터;

   상기 하부기판 상에 반사부와 투과부에서의 두께가 서로 상이하도록 형성된 유기 레진막;

   상기 유기 레진막 상에 박막트랜지스터와 콘택하도록 형성된 투과전극;

   상기 하부기판의 반사부에 형성되며, 투과전극 상에 형성된 반사전극;

   상기 상부기판 상에 형성된 공통전극; 및

   상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사부와 투과부의 단차는 1.5㎛ 이상 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
3. 절연기판 상에 게이트전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극을 덮도록 하부기판의 전면 상에 게이트절연막과 a-Si막 및 n+ a-Si막로 이루어지는 채널층 및 액티브층을 형성하는 단계;

   상기 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 후에 상기 소오스/드레인용 금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계;

   상기 기판 결과물 상에 보호막을 형성한 후에 보호막을 식각하여 박막트랜지스터의 소오소 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계;

   상기 보호막을 포함한 기판 결과물 상에 반사부와 투과부 간에 서로 다른 두께를 갖는 유기 레진막을 형성하는 단계; 및

   상기 비아홀 및 유기 레진막 상에 투과전극 및 반사전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 투과전극 및 반사전극을 형성하는 단계는

   상기 보호막 상에 유기 레진막을 형성한 후, 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al를 증착하는 단계;

   상기 기판 전면 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계;

   상기 유기 레진막이 형성된 반사부와 투과부에 레이저를 조사하는 단계;

   상기 화소전극용 ITO막 및 반사전극용 Al에 습식 식각을 수행하는 단계;

   상기 투과부에 잔존하는 감광막 패턴을 애슁을 통해 제거하는 단계;

   상기 투과부의 반사전극을 제거하는 단계; 및

   상기 기판 결과물 상에 잔존하는 감광막 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사부와 투과부에 레이저를 조사하는 단계는,

   반사부에는 노광부의 감광막 패턴을 완전히 제거할 수 있는 에너지 이상의 레이저를 조사하고, 상기 투과부에는 노광부의 감광막 패턴을 완전히 제거할 수 있는 에너지 이하의 중간 에너지를 갖는 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 감광막 패턴은 2 ∼3㎛의 두께가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치의 제조방법.

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