KR101638547B1 - 반사형 액정표시장치용 어레이기판 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 마스크를 사용하여 소스 및 드레인 전극과 화소전극을 형성하는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본원발명은 엠보싱 표면을 갖는 유기 절연층을 화소영역에 대응해서 구비하고, 박막트랜지스터 상부로만 보호층이 위치하도록 구비하며, 박막트랜지스터의 소스 및 드레인전극을 3중층의 금속구조로 형성하고, 반사전극인 화소전극을 화소영역에 대응하여 구비된 유기 절연층 상부로 드레인전극으로부터 2중층의 금속이 연장되도록 구비하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 소스 및 드레인전극과 데이터배선 그리고 화소전극을 모두 하나의 마스크를 이용하여 형성할 수 있으며, 드레인전극과 화소전극을 연결하기 위한 별도의 콘택홀 등을 구비하지 않아도 되므로, 제조시간을 단축하여 공정을 단순화할 수 있으면서도 공정 비용을 절감할 수 있다.
반사형 액정표시장치, 어레이 기판, 소스 및 드레인 전극, 화소전극, 반사판
Description
본 발명은 하나의 마스크를 사용하여 소스 및 드레인 전극과 화소전극을 형성하는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 전압인가에 따라 배열을 달리하는 액정분자의 특성을 이용한 표시장치로서, 음극선관에 비하여 낮은 전력으로 구동이 가능하며, 소형화, 박형화에 더욱 유리한 장점을 지니므로 컴퓨터의 모니터와 텔레비전 등의 평판표시장치로서 각광을 받고 있으며, 나아가 경량 박형의 특성에 의해 휴대성이 용이하므로 노트북 또는 개인 휴대 단말기 등의 표시소자로서 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 화소전극과 공통전극이 각각 형성되어 있는 2 개의 기판을 대향하여 배치하고, 2 개의 기판 사이에 액정을 개재하여 화소전극과 공통전극에 의해 생성되는 전기장에 의해 액정분자의 조절하고, 이에 따라 달라지는 빛 의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
액정표시장치는 일반적으로 스스로 빛을 발하지 못하는 수동형 소자이므로 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 2 개의 기판과 액정층으로 구성되는 액정패널의 배면에 빛을 공급하는 백라이트(backlight)를 배치하고, 백라이트의 출사광을 액정패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치를 투과형(transmission type) 액정표시장치라고, 투과형 액정표시장치는 백라이트와 같은 인위적인 광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나, 백라이트로의 전력 공급이 이루어져야 하므로 휴대용 장치의 표시소자로 이용되는 경우 상대적으로 큰 전력소비(power consumption)가 단점이다.
따라서, 투과형 액정표시장치의 단점을 보완하기 위해 백라이트의 사용없이 외부광원을 이용하는 반사형(reflection type) 액정표시장치가 제안되었다. 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 이용하여 동작하므로, 백라이트가 소모하는 전력량을 대폭 감소시키기 때문에 전력소비가 투과형 액정표시장치와 비교하여 상대적으로 적어 장시간 휴대상태에서 사용이 가능하여 PDA(Personal Digital Assistant)등의 휴대용 장치의 표시소자로 주로 이용되고 있다.
도면을 참조하여 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판에 대 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술의 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 2a 내지 도 2h는 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 1과 같이, 종래기술의 액정표시장치용 어레이 기판(10)은, 다수의 게이트 배선(12), 다수의 데이터 배선(14), 다수의 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(14)의 교차에 의해서 정의되는 다수의 화소영역(PA), 다수의 화소영역(PA)에 위치하고 다수의 게이트 및 데이터 배선(12, 14)과 연결되고 스위칭 기능을 하는 다수의 박막 트랜지스터(16), 다수의 화소영역(PA) 각각에 위치하고 다수의 박막 트랜지스터(16) 각각과 연결되는 다수의 화소전극(18), 및 다수의 화소영역(PA)을 관통하는 다수의 공통배선(20)을 포함하여 구성된다. 다수의 공통배선(20)은 다수의 화소영역(PA)에 위치하는 공통전극 분기부(20a)와 연결된다.
박막 트랜지스터(16)은, 게이트 배선(12)과 연결되는 게이트 전극(22), 게이트 전극(22) 상에 게이트 절연층(도시하지 않음)을 개재하여 형성되는 활성층(24), 및 활성층(24)의 일단 및 타단과 연결되는 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 포함하여 구성된다. 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)은 서로 이격되어 형성되고, 소스전극(26a)은 데이터 배선(14) 및 활성층(24)의 일단과 연결되고, 드레인 전극(26b)은 화소전극(18)과 연결된다.
화소전극(18)은 반사 특성을 가지는 불투명한 물질로 이루어지고, 반사표면을 확장시키기 위해 엠보싱 구조를 취한다. 그리고, 화소전극(18)은 휘도를 개선하기 위하여 인접한 게이트 및 데이터 배선(12, 14)과 일부 중첩하도록 형성할 수 있다. 다수의 공통배선(20)은 어레이 기판(10)의 주변부에서 모두 연결된다. 따라서, 다수의 공통배선(20)에는 동일한 전압이 인가된다.
어레이 기판(10)은 다수의 게이트 배선(12) 각각의 단부에 연결되고 외부로부터 주사신호를 인가받는 다수의 게이트 패드부(28) 및 다수의 데이터 배선(14) 각각의 단부에 연결되고 외부로부터 화상신호를 인가받는 다수의 데이터 패드부(30)를 더욱 포함하여 구성된다.
도 2a 내지 도 2h는 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다. 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 데이터 배선(12), 박막 트랜지스터(16) 및 화소전극(18)을 I-I로 절단한 단면도, 게이트 패드부(28)을 II-II로 절단한 단면도, 및 데이터 패드부(30)을 III-III으로 절단한 단면도를 포함하여 도시한다. 그리고, 도 2a 내지 도 2h와 같이, 절연기판(40)은 데이터 배선 영역(DA), 스위칭 영역(S), 화소영역(PA), 게이트 패드 영역(GP), 및 데이터 패드 영역(DP)으로 정의된다.
도 2a와 같이, 절연기판(40) 상에 제 1 금속물질층(도시하지 않음)을 형성하고 제 1 금속물질층을 패터닝하여, 스위칭 영역(S)에 게이트 전극(22), 화소영역(PA)에 공통배선(20), 및 게이트 패드 영역(GP)에 게이트 패드(28a)를 형성한다. 게이트 전극(22), 공통배선(20) 및 게이트 패드(28a) 각각은 알루미늄-네오듐(AlNd)으로 형성된 제 1 하부 금속물질층(42a) 및 제 1 하부 금속물질층(42a) 상에 적층되고 몰리브덴(Mo)으로 구성된 제 1 상부 금속물질층(42b)으로 구성된다.
도면에서 상세하게 도시하지 않았지만, 게이트 전극(22), 공통배선(20) 및 게이트 패드(28a)를 형성하는 방법은 다음과 같다.
절연기판(40) 상에 제 1 하부 금속물질층(42a)과 제 1 하부 금속물질층(42a) 상에 제 1 상부 금속물질층(42b)을 형성하고, 제 1 상부 금속물질층(42b) 상에 제 1 감광층(도시하지 않음)을 도포한다. 제 1 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 제 1 감광층을 노광 및 현상하여 제 1 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 1 감광층 패턴을 마스크로 제 1 하부 및 상부 금속물질층(42a, 42b)을 선택적으로 식각하여 도 1에서 도시한 게이트 배선(12)과 도 2a에서 도시한 게이트 전극(22), 공통배선(20), 및 게이트 패드(28a)를 형성한다.
도 2b와 같이, 게이트 전극(22), 공통전극(20), 및 게이트 패드(28a)를 포함 한 절연기판(40) 상에 게이트 절연층(44)을 형성한다. 게이트 절연층(44)은 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연물질을 사용할 수 있다. 그리고, 게이트 전극(22)과 대응되는 게이트 절연층(44) 상에 활성층(24)을 형성한다.
도면에서 상세하게 도시하지 않았지만, 활성층(24)을 형성하는 방법은 다음과 같다. 게이트 절연층(44) 상에 불순물이 도핑되지 않은 제 1 비정질 실리콘층(46a)과 제 1 비정질 실리콘층(46a) 상에 N 형 불순물이 도핑된 제 2 비정질 실리콘층(46b)을 형성한 후, 제 2 비정질 실리콘층(46b) 상에 제 2 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 2 감광층을 제 2 마스크를 사용하여 제 2 감광층을 노광 및 현상하여 제 2 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 2 감광층 패턴을 마스크로 제 1 및 제 2 비정질 실리콘층(46a, 46b)을 선택적으로 식각하여 게이트 전극(22)과 대응되는 게이트 절연층(42) 상에 활성층(24)을 형성한다.
도 2c와 같이, 게이트 절연층(44) 상에 위치하고, 활성층(24)의 양단과 연결되는 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 형성한다. 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
활성층(24)을 포함하는 게이트 절연층(44) 상에 제 2 금속물질층(도시하지 않음)을 형성하고, 제 2 금속물질층 상에 제 3 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 3 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 제 3 감광층을 노광 및 현상하여 제 3 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 3 감광층 패턴을 마스크로 제 3 금속물질층을 선택적으로 식각하여 활성층(24)의 양단과 연결되는 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 형성한다. 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)의 형성과 동시에 소스전극(26a)과 연결되는 도 1의 데이터 배선(14) 및 데이터 배선(14)와 연결되는 데이터 패드(30a)가 동시에 형성된다. 연속해서, 소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 마스크로 사용하여, 채널영역(CH)의 제 2 비정질실리콘층(46b)을 식각한다.
도 2d와 같이, 화소영역(PA)과 대응되는 영역 상에 드레인 전극(26b)을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀(60a)과 엠보싱(embossing) 표면을 가진 유기 절연층(48)을 형성한다. 유기 절연층(48)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
소스 및 드레인 전극(26a, 26b)을 포함하는 게이트 절연층(44) 상에 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutene: BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기 절연물질(도시하지 않음)을 스핀 코팅(spin coating) 또는 롤 코팅(roll coating) 방법으로 형성하고, 슬릿(slit) 및 콘택패턴을 가진 제 4 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 유기 절연물질을 노광 및 현상한 후, 유기 절연물질을 열처리하여, 엠보싱의 표면과 드레인 전극(26b)을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀(60a)을 가지는 유기 절연층(48)을 형성한다. 유기 절연층(48)은 화소영역(PA)와 대응되는 소스 및 드레인 전극(26a, 26b) 및 게이트 절연층(44) 상에 형성되고, 게이트 패 드(28a) 및 도 1의 데이터 패드부(30)와 대응되는 영역에는 형성되지 않는다.
도 2e와 같이, 유기 절연층(48)을 포함하는 게이트 절연층(44) 상에 제 1 보호층(50)을 형성한다. 제 1 보호층(50)은 드레인 전극(26a)을 노출시키는 제 2 드레인 콘택홀(60b)을 가진다.
제 1 보호층(50)은 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutene: BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기 절연물질층(도시하지 않음)을 스핀 코팅(spin coating) 또는 롤 코팅(roll coating) 방법으로 형성한 후, 제 5 마스크(도시하지 않음)를 사용하고, 제 1 보호층(50)을 노광 및 현상하여 드레인 전극(26a)을 노출시키는 제 2 드레인 콘택홀(60b)을 형성한다.
도 2f와 같이, 제 2 드레인 콘택홀(60b)을 포함하는 제 1 보호층(50) 상에 제 4 금속물질층(도시하지 않음)을 형성하고, 제 4 금속물질층 상에 제 4 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 6 마스크(도시하지 않음)로 제 4 감광층을 노광 및 현상하여 제 4 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 4 감광층 패턴을 마스크로 제 4 금속물질층을 선택적으로 식각하여 화소전극(18)을 형성한다. 제 4 금속물질층은 알루미늄-네오듐(AlNd)을 사용하고, 화소전극(18)은 반사판으로 기능한다. 화소전극(18)은 제 1 및 제 2 드레인 콘택홀(60a, 60b)을 통하여 드레인 전극(26b)와 연결된다.
도 2g와 같이, 화소전극(18)을 포함하는 제 1 보호층(50) 상에 제 2 보호층(52)을 형성한다. 제 2 보호층(52)은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 무기 절연물질 또는 포토 아크릴과 벤조싸이클로부텐을 포함하는 절연물질을 선택하여 사용할 수 있다. 제 2 보호층(52) 상에 제 5 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 7 마스크(도시하지 않음)을 사용하여 제 5 감광층을 노광 및 현상하여 제 5 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 5 감광층 패턴을 마스크로 절연물질을 선택적으로 식각하여, 화소전극(18)을 노출시키고, 게이트 패드(28a) 및 데이터 패드(30a)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(54) 및 데이터 패드 콘택홀(56)을 형성한다.
도 2h와 같이, 게이트 패드 콘택홀(54) 및 데이터 패드 콘택홀(56)을 포함하는 제 2 보호층(52) 상에 제 5 금속물질층(도시하지 않음)을 형성하고, 제 5 금속물질층 상에 제 6 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 8 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 제 6 감광층을 노광 및 현상하여 제 6 감광층 패턴을 형성하다. 그리고, 제 6 감광층 패턴을 마스크로 제 5 금속물질층을 선택적으로 식각하여, 게이트 패드 전극(28b) 및 데이터 패드 전극(30b)을 형성한다. 제 5 금속물질층은 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)을 포함하는 투명 도전성 물질로 구성한다.
상기와 같은 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치의 어레이 기판은, 게이트 전극, 활성층, 소스 및 드레인 전극, 엠보싱 표면을 가지는 유기 절연층, 제 1 보호층, 화소전극, 제 2 보호층, 및 게이트 패드 전극과 데이터 패드 전극 각각을 별도의 마스크 공정으로 형성하기 때문에 공정이 복잡해지고, 제조원가가 상승하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 게이트 전극 및 공통전극을 하나의 마스크를 이용하여 형성함으로써, 제조시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 드레인 전극과 화소전극을 연결시키는 드레인 콘택홀과 화소전극을 하나의 마스크를 이용하여 형성함으로써, 제조시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은, 기판 상에 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 형성하는 단계; 상기 게이트 배선, 상기 게이트 전극 및 상기 게이트 패드를 포함하는 상기 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트 배선과 대응되는 상기 게이트 절연층 상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층을 포함하는 상기 게이트 절연층 상에 금속 물질층을 형성하는 단계; 하나의 마스크를 사용하는 공정으로, 상기 금속 물질층을 패터닝하여, 상기 활성층의 양단과 각각 연결되는 소스 및 드레인 전극, 상기 소스전극과 연결되는 데이터 배선, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극, 및 데이터 패드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 기판은 화소영역을 포함하고, 상기 화소영역과 대응되는 상기 기판 상에 엠보싱 표면을 가지는 유기 절연층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 기판 상에 상기 게이트 배선, 상기 게이트 전극 및 상기 게이트 패드를 형성하는 단계에서, 상기 화소영역에 공통배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 기판은 화소영역을 포함하고, 상기 화소영역과 대응되는 상기 기판 상에 엠보싱 표면을 가지는 유기 절연층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선, 상기 화소전극, 및 및 상기 데이터 패드를 포함하는 상기 게이트 절연층 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층을 선택적으로 식각하여 상기 화소전극을 노출시키고, 상기 게이트 패드 및 상기 데이터 패드을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 게이트 패드 콘택홀을 통하여 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 전극과 상기 데이터 패드 콘택홀을 통하여 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선, 상기 화소전극, 및 및 상기 데이터 패드를 형성하는 단계는, 상기 활성층을 포함하는 상기 게이트 절연층 상에 제 1 내지 제 3 금속물질층으로 구성되는 금속물질층을 형성하는 단계; 상기 금속물질층 상에 감광층을 형성하는 단계; 차단영역, 투과영역 및 반투과영역을 가지는 마스크를 준비하고, 상기 마스크로 상기 감광층을 노광 및 현상하여 상기 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선 및 상기 데이터 패드와 대응되는 제 1 마스크 패턴과, 상기 화소전극과 대응되는 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 마스 크 패턴을 이용하여 상기 금속물질층을 선택적으로 식각하여, 상기 제 1 내지 제 3 금속물질층으로 구성되는 상기 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선 및 상기 데이터 패드와 상기 제 1 및 제 2 금속물질층으로 구성되는 상기 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 금속물질층 각각은 몰리브덴(Mo), 알루미늄-네오듐(Al-Nd), 및 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)이고, 상기 제 1 금속물질층 상에 제 2 금속물질층이 적층되고, 상기 제 2 금속물질층 상에 제 3 금속물질층이 적층되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은, 하나의 마스크를 사용하는 공정에서, 소스 및 드레인 전극과 화소전극을 하나의 마스크를 사용하여 동시에 형성함으로써, 제조시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있다. 부연하면, 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti), 알루미늄-네오듐(Al-Nd) 및 몰리브덴(Mo)으로 구성되는 3 중층의 금속물질층을 형성하고, 차단영역과 반투과 영역을 포함하는 마스크를 이용하여, 소스 및 드레인 전극은 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti), 알루미늄-네오듐(Al-Nd) 및 몰리브덴(Mo)으로 구성하고, 화소전극 을 반사기능이 극대화되도록, 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)이 제거된 알루미늄-네오듐(Al-Nd) 및 몰리브덴(Mo)으로 구성한다. 따라서, 드레인 전극과 화소전극을 연결하기 위한 콘택홀 등의 공정이 필요없기 때문에, 공정이 단순화될 수 있다.
또한, 화소전극을 형성한 후, 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 위해 한 층의 보호층을 형성하기 때문에, 종래기술과 비교하여 공정이 단순화된다. 따라서, 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이고, 도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판(110)은, 다수의 게이트 배선(112), 다수의 데이터 배선(114), 다수의 게이트 배선(112) 및 데이터 배 선(114)의 교차에 의해서 정의되는 다수의 화소영역(PA), 다수의 화소영역(PA)에 위치하고 다수의 게이트 및 데이터 배선(112, 114)과 연결되고 스위칭 기능을 하는 다수의 박막 트랜지스터(116), 다수의 화소영역(PA) 각각에 위치하고 다수의 박막 트랜지스터(116) 각각과 연결되는 다수의 화소전극(118), 및 다수의 화소영역(PA)을 관통하는 다수의 공통배선(120)을 포함하여 구성된다. 다수의 공통배선(120)은 다수의 화소영역(PA)에 위치하는 공통전극 분기부(120a)와 연결된다.
박막 트랜지스터(116)은, 게이트 배선(112)과 연결되는 게이트 전극(122), 게이트 전극(122) 상에 게이트 절연층(도시하지 않음)을 개재하여 형성되는 활성층(124), 및 활성층(124)의 일단 및 타단과 연결되는 소스 및 드레인 전극(126a, 126b)을 포함하여 구성된다. 소스 및 드레인 전극(126a, 126b)은 서로 이격되어 형성되고, 소스전극(126a)은 데이터 배선(114) 및 활성층(124)의 일단과 연결되고, 드레인 전극(126b)은 화소전극(118)과 연결된다.
화소전극(118)은 반사 특성을 가지는 불투명한 물질로 이루어지고, 반사표면을 확장시키기 위해 엠보싱 구조를 취한다. 그리고, 화소전극(118)은 휘도를 개선하기 위하여 인접한 게이트 및 데이터 배선(112, 114)과 일부 중첩하도록 형성할 수 있다. 다수의 공통배선(120)은 어레이 기판(110)의 주변부에서 모두 연결된다. 따라서, 다수의 공통배선(120)에는 동일한 전압이 인가된다.
어레이 기판(10)은 다수의 게이트 배선(112) 각각의 단부에 연결되고 외부로부터 주사신호를 인가받는 다수의 게이트 패드부(128) 및 다수의 데이터 배선(114) 각각의 단부에 연결되고 외부로부터 화상신호를 인가받는 다수의 데이터 패드부(130)를 더욱 포함하여 구성된다.
도 4는 본 발명의 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다. 도 4의 어레이 기판(110)은 도 3의 데이터 배선(114), 박막 트랜지스터(116) 및 화소전극(118)을 V-V로 절단한 단면도, 게이트 패드부(128)을 VI-VI로 절단한 단면도, 및 데이터 패드부(130)을 VII-VII으로 절단한 단면도를 포함하여 도시한다. 그리고, 도 4와 같이, 절연기판(140)은 데이터 배선 영역(DA), 스위칭 영역(S), 화소영역(PA), 게이트 패드 영역(GP), 및 데이터 패드 영역(DP)으로 정의된다.
어레이 기판(110)의 스위칭 영역(S)에는 도 3의 게이트 배선(112)와 연결되는 게이트 전극(122), 게이트 전극(122)과 대응되는 게이트 절연층(144) 상의 활성층(124), 및 활성층(124)의 일단 및 타단과 연결되는 소스 및 드레인 전극(126a, 126b)을 포함한 박막 트랜지스터가 형성된다. 데이터 배선 영역(DA)에는 소스전극(126a)과 연결되는 데이터 배선(114)이 형성된다.
화소영역(PA)과 대응되는 절연기판(140) 상에 공통배선(120)이 형성된다. 그리고, 공통배선(120)을 포함한 화소영역(PA) 상에는 게이트 절연층(144)과 표면적 을 증가시키기 위하여 엠보싱 표면을 취하는 유기 절연층(148)이 형성된다. 유기 절연층(148) 상에는 드레인 전극(126b)과 연결되고 반사기능을 하는 화소전극(118)이 형성된다.
게이트 패드 영역(GP)에는 게이트 전극(122)과 동시에 형성되는 게이트 패드(128a)가 형성되고, 게이트 패드(128a)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(158)을 통하여 게이트 패드(128a)와 게이트 패드 전극(128b)을 연결시킨다. 데이터 패드 영역(DP)에는 소스 및 드레인 전극(126a, 126b)과 동시에 형성되는 데이터 패드(130a)가 형성되고, 데이터 패드(130a)를 노출시키는 데이터 패드 콘택홀(156)을 통하여 데이터 패드(130a)와 데이터 패드전극(130b)을 연결시킨다.
게이트 배선(112), 게이트 전극(122) 및 게이트 패드(128a) 각각은, 알루미늄-네오듐(AlNd)으로 형성된 제 1 하부 금속물질층 및 제 1 하부 금속물질층 상에 적층되고 몰리브덴(Mo)으로 구성된 제 1 상부 금속물질층으로 구성된다. 게이트 절연층(144)은 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연물질물을 사용할 수 있다. 활성층(124)은 불순물이 도핑되지 않은 제 1 비정질 실리콘층과 제 1 비정질 실리콘층 상에 형성되고 N 형 불순물이 도핑된 제 2 비정질 실리콘층을 포함한다.
데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b), 및 데이터 패드(130a) 는 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 제 2 하부 금속물질층(160a), 알루미늄-네오듐(Al-Nd)으로 형성되는 제 2 중간 금속물질층(160b) 및 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)으로 형성되는 제 2 상부 금속물질층(160c)으로 구성되고, 화소전극(118)은 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 제 2 하부 금속물질층(160a)과 알루미늄-네오듐(Al-Nd)으로 형성되는 제 2 중간 금속물질층(160b)으로 구성된다. 보호층(150)은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 무기 절연물질 또는 포토 아크릴과 벤조싸이클로부텐을 포함하는 유기절연물질을 선택하여 사용할 수 있다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다. 도 5a 내지 도 5h는 도 3의 데이터 배선(112), 박막 트랜지스터(116) 및 화소전극(118)을 V-V로 절단한 단면도, 게이트 패드부(128)을 VI-VI로 절단한 단면도, 및 데이터 패드부(30)을 VII-VII으로 절단한 단면도를 포함하여 도시한다. 그리고, 도 5a 내지 도 5h와 같이, 절연기판(40)은 데이터 배선 영역(DA), 스위칭 영역(S), 화소영역(PA), 게이트 패드 영역(GP), 및 데이터 패드 영역(DP)으로 정의된다.
도 5a와 같이, 절연기판(140) 상에 제 1 금속물질층(도시하지 않음)을 형성하고 제 1 금속물질층을 패터닝하여, 스위칭 영역(S)에 게이트 전극(122), 화소영역(PA)에 공통배선(120), 및 게이트 패드 영역(GP)에 게이트 패드(128a)를 형성한다. 게이트 전극(122), 공통배선(120) 및 게이트 패드(128a) 각각은 알루미늄-네오 듐(AlNd)으로 형성된 제 1 하부 금속물질층(142a) 및 제 1 하부 금속물질층(142a) 상에 적층되고 몰리브덴(Mo)으로 구성된 제 1 상부 금속물질층(142b)으로 구성된다. 도면에서 상세하게 도시하지 않았지만, 게이트 전극(122), 공통배선(120) 및 게이트 패드(128a)를 형성하는 방법은 다음과 같다.
절연기판(140) 상에 제 1 하부 금속물질층(142a)과 제 1 하부 금속물질층(142a) 상에 제 1 상부 금속물질층(142b)을 형성하고, 제 1 상부 금속물질층(142b) 상에 제 1 감광층(도시하지 않음)을 도포한다. 제 1 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 제 1 감광층을 노광 및 현상하여 제 1 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 제 1 감광층 패턴을 마스크로 제 1 하부 및 상부 금속물질층(142a, 142b)을 선택적으로 식각하여 도 1에서 도시한 게이트 배선(112)과 도 5a에서 도시한 게이트 전극(122), 공통배선(120), 및 게이트 패드(128a)를 형성한다.
도 5b와 같이, 게이트 전극(122), 공통전극(120), 및 게이트 패드(128a)를 포함한 절연기판(140) 상에 게이트 절연층(144)을 형성한다. 게이트 절연층(144)은 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연물질을 사용할 수 있다. 그리고, 게이트 전극(122)과 대응되는 게이트 절연층(144) 상에 활성층(124)을 형성한다. 도면에서 상세하게 도시하지 않았지만, 활성층(124)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
게이트 절연층(144) 상에 불순물이 도핑되지 않은 제 1 비정질 실리콘층(146a)과 제 1 비정질 실리콘층(146a) 상에 N 형 불순물이 도핑된 제 2 비정질 실리콘층(146b)을 형성한 후, 제 2 비정질 실리콘층(146b) 상에 제 2 감광층(도시하지 않음)을 형성한다. 제 2 감광층을 제 2 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 제 2 감광층을 노광 및 현상하여 제 2 감광층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 2 감광층 패턴을 마스크로 제 1 및 제 2 비정질 실리콘층(146a, 146b)을 선택적으로 식각하여 게이트 전극(122)과 대응되는 게이트 절연층(144) 상에 활성층(124)을 형성한다.
도 5c와 같이, 화소영역(PA)와 대응되는 게이트 절연층(144) 상에 엠보싱(embossing) 표면을 가진 유기 절연층(148)을 형성한다. 유기 절연층(48)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
게이트 절연층(144) 상에 상에 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutene: BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기 절연물질(도시하지 않음)을 스핀 코팅(spin coating) 또는 롤 코팅(roll coating) 방법으로 형성하고, 슬릿(slit) 패턴을 가지는 제 3 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 유기 절연물질을 노광 및 현상하고 열처리 공정을 통하여, 화소영역(PA)와 대응되는 게이트 절연층(144) 상에 엠보싱의 표면을 가지는 유기 절연층(148)을 형성한다. 유기 절연층(148)은 소스 및 드레인 전극(126a, 126b)이 형성되는 스위칭 영역(S)에는 형성되지 않는다.
도 5d와 같이, 유기 절연층(148) 및 활성층(124)을 포함하는 게이트 절연층(144) 상에 제 2 금속물질층(160)을 형성하고, 제 2 금속물질층(160)을 패터닝하여 소스 및 드레인 전극(126a, 126b), 드레인 전극(126b)과 연결되고 유기 절연층(148) 상에 위치하는 화소전극(118), 소스전극(126a)과 연결되는 데이터 배선(114), 및 데이터 배선(114)와 연결되는 데이터 패드(130a)를 형성한다. 화소전극(118)은 외부광을 반사하는 반사판으로 기능한다.
제 2 금속물질층(160)은 유기 절연층(148) 및 활성층(124)을 포함하는 게이트 절연층(144) 상에 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 제 2 하부 금속물질층(160a), 제 2 하부 금속물질층(160a) 상에 알루미늄-네오듐(Al-Nd)으로 형성되는 제 2 중간 금속물질층(160b) 및 제 2 중간 금속물질층(160b) 상에 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)으로 형성되는 제 2 상부 금속물질층(160c)을 포함한다. 제 2 상부 금속물질층(160c) 상에 제 3 감광층(도시하지 않음)을 형성하고, 제 4 마스크(164)를 이용하여, 제 3 감광층을 노광 및 현상함으로써, 제 3 감광층 패턴을 형성한다.
제 4 마스크(164)는 조사광을 모두 투과시키는 투과영역(TA), 조사광을 완전하게 차단하는 차단영역(BA) 및 조사광의 일부를 투과시키는 반투과 영역(HTA)을 포함한다. 도 4에서 도시된 데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b), 및 데이터 패드(130a)는 차단영역(BA)과 대응되고, 화소전극(118)은 반투과 영 역(HTA)과 대응된다. 데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b) 및 데이터 패드(130a)를 제외한 다른 영역은 제 4 마스크(164)의 투과영역(TA)과 대응된다.
제 4 마스크(164)를 사용하여 노광 및 현상된 제 3 감광층 패턴은 제 1 및 제 2 마스크 패턴(166a, 166b)을 포함한다. 제 4 마스크(164)의 차단영역(BA)과 대응되는 제 1 마스크 패턴(166a)은 제 4 마스크(164)의 반투과 영역(HTA)과 대응되는 제 2 마스크 패턴(166b)보다 두꺼운 두께를 가진다.
도 5e와 같이, 제 1 및 제 2 마스크 패턴(166a, 166b)을 사용하여 제 2 금속물질층(160)을 선택적으로 식각하여 데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b) 및 데이터 패드(130a)를 형성한다. 제 2 금속 물질층(160)을 식각하는 동안, 제 1 마스크 패턴(166a)보다 얇은 두께를 가진 제 2 마스크 패턴(166b)이 제거되고, 연속해서 제 2 마스크 패턴(166b)의 하부에 위치하는 제 2 금속물질층(160)의 제 2 상부 금속물질층(160c)이 제거된다. 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)의 제 2 상부 금속물질층(160c)의 제거에 의해, 반사판으로 기능할 수 있는 알루미늄-네오듐(Al-Nd)의 제 2 중간 금속물질층(160b)이 노출됨으로써, 화소전극(118)이 형성된다.
따라서, 데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b), 및 데이터 패드(130a)는 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 제 2 하부 금속물질층(160a), 알루미늄-네 오듐(Al-Nd)으로 형성되는 제 2 중간 금속물질층(160b) 및 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)으로 형성되는 제 2 상부 금속물질층(160c)으로 구성되고, 화소전극(118)은 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 제 2 하부 금속물질층(160a)과 알루미늄-네오듐(Al-Nd)으로 형성되는 제 2 중간 금속물질층(160b)으로 구성된다.
소스 및 드레인 전극(126a, 126b)은 활성층(124)의 양단과 각각 연결되고, 데이터 배선(114)은 소스전극(126a)과 연결되고, 화소전극(118)은 드레인 전극(126b)과 연결되고 엠보싱의 표면을 가지는 유기 절연층(148) 상에 위치한다. 이어서, 제 1 마스크 패턴(166a)을 식각 마스크로 사용하여, 소스 및 드레인 전극 (126a, 126b) 사이의 채널영역의 제 2 비정질 실리콘층(146b)을 식각한다.
도 5f와 같이, 제 1 마스크 패턴(166a)을 제거하고, 데이터 배선(114), 소스 및 드레인 전극(126a, 126b), 화소전극(118) 및 데이터 패드(130a)를 포함하는 게이트 절연층(144) 상에 보호층(150)을 형성한다. 보호층(150)은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 무기 절연물질 또는 포토 아크릴과 벤조싸이클로부텐을 포함하는 절연물질을 선택하여 사용할 수 있다.
보호층(150) 상에 제 4 감광층(도시하지 않음)을 형성하고, 제 5 마스크(도시하지 않음)을 사용하여 제 4 감광층을 노광 및 현상하여 제 4 감광층 패턴(도시 하지 않음)을 형성한다. 그리고, 제 4 감광층 패턴을 마스크로 절연물질을 선택적으로 식각하여, 화소전극(118)을 노출시키고, 게이트 패드(128a) 및 데이터 패드(130a)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(154) 및 데이터 패드 콘택홀(156)을 형성한다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
도 1은 종래기술의 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도
도 2a 내지 도 2h는 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
Claims (7)
- 기판 상에 제 1 방향으로 위치하는 게이트배선과 상기 게이트배선과 교차하는 제 2 방향으로 위치하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과;상기 게이트배선과 연결되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부로 게이트절연층을 사이에 두고 위치하는 활성층과, 상기 활성층 상부로 이격하여 위치하며 각각 제 1 내지 제 3 금속층으로 이루어지는 소스 및 드레인전극을 포함하며, 스위칭영역에 위치하는 박막트랜지스터와;상기 화소영역에 대응하여 상기 게이트절연층 상부로 위치하며, 상기 박막트랜지스터를 노출하는 유기 절연층과;상기 유기 절연층 상부로 위치하며, 상기 드레인전극으로부터 연장되는 화소전극과;상기 스위칭영역에 대응하여 상기 박막트랜지스터 상부로 위치하며, 상기 화소전극을 노출하는 보호층을 포함하며, 상기 유기 절연층은 엠보싱 표면을 갖는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 3 금속물질층 각각은 몰리브덴(Mo), 알루미늄-네오듐(Al-Nd), 및 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)인 반사형 액정표시장치용 어레이 기판.
- 기판 상에 스위칭영역에 대응하여 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 게이트전극을 포함하는 상기 기판의 전면으로 게이트절연층을 형성하는 단계와;상기 게이트전극에 대응하여 상기 게이트절연층 상부로 활성층을 형성하는 단계와;상기 기판 상에 화소영역에 대응하여 엠보싱 표면을 갖는 유기 절연층을 형성하는 단계와;상기 활성층 상부로 소스 및 드레인전극과, 상기 유기 절연층 상부로 상기 드레인전극으로부터 연장되는 화소전극을 형성하는 단계와;상기 소스 및 드레인전극 상부로 상기 화소전극을 노출하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하며,상기 소스 및 드레인전극은 제 1 내지 제 3 금속층으로 이루어지며, 상기 화소전극은 상기 제 1 및 제 2 금속층으로 이루어지는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 소스 및 드레인 전극과 상기 화소전극을 형성하는 단계는,상기 활성층을 포함하는 상기 게이트절연층 상에 제 1 내지 제 3 금속물질층으로 구성되는 금속물질층을 형성하는 단계;상기 금속물질층 상에 감광층을 형성하는 단계;차단영역, 투과영역 및 반투과영역을 가지는 마스크를 준비하고, 상기 마스크로 상기 감광층을 노광 및 현상하여 상기 소스 및 드레인 전극과 대응되는 제 1 마스크 패턴과, 상기 화소전극과 대응되는 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴을 이용하여 상기 금속물질층을 선택적으로 식각하여, 상기 제 1 내지 제 3 금속물질층으로 구성되는 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 제 1 및 제 2 금속물질층으로 구성되는 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 3 금속물질층 각각은 몰리브덴(Mo), 알루미늄-네오듐(Al-Nd), 및 몰리브덴-티타늄(Mo-Ti)인 반사형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
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