KR20080044050A - 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는액정 표시 장치 - Google Patents

박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는액정 표시 장치 Download PDF

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KR20080044050A
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문국철
김재현
맹호석
이상훈
김경훈
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 화소 영역을 하나의 반사 영역과 반사 영역에 의해 분할된 두개의 투과 영역으로 구성하며, 반사 영역을 게이트 라인 및 스토리지 캐패시터가 형성되는 영역에 구성한다.
따라서, 종래에 비해 개구율 손실을 방지할 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있다.
반투과, PVA, 반사 영역, 투과 영역, 게이트 라인, 스토리지 캐패시터

Description

박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치{Thin film transistor and method of manufacturing the same, and liquid crystal display having the same}
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시된 소자의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 박막 트랜지스터 기판 200 : 컬러 필터 기판
300 : 액정 표시 패널
110 : 활성층 115 : 제 1 전극 패턴
120 : 게이트 라인 130 : 제 2 전극 패턴
140 : 데이터 라인 150 : 화소 전극
160 : 연결부 170 : 반사막
180 : 절개부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 화소 영역의 중앙에 반사 영역을 형성하고, 이를 중심으로 대칭적으로 투과 영역을 형성함으로써 투과 영역의 개구 손실을 줄일 수 있는 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판과 공통 전극이 형성된 컬러 필터 기판, 그리고 이들 사이에 삽입된 액정층으로 구성되며, 화소 전극 및 공통 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층에 투과되는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는데, 광원에 따라 투과형(transmissive) 액정 표시 장치, 반사형(reflective) 액정 표시 장치 및 반투과형(transflective) 액정 표시 장치로 구분된다. 투과형(transmissive) 액정 표시 장치는 액정 패널의 배면에 위치한 백라이트를 이용하여 화상을 표시하고, 반사형(reflective) 액정 표시 장치는 외부광을 이용하여 화상을 표시한다. 또한, 반투과형(transflective) 액정 표시 장치는 투과형 액정 표시 장치와 반사형 액정 표시 장치의 구조를 결합시킨 것으로, 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 표시 소자 자체의 백라이트 유닛을 이용하여 화상을 표시하는 투과 모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사 모드로 작동한다. 중소형 액정 표시 장치에서는 투과형과 반사형의 장점을 결합한 반투과형 액정 표시 장치를 이용하며, 반투과형 액정 표시 장치는 화소 영역의 일부는 투과 영역을 이루고, 나머지 영역은 반사 영역을 이룬다.
한편, 액정 표시 장치중에서 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향(vertical alignment) 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 광시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다. 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 수단으로는 전극에 절개 패턴을 형성하는 방법과 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 이들 모두는 프린지 필드(fringe field)를 형성하여 액정의 기우는 방향을 고르게 분산시킴으로써 광시야각을 확보하는 방법이다. 이중에서 전극에 절개 패턴을 형성하는 패턴드 수직 배향(patterned vertical alignment: 이하, "PVA"라 함) 모드는 IPS(In Plane Switching) 모드를 대체할 수 있는 광시야각 기술로 인정받고 있다.
상기한 반투과형과 PVA 모드를 결합한 반투과 PVA 액정 표시 장치는 예컨데 모바일 등의 중소형 제품에서는 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 설정된 화소 영역의 일부에 투과 영역이 설정되고, 나머지 화소 영역에 반사 영역이 설정되며, 투과 영역에는 절개 패턴이 형성된다. 이러한 중소형 표시 장치에 이용되는 반투과 PVA 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되는 게이트 라인측의 화소 영역에 반사 영역이 설정되며, 나머지 화소 영역이 투과 영역으로 설정된다. 그런데, 투과 영역이 반사 영역보다 크게 설정되는 경우 중소형 반투과 PVA 액정 표시 장치의 특성상 하나의 도메인으로 투과 영역을 설정할 수 없어 투과 영역을 2분할하게 된다. 투과 영역을 2분할하여 PVA 모드로 동작시키기 위해서는 분할된 도메인간을 이격시켜야 한다. 따라서, 도메인간의 이격 거리만큼 개구율이 손실되는 문제가 발생한다. 또한, 이격된 도메인은 브리지시켜야 하는데, 이렇게 브리지된 영역의 액정은 불규칙하게 배열되기 때문에 화상을 표시하지 못하게 된다. 따라서, 도메인이 브릿지된 영역만큼 개구율이 손실되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 개구율을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 화소 영역 중앙부에 반사 영역을 설정하고, 반사 영역을 중심으로 대칭적으로 투과 영역을 설정함으로써 투과 영역의 브리지를 제거하여 개구율을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 화소 영역의 중앙부에 설정된 반사 영역에 게이트 라인 및 스토리지 라인을 배치함으로써 개구율을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스 터 기판, 그 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인; 상기 게이트 라인과 교차하여 연장 형성된 복수의 데이터 라인; 상기 데이터 라인 사이에 설정된 화소 영역에 형성된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 영역은 상기 게이트 라인을 포함한 영역에 설정된 반사 영역과, 상기 반사 영역을 사이에 두고 분할 설정된 투과 영역을 포함한다.
상기 기판상의 일 영역에 형성된 제 1 전극 패턴; 및 상기 제 1 전극 패턴과 연결되며 상기 게이트 라인을 통과하여 상기 데이터 라인과 연결된 활성층을 더 포함한다.
상기 활성층은 상기 데이터 라인과 연결되는 소오스 영역; 상기 화소 전극과 연결되는 드레인 영역; 및 상기 소오스 영역 및 드레인 영역 사이의 채널 영역을 포함한다.
상기 게이트 라인과 소정 간격 이격되어 형성된 제 2 전극 패턴을 더 포함한다.
상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 전극 패턴과 연결된 부분의 상기 활성층을 제외하고 상기 제 1 전극 패턴과 중첩되도록 형성된다.
상기 화소 전극은 상기 반사 영역 및 투과 영역에 각각 모서리가 만곡한 형상으로 형성되며, 접속부에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 투과 영역의 상기 화소 전극에 절개부를 더 포함한다.
상기 반사 영역의 상기 화소 전극 상부 또는 하부에 반사막이 형성된다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상부에 반도체층을 형성한 후 패터닝하여 활성층 및 및 제 1 전극 패턴을 형성하는 단계; 전체 상부에 게이트 절연막 및 제 1 도전층을 형성한 후 상기 제 1 도전층을 패터닝하여 게이트 라인 및 제 2 전극 패턴을 형성하는 단계; 전체 상부에 제 1 보호막을 형성한 후 상기 활성층의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 활성층의 일부와 연결되도록 전체 상부에 제 2 도전층을 형성한 후 패터닝하여 데이터 라인을 형성하는 단계; 전체 상부에 제 2 보호막을 형성한 후 상기 활성층의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 활성층의 일부와 연결되도록 전체 상부에 제 3 도전층을 형성한 후 패터닝하여 화소 전극을 형성하는 단계; 및 상기 화소 전극 상부의 소정 영역에 반사막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 반사막이 형성되는 상기 제 2 보호막을 굴곡지게 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 화소 전극 형성시 상기 화소 전극의 일 영역에 절개부를 형성한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제 1 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차되어 연장 형성된 복수의 데이 터 라인과, 상기 데이터 라인 사이에 설정된 화소 영역에 형성된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 영역은 상기 게이트 라인을 포함한 영역에 설정된 반사 영역과, 상기 반사 영역을 사이에 두고 분할 설정된 투과 영역을 포함하는 박막 트랜지스터 기판; 상기 화소 영역 이외의 영역에 대응되는 제 2 기판상의 일 영역에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 화소 영역에 대응되는 상기 제 2 기판상의 일 영역에 형성된 컬러 필터와, 상기 제 2 기판상에 형성된 공통 전극을 포함하는 컬러 필터 기판; 및 상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상부에" 또는 "위에" 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 반투과 PVA 모드의 액정 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이다.
액정 표시 패널(300)은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판(200), 그리고 이들 사이에 위치하는 액정층(미도시)을 포함하여 구성된다.
박막 트랜지스터 기판(100)은 제 1 기판(111) 상부에 형성된 활성층(110)과, 활성층(110)의 일부와 연결되어 형성된 제 1 전극 패턴(115)과, 일 방향으로 연장하여 형성된 복수의 게이트 라인(120)과, 게이트 라인(120)과 평행하게 형성되며 제 1 전극 패턴(115)과 중첩되도록 형성된 제 2 전극 패턴(130)과, 게이트 라인(120)과 수직으로 교차하는 방향으로 연장하여 형성된 복수의 데이터 라인(140)과, 데이터 라인(140) 사이의 영역으로 정의된 화소 영역(A)에 형성된 화소 전극(150)을 포함하여 구성된다. 여기서, 화소 영역(A)은 세 영역으로 구성되는데, 화소 영역(A) 중앙부의 반사 영역(B)과 반사 영역(B) 양측의 투과 영역(C1 및 C2)으로 구성된다. 즉, 게이트 라인(120) 및 제 2 전극 패턴(130)이 형성된 영역을 포함한 화소 영역(A)의 중앙부에 반사 영역(B)이 설정되고, 반사 영역(B)을 제외한 나머지 화소 영역(A)에 설정되며 반사 영역(B)에 의해 투과 영역(C)이 대칭적으로 설정된다. 또한, 반사 영역(B)에 형성된 화소 전극(150)의 상부 또는 하부에는 바람직하게는 화소 전극(150)보다 큰 면적으로 형성된 반사막(170)을 더 포함하고, 투과 영역(C)의 화소 전극(150)의 바람직하게는 중앙부에 원 모양으로 형성된 절개부(180)를 더 포함한다. 여기서, 반사 영역(B)에 형성된 반사막(170)은 굴곡지게 형성하여 반사면을 더 넓히는 것이 바람직하다. 한편, 반사 영역(B) 및 두 투과 영역(C1 및 C2)으로 구성된 하나의 화소 영역(A)들은 화소 전극(150)이 소정 간격 이격됨으로써 분리 확정된다.
활성층(110)은 데이터 라인(140)과 일부 중첩되도록 데이터 라인(140) 하부의 일 영역으로부터 제 1 전극 패턴(115)의 일 영역까지 연장되어 형성되며, 게이트 라인(120) 하부를 지나도록 형성된다. 또한, 활성층(110)은 데이터 라인(140)과 제 1 콘택홀(190)을 통해 연결되고, 화소 전극(150)과 제 2 콘택홀(195)을 통해 연결된다. 그리고, 활성층(110)은 저온 폴리실리콘 박막을 이용하여 형성되며, 데이터 라인(140)과 제 1 콘택홀(190)을 통해 연결되는 영역이 소오스 영역(110s)으로 작용하고, 화소 전극(150)과 제 2 콘택홀(195)를 통해 연결되는 영역이 드레인 영역으로 작용하며, 소오스 영역(110s) 및 드레인 영역(110d)을 제외한 나머지 영역이 채널 영역(110c)이 된다. 따라서, 저온 폴리실리콘막의 소오스 영역(110s) 및 드레인 영역(110d)으로 작용될 영역에는 불순물이 이온 주입된다. 또한, 채널 영역(110c) 상부를 지나는 게이트 라인(120)이 게이트 전극으로 작용함으로써 박막 트랜지스터가 구성된다.
제 1 전극 패턴(115)은 스토리지 캐패시터의 하부 전극으로 작용하는 것으로, 반사 영역(B)에 예컨데 직사각형으로 형성되며, 활성층(110)과 동시에 저온 폴리실리콘막을 이용하여 형성된다. 또한, 제 1 전극 패턴(115)은 활성층(110)의 드레인 영역(110d)과 연결되어 형성된다.
게이트 라인(120)은 가로 방향으로 연장되어 형성되며, 소정 간격 이격되어 복수 형성된다. 또한, 게이트 라인(120)는 게이트 절연막(117)에 의해 하부에 형성된 활성층(110)과 절연된다.
제 2 전극 패턴(130)은 스토리지 캐패시터의 상부 전극으로 작용하는 것으로, 게이트 라인(120)과 동시에 형성되며, 제 2 콘택홀(195)이 형성될 영역을 제외하고 제 1 전극 패턴(115)과 중첩되도록 형성하는 것이 바람직하다. 제 2 전극 패턴(130)은 게이트 절연막(117)을 사이에 두고 제 1 전극 패턴(115)과 스토리지 캐패시터를 이룬다.
제 1 보호막(135)은 게이트 라인(120)을 포함한 기판(111) 전체 상부에 형성되며, 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기 물질로 형성될 수도 있고, 저유전율 유기 절연막으로 형성될 수도 있다. 물론 무기 절연막과 유기 절연막의 이중막으로 형성될 수도 있다.
제 1 콘택홀(190)은 활성층(110)의 소오스 영역(110s)을 노출시키도록 제 1 보호막(135) 및 게이트 절연막(117)의 일부분이 제거되어 형성된다.
데이터 라인(140)은 게이트 라인(120)과 수직으로 교차되도록 일 방향으로 연장되어 형성되며, 그 일부가 제 1 콘택(190)을 통해 소오스 영역(110s)과 연결된다. 따라서, 데이터 라인(140)이 소오스 전극으로의 역할도 한다.
제 2 보호막(145)은 데이터 라인(140)을 포함한 기판(111) 전체 상부에 형성되며, 제 1 보호막(135)과 마찬가지로 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기 물질로 형성될 수도 있고, 저유전율 유기 절연막으로 형성될 수도 있다. 물론 무기 절연막과 유기 절연막의 이중막으로 형성될 수도 있다. 또한, 제 2 보호막(145)는 반사 영역(B)에서 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하며, 투과 영역(C1 및 C2)에서도 굴곡지게 형성될 수 있다.
제 2 콘택홀(195)은 활성층(110)의 드레인 영역(110d)을 노출시키도록 제 2 보호막(145), 제 1 보호막(135) 및 게이트 절연막(117)의 일부분이 제거되어 형성된다.
화소 전극(150)은 데이터 라인(140) 사이에 정의된 화소 영역(A)에 형성되며, 반사 영역(B)과 투과 영역(C1 및 C2)에 각각 모서리가 만곡한 대략 직사각형으로 형성된다. 또한, 화소 전극(150)은 제 2 콘택홀(195)을 통해 드레인 영역(110d)과 연결된다. 따라서, 화소 전극(150)이 드레인 전극으로서의 역할도 한다. 한편, 화소 전극(150)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전체를 이용하여 형성하고, 화소 전극(150)과 동시에 형성된 투명 도전체로 이루어지는 접속부(160)를 통해 반사 영역(B) 및 투과 영역(C1 및 C2)에 형성된 화소 전극(150B, 150C1 및 150C2)이 서로 전기적으로 접속된다. 이렇게 반사 영역(B)을 사이에 두고 투과 영역(C1 및 C2)이 설정되고, 각 영역에 화소 전극(150B, 150C1 및 150C2)이 형성되기 때문에 투과 영역(C1 및 C2)의 화소 전극(150C1 및 150C2)을 이격시킬 필요가 없어 그 이격 거리 만큼의 개구율 손실을 방지할 수 있다.
반사막(170)은 반사 영역(B)이 화소 전극(150)의 상부 또는 하부에 형성되며, 반사 영역(B)에 형성된 화소 전극(150B)보다 큰 면적으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 반사막(170)은 굴곡지게 형성된 제 2 보호막(145)을 따라 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 투과 영역(C1 및 C2)의 화소 전극(150C1 및 150C2)에는 액정의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제 수단으로 절개부(180)가 각각 형성된다. 절개 부(180)는 투과 영역(C1 및 C2)의 화소 전극(150C1 및 150C2)의 중앙 부위에 형성되며, 원 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 모서리가 만곡한 직사각 형태의 화소 전극(150C1 및 150C2)의 액정 배열 방향을 고르게 조정하기 위한 것이다. 또한, 화소 전극(150C1 및 150C2)은 절개부(180) 대신에 돌기를 포함할 수도 있다.
한편, 컬러 필터 기판(200)은 제 2 절연 기판(211) 상에 블랙 매트릭스(220)와, 컬러 필터(230)와, 오버 코트막(240)과, 공통 전극(250)을 포함한다.
블랙 매트릭스(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 영역(A) 이외의 영역으로 빛이 새는 것과 인접한 화소 영역들 사이의 광 간섭을 방지하기 위해 형성된다. 따라서, 블랙 매트릭스(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 영역(A) 이외의 영역에 형성된다. 즉, 블랙 매트릭스(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 영역(A)을 개방하도록 형성된다. 따라서, 블랙 매트릭스(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)의 데이터 라인(140)에 대응되는 영역에 형성되며, 화소 전극(150) 사이의 공간과 대응되는 영역에 형성된다.
컬러 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)를 경계로 하여 적색, 녹색 및 청색 필터가 반복되어 형성된다. 컬러 필터(230)는 광원으로부터 조사되어 액정층(미도시)을 통과한 빛에 색상을 부여하는 역할을 한다. 컬러 필터(230)는 감광성 유기 물질로 형성된다.
오버 코트막(240)은 컬러 필터(230)와 컬러 필터(230)가 덮고 있지 않은 블랙 매트릭스(220)의 상부에 형성된다. 오버 코트막(240)은 컬러 필터(230)를 평탄화하면서, 컬러 필터(230)를 보호하는 역할을 하며 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 형성한다.
오버 코트막(240)의 상부에는 공통 전극(250)이 형성된다. 공통 전극(250)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 공통 전극(250)에는 절개 패턴(미도시)이 형성될 수도 있다. 공통 전극(250)의 절개 패턴(미도시)은 화소 전극(150)의 절개부(180)과 함께 액정층(미도시)을 다수의 도메인으로 나누는 역할을 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정 표시 장치중에서 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 도 4 내지 도 8을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 8의 (a)는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정에 따른 평면도이고, (b)는 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 제조 공정에 따른 단면도이며, (c)는 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)를 참조하면, 제 1 투광성 절연 기판(111) 상부에 반도체층을 형성한다. 반도체층은 저온 폴리실리콘 박막을 이용하여 형성하는데, 저온 폴리실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막을 형성한 후 저온에서 폴리실리콘 박막으로 결정화시켜 형성한다. 여기서, 비정질 실리콘 박막을 저온 폴리실리콘 박 막으로 결정화시키기 위해 널리 이용되는 방법으로는 고상 결정화법(Solid Phase Crystallization; SPC), 엑시머 레이저 결정화법(Eximer Laser Crystallization; ELC) 및 금속 유도 결정화법(Metal Induced Crystallization; MIC) 등이 있다. 이후 제 1 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 반도체층을 패터닝한다. 반도체층은 소정 영역에서 직사각형 형태로 패터닝되고, 이로부터 소정의 폭으로 연장되어 형성된다. 즉, 반도체층은 직사각형 형태로 패터닝된 영역부터 이후 데이터 라인(140)이 형성될 영역까지 연장되어 형성되며, 게이트 라인(120)이 형성될 영역을 지나도록 형성된다. 여기서, 직사각형 형태로 패터닝된 반도체층은 제 1 전극 패턴(115)이 되고, 이로부터 소정 폭으로 연장된 반도체층은 박막 트랜지스터의 소오스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역이 되는 활성층(110)이 된다. 그리고, 활성층(110)의 소정 영역, 즉 데이터 라인(140)이 형성될 영역과 중첩된 영역 및 제 1 전극 패턴(115)과 연결된 영역에 불순물이 이온 주입된다. 불순물이 이온 주입된 후 엑시머 레이저 등을 이용하여 이온 주입된 불순물을 활성화시킨다. 여기서, 불순물이 이온 주입된 활성층(110)의 영역은 각각 소오스 영역(110s) 및 드레인 영역(110d)이 되며, 그 이외의 영역은 채널 영역(110c)이 된다. 이러한 공정에 의해 박막 트랜지스터(110) 및 제 1 전극 패턴(115)이 형성된다. 한편, 제 1 전극 패턴(115)에도 불순물을 이온 주입할 수도 있다.
도 5(a), 도 5(b) 및 도 5(c)를 참조하면, 소오스 영역(110s), 드레인 영역(110d) 및 채널 영역(110c)이 형성된 활성층(110) 및 제 1 전극 패턴(115)이 형 성된 제 1 기판(111) 전체 상부에 게이트 절연막(117)을 형성한다. 게이트 절연막(117)은 예를들어 산화 실리콘 또는 질화 실리콘 등의 실리콘 계열의 절연막을 이용하여 형성한다. 그리고, 전체 상부에 제 1 도전층을 형성한다. 여기서, 제 1 도전층은 알루미늄(Al), 네오디뮴(Nd), 은(Ag), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 도전층은 단일층 뿐 아니라 복수 금속층의 다중층으로 형성될 수 있다. 즉, 물리 화학적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 등의 금속층과 비저항이 작은 알루미늄(Al) 계열 또는 은(Ag) 계열의 금속층을 포함하는 이중층으로 형성할 수도 있다. 그리고, 제 2 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 1 도전층을 패터닝하여 게이트 라인(120) 및 제 2 전극 패턴(130)을 형성한다. 여기서, 게이트 라인(120)은 일 방향으로 연장되도록 복수 형성된다. 또한, 제 2 전극 패턴(130)은 게이트 라인(120)과 소정 간격 이격되도록 형성되며, 드레인 영역(110d)을 노출시키며 제 1 전극 패턴(115)과 중첩되도록 형성된다. 한편, 제 2 전극 패턴(130)은 게이트 절연막(117)을 사이에 두고 제 1 전극 패턴(115)와 함께 스토리지 캐패시터를 이룬다.
도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(c)를 참조하면, 게이트 라인(120) 및 제 2 전극 패턴(130)이 형성된 제 1 기판(111) 전체 상부에 제 1 보호막(135)을 형성한다. 여기서, 제 1 보호막(135)은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기 물질로 형성될 수도 있고, 저유전율 유기 절연막으로 형성될 수도 있으며, 무기 절연막과 유기 절 연막의 이중막으로 형성될 수도 있다. 제 3 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 1 보호막(135) 및 그 하부의 게이트 절연막(117)을 식각하여 활성층(110)의 소오스 영역(110s)을 노출시키는 제 1 콘택홀(190)을 형성한다. 그리고, 전체 상부에 제 2 도전층을 형성한다. 제 2 도전층은 제 1 도전층을 형성하기 위한 물질을 이용하여 형성한다. 제 4 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 2 도전층을 패터닝하여 데이터 라인(140)을 형성한다. 데이터 라인(140)은 게이트 라인(120)과 수직한 방향으로 연장되도록 형성된다. 또한, 제 2 도전층이 제 1 콘택홀(190)을 통해 소오스 영역(110s)와 연결되게 된다. 따라서, 데이터 라인(140)이 소오스 전극으로의 역할도 한다.
도 7(a), 도 7(b) 및 도 7(c)를 참조하면, 데이터 라인(140)이 형성된 제 1 기판(111) 전체 상부에 제 2 보호막(145)을 형성한다. 제 2 보호막(145)은 제 1 보호막(135)과 마찬가지로 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기 물질로 형성될 수도 있고, 저유전율 유기 절연막으로 형성될 수도 있으며, 무기 절연막과 유기 절연막의 이중막으로 형성될 수도 있다. 또한, 반사 영역(B)의 제 2 보호막(145)은 굴곡지게 형성하는 것이 바람직하며, 투과 영역(C1 및 C2)의 제 2 보호막(145)도 굴곡지게 형성할 수 있다. 그리고, 제 5 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 2 보호막(145), 제 1 보호막(135) 및 게이트 절연막(117)을 식각하여 활성층(110)의 드레인 영역(110d)을 노출시키는 제 2 콘택홀(195)을 형성한다.
도 8(a), 도 8(b) 및 도 8(c)을 참조하면, 제 2 콘택홀(195)이 형성된 제 1 기판(111) 전체 상부에 제 3 도전층을 형성한다. 그리고, 제 6 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 3 도전층을 패터닝하여 화소 전극(150)을 형성한다. 화소 전극(150)은 데이터 라인(140) 사이에 정의된 화소 영역(A)에 형성되며, 인접한 화소 전극과는 소정 간격으로 이격되어 형성된다. 화소 영역(A)은 게이트 라인(120) 및 스토리지 라인(130)이 지나는 화소 영역(A) 중앙부의 반사 영역(B)과 반사 영역(B) 양측의 투과 영역(C1 및 C2)으로 구성된다. 또한, 반사 영역(B)과 투과 영역(C1 및 C2)에 형성된 화소 전극(150B, 150C1 및 150C2)은 각각 모서리가 만곡한 대략 직사각형으로 형성된다. 반사 영역(B)과 투과 영역(C1 및 C2)에 형성된 화소 전극(150)은 접속부(160)를 통해 서로 전기적으로 연결되는데, 접속부(160)는 제 4 도전층을 패터닝하여 화소 전극(150)을 형성할 때 함께 형성된다. 또한, 화소 전극(150)은 제 2 콘택홀(195)을 통해 드레인 영역(110d)과 연결된다. 따라서, 화소 전극(150)이 드레인 전극으로서의 역할도 한다. 한편, 화소 전극(150) 및 접속부(160)를 형성하기 위한 제 4 도전층은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전체를 이용한다. 또한, 화소 전극(150)을 패터닝할 때 투과 영역(C1 및 C2)의 화소 전극(150C1 및 150C2)의 중앙부에는 원 모양으로 절개부(180)를 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 전체 상부에 반사막(170)을 형성한 후 제 7 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 반사 영역(B)에만 반사막(170)이 잔류되도록 한다. 이때, 반사막(170)은 반사 영역(B)에 형성된 화소 전극(150)보다 큰 면적으로 형성하는 것이 바람직하며, 굴곡지게 형성된 제 2 보호막(145)을 따라 굴곡지게 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 반사막(170)은 광 반사율이 우수한 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속으로 형성한 단일층 또는 다중층을 사용할 수 있다.
상기와 같이 박막 트랜지스터 기판(100)의 제조와 별도로 컬러 필터 기판(200)을 제조한다. 컬러 필터 기판(200)을 제조하기 위해 제 2 기판(211)의 소정 영역, 즉 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 전극(150)이 형성되지 않은 영역에 대응되는 영역에 블랙 매트릭스(220)를 형성하고, 화소 전극(150)이 형성된 영역에 대응되는 영역에 컬러 필터(230)를 형성한다. 그리고, 블랙 매트릭스(220)와 컬러 필터(230)의 단차를 제거하기 위해 오버 코트막(240)을 형성한다. 이후 컬러 필터 기판(200)의 전면에 공통 전극(250)을 형성한다.
상기와 같이 제조된 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판(200)은 각각의 화소 전극(150)과 공통 전극(250)이 서로 대향되도록 두 기판을 가압하여 합착된다. 이때, 두 기판 사이의 밀봉을 위해 소정의 실링막이 도포될 수 있다. 그리고, 두 기판 사이의 셀갭을 유지하기 위해 스페이서가 마련될 수도 있다. 이후, 합착된 두 기판 사이에 액정을 주입하고 밀봉하여 액정 표시 패널(300)을 제작한다.
상술한 바와 같이 제작된 액정 표시 패널은 박막 트랜지스터 기판(100)의 박막 트랜지스터(110)를 통해 화소 형성에 필요한 전기적 신호를 화소 전극(150)에 인가하고, 컬러 필터 기판(200)의 공통 전극(250)에 공통 전압을 인가하면 화소 전극(150)과 공통 전극(250) 사이에 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 액정층의 배열이 변화하고, 변화된 배열에 따라 광투과도가 변경되어 목표로 하는 화상을 표시하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 화소 영역을 하나의 반사 영역과 반사 영역에 의해 분할된 두개의 투과 영역으로 구성하며, 반사 영역을 게이트 라인 및 스토리지 캐패시터가 형성되는 영역에 설정한다.
따라서, 두 투과 영역이 인접하여 형성되는 종래에 비해 두 투과 영역상에 형성되는 화소 전극이 소정 간격 이격되지 않아도 되므로 이격 거리 만큼의 개구율을 증가시킬 수 있다.
또한, 게이트 라인 및 스토리지 캐패시터가 형성된 영역에 반사 영역을 설정함으로써 반사 영역의 면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 화소 영역의 면적을 증가시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 교차하여 연장 형성된 복수의 데이터 라인;
    상기 데이터 라인 사이에 설정된 화소 영역에 형성된 화소 전극을 포함하며,
    상기 화소 영역은 상기 게이트 라인을 포함한 영역에 설정된 반사 영역과, 상기 반사 영역을 사이에 두고 분할 설정된 투과 영역을 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판상의 일 영역에 형성된 제 1 전극 패턴; 및
    상기 제 1 전극 패턴과 연결되며 상기 게이트 라인을 통과하여 상기 데이터 라인과 연결된 활성층을 더 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 활성층은 상기 데이터 라인과 연결되는 소오스 영역;
    상기 화소 전극과 연결되는 드레인 영역; 및
    상기 소오스 영역 및 드레인 영역 사이의 채널 영역을 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 라인과 소정 간격 이격되어 형성된 제 2 전극 패턴을 더 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 전극 패턴과 연결된 부분의 상기 활성층을 제외하고 상기 제 1 전극 패턴과 중첩되도록 형성된 박막 트랜지스터 기판.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 반사 영역 및 투과 영역에 각각 모서리가 만곡한 형상으로 형성되며, 접속부에 의해 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터 기판.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 영역의 상기 화소 전극에 절개부를 더 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 영역의 상기 화소 전극 상부 또는 하부에 반사 막이 형성된 박막 트랜지스터 기판.
  9. 기판 상부에 반도체층을 형성한 후 패터닝하여 활성층 및 제 1 전극 패턴을 형성하는 단계;
    전체 상부에 게이트 절연막 및 제 1 도전층을 형성한 후 상기 제 1 도전층을 패터닝하여 게이트 라인 및 제 2 전극 패턴을 형성하는 단계;
    전체 상부에 제 1 보호막을 형성한 후 상기 활성층의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 활성층의 일부와 연결되도록 전체 상부에 제 2 도전층을 형성한 후 패터닝하여 데이터 라인을 형성하는 단계;
    전체 상부에 제 2 보호막을 형성한 후 상기 활성층의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 불순물 영역의 일부와 연결되도록 전체 상부에 제 3 도전층을 형성한 후 패터닝하여 화소 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 화소 전극 상부의 소정 영역에 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사막이 형성되는 상기 제 2 보호막을 굴곡지게 형 성하는 단계를 더 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 화소 전극 형성시 상기 화소 전극의 일 영역에 절개부를 형성하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  12. 제 1 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차 연장되어 형성된 복수의 데이터 라인과, 상기 데이터 라인 사이에 설정된 화소 영역에 형성된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 영역은 상기 게이트 라인을 포함한 영역에 설정된 반사 영역과, 상기 반사 영역을 사이에 두고 분할 설정된 투과 영역을 포함하는 박막 트랜지스터 기판;
    상기 화소 영역 이외의 영역에 대응되는 제 2 기판상의 일 영역에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 화소 영역에 대응되는 상기 제 2 기판상의 일 영역에 형성된 컬러 필터와, 상기 제 2 기판상에 형성된 공통 전극을 포함하는 컬러 필터 기판; 및
    상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
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