KR20100014029A - 반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 각 화소에 구비된 박막 트랜지스터의 활성층이 패터닝 작업을 거치지 않고 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성됨으로써, 제조 과정에서 사용되는 마스크 수가 감소하여 제조 비용 및 제조 시간이 최소화된 반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 형성되어 다수의 화소가 정의된 기판; 상기 기판의 각 화소의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성되며, 게이트 전극, 게이트 절연막, 활성층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 상에 형성되며, 상기 드레인 전극의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀이 마련된 제 1 보호막; 상기 제 1 보호막 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀과 대응되는 제 2 콘택홀이 마련된 반사층; 상기 반사층 상에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀과 대응되는 제 3 콘택홀이 마련된 제 2 보호막; 및 상기 각 화소 내에 개별 형성되며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 화소전극; 에 의해 달성되며, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막과 활성층은 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성된다.
반사형 액정표시장치, 마스크

Description

반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법{REFLECTIVE TYPE LIQUID CRYSTAL DISPALY DEVICE AND THE METHOD FOR FABRICATING THEREOF}
본 발명은 반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 각 화소에 구비된 박막 트랜지스터의 활성층이 패터닝 작업을 거치지 않고 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성됨으로써, 제조 과정에서 사용되는 마스크 수가 감소하여 제조 비용 및 제조 시간이 최소화된 반사형 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 노트북 PC 및 휴대 전화와 같은 휴대용 전자기기 등으로 널리 이용되고 있다.
통상적으로 액정표시장치는 매트릭스형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위칭 소자에 인가되는 영상신호에 따라 달리 배열되는 액정에 의해 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
상기 액정표시장치는 상부기판인 컬러필터(color filter)기판과 하부기판인 박막 트랜지스터 어레이(Thin film Transistor Array)기판이 서로 대향하고 그 사 이에 액정층이 충진된 액정패널과, 상기 액정패널에 주사신호 및 화상정보를 공급하여 액정패널을 동작시키는 액정패널 구동부를 포함하여 구성된다.
이러한 액정표시장치는 CRT(Cathode-ray Tube)나 LED(Light Emitting Diode)에 비해 스스로 빛을 내지 못하는 비발광 소자이므로, 화상을 구현하기 위해서는 액정패널에 광을 공급하는 광원을 필요로 한다.
상기 액정표시장치는 광원의 종류에 따라 크게 두 종류로 분류될 수 있다. 즉, 액정표시장치는 내부에 마련된 광원을 이용하는 투과형 액정표시장치와 외부의 광원(예 : 태양 광)을 이용하는 반사형 액정표시장치로 분류된다.
상기 투과형 액정표시장치는 휴대용 배터리 등을 전원으로 하는 내부 광원을 사용하기 때문에 높은 소비 전력이 요구되는 단점이 있으며, 이러한 투과형 액정표시장치가 휴대용 전자기기에 적용된 경우에는 휴대용 배터리 용량의 한계로 인해 사용시간이 길지 못하므로 휴대성의 장점이 발휘되지 못하게 되는 문제점이 있다.
이에 따라, 외부의 광원을 이용함에 의해 소비전력 면에 있어서 장점이 있는 반사형 액정표시장치에 대한 소비자의 관심이 높아지고 있으며, 활발한 연구 또한 이루어지고 있다.
첨부한 도면을 참조하여 상기와 같은 반사형 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 종래의 일반적인 반사형 액정표시장치는 박막 트랜지스터 어레이 기판인 제 1 기판(1a)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(1b)으로 구성되며, 상기 제 1 기판(1a)과 제 2 기판(1b)의 사이에는 액정층(1c)이 형성된 다.
상기 제 1 기판(1a) 상에는 서로 종횡으로 교차하도록 형성되어 복수의 화소를 정의하는 게이트 라인(7) 및 데이터 라인(8)이 형성되며, 상기 각 화소의 게이트 라인(7)과 데이터 라인(8)이 교차하는 영역에는 박막 트랜지스터(2)가 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(2)는 제 1 기판(1a) 상에 형성된 게이트 전극(2a)과, 상기 게이트 전극(2a) 상에 형성된 게이트 절연막(2b)과, 상기 게이트 절연막(2b) 상에 형성되며 게이트 전극(2a)의 폭과 동일하거나 작은 폭을 가지는 활성층(2c)과, 상기 활성층(2c) 상에 형성된 소스 전극(2d) 및 드레인 전극(2e)으로 구성되며, 상기 소스 전극(2d)과 드레인 전극(2e) 상에는 제 1 보호막(3)이 형성되고, 상기 제 1 보호막(3) 상에는 알루미늄(Al)과 같이 반사 기능이 있는 불투명한 금속을 재료로 한 반사층(4)이 형성되며, 상기 반사층(4) 상에는 제 2 보호막(5)이 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(2)의 게이트 전극(2a)은 게이트 라인(7)에 연결되고, 소스 전극(2d)은 데이터 라인(8)에 연결되며, 드레인 전극(2e)은 각 화소마다 개별적으로 구비된 화소전극(6)에 연결된다.
그리고, 도면에 상세히 도시하지는 않았지만 상기 제 2 기판(1b) 상에는 상기 화소전극(6)과 함께 수직 전계를 형성하여 액정층(1c)을 구동하는 공통전극(9)이 제 1 기판(1a)의 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성된다.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 일반적인 반사형 액정표시장치는 다음과 같 은 과정을 통해 제조된다.
먼저, 제 1 기판(1a) 상에 포토리소그라피(photolithography) 방법(제 1 마스크 공정)을 이용하여 게이트 전극(2a)을 형성한다.
다음으로, 게이트 전극(2a)이 형성된 제 1 기판(1a) 상에 게이트 절연막(2b)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 절연막(2b) 상에 포토리소그라피 방법(제 2 마스크 공정)을 이용하여 활성층(2c)을 형성한다. 이때, 활성층(2c)의 폭은 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 전극(2a)의 폭과 같거나 작은 폭을 가지도록 형성된다.
다음으로, 활성층(2c)이 형성된 상기 제 1 기판(1a) 상에 포토리소그라피 방법(제 3 마스크 공정)을 이용하여 소스 전극(2d) 및 드레인 전극(2e)을 형성한다.
다음으로, 소스 전극(2d) 및 드레인 전극(2e)이 형성된 제 1 기판(1a) 상에 제 1 보호막(3)을 형성하고, 포토리소그라피 방법(제 4 마스크 공정)을 이용하여 제 1 보호막(3)의 상면에 다수의 요철 패턴을 형성한다.
다음으로, 상기 포토리소그라피 방법(제 5 마스크 공정)을 이용하여 상기 제 1 보호막(3)에 제 1 콘택홀(3a)을 형성하여 박막 트랜지스터(2)의 드레인 전극(2e)의 일부 영역을 노출시킨다.
다음으로, 상기 제 1 보호막(3) 상에 반사층(4)을 형성하고, 포토리소그라피 방법(제 6 마스크 공정)을 이용하여 상기 반사층(4) 중에 제 1 콘택홀(3a)과 대응되는 영역에 제 2 콘택홀(4a)을 형성하여 박막 트랜지스터(2)의 드레인 전극(2e)의 일부 영역을 노출시킨다.
다음으로, 상기 반사층(4) 상에 제 2 보호막(5)을 형성하고, 포토리소그라피 방법(제 7 마스크 공정)을 이용하여 상기 반사층(5) 중에 제 1, 2 콘택홀(3a, 4a)과 대응되는 영역에 제 3 콘택홀(5a)을 형성하여 박막 트랜지스터(2)의 드레인 전극(2e)의 일부 영역을 노출시킨다.
다음으로, 포토리소그라피 방법(제 8 마스크 공정)을 이용하여 각 화소 내에 화소전극(6)을 형성하되, 상기 제 1 내지 제 3 콘택홀(3a, 4a, 5a)을 통해 해당 화소의 박막 트랜지스터(2)의 드레인 전극(2e)과 연결되도록 한다.
상기 포토리소그라피 공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 제 1 기판(1a) 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광막 도포, 노광, 현상 공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수 번의 포토리소그라피 공정은 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크 수가 증가하면 액정표시장치의 제조 비용이 이에 비례하여 상승하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조 시에 적용되는 마스크 수를 최소화하여 생산 수율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 반사형 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시장치는, 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 형성되어 다수의 화소가 정의된 기판; 상기 기판의 각 화소의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성되며, 게이트 전극, 게이트 절연막, 활성층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 상에 형성되며, 상기 드레인 전극의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀이 마련된 제 1 보호막; 상기 제 1 보호막 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀과 대응되는 제 2 콘택홀이 마련된 반사층; 상기 반사층 상에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀과 대응되는 제 3 콘택홀이 마련된 제 2 보호막; 및 상기 각 화소 내에 개별 형성되며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 화소전극; 을 포함하여 구성되며, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막과 활성층은 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성된다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조 방법은, 다수의 화소가 정의된 기판을 제공하는 단 계; 상기 기판의 화소 내에 게이트 전극을 형성하는 단계; 게이트 전극이 형성된 상기 기판 상에 상기 화소 전체에 대응되는 게이트 절연막을 형성하는 단계; 게이트 절연막이 형성된 상기 기판 상에 상기 화소 전체에 대응되는 활성층을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 일부와 각각 오버랩되도록 활성층 상에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소스 전극과 드레인 전극 상에 제 1 보호막을 형성하고, 상기 드레인 전극의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀을 제 1 보호막에 형성하는 단계; 상기 제 1 보호막 상에 반사층을 형성하고, 상기 제 1 콘택홀에 대응되는 제 2 콘택홀을 반사층에 형성하는 단계; 상기 반사층 상에 제 2 보호막을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀에 대응되는 제 3 콘택홀을 제 2 보호막에 형성하는 단계; 및 각 화소 내에 개별적으로 구비되는 화소전극을 제 2 보호막 상에 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성 및 제조 방법으로 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 각 화소에 형성되는 박막 트랜지스터의 활성층이 포토리소그라피 공정을 이용한 패터닝 과정없이 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성되므로, 제조 과정에 있어서 감광막 도포, 노광, 현상 공정 등 다수의 공정으로 이루어진 포토리소그라피 공정 수행 횟수가 최소화되는 효과가 있다.
이에 따라, 액정표시장치의 생산 수율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기와 같이 포토리소그라피 공정 수행 횟수가 감소하면 포토리소그라피 공정 수행 시에 필수적으로 사용되는 마스크의 수가 줄어들어 액정표시장치의 제조 비용이 최소화되는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)이 서로 교차하여 형성되어 다수의 화소가 정의된 제 1 기판(101); 상기 제 1 기판(101)의 각 화소의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성되며, 게이트 전극(102a), 게이트 절연막(102b), 활성층(102c), 소스 전극(102d) 및 드레인 전극(102e)을 포함하여 구성된 박막 트랜지스터(102); 상기 박막 트랜지스터(102) 상에 형성되며, 상기 드레인 전극(102e)의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀(103a)이 마련된 제 1 보호막(103); 상기 제 1 보호막(103) 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀(103a)과 대응되는 제 2 콘택홀(104a)이 마련된 반사층(104); 상기 반사층(104) 상에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(103a, 104a)과 대응되는 제 3 콘택홀(105a)이 마련된 제 2 보호막(105); 및 상기 각 화소 내에 개별 형성되며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 콘택홀(103a, 104a, 105a)을 통해 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)과 접속되는 화소전극(106); 을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 박막 트랜지스터(102)의 게이트 절연막(102b)과 활성층(102c)은 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는 박막 트랜지스터 어레이 기판인 제 1 기판(101)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(미도시)으로 구성된 액정패널이 구비되며, 상기 제 1 기판(101)과 제 2 기판 사이에는 액정층(미도시)이 형성된다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 기판(101) 상에는 서로 종횡으로 교차하도록 형성되어 다수의 화소를 정의하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)이 형성되며, 각 화소의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에는 박막 트랜지스터(102)가 형성되어 게이트 라인 및 데이터 라인과 연결된다.
도 3 을 참조하면, 각 화소에 형성된 상기 박막 트랜지스터(102)는, 상기 제 1 기판(101) 상에 형성된 게이트 전극(102a)과, 상기 게이트 전극(102a) 상에 형성되며 모든 화소에 공통으로 형성된 게이트 절연막(102b)과, 상기 게이트 절연막(102b) 상에 형성되며 모든 화소에 공통으로 형성된 활성층(102c)과, 상기 활성층(102c) 상에 형성된 소스 전극(102d) 및 드레인 전극(102e)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 활성층은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어지며, 비정질 실리콘(a-Si)은 광에 의하여 여기되어 누설 전류(leakage current)를 발생시키는 특성을 가지지만, 제 1 기판(101)의 하부에 내부 광원이 존재하지 않고 또한 상기 활성층(102c)의 상부에는 불투명한 금속으로 형성된 반사층(104)이 전체적으로 형성됨으로 인해, 상기 활성층(102c)은 상/하부로부터 광이 도달하지 않으므로 누설 전류의 발생이 염려되지 않는다.
도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 상기 활성층(102c) 상에는 불순물이 첨가된 오믹 접촉 층이 형성될 수 있는데, 이러한 오믹 접촉 층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+ a-Si)으로 이루어진다.
도 3을 참조하면, 박막 트랜지스터(102)가 형성된 상기 제 1 기판(101) 상에는 유기 물질을 재료로 한 제 1 보호막(103)이 형성되며, 이러한 제 1 보호막(103)에는 상기 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀(103a)이 형성된다.
그리고, 상기 제 1 보호막(103) 상에는 알루미늄(Al)과 같이 반사 기능이 부여된 불투명한 금속을 재료로 이루어진 반사층(104)이 형성되며, 이러한 반사층(104)에는 상기 제 1 보호막(103)의 제 1 콘택홀(103a)에 대응되는 영역에 제 2 콘택홀(104a)이 형성되어 상기 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)의 일부 영역을 노출한다.
또한, 상기 반사층(104) 상에는 무기 물질을 재료로 한 제 2 보호막(105)이 형성되며, 이러한 제 2 보호막(105)에는 상기 제 1 보호막(103)의 제 1 콘택홀(103a)과 반사층(104)의 제 2 콘택홀(104a)에 대응되는 영역에 제 3 콘택홀(105a)이 형성되어 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)의 일부 영역을 노출한다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 기판(101)의 반사층(104) 상에는 제 1 내지 제 3 콘택홀(103a, 104a, 105a)을 통해 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)과 접속되는 화소전극(106)이 각 화소마다 개별적으로 형성된다.
상기 화소전극(106)은 외부의 광원(예 : 태양 광)으로부터 액정패널의 내부로 입사된 광이 화소전극(106)을 통과하여 반사층(104)에 반사될 수 있도록 투명한 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 일 예로서 인듐 틴 옥사이드(ITO; indium tin oxide)가 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 보호막(103)의 상부 표면에는 다수의 요철 패턴이 형성되는데, 이로 인해 제 1 보호막(103) 상에 위치하는 반사층(104), 제 2 보호막(105) 및 화소전극(106)에도 상기 제 1 보호막(103) 상부 표면의 다수의 요철 패턴과 동일한 요철 패턴이 형성된다.
이에 따라, 외부의 광원으로부터 액정패널의 내부로 입사된 광은 표면에 다수의 요철 패턴이 형성된 반사층(104)에 의해 진행 방향이 변경되어 정면 휘도가 향상되게 됨으로써, 사용자는 높은 휘도의 화면을 관찰할 수 있게 된다.
이와 같이 제 1 보호막(103), 반사층(104), 제 2 보호막(105) 및 화소전극(106)에 형성되는 다수의 요철 패턴은, 제 1 보호막(103)의 상부 표면에 형성한 후에 제 1 보호막(103) 상에 반사층(104), 제 2 보호막(105) 및 화소전극(106)을 차례로 형성하면 제 1 보호막(103) 표면의 요철 패턴에 의해 반사층(104), 제 2 보호막(105) 및 화소전극(106)의 상부 표면과 하부 표면에도 자연스레 제 1 보호막(103)의 요철 패턴과 동일한 요철 패턴이 형성되게 된다. 이와 관련한 상세한 설명은 아래의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조 방법에 대한 설명에서 상세히 하도록 한다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 기판(101)과 대향하도록 배 치된 제 2 기판(미도시) 상에는 상기 제 1 기판(101) 상의 화소전극(106)과 함께 수직 전계를 형성하여 액정층(미도시)을 구동하는 공통전극(미도시)이 제 1 기판(101) 상의 모든 화소에 대응될 수 있도록 공통으로 형성된다.
상기 공통전극은 외부의 광원으로부터의 광이 투과할 수 있도록 투명한 도전성 물질을 재료로 하여 형성되는 것이 바람직하며, 일 예로서 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide)가 있다.
이하, 도 4a 내지 4h를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 다수의 화소가 정의된 제 1 기판(101)을 준비한다.
다음으로, 상기 제 1 기판(101) 상에 도 4a에 도시한 바와 같은 박막 트랜지스터(102)의 게이트 전극(102a)을 형성하고 게이트 라인(미도시)을 형성한다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(102a) 및 게이트 라인은, 상기 제 1 기판(101) 상에 게이트 전극 형성용 금속막(미도시)과 제 1 감광막(미도시)을 차례로 도포한 후에 제 1 마스크(미도시)를 이용한 제 1 포토리소그라피(photolithography)를 수행하여 제 1 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 1 감광막 패턴을 이용하여 게이트 전극 형성용 금속막을 선택적으로 제거함으로써 함께 형성된다.
다음으로, 도 4a에 도시한 바와 같이 게이트 전극(102a)이 형성된 상기 제 1 기판(101) 상에 게이트 절연막(102b)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(102b)은 제 1 기판(101)의 화소 전체에 대응되도록 형성된다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이 게이트 절연막(102b)이 형성된 상기 제 1 기판(101) 상에 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 박막 트랜지스터(102)의 활성층(102c)을 형성한다. 이때, 상기 활성층(102c)은 제 1 기판(101) 중에 적어도 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성된다.
다음으로, 도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 상기 활성층(102c) 상에 오믹 접촉 층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 오믹 접촉층은 불순물이 포함된 비정질실리콘(n+ a-Si)로 이루어진다.
다음으로, 도 4c에 도시한 바와 같이 활성층(102c)이 형성된 상기 제 1 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(102)의 소스 전극(102d)과 드레인 전극(102e)을 형성하고 데이터 라인(미도시)을 형성한다. 이로써, 게이트 전극(102a), 게이트 절연막(102b), 활성층(102c), 소스 전극(102d) 및 드레인 전극(102e)으로 이루어진 박막 트랜지스터(102)가 형성된다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 소스 전극(102d), 드레인 전극(102e) 및 데이터 라인은, 상기 제 1 기판(101) 상에 소스/드레인 전극 형성용 금속막(미도시)과 제 2 감광막(미도시)을 차례로 도포한 후에 제 2 마스크(미도시)를 이용한 제 2 포토리소그라피를 수행하여 제 2 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴을 이용하여 소스/드레인 전극 형성용 금속막을 선택적으로 제거함으로써 함께 형성된다. 이 과정에서, 상기 오믹 접촉 층 중에서 소스 전극(102d)과 드레인 전극(102e) 사이에 대응되는 영역도 함께 제거될 수 있다.
다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이 소스 전극(102d)과 드레인 전극(102e) 이 형성된 제 1 기판(101) 상에 유기 물질을 재료로 한 제 1 보호막(103)을 형성하고, 상기 제 1 보호막(103)의 상부 표면에 다수의 요철 패턴을 형성한다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 보호막(103) 상부 표면의 다수의 요철 패턴은, 상기 제 1 보호막(103) 상에 제 3 감광막(미도시)을 도포한 후에 제 3 마스크(미도시)를 이용한 제 3 포토리소그라피를 수행하여 제 3 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 3 감광막 패턴을 이용하여 제 1 보호막(103)의 표면을 선택적으로 제거하여 다수의 돌기를 형성한 후에 상기 다수의 돌기의 모서리 영역을 녹여서 둥글게 만드는 공정을 통해 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조 방법을 설명함에 있어서, 상기 제 1 보호막(103) 상부 표면의 다수의 요철 패턴은 마스크를 이용하여 패터닝하여 다수의 돌기를 형성한 후에 돌기의 모서리 영역을 녹여서 형성하는 것을 그 예로 하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 1 보호막(103) 상부 표면의 다수의 요철 패턴은 회절 마스크를 이용하여 형성되는 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.
다음으로, 도 4e에 도시한 바와 같이 상기 박막 트랜지스터(102)의 드레인 전극(102e)의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀(103a)을 제 1 보호막(103)에 형성한다.
상기 제 1 콘택홀(103a)은, 상기 제 1 보호막(103) 상에 제 4 감광막(미도시)을 도포한 후에 제 4 마스크(미도시)를 이용한 제 4 포토리소그라피를 수행하여 제 4 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 4 감광막 패턴을 이용하여 제 1 보 호막(103)을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.
다음으로, 도 4f에 도시한 바와 같이 상기 제 1 보호막(103) 상에 반사층(104)을 형성하고, 상기 제 1 보호막(103)의 제 1 콘택홀(103a)에 대응되는 제 2 콘택홀(104a)을 반사층(104)에 형성한다. 이때, 상기 반사층(104)은 상기 제 1 보호막(103)의 상부 표면에 형성된 다수의 요철 패턴으로 인해 제 1 보호막(103)의 상부 표면과 동일한 다수의 요철 패턴이 형성되게 된다.
상기 제 2 콘택홀(104a)은, 상기 제 1 보호막(103) 상에 제 5 감광막(미도시)을 도포한 후에 제 5 마스크(미도시)를 이용한 제 5 포토리소그라피를 수행하여 제 5 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 5 감광막 패턴을 이용하여 반사층(104)을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.
다음으로, 도 4g에 도시한 바와 같이 상기 반사층(104) 상에 무기 물질을 재료로 한 제 2 보호막(105)을 형성하고, 상기 제 1 보호막(103)의 제 1 콘택홀(103a) 및 반사층(104)의 제 2 콘택홀(104a)에 대응되는 제 3 콘택홀(105a)을 제 2 보호막(105)에 형성한다. 이때, 상기 제 2 보호막(105)은 반사층(104)의 상부 표면에 형성된 다수의 요철 패턴으로 인해 반사층(104)의 상부 표면과 동일한 다수의 요철 패턴이 형성되게 된다.
상기 제 3 콘택홀(105a)은, 상기 반사층(104) 상에 제 6 감광막(미도시)을 도포한 후에 제 6 마스크(미도시)를 이용한 제 6 포토리소그라피를 수행하여 제 6 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 6 감광막 패턴을 이용하여 제 2 보호층(105)을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.
다음으로, 도 4h에 도시한 바와 같이 각 화소 내에 개별적으로 구비되는 화소전극(106)을 제 2 보호막(105) 상에 형성한다. 이때, 상기 화소전극(106)은 제 2 보호막(105) 상부 표면에 형성된 다수의 요철 패턴으로 인해 제 2 보호막(105)의 상부 표면과 동일한 다수의 요철 패턴이 형성되게 된다.
도면에 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 화소전극(106)은, 상기 제 1 기판(101) 상에 투명한 도전성 물질층(미도시)과 제 7 감광막(미도시)을 차례로 도포한 후에 제 7 마스크(미도시)를 이용한 제 7 포토리소그라피를 수행하여 제 7 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제 7 감광막 패턴을 이용하여 투명한 도전성 물질층을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.
상술한 바와 같은 구성 및 제조 방법으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 각 화소에 형성되는 박막 트랜지스터(102)의 활성층(102c)을 패터닝하기 위한 포토리소그라피 공정이 수행되지 않으므로, 제조 과정에 있어서 감광막 도포, 노광, 현상 공정 등 다수의 공정으로 이루어진 포토리소그라피 공정 수행 횟수가 감소하여 생산 수율을 높일 수 있으며, 포토리소그라피 공정 수행 시에 사용되는 마스크의 수가 줄어들어 제조 비용이 최소화되게 된다.
본 발명을 설명함에 있어서, 박막 트랜지스터(102)의 활성층(102c)이 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판(101) 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성된 구성이 반사형 액정표시장치에 마련된 것을 그 예로 하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기와 같이 박막 트랜지스터(102)의 활성층(102c)이 포토리소그라피 공정 없이 제 1 기판(101) 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성된 구 성은 박막 트랜지스터(102)가 구비되는 여타 디스플레이(예 : 전기 영동 표시 장치)에 적용되는 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 적용하는 것이 가능할 것이다.
이때, 상기 전기 영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device)는 전기장 내에서 하전된 입자가 양극 또는 음극쪽으로 이동하는 현상인 전기영동을 이용한 것으로서 제 1 기판 상에 화소전극이 형성되고 제 2 기판 상에 공통전극이 형성되며 상기 화소전극과 공통전극 사이에 하전 염료 입자(charge pigment particle)를 포함하는 캡슐이 형성된 구조를 가지며, 이와 같은 전기 영동 표시장치에 본 발명이 적용된 경우 상술한 TN모드 액정표시장치와 마찬가지로 각 화소 내에 형성된 박막 트랜지스터의 활성층이 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성될 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 박막 트랜지스터의 활성층이 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판(101) 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성된 구성이 다양한 모드의 액정표시장치 중에서 반사형 TN(twisted nematic)모드의 액정표시장치에 마련된 것을 그 예로 하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기와 같이 박막 트랜지스터(102)의 활성층(102c)이 포토리소그라피 공정 없이 제 1 기판 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성된 구성은 IPS(in-plain switching) 모드 액정표시장치, VA(vertical align)모드 액정표시장치 및 FFS(fringe field switching) 모드 액정표시장치 등 다양한 모드의 액정표시장치에 적용되는 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 적용하는 것이 가능할 것이다.
즉, 상기 IPS 모드 액정표시장치는 액정층을 구동하기 위한 화소전극과 공통전극이 각 화소 내에서 서로 소정 간격을 두고 엇갈리도록 제 1 기판 상에 형성된 구조를 가지며, 이와 같은 IPS 모드 액정표시장치에 본 발명이 적용된 경우에 각 화소 내에 형성된 박막 트랜지스터의 활성층은 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성되며, 반사층은 화소전극 및 공통전극과 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성될 것이다.
그리고, 상기 VA모드 액정표시장치는 화소전극이 제 1 기판 상에 형성되고 공통전극이 제 2 기판 상에 형성되며 상기 화소전극과 공통전극의 사이에는 유전성 이방성이 음(+)인 액정이 수직 배향된 액정층이 형성된 구조를 가지며, 이와 같은 VA모드 액정표시장치에 본 발명이 적용된 경우에는 상술한 TN모드 액정표시장치와 마찬가지로 각 화소 내에 형성된 박막 트랜지스터의 활성층이 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성될 것이다.
또한, 상기 FFS 모드 액정표시장치는 공통전극이 일종의 아일랜드(island) 형상으로 제 1 기판의 각 화소 내에 형성되고 화소전극은 다수의 개의 막대 형상으로 마련되어 상기 공통전극과 절연되도록 제 1 기판 상에 형성된 구조를 가지며, 이러한 FFS 모드 액정표시장치에서 본 발명이 적용된 경우에는 각 화소 내에 형성된 박막 트랜지스터의 활성층이 포토리소그라피 공정없이 제 1 기판 상의 다수의 화소 전체에 대응되도록 형성되며, 반사층은 화소전극 및 공통전극과 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성될 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 반사형 액정표시장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 액정표시장치에 있어서 박막 트랜지스터가 형성된 영역을 절단한 모습을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4a 내지 도 4h는 도 3의 액정표시장치를 제조하는 단계를 도시한 단면도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
101 : 제 1 기판 102 : 박막 트랜지스터
102a : 게이트 전극 102b : 게이트 절연막
102c : 활성층 102d : 소스 전극
102e : 드레인 전극
103: 제 1 보호막 103a : 제 1 콘택홀
104 : 반사층 104a : 제 2 콘택홀
105 : 제 2 보호막 105a : 제 3 콘택홀
106 : 화소전극

Claims (7)

  1. 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 형성되어 다수의 화소가 정의된 기판;
    상기 기판의 각 화소의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성되며, 게이트 전극, 게이트 절연막, 활성층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 형성되며, 상기 드레인 전극의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀이 마련된 제 1 보호막;
    상기 제 1 보호막 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀과 대응되는 제 2 콘택홀이 마련된 반사층;
    상기 반사층 상에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀과 대응되는 제 3 콘택홀이 마련된 제 2 보호막; 및
    상기 각 화소 내에 개별 형성되며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 화소전극;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막과 활성층은 모든 화소에 대응되도록 공통으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은 유기 물질로 형성되며, 제 2 보호막 은 무기 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층에는 다수의 요철 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 보호막, 제 2 보호막 및 화소전극의 표면에는 반사층과 동일한 다수의 요철 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  5. 다수의 화소가 정의된 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 화소 내에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    게이트 전극이 형성된 상기 기판 상에 상기 화소 전체에 대응되는 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    게이트 절연막이 형성된 상기 기판 상에 상기 화소 전체에 대응되는 활성층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극의 일부와 각각 오버랩되도록 활성층 상에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 전극과 드레인 전극 상에 제 1 보호막을 형성하고, 상기 드레인 전극의 일부 영역을 노출하는 제 1 콘택홀을 제 1 보호막에 형성하는 단계;
    상기 제 1 보호막 상에 반사층을 형성하고, 상기 제 1 콘택홀에 대응되는 제 2 콘택홀을 반사층에 형성하는 단계;
    상기 반사층 상에 제 2 보호막을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀에 대응되는 제 3 콘택홀을 제 2 보호막에 형성하는 단계; 및
    각 화소 내에 개별적으로 구비되는 화소전극을 제 2 보호막 상에 형성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 보호막을 형성하는 단계에서, 상기 제 1 보호막의 표면에 다수의 요철 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 보호막 상에 형성되는 반사층, 제 2 보호막 및 화소전극의 표면에는 제 1 보호막 상의 요철 패턴과 동일한 요철 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조 방법.
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