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KR100886268B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100886268B1
KR100886268B1 KR1020020063855A KR20020063855A KR100886268B1 KR 100886268 B1 KR100886268 B1 KR 100886268B1 KR 1020020063855 A KR1020020063855 A KR 1020020063855A KR 20020063855 A KR20020063855 A KR 20020063855A KR 100886268 B1 KR100886268 B1 KR 100886268B1
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gate electrode
resin film
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crystal display
extension part
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안성준
전진영
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하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 블랙매트릭스와 칼라필터가 형성된 상부기판; 상기 상부기판으로부터 일정한 셀 갭으로 이격되어 형성된 하부기판; 상기 하부기판상에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극과 수직교차하여 게이트절연층의 양쪽 측부에 형성된 데이터신호선; 상기 게이트전극과 데이터신호선이 이루는 공간에 형성되는 화소개구부영역; 상기 결과물의 상부에 형성된 레진막; 및 상기 레진막의 상부에 형성된 반사전극을 포함하여 구성되며, 상기 게이트전극에서 연장되어 상기 화소개구부영역 전체에 걸쳐 형성된 게이트전극연장부를 포함하여 구성된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display and manufacturing method thereof}
도 1a는 종래기술에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도.
도 1b는 도 1a의 라인 I-I'에 따른 공정단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도.
도 2b는 도 2a의 라인 II-II'에 따른 공정단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호설명)
100 : 하부기판 200 : 게이트절연층
300 : 게이트전극 300a : 게이트전극연장부
400 : 데이터신호선 450 : 소오스/드레인전극
450a : 소오스/드레인전극 연장부 500 : 레진막(resin)
600 : 반사전극 700 : 콘택홀
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레진막(resin)의 노광량등을 동일하게 조절하여 레진막의 요철경사각의 균일성을 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 박막트랜지스터 액정표시장치는 TV나 모니터, 노트북등의 대화면 크기의 제품뿐만 아니라 최근에 와서는 휴대하기 간편하고 실외에서 사용이 가능한 PDA, Cell phone, 게임기, 디지털 카메라등의 중소형 제품에서도 그 요구가 증가하고 있다.
종래의 투과형 액정표시장치는 실외에서 콘트라스트비가 현격히 저하되어 가독성의 문제가 있으며 또한 광원으로서는 백라이트를 사용하기 때문에 소비전력등의 문제가 있어 그 응용에 제약이 많다.
그러나, 반사형 액정표시장치는 외부광원을 이용하여 디스플레이되는 모드이기 때문에 저소비전력 측면에서 투과형 액정표시장치와 대비했을때 매우 유리하며 실외에서도 우수한 시인성 특성을 지니고 있다.
따라서, 제조업체에서는 반사형 액정표시장치 제품의 개발 및 생산이 활발히 이루어지고 있는 것이 현실이다.
종래의 반사형 액정표시장치를 제작하기 위해서는 어레이 기판에 빛을 산란 및 반사시킬 수 있는 장치를 만들어야 하는데, 그 방법은 요철형 반사판을 형성하거나 또는 거울반사판과 전방반사필름을 이용하여 빛을 산란 및 반사시키는 등의 방법을 적용하고 있다.
그 이외에도 액정의 종류에 따라 다양한 방법으로 반사형 액정표시장치를 제 작할 수 있다.
그러한 제조방법들 중에 요철형 반사판을 형성하여 반사형 액정 표시장치를 구현하는데 있어서 레진계열의 유기절연막을 두껍게 증착한 후 요철패터닝을 한 다음 반사전극을 형성하는 방법이 현재 이용되고 있다.
이러한 반사형 액정표시장치의 제품특성은 상기 요철형 반사판의 표면경사각등에 민감하므로 레진막으로 요철 형성시 고도의 설계 및 공정조건이 요구된다.
또한, 반사형 액정표시장치의 화소전극은 반사율이 높고 공정에 유리한 알루미늄 또는 알루미늄 합금계열로 형성되며, 화소개구부에 빛을 투과시킬 필요가 없기 때문에 화소개구부에 목적에 따라 금속을 형성하여도 개구율과는 전혀 무관한 것이 반사형 모드이다.
또한, 반사형 액정표시장치의 경우에는 종래의 투과형 액정표시장치 제조공정의 플로우와는 별도로 레진막의 요철형성공정이 추가되는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레진막의 요철형성공정은 소오스/드레인전극 형성 후 레진막을 전면증착하고, 그 후에 포토공정을 통하여 상기 증착된 레진막의 일정부분 두께를 노광시킨 후 현상공정을 거치면 요철형태의 모양을 갖는 레진막이 완성된다.
그 후, 베이킹공정을 통해 레진막의 요철부분을 부드러운 곡선모양으로 형성한다. 이때, 레진막의 경사각은 반사형 액정표시장치의 반사특성과 밀접한 관계가 있으므로 노광공정 및 베이킹공정등에서 온도등의 공정조건을 잘 설정해 주어야 한다.
도 1a는 종래기술에 따른 반사형 액정표시장치를 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 라인 I-I'에 따른 공정단면도이다.
이때, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 반사형 액정표시장치의 화소를 설계하는 경우에 있어서 스토리지 캐패시터를 형성할 때 유전상수값이 작은 레진막(50)을 절연층으로 사용하기 때문에, 게이트전극(35)으로 형성되는 공통전극과 반사전극(60)간의 중첩면적을 조절하는 방법을 이용하여 특성을 만족하는 적절한 값의 스토리지 캐패시터를 설계 및 형성하였다.
그러나, 이러한 게이트전극(35)인 공통전극과 반사전극(60)간의 중첩면적을 조절하는 방법으로는 원하는 스토리지 캐패시턴스를 형성하기 어렵기 때문에, 소오스/드레인전극(30)을 확장시켜 형성한 소오스/드레인전극연장부인 하부금속(30a)을 상부의 반사전극(60)과 쇼트시키거나 또는 플로팅상태의 소오스/드레인전극연장부(30a)를 이용하여 게이트전극(35)의 공통전극과 소오스/드레인전극연장부(30a)간의 중첩면적을 형성하여야 했다.
이는 스토리지 캐패시터의 절연층으로서 작은 유전상수값을 갖는 레진막을 제거하고 큰 유전상수값을 갖는 얇은 두께의 절연층만을 형성함으로써 게이트전극(35)의 공통전극과 소오스/드레인전극연장부(30a)간의 중첩면적이 작더라도 원하는 스토리지 캐패시턴스를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 레진막(50)의 요철형성공정시, 하부금속(30)이 존재하는 부분의 레진막이 하부금속(30)이 없는 부분의 레진막 보다 금속반사에 의한 노광량을 더 많이 받게 되기 때문에, 레진막 아래의 금속 유무에 따른 노광량에 차이가 발생한다.
또한, 후속공정으로서 레진막(50)의 현상공정을 거치고 나면 노광량의 차이에 의해 하부금속(30)이 있는 레진막 부분의 요철경사각이 더 크기 때문에, 화소내의 레진막 단차는 달라지게 되어 레진막의 요철경사각의 균일성을 떨어뜨리게 된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 방지하기 위해, 종래에는 화소개구부를 걸쳐 전단게이트까지 소오스/드레인전극(30)을 확장하여 소오스/드레인전극연장부(30a)를 형성함으로써 상술한 스토리지 캐패시터 형성개념을 적용하여 게이트전극(35)의 공통전극과 소오스/드레인전극연장부(30a)간의 중첩면적을 이용하였고, 아울러 레진막 하부에 금속을 형성하였다.
즉, 레진막 하부에 금속을 골고루 분포시켜 레진막 노광시 금속반사가 균일하게 이루어질 수 있도록 하였다.
그러나, 레진막 하부의 금속을 소오스/드레인전극으로 형성하였기 때문에 레진막하부의 금속은 데이타 신호선과 동일한 금속으로 동일한 층에 함께 형성되었다. 따라서, 서로 동일한 물질로 형성된 하부금속과 데이타신호선은 상호쇼트와 커플링 캐패시턴스를 고려하여 일정간격 이상으로 이격시켜 형성하여야 하는 문제가 있었다.
또한, 이러한 이유로 화소 개구부의 데이타신호선 방향의 하부금속이 없는 레진막부분에서는, 하부금속이 있는 레진막 부분과의 레진막 노광량 차이가 발생하 여 요철경사각의 균일성을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 레진막 노광시 하부금속에 의한 반사가 균일하게 이루어질 수 있도록 하여 레진막의 노광량등을 동일하게 조절하여 레진막의 요철 경사각의 균일성을 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 블랙매트릭스와 칼라필터가 형성된 상부기판; 상기 상부기판으로부터 일정한 셀 갭으로 이격되어 형성된 하부기판; 상기 하부기판상에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극과 수직교차하여 게이트절연층의 양쪽 측부에 형성된 데이터신호선; 상기 게이트전극과 데이터신호선이 이루는 공간에 형성되는 화소개구부영역; 상기 결과물의 상부에 형성된 레진막; 및 상기 레진막의 상부에 형성된 반사전극을 포함하여 구성되며, 상기 게이트전극에서 연장되어 상기 화소개구부영역 전체에 걸쳐 형성된 게이트전극연장부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a 의 라인 II-II'에 따른 공정단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상부기판(미도시)에는 광누설차단막인 블랙매트릭스와 컬러필터층이 형성되어 있고, 하부기판(100)에는 주사선(미도시), 데이터신호선(400) 및 채널층(미도시)으로 이루어진 스위칭소자와 요철형태의 반사전극(600)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 상부기판 및 하부기판(100)은 일정한 셀 갭(gap)을 가지고서 합착되는데, 투과형 액정표시장치와 대비했을때 액정표시장치는 셀 갭이 작다.
또한, 액정표시장치에는 다크(dark) 및 브라이트(bright)를 조절하기 위한 위상지연판이 사용되며, 폴(pol)은 상부기판에만 부착된다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 주사선용으로 하부금속을 이용하여 게이트전극연장부(300a)를 형성한다.
이때, 화소개구부 전영역에 걸친 레진막 노광시 금속반사가 이루어지도록 데이타신호선(400)에 근접한 거리까지 게이트전극(300)을 연장하여 게이트전극연장부(300a)를 형성하는데, 이렇게 게이트전극연장부(300a)을 데이터신호선(400)에 근접하게 형성할 수 있는 이유는 상기 게이트전극 및 게이트전극연장부(300)(300a)과 데이터신호선(400)이 서로 다른 물질로 이루어져 있기 때문이다. 이로써, 게이트신호의 인가뿐 만 아니라 레진막의 노광량 균일도를 개선시킬 수 있다.
즉, 화소개구부에 별도의 패터닝을 동시에 수행하여 게이트전극연장부(300a) 를 게이트전극(300)과 동일한 금속으로 동일한 층에 형성하게 되면, 상기 게이트전극연장부(300a)을 스토리지 캐패시터용의 하부금속으로 이용할 수 있다.
또한, 상기 게이트전극연장부(300a)를 상기 하부금속으로 화소개구부의 전 영역에 걸쳐 분포시키게 되면, 레진막 노광시 레진막 노광의 균일성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 게이트전극연장부(300a)를 목적에 따라 패터닝을 실시할 때 인접한 다른 게이트전극연장부와 일정한 간격을 유지하여 상호쇼트발생을 방지할 수 있도록 설계 및 공정을 수행한다.
또한, 상기 게이트전극연장부(300a)를 형성할 때 그 홈의 간격 (L)을 3 ∼ 5㎛ 이내로 하여 금속반사가 그 홈의 간격 (L)에 해당하는 스페이스영역에 대해서도 이루어질 수 있도록 설계한다.
그 다음, 게이트절연층(200)과 활성층을 증착한 후 포토공정에 의해 채널층을 형성한다.
이어서, 데이타신호선(400) 및 소오스/드레인전극연장부(450a)를 형성한다.
여기서, 상기 게이트전극연장부(300a)에 추가로 소오스/드레인전극(450)을 확장하여 소오스/드레인전극연장부(450a)를 형성하는 것은, 스토리지 캐패시터용 하부금속으로 이용하는 상기 게이트전극연장부(300a)만으로는 최적화된 특성의 스토리지 캐패시턴스를 만족할 수 없는 경우, 부족한 만큼의 스토리지 캐패시턴스를 형성하기 위한 것이다.
그 다음, 보호막을 증착한 후 포토마스킹공정으로 소오스/드레인전극연장부(450a)와 반사전극(600)을 도통시키기 위한 콘택홀(700)을 형성한다.
이어서, 상기 결과물의 상부에 레진막(500)을 코팅한다.
그 다음, 포토공정에서 소오스/드레인전극(450)과 반사층(600)을 쇼트시키기 위한 레진막의 홀을 형성한다.
이어서, 레진막의 엠보싱 형성공정을 수행한 후 현상공정을 수행한다. 이때, 레진막은 엠보싱 형태를 갖게 된다.
그 다음, 마지막 공정인 반사전극(600)의 형성을 위해 알루미늄 및 알루미늄합금계열의 금속을 스퍼터링으로 증착하고 포토작업으로 원하는 패턴을 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 레진막의 요철형성시 레진막을 동일하게 노광시켜 레진막의 요철경사각 분포를 균일하게 개선시킬 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 블랙매트릭스와 칼라필터가 형성된 상부기판;
    상기 상부기판으로부터 일정한 셀 갭으로 이격되어 형성된 하부기판;
    상기 하부기판상에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극과 수직교차하여 게이트절연층의 양쪽 측부에 형성된 데이터신호선;
    상기 게이트전극과 데이터신호선이 이루는 공간에 형성되는 화소개구부영역;
    상기 결과물의 상부에 형성된 레진막; 및
    상기 레진막의 상부에 형성된 반사전극을 포함하여 구성되며,
    상기 게이트전극에서 연장되어 상기 화소개구부영역 전체에 걸쳐 형성된 게이트전극연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트전극연장부는 상기 게이트전극과 동일한 금속으로 동일한 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트전극과 상기 게이트전극연장부는 금속반사를 위한 스토리지 캐패시터용의 하부금속으로 이용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트전극 및 상기 게이트전극연장부는 인접한 다른 게이트전극 및 게이트전극연장부로부터 일정 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극을 확장하여 형성된 소오스/드레인전극연장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트전극연장부는 3∼5㎛ 의 홈간격을 갖는 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 블랙매트릭스와 칼라필터가 형성된 상부기판을 제공하는 단계;
    상기 상부기판으로부터 일정한 셀 갭으로 이격되어 형성된 하부기판을 제공하는 단계;
    상기 하부기판상에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극과 수직교차하여 게이트절연층의 양쪽 측부에 데이터신호선을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극과 데이터신호선이 이루는 공간에 화소개구부영역을 형성하는 단계;
    상기 결과물의 상부에 레진막을 형성하는 단계; 및
    상기 레진막의 상부에 반사전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 게이트전극으로 부터 연장하여 상기 화소개구부영역 전체에 걸쳐 게이트전극연장부를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 게이트전극연장부는 상기 게이트전극과 동일한 금속으로 동일한 층에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 게이트전극과 상기 게이트전극연장부는 금속반사를 위한 스토리지 캐패시터용의 하부금속으로 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 게이트전극 및 상기 게이트전극연장부는 인접한 다른 게이트전극 및 게이트전극연장부로 부터 일정 간격으로 이격시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극을 확장하여 소오스/드레인전극연장부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 게이트전극연장부는 3∼5㎛ 의 홈간격을 갖는 요철형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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