KR19990077792A - 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

제 1 기판(72A), 제 2 기판(72B), 및 상기 제 1 및 제 2 기판(72A, 72B) 사이에 개재된 액정층(14)을 구비하는 반사형 액정 표시 장치로서, 상기 제 1 기판(72B)은, 절연기판(35A), 스위칭 소자(5, 7, 71), 및 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)를 도포하고, 제 1 요철부(25)를 갖는 제 1 절연막(30), 상기 제 1 절연막(30)상에 형성되고 상기 제 1 요철부(25)상에 형성된 제 2 요철부(25A)를 구비하며 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)에 전기적으로 접속되는 광반사판(74)을 포함하며,
상기 제 1 기판(72A)이, 상기 제 2 기판(72B)을 향해 돌출되고, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)에 정렬하여 상기 절연기판(35A)상에 형성된 (a5) 하나 이상의 돌출부(73) 및 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 상기 돌출부 양자를 도포하는 제 1 절연막(30)을 포함하고, 상기 제 1 요철부는 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 돌출부의 높이에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 가 제공된다 전술된 LCD 는 우수한 표시능을 가지며 보다 단순한 제조단계로 제조될 수 있다.

Description

반사형 액정 표시 장치 및 그 제조방법{REFLECTION TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 반사형 액정 표시 장치(이하 LCD) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반사형 액정 표시 장치는 광반사판을 구비하여, 광반사판에서 액정 표시 장치에 입사되는 외부 빛을 반사시킨다. 따라서, 반사된 외부광이 광원으로서 이용된다. 따라서, 반사형 LCD 는 광원으로서 백 라이트가 필요하지 않다. 이러한 이유로, 반사형 LCD 는 일반적으로, 무선 호출기 등의 이동 단말기의 표시 장치표시 장치된다. 반사형 LCD 는, 전력 소비, 두께 및 중량에 있어서 투과형 LCD 보다 우수하다.
반사형 LCD 는, 기본적으로 액정층, 상기 액정층을 스위칭하기 위한 장치 및 액정 셀의 내측 혹은 외측에 배치된 반사판으로 구성된다. 액정층은, 트위스티드 네마틱(twisted nematic)(TN)형, 단일 편광판(single polarizing plate)형, 슈퍼-트위스티드 네마틱(STN)형, 게스트 호스트(guest host)(GH)형, PDLC 형 및 콜레스테릭(cholesteric)형 등과 같이 많은 형태로 형성될 수도 있다. 특히, 반사형 LCD 는 일반적으로, 박막 트랜지스터(TFT) 혹은 금속/절연체/금속(MIM) 다이오드가 스위칭 소자로 사용되는 엑티브 매트릭스 구동 시스템을 채용한다.
도 1 은 종래의 반사형 LCD 의 구조를 도시하는 단면도이다. 도시된 종래 LCD(10)는, 하부기판(1A), 상기 하부기판과 대면하는 상부기판(1B) 및 상기 하부 및 상부기판(1A 및 1B) 사이에 개재된 액정층(14)으로 구성된다. 예를 들어, 상기 액정층(14)은 GH 액정을 함유한다. 본 명세서에서, 상기 상부기판(1B)은, 외부광이 투과하고, 그림과 글자 등의 문자가 반사광에 의해 표시되는 기판이고, 하부기판(1A)은, 상부기판(1B)을 투과한 외부광이 반사되는 기판이다.
상기 하부기판(1A)은, 유리기판(2A), 상기 유리기판(2A)상에 형성되고, 역방향 스테거 구조를 가지며, 엑티브 매트릭스 구동 소자 역할을 하는 박막 트랜지스터(6), 상기 박막 트랜지스터(6)상에 형성되고 폴리이미드로 구성되는 층간 절연막(11) 및 상기 박막 트랜지스터(6)의 소오스 전극(21) 혹은 드레인 전극(22)에 전기적으로 접속되고, 광반사판 및 화소전극의 역할을 하는 광반사 전극판(24)으로 구성된다.
상기 상부기판(1B)은 유리기판(2B), 상기 유리기판(2B)상에 형성되는 칼라필터(3) 및 상기 칼라필터(3)상에 형성되는 투명전극(4)으로 구성된다.
도해된 반사형 LCD(10)에 있어서, 외부광(15)은, 유리기판(2B), 칼라필터(3), 투명전극(4) 및 액정층(14)을 통과하고, 광반사 전극판(24)에서 반사된다. 상기 반사형 LCD(10)는 광원으로서 상기 반사광을 이용한다.
반사형 LCD(10)는, 광이 액정층(14)을 통해 투과할 때, 밝고 흰색을 표시하도록 요구된다. 이러한 요구를 충족하기 위해, 반사형 LCD(10)는 상기 상부기판(1B)을 투과한 외부광(15)을 상부기판(1B)을 통해 외부의 여러 방향으로 반사시킬 필요가 있다. 따라서, 폴리이미드 막(11)을 그 표면에 요철부를 갖도록 설계함으로써, 상기 폴리이미드 막(11)상에 형성되는 광반사 전극판(24)의 표면에 유사한 요철부를 형성한다. 상기 폴리이미드 막(11)의 요철부의 형상은, 반사형 LCD(10)의 표시 성능을 결정하는 중요한 요인이다.
반사형 LCD(10)의 제조방법이 도 2a 내지 도 2h 를 참조하여 이하 설명된다. 도 2a 내지 도 2h 에 있어서, "PR" 이라는 용어는 포토리소그라피 단계의 전체 누적 횟수를 의미한다. 예를 들어, "2PR" 은 연관된 도면에서 도해된 단계에서 두 번째 포토리소그라피가 실행된다는 것을 의미한다.
먼저, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(17)을 유리기판(2)상에 형성한다.
다음, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 절연막(18), 반도체층(19) 및 도핑된 층(20)을 상기 유리기판(2)상에 순차적으로 형성한다.
다음, 도 2c 에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 층(19) 및 도핑된 층(20)을 패터닝하여 상기 절연막(18)상에 아일랜드(island)를 형성한다.
다음, 도 2d 에 도시된 바와 같이, 상기 아일랜드 주위에 소오스 전극(21) 및 드레인 전극(22)을 형성하여 트랜지스터를 제조한다.
다음, 도 2e 에 도시된 바와 같이, 상기 산출물 전체상에 절연막(18)을 증착한다.
다음, 도 2f 에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(18) 전체에 유기 절연막(25)을 증착하고, 상기 유기 절연막을 패터닝하여, 광반사판이 형성될 영역상에 요철부(26)를 형성한다.
다음, 도 2g 에 도시된 바와 같이, 상기 유기 절연막(25) 및 절연막(18)을 관통하여 상기 소오스 전극(21)에 이르는 콘택홀(23)을 형성한다.
그후, 도 2h 에 도시된 바와 같이, 상기 유기 절연막(25)상에 광반사 전극판(24)을 형성하여, 상기 콘택홀(23)을 반사형 LCD(10) 가 구성되는 물질로 충진한다.
도 2a, 2c, 2d, 2f, 2g 및 2h 에 도시된 바와 같이, 상기 방법에서는 포토리소그라피가 6 회 실시된다.
도 2a 내지 도 2h 를 참조하여 설명된 상기 방법은, 일본국 제 61-6390 호 특허 공고 공보 및, 티 코즈미(T. Koizumi) 및 티 우치다(T. Uchida)에 의한 "Proceedings of the SID, vol. 29, pp. 157, 1987" 에 제안되어 있다.
종래에는, 밝고 고품위의 표시가 가능한 반사형 LCD 를 제조하기 위해서는, 고성능의 스위칭 소자 및 고성능의 반사판을 공통 절연기판상에 형성할 필요가 있었다. 상기 양자를 공통기판상에 형성하기 위해서는, 여러 단계의 막 증착, 포토리소그라피 및 에칭 단계의 여러 단계를 실행해야 한다. 따라서, 반사형 LCD 를 제조하는 종래의 방법에서는 다수의 제조단계, 긴 제조시간 및 많은 제조비용이 수반되는 것을 피할 수 없다.
일본국 특개평 6-75238 호 공보에는, 기판상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 기판과 트랜지스터 전체상에 유기 절연막을 형성하는 단계, 콘택홀과 돌출부를 동시에 형성하는 단계, 및 상기 콘택홀과 돌출부상에 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 LCD 의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 콘택홀을 통해 반사전극에 전기적으로 접속된다.
일본국 특개평 6-273800 호 공보에는 반사형 LCD 가 개시되어 있다. 상기 반사형 LCD 에서는, 게이트 버스, 소오스 버스 및 박막 트랜지스터가 기판상에형성된다. 상기 기판상에, 돌출부를 갖는 유기 절연막을 형성하여 상기 박막 트랜지스터를 도포한다. 상기 박막 트랜지스터 위의 유기 절연막상에 광 불투과성 막(light-impermeable film)이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터 이외의 영역상에 반사전극이 형성된다. 상기 반사 전극과 상기 광 불투과성 막 사이에는 갭이 형성된다. 상기 산출물 상에 배향막이 형성된다. 액정층은 상기 기판과 칼라필터, 전극 및 배향막이 형성된 다른 기판 사이에 개재된다.
일본국 특개평 제 6-342153 호 공보에는 반사형 LCD 가 개시되어 있다. 상기 반사형 LCD 에서는, 반사전극 및 박막 트랜지스터 사이에 형성된 절연막이 광-흡수 특성 및/또는 광 산란 특성을 갖도록 설계된다. 따라서, 반사형 LCD 의 제조에 절대적으로 필요하였던 블랙 마스크가 더이상 필요하지 않다.
일본국 특개평 제 9-54318 호 공보에는 반사형 LCD 의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, 절연기판상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 절연기판상에 절연막을 형성하는 단계, 및 광반사판이 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 접속되도록 상기 절연막상에 광반사판을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 광반사판은 그 표면에 요철부를 갖도록 설계된다. 상기 요철부는, 게이트 전극, 게이트 절연막 및 반도체층이 아일랜드의 형성을 위해 에칭될 때, 동시에 형성된다.
본 발명의 목적은, 고휘도 및 고품위의 표시성능을 감소된 제조단계로 제공 할 수 있는 반사형 LCD 를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 반사형 LCD 의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 있어서,(a) 제 1 기판, (b) 상기 제 1 기판과 대면하고 그 표면에 투명 전극을 구비하는 제 2 기판, 및 (c) 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하고, 상기 제 1 기판은,(a1) 절연기판, (a2) 상기 절연기판상에 형성된 스위칭 소자, (a3) 상기 스위칭 소자를 도포하고 제 1 요철부를 갖는 제 1 절연막, 및 (a4) 상기 제 1 절연막상에 형성되고 상기 제 1 요철부상에 형성된 제 2 요철부를 갖는(a4) 광반사판을 포함하며, 상기 스위칭 소자는 상기 광반사판에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 기판이, 상기 제 2 기판을 향해 돌출되고 상기 절연기판상에 상기 스위칭 소자에 정렬하여 형성된 하나 이상의 돌출부(projection)를 포함하며, 상기 제 1 절연막은 상기 스위칭 소자 및 돌출부 양자를 도포하며, 상기 제 1 요철부는 상기 스위칭 소자 및 상기 돌출부의 높이에 따라 형성는 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 가 제공된다.
상기 제 1 기판은 상기 스위칭 소자 및 상기 돌출부 양자의 최상부상에 형성되는 제 2 절연막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, (a) 절연기판상에 금속막, 제 1 절연막 및 반도체막 중 하나 이상을 형성하는 단계, (b) 상기 금속막, 절연막 및 반도체막중 하나이상을 패터닝하여 스위칭 소자 및 하나 이상의 돌출부를 상기 절연기판상에 형성하는 단계, (c) 상기 스위칭 소자 및 상기 돌출부 양자를 도포하고, 상기 스위칭 소자 및 상기 돌출부의 높이에 따라 형성된 제 1 요철부를 갖는 제 1 절연막을 형성하는 단계, 및 (d) 상기 제 1 돌출부상에 형성된 제 2 돌출부를 갖는 광반사판을 상기 제 1 절연막상에 형성하는 단계를 포함하는 반사형 LCD 의 제조방법을 제공한다.
상기 방법이, 상기 금속막, 제 1 절연막 및 반도체막 중 적어도 하나의 막상에 제 2 절연막을 형성하는 단계 (e) 를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 단계 (e) 는 단계 (a) 와 단계 (b) 사이에 실행된다. 상기 제 2 절연막도 (b) 단계에서 패터닝된다.
상기 돌출부는, 엑티브 매트릭스 구동 장치 혹은 트랜지스터의 제조를 위해 형성되는 단일 막 혹은 막들로 구성되거나, 혹은 그 막 혹은 막들과, 엑티브 매트릭스 구동 장치 혹은 트랜지스터를 제조하기 위한 패턴이 형성될 때 사용되는 마스크의 역할을 하는 절연막의 조합으로 구성된다. 상기 제 1(혹은 제 2) 절연막이 매끄러운 요철부를 갖도록, 상기 제 1(혹은 제 2) 절연막이 상기 돌출부 및 상기 트랜지스터상에 형성된다. 상기 제 1(혹은 제2) 절연막상에 형성된 상기 광반사판은, 외부광을 소정방향으로 반사시키는 요철부를 갖는다.
즉, 트랜지스터와 돌출부를, 동일단계에서 동일층 혹은 동일층들상에 형성하는 것이 가능하다.
상기 돌출부는 주상(pillar-shaped) 혹은 띠 형상(strip-shaped)으로 형성될 수도 있다. 결과적으로, 요철부를 상이한 물질로, 트랜지스터의 제조공정과 별개의 단계에서 형성할 필요가 없어져, 제조단계의 수를 확실히 줄일 수 있다.
반사형 LCD 의 표시 성능을 좌우하는 광반사판의 상기 제 2 요철부는, 패터닝 단계에 의해 형성되는 돌출부 혹은 돌출부들의 형상에 의존한다. 따라서, 제 2 요철부는 돌출부의 형상에 따라 제어될 수 있으며, 이는 반사형 LCD 가 고휘도를 제공하는 것을 보증한다.
도 1 은 종래의 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 2a 내지 도 2h 는 종래의 반사형 LCD 의 제조방법을 도해하는 종래의 반사형 LCD 의 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 9 는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 10 은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 11 은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 12a 내지 도 12c 는, 본 발명의 제 11 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 13a 내지 도 13d 는, 본 발명의 제 11 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 14a 내지 도 14e 는, 종래방법에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 15a 내지 도 15b 는, 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는, 감광성 물질로 구성된 절연막을 포함하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 16a 내지 도 16e 는, 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는, 비 감광성 물질로 구성된 절연막을 포함하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 17 은 본 발명의 제 12 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도.
도 18a 내지 도 18f 는, 본 발명의 제 13 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 19a 내지 도 19g 는, 본 발명의 제 14 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 20a 내지 도 20f 는, 본 발명의 제 15 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 21a 내지 도 21f 는, 본 발명의 예 1 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 22a 내지 도 22f 는, 본 발명의 예 2 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 23a 내지 도 23g 는, 본 발명의 예 3 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 24a 내지 도 24g 는, 본 발명의 예 4 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
도 25a 내지 도 25g 는, 본 발명의 예 5 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법의 각 단계를 도해하는 반사형 LCD 의 단면도.
* 도면의주요부분에대한부호의설명 *
3 : 칼라필터
4 : 투명전극
5 : 엑티브 매트릭스 구동 소자
14 : 액정층
25 : 제 1 요철부
25A : 제 2 요철부
28 : 제 1 절연막
30 : 제 2 절연막
35A : 절연기판
72A : 하부기판
72B : 상부기판
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다. 도 1 에 도시된 종래의 반사형 LCD 에 해당하는 일부분 및 소자들은 동일한 참조번호로 제공되었다.
(제 1 실시예)
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도시하는 단면도이다. 상기 반사형 LCD 는 순방향 스테거 구조(forward stagger structure)를 갖는 박막 트랜지스터를 포함한다.
제 1 실시예에 따른 LCD(70)는, 하부기판(72A), 상기 하부기판(72A)과 대면하는 상부기판(72B), 및 상기 하부기판 및 상부기판(72A 및 72B) 사이에 개재된 GH 액정층(14)을 구비한다.
상기 하부기판(72A)은, 절연기판(35A), 상기 절연기판(35A)상에 형성된 엑티브 매트릭스 구동 소자(5), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5)에 정렬하여 상기 절연기판(35A)상에 형성된 다수의 주상 돌출부(73), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5)의 상부에 형성된 제 1 절연막(28), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5) 및 상기 주상 돌출부(73)를 도포하는 제 2 절연막(30), 및 상기 제 2 절연막(30) 전체상에 형성되고 고 반사율을 갖는 금속으로 구성된 광반사 전극판(74)을 구비한다.
상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5)는, 순방향 스테거 구조를 갖고 상기 절연기판(35A)상에 형성된 소오스 전극(21), 상기 절연기판(35A)상에 형성된 드레인 전극(22), 반도체층(19), 도핑된 층(20), 절연층(18) 및 금속층(27)을 구비한 박막 트랜지스터이며, 상기 층들(19, 20, 18 및 27)은 상기 절연기판(35A)상에 순차적으로 형성된다. 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5) 및 상기 주상 돌출부(73)에 의해 형성되는 제 1 요철부(25)를 그 표면에 갖는 제 1 절연막(28)이 형성된다. 상기 제 1 요철부(25)는 상대적으로 큰 곡율반경을 갖도록 설계된다. 그 표면상에 제 2 요철부(25A)를 갖는 제 2 절연막(30)이, 상기 제 1 절연막(28)상에 형성된다. 제 2 요철부(25A)의 형상은 상기 제 1 요철부(25)의 형상을 반영한다. 상기 제 2 요철부(25A)는 입사광(15)을 반사 및 산란시킨다.
상기 광반사 전극판(74)은 박막 트랜지스터(5)의 소오스 전극(21)에 전기적으로 접속되며, 반사판과 화소전극 양자의 역할을 한다.
상기 상부기판(72B)은, 절연기판(35B), 상기 절연기판(35B)상에 형성되는 칼라필터(3), 및 상기 칼라필터(3)상에 형성되는 투명전극(4)을 구비한다. 상기 투명전극(4)은 상기 하부기판(72A)을 대면한다.
제 1 실시예에 따른 상기 반사형 LCD(70)의 작동이 이하 설명된다.
상기 반사형 LCD(70)가 광투과 상태인 경우에는, 상기 상부기판(72B)을 통해 통과한 외부 광(15)은, 상기 GH 액정층(14)을 통과하고 상기 제 2 요철부(25A)의 형상에 의존하는 배향에 따라 상기 광반사 전극판(74)의 제 2 요철부(25A)에서 반사된다. 상기 반사광(16)은 다시 GH 액정층(14) 및 상부기판(72B)을 통과한다. 따라서, 작업자는 상기 반사광(16)을 볼 수 있다.
상기 반사형 LCD(70)가 빛이 통과할 수 없는 상태인 경우에는, 상기 상부기판(72B)을 통과한 외부 광(15)은, 상기 광반사 전극판(74)에 도달하기 전에 모두 GH 액정층(14)으로 흡수된다. 따라서, 외부 광(15)은 상기 상부기판(72B)을 통해 통과하지 않는다. 결과적으로, 상기 반사형 LCD(70)는 고 콘트라스트 및 고휘도를 갖는 스크린을 표시한다.
제 1 실시예에 있어서, 상기 광반사 전극판(74)의 제 2 요철부(25A)는, 상기 제 1 요철부를 갖는 제 1 절연막(28)상에 제 2 절연막(30)을 증착 함으로써 형성될 수 있다. 상기 제 1 요철부(25)는, 상기 박막 트랜지스터(5)가 포토리소그라피 및 에칭단계에서 형성될 때, 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 실시예에 따른 반사형 LCD(70)는, 종래의 반사형 LCD 의 제조방법에서의 제조단계의 수보다 적은 수의 제조단계로 제조될 수 있다.
상기 돌출부(73)는, 상기 박막 트랜지스터(5)가 상기 절연기판(35A)상에 형성될 때 형성되는 금속층(27), 게이트 절연층(18), 반도체층(19) 및 도핑된 층(20)과 상기 제 1 절연막(28)중 하나 이상으로 형성될 수도 있다.
다른 방법으로서는, 상기 제 1 절연막(28)이 형성되지 않을 수도 있다. 상기 제 2 절연막(30) 상기 박막 트랜지스터(5)를 도포하도록 직접 형성될 수도 있다.
(제 2 실시예)
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도시하는 단면도이다.
제 2 실시예에 따른 LCD(80)는, 하부기판(72A), 상기 하부기판(72A)과 대면하는 상부기판(72B), 및 상기 하부기판 및 상부기판(72A 및 72B) 사이에 개재된 GH 액정층(14)을 구비한다.
제 2 실시예에 있어서, 박막 트랜지스터(5)의 절연막(18)은 상기 절연기판(35A) 전체상에 형성된다.
상기 하부기판(72A)은, 절연기판(35A), 상기 절연기판(35A)상에 형성된 엑티브 매트릭스 구동 소자(5), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5)에 정렬하여 상기 절연막(18)상에 형성된 다수의 주상 돌출부(73), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5)의 상부에 형성된 제 1 절연막(28), 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5) 및 상기 주상 돌출부(73)를 도포하는 제 2 절연막(30), 및 상기 제 2 절연막(30) 전체상에 형성된 광반사 전극판(74)을 구비한다.
상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5) 혹은 박막 트랜지스터(5)는, 순방향 스테거 구조를 갖고, 상기 절연기판(35A)상에 형성된 소오스 전극(21), 상기 절연기판(35A)상에 형성된 드레인 전극(22), 상기 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)사이의 절연기판(35A)상에 형성된 반도체층(19) 및 도핑된 층(20), 상기 절연기판(35A)상으로 연장되고 따라서 상기 소오스 전극(21), 상기 드레인 전극(22), 상기 반도체층(19) 및 상기 도핑된 층(20)을 도포하는 절연층(18), 및 상기 절연막(18)상에 형성된 게이트 전극(17)을 구비한다.
제 2 실시예에 있어서, 상기 주상 돌출부(73)는 게이트 전극을 형성하는 금속막(17) 및 제 2 절연막(28)을 구비한다.
제 1 절연막(28)의 표면에는, 상기 엑티브 매트릭스 구동 소자(5) 및 상기 주상 돌출부(73)에 의해 형성되는 제 1 요철부(25)가 형성된다. 제 2 요철부(25A)를 갖는 제 2 절연막(30)이 상기 제 1 절연막(28)상에 형성된다. 제 2 요철부(25A)의 형상은 상기 제 1 요철부(25)의 형상을 반영한다. 상기 제 2 요철부(25A)는 입사광(15)을 반사 및 산란시킨다.
상기 돌출부(73)는, 상기 박막 트랜지스터(5)의 제조를 위해 실행되는 포토리소그라피 및 에칭단계에서 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(73)는 돌출부를 형성하기 위해 특정 단계를 추가하지 않고 형성될 수 있다.
(제 3 실시예)
도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사형 LCD를 도해하는 단면도이다.
제 3 실시예에 따른 반사형 LCD(84)는, 스위칭 소자로서 역방향 스테거형 박막 트랜지스터(7)를 포함하도록 설계된다. 박막 트랜지스터(5)가 순방향 스테거형인 제 1 및 제 2 실시예와 유사하게, 돌출부(73)는, 상기 박막 트랜지스터(7)를 형성하기 위해 실행되는 포토리소그라피 및 에칭단계에서 형성될 수 있다. 따라서, 제 3 실시예가, 제 1 및 제 2 실시예와는 다른 형태의 스위칭 소자를 포함함에도 불구하고, 돌출부를 형성하기 위해 특정 단계를 추가하지 않고 상기 돌출부(73)를 형성할 수 있다.
제 3 실시예에 있어서, 각 돌출부(73)는, 소오스 전극(21) 및 드레인 전극(22)으로 구성된 층들 및 제 1 절연막(28)을 구비한다. 그러나, 각 돌출부(73)는 상기 박막 트랜지스터(7)를 구성하는 층들 중 둘 이상과 상기 제 1 절연막(28)으로 구성될 수도 있다.
(제 4 실시예)
도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반사형 LCD를 도해하는 단면도이다.
제 4 실시예에 따른 반사형 LCD(86)는, 스위칭 소자로서 금속/절연체/금속(MIM) 다이오드(71)를 포함하도록 설계된다. 스위칭 소자가 박막 트랜지스터인 제 1 내지 제 3 실시예와 유사하게, 돌출부(73)는, 상기 MIM 다이오드(71)를 형성하기 위해 실행되는 포토리소그라피 및 에칭 단계에서 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 3 실시예와 유사하게, 돌출부를 형성하기 위해 특정 단계를 추가하지 않고 돌출부(73)를 형성할 수 있다.
제 4 실시예에 있어서, 각 돌출부(73)는, MIM 다이오드(71)를 구성하는 층들 중 하나 이상과 제 1 절연막(28)을 구비할 수도 있다.
(제 5 실시예)
제 5 실시예는 전술된 제 1 내지 제 4 실시예의 변형예이다.
돌출부(73)는, 층 및 층들이 스위칭 소자(5, 7 혹은 71)를 구성하지 않는다면, 상기 층 혹은 상기 층들 및 상기 층 혹은 층들상에 형성된 제 1 절연층(28)을 구비할 수도 있다. 상기와 같은 층들의 조합에는 제한이 없다.
상기 각 돌출부(73)들은 0.4 내지 4 ㎛ 범위내의 높이를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 층들(17, 18, 19 및 20) 및 상기 제 1 절연막(28)을 증착하기 위한 조건은, 상기 층들(17, 18, 19 및 20) 및 상기 제 1 절연막(28)의 전체 높이가 0.4 내지 4 ㎛ 범위내에 오도록 제어된다.
제 2 절연막(30)은 0.6 내지 4 ㎛ 범위내의 높이를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.
광반사판(74)이 상기 제 2 절연막(30)을 통해 상기 스위치 소자(5, 7 혹은 71)에 오버랩 되도록 설계됨으로써, 개구율(numerical aperture)을 향상시킨다.
(제 6 실시예)
제 6 실시예는 전술된 제 1 내지 제 4 실시예의 변형예이다.
예를 들어, 상기 제 1 절연막(28)은 무기질 혹은 유기질 물질로 구성될 수도 있다. 상기 제 1 절연막(28)은, 스핀 코팅, 프린팅, 플라즈마 CVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PCVD), 열 CVD, 혹은 스퍼터링으로 형성될 수도 있다. 상기 제 1 절연막(28)은 스핀 코팅 혹은 프린팅에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기의 방법들은, 용매의 점도, 스핀 회전수 및 롤러 속도를 제어함으로써, 상기 스위칭 소자(5, 7 혹은 71)를 구성하는 층 혹은 층들보다도 용이하게 상기 제 1 절연막(28)의 두께를 변화시키는 것을 가능하게 하기 때문이다.
상기 제 1 절연막(28)은 폴리이미드 수지, 아크릴레이트 수지 혹은 SOG 로 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 상기의 수지들은, 상기 제 1 절연막(28)의 두께를 넓은 범위에서 변화시키는 것이 용이하고 상기 스위칭 소자(5, 7 혹은 71)를 제조하는데 사용되는 물질과 잘 어울리며, 전기적 절연성, 강도, 밀착성, 막응력 및 안정성과 같은 특성이 우수하기 때문이다.
제 6 실시예에 따르면, 유기질 혹은 무기질 물질로 구성된 제 1 절연막(28)의 두께를 제어함으로써, 우수한 반사 특성에 요구되는, 상기 광반사 전극판(74)의 제 2 요철부(25A)의 높이를 얻을 수 있다.
(제 7 실시예)
도 7 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 반사형 LCD를 도시하는 단면도이다.
제 7 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제 1 절연막(28)은, 테이퍼 형상의 측벽을 갖도록 설계된다. 제 7 실시예에 따른 상기 반사형 LCD 는, 상기 제 1 절연막(28)의 테이퍼 형상의 측벽(38)을 제외하고는 제 1 실시예에 따른 반사형 LCD 의 구조와 동일한 구조를 갖는다. 상기 테이퍼 형상의 측벽(38)때문에 제 2 요철부(25A)가 매끄러운 사면(inclination)을 갖는 것이 가능하며, 이는 광반사 전극판(74)의 산란 특성을 향상시킨다. 따라서, 제 7 실시예에 따른 반사형 LCD 는 표시 스크린에 충분한 휘도를 제공한다.
(제 8 실시예)
도 8 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 반사형 LCD를 도시하는 단면도이다.
제 8 실시예에 따른 반사형 LCD의 제 1 절연막(28)은 둥근 정점(39)을 갖도록 설계된다. 제 8 실시예에 따른 상기 반사형 LCD 는, 상기 제 1 절연막(28)의 둥근 정점(39)을 제외하고는 제 1 실시예에 따른 반사형 LCD 의 구조와동일한 구조를 갖는다.
상기 제 1 절연막(28)은 열적으로 융해되거나 수축하는, 유기질 혹은 무기질 물질로 구성된다. 상기 절연막(28)의 열처리 조건을 적절하게 설정함으로써, 상기 제 1 절연막(28)의 정점이 둥글게 된다.
상기 제 1 절연막(28)의 상기 둥근 정점(39)때문에, 상기 광반사 전극판(74)의 제 2 요철부(25A)의 사면 각을 용이하게 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 공정단계를 추가하지 않고, 상기 제 1 절연막(28)의 열처리 혹은 베이킹 조건만을 제어함으로써, 상기 광반사 전극판(74)의 반사를 향상시키는 것이 가능하다.
(제 9 실시예)
도 9 는 제 9 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도시하는 단면도이다. 제 9 실시예에 따른 반사형 LCD 는 스위칭 소자로서 역방향 스테거형 박막 트랜지스터(7)를 포함하도록 설계된다. 순방향 스테거형 박막 트랜지스터(5)를 포함하도록 설계된 제 1 실시예와 유사하게, 제 9 실시예에 따른 반사형 LCD 는 표시 스크린 상에 향상된 휘도를 제공할 수 있다.
(제 10 실시예)
도 10 은 제 10 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도시하는 단면도이다. 제 10 실시예에 따른 반사형 LCD 는 스위칭 소자로서 MIM 다이오드(71)를 포함하도록 설계된다. 순방향 스테거형 박막 트랜지스터(5)를 포함하도록 설계된 제 1 실시예와 유사하게, 제 10 실시예에 따른 반사형 LCD 는 표시 스크린 상에 향상된 휘도를 제공할 수 있다.
(제 11 실시예)
도 11 은 제 11 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도시하는 단면도이다.
제 11 실시예에서는, 광반사 전극판(74)이 돌출부(73)가 형성된 영역상에만 형성된다. 제 11 실시예에 따른 반사형 LCD 는, 상기 광반사 전극판(74)이 한정된 영역에 형성된다는 것을 제외하고는, 제 8 실시예에 따른 반사형 LCD 의 구조와 동일하다.
제 11 실시예에 있어서, 상기 돌출부(73)는, 박막 트랜지스터(5)의 제조와 동시에 절연기판(35A)상에 형성되고, 광반사 전극판(74)은 상기 돌출부(73)상에 형성되며 그 사이에는 제 2 절연막(30)이 개재된다. 상기 광반사 전극판(74)은, 박막 트랜지스터(5), 소오스 전극(21) 및 드레인 전극(22)이 형성되는 층과 별개의 층으로 형성될 수 있기 때문에, 증가된 면적을 가질 수 있고, 이는 빛의 반사를 증가시킨다.
상기 요철부(25)는 상기 제 2 절연막(30)의 표면상에 형성된다. 따라서, 도 7 에 도시된 바와 같이, 각 돌출부(73)가 평평한 정점을 갖는다 하더라도, 상기 돌출부(73)를 도포하는 상기 제 2 절연막(30)은 평평한 부분을 갖지 않는다.
상기 돌출부(73) 의 치수 및/또는 상기 제 2 절연막(30)의 두께를 제어함으로써, 상기 제 2 요철부(25A)의 사면 각을 제어할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 반사 특성을 갖는 제 2 요철부(25A)의 형성이 가능하다.
상기 제 1 절연막(28)은 절연성 감광 물질로 구성될 수도 있다. 도 12a 내지 도 12c 는, 절연성 감광 물질로 구성된 제 1 절연막(28)을 포함하는 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
도 12a 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(28)은 상기 층들(17, 18, 19 및 20)상에 형성된다. 그후, 도 12b 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(28)은 포토리소그라피 및 에칭에 의해 패터닝된다. 그후, 도 12c 에 도시된 바와 같이, 패터닝된 제 1 절연막(28)을 마스크(50)로 이용하여, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)을 에칭함으로써, 상기 돌출부(73)와 함께 스위칭 소자(41)를 제조한다.
마스크(50)로 사용되는, 상기 패터닝된 절연막(28)은 상기 돌출부(73)의 일부를 구성한다. 따라서, 상기 반사형 LCD 는 보다 적은 수의 제조단계로 제조될 수 있다.
상기 제 1 절연막(28)은 비감광성 물질로 구성될 수도 있다. 도 13a 및 도 13d 는 비감광성 물질로 구성된 제 1 절연막(28a)을 포함하는 반사형 LCD 의 단면도이며, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
도 13a 에 도시된 바와 같이, 절연막(28a)은 상기 층들(17, 18, 19 및 20)상에 형성된다. 그후, 도 13b 에 도시된 바와 같이, 감광성 물질로 구성된 층(62)이 상기 절연막(28a)에 형성된다. 그후, 도 13c 에 도시된 바와 같이, 상기 층(62)이 포토리소그라피 및 에칭에 의해 패터닝된다. 그후, 도 13d 에 도시된 바와 같이, 패터닝된 절연막(28a)을 마스크로 이용하여, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)을 에칭함으로써, 상기 돌출부(73)와 함께 스위칭 소자(41)를 제조한다. 이 실시예에서, 상기 층(62)과 상기 절연막(28a)의 조합은 전술된 실시예에서 도시된 제 1 절연막(28) 의 역할을 한다.
마스크(50)로 사용되는, 상기 패터닝된 층(62)은 상기 돌출부(73)의 일부를 구성한다. 따라서, 상기 반사형 LCD 는 보다 적은 수의 제조단계로 제조될 수 있다.
도 14a 내지 도 14e 는 종래방법에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다. 도해된 방법은 포토레지스트막을 이용하는 방법이다.
도 14a 에 도시된 바와 같이, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)상에 제 1 절연막(28)이 형성된다. 그후, 도 14b 에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(53)이 상기 제 1 절연막(28)상에 형성된다. 그후, 도 14c 에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 및 에칭에 의해 상기 포토리소그라피막이 패터닝된다. 그후, 도 14d 에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 포토리소그라피막(53)을 마스크(50)로 이용하여, 상기 층들(17, 18, 19 및 20) 및 상기 제 1 절연막(28)을 에칭함으로써 상기 돌출부(73)와 함께 스위칭 소자(41)를 제조한다. 그후, 도 14e 에 도시된 바와 같이, 상기 마스크(50)가 제거된다.
따라서, 도 14a 내지 14e 에 도해된 종래방법은, 도 12a 내지 도 12c 혹은 도 13a 내지 도 13d 에 도해된 방법과 비교하여, 상기 포토레지스트막(53)을 도포하는 단계, 상기 포토레지스트막(53)을 현상하는 단계, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)및 상기 제 1 절연막(28)을 에칭하는 단계, 및 상기 포토레지스트막(53)을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 즉, 종래방법은, 도 12a 내지 도 12c 혹은 도 13a 내지 도 13d 에 도해된 방법의 제조단계의 수보다 많은 수의 제조단계를 가질 수밖에 없다.
상기 제 2 절연막(30)은, 상기 제 1 절연막(28)과 유사하게 무기질 혹은 유기질 물질로 구성될 수도 있다. 상기 제 2 절연막(30)은 스핀 코팅 혹은 프린팅으로 형성될 수 있는 절연막인 것이 바람직하다. 상기 제 2 절연막(30)은 폴리이미드 수지 , 아크릴레이트 수지 혹은 SOG 로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 절연막(30)은, 상기 제 1 절연막(28)과 유사하게, 절연성 감광 물질로 구성될 수도 있다.
감광성 물질로 구성된 제 2 절연막(30)의 장점을 설명하기 전에, 절연성 비감광성 물질로 구성된 제 2 절연막(30)을 포함하는 반사형 LCD 의 제조방법이, 도 16a 내지 도 16e 를 참조하여 이하 설명될 것이다.
도 16a 에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(35A)상에 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 형성한 후에, 상기 절연기판(35A)상에 비감광성 물질로 구성된 제 2 절연막(30)을 형성하여 상기 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 도포한다. 그후, 도 16b 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연막(30) 전체상에 포토레지스트막(53)이 형성된다. 다음, 도 16c 에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 및 건식 에칭 단계에 의해 상기 포토레지스트막(53)이 패터닝된다. 그후, 도 16d 에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(35A)에 도달하는 콘택홀(23)을, 상기 패터닝된 포토레지스트막(53)을 마스크로 이용하여 상기 제 2 절연막(30)을 관통하여 형성된다. 그후, 도 16e 에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트막(53)이 제거된다.
도 15a 내지 도 15b 는 절연성 감광 물질로 구성된 제 2 절연막(30)을 포함하는 반사형 LCD 의 단면도이다.
도 15a 에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(35A)상에 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 형성한 후에, 상기 절연기판(35A)상에 감광성 물질로 구성된 제 2 절연막(30)을 형성하여 상기 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 도포한다. 그후, 도 15b 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연막(30) 전체상에 상기 절연기판(35A)에 도달하는 콘택홀(23)이 형성된다.
상기 제 2 절연막(30)을 감광성 물질로 구성함으로써, 상기 스위칭 소자(5)를 광반사 전극판(74)에 전기적으로 접속하는 콘택홀(23)을 형성하기 위해 포토리소그라피 및 에칭 단계를 수행할 필요가 없다. 또한, 절대적으로 건식 에칭을 수행해야하는 도 16a 내지 도 16e 에 도시된 종래방법과는 달리, 건식에칭을 실행하지 않고 습식에칭에 의해 상기 제 2 절연막(30)을 패터닝하는 것이 이제 가능하여, 제조단계를 단순화하고 제조비용을 경감할 수 있다.
상기 절연기판들(35A 및 35B)은, 플라스틱 및 아크릴 등의 유기 물질 및 유리, 쿼츠, 세라믹, 실리콘 등의 무기질 물질로 구성될 수도 있다. 다른 방법으로는, 반도체 기판들이 상기 기판들(35A 및 35B)로 이용될 수도 있다.
(제 12 실시예)
도 17 은 제 12 실시예에 따른 반사형 LCD 를 도해하는 단면도이다.
제 12 실시예에 있어서, 상부기판(72B)은, 칼라필터(3) 및 투명전극(4) 의 반대편의 상기 절연기판(35A)상에 형성된 편광판(45) 및 상기 편광판(45)상에 형성된 1/4 파장판(46)을 더 포함하도록 설계된다.
제 12 실시예에 있어서, 액정층은 상기 GH 액정층(14)에 제한되지 않는다. 액정셀은 상기 스위칭 소자(41) 및 상기 광반사 전극판(74)을 내부에 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 제 12 실시예에 따른 반사형 LCD 는 단일 편광판형이다.
(제 13 실시예)
도 18a 내지 도 18f 는 제 13 실시예에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
제 13 실시예에 따른 반사형 LCD 는 순방향 스테거 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다.
본 발명에 따른 상기 반사형 LCD 는, 엑티브 매트릭스 구동 소자로서, 순방향 스테거형 박막 트랜지스터, 역방향 스테거형 박막 트랜지스터 혹은 MIM 다이오드를 포함할 수도 있다. 이들 엑티브 매트릭스 구동 소자들 중, 스위칭 소자의 고성능을 유지하고 제조단계의 수를 줄이기 위해 순방향 스테거형 박막 트랜지스터가 선택되는 것이 바람직하다.
먼저, 도 18a 에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(35A)상에 금속막이 증착되고, 제 1 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 패터닝된다.
그후, 도 18b 에 도시된 바와 같이, 도핑된 층(20), 반도체층(19), 절연막(18), 게이트 절연막(17) 및 제 1 절연막(28)이 상기 절연기판(35A)상에 증착된다. 여기에서, 상기 제 1 절연막(28)은 유기 감광성 물질로 구성된다.
그후, 도 18c 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(28)은, 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 아일랜드로 패터닝된다.
그후, 도 18d 에 도시된 바와 같이, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)을 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)을 마스크로 이용하여 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 형성한다
그후, 도 18e 에 도시된 바와 같이, 도 18d 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 제 2 절연막(30)을 증착한 후, 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계로 패터닝하여, 상기 소오스 전극(21)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 따라서, 상기 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 도 18e 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 금속층이 증착된다. 상기 금속층은 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝되어 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
전술된 방법에 있어서, 감광성 물질로 구성되고 상기 층들(17, 18, 19 및 20)상에 형성된 제 1 절연막(28)은 상기 박막 트랜지스터(5) 및 상기 돌출부(73)의 패턴을 형성하기 위해, 노광되고 현상된다. 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)을 이용하여, 상기 층들(17, 18, 19 및 20)을 에칭함으로써, 상기 박막 트랜지스터(5) 및 상기 돌출부(73)를 형성한다. 즉, 상기 박막 트랜지스터(5) 및 상기 돌출부(73)는 동시에 형성된다. 또한, 마스크로 사용된 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)은 상기 돌출부(73)의 일부를 구성한다.
상기 제 13 실시예에 따르면, 상기 제 1 요철부(25)를 상기 박막 트랜지스터(5)와 별개로 형성할 필요가 없다. 상기 돌출부(73)를 형성하기 위한 포토리소그라피 및 에칭 단계를 포함하는 종래의 방법에서는 절대적으로 실행되어야 하는, 포토레지스트막의 제거단계를 생략할 수 있으며, 이는 반사형 LCD 의 제조공정을 단순화 할 수 있다.
상기 하부기판(72A)을 제조하기 위해, 도 2a 내지 도 2h 에 도시된 종래방법이 전체 7 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행해야하는 데 반해, 제 13 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법은 전체 4 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행한다. 제 13 실시예는, 종래방법에서의 제조단계수보다 적은 수의 포토리소그라피 및 에칭 단계로 반사형 LCD 를 제조할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 절연막(28 및 30)은, 유기질 감광성 물질 대신에 무기질 감광성 물질로 구성될 수도 있다. 전술된 장점과 동일한 장점을 얻을 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 절연막(28 및 30)이 유기질 혹은 무기질 비감광성 물질로 구성되고 포토리소그라피 및 에칭 단계에서 패터닝되는 경우에는, 포토레지스트막을 도포하고 제거하는 추가의 단계를 실행해야만 한다. 그렇다 할지라도, 반사형 LCD 를 제조하는 종래방법에 비해 제조단계의 수를 줄이는 것이 가능하다.
전술된 제 13 실시예에 있어서, 상기 돌출부(73)는 상기 층들(17 내지 20) 및 제 1 절연막(28)으로 구성된다. 그러나, 상기 돌출부(73)는 다른 막들의 조합으로 형성될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들어, 각 돌출부(73)는 하나 이상의 상기 층들(17 내지 20) 및 상기 제 1 절연막(28)으로 형성될 수도 있다. 다른 방법으로는, 각 돌출부(73)는 하나 이상의 상기 층들(17 내지 20)로 형성될 수도 있다.
상기 제 1 요철부(25)는, 상기 박막 트랜지스터(5)의 제조에서 실행되는, 층을 패터닝하는 단계 중 임의의 단계에서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제 1 절연막(28)은, 상기 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 형성되는 금속막 상에 형성되고, 상기 금속막을 상기 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 패터닝하는 것과 동시에 패터닝될 수 있다.
(제 14 실시예)
도 19a 내지 도 19g 는 제 14 실시예에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
제 14 실시예에 따른 상기 반사형 LCD 는 역방향 스테거 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다.
먼저 도 19a 에 도시된 바와 같이, 절연기판(35A)상에 금속막이 증착되고, 제 1 포토리소그라피 및 에칭 단계로 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 패터닝된다.
그후, 도 19b 에 도시된 바와 같이, 반도체 층(19), 절연막(18), 게이트 절연막(17) 및 제 1 절연막(28)이 상기 절연기판(35A)상에 증착된다. 여기에서, 상기 제 1 절연막(28)은 유기질 혹은 무기질의 감광성 물질로 구성된다.
그후, 도 19c 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(28)은, 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 아일랜드로 패터닝된다.
그후, 도 19d 에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)의 아일랜드는 그 정점이 둥글게 된다. 다른 방법으로는, 상기 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 아일랜드는 그 측벽에서 테이퍼 형상으로 될 수도 있다.
그후, 도 19e 에 도시된 바와 같이, 상기 층들(17 내지 20)을 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)을 마스크로 이용하여 에칭함으로써, 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 형성한다.
다음 도 19f 에 도시된 바와 같이, 도 19e 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 상기 제 2 절연막(30)을 증착한 후, 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝함으로써, 상기 소오스 전극(21)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이 제 1 요철부를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 도 19f 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 금속막이 증착된다. 상기 금속층은 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝됨으로써, 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
따라서, 상기 하부기판(72A)을 제조하기 위해, 도 2a 내지 도 2h 에 도시된 종래방법이 전체 7 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행해야하는 데 반해, 제 14 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법은 전체 4 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행한다. 제 14 실시예는, 종래방법에서의 제조단계 수보다 적은 수의 포토리소그라피 및 에칭 단계로 반사형 LCD 를 제조할 수 있다.
제 14 실시예에 따르면, 상기 제 1 요철부(25)는, 상기 박막 트랜지스터(5)를 구성하는 층 혹은 층들을 패터닝하는 단계 중 임의의 단계에서 패터닝될 수도 있다. 또한, 마스크로 사용된 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)은 상기 돌출부(73)의 일부를 구성한다. 따라서, 제 14 실시예는, 제 13 실시예의 스위칭 소자와는 상이한 스위칭 소자(5)를 포함하더라도, 상기 제 13 실시예에서 얻을 수 있는 장점과 동일한 장점을 제공한다.
(제 15 실시예)
도 20a 내지 도 20f 는 제 15 실시예에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
제 15 실시예에 따른 상기 반사형 LCD 는 MIM 다이오드(71)의 제조와 동시에 제조된다.
먼저 도 20a 에 도시된 바와 같이, 절연기판(35A)상에 탄탈륨막이 증착되고, 제 1 포토리소그라피 및 에칭 단계로 다수의 리드 전극(68)으로 패터닝된다.
그후, 도 20b 에 도시된 바와 같이, 에노드의 산화에 의해 상기 리드 전극(68)의 주위에 탄탈륨 산화막(67)이 형성된다. 그후, SiO2막(56)이 상기 절연기판(35A) 및 상기 탄탈륨 산화막 전체상에 증착된다. 그후, 제 1 절연막(28)을 구성하는 폴리이미드막(11)이 상기 SiO2막(56) 전체상에 증착된다.
그후, 도 20c 에 도시된 바와 같이, 상기 폴리이미드막(11) 및 상기 SiO2막(56)을, 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝함으로써 MIM 다이오드(71) 및 돌출부(73)의 아일랜드를 형성한다.
그후, 도 20d 에 도시된 바와 같이, 상기 아일랜드를 용융시킴으로써, 각 아일랜드의 정점이 둥글게 된다. 다른 방법으로는, 상기 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 아일랜드는 그 측벽에서 테이퍼 형상으로 될 수도 있다.
그후, 도 20e 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연막(30)을 구성하는 폴리이미드막(11)이, 도 20d 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 증착된다.
다음 도 20e 에 도시된 바와 같이, 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 상기 폴리이미드막(11)을 패터닝함으로써, 상기 SiO2막(56)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 도 20e 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 알루미늄층이 증착된다. 상기 알루미늄층은 제 4 포토리소그라피 및 습식 에칭 단계에 의해 패터닝됨으로써, 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
따라서, 상기 하부기판(72A)을 제조하기 위해, 도 2a 내지 도 2h 에 도시된 종래방법이 전체 7 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행해야하는 데 반해, 제 15 실시예에 따른 반사형 LCD 의 제조방법은 전체 4 단계의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행한다. 제 15 실시예는, 종래방법에서의 제조단계 수보다 적은 수의 포토리소그라피 및 에칭 단계로 반사형 LCD 를 제조할 수 있다.
또한 MIM 다이오드(71) 및 상기 돌출부(73)의 높이 및 형상은 제어될 수 있기 때문에, 결과적인 반사형 LCD 는 향상된 휘도 및 콘트라스트를 제공한다.
전술된 실시예들이 적용된 반사형 LCD 의 예가 이하 설명될 것이다.
(예 1)
도 21a 내지 도 21f 는 예 1 의 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조 방법의 각 단계를 도해한다.
예 1 의 반사형 LCD 는 순방향 스테거 구조를 구비하는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다.
먼저, 도 21a 에 도시된 바와 같이, 크롬막이 스퍼터링에 의하여 50 nm 의 두께로 절연기판(35A)에 증착된다. 그후, 크롬막은 제 1 포토리소크라피 및 에칭 단계에 의하여 소스 및 드레인 전극(21,22)으로 패터닝된다.
도 21b 에 도시된 바와 같이, 100 nm 두께의 도핑된 층(20), 100 nm 두께의 반도체 층(19), 및 400 nm 두께의 게이트 절연막(18)이 PCVD 에 의해 절연기판(35A)상에 증착된다.
여기에서, 게이트 절연막(18)은 SiO2막과 실리콘 질화막으로 구성된다. 반도체층(19)은 비정질 실리콘으로 구성되고, 도핑된 층(20)은 n 형 비정질 실리콘으로 구성된다.
PCVD 에 의한 SiO2막 형성 조건은 다음과 같다.
공정 가스 : 실란 가스 및 산소 가스
가스 유량비(flow ratio)(실란 가스 유량/산소 가스 유량) : 0.1 - 0.5
막 증착 온도 : 200 - 300 ℃
압력 : 1 Torr
플라스마 출력 : 200 W
PCVD 에 의한 실리콘 질화막의 형성조건은 다음과 같다.
공정 가스 : 실란 가스 및 암모니아 가스
가스 유량비(실란 가스 유량/산소 가스 유량) : 0.1 - 0.8
막 증착 온도 : 250 ℃
압력 : 1 Torr
플라스마 출력 : 200 W
PCVD 에 의한 비정질 실리콘막 형성 조건은 다음과 같다.
공정 가스 : 실란 가스 및 수소 가스
가스 유량비(실란 가스 유량/수소 가스 유량) : 0.25 - 2
막 증착 온도 : 200 - 250 ℃
압력 : 1 Torr
플라스마 출력 : 50 W
PCVD 에 의한 n 형 비정질 실리콘막 형성 조건은 다음과 같다.
공정 가스 : 실란 가스 및 포스핀(phosphine) 가스
가스 유량비(실란 가스 유량/포스핀 가스 유량) : 1 - 2
막 증착 온도 : 200 - 250 ℃
압력 : 1 Torr
플라스마 출력 : 50 W
그후, 크롬막(52)이 스퍼터링에 의하여 50 nm 의 두께로 게이트 절연막(18) 전체상에 증착된다.
그후, 제 1 절연막(28)을 형성하는 유기 절연막(33)이 스핀 코팅에 의하여 2㎛ 의 두께로 전체 크롬막(52)상에 증착된다. 유기 절연막(33)은 "RN-812" 상표의 Nissan Kagaku Co.사의 폴리이미드막과 상기 폴리이미드막상에 증착된 레지스트막으로 구성된다. 레지스트막은 폴리이미드막을 패터닝하는데 사용된다.
폴리이미드막의 형성 조건은 다음과 같다.
회전 속도 : 1200 r.p.m.
선 베이킹 온도 : 90 ℃
선 베이킹 시간 : 10분
주 베이킹 온도 : 250 ℃
주 베이킹 시간 : 1 시간
레지스트막의 형성 조건은 다음과 같다.
회전 속도 : 1000 r.p.m.
선 베이킹 온도 : 90 ℃
선 베이킹 시간 : 5분
선 베이킹후에, 레지스트막은 노광 및 현상되어 패터닝되고, 30분 동안 90 ℃ 에서 후 베이킹된다. 그리고, 유기 절연막(33)은, 패터닝된 레지스트막을 마스크로 이용하는, 건식 에칭에 의하여 제 1 요철부를 갖도록 형성된다.
폴리이미드막의 건식 에칭 조건은 다음과 같다.
에칭 가스 : FCl4(fluorine tetrachloride) 및 산소 가스
가스 유량비(FCl4가스 유량/산소 가스 유량) : 0.5 - 1.5
가스 압력 : 5 - 300 mTorr
플라스마 출력 : 100 - 300 W
그후, 포토레지스트막(53)은 형성된 제 1 절연막(23)상에 전체적으로 증착된다.
그후, 도 21c 에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(53)은, 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의하여, 박막 트랜지스터(5)와 돌출부(73)의 형성을 위한 패턴으로 패터닝된다.
그후, 도 21d 에 도시된 바와 같이, 제 1 절연막(28), 크롬막(52), 게이트 절연막(18), 반도체층(19), 및 도핑된 층(20)은 상기 패터닝된 포토레지스트막(53)을 마스크로 이용하여 에칭된다.
구체적으로는, 크롬막(52)은 습식 에칭되고, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막은 서로 함께 게이트 절연막(18)을 형성하고, 반도체층(19)을 구성하는 비정질 실리콘층은 건식 에칭된다.
과염소산(perchloric hydroacid)및 세륨(II) 나이트레이트 암모니움(nitrate ammonium)을 포함하는 수용액이 크롬막(52)의 습식 에칭에 사용된다.
실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 건식 에칭 조건은 다음과 같다.
에칭 가스 : FCl4및 산소 가스
가스 압력 : 5 - 300 mTorr
플라스마 출력 : 100 - 300 W
상기 비정질 실리콘막의 건식 에칭 조건은 다음과 같다.
에칭 가스 : 염소 가스 및 산소 가스
가스 압력 : 5 - 300 mTorr
플라스마 출력 : 50 - 200 W
상기와 같이 형성된 박막 트랜지스터(5)와 돌출부(73)의 단면은 일정하지 않다. 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부의 최대 높이는 3.7 ㎛ 이고, 이는 박막 트랜지스터(5)의 높이 700 nm, 제 1 절연막(28)의 두께 2 ㎛, 및 포토레지스트막(53)의 두께 1 ㎛ 의 합이다.
마스크로 사용된 포토레지스트막(53)은 제거하지 않고 그대로 유지되고, 돌출부(73)의 일부분을 구성한다. 따라서, 공정은 종래 공정에 비해 간단하다.
그후, 도 21e 에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(30)을 구성하는 2 ㎛ 두께의 폴리이미드막(30)은, 도 21d 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 증착된다. 폴리이미드막(30)은 "RN-812"의 상표 이름인 Nissan Kagaku Co.사의 폴리이미드로 구성된다.
폴리이미드(30)의 도포조건은 다음과 같다.
회전 속도 : 800 r.p.m.
선 베이킹 온도 : 90 ℃
선 베이킹 시간 : 10 분
주 베이킹 온도 : 250 ℃
주 베이킹 시간 : 1 시간
회전 속도는 여러 파라미터를 변화시킴으로써 120 r.p.m.으로 설정될 수도 있다.
그후, 폴리이미드막(30)을 제 3 포토리소그라피와 에칭 단계에 의하여 패터닝하여, 소스 전극(21)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
폴리이미드막(30)의 건식 에칭 조건은 전술된 제 1 절연막(28)을 구성하는 폴리이미드막의 에칭 조건과 동일하다.
그후, 알루미늄층이 스퍼터링에 의하여 300 nm 의 두께로 도 21e 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 증착된다. 알루미늄층은 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의하여 패터닝되어 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다. 구체적으로는, 알루미늄막은, 60 ℃ 까지 가열되고 인산, 아세트산, 및 질산을 포함하는 에칭액으로 습식 에칭된다.
광반사 전극판(74)은 80 % 의 개구율을 갖도록 형성된다.
도시되어 있지는 않지만, 하부 및 상부 기판(72A,72B)은 배향막을 포함하도록 설계된다. 그후, 하부기판 및 ITO(indium-tin-oxide)로 구성된 투명 전극(4)을 표면에 갖는 상부 기판(72B)은, 에폭시 접착제를 기판(72A)과 기판(72B)사이의 여유 영역에 도포하여 서로 접착하여, 각각의 기판(72A, 72B)에 형성된 층은 서로 대면한다. 상기 기판들(72A 및 72B)은 플라스틱 입자등의 스페이서에 의하여 서로 이격된다. 그후, GH 액정이 기판(72A,72B)간에 형성된 공간에 주입된다. 그러면, LCD 는 완성된다.
광반사 전극 기판(74)은 우수한 광산란 특성을 포함하여 일정 반사 특성을 구비한다. 따라서, 예 1 에 따른 반사형 LCD 는 신문보다 밝은 화이트 디스플레이를 제공한다. 그러므로, 우수한 표시 특성을 구비하는 반사형 LCD 를 저가로 제조할 수 있다. 또한, 상부 기판(72B)상에 RGB 컬러 필터를 제공함으로써 컬러 반사형 LCD 를 저가로 제조할 수 있다.
예 1 에서, 돌출부(73)는 박막 트랜지스터(5)를 구성하는 층 또는 층들을 패터닝하는 단계 중 임의의 단계에서 패터닝된다. 또한, 마스크로 사용된 패터닝된 포토레지스트막(53)은 돌출부(73)의 일부분를 구성한다. 따라서, 예 1 에 따른 반사형 LCD 의 제조 방법은 전체적으로 4 개의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행하며, 이는 종래 방법보다 작은 수이다.
돌출부(73)의 높이는 전술된 범위로 제한되지 않는다. 돌출부(73)의 높이는 층들(17 내지 20)과 제 1 절연막(28)의 두께를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 특히, 유기질 또는 무기질 물질로 구성된 제 1 절연막(28)의 두께는, 층들(17 내지 22)로 구성된 박막 트랜지스터(5)의 두께보다 넓은 범위에서 변화될 수 있다. 따라서, 광반사 전극판(74)의 배향 성능은 돌출부(73)의 높이를 변화함으로써 변화된다.
예 1 에서, 돌출부(73)의 각각은 크롬막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 비정질 실리콘막, n 형 비정질 실리콘막, 크롬막, 및 제 1 절연막(28)으로 구성된다. 그러나, 상기 돌출부(73)는 다른 막의 조합으로도 구성될 수도 있다. 가능한 조합이 여러개 있다. 따라서, 돌출부(73)의 높이는 추가의 단계없이 변화될 수 있다.
예 1 에서 제 1 절연막(28)은 폴리이미드막으로 구성되지만, 제 1 절연막(28)이 형성되는 물질은 폴리이미드로 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 절연막(28)은 "PSB"라는 상표의 Tore 사의 제품과 같은 실리카, "MFR 305"라는 상표의 Nippon Gosei Gomu 사 제품과 같은 아크릴 수지, 또는 "SF 9214"라는 상표의 Sumitomo Kagaku 사의 제품과 같은 SOG 로 구성될 수도 있다.
전술된 예 1 의 변형도 가능하다.
전술된 예 1 에서, 돌출부(73)의 각각은 크롬막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 비정질 실리콘막, n 형 비정질 실리콘막, 크롬막, 및 제 1 절연막(28)으로 구성된다. 그러나, 상기 돌출부(73)는 다음 조합 중 하나로 구성될 수 있다.
(a) 단일 크롬층,
(b) 유기질 물질로 구성된 제 1 절연막(28) 및 크롬층,
(c) 크롬막, n 형 비정질 실리콘막, 비정질 실리콘막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 크롬막, 및
(d) 크롬막, n 형 비정질 실리콘막, 비정질 실리콘막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 크롬막, 및 유기질 물질로 구성된 제 1 절연막(28).
상술된 조합 중 하나로 돌출부(73)를 구성함으로써, 광반사 전극판(74)에 우수한 광산란 특성을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 상기 돌출부(73)는 포토리소그라피 조건을 변화시킴으로써 측벽에서 테이퍼 형상이 되고, 이는 광반사 전극판(74)의 광산란 특성을 향상시킨다.
(예 2)
예 2 는, 제 1 절연막(28) 및 제 2 절연막(30) 양자가 감광성 물질로 구성된다는 것을 제외하면 전술된 예 1 과 동일하다.
도 22a 내지 도 22f 는 예 2 에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
예 2 에 따른 반사형 LCD 는, 순방향 스테거 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다.
먼저, 도 22a 에 도시된 바와 같이, 스퍼터링에 의해 절연기판(35A)상에 크롬막이 증착된다. 그후, 제 1 포토리소그라피 및 습식 에칭 단계에 의해 상기 크롬막이 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 패터닝된다.
그후, 도 22b 에 도시된 바와 같이, 도핑된 층(20), 반도체층(19) 및 게이트 절연막(18)이, PCVD 에 의해 상기 절연기판(35A)상에 증착된다.
여기에서, 상기 게이트 절연막(18)은 SiO2막 및 실리콘 질화막으로 구성된다. 상기 반도체층(19)은 비정질 실리콘으로 구성되며, 상기 도핑된 층(20)은 n 형 비정질 실리콘으로 구성된다.
그후, 게이트 전극을 형성하는 크롬막(17)이 스퍼터링에 의해 상기 게이트 절연막(18) 전체상에 증착된다.
그후, 상기 제 1 절연막(28)을 형성하는 감광성 절연막(28)이 스핀 코팅에 의해 상기 크롬막(17) 전체상에 도포된다.
그후, 도 22c 에 도시된 바와 같이, 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 상기 제 1 절연막(28)이 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)를 형성하기 위한 패턴으로 패터닝된다.
그후, 도 22d 에 도시된 바와 같이, 상기 크롬막(17), 상기 게이트 절연막(18), 상기 반도체층(19) 및 상기 도핑된 층(20)이 상기 패턴된 제 1 절연막(28)을 마스크로 이용하여 건식 에칭된다.
그후, 도 22e 에 도시한 바와 같이, 제 2 절연막(30)을 형성하는 감광성 절연막(30)이, 도 22d 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 증착된다.
그후, 상기 제 2 절연막(30)을 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝함으로써, 상기 소오스 전극(21)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이, 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 알루미늄층이, 스퍼터링에 의해 도 22e 에 도해된 단계의 결과물 전체상에 증착된다. 상기 알루미늄층을 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝함으로써, 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
예 2 에 따르면, 반사형 LCD 의 하부기판(72A)은, 4 개의 포토리소그라피 및 에칭 단계를 실행하여 제조될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 절연막(28 및 30)은 감광성 물질로 구성된다. 예를 들어, 상기 층들을 패터닝한 후에, 포토레지스트막을 제거하는 단계를 실행할 필요가 없고, 이는 종래방법보다 적은 수의 제조단계를 보장한다.
예 2 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 절연막을 형성하는 상기 포토레지스트 절연층은, "OFPR 800" 상표의 Tokyo Ouka 사 제품을 이용할 수 있다. 유기질 혹은 무기질에 상관없이, 상기 제 1 및 제 2 절연막(28 및 30)의 형성에 다른 감광성 절연층들을 이용할 수도 있다.
(예 3)
예 3 은, 제 1 절연막(28)이 열적으로 용융될 수 있는 유기질 혹은 무기질 절연 물질로 구성되고, 상기 제 1 절연막(28)이 측벽에서 테이퍼 형상으로 되고 그 정점에서 둥글게 된다는 점에 있어서, 전술된 예 2 와 상이하다.
도 23a 내지 도 23g 는 예 3 에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
도 23a 내지 도 23g 에 도시된 방법은, 도 23d 에 도해된 단계를 추가로 포함한다는 점에서만 도 22a 내지 도 22f 에 도해된 방법과 상이하다. 즉, 도 23c 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(28)이 패터닝된 후, 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)을 200 ℃ 에서 가열함으로써, 상기 제 1 절연막(28)의 측벽을 테이퍼 형상으로 만들고 상기 제 1 절연막(28)의 정점을 둥글게 만든다.
예 3 에 따르면, 전술된 예 1 내지 2 와 유사하게, 반사형 LCD 의 하부기판(72A)을 제조하기 위한 포토리소그라피 단계의 수는 4 개이다.
상기 제 1 절연막(28)이 열적으로 용융되는 특성을 갖는 물질로 구성되기 때문에, 적절한 가열 온도를 설정함으로써, 상기 제 1 절연막(28)의 정점을 둥글게 할 수 있고, 이 때문에 정반사(regular reflection)는 감소되고 따라서 반사능(reflection ability)은 강화된다.
예 3 에 있어서, 상기 제 1 절연막(28)은 Tokyo Ouka 사의 상품명 "TMR-P3" 이라는 물질로 구성된다. 다른 방법으로는, 상기 제 1 절연막(28)은 Tokyo Ouka 사의 상품명 "OFPR-800" 이라는 물질로 구성된다.
상기 제 1 절연막(28)이 패터닝된 후, 상기 제 1 절연막(28)은, 예를 들어, 200 ℃ 에서 10 분간 가열된다. 상기 박막 트랜지스터(5)에서 상기 제 1 절연막(28)의 정점에 형성된 불규칙한 부분(도 23c)이 용융되어, 결과적으로 상기 제 1 절연막(28)의 정점은 도 23d 에 도시된 바와 같이 둥글게 된다.
따라서, 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 형상, 배열 및 제조조건들을 제어함으로써, 원하는 반사특성을 갖는 광반사 전극판(74)을 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 제조조건들은 층들의 두께, 선 가열 온도, 위치, 크기, 후 가열 온도 및 가열 시간을 포함한다.
상기 제 1 절연막(28)이 열적으로 용융되는 물질로 구성되지 않는다 하더라도, 측벽에서 상기 제 1 절연막(28)을 테이퍼 형상으로 만듦으로써, 예 3 과 동일한 표시 성능을 갖는 반사형 LCD 를 제조할 수 있다. 상기 제 1 절연막(28)이 감광성 물질로 구성되는 경우에는, 포토리소그라피 및 에칭 단계에서 노광 및 현상 조건들을 변화시킴으로써, 상기 제 1 절연막(28)의 측벽의 테이퍼 각도를 제어할 수 있다.
(예 4)
도 24a 내지 도 24g 는 예 4 에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
예 4 에 따른 반사형 LCD 는, 순방향 스테거 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다.
먼저 도 24a 에 도시된 바와 같이, 스퍼터링에 의해, 절연기판(35A)상에 크롬막이 증착된다. 그후, 상기 크롬막은, 제 1 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 소오스 및 드레인 전극(21 및 22)으로 패터닝된다.
그후, 도 24b 에 도시된 바와 같이, PCVD 에 의해, 도핑된 층(20), 반도체층(19) 및 게이트 절연막(18)이 상기 절연기판(35A)상에 증착된다.
여기에서, 상기 게이트 절연막(18)은 실리콘 질화막으로 구성된다. 상기 반도체층(19)은 비정질 실리콘으로 구성되고, 상기 도핑된 층(20)은 n 형 비정질 실리콘으로 구성된다.
그후, 상기 층들(18 내지 20)은 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 아일랜드(49)로 패터닝된다.
그후, 도 24c 에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화막(56), 크롬막(52) 및 상기 제 1 절연막(28)을 구성하는 제 1 감광성 절연막(28)이, 도 24b 에 도해된 결과물상에 순차적으로 증착된다.
그후, 도 24d 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 감광성 절연막(28)이, 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해, 상기 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 패턴으로 패터닝된다.
그후, 도 24e 에 도시된 바와 같이, 상기 크롬막(52)을, 상기 패터닝된 제 1 감광성 절연막(28)을 마스크로 이용하여 에칭함으로써, 상기 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극 및 돌출부(73)를 형성한다.
그후, 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 상기 폴리이미드막(30)을 에칭함으로써, 소오스 전극(21)에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 스퍼터링에 의해, 도 24f 에 도해된 결과물 전체상에 알루미늄층이 증착된다. 상기 알루미늄층을 제 5 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝하여, 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
에폭시 접착제를 상기 기판들(72A 및 72B)의 여분의 영역에 도포함으로써, 상기 하부기판(72A) 및 상부기판(72B)을 서로 부착시켜, 상기 기판들(72A 및 72B)상에 형성된 상기 층들이 서로 대면하도록 한다. 상기 기판들(72A 및 72B)은 플라스틱 입자 등의 스페이서를 그 사이에 개재시킴으로써, 서로 이격된다. 그후, GH 액정이 상기 기판들(72A 및 72B) 사이에 형성된 공간으로 주입된다. 따라서, LCD 가 완성된다.
예 4 에 따라 상기와 같이 제조된 반사형 LCD 는, 신문과 거의 같은 휘도를 갖는 화이트 디스플레이를 제공한다.
전술된 예 4 에 따른 반사형 LCD 의 제조에 필요한 포토리소그라피 및 에칭 단계의수는 5 개 이다. 상기 박막 트랜지스터(5)를 구성하는 층들이 구성되는 물질은 전술된 물질들에 제한되지 않는다. 상기 박막 트랜지스터(5)를 구성하는 층들은 다른 물질들로 구성될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 절연막(28 및 30)은 예 4 에서는 폴리이미드로 구성되었지만, 다른 유기질 혹은 무기질 절연 재료로 구성될 수도 있다.
또한, 예 3 과 유사하게, 상기 제 1 절연막(28)은 열적으로 용융되는 물질로 구성될 수도 있으며, 이 경우에는 상기 제 1 절연막(28)의 정점은 둥글게 될 수 있고, 이는 상기 제 1 요철부(25)가 매끄러운 표면을 갖도록 보증하고 그 결과로 상기 광반사 전극판(74)은 개선된 광산란 특성을 갖는다.
(예 5)
도 25a 및 도 25g 는 예 5 에 따른 반사형 LCD 의 단면도로서, 그 제조방법의 각 단계를 도해한다.
예 5 에 따른 상기 반사형 LCD 는, 역방향 스테거 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 제조와 동시에 제조된다
먼저, 도 25a 에 도시된 바와 같이, 절연기판(35A)상에 금속막이 증착된다. 그후, 상기 금속막은, 제 1 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 게이트전극(17)으로 패터닝된다.
그후, 도 25b 에 도시된 바와 같이, 도핑된 영역(20), 반도체층(19) 및 게이트 절연막(18)이 PCVD 에 의해 상기 절연기판(35A)상에 증착된다.
그후, 도 25c 에 도시된 바와 같이, 상기 층들(19 및 20)은 제 2 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 아일랜드(49)로 패터닝된다.
그후, 도 25d 에 도시된 바와 같이, 금속막(27) 및 제 1 절연막(28)을 구성하는 유기질 혹은 무기질 절연막(28)이, 도 25c 에 도해된 결과물 전체상에 증착된다. 그후, 제 3 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 상기 제 1 절연막(28)이 박막 트랜지스터(5) 및 돌출부(73)의 패턴으로 패터닝된다.
그후, 도 25e 에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 제 1 절연막(28)을 마스크로 이용하여, 상기 금속막(27)을 에칭함으로써, 상기 박막 트랜지스터(5)의 소오스 및 드레인 전극 및 상기 돌출부(73)를 형성한다.
그후, 도 25f 에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(30)을 형성하는 유기질 혹은 무기질 절연막(30)이, 도 25e 에 도해된 결과물 전체상에 증착된다.
그후, 제 4 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 상기 제 2 절연막(30)을 에칭함으로써, 상기 소오스 전극에 도달하는 콘택홀(23)을 형성한다. 상기와 같이 제 1 요철부(25)를 갖는 제 2 절연막(30)이 형성된다.
그후, 스퍼터링에 의해, 도 25f 에 도해된 결과물 전체상에 알루미늄층이 증착된다. 도 25g 에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄층이, 제 5 포토리소그라피 및 에칭 단계에 의해 패터닝됨으로써, 상기 제 2 절연막(30)상에 광반사 전극판(74)을 형성한다.
종래방법에서의 포토리소그라피 및 에칭 단계의 수가 6 개인데 반해, 전술된 예 5 에 따른 반사형 LCD 의 제조에 필요한 포토리소그라피 및 에칭 단계의 수는 5 개 이다. 따라서, 예 5 에 따른 반사형 LCD 의 제조방법은, 종래방법에 비해 단순화 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고휘도 및 고품위 표시성능을 갖는 반사형 LCD 및 감소된 제조단계를 갖는 제조방법이 제공된다.

Claims (23)

  1. (a) 제 1 기판(72A),
    (b) 표면에 투명전극(4)을 갖고, 상기 제 1 기판(72A)과 대면하는 제 2 기판(72B), 및
    (c) 상기 제 1 및 제 2 기판(72A, 72B) 사이에 개재된 액정층(14)을 구비하되,
    상기 제 1 기판(72A)은,
    (a1) 절연기판(35A),
    (a2) 상기 절연기판(35A)상에 제조되는 스위칭 소자(5, 7, 71),
    (a3) 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)를 도포하고, 제 1 요철부(25)를 갖는 제 1 절연막(30), 및
    (a4) 상기 제 1 절연막(30)상에 형성되고, 상기 제 1 요철부(25)상에 형성된 제 2 요철부(25A)를 구비하며, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)에 전기적으로 접속되는 광반사판(74)을 포함하는 반사형 액정 표시 장치로서,
    (a5) 상기 제 1 기판(72A)이, 상기 제 2 기판(72B)을 향해 돌출되고 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)에 정렬하여 상기 절연기판(35A)상에 형성된 하나 이상의 돌출부(73)를 포함하고,
    상기 제 1 절연막(30)이 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 상기 돌출부 양자를 도포하고, 상기 제 1 요철부가 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 돌출부의 높이에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판(72A)이, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 상기 돌출부(73) 양자의 최상부상에 형성된 제 2 절연막(28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자(5, 7, 71)가, 상기 돌출부(73)의 높이와 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 절연막(30)이, 상기 제 2 기판(72B)을 향하여 감소하는 단면적을 갖는 부분을 상기 돌출부(73)상에 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 절연막(30)이 감광성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광반사판(74)이 상기 돌출부(73)상에만 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부(73)가 주상인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부(73)가, 3 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위의 거리만큼 인접 돌출부(73)와 이격되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부(73)가 띠 형상인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부(73)가 0.4 ㎛ 내지 4 ㎛ 범위내의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 절연막(30)이 0.6 ㎛ 내지 4 ㎛ 범위내의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)이 측벽에서 테이퍼 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)이 최상부에서 둥글게 되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자(5, 7, 71)가 상기 제 2 절연막(28)과 동일한 물질로 구성되는 제 3 절연막을 포함하고, 상기 돌출부(73)가, 금속막, 제 4 절연막 및 반도체막 중 하나 이상 및 상기 형성된 제 2 절연막을 포함하는 다층구조를 가지며, 상기 금속막, 제 4 절연막 및 반도체막 중 하나 이상이, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)를 구성하는 층의 물질과 동일한 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)이 감광성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)이 열적으로 용융되거나 혹은 수축하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  17. (a) 금속막, 절연막 및 반도체막 중의 하나 이상을 절연기판(35A)상에 형성하는 단계,
    (b) 상기 금속막, 절연막 및 반도체막 중 하나를 패터닝함으로써, 상기 절연기판(35A)상에 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 하나 이상의 돌출부(73)를 형성하는 단계,
    (c) 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 상기 돌출부(73) 양자를 도포하고, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71) 및 상기 돌출부(73)의 높이에 따라 형성된 제 1 요철부(25)를 갖는 제 1 절연막(30)을 형성하는 단계, 및
    (d) 상기 제 1 요철부(25)상에 형성되는 제 2 요철부(25A)를 갖는 광반사판(74)을, 상기 제 1 절연막(30)상에 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속막, 절연막 및 반도체막 중 하나 이상의 막상에 제 2 절연막(28)을 형성하는 단계 (e) 를 더 구비하고, 상기 단계 (e) 는 상기 단계 (a) 와 상기 단계 (b) 사이에 실행되며, 상기 제 2 절연막(28)은 상기 단계 (b) 에서 패터닝되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 돌출부(73)의 높이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 스위칭 소자(5, 7, 71)를 상기 단계 (b) 에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 기판(72B)을 향하여 감소되는 단면적을 갖는 부분을 상기 돌출부(73)상에 구비하도록, 상기 제 1 절연막(30)을 상기 단계 (c) 에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  21. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 광반사판(74)이 상기 단계 (d) 에서 상기 돌출부(73)상에만 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)의 측벽을 테이퍼 형상으로 만드는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막(28)의 최상부를 둥글게 만드는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.
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