KR100290922B1 - 반사형액정표시소자및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반사형 액정표시소자는 박막트랜지스터기판 위에 형성된, 감광성 수지로 이루어진 포토레지스트막과, 상기 포토레지스트막 위에서 데이터배선 및 게이트배선의 일부를 덮고 컨택홀을 통하여 박막트랜지스터의 드레인전극에 전기적으로 접속된 복수의 반사전극과, 이웃하는 반사전극 사이의 오픈영역 및/또는 박막트랜지스터 위에 형성된 차광층과, 상기 반사전극 및 차광층 위에 형성된 배향막으로 이루어진다.

Description

반사형 액정표시소자 및 그 제조방법{REFLECTIVE-TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 요철형상의 반사전극을 구비한 반사형 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시소자는 수광형소자이므로, 별도의 광원을 필요로 하는 투과형과 외부로부터의 빛을 이용하는 반사형의 두 종류로 분류할 수 있는데, 일반적으로 백라이트(back light)를 광원으로 사용하는 투과형 액정표시소자가 널리 상용되고 있다. 그러나, 백라이트의 사용은 액정표시소자의 소형화에 장애가 될 뿐만 아니라 소비전력이 높고, 또한 전원이 없는 곳에서는 백라이트를 사용할 수 없으므로 액정표시소자의 사용 자체가 불가능하다는 단점을 갖고 있었다. 이와 같은 백라이트가 내장된 액정표시소자의 단점들을 극복하고자 최근에는 백라이트를 사용하지 않고, 외부로부터 빛을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기한 반사형 액정표시소자에서 가장 큰 관심은 주변광을 얼마만큼 효율적으로 이용하느냐 하는 것이다. 이러한 관점에서 최근에는 셀의 내부 또는 외부에 광보상필름을 부착한다거나, 반사판의 구조를 변화시켜 반사되는 광의 산란을 유발하는 등의 여러 가지 방법이 제안되고 있다.
미국특허 5,500,750호에서는 광의 효율적인 이용을 위하여 반사판의 표면이 요철형상으로 형성된 반사판을 제안하고 있다. 상기 특허에서는 한쌍의 기판 사이에 액정층이 형성되고, 하판 위에는 감광성 수지로 이루어진 융기(bump)가 형성되어 있으며, 그 위에 절연막과 반사전극이 연속 적층되어 있는 구조를 취한다. 박막 트랜지스터(thin film transistor, 이하, TFT) 위의 반사전극은 전기적으로 절연된, 차광층으로서의 역할만을 수행하며, 상판에는 대향전극이 형성되어 있고, 블랙 필터가 이웃하는 반사전극 사이의 오픈영역을 차단하고 있다.
그러나, 상기한 반사형 액정표시소자는 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라, 주변광을 이용하는데 있어 비효율적인 구조를 제안하고 있다. 즉, 빛이 입사되는 방향에 차광층이 형성되어 있어 빛의 입사면적을 제한할 뿐만 아니라, 상/하판 합착시 두 기판이 어긋나면, 하판에 형성된 반사전극 사이의 오픈영역에서 빛샘(light leakage)현상이 발생하게 되어 표시품질을 저하시키기 때문에 합착공정이 매우 까다로워 진다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, TFT기판 위의 보호막의 기능을 갖는 포토레지스트막을 부분식각하여 굴곡을 형성하고, 그 위에 반사전극을 형성하므로써 간단한 공정으로 광효율이 우수한 반사형 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 액정표시소자의 TFT기판 위에 차광층을 형성하므로써 이웃하는 반사전극의 오픈영역에서 발생할 수 있는 빛의 누설을 방지하고, 입사되는 빛의 효율을 높이는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시소자는 그 사이에 액정층을 게재하고 있는 TFT기판 및 대향기판과, TFT판 위에 형성된 감광성수지로이루어진 포토레지스트막과, 상기 포토레지스트막 위에서 데이터배선 및 게이트 배선의 일부를 덮고 컨택홀을 통하여 박막트랜지스터의 드레인전극에 전기적으로 접속된 반사전극과, 이웃하는 반사전극 사이의 오픈영역 위에 형성되어 빛의 누설을 방지하는 차광층과, 사익 반사전극 및 차광층 위에 형성된 제1배향막과, 대향기판 위에 형성되고 사익 반사전그과 함께 액정층에 전압을 인가하여 액정을 구동하는 투명한 대향전극과, 대향전극 위에 형성된 제2배향막을 주요 구성요소로 함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 데이터배선 뿐만 아니라 TFT영역 위에 오픈영역이 존재하며, 각각의 오픈영역 위에는 차광층이 형성되어 입사되는 빛의 효율을 극대화하는 동시에 오픈영역에서 발생할 수 있는 빛의 누설을 방지한다.
본 발명의 액정표시소자를 제조하는 방법은 먼저, TFT기판에 감광성 폴리머수지로 포토레지스트막을 형성한 후, 포토레지스막의 표면을 부분식각하여 그 표면이 연속된 굴곡을 갖게한다. 그후, 포토레지스트막의 굴곡진 표면을 따라 반사전극을 형성하고, 그 위에 제1배향막을 형성한다. 대향기판쪽에는 대향전극을 형성한 후, 그 위에 제2배향막을 형성한다. 계속해서, 두 기판을 일정한 셀갭하에서 합착한 후 그 사이에 액정을 주입하여 액정표시소자를 완성한다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 액정표시소자의 평면도.
도 1b는 도 1a의 A-A선에 따른 단면도.
도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 액정표시소자의 평면도.
도 2b는 도 2a의 B-B선에 따른 단면도.
도 3은 도 1a의 C영역의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10a------TFT기판 10b--------대향기판
12-------게이트 전극 14---------게이트절연막
16-------반도체층 18---------오믹컨택층
19a------소스전극 19b--------드레인전극
20-------데이터배선 22---------포토레지스트막
24-------차광층 26---------반사전극
28-------컨택홀 29---------대향전극
30a------제1배향막 30b--------제2배향막
아하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 액정표시소자의 평면도, 도 1b는 도 1a의 A-A선에 따른 단면도로서, 도면에 나타내듯이, TFT기판(제1기판,10a)위에는 게이트배선(11), 데이터배선(20) 및 게이트전극(12)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트절연막(14)이 기판(10a) 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 게이트절연막(14)위에는 상기 게이트전극(12)과 함께 TFT를 구성하는 반도체층(16), 오믹컨택층(18), 소스전극(19a) 및 드레인전극(19b)이 형성되어 있다. 상기 TFT영역 및 데이터배선(20) 위에는 그 표면이 연속된 굴곡형상을 한 포토레지스트막(22)이 형성되어 있다. 포토레지스트막(22) 위에는 차광층(24)이 형성되며, 반사전극(26)은 상기 포토레지스트막(22)의 형태를 따라 컨택홀(28)을 통하여 드레인전극(19b)에 접속되고, 그 위를 제1배향막(30a)이 덮고 있다. 대향기판(제2기판,10b) 위에는 상기 반사전극(26)과 함께 액정층에 전계를 인가하여 액정을 구동하는 대향전극(29)과 R,G,B의 컬러필터소자로 이루어진 컬러필터층(도시하지 않음)이 형성되고, 그 위를 제2배향막(30b)이 덮고 있다.
상기한 구조를 갖는 액정표시소자의 제조방법을 도 2b를 참조하여 설명한다.
먼저, 기판(10a) 위에 Ta, Cr, 또는 Al 등을 스퍼터링법으로 적층한 후, 패터닝하여 게이트전극(12)을 형성한다. 그후, SiNx 또는 SiOx와 같은 무기물을 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법으로 적층하여 게이트절연막(14)을 형성한 후, 계속해서, a-Si:H 및 n+a-Si:H와 같은 물질을 PECVD법으로 적층한 후, 패터닝하여 반도체층(16) 및 오믹컨택층(18)을 형성하고, Ti, Cr/Al, Cr/Al-Ta, 또는 Cr/Al/Al-Ta같은 물질을 스프터링법으로 적층하여 소스전극(19a), 드레인전극(19b), 그리고 데이터배선(20)을 형성한다.
TFT영역 및 데이터배선(20) 위의 포토레지스트막(22)의 페터닝은, 먼저, 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 감광성 폴리머수지를 도포한 수, 그 표면을 임의의 형태의 홀을 보유하는 마스크로 차단한 후 광을 조사하는데, 포토레지스트막(22)의 표면은 마스크의 홀을 통해 조사되는 광에 의하여 식각영역 또는 비식각영역으로 나누어지는 부분노광을 한다. 이때, 식각영역은 0.1∼0.5d가 바람직한데, 여기서 d는 포토레지스트막의 두께를 나타내며 대부분 1∼5㎕의 범위안에 존재한다. 계속해서, 포토레지스트막(22)의 표면이 굴곡을 형성하도록 현상액(developer)을 이용하여 부분식각(partially development)한다. 상기한 과정에서 포토레지스트막(22)표면의 굴곡의 형태(산과 골의 단차)는 노광시간(exposing time) 및/또는 현상시간(developing time)에 의하여 좌우되며, 사용되는 빛은 자외선이 바람직하다. 계속해서, Al 또는 Ag와 같은 고반사율의 금속을 증착법 또는 스퍼터링법으로 상기 포토레지스트막(22) 위에 적층하여 반사전극(26)을 형성하는데, 이 반사전극(26)은 컨택홀(28)을 통하여 TFT의 드레인전극(19b)에 접속된다.
도면부호 24는 차광층을 나타내는 것으로서, 하나의 데이터배선(20) 및 게이트배선(11)을 공유하는 이웃하는 반사전극 사이의 오픈영역에 블랙수지(blackresin)와 같은 물질을 도포하여 형성한다.
반사전극(26) 위에는 폴리실록산(polysiloxanecinnamate), 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinnamate) 또는 셀루로즈신나메이트(cellulosecinnamate) 등의 광배향물질을 도포하여 제1배향막(30a)을 형성한다. 그후, 편광되거나, 편광되지 않은 빛을 1회 또는 그 이상 조사하므로써 배향처리하는데, 이때, 상기한 빛은 자외선이바람직하다. 상기 제1배향막(30a)은 또한, 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 SiO2등의 물질을 도포하여 형성할 수도 있으며, 이 경우, 러빙(rubbing)법으로 배향처리한다.
대향전극(29)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명금속을 스퍼터링법으로 적층하여 형성한다. 제2배향막(30b)은 상기 제1배향막(30a)에서와 같이 광배향법 또는 러빙법으로 형성할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 액정표시소자의 평면도, 도 2b는 도 2a의 B-B선에 따른 단면도로서, 제2실시예가 제1실시예와 다른점은 TFT영역의 반사전극을 제거하므로써 전극간에 발생할 수도 있는 이상전계의 발생을 억제하였으며, 그에 따라 차광층이 TFT영역까지 확대된다는 것이다.
제2실시예에서는 제1실시예에서 사용되었던 도면의 부호가 동일하게 적용된다.
도 3은 도 1a의 C영역의 단면도로서, 절연막(14) 위에 형성된 데이터배선(24)은 그 일부를 이웃하는 반사전극(26)들이 공유하고 있으며, 이때 반사전극(26)사이의 오픈영역은 차광층(24)에 의하여 차단된다. 도면의 부호 30a는 제1배향막을 나타내고 있고, 부호 10a는 TFT기판을 나타낸다.
본 발명에 따르면 포토레지스트막을 부분식각하여 연속적인 굴곡을 형성하고, 그 위에 반사전극을 형성하므로써 간단한 공정으로 광효율이 우수한 반사형 액정표시자를 제공하는 것이 가능하다.
더구나, 본 발명은 TFT기판 위에 차광층을 형성하므로써 이웃하는 반사전극의 오픈영역에서 발생할 수 있는 빛의 누설을 방지하고, 대향기판을 통하여 입사되는 빛의 효율을 극대화시키며, 기판의 합착공정에 있어서도 매우 유리하다.

Claims (13)

  1. 그 사이에 액정층을 게재하고 있는 제1및 제2기판과,
    상기 제1기판 위에 형성되고 화소영역을 정의하는 적어도 한쌍의 데이터배선 및 게이트배선과,
    상기 데이터배선과 게이트배선의 교차점에 형성된 박막트랜지스터와,
    상기 테이터배선, 게이트배선 및 박막트랜지스터 위에 형성되어 표면이 굴곡진 포토레지스트막과,
    상기 포토레지스트막 위에서 박막트랜지스터의 드레인전극에 전기적으로 접속되는 복수의 반사전극과,
    이웃하는 상기 반사전극 사이의 오픈영역 위에 형성된 창광층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사전극이 박막트랜지스터를 제외한 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 이웃하는 상기 반사전극들이 상기 데이터배선 및 게이트배선의 일부를 공유하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 반사전극들이 상기 제2기판 위의 대향전극과 함께 액정층에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차광층이 블랙수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1기판에 형성된 제1배향막과, 상기 제2기판에 형성된 제2배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1배향막 또는 제2배향막을 구성하는 물질이 폴리실록산(ploysiloxanecinnamate), 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinnamate) 및 셀루로즈신나메이트(cellulosecinnamate)로 이루어진 일군으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1배향막 또는 제2배향막을 구성하는 물질이 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid) 및 SiO2로 이루어진 일군으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  9. 기판을 준비하는 단계와,
    상기 기판 위에 박막트랜지스터소자를 형성하는 단계와,
    상기 기판과 박막트랜지스터소자 위에 포토레지스트막을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트막의 표면에 굴곡을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트막 위에 차광층을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트막과 차광층 위에 반사전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 박막트랜지스터소자를 형성하는 단계가 게이트배선 및 데이터배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 반사전극이 상기 게이트배선 및 데이터배선의 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 포토레지스트막의 표면에 굴곡을 형성하는 단계는,
    상기 포토레지스트막에 부분적으로 오픈되어 있는 마스크를 이용하여 광을 조사하는 단계와,
    광이 조사된 포토레지스트막을 부분식각하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광을 조사하는 단계가, 광과의 반응유무에 따라 식각영역과 비식각영역으로 나누어지는 부분노광단게를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자의 제조방법.
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