KR100336886B1

KR100336886B1 - 고개구율및고투과율을갖는반사형액정표시장치및그제조방법

Info

Publication number: KR100336886B1
Application number: KR10-1998-0034237A
Authority: KR
Inventors: 박인철; 이승희; 이원건
Original assignee: 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2003-06-09
Also published as: US20020044248A1; US6452658B1; KR20000014693A; US6351300B1

Abstract

본 발명은 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 액정을 사이에 두고 제 1 기판과 제 2 기판이 대향된다. 제 1 기판상에 단위 화소 공간을 한정하도록 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인이 배열되고, 제 1 기판의 단위 화소 공간의 각각에 데이터 버스 라인과 평행하게 분기된 다수개의 브렌치를 포함하도록 투명한 카운터 전극이 형성된다. 또한, 단위 화소 공간에 카운터 전극의 브렌치 사이에 각각 배치되는 스트립 부분을 포함하도록 투명한 화소 전극이 형성된다. 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부근에는 화소 전극과 콘택되는 박막 트랜지스터가 형성되며, 제 2 기판 외측면에는 편광판이 배치되고, 제 1 기판의 외측면에는 반사판이 배치된다. 또한, 반사판과 제 1 기판 사이 또는 편광판과 제 2 기판 사이에 배치되는 사반파장판이 개재된다. 여기서, 카운터 전극과 화소 전극간의 간격은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 거리보다 좁고, 카운터 전극과 게이트 버스 라인 사이에는 수개의 모폴로지를 갖는 층간 절연막이 개재되어 있으며, 상기 카운터 전극의 브렌치 부분과 화소 전극의 스트립 부분은 상기 모폴로지를 갖는 층간 절연막 표면에 배치되면서, 모폴로지 측벽에 교대로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조방법

본 발명은 반사형 액정 표시 장치(liquid crystal display device: 이하 LCD라 칭함) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반사형 LCD는 별도의 광원이 요구되지 않고, 자연광이 광원으로 이용된다.

이러한 반사형 LCD의 개략적인 원리는 상부 기판으로부터 자연광이 입사되면, 하부 기판의 저면에 배치되는 반사판을 통하여, 다시 빛이 반사되어진다. 이때, 광은 액정 분자들의 배열 상태에 따라서 흡수되거나, 통과된다.

일반적으로 많이 이용되는 반사형 TN(twist nematic) LCD는 시야각이 매우 협소하여, 종래에는 전색(full color) 구현이 가능하며 저전압에서도 빠른 응답 속도를 지니는 반사형 하이브리드(hybrid) 모드가 제안되었다. 그러나, 반사형 하이브리드 모드 LCD는 액정 분자의 복굴절 효과만을 이용하기 때문에, 보는 방향에 따라 계조 반전이 쉽게 발생되고, 이로 인하여 콘트라스트비가 저하된다. 또한, 보는 방향에 따른 시야각을 보상하기 위하여, 이축성 보상 필름을 사용하였지만, 이축성보상 필름은 제작 자체가 어려워, 셀에 적용하기 어려운 문제점이 발생되었다.

따라서, 종래에는 광학적 보상 필름없이, 계조 반전의 문제를 해결하면서 고투과 광시야각을 얻기 위한 새로운 개념의 반사형 LCD가 제안되었다.

이 반사형 LCD는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1) 상부에 게이트 전극용 금속막을 증착하고, 소정 부분 패터닝하여, 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 및 공통 전극 배선(도시되지 않음)을 형성한다. 이어, 하부 기판(1) 결과물 상부에 ITO(indium tin oxide)막을 증착한후, 빗살 형태로 패터닝하여, 카운터 전극(2)을 형성한다. 그리고나서, 카운터 전극(2), 게이트 버스 라인 및 공통 전극 배선이 형성된 하부 기판(1) 상부에 게이트 절연막(4)을 증착한다음, 게이트 절연막(4) 상부에 ITO막을 증착한다. 그런다음, ITO막을 카운터 전극(2)과 동일하게 상기 빗살 형태로 패터닝하되, 카운터 전극 사이에 배치되도록 패터닝하여, 화소 전극(6)을 형성한다. 이어서, 화소 전극(6)이 형성된 결과물 상부에 금속막이 증착되고, 게이트 버스 라인(도시되지 않음)과 크로스되도록 패터닝한다. 이어, 결과물 상부에 제 1 수평 배향막(8)을 도포한다. 여기서, 카운터 전극(2)과 화소 전극(6) 사이의 거리 (l11)는 상하 기판(1,10)간의 거리(d11: 이하 셀갭)보다 작도록 형성하여야 하고, 카운터 전극(2)의 폭(P1)과 화소 전극(6)의 폭(P2)는 전계 형성시 전극(2,6) 상부에서 등전위 구간이 발생되지 않을 정도로 형성한다.

이러한 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판(10)의 내측면에는 컬러 필터(도시되지 않음)를 설치한다음, 컬러 필터 상부에 제 2 수평 배향막(12)을 도포한다.

하부 기판(1)과 상부 기판(10) 사이에 액정(15)을 주입한다.

그리고, 상부 기판(10)의 외측면에 편광자(17)를 부착하고, 하부 기판(1)의 외측면에는 사반파장판(18)과 반사판(19)을 순차적으로 부착한다.

이러한 반사형 액정 표시 장치는, 카운터 전극(2)과 화소 전극(6)에 전압이 인가되면, 카운터 전극(2)과 화소 전극(6) 사이에 도면에서와 같이 프린지 필드(e)가 형성된다. 이에따라, 전극(2,6) 상부 및 전극(2,6) 사이에 있는 모든 액정 분자들이 동작되어, 투과율이 크게 개선된다.

그러나, 상기와 같은 반사형 액정 표시 장치는 투과율 및 개구율은 크게 개선할 수 있으나, 종래의 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치는 카운터 전극(2)과 화소 전극(6)이 투명 금속막으로 형성되어 있으므로, 게이트 버스 라인 또는 데이터 버스 라인과 동시에 형성되지 않고, 개별적으로 형성된다.

즉, 게이트 버스 라인을 형성한 후에, 카운터 전극(2)을 형성하기 위한 ITO 증착/패터닝 공정을 실시하여야 하고, 데이터 버스 라인을 형성한 후에, 다시 화소 전극(6)을 형성하기 위한 ITO 증착/패터닝공정이 별도로 수행되어야 하므로, 마스크 패턴이 추가되고, 공정이 복잡해진다.

또한, 상기한 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치는 하부 기판 표면이 토폴로지가 거의 존재하지 않아, 필드 형성시, 입사되는 광이 좁은 산란각으로 산란되어짐에 따라, 보다 넓은 시야각을 확보하지 못하는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 카운터 전극과 화소 전극을 동시에 형성하여, 공정을 단순화시킬 수 있는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 넓은 시야각을 확보할 수 있는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 고개구율 및 고투과율울 갖는 반사형 액정 표시 장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판 평면도.

도 4은 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 절단하여 나타낸 단면도.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 오프시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 온시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

40 : 하부 기판 41a,41b : 게이트 버스 라인

42 : 공통 신호선 43 : 카운터 전극

44 : 게이트 절연막 45 : 채널층

46 : 화소 전극 47a,47b : 데이터 버스 라인

48 : 드레인 전극 49 : 소오스 전극

50 : 박막 트랜지스터 60 : 상부 기판

53 : 제 1 배향막 63 : 제 2 배향막

70 : 편광판 75 : 사반파장판

78 : 반사판

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치는 액정을 사이에 두고 대향되는 제 1 기판과 제 2 기판; 제 1 기판상에 단위 화소 공간을 한정하도록 배열되는 게이트 버스 라인, 공통 신호선 및 데이터 버스 라인; 게이트 버스 라인과 공통 신호선을 포함하는 제 1 기산 상에 형성된 게이트 절연막 및 표면에 다 수개의 모폴로지를 갖는 층간 절연막: 제 1 기판의 상기 층간 절연막 상의 단위 화소 공간에 각각 형성되고, 게이트 버스 라인과 평행하며, 공통 신호선과 콘택되면서 다수의 브렌치를 가지되, 상기 브렌치들의 일단을 연결하는 바디 부분을 포함한 콤브 형상의 카운터 전극; 단위 화소 공간에 형성되고, 카운터 전극의 브렌치 부분과 교대로 배열되는 스트립 부분을 포함하고, 카운터 전극과의 간격이 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 거리보다 좁으며, 카운더 전극과 함께 모폴로지 측벽에 교대로 배치되는 화소 전극; 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부근에 각각 구비되며 화소 전극과 콘택되는 박막 트랜지스터; 제 2 기판 외측면에 배치되는 편광판; 제 1 기판의 외측면에 배치되는 반사판; 및 반사판과 제 1 기판 사이 또는 편광판과 제 2 기판 사이에 배치되는 사반파장판을 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법은, 하부 기판상에 게이트 버스 라인 및 공통 신호선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극이 형성된 하부 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상부에 모폴로지를 갖는 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 공통 신호선의 소정 부분이 노출되도록 층간 절연막 및 게이트 절연막을 소정 부분 식각하는 단계와, 상기 층간 절연막 상부에 투명 금속막을 증착하는 단계와, 상기 투명 금속막을 패턴 식각하여 하부기판의 층간 절연막 상의 단위 화소 공간에 각각 형성되고, 게이트 버스 라인과 평행하며, 공통 신호선과 콘택되면서 다수의 브렌치를 가지되, 브렌치들의 일단을 연결하는 바디 부분을 포함한 콤브 형상의 카운터 전극을 형성함과 동시에 단위 화소 공간에 카운터 전극의 브렌치 부분과 교대로 배열되는 스트립 부분을 포함하고, 카운터 전극과 함께 모폴로지 측벽에 교대로 배치되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 먼저, 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 층간 절연막 상에 투명한 카운터 전극과 화소 전극을 동시에 형성할 수 있으므로, 제조 공정이 용이해진다.

또한, 전극이 모폴로지를 갖는 층간 절연막의 측벽에 교대로 배치되므로, 이 모폴로지 부분에 의하여 입사되는 광은 더 큰 산란각으로 반사된다. 따라서, 시야각이 개선된다.

(실시예)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판 평면도이고, 도 4은 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 오프시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 온시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 하부 기판(40)은 상부 기판(60)과 소정 거리(d11)를 두고 대향 배치된다. 하부 기판(40)과 상부 기판(60) 사이에는 액정(65)이 개재된다. 이때, 액정(65)은 네마틱 액정이고, 트위스트할 수 있다. 그리고, 액정(57)의 굴절율 이방성(Δn)은 셀갭(d11)과의 곱이 0.2 내지 0.6㎛가 될 수 있도록 설정되고, 유전율 이방성(Δε)은 제 1 배향막(55)의 러빙축과 x축이 이루는 각에 의하여 결정된다. 유전율 이방성(Δε)의 결정은 이하에서 자세히 설명될 것이다. 상부 기판(60)의 외측면에는 자연광을 일정한 방향으로 선편광시키는 편광판(70)이 구비된다. 하부 기판(40)의 외측면에는 액정(65)을 통과한 광의 위상을 90도 만큼 바뀌도록 하는 사반파장판(75)이 부착되며, 사반파장판(75)의 외측면에는 사반파장판(75)을 통과한 빛은 액정(65)으로 반사시키는 반사판(78)이 부착된다. 여기서, 사반파장판(75)은 편광판(70)과 상부 기판(60) 사이에 배치될 수 있다.

하부 기판(40) 상에는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 게이트 버스라인(41)은 하부 기판(40)상에 일정 간격을 가지고, 도면의 x 방향으로 연장, 배열된다. 또한, 다수개의 데이터 버스 라인(47a,47b) 역시 하부 기판(40)상에 일정 간격을 가지고, 도면의 y 방향으로 연장, 배열되어, 매트릭스 공간을 한정한다. 도면에서는 한 쌍의 게이트 버스 라인(41a,41b)과 한 쌍의 데이터 버스 라인(47a,47b)만이 도시되어 있다. 여기서, 매트릭스 공간은 한 쌍의 게이트 버스 라인과 한쌍의 데이터 버스 라인으로 이루어지며, 곧 액정 표시 장치의 단위 화소가 된다. 게이트 버스 라인(41)과 데이터 버스 라인(47) 사이에는 게이트 절연막(44)이 끼워져, 그것들 서로를 절연시킨다. 공통 신호선(42)은 소정 방향 예를들어, x 방향으로 연장되고, 한 쌍의 게이트 버스 라인(41a,41b) 사이에 위치된다. 예를 들어, 공통 신호선(42)은 해당 게이트 버스 라인(41a)보다는 이전 게이트 버스 라인(41b:previous gate bus line)과 더욱 근접한 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 게이트 버스 라인(41a,41b), 공통 신호선(42), 데이터 버스 라인(47a,47b)은 RC 지연 시간(RC delay time)을 줄이기 위하여, 비교적 전도 특성이 우수한 Al, Mo, Ti, W, Ta, Cr 및 이의 조합으로 구성된 그룹중 어느 하나의 금속막 또는 두 개 이상의 합금막으로 형성된다. 본 실시예에서는 MoW 합금막으로 형성된다.

카운터 전극(43)은 하부 기판(40)의 단위 화소 공간에 각각 형성된다. 여기서, 카운터 전극(43)은 공통 신호선(42)과 콘택되도록 형성된다. 카운터 전극(43)은 공통 신호선(42)과 콘택되어 공통 신호를 인가받는다. 카운터 전극(43)은 투명한 전도 물질 예를들어, ITO(indium tin oxide) 물질로 형성되고, 게이트 버스 라인(41a,41b)과 평행하면서 공통 신호선(42)과 콘택되는 바디 부분(43a)과, 바디 부분(43a)으로부터 역 y방향으로 연장되는 다수개 예를들어, 8개의 브렌치(43b)를 포함한다. 즉, 카운터 전극(43)은 콤브(comb) 형태로 형성된다. 여기서, 개개의 브렌치(43b)는 일정한 폭(P11) 및 일정한 거리(L11)를 두고 배열된다. 개개의 브렌치(43b)의 폭(P11)은 이후에 형성되어질 화소 전극의 폭 및 화소 전극과의 거리를 고려하여, 종래의 카운터 전극에 비하여 다소 좁게 형성된다.

화소 전극(46) 역시 하부 기판(40)의 단위 화소 공간에 각각 형성된다. 이때, 화소 전극(46)은 카운터 전극(43)이 형성된 단위 화소 공간에 형성된다. 화소 전극(46)은 카운터 전극(43)과 마찬가지로 투명한 전도 물질 예를들어, ITO 물질로 형성된다. 화소 전극(46)은 카운터 전극(43)의 브랜치(43b) 사이에 브렌치(43b)와 평행하도록 설치된 제 1 부분(46a)과, 해당 단위 화소를 선택하는 게이트 버스 라인(41a)과 인접하는 제 1 부분(46a)의 단부를 연결하는 제 2 부분(46b)을 포함한다. 이때, 제 1 부분(46a)은 일정한 폭(P12)을 갖으며, 서로간에 일정한 거리(L12)를 가지고 배열된다. 그리고, 제 1 부분(46a)은 카운터 전극(43)의 브렌치들(43b) 사이에 위치한다.

본 실시예에서는 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)의 폭(P12)은 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)들 간의 거리(L11)보다 좁게 형성된다. 따라서, 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)은 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)와 소정거리(ll1)만큼 이격된다. 이때, 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)과 카운터 전극(43)의 브렌치(43b) 간의 거리(l11)는 상하 기판간의 셀갭(d11)보다는 작게 형성되고, 예를들어, 단위 화소 사이즈가 110㎛×330㎛일 때, 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하가 되도록 형성된다. 카운터 전극(43)의 브렌치 부분(43b)과 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)의 폭은 그것들 사이에 형성되는 프린지 필드에 의하여, 전극들(43b,46a) 상부의 액정 분자들이 모두 동작될 수 있을 만큼으로 형성되어야 한다. 예를들어, 단위 화소 사이즈가 110㎛×330㎛이고, 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)와 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)이 각각 8개, 7개일 때, 그것들(43b,46a)의 폭은 1 내지 8㎛정도, 더욱 바람직하게는 2 내지 5㎛가 되도록 한다. 또한, 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)의 폭(P11)에 대한 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)의 폭(P12)의 비는 0.2 내지 4 정도가 된다.

이때, 게이트 버스 라인(41a,41b) 및 공통 신호선(41)과 카운터 전극(43)과 화소 전극(46)은 서로 다른 표면에 형성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 버스 라인(41a,41b) 및 공통 신호선(41)은 하부 기판(40) 표면에 형성되고, 그 상부에 게이트 절연막(44)이 형성된다. 게이트 절연막(44) 상부에 모폴로지(morpology)를 갖는 층간 절연막(100)이 개재되며, 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)와 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)은 층간절연막(100)의 모폴로지 경사면에 각각 교대로 설치된다. 이에따라, 카운터 전극(43)과 화소 전극(46)은 모두 층간 절연막(100) 상에 배치된다.

여기서, 단위 화소의 사이즈와, 카운터 전극(43)의 브렌치(43b) 및 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)의 수에 따라, 카운터 전극(43)의 브렌치(43b)와 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)의 폭과 거리는 유동적일 수 있다. 하지만, 전극들(43b,46b)의 폭은, 전극들(43b,46b) 사이의 프린지 필드에 의하여전극(43b,46b) 상부에 존재하는 액정 분자들이 모두 동작될 수 있을 만큼의 폭이여야 한다.

스위칭 소자인 박막 트랜지스터(50)는 게이트 버스 라인(41a)과 데이터 버스 라인(47a)의 교차점 부근에 각각 형성된다. 박막 트랜지스터(50)는 게이트 버스 라인(41a) 상부에 형성되는 채널층(45)과, 채널층(45)의 일측과 오버랩되며 데이터 버스 라인(47a)으로부터 신장된 드레인 전극(48)과, 채널층(45)의 타측과 오버랩되며 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)과 콘택되는 소오스 전극(49)을 포함한다.

상부 기판(60)의 내측면에는 컬러 필터(도시되지 않음)가 배열된다.

하부 기판(40)의 결과물 표면에는 상술한 바와 같이, 제 1 배향막(53)이 형성되고, 상부 기판(60)의 컬러 필터의 내측면에는 제 2 배향막(63)이 형성된다. 배향막(55,63)은 액정 분자(도시되지 않음)를 일정 방향으로 배열시키는 표면을 갖는다. 또한, 제 1 및 제 2 배향막(55,56)은 액정 분자가 0 내지 10도의 프리틸트각을 갖도록 처리되어 있다. 하부 기판(40)에 형성되는 제 1 배향막(55)은 x 방향과 φ 만큼의 각도차를 갖도록 러빙되고, 상부 기판(52)에 형성되는 제 2 배향막(56)은 제 1 배향막(56)의 러빙 방향과 180°각도차를 갖도록 러빙된다. 이때, x축(이후 전계 형성 방향)과 제 1 배향막(53, 또는 제 2 배향막)의 러빙축이 이루는 각이 정확히 45도 인 경우에는 액정은 유전율 이방성이 양이거나 음인 것을 모두 사용할 수 있으며, x축(이후 전계 형성 방향)과 제 1 배향막(53, 또는 제 2 배향막)의 러빙축이 이루는 각이 45도 이상인 경우에는 유전율 이방성이 양인 액정을 사용하고, 45도 이하인 경우에는 유전율 이방성이 음인 액정을 사용한다. 여기서, 배향막의러빙축과 x축이 이루는 각에 따라, 유전율 이방성 특성이 다른 액정을 사용하는 것은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위함이다.

편광판(70)은 그것의 편광축(P)이 제 1 배향막(53) 및 제 2 배향막(63)의 러빙축과 평행하게 배치된다.

이러한 구조의 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법을 설명한다. 본 실시예에서, 상부 기판(60) 상에 구조물을 형성하는 방법과 모듈을 조립하는 방법 및 액정을 주입하는 방법은 종래와 동일하며, 하부 기판(40) 상에 구조물을 형성하는 방법에 대하여만 설명한다.

도 4를 참조하여, 하부 기판(40) 상부에는 불투명 금속막을 증착하고, 소정 부분 패터닝하여, 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 및 공통 신호선(도시되지 않음)을 형성한다. 이어, 게이트 버스 라인 및 공통 신호선을 형성한 하부 기판(40) 상부에 게이트 절연막(44)을 증착하고, 게이트 절연막(44) 상부에 표면 모폴로지를 갖는 층간 절연막(100)을 형성한다. 예를들어, 층간 절연막(100)은 포토리소그라피 공정에 의하여 모폴로지를 부여하거나, 층간 절연막(100)을 감광성 물질로 하여 노광 방식에 의하여 모폴로지를 부여할 수 있다. 여기서, 게이트 절연막(44)을 형성하는 공정과 층간 절연막(100)을 형성하는 공정 사이에 채널층(도시되지 않음)을 형성하는 공정을 실시한다.

이어, 공통 신호선(42)의 소정 부분이 노출되도록 게이트 절연막(44) 및 층간 절연막(100)의 소정 부분을 식각한다음, 층간 절연막(100) 상부에 ITO층을 증착한다. 그런다음, ITO층을 노출된 공통 신호선(42)과 콘택되면서 콤브 형태를 갖도록 패터닝하여 카운터 전극(43)을 형성하고 이와동시에, 이 카운터 전극(43)의 브렌치 부분과 교대로 배열될 수 있도록, 화소 전극(46)을 형성한다. 이때, 카운터 전극(43)과 화소 전극(46)은 절연 분리되도록 패터닝된다. 아울러, 카운터 전극(43) 즉, 카운터 전극(43)의 브랜치(43b)는 층간 절연막(100)의 모폴로지의 일측벽에 배치되고, 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a) 층간 절연막(100)의 모폴로지의 타측벽에 배치된다. 따라서, 층간 절연막(100)의 모폴로지 측벽에 카운터 전극(43)의 브랜치(43b)와 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a)이 교대로 배치된다. 이때, 모폴로지의 크기는 상술한 전극(43b,46a)의 폭(P11,P12) 및 전극(43b,46a)간의 간격(l11,l12)을 고려하여 형성한다. 그후, 전극(43,46)들이 형성된 층간 절연막(100) 상부에 배향막(55)을 형성한다.

이와같은 구성을 갖는 반사형 LCD의 동작을 설명한다.

먼저, 게이트 버스 라인(41a)이 선택되지 않으면, 화소 전극(46b)에는 데이터 버스 라인(47a)의 신호가 전달되지 않아, 카운터 전극(43)과 화소 전극(46b) 사이에 전계가 형성되지 않는다.

그러면, 자연광은 편광판(70)에 의하여 선편광된다. 선편광된 광은 액정(65)를 편광상태의 변화없이 통과된다. 이를 보다 자세히 설명하자면, 전계가 형성되지 않았을 때, 액정 분자들은 기판과 평행하면서, 편광축과 평행한 방향으로 배열된다. 이에따라, 선편광된 광은 액정 분자의 광축중 하나인 장축을 지나게되므로, 편광 상태가 변화되지 않는다. 여기서, 도 5a는 편광판(70)를 통과한 광이 수평 성분과 수직 성분이 같다고 하고, 편광된 광의 진행 방향이 Z축이라 하며, 편광판(70)을 통과한 광이 오른쪽 선편광이라하고, 투과된 광의 x성분의 위상이 y 성분의 위상 보다 빠르다고 가정하였을때의 빛의 편광 상태를 나타낸 것이다.

액정(65)을 통과하였을 경우에도 상술한 바와 같이 편광상태가 변화되지 않으므로, 도 5a와 같은 편광 상태가 유지된다.

액정(65)을 통과한 선편광된 광은 사판파장판(75)을 지나면서 편광 상태가 변화된다. 즉, 사반파장판(75)은 정상 경로와 이상 경로에서 1주기(예를들어, 360°)의 1/4 만큼의 위상 즉, 90도의 위상차를 발생시킨다. 이에따라, 선편광된 광은 사반파장판(75)을 통과하면서, 도 5b와 같이 왼쪽 원편광된다.

도 5b와 같이 왼쪽 원편광된 광은 180도 위상차를 갖는 반사판(78)을 통과하면서, 도 5c에서와 같이, 오른쪽 원편광으로 바뀌게 된다.

도 5c와 같은 오른쪽 원편광된 광은 다시 사반파장판(75)을 통과하게 되는데, 이 사반파장판(75)은 상술한 바와 같이, 90도 위상차를 가지므로, 이 사반파장판(75)을 지나면서, 오른쪽 원편광되었던 광은 도 5d에 도시된 바와 같이, 왼쪽 선편광된다.

그러면, 이 사반파장판(75)을 통과한 왼쪽 선편광된 광은 액정(65)을 통과하면서, 편광상태가 변화되지 않으며, 편광판(70)에 도달하게 된다. 이때, 편광판(70)의 편광축과 왼쪽 선편광된 광(도 5d)은 수직을 이루므로, 광은 편광판(70)를 통과하지 못하지 못하여 화면은 다크가 된다.

한편, 게이트 버스 라인(41a)에 주사 신호가 인가되고, 데이터 버스 라인(47a)에 디스플레이 신호가 인가되면, 게이트 버스 라인(41a)과 데이터 버스라인(47a)의 교차점 부근에 형성되는 박막 트랜지스터(50)가 턴온되어, 화소 전극(46)에 전달된다. 이때, 카운터 전극(43)에는 디스플레이 신호와 소정의 전압차를 갖는 공통 신호가 계속적으로 인가되고 있는 상태이므로, 카운터 전극(43)과 화소 전극(46) 사이에 전계가 형성된다. 여기서, 실질적으로 전계가 형성되는 부분은 카운터 전극(43)의 브렌치 부분(43b)과 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a) 사이이다.

카운터 전극(43)의 브렌치 부분(43b)과 화소 전극(46)의 제 1 부분(46a) 사이의 거리(l11)가 종래에 비하여 매우 좁으므로, 전계는 도 4에서와 같이, 포물선 형태의 프린지 필드(E)가 발생된다. 여기서, 프린지 필드(E)는 전극들(43b,46a) 상부 가장자리 근방이 시점 또는 종점이 되므로, 전극들(43b,46a) 상부 가장자리에 있는 액정 분자들은 프린지 필드(E)의 영향으로 동작된다. 이때, 전극들(43b,46a)의 폭이 충분히 좁으므로, 이 프린지 필드(E)만으로도 전극들(43b,46a) 상부에 있는 액정 분자들이 모두 움직이게 되어, 광이 투과된다. 이때, 광은 모폴로지를 가지므로, 더욱 큰 산란각으로 반사된다. 이에 따라, 반사형 액정 표시 장치의 시야각이 한층더 개선된다.

여기서, 전계 형성시 광의 진행 경로를 설명하면, 자연광이 편광판(70)를 통과하면서 도 8a와 같이 오른쪽 선편광된다고 가정한다.

그러면, 도 8a와 같이 오른쪽 선편광된 광은 액정(65)을 통과하면서, 편광상태가 변화된다. 이때, 액정 분자들이 편광축과 정확히 45도를 이루는 경우에는, 액정(65)하부까지 광이 도달되는 사이에 90도 위상차를 발생시킨다. 따라서, 광은 도8b와 같이 왼쪽 원편광된다.

그리고, 액정(65)을 통과한 광은 사반파장판(75)에 통과하면서, 다시 90도 위상차를 발생시키어, 도 8c에 도시된 바와 같이, 왼쪽 선편광된다.

도 8c와 같이 왼쪽 선편광된 광은 180도 위상차를 갖는 반사판(78)을 통과하면서, 도 8c와 같은 왼쪽 선편광된 상태를 유지한다.

그후, 액정(65)을 통과하면서, 왼쪽 선편광된 광은 90도 위상차를 갖는 사반파장판(75)을 통과하면서, 도 8d와 같이 왼쪽 원편광되고, 도 8d와 같이 왼쪽 원편광된 광은 다시 90도 위상차를 갖는 액정(65)를 통과하면서, 도 8e와 같이, 오른쪽 선편광된다. 따라서, 액정을 통과한 광은 편광축과 일치하므로, 빛이 투영된다.

이때, 투과율은 액정 분자와 편광축이 이루는 각을 고려하여 액정의 유전율 이방성이 결정되었으므로, 최대 투과율을 만족한다.

또한 상기와 같이 전극간의 거리(l11)를 셀갭(d)보다 작게 함으로써, 종래보다 낮은 문턱 전압을 얻을 수 있다. 일반적으로 IPS 모드의 액정 표시 장치의 문턱 전압은 다음의 식 2로 나타내어진다.

Vth=πl/d(K2/ε₀Δε)^1/2-------(식 2)

Vth : 문턱 전압

l : 전극 사이의 거리

d : 셀갭

K2 : 트위스트 탄성 계수

ε₀: 유전 상수

Δε : 유전율 이방성

상기 식에서와 같이, l/d가 본 실시예에 의하면 상대적으로 감소되므로, 더욱 낮은 문턱 전압(Vth)을 얻게 된다. 따라서, 저전압 구동이 가능하여 진다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 먼저, 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 층간 절연막 상에 투명한 카운터 전극과 화소 전극을 동시에 형성할 수 있으므로, 제조 공정이 용이해진다.

본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 이 기술에 속하는 당업자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 발명해낼 수 있다. 따라서 여기에 첨부된 청구범위는 앞서 설명된 것에 한정하지 않고, 상기 의 청구범위는 이 발명에 내제되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 것을 포함하며, 아울러 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

Claims

액정을 사이에 두고 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판;

상기 제 1 기판상에 단위 화소 공간을 한정하도록 배열되는 게이트 버스 라인, 공통 신호선 및 데이터 버스 라인;

상기 게이트 버스 라인과 공통 신호선을 포함하는 제 1기판 상에 형성된 게이트 절연막 및 표면에 다 수개의 모폴로지를 갖는 층간 절연막:

상기 제 1 기판의 상기 층간 절연막 상의 단위 화소 공간에 각각 형성되고, 상기 게이트 버스 라인과 평행하며, 상기 공통 신호선과 콘택되면서 다수의 브렌치를 가지되, 상기 브렌치들의 일단을 연결하는 바디 부분을 포함한 콤브 형상의 카운터 전극;

상기 단위 화소 공간에 형성되고, 상기 카운터 전극의 브렌치 부분과 교대로 배열되는 스트립 부분을 포함하고, 상기 카운터 전극과의 간격이 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 거리보다 좁으며, 상기 카운터 전극과 함께 모폴로지 측벽에 교대로 배치되는 화소 전극;

상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부근에 각각 구비되며 화소 전극과 콘택되는 박막 트랜지스터;

상기 제 2 기판 외측면에 배치되는 편광판;

상기 제 1 기판의 외측면에 배치되는 반사판; 및

상기 반사판과 제 1 기판 사이 또는 편광판과 제 2 기판 사이에 배치되는 사반파장판을 포함한 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극의 브랜치 부분 및 화소 전극의 스트립 부분의 폭은 그것 상부에 존재하는 액정분자들이 모두 인접하는 브랜치 부분과 스트립 부분간의 전계에 의하여 동작될 수 있을 만큼의 폭인 것을 특징으로 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 해당 단위 화소를 선택시키는 게이트 버스 라인과 인접하는 부분의 스트립의 일단을 연결하는 전극 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판의 대향면 표면에 도포되고, 전계 형성전 액정 분자들을 일방향으로 배열시키는 표면을 가지며, 상기 전계 방향과 소정각을 이루는 제 1 러빙축을 갖는 제 1 배향막과, 상기 제 2 기판의 대향면 표면에 도포되고, 전계 형성전 액정 분자들을 일방향으로 배열시키는 표면을 가지며, 상기 제 1 러빙축과 소정각을 이루는 제 2 러빙축을 갖는 제 2 배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 액정 분자들은 프리틸트각을 갖고, 그 프리틸트각은 0도 이상 10도 이하인 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 러빙축과 제 2 배향막의 러빙축은 서로 180도를 이루는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배향막은 10도 이하의 프리틸트각을 갖는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 편광판의 편광축과 제 2 러빙축은 일치하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 러빙축과 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 전계가 이루는 각이 0도 내지 45도이면, 상기 액정은 유전율 이방성이 음인 것을 사용하고, 상기 제 2 러빙축과 전계가 이루는 각이 45 내지 90도 이면, 상기 액정은 유전율 이방성이 양인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 액정은 네마틱 액정이고, 액정내 분자들의 굴절율 이방성과 제 1 거리의 곱이 0.2 내지 0.6㎛ 인 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치.
하부 기판상에 게이트 버스 라인 및 공통 신호선을 형성하는 단계와,

상기 게이트 전극이 형성된 하부 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와,

상기 게이트 절연막 상부에 모폴로지를 갖는 층간 절연막을 형성하는 단계와,

상기 공통 신호선의 소정 부분이 노출되도록 층간 절연막 및 게이트 절연막을 소정 부분 식각하는 단계와,

상기 층간 절연막 상부에 투명 금속막을 증착하는 단계와,

상기 투명 금속막을 패턴 식각하여 상기 하부 기판의 상기 층간 절연막 상의 단위 화소 공간에 각각 형성되고, 게이트 버스 라인과 평행하며, 공통 신호선과 콘택되면서 다수의 브렌치를 가지되, 상기 브렌치들의 일단을 연결하는 바디 부분을 포함한 콤브 형사의 카운터 전극을 형성함과 동시에 상기 단위 화소 공간에 카운터 전극의 브렌치 부분과 교대로 배열되는 스트립 부분을 포함하고, 카운터 전극과 함께 모폴로지 측벽에 교대로 배치되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 반사형 액정 표시 장치의 제조방법.