KR100686218B1 - Reflective Liquid Crystal Display and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

반사형 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판 위에 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 형성한다. 즉, 반사판 위에 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터를 형성하고, 반사판을 제외한 박막 트랜지스터와 배선 위에는 블랙 매트릭스를 형성한다. 이렇게 함으로써 적색, 녹색, 청색 중 한 가지 색 컬러 필터를 통해 입사한 빛이 동일한 색의 컬러 필터를 통해 나오게 되어 색재현성이 향상된다.In the reflective liquid crystal display, a color filter and a black matrix are formed on the thin film transistor substrate. That is, red, green, and blue color filters are formed on the reflecting plate, and a black matrix is formed on the thin film transistors and the wirings except for the reflecting plate. In this way, light incident through one color filter of red, green, and blue is emitted through the color filter of the same color, thereby improving color reproducibility.

Description

반사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법Reflective Liquid Crystal Display and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 컬러 필터(color filter)를 박막 트랜지스터 기판에 함께 형성한 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflective liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a reflective liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, in which a color filter is formed on a thin film transistor substrate.

반사형 액정 표시 장치는 광원(backlight)을 사용하지 않아서 투과형 액정 표시 장치에 비하여 소비 전력은 1/7, 두께는 1/3, 중량은 1/2 정도로 경감할 수 있는 장점을 가지나, 밝기와 응답 속도 등에서 반사형 액정 표시 장치에 비하여 뒤떨어진다. 이 중 특히 밝기 문제가 반사형 액정 표시 장치의 가장 큰 문제라고 할 수 있다.Reflective liquid crystal display does not use backlight, so it can reduce power consumption by 1/7, thickness by 1/3, and weight by 1/2 compared to transmissive liquid crystal display, but brightness and response It is inferior to a reflective liquid crystal display device in speed or the like. Among these, the brightness problem is the biggest problem of the reflective liquid crystal display device.

이제, 도면을 참고하여 종래의 반사형 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.Now, a conventional reflective liquid crystal display device will be described with reference to the drawings.

도 1은 종래의 기술에 따른 반사형 액정 표시 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to the related art.

도 1을 보면, 하부 기판(11)의 윗면에 박막 트랜지스터(2)와 화소 전극의 역할을 겸하는 반사판(3)이 형성되어 있고, 하부 기판(11)과 마주보고 있는 상부 기판(12)의 아래면에 블랙 매트릭스(black matrix)(7)와 컬러 필터(color filter)(60)가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(7)와 컬러 필터(60)의 아래에는 공통 전극(5)이 상부 기판(12)의 아래면 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 상부 기판(12)의 윗면에는 편광판(8)이 부착되어 있다. 상부 기판(12)과 하부 기판(11)의 사이에는 액정 물질(4)이 주입되어 밀봉되어 있다.Referring to FIG. 1, a reflector 3, which functions as a thin film transistor 2 and a pixel electrode, is formed on an upper surface of the lower substrate 11, and below the upper substrate 12 facing the lower substrate 11. A black matrix 7 and a color filter 60 are formed on the surface, and a common electrode 5 is disposed below the black matrix 7 and the color filter 60 on the upper substrate 12. It is formed over the whole lower surface of). The polarizing plate 8 is attached to the upper surface of the upper substrate 12. The liquid crystal material 4 is injected and sealed between the upper substrate 12 and the lower substrate 11.

이러한 구조의 반사형 액정 표시 장치에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 빨강, 초록, 파랑의 세 가지 컬러 필터 중 어느 하나의 컬러 필터(61, 62, 63), 예를 들어 초록색 컬러 필터(62)를 통하여 백색광이 입사하면, 초록색을 제외한 나머지 색채 성분들은 모두 제거되고 반사판(3)에 도달하는 빛은 초록색 성분만이다. 이 초록색 성분이 반사되어 다시 초록색 컬러 필터(62)를 통과하여 나간다면 초록색 성분만 남은 빛의 대부분이 컬러 필터(62)를 통과할 수 있을 것이나, 그렇지 못하고 다른 색, 예를 들어 파랑색의 컬러 필터(63)를 통과하여 나간다면 초록색 성분만 남은 빛의 대부분은 파랑색 컬러 필터(63)에 의하여 흡수되고 통과하는 빛은 극히 미미할 것이다. 이처럼 반사형 액정 표시 장치의 화면을 통해 입사한 빛이 반사판(70)에 반사되어 다시 화면을 통해 나가는 과정에서 서로 다른 색채의 두 개의 컬러 필터를 통과하는 것은 액정 표시 장치의 밝기를 저하시키는 한 요인이다.In the reflective liquid crystal display device having such a structure, as shown in FIG. 1, one of the three color filters of red, green, and blue color filters 61, 62, and 63, for example, the green color filter 62. When white light enters through, all color components except green are removed and light reaching the reflector 3 is only a green component. If this green component is reflected and exits again through the green color filter 62, most of the light remaining only in the green component will be able to pass through the color filter 62, but other colors, for example blue colors If it passes through the filter 63, most of the light remaining only in the green component is absorbed by the blue color filter 63, and the light passing through will be extremely insignificant. As such, when light incident through the screen of the reflective liquid crystal display is reflected by the reflector 70 and passes through the screen again, passing through two color filters having different colors is one factor that lowers the brightness of the liquid crystal display. to be.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사형 액정 표시 장치의 밝기를 개선하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the brightness of the reflective liquid crystal display device.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 컬러 필터를 반사판 위에 형성한다.In order to solve the above problems, the present invention forms a color filter on the reflector.

제1 기판 위에 게이트 전극을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막을 적층하고, 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 위에는 비정질 규소층을 형성한다. 비정질 규소층의 위에는 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 분리하여 도핑된 비정질 규소층을 형성하고, 도핑된 비정질 규소층의 위에는 소스 및 드레인 전극을 형성하는데, 드레인 전극은 데이터선과 연결되어 있다. 소스 및 드레인 전극과 데이터선의 위에는 보호막이 형성되어 있고, 보호막에는 소스 전극을 노출시키는 접촉구가 형성되어 있어서 이를 통해 보호막 위에 형성되어 있는 반사판이 소스 전극과 연결되어 있다. 반사판의 위에는 컬러 필터가 형성되어 있고, 기판의 나머지 부분 및 컬러 필터와 일부 중첩되는 영역에는 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 제2 기판의 안쪽 면에는 공통 전극이 형성되어 있고, 바깥쪽 면에는 편광판이 부착되어 있다.A gate electrode is formed on the first substrate, a gate insulating film is laminated thereon, and an amorphous silicon layer is formed on the gate insulating film over the gate electrode. A doped amorphous silicon layer is formed on both sides of the amorphous silicon layer around the gate electrode, and a source and a drain electrode are formed on the doped amorphous silicon layer. The drain electrode is connected to the data line. A passivation layer is formed on the source and drain electrodes and the data line, and a contact hole for exposing the source electrode is formed in the passivation layer so that a reflecting plate formed on the passivation layer is connected to the source electrode. A color filter is formed on the reflecting plate, and a black matrix is formed in a portion overlapping the rest of the substrate and the color filter. A common electrode is formed on the inner side of the second substrate, and a polarizing plate is attached to the outer side.

이제 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 보면, 하부 기판(110)의 윗면에 박막 트랜지스터(20)와 이 박막 트랜지스터(20)에 의하여 구동되는 화소 전극으로서의 역할을 겸하는 반사판(30)이 형성되어 있고, 반사판(30)의 위에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(610, 620, 630)가 각각 형성되어 있으며, 컬러 필터(610, 620, 630)가 형성되어 있지 아니한 하부 기판(110)의 나머지 부분 및 컬러 필터(610, 620, 630)와 일부 중첩되는 영역에는 블랙 매트릭스(70)가 형성되어 있다. 하부 기판(110)과 마주보고 있는 상부 기판(120)의 아래면에는 공통 전극(50)이 형성되어 있고, 상부 기판(120)의 윗면에는 편광판(80)이 부착되어 있다. 상부 기판(120)과 하부 기판(110)의 사이에는 액정 물질(40)이 주입되어 밀봉되어 있다.Referring to FIG. 2, a thin film transistor 20 and a reflector 30 serving as a pixel electrode driven by the thin film transistor 20 are formed on the upper surface of the lower substrate 110, and the reflector 30 is formed on the upper surface of the lower substrate 110. Red, green, and blue color filters 610, 620, and 630 are formed, respectively, and the rest of the lower substrate 110 and the color filters 610, 620, which are not formed with the color filters 610, 620, and 630. , 630 is partially overlapped with the black matrix 70 is formed. The common electrode 50 is formed on the lower surface of the upper substrate 120 facing the lower substrate 110, and the polarizer 80 is attached to the upper surface of the upper substrate 120. The liquid crystal material 40 is injected and sealed between the upper substrate 120 and the lower substrate 110.

이러한 구조에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하나의 컬러 필터(610, 620, 630), 예를 들어 초록색 컬러 필터(620)로 입사한 빛은 컬러 필터(620)의 바로 아래에 형성되어 있는 반사판(30)에 반사되어 항상 다시 초록색 컬러 필터(620)를 통하여 나간다. 따라서, 다른 색채의 컬러 필터(610, 630)를 통과함에 따른 빛의 손실을 제거할 수 있다.In this structure, as shown in FIG. 1, light incident on one color filter 610, 620, 630, for example, the green color filter 620, is a reflector formed directly under the color filter 620. Reflected at 30 and always exits again through the green color filter 620. Therefore, the loss of light due to passing through the color filters 610 and 630 of different colors can be eliminated.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판에서 박막 트랜지스터 부분의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a portion of a thin film transistor in a lower substrate of a reflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판의 구조를 상세히 살펴본다. The structure of the lower substrate of the reflective liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

기판(110) 위에 게이트선(도시하지 않음)과 연결되어 있는 게이트 전극(21)이 형성되어 있고, 그 위에는 기판(110)의 전면에 걸쳐 게이트 절연막(22)이 적층되어 있다. 게이트 전극(21) 상부의 게이트 절연막(22) 위에는 비정질 규소층(23)이 형성되어 있고, 비정질 규소층(23)의 위에는 게이트 전극(21)을 중심으로 하여 양쪽으로 도핑된 비정질 규소층(241, 242)이 형성되어 있다. 도핑된 비정질 규소층(241, 242)의 위에는 드레인 전극(251)과 소스 전극(252)이 형성되어 있는데, 드레인 전극(251)은 연장되어 데이터선(28)과 연결되어 있다. 드레인 전극(251) 및 소스 전극(252)의 위에는 기판의 전면에 걸쳐 보호막(26)이 적층되어 있고, 소스 전극(252) 상부의 보호막(26)에는 접촉구가 뚫려 있어, 이 접촉구를 통하여 소스 전극(252)과 보호막(26) 위에 형성되어 있는 반사판(27)이 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 반사판(27)은 빛을 반사시키는 역할과 함께 화소 전극으로서의 역할도 한다. 반사판(27)의 위에는 컬러 필터(610, 620, 630)가 형성되어 있고, 컬러 필터(610, 620, 630)가 형성되어 있지 않은 기판(110)의 나머지 부분 및 컬러 필터(610, 620, 630)와 중첩되는 일부 영역에는 블랙 매트릭스(70)가 형성되어 있다.A gate electrode 21 connected to a gate line (not shown) is formed on the substrate 110, and a gate insulating film 22 is stacked over the entire surface of the substrate 110. An amorphous silicon layer 23 is formed on the gate insulating film 22 on the gate electrode 21, and the amorphous silicon layer 241 is doped on both sides of the amorphous silicon layer 23 with the gate electrode 21 as a center. , 242 is formed. A drain electrode 251 and a source electrode 252 are formed on the doped amorphous silicon layers 241 and 242, and the drain electrode 251 is extended to be connected to the data line 28. On the drain electrode 251 and the source electrode 252, a protective film 26 is stacked over the entire surface of the substrate, and a contact hole is drilled through the protective film 26 on the source electrode 252, through the contact hole. The source electrode 252 and the reflector 27 formed on the passivation layer 26 are electrically connected to each other. Here, the reflector 27 reflects light and also serves as a pixel electrode. The color filters 610, 620, and 630 are formed on the reflector 27, and the rest of the substrate 110 and the color filters 610, 620, and 630 where the color filters 610, 620, and 630 are not formed. The black matrix 70 is formed in some regions overlapping with).

이제, 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판을 제조하는 방법을 설명한다.A method of manufacturing a lower substrate of a reflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 3.

절연 기판(110) 위에 알루미늄 합금이나 크롬 등의 금속을 증착하고, 제1 마스크를 이용하여 패터닝하여 게이트선(도시하지 않음) 및 게이트 전극(21)을 형성한다. 게이트 절연막(22)과 비정질 규소와 도핑된 비정질 규소를 차례로 증착하고, 제2 마스크를 사용하여 비정질 규소층(23)과 도핑된 비정질 규소층을 패터닝한다. 다시, 알루미늄 합금 등의 금속을 증착하고 제3 마스크를 이용하여 패터닝하여 드레인 전극(251), 소스 전극(252), 데이터선(28)을 형성한다. 이어, 드레인 전극(251) 및 소스 전극(252)을 마스크로 하여 도핑된 비정질 규소층(241, 242)을 식각하여 양쪽으로 분리시킨다. 다시, 보호막(26)을 적층하고 제4 마스크를 사용하여 패터닝하여, 접촉구를 형성한다. 알루미늄 등의 전기 전도성이 좋으며 빛을 잘 반사하는 물질을 적층하고 제5 마스크를 사용하여 패터닝하여 반사판(27)을 형성하고, 다시 전기 절연 물질이면서 빛을 완전히 흡수하는 물질을 적층하고 제6 마스크를 사용하여 패터닝하여 블랙 매트릭스(70)를 형성한다. 마지막으로, 각 색채별로 색소 물질을 도포하고 마스크를 사용하여 패터닝하는 과정을 반복하여 컬러 필터(610, 620, 630)를 형성한다. 이렇게 하면, 총 9매의 마스크가 소요된다.A metal such as aluminum alloy or chromium is deposited on the insulating substrate 110 and patterned using a first mask to form a gate line (not shown) and a gate electrode 21. The gate insulating layer 22, amorphous silicon, and doped amorphous silicon are sequentially deposited, and the amorphous silicon layer 23 and the doped amorphous silicon layer are patterned using a second mask. Again, a metal such as an aluminum alloy is deposited and patterned using a third mask to form the drain electrode 251, the source electrode 252, and the data line 28. Subsequently, the doped amorphous silicon layers 241 and 242 are etched using the drain electrode 251 and the source electrode 252 as a mask to be separated to both sides. Again, the protective film 26 is laminated and patterned using a fourth mask to form contact holes. Laminating a material having good electrical conductivity such as aluminum and reflecting light well and patterning using a fifth mask to form a reflecting plate 27, and again stacking a material that absorbs light completely and is electrically insulating and then the sixth mask. Patterning to form the black matrix 70. Finally, the color filters 610, 620, and 630 are formed by repeating a process of applying a dye material for each color and patterning using a mask. This takes a total of nine masks.

본 발명에 따라 반사형 액정 표시 장치를 제작하면, 화면을 통해 입사하여 반사판에 의하여 반사하는 빛이 항상 동일한 색채의 컬러 필터만을 두 번 통과하게 되므로 서로 다른 색채의 컬러 필터를 통과하게 되어 발생하는 빛의 손실을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 밝기를 향상시킬 수 있다.When the reflective liquid crystal display is manufactured according to the present invention, since the light incident through the screen and reflected by the reflector always passes only the color filters of the same color twice, the light generated by passing through the color filters of the different colors is generated. Can prevent the loss. Therefore, the brightness of the liquid crystal display device can be improved.

도 1은 종래의 기술에 의한 반사형 액정 표시 장치의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to the prior art,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 하부 기판의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a lower substrate of a reflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (4)

절연 기판,Insulation board, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극,A gate electrode formed on the insulating substrate, 상기 게이트 전극 위에 적층되어 있는 게이트 절연막,A gate insulating film stacked on the gate electrode, 상기 게이트 전극 상부의 상기 절연막 위에 형성되어 있는 비정질 규소층,An amorphous silicon layer formed on the insulating film over the gate electrode, 상기 비정질 규소층 위에 형성되어 있는 드레인 전극 및 소스 전극,A drain electrode and a source electrode formed on the amorphous silicon layer, 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 데이터선,A data line connected to the drain electrode; 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터선의 위에 적층되어 있고, 소스 전극을 노출시키는 접촉구를 가지고 있는 보호막,A protective film laminated on the source electrode, the drain electrode and the data line, and having a contact hole exposing the source electrode; 상기 보호막 위에 형성되어 있고, 상기 접촉구를 통하여 상기 소스 전극과 전기적으로 연결되어 있는 반사판,A reflection plate formed on the passivation layer and electrically connected to the source electrode through the contact hole; 상기 반사판의 위에 형성되어 있는 컬러 필터, 및A color filter formed on the reflecting plate, and 상기 컬러 필터가 형성되어 있는 부분을 제외한 기판의 활성 영역 전면 및 상기 컬러 필터와 적어도 일부 중첩되는 영역에 형성되어 있는 블랙 매트릭스를 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 기판.And a black matrix formed on an entire surface of an active region of the substrate except for a portion where the color filter is formed, and a black matrix formed at least partially overlapping the color filter. 제1항에서,In claim 1, 상기 비정질 규소층과 소스 전극과 드레인 전극의 사이에 형성되어 있는 도핑된 비정질 규소층을 더 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 기판.And a doped amorphous silicon layer formed between the amorphous silicon layer and the source electrode and the drain electrode. 게이트 전극을 형성하는 단계,Forming a gate electrode, 상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,Forming a gate insulating film on the gate electrode; 상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,Forming a semiconductor layer on the gate insulating film, 상기 반도체층의 위에 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터선을 형성하는 단계,Forming a source electrode, a drain electrode, and a data line on the semiconductor layer; 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터선의 위에 보호막을 형성하고 접촉구를 형성하는 단계,Forming a protective layer on the source electrode, the drain electrode and the data line and forming a contact hole; 상기 보호막의 위에 반사판을 형성하는 단계,Forming a reflective plate on the passivation layer, 상기 보호막의 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,Forming a black matrix on the passivation layer, 상기 반사판 위에 상기 블랙 매트릭스와 적어도 일부 중첩하도록 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 기판을 제조하는 방법. And forming a color filter on the reflective plate to at least partially overlap the black matrix. 제1 기판,First substrate, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터와 반사판,A thin film transistor and a reflector formed on the first substrate, 상기 반사판의 위에 형성되어 있는 컬러 필터와 상기 컬러 필터가 형성되어 있는 부분을 제외한 기판의 활성 영역 전면 및 상기 컬러 필터와 적어도 일부 중첩하는 영역에 형성되어 있는 블랙 매트릭스,A black matrix formed on the entire surface of the active region of the substrate except at least a portion where the color filter and the color filter are formed on the reflective plate, and at least partially overlapping the color filter; 상기 제1 기판과 마주보고 있으며, 상기 제1 기판과 함께 액정 물질이 주입될 공간을 형성하는 제2 기판,A second substrate facing the first substrate and forming a space in which a liquid crystal material is to be injected together with the first substrate; 상기 제2 기판의 안쪽 면에 형성되어 있는 공통 전극,A common electrode formed on an inner surface of the second substrate, 상기 제2 기판의 바깥쪽 면에 부착되어 있는 편광판을 포함하는 반사형 액정 표시 장치.And a polarizing plate attached to an outer surface of the second substrate.
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