KR100757793B1

KR100757793B1 - 반사-투과형 액정표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100757793B1
Application number: KR1020010050471A
Authority: KR
Inventors: 문규선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2007-09-11
Also published as: KR20030016759A

Abstract

반사-투과형 액정표시장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 기판 상에 형성되고 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인, 상기 게이트 라인이 형성된 기판 상의 투과 영역에 대응되는 영역에 경사진 측면을 갖도록 형성된 광집속 투과창, 상기 광집속 투과창이 형성된 기판 상에 형성되고 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인, 상기 광집속 투과창의 양 측면에 형성된 금속 반사면, 상기 광집속 투과창 위에 형성된 투명 화소전극, 및 상기 투명 화소전극 상에 형성되고 투명 화소전극을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극을 구비한다. 배면 광원이 광집속 투과창에 의해 집광되어 투과창으로 향하기 때문에, 반사 면적을 감소시키지 않으면서 투과 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

반사-투과형 액정표시장치 및 그 제조방법{Reflective-transmissive type liquid crystal device and method of manufacturing the same}

도 1은 종래 방법에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 반사-투과형 액정표시장치의 평면도이다.

도 3은 반사-투과형 액정표시장치의 투과 면적비에 따른 투과율의 변화를 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.

도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시한 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 투명 기판 102 : 액티브층

104 : 게이트 절연막 106 : 게이트 전극

108 : 제1 층간 절연막 110a, 110b : 콘택홀

112 : 광집속 투과창 114a, 114b : 소오스/드레인 전극

114c : 금속 반사면 116 : 제2 층간 절연막

118 : 비어홀 120 : 투명 화소전극

122 : 반사 화소전극

본 발명은 반사-투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과 효율을 증가시킬 수 있는 반사-투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다.

일반적으로 전자 디스플레이 장치란 다양한 정보를 시각을 통해 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 전자 디스플레이 장치란 각종 전가 기기로부터 출력되는 전기적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식 가능한 광 정보 신호로 변환하는 전자 장치라고 정의할 수 있으며, 인간과 전자 기기를 연결하는 가교적 역할을 담당하는 장치로 정의될 수도 있다.

이러한 전자 디스플레이 장치에 있어서, 광 정보 신호가 발광 현상에 의해 표시되는 경우에는 발광형 표시(emissive display) 장치로 불려지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의해 광 변조를 표시되는 경우에는 수광형 표시(non-emissive display) 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치라고도 불리는 상기 발광형 표시 장치로는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 일렉트로 루 미네슨트 디스플레이(electroluminescent display; ELD) 등을 들 수 있다. 또한, 수동형 표시 장치인 상기 수광형 표시 장치에는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 전기화학 표시장치(electrochemical display; ECD) 및 전기 영동 표시장치(electrophoretic image display; EPID) 등이 해당된다.

텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 화상표시장치에 사용되는 음극선관(CRT)은 표시 품질 및 경제성 등의 면에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 용적 및 높은 소비 전력 등과 같은 많은 단점을 가지고 있다.

그러나, 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 전자 장치의 고체화, 저 전압 및 저 전력화와 함께 전자 기기의 소형 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 디스플레이 장치, 즉 얇고 가벼우면서도 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력의 특징을 갖춘 평판 패널(flat panel)형 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있다.

현재 개발된 여러 가지 평판 디스플레이 장치 중에서 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.

액정표시장치는 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절하여 디스플레이 장치이다. 상기 두 장 의 기판에는 각각 전극이 형성되며, 각 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 두 장의 기판 중 하나의 기판에 형성된다.

한편, 액정표시장치는 백라이트와 같은 광원을 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 이용한 반사형 액정표시장치로 구분될 수 있다. 투과형 액정표시장치의 경우, 건물 밖 등 주위의 조도가 높은 곳에서는 표시소자 자체의 내장 광원, 즉 백라이트의 밝기가 태양 광과 같은 외부 광에 비해 현저히 낮기 때문에 그 밝기가 어둡게 보여 콘트라스트가 낮아지게 된다. 이에 따라, 시인성이 저하되어 표시특성이 매우 나빠지게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 액정을 구동하기 위한 화소부를 투과 영역과 반사 영역으로 나눔으로써, 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 표시소자 자체의 내장 광원을 이용하여 디스플레이하는 투과 표시모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부의 입사광을 반사시켜 디스플레이하는 반사 표시모드로 작동하는 반사-투과형 액정표시장치가 개발되고 있다.

도 1은 종래 방법에 의한 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 반사-투과형 액정표시장치의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어로 이루어진 투명 기판(10) 상에 비정질실리콘막을 증착한 후, 레이저 어닐링 또는 퍼니스 어닐링(furnace annealing)을 실시하여 상기 비정질실리콘막을 다결정실리콘막으로 결정화시킨다. 이어서, 상기 다결정실리콘막을 사진식각 공정으로 패터닝하여 액티 브층(12)을 형성한다.

상기 액티브층(12) 및 기판(10) 상에 실리콘 산화물을 증착하여 게이트 절연막(14)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막(14) 상에 게이트 배선용 제1 금속막을 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 제1 금속막을 패터닝하여 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(15) 및 상기 게이트 라인(15)으로부터 분기되는 게이트 전극(16)을 형성한다. 상기 게이트 전극(16)을 형성하기 위한 사진식각 공정시 소오스/드레인 이온주입 공정을 연속적으로 진행하여 상기 액티브층(12)에 소오스/드레인 영역(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 소오스/드레인 이온주입시 게이트 전극(16)은 불순물을 차단하여 그 하부의 액티브층(12)에 채널 영역(도시하지 않음)을 정의한다.

상기 게이트 전극(16)이 형성된 결과물의 전면에 실리콘 질화물과 같은 무기 절연물질을 증착하여 제1 층간 절연막(18)을 형성한 후, 사진식각 공정으로 상기 제1 층간 절연막(18)을 부분적으로 식각하여 상기 소오스/드레인 영역을 각각 노출시키는 제1 콘택홀(20a) 및 제2 콘택홀(20b)을 형성한다. 이어서, 결과물의 전면에 데이터 배선용 제2 금속막을 증착한 후 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막을 패터닝함으로써 게이트 라인(15)과 교차하여 화소부를 구획하는 데이터 라인(21) 및 상기 데이터 라인(21)으로부터 분기되는 소오스/드레인 전극(22a, 22b)을 형성한다.

상기 결과물의 전면에 투명 절연물질, 예컨대 감광성 유기물질을 도포하여 제2 층간 절연막(24)을 형성한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 소오스 전극(22a) 위의 제2 층간 절연막(24)을 관통하는 비어홀(26)을 형성한다. 이때, 화소부의 반 사판을 산란 구조로 만들기 위해 상기 제2 층간 절연막(24)의 표면에 다수의 요철부(도시하지 않음)를 형성할 수 있다.

상기 비어홀(26) 및 제2 층간 절연막(24) 상에 ITO(indium-tin-oxide)나 IZO(indium-zinc-oxide)와 같은 투명 도전막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 비어홀(26)을 통해 소오스 전극(22a)과 연결되는 투명 화소전극(28)을 형성한다. 계속해서, 상기 결과물의 전면에 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 반사 도전막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 반사 도전막을 패터닝하여 반사 화소전극(30)을 형성한다. 이때, 상기 투명 화소전극(28) 위에 반사 화소전극(30)이 남아있는 영역은 반사판이 되고, 투명 화소전극(28)만 남아있는 영역은 투과창이 된다.

상술한 종래의 반사-투과형 액정표시장치에 의하면, 화소 전극이 투과 모드와 반사 모드의 영역으로 구분되며 그 사용 용도에 따라 실내 사용을 위주로 할 경우에는 투과창의 면적 비율이 커지도록 하고 실외 사용을 주목적으로 할 경우에는 반사판의 면적을 커지도록 한다. 따라서, 상기 투과창의 면적과 반사판의 면적은 서로 상충되는 관계를 갖기 때문에, 기존의 단일 모드 패널, 즉 투과형 또는 반사형 패널에 비해 투과 효율 또는 반사 효율이 감소하게 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 투과형 액정표시장치의 투과 효율이 보통 5∼10% 정도인 반면, 반사-투과형 액정표시장치의 투과 효율은 2∼3% 정도로 반사 효율 대 비 투과 효율이 현저히 낮다. 즉, 반사-투과형 액정표시장치의 경우, 투과 모드시 액정 패널의 배면에 부착된 백라이트로부터 상기 액정 패널로 입사되는 광은 그 일부분만 투과창을 통과하고 나머지는 반사판으로부터 반사되기 때문에 일반적인 투과형 액정표시장치에 비해 투과 효율이 크게 떨어지게 된다.

또한, 투과 효율을 높이기 위해 투과창의 면적을 증가시키면 내장 광원, 즉 백라이트 입사광의 투과율은 증가하지만 반사판의 면적이 줄어들게 되어 실외 환경에 대한 반사 면적이 감소되어 표시품질이 떨어지게 되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 제1의 목적은 반사 면적을 감소시키지 않으면서 투과 효율을 증가시킬 수 있는 반사-투과형 액정표시장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2의 목적은 반사 면적을 감소시키지 않으면서 투과 효율을 증가시킬 수 있는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 제1의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화소부가 투과 영역 및 반사 영역으로 구분되는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서, 기판 상에 형성되고 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인; 상기 게이트 라인이 형성된 기판 상의 상기 투과 영역에 대응되는 영역에 경사진 측면을 갖도록 형성된 광집속 투과창; 상기 광집속 투과창이 형성된 기판 상에 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인; 상기 광집속 투과창의 양 측면에 형성된 금속 반사면; 상기 광집속 투과창 위에 형성된 투명 화소전극; 및 상기 투명 화소전극 상에 형성되고 상기 투명 화소전극을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치를 제공한다.

상기 제2의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화소부가 투과 영역 및 반사 영역으로 구분되는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판 상에 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인이 형성된 기판 상의 상기 투과 영역에 대응되는 영역에 경사진 측면을 갖는 광집속 투과창을 형성하는 단계; 상기 광집속 투과창이 형성된 기판 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인을 형성하는 단계; 상기 광집속 투과창의 양 측면에 금속 반사면을 형성하는 단계; 상기 광집속 투과창 위에 투명 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 투명 화소전극 상에 상기 투명 화소전극을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 화소부의 투과 영역에 대응되는 기판 상에 그 측면이 일정 각도로 경사진 광집속 투과창을 형성한다. 상기 광집속 투과창의 양 측면에는 고반사 금속물질이 적층되어 반사면을 이루며, 그 위에 투명 화소전극이 형성된다. 액정 패널의 배면에 부착된 백라이트로부터 입사되는 광이 상기 광집속 투과창에 의해 집광되어 투과창으로 향하기 때문에, 동일한 면적의 투과창을 통과하는 빛의 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 반사 면적을 감소시키지 않으면서 투과 효율을 증대시켜 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 고자 한다.

도 4를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 투명 기판(100) 상에 다결정실리콘으로 이루어진 액티브층(102)이 형성된다. 이때, 상기 기판(100)과 액티브층(102) 사이에 실리콘 산화물로 이루어진 차단막(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다. 상기 차단막은 기판(100) 내의 각종 불순물들이 액티브층(102)으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 액티브층(102) 및 기판(100) 상에는 실리콘 산화물로 이루어진 게이트 절연막(104)이 형성된다.

상기 게이트 절연막(104) 상에는 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW) 등의 제1 금속막으로 이루어지며 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(도시하지 않음) 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(106)이 형성된다. 상기 게이트 전극(106)은 액티브층(102)을 가로질러 소오스/드레인 영역과 채널 영역(도시하지 않음)을 한정한다. 즉, 액티브층(102)과 게이트 전극(106)이 겹치는 부분은 트랜지스터의 채널 영역이 되며, 상기 채널 영역을 사이에 두고 분할된 액티브층(102)의 한 쪽이 소오스 영역, 다른 쪽이 드레인 영역이 된다. 이때, 소오스 영역과 드레인 영역은 그 위치가 서로 바뀔 수 있다.

상기 게이트 라인 및 게이트 절연막(104) 상에는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연물질로 이루어진 제1 층간 절연막(108)이 형성된다. 상기 제1 층간 절연막(108)에는 액티브층(102)의 소오스/드레인 영역을 각각 노출시키는 제1 콘택 홀(110a) 및 제2 콘택홀(110b)이 형성된다.

화소부의 투과 영역에 대응되는 부분의 기판 상에는 그 측면이 경사진 광집속 투과창(112)이 형성된다. 상기 광집속 투과창(112)은 투명 절연물질로 형성되며, 백라이트 입사광의 집광 및 반사 효율을 증가시키기 위해 그 측면이 10∼80° 정도의 경사도를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광집속 투과창(112)은 백라이트 입사광의 집광 효율을 높이기 위해 화소부의 투과창 면적보다 큰 면적으로 형성하면서, 투과창 쪽으로 갈수록 좁아지는 구조를 갖는다. 상기 광집속 투과창(112)의 경사진 양 측면에는 고반사 금속물질이 적층되어 반사면(114c)이 형성된다. 따라서, 상기 광집속 투과창(112)으로 입사된 백라이트 광은 상기 금속 반사면(114c)으로부터 반사되어 화소부의 투과창 쪽으로 집광되므로, 종래의 반사-투과형 액정표시장치에 비해 동일한 면적의 투과창을 통과하는 빛의 효율이 증가된다. 그러므로, 반사 면적을 감소시키지 않고도 투과 효율을 증가시켜 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 층간 절연막(108) 상에는 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 제2 금속막으로 이루어지며 상기 게이트 라인과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인(도시하지 않음) 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되는 제1 전극, 예컨대 소오스 전극(114a) 및 제2 전극, 예컨대 드레인 전극(114b)이 형성된다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 광집속 투과창(112)의 금속 반사면(114c)을 상기 데이터 라인과 동일한 층으로 형성한다.

상기 데이터 라인, 제1 층간 절연막(108) 및 광집속 투과창(112) 상에는 투 명 절연물질, 예컨대 감광성 유기물로 이루어진 제2 층간 절연막(116)이 형성된다. 상기 제2 층간 절연막(116)은 그 표면 일부에 반사 효율을 증가시키기 위한 다수의 요철부(도시하지 않음)가 형성된다. 바람직하게는, 상기 요철부는 약 5∼15°의 주 경사도를 갖도록 형성한다.

상기 제2 층간 절연막(116) 상에는 소오스 전극(114a) 위의 제2 층간 절연막(116)에 형성된 비어홀(118)을 통해 상기 소오스 전극(114a)과 연결되는 투명 화소전극(120)이 형성된다. 이때, 상기 비어홀(118)을 통해 노출되는 전극은 드레인 전극이 될 수 있음은 물론이다.

상기 투명 화소전극(120) 상에는 투명 화소전극(120)을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극(122)이 적층된다. 즉, 상기 투명 전극(120) 위에 반사 전극(122)이 남아있는 영역은 반사판이 되고, 투명 전극(120)만 남아있는 영역은 투과창이 된다. 이와 같이 투명 화소전극(120) 및 반사 화소전극(122)으로 이루어진 화소 전극은 박막 트랜지스터의 소오스 영역(또는 드레인 영역)으로부터 화상 신호를 받아 상부 기판(즉, 컬러필터 기판)의 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성하는 역할을 한다.

도 5a를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 투명 기판(100) 상에 비정질실리콘막을 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 증착한 후, 레이저 어닐링 또는 퍼니스 어닐링을 실 시하여 상기 비정질실리콘막을 다결정실리콘막으로 결정화시킨다. 이어서, 상기 다결정실리콘막을 사진식각 공정으로 패터닝하여 액티브층(102)을 형성한다. 여기서, 상기 액티브층(102)을 형성하기 전에 실리콘 산화물을 약 1000Å의 두께로 증착하여 차단막(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다. 상기 차단막은 후속의 비정질실리콘막 결정화 동안에 상기 기판(100) 내의 각종 불순물들이 실리콘막으로 침투하는 것을 방지하기 위해 형성하는 것으로, 생략할 수도 있다.

상기 액티브층(102) 및 기판(100) 상에 실리콘 산화물을 증착하여 게이트 절연막(104)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막(104) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW) 등의 제1 금속막을 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 제1 금속막을 패터닝하여 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(도시하지 않음) 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(106)을 형성한다. 이하, 게이트 패터닝 공정을 상세히 설명한다.

먼저, 사진식각 공정으로 p형 박막 트랜지스터 영역의 게이트 도전막을 식각하여 p형 박막 트랜지스터의 게이트 전극(도시하지 않음)을 형성한 후, 소오스/드레인 영역을 형성하기 위해 p형 불순물을 이온주입한다. 계속해서, 사진식각 공정으로 n형 박막 트랜지스터 영역의 게이트 도전막을 식각하여 n형 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 형성한 후, 소오스/드레인 영역을 형성하기 위해 n형 불순물을 이온주입한다. 상기 소오스/드레인 이온주입시 상기 게이트 전극(106)은 불순물을 차단하여 그 하부의 액티브층(102)에 채널 영역을 정의한다. 여기서, 상기 p형 박막 트랜지스터와 n형 박막 트랜지스터의 게이트 및 소오스/드레인 형성 공정은 그 순서가 바뀌어져도 무방하다. 또한, 상기 n형 박막 트랜지스터의 소오스/드레인을 LDD 구조로 형성할 수도 있다. 또한, 도시된 화소부 영역에는 표시되지 않았으나, CMOS 구조를 갖는 구동회로 형성을 위해 구동회로부에는 p형 트랜지스터의 게이트 전극 패터닝 및 소오스/드레인 이온주입을 위한 마스크 공정과 n형 트랜지스터의 게이트 전극 패터닝 및 소오스/드레인 이온주입을 위한 마스크 공정이 이루어진다. 예컨대, 구동회로부의 n형 트랜지스터 영역에 대한 마스크 공정에서 화소부 n형 트랜지스터의 형성을 위한 게이트 전극 패터닝과 소오스/드레인 이온주입이 함께 이루어진다.

이어서, 상기 게이트 라인 및 게이트 절연막(104) 상에 실리콘 질화물과 같은 무기 절연물질을 증착하여 제1 층간 절연막(108)을 형성한다. 사진식각 공정으로 상기 제1 층간 절연막(108)을 부분적으로 식각하여 액티브층(102)의 소오스/드레인 영역을 각각 노출시키는 제1 콘택홀(110a) 및 제2 콘택홀(110b)을 형성한다.

도 5b를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 투명 절연물질, 예컨대 감광성 유기물을 스핀-코팅한 후, 이를 노광 및 현상한다. 그러면, 노광된 영역이 현상액에 의해 용해되어 그 하부 영역은 투과창의 면적보다 넓으면서 상부, 즉 투과창 쪽으로 갈수록 좁아지는 형상의 광집속 투과창(112)이 형성된다. 상기 광집속 투과창(112)을 감광성 물질로 형성하지 않을 경우에는 사진식각 공정으로 패터닝하여 형성할 수 있다.

상기 광집속 투과창(112)은 백라이트 입사광의 집광 및 반사 효율을 증가시키기 위해 그 측면이 10∼80° 정도의 경사도를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 광집속 투과창(112)의 경사면이 증가할수록 배면 광원의 집광 효율이 증가하기 때문에, 상기 투명 절연물질을 2회 도포하는 방법 등을 사용하여 그 두께가 약 5㎛ 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광집속 투과창(112)을 감광성 유기물로 형성할 경우에는, 현상 후 감광성 유기물을 경화(hardening)시키기 위하여 200℃ 이상의 온도에서 열처리를 실시한다. 이때, 상기 열처리 온도를 변화시켜 광집속 투과창(112)의 측면을 리플로우(reflow)시킴으로써 측면 경사도를 더욱 높일 수 있다.

도 5c를 참조하면, 상기 광집속 투과창(112)이 형성된 결과물의 전면에 고반사 금속물질, 예컨대 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 제2 금속막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막을 패터닝하여 게이트 라인과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 데이터 라인(도시하지 않음) 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되는 제1 전극, 예컨대 소오스 전극(114a) 및 제2 전극, 예컨대 드레인 전극(114b)이 형성된다. 이와 동시에, 상기 광집속 투과창(112)의 경사면에 상기 제2 금속막이 적층되어 금속 반사면(114c)을 형성한다.

도 5d를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 투명 절연물질, 예컨대 감광성 유기물을 약 2∼3㎛의 두께로 도포하여 제2 층간 절연막(116)을 형성한다. 이어서, 상기 제2 층간 절연막(116)을 노광 및 현상하여 소오스 전극(110a) 또는 드레인 전극(110b)의 일부분을 노출시키는 비어홀(118)을 형성한다. 이와 동시에, 화소부의 반사판을 산란 구조로 만들기 위해 상기 제2 층간 절연막(116)의 표면에 다수의 요철부(도시하지 않음)를 형성한다. 상기 요철부는 액정을 투과하는 빛을 산란시켜 시야각을 개선시키는 역할을 한다.

구체적으로, 레지스트와 같은 감광성 유기물로 이루어진 제2 층간 절연막(116)에 비어홀(118)을 형성하기 위하여 비어홀(118)에 상응하는 패턴을 갖는 제1 마스크(도시하지 않음)를 제2 층간 절연막(116) 상에 위치시킨다. 이어서, 1차로 완전 노광 공정을 통해 소오스 전극(114a) 상부의 제2 층간 절연막(116)을 노광시킨다. 계속해서, 상기 제2 층간 절연막(116)에 다수의 요철부를 형성하기 위하여 요철부에 상응하는 패턴을 갖는 마이크로 렌즈 형성용 제2 마스크(도시하지 않음)를 제2 층간 절연막(116) 상에 위치시킨다. 이러한 제2 마스크를 이용한 렌즈 노광 공정을 통해 비어홀(118)을 제외한 부분의 제2 층간 절연막(116)을 2차로 노광시킨다. 다음에, 현상 공정을 거치면, 상기 소오스 전극(114a)을 노출시키는 비어홀(118) 및 제2 층간 절연막(116)의 표면에 다수의 요철부들이 동시에 형성된다.

이어서, 상기 비어홀(118) 및 제2 층간 절연막(116) 상에 ITO나 IZO와 같은 투명 도전막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 도 4에 도시한 바와 같이 비어홀(118)을 통해 소오스 전극(114a)과 접속되는 투명 화소전극(120)을 형성한다.

계속해서, 상기 결과물 상에 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 반사 도전막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 반사 도전막을 패터닝하여 도 4에 도시한 바와 같이 상기 투명 화소전극(120) 상에 반사 화소전극(122)을 형성한다. 이때, 상기 반사 화소전극(122)이 제거되어 그 하부의 투명 화소전극(120)이 노출된 영역은 투과창이 되며, 상기 투과창을 제외한 나머지 영역은 반사판으로 제공된다.

본 실시예에서는 상기 투명 화소전극(120)을 먼저 형성한 후 반사 화소전극(122)을 형성하는 구조를 설명하고 있으나, 반사 화소전극(120)을 먼저 패터닝한 후 투명 화소전극(120)을 상기 광집속 투과창(112)의 상부에만 남기도록 형성할 수 있음은 명백하다. 또한, 본 실시예에서는 상부-게이트(top-gate) 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 설명하고 있으나, 하부-게이트(bottom-gate) 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 명백하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화소부의 투과 영역에 대응되는 기판 상에 그 측면이 일정 각도로 경사진 광집속 투과창을 형성한다. 상기 광집속 투과창의 양 측면에는 고반사 금속물질이 적층되어 반사면을 이루며, 그 위에 투명 화소전극이 형성된다. 액정 패널의 배면에 부착된 백라이트로부터 입사되는 광이 상기 광집속 투과창에 의해 집광되어 투과창으로 향하기 때문에, 동일한 면적의 투과창을 통과하는 빛의 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 반사 면적을 감소시키지 않으면서 투과 효율을 증대시켜 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

화소부가 투과 영역 및 반사 영역으로 구분되는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서,

기판 상에 형성되고 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인;

상기 게이트 라인이 형성된 기판 상의 상기 투과 영역에 대응되는 영역에 경사진 측면을 갖도록 형성된 광집속 투과창;

상기 광집속 투과창이 형성된 기판 상에 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인;

상기 광집속 투과창의 양 측면에 형성된 금속 반사면;

상기 광집속 투과창 위에 형성된 투명 화소전극; 및

상기 투명 화소전극 상에 형성되고 상기 투명 화소전극을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광집속 투과창은 투명 절연물질로 형성된 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광집속 투과창의 측면은 10∼80°정도의 경사도를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광집속 투과창은 그 하부 면적이 상기 투과창의 면적보다 크고 상기 투과창 쪽으로 갈수록 면적이 작아지는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 금속 반사면은 상기 데이터 라인과 동일한 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치.
화소부가 투과 영역 및 반사 영역으로 구분되는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

기판 상에 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인을 형성하는 단계;

상기 게이트 라인이 형성된 기판 상의 상기 투과 영역에 대응되는 영역에 경사진 측면을 갖는 광집속 투과창을 형성하는 단계;

상기 광집속 투과창이 형성된 기판 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인을 형성하는 단계;

상기 광집속 투과창의 양 측면에 금속 반사면을 형성하는 단계;

상기 광집속 투과창 위에 투명 화소전극을 형성하는 단계; 및

상기 투명 화소전극 상에 상기 투명 화소전극을 노출시키는 투과창을 갖는 반사 화소전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 광집속 투과창은 투명 절연물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 광집속 투과창은 그 측면이 10∼80°정도의 경사도를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 광집속 투과창은 그 하부 면적이 상기 투과창의 면적보다 크고 상기 투과창 쪽으로 갈수록 면적이 작아지는 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 데이터 라인을 형성하는 단계와 상기 금속 반사면을 형성하는 단계는 동시에 진행하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.