KR100811645B1 - 홀로그램 확산판을 가지는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)와; 상기 CCF 상부에 형성된 공통 전극과; 상기 제 2 기판 내부면에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 어레이 소자층과; 상기 어레이 소자층 하부에 위치하며, 하부면에 홀로그래픽 패턴이 형성된 홀로그래픽 확산판과; 상기 홀로그래픽 확산판 하부에 위치하여, 상기 홀로그래픽 패턴을 평탄화시키며, 상기 홀로그래픽 확산판과 굴절률차가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지는 오버코트층과; 상기 오버코트층 하부에 위치하며, 상기 어레이 소자층과 연결된 화소 전극을 포함하는 액정표시장치를 제공함으로써, 첫째, 홀로그래픽 확산판을 고개구율 구조 절연층 겸용으로 이용할 수 있어, 공정 단순화 및 보다 박형의 제품을 제공할 수 있고, 둘째, 박막트랜지스터 그리고, 게이트 및 데이터 배선 제조 공정 다음에, 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층을 형성함에 따라, 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층에 가해지는 결함을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

Description

홀로그램 확산판을 가지는 액정표시장치{Liquid Crystal Display Device having a Hologram Diffuser}
도 1은 기존의 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치의 개략적인 단면도.
도 2는 상기 도 1의 제 2 기판의 적층구조를 구체적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그램 확산판을 가지는 CCF 투과형 액정표시장치에 대한 단면도.
도 4는 상기 도 3의 제 2 기판의 적층구조를 구체적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치에서 홀로그래픽 확산판을 포함하는 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 흐름도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 투명 기판 132 : 게이트 전극
134 : 게이트 절연막 136 : 반도체층
138 : 소스 전극 140 : 드레인 전극
142 : 데이터 배선 144 : 버퍼층
146 : 블랙매트릭스 148 : 홀로그래픽 확산판
150 : 오버코트층 152 : 드레인 콘택홀
154 : 화소 전극 ch : 채널
T : 박막트랜지스터
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 홀로그램 확산판을 가지는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근에, 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 투명 전극을 각각 포함하는 두 기판 사이에 액정을 주입하여, 액정분자의 이방성에 따른 빛의 편광특성을 변화시켜 영상효과를 얻는 비발광 소자이므로, 별도의 광원이 요구된다.
이에, 액정표시장치는 별도의 광원의 장착 유무에 따라 투과형과 반사형 액정표시장치로 나눌 수 있고, 두 모드를 모두 채용한 방식은 반투과형 액정표시장치로 분류된다.
이중 투과형 액정표시장치는 외부광의 조건에 관계없이 일정한 휘도(brightness)를 유지할 수 있으므로 가장 널리 이용되고 있다.
상기 액정표시장치는 컬러화면을 구현하기 위해서 R(적 ; Red), G(녹 ; Green), B(청 ; Blue) 삼원색으로 구성된 컬러필터를 필요로 하고, 이러한 컬러필터로는 안료 또는 염료를 이용하여 특정 파장대의 빛만을 착색하는 방식으로 컬러를 구현하는 흡수형 컬러필터가 가장 널리 이용되고 있다.
상기 액정표시장치는 컬러화면을 구현하기 위해서 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 삼원색으로 구성된 컬러필터를 필요로 한다.
상기 컬러필터는 주로 염료 또는 안료를 이용하여 형성되는데, 이러한 컬러필터의 두께는 색순도와는 비례관계를 갖지만, 색재현성과는 반비례 관계를 가지므로 색재현성과 색순도를 동시에 만족시키기는 제조공정상 어려움이 따른다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 특성을 띠는 콜레스테릭 액정(Cholesteric Liquid Crystal)을 컬러필터로 이용한 액정표시장치가 연구/개발되었다.
상기 콜레스테릭 액정은 나선형 구조를 이루며, 이 콜레스테릭 액정의 선택반사 파장대는 나선형 피치(pitch)의 조정에 의해 결정되기 때문에, 한 화소에서 피치의 분포에 따라서 반사되는 파장대를 조절할 수 있다.
인간이 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 파장영역은 400∼700 ㎚이며, 이 중 적, 녹, 청 각각의 중심파장대는 650 nm, 550 nm, 450 nm 부근에 해당한다.
즉, 상술한 콜레스테릭 액정을 R, G, B 컬러 화소 영역별로, 각각의 중심파장에 대해서 좌, 우 피치 편차가 생기도록 조건을 조절하면, 피치편차에 해당하는 파장영역에서 좌원편광 또는 우원편광된 빛을 선택적으로 반사시키므로써, 콜레스테릭 액정 컬러필터(이하, CCF라 약칭함)를 형성할 수 있다.
상기 CCF는 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키므로, 기존의 컬러필터에 비해 색순도 및 대비비(contrast ratio)가 향상되는 특성을 가진다.
또한, 상기 CCF의 콜레스테릭 액정은 선택반사영역 이외의 빛은 흡수없이 투과시키는 특성을 가지므로, 이 CCF를 투과형 액정표시장치에 적용시에는 해당 컬러영역에 그외의 컬러를 선택반사시키는 콜레스테릭 액정들로 구성하여, 상기 영역에서 해당 컬러만을 투과시키는 방법으로 색을 구현할 수 있다.
이러한 CCF에서의 파장(λ)은,
λ= n(avg)·p
(n(avg) ; 콜레스테릭 액정이 가지는 평균굴절률, p ; 피치)
상기 식이 성립되므로, 콜레스테릭 액정의 피치를 일정하게 조정하더라도 공급되는 빛의 입사각이 일정하지 않으면, 이는 선택반사되는 파장값을 변화시켜 화질저하를 초래할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 광원으로 사용하는 백라이트는, 일정한 방향의 수직광이 주로 발생되는 집광형 백라이트가 사용되고 있다.
그러나, 상기 집광형 백라이트를 사용하게 되면, 한 예로 CCF 액정표시장치에서 컬러 쉬프트(color shift)에 의한 화질 저하를 개선하기 위해서는 10 °~ 20 °범위의 집광 각도가 요구되어, 일정한 방향성만 가지는 빛에 의해 화면이 구현되어 시야각 특성이 떨어지게 되므로, 최근에는 CCF 액정표시장치에 광시야각 구현을 위한 확산판을 도입한 제품이 제시되고 있다.
홀로그램 확산판은 기존의 스캐터링(scattering) 소자와 비교할 때, 편광이 유지되고 백 스캐터링(back scattering)이 무시되므로, 콘트라스트비(contrast ratio)를 유지할 수 있는 특징을 가진다.
도 1은 기존의 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치의 개략적인 단면도로서, 설명의 편의상 화면을 구현하는 최소 단위인 하나의 서브픽셀의 투과영역을 기준으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(10, 30)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 30) 사이에는 액정층(60)이 개재되어 있으며, 제 1 기판(10)의 투명 기판(2) 내부면에는 특정파장대의 빛만을 선택적으로 투과시키는 특성을 가지는 CLC로 이루어진 컬러필터인 CCF(12)가 형성되어 있고, CCF(12)를 덮는 기판 전면에는 공통 전극(14)이 형성되어 있고, 제 2 기판(30)의 투명 기판(1) 내부면에는 홀로그래픽 확산판(32) 및 홀로그래픽 확산판(32)과 함께 광확산 효과를 부가시키는 오버코트층(34 ; overcoat layer)이 차례대로 형성되어 있고, 오버코트층(34) 하부에는 신호전압이 인가되는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있고, 어레이 소자층(A) 하부에는 화소 전극(54)이 형성되어 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 어레이 소자층(A)에는 서브픽셀(sub-pixel) 단위로 화소 전극(54)에 인가되는 전압을 온/오프하는 스위칭 소자 및 스위칭 소자에 게이트 신호 전압 및 데이터 신호전압을 인가하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함한다.
그리고, 상기 제 1 기판(10)의 배면에는 일정한 방향의 수직광이 주로 발생 되는 집광형 백라이트(70)가 구비되어 있다.
이와 같이, 기존의 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치는, CCF의 컬러 쉬프트 특성을 보완하기 위하여 집광형 백라이트를 구비함에 있어서, 집광형 백라이트 사용에 의한 협시야각화 문제를 개선하기 위하여, 편광을 유지하면서 빛을 여러 방향으로 확산시키는 홀로그래픽 확산판(32)이 추가된 구조이다.
도 2는 상기 도 1의 제 2 기판(30)의 적층구조를 구체적으로 나타낸 단면도로서, 전술한 어레이 소자층의 적층구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 상에는 상부면에 홀로그래픽 패턴(I)이 형성된 홀로그램 확산판(32)이 형성되어 있고, 홀로그램 확산판(32) 상부에는 홀로그래픽 패턴(I)을 평탄화시키는 오버코트층(34)이 형성되어 있으며, 오버코트층(34) 상부에는 게이트 전극(36)이 형성되어 있고, 게이트 전극(36)을 덮는 기판 전면에는 게이트 절연막(37)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(37) 상부의 게이트 전극(36)을 덮는 위치에는 액티브층(38a ; active layer) 및 오믹콘택층(38b ; ohmic contact layer)이 차례대로 적층된 구조의 반도체층(38)이 형성되어 있고, 반도체층(38) 상부에는 서로 일정간격 이격되게 소스 전극(40) 및 드레인 전극(42)이 형성되어 있으며, 상기 소스 전극(40) 및 드레인 전극(42) 사이구간에는 오믹콘택층(38b)이 제거되고 그 하부층을 이루는 액티브층(38a)이 노출된 영역으로 정의되는 채널(ch ; channel)이 구성되어 있고, 상기 게이트 전극(36), 반도체층(38), 소스 전극(40) 및 드레인 전극(42)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
상기 박막트랜지스터(T)를 덮는 기판 전면에는 채널(ch)의 전기적 특성 보호 및 박막트랜지스터(T)의 접촉특성을 향상시키기 위하여 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 제 1 보호층(46)이 형성되어 있고, 제 1 보호층(46) 상부의 채널(ch)을 덮는 영역에는 블랙매트릭스(48)가 형성되어 있으며, 블랙매트릭스(48)을 덮는 기판 전면에는 BCB(benzocyclobutene)와 같이 저유전율값을 가지며 두께감을 가지는 유기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(50)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 2 보호층(46, 50)에는 드레인 전극(42)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(52)이 공통적으로 형성되어 있다.
상기 블랙매트릭스(48)와 관련하여, 기존의 일반 컬러필터를 가지는 액정표시장치에서는 컬러필터 기판 상에 적, 녹, 청 컬러간의 색구분 및 액정이 구동되지 않는 영역 상의 빛의 차단과, 채널(ch) 상에 빛의 유입되는 것을 방지하기 위한 목적으로 블랙매트릭스를 형성하였으나, 상기 CCF 투과형 액정표시장치에서는 CCF가 피치조절로 해당 컬러만을 구현하므로, 광누설 전류를 방지하기 위한 목적으로 채널(ch)과 대응되는 영역에만 블랙매트릭스를 구성할 수 있다.
또한, 상기 소스 전극(40) 및 드레인 전극(42)과 동일한 공정에서 데이터 배선(44)이 형성되고, 상기 게이트 전극(36)과 연결되어 게이트 배선(미도시)이 형성되며, 상기 박막트랜지스터(T) 및 게이트 배선 및 데이터 배선(44)은 어레이 소자층(A)을 이룬다.
그리고, 상기 드레인 콘택홀(52)을 통해 드레인 전극(42)과 접촉하는 투명도전성 물질로 이루어진 화소 전극(54)이 형성되어 있는데, 상기 화소 전극(54)은 고개구율의 구현을 위하여, 전술한 제 1, 2 보호층(46, 50)이 개재된 상태에서 상기 데이터 배선(44)과 일부 오버랩되게 형성되어 있다.
이와 같이, 기존의 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치에서는, 홀로그램 확산판 및 오버코트층이 형성된 기판 상에 어레이 공정을 진행하기 때문에, 홀로그램 확산판 및 오버코트층에 가해지는 충격이 커지고, 광학효율 및 고개구율 구조를 제공하기 위하여, 홀로그램 확산판 및 저유전율값을 가지며, 두께감을 가지는 절연물질이 요구되므로, 박형의 제품을 제공하기 어렵고 공정이 복잡해지는 단점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 광학 효율을 높이고 고개구율 구조를 가지면서, 공정수가 감소된 박형의 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 홀로그램 확산판 및 오버코트층을 박막트랜지스터용 보호층 및 고개구율 구조를 위한 또 하나의 보호층으로 이용하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)와; 상기 CCF 상부에 형성된 공통 전극과; 상기 제 2 기판 내부면에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 어레이 소자층과; 상기 어레이 소자층 하부에 위치하며, 하부면에 홀로그래픽 패턴이 형성된 홀로그래픽 확산판과; 상기 홀로그래픽 확산판 하부에 위치하여, 상기 홀로그래픽 패턴을 평탄화시키며, 상기 홀로그래픽 확산판과 굴절률차가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지는 오버코트층과; 상기 오버코트층 하부에 위치하며, 상기 어레이 소자층과 연결된 화소 전극을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 CCF는 특정 파장대의 빛을 선택적으로 투과시키며, 상기 제 1 기판의 배면에는 일정방향의 수직광이 주로 발생되는 집광형 백라이트가 구비되고, 상기 CCF는 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사시키며, 상기 액정표시장치는 반사형 액정표시장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 기판 상에 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극을 덮는 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상부의 게이트 전극을 덮는 위치에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과, 상기 액티브층 상부에 위치하고, 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층으로 구성되는 반도체층과; 상기 반도체층 상부에서 서로 일정간격 이격되게 위치하는 소스 전극 및 드레인 전극과; 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이구간에서 상기 오믹콘택층이 제거되고 노출된 액티브층 영역으로 이루어진 채널과; 상기 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 상기 채널을 덮는 기판 전면에 형성된 실리콘 절연물질로 이루어진 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부의 채널을 덮는 위치에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스를 덮는 기판 전면에 형성되며, 상부면에 홀로그래픽 패턴을 가지는 홀로그래픽 확산판과; 상기 홀로그래픽 확산판 상부에서 홀로그래픽 패턴을 평탄화시키며, 상기 홀로그래픽 확산판과 굴절률차가 적어도 0.2 보다 큰 값을 가지는 오버코트층과; 상기 오버코트층 상부에 위치하며, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 포함하며, 상기 버퍼층, 홀로그래픽 확산판, 오버코트층에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성되어 있고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 화소 전극과 드레인 전극이 연결되는 액정표시장치용 기판을 제공한다.
상기 게이트 전극에는 제 1 방향으로 게이트 배선이 형성되어 있고, 상기 소스 전극에는 상기 게이트 배선과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에는 상기 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지는 스위칭 소자가 위치하며, 상기 화소 전극은 이웃하는 게이트 배선 및 데이터 배선과 일정간격 중첩되는 영역까지 형성되어 있는 액정표시장치용 기판을 제공한다.
본 발명의 제 3 특징에서는, 기판 상에 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자와 연결되는 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 어레이 소자층을 형성하는 단계와; 상기 어레이 소자층 상부에 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층을 차례대로 형성하는 단계와; 상기 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층에 상기 스위칭 소자를 일부 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 콘택홀을 통해, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계에서, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 일정간격 중첩되는 영역까지 상기 화소 전극을 형성하며, 상기 어레이 소자층을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 게이트 배선을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상부의 게이트 전극을 덮는 위치에 액티브층 및 오믹콘택층이 차례대로 적층된 구조의 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부에 서로 일정간격 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 상기 소스 전극과 연결되는 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이 구간에 위치하는 오믹콘택층을 제거하고 그 하부층을 이루는 액티브층을 노출시켜 채널을 형성하는 단계와, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 채널을 덮는 영역에 실리콘 절연물질로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 상부의 채널을 덮는 영역에 블랙매트릭스를 형성하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼층을 이루는 물질은 실리콘 질화막(SiNx)이고, 상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 블랙레진(black resin)에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그램 확산판을 가지는 CCF 투과형 액정표시장치에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(110, 130)이 배치되어 있고,
제 1, 2 기판(110, 130) 사이에는 액정층(160)이 개재되어 있다. 제 1 기판(110)의 내부면에는 CCF(112)가 형성되어 있으며, CCF(112)를 덮는 기판 전면에는 공통 전극(114)이 형성되어 있고, 제 2 기판(130)의 내부면에는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있으며, 어레이 소자층(A) 하부에는 홀로그래픽 확산판(148) 및 오버코트층(150)이 차례대로 형성되어 있고, 오버코트층(150) 하부에는 화소 전극(154)이 형성되어 있다.
도면을 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(154)은 서브픽셀 단위로 홀로그래픽 확산판(148) 및 오버코트층(150)을 통해 어레이 소자층(A)과 연결된다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 확산판(148) 및 오버코트층(150)은 기존의 고개구율 구조를 위해 두께감있게 형성했던 절연층 역할을 겸하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(154)은 이웃하는 게이트 배선 및 데이터 배선의 일부 영역까지 중첩되게 형성하는 고개구율 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기판(110)의 배면에는 집광형 백라이트(170)가 배치되어 있어, 전술한 CCF(112)의 일정 조건 이상의 입사각 조사시 발생되는 컬러쉬프트 현상을 방지하는 역할을 하며, 이러한 백라이트 조건에 의해 협시야각화 되는 것을 방지하기 위해 전술한 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층을 구비하여 광학효율을 높임에 있어서, 본 발명에서는 어레이 소자층과 화소 전극 사이구간에 고개구율 구조를 위한 절연층 겸용 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층을 구비하여, 어레이 소자층을 공정 적으로 안정화시키고, 공정을 보다 단순화시킬 수 있으며, 보다 박형의 제품을 제공할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
도 4는 상기 도 3의 제 2 기판(130)의 적층구조를 구체적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 상에 게이트 전극(132)이 형성되어 있고, 게이트 전극(132)을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막(134)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(134) 상부의 게이트 전극(132)을 덮는 위치에 반도체층(136)이 형성되어 있고, 반도체층(136) 상부에서 서로 일정간격 이격되게 소스 전극(138) 및 드레인 전극(140)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(136)은 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(136a)과, 액티브층(136a) 상부에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(136b)으로 이루어지며, 상기 소스 전극(138) 및 드레인 전극(140) 사이 구간에는 오믹 콘택층(136b)이 제거되고 그 하부층을 이루는 액티브층(136a) 영역으로 이루어진 채널(ch)이 위치한다.
상기 게이트 전극(132), 반도체층(136), 소스 전극(138) 및 드레인 전극(140)은 박막트랜지스터(T)를 이루며, 박막트랜지스터(T)를 덮는 기판 전면에는 버퍼층(144)이 형성되어 있고, 버퍼층(144) 상부에는 전술한 채널(ch)를 덮는 블랙매트릭스(146)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(146)를 덮는 기판 전면에는 홀로그래픽 패턴(II)을 상부면으로 하는 홀로그래픽 확산판(148)이 형성되어 있고, 홀로그래픽 확산판(148) 상부에는 오버코트층(150)이 형성되어 있으며, 상기 버퍼층(144), 홀로그래픽 확산판(148) 그리고, 버퍼층(144)에는 상기 드레인 전극(140)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(152)이 형성되어 있고, 오버코트층(150) 상부에 는 드레인 콘택홀(152)을 통해 드레인 전극(140)과 연결되며, 전술한 소스 전극(138)과 연결되게 구성되는 데이터 배선(142)과 일정간격 중첩되게 위치하는 고개구율 구조 화소 전극(154)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 홀로그래픽 확산판(148)과 오버코트층(150)간의 굴절률차는 적어도 0.2보다 큰 값으로 하는 것이 중요하다.
도 5는 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 투과형 액정표시장치에서 홀로그래픽 확산판을 포함하는 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 흐름도이다.
ST1에서는, 투명 기판 상에 어레이 소자층을 형성하는 단계이다.
이 단계에서는, 투명 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 전극과 연결되어 제 1 방향으로 게이트 배선을 형성하는 단계와, 게이트 전극 및 게이트 배선을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 게이트 절연막 상부의 게이트 전극을 덮는 위치에 액티브층 및 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층을 형성하는 단계와, 반도체층 상부에 서로 일정간격 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 소스 전극과 연결되어 전술한 게이트 배선과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선을 형성하는 단계와, 소스 전극 및 드레인 전극 사이구간에 위치하는 오믹콘택층을 제거하고, 그 하부층을 이루는 액티브층 영역을 채널로 구성하는 단계를 포함한다.
상기 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극은 박막트랜지스터를 이룬다.
다음, 이 단계에서는 상기 박막트랜지스터를 덮는 기판 전면에 실리콘 절연 물질로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와, 버퍼층 상부에서 박막트랜지스터의 채널을 덮는 위치에 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 버퍼층은 어레이 소자와 홀로그래픽 확산판부간의 접촉특성을 향상시키는 역할을 하며, 실리콘 절연물질 중 실리콘 질화막으로 하는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 블랙 레진으로 하는 것이 바람직하다.
ST2에서는, 상기 블랙매트릭스를 덮는 기판 전면에는 홀로그래픽 패턴을 상부면으로 하는 홀로그래픽 확산판을 형성하는 단계와, 홀로그래픽 확산판을 덮는 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 홀로그래픽 확산판의 홀로그래픽 패턴을 형성하는 방법으로는, 석영(quartz)기판 상에, UV(ultra violet) 수지막이 형성된 기판을 배치하고, 기판 상에 홀로그램 패턴이 형성된 니켈 시트(Ni sheet)가 형성된 롤러를 이용하여 UV 수지막 표면을 일정방향으로 문질러, 롤러의 홀로그램 패턴이 UV 수지막 표면에 전사되도록 한다. 이때, 석영 기판의 배면에서 UV 수지막 쪽으로 UV 광을 조사하여 UV 수지막을 스탬핑(stamping)시키고, 동시경화시키는 과정을 거쳐 형성할 수 있다.
ST3에서는, 상기 오버코트층, 홀로그랙 확산판, 버퍼층에 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계이다.
상기 콘택홀은 습식 식각 또는 건식 식각 중 어느 한 식각법에 이루어지거 나, 또는 테이퍼 특성 향상을 위해 복합적으로 또는 서로 다른 공정 조건의 동일 식각법에 의해 이루어질 수 있다.
ST4에서는, 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 연결되게 화소 전극을 형성하는 단계이다.
이때, 상기 화소 전극의 형성면적은 인접한 게이트 배선 및 데이터 배선과 일정간격 중첩되는 영역을 포함하며, 이에 따라 화소 영역의 확장된 고개구율 구조로 이루어진다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
한 예로, 상기 CCF 액정표시장치는 CCF의 빛을 선택적으로 반사 또는 투과하는 특성을 이용하여, 집광형 백라이트가 구비되는 투과형 또는 별도의 백라이트가 생략되고 외부광을 반사광으로 이용하는 반사형 중 어느 하나에서 선택해도 무방하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 홀로그래픽 확산판을 포함하는 CCF 액정표시장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 홀로그래픽 확산판을 고개구율 구조 절연층 겸용으로 이용할 수 있어, 공정 단순화 및 보다 박형의 제품을 제공할 수 있다.
둘째, 박막트랜지스터 그리고, 게이트 및 데이터 배선 제조 공정 다음에, 홀 로그래픽 확산판 및 오버코트층을 형성함에 따라, 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층에 가해지는 결함을 줄일 수 있다.

Claims (10)

  1. 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과;
    상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)와;
    상기 CCF 상부에 형성된 공통 전극과;
    상기 제 2 기판 내부면에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 어레이 소자층과;
    상기 어레이 소자층 하부에 위치하며, 하부면에 홀로그래픽 패턴이 형성된 홀로그래픽 확산판과;
    상기 홀로그래픽 확산판 하부에 위치하여, 상기 홀로그래픽 패턴을 평탄화시키며, 상기 홀로그래픽 확산판과 굴절률차가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지는 오버코트층과;
    상기 오버코트층 하부에 위치하며, 상기 어레이 소자층과 연결된 화소 전극
    을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCF는 특정 파장대의 빛을 선택적으로 투과시키며, 상기 제 1 기판의 배면에는 일정방향의 수직광이 주로 발생되는 집광형 백라이트가 구비된 투과형 액 정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCF는 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사시키며, 상기 액정표시장치는 반사형 액정표시장치.
  4. 기판 상에 형성된 게이트 전극과;
    상기 게이트 전극을 덮는 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 상부의 게이트 전극을 덮는 위치에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과, 상기 액티브층 상부에 위치하고, 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층으로 구성되는 반도체층과;
    상기 반도체층 상부에서 서로 일정간격 이격되게 위치하는 소스 전극 및 드레인 전극과;
    상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이구간에서 상기 오믹콘택층이 제거되고 노출된 액티브층 영역으로 이루어진 채널과;
    상기 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 상기 채널을 덮는 기판 전면에 형성된 실리콘 절연물질로 이루어진 버퍼층과;
    상기 버퍼층 상부의 채널을 덮는 위치에 형성된 블랙매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스를 덮는 기판 전면에 형성되며, 상부면에 홀로그래픽 패턴을 가지는 홀로그래픽 확산판과;
    상기 홀로그래픽 확산판 상부에서 홀로그래픽 패턴을 평탄화시키며, 상기 홀로그래픽 확산판과 굴절률차가 적어도 0.2 보다 큰 값을 가지는 오버코트층과;
    상기 오버코트층 상부에 위치하며, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극
    을 포함하며, 상기 버퍼층, 홀로그래픽 확산판, 오버코트층에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성되어 있고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 화소 전극과 드레인 전극이 연결되는 액정표시장치용 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 게이트 전극에는 제 1 방향으로 게이트 배선이 형성되어 있고, 상기 소스 전극에는 상기 게이트 배선과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에는 상기 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지는 스위칭 소자가 위치하며, 상기 화소 전극은 이웃하는 게이트 배선 및 데이터 배선과 일정간격 중첩되는 영역까지 형성되어 있는 액정표시장치용 기판.
  6. 기판 상에 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자와 연결되는 게이트 배선 및 데 이터 배선을 포함하는 어레이 소자층을 형성하는 단계와;
    상기 어레이 소자층 상부에 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층을 차례대로 형성하는 단계와;
    상기 홀로그래픽 확산판 및 오버코트층에 상기 스위칭 소자를 일부 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 콘택홀을 통해, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계에서, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 일정간격 중첩되는 영역까지 상기 화소 전극을 형성하는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 어레이 소자층을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 게이트 배선을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상부의 게이트 전극을 덮는 위치에 액티브층 및 오믹콘택층이 차례대로 적층된 구조의 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부에 서로 일정간격 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 상기 소스 전극과 연결되는 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이 구간에 위치하는 오믹콘택층을 제거하고 그 하부층을 이루는 액티브층을 노출시켜 채널을 형성하는 단계와, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 그리고, 채널을 덮는 영역에 실리콘 절연물질로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 상부의 채널을 덮는 영역에 블랙매트릭스를 형성하는 단계을 포함하는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 버퍼층을 이루는 물질은 실리콘 질화막(SiNx)인 액정표시장치용 기판의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 블랙레진(black resin)에서 선택되는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
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