KR100830393B1 - 간단한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

간단한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반사-투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법이 개시되어있다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 화소부에 스위칭 소자가 형성된다. 스위칭 소자를 갖는 화소부에 스위칭 소자로부터 신호를 인가받는, 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창을 갖는 반사전극을 형성함으로서 스위칭 소자 기판이 제작된다. 스위칭 소자 기판과 일정 간격 이격되고, 스위칭 소자 기판과 마주보는 방향으로 반사전극의 패턴과 대응하게 전극을 패턴하여 컬러필터기판이 제작된다. 스위칭 소자 기판과 컬러필터기판 사이에 액정이 주입된다. 반사전극에 복수개의 투과창을 일정 패턴으로 형성함으로써 프린지 전계 효과를 유발하여 대비비를 향상시키며 투명전극 없이 반사전극만으로 반사모드 및 투과모드를 행하므로 투명전극 형성 공정을 줄일 수 있다.
Figure R1020020017831
반사-투과형 액정 표시 장치, 반사, 투과, 반사전극, 투과창

Description

간단한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{simple transmissive and reflective type liquid crystal device and method of manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반사-투과형 액정 표시 장치의 하나의 화소에 해당하는 부분을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 반사-투과형 액정 표시 장치의 하나의 화소에 해당하는 스위칭 소자 기판을 도시한 평면도이다.
도 3은 본발명의 일실시예에 의한 반사-투과형 액정 표시 장치의 액정층 내 액정의 배향을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 스위칭 소자 기판 110 : 스위칭 소자
105 : 제1기판 120 : 절연막
106 : 게이트 전극 125 : 콘택홀
107 : 게이트 절연막 130 : 반사전극
108 : 활성층 135 : 투과창
109a : 드레인 전극 140 : 제1배향막
109b : 소오스 전극 145 : 액정층
150 : 컬러필터기판 170 : 컬러필터
155 : 제2배향막 180 : 제2기판
160 : 공통전극 190 : 위상차판
본 발명은 간단한 반사-투과형 액정 표시 장치(transmissive and reflective type liquid crystal device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대비비(contrast ratio)를 증가시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치 및 공정수를 줄인 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 정보 처리 기술의 개발 및 정보 처리를 수행하는 정보 처리 장치의 기술 개발과 함께 방대한 데이터를 단 시간 내 처리하는 것이 가능하게 되었다.이와 함께, 처리된 데이터를 사용자가 인식할 수 있도록 가시적으로 표현하기 위해 다양한 응용 분야에 걸쳐 디스플레이 장치의 개발이 함께 이루어 지고 있다.
특히, 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 디스플레이(plat panel display) 장치에 대한 요구가 급격히 증대되고 있다.
그중, 액정 표시 장치는 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐 아니라 기존에 많은 연구가 진행되었고 음극선관(cathode ray tube; CRT)에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 그 요구가 급증하고 있으며 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성된 2개의 기판사이에 액정을 주입하여 제작되며, 전극이 형성된 2개의 기판에 외부에서 전압을 인가함으로써 기판 사이에 존재하는 액정이 외부 광원을 선택적으로 투과 혹은 차단하여 데이터를 가시적으로 표시하는 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 2개의 기판중 하나의 기판에 전극으로 인가되는 전압을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비하고 있으며, 사용되는 광원에 따라 반사형 액정 표시 장치, 투과형 액정 표시 장치, 반사-투과형 액정 표시 장치로 나뉘어진다.
가장 먼저, 장치 내부에 광원을 내장하고 있는 투과형 액정 표시 장치가 상용화되었다. 그러나, 투과형 액정 표시 장치는 백라이트(backlight)를 광원으로 사용함으로써 디스플레이 장치의 무게 및 전압소모를 증가시키는 문제점을 갖고 있다.
반면, 반사형 액정 표시 장치는 외부로부터 유입된 빛을 반사시켜 광원으로 사용함으로서 디스플레이 장치의 무게 및 전압소모를 감소시킬 수 있었다. 그러나, 반사형 액정 표시 장치는 어둡거나 외부로부터 빛이 차단된 경우 데이터를 표시 할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 이와같은 문제점을 극복하기 위해 광량이 풍부한 곳에서는 외부광을 이용하고 광량이 부족한 곳에서는 자체적으로 생산한 인공광을 이용하여 외부 환경 에 상관없이 디스플레이를 구현함과 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
반사-투과형 액정 표시 장치는 스위칭 소자 기판과 컬러필터기판을 각각 제작하고 상기 스위칭 소자 기판과 컬러필터기판을 맞붙여 조립한 후, 액정을 주입하여 완성된다.
일반적으로, 반사-투과형 액정 표시 장치의 스위칭 소자 기판에는 반사 모드로 구동될 때 사용되는 반사전극과 투과 모드로 구동될 때 사용되는 투과전극의 화소전극이 형성된다.
상기 화소전극의 투과전극은 스위칭 소자 기판위에 투명한 전극을 증착하고 화소 전극 패턴으로 패터닝하여 형성된다.
이어서, 반사전극은 금속전극을 증착한 후, 투명전극이 들어나도록 반사전극에 하나의 투과창을 패터닝하여 형성된다.
그 결과 투과전극과 반사전극을 각각 증착하고 패터닝하는 공정을 모두 거쳐야했다.
이로인해, 인력, 생산설비 및 생산시간의 증가로 부가적인 운용비를 초래하여 생산품의 단가를 증가시키게되었다.
이에 본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반사전극만으로 구동하는 간단한 반사-투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반사전극만으로 구동하는 간단한 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치는 하나 이상의 화소부에 형성되는 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자를 갖는 화소부에 형성되고 상기 스위칭 소자로부터 신호를 인가 받는 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창을 갖는 반사전극을 포함하는 스위칭 소자 기판, 상기 스위칭 소자 기판과 일정 간격 이격되고 상기 스위칭 소자 기판과 마주보는 방향으로 상기 반사전극의 패턴과 대응하게 패턴된 전극을 포함하는 컬러필터기판, 및 상기 스위칭 소자 기판과 상기 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치 제조 방법은 하나 이상의 화소부에 스위칭 소자를 형성하는 단계 및 상기 스위칭 소자를 갖는 화소부에 상기 스위칭 소자로부터 신호를 인가 받는 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창을 갖는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 스위칭 소자 기판을 제작하는 단계, 상기 스위칭 소자 기판과 일정 간격 이격되고 상기 스위칭 소자 기판과 마주보는 방향으로 상기 반사전극의 패턴과 대응하게 전극을 패턴하는 단계를 포함하는 컬러필터기판을 제작하는 단계 및 상기 스위칭 소자 기판과 상기 컬러필터기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반사전극에 투과창을 일정 패턴으로 형성함으로써 반사전극만으로 반사 모드 및 투과 모드를 겸비할 수 있다. 또한, 화소전극 중 반사 전극 만을 형성함으로써 공정수를 감소시켜 제조 공정의 인력, 생산설비 및 생산시간을 줄여 운용비를 절감시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 의한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반사-투과형 액정 표시 장치의 하나의 화소에 해당하는 부분을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 반사-투과형 액정 표시 장치의 하나의 화소에 해당하는 스위칭 소자 기판을 도시한 평면도이다.
반사-투과형 액정 표시 장치는 전체적으로 보아 스위칭 소자 기판(100) 또는 액티브 기판 또는 박막 트랜지스터(TFT:thin film transistor) 기판(이하, 스위칭 소자 기판), 컬러필터기판(150) 및 액정층(145)을 포함하며, 상기 스위칭 소자 기판(100)과 상기 컬러필터기판(150)을 각각 제작하고 조립한 후, 두 기판의 빈 공간에 액정을 주입하여 제작된다.
구체적으로, 첨부된 도 1을 참조하면, 스위칭 소자 기판(100)은 하나 이상의 화소부에 스위칭 소자(110) 또는 액티브 소자 또는 박막 트랜지스터(이하, 스위칭 소자)를 형성하고 상기 스위칭 소자(110)를 절연시키기 위해 요철을 갖는 절연막(120)을 형성한 후, 상기 절연층(120) 위에 상기 스위칭 소자(110)로부터 신호를 인가 받는 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창(135)을 갖는 반사전극(130)을 형성하고 액정 배향막(140)을 도포하여 제작된다. 이때, 절연층(120)에는 스위칭 소자(110)와 반사전극(120)을 연결하여 전압을 인가시키는 통로를 구비하기 위해 콘택홀(125)이 형성된다.
컬러필터기판(150)은 상기 스위칭 소자 기판(100)과 일정 간격 이격되고, 상기 스위칭 소자 기판(100)과 마주보는 방향으로 제2기판(180) 위에 컬러필터(170)을 형성하고 상기 반사전극(130)의 패턴과 대응하게 공통 전극(160)을 형성하고 상기 공통전극(160)위에 제2배향막(155)를 도포하여 제작된다.
더욱 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 스위칭 소자(110)는 박막 트랜지스터일 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 제1기판(105) 위에 게이트 배선(200)을 형성하여 게이트 전극(106,205)을 형성하고 게이트 절연막(107)을 도포한 후 활성층(108)을 형성하고, 데이터 배선(210)을 형성하여 소오스 전극(109b,215) 및 드레인 전극(109a,216)을 형성하여 제조 될 수 있다.
상기 콘택홀(125,220)을 갖는 절연막(120)은 요철을 형성하기 위해 포토(photo) 공정으로 처리된다.
도 2를 참조하면, 반사전극(260)에 복수로 형성된 투과창(270)은 수에서 수십 마이크로 크기의 폭을 갖는 것을 특징으로 하며 반사전극 전면에 걸쳐 균일하게 형성된다.
상기 컬러필터기판(150)에 형성된 공통전극(160)은 상기 스위칭 소자 기판(100)의 반사전극(120) 내부에 형성된 투과창(135)과 대응되도록 규칙적으로 일정간격 어긋나게 형성된다.
상기 스위칭 소자 기판(100) 및 상기 컬러필터기판(150) 위에 형성된 제1배향막(140) 및 제2배향막(155)은 수직 배향막인 것을 특징으로 하며, 상기 액정층(145)은 수직 배향용 액정인 것을 특징으로 한다.
도 3은 본발명의 일실시예에 의하여 반사-투과형 액정 표시 장치의 액정 배향을 도시한 단면도이다.
반사-투과형 액정 표시 장치의 스위칭 소자를 통해 선택적으로 반사전극(300)에 전압이 인가되었을 때, 스위칭 소자 기판과 컬러필터기판 사이에는 반사전극(300) 및 공통전극(340)의 패턴으로 인해 프린지 전계 효과(fringe field effect)가 유발되어 액정(320)이 배향된다.
여기서, 프린지 전계 효과란 패터닝 된 양쪽 전극에 전압이 인가되었을 때, 패턴된 전극의 모서리 부분에서 발생하는 전계(325)의 간섭 효과를 말한다.
상기 액정(320)은 수직 배향용 액정이며, 배향 모드는 수직 배향 모드(vertical alignment mode)이다. 상기 수직 배향 모드는 액정 분자가 기판에 대해 수직으로 배향된 초기 배향 상태를 갖는 모드를 말한다. 상기 수직 배향 모드는 초기에 수직으로 배향된 액정 분자가 전압이 인가되면 전기장 방향에 수직하게 움직이는 음의 유전률 이방성을 갖는 액정을 사용한다. 상기 수직 배향 모드는 전기장이 인가되지 않았을 때와 전기장이 인가되었을 때의 밝기의 대비비가 300:1로 높은 장점을 갖는다.
그러나, 보는 위치에 따라 복굴절의 크기가 달라지게 되고 이로 인해 각도에 따른 시야각 특성이 급격히 나빠지는 특성을 나타낸다.
이를 보상하기 위해, 위상차판(190)을 사용하는 것과 더불어 도메인을 여러개로 나누어 주어야 한다.(도 1참조)
일반적으로, 상하좌우 4 도메인을 분할하면 전방향 광시야각을 확보할 수 있 다.
도 3을 참조하면, 반사전극(300)에 형성된 투과창(305)의 폭이 일정 범위안에 형성되면 투과창(305)의 양쪽면에 위치하는 전극과 전극 사이에 전계의 간섭 영역이 투과창(305) 전면에 걸쳐 발생하게 된다.
그러므로, 반사전극(300)의 투과창(305)을 형성할 때, 상기 투과창의 폭을 수에서 수십 마이크로 크기로 형성하면 프린지 전계 효과로 인해 전극이 없는 투과창(305) 영역에도 전계가 형성되어 반사 모드(360)는 물론, 투과 모드(350)로 작동시에도 액정이 배열되는 방향이 조절되고 다중 도메인이 형성되어 전방위 광시야각을 구현할 수 있다.
상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 반사전극(300)을 이용하여 반사 모드(360) 및 투과 모드(350)를 구현하므로 광원에 따라 반사 모드(360) 또는 투과 모드(350)를 선택적으로 구현하거나, 동시에 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 요철이 형성된 절연막 위에 수에서 수십 마이크로의 폭으로 충분히 작은 복수개의 투과창을 화소전면에 형성하여 반사전극을 형성한다. 상술한 바와 같이 반사전극을 형성함으로써 프린지 전계 효과를 유발하여 반사전극만으로 반사-투과형 액정 표시 장치를 구동한다. 따라서, 투과창 부분의 투과전극을 형성하는 공정을 생략함으로써 공정수를 줄여 그에 따른 공정비용을 줄일 수 있다.
또한, 반사전극에 패턴된 투과창과 대응하게 컬러필터기판의 전극에도 패턴 을 형성함으로써 수직 배향 모드를 적용하여 전방위 광시야각을 구현하여 보다 높은 대비비로 우수한 화질을 얻을 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. i) 하나 이상의 화소부에 각각 형성되는 스위칭 소자들, 및
    ii) 상기 스위칭 소자를 갖는 각 화소부에 형성되고, 상기 스위칭 소자로부터 신호를 인가받으며 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창들을 갖는 복수의 반사전극들을 포함하는 스위칭 소자 기판;
    상기 스위칭 소자 기판과 일정 간격 이격되고, 상기 스위칭 소자 기판과 마주보는 방향으로 상기 반사전극의 상기 투과창들과 대응하여 개구된 전극을 포함하는 컬러필터기판; 및
    상기 스위칭 소자 기판과 상기 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 수직 배향용 액정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자 기판 및 상기 컬러필터기판 표면에 수직 배향막이 도포것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. i) 하나 이상의 화소부에 스위칭 소자를 형성하는 단계, 및
    ii) 상기 스위칭 소자를 갖는 화소부에 상기 스위칭 소자로부터 신호를 인가 받고, 일정 패턴으로 형성된 복수개의 투과창들을 갖는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 스위칭 소자 기판을 제작하는 단계;
    상기 스위칭 소자 기판과 일정 간격 이격되고, 상기 스위칭 소자 기판과 마주보는 방향으로 상기 반사전극의 상기 투과창들에 대응하여 개구된 전극을 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터기판을 제작하는 단계; 및
    상기 스위칭 소자 기판과 상기 컬러필터기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 액정층에 수직 배향용 액정을 주입하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 스위칭 소자 기판 및 상기 컬러필터기판 표면에 수직 배향막을 도포하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치 제조 방법.
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