KR100925784B1 - 반사투과형 액정표시장치와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 투과부와 반사부의 색차를 줄이기 위하여 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 기판의 전면을 다수의 반사부와 투과부로 나누고 그 경계에 스페이서 벽을 설치하여, 투과부와 반사부에 대응하여 서로 다른 굴절률 이방성 값을 가지는 액정을 순차적으로 충진한다. 바람직하게는 상기 투과부에 대응하는 액정의 굴절률 이방성 값은 상기 반사부에 대응하는 액정의 굴절률 이방성 값의 두배이다.
이와 같이 하면, 상기 반사부와 투과부의 색차를 줄이려는 목적으로, 액정층의 높이를 서로 다르게 구성하기 위해, 하부 기판에 진행되었던 단차 형성 공정들을 생략할 수 있으므로, 공정시간 단축과 제조 비용을 단축할 수 있는 장점이 있다.

Description

반사투과형 액정표시장치와 그 제조방법{Transflective LCD and method for fabricating the same}
도 1은 일반적인 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 개략적으로 도시한 확대 평면도이고,
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`를 따라 절단하여, 종래의 제 1 예에 따라 도시한 단면도이고,
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`를 따라 절단하여, 종래의 제 2 예에 따른 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제 1 예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 예에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적을 도시한 평면도이고,
도 7은 도 4의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단하여, 이를 참조로 구성한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 액정패널의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 액정패널에 액정을 충진하는 공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 102 : 게이트 배선
104 : 게이트 전극 108 : 액티브층
112 : 소스 전극 114 : 드레인 전극
116 : 데이터 배선 118 : 섬형상의 금속패턴
122, 124 : 제 1 반사판, 제 2 반사판
136 : 투명전극 140 : 스페이서 벽
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 반사모드(reflect mode)와 투과모드(transmit mode)를 선택적으로 사용할 수 있고, 높은 광 이용효율을 가지는 반사투과형 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정 표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(back light)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있으므로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(50)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(52)과, 게이트 배선(52)과 수직하게 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(62)이 구성된다.
상기 두 배선(52,62)의 교차지점에는 게이트 전극(54)과 액티브층(56)과 소스 전극(58)과 드레인 전극(60)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.
상기 화소 영역(P)은 투과부(D)와 반사부(B)로 정의되고, 투과부(D)에 대응하여 투명 전극(66)이, 반사부(B)에 대응하여 반사전극(반사판)(64)이 구성된다.
일반적으로는, 상기 투과전극(66)의 상부에 투과홀(H)을 포함하는 반사전극(64)을 구성하여, 투과부(B)와 반사부(D)를 정의한다.
상기 화소 영역(P)의 일측을 지나가는 게이트 배선(52)의 일부 상부에는 상기 반사전극(64)또는 투과전극(66)과 접촉하는 섬형상의 금속패턴(63)이 구성되어, 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선(52)을 제 1 전극으로 하는 보조 용량부(Cst)가 구성된다.
전술한 바와 같이 구성되는 반투과 화소전극의 단면구성을 이하, 도 2와 3을 참조하여 설명한다.
도 2와 도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`을 따라 절단하여, 종래의 제 1 및 제 2 예에 따른 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 제 1 예에 따른 반투과 화소의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 종래의 제 2 예에 따른 반투과 화소의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(50)과 제 2 기판(80)이 이격 하여 합착되고, 제 2 기판(80)과 마주보는 제 1 기판(50)에는 다수의 화소영역(P)이 정의되고, 상기 화소영역(P)의 일측과 이와는 평행하지 않은 타측을 지나 서로 수직하게 교차하는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(62)이 구성된다.
상기 제 1 기판(50)과 마주보는 제 2 기판(80)의 일면에는 적색과 녹색과 청색을 띄는 서브 컬러필터(82a,82b)와 각 서브컬러 필터 사이에는 블랙매트릭스(84)가 구성되고, 상기 서브 컬러필터(82a,82b)와 블랙매트릭스(84)의 상부에는 투명한 공통전극(86)이 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 화소영역(P)은 다시 반사부(B)와 투과부(D)로 나누어진다.
일반적으로, 반사부(B)에 대응하여 반사전극(64)을 구성하고 투과부(D)에 대응하여 투명전극(66)을 형성하게 되는데 일반적으로는 도시한 바와 같이, 투과홀(H)을 포함하는 반사전극(64)을 투명전극(66)의 상부 또는 하부에 구성함으로서, 투과부(B)와 반사부(D)가 정의되도록 하기도 한다.
이때, 반사 투과형 액정표시 장치에서 고려되어야 할 부분은 투과부(D)와 반 사부(B)에서의 색차를 줄이는 것이다.
이러한 점에서, 도 2의 구성은 투과부(D)에 대응한 부분과 반사부(B)에 대응한 부분을 통과하는 빛이 느끼는 거리 d (액정층을 통과할 때 빛이 느끼는 액정층의 거리)가 다르기 때문에 빛의 편광특성 또한 다르다.
즉, 투과부(D)에 대응하여 통과한 빛이 d의 두께를 가지는 액정층을 통과하였다면, 반사부(B)를 통과하는 빛은 반사전극(64)에 한번은 반사되므로 2d의 두께를 가지는 액정층(미도시)을 통과하는 것과 같다.
따라서, 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하여 통과되는 빛은 그 편광특성이 다르게 되고, 이로 인해 투과모드와 반사모드에서의 색순도 차이가 발생한다.
이를 해결하기 위한 방법으로 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 투과부(D)에 대응하는 하부의 절연막(63)을 식각하여 식각홈(61)을 형성하고, 이 부분에 액정(미도시)을 채우는 방법으로 반사부(B)와 투과부(D)에 대응하여 액정층을 지나가는 빛의 경로를 동일하게 하는 구성이 제안되었다.
이때, 반사부에 구성되는 액정의 높이가 d라면 투과부에 대응하는 액정층의 높이는 바람직하게는 2d로 구성된다.
그러나, 종래의 제 2 예는 투과부와 반사부의 셀갭을 다르게 구성하기 위해,절연막층을 두껍게 도포한 후 이를 패터닝하여, 전술한 바와 같이 단차를 형성하는 공정이 반드시 필요하며, 상기 단차진 형성을 위해 최소 2회의 포토공정이 필요하다.
또한, 반사부(B)와 투과부(D)의 경계부분에서 단차의 각이 작아 이 부분에서 넓게 전경(Disclination)이 관찰되어 화질 불량의 원인이 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 액정패널에 구성하는 투과부들과 반사부들을 각 각 일 방향으로 구성하고, 상기 투과부와 반사부의 경계에 액정패널의 이격 공간을 정의하는 스페이서의 기능을 하는 벽 스페이서(wall spacer)를 구성한다.
상기 벽 스페이서에 의해 공간이 나누어진 투과부와 반사부에 서로 다른 굴절률 이방성 값을 가지는 액정을 순차적으로 충진하면, 상기 투과부에 대응하는 하부기판에 굳이 단차를 형성하지 않아도 반사부와 투과부를 지나가는 빛의 편광특성을 동일하게 할 수 있다.
따라서, 하부기판에 절연막을 단차지게 하는 공정을 생략할 수 있으므로 공정을 단순화 할 수 있고, 화질이 개선된 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판은 기판과; 기판 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드 레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극에 있어서, 각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극과; 상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽을 포함한다.
상기 투과부는 화소영역의 중앙에 위치하고, 상기 반사부는 평면적으로 투과부의 위와 아래에 위치할 수 있고, 상기 투과부와 반사부는 각각 화소영역의 1/2영역에 대응하여 구성될 수 있다.
본 발명의 특징에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 단계와; 상기 화소영역의 일 측과 이와 평행하지 않은 타측을 따라 각각 연장된 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
상기 투과부에 대응하여 투명전극을 상기 반사부에 대응하여 반사전극을 형성하는 단계에 있어서, 상기 투과전극과 반사전극은 기판의 전체에 대해 각각 일 방향으로 구성되도록 형성하는 단계와; 상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 스페이서 벽을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 반사전극은 반사율이 높고 저항이 낮은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)과 은(Ag)을 포함하는 금속그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 투명 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 스페이서 벽은 감광성 유기물질로 형성할 수 있다.
상기 게이트 배선의 상부에 상기 투명전극과 접촉하는 섬형상의 금속패턴을 형성하여, 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선의 일부를 제 1 전극으로 하는 보조 용량부를 더욱 형성한다.
본 발명의 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치는 서로 마주 보며 구성된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 두배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극에 있어서, 각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극과; 상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과; 상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽과;
상기 제 2 기판의 마주보는 일면에, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 대응하여 구성된 블랙매트릭스와; 상기 화소영역에 대응하여 구성된 컬러필터와; 상기 블랙매트릭스와 컬러필터 상에 구성되고, 상기 스페이서 벽과 접촉하는 공통전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 공간 중, 상기 투과부에 대응하여 구성되고 2Δn의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 1 액정층과 상기 반사부에 대응하여 구성되고 Δn의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 2 액정층을 포함한다.
본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치의 제조방법은 서로 마주 보며 구성된 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 투과부에 대응하여 형성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 형성된 반사전극에 있어서, 각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극을 형성하는 단계와; 상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 일 방향으로 형성되고, 상기 투과부(또는 반사부)를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판 상에, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 대응하여 블랙매트릭스를 형성하고, 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스와 컬러필터의 상부에 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 주변으로 실런트를 코팅하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 하는 단계와; 상기 합착된 제 1 및 제 2 기판의 이격 공간 중, 상기 반사부(또는 투과부)에 대응하는 공간에 Δn(또는 2Δn)의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 1 액정을 충진하는 단계와; 상기 부분적으로 반사부에 액정이 충진된 액정패널의 일측을 절단한 후, 상기 액정이 충진된 반사부(또는 투과부)의 일측 개구부를 실링하는 단계와; 상기 절단되어 일측이 개구된 개구부를 통해 2Δn(또는 Δn)의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 2 액정을 상기 투과부(또는 반사부)에 충진하는 단계와; 상기 투과부(또는 반사부)일측 개구부를 실링하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판은, 기판 상에 반사부와 투과부를 일 방향으로 구성하고, 반사부와 투과부의 경계에 벽 스페이서를 구성한 후, 반사부에 해당하는 액정과 투과부에 해당하는 액정을 순차적으로 주입하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)의 일 방향으로 다수의 게이트 배선(102)이 서로 평행하게 이격 하도록 구성하고, 상기 게이트 배선(102)과 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 다수의 데이터 배선(116)이 서로 이격 하도록 구성한다.
상기 두 배선(102,116)의 교차지점 마다 게이트 전극(104)과 액티브층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
상기 화소영역(P)은 반사부(B)와 투과부(D)로 정의되며, 도시한 바와 같이, 화소영역(P)의 중앙을 투과부(D)로 하고, 투과부의 상하측 영역을 반사부(B)로 정의할 수도 있다.
상기 반사부(B)에 대응한 부분에는 반사판(122,124)을 상기 투과부(D)에 대 응한 부분은 투명 전극(136)을 구성하며, 바람직하게는 상기 화소영역(P)의 전면에 상기 드레인 전극(114)과 접촉하는 투명 전극(136)을 구성하고, 상기 반사부(B)에 대응하여 반사판(122,124)을 패턴하여 구성한다.
상기 게이트 배선(102)의 일부 상부에는 상기 투명 전극(136) 또는 반사판(124)과 접촉하는 섬형상의 금속패턴(118)을 형성하고, 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선(102)을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부(Cst)를 형성한다.
전술한 구성에서, 각 화소영역(P) 마다 구성된 투과부(D)와 반사부(B)를 각각 일 방향으로 구성한 후, 상기 투과부(D)와 반사부(B)의 경계 영역에는 스페이서 벽(140)을 형성한다.
전술한 바와 같은 평면구성을 가지는 본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 이하, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 단일 금속이나 알루미늄(Al)/크롬(Cr)(또는 몰리브덴(Mo))등의 이중 금속층 구조인 게이트전극(104)과, 상기 게이트전극(104)과 전기적으로 연결된 게이트배선(102)을 형성한다.
이러한 게이트 전극(104)과 게이트 배선(102)을 형성하는 물질은 액정표시장 치의 동작에 중요하기 때문에 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄(Al)이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온 공정에서 힐락(hillock)형성에 의한 배선 결함문제를 야기하므로, 알루미늄 배선의 경우는 전술한 바와 같이 합금의 형태로 쓰이거나 적층 구조가 적용된다.
다음으로, 상기 게이트배선(102)등이 형성된 기판(100)상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(106)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트전극(102)상부의 게이트 절연막(106)상에 아몰퍼스 실리콘으로 형성한 액티브층(108)(active layer)과 불순물이 포함된 아몰퍼스 실리콘으로 형성한 오믹 콘택층(110)(ohmic contact layer)을 적층하여 형성한다.
다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 오믹 콘택층(110)상부에 전술한 바와 같은 도전성 금속물질 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)과, 상기 소스 전극(112)과 수직하여 연장된 데이터배선(116)을 형성한다.
동시에, 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(102)의 일부 상부에 섬형상의 금속패턴(118)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(112,114)과 데이터 배선(116)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그 룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 보호막(120)을 형성한다.
상기 무기막인 제 1 보호막(120)은 유기막 보다는 상기 액티브층(108)과의 계면 특성이 좋은 장점이 있다.
연속하여, 상기 제 1 보호막(120)의 상부에 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)과 은(Ag)과 같이 반사율이 뛰어나고 저항이 낮은 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 평면적으로 상기 화소(P)의 가운데 영역을 제외한 상부영역과 하부 영역에 각각 제 1 반사판(122)과 제 2 반사판(124)을 형성한다.
이때, 상기 제 2 반사판(124)은 상기 섬형상의 금속패턴(118)에 대응하는 일부 영역을 식각하여 하부의 게이트 절연막(106)을 노출하는 식각홀(128)을 형성한다.
다음으로, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 반사판(122)과 제 2 반사판(124)이 형성된 기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아클릴(acryl)계 수지(resin)를 도포하여 제 2 보호막(130)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 2 보호막(130)을 식각하여, 드레인 전극(114)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(132)과, 상기 제 2 반사판(1124)의 제 2 식각홀에 대응하는 부분과 그 하부의 제 1 보호막(120)을 식각하여 그 하부의 섬형상의 금속패턴(118)을 노출하는 스토리지 콘택홀(134)을 형성한다.
다음으로, 상기 콘택홀(134)이 형성된 제 1 보호막의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 드레인 전극(114)과 섬형상의 금속패턴(118)과 동시에 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 위치하도록 투명한 화소전극(136)을 형성한다.
전술한 공정에서, 상기 금속패턴(118)을 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선(102)을 제 1 전극으로 하는 보조 용량부(Cst)가 형성된다.
또한, 전술한 투명전극(136)과 반사판(122,124)의 구성으로, 상기 화소영역(P)은 가운데 영역이 투과부(D)로 정의되고, 상부와 하부는 반사부로(B) 정의된다.
이때, 가로 방향으로 이웃한 화소(P)마다 투과부(D)과 반사부(B)가 동일하게 위치하는 구성임으로 기판(100)의 전체로 보면 상기 투과부(D)와 반사부(B)가 각각 일 방향으로 구성된 형상이 된다.
다음으로, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 투명한 화소전극(136)이 형성된 기판(100)의 전면에 절연물질을 증착하여 제 3 보호막(138)을 형성한 후, 상기 제 3 보호막(138)의 상부에 감광성 유기막을 도포한 후 패턴하여 상기 투과부(D)와 반사부(B)의 경계에 대응하는 부분에 일 방향으로 스페이서 벽(140)을 형성한다.
이때, 상기 스페이서 벽(140)은 각각 일 방향으로 구성된 투과부(B)또는 반사부(D)를 감싸는 형상으로 형성한다.
상기 감광성 유기막으로는 아크릴레이트계 물질을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성은 화소영역의 가운데 영역을 투과부(D)로 정의하고, 투과부의 양측을 반사부(B)로 정의한 구조이지만, 이하, 도 6에서 도시한 바와 같 은 구성 또한 가능하다.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(200)의 일 방향으로 서로 이격하여 평행하게 연장된 다수의 게이트 배선(202)을 형성하고, 상기 게이트 배선(202)과 수직하게 교차하여 다수의 화소영역을 정의하도록 데이터 배선(218)을 형성한다.
상기 두 배선(202,218)의 교차지점에는 게이트 전극(204)과 액티브층(208)과 소스 및 드레인 전극(212,214)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성하고, 상기 게이트 배선(202)의 일부 상부에는 섬형상의 금속패턴(222)을 구성하여 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선(202)을 제 1 전극으로 하는 보조 용량부(Cst)를 구성한다.
상기 화소영역(P)은 반사부(B)와 투과부(D)를 동일 면적으로 나누고, 상하로 이웃한 화소영역은 서로 성격이 동일한 영역이 근접하여 구성되도록 한다.
즉, 기판(200)의 전체로 보면 이웃한 화소에 구성된 투과부(D) 및 반사부(B)가 각각 상하로 근접하여 일 방향으로 구성된 형상이다.
이때, 상기 투과부(B)에 대응하여 상기 드레인 전극(214)과 상기 섬형상의 금속패턴(222)과 동시에 접촉하는 투명한 화소전극(226)을 구성하고, 상기 반사부(B)에 대응하여 반사판(224)을 형성한다.
이 또한 기판(200)의 전체로 보면 투과부(D)와 반사부(B)가 일 방향으로 구 성된 형상이며, 상기 투과부(D)와 반사부(B)의 경계에 일 방향으로 스페이서 벽(228)을 형성한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 스페이서 벽(228)은 일 방향으로 구성된 반사부(B) 또는 투과부(D)를 감싸는 형상으로 구성한다.
전술한 바와 같이 제작된 반사 투과형 어레이기판을 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 구성은 아래 도 7의 구성과 같다.
도 7은 도 4의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단한 어레이기판을 포함하는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(300)이 이격 하여 구성되고, 마주보는 제 1 기판(100)의 일면에는 다수의 반사부(B)와 투과부(D)로 구성된 화소 영역(P)과, 화소영역(P)의 일 측에 스위칭 영역(T)을 정의한다.
상기 화소영역(P)과 회로적으로 병렬로 연결된 보조 용량부(Cat)가 게이트 배선(102)의 상부에 구성되며, 보조 용량부(Cst)의 제 1 전극은 게이트 배선(102)의 일부이고, 제 2 전극은 게이트 배선(102)의 상부에 섬형상으로 구성된 금속패턴(118)이다.
상기 스위칭 영역(T)에는 게이트 전극(104)과 액티브층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성되고, 상기 화소영역의 투과부(D)에는 상기 드레인 전극(114)과 금속패턴(118)과 동시에 접촉하는 투명 전극(136)이 구성되고, 상기 투과부(B)의 양측에 정의된 반사부(D)에는 제 1 반사판(122)과 제 2 반사판(124)을 각각 구성한다.
전술한 구성에서 앞서 설명한 스페이서 벽(140)이 반사부(B)와 투과부(D)의 경계에 위치한다.
상기 제 2 기판(300)의 일면에는 상기 스위칭 영역(T)과 게이트 배선(102)에 대응하여 블랙매트릭스(302)를 구성하고, 상기 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 부분에는 적색과 녹색과 청색을 표현하는 컬러필터(304a,b,c)를 구성한다.
상기 컬러필터(304a,b,c)와 블랙매트릭스(302)의 표면에는 평탄화층(306)과 공통전극(308)을 순차적으로 적층하여 구성한다.
상기 두 기판(100,300)은 실런트(310)로 합착하며 전술한 구성에서, 상기 스페이서 벽(140)은 상기 상부기판(300)과 하부 기판(100)의 이격공간을 정의하는 스페이서의 역할을 하게된다.
이때, 스페이서 벽(140)은 투과부(D)또는 반사부(B)를 완전히 감싸는 패루부 형상으로 구성한다.
이하, 도 8을 참조하여, 상기 스페이서 벽(140)이 구성된 액정패널 전체의 구성을 개략적으로 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 액정패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 기판(100,300)이 실런트(310)에 의해 부착되고, 액정패널(500)의 내부에는 반사부와 투과부의 경계에 일 방향으로 스페이서 벽(140)이 구성되고, 상기스페이서 벽(140)은 투과부(또는 반사부(B))(D)를 감싸는 형상으로 구성한다.
따라서, 초기에는 반사부(B)(또는 투과부)의 일측이 개구(501)된 형상이 된다.
이때, 액정패널의 일측에는 실런트(310)가 발라지지 않은 주입구(502)가 위치하며, 주입구(502)의 주변에는 기둥 형상의 패턴된 스페이서(142)를 다수개 형성하여 상기 스페이서 벽(140)과 함께 합착된 액정패널(500)의 이격 공간을 유지하게 된다.
기둥 형상의 패턴된 스페이서(142)는 상기 스페이서 벽(140)을 형성하는 공정과 동시에 형성하면 된다.
전술한 바와 같이 구성된 액정패널에 액정을 충진하는 공정을 이하 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 설명한다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 도 8과 같이 구성된 액정패널의 내부에 액정을 충진한다.
이때, 액정(600)은 일반적으로 행하여지는 진공 주입 방식을 사용하면 된다.
즉, 진공상태의 공간 내에 액정이 담긴 용기를 놓고 상기 액정패널의 주입구(502)를 액정에 담그게 되면 용기내의 액정이 상기 스페이서 벽의 일측 개구부(501)로 충진된다.
상기 제 1 액(600)정이 충진되었다면, 도시한 바와 같이 a-a의 단면을 따라 액정패널(500)의 일측을 절단한다.
이와 같이 하면, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 스페이서 벽(140)이 패루 프로 형성되었던 투과부(B)의 일측이 개구(508)된다.
일 측의 절단된 부분 중 상기 액정이 충진된 부분의 입구(504)에 봉지제(506)를 바르고 자외선을 조사하여 이를 굳히는 작업을 진행하여, 상기 액정이 충진된 부분의 입구(506)를 봉지(실링)한다.
다음으로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 절단공정에 의해 일측이 개구된 부분(508)을 통해 제 2 액정(602)을 주입하여 투과부(D)에 대응하여 제 2 액정(602)을 충진한다.
이때, 액정은 바람직하게는 상기 반사부(B)에 대응하는 제 1 액정의 굴절률 값(Δn)의 두배의 굴절률 이방성 값(2Δn)을 가지는 액정을 선택하여 충진하면 된다.
즉, 반사부(B)에 주입되는 액정과 투과부(D)에 주입되는 액정의 굴절률 이방성의 관계가 2Δn1=Δn2이면, 반사부(B)와 투과부(D)의 셀갭이 같으므로, 액정층을 입사하는 빛의 진행거리는 반사부에서 2*d, 투과부에서 d가 된다. 따라서, 반사부와 투과부의 위상지연값은 Δn1*2*d= Δn2*d가 되므로 반사부(B)와 투과부(D)에서 동시에 광학적 최적조건을 만족시킬 수 있다.
표는 MERK 사에서 제조하고 있는 액정의 모델과 각 모델에 따른 굴절률 이방성 값(Δn) 및 유전율(Δε)을 나타낸다.
표
액정모델 굴전률(Δn) 유전율(Δε)
ML-0009 0.0645 9.0
ML-0113 0.0672 11.1
ML-0006 0.0800 8.9
ML-0004 0.0792 9.6
ML-0013 0.1590 10.6
ML-0132 0.1790 10.2
표에 나타난 액정의 모델 중, 상기 반사부(B)에 충진될 수 있는 액정의 굴절률 이방성 값(Δn)이 각각 0.0792 와 0.0800의 값을 가지는 ML-0004와 ML-0006이라면, 상기 투과부에 충진될 수 있는 액정은 상기 반사부의 충진된 액정의 두배인 0.1590과 0.1790의 굴절률 이방성 값을 가지는 ML-0132 와 ML-0013을 사용하면 된다.(이때, 두 액정의 유전율((Δε)은 거의 비슷한 값을 가지면 된다.)
전술한 바와 같은 액정을 충진하는 공정이 완료되면 연속하여, 상기 액정패널의 절단된 부분에 대해 전면적으로 봉지제(510)를 발라 자외선을 조사하여 입구를 봉지함으로서 본 발명에 따른 액정패널(700)을 완성할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성은, 화소영역에 동일한 높이로 구성되는 반사부와 투과부에 굴절률이 서로 다르나 동일한 광학적 효과를 얻을 수 있는 두 가지 액정을 구성할 수 있다.
따라서, 동일한 액정을 사용하였을 경우, 상기 액정의 높이를 다르게 하기 위해 상기 투과부에 대응하는 하부기판에 단차를 형성하는 별도의 공정이 필요치 않다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 투과부와 반사부의 광학 특성을 동일하게 얻기 위해, 상기 투과부에 대응하는 하부기판에 단차를 형성하는 공정을 진행하지 않아도 되므로 공정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투과부와 반사부에 대응하는 부분에 서로 다른 굴절률 이방성 값을 가지는 액정을 충진할 수 있기 때문에, 빛의 경로가 d와 2d인 투과부와 반사부에서의 색차를 줄일 수 있어 고휘도의 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 기판과;
    기판 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극에 있어서,
    각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극과;
    상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과부는 화소영역의 중앙에 위치하고, 상기 반사부는 평면적으로 투과부의 위와 아래에 위치하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과부와 반사부는 각각 화소영역의 1/2영역에 대응하여 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 기판 상에 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 단계와;
    상기 화소영역의 일 측과 이와 평행하지 않은 타측을 따라 각각 연장된 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 투과부에 대응하여 투명전극을 상기 반사부에 대응하여 반사전극을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 투명전극과 반사전극은 기판의 전체에 대해 각각 일 방향으로 구성되도록 형성하는 단계와;
    상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 스페이서 벽을 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사전극은 반사율이 높고 저항이 낮은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)과 은(Ag)을 포함하는 금속그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 투명 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서 벽은 감광성 유기물질로 형성된 반사 투과형 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 게이트 배선의 상부에 상기 투명전극과 접촉하는 섬형상의 금속패턴을 형성하여, 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선의 일부를 제 1 전극으로 하는 보조 용량부를 형성하는 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 투과부는 화소영역의 중앙에 위치하고, 상기 반사부는 평면적으로 투과부와 위와 아래에 위치하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 투과부와 반사부는 각각 화소영역의 1/2영역에 대응하여 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 서로 마주 보며 구성된 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 마주보는 일면 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 두배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극에 있어서,
    각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극과;
    상기 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과;
    상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 위치하고, 상기 일 방향으로 구성된 투과부 또는 반사부를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽과;
    상기 제 2 기판의 마주보는 일면에, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 대응하여 구성된 블랙매트릭스와;
    상기 화소영역에 대응하여 구성된 컬러필터와;
    상기 블랙매트릭스와 컬러필터 상에 구성되고, 상기 스페이서 벽과 접촉하는 공통전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 공간 중, 상기 투과부에 대응하여 구성되고 2Δn의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 1 액정층과 상기 반사부에 대응하여 구성되고 Δn의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 2 액정층
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과부는 화소영역의 중앙에 위치하고, 상기 반사부는 평면적으로 투과부의 상부와 하부에 위치하는 반사투과형 액정표시장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과부와 반사부는 각각 화소영역의 1/2영역에 대응하여 구성된 반사투과형 액정표시장치.
  14. 서로 마주 보며 구성된 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 서로 수직하게 교차하여, 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 두 배선의 교차지점 마다 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 투과부에 대응하여 형성된 투명전극과 상기 반사부에 대응하여 형성된 반사전극에 있어서,
    각각 기판의 전체에 대해 일 방향으로 구성된 투과전극과 반사전극을 형성하는 단계와;
    상기 투과부와 반사부의 경계에 대응하여 일 방향으로 형성되고, 상기 투과부(또는 반사부)를 감싸는 형상으로 구성된 스페이서 벽을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판 상에, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 대응하여 블랙매트릭스를 형성하고, 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 상기 컬러필터와 대응되는 영역에 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 주변으로 실런트를 코팅하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와;
    상기 합착된 제 1 및 제 2 기판의 이격 공간 중, 상기 반사부(또는 투과부)에 대응하는 공간에 Δn(또는 2Δn)의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 1 액정을 충진하는 단계와;
    상기 부분적으로 반사부에 액정이 충진된 액정패널의 일측을 절단한 후, 상기 액정이 충진된 반사부(또는 투과부)의 일측 개구부를 실링하는 단계와;
    상기 절단되어 일측이 개구된 개구부를 통해 2Δn(또는 Δn)의 굴절률 이방성 값을 가지는 제 2 액정을 상기 투과부(또는 반사부)에 충진하는 단계와;
    상기 투과부(또는 반사부)일측 개구부를 실링하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사전극은 반사율이 높고 저항이 낮은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd)과 은(Ag)을 포함하는 금속그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 투명 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 스페이서 벽은 감광성 유기물질로 형성된 반사 투과형 액정표시장치 제조방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 게이트 배선의 상부에 상기 투명전극과 접촉하는 섬형상의 금속패턴을 형성하여, 이를 제 2 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선의 일부를 제 1 전극으로 하는 보조 용량부를 형성하는 반사 투과형 액정표시장치 제조방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 투과부는 화소영역의 중앙에 위치하고, 상기 반사부는 평면적으로 투과 부와 위와 아래에 위치하는 반사투과형 액정표시장 제조방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 투과부와 반사부는 각각 화소영역의 1/2영역에 대응하여 구성된 반사투과형 액정표시장치 제조방법.
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