KR100948621B1 - 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 개시한다. 반사-투과형 액정 표시 장치는 제1 셀 갭을 갖는 반사 영역과 제1 셀 갭의 2 배 크기인 제2 셀 갭을 갖는 투과 영역을 포함하고, 반사 영역과 투과 영역에 구비되는 액정은 액정분자의 장축이 액정이 배향되는 평면과 나란한 수평 배향 구조를 갖는다. 반사 영역의 하측에 무기 절연막 소정의 두께를 갖는 무기 절연막을 구비한다. 이로써 제2 셀 갭이 제1 셀 갭의 정확한 두 배가 되게 하여 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.

Description

반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{TRANS-REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무기 절연막에 형성된 투과창을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 3a는 전압 무인가시 액정 배열 방향을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 전압 인가시 액정 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 차광부재를 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 도 1에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반사-투과형 액정표시장치 200 : 박막 트랜지스터 기판
210 : 제1 기판 220 : 박막 트랜지스터
221a : 제1 셀 갭 조절부재 226a : 제2 셀 갭 조절부재
230 : 무기 절연막 240 : 유기 절연막
250 : 투명전극 260 : 반사전극
300 : 컬러 필터 기판 310 : 제2 기판
320 : 컬러 필터층 330 : 공통전극
340 : 차광부재 400 : 액정층
본 발명은 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있으며, 상기 투과형 액정 표시 장치는 내부에 구비된 광발생 수단으로부터 인위적인 광을 제공받아 영상을 표시하며, 상기 반사형 액정 표시 장치는 외부광을 제공받아 영상을 표시한다.
상기 반사형 액정 표시 장치와 상기 투과형 액정 표시 장치는 서로 장점과 단점을 교차하여 갖는다. 따라서, 상기 반사 모드와 투과 모드 두 가지를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치의 필요성으로 인하여, 상기 투과형 및 반사형 액정 표시 장치의 장점을 취한 반사-투과형 액정 표시 장치가 제안되었다.
상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 액정의 배열 방향에 따라 여러 가지 타입으로 분류된다. 특히, 가장 널리 쓰이는 TN(Twisted Nematic) 모드 반사-투과형 액정 표시 장치는 높은 대비비(Contrast Ratio ; C/R)와, 생산성, 컬러 특성 등 많은 장점에도 불구하고, 액정 배열이 액정층의 상부와 하부가 90도 비틀린 구조로 되어 있기 때문에, 투과 모드의 경우 빛의 편광 특성에 의해 광손실이 발생되어 투과율이 떨어진다.
상기 TN 모드의 단점을 보완하기 위하여 반사영역과 투과영역에 대한 셀 갭을 서로 달리하고, 상부와 하부의 액정 배열 방향을 90도 비틀지 않고 수평하게 배열하는 반사-투과형 액정 표시 장치에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 반사-투과형 액정 표시 장치에 있어서, 액정 표시 패널의 투과율을 향상시키기 위하여 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 반사영역과 투과영역의 셀 갭이 서로 다른 이중 셀 갭을 형성한다. 즉, 상기 반사영역의 셀 갭을 상기 투과영역의 셀 갭의 절반이 되도록 한다.
이와 같은 이중 셀 갭을 갖는 상기 반사-투과형 액정 표시 장치를 제조함이 있어서, 박막 트랜지스터 기판에 구비되는 유기 절연막의 두께를 제어함으로써 상기 이중 셀 갭을 형성한다. 그러나 상기 유기 절연막의 두께를 조절하여 이중 셀 갭을 형성하는 방법은 현상되어 제거되는 상기 유기 절연막의 양이 많아 정밀한 셀 갭 형성이 불가능하고, 상기 셀 갭의 균일도 불량을 피하기가 어렵다.
상기 투과영역을 정의하도록 상기 유기 절연막을 제거하여 상기 유기 절연막이 코팅된 기판을 노출시키는 투과창을 형성하는 과정에서, 상기 유기 절연막의 두께가 두꺼워 현상 공정에서 모두 제거되지 않고 상기 유기 절연막의 일부가 잔류하여 얼룩이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 상기 유기 절연막의 상면에는 외부 광을 반사시키기 위한 반사 렌즈를 형성하기 위하여 엠보싱 패턴이 형성된다. 따라서, 균일한 엠보싱 패턴을 얻기 위하여 상기 유기 절연막의 두께가 얇을수록 좋으나, 상기 이중 셀 갭, 특히 투과영역 셀 갭이 상기 반사영역의 셀 갭보다 두 배인 광학 조건을 충족시키기 위해서는 상기 유기 절연막의 두께를 줄이는데 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 투과영역의 투과율을 향상시키기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치는, 제1 기판 상에 구비되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 소정 두께를 가지고 구비되며 일정 영역이 개구된 투과창을 갖는 무기 절연막과, 상기 무기 절연막 상에 형성된 유기 절연막 및 상기 유기 절연막 상에 구비되는 화소전극을 포함하는 하부 기판; 제2 기판 상에 구비된 컬러 필터층과 상기 컬러 필터층 상에 구비되는 공통전극을 포함하는 상부 기판; 및 상기 상부 및 하부 기판 사이에 구비되고, 상기 투과창 영역 상에 제1 두께를 가지고, 상기 무기 절연막 상에 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 액정층을 포함하여 이루어진다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제1 기판 상에 구비되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 소정 두께를 가지고 구비되며 일정 영역이 개구된 투과창을 갖는 무기 절연막과, 상기 무기 절연막 상에 형성된 유기 절연막 및 상기 유기 절연막 상에 구비되는 화소전극을 포함하는 하부 기판을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 구비된 컬러 필터층과 상기 컬러 필터층 상에 구비되는 공통전극을 포함하는 상부 기판을 형성하는 단계; 및 상기 상부 및 하부 기판 사이에 구비되고, 상기 투과창 영역 상에 제1 두께를 가지고, 상기 무기 절연막 상에 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이러한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 상기 무기 절연막에 투과영역에 대응하는 투과창을 형성하여 상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 상기 반사영역의 제1 셀 갭 및 상기 제1 셀 갭의 2 배의 크기를 갖는 투과영역의 제2 셀 갭을 구비하여 상기 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(100)는 박막 트랜지스터 기판(200), 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 대향하여 구비되는 컬러 필터 기판(300) 및 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 상기 컬러 필터 기판(300)과의 사이에 봉입된 액정층(400)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터 기판(200)은 절연 물질로 이루어진 제1 기판(210) 상에 다수의 박막 트랜지스터(220)를 구비하고 있고, 상기 박막 트랜지스터(220)가 구비된 상기 제1 기판(210) 상에는 무기 절연막(230)이 소정의 두께를 가지고 구비된다. 또한, 상기 무기 절연막(230) 상에 유기 절연막(240)이 구비되며, 상기 유기 절연막(240) 상에는 화소전극(250)이 구비된다.
상기 박막 트랜지스터(220)는 게이트 라인(미도시)으로부터 분기된 게이트 전극(221), 상기 게이트 전극(221)을 덮도록 상기 제1 기판(210) 전면에 적층된 게이트 절연막(222), 상기 게이트 절연막(222) 상에 순차적으로 적층된 액티브 패턴(223)과 오믹 콘택 패턴(224), 그리고 데이터 라인(미도시)으로부터 분기된 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)으로 이루어진다.
상기 무기 절연막(230)은 상기 박막 트랜지스터(220)가 구비된 상기 제1 기판(210) 전면에 구비되고, 상기 무기 절연막(230)에는 상기 박막 트랜지스터(220)의 드레인 전극(226)을 부분적으로 노출시키기 위한 콘택홀(231) 및 소정의 영역이 제거됨으로써 상기 게이트 절연막(222)을 부분적으로 노출시키는 투과창(232)이 형성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 투과창(232)은 상기 게이트 절연막(222)의 일부 영역을 노출시키나, 상기 게이트 절연막(222)이 아닌 상기 제1 기판(210)의 일정 영역을 노출시킬 수도 있다.
상기 유기 절연막(240)은 상기 무기 절연막(230) 상에 구비되고, 상면에 균일한 엠보싱 패턴이 형성되어 있다. 또한, 상기 유기 절연막(240)은 상기 콘택홀(231)을 덮지 않도록 상기 콘택홀(231)에는 구비되지 않는다.
상기 화소전극(250)은 내부에 구비된 광발생 수단(미도시)으로부터 제공되는 광을 투과시키는 투명전극(250a)과, 상기 투명전극(250a) 상에 구비되고, 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사전극(250b)으로 이루어진다.
상기 투명전극(250a)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide ; 이하 ITO) 또는 인듐 틴 징크(Indium Tin Zinc ; 이하 IZO)로 이루어져 상기 유기 절연막(240) 상에 균일한 두께를 가지고 구비되며, 상기 콘택홀(231)을 통하여 상기 박막 트랜지스터(220)의 드레인 전극(226)과 전기적으로 연결된다.
상기 반사전극(250a)은 반사율이 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag)과 같은 금속으로 이루어지고, 상기 투명전극(250a) 상에 상기 투명전극(250a)과 전기적으로 연결되어 구비된다. 상기 반사전극(250b)은 상기 투과창(232)에 대응하여 상기 투명전극(250a)의 일부 영역을 노출시킨다.
이하에서 상기 반사전극(250b)이 구비된 영역을 반사영역이라 정의하고, 상기 반사전극(250b)에 의해 노출된 상기 투명전극(250a)의 일부 영역, 즉 상기 투과창(232)에 대응하는 영역을 투과영역이라 정의한다.
한편, 상기 컬러 필터 기판(300)은 절연성의 제2 기판(310), 차광부재(340), 상기 제2 기판(310) 상에 복수의 컬러 필터로 이루어지는 컬러 필터층(320) 및 상 기 컬러 필터층(320) 상에 구비되고, 상기 화소전극(250a)에 대응하며, 상기 투명전극(250a)과 동일한 재질로 이루어지는 공통전극(330)을 포함한다.
상기 차광부재(340)는 상기 투과창(232)의 모서리에 대응하여 상기 제2 기판(310)과 상기 컬러 필터층(320) 사이에 구비된다. 상기 차광부재(340)는 상기 투과창(232)의 모서리 영역으로 입사되는 광이 상기 컬러 필터 기판(300)을 투과하지 못하도록 차광하는 역할을 한다. 상기 차광부재(340)는 금속으로 이루어질 수도 있고, 수지 성분으로 이루어질 수도 있다.
상기 제2 기판(310) 상에는 도면에 도시하지 않았으나, 상기 복수의 컬러 필터의 경계를 정의하는 블랙 매트릭스가 별도로 구비된다. 상기 블랙 매트릭스는 상기 복수의 컬러 필터의 경계 영역으로 입사되는 광을 차광하는 역할을 한다.
상기 액정층(400)은 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 상기 컬러 필터 기판(300)과의 사이에 봉입되고, 상기 반사영역에 대응하는 제1 두께를 가지고, 상기 투과영역에 대응하는 제2 두께를 갖는다.
상기 반사-투과형 액정 표시 장치(100)는 상기 반사영역의 제1 셀 갭(D1)과, 상기 제1 셀 갭(D2)과 다른 상기 투과영역의 제2 셀 갭(D2)을 갖는다. 상기 제1 셀 갭(D1)은 상기 액정층(400)의 제1 두께에 대응하고, 상기 제2 셀 갭(D2)은 상기 액정층(400)의 제2 두께에 대응한다.
상기 반사-투과형 액정 표시 장치(100)는 상기 무기 절연막(230)의 두께만큼 상기 제1 셀 갭(D1)의 크기를 줄일 수 있고, 아울러 상기 무기 절연막(230)에 형성된 상기 투과창(232)을 이용하여 상기 제2 셀 갭(D2)의 크기를 늘릴 수 있다. 따라 서, 상기 무기 절연막(230) 상에 구비되는 유기 절연막(240)을 통하여 이중 셀 갭을 조절할 필요가 없어 상기 유기 절연막(240)의 두께를 얇게 할 수 있으며, 상기 제1 셀 갭(D1)과 상기 제2 셀 갭(D2)의 크기비를 정확하게 조절할 수 있다.
따라서, 상기 제2 셀 갭(D2)이 상기 제1 셀 갭(D1)의 2배가 되도록 정확하게 제어하여 상기 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 투명전극(250a)은 상기 유기 절연막(240) 상에 구비되고, 상기 반사전극(250b)은 상기 투명전극(250a) 상에 구비되어 있으나, 상기 투명전극(250a)과 상기 반사전극(250b)은 그 순서를 바꾸어 반사전극(250b)이 상기 유기 절연막(240) 상에 구비되고, 상기 투명전극(250a)이 상기 반사전극(250b) 상에 구비될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 무기 절연막에 형성된 투과창을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 무기 절연막(230)은 매트릭스 형태로 형성된 게이트 라인(270) 및 데이터 라인(280) 상에 소정의 두께를 가지고 구비되어 있다.
상세하게는, 상기 게이트 라인(270) 및 상기 데이터 라인(280)은 매트릭스 형태로 형성되고, 상기 게이트 라인(270)과 상기 데이터 라인(280)이 서로 교차하는 부위에 상기 게이트 라인(270)으로부터 분기된 게이트 전극(221)과 상기 데이터 라인(280)으로부터 분기된 소오스 및 드레인 전극(225, 226)을 포함하는 박막 트랜지스터가 구비되어 있다.
상기 무기 절연막(230)은 상기 박막 트랜지스터를 보호하기 위하여 상기 박 막 트랜지스터 상에 구비되고, 단위 셀(Unit Cell) 내부에는 도 1에 도시된 투과창(232)이 형성되어 있다. 또한 상기 무기 절연막(230)에는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(226)의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀(231)이 형성되어 있다.
상기 투과창(232)은 반사-투과형 액정 표시 장치의 내부에 구비된 광발생 수단으로부터 제공되는 광이 투과하는 영역, 즉 투과영역에 대응하도록 구비되어 있다. 상기 투과창(232)의 면적은 반사-투과형 액정 표시 장치의 요구 스펙(Spec)에 따라 결정되며, 상기 투과창(232)의 형상은 다양하게 변형 가능하다.
도 3a는 전압 무인가시 액정 배열 방향을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 전압 인가시 액정 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 반사-투과형 액정 표시 장치(100)는 공통전극(330)이 구비된 컬러 필터 기판(300)과, 상기 컬러 필터 기판(300)과 대향하여 결합하고, 상기 공통전극(330)에 대응하는 화소전극(250)을 갖는 박막 트랜지스터 기판(300) 및 이들 사이에 구비된 액정층(400)을 포함한다.
상기 화소전극(250)과 상기 공통전극(330) 상에는 상기 액정층(400)이 일정한 방향을 가지고 배열되도록 배향홈(미도시)이 형성된 제1 및 제2 배향막(290, 350)이 구비되어 있다. 즉, 상기 제1 배향막(290)은 상기 화소전극(250) 상에 구비되고, 상기 제2 배향막(350)은 상기 공통전극(330) 상에 구비된다.
상기 제1 배향막(290)과 상기 제2 배향막(350)에 구비된 상기 제1 및 제2 배향홈은 서로 동일한 방향을 가지고 형성된다.
먼저 도 3a를 참조하면, 상기 화소전극(250)과 상기 공통전극(330) 간에 전 압이 인가되지 않을 때, 상기 액정층(400)의 하부 즉, 상기 제1 배양막(290)과 접하는 액정층(400)의 배열 방향과, 상기 액정층(400)의 상부 즉, 상기 제2 배향막(350)과 접하는 액정층(400)의 배열 방향은 서로 평행하다. 여기서 배열 방향이란 단축과 장축을 갖는 액정분자의 장축 방향을 의미한다.
한편, 도 3b를 참조하면 상기 화소전극(250)과 상기 공통전극(330)간에 전압이 인가되었을 때 상기 액정층(400)은 상기 전압에 대응하여 일정한 방향을 가지고 배열한다.
즉, 상기 화소전극(250)과 상기 공통전극(330)간에 전압이 인가되어 전계가 형성되면, 도 3a에 도시된 상기 액정층(400)은 상기 전계의 세기에 따라 도 3b에 도시된 바와 같이 배열된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제1 셀 갭 조절부재를 설명하기 위한 부분 사시도이다.
이하에서, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(100)의 구성 요소들와 동일한 기능 및 작용을 갖는 구성 요소들에 대하여 동일한 도면번호를 사용하고, 상기 구성 요소들에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 박막 트랜지스터(220)가 구비된 박막 트랜지스터 기판(200), 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 대향하여 결합하는 컬러 필터 기판(300) 및 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 상기 박막 트랜지스터 기판(300)과의 사이에 봉입된 액정층(400)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터 기판(200)에는 상기 박막 트랜지스터(220)를 보호하기 위한 무기 절연막(230)이 구비된다. 상기 무기 절연막(230)에는 상기 박막 트랜지스터(220)의 드레인 전극(226)의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀(231) 및 소정의 영역이 제거됨으로써 게이트 절연막(222)의 일부 영역을 노출시키는 투과창(232)이 형성되어 있다.
상기 무기 절연막(230)의 하측에는 소정의 두께를 가지고 구비되어, 상기 무기 절연막(230)의 높이를 상기 두께만큼 증가시키는 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)가 구비된다.
또한, 상기 무기 절연막(230)은 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역에서 급격한 단차를 갖는다. 상기 단차 때문에 상기 모서리(232a) 영역에 배열되는 액정은 타 영역과 달리 액정의 배열 방향이 왜곡되는 액정 배향 왜곡(disclination) 현상이 발생한다. 따라서, 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)는 상기 모서리(232a) 영역으로 입사된 광을 차광하는 역할을 수행한다.
상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)는 게이트 라인(270)과 데이터 라인(280)에 의해 형성되는 단위 셀(Unit Cell)의 내부 공간에 구비되고, 상기 무기 절연막(230)을 소정의 높이만큼 높이기 위하여 상기 무기 절연막(230)의 하측에 구비된다. 도 4에 도시된 셀 갭 조절부재(221a)는 상기 모서리(232a) 영역의 하측을 따라 구비되어 있으나, 상기 무기 절연막(230)의 하측에 넓게 형성될 수 있다.
상세하게는, 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)는 상기 게이트 절연막(222)과 상기 제1 기판(210)과의 사이에 구비된다. 또한, 상기 제 셀 갭 조절부재(221a)는 상기 게이트 라인(270)과 동일한 재질로 이루어진다.
이로서, 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)는 상기 무기 절연막(230)의 하측에 구비되어 상기 무기 절연막(230)을 일정 높이로 높여 제1 셀 갭(D1)을 줄이고, 아울러 제2 셀 갭(D2)을 증가시켜 이중 셀 갭을 조절한다. 따라서, 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)의 두께만큼 상기 무기 절연막(230) 상에 구비되는 유기 절연막(240)의 두께를 줄일 수 있어 제1 셀 갭(D1)과 제2 셀 갭(D2)의 비를 정확하게 제어하여 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 셀 갭 조절부재(221a)는 내부에 구비되는 광발생 수단(미도시)으로부터 제공되는 광이 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역으로 입사되는 것을 차단하고, 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역에 왜곡되어 배향된 상기 액정층(400)을 투과하지 못하게 함으로써, 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역에 대응하는 화면에서 영상 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
이하에서, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(100)의 구성 요소들와 동일한 기능 및 작용을 갖는 구성 요소들에 대하여 동일한 도면번호를 사용하고, 상기 구성 요소들에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 박막 트랜지스터 기판(200)은 무기 절연막(230)에 투과영역에 대응하는 투과창(232)을 갖는다.
상기 반사-투과형 액정 표시 장치(600)는 반사전극이 구비된 반사영역에서 제1 셀 갭(D1)을 가지고, 상기 투과창이 형성된 투과영역에서 제2 셀 갭(D2)을 갖는다. 상기 제2 셀 갭(D2)은 상기 제1 셀 갭(D1)의 두 배의 크기를 갖는다.
상기 무기 절연막(230)의 하측에는 상기 무기 절연막(230)을 소정의 높이로 높이기 위한 제2 셀 갭 조절부재(226a)를 구비한다.
상기 무기 절연막(230)은 상기 투과창(232)의 모리서(232a) 영역에서 급격한 단차를 갖는다. 상기 단차 때문에 도 4와 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역 상측에서 액정 배향 왜곡(disclination)이 발생한다. 따라서, 상기 제2 셀 갭 조절부재(226a)는 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역으로 입사되는 광을 차광하여, 상기 광이 상기 왜곡 배향된 액정을 투과하여 영상 왜곡을 야기하는 것을 방지하는 역할도 수행한다.
상기 제2 셀 갭 조절부재(226a)는 상기 데이터 라인(280)으로부터 분기된 소오스 및 드레인 전극(225, 226)과 동일 레이어(Layer) 상에 구비되며, 상기 데이터 라인과 동일 재질로 이루어진다.
상기 제2 셀 갭 조절부재(226a)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역에 대응하여 구비되나, 상기 제2 셀 갭 조절부재(226a)는 반사영역에 대응하는 상기 무기 절연막(230)을 소정의 높이로 높이기 위하여 상기 무기 절연막(230) 하측에 상기 반사영역에 대응하여 넓은 면적을 가지고 구비될 수 있다.
이와 같은 반사-투과형 액정 표시 장치(600)에 의하면, 상기 무기 절연막(230)의 하측에 소정의 두께를 갖는 제2 셀 갭 조절부재(226a)를 구비되어, 반사영역에 대응하는 상기 무기 절연막(230)을 상기 제2 셀 갭 조절부재(226a)의 두께만큼 높이를 증가시켜, 상기 제1 셀 갭(D1)의 크기를 줄이고 아울러 상기 제2 셀 갭(D2)의 크기를 증가시킬 수 있다. 상기 제1 셀 갭(D1)의 크기를 줄일 수 있기 때문에 상기 무기 절연막(230) 상에 구비되는 유기 절연막(240)의 두께를 얇게 할 수 있다.
따라서, 도 4와 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 투과영역의 제2 셀 갭(D2)이 반사영역의 제1 셀 갭(D1)의 두 배가 되도록 정확하게 제어하여, 상기 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 도 1에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
먼저 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 설명하고, 후술하여 상기 박막 트랜지스터 기판에 대응하는 컬러 필터 기판의 제조 공정을 설명한다.
도 7a를 참조하면, 제1 기판(210)을 구비하고, 상기 제1 기판(210) 상에 박막 트랜지트(220)를 형성한다. 상기 박막 트랜지스터(220)는 게이트 라인(미도시)으로부터 분기된 게이트 전극(221)을 형성하고, 상기 제1 기판(210)의 전면에 게이트 절연막(222)을 형성한다. 이후, 상기 게이트 절연막(222) 상에 액티브 패턴(223), 오믹 콘택 패턴(224)을 형성하고, 데이터 라인(미도시)으로부터 분기된 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)을 형성한다.
도 7b를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(220)를 포함하는 상기 제1 기판(210) 상에 소정의 두께를 갖도록 무기 절연막(230)을 증착한다. 상기 무기 절연막(230)은 투명 재질로서, 실리콘 나이트라이드(SiNx), 산화실리콘(SiO2) 또는 산화크롬(CrOx)로 형성된다.
상기 무기 절연막(230)을 식각하여, 상기 박막 트랜지스터(220)의 드레인 전극(226)의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀(231) 및 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과영역에 대응하는 투과창(232)을 형성한다.
이후, 도 7c와 도 7d를 참조하면, 상기 무기 절연막(230) 상에 균일한 두께를 갖는 유기 절연막(240)을 코팅한다. 상기 유기 절연막(240)의 상면에 엠보싱 패턴을 형성하고 또한 상기 콘택홀(231) 및 상기 투과창(232) 영역에 형성된 상기 유기 절연막(240)을 제거하도록 상기 유기 절연막(240)을 패터닝한다. 이로써, 상기 무기 절연막(230) 상에 균일한 엠보싱 패턴을 형성한다.
도 7e를 참조하면, 상기 엠보싱 패턴이 형성된 유기 절연막(240) 상에 ITO 또는 IZO로 이루어진 투명전극(250a)을 균일한 두께를 갖도록 형성한다. 이때 상기 투명전극(250a)은 상기 콘택홀(231)을 통하여 상기 드레인 전극(226)과 전기적으로 연결되며, 상기 투과창(232) 영역에도 균일한 두께를 가지고 형성된다.
이후, 상기 투명전극(250a) 상에 반사율이 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag)과 같은 금속층을 형성하고, 상기 투과창(232)에 대응하는 상기 투명전극(250a)의 일부 영역이 노출되도록 상기 금속층을 패터닝한다. 이로써, 반사영역을 정의하는 반 사전극(250b)을 형성한다.
이후, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 투명전극(250a) 및 상기 반사전극(250b) 상에 폴리 이미드막을 형성하고, 상기 폴리 이미드막 상에 일정한 방향으로 러빙(rubbing)된 제1 배향홈을 구비한 제1 배향막을 형성한다.
한편, 도 7f를 참조하면, 제2 기판(310) 상에 상기 박막 트랜지스터 기판(200)의 투과창(232)의 모서리(232a)에 대응하여 광을 차광할 수 있는 재질로 이루어진 차광부재(340)를 형성한다. 상기 차광부재(340)는 상기 모서리(232)에 대응하여 소정의 폭을 가지고 폐루프(closed loop)를 이루며 형성된다. 이로써, 상기 투과창(232)의 모서리(232a) 영역을 투과한 광을 차광하는 역할을 한다.
이후, 상기 차광부재(340)가 형성된 제2 기판(310) 상에 복수의 컬러필터로 이루어진 컬러 필터층(320)을 형성한다. 상기 컬러 필터층 상에 균일한 두께를 가지고 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통전극(330)을 형성한다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 박막 트랜지스터 기판(200)에 형성된 제1 배향막과 동일하게 상기 공통전극(330) 상에 폴리 이미드막을 형성하고 상기 폴리 이미드막에 상기 제1 배향홈과 동일한 방향을 가진 제2 배향홈을 갖는 제2 배향막을 형성한다.
이후, 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 상기 컬러 필터 기판(300)을 결합하고, 상기 박막 트랜지스터 기판(200)과 상기 컬러 필터 기판(300)과의 사이에 액정층(400)을 봉입하여 도 1에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치(100)를 완성한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 박막 트랜지스터 기판에 구비되는 무기 절연막에 일부 영역이 개구된 투과창을 형성하여, 상기 투과창을 이용하여 이중 셀 갭을 형성한다. 상기 무기 절연막 및 상기 무기 절연막에 형성된 투과창을 이용하여 제1 셀 갭의 크기를 줄이고, 제2 셀 갭의 크기를 늘릴수 있다. 따라서, 상기 무기 절연막 상에 구비되는 유기 절연막의 두께를 얇게 형성할 수 있고, 상기 제1 셀 갭과 상기 제2 셀 갭과의 크기비를 상기 무기 절연막을 통하여 제어함으로써, 상기 제2 셀 갭이 상기 제1 셀 갭의 정확한 2 배가 되게 하여 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 셀 갭이 상기 제1 셀 갭의 정확히 두 배일 때, 상기 투과영역의 투과율은 종래의 약 8.0%에서 15.0%로 약 87.5%가 향상되었음을 자체 평가에 의해 확인하였다.
또한, 상기 투과창의 모서리에 대응하도록 컬러 필터 기판 상에 차광기능을 가진 차광부재를 구비함으로써, 상기 모서리 영역을 투과하는 광을 차광하여 영상 왜곡을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 무기 절연막의 하측에 게이트 라인과 동일 평면상에 구비되고 동일 재질로 이루어지는 제1 셀 갭 조절부재 및 데이터 라인과 동일 평면상에 구비되고 동일 재질로 이루어지는 제2 셀 갭 조절부재를 구비하여, 상기 제1 셀 갭을 더욱 줄일 수 있고, 상기 제2 셀 갭을 더욱 크게 할 수 있다. 따라서, 상기 무기 절연막 상에 구비되는 유기 절연막의 크기를 더욱 얇게 형성할 수 있어 정확한 이 중 셀 갭 조절이 가능하게 된다. 이로써, 투과영역의 투과율을 향상시킬 수 있다.
이상 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 (11)

  1. 제1 기판 상에 구비되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 소정 두께를 가지고 구비되며 일정 영역이 개구된 투과창을 갖는 무기 절연막과, 상기 무기 절연막 상에 형성된 유기 절연막 및 상기 유기 절연막 상에 구비되는 화소전극을 포함하는 하부 기판;
    제2 기판 상에 구비된 컬러 필터층과 상기 컬러 필터층 상에 구비되는 공통전극을 포함하는 상부 기판; 및
    상기 상부 및 하부 기판 사이에 구비되고, 상기 투과창 영역 상에 제1 두께를 가지고, 상기 무기 절연막 상에 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 두께는 상기 제2 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 상기 상부 기판에 접하는 액정층의 배열방향과 상기 하부 기판에 접하는 액정층의 배열방향이 동일한 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 투과창의 모서리에 대응하여 상기 상부 기판 상에 구 비되고, 상기 투과창의 모서리 영역을 투과한 광을 차광하기 위한 차광부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기 절연막의 하측에 제3 두께를 가지고 구비되어, 상기 무기 절연막 상에 형성되는 상기 유기 절연막의 두께를 상기 제3 두께만큼 줄임으로써 상기 제1 및 제2 두께 비를 조절하고, 상기 투과창의 모서리 영역으로 입사되는 광을 차광할 수 있는 셀 갭 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셀 갭 조절부재는 상기 게이트 전극과 동일 면상에 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 셀 갭 조절부재는 상기 소오스 및 드레인 전극과 동일 면상에 동일 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
  8. 제1 기판 상에 구비되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 소정 두께를 가지고 구비되며 일정 영역이 개구된 투과창을 갖는 무기 절연막과, 상기 무기 절연막 상에 형성된 유기 절연막 및 상기 유기 절연막 상에 구비되는 화소전극을 포함하는 하부 기판을 형성하는 단계;
    제2 기판 상에 구비된 컬러 필터층과 상기 컬러 필터층 상에 구비되는 공통전극을 포함하는 상부 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 및 하부 기판 사이에 구비되고, 상기 투과창 영역 상에 제1 두께를 가지고, 상기 무기 절연막 상에 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 액정층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 두께는 상기 제2 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 상부 기판을 형성하는 단계는,
    상기 투과창의 모서리 영역을 투과한 광을 차광하도록 상기 제2 기판 상에 상기 투과창의 모서리에 대응하는 차광부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 제1 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 금속층을 패터닝하여 상기 게이트 전극 및 상기 제1 및 제2 두께 비를 조절하기 위한 셀 갭 조절부재를 동시에 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터의 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계는,
    상기 게이트 전극과 절연된 제2 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 금속층을 패터닝하여 상기 소오스 전극과, 상기 드레인 전극 및 상 기 제1 및 제2 두께 비를 조절하기 위한 셀 갭 조절부재를 동시에 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
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