KR100965175B1 - Thin film transistor substrate, method of manufacturing the same and liquid crystal display device having the same - Google Patents
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Abstract
반사율을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 액정표시장치를 개시한다. 박막 트랜지스터 기판은 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 구비하고, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 투과 전극을 구비한다. 드레인 전극과 투과 전극과의 연결부를 유기 절연막으로 덮고, 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성한다. 이로써, 반사 영역을 확장하여 반사율을 향상시킬 수 있다.
A thin film transistor substrate capable of improving reflectance, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal display device having the same are disclosed. The thin film transistor substrate includes a thin film transistor on the first substrate, and includes a transmissive electrode electrically connected to the drain electrode of the thin film transistor. The connection portion between the drain electrode and the transmission electrode is covered with an organic insulating film, and a reflective electrode is formed on the organic insulating film. Thereby, the reflectance can be extended to improve the reflectance.
Description
도 1은 일반적인 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a general reflection-transmissive liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 평면도이다.3 is a plan view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.4A through 4D are flowcharts illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.6A to 6D are flowcharts illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 5.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.7A is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8은 액정 비틀림 각에 따른 반사-투과형 액정표시장치의 투과율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating transmittance of a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a liquid crystal twist angle.
도 9a는 전압 무인가시 액정층을 설명하기 위한 도면이고, 도 9b는 전압 인가시 액정층을 설명하기 위한 도면이다.9A is a view for explaining a liquid crystal layer when no voltage is applied, and FIG. 9B is a view for explaining a liquid crystal layer when voltage is applied.
도 10a와 도 10b는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 반사 모드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.10A and 10B are diagrams for explaining the operation principle of the reflection mode in the reflection-transmissive liquid crystal display device according to the present invention.
도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 투과모드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.11A and 11B are views for explaining the operation principle of the transmission mode in the reflection-transmissive liquid crystal display device according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 박막 트랜지스터 기판 110 : 제1 기판100 thin
120 : 박막 트랜지스터 140 : 무기 절연막120: thin film transistor 140: inorganic insulating film
145 : 콘택홀 150 : 투과 전극145
160 : 유기 절연막 165 : 투과창160: organic insulating film 165: transmission window
170 : 반사 전극 200 : 컬러 필터 기판170: reflective electrode 200: color filter substrate
300 : 액정층 410 : 제1 위상차판300: liquid crystal layer 410: first retardation plate
420 : 제2 위상차판 450 : 제1 편광판420: second retardation plate 450: first polarizing plate
460 : 제2 편광판 500 : 반사-투과형 액정표시장치460: second polarizer 500: reflection-transmissive liquid crystal display device
본 발명은 박막 트랜지스터 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사율을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 반사-투과형 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device having the same, and more particularly, to a thin film transistor substrate, a method for manufacturing the same, and a reflection-transmissive liquid crystal display device having the same.
일반적으로 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있으며, 투과형 액정표시장치는 내부에 구비된 광발생 수단으로부터 인위적인 광을 제공받아 영상을 표시하며, 반사형 액정표시장치는 외부광을 제공받아 영상을 표시한다.In general, a liquid crystal display device may be classified into a transmission type and a reflection type according to a light source used, and the liquid crystal display device receives an artificial light from a light generating means provided therein to display an image. The reflective liquid crystal display receives an external light and displays an image.
반사형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치의 단점을 장점으로 가지며, 투과형 액정표시장치는 반사형 액정표시장치의 단점을 장점으로 갖는다.Reflective liquid crystal displays have the disadvantages of transmissive liquid crystal displays, and transmissive liquid crystal displays have the disadvantages of reflective liquid crystal displays.
따라서, 반사형 및 투과형 액정표시장치의 장점을 모두 갖춘 반사-투과형 액정 표시 장치가 제안되었다.Accordingly, a reflection-transmissive liquid crystal display device having both the advantages of the reflective and transmissive liquid crystal display devices has been proposed.
도 1은 일반적인 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a general reflection-transmissive liquid crystal display device.
도 1을 참조하면, 일반적인 반사-투과형 액정표시장치(50)는 박막 트랜지스터 기판(10), 컬러 필터 기판(20) 및 이들 사이에 구비된 액정층(30)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a general reflection-transmissive liquid
상기 박막 트랜지스터 기판(10)은 제1 기판(11), 상기 제1 기판(11) 상에 구비된 박막 트랜지스터(12), 박막 트랜지스터(12)가 구비된 제1 기판(11) 상에 형성된 절연막(13), 절연막(13) 상에 구비된 화소전극(16)을 포함한다.The thin
박막 트랜지스터(12)는 게이트 전극(12a), 게이트 전극(12a) 상에 구비되는 게이트 절연막(12b), 반도체층(12c), 소오스 전극(12d) 및 드레인 전극(12e)을 포함하며, 절연막(13)에는 드레인 전극(12e)을 노출시키는 콘택홀(13a)이 형성되어 있다.
The
이로써, 절연막(13) 상에 구비된 화소전극(16)은 콘택홀(13a)을 통해 드레인 전극(12e)과 전기적으로 연결된다.As a result, the
화소 전극(16)은 투과 전극(14)과 반사 전극(15)으로 이루어진다. 투과 전극(14)은 절연막(13) 상에 구비되고, 반사 전극(15)은 투과 전극(14) 상에 구비된다.The
반사 전극(15)은 외부로부터 입사되는 외부광(R1)을 반사시키는 반사 영역(R)을 정의하고, 또한 투과 전극(14)의 일정 영역을 노출시켜 반사-투과형 액정표시장치(50)의 내부에 구비된 광발생 수단(미도시)으로부터 제공된 내부광(R2)을 투과시키는 투과 영역(T)을 정의한다.The
한편, 컬러 필터 기판(20)은 제2 기판(21), 제2 기판(21) 상에 형성된 R, G, B 색화소로 이루어진 컬러 필터층(22), 컬러 필터층(22) 상에 구비되고, 박막 트랜지스터 기판(10)의 화소 전극(16)에 대응하는 공통전극(23)을 포함한다.On the other hand, the
박막 트랜지스터 기판(10)의 하측에는 제1 위상차판(retardation plate)(41)과 제1 편광판(45)이 구비되고, 컬러 필터 기판(20)의 상측에는 제2 위상차판(42)과 제2 편광판(46)이 구비되어 있다.A
일반적으로 제1 및 제2 위상차판(41, 42)은 λ/4 위상차판을 사용하고, 제1 및 제2 편광판(45, 46)은 편광축이 서로 수직하도록 구비된다.In general, the first and
이로써, 반사-투과형 액정표시장치(50)는 투과 전극(14)을 이용하여 내부광(R2)을 투과시켜 영상을 표시하고, 반사 전극(15)을 이용하여 외부광(R1)을 반사시켜 영상을 표시한다.
Accordingly, the reflection-transmissive liquid
그러나 일반적인 반사-투과형 액정표시장치(50)에 있어서, 콘택홀(13a)은 드레인 전극(12e)을 노출시키도록 절연막(13) 상에 형성되며, 반사 전극(15)은 콘택홀(13a)을 덮도록 구비된다.However, in the general reflection-transmissive liquid
외부광(R1)이 반사 전극(15)을 향하여 입사하는 경우, 콘택홀(13a)을 덮는 반사 전극(15) 부위는 외부광(R1)을 반사-투과형 액정표시장치(50)의 정면으로 반사시키기 어렵다.When the external light R1 is incident toward the
따라서, 일반적인 반사-투과형 액정표시장치(50)에서는 절연막(13)에 콘택홀(13a)이 형성되기 때문에, 반사 영역(R)이 실질적으로 감소되어 반사율이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, in the general reflection-transmissive liquid
따라서, 본 발명의 제1 목적은 반사 영역을 확장시켜 반사율을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.Accordingly, it is a first object of the present invention to provide a reflection-transmissive thin film transistor substrate capable of expanding the reflection area to improve the reflectance.
또한, 본 발명의 제2 목적은 상기한 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, a second object of the present invention is to provide a method for manufacturing the thin film transistor substrate.
또한, 본 발명의 제3 목적은 상기한 박막 트랜지스터 기판을 갖는 반사-투과형 액정표시장치를 제공하는 것이다.Further, a third object of the present invention is to provide a reflection-transmissive liquid crystal display device having the thin film transistor substrate.
이러한 본 발명의 제1 목적을 실현하기 위한 박막 트랜지스터 기판은, 박막 트랜지스터를 갖는 기판; 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 투과 전극; 투과 전극 상에 구비되고, 투과 전극의 일부를 노출시켜 투과 영역을 정의하는 투과창이 형성된 유기 절연막; 및 유기 절연막 상에 구비되어 반사 영역을 정의하고, 투과창을 통해 투과 전극과 전기적으로 연결되는 반사 전극을 포함하여 이루어진다. 여기서, 드레인 전극과 반사 전극의 연결부는 유기 절연막에 의해 덮히고, 유기 절연막 상에 반사 전극이 구비된다.A thin film transistor substrate for realizing the first object of the present invention includes a substrate having a thin film transistor; A transmission electrode electrically connected to the thin film transistor; An organic insulating layer provided on the transmission electrode and having a transmission window defining a transmission region by exposing a part of the transmission electrode; And a reflective electrode provided on the organic insulating layer to define a reflective region and electrically connected to the transmission electrode through the transmission window. Here, the connection portion between the drain electrode and the reflective electrode is covered by the organic insulating film, and the reflective electrode is provided on the organic insulating film.
또한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위한 박막 트랜지스터 기판의 제조방법은, 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 투과 전극을 형성하는 단계; 드레인 전극과 투과 전극과의 연결 부위를 덮고, 투과 전극을 일부 노출시키는 투과창이 형성된 유기 절연막을 형성하는 단계; 및 유기 절연막 상에 형성되고, 투과창의 가장자리를 따라 투과 전극과 연결되는 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for realizing a second object of the present invention, forming a thin film transistor on the substrate; Forming a transmission electrode electrically connected to the drain electrode of the thin film transistor; Forming an organic insulating layer covering a connection portion between the drain electrode and the transmission electrode and having a transmission window for partially exposing the transmission electrode; And forming a reflective electrode formed on the organic insulating layer and connected to the transmission electrode along an edge of the transmission window.
또한 본 발명의 제3 목적을 실현하기 위한 반사-투과형 액정표시장치는, 제1 기판 상에 구비된 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 투과 전극과, 투과 전극 상에 구비되고, 투과 전극의 일부를 노출시켜 투과 영역을 정의하는 투과창이 형성된 유기 절연막 및 유기 절연막 상에 구비되어 반사 영역을 정의하고, 투과창을 통하여 투과 전극과 전기적으로 연결되는 반사 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 기판; 제2 기판 상에 구비된 컬러 필터층과 컬러 필터층 상에 구비된 공통 전극을 갖는 컬러 필터 기판; 및 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판과의 사이에 구비되고, 투과 영역에 제1 두께를 가지고, 반사 영역에 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 액정을 포함하여 이루어진다. 여기서, 제1 두께는 제2 두께의 두 배이다.In addition, a reflection-transmissive liquid crystal display device for realizing a third object of the present invention includes a transmissive electrode electrically connected to a thin film transistor provided on a first substrate, a transmissive electrode provided on the transmissive electrode, and exposing a portion of the transmissive electrode. A thin film transistor substrate including an organic insulating film having a transmission window defining a transmission area and a reflection electrode provided on the organic insulating film to define a reflection area and electrically connected to the transmission electrode through the transmission window; A color filter substrate having a color filter layer provided on the second substrate and a common electrode provided on the color filter layer; And a liquid crystal provided between the thin film transistor substrate and the color filter substrate, the liquid crystal having a first thickness in the transmission region and a second thickness different from the first thickness in the reflection region. Here, the first thickness is twice the second thickness.
이러한 박막 트랜지스터 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치에 의하면 반사 영역을 확장시킴으로써 반사율을 향상시킬 수 있다.According to such a thin film transistor substrate, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal display having the same, the reflectance can be improved by expanding the reflection region.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 평면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 2.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치(500)는 크게 박막 트랜지스터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향하여 결합하는 컬러 필터 기판(200) 및 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판(200)과의 사이에 구비되는 액정층(300)을 포함한다.2 and 3, the reflection-transmissive liquid
박막 트랜지스터 기판(100)은 제1 기판(110), 박막 트랜지스터(120), 투과 전극(150), 유기 절연막(160) 및 반사 전극(170)을 포함한다.The thin
박막 트랜지스터(120)는 제1 방향으로 연장된 게이트 라인(131)으로부터 분기된 게이트 전극(121), 게이트 전극(121)을 보호하기 위하여 제1 기판(110) 전면에 적층된 게이트 절연막(122), 게이트 절연막(122) 상에 구비된 반도체층(123) 그리고 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장된 데이터 라인(133)으로부터 분기된 소오스 전극(124) 및 드레인 전극(125)으로 이루어진다.The
투과 전극(150)은 투명 도전물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어지며, 드레인 전극(125)의 일 측을 덮고 구비된다.The
유기 절연막(160)은 감광성 아크릴 수지로서, 투과 전극(150)이 형성된 제1 기판(110) 상에 소정의 두께를 가지고 구비된다. 여기서, 유기 절연막(160)의 두께 는 0.5 내지 2.5 ㎛이다.The organic insulating
유기 절연막(160)에는 투과 전극(150)의 일정 영역을 노출시키는 투과창(165)이 형성되어 있으며, 유기 절연막(160)의 상면에는 엠보싱 패턴이 형성되어 있다.The organic insulating
유기 절연막(160)에 형성된 투과창(165)은 반사-투과형 액정표시장치(500)의 내부에 구비된 광발생 수단(미도시)로부터 제공되는 내부광이 투과하여 소정의 영상을 표시하는 투과 영역(T)을 정의한다.The
또한, 유기 절연막(160) 상에는 반사율이 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등과 같은 금속으로 이루어진 반사 전극(170)이 구비된다.In addition, the organic insulating
반사 전극(170)은 투과창(165)을 통하여 투과 전극(150)과 전기적으로 연결되며, 이때 반사 전극(170)은 투과창(165)에 의해 노출된 투과 전극(150)을 모두 덮지 않도록 투과창(165)의 가장자리를 따라 투과 전극(150)과 전기적으로 연결된다.The
이로써, 반사 전극(170)은 유기 절연막(160) 상에 구비되어 반사-투과형 액정표시장치(500)의 외부로부터 입사되는 외부광을 반사시켜 소정의 영상을 표시하는 반사 영역(R)을 정의한다.Accordingly, the
반면, 컬러 필터 기판(200)은 크게 제2 기판(210), 컬러 필터층(220) 및 공통 전극(230)을 포함한다.On the other hand, the
컬러 필터층(220)은 제2 기판(210) 상에 구비되며, 일정하게 배열된 R, G, B 색화소로 이루어진다.
The
공통 전극(230)은 박막 트랜지스터 기판(100)의 투과 전극(150) 및 반사 전극(170)에 대응하도록 컬러 필터층(220) 상에 구비되며, 투과 전극(150)과 마찬가지로 투명 도전물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어진다.The
반사-투과형 액정표시장치(500)는 투과 영역(T)에서 편광 특성에 의한 광손실을 방지하기 위하여, 유기 절연막(160)에 형성된 투과창(165)을 이용하여 투과 영역(T)의 제2 셀 갭(D2)이 반사 영역(R)의 제1 셀 갭(D1)보다 두 배가 되도록 한다. 즉, 반사-투과형 액정표시장치(500)는 투과 영역(T)과 반사 영역(R)이 서로 다른 셀 갭을 갖는 이중 셀 갭 구조를 갖는다.In order to prevent light loss due to polarization characteristics in the transmissive region T, the reflective-transmissive
한편, 박막 트랜지스터 기판(100)의 하측에는 제1 위상차판(410) 및 제1 편광판(450)이 구비되고, 컬러 필터 기판(200)의 상측에는 제2 위상차판(420) 및 제2 편광판(460)이 구비된다.Meanwhile, a
제1 및 제2 위상차판(410, 420)과 제1 및 제2 편광판(450, 460)의 작용에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Details of operations of the first and
이러한 반사-투과형 액정표시장치(500)에서 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(125)과 투과 전극(150)과의 연결부를 유기 절연막(160)으로 덮고, 유기 절연막(160) 상에 반사 전극(170)을 형성한다. 이로써, 반사 영역의 면적을 실질적으로 확장시켜 반사-투과형 액정표시장치(500)의 반사율을 향상시킬 수 있다.In the reflective-transmissive liquid
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다. 4A through 4D are flowcharts illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 4a를 참조하면, 제1 기판(110) 상에 도 3에 도시된 게이트 라인(131)으로부터 분기된 게이트 전극(121)을 형성한다. 이후, 게이트 라인(131) 및 게이트 전극(121)을 덮도록 게이트 절연막(122)을 형성하고, 게이트 전극(121)에 대응하도록 게이트 절연막(122) 상에 반도체층(123)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a
반도체층(123)이 형성된 제1 기판(110) 상에 도 3에 도시된 데이트 라인(133)으로부터 분기된 소오스(124) 및 드레인 전극(125)을 형성하여 박막 트랜지스터(120)를 완성한다.The
도 4b를 참조하면, 박막 트랜지스터(120)가 형성된 제1 기판(110) 전면에 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어진 투명 도전물질을 형성한다. 이후, 상기 투명 도전물질을 패터닝하여 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(125)과 전기적으로 연결되며, 게이트 절연막(122) 상에 소정의 넓이를 갖는 투과 전극(150)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, a transparent conductive material made of indium tin oxide or indium zinc oxide is formed on the entire surface of the
도 4c를 참조하면, 투과 전극(150)이 형성된 제1 기판(110) 상에 감광성 포토레지스트를 소정의 두께로 형성한다. 이후, 사진 공정을 통하여 상기 감광성 포토레지스트의 상면에 엠보싱 패턴(162)을 형성되고, 투과 전극(150)의 일정 영역을 노출시키는 투과창(165)을 형성한다. 이로써 엠보싱 패턴(162) 및 투과창(165)이 형성된 유기 절연막(160)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, a photosensitive photoresist is formed to a predetermined thickness on the
도 4d를 참조하면, 엠보싱 패턴(162) 및 투과창(165)이 형성된 유기 절연막(160) 상에 금속막을 형성한다. 이후, 상기 금속막을 패터닝하여 투과창(165)의 가장자리를 따라 투과 전극(150)과 전기적으로 연결되는 반사 전극(170)을 형성한다. Referring to FIG. 4D, a metal film is formed on the organic insulating
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 박막 트랜지스터 기판(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110) 상에 구비된 박막 트랜지스터(120), 무기 절연막(140), 투과 전극(150), 유기 절연막(160) 및 반사 전극(170)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the thin
상기 무기 절연막(140)은 박막 트랜지스터(120)를 보호하기 위하여 제1 기판(110) 전면에 구비된다. 여기서, 상기 무기 절연막(140)은 실리콘 나이트라이드(SiNx)나 크롬 옥사이드(Cr2O3) 등과 같은 투명 무기물로 이루어진다.The inorganic
상기 무기 절연막(140)에는 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(125)을 노출시키는 콘택홀(145)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 투명 도전물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어지는 투과 전극(150)이 무기 절연막(140) 상에 구비되고, 콘택홀(145)을 통하여 드레인 전극(125)과 전기적으로 연결된다.A
유기 절연막(160)은 감광성 아크릴 수지로서, 드레인 전극(125)과 투과 전극(150)과의 연결부, 즉 콘택홀(145)을 덮도록 구비된다. 아울러, 유기 절연막(160)에는 엠보싱 패턴(162) 및 투과 전극(150)의 일정 영역을 노출시키는 투과창(165)이 형성되어 있다. 투과창(165)은 투과 전극(150)을 노출시킴으로써 투과 영역(T)을 정의한다.
The organic insulating
유기 절연막(160) 상에는 반사율이 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr)과 같은 금속으로 이루어진 반사 전극(170)이 구비되어, 투과창(165)의 가장자리를 따라 투과 전극(150)과 전기적으로 연결된다. 반사 전극(170)은 외부로부터 입사되는 광을 반사시켜 소정의 영상을 표시하는 반사 영역(R)을 정의한다.On the organic insulating
반사-투과형 액정표시장치(500)는 투과 영역(T)에서의 광손실을 방지하기 위하여, 유기 절연막(160)에 형성된 투과창(165)을 이용하여 투과 영역(T)의 제2 셀 갭(D4)이 반사 영역(R)의 제1 셀 갭(D3)보다 두 배가 되도록 한다. 즉, 반사-투과형 액정표시장치(500)는 투과 영역(T)과 반사 영역(R)이 서로 다른 셀 갭을 갖는 이중 셀 갭 구조를 갖는다.In order to prevent light loss in the transmissive region T, the reflective-transmissive
이와 같은 반사-투과형 액정표시장치(500)에 있어서, 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(125)과 투과 전극(150)이 전기적으로 연결되는 콘택홀(135) 영역을 유기 절연막(160)으로 덮고, 유기 절연막(160) 상에 반사 전극(170)을 형성한다. 이로써, 콘택홀(135)에 대응하는 영역만큼 반사 영역(R)을 확장시켜 반사율을 향상시킬 수 있다.In the reflective-transmissive liquid
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.6A to 6D are flowcharts illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 5.
먼저 도 6a를 참조하면, 제1 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(120)를 형성한다. 박막 트랜지스터(120)의 형성 방법은 도 4a를 참조하여 설명한 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.First, referring to FIG. 6A, the
이 후, 박막 트랜지스터(120)가 형성된 제1 기판(110) 전면에 박막 트랜지스 터(120)를 보호하기 위하여 무기 절연막(140)을 형성하고, 무기 절연막(140)에 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(125)을 노출시키는 콘택홀(145)을 형성한다.Subsequently, an inorganic insulating
도 6b를 참조하면, 콘택홀(145)이 형성된 무기 절연막(140) 상에 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide)로 이루어지는 투명 도전물질을 형성한다.Referring to FIG. 6B, a transparent conductive material made of indium tin oxide or indium zinc oxide is formed on the inorganic insulating
이때, 상기 투명 도전물질은 콘택홀(145)을 통하여 드레인 전극(125)과 전기적으로 연결된다. 이후, 상기 투명 도전물질을 패터닝하여 드레인 전극(125)과 전기적으로 연결되며, 무기 절연막(140) 상에 소정의 넓이를 갖는 투과 전극(150)을 형성한다.In this case, the transparent conductive material is electrically connected to the
도 6c를 참조하면, 투과 전극(150)이 형성된 제1 기판(110) 상에 감광성 포토레지스트를 소정의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 6C, a photosensitive photoresist is formed to a predetermined thickness on the
이후, 사진 공정을 통하여 상기 감광성 포토레지스트에 엠보싱 패턴(162) 및 투과 전극(150)의 일정 영역을 노출시키는 투과창(165)을 형성한다. 이로써, 유기 절연막(160)을 형성한다.Thereafter, a
도 6d를 참조하면, 엠보싱 패턴(162) 및 투과창(165)이 형성된 유기 절연막(160) 상에 금속막을 형성한다.Referring to FIG. 6D, a metal film is formed on the organic insulating
이후, 상기 금속막을 패터닝하여 반사 전극(170)을 형성한다. 여기서, 반사 전극(170)은 투과창(165)의 가장자리를 따라 투과 전극(150)과 전기적으로 연결된다.Thereafter, the metal film is patterned to form the
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.7A is a cross-sectional view illustrating a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b에 도시된 박막 트랜지스터 기판(100)은 도 5를 참조하여 설명한 박막 트랜지스터 기판(100)과 동일하므로 이하에서 구체적인 설명을 생략한다.Since the thin
먼저 도 7a를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치(500)는 박막 트랜지스터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향하여 결합하는 컬러 필터 기판(200) 및 이들 사이에 봉입된 액정층(300)을 포함한다.First, referring to FIG. 7A, the reflection-transmissive liquid
컬러 필터 기판(200)은 제2 기판(210), 두께 조절부재(215), 제1 및 제2 두께(T1, T2)를 갖는 컬러 필터층(220a) 및 공통 전극(230)을 포함한다.The
두께 조절부재(215)는 제2 기판(210) 상에 균일한 두께를 가지고 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향하도록 구비되며, 박막 트랜지스터 기판(100)의 투과창(165)에 대응하는 영역이 제거되어 제2 기판(210)을 노출시킨다.The
한편, 컬러 필터층(220a)은 두께 조절부재(215)를 덮도록 제2 기판(210) 상에 구비된다. 이로써, 컬러 필터층(220a)은 반사 영역(R)에 대응하여 제1 두께(T1)를 가지고, 투과 영역(T)에 대응하여 제2 두께(T2)를 갖는다. 여기서, 제2 두께(T2)는 바람직하게 제1 두께(T1)의 두 배이다.Meanwhile, the
반사 영역(R)으로 입사되어 반사 전극(170)에 의해 반사되는 반사광은 제1 두께(T1)를 갖는 컬러 필터층(220a)을 2 번 경유하고, 투과 영역(T)을 투과하는 투과광은 제2 두께(T2)를 갖는 컬러 필터층(220a)을 1 번 경유하게 된다.
The reflected light incident to the reflective region R and reflected by the
따라서, 상기 반사광과 상기 투과광은 실질적으로 서로 동일한 두께의 컬러 필터층(220a)을 경유하는 것과 같아, 반사 영역(R)과 투과 영역(T)간의 색재현성을 동일하게 할 수 있다.Therefore, the reflected light and the transmitted light may be the same as those of the
또한, 두께 조절부재(215) 및 컬러 필터층(220a)의 두께를 조절함으로써 투과 영역(T)의 제2 셀 갭(D6)이 반사 영역(R)의 제1 셀 갭(D5)의 두 배가 되도록 제어할 수 있다.In addition, by adjusting the thicknesses of the
도 7b를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치는 박막 트랜지스터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향하여 결합하는 컬러 필터 기판(200) 및 이들 사이에 구비되는 액정층(300)을 포함한다.Referring to FIG. 7B, the reflective-transmissive liquid crystal display device according to the fourth embodiment of the present invention includes a thin
컬러 필터 기판(200)은 제2 기판(210) 상에 서로 다른 두께를 갖는 컬러 필터층(220b)이 형성되어 있다. 컬러 필터층(220b)은 반사 영역(R)에 대응하여 제1 두께(T3)를 갖고, 투과 영역(T)에 대응하여 제2 두께(T4)를 갖는다.The
컬러 필터층(220b)은 제2 기판(210) 상에 제2 두께(T4)를 갖도록 R, G, B 색화소를 형성한다. 그리고, 반사 영역(R)에 대응하도록 상기 R, G, B 색화소를 패터닝하여 제1 두께(T3)를 갖는 컬러 필터층(220b)을 형성한다. 여기서, 제2 두께(T4)는 제1 두께(T3)의 두 배이다.The
따라서, 반사 영역(R) 및 투과 영역(T)으로부터 출사되는 광이 동일한 두께의 컬러 필터층(220b)을 경유하도록 하여, 반사 영역(R)과 투과 영역(T)간의 색재현성을 동일하게 할 수 있다.Therefore, the light emitted from the reflective region R and the transparent region T passes through the
도 8은 액정 비틀림 각에 따른 반사-투과형 액정표시장치의 투과율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating transmittance of a reflection-transmissive liquid crystal display device according to a liquid crystal twist angle.
액정 비틀림 각이란 두 장의 기판 사이에 액정층이 구비될 때, 상부 기판에 접하는 액정층과 하부 기판에 접하는 액정층의 배열 방향이 이루는 각을 말한다. 여기서, 배열 방향이란 장축과 단축을 갖는 액정 분자의 장축 방향을 말한다.The liquid crystal twist angle refers to an angle formed by an arrangement direction of a liquid crystal layer in contact with an upper substrate and a liquid crystal layer in contact with a lower substrate when a liquid crystal layer is provided between two substrates. Here, an arrangement direction means the long axis direction of the liquid crystal molecule which has a long axis and a short axis.
도 8을 참조하면, 상기 액정 비틀림 각이 증가함에 따라 반사-투과형 액정표시장치의 투과율이 감소함을 알 수 있다. Referring to FIG. 8, it can be seen that as the liquid crystal twist angle increases, the transmittance of the reflection-transmissive liquid crystal display decreases.
반사-투과형 액정표시장치는 반사 영역과 투과 영역을 가지며, 편광 특성에 의한 광손실을 방지하기 위하여 투과 영역의 셀 갭이 반사 영역의 셀 갭의 두 배인 이중 셀 갭을 갖는다. 이와 같은 반사-투과형 액정표시장치에 있어서, 액정 비틀림 각이 0도, 즉 액정층이 수평(homogeneous) 배향된 경우 투과 영역의 투과율이 약 40%이다.The reflection-transmissive liquid crystal display has a reflection region and a transmission region, and has a double cell gap in which the cell gap of the transmission region is twice the cell gap of the reflection region in order to prevent light loss due to polarization characteristics. In such a reflection-transmissive liquid crystal display device, when the liquid crystal twist angle is 0 degrees, that is, when the liquid crystal layer is homogeneous, the transmittance of the transmission region is about 40%.
반면, 액정 비틀림 각이 90도, 즉 액정층이 트위스티드(Twisted) 배향된 경우 투과 영역의 투과율이 15%로서 비틀림 각 0도에 비하여 상대적으로 낮음을 알 수 있다.On the other hand, when the liquid crystal twist angle is 90 degrees, that is, when the liquid crystal layer is twisted, the transmittance of the transmission region is 15%, which is relatively low compared to the twist angle of 0 degrees.
따라서, 이중 셀 갭을 갖는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 투과 영역의 투과율을 향상시키기 위하여 액정 비틀림 각이 0도인 수평 배향을 한다.Accordingly, in the reflection-transmissive liquid crystal display device having a double cell gap, a horizontal alignment with a liquid crystal twist angle of 0 degrees is performed in order to improve the transmittance of the transmission region.
도 9a는 전압 무인가시 액정층을 설명하기 위한 도면이고, 도 9b는 전압 인가시 액정층을 설명하기 위한 도면이다.9A is a view for explaining a liquid crystal layer when no voltage is applied, and FIG. 9B is a view for explaining a liquid crystal layer when voltage is applied.
먼저 9a를 참조하면, 반사-투과형 액정표시장치(500)는 박막 트랜지스터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향하여 결합하는 컬러 필터 기판(200) 및 이들 사이에 구비된 액정층(300)을 포함한다.First, referring to 9a, the reflective-transmissive liquid
박막 트랜지스터 기판(100)에는 투과 전극(미도시) 및 반사 전극(미도시)이 구비되고, 컬러 필터 기판(200)에는 투과 전극 및 반사 전극에 대응하는 공통 전극(미도시)이 구비되어 있다.The thin
액정층(300)은 도 8에 도시된 바와 같이 투과율을 향상시키기 위하여 액정 비틀림 각이 0도인 수평(homogeneous) 배향을 이룬다.As shown in FIG. 8, the
도 9b를 참조하면, 도 9a에 도시된 반사-투과형 액정표시장치(500)의 액정층(300)에 전압이 인가되면, 액정층(300)은 상기 전압에 대응하여 일정한 방향을 가지고 배열한다.Referring to FIG. 9B, when a voltage is applied to the
즉, 박막 트랜지스터 기판(100)에 구비된 투과 전극 및 반사 전극과 컬러 필터 기판(200)에 구비된 공통 전극간에 전압이 인가되어 전계가 형성되면, 도 9a에 도시된 액정층(300)은 전계의 세기에 따라 도 9b에 도시된 바와 같이 배열된다.That is, when a voltage is applied between the transmissive electrode and the reflective electrode provided in the thin
도 10a 및 도 10b는 도 2에 도시된 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 반사 모드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.10A and 10B are diagrams for describing an operation principle of a reflection mode in the reflection-transmissive liquid crystal display shown in FIG. 2.
도 10a를 참조하면, 전압 무인가시 액정층(300)은 도 9a에 도시된 바와 같이 수평 배향을 이루며, 액정층(300)은 도 2에 도시된 제1 셀 갭(D1)에 해당하는 두께를 가지고 구비된다.Referring to FIG. 10A, when no voltage is applied, the
외부로부터 광(L1)이 제2 편광판(460)으로 입사된다. 입사광(L1)은 제2 편광판(460)의 편광축과 평행한 진동 성분만이 투과되어 선편광(L2)으로 변경된다.Light L1 is incident on the second
이후, 선편광(L2)은 제2 위상차판(420)을 투과하여 좌원편광(L3)이 되고, 좌 원편광(L3)은 액정층(300)을 따라 진행하여 제2 편광판(460)을 투과한 선편광(L2) 및 광의 진행방향과 각각 수직한 방향으로 진동하는 선편광(L4)이 된다.Thereafter, the linearly polarized light L2 passes through the
선편광(L4)은 반사 전극(170)에 의해 반사되어 입사 경로의 역순으로 출사된다. 즉, 선편광(L4)은 액정층(300)을 투과하여 좌원편광(L5)이 되고, 좌원편광(L5)은 제2 위상차판(420)을 투과하여 선편광(L6)이 된다. The linearly polarized light L4 is reflected by the
이때, 선편광(L6)은 제2 편광판(460)의 편광축과 평행한 방향으로 진동하는 선편광으로, 제2 편광판(460)을 투과하여 소정의 칼라를 표시한다.In this case, the linearly polarized light L6 is linearly polarized light vibrating in a direction parallel to the polarization axis of the second
반면, 도 10b를 참조하면, 전압 인가시 액정층(300)은 도 9b에 도시된 바와 같이 수직하게 배열되고, 액정층(300)은 도 2에 도시된 제1 셀 갭(D1)에 해당하는 두께를 가지고 구비된다.On the other hand, referring to FIG. 10B, when voltage is applied, the liquid crystal layers 300 are vertically arranged as shown in FIG. 9B, and the
외부광(L1)이 제2 편광판(460)을 투과하여 선편광(L7)이 되고, 선편광(L7)이 제2 위상차판(420)을 투과하여 좌원편광(L8)으로 변경된다.The external light L1 passes through the second
좌원편광(L8)은 액정층(300)을 광특성의 변경없이 투과한다. 이후, 반사 전극(170)에 의해 우원편광(L9)으로 변경되고, 액정층(300)을 광특성의 변경없이 투과하여 제2 위상차판(420)에 입사된다. The left circularly polarized light L8 transmits the
제2 위상차판(420)에 입사된 우원편광(L9)은 제1 편광판(460)을 투과한 선편광(L7) 및 광의 진행방향과 각각 수직한 방향으로 진동하는 선편광(L10)으로 변경된다. 선편광(L10)은 제2 편광판(460)의 편광축과 수직한 방향으로 진동하므로 제2 편광판(460)을 투과하지 못하게 되고, 반사-투과형 액정표시장치(500)는 블랙을 표시한다.
The right circularly polarized light L9 incident on the
도 11a 및 도 11b는 도 2에 도시된 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 투과 모드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.11A and 11B are diagrams for describing a principle of operation of a transmission mode in the reflection-transmissive liquid crystal display shown in FIG. 2.
도 11a를 참조하면, 전압 무인가시 액정층(300)은 도 9a에 도시된 바와 같이 수평 배향을 이루며, 액정층(300)은 도 2에 도시된 제2 셀 갭(D2)에 해당하는 두께를 가지고 구비된다. 여기서 제2 셀 갭(D2)은 도 2에 도시된 제1 셀 갭(D1)의 두 배의 크기를 갖는다.Referring to FIG. 11A, when no voltage is applied, the
반사-투과형 액정표시장치(500)의 내부에 구비된 광발생 수단(미도시)으로부터 발생된 내부광(L11)이 제1 편광판(450)을 투과한다. 이때, 내부광(L11)은 제1 편광판(450)의 편광축과 동일한 방향을 갖는 성분만이 투과하여 도 10에 도시된 선편광(L10)이 진동하는 방향과 동일한 방향으로 진동하는 선편광(L12)이 된다.The internal light L11 generated from the light generating means (not shown) provided in the reflection-transmissive
선편광(L12)은 제1 위상차판(410)을 통과하면서 우원편광(L13)이 되고, 투과 전극(150)을 통과하여 액정층(300)으로 입사된다. 여기서, 액정층(300)은 도 10a에 도시된 액정층의 두 배의 두께를 가지며, 우원편광(L13)을 좌원편광(L14)으로 변경시킨다.The linearly polarized light L12 becomes the right circularly polarized light L13 while passing through the
이후, 액정층(300)을 투과한 좌원편광(L14)은 제2 위상차판(420)을 투과하여 제1 편광판(450)을 투과한 선편광(L12)의 진동방향과 수직한 방향으로 진동하는 선편광(L15)으로 변경되고, 선편광(L15)의 진동 방향이 제2 편광판(460)의 편광축과 평행하므로 선편광(L15)은 제2 편광판(460)을 투과하여 화이트 컬러를 표시한다.Thereafter, the left circularly polarized light L14 transmitted through the
도 11b를 참조하면, 전압 무인가시 액정층(300)은 도 9b에 도시된 바와 같이 수직하게 배열되며, 액정층(300)은 도 2에 도시된 제2 셀 갭(D2)에 해당하는 두께 를 가지고 구비된다.Referring to FIG. 11B, when no voltage is applied, the liquid crystal layers 300 are vertically arranged as shown in FIG. 9B, and the
반사-투과형 액정표시장치(500)의 액정층(300)에 전압이 인가되어 액정층(300)이 도 9b에 도시된 바와 같이 수직하게 배열되어 있으며, 액정층(300)은 도 2에 도시된 제2 셀 갭(D2)에 해당하는 두께를 가지고 구비된다.Voltage is applied to the
내부광(L11)이 제1 편광판(450)을 투과한다. 이때, 내부광(L11)은 제1 편광판(460)의 편광축과 동일한 방향을 갖는 성분만이 투과하여 도 11a에 도시된 제1 편광판(450)을 투과한 선편광(L12)과 동일한 방향으로 진동하는 선편광(L16)이 된다.The internal light L11 passes through the
이후, 선편광(L16)은 제1 위상차판(410)을 통과하여 우원편광(L17)으로 변경되고, 투과 전극(150) 및 액정층(300)을 투과한다.Subsequently, the linearly polarized light L16 is changed to the right circularly polarized light L17 by passing through the
액정층(300)을 투과한 우원편광(L17)은 제2 위상차판(420)을 투과하면서 도 11b를 관통하는 방향으로 진동하는 선편광(L18)으로 변경된다. 그러나, 제2 위상차판(420)을 투과한 선편광(L18)의 진동 방향은 제2 편광판(460)의 편광축 방향과 수직하므로, 선편광(L18)은 제2 편광판(460)을 투과하지 못하게 되어 블랙 칼라를 표시한다.The right circularly polarized light L17 that has passed through the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액정 비틀림 각이 0도가 되도록 액정층을 수평 배향하고, 투과 영역의 셀 갭이 반사 영역의 셀 갭의 두 배가 되도록 형성한다. 또한, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 투과 전극과의 연결부를 유기 절연막으로 덮고 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성한다. As described above, according to the present invention, the liquid crystal layer is horizontally aligned so that the liquid crystal twist angle is 0 degrees, and the cell gap of the transmission area is formed to be twice the cell gap of the reflection area. In addition, the connection portion between the drain electrode and the transmission electrode of the thin film transistor is covered with an organic insulating film, and a reflective electrode is formed on the organic insulating film.
이로써, 투과 모드시 편광 특성에 의한 투과광의 손실을 방지하여 투과율을 향상시킬 수 있으며, 드레인 전극과 투과 전극과의 연결부를 반사 전극으로 덮어 반사 영역을 확장함으로써 반사율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the transmittance can be improved by preventing the loss of transmitted light due to the polarization characteristic in the transmission mode, and the reflectance can be improved by covering the connection portion between the drain electrode and the transmission electrode with the reflection electrode to expand the reflection area.
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.Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.
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