KR101023977B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표시 특성을 향상시키기 위한 액정표시장치의 제조방법이 개시된다. 제1 기판과, 제1 기판에 대향하고, 반사영역과 투과영역을 가지며, 반사영역 상에 제1 유전율을 가지는 소정 두께의 절연성 박막을 갖는 제2 기판을 형성한다. 제1 기판과 제2 기판 사이에 제2 유전율을 가지는 액정을 형성한다. 따라서, 반사영역에서 전압 강하를 발생시켜, 반사영역에 위치하는 액정층에 투과영역에 위치하는 액정층보다 상대적으로 낮은 반사전압을 인가할 수 있으므로, 최적의 반사율 및 투과율을 가질 수 있어 표시특성이 향상된다.

Description

액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 투과전극 및 반사전극에 인가되는 전압에 따른 투과율 및 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 TFT 기판의 제조공정을 구체적으로 나타낸 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200 : 액정표시장치 300 : TFT 기판
320 : TFT 330 : 투과전극
340 : 반사전극 350 : 절연성 박막
400 : 컬러필터 기판 500 : 액정층
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 특성을 향상시키기 위한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
반투과형 액정표시장치는 외부 광량이 풍부한 곳에서는 제1 광을 이용하는 반사모드에서 영상을 디스플레이하고, 외부 광량이 부족한 곳에서는 자체에 충전된 전기 에너지를 소모하여 생성된 제2 광을 이용하는 투과모드에서 영상을 디스플레이 한다.
상기 반투과형 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT 기판, 상기 TFT 기판과 마주보는 컬러필터 기판 및 상기 TFT 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진 액정표시패널을 포함한다.
상기 TFT 기판은 TFT, 상기 TFT의 드레인 전극에 연결된 투명전극 및 반사전극을 구비한다. 여기서, 상기 투명전극 상에서 상기 반사전극이 형성된 영역이 반사영역이고, 상기 투명전극 상에서 상기 반사전극이 형성되지 않은 영역이 투과영역이다.
상기한 구성을 갖는 반투과형 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 최적의 반사율을 가지기 위한 전압과 최적의 투과율을 가지기 위한 전압이 서로 다르다. 즉, (a)는 전압 대 투과율 관계를 나타낸 것이고, (b)는 전압 대 반사율 관계를 나타낸 것으로서, 투과영역에 위치하는 액정층에 약 4.2V의 전압이 인가될 때, 반투과형 액정표시장치는 최대의 투과율(약 40%)을 나타내고, 반사영역에 위치하는 액정층에 약 2.6V의 전압이 인가될 때, 반투과형 액정표시장치는 최대의 반사율(약 38%)을 나타낸다.
따라서, 상기한 구성을 갖는 반투과형 액정표시장치는 투과율을 최대로 하기 위한 전압이 인가되는 경우에는 반사율이 저하되고, 반사율을 최대로 하기 위한 전압이 인가되는 경우에는 투과율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 투과영역보다 상대적으로 낮은 전압이 반사영역에 인가되어 최적의 투과율 및 반사율을 가지는 액정표시장치를 제조하는 방법을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1 기판과, 제1 기판에 대향하고, 반사영역과 투과영역을 가지며, 반사영역 상에 제1 유전율을 가지는 소정 두께의 절연성 박막을 갖는 제2 기판을 형성한다. 제1 기판과 제2 기판 사이에 제2 유전율을 가지는 액정을 형성한다.
이러한 제조방법에 의해 형성된 액정표시장치에 의하면, 반사영역에서 전압 강하를 발생시켜, 반사영역에 위치하는 액정층에 투과영역에 위치하는 액정층보다 상대적으로 낮은 반사전압을 인가할 수 있으므로, 최적의 반사율 및 투과율을 가질 수 있어 표시특성이 향상된다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치(200)는 TFT 기판(300), 상기 TFT 기판(300)과 대향하여 구비되는 컬러필터 기판(400) 및 상기 TFT 기판(300)과 상기 컬러필터 기판(400)과의 사이에 개재된 액정층(500)으로 이 루어진다. 또한, 반투과형 액정표시장치(200)는 상기 TFT 기판(300) 하부에 구성되어 상기 TFT 기판(300)과 상기 컬러필터 기판(400)에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(도시되지 않음)를 포함한다.
상기 TFT 기판(300)은 제1 절연기판(310) 상에 다수의 TFT(320), 투과 전극(330), 반사전극(340) 및 절연성 박막(350)이 구비된 기판이다. 상기 제1 절연기판(310) 상에는 게이트 전극(321), 소오스 전극(322) 및 드레인 전극(323)으로 이루어진 상기 TFT(320)가 형성된다. 상기 TFT(130) 위로는 상기 드레인 전극(323)을 노출시키기 위한 콘택홀(360)을 갖는 유기 절연막(370)이 형성된다. 상기 유기 절연막(370)은 아크릴계 수지로 이루어진 감광성 절연 물질로 이루어진다.
여기서, 상기 유기 절연막(370)의 표면에는 다수의 요철(375)이 구비된다. 즉, 상기 유기 절연막(370)의 두께가 상대적으로 두꺼운 볼록부(375a)와 상대적으로 얇은 오목부(375b)가 반복적으로 나타남으로써 상기 다수의 요철(375)이 형성된다.
상기 유기 절연막(370) 상에는 상기 콘택홀(360)을 통해 상기 드레인 전극(323)과 전기적으로 접촉되는 상기 투과전극(330)이 균일한 두께로 적층된다. 상기 투과전극(330)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진다.
이후, 상기 투과전극(330) 상에는 상기 투과전극(330)의 일부분을 노출시키기 위한 투과창(345)을 갖는 상기 반사전극(340)이 균일한 두께로 적층된다. 상기 반사전극(340)은 알루미늄-네오디움(AlNd)으로 이루어진 단일막 또는 알루미늄-네 오디움(AlNd)과 몰리브덴 텅스텐(MoW)이 순차적으로 적층된 이중막 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기 반사전극(340)이 형성된 영역은 외부광인 제1 광(L1)이 반사되는 반사영역(RA)이고, 상기 투과창(345)이 형성된 영역은 상기 백라이트 어셈블리에 의해 형성된 내부광인 제2 광(L2)이 투과되는 투과영역(TA)이다.
즉, 상기 반사영역(RA)에서는 상기 컬러필터 기판(400)을 통해 입사된 상기 제1 광(L1)을 반사시켜 다시 상기 컬러필터 기판(400)을 통해 외부로 출사시키는 반사전극(340)에 의해서 영상이 표시된다. 한편, 상기 투과영역(TA)에서는 상기 TFT 기판(300)의 후면에 배치된 상기 백라이트 어셈블리로부터 입사된 제2 광(L2)을 상기 투과창(345)을 통해 출사시킴으로써 영상이 표시된다.
이어, 상기 반사전극(340) 상에는 상기 액정층(500)보다 큰 유전율을 갖는 절연성 박막(350)이 적층된다. 상기 절연성 박막(350)은 SiO2 또는 Si3N4 등의 무기물 또는 유기물에 의해 형성된 투명성 박막이고, 약 0.5 내지 1.5㎛의 두께(d)로 형성된다. 또한, 상기 절연성 박막(350)은 반사영역(RA)의 반사전극(340) 상에만 형성된다. 이때, 절연성 박막(350)에 의해 전압 강하가 발생하여 반사영역(RA)에 대응하여 위치하는 액정층(500)에는 투과영역(TA)에 대응하여 위치하는 액정층(500)에 인가되는 투과전압 보다 상대적으로 낮은 반사전압이 인가된다.
여기서, 상기 절연성 박막(350)에 의한 전압 강하 원리는 다음과 같다.
일반적으로 전압(V)은 수학식 1에서와 같이 커패시턴스(C)와 반비례 관계에 있다.
Figure 112003044725728-pat00001
여기서, 'Q'는 전하량이다.
수학식 1에서와 같이, 전하량(Q)이 일정할 경우, 상기 전압(V)은 커패시턴스(C)가 증가할수록 감소하고, 커패시턴스(C)가 작아질수록 증가한다.
상기 커패시턴스(C)는 수학식 2에서와 같은 특징을 갖는다.
Figure 112003044725728-pat00002
여기서, 'ε'은 유전율이고, 'd'는 전극간 거리이며, 'A'는 두 전극의 면적이다.
수학식 2에서와 같이, 커패시턴스(C)는 유전율(ε)에 비례한다. 즉, 거리(d)와 면적(A)이 일정할 경우, 유전율(ε)이 커지면 커패시턴스(C)는 증가하고, 유전율(ε)이 작아지면 그에 비례하여 커패시턴스(C)도 감소한다.
따라서, 유전율(ε)이 작아지면, 커패시턴스(C)가 감소하고, 그에 따라 전압(V)이 증가한다. 한편, 유전율(ε)이 커지면, 커패시턴스(C)가 증가하고, 그에 따라 전압(V)이 감소한다.
상기한 바와 같이, 상기 절연성 박막(350)은 액정층(500)보다 큰 유전율을 가지므로, 커패시턴스가 증가하고, 그에 따라 전압이 감소된다. 따라서, 반사영역(RA) 및 투과영역(TA)에 동일한 전압이 인가되는 경우, 반사영역(RA)에 위치하는 액정층(500)에 인가되는 반사전압은 투과영역(TA)에 위치하는 액정층(500)에 걸리는 투과전압보다 낮아진다.
따라서, 도 1의 (a)에서와 같이, 최적의 투과율을 갖기 위한 약 4.2V의 투과전압을 액정표시장치에 인가한 경우, 투과영역(TA)에 위치하는 액정층(500)에는 상기 4.2V의 투과전압이 모두 인가된다.
한편, 반사영역(RA)에서는 상기 절연성 박막(350)에 의해 상기 4.2V 투과전압에 전압 강하가 발생되어 도 1의 (b)에서와 같이 최적의 반사율을 갖는 약 2.6V의 반사전압이 반사영역(RA)에 위치하는 액정층(500)에 인가된다.
상기에서 절연성 박막(350)을 형성하는 무기물 또는 유기물의 유전율을 조정하거나 또는 절연성 박막(350)의 두께(d)를 조절함에 의해 전압 강하량을 조절한다.
한편, 상기 컬러필터 기판(400)은 제2 절연기판(410) 상에 컬러필터층(420) 및 공통 전극(430)이 구비된 기판이다.
상기 제2 절연기판(410) 상에 R(Red), G(Green), B(Blue)로 이루어진 상기 컬러필터층(420)이 구비되고, 상기 컬러필터층(420) 상에는 상기 공통 전극(430)이 균일한 두께로 적층된다. 상기 공통 전극(430)은 투명성 도전 물질인 ITO 또는 IZO로 이루어진다.
이상에서는 상기 컬러필터 기판 상에 컬러필터층이 형성된 경우를 예로 들어 설며하였으나, 상기 TFT 기판 상에 상기 컬러필터층이 형성되는 COA 구조를 갖는 액정표시장치에서도 본 발명이 적용될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 TFT 기판의 제조공정을 구체적으로 나타낸 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 제1 절연기판(310) 상에 게이트 전극(321), 게이트 절연막(324), 액티브 패턴(325) 및 오믹 콘택 패턴(326)이 차례로 형성된다. 이어, 상기 오믹 콘택 패턴(326)이 형성된 제1 절연기판(310) 상에 금속막을 증착하고, 상기 금속막을 패터닝하여 소오스 전극(322)과 드레인 전극(323)을 형성한다. 이로써, 제1 절연기판(310) 상에는 TFT(320)가 형성된다.
도 3b를 참조하면, TFT(320)가 형성된 제1 절연기판(310) 상에 감광성 유기물질을 도포하고, 상기 유기물질을 패터닝하여 표면에 다수의 요철 패턴을 가지는 유기 절연막(370)을 형성한다. 이때, 상기 유기 절연막(370)은 TFT(320)의 드레인 전극(323) 일부분이 노출되는 콘택홀(360)을 갖는다.
도 3c를 참조하면, 유기 절연막(370) 및 콘택홀(360) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 균일한 두께로 증착하여 투과전극(330)을 형성한다. 이어, 상기 투과전극(330) 상에는 알루미늄과 같이 반사율이 높은 금속층을 균일한 두께로 증착하고, 상기 투과전극(330)의 일부분을 노출시키기 위한 투과창(345)을 갖도록 패터닝하여 반사전극(340)을 형성한다.
이후, 도 3d를 참조하면, 반사전극(340)이 형성된 제1 절연기판(310)의 전면 에 액정층(500) 보다 높은 유전율을 가지는 SiO2 또는 Si3N4 등의 무기물 또는 유기물을 소정 두께(d)로 증착한 후 상기 투과창(345)이 노출되도록 패터닝하여 절연성 박막(350)을 형성한다. 따라서, 상기 절연성 박막(350)은 반사전극(340) 상에만 형성된다. 또한, 상기 절연성 박막(350)은 투명 절연막이다.
한편, 도 2에 도시된 컬러필터 기판의 제조 공정은 당업자에게 이미 공지되어 있는 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 액정표시장치의 제조방법에 따르면, 액정층보다 높은 유전율을 가지는 소정 두께의 절연성 박막이 반사전극 상에만 형성된다. 그러므로, 절연성 박막에 의해 전압 강하가 발생하여, 반사영역에 위치하는 액정층에는 투과영역에 위치하는 액정층에 인가되는 투과전압보다 상대적으로 낮은 반사전압이 인가된다.
따라서, 반사영역과 투과영역에 최적의 반사율과 최적의 투과율을 가지는 서로 다른 전압을 인가할 수 있어, 액정표시장치의 반사 효율 및 투과 효율을 각각 향상시킬 수 있다. 그로 인해서, 상기 액정표시장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 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 (5)

  1. 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하고, 반사영역에 대응하는 반사전극과 투과영역에 대응하는 투명전극을 가지며, 상기 반사전극 상에 제1 유전율을 가지는 소정 두께의 절연성 박막을 갖는 제2 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제2 유전율을 가지는 액정을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연성 박막은 무기 절연막 또는 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 유전율은 상기 제2 유전율보다 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소정 두께는 0.5㎛ 내지 1.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판을 형성하는 단계는
    제1 절연기판 상에 스위칭 소자를 형성하는 단계;
    상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 절연기판 상에 상기 투명전극을 형성하는 단계;
    상기 투명전극이 형성된 상기 제1 절연기판 상에 상기 투과영역에 대응하는 투과창을 가지는 상기 반사전극을 형성하는 단계; 및
    상기 반사전극 상에 상기 절연성 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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JP2004279566A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Seiko Epson Corp 液晶表示装置および電子機器
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