KR20030058228A - 반투과 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필요에 따라 반사 모드와 투과 모드로 사용할 수 있는 반투과 액정표시장치에 관한 것이다.

반투과 모델에서는 반사 모드와 투과 모드의 휘도를 균일하게 하고, 대비비(contrast ratio)를 높이기 위하여 투과부의 액정층의 두께를 반사부 액정층의 두께의 두 배가 되도록 하는 듀얼셀갭(dual cell gap) 구조를 채택하고 있을 뿐 만 아니라 반사전극의 반사율을 개선하기 위하여 반사전극을 요철구조(reflecter structure)로 형성하고 있다.

본 발명에서는 위의 두 가지 구조를 결합함으로서 발생하는 문제 즉 투과홀 단차부의 경사각과 엠보싱(embossing)의 경사각이 일치함으로서 발생하는 액정이상배열을 해결하기 위한 것이다.

이상의 문제를 해결하기 위하여 화소영역의 반사부에는 소스 및 드레인 금속층(source/drain metal line)을 형성하여 엠보싱의 경사각을 완만하게 함으로서 액정이상배열을 최소화하고, 투과부에서는 여전히 ECB(electrically controller birefrnigence) 모델에 의한 투과휘도가 균일하게 되는 개선효과를 갖게 한다.

Description

반투과 액정표시장치 및 그 제조방법{Transflective liquid crystal display device and manufacturing method of the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사 모드와 투과 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반투과 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를움직이게 함으로서, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나뉠 수 있다.

투과형 액정표시장치는 액정 패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이고, 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시킴으로서 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절하는 형태이다.

투과형 액정표시장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정표시장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로 투과형 액정표시장치에 비해 전력소비가 적지만 어두운 장소에서는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치로 반사 및 투과 겸용 액정표시장치가 제안되었다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 반투과 액정표시장치에 대하여 설명한다.

도 1은 통상적인 반투과 액정표시장치의 개략단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함하는 하부 기판(10) 위에 화소 전극(20)이 형성되어 있다. 화소 전극(20)은 투과 전극(21)과 반사 전극(22)의 두 부분으로 이루어지는데, 반사 전극(22)은 내부에 홀을 가지며, 반사 전극(22)의 홀에는 투과 전극(21)이 형성되어 있다. 투과 전극(21)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : 이하 ITO라고 함)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide : 이하 IZO라고 함)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전 물질로 이루어지며, 반사 전극(22)은 알루미늄(Al)과 같이 저항에 작고 반사율이 큰 물질로 이루어진다.

하부 기판(10) 상부에는 하부 기판(10)과 일정 간격을 가지고 상부 기판(30)이 배치되어 있으며, 상부 기판(30) 안쪽면에는 화소 전극(20)과 대응하는 위치에 컬러필터(40)가 형성되어 있다. 컬러필터(40) 상부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(50)이 형성되어 있다.

상부 기판(30)과 하부 기판(10) 사이에는 수평으로 배향된 액정층(60)이 삽입되어 있다.

두 기판(10, 30)의 바깥쪽에는 제1 및 제2 위상차판(retardation film, 71, 72)이 각각 배치되어 있는데, 제1 및 제2 위상차판(71, 72)은 빛의 편광 상태를 바꾸는 기능을 한다. 여기서, 제1 및 제2 위상차판(71, 72)은 λ/4(λ=550㎜)에 해당하는 위상차를 가지는 것을 이용하여, 입사된 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾼다.

제1 및 제2 위상차판(71, 72) 바깥쪽에는 하부 편광판(81)과 상부 편광판(82)이 각각 배치되어 있는데, 상부 편광판(82)의 광 투과축은 하부 편광판(81)의 광투과축에 대하여 90°의 각도를 가진다.

또한, 하부 편광판(81)의 바깥쪽 즉, 하부 편광판(81)의 아래에는 백라이트(90)가 배치되어 있어 투과 모드의 광원으로 이용된다.

이러한 구조의 반투과 액정표시장치는 전압을 인가하지 않을 경우 백색광이 출력되는 노멀리 화이트(normally white) 모드인데, 반사 모드를 기준으로 설계되기 때문에 전압을 인가하지 않았을 때 투과 모드의 투과율은 반사 모드 투광율의 50％ 정도 밖에 되지 않는다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 반사 영역과 투과 영역에서의 액정층의 두께를 다르게 한 반투과 액정표시장치가 제안되었다.

이하, 도 2는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 도시한 확대평면도이다.

상기 어레이기판은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터와 각각 연결되고 서로 교차하는 게이트배선(2)과 데이터배선(4)이 형성된다. 이러한 게이트배선(2)과 데이터배선(4)이 교차한 영역을 화소영역(P)이라 한다. 상기 게이트배선(2)과 데이터배선(4)의 일 측 끝단에는 외부로부터 신호를 입력받는 게이트 패드(6)와 데이터 패드(8)가 구성된다. 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극(32)과 소스 전극(34) 및 드레인 전극(36)과 상기 게이트 전극(32) 상부에 구성된 액티브층(38)을 포함한다. 이때, 상기 화소영역(P)에 위치한 반 투과 화소전극은 투명전극(44)과 투과홀을 포함하는 반사 전극(46)으로 형성되어, 크게 투과부(A)와 반사부(B)로 구분된다.

도 3은 종래의 반사모드와 투과모드를 모두 포함하는 반 투과 액정표시장치를 도시한 것으로, 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 어레이기판과 이에 대응하는 컬러필터기판을 함께 도시한 단면도로서 반 투과 액정표시장치는 투과부(A)와 반사부(B)로 나누어진다. 도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기판(10) 위에 실리콘(silicon) 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO₂)으로 된 게이트 절연막(12)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(12) 위에는 유기 절연막으로 이루어진 제1 보호층(14)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(12)과 제1 보호층(14)은 투과부(A)에 해당하는 부분에 투과홀(23)이 형성되어 있다. 제1 보호층(14) 상부에는 반사판(16)이 형성되어 있고, 반사판(14) 상부에는 제2 보호층(18)이 형성되어 있다.

다음, 제2 보호층(18) 상부에는 투명 전극(21)이 형성되어 있다. 한편, 하부 기판(10) 상부에는 도시하지 않았지만 박막트랜지스터가 더 형성되어 있으며, 박막트랜지스터는 전기적으로 투명 전극(21)과 연결되어 있다.

이어, 하부 기판(10) 상부에 일정 간격 이격되어 상부 기판(30)이 배치되어 있고, 상부 기판(30) 하부에는 컬러필터(40)와 공통 전극(50)이 차례로 형성되어 있다.

하부 기판(10)과 상부 기판(30) 바깥쪽에는 위상차판(71, 72)이 각각 배치되어 있으며, 위상차판(71, 72) 바깥쪽에는 편광판(81, 82)이 각각 배치되어 있고, 하부 편광판(81)의 아래쪽에는 백라이트(90)가 위치한다.

다음, 공통 전극(50)과 투명 전극(21) 사이에는 액정층(60)이 주입되어 있다. 이때, 액정층(60)은 기판에 대해 수평으로 배열하고, 양의 유전율 이방성을 가지는 것을 이용하여 전기장이 형성되었을 때 전기장의 방향과 나란하게 배열되도록 한다.

여기서, 액정층(60)의 위상차(△n·d)는 액정층(60)의 굴절율 이방성 값(anisotropy of refractive index)과 두께에 따라 달라진다. 따라서, 투과홀(23)은 투과부(A)의 액정층(200) 두께를 반사부(B)의 액정층(200) 두께보다 두껍게 하여 투과모드와 반사 모드의 휘도를 균일하게 하기 위한 것으로, 투과부(A)의 액정층(60) 두께가 반사부(B)의 액정층(60) 두께의 두 배가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 어레이 기판을 이용한 반투과 액정표시장치에서는 투과부에 해당하는 영역의 유기 절연막에 홀을 형성하여 투과부의 액정층 두께가 반사부 액정층 두께의 두 배가 되도록 함으로써 반사 모드와 투과 모드의 투과율을 균일하게 할 수 있다.

도 3의 반투과 액정표시장치에서 전압을 인가하기 전과 인가 후에 대한 반사 모드의 편광 상태를 도 4a 및 도 4b에 각각 도시하였다.

이때, 도 3에서 기판과 지면에 평행한 방향을 y축으로 설정하고, 빛이 진행하는 방향을 z축으로 설정한다.

위와 같은 좌표를 설정하면, 액정표시장치의 하부에서 보았을 때 상부 편광판의 광 투과축은 x축에 대해 135도, 하부 편광판의 광 투과축은 x축에 대해 45도를 이루는 것으로 정한다. 따라서, 액정표시장치의 상부에서 보았을 때 상부 편광판의 광 투과축은 x축과 이루는 각이 45도가 된다.

또한, 위상차판은 λ/4의 위상차값을 가지는 것을 이용하는데, 상부 위상차판은 x축상에 광축을 갖고 있어서 45도로 입사된 빛은 좌원 편광되고, 좌원 편광되어 입사된 빛은 135도로 선편광되며, 135도로 입사된 빛은 우원 편광되고, 우원 편광되어 입사된 빛은 45도로 선편광되도록 좌회전하는(left-handed) 것을 이용한다. 반면, 하부 위상차판은 y축상에 광축을 갖고 있어서 45도로 입사된 빛이 우원 편광되는 우회전하는(right-handed)것을 이용한다. 이때 반사부의 액정층은 λ/4의 위상차값을 가지며, 편광된 빛이 우회전되도록 한다.

도4a에 도시한 바와 같이 액정표시장치에 전압을 인가하지 않았을 때, 상부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 상부 위상차판을 통과하면서 좌원 편광된다. 이어, 액정층을 통과하면서 좌원편광에서 45도 선편광으로 바뀌고, 이 선편광은 반사 전극에서 반사되어 45도의 편광 방향을 갖는다. 다음, 액정층을 통과하면서 45도의 선편광은 우원편광으로 바뀌고, 우원편광은 상부 위상차판을 통과하면서 다시 45도로 선편광된다. 45도로 선편광된 빛은 상부 편광축의 광 투과축 방향과 일치하므로, 상부 편광판에 도달한 빛이 모두 투과되어 화이트(white)가 구현된다.

다음, 도 4b에 도시한 바와 같이 액정표시장치에 전압이 인가되었을 경우, 상부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 상부 위상차판을 통과하면서 좌원 편광된다. 이어, 좌원 편광된 빛은 액정층을 통과하는데, 액정 분자가 인가된 전압에 의해 기판에 대해 수직으로 배열되어 위상차를 가지지 않으므로, 그냥 투과하여 좌원 편광 상태를 유지한다. 다음, 반사 전극에 반사되어 좌원 편광된 빛은 좌원편광을 유지하고, 좌원 편광된 빛은 다시 액정층을 그대로 투과한 후, 위상차판을 통과하면서 135도로 선편광된다. 135도로 선편광된 빛은 상부 편광판의 광 투과축과 직각이 되므로, 투과되지 못하여 블랙(black) 상태가 된다.

한편, 도 5a 및 도 5b에는 반투과 액정표시장치에서 전압이 인가되기 전과 후에 대한 투과 모드의 편광 상태를 도시하였다.

도 5a에 도시한 바와 같이 전압을 인가하지 않았을 때, 백라이트로부터 조사되어 하부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 하부 위상차판을 통과하면서 우원 편광된다. 이어, 투과 전극을 통과하는데 투과 전극은 빛의 편광 상태에 영향을 미치지 않으므로 우원 편광 상태를 그대로 유지한다. 다음, 우원 편광된 빛은 액정층을 통과하는데, 투과부의 액정층은 반사부의 액정층 두께보다 두 배 두껍게 하여 λ/2의 위상차를 가지도록 한다. 따라서, 우원 편광된 빛은 좌원 편광으로 변환된다. 다음, 좌원 편광된 빛은 상부의 위상차판을 통과하면서 135도로 션편광되므로, 상부 편광판의 광 투과축 방향과 일치되어 빛이 모두 투과된다.

이어, 전압이 인가되었을 경우에는 도 5b에 도시한 바와 같이, 백라이트로부터 조사되어 하부 편광판을 통과한 빛은 45도로 선편광되고, 하부 위상차판을 통과하면서 우원 편광된다. 이어, 위상 변화없이 투과 전극을 통과하고 액정층을 통과하는데, 액정층이 기판에 대해 수직으로 배열되어 위상차를 가지지 않으므로 우원 편광된 상태를 유지한다. 다음, 상부의 위상차판을 통과하면서 우원 편광된 빛은 45도로 선편광되는데, 이는 상부 편광판의 광 투과축 방향 즉, 135도 방향과 직각이 되므로 상부 편광판을 투과하는 빛이 없게 된다.

이와 같이, 투과부와 반사부의 액정층 두께를 다르게 하여 두 모드의 휘도를 균일하게 할 뿐만 아니라, 블랙상태를 이상적으로 어둡게 만들 수 있으므로 대비비(contrast ratio)를 높일 수 있다. 그러므로, 반투과 액정표시장치의 화질을 향상시킬 수 있다.

한편 보호층과 반사전극 사이에는, 상기 반사전극의 반사율을 개선하기 위해, 감광성 수지를 도포하여 표면을 요철형태로 형성한 요철부가 구성되는 바 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 종래 요철형상의 반사판을 가지는 어레이기판의 반사상태를 설명하기 위하여 반사부의 일부를 도시한 단면도이다.

기판(10)과 상기 기판(10) 상에는 게이트 전극(도 2의 32)dl 형성되어 있다. 상기 게이트 전극 상에는 게이트 절연막(12)이 형성되고, 게이트 절연막(12)이 증착된 기판 전면에는 제 1 보호층(14)이 형성되어 dLT다. 이때 게이트 절연막(12)과 제1 보호층(14)이 상기 기판(10) 상에 아일랜드 형태로 요철형상을 이루고 있다. 상기 요철 형상의 반사판(16)위에는 제 2 보호층(18)이 형성되어 있고, 상기 제 2 보호층(18) 상에는 화소 전극(21)이 형성되어 있다.

종래의 반투과형 액정표시장치에서는 반사 전극은 평탄한 면을 가지고 있어, 빛이 거울에서 반사되는 것과 같은 반사, 즉 거울반사 내지는 정반사를 하기 때문에 광원의 위치에 따라 입사광의 전반사 방향에서만 빛의 휘도가 높고 정면 방향의 휘도는 낮은 문제가 있다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 보호층(14)의 상부면에 굴곡을 형성하여반사판(16)의 표면이 요철 형태를 가지도록 하게 되면 반사되는 빛의 각도를 변화시켜 정반사 방향(Ⅰ)은 물론이고 정면 방향(Ⅱ)의 휘도를 향상시킬 수 있다.

그러나, 반사율을 향상시키기 위하여 반사판의 표면을 요철 형상으로 하게 되면, 도 7에서 보는 바와 같이 엠보싱화로 액정층의 두께가 지속적으로 변화하게되어 액정배열이상이 발생하게 된다.

도 7은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 단면도로서 요철형상의 반사판을 가지는 어레이기판을 도시하고 있다.

도면에서 보는 바와 같이 투과부(A)에 있는 단차부패턴(a) 영역에서의 액정배향각도와 반사부(B)에 있는 엠보싱패턴(b) 영역에서의 액정배향각도가 거의 일치함으로써 단차부 부분에서 발생하는 액정이상배열이 엠보싱패턴 영역에서도 발생한다. 이러한 이유는 투과부의 액정층의 두께가 반사부의 액정층의 두께의 두 배가 되도록 하는 듀어셀겝 구조에서 반사부(B)를 엠보싱화하여 반사부(B)의 경사각을 투과부(A)와 동일한 경사각으로 패턴을 할 경우 투과부(A)의 액정층의 두께가 반사부(B)의 액정층의 두께의 두 배가 되지 못함으로써 투과부(A)에서는 ECB 모델에 의한 투과효과를 내지 못하고 반사부(B)에 있는 엠보싱패턴(b) 여역에서는 액정이상배열로 인한 얼룩이 발생한다.

본 발명은 위에서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반투과모델에서 투과휘도 및 색감을 향상시키고동시에 반사율을 향상시키면서도 엠보싱부분에서 액정이상배열을 최고화시킬 수 있는 반투과 액정표시장치를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 반투과 액정표시장치의 개략단면도이다.

도 2는 종래의 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 도시한 확대평면도이다.

도 3은 종래의 반사모드와 투과모드를 모두 포함하는 반투과 액정표시장치를 도시한 것으로, 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 어레이기판과 이에 대응하는 컬러필터기판을 함께 도시한 단면도이다.

도 4a와 도 4b는 종래의 반투과 액정표시장치에서 각각 전압을 인가하기 전과 후에 대해 반사 모드에서의 편광 상태를 도시한 도면이다.

도 5a와 도 5b는 종래의 반투과 액정표시장치에서 각각 전압을 인가하기 전과 후에 대해 투과 모드에서의 편광 상태를 도시한 도면이다.

도 6은 종래 요철형상의 반사판을 가지는 어레이기판의 반사상태를 설명하기 위하여 반사부의 일부를 도시한 단면도이다.

도 7은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 단면도로서 요철형상의 반사판을 가지는 어레이기판을 도시하고 있다.

도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 단면도로서, 도 2의 절단선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 자른 단면의 제조공정을 도시한 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 하부기판 12 : 게이트 절연막

14 : 제1 보호층 16 : 반사판

18 : 제2 보호층 20 : 화소 전극

21 : 투명 전극 32 : 게이트 전극

42 : 소스 전극 43 : 드레인 전극

45 : 소스/드레인 금속층

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일측면에 따르면, 스위칭영역과, 반사부와 투과부로 이루어진 화소영역을 가진 기판과 ; 상기 스위칭영역에 위치한 스위칭소자와 ; 상기 화소영역내의반사부에 위치한 게이트 절연막과 ; 상기 게이트 절연막 상의 반사부에 위치한 금속막과 ;상기 금속막 상에 형성되어 있고 요철 형상을 하고 있는 유기막패턴과 ; 상기 유기막패턴 상에 위치하고 상기 투과부에 투과홍을 가지는 반사판과 ; 상기 반사판을 덮고 있는 보호층과 ; 상기 보호층 상에 형성되어 있고 상기 스위치소자와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.

상기 게이트절연막은 상기 스위칭소자영역에도 형성되어 있으며, 상기 스위칭소자는 상기 게이트절연막하부의 게이트전극과, 상기 게이트절연막상의 반도체층과 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성된 소스 및 드레인전극을 가지고 있다.

상기 금속막은 상기 소스 및 드레인전극과 동일한 물질이며, 상기 투과부에는 상기 게이트절연막이 없는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제 1 영역과, 반사부와 투과부가 정의된 제 2 영역을 가진 기판의 상기 제 1 영역에 스위칭소자를 형성하는 단계와 ; 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 게이트절연막을 형성하는 단계와 ; 상기 게이트절연막상의 상기 제 2 영역의 반사부에 금속막을 형성하는 단계와 ; 상기 요철형상의 유기막상에 상기 제 2 영역의 투과부에 투과홍을 가진 반사판을 형성하는 단계와 ; 상기 스위칭소자와 상기 반사판상에 보호층을 형성하는 단계와 ; 상기 보호층상의 제 2 영역에 상기 스위칭소자와 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.

상기 스위칭소자는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터이며, 상기 금속층은 상기 소스 및 드레인전극의 형성과 동시에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유기막을 형성할 때 상기 제2 영역의 투과부에 대응하는 상기 게이트절연막을 식각하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 반투과 액정표시장치용 어레이 기판에 대해서 상세히 설명한다.

도 8a 내지 8f는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 단면도로서, 평면도를 도시한 도 2의 절단선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 자른 단면의 제조공정을 도시한 공정도이다. 아래에서는 공정순서에 따라 상세히 설명한다.

먼저, 도 8a에서 도시한 바와 같이, 기판(10) 상에 크롬, 구리, 알루미늄과 같은 금속층을 증착하고, 패턴닝하여 게이트(gate)전극(32)을 형성한다.

상기 게이트 전극(32)이 형성된 기판(10)의 상부에 게이트 절연막(12)을 형성한다. 이때 게이트 절연막(12)으로는 실리콘 질화막(SiNx) 이나 실리콘 산화막(SiO??)이 이용된다.

다음으로, 상기 게이트전극(32)상부의 게이트 절연막(12)상에 아몰퍼스 실리콘을 증착하고 패터닝하여 액티브층(active layer:38)을 형성하고 상기 액티브층(38)에 불순물인 인(Phosphorus)이나 붕소(Boron)로 이온도핑하여 오믹 콘택층(ohmic contact layer: 39)을 형성한다.

다음으로, 도 8b에서 도시한 바와 같이 상기 오믹콘택층(39)상부에 금속층을 증착하고 패터닝하여 소스(source)전극(42)과 드레인(drain)전극(43)을 형성한다. 마찬가지로, 상기 소스/드레인 전극(42,43)이 금속 박막의 증착과 포토 공정 및 에칭 공정에 의해 형성될 때 게이트 절연막(12) 상부에 동일한 소스/드레인 금속 박막을 증착한다. 상기 금속 박막을 패턴닝하여 소스/드레인 금속층(45)을 형성한다. 이때 투과부(A) 상에는 포토 공정과 에칭 공정으로 소스/드레인 박막을 식각하여 홀을 패턴닝한다. 여기서 소스/드레인 금속막을 증착하는 이유는 투과부(A)의 액정층의 높이가 반사부(B)의 액정층의 높이의 두 배가 되도록 하여 높이를 달리하면서도 엠보싱의 경사각의 완급을 최소화 시키기 위함이다. 한편, 액티브층(38)과 오믹 콘택층(39)을 형성하고 그 위에 소스/드레인 전극(42,43)을 형성한 다음 소스/드레인 전극 사이에 이격된 영역에서 노출된 오믹 콘택층을 제거하여 그 하부에 액티브층을 노출한다. 이때 소스/드레인 전극을 마스크로 사용함으로 별도의 마스크가 필요없다.

계속해서, 도 8c에서 도시한 바와 같이 상기 소스/드레인 전극(42,43)과 게이트 절연막(12)상에 아일랜드 형태를 띠고 있는 소스/드레인 금속막(45) 상부에 절연물질을 증착하여 제 1 보호층(14)을 형성한다. 이때 보호층은 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막, 바람직하게는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene :BCB)이나 감광성 아크릴(photo acryl)계열의 유기 절연막으로 이루어진다.

이어서, 상기 보호층(14)이 아크릴 계열의 감광성 물질인 경우에는 별도로 유기물질을 도포하지 아니하고 상기 보호층을 패턴닝하여 일정 간격 및 크기를 가지는 제 1 유기막패턴(14a)을 형성할 수 있다. 이때, 패턴의 간격, 높이와 중첩정도를 조절하여 이후 형성되는 요철의 경사각을 조절할 수 있다.

한편, 투과홀 부분에 있는 게이트 절연막(12)은 상기 보호층(14)을 패턴닝할 때 동일 마스크를 사용하여 노광한 후 현상한다. 그리고, 가스 플라즈마(gas plasma)를 사용하는 건식 식각(dry etching)방법을 이용하여 투과홀 부분에 있는 게이트 절연막를 보호층과 동시에 제거한다.

계속하여, 도 8d에서 보는 바와 같이 상기 제 1 유기막패턴(14a)을 원하는 모양(texture)으로 만들기 위하여 오븐(oven)에서 열처리 한다. 이러한 열처리 과정을 거쳐 제 2 유기막패턴(14b)이 형성된다.

이어서, 요철 형상의 제 2 유기막패턴(14b) 상부의 화소 영역(P)에 빛을 반사시키기는 반사판(16)이 형성되어 있는데, 반사판(16)은 빛의 반사가 잘되는 알루미늄이나 알루미늄 합금과 같은 도전물질로 이루어질 수도 있다. 여기서, 알루미늄과 같은 금속을 증착하고, 패턴닝하여 반사판(16)을 형성하는데, 요철 형상을 가지는 유기막패턴 위에 금속과 같은 도전 물질을 증착하고 패턴닝하여 반사판도 요철 형상을 가지게 된다.

다음으로, 도 8e에서 보는 바와 같이 반사판(16)을 형성한 후에 반사판(16)위에 절연 물질을 증착하여 제 2 보호층(18)을 형성한다. 계속하여, 상기 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(18)을 한꺼번에 일괄적으로 패턴닝하여 상기 드레인 전극(43)을 노출하는 드레인 콘택홀(19)을 형성한다.

계속하여, 상기 제1 보호층(14)과 제2 보호층(18)을 한꺼번에 일괄적으로 패턴닝하여 상기 드레인 전극(43)을 노출하는 드레인 콘택홀(19)을 형성한다.

마지막으로, 도 8f에서 보는 바와 같이 상기 드레인 콘택홀(19)이 형성된 제 2 보호층(18) 상부에는 드레인 전극(43)과 접촉하는 화소 전극(21)을 형성한다. 여기서, IT0와 IZ0등의 투명 도전성 금속을 증착하고 패턴닝하여 화소 전극(21)을 형성한다.

상기 도 8f에서 살펴본 바와 같이 화소영역내의 반사부 부분에 소스/드레인 금속층을 삽입함으로써 반사부 부분에서의 엠보싱화로 액정층의 두께가 지속적으로 급격하게 변화하지 아니하고 완만한 형상을 하게된다. 즉 셀갭(cell gap)의 차이로 인한 투과부의 액정층의 두께와 반사부의 액정층의 두께가 두 배로 되면서도 여전히 반사부에서는 요철형상을 유지하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 화소영역내의 반사부에만 소스/드레인 금속을 삽입하게 되면 투과부에서는 ECB(Electrically Controller Birefringence) 모델에 의한 투과효과가 그대로 발휘되면서도 반사부에서는 소스/드레인 금속층에 의해 엠보싱부분의 경사각이 완만하게 되므로써 엠보싱에 의한 반사율이 향상되면서도 액정이상배열에 의한 얼룩이 최소화된다.

Claims (8)

1. 스위칭영역과, 반사부와 투과부로 이루어진 화소영역을 가진 기판과 ;

   상기 스위칭영역에 위치한 스위칭소자와 ;

   상기 화소영역내의 반사부에 위치한 게이트 절연막과 ;

   상기 게이트 절연막 상의 반사부에 위치한 금속막과;

   상기 금속막 상에 형성되어 있고 요철형상을 하고 있는 유기막패턴과 ;

   상기 유기막패턴 상에 위치하고 상기 투과부에 투과홍을 가지는 반사판과 ;

   상기 반사판을 덮고 있는 보호층과;

   상기 보호층 상에 형성되어 있고 상기 스위칭소자와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 게이트절연막은 상기 스위칭소자영역에도 형성되어 있으며, 상기 스위칭소자는 상기 게이트절연막하부의 게이트전극과, 상기 게이트절연막상의 반도체층과 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성된 소스 및 드레인전극을 가지고 있는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속막은 상기 소스 및 드레인전극과 동일한 물질인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 투과부에는 상기 게이트절연막이 없는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
5. 제 1 영역과, 반사부와 투과부가 정의된 제 2 영역을 가진 기판의 상기 제 1 영역에 스위칭소자를 형성하는 단계와 ;

   상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 게이트절연막을 형성하는 단계와 ;

   상기 게이트절연막상의 상기 제 2 영역의 반사부에 금속막을 형성하는 단계와 ;

   상기 요철형상의 유기막상에 상기 제 2 영역의 투과부에 투과홀을 가진 반사판을 형성하는 단계와 ;

   상기 스위칭소자와 상기 반사판상에 보호층을 형성하는 단계와 ;

   상기 보호층상의 제 2 영역에 상기 스위칭소자와 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 스위칭소자는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법
7. 제 5항에 있어서,

   상기 금속층은 상기 소스 및 드레인전극의 형성과 동시에 형성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법
8. 제 5항에 있어서,

   상기 유기막을 형성할 때 상기 제 2 영역의 투과부에 대응하는 상기 게이트절연막을 식각하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법