KR20040062376A - 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 - Google Patents

반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 Download PDF

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KR20040062376A
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Abstract

본 발명은 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 고개구율 및 고휘도를 구현하는 반사투과형 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는, 반사부와 투과부로 구성되는 화소영역의 일 측에 구성되는 데이터배선을 각각 제 1 및 제 2 라인으로 나누어 이웃한 화소영역의 반사부에 구성하고, 상기 제 1 라인과 제 2 라인의 이격 영역을 투과부로 사용한다.
이와 같은 구성은 데이터 배선에 대응하여 형성하였던 블랙매트릭스를 제거할 수 있을 뿐 아니라, 이 영역을 투과영역으로 사용할 수 있기 때문에 고개구율 및 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전술한 바와 같이 구성된 어레이기판의 상부에 직접 컬러필터를 형성함으로써, 종래와 같이 별도의 컬러필터를 합착하는 공정에서 발생하는 공정오차를 방지할 수 있기 때문에 개구율을 최대한 확보 할 수 있는 장점이 있다.

Description

반사투과형 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법{An array substrate for Transeflective liquid crystal display and fabrication method of the same}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 반사모드(reflection mode)와 투과모드(transmit mode)를 선택적으로 사용할 수 있고, 고개구율 및 고휘도를 구현하는 반사투과형 액정표시장치(Transflective liquid crystal display device)와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 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.
이하, 도 1을 참조하여 반사투과형 액정표시장치의 구성과 동작을 설명한다.
도 1은 일반적인 반사투과형 컬러 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 반사투과형 액정표시장치(11)는 투과부(A)와 반사부(C)로 구성된 다수의 화소영역(P)이 정의된 제 1 기판(15)과 제 2 기판(21)이 액정층(23)을 사이에 두고 이격 하여 구성된다.
상기 제 2 기판(15)의 일면에는 상기 화소영역에 순차적으로 대응하여 구성된 적색과 녹색과 청색의 서브 컬러필터(17)와, 상기 서브 컬러필터(17)사이에 블랙매트릭스(16)가 구성되고, 상기 서브 컬러필터(17)와 블랙매트릭스(16)의 하부에는 투명한 공통전극(13)이 구성된다.
상기 제 1 기판(21)의 일면에는 상기 투과부(A) 및 반사부(C)에 반투과 화소전극(40,46)이 구성되며, 이러한 반투과 화소전극(40,46)은 투과부(A)에 대응하여 위치한 투명 전극(46)과 반사부(C)에 대응하여 위치한 반사전극(40)으로 구성된다.
또한, 상기 화소영역(P)의 일 측과 타 측으로 각각 게이트 배선(25)과 데이터 배선(27)이 서로 교차하여 구성되고, 상기 두 배선(25,27)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치한다.
전술한 구성에서, 상기 블랙매트릭스(16)는 데이터 배선(27)과 게이트 배선(25)과 박막트랜지스터(T)에 대응하는 영역에 구성되는데 이때, 상기 제 1 기판(21)과 제 2 기판(15)의 합착 오차를 감안하여 얼라인 마진(align margin)을 더두어 설계하게 된다.
결과적으로, 상기 블랙매트릭스가 차지하는 면적이 커지게 된다.
이에 대해, 도 2와 도 3의 단면도를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 반사투과형 액정표시장치의 단면도이고, 도 3은 도 2의 B영역을 확대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(21)에는 화소영역(P1,P2)의 일 측에 게이트 전극(8)과 액티브층(30)과 오믹 콘택층(32)과 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.
상기 화소영역(P1,P2)은 투과부(A)와 반사부(C)로 정의되며, 상기 투과부(A)에 대응하여 투명전극(46)이 구성되고, 상기 반사부(C)에 대응하여 반사전극(40)이 구성된다.
일반적으로는, 상기 투명전극(46)을 화소영역(P1,P2)의 전면에 구성하고, 상기 반사부(C)에 대응하여 반사전극(40)을 구성한다.
전술한 구성에서, 데이터 배선(27)은 서로 이웃한 화소영역(P1,P2)의 이격된 사이에 구성되며, 도시하지는 않았지만 게이트 배선(미도시)은 상기 데이터 배선(27)과 수직한 방향으로 구성된다.
상기 제 1 기판(21)과 마주보는 제 2 기판(15)에는 상기 화소영역(P1,P2)에 대응하여 컬러필터(17a,17b,17c)가 구성되고, 상기 데이터 배선(27)에 대응하여 블랙매트릭스(16)가 구성된다.
이때, 상기 데이터 배선(27)의 상부에서 이웃한 반사전극(46)사이의 간격이a이고, 상기 데이터 배선(17)의 양측과 이웃한 반사전극(46)이 각각 겹치는 면적이 b라면, 상기 블랙매트릭스(16)의 폭은 a+2b의 폭으로 구성하여야 한다.
이때, a의 폭에 대응하여 위치하는 액정(미도시)은 반사전극 상부에 대응하는 액정과 다르게 균일한 전기장이 충분히 인가되지 않기 때문에 노멀리 화이트모드(normally white mode )에서 화소영역이 블랙상태를 보여주는 전압을 인가하더라도 이 부분은 빛샘영역으로 작용하게 된다. 따라서 이 부분은 반드시 상기 블랙매트릭스(16)로 가려주어야 하는 부분이고, 상기 2b는 제 1 기판(15)과 제 2 기판(21)의 합착오차를 염두에 둔 얼라인 마진(align margin) 값이다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이 상기 블랙매트릭스(16)가 차지하는 면적이 매우 크다.
따라서, 반사부에서의 유효 반사면적이 줄어들어 그에 따른 개구율 감소와 함께 휘도의 저하를 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 블랙매트릭스로 인한 표시면적 감소를 통해 고품질의 반사투과형 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 구성을 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 종래에 따른 반사투과형 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 도 2의 B영역을 확대한 확대 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 한 화소를 확대한 확대 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 확대 단면도이고,
도 6a 내지 도 6d는 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 확대 단면도이고,
도 8은 도 7의 변형 예에 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를확대한 확대 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100 : 제 1 기판 102 : 게이트 배선
110 : 액티브층 114 : 소스 전극
116 : 드레인 전극 118 : 데이터 배선
120 : 제 1 보호막 122 : 투명전극
124 : 제 2 보호막 132 : 반사전극
200 : 제 2 기판 202a, b, c : 컬러필터
204 : 공통 전극
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 매트릭스 상으로 정의되고 투과부와 반사부로구성된 다수의 화소영역과; 상기 화소 영역의 일 측을 지나 연장 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극과; 상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극을 포함한다.
상기 서로 평행하게 이웃한 화소영역을 지나는 데이터 배선의 너비는 동일하게 구성한다.
상기 게이트 배선은 게이트 전극과 연결되고, 상기 데이터 배선은 상기 소스 전극과 연결되도록 구성한다.
상기 반사전극은 은(Ag)과 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 구성하며, 반사전극의 표면은 요철형상이다.
상기 데이터 배선의 제 1 라인과 제 2 라인을 덮고 이웃한 화소영역에 각각 구성된 반사전극의 이격 거리는 상기 투과부의 너비를 정의하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 기판 상에 매트릭스상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을정의하는 단계와; 상기 일 방향으로 이웃한 화소 영역의 일 측을 지나 연장되는 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극을 형성하는 단계와; 상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 투명전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 매트릭스 상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역과; 상기 화소 영역의 일 측을 지나 연장 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극과; 상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과; 상기 투명전극 및 반사전극의 상부에 구성된 컬러필터를 포함한다.
상기 컬러필터는 각 화소에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 순차적으로 구성되며, 상기 투과부에 대응하는 컬러필터와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비는 2:1이다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 기판 상에 매트릭스상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 단계와; 상기 일 방향으로 이웃한 화소 영역의 일 측을 지나 연장되는 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극을 형성하는 단계와; 상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 투명전극과 반사전극의 상부에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명의 제 1 실시예에서는 블랙매트릭스와 데이터 배선의 중첩으로 인해 반사부에서의 유효 반사면적이 줄어드는 것을 개선하기 위하여 데이터 배선의 형태를 변형하여 블랙매트릭스를 제거하고, 블랙매트릭스가 제거된 영역을 투과부로 사용하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)이 소정간격 이격하여 구성되며, 상기 제 2 기판(200)과 마주보는 제 1 기판(100)의 일면에는 게이트 전극(102)과 액티브층(110)과 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 포함하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 소스 전극(114)과 접촉하고, 기판의 일 끝단에서 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)으로 분기된 데이터 배선(118)과 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(102)과 연결되는 게이트 배선(미도시)이 구성된다.
상기 두 배선은 교차하여 다수의 화소영역(P1,P2)을 정의한다.
상기 박막트랜지스터(T)와 데이터 배선(118)이 구성된 기판(100)의 전면에는 제 1 보호막(120)이 구성되고, 상기 제 1 보호막(120)상부에는 상기 분기된 데이터 배선(118a,118b)의 사이영역(D)에 대응하여 투명전극(122)을 구성한다.
상기 투명전극(122)의 상부에는 제 2 보호막(124)이 구성되고, 상기 제 2 보호막(124)의 상부에는 상기 드레인 전극(116)및 상기 투명전극(122)과 접촉하는 반사전극(132)을 구성한다.
이때, 반사전극(132)은 휘도를 높이기 위해 요철형상으로 구성할 수 있다.
이러한 요철형상은, 상기 제 2 보호막(124)의 표면을 요철형상(B)으로 구성하고, 이를 통해 간접적으로 요철형상을 표현하는 방법이 일반적이다.
전술한 구성에서, 상기 분기된 데이터 배선(118)의 제 1 라인(118a)과 제 2라인(118b)은 각각 서로 이웃한 화소영역(P1,P2)에 각각 위치하는 반사전극(132)의 하부에 구성한다.
상기 데이터 배선(118)의 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)의 사이 영역(D)에 대응하는 부분에는 투명전극(122)이 구성되어, 이 부분에서 하부 백라이트(미도시)의 빛이 외부로 투과된다. 비로소, 상기 화소영역(P)은 투과부(A)와 반사부(C)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 투과부(A)에 대응하는 부분의 상기 제 2 보호막(124)을 식각함으로서, 투과부(A)와 반사부(C)에 대응하는 셀갭(자세히는 액정층의 두께)비를 대략 d:2d로 구성할 수 있다.
이와 같이, 투과부(A)와 반사부(C)에 대응하는 셀갭비를 다르게 구성하는 것은 투과부(A)와 반사부(C)의 편광특성을 동일하게 하기 위함이며, 이로써 투과부와 반사부에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있다.
상기 제 1 기판(100)과 마주보는 제 2 기판(200)의 일면에는 상기 각 화소영역에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(202a,202b,202c)를 구성하고, 상기 컬러필터(202a,202b,202c)의 상부에는 투명한 공통전극(204)을 구성한다.
전술한 반사투과형 액정표시장치의 구성에서, 상기 데이터 배선(118)을 이웃한 화소영역(P1.P2)에 구성된 반사부(C)의 하부에 구성함으로서, 종래와는 달리 상기 데이터 배선(118)에 대응하는 부분에 블랙매트릭스를 형성하지 않아도 된다.
또한, 전술한 구성은 상기 데이터 배선의 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)사이의 이격영역(D)을 조정하여 이 부분을 투과영역(A)으로 사용함으로서, 기판의 전체에 대해 개구율을 더욱 확보할 수 있는 구조이다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치용 어레이기판의 평면적인 구성을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100) 상에 수직하게 교차하여 투과부(A)와 반사부(C)로 구성된 화소 영역(P1,P2)을 정의하는 게이트 배선(106)과 데이터 배선(118)이 구성된다.
이때, 상기 데이터 배선(118)은 기판(100)의 일 끝단에서 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)으로 분기하여 구성한다.
상기 두 배선(106,118)이 교차하는 부분에 상기 게이트 배선(106)과 연결되는 게이트 전극(102)과, 액티브층(110)과, 상기 데이터 배선(118)과 연결되는 소스전극(114)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(116)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
상기 화소 영역(P1,P2)에는 투과부(A)에 대응하여 투명전극(122)을 구성하고, 상기 반사부(C)에 대응하여 상기 드레인 전극(116)과 상기 투명전극(122)과 드레인 콘택홀(126)및 투명전극 콘택홀(128)을 통해 동시에 접촉하는 요철형상의 반사전극(132)을 구성한다. (편의상 요철은 표현하지 않았음.)
이때, 상기 데이터 배선(118)의 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)은 각각 이웃한 반사전극(132)의 하부로 연장된 형상이다.
전술한 구성에서, 상기 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)의 너비의 합은 라인(line) 저항을 고려하여 종래의 데이터 배선의 너비와 같아야 한다.
이때, 상기 제 1 라인과 제 2 라인(118a,118b)은 상기 게이트배선(106)을 지나는 부분에서 최소한 한번은 연결하여 구성하며, 이러한 연결부위는 게이트 배선(106)과 중첩 되도록 구성한다.
전술한 구성은 종래와 달리 상기 데이터배선(118)에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하지 않을 뿐 아니라 이 부분을 투과영역(A)으로 사용하기 때문에, 종래에 비해 표시영역을 최대한 활용하는 구조이며 그에 따라 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 게이트전극(102)을 포함하는 게이트배선(도 5의 106)을 형성한다.
상기 게이트물질은 액정표시장치의 동작에 중요하기 때문에 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄(Al)이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온공정에서 힐락(hillock)형성에 의한 배선 결함문제를 야기하므로, 알루미늄 배선의 경우는 알루미늄 배선을 포함한 적층 구조(Al/Mo)가 적용되기도 한다.
다음으로, 상기 게이트전극(102)등이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiOx)등이 포함된 무기절연물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(108)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트전극(102)상부의 게이트 절연막(108)상에 아일랜드 형태로 적층된 아몰퍼스 실리콘(a-Si:H)인 액티브층(110)(active layer)과 불순물이 포함된 아몰퍼스 실리콘인(n+a-Si:H) 오믹콘택층(112)(ohmic contact layer)을 형성한다.
다음으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 오믹콘택층(112)상부에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti)등을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착한 후 패턴하여, 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)과, 상기 소스 전극(114)에 연결되고 상기 게이트 배선(미도시)과는 수직하게 교차하여 투과부(A)와 반사부(C)로 구성된 화소영역(P1,P2)을 정의하는 데이터배선(118)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 배선(118)은 기판(100)의 일 측 끝단에서 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)으로 나뉘어져 구성되며, 수평 방향으로 이웃한 화소영역(P1,P2)의 반사부(C)를 지나도록 수직하게 연장 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하는 부분에서 최소한 한번은 연결하여 구성하며, 이러한 연결부위는 게이트 배선과 중첩되도록 구성한다.
다음으로, 상기 소스 및 드레인 전극(114,116)과 데이터 배선(118)이 형성된기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질을 도포하여 제 1 보호막(120)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 1 보호막(120)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO) 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명 도전성 금속물질을 도포하고 패턴하여, 상기 데이터 배선(118)의 제 1 라인(118a)과 제 2 라인(118b)의 사이 영역 즉, 투과부(A)에 대응하여 투명전극(122)을 형성한다. 이때, 상기 투명전극(122)의 일측은 반사부(C)로 연장하여 구성한다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 투명전극(122)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 바와 같은 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 제 2 보호막(124)을 형성한다.
이때, 상기 반사부(C)에 대응하는 제 2 보호막(124)의 표면을 요철(B)로 형성한다. 상기 요철(B)은 다양한 방법으로 형성할 수 있으며 가장 대표적인 방법은, 감광성 수지를 도포하고 이를 사각형상(단면의 형상)인 오목부와 볼록부로 패턴한 후 열을 이용하여 반원 형상으로 형성하는 것이다.
다음으로, 상기 제 2 보호막(124)과 그 하부의 제 1 보호막(120)을 식각하여, 상기 드레인 전극(116)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(126)과, 상기 반사부(C)로 연장된 투명전극(122)의 일부를 노출하는 투명 전극 콘택홀(128)과 상기 투과부(A)에 대응하는 투명전극(122)의 전면을 노출하는 식각홀(130)을 형성한다.
이때, 상기 투과부(A)에 대응하여 식각홀(130)을 형성하는 것은 , 투과부(A)에 대응한 셀갭(도 4의 2d)을 반사부에 대응한 셀갭(도 4의 d)의 약 두 배로 형성함으로서 투과부(A)와 반사부(B)에서의 편광특성을 동일하게 함으로써, 두 영역에서의 색차를 줄이기 위함이다.
다음으로, 도 6d에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 전면에 알루미늄(Al)과 은(Ag)과 같은 반사율이 뛰어난 불투명한 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기드레인 전극(114) 및 투명전극(122)과 접촉하면서 반사부(C)에 대응하여 반사전극(132)을 형성한다.
이때, 반사전극(132)은 상기 보호막(124)의 요철로 인해 간접적으로 요철형상이 된다. 따라서, 고 반사율을 구현할 수 있다.
전술한 구성에서, 상기 제 1 및 제 2 라인(118a,118b)의 이격 영역의 면적(투과부의 면적)은 필요시 조절하여 투과부와 반사부의 면적비를 원하는대로 설계할 수 있다.
전술한 바와 같은 공정을 거쳐 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상기 제 1 실시예의 변형예를 설명한다.
-- 제 2 실시예 --
본 발명의 제 2 실시예의 특징은, 상부기판에 구성한 컬러필터를 하부기판에 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(300)과 제 2 기판(400)이 소정간격 이격하여 구성되며, 상기 제 2 기판(400)과 마주보는 제 1 기판(300)의 일면에는 게이트 전극(302)과 액티브층(310)과 소스 전극(314)과 드레인 전극(316)을 포함하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 소스 전극(314)과 접촉하고, 기판(100)의 일 끝단에서 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)으로 분기된 데이터 배선(318)과 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(302)과 연결되는 게이트 배선(미도시)이 구성된다.
상기 두 배선은 교차하여 다수의 화소영역(P1,P2)을 정의한다.
상기 박막트랜지스터(T)와 데이터 배선(318)이 구성된 기판(300)의 전면에는 제 1 보호막(320)이 구성되고, 상기 제 1 보호막(320)상부에는 상기 분기된 데이터 배선(318a, 318b)의 사이영역(D)에 대응하여 투명전극(322)을 구성한다.
상기 투명전극(322)의 상부에는 제 2 보호막(324)이 구성되고, 상기 제 2 보호막(324)의 상부에는 상기 드레인 전극(316)및 상기 투명전극(322)과 접촉하는 반사전극(332)을 구성한다.
이때, 반사전극(332)은 휘도를 높이기 위해 요철형상으로 구성할 수 있다. 물론 상기 제 2 보호막(324)의 표면을 요철형상(B)으로 구성하고, 이를 통해 간접적으로 요철형상을 표현하는 방법이 일반적이다.
전술한 구성에서, 상기 분기된 데이터 배선(318)의 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)은 각각 서로 이웃한 반사전극(332)의 하부에 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 데이터 배선(318)의 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)의 사이 영역(D)에 대응하는 부분에는 투명전극(322)이 구성되어 하부의 백라이트(미도시)의 빛을 투과하도록 함으로서, 상기 화소영역(P)은 투과부(A)와 반사부(C)로 구성될 수 있다.
상기 반사판(332)과 상기 투과부(A)에 대응하여 노출된 제 2 보호막(324)의 상부에 컬러필터를 형성한다.
이때, 상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(336a,336b,336c)가 각 화소(P1,P2,,,)에 대응하여 순차적으로 형성된다.
이와 같이 하면, 상기 컬러필터를 별도의 기판(100)에 구성하여 합착하는 공정에서 발생하는 공정오차가 발생하지 않아 개구율을 최대한으로 확대할 수 있는 장점이 있다.
상기 컬러필터(336a,336b,336c)가 형성된 제 1 기판(300)과 마주보는 제 2 기판(400)의 일면에는 투명한 공통전극(402)을 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 투과부와 반사부의 색순도 특성을 동일하게 하기 위한 방법으로, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께를 달리한 구성을 이하, 도 8에서 제안한다.(도 7의 구성과 같은 구성은 동일한 번호를 사용한다. )
도시한 바와 같이, 제 1 기판(300)과 제 2 기판(400)이 소정간격 이격하여 구성되며, 상기 제 2 기판(400)과 마주보는 제 1 기판(300)의 일면에는 게이트 전극(302)과 액티브층(310)과 소스 전극(314)과 드레인 전극(316)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성하고, 상기 소스 전극(314)과 접촉하면서 일 방향으로 연장된데이터 배선(318)과 이와는 수직하게 교차하여 화소 영역(P1,P2)을 정의하는 게이트 배선(미도시)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 배선(318)은 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)으로 분기하여 구성한다.
상기 박막트랜지스터(T)와 데이터 배선(318)이 구성된 기판(300)의 전면에는 제 1 보호막(320)이 구성되고, 상기 제 1 보호막(320)상부에는 상기 분기된 데이터 배선(318a, 318b)의 사이영역(D)에 대응하여 투명전극(322)을 구성한다.
상기 투명전극(322)의 상부에는 제 2 보호막(324)이 구성되고, 상기 제 2 보호막(324)의 상부에는 상기 드레인 전극(316)및 상기 투명전극(322)과 접촉하는 반사전극(332)을 구성한다.
이때, 반사전극(332)은 휘도를 높이기 위해 요철형상으로 구성할 수 있다.
물론 상기 제 2 보호막(324)의 표면을 요철형상(B)으로 구성하고, 이를 통해 간접적으로 요철형상을 표현하는 방법이 일반적이다.
전술한 구성에서, 상기 분기된 데이터 배선(318)의 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)은 각각 서로 이웃한 반사전극(332)의 하부에 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 데이터 배선(318)의 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)의 사이 영역(D)에 대응하는 부분에는 투명전극(322)이 구성되어 하부의 백라이트(미도시)의 빛을 투과하도록 함으로서, 상기 화소영역(P)은 투과부(A)와 반사부(C)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 투과부(A)에 대응하는 부분의 상기 제 2 보호막(324)을 일부를식각한 식각홈(326)을 형성한다.
상기 반사판(332)과 상기 투과부(A)에 대응하여 노출된 제 2 보호막(324)의 상부에 컬러필터를 형성한다.
상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(336a,336b,336c)가 각 화소(P1,P2,,,)에 대응하여 순차적으로 형성된다.
이때, 상기 컬러필터는 코팅되는 과정에서, 상기 투과부(A)에 형성한 식각홈(326)에 충진되며 이는 반사부(C)에 비해 약 2배의 두께가 되도록 한다.
이와 같이 하면, 상기 투과부(A)와 반사부(C)의 색순도 특성을 동일하게 할 수 있기 때문에 고화질을 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.
상기 컬러필터(336a,336b,336c)가 형성된 제 1 기판(300)과 마주보는 제 2 기판(400)의 일면에는 투명한 공통전극(402)을 구성한다.
전술한 도 7과 도 8의 반사투과형 액정표시장치의 구성에서, 상기 데이터 배선(318)을 이웃한 화소영역(P1.P2)에 구성된 반사부(C)의 하부에 구성함으로서, 종래와는 달리 상기 데이터 배선(318)에 대응하는 부분에 블랙매트릭스를 형성하지 않아도 된다.
또한, 전술한 구성은 상기 데이터 배선의 제 1 라인(318a)과 제 2 라인(318b)사이의 이격영역(D)을 조정하여 이 부분을 투과영역(A)으로 사용함으로서, 기판의 전체에 대해 개구율을 더욱 확보할 수 있는 구조이다.
동시에, 상기 박막트랜지스터 어레이배선이 형성된 제 1 기판에 컬러필터를 형성함으로서, 상기 컬러필터가 별도로 형성된 기판을 어레이기판과 합착하는 공정시 발생하는 공정오차가 발생하지 않기 때문에 개구율을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 투과부와 반사부에 대응하여 컬러필터의 두께를 2:1의 비율로 구성함으로서, 투과부와 반사부의 색순도 특성을 동일하게 하여 고화질의 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판은, 전술한 바와 같이 상기 데이터 배선을 제 1 및 제 2 라인으로 나누어 각각 이웃한 화소영역의 반사부를 지나도록 형성하고L 상기 두 라인 사이의 이격 영역을 투과부로 활용함으로서, 종래의 블랙매트릭스가 구성되었던 영역을 개구부로 활용할 수 있기 때문에 고개구율 및 고 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 투과부에 식각홈을 형성하는 구조에서는, 투과부와 반사부에 대응하는 셀갭이 2:1의 비율로 구성되므로, 투과부와 반사부에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있어 고화질의 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상기 박막트랜지스터 어레이기판에 컬러필터를 형성함으로써, 별도의 컬러필터를 합착하여 액정패널을 제작하는 과정에서 발생하였던 공정오차를 방지할 수 있기 때문에, 개구율을 최대한 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께를 2:1로 구성하여, 투과부와 반사부의 색순도 특성을 동일하게 하여 고화질을 액정표시장치를 제작할 수있는 효과가 있다.

Claims (35)

  1. 기판 상에 매트릭스 상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역과;
    상기 화소 영역의 일 측을 지나 연장 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극과;
    상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 평행하게 이웃한 화소영역을 지나는 데이터 배선의 너비는 동일하게 구성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선은 게이트 전극과 연결되고, 상기 데이터 배선은 상기 소스 전극과 연결되도록 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사전극은 은(Ag)과 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사전극은 요철형상인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 배선의 제 1 라인과 제 2 라인을 덮고 이웃한 화소영역에 각각 구성된 반사전극의 이격 거리는 상기 투과부의 너비를 정의하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과전극과 반사전극 사이에 보호막이 더욱 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 보호막에 식각홈을 더욱 구성하여, 투과부와 반사부의 액정셀갭이 두 배로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  10. 기판 상에 매트릭스상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 단계와;
    상기 일 방향으로 이웃한 화소 영역의 일 측을 지나 연장되는 게이트 배선을형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극을 형성하는 단계와;
    상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 투명전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 서로 평행하게 이웃한 화소영역을 지나는 데이터 배선의 너비는 동일하게 형성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 게이트 배선은 게이트 전극과 연결되고, 상기 데이터 배선은 상기 소스전극과 연결되도록 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사전극은 은(Ag)과 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사전극은 요철형상인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터 배선의 제 1 라인과 제 2 라인을 덮고 이웃한 화소영역에 각각 구성된 반사전극의 이격 거리는 상기 투과부의 너비를 정의하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 액티브층은 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 투과전극과 반사전극 사이에 보호막이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 보호막에 식각홈을 더욱 형성하여, 투과부와 반사부의 액정셀갭이 두 배로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  20. 기판 상에 매트릭스 상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역과;
    상기 화소 영역의 일 측을 지나 연장 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극과;
    상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과;
    상기 투명전극 및 반사전극의 상부에 구성된 컬러필터와;
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 서로 평행하게 이웃한 화소영역을 지나는 데이터 배선의 너비는 동일하게 구성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 게이트 배선은 게이트 전극과 연결되고, 상기 데이터 배선은 상기 소스 전극과 연결되도록 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 반사전극은 은(Ag)과 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금을 포함하는 반사율이 뛰어난 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 반사전극은 요철형상인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 데이터 배선의 제 1 라인과 제 2 라인을 덮고 이웃한 화소영역에 각각 구성된 반사전극의 이격 거리는 상기 투과부의 너비를 정의하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 각 화소에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 순차적으로 구성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 컬러필터와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비는 2:1인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 투과전극과 반사전극 사이에 보호막이 더욱 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 보호막에 식각홈을 더욱 구성하여, 투과부와 반사부의 액정셀갭이 두 배로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판.
  31. 기판 상에 매트릭스상으로 정의되고 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소영역을 정의하는 단계와;
    상기 일 방향으로 이웃한 화소 영역의 일 측을 지나 연장되는 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하면서, 상기 투과부의 양측으로 분기되어 평행하게 이웃한 화소영역의 각 반사부를 지나 일 방향으로 연장된 제 1 라인과 제 2 라인으로 구성된 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 드레인 전극과 접촉하면서, 상기 반사부에 대응하여 구성되고, 상기 반사부를 지나는 데이터 배선을 덮는 반사전극을 형성하는 단계와;
    상기 반사전극과 접촉하고, 상기 투과부에 대응하여 투명전극을 형성하는 단계와;
    상기 투명전극과 반사전극의 상부에 컬러필터를 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 각 화소에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 순차적으로 형성되는 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 컬러필터와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비는 2:1인 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 투과전극과 반사전극 사이에 보호막이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 투과부에 대응하는 보호막에 식각홈을 더욱 구성하여, 투과부와 반사부의 액정셀갭이 두 배로 구성된 반사투과형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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