KR20060022840A

KR20060022840A - 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060022840A
Application number: KR1020040071613A
Authority: KR
Inventors: 전진; 이원규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-13

Abstract

제1 절연 기판 위에 게이트선, 반도체층, 데이터선 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 드레인 전극과 접촉구를 통하여 연결되어 있는 투명 전극을 형성하는 단계, 및 상기 투명 전극 위에 반사 전극을 형성하고 소정 영역을 패터닝하여 반사 전극이 제거되어 있는 제1 표시 영역과 반사 전극이 형성되어 있는 제2 표시 영역을 형성하는 단계를 포함하는 제1 표시판의 형성 단계; 제2 절연기판 상에 컬러 필터 및 공통 전극을 순차적으로 형성하는 단계, 및 상기 공통 전극 위에 유기 물질을 도포하고 패터닝하여 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 제2 표시판의 형성 단계; 및 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법에 대한 것으로, 시야각 개선을 위한 복수의 돌기부 및 반사 영역의 셀갭을 유지하지 위한 기둥 스페이서를 별도의 추가 공정 없이 한번의 공정으로 형성할 수 있다.

반투과, 반사 전극, 스페이서, 돌기, 유기막

Description

반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{TRANSFLECTIVE TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,

도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 제1 실시예의 단면도이고,

도 3a 내지 3d는 본 발명의 제2 표시판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이고,

도 4a, 5a, 6a, 7a 및 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 4b, 5b, 6b, 7b 및 8b는 도 4a, 5a, 6a, 7a 및 8a에서 IV-IV', V-V', VI-VI', VII-VII' 및 VIII-VIII'에 따라 각각 자른 단면도이고,

도 9는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 다른 일실시예의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100:제1 표시판 110:제1 절연기판

121:게이트선 140:게이트 절연막

180:하부 보호막 180':상부 보호막

200:제2 표시판 210:제2 절연 기판

231:컬러 필터 250:유기 절연막

270:공통 전극 281:돌기부

320:기둥 스페이서 902:반사 전극

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소 영역을 다수의 소 도메인으로 분할하는 수직 배향형 구조 및 투과 영역과 반사 영역을 모두 포함하는 반투과형 구조를 조합한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 구비되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전극에 인가되는 전압을 조절하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다. 이 때, 빛의 투과율은 액정층을 통과할 때 액정 물질의 광학적 특성에 의해 발생하는 위상 지연(phase retardation)에 의해 결정되며, 이러한 위상 지연은 액정 물질의 굴절률 이방성과 두 기판 사이의 간격을 조절하여 결정된다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 형태는 두 기판에 전극이 각각 구비되어 있고 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지고 있는 것이며, 박막 트랜지스터는 두 기판 중 하나에 형성되어 있는 것이 일반적이다.

이러한 액정 표시 장치의 단점 중 하나는 시야각이 좁다는 것이다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있다. 그러한 방안 중 하나가, 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 하부기판에 형성되어 있는 화소 전극과 상부 기판에 형성되어 있는 대향 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하는 방법이다.

한편, 액정 표시 장치는 광원의 이용에 따라, 장치 내에 구비된 내부 광원, 즉 백라이트(backlight)에 의해 발광된 빛을 액정층에 투과시켜 화상을 표시하는 투과형과, 자연광 따위의 외부광을 액정 표시 장치의 반사 전극에 의해 액정층으로 반사시켜 화상을 표시하는 반사형과, 상기 투과형과 반사형을 조합하여 내부광과 외부광을 모두 이용하는 반투과형이 있다.

상기 반투과형 액정 표시 장치도 시야각 개선을 위하여 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 하부 또는 상부 기판에 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성할 필요가 있다.

그런데 절개 패턴이나 돌기를 형성하기 위해서는 추가적인 사진 공정 또는 사진 식각 공정을 필요로 하여 액정 표시 장치의 제조 공정을 복잡해지고 제조 비용과 시간이 증가한다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 은 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 복잡하게 만들지 않으면서 반투과형 액정 표시 장치의발명은 별도의 추가 공정 없이 시야각 개선을 위한 돌기부 및 반사 영역의 셀갭을 유지하지 위한 기둥 스페이서(column spacer)를 한번의 공정으로 형성할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 시야각을 개선하는 것이다.

제조 방법을 제공한다.

본 발명은, 투명 전극과 상기 투명 전극 위의 소정 영역에 개구부를 가지는 반사 전극을 포함하는 제1 표시판; 상기 제1 표시판에 대향하며, 소정 간격으로 형성되어 있는 복수의 돌기부와 상기 반사 전극에 대향하는 위치에 형성되는 기둥 스페이서(column spacer)를 포함하는 제2 표시판; 및 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치를 제공한다.

또한, 상기 액정 표시 장치의 제조 방법으로, 제1 절연 기판 위에 게이트선, 반도체층, 데이터선 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 드레인 전극과 접촉구를 통하여 연결되어 있는 투명 전극을 형성하는 단계, 및 상기 투명 전극 위의 소정 영역에 패터닝되어진 반사 전극을 형성하여 반사 전극이 형성되어 있지 않은 제1 표시 영역과 반사 전극이 형성되어 있는 제2 표시 영역을 형성하는 단계를 포함하는 제1 표시판의 형성 단계, 제2 절연기판 상에 컬러 필터 및 공통 전극을 순차적으로 형성하는 단계, 및 상기 공통 전극 위에 복수의 돌기 및 기둥 스페이서를 형성하여 한번에 패터닝하는 단계를 포함하는 제2 표시판의 형성 단계, 및 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서는 동일한 물질로 형성되며, 한번의 공정으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정 표시 장치는 상기 제1 표시 영역의 셀갭과 제2 표시 영역을 셀갭을 다르게 형성하는 이중 셀갭 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 제2 표시 영역에 대향하는 위치에 기둥 스페이서가 형성되어 제2 표시 영역의 셀갭을 유지하는 기능을 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

[실시예 1]

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 본 실시예에 따른 컬러 필터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는, 투명 전극(901) 위에 반사 전극(902)이 형성되어 있는 반사 영역(R)과 반사 전극이 형성되어 있지 않은 투과 영역(T)을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치로서, 서로 대향하는 제1 및 제2 표시판(100, 200) 및 상기 제1 및 제2 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함한다.

제1 표시판(100)에는 서로 교차하여 행렬 배열의 단위 화소 영역(P)을 정의하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)이 형성되어 있다. 각각의 화소 영역(P)에는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 보호막(180) 내의 접촉구(185)를 통하여 전기적으로 연결되어 있는 투명 전극(901)이 구비되어 있다. 이후에 반사 전극(902)이 형성될 영역의 상기 투명 전극(901) 하부에는 소정 높이의 유기 절연막(180')이 형성되어 있다. 상기 유기 절연막(180')의 두께에 의해 투과 영역(T)과 반사 영역(R)의 셀갭의 차이를 조절할 수 있다. 상기 투명 전극(901) 위에는 반사율이 높은 도전체로 이루어진 반사 전극(902)이 형성되어 있다.

제1 표시판(100)에 대향하는 제2 표시판(200)에는, 제2 절연 기판(210) 위에 각 화소 영역(P)에 대응하는 적, 녹, 청의 컬러 필터(231)가 각각 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터(231) 위에는 유기 절연 물질로 이루어진 유기 절연막(250) 및 ITO 등으로 이루어진 공통 전극(270)이 순차적으로 형성되어 있다.

적, 녹, 청의 컬러 필터(231)는 투과 영역(T) 및 반사 영역(R)에 따라 두께가 다른 두 부분(232, 234)으로 이루어져 있으며, 투과 영역(T)에 대응하는 부분(234)은 반사 영역(R)에 대응하는 부분(232)보다 두껍다. 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 컬러 필터(231)의 두께를 다르게 하는 것은, 투과 영역(T)에서는 백라이트(backlight)로부터 발광된 빛이 액정층을 한번 통과하여 화상으로 표시되는 반면, 반사 영역(R)에서는 외부로부터 통과된 빛이 액정층을 한번 통과하여 반사 전극(902)에 도달하고 다시 반사 전극(902)에 의해 반사된 다음 액정층을 한번 더 통과하기 때문에 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 액정층을 통과하는 빛에 대한 위상 지연이 다르기 때문이다. 이러한 점을 고려하여 반사 영역(R)에서의 컬러 필터(232) 두께를 투과 영역(T)에서의 컬러 필터(234) 두께보다 얇게 형성한다. 이렇게 하면, 화상을 표시하는 빛이 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 컬러 필터(231)를 통과하는 정도가 균일하게 되고, 이를 통하여 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 색 재현성을 균일하게 나타낼할 수 있어 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 반사 영역(R)에서의 컬러 필터를 투과 영역(T)에서의 컬러 필터의 1/2 높이로 형성하였다.

상기 컬러 필터(231) 위에는 상이한 높이를 가지는 컬러 필터(231)를 평탄화하기 위한 유기 절연막(250)이 형성되어 있으며, 상기 유기 절연막(250) 위에는 ITO 등으로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

상기 공통 전극(270)의 상부에는 소정 간격으로 분리되어 형성되는 복수의 돌기부(281), 및 반사 영역(R)에 대응하는 위치에 반사 영역의 셀갭과 동일한 높이로 형성되는 기둥 스페이서(320)가 형성되어 있다. 상기 복수의 돌기부(281)와 기둥 스페이서(320)는 동일한 물질로 동시에 형성되어진다.

다음은, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 제1 표시판(100)의 구조에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

제1 표시판(100)은 제1 절연 기판(110)을 포함한다. 제1 절연 기판(110) 위에는 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 낮은 비저항의 물질, 예컨대 은(Ag), 은 합금(Ag-alloy), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금(Mo-alloy)으로 이루어지는 단일막으로 이루어져 있다. 또는, 게이트선(121)은 상기 물질을 포함하는 적어도 하나의 막과 다른 물질과 접촉 특성이 우수한 패드용 막을 포함하는 다층막으로 이루어질 수도 있다. 게이트선(121)의 한 쪽 단부에 위치한 부분(125)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달하며, 각 게이트선(121)의 복수의 가지(123)는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(123)을 이룬다.

상기 게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 전극(123)에 대응하는 위치의 게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소 등으로 이루어진 섬 모양의 반도체(150)가 형성되어 있으며, 반도체 (150)의 상부에는 고농도의 실리사이드 또는 n형 불순물로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위로 만들어진 복수 쌍의 저항성 접촉체(163, 165)가 형성되어 있다. 각 쌍의 저항성 접촉체(163, 165)는 해당 게이트선(121)을 중심으로 서로 분리되어 있다.

저항성 접촉체(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)과 같은 저저항의 도전성 물질로 이루어진 도전막을 포함한다. 데이터선(171)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 수직으로 교차한다. 데이터선(171)의 복수의 가지는 각 쌍의 저항성 접촉체(163, 165) 중 하나(163)의 상부까지 연장되어 박막 트랜지스터의 소스 전극(173)을 이룬다. 데이터선(171)의 한쪽 끝 부근에 위치한 부분(179)은 외부로부터 공급되는 화상 신호를 데이터선(171)에 전달한다. 박막 트랜지스터의 드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항성 접촉체(165) 상부에 위치한다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 이들이 가리지 않는 반도체(150) 상부에는 질화규소(SiNx) 등과 같은 평탄화 특성이 우수한 물질로 이루어진 하부 보호막(180)이 형성되어 있다.

하부 보호막(180)에는, 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 드러내는 접촉구(185, 189)와, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(125)을 드러내는 접촉구(182)가 형성되어 있다.

하부 보호막(180) 상부에는 반사 영역(R)에 대응하는 영역에만 상부 보호막(180')이 형성되어 있다. 상부 보호막(180')은 절연 특성을 가지는 유기 물질로 이루어진다. 상기 상부 보호막(180')에 의해, 투과 영역(T)과 반사 영역(R)의 셀갭이 다른 이중 셀갭의 구조를 형성할 수 있다. 또한, 상부 보호막(180')의 표면을 거칠게 함으로써, 그 위에 형성되는 투명 전극(901)과 반사 전극(902)에 요철을 형성시켜 반사효율을 높일 수 있다.

투과 영역(T)의 하부 보호막(180) 및 반사 영역(R)의 상부 보호막(180') 위에는 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있는 투명 전극(901)이 형성되어 있다. 또한, 하부 보호막(180) 및 상부 보호막(180') 위에는 접촉구(182, 189)를 통하여 각각 게이트선(121)의 단부(125) 및 데이터선(171)의 단부(179)와 연결되어 있는 게이트 접촉 보조 부재(192) 및 데이터 접촉 보조 부재(199)가 형성되어 있다. 여기서, 투명 전극(901)과 접촉 보조 부재(192, 199)는 투명한 도전 물질인 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등으로 이루어진다.

투과 영역(T)에서의 투명 전극(901)에는 액정의 배향을 조절하기 위한 절개 패턴(91)이 형성되어 있다. 상기 절개 패턴(91)은 제2 표시판(200)에 형성되는 돌기부(281) 사이에 대응하도록 형성되어 있다. 이 경우, 제1 표시판(100) 상의 절개 패턴(91)과 제2 표시판(200) 상의 돌기부(281)는 기판에 평행한 방향을 따라 교호적으로 형성되어 있기 때문에 돌기부(281)와 절개 패턴(91)을 중심으로 액정 분자의 배향이 네두 방향으로 나누어진다. 따라서, 시야각이 더욱 개선될 수 있다. 여 기서 액정 분자의 배향은 상기 돌기부(281)와 절개 패턴(91)의 배치를 변경함으로써 변화시킬 수 있다.

투명 전극(901) 위에는 반사 영역(R)에 대응하는 위치에만 복수의 반사 전극(902)이 형성되어 있다. 반사 전극(902)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 은 또는 은 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같이 높은 반사율을 가지는 도전막으로 이루어진다. 반사 전극(902)과 투명 전극(901)은 쌍을 이루어 화소 전극(pixel electrode)이 된다. 여기에서, 반사 전극(902)이 형성되지 않은 영역은 투과 영역(T)이 되며, 하나의 화소 영역에 다수개 형성될 수 있다.

여기서, 화소 전극(901, 902)은 이웃하는 화소 행의 박막 트랜지스터에 게이트 신호를 전달하는 전단의 게이트선(121)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트선(121)과 동일한 층으로 만들어진 도체를 추가하여 화소 전극(901, 902) 또는 이에 연결된 다른 도체와 중첩시킴으로써 형성되는 다른 유지 축전기를 추가할 수도 있다.

그 다음, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 제2 표시판(200)의 구조에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

제2 표시판(200)은 제2 절연 기판(210)을 포함한다. 제2 절연 기판(210) 위에는 적, 녹 및 청색의 컬러 필터(231)가 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(231)는 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 다른 높이를 가지도록 형성되어 있다. 이는 투과 영역(T)에서는 백라이트로부터 발광된 빛이 액정층을 통과한 다음 컬러 필터(234)를 한번 통과하여 화상으로 표시되지만, 반사 영역(R)에서는 화상을 표시하는 빛이 외부로부터 반사 전극(902)에 도달할 때 컬러 필터(232)를 통과하고 반사 전극(902)에 의해 반사될 때 다시 컬러 필터(232)를 한번 더 통과하게 되기 때문에, 컬러 필터의 두께를 조절하여 투과 영역(T) 및 반사 영역(R)에서 컬러 필터를 통과하는 빛의 정도를 균일하게 하여 색 재현성을 균일하게 하기 위함이다.

컬러 필터(231) 위에는 유기 절연막(250)이 형성되어 있다. 상기 유기 절연막(250)은 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서의 컬러 필터(231)의 단차를 제거하기 위하여 평탄하게 형성되어 있다. 상기 유기 절연막(250) 상부에는 ITO 또는 IZO 등으로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 상기 공통 전극(270) 상부에는 제1 표시판(100)의 투과 영역(T)에 대응하는 위치에 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 돌기부(281)와 반사 영역(R)에 대응하는 위치에 셀갭과 동일한 높이를 가지는 기둥 스페이서(320)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(281) 패턴은 3 내지 20μm 정도의 폭과 0.3 내지 3.0μm 정도의 높이로 형성된다. 돌기부(281)의 폭이 너무 좁으면 돌기에 의해 액정 분자가 기울어지는 영역이 좁아서 분할 배향의 효과를 얻기 어렵고, 반대로 너무 넓으면 돌기에 의해 빛이 투과되지 않는 부분이 넓어서 개구율의 감소를 가져온다. 상기 복수의 돌기부(281)는 제1 표시판(100)과 대향하는 방향에 예각으로 형성되는 톱니형으로 형성되어 있으나, 상기 모양에 한정되는 것은 아니며 하나의 화소 영역 내에 두 개 이상 형성될 수도 있다. 상기 복수의 돌기부(281)는 수직으로 배향되는 액정 분자들에 전압 인가시 액정 분자들의 배열 방향을 다양하게 변화시켜 액정 표시 장치의 시야각을 넓히고, 돌기부 패턴의 폭과 모양을 조절하여 액정 분자의 배열이 흐트러지는 경우에 발생하는 전경(disclination)을 줄일 수 있다.

본 발명에서는, 제2 표시판(200) 상에 복수의 돌기부(281) 및 기둥 스페이서(320)가 동일한 물질로 동일층에 형성되어 있다. 즉, 시야각 개선을 위한 돌기부(281)와 반사 영역의 셀갭을 유지하기 위한 기둥 스페이서(320)를 하나의 공정으로 형성됨함으로써형성됨으로써 별도의 추가 공정 없이 시야각 개선 및 셀갭 유지의 효과를 동시에 얻을 수 있다.

그러면, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 제1 표시판 및 제2 표시판의 제조 방법에 대하여 도 3a 내지 8b를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 표시판, 즉 제2 표시판(200)의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.

먼저, 도 3a에서 보는 바와 같이, 제2 절연 기판(210)의 상부에 광중합 개시제, 단량체(monomer), 결착제(binder) 등을 포함하는 광중합형 감광성 조성물과 적색, 녹색, 청색의 안료 중 하나를 포함하는 비수계 분산액인 네가티브(negative)형 컬러 필터용 감광막(230)을 도포한다.

네가티브형 감광막(230)의 노광된 부분의 광중합 반응은 네가티브형 감광막(230) 내에 분산된 광중합 개시제, 단량체(monomer) 및 결착제(binder)가 참여하는 알칼리 현상액에 대한 불용화를 의미한다. 이 때, 빛에 의해 광중합 개시제는 라디칼(radical)을 발생시키며, 이러한 라디칼에 의해서 유리된 단량체 라디칼이 발생하고, 이러한 단량체 라디칼은 중합 연쇄 반응을 통하여 폴리머(polymer)가 되며, 이러한 폴리머는 결착제에 결합하여 감광막(230)은 불용화된다.

상기 컬러 필터용 감광막(230)에 노광 에너지의 투과량을 상이하게 조절할 수 있는 마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 두께가 상이한 컬러 필터층(232, 234)을 형성한다. 이 경우, 상기 마스크는 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 가지는 것을 이용할 수 있으며, 슬릿 패턴의 경우 슬릿의 폭이나 슬릿 사이의 간격은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하다. 또는, 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용하여 반투명 영역을 가지는 마스크를 제작하여 이용할 수도 있다.

그 다음, 상기 감광막(230)을 알칼리 용액으로 현상함으로써, 도 3b와 같이 두께가 서로 다른 두 부분(232, 234)으로 이루어진 컬러 필터(231)를 형성한다.

이어, 나머지 다른 두 가지 색의 안료를 포함하는 컬러 필터용 감광막을 상부 기판(210)의 상부에 순차적으로 도포하고, 상술한 도 3b에서 보는 바와 같이, 노광 에너지를 조절할 수 있는 마스크를 이용하는 포토리소그래피 공정으로 제1 부분(234)과 제1 부분(234)보다 작은 두께를 가지는 제2 부분(232)으로 이루어진 컬러 필터(231)를 순차적으로 형성하여 적, 녹, 청의 컬러 필터(231)를 차례로 완성한다.

이어, 도 3c에서 보는 바와 같이, 컬러 필터(231)가 형성되어 있는 제2 절연기판(210) 상부에 유기 절연 물질을 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 도포하여 유기 절연막(250)을 형성한다. 이 때, 투과 영역(T)에 대응하는 위치에 형성되는 유기 절연막(250)은 반사 영역(R)에 대응하는 위치에 형성되는 유기 절연막(250)과 다른 두께로 형성되며, 투과 영역(T)에 대응하는 위치에는 유기 절연막(250)이 형 성되지 않을 수도 있다.

그 다음, 도 3d에서 보는 바와 같이, 컬러 필터(231)와 유기 절연막(250) 상부에 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전 물질 등을 적층하여 공통 전극(270)을 형성한다.

이어, 도 3e에서 보는 바와 같이, 상기 공통 전극(270) 상부에 유기 물질을 도포한 후 포토리소그래피 공정에 의해 복수의 돌기부(281) 및 기둥 스페이서(320) 패턴을 형성한다. 복수의 돌기부(281) 및 기둥 스페이서(320)는 한 번의 노광 공정으로 형성한다. 이 경우, 마스크 패턴의 변형에 의하여 상기 복수의 돌기부(281) 및 기둥 스페이서(320)를 다른 모양 및 크기로 형성할 수 있다. 이 경우, 돌기부(281) 패턴은 약 3 내지 20μm의 폭 및 약 0.3 내지 3.0μm의 높이로 형성한다. 돌기부(281)의 폭이 너무 좁으면 돌기에 의해 액정 분자가 기울어지는 영역이 좁아서 분할 배향의 효과를 얻기 어렵고, 반대로 너무 넓으면 돌기에 의해 빛이 투과되지 않는 부분이 넓어서 개구율의 감소를 가져온다. 또한, 기둥 스페이서(320)는 약 15 내지 25μm의 폭 및 약 1 내지 3μm의 높이로 형성한다.

돌기부(281)와 기둥 스페이서(320)는 마스크 제작시 패턴의 크기를 조절하는 방법에 의하여 그 크기와 지름을 각각 다르게 형성할 수 있다. 즉, 돌기부(281)의 높이가 기둥 스페이서(320)보다 작은 경우 돌기부(281)의 패턴을 기둥 스페이서(320)의 패턴보다 작게 제작한 마스크를 이용하고, 돌기부(281)의 높이가 기둥 스페이서(320)보다 큰 경우 돌기부(281)의 패턴을 기둥 스페이서(320)의 패턴보다 크게 제작한 마스크를 이용함으로써, 한번의 공정으로 크기와 지름이 다른 돌기부 (281)와 기둥 스페이서(320)를 형성할 수 있다.

마지막으로, 제2 표시판(200)의 최상부에 수직 배향막(도시하지 않음)을 형성함으로써 제2 표시판(200)을 완성한다.

이하에서는, 도 4a 내지 도 8b 및 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 제1 표시판(100)의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 절연 기판(110) 상부에 낮은 비저항의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 게이트 전극(123)을 포함하는 제1 방향의 게이트선(121)을 형성한다.

다음, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 질화규소(SiNx)로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소(a-Si)로 이루어진 반도체층, 도핑된 비정질 규소층의 삼층막을 연속하여 적층하고 마스크를 이용한 패터닝 공정으로 반도체층과 도핑된 비정질 규소층을 패터닝하여 게이트 전극(123)에 대응하는 게이트 절연막(140) 상부의 위치에 섬 모양의 반도체(150)와 섬 모양의 도핑된 비정질 규소층(160)을 형성한다.

다음, 도 6a 내지 도 6b에 도시한 바와 같이, 도전막을 적층한 후, 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 패터닝하여 게이트선(121)과 교차하는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 형성한다. 각 데이터선(171)은 도핑된 비정질 규소층(160) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173)을 포함한다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.

이어, 도핑된 비정질 규소층(160) 중에서 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가려지지 않은 부분을 제거하여 섬 모양의 도핑된 비정질 규소층(160)을 게이트 전극(123)을 중심으로 두 개의 저항성 접촉체(163, 165)로 분리시키는 한편, 그 아래의 섬 모양의 반도체층(150) 부분을 노출시킨다. 이어, 반도체(150)의 노출된 부분 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O₂) 플라스마를 실시한다.

다음으로, 도 7a 및 7b에서 보는 바와 같이, 낮은 유전율을 가지는 질화규소(SiNx) 등의 절연 물질을 적층하여 하부 보호막(180)을 형성한다.

이어, 상기 하부 보호막(180) 상에 유기 절연 물질을 도포한 후, 반사 영역(R)을 제외한 영역에 형성된 유기 절연 물질을 포토리소그래피 공정에 따라 제거하여 반사 영역(R)에만 상부 보호막(180')을 형성한다. 따라서, 상기 보호막(180')이 형성되어 있는 반사 영역(R)은 투과 영역(T)보다 더 큰 높이를 가지게 된다.

이어, 감광막 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정으로 상부 보호막(180'), 하부 보호막(180)을 건식 식각으로 패터닝하여, 게이트선(121)의 단부(125), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 단부(179)를 드러내는 복수의 접촉구(182, 185, 189)를 형성한다.

다음, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 적층하고 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되는 투명 전극(901)과, 접촉구(182, 189)를 통하여 게이트선(121)의 단부(125) 및 데이터선(171)의 단부(179)와 각각 연결되는 게이트 접촉 보조 부재(192) 및 데이 터 접촉 보조 부재(199)를 각각 형성한다. 이 때, 투과 영역(T)에 대응하는 상기 투명 전극(901) 내의 위치에는 절개 패턴(91)을 형성한다. 이 경우, 상기 절개 패턴(91)은 제2 표시판(200)에 형성되는 복수의 돌기부(281) 사이에 위치하도록 형성한다. 이와 같이, 제1 표시판(100) 상의 절개 패턴(91)과 제2 표시판(200) 상의 돌기부(281)를 모두 형성하는 경우, 절개 패턴(91)과 돌기부(281)를 중심으로 액정 배열이 여러네 방향으로 나누어져 시야각을 보다 개선시킬 수 있다.

이어, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 높은 반사율을 가지는 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 도전막을 적층한 후 반사 영역(R)에만 형성되도록 패터닝하여 복수의 반사 전극(902)을 형성한다.

마지막으로, 제1 표시판(100)의 최상부에 수직 배향막(도시하지 않음)을 형성함으로써 제1 표시판(100)을 완성한다.

이후, 상기와 같은 방법으로 제조된 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)을 합착한다. 이 경우, 제2 표시판(200)의 기둥 스페이서(320)는 제1 표시판(100)의 반사 영역(R)과 대응하고, 제2 표시판(200)의 복수의 돌기부(281)는 제1 표시판(100)의 투과 영역(T)과 대응하도록 합착한다. 그 다음, 상기 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 액정을 주입하여 액정 표시 장치용 패널을 완성한다.

[실시예 2]

본 실시예는 제2 표시판(200)의 컬러 필터(231) 패턴을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.

본 실시예에서는, 제2 표시판(200)에 형성된 컬러 필터(231) 내에 개구부(230)를 형성하여 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 균일한 색표현이 가능하도록 하였다.

도 9에서 보는 바와 같이, 제2 절연 기판(210) 상에 개구부(230)를 포함하는 컬러 필터(231)가 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터(231) 위에 유기 절연막(250) 및 공통 전극(270)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 개구부(230)는 반사 영역(R)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.

상기와 같이, 반사 영역(R)에 대응하는 위치의 컬러 필터(231) 내에 개구부(230)를 형성하는 것은 투과 영역(T)과 반사 영역(R)에서 균일한 색표현이 가능하도록 하기 위함이다. 즉, 하나의 화소 영역에 투과 영역(T)과 반사 영역(R)을 모두 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 경우, 투과 영역(T)에서는 백라이트로부터 발광된 빛이 액정층을 한번 통과하여 화상으로 표시되는 반면, 반사 영역(R)에서는 외부로부터 통과된 빛이 액정층을 한번 통과하여 반사 전극에 도달하고 다시 반사 전극에 의해 반사된 다음 액정층을 통과하여 컬러 필터를 한번 더 통과하기 때문에 투과 영역과 반사 영역에서 색표현이 다르게 나타난다. 이러한 점을 고려하여, 반사 영역(R)을 통과하는 빛도 컬러 필터(231)를 한번만 통과하도록 하기 위하여, 컬러 필터(231) 내에 개구부(230)를 형성한다. 즉, 외부로부터 통과된 빛은 컬러 필터(231)와 액정층을 통과하여 반사 전극에 도달한 후 다시 반사 전극에 의해 반사되어 액정층을 통과한 다음 컬러 필터(231) 내의 개구부(230)를 통과하도록 한다. 이로써, 반사 영역(R)의 빛도 투과 영역(T)과 마찬가지로 컬러 필터(231)를 한번만 통과하도록 한다. 이렇게 하면, 화상을 표시하는 빛이 각각의 표시 모드 영역(T, R)에서 컬러 필터(231)를 통과하는 정도가 균일하게 되며, 이를 통하여 두 표시 모드 영역(T, R)에서 색 재현성이 균일하게 되어 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 컬러 필터(231)의 패턴은 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 수행할 수 있으며, 상기 공정을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 따르면, 시야각 개선을 위한 복수의 돌기부 및 반사 영역의 셀갭을 유지하지 위한 기둥 스페이서를 별도의 추가 공정 없이 한번의 공정으로 형성할 수 있다.

Claims

투과 영역과 반사 영역을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치에 있어서,

투명 전극과 상기 투명 전극 위의 소정 영역에 형성되는 반사 전극을 포함하는 제1 표시판,

상기 제1 표시판에 대향하며, 소정 간격으로 형성되어 있는 복수의 돌기부와 상기 반사 전극에 대향하는 위치에 형성되는 기둥 스페이서를 포함하는 제2 표시판, 및

상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 제1 표시판은 절연 기판 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 포함하는 데이터선, 상기 소스 전극과 소정 간격을 두고 마주하고 있는 드레인 전극, 상기 데이터선과 드레인 전극 위에 형성되어 있으며 접촉구를 가지는 보호막 및 반사 영역의 상기 보호막 상에 형성되어 있는 유기 절연막을 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 제2 표시판은 컬러 필터, 유기 절연막 및 공통 전극을 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제3항에서, 상기 컬러 필터는 투과 영역과 반사 영역에서 다른 두께를 가지는 반투과형 액정 표시 장치.
제3항에서, 상기 컬러 필터는 반사 영역에 대응하는 영역에 개구부를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 돌기부는 투과 영역에 대응하는 위치에 형성되는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서는 동일한 물질로 형성되는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 액정 표시 장치는 투과 영역의 셀갭과 반사 영역의 셀갭이 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
제8항에서, 상기 반사 영역의 셀갭은 투과 영역의 셀갭보다 작은 반투과형 액정 표시 장치.
제8항 또는 제9항에서, 상기 투과 영역의 셀갭과 반사 영역의 셀갭의 차이는 반사 영역에 형성되는 유기 절연막으로 조절하는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 기둥 스페이서의 높이는 반사 영역의 셀갭과 같은 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 투명 전극은 반사 영역에 적어도 하나의 절개부를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제12항에서, 상기 절개부는 제2 표시판 상의 돌기부와 돌기부 사이에 대응하는 위치에 형성되는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 반사 전극은 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 반투과형 액정 표시 장치.
제1항에서, 상기 액정층은 수직 배향된 액정 분자들을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
제1 절연 기판 위에 게이트선, 반도체층, 데이터선 및 드레인 전극을 포함하 는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 드레인 전극과 접촉구를 통하여 연결되는 투명 전극을 형성하는 단계, 및 상기 투명 전극 위에 패터닝된 반사 전극을 형성하여 반사 전극이 제거되어 있는 제1 표시 영역과 반사 전극이 형성되어 있는 제2 표시 영역을 형성하는 단계를 포함하는 제1 표시판의 형성 단계;

제2 절연기판 상에 컬러 필터 및 공통 전극을 순차적으로 형성하는 단계, 및 상기 공통 전극 위에 유기 물질을 도포하고 패터닝하여 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 제2 표시판의 형성 단계; 및

상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 컬러 필터와 공통 전극 사이에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서는 동일한 유기 물질로 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 복수의 돌기부 및 기둥 스페이서는 마스크 패턴으로 조절하여 다른 크기와 형상을 가지도록 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 제1 표시 영역의 셀갭과 제2 표시 영역의 셀갭을 상이하게 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제20항에서, 상기 제2 표시 영역의 셀갭은 제1 표시 영역의 셀갭보다 작게 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 기둥 스페이서의 높이는 제2 표시 영역의 셀갭과 같도록 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 제1 표시 영역 내에 투명 전극을 형성하는 단계 후 상기 투명 전극 내에 적어도 하나의 절개부를 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 컬러 필터는 제1 표시 영역과 제2 표시 영역에서 다른 높이로 형성하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서, 상기 컬러 필터를 형성하는 단계 후에 상기 컬러 필터 내에 상기 제2 표시 영역에 대응하는 위치에 개구부를 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.