KR20060124850A - 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20060124850A
KR20060124850A KR1020050044409A KR20050044409A KR20060124850A KR 20060124850 A KR20060124850 A KR 20060124850A KR 1020050044409 A KR1020050044409 A KR 1020050044409A KR 20050044409 A KR20050044409 A KR 20050044409A KR 20060124850 A KR20060124850 A KR 20060124850A
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김홍식
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 컬럼 스페이서를 어레이 기판상에 형성하는 것을 특징으로 하여, 종래의 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 마스크 공정의 증가없이 상기 컬럼 스페이서 및 반사부에의 올록볼록한 엠보싱 구조의 반사판을 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 컬러필터 기판의 제조를 포함하여 반사투과형 액정표시장치 전체 제조 공정적으로 마스크 공정수를 절감시킴으로서 제조 시간 및 제조 비용을 단축할 수 있는 효과가 있다.
반사투과형, 컬럼 스페이서, 투과홀, 액정표시장치, 마스크 절감

Description

반사투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법{Transflective liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면도.
도 2a 내지 도 2h는 종래의 엠보싱 구조를 갖는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정별 제조 공정 단면도.
도 3a 내지 3g는 종래의 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역을 절단한 단면도.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 있어서의 제조 공정 단계에 따른 공정 단면도.
도 6a 내지 6e는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
111 : 어레이 기판 115 : 게이트 전극
117 : 게이트 절연막 120 : 반도체층
122 : 데이터 배선 124 : 소스 전극
126 : 드레인 전극 130 : 제 1 보호층
131 : 제 2 보호층 133 : 돌기(철부)
134 : 컬럼 스페이서 135 : 드레인 콘택홀
138 : 반사판 140 : 제 3 보호층
145 : 화소전극 151 : 컬러필터 기판
153 : 블랙매트릭스 155a, 155b : 적, 녹 컬러필터 패턴
158 : 공통전극 170 : 액정층
181, 184, 191 : 마스크 B : 마스크내의 차단영역
d1, d2 : 반사부 및 투과부의 액정층 두께(셀갭)
P : 화소영역 RA : 반사부
T : 마스크 내의 투과영역 t1, t2, t3 : 제 2 보호층의 두께
TA : 투과부 TH : 투과홀
TrA : 스위칭 영역
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사투과형 액정 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.
이러한 평판 표시 장치는 스스로 빛을 발하느냐 그렇지 못하냐에 따라 나뉠 수 있는데, 스스로 빛을 발하여 화상을 표시하는 것을 발광형 표시장치라 하고, 그렇지 못하고 외부의 광원을 이용하여 화상을 표시하는 것을 수광형 표시장치라고 한다. 발광형 표시장치로는 플라즈마 표시 장치(plasma display panel)와 전계방출 표시장치(field emission display), 전계발광 표시장치(electrolumine-scence display) 등이 있으며, 수광형 표시장치로는 액정표시장치(liquid crystal display)가 있다.
이 중 액정표시장치가 해상도, 컬러(color)표시, 화질 등이 우수하여 노트북(notebook)이나 데스크탑 모니터(desktop monitor)에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
그런데, 액정표시장치는 앞서 언급한 바와 같이 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다.
따라서, 액정 패널(panel) 뒷면에 백라이트(backlight)를 배치하고 백라이트로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.
이러한 백라이트 등의 별도의 광원을 필요로 하는 액정표시장치를 투과형(transmission type) 액정표시장치라고 하는데, 투과형 액정표시장치는 백라이트와 같은 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나, 상기 백라이트로 인한 전력소비가 큰 단점이 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 백라이트광을 사용하지 않는 반사형(reflection type) 액정표시장치가 제안되었다.
상기 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 이용하여 동작하므로, 백라이트가 소모하는 전력량을 대폭 감소시키는 효과가 있기 때문에 장시간 휴대상태에서 사용이 가능하여 전자수첩이나 PDA(Personal Digital Assistant)등의 휴대용 표시소자로 이용되고 있다.
하지만, 이러한 반사형 액정표시장치는 광원을 따로 두지 않으므로 소비전력이 낮은 장점이 있으나, 외부광이 약하거나 없는 곳에서는 사용할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 최근에는 반사형 액정표시장치와 투과형 액정표시장치의 장점만을 가져 사용자의 의지에 따라 반사모드 내지는 투과모드로의 전환이 자유롭게 전환할 수 있는 반사투과형(Transflective) 액정표시장치가 연구 개발되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 반사투과형 액정표시장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 상기 반사투과형 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(51)과 어레이 기판(11)과 상기 두 기판(11, 51) 사이에 충진된 액정층(70)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(51)의 하부에는 블랙매트릭스(53)가 개구부를 가지며 형성되어 있고, 상기 블랙매트릭스(53)와 중첩하며, 상기 개구부를 채우며 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c)이 순차 반복되며 형성되어 있으며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c) 하부에는 투명 도전성 물질로서 공통전극(58)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극 하부로 셀갭 유지를 위한 컬럼 스페이서(63)가 형성되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(11)의 상부에는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(22)이 형성되고, 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 22)의 교차지점에는 게이트 전극(15), 비정질 실리콘층(20a) 및 불순물 비정질 실리콘층(20b)으로 이루어진 반도체층(20), 소스 및 드레인 전극(24, 26)을 포함하는 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 위를 포함하여 기판(11) 전면에 반사부(RA)에 대응해서는 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층(30)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 보호층(30) 위로 반사부(RA)에 대응하여 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖는 제 2 보호층(32)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 2 보호층(32) 위로 상기 반사부(RA)에 대응하여 반사판(38)이 형성되어 있으며, 상기 반사판(38) 위로 제 3 보호 층(40)이 형성되어 있으며, 상기 제 3 보호층(40) 위로 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(26)과 드레인 콘택홀(35)을 통해 연결되며, 화소전극(45)이 각 화소영역(P)별로 독립되어 형성되어 있다.
전술한 구조를 갖는 반사투과형 액정표시장치(1)에 있어서, 반사모드 및 투과모드의 구동 시 각 모드의 빛의 효율의 문제로 휘도 및 색재현율 등이 달라지는 문제가 발생하므로 이를 해결하고자, 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(51) 사이의 액정층(70)의 두께 즉 셀갭(cell gap)을 반사부(RA)와 투과부(TA)에 있어 달리하여 이중으로 구성하거나, 반사효율을 높여 반사모드 동작 시 휘도 등을 향상시키고, 경면 반사를 방지하기 위해 반사부(RA)에 있어 그 표면을 올록볼록한 엠보싱 형태로 구성함으로써 각 모드 간 휘도 차이 및 색재현율 차이를 줄이고 있다.
이러한 구성을 갖는 반사투과형 액정표시장치에 있어, 반사부(RA)에 엠보싱 구조를 갖는 어레이 기판(11)은 통상적으로 7마스크 공정으로 제조되고 있으며, 이때, 컬럼 스페이서(63)를 포함하는 컬러필터 기판(51)은 블랙매트릭스(53), 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c), 공통전극(58), 컬럼 스페이서(63) 각각을 형성하기 위해 5개 내지 6개(공통전극을 패터닝 할 경우)의 마스크 공정을 통해 제조되고 있다.
여기서 간단히 반사부에 엠보싱 구조를 갖는 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도면을 참고하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2h는 종래의 엠보싱 구조를 갖는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정별 제조 공정 단면도를 나타낸 것이다. 박막트랜지스터가 형성되는 부분을 포함하여 하나의 화소영역에 대해서 도시한 것이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(11) 상에 금속물질을 증착하고, 그 위로 포토레지스트를 도포, 노광, 현상, 식각 등의 공정을 포함하는 제 1 마스크 공정을 진행하여 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(15)을 형성한다.
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(15)이 형성된 기판(11) 위로 전면에 게이트 절연막(17)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(17) 위로 비정질 실리콘 및 불순물 비정질 실리콘과 금속물질을 순차적으로 증착한 후, 회절노광 등을 이용한 제 2 마스크 공정을 진행하여 반도체층(20)과 상기 반도체층(20) 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(24, 26)과, 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하는 데이터 배선(22)을 동시에 형성한다.
다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(24, 26)과 데이터 배선(22) 위로 무기절연물질로써 제 1 보호층(30)을 형성하고, 상기 제 1 보호층(30) 위로 광감성의 유기절연물질을 두껍게 도포하여 표면이 평탄한 구조의 유기절연물질층(31)을 형성한다.
다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 표면이 평탄한 구조의 유기절연물질층(31) 위로 빛의 투과영역(T) 및 차단영역(B)을 갖는 마스크(81)를 위치시킨 후, 노광하고, 노광된 상기 유기절연물질층(31)을 현상하는 제 3 마스크 공정을 진행함으로써 반사부(RA)에 대응하며 그 표면이 울퉁불퉁하도록 다수의 돌기(33)를 형성한다. 이때, 노광시간을 적절히 조절하여 즉, 언더 노광을 실시함으로서 노광량을 작게하여 상기 유지절연물질층이 현상시 완전히 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 반사부(RA)에 대응하여 다수의 돌기(33)를 갖는 유기절연물질층(도 2d의 31) 위로 드레인 전극(26) 일부 및 투과부(TA)에 대응하여 투과영역(T)을 갖는 마스크(84)를 위치시킨 후, 노광 및 현상 공정을 포함하는 제 4 마스크 공정을 진행함으로써 상기 드레인 전극(26)을 노출시키며 드레인 콘택홀(35)을 가지며, 투과부(TA)에 있어서는 제 1 보호층을 노출시키는 투과홀(TH)을 갖는 제 2 보호층(32)을 형성한다. 이후 이러한 구조의 제 2 보호층(32)이 형성된 기판(11)을 열처리함으로써 상기 제 2 보호층(32)의 반사부(RA)에 대응되는 영역에는 돌기(33)를 완만한 경사를 갖도록 굴곡되도록 형성함으로써 엠보싱 구조를 이루게 된다. 이후, 상기 제 2 보호층(32)의 외부로 노출된 제 1 보호층(30)을 건식각 또는 습식각을 진행하여 제거함으로써 드레인 콘택홀(35)에 있어서는 드레인 전극(26)을 노출시키고, 투과부(TA)의 투과홀(TH)에 대응해서는 게이트 절연막(17)을 노출시킨다.
다음, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 엠보싱 구조를 갖는 제 2 보호층(32) 위로 반사 효율이 우수한 금속물질을 증착하고, 이를 제 5 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 반사판(38)을 형성한다. 이때 상기 반사판(38)에 있어서도 하부의 다수의 돌기(33)를 갖는 제 2 보호층(32)의 영향으로 엠보싱 구조가 형성된다.
다음, 도 2g에 도시한 바와 같이, 상기 반사판(38) 위로 무기절연물질을 증착하고, 이를 제 6 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 드레인 콘택홀(35) 및 투과홀(TH)에 대응하는 부분이 제거된 상태의 제 3 보호층(40)을 형성한다.
다음, 도 2h에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호층(40) 위로 투명 도전성 물질을 전면에 증착하고, 이를 제 7 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레인 콘택홀(35)을 통해 드레인 전극(26)과 접촉하며, 반사부(RA) 및 투과부(TA) 전체에 형성되는 화소전극(45)을 형성함으로써 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판을 완성한다.
다음, 종래의 컬럼 스페이서를 구비한 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다.
도 3a 내지 3g는 종래의 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도를 도시한 것이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(51)상에 금속물질 또는 수지를 기판(51) 전면에 증착(도포)한 후, 제 1 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 통하여 어레이 기판(미도시)의 게이트 및 데이트 배선(미도시)에 대응하여 종횡으로 교차하는 블랙매트릭스(Black Matrx)(53)를 형성한다.
다음, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(53)가 형성된 기판(51)에 적, 녹, 청색 중의 한 가지 예를 들면 적색 레지스트를 스핀 코팅, 바 코팅 등의 방법을 통하여 코팅하여 적색 컬러필터층(54)을 형성한 후, 빛을 통과시키는 투과영역(T)과 빛을 차단하는 차단영역(B)을 갖는 마스크(91)를 상기 적색 컬러필터층(54) 위에 위치시킨 후, 노광을 실시한다.
다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 노광된 상기 적색 컬러필터층(도 3b의 54) 을 현상하면, 상기 적색 컬러필터층(도 3b의 54)은 통상적으로 빛을 받은 부분이 현상 후 남게되는 네가티브 특성을 갖고 있으므로, 빛을 받은 부분은 남게되고, 빛을 받지 않은 부분은 제거되어 기판(51) 상의 상기 블랙매트릭스(53)와 일부 중첩하며 서로 이격하는 적색 컬러필터 패턴(55a)이 형성된다(제 2 마스크 공정).
다음, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 적색 컬러필터 패턴(55a) 형성한 것과 동일한 방법으로 진행함으로써 상기 적색 컬러필터 패턴(55a)과 더불어 서로 순차 반복하는 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(55b, 55c)을 형성한다(제 3 및 제 4 마스크 공정).
다음, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c) 위로 형성된 기판(51) 전면에 투명 도전성 물질을 증착하여 공통전극(58)을 형성한다. 이때 모델에 따라서 상기 공통전극(58)도 패터닝 할 수도 있다(패터닝 할 경우 제 5 마스크 공정).
이때, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c)과 상기 공통전극(58) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
다음, 도 3f 및 도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극(58) 위로 감광성의 유기절연물질을 전면에 코팅하고, 제 5 (또는 제 6) 마스크 공정을 진행함으로써 상기 유기절연물질층(60)을 패터닝하여 소정의 높이를 갖는 컬럼 스페이서(63)를 형성함으로써 컬러필터 기판(51)을 완성한다.
전술한 바와 같이, 7마스크 공정을 통해 완성한 어레이 기판과, 5 (또는 6) 마스크 공정을 진행함으로써 완성된 컬럼 스페이서를 포함하는 컬러필터 기판 사이 에 액정을 개재 후, 이들 두 기판을 합착함으로써 반사투과형 액정표시장치를 완성할 수 있다.
하지만, 이렇게 전술한 제조 방법에 따라 엠보싱 구조 및 컬럼 스페이서를 갖는 반사투과형 액정표시장치를 제조 할 경우, 총 12에서 13마스크 공정을 진행해야 한다. 마스크 공정은 포토레지스트의 도포, 노광(exposure), 현상(develop)을 포함하는 공정이므로, 마스크 공정이 추가될수록 제조비용 및 공정시간이 증가되고 이로 인하여 생산수율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 컬러필터 기판에 형성되는 컬럼 스페이서를 어레이 기판의 엠보싱 구조의 보호층 형성 시 동시에 형성함으로써 마스크 공정을 줄여 제조 시간 및 제조 공정을 단축함으로써 제조 비용을 절감시킬 수 있는 반사투과형 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 이격되어 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 형성되고, 서로 교차 구성하여, 투과부와 반사부를 갖는 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막 트랜지스 터와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터를 덮으며, 가장 두꺼운 제 1 두께를 갖는 컬럼 스페이서를 형성한 제 1 영역과, 상기 반사부에 제 2 두께로서 그 표면이 볼록한 구조를 갖는 제 2 영역과, 상기 제 2 두께보다 얇은 제 3 두께를 가지며 상기 반사부의 상기 볼록한 구조 사이의 오목한 구조를 갖는 제 3 영역과, 제거됨으로서 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀 및 상기 투과부에 투과홀을 갖는 제 4 영역으로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 상부의 반사부에 형성된 반사판과; 상기 반사판 상부 및 투과부에 형성되며, 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과; 상기 제 2 기판 하부에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 대응하여 형성된 블랙매트릭스와; 상기 제 2 기판 및 상기 블랙매트릭스 하부로 화소영역에 대응하여 적, 녹, 청색이 순차 반복하는 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부에 형성된 공통전극과; 상기 화소전극과, 상기 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
이때, 상기 제 1 두께는 1.5㎛ 내지 2㎛인 것이 바람직하며, 상기 제 2 두께는 1.5㎛ 내지 2㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 보호층 하부에는 무기절연물질로 이루어지며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 제 2 보호층이 더욱 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 반사판과 상부에는 상기 반사판과 동일한 형태로 제 3 보호층이 더욱 형성된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법은 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역이 중앙의 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성된 반사부가 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대응하며 상기 화소영역에 대해 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 형성된 제 2 기판과, 이들 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 위로 투과부에 대응하여 투과홀을 가지며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 제 1 두께의 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층과 동일 물질로 동일 공정에 의해 패터닝됨으로써 상기 제 1 보호층의 표면으로부터 연장 형성된 제 2 두께의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층의 표면을 올록볼록한 엠보싱 형태로 형성하는 단계와; 상기 엠보싱 구조의 제 1 보호층 위로 반사판을 형성하는 단계와; 상기 반사판 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 1 두께의 제 1 보호층과 제 2 두께의 컬럼 스페이서를 동시에 형성하는 단계는 상기 박막트랜지스터 위로 전면에 감광성의 유기절연물질을 전면에 코팅하여 제 1 두께의 유기절연물질층을 형성하는 단계와; 상기 유기절연물질층 위로 상기 컬럼 스페이서가 형성되는 부분에 대응해서는 차단영역이, 반사부에 대응해서는 반투과영역이, 투과부에 대해서는 투과영역이 대응되도록 마스크를 위치시킨 후, 노광을 실시하는 단계와; 상기 1 차 노광된 유기절연물질층을 현상 공정을 진행하여 반사부에는 제 1 두께의 보호층을 형성하고, 동시에 상기 보호층 표면 으로 제 2 두께를 갖는 컬럼 스페이서를 형성하며, 투과부에는 상기 유기절연물질층이 제거되어 투과홀을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 보호층의 표면을 올록볼록한 엠보싱 형태로 형성하는 단계는 상기 제 1 보호층 및 컬럼스페이서 위로 상기 컬럼 스페이서에 대응해서는 차단영역이, 투과부의 투과홀에 대응해서는 투과영역이, 반사부에 대응해서는 투과영역과 반사영역이 서로 엇갈려 형성된 구조의 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크를 통해 노광 시간을 조절하여 상기 제 1 보호층의 표면으로부터 일정 두께부분만이 빛에 반응하도록 노광을 실시하는 단계와; 상기 노광된 제 1 보호층을 현상공정을 진행하여 그 표면에 올록볼록한 요철을 형성하는 단계와; 상기 요철 구조의 제 1 보호층에 있어 상기 철부가 완만한 경사를 갖도록 열처리하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 박막트랜지스터 형성 후에는 전면에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 반사판을 형성하기 이전에 상기 제 2 보호층 중 상기 제 1 보호층 외부로 노출된 드레인 콘택홀 부분과 투과부의 투과홀 부분에 제거하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 화소전극 형성 이전에 상기 반사판 위로 무기절연물질로서 상기 반사판과 동일한 형태를 갖는 제 3 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 제 1 보호층의 표면으로부터 일정 두께부분만이 빛에 반응하도록 노광을 실시하는 단계는 상기 제 1 보호층이 완전히 제거되도록 하는 노광 에너지보다 낮은 에너지로 노광하는 것이 특징이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고해상도 반사투과형 액정표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
<제 1 실시예>
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역을 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(151)과 상기 두 기판(111, 151) 사이에 개재된 액정층(170)으로 형성되어 있으며, 상기 액정층(170)은 하나의 화소영역(P) 내에서 반사판(138)이 형성된 반사부(RA)와 화소 중앙의 투과부(TA)와는 서로 다른 두께(d1, d2)를 가지며 형성되고 있으며, 어레이 기판(111) 상에 형성된 컬럼스페이서(134)에 의해 상기 액정층(170)의 두께(d1, d2)가 일정하게 유지되고 있는 것이 특징이다.
어레이 기판(111)상의 하나의 화소영역(P)에는 게이트 전극(115)과 반도체층(120), 소스 및 드레인 전극(124, 126)으로 이루어진 박막 트랜지스터(Tr)가 스위칭 영역(TrA)에 형성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 상부를 포함하는 스위칭 영역(TrA)과 반사부(RA)에는 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)의 무기절연물질로서 제 1 보호층(130)이 형성되어 있으며, 이때, 이중셀갭(d1, d2)을 형성하기 위해 투과홀(TH)이 형성된 투과부(TA)에 있어서는 상기 제 1 보호층이 제거되어 하부의 게이트 절연막(117)을 노출시키고 있으며, 스위칭 영역(TrA)에 있어서도 드레인 콘택홀(135)에 의해 상기 드레인 전극(126) 일부를 노출시키고 있는 것이 특징이다.
다음, 상기 제 1 보호층(130) 위로 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl) 등의 유기절연물질로 이루어지며 그 표면이 엠보싱 구조(133)를 가지며, 컬러필터 기판(151) 하부의 블랙매트릭스(153)가 형성된 부분에 대응하여 컬럼 스페이서(134)가 형성된 것을 특징으로 하는 제 2 보호층(132)이 형성되어 있다. 이러한 구조를 갖는 제 2 보호층(132)의 형성방법에 대해서는 추후에 설명한다. 이때, 상기 제 2 보호층(132) 또한 반사부(RA) 및 스위칭 영역(TrA)에만 형성되고 있는 것이 특징이다. 따라서, 상기 제 2 보호층(132)은 서로 다른 두께를 갖는 4영역으로 구성되고 있는 것이 특징이다. 즉, 가장 두꺼운 두께를 갖는 제 1 영역은 컬럼 스페이서(134)를 형성하는 부분이 되고, 제 2 영역은 상기 제 1 두께보다는 얇은 제 2 두께를 갖는 반사부(RA)의 돌기(133) 형성부분, 그리고, 제 3 영역은 상기 제 2 두께보다 더 얇은 두께를 갖는 상기 돌기(133) 사이의 요부 영역 그리고 제 4 영역은 제거되어 하부의 드레인 전극 및 게이트 절연막을 노출시키는 상기 드레인 콘택홀(135) 및 투과홀(TH)에 대응되는 영역이다.
다음, 상기 컬럼 스페이서(134) 및 엠보싱 구조를 가지며 형성된 제 2 보호층(132) 상부 및 투과홀(TH) 내부의 상기 제 2 보호층(132)의 측면부에는 반사효율이 높은 금속물질로 이루어진 반사판(138)이 형성되어 있다. 이때, 반사부(RA)에 있어 상기 제 2 보호층(132)의 상부에 형성된 반사판(138)은 상기 제 2 보호층(132) 표면의 올롤볼록한 엠보싱 구조에 영향을 받아 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조로 형성되고 있는 것이 특징이다. 또한, 상기 반사판(138)은 컬럼 스페이서(134)의 상부 및 드레인 콘택홀(135)의 내측에는 패터닝되어 제거됨으로써 형성되지 않는 것이 특징이다.
다음, 상기 반사판(138) 위로 무기절연물질로써 제 3 보호층(140)이 형성되고 있으며, 상기 제 3 보호층(140) 위로 투명도전성 물질로써 화소전극(145)이 상기 드레인 콘택홀(135)을 통해 드레인 전극(126)과 접촉하며 화소영역(P) 전면에 형성되어 있다.
전술한 본 발명에 따른 반사투과영 액정표시장치용 어레이 기판에 있어, 무기절연물질로 이루어진 제 1 및 제 3 보호층은 생략될 수도 있다.
다음, 상기 어레이 기판(111)에 대응하는 컬러필터 기판(151)의 하부에는 상기 어레이 기판(111)의 게이트 및 데이터 배선(미도시, 122) 및 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 블랙매트릭스(153)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(153)와 일부 중첩하며 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)이 어레이 기판(110)의 각각의 화소영역(P)에 대응하며 순차 반복하며 형성되어 있으며, 상기 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c) 하부에 공통전극(158)이 형성되어 있다.
이때, 상기 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)과 공통전극(158) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
이후에는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명은 컬럼 스페이서를 어레이 기판에 형성하는 것에 특징이 있는 바, 우선, 어레이 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 있어서의 제조 공정 단계에 따른 공정 단면을 도시한 것이다.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(111) 상에 금속물질을 증착하고, 그 위로 포토레지스트를 도포, 노광, 현상, 식각 등의 공정을 포함하는 제 1 마스크 공정을 진행하여 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(115)을 형성한다.
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(115)이 형성된 기판(111) 위로 전면에 게이트 절연막(117)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(117) 위로 비정질 실리콘 및 불순물 비정질 실리콘과 금속물질을 순차적으로 증착한 후, 빛이 100% 투과하는 투과영역과, 빛이 100% 차단되는 차단영역 및 0% 내지 100% 사이에서 빛의 투과량을 조절할 수 있는 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 노광을 실시함으로써 그 두께를 달리하는 즉, 제 1 두께 및 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이러한 제 1 및 제 2 두께의 포토레지스트 패턴(미도시)을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 영역에 있어서는 금속층과 불순물 비정질 실리콘층 및 순수 비정질 실리콘층을 순차적으로 식각하여 게이트 절연막(117)을 노출시키고, 이후 에싱(ashing)을 실시하여 얇은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴을 제거하여 제 1 두께의 포토레지스트 패턴(미도시)만을 남긴 후, 상기 제 2 두께의 포토레지스트 패턴(미도시)이 제거됨으로써 새롭게 노출된 금속층 및 그 하부의 불 순물 비정질 실리콘층을 순차 식각함으로써 반도체층(120)과 상기 반도체층(120) 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(124, 126)과, 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하는 데이터 배선(122)을 동시에 형성한다. 이때 상기 반도체층(120)은 스위칭 영역(TrA)에 있어서는, 비정질 실리콘층(120a)은 연결된 상태로, 그 상부의 불순물 실리콘층(120b)은 서로 이격하여 각각 소스 전극(124)과 드레인 전극(126)과 접촉하며 형성됨으로써 순수 비정질 실리콘층(120a)은 액티브층(120a)을, 서로 이격한 불순물 비정질 실리콘층(120b)은 오믹콘택층(120b)을 이루게 된다.
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(124, 126)과 데이터 배선(122)이 형성된 기판(111) 위로 전면에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 제 1 보호층(130)을 형성하고, 연속하여 상기 제 1 보호층(130) 위로 광감성의 유기절연물질을 두껍게 도포하여 그 두께(t1)가 3㎛ 내지 4㎛인 표면이 평탄한 구조의 유기절연물질층(131)을 형성한다. 이때, 상기 유기절연물질층(131)은 빛은 받은 부분이 현상 시 제거되는 포지티브(positive) 타입 광감성 유기절연물질로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 현재 액정표시장치의 제조에 주로 사용하고 있는 것이 포지티브(positive) 타입의 광감성 유기절연물질이기 때문이며, 빛을 받은 부분이 남게되는 네가티브(negative) 타입의 광감성 유기절연물질로 이루어져도 추후 설명하게 되는 마스크 구조만 달리하면 되므로 문제되지 않는다. 이후 설명에서는 상기 유기절연물질층이 포지티브(positive) 타입 감광성 특성을 갖는 유기절연물질로 형성되었다는 가정하에 설명을 한다.
다음, 5d에 도시한 바와 같이, 상기 유기절연물질층(131) 위로 빛의100% 투과하는 투과영역(T)과 100% 차단하는 차단영역(B)과 투과되는 빛량을 0% 내지 100% 내에서 임의로 조절할 수 있는 반투과영역(HT)을 갖는 제 1 마스크(181)를 위치시킨다. 이때, 기판(111)상의 투과부(TA) 및 스위칭 영역(TrA) 중 드레인 전극(126) 일부에 대응해서는 투과영역(T)이, 컬럼 스페이서가 형성되어야 할 부분에는 차단영역(B)이, 그리고 반사부(RA)에는 반투과영역(HT)이 대응되도록 상기 제 1 마스크(181)를 위치시킨 후, 1차 노광을 실시한다. 이때, 상기 1차 노광은 현상 시 상기 유기절연물질이 완전히 제거되도록 하는 풀노광(full exposure)을 실시하는 것이 바람직하다.
다음, 5e에 도시한 바와 같이, 1차 노광된 유기절연물질층(131)을 현상 공정을 진행함으로써 상기 마스크(도 5d의 181)의 투과영역(도 5d의 T)에 대응한 투과부(TA)에 있어서는, 상기 유기절연물질층(131)이 완전히 제거되어 투과홀(TH)을 형성하며 제 1 보호층(130)이 노출되도록 하고, 또한, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 드레인 전극(126) 일부에 대해 그 상부의 제 1 보호층(130)을 노출시키는 드레인 콘택홀(135)을 형성하고, 상기 마스크(도 5d의 181)의 반투과영역(도 5d의 HT)에 대응한 반사부(RA)에 있어서는, 여전히 매끄러운 표면 상태를 가지며 단지 그 두께가 얇아진 유기절연물질층(131)을 형성하며, 마스크(도 5d의 181)의 차단영역(도 5d의 B)에 대응된 부분은 여전히 제 1 두께(t1)를 유지하게 됨으로써 컬럼 스페이서(134)를 형성한다. 따라서 상기 유기절연물질층(131)은 컬럼 스페이서(134)를 형성하게 된 부분이 가장 두꺼운 제 1 두께(t1)(3㎛ 내지 4㎛의 두께)를 가지게 되 며, 반사부(RA)에 있어서는 상기 제 1 두께(t1)보다 얇은 제 2 두께(t2)(1.5㎛ 내지 2㎛의 두께)를 가지며 형성되는 것이 특징이다.
다음, 도 5f에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 두께를 가지며 형성된 유기절연물질층(131) 위로 매끈한 표면을 갖는 반사부(RA)에 대응하여 올록볼록한 엠보싱 구조의 표면상태 형성을 위한 마스크 공정을 실시한다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 두께를 갖는 유기절연물질층(131) 위로 반사부(RA)에 대응해서 소정간격을 갖는 차단영역(B)과 투과영역(T)이 서로 엇갈려 배치된 구조를 영역이 대응되도록 하고, 투과부(TA)에 있어서는 하부의 유기절연물질층(131)이 이미 제거되었으므로 차단영역(B)과 투과영역(T) 중 어떠한 영역이 대응되어도 무방하나, 제 1 차 노광 시 노광량의 오차로 인해 상기 유기절연물질층(131)이 완전히 제거되지 않고 잔존할 가능성도 있는 바, 투과영역(T)이 대응되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 두께의 컬럼 스페이서(134)가 형성된 영역에는 차단영역(B)이 대응되도록 제 2 마스크(184)를 위치시킨다.
이후, 전술한 구조를 갖는 마스크(184)를 통해 상기 제 1 및 제 2 두께를 갖는 유기절연물질층(131)에 2차 노광을 실시한다. 이때, 상기 2차 노광은 노광시간을 적절히 조절하여 노광 에너지량을 조절함으로써, 상기 1차 노광과는 달리 상기 마스크(184)의 투과영역(T)에 대응되는 부분에 대해서도 노광된 빛과 상기 유기절연물질층(131) 내부의 빛과 반응하는 물질이 충분히 반응할 시간보다 짧은 시간 노광을 실시함으로써 상기 유기절연물질층(131)의 표면에서 소정 두께부분만이 빛과 충분히 반응할 시간을 갖도록 함으로써 현상 시 완전히 제거되지 않도록 하는 것이 특징적인 것이다.
이렇게 노광시간을 적절히 조절하여 2차 노광을 실시한 후, 도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 2차 노광된 유기절연물질층(131)에 현상공정을 진행하면, 마스크(도 5f의 184)의 차단영역(도 5f의 B)에 대응된 컬럼 스페이서(134)가 형성된 영역에는 여전히 제 1 두께(t1)를 갖는 유기절연물질층(131)이, 마스크(도 5f의 184)의 차단영역(도 5f의 B)에 대응된 반사부(RA)에 대해서는 돌기(133)를 형성하며 여전히 제 2 두께의 유기절연물질층(131)이 형성되며, 마스크(도 5f의 184)의 투과영역(도 5f의 T)에 대응된 반사부(RA)는 소정 두께가 현상 시 제거됨으로써 상기 제 2 두께(t2)보다 더 얇은 제 3 두께(t3)를 가지며 유기절연물질층(131)이 형성된다. 이때, 마스크(도 5f의 184)의 투과영역(도 5f의 T)에 대응된 기판(111)상의 투과부(TA)에 있어서는, 상기 1차 노광에 이어 2차 노광 시 모두 빛에 노출됨으로써 1차 노광 및 현상 시 남아있을지 모르는 유기절연물질의 잔존물까지 더욱 확실히 제거된다. 이후, 제 1 내지 제 3 두께(t1, t2, t3)를 갖는 유기절연물질층(131)이 형성된 기판(111)을 열처리함으로써 제 2 두께를 갖는 돌기(133) 부분을 각진 구조에서 완만한 경사를 갖도록 굴곡된 형태를 갖도록 한다.
이때, 상기 제 1 내지 제 3 두께(t1, t2, t3)를 갖는 유기절연물질층(131)은 제 2 보호층(131)을 형성하게 되며, 특히 상기 제 2 보호층(131) 중 제 1 두께(t1)를 갖는 부분은 컬럼 스페이서(134)를 형성하게 되며, 반사부(RA)에 있어서 제 2 및 제 3 두께(t2, t3)를 갖는 부분이 서로 엇갈려 배치되므로 제 2 두께(t2)를 갖는 돌기(133) 부분이 철부, 제 3 두께(t3)를 갖는 부분이 요부를 형성하며, 상기 철부가 열처리에 의해 완만한 경사를 가지며 굴곡되도록 형성됨으로써 상기 반사부(RA)의 제 2 보호층(131) 표면은 전체적으로 올록볼록한 엠보싱 구조를 갖게 된다.
다음, 도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 컬럼 스페이서(134) 및 반사부(RA)에 엠보싱 구조의 표면을 제 2 보호층(131)이 형성된 기판(111)에 건식각 또는 습식각을 실시함으로써 제 2 보호층(131) 외부로 노출된 투과부(TA)와 스위칭 영역(TrA)의 드레인 콘택홀 밑면의 상기 제 1 보호층(130)을 제거하여, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 드레인 전극(126)을 노출시키고, 상기 투과부(TA)에 있어서는 게이트 절연막(117)을 노출시킨다.
다음, 도 5i에 도시한 바와 같이, 상기 엠보싱 구조를 갖는 제 2 보호층(131) 및 컬럼 스페이서(134) 및 노출된 드레인 전극(126) 및 게이트 절연막(117) 위로 전면에 반사 효율이 우수한 금속물질을 증착하고, 이를 제 5 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 제 2 보호층(131) 상부 및 투과부(TA)의 투과홀(TH) 에 대응해서는 상기 제 2 보호층(131)의 측면에 반사판(138)을 형성한다. 이때 상기 반사판(138)에 있어서도 하부의 상기 제 2 보호층(131)의 영향으로 그 표면이 올록볼록한 엠보싱 구조가 형성된다. 이때, 상기 반사판(138)의 패터닝 시, 컬럼 스페이서(134)의 상면 및 드레인 콘택홀(135)의 내측면에는 상기 반사판(138)을 형성하는 금속물질이 남지 않도록 진행하는 것이 바람직하다.
다음, 도 5j에 도시한 바와 같이, 상기 엠조싱 구조의 반사판(138) 및 노출된 드레인 전극(126) 및 게이트 절연막(117) 위로 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)의 무기절연물질을 전면에 증착하고, 이를 제 6 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 컬럼 스페이서(134)의 상면과 드레인 콘택홀(135) 및 투과부(TA)의 투과홀(TH) 밑면에 대응하는 부분에 대응해서는 제거된 상태의 제 3 보호층(140)을 형성한다. 즉, 상기 제 3 보호층(140)은 하부의 반사판(138)이 형성된 부분에만 상기 반사판(138)과 중첩하도록 형성하는 것이 바람직하며, 생략될 수도 있다.
다음, 도 5k에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호층(140) 위로 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등의 투명 도전성 물질을 전면에 증착하고, 제 7 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레인 콘택홀(135)을 통해 드레인 전극(126)과 접촉하며, 반사부(RA) 및 투과부(TA) 전체에 형성되는 화소전극(143)을 형성함으로써 컬럼 스페이서(134)를 포함하는 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판(111)을 완성한다.
다음, 간단히 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6e는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도를 도시한 것이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(151)상에 금속물질 또는 수지물질을 기판(151) 전면에 증착(도포)한 후, 제 1 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 통하여 어레이 기판(미도시)의 게이트 및 데이터 배선(미도시)에 대응하여 종횡으로 교차하는 블랙매트릭스(153)를 형성한다. 이때, 상기 블랙매트리스(153)에 의해 순차 반복하는 제 1 내지 제 3 개구부가 형성된다.
다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(153)가 형성된 기판 (151)에 적, 녹, 청색 중의 한 가지 예를 들면 적색 레지스트를 스핀 코팅, 바 코팅 등의 방법을 통하여 기판(151) 전면에 코팅하여 적색 컬러필터층(154)을 형성한 후, 빛을 통과시키는 투과영역(T)과 빛을 차단하는 차단영역(B)을 갖는 마스크(191)를 상기 기판(151)상의 적색 컬러필터층(154) 위에 위치시킨 후, 상기 마스크(191)를 통한 노광을 실시한다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 노광된 상기 컬러 레지스트층(154)을 현상하면, 컬러필터 패턴을 형성하는 컬러 레지스트는 통상적으로 빛을 받은 부분이 현상 후 남게되는 네가티브(negative) 특성을 갖고 있으므로, 빛을 받은 부분은 남게되고, 빛을 받지 않은 부분은 제거되어 상기 기판(151) 상에 상기 블랙매트릭스(153)로 둘러싸인 제 1 개구부를 채우며 상기 블랙매트릭스(153)와 일부 중첩하며 서로 이격하는 적색 컬러필터 패턴(155a)이 형성된다(제 2 마스크 공정).
다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 적색 컬러필터 패턴(155a) 형성한 것과 동일한 방법으로 진행함으로써 제 2 및 3 개구부를 채우며, 상기 적색 컬러필터 패턴(155a)과 더불어 서로 순차 반복하는 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(155b, 155c)을 형성한다(제 3 및 제 4 마스크 공정).
다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c) 위로 형성된 기판(151) 전면에 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 공통전극(158)을 형성함으로서 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판(151)을 완성한다. 이때 모델에 따라서 상기 공통전극(158)도 패터닝 할 수도 있다(패터닝 할 경우 제 5 마스 크 공정).
이때, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)과 상기 공통전극(158) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
이렇게 각각 7마스크 공정과 4 또는 5 마스크 공정을 진행함으로써 각각 완성된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 서로 마주 대하고, 두 기판 사이에 액정을 개재한 후, 이들 두 기판을 씰란트를 이용하여 합착함으로써 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판을 완성할 수 있다.
<제 2 실시예>
전술한 실시예에 있어서는 본 발명의 가장 특징적인 부분인 제 2 보호층의 형성에 있어서, 투과영역과, 차단영역 그리고 빛의 투과량을 달리하는 제 1 반투과영역 및 제 2 반투과영역을 갖는 마스크를 이용하여 제 1 및 2차 노광을 한번의 노광공정으로 진행할 수도 있다. 이때, 컬럼스페이서를 형성해야 하는 부부에 대응해서는 차단영역이, 드레인 콘택홀이나 투과홀에 대응해서는 투과영역이, 그리고, 반사부에 있어 철부(돌기)를 형성해야 하는 부분에 대응해서는 빛의 투과량이 적은 제 1 반투과영역이, 상기 철부 사이의 요부에 대응해서는 빛의 투과량이 상기 제 1 반투과영역보다는 큰값을 갖는 제 2 반투과영역에 대응하도록 한 후, 노광을 실시함으로써 본 발명의 실시예와 동일한 구조의 제 2 보호층을 형성할 수도 있다. 이때, 이전 공정과 이후 공정은 전술한 실시예와 동일함으로 그 설명은 생략한다.
전술한 제 1 및 제 2 실시예에 있어서는 반사부와 투과부를 모두 구비한 반사투과형 액정표시장치에 대해서만 언급하였으나, 투과부를 갖지 않는 반사형 액정표시장치에도 적용할 수 있음은 자명하며, 나아가 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에서는 종래에는 컬러필터 기판상에 형성되는 컬럼 스페이스서를 어레이 기판 상에 반사부의 엠보싱 구조를 형성하는 과정에서 제 2 보호층을 이용하여 추가적인 마스크 공정 진행없이 형성하여 반사투과형 액정표시장치를 제조함으로써 마스크 공정을 줄여 공정시간을 단축하고, 제조 비용을 절감시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 이격되어 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 형성되고, 서로 교차 구성하여, 투과부와 반사부를 갖는 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막 트랜지스터와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터를 덮으며, 가장 두꺼운 제 1 두께를 갖는 컬럼 스페이서를 형성한 제 1 영역과, 상기 반사부에 제 2 두께로서 그 표면이 볼록한 구조를 갖는 제 2 영역과, 상기 제 2 두께보다 얇은 제 3 두께를 가지며 상기 반사부의 상기 볼록한 구조 사이의 오목한 구조를 갖는 제 3 영역과, 제거됨으로서 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀 및 상기 투과부에 투과홀을 갖는 제 4 영역으로 형성된 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 상부의 반사부에 형성된 반사판과;
    상기 반사판 상부 및 투과부에 형성되며, 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과;
    상기 제 2 기판 하부에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 대응하여 형성된 블랙매트릭스와;
    상기 제 2 기판 및 상기 블랙매트릭스 하부로 화소영역에 대응하여 적, 녹, 청색이 순차 반복하는 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 하부에 형성된 공통전극과;
    상기 화소전극과, 상기 공통전극 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 두께는 1.5㎛ 내지 2㎛인 반사투과형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 두께는 1.5㎛ 내지 2㎛인 반사투과형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층 하부에는 무기절연물질로 이루어지며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 제 2 보호층이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판과 상부에는 상기 반사판과 동일한 형태로 제 3 보호층이 더욱 형성된 반사투과형 액정표시장치.
  6. 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역이 중앙의 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성된 반사부가 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대응하며 상기 화소영역에 대해 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 형성된 제 2 기판과, 이들 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터 위로 투과부에 대응하여 투과홀을 가지며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 제 1 두께의 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층과 동일 물질로 동일 공정에 의해 패터닝됨으로써 상기 제 1 보호층의 표면으로부터 연장 형성된 제 2 두께의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 보호층의 표면을 올록볼록한 엠보싱 형태로 형성하는 단계와;
    상기 엠보싱 구조의 제 1 보호층 위로 반사판을 형성하는 단계와;
    상기 반사판 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 두께의 제 1 보호층과 제 2 두께의 컬럼 스페이서를 동시에 형성하는 단계는
    상기 박막트랜지스터 위로 전면에 감광성의 유기절연물질을 전면에 코팅하여 제 1 두께의 유기절연물질층을 형성하는 단계와;
    상기 유기절연물질층 위로 상기 컬럼 스페이서가 형성되는 부분에 대응해서는 차단영역이, 반사부에 대응해서는 반투과영역이, 투과부에 대해서는 투과영역이 대응되도록 마스크를 위치시킨 후, 노광을 실시하는 단계와;
    상기 1 차 노광된 유기절연물질층을 현상 공정을 진행하여 반사부에는 제 1 두께의 보호층을 형성하고, 동시에 상기 보호층 표면으로 제 2 두께를 갖는 컬럼 스페이서를 형성하며, 투과부에는 상기 유기절연물질층이 제거되어 투과홀을 형성하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층의 표면을 올록볼록한 엠보싱 형태로 형성하는 단계는
    상기 제 1 보호층 및 컬럼스페이서 위로 상기 컬럼 스페이서에 대응해서는 차단영역이, 투과부의 투과홀에 대응해서는 투과영역이, 반사부에 대응해서는 투과영역과 반사영역이 서로 엇갈려 형성된 구조의 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크를 통해 노광 시간을 조절하여 상기 제 1 보호층의 표면으로부터 일정 두께부분만이 빛에 반응하도록 노광을 실시하는 단계와;
    상기 노광된 제 1 보호층을 현상공정을 진행하여 그 표면에 올록볼록한 요철을 형성하는 단계와;
    상기 요철 구조의 제 1 보호층에 있어 상기 철부가 완만한 경사를 갖도록 열처리하는 단계
    를 포함하는 반사투과형 액정표시장치 제조 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 형성 후에는 전면에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 반사투과형 액정표시장치 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반사판을 형성하기 이전에 상기 제 2 보호층 중 상기 제 1 보호층 외부 로 노출된 드레인 콘택홀 부분과 투과부의 투과홀 부분에 제거하는 단계를 더욱 포함하는 반사투과형 액정표시장치 제조 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 화소전극 형성 이전에 상기 반사판 위로 무기절연물질로서 상기 반사판과 동일한 형태를 갖는 제 3 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 반사투과형 액정표시장치 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층의 표면으로부터 일정 두께부분만이 빛에 반응하도록 노광을 실시하는 단계는 상기 제 1 보호층이 완전히 제거되도록 하는 노광 에너지보다 낮은 에너지로 노광하는 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치 제조 방법.
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