KR20070072152A - 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법은, 기판 상에 공통 전극 및 게이트층을 형성하는 단계, 공통 전극과 게이트층을 덮도록 게이트 절연층을 형성하는 단계, 게이트 절연층 상에 반도체층 및 데이터층을 순차적으로 형성하는 단계, 데이터층 상의 반사 영역에 유기 절연 물질에 의한 엠보스 패턴을 형성하는 단계, 엠보스 패턴 상에 반사 전극을 형성하는 단계, 반사 전극을 덮도록 보호층을 형성하는 단계 및 보호층 상에 적어도 일부는 데이터층과 접촉되도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
반사투과형, 횡전계 모드, 어레이 기판, 광 시야각, HTM

Description

반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법{Method for manufacturing trans-reflection type IPS mode liquid crystal display}
도 1은 종래 반사투과형 액정표시패널의 반사부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판을 제조 공정에 따라 나타낸 공정 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210 : 기판 220 : 공통 전극
225 : 게이트층 230 : 게이트 절연층
240 : 반도체층 245 : 데이터층
250 : 엠보스 패턴 260 : 반사 전극
270 : 보호층 280 : 화소 전극
본 발명은 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반사투과형 모드에서 광시야각을 제공하기 위한 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
근래들어 액정표시장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.
액정표시장치는 패널의 내부에 주입된 액정의 전기적, 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 기능을 수행하는데, 소형, 경량 및 저소비 전력 등의 장점에 의해 컴퓨터 모니터나 이동 통신 단말기 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있는 추세이다.
일반적으로 액정표시장치는 사용되는 광원(光源)에 따라 투과형(transmission type) 및 반사형(reflection type) 등으로 구분할 수 있다.
투과형은 액정표시패널의 배면에 위치되는 백 라이트(back light)의 빛을 광원으로 사용하며, 반사형은 백 라이트의 빛을 사용하지 않는 대신 외부의 자연 광원 또는 인조 광원 등을 사용한다.
하지만, 투과형은 인위적인 배면 광원을 사용하므로 전력소비가 크고 주변이 밝은 장소에서 화질이 저하된다는 등의 단점이 있으며, 반사형은 외부로부터 유입되는 광에 의존하므로 어두운 장소에서 휘도가 저하된다는 등의 단점이 있다.
이러한 문제점들에 의해 반사투과형(trans rflection type) 액정표시장치가 제안되었다.
반사투과형 액정표시장치는 하나의 화소 내에 투과 영역과 반사 영역이 공존하여, 어두운 환경에서는 투과 영역을 통해 배면광을 이용하여 투과형으로 사용하고 밝은 환경에서는 주변광을 이용하여 반사형으로 사용하는 액정표시장치이다.
도 1은 종래 반사투과형 액정표시패널의 반사부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 반사투과형 액정표시패널은 하부 기판(110), 상부 기 판(120) 및 두 기판(110, 120)의 사이 영역에 형성되는 액정층(130) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
하부 기판(110)에는 매트릭스 형태로 배치되어 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 라인(도시되지 않음), 데이터 라인(115a) 및 이들과 연결되어 신호의 흐름을 스위칭하는 다수의 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된다. 이때, 각각의 화소 영역은 반사 영역 및 투과 영역으로 다시 구분될 수 있는데, 도 1은 이 가운데 반사 영역의 일부분만을 나타낸 것이다.
즉, 투명 절연 기판(111) 상에 게이트 전극(112), 게이트 절연층(113), 반도체층(114), 소스 전극(115b), 드레인 전극(115c), 보호층(116), 포토 아크릴(photo acryl) 등의 물질에 의해 형성되는 유기막 절연층(117) 및 반사 전극(118) 등의 적층에 의해 형성되는 박막 트랜지스터(TFT) 영역과, 투명 절연 기판(111) 상에 게이트 절연층(113), 반도체층(114), 데이터 라인(115a), 보호층(116), 유기막 절연층(117) 및 반사 전극(118) 등의 적층에 의해 형성되는 데이터 라인 영역을 나타내고 있다.
그리고 이와 같은 각각의 영역에 대향되는 상부 기판(120)은 투명 절연 기판(122) 상에 적층되어 형성된 블랙 매트릭스(124), 컬러 필터(126) 및 평탄화층(128) 등을 구비함을 알 수 있다.
반사투광형 액정표시패널은, 통상 하부 기판의 화소 전극 및 반사 전극과 상부 기판의 공통 전극 사이의 전계에 의해 작동하는 TN(twisted nematic) 모드를 갖도록 구성된다.
그런데, 이러한 액정표시패널은 TN 모드의 특성상 시야각이 협소할 뿐만 아니라, 하부 기판에 형성되는 반사 영역 등에 의해 더더욱 시야각이 좁아질 수밖에 없다는 등의 문제점이 있다.
따라서, 반사투과형 액정표시패널에 있어 시야각을 확대할 수 있도록 하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반사투과형 모드에서 광시야각을 제공하기 위한 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법은, 기판 상에 공통 전극 및 게이트층을 형성하는 단계, 공통 전극과 게이트층을 덮도록 게이트 절연층을 형성하는 단계, 게이트 절연층 상에 반도체층 및 데이터층을 순차적으로 형성하는 단계, 데이터층 상의 반사 영역에 유기 절연 물질에 의한 엠보스 패턴을 형성하는 단계, 엠보스 패턴 상에 반사 전극을 형성하는 단계, 반사 전극을 덮도록 보호층을 형성하는 단계 및 보호층 상에 적어도 일부는 데이터층과 접촉되도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한 다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판을 제조 공정에 따라 나타낸 공정 단면도이다.
이하에서는, 도 2의 (a) 내지 (g)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 공정 및 동작 등을 자세히 살펴보도록 한다.
먼저 기판(210) 상에 공통 전극(Vcom, 220) 및 게이트층(225)을 형성한다. 공통 전극(220) 및 게이트층(225)은 하프톤 마스크(HTM : half-tone mask)를 이용한 단일 공정에 의해 수행될 수 있으며, 이에 의해 게이트층(225) 하부의 공통 전 극(220)이 일부 드러나도록 형성될 수 있다. 하프톤 마스크는 부분별 식각 레벨의 조절이 가능하여, 단일 공정에 있어 단차를 갖는 식각 등을 가능하도록 한다.
게이트층(225)은 게이트 라인, 스토리지 전극 및 박막 트랜지스터의 게이트 전극 등을 구성하게 된다.
공통 전극(220) 및 게이트층(225)이 형성된 상부의 기판(210) 전면(全面)에는 게이트 절연층(230)을 형성한다.
다음 게이트 절연층(230)의 상부에 반도체층(240) 및 데이터층(245)을 형성하는데, 이 역시 각각의 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있으나, 공정 시간 및 공정 비용 등의 절감을 위해 단일의 마스크를 이용한 단일 공정에 의해 형성될 수 있도록 하였다.
이때, 반도체층(240)과 데이터층(245) 사이의 접촉력의 향상 등을 위한 오믹 접촉(Ohmic contact)층 등이 추가로 형성될 수 있으나 이를 나타내지는 않았다.
데이터층(245)은 박막 트랜지스터의 드레인 전극, 소스 전극이나 데이터 라인 등을 구성하게 된다.
반도체층(240)과 데이터층(245)의 형성이 완료되면, 기판(210) 상의 반사 영역(RA)에 엠보스 패턴(250)을 형성한다. 엠보스 패턴(250)은 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유전성 절연 물질에 의해 형성되는 것이 좋다.
엠보스 패턴(250)의 상부에는 반사 전극(260)이 형성된다.
반사 전극(260)은 외부로부터 인가되는 광을 반사시켜 영상 정보를 표시하도록 하는데, 반사율이 높은 금속 물질 등에 의해 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄-네오디뮴(AlNd)에 의해 형성될 수 있다.
반사 전극(260)에 의한 외부광의 반사율을 향상시키기 위해 반사 전극(260) 하부의 유기 절연층(250)이 엠보스 패턴을 갖도록 형성되며, 이에 따라 반사 전극(260) 역시 엠보스 패턴을 갖게 된다.
반사 전극(260)의 상부에는 보호층(passivation layer, 270)이 형성된다. 보호층(270)은 일부의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
보호층(270)의 상부에는 화소 전극(280)이 형성된다. 화소 전극(280)은 ITO(Indium - tin - oxide) 또는 IZO(Indium - zinc - oxide)와 같은 투명성 도전 물질에 의해 형성될 수 있는데, 데이터층(245)에 의해 구성되는 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 컨택홀 등을 통해 연결될 수 있다.
도 2의 실시예에 있어서는 상부 레이어의 적층 과정에서 드레인 전극의 일부를 노출시킨 후, 노출된 드레인 전극과 화소 전극(280)이 연결되도록 하는 구성을 나타내었다.
화소 전극(280)은 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)의 상부에 모두 형성되는데, 반사 영역(RA)에서는 반사 전극(260)과 화소 전극(280) 사이의 전기장에 의해 액정 분자에 전계가 인가되며, 투과 영역(TA)에서는 공통 전극(220)과 화소 전극(280) 사이의 전기장에 의해 액정 분자에 전계가 인가되어, 이의 조절을 통해 원하는 영상 정보를 디스플레이 할 수 있게 된다.
이때, 반사 영역(RA)은 외부로부터 인가된 광이 반사 전극(260)에 의해 반사되어 다시 외부로 출광(出光)되는 광(光)에 의해 영상 정보의 제공이 이루어지고, 투과 영역(TA)은 하부의 백 라이트 유닛(back light unit, 도시되지 않음)으로부터 인가되는 투과광에 의해 영상 정보의 제공이 이루어지므로, 투과 영역(TA)의 화소 전극(280)으로부터 상부 기판(도시되지 않음)까지의 거리는 반사 영역(RA)의 화소 전극(280)으로부터 상부 기판까지의 거리의 두배가 되도록 형성되는 것이 좋다.
도시되지 않았지만, 상부 기판에는, 액정층을 투과하며 광량(光量)이 조절된 광에 의해 적절한 컬러를 표현할 수 있도록 하는 적(R), 녹(G), 청(B) 등의 구성을 갖는 컬러 필터층이 형성될 수 있다.
이 밖에 상부 기판에, 블랙 매트릭스(BM : Black Matrix), 평탄화층(overcoat) 및 컬럼 스페이서(column spacer) 등이 형성될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법에 따르면, 반사투과형 액정표시장치에 있어 광시야각을 제공할 수 있게 되었다는 장점이 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법을 사용하면, 별도의 추가적인 마스크 공정이 불필요하게 됨으로써 공정 비용이나 공정 시간의 큰 증가 없이 시야각이 개선된 반사투과형 액정표시장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 기판 상에 공통 전극 및 게이트층을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극과 게이트층을 덮도록 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연층 상에 반도체층 및 데이터층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 데이터층 상의 반사 영역에 유기 절연 물질에 의한 엠보스 패턴을 형성하는 단계;
    상기 엠보스 패턴 상에 반사 전극을 형성하는 단계;
    상기 반사 전극을 덮으며, 투과 영역과 일부 중첩되도록 보호층을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층 상에, 적어도 일부는 상기 데이터층과 접촉되도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극 및 게이트층을 형성하는 단계는, 적어도 일부의 공통 전극이 드러날 수 있도록 하프톤 마스크(HTM : half-tone mask)를 이용한 단일 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 영역에서는 상기 반사 전극과 상기 화소 전극 사이에 인가되는 전계에 의해 액정을 구동하고, 상기 투과 영역에서는 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 사이에 인가되는 전계에 의해 액정을 구동하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사 전극은 알루미늄-네오디뮴(AlNd) 물질에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 어레이 기판의 제조 방법.
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