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KR100397399B1 - 반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR100397399B1
KR100397399B1 KR10-2001-0009027A KR20010009027A KR100397399B1 KR 100397399 B1 KR100397399 B1 KR 100397399B1 KR 20010009027 A KR20010009027 A KR 20010009027A KR 100397399 B1 KR100397399 B1 KR 100397399B1
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KR
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liquid crystal
crystal display
color filter
forming
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KR10-2001-0009027A
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하경수
이종훈
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 반사 모드와 투과 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반투과형 액정 표시 장치는 하부의 어레이 기판과 컬러필터를 포함하는 상부 기판을 각각 형성하고 배치하므로, 오정렬이 발생하여 빛샘이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해 블랙 매트릭스를 더 넓게 형성해야 하므로 개구율이 낮아진다.
본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는 제 1 기판 위에 게이트 배선과 데이터 배선 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 그 위에 제 1 투과홀을 가지는 보호층이 형성되어 있다. 이어, 보호층 상부에는 제 1 투과홀에 대응하는 제 2 투과홀을 가지는 반사판이 형성되어 있으며, 그 위에 컬러필터와 화소 전극이 차례로 형성되어 있다. 다음, 제 1 기판과 일정 간격 이격된 제 2 기판 하부에는 박막 트랜지스터에 대응하는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 그 하부에 공통 전극이 형성되어 있다. 여기서, 블랙 매트릭스는 생략할 수도 있으며, 보호층은 반사판 하부에 요철을 가지고 있어 컬러필터의 두께를 조절할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 컬러필터를 어레이 기판에 형성하여 개구율을 향상시킬 수 있으며, 셀갭 및 컬러필터의 두께를 조절하여 휘도와 색순도를 균일하게 할 수도 있다.

Description

반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{transflective liquid crystal display and manufacturing method thereof}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사 모드와 투과 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 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 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있다.
투과형 액정 표시 장치는 액정 패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이고, 반사형 액정 표시 장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시킴으로써 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절하는 형태이다.
투과형 액정 표시 장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정 표시 장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로 투과형 액정 표시 장치에 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 액정 표시 장치가 제안되었다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 반투과형 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 반투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
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 홀이 형성되어 있으며, 반사 전극(22)의 홀 내에는 투과 전극(21)이 형성되어 있다. 투과 전극(21)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide ; ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide ; IZO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전 물질로 이루어지며, 반사 전극(22)은 알루미늄(Al)과 같이 저항이 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)는 적, 녹, 청의 세 가지 색으로 이루어지며, 하나의 색이 하나의 화소 전극(20)과 대응한다. 컬러필터(40) 하부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(50)이 형성되어 있다. 여기서, 도시하지 않았지만 상부 기판(30)과 컬러필터(40)의 사이에는 블랙 매트릭스가 위치하여 화소 이외의 영역에서 빛이 새는 것을 방지하고, 컬러필터(40)의 색을 구분한다.
이어, 상부 기판(30)의 공통 전극(50)과 하부 기판(10)의 화소 전극(20) 사이에는 수평으로 배향된 액정층(60)이 위치한다.
두 기판(10, 30)의 바깥쪽에는 제 1 및 제 2 위상차판(retardation film)(71, 72)이 각각 배치되어 있는데, 제 1 및 제 2 위상차판(71, 72)은 빛의 편광 상태를 바꾸는 기능을 한다. 여기서, 제 1 및 제 2 위상차판(71, 72)은 λ/4(λ=550 ㎚)에 해당하는 위상차를 가지는 것(quater wave plate ; QWP)을 이용하여, 입사된 선평광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾼다.
제 1 및 제 2 위상차판(71, 72) 바깥쪽에는 하부 편광판(81)과 상부 편광판(82)이 각각 배치되어 있다. 여기서, 상부 편광판(82)의 광투과축은 하부 편광판(81)의 광투과축에 대하여 90도의 각을 가진다.
또한, 하부 편광판(81)의 바깥쪽 즉, 하부 편광판(81)의 아래에는 백라이트(90)가 배치되어 있어 투과 모드의 광원으로 이용된다.
그런데, 이러한 반투과형 액정 표시 장치는 반사 모드를 기준으로 설계되어, 전압을 인가하지 않았을 때 투과 모드의 투과율은 반사 모드 투과율의 50% 정도 밖에 되지 않는다.
이에, 투과 모드의 액정층 두께를 반사 모드의 액정층 두께보다 두껍게 하여 반사 모드와 투과 모드의 투과율을 동일하게 한 예가 제시되었다.
한편, 이러한 반투과형 액정 표시 장치는 일반적인 액정 표시 장치와 마찬가지로 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부의 어레이 기판을 제조하는 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 포함하는 상부의 컬러필터 기판을 제조하는 공정, 그리고 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(cell) 공정에 의해 형성된다.
여기서, 두 기판의 배치는 두 기판 중 어느 하나의 기판에 씰 패턴(seal pattern)을 형성하고, 동일 기판이나 다른 기판에 두 기판 사이의 간격을 유지하기위한 스페이서를 산포한 다음, 컬러필터와 화소 전극이 일대일 대응되도록 두 기판을 배치하고 씰 패턴을 가압경화하여 합착함으로써 이루어진다.
그런데, 화소 전극과 컬러필터가 대응되도록 기판을 배치하는 과정에서 오정렬(misalign)이 발생하여, 이후 액정 표시 장치의 구동시 빛샘과 같은 불량이 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해 상부 기판의 블랙 매트릭스 폭을 넓게 형성할 수 있는데, 이러한 경우 개구율이 낮아지게 된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개구율을 증대시켜 휘도를 향상시키며, 대비비 또는 색재현성의 감소를 방지시킬 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 반투과형 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 어레이 기판에 대한 평면도.
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면도.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는 제 1 기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선이 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터가 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되어 있다. 다음, 제 1 투과홀을 가지는 보호층이 박막 트랜지스터를 덮고 있고, 보호층 상부의 화소 영역에는 상기 제 1 투과홀 상부에 제 2 투과홀을 가지는 반사판이 형성되어 있다. 이어, 상기 반사판 상부에 컬러필터가 형성되어 있고, 그 위에 박막 트랜지스터와 콘택홀을 통하여 연결되어 있으며 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극이 형성되어 있다. 다음, 상기 제 1 기판과 일정 간격 이격되어 있는 제 2 기판이 배치되어 있고, 상기 제 2 기판 하부에는 투명한 공통 전극이 형성되어 있으며, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 액정층이 주입되어 있다.
여기서, 화소 전극은 데이터 배선과 일부 중첩되어 있을 수 있고, 반사판은 박막 트랜지스터를 덮고 있을 수도 있다.
또한, 제 2 기판은 박막 트랜지스터에 대응하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
한편, 제 2 기판은 공통 전극 상부에 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 제 3 투과홀을 가지는 버퍼층을 더 포함할 수도 있으며, 이때 제 1 기판은 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 위치에 상기 보호층과 같은 물질로 이루어진 요철을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서, 보호층은 반사판 하부에 요철을 포함할 수 있고, 이때 보호층 상부에 유기 절연 물질로 이루어진 절연층을 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 게이트 배선과 데이터 배선 사이에 게이트 절연막을 더 포함하며, 제 1 및 제 2 투과홀은 게이트 절연막까지 연장되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제 1 기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이들과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 형성한다. 이어, 박막 트랜지스터를 덮으며 제 1 투과홀을 가지는 보호층을 형성하고, 보호층 상부의 화소 영역에 위치하며, 제 1 투과홀에 대응하는 제 2 투과홀을 가지는 반사판을 형성한다. 다음, 반사판 상부에 컬러필터를 형성한 후, 그 상부에 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극을 형성한다. 다음, 제 2 기판 상부에 투명한 공통 전극을 형성하고, 제 1 및 제 2 기판을 배치한 후, 배치된 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입한다.
여기서, 본 발명은 제 2 기판 상부에 박막 트랜지스터와 대응하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 2 기판 상부에 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 제 3 투과홀을 가지는 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서, 보호층을 형성하는 단계는 반사판 하부에 요철을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 요철이 형성된 보호층 상부에 유기 절연 물질로 이루어진 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
한편, 보호층을 형성하는 단계는 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 위치에 요철을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 어레이 기판 상에 컬러필터를 형성하여 상부 기판의 블랙 매트릭스를 작게 형성하거나 생략할 수 있으므로 개구율을 향상시킬 수 있으며, 화소 전극을 데이터 배선과 중첩하도록 형성하여 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 보호층에 투과홀을 형성하여 반사 모드와 투과 모드의 셀갭을 다르게 함으로써 휘도를 균일하게 하며, 보호층에 요철을 형성하여 컬러필터 두께를 조절함으로써 공정의 증가 없이 색순도 차이를 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 어레이 기판에 대한 평면도이고, 도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 단면도이다. 본 발명에서, 어레이 기판 상의 영역은 빛이 투과되는 투과부와 빛이 반사되는 반사부로 이루어진다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연 기판(110) 위에 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 가로 방향의 게이트 배선(121)과 게이트 배선(121)에서 연장된 게이트 전극(122)이 형성되어 있다.
그 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(130)이 형성되어 게이트 배선(121)과 게이트 전극(122)을 덮고 있다.
게이트 전극(122) 상부의 게이트 절연막(130) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(141)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(151, 152)이 형성되어 있다.
오믹 콘택층(151, 152) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어지고 게이트 배선과 직교하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선(161), 데이터 배선(161)에서 연장된 소스 전극(162), 그리고 게이트 전극(122)을 중심으로 소스 전극(162)과 마주 대하는 드레인 전극(163)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(162, 163)은 게이트 전극(122)과 함께 박막 트랜지스터를 이룬다.
이어, 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163) 위에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막, 바람직하게는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene ; BCB)이나 감광성 아크릴(photo acryl) 계열의 유기 절연막으로 이루어진 보호층(170)이 형성되어 있으며, 보호층(170)은 드레인 전극(163)을 드러내는 제 1 콘택홀(171) 및 투과부에 대응하는 영역에 제 1 투과홀(172)을 가진다. 이때, 제 1 투과홀(172)은 반사부와 투과부의 휘도가 균일하도록 반사부와 투과부의 셀갭에 차이를 두기 위한 것으로, 도시한 바와 같이 게이트 절연막(130)에까지 형성되어 있을 수 있다.
다음, 보호층(170) 상부의 화소 영역에는 빛을 반사시키는 반사판(181)이 형성되어 있는데, 반사판(181)은 제 1 투과홀(172)에 대응하는 위치에 제 2 투과홀(182)을 가지며, 제 1 콘택홀(171) 상부에 제 1 콘택홀(171)보다 넓은 면적의 개구부(183)를 가진다. 또한, 반사판(181)은 보호층(170)을 사이에 두고 데이터 배선(161)과 일부 중첩되어 있다. 여기서, 반사판(181)은 빛의 반사가 잘 되는 알루미늄이나 알루미늄 합금과 같은 도전 물질로 이루어질 수도 있고, 도전 물질이 아닌 빛의 반사가 잘 되는 물질로 이루어질 수도 있다.
다음, 반사판(181) 상부에는 컬러필터(191)가 형성되어 있다. 컬러필터(191)는 적, 녹, 청의 색으로 이루어지며, 하나의 색이 하나의 화소 영역에 위치한다. 이때, 컬러필터(191)는 투과홀(172, 182)에 의한 단차로 인해 투과부에 오목한 부분을 가지게 되며, 감광성 수지로 이루어지므로 투과부의 막 두께가 반사부의 막 두께보다 더 크게 형성될 수도 있다. 또한, 컬러필터(191)는 제 1 콘택홀(171) 상부에 제 1 콘택홀(171)과 연결된 제 2 콘택홀(192)을 가진다. 여기서, 컬러필터(191)는 색을 구현하는 역할뿐만 아니라, 절연층의 역할도 한다.
이어, 컬러필터(191) 상부에는 ITO나 IZO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(200)이 형성되어 있으며, 화소 전극(200)은 콘택홀(171, 192)을 통해 드레인 전극(163)과 접촉되어 있다.
여기서, 화소 전극(200)은 데이터 배선(161)과 일부 중첩되어 있는데, 컬러필터(191)가 절연층의 역할을 하므로 화소 전극(200)이 데이터 배선(161)과 중첩되더라도 기생용량에 의한 불량이 발생하지 않게 된다. 따라서, 화소 전극(200)의 면적을 종래보다 더 넓게 형성할 수 있다.
본 발명에서는 컬러필터가 하부의 어레이 기판 상에 형성되므로, 반사판을 컬러필터 하부에 형성해야 한다.
도 4는 앞서 설명한 어레이 기판을 이용한 반투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 도 3의 어레이 기판(300) 상부에 일정 간격 이격되고 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 기판(310)이 배치되어 있고, 그 하부에 블랙 매트릭스(320)가 형성되어 있다. 이때, 블랙 매트릭스(320)는 어레이 기판의 박막 트랜지스터(T)와 콘택홀(171, 192)에 대응하는 위치에만 형성되어 있어, 박막 트랜지스터(T)의 채널로 빛이 입사되어 광전류가 발생하는 것을 방지하며, 콘택홀(171, 192)의 단차에 의해 액정의 배열이 달라져 빛샘이 발생하는 것을 방지한다.
블랙 매트릭스(320) 하부에는 상부 기판(310) 전면에 대응하는 공통 전극(330)이 형성되어 있으며, 공통 전극(330)은 화소 전극(200)과 마찬가지로 ITO나 IZO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다.
이어, 화소 전극(200)의 상부와 공통 전극(330) 하부에는 배향막(미도시)이 각각 형성되어 있고, 그 사이에 액정층(350)이 주입되어 있다.
한편, 도시한 바와 같이 본 발명에서는 반사판(181)이 박막 트랜지스터(T) 상부에까지 형성되어 있을 수 있는데, 이 경우 반사판(181)은 박막 트랜지스터(T)의 채널로 빛이 들어가는 것을 차단하므로 상부 기판의 블랙 매트릭스(320)는 생략할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 컬러필터가 하부 기판에 형성되므로 상부 기판과 하부 기판의 합착시 컬러 필터와 화소 전극의 오정렬이 발생하지 않는다. 따라서, 상부 기판의 블랙 매트릭스 면적을 작게 하거나 생략할 수 있으므로, 액정 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 컬러필터가 절연막의 역할도 하기 때문에 화소 전극이 데이터 배선과 중첩하도록 형성할 수 있으므로, 액정 표시 장치의 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면을 도시하였는데, 본 발명의 제 2 실시예는 상부 기판을 제외하고 앞선 제 1 실시예와 동일한 구조를 가지므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 하부의 어레이 기판에 컬러필터(191)가 형성되어 있으며, 상부 기판(310)의 하부에는 버퍼층(buffer layer)(340)과 공통 전극(330)이 순차적으로 형성되어 있다. 이때, 버퍼층(340)은투과부와 반사부의 셀갭 차이를 위한 것으로서, 투과부에 대응하는 위치에 홀(341)을 가지고 있어 투과부의 셀갭을 반사부의 셀갭보다 더 두껍게 되도록 하는데, 바람직하게는 투과부의 셀갭이 반사부 셉 갭의 두 배가 되도록 하는 것이 좋다. 이에 따라, 노멀리 화이트 모드로 동작하는 반투과형 액정 표시 장치에서 반사부와 투과부의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 반투과형 액정 표시 장치에서 개구율이 향상되고, 반사 모드와 투과 모드의 색순도가 균일한 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시예에 대하여 도 6 내지 도 8에 도시하였다. 제 3 내지 제 5 실시예는 보호층 부분을 제외하고 앞선 제 2 실시예와 거의 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에서는 반사부의 보호층(170)에 요철(175)이 형성되어 있다. 이때, 요철(175)은 게이트 절연막(130)에까지 형성되어 있는데, 보호층(170)에만 형성되어 있을 수도 있다.
반투과형 액정 표시 장치에서 반사 모드의 빛은 컬러필터를 두 번 통과하는데, 투과 모드의 빛은 컬러필터를 한 번만 통과하게 된다. 이에 따라, 착색되는 정도가 달라 반사 모드와 투과 모드에서 색순도 차이가 발생할 수 있는데, 본 발명의 제 3 실시예에서와 같이 반사부의 보호층(170)에 요철(175)을 형성할 경우, 요철(175)의 오목부로 인해 반사부에 형성되는 컬러필터(181)의 최상층 높이가 제 2 실시예보다 낮아지게 된다. 따라서, 반사부의 컬러필터(181) 두께를 감소시킬 수 있으므로 투과부와 반사부의 색순도 차이를 줄일 수 있다.
이때, 컬러필터의 두께를 그 하부의 보호층 패턴에 의해 조절함으로써 색순도 차이를 감소시키면서 공정이 증가되지 않는다.
한편, 색순도 차이를 줄이며, 휘도를 향상시킬 수 있는 반투과형 액정 표시 장치에 대하여 도 7에 도시하였다.
도 6에서와 같이 보호층을 패턴하여 요철을 형성할 때, 요철이 적절한 곡면을 가지지 못하게 되어, 반사되는 빛의 방향이 변화되므로 시야로 들어오지 않는 경우가 발생하고, 이에 따라 휘도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에서는 도 7에 도시한 바와 같이, 반사부에 요철(175)이 형성되어 있는 보호층(170) 상부에 BCB나 감광성 아크릴계 수지와 같은 유기 물질로 이루어진 절연층(250)을 더 형성한다. 절연층(250)은 유동성이 있는 유기 물질의 도포 후 가열하여 경화함으로써 이루어지기 때문에, 요철(175)이 형성된 부분이 적절한 곡면을 가지게 된다. 따라서, 반사되는 빛이 시야로 많이 들어오게 되므로 휘도를 향상시킬 수 있다.
이때, 절연층(250)에 이용되는 유기 물질은 스핀 코팅(spin coating)과 같은 방법으로 형성되는데, 스핀 코터의 회전 속도나 유기 물질의 점도 등을 조절함으로써 요철의 곡면 정도를 조절할 수 있다.
다음, 도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에서는 투과부에 요철(176)을 가진 보호층(170)을 형성하여, 투과부와 반사부에서 컬러필터(181)의 상면 높이가 동일하게 되도록 한다. 이때, 요철(176)의 볼록부 패턴은 작게 형성하고, 볼록부 패턴 간의 간격은 넓게 형성하여, 대부분의 투과부 영역에 위치하는 컬러필터(181) 두께가 반사부의 컬러필터(181) 두께보다 더욱 두껍게 되도록 한다. 따라서, 색순도 차이를 감소시킬 수 있다.
이 경우에는 화소 영역에서 어레이 기판상의 상부면이 평탄하게 되어 있으므로, 상부 기판에 버퍼층(340)을 형성하고 투과부에 대응하는 위치에 홀(341)을 형성함으로써, 투과부와 반사부의 셀갭을 조절하여 휘도를 균일하게 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 반투과형 액정 표시 장치에서 개구율을 향상시키고 반사 모드와 투과 모드의 휘도를 균일하게 하며, 공정이 증대되지 않으면서 색순도 차이를 감소시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 컬러필터를 하부 기판에 형성하므로 오정렬에 의해 빛이 새는 부분이 발생하지 않기 때문에, 대비비(contrast ratio)를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에서는 반사 모드와 투과 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치에서, 어레이 기판 상에 컬러필터를 형성하여 상부 기판의 블랙 매트릭스를 작게 형성하거나 생략할 수 있으므로 개구율을 향상시킬 수 있으며, 컬러필터가 절연막의 역할을 하므로, 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극을 데이터 배선과 중첩하도록 형성하여 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 반사 모드와 투과 모드의 셀갭을 다르게 하여 휘도를 균일하게 하며, 컬러필터 두께를 조절하여 공정의 증가없이 색순도 차이를 감소시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상부에 형성되어 있으며 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 덮으며 제 1 투과홀을 가지는 보호층;
    상기 보호층 상부의 화소 영역에 위치하고, 상기 제 1 투과홀 상부에 제 2 투과홀을 가지는 반사판;
    상기 반사판 상부에 형성되어 있는 컬러필터;
    상기 컬러필터 상부에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 콘택홀을 통하여 연결되어 있으며 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극;
    상기 제 1 기판과 일정 간격 이격되어 있는 제 2 기판;
    상기 제 2 기판 하부에 형성되어 있는 투명한 공통 전극;
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 주입되어 있는 액정층
    을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 데이터 배선과 일부 중첩되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판은 상기 박막 트랜지스터를 덮고 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 상기 박막 트랜지스터에 대응하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 상기 공통 전극 상부에 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 제 3 투과홀을 가지는 버퍼층을 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 위치에 상기 보호층과 같은 물질로 이루어진 요철을 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 반사판 하부에 요철을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층 상부에 유기 절연 물질로 이루어진 절연층을 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선 사이에 게이트 절연막을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 투과홀은 상기 게이트 절연막까지 연장되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  10. 제 1 기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터를 덮으며 제 1 투과홀을 가지는 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상부의 화소 영역에 위치하며, 상기 제 1 투과홀에 대응하는 제 2 투과홀을 가지는 반사판을 형성하는 단계;
    상기 반사판 상부에 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 상부에 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극을 형성하는 단계;
    제 2 기판 상부에 투명한 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 기판을 배치하는 단계;
    상기 배치된 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계
    를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상부에 상기 박막 트랜지스터와 대응하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상부에 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 제 3 투과홀을 가지는 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 반사판 하부에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 요철이 형성된 보호층 상부에 유기 절연 물질로 이루어진 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 투과홀에 대응하는 위치에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
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