KR100820851B1

KR100820851B1 - 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100820851B1
Application number: KR1020020039498A
Authority: KR
Inventors: 윤영남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2008-04-11
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: KR20040005186A

Abstract

투과 모드에서의 투과율 및 시인성을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 반사-투과형 액정 표시 장치는 제1 기판 상에 스위칭 소자와, 제1 요철 구조를 갖는 반사 영역과 제1 요철 구조보다 작은 제2 요철 구조를 갖는 투과 영역을 포함하는 화소 전극이 형성된 어레이 기판과, 제2 기판 상에 컬러필터와 공통 전극이 형성되고, 공통 전극이 화소 전극과 마주보도록 어레이 기판과 결합하는 컬러필터기판과, 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터기판과의 사이에 주입된 액정층을 포함한다. 따라서, 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과 영역에서의 셀갭 편차를 최소화함으로써 투과 모드에서의 투과율 및 시인성을 향상시킬 수 있다.

Description

반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{REFLECTIVE-TRANSMITTED TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 일반적인 반사-투과형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 3a 내지 도 3i는 도 2에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 공정의 구체적으로 나타낸 도면들이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 TFT 기판의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.

도 6은 Δnd에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200, 600 : TFT 기판 220, 620 : TFT

230, 630 : 유기 절연막 232 : 제1 요철

233 : 제2 요철 240, 640 : 투명 전극

250, 650 : 반사 전극 300, 700 : 컬러필터기판

400, 800 : 액정층 500, 900 : 반사-투과형 액정 표시 장치

본 발명은 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투과 모드에서의 투과율 및 시인성을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 디스플레이 장치의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 디스플레이장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 정보처리장치의 소형 및 경량화에 따라 디스플레이장치도 얇고 가벼우면서 또한, 저소비 전력의 특징을 갖춘 액정 표시 장치가 광범위하게 사용되고 있다.

이러한, 액정 표시 장치는 외부로부터 발생된 제1 광을 제공받아 영상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치와 자체적으로 생성된 제2 광을 제공받아 영상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치로 구분된다. 최근에는, 전력의 소모를 줄이면서 고화질의 영상을 구현하기 위해 반사형 액정 표시 장치와 투과형 액정 표시 장치의 장점을 모두 살린 반사-투과형 액정 표시 장치가 개발되고 있다.

이와 같은, 반사-투과형 액정표시장치는 외부 광량이 풍부한 곳에서는 제1 광을 이용하는 반사모드에서 영상을 디스플레이하고, 외부 광량이 부족한 곳에서는 자체에 충전된 전기 에너지를 소모하여 생성된 제2 광을 이용하는 투과모드에서 영 상을 디스플레이한다.

최근 상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 반사모드에서의 화질을 향상시키기에 적합한 구조로 개발되고 있다. 이러한 추세에 부합하는 일반적인 반사-투과형 액정 표시 장치는 다음과 같다.

도 1은 일반적인 반사-투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 반사-투과형 액정 표시 장치(100)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT) 기판(60), 상기 TFT 기판(60)과 대향하여 구비되는 컬러필터기판(70)과, 상기 TFT 기판(60)과 상기 컬러필터기판(70)과의 사이에 주입된 액정층(80)으로 이루어진다.

상기 TFT 기판(60)은 제1 기판(10) 상에 다수의 TFT(20)와 화소전극(40, 50)이 형성된 기판이다. 상기 제1 기판(10) 상에는 상기 다수의 TFT(60)가 형성되고, 그 위로 유기 절연막(30)이 도포된다. 상기 유기 절연막(30) 상에는 상기 드레인 전극(26)과 접촉되는 화소전극(40, 50)이 형성된다.

상기 화소전극(40, 50)은 반사 전극(50)과, 투명 전극(40)을 동시에 포함하고 있다. 구체적으로, 상기 유기 절연막(30) 상에 상기 투명 전극(40)이 형성되면, 그 위로 상기 반사 전극이 적층된다. 이때, 상기 반사 전극(50)에는 상기 투명 전극(40)을 노출시키는 투과창(51)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 반사 모드에서는 상기 컬러필터기판(70)을 통해 입사된 상기 제1 광(L1)을 반사하여 다시 상기 컬러필터기판(80)을 통해 외부로 출사시키기 위한 반사 전극(50)에 의해 영상을 표시한다. 또한, 상기 투과 모드에서는 상기 TFT 기판(10)의 후면에 배치된 광원부(미도 시)로부터 입사된 제2 광(L2)을 상기 투과창(51)에 의해 노출된 상기 투명 전극(50)에 의해 영상을 표시한다.

이때, 상기 반사 전극(50)에 의해 반사되는 상기 제1 광(L1)의 반사량을 증가시키고, 상기 반사-투과형 액정표시장치(100)의 시야각을 향상시키기 위해서 상기 유기 절연막(30)의 표면에 다수의 요철(35)을 형성하기 위한 공정을 수행한다. 상기 다수의 요철(35)은 상기 제1 기판(10)으로부터 상대적인 높낮이를 갖는 볼록부(35a)와 오목부(35b)를 포함한다. 상기 유기 절연막(30)에 상기 요철(35)을 형성하는 공정을 "엠보싱 공정"이라 한다. 이러한, 엠보싱 공정은 상기 유기 절연막(30) 전체를 상대로 이루어지기 때문에 상기 유기 절연막(30) 전체에 다수의 요철(35)이 형성된다.

이후, 상기 유기 절연막(30) 상에 상기 투명 전극(40)과 반사 전극(50)이 순차적으로 적층된다. 이때, 상기 투명 전극과 반사 전극은 균일한 두께로 적층되기 때문에 상기 투명 전극(40)과 반사 전극(50)의 표면 구조도 상기 유기 절연막(30)과 동일하게 형성된다.

이러한 표면 구조를 갖는 상기 반사 전극(50)은 상기 제1 광(L1)의 반사량을 증가시키고 다양한 각도로 반사시킨다. 따라서, 상기 반사 모드에서의 시인성 및 시야각을 향상된다.

그러나, 상기 투명 전극에 형성된 요철은 상기 제2 광(L2)의 편광 상태를 어긋나게 한다. 구체적으로, 상기 엠보싱 공정에 의해 상기 투명 전극의 표면에까지 요철이 형성되기 때문에 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 셀갭의 편차가 크게 발생된다. 즉, 상기 셀갭의 편차는 상기 엠보싱 공정에 의해 고의적으로 형성된 요철의 사이즈 정도로 발생된다. 그러나, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 셀갭의 편차가 크게 발생되면, 상기 투과 모드에서의 투과율이 감소되고 더 나아가 시인성이 저하되는 문제가 발생된다.

도면에 도시하지는 않았지만, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 구조로 다음과 같은 반사-투과형 액정 표시 장치가 제시되었다.

상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 투과 영역과 대응하여 상기 투명 전극의 표면이 플랫하게 형성된 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 TFT가 형성된 제1 기판 상에 유기 절연층이 형성된다. 이후, 상기 반사 영역에 대응하는 상기 유기 절연층을 노광하여 요철을 형성하고 그와 동시에 상기 투과 영역에 대응하는 상기 유기 절연층을 완전하게 제거한다. 이로써, 유기 절연막이 완성된다.

이후, 상기 유기 절연막 상에는 상기 투명 전극이 균일한 두께로 적층된다. 여기서, 상기 투명 전극은 상기 반사 영역에서 요철 구조를 갖고, 상기 투과 영역에서 플랫한 표면 구조를 갖는다.

이러한 구조에서 상기 투과 영역에 대응하는 상기 유기 절연막이 완전하게 제거되기 때문에 상기 투과 영역에서의 셀갭이 크게 상승된다. 이때, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 경우 Δnd(여기서, n은 굴절율 이방성이고, d는 셀갭임)가 투과형 액정 표시 장치의 절반 정도의 수치를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 유기 절연막을 제거함으로써 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 셀갭을 증가시키게 되면, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과율이 저하되는 문제가 발생된다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 투과 모드에서의 투과율과 시인성을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 반사-투과형 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치는, 제1 기판 상에 스위칭 소자와, 제1 요철 구조를 갖는 반사 영역과 상기 제1 요철 구조보다 작은 제2 요철 구조를 갖는 투과 영역을 포함하는 화소 전극이 형성된 어레이 기판; 제2 기판 상에 컬러필터와 공통 전극이 형성되고, 상기 공통 전극이 상기 화소 전극과 마주보도록 상기 어레이 기판과 결합하는 컬러필터기판; 및 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터기판과의 사이에 주입된 액정층을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법은, (a) 제1 기판 상에 형성된 스위칭 소자와, 제1 요철 구조를 갖는 반사 영역과 상기 제1 요철 구조보다 작은 제2 요철 구조를 갖는 투과 영역을 포함하는 화소 전극을 형성하여 어레이 기판을 제조하는 단계, (b) 제2 기판 상에 컬러필터와 공통 전극을 순차적으로 적층하여 컬러필터기판을 제조하는 단계, (c) 상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 마주보도록 상기 어레이 기판과 컬러필터기판을 얼라인먼트하는 단계, 및 (d) 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.

이러한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 따르면, 상기 제1 기판 상에 제1 요철이 형성된 제1 영역과, 상기 제1 요철보다 작은 사이즈를 갖는 제2 요철이 형성된 제2 영역을 포함하는 유기 절연막을 형성한다. 이때, 상기 제1 영역은 반사 영역이고, 제2 영역은 투과 영역이다. 따라서, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 투과 영역에서의 셀갭 편차를 최소화함으로써 투과 모드에서의 투과율 및 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 TFT 기판(200)과, 상기 TFT 기판(200)과 대향하여 구비되는 컬러필터기판(300)과, 상기 TFT 기판(200)과 상기 컬러필터기판(300)과의 사이에 주입된 액정층(400)으로 이루어진다.

상기 TFT 기판(200)은 제1 기판(210)과, 상기 제1 기판(210) 상에 형성된 TFT(220)와, 상기 TFT(220)를 포함하는 상기 제1 기판(210) 상에 형성된 유기 절연막(230)과, 상기 유기 절연막(230) 상에는 투명 전극(240)과 반사 전극(250)으로 이루어진 화소전극을 포함한다.

상기 TFT(220)는 게이트 전극(221)과, 소오스 전극(225)과, 드레인 전극(226)을 갖는다. 이때, 상기 게이트 전극(221)은 게이트 절연막(222)을 통하여 상기 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)과 절연 상태를 유지한다. 상기 게이트 절연막(222) 상에는 상기 게이트 전극(221)에 전원이 인가됨에 따라 상기 소오스 전극(225)으로부터 상기 드레인 전극(226)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(223) 및 오믹 콘택 패턴(224)이 형성된다. 그 위로 소오스 및 드레인 전극(225, 226)이 형성된다.

이때, 상기 TFT(220)와 상기 투명 전극(240)과의 사이에 상기 유기 절연막(230)이 개재된다. 따라서, 상기 유기 절연막(230)에는 상기 드레인 전극(226)을 노출시키기 위한 콘택홀(231)이 형성되어 있다. 또한, 상기 유기 절연막(230)은 표면에 다수의 제1 요철(232)과, 상기 제1 요철(232)보다 작은 사이즈를 갖는 다수의 제2 요철(233)이 형성된다. 여기서, 상기 제1 요철(232)이 형성된 영역은 상기 반사 전극(350)에 의해 영상을 표시하는 반사 영역(R)이고, 상기 제2 요철(233)이 형성된 영역은 상기 투명 전극(340)에 의해 영상을 표시하는 투과 영역(T)이다.

한편, 상기 제1 요철(232)은 상기 제1 기판(210)으로부터 상대적인 고저를 갖는 제1 볼록부(232a)와 제1 오목부(232b)를 형성한다. 또한, 상기 제2 요철(233)은 상기 제1 기판(210)으로부터 상대적인 고저를 갖는 제2 볼록부(233a)와 제2 오목부(233b)를 형성한다. 이때, 상기 제2 요철(233)의 사이즈가 상기 제1 요철(232)의 사이즈보다 훨씬 작기 때문에 상기 제2 볼록부(233a)와 제2 오목부(233b) 사이의 높이 차는 상기 제1 볼록부(232a)와 제1 오목부(232b) 사이의 높이 차보다 훨씬 작다. 여기서, 상기 제2 볼록부(233a)와 제2 오목부(233b) 사이의 높이차는 0.2㎛ 이하인 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 상기 제2 요철(233)의 사이즈는 상기 제1 요철(323)의 사이즈에 비하여 아주 작기 때문에 상기 투과 영역(T)에서 상기 유기 절연막(230)의 표면 구조를 실질적으로 플랫한 구조로 본다.

이후, 상기 유기 절연막(230)과, 상기 콘택홀(231)에 의해 노출된 상기 드레인 전극(226)과, 상기 콘택홀(231)의 측벽에는 상기 화소전극이 균일한 두께로 도포된다. 구체적으로, 상기 유기 절연막(230)과, 콘택홀(231) 상에는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진 투명 전극(240)이 균일한 두께로 적층된다. 따라서, 상기 투명 전극(240)은 상기 유기 절연막(230)과 동일한 표면 구조를 갖는다.

또한, 상기 투명 전극(240) 위로는 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)으로 이루어진 반사 전극(250)이 균일한 두께로 적층된다. 이때, 상기 반사 전극(250)에는 상기 투명 전극(240)의 소정 영역을 노출시키는 투과창(251)이 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 투과창(251)은 상기 투과 영역(T)에 대응하여 형성된다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 반사 전극(250)과 투과창(251) 상에는 제1 배향막(미도시)이 더 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 배향막은 상기 반사 전극(250)과 투과창(251) 상에 폴리 이미드(polyimid) 계통의 유기막을 도포한 후, 소정의 방향으로 러빙하여 형성된다.

한편, 상기 컬러필터기판(300)은 제2 기판(310) 상에 컬러필터(320)와, 공통 전극(330)과, 제2 배향막(미도시)이 순차적으로 형성된 기판이다. 상기 컬러필터기 판(300)은 상기 공통 전극(330)이 상기 화소전극(240, 250))과 마주보도록 상기 TFT 기판(200)과 대향하여 결합한다. 이와 같이, 상기 컬러필터기판(300)과 상기 TFT 기판(200)이 대향하여 결합되면, 상기 컬러필터기판(300)과 상기 TFT 기판(200)과의 사이에는 액정층(400)이 주입된다. 이로써, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)가 완성된다.

이때, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 다음과 같은 셀갭을 갖는다. 여기서, 셀갭은 상기 TFT 기판(200)과 상기 컬러필터기판(300)과의 거리로 정의된다. 구체적으로, 상기 반사 영역(R)은 상기 제1 볼록부(232a에서 제1 셀갭(d1)을 갖고, 제1 오목부에서 제2 셀갭(d2)을 갖는다. 한편, 상기 투과 영역은 상기 제2 볼록부에서 제3 셀갭(d3)을 갖고, 제2 오목부에서 제4 셀갭(d4)을 갖는다. 이때, 상기 제3 셀갭(d3)과 제4 셀갭(d4)의 편차는 0.2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제3 셀갭(d3)과 제4 셀갭(d4)의 평균값(d3 + d4 / 2)은 상기 제1 셀갭(d1)과 제2 셀갭(d2)의 평균값(d1 + d2 / 2)과 동일한 것이 바람직하다.

이와 같이 형성된 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 외부 광량에 반응하여 반사 영역(R) 또는 투과 영역(T)에서 영상을 표시한다.

구체적으로, 상기 반사 영역(R)에서는 상기 컬러필터기판(300)을 통해 입사된 제1 광(L1)에 의해 영상을 표시한다. 이를 반사 모드로 정의한다. 상기 반사 모드는 외부 광량이 화면을 구현하기에 충분한 경우에 사용된다. 상기 반사 모드에서 상기 제1 광(L1)은 상기 반사 전극(250)에 의해 반사된 후, 상기 액정층(400)으로 제공된다. 이후, 상기 제1 광(L1)은 상기 액정층(400)에 의해 광량이 조절되어 상 기 컬러필터기판(300) 측으로 제공된다. 이로써, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 상기 반사 모드에서 넓은 시야각을 갖는 화면을 구현할 수 있다.

한편, 상기 투과 영역(T)에서는 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500) 자체적으로 생성되고 상기 제1 기판(210)을 통과하여 입사된 제2 광(L2)에 의해 영상을 표시한다. 이를 투과 모드로 정의한다. 상기 투과 모드는 외부 광량이 화면을 구현하기에 부족한 경우에 사용된다. 상기 투과 모드에서 상기 제2 광(L2)은 상기 제1 기판(210)과 상기 투명 전극(240)과, 투과창(251)을 순차적으로 통과한 후 상기 액정층(400)으로 제공된다.

이때, 상기 투과 영역(T)에는 상기 반사 영역(R)에 형성된 상기 제1 요철(232)에 비하여 사이즈가 훨씬 작은 상기 제2 요철(233)이 형성됨으로써 상기 제2 광(L2)의 편광 상태나 경로를 크게 변경시키지 않으면서 출사시킨다. 이후, 상기 투명 전극(240)을 통과한 상기 제2 광(L2)은 상기 액정층(400)에 의해 광량이 조절되어 상기 컬러필터기판(300) 측으로 제공된다. 이로써, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)는 상기 투과 모드에서 화면을 구현하는데 있어서, 상기 제2 광(L2)의 투과율을 증가시킬 수 있고, 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하, 도면들을 참조하여 도 3에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치(500)를 제조하는 공정을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3i는 도 2에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 공정을 구체적으로 나타낸 도면들이다.

도 3a를 참조하면, 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어진 제1 기판(210) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어진 제1 금속막(미도시)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 제1 금속막을 패터닝하여 게이트 전극(221)을 형성한다.

이어서, 상기 게이트 전극(221)이 형성된 제1 기판(210)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD) 방법에 의해 증착하여 게이트 절연막(222)을 형성한다.

상기 게이트 절연막(222) 상에 액티브층(미도시)으로서, 예컨대 비정질실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층(미도시)으로서, 예컨대 n⁺도핑된 비정질실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착한다. 이때, 상기 비정질실리콘막과 n⁺ 도핑된 비정질실리콘막을 PECVD 설비의 동일 챔버 내에서 인-시튜(in-situ)로 증착한다. 이어서, 상기 오믹 콘택층과 액티브층을 차례로 패터닝하여 게이트 전극(221) 윗부분의 게이트 절연막(222) 상에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(223)과 n⁺ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(224)을 형성한다.

상기 결과물의 전면에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막(미도시)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 제2 금속막을 패터닝하여 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)을 형성한다. 계속해서, 상기 소오스 전극(225)과 드레인 전극(226) 사이의 노출된 오믹 콘택 패턴(224)을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching; RIE) 방법에 의해 제거해낸다.

이로써, 상기 제1 기판(210) 상에는 상기 게이트 전극(221)과, 액티브 패턴(223)과, 오믹 콘택층 패턴(224)과, 소오스 전극(225)과, 드레인 전극(226)을 포함하는 TFT(220)가 형성된다.

도 3b를 참조하면, 상기 TFT(220)가 형성된 상기 제1 기판(210)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연층(235)을 스핀-코팅 방법이나 슬릿-코팅 방법을 통해 도포한다.

도 3c를 참조하면, 상기 유기 절연층(235)은 상에는 소정의 패턴이 형성되어 있는 제1 마스크(260)가 형성된다. 상기 제1 마스크(260)는 상기 반사 영역(R)에 상기 제1 요철(232)을 형성하기 위하여 상기 제1 오목부(232b)에 대응하는 제1 개구부(261)가 형성된 노광 영역(A)과, 상기 투과 영역(T)에 제2 요철(233)을 형성하기 위하여 상기 제2 오목부(233b)에 대응하는 제2 개구부(262)가 형성된 슬릿 노광 영역(B)을 갖는다. 여기서, 상기 제1 마스크(260)는 상기 드레인 전극(226)의 일부분을 노출시키는 콘택홀 형성 영역(C)을 더 포함한다.

이때, 상기 노광 영역(A)에 형성된 상기 제1 개구부(261)의 폭(w1)은 상기 슬릿 노광 영역(B)에 형성된 상기 제2 개구부(262)의 폭(w2)보다 훨씬 작게 형성된다. 따라서, 상기 제2 개구부(262)에서의 노광량이 상기 제1 개구부(261)에서의 노광량에 비하여 훨씬 적다. 이후, 상기 유기 절연층(235)을 노광한 후, 테트라메틸-수산화암모늄(TMAH) 현상액을 이용하여 현상한다. 그러면, 상기 유기 절연층(235)에는 노광된 영역이 제거되면서 제1 요철 패턴(235a)과, 상기 제1 요철 패턴(235a)보다 작은 사이즈를 갖는 제2 요철 패턴(235b)이 형성된다. 또한, 상기 콘택홀 형 성 영역(C)에는 상기 드레인 전극(226)을 노출시키는 콘택홀(231)이 형성된다.

도 3d를 참조하면, 리플로우(reflow), 아웃개싱(outgassing) 및 용매 제거의 목적으로 상기 유기 절연층(235)을 하드-베이크(hard-bake)시킨다. 이후, 약 200℃ 이상의 온도에서 1시간 이상 큐어링(curing)을 실시하여 상기 유기 절연층(235)을 경화 및 안정화시킨다. 상기 큐어링 단계는 하드-베이킹 효과를 더욱 강화시키기 위해 실시한다.

이때, 퍼니스(furnace) 또는 오븐(oven)(270)에서 하드-베이크 공정 및 큐어링 공정을 각각 200℃에서 1시간 동안 실시하여 상기 유기 절연층(235)의 리플로우를 통해 상기 제1 및 제2 요철 패턴(235a, 235b)의 기울기를 조절한다. 따라서, 상기 반사 영역(R)에는 조절된 기울기를 갖는 제1 요철(232)이 형성되고, 상기 투과 영역(T)에는 조절된 기울기를 갖는 제2 요철(233)이 형성된 유기 절연막(230)이 완성된다.

도 3e를 참조하면, 상기 유기 절연막(230) 및 콘택홀(231) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 균일한 두께로 증착하여 투명 전극(240)을 형성한다. 상기 투명 전극(240)은 상기 콘택홀(231)을 통해 상기 TFT(220)의 드레인 전극(226)과 접속된다. 이때, 상기 투명 전극(240)은 상기 유기 절연막(230) 상에 균일한 두께로 적층되기 때문에 상기 유기 절연막(230)과 동일한 표면 구조를 갖는다.

다음 도 3f를 참조하면, 상기 투명 전극(240) 상에는 알루미늄과 같이 반사율이 뛰어난 금속층을 균일한 두께로 증착하여 반사 전극층(255)을 형성한다. 이후 도 3g를 참조하면, 상기 반사 전극층(255) 상에는 소정의 패턴이 형성되어 있는 제2 마스크(280)가 형성된다. 구체적으로, 상기 제2 마스크(280)에는 상기 투과 영역(T)에 대응하는 상기 반사 전극층(255)을 노광하기 위한 개구부(281)가 형성되어 있다.

다음, 상기 반사 전극층(255)을 노광한 후 현상액을 이용하여 현상하면, 상기 투과 영역(T)에 대응하는 부분에서 상기 반사 전극층(255)이 제거되면서 상기 투명 전극(240)을 노출시키기 위한 투과창(251)이 형성된 반사 전극(250)이 형성된다. 이로써, 상기 TFT 기판(200)이 완성된다.

도 3h를 참조하면, 제2 기판(310) 상에 컬러필터(320)와, 공통 전극(330)과, 제2 배향막(미도시)을 순차적으로 적층됨으로써 상기 컬러필터기판(300)을 형성된다. 이후, 도 3i를 참조하면, 상기 TFT 기판(200)과 상기 컬러필터기판(300)이 얼라인먼트된다. 구체적으로, 상기 TFT 기판(200)과 컬러필터기판(300)은 상기 반사 전극(250)과 상기 공통 전극(330)이 서로 마주보도록 배치된다.

다음 도 2를 참조하면, 상기 TFT 기판(200)과 컬러필터기판(300)과의 사이에는 액정층(400)이 형성됨으로써, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(500)가 완성된다.

도 6은 Δnd에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, n은 굴절율 이방성이고, d는 반사-투과형 액정 표시 장치의 셀갭이다.

도 6을 참조하면, 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과율은 Δnd가 0.24㎛일 때, 최대가 된다. 여기서, n은 고정되어 있는 상수이므로 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 투과율을 최대로 하기 위해서는 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 셀갭(d)을 조절하는 것이 중요하다.

종래 도면인 도 1에 도시된 바와 같이, 투과모드에서의 상기 셀갭이 큰 폭으로 변화되면 그에 따라 상기 투과율도 변화된다. 이러한 투과율의 변화는 궁극적으로 반사-투과형 액정 표시 장치의 대비비(Contrast Ratio; C/R)를 저하시키고, 더 나아가 시인성을 감소시킨다. 그러나, 본 발명의 도면인 도 2에 도시된 바와 같이, 투과모드에서의 셀갭 편차가 최소화된 상기 반사-투과형 액정 표시 장치에서는 상기 투과율의 변화도 최소화된다. 따라서, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치의 대비비 및 시인성이 향상된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사-투과형 액정 표시 장치(900)는 TFT 기판(600)과, 상기 TFT 기판(620)과 대향하여 구비되는 컬러필터기판(700)과, 상기 TFT 기판(600)과 상기 컬러필터기판(700)과의 사이에 주입된 액정층(800)으로 이루어진다.

상기 TFT 기판(600)은 제1 기판(610)과, 상기 제1 기판(610) 상에 형성된 TFT(620)와, 상기 TFT(620)를 포함하는 상기 제1 기판(610) 상에 형성된 유기 절연막(630)과, 상기 유기 절연막(630) 상에는 투명 전극(640)과 반사 전극(650)으로 이루어진 화소전극을 포함한다.

상기 유기 절연막(630)은 다수의 요철(632)이 형성된 영역과 플랫한 표면 구조를 갖는 영역으로 구분된다. 여기서, 상기 다수의 요철(632)이 형성된 영역은 상 기 반사 전극(650)에 의하여 영상을 표시하는 반사 영역(R)이고, 상기 플랫한 표면 구조를 갖는 영역은 상기 투명 전극(640)에 의해 영상을 표시하는 투과 영역(T)이다. 상기 유기 절연막(630)에는 상기 드레인 전극(626)을 노출시키기 위한 콘택홀(631)이 형성되어 있다. 상기 요철(632)은 상기 제1 기판(610)으로부터 상대적인 고저를 갖는 볼록부(632a)와 오목부(632b)로 이루어진다.

상기 유기 절연막(630) 상에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 투명 전극(640)이 균일한 두께로 적층된다. 따라서, 상기 투명 전극(640)은 상기 유기 절연막(630)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 상기 투명 전극(640) 상에는 상기 투과 영역(T)과 대응하는 부분에 상기 투명 전극(640)을 노출시키는 투과창(651)이 형성된 반사 전극(650)이 균일한 두께로 적층된다. 따라서, 상기 반사 영역(R)에서 상기 반사 전극(650)은 요철 구조를 갖고, 상기 투과창(651)이 형성된 상기 투과 영역(T)에서는 플랫한 표면 구조를 갖는다. 한편, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 반사 전극(650)과 투과창(651) 상에는 제1 배향막(미도시)이 더 형성된다.

한편, 상기 컬러필터기판(700)은 제2 기판(710) 상에 컬러필터(720)와, 공통 전극(730)과, 제2 배향막(미도시)이 순차적으로 형성된 기판이다. 상기 컬러필터기판(700)은 상기 공통 전극(730)이 상기 화소전극(640, 650)과 마주보도록 상기 TFT 기판(600)과 대향하여 결합한다. 이와 같이, 상기 컬러필터기판(700)과 상기 TFT 기판(600)이 대향하여 결합되면, 상기 컬러필터기판(700)과 상기 TFT 기판(600)과의 사이에는 액정층(800)이 주입된다. 이로써, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(900)가 완성된다.

이때, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치(900)는 다음과 같은 셀갭을 갖는다. 여기서, 셀갭은 상기 TFT 기판(600)과 상기 컬러필터기판(700)과의 거리로 정의된다. 구체적으로, 상기 반사 영역(R)은 상기 볼록부(632a)에서 제1 셀갭(d1)을 갖고, 상기 오목부(632b)에서 제2 셀갭(d2)을 갖는다. 한편, 상기 투과 영역(T)은 표면이 플랫하기 때문에 균일한 제3 셀갭(d3)을 갖는다. 구체적으로, 상기 제3 셀갭(d3)은 상기 제1 셀갭(d1)보다 크고 상기 제2 셀갭(d2)보다 작은 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 상기 제3 셀갭(d3)은 상기 제1 셀갭(d1)과 제2 셀갭(d2)의 평균값(d1 + d2 / 2)이다.

이하, 도면들을 참조하여 도 4에 도시된 반사-투과형 액정 표시 장치(900)를 제조하는 공정을 구체적으로 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 TFT 기판의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.

도 5a를 참조하면, 상기 TFT(620)가 형성된 상기 제1 기판(610)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연층(635)을 스핀-코팅 방법이나 슬릿-코팅 방법을 통해 도포한다.

도 5b를 참조하면, 상기 유기 절연층(635) 상에는 소정의 패턴이 형성되어 있는 제3 마스크(660)가 형성된다. 상기 제3 마스크(660)는 상기 반사 영역(R)에 상기 요철(632)을 형성하기 위하여 상기 오목부(632a)에 대응하여 개구부(661)가 형성된 노광 영역(A)과, 상기 투과 영역(T)의 표면을 플랫하게 하면서 셀갭을 조정하기 위한 부분 노광 영역(B)을 갖는다. 또한, 상기 제3 마스크(660)는 상기 드레 인 전극(626)의 일부분을 노출시키는 콘택홀 형성 영역(C)을 더 포함한다. 이때, 상기 노광 영역(A)에서의 상기 제3 마스크(660)의 두께(t1)는 상기 부분 노광 영역(B)에서의 상기 제3 마스크(600)의 두께(t2)보다 얇다.

이후, 상기 유기 절연층(635)을 노광한 후, 테트라메틸-수산화암모늄 현상액을 이용하여 현상한다. 그러면, 상기 유기 절연층(635)의 노광된 영역이 제거되면서 상기 유기 절연층(635)에는 상기 반사 영역(R)에 대응하여 요철(632)이 형성되고, 상기 투과 영역(T)에 대응하여 플랫한 표면 구조로 형성된다. 한편, 상기 콘택홀 형성 영역(C)에는 상기 드레인 전극(626)을 노출시키는 콘택홀(631)이 형성된다.

도 5c를 참조하면, 리플로우, 아웃개싱 및 용매 제거의 목적으로 유기 절연층(635)을 하드-베이크시킨다. 이후, 상기 유기 절연층(635)을 약 200℃ 이상의 온도에서 1시간 이상 큐어링하여 경화 및 안정화된 유기 절연막(630)을 형성한다.

도 5d를 참조하면, 상기 유기 절연막(630) 상에 투명 전극(640)과 반사 전극(650)이 순차적으로 형성됨으로써 상기 TFT 기판(600)이 완성된다.

상술한 반사-투과형 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 따르면, 상기 제1 기판 상에 제1 요철이 형성된 제1 영역과, 상기 제1 요철보다 작은 사이즈를 갖는 제2 요철이 형성된 제2 영역을 포함하는 유기 절연막을 형성한다. 이때, 상기 제1 영역은 반사 영역이고, 제2 영역은 투과 영역이다.

따라서, 상기 반사-투과형 액정 표시 장치는 투과 영역에서의 셀갭 편차를 최소화함으로써 투과 모드에서의 투과율 및 시인성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 투과 영역의 셀갭 편차를 최소화하기 위하여 종래의 엠보싱 공정의 수행하는 과정에서 요철의 사이즈만을 조정하기 때문에 별도의 마스크를 이용하거나 추가되는 공정없이 진행할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 기판 상에 스위칭 소자와, 제1 요철 구조를 갖는 반사 영역과 상기 제1 요철 구조보다 작은 제2 요철 구조를 갖는 투과 영역을 포함하는 화소 전극이 형성된 어레이 기판;

제2 기판 상에 컬러필터와 공통 전극이 형성되고, 상기 공통 전극이 상기 화소 전극과 마주보도록 상기 어레이 기판과 결합하는 컬러필터기판; 및

상기 어레이 기판과 상기 컬러필터기판과의 사이에 주입된 액정층을 포함하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 어레이 기판은,

상기 제1 기판의 일면 상에 형성된 스위칭 소자;

상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 기판 상에 상기 스위칭 소자의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성되고, 제1 요철이 형성된 제1 영역과 상기 제1 요철보다 작은 제2 요철이 형성된 제2 영역을 포함하는 절연막; 및

상기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 균일한 두께로 제공된 투명 전극과, 상기 투명 전극 상에 균일한 두께로 제공되고, 상기 제2 영역에 대응하여 상기 투명 전극을 노출시키는 투과창이 형성된 반사 전극으로 이루어진 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 투과 영역에서 상기 화소 전극의 표면은 플랫하고, 상기 투과 영역에서의 셀갭은 일정한 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 요철 구조는 볼록부와 오목부로 이루어지고, 상기 볼록부에서의 셀갭을 제1 셀갭으로하고, 상기 오목부에서의 셀갭을 제2 셀갭으로 할 때, 상기 투과 영역에서의 셀갭은 상기 제1 셀갭보다는 크고, 상기 제2 셀갭보다는 작은 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 요철 구조는 볼록부와 오목부로 이루어지고, 상기 볼록부에서의 셀갭을 제1 셀갭으로하고, 상기 오목부에서의 셀갭을 제2 셀갭으로 할 때, 상기 투과 영역에서의 셀갭은 상기 제1 셀갭과 상기 제2 셀갭의 산술평균에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치.
(a) 제1 기판 상에 형성된 스위칭 소자와, 제1 요철 구조를 갖는 반사 영역과 상기 제1 요철 구조보다 작은 제2 요철 구조를 갖는 투과 영역을 포함하는 화소 전극을 형성하여 어레이 기판을 제조하는 단계;

(b) 제2 기판 상에 컬러필터와 공통 전극을 순차적으로 적층하여 컬러필터기판을 제조하는 단계;

(c) 상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 마주보도록 상기 어레이 기판과 컬 러필터기판을 얼라인먼트하는 단계; 및

(d) 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 단계 (a)는,

(a-1) 상기 제1 기판 상에 스위칭 소자를 형성하는 단계;

(a-2) 상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 기판 상에 상기 스위칭 소자의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성되고, 제1 요철이 형성된 제1 영역과 상기 제1 요철보다 작은 제2 요철이 형성된 제2 영역을 포함하는 절연막을 적층하는 단계;

(a-3) 상기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 투명 전극을 균일한 두께로 형성하는 단계; 및

(a-4) 상기 투명 전극 상에 상기 제2 영역과 대응하여 상기 투명 전극을 노출시키는 투과창이 형성된 반사 전극을 균일한 두께로 적층하는 단계를 포함하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 단계(a-2)는,

상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 기판 상에 절연막을 도포하는 단계;

상기 절연막 상에 제1 폭을 갖는 제1 개구부가 형성된 노광 영역과 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 제2 개구부가 형성된 슬릿 노광 영역을 포함하는 마스크를 형성하는 단계;

상기 절연막을 노광 및 현상하는 단계; 및

상기 절연막을 소정의 온도에서 베이크하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.