KR101311299B1 - 반사투과형 액정표시장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반투과 방식의 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는 서로 대향하고 있는 제1기판과 제2기판과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 구비된 액정층과, 상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터, 및 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 반사전극이 형성된 반사부와 투과전극이 형성된 반사부로 이루어진 화소전극을 포함하며, 상기 반사전극은 전도성 고분자 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

반사투과 방식, 반사부, 투과부, 셀갭(cell gap)

Description

반사투과형 액정표시장치 및 제조방법{TRANSELECTIVE THIN FILM TRANSISTOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 기술에 따른 반사투과형 컬러 액정 표시장치를 도시한 분해 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 반사부와 투과부의 경계면에서 발생하는 액정 오배열 영역을 줄이고 상기 경계면의 스텝커버리지를 좋게하기 위한 반사투과형 액정 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 통신 인프라의 확충에 의해, 컴퓨터 네트워크의 이용이 급속하게 확대하며, 필요한 정보를 언제든지, 어디에서도, 누구라도 이용할 수 있는 환경이 조성되어 왔다. 이에 이동성이 요구되는 개인용 정보통신기기, 웹(web) 단말기, 및 휴대용 단말기 등과 같은 정보통신기기 시장이 폭발적으로 증가함에 따라 무게가 가볍고 소비 전력이 작은 디스플레이에 대한 수요가 늘어나고 있다. 그리고, 종래와는 달리 숫자나 정해진 이미지의 온(on)/오프(off)만 수행하는 수준을 넘어서 정지 화상을 포함하는 다양한 정보를 표현할 수 있는 표시 소자를 요구하고 있다. 이와 같은 요청에 있어서, 컬러 화상 표시가 가능한 모바일 기기에 대한 수요가 급속하게 확대하고 있다. 모바일 기기에 요구되는 특징은 가능한 한 박형, 경량, 저소비 전력으로 장시간 사용이 가능한 것에 있다.

액정 표시 장치는 가볍고 박형이며 소비 전력이 적기 때문에 이와 같은 휴대용 정보통신기기에 많이 적용되고 있다. 그러나 일반적인 투과형 액정 표시 장치는 백라이트 장치를 필요로 하기 때문에 이를 휴대용 정보기기 등의 표시 소자로 사용될 경우 백라이트의 소비 전력으로 휴대용 기기의 일회 충전 후 사용 시간이 단축될 뿐만 아니라 백라이트의 무게, 두께 등으로 인한 휴대성이 나빠지는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 극복하기 위해 근래 제시되는 반사형 액정표시장치는 주변광을 광원으로 사용하므로 전력 소모의 약 70% 이상을 차지하는 백라이트에 의한 전력 소모가 없고 백라이트에 의한 두께 및 무게 증가가 없다. 따라서, 매우 적은 전력으로 우수한 표시 품위를 가지는 정보 표시 소자를 실현할 수 있다. 또 모바일 기기에서는 그 성격상, 옥외에서의 사용 적응성이 중요하게 되지만, 종래의 투과형 LCD에서는 밝은 외부 환경 하에서 패널 표면의 반사에 의해 색대비가 저하되는 시인성에 문제가 있는 반면에, 반사형 액정표시장치에서는 오히려 더욱 선명하게 보이는 장점이 있다.

그러나, 자연광 또는 인조 광원과 같은 주변광이 항상 존재하는 것이 아니기 때문에 자연광이 존재하는 낮이나, 외부 인조광이 존재하는 사무실 및 건물 내부에서는 사용이 가능할지 모르나, 자연광이 존재하지 않는 야간에는 사용이 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 투과형 액정 표시 장치와 반사형 표시 장치의 장점을 수용하면서 주,야간 동시에 사용할 수 있는 반사투과형 액정 표시 장치가 개발되었으며, 현재 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 반사투과형 컬러 액정 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이 일반적인 반사투과형 액정 표시장치는 블랙 매트릭스(44)와 컬러필터(2) 상에 투명한 공통전극(16)이 형성된 제2기판(23)과, 화소영역(8)과 화소영역에 투과부(T)와 반사부(R)로 구분된 화소전극(3)과 구동 소자(9)와 어레이 배선(4,5)이 형성된 제1기판(21)으로 구성되며 상기 제2기판과 제1기판 사이에는 액정(22)이 충진되어 있다. 이와 같은 구성을 갖는 반사투과형 액정 표시장치의 동작 특성을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 투명기판(11,16) 상에 박막트랜지스터(9)와 컬러필터(2) 를 포함하는 제1기판(21)과 제2기판(23)이 서로 대향되도록 배치되고, 상기 제1기판(21)과 제2기판 사이(23)에는 액정이 주입된 액정층(22)이 형성되어 있다.

제1기판(21)에는 각 픽셀마다 배치되어 액정에 신호 전압을 인가하고 차단하는 박막트랜지스터(9)가 투명기판(11) 상에 형성된다.

상기 박막트랜지스터(9)는 주사신호가 인가되는 게이트 전극(61)과, 상기 주사 신호에 대응하여 활성화되어 채널을 형성하는 반도체층(62a)과 상기 반도체층(62a)의 양측 상부에 n+ 도핑되어 형성된 오믹 접촉층(ohmic contact layer)(62b)으로 구성된 액티브층(62)과, 상기 액티브층(62)과 게이트전극(61)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(60)과, 액티브층(62)의 상부에 형성되어 데이터 신호가 입력되는 소스전극(63)과, 상기 반도체층(62a)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(63)으로 입력된 데이터 신호를 화소전극에 인가하는 드레인전극(64)으로 구성된다.

상기 박막트랜지스터(9) 상에는 상기 제1기판(21) 전체에 걸쳐 소스전극(63) 및 드레인전극(64)을 보호하는 보호막(27)이 형성되며, 상기 보호막(27)에는 콘택홀(65)이 형성된다.

박막트랜지스터(9)가 형성된 영역에 대응하는 제2기판(23)에는 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극(18)과, 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스(44)가 형성된다.

종래 기술에 따른 반사투과형 액정표시장치에는 박막트랜지스터(9)가 형성된 영역을 제외한 각 픽셀의 화소영역에 콘택홀(65)을 통해 드레인전극(64)과 접속되 는 투명전극(17)이 형성되며 그 상부에는 반사율이 우수한 금속으로 이루어진 반사전극(12)이 형성되는 것이 특징이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 반사전극(12)은 그 일부가 제거되어 투과부(T)를 형성한다. 이와 같은 반사투과형 액정표시장치는 반사 모드에서는 외부로부터 입사된 빛이 반사전극(R)에 의해 반사되어 외부로 다시 방출되며, 투과 모드에서는 백라이트로부터 방출된 빛이 상기 투과부(T)를 통해 투과됨으로써 화상을 구현하게 된다.

투과부(T)가 형성된 영역에는 보호막(27)을 제거함으로써 오목한 홈을 형성한다. 이와 같이 투과부 영역을 오목한 홈으로 형성하는 것은 반사부(T)와 투과부(R)의 온/오프(on/off) 모드를 맞추고 투과모드의 효율을 최대화하기 위한 것으로, 이때, 투과부(T)와 반사부(R)의 셀갭(cell gap)의 비가 2:1인 것이 바람직하다. 투과부(T)의 셀갭이 반사부(R)의 셀갭의 두 배(d2 = 2d1)가 될 때 반사부(R)와 투과부(T)에서 투과효율이 가장 높기 때문이다.

그러나 상기 제1기판에는 박막트랜지스터가 형성되어 있기 때문에 상기 보호층을 식각하는 과정에서 박막트랜지스터가 영향을 받아 불량의 소지가 많고 공정과정이 복잡해지는 단점이 있었다.

또한 식각 후 보호막의 경계면은 일정한 기울기를 가지는 경사부를 형성하게 된다. 이때 상기 경사부에 배향되는 액정은 평평한 면에 배향된 액정과 그 배열이 다르게 형성되며, 경사부에 인접하는 평평한 면에 형성된 액정의 배열에도 영향을 주게 된다. 이것은 투과모드에서 화면의 콘트라스트를 저하시키는 요인이 되며, 이 를 방지하기 위해서 경사부에 인접하는 평평한 투과부 일부분까지 반사부를 연장하게 되면 개구율이 감소하는 등의 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 셀갭을 같게 형성하되 투과부와 반사부에 인가되는 전압을 조절함으로써 액정의 배향 정도를 조절하는 방법이 개발되었다. 그러나, 단순히 투과부와 반사부의 셀갭을 같게 형성하면 상기한 문제점의 공정상 개선은 가능하나 반사부와 투과부의 전압에 따른 투과량이나 반사량이 달라져 안정적인 화상형성이 어렵다.

따라서 반사부와 투과부에 전기 신호를 나누어 따로 구동하는 방법인 듀얼 감마(dual gamma) 방식과 같은 추가 구동 기술이 필요하게 된다.

즉, 한 개의 게이트라인에 2개의 박막트랜지스터를 형성하여 2개의 데이터로 나누어 각각 반사부와 투과부에 각각의 신호를 인가하거나, 1개의 데이터라인에 신호를 인가하되 2개의 게이트라인을 가지는 박막트랜지스터를 형성하여 각각 반사부와 투과부에 신호를 인가하는 등의 복잡한 구동기술이 추가되어야만 한다.

이에 따라 박막 트랜지스터 형성에 의한 공정의 추가뿐만 아니라 이를 구동하는 IC 칩 개수 증가에 의한 추가 비용 등 여러 가지 문제가 발생하였다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는, 화소전극의 반사부와 투과부의 셀갭을 같게 형성하며, 콘트라스트 비나 화상의 균일성을 높인 액정표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 서로 대향하고 있는 제1기판과 제2기판과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 구비된 액정층과, 상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터, 및 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 반사전극이 형성된 반사부와 투과전극이 형성된 반사부로 이루어진 화소전극을 포함하며, 상기 반사전극은 전도성 고분자 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극의 반사부와 투과부는 같은 셀 갭을 가지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 반사전극 상의 액정층을 투과한 빛의 위상은 상기 반사전극에 의해 위상차지연되어 상기 투과전극 상의 액정층을 투과한 빛의 위상과 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 반사전극은 금속이 도핑된 폴리이미드나, 폴리이미드 및 전이금속과 리간드(ligand)로 이루어진 전이금속착물(transition metal complex)의 혼합물로 형성된다. 이때, 상기 리간드는 알킬(alkyl)기를 도입한 트리아졸인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 액정표시장치의 제조방법을 포함하며, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트전극, 반도체층, 소스/드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계, 및 상기 드레인전극에 전기적으로 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 기판의 투과부에 투명전극을 형성하는 단계와 상기 투명전극이 형성된 기판의 반사부에 전도성 고분자 물질로 반사전극을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 투과부와 반사부에 서로 다른 전극재료를 적용하여, 동일 데이터 전압을 인가할 때 반사부 및 투과부의 액정의 유효 위상차를 다르게 느끼게 함으로써 단일 셀 갭의 구현이 가능한 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 제1기판(121)과 제2기판(123)이 서로 대향하여 위치하며 두 기판(121, 123) 사이에는 액정층(122)이 구비된다. 상기 제1기판(121) 상에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시)이 구비된다. 상기 화소영역에는 상기 액정층(122)에 전계를 인가하기 위한 화소전극(117)이 형성된다. 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차점에는 상기 게이트라인과 데이터라인의 신호에 따라 상기 화소전극(117)을 구동하는 박막트랜지스터(100)가 구비된다.

상기 박막트랜지스터(100)는 각 화소마다 배치되어 액정층(122)에 신호 전압을 인가하거나 차단하는 역할을 한다.

상기 박막트랜지스터(100)는 주사신호가 인가되는 게이트전극(161)과 상기 주사신호에 대응하여 활성화되어 채널을 형성하는 반도체층(162a) 및 상기 반도체층(162a)의 양측 상부에 n+ 도핑되어 형성된 오믹 접촉층(ohmic contact layer, 162b)으로 구성된 액티브층(162)과, 상기 액티브층(162)과 게이트 전극(161)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(163)과, 액티브층(162)의 상부에 형성되어 데이터 신호가 입력되는 소스전극(163)과, 상기 반도체층(162a)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(163)으로 입력된 데이터 신호를 화소전극에 인가하는 드레인전극(164)으로 구성된다.

상기 소스전극(163) 및 드레인전극(164)의 상부에는 기판 전체에 걸쳐 보호막(127)이 형성된다. 상기 보호막(127)에는 콘택홀(165)이 형성되어, 상기 드레인전극(164)과 화소전극(117a, 117b)이 전기적으로 접속된다.

상기 화소전극(117)은 빛이 투과되도록 투명한 물질로 형성되는 투과전극(117a)과 외부에서 온 빛이 반사되도록 불투명한 물질로 형성되는 반사전극(117b)으로 이루어지며, 상기 반사전극(117b)는 도전성 고분자 물질로 형성된다.

그리고, 상기 제1기판(121)에 대향하는 제2기판(123)에는 박막트랜지스터(100) 및 게이트라인/데이터라인에 대응하는 부분에 화소간의 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스(144)가 형성되어 있으며 각각의 블랙매트릭스(144) 사이에는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(102)가 형성되어 있다. 또한 컬러필터(102)의 전면에는 투명한 공통전극(118)이 형성된다.

상기한 바와 같이 구성된 제1기판(121)과 제2기판(123)에는 각각 액정층(122)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막(131, 133)이 도포되어 있다.

본 발명에서는 투과전극(117a)과 반사전극(117b)을 다른 물질로 형성됨으로써 투과부(T)와 반사부(R)의 액정의 유효 위상차를 다르게 조절하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 두 전극은 전기전도도, 저항, 유전율 등 물성이 다른 물질로 형성되며, 반사전극(117b)은 전도성 고분자 물질로 형성된다.

상기 전도성 고분자 물질은 금속이 도핑된 폴리이미드(polyimide) 또는 전이금속착물(transition metal complex)과 폴리이미드의 혼합물이 바람직하다.

금속이 도핑된 폴리이미드는 폴리이미드에 금속 물질이 도핑되어 전도성을 띠므로 전극으로 사용 가능하다.

전이금속착물은 높은 스핀 상태(high spin state)일 때 상자기성(paramagnetic property)를 가지므로 전도성을 띠게 되어 전극으로 사용가능하다. 리간드로 사용할 수 있는 물질로는 트리아졸(triazole)이 바람직하며, 트리아졸 분자에 긴 알킬(alkyl)기를 도입함으로써 배향막을 형성하는 폴리이미드 등과의 양립성(compatibility)을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 배향막을 형성하는 폴리이미드와 혼합하여(blending) 전도성 있는 배향막을 형성할 수 있다.

이때, 금속의 도핑량을 변화시키거나 중심금속을 달리 사용하거나 착물의 구조를 바꾸는 등으로 상기 고분자 물질의 전도성 등의 물성을 조절할 수 있다.

또한 배향막의 재료 물질인 폴리이미드와 같이 고분자 물질로 형성이 가능하기 때문에 액정의 배향을 결정하는 배향막으로도 적용할 수 있다. 배향막으로 사용한 예는 실시예에서 후술한다.

한편, 투과전극(117a)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 형성하며 반사전극(117b)은 반사율이 좋은 불투명한 도전성 물질로 형성한다.

본 발명에 따르면 반사부(R)와 투과부(T)를 구성하는 전극물질의 물성이 다르므로, 전압이 인가될 때 반사부(R)와 투과부(T) 상의 액정이 실질적으로 미치는 유효 전압은 차이가 나게 되며 이에 따라 액정의 회전량 등이 달라지게 된다. 이에 따라 상기 반사부(R)와 투과부(T)를 지나는 빛의 위상차가 달라진다. 특히, 상기 고분자 전도성 물질로 형성된 반사전극(117b)은 반사부(R)의 액정층(122)을 지나는 빛의 위상차를 지연시킴으로써 투과부(T)를 지나는 빛의 위상과 동일하게 한다.

따라서, 반사부(R)의 반사전극(117b)를 전도성 고분자 물질로 형성함으로써, 반사부(R)와 투과부(T)의 위상차를 별도로 제어할 수 있어, 하나의 신호로 반사부(R)와 투과부(T)를 구동하는 싱글 감마(single gamma) 구동이 가능하다. 이에 따라, 투과부(T)의 셀 갭을 반사부(R)의 셀 갭을 같게 형성하여도 반사부(R)와 투과부(T)를 지나는 빛의 위상을 동일하게 조절할 수 있다.

이때, 반사전극(117b)에 가해지는 전압(V, voltage)에 따른 빛의 반사량(V-R,voltage-reflection)은 투과전극(117a)에 가해지는 전압에 따른 빛의 투과량(V-T, voltage-transmitance)와 유사하거나 일치하는 값을 가지는 것이 바람직하다. 두 전극(117a, 117b)의 V-R과 V-R 특성이 거의 같은 경우, 두 전극(117a, 117b)에 같은 전압을 가할 때 표시되는 빛의 양이 거의 같게 되므로 균일한 휘도를 나타낼 수 있으며, 한 번의 구동만으로 반사부(R)와 투과부(T)를 동시에 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 투과전극(117a)과 반사전극(117b)은 투과부(T)와 반사부(R)의 빛의 경로 차이를 최소한으로 줄이기 위하여 두께가 같게 형성하는 것이 바람직하다. 투과 전극(117a)과 반사전극(117b)의 일부 접촉 부분의 두께는 형성방법에 따라 차이가 있을 수 있으나 전체적인 면적에 있어 동일한 셀 갭이 되도록 한다.

이때 투과전극(117a)과 반사전극(117b)의 끝단의 측면이 접촉되어 전기적으로 접속된다. 전기적으로 접촉할 수 있는 방법이라면 필요에 따라 콘택홀을 형성하는 등의 다른 방식으로 접촉시킬 수 있다.

그리고, 도면에는 도시하지는 않았지만 투과전극(117a)과 반사전극(117b)의 접촉 부분은 어느 한 측의 일단이 다른 한 측에 일부 겹쳐지면서 형성될 수 있다.

그리고 도면에 도시하지는 않았으나 반사부(117b)에 해당하는 부분에, 요철이 형성할 수 있는데, 이는 외부로부터 반사부(R)에 입사되어 다시 출사되는 빛의 반사효율을 높여주어 반사 휘도를 향상시키는 역할을 한다.

상기한 물질로 전극을 형성하는 방법은 다양한 방식이 가능하다. 예를 들어 물리적/화학적 기상증착, 인쇄 또는 코팅 등으로 전극을 형성할 수 있다. 특히, 도핑된 폴리이미드나, 전이금속착물과 폴리이미드의 혼합물은 액상으로 형성할 수 있으므로, 인쇄나 코팅 등의 공정을 통해 저온에서 전극을 형성할 수 있는 장점이 있다.

상기한 바와 같은 액정표시장치는 다음과 같은 방법으로 구동된다.

상기 박막트랜지스터(100)에 의해 화소전극(117a, 117b)에 전계가 인가되면 인가된 전압에 따라 액정층(122)이 일정한 각도로 배향된다. 반사부(R)에서는 외부에서 입사된 빛이 상기 반사전극(117b)에 의해 제2기판(123) 방향으로 반사되며, 투과부(T)에서는 백라이트(미도시)에서 생성된 빛이 투과전극(117a)을 관통해 제2 기판(123) 방향으로 투과되므로 액정의 회전 정도에 따라 반사량과 투과량이 결정되고, 상기 반사량과 투과량에 따라 액정패널의 전면에 화상이 나타난다.

상기 반사투과 방식의 액정표시장치에서는 반사부의 빛은 제2기판에서 제1기판 쪽으로 들어와 다시 제2기판 방향으로 반사되어 나가게 되어 액정층을 두 번 거친다. 이에 비해 투과부의 빛은 백라이트에서 나와 제1기판을 관통하여 제2기판 방향으로 나가게 되므로 액정층을 한 번 거친다.

그러나 상기한 바와 같이 투과전극(117a)과 반사전극(117b)은 서로 다른 전극물질로 형성되므로, 박막트랜지스터(100)에 의해 화소전극(117)에 같은 신호가 주어지더라도 액정에 주어지는 실질적인 전계는 투과부(T)와 반사부(R)에 차이가 난다. 이에 따라 투과부(T)와 반사부(R)의 액정의 회전 정도가 달라진다.

즉, 투과전극(117a)과 반사전극(117b)을 지나는 빛은 액정층(122)의 회전 정도에 따라 다른 정도의 위상차를 가지게 되며, 투과부(T)와 반사부(R)의 빛의 경로 길이에서 위상차가 보상된다. 따라서, 최종적으로 액정패널에서 나오는 빛은 투과부(T)와 반사부(R)의 위상이 동일하게 된다.

상기와 같이 구성된 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 우선 서로 대향하는 투명한 기판(111)을 준비한다. 기판은 유리기판이나 수정기판이 일반적이나 투명한 다른 소재의 기판을 사용할 수도 있다.

상기 기판(111) 상에 게이트전극(161), 반도체층(162a)과 오믹접촉층(162b) 을 포함하는 액티브층(162), 소스전극(163) 및 드레인전극(164)을 포함하는 박막트랜지스터(100)를 형성한다.

상기 박막트랜지스터(100)를 형성하기 위해서는 먼저 상기 기판(111) 상에 도전성 물질을 전면 증착한 후 패터닝하여 게이트전극(161)을 형성한다. 그 다음 게이트전극(161)을 포함하는 상기 기판 상부 전면에 절연물질을 증착하여 게이트절연막(160)을 형성한다. 게이트절연막(160) 상에는 반도체층(162a)과 n+ 도핑된 오믹접촉층(162b)을 연속 증착한 후, 패터닝하여 박막트랜지스터의 액티브층(162)을 형성한다. 그리고 오믹접촉층(162b)과 게이트절연막(160) 상에 금속물질을 전면 증착한 후 패터닝하여 소스전극(163)과 드레인전극(164)을 형성한다.

이후, 소스전극(163)과 드레인전극(164)을 포함하는 기판 상에 보호막(127)을 형성한 후 드레인전극(164)의 일부가 노출되도록 보호막(127)을 패터닝하여 콘택홀(165)을 형성한다.

그 다음 화소전극(117a, 117b)의 투과부(T)에 해당하는 부분에 투명한 전도성 물질로 투과전극(117a)을 형성한 다음, 화소전극의 반사부(R)에 해당하는 부분에 불투명한 전도성 물질로 반사전극(117b)을 형성한다.

이때, 반사전극(117b)에 요철을 형성할 수 있는데, 이는 외부로부터 반사부에 입사되어 다시 출사되는 빛의 반사효율을 높여주어 반사 휘도를 향상시키는 역할을 한다. 반사전극(117b)에 요철을 형성하기 위해서는 보호막(127)에 요철을 형성하거나, 보호막 상에 요철을 만들 수 있는 패턴을 추가로 형성하는 등 적절하게 형성할 수 있다.

투과전극(117a)과 반사전극(117b)은 물리적기상증착, 인쇄, 또는 코팅 등으로 다양하게 형성이 가능하다. 예를 들어 먼저 물리적기상증착법으로 기판의 전면에 투명한 전도성 전극을 형성한 후 투과부(T)에 해당하는 부분만 남기고 패터닝한다. 그 다음 인쇄의 방법으로 반사부(R)에 해당하는 부분에 반사전극을 형성한다.

투과전극(117a)과 반사전극(117b)은 전기적으로 연결되어야 하므로 측면이 서로 접촉하게 형성할 수 있으며, 투과전극(117a)과 반사전극(117b)의 끝단이 일정부분 겹쳐지게 형성하여 서로 접촉하게 할 수도 있다.

또는, 반사전극(117b)을 먼저 형성한 다음 투과전극(117a)을 형성할 수 있다. 반사전극(117b)과 투과전극(117a)의 형성방법은 상기한 바와 같이 다양한 방법으로 형성이 가능하며 순서를 바꾸어서 형성하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다. 이하 실시예에서는 제1실시예와 구별되는 부분만 설명하기로 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 제1실시예 및 공지의 기술에 따른다.

도 4를 참조하면, 제2실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치는 제1실시예와 유사한 구조를 가지나 화소전극(217), 즉 투과전극(217a)과 반사전극(217b)이 다르게 구성된다는 점이 다르다.

도시한 바와 같이 제2실시예에서는 투명한 도전성 물질이 화소영역의 전면에 형성되고, 화소영역의 반사부(R)에 해당되는 부분에만 불투명한 도전성 물질로 반사전극(217b)이 추가로 형성된다. 즉, 상기 투과전극(217a)은 반사부(R)에 연장되어 형성된다. 따라서, 투과부(T)은 투명한 도전성 물질의 한 층으로 되어 있으며, 반사전극(R)은 투명한 도전성 물질과 불투명한 도전성 물질의 두 층으로 형성이 가능하다.

제2실시예의 경우는 반사부(R)의 두께가 투과부(T)의 두께보다 두껍기 때문에 반사부(R)와 투과부(T)의 셀갭이 약간 다르다. 그러나 화소부의 반사부와 투과부 모두 셀갭에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성이 되므로 셀갭의 큰 차이는 없다고 볼 수 있다..

이때, 본 실시예는 제1실시예와 다른 부분은 일치하나 화소전극(217)의 형성과정만 다르다. 따라서 다른 부분을 제외하고 화소전극(217)을 형성하는 방법만 설명하면 다음과 같다.

먼저 투명한 투과전극(217a)을 형성하기 위해 도전층을 화소영역에 전면 형성한다. 투과전극(217a)은 투명한 도전층을 전면 증착 후 패터닝하는 방법으로 형성할 수 있다. 그 다음 불투명한 도전층으로 반사전극(217b)을 형성한다. 반사부(R) 또한 형성물질에 따라 증착 후 패터닝하는 방법이나, 인쇄하는 방법 등으로 형성이 가능하다.

또는 투과전극(217a)와 반사전극(217b)를 순차적으로 전면 증착한 후 동시에 패터닝할 수 있다. 상기한 바와 같은 투과부(T)나 반사부(R)를 전면 형성 후 투과전극(217a)이나 반사전극(217b)으로 패터닝하는 방법은 건식식각이나 습식식각 등을 이용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 제3실시예에 의한 반사투과형 액정표시장치는 제1실시예와 유사한 구조를 가지나 반사전극이 배향막으로서 구비된 실시예이다.

본 실시예에서는 투명한 도전성 물질로 투과전극(317a)이 화소영역의 전면에 형성되고, 상기 투과전극(317a) 상에 배향막(331)이 형성된다. 상기 배향막(331) 상에는 반사부(R)에 해당되는 영역에 반사전극(317b)이 형성된다.

상기 반사전극(317b)은 박막트랜지스터(300)의 드레인전극((364)과 전기적으로 연결되어 투과전극(317a)과 동시에 구동된다. 따라서 콘택홀(365)을 통해 박막트랜지스터(300)의 투과전극(317a) 및 드레인전극(364)과 연결된다.

또한 도시하지는 않았지만, 드레인전극(364)과 콘택홀을 통해 연결되지 않더라도, 투과전극(317a)과 반사전극(317b)을 전기적으로 접속시키는 별개의 콘택홀(미도시)을 통해 박막트랜지스터(300)의 드레인전극(364)에서의 신호가 반사전극(317b)에 전달될 수 있을 것이다.

상기 반사전극(317b)은 화소전극으로서 작용할 뿐만 아니라, 배향막으로서도 기능한다. 즉, 금속이 도핑된 폴리이미드나, 전이금속착물이 혼합된 폴리이미드를 이용하여 배향막을 형성함으로써, 화소전극으로 사용함과 동시에 액정분자를 배향시키는 배향막으로도 작용한다. 따라서, 반사부(R)의 반사전극(317b)과 투과부(T)의 배향막(331)은 모두 러빙 등의 과정을 통해 액정분자들을 선경사각(pretilt angle)을 가지도록 한다.

본 실시예에 있어서, 화소전극(317a, 317b)을 형성하는 방법은 먼저 투명한 도전층을 화소영역에 전면 형성한 후 패터닝하여 투명전극(317a)을 형성한다. 그 다음 상기 투명전극(317a)을 개재한 제1기판 전면에 배향막(331)을 형성하고, 이후 형성할 반사전극(317b)과 투명전극(317a)을 연결하기 위한 콘택홀(365)을 형성하기 위해 배향막(331)을 패터닝한다. 이후, 상기 배향막(331) 상에 전도성 고분자 물질로 불투명 도전층을 형성한 후 패터닝하여 반사전극(217b)을 형성한다.

마지막으로 제2기판(323)을 형성한 후 두 기판(321, 323)을 합착하고 액정층(322)을 형성하는 과정을 거쳐 액정표시장치를 완성한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 구조와 방법에만 한정되는 것은 아니다. 상술한 구조는 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예에 불과한 것이다. 예를 들어 본 발명에 의한 액정표시장치는 반사방식, 또는 투과방식 또는 반사투과방식으로 다양하게 이용이 가능할 것이며, 화소전극의 투과전극과 반사전극을 형성하는 것 또한 다양한 방법으로 가능할 것이다.

또한, 본 발명에 의한 실시예는 특별히 액정표시장치의 액정구동방식에 대해서는 간단히 설명하였으나 다양하게 적용이 가능함은 당연하다. 즉, 필요에 따라 TN(Twisted Nematic) 방식, VA(Vertical Alignment) 방식, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 방식, IPS(In Plane Switching) 방식 등의 반사투과 모드의 액정표시장치에 적용할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 정의되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 정의되어야만 할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 화소전극의 반사부와 투과부의 셀갭을 다르 게 형성하지 않고 같게 형성함으로써 액정표시장치의 콘트라스트 비나 화상의 균일성을 높일 수 있다.

특히 반사부와 투과부를 각기 다른 전극 물질로 형성하여 반사부와 투과부를 통과하는 빛의 위상차를 조절하는 방법으로 반사부와 투과부를 통과한 빛을 제어하므로, 반사부와 투과부의 셀 갭을 같게 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 이중 셀갭(또는 듀얼 셀갭)을 가지는 액정표시장치가 가지는 문제점을 해결하여 표시품질이 훌륭한 반사투과 방식의 액정표시장치를 제공한다.

Claims (17)

1. 서로 대향하고 있는 제1기판과 제2기판;

   상기 제1기판과 제2기판 사이에 구비된 액정층;

   상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터; 및

   상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 반사전극이 형성된 반사부와 투과전극이 형성된 투과부로 이루어진 화소전극을 포함하며,

   상기 반사전극은 전도성 고분자 물질로 형성됨과 동시에 배향막으로도 사용되며,

   상기 화소전극의 반사부와 투과부는 같은 셀 갭을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 반사전극 상의 액정층을 투과한 빛의 위상은 상기 반사전극에 의해 위상차지연되어 상기 투과전극 상의 액정층을 투과한 빛의 위상과 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 반사전극은 금속이 도핑된 폴리이미드로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 반사전극은 폴리이미드 및 전이금속과 리간드(ligand)로 이루어진 전이금속착물(transition metal complex)의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 리간드는 알킬(alkyl)기를 도입한 트리아졸인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 투과전극은 ITO로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 화소전극의 반사전극과 투과전극은 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 투과전극은 상기 반사전극의 하부에 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 투과전극과 상기 반사전극의 사이에 형성된 배향막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 박막트랜지스터는 투명기판 상에 형성된 게이트전극;

    상기 게이트전극 상에 형성된 게이트절연막;

    상기 게이트절연막 상에 형성된 반도체층; 및

    상기 반도체층 상에 서로 이격되여 형성된 소스/드레인전극을 포함하며,

    상기 화소전극은 드레인전극에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
12. 기판을 준비하는 단계;

    상기 기판 상에 게이트전극, 반도체층, 소스/드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 및

    상기 드레인전극에 전기적으로 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며,

    상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 기판의 투과부에 투과전극을 형성하는 단계와 상기 투과전극이 형성된 기판의 반사부에 전도성 고분자 물질로 형성되어 배향막으로도 사용되는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하며,

    상기 화소전극의 반사부와 투과부는 같은 셀 갭을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 화소전극을 형성하는 단계는,

    상기 투과전극을 상기 반사부의 하부에 연장되게 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 투과전극 물질을 형성한 후 패터닝하여 상기 투과전극을 형성하는 단계와, 상기 투과전극이 형성된 기판상에 반사전극 물질을 형성하고 패터닝하여 상기 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 투과전극을 형성하는 단계와 상기 반사전극을 형성하는 단계 사이에, 상기 투과전극 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 투과전극 물질과 반사전극 물질을 순차적으로 형성하고 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
17. 제12항에 있어서,

    상기 화소전극을 형성하는 단계는 물리적기상증착, 화학적기상증착, 인쇄 또는 코팅의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.

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