KR20010046244A - A reflective-transmissive complex type tft lcd - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A reflection and transmission complex type thin film transistor liquid crystal display is to obtain maximum luminance at both regions of the reflection region and the transmission region. CONSTITUTION: A bottom gate type thin film transistor(TFT) is arranged on a transparent substrate(10). The TFT includes a gate(11), a gate insulating film(13), a source electrode and a drain electrode(19). The drain electrode has a wider width relative to the source electrode. An organic insulating film(23) is formed on the substrate including the TFT. A pixel electrode is formed on the organic insulating film(23) and is connected to the drain electrode through a first contact hole formed at the organic insulating film. The pixel electrode includes a transparent electrode(21) as a lower layer and a reflection electrode(25) as an upper layer. An insulating layer(29) is interposed between the transparent electrodes. A second contact hole as a transmission region is formed at the organic insulating film. The reflection electrode is removed at the second contact hole. A liquid crystal layer on the reflection electrode region has different thickness than the liquid crystal layer on the second contact hole region

Description

반사 투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치 {A REFLECTIVE-TRANSMISSIVE COMPLEX TYPE TFT LCD}Reflective Transmission Composite Thin Film Transistor Liquid Crystal Display {A REFLECTIVE-TRANSMISSIVE COMPLEX TYPE TFT LCD}

본 발명은 반사투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화소전극을 이루는 별도의 반사막과 투과막이 형성되어 화소의 일정 영역을 차지하는 반사투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflective transparent thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to a reflective transparent thin film transistor liquid crystal display device in which a separate reflective film and a transmissive film forming a pixel electrode are formed to occupy a predetermined area of a pixel. .

정보사회의 발전 속에서 정보 표시장치의 중요성은 매우 큰 것이며, 이들 정보표시장치 가운데 현재 가장 급속히 발전하는 분야로 LCD를 들 수 있다. 특히 화소의 조절에 박막 트랜지스터를 사용하는 TFT LCD는 경량, 박형 및 저소비전력이라는 LCD 특유의 장점에 더하여 고해상도, 빠른 동작속도, 컬러화라는 수요자의 요구에 부응할 수 있는 고품위의 정보 표시장치로서의 입지를 넓혀가고 있다.The importance of information display devices is very important in the development of the information society, and among the information display devices, LCD is the most rapidly developing field at present. In particular, TFT LCD, which uses thin film transistors to control the pixels, has the advantages of LCD, which is light weight, thin, and low power consumption, and is positioned as a high-quality information display device that can meet the demands of high resolution, fast operation speed, and colorization. It's widening.

바텀(bottom) 게이트 방식 아몰퍼스 실리콘 타입 TFT LCD의 예를 통해 일반적인 LCD의 화소부 TFT형성과정을 간단히 살펴보면, 우선, 글래스 기판에 알미늄이나 크롬의 단일막 혹은 다중막을 적층하고 포토리소그래피와 에칭 공정으로 이루어진 패터닝 작업을 이용하여 게이트 라인 및 패드를 포함하는 게이트 패턴을 형성한다(1st mask). 다음으로는 게이트 패턴 위로 게이트 절연막, 채널과 소오스/드레인 같은 액티브 영역을 형성할 아몰퍼스 실리콘막 그리고 대개는 오믹 콘택(Ohmic contact)을 위한 불순물이 도핑된 아몰퍼스 실리콘층을 차례로 적층하고, 이들 3층막에 대해 액티브 영역에 대응하는 포토마스크를 이용한 패터닝 작업을 한다(2nd mask).A simple example of a bottom gate amorphous silicon type TFT LCD is a brief description of the TFT-forming process of a typical LCD. First, a single or multiple layers of aluminum or chromium are laminated on a glass substrate, and photolithography and etching are performed. The gate pattern including the gate line and the pad is formed using a patterning operation (1st mask). Next, a gate insulating film, an amorphous silicon film to form an active region such as a channel and a source / drain, and an amorphous silicon layer doped with impurities for ohmic contact, are sequentially stacked over the gate pattern. Are patterned using a photomask corresponding to the active region (2nd mask).

그리고, 이 상태에서 소오스 드레인 전극 형성을 위한 금속층을 적층하고 마스크 기법을 통해 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성한다(3rd mask). 경우에 따라서는 3층막에 대한 적층이 이루어지고 액티브 영역 패턴 형성 전에 금속층을 적층한 다음 소오스 및 드레인 전극을 패터닝하면서 오믹 콘택층과 아몰퍼스 실리콘층 상부를 제거하여 채널의 형성을 하는 것으로서 2nd mask와 3rd mask 공정을 대체할 수도 있다(4매 mask 공정).In this state, a metal layer for forming a source drain electrode is stacked and a source / drain electrode and a data line are formed through a mask technique (3rd mask). In some cases, lamination is performed on a three-layer film, and a metal layer is stacked before forming an active region pattern, and then a channel is formed by removing an upper portion of an ohmic contact layer and an amorphous silicon layer while patterning source and drain electrodes. It is also possible to replace the mask process (4 mask process).

이상의 과정을 거쳐 형성된 소오스, 게이트, 드레인의 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 기본 전극 구조 위로 절연재질의 보호막을 적층하고 패터닝 작업을 통해 외부 신호 입력 패드나 화소전극과의 접속을 위한 콘택홀을 형성하게 된다(4th mask). 보호막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물로 이루어지는 것이 일반적이나 유기막으로 두껍게 이루어질 수도 있다.The contact hole for the connection with the external signal input pad or the pixel electrode is formed by stacking an insulating protective film over the basic electrode structure of the MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) of the source, gate, and drain formed through the above process. 4th mask. The protective film is generally made of silicon oxide or silicon nitride, but may be made thick of an organic film.

보호막 위로는 화소전극을 역시 패터닝 작업을 통해 형성하게 된다. 화소전극은 반사형 LCD의 경우 주로 알미늄을 스퍼터링으로 적층하여 포토리소그래피와 식각 공정을 통해 화소 상당 부분에 형성하게 되는데 전기적으로 트랜지스터의 소오스 전극과 콘택을 통해 연결되어 있으며 반사막의 역할을 하게 된다. 그리고, 백라이트형 혹은 투과형 LCD의 화소전극은 화소전극을 통해 빛이 통과하여 사용자의 눈에 들어오게 되므로 투명한 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성된다 (5th mask).The pixel electrode is also formed on the passivation layer through patterning. In the case of a reflective LCD, aluminum is mainly deposited by sputtering to form a large portion of the pixel through photolithography and etching processes. The pixel electrode is electrically connected to a source electrode of a transistor through a contact and serves as a reflective film. In addition, the pixel electrode of the backlight or transmissive LCD is formed of transparent indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like (5th mask) because light passes through the pixel electrode and enters the eyes of the user.

이상의 기본적인 5매 마스크 공정 외에도 액정표시장치의 제작방법은 공정 마스크의 매수에 따라 트랜지스터의 구조에 따라 다양한 변형이 있을 수 있다.In addition to the basic five-sheet mask process, the manufacturing method of the liquid crystal display device may have various modifications depending on the structure of the transistor according to the number of process masks.

초기의 단순 TN(Twisted Nematic)형 액정표시장치로서 시계나 계산기 같이 전력소모를 극소화해야 하는 용도의 기기에서는 반사형을 많이 사용하였으나, 대화면 고품위의 화상표시를 요하는 노트북 컴퓨터용, 특히 TFT LCD 등에서는 주로 투과형을 사용하게 된다. 그리고, 반사형과 투과형 각각의 장점을 살려서 주변 광도의 변화에도 불구하고 사용 환경에 맞게 적절한 시인성을 확보할 수 있는 반사 투과 복합형 LCD가 이미 LCD 제작회사인 샤프사를 통해 소개된 바 있다.Early TN (Twisted Nematic) type liquid crystal display device, the reflection type is used in devices that need to minimize power consumption, such as clocks and calculators, but for notebook computers that require high quality image display, especially in TFT LCD, etc. Mainly uses transmissive type. In addition, a reflective and transmissive LCD has been introduced through Sharp, an LCD manufacturing company, which can secure appropriate visibility for the use environment despite the change in ambient brightness by taking advantage of the reflective and transmissive types.

소개된 반사 투과 복합형 박막트랜지스터 LCD는 기존의 TFT측 기판(10)의 전극형성과정에서 유기 절연막(23) 위에 화소전극을 형성할 때 일단 화소전극 패턴을 투명전극층으로 스퍼터링 등을 통해 형성하고, 그 위에 알미늄이나 크롬 등의 금속막 즉 반사막층을 다시 스퍼터링 등의 방법으로 형성한 다음 원하는 반사막 패턴을 마스크 공정 즉 포토리소그래피와 에칭을 이용하여 형성하는 방법을 사용하고 있다. 이런 방법을 통해 유기 절연막(23) 위에는 반사막(25)이나 투명전극(21)으로 된 화소전극이 전혀 남아있지 않은 화소전극 외부영역, 투명전극(21)만 남아있는 투과영역(27), 투명전극(21) 위에 반사막(25)이 남아있는 반사영역이 구분 형성된다. 투과영역(27)은 대개 창(window)의 개념으로 형성되며 투광창이라 할 수 있다. 도1은 종래의 반사 투과 복합형 TFT LCD의 한 예에서의 TFT측 기판의 화소부에서의 측단면도이다. 여기서는 투명전극(21)이 유기 절연막(23) 형성 전에 먼저 형성되어 있다.Introduced reflection-transmission composite thin film transistor LCD, when forming the pixel electrode on the organic insulating film 23 in the electrode formation process of the conventional TFT-side substrate 10, the pixel electrode pattern is first formed by sputtering, etc., A metal film such as aluminum or chromium, that is, a reflective film layer is formed again by a method such as sputtering, and then a desired reflective film pattern is formed by using a mask process, that is, photolithography and etching. Through this method, the pixel electrode external region in which the pixel electrode of the reflective film 25 or the transparent electrode 21 does not remain on the organic insulating film 23, the transmission region 27 in which only the transparent electrode 21 remains, and the transparent electrode A reflective region in which the reflective film 25 remains is formed on 21. The transmission area 27 is usually formed in the concept of a window and may be referred to as a transmission window. 1 is a side sectional view of a pixel portion of a TFT side substrate in one example of a conventional reflection-transmission composite TFT LCD. In this case, the transparent electrode 21 is formed first before the organic insulating film 23 is formed.

이러한 종래의 반사 투과 복합형 TFT LCD의 판넬에서 각 화소별로 있는 투과영역과 반사영역의 액정층 두께 또는 셀 갭(cell gap)은 반사막 두께 정도의 차이는 있을뿐이고 실질적으로 두 영역에서 액정층의 두께는 동일하다. 그러나, 거의 모든 TFT LCD가 채택하는 TN형 액정셀에서의 빛의 위상 측면을 고찰하면, 동일한 액정층 두께를 가지는 경우에 투과 모드 및 반사 모드 모두에서 동시에 최대의 휘도를 얻을 수는 없다는 문제가 있다.In the panel of the conventional reflection-transmission composite TFT LCD, the liquid crystal layer thickness or the cell gap of the transmission region and the reflection region for each pixel differ only in the thickness of the reflective film and substantially the thickness of the liquid crystal layer in the two regions. Is the same. However, considering the phase of light in the TN type liquid crystal cell adopted by almost all TFT LCDs, there is a problem that maximum luminance cannot be obtained simultaneously in both the transmission mode and the reflection mode when the liquid crystal layer thickness is the same. .

도2는 이러한 문제점을 설명하기 위해 반사 영역 및 투과 영역에서의 액정표시장치 판넬의 단면 구조 및 빛의 위상변화를 나타낸 개념도이다. 반사 영역에서는 반사막(41) 아래쪽으로는 빛이 지나지 않으므로 그 아래쪽의 백라이트나 위상차판은 무의미하므로 생략하기로 한다. 판넬 상부(전면측)의 편광판(31)은 도면상 좌우로 진동하는 위상을 가진 빛 성분만 통과하도록 설치되어 있고, 투과 영역의 하부(후면) 편광판(33)은 도면과 수직으로 진동하는 위상을 가진 빛 성분만 통과하도록 설치되어 있다. 그리고, 편광판 내측으로는 위상차판(35,37)이 축방향이 서로 직각을 이루도록 설치되어 있다. 액정층(39)은 물성 및 두께를 조절하여 광경로상에 위상변화가 λ/4가 되도록 되어있다. 그리고 양 영역의 액정층 두께는 실질적으로 동일하다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal display panel and a phase change of light in order to explain such a problem. Since light does not pass below the reflecting film 41 in the reflecting region, the backlight or the retarder under the reflecting point is meaningless and thus will be omitted. The polarizing plate 31 of the upper part of the panel (front side) is installed to pass only light components having a phase oscillating left and right on the drawing, and the lower (rear) polarizing plate 33 of the transmission region vibrates perpendicular to the drawing. It is installed to pass only the light components that have And inside the polarizing plate, the retardation plates 35 and 37 are provided so that the axial directions are perpendicular to each other. The liquid crystal layer 39 adjusts physical properties and thicknesses so that the phase change is λ / 4 on the optical path. The liquid crystal layer thicknesses of both regions are substantially the same.

양 영역에서 공통적으로 판넬 상하부 전극에 전압이 인가된 ON 상태에서 판넬로부터 나가는 빛은 없게 된다. 이 경우 액정층은 비틀어지지 않고 평행으로 배열하므로 빛의 경로상에서 위상 변화를 일으키지 않는다. 따라서 액정층의 두께는 문제되지 않는다. 그러나, 판넬 상하부 전극에 전압이 인가되지 않은 OFF 상태에서 판넬로부터의 출사광량이 최대가 되기 위해서 판넬에서 바깥쪽으로 나가는 빛은 상부 위상차판(λ/4 plate)을 통과하기 직전에 도면상으로는 반시계방향으로 회전하는 위상에 있어야 한다. 한편, 통상적으로 설계된 액정층을 통과하는 빛의 위상 변화는 λ/4(45°)가 되는데, 최대의 출사광량을 위해 화소전극을 출발한 빛(가령, 반사 모드에서는 반사막에서 반사된 빛)은 도면에 수직으로 진동하는 위상에 있어야 한다.In both regions, no light exits from the panel when the voltage is applied to the panel upper and lower electrodes. In this case, since the liquid crystal layers are arranged in parallel without being twisted, the liquid crystal layers do not cause a phase change on the path of light. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer does not matter. However, in order to maximize the amount of light emitted from the panel when the voltage is not applied to the upper and lower electrodes of the panel, the light exiting from the panel is counterclockwise on the drawing just before passing through the upper phase difference plate (λ / 4 plate). It should be in phase to rotate. On the other hand, the phase change of the light passing through the liquid crystal layer, which is conventionally designed, is λ / 4 (45 °), and the light emitted from the pixel electrode (for example, the light reflected from the reflective film in the reflective mode) for the maximum amount of emitted light is It should be in phase oscillating perpendicular to the drawing.

그러나, 도2와 같이 전면으로부터 빛의 편광, 검광, 위상 변화와 관계있는 편광판(31), 위상차판(35), 액정층(39), (-)위상차판(37), 편광판(33)의 구조상에서 편광판 및 위상차판의 배치를 상정할 때, 투과 영역에서는 판넬 구조상 ON 상태에서 후면에서 입사한 자연광이 판넬의 출사광이 없도록 하기 위해서는 화소전극을 출발한 빛, 즉, 투명전극(43)을 통과한 빛이 시계방향으로 회전하는 위상에 있게 된다. 결국, 액정층의 두께가 통상적으로 설계된 경우로 통과하는 빛의 위상 변화가 λ/4에 해당하는 두께라면 상부 위상차판을 통과하기 직전에 반시계방향으로 회전하는 위상이 아닌 도면에 수직으로 진동하는 위상을 가지게 되고 편광판을 통과하기 전에 반시계방향으로 회전하는 위상을 가져서 결국 출사광량은 편광판을 손실없이 통과하는 편광과 λ/4(45°)의 위상차를 가져서 광량은 최대치의 절반으로 줄어들게 된다.However, as shown in FIG. 2, the polarizing plate 31, the retardation plate 35, the liquid crystal layer 39, the (-) retardation plate 37, and the polarizing plate 33 which are related to the polarization, the detection, and the phase change of light from the front surface. Considering the arrangement of the polarizing plate and the retardation plate in structure, in order to prevent natural light incident from the rear side in the transmissive region in the transmissive region from emitting light from the panel, the transparent electrode 43 is used. The passing light is in a phase that rotates clockwise. As a result, when the thickness of the liquid crystal layer is conventionally designed, if the phase change of light passing through is λ / 4, it vibrates perpendicularly to the drawing, not to rotate counterclockwise immediately before passing through the upper retardation plate. It has a phase and has a phase that rotates counterclockwise before passing through the polarizer, so that the amount of emitted light has a phase difference of λ / 4 (45 °) with polarization passing through the polarizer without loss, so that the amount of light is reduced to half of the maximum value.

특히, 반사 투과 복합형 TFT LCD에서 휘도의 문제가 가장 큰 약점이 될 수 있다는 점을 고려하면 이러한 광량의 손실을 회피할 수 있는 보완수단이 매우 절실하게 요구되는 것이다.In particular, in view of the fact that the problem of brightness may be the biggest weakness in the reflection-transmission composite TFT LCD, a supplementary means for avoiding such a loss of light is very urgently required.

본 발명에서는 이상에서 언급한 바와 같이 투과영역과 반사영역에서 동일한 액정층 두께를 가진 종래의 반사투과 복합형 TFT LCD에서는 투과영역과 반사영역 모두에서 최대의 휘도를 가질 수 없다는 문제점을 회피하여 양 영역에서 동시에 최대의 휘도를 구현할 수 있는 새로운 반사 투과 복합형 TFT LCD를 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, as mentioned above, in the conventional transmissive composite TFT LCD having the same liquid crystal layer thickness in the transmissive region and the reflecting region, it is possible to avoid the problem of not having the maximum luminance in both the transmissive region and the reflecting region. It is an object of the present invention to provide a new reflective transmissive composite TFT LCD which can realize the maximum brightness at the same time.

도1은 종래의 반사 투과 복합형 TFT LCD의 한 예에서의 TFT측 기판의 화소부에서의 측단면도이다.1 is a side sectional view of a pixel portion of a TFT side substrate in one example of a conventional reflection-transmission composite TFT LCD.

도2는 종래의 문제점을 설명하기 위해 반사 영역 및 투과 영역에서의 액정표시장치 판넬의 단면 구조 및 빛의 위상변화를 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal display panel and a phase change of light in a reflection area and a transmission area to explain a conventional problem.

도3은 본 발명의 반사 영역 및 투과 영역에서의 액정표시장치 판넬의 단면 구조 및 빛의 위상변화를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal display panel and a phase change of light in a reflection area and a transmission area of the present invention.

도4 내지 도7은 본 발명의 서로 다른 실시예를 나타내는 단면도들이다.4 to 7 are cross-sectional views illustrating different embodiments of the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing

10: 기판 11: 게이트10: substrate 11: gate

13: 게이트 절연막 15,17: 아몰퍼스 실리콘막13: gate insulating film 15, 17: amorphous silicon film

19: 드레인 전극 21: 투명전극19: drain electrode 21: transparent electrode

23: 유기 절연막 25: 반사막23: organic insulating film 25: reflective film

27: 투과 영역 29: 절연막27: transmission region 29: insulating film

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사 투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치는 화면을 이루는 판넬의 각 화소부에서 화소부를 지나는 편광의 위상조절을 위해서 투과 영역과 반사 영역의 액정층 두께를 다르게 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the reflective transparent thin film transistor liquid crystal display device according to the present invention is configured to form different thicknesses of the liquid crystal layer between the transmissive region and the reflective region in order to adjust the phase of polarization passing through the pixel portion in each pixel portion of the panel constituting the screen. It is characterized by.

본 발명에서 바람직하게는 도3의 LCD 판넬 단면구조와 같이 반사영역의 액정층 두께가 통과하는 빛의 위상변화가 λ/4가 되도록 하고 투과영역의 액정층 두께는 통과하는 빛의 위상변화가 λ/2가 되도록 형성한다. 이러한 두께 차이를 주기 위해서는 TFT의 드레인 전극과 화소전극의 반사전극 사이의 절연층을 실리콘 산화막이나 질화막 같은 무기절연막을 사용하는 것에 비해 일반적으로 두껍게 형성되는 유기절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연막 상면을 편평하게 형성하지 않고 미리 설계된 곡면 요철을 형성하여 집광렌즈의 역할을 할 수 있도록 할 수도 있다. 기판 내면의 배향막의 배향각, 틸드 각도 등의 다른 요인은 고려되지 않은 경우에 통상 투과영역의 액정층의 두께가 반사영역의 액정층 두께보다 두배가 되도록 하면 될 것이며, 두배에 이르지 못한 경우에도 투과 영역에서 적어도 더 두껍게 형성되면 그만큼 효과가 있다. 그리고, 배향막의 처리가 양 영역에서 다르게 조절될 수 있는 경우에는 액정층의 두께 차이는 달라질 수 있다.In the present invention, the phase change of the light passing through the liquid crystal layer thickness in the reflective region is λ / 4, and the phase change of the light passing through the liquid crystal layer thickness in the transmissive region is λ, as in the LCD panel cross-sectional structure of FIG. 3. It is formed to be / 2. In order to provide such a thickness difference, it is preferable to use an organic insulating film that is generally formed thicker than an inorganic insulating film such as a silicon oxide film or a nitride film as the insulating layer between the drain electrode of the TFT and the reflective electrode of the pixel electrode. In addition, even when the organic insulating film is used, the curved upper surface of the insulating film may be formed without forming the upper surface of the insulating film to be able to serve as a condensing lens. When other factors such as the alignment angle and the tilt angle of the alignment film on the inner surface of the substrate are not taken into consideration, the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region should be twice as large as the liquid crystal layer in the transmissive region. If it is formed at least thicker in the area, it is as effective. In addition, when the treatment of the alignment layer may be controlled differently in both regions, the thickness difference of the liquid crystal layer may vary.

액정층의 전체적인 두께 차이가 있는 경우 투과영역과 반사영역의 휘도 증가 및 감소율이 달라질 수 있으므로 양 영역에서 휘도를 모두 극대화하지 못하는 경우 양 영역의 휘도는 협상관계(Trade off relation)에 있으므로 선택적으로 액정층의 두께를 정하여 휘도를 조절할 수 있다. 즉, 액정층 두께 증가에 따라 반사영역은 휘도가 천천히 감소하고 투과영역은 휘도가 급격히 증가하는 경우에 두께를 조금더 키워 반사영역의 휘도를 조금 감소시키더라도 투과영역의 높은 휘도를 얻을 수 있다. 그리고, 반사영역에서의 휘도가 제품의 취약점이라면 투과영역의 휘도를 조금 손상하더라도 반사영역의 휘도를 높이는 액정층 두께를 선택하면 된다.If there is a difference in the overall thickness of the liquid crystal layer, the increase and decrease of the luminance of the transmission and reflection regions may vary. If the luminance is not maximized in both regions, the luminance of both regions is in a trade off relation. The brightness can be controlled by determining the thickness of the layer. That is, in the case where the luminance of the reflective region decreases slowly as the thickness of the liquid crystal layer increases and the luminance of the transmissive region rapidly increases, the luminance of the transmissive region can be obtained even if the luminance of the reflective region is slightly decreased by increasing the thickness. If the luminance in the reflective region is a weak point of the product, the liquid crystal layer thickness which increases the luminance of the reflective region may be selected even if the luminance of the transmissive region is slightly damaged.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 바텀 게이트(11)형 트랜지스터 구조에서 드레인 전극(19)이 넓게 형성되고 있고, 유기 절연막(23)이 두껍게 적층되어 있다. 그 위로 화소전극이 형성되어 있으며 유기 절연막(23)층에 형성된 콘택홀을 통해 드레인 전극(19)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소전극은 복층으로 되어 제일 아래쪽이 투명전극(21)층이며 제일 위쪽이 알미늄 반사막(25)층이다. 두 도전층 사이에는 실리콘 질화막 같은 절연막(29)층이 형성되어 알미늄과 ITO 투명전극층이 직접 닿을 경우 생기는 알미늄 산화막에 의한 문제점을 미연에 방지하고 있다. 반사막(25)층과 투명전극(21)층은 콘택에서 각각 드레인 전극(19)과 닿아 있는데, 화소전극을 구성하는 알미늄 함유 반사전극층과 투명전극층의 두께는 콘택창을 통해 드러나는 드레인 전극(19)의 폭에 비해 상대적으로 작기때문에 화소전극을 구성하는 두 전극층 가운데 먼저 적층되는 막에서 패터닝을 할 때 절연막에 콘택창을 형성하듯이 콘택영역내에 먼저 적층되는 막을 일부 제거하여 창을 내고 위쪽에 절연막(29)층을 형성하고, 다시 절연막(29)층을 콘택 영역내에서 가운데 일부를 제거하고 반사막(25)층을 적층하면 반사막(25)층에 대해서는 추가적인 노광 및 식각 공정이 없이 화소전극을 이루는 각 화소전극층과 드레인 전극과의 접속 구조가 이루어지는 것이다. 반사막(25)층이 제거되는 투과영역 부분에서는 유기 절연막(23)층이 콘택홀 형성시에 동시에 제거되어 오목하게 형성되어 있다. 즉, 화소전극에서 투명전극층만 있는 투과영역은 유기 절연막(23)이 제거된 만큼 액정층의 두께가 두꺼워져서 투과영역을 통과하는 빛의 광량이 늘어나도록 구성되어 있다.4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention. In the bottom gate 11 type transistor structure, the drain electrode 19 is formed wide, and the organic insulating film 23 is thickly laminated. A pixel electrode is formed thereon, and is electrically connected to the drain electrode 19 through a contact hole formed in the organic insulating film 23 layer. The pixel electrode is made of a multilayer, the bottom of which is a transparent electrode 21 layer, and the top of which is an aluminum reflective film 25 layer. An insulating layer 29, such as a silicon nitride film, is formed between the two conductive layers to prevent the problem caused by the aluminum oxide film that occurs when the aluminum and the ITO transparent electrode layer directly contact each other. The reflective layer 25 and the transparent electrode 21 layer are in contact with the drain electrode 19 at the contact, respectively. The thickness of the aluminum-containing reflective electrode layer and the transparent electrode layer constituting the pixel electrode is the drain electrode 19 exposed through the contact window. It is relatively small compared to the width of the, so that when forming the contact window on the first layer of the two electrode layers constituting the pixel electrode to form a contact window in the insulating film, a portion of the first layer is removed in the contact region to form a window and the insulating film ( 29) forming a layer, and removing the middle part of the insulating layer 29 in the contact region and stacking the reflective layer 25, the angle of forming the pixel electrode without additional exposure and etching processes for the reflective layer 25 is obtained. The connection structure between the pixel electrode layer and the drain electrode is formed. In the transmissive region portion from which the reflective film 25 layer is removed, the organic insulating film 23 layer is simultaneously removed at the time of forming the contact hole and is formed concave. That is, in the pixel electrode, the transparent region having only the transparent electrode layer is configured such that the thickness of the liquid crystal layer is increased as the organic insulating layer 23 is removed, thereby increasing the amount of light passing through the transparent region.

도5는 본 발명의 다른 실시예의 화소부 단면도이다. 도4의 경우에 비교할 때, 역시 투과영역에서 유기 절연막(23) 혹은 기타 절연막의 일부를 제외한 대부분이 제거되어 있다. 단 화소전극의 구조는 유기 절연막(23)을 격하지 않고 바로 드레인 전극(19)과 연결되는 투명전극(21)층이 있고, 그 위로 유기 절연막(23)층이 형성된 다음, 드레인 전극(19) 위쪽의 유기 절연막(23) 전 두께와 투과영역 위쪽의 유기 절연막(19) 대부분의 두께가 제거된 상태에서 알미늄 등으로 반사막(25)층이 전체적으로 적층되고, 투과영역에서는 반사막층이 제거된다. 결과로, 드레인 전극(19) 위쪽에 적층된 반사막(25)은 드레인 전극(19)과 콘택을 형성하고, 투과영역에서는 반사막층이 제거되어 투명전극(21)과 일부 두께의 유기 절연막(23)만 남아 백라이트의 빛이 대부분 통과하게 된다.Fig. 5 is a sectional view of a pixel portion of another embodiment of the present invention. In comparison with the case of Fig. 4, most of the organic insulating film 23 or a part of the other insulating film is removed in the transmission region. However, the pixel electrode has a transparent electrode 21 layer directly connected to the drain electrode 19 without interposing the organic insulating layer 23. The organic insulating layer 23 is formed thereon, and then the drain electrode 19 is formed. In the state where the entire thickness of the organic insulating film 23 above and the thickness of most of the organic insulating film 19 above the transmission region are removed, the reflective film 25 layer is entirely laminated with aluminum or the like, and the reflective film layer is removed in the transmission region. As a result, the reflective film 25 stacked on the drain electrode 19 forms a contact with the drain electrode 19, and the reflective film layer is removed in the transmissive region so that the transparent electrode 21 and the organic insulating film 23 having a part thickness are formed. Most of the light from the backlight passes through.

도6은 도5의 단점을 보완한 것으로 도5에서는 드레인 전극 위와 투과 영역의 절연막을 제거할 때 드레인 전극 위로는 전부를 제거하고 투과 영역 위로는 일부를 남겨야 하는 어려움을 없애기 위한 것이다. 따라서, 드레인 전극(19)을 형성하고 유기 절연막(23)을 형성하기 전에 드레인 전극(19)과 연결하여 투명전극(21)으로 이루어진 화소전극을 일단 형성한다. 이때 투명전극(21) 위로 바로 성격이 다른 절연막(29)을 형성하여 콘택을 형성할 때 위쪽의 유기 절연막(19)이 전부 제거될 때에도 투명전극(21) 바로 위에 형성된 다른 절연막(29)은 제거되지 않고 남아서 반사막을 이루는 알미늄층과 투명전극층이 마주 닿지 않도록 한 것이다.FIG. 6 compensates for the shortcomings of FIG. 5. In FIG. 5, when removing the insulating layer over the drain electrode and the transmission region, the problem of removing the entire portion over the drain electrode and leaving a portion over the transmission region is eliminated. Therefore, before forming the drain electrode 19 and forming the organic insulating layer 23, the pixel electrode made of the transparent electrode 21 is formed by connecting with the drain electrode 19. In this case, when the insulating layer 29 having a different characteristic is formed directly on the transparent electrode 21 to form a contact, the other insulating layer 29 formed directly on the transparent electrode 21 is removed even when all of the upper organic insulating layer 19 is removed. The aluminum layer and the transparent electrode layer forming the reflective film do not come into contact with each other.

도7은 도6과 비슷한 개념을 이용한 것으로 투명전극(21) 바로 위에 성격이 다른 절연막(29)을 적층하여 패터닝하는 대신에 투명전극(21)과 반사막(25)을 이루는 알미늄층 사이에 버퍼의 역할을 할 수 있는 금속층(28)을 사용한 것이다. 도7에서 변형된 점은, 투명전극층을 드레인 전극과 연결하여 형성하는 과정을 변형하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 과정에서 투명전극을 이용하여 소오스/드레인 전극을 화소전극의 투명전극층과 일체로 형성할 수도 있으나 순수하게 투명전극층으로만 소오스/드레인 전극을 형성하고 경우에 따라서 데이터 라인까지 형성할 경우에는 도전율이 낮아져서 문제가 생길 수 있으므로 투명전극층 위에 크롬 같은 금속층 더 형성한 복층의 소오스/드레인 전극을 형성한 것으로 볼 수 있다. 물론 본 발명의 특징적인 구조를 형성하기 위해서는 투과영역의 절연막층을 콘택창을 형성할 때 제거하고 반사막으로 알미늄 함유금속층을 적층한 다음 투과영역에서 투광창을 내기 위해 알미늄 금속을 제거하며 이때 연속해서 투명전극층 위의 크롬 같은, 알미늄 함유금속과 식각선택비를 가질 수 있는 불투명 금속층도 제거하여 투명한 영역을 형성시키는 것이다.FIG. 7 uses a concept similar to that of FIG. 6, instead of stacking and patterning an insulating layer 29 having different characteristics directly on the transparent electrode 21, a buffer between the aluminum layer forming the transparent electrode 21 and the reflective layer 25 is formed. The metal layer 28 may play a role. In FIG. 7, the source / drain electrodes are integrally formed with the transparent electrode layer of the pixel electrode by using the transparent electrodes in the process of forming the source / drain electrodes by modifying the process of connecting the transparent electrode layers with the drain electrodes. However, if the source / drain electrodes are formed purely by the transparent electrode layer, and sometimes the data lines are formed, there may be a problem due to the low conductivity. Therefore, a double layer source / drain electrode having a metal layer such as chromium formed on the transparent electrode layer may be used. It can be seen as formed. Of course, in order to form a characteristic structure of the present invention, the insulating layer of the transmissive region is removed when forming the contact window, and an aluminum-containing metal layer is laminated with the reflective film, and then the aluminum metal is removed to form the transparent window in the transmissive region. The opaque metal layer, which may have an etching selectivity with an aluminum-containing metal, such as chromium on the transparent electrode layer, is also removed to form a transparent region.

이상의 예에서 반사막으로 주로 알미늄을 예로 들었지만 이외에 반사율이 뛰어나고 전도성이 좋은 금속인 은 등을 사용할 수 있다. 그리고,투명전극으로는 인듐 산화물 계열을 주로 사용하며, ITO(Indium Tin Oxide)와 최근 그 대체용으로 많이 연구되는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 들 수 있다.In the above example, aluminum is mainly used as the reflective film, but silver, which is a metal having excellent reflectance and good conductivity, may be used. In addition, an indium oxide series is mainly used as the transparent electrode, and indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO), which are recently studied for its replacement, are used.

드레인 전극과 반사전극 사이에 존재하는 절연막은 무기절연막으로 형성할 경우 일반적으로 박막트랜지스터를 구성할 때 사용되는 다른 막들처럼 박막이 되기 쉬우므로 액정층의 두께에 비해 매우 얇게된다는 점을 고려하여 비교적 두꺼운 유기절연막층을 사용한다. 이런 유기절연막으로는 식각공정을 구비하지 않도록 포토리소그래피 공정만으로 패터닝 작업이 이루어지는 감광성 폴리이미드(polyimyde) 등의 감광성 투명 유기 절연막을 많이 사용하게 된다.The insulating film between the drain electrode and the reflecting electrode is relatively thick in consideration of the fact that when the inorganic insulating film is formed of an inorganic insulating film, it is generally thinner like other films used when forming a thin film transistor, and thus becomes very thin compared to the thickness of the liquid crystal layer. An organic insulating layer is used. As such an organic insulating film, a photosensitive transparent organic insulating film, such as a photosensitive polyimide, in which a patterning operation is performed only by a photolithography process so as not to include an etching process, is used.

그리고, 반사투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치에서 화소전극을 이루는 반사전극층과 투과전극층의 적층순서는 반사효율 및 두 전극층의 식각율에 따르는 제조공정상의 편의을 고려하여 투명전극층을 아래에 먼저 형성하고 반사전극층을 위쪽에 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 경우, 투과영역에서 액정층 두께가 두꺼워지는 것이 일반적이므로 반사막층과 절연막층의 두께를 이용할 수 있도록 반사전극을 위쪽에 형성하는 것이 바람직하다.The stacking order of the reflective electrode layer and the transmissive electrode layer of the pixel electrode in the reflective transparent thin film transistor liquid crystal display device is first formed by reflecting the transparent electrode layer below and reflecting the convenience of the manufacturing process according to the reflection efficiency and the etching rate of the two electrode layers. It is preferable to form an electrode layer above. In particular, in the case of the present invention, since the thickness of the liquid crystal layer is generally thick in the transmission region, it is preferable to form the reflective electrode on the upper side so that the thickness of the reflective layer and the insulating layer can be used.

이상의 실시예에서는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터 액정표시장치에 대해서 설명하고 있으나 폴리실리콘형 박막트랜지스터 액정표시장치에 대해서도 동일한 원리로 본 발명은 적용될 수 있다.In the above embodiment, the amorphous silicon type thin film transistor liquid crystal display device is described, but the present invention may be applied to the polysilicon thin film transistor liquid crystal display device in the same principle.

본 발명에 따르면 반사투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치에서 반사영역과 투과영역의 액정층 두께를 다르게 하여 편광의 위상을 조절함으로써 한 영역에서의 출사 광량을 고정시킨 상태에서 다른 영역의 출사 광량을 증가시킬 수 있고 전체적인 화면 휘도 및 콘트라스트를 높일 수 있게 된다.According to the present invention, in the reflection type composite thin film transistor liquid crystal display device, the amount of emitted light in another region is increased while fixing the amount of emitted light in one region by controlling the phase of polarization by varying the thickness of the liquid crystal layer between the reflective and transmissive regions. The overall screen brightness and contrast can be increased.

Claims (10)

화면을 이루는 액정 판넬의 각 화소부의 화소전극내 일부 영역은 반사막이 존재하는 반사영역으로, 다른 영역은 투명전극을 포함하는 투명층으로 형성된 투과 영역으로 이루어지는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치에 있어서,In a reflective composite thin film transistor liquid crystal display device in which a portion of a pixel electrode of each pixel portion of a liquid crystal panel constituting a screen is a reflective region in which a reflective film exists, and another region is a transparent region formed of a transparent layer including a transparent electrode. 편광의 위상조절을 위해 상기 투과 영역과 상기 반사영역의 액정층 두께를 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터 액정표시장치.And a liquid crystal layer having a different thickness of the liquid crystal layer between the transparent region and the reflective region for controlling the phase of polarization. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액정 판넬에는 전후 기판 각각에 서로 축이 직교되는 편광판과 위상차판이 설치되며, 상기 반사 영역에서 액정층의 두께는 액정에 의한 통과광의 위상변화가 λ/4가 되도록 설정되며, 상기 투과 영역의 액정층 두께가 통과광의 위상변화가 λ/2가 되는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The liquid crystal panel is provided with a polarizing plate and a retardation plate having mutually orthogonal axes on each of the front and rear substrates, and the thickness of the liquid crystal layer in the reflection area is set so that the phase change of passing light by the liquid crystal is λ / 4, and the liquid crystal in the transmissive area. A liquid crystal display device of a reflective transmissive thin film transistor, wherein the layer thickness is λ / 2 in phase shift of the passing light. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 투과 영역의 액정층 두께가 상기 반사 영역의 액정층 두께의 두배가 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.And the liquid crystal layer thickness of the transmissive region is twice the thickness of the liquid crystal layer of the reflective region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 투과 영역의 투명전극은 인듐 산화물 계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The transparent electrode of the transmissive region is a liquid crystal display device of a reflective transmission thin film transistor, characterized in that formed in the indium oxide series. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화소부의 박막트랜지스터 드레인 전극과 상기 화소전극의 반사막 사이에 형성되는 절연막이 감광성 투명 유기 절연막으로 이루어지고, 상기 두께를 다르게 형성하는 방법으로 상기 투과 영역에서 상기 절연막을 제거하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The insulating film formed between the thin film transistor drain electrode of the pixel portion and the reflective film of the pixel electrode is made of a photosensitive transparent organic insulating film, and the method of removing the insulating film from the transmissive region by using a method of forming different thicknesses is used. A liquid crystal display device of a reflective transmissive thin film transistor. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 드레인 전극이 상기 화소전극의 일부를 이루도록 하부에 투명전극층 상부에 알미늄과 식각선택비를 달리할 수 있는 금속층으로 상기 투과 영역을 포함하도록 넓게 형성되고, 상기 드레인 전극 위로 콘택영역 및 상기 투과 영역이 제거된 상기 절연막이 적층되고, 상기 반사 영역을 형성하기 위한 알미늄 함유금속 반사막이 상기 절연막 위로 적층 패터닝되어 상기 투과 영역이 드러나도록 형성되며, 상기 금속층의 투과영역이 제거되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The drain electrode is formed on the transparent electrode layer so as to form a part of the pixel electrode, a metal layer having an aluminum and an etch selectivity differently formed on the transparent electrode layer, and wider to include the transmissive region, and the contact region and the transmissive region are formed on the drain electrode. The removed insulating film is stacked, and an aluminum-containing metal reflective film for forming the reflective region is formed to be stacked and patterned on the insulating film to expose the transmissive region, and the transmissive region of the metal layer is removed. Liquid crystal display device of composite thin film transistor. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 드레인 전극 위에 부가되어 상기 화소전극의 일부를 이루도록 하부에 투명전극층 상부에 투광성 절연막이 상기 투과 영역을 포함하도록 넓게 형성되고, 상기 드레인 전극 위쪽의 콘택영역 및 상기 투과 영역이 제거되어 창을 형성하는 상기 절연막이 적층되고, 상기 반사 영역을 형성하기 위한 알미늄 함유금속 반사막이 상기 절연막 위로 적층 패터닝되어 상기 투과 영역이 드러나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.A transmissive insulating layer is formed on the transparent electrode layer and is formed on the transparent electrode layer so as to form a part of the pixel electrode. The contact region and the transmissive region above the drain electrode are removed to form a window. Wherein the insulating film is stacked, and an aluminum-containing metal reflective film for forming the reflective area is stacked and patterned on the insulating film to expose the transmissive area. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 투광성 절연막이 상기 투과 영역에서 제거되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.And the light-transmitting insulating layer is removed from the transmissive region. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 화소전극은 상기 절연막 위로 형성되며, 투명전극층, 절연막층, 반사막층이 차례로 적층되어 형성되고, 상기 투과 영역에서 적어도 상기 반사막층은 제거되어 이루어지며, 박막트랜지스터의 드레인 전극 위쪽의 콘택영역 일부에서 상기 투명전극층 및 상기 절연막층이 제거되고 그 위로 상기 반사막층이 상기 드레인 전극과 접속되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The pixel electrode is formed on the insulating film, and the transparent electrode layer, the insulating film layer, and the reflective film layer are sequentially stacked, and at least the reflective film layer is removed from the transmissive region, and a portion of the contact region above the drain electrode of the thin film transistor is formed. And the transparent electrode layer and the insulating layer are removed and the reflective layer is connected to the drain electrode thereon. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 절연막 상면에 미세한 요철을 형성하여 집광렌즈의 역할을 할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 반사 투과 복합형 박막트랜지스터의 액정표시장치.The liquid crystal display device of claim 1, wherein the thin film transistor is formed to form a concave-convex concave-convex surface on the insulating film to serve as a condensing lens.
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