KR20070002711A - 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

반사-투과형 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

제조비용을 줄일 수 있는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법이 제공된다. 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법은 반사 영역과 투과 영역을 구비한 절연 기판 상에 배선 패턴과 스위칭 소자 및 화소 전극을 형성하는 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계, 절연 기판 상에 블랙매트릭스층과 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터 기판을 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 및 컬러필터 기판을 접합하는 단계, 상기 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하는 단계를 포함하며 상기 컬러필터 기판을 형성하는 단계는 상기 공통 전극 상에 감광 수지를 도포한 후 광이 투과되는 노광 영역, 광이 차단되는 차단 영역 및 광 투과량을 조절하기 위한 슬릿 패턴을 포함하는 마스크를 사용해서 상기 감광 수지를 패터닝하여 각각 높이가 다른 스페이서와 도메인 분할 수단인 돌기를 동시에 형성하는 단계를 포함한다.
액정표시장치, 반사-투과형, 멀티 도메인, 슬릿 마스크

Description

반사-투과형 액정표시장치의 제조방법{Method for fabricating of reflective-transmissive type liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조방법을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : TFT 기판 112 : 게이트 전극
114 : 스토리지 전극 116 : 게이트 절연막
118 : 액티브층 120 : 오믹콘택층
122 : 소오스 전극 124 : 드레인 전극
126 : 유기절연막 128 : 콘택홀
130 : 화소 전극 210 : 컬러필터 기판
212 : 블랙매트릭스층 214 : 컬러필터층
216 : 오버코트층 218 : 공통 전극
222 : 스페이서 224, 226 : 돌기
310 : 액정층
본 발명은 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 제조비용을 줄일 수 있는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 특성을 이용하여 화상을 디스플레이 한다. 액정표시장치는 화상을 디스플레이하기 위하여 액정표시패널 및 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
액정표시패널은 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된 TFT 기판과, 색화소가 형성된 컬러필터 기판 및 TFT 기판 및 컬러필터 기판과의 사이에 밀봉된 액정층으로 구성된다. 액정층을 이루는 액정은 두 개의 기판 사이에 가해지는 전계에 따라서 배열이 변경되고, 배열에 따라서 광 투과도(transmissive index)가 변경되는 특징을 갖는다.
액정표시장치의 동작 모드는 액정 분자의 배열 방향에 따라 분류된다. 액정표시장치의 동작 모드는 트위스틱 네마틱 모드(twisted nematic mode; 이하, TN 모드), 인플레인 스위칭 모드(In-Plane Switching mode : 이하, IPS 모드) 및 수직배향 모드(Vertical Alignment mode : 이하, VA 모드) 등이 있다.
TN 모드는 일반적으로 많이 사용하고 있는 모드로서, 기판 표면에 수직 전계를 사용하여 액정 분자들의 분자축 방향이 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이의 기판 표면에 대해서 수직 방향으로 90도로 트위스트되어 있다.
IPS 모드는 TFT 기판에 대하여 평행한 전계를 생성하고, 디스플레이를 위하여 액정분자들의 분자축 방향이 수평면 상에서 회전한다.
VA 모드는 IPS 모드와 유사하며, TFT 기판에 대해서 평행한 전계에 의해 넓은 시야각을 얻기 위한 모드이다. VA모드는 두 기판에 형성되는 두 전극에 대하여 수직 배열되는 액정을 이용한다. VA 모드의 액정표시장치의 일종인 PVA 모드(Patterned Vertical Alignment mode)는 패터닝 된 투명전극을 이용하여 액정이 서로 다른 방향으로 배열되도록 한다. 따라서, PVA 모드는 시야각을 향상시키고, 표시 품질을 향상시킨다. 그러나, PVA 모드는 시야각을 향상시키기 위해서 투명전극을 패터닝해야 하는 공정이 추가되므로, 이로 인해 제조비용이 증가하게 된다. 따라서, 액정표시장치 제조시 수율 및 공정 단순화 등 생산성이 저하된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제조비용을 줄일 수 있는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법은, 반사 영역과 투과 영역을 구비한 절연 기판 상에 배선 패턴과 스위칭 소자 및 화소 전극을 형성하는 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계, 절연 기판 상에 블랙매트릭스층과 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터 기판을 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 및 컬러필터 기판을 접합하는 단계, 상기 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하는 단계를 포함하며 상기 컬러필터 기판을 형성하는 단계는 상기 공통 전극 상에 감광 수지를 도포한 후 광이 투과되는 노광 영역, 광이 차단되는 차단 영역 및 광 투과량을 조절하기 위한 슬릿 패턴을 포함하는 마스크를 사용해서 상기 감광 수지를 패터닝하여 각각 높이가 다른 스페이서와 도메인 분할 수단인 돌기를 동시에 형성하는 단계를 포함한다.
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 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 반사-투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film transistor : 이하, TFT)가 형성된 TFT 기판(110), 상기 TFT 기판(110)과 서로 대향하여 결합하는 컬러필터 기판(210), 상기 TFT 기판(110)과 컬러필터 기판(210) 사이에 개재된 액정층(310)을 포함한다.
보다 자세하게 설명하면, 반사 영역(A)과 투과 영역(B)을 포함하는 상기 TFT 기판(110)은 유리나 석영 또는 사파이어와 같은 재질로 형성된 투명기판이다. 상기 TFT 기판(110) 상에 게이트 전극(112)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(112)과 동일층 상에 이격되어 스토리지 전극(114)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(112)은 알루미늄 또는 크롬 등의 금속으로 형성할 수 있으며, 이들은 단일층으로 형성할 수도 있고, 크롬층과 알루미늄층을 연속으로 적층하여 이루어진 이중층으로 형성할 수 도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속을 사용하여 게이트 전극을 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극(112) 및 스토리지 전극(114) 상에는 게이트 절연막(116)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(116) 상에는 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층(118) 및 N형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(120)이 차례로 형성되어 있다. 이때, 상기 오믹콘택층(120)은 그 하부의 액티브층(118)과 그 상부의 소오스 및 드레인 전극(122, 124) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
상기 오믹콘택층(120) 상에는 소오스 및 드레인 전극(122, 124)이 형성되어 있으며, 이때에, 상기 소오스 및 드레인 전극(122, 124)은 알루미늄 또는 크롬 등의 금속으로 형성할 수 있으며, 이들은 단일층으로 형성할 수도 있고, 크롬층과 알루미늄층을 연속으로 적층하여 이루어진 이중층으로 형성할 수 도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속을 사용하여 소오스 및 드레인 전극(122, 124)을 형성할 수 있다.
상기 스토리지 전극(114) 상의 게이트 절연막(116) 상에는 드레인 전극(124)과 연결되는 화소 전극(130)이 형성되어 있으며, 이때에 화소 전극(130)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 도전체나 알루미늄과 같은 광 반사 특성이 우수한 불투명 도전체를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 소오스 및 드레인 전극(122, 124) 상에는 드레인 전극(124)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(128) 및 개구(132)를 구비한 유기절연막(126)이 형성되어 있다. 상기 유기절연막(126) 상에는 버퍼막(134) 및 반사 전극(136)이 형성되어 있으며, 이때에 상기 반사 영역(A) 상의 유기절연막(126) 상면에는 광을 산란시켜 휘도를 향상시키기 위하여 불규칙한 요철 패턴이 형성되어 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(210) 상에는 컬러필터 사이의 구분과 광을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(212)과 상기 블랙매트릭스층(212)과 오버랩되어 있으며, 외부로부터 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 발현하는 다수의 화소를 구비한 컬러필터층(214)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터층(214) 상에는 오버코트층(216)이 형성되어 있으며, 상기 오버코트층(216) 상에는 액정층(310)에 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전극(218)이 형성되어 있다. 상기 공통 전극(218) 상에는 TFT 기판(110)과 컬러필터 기판(210)을 소정 간격으로 이격시키며, 셀 갭을 유지하기 위 한 스페이서(222)가 형성되어 있다. 상기 스페이서와 함께 형성되며, 도메인 분할 수단인 돌기(224, 226)가 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치의 컬러필터 기판의 제조 방법에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(210)의 표면에 금속 또는 유기 절연 물질 등으로 이루어진 블랙매트릭스층(212)을 형성한다. 이때, 상기 블랙매트릭스층(212)은 광차단 역할을 하며, 상기 컬러필터 기판(210)을 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 표시 영역을 구획하는 역할을 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스층(212)을 포함한 기판(210) 결과물 상에 컬러필터층(214)을 형성한다. 여기에서, 상기 컬러필터층(214)은 적색(Red) 컬러수지를 기판의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색 컬러필터를 형성한다.
이어서, 상기 적색 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 녹색(Green) 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여 녹색 컬러필터를 형성한다. 계속해서, 상기 적색 및 녹색 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 청색(blue) 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여 청색 컬러필터를 형성한다.
이때, 상기 컬러필터를 제조하는 방법으로는 염료형 컬러필터의 제조방법과 안료형 컬러필터의 제조방법이 있다. 상기 염료형 컬러필터의 제조방법은 염색법과 염료 분산법 등이 있으며, 상기 안료형 컬러필터의 제조방법은 안료 분산법, 인쇄법, 접착법 등이 있다. 여기에서, 상기 염색법, 염료 분산법 및 안료 분산법은 스 트라이프, 모자이크 및 트라이앵글 배열방식에 모두 적용할 수 있으나, 인쇄법 및 접착법은 모자이크 및 트라이앵글 배열방식에는 적합하지 않다.
그 다음, 상기 컬러필터층(214) 상에 오버코트층(216)을 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 오버코트층(216) 상에는 투명한 도전체로 이루어진 공통 전극(218)을 형성한다. 이어서, 상기 공통 전극(218) 상에는 포지티브(Positive) 또는 네거티브(Negative) 감광 수지(220)를 도포한다. 상기 감광 수지(220) 상부에는 광이 투과되는 노광 영역(302), 광이 차단되는 차단 영역(303) 및 광 투과량을 조절하기 위한 슬릿 패턴(304)을 포함하는 마스크(300)가 구비된다. 이때, 상기 마스크(300)는 감광 수지(220)로부터 소정 간격으로 이격되어 위치한다.
여기에서, 광 투과량을 조절하기 위해 슬릿 패턴 이외에 격자 형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 사용할 수 있다. 이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선폭이나 패턴 사이의 간격, 즉 슬릿의 폭은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하며, 반투명막을 이용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다. 이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부분에서는 고분자들이 완전히 분해되지만, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차단 영역에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛 에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 감광 수지(220)는 마스크(300) 상부로부터 조사되는 광에 의해 패터닝된 후, 노광 영역(302)에 대응하는 부분이 제거되어 스페이서(222)와 함께 도메인 분할 수단인 돌기(224, 226)가 형성된다. 이때, 상기 차단 영역(302)과 대응되는 감광 수지 영역에서는 스페이서(222)가 형성되고, 슬릿 패턴(304)과 대응되는 감광 수지 영역에서는 도메인 분할 수단인 돌기(224, 226)가 형성된다. 여기에서, 상기 스페이서(222)는 3.0~4.5㎛, 돌기(224, 226)는 1.0~1.2㎛ 정도의 높이로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스페이서의 폭은 15~45㎛, 돌기의 폭은 4~14㎛로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명에서는 컬러필터 기판에 플레이트(Plate) 형태의 공통 전극을 형성하고, 광이 투과되는 노광 영역, 광이 차단되는 차단 영역 및 광 투과량을 조절하기 위한 슬릿 패턴을 포함하는 마스크를 사용해서 스페이서를 형성함과 동시에 도메인 분할 수단인 돌기를 함께 형성함으로써 시야각을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 액정표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 공통 전극을 패터닝하는 공정이 필요치 않아 제조비용이 감소하게 되어 액정표시장치 제조시 수율 및 공정 단순화 등 생산성을 향상시킬 수 있다.
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 일 실시예에 따른 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법은 컬러필터 기판에 플레이트 형태의 공통 전극을 형성하고, 스페이서를 형성함과 동시에 도메인 분할 수단인 돌기를 함께 형성함으로써 시야각을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 액정표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 공통 전극을 패터닝하는 공정이 필요치 않아 제조비용이 감소하게 되어 액정표시장치 제조시 수율 및 공정 단순화 등 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 반사 영역과 투과 영역을 구비한 절연 기판 상에 배선 패턴과 스위칭 소자 및 화소 전극을 형성하는 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계;
    절연 기판 상에 블랙매트릭스층과 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터 기판을 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 및 컬러필터 기판을 접합하는 단계;
    상기 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하는 단계를 포함하며,
    상기 컬러필터 기판을 형성하는 단계는 상기 공통 전극 상에 감광 수지를 도포한 후 광이 투과되는 노광 영역, 광이 차단되는 차단 영역 및 광 투과량을 조절하기 위한 슬릿 패턴을 포함하는 마스크를 사용해서 상기 감광 수지를 패터닝하여 각각 높이가 다른 스페이서와 도메인 분할 수단인 돌기를 동시에 형성하는 단계를 포함하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 차단 영역과 대응되는 감광 수지 영역에서는 스페이서를 형성하고, 상기 마스크의 슬릿 패턴과 대응되는 감광 수지 영역에서는 돌기를 형성하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 3.0~4.5㎛, 돌기는 1.0~1.2㎛ 정도의 높이로 형성하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 폭은 15~45㎛, 돌기의 폭은 4~14㎛로 형성하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 플레이트(Plate) 형태로 형성하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수지는 포지티브(Positive) 또는 네거티브(Negative) 감광 수지를 사용하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터와 공통 전극 사이에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하는 반사-투과형 액정표시장치의 제조방법.
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