KR20090088627A - 반사투과형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 내측면에 서로 교차하여 반사영역와 투과영역을 갖는 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 화소영역 내부의 반사영역과 투과영역에 상기 공통배선에서 분기하여 형성되며 상기 반사영역에 속한 제 1 부분과 상기 투과영역에 속한 제 2 부분으로 이루어진 제 1 공통전극과; 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 데이터 배선 및 상기 박막트랜지스터를 덮으며 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 제 1 공통전극과 전기적으로 연결되며 상기 반사영역에 형성된 반사판과; 상기 반사판과 일끝단이 접촉하며 투명 도전성 물질로써 상기 투과영역에 형성된 제 2 공통전극과; 상기 반사판과 상기 제 2 공통전극을 덮으며 유기절연물질로 이루어진 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층 상부로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며 상기 반사영역과 상기 투과영역에서 각각 서로 일정간격 이격하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 2 기판의 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 제 1 공통전극의 제 2 부분은 상기 제 1 부분의 폭보다 넓은 폭을 가지며 그 양끝단이 상기 데이터 배선과 중첩하도록 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치를 제공한다.

반사투과형, 액정표시장치, 횡전계모드, 빛샘, 명암비

Description

반사투과형 액정표시장치{Transflective type liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투과부 및 반사부 경계에서의 빛샘을 방지하여 명암비를 극대화한 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 전압인가에 따라 배열을 달리하는 액정분자의 특성을 이용한 표시장치로서, 음극선관에 비하여 낮은 전력으로 구동이 가능하며, 소형화, 박형화에 더욱 유리한 장점을 지니므로 컴퓨터의 모니터와 텔레비전 등의 평판표시장치로서 각광을 받고 있으며, 나아가 경량 박형의 특성에 의해 휴대성이 용이하므로 노트북 또는 개인 휴대 단말기 등의 표시소자로서 이용되고 있다.

이러한 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 두 전극이 서로 마주 대하도록 배치하고, 상기 두 기판 사이에 액정을 개재하여 상기 두 전극에 인가되는 전압차에 의해 생성되는 전기장에 의해 액정분자의 움직임을 조절 함으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

한편 액정표시장치는 일반적으로 스스로 빛을 발하지 못하는 수동형 소자이므로 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 상기 두 기판과 액정층으로 구성된 액정 패널(panel) 이외에 이의 배면에 빛을 공급하는 백라이트(backlight)를 배치하고 상기 백라이트로부터 나오는 빛을 상기 액정 패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.

이러한 액정표시장치를 투과형(transmission type) 액정표시장치라고 하는데, 투과형 액정표시장치는 백라이트와 같은 인위적인 광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나, 백라이트로의 전력 공급이 이루어져야 하므로 휴대용 장치의 표시소자로 이용되는 경우 상대적으로 큰 전력소비(power consumption)가 단점이다.

따라서, 이와 같은 단점을 보완하기 위해 백라이트의 사용없이 외부광원을 이용하는 반사형(reflection type) 액정표시장치가 제안되었다.

이 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 이용하여 동작하므로, 백라이트가 소모하는 전력량을 대폭 감소시키기 때문에 전력소비가 상기 투과형 대비 상대적으로 적어 장시간 휴대상태에서 사용이 가능하여 PDA(Personal Digital Assistant)등의 휴대용 장치의 표시소자로 주로 이용되고 있다.

하지만, 이러한 반사형 액정표시장치는 광원을 따로 구비하지 않으므로 소비전력이 낮은 장점이 있으나, 외부광이 약하거나 없는 곳에서는 사용할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 반사형 액정표시장치와 투과형 액정표시장치의 장점만을 수용한 반사투과형(Transflective type) 액정표시장치가 제안되었으며, 이러한 반사투과형 액정표시장치의 경우 주로 ECB(electrically controlled birefringence)모드 또는 VA(vertical alignment)모드로 주로 구현되고 있는데, 상기 ECB모드의 경우 시야각이 낮은 단점이 있으며, VA모드의 경우도 시야각 향상을 위해서 다수의 시야각 보상필름을 추가 구성해야 하므로 제조 비용증가의 문제가 발생하고 있다.

한편, 액정표시장치의 경우, 경량 박형의 구조적 특징으로 인해 최근 휴대용 노트북 등의 개인용 표시소자에서 탈피하여 TV 등의 대중매체로 많이 이용됨으로써 개인만이 시청하지 않고 다수의 사용자가 여러 각도에서 시청하게 되므로 시야각이 중요한 쟁점이 되고 있다.

따라서, 전술한 VA모드와 ECB모드 액정표시장치의 시야각이 낮은 단점을 극복하고자 공통전극과 화소전극이 모두 동일한 기판에 구성되어 횡전계에 의해 구동함으로써 시야각의 범위를 향상시킨 횡전계 모드 액정표시장치가 제안되었다.

도 1은 종래의 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도로서 어레이 기판의 구성요소에 대해서만 도시한 것이다. 이때 상기 화소영역은 반사판이 형성되어 하부로부터 빛이 통과하지 않는 반사영역과, 상기 반사판이 형성되지 않은 투과영역이 정의되고 있다.

도시한 바와 같이, 어레이 기판(1)에는 게이트 배선(3)과 데이터 배선(25)이 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 형성되어 있고, 상기 게이트 배선(3)과 나란하게 연장하며 상기 화소영역(P)을 관통하는 공통배선(9)이 형성되어 있으며, 상 기 공통배선에서 분기하여 반사영역(RA)에 형성된 제 1 부분(12a)과, 투과영역(TA)에 형성된 제 2 부분(12b)을 포함하는 제 1 공통전극(12)이 형성되어 있다. 또한 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(3) 및 데이터 배선(25)과 연결되며 게이트 전극(6)과 게이트 절연막(미도시)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(30, 33)을 포함하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.

또한, 상기 반사영역(RA)에는 반사율이 좋은 금속물질로 그 자체가 제 2 공통전극을 이루며 반사판(50)이 형성되고 있으며, 상기 투과영역(TA)에는 상기 반사판(50)과 전기적으로 연결되며 투명 도전성 물질로써 이루어진 제 3 공통전극(53)이 형성되어 있다.

또한, 상기 반사판(50)과 제 3 공통전극(53) 위로 화소영역(P)에 있어서는 드레인 콘택홀(65)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(33)과 연결되는 하나의 화소전극(70a)을 포함하여 그 주변에 다수의 화소전극(70)이 일정간격 이격하며 서로 전기적으로 연결되며 형성되어 있다. 이때 상기 드레인 콘택홀(65)은 상기 반사영역(RA)과 투과영역(TA)의 경계를 기준으로 이와 인접하여 투과영역(TA)에 형성되고 있으며 상기 화소영역(P)을 정의하는 양측의 데이터 배선(25) 사이의 중앙부에 형성되고 있음을 알 수 있다.

이러한 구조를 갖는 종래의 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치용 어레이 기판(1)을 구비한 액정표시장치는 반사영역(RA)에서는 외부로부터 입사되는 빛이 액정층을 2회 통과하고, 투과영역(TA)에 대해서는 1회 통과하므로 위상차가 발생하고, 횡전계 모드 특성상 액정분자들이 어레이 기판(1) 면에 대해 수직하게 정렬되 는 형태가 전혀 발생하지 않으므로 반사영역(RA)은 노말리 화이트모드, 투과영역(TA)에서는 노말리 블랙모드가 되어 명암비 및 투과율이 저하되는 문제가 발생하고 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 반사영역(RA)과 투과영역(TA)에서 배향방향을 서로 달리하여 액정층 내의 액정분자들의 초기 배열상태를 서로 달리하도록 함으로써 더욱 상세하게는 투과영역(TA)에 제 1 배향 방향(Ad1)을 갖는 배향막으로 형성하고, 이러한 제 1 배향 방향을 기준으로 45도 차이를 갖도록 반사영역(RA)에 제 2 배향 방향(Ad2)을 갖는 배향막을 형성함으로써 반사영역(RA)에서도 노말리 블랙모드가 되도록 하고 있다.

하지만, 이러한 구성을 갖는 종래의 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치는 반사영역(RA)과 투과영역(TA)의 경계 부근의 투과영역(TA) 더욱 정확히는 드레인 콘택홀(65) 양측에 위치하는 투과영역(TA)에서 배향공정 진행시 마스크 미스 얼라인에 의한 배향 방향의 오차 또는 경계에서의 겹침 등의 문제에 의해 액정 분자들이 원하는 대로 구동되지 않음으로써 도 2(종래의 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치를 구동시킨 상태에서 다수의 화소영역을 촬영한 사진)에 도시한 바와 같이 빛샘이 발생하여 최종적으로 명암비를 저하시키는 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반사영 역과 투과영역의 경계에 인접한 드레인 콘택홀 주변의 투과영역에서 빛샘 발생을 억제하여 명암비를 향상시킬 수 있는 반사투과형 액정표시장치 및 어레이 기판의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는, 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 내측면에 서로 교차하여 반사영역와 투과영역을 갖는 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 화소영역 내부의 반사영역과 투과영역에 상기 공통배선에서 분기하여 형성되며 상기 반사영역에 속한 제 1 부분과 상기 투과영역에 속한 제 2 부분으로 이루어진 제 1 공통전극과; 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 데이터 배선 및 상기 박막트랜지스터를 덮으며 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 제 1 공통전극과 전기적으로 연결되며 상기 반사영역에 형성된 반사판과; 상기 반사판과 일끝단이 접촉하며 투명 도전성 물질로써 상기 투과영역에 형성된 제 2 공통전극과; 상기 반사판과 상기 제 2 공통전극을 덮으며 유기절연물질로 이루어진 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층 상부로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며 상기 반사영역과 상기 투과영역에서 각각 서로 일정간격 이격하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 2 기판의 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 제 1 공통전극의 제 2 부분은 상기 제 1 부분의 폭보다 넓은 폭을 가지며 그 양끝단이 상기 데이터 배선과 중첩하도록 형성된 것이 특징이다.

상기 드레인 전극은 화소영역으로 연장되어 상기 제 1 공통전극과 중첩하며, 상기 드레인 콘택홀에 의해 노출되는 영역은 상기 제 1 공통전극의 제 2 부분과 중첩하여 형성된 영역인 것이 특징이며, 상기 서로 중첩하는 제 1 공통전극과 상기 드레인 전극은 이들 두 전극 사이에 개재된 게이트 절연막과 더불어 스토리지 커패시터를 이룬다.

상기 제 2 공통전극은 상기 드레인 콘택홀이 형성된 부분 및 그 주변이 제거되어 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 상기 다수의 화소전극과의 쇼트를 방지하는 구조가 되는 것이 특징이다.

상기 제 1 및 제 2 보호층은 유기절연물질로 이루어지며, 상기 박막트랜지스터 및 상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 3 보호층과; 상기 제 1 보호층과 상기 반사판 및 제 2 공통전극 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 4 보호층과; 상기 반사판 및 제 2 공통전극과 상기 제 2 보호층 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 5 보호층을 포함한다.

상기 다수의 화소전극은 그 양끝단이 화소연결패턴에 의해 모두 연결된 것이 특징이며, 상기 다수의 화소전극은 모두 일방향으로 나란하게 형성되거나 또는 상기 다수의 화소전극은 상기 반사영역과 투과영역에서 서로 다른 방향을 가지며 각 영역에서는 각각 나란하게 형성된 것이 특징이다.

상기 반사판은 그 표면이 올록볼록한 요철구조를 갖는 것이 특징이다.

상기 제 2 기판에는 상기 컬러필터층과 접촉하며 상기 투과영역에 대해 제 1 두께를 가지며, 상기 반사영역에 대해서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 갖는 오버코트층이 형성되며, 상기 투과부에 대응한 액정층의 두께는 상기 반사부에 대응한 액정층의 두께의 2배인 것이 특징이며, 상기 반사영역에 형성된 오버코트층과 접촉하며, 상기 액정층이 상기 반사영역과 투과영역에서 각각 그 두께를 유지시키는 역할을 하는 서로 일정간격 이격하는 다수의 패턴드 스페이서가 형성될 수도 있다.

상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 내측면에는 각각 상기 액정층과 접촉하며 전면에 제 1 UV배향막과 제 2 UN배향막이 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 UV배향막 각각은 상기 투과영역과 반사영역에 대해 서로 다른 배향방향을 갖도록 UV배향 처리된 것이 특징이며, 이때, 상기 제 1 및 제 2 UV배향막 각각은 상기 투과영역과 반사영역에서의 배향방향은 45도 차이를 갖는 것이 바람직하다.

상기 반사판과 상기 제 2 공통전극은 각각 화소영역간에 연결되며 형성된 것이 특징이다.

본 발명은 반사영역과 투과영역의 경계에 인접한 투과영역에서 빛샘 발생을 억제하여 우수한 명암비를 갖는 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하고, 동시에 화소영역(P) 중 반사판이 형성되는 부분을 반사영역(RA), 그 이외의 영역을 투과영역(TA)이라 정의한다.

우선, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 평면구조에 대해 설명한다.

도시한 바와 같이, 어레이 기판(101)에는 게이트 배선(103)과 데이터 배선(125)이 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 형성되어 있고, 상기 게이트 배선(103)과 나란하게 연장하며 상기 화소영역(P)을 관통하는 공통배선(109)이 형성되어 있다. 이때 상기 화소영역(P)에는 상기 공통배선(109)에서 분기하며 제 1 공통전극(112)이 형성되어 있다. 또한, 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(103) 및 데이터 배선(125)과 연결되며 게이트 전극(106)과, 게이트 절연막(미도시)과, 반도체층(미도시)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(130, 133)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 배선(103)은 그 자체로 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역에 속하는 부분이 상기 게이트 전극(106)을 이루는 것이 특징이다.

또한, 상기 드레인 전극(133)은 상기 제 1 공통전극(112)과 상기 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 중첩하도록 형성되고 있으며, 서로 중첩된 상기 제 1 공통전극(112)과 드레인 전극(133)이 상기 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 각각 제 1 스토리지 전극과 제 2 스토리 전극을 이룸으로써 스토리지 커패시터(StgC)를 형성하고 있는 것이 특징이다.

또한, 상기 화소영역(P) 내의 반사영역(RA)에는 반사율이 좋은 금속물질로서 상기 제 1 공통전극(112)과 연결되어 이와 동일한 전압이 인가되어 등전위를 갖는 반사판(150)이 형성되어 있으며, 투과영역(TA)에는 상기 반사판(150)과 일끝단이 접촉하여 전기적으로 연결되며 투명 도전성 물질로써 이루어진 제 2 공통전극(153)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 공통전극(112, 153)과 상기 반사판(150)은 모두 전기적으로 연결됨으로써 등전위를 이루는 것이 특징이며, 상기 반사판(150)과 상기 제 2 공통전극(153) 각각은 화소영역(P)과 관계없이 각 화소영역(P)간 연결되며 형성되고 있는 것이 특징이다. 또한, 도면에 나타나지 않았지만, 화소영역(P)들로 이루어진 표시영역 외측의 비표시영역에서 상기 공통배선(109)과 상기 제 2 공통전극(153) 또는 반사판(150)이 공통콘택홀(미도시)을 통해 서로 접촉함으로써 이들 제 1 및 제 2 공통전극(112, 153)과 반사판(150)은 모두 등전위를 이루게 되는 것이다. 따라서 하나의 화소영역(P) 내의 반사영역(RA) 전면에는 상기 반사판(150)이 형성되어 있고, 투과영역(TA) 전면에는 투명한 제 2 공통전극(153)이 형성되고 있다.

이러한 반사판(150)과 투명한 제 2 공통전극(153) 위로 이와 중첩되며 서로 일정간격 이격하며 다수의 화소전극(170, 170a)이 형성되어 있으며, 이들 다수의 화소전극(170, 170a)의 양 끝단을 연결하며 화소연결패턴(173)이 상기 데이터 배선(125)과 일부 중첩하며 형성되어 있다. 이때, 상기 다수의 화소전극(170, 170a) 중 투과영역(TA)과 반사영역(RA)의 경계에 대해 가장 인접하여 상기 투과영역(TA)에 형성된 화소전극(170a)은 드레인 콘택홀(165)을 통해 상기 드레인 전극(133)과 접촉하도록 형성되고 있다. 상기 다수의 화소전극(170, 170a)은 도면에 있어서는 반사영역(RA)과 투과영역(TA)에 있어 모두 게이트 배선(103)과 나란하게 형성되고 있지만, 일 변형예로서 상기 게이트 배선(103)에 대해 평행하지 않고 소정의 각도를 갖도록 기울어져 구성될 수도 있으며, 또 다른 변형예로서 상기 다수의 화소전극(170, 170a)은 상기 반사영역(RA)과 투과영역(TA)에서 각각 서로 다른 방향을 갖도록 구성될 수도 있다.

한편, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판(101)에 있어 평면적으로 가장 특징적인 것은 상기 제 1 공통전극(112)의 형태에 있다. 상기 제 1 공통전극(112) 중 반사영역(RA)에 형성된 제 1 부분(112a)은 제 1 폭을 가지며 형성되고 있으며, 상기 반사영역(RA) 외측의 투과영역(TA)에 형성된 제 2 부분(112b)은 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖도록 형성되고 있으며, 나아가 상기 투과영역(TA)에 형성된 제 2 부분(112b)이 화소영역(P)을 정의하는 상기 데이터 배선(125)과 그 양끝이 중첩되도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 따라서 상기 반사판(150) 외부로 노출된 반사영역(RA)과 투과영역(TA)의 경계에 인접한 제 1 공통전극(112)의 제 2 부분(112b) 이 형성된 투과영역(TA)은 실질적으로 상기 제 1 공통전극(112)의 제 2 부분(112b)에 의해 백라이트 유닛(미도시)으로부터 나온 빛이 투과하지 않게 되는 바, 빛샘 현상을 방지하게 되는 것이다. 이러한 빛샘 발생은 컬러필터 기판에 빛샘이 발생하는 화소영역(P) 내의 부분에 대해 블랙매트릭스를 형성함으로써도 해결할 수 있지만, 이는 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착 공정 시 요구되는 두 기판 간 미스 매칭 불량 방지를 위한 오차범위를 감안해야 하며, 이 경우 실질적으로 가려져야 하는 부분보다 더 넓은 영역에 대해 블랙매트릭스를 형성해야 하는 바, 본 발명에서와 같이 어레이 기판 자체에서 빛샘을 해결한 액정표시장치 대비 개구율이 감소하게 되므로 이러한 점에 있어 본원발명이 개구율적 측면에서 훨씬 유리한 구조라 할 것이다.

이러한 제 1 공통전극(112)과 중첩하여 형성되는 드레인 전극(133)의 경우 상기 데이터 배선(125)과 동일한 금속물질로 동일한 층에 형성되는 바, 상기 데이터 배선(125)과 접촉하여 쇼트가 발생되지 않도록 상기 제 1 공통전극(112)보다 작은 면적과 더 작은 폭을 가지며 형성되는 것이 특징이다.

한편, 화소영역(P) 전면에는 UV에 반응하여 방향성을 가져 액정분자를 배향 방향으로 그 장축이 배치되도록 초기 배열시키는 역할을 하는 UV 배향막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 투과영역(TA)에는 제 1 방향(Ad1)으로 방향성을 갖도록 UV광 조사를 실시함으로써 제 1 방향(Ad1)으로 배향 처리된 제 1 UV배향막(미도시)이, 반사영역(RA)에는 상기 제 1 방향(Ad1)에 대해 45도 각도 기울어진 제 2 방향(Ad2)의 제 1 UV배향막(미도시)이 형성됨으로써 상기 투과영역(TA)과 반사영역(RA)에서 모두 노말리 블랙을 유지할 수 있도록 구성되고 있는 것이 특징이다.

한편 도면에 나타나지 않았지만, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(101)에 대응하여 컬러필터 기판이 구성되며, 상기 컬러필터 기판의 내측면에는 표시영역 외측을 둘러싸며 테두리 블랙매트릭스가 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복하며 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층이 형성되어 있으며, 투과영역(TA)에 대응해서는 제 1 두께를 갖는 제 1 오버코트층이, 상기 반사영역(RA)에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 갖는 제 2 오버코트층이 형성되어 있다. 이러한 구성에 대해서는 단면도를 참고하여 설명한다.

도 4를 참조하여 본 발명에 따른 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치의 단면구조에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치는 하부에 어레이 기판(101)과, 상부에 컬러필터 기판(181), 그리고 이들 두 기판(101, 181) 사이에 개재된 액정층(195)으로 구성되고 있다.

우선, 하부에 형성된 어레이 기판(101)의 구조에 대해 설명한다. 어레이 기판(101) 상에는 저저항 특성을 가지며 불투명한 제 1 금속물질로써 그 자체로 각 화소영역(P)의 게이트 전극(106)을 이루는 게이트 배선(미도시)이 일 방향으로 연장하며 형성되어 있으며, 이와 동일한 금속물질로 동일한 층에 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 이격하여 상기 화소영역(P)을 관통하며 공통배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때 상기 각 화소영역(P)에는 상기 공통배선(미도시)에서 분기하여 반사영역(RA) 전체와 투과영역(TA) 일부에 대해 제 1 공통전극(112)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 공통전극(112)은 평면적으로는 상기 투과영역(TA)에 형성된 제 2 부분(112b)이 화소영역(P) 양측에 위치한 데이터 배선(미도시)과 중첩하도록 상기 데이터 배선(미도시)이 형성되는 부분까지 연장하여 상기 반사영역(RA)에 형성된 부분의 제 1 폭보다 더 넓은 제 2 폭을 가지며 형성되고 있는 것이 특징이다.

상기 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시)과 게이트 전극(106) 및 제 1 공통전극(112) 위로 전면에 무기절연물질로써 게이트 절연막(115)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(115) 위로 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(미도시)이 형성되어 있다. 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시) 중 게이트 전극(106)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)이 형성되어 있으며, 상기 액티브층(120a) 상부로 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)이 형성되어 있으며, 이들 액티브층(120a)과 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)은 반도체층(120)을 이룬다. 또한 상기 서로 이격하는 오믹콘택층(120b) 위로 각각 소스 및 드레인 전극(130, 133)이 형성되어 있다. 상기 순차 적층된 게이트 전극(106)과, 게이트 절연막(115)과, 액티브층(120a) 및 오믹콘택층(120b)의 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(130, 133)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. 이때, 상기 소스 전극(130)은 상기 데이터 배선(미도시)에서 분기한 형태로 형성되고 있으며, 상기 드레인 전극(133)은 반사영역(RA) 및 투과영역(TA)까지 연장 형성되어 상기 제 1 공통전극(112)과 중첩 형성되고 있는 것이 특징이며, 이들 서로 중첩된 제 1 공통전극(112)과 게이트 절연막(115)과 드레인 전극(133)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다.

한편, 상기 소스 및 드레인 전극(130, 133) 하부의 반도체층(120)과 동일한 물질로써 데이터 배선(미도시) 하부에도 반도체 패턴(미도시)이 형성될 수도 또는 생략될 수도 있다. 이는 제조 방법상의 차이로 인한 것이며, 상기 반도체층(120)과 상기 데이터 배선(미도시)을 서로 다른 마스크 공정을 실시하여 형성한 경우, 상기 데이터 배선(미도시)과, 드레인 전극(133) 중 상기 제 1 공통전극(112)과 중첩되는 부분에 있어서는 순수 또는 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체 패턴(미도시) 또는 반도체층(120)이 제거된 형태를 이룰 수도 있다.

또한, 상기 데이터 배선(미도시)과 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 무기절연물질로써 제 1 보호층(140)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 보호층(140) 위로 전면에 유기절연물질로써 제 2 보호층(143)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 보호층(143)은 반사영역(RA)에 있어서 그 표면이 올록볼록한 요철 구조를 가지며, 투과영역(TA)에 있어서는 평탄한 구조를 갖는 것이 특징이다. 이렇게 반사영역(RA)에 있어 상기 제 2 보호층(143) 표면이 요철구조를 갖도록 형성하는 이유는 그 상부에 형성되는 반사판(150)의 표면이 요철형태를 이루도록 하기 위함이다. 이때, 무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140)은 상기 소스 및 드레인 전극(130, 133) 사이로 노출된 액티브층(120a) 즉, 채널영역의 오염을 방지함으로써 박막트랜지스터(Tr) 특성 저하를 방지하며, 동시에 유기절연물질과 금속물질간의 접합특성이 좋지 않은 것을 해결하기 위해 형성한 것이며, 이러한 것을 고려하지 않을 경우 생략될 수 있다.

상기 제 2 보호층(143) 위로는 전면에 무기절연물질로써 제 3 보호층(146)이 형성되어 있으며, 상기 제 3 보호층(146) 또한 반사영역(RA)에 있어서는 그 표면이 그 하부에 위치한 제 2 보호층(143)의 표면의 영향으로 요철구조를 가지며 형성되고 있다.

또한, 상기 제 3 보호층(146) 위로 요철구조를 갖는 부분, 즉 반사영역(RA)에 반사효율이 우수한 불투명한 금속물질로서 반사판(150)이 형성되어 있으며, 투과영역(TA)에는 상기 반사판(150)과 반사영역(RA)과 투과영역(TA)의 경계에서 일끝단이 소정폭 중첩하여 접촉하며 투명 도전성 물질로써 제 2 공통전극(153)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 2 공통전극(153)은 추후 설명할 드레인 콘택홀(165)이 형성될 부분 및 그 주위에 대응해서는 제거된 것이 특징이다. 이렇게 형성된 이유에 대해서는 추후 설명한다. 한편, 상기 반사판(150)의 표면은 하부의 제 3 보호층(146) 표면의 요철구조의 영향으로 그 표면 또한 올록볼록한 요철구조를 갖는다. 이때, 상기 제 3 보호층(146)은 그 상기 금속물질로 이루어진 반사판(150)과 유기절연물질로 이루어진 상기 제 2 보호층(143)간의 접합 특성이 좋지 않은 문제를 해결하기 위해 형성하는 것으로, 이를 고려하지 않거나 또는 금속물질과의 접합특성이 우수한 유기절연물질이 개발되어 이를 사용하는 경우는 생략될 수 있다. 한편, 이렇게 반사판(150)의 표면을 올록볼록한 요철구조를 이루도록 형성하는 이유는 거울면을 없앰으로써 반사효율을 극대화시키기 위함이다.

상기 화소영역(P)에 있어 상기 반사판(150)과 제 2 공통전극(153) 위로는 무기절연무질로써 제 4 보호층(156)이 형성되어 있으며, 상기 제 4 보호층(156) 위로 유기절연물질로써 그 표면이 평탄한 상태를 갖는 제 5 보호층(160)이 형성되어 있다. 상기 제 4 보호층(156)의 경우도 제 3 보호층(146)을 생략할 수 있는 것과 같은 동일한 이유로서 생략될 수도 있다.

또한, 그 표면이 평탄한 상태를 갖는 상기 제 5 보호층(160) 위로는 투명 도전성 물질로써 일정간격 이격하며 다수의 화소전극(170, 170a)과, 상기 다수의 화소전극(170, 170a)의 양끝단을 연결하는 화소연결패턴(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 다수의 화소전극(170, 170a) 중 반사영역(RA)과 투과영역(TA) 경계에 인접하여 투과영역(TA)에 형성된 화소전극(170a)은 상기 제 1 내지 5 보호층(140, 143, 146, 156, 160)에 대해 상기 드레인 전극(133) 중 반사영역(RA) 외측의 투과영역(TA)에 형성된 부분을 노출시키며 형성된 드레인 콘택홀(165)을 통해 상기 드레인 전극(133)과 접촉하도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 이 경우, 상기 드레인 콘택홀(165)을 통해 상기 화소전극(170a)과 드레인 전극(133)이 접촉하도록 해야 하므로 제 3 보호층(146)과 제 4 보호층(156) 사이에 투과영역(TA)에 대해 형성된 제 2 공통전극(153)이 상기 드레인 콘택홀(165) 및 그 주변이 패터닝되어 제거되지 않는다면 상기 화소전극(170a)과 상기 제 2 공통전극(153)이 접촉하게 되어 쇼트 불량이 발생할 수 있는 바, 이를 사전에 방지하기 위해 상기 제 2 공통전극(153)은 상기 드레인 콘택홀(165)과 그 주변에 대해 패터닝하여 제거하게 되는 것이다.

또한, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 다수의 화소전극(170, 170a)과 화소연결패턴(미도시) 위로 각 화소영역(P)의 전면에는 제 1 UV배향막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 UV배향막(미도시)은 UV광에 반응하는 것이 특징이며, 반사영역(RA)과 투과영역(TA)에서 각각 그 배향 방향을 달리하도록 마스크를 통한 UV광이 조사된 것을 특징으로 한다. 투과영역(TA)의 제 1 UV배향막(미도시)이 제 1 방향으로 배향된 경우, 반사영역(RA)의 제 1 UV배향막(미도시)은 상기 제 1 방향에 대해 45도 기울어진 제 2 방향으로 배향되는 것이 노말리 블랙 모드를 구현하는데 있어 바람직하다.

이러한 단면 구조를 갖는 어레이 기판(101)에 대향하여 그 상부에는 컬러필터 기판(181)이 구성되고 있다. 상기 컬러필터 기판(181)의 내측면에는 비록 도면에는 나타나지 않았지만 화소영역(P)들로 이루어진 화상을 표시하는 표시영역 외측으로 그 주변의 비표시 영역에 대해 테두리 블랙매트릭스(미도시)가 형성되어 있으며, 선택적으로 상기 어레이 기판(101)상에 형성된 게이트 및 데이터 배선(미도시)에 대응하여 표시부 블랙매트릭스(미도시)가 형성될 수도 있다. 상기 테두리 블랙매트릭스(미도시) 및 표시부 블랙매트릭스(미도시)와 소정폭 중첩하며 상기 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복하며 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(189a, 미도시, 189b)을 포함하는 컬러필터층(189)이 형성되어 있다.

상기 컬러필터층(189) 하부에는 투명한 유기절연물질로서 상기 각 화소영역(P)의 투과영역(TA)에 대응해서는 제 1 두께(t1)를 갖는 제 1 오버코트층(191a)이, 반사영역(RA)에 대응해서는 상기 제 1 두께(t1)보다 두꺼운 제 2 두께(t2)를 갖는 제 2 오버코트층(191b)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 1 두께(t1)와 제 2 두께(t2)의 두께 차이(t2- t1)는 투과영역(TA)의 상기 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(181) 사이에 재개된 액정층(195)의 두께(d1)의 1/2이 되는 것이 특징이다. 따 라서 본 발명에 따른 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치에 있어, 투과영역(TA)의 액정층(195)의 두께(d1)가 반사영역(RA)의 액정층(195)의 두께(d2)보다 2배가 되도록 구성되는 것이 특징이다.

또한, 상기 제 2 오버코트층(191b) 하부에는 상기 액정층(195)의 투과영역(TA) 및 반사영역(RA)에서의 각각 균일한 두께(d1, d2) 유지를 위해 균일한 높이를 갖는 기둥형태의 패턴드 스페이서(193)가 일정간격을 가지며 형성되고 있다.

또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 패턴드 스페이서(193)와 상기 제 1 및 제 2 오버코트층(191a, 191b ) 하부로 전면에 제 2 UV배향막(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 제 2 UV배향막(미도시) 또한 상기 어레이 기판(101)에 구성된 제 1 UV배향막(미도시)과 같이 반사영역(RA)과 투과영역(TA)에 있어 45도의 배향방향의 차이를 갖도록 배향된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

도 1은 종래의 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도로서 어레이 기판의 구성요소에 대해서만 도시한 도면.

도 2는 종래의 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치를 구동시킨 상태에서 다수의 화소영역을 촬영한 사진으로써 빛샘이 발생한 것을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도.

도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

101 : 어레이 기판 103 : 게이트 배선

106 : 게이트 전극 109 : 공통배선

112 : 제 1 공통전극 112a : 제 1 공통전극의 제 1 부분

112b : 제 1 공통전극의 제 2 부분 125 : 데이터 배선

130 : 소스 전극 133 : 드레인 전극

150 : 반사판 153 : 제 2 공통전극

165 : 드레인 콘택홀 170 : 화소전극

170a : 반사영역과 투과영역의 경계에 인접하여 형성된 화소전극

Ad1, Ad2 : 제 1 및 제 2 배향방향 P : 화소영역

RA : 반사영역 StgC : 스토리지 커패시터

TA : 투과영역 TrA : 박막트랜지스터

Claims (17)

1. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판의 내측면에 서로 교차하여 반사영역와 투과영역을 갖는 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과;

   상기 화소영역 내부의 반사영역과 투과영역에 상기 공통배선에서 분기하여 형성되며 상기 반사영역에 속한 제 1 부분과 상기 투과영역에 속한 제 2 부분으로 이루어진 제 1 공통전극과;

   상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와;

   상기 데이터 배선 및 상기 박막트랜지스터를 덮으며 형성된 제 1 보호층과;

   상기 제 1 보호층 위로 상기 제 1 공통전극과 전기적으로 연결되며 상기 반사영역에 형성된 반사판과;

   상기 반사판과 일끝단이 접촉하며 투명 도전성 물질로써 상기 투과영역에 형성된 제 2 공통전극과;

   상기 반사판과 상기 제 2 공통전극을 덮으며 유기절연물질로 이루어진 제 2 보호층과;

   상기 제 2 보호층 상부로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며 상기 반사영역과 상기 투과영 역에서 각각 서로 일정간격 이격하며 형성된 다수의 화소전극과;

   상기 제 2 기판의 내측면에 형성된 컬러필터층과;

   상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층

   을 포함하며, 상기 제 1 공통전극의 제 2 부분은 상기 제 1 부분의 폭보다 넓은 폭을 가지며 그 양끝단이 상기 데이터 배선과 중첩하도록 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 드레인 전극은 화소영역으로 연장되어 상기 제 1 공통전극과 중첩하며, 상기 드레인 콘택홀에 의해 노출되는 영역은 상기 제 1 공통전극의 제 2 부분과 중첩하여 형성된 영역인 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 서로 중첩하는 제 1 공통전극과 상기 드레인 전극은 이들 두 전극 사이에 개재된 게이트 절연막과 더불어 스토리지 커패시터를 이루는 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 공통전극은 상기 드레인 콘택홀이 형성된 부분 및 그 주변이 제거되어 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 상기 다수의 화소전극과의 쇼트를 방지하는 구조가 되는 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 보호층은 유기절연물질로 이루어진 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 박막트랜지스터 및 상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 3 보호층과;

   상기 제 1 보호층과 상기 반사판 및 제 2 공통전극 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 4 보호층과;

   상기 반사판 및 제 2 공통전극과 상기 제 2 보호층 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 5 보호층

   을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 화소전극은 그 양끝단이 화소연결패턴에 의해 모두 연결된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 화소전극은 모두 일방향으로 나란하게 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 화소전극은 상기 반사영역과 투과영역에서 서로 다른 방향을 가지며 각 영역에서는 각각 나란하게 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사판은 그 표면이 올록볼록한 요철구조를 갖는 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 2 기판에는 상기 컬러필터층과 접촉하며 상기 투과영역에 대해 제 1 두께를 가지며, 상기 반사영역에 대해서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 갖는 오버코트층이 형성된 반사투과형 액정표시장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 투과부에 대응한 액정층의 두께는 상기 반사부에 대응한 액정층의 두께의 2배인 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 반사영역에 형성된 오버코트층과 접촉하며, 상기 액정층이 상기 반사영역과 투과영역에서 각각 그 두께를 유지시키는 역할을 하는 서로 일정간격 이격하는 다수의 패턴드 스페이서가 형성된 반사투과형 액정표시장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 내측면에는 각각 상기 액정층과 접촉하며 전면에 제 1 UV배향막과 제 2 UN배향막이 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 UV배향막 각각은 상기 투과영역과 반사영역에 대해 서로 다른 배향방향을 갖도록 UV배향 처리된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 UV배향막 각각은 상기 투과영역과 반사영역에서의 배향방향은 45도 차이를 갖는 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사판과 상기 제 2 공통전극은 각각 화소영역간에 연결되며 형성된 것이 특징인 반사투과형 액정표시장치.

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