KR100187329B1 - 반사형 기판, 그의 제조 방법 및 그를 사용한 액정 표시 장치 - Google Patents

반사형 기판, 그의 제조 방법 및 그를 사용한 액정 표시 장치 Download PDF

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히로히사 다나까
나오후미 기무라
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쯔지 하루오
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Abstract

본 발명에 의하면, 광반사 기능을 갖는 재료로 이루어진 전극이 절연 하부 기판위에 제공되고 전극의 상면이 어떠한 평탄부도 없이 연속 파형을 갖는 반사형 기판이 제공된다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 광반사 기능을 갖는 재료로 이루어진 전극이 절연 기판 위에 제공되고 전극의 상면이 어떠한 평탄부도 없이 연속 파형을 갖는 반사형 기판을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 전극이 제공되는 영역에 2개 이상의 다른 높이를 갖는 복수의 볼록부를 형성하는 단계, 상기 볼록부들을 갖는 기판상에 어떠한 평탄부도 없이 연속 파형의 상면을 갖는 폴리머 수지막을 형성하는 단계, 및 상기 전극이 연속 파형을 갖도록 폴리머 수지막상에 광반사 기능을 갖는 재료로 된 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 광반사 기능을 갖는 재료로 이루어진 전극이 절연 하부 기판위에 제공되고 전극의 상면이 연속 파형을 갖는 반사형 기판, 상기 반사형 기판에 대향하여 제공된 제2기판, 상기 반사형 기판과 상기 제2 기판 사이에 봉입된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다.

Description

반사형 기판, 그의 제조 방법 및 그를 사용한 액정 표시 장치
제1도는 본 발명의 실시예 1의 반사형 액티브 매트릭스 기판을 도시한 평면도.
제2도는 제1도의 A-A선 단면도.
제3a도 내지 제3e도는 제1도의 반사형 액티브 매트릭스 기판에 화소 전극을 제조하기 위한 공정을 나타낸 단면도.
제4도는 실시예 1의 반사형 액티브 매트릭스 기판을 제조하기 위해 사용되는 포토 마스크를 도시한 평면도.
제5도는 광반사 기능을 갖는 화소 전극의 반사 특성을 측정하기 위한 방법을 도시한 평면도.
제6도는 간섭광의 발생을 예시한 개략도.
제7a도는 비교 실시예 1의 화소 전극을 도시한 단면도.
제7b도는 비교 실시예 2의 화소 전극을 도시한 단면도.
제8도는 실시예 1의 화소 전극의 반사율과 파장간의 관계를 나타낸 그래프.
제9a도는 비교 실시예 1의 화소 전극의 반사율과 파장간의 관계를 나타낸 그패프.
제9b도는 비교 실시예 2의 화소 전극의 반사율과 파장간의 관계를 나타낸 그래프.
제10a도 내지 제10c도는 다른 방법에 의해 제1도의 화소 전극을 제조하기 위한 공정을 도시한 단면도.
제11도는 실시예 3의 반사형 액정 표시 장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 유리 기판 12 : 레지스트 막
19 : 화소 전극 20 : 반사형 액티브 매트릭스 기판
21 : TFT 22 : 게이트 버스 라인
23 : 게이트 전극 24 : 소스 버스 라인
25 : 소스 전극 26 : 드레인 전극
27 : 반도체층 28 : 접촉층
29 : 접촉공
본 발명은 백라이트를 사용하지 않는 반사형 액티브 매트릭스 기판 및 대향 기판 과 그 제조 방법, 그리고 그를 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 워드 프로세스, 랩톱 퍼스널 컴퓨터, 소형 TV 등에 액정 표시 장치의 응용이 급속히 진척되고 있다. 특히, 외부로부터 입사되는 광의 반사를 이용한 표시를 수행하는 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 사용할 필요가 없기 때문에 전력을 적게 소모하며, 박형 및 경량으로 제조할 수 있다. 이 때문에, 반사형 액정 표시 장치는 많은 주목을 받고 있다. 종래, 트위스티드 네마틱(TN) 시스템과 수펴 트위스티드 네마틱(STN) 시스템이 반사형 액정 표시 장치에 채용되었다.
그러나, 이러한 시스템에 의하면, 액정 표시 장치에 제공된 선형 편광기로 인해 자연광 광강도의 절반이 사용 불가능하게 되어 표시가 어둡게 된다. 이러한 단점을 감안하여,자연광의 모든 광강도가 효율적으로 사용될 수 있는 표시 모드가 제아되어 있다. 그 한 예로 상전이형 게스트-호스트 시스템이 있다. (디. 엘. 화이트 및 지. 엔. 테일러 J. Appl. Phys. 45 4718 (1974) 참조).
상전이형 게스트-호스트 시스템의 표시 모드를 사용한 액정 표시 장치는 전계에 의해 야기되는 콜레스테릭-네마틱 상전이 현상을 이용하며, 선형 편광기와 같은 편광판을 필요로 하지 않는다. 이러한 형태의 액정 표시 장치와 마이크로 컬러 필터를 조합하여 얻어진 반사형 액정 표시 장치도 제안되었다(다쯔오 우찌다 등, SID의 처리 Vol. 29/2 157(1988)).
편광판을 필요로 하지 않는 표시 모드에서 보다 밝은 표시를 얻기 위해서는, 임의의 입사각으로 화면에 입사하고 그 수직 방향으로 산란되는 광의 강도가 증대되어야 한다. 이를 위해, 반사판의 반사 특성을 조정하여, 최적의 조정된 반사 특성을 갖는 반사판을 제조하여야 한다. 상술한 반사형 멀티 컬러 표시 장치를 제안한 문헌에는, 절연 유리 기판의 한 표면상에 형성된 평탄하지 않는 구성을 조정하여, 비평판 상태로 유리 기판상에 Ag로 형성된 막과 같은 금속 박막을 형성함으로써 얻어진 반사판이 기재되어 있다.
그러나, 상기 반사판에는 유리 기판의 표면을 광택재(polishing agent)로 스크래칭 하여 비평탄부(요철부)를 형성한다. 따라서, 균일한 요철부가 형성될 수 없어 요출부의 재현성을 감소시킨다. 더욱이, 그에 따라 제조된 유리 기판이 사용될 경우, 만족할 만한 반사 특성을 갖는 반사형 액정 표시 장치가 안정적으로 제공될 수 없다.
상술한 결점을 극복하기 위해, 본 발명의 출원인은 다음과 같은 반사판을 제안하였다(일본 특허원 3-4573).
절연 기판상에 감광성 수지를 도포하고, 그에 따라 얻어진 기판을 패터닝한다. 다음, 기판을 열처리하여 패턴의 상단이 둥글게 되도록 한다. 그 후, 폴리머 수지막이 그 위에 형성되는 패턴으로, 폴리머 수지가 절연 기판위로 유동되도록 한다. 광반사 기능을 갖는 반사 박막을 폴리머 수지막 위에 형성시켜 반사판을 얻는다.
이에 따라 형성된 반사판은 그 요철부의 표면들이 매끈하기 때문에, 다중 반사가 쉽게 일어나지 않고 밝은 표시가 얻어질 수 있다.
그러나, 그 아래에 패턴이 형성되지 않은 절연 기판의 일부에 형성된 반사 박막은 종종 평탄한 형태를 갖는다. 이러한 경우에는, 파장에 좌우되는 반사광이 발생되어 간섭색(즉, 간섭광에 의해 발생되는 색)이 야기되는 문제가 있다.
본 발명에 의하면, 절연 하부 기판(11)상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 포함하는 반사형 기판으로, 제1높이를 갖는 복수개의 제1볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하는 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)가 상기 기판(11)과 적어도 하나의 전극막(15) 사이에 제공되며, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면은 평탄부 없는 연속 파형이 계속되는 반사형 기판이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 절연 하부 기판(11) 상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 갖는 반사형 기판 제조 방법으로, 상기 방법은 (가) 상기 기판 상에 폴리머 수지막을 형성하는 단계; 및 (나) 상기 폴리머 수지막에 대해 상기 적어도 하나의 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 (다) 상기 적어도 하나의 전극이 제공되는 영역 아래에 감광성 수지로 제조되는 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 (다)단계는 상기 (가)단계 이전에 수행되며, 상기 볼록부는 제1높이를 갖는 복수개의 제1 볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하여, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면이 평탄부를 갖지 않는 연속 파형이 계속되는 것을 특징으로 하는 반사형 기판 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의한 액정 표시 장치는, 절연 하부 기판(11)상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 포함하는 반사형 기판으로, 제1높이를 갖는 복수개의 제1볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하는 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)가 상기 기판(11)과 적어도 하나의 전극막(15) 사이에 제공되며, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면은 평탄부 없는 연속 파형이 계속되는 반사형 기판; 상기 반사형 기판에 대향하는 제2대향 기판(30); 및 상기 반사형 기판과 상기 제2기판 사이에 밀봉된 액정층(35)를 포함한다.
따라서, 본 발명은 (1) 파장에 대한 의존성이 감소한 만족할 만한 반사 특성을 가지며, 상기 반사 특성은 양호한 재현성을 얻을 수 있는 반사판을 구비한 반사형 기판을 제공하고; (2) 파장에 대한 의존성이 감소한 만족할 만한 반사 특성을 가지며, 상기 반사 특성은 양호한 재현성을 얻을 수 있는 반사판을 구비한 반사형 기판을 제조하기 위한 방법을 제공하며; (3) 상기 반사형 기판을 사용한 액정 표시 장치를 제공하는 이점을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시옐르 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 기본 원리를 설명하면 다음과 같다.
제6도는 광이 유리 기판에 입사하고 입사광이 반사막에서 반사되어 유리 기판으로부터 출사되는 상태를 도시한다. θi의 입사각으로 유리 기판에 입사하는 광이 반사막 볼록부의 상부 및 저부로부터 반사되고, θo의 출사각으로 유리 기판에서 출사되는 경우에, 간섭광이 발생되는 것으로 한다. 이 때, 상부에서 반사되는 광과 저부에서 반사되는 광 사이의 광로차 δ는 다음 식(1)로 표시된다.
상기 식에서, θi'는 반사막 저부에서의 광의 입사각; θo'는 그 저부에서의 광의 출사각; L은 유기 기판상의 두 광의 입사점 사이의 거리; h는 반사막의 상부 및 저부상의 두 광의 반사점 사이의 높이; 그리고, n은 유리 기판의 반사율이다.
상기 식(1)은 θi = θo, θi' = θo'일 때만 계산될 수 있다. 이에 따라, θi = θo = θ, θi' = θo' =θ'로 가정하면, 광로차 δ는 다음 식(2)로 표시된다.
임의의 파장 λ1및 λ2가 고려될 때, λ1의 광과 λ2의 광은 δ/λ1 = m ± 1/2(m은 정수)의 경우에 서로 약화되고; δ/λ2 = m인 경우에 λ1의 광과 λ2의 광은 서로 강화된다. 이에 따라, 다음 식(3)이 얻어질 수 있다.
상기 식(3)은 다음과 가티 표시될수 있다.
이에 따라, 상기 식(2)와 (4)로부터, 높이 h는 다음 식(5)로 표시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명자들은 간섭광을 방지하기 위하여, 반사막의 표면이 어떠한 평탄부도 없이 연속 파형으로 형성되어야 한다는 것을 알았다.
상술한 바를 감안하여, 본 발명에 따르면 다음과 같은 반사막의 제조 방법이 사용된다.
서로 다른 높이를 갖는 둘 이상의 볼록부들이 판상으로 된 하부 부재에 형성된다. 다음, 상기 볼록부들을 갖는 하부 부재 위에 폴리머 수지 등으로 된 막을 형성하고, 그 위에 광반사 기능을 갖는 반사 박막을 형성한다.
이에 따라 형성된 반사 박막이 액티브 매트릭스 기판상의 화소 전극 및/또는 대향 기판상의 대향 전극에 부착될 때, 상기 화소 전극 및/또는 대향 전극은 어떠한 평탄부들도 없이 연속 파형을 갖는 반사면을 가지며, 이에 따라 반사 광선이 서로 간섭하지 않는다. 또한, 포토 마스크를 사용하여 볼록부들을 광학적으로 형성하는 경우, 동일한 광조사 조건하에 양호한 재현성을 갖도록 상기 볼록부들을 형성할 수 있다.
[실시예 1]
제1도는 본 발명에 따른 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)의 한 실시예를 나타낸 평면도이고, 제2도는 제1도의 A-A선 단면도이다. 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)에는 복수의 게이트 버스 라인(22)(즉, 주사선)과 복수의 소스 버스 라인(24)(즉, 신호선)들이 서로 직교하여 절연 유리 기판(11)(즉, 하부 기판)상에 제공되어 있다. 각 게이트 버스 라인(22)과 각 소스 버스 라인(24)에 의해 형성된 직사각형 영역에는 광반사 기능을 갖춘 화소 전극(19)이 제공된다.
상기 각 화소 전극(19)이 형성되는 직사각형 부분의 한 코너에 , 게이트 전극(23)이 각 게이트 버스 라인(22)으로부터 분기되고, 상기 각 게이트 전극(23)의 단부에서 박막 트랜지스터(이하, 「TFT」라 함)(21)가 스위칭 소자로서 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(23)은 TFT(21)의 일부를 형성한다.
더욱이, 각 화소 전극(19)이 형성되는 직사각형 부분의 한 코너에는 소스 전극(25)이 각 소스 버스 라인(24)으로부터 분기되어 있다. 상기 소스 전극(25)의 단부는 절연 상태로 게이트 전극(23)과 중첩한다. 상기 소스 전극(25)의 일부를 형성한다. TFT(21)의 드레인 전극(26)이 상기 소스 전극(25)으로부터 일정 거리만큼 떨어져 제공되고, 절연 상태로 게이트 전극(23)과 중첩된다. 상기 각 드레인 전극(26)은 각 화소 전극(19)에 전기적으로 접속되어 있다.
제2도에 도시된 바와 같이, 유리 기판(11) 상에 형성된 게이트 전극(23) 위로 TFT(21)가 제공된다. 상기 게이트 전극(23)은 유리 기판(11)의 전체 표면에 걸쳐 형성된 게이트 절연막(11a)으로 덮여 있다. 상기 게이트 절연막(11a)의 일부에는 반도체층(27)이 형성되어 게이트 전극(23) 위의 영역을 덮는다. 상기 반도체층(27) 양단을 덮도록 한쌍의 접촉층(28)을 형성한다. 상기 한쌍의 접촉층(28)중 어느 하나를 덮기 위하여 소스 전극(25)을 형성하고, 상기 한쌍의 접촉층(28)중 다른 것을 덮기 위하여 드레인 전극(26)을 형성한다. 상술한 광반사 기능을 갖는 화소 전극(19)아래에는 볼록부(14a, 14b)들이 유리 기판(11)위에 번갈아 형성되어 있다. 상기 볼록부(14a)의 높이는 볼록부(14b)보다 높게 형성된다. 상기 볼록부(14a, 14b)들을 덮기 위하여 폴리머 수지막(15)을 형성한다. 상기 폴리머 수지막(15)의 상부 표면은 상기 볼록부(14a, 14b)로 인해 물결 모양으로 되어 있다. 상기 폴리머 수지막(15)은 화소 전극(19) 아래는 물론 유리 기판(11)의 거의 전체 표면에 걸쳐 형성된다. 본 실시예에서, 상기 폴리머 수지막(15)은 감광성 수지(상표명: OFPR-800, 도꼬 오까 고교사 제)로 형성된다. 상기 화소 전극(19)은 연속 파형의 표면인 폴리머 수지막(15)에 형성되며, 예컨대 광반사 기능을 갖는 Al으로 형성된다. 상기 화소 전극(19)은 접촉공(29)을 통해 드레인 전극(26)에 전기적으로 접속된다.
다음, 상술한 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)의 요부인 화소 전극(19)을 제조하기 위한 방법을 제3도를 참조하여 설명한다.
제3a도에 도시된 바와 같이, 감광성 수지로 구성된 레지스트 막(12)을 스핀 코팅법으로 유리 기판(11)위헤 형성한다. 본 실시예에서, 두께 1mm의 유리 기판(상표명 7059, 코닝사 제품)을 유리 기판(11)으로 사용한다. 레지스트 막(12)으로는 상술한 감광성 수지(상표명 OFPR-800, 도꼬 오까 고교사 제품)을 사용한다. 레지스트 막(12)은 500∼3000 rpm의 범위 내에서 스핀 코팅법으로 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 레지스트 막(12)은 30초 동안 1500 rpm에서 스핀 코팅법으로 형성되고, 그 두께는 25㎛이다. 본 실시예에서는 도쿄 오까 고교사 제품인 OFPR-800을 사용하지만, 본 발명의 재료는 이에 국한되지 않는다. 노출 공정에 의해 패턴화될 수만 있으면, 양이나 음의 어떤 감광성 수지라도 사용할 수 있다. 예를 들면, 도쿄 오까 고교사 제품인 OMR-83, OMR-85, ONNR-20, OFPR-2, OFPR-830, OFPR-500; 또는 시플레이 파 이스트사 제품인 TF-20, 1300-27, 또는 1400-27을 사용할 수도 있다. 그 외에, 도레이 인더스트리사 제품인 포토닉스(photoneece); 및 세끼스이 파인 케이컬사 제품인 RW101; 및 니뽄 가야꾸사 제품인 R101, R633을 이용할 수 있다.
이어서, 레지스트 막(12)이 형성된 유리 기판(11)을 예컨대 30분 동안 90℃에서 미리 고온 건조시킨다. 제4도에 도시된 포토 마스크(13)를 제3b도에 도시된 바와 같이 레지스트 막(12)위에 배치하고, 이 상태에서 포토 마스크(13)를 화살표로 표시된 바와 같이 빛에 노출시킨다. 포토 마스크(13)는 패턴 홀(13a, 13b)을 갖는 판(13c)으로 만들어진다. 본 실시예에서, 패턴 홀(13a)은 직경 5㎛의 원형이고 패턴 홀(13b)은 직경 3㎛의 원형이다. 이러한 패턴 홀(13a, 13b)은 판(13c)에 무작위로 형성되고, 인접 패턴 홀(13a, 13b) 사이의 간격은 2㎛ 또는 그 이상이다. 여기서, 간격이 너무 넓으면 폴리머 수지막(15)의 상부 표면을 연속 파형으로 만들기가 어렵다는 것에 주의해야 한다. 본 실시예에서, 포토 마스크(13)의 패턴 홀(13a, 13b)의 형태는 원형이지만, 사각형이나 타원형 및 줄무늬 등 어떤 형상도 가능하다.
이어서, 그렇게 얻어진 적층 구조물[즉, 유리 기판(11)과 수지막(12)]을 예컨대, 도쿄 오까 고교사 제품인 NMD-3로 제조된 2.38%의 현상액에서 현상한다. 이 현상에 의해, 제3c도에 도시된 바와 같이, 서로 높이가 다른 미세한 복수의 볼록부(14a', 14b')가 유리 기판(11)의 한쪽 표면에 형성된다. 이러한 볼록부(14a', 14b')의 상단 모서리는 각이 져있다. 여기서, 볼록부(14a', 14b')에 해당하는 영역의 높이는 노출 공정 직후에는 동일하다. 그러나, 현상 공정 동안에 각각의 볼록부(14a', 14b')의 높이가 다르게 되는데, 이는 경화된 볼록부(14a', 14b')의 단면적 차이 때문이다. 본 실시예에서, 높이가 2.48㎛인 볼록부(14a)는 직경 5㎛의 패턴 홀(13a)에 의해 형성되고; 높이 1.64㎛의 볼록부(14b)는 직경 3㎛의 패턴 홀(13b)에 의해 형성된다. 볼록부들(14a',14b')의 높이는 패턴 홀(13a,13b)의 크기, 노출 시간 및 현상 시간에 따라 달라진다. 패턴 홀(13a,13b)의 크기는 상술한 크기로 제한되지 않는다.
본 실시예에서는 시중에서 구입할 수 있는 NMD-3(2.38%의 현상액)를 사용한다. 그 농도는 1∼5%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, NMD-3 이외의 현상액으로는 NMD-W와 DE-3(양자는 도쿄 오까 고교사 제품임)가 있다.
다음에, 볼록부(14a', 14b')가 형성된 유리 기판(11)을 1시간 동안 200℃에서 열처리하여, 볼록부를 연화시킨다. 따라서, 볼록부(14a', 14b')의 상단 모서리들이 제3d도에 도시된 바와 같이 둥글어진다.
열처리한 유리 기판(11)위에, 제3e도에 도시된 바와 같이 스핀 코팅법으로 폴리머 수지막(15)을 형성한다. 폴리머 수지로는 상술한 OFPR-800을 사용한다. 폴리머 수지막(15)은 스핀 코팅법, 바람직하게는 1000∼3000 rpm 범위내에서 스핀 코팅법으로 형성된다. 본 실시예에서는, 폴리머 수지막(15)을 2000 rpm 에서 스핀 코팅법으로 형성한다.
그 결과, 상부 표면이 연속 파형인 폴리머 수지막(15)을 유리 기판(11)상의 평탄부(즉, 볼록부들(14a', 14b') 사이의 부분)에 균일하게 형성할 수 있다.
그후, A1으로 된 화소 전극(19)을 예컨대, 스퍼터링법으로 폴리머 수지막(15) 위에 형성한다. 화소 전극(19)으로 사용되는 재료로는 A1 이외에, 광반사 기능을 갖는 Ni, Cr, Ag 등이 있다. 이러한 화소 전극(19)의 두께는 약 0.01∼1.0㎛의 범위인 것이 바람직하다
이렇게 형성된 광반사 기능을 갖는 화소 전극(19)의 상부 표면은 평타부가 전혀 없고 연속 파형인데, 이는 폴리머 수지막(15)이 연속 파형인 상부 표면을 갖도록 형성되지 때문이다.
화소 전극(19)에서 반사된 광의 파장 의존성을 제5도에 도시된 바와 같이 측정한다. 제5도는 화소 전극(19)을 실제의 액정 표시 장치에 사용하는 구조를 도시하고 있다. 구체적으로 말하면, 실제의 액정층에 대해 굴절률 1.5의 유리로 만들어진 의사 유리(18)를 유리 기판으로 사용한다. 이 의사 유리(18)를 굴절률 1.5인 UV-경화 접착제(17)를 이용해 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)에 접착시킨다.
입사광(L1')이 θi의 입사각(즉, 입사광 Li'과 법선 ml이 이루는 각도)으로 의사 유리에 입사되도록 광원(L1)을 배치하고; 의사 유리(18)를 통해 출사각 θo(즉, 반사광 L2'와 법선 m2가 이루는 각도)로 반사되는 빛(L2')을 수신하도록 포토 멀티미터(L2)를 배치한다. 따라서, 포토 멀티미터(L2)에서 의사 유리(18)에 입사각 θi로 입사되고, 출사각 θo로 의사 유리로부터 출사되는 광의 세기가 측정된다. 본 실시예에서, 광원(L1)에서 방출되고 의사 유리(18)에서 반사되는 광이 포토 멀티미터(L2)로 수신되지 않도록 하기 위해 입사각 θi는 30°로 하고 출사각 θo는 20°로 한다.
제7a도에 도시된 바와 같이 형성된 화소 전극(19a)(비교예 1)과 제7be도에 도시된 바와 같은 화소 전극(19)(비교예 2)도 비교를 위해 측정한다. 비교예 1에서, 화소 전극(19a)은 폴리머 수지막을 형성하지 않고 둥근 볼록부(14a, 14b)위에 직접 형성된다. 따라서, 평탄부(16a)는 볼록부들(14a, 14b) 사이에 형성된다. 비교예 2에서, 화소 전극(19b)은 상부 모서리가 각진 볼록부(14a', 14b')위에 형성되므로, 폴리머 수지막(15)은 화소 전극(19b)과 볼록부(14a', 14b') 사이에 개재되어 있다. 따라서, 볼록부(14a', 14b') 윗쪽의 화소 전극(19b) 부분들은 거의 평탄한 형태이다. 화소 전극들(19a, 19b)은 모두 Al으로 형성된다.
제8도는 본 실시예의 반사광에 대한 반사 특성(파장 의존성)을 도시하고 있다. 제9a도 및 제9b도는 비교예 1, 2의 반사광의 반사 특성(파장 의존성)을 도시한다. 제8도, 제9a도 및 제9b도에서, 수평축은 파장이고 수직축은 반사율이다. 상기 도면에서 알 수 있듯이, 비교예 1, 2에서 반사율은 파장에 따라 변하고, 이러한 비교예는 간섭색을 유발하는 문제점을 갖는다. 반면에, 본 실시예에서는 반사 특성의 파장에 대한 의존성이 낮아 반사광은 간섭광을 갖지 않는다. 이러한 측정을 상술한 조건에서 실시하면, 그 결과는 화소 전극(19) 표면과 실제 액정층 사이의 반사 특성과 동일하다. 즉, 본 실시예의 결과는 실제 상황에서 얻어진 결과와 동일하다.
[실시예 2]
제10a도 내지 제10c도는 다른 방법으로 실시예 1의 화소 전극을 제조하는 공정을 도시한다. 제10a도에 도시된 바와 같이, 높이가 서로 다른 볼록부들(14a', 14b')을 실시예 1과 같은 방법으로 유리 기판(11) 위에 형성한다. 여기서, 볼록부들(14a', 14b')을 갖는 막을 제1막이라 한다.
이어서, 제10b도에 도시된 바와 같이, 아크릴 수지와 같은 액체 재료로 볼록부(14a', 14b') 위의 인접 볼록부 사이를 코팅하고, 제2막(41)을 형성하도록 경화시킨다. 이 때, 액체 재료는 표면 장력 때문에 볼록부(14a', 14b') 상에서 볼록한 형태로 되고, 인접 볼록부 사이에서는 오목한 형태로 된다. 따라서, 경화시킨 후, 유리 기판(11)의 표면에 새로운 볼록부들(14a', 14b')이 형성된다.
다음, 제10c도에 도시된 바와 같이, 광반사재로 형성된 화소 전극(19)을 제2막(41)위에 형성한다.
유리 기판(11)이 노출되지 않도록 액체 재료를 제1막 위헤 코팅하면, 볼록부(14a', 14b')를 갖는 제1막에는 평탄부가 형성되지 않는다. 따라서, 파장 의존성이 감소된 반사판을 얻을 수 있다. 제2막(41)의 재료로는, 아클리 수지 이외에 코팅한 후 경화될 수 있는 액상 에폭시형 수지 등을 사용할 수 있다. 화소 전극(19)의 재료로는 반사율이 높은 Al, Ag, Ni, Cr등을 사용할 수 있다.
이렇게 제조된 화소 전극(19)은 실시예 1과 마찬가지로 파장 의존성이 감소되고, 간섭광을 거의 발생시키지 않는다.
실시예 2에서, 서로 높이가 다른 볼록부들(14a', 14b')을 실시예 1과 같은 식으로 형성하지만, 다른 방법을 이용할 수 있다. 이 실시예를 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 높이가 낮은 볼록부(14b')를 형성할 목적으로, 유리 기판(11) 위에 볼록부(14b')의 높이가 같은 두께의 수지막을 형성한다. 낮은 볼록부(14b')가 형성된 유리 기판(11)을 포토 마스크를 이용해 광에 노출시키고 현상한다. 이 포토 마스크에는 직경이 작은 패턴 홀(13b)만 형성하고 200℃에서 한시간 동안 열처리하여, 볼록부들을 연화시키고 경화시킨다. 이어서, 높이가 높은 볼록부(14a')를 형성할 목적으로, 볼록부(14b')가 형성된 유리 기판(11)에 레지스트 막을 형성하는데, 이 레지스트 막의 두께는 볼록부(14b')의 높이와 동일하다. 볼록부(14a', 14b')가 형성된 유리 기판(11)을 포토 마스크를 이용해 빛에 노출시키고 현상한다. 이 포토 마스크에는 직경이 작은 패턴 홀(13b)만을 형성하고 200℃에서 한 시간 동안 열처리하여, 볼록부들을 연화 및 경화시킨다. 그 결과, 제10a도에 도시된 바와 같이 높이가 서로 다른 볼록부들(14a', 14b)이 형성된 유리 기판(11)을 얻을 수 있다. 이 방법에 따르면, 높은 볼록부(14a)를 먼저 형성한 다음, 높이가 낮은 볼록부(14b')를형성하는 것도 가능하다. 특히, 이 경우, 높이가 낮은 볼록부와 높은 볼록부(즉, 서로 높이가 다른 볼록부들)를 교대로 형성하여, 연속 파형을 얻을 수 있다.
실시예 1과 2에서는, 높이가 서로 다른 두종류의 볼록부(14a, 14b)를 형성하지만, 그 외에 높이가 서로 다른 세종류의 볼록부들을 형성할 수도 있다.
두종류 이상의 높이가 서로 다른 볼록부들을 형성하는 이유를 설명하면 다음과 같다.
2개의 인접한 볼록부들의 높이가 같을 경우, 그 볼록부들의 각 표면에 상응하는 화소 전극 부위에서 반사된 빛은 서로 간섭하기 쉽다. 따라서, 각각의 볼록부의 높이를 다르게 하면, 파장 의존성을 감소시킬 수 있다.
제1도에 도시된 바와 같이, 화소 전극(19)을 게이트 버스 라인(22)의 일부분과 소스 버스 라인(24)의 일부분에 중첩되도록 형성하는 경우에, 화소 전극(19)의 모서리에는 볼록부를 형성하지 않는 것이 바람직하다. 이런 구조로, 화소 전극(19)의 패턴화에 따른 결점을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 구조를 통해, 화소 전극(19)이 게이트 버스 라인(22)및 소스 버스 라인(24)에 중첩하여 형성되므로, 화소 전극(19)과 게이트 버스 라인(22) 사이는 물론 화소 전극(19)의 면적을 크게 할 수 있다. 화소 전극(19)의 면적이 크게 되면, 표시 화면의 개구율이 증가하여 화면이 밝아진다. 그러나, 절연 결함 문제가 있으면, 중첩부에 볼록부를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
실시예 1의 폴리머 수지막(15)은 TFT(21)를 피복하도록 그 위에 형성될 수 있다. 실시예 2에서, 볼록부(14a', 14b')를 형성하는 제1막 중 TFT(21)위에 위치한 부분은 TFT(21)를 피복하도록 유지될 수 있다. 그렇지 않으면, 제2막(41)은 TFT(21)를 피복하도록 형성될 수 있다.
이 경우에는, TFT(21)는 노출되지 않아 보호된다는 이점이 있다.
상술한 실시예들에서, TFT(21)는 스위칭 소자로 사용된다. 본 발명은 여기에 제한되지 않고, 금속-절연체-금속(MIM) 소자, 다이오드 및 배리스터와 같은 다른 스위칭 소자를 사용할 수 있다.
[실시예 3]
제11도는 제1도에 도시된 반사형 액트비 매트릭스 기판(20)를 사용하는 반사형 액정 표시 장치(40)의 한 실시예를 도시한 것이다. 반사형 액정 표시 장치(40)에서, 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)과 대향하여 대향 기판(30)이 제공된다. 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)과 대향 기판(30)사이에는 액정 밀봉층(도시 안됨)을 이용하여 액정층(35)를 밀봉한다. 액정 밀봉층은 직경 7㎛의 스페이서와 혼합한 접착 밀봉제를 스크린 인쇄하여 얻어진다.
대향 기판(30)에는 절연 보색 필터판(32), 투명한 대향 전극(33) 및 액정 배향막(34)이 있다. 절연 보색 필터판(32)은 유리 기판(31) 위에 형성된다. 대향 전극(33)은 보색 필터판(32)의 전면에 걸쳐 형성되고 두께 100nm의 산화 인듐 주석(ITO)으로 제조된다. 액정 배향막(34)은 반사형 액티브 매트릭스 기판(20) 측의 액정층(35) 표면에도 형성된다.
반사형 액티브 매트릭스 기판(20)과 대향 기판(30)은 다음과 같이 얻어진다.
액정 배향막(34)을 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)의 표면과 대향 기판(30)의 표면 위에 각각 코팅하여 고온 건조시킨다.
액정층(35)은 반사형 액티브 매트릭스 기판(20)과 대향 전극(30)사이에 다음과 같이 밀봉된다.
반사형 액티브 매트릭스 기판(20)과 대향 전극(30) 사이에 액정 밀봉층을 형성한 다음, 진공 탈기시킨다. 액정층(35)으로는 액정(마크 엔드 컴퍼니사 제품인 상표명 ZL12327)과 4.5%의 광활성 물질(머크 앤드 컴퍼니사 제품인 상표명 S811)을 혼합한 혼합물을 사용한다. 이러한 액정은 예컨대, 흑색 분색 염료를 혼합한 게스트-호스트 액정이다.
상술한 구조를 갖는 반사형 액정 표시 장치(40)의 화소 전극(19)과 대향 전극(33)에 전압을 인가하면, 유리 기판의 범선 방향으로 입사광(입사각 30°로 유기 기판에 입사되는)의 반사율은 약 20%이고, 콘트라스트 비는 5이며, 간섭색은 찾아볼 수 없다. 따라서, 만족스러운 밝은 표시를 얻을 수 있다. 반사형 액정 표시 장치(40)에서, 액정층(35)이 화소 전극(19) 측의 반사형 액티브 매트릭스 기판(20) 표면에 형성되므로, 시차(parpllax)가 없고 만족할 만한 밝은 표시를 얻을 수 있다.
본 실시예에서, 화소 전극(19)은 액정층(35) 측에 위치한다. 따라서, 볼록부(14a, 14b)의 높이는 액정셀의 두께보다 작고 볼록부(14a, 14b)의 경사는 액정층(35)의 배향을 방해하지 않도록 완만한 것이 바람직하다.
더우기, 본 실시예에서는 유리 기판(11)을 절연 기판으로 사용한다. Si 기판과 가튼 불투명 기판을 사용해도 비슷한 효과를 낼 수 있다. 이 경우, 주변 회로를 기판에 집적할 수 있다는 이점이 있다.
본 실시예에서, 화소 전극(19)은 광반사 기능을 갖지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 화소 전극(19)을 투명한 전극으로 만들고, 대향 전극(33)에 광반사 기능을 부여할 수도 있다. 이 경우에는 보색 필터판(32)을 액티브 매트릭스 기판(20)측에 배치한다. 광반사 기능을 구비한 대향 전극(33)이 사용될 지라도, 실시예 1, 2와 같은 기술을 대한 전극(33)에 적용할 수 있다.
본 실시예에서는 표시 모드로서 상전이형 게스트-호스트 모드를 이용하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복충형 게스트-호스트 모드와 같은 흡광 모드; 폴리머 분산형 LCD에 사용되는 광선란형 표시 모드; 및 강유전성 LCD에 이용되는 복굴절 표시 모드 등을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광반사 기능을 갖는 화소 전극이나 대향 전극을 연속 파형으로 형성하여 파장 의존성을 감소시킴으로써, 어떤 간섭색도 없는 만족할 만한 밝은 표시를 얻을 수 있다. 그 외에도, 포토 마스크를 이용해 포토리소그래피 공정으로 볼록부들을 형성하면, 볼록부들을 재현성이 양호하게 형성할 수 있고, 이 볼록부로 인해 화소 전극 상부 표면도 재현성이 양호하게 만들 수 있다.
본 발명이 속한 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 다양한 변형을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 특허 청구의 범위는 상술한 기재에 한정되지 않고 넓게 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 절연 하부 기판(11)상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 갖는 반사형 기판 제조 방법으로, 상기 방법은 (가) 상기 기판 상에 폴리머 수지막을 형성하는 단계; 및 (나) 상기 폴리머 수지막 위호 상기 적어도 하나의 반사 전극을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 방법은 (다) 상기 적어도 하난의 전극이 제공되는 영역 아래에 감광성 수지로 된 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 (다) 단계는 상기 (가) 단계 이전에 수행되며, 상기 볼록부는 제1높이를 갖는 복수개의 제1볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하여, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면이 평탄부를 갖지 않는 연속 파형(a contiunous wave shape)이 계속되며, 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)르 랜덤하게(randomly) 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)는 포토 마스크를 이용한 사진 석판 기법을 사용하여 형성되는 반사형 기판 제조 방법.
  3. 절연 하부 기판(11)상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 포함하는 반사형 기판으로, 제1높이를 갖는 복수개의 제1볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하는 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)가 상기 기판(11)과 상기 적어도 하나의 전극(19)사이에 제공되며, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면은 평탄부 없는 연속 파형이 계속되며, 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)는 랜덤하게 형성되며, 감광성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 기판.
  4. 제2항에 있어서, 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)와 상기 적어도 하나의 반사 전극(19)사이에 배치된 폴리머 막을 더 포함하는 반사형 기판.
  5. 절연 하부 기판(11)상에 제공된 적어도 하나의 반사 전극(19)을 포함하는 반사형 기판으로, 제1높이를 갖는 복수개의 제1볼록부와 상기 제1높이와 다른 제2높이를 갖는 복수개의 제2볼록부를 포함하는 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)가 상기 기판(11)과 상기 적어도 하나의 전극(19)사이에 제공되며, 상기 적어도 하나의 전극의 상부 표면은 평탄부 없는 연속 파형이 계속되는 반사형 기판; 상기 반사형 기판에 대향하는 제2기판(30); 및 상기 반사형 기판과 상기 제2기판 사이에 밀봉된 액정층(35)을 포함하며, 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)는 랜덤하게 형성되며, 감광성 수지로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사형 기판은 상기 볼록부(14a, 14b, 14'a, 14'b)와 상기 적어도 하나의 반사 전극(19) 사이에 배치된 막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
KR1019930002327A 1992-02-19 1993-02-19 반사형 기판, 그의 제조 방법 및 그를 사용한 액정 표시 장치 KR100187329B1 (ko)

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