KR100236026B1 - 반사형 액정표시장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 반사 휘도 및 시야각 특성을 향상시킨 반사형 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 반사용 화소전극 하측에 반사 효율을 증가시키기 위한 복수개의 돌출부가 형성되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 상기 복수개의 돌출부는 불규칙적으로 거칠은 표면을 가지며 평면상에서 육각형 형태로 배열되도록 한 것이다.

Description

반사형 액정표시장치 및 제조방법

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 반사형 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.

최근에 PCS(Personal Communcation System) 서비스가 실시되면서 휴대용 정보 단말기 PDA(Personal Digital Assistant)가 정보 전달 매체의 표준으로 등장할 것으로 예상되므로 휴대용(portable) 소형 모니터가 필요하게 되었다.

그런데 일반적인 액정표시장치(TFT-LCD)는 소비전력이 1.8W 이상으로 비교적 높고, 백 라이트에 따르는 소비전력이 1.0W에 이른다. 따라서 밧데리의 용량과 수명을 고려하면, 일반적인 TFT-LCD는 휴대용 모니터로 사용하기에는 여러 가지 단점을 가지고 있다.

반면, 반사형 액정표시장치는 백 라이트를 이용하지 않고 자연광이나 실내형광등 등의 외부광을 이용하므로 소비 전력을 800mW 이하로 낮출 수 있는 장점을 가지고 있어 휴대용 모니터로 적합하다.

그러나 반사형 액정표시장치는 자연광 등의 외부광을 이용하므로 휘도가 현저히 감소하기 때문에 반사 효율을 증가시킬 수 있는 반사판의 개선이 중요한 숙제로 남아 있다.

즉, 투과형 액정표시장치와 달리 반사형 액정표시장치는 상판의 칼라 필터층과 액정층을 통과한 Δn·d에 의한 위상차를 갖는 편광된 빛을 반사판에서 일정 시야각을 갖도록 반사시키는 것이 매우 중요하다.

그런데, 일정 입사각을 갖고 있는 빛은 반사될 때 위상치에 의한 간섭 효과에 의해 휘도 불균일을 초래하게 된다. 따라서 일정한 경사각을 갖는 연속적인 굴곡형태로 반사판을 형성하므로써 반사각에 따른 경로 차이를 없애 주는 것이 필요하다.

이와 같이 자연광 등의 외부광을 효과적으로 사용하기 위한 종래의 반사형액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래이 반사형 액정표시장치의 구조 단면도이고, 도2는 종래의 다른실시예의 반사형 액정표시장치의 구조 단면도이며 도3은 종래의 반사형 액정표시장치에서 굴곡부 평면도이다.

종래의 반사형 액정표시장치는 도1과 같이 기판(1)상의 소정영역에 게이트전극(2)이 형성되고 상기 게이트 전극(2)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(3)이 형성된다.

상기 게이트 전극(2) 상측의 게이트 절연막(3) 위에 진성 반도체층(4)이 형성되고 상기 진성 반도체층(4) 양측 상부에 소오스 전극(6) 및 드레인 전극(7)이 형성되며 상기 소오스 전극(6) 및 드레인 전극(7)과 진성 반도체층(4) 계면에 오믹접촉층(5)(N⁺반도체층)이 형성되어 박막 트랜지스터가 구성된다.

그리고 상기 드레인 전극(7)에 콘택 홀을 갖고 전면에 보호막(8)이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터 상측의 보호막(8) 위에는 빛을 차광하도록 블랙 매트릭스층(9a)이 형성되고 상기 화소 영역에는 상기 보호막(8)위에 굴곡부(9b)가 형성된다.

상기 블랙 매트릭스층(9a) 및 굴곡부(9b)는 폴리머(polymer)로 형성되며, 굴곡부(9b)는 도3과 같이 형성된다.

도1 및 도2에 형성되는 원기둥 모양의 복수개의 돌출부를 도3과 같이 평면도를 통해 보면, 지름이 3μm인 돌출부와 지름이 5μm인 돌출부가 규칙적으로 배열되어 있다.

이와 같이 형성된 기판 전면에 상기 드레인 전극상에 콘택 홀을 갖고 평탄화용 절연막(10)이 형성되고, 상기 콘택 홀을 통해 드레인 전극(7)과 전기적으로 연결되도록 화소 영역의 평탄화용 절연막(10)위에 반사용 화소전극(11)이 형성된다.

종래 반사형 액정표시장치의 다른 구조로는 도2와 같이 평탄화용 절연막과 반사용 화소전극의 위치가 다르게 된 경우도 있다.

즉, 도2와 같이 반사용 화소 전극(11)이 블랙 매트릭스층(9a) 및 굴곡부(9b)위의 영역에서 드레인 전극(7)에 연결되도록 형성되고 상기 반사용 화소 전극(11)을 포함한 기판 전면에 아크릴 수지등의 평탄화용 절연막(10)이 형성된다.

그러나 이와 같은 종래의 반사형 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 높이가 다른 2개의 돌출부를 연속적으로 배열하여 굴곡부를 고밀도로 형성하므로 반사 효율을 증가시켰으나 돌출부의 표면이 부드럽고 단순히 높이가 다른 2개의 돌출부를 연속적으로 배열하므로 시야각 특성을 향상시기는데는 한계가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 돌출부의 배열을 달리하고 돌출부의 표면 거칠기를 개선하여 반사 휘도 및 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 반사형 액정표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 반사형 액정표시장치의 구조 단면도

도2는 종래의 다른 반사형 액정표시장치의 구조 단면도

도3은 종래의 반사형 액정표시장치에서 굴곡부 평면도

도4a는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 굴곡부 평면도

도4b는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 굴곡부 단면도

도5는 본 발명을 설명하기 위한 돌출부 모양에 따른 반사 휘도 그래프

도6은 본 발명을 설명하기 위한 돌출부의 밀도에 따른 반사 휘도 그래프

도7a 내지 도7c 는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 돌출부 제조공정 단면도

도 8은 애싱한 경우와 하지 않은 경우 시야각과 반사 휘도 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 12 : 돌출부

13 : 금속

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사형 액정표시장치는 반사용화소전극의 하측에 반사효율을 증가시키기 위한 복수개의 돌출부가 형성되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 상기 복수개의 돌출부는 불규칙적으로 거칠은 표면을 가지며 평면상에서 육각형 형태로 배열됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사형 액정표시장치 제조방법은 반사용 화소전극 하측에 반사효율을 증가시키기 위한 복수개의 돌출부가 형성되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판에 블랙레진을 증착하는 단계와, 상기 블랙레진을 선택적으로 제거하여 평면상에서 육각형 형태로 반구형의 돌출부를 복수개 형성하는 단계와, 상기 각 돌출부의 표면이 거칠어지도록 상기 돌출부들을 애싱하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 반사형 액정표시장치 및 제조방밥을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4a는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 굴곡부 평면도이고, 도4b는 본발명의 반사형 액정표시장치의 굴곡부 단면도이고, 도5는 본 발명을 설명하기 위한 돌출부 보양에 따른 반사 휘도 그래프이고, 도6은 본 발명을 설명하기 위한 돌출부의 밀도에 따른 반사 휘도 그래프이며, 도7a 내지 도7c는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 돌출부 제조공정 단면도이고, 도8은 애싱한 경우와 하지 않은 경우 시야각과 반사 휘도 그래프이다.

먼저, 본 발명의 반사형 액정표시장치의 단면 구조는 종래와 같이 형성된다.

그러나 굴곡부의 돌출부 배열이 종래와 다르다.

즉, 종래의 반사형 액정표시장치에서는 돌출부가 평면상에서 불규칙한 배열을 갖는데 반해, 본 발명의 반사형 액정표시장치는 돌출부가 평면상에서 육각형 형태로 배열되고, 각 돌출부는 4μm∼20μm정도의 지름을 갖고 돌출부 사이는 4μm~10μm정도의 거리를 갖는다.

이와같은 구조를 갖는 본 발명의 반사형 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같다.

즉, 도7a와 같이, 게이트 전극과 소오스 전극 및 드레인 전곡을 구비한 박막 트랜지스터(도7에는 도시되지 않음)가 형성된 기판(11)상에 블랙 레진(black resin)을 증착하고 사진 식각 공정으로 반구형의 돌출부(12)를 복수개 형성한다.

이때 돌출부(12)는 평면상에서 보았을 때 육각형 형태로 배열한다.

도7b와 같이, 각 돌출부(12)의 표면이 거칠어지도록 O₂가스를 이용하여 애싱(ashing)한다. 이때, CF₄+O₂또는 SF₄+O₂가스를 이용하여 애싱할 수도 있다,

도7c와 같이, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되도록 돌출부(12)가 형성된 기판(11)위에 반사율이 우수한 Al, Al합금 등의 금속(13)을 증착하고 화소 영역에만 남도록 상기 금속층을 패터닝하여 반사용 화소 전극을 형성한다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 반사형 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

도5는 돌출부를 반구형으로 형성한 경우(패턴1)와 사각 기둥으로 형성한 경우(패턴2)의 반사형 액정표시장치의 반사 휘도를 나타내었다. 실험 결과, 돌출부를 반구형으로 형성할 때 반사 휘도가 증가하였다.

도6은 각 돌출부를 반구형으로 형성하고 돌출부의 배열을 본 발명에서와 같이 육각형 형태로 배열한 경우(패턴3)와 종래와 같이 불규칙하게 배열한 경우(패턴4)의 반사형 액정표시장치의 반사 휘도를 나타내었다. 실험 결과, 돌출부를 육각형형태로 배열하면 반사 휘도가 더 증가되었다.

도8은 본 발명에서와 같이, 돌출부의 표면이 거칠어지도록 애싱한 경우(패턴5)와 애싱하지 않은 경우(패턴6)의 반사형 액정표시장치의 반사 휘도를 나타내었다. 실험 결과, 애싱을 하지 않은 경우는 시야각이 커지면 급격하게 반사 휘도가 감소하였으나, 애싱하여 돌출부의 표면이 거칠어지도록 한 경우에는 시야각이 증가하더라도 반사 휘도는 변화율이 적었다.

상기 실험 결과에서 비교해 본 바와 같이, 반사용 화소 전극 하측의 돌출부를 반구형으로 형성하고, 평면상에서 돌출부를 육각형 형태로 배열하며 각 돌출부의 표면을 거칠게 형성하므로 반사형 액정표시장치의 반사 휘도가 향상되고 보다 더 좋은 시야각을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 반사용 화소전극의 하측에 반사효율을 증가시키기 위한 복수개의 돌출부가 형성되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 상기 복수개의 돌출부는 불규칙적으로 거칠은 표면을 가지며 평면상에서 육각형 형태로 배열됨을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치
2. 제1항에 있어서, 각 돌출부는 지름이 4μm~20μm인 반구형으로 형성됨을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치,
3. 제1항에 있어서, 각 돌출부의 사이는 4μm∼10μm의 거리를 갖고 배열됨을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
4. 반사용 화소전극 하측에 반사 효율을 증가시키기 위한 복수개의 돌출부가 형성되는 반사형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판에 블랙 레진을 증착하는 단계; 상기 블랙 레진을 선택적으로 제거하여 평면상에서 육각형 형태로 반구형의 돌출부를 복수개 형성하는 단계; 상기 각 돌출부의 표면이 거칠어지도록 상기 돌출부를 애싱하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
5. 제4항에 있어서 애싱은 O₂를 이용함을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.