KR100254753B1

KR100254753B1 - 반사판, 반사형 액정 표시 장치 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR100254753B1
Application number: KR1019970054490A
Authority: KR
Inventors: 가즈히꼬 쯔다; 마리꼬 반; 세이이찌 미쯔이; 나오후미 기무라
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2000-05-01
Also published as: TW362163B; US6313895B1; KR19980033099A; JP3213242B2; JPH10123508A; CN1097745C; CN1188248A

Abstract

본 발명의 목적은 양호한 반사 특성을 갖는 반사판 및 표시 품질이 개선된 반사형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다. 마스크는 각각의 픽셀에 대해 복수의 기본적 불균일 스폿 패턴을 가지며, 적어도 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴에 대해 2개 이상의 불균일 영역이 형성된다. 2개 이상의 불균일 영역들 중 임의의 2개의 영역들은 불균일 스폿 패턴의 병렬 배치, 회전 배치 및 반전 배치 관계 중에서불균일 스폿 패턴들이 서로 병렬로 배치된 병렬 배치 관계를 적어도 나타내며, 불균일 영역들은 불규칙하게 배열된다. 볼록부를 갖고 있는 반사판 및 반사형 액정 표시 장치는 마스크를 사용하여 감광성 수지막을 노출함으로써 제조된다. 노출 단계가 상이한 위치에서 반복되는 경우에도, 경계부는 관측되지 않는다. 따라서, 평행빔의 경우에도, 간섭 색상이 방지되어 반사 특성 및 표시 특성을 향상할 수 있다.

Description

반사판, 반사형 액정 표시 장치 및 그들의 제조 방법

본 발명은 입사광을 반사하는 매트릭스 표시 장치에서 사용되는 반사판 및 이 반사판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 백 라이트(backlight)를 사용하지 않고 픽셀 전극 표면에 입사광을 반사함으로써 표시를 달성하는 반사형 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치들 중에서도, 외부로부터 입사되는 입사광을 반사함으로써 표시를 달성하는 반사 형태는 광원으로서 백 라이트가 불필요하므로 전력 소모가 적고 얇고 가벼운 구조이기 때문에 주목되어 왔다. 반사형 액정 표시 장치에서 보다 밝은 표시를 얻기 위해서는 관측자에게 분산되는 광의 강도를 증가시키기 위한 최적의 반사 특성을 갖는 반사판을 준비할 필요가 있다. 이러한 필요성으로 인해, "페이퍼 화이트(paper white)"를 실현할 수 있는 불균일한 표면을 갖는 반사판을 형성하는 것이 중요한 기술로서 수용되었다.

일본 특허 공보 JP-A 5-323371(1993)호에는 광 처리에 의해 감광성 수지로 반사판의 표면 상에 불균일 스폿을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 도 9a 및 9b는 반사판의 표면 상에 불균일 스폿을 형성하는데 사용되는 종래 기술의 마스크(1b)를 도시한 상부 단면도이다. 도 9a는 마스크(1b)의 하나의 픽셀(61)을 도시한 상부 단면도이다. 도 9b는 마스크(1b)의 단위 패턴의 배열 관계를 도시한 도면이다.

마스크(1b)의 픽셀(61)의 형태는 약 200개의 원형 영역(62)가 예를 들어, 랜덤하게 배열되어 반사광의 간섭을 억제하기 위한 불균일 스폿을 형성하도록 설계된다. 픽셀(61)은 길이가 100 ㎛ 내지 1,000 ㎛인 면을 갖는 사각형이며, 예를 들어 참조 번호(64)로 나타낸 바와 같은 단위 패턴을 갖는다. 마스크(1b)는 단위 패턴(64)의 미러 반사(mirror reflection)를 반복함으로써 불균일 스폿의 전체 배열을 결정하도록 설계된다.

마스크(1b)를 사용하여 불균일 스폿을 갖고 있는 반사판을 제조하는 방법이 기술될 것이다. 도 4는 통상의 반사판 제조 방법에서의 노출 단계를 설명하는 사시도이다. 감광성 수지막(17)은 소정의 기판(10) 상에 형성된다. 마스크(1)을 통해 감광성 막(17)을 노출하기 위한 스테퍼 디바이스(stepper device)의 구형 노광 램프(18)이 기판(10)의 감광성 수지막(17) 상에 배치된다. 한번의 노출에 의해 조사되는 영역은 노광 램프(18)의 크기에 달려있지만, 요즘에는 최대한 약 12.7 ㎝의 대각선 길이를 갖는다. 대각선 길이가 약 12.7 ㎝ 이상인 반사판이 제조되는 경우, 마스크(1) 또는 기판(10)의 위치를 이동함으로써 소정 횟수의 노출 단계가 반복된다. 한번의 노출에 의해, 예를 들어 기판(10)에서 노출면 A만이 노출된다. 그 후, 마스크(1) 또는 기판(10)을 이동시킴으로써 다른 노출면 B 내지 H이 순차적으로 노출된다. 차광부로 작용하는 마스크로서 사용되는 종래 마스크(1b)에 포함되는 원형 영역(62)를 생성함으로써, 예를 들어 원형 영역(62)외의 감광성 수지막(17)의 영역이 노광된다.

노출된 감광성 수지막(17)이 현상액으로 현상되면, 원형 영역(62)에 대응하는 영역 상에 원형 컬럼이 형성된다. 이들 원형 컬럼들은 120 내지 250 ℃에서 열 처리에 의해 라운딩 표면을 갖는 볼록부로 라운드된다. 기판(10)의 모든 표면 상에는 금속 박막으로 이루어진 광 반사막이 형성되어 볼록부를 덮는다. 광 반사막은 볼록부에 의해 완만한 원뿔형 불균일 스폿을 갖는 연속적인 만곡형 표면으로 형성된다. 따라서 불균일 표면을 갖도록 형성된 반사판은 관측자쪽으로 진행되는 광의 강도를 증가시켜 반사형 액정 표시 장치에서 사용되는 경우 밝은 페이퍼 화이트 표시를 제공한다.

종래 기술의 마스크(1b)는 상술된 바와 같이 원형 영역(62)를 갖는 픽셀(61)의 단위 패턴의 미러 반사를 반복함으로써 설계된다. 반사판은 마스크(1b)에 의해 볼록형으로 제조되어 이 반사판을 사용하는 반사형 액정 표시 장치는 밝은 페이퍼 화이트 표시를 제공할 수 있다. 그러나, 반사판의 크기가 큰 경우에는 노출 단계가 복수회 반복되고 따라서 반사 특성이 저하되는 결과로서 표시 장치의 표시 품질이 저하된다. 이하, 상세히 설명될 것이다.

도 10은 스테퍼 디바이스(stepper device)의 노광 램프(18)에 의한 노출 강도 분포를 도시한 도면이다. 노출되는 영역(23)에서 동일한 노출 강도를 갖는 각각의 지점들을 곡선으로 결합하면, 노출 강도가 높은 부분 및 노출 강도가 낮은 부분들이 완만한 불균일 스폿을 표현하는 궤적선(24)으로 표현된다. 화살표(25)가 영역에 가까와짐에 따라 노출 강도는 높아지며 화살표(25)가 영역(27)에 가까와짐에 따라 노출 강도는 낮아진다. 이러한 노출 강도 차는 노출 영역(23)에서 약 3%의 분산 및 이에 따른 불균일한 노출을 일으킨다.

도 11은 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복되는 경우의 광학 강도 분포를 도시한 도면이다. 예를 들어, 노출면 A, B, C 및 D 순서로 노출이 실행된다. 노출 강도는 A 면만의 노출의 경우에는 서서히 변하지만, 상이한 위치에서 2회 이상의 노출의 경우에는 면들 사이의 각각의 경계부(28)에서 급격히 변한다. 노출 강도의 급격한 변화는 노출 불균일성으로서 관측된다.

도 12a 및 12b는 노출 강도에 기인한 볼록부들(21) 사이의 형태의 차를 도시한 사시도이다. 도 12a는 노출 강도가 높은 경우를 도시하며, 도 12b는 노출 강도가 낮은 경우를 도시한 도면이다. 기판(10)의 표면 상에 형성되는 각각의 원형 컬럼(20)은 보다 높은 노출 강도의 경우에는 보다 얇다. 원형 컬럼(20)의 열처리에 의해 볼록부(21)은 라운드되어 평탄한 표면을 갖는다. 볼록부(21)이 높이 d를 가지는 경우 이들은 보다 높은 노출 강도의 경우에는 보다 급격하며(steeper) 보다 낮은 강도의 경우에는 보다 완만하다(gentler). 볼록부(21)이 상이한 형태가 제공되는 결과, 노출이 불균일해진다.

도 13a 및 13b는 노출 강도에 기인한 볼록부들(21) 사이의 반사 특성의 차를 도시한 그래프이다. 도 13a는 노출 강도가 높은 경우를 도시하며, 도 13b는 노출 강도가 낮은 경우를 도시한 도면이다. 횡좌표는 방위 각도는 나타내며, 종좌표는 반사 강도를 나타낸다. 상이한 형태의 볼록부(21)로 인해 노출 강도가 높은 부분 및 노출 강도가 낮은 부분에서의 반사 강도는 상이하다. 특히, 반사 강도의 변화는 노출 강도가 높은 부분에서 광범위한 시각에 걸쳐 작으며 노출 강도가 낮은 부분에서 시각 범위에 걸쳐 크다.

도 14a 및 14b는 상이한 위치에서 종래의 마스크(1b)를 사용하는 경우의 반사판(71)의 반사 특성의 변화를 도시한 도면이다. 도 14a는 반사 특성의 패턴을 도시하며, 도 14b는 노출면 A 및 B의 반사 특성을 도시한다. 참조 번호(65)는 반사 강도의 변화가 가장 작은 상태를 나타내며, 반사 강도의 변화는 참조 번호(66, 67 및 68)의 순서로 점차적으로 커진다. 노출면 A 및 B은 참조 번호(65 내지 68)로 표시된 반사 특성을 갖는 복수의 픽셀들(61)로 형성된다. 점선(69)는 노광 램프(68)에 의한 노출 강도 분포를 나타내는 궤적이다. 영역(69a)는 노출이 많은 영역이며, 영역(69b 및 69c)의 순서로 노출이 적어진다. 제1 노출에 의해, 예를 들어 면 A가 노출된다. 이러한 단일 노출에 의해, 점선(69)로 나타낸 바와 같이 불균일 스폿들은 노출의 불균일함으로 인해 연속적으로 서서히 변화한다. 이러한 변화에 따라, 반사 특성들도 또한 서서히 변하여 그렇지 않은 경우 간섭 색상을 생성할 수도 있지만 표시의 불균일함음 관측되지 않는다.

그러나, 면 A 및 B에 복수회의 노출 단계가 반복되는 경우, 예를 들어 면 A와 B 사이의 경계부의 불균일함은 노출 강도의 급격한 변화에 기인하여 급격히 변한다. 그 결과, 반사 특성이 경계부(70)에서 급격히 변하여 반사 분포의 차는 밝기가 불균일함으로 관측된다. 표시의 경우, 경계부(70)이 선으로 관측되어 표시 품질이 저하된다.

도 15는 종래의 반사판(71)에 있어서 입사광의 평행성이 높아지는 경우의 반사 특성을 도시한 도면이다. 마스크(1b)의 동일한 단위 패턴을 반복함으로써, 반사판(71)의 각각의 픽셀(61)들은 불균일 스폿 형태(72) 및 반사 특성이 일치하는 반복 패턴을 갖는다. 그러므로, 평행빔의 경우, 반사광의 평행성도 또한 높아져서 반사광에 의한 간섭 색상이 관측되어 표시 품질이 상당히 악화된다.

본 발명의 목적은 상술된 문제점들을 해결하고, 반사 특성이 양호한 반사판을 제공하며, 반사판을 제조하는 방법을 제공하며, 표시 품질이 개선된 반사형 액정 표시 장치 및 반사형 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열된 광학 반사형 표시 장치에서 사용되는 것으로서, 표면 상에 각각의 픽셀에 대응하는 불균일 영역을 포함하는 반사판을 제공한다.

불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 사용하여 형성된다.

본 발명에 따르면, 반사판은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열된 광학 반사형 표시 장치에서 사용되며, 그 표면은 각각의 픽셀에 대응하는 표면부 상에서 불균일하므로 관측자쪽으로 분산되는 광의 강도가 입사광에 대해 증가될 수 있다. 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 사용하여 불균일 영역이 형성되기 때문에, 반사 특성의 급격한 변화가 방지될 수 있으므로 경계부가 형성되지 않는다. 또한, 평행빔의 경우, 각각의 픽셀의 반사 특성이 상이하게 되어 반사광의 간섭을 억제하여 양호한 반사 특성이 달성될 수 있다. 따라서, 반사판이 광 반사형 표시 장치에서 사용되는 경우, 간섭 및 경계부에 의해 생성되는 표시 품질의 저하가 방지될 수 있다.

본 발명은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나가 그 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴들로 구성되며, 불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴들에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반사판은 상술된 관계(들)을 가지며, 그것의 인접 픽셀들은 상이한 반사 특성을 갖는 불균일 스폿 패턴을 가지므로, 표시의 불균일함이 전혀 발생되지 않는다. 더우기, 평행빔의 경우에도, 어떠한 주기적 반사 특성의 변화도 발생되지 않아 반사광의 간섭을 확실히 방지할 수 있다.

더우기, 본 발명의 반사형 액정 표시 장치는 액정층을 사이에 두고 배열된 한 쌍의 절연 기판 및 이 절연 기판들 중 하나의 액정층측에서 매트릭스 어레이로 배열되어 있어 다른 하나의 광 전송용 절연 기판측으로부터 입사되는 광을 반사시키고 그것으로부터 출사시키는 복수의 광 반사형 픽셀 전극을 포함하되, 픽셀 전극들은 불균일 표면을 가지며, 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴이 사용된다.

본 발명에 따르면, 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광 반사형 픽셀 전극이 배열되며, 각각의 픽셀 전극은 불균일 표면을 가지므로 표시 장치는 입사광에 대해 관측자쪽으로 분산되는 광의 강도를 증가시킬 수 있으므로, 밝은 페이퍼 화이트 표시를 제공한다. 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴이 제공되어, 광 반사율의 급격한 변화가 방지되어 그 결과로서 어떠한 경계부도 형성되지 않을 수 있다. 평행빔의 경우에도, 반면에 각각의 픽셀이 상이한 반사율을 가지므로, 간섭 색상이 억제되는 결과로서 표시 품질이 향상될 수 있다.

본 발명은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴 중 적어도 하나가 그 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴들로 구성되며, 각각의 픽셀 전극들은 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴들에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 픽셀 전극들은 상술된 관계(들)을 가지며, 인접 픽셀 전극들은 상이한 반사율의 불균일 스폿 패턴을 가지므로, 표시의 불균일함이 전혀 발생되지 않는다. 더우기, 평행빔의 경우에도, 어떠한 주기적 반사 특성의 변화도 발생되지 않아 반사광의 간섭을 확실히 방지할 수 있다.

양호하게는, 하나의 절연 기판의 액정층측 표면상에 서로 절연되고 우측 각도에서 교차하는 복수의 배선들, 배선들의 교차에 의해 형성된 사각 픽셀 영역에 각각 배열되며 배선들과 접속된 스위칭 소자, 및 배선들 및 스위칭 소자들의 부분을 적어도 덮는 불균일한 표면을 갖는 절연층이 형성되며, 픽셀 전극들은 절연층 내에 형성된 관통 홀을 통해 스위칭 소자와 각각 접속되며, 광 전송 대향 전극들은 다른 하나의 절연 기판의 액정층측 상의 픽셀 전극과 대향하도록(confront) 형성된다. 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 불균일한 표면을 갖는 절연층이 적어도 복수의 배선 및 스위치 소자들의 부분을 덮도록 형성되며, 픽셀 전극들은 절연층 상의 모든 픽셀 영역에 형성되어 픽셀 전극이 불균일한 표면을 갖는다. 이들 픽셀 영역에 의해, 관측자쪽으로 분산되는 광의 강도는 입사광에 대해 입사광 전체에서 증가될 수 있다. 픽셀 전극들이 관통 홀을 통해 스위칭 소자들과 접속되어 반사형 액정 표시 장치가 밝은 페이퍼 화이트 표시를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 광학 반사형 표시 장치에서 사용되는 반사판을 제조하는 제조 방법을 제공한다. 반사판 제조 방법은 소정의 기판 상에 감광성 수지를 형성하는 단계, 및 그 후 소정의 패턴 영역을 갖는 마스크를 통해 감광성 수지막을 노출하는 단계를 포함하며, 마스크는 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 포함하며, 반사판 제조 방법은 감광성 수지막을 노출하는 단계가 마스크 또는 기판을 이동함으로써 선정된 복수회 반복된 후에 감광성 수지막을 현상하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 노출 단계를 복수회 반복함으로써 경계부가 없는 반사판이 제조될 수 있다.

또한, 본 발명은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나가 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴의 회전 패턴 및 다른 기본적 불균일 스폿 패턴의 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 마스크는 적어도 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴에 대해 복수의 불균일 영역을 포함하므로 그 설계가 간단해질 수 있다. 임의의 2개의 패턴들은 상술된 관계(들)을 가지므로, 상이한 반사 특성을 갖는 다수의 불균일 스폿 패턴들이 쉽고 확실히 형성되어 양호한 반사 특성을 갖는 반사판을 제공할 수 있다.

더우기, 본 발명은 액정층을 사이에 두고 배열된 한 쌍의 절연 기판, 절연 기판들 중 액정층측에서 매트릭스 형태로 배열되어 광 전송용 절연 기판측으로부터 입사되는 광을 반사시키고 그것으로부터 출사시키는 광 반사형 픽셀을 포함하는 반사형 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하며, 이러한 제조 방법은 하나의 절연 기판 상에 감광성 수지막을 형성하여 하나의 절연 기판 상에 형성된 스위칭 소자들의 부분을 적어도 덮는 단계, 및 그 후 소정의 패턴 영역을 갖는 마스크를 통해 감광성 수지막을 노출하는 단계를 포함하되, 마스크는 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 포함하며, 본 발명의 방법은 마스크 또는 하나의 절연 기판을 이동시킴으로써 감광성 수지를 노출하는 단계가 소정 횟수 반복된 후 감광성 수지막을 현상하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 노출 단계를 반복함으로써, 경계부가 발생되지 않고 표시 품질면에서 개선된 반사형 액정 표시 장치가 제조될 수 있다.

더우기, 본 발명은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나가 그 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 마스크는 적어도 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴에 대해 복수의 불균일 영역을 포함하므로 그 설계가 간단해질 수 있다. 임의의 2개의 패턴들은 상술된 관계(들)을 가지므로, 상이한 반사 특성을 갖는 다수의 불균일 스폿 패턴들이 쉽고 확실히 형성되어 양호하며 개선된 반사 특성을 갖는 반사형 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반사판 및 반사형 액정 표시 장치를 제조하는데 사용되는 마스크(1a)를 도시한 상부 단면도.

도 2는 마스크(1a)의 불균일 스폿 패턴의 관계를 도시한 도면.

도 3a 내지 3e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사판(13)을 제조하는 방법의 단계를 도시한 단면도.

도 4는 통상의 반사판 제조 방법에서의 노출 단계를 설명하는 사시도.

도 5a 및 5b는 마스크(1a)를 사용하여 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복될 때의 반사판(13)의 반사 특성의 변화를 도시한 도면.

도 6은 평행빔의 경우의 반사판(13)의 반사 특성을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치(35)를 도시한 단면도.

도 8은 기판(39a)을 형성하는 기판(39) 및 반사형 액정 표시 장치(35)를 구성하는 2개의 액정 패널(11 및 12)를 도시한 상부 단면도.

도 9a 및 9b는 반사판의 표면 상에 불균일 스폿을 형성하는데 사용되는 종래 기술의 마스크(1b)의 형태를 도시한 상부 단면도.

도 10은 스테퍼 디바이스의 노광 램프(18)에 의한 노출 강도 분포를 도시한 도면.

도 11은 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복되는 경우의 광학 강도 분포를 도시한 도면.

도 12a 및 12b는 노출 강도에 기인한 볼록부들(21) 사이의 형태의 차를 도시한 사시도.

도 13a 및 13b는 노출 강도에 기인한 볼록부들(21) 사이의 반사 특성의 차를 도시한 그래프.

도 14a 및 14b는 종래 기술의 마스크(1b)를 사용하여 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복되는 경우의 반사판(71)의 반사 특성의 변화를 도시한 도면.

도 15는 입사광의 평행성이 높을 때의 종래 기술의 반사판(71)의 반사 특성을 도시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 1a : 마스크

6 : 원형 영역

10, 39a, 51 : 기판

13 : 반사판

17 : 감광성 수지막

18 : 노광 램프

20 : 원형 컬럼

21 : 볼록부

22 : 광 반사막

38 : 액정층

이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반사판 및 반사형 액정 표시 장치를 제조하는데 사용되는 마스크(1a)를 도시한 상부 평면도이며, 도 2는 마스크(1a)의 불균일 스폿 패턴의 관계를 도시한 도면이다. 반사판은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열된 표시 장치에서 사용된다. 반면에, 반사형 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 갖고 있다. 마스크(1a)는 각각의 픽셀(2)의 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 갖는다. 예를 들어, 각각의 픽셀(2a 내지 2c)은 상이한 기본적 불균일 스폿 패턴(3, 4 및 5)를 갖는다.

각각의 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)에 의해 포함되는 원형 영역(6)은 표시 장치를 구성하는 반사판 및 기판 상에 형성된 원형 컬럼의 볼록부에 대응하는 차광부로 예시된다. 나머지 영역들은 광 전송부이다. 원형 영역(6)의 크기 및 배열은 CAD(Computer Aided Design)를 사용하여 설계되는데, 예를 들어 기판 상의 각각의 픽셀(2)의 볼록부들은 랜덤하게 배열될 수도 있다. 예를 들어, 원형 영역(6)은 형성될 때 인접 볼록부가 결합되는 것을 방지하도록 적어도 2 ㎛ 갭을 갖도록, 하나의 픽셀(2) 내에 형성된 볼록부의 하부의 전체 영역이 픽셀(2)의 전체 영역의 약 80%를 점유하도록 설계된다. 여기서, 본 실시예는 3개의 기본적 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)에 의해 예시되지만, 기본적 불균일 스폿 패턴의 수는 복수이면 임의로 될 수 있다. 그러나, 3개 내지 5개의 기본적 불균일 스폿 패턴은 제조용으로 양호하다.

마스크(1a)의 불균일 스폿 패턴의 설명을 용이하게 하기 위해, 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)은 각각 참조 번호(7 내지 9)로 표시된다. 마스크(1a)는 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)를 각각 포함한다. 더우기, 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나는 그 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성된다.

예를 들어, 픽셀(2d)의 불균일 스폿 패턴은 반전되어 픽셀(2a)의 불균일 스폿 패턴(7)로부터 평행하게 배치되며, 픽셀(2e)의 불균일 스폿 패턴은 회전되어 픽셀(2b)의 불균일 스폿 패턴(8)로부터 평행하게 배치되며, 픽셀(2f)의 불균일 스폿 패턴은 반전, 회전되어 픽셀(2c)의 불균일 스폿 패턴(9)로부터 평행하게 배치되며, 픽셀(2g)의 불균일 스폿 패턴은 픽셀(2a)의 불균일 스폿 패턴(7)로부터 평행하게 배치된다.

따라서, 볼록부의 배열은 모든 픽셀(2)에 할당되어 랜덤하게 배열된 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)를 설계하고 뷸균일 스폿 패턴(3 내지 5)을 회전 및 반전시켜 병렬로 배치함으로써 마스크(1a)를 형성한다. 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)를 복수회 랜덤하게 사용함으로써, 상이한 반사 특성을 갖는 다수의 불균일 스폿 패턴이 쉽게 형성되어 마스크(1a)의 설계를 간략화한다. 본 실시예는 3개의 기본적 불균일 스폿 패턴(3 내지 5)가 모두 복수인 경우가 도시되어 있다. 그러나, 적어도 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴에 대해 2개 이상의 불균일 영역이 형성되고 불균일 영역들은 상술된 관계에 있는 경우 임의의 불균일 스폿 패턴이 적용될 수도 있다.

도 3a 내지 3e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사판(13)을 제조하는 방법의 단계를 도시한 단면도이다. 반사판(13)은 기판(10), 볼록부(21) 및 광 반사막(22)를 포함하도록 구성된다. 기판(10)은 320 ㎜의 폭 및 400 ㎜의 길이를 가지며, 예를 들어 코닝사(Corning Company)의 상품명 "7059"으로 알려진 두께가 1.1 ㎜인 글래스 기판으로 제조된다. 기판(10)은 그 한면 상에 감광성 수지(17)로, 예를 들어 도꾜 오까사(Tokyo Ohka Company)의 상품명이 "OFPR-800"라 알려진 수지 재료로 스틴-코팅된다. 스핀-코팅은 양호하게는, 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 실행되며, 감광성 수지막은 1,000 rpm으로 30초 동안 스핀 코팅되어, 예를 들어 1.2 ㎛ 두께를 갖는다. 그 후, 100℃에서 30초 동안 열처리가 수행된다. 그 결과, 도 3a에 도시된 바와 같이, 감광성 수지막(17)이 기판(10) 상에 형성된다.

여기서는 노출 단계를 설명하기로 한다. 통상의 반사판 제조 방법에서 노출 단계를 설명하기 위한 사시도를 도시한 도 4를 참조하여, 기판(10)의 한 표면 상에는 예를 들어 대각선 길이가 21.4 ㎝인 8.4 타입의 2개의 반사판을 병렬 배치하기 위한 배열 영역(11a 및 12a)이 구비되어 있다. 단일 노출에 의해 조사되는 영역이 한정되기 때문에, 각각의 배열 영역(11a 및 12a)이 노출면(A 내지 D) 및 노출면(E 및 H)로 각각 4분되며, 이들은 단일 조사 영역보다 큰 기판(10)의 노출의 경우에 순차적으로 노출된다.

마스크(1)로서 작용하는 마스크(1a)는 예를 들어 상부에 감광성 수지막(17)이 형성되어 있는 기판(10) 상의 노출면 A에 대향하도록 배열된다. 기판(10)의 반대편의 마스크(1a)의 한 측에는 스테퍼 디바이스의 원형 노광 램프(18)이 배치되어 있다. 이러한 노광 램프(18)은 마스크(1a)를 통해 광(19)로 감광성 수지막(17)을 조사하고 노출한다. 면 A의 노출 후, 마스크(1a) 또는 기판(10)을 이동함으로써 순서대로 노출면(B 내지 D 및 E)이 각각 노출된다. 마스크(1a)는 예를 들어 평행하게 또는 반전된 방식으로만 배치될 수도 있다.

도 3b는 도 4의 감광성 수지막(17)을 갖는 기판(10) 및 마스크(1)을 확대하여 도시한 단면도이다. 마스크(1a)에 속하는 원형 영역(6)은 차광부이므로, 감광성 수지막(17)은 노광 램프(18)로부터 입사되는 광(19)에 노출되고 원형 영역(6) 이외의 영역들을 통해 전송된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 현상액으로서 도꾜 오까사의 2.38 %의 상품명 NMD-3로 알려진 용액을 사용하여 현상이 실행된다. 극소 원형 컬럼(20)의 원형들은 마스크(1a)의 원형 영역(6)에 대응하여 형상된다.

따라서, 극소 컬럼(20)은 120 내지 250 ℃의 온도에서 열처리된다. 180℃의 온도에서 30분간 열처리되는 경우, 예를 들어 극소 컬럼(20)은 도 3d에 도시된 바와 같이 라운드되어 평탄한 표면을 갖는 볼록부(21)을 형성한다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 전표면 상에서, 금속 박막으로 이루어진 광 반사막(22)가 형성되어 볼록부(21)을 덮는다. 이러한 광 반사막(22)는 예를 들어, Al을 진공 증착시킴으로써 두께가 0.01 내지 1.0 ㎛를 가지도록 형성된다. 광 반사막(22)는 반사율이 높으며 박막을 형성할 수 있는, Ni, Cr 또는 Ag와 같은 금속으로 형성될 수도 있다.

따라서, 널리 기술된 단계에 의해, 반사판이 제조된다. 반사판(13)의 광 반사막(22)는 볼록부(21)에 의해 연속적 곡면이 주어지는 원뿔형으로 완만한 불균일 형태로 형성된다. 반사판(13)은 광 반사막(22)에 의해 광의 강도를 증가시켜 입사광을 관측자쪽으로 분산시킬 수 있게 된다. 더우기, 마스크(1a)를 사용하여, 인접 픽셀(2)에 대응하는 반사판(13)의 불균일 영역은 상이한 불균일 스폿 패턴이므로, 각각의 픽셀(2)의 반사 특성들이 상이하게 되어 양호한 반사 특성을 제공할 수 있다.

도 5a 및 5b는 마스크(1a)를 사용하여 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복될 때 반사판(13)의 반사 특성의 변화를 도시한 도면이다. 도 5a는 반사 특성의 패턴을 도시하며, 도 5b는 노출면 A 및 노출면 B의 반사 특성의 변화를 도시한다. 참조 번호(29)는 반사 강도가 최소로 변하는 경우를 나타내며, 반사 강도의 변화는 참조 번호(30, 31 및 32) 순서로 점차적으로 증가된다.

반사판(13)의 노출면 A 및 B는 참조 번호(29 내지 32)로 나타낸 바와 같은 반사 특성을 갖는 복수의 픽셀(2)로 구성된다. 점선(33)은 노광 램프(18)에 의해 노출 강도 분포를 나타내는 궤적이다. 영역(33a)은 노출 강도가 높은 부분이고, 이러한 노출 강도는 33b 및 33c의 순서로 진행함에 따라 감소된다. 점선(33)으로 나타낸 바와 같이, 노출이 불균일한 경우에도, 인접 픽셀(2)는 상이한 불균일 스폿 형태를 갖도록 배열되어 참조 번호(29 내지 32)로 나타낸 바와 같이 반사 특성의 차이는 연속적이지 않다. 따라서, 반사 특성들이 불균일한 노출에 대응하지 않으므로 면 A와 B 사이의 경계부(28)에서 급격히 변하지 않는다. 그 결과, 반사판(13)이 표시 장치 내에 배치되는 경우, 경계부(28) 상에서 종래 기술의 표시에서 나타날 수도 있는 선이 나타나지 않으므로 표시 품질이 개선될 수 있다.

도 6은 평행빔 경우의 반사판(13)의 반사 특성을 도시한 도면이다. 반사판(13)은 인접 픽셀(2)의 불균일 스폿 형태가 상이하도록 배열되기 때문에, 반사 특성의 차이가 생긴다. 따라서, 태양 광선과 같은 입사광의 평행성이 높은 경우에도, 광(34)는 반사 특성을 주기적으로 변화시키지 않는다. 반사 특성에 의해 광(34)가 다양한 방향으로 반사되기 때문에, 어떠한 간섭 색상도 관측되지 않으므로 반사판(13)이 디스플레이 장치에서 사용되는 경우에도 표시 품질이 개선될 수 있다.

본 실시예에서는, 긍정적인 형태로 예시화될 때 반사판(13)의 감광성 수지막(17)에 사용되는 재료가 기술될 것이다. 재료가 부정적인 형태 또는 긍정적인 형태를 취한다 할지라도, 임의의 재료가 적어도 포토리소그래피의 단계에서 사용될 때 패터닝될 수 있다면 사용될 수도 있다. 재료는 도꾜 오까사의 OMR-83, OMR-850, NNR-2, OFPR-2, OFPR-830 또는 OFPR-5000, Shipley Company의 TF-20, 1300-27 또는 1400-27, Toray Company의 "포토니스(photonees)", Sekisui Fine Chemical Company의 RW101 또는 Nippon Kayaku Company의 R101 또는 R633으로 예시화될 수 있다. 더우기, 재조될 마스크(1a)의 패턴 형태의 광 전송부는 긍정적인 형태의 감광성 수지막(17)이 속하는지 또는 부정적인 형태의 감광성 수지막(17)이 속하는지에 따라 형성된다.

더우기, 기판(10)의 크기 및 액정 패널 배열 영역(11a 및 12a)의 크기는 본 실시예에서 예시된 것들에 한정되지 않고 예를 들어 대각선 길이가 12.7 ㎝인 5 타입의 액정 패널을 제공하며 액정 기판(10) 상에 하나의 액정 패널만을 형성할 수도 있다. 그러한 변형에서도 유사한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치(35)를 도시한 단면도이며, 도 8은 기판(39a)을 형성하는 기판(39) 및 반사형 액정 표시 장치(35)를 구성하는 2개의 액정 패널(11 및 12)를 도시한 단면도이다. 제1 실시예는 불균일 표면을 갖고 있는 반사판(13)과 관련하여 기술될 것이며, 제2 실시예는 불균일 표면을 갖고 있는 반사 픽셀 전극(48)을 포함하는 게스트-호스트 모드 반사형 액정 표시 장치(35)에 대해 설명될 것이다.

반사형 액정 표시 장치(35)는 하나의 기판 부재(36), 다른 기판 부재(37) 및 액정층(38)을 포함하도록 구성된다. 기판 부재(36)에 의해 포함되는 기판(39a)용의 기판(39)는 대각선 표시 길이가 214 ㎜인 8.4 타입의 2개의 액정 패널이 병렬로 배치되고 하나의 액정 패널이 반사형 액정 표시 장치(35)에 대응할 수 있도록 폭(14)가 320 ㎜이며 길이(15)가 400 ㎜이다. 단일 노출에 의해 조사될 때 기판(39)의 영역이 12.7 ㎝ 이하의 대각선 길이를 가지기 때문에, 기판(39) 상의 액정 패널에 대응하는 영역(11 및 12)은 각각 4분되어 노출면 A 내지 D 및 E 내지 H을 형성하며 이들 노출면들 A 내지 D 및 E 내지 H는 순차적으로 노출된다.

기판 부재(36)에 있어서, 서로 절연되고 우측 각도에서 교차되는 복수의 배선들이 코닝사의 상품명이 7059로 알려진 두깨가 1.1 ㎜인 절연 글래스로 이루어진 기판(39a) 상에 배열된다. 박막 트랜지스터 소자(이후, "TFT 소자"라 칭함)(40)는 배선들의 교차에 의해 형성되는 사각 픽셀 영역에서 배선들과 접속되는 스위칭 소자로서 각각 형성된다. 각각의 TFT 소자(40)은 게이트 전극(41), 게이트 절연막(42), 반도체 층(43), 소스 전극(44), 드레인 전극(45) 및 접속 부재(46)을 포함하도록 구성된다.

제1 실시예에서와 유사한 마스크(1a)를 사용하여 노출에 의해 형성된 불균일 표면을 갖는 절연층(47)이 적어도 배선 및 TFT 소자(40) 부분을 덮도록 기판(39a) 상에 형성된다. 절연층(47) 상에서, 불균일 표면을 갖고 있는 반사형 픽셀 전극(48)이 매트릭스 형태로 배열된다. 반사형 픽셀 전극(48)은 절연층(47)에 형성된 각각의 관통 홀(49)을 통해 접속 부재(46)과 접속되며 접속 부재(46)을 통해 드레인 전극(45)와 접속된다. 절연층(47)은 닛산 나가꾸사(Nissan Nagaku Company)의 상품명이 SE-150로 예시화되는 폴리이미드 수지로 이루어진 배향막 부재로 반사형 픽셀 전극(48) 상에 스핀-코팅된다.

다른 기판 부재(37)에 있어서, 광 전송용 절연 기판(51) 상에 컬러 필터(52)가 형성된다. 컬러 필터(52)는 각각의 픽셀에 대해 배열된 적색 필터(52a), 녹색 필터(52b) 및 청색 필터(52c)를 포함하도록 형성된다. 반사형 픽셀 전극(48)과 대향하는 광 전송 대향 전극(54)가 상부에 형성되어 있는 평탄막(53)이 컬러 필터(52) 상에 형성된다. 또한, 배향 막 재료가 사용되어 스핀-코팅법에 의해 평탄막 및 대향 전극을 덮는다.

배향 막 재료들로 스핀-코팅한 후, 기판(39a 및 51)은 180 ℃의 온도에서 신터되고(sintered) 마찰되어(rubbed),액정 분자들의 꼬임각이 기판 부재들(36과 37) 사이에서 240 도를 갖도록 배열된다. 기판(39a 및 51)은 각각의 반사형 픽셀 전극(48) 및 각각의 필터(52a 내지 52c)가 서로 대향하도록 서로 반대편에 배치되며 4.5 ㎛의 스페이서를 함유한 접착제를 사용하여 서로 접착된다. 액정 층(38)용의 액정 재료로서 머크사(Merck Company)의 상품명 ZLI4792의 네마틱 액정, 2가지 톤의 흑색 색소 및 머크사의 상품명 S-811의 키랄(chiral) 용액을 혼합함으로써 준비된 게스트-호스트형 액정이 사용된다 키랄 용액을 사용함으로써, 셀 두께 d0와 고유 피치 P0 사이의 비율 d0/P0이 0.9이다.

반사형 픽셀 전극(48)의 표면에는 마스크(1a)에 의해 불균일 스폿 형태가 주어지기 때문에, 노출 단계가 상이한 위치에서 복수회 반복되더라도 각각의 반사형 픽셀 전극(48)의 반사 특성들의 차는 연속적이지 않다. 제1 실시예에서와 같이, 각각의 노출면 A 내지 D와 E 내지 H 사이의 경계부에서의 반사 특성의 급격한 변화가 없다. 그 결과, 경계부 상에 선이 나타나지 않으므로 양호한 반사 특성으로 인해 표시 품질이 개선될 수 있다.

반면에, 평행빔의 경우에도, 각각의 인접 반사형 픽셀 전극(48)은 마스크(1a)에 의해 상이한 불균일 스폿을 갖도록 배열된다. 그 결과, 반사 특성에 주기적 변화가 발생되며 상이한 반사 특성들에 의해 다양한 방향으로 반사되어, 간섭 색상이 관측되지 않으므로 표시 품질이 개선될 수 있다.

여기서, 기판(39 및 39a)은 유사한 효과를 나타낼 수 있는 Si 기판과 같은 불투명한 기판일 수도 있으며, 이 회로는 기판(39 및 39a) 상에 쉽게 집적화될 수 있다. 반면에, 절연층(47) 상에 형성되는 반사형 픽셀 전극(48)은 TFT 소자 또는 배선 상에 형성될 수도 있다. 이러한 변형에서는, 많은 애퍼쳐가 개선되어 밝은 표시를 달성한다.

더우기, 반사형 액정 표시 장치는 게스트-호스트 모드에 국한되지는 않는다. 게다가, 표시 장치는 TFT 소자 이외에 스위칭 소자들을 사용하는 활성 매트릭스형이거나 스위칭 소자를 전혀 사용하지 않는 단순 매트릭스형일 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 사상 또는 주요한 특성들에서 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실현될 수도 있다. 그러므로, 본 실시예는 모든 면에서 제한적이 아니라 예시적이라고 여겨지며, 상술된 설명에 의해서가 아닌 첨부된 청구범위에 의해 나타나는 본 발명의 범위 및 청구 범위의 등가물의 의미 및 범위 내에 속하는 모든 변형들이 포함된다.

Claims

복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 광학 반사형 표시 장치에서 사용되는 반사판에 있어서,

표면 상에, 상기 각각의 픽셀에 대응하는 불균일 영역(uneven region)들을 포함하며,

상기 불균일 영역들은 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판.
제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나는 상기 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 상기 불균일 영역들은 상기 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판.
반사형 액정 표시 장치에 있어서,

액정층을 사이에 두고 배열된 한 쌍의 절연 기판; 및

상기 절연 기판들 중 하나의 기판의 액정층측에 매트릭스 어레이로 배열되어 있어 다른 광 전송용 절연 기판측으로부터 입사되는 광을 반사시키고 그것으로부터 출사시키는 복수의 광 반사형 픽셀 전극을 포함하되, 상기 픽셀 전극들은 불균일 표면을 가지며, 상기 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴이 사용되는 것을 특징으로 하는 반사판.
제3항에 있어서, 상기 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나가 그 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴들로 구성되며, 상기 각각의 픽셀 전극들은 상기 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판.
복수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 광학 반사형 표시 장치에서 사용되는 반사판을 제조하는 제조 방법에 있어서,

소정의 기판 상에 감광성 수지막을 형성한 후, 소정의 패턴 영역을 갖는 마스크를 통해 상기 감광성 수지막을 노출하는 단계를 포함하되,

상기 마스크는 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 포함하며,

상기 마스크 또는 상기 기판을 이동시킴으로써 상기 감광성 수지를 노출하는 상기 단계를 소정 횟수 반복한 후 상기 감광성 수지막을 현상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판의 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나는 상기 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴의 회전 패턴 및 상기 하나의 기본적 불균일 스폿 패턴의 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 불균일 영역들은 상기 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판의 제조 방법.
액정층을 사이에 두고 배열된 한 쌍의 절연 기판, 및 상기 절연 기판들 중 하나의 기판의 액정층측에 매트릭스 형태로 배열되어 있어 다른 광 전송용 절연 기판측으로부터 입사되는 광을 반사시키고 그것으로부터 출사시키는 복수의 광 반사형 픽셀을 포함하는 반사형 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,

하나의 절연 기판 상에 감광성 수지막을 형성하여 적어도 상기 하나의 절연 기판 상에 형성된 스위칭 소자들 부분을 덮는 단계, 및

그 후, 소정의 패턴 영역을 갖는 마스크를 통해 상기 감광성 수지막을 노출하는 단계를 포함하되,

상기 마스크는 각각의 픽셀에 대해 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴을 포함하며,

상기 마스크 또는 상기 하나의 절연 기판을 이동시킴으로써 상기 감광성 수지를 노출하는 상기 단계를 소정 횟수 반복한 후 상기 감광성 수지막을 현상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 2개 이상의 기본적 불균일 스폿 패턴들 중 적어도 하나는 상기 패턴의 회전 및 반전 패턴을 포함하는 복수의 불균일 스폿 패턴으로 구성되며, 불균일 영역들은 상기 2개 이상의 기본적 패턴들 중에서 랜덤하게 선택된 임의의 패턴에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법.