KR100312696B1 - 반사형 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

반사형 액정 표시장치로서, 확산판을 별도로 구비하지 않고도 반사광에 대한 산란 및/또는 확산을 이루도록 하여 확산판으로 인한 컨트라스 저하 및 휘도 저하를 방지하고 감소된 제조 공정에 따라 제조 단가의 절감을 가져올 수 있도록 하기 위하여, 외부광이 입사되는 제1 기판과; 이 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극과; 상기 제1 기판과 대향되는 자세로 일정한 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 기판과; 이 제2 기판 위에 상기 제1 전극에 대응하여 형성되는 제2 전극과; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정층과; 상기 제1,2 기판 중 어느 하나의 기판에 선택적으로 제공되는 칼라 필터층과; 상기 액정층을 통하여 입사되는 광을 반사시키는 반사층과; 상기 반사층에서 반사되어 상기 제1 기판측으로 나가는 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단을 포함한다.

Description

반사형 액정 표시 장치{REFLECTION TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 말하자면 입사광을 반사층으로 반사시켜 표시를 행하도록 하는 반사형 액정 표시장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치의 하나인 액정 디스플레이 장치에서, 반사형 액정 표시장치는 투과형 액정 표시장치와 달리 별도의 광원을 구비하지 않고 자연광을 비롯한 주변광을 이용하여 표시 작용을 행하게 되므로, 소비 전력을 작게 할 수 있고장치의 박형 및 경량화를 도모할 수 있는 장점을 지니고 있어 업계의 주목을 받고 있다.

상기 반사형 액정 표시장치의 공지된 구조는, 장치의 외부로부터 들어온 입사광이 반사되어 나아갈 수 있도록 하기 위해, 평행하게 배치되는 2매의 기판 중 어느 일측에 알루미늄 등으로 이루어진 반사층을 배치하여 이루어진다.

이의 구성을 도면을 통해 더욱 살펴 보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반사형 액정 표시장치는, 우선 2매의 글라스 기판(1,3)을 소정의 간격을 두고 배치하고 이의 기판(1,3) 대향면에는 각기 전극(5,7)과 배향막(9,11)을 도포 형성하고 있으며 상기 양 배향막(9,11) 사이의 공간부에는 액정(13)을 주입하여 이루어지는 통상의 구성을 갖는다. 이러한 구성에 상기 반사형 액정 표시장치는, 상기한 반사층(15)을 상기 기판(1,3) 중 일측 기판(편의상, 후면 기판이라 칭함)(3)에 형성된 전극(7) 아래로 배치하고, 다른 기판(편의상, 전면 기판이라 칭함)(1)의 외부면에는 편광판(17)을 배치하고 있다.

이와 같은 구성은 반사형 액정 표시장치의 통상적인 구성으로서, 이의 구성을 갖는 상기 반사형 액정 표시장치는, 상기 전면 기판(1)의 외부로부터 입사된 외부광을 상기 반사층(15)으로 반사시켜 이 반사광이 상기 전면 기판(1) 측으로 재투과되도록 함으로써, 소정의 화상이나 기타 문자 등을 표시하게 된다.

이러한 상기 반사형 액정 표시장치가, 칼라 구현을 이루도록 하는 경우에는, 상기 기판(1,3)의 어느 일측으로 칼라 필터층(19)을 배치하게 되며, 또한, 상기 액정(13)을 STN 액정 표시장치용으로 구비하는 경우에는 위상차 필름(retardationfilm)(21)을 상기 전면 기판(1)측에 더욱 배치하게 된다.

한편, 반사형 액정 표시장치에서는, 그의 구조 특성에 따라 상기 전면 기판(1)측에 확산판(23)을 더욱 배치하여 구성되기도 한다. 이 확산판(23)은, 상기 반사층(15)이 경면(鏡面) 반사 특성을 갖는 금속막으로 이루어지는 경우, 상기 전면 기판(1) 측으로 들어오는 입사광이나 상기 반사층(15)에서 반사되어 상기 전면 기판(1) 측으로 나가는 반사광을 산란 및 확산시킴으로써, 상기 반사층(15)에 있어 정반사 방향으로만 반사율이 높게 되거나, 관찰자의 얼굴이 표시면에 비추어 보이는 등의 문제점을 해소하게 된다.

그러나, 이와 같이 반사형 액정 표시장치의 구성에 상기 확산판(23)이 포함되는 경우에는, 아무래도 상기 전면 기판(1)을 통해 들어오는 최초 입사광이 상기 확산판(23)을 통과할 때, 이 확산판(23)에 의해서 일부가 흡수됨에 따라 광량이 떨어지게 된다. 이러한 광량 저하는 상기 반사형 액정 표시장치에서 구현되는 표시 화상의 휘도에 문제를 일으키게 된다.

이 뿐만 아니라, 반사형 액정 표시장치에서 상기 확산판(23)은, 장치의 컨트라스트 저하에도 한 원인이 되기도 하는데, 이는 상기 전면 기판(1) 측으로 들어오는 입사광이 상기 확산판(23)을 통과할 때, 이의 확산판(23)을 통과하지 못하고 이의 표면에서 반사되어 다시 상기 전면 기판(1)측으로 되돌아 나아가는 이른바, 후방 산란(back scattering)되는 광이 발생되고 있기 때문이다.

따라서, 종래에는 상기와 같은 문제점을 안고 있는 확산판(23)을 제거하면서도 이의 확산판(23)이 갖는 기능을 실현할 수 있는 기술이 제안되고 있는 바, 이의기술로는 미국 특허 제 5,408,345 호에 개시된 반사형 액정 표시장치를 들 수 있다.

상기 미국 특허에 의한 반사형 액정 표시장치는, 투명 기판 상에 복수의 융기(bump)를 갖는 절연층을 형성하고 이 절연층 상에는 반사 전극을 형성하여 구성된다. 이러한 반사형 액정 표시장치는, 상기한 복수의 융기로 인해 상기 반사 전극 부위로부터 산란 및 확산되는 빛의 작용으로 광 이용 효율을 향상시키도록 하고 있다.

즉, 상기 반사형 액정 표시장치는, 확산판을 별도로 보유하지 않고 반사 전극 자체에서 광이 산란 및 확산되도록 하여 전술한 종래의 문제점을 해소하도록 하고 있는 것이다.

이와 같은 기술적 개념으로, 일본국 특허공개 평4-243226호에서는, 기판의 일면에 미세한 철(凸)부를 갖는 감광성 수지를 배치하고, 이 감광성 수지 상에 반사막을 형성한 반사형 액정 표시장치를 개시하고 있으며, 또한, 일본국 특허공개 평9-258219에서는 광을 반사하는 면에 요철(凹凸)이 형성된 반사층을 기판의 일면에 배치하고, 상기 반사층에 있어 요철에 대한 접선의 경사각이 2°미만으로 된 영역의 면적과 상기 기판 면적에 대한 비율이 20% 이상 60% 이하로 되게 한 반사형 액정 표시장치를 개시하고 있다.

그러나, 위에 기재된 반사형 액정 표시장치들은, 확산판을 갖는 반사형 액정 표시장치에 비해 광 이용 효율면에서는 장점을 가질 수 있는 반면, 실질적으로 상기 융기(또는 철부 또는 요철) 부위를 형성함에 있어, 감광성 수지를 소정의 패턴으로 노광, 현상, 열처리하는 다수의 공정을 거쳐야 함에 따라 복잡한 제조 공정으로 인한 제조 원가 상승 및 제조 불량율을 높이는 부담을 초래한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광 이용 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 제조 공정의 단순화로 인한 제조 원가의 저감을 가져오도록 하는 양질의 반사형 액정 표시장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시장치를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시장치의 작용 설명을 위해 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 액정 표시장치를 도시한 단면도이고,

도 4은 종래의 반사형 액정 표시장치 일례를 도시한 단면도이다.

이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

외부광이 입사되는 제1 기판과; 이 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극과; 상기 제1 기판과 대향되는 자세로 일정한 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 기판과; 이 제2 기판 위에 상기 제1 전극에 대응하여 형성되는 제2 전극과; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정층과; 상기 제1,2 기판 중 어느 하나의 기판에 선택적으로 제공되는 칼라 필터층과; 상기 액정층을 통하여 입사되는 광을 반사시키는 반사층과; 상기 반사층에서 반사되어 상기 제1 기판측으로 나가는 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단을 포함하는 반사형 액정 표시장치를 제공한다.

상기 반사형 액정 표시장치에서, 상기 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단은 상기 칼라 필터층에 제공되며, 이는 실질적으로 상기 칼라 필터층에 분산되어 상기 칼라 필터층의 표면에 미세 요철을 형성하는 비이드로 이루어진다.

상기 비이드는 실리카로 구비되는 것이 바람직하며, 본 발명에서 상기 칼라필터층은 광중합형 감광 조성물과 유기 안료가 혼합된 포토 레지스트로 구비되어 안료 분산법에 의해 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 반사형 액정 표시장치는, 상기 칼라 필터층 위에 형성되는 보호(over coat)층을 더욱 포함할 수 있는데, 이 보호층에도 상기 칼라 필터층을 통과한 빛을 확산 및/또는 산란시키는 수단이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 이 수단은 상기와 마찬가지로 상기 보호층에 분사되어 이의 보호층 표면에 미세 요철을 형성하는 실리카로 구비된 비이드로 형성됨이 바람직하다.

이에 상기와 같이 구비되는 반사형 액정 표시장치는, 종래와 같이 확산판을 별도로 구비하지 않고도, 반사층에서 반사된 입사광을 확산 및/또는 산란시키게 된다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시장치를 도시한 단면도이다.

이의 구성을 살펴보면, 우선 상기 액정 표시장치에는 글라스 등의 재질로 구비된 1쌍의 기판(30,32)이 제공되는 바, 이들 기판은 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 기판(30)과 제2 기판(32)으로 구분된다.

상기에서 제1 기판(30)은 이미지 구현에 필요한 외부광이 입사되는 전면 기판으로 적용되며, 상기 제2 기판(32)은 상기 제1 기판(30)을 통해 입사된 광이 반사되어 나아가는 배면 기판으로 적용된다.

이를 위해 상기 제2 기판(32)에는, 상기 제1 기판(30) 측에서 입사된 광을 실질적으로 반사시키도록 하는 반사층(34)이 형성되는 바, 이 반사층(34)은 반사율이 우수한 알루미늄으로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제1 기판(30)의 일면에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 재질로 구비된 제1 전극(36)이 소정의 패턴으로 형성되며, 이 제1 전극(36)에 대응하여 상기 제1 기판(30)의 일면과 마주하는 상기 제2 기판(32)의 일면으로 상기 반사층(34) 위에는 역시 ITO로 구비된 제2 전극(38)이 소정의 패턴으로 형성된다.

아울러, 상기 양 전극(36,38) 위에는 배향막(40,42)이 형성되며, 이들 배향막(40,42) 사이에는 액정층(44)이 배치된다. 여기서 이 액정층(44)은 TN 모드를 비롯하여 STN 모드 등 어느 한 종류로 국한되지 않고 상기 반사형 액정 표시장치의 사양에 따라 다양하게 구비될 수 있다.

이 실시예의 반사형 액정 표시장치는 상기 액정층(44)이 STN 모드로 구비되는 경우로서, 이 때에 상기 제1 기판(30)의 외면에 배치되는 편광판(46)과 상기 제1 기판(30) 사이에는 위상차 필름(48)이 배치된다.

또한, 상기 반사형 액정 표시장치는, 이미지 구현을 칼라로 이루게 됨에 따라 그 구성에 칼라 필터층(50)을 포함하게 되는데, 이 칼라 필터층(50)은 상기 제2 기판(32) 측으로 상기 반사층(34)과 제2 전극(38) 사이에 배치되어 상기 반사층(34)에서 반사되는 빛을 칼라화하게 된다.

상기 반사형 액정 표시장치는 상기한 구성을 기본으로 하면서, 상기 반사층(34)에서 반사되어 상기 제1 기판(30) 측으로 나아가는 광을 확산 및/또는산란시키는 수단을 포함시키게 된다.

여기서 상기 수단은, 상기 반사형 액정 표시장치가 종래와 같이 별도의 확산판을 구비하지 않고도 상기 반사층(34)에서 반사된 빛을 충분히 확산 및/또는 산란시킬 수 있고, 확산판을 구비할 때 따르는 후방 산란을 방지하도록 하는 역할을 담당하게 된다.

이러한 수단을 본 발명에서는, 상기 칼라 필터층(50)을 이루는 조성물에 분사되어 상기 칼라 필터층(50)의 표면에 미세 요철을 형성하는 비이드(50a)로 형성하고 있다.

즉, 본 실시예에서 상기 칼라 필터층(50)은, 광중합형 감광 조성물(광중합 개시제, 모노머, 바인더, 솔벤트 등)과 유기 안료 등이 혼합된 포토 레지스트가 안료 분산법에 의해 형성되게 되는데, 이 때, 상기 비이드(50a)는 이루는 실리카가 상기 포토 레지스트에 대략 1∼10 중량%로, 바람직하게는 2∼3 중량%로 혼합되게 된다. 여기서 상기 실리카는 원형을 비롯하여 타원형이나 기타 임의의 형태를 지니며, 그 크기는 0.05∼10㎛, 바람직하게는 0.05∼0.2㎛ 로 이루어지는 것이 좋다.

물론, 상기 칼라 필터층(50)이 형성될 때에 상기 칼라 필터층(50)의 R,G,B 포션 사이에는 컨트라스트 향상을 위해 통상과 같이 블랙 매트릭스(52)가 형성된다. 이 블랙 매트릭스(52)는 도면에서와 같이 상기 칼라 필터층(50)의 R,G,B 포션 사이에 형성될 수 있으며, 다른 형태로는 상기 칼라 필터층(6)과는 별개의 다른 층으로도 형성될 수 있고, 경우에 따라서는 생략될 수도 있다.

이에 상기와 같이 형성되는 상기 액정 표시장치는, 그 작용시 상기 제1기판(30)의 외부로부터 주변 외부광이 입사되고, 상기한 양 제1,2 전극(36,38)으로 소정의 전압 인가되면, 상기 외부광이 상기 액정층(44)의 작용에 따라 선택적으로 상기 제2 기판(32) 측으로 입사되어 상기 반사층(34)에 반사된 후, 상기 칼라 필터층(50)을 통과하여 상기 제1 기판(30)으로 되돌아 나아가면서 소정의 화상이나 문자 등을 칼라로 표시하게 된다.

이러한 상기 액정 표시장치의 작용시, 상기 외부광이 상기 반사층(34)에서 반사되어 반사광으로 전환된 후 상기 칼라 필터층(50)을 통과할 때, 이 반사광은 상기 비이드(50a)에 대응하는 상기 칼라 필터층(50) 부위 다시 말해, 융기된 부위를 통과하면서 상기 제1 기판(30) 측으로 나아가게 된다.(도 2 참조)

이 때, 상기 비이드(50a)를 통과하는 빛은 산란 및/또는 확산되면서 상기 제1 기판(30)측으로 나아갈 수 있게 되는 바, 이러한 빛은 상기 제1 기판(30) 측에서 표시 화상을 관찰하는 사용자가 보다 폭 넓은 방향에서 상기 표시 화상을 관찰할 수 있도록 하는데 효과를 발휘하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 액정 표시장치는, 반사형의 구조로 화상 표시를 이룰 수 있도록 구성되면서 반사광이 산란 및/또는 확산되도록 하는 부위를 칼라 필터층 부위에 적용하여 종래와 같이 확산판을 별도로 적용하여 반사광을 산란 및/또는 확산시키도록 하는데 따른 문제점을 해소시키게 된다.

또한, 칼라 필터층 부위에 요철을 형성하여 반사광을 산란 및/또는 확산시키는 구조도, 비이드 형성물질을 칼라 필터층 포토 레지스트에 혼합한 후, 이를 기존의 칼라 필터층 형성 방법에 따라 이루면 되게 되므로, 그 공정 또한 간단하게 이룰 수 있게 된다.

다음으로는 본 발명의 다른 실시예에 대해서 살펴보기로 한다. 도 3에 도시된 반사형 액정 표시장치는, 상기한 칼라 필터층(50) 위로 이 칼라 필터층(50)을 보호하기 위한 보호(overcoat)층(54)을 형성해 놓은 것으로서, 이 보호층(54)은 종래와 같이 열경화성 아크릴 수지와 같은 투명 수지로 형성된다. 이 실시예에서는 이러한 보호층(54)에도 전술한 예에서와 같이 상기 보호층(54)의 표면에 미세 요철을 형성할 수 있도록 실리카로 이루어진 비이드(54a)를 분산시켜 놓고 있다.

즉, 상기 보호층(54)에 형성된 상기 비이드(54a)도, 상기 반사층(34)에서 반사되어 상기 칼라 필터층(50)을 통과한 빛이 산란 및/또는 확산되도록 하는 수단으로 작용하게 되는 바, 이처럼 상기 비이드(54a)을 갖는 상기 보호층(54)이 상기 칼라 필터층(50)으로 형성되면, 상기한 빛에 대한 산란 및/또는 확산 정도를 높일 수 있게 된다.

실질적으로 본 실시예에서 상기한 예들의 경우와 종래의 일반적인 반사형 액정 표시장치를 비교 실험한 결과, 다음과 같은 광 산란율에 대한 데이터를 얻을 수 있었다.

구분	광 산란율(Haze)
종래 기술	R 포션	0.02
	G 포션	0.00
	B 포션	0.00
실시예 1(비이드를 갖는 칼라 필터층)	R 포션	2.51
	G 포션	15.14
	B 포션	6.63
실시예 2(비이드를 갖는 칼라 필터층+ 비이드를 갖는 보호층)	R 포션	69.48
	G 포션	72.77
	B 포션	71.31

참고로 상기 표 1에 기재된 본 실시예는, 비이드 형성을 전술한 바와 같이 실리카로 이루었으며, 이 때, 실리카의 크기는 0.05∼0.2㎛ 로 이루고 상기 칼라 필터층을 이루는 포토 레지스트 및 상기 보호층을 이루는 수지물에 혼합되는 정도는 2.5 중량%로 하였다. 아울러, 칼라 필터층의 두께는 1㎛ 이하로, 보호층의 두께는 2∼3㎛로 하였다.

이처럼 본 발명은 상기 표 1에 기재된 데이터를 통해서도 알 수 있는 바와 같이, 칼라 필터층 뿐만 아니라 보호층에 분산 형성된 비이드를 통해 반사층으로부터 반사된 빛의 산란 및/또는 확산 정도를 종래보다 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 다른 형태의 구조를 갖는 실시예로도 구비될 수 있다. 즉, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명은 상기한 칼라 필터층 및 보호층의 배치를 상기한 제2 기판(32) 다시 말해, 배면 기판측으로 배치하지 않고, 전면 기판인 제1 기판(30) 측으로 배치시켜 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 제2 기판(32) 측에 형성되는 제2 전극(38)을 전술한바와 같이 ITO와 같은 투명 재질로 구비하지 않고, 반사율이 좋은 금속(예: Al, Al-Nd, Al-Td, Al-Ti, Cr, W, Ni 등)으로 구비하여 이를 반사 전극으로 대치한 후, 상기한 반사층(34)을 제거시킨 반사형 액정 표시장치의 구조에도 적용됨이 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상과 같이 본 발명에 의한 액정 표시장치는, 반사형 액정 표시장치의 특성에 따라 구비하던 확산판을 갖지 않고도 반사광을 산란 및 확산시킬 수 있게 되므로, 액정 표시장치에 확산판이 구비되는 경우 일어나던 컨트라스 저하 및 휘도 감소 등을 방지하여 제품 품위 향상에 효과를 갖는다.

또한, 상기한 기능을 수행할 수 있도록 하는 칼라 필터층 부위의 요철 형성도 기존 공정수를 가지고 효과적으로 이룰 수 있게 되어, 종래에 감광성 수지를 가지고 반사층에 요철을 형성하던 방법에 비해 적은 공정수로 반사형 액정 표시장치를 제조할 수 있게 되는 바, 이의 제조 단가 절감에도 효과를 갖게 된다.

Claims (9)

1. 외부광이 입사되는 제1 기판과;

   이 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극과;

   상기 제1 기판과 대향되는 자세로 일정한 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 기판과;

   이 제2 기판 위에 상기 제1 전극에 대응하여 형성되는 제2 전극과;

   상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정층과;

   상기 제1,2 기판 중 어느 하나의 기판에 선택적으로 제공되는 칼라 필터층과;

   상기 액정층을 통하여 입사되는 광을 반사시키는 반사층과;

   상기 반사층에서 반사되어 상기 제1 기판측으로 나가는 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단을 포함하는 반사형 액정 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단이 상기 칼라 필터층에 제공되는 반사형 액정 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단이 상기 칼라 필터층에 분산된 비이드로 이루어진 반사형 액정 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 비이드가 실리카로 이루어진 반사형 액정 표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 칼라 필터층이,

   광중합형 감광 조성물; 및

   유기 안료

   를 포함한 포토 레지스트로 형성된 반사형 액정 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사형 액정 표시장치가,

   상기 칼라 필터층 위에 형성되는 보호층을 더욱 포함하는 반사형 액정 표시장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 보호층에 상기 칼라 필터층을 통과한 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단이 제공되는 반사형 액정 표시장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 광을 확산 및/또는 산란시키는 수단이 상기 보호층에 분산된 비이드로 이루어진 반사형 액정 표시장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 비이드가,

   실리카로 이루어진 반사형 액정 표시장치.