상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 서로 이격되어 대향하는 제 1, 2 투명 기판과; 상기 제 1 기판의 상부에 위치하는 하부 투명전극과; 상기 하부 투명전극의 일부를 노출시키는 제 1 투과홀을 포함하는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성된 제 1 투과홀과 대응하는 제 2 투과홀을 포함하는 반사판과; 상기 제 2 기판의 하부에 위치하고, 상기 투과홀을 제외한 반사판 영역과 대응되게 위치하는 요철 형상의 다수 개 버퍼 패턴이 형성된 반사부 컬러필터와, 상기 투과홀과 대응하는 위치의 투과부 컬러필터로 이루어지며, 상기 반사부 컬러필터의 두께보다 투과부 컬러필터의 두께가 더 두꺼운 컬러필터와; 상기 컬러필터 간 색구분 영역에 형성된 블랙 매트릭스와; 상기 컬러필터 하부의 상부 투명전극과; 상기 상부 및 하부 투명전극 사이에 충진된 액정층을 포함하는 반투과형 액정표시장치를 제공한다.
상기 버퍼 패턴은 상기 제 2 투명 기판을 식각하여 이루어지며, 상기 제 2 투명 기판의 재질은 유리 기판으로 한다.
또는, 상기 버퍼 패턴은 별도의 투명 재질로 이루어지며, 상기 버퍼 패턴은 BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 레진(Acrylic Resin), 실리콘 질화막(SiNx) 중어느 하나로 이루어짐을 특징으로 한다. 상기 버퍼 패턴의 볼록부 간의 폭은 14 ㎛ ~ 45 ㎛의 사이의 값을 가지며, 상기 버퍼 패턴의 저면 높이는 상기 투과부 투명기판의 높이보다 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 하나의 특징에서는, 상부 기판과, 투과부와 반사부를 가진 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진된 액정층으로 구성되고, 상기 투과부와 상기 상부 기판 사이의 셀갭이 상기 반사부와 상기 상부 기판의 셀갭보다 크도록 구성된 반투과형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 화소 영역과 비화소 영역을 가진 투명 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상의 비화소 영역 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스가 형성된 기판 상에 투명한 절연물질을 증착한 후, 상기 투명한 절연물질로 블랙매트릭스를 덮으며, 상기 하부 기판의 반사부에 대응하는 영역에 요철 형상의 다수 개의 버퍼 패턴을 형성하는 단계와; 상기 버퍼 패턴이 형성된 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터가 형성된 기판에 상부 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정표시장치용 상부 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 버퍼 패턴의 볼록부 간의 폭은 14㎛ ~ 45㎛으로 형성하는 것이며, 상기 버퍼 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 버퍼 패턴의 저면 높이는 상기 투과부 투명 기판의 높이보다 높게 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에서는, 상부 기판과, 투과부와 반사부를 가진 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진된 액정층으로 구성되고, 상기 투과부와 상기 상부 기판 사이의 셀갭이 상기 반사부와 상기 상부 기판 사이의 셀갭보다 크도록 구성된 반투과형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 화소 영역과 비화소 영역을 가진 투명 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판을 일정 깊이로 식각하여 반사부 영역상에 요철 형상의 다수 개의 버퍼 패턴을 형성하는 단계와; 상기 버퍼 패턴이 형성된 기판의 비화소 영역 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터가 형성된 기판에 상부 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 반투과형 액정표시장치용 상부 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 버퍼 패턴의 볼록부 간의 폭은 14㎛ ~ 45㎛으로 형성하는 것이며, 상기 버퍼 패턴 및 블랙 매트릭스를 형성하는 단계에서, 상기 투명 기판 상에 블랙 매트릭스 물질을 증착한 후, 추후 형성할 버퍼 패턴과 대응하는 위치에 에칭 스타퍼(etching stopper)용으로 블랙 매트릭스 물질을 패턴하고, 상기 투명 기판을 일정 깊이로 식각하여 버퍼 패턴을 형성한 후, 상기 블랙 매트릭스 물질을 블랙 매트릭스로 완성하는 단계를 더욱 포함한다. 상기 투명 기판을 이루는 재질은 유리 기판이다. 상기 버퍼 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 버퍼 패턴의 저면 높이는 상기 투과부 투명 기판의 높이보다 높게 형성하며, 상기 버퍼 패턴을 형성하는 단계에서, 투과부 투명기판 영역에 대해서 일정깊이로 식각하는 단계를 더욱 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 DCF방식 반투과형 액정표시장치의 한 화소부에 해당하는 단면을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 반투과형 액정표시장치(100)는 컬러필터 기판인 상부 기판(110), 어레이 기판인 하부 기판(130)과, 이 상부 및 하부 기판(110, 130) 사이에 충진된 액정층(120)과, 상기 하부 기판(130)의 하부에 위치하여 빛을 공급하는 백라이트(160)로 구성된다.
상기 하부 기판(130)의 투명 기판(1) 상부에는 절연막(132)이 형성되어 있고, 이 절연막(132) 상부에는 액정층(120)에 전압을 인가하는 한쪽 전극역할을 하는 하부 투명전극(134)이 형성되어 있고, 이 하부 투명전극(134) 상부에는 보호층(138)과 반사판(140)이 차례대로 형성되어 있고, 이 보호층(138) 및 반사판(140)에는 상기 하부 투명전극(134)을 일부 노출시키는 투과홀(136)이 동시에 형성되어 있다.
이때, 상기 반사판(140)과 대응하는 영역은 외부광의 반사를 이용하여 화면을 구현하는 반사부(R) 영역이 되고, 상기 투과홀(136)과 대응하는 영역은 상기 백라이트(160)의 빛의 투과를 이용하여 화면을 구현하는 투과부(T) 영역이 된다.
상기 상부 기판(110)의 투명 기판(1) 하부에는 컬러필터(112)가 형성되어 있고, 이 컬러필터(112) 하부에는 액정층(120)에 전압을 인가하는 다른 한쪽 전극역할을 하는 상부 투명전극(114)이 형성되어 있다.
상기 컬러필터(112)는 반사부(R)에 위치하는 컬러필터(112)와 투과부(T)에 위치하는 컬러필터(112)으로 구분할 수 있는데, 이때, 반사부(R)에 위치하는 컬러필터(112)에는 요철 형상의 다수 개의 버퍼 패턴(116)이 형성되어 있어, 투과부(T)쪽의 컬러필터(112)의 두께가 반사부(T)쪽의 컬러필터(112)의 평균두께보다 두껍게형성됨을 특징으로 한다.
이때, 이 버퍼 패턴(116)은 그 폭을 좁게 하여 다수 개로 이루어지므로, 반사부(R)와 투과부(T)간의 표면 단차를 최소화하여, 투과부(T)쪽의 컬러필터(112)를 설계시의 두께값과의 오차를 극소화시킬 수 있어, 화면 구현시 반사부(R)와 투과부(T)간의 색차를 줄일 수 있다.
도 6a 내지 6f는 상기 도 5의 버퍼 패턴의 다양한 실시예의 평면을 도시한 평면도이다.
도 6a 및 6b에서, 검은색으로 표시된 영역은 버퍼 패턴물질을 식각하여 오목하게 파인 영역을 뜻하는 것으로, 상기 도 6a에서는 원형 홀형상으로 오목부(124)가 형성되어 있고, 도 6b에서는 원형 홀이 볼록부(125)를 이루는 실시예를 도시하였다.
도 6c 및 6d는 상술한 도 6a 및 6b에서 오목부(126) 또는 볼록부(127)를 사각형상의 홀로 형성한 예이다.
도 6e는 세로방향의 스트라이프(stripe) 형상으로 식각하여 버퍼 패턴(128)을 형성한 예이고, 도 6f는 가로 방향의 스트라이프 형상으로 버퍼 패턴(129)을 형성한 예이다.
이때, 상기 스트라이프형 버퍼 패턴의 볼록부는 그 폭을 대략 14㎛로 형성하면 투과부 컬러필터의 두께를 반사부의 2배 정도가 되도록 할 수 있으나, 50㎛ 이상 넓어지게 되면, 1.3배 이상이 되는 것이 불가능해지므로, 투과부 컬러필터의 두께가 반사부 컬러필터 두께보다 원하는 두께치를 갖도록 상기 제시한 일정한 폭을유지하도록 하는 것이 중요하다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 DCF 방식 컬러필터에 대한 제 1, 2 실시예의 단면을 도시한 단면도로서, 그 단면을 반사부 컬러필터(IV)와 투과부 컬러필터(III)를 가지는 화소영역(I)과 그외의 영역인 비화소영역(II)으로 나누어 도시하였다.
도 7a는 본 발명에 따른 DCF방식 컬러필터의 제 1 실시예에 대한 것으로, 투명 기판(1)의 비화소영역(II)상에 블랙 매트릭스(170)가 형성되어 있고, 이 블랙 매트릭스(170) 상부의 반사부 컬러필터(IV)영역에 버퍼 패턴(172)이 형성되어 있으며, 상기 화소영역(I) 및 비화소 영역(II)에 걸쳐 R,G,B 컬러필터(174)가 차례대로 형성되어 있다.
이때, 상기 버퍼 패턴(172)은 요철 형상으로 다수 개 형성되어 있으며, 이 버퍼 패턴(172) 오목부의 저면 높이(d5)는 투명 기판의 높이(d6)와 동일하게 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 버퍼 패턴(172)은 그 폭을 좁게 하여 다수 개 형성하므로써, 기존의 DCF방식 컬러필터에 비해 반사부와 투과부 컬러필터(IV, III)간의 표면단차를 최소화할 수 있다.
도 7b는 본 발명에 따른 DCF방식 컬러필터의 제 2 실시예에 대한 것으로 상술한 도 7a와 비교시, 버퍼 패턴(176) 오목부(175)의 저면높이(d5')를 투명 기판의 높이(d6')보다 높게 구성함을 특징으로 한다.
이러한 구조에서는, 상기 도 7a의 구조보다 버퍼 패턴의 높이를 낮출 수 있어 반사부 컬러필터와 투과부 컬러필터의 표면단차를 좀 더 낮추는 효과를 가진다.
도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 DCF 방식 컬러필터에 대한 제 3, 4 실시예의 단면을 도시한 단면도로서, 상기 제 3, 4 실시예에서는 버퍼 패턴을 투명 기판을 식각하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 투명 기판을 유리 기판으로 할 경우에는 유리식각용 에천트인 불산(HF ; hydrofluoric acid)를 이용하여, 별도의 마스크 추가공정없이 블랙 매트릭스(208)를 마스크로 하여, 요철 형상으로 식각한다.
한편, 투명 기판(200)을 플라스틱 재질로 할 경우에는 기판으로 제조하는 공정에서 몰딩(molding)기법으로 반사부 컬러필터(IV)에 해당하는 부분에서 요철형상을 가지도록 형성한다.
도 8b는 상기 도 8a에 따른 투명 기판의 반사부와 투과부 간의 저면 높이를 달리한 실시예에 따른 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 투명 기판(200)을 이용한 버퍼 패턴(206)은 반사부 컬러필터(IV)의 투명 기판(200)의 저면 높이(d8)를 투과부 컬러필터(III) 투명 기판(200)의 저면높이(d7)보다 높게 하여, 버퍼 패턴(206)의 높이를 상기 도 8a의 구조보다 낮게 하여도, 반사부 컬러필터(IV)와 투과부 컬러필터(III)간의 표면 단차를 최소화시킬 수 있다.
그러나, 상기 도 7b 내지 8b에 따른 버퍼 패턴 구조는 버퍼 패턴 오목부의식각높이와 버퍼 패턴을 형성하는 식각 높이가 달라 공정이 추가되는 번거로움을 가진다.
도 9a 내지 9d는 상기 도 7a의 DCF방식 컬러필터의 제조공정을 단계별로 도시한 단면도이다.
도 9a에서는, 전압인가시 액정이 구동하는 화소영역(I) 및 그 외의 영역인 비화소영역(II)을 가지는 투명 기판(1)의 비화소영역(II) 상에 블랙 매트릭스(170)를 형성하는 단계이다.
이 블랙 매트릭스(170)는 Cr 단일층 또는 Cr과 CrOx의 이중층으로 주로 이루어진다.
도 9b에서는, 상기 블랙 매트릭스(170)가 형성된 기판 상에 버퍼 패턴 물질(171)을 증착하는 단계이다. 이 버퍼 패턴 물질은 투명한 절연물질로 이루어지며, 특히 BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 레진(Acrylic Resin), 실리콘 질화막(SiNx)중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
도 9c에서는 상기 버퍼 패턴 물질을 패터닝(patterning)하여 버퍼 패턴(172)을 형성하는 단계이다.
이때, 이 버퍼 패턴(172)은, 상기 블랙 매트릭스(170)을 덮으며, 비화소영역 (II) 및 반사부(IV)에 걸쳐서 형성된다.
이때, 이 버퍼 패턴(172)은 사이 사이에 홈을 형성한 요철 형상으로 그 폭을 좁게 형성함을 특징으로 한다.
도 9d에서는 상기 버퍼 패턴(172) 상에 컬러필터(174)를 형성하는 단계이다.
이 컬러필터(174)는 R,G,B 별로 각각 순차적으로 형성됨에 있어서, 반사부(IV) 및 투과부(III)사이에 상기 버퍼 패턴(172)으로 인해 단차가 형성되지만, 이 버퍼 패턴(172) 사이 사이에는 홈이 형성되어 있어, 컬러필터(174)를 형성하는 과정에서 단차로서의 작용을 상쇄시키는 효과를 가지게 된다.
도 10a 내지 10e는 버퍼 패턴을 투명 기판으로 하는 DCF방식 컬러필터의 제조공정을 단계별로 도시한 단면도로서, 이때 상기 투명 기판재질을 유리로 하였을 경우이다.
도 10a에서는 투명 기판(200) 상에 블랙 매트릭스 물질(202)을 증착하는 단계이다.
상기 블랙 매트릭스 물질(202)은 상기 도 9a에서 상술한 블랙 매트릭스의 재질과 동일하게 할 수 있다.
도 10b에서는, 상기 블랙 매트릭스 물질(도 10a의 202)을 투명 기판(200)의 식각공정을 위한 마스크 역할을 하도록 패터닝하는 단계이다.
이때, 상기 블랙매트릭스 마스크(204)는 비화소영역(II) 및 반사부(IV) 영역에 걸쳐서 요철 형상으로 형성하여, 추후 버퍼 패턴을 형성하는데 있어서 블랙매트릭스 마스크(204)와 대응되지 않는 영역만이 식각되도록 한다.
이 단계에서는, 반사부(IV) 영역 상의 블랙매트릭스 마스크(204)는 요철 형상으로 다수 개 형성됨을 특징으로 한다.
도 10c에서는, 상기 블랙매트릭스 마스크(204)를 이용하여 투명 기판(200)을 식각하여 버퍼 패턴(206)을 형성하는 단계이다.
상기 투명 기판(200)을 일정 깊이로 식각하는 공정에서는, 상기 블랙 매트릭스 마스크(204)와 대응되지 않는 영역상의 투명 기판(200)만이 식각되어, 식각되지 않고 남아있는 영역이 버퍼 패턴(206)의 볼록부가 된다.
도 10d는 상기 블랙매트릭스 마스크(도 10c의 204)를 제 2 차 패턴하여, 비화소 영역(II) 상에 블랙 매트릭스(208)를 완성하는 단계이고, 도 10e는 상기 블랙 매트릭스(208)가 형성된 기판 상에 컬러필터(210)를 형성하는 단계이다. 이때, 컬러필터(210)는 반사부(I)와 투과부(II)간의 단차를 최소하기 위한 구조의 투명 기판(200)으로 이루어진 버퍼 패턴(206) 상에 형성되므로써, 반사부(IV) 컬러필터(210)와 투과부(III) 컬러필터(210)의 표면단차를 최소화할 수 있다.
그 외에, 상기 8b에서 상술한 반사부와 투과부의 투명 기판의 저면 높이를 달리하여 버퍼 패턴을 형성하는 구조의 DCF방식 컬러필터를 형성하는 방법은 상기 도 10c 단계까지는 동일하게 진행한 후, 그 후 공정에서 마스크 공정을 추가하여 투과부 영역의 투명 기판을 한번 더 식각하므로써, 투과부의 저면 높이를 투과부보다 낮게 하여, 투과부 컬러필터의 두께를 반사부보다 좀 더 효과적으로 두껍게 형성하므로써, 투과부의 색도를 향상시키는 방법이다.
추가로, 상기 본 발명에 따른 DCF방식 컬러필터의 제조 공정후에는 상부 투명전극의 형성단계를 포함하는 반투과형 액정표시장치용 상부 기판의 제조공정이 이어진다.
그러나, 본 발명에 따른 DCF방식 반투과형 액정표시장치는 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시해도 무방하다.