KR100432644B1 - 반사판, 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

형광등 또는 태양광의 광원으로부터의 광이 효과적으로 사용되어 관찰자 쪽으로 반사되는 광량을 증가시킬 수 있고, 그래서 밝은 표시가 이루어질 수 있는 반사판 및 반사형 액정표시장치, 그리고 그 제조방법이 제공된다.

Description

반사판, 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법{Reflection plate, reflection type liquid crystal display apparatus, and method of manufacturing the same}

본 발명은 반사판, 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바깥쪽(외부)으로부터 들어오는 광을 반사한 다음 그것을 표시광원으로서 사용하는 반사판 및 반사형 액정표시장치, 그리고 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는, 장치 내에 반사판을 가지고 이 반사판을 사용하여 외부로부터의 입사광을 반사시킨 다음, 그것을 표시광원으로서 사용하고 그래서 광원으로서의 백라이트가 필요하지 않는 반사형 액정표시(LCD)장치가 알려져 있다.

그러한 종래의 반사형 액정표시장치로는, 예를 들면, 포토리소그라피공정을 사용하여 유기절연막을 남겨둠으로써 반사판의 표면상에 고립된 볼록부들이 형성되며, 층간막이 볼록부들 위에 형성되며, 매끄러운 요철구조가 볼록부들로 구성된 산부분들과 다른 부분들로 구성된 계곡부분들로 마련되고, 요철패턴이 반사판의 표면상에 형성된 표시장치가 있다(일본특허번호 제2825713호 참조).

도 14는 종래의 반사판 위에 형성된 요철패턴의 예를 보여주는 평면도이다. 도 14에 보인 것처럼, 요철패턴(1)은, 복수개의 각기 고립된 볼록부들(3)이 반사판(2)위에 형성되며 그것들이 기초볼록패턴으로서 사용되게끔 구성된다.

그러나, 종래의 반사판(2)의 경우, 그것의 목적은 소정의 각도범위로 산란되면서 입사하는 광을 반사하는 것이다. 따라서, 광의 산란은 강하고 입사광은 실질적으로 균등하게 반사되어야 만 반사방향이 이루는 모양이 원추형상이 된다.

도 15는 도 14의 반사판에 의해 생기는 입사광 및 반사광간의 관계를 보여주는 설명도이다. 도 15에 보인 것처럼, 반사형 액정표시장치의 화면을 보는 관찰자의 정면으로부터 입사되는 형광등 또는 태양광의 입사광(Li)은 반사판(2)에서 반사되어 실질적으로 균등하게 사방팔방으로 산란되는 반사광(Lr)이 된다.

그 결과, 실내에서 특정 방향으로부터의 형광등의 강한 광(직접광)이 지배적으로 방출되고 벽에서의 반사를 통해 패널에 입사되는 입사광(간접광)이 약한 환경에서는 다음의 문제가 있다. 즉, 거의 원형패턴을 사용하는 종래의 요철패턴으로 구성된 반사판(2)은 특정 방향으로부터의 광을 관찰자 측으로 효과적으로 반사할 수 없다. 따라서, 패널에 대해 입사광을 효과적으로 사용하기가 불가능하다. 그래서, 관찰자 측으로의 반사광은 약해져, 어두운 표시가 되게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 형광등 또는 태양광과 같은 강한 에너지를 갖는 광원으로부터의 광이 효과적으로 사용되어 관찰자 측으로 반사되어야 하는 광량을 증가시키고, 그래서 밝은 표시가 얻어질 수 있는 반사판 및 반사형 액정표시장치, 그리고 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치를 보여주는 부분단면도,

도 2a는 도 1의 반사전극 위에 형성된 볼록패턴들의 예를 보여주는 평면도이고, 도 2b는 도 1의 반사전극 위에 형성된 볼록패턴들의 다른 예를 보여주는 평면도,

도 3은 도 2a 및 2b의 볼록패턴을 통과하는 반사광을 보여주는 설명도,

도 4a는 직접광, 반사형 액정표시장치 및 관찰자 사이의 위치관계를 보여주는 반사판 측면으로부터의 설명도이고, 도 4b는 그 정면 쪽으로부터의 설명도,

도 5는 도 2a 및 2b의 볼록패턴의 형상에 대한 조건을 보여주는 설명도,

도 6은 도 5의 단위도형에 기초하여 볼록패턴의 예들을 보여주는 설명도,

도 7은 도 6의 볼록패턴을 형성하는 기본도형패턴의 예들을 보여주는 설명도,

도 8a 내지 도 8d는 도 1에 보여진 반사형 액정표시장치를 제조하기 위한 공정에서 반사전극을 제조하는 공정을 보여주는 설명도들,

도 9는 도 1의 반사전극 위에 형성된 볼록패턴의 다른 예를 보여주는 평면도,

도 10은 반사율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 장치를 보여주는 개략도,

도 11은 본 발명의 반사판의 반사특성을 보여주는 설명도,

도 12는 본 발명의 반사판의 형상을 보여주는 평면도,

도 13은 본 발명의 반사형 액정표시장치를 설명하기 위한 평면도,

도 14는 종래의 반사판 위에 형성된 요철패턴의 예를 보여주는 평면도,

도 15는 도 14의 반사판으로 인해 생기는 입사광 및 반사광 사이의 관계를 보여주는 설명도.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사판은, 외부로부터의 입사광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 사용되는 반사판에 있어서, 광원으로부터 나온 광은, 화면, 화면을 보는 관찰자 및 광원을 포함하는 면을 따라 상기 관찰자 쪽으로 반사하는 것이 특징이다.

전술한 구성은, 외부로부터의 입사광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 사용되는 반사판이 외부로부터의 입사광에 대하여 광반사방향에 대한 이방성을 줄 수 있고, 또 화면 및 화면을 보는 관찰자를 연결하는 선을 포함하는 실질적인 연장면 내에 존재하는 광원으로부터의 광을 효과적으로 사용할 수 있게 한다. 따라서, 형광등 또는 태양광과 같이 강한 에너지를 갖는 광원으로부터의 광을 효과적으로 사용하여, 관찰자 쪽으로 반사되는 광들이 많아지게 하는 것이 가능하고, 따라서, 강한 직접광 성분을 갖는 환경 하에서 밝은 표시가 얻어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 반사판을 제조하는 방법은 전술한 반사판을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치는 전술한 반사판을 갖는 반사형 액정표시장치를 이룰 수 있다. 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치를 제조하는 방법은 전술한 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있게 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 부분단면도이다. 도 1에 보인 것처럼, 반사형 액정표시장치(10)는, 장치 내에, 하부기판(11), 하부기판(11)에 대향하게 위치된 대향기판(12), 그리고 하부기판(11) 및 대향기판(12) 사이에 끼어 있는 액정층(13)을 가진다.

이 반사형 액정표시장치(10)는 예를 들면 박막트랜지스터(TFT)가 각 화소마다 스위칭소자로서 배치되는 능동매트릭스방식을 채용한다.

하부기판(11)은 절연기판(14), 절연보호막(15), TFT(16), 제1절연층(17), 볼록패턴(18), 제2절연층(19) 및 반사전극(20)을 가진다. 절연보호막(15)은 절연기판(14)위에 적층된다. TFT(16)는 절연보호막(15)위에 형성된다. TFT(16)는 절연기판(14)상에 게이트전극(16a)을 가지며, 게이트전극(16a)을 덮는 절연보호막(15)위에 드레인전극(16b), 반도체층(16c) 및 소스전극(16d)을 가진다.

볼록패턴(18)은 절연보호막(15) 및 TFT(16) 위에 제1절연층(17) 또는 TFT(16)의 소스전극(16d)을 개재하여 형성된다. 제2절연층(19)은 볼록패턴(18), 제1절연층(17) 및 소스전극(16d)을 덮도록 적층된다. 소스전극(16d)에 도달하는 접촉홀(21)이 제2절연층(19)에 만들어진다.

또, 반사전극(20)은, 접촉홀(21)과 함께 제2절연층(19)을 덮도록 적층된다. 반사전극(20)은 TFT(16)의 드레인전극(16b) 또는 소스전극(16d)에 연결되고, 반사판 및 화소전극으로서의 기능들을 가진다.

또한, 절연기판(14)위의 게이트단자부(22)와 함께, 게이트단자부(22)를 덮기위한 드레인단자부(23)가 하부기판(11)의 둘레에 위치된 단자영역에 형성된다.

대향기판(12)은 투명전극(24), 색필터(25) 및 절연기판(26)을 가지며 그것들은 액정층(13)부터 그 순서대로 적층된다. 이 절연기판(26)에서부터 대향기판(12)으로 들어오는 입사광(Li)은 대향기판(12)으로부터 액정층(13)을 통해 하부기판(11)에 도달한다. 그 후, 입사광은 반사전극(20)에 의해 반사되어 반사광(Lr)이 된다. 반사광은 다시 액정층(13)을 통과하고, 투명전극(24)으로부터 대향기판(12)의 외부로 나간다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 반사전극 위에 형성된 볼록패턴들의 예를 보여주는 평면도들이다. 도 2a 및 2b에 보인 것처럼, 볼록패턴(18)은 반사전극(반사판; 20)의 표면에 형성된다.

이 볼록패턴(18)은 반사전극(20)의 표면에 형성된 요철패턴(요철형상을 가짐)의 기초로서 기능한다. 볼록패턴은, 반사전극(20)의 표면을 따라 측방향(가로방향)의 라인성분이 크게 되도록, 예를 들면, 중간이 구부러진 막대부재들을 일렬로 세워서(도 2a 참조), 또는 평탄면이 원형인 부재 및 평탄면이 얇은 평면형상인 부재를 조합하여(도 2b 참조) 형성된다.

즉, 볼록패턴(18)은, 특정 방향에서 반사전극(20)으로 들어가는 광들의 대부분이 반사형 액정표시장치(10)의 화면을 보는 관찰자 쪽으로 반사되는 방향성을 가지도록 구성된다.

도 3은 도 2a 및 도 2b의 볼록패턴으로 인해 생기는 반사광을 보여주는 설명도이다. 도 3에 보인 것처럼, 관찰자(P)의 정면방향에 위치된 광원(S)으로부터의입사광(Li)은 반사전극(20)의 볼록패턴(18)에서 반사된다. 반사광들의 대부분은 관찰자의 눈이 화면을 보는 방향으로 진행하게 되는 반사광들(Lr)이 된다.

요컨대, 요철패턴은, 반사전극(20)의 표면을 따라 위치되고, 볼록패턴(18)에 의해, 입사광(Li) 및 관찰자(P)를 연결하는 방향인 세로방향으로 형성된 요소들에 대응하는 평균경사각이 세로방향에 직교하는 측방향(가로방향)으로 형성된 요소들에 대응하는 평균경사각과는 다르게 형성된다.

그 결과, 요철패턴(18)은 가로방향을 따르는 라인성분이 많게 되는 다각형기반으로 형성된다. 그래서, 측방향의 라인성분이 많으므로, 관찰자(P)의 정면방향으로부터의 입사광(Li)이 관찰자(P) 쪽으로 반사되게 하는 평면은 넓게 형성되어, 입사광(Li)이 관찰자(P) 쪽으로 효율적으로 반사되게 할 수 있다.

따라서, 측방향의 라인성분이 다른 방향의 성분보다 작은 반사전극과 비교해 볼 때, 광원이 형광등 또는 태양광인 직접광을 효과적으로 사용할 수 있다. 따라서, 더 밝은 화면을 갖는 반사형 액정표시장치를 제공하는 것이 가능하다.

여기서, 특정 방향 및 관찰자 쪽 방향을 설명한다. 특정 방향은, 반사형 액정표시장치(10)의 외부로부터 반사전극(20)으로 들어가는 외부광 중에서, 강한 휘도를 갖는 외부광(직접광)이 존재하는 방향을 의미한다. 직접광이 존재하는 방향은, 실내의 경우 형광등 등과 같은 조명기구가 위치된 방향이고, 실외의 경우 태양광의 방향이다.

또한, 반사형 액정표시장치(10)를 갖는 소형 휴대용단말기의 경우, 그 방향은 자유로이 바뀔 수 있다. 따라서, 관찰자가 가장 편리한 상태로 화면을 볼 수 있는 위치로 단말기를 움직이면서 그 단말기를 사용한다는 점이 고려되어질 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 직접광, 반사형 액정표시장치 및 관찰자 사이의 위치관계를 보여주는 설명도들이다. 도 4a 및 4b에 보인 것처럼, 관찰자(P)가 가장 편한 상태로 화면을 볼 수 있는 위치는 통상, 광원(S)으로부터의 직접광이 반사전극(20)으로 들어갈 때에 반사형 액정표시장치(10)의 반사지점과 화면을 보는 관찰자(P)가 반사형 액정표시장치(10)의 반사지점의 법선을 포함하는 동일 면상에 존재하는 위치이다. 따라서, 그러한 위치관계를 충족시키는 방향은 특정 방향 및 관찰자 측 방향으로서 정의된다.

그것의 넓은 범위는 여러 관련요소들, 이를테면 조명기구의 구조, 관찰자의 눈들 간의 거리 또는 기기들 간의 거리 등에 기초하여 결정된다. 법선방향에 대해, 입사광(Li)은 0 내지 약 -60도이고, 반사광(Lr)은 약 -10 내지 약 +20도이다. 또한, 화면을 따른 측방향에 대해, 입사광(Li) 및 반사광(Lr) 둘 다는 약 40도(약 -20도 내지 약 +20도)이다.

다음에, 측방향 및 그것의 비율을 설명한다. 측방향은 관찰자(P) 및 광원(S)을 연결하는 직선에 직교하는 방향이라 가정한다(도 4b 참조). 본 발명에 따른 반사전극(20)의 경우, 광들이 모든 방향들(360도)로부터 균일하게 집광되는 종래의 경우에 비해, 특정 방향(세로방향으로부터 약 +20도 내지 약 -20도의 범위 내)으로부터의 광의 세기가 두 배 이상이 되는 것이 바람직하다. 그러한 광학적 특성을 얻기 위해서는, 반사전극(20)의 요철패턴에서, 측방향으로 약 +10도 내지 약 -10도의 각도범위의 비율이 전체의 약 20% 이상이 되는 것이 바람직하다.

도 5는 도 2a 및 2b의 볼록패턴의 형상에 관한 설명도이다. 도 5에 보인 것처럼, 반사전극(20)상의 볼록패턴(18, 도 2a 및 2b 참조)은 장축방향의 길이가 단축방향의 길이와는 다른 이방성을 갖는 단위도형(27)에 의해 형성된다.

여기서, 단위도형(27)의 장축의 길이는 r, 기준선(O) 및 단축방향(장축방향에 수직한 방향)간의 각도는 θ[도], 반사전극(20)위에 볼록패턴(18)을 형성하는 단위도형들(27)의 갯수는 n, 그리고 각 단위도형(27)의 장축방향의 길이는 r_n으로 정의된다. 단위도형들이 각도조건(θ< -20 또는 θ> 20, -20 ≤θ≤20)에 따라 분류된다면, 장축방향길이들의 합(L_terget), 모든 장축방향길이들의 합(L_all), 및 유효라인비율(Ratio)은 다음의 수학식 1과 같이 표시된다:

단위도형들의 장축이 모든 방향에 대해 균등하다면, 유효라인비율은 약 22%이다. 이 유효라인비율이 약 22% 이상으로, 바람직하게는 약 33%(약 1.5배)로 증가하면, 기준방향(O)(또는 그것의 직교방향)으로부터의 광이 효율적으로 사용될 수 있다.

도 6은 도 5의 단위도형에 기초한 볼록패턴의 예들을 보여주는 설명도이다.도 6의 (a) 내지 (f)는 여러 볼록패턴들(18)이 형성되는 반사전극들(20)의 형상들과 볼록패턴들(18)을 형성하는 기본들로서 소용되는 도형들을 대조하여 보여준다. 기본도형들은 단위도형들(27)을 무작위로 위치시켜 형성되고, 다양하게 형성된 도형들 중의 대표적인 형상들을 나타낸다.

여기서, 개개의 반사전극들(20)의 볼록패턴형상들의 유효라인비율들이 서로 비교된다. 기본도형이 육각형형상(도 6의 (c) 참조)이라면, 그 유효라인비율은 약 34%이다. 삼각형형상(도 6의 (a) 참조)의 경우, 유효라인비율은 약 35%이다. 사각형형상(도 6의 (b) 참조) 또는 직사각형형상(도 6의 (f) 참조)의 경우, 유효라인비율은 약 47%이다. 다점(multi-point)직선형상(도 6의 (e) 참조)의 경우, 유효라인비율은 약 60%이다. 그리고, 직선형상(도 6의 (d) 참조)의 경우, 유효라인비율은 약 100%이다.

요컨대, 측방향으로 많은 라인들을 갖는 다각형 형상에 기초한 도형들로 구성된 볼록패턴(18)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 7은 도 6의 (a) 내지 (f)의 볼록패턴들을 형성하기 위한 기본도형패턴들의 예들을 보여주는 설명도이다. 도 7은 여러 볼록패턴들(도 6의 (a) 내지 (f) 참조)을 형성하는 기본도형패턴들과 기본도형패턴들을 위한 원형(original)들로서 소용되는 여러 기본도형들을 대조하여 보여준다.

개개의 기본도형들로서는, 예를 들면, 기본도형이 삼각형인 STDtr, 기본도형이 사각형인 STDsikaku, 기본도형이 마름모꼴인 STDhishi, 기본도형이 육각형인 STDHex1∼3, 및 기본도형이 U자형인 STDUgata1∼4가 있다.

볼록패턴(18, 도 6의 (a) 내지 (f) 참조)이 설계될 때, 단위도형(27, 도 5 참조)은 먼저 이 기본도형패턴을 그리기 위해 사용된다. 다음에, 기본도형패턴의 정점들의 위치들은 자리이동되며, 배치되고 변경되며, 따라서 소망의 볼록패턴(18)이 형성된다.

이때, 기본패턴으로는, 직선(측방향의 라인), 삼각형, 사각형, 육각형, 그것들의 편평형, 직사각형, 타원형, U자형, 마름모꼴, V/U구조 등과, 그것들의 회전된 패턴들, 또는 그것들의 확대 또는 축소된 패턴들 등이 사용된다. 매개변수로서는, 한 변의 길이, 라인의 폭, 피치, 무작위성 등이 사용된다.

도 8a 내지 도 8d는 도 1에 보여진 반사형 액정표시장치를 제조하기 위한 공정 중, 반사전극을 제조하기 위한 공정을 보여주는 설명도들이다. 도 8a 내지 8d에 보인 것처럼, 스위칭소자로서 소용되는 TFT(16)의 기판이 먼저 형성된다(도 8a 참조).

게이트전극(16a)이 절연기판(14)위에 형성되고, 절연보호막(15)이 적층된다. 그 후, 드레인전극(16b), 반도체층(16c) 및 소스전극(16d)이 절연보호막(15)위에 각각 형성된다. 또, 제1절연층(17)이 TFT(16)를 덮도록 적층된다.

그런데, 스위칭소자는 TFT(16)로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 다른 스위칭소자, 이를테면 다이오드 등의 기판이 형성될 수도 있다.

유기수지가 제1절연막(17)위에 도포된 후, 노광 및 현상공정들이 수행되어, 반사전극(20)의 표면상에 요철패턴을 형성하도록 볼록패턴형성마스크를 사용하여 복수개의 볼록패턴들(18)을 형성한다(도 8b 참조). 그 후, 유기수지를 위한 열소성처리가 수행된다(도 8c 참조).

다음에, 유기수지로 이루어진 층간막이 볼록패턴(18)을 덮도록 도포된다. 매끄러운 요철형상을 형성한 후, 노광 및 현상공정들을 수행하여 접촉홀(21)이 만들어진다. 그 후, 층간막을 위한 열소성처리가 수행되어 제2절연층(19)이 형성된다(도 8d 참조).

그 후, 접촉홀(21)과 함께 제2절연층(19)을 덮기 위한 알루미늄(Al) 박막이 반사전극(20)의 형성위치에 대응하게 형성된다. 그 후, 노광 및 현상공정들이 수행되어 반사형 화소전극으로서 소용되는 반사전극(20)이 형성된다(도 1 참조). 그런데, 반사전극(20)용 재료는 Al으로 제한되지는 않고, 다른 전도성 재료로 만들어질 수 있다.

반사전극을 제조하기 위한 공정에서, Al막 및 TFT기판 사이의 유기층간막(요철층)은 한 층으로 만들어질 수 있고 또 두 층으로 만들어질 수도 있다.

전술한 바와 같이, 요철부들은 반사전극(20)의 표면에 형성된다. 그러나, 요철부들 등을 형성하는 유기재료에서, 그것들의 형상들은 노광, 현상 및 열처리 공정들에 따라 변경된다. 따라서, 기본도형, 이를테면 마름모꼴, 타원형 등의 패턴차이에 의해 반사특성의 명백한 차이가 생기지 않는다. 또한, 직사각형의 경우, 또는 장변들의 길이들이 서로 다른 경우에도, 서로 유사한 패턴들을 만듦으로써 최종 요철형상들에 차이는 결코 생기지 않는다.

따라서, 기초로서 소용되는 볼록막(18)을 형성하기 위한 공정에 사용되는 마스크의 차광부(또는 광투과부)의 기초부의 형상으로는, 장축 및 단축의 2축성을 갖는 형상들을 조합하여 사용하는 것이 중요하다.

그런데, 이 실시예는 직사각형을 기준으로 하여 설명되었지만, 마름모꼴 형상 또는 타원형 형상인 경우에도, 그 형상은 당연히 본 발명의 유효성에는 어떠한 영향도 미치지 않는다. 또한, 이때, 개개의 도형들은 서로 완전히 독립될 필요는 없다. 그것들은 서로 중첩되거나 서로 연결되어도 좋다.

도 9는 도 1의 반사전극에 형성된 볼록패턴의 다른 예를 보여주는 평면도이다. 도 9에 보인 것처럼, 반사전극(20)에 형성된 볼록패턴들(29)은, 그것들의 평탄면들이 실질적으로 원형이며, 그것들이 측방향들로는 서로 가까이 있고, 측방향피치들(Ph)의 평균 및 세로방향피치들(Pv)의 평균간에 차이가 있도록 하기 위해 그것들이 서로 독립적으로 배치되게 설계된다. 따라서, 실질적으로 원형인 독립적인 볼록패턴들(29)은 특정 방향으로부터의 입사광(Li)을 더욱 강하게 반사할 수 있다.

또한, 반사전극(20)의 반사면은 볼록패턴의 형성을 위해 사용된 마스크의 차광부가 반영된 볼록 또는 오목부를 가진다. 반사면 상의 하나의 볼록패턴이 주목될 때, 그것은 정점을 중심으로 하여 실질적으로 대조적인 구조를 가진다.

그런데, 큰 크기의 패턴(마스크의 차광부분)을 갖는 볼록부와 작은 크기의 패턴을 갖는 볼록부를 서로 근접하게 하고, 큰 부분에 남아있는 막을 증가시키고 작은 부분에 남아있는 막을 감소시킴으로써, 즉, 서로 다른 크기들을 갖는 두 종류 이상의 패턴들을 사용함으로써, 볼록패턴에 경사면을 형성하는 것이 가능하다.

이런 식으로, 본 발명에 따르면, 특정 방향으로부터의 입사광(Li)의 대부분이 관찰자(P) 쪽으로 반사되도록 반사형 액정표시장치의 반사전극(20)의 표면에 요철형상을 형성함으로써, 밝은 반사형 액정표시장치(10)가 제공될 수 있다.

요컨대, 반사전극(20)의 방위각방향 내의 특정 방향이 0도가 되는 경우, 이 특정 방향으로 향하도록 선분(라인패턴)의 비율을 증가시키기 위해서는, 반사전극(20)의 표면에 형성된 볼록패턴(18)은 장축 및 단축이 서로 다른 이방성의 형상들을 가지며, 그것들은 고립된 상태 또는 연결된 상태 중의 어느 상태로 되는 것이 좋고, 장축측 방향들이 일정한 방향으로 수렴하도록 설계되는 것이 필요하다.

따라서, 종래의 반사판 위에 형성된 요철패턴의 경우, 입사광들은 원추형으로 실질적으로 균등하게 반사된다. 그러나, 본 발명에 따른 반사전극의 요철패턴의 경우, 입사광들의 대부분이 화면을 보는 관찰자의 눈들에 가까운 방향으로 반사된다.

또한, 본 발명에 따른 반사전극(20)은, 광원으로부터 나오는 입사광을 광원, 화면 및 화면을 보는 관찰자(P)를 포함하는 면을 따라 관찰자(P)쪽으로 반사한다. 그것의 표면은 요철형상이다. 이 요철형상의 볼록부 및 오목부 또는 오목부 및 볼록부의 중간부분들을 연결하는 선들은 관찰자(P) 및 광원을 연결하는 방향에 실질적으로 직교하는 많은 성분들을 가진다.

게다가, 요철형상의 볼록 또는 오목부들을 연결하는 선들이 관찰자(P) 및 광원을 연결하는 선에 거의 직교하는 방향을 중심으로 하여 약 +10도 내지 약 -10도의 각도범위 내에 존재하는 성분의 비율은, 전체의 20% 이상이 된다. 이 요철형상의 관찰자(P) 및 광원을 연결하는 방향에 형성된 요철부의 평균경사각은, 전술한 방향에 직교하는 방향으로 형성된 요철부분의 평균경사각과는 다르다(바람직하게는, 0.5도 이상).

전술한 실시예에서, 반사전극(20)의 표면에 형성된 요철패턴은 볼록패턴(18)을 기초로 하여 형성되지만, 볼록패턴(18)으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 오목패턴이 요철패턴의 기초로서 사용되어도 좋다.

도 10은 본 발명의 반사판의 반사특성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 설명도를 보여준다. 또, 도 11은 본 발명의 반사판의 반사특성의 예를 보여준다. 평행광들이 반사판에 수직한 방향에 대해 -φ의 각도로 입사되게 하고 반사광의 세기가 반사판에 수직한 방향에 대해 θ의 각도로 설치된 수광부에 의해 측정되게 하여, 반사특성이 측정된다. 도 11에 보여진 측정된 결과는 -φ및 θ의 각도들을 유지하면서 반사판의 방향을 변경하여 얻어진 여러 방위각들에서 전술한 측정을 수행하여 얻어질 수 있다.

본 발명의 반사판의 반사특성은, 그것이 반사판에 입사되는 광의 방위각에 따라 달라지고 높은 반사율의 방위각 및 낮은 반사율의 방위각이 일정한 주기를 나타낸다는 특징이 있다. 이 예에서, 측정의 기준점은 0도이고 반사판은 360도만큼 회전된 것이라 가정될 때, 반사율은 매 60도마다 증가된다.

도 12는 본 발명의 반사판의 다른 실시예의 형상을 보여주는 평면도이다. 이 실시예의 반사판은 표면에 요철이 있고, 또 이 반사판은 이 요철형상의 볼록부(30)에 의해 둘러싸인 오목부(31)가 삼각형이 되게 구성된다. 이것은 광원이 반사판에 입사될 때 삼각형의 한 변이 관찰자 및 광원을 연결하는 방향에 실질적으로 직교한다는 특징이 있다.

그렇게 형성된 요철부는, 도 11에 보인 것처럼, 반사판의 반사특성이 방위각에 대해 이방성을 나타내게 할 수 있다. 또한, 관찰자가 존재하는 방위각이 0도인 것으로 가정된다면, 광들의 대부분을 관찰자 쪽으로 반사할 수 있는 반사판을 구성하는 것이 가능하다.

도 12는 오목형상이 삼각형인 예를 보여준다. 그러나, 오목부의 형상은 삼각형으로 제한되지는 않고 사각형 또는 다른 다각형이 될 수도 있다. 형상의 변경은 반사율 및 반사율의 이방성의 주기가 바뀌게 한다. 또한, 본 발명의 반사판은 다각형의 정점들간의 평균거리가 5㎛ 이상이 된다는 특징이 있다. 이런 식으로, 그 거리는 5㎛ 이상이 된다. 따라서, 볼록부 및 오목부 위쪽에 형성된 경사면의 법선성분들은 반사율이 방위각에 대해 이방성을 가지도록 균일하게 될 수 있다.

도 13은 본 발명의 반사판 및 반사형 액정표시장치의 또 다른 실시예의 화면을 보여주는 평면도이다. 이 실시예의 반사판(33)은 표면에 요철이 있고, 또 요철형상의 볼록부가 삼각형이 되도록 구성된다.

이때, 삼각형의 한 변이 관찰자 및 광원을 연결하는 방향에 실질적으로 직교하게 되도록 형성된다면, 관찰자 측에 대한 반사율에 관해서는, 도 11에 보인 특성에서, 관찰자가 존재하는 방위각은 0도이다. 따라서, 광들의 대부분이 관찰자 쪽으로 반사될 수 있고, 그래서 밝은 반사형 액정표시장치(32)를 제공하는 것이 가능하다.

도 13은 볼록부의 형상이 삼각형인 예를 보여주지만, 볼록부의 형상은 삼각형으로 제한되지는 않으며, 사각형 또는 다른 다각형 형상이어도 좋다.

본 발명의 반사형 액정표시장치를 제조하는 방법을 이하 개략적으로 설명한다. 도 8a 내지 도 8d에 보인 것처럼, TFT들(16) 등과 같은 소자들을 갖는 기판(14, 도 8a 참조) 위에 유기수지 등을 사용하여 삼각형들 또는 다각형 형상들로 패터닝된 볼록부들(18, 또는 오목부들)이 형성된다(도 8b 참조). 그러한 패턴은 포토리소그라피공정, 식각공정 등을 통해 형성될 수 있다.

그 후, 그렇게 형성된 볼록부(18)의 선단은 열처리 등을 수행하여 둥글게 된다(도 8c 참조).

게다가, 그러한 볼록부들(18, 또는 오목부들)을 덮기 위해, 층간막들(19)이 유기수지 등을 사용하여 형성되어 전체 부분이 매끄러운 요철이 된다(도 8d 참조). 이때, 접촉홀(21)이 층간막(19)위에 만들어진다.

최종적으로, 높은 반사율을 갖는 막, 이를테면 알루미늄 등이 층간막(19)의 상부 위에 형성된다. 그 후, 화소전극이 패터닝된다. 따라서, 도 1에 보인 것과 같은 반사형 액정표시장치가 얻어진다.

본 발명은 본 발명의 참뜻 또는 본질적인 특징들로부터 벗어남 없이 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다. 그러므로 실시예들은 모두 설명을 위한 것이지 제한하기 위한 것은 아닌 것으로 간주되어야 하며, 그러므로 전술한 설명에 의해서라기보다는 첨부의 청구항들에 의해 나타내어진 발명의 범위와 청구항들의 의미 및 그 등가물의 범위 내에 들게되는 모든 변경들은 본 발명에 포함되어야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 외부로부터의 입사광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 사용되는 반사판은, 외부로부터의 입사광에 대하여 광반사방향에 이방성이 나타나게 할 수 있다. 그래서, 화면 및 화면을 보는 관찰자를 연결하는 선의 실질적인 연장면 내에 존재하는 광원으로부터의 광을 효과적으로 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 강한 에너지를 갖는 광원, 이를테면 형광등 또는 태양광으로부터의 광을 효과적으로 사용하는 것이 가능하고, 또 관찰자 쪽으로 반사되는 광들이 많아지게 하는 것이 가능하다. 따라서, 큰 직접광 성분을 갖는 환경 하에서 밝은 표시가 얻어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 반사판을 제조하는 방법은 전술한 반사판을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치는 전술한 반사판을 갖는 반사형 액정표시장치를 이룰 수 있다. 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치를 제조하는 방법은 전술한 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있게 한다.

Claims (23)

1. 외부로부터의 입사광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 사용되는 반사판에 있어서,

   화면, 화면을 보는 관찰자 및 광원을 포함하는 면을 따라, 광원으로부터 나온 광을 상기 관찰자 쪽으로 반사하는 반사판으로서, 상기 반사판의 표면은, 요철형상을 가지며, 요철형상의 볼록부들끼리 연결하는 선, 오목부들끼리 연결하는 선, 그리고 볼록부들 및 오목부들 사이의 중간부들끼리 연결하는 선은, 상기 관찰자 및 상기 광원을 연결하는 방향에 실질적으로 직교하는 성분들을 많이 가지는 반사판.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 관찰자 및 상기 광원을 연결하는 선에 실질적으로 직교하는 방향에 대해 +10도 내지 -10도의 각도범위 내에 포함된 각 선의 성분의 비율은, 각 선의 전체 길이의 20% 이상이 되고, 여기서 각 선은 상기 볼록부들을 연결하는 선들, 또는 상기 오목부들을 연결하는 선들, 또는 상기 볼록부들 및 오목부들 사이의 상기 중간부들을 연결하는 선들로서 정의되는 반사판.
4. 제1항에 있어서, 상기 요철형상에서, 상기 관찰자 및 상기 광원을 연결하는 방향으로 형성된 요철부의 평균경사각은 상기 방향에 직교하는 방향으로 형성된 요철부의 평균경사각과는 다른 반사판.
5. 제4항에 있어서, 상기 개개의 평균경사각들은 서로 0.5도 이상 다른 반사판.
6. 제1항에 있어서, 상기 요철형상은, 각각이 장축방향의 길이와 단축방향의 길이가 다른 이방성을 갖는 단위도형들로 구성된 반사판.
7. 제6항에 있어서, 기준선에 대하여 소정의 각도범위 내에 단축방향을 갖는 단위도형들의 장축방향길이들의 합의, 단위도형들의 장축방향길이들의 합에 대한 비율로서 정의되는 유효라인비율은 약 22% 이상인 반사판.
8. 제7항에 있어서, 상기 소정의 각도범위는 상기 기준선에 대하여 -20도 내지 +20도로 설정되는 반사판.
9. 제6항에 있어서, 상기 요철형상은, 상기 단위도형들을 사용하여 그려진 기본도형패턴의 정점들의 위치들이 자리이동되고 무작위로 배치된 볼록패턴으로 구성되는 반사판.
10. 제9항에 있어서, 상기 기본도형패턴은 직선, 삼각형, 사각형, 육각형, 그것들의 편평형들, 직사각형, 타원형, U자형, 마름모꼴, V/U구조, 그것들의 회전패턴들, 및 그것들의 확대 및 축소된 패턴들 중의 하나를 사용하고 한 변의 길이, 라인의 폭 피치, 및 무작위성 중의 하나를 매개변수로서 사용하여 형성된 도형들로 구성되는 반사판.
11. 제1항에 있어서, 상기 요철형상은, 편평한 면들이 실질적으로 원형이고 가로방향의 평균피치가 세로방향의 평균피치보다 작은 복수개의 개개의 볼록패턴들로 형성되는 반사판.
12. 제1항에 따른 반사판을 제조하는 반사판제조방법에 있어서, 장축방향의 길이 및 단축방향의 길이가 서로 다른 이방성을 갖는 기본도형으로 구성된 마스크를, 광투과패턴 또는 차광패턴을 형성하는 기본도형으로 사용하여, 상기 요철패턴을 형성하는 반사판제조방법.
13. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 따른 반사판을 사용하는 반사형 액정표시장치로서, 상기 반사판에서 반사되는 외부광이 표시광원으로서 사용되는 반사형 액정표시장치.
14. 제12항에 따른 반사판을 제조하는 방법에 의해 제조된 반사판을 사용하는 반사형 액정표시장치로서, 상기 반사판에서 반사되는 외부광이 표시광원으로서 사용되는 반사형 액정표시장치.
15. 제13항에 따른 반사형 액정표시장치에 있어서, 스위칭소자로서 소용되는 박막트랜지스터가 각 화소마다 설치되는 능동매트릭스방식에 의해 액정이 구동되는 반사형 액정표시장치.
16. 스위칭소자의 기판을 형성하고 상기 스위칭소자를 덮도록 제1절연층을 적층하는 단계;

    상기 제1절연층 위에 제2항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 따른 반사판을 위한 요철형상을 형성하기 위해 볼록패턴을 형성하고, 열소성처리를 수행하는 단계;

    상기 볼록패턴을 덮고 매끄러운 요철을 만들기 위해 층간막을 도포하고, 상기 층간막에 대해 상기 열소성처리를 수행한 다음 제2층간층을 형성하는 단계; 및

    상기 제2층간층을 덮도록 전도성 박막을 적층하여 상기 반사판을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정표시장치 제조방법.
17. 외부로부터의 입사광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 사용되는 반사판에 있어서,

    화면과, 화면을 보는 관찰자 및 광원을 포함한 면에서, 광원으로부터 출사하는 광을 상기 관찰자 쪽으로 반사시키는 반사판으로서, 광이 상기 반사판에 제1각도로 입사할 때에 제2각도로 반사된 광의 반사율은, 상기 제1 및 제2각도들을 유지하면서 반사판이 회전될 때의 반사판의 방위각에 대하여, 일정한 주기의 이방성을 갖는 반사판.
18. 제17항에 있어서, 상기 반사판은 볼록부들과 오목부들로 구성된 요철형상을 가지며, 상기 볼록부들에 의해 둘러싸인 오목부는, 삼각 이상의 다각형 형상으로 형성되는 반사판.
19. 제18항에 있어서, 상기 반사판의 반사율의 이방성의 주기와 반사율은 상기 다각형의 형상을 조절함으로써 제어되는 반사판.
20. 제18항에 있어서, 상기 요철형상에서의 다각형의 정점들 사이의 거리는 평균 5㎛ 이상인 반사판.
21. 제17항에 따른 반사판을 사용하며 상기 반사판에 입사되는 상기 외부광을 표시광원으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 있어서,

    상기 반사판의 반사율이 증가되는 방위각은 상기 관찰자 및 광원을 연결하는 방향에 실질적으로 평행한 반사형 액정표시장치.
22. 제17항에 따른 반사판을 제조하는 방법에 있어서,

    절연재료를 사용하여 상기 볼록패턴을 기판 위에 형성하는 단계;

    상기 볼록패턴을 덮도록 제2절연층을 형성하는 단계; 및

    상기 제2절연층의 상부 위에 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 반사판 제조방법.
23. 제22항에 따른 반사판을 제조하는 방법에 있어서,

    상기 볼록부 또는 오목부에 대응하는 차광영역을 갖는 마스크를 사용하여 기판 위에 상기 볼록패턴 형상을 갖는 절연층을 형성하는 단계; 및

    상기 볼록패턴을 덮도록 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 반사판 제조방법.