KR100507270B1 - 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법 - Google Patents

반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단순한 공정으로 제작할 수 있으며, 주시야각 방향의 투과율을 개선시킬 수 있는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법을 개시한다.
본 발명은, 하부 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계; 상기 포토레지스트막에 스페이서를 산포하는 단계; 상기 포토레지스트막을 경화하는 단계; 상기 포토레지스트막 표면을 러빙하여, 상기 스페이서를 제거하는 단계; 및 상기 포토레지스트막 표면에 고반사막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법{Method for forming topology in reflective LCD}
본 발명은 반사형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주된 시야각 영역인 화면의 법선 방향에서의 투과율을 개선할 수 있는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 필요치 않아, 저소비 전력이 요구되는 휴대용 표시 소자에 적용된다.
특히 휴대 전화와 휴대 기기의 시장이 넓어짐에 따라, 반사형 액정 표시 장치의 필요성은 점점 높아지고 있다.
이러한 반사형 액정 표시 장치는 상부 기판으로부터 자연광이 입사되면, 화소 전극을 통하여, 다시 빛이 반사되어지는데, 이때, 액정 분자들의 배열 상태에 따라서, 편광판에 빛이 흡수되거나 통과된다.
이러한 종래의 반사형 액정 표시 장치는 도 1을 참조하여 설명한다.
하부 기판(10)과 상부 기판(20)은 소정 거리를 두고 대향된다. 하부 기판(10) 상부의 적소에는 공지의 방식으로, 게이트(g), 소오스(s), 드레인(d) 및 게이트 절연막(11)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된 하부 기판(1)상부에 소정 두께로 절연막(13), 예를들어 유기 절연막이 형성된다. 그후, 입사되는 빛이 큰 반사각으로 반사되도록, 절연막(13) 표면에는 요철부(13a)를 형성한다. 이때, 요철부(13a)는 절연막(13) 표면에 포토레지스트막을 형성한다음, 공지의 리소그래피 방식 또는 홀로그래피 방식을 이용하여 형성된다. 이에 대하여는 미국 특허 5,691,791호에 자세히 기재되어 있다.
박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(d)이 노출되도록 절연막(13)의 소정 부분이 식각되어, 콘택홀(h)이 형성된다. 이어, 노출된 드레인 전극(d)과 콘택되도록 절연막(13) 상부에 화소 전극(15)이 형성된다. 이때, 반사형 액정 표시 장치의 화소 전극(3)은 계면 반사 특성이 우수한 알루미늄 금속막이 이용됨이 바람직하고, 화소 전극(15)의 표면은 절연막(13)의 요철부(13a)에 의하여 비평탄하다. 이와같이 화소 전극(15) 표면에 요철부(13a)가 형성되면, 빛이 더 넓은 각도로 산란되어, 시야각이 개선된다.
박막 트랜지스터(TFT)와 대응되는 상부 기판(20)의 내측면에는 블랙 매트릭스(22)가 형성되고, 블랙 매트릭스(22)의 양측에는 컬러 필터(24)가 형성된다. 블랙 매트릭스(22)와 컬러 필터(24)의 표면에 공통 전극(26)이 형성된다.
하부 및 상부 기판(10,20)의 내측면 표면에는 수평 배향막(18,28)이 각각 형성된다.
기판(10,20) 사이에 액정층(30)이 개재된다. 여기서, 액정층(30)은 게스트 호스트 모드인 경우, 네마틱 액정 분자(30a)와 입사된 광을 선택적으로 흡수, 차단하는 염색제(30b)가 포함된다. 이때, 염색제(30b)는 공지된 바와 같이, 빛이 염색제(9b)의 장축을 지날때는 빛이 흡수되고, 단축을 지날때는 빛이 투과되는 성질을 갖는다.
화소 전극(15)과 공통 전극(26) 사이에 전계가 형성되기 이전에는 액정 분자(30a)와 염색제(30b)는 수평 배향막(도시되지 않음)의 영향으로 그것들의 장축이 기판과 평행하게 배열된다. 상부 기판(20)으로부터 입사된 빛은 하부 기판(10)의 화소 전극(15)까지 도달되는 과정에서 염색제(30b)에 의하여 일부 흡수되고, 나머지 빛은 화소 전극(15)에서 상부 기판(20)쪽으로 반사된다. 이때, 상부 기판(20)으로 반사되는 과정에서 염색제(30b)에 의하여 빛이 대부분 흡수된다. 따라서, 화면은 다크가 된다.
한편, 화소 전극(15)과 공통 전극(26) 사이에 전계가 형성되면, 액정 분자(30a)와 염색제(30b)는 전계와 그것의 장축이 평행하게 배열된다.(액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우) 그러면, 상부 기판(20)으로부터 입사되는 빛은 액정 분자(9a)와 염색제(9b)의 단축으로 통과하게 되어 화소 전극(15)까지 도달된 후, 다시 화소 전극(15)으로부터 반사되어 상부 기판(20)으로 나가게 된다. 따라서, 화면은 화이트를 띤다.
그러나, 유기 절연막(13)에 형성된 요철부는 입사된 광을 넓은 각도로 반사시키는 효과는 있지만, 그것을 제조하는 공정이 다소 복잡하다.
또한, 이와같이 단순히 요철부를 사용하여 입사되는 광을 넓게 반사시키는 방법은, 대부분의 입사광이 측면 시야각 방향(ⓐ)으로 반사되어, 사용자가 주로 보는 화면의 법선 방향(ⓑ, 이하 주시야각 방향)에서는 반사되어져 나온 광량이 매우 적다. 이에따라, 정면 투과율이 매우 낮다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단순한 공정으로 제작할 수 있는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 주시야각 방향의 투과율을 개선시킬 수 있는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계; 상기 포토레지스트막에 스페이서를 산포하는 단계; 상기 포토레지스트막을 경화하는 단계; 상기 스페이서를 제거하는 단계; 및 상기 포토레지스트막 표면에 고반사막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서를 산포하는 단계에서, 상기 스페이서의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서는 무기물질, 유기 금속 또는 메탈류를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서는 R,G,B 서브 화소 별로, 그 양을 다르게 하여 산포된다. 아울러, 상기 고반사막은 알루미늄막이다. 여기서, 상기 R,G,B 서브 화소 별로 스페이서의 산포량 및 스페이서 사이즈를 다르게 산포하는 방법은, 하부 기판의 R 서브 영역과 대응되도록 레드 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 레드 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 1 적정량으로 및 제 1 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 상기 레드 오픈용 마스크를 제거하는 단계; 상기 G 서브 영역과 대응되도록 그린 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 그린 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 2 적정량 및 제 2 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 상기 그린 오픈용 마스크를 제거하는 단계; 상기 B 서브 화소 영역과 대응되도록 블루 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 블루 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 3 적정량 및 제 3 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 및 블루 서브 화소 영역을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 하부 기판 결과물 상부에 경화되지 않은 포토레지스트막을 도포하고, 포토레지스트막에 크기가 다른 수개의 스페이서를 산포한다. 그 다음, 포토레지스트막을 경화시킨다음, 러빙 공정으로 스페이서를 제거하여 요철부를 형성한다. 그후, 요철부내에 고반사막을 형성한다. 이에따라, 단순한 공정으로 요철부를 형성할 수 있다. 또한, 요철부의 형태가 반구형 홈 형상을 갖고, 그 표면에 고반사막이 피복되었으므로, 입사되는 광이 사용자가 주로 보는 주시야각 방향으로 집중 반사된다. 이에따라, 화면의 주시야각 방향의 투과율이 크게 개선된다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서는 반사 돌기 형성방법을 설명하기 위한 것으로, 하부 기판상에 형성되는 박막 트랜지스터, 화소 전극, 상부 기판, 블랙 매트릭스, 공통 전극 및 액정층은 종래와 동일하여, 이 부분에 대한 설명은 배제하기로 한다.
도 2a를 참조하여, 박막 트랜지스터(도시되지 않음) 및 화소 전극(도시되지 않음)이 형성된 하부 기판(40) 결과물 상부에, 포로레지스트막(41)을 도포한다. 그 다음, 스페이서(42)를 포토레지스트막(41) 상부에 랜덤하게 산포한다. 여기서, 스페이서(42)는 그 재질에 구애받지 않으며, 산포되는 스페이서(42)의 크기는 일정하지 않다. 산포되어진 스페이서(42)는 포토레지스트막(41)이 경화되지 않은 상태이므로, 일부가 포토레지스트막(41)내에 묻힌다.
그후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(41)을 경화시킨다. 여기서, 도면 부호 41a는 경화된 상태의 포토레지스트막이다. 그후, 일반적인 배향막을 러빙시키는 로울러(44)를 이용하여, 스페이서(42)가 산포된 포토레지스트막(41a) 표면을 러빙한다.
그러면, 로울러(44)와 스페이서(42)간의 마찰력으로 인하여, 스페이서(42)가 도 2c에 도시된 것과 같이, 떨어져나가게 된다. 이에따라, 경화된 포토레지스트막(41a) 표면에는 사이즈가 다른 반구 형태의 홈(45)이 형성되어, 요철부가 형성된다. 또한, 스페이서(42)는 유기 용매에 의하여 제거될 수 있다.
그후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(41a) 표면에 고반사율을 갖는 막(46), 예를들어 알루미늄 금속막을 증착한다.
그 다음으로, 굴곡진 포토레지스트막(41a) 상부에 배향막(48)을 형성한다.
이러한 본 발명은, 별도의 리소그래피 또는 홀로그래피 공정의 요구없이, 스페이서(42)의 산포 및 러빙만으로 요철부를 형성할 수 있다. 이에따라, 공정이 단순해진다.
또한, 요철부의 형태가 반구형으로 형성되고, 반구형 요철부내에 고반사막이 형성되므로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 입사된 대부분의 광(50)이 화면의 법선 방향, 즉, 주 시야각 방향으로 집중되어, 주시야각 방향의 투과율이 좋아진다.
또한, 도 3과 같이, 각 R,G,B 서브 화소별로 최적의 투과율 및 시야각을 얻기 위하여, 각 서브 화소 별로, 스페이서의 산포량 및 스페이서 사이즈를 조절할 수 있다.
즉, 도 3에서와 같이, 포토레지스트막(41)이 형성된 하부 기판(40) 결과물 상부에 레드 오픈용 마스크(M1)를 설치한다음, 노출된 레드 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 소정량 및 소정 크기의 스페이서(42)를 산포한다. 이어, 레드 오픈용 마스크(M1)를 제거한다음, 그린 오픈용 마스크(M2)를 설치한다음, 노출된 그린 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 소정량 및 소정 크기의 스페이서(42)를 산포한다. 다음으로, 그린 오픈용 마스크(M2)를 제거한다음, 블루 오픈용 마스크(M3)를 설치한다음, 노출된 블루 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 소정량 및 소정크기의 스페이서(42)를 산포한다.
이와같이 각 서브 화소 별로 스페이서(42)의 산포량 및 스페이서 사이즈를 조절하므로써, 최적의 투과율 및 시야각을 구현할 수 있다.
또한, 도면에는 제시되지 않았지만, 하부 기판 외측에 배치될 반사판에 상기의 방법으로 요철부를 형성하여도 동일한 효과를 거둘수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 하부 기판 결과물 상부에 경화되지 않은 포토레지스트막을 도포하고, 포토레지스트막에 크기가 다른 수개의 스페이서를 산포한다. 그 다음, 포토레지스트막을 경화시킨다음, 러빙 공정으로 스페이서를 제거하여 요철부를 형성한다. 그후, 요철부내에 고반사막을 형성한다. 이에따라, 단순한 공정으로 요철부를 형성할 수 있다. 또한, 요철부의 형태가 반구형 홈 형상을 갖고, 그 표면에 고반사막이 피복되었으므로, 입사되는 광이 사용자가 주로 보는 주시야각 방향으로 집중 반사된다. 이에따라, 화면의 주시야각 방향의 투과율이 크게 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 종래의 반사형 액정 표시 장치의 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
40 - 하부 기판 41 - 포토레지스트막
41a - 경화된 포토레지스트막 42 - 스페이서
44 - 러빙 로울러 45 - 요철부
46 - 고반사막 48 - 배향막
50 - 광

Claims (6)

  1. 하부 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트막에 스페이서를 산포하는 단계;
    상기 포토레지스트막을 경화하는 단계;
    상기 스페이서를 제거하는 단계; 및
    상기 포토레지스트막 표면에 고반사막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서를 산포하는 단계에서, 상기 스페이서의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서를 산포하는 단계에서, 상기 스페이서는 R,G,B 서브 화소 별로, 산포량 및 스페이서 사이즈를 다르게 하여 산포하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 R,G,B 서브 화소 별로 스페이서의 산포량 및 스페이서 사이즈를 다르게 산포하는 단계는, 하부 기판의 R 서브 영역과 대응되도록 레드 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 레드 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 1 적정량으로 및 제 1 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 상기 레드 오픈용 마스크를 제거하는 단계; 상기 G 서브 영역과 대응되도록 그린 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 그린 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 2 적정량 및 제 2 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 상기 그린 오픈용 마스크를 제거하는 단계; 상기 B 서브 화소 영역과 대응되도록 블루 오픈용 마스크를 설치한다음, 노출된 블루 서브 화소 영역의 포토레지스트막에 제 3 적정량 및 제 3 크기를 갖는 스페이서를 산포하는 단계; 및 블루 서브 화소 영역을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 고반사막은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서를 제거하는 단계는 로울러로 포토레지스트막면을 러빙하여 제거하거나, 또는 유기 용매로서 스페이서를 제거하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법.
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