KR100693649B1

KR100693649B1 - 반사체와 액정표시장치

Info

Publication number: KR100693649B1
Application number: KR1020030027970A
Authority: KR
Inventors: 나가야마고헤이
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2007-03-14
Also published as: KR20030087930A; US20040008436A1; TW594255B; TW200405091A; US6806928B2

Abstract

본 발명은 반사체와 액정표시장치에 관한 것으로서, 반사화소전극(19)의 볼록패턴(20)을 중심이 육방 격자(hexagonal lattice) 형상의 격자형상의 병진벡터 사이가 이루는 각도가 60°회전하여 변형된 상태로 각각 평행하게 설치한다. 격자 형상의 병진벡터가 전체방향에 걸쳐 균일하게 분포하고, 전체로서 볼록 패턴(20)의 배치에 2차원적인 주기성이 적어지므로 간섭에 의한 색부착을 억제한다. 볼록 패턴(20)의 간격을 일정하게 할 수 있기 때문에 볼록 패턴(20)의 간격 분포의 최대가 되는 간격을 최적인 경사각도 분포가 얻어지는 볼록 패턴(20)의 간격에 맞추는 것에 의해 이상적인 경사 온도 분포가 되어 간섭에 의한 색부착을 적게 하고, 이상적인 반사특성을 얻을 수 있는 표시품위가 양호한 액정표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사체와 액정표시장치{REFLECTOR AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일실시형태의 반사화소전극 패턴의 개략 배치를 나타내는 평면도,

도 2는 상기와 동일한 액정표시장치를 나타내는 단면도,

도 3은 상기와 동일한 반사화소전극의 하나의 형성공정을 나타내는 단면도,

도 4는 상기와 동일한 반사화소전극의 도 3의 다음 형성공정을 나타내는 단면도,

도 5는 상기와 동일한 반사화소전극의 도 4의 다음 형성공정을 나타내는 단면도,

도 6은 상기와 동일한 반사화소전극의 도 5의 다음 형성공정을 나타내는 단면도,

도 7은 상기와 동일한 반사화소전극의 도 6의 다음 형성공정을 나타내는 단면도,

도 8은 종래예의 볼록 패턴이 육방 격자 형상의 부분에 위치하는 반사화소전극을 나타내는 개략평면도,

도 9는 종래예의 볼록 패턴이 랜덤하게 위치하는 반사화소전극을 나타내는 개략평면도,

도 10은 도 9에 도시한 반사화소전극의 Ⅹ-Ⅹ단면도,

도 11은 도 9에 도시한 반사화소전극의 ⅩⅠ-ⅩⅠ단면도 및

도 12는 도 9에 도시한 반사화소전극의 ⅩⅡ-ⅩⅡ단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

19 : 반사체로서의 반사화소전극

20 : 산란광형성수단으로서의 볼록패턴

27 : 액정층

본 발명은 표시 품위를 향상시키는 반사체와 액정표시장치에 관한 것이다.

최근, 퍼스널컴퓨터, 텔레비젼, 워드프로세서 또는 휴대전화등으로의 액정표시장치의 응용이 더 진전되어, 소형화, 전력절약화 및 저비용화등의 고기능화에 대한 요구가 더 강해지고 있다. 이 요구를 만족시키기 위해 백라이트를 이용하지 않고 외부로부터 입사된 주위광을 반사시켜 표시하는 반사형 액정표시장치나 투과기능과 반사기능의 양쪽을 겸해 구비한 반사투과형 액정표시장치의 개발이 진행되고 있다.

또, 이들 액정표시장치를 반사로 사용할 경우에는 얼마만큼 주위광을 효율적으로 이용하여 표시면을 밝게 할 수 있는지가 중요하다. 이 때문에 액정표시장치에 탑재되는 반사판은 모든 각도로부터 입사되는 주위광을 효율적으로 이용하여 최 적인 반사 특성을 갖도록 되어 있다.

그리고, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 반사판(1)의 표면에 직경 3㎛ 내지 20㎛ 정도, 높이 0.3㎛ 내지 1.2㎛ 정도의 곡면 형상으로 돌출된 산란광을 형성하는 산란광 형성소자로서의 볼록 패턴(2)을 중심이 육방 격자 형상이 되도록 60°의 각도를 이루는 병진벡터에 따라 거리가 일정하고 규칙적으로 설치한다. 이와 같이, 볼록 패턴(2)을 설치하면 정반사뿐만 아니라 산란광이 생기기 때문에 반사특성은 최적이 되지만, 간섭에 의한 색부착이 발생해버린다.

따라서, 예를 들면 도 9에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 볼록 패턴(2)을 랜덤하게 배치하고, 산란광을 일정범위내의 영역에 집광하거나 특정방향으로 관찰한 경우의 산란광 강도를 높이고 있다.

그러나, 이 도 9에 도시한 바와 같이 볼록 패턴(2)을 랜덤하게 배열한 반사판(1)에서는 정반사의 영역이 많아져, 충분히 밝은 표시가 얻어지고 있지 않다. 또, 표시 화면에 광원이 비쳐서 관찰자는 광원을 시야외로 내보내기 때문에 실제로는 정반사 부분은 표시의 밝기에 기여하지 않고, 결과로서 어둡게 느껴진다.

즉, 반사판(1)의 정반사 영역의 면적은 볼록 패턴(2)의 간격에 의존한다.

여기서, 도 9의 영역 A는 도 10, 영역 B는 도 11, 영역 C는 도 12에 단면도가 각각 도시되어 있다. 단, 도 9에서는 볼록패턴만 개략 배치가 도시되어 있지만, 실제로는 오목패턴이 볼록패턴 사이에 형성된다. 우선, 도 10에 도시한 영역 A와 같이 볼록 패턴(2)과 볼록 패턴(2)의 간격이 약 10㎛ 정도로 정반사 부분은 거의 없다. 한편, 도 11에 도시한 영역 B와 같이 인접하는 볼록 패턴(2)과 볼록 패턴(2)의 간격이 약 8㎛로 좁은 경우는 볼록부끼리가 서로 겹치기 때문에 경사각은 완만해지고, 정반사 부근의 성분이 증가한다. 또, 도 12에 도시한 영역 C와 같이 인접하는 볼록패턴(2)과 볼록패턴(2)의 간격이 약 12㎛로 넓은 경우는 볼록 패턴(2) 사이에 평탄한 영역이 생기기 때문에 정반사 영역이 증가한다.

따라서, 간섭에 의한 색부착을 발생시키지 않고, 정반사의 영역을 작게 억제하는데는 최적인 볼록 패턴(2)의 간격의 존재율을 증가시킬 필요가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 간섭에 의한 색부착(coloring)을 적게 하고, 이상적인 반사특성을 얻을 수 있는 표시 품위가 양호한 반사체 및 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기준점을 중심으로 하여, 인접하는 격자형상의 병진벡터가 소정 각도 회전하도록 설치된 복수의 육방 격자 형상의 격자점에 거의 동일 형상의 산란광 형성소자를 배치하는 것에 의해 산란광 형성소자의 2차원적인 주기성의 배치가 적어지므로 간섭에 의한 색부착이 억제되고, 또 산란광 형성소자의 간격을 일정하게 하여 산란광 형성소자 사이에 최적인 경사 분포를 형성할 수 있기 때문에 밝고 균일성이 우수한 반사체와 이를 반사 화소전극으로 한 액정표시장치가 된다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 일 실시형태의 반사형 액정표시장치를 도면을 참조하여 설명한다.

이 반사형 액정표시장치는 도 2에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터 매트릭스 어레이기판(11)을 갖고, 이 매트릭스 어레이기판(11)은 고왜점(高歪点) 유리기판이나 석영기판 등의 절연성 기판인 유리기판(12)을 갖고, 이 유리기판(12)상에는 유리코팅층(13)을 통해 절연막(14)이 형성되어 있다.

또, 이 절연막(14)상에는 신호선(15)이 복수개 평행하게 배치되고, 이 신호선(15)에 대해 절연된 상태로 신호선(15)에 대해 직교하는 방향으로 도시하지 않은 주사선이 복수개 평행하게 배치되고, 이들 신호선(15) 및 주사선이 교차하는 부분에는 스위칭소자가 되는 박막트랜지스터가 설치되어 있다.

또, 신호선(15)을 포함한 절연막(14)상에는 투명 보호절연막(16)이 설치되어 있다.

그리고, 이 투명 보호절연막(16)상에는 유기수지절연막(17)이 설치되고, 이 유기수지절연막(17)의 신호선(15) 및 주사선으로 둘러싸인 매트릭스형상의 각각의 부분의 표면에는 볼록부(18a) 및 오목부(18b)가 형성되는 볼록 패턴(18)이 형성되어 있다.

또, 이 유기수지절연막(17)상의 볼록패턴(18)이 위치하는 부분에는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 은(Ag) 등의 금속막의 반사체인 반사화소전극(19)이 도시하지 않은 박막트랜지스터에 대응하여 매트릭스형상으로 형성되고, 이들 반사화소전극(19)에는 유기수지절연막(17)의 볼록 패턴(18)에 대응하여 볼록부(20a) 및 오목부(20b)가 형성되는 산란광 형성수단으로서의 볼록 패턴(20)이 형성되어 있다.

그리고, 이 볼록패턴(20)은 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 육방 격자 형상의 격자점에 배치되고, 단위 반사화소전극(19)의 양단부에 있는 격자 형상의 병진 벡터가 기준점(10)에 대해 이루는 각도가 거의 60°회전하도록 규칙적으로 전술한 육방 격자를 설치하고 있다.

또, 유기수지절연막(17)상에는 배향막(21)이 설치되어 있다.

한편, 매트릭스 어레이기판(11)에 대향하여 대향기판(22)이 설치되어 있다.

이 대향기판(22)은 마찬가지로 고왜점 유리기판이나 석영기판등의 절연성 기판인 유리기판(23)을 갖고, 이 유리기판(23)의 양측에는 칼라필터(24)와 편광판(28)이 각각 설치되고, 이 칼라필터(24)에는 대향전극(25)이 설치되고, 또 이 대향전극(25)에는 배향막(26)이 설치되어 있다.

그리고, 매트릭스 어레이기판(11)의 배향막(21) 및 대향기판(22)의 배향막(26)을 대향시키고, 매트릭스 어레이기판(11) 및 대향전극(22)사이에 액정을 끼워 액정층(27)을 형성하고, 액정표시장치를 형성한다.

여기서, 볼록 패턴(20)을 갖는 반사형성전극(19)의 형성방법에 대해 주요부만을 도시한 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

우선, 도 3에 도시한 바와 같이 투명보호절연막(16)상에 포지티브형 감광성 수지의 유기수지절연막(17)을 매트릭스 어레이기판(11)의 전체 면에 스핀코트법등에 의해 1㎛ 내지 4㎛정도 도포한다.

계속해서 도 4에 도시한 바와 같이 매트릭스 어레이기판(11)을 프리베이크한 후, 원형 차광부(31)의 중심이 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 육방 격자 형상의 격자점에 설치되고, 그것들의 격자 형상의 병진 벡터가 기준점에 대해 단위반사전극의 양단부 사이에서 60°±8.6°정도 회전하도록 전술한 육방 격자 형상이 규칙적으로 배치된 포토마스크(32)를 이용하여 노광한다. 그리고, 반사화소전극(19)의 볼록패턴(20)을 형성하기 위한 유기수지절연막(17)의 볼록패턴(18)의 요철의 형상이나 밀도는 포토마스크(32)의 개구부의 형상, 밀도 및 노광량 등에 의해 제어할 수 있고, 예를 들면 포토마스크(32)의 차광부(31)의 원의 직경을 5㎛정도, 인접하는 원의 중심의 간격이 9.5㎛ 내지 10.5㎛의 범위가 되도록 배치했다. 또, 노광량은 10mJ 내지 200mJ로 했다.

그리고, 이 노광된 유기수지절연막(17)을 현상하는 것에 의해 도 5에 도시한 바와 같이 유기수지절연막(17)의 표면에 미세한 볼록부(18c)와 오목부(18d)가 형성된다. 또, 노광량은 10mJ 내지 200mJ로 하고 있기 때문에 오목부(18d)의 바닥부는 투명보호절연막(16)의 표면까지 도달하지 않는다.

그 후, 도 6에 도시한 바와 같이 이 매트릭스 어레이기판(11)을 가열처리하는 것에 의해 오목부(18d) 및 볼록부(18c)의 각이 취해지고, 매끄러운 오목부(18b) 및 볼록부(18a)를 갖는 볼록패턴(18)이 형성된다.

계속해서 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 은(Ag)등의 금속막을 스패터링법에 의해 100nm정도 성막하고, 도 7에 도시한 바와 같이 포토에칭법에 의해 소정의 형상으로 패터닝하여 반사화소전극(19)을 형성한다. 이와 같이 볼록패턴(18)이 형성된 유기수지 절연막(17)상에 반사화소전극(19)을 형성하는 것에 의해 반사화소전극(19)에는 유기수지절연막(17)상에 형성된 볼록패턴(18)에 대 응한 볼록패턴(20)이 형성된다.

그리고, 반사화소전극(19) 및 대향전극(25)사이에 전압을 인가하는 것에 의해 액정층(27)을 구동시켜 표시한다.

상기 실시형태에 의하면 반사화소전극(19)의 볼록패턴(20)은 볼록부(20a)의 중심이 복수의 육방 격자형상의 격자점에 배치되어 반사화소전극(19)의 양단부의 격자형상의 병진벡터가 기준점에 대해 이루는 각도가 거의 60°, 구체적으로는 60°±8.6°정도 각각 평행하게 설치되어 있기 때문에 격자형상 병진벡터가 전체 방향에 걸쳐 균일하게 분포하고, 전체로서 볼록 패턴(20)의 배치에 2차원적인 주기성이 적어지므로 간섭에 의한 색부착이 억제되는 것이 판명되었다. 볼록 패턴(20)의 간격을 일정하게 할 수 있기 때문에 볼록 패턴(20)의 간격 분포의 최대가 되는 간격을 최적인 경사각도 분포가 얻어지는 볼록패턴(20)의 간격에 맞추는 것에 의해 거의 이상적인 경사각도 분포가 되는 것이 확인되었다. 또, 반사화소전극(19)의 볼록패턴(20)으로 표시 화면에 광원이 비쳐지기 어렵기 때문에 관찰자는 광원을 시야외로 내보내는 일도 없어지고, 볼록패턴(20)이 위치하지 않는 반사화소전극(19)의 정반사부분은 표시의 밝기로 하고, 매우 밝게 느껴지는 것이 확인되었다.

또, 회전각도를 거의 60°, 보다 구체적으로는 60°±8.6°로 한 것은 60° 보다 너무 작게 하면 각도가 너무 작아져 볼록패턴(20)을 형성하기 어렵고, 60°보다 너무 크게 하면 회전하지 않는 경우에 가까워져, 효과가 작기 때문이다.

또, 반사화소전극(19)의 표면의 요철의 형상이나 밀도는 포토마스크(32)의 개구부의 형상, 밀도 또는 노광량등에 의해 임의로 제어할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는 반사형 액정표시장치에 대해 설명했지만 반사투과형 액정표시장치에 이용해도 동일한 효과를 갖는다.

또, 반사화소전극(19)에 볼록패턴(20)을 형성했지만 동일한 배치로 오목패턴을 형성한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면 기준점을 중심으로 하여 인접하는 격자형상의 병진 벡터가 소정 각도 회전하도록 설치된 복수의 육방 격자 형상의 격자점에 거의 동일 형상의 산란광 형성소자를 설치하는 것에 의해 산란광형성소자의 2차원적인 주기성의 배치가 적어지기 때문에 간섭에 의한 색부착이 억제되고, 또 산란광 형성소자의 간격을 일정하게 하여 산란광 형성소자 사이에 최적인 경사 분포를 형성할 수 있기 때문에 밝고 균일성이 우수한 반사체와 이를 반사화소전극으로 한 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims

기준점을 중심으로 하여 인접하는 격자형상의 병진 벡터가 소정 각도 회전하도록 설치된 복수의 육방 격자(hexagonal lattice) 형상부의 격자점에 거의 동일 형상의 산란광 형성소자를 배치한 것을 특징으로 하는 반사체.
기준점을 중심으로 하여 양단부의 격자형상의 병진벡터가 소정 각도 회전하도록 규칙적으로 설치된 복수의 육방 격자 형상부의 격자점에 거의 동일 형상의 산란광 형성소자를 배치한 것을 특징으로 하는 반사체.
제 2 항에 있어서,

상기 각도는 거의 60°인 것을 특징으로 하는 반사체.
제 2 항에 있어서,

상기 각도는 60°±8.6°인 것을 특징으로 하는 반사체.
거의 동일형상의 산란광 형성소자를 갖는 화소전극과, 상기 광산란 형성소자를 복수의 육방 격자 형상부의 격자점에 배치하고, 상기 격자점은 상기 화소전극에 있어서 단위화소전극의 양단부의 격자형상의 병진벡터가 기준점을 중심으로 하여 소정 각도 회전한 장소에 설치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 각도는 거의 60°인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 각도는 60°±8.6°인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.