KR101177569B1 - 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부광의 이용도를 높일 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이 반투과형 액정 표시 장치는 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스들과; 상기 기판 상에 형성되는 컬러필터들과; 상기 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스 중 적어도 어느 하나 상에 형성되는 반사패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY OF TRANSFLECTIVE TYPE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 반투과형 액정 표시 장치를 간략히 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 일부분을 간략히 보여주는 도면.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 제조 과정을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 일부분을 간략히 보여주는 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 제조 과정을 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3, 23 : 블랙 매트릭스 5, 25, 45 : 컬러필터

7, 27, 47 : 공통전극 29 : 반사패턴

49 : 반사형 블랙 매트릭스 Y, Z, W : 외부광

TH : 투과 영역 13, 113, 213 : 반사전극

본 발명은 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 외부광의 이용도를 높일 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 백라이트 유닛(Back light unit)으로부터 입사된 광을 이용하여 화상을 표시하는 투과형과, 자연광과 같은 외부광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사형으로 대별된다. 투과형은 백라이트 유닛의 전력 소모가 크고, 반사형은 외부광에 의존함에 따라 어두운 환경에서는 화상을 표시할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 백라이트 유닛을 이용하는 투과 모드와 외부광을 이용하는 반사 모드가 선택 가능한 반투과형 액정 표시 장치가 대두되고 있다. 반투과형 액정 표시 장치는 외부광이 충분하면 반사 모드로, 불충분하면 백라이트 유닛을 이용한 투과 모드로 동작하게 되므로 투과형 보다 소비 전력을 줄일 수 있으면서 반사형과 달리 외부광 제약을 받지 않게 된다.

일반적으로, 반투과형 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 액정층(미도시)을 사이에 두고 접합된 컬러 필터 기판(10) 및 박막 트랜지스터 기판(20)과, 박막 트랜지스터 기판(20)의 뒤에 배치된 백라이트 유닛(30)을 구비한다. 이러한 반투과형 액정 표시 장치의 각 화소는 반사 전극(13)이 형성된 반사 영역과, 반사 전극(13)이 형성되지 않은 투과 영역(TH)으로 구분된다.

컬러 필터 기판(20)은 상부 기판(1) 위에 형성된 블랙 매트릭스(3) 및 컬러 필터(5), 그들 위에 적층된 공통 전극(7) 및 배향막(미도시)으로 구성된다.

박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(2) 위에 형성되어 각 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인(미도시), 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 정의된 화소 영역에 형성되는 화소 전극(17)을 포함한다. 화소 전극(17)은 반사 전극(13)과 투과 전극(15)의 두 부분으로 이루어진다. 반사 전극(13)은 투과홀(TH)을 사이에 두고 형성되어 외부에서 입사되는 광을 반사시키게 된다. 투과 전극(15)은 데이터 라인과 게이트 라인(미도시)에 의해 분할된 표시영역에 위치하여 광 투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다.

이러한 반투과형 액정표시장치는 다음과 같은 방법으로 광을 활용한다.

먼저, 백 라이트 유닛(30)으로 부터 입사된 광(X)은 박막 트랜지스터 기판(20)의 투과홀(TH)을 통해 컬러 필터 기판(20)쪽으로 입사되어 화면을 구현에 활용된다. 또한, 반사 전극(13)은 컬러 필터 기판(20)을 통해 입사된 외부광을 컬러 필터 기판(20) 쪽으로 반사시킨다. 이때, 컬러 필터 기판(20) 쪽으로 반사된 외부광 중에 빛샘방지를 위해 형성된 블랙 매트릭스에 의해(3) 소멸되는 소멸광(Y)이 발생한다. 이 때문에, 외부에서 입사되는 광을 충분히 활용할 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 외부광의 이용도를 높일 수 있는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치는 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스들과; 상기 기판 상에 형성되는 컬러필터들과; 상기 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스 중 적어도 어느 하나 상에 형성되는 반사패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴은 블랙 매트릭스와 중첩되는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴은 인접하는 컬러필터 사이에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴은 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 다른 반투과형 액정표시장치는 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 컬러필터들과; 이웃하는 상기 컬러필터들 사이에 형성되어 입사광을 반사시키는 반사형 블랙매트릭스들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사형 블랙매트릭스는 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징 으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 방법은 기판 상에 블랙 매트릭스들을 형성하는 단계와; 상기 기판 상에 컬러필터들을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스 중 적어도 어느 하나 상에 반사패턴을 형성한다.

상기 반사패턴은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴은 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사패턴의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 또 다른 제조 방법은 기판 상에 컬러필터들을 형성하는 단계와; 이웃하는 상기 컬러필터들 사이에 입사광의 반사가 가능한 반사형 블랙매트릭스들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사형 블랙 매트릭스는 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 2 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는 액정층(미도시)을 사이에 두고 접합된 컬러 필터 기판(40) 및 박막 트랜지스터 기판 (120)과, 박막 트랜지스터 기판(120)을 구비한다. 이러한 반투과형 액정 표시 장치의 각 화소는 반사 전극(113)이 형성된 반사 영역과, 반사 전극(113)이 형성되지 않은 투과 영역(TH)으로 구분된다.

컬러 필터 기판(40)은 기판(21) 위에 형성된 블랙 매트릭스(23), 컬러 필터(25), 컬러 필터(25) 위에 형성된 반사패턴(29), 그들 위에 적층된 공통 전극(27) 및 배향막(미도시)으로 구성된다.

박막 트랜지스터 기판(120)은 하부 기판(111) 위에 형성되어 각 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인(미도시), 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 정의된 화소 영역에 형성되는 화소 전극을 포함한다. 화소 전극은 반사 전극(113)과 투과 전극(115)의 두 부분으로 이루어진다. 반사 전극(113)은 투과홀(TH)을 사이에 두고 알루미늄과 같이 저항이 작고 반사율이 큰 물질로 형성되어 외부에서 입사되는 광을 반사시키게 된다. 투과 전극(115)은 데이터 라인과 게이트 라인(미도시)에 의해 분할된 표시영역에 위치하여 광 투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다.

이러한 반투과형 액정표시장치는 다음과 같은 방법으로 외부광을 활용한다.

컬러 필터 기판(40)을 통해 비스듬히 입사된 외부광을 반사전극(113)을 통해 컬러 필터 기판(40) 쪽으로 반사시킨다. 이때, 컬러 필터 기판(40) 쪽으로 반사된 외부광 중에 빛샘방지를 위해 형성된 블랙 매트릭스(23) 쪽으로 반사되는 광(Z)은 컬러필터(25) 위에 형성된 반사패턴(29)에 의해 반사전극(113)쪽으로 다시 반사되어 화면구현에 활용될 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반투과형 액정 표시장치의 컬러필터 기판을 제조하는 방법을 도 3a 내지 도 3c에 도시하였다.

먼저, 기판(21)위에 불투명 금속물질 또는 불투명 수지가 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 이용하여 패터닝됨으로써 도 3a에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(23)가 형성된다.

블랙 매트릭스(23)가 형성된 상기 기판(21) 상에 적색수지가 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 적색 컬러 필터(R)가 형성된다.

적색 컬러 필터(R)가 형성된 상기 기판(21) 상에 녹색수지가 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 녹색 컬러 필터(G)가 형성된다.

녹색 컬러 필터(G)가 형성된 상기 기판(21) 상에 청색수지가 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 청색 컬러 필터(B)가 형성된다.

상기와 같은 과정을 거치면 도 3b에 도시된 바와 같이 컬러 필터층(25)이 완성된다.

이와 같이 포토 리쏘그래피 공정 외에도 열전사 방법 등을 이용해서 컬러 필터층(25)을 형성할 수도 있다.

컬러 필터층(25)이 완성된 상기 기판(21)상에 반사 금속을 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 도 3c에 도시된 바와 같이 반사 패턴(29)이 형성된다. 이 반사 패턴(29)의 폭은 블랙 매트릭스(23)의 폭과 동일하거나 블랙 매트릭스(23)의 폭 보다 좁게 형성되어야 한다. 상기 반사 패턴(29)의 폭이 블랙 매트릭스(23)의 폭보다 넓어지면 화면 구현시 개구율을 저하시킬 수 있기 때문이다.

또한 반사 패턴(29)의 재료로는 저항이 작고 반사율이 큰 AlNd와 같은 알루미늄계 금속이나 Cr을 사용한다.

그 후 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전극과 액정의 배향을 위한 배향막등이 형성됨으로써 컬러 필터 기판(40)이 완성된다.

도 4를 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는 액정층(미도시)을 사이에 두고 접합된 컬러 필터 기판(50) 및 박막 트랜지스터 기판(220)과, 박막 트랜지스터 기판(220)을 구비한다. 이러한 반투과형 액정 표시 장치의 각 화소는 반사 전극(213)이 형성된 반사 영역과, 반사 전극(213)이 형성되지 않은 투과 영역(TH)으로 구분된다.

컬러 필터 기판(50)은 기판(41) 위에 형성된 컬러 필터(45), 컬러 필터(45) 위에 형성된 반사형 블랙 매트릭스(49), 그들 위에 적층된 공통 전극(47) 및 배향막(미도시)으로 구성된다.

박막 트랜지스터 기판(220)은 도 2에서 설명한 바와 같다.

이러한 반투과형 액정표시장치는 다음과 같은 방법으로 외부광을 활용한다.

컬러 필터 기판(50)을 통해 비스듬히 입사된 외부광을 반사전극(213)을 통해 컬러 필터 기판(50) 쪽으로 반사시킨다. 이때, 컬러 필터 기판(50) 쪽으로 반사된 외부광 중에 반사형 블랙 매트릭스(49) 쪽으로 반사되는 광(W)은 반사전극(213)쪽으로 다시 반사되어 화면구현에 활용될 수 있게 된다. 이때 반사형 블랙 매트릭스(49)는 빛샘을 방지함과 동시에 빛을 반사시키는 역할을 하여 외부광을 더욱 효율적으로 활용할 수 있게 한다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시장치의 컬러필터 기판을 제조하는 방법을 도 5a 및 도 5b에 도시하였다.

먼저, 기판(41)상에 도 3b에서 설명한 바와 같이 포토리쏘그래피 공정이나 열전사 방법 등을 이용하여 도 5a에 도시된 바와 같이 컬러 필터층(45)을 형성한다.

그리고 나서 컬러 필터층(45)이 완성된 기판(41)상에 반사 금속을 증착한 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 도 5b에 도시된 바와 같이 컬러필터들(R, G, B) 사이에 반사형 블랙 매트릭스(49)를 형성시킨다.

이때 반사형 블랙 매트릭스의 재료로는 저항이 작고 반사율이 크며 불투명 금속인 AlNd와 같은 알루미늄계 금속이나 Cr을 사용한다.

그 후 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전극과 액정의 배향을 위한 배향막등이 형성됨으로써 컬러 필터 기판(50)이 완성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법은 이웃하는 컬러 필터들 사이에 반사금속을 형성시킴으로써 블랙 매트릭스에서 소멸되는 외부광이 소멸되지 않도록 반사시켜서 화면 구현 활용함으로써 반투과형 액정표시장치의 외부광 이용도 높일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상에 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발 명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (13)

1. 기판과;

   상기 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스들과;

   상기 기판 상에 형성되는 컬러필터들과;

   상기 블랙 매트릭스들과 각각 중첩되도록 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 컬러필터들 및 컬러필터들 사이에 반사패턴들과;

   상기 반사패턴이 형성된 기판의 전면에 형성된 공통 전극을 포함하는 컬러필터기판과,

   상기 컬러필터기판 상에 형성된 컬러필터들과 각각 대응되는 영역에 화소 전극과 반사전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판과,

   상기 블랙 매트릭스 사이에 형성된 컬러필터들과 상기 블랙 매트리스 상에 형성된 컬러필터들은 동일한 높이를 갖고,

   상기 반사패턴은 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 컬러필터들과 직접 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사패턴은 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사패턴의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 기판 상에 블랙 매트릭스들을 형성하는 단계와;

   상기 기판 상에 컬러필터들을 형성하는 단계와;

   상기 블랙 매트릭스들과 각각 중첩되도록 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 컬러필터들 및 컬러필터들 사이에 반사패턴들이 형성하는 단계와;

   상기 반사패턴들이 형성된 기판의 전면에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 블랙 매트릭스 사이에 형성된 컬러필터들과 상기 블랙 매트리스 상에 형성된 컬러필터들은 동일한 높이를 갖고,

   상기 반사패턴은 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 컬러필터들과 직접 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 반사패턴은 AlNd과 Cr 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 반사패턴의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법.
12. 삭제
13. 삭제

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