KR20010032650A - 반사형 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

기판 상에 구비되는 각 스위칭 장치(18), 예를 들어 TFT 의 출력에 각각 연결되며, 상기 스위칭 장치에 걸쳐 퍼져 있는 절연층(40) 상에 제공되는 각 반사형 화소 전극(45)의 배열을 기판(12) 상에 포함하는 반사형 액정 디스플레이 장치에 있어서, 각 화소 전극(45)은 화소의 빛 반사 특성을 개선시키기 위해 화소 전극 표면에서 디프레션(50)을 형성하는 절연층(40)에 다수의 테이퍼링 된 접점 개구부(47)를 통해 관련 스위칭 장치의 출력(31)에 연결된다. 그 개구부의 개수, 형상, 크기 및 상대적 배치는 이들 특성을 맞게 하기 위해 변경될 수 있다. 전도성 층(35)은 각 개구부에 전극을 접촉시키기 위해 화소 전극(45)의 영역 아래에 있는 스위칭 장치 출력(31)으로부터 퍼져 있는 것이 바람직하며 화소 전극 표면의 반사 성질을 더 개선시키기 위해 화소 전극 표면에 울퉁불퉁함을 주는 러프 표면을 가질 수 있다.

Description

반사형 액정 디스플레이 장치{REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

상기 디스플레이 장치의 일례가 유럽 특허 EP-A-0617310에 개시되어 있다. 이 장치에서, 디스플레이 화소의 행 및 열의 매트릭스 배열이 제공되어 있는데, 각 배열은 TFT(Thin Film Transistor)의 형태로 된 관련 스위치 장치를 통해 구동된다. TFT는 행의 선택 전도체 및 열의 데이터 전도체의 세트와 함께 제 1 기판의 표면 상에 구비되는데, 이 전도체의 세트를 통해 TFT 는 디스플레이 화소를 구동하기 위해 주소 지정된다. TFT를 사용하는 종래의 활성 매트릭스 LCD에서와 같이, 각 TFT 는 행과 열의 전도체 중 각 전도체 사이의 교차점에 인접하게 배치되어 있다. 디스플레이 화소의 행과 연관된 모든 TFT 의 게이트는 각 행 전도체에 연결되고 화소의 열과 연관된 모든 TFT의 소스는 각 열 전도체에 연결된다. 그러나, 개별 화소 전극이 TFT와 실질적으로 동일 평면 상에 및 TFT와 측 방향으로 배열되어 있는 종래의 활성 매트릭스 LCD 와는 달리, 이 장치에서 반사형 화소 전극은 제 1 기판에 걸쳐 퍼져 있는 절연층 위에 구비되며 화소 전극이 TFT와 주소 지정 전도체의 레벨 보다 일반적으로 더 위에 위치되도록 TFT와 주소 지정 전도체의 세트를 커버한다. 각 개별 화소 전극은 드레인 전극에 바로 위에 절연 필름에 형성된 각 개구부(opening)를 통하여 관련된 TFT의 드레인 전극에 연결된다. 화소 전극의 배열과 TFT 의 배열이 기판 표면 위 서로 다른 레벨에 제공되는 이 타입의 구성으로 인한 이점은, 화소 전극이 두 개의 대향하는 측면에서 인접하는 행의 전도체에 걸쳐 약간 퍼져 있으며 전극의 다른 대향하는 두 측면에는 그 화소 전극이 인접하는 행의 전도체와 인접하는 열의 전도체 사이의 간격 보다 더 작게 크기 조정되는 것이 아닌 인접하는 열의 전도체에 걸쳐 약간 퍼져 있어, 종래의 디스플레이 장치의 배열에서와 같이 화소 전극의 각 에지와 인접하는 전도체 사이에 작은 갭이 제공되도록 화소 전극들이 확대될 수 있다는 것이다. 그러므로, 이 방식으로 화소의 애퍼처(aperture)는 증가되며 동작시 액정 층을 통과하여 화소 전극에 도달하는 더 많은 빛이 다시 반사되어 더 밝은 디스플레이 출력을 생산한다. 더욱이, 반사형 화소 전극을 형성하도록 패턴 형성된 증착 금속층의 부분은 입사광으로 인해 TFT에서의 광전 효과를 감소시키도록 TFT에 대한 광 차폐의 기능을 하기 위하여 패턴 형성 과정 동안 TFT를 바로 오버라이(overlying)하게 할 수 있어, 보통의 경우와 같이 이 목적을 위해 다른 기판 상에 블랙 매트릭스 물질을 제공할 필요성을 제거해 준다. 이러한 다른 투명 기판은 배열에서의 모든 화소에 공통인 연속하는 투명 전극과 컬러 디스플레이의 경우에, 각 화소 전극과 오버라이 되는 각 필터 요소를 갖는 화소의 배열에 해당하는 컬러 필터 요소의 배열을 구비한다.

화소의 반사 특성, 특히 화소 전극에 임의의 각으로 입사하는 광에 대하여 디스플레이 패널에 수직인 방향으로 산란하는 광의 최종 강도를 향상시키기 위하여, 유럽 특허 EP-A-0617310의 디스플레이 장치에 있는 화소 전극은, 범프(bump) 상에 증착되며 실질적으로 일정한 두께의 금속층을 포함하는 화소 전극이 유사하게 표면 범프를 가지도록 무작위적으로 배열된 다수의 범프로 반사형 화소 전극에 언더라이(underlying) 되는 절연 필름의 영역을 형성시킴으로써 물결 문양(undulating)을 이루게 이루어진다. 화소 전극 상의 이들 범프는 임의의 각으로부터 그 전극에 입사하는 빛이 화소 휘도를 증가시키도록 패널에 수직인 방향으로 더 큰 비율로 반사되도록 빛을 산란시키는 기능을 한다. 절연 필름에서 범프는 광레지스트(photoresist)의 면적과 위치가 마스크에 의하여 결정되는 광레지스트의 이산 도트가 되게 하기 위해 마스크의 광노출과 현상의 도움으로 증착된 광레스트 층을 패턴 형성하고, 이들 도트 상에 다른 유기 절연층을 증착함으로써 자체적으로 형성된다. 그후, 접점 개구부(contact opening)가 TFT의 드레인 전극에 오버라이 되는 절연 필름에서 각 화소에 형성되며, 또 언더라이 드레인 전극과 접촉하도록 이들 개구부를 통해 퍼져 있으며 개별 화소 전극을 한정하도록 패턴 형성된 반사형 금속층이 증착된다.

이리하여, 제조물의 복잡도를 상당히 부가시키는 광레지스트와 유기 절연 필름을 포함하는 다수의 분리층의 증착과 처리 공정을 포함하여 물결 문양 화소 전극의 형성이 복잡하게 된다. 중요하게도, 광레지스트 물질의 도트는, 적절히 성형된 범프가 화소 전극의 표면에서 이루어지도록 예리한 에지와 그와 같은 것을 회피하도록 적절히 성형되는 것이 필요하며 또한 드레인 전극에 오버라이 되는 영역에 대해서는 범프가 없게 하는 것이 필요하다.

본 발명은 액정 물질이 그 사이에 배치되어 있는 제 1 및 제 2 기판과 상기 기판 상에 제공되며 디스플레이 화소 배열을 한정하는 전극을 포함하는 반사형 액정 디스플레이 장치에 관한 것인데, 상기 제 1 기판은 광학적으로 반사하는 화소 전극의 배열을 구비하며, 상기 화소 전극은 각각 상기 제 1 기판 상에 구비되는 각 스위칭 장치의 출력에 연결되며 상기 제 1 기판 상에 퍼져 있으며 상기 스위칭 장치를 도포하는 절연층의 표면 상에 제공된다.

도 1 은 본 발명에 따라 반사형 LCD의 일실시예의 부분을 통해 개략적으로 도시한 횡단면도.

도 2 는 도 1 의 LCD의 부분을 개략적으로 도시한 평면도.

도 3a 내지 도 3g 는 화소 전극의 특성에 있을 수 있는 변화의 예를 도시한 도면.

도 4 는 본 발명에 따라 디스플레이 장치의 제 2 실시예의 부분을 통해 개략적으로 도시한 횡단면도.

본 발명의 목적은 전문에서 개시된 종류의 향상된 반사형 LCD를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상대적으로 제조하기에 간단한 전술된 종류의 반사형 LCD를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 화소 전극이 화소 전극의 영역 상에 일정 간격의 위치에 있는 절연층에 있고 화소 전극이 퍼져 있는 경사 측벽을 가지는 다수의 접점 개구부(contact openings)를 통해 스위칭 장치의 출력에 연결되는 것을 특징으로 하는 서두 문장에서 기술한 종류의 반사형 LCD 가 제공된다. 다수의 접점 개구부는 화소 전극의 반사 특성을 향상시키는 기능을 한다. 이들 접점 개구부는, 유럽 특허 EP-A-0617310의 구조에 비해 효과적으로 음 또는 역전 범프이지만 입사하는 빛을 반사하기 위해 유사한 광 산란 방식으로 행동하는 화소 전극 표면에서 디프레션(depressions)이 된다. 더욱이, 다수의 접점 개구부는 화소 전극과 스위칭 장치 출력 사이의 전기적 연결에서 중복도(a degree of redundancy)를 제공하는 기능을 한다.

각 화소 위치에서 다수의 접점 개구부는, 예를 들어 접점 개구부와 그 개구부의 상대적 배치를 한정하기 위해 마스크를 사용하여 절연층을 광리소그래픽 방식으로 패턴 형성시킴으로써 간단한 방식으로 제공될 수 있다. 이 층은 에칭되거나 광레지스터 물질을 포함하는 절연층의 경우에는 광현상(photodeveloped) 될 수 있다. 유럽 특허 EP-A-617310의 장치에서, 화소 전극이 화소 전극과 TFT 에 언더라이 되는 드레인 전극 사이의 전기적 연결을 확립하기 위하여 증착되기 이전에 단일 접점 개구부가 광리소그래픽 공정에 의하여 절연층에 제공되어진다. 그러므로, 본 발명의 장치에서 다수의 접점 개구부의 제공은 이 제조 과정 단계를 처리 공정의 복잡도에 상당히 더 추가하지 않으며 임의의 추가적인 처리 작업이 필요 없이 달성될 수 있다.

다수의 접점 개구부는 예를 들어 화소 전극의 전체 면적 중 50% 또는 그 이상을 차지하게 일반적으로 균일한 행과 열의 배열로 된 화소 전극 영역의 실질적 부분 위에 규칙적으로 배열되어 있다. 개구부의 개수, 크기, 형상 및 상대적 배치는 변경될 수 있다. 예를 들어, 개구부는 일반적으로 원형이나 정사각형일 수 있다. 에칭과 같은 광리소그래픽 방법으로 개구부가 형성된 결과로, 절연층에 있는 개구부의 측벽은, 순차적으로 증착되는 화소 전극에 최종 디프레션의 형상이 테이퍼링(tapering), 예를 들어 원형 개구부의 경우에 일반적으로 원추형일 수 있도록 어느 정도 기울어질 수 있다. 디프레션의 정확한 형상은 또한 절연층의 상대적 두께, 개구부의 깊이, 및 화소 전극층의 물질 뿐만 아니라 개구부의 폭에 의존할 것이다. 화소 전극층이 상대적으로 두꺼우면, 그 층에 형성된 최종 디프레션은 예를 들어 전도된 돔(inverted dome)과 비슷하게 어느 정도 평탄케 되는 경향이 있을 것이다. 개구부는 화소 전극층의 실질적으로 평평한 영역이 인접한 개구부 사이에 존재하도록 서로 일정 간격 떨어져 있거나 디프레션 사이의 화소 전극 물질의 크기가 감소되거나 최소가 되도록 상호 근접하게 배열될 수 있다.

스위칭 장치에 대하여 접점 개구부의 개수와 위치에 따라, 화소 전극과 스위칭 장치의 출력 사이의 연결은 절연층에 언더라이 되며 스위칭 장치로부터 퍼져 있는 각 개별적 전기적으로 전도성 트랙을 통해 달성될 수 있다. 그러나, 스위칭 장치의 출력에 연결된 전기적으로 전도성 층은 절연층의 바로 아래에 제공되어 있고 접점 개구부가 형성되는 영역에 대응하는 화소 전극의 영역의 실질적 부분에 걸쳐 퍼져 있는 것이 바람직하다. TFT를 포함하는 스위칭 장치의 경우에, 이 전도성 층은 단일 증착층으로부터의 연장부(an extension)로서 TFT의 드레인 전극과 일체로 형성될 수 있다. 다시, 이것을 유럽 특허 EP-A-0617310의 디스플레이 장치와 비교하면, 이 언더라이 되는 전기적으로 전도성 층의 설비는 추가적인 처리 작업을 필요로 하지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이리하여, 본 발명의 장치의 화소 전극에서 디프레션을 향상시키는 반사 특성은 특정 기존의 가공 동작을 변경함으로써 단순히 간단한 방식으로 제공될 수 있다.

이 전기적으로 전도성 층의 표면은, 절연층과 절연층 위 화소 전극을 증착한 이후에 화소 전극의 표면이 표면 울퉁불퉁성(surface asperities)을 제공하는 러프니스도(a degree of roughness)를 구비하도록 러프(rough)하다. 접점 개구부 주변 영역의 화소 전극의 표면에서의 그 러프니스는 희망하는 산란 반사 특성을 달성하는 것을 지원한다. 전도성 층의 러프니스는 의도적으로 도입하거나 증착 조건을 적절히 선택함으로써 가공 공정의 자연적 결과로서 달성될 수 있다. 예를 들어 스위칭 장치가 레이저 결정화된 n 타입의 폴리실리콘의 소스와 드레인 접점을 구비하는 폴리실리콘 TFT를 포함하는 경우에, n 타입 폴리 실리콘 물질은 이 목적을 위해 적합할 수 있는 표면 러프니스도를 고유하게 갖는다. 금속이 이 층으로 사용된다면, 실질적으로 순수한 형태의 금속을 증착시키는 것은 결정립(grain)과 러프니스를 더 크게 일으키게 될 것이다. 또한 이 언더라이 되는 전기적 전도성 층의 증착 물질은 이 효과를 제공하기 위하여 공지된 방식으로 더 처리함으로써 의도적으로 러프하게 될 수 있다.

TFT 가 아닌 스위칭 장치, 예를 들어 MIM 또는 TFD(thin film diode)와 같은 2 단말 비선형 스위칭 장치가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그 장치를 사용할 때, 단지 한 세트의 주소 지정 전도체, 예를 들어 스위칭 장치와 동일한 기판 위에 행의 선택 주소 지정 전도체를 제공하는 것이 필요하며, 반사형 화소 전극은 다른 세트의 주소 지정 전도체, 예를 들어 열의 데이터 주소 지정 전도체는 다른 기판 위에 제공되어지는 것이 필요하다.

디스플레이 장치는 단색 디스플레이 장치나 컬러 필터 요소가 예를 들어 유럽 특허 EP-A-0617310에 개시된 바와 같이 다른 기판 상에 제공되는 컬러 디스플레이 장치일 수 있다.

본 발명에 따라 반사형 액정 디스플레이 장치의 실시예는 첨부되는 도면을 참조하여 예로서 이제 기술되어질 것이다.

도면은 단지 개략적으로 도시되어 있으며 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히 층들이나 영역들의 두께와 같은 특정 크기는 과장되어 있을 수 있는 한편 다른 크기는 감소되어 있을 수 있다. 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 도면에 걸쳐 동일한 참조 부호가 사용된다.

도 1 및 도 2 의 반사형 LCD는 행과 열로 배열되어 있는 디스플레이 화소의 매트릭스 배열을 포함하며 소위 전계 차폐 화소 타입(field shielded pixel type)일 수 있다. 도 1 및 도 2 는 간단하게 하기 위하여 단지 하나의 디스플레이 화소(10)를 보여주는 전형적인 장치의 일부를 통해 본 횡단면도 및 평면도를 각각 나타내지만, 이 장치가 전형적으로 수천 개의 디스플레이 화소를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 도면을 참조하면, 이 장치는 한 쌍의 절연 기판(11 및 12)을 포함하고 있는데, 이들 절연 기판은 서로 일정 간격 떨어져 있으며 이 기판들 사이에 액정 물질(15)의 층을 포함하도록 하기 위해 그 주변 둘레가 서로 봉해져 있다. 두 기판은 유리이지만 단지 기판(11)은 동작시 빛을 투과시키기 위해 광학적으로 투명하여야 할 필요가 있다.

기판(11)은 화소 배열의 영역에 대응하는 이 장치의 디스플레이 영역에 걸쳐 연속적으로 퍼져 있는, 예를 들어 ITO 의 전기적으로 투명한 전도성 층(16)을 액정 층(15)에 인접한 내부 표면 상에 구비하며 이 배열에서 디스플레이 화소에 대한 공통 전극으로서의 기능을 한다. 이 공통 전극 상에 종래 형태의 LC 배향 필름(17)이 제공되어 있다.

다른 기판(12)은 각 개별 디스플레이 화소를 한정하는 반사형 화소 전극과 활성 매트릭스 주소 지정 회로를 기판의 표면 상에 구비한다. 이 실시예에 있어서, TFT(18)는 활성 매트릭스 주소 지정 회로에서 디스플레이 화소와 연관된 스위칭 장치로서 사용된다. 이 회로의 동작과 디스플레이 화소가 구동되는 방식은 예를 들어 미국 특허 US-A-5130829에 개시되어 있는 바와 같이 종래의 관습을 따르는데, 이 미국 특허 참조는 이들 관점의 다른 정보를 위해 도입된 것이며 그 내용이 본 명세서에서 병합되어 있다. 배열에 있는 화소의 행은 각 행에 가해지는 게이트 지정(선택)신호에 의하여 순차적으로 한 번에 하나씩 주소 지정되며 그후 이 신호는 이 행의 화소와 연관된 TFT를 턴 온시켜 각 행의 화소가 디스플레이 출력을 결정하는 각 데이터 신호와 함께 로딩되게 한다. 한 필드의 주기에서 이 방식으로 화소의 모든 행의 주소 지정을 한 이후에, 이 행은 연속 필드로 유사한 방식으로 다시 주소 지정된다.

화소는 기판(12) 상에 구비되는 행(선택) 및 열(데이터)주소지정 전도체(20 및 21)의 세트에 연결되며, 화소의 행에서 모든 TFT(18)의 게이트는 각 행 전도체(20)에 연결되며 열에서 모든 TFT의 소스 전극은 각 열 전도체(21)에 연결된다. 각 TFT의 드레인은 연관된 디스플레이 화소의 화소 전극(22)에 연결된다. 이 특정 실시예에 있어서, TFT(18)는 무정형 실리콘의 바텀 게이트 TFT를 포함한다. 그러나, 탑 게이트 무정형 실리콘 TFT 또는 폴리 실리콘 TFT 가 대신 사용될 수 있다.

TFT의 게이트 및 소스 전극은 행과 열의 전도체와 일체형으로 형성된 연장부(extensions)(25 및 30)를 포함한다. TFT와 행과 열 주소 지정 전도체의 세트를 포함하는 활성 매트릭스 회로는 여러 층의 증착과 광리소그라픽 패턴 형성을 포함하는 표준 박막 처리 기술을 사용하여 종래의 방법으로 형성된다. 행 전도체(20)와 게이트(25)는 알루미늄이나 알루미늄과 크롬과 같은 전도성 물질을 증착시키고 패턴 형성시킴으로써 제공된다. 이것에 이어서, TFT의 게이트 절연체로 구성되고 전도체의 크로스오버 포인트(cross-over points)에서 행과 열의 전도체를 또한 분리시키는 기능을 하는 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물의 절연층(26)은 기판(12)의 전 표면에 걸쳐 증착된다. 그후, 무정형 실리콘의 층(27)이 TFT의 채널 영역을 구성하는 TFT의 위치에 있는 부분을 남기기 위해 증착되며 패턴 형성된다. 도핑 된 (n 타입의) 무정형 실리콘 소스와 드레인 접점 전극(도시되지 않음)은 그후 희망하는 대로 게이트의 대향하는 측면에 진성 무정형 실리콘 층(27) 상에 형성될 수 있다. 열의 전도체(21)와 TFT 소스 및 드레인 전극은 그후 예를 들어 알루미늄과 같은 금속, 금속 합금, 즉 ITO의 층을 증착하고 소스 전극을 위한 일체형 연장부(30)와 드레인 전극(31)을 갖는 열 전도체가 되기 위해 이 층을 패턴 형성함으로써 한정된다. 비록 간단한 형태의 TFT의 특정 구조가 도면에 도시되어 있을지라도, 해당 분야에서 공지되어 있는 TFT 구조의 다른 종류가 탑 게이트 또는 바텀 게이트로 대신 사용될 수 있으며, 층이 제공되는 순서, 이들 층의 특성, 및 사용되는 물질이 적절하게 변경될 수 있다는 것도 이해할 수 있을 것이다.

각 TFT의 드레인 전극(31)은 일체형으로 형성된 연장부(35)에 제공되는데, 이 연장부는 종래의 화소 영역의 실질적인 부분을 차지하기 위해 기판 표면 상에 TFT와 측 방향으로 퍼져 있는 드레인 전극층의 패턴 형성과 동시에 절연층(26) 위에 한정된다. 도 2 로부터 특히 볼 수 있는 바와 같이, 전기적으로 전도성 연장층(35)은 화소를 구분하는 행과 열의 전도체의 인접하는 쌍들과 나란히 퍼져 있고 이 인접 전도체 쌍들의 약간 내부로 된 에지와 함께 일반적으로 직사각형 모양이다. 이 드레인 연장부(35)는 드레인 전극(31)의 물질과는 다른 증착된 전도 물질로부터 분리되어 형성될 수 있으며 동일한 증착층으로부터 일체형으로 형성되는 것이라기 보다는 TFT의 영역에서 드레인 전극과 오버래핑 하고 이 드레인 전극과 전기적 접점이 되는 연장부로 형성될 수 있다.

기판(12) 상의 이 구조에 대하여, 폴리이미드 또는 광레지스트와 같은 유기 절연 물질에 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 같은 절연 물질의 비교적 두꺼운 필름(40)이 증착된다. 필름(40)은 기판의 전 표면에 걸쳐 연속적으로 퍼져 있고, 기판 표면에 평행하며 화소 반사형 전극(45)이 위에 형성되는 이들 성분으로 떨어져 있는 표면을 제공하기 위해 TFT(18), 드레인 연장층(35) 및 행과 열의 전도체의 세트를 커버한다. 그러나, 이들 전극을 형성하기 이전에, 테이퍼링 되는 일련의 접점 홀, 즉 바이어스(vias)(47)가 각 화소에 이 절연층을 통해 퍼져 있는 연장층(35)의 영역 상에 광리소그래픽 공정에 의해 제공된다. 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물 또는 폴리이미드 물질을 사용할 때, 레지스트, 마스크를 통한 노출과 에칭 기법을 사용하는 표준 광리소그래픽 공정은 접점 홀을 형성하는데 사용될 수 있다. 광레지스트 폴리머를 사용할 때, 접점 홀은 광현상(photodeveloping) 공정에 의해 간단히 형성될 수 있다.

화소 전극은, 각 접점 개구부 위치에 언더라이 되는 드레인 연장층(35)과 전기적으로 접촉하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 은과 같은 전기적으로 전도성 있는 광 반사성 물질의 층이나 이 층(40)의 표면과 테이퍼링 접점 개구부(47)의 경사 측벽을 커버하는 기판을 증착함으로써 형성된다. 이 반사성 층은 각 전극이 다수의 접점 개구부를 통해 각 언더라이 되는 층(35)과 전기적으로 연결되는 상호 떨어져 있는 이산 화소 전극(45)의 배열이 되게 광리소그래픽 방식으로 패턴 형성된다. 이 실시예에서 각 화소 전극(45)은 예를 들어 대략 100㎛ 스퀘어(square)로 일반적으로 직사각형이며, 고애퍼처 비(high aperture ratio)를 제공하기 위하여 화소(10)를 구분짓는 두 행의 전도체(20)와 두 열의 전도체(21)의 섹션 사이의 영역에 걸쳐 완전히 퍼져 있고 부분적으로 이들 전도체 섹션 상에 또한 퍼져 있다. 각 화소 전극은 전극 사이의 전기적 절연을 유지하기 위하여 작은 갭에 의하여 이들 전도체와 또한 오버래핑 되는 인접 화소 전극과 분리되어 있다. 비교적 두꺼운 절연층(40)은 오버래핑 영역에 화소 전극(45)과 주소 지정 전도체 사이에 상당한 정전 용량성 결합 효과가 없다는 것을 보장한다. 층(40)의 화소 전극 배열과 개입 표면 영역은 종래의 종류의 연속 LC 배향 층(52)에 의하여 커버된다.

층(15)의 액정 물질은 예를 들어 유럽 특허 EP-A-0617310 에 개시되어 있는 종류의 게스트-호스트 LC 물질(guest-host LC material)을 포함한다. 그러나, LC 물질의 적절히 다른 공지된 타입도 사용될 수 있다. 비록 이 물질이 디스플레이를 위하여 사용된 빛의 양을 줄일 수 있는 편광 필름의 설비를 필요로 하지 않는 타입이어야 하는 것이 바람직할지라도, 트위스트-네메틱(twisted-nematic) 액정 물질도 기판(11)의 외부 표면 상에 제공된 편광 필름과 함께 사용될 수 있다.

동작시, 각 화소의 행은 각 행의 주소 지정 주기 동안 종래의 주변 행 구동기에 의하여 가해지는 게이트 지정 신호를 통해 순차적으로 주소 지정되며, 게이트 지정 신호는 화소의 행으로부터 필요한 디스플레이 효과를 야기하기 위해 드레인 연장층(35)을 통해 주변 열 구동 회로에 가해지는 열 전도체(21), 각 화소 전극(45) 상에 존재하는 이미지 데이터 전압 신호를 전송하기 위하여 화소의 행과 연관된 TFT를 턴 온시킨다. 기판(11)을 통해 디스플레이 장치에 입사하는 빛은 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 개별 화소의 디스플레이 상태에 따라 LC 물질에 의하여 변조되고 이 기판을 다시 통하여 화소 전극에 의하여 반사된다.

화소 영역 상에 분포된 다수의 테이퍼링 되는 접점 개구부(47)는 이들 개구부 위치에 반사형 디프레션(50)을 구비하는 반사형 화소 전극(45)이 되며, 이 반사형 디프레션은 예를 들어 광이 여러 다른 각도로 반사형 화소 전극에 입사할 수 있으므로, 적절하게 고휘도의 디스플레이 출력을 생성하기 위하여 기판(11)의 평면에 일반적으로 수직인 방향에 있는 관람자에게로 빛이 반사되게 하기 위하여 화소 전극의 빛 산란 특성을 개선시키는 기능을 한다. 기판(11)에 수직으로 반사하고 거의 수직으로 반사하는 빛의 강도는 이리하여 증가하며 밝은 디스플레이 출력과 개선된 디스플레이 품질을 생성시킨다. 개선된 산란 특성은 또한 가시도(viewing angle)를 증가시키는데 유리할 수 있다.

도 2 에 도시되어 있는 예에서, 접점 개구부(47), 및 이로 인한 디프레션(50)은 5 개의 행으로 된 규칙적인 행과 열의 배열로 조직되어 있는데, 각 행은 제 1 행으로부터 6 개의 개구부를 가지고 서로 떨어져 있고 또 인접하는 디프레션(50)은 유사하게 미리 결정된 거리만큼 행과 열의 두 방향으로 분리되어 있다. 이 예에서, 그 개구부에 있는 디프레션의 크기는 전형적으로 약 5㎛의 폭이나 그 이상의 폭이 될 것이다. 개구부 및 그로 인한 디프레션의 크기, 형상 및 상대적 배치는 예를 들어 희망하는 화소 전극의 전체 크기와 특정 반사 특성에 따라 변경될 수 있다. 전형적으로, 전체 화소 영역의 약 50% 이상의 크기를 갖는 상당 비율 이상으로 분포된 화소 당 개구부의 개수는 수 십개가 될 것이다. 이 개구부는 그 단면이 원형이거나 다각형 예를 들어 정사각형일 수 있으며, 층(40)의 광리소그래픽 패턴 형성에 사용된 마스크에 의하여 결정되는 형상과 상호 위치에서 상호 더 조밀하게 또는 더 떨어져 배열될 수 있다. 개구부/디프레션은 규칙적인 행과 열의 배열이어야 할 필요는 없지만, 그 배열은 대신 준 무작위 방식으로 배열될 수 있다. 다각형 형상으로 된 접점 개구부에 대하여, 배열에서 개별 개구부의 배향은 변경될 수 있다. 서로 다른 크기로 된 및/또는 서로 다르게 성형된 개구부의 혼용이 화소 전극의 영역에 걸쳐 제공될 수 있다. 더 적은 개수의 상대적으로 큰 개구부도 사용될 수 있다. 있을 수 있는 몇몇 변경의 예가 전형적인 화소 전극의 부분에 있는 개구부 종단을 향하는 디프레션(50)의 형상을 도시하고 있는 도 3a 내지 도 3g 에 도시되어 있다. 도 3a, 도 3 b, 도 3d, 및 도 3e에서, 개구부는 각각 직사각형, 원형, 정사각형 및 육각형 형상으로 되어 있으며 실질적으로 유사한 크기로 되어 있다. 도 3g에서, 개구부, 본 도면에서 스퀘어 형상의 배향은 임의적으로 변경된다.

디프레션의 깊이는 비록 이 깊이가 층(40)의 두께, 접점 개구부(47)의 테이퍼링 정도, 및 또한 화소 전극을 형성하는데 사용되는 층의 두께에 의존할지라도, 어느 정도 변경 가능하다. 예를 들어 반사성 물질이 상대적으로 작은 개구부(47) 및/또는 상대적으로 두꺼운 층일 때, 화소 전극이 되는 디프레션(50)은 전도된 돔의 형태로 된 좀더 일반적으로 둥글게 될 수 있다.

있을 수 있는 변화들이 생성된 산란 효과를 맞게 하고 화소 전극의 산란 반사 특성을 최적화시키기 위해 사용될 수 있다.

디프레션(50)의 특성, 즉 개수, 크기, 형상, 위치 지정 등은 유사하고 균일한 반사 특성이 배열에 있는 모든 화소로부터 얻어질 수 있도록 배열에서의 각 화소 전극(45)에 대해 동일한 것이 바람직하다.

화소 전극의 산란 효과를 더욱 더 향상시키기 위하여, 각 화소에 드레인 연장층(35)에는 도 1 에 36 으로 도시된 바와 같이 러프한 상부 표면이 제공되는데, 이 러프한 상부 표면 위에 순차적으로 층(40 및 45)이 증착된 결과, 이들 층을 통해 디프레션 사이의 영역에 있는 화소 전극(45)의 표면에 러프니스도를 변형하고 생성한다. 화소 전극의 표면에 생성된 러프니스의 크기는 여러 파라미터, 특히 층(40)의 두께에 의존하지만, 층(35)의 러프니스의 어느 정도는 이들 영역의 빛 산란 성능을 향상시킬 수 있는 화소 전극의 표면에 미세 불균일성(microscopic unevenness)을 형성하기 위해 화소 전극 표면으로 변형될 수 있다는 것이 예상될 수 있다. 그러한 불균일성은 일반적으로 평균 피치가 약 1 내지 3㎛이고 높이가 약 0.5 내지 1㎛를 갖는 돌출(protrusions), 물결 문양(undulations), 또는 다른 종류의 울퉁불퉁성(asperities)의 형태일 수 있다.

층(35)의 표면은 증착되어진 후에 예를 들어 에칭 기술이나 다른 공지 기술에 의하여 이로 인해 의도적으로 러프하게 될 수 있거나, 또는 층(35)의 물질이 필요한 러프니스가 증착 조건으로 인해 자연적으로 발생하는 방식으로 증착될 수 있다. 러프한 표면을 갖는 레이저 재결정 기술로 형성된 폴리 실리콘 물질의 층은 어려움 없이 만들 수 있다. 그러므로, 이 경우에, a-Si TFT 대신에 폴리 실리콘 TFT를 포함하는 스위칭 장치에서, 폴리 실리콘 물질은 이 목적을 위해 사용하기에 편리하게 이용가능하다. 도 4 는 스위칭 장치로서 폴리 실리콘 TFT를 사용하는 디스플레이 장치의 다른 실시예를 통해 본 횡단면도이다. 본 장치에서 폴리실리콘 TFT는 상대적으로 간단한 구조의 탑-게이트 폴리 실리콘이다. TFT 는 기판(12)의 표면 상에 레이저 결정화로 형성된 폴리 실리콘 물질의 층(55)을 포함하는데, 그 위에 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물을 포함하는 게이트 절연층(26)이 배치되어 있으며 또 예를 들어 알루미늄 합금의 게이트(25)가 절연층(26) 상에 형성되어 있다. 게이트의 각 측에 대한 폴리 실리콘 층의 영역은, 예를 들어 진성 폴리 실리콘 물질이 그 사이에 퍼져 있으며 채널을 구성하는 소스와 드레인 접점(30 및 31)을 제공하도록 하기 위해, 마스크로서 게이트를 사용하여 이온 도핑함으로써, n+ 폴리 실리콘을 형성하기 위해 도핑 된다. n+ 도핑 된 폴리 실리콘 층의 영역은 드레인 연장층(35)을 제공하기 위해 패턴 형성된 이후에 남게 된다. 이리하여, 드레인 접점(31)과 이 층(35)은 동일하게 증착된 층의 다른 영역을 포함한다. 적어도 폴리 실리콘 층의 이 영역(35)은 전술된 범위의 크기를 갖는 울퉁불퉁함을 가지는 러프한 상부 표면(36)이 되는 방식으로 의도적으로 형성된다. 게이트 절연체 층(26)도 연장층(35)을 커버하게 퍼져 있는데, 이 경우에 기판 표면에 걸쳐 완전히 퍼져 있지만, 적절한 패턴 형성에 의하여 드레인 접점(31)의 종단에 인접한 곳에서 종료될 수 있다. 이 층(40)과 화소 전극(45)은 접점 개구부(47)가 이 층(40)을 통해 제공되는 이전과 같이 이 구조 상에 증착되며 또 전극(45)을 구성하는 반사층의 증착 이전에, 존재한다면 게이트 절연체 층(26)의 연장부 상에 전극 물질이 개구부를 투과하고 언더라이 되는 n+ 폴리 실리콘 층(35)과 접촉하도록 증착되며, 또 이 층의 표면의 러프니스는 미세 표면의 불규칙성과 불균일성이 일어나게 하는 화소 전극의 표면으로 변환된다. 사용되는 특정 종류의 TFT 구조에 따라, 다른 절연층이 게이트(25)를 형성한 이후와 이 층(40)을 증착한 이전에 증착될 수 있다.

이 층(35)의 러프니스는 여기에서 이 층 형성의 직접적인 방법의 결과로서 편리하게 얻어지는 한편, 다른 기술이 예를 들어 에칭 공정에 의하여 그러한 러프니스를 의도적으로 도입하는데 사용될 수 있다. 이들 기술은 이 층(35)이 드레인 전극, 예를 들어 증착된 금속층과 분리되지만 드레인 전극과 접촉되어 형성되는 경우에도 적용 가능하다.

활성 매트릭스 회로의 스위칭 장치는 TFT를 포함할 필요는 없지만 대신 MIM 이나 TFD(thin film diode)과 같은 두 항으로 된 비 선형 스위칭 장치를 포함할 수 있다. 그러한 스위칭 장치를 사용하는 디스플레이 장치에서, 기판 상에 행의 선택 주소 지정 전도체의 세트와 다른 기판 상에 열의 데이터 신호 주소 지정 전도체의 세트를 제공하는 것이 일반적이다. 스위칭 장치와 화소 전극은 어느 한 기판 상에 제공될 수 있지만 통상 행의 전도체를 구비하는 기판 상에 제공된다. 스위칭 장치는 일반적으로 절연 또는 반 절연 물질의 층이 그 사이에 샌드 위치 모양으로 배치되는 한 쌍의 전도체 접점 층을 포함한다. 한 접점은 행 전도체에 연결되며, 일체형으로 형성된 연장부일 수 있으며, 다른 출력 접점은 연관 화소 전극에 연결된다. 출력 접점은 화소 전극(45)에 언더라이 되는 접점층(35)을 제공하기 위해 일체형 연장부와 함께 형성될 수 있거나 이 층(35)은 스위칭 장치의 출력 접점과 접촉하는 개별적으로 증착된 전도성 층으로부터 형성될 수 있다.

반사형 모드 동작 동안, 기판(11)과는 달리 기판(12)은 투명할 필요는 없으며 유리와 같은 절연 물질이 아닌 단일 결정 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 물질일 수 있다.

디스플레이 장치는 단색 디스플레이 장치와 마찬가지로 완전한 컬러 디스플레이 장치일 수 있다는 것도 이해될 수 있을 것이다. 이 때문에, 화소 배열과 관련된 컬러 필터 요소의 배열은 예를 들어 유럽 특허 EP-A-0617310에 기술된 바와 같이 기판(11)에 구비될 수 있다.

그러므로, 요약하면, 반사형 화소 전극의 배열을 기판 상에 포함하는 종류의 반사형 LCD 가 개시되었는데, 이 반사형 화소 전극은 각각 기판 상에 구비된 각 스위칭 장치 예를 들어 TFT의 출력에 연결되어 있고, 상기 스위칭 장치에 걸쳐 퍼져 있는 절연층 상에 제공되며, 또한 반사형 화소 전극에서 각 화소 전극이 화소의 빛 반사 특성을 개선시키기 위해 화소 전극 표면에 디프레션을 형성하는 절연층에 있는 다수의 테이퍼링 된 접점 개구부를 통해 관련 스위칭 장치의 출력에 연결된다. 그 개구부의 개수, 형상, 크기, 및 상대적 배치는 이 특성에 맞게 하기 위해 변경될 수 있다. 전도성 층은 각 개구부에 전극을 접촉시키기 위해 화소 전극의 영역의 아래에 있는 스위칭 장치 출력으로부터 이어져 있으며 반사 특성을 더 개선시키는 화소 전극 표면에 울퉁불퉁함을 일으키는 러프 표면을 가질 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 개시를 읽음으로부터 여러 변경이 당업자에게는 명백할 것이다. 그 변경은 LCD와 LCD 성분 요소 분야에 이미 공지되어 있으며 본 명세서에 이미 기술된 특징 대신이나 특징에 부가하여 사용될 수 있는 다른 변경을 포함할 수 있다. 비록 청구 범위가 특징의 특정 조합에 대한 적용으로 형식화되었을지라도, 본 적용이 임의의 청구항에서 현재 청구된 바와 동일한 발명에 관한 것이든 아니든 간에 또한 본 발명과 동일한 임의의 또는 모든 기술적 문제를 해결하고 있는 것이든 아니든 간에 본 적용의 개시의 범주는 또한 본 명세서에 명시적이거나 암시적으로 개시된 임의의 새로운 특징이나 임의의 새로운 조합이나 임의의 일반화를 포함한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 본 출원인은 여기에 신규한 청구 범위가 본 출원이나 본 출원으로부터 유도되는 임의의 다른 출원의 진행 과정 동안 그 특징 및/또는 그 특징의 조합으로 형식화될 수 있다는 것을 지적하고 있다.

Claims (8)

1. 액정 물질이 그 사이에 배치되어 있는 제 1 및 제 2 기판과 상기 기판에 제공되며 디스플레이 화소의 배열을 한정하는 전극을 포함하는 반사형 액정 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 제 1 기판은 광학적으로 반사성 있는 화소 전극의 배열을 구비하는데, 상기 화소 전극은 각각 상기 제 1 기판 상에 구비되는 각 스위칭 장치의 출력에 연결되며, 상기 제 1 기판 상에 걸쳐 퍼져 있으며 상기 스위칭 장치를 커버하는 절연층의 표면 상에 제공되되,

   상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 영역 상에 떨어져 있는 위치에 상기 절연층에 있으며 상기 화소 전극이 위에 퍼져 있는 경사 측벽을 구비하는 다수의 접점 개구부를 통해 상기 스위칭 장치의 출력에 연결되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접점 개구부는 상기 화소 전극 영역의 실질적인 부분 상에 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 접점 개구부는 행과 열로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 접점 개구부는 실질적으로 동일한 크기와 형상인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 다수의 접점 개구부를 통해 상기 접점 개구부의 상기 영역 상에 상기 절연층 아래에 퍼져 있는 전기적으로 전도성 층과 접촉하며 상기 스위칭 장치 출력에 연결되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 층의 상기 표면은 상기 화소 전극 위에 퍼져 있는 상기 절연층을 통해 상기 화소 전극에 표면 울퉁불퉁성(surface asperities)을 형성하기 위하여 러프(rough)한 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 전기적으로 전도성 층은 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극과 일체형으로 형성된 연장부(an integrally formed extension)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨부되는 도면을 참조하여 이전에 기술된 바와 실질적으로 같고, 상기 첨부되는 도면에 도시된 바와 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 반사형 액정 디스플레이 장치.