KR20010047853A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

반사형 액정 표시장치로서, 확산판을 별도로 구비하지 않고도 반사광에 대한 산란 및 확산을 이루도록 하여, 확산판으로 인한 컨트라스트 저하 및 휘도 저하를 방지하고 감소된 제조 공정에 따라 제조 단가의 절감을 가져올 수 있도록 하기 위해, 제1 기판과; 이 제1 기판 상에 형성되는 제1 전극과; 상기 제1 기판과 평행하게 배치되는 제2 기판과; 표면에 미세 요철을 형성하여 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 베이스층과; 이 베이스층 위에 형성되는 반사층과; 상기 제2 기판 상에 형성되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 반사층 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 베이스층이 수지층 및; 이 수지층에 분산된 비이드를 포함하여 이루어진다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 말하자면 입사광을 반사층으로 반사시켜 표시를 행하도록 하는 반사형 액정 표시장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치의 하나인 액정 디스플레이 장치에서, 반사형 액정 표시장치는 투과형 액정 표시장치와 달리 별도의 광원을 구비하지 않고 자연광을 비롯한 주변광을 이용하여 표시 작용을 행하게 되므로, 소비 전력을 작게 할 수 있고 장치의 박형 및 경량화를 도모할 수 있는 장점을 지니고 있어 업계의 주목을 받고 있다.

상기 반사형 액정 표시장치의 공지된 구조는, 장치의 외부로부터 들어온 입사광이 반사되어 나아갈 수 있도록 하기 위해, 평행하게 배치되는 2매의 기판 중 어느 일측에 알루미늄 등으로 이루어진 반사층을 배치하여 이루어진다.

이의 구성을 도면을 통해 더욱 살펴 보면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 반사형 액정 표시장치는, 우선 2매의 글라스 기판(1,3)을 소정의 간격을 두고 배치하고 이의 기판(1,3) 대향면에는 각기 전극(5,7)과 배향막(9,11)을 도포 형성하고 있으며 상기 양 배향막(9,11) 사이의 공간부에는 액정(13)을 주입하여 이루어지는 통상의 구성을 갖는다. 이러한 구성에 상기 반사형 액정 표시장치는, 상기한 반사층(15)을 상기 기판(1,3) 중 일측 기판(편의상, 후면 기판이라 칭함)(3)에 형성된 전극(7) 아래로 배치하고, 다른 기판(편의상, 전면 기판이라 칭함)(1)의 외부면에는 편광판(17)을 배치하고 있다.

이와 같은 구성은 반사형 액정 표시장치의 통상적인 구성으로서, 이의 구성을 갖는 상기 반사형 액정 표시장치는, 상기 전면 기판(1)의 외부로부터 입사된 외부광을 상기 반사층(15)으로 반사시켜 이 반사광이 상기 전면 기판(1) 측으로 재투과되도록 함으로써, 소정의 화상이나 기타 문자 등을 표시하게 된다.

이러한 상기 반사형 액정 표시장치가, 칼라 구현을 이루도록 하는 경우에는, 상기 기판(1,3)의 어느 일측으로 칼라 필터층(19)을 배치하게 되며, 또한, 상기 액정(13)을 STN 액정 표시장치용으로 구비하는 경우에는 보상판(retardation film)(21)을 상기 전면 기판(1)측에 더욱 배치하게 된다.

한편, 반사형 액정 표시장치에서는, 그의 구조 특성에 따라 상기 전면 기판(1)측에 확산판(23)을 더욱 배치하여 구성되기도 한다. 이 확산판(23)은, 상기 반사층(15)이 경면(鏡面) 반사 특성을 갖는 금속막으로 이루어지는 경우, 상기 전면 기판(1) 측으로 들어오는 입사광이나 상기 반사층(15)에서 반사되어 상기 전면 기판(1) 측으로 나가는 반사광을 산란 및 확산시킴으로써, 상기 반사층(15)에 있어 정반사 방향으로만 반사율이 높게 되거나, 관찰자의 얼굴이 표시면에 비추어 보이는 등의 문제점을 해소하게 된다.

그러나, 이와 같이 반사형 액정 표시장치의 구성에 상기 확산판(23)이 포함되는 경우에는, 아무래도 상기 전면 기판(1)을 통해 들어오는 최초 입사광이 상기 확산판(23)을 통과할 때, 이 확산판(23)에 의해서 일부가 흡수됨에 따라 광량이 떨어지게 된다. 이러한 광량 저하는 상기 반사형 액정 표시장치에서 구현되는 표시 화상의 휘도에 문제를 일으키게 된다.

이 뿐만 아니라, 반사형 액정 표시장치에서 상기 확산판(23)은, 장치의 컨트라스트 저하에도 한 원인이 되기도 하는데, 이는 상기 전면 기판(1) 측으로 들어오는 입사광이 상기 확산판(23)을 통과할 때, 이의 확산판(23)을 통과하지 못하고 이의 표면에서 반사되어 다시 상기 전면 기판(1)측으로 되돌아 나아가는 이른바, 후방 산란(back scattering)되는 광이 발생되고 있기 때문이다.

따라서, 종래에는 상기와 같은 문제점을 안고 있는 확산판(23)을 제거하면서도 이의 확산판(23)이 갖는 기능을 실현할 수 있는 기술이 제안되고 있는 바, 이의 기술로는 미국 특허 제 5,408,345 호에 개시된 반사형 액정 표시장치를 들 수 있다.

상기 미국 특허에 의한 반사형 액정 표시장치는, 투명 기판 상에 복수의 융기(bump)를 갖는 절연층을 형성하고 이 절연층 상에는 반사 전극을 형성하여 구성된다. 이러한 반사형 액정 표시장치는, 상기한 복수의 융기로 인해 상기 반사 전극 부위로부터 산란 및 확산되는 빛의 작용으로 광 이용 효율을 향상시키도록 하고 있다.

즉, 상기 반사형 액정 표시장치는, 확산판을 별도로 보유하지 않고 반사 전극 자체에서 광이 산란 및 확산되도록 하여 전술한 종래의 문제점을 해소하도록 하고 있는 것이다.

이와 같은 기술적 개념으로, 일본국 특허 공개 평4-243226호에서는, 기판의 일면에 미세한 철(凸)부를 갖는 감광성 수지를 배치하고, 이 감광성 수지 상에 반사막을 형성한 반사형 액정 표시장치를 개시하고 있으며, 또한, 일본국 특허 공개 평9-258219에서는 광을 반사하는 면에 요철(凹凸)이 형성된 반사층을 기판의 일면에 배치하고, 상기 반사층에 있어 요철에 대한 접선의 경사각이 2°미만으로 된 영역의 면적과 상기 기판 면적에 대한 비율이 20% 이상 60% 이하로 되게 한 반사형 액정 표시장치를 개시하고 있다.

그러나, 위에 기재된 반사형 액정 표시장치들은, 확산판을 갖는 반사형 액정 표시장치에 비해 광 이용 효율면에서는 장점을 가질 수 있는 반면, 실질적으로 상기 융기(또는 철부 또는 요철) 부위를 형성함에 있어, 감광성 수지를 소정의 패턴으로 노광, 현상, 열처리하는 다수의 공정을 거쳐야 함에 따라 복잡한 제조 공정으로 인한 제조 원가 상승 및 제조 불량율을 높이는 부담을 초래한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광 이용 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 제조 공정의 단순화로 인한 제조 원가의 저감을 가져오도록 하는 양질의 반사형 액정 표시장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치를 단면도이고,

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 베이스층과 반사층의 제조 단계를 설명하기 위해 도시한 단면도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명이 칼라 모드로 형성되는 경우를 도시한 단면도이고,

도 6은 본 발명이 박막 트랜지스터 모드로 형성되는 경우를 도시한 단면도이고,

도 7은 종래의 반사형 액정 표시장치 일례를 도시한 단면도이다.

이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

제1 기판과; 이 제1 기판 상에 형성되는 제1 전극과; 상기 제1 기판과 평행하게 배치되는 제2 기판과; 표면에 미세 요철을 형성하여 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 베이스층과; 이 베이스층 위에 형성되는 반사층과; 상기 제2 기판 상에 형성되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 반사층 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 베이스층이, 수지층 및; 이 수지층에 분산된 비이드를 포함하여 이루어지는 액정 표시장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

수지에 표면 요철을 형성하기 위한 비이드 형성물질을 혼합하여 베이스층 조성물을 형성하는 단계와; 상기 베이스층 조성물을 액정 표시장치용 기판 위에 도포하여 베이스층을 형성하는 단계와; 상기 베이스층을 열처리하는 단계; 및 상기 베이스층 위로 반사층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정 표시장치의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치를 도시한 단면도로서, 도시된 액정 표시장치는 백 라이트와 같은 별도의 광원을 갖지 않고 자연광 등의 외부광을 이용하여 화상 표시를 이루도록 하는 반사형 액정 표시장치로 구성되어 있다.

이의 구성을 살펴보면, 우선 상기 액정 표시장치에는 글라스 등의 재질로 구비된 1쌍의 기판(30,32)이 제공되는 바, 이들 기판은 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 기판(30) 제2 기판(32)으로 구분된다.

상기에서 외부광이 입사되는 제1 기판(30)의 일면에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 재질의 제1 전극(34)이 소정의 패턴을 가지고 형성되며, 이 제1 기판(30)과 마주하는 상기 제2 기판(32)의 일면으로는 상기한 입사광을 산란 및 확산시키면서 반사토록 하는 반사수단이 제공된다.

여기서 상기 반사수단은, 표면 요철을 가지고 상기 제2 기판(32)의 일면에 형성되는 베이스층(36)과 이 베이스층(36) 위로 형성되는 반사층(38)을 포함하여 이루어지는데, 이는 뒤에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

계속해서 상기 반사층(38)의 위로는 평탄화층(40)이 형성되며, 이 평탄화층(40) 위로는 소정의 패턴을 유지하는 가령, 상기 제1 전극(34)과 직교 상태로 배치되는 제2 전극(42)이 형성된다. 이 실시예의 경우 상기 제2 전극(42)도 ITO와 같은 투명한 전극으로 형성된다.

아울러, 상기 양 전극(34,42) 위에는 배향막(44,46)이 형성되며, 이들 배향막(44,46) 사이에는 액정층(48)이 배치된다. 여기서 이 액정층(48)은 TN 모드를 비롯하여 STN 모드 등 어느 한 종류로 국한되지 않고 상기 액정 표시장치의 사양에 따라 다양하게 구비될 수 있다. 도면의 액정 표시장치는 상기 액정층(48)이 STN 모드로 구비되는 경우로서, 이 때에는, 상기 제1 기판(30)의 외면에 형성되는 편광판(50)과 상기 제1 기판(30) 사이에 위상차 필름(52)이 배치된다.

한편, 앞서 언급한 베이스층(36)과 반사층(38)은, 상기 액정 표시장치가 반사형으로 이루어는 구조의 특징을 보완하기 위하여 종래와 같이 확산판을 별도로 구비하지 않고도 상기 반사층(38) 자체에서 빛을 산란 및 확산시킬 수 있도록 하기 위해 구비된다.

여기서 상기 반사층(38)의 기능은, 상기 베이스층(36)의 표면에 요철 부위가 형성되고 이 요철이 형성된 상기 베이스층(36)의 표면을 따라 상기 반사층(38)이 도포 형성됨으로써 가능하게 된다.

즉, 상기 제1 기판(30)으로부터 입사되어 상기 액정층(48)을 지나 상기 제2 기판(32) 측으로 투사되는 외부광은, 상기 반사층(38)에서 반사되어 다시 상기 제1 기판(30)으로 되돌아 갈 때, 상기 요철 부위에 대응되는 상기 반사층(38) 부위에 부딪치면서 산란 및 확산되게 된다. 이러한 반사층(38)으로부터의 광 산란 및 확산 작용은, 별도의 확산판을 쓰지 않고도 종래에 반사형 액정 표시장치에서 발생되던 문제점-정반사 방향으로만 반사율이 높게 되는 것 등-을 해소하는데 효과를 발휘하게 되는 것이다.

본 발명에서 상기 베이스층(36)에 표면 요철이 형성되도록 함은, 이 베이스층(38)을 구성시, 이의 조성물에 비이드(bead)를 형성토록 하는 물질을 첨가함으로써 이루게 된다. 즉, 상기 베이스층(36)은 수지층(36a)을 이루는 수지물에 비이드(36b)를 형성하는 물질이 첨가되어 형성된 조성물로 이루어진다.

이를 구체적으로 본 실시예에서는, 상기 수지층(36a)을 이루는 실리카질 매트릭스 용액과 열경화 가교형 아크릴레이트 폴리머 용액에 상기 비이드(36b)를 형성하는 실리카 분산액을 분산시켜 형성하는 바, 이 때, 각 조성비는 실리카 분산액 50 내지 70 중량%, 실리카질 매트릭스 용액 15 내지 30 중량%, 열경화 가교형 아크릴레이트계 폴리머 용액 15 내지 30 중량%로 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기에서 실리카질 매트릭스 용액은, 실록산계 폴리머 바인더 용액 및 용매를 포함하여 이루어지고, 상기 열경화 가교형 아크릴레이트계 폴리어 용액은 아크릴레이트계 폴리머, 열경화제, 가교제, 용매를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 실리카 분산액은, 미세 실리카, 실리카 분산제 및 용매가 혼합되어 이루어짐이 바람직하다.

이에 상기와 같이 하여 이루어진 베이스층 조성물은, 상기 액정 표시장치의 제조 공정시, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제2 기판(32)의 일면에 도포되고, 이후 열처리 공정을 거쳐 상기한 베이스층(36)을 형성하게 된다.

상기에서 상기 베이스층 조성물의 도포 방법은, 막형성의 정확도가 우수한 스핀 코팅이 바람직하며, 상기한 열처리 공정은, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 1 내지 5분간 가열하고, 이후 200℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 1시간 가열하는 2단계의 공정을 거쳐 이루어지게 된다.

이러한 단계를 거쳐 베이스층(36)이 상기 제2 기판(32) 위에 형성되면, 이 베이스층(36)은 수지층(36a)에 실리카로 이루어진 비이드(36b)가 위치하는 결과로 그 표면에 미세 융기를 다수로 형성시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 베이스층(36)의 표면에는 상기한 비이드(36b)로 인한 요철(凹凸)이 형성되게 되는 것이다.

이와 같은 베이스층(36) 위로 상기한 반사층(38)은 스퍼터(sputter)와 같은 방법을 통해 상기 베이스층(36)의 표면 형상을 따라 소정의 두께를 갖고 형성된다.(도 3 참조)

이에 상기와 같이 형성되는 상기 액정 표시장치는, 그 작용시 상기 제1 기판(30)의 외부로부터 주변 외부광이 입사되고, 상기한 양 제1,2 전극(34,42)으로 소정의 전압 인가되면, 상기 외부광이 상기 액정층(48)의 작용에 따라 선택적으로 상기 제2 기판(32) 측으로 입사되어 상기 반사층(38)에 반사된 후, 상기 제1 기판(34)으로 되돌아 나아가면서 소정의 화상이나 문자 등을 표시하게 된다.

이러한 상기 액정 표시장치의 작용시, 상기 외부광이 상기 반사층(38)에서 반사되어 반사광으로 전환될 때, 이 반사광은 상기 비이드(36b)에 대응하는 상기 반사층(38) 부위 다시 말해, 융기된 부위에 부딪쳐 반사되게 된다.

따라서, 상기 반사층(38)에서 반사된 빛은 산란 및 확산되면서 상기 제1 기판(30)측으로 나아갈 수 있게 되는 바, 이러한 빛은 상기 제1 기판(30) 측에서 표시 화상을 관찰하는 사용자가 보다 폭 넓은 방향에서 상기 표시 화상을 관찰할 수 있도록 하는데 효과를 발휘하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 액정 표시장치는, 반사형의 구조로 화상 표시를 이룰 수 있도록 구성되면서 반사광이 산란 및 확산되도록 하는 부위를 반사층 부위에 적용하여 종래와 같이 확산판을 적용하여 반사광을 산란 및 확산시키도록 하는데 따른 문제점을 해소시키게 된다.

또한, 반사층 부위에 요철을 형성하여 반사광을 산란 및 확산시키는 구조도, 종래와 같이 감광성 수지를 패턴닝하여 이루지 않고, 비이드 형성물질과 수지물로 구성된 베이스층 조성물을 도포하여 이룸으로써 간단한 공정으로 액정 표시장치를 제조할 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 본 발명의 다른 실시예에 대해서 살펴보기로 한다. 위의 실시예는 액정 표시장치의 구성이 모노 타입으로 이루어진 경우를 설명하였으나, 본 발명은 칼라 타입으로도 구성됨이 가능다.

즉, 상기한 액정 표시장치는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 칼라 필터층(54)을 상기 제1,2 기판(30,32) 어느 일측으로 배치하여 구현 화상이 상기 칼라 필터층(54)에 의해 칼라화되도록 한다. 도 4는 상기 칼라 필터층(54)이 상기 제1 기판(30)측으로 상기 제1 기판(30)과 제1 전극(34) 사이에 배치되는 경우를, 도 5는 상기 칼라 필터층(54)이 상기 제2 기판(32)측으로 상기 반사층(38)과 제2 전극(42) 사이에 배치되는 경우를 도시하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 액정 표시장치를 구성함에 있어, 전술한 바와 같이, TN, STN 모드 뿐만 아니라, 도 6에 도시한 바와 같이, 스위칭 소자로서 상기 제2 기판(32) 측에 제공되는 박막 트랜지스터(TFT)(56)를 사용한 TFT 모드 액정 표시장치로 이루는 것도 가능하다. 더욱이 본 발명은 도면에는 도시하지 않았지만 MIM(Metal Insulator Metal) 모드 액정 표시장치로 적용됨도 가능하다.

아울러, 본 발명은 상기 반사층(38)을 구성함에 있어, 이의 두께를 조절하거나 일정부분을 제거하여 그 특성이 반투과 성질을 가지도록 함으로써, 액정 표시장치의 전체적인 구성이 반투과형으로 이루어지도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 베이스층(36)의 수지층(36a)은 상기한 예 이외에 PI(Polyimide)계로 구비할 수 있으며, 상기한 비이드(36b)는 플라스틱 수지 및 감광성,비감광성 수지로도 구비할 수도 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상과 같이 본 발명에 의한 액정 표시장치는, 반사형 액정 표시장치의 특성에 따라 구비하던 확산판을 갖지 않고도 반사광을 산란 및 확산시킬 수 있게 되므로, 액정 표시장치에 확산판이 구비되는 경우 일어나던 컨트라스 저하 및 휘도 감소 등을 방지하여 제품 품위 향상에 효과를 갖는다.

또한, 상기한 기능을 수행할 수 있도록 하는 반사층 부위의 요철 형성도 간단한 공정을 통해 이루게 되므로, 종래에 감광성 수지를 이용한 패턴 형성 방법에 비해 공정수가 적어져 이에 제조 단가의 절감에도 효과를 갖게 된다.

Claims (11)

1. 제1 기판과;

   이 제1 기판 상에 형성되는 제1 전극과;

   상기 제1 기판과 평행하게 배치되는 제2 기판과;

   표면에 미세 요철을 형성하여 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 베이스층과;

   이 베이스층 위에 형성되는 반사층과;

   상기 제2 기판 상에 형성되는 제2 전극; 및

   상기 제1 전극과 반사층 사이에 배치되는 액정층

   을 포함하고,

   상기 베이스층이,

   수지층 및;

   이 수지층에 분산된 비이드

   를 포함하는 액정 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수지층이

   실리카질 매트릭스 용액; 및

   열경화 가교형 아크릴레이계 폴리머 용액

   를 포함한 조성물로 이루어진 액정 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 비이드가

   실리카로 이루어진 액정 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2 기판 어느 일측에 칼라 필터층이 배치되는 액정 표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2 전극이 투명한 액정 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사층 위에 평탄화층이 배치 형성되는 액정 표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 기판 위에 위상차 필름이 배치 형성되는 액정 표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 기판상에 스위칭 소자로서 작용하는 박막 트랜지스터가 제공되는 액정 표시장치.
9. 수지에 표면 요철을 형성하기 위한 비이드 형성물질을 혼합하여 베이스층 조성물을 형성하는 단계와;

   상기 베이스층 조성물을 액정 표시장치용 기판 위에 도포하여 베이스층을 형성하는 단계와;

   상기 베이스층을 열처리하는 단계; 및

   상기 베이스층 위로 반사층을 형성하는 단계

   를 포함하는 액정 표시장치의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 베이스층 조성물이

    실리카 분산액;

    실리카질 매트릭스 용액; 및

    열경화 가교형 아크릴레이계 폴리머 용액

    를 포함하는 액정 표시장치의 제조방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 베이스층 조성물의 도포를 스핀 코팅법으로 이루는 액정 표시장치의 제조방법.