KR20030036058A - 반투과형 칼라 액정 디스플레이 및 그 기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

기판중 하나 (10) 가 완전 반사막 (11a) 으로 이루어진 광반사부 (11) 와, 완전 반사막이 없이 개구로 형성된 광투과부 (12) 가 제공된 내면을 갖고, 칼라 필터 (14) 가 각각의 쌍으로 이루어진 광반사부 (11) 와 광투과부 (12) 상에 제공될 때, 소정의 두께를 갖는 투명 레지스트 (13) 가 광반사부 (11) 에서 완전 반사막 (11a) 상에 제공되고, 광반사부 (12) 가 소정의 깊이를 갖는 홀로서 형성된다.

Description

반투과형 칼라 액정 디스플레이 및 그 기판의 제조방법 {TRANSFLECTIVE COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR FABRICATING A SUBSTRATE THEREFOR}

본 발명은 내면에 광투과부와 광반사부를 갖는 반투과형 칼라 액정 디스플레이 및 그 기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 그런 종류의 액정 디스플레이에서 광투과시와 광반사시에 모두 우수한 색순도 (color purity) 와 휘도 (brightness) 를 달성할 수 있는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 반투과형 칼라 액정 디스플레이는, 기판중 하나에 제공된 예를들어, 알루미늄으로 이루어진 박막인 반투과반사막 (semi-reflection layer) 과, 그 반투과반사막이나 다른 기판상에 제공된 칼라 필터를 갖도록 구성된다.

완전 반사막을 반투과반사막 대신에 사용하고, 완전 반사막이 그 일부분에 개구를 갖게 되는 방법이 공지되어 있다. 도 3 을 참조하여 이 방법을 설명한다. 완전 반사막 (2) 이 액정 디스플레이를 형성하는 기판중 하나 (1) 에 증착되고, 완전 반사막이 광투과부 (2a) 와 광반사부 (2b) 를 형성하도록 그 일부분이 에칭에 의해 제거되며, 칼라 필터 (3) 가 그 광투과부와 광반사부상에 제공된다.

디스플레이가 어두운 장소에 있는 경우에, 백라이트를 턴온시키고 광투과부 (2a) 에 의해 조사된 광을 사용하여 밝은 이미지를 획득할 수 있다. 디스플레이가 밝은 장소에 있는 경우에, 완전 반사막 (2) 으로 형성된 광반사부 (2b) 에 의해 반사된 외광에 의해 밝은 이미지를 획득할 수 있다.

부분적으로 형성된 광투과부 (2a) 를 갖는 완전 반사막 (2) 을 이용하는 경우에, 칼라 필터를 제공하는 시점에 광반사부 (2b) 에 대한 요건에 부합하도록 색재현특성을 설정하면, 휘도를 중시하는 반사용의 설계로 인하여 광투과부 (2a) 에서의 색순도가 저하된다. 반면에, 칼라 필터를 제공하는 시점에 광투과부 (2a)에 부합하도록 색재현특성을 설정하면, 색순도를 중시하는 투과용의 설계로 인하여 광반사부 (2b) 에서는 어두운 이미지를 갖게 된다.

이 문제를 해결하기 위한 방법중 하나가, 투과용과 반사용으로 서로 다르게 칼라 필터를 도포하는 것이지만, 이 방법은 칼라 필터를 제공하기 위하여 서로 다른 단계들을 가질 필요가 있게 되며, 이는 비용면에서 바람직하지 않다.

완전 반사막 (2) 에 더 큰 두께를 제공하여, 광투과부 (2a) 와 그 인접 광반사부 (2b) 사이에 충분한 단차를 형성하여 서로다른 두께를 갖도록 칼라필터 (3) 각각을 형성함으로써, 칼라 필터 (3) 를 통과하는 광이 투과시와 반사시에 실질적으로 동일한 경로길이를 갖게 되어, 우수한 투과 특성과 반사 특성을 달성하도록 하는 제안이 있다. 그러나, 통상적으로 0.2 μm 정도로 완전 반사막 (2) 의 두께를 증가시킴으로써 응력이 증가하기 때문에, 박리 (peeling) 문제가 발생할 가능성이 있으므로, 이는 바람직한 방법이 아니다.

광확산층의 요철면의 각각의 볼록부상에 반사막을 제공하고, 불균일면에 칼라 필터를 제공하는 시점에 오목부 각각에 홀을 형성하여, 칼라 필터를 통과하는 광이 투과시와 반사시에 실질적으로 동일한 경로 길이를 갖게 되는 다른 방법이 공지되어 있다. 그러나, 이 방법은 극히 정밀한 리소그래피 기술을 필요로 하기 때문에 실용적이지 못하다.

본 발명의 목적은, 완전 반사막을 사용하는 반투과형 칼라 액정 디스플레이에서 광투과시와 광반사시 모두 우수한 색순도와 휘도를 달성할 수 있는 경제적이고 실용적인 해결법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 투명 기판중 하나가 완전 반사막으로 이루어진 광반사부와 완전 반사막이 없이 개구로 형성된 광투과부로 형성된 내면을 갖고, 각각의 쌍으로 이루어진 광반사부와 광투과부상에 칼라 필터가 제공된 반투과형 칼라 액정 디스플레이로서, 완전 반사막이 그 위에 제공된 소정의 두께를 갖는 투명 레지스트를 갖고, 광투과부가 소정의 깊이를 갖는 홀로서 형성되어, 칼라 필터가 광반사부에서보다 광투과부에서 더 큰 두께를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 반투과형 칼라 액정 디스플레이가 제공된다.

이경우, 칼라 필터가 광반사부에서보다 광투과부에서 2배 큰 두께를 갖는 경우, 광투과시에 칼라 필터를 통과하는 광의 경로 길이가 광반사시에 칼라필터를 통과하는 광의 경로 길이와 동일하게 된다. 그러나, 광투과시 색순도와 광반사시 휘도의 양립성의 관점에서, 배율은 1.2 내지 4.5 배, 바람직하게는 2.2 내지 4.5 배의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 기판중 하나에 완전 반사막으로 이루어진 광반사부와, 완전 반사막이 없이 개구로 이루어진 광투과부를 제공하는 단계, 및 각각의 쌍으로 이루어진 광반사부와 광투과부에 칼라필터를 제공하는 단계를 포함하는 반투과형 칼라 액정 디스플레이 기판의 제조 방법으로서, 리소그래피 기술에 의해 광반사부에만 감광 수지로 이루어진 투명 레지스트를 제공하는 단계, 및 각각의 쌍으로 이루어진 광반사부와 광투과부상에 칼라필터를 제공하기 전에 투명 수지를 베이킹시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 방법에 따르면, 칼라 필터가 광반사부에서보다 광투과부에서 더 큰 두께를 갖도록 광반사부상에 제공되며, 감광 수지로 이루어진 투명 레지스트가 단차 배열에 사용될 수 있다. 그결과, 서로다른 칼라 필터가 광투과부와 광반사부에 도포될 필요가 없게 되므로 설계 공정과 제조 공정의 부하를 감소시키게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 반투과형 칼라 액정 디스플레이에 구비되는 배면 기판의 실시형태의 중요부분을 나타내는 확대 단면도.

도 2 는 배면 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 중요부분의 확대 단면도.

도 3 은 종래 칼라 필터의 구성을 나타내는 단면도.

도 4 는 감광 수지 (13a) 를 배치하는 단계를 나타내는 단면도.

도 5 는 베이킹에 의해 투명 레지스트 (13) 를 형성하는 단계를 나타내는 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 배면측 기판 11 : 광반사부

11a : 완전 반사막 12 : 광투과부

13 : 투명 레지스트 13a : 감광수지

14 : 칼라 필터

일반적으로, 액정 디스플레이는 한쌍의 투명 기판, 즉 표시관찰면측의 기판과 배면측 (표시관찰면측의 반대측) 의 기판을 기본적으로 구비한다. 본 발명에 따른 실시형태를 설명하기 위하여, 기판중 하나로 사용되는 배면측의 기판 (10) 의 3 개의 화소 (R, G, B) 의 구성을 도 1 에 확대하여 나타낸다. 본 발명의 설명에서, 다른 기판인 표시관찰면측의 기판은 특징적 요소를 포함하지 않기 때문에 첨부도면에서는 나타내지 않는다.

배면측 기판 (10) 은 유리 또는 합성수지 기판일 수 있다. 배면측 기판은 개별 화소가 제공된 내면 (도시하지 않는 표시 관찰면측 기판과 면하는 면) 을 구비하며, 이들 화소 각각은 완전 반사막 (11a) 으로 이루어진 광반사부 (11) 와 완전 반사막의 일부를 예를들어 에칭으로 제거하여 형성한 개구인 광투과부 (12) 를 구비한다.

각각의 광반사부 (11) 는 소정의 두께를 갖도록 완전 반사막 (11a) 상에 투명 레지스트 (13) 를 갖는다. 투명 레지스트 (13) 는 완전 반사막 (11a) 보다 충분히 큰 두께를 갖기 때문에, 투명 레지스트 (13) 의 두께와 실질적으로 동일한깊이를 갖는 홀을 광투과부 (12) 에 제공한다.

광반사부 (11) 와 광투과부 (12) 는 R, G, B 픽셀의 각각에서 평활한 표면을 갖는 칼라 필터 (14) 를 갖지만, 광반사부 (11) 가 그 위에 형성된 투명 레지스트 (13) 를 갖기 때문에 칼라 필터 (14) 는 광반사부 (11) 에서는 더 얇은 두께를 갖고 광투과부 (12) 에서는 더 두꺼운 두께를 갖는다.

입사하는 주변 외광은 각각의 광반사부 (11) 에 의해 반사되고 도시하지 않은 백라이트로부터 조사되는 광은 각각의 광투과부 (12) 를 통과한다. 이경우, 반사된 광은 반사부에서 각각의 칼라 필터 (14) 가 얇기 때문에, 밝은 이미지를 생성하는 데 기여한다. 추가적으로, 투과광은 투과부에서 각각의 칼라 필터 (14) 가 두껍기 때문에 우수한 색순도를 갖는 이미지를 생성하는 데 기여한다.

광반사시 휘도와 광투과시 색순도가 양립하도록, 광투과부 (12) 에서의 칼라 필터 (14) 의 두께가 광반사부 (11) 에서의 칼라 필터 (14) 의 두께의 1.2 내지 4.5 배가 되도록 설정된 두께를 투명 레지스트 (13) 가 갖는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 2 를 참조하여, 배면측 기판 (10) 을 제조하는 바람직한 방법을 설명한다. 예를들어, 유리로 이루어진 투명 기판은 내면으로서 기능하는 일면에 증착된 완전 반사막 (11a) 을 갖고, 투명 기판은 그 위에 도포된 포토 레지스트를 가지며, 그 포토 레지스트는 광투과부를 형성하기 위한 패턴을 갖는 포토마스크를 통하여 노광되며, 그 노광된 포토레지스트가 현상되고, 완전 반사막의 소정의 일부가 노출된다. 광투과부로서 기능하는 완전 반사막 (11a) 의 일부가 에칭에 의해 제거된 후에, 불필요한 포토 레지스트이 제거된다.

이와같이, 그 위에 형성된 광반사부 (11) 와 광투과부 (12) 를 갖게 된 후, 투명 기판은 평활한 표면을 갖도록 소정의 두께로 도포된 투명한 포지형 감광 수지 (13a) 를 갖게 된다 (도 4 참조). 광반사부 각각에서 완전 반사막 (11a) 을 포토마스크로서 사용함으로써 투명 기판의 다른측 (배면측) 으로부터 수지가 노광되고 현상된다.

포지형 감광 수지의 노광된 부분은 가용성이기 때문에, 현상 단계에 의해 광투과부 (12) 의 수지가 제거된다. 남아 있는 포지형 감광 수지 (13a) 는 베이킹되어, 광반사부 각각에 투명 레지스트 (13) 가 형성된다 (도 5 참조). 그후, 각각의 픽셀에서 각각의 쌍으로 이루어진 광반사부 (11) 와 광투과부 (12) 상에 칼라 필터 (14) 가 제공된다. 따라서, 본 발명의 방법에 따르면, 포토 마스크를 사용하지 않고 투명 레지스트 (13) 를 형성하는 것이 가능하게 된다.

이전에 언급한 실시형태에서는 패터닝 단계에서 주어지는 악영향을 피하기 위해 완전 반사막의 패터닝시 사용한 포토 레지스트가 일단 제거되지만, 이 패터닝 단계에 사용하는 포토 레지스트는 제거되지 않고 단차 배열을 형성하기 위한 투명 레지스트 (13) 로서 사용될 수 있다. 후자의 경우, 공정은 더 간단하게 된다.

도시하지는 않았지만, 바람직하게는 배면측 기판 (10) 은 투명 전극과 배향막을 형성하기 전에 칼라 필터 (14) 상에 형성된 평활화층을 갖게 된다. 또한, 표시관찰면측 기판인 다른 기판도 그 내면에 제공된 투명 전극과 배향막을 갖게 되고, 배면측 기판 (10) 과 표시관찰면측 기판은 주변 실란트 (edge sealant) 를 통하여 서로 압착되고, 그 형성된 셀갭은 그안에 실링된 TN 과 STN 등의 액정을 갖게되어, 반투과형 칼라 액정 디스플레이를 제공한다.

실시예

유리 기판에 전반사 밀러 (완전 반사막) 를 증착한 후, 그 유리 기판상에 밀러 패터닝용의 포토레지스트를 도포하고, 목표 부분에 광투과부를 제공하도록 그 포토 레지스트를 노광 및 현상하고, 에칭에 의해 광투과부의 Ag 밀러를 제거하고, 불필요한 포토 레지스트를 제거하였다.

이전에 언급한, 각각의 유리 기판의 전반사 밀러에 광투과부를 부분적으로 제공한 후, 투명 포지형 감광 수지로서 JSR 사제 포지형 감광 레지스트인 PC403 을 서로다른 두께로 유리기판상에 도포하였다. 그후, 광반사부에 남아있는 밀러를 포토 마스크로서 사용하여, 기판 각각의 배면측으로부터 레지스트를 전면 노광시켰다. 그후, 레지스트를 현상하여 각각 1.0 μm 의 두께, 2.0 μm의 두께, 및 3.0 μm의 두께를 갖는 홀이 형성된 광투과부를 갖도록 기판을 준비하였다.

그후, 칼라 필터재 (Mitsubishi Chemical 사제 PERR0402, REGG0402, REBB0402) 를 개별 기판에 도포하여, 광반사부에서의 두께가 모두 1.0 μm 로 되고, 광투과부에서의 두께가 각각 1.2μm, 2.0μm, 3.0μm, 4.0μm 로 되도록 칼라 필터를 준비하였다.

그후, 평활화층, 투명 로우 전극과 배향막을 통상의 액정 디스플레이에서의 순서와 동일하게 제공한 후, 투명 컬럼 전극과 배향막을 갖는 기판쌍을 주변 실란트를 통하여 서로 압착하여, 반투과형 칼라 액정 디스플레이를 제작하였다.

각각의 칼라 필터의 광투과부는 30μm ×270μm 사이즈이고, 이는 능동 매트릭스 디스플레이의 90μm 폭 컬럼 전극과 270μm 폭 로우 전극 라인에 대응한다.

디스플레이 각각에서, 광반사부의 칼라 영역의 면적은 30 이다. 두께가 증가함에 따라서, 칼라 영역의 면적은 14, 30, 50, 67 로 증가하는 것으로 계산되었고, 투과율은 58%, 48%, 41% 및 36% 로 감소하는 것으로 계산되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판중 하나가 완전 반사막으로 이루어진 광반사부와, 완전 반사막이 없이 개구로 형성된 광투과부가 제공된 내면을 갖고, 각각의 쌍으로 이루어진 반사부와 광투과부상에 칼라 필터가 제공될 때, 광반사부에서 완전 반사막상에 소정의 두께를 갖는 투명 레지스트를 제공하고 소정의 깊이를 갖는 홀로서 광투과부를 형성하여, 광반사부와 광투과부에서 컬러 필터에 서로 다른 두께를 제공하여, 광투과시와 광반사시에 모두 우수한 색순도와 휘도를 달성하는 것이 가능하게 된다.

2001년 10월 31일자 출원 일본특허출원 제2001-335206호의 명세서, 청구범위, 도면 및 요약서를 포함한 모든 개시내용을 여기서 참조한다.

Claims (11)

1. 투명기판들중 하나가 완전 반사막으로 이루어진 광반사부와, 상기 완전 반사막이 없이 개구로 형성된 광투과부로 형성된 내면을 가지며, 각각의 쌍으로 이루어진 상기 광반사부와 상기 광투과부상에 칼라필터가 제공된 반투과형 칼라 액정 디스플레이로서,

   상기 완전 반사막이 소정의 두께를 갖도록 그위에 제공된 투명 레지스트를 갖게 되고 상기 광투과부가 소정의 깊이를 갖는 홀로서 형성되어, 칼러 필터가 상기 광반사부에서보다 상기 광투과부에서 더 큰 두께를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 반투과형 칼라 액정 디스플레이.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 칼라 필터는 상기 광반사부에서보다 상기 광투과부에서 1.2 내지 4.5 배 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 칼라 필터는 상기 광반사부에서보다 상기 광투과부에서 2.2 내지 4.5 배 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
4. 제 1 항에 있어서,

   TN 액정층이 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
5. 제 1 항에 있어서,

   STN 액정층이 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 칼라 필터는 R, G, B 색상용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
7. 제 1 항에 있어서,

   픽셀용 R, G 및 B 칼라 필터는 로우 전극 라인에 대하여 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 컬러 필터는 기판면에서 장방형을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 장방형 광투과부의 단측은 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사막용으로 Ag 가 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
11. 기판중 하나에 완전 반사막으로 이루어진 광반사부와, 상기 완전 반사막이 없이 개구로 형성된 광투과부를 제공하는 단계, 및 각각의 쌍으로 이루어진 상기 광반사부와 상기 광투과부상에 칼라 필터를 제공하는 단계를 포함하는 반투과형 칼라 액정 디스플레이 기판의 제조 방법으로서,

    상기 광반사부에만 감광수지로 이루어진 투명 레지스트를 리소그래피 기술에 의해 제공하는 단계, 및 각각의 쌍으로 이루어진 상기 광반사부와 상기 광투과부상에 칼라 필터를 제공하기 전에 투명 수지를 베이킹시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.