KR20040026422A - 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판과 이를 갖는액정패널 - Google Patents

반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판과 이를 갖는액정패널 Download PDF

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Abstract

서로 다른 반사 영역 및 투과 영역용 컬러패턴을 갖는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판과 이를 갖는 액정패널을 개시한다. 제1 컬러패턴을 투명기판상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의 반사 영역에 형성하여 자연광에 따라 컬러를 표시하고, 제2 컬러패턴은 일정 영역내의 투과 영역에 형성하여 인공광에 따라 컬러를 표시한다. 이에 따라, 반사 영역과 투과 영역에 대응하는 컬러필터기판의 색화소 조성비를 다르게 제작하므로써, 반사 영역과 투과 영역에서 동일한 색재현성을 부여할 수 있고, 또한 반사 영역과 투과 영역의 색재현성을 독립적으로 조절하므로써 시인성을 높일 수 있다.

Description

반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판과 이를 갖는 액정패널{COLOR FILTER SUBSTRATE FOR REFLECTION AND PENETRATION TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND LIQUID CRYSTAL PANEL HAVING THEREOF}
본 발명은 컬러필터기판과 이를 갖는 액정패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 반사 영역 및 투과 영역용 컬러패턴을 갖는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판과 이를 갖는 액정패널에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 LCD)는 어레이 기판과 상기 어레이기판에 대향하는 컬러필터기판 사이에 주입되어 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고, 상기 전계의 세기를 조절하여 상기 컬러필터기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 표시 장치 중에서 대표적인 것으로서, 이중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT LCD가 주로 이용되고 있다.
도 1은 일반적인 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 컬러필터기판은 투명 기판(10), 투명 기판(10)상에 형성된 블랙 매트릭스(12), 컬러 구동 영역(14)을 포함한다. 도시한 도면 번호 16은 컬러필터기판(10)과 대향하여 액정층을 내장하여 합체되는 어레이 기판(미도시)상에 형성되는 스위칭 소자이다.
이러한 컬러필터기판을 갖는 LCD에서 컬러를 표현하는 방법은 TFT 셀, 즉 픽셀 구조가 컬러를 표현하기 위해 빛의 3원색인 R, G, B 3색에 대응하는 컬러 구동 영역(컬러패턴 영역)이 하나의 점(dot)으로 구분되어 있고, R, G, B 3색 컬러 필터에 빛이 투과되면서 다양한 컬러를 표출한다. 여기서 컬러를 표현할 수 있는 R, G, B 컬러 필터는 RGB의 조합 값으로 여러 가지 컬러가 표현된다.
즉, 빛의 삼원색인 빨강(R), 초록(G) 및 파랑(B)을 혼합하면 원하는 여러 가지 색상을 만들어 낼 수 있다. 즉, 빨강과 파랑을 혼합하면 자홍(Magenta)이, 빨강과 초록을 혼합하면 노랑(Yellow)이, 초록과 파랑을 혼합하면 청록(Cyan)이 되어 자홍, 노랑, 청록은 색의 삼원색이 된다. 물론 R, G, B 모두를 혼합하면 화이트(W) 컬러가 된다.
한편, 일반적으로 LCD는 인공 광원을 이용하여 화상을 표시하는 투과형(Penetration type) LCD와, 상기 인공 광원 대신에 자연광을 이용하는 반사형(Reflection type) LCD와, 상기 투과형 LCD와 반사형 LCD의 장점을 결합한 반사-투과형 LCD로 구분될 수 있다. 특히, 상기 반사-투과형 LCD는 투과 영역과 반사 영역을 구비하여 상기 투과 영역을 통해서는 인공광을 이용하여 화상을 디스플레이하고, 상기 반사 영역을 통해서는 자연광을 이용하여 화상을 디스플레이한다.
도 2는 일반적인 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 반사-투과형 LCD의 상부에 구비되는 컬러필터기판은 하부에 대향하는 어레이 기판(미도시)에 반사 영역인지 존재하는지, 아니면 투과 영역이 존재하는지와는 무관하게 균일한 하나의 모드로 제작되므로 휘도 저하의 원인이 된다. 왜냐하면, 상기 반사 영역의 색재현성은 상기 투과 영역에 비해 2배가 되기 때문이다. 따라서, 상기 투과 영역의 색재현성을 좋게 하면 상기 반사 영역에서는 화질 특성이 떨어지는 단점이 있다.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 반사 영역 및 투과 영역용 컬러패턴을 구비하여 동일한 색재현성을 유지하기 위한 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 컬러필터기판을 갖는 반사-투과형 액정패널을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 상기한 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선과 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.
도 5는 xy 좌표계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 색재현성에 따른 투과율 측정을 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 컬러필터기판과 이를 갖는 액정패널의 투과율을 각각 측정한 결과이다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제1 제조 방법을 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9j는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제2 제조 방법을 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 반사-투과형 액정패널을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 컬러필터기판110 : 블랙 매트릭스층
120 : 컬러패턴122 : 제1 컬러패턴
124 : 제2 컬러패턴126 : 표면 보호층
200 : 어레이 기판212 : 게이트 전극
214 : 게이트 절연막215 : 액티브 패턴
216 : 드레인 전극218 : 소오스 전극
222 : 유기절연막224 : 비어 홀
230 : 화소 전극232 : 투과 전극
234 : 반사 전극300 : 액정층
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판은, 기판; 상기 기판상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의 일부 영역에 형성되어, 자연광에 응답하여 컬러를 표시하는 제1 컬러패턴; 및 상기 일정 영역내의 나머지 영역에 형성되어, 인공광에 응답하여 컬러를 표시하는 제2 컬러패턴을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 반사-투과형 액정패널은, 제1 기판과, 상기 제1 기판상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의 일부 영역에 형성되어, 자연광에 응답하여 컬러를 표시하는 제1 컬러패턴과, 상기 일정 영역내의 나머지 영역에 형성되어, 인공광에 응답하여 컬러를 표시하는 제2 컬러패턴을 구비하는 컬러필터기판; 액정층; 및 제2 기판상에 형성된 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자를 가지는 격자 형태로 배열된 다수의 화소를 구비하고, 상기 컬러필터기판과의 합체를 통해 상기 액정층을 내장하는 어레이 기판을 포함하여 이루어진다.
이러한 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판 및 이를 갖는 액정패널에 의하면, 반사 영역과 투과 영역에 대응하는 컬러필터기판의 색화소 조성비를 다르게 제작하므로써, 상기 반사 영역과 투과 영역에서 동일한 색재현성을 부여할 수있고, 또한 상기 반사 영역과 투과 영역의 색재현성을 독립적으로 조절할 수 있으므로 보다 시인성이 좋은 반사-투과형 액정표시장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 상기한 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선과 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.
도 3과 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판은 투명 기판(105)상에 R, G, B 각각의 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스층(110)과, 상기 블랙 매트릭스층(110)에 의해 정의되는 영역에 형성된 컬러패턴(120)과, 상기 블랙 매트릭스층과 컬러패턴을 보호하기 위해 도포된 표면 보호층(126)을 포함한다.
블랙 매트릭스층(차광막 혹은 블랙 마스크)(110)은 투명 기판(105)상에 일정 영역을 각각 정의하는 다수의 격자 형태로 형성되어, R, G, B 각 화소간 영역의 차광을 실행한다. 물론, 도면상에서는 스트라이프 배열을 채용하고 있지만, 상기 스트라이프 배열 외에, 델타 배열이나 경사 모자이크 배열 등의 여러 가지의 패턴 형상을 채용할 수 있다. 또한, 상기 블랙 매트릭스층은 생략할 수도 있으나, R, G, B 각 화소간 영역의 차광을 통해 화소간의 콘트라스트나 색번짐 현상을 방지하므로 구비하는 것이 바람직하다.
컬러패턴(120)은 반사 영역에 대응하는 영역에 형성된 제1 컬러패턴(122)과, 투과 영역에 대응하는 영역에 형성되어 상기 제1 컬러패턴(122)보다는 얇은 두께로형성된 제2 컬러패턴(124)을 포함한다. 여기서, 상기 반사 영역은 상기 컬러필터기판에 대향하는 반사-투과형 어레이 기판에 형성되는 단위 화소중 자연광을 반사하는 영역이고, 상기 투과 영역은 상기 단위 화소중 인공광(백라이트)을 투과하는 영역이다.
보다 상세히는, 제1 컬러패턴(122)은 상기 블랙 매트릭스층(110)이 정의하는 각각의 영역들내에서 상기 반사 영역에 형성된 제1 R 착색층(122R), 제1 G 착색층(122G) 및 제1 B 착색층(122B)으로 이루어져, 자연광을 상기 반사-투과형 어레이 기판에 형성된 반사 영역에 제공하고, 상기 반사 영역에 의해 반사되는 광을 투과시킨다.
제2 컬러패턴(124)은 상기 블랙 매트릭스층(110)이 정의하는 각각의 영역들내에서 투과 영역에 형성된 제2 R 착색층(124R), 제2 G 착색층(124G) 및 제2 B 착색층(124B)으로 이루어져, 상기 반사-투과형 어레이 기판의 하부로부터 제공되는 인공광을 투과시킨다. 상기 착색층은 통상적으로 투명 수지중에 안료나 염료 등의 착색재를 분산시켜 소정의 색조를 띠는 것으로 되어 있다. 상기 착색층의 색조의 일례로서는 원색계 필터로서 R, G, B의 3색의 조합으로 이루어지는 것이 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 보색계 외의 여러 가지의 색조로 형성할 수 있다. 통상적으로, 투명 기판의 표면상에 안료나 염료 등의 착색재를 포함하는 감광성 수지로 이루어지는 착색 레지스트를 도포하고, 포토 리소그래피법에 의해서 불필요한 부분을 제거함으로써, 소정의 컬러패턴을 갖는 착색층을 형성한다. 복수의 색조의 착색층을 형성하는 경우에는 상기 공정을 반복한다.
표면 보호층(126)은 상기 착색층(122R, 122G, 122B, 124R, 124G, 124B)들의 보호, 누설 방지를 위한 것으로 상기 표면 보호층(126)의 소재로서는, 예컨대 아크릴 수지, 에폭시 등의 투명 수지 재료를 이용할 수 있다. 물론 상기 표면 보호층을 평탄화시켜 상기 컬러 필터 표면을 평탄화시킬 수도 있을 것이다.
표면 보호층(126)의 표면상에는 투명한 금속 산화물로 이루어지는 절연막(미도시)이 형성된다. 상기 절연막으로서는, 예컨대 스퍼터링법 등에 의해서 Ta2O5, ZrO2및 TiO2중 적어도 어느 하나를 주성분으로 하는 금속 산화물을 컬러 필터상에 퇴적시킨 것을 들 수 있다. 이 중, Ta2O5만으로 이루어지는 것 혹은 Ta2O5에 ZrO2, TiO2또는 SiO2중 적어도 어느 하나를 혼합한 것이 바람직하다.
상기 절연막의 표면상에는 소정 패턴 형상을 갖는 상기의 투명 전극층이 형성된다. 상기 투명 전극은 ITO 등의 투명 도전체로 이루어진다. 상기 투명 전극 위에는 SiO2, TiO2 등으로 이루어져, 이물질 혼입에 의한 상하 전극 사이에 단락이 발생하는 것을 차단하기 위한 투명막인 경질 보호막이 더 형성되는 것이 바람직하고, 상기한 경질 보호막의 표면상에 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막이 도포 형성된다. 이 배향막에는 공지된 러빙(rubbing)처리가 실시된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터기판은 대향하여 배치되는 반사-투과형 어레이 기판의 적절한 반사, 투과모드 색재현성을 고려하여, 반사 영역의 컬러 필터 R, G, B 포토 레지스터와 투과 영역의 컬러 필터 R, G, B 포토 레지스트를 독립적으로 제작하므로써, 상기 반사 영역과 투과 영역의 색재현성을 동일하게 유지할 수 있으며, 액정표시장치의 시인성을 높일 수 있다.
여기서, 색재현성은 화이트(White), 블랙(Black), 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 상태의 색좌표와 휘도를 각각 측정하고, 이를 바탕으로 삼원색(Primary Colors)에 대하여 색재현성(Color Reproduction)을 구한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 색좌표상에서 결정된 RGB 각각의 색좌표를 연결하면 삼각형의 면적을 산출할 수 있고, 이를 NTSC 색좌표의 면적과 비교하여 산출되는데, NTSC의 값을 100으로 가정했을 때의 상대적인 면적의 비로써 나타낸다.
이때, 상기 색좌표는 통상적으로 색을 측정한 다음 각각을 구별하기 위하여 표시하는 과학적인 양이며, 레드(700nm), 그린(546.1nm), 블루(435.8nm)의 좌표값을 국제조명위원회(CIE: The International Commission on Illumination)가 1931년 지정한 좌표계 위에 표시한 것이다. 이것은 자연계의 모든 색을 색상과 포화도만으로 나타낸 것으로 통상적으로 하기하는 수학식 1 내지 3과 같이 정의할 수 있으므로 xy 좌표계라고도 한다.
상기한 수학식 1 내지 3에서 S(λ)는 표준광의 분광분포이고, T(λ)는 시료의 분광반사율이며, 각각의 x(λ), y(λ), z(λ)는 C.I.E 삼자극 함수이다. 상기한 수학식 1 내지 3을 다시 정리하면 하기하는 수학식 4 내지 6과 같다.
상기한 수학식 4 내지 6에 기재한 바와 같이, x좌표는 레드(Red) 스펙트럼에, y좌표는 그린(Green) 스펙트럼에 의한 영향을 많이 받는다는 것을 알 수 있다. 1931년 CIE 색좌표계로써는 자연계의 색을 모두 포함하는데 한계가 있어 1976년 CIE LAB 스페이스(space)라는 색좌표를 정의하였으며, 균일한 컬러 스페이스를 표현할 때 편리하다. 여기서, 색상이란 색의 종류를 말하는 것으로 파장에 따라서 다르게 부르는 명칭이고, 포화도(saturation:채도, chroma)는 색을 혼합 비율로 나누는 것을 의미하고, 색상은 그대로 간직하면서 백색이나 흑색에 의해 엷어져 갈 때 색의 순수한 정도의 변화를 말한다.
그러면, 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 색재현성에 따른 투과율을 측정한 결과를 설명한다.
도 6은 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 색재현성에 따른 투과율 측정을 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 통상적으로 액정표시장치는 데이터 신호를 출력하는 데이터 드라이버(150), 상기 데이터 신호의 선택을 위한 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 스캔 드라이버(160) 및 액정표시패널(170)로 이루어진다. 동작시, 상기 액정표시패널(170)은 상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 선택하고, 선택된 데이터 신호에 응답하여 화상을 디스플레이한다. 이때 상기 액정표시패널(170)은 상기 스캔 신호에 응답하여 온/오프하는 TFT가 배열된 어레이 기판과, 상기 어레이 기판에 대향하여 합체되어 액정층을 내장하는 컬러필터기판으로 이루어진다.
본 발명의 투과율 측정에서는 유효 디스플레이 영역중 5 포인트(P1 ~ P5)에 대해서 측정한다. 즉, 20% 및 40%의 색재현성을 각각 갖는 컬러필터기판 자체에서 5개의 포인트의 투과율을 측정하고, 각각의 컬러필터기판을 어레이 기판과 조립한 후 편광판을 부착하여 완성한 액정표시패널(170)의 투과율을 측정하며, 상기 측정 결과는 표 1과 같고, 이를 도시하면 도 7과 같다.
시료 조건 투과율(%)
P1 P2 P3 P4 P5 평균
20% 컬러필터기판 26.3 26.3 26.3 26.2 26.3 26.3
40% 컬러필터기판 21.3 21.3 21.3 21.3 21.3 21.3
20% 액정패널(편광판 부착후) 10.7 10.7 10.7 10.6 10.6 10.7
40% 액정패널(편광판 부착후) 8.4 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3
상기한 표 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 측정 결과에 따르면 색재현성에 따른 투과율 차이가 있으며, 반사-투과 액정표시장치의 투과 영역과 반사 영역에 대응하는 컬러 필터의 색재현성 및 상기 컬러 필터 특성을 서로 다르게 제작함으로써, 반사-투과형 액정표시장치의 특성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 컬러필터기판의 투과 영역과 반사 영역에 대응하는 컬러 필터의 두께를 서로 다르게 조절하여 컬러 필터의 색재현성을 조절하는 것을 설명하였으나, 상기 투과 영역과 반사 영역에 대응하는 컬러 필터의 두께는 동일하게 유지하면서 색화소 조성비, 예를들어, 착색층에 첨가되는 착색재의 조성비를 다르게 조절하여 컬러 필터의 색재현성을 조절할 수도 있을 것이다.
그러면, 본 발명에 따른 컬러필터기판의 다양한 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제1 제조 방법을 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 8a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(105)을 준비하고, 도 8b에 도시한 바와 같이, 투명 기판(105)상에 R, G, B 각각의 화소 영역을 정의하면서 화소간의 광 누설을 방지하는 블랙 매트릭스층(110)을 형성한다. 이때 상기 블랙 매트릭스층(110)은 흑색 수지층(흑색의 착색층)이나 크롬 등의 금속막에 의해 구성할 수있다. 상기 흑색 수지층으로는, 예컨데, R, G, B의 안료나 염료 등의 착색재와 함께 카본 분말 등의 흑색의 착색재를 투명 수지중에 혼입한 것을 들 수 있다.
이어, 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 R 화소 영역들내에서 반사 영역으로 정의되는 영역에 제1 R 컬러패턴(122R)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)이 도포된 투명 기판상에 R 컬러를 위한 레지스트층을 제1 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제1 R 컬러패턴(122R)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8d에 도시한 바와 같이, 상기 R 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역에 제2 R 컬러패턴(124R)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과 제1 R 컬러패턴(122R)이 도포된 투명 기판상에 R 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제1 두께보다는 두꺼운 제2 두께로 도포한 후, 상기 투과 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 R 컬러패턴(124R)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8e에 도시한 바와 같이, 상기 G 화소 영역들내에서 반사 영역으로 정의되는 영역에 제1 G 컬러패턴(122G)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R)이 도포된 투명 기판(105)상에 G 컬러를 위한 레지스트층을 제1 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제1 G 컬러패턴(122G)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8f에 도시한 바와 같이, 상기 G 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역에 제2 G 컬러패턴(124G)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R)과 제1 G 컬러패턴(122G)이 도포된 투명 기판(105)상에 G 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제2 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 G 컬러패턴(124G)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8g에 도시한 바와 같이, 상기 B 화소 영역들내에서 반사 영역으로 정의되는 영역에 제1 B 컬러패턴(122B)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R)과 제1 G 컬러패턴(122G)이 도포된 투명 기판(105)상에 G 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제2 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제1 B 컬러패턴(122B)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8h에 도시한 바와 같이, B 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역에 제2 B 컬러패턴(124B)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R)과 제1 G 컬러패턴(122G)이 도포된 투명 기판(105)상에 G 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제2 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 B 컬러패턴(124B)을 형성할 수 있다.
이어, 도 8i에 도시한 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(110), 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R), 제1 및 제2 G 컬러패턴(122G, 124G) 및 제1 및 제2 B 컬러패턴(122B, 122B)상에 표면 보호층(126)을 형성한다.
이어, 도시하지는 않았지만, 상기 표면 보호층(126)상에 금속 산화물로 이루어지는 절연막을 형성하고, 그 상부에 ITO 등의 투명 도전체로 이루어져, 일정패턴 형상을 갖는 투명 전극층을 형성한다. 이때 투명 전극층은 이물질 혼입에 의한 상하 전극 사이에 단락이 발생하는 것을 차단하기 위한 것으로 경질 보호막인 것이 바람직하다. 또한 상기 투명 전극층상에 배향막을 형성한다.
이상의 본 발명의 일실시예에서는 화소 영역내의 반사 영역에 대응하는 영역에 제1 컬러패턴을 형성한 후 투과 영역에 대응하는 영역에 제2 컬러패턴을 형성하는 것을 설명하였으나, 그 역도 가능하다.
도 9a 내지 도 9j는 본 발명에 따른 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제2 제조 방법을 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(105)을 준비하고, 도 9b에 도시한 바와 같이, 투명 기판(105)상에 R, G, B 각각의 화소 영역을 정의하면서 화소간의 광 누설을 방지하는 블랙 매트릭스층(110)을 형성한다.
이어, 도 9c 내지 도 9e에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스층으로 정의되는 화소 영역내에서 R 컬러 필터에 대응하는 영역에는 제1 R 컬러패턴(122R)을 형성하고, G 컬러 필터에 대응하는 영역에는 제1 G 컬러패턴(122G)을 형성하며, B 컬러 필터에 대응하는 영역에는 제1 B 컬러패턴(122B)을 형성한다. 예를들어, 제1 R 컬러패턴(122R)은 블랙 매트릭스층(110)이 도포된 투명 기판상에 R 컬러를 위한 레지스트층을 제1 두께로 도포한 후, 상기 R 컬러 필터에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 G 컬러패턴(122G)이나 제1 B 컬러패턴(122B)도 상기한 제1 R 컬러패턴(122R)을 형성하는 방식과 동일하게 형성할 수 있다.
이어, 도 9f에 도시한 바와 같이, 상기 제1 R, G, B 컬러패턴(122R, 122G, 122B)이 상기 제1 두께로 형성된 결과물에 투과 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리한 후 R, G, B 각각의 투과 영역에 대응하는 영역만을 개구시킨다.
이어, 도 9g에 도시한 바와 같이, 상기 R 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역, 즉 개구된 영역에 제2 R 컬러패턴(124R)을 형성한다. 예를들어, 상기 도 9f에 의한 결과물상에 R 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제1 두께보다는 두꺼운 제2 두께로 도포한 후, 상기 투과 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 R 컬러패턴(124R)을 형성할 수 있다.
이어, 도 9h에 도시한 바와 같이, 상기 R 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역, 즉 개구된 영역에 제2 G 컬러패턴(124G)을 형성한다. 예를들어, 상기 도 9g에 의한 결과물상에 G 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제2 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 G 컬러패턴(124G)을 형성할 수 있다.
이어, 도 9i에 도시한 바와 같이, 상기 R 화소 영역들내에서 투과 영역으로 정의되는 영역, 즉 개구된 영역에 제2 B 컬러패턴(124B)을 형성한다. 예를들어, 블랙 매트릭스층(110)과, 제1 R 컬러패턴(122R), 제1 G 컬러패턴(122G), 제1 B 컬러패턴(122B)과, 상기 일부 영역이 개구된 영역, 즉 투명기판(110)상에 B 컬러를 위한 레지스트층을 상기 제2 두께로 도포한 후, 상기 반사 영역에 대응하는 영역만을 선택하는 포토 마스크를 이용하여 노광 처리하고, 현상 공정 및 경화(Curing) 공정을 이용하여 제2 B 컬러패턴(124B)을 형성할 수 있다.
이어, 도 9j에 도시한 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(110), 제1 및 제2 R 컬러패턴(122R, 124R), 제1 및 제2 G 컬러패턴(122G, 124G) 및 제1 및 제2 B 컬러패턴(122B, 122B)상에 표면 보호층(126)을 형성한다.
이어, 도시하지는 않았지만, 상기 표면 보호층(126)상에 금속 산화물로 이루어지는 절연막을 형성하고, 그 상부에 ITO 등의 투명 도전체로 이루어져, 일정 패턴 형상을 갖는 투명 전극층을 형성한다. 이때 투명 전극층은 이물질 혼입에 의한 상하 전극 사이에 단락이 발생하는 것을 차단하기 위한 것으로 경질 보호막인 것이 바람직하다. 또한 상기 투명 전극층상에 배향막을 형성한다.
이상의 본 발명의 다른 실시예에서는 반사 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴을 먼저 형성한 후 투과 영역에 대응하는 영역을 개구시키고, 상기 개구된 영역에 투과 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴을 형성하는 것을 일례로 설명하였으나, 그 역도 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 반사 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴이 투과 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴의 두께보다 얇다는 점을 감안하면 상기 반사 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴을 먼저 형성한 후 투과 영역에 대응하는 영역을 개구시키는 과정없이 그 상부에 투과 영역에 대응하는 R, G, B 컬러패턴을 더 형성할 수도 있을 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 반사-투과형 액정패널을 설명하기 위한 도면으로, 특히 하나의 화소에 대응하는 하나의 컬러필터만을 도시한다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 반사-투과형 액정패널은 컬러필터기판(100), 어레이기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
컬러필터기판(100)은 제1 투명 기판(105)과, 상기 제1 투명 기판(105)상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의 일부 영역에 얇은 두께로 형성되어, 자연광에 응답하여 컬러를 표시하는 제1 컬러패턴(122)과, 상기 일정 영역내의 나머지 영역에 상기 제1 컬러패턴(122)의 두께보다는 두껍게 형성되어, 인공광에 응답하여 컬러를 표시하는 제2 컬러패턴(124)을 구비한다. 여기서, 제1 컬러패턴(122)은 상기한 도 4a 및 도 4b에서 설명한 제1 R 컬러패턴(122R)일 수도 있고, 제1 G 컬러패턴(122G)일 수도 있으며, 제1 B 컬러패턴(122B)일 수도 있고, 제2 컬러패턴(124)은 제2 R 컬러패턴(124R)일 수도 있고, 제2 G 컬러패턴(124G)일 수도 있으며, 제2 B 컬러패턴(124B)일 수도 있다.
어레이 기판(200)은 제2 투명 기판(205)상에 형성된 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자(TFT)를 가지는 격자 형태로 배열된 다수의 화소를 구비하여, 컬러필터기판(100)과의 합체를 통해 액정층(300)을 내장한다.
보다 상세히는, 제2 투명 기판(205) 상에 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW) 등의 단일 금속막이나 이중 금속막으로 이루어진 게이트 배선이 형성된다. 여기서, 상기 게이트 배선은 제1 방향(즉, 횡방향)으로 신장되는 게이트 라인, 상기 게이트 라인의 끝단에 연결되어 외부로부터 스캔 신호를 인가받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음) 및 상기 게이트 라인의 일부분인 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(212)을 포함한다.
상기 게이트 라인 및 제2 투명 기판(205) 상에는 무기 절연물, 예컨대 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막(214)이 형성된다. 상기 게이트 전극(212)에 대응되는 게이트 절연막(214)의 위에는 비정질 실리콘과 같은 반도체막으로 이루어진 액티브 패턴(215)이 형성된다.
상기 액티브 패턴(215) 및 게이트 절연막(214) 상에는 금속막으로 이루어진 데이터 배선이 형성된다. 상기 데이터 배선은 상기 액티브 패턴(215)의 제1 영역과 중첩되는 제1 전극(또는 드레인 전극)(216), 상기 액티브 패턴(215)의 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역과 중첩되는 제2 전극(또는 소오스 전극)(218), 상기 소오스 전극(218)에 연결되고 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향(즉, 종방향)으로 신장되는 데이터 라인(220) 및 상기 데이터 라인(220)의 끝단에 연결되어 화상 신호를 박막 트랜지스터로 전달하기 위한 데이터 패드(미도시)를 포함한다.
상기 데이터 라인 및 게이트 절연막(214) 상에는 드레인 전극(216)을 노출시키는 비어 홀(224)을 갖는 유기절연막(222)이 형성된다. 도시하지는 않았으나, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드 위에도 상기 유기절연막(222)을 관통하여 비어 홀들이 형성된다. 화소부들이 모여 화상을 표시하는 영역인 표시 영역에서는 상기 유기절연막(222)의 표면에 빛의 산란을 위한 요철을 형성하고, 형성된 요철을 이용하여 마이크로 반사 렌즈를 형성한다.
상기 유기절연막(222) 상에는 비어 홀(224)을 통해 상기 드레인 전극(216)과 연결되는 화소 전극(230)이 형성된다. 도시하지는 않았으나, 상기 유기절연막(222) 상에는 화소 전극(230)과 동일한 층으로 상기 게이트 패드 및 데이터 패드에 각각 연결되는 게이트 패드 전극 및 데이터 패드 전극이 형성된다. 이때 상기 투과 전극(232)은 ITO 또는 IZO 물질이 사용되고, 상기 반사 전극(234)은 반사율이 뛰어난 알루미늄이나 알루미늄-네오디뮴 합금 등이 주로 이용된다.
상기 화소 전극(230)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)로부터 화상 신호를 받아 상부 기판(즉, 컬러필터 기판)의 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성하는 역할을 한다. 상기 화소 전극(230)은 게이트 라인(210)과 데이터 라인(220)에 의해 구획되는 화소부 내에 형성되며, 높은 개구율을 확보하기 위해 그 가장자리가 게이트 라인(210) 및 데이터 라인(220)과 중첩되는 것이 바람직하다.
상기 화소 전극(230)은 ITO나 IZO와 같은 투명 재질로 이루어지는 투과 전극(232), 상기 투과 전극(232) 위에 증착된 보호막(233), 그리고 상기 투과전극(232)과 보호막(233)을 노출시키는 투과창(236)이 형성된 반사 전극(234)으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 단위 화소내의 반사 영역에 대응하는 컬러필터기판의 제1 컬러패턴은 보다 얇은 두께로 형성하고, 투과 영역에 대응하는 컬러필터기판의 제2 컬러패턴은 상기 제1 컬러패턴의 두께보다 두껍게 형성하므로써 상기 반사 영역과 투과 영역에서 동일한 색재현성을 부여할 수 있다. 물론 상기 반사 영역과 투과 영역의 색재현성을 독립적으로 조절할 수 있기 때문에 보다 시인성이 좋은 반사-투과형 액정표시장치를 제공할 수도 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 상술한 바와 같이, 반사-투과형 액정표시장치에 채용되는 컬러필터기판의 단위 화소내의 반사 영역에 대응하는 제1 컬러패턴은 보다 얇은 두께로 형성하고, 투과 영역에 대응하는 제2 컬러패턴은 상기 제1 컬러패턴의 두께보다 두껍게 형성하므로써 상기 반사 영역과 투과 영역에서 동일한 색재현성을 부여할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판;
    상기 기판상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의 일부 영역에 형성되어, 자연광에 응답하여 컬러를 표시하는 제1 컬러패턴; 및
    상기 일정 영역내의 나머지 영역에 형성되어, 인공광에 응답하여 컬러를 표시하는 제2 컬러패턴을 포함하는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일부 영역은 반사 영역이고, 상기 나머지 영역은 투과 영역인 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판상에 블랙 매트릭스층을 더 구비하고, 상기 블랙 매트릭스층은 상기 일정 영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 컬러패턴은 상기 제1 컬러패턴보다 색재현성이 높도록 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정표시장치용 컬러필터기판.
  5. 제1 기판과, 상기 제1 기판상에 단위 화소 영역을 정의하는 일정 영역내의일부 영역에 형성되어, 자연광에 응답하여 컬러를 표시하는 제1 컬러패턴과, 상기 일정 영역내의 나머지 영역에 형성되어, 인공광에 응답하여 컬러를 표시하는 제2 컬러패턴을 구비하는 컬러필터기판;
    액정층; 및
    제2 기판상에 형성된 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자를 가지는 격자 형태로 배열된 다수의 화소를 구비하고, 상기 컬러필터기판과의 합체를 통해 상기 액정층을 내장하는 어레이 기판을 포함하는 반사-투과형 액정패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 자연광을 반사하기 위한 반사판과, 상기 반사판의 일부가 개구되어 형성된 투과창으로 상기 화소를 정의하고,
    상기 일부 영역은 상기 반사판에 대향하여 형성된 반사 영역이고, 상기 나머지 영역은 상기 투과창에 대향하여 형성된 투과 영역인 것을 특징으로 하는 반사-투과형 액정패널.
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