KR20050085688A - 컬러 필터와 그 제조 방법 및 액정 디스플레이와 그 제조방법 - Google Patents

컬러 필터와 그 제조 방법 및 액정 디스플레이와 그 제조방법 Download PDF

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KR20050085688A
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유세이 우카와
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명의 목적은 하나의 픽셀 안에서 균일한 컬러 순도를 획득하고, 양호한 컬러 재현을 수행하고 적은 제약조건으로 용이하게 제조하는 것이다. 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선(L1) 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선(L2)을 컬러링하기 위한 컬러 필터가 제공된다. 이 컬러 필터는 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부(10t) 및 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부(10r)를 포함하고, 제 1 컬러링부(10t)는 제 2 컬러링부(10r)보다 더 큰 두께를 가지며, 제 1 컬러링부(10t)의 주평면은 제 2 컬러링부(10r)의 주평면과 높이가 소정값(D)만큼 상이하면서, 제 1 컬러링부(10t)는 제 2 컬러링부(10r)에 대해 함몰되어 형성된다.

Description

컬러 필터와 그 제조 방법 및 액정 디스플레이와 그 제조 방법{COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING IT, AND THEIR MANUFACTURING METHODS}
본 발명은 컬러 필터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컬러 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 제 1 광선 및 제 2 광선을 처리하는 컬러 필터에 관한 것이다. 제 1 광선은, 컬러 필터의 주평면의 일측면으로부터 입사되는 광선이 필터를 통해 전달되어 한 번 컬러링되고, 주평면의 타측면으로 리드되는 단방향성 광경로를 형성한다. 제 2 광선은, 컬러 필터의 주평면의 타측면으로부터 입사되는 빛이 필터를 통해 전달되어 컬러링되고, 이 전달된 빛이 주평면의 일측면 상에 배치된 광반사 소자 등에 의해 반사되어 필터로 다시 인가됨으로써, 필터를 통해 전달되어 컬러링되고, 주평면의 타측면으로 리턴되는 양방향성 광경로를 형성한다. 본 발명은 또한 컬러 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 컬러 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치 및 액정 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
소위 투과반사(transflective) 액정 디스플레이 장치라는 것이 실용화 단계에 들어서고 있는데, 여기서, 디스플레이될 이미지에 따라 광 변조가 제공되면서, 전면(front side)으로부터 입사되는 외부 광선이 반사되어 전면으로 전달되고, 마찬가지로 디스플레이될 이미지에 따라 광 변조가 제공되면서, 후면(rear side) 상의 백라이트(back light) 시스템으로부터 입사되는 광선이 동일한 전면으로 패스된다. 이러한 형태의 액정 디스플레이 장치는, 주로 동작 환경이 밝은 경우(반사 모드)에는 외부 광선(주변광)에 의해 이미지의 디스플레이를 효과적으로 수행하고, 어두운 경우(투과 모드)에는 백라이트 시스템으로부터 방출되는 빛에 의해 이미지의 디스플레이를 수행한다(예로, 참조문헌 1 참조).
[참조문헌 1]
M.Kudo 등의 저서, "Development of Advanced TFT with Good Legibility under Any Intensity of Ambient Light"(IDW'99, Proceedings of The Sixth International Display Workshops, AMD3-4, sponsored by ITE and SID,(Japan), Dec.1,1999, page 183-186)
상기 문헌에 개시된 장치에서, 각 픽셀 전극은 반사 영역과 투과 영역으로 나누어진다. 반사 영역은 평평하지 않은 표면을 가진 아크릴 수지 위에 알루미늄으로 이루어진 반사 전극부에 형성되고, 투과 영역은 평평한 표면을 가진 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 투과 전극부에 형성된다. 또한, 투과 영역은 하나의 사각 픽셀 영역의 중심에 위치되고, 그 픽셀 영역과 같이 실질적으로 유사한 사각 형태를 가지며, 반사 영역은 사각 투과 영역 이외의 픽셀 영역의 일부를 형성하고, 투과 영역을 둘러싸는 형태를 갖는다. 픽셀 형태의 의해, 가시성(visibility)이 개선된다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 경우에, 투과 및 반사 영역은, 동일한 픽셀 내에 있지만, 디스플레이된 컬러의 컬러 순도(purity)에서 상이하다. 이것은 상이한 광경로를 통해 전달되는 백라이트 시스템으로부터의 광선과 외부 광선이 종래 기술의 컬러 필터에 의해 동일한 방식으로 컬러링된다는 사실 때문일 것이다. 이것은 디스플레이 영역 위에 디스플레이된 컬러의 품질의 악화를 초래한다.
또한, 종래 기술에 따르면, 반사 전극부 아래에 아크릴 수지가 존재하기 때문에, 반사 전극부가 투과 전극부보다 더 높게 형성된다. 그리고, 이 구조에 기반하여, 투과 영역 내의 액정 셀갭(cell gap)이 각 영역의 광학 특성을 조정하기 위해 반사 영역의 두께보다 두 배의 두께로 만들어진다.
그러나, 한 픽셀 안에 이러한 이중 셀갭을 형성하는 구조는 TFT 형성층과 같은 다른 소자의 많은 제약을 받기 쉽고, 이것은 제조 관점에서 불리하다. 또한, 반사 전극부의 도체가 반사 전극부보다 높이에서 더 작은 투과 전극부의 끝에 연장 또는 연결되기 때문에, 원치않는 반사 광선이 결합 영역(또는 경계부) 및 경사진 표면에 발생할 수 있다. 즉, 결합 영역에 대응하는 셀갭이 본래 투과 광선을 위한 것이기 때문에, 여기서 생성된 반사 광선은 투과 모드시 액정 부분에 의해 야기되는 지연(retardation)과 부합되지 않는다. 이것은 또한 콘트라스트(contrast) 악화의 한 요인이 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에 사용되는 컬러 필터의 개략적인 평면도.
도 2는 도 1의 컬러 필터와 결합되는 액정 디스플레이 패널의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러 필터와 결합되는 기판 조립체(assembly)의 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서 투과 전극부의 높이가 반사 전극부의 높이와 동일하게 형성되는 일 형태의 예를 예시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서 투과 전극부의 높이가 반사 전극부의 높이와 동일하게 형성되는 다른 형태의 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서 투과 전극부의 높이가 반사 전극부의 높이와 동일하게 형성되는 또 다른 형태의 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 컬러 필터의 변형예와 결합되는 기판 조립체의 개략적인 단면도.
발명의 요약
본 발명은 전술한 환경의 관점에서 구현되었으며, 그 목적은 양호한 컬러 재현을 수행하기 위해 한 픽셀 안에서 동일한 컬러 순도를 얻을 수 있고, 적은 제약 조건으로 용이하게 제조될 수 있는 컬러 필터 및 그 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 컬러 재현을 수행하기 위해 한 픽셀 안에서 동일한 컬러 순도를 얻을 수 있고, 전술한 바와 같은 원치않는 반사 광선의 발생을 회피할 수 있는 컬러 필터 및 그 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 컬러 필터 및 액정 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 컬러 필터는 각 픽셀에 대해 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선을 컬러링하기 위한 컬러 필터이고, 이 컬러 필터는 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부 및 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부를 포함하고, 여기서, 제 1 컬러링부는 제 2 컬러링부보다 더 큰 두께를 가지며, 제 1 컬러링부의 주평면은 제 2 컬러링부의 주평면과 높이가 소정값만큼 상이하면서, 제 1 컬러링부는 제 2 컬러링부에 대해 함몰되어 형성된다.
이 양태에 따르면, 제 1 컬러링부가 제 2 컬러링부보다 더 두껍고, 이에 따라, 단방향성 광경로를 가지며 오직 한 번광효과가 가해질 수 있는 제 1 광선이 비교적 큰 컬러링 효과를 받기 쉽고, 양방향성 광경로를 가지며 광효과가 두 번 가해질 수 있는 제 2 광선은 비교적 작은 컬러링 효과를 받을 수 있다. 이 방식으로, 제 1 및 제 2 컬러링부가 동일한 재료로 형성되더라도, 제 1 및 제 2 광선에 대해 하나의 픽셀 안에서 보다 균일한 컬러 순도를 갖는 컬러를 재현할 수 있고, 이로써 스크린 전체의 컬러 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 컬러링부의 주평면을 제 2 컬러링부의 주평면보다 높이가 더 낮게 형성함으로써, 즉, 제 1 컬러링부를 외형상 함몰되게 형성함으로써, 제 1 광선 및 제 2 광선에 대한 액정 셀갭 간의 차를 쉽게 형성할 수 있도록 한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 종래 기술에서 후측 기판 상에 셀갭 차의 구조를 생성하기 위한 TFT-형성층과 같은 다른 복잡한 구조의 제한으로부터 자유로우며, 비교적 간단한 구조만을 필요로 하는 전측 기판 상에 실제적으로 간단한 셀갭 차를 생성할 수 있다. 이것은 특히 쉽게 패터닝될 수 있는 컬러 필터가 사용되기 때문에 유리하다. 또한, 이 방식은 높은 자유도를 갖는 셀갭 차를 위해 구조, 값 등을 특정할 수 있다는 장점을 갖는다.
이 양태에서, 소정값은 제 1 광효과와 제 2 광효과를 실질적으로 동일하게 하거나 또는 서로 최적화시키는데 필요한 값이며, 여기서, 컬러 필터가 적용되는 액정 디스플레이 패널에 액정층이 사용될 때, 제 1 광효과는 제 1 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 제 1 광선에 가해지는 것이고, 제 2 광효과는 제 2 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 제 2 광선에 가해지는 것이다. 이렇게 함으로써, 컬러 필터는 그 컬러 필터가 적용되는 액정 디스플레이에 의해 처리되는 제 1 광선 및 제 2 광선에 가해지는 광효과를 실질적으로 동일하거나 서로 최적화시키는 액정 셀갭을 형성하기 위한 주요 부재가 될 수 있다. 또한, 지연(retardation)을 야기하는 효과인 광효과를 형성함으로써, 제 1 광선 및 제 2 광선에 대해 실질적으로 동일하거나 서로 최적화된 지연을 제공하고, 그 안에 사용된 편광 플레이트와 다른 광소자들의 동일한 광축을 유지하면서, 제 1 광선 및 제 2 광선에 대해 동일하거나 상호 적합한 광 변조를 적용할 수 있다.
제 1 및 제 2 컬러링부는, 동일한 광경로 및 동일한 특성의 광선이 제 1 및 제 2 컬러링부를 통해 투과되는 경우, 제 1 컬러링부가 제 2 컬러링부보다 더 큰 컬러링 효과를 제공하게 하는 각각의 두께를 가지며, 또한, 제 1 컬러링부는 제 2 컬러링부 두께의 실질적으로 2배인 두께를 가질 수 있다. 이 방식으로 제 1 및 제 2 컬러링부의 두께가 적절하게 특정될 수 있고, 이에 따라 한 픽셀 내에서 균일한 컬러 순도의 달성을 보장할 수 있다. 게다가, 제 1 컬러링부가 제 2 컬러링부 두께의 2배를 갖도록 형성함으로써 한 픽셀 또는 디스플레이면에 걸쳐 만족할만한 컬러 재현성(reproducibility)을 획득할 수 있다.
바람직하게는, 컬러 필터는 제 1 및 제 2 컬러링부에 소정값만큼 서로 상이한 두께를 제공하도록 제 2 컬러링부를 지지하는 광투과 재료의 스텝-형성층을 더 포함할 수 있다. 이렇게 함으로써, 컬러링층이 증착될 표면에 스텝 구조를 미리 형성하고, 제 1 및 제 2 컬러링부 간의 높이 차를 쉽게 형성할 수 있다. 또한, 스텝-형성층이 무색이고 투명한 경우, 제 2 컬러링부의 컬러링 효과에 아무 영향이 없다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 스텝-형성층은 광투과 기재(base material)와, 기재의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며 기재 안에서 분산적으로 혼합되는 광투과 재료의 다수의 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 광 확산 특성을 갖는 스텝-형성층을 제공할 수 있고, 이로써 제 2 광선만 선택적으로 확산할 수 있다. 이것은 제 2 광선에 대한 확산 기능을 갖는 다른 부재를 제공할 필요를 줄이고, 제 1 광선에 대한 확산의 독립적인 반사 모드시 제 2 광선에 적합한 확산 효과를 제공하도록 한다. 다시 말해서, 제 1 광선은 다른 확산 효과를 받지 않고도 할 수 있기 때문에, 콘트라스트에서의 악화나 투과성에서의 감소를 야기하지 않는 장점을 갖는다. 추가로, 충분한 확산 특성을 갖는 스텝-형성층을 제공하여, TFT 등이 형성되는 기판 상에 광 확산층을 형성할 필요를 없애고, 이러한 광 확산층을 형성하는 공정을 생략하는 것을 가능하게 한다. 특히, 스텝-형성층이 액정 셀갭 차를 생성하기 위해 상당히 큰 두께로 특징되기 때문에, 스텝-형성층에 많은 수의 광투과 입자를 혼합시킬 수 있고, 이것은 이러한 완전한 확산 특성을 제공하는데 보다 편리하고, 이에 따라 본 실시예는 이러한 특징으로 공동 효과를 가할 수 있다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 양태에 따른 액정 디스플레이 장치는 전술한 양태의 컬러 필터를 이용한다.
이 양태에서, 컬러 필터 액정 디스플레이 장치의 디스플레이면측의 기판 상에 제공될 수 있고, 그 반대측 기판은 제 1 광선이 그를 통해 전달되도록 하는 투과 전극부, 및 제 2 광선이 그로부터 반사되도록 하는 반사 전극부를 포함한 픽셀 전극이 제공되며, 제 1 컬러링부의 영역은 투과 전극부의 영역과 정렬되고, 제 2 컬러링부의 영역은 반사 전극부의 영역과 정렬된다. 이러한 액정 디스플레이 장치는 각 픽셀 내의 컬러 순도를 균일하게 만들고, 반사 모드, 투과 모드 및 이들 모드가 혼합된 모드 중 어느 모드에서도 높은 품질의 컬러 디스플레이를 획득할 수 있게 한다.
여기서, 투과 전극부와 반사 전극부는 실질적으로 동일한 높이의 주표면을 갖는다. 이 방식으로, 하나의 픽셀 안에서 균일한 컬러 순도를 획득하고 양호한 컬러 재현을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 전술한 불필요한 반사 광선의 발생을 회피할 수도 있다. 다시 말해서, 반사 전극부의 도체를 투과 전극부와 결합시키기 위해 형성되는 경사진 부분이 보다 작아지기 때문에, 경사진 부분에서 발생할 수 있는 예상치 못한 반사 광선을 억제할 수 있다. 따라서, 액정층의 지연과 부합되지 않는 광선이 감소되고, 이것은 콘트라스트의 향상에 기여할 수 있다.
대안적으로, 투과 전극부와 반사 전극부의 주표면 간에 높이의 차가 존재할 수 있고, 이 높이 차의 총 합계 값은 제 1 광효과와 제 2 광효과를 실질적으로 동일하게 하는데 필요한 값이며, 여기서, 컬러 필터가 적용되는 액정 디스플레이 패널에 액정층이 사용될 때, 제 1 광효과는 제 1 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 제 1 광선에 가해지는 것이고, 제 2 광효과는 제 2 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 제 2 광선에 가해지는 것이다. 이렇게 함으로써, 투과 전극부에 생성되는 함몰부에 의해, 상당히 높은 정확도를 갖는 투과 전극부 및 반사 전극부의 높이 조정을 수행할 필요없이 적절한 액정 셀갭 차를 효과적으로 형성할 수 있다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 양태에 따른 컬러 필터 제조 방법은 각 픽셀에 대해 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선을 컬러링하기 위한 컬러 필터를 제조하는 방법에 있어서, 기저층에 광투과 재료를 증착하는 단계; 스텝 형성층을 형성하기 위해 상기 증착된 광투과 재료층을 패터닝하는 단계 - 여기서, 하나의 픽셀에 대해 적어도 하나의 함몰형 부분(recess-shaped portion)이 형성되고, 상기 함몰형 부분은 제 1 광선이 투과되도록 하는 영역에 대응하는 소정 형태의 바닥면과 소정 높이의 벽면을 가짐 -; 및 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부 및 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부를 형성하기 위해, 스텝 형성층 및 함몰형 부분 상에 제 1 및 제 2 광선을 컬러링하기 위한 재료를 증착하는 단계 - 여기서, 제 1 컬러링부는 제 2 컬러링부보다 더 큰 두께를 갖고, 제 1 컬러링부의 주평면은 제 2 컬러링부의 주평면과 높이가 소정값만큼 상이하면서, 제 1 컬러링부는 제 2 컬러링부에 대해 함몰되어 형성됨 - 를 포함하는 컬러 필터 제조 방법이다.
이것은 비교적 간단한 방식으로 전술한 효과를 가하는 컬러 필터를 제조할 수 있게 한다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 액정 디스플레이 장치 제조 방법은 전술한 컬러 필터 제조 방법에 포함된 단계를 포함하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법이고, 여기서, 컬러 필터는 액정 디스플레이 장치의 일측 기판에 제공되고, 그 타측 기판은 제 1 광선이 그를 통해 전달되도록 하는 투과 전극부 및 제 2 광선이 그로부터 반사되도록 하는 반사 전극부를 포함한 픽셀 전극이 제공되며, 이 액정 디스플레이 장치 제조 방법은 제 1 컬러링부를 투과 전극부와 정렬시키고, 제 2 컬러링부를 반사 전극부와 정렬시키는 단계를 더 포함한다.
이 방식으로, 전술한 컬러 필터의 장점들 대부분을 달성할 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
이 양태는 또한 투과 전극부와 반사 전극부를 실질적으로 동일한 높이로 형성하는 픽셀 전극 형성 단계를 더 포함한다. 이것은 시스템이 투과 전극부와 반사 전극부가 상이한 높이로 형성되어야 하는 복잡한 구조로부터 해방될 수 있고, 반대측 기판을 평평하게 만들 수 있다. 다시 말해서, 소위 픽셀 구동 소자가 형성되는 기판 조립체의 표면을 평평하게 하여, 이를 쉽게 처리할 수 있게 한다.
이제, 본 발명을 수행하기 위한 전술한 양태 및 다른 형태를 첨부한 도면을 참조한 실시예를 이용하여 보다 상세하게 기술할 것이다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에 사용되는 컬러 필터(1)의 개략적인 평면도를 도시하고 있다.
이 컬러 필터(1)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색소(coloring matters) 중 하나를 갖는 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 각각 확장되는 구획된 세로 컬러링 영역(longitudinal coloring area)이다. 이 세로 컬러링 영역은 R, G, B 순으로 디스플레이 스크린의 수평 방향으로 순환 배열된다. 하나의 세로 컬러링 영역은 수직 방향으로 더 분할될 수 있고, 각각의 분할된 부분들은 하나의 픽셀에 대응된다. 이후로, 이 분할된 부분은 "픽셀 영역부(10)"로 언급될 것이다. 세로 컬러링 영역은 도 1에서 점선에 의해 수직 방향으로 분할되고, 하나의 세로 컬러링 영역 내의 픽셀 영역부(10)(수직 방향으로 배열된 픽셀 영역부(10))는 본 실시예에서 물질적으로나 물리적으로 분리되지 않는다. 점선은 단지 픽셀 간의 경계를 보여준다.
도 2는 이 컬러 필터를 포함한 액정 디스플레이 패널(100)의 단면도를 도시하고 있다. 도 2는 이 액정 디스플레이 패널의 기본 구성을 나타내며, 여기에 도시되지 않은 층(layers), 필름(films) 및 구조는 본 발명의 명료한 기재를 생략된다.
컬러 필터의 픽셀 영역부(10)는 제 1 광선으로서 투과 광선(L1)을 위한 제 1 컬러링부(10t)(도 1의 상부에 도시된 픽셀 영역부의 교차된 사선으로 도시된 영역;다른 픽셀에도 동일하게 적용됨) 및 제 2 광선으로서 반사 광선(L2)을 위한 제 2 컬러링부(10r)(도 1의 하부에 도시된 픽셀 영역부의 교차된 사선으로 도시된 영역;다른 픽셀에도 동일하게 적용됨)로 나누어진다. 제 1 컬러링부(10t) 및 제 2 컬러링부(10r)는 액정층(LC)의 가운데를 통해 이들 컬러링부에 접하는 투명 기판(70) 상에 제공되는 픽셀 전극(80)의 투과 전극부(8t) 및 반사 전극부(8r)와 대응하여 배열되고 정렬된다.
여기서 제 1 컬러링부(10t)는 그 중심이 픽셀 영역의 중심에 위치하는 대체로 원형과 같은 형태이고, 제 2 컬러링부(10r)는 제 1 컬러링부(10t)를 둘러싸는 형태로 픽셀 영역의 나머지가 된다(도 1 참조). 따라서, 본 실시예에서, 픽셀 전극(80) 내의 전극부들 역시 평면도에서 컬러링부(10t, 10r)의 각각과 동일한 형태를 갖는다고 가정된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(1)는 액정 디스플레이 패널(100)의 전면의 투명 기판(20) 상에 제공되고, 패널 내부에 형성되는 스텝-형성층(step-forming layer)으로서 투명 수지층(30), 및 동일한 종류의 재료로 이루어지고 투명 기판(20)과 투명 수지층(30)의 전체 표면 위에 적층되는 컬러링층(1C)을 포함한다. 이 컬러링층(1C)은 각 픽셀에 대해 전술한 제 1 컬러링부(10t) 및 제 2 컬러링부(10r)를 형성한다.
투명 수지층(30)은 평면도에서 전체 제 1 컬러링부(10t) 이외의 영역(즉, 전체 제 2 컬러링부(10r)의 영역)과 동일한 형태로 패터닝된다. 보다 상세하게는, 투명 수지층(30)이 기판(20)에 의해 지지될 수 있고, 투과 광선(L1)이 통과할 수 있도록 그 영역에 대응하는 소정 형태를 갖는 바닥면(3b), 및 하나의 픽셀에서 소정의 높이를 갖는 벽면(3w)을 포함하는 함몰형(recess-shaped) 부분을 형성하도록 패터닝되어, 컬러링층(1C)이 증착되는 그 표면상에 스텝(step)을 형성하게 된다.
본 실시예에서, 제 1 컬러링부(10t)에 대응하는 투명 수지 물질의 일 부분만이 제거되어, 그를 통해 투명 기판(20)이 노출되는 오프닝(또는 윈도우)이 제거된 부분의 영역에 형성된다. 컬러링층(1C)은 이러한 오프닝 영역에 제 1 컬러링부(10t)를 형성하고, 다른 영역, 즉 투명 수지층(30)의 패터닝된 영역에는 제 2 컬러링부(10r)를 형성한다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 컬러링부(10t)는 제 2 컬러링부(10r)보다 더 두껍게 형성된다. 또한, 제 1 컬러링부(10t)는 제 2 컬러링부(10r)에 대해 함몰되어 형성되고, 제 1 컬러링부(10t)의 주평면과 제 2 컬러링부(10r)의 주평면 사이에 소정값(D)의 차가 생긴다.
이 예에서, 제 1 컬러링부(10t)는 투명 기판(20)에 의해 직접 지지되고, 제 2 컬러링부(10r)는 투명 수지층(30)을 통해 지지되며, 여기서, 그 높이는 투명 기판(20)의 지지면(주평면)(20p)으로부터의 컬러링부(10t, 10r)의 높이(dt, dr)를 언급한다.
본 실시예에서 액정 디스플레이 패널(100)은 픽셀 구동 소자로서 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하는 능동 매트릭스 시스템을 채용하지만, 이것으로 제한될 필요는 없다.
액정 디스플레이 패널(100)은 외부 광선의 입구측에 배치되는 전측 투명 기판(20) 및 소정 거리만큼 기판(20)에 대향하여 배치되는 후측 투명 기판(70)을 포함한다. 스페이서가 혼합되는 액정층(LC)이 밀봉재(미도시)를 이용하여 전측 기판(20) 및 후측 기판(70) 사이의 갭에 밀봉된다. 액정층(LC)은 디스플레이될 이미지에 따라 광 변조를 수행하는 전자-광학 매체로 제공된다.
전측 기판(20)의 내부에는 전술한 컬러 필터(1), ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 전도체 재료로 구성되는 공통 전극(4) 및 액정층(LC)의 상측의 초기 방위를 정의하는 오리엔테이션 필름(orientation film)(5)이 이 순서로 제공된다.
후측 기판(70)은 내부에 픽셀 구동 TFT 등이 형성되는 TFT-복합층(90), 전술한 픽셀 전극층(80) 및 액정층(LC)의 하측의 초기 방위를 정의하는 오리엔테이션 필름(6)이 이 순서로 제공된다.
TFT-복합층(90)에는 각 트랜지스터에 대해 기판(70)에 형성되는 차광 필름(91) 및 차광 필름(91) 위에 적층되는 SiO2와 같은 절연층이 제공되고, 절연층의 상부에는 소스 전극(93) 및 드레인 전극(94)이 차광 필름(91)과 결합하여 서로로부터 떨어져 형성되고, 소스 전극(93)과 드레인 전극(94) 사이에 반도체층(95)이 형성되어 그 각각의 끝에서 그것들을 연결한다. 게이트 절연 필름(96)이 반도체층(95) 위에 적층되고, 게이트 전극(98)이 드레인 전극과의 접속을 위한 오프닝을 갖는 제 2 게이트 절연 필름(97)을 통해 형성된다. 이러한 구성으로 TFT가 모든 셀의 각각에 대해 형성된다.
이러한 TFT-복합층(90) 위에, 전술한 픽셀 전극(80)의 반사 전극부(8r)에 광 확산 특성을 제공하고, 투과 전극부(8t)와 반사 전극부(8r)의 평균 높이를 같게 하는 임의 구조가 형성된다.
이 구조는 전술한 반사 전극부(8r)에 대응하는 게이트 전극(98) 및 게이트 절연 필름(97)의 영역 내에 많은 비교적 미세한 평평하지 않은 단면(81r) 및 전술한 투과 전극부(8t)에 대응하는 영역 내에 평평하게 연장된 단면(81t)을 갖는 레지스트 필름(81)이 제공된다. 이 레지스트 필름(81) 위에, 드레인 전극 접속 오프닝(콘택홀)을 가진 범프 및 딥 조절 레지스트 필름(bumps and dips adjustment resist film)(82)이 제공된다.
본 실시예는 레지스트 필름(81)의 단면부(81t)의 상면이 레지스트 필름(82)으로 코팅되지 않는 구조를 채용한다. 이것은 저항 설정 공정에서 레지스트 필름(81)의 평평한 단면부(81t)의 수축 정도가 평평하지 않은 단면부(81r)의 수축 정도보다 더 낮도록 고려되기 때문이다. 다시 말해서, 평평한 단면부(81t)는 보다 낮은 수축 정도를 가지며, 그 이유로 평평하지 않은 단면부(81r)보다 더 높이 형성되기 때문에, 제 2 수지 필름(82)이 의도적으로 적층되지 않고, 그 섹션(81)은 평평하지 않은 단면부(81r) 상에 적층된 제 2 레지스트 필름(82)의 평균 높이와 동일한 높이를 갖도록 형성된다.
레지스트 필름(82) 및 그 오프닝 위에, ITO의 투명 도체층(83) 등이 각 픽셀 영역에 대해 형성되어, 필름(82)과 게이트 절연 필름(97)에 제공된 오프닝을 통해 드레인 전극(94)과의 접속을 유지하면서, 전체 픽셀 영역에 걸쳐 확장된다. 투명 도체층(83) 위에 반사 도체층(84)이 형성되는데, 이것은 전도성 뿐만 아니라 광 반사성을 갖는 알루미늄과 같은 재료이다. 이 반사 도체층(84)은 전술한 반사 전극부(8r)를 형성하고, 전술한 투과 전극부(8t)의 영역에 대응하는 오프닝(이 예에서 원형)이 그 안에 형성되도록 패터닝된다. 이러한 오프닝을 통해 노출된 투명 도체층(83) 부분은 전술한 투명 전극부(84t)를 형성한다. 픽셀 전극(80)의 전체 영역에 걸쳐 오리엔테이션 필름(6)이 형성된다.
전측 기판(20) 외부에, 1/4파 플레이트(quarter-wave plate)(71) 및 편광 플레이트(22)가 이 순서로 제공된다. 후측 기판(70) 외부에, 1/4파 플레이트(71) 및 편광 플레이트(72)가 역시 이 순서로 제공된다. 편광 플레이트(72) 외부에 백라이트(73)가 제공된다.
컬러 필터(1)의 제 1 컬러링부(10t)는 다음과 같은 이유때문에 제 2 컬러링부(10r) 두께의 실질적으로 2배인 두께를 갖는 것이 바람직하다.
투명 전극부(8t) 등을 통과한 후, 백라이트(73)로부터의 광선(L1)은 액정층(LC), 오리엔테이션 필름(5) 및 공통 전극(4)을 통과하고, 컬러링되면서 제 1 컬러링부(10t)를 통과하여 패널의 전측의 외부로 유도된다. 한편, 투명 기판(20)과 투명 수지층(30)을 통과한 후, 패널의 전측으로부터의 외부 광선(L2)은 제 2 컬러링부(10r)를 통과하며, 여기서 한 번컬러링되고, 추가로, 투과 광선은 반사 전극부(8r)에 의해 반사되는 액정층(LC)을 통해 반사 전극부(8r)에 도달하여, 다시 액정층(LC)을 통해 제 2 컬러링부(10r)로 리턴되어 다시 컬러링되고, 패널의 전측 외부쪽으로 투명 수지층(30) 및 투명 기판(20) 등을 통과한다.
전술한 바와 같이, 제 1 컬러링부(10t)는 제 2 컬러링부보다 두껍기 때문에, 투과 광선(L1)이 관련 부분에 오직 한 번통과하더라도, 제 1 컬러링부(10t)는 그 광선에 대해 상대적으로 큰 컬러링 효과를 줄 수 있다. 반면에, 제 2 컬러링부(10r)는 제 1 컬러링부(10t)보다 얇기 때문에, 제 1 컬러링부(10t)와 비교할 만한 이러한 컬러링 효과는 얻을 수 없다. 그러나, 반사 광선(L2)이 제 2 컬러링부(10r)를 두 번 통과하기 때문에, 광선(L2)에 대해서는 이중 컬러링 효과가 제공된다. 따라서, 제 2 컬러링부(10r)는 반사 광선(L2)이 두 번 통과될 때 충분한 컬러링 효과를 제공할 만큼 충분한 두께를 가질 필요가 있고, 제 1 컬러링부(10t)의 컬러링 효과와의 밸런싱의 관점에서, 제 2 컬러링부(10r)는 제 1 컬러링부(10t)보다 더 얇아야 한다. 동일한 특성의 투과 광선과 반사 광선이 제 1 컬러링부 및 제 2 컬러링부에 의해 컬러링될 때, 실질적으로 동일한 컬러링 효과를 제공하기 위해, 제 1 컬러링부의 두께는 제 2 컬러링부의 두께보다 대략 2배로 설정될 수 있다. 그러나, 투과 광선은 백라이트(73)로부터의 광선이고, 반사 광선은 외부 광선 또는 프런트라이트(미도시) 등으로부터의 광선이라는 사실을 고려하여, 각 컬러링부의 두께 또는 컬러링 효과를 특정하는 것도 가능하다.
따라서, 패널 앞의 외부에 보이는 투과 광선(L1) 및 반사 광선(L2)이 일정하게 또는 적절하게 컬러링될 수 있고, 하나의 픽셀 안 및 전체 스크린에 걸쳐 컬러 디스플레이 특성이 만족할 수 있게 된다.
또한, 제 1 컬러링부(10t)의 주평면의 높이(dt) 및 제 2 컬러링부(10r)의 주평면의 높이(dr)는 다음과 같이 특정될 수 있다.
본 실시예는 주로 높이(dt, dr)에 의해 투과 광선 처리 영역 및 반사 광선 처리 영역 내의 액정층(LC)의 두께를 결정하도록 배열된다. 전술한 기재로부터 명백한 바와 같이, 투과 광선은 액정층(LC)에 오직 한 번통과하지만, 반사 광선은 액정층(LC)에 두 번 통과한다. 따라서, 투과 광선은 액정층(LC)에 가해진 광학 효과를 단지 한 번받지만, 반사 광선은 두 번 받는다. 이에 따라, 액정층(LC)에서의 광경로 길이가 같아져서, 투과 광선과 반사 광선이 액정층(LC)으로부터 동일한 광학 효과를 받을 수 있다.
보다 상세하게는, 이러한 광학 효과는 지연을 야기하고, 동일한 두께의 액정층의 경우에, 반사 광선에 영향을 주는 지연이 투과 광선에 미치는 지연의 2배가 된다. 지연에서의 차를 없애기 위해, 제 1 컬러링부(10t) 및 제 2 컬러링부(10r)는 투과 광선(L1)을 처리하는 액정부의 두께(셀갭)를 반사 광선(L2)을 처리하는 액정부의 두께의 2배로 만드는데 필요한 높이에서의 차를 갖도록 만들어진다.
예를 들면, 반사 광선(L2)을 처리하는 액정층(LC)의 액정부의 두께(g2)가 λ/4(λ는 광선의 파장)로 가정될 때, 투과 광선(L1)을 처리하는 액정층(LC)의 액정부의 두께(g1)는 λ/2 이다. 따라서, 이 예에서는 λ/4가 전술한 소정값(D)로 사용된다. 스텝-형성층(30)은 전술한 컬러 효과의 밸런싱을 위해 특정된 제 2 컬러링부(10r)의 두께 및 소정 값(D)을 실현하기 위한 높이를 갖는다.
이러한 스킴을 수행함으로써, 투과 광선(L1) 및 반사 광선(L2)에 대해 적절한 액정 셀갭 차가 쉽게 형성된다. 다시 말해서, 투과 전극부(8t) 및 반사 전극부(8r)가 후측 기판(70)에 동일한 높이로 형성되는 것이 가능하고, 이로써 시스템은 TFT-형성층을 포함한 다른 복잡한 구조와, 후측 기판에 셀갭 차를 생성하기 위한 구조일 때의 제약 조건으로부터 자유로와 진다. 그리고 나면, 비교적 간단한 구조만을 필요로하는 전측 기판에 셀갭 차가 쉽게 형성될 수 있다. 이것은 패터닝하기 쉬운 컬러 필터가 사용되기 때문에 보다 더 용이하다. 또한 셀갭 차 또는 높은 자유도를 갖는 값을 위한 구조를 특정할 수 있는 장점을 갖는다.
[제 2 실시예]
전술한 실시예의 보다 개선된 형태가 제 2 실시예로서 도 3에 도시되어 있다.
도 3에서 컬러 필터(1)의 픽셀 영역부(10A)는 광투과 기재(base material)(또는 매트릭스 재료)(3S)와 이 기재와는 상이한 굴절률을 갖는 많은 광투과 입자(3P)를 포함하는 스텝-형성층으로서 층(30A)을 포함한다. 나머지 구성은 도 2에 도시된 것과 동일하다.
스텝-형성층(30A)은 이 층에 입사하거나 통과하는 빛을 확산시키는 효과를 갖는다. 이러한 확산 효과는 주로 기판(3S)과 입자(3P) 사이의 굴절률에서의 차에 의해 야기되지만, 또한 입자의 형태 및 크기, 기판 내의 입자의 밀도 또는 기판 내의 입자의 분포 상태와 같은 파라미터에 의존한다. 간섭에 의해 야기되는 컬러링을 방지하기 위해, 입자(3P)는 기판 내에서 임의로 확산되는 것이 바람직하고, 형태 또는 크기에서 다소 균일하지 않은 것이 바람직하다. 기판(3S) 및 입자(3P) 모두 합성 수지로 형성될 수 있다.
따라서, 반사 광선(L2)은 스텝-형성층(30A)에 의해 확산되는 것으로 전제되고, 이에 따라 다음과 같은 장점이 있다.
즉, 투과 광선(L1)은 백라이트로부터의 정상적인 광선이고, 광통로 플레이트 등에 의해 확산되는 광선과 같이 컬러 필터 상에 주로 입사되고, 반사 광선(L2)은 대개 프런트라이트로부터의 광선의 경우를 제외한 외부 광선이고, 이러한 외부 광선이 확산되지 않고 컬러 필터 상에 입사된다.
실시예 1은 시야 각도 특성 등을 고려하여 반사 광선을 확산시키기 위해 범프(bumps)와 딥(dips)으로 픽셀 전극의 반사 영역부의 표면을 울퉁불퉁하게 하도록 의도되지만, 본 실시예는 이러한 울퉁불퉁함에 의존하지 않고, 스텝-형성층(30A)이 울퉁불퉁함에 의해 야기되는 확산을 보완하기 위해 다른 확산을 수행하도록 한다.
또한, 스텝-형성층(30A)은 반사 광선(L2)만을 선택적으로 확산시킬 수 있기 때문에, 전술한 파라미터 등을 통해 반사 광선(L2)에 적절한 확산 특성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널의 외면상의 디스플레이 영역 위에 전개되는 확산 필름을 갖는 구조에서, 전술한 광통로 플레이트에 의해 이미 확산된 광선(L1)에 추가 확산이 적용되어, 투과 모드에서 투과 및 콘트라스트의 악화를 초래할 수 있는 상황이 존재할 수 있다. 본 실시예는 또는 이러한 상황을 극복할 수 있다.
게다가, 본 발명은 투과 전극부의 높이를 반사 전극부의 높이와 같게 하는 개념이 적용될 수도 있다. 즉, 반사 전극부를 평탄화시켜 두 전극부의 높이를 같게 할 수도 있고, 스텝-형성층(30A)이 평평한 반사 전극부에 대해 기대될 수 없는 광 확산을 가정할 수 있는 경우 매우 편리할 것이다.
따라서, 스텝-형성층(30A)에 확산성을 제공하는 구조의 경우에, 레지스트 필름(81) 상에 범프와 딥을 형성할 필요가 없거나 또는 엄격한 울퉁불퉁한 정도를 요구할 필요가 없다. 그러므로, 레지스트 필름(81)의 범프 및 딥 형성 단계를 생략하거나 간소화할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이 자체적으로 확산 특성을 갖는 수지층이 일본특허공개공보 제 2000-330106호에 상세하게 기재되어 있고, 이를 참조하여 구현될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 투과 전극부와 반사 전극부의 높이를 같게 만들기 위한 형태를 도시하고 있다.
도 4에서, 전술한 레지스트 필름(82)이 투과 영역과 반사 영역 모두에 평평하게 놓이고, 필름(82) 위에 투과 도체층(83)이 전체에 배치되고, 투과 전극부(8t)에 대해 오프닝을 갖는 형태로 패터닝된 반사 도체층(84)이 형성된다. 이것은 투과 전극부(8t)와 반사 전극부(8r) 사이에 높이에서의 차가 반사 도체층(84)의 한 층에 대응하는 두께가 되도록 한다.
도 5에서는, 레지스트 필름(82)이 투과 영역 및 반사 영역 모두에 평평하게 놓이고, 투과 도체층(83)이 전체에 배치되지만, 투과 전극부(8t)에 대응하는 영역의 두께가 증가된다. 투과 도체층(83)의 두꺼운 부분은 반사 도체층(84)의 두께만큼 다른 부분보다 더 높게 형성된다. 그리고 나서, 이 상부면에, 투과 전극부(8t)에 대해 오프닝을 갖는 형태로 패터닝된 반사 도체층(84)이 형성된다. 이것은 실질적으로 투고 전극부(8t)와 반사 전극부(8r) 사이의 높이에서의 차를 없앤다.
도 6에서, 레지스트 필름(82)은 투과 전극부(8t) 영역에 대응하는 부분만 보다 두껍고, 투명 도체층(83)이 그 위에 전체적으로 배치되는 방식으로 놓여진다. 여기서 레지스트 필름(82)이 두꺼운 부분은 다른 부분보다 반사 도체층(84)의 두께만큼 더 높게 형성된다. 그리고 나서, 그 위에, 투과 전극부(8t)에 대해 오프닝을 갖는 형태로 패터닝된 반사 도체층(84)이 형성된다. 이것은 투과 전극부(8t)와 반사 전극부(8r) 사이의 높이에서의 차를 실질적으로 제거한다.
따라서, 투과 전극부와 반사 전극부의 높이를 동일하게 만드는 구조는 그들의 결합부에서의 경사진 표면 영역이 감소되도록 하여, 이에 따라 애퍼처의 분포 대 억압비로 디스플레이하는 이미지에 대해 픽셀 전극 영역의 효과적인 사용, 및 불필요한 반사 광선을 감소시킬 수 있다.
투과 전극부(8t)와 반사 전극부(8r)의 높이는 동일하게 만드는 다른 여러 기술이 있지만, 본 발명은 높이에서 차를 생성하는 경우에도 적용될 수 있다.
다시 말해서, 투과 전극부(8t)의 주평면과 반사 전극부(8r)의 주평면 사이에 높이에서의 차가 존재하고, 이 차가 양적으로 파악될 수 없는 경우, 액정층(LC)에서 투과 광선(L1) 및 반사 광선(L2)의 광경로 길이는 전술한 개념과 유사한 방식에 의해 전술한 소정값(D)과 차의 총 합계 값에 기반하여 서로 같아질 수 있다. 상기의 예에서, 전극부 간의 높이에서의 차와 컬러 필터의 높이에서의 차의 총 합계 값은 λ/4로 설정될 수 있고, 전극부 간의 높이에서의 차가 임의값(D')인 경우, λ/4-D' 값이 컬러 필터에 대해 설정되어질 소정값(D)으로 사용될 수 있다.
기본적으로, 전술한 컬러 필터(1, 1A)는 다음과 같은 단계로 제조될 수 있다.
(1) 기판(20) 상에 광투과 재료를 증착하는 단계;
(2) 하나의 픽셀에 대해 소정 형태의 바닥면(3b)과 소정 높이의 벽면(3w)을 갖는 적어도 하나의 함몰형 부분(recess-shaped portion)의 형태로 광투과 재료의 증착층을 패터닝함으로써 스텝-형성층(30, 30A)을 형성하는 단계 - 여기서, 바닥면(3b)은 그를 통해 투과 광선(L1)이 투과되도록 하기 위한 영역에 대응함 -; 및
(3) 전술한 바와 같이 두께와 높이가 설정되면서, 함몰 부분과 스텝-형성층(30, 30A) 상에 투과 광선 및 반사 광선을 위한 컬러링 재료를 증착하는 단계.
이러한 컬러 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치는 컬러 필터의 투과 및 반사 영역을 픽셀 전극의 대응 영역과 정렬시키는 단계를 포함함으로써 제조될 수 있다. 이 경우는 픽셀 전극의 투과 전극부와 반사 전극부를 실질적으로 동일한 높이로 형성하는 단계를 적용할 수 있다.
컬러링부(10t, 10r)를 덮는 보호막을 제공하여 컬러링 재료가 공통 전극층(4) 및 오리엔테이션 필름(5)과 같은 다른 층을 직접 건드리는 것을 막는다는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서, 컬러 필터의 한 픽셀에 대응하는 픽셀 영역 부분(10)이 투과를 위한 원형의 제 1 컬러링부(10t)와, 제 1 컬러링부를 둘러싸는 반사를 위한 제 2 컬러링부(10r)의 두 서브-영역으로 나누어지지만, 본 발명은 반드시 이러한 예로 제한되지는 않는다. 픽셀 영역(10)은 또한 3개 또는 그 이상의 서브-영역으로 나누어질 수 있고, 서브-영역의 형태, 배열 및 수도 역시 적절하게 정의될 수 있다.
기본적으로, 컬러 필터 내의 투과 영역 및 반사 영역은 본 디스플레이 장치에 의해 처리되는 전술한 제 1 광선 및 제 2 광선에 할당되는 영역(여기에 주어진 실시예에서는, 픽셀 전극 내에 형성된 투과부 및 반사부의 영역)에 대응하고, 동일한 형태, 배열 및 영역수를 갖는다. 따라서, 전술한 실시예에서와 같이 원형의 제 1 컬러링부와 제 1 컬러링부(10t)를 둘러싸는 제 2 컬러링부(10r)의 구성 대신에, 평면도에서 사각형태인, 또는 실질적으로 사각이지만 둥근 형태(타원형 포함) 또는 5개 또는 그 이상의 면을 갖는 다각형과 같은 형태로 제 1 컬러링부를 형성하는 것도 가능하다. 큰 내부각을 갖는 다각형 윤곽 형태 또는 큰 반지름을 갖는 곡선으로 스텝-형성층(30, 30A)의 함몰 부분을 형성하기 위해 요구된 패턴을 정확하게 형성하는 것이 유리하다는 것을 주의해야 한다. 이것은 보다 미세한 픽셀로 이루어진 스크린을 갖는 디스플레이 장치에 더 중요하다.
본 발명에서 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 픽셀 영역부는 물론 도 1에 도시된 것과 같이 패터닝될 필요가 없다. 또한, 투명 수지층(30, 30A)에 형성되는 함몰 부분은 기판(20), 즉 지지층이 노출되고, 그 바닥면이 기판(20)의 표면이 되도록 하는 완전 오프닝을 형성할 수 있지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 함몰 부분의 벽면(3w')을 갖는 스텝-형성층(30')은, 바닥면(3b')이 동일한 재료 및 두께로 이루어진 바닥부 투명 수지층(30b)으로 형성되는 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실시예는 컬러 필터가 기판(20) 상에 직접 형성되는 예에 관해 기재되었지만, 기판(20)과 컬러 필터(1 또는 1A) 사이에 어떤 기본층을 삽입할 수도 있다. 다시 말해서, 본 발명은 이러한 기본층 및 기판을 포함하는 기저층(base layer)에 의해 지지되는 컬러 필터로 의도된다.
그리고, 투명 수지층을 완전히 무색 및 투명하게 만드는 것에 추가하여, 희망 의도에 따라 임의 컬러링 특성을 갖는 투명 수지층을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 실시예는 전체 컬러 이미지를 생성하기 위해 R, G, B의 3개의 주요 색을 갖는 컬러 필터에 대해 기재되었지만, 본 발명은 흑백 이미지에 전용되는 단일 컬러를 갖는 컬러 필터에 적용될 수도 있다. 상기 실시예에서, 일부 디스플레이 시스템에서 요구되는 블랙 매트릭스 등과 같은 추가 성분은 기재되지 않았지만, 본 발명은 이러한 성분을 배제하지 않는다.
그러므로, 여기에 기재된 바람직한 실시예는 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 지시되며, 청구범위의 의미에서 벗어나지 않는 모든 변형이 여기에 포함되도록 의도된다.
[기호의 설명]
1: 컬러 필터
10, 10A: 픽셀 영역부
10t: 제 1 컬러링부
10r: 제 2 컬러링부
1C: 컬러링층
100: 액정 디스플레이 패널
20: 투명 기판
31: 1/4파 플레이트
22: 편광 플레이트
30, 30A, 30b: 투명 수지층
3b, 3b': 함몰부의 바닥
3w, 3w': 함몰부의 벽
3P: 광투과 입자
3S: 광투과 기재
LC: 액정층
70: 후측 기판
71: 1/4파 플레이트
72: 편광 플레이트
73: 백라이트
80: 픽셀 전극층
8t: 투과 전극부
8r: 반사 전극부
81: 수지 필름
82: 범프 및 딥 조절 필름
83: 투명 도체층
84: 반사 도체층
90: TFT-복합층
91: 차광 필름
92: 절연층
93: 소스 전극
94: 드레인 전극
95: 반도체층
96: 게이트 절연 필름
97: 제 2 게이트 절연 필름
L1: 투과 광선
L2: 반사 광선

Claims (15)

  1. 각 픽셀에 대해 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선을 컬러링하기 위한 컬러 필터에 있어서,
    상기 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부 및 상기 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부를 포함하고,
    상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부보다 더 큰 두께를 가지며, 상기 제 1 컬러링부의 주평면은 상기 제 2 컬러링부의 주평면과 높이가 소정값만큼 상이하면서, 상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부에 대해 함몰되어 형성되는
    컬러 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정값은 제 1 광효과와 제 2 광효과를 실질적으로 동일하게 하거나 또는 서로 최적화시키는데 필요한 값이고,
    상기 컬러 필터가 적용되는 액정 디스플레이 패널에 액정층이 사용될 때, 상기 제 1 광효과는 상기 제 1 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 상기 제 1 광선에 가해지는 것이고, 상기 제 2 광효과는 상기 제 2 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 상기 제 2 광선에 가해지는 것인
    컬러 필터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광효과는 지연(retardation)을 야기하는 효과인
    컬러 필터.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 컬러링부는, 동일한 광경로 및 동일한 특성의 광선이 상기 제 1 및 제 2 컬러링부를 통해 투과되는 경우, 상기 제 1 컬러링부가 상기 제 2 컬러링부보다 더 큰 컬러링 효과를 제공하게 하는 각각의 두께를 갖는
    컬러 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부 두께의 실질적으로 2배인 두께를 갖는
    컬러 필터.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 상기 제 1 및 제 2 컬러링부에 상기 소정값만큼 서로 상이한 두께를 제공하기 위해 상기 제 2 컬러링부를 지지하는 광투과 재료의 스텝-형성층을 더 포함하는
    컬러 필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스텝-형성층은 무색이고 투명한
    컬러 필터.
  8. 제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스텝-형성층은 광투과 기재(base material)와, 상기 기재의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며 상기 기재에 분산적으로 혼합되는 광투과 재료인 다수의 입자를 포함하는
    컬러 필터.
  9. 각 픽셀에 대해 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선을 컬러링하기 위한 컬러 필터를 이용한 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    상기 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부, 및 상기 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부를 포함하고,
    상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부보다 더 큰 두께를 갖고, 상기 제 1 컬러링부의 주평면은 상기 제 2 컬러링부의 주평면과 높이가 소정값만큼 상이하면서, 상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부에 대해 함몰되어 형성되는
    액정 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 상기 액정 디스플레이 장치의 디스플레이면측의 기판 상에 제공되고,
    그 반대측 기판은 상기 제 1 광선이 그를 통해 전달되도록 하는 투과 전극부, 및 상기 제 2 광선이 그로부터 반사되도록 하는 반사 전극부를 포함한 픽셀 전극이 제공되며,
    상기 제 1 컬러링부의 영역은 상기 투과 전극부의 영역과 정렬되고, 상기 제 2 컬러링부의 영역은 상기 반사 전극부의 영역과 정렬되는
    액정 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 투과 전극부 및 상기 반사 전극부는 실질적으로 동일한 높이의 주표면을 갖는
    액정 디스플레이 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 투과 전극부와 상기 반사 전극부의 주표면 간에 높이의 차가 존재하고, 이 높이 차의 총 합계 값은 제 1 광효과와 제 2 광효과를 실질적으로 동일하게 하는데 필요한 값이며,
    상기 컬러 필터가 적용되는 액정 디스플레이 패널에 액정층이 사용될 때, 상기 제 1 광효과는 상기 제 1 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 상기 제 1 광선에 가해지는 것이고, 상기 제 2 광효과는 상기 제 2 컬러링부에 대응하는 액정층 부분에 의해 상기 제 2 광선에 가해지는 것인
    액정 디스플레이 장치.
  13. 각 픽셀에 대해 단방향성 광경로를 갖는 제 1 광선 및 양방향성 광경로를 갖는 제 2 광선을 컬러링하기 위한 컬러 필터를 제조하는 방법에 있어서,
    기저층에 광투과 재료를 증착하는 단계;
    스텝 형성층을 형성하기 위해 상기 증착된 광투과 재료층을 패터닝하는 단계 - 여기서, 하나의 픽셀에 대해 적어도 하나의 함몰형 부분(recess-shaped portion)이 형성되고, 상기 함몰형 부분은 상기 제 1 광선이 투과되도록 하는 영역에 대응하는 소정 형태의 바닥면과 소정 높이의 벽면을 가짐 -; 및
    상기 제 1 광선을 컬러링하기 위한 제 1 컬러링부 및 상기 제 2 광선을 컬러링하기 위한 제 2 컬러링부를 형성하기 위해, 상기 스텝 형성층 및 상기 함몰형 부분 상에 상기 제 1 및 제 2 광선을 컬러링하기 위한 재료를 증착하는 단계 - 여기서, 상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부보다 더 큰 두께를 갖고, 상기 제 1 컬러링부의 주평면은 상기 제 2 컬러링부의 주평면과 높이가 소정값만큼 상이하면서, 상기 제 1 컬러링부는 상기 제 2 컬러링부에 대해 함몰되어 형성됨 -
    를 포함하는 컬러 필터 제조 방법.
  14. 제 13항에 정의된 것과 같은 방법에 포함된 단계를 포함하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법에 있어서,
    상기 컬러 필터는 상기 액정 디스플레이 장치의 일측 기판에 제공되고, 그 타측 기판은 상기 제 1 광선이 그를 통해 전달되도록 하는 투과 전극부 및 상기 제 2 광선이 그로부터 반사되도록 하는 반사 전극부를 포함한 픽셀 전극이 제공되며,
    상기 액정 디스플레이 장치 제조 방법은 상기 제 1 컬러링부를 상기 투과 전극부와 정렬시키고, 상기 제 2 컬러링부를 상기 반사 전극부와 정렬시키는 단계를 더 포함하는
    액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 투과 전극부와 상기 반사 전극부를 실질적으로 동일한 높이로 형성하는 픽셀 전극 형성 단계
    를 더 포함하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
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