KR20000039777A - 반사형 액정표시장치의 반사판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반사형 액정표시장치의 반사판에서는 빛이 반사되는 반사막이 요철막에 위에 형성되어 요철형상으로 형성되며, 요철면의 볼록부와 오목부의 형상이 반사판의 상부로 갈수록 작아진다. 따라서, 반사판의 하부로 갈수록 반사막에서 반사되는 빛의 산란범위가 달라지게 되며, 사용자의 시야각 방향으로 제공되는 빛의 반사휘도가 빛이 반사되는 반사막의 위치와 관계없이 전체적으로 균일하게 된다.

Description

반사형 액정표시장치의 반사판
본 발명은 반사형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 반사되는 빛을 산란시킬 목적으로 빛이 반사되는 반사막의 표면을 요철형상으로 형성한 반사형 액정표시장치의 반사판에 관한 것이다.
평판형 디스플레이로써 널리 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device)는 광원의 이용방법에 따라 백라이트(back light)를 이용하는 투과형 액정표시장치와, 외부의 광원을 이용하는 반사형 액정표시장치의 두 종류로 분류할 수 있다. 근래에는 백라이트를 광원으로 사용하는 투과형 액정표시장치가 널리 이용되고 있으나, 이러한 백라이트의 사용은 액정표시장치의 무게와 부피를 증가시킬 뿐만 아니라, 소비전력이 높다는 문제점을 가진다. 백라이트가 내장된 액정표시장치의 상기한 문제점들을 극복하고자, 최근에는 백라이트를 사용하지 않는 반사형 액정표시장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
일반적인 반사형 액정표시장치는 기본적으로 편광판이 부착되는 상판과 반사막이 형성되는 반사판과 그 사이의 액정층으로 구성되며, 상판을 통해 입사한 빛은 액정층을 통과한 후 상기 반사막에 의해 반사되어 액정층과 상판을 차례로 통과해 외부로 나오게 된다. 특정방향에 위치한 외부광원으로부터 상기 장치에 입사한 빛은 상기 특정방향에 대응하는 반대편에 국한되어 반사됨으로써 사용자가 반사되는 빛을 보는 시야각이 좁아지게 된다. 이에 따라, 반사되는 빛을 여러방향으로 산란시킬 목적으로 일반적인 반사형 액정표시장치는 반사판에 형성되는 반사막의 표면을 요철모양으로 형성한다.
도 1은 일반적인 반사형 액정표시장치의 반사판(10)을 나타낸 단면도로서, 기판(1) 위에 요철막(2)이 형성되고, 요철막(2) 위에 반사막(3)이 형성된다. 이러한 구조의 반사판(3)을 갖는 액정표시장치에 외부광으로부터의 빛이 입사하면, 상판과 액정층을 통과한 후 반사막(3)에 의해 빛이 반사되어 사용자의 시야에 도달하게 된다.
실외에서 태양빛을 외부광으로써 이용할 경우, 반사판에 입사하는 빛은 위치마다 같은 입사각으로 입사하며, 이와 달리, 실내에 있는 외부광을 이용할 경우에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 광원(11)으로부터의 빛이 위치마다 다른 입사각으로 반사판(10)에 입사하게 된다. 일반적으로 그렇듯이, 사용자가 반사판의 중앙부(C)에서 반사판(10)에 수직인 방향으로 본다고 가정하면, 반사판의 중앙부(C)에서 반사된 빛 중 반사판에 수직인 방향의 빛만 사용자의 시야(12)에 도달하며, 반사판의 상부(A)에서는 반사각이 θA인 빛만 도달하고, 반사판의 하부(B)에서는 반사각이 θB인 빛만 도달하게 된다. 도면에서 각(θi)은 외부광으로부터 반사판의 중앙부(C)에 입사하는 빛의 입사각을 나타낸다. 사용자에게 도달하는 빛의 반사각(θ)에 따른 반사휘도(I)를 그래프로 나타내면, 일반적으로 도 3에 나타낸 바와 같다. 이때, 반사각의 크기는 반사판에 수직인 방향을 기준으로 시계방향의 각을 양의 각으로 정의하였으며, IA,IB,IC는 각각 상부, 하부 및 중앙부에서 반사된 빛중 사용자의 시야방향으로 반사되는 빛의 반사휘도를 나타낸다. 도면에 나타낸 것처럼, 하부(B)에서 반사되는 빛의 휘도(IB)가 작아지게 되며, 그 부분을 사용자가 편하게 보기 위해서는 사용자의 위치를 바꾸거나 상기 장치의 기울어진 각도를 바꾸어 주어야 하는 불편함이 있으며, 면적이 큰 반사형 액정표시장치에서는 이러한 화면의 위치마다 반사휘도가 다르게 되는 문제가 더 커지게 된다. 상기 예에서는 광원이 사용자의 상부에 위치하여 반사판의 하부의 반사휘도가 작아졌지만, 광원이 다른 위치에 있어도 위와 같은 이유로 화면의 위치마다 반사휘도가 다르게 된다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 화면의 위치에 관계없이 전체적으로 빛의 반사휘도가 균일한 반사형 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 반사판은 기판과, 상기 기판 위에 형성되고 볼록부와 오목부를 가지며, 상기 기판에 평행한 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부 및 오목부의 형상이 규칙적으로 달라지는 요철막과, 상기 요철막의 표면을 따라 형성된 반사막을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 반사판은 상기 기판에 평행한 특정방향으로 갈수록 요철면의 볼록부와 오목부의 형상이 규칙적으로 달라지게 된다. 따라서, 상기 특정방향으로 갈수록 반사막에서 반사되는 빛의 산란범위가 달라지게 되며, 반사막에 입사한 후 사용자의 시야로 반사되는 빛의 반사휘도가 빛이 반사된 반사막의 위치와 관계없이 전체적으로 균일하게 된다.
도 1은 종래의 반사형 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 반사판에서 사용자의 시야방향으로 반사되는 빛의 반사각을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 반사판에서 반사각에 따른 사용자의 시야에서의 반사휘도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 반사판에서 반사각에 따른 사용자의 시야에서의 반사휘도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제1실시예의 반사판을 제조하는데 사용되는 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예의 가능한 다른 구조로서, 요철막의 요철형상이 비대칭인 반사판을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 단면도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
21: 기판 22: 요철막
23: 반사막 20: 반사판
이하, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 단면도로서, 본 실시예의 반사판(20)은 기판(21)과, 기판(21) 위에 형성되며 요철면을 갖는 요철막(22)과, 요철막(22)의 요철면을 따라 형성된 반사막(23)으로 이루어진다. 본 실시예의 특징은 반사판의 상부(A)로 갈수록 요철막(22) 볼록부 사이의 간격(TA,TB)이, 즉 오목부의 폭이 작아지며, 볼록부와 오목부 사이의 경계부에서의 표면이 기판의 평면방향과 이루는 경사각(EA,EB)이 작아지는 것이다.
하부의 경사각(EB)은 상부의 경사각(EA)보다 크기 때문에 하부에서 반사되는 빛의 산란각의 범위가 상부에서의 산란각의 범위보다 크게 되며, 결과적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 사용자의 시야로 도달하는 빛의 반사각(θ)에 따른 반사휘도(I)가 전체적으로 균일하게 된다.
도 4에 나타낸 요철막(22)은 기판(21) 위에 감광성수지막을 도포하고, 도 6에 나타낸 바와 같은 마스크(25)로 상기 감광성수지막을 차단한 후 자외선을 조사하고 부분 현상(partially develope)하여 형성한다. 이때, 마스크는 동일한 크기의 복수의 차광부(light shielding portion)(26)를 가지며, 차광부(26) 이외의 영역이 투명한 것을 사용하며, 상기 감광성수지막은 해상도가 낮은 양성(pogitive) 감광성수지를 사용하고, 자외선의 조사시간, 해상시간, 경화온도를 조절하여 상기 감광성수지의 식각되는 부분이 완전히 식각되지 않게 한다. 차광부(11)의 폭(지름)은 3 - 12μm의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하며, 상부(A)로 갈수록 인접한 두 차광부 사이의 간격(TA,TB)을 작게 설정한다. 감광성수지막의 현상되는 부분의 폭이, 즉 차광부 사이의 폭(TA,TB)이 상측방향으로 갈수록 작게 설정되기 때문에, 형성되는 요철막(22)의 볼록부와 기판의 평면방향과 이루는 경사각은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상측방향으로 갈수록 자연히 크게 형성된다. 차광부(26)의 모양은, 도면에 나타낸 바와 같이, 원모양도 가능하며, 타원, 사각형, 및 스트라입(stripe) 모양도 가능하다. 음성(negative) 감광성수지를 요철막(22)의 재료로 사용할 경우에는, 상기 차광부(26)와 같은 모양의 개구부를 갖고 나머지 부분이 불투명한 마스크를 사용한다.
요철막(22)은 연속적인 요철면을 갖기만 하다면 어떠한 구조도 가능하다. 예를 들면, 기판(21) 위에 감광성수지를 도포하고 현상되는 부분이 완전히 제거되도록 패터닝한 후 열처리하여 복수의 볼록부를 형성하고, 그 위에 오버코트층(overcoat layer)을 도포하여 연속적인 요철면을 갖는 요철막을 형성할 수도 있다.
도면에는 기판(21) 바로 위에 요철막(22)을 형성하였지만, 실제로는 기판을 복수의 화소영역으로 나누는 게이트배선 및 데이터배선이 요철막(22)이 형성되기 전의 기판(21) 위에 형성되며, 각 화소영역 마다 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극으로 구성되며 스위칭소자 역할을 하는 박막트랜지스터가 형성되고, 이때, 상기 게이트절연막은 기판(21) 전체에 걸쳐서 일체로 형성된다.
반사막(23)은 Al 또는 Al합금 등의 금속막을 스퍼터링방법 등으로 요철막(22) 위에 적층한 후 사진식각방법으로 패터닝하여 상기 드레인전극과 연결되도록 화소영역 마다 하나씩 형성되며, 요철막(22) 위에 형성되기 때문에, 요철막(2)과 같은 모양의 요철형상을 갖게 되어 입사하는 빛을 산란반사키는 역할을 하고, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 연결되어 화소전극(pixel electrode) 역할을 한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 요철막(27)의 요철형상을 비대칭적인 모양으로 형성하는 것도 가능하며, 이 경우에도 요철막(27)의 볼록부와 오목부 사이의 경계부에서의 표면이 기판(21)에 평면방향과 이루는 경사각을 상부(A)로 갈수록 작게 형성한다. 반사막(28)은 요철막(27)의 요철면을 따라 형성된다.
도 8은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면으로서, 본 실시예는 반사판(30)의 상부(A)로 갈수록 요철막(32)을 이루는 볼록부의 폭이 작아지며, 볼록부 사이의 간격은 비교적 동일하게 형성되는 점에서 제1실시예와 다르며, 제1실시예와 같이 볼록부와 오목부 사이의 경계부에서의 표면이 기판(31)의 평면방향과 이루는 경사각이 작아진다.
본 실시예도 제1실시예와 같이, 하부(B)에서의 상기 경사각이 상부에서의 상기 경사각보다 크기 때문에 하부(B)에서 반사되는 빛의 산란각의 범위가 상부(A)에서의 산란각의 범위보다 크게 되며, 결과적으로 반사휘도가 전체적으로 균일하게 된다. 본 실시예의 반사판을 제조하는 방법은 상부(A)로 갈수록 차광부 사이의 간격이 동일하며 차광부의 폭이 작아지는 마스크를 이용하는 점을 제외하고, 제1실시예와 같다.
도 9는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면으로서, 본 실시예는 제1실시예와, 제2실시예를 혼용한 것으로써, 반사판(40)의 상부로 갈수록 요철막(42) 볼록부의 폭이 작아지며, 볼록부 사이의 간격도 작아진다. 반사막(43)은 요철막(42)의 요철면을 따라 형성된다.
본 실시예도 제1실시예와 같이, 하부(B)에서의 요철막(42)의 볼록부와 오목부 사이의 경계부에서의 표면과 기판(41)의 평면방향과 이루는 경사각이 상부(A)에서의 경사각보다 크게 형성되기 때문에 하부에서 반사되는 빛의 산란각의 범위가 상부에서의 산란각의 범위보다 크게 되며, 결과적으로 반사휘도가 전체적으로 균일하게 된다. 본 실시예의 반사판을 제조하는 방법은 상부로 갈수록 차광부 사이의 간격이 비교적 동일하며, 차광부의 폭이 작아지는 마스크를 이용하는 점을 제외하고, 제1실시예와 같다.
본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 반사판은 상부(A)로 갈수록 요철막의 볼록부와 오목부 사이의 경계부에서의 표면과 기판 사이의 경사각이 작아진다. 따라서, 반사판 하부(B)에서 반사되는 빛의 산란범위가 상부에서의 산란범위에 비해 넓어지기 때문에, 사용자의 시야에서의 반사휘도가 빛이 반사되는 반사막의 위치와 관계없이 전체적으로 균일하게 된다.

Claims (5)

  1. 기판과,
    상기 기판 위에 형성되고 볼록부와 오목부를 가지며, 상기 기판에 평행한 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부 및 오목부의 형상이 규칙적으로 달라지는 요철막과,
    상기 요철막의 표면을 따라 형성된 반사막을 포함하여 이루어진 반사형 액정표시장치의 반사판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부 사이의 간격이 작아지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 반사판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부의 폭이 작아지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 반사판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부 사이의 간격이 작아지고, 상기 볼록부의 폭이 작아지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 반사판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 특정방향으로 갈수록 상기 볼록부와 상기 오목부 사이의 경계부에서의 표면이 상기 기판의 평면방향과 이루는 경사각이 작아지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 반사판.
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