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KR100769505B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100769505B1
KR100769505B1 KR1020060062855A KR20060062855A KR100769505B1 KR 100769505 B1 KR100769505 B1 KR 100769505B1 KR 1020060062855 A KR1020060062855 A KR 1020060062855A KR 20060062855 A KR20060062855 A KR 20060062855A KR 100769505 B1 KR100769505 B1 KR 100769505B1
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KR
South Korea
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light
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crystal display
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마사히코 야마구치
Original Assignee
알프스 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

과제
표시 전극을 겸하는 반사체가 구비된 액정 표시 장치에 있어서, 블랙 매트릭스에 의해서 흡수된 광을 유효하게 이용한 액정 표시 장치의 제공.
해결 수단
대향 배치된 한 쌍의 기판 사이에 액정이 협지되고, 하부 기판 상에 복수의 주사선과 복수의 데이터선이 매트릭스상으로 형성됨과 함께, 이들 주사선과 데이터선으로 구획되는 각 영역에는 표시 전극을 겸하는 산란 반사체 및 산란 반사체에 접속된 박막 트랜지스터가 형성되고, 상부 기판의 아래에 공통 전극이 형성되고, 상부 기판의 아래에 블랙 매트릭스가 형성되고, 블랙 매트릭스의 하면에 광확산 구조가 형성되고, 상기 블랙 매트릭스에 복수의 컬러 필터가 형성되고, 광확산 구조는 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면을 갖는 구성으로 한 액정 표시 장치.
액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1 은 본 발명에 관련된 반사형 액정 표시 장치의 일 실시형태를 나타내는 평면 구성도.
도 2 는 도 1 의 II-II 선에 따른 단면 구성도.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 요부 확대도.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 요부 확대도.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 요부 확대도.
도 6 은, 종래의 반사형 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도.
도 7 은 종래의 반사형 액정 표시 장치의 다른 일례를 나타내는 단면도.
도 8 은 도 7 의 요부 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 … 액정 표시 장치
11 … 하부 기판 (일방의 기판)
12 … 상부 기판 (타방의 기판)
13 … 액정층
14 … 화소 전극 (표시 전극) 을 구비하는 산란 반사체
23 … 컬러 필터층
24 … 공통 전극 (대향 전극)
25 … 블랙 매트릭스
26 … 광확산 구조
26a … 경사면
26b … 선단부
28 … 광원
30 … 통과 구멍
T … 박막 트랜지스터 (스위칭 소자)
G1∼G3 … 주사선
S1 … 데이터선 (신호선)
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2001-125088호
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2001-242445호
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치의 표시 형태에는, 백라이트를 구비한 투과형, 반투과형이라고 불리는 것과, 백라이트를 구비하지 않은 반사형이라고 불리는 것이 있다.
투과형 액정 표시 장치는, 백라이트를 구비하고 있기 때문에 액정 표시에 충분한 광량을 확보할 수 있어 휘도가 높은 액정 표시를 제공할 수 있지만, 소비 전력이 크다는 문제가 있다. 반사형 액정 표시 장치는, 태양광, 조명광 등의 외광만을 이용하고 백라이트를 이용하지 않고 표시하는 액정 표시 장치로서, 예를 들어, 박형, 경량화, 저소비 전력이 요구되는 휴대 정보 단말 등에 많이 사용되고 있다. 또한, 반투과형 액정 표시 장치는, 외광이 충분히 얻어지지 않는 환경에서는 백라이트를 점등시켜서 투과 모드로 동작시키고, 외광이 충분히 얻어지는 경우에는 백라이트를 점등시키지 않는 반사 모드로 동작시키는 것으로서, 휴대전화 또는 노트형 PC 등의 휴대전자 기기에 많이 사용되고 있다.
외광 및 백라이트광을 유효하게 이용하기 위한 액정 표시 장치로서는, 도 6 에 나타내는 바와 같은 것이 알려져 있다 (특허문헌 1). 이 액정 표시 장치는, 두 장의 투명 기판 (111, 112) 사이에 액정 (113) 을 밀봉하고, 표시면이 되는 일방의 투명 기판 (111) 의 외면에 절연막 (119) 및 직선 편광판 (118) 이 형성되어 있다. 절연막 (119) 에는, 블랙 마스크 (114) 가 형성되어 있다. 타방의 투명 기판 (112) 의 외면에는 확산성 점착층 (130) 및 편광·반사 필름 (116) 이 형성되고, 그 외측에는 백라이트가 배치되어 있다. 백라이트는 광원 (117) 과 광원으로부터의 광을 반송하는 도광판 (131) 으로 구성되어 있다. 액정 (113) 과 투명 기판 (111) 사이에는, 배향막 (123), 공통 전극 (121) 및 투명 절연막 (120) 이 형성되어 있다. 투명 절연막 (120) 에는, 복수의 컬러 필터 (115) 가 형성되어 있다. 액정 (113) 과 투명 기판 (112) 사이에는, 배향막 (124), 층간 절연층 (126), 화소 전극 (125) 및 박막 트랜지스터 (127) 가 형성되어 있다.
이 액정 표시 장치를 반사형 액정 표시 장치로서 사용한 경우에는, 블랙 마스크 사이를 통과한 입사광 a, b 는 편광·반사 필름 (116) 에서 반사되어 컬러 필터 (115) 를 통과하고, 블랙 마스크 사이를 통과하여 액정 표시로서 관측된다. 편광·반사 필름 (116) 에서 반사된 광 중, 블랙 마스크 (114) 로의 입사광 c 는, 블랙 마스크의 후부 (114b) 에서 일부가 반사되고, 다시 편광·반사 필름 (116) 을 향한다. 그 후, 편광·반사 필름 (116) 으로 다시 반사되고, 컬러 필터 (115) 를 통과하고, 블랙 매트릭스 사이를 통과하여 액정 표시로서 관측된다. 또한, 블랙 마스크에 입사된 외광 d 는, 블랙 마스크에 의해 차단된다.
이 액정 표시 장치를 투과형 액정 표시 장치로서 사용한 경우에는, 백라이트광은 도광판 (131) 을 통하여 액정측을 향하여 조사된다. 조사광은, 컬러 필터 (115) 를 통과하고, 블랙 마스크 사이를 통과하여 액정 표시로서 관측된다. 백라이트광 중, 블랙 마스크 (114) 에 입사된 광 h 는 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 에서 반사되고, 다시 편광·반사 필름 (116) 을 향한다. 그 후, 편광·반사 필름 (116) 에서 다시 반사되고, 컬러 필터 (115) 를 통과하고, 블랙 마스크 사이를 통과하여 액정 표시로서 관측된다.
이 액정 표시 장치를 반투과형 액정 표시 장치로서 사용한 경우에는, 외광이 충분히 확보될 때에는, 상기 기술한 반사형 액정 표시 장치와 동일하게 작용한다. 또한, 외광이 불충분할 때에는, 상기 투과형 액정 표시 장치와 동일하게 작용한다.
이러한 액정 표시 장치를 반사형 액정 표시 장치로서 사용한 경우에는, 블랙 마스크 (114) 가 일방의 투명 기판 (111) 의 외면 (관측자측) 에 형성되어 있기 때문에, 컬러 필터 사이에는 블랙 마스크 (114) 를 형성할 필요가 없고, 컬러 필터 사이에 투명 영역 (115a) 을 형성할 수 있다. 이로써, 외광이 컬러 필터 사이의 투명 영역 (115a) 을 통과할 수 있다. 그 때문에, 컬러 필터 (115) 에 의한 큰 흡수를 받지 않고 (컬러 필터 (115) 를 통과하지 않고) 외광을 편광·반사 필름 (116) 으로 입사시킬 수 있다.
즉, 전측의 투명 기판 (111) 의 외면에 블랙 마스크 (114) 가 있고, 내면에 투명 영역 (115a) 이 있는 경우에, 이들 블랙 마스크 (114) 와 투명 영역 (115a) 이 서로 겹치는 배치로 되어 있어도, 투명 기판 (111) 의 두께만큼, 블랙 마스크 (114) 와 투명 영역 (115a) 이 떨어져 있기 때문에, 블랙 마스크 (114) 의 주위로부터 입사된 광이 투명 영역 (115a) 을 통과할 수 있다.
또한, 투명 기판 (111) 의 전면에는 블랙 마스크 (114) 가 있기 때문에, 큰 콘트라스트를 얻을 수 있다.
이 액정 표시 장치를 투과형 액정 표시 장치로서 사용한 경우에는, 컬러 필터 사이의 투명 영역 (115a) 을 통과한 백라이트의 광원 (117) 의 광 중 투명 기판 (111) 에 대하여 거의 직각으로 진행하는 광은 상기 투명 기판 (111) 의 외면측의 블랙 마스크 (114) 에 의해 차단될 수 있다. 그 때문에, 컬러 필터 사이를 통과한 광에 의해서 콘트라스트가 현저히 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전측의 투명 기판 (111) 의 종래 블랙 마스크가 있는 위치 (투명 영역 (115a)) 를 비스듬히 통과한 광은 투명 기판 (111) 의 외면측에 형성된 블랙 마스크 (114) 에 닿지 않고 통과하게 되지만, 이 경우에, 투명 기판 (111) 과 그 외측의 공기에서는 굴절률이 다르고, 투명 기판 (111) 과 공기의 계면을 통과하는 광이 직각으로부터 크게 어긋나 있는 경우에, 투명 기판 (111) 으로부터 공기측으로 광이 통과하지 않고 반사되기 때문에, 광이 출사할 수 없는 상태로 된다.
따라서, 전측의 투명 기판 (111) 의 외면측에 블랙 마스크 (114) 를 형성함으로써, 투명 기판 (111) 의 내면측에 블랙 마스크 (114) 를 형성한 경우와 거의 동등한 블랙 마스크 (114) 로서의 기능을 다할 수 있다. 또한, 블랙 마스크 (114) 의 후부가 광을 반사하는 반사면으로 되어 있기 때문에, 전측의 투명 기판 (111) 을 배면측으로부터 통과하려고 한 광이 블랙 마스크 (114) 에 닿은 경우에 블랙 마스크 (114) 에 흡수되지 않고, 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 의 반사면에 의해 광을 편광·반사 필름 (116) 으로 되돌릴 수 있다. 이로써, 블랙 마스크 (114) 에 닿은 광이 흡수되지 않고, 다시 편광·반사 필름 (116) 으로 반사되어 화상의 표시광으로서 기능하는 것이 가능해진다.
또한, 기타의 액정 표시 장치로서는, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같은 것이 알려져 있다 (특허문헌 2). 이 액정 표시 장치는 관찰면측의 제 1 투명 전극 기판 (211) 과, 그것에 대향하는 이면측의 제 2 투명 전극 기판 (212) 을 기판 사이에 원하는 셀갭이 발생하도록 주변 시일재 (213) 를 개재하여 압착하여 이루어지고, 이 셀갭 내에 액정이 주입되어 있다. 액정층 (214) 은 콜레스테릭·네마틱 상전이형 또는 고분자 분산형이다. 제 1 투명 전극 기판 (211) 에는 제 1 차광막 (215), 광반사막(218), 평활화층 (221), 투명 전극 (220) 이 형성되어 있 다. 제 2 투명 전극 기판 (212) 에는 제 2 차광막 (216), 투명 전극 (219) 이 형성되어 있다. 상기 제 2 투명 전극 기판 (212) 의 배면측에는, 백라이트 (217) 가 배치되어 있다. 액정 (214) 이 밀봉되어 있는 표시부 내의 소정 부분이 비표시 영역이고, 그 외의 부분이 표시 영역으로 되어 있다. 이 비표시 영역으로서 0.5×0.5㎜ 이상의 구획이 복수 형성되고, 제 1 투명 전극 기판 (211) 의 내면측에는 이 비표시 영역으로 되는 부분에 광반사성을 갖는 제 1 차광막 (215) 이 형성되어 있음과 함께, 상기 제 2 투명 전극 기판 (212) 의 내면측에는, 상기 표시 영역에 대응하여 광흡수성을 갖는 제 2 차광막 (216) 이 형성되어 있다. 제 1 차광막 (215) 의 표면을 미세한 요철면으로 하고, 그 표면상에 요철을 따르는 광반사막 (218) 이 형성되어 있다. 이 광반사막 (218) 을 형성함에 있어서는, 제 1 차광막 (215) 에 대한 니켈 선택 도금을 사용한다.
백라이트 (217) 를 사용하면, 그 광은 제 1 투명 전극 기판측 (관찰면측) 의 제 1 차광막 (215) 에 의해 제 2 투명 전극 기판측 (212) (이면측) 을 향하여 반사되지만, 예를 들어, 액정층 (214) 이 전압 무인가 상태에서 투명, 전압 인가 상태에서 선택 반사 또는 광산란에 의해 불투명하게 되는 것으로 하면, 전압 무인가 상태일 때에는, 백라이트광은 액정층 (214) 을 투과하고 제 2 투명 전극 기판측의 제 2 차광막 (216) 에서 흡수되어 패널 밖으로는 나가지 않는다. 이것에 대하여, 전압 인가 상태일 때에는, 백라이트광은 액정층 (214) 에 의해 산란 반사되어 패널 밖으로 나가게 된다.
한편, 상기 특허문헌 1 에 기재된 구조에서는, 반사형으로서 사용된 경우에는 편광·반사 필름 (116) 에서 반사되어 컬러 필터 (115) 사이를 통과하는 거의 직진한 광 c 는 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 에 닿고, 다시 편광·반사 필름 (116) 에 도달하여 편광·반사 필름 (116) 에서 반사되기 때문에, 블랙 마스크 (114) 에 닿은 광을 재이용할 수 있지만, 이 광은 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 로부터 편광·반사 필름 (116) 으로 반사될 때에, 컬러 필터 (115) 를 투과할 가능성이 있고, 이로써 광량이 감소될 우려가 있다.
또한, 투과형으로서 사용된 경우에도, 컬러 필터 (115) 사이를 통과하는 광 h 는, 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 에 닿고 다시 편광·반사 필름 (116) 에 도달하여 편광·반사 필름 (116) 에서 반사되기 때문에, 블랙 마스크 (114) 에 닿은 광을 재이용할 수 있지만, 이 광은 블랙 마스크 (114) 의 후부 (114b) 로부터 편광·반사 필름 (116) 으로 반사될 때에, 컬러 필터 (115) 를 투과할 가능성이 있고, 이로써 광량이 감소될 우려가 있다.
또한, 상기 특허문헌 2 에서 구동 전압을 인가한 경우에는, 백라이트 (217) 로부터 조사된 광은 액정층 (214) 을 투과하여 제 1 투명 전극 기판측의 광반사막 (218) 에 의해 확산 반사광으로 된다. 이 확산 반사광은 표시부 D 에서 플레너 배열로 되어 있는 콜레스테릭 액정에 의해, 특정 파장 영역의 광이 패널 밖을 향하여 반사되지만, 백라이트 (217) 로부터 조사된 광 중, 광반사막 (218) 에 예각으로 입사된 광은 광반사막 (218) 에서 입사각과 대략 동일한 반사각으로 반사되기 때문에, 플레너 배열로 되어 있는 콜레스테릭 액정역에 입사되지 않기 때문에, 액정 표 시에 기여하지 않는다. 또한, 광반사막 (218) 에서의 광의 산란성을 향상시키기 위해서, 제 1 차광막 (215) 은 상기 액정층측의 표면에 미세한 요철을 갖고, 그 표면 상에는 상기 요철을 따르는 광반사막 (218) 이 형성되어 있지만, 광의 산란성이 충분하다고는 말할 수 없다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 액정층에 입사되는 외광을 유효하게 이용할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 백라이트광을 높은 산란성으로 산란 반사체에 반사되고, 백라이트광을 확실하게 액정 표시에 기여할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치는, 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정과, 상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 매트릭스상으로 형성된 복수의 주사선과 복수의 데이터선과, 상기 주사선과 상기 데이터선에 의해서 구획된 각 영역에 형성된 표시 전극과, 이 표시 전극에 접속된 스위칭 소자와, 상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 대향 전극과, 상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스와, 이 블랙 매트릭스에 의해서 구획된 영역에 형성된 컬러 필터와, 상기 블랙 매트릭스의 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고, 이 광확산 구조가 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 광확산 구조에 입사된 광은 광확산 구조에서 반사되어 산란 반사체에 입사되고, 그 후, 산란 반사체에서 반사됨으로써, 광확산 구조로의 입사광을 액정 표시에 기여할 수 있다.
또한, 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정과, 상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 형성된 표시 전극과, 상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성됨과 함께 상기 표시 전극에 교차하는 대향 전극과, 상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스와, 이 블랙 매트릭스에 의해서 구획된 영역에 형성된 컬러 필터와, 상기 블랙 매트릭스의 상기 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고, 이 광확산 구조가 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치에 의해서도, 상기 과제를 해결할 수 있다. 이러한 구성의 액정 표시 장치에 있어서도, 상기 기술한 구성의 액정 표시 장치와 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 여기에서 상기 표시 전극과 대향 전극이 교차한다는 것은, 이 액정 표시 장치를 일방 또는 타방의 기판측에서 보았을 때에 (평면에서 보았을 때에) 상기 표시 전극과 대향 전극이 교차되어 보이는 것을 말한다.
게다가, 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정과, 상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 형성된 표시 전극과, 상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성됨과 함께 상기 표시 전극에 교차하는 대향 전극과, 상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스와, 이 블랙 매트릭스에 의해서 구획된 영역에 대응하는 일방의 기판 영역에 형성된 컬러 필터와, 상기 블랙 매트릭스의 상기 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고, 이 광확산 구조가 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치에 있어서도, 상기 기술한 구성의 액정 표시 장치와 동일한 효과가 얻어진다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 경사면이 25∼40 도의 경사 각도를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 광확산 구조에 입사된 광은 광확산 구조에 의하여 반사되어 확실하게 산란 반사체에 입사되고, 그 후, 산란 반사체에서 반사됨으로써, 확실하게 액정 표시에 기여할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광확산 구조가, 이 광확산 구조의 상기 액정측의 선단부를 정점으로 하는 삼각형상의 단면이 구비되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 광확산 구조에 입사된 광은 광확산 구조에 의하여 반사되어 확실하게 산란 반사체에 입사되고, 그 후, 산란 반사체에서 반사됨으로써, 확실하게 액정 표시에 기여할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광확산 구조가, 상기 컬러 필터의 막두께보다 큰 두께로 구비되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 광확산 구조로의 입사광이 컬러 필터에 의해 감쇠되지 않기 때문에, 더욱 확실하게 액정 표시에 기여할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광확산 구조가 광반사성을 갖는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 광확산 구 조로의 입사광을 더욱 확실하게 반사시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광확산 구조가 수지층과 광반사성 금속층의 적층체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 광확산 구조로의 입사광을 더욱 확실하게 반사시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광확산 구조가 수지층과 반사 방지성 금속층과 반사성 금속층의 적층체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 광확산 구조로의 입사광을 더욱 확실하게 반사시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 일방의 기판의 상기 액정측과 다른 측에 형성된 백라이트와, 복수의 상기 표시 전극 사이에 형성된 통과 구멍이 구비되어 이루어지고, 상기 광확산 구조가 상기 백라이트로부터 조사되어 상기 통과 구멍을 통과한 백라이트광을 반사되는 경사면이 구비되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 자연광의 광량이 불충분한 경우에 백라이트광을 사용할 수 있고, 백라이트광을 상기 광확산 구조에 의해 확실하게 반사시킬 수 있어 액정 표시에 기여할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 액정 표시 장치를 액티브 매트릭스 방식의 반사형 액정 표시 장치에 적용한 경우에 대해서, 도면을 사용하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시형태)
본 실시형태의 반사형 액정 표시 장치의 평면 구성도를 도 1 에 나타내고, 도 1 의 II-II 선에 따른 단면 구성도를 도 2 에 나타낸다. 본 실시형태의 반사형 액정 표시 장치 (10) 는, 대향하여 배치된 하부 기판 (일방의 기판) (11) 과 상부 기판 (타방의 기판) (12) 사이에 액정층 (13) 을 협지하여 구성되어 있다. 2 장의 유리 기판은, 셀갭이 3∼4㎛ 가 되도록 시일재 (도시 생략) 로 접합되어 있다. 하부 기판 (11) 의 액정측에는, 평면에서 보았을 때 매트릭스상으로 배열 형성된 복수의 대략 직사각형상의 화소 전극 (표시 전극) 을 겸하는 산란 반사체 (14) 와, 이들 산란 반사체 (14) 에 각각 형성된 화소 스위칭용의 박막 트랜지스터 (스위칭 소자) T 가 형성되어 있다.
또한, 도 1 에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 박막 트랜지스터 (T) 를 등가 회로도로 하였다.
산란 반사체 (14) 는, 금속으로 이루어지는 화소 전극 (표시 전극) 으로 이루어지고, Al, Al 합금, Ag, Ag 합금 등의 도전성을 갖고, 광반사성을 갖는 재료로 이루어지는 것이다. 그 상면에는, 광산란부 (15) 가 형성되어 있다. 산란 반사판 (14) 은 광반사성과 도전성을 갖는 재료로 구성되어 있기 때문에, 반사판과 화소 전극의 기능을 겸할 수 있다. 광산란부 (15) 는 입사된 광이 산란 반사체 (14) 에서 반사될 때, 바람직하게 산란시키기 위해서 형성된 것으로서, 산란 반사체 (14) 의 상면에 다수의 산란 요철부 (15a) 가 배치되어 있다. 이 광산란부 (15) 의 재질은 투명 유전체이고, 구체적으로는 아크릴계, 폴리스티렌계, 폴리이미 드계 등의 유기재료, Si3N4 등의 무기재료 중에서 적절히 선택하여 사용된다. 상기 산란 요철부 (15a) 는 불규칙하게 배치되어 있는 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터 (T) 는 하부 기판 (11) 상에 형성된 도시 생략의 게이트 전극 상에 게이트 절연층 (17) 이 형성되고, 이 게이트 절연층 (17) 상에 a-Si 반도체층 (18) 이 형성되고, 게다가 이 반도체층 (18) 상에 소스 전극 (19) 과 드레인 전극 (20) 이 형성된 구성이다. 이들 박막 트랜지스터 (T) 와 게이트 절연층 (17) 을 덮도록 층간 절연층 (21) 이 형성되고, 이 층간 절연층 (21) 상에 상기 기술한 산란 반사체 (14) 가 형성되어 있다. 이 층간 절연층 (21) 에는 컨택트홀 (22) 이 형성되고, 이 컨택트홀 (22) 을 통하여 드레인 전극 (20) 과 화소 전극을 겸하는 산란 반사체 (14) 가 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 (T) 의 게이트 전극은 도 1 에 나타내는 바와 같이, 산란 난반사체 (14) 사이의 도시 좌우 방향에 연재하는 주사선 (G1) 에 접속되어 있고, 소스 전극 (19) 은 도시 상하 방향으로 연재하는 데이터선 (신호선) (S2) 에 접속되어 있다. 이들 산란 반사체 (14) 와 층간 절연층 (21) 을 덮도록 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.
상부 기판 (12) 의 액정측에는, 크롬으로 이루어지는 블랙 매트릭스 (25) 가 평면에서 보았을 때 격자상으로 형성되어 있다. 블랙 매트릭스의 폭은 5∼10㎛ 이다. 블랙 매트릭스 사이에는 막두께가 1㎛ 정도인 컬러 필터층 (23) 이 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 블랙 매트릭스 (25) 의 액정측에는 광확산 구조 (26) 가 형성되어 있다. 광확산 구조 (26) 는 블랙 매트릭스 (25) 의 액정측에 알루미늄을 성막함으로써 형성되어 있다. 광확산 구조 (26) 는 한 쌍의 기판의 면에 대하여 예각으로 형성된 경사면 (26a) 을 갖고, 광확산 구조 (26) 의 선단부 (26b) 를 정점으로 하는 대략 삼각형상의 단면을 갖고 있다. 광확산 구조 (26) 의 막두께는, 컬러 필터층 (23) 의 막두께보다 두껍게 형성되어 있다. 광확산 구조 (26) 의 막두께는 1∼3㎛ 이다. 광확산 구조 (26) 의 선단부 (26b) 는 컬러 필터층 (23) 의 액정측의 면으로부터 하부 기판 (11) 의 하방으로 돌출되도록 형성되어 있다. 컬러 필터층 (23) 의 액정측에는 대략 전면(全面)에 걸쳐서, 인듐 주석 산화물 (Indium Tin Oxide, 이하, ITO 라고 약기한다.) 등으로 이루어지는 투명한 공통 전극 (대향 전극) (24) 이 형성되어 있다. 이 공통 전극 (24) 을 덮도록 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.
또한, 하부 기판 (11) 의 산란 반사체 (14) 와 대향하는 위치의 컬러 필터층 (23) 에는, 각각 적색 R 용의 착색부 (23R), 녹색 G 용의 착색부 (23G), 청색 B 용의 착색부 (23B) 가 배치되어 있다. 컬러 필터층 (23) 을 구성하는 각 착색부에 대응하는 3 개의 산란 반사체 (14) 가 형성된 영역이 1 화소 (27) 에 대응하고 있다. 화소 사이즈는, 가로 폭이 150∼195㎛, 세로 폭이 150∼250㎛ 이다.
상기 구성의 반사형 액정 표시 장치 (10) 는 박막 트랜지스터 (T) 에 의해 화소 전극을 겸하는 산란 반사체 (14) 의 전위를 제어하고, 산란 반사체 (14) 와 상부 기판 (12) 의 공통 전극 (24) 사이의 액정층 (13) 의 광투과 상태를 제어함으로써, 액정 표시를 실시하도록 되어 있다.
액정 표시 장치 (10) 에 입사된 외광은 산란 반사체 (14) 에서 반사되고, 화 소 전극을 겸하는 산란 반사체 (14) 의 전위의 제어에 의해서, 액정 표시가 실시된다. 산란 반사체 (14) 에서 반사된 광 중, 블랙 매트릭스 (25) 를 향해서 반사된 광은 광확산 구조 (26) 에 의해서 반사되고, 다시 산란 반사체 (14) 에 입사된다. 그 후, 산란 반사체 (14) 로 다시 반사되고, 화소 전극을 겸하는 산란 반사체 (14) 의 전위의 제어에 의해서 액정 표시가 실시된다.
또한, 하부 기판 (11) 의 액정측과는 반대측에 광원 (28) 및 도광판 (29) 으로 이루어지는 백라이트를 형성함으로써 투과형 액정 표시 장치로 할 수 있다. 광원 (28) 으로부터 조사된 광은, 도광판 (29) 을 통해 액정측으로 향하고, 복수의 산란 반사체 (14) 사이의 통과 구멍 (30) 을 통과하고, 광확산 구조 (26) 에 입사된다. 광확산 구조 (26) 에 입사된 광은 광확산 구조 (26) 로 반사되고, 산란 반사체 (14) 에 입사된다. 그 후, 산란 반사체 (14) 에서 반사되고, 화소 전극을 겸하는 산란 반사체 (14) 의 전위의 제어에 의해서 액정 표시가 실시된다.
이 액정 표시 장치 (10) 에 있어서는, 광확산 구조 (26) 의 경사면 (26a) 과 상부 기판 (12) 이 이루는 경사각을 25∼40 도의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
경사각이 25 도 미만인 경우에는, 백라이트로부터의 광은 광확산 구조 (26) 에 의해 반사되지만, 산란 반사체 (14) 의 중앙부까지 도달하는 광량이 적어지기 때문에, 액정 표시에 대한 기여가 작다. 또한, 경사각이 40 도를 초과하는 경우에는 광확산 구조 (26) 에 의해 반사된 광은 산란 반사체 (14) 의 중앙부까지 도달하지만, 광확산 구조 (26) 의 부근으로 반사되는 광량이 감소하기 때문에, 액정 표시에 대한 기여가 작다. 또한, 광확산 구조 (26) 의 높이가 높아지기 때문에, 셀갭을 원하는 값으로 하기 위해서는 블랙 매트릭스 폭을 좁게 해야 하여 수율 저하를 초래한다.
게다가, 경사각이란, 경사면 (26a) 이 평면인 경우에는 광확산 구조 (26) 의 경사면 (26a) 과 상부 기판 (12) 이 이루는 각이고, 경사면 (26a) 이 곡면인 경우에는 상부 기판 (12) 에 대한 경사면 (26a) 상의 전체 영역의 경사 각도의 평균값이다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시형태로서는, 상기 기술한 제 1 실시형태와 거의 동일하지만, 광확산 구조의 형성방법이 다르다.
즉, 제 2 실시형태에 있어서의 광확산 구조는, 도 4 에 나타내는 바와 같이크롬으로 이루어지는 블랙 매트릭스 (25) 의 액정측에 수지로 이루어지는 수지막 (31) (확산 형상) 을 형성하고, 그 표면을 알루미늄으로 이루어지는 알루미늄막 (32) 으로 피복하여 형성하는 것이다.
(제 3 실시형태)
본 발명의 제 3 실시형태로서는, 상기 기술한 제 1 실시형태와 대략 동일하지만, 광확산 구조의 형성방법이 다르다.
즉, 제 3 실시형태에 있어서의 광확산 구조는 도 5 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 상의 액정측에 수지로 이루어지는 수지막 (31) (확산 형상) 을 형성하고, 그 표면을 반사 방지 크롬으로 이루어지는 제 1 크롬층 (33) 과 반사 크롬으로 이루어지는 제 2 크롬층 (34) 으로 피복하여 형성하는 것이다. 제 1 크롬층 (33) 은 블랙 매트릭스로서 작용하고, 제 2 크롬층 (34) 은 광확산 구조에 입사된 광을 반사시키도록 작용한다.
또한, 상기 제 1∼제 3 실시형태에 있어서는, 본 발명의 액정 표시 장치 (10) 를 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에 적용한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 대향 배치된 한 쌍의 기판 사이에 액정이 협지되고, 상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판 상에 표시 전극을 겸하는 산란 반사체가 형성되고, 타방의 기판 아래에, 상기 표시 전극에 교차하는 대향 전극이 형성된 단순 매트릭스형의 액정 표시 장치에 있어서도 적용 가능하다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 표시 전극을 겸하는 산란 반사체를 기재하였지만, 표시 전극과 산란 반사체는 각각 별체로서 형성해도 된다. 즉, 표시 전극의 상면에 별체의 산란 반사체를 형성해도 된다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광확산 구조의 표면에 복수의 요철형상을 형성하여 광산란성을 향상시켜도 된다.
(실시예 1)
유리 기판 (하부 기판) (11) 의 일방의 면에 몰리브덴을 스퍼터링으로 성막하고, 포토리소그래피법으로 소망하는 형상으로 하여 게이트 전극으로 하였다. 하부 기판 (11) 및 게이트 전극을 덮도록 플라즈마 CVD 법을 사용하여 질화규소 막 을 형성하고, 게이트 절연층 (17) 으로 하였다. a-Si (어모퍼스·실리콘) 반도체층 (18) 을 형성한 후, 알루미늄을 스퍼터링 처리하고, 소스 전극 (19) 및 드레인 전극 (20) 을 차례로 형성함으로써, 박막 트랜지스터 (T) 를 형성하였다. 박막 트랜지스터 (T) 와 게이트 절연층 (17) 을 덮도록 층간 절연층 (21) 을 형성하였다.
또한, 드레인 전극 상에 컨택트홀 (22) 을 형성하였다. 층간 절연층 상에 화소 전극으로 이루어지는 산란 반사체 (14) 를 알루미늄으로 형성하였다. 산란 반사체 상에 광산란부 (15) 를 형성하였다. 산란 반사체 (14) 및 광확산부 상에 배향막 (도시 생략) 을 형성하였다. 배향막에는 러빙 처리를 실시하였다. 또한, 유리 기판 (하부 기판) (11) 의 타방 면에, 편광판 (도시 생략) 을 형성하였다.
유리 기판 (상부 기판) (12) 의 일방의 면에 크롬으로 이루어지는 블랙 매트릭스 (25) 를 스퍼터링으로 형성하였다. 블랙 매트릭스 (25) 는 폭이 7㎛, 막두께가 0.15㎛ 로 설정되었다. 블랙 매트릭스 (25) 에 알루미늄막으로 이루어지는 광확산 구조 (26) 를 형성하였다. 광확산 구조 (26) 는, 선단부 (26b) 를 정점으로 하는 삼각형상의 단면을 갖도록 형성하였다. 블랙 매트릭스 사이에 컬러 필터층 (23) 을 형성하였다. 광확산 구조 (26) 의 막두께는 1.5㎛ 로 설정하고, 컬러 필터층 (23) 의 막두께는 1.0㎛ 로 설정하였다. 따라서, 광확산 구조 (26) 의 선단부 (26b) 는 컬러 필터층 (23) 의 액정측의 면보다 하부 기판 (11) 의 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다.
게다가, 블랙 매트릭스 (25) 및 컬러 필터층 (23) 을 덮도록 ITO (인듐·주석 산화물) 로 이루어지는 공통 전극 (24) 을 형성하였다. 공통 전극 (24) 을 덮도록, 배향막 (도시 생략) 을 형성하였다. 배향막에는 러빙 처리를 실시하였다. 또한 유리 기판 (상부 기판) (12) 의 타방의 면에, 편광판 (도시 생략) 을 형성하였다. 배향막이 대향하도록 2 장의 유리 기판을 셀갭이 4㎛ 가 되도록 시일재 (도시 생략) 로 접합하고, 주입구로부터 액정을 주입하여 액정셀을 제작하였다. 유리 기판 (하부 기판) (11) 의 편광판측에 도광판 (29) 을 배치하였다. 또한, 도광판 (29) 의 측면에 광원 (28) 을 배치하였다. 게다가, 화소 사이즈는 가로 폭을 65㎛, 세로 폭을 200㎛ 로 설정하였다.
이와 같이 작성한 반투과형 액정 표시 장치에 있어서, 광원 (28) 을 휘도 2000cd/m2 에서 조사하고, 표시면의 휘도를 측정한 바, 40cd/m2 이었다.
(실시예 2)
블랙 매트릭스의 막두께를 0.15㎛ 로 설정하고, 블랙 매트릭스 상에 투명 아크릴 감광수지를 포스트 베이크 후, 막두께가 3㎛ 가 되도록 도포하고, 노광 및 현상하여 수지막을 형성하였다. 이때, 노광은 약하게, 현상은 강하게 실시함으로써, 수지 단면을 테이퍼상으로 형성하였다. 또한, 포스트 베이크를 140℃ 에서 15 분, 이어서 220℃ 에서 320 분으로 2 단계로 나눠서 실시하고, 테이퍼각을 더욱 작게 하였다. 이 수지막 (31) 상에 막두께가 0.1㎛ 로 되도록 알루미늄막 (32) 을 형성한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 액정셀을 제작하였다.
이와 같이 작성한 액정셀을 사용한 반투과형 액정 표시 장치에 있어서, 광원 (28) 을 휘도 2000cd/m2 에서 조사하고, 표시면의 휘도를 측정한 바, 40cd/m2 이었다.
(실시예 3)
유리 기판 상에 투명 아크릴 감광수지를 포스트 베이크 후, 막두께가 3㎛ 가 되도록 도포하고, 노광 및 현상하여 수지막을 형성하였다. 이때, 노광은 약하게, 현상은 강하게 실시함으로써, 수지 단면을 테이퍼상으로 형성하였다. 게다가, 포스트 베이크를 140℃ 에서 15 분, 이어서 220℃ 에서 320 분으로 2 단계로 나눠서 실시하고, 테이퍼각을 더욱 작게 하였다. 이 수지막 (31) 상에, 블랙 매트릭스로 이루어지는 반사 방지 크롬으로 이루어지는 제 1 크롬층 (33) 을 막두께 0.1㎛ 로 형성하고, 이어서 반사 크롬으로 이루어지는 제 2 크롬층 (34) 을 막두께 0.05㎛ 로 형성하였다. 상기 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 액정셀을 제작하였다.
이와 같이 작성한 액정셀을 사용한 반투과형 액정 표시 장치에 있어서, 광원 (28) 을 휘도 2000cd/m2 로 조사하고, 표시면의 휘도를 측정한 바, 40cd/m2 이었다.
상기 실시예 1∼3 의 결과로부터, 본 발명의 액정 표시 장치는 광확산 구조를 형성함으로써 광확산 구조에 입사된 광이 광확산 구조에 의하여 반사되어 산란 반사체에 입사되고, 그 후, 산란 반사체로 반사됨으로써 광확산 구조로의 입사광을 액정 표시에 기여할 수 있어 높은 휘도가 얻어지는 것이 명백해졌다.
(비교예)
비교예로서, 블랙 매트릭스의 막두께를 0.15㎛ 로 하고, 블랙 매트릭스의 액정측에 광확산 구조를 형성하지 않는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 형성한 반투과형 액정 표시 장치를 제작하였다. 이 반투과형 액정 표시 장치를 사용하여 실시예와 동일하게 휘도를 측정한 바, 1.0cd/m2 이었다.
본 발명에 의하면, 액정층에 입사되는 외광을 유효하게 이용할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 백라이트광을 높은 산란성으로 산란 반사체로 반사되고, 백라이트광이 확실하게 액정 표시에 기여하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 대향 배치된 한 쌍의 기판,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정,
    상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 매트릭스상으로 형성된 복수의 주사선과 복수의 데이터선,
    상기 주사선과 상기 데이터선에 의해 구획된 각 영역에 형성된 표시 전극,
    상기 표시 전극에 접속된 스위칭 소자,
    상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 대향 전극,
    상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스,
    상기 블랙 매트릭스에 의해서 구획된 영역에 형성된 컬러 필터, 및
    상기 블랙 매트릭스의 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고,
    상기 광확산 구조는 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 대향 배치된 한 쌍의 기판,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정,
    상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 형성된 표시 전극,
    상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성됨과 함께 상기 표시 전극에 교차하는 대향 전극,
    상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스,
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 영역에 형성된 컬러 필터, 및
    상기 블랙 매트릭스의 상기 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고,
    상기 광확산 구조는 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 대향 배치된 한 쌍의 기판,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정,
    상기 한 쌍의 기판 중 일방의 기판의 상기 액정측에 형성된 표시 전극,
    상기 한 쌍의 기판 중 타방의 기판의 상기 액정측에 형성됨과 함께 상기 표시 전극에 교차하는 대향 전극,
    상기 타방의 기판의 상기 액정측에 형성된 블랙 매트릭스,
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 영역에 대응하는 일방의 기판 영역에 형성된 컬러 필터, 및
    상기 블랙 매트릭스의 상기 액정측에 형성된 광확산 구조가 구비되어 이루어지고,
    상기 광확산 구조는 상기 한 쌍의 기판면에 대하여 경사진 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사면이 25∼40 도의 경사 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 구조는 상기 광확산 구조의 상기 액정측의 선단부를 정점으로 하는 삼각형상의 단면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 구조는 상기 컬러 필터의 막두께보다 큰 두께가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 구조는 광반사성을 갖는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 구조는 수지층과 광반사성 금속층의 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 구조는 수지층과 반사 방지성 금속층과 반사성 금속층의 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일방의 기판의 상기 액정측과 다른 측에 형성된 백라이트와, 복수의 상기 표시 전극 사이에 형성된 통과 구멍이 구비되어 이루어지고, 상기 광확산 구조가 상기 백라이트로부터 조사되어 상기 통과 구멍을 통과한 백라이트광을 반사되는 상기 경사면이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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