JP2006119565A - アレイ基板、カラーフィルター基板、及びこれを有する液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 フラットな表面の偏光子層を有するアレイ基板、カラーフィルター基板及びこれを有する液晶表示パネルが開示される。
【解決手段】 アレイ基板は反射領域と透過領域に区画された画素領域に形成された画素電極層と、反射領域に形成された反射層と、反射領域に対応して相対的に薄い厚さを有し、透過領域に対応して相対的に厚い厚さを有して、反射層と画素電極層をカバーする第１インナー偏光子層を具備する。カラーフィルター基板は、画素領域に形成された第２インナー偏光子層を具備し、アレイ基板との合体を通じて液晶層を収容する。これによって、偏光子をアレイ基板及びカラーフィルター基板の製造工程のうち、コーティング方式に制作しながら、反射領域に対応しては薄い厚さを、透過領域に対応しては厚い厚さのインナー偏光子層をコーティングすることで、反射モードの特性と透過モードの特性を全部向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はアレイ基板、カラーフィルター基板及びこれを有する液晶表示パネルに係わり、より詳細にはフラットな表面のインナー偏光子層を有するアレイ基板、カラーフィルター基板及びこれを有する液晶表示パネルに関する。

一般的に反射型液晶表示装置は、外部から入射される自然光を用いるので、暗い場所では光量の減少によって表示が暗くなってディスプレイされる画像が見にくいという短所がある。

また、透過型液晶表示装置は、バックライトなどの装置から入射する人工光（背面光）を用いるので明るい場所であれ、暗い場所であれ関係なくディスプレイされる画像を認識することができるが、光源の分だけ消費電力が大きくなり、特にバッテリーによって動作させる携帯用表示装置などには適合しないという短所がある。

このような短所を解決するために前述した反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置を併用する反射−透過型液晶表示装置がある。
一方、液晶表示装置は大きさと関係なく、共通した工程で製造される。即ち、アレイ基板とカラーフィルター基板を各々制作した後、液晶工程に移動し、２枚の基板を接着及びカッティングした上に液晶を注入した後、偏光子を取り付け、続けてモジュール工程を進行する方法が用いられる。これとは別途に滴下工程を適用してアレイ基板とカラーフィルター基板との間に液晶を注入し、真空アセンブリーをした後、カッティング工程の後に偏光子を取り付け、その後にモジュール工程を進行する方法である。

前述した液晶表示装置の製造工程のうち、特に小型液晶表示装置の場合、生産の効率性を図るためにできるだけ母基板状態においての工程の比重を高め、カッティングの後のセル工程の数を減少させることが一番望ましい。

このような点から、液晶セル工程に該当する偏光子付着工程を母基板内で行うことが望ましい。即ち、偏光子付着をアレイ基板及びカラーフィルター基板の製造工程のうち、コーティング方式に制作することが望ましい。

これに本発明の技術的な課題はこのような点に着眼したものであって、本発明の目的は、フラットな表面のインナー偏光子層を有するアレイ基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、フラットな表面のインナー偏光子層を有するカラーフィルター基板を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、フラットな表面のインナー偏光子層を有する液晶表示パネルを提供することにある。

前述した本発明の目的を実現するために１実施例によるアレイ基板は、基板、画素電極層、及びインナー偏光子層を含む。前記基板は、反射領域と透過領域に区画された画素領域を有する。前記画素電極層は、前記画素領域に形成される。前記反射層は前記反射領域に形成される。前記インナー偏光子層は前記反射領域に対応して相対的に薄い厚さを有し、前記透過領域に対応して相対的に厚い厚さを有して、前記画素電極層と反射層をカバーする。

前述した本発明のほかの目的を実現するために１実施例によるカラーフィルター基板は、画素領域を有する基板と、前記画素領域に形成された色画素層と、均一の表面を有して前記画素領域に形成されたインナー偏光子層とを含む。

前記の本発明の目的を実現するために１実施例による液晶表示パネルは第１基板、液晶層及び第２基板を含む。前記第１基板は、反射領域と透過領域に区画された画素領域に形成された画素電極層と、前記反射領域に形成された反射層と、前記反射領域に対応して相対的に薄い厚さを有し、前記透過領域に対応して相対的に厚い厚さを有して、前記反射層と前記画素電極層をカバーする第１インナー偏光子層を具備する。前記第２基板は、前記画素領域に形成された第１インナー偏光層を具備し、前記第１基板との合体を通じて液晶層を収容する。

このようなアレイ基板、カラーフィルター基板及び液晶表示パネルによると、偏光子をアレイ基板及びカラーフィルター基板の製造工程のうち、コーティング方式に制作しながら反射領域に対応しては相対的に薄い厚さを、透過領域に対応しては相対的に厚い厚さのインナー偏光層をコーティングすることで、反射モードの特性と透過モードの特性を全て向上させることができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明する。但し、本発明はここで説明される実施例に限定されず、異なる形態に具体化することもできる。ここで紹介する実施例は、開示された内容が徹底し完全になるように、そして当業者に本発明の思想を十分伝達するために提供されるものである。図面では、多層（又は膜）及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。全体的に、図面の説明時、観察者の視点から説明したし、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上”にあるとするとき、これは他の部分“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分“すぐ上”にあるとするときには、中間に他の部分はないことを意味する。
実施例１
図１は、本発明の第１実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示装置の断面図である。特に、画素電極層上に平坦化されたインナー偏光子を有する単一セルギャップの反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施例による反射−透過型液晶表示パネルは、アレイ基板１００、液晶層２００及びアレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容するカラーフィルター基板３００を含む。

アレイ基板１００は、透明基板１０５上に形成されたゲート配線から延びたゲート電極１１２と、窒化珪素（ＳｉＮｘ）などの材質からなり、ゲート配線及びゲート電極１１２をカバーするゲート絶縁層１１４を含む。ゲート配線やゲート電極１１２はアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのようなアルミニウム系列の金属、銀（Ａｇ）や銀合金などのような銀系列の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などのような銅系列の金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのようなモリブデン系列の金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）又はチタニウム（Ｔｉ）のような金属からなる。

アレイ基板１００は、ゲート電極１１２をカバーするａ−Ｓｉのような半導体層１１６と、半導体層１１６上に形成されたｎ＋ａ−Ｓｉのような半導体不純物層１１８と、半導体不純物層１１８の一部をカバーするソース電極１２０と、半導体不純物層１１８の他の一部をカバーしながらソース電極１２０と一定間隔で離間したドレイン電極１２２を含む。ゲート電極１１２、半導体層１１６、半導体不純物層１１８、ソース電極１２０及びドレイン電極１２２は１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を定義する。ソース電極１２０やドレイン電極１２２はアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのようなアルミニウム系列の金属、銀（Ａｇ）や銀合金などのような銀系列の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などのような銅系列の金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのようなモリブデン系列の金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）又はチタニウム（Ｔｉ）のような金属からなる。

ゲート電極１１２やソース電極１２０は、単一層又は二重層などで形成することができる。単一層で形成される場合には、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム（Ａｌ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金、銅（Ｃｕ）などの金属で形成することもでき、二重層で形成される場合にはクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）又はモリブデン合金膜などの物理的化学的特性が優秀な物質を下部層として形成し、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金などの非抵抗が低い物質を上部層として形成する。

アレイ基板１００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をカバーしながらドレイン電極１２２の一部を露出させるパッシベーション層１３０と、パッシベーション層１３０をカバーする反射層１４０を含む。パシベーション層１３０は、ソース電極１２０とドレイン電極１２２との間に半導体層１１６と半導体不純物層１１８を保護し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と反射層１４０を絶縁する役割を果たす。

アレイ基板１００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極１２２とコンタクトホール（ＣＮＴ）を通じて電気的に接続された画素電極層１５０と、画素電極層１５０をカバーする第１インナー偏光子層（ｆｉｒｓｔ ｉｎｎｅｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１６０を含む。

画素電極層１５０は、反射領域（ＲＡ）と透過領域（ＴＡ）に区画された画素領域に形成される。図面上では、画素領域の全体に画素電極層１５０が形成されたものを示したが、一部が反射層１４０に電気的に接続され、透過領域にのみ形成されるように具現することもできる。

第１インナー偏光子層１６０は、反射領域（ＲＡ）に対応して相対的に薄い厚さを有し、透過領域（ＴＡ）に対応して相対的に厚い厚さを有して、反射層１４０と画素電極層１５０をカバーする。例えば、コントラスト割合を考慮するとき、第１インナー偏光子層１６０は、反射領域（ＲＡ）に対応して０．４μｍ〜０．６μｍの厚さを有し、透過領域（ＴＡ）に対応して約０．８μｍ〜１．２μｍの厚さを有する。望ましくは、反射領域（ＲＡ）に対応する第１インナー偏光子層１６０の厚さは約０．５μｍであり、透過領域（ＴＡ）に対応する第１インナー偏光子層１６０の厚さは約１．０μｍである。

カラーフィルター基板３００は、透明基板３０５上で、単位画素領域を区画する遮光層３１０と、単位画素領域に形成された色画素層３２０と、色画素層３２０上に形成された共通電極層３３０と、均一の表面を有して共通電極層３３０をカバーする第２インナー偏光子層３４０を含み、アレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容する。カラーフィルター基板３００では、色画素層３２０をカバーするオーバーコーティング層の図示を省略したが、前述のオーバーコーティング層を更に含まれるように具現することもできる。第２インナー偏光子層３４０の偏光軸は、第１インナー偏光子層１６０の偏光軸と直交することが望ましい。例えば、第１インナー偏光子層１６０が垂直偏光軸を有すると、第２インナー偏光子層３４０は水平偏光軸を有することが望ましい。

前述の第１インナー偏光子１６０及び第２インナー偏光子３４０はＴＣＦ（Ｔｈｉｎ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｍ）という名のブランドとしてアメリカのオプティバ（Ｏｐｔｉｖａ）社で生産しているクロモジェンベース（Ｃｈｒｏｍｏｇｅｎ Ｂａｓｅ）の染料（Ｄｙｅｓｔｕｆｆ）を有する異方性偏光物質である。

ＴＣＦの特性は、下記の表１のようである。

ここで、ＨＯは平行透過率であって、アレイ基板の平行板とカラーフィルター基板の偏光板が平行なときの透過率であり、Ｈ９０は直交透過率であって、アレイ基板の偏光板とカラーフィルター基板の偏光板が直交するときの透過率である。

前記の表１のように、ＴＣＦは厚さによって偏光透過率及びコントラスト割合（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｒａｔｉｏ）が各々異なる。即ち、ＴＣＦの厚さが厚いと偏光子の全体透過率は減少し、２軸交差した透明度は減少してコントラスト割合は増加する。ＴＣＦの厚さが薄くなる場合にはその逆になる。

このようなＴＣＦの異方性特性を反射−透過液晶表示装置に適用することができる。
単位画素内に反射板と透過窓が同時に存在するため、反射及び透過特性を各々向上させる場合、別途のマスクが不必要なインナー偏光子は一番適用可能な方式である。

ＴＣＦインナー偏光子の場合、コーティングの前にはフォトレジストのように３００ｐｓｉ程度の粘性を有する液晶ゲル状態のポリマーレジン形態である。したがって、ＴＣＦインナー偏光子は下記の図２のようなコーティング設備を用いて製造することができる。

図２は、図１のインナー偏光子をコーティングしながら平坦化させるコーティング設備の一例を概念的に説明するための概念図である。
図２を参照すると、画素電極層１５０まで形成された基板１００上にはＴＣＦインナー偏光子用レジンを噴射するノズルヘッド５０が配置される。ノズルヘッド５０は、ｙ方向に延びる四角筒形状を有してして、その内部には両端が閉鎖された底流スペースが形成されてＴＣＦインナー偏光子用レジン５２を収容する。ノズルヘッド５０の底壁には下側に突出する突出部が形成され、突出部には吐出口５４が形成されている。

コーティング動作のとき、ノズルヘッドは、基板１００から一定間隔で離間した状態で＋ｘ方向に移動しながらＴＣＦインナー偏光子用レジン５２をコーティングする。したがって、相対的に高さの高い反射領域に対応しては第１厚さ（ｄ１）のインナー偏光層１６０がコーティングされ、相対的に高さの低い透過領域に対応しては第２厚さ（ｄ２）のインナー偏光子層１６０がコーティングされる。

図面上には、アレイ基板にフラットな面を有するインナー偏光子層をコーティングすることを示したが、このような方式と同様にカラーフィルター基板にもフラットな面を有するインナー偏光子層をコーティングすることもできる。

図３及び図４は、図１のインナー偏光子をコーティングしながら平坦化させるコーティング設備の他の例を概念的に説明するための斜視図である。
図３に図示したように、アレイ基板１００が各々完成した状態でスロットダイコーティング方式によりアレイ基板１００の上部にＴＣＦ材料６２をディスペンシングする。

その後、図４に示したように、スロット６０を用いて一定の高さのスロット深さを維持した状態で全面コーティングすると、インナー偏光子がコーティングされる下部の深さプロファイルの差が存在したとしても、最終コーティングされる高さは同じ値を有する。即ち、前記のスロットダイコーティング方式でＴＣＦ成分のインナー偏光子を形成すると、下部段差とは関係なく最終的に表面をフラットにすることができる。

前述したように、ＴＣＦタイプのインナー偏光子をスロットダイコーティング方式にアレイ基板の上部にコーティングすると、下部膜の段差とは関係なく最終的に表面をフラットにすることができ、自動的に平坦化（Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）動作が遂行される。したがって、平坦化されたインナー偏光子を適用することで、配向膜以後の液晶工程を適用してもセルギャップの偏差なしに単一のセルギャップで液晶表示装置を具現することができる。これによって、液晶表示装置の製造収率及び光特性を改善することができる。

次に、本発明の第１実施例による反射−透過液晶表示装置の動作を透過モード動作時と反射モード動作時に各々分けて説明する。
ここで、液晶層２００は電圧が印加されない状態でホワイトを表示するノーマリホワイトモードであり、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有し、第２インナー偏光子層３４０は水平偏光軸を有すると仮定して説明する。
＜透過モード動作のとき＞
まず、透過モードの動作時、アレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０は背面光のうち、垂直偏光成分の光を液晶層２００に提供し、液晶層２００は垂直偏光成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてカラーフィルター基板３００の第２インナー偏光子層３４０に提供する。

もし液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、垂直偏光された光は、液晶層２００によってλ/２位相遅延されて水平偏光成分の光に変換され、水平偏光成分の光は第２インナー偏光子層３４０を経由して、共通電極層３３０、色画素層３２０及び透明基板３０５を通過するので、ホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生すると、垂直偏光された光は液晶層２００をバイパスし、カラーフィルター基板３００の第２インナー偏光子層３４０に提供される。液晶層２００を通過した光は垂直偏光された光であるが、第２インナー偏光子層３４０が水平偏光軸を有しているのでどのような光も第２インナー偏光子層３４０を通過しないので、ブラックを表示する。
＜反射モード動作のとき＞
一方、反射モード動作時、フロント光はカラーフィルター基板３３０の透明基板３０５、色画素層３２０及び共通電極層３３０を経由して第２インナー偏光子層３４０に入射する。第２インナー偏光子層３４０は、入射したフロント光のうち、水平成分の光のみを液晶層２００に提供し、液晶層２００は水平成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてアレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０に提供する。

もし、液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、第２インナー偏光子層３４０によって水平偏光された光は液晶層２００によってλ/２位相遅延されて垂直偏光成分の光に変換され、垂直偏光成分の光は第１インナー偏光子層１６０をバイパスする。バイパスされた垂直偏光成分の光は画素電極層１５０を経由して反射板１４０によって反射される。反射板１４０によって反射された垂直偏光成分の光は画素電極層１５０を経由して第１インナー偏光子層４６０をバイパスし、バイパスされた垂直偏光成分の光は液晶層２００を通過しながらλ/２位相遅延されて水平成分の光に変換される。水平成分の光に変換された光は、第２インナー偏光子層３４０をバイパスし、共通電極層３３０、色画素層３２０及び透明基板３０５を通過するのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生するとき、第２インナー偏光子層３４０によって水平偏光された光は液晶層２００と画素電極層１５０をバイパスし、バイパスされた光は第１インナー偏光子層１６０を通過することができない。それは、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有するためである。したがって、第１インナー偏光子層１６０を通じてどのような光も通過されないのでブラックを表示する。

以上では、反射−透過型液晶表示パネルをその一例として説明したが、前述の反射板を削除した透過型液晶表示パネルや、画素領域の全体に反射板を形成した反射型液晶表示パネルにも同様に適用することができる。
実施例２
図５は、本発明の第２実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。特に、平坦化されたインナー偏光子上に画素電極層を有する単一セルギャップの反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。

図５を参照すると、本発明の第２実施例による反射−透過型液晶表示パネルは、アレイ基板４００、液晶層２００及びアレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容するカラーフィルター基板３００を含む。図１と比較するとき、同じ構成要素に対しては同じ図面符号を付与し、その詳細な説明は省略する。

アレイ基板４００は、パッシベーション層１３０と反射板１４０をカバーする第１インナー偏光子層４６０と、第１インナー偏光子層４６０に形成されたコンタクトホール（ＣＮＴ）を通じて反射板１４０と電気的に接続された画素電極層１５０を含む。反射板１４０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極１２２と電気的に接続される。

第１インナー偏光子層４６０は、反射領域（ＲＡ）に対応して相対的に薄い厚さを有し、透過領域（ＴＡ）に対応して相対的に厚い厚さを有する。
次に、本発明の第２実施例による反射−透過液晶表示装置の動作を透過モード動作時と、反射モード動作時と各々分けて説明する。ここで、液晶層２００はノーマリホワイトモードであり、第１インナー偏光子層４６０は垂直偏光軸を有し、第２インナー偏光子層３４０は水平軸を有すると仮定して説明する。
＜透過モード動作のとき＞
まず、透過モードの動作時、アレイ基板４００の第１インナー偏光子層４６０は背面光のうち、垂直偏光成分の光を画素電極層４５０を経由して液晶層２００に提供し、液晶層２００は垂直偏光成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてカラーフィルター基板３００の第２インナー偏光子層３４０に提供する。

もし液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、垂直偏光された光は、液晶層２００によってλ/２位相遅延されて水平偏光成分の光に変換され、水平偏光成分の光は第２インナー偏光子層３４０を経由して、共通電極層３３０、色画素層３２０及び透明基板３０５を通過するので、ホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生すると、垂直偏光された光は液晶層２００をバイパスし、カラーフィルター基板３００の第２インナー偏光子層３４０に提供される。液晶層２００を通過した光は垂直偏光された光であるが、第２インナー偏光子層３４０が水平偏光軸を有しているのでどのような光も第２インナー偏光子層３４０を通過せず、ブラックを表示する。
＜反射モード動作のとき＞
一方、反射モード動作時、フロント光はカラーフィルター基板３３０の透明基板３０５、色画素層３２０及び共通電極層３３０を経由して第２インナー偏光子層３４０に入射する。第２インナー偏光子層３４０に入射したフロント光のうち、水平成分の光のみが液晶層２００に提供され、液晶層２００は水平成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてアレイ基板１００の画素電極層４５０を経由して第１インナー偏光子層３４０に提供する。

もし、液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、第２インナー偏光子層３４０によって水平偏光された光は液晶層２００によってλ/２位相遅延されて垂直偏光成分の光に変換される。垂直偏光成分の光は第１インナー偏光子層４６０をバイパスする。バイパスされた垂直偏光成分の光は反射板１４０によって反射される。反射された垂直偏光成分の光は第１インナー偏光子層４６０をバイパスし、バイパスされた垂直偏光成分の光は画素電極層４５０を経由して液晶層２００を通過しなが、λ/２位相遅延して水平成分の光に変換される。水平成分の光に変換された光は、第２インナー偏光子層３４０をバイパスし、共通電極層３３０、色画素層３２０及び透明基板３０５を通過するのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生するとき、第２インナー偏光子層３４０によって水平偏光された光は液晶層２００と画素電極層４５０をバイパスし、バイパスされた光は第１インナー偏光子層４６０を通過することができない。それは、第１インナー偏光子層４６０は垂直偏光軸を有するためである。したがって、第１インナー偏光子層４６０を通じてどのような光も通過されないのでブラックを表示する。

以上では、反射−透過型液晶表示パネルをその一例として説明したが、前述の反射板を削除した透過型液晶表示パネルや、画素領域の全体に反射板を形成した反射型液晶表示パネルにも同様に適用することができる。
実施例３
図６は、本発明の第３実施例による二重の厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。特に、画素電極層上に平坦化された第１インナー偏光子を有し、遮光層と色画素との間に介在された第２インナー偏光子を有する単一セルギャップの反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。

図６に示すように、本発明の第３実施例による反射−透過型液晶表示パネルは、アレイ基板１００、液晶層２００及びアレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容するカラーフィルター基板５００を含む。前述の図１と比較して、同じ構成要素に対しては同じ図面番号を付与し、その詳細な説明は省略する。

カラーフィルター基板５００は、透明基板５０５上で単位画素領域を区画する遮光層５１０と、遮光層と単位画素領域をカバーする第２インナー偏光子層５２０と、単位画素領域に形成された色画素層５３０と、色画素層５３０と第２インナー偏光子層５２０をカバーする共通電極層５４０を含み、アレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容する。カラーフィルター基板５００では色画素層５３０をカバーするオーバーコーティング層の図示を省略したが、前述のオーバーコーティング層を更に含むように具現することもできる。

第２インナー偏光子層５２０の偏光軸は、第１インナー偏光子層１６０の偏光軸と直交することが望ましい。例えば、第１インナー偏光子層１６０が垂直偏光軸を有するなら、第２インナー偏光子層５２０は水平偏光軸を有することが望ましい。

次に、本発明の第３実施例による反射−透過液晶表示装置の動作を透過モード動作のときと、反射モード動作のときと各々分けて説明する。ここで、液晶層２００は電圧が印加されない状態でホワイトを表示するノーマリホワイトモードであり、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有し、第２インナー偏光子層５２０は水平軸を有すると仮定して説明する。
＜透過モード動作のとき＞
まず、透過モードの動作時、アレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０は背面光のうち、垂直偏光成分の光を液晶層２００に提供し、液晶層２００は垂直偏光成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてカラーフィルター基板３００の第２インナー偏光子層３４０に提供する。

もし液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、垂直偏光された光は、液晶層２００によってλ/２位相遅延されて水平偏光成分の光に変換され、水平偏光成分の光は共通電極層５４０、色画素層５３０及び第２インナー偏光子層５２０を経由するのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生すると、垂直偏光された光は液晶層２００をバイパスし、共通電極層５４０及び色画素層５３０を経由して第２インナー偏光子層５２０に提供される。液晶層２００を通過した光は垂直偏光された光であるが、第２インナー偏光子層５２０が水平偏光軸を有しているので、どのような光も第２インナー偏光子層５２０を通過することができないのでブラックを表示する。
＜反射モード動作のとき＞
一方、反射モード動作時、フロント光はカラーフィルター基板３３０の透明基板３０５を経由して第２インナー偏光子層５２０に入射する。第２インナー偏光子層５２０は、入射したフロント光のうち、水平成分の光のみを色画素層５３０及び共通電極層５４０を経由して液晶層２００に提供し、液晶層２００は水平成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてアレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０に提供する。

もし、液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、第２インナー偏光子層５２０によって水平偏光された光は液晶層２００によってλ/２位相遅延されて垂直偏光成分の光に変換され、垂直偏光成分の光は第１インナー偏光子層１６０をバイパスする。バイパスされた垂直偏光成分の光は、画素電極層１５０を経由して反射板１４０によって反射される。反射板１４０によって反射された垂直偏光成分の光は画素電極層１５０を経由して第１インナー偏光子層１６０をバイパスする。バイパスされた垂直偏光成分の光は液晶層２００を通過しながらλ/２位相遅延されて水平成分の光に変換され、水平成分の光に変換された光は共通電極層５４０及び色画素層５３０を経由して第２インナー偏光子層５２０をバイパスするのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生するとき、第２インナー偏光子層５２０によって水平偏光された光は液晶層２００をバイパスし、バイパスされた光は第１インナー偏光子層１６０を通過することができない。それは、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有するためである。したがって、第１インナー偏光子層１６０を通じてどのような光も通過されないのでブラックを表示する。

以上では、反射−透過型液晶表示パネルをその一例として説明したが、前述の反射板を削除した透過型液晶表示パネルや、画素領域の全体に反射板を形成した反射型液晶表示パネルにも同様に適用することができる。
実施例４
図７は、本発明の第４実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。特に、画素電極層上に平坦化された第１インナー偏光子を有し、遮光層と透明基板との間に介在する第２インナー偏光子を有する単一セルギャップの反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。

図７に示すように、本発明の第４実施例による反射−透過型液晶表示パネルは、アレイ基板１００、液晶層２００及びアレイ基板１００と合体することにより液晶層２００を収容するカラーフィルター基板３００を含む。前述の図１と比較して、同じ構成要素に対しては同じ図面番号を付与し、その詳細な説明は省略する。

カラーフィルター基板６００は、透明基板６０５上で形成された遮光層６１０と、単位画素領域を区画しながら第２インナー偏光子層６１０上に形成された遮光層６２０と、単位画素領域に形成された色画素層６３０と、遮光層６２０と色画素層６３０をカバーする共通電極層６４０を含み、アレイ基板１００との合体を通じて液晶層２００を収容する。

第２インナー偏光子層６１０の偏光軸は、第１インナー偏光子層１６０の偏光軸と直交することが望ましい。例えば、第１インナー偏光子層１６０が垂直偏光軸を有するなら、第２インナー偏光子層６１０は水平偏光軸を有することが望ましい。

次に、本発明の第４実施例による反射−透過液晶表示装置の動作を透過モード動作時と、反射モード動作時と各々分けて説明する。ここで、液晶層２００は電圧が印加されない状態でホワイトを表示するノーマリホワイトモードであり、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有し、第２インナー偏光子層６２０は水平偏光軸を有すると仮定して説明する。
＜透過モード動作のとき＞
まず、透過モードの動作のとき、アレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０は背面光のうち、垂直偏光成分の光を液晶層２００に提供し、液晶層２００は垂直偏光成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてカラーフィルター基板３００の共通電極層６４０及び色画素層６３０を経由して第２インナー偏光子層６１０に提供する。

もし液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、垂直偏光された光は、液晶層２００によってλ/２位相遅延されて水平偏光成分の光に変換され、共通電極層６４０、色画素層６３０及び第２インナー偏光子層６１０を経由するのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生すると、垂直偏光された光は、液晶層２００をバイパスし、共通電極層６４０及び色画素層６３０を経由して第２インナー偏光子層６１０に提供される。液晶層２００を通過した光は垂直偏光された光であるが、第２インナー偏光子層６１０が水平偏光軸を有しているのでどのような光も第２インナー偏光子層６１０を通過できず、ブラックを表示する。
＜反射モード動作のとき＞
一方、反射モード動作時、フロント光はカラーフィルター基板６００の透明基板６０５を経由して第２インナー偏光子層６１０に入射する。第２インナー偏光子層６１０は、入射したフロント光のうち、水平成分の光のみを色画素層６３０及び共通電極層６４０を経由して液晶層２００に提供し、液晶層２００は水平成分の光をλ/２位相遅延又はバイパスさせてアレイ基板１００の第１インナー偏光子層１６０に提供する。

もし、液晶層２００の両端に電位差が発生しなければ、第２インナー偏光子層６１０によって水平偏光された光は液晶層２００によってλ/２位相遅延されて垂直偏光成分の光に変換され、垂直偏光成分の光は第１インナー偏光子層１６０をバイパスする。バイパスされた垂直偏光成分の光は、画素電極層１５０を経由して反射板１４０によって反射される。反射板１４０によって反射された垂直偏光成分の光は画素電極層１５０を経由して第１インナー偏光子層１６０をバイパスし、バイパスされた垂直偏光成分の光は液晶層２００を通過しながらλ/２位相遅延されて水平成分の光に変換される。水平成分の光に変換された光は、共通電極層６４０及び色画素層６３０を経由して第２インナー偏光子層６１０をバイパスするのでホワイトを表示する。

一方、液晶層２００の両端に電位差が発生するとき、第２インナー偏光子層６１０によって水平偏光された光は色画素層６３０及び共通電極層６４０を経由して液晶層２００をバイパスし、バイパスされた光は第１インナー偏光子層１６０を通過することができない。それは、第１インナー偏光子層１６０は垂直偏光軸を有するためである。したがって、第１インナー偏光子層１６０を通じてどのような光も通過されないのでブラックを表示する。

以上では、反射−透過型液晶表示パネルをその一例として説明したが、前述の反射板を削除した透過型液晶表示パネルや、画素領域の全体に反射板を形成した反射型液晶表示パネルにも同様に適用することができる。

一方、一般的に液晶表示装置で二重セルギャップを用いずに、単一セルギャプを用いるなら液晶層Δｎｄを調整して反射領域及び透過領域の駆動を二元化する二重ガンマ駆動方式が必要である。二重ガンマ駆動駆動方式は反射領域に対応するセルギャップが同じであるので、透過領域に比べて反射領域に相対的に小さい駆動電圧を印加して液晶層Δｎを低下させることで、反射領域と透過領域でΔｎｄを均一に調節する方法である。

但し、二重ガンマ駆動方式は、根本的に反射モードで外部光が強い場合、反射効果が相殺されて反射効率が二重セルギャップの反射効率より低下される光学的短所があるだけでなく、二重ガンマ駆動をすべきなので駆動ＩＣが更に必要であるという短所がある。

しかし、本発明ではインナー偏光子層が反射板の上部に存在するため、反射領域と透過領域のセルギャップが同じであっても反射領域で反射される光の場合、偏光子を２回経由するようになる。結局、偏光子を２回経由する反射モードの場合は、セルギャップが補正されて反射−透過モードを効率的に具現できるようになる。

したがって、本発明の場合、透過と反射モードのセルギャップが同じ単一セルギャップであるだけ、駆動のときの光路を考慮して二重ガンマ駆動方法などを応用する方法がある。即ち、透過モード時にはバックライトを駆動し、反射モードではバックライトを駆動しないながらも、透過モード時の駆動電圧の１/２程度を印加する方式で駆動時液晶の移動を全体可能移動の１/２程度のみを駆動して光経路を減らして全体的に反射−透過モードのΔｎｄを一致させる駆動方式を採用することが望ましい。

図８は、本発明の実施例による液晶表示装置の構成図である。特に、透過モードと反射モードを各々考慮して二重ガンマ駆動方式を有する液晶表示装置の構成図である。
図８に示すように、本発明の実施例による液晶表示装置は、タイミング制御部９１０、電圧発生部９２０、バックライト部９３０、データ駆動部９４０、スキャン駆動部９５０及び液晶表示パネル９６０を含み、バックライト部９３０と連係して透過モード時にはバックライト部９３０をオンし、反射モード時にはバックライト部９３０をオフし、反射モードに対応する駆動電圧は透過モードに対応する駆動電圧の１/２程度を印加する。

タイミング制御部９１０は、外部から提供される第１画像信号（ＤＡＴＡ）と、これの出力のための第１コントロール信号（ＣＮＴＬ１）の提供を各々受けて、第２コントロール信号（ＣＮＴＬ２）を電圧発生部９２０に提供し、第２画像信号（ＤＡＴＡ１）と、第２画像信号（ＤＡＴＡ１）の出力のための第３コントロール信号（ＣＮＴＬ３）をデータ駆動部９４０に提供し、スキャン開始信号（ＳＴＶ）のような第４コントロール信号（ＣＮＴＬ４）をスキャン駆動部（又はスキャンドライバ）９５０に提供する。

タイミング制御部９１０は、透過モード時にバックライト部９３０の動作をオンし、反射モード時にバックライト部９３０の動作をオフするように制御する第２コントロール信号（ＣＮＴＬ２）を電圧発生部９２０に提供する。また、タイミング制御部９１０は、反射モード時の駆動電圧を透過モード時の駆動電圧の１/２程度が印加されるように、第２画像信号（ＤＡＴＡ１）の出力のための第３コントロール信号（ＣＮＴＬ３）をデータ駆動部９４０に提供する。

電圧発生部９２０は、第２コントロール信号（ＣＮＴＬ２）の提供を受けてゲートオン又はオフさせるための第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２をスキャン駆動部９５０に提供し、共通電極電圧（ＶＣＯＭ）及びストレージ電圧（Ｖｓｔ）を液晶表示パネル９６０に提供し、バックライトオン/オフ電圧９２１をバックライト部９３０に提供する。

バックライト部９３０は、電圧発生部９２０から提供されるバックライトオン/オフ電圧９２１に基づいてオンされ、所定の光（背面光）を液晶表示パネル９６０に供給する。具体的に、バックライト部９３０は、透過モード時に所定の光を液晶表示パネル９６０に提供し、反射モード時にはオフされる。

データ駆動部９４０は、第３コントロール信号（ＣＮＴＬ３）に基づいて第２画像信号（ＤＡＴＡ１）をアナログ変換し、変換されたアナログ信号をデータ信号（Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎ−１，Ｄｎ）に定義して液晶表示パネル９６０に出力する。

スキャン駆動部９５０は、タイミング制御部９１０から提供される第４コントロール信号（ＣＮＴＬ４）と、電圧発生部９２０から提供されるゲートオン/オフ電圧（Ｖ１，Ｖ２）、一種のバイアス電圧（ＶＤＤ，ＧＮＤ）に基づいて画素を活性化するスキャン信号（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎ−１，Ｓｎ）を順次出力する。

スキャン駆動部９５０は、一例として、印刷回路基板と、ドライバＩＣを搭載しかつ印刷回路基板と液晶表示パネル９６０のスキャンライン（ＳＬ）との間に接続された可撓性印刷回路基板を含む。スキャン駆動部９５０の他の一例としては前述の印刷回路基板を具備せず、ドライブＩＣのみを搭載して液晶表示パネル９６０のスキャンライン（ＳＬ）の間に接続された可撓性印刷回路基板を含む。スキャン駆動部９５０のまた他の一例としては前述の可撓性印刷回路基板を具備せず、液晶表示パネル９６０の薄膜トランジスタの集積時、直接集積されながらスキャンライン（ＳＬ）に接続することもできる。

液晶表示パネル９６０は、複数のデータライン（ＤＬ）と、データラインに絶縁交差される複数のスキャンライン（ＳＬ）と、データライン（ＤＬ）及びスキャンライン（ＳＬ）によって定義される領域に形成された単位画素を含む。単位画素は、ゲートがスキャンラインに接続され、ソースがデータラインに接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレインに接続された液晶キャパシタ（ＣＬＣ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を含む。

以上で説明したように本発明によると、インナー偏光子を液晶表示パネルの内部に設置してセル単位工程をできるだけ減らしながら母基板工程を増加させ、生産性を向上させることができる。また、アレイ基板とカラーフィルター基板の製造工程時、液晶セルの内部にインナー偏光子を取り付けることで、液晶セルの品質を判別する偏光板取り付けの前にグロステスト検査工程を省略することができ、カッティング及び偏光板の取付の後にグロステスト検査工程を実施した後、そのままモジュール工程に移管することができるので、工程的な長所がある。

また、母基板単位で偏光板を取り付ける構造であるため、大型ガラスや大量生産に有利である。
また、インナー偏光子の厚さを反射部と透過窓の各々に対して二元化させるので、反射モードの特性と透過モードの特性を同時に向上することができる。

また、平坦化のための追加レイヤーを設置せず、既存の構造の必需的なレイヤーの特性を改善して平坦化することができる。即ち、ＴＣＦタイプのインナー偏光子をスロットダイコーティング方式でアレイ基板の上部にコーティングする場合、下部ステップの段差と関係なく、最終的に同じ高さのコーティングの厚さを有するので自動的に平坦化される。

また、高効率の単一セルギャップ反射−透過モードを具現することができる。即ち、反射部と透過層が画素内に共存する構造の反射−透過モードでは、アレイ基板で断面を見ると、レイヤーの数が異なるため段差が発生するが、インナー偏光子をスロットダイコーティング方法で制作するため反射部では相対的に薄く、透過窓では相対的に厚く形成されて自動的に平坦化される。

また、液晶セル内にインナー偏光子がコーティングされるため、高価の反射−透過モードを補償する補償フィルムの採用を省略することができ、偏光子の材料費を節減することができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の第１実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。 図１のインナー偏光子をコーティングしながら平坦化させるコーティングシステムの一例を概念的に説明するための概念図である。 図１のインナー偏光子をコーティングしながら平坦化させるコーティングシステムの他の例を概念的に説明するための斜視図である。 図１のインナー偏光子をコーティングしながら平坦化させるコーティングシステムの他の例を概念的に説明するための斜視図である。 本発明の第２実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。 本発明の第３実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。 本発明の第４実施例による二重厚さのインナー偏光子を有する反射−透過型液晶表示パネルの断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の構成図である。

符号の説明

５０ ノズルヘッド
５２ ＴＣＦインナー偏光子用レジン
５４ 吐出口
６０ スロット
６２ ＴＣＦ材料
１００、４００、６００ アレイ基板
１０５、３０５、５０５、６０５ 透明基板
１１２ ゲート電極
１１４ ゲート絶縁層
１１６ 半導体層
１１８ 半導体不純物層
１２０ ソース電極
１２２ ドレイン電極
１３０ パッシベーション層
１４０ 反射層
１５０、４５０ 画素電極層
１６０、４６０ 第１インナー偏光子層
２００ 液晶層
３００、５００ カラーフィルター基板
３１０、５１０、６２０ 遮光層
３２０、５３０、６３０ 色画素層
３３０、５４０、６４０ 共通電極層
３４０、５２０、６１０ 第２インナー偏光子層
９１０ タイミング制御部
９２０ 電圧発生部
９２１ バックライトオン/オフ電圧
９３０ バックライト部
９４０ データ駆動部
９５０ スキャン駆動部
９６０ 液晶表示パネル

Claims (20)

1. 反射領域と透過領域に区画された画素領域を有する基板と、
   前記画素領域に形成された画素電極層と、
   前記反射領域に形成された反射層と、
   前記反射領域に対応して相対的に薄い厚さを有し、前記透過領域に対応して相対的に厚い厚さを有して、前記画素電極層と反射層をカバーするインナー偏光子層と、
   を含むことを特徴とするアレイ基板。
2. 前記インナー偏光子層は、厚さが透過率に反比例し、コントラスト割合に比例する異方性偏光の特性を有することを特徴とする請求項１記載のアレイ基板。
3. 前記インナー偏光層は、表面がフラットなことを特徴とする請求項１記載のアレイ基板。
4. 前記画素領域に形成されたスイッチング素子を更に含み、前記反射層は、前記スイッチング素子に電気的に接続され、前記画素電極層は、前記反射層に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載のアレイ基板。
5. 前記画素電極層は、前記透過領域をカバーすることを特徴とする請求項４記載のアレイ基板。
6. 前記インナー偏光層は、前記画素電極層の上と、前記反射電極の上に形成されたことを特徴とする請求項５記載のアレイ基板。
7. 前記画素電極層は、前記透過領域と前記反射領域をカバーすることを特徴とする請求項４記載のアレイ基板。
8. 前記インナー偏光子層は、前記画素電極層の上に形成されたことを特徴とする請求項７記載のアレイ基板。
9. 前記インナー偏光子層は、前記画素電極層の下に形成されたことを特徴とする請求項７記載のアレイ基板。
10. 前記スイッチング素子は、ゲート電極及びソースドレイン電極を含み、前記インナー偏光子層は、前記ゲート電極の上に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアレイ基板。
11. 前記スイッチング素子は、ゲート電極及びソースドレイン電極を含み、前記インナー偏光子層は、前記ソースドレイン電極の上に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアレイ基板。
12. 前記インナー偏光子層は、前記反射領域に対応して０．４μｍ〜０．６μｍの厚さを有し、前記透過領域に対応して約０．８μｍ〜１．２μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１記載のアレイ基板。
13. 画素領域を有する基板と、
    前記画素領域に形成された色画素層と、
    均一の表面を有して前記画素領域に形成されたインナー偏光子層と、
    を含むことを特徴とするカラーフィルター基板。
14. 前記インナー偏光子層の厚さは、透過率に反比例し、コントラスト割合に比例する異方性偏光の特性を有することを特徴とする請求項１３記載のカラーフィルター基板。
15. 前記色画素層上に形成された共通電極層を更に含み、前記インナー偏光子層は、前記共通電極層上に形成されたことを特徴とする請求項１３記載のカラーフィルター基板。
16. 前記画素領域を区画する遮光層を更に含み、前記インナー偏光層は、前記遮光層と基板上に形成されたことを特徴とする請求項１３記載のカラーフィルター基板。
17. 前記色画素層は、前記インナー偏光層上に形成され、前記インナー偏光子層をカバーする共通電極層を更に含むことを特徴とする請求項１６記載のカラーフィルター基板。
18. 前記インナー偏光子層は、前記基板上に形成され、前記インナー偏光子層上に形成されて前記画素領域を区画する遮光層を更に含むことを特徴とする請求項１３記載のカラーフィルター基板。
19. 反射領域と透過領域に区画された画素領域に形成された画素電極層と、前記反射領域に形成された反射層と、前記反射領域に対応して相対的に薄い厚さを有し、前記透過領域に対応して相対的に厚い厚さを有して、前記反射層と前記画素電極層をカバーする第１インナー偏光子層を具備する第１基板と、
    液晶層と、
    前記画素領域に形成された第１インナー偏光層を具備し、前記第１基板と合体することにより液晶層を収容する第２基板と、
    を含むことを特徴とする液晶表示パネル。
20. 前記液晶層は、前記反射領域と透過領域に対応して実質的に同じセルギャップを有することを特徴とする請求項１９記載の液晶表示パネル。
    
    

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