JP2010020288A - 表示基板、これの製造方法、及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過液晶表示装置に採用されてモノセルギャップを具現できる表示基板を提供する。
【解決手段】表示基板はベース基板、絶縁層、第１画素電極、及び第２画素電極を含み、ベース基板は透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義され、絶縁層は、ベース基板の上部に形成され、透過領域に対応してエンボスパターンを有し、第１画素電極はエンボスパターンの絶縁層上に形成された第１透明電極及び反射領域に対応してベース基板の上部に形成された第１反射電極を含み、第２画素電極はエンボスパターンの絶縁層上に形成された第２透明電極及び反射領域に対応してベース基板の上部に形成された第２反射電極を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示基板、これの製造方法、及びこれを有する液晶表示装置に関し、より詳しくは、表示品質を向上した表示基板、これの製造方法、及びこれを有する液晶表示装置に関する。

一般的に、半透過モードは透過領域と反射領域とが１つの画素に分離して形成されるが、基本的に１つのＴＦＴを通じて信号が同時に入る。この電圧信号に対して液晶層の透過領域は、光に１／２λのリタデーションを与える。しかし、反射領域の場合、その経路が反射領域のセルギャップの倍になるため、たとえば反射領域のセルギャップを透過領域のセルギャップの１／２になるように構成することで、液晶の１／４λになるように設計する必要がある。

現在、適用される一般的な半透過液晶層の場合、反射領域のセルギャップが小さく設計されている。例えば、反射領域のセルギャップを小さくするために薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）或いはカラーフィルタ（ＣＦ）に段差を作ってセルギャップを小さくしている。

前述のような、デュアルセルギャップは、半透過モードを容易に設計できるという長所があるが、工程的に様々な不良を誘発している。例えば、透過領域と反射領域との異なるセルギャップによる段差によって、配向膜の塗布不良、ポリイミド凝集などのような整列欠陥、及びテキスチャ欠陥現象が発生し特性低下をもたらすおそれがある。特に、液晶の揺れ（ｂｒｕｉｓｉｎｇ）及びコントラスト比（ＣＲ）低下は、半透過型液晶表示装置の競争力を低下させる大きな原因になっている。また、マスク工程段階が多くなり、製作コストが大きくなるという問題点を内包する。

本発明の技術的課題はこのような点に着眼したもので、本発明の目的は、半透過液晶表示装置に採用されてモノセルギャップを具現できる表示基板を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記表示基板の製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、前記表示基板を含む液晶表示装置を提供することにある。

前述の本発明の目的を達成するために、一実施例による表示基板はベース基板、絶縁層、第１画素電極、及び第２画素電極を含む。前記ベース基板は透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義される。前記絶縁層は前記ベース基板の上部に形成され、前記透過領域に対応してエンボスパターンを有する。前記第１画素電極は前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第１透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第１反射電極を含む。前記第２画素電極は、前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第２透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第２反射電極を含む。

本発明の実施例において、前記ベース基板上には前記透過領域及び前記反射領域に対応して実質的に同一厚さで平らに形成されたカラーフィルター層をさらに含み、前記絶縁層は前記カラーフィルター層のうち、前記透過領域に対応する領域上に形成することができる。

本発明の実施例において、前記絶縁層は前記透過領域に対応してエンボスパターンを有するカラーフィルター層であり、前記反射領域に対応して平坦なカラーフィルター層とすることができる。

前述の本発明の他の目的を達成するために、一実施例による表示基板の製造方法によれば、透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義されたベース基板が形成される。続いて、前記ベース基板の上部に前記透過領域に対応してエンボスパターンを有する絶縁層が形成される。引き続き、前記エンボスパターンの絶縁層上に第１透明電極が形成され、前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に第１反射電極を含む第１画素電極が形成される。引き続き、前記エンボスパターンの絶縁層上に第２透明電極が形成され、前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に第２反射電極を含む第２画素電極が形成される。

本発明の実施例において、前記ベース基板上に前記透過領域及び前記反射領域に対応して実質的に同一厚さで、平らにカラーフィルター層がさらに形成されることができる。ここで、前記絶縁層は前記カラーフィルター層のうち、前記透過領域に対応する領域上に形成されることができる。また、前記ベース基板及び前記カラーフィルター層間に前記反射領域に対応して反射板を配置することができる。

本発明の実施例において、前記絶縁層は前記透過領域に対応してエンボスパターンを有するカラーフィルター層であり、前記反射領域に対応して平らなカラーフィルター層であり得る。ここで、前記透過領域及び前記反射領域に対応して形成されたカラーフィルター層は実質的に同一厚さを有するように構成できる。

前述の本発明のさらに他の目的を達成するために、実施例による液晶表示装置は、表示基板、対向基板、及び液晶層を含む。前記表示基板はベース基板、絶縁層、第１画素電極、及び第２画素電極を含む。前記ベース基板は透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義される。前記絶縁層は前記ベース基板の上部に形成され、前記透過領域に対応してエンボスパターンを有する。前記第１画素電極は前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第１透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第１反射電極を含む。前記第２画素電極は、前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第２透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第２反射電極を含む。前記対向基板は前記表示基板と対向する。前記液晶層は前記表示基板及び対向基板との間に介在され、前記第１画素電極及び第２画素電極によって形成される電界の印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を有する。

本発明の実施例において、前記第１透過電極及び前記第２透過電極に対応する液晶層のセルギャップは前記第１反射電極及び第２反射電極においてのセルギャップと実質的に同一とすることができる。

本発明の実施例において、前記媒質は前記電界無印加の際、光学的等方性を示し、前記電界印加の際、光学的異方性を示すことができる。前記絶縁層のエンボスパターンによって前記透過領域に対応する電界の強度が前記反射領域に対応する電界の強度の倍とすることができる。

本発明の実施例において、前記透過領域に対応する前記液晶層のリタデーションは前記反射領域に対応する前記液晶層のリタデーションの半分であり得る。

このような表示基板、これの製造方法、これを具備する液晶表示装置によれば、透過領域において形成される電界が反射領域において形成される電界より倍の大きさを有するように構成でき、液晶表示装置において液晶層のセルギャップをモノセルギャップにすることができる。また、液晶層が、光学的異方性の程度が変化する媒質を有するため、液晶表示装置の視野角及び応答速度を改善することができる。

本発明の実施例１による液晶表示装置の平面図である。 図１に示したＩ-Ｉ’に沿った断面図である。 図１に示した液晶表示装置の等価回路図である。 図３の第１及び第２画素電極においての電圧の変化を示す波形図である。 図２の液晶層においての液晶状態を示す断面図である。 図２の液晶層においての液晶状態を示す断面図である。 図２の液晶層においての液晶状態を示す断面図である。 図２に示した絶縁膜のエンボスの高さによって必要な液晶の駆動電圧を説明するグラフである。 図２に示した透過電極の間隔によって必要な液晶の駆動電圧及び反射電極の間隔によって必要な液晶の駆動電圧を説明するグラフである。 図２に示した透過電極及び反射電極に印加される駆動電圧、透過電極、及び反射電極による光透過率間の関係を説明するグラフである。 図２に示した液晶表示装置に含まれた表示基板の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した液晶表示装置に含まれた表示基板の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した液晶表示装置に含まれた表示基板の製造方法を説明するための断面図である。 図４〜図１０において説明した駆動方法に従って、本発明による液晶表示装置を駆動する際、光の偏光状態を説明する概念図である。 図４〜図１０において説明した駆動方法に従って、本発明による液晶表示装置を駆動する際、光の偏光状態を説明する概念図である。 本発明の実施例２による液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施例２による液層表示装置に含まれた表示基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施例２による液層表示装置に含まれた表示基板の製造方法を説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の望ましい実施例をより詳しく説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施例を図面に例示し、本明細書において詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至は代替物を含むことと理解されるべきである。各図面を説明しながら、類似する参照符号を類似する構成要素に対し使用した。添付図面において、構造物のサイズは本考案の明確性に基づくため、実際より拡大して図示したものである。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するにあたって使用できるが、このような構成要素は使用する用語によって限定されるものではない。各用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲内で、第１構成要素と第２構成要素とを置き換えることが可能である。単数の表現は文脈上において明白に別のことを意味しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組合わせたものが存在することを指定するものであり、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組合わせたものの存在あるいは付加可能性を排除するものではないことと理解されるべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が別の部分の上にあるとする場合、これは別の部分のすぐ上にある場合に限らず、その中間にまた他の部分がある場合も含む。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の下にあるとする場合、これは他の部分のすぐ下にある場合に限らず、その中間にまた他の部分がある場合も含む。

図１は、本発明の実施例１による液晶表示装置の平面図である。図２は、図１に示したＩ-Ｉ’線に沿った断面図である。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置は表示基板１００、対向基板２００、及び液晶層３００を含む。

表示基板１００は、透過領域ＴＡと反射領域ＲＡを有する画素領域Ｐが複数個定義された第１ベース基板１１０を含む。第１ベース基板１１０の上には、ゲート配線ＧＬ、第１データ配線ＤＬ１、第２データ配線ＤＬ２、ストレージ配線ＳＴＬ、第１スイッチング素子ＴＲ１、第２スイッチング素子ＴＲ２、第１画素電極ＰＥ１、第２画素電極ＰＥ２、及び第１配向膜１９０が形成される。

ゲート配線ＧＬは、第１方向へ延長され、第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）は第１方向と交差する第２方向へ延長されて互いに隣接するように形成される。ストレージ配線ＳＴＬは、第１方向へ延長されて画素領域Ｐに形成され、ゲート配線ＧＬと隣接するように形成される。

第１スイッチング素子ＴＲ１は、ゲート配線ＧＬと第１データ配線ＤＬ１が交差する領域に隣接するように形成される。第１スイッチング素子ＴＲ１は、ゲート配線ＧＬと接続された第１ゲート電極ＧＥ１、第１データ配線ＤＬ１と接続された第１ソース電極ＳＥ１、及び第１画素電極ＰＥ１と第１コンタクト部ＣＴ１を通じて電気的に接続された第１ドレイン電極ＤＥ１を含む。

第２スイッチング素子ＴＲ２は、ゲート配線ＧＬと第２データ配線ＤＬ２が交差する領域に隣接するように形成される。第２スイッチング素子ＴＲ２は、ゲート配線ＧＬと接続された第２ゲート電極ＧＥ２、第２データ配線ＤＬ２と接続された第２ソース電極ＳＥ２、及び第２画素電極ＰＥ２と第２コンタクト部ＣＴ２を通じて電気的に接続された第２ドレイン電極ＤＥ２を含む。第１及び第２スイッチング素子（ＴＲ１、ＴＲ２）は、第１チャンネルパターンＣＨ１及び第２チャンネルパターンＣＨ２をさらに含む。

第１画素電極ＰＥ１及び第２画素電極ＰＥ２は、画素領域Ｐに形成され、電位差を有する電圧がそれぞれ印加される。第１画素電極ＰＥ１はパターニングされた第１透明電極ＴＥ１及び第１反射電極ＲＥ１を有し、第２画素電極ＰＥ２はパターニングされた第２透明電極ＴＥ２及び第２反射電極ＲＥ２を有する。ここで、互いに隣接するように配置された第１透明電極ＴＥ１と第２透明電極ＴＥ２は透明領域ＴＡを構成し、互いに隣接するように配置された第１反射電極ＲＥ１と第２反射電極ＲＥ２は反射領域ＲＡを構成する。

第１画素電極ＰＥ１は、第１スイッチング素子ＴＲ１を通じて第１データ配線ＤＬ１に伝達された第１極性のデータ電圧（＋）が印加されて第１極性（＋）を有する。第２画素電極ＰＥ２は、第２スイッチング素子ＴＲ２を通じて第２データ配線ＤＬ２に伝達された第２極性のデータ電圧（−）が印加されて第２極性（−）を有する。

例えば、第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）を同一平面上に形成し、第１画素電極ＰＥ１と第２画素電極ＰＥ２に印加された電圧によって水平電気場が形成されるように構成する。

第１配向膜１９０は、第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）が形成された第１ベース基板１１０上に形成される。

表示基板１００は、ゲート絶縁層１２０、保護絶縁層１５０、反射板１６０、カラーフィルター層１７０、及び有機絶縁層１７２をさらに含む。

カラーフィルター層１７０は、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡに対応する保護絶縁層１５０上に形成され、実質的に同一厚さで平坦に形成される。ここで、カラーフィルター層１７０は赤、緑、及び青のカラーフィルターを含む。

有機絶縁層１７２は、カラーフィルター１７０のうち、透過領域ＴＡに対応する領域上に形成される。ここで、有機絶縁層１７２はエンボスパターン形状を有する。

反射板１６０は、反射領域ＲＡに対応して保護絶縁層１５０及びカラーフィルター層１７０との間に形成される。ゲート配線ＧＬ、第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、及び第１及び第２スイッチング素子（ＴＲ１、Ｒ２）が形成された領域に対応して保護絶縁層１５０上に形成された遮光層ＢＭをさらに含むことができる。

対向基板２００は、第２ベース基板２１０を含む。第２ベース基板２１０上には第２配向膜２２０が形成される。

液晶層３００は、第１画素電極ＰＥ１及び第２画素電極ＰＥ２によって形成される電界の印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を含む。また、表示基板１００及び対向基板２００を離間した状態で固定するカラムスペーサーＣＳ、第１偏光板５１０、第１（１／４λ）リタデーション板４１０、第２（１／４λ）リタデーション板４２０、及び第２偏光板５２０をさらに含むように構成できる。

液晶層３００の第１透過電極ＴＥ１及び第２透過電極ＴＥ２におけるセルギャップは、第１反射電極ＲＥ１及び第２反射電極ＲＥ２におけるセルギャップと実質的に同一とすることができる。即ち、液晶層の厚さは一定し、液晶層のセルギャップは透過領域ＴＡと反射領域ＲＡにおいて実質的に同様になるように形成されている。従って、本発明の液晶表示装置は液晶層３００のセルギャップをモノセルギャップにしながら、半透過タイプに具現できる。

ここで、透過領域ＴＡに対応する液晶層を通過する第１光と、反射領域ＲＡに対応する液晶層に入射した後反射される第２光において、液晶層３００を透過する距離が相違する。

従って、透過領域ＴＡと反射領域ＲＡにおいて、液晶層３００の駆動を同一にするためには、液晶層３００から出射する第１光に対応するリタデーションの量を、第２光に対応するリタデーションの量の半分にする必要がある。

このために、本発明においては、透過領域ＴＡに対応する液晶層３００おける電界が、反射領域ＲＡに対応する液晶層３００における電界の強度の倍になるように、透過領域ＴＡの第１透過電極ＴＡ１及び第２透過電極ＴＡ２をエンボスパターンに形状化し、反射領域ＲＡの第１反射電極ＲＡ１及び第２反射電極ＲＡ２はバーの形状を有するようにした。

図３は、図１に示した液晶表示装置の等価回路図である。

図１及び図３に示すように、液晶表示装置の画素領域Ｐには単位画素が定義される。単位画素は、２つのデータ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）及び１つのゲート配線ＧＬによって伝達されたデータ信号及びゲート信号によって駆動される。例えば、画素Ｐは第１スイッチング素子ＴＲ１、第２スイッチング素子ＴＲ２、液晶コンデンサーＣＬＣ、第１ストレージコンデンサーＣＳＴ１、及び第２ストレージコンデンサーＣＳＴ２を含む。第１スイッチング素子ＴＲ１はゲート配線ＧＬに接続された制御電極（以下、「ゲート電極」とする）、第１データ配線ＤＬ１に接続された入力電極（以下、「ソース電極」とする）、及び液晶コンデンサーＣＬＣの一端と接続された出力電極（以下、「ドレイン電極」とする）を含む。第２スイッチング素子ＴＲ２はゲート配線ＧＬに接続されたゲート電極、第２データ配線ＤＬ２に接続されたソース電極及び液晶コンデンサーＣＬＣの他端と接続されたドレイン電極を含む。

第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）には、画素Ｐに該当するデュアル極性（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｔｙ）のデータ信号がそれぞれ印加される。例えば、第１データ配線ＤＬ１には基準電圧対比陽極性のデータ信号（＋）が印加され、第２データ配線ＤＬ２には、陽極性のデータ信号（＋）に位相が反転された陰極性のデータ信号（−）が印加される。これによって、画素Ｐに陽極性（＋）及び陰極性（−）の電圧を印加することで、液晶コンデンサーＣＬＣを高電圧で駆動させる。デュアル極性駆動方式は応答速度及び透過率を向上させることができる。

図４は、図３の第１及び第２画素電極においての電圧の変化を示す波形図である。図４において、第１画素電極ＰＥ１に充電される電圧を第１画素電圧Ｖ１と定義し、第２画素電極ＰＥ２に充電される電圧を第２画素電圧Ｖ２と定義し、第１データ配線ＤＬ１に印加される信号を第１データ信号ＤＳ１と定義する。また、第２データ配線ＤＬ２に印加される信号を第２データ信号ＤＳ２と定義し、ゲート配線ＧＬに印加される信号をゲート信号ＧＳと定義する。

図４に示すように、ゲート信号ＧＳがゲート配線ＧＬに印加されると、第１画素電圧Ｖ１は陽極性の第１データ信号ＤＳ１と同一になるように徐々に増加し、第２画素電圧Ｖ２は陰極性の第２データ信号ＤＳ２と同一になるように徐々に減少する。ここで、ゲート信号ＧＳがターンオン状態からターンオフ状態に変わる際に発生する第１キックバック電圧ΔＶＫ１は第１画素電圧Ｖ１を降下させ、第２キックバック電圧ΔＶＫ２は第２画素電圧Ｖ２を降下させる。しかし、第１キックバック電圧ΔＶＫ１及び第２キックバック電圧ΔＶＫ２はその大きさが同一であるため、各画素Ｐ毎にキックバック電圧の差がなくなりフリッカー現象を防ぐ。

図５〜図７は、図２の液晶層においての液晶状態を示す断面図である。

図２及び図５〜図７に示すように、液晶層３００の液晶は第１透明電極ＴＥ１及び第２透明電極ＴＥ２によって形成される電界、及び第１反射電極ＲＥ１及び第２反射電極ＲＥ２によって形成される電界の印加有無によって液晶の配列が異なる。

図５に示すように、液晶は電界が無印加の際、光学的等方性を示し、立方体対称性を示す秩序構造を有し、ダーク（ｄａｒｋ）状態になる。反面、電界が印加されれば光学的異方性になり、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）状態になる。

液晶は電界が無印加の際、等方性を示し、電界の印加によって、光学的異方性の程度が変化するため、光の漏れが少ない。また、液晶が個別的に横たわって個別的に動くため、即ち、従来の液晶のように液晶固有の粘度が応答速度に影響を与えないため速い応答時間を有する。

また、液晶はＵＶ硬化工程によって高分子安定化状態になる。従って、本発明においてはＵＶを安定的に照射するためにＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）方式が採択された。

図６及び図７に示すように、第１透明電極ＴＥ１及び第２透明電極ＴＥ２によって形成される電界が印加される際の第１透明電極ＴＥ１及び第２透明電極ＴＥ２のエンボスパターンによる電界の強度は、第１反射電極ＲＥ１及び第２反射電極ＲＥ２によって形成される電界が印加される際の第１反射電極ＲＥ１及び第２反射電極ＲＥ２のバー形状によって電荷の強度より強くて、図６に示した液晶が図７に示した液晶よりさらに水平方向に配向する。反射領域ＲＡでエンボスパターンを使用しないことで、反射領域ＲＡにおける光漏れ現象を減少させることができる。

従って、同様の駆動電圧が印加されても、透明領域ＴＡに対応する液晶層３００の電界強度を、反射領域ＲＡに対応する液晶層３００の電界強度の倍にすることができ、モノセルギャップでありながらデュアルセルギャップに代替することが可能となる。

図８は、図２に示した絶縁膜のエンボスの高さによって必要な液晶駆動電圧を説明するグラフである。

図８において、横軸は絶縁膜のエンボス高さを示し、縦軸は第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）と第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）に印加される電圧を示す。ここで、透過領域ＴＡのエンボスの高さは１μｍ〜４μｍとすることができる。

図８に示すように、反射領域ＲＡにおいて、絶縁膜にエンボスを形成しなかった場合、駆動電圧は略３０Ｖと測定された。透過領域ＴＡにおいて、絶縁膜に１μｍの高さを有するエンボスを形成した場合、２μｍの高さを有するエンボスを形成した場合、４μｍの高さを有するエンボスを形成した場合、駆動電圧はそれぞれ２２Ｖ、１８Ｖ、１６Ｖと測定された。

絶縁膜のエンボスの高さが高くなるにつれ駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）は減少することが確認できる。

以上、説明したように絶縁膜のエンボスが形成されなかった場合に必要な駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）は、エンボスの高さを４μｍとした場合に必要な駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）の約倍である。結果的に、エンボスの高さを調節して、透過領域ＴＡに対応する液晶層３００の電界を、反射領域ＲＡに対応する液晶層３００の電界強度の倍になるように設計でき、必要な駆動電圧を引き下げることができる。

図９は、図２に示した第１及び第２透過電極の間隔に従って必要な液晶の駆動電圧と第１及び第２反射電極の間隔に従って必要な液晶の駆動電圧を説明するグラフである。

図９において、横軸は電極間の距離を示し、縦軸は第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）と第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）に印加される電圧を示す。ここで、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）はエンボスパターンであり、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）はバーの形状を有する。ここで、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）それぞれの幅は２μｍ〜５μｍとすることができ、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）間の間隔は２μｍ〜１０μｍとすることができる。また、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）それぞれの幅は２μｍ〜５μｍとすることができ、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）間の間隔は２μｍ〜１０μｍとすることができる。

図９に示すように、電極間の距離が長くなるにつれ、駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）は減少することが測定された。従って、駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）を下げることは電極間の距離を縮めることによって可能になることがわかる。

また、同一横軸値に対して四角点が表示された駆動電圧―第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）間の距離グラフの縦軸値は、円形点が表示された駆動電圧―第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）間の距離グラフの縦軸値の倍になることがわかる。ここで、駆動電圧―第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）間の距離グラフ及び第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）間の距離グラフの傾きは線形である。従って、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）はエンボスパターンを、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）はバーの形状を有することで、透過領域ＴＡにおいて必要な駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）は、反射領域ＲＡにおいて必要な駆動電圧の最大値（Ｖｍａｘ）の半分に減少させる。

図１０は、図２に図示された第１及び第２透過電極と第１及び第２反射電極に印加される駆動電圧と、第１及び第２透過電極と第１及び第２反射電極による光透過率との間の関係を説明するグラフである。

図１０において、横軸は第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）と第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）に印加される駆動電圧Ｖを示し、縦軸は第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）と第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）において百分率で示した液晶層３００の光透過率を示す。ここで、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）は、エンボスパターンを、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）はバーの形状を有する。

図１０に示すように、点線で表示された第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）に対する電圧―透過率グラフにおいて、光透過率は駆動電圧Ｖが増加しても約０％を維持するが、駆動電圧Ｖが１０Ｖ以後から徐々に増加して駆動電圧Ｖが２０Ｖになる場合、光透過率が略１００％に近接することがわかる。反面、実線で表示された第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）に対する電圧―透過率グラフにおいて、光透過率は駆動電圧Ｖが増加しても約０％を維持するが、駆動電圧Ｖが１０Ｖ以後から徐々に増加して駆動電圧Ｖが４０Ｖになる場合、光透過率が略１００％に近接することがわかる。即ち、同じ駆動電圧Ｖを印加する場合、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）を透過する第１光の液晶層３００に対する透過率は、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）を通過して反射板１６０によって反射される第２光の液晶層３００に対する透過率の倍になる。これは、第１光の経路は第２光の経路の半分であるため、透過領域ＴＡに対応する液晶層のリタデーションを反射領域ＲＡのリタデーションの半分が必要になる。

結局、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）のエンボスパターンによって、同一の駆動電圧Ｖで互いに異なるリタデーションを設定することができ、従来デュアルセルギャップによって互いに異なるリタデーションを設定していたのに代えて、本発明ではモノセルギャップによって具現することができる。

図１１〜図１３は、図２に示した液晶表示装置に含まれる表示基板の製造方法を説明するための断面図である。

図２及び図１１に示すように、透過領域ＴＡと反射領域ＲＡを有する画素領域Ｐが複数個定義された第１ベース基板１１０が提供される。第１ベース基板１１０上にゲート金属層が形成される。ゲート金属層をパターニングしてゲート配線ＧＬ、ゲート電極（ＧＥ１、ＧＥ２）及びストレージ配線ＳＴＬを含むゲート金属パターンが形成される。

ゲート金属パターンが形成された第１ベース基板１１０上にゲート絶縁層１２０が形成される。

図２及び図１２に示すように、ゲート絶縁層１２０が形成された第１ベース基板１１０上にチャンネルパターン（ＣＨ１、ＣＨ２）が形成される。チャンネルパターン（ＣＨ１、ＣＨ２）が形成されたゲート絶縁層１２０上にソース金属層が形成される。ソース金属層をパターニングして第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、ソース電極（ＳＥ１、ＳＥ２）、及びドレイン電極（ＤＥ１，ＤＥ２）を含むソース金属パターンが形成される。ここでは、チャンネルパターン（ＣＨ１、ＣＨ２）とソース金属パターンを互いに異なるマスクを利用して形成することを例として取り上げたが、チャンネルパターンとソース金属パターンを１つのマスクを利用して形成することができる。引き続き、ソース金属パターンが形成された第１ベース基板１１０上に保護絶縁層１５０が形成される。

図２及び図１３に示すように、保護絶縁層１５０が形成された第１ベース基板１１０上に遮光層ＢＭ、反射板１６０、カラーフィルター層１７０、及び有機絶縁層１７２が形成される。ここで、遮光層ＢＭは、ゲート配線ＧＬ、第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、及び第１、第２、スイッチング素子（ＴＲ１、ＴＲ２）が形成された領域に対応して無機絶縁層１５０上に形成される

反射板１６０は、反射領域ＲＡに対応して保護絶縁層１５０及びカラーフィルター層１７０間に形成される。

カラーフィルター層１７０は、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡに対応する保護絶縁層１５０上に形成され、実質的に同一厚さで平坦に形成される。ここで、カラーフィルター層１７０は、赤、緑、及び青のカラーフィルターを含む。

有機絶縁層１７２はカラーフィルター１７０のうち、透過領域ＴＡに対応する領域上に形成される。ここで、有機絶縁層１７２はアイランドタイプのサブ絶縁部材を有する。

遮光層ＢＭ及び保護絶縁層１５０をエッチングして、ドレイン電極（ＤＥ１，ＤＥ２）を露出させる第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）が形成される。第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）が形成された第１ベース基板１０１上に透明導電層が形成される。透明導電層をパターニングして第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）が形成される。第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）は第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）を通じてドレイン電極（ＤＥ１、ＤＥ２）と電気的に接続される。第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）は、第１透過電極ＴＥ１及び第１反射電極ＲＥ１と第２透過電極ＴＥ２及び第２反射電極ＲＥ２をそれぞれ含む。

第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）が形成された第１ベース基板１１０上に第１配向膜１９０が形成される。

図１４及び図１５は、図４〜図１０で説明した駆動方法に従って本発明による液晶表示装置を駆動する際、光の偏光状態を説明する概念図である。ここで、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡのダークモード（ｄａｒｋ ｍｏｄｅ）及びホワイトモード（ｗｈｉｔｅ ｍｏｄｅ）を同時に具現するために、第１及び第２（１／４λ）位相差板（４１０、４２０）が使用される。

図１４は、第１及び第２画素電圧（Ｖ１、Ｖ２）が、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）と第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）に印加されていないオフ状態で、ダークモード（ｄａｒｋ ｍｏｄｅ）が具現されることを図示する。図１５は、第１及び第２画素電圧（Ｖ１、Ｖ２）が第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）と第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）に印加されたオン状態でホワイトモード（ｗｈｉｔｅ ｍｏｄｅ）が具現されることを図示する。

図２、図４、図１４、及び図１５に示すように、第１（１／４λ）位相差板４１０は表示基板１１０の背面に配置され、第１偏光板５１０は第１（１／４λ）位相差板４１０下に配置することができる。第２（１／４λ）位相差板４２０は対向基板２１０の上面に配置され、第２偏光板５２０は第２（１／４λ）位相差板４２０上に配置される。

図１４において、第１偏光板５１０に入射した第１光は、第１偏光板５１０によって特定の方向へ線偏光され、第１（１／４λ）位相差板４１０によって第１方向へ円偏光されて、第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）を通じて液晶層３００に入射する。第１方向は、便宜上、円偏光の方向を区分するために用いた。

オフ状態で液晶層３００は、第１光の偏光状態をそのまま維持する。従って、第１方向へ円偏光された第１光は、第２（１／４λ）位相差板４２０によって線偏光される。第１光は第１偏光板５１０と偏光軸が交差するように配置された第２偏光板５２０によって遮断されてダークモードになる。

一方、第２光は第２偏光板５２０によって特定の方向へ線偏光され、第２（１／４λ）位相差板４２０によって第２方向へ円偏光されて、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）上の液晶層３００に入射される。第２方向は第１方向と１８０°位相差が生じる方向に定義することができる。

オフ状態であるため、液晶層３００を通過しながら第２光の偏光状態は変更されない。第２光は、第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）を通過して反射板１６０で反射され、位相が反転して第１方向へ偏光された円偏光になって、再び第２（１／４λ）位相差板４２０に入射する。

第１方向へ円偏光された第２光は、第２（１／４λ）位相差板４２０によって線偏光される。第２光は、第２偏光板５２０によって遮断されてダークモードになる。

従って、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡにおいて、オフモードでダークモードが具現できる。

図１５において、透過領域ＴＡと反射領域ＲＡにおいてセルギャップが実質的に同一であり、オン状態であるため、液晶層３００は入射層の偏光状態を変更させる。

透過領域ＴＡの液晶層３００は、第１画素電圧Ｖ１が印加された第１透過電極ＴＥ１と第２画素電圧Ｖ２が印加された第２透過電極ＴＥ２が形成する電気場によって再配列され、液晶層３００を透過する第１光は１／２λだけ位相が変更される。

即ち、第１方向へ円偏光された第１光は、液晶層３００によって第２方向へ円偏光される。第２方向に円偏光された第１光は、第２（１／４λ）位相差板４２０によって線偏光されて第２偏光板５２０を透過してホワイトモードが具現される。

反射領域ＲＡの液晶層３００は、第１画素電圧Ｖ１が印加された第１反射電極ＲＥ１と第２画素電圧Ｖ２が印加された第２反射電極ＲＥ２が形成される電気場によって再配列され、第２光は反射領域ＲＡの液晶層３００を１回通過する際、１／４λだけ位相が変更される。

第２（１／４λ）位相差板４２０によって第２方向に円偏光された第２光は、液晶層３００によって再び線偏光されて第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）に入射する。第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）を通過して反射板１６０において反射された第２光は、位相が１８０°変更された線偏光になって、再び液晶層３００を通過する。液晶層３００によって再び１／４λだけ位相が変更された第２光は、第２方向に円偏光された光になる。

第２方向へ円偏光された第２光は、第２（１／４λ）位相差板４２０によって線偏光されて第２偏光板５２０を透過してホワイトモードが具現される。

従って、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡにおいて、オンモードでホワイトモードが具現できる。

従って、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡの光効率を１００％とすることができる。また、半透過方式であるため、野外視認性を高め、反射領域ＲＡの面積比を高めれば、野外視認性がより改善できる。

図１６は、本発明の実施例２による液晶表示装置の断面図である。

カラーフィルター層２７０のうち、透過領域ＴＡに対応する領域のカラーフィルター層２７０はエンボスパターンを有し、反射領域ＲＡに対応する領域のカラーフィルター層２７０は平坦であることを除けば、図１〜図３において説明した液晶表示装置と実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使用し、重複する説明は省略する。

カラーフィルター層２７０のうち、透過領域ＴＡに対応する領域のカラーフィルター層２７０はエンボスパターンを有する。透過領域ＴＡに対応して形成されたカラーフィルター層２７０及び反射領域ＲＡに対応して形成されたカラーフィルター層２７０は実質的に同一厚さを有する。即ち、図１６に示したエンボスパターンのエンボスの高さは誇張して表示し、エンボスパターンによって透過領域ＴＡに対応する領域のカラーフィルター層２７０と、反射領域ＲＡに対応する領域のカラーフィルター層２７０の厚さは実質的に差がない。

本発明の実施例２による液晶表示装置の駆動方法は、図４〜図１０において説明した液晶表示装置の駆動方法と実質的に同一である。従って、重複する説明は省略する。

図１７及び図１８は、本発明の実施例２による液晶表示装置に含まれる表示基板の製造方法を説明するための断面図である。保護絶縁層１５０が形成されるまでの製造方法は図１１及び図１２において説明した製造方法と実質的に同一であるため重複する説明は省略する。

図１６及び図１７に示すように、保護絶縁層１５０が形成された第１ベース基板１１０の上に遮光層ＢＭ、反射板１６０、カラーフィルター層２７０が形成される。ここで、遮光層ＢＭはゲート配線ＧＬ、第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、及び第１及び第２スイッチング素子（ＴＲ１、ＴＲ２）が形成された領域に対応して無機絶縁層１５０上に形成される。

反射板１６０は、反射領域ＲＡに対応して保護絶縁層１５０及びカラーフィルター層２７０の間に形成される。

カラーフィルター層２７０は、透過領域ＴＡ及び反射領域ＲＡに対応する保護絶縁層１５０上に形成され、実質的に同一厚さで平坦に形成される。ここで、カラーフィルター２７０は、赤、緑、及び青のカラーフィルターを含む。

カラーフィルター層２７０は、透過領域ＴＡに対応して表面にエンボスパターンが形成される。この際、エンボスパターンは、カラーフィルター層２７０から直接形成されて別途の絶縁層をパターニングする必要がないため、工程の段階を減少することができる。これによって、表示基板製造の際、費用が節減されるため生産性を向上することができる。

引き続き、遮光層ＢＭ及び保護絶縁層１５０をエッチングしてドレイン電極（ＤＥ１、ＤＥ２）を露出させる第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）が形成される。

図１６及び図１８に示すように、第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）が形成された第１ベース基板１０１上に透明導電層が形成される。透明導電層をパターニングして第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）が形成される。第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）は第１及び第２コンタクト部（ＣＴ１、ＣＴ２）を通じてドレイン電極（ＤＥ１、ＤＥ２）と電気的に接続される。第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）はエンボスパターン形状にパターニングされた第１及び第２透過電極（ＴＥ１、ＴＥ２）及びバー（Ｂａｒ）の形状にパターニングされた第１及び第２反射電極（ＲＥ１、ＲＥ２）をそれぞれ含む。

第１及び第２画素電極（ＰＥ１、ＰＥ２）が形成された第１ベース基板１１０上に第１配向膜１９０を形成する。

従って、本発明においては、透過領域ＴＡに対応する液晶層３００における電界強度は、エンボスパターン形状にパターニングされたカラーフィルター層１７０によって、反射領域ＲＡに対応する液晶層３００における電界強度の倍にすることができ、液晶層３００のセルギャップをモノセルギャップにしつつ、半透過タイプの液晶表示装置を具現することが可能になる。

本発明の実施例２による液晶表示装置を駆動する際の光の偏光状態は、図１４及び図１５において説明された光の偏光状態と実質的に同一であるため重複する説明は省略する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の実施例によれば、透過領域の第１及び第２透過電極をエンボスパターンに形状化することによって、透過領域及び反射領域に同一駆動電圧を印加しても互いに異なるリタデーションを設定することができ、既存の互いに異なるリタデーションを設定するために用いたデュアルセルギャップに代えて、本発明においてはモノセルギャップで具現することができる。従って、製作工程数を減らし、費用を節約することができる。また、液晶表示装置は電界の印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を有する液晶層を含み、光視野角が広くて速い応答速度を実現することができる。

ＴＡ 透過領域
ＲＡ 反射領域
ＤＬ１ 第１データ配線
ＤＬ２ 第２データ配線
ＴＲ１ 第１スイッチング素子
ＴＲ２ 第２スイッチング素子
ＣＴ１ 第１コンタクト部
ＣＴ２ 第２コンタクト部
ＰＥ１ 第１画素電極
ＰＥ２ 第２画素電極
ＴＥ１ 第１第２透過電極
ＴＥ２ 第２透過電極
ＲＥ１ 第１反射電極
ＲＥ２ 第２反射電極
ＧＬ ゲート配線
ＳＴＬ ストレージ配線
１００ 表示基板
１６０ 反射板
１７０ カラーフィルター層
２００ 対向基板
３００ 液晶層

Claims (10)

1. 透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義されたベース基板と、
   前記ベース基板の上部に形成され、前記透過領域に対応してエンボスパターンを有する絶縁層と、
   前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第１透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第１反射電極を含む第１画素電極と、
   前記エンボスパターンの絶縁層上に形成された第２透明電極及び前記反射領域に対応して前記ベース基板の上部に形成された第２反射電極を含む第２画素電極と、
   を含む表示基板。
2. 前記ベース基板上には前記透過領域及び前記反射領域に対応して形成されたカラーフィルター層をさらに含み、前記絶縁層は前記カラーフィルター層のうち、前記透過領域に対応する領域上に形成されることを特徴とする請求項１記載の表示基板。
3. 前記ベース基板及び前記カラーフィルター層の間に、前記反射領域に対応して配置された反射板をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の表示基板。
4. 前記絶縁層は、前記透過領域に対応してエンボスパターンを有するカラーフィルター層であり、前記反射領域に対応して平らなカラーフィルター層であることを特徴とする請求項１記載の表示基板。
5. 前記透過領域及び前記反射領域に対応して形成されたカラーフィルター層は実質的に同一厚さを有することを特徴とする請求項４記載の表示基板。
6. 透過領域と反射領域を有する画素領域が複数個定義されたベース基板を提供する段階と、
   前記ベース基板の上部に前記透過領域に対応してエンボスパターンを有する絶縁層を形成する段階と、
   前記エンボスパターンの絶縁層上において前記透過領域に対応する第１透明電極と、前記ベース基板の上部において前記反射領域に対応する第１反射電極を含む第１画素電極を形成する段階と、
   前記エンボスパターンの絶縁層上において、前記透過領域に対応する第２透明電極と、前記ベース基板の上部において前記反射領域に対応する第２反射電極を含む第２画素電飾を形成する段階と、を含む表示基板の製造方法。
7. 前記ベース基板上に前記透過領域及び前記反射領域に対応してカラーフィルター層を形成する段階をさらに含み、前記絶縁層は前記カラーフィルター層のうち、前記透過領域に対応される領域上に形成されることを特徴とする請求項６記載の表示基板の製造方法。
8. 前記ベース基板及び前記カラーフィルター層間に前記反射領域に対応して反射板を配置する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の表示基板の製造方法。
9. 前記絶縁層は前記透過領域に対応してエンボスパターンを有するカラーフィルター層であり、前記反射領域に対応して平坦なカラーフィルター層であることを特徴とする請求項６記載の表示基板の製造方法。
10. 前記透過領域及び前記反射領域に対応して形成されたカラーフィルター層は実質的に同一厚さを有することを特徴とする請求項９記載の表示基板の製造方法。

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