KR100469802B1 - 반사투과형 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 반사모드와 투과모드에서 동일한 편광특성과 동일한 색순도 특성을 가지도록 구성한 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는, 한 화소를 반사부와 투과부로 정의하고 반사부 및 투과부를 통과하는 빛의 편광특성을 동일하도록 하기 위해, 반사부에 대응하는 상부기판에는 인셀-위상차 필름(in-cell retardation film)을 구성하고, 투과부에 대응하는 부분은 반사부와 비교하여 두 배의 셀갭과 두배의 컬러필터 두께를 가지도록 한다.

이와 같은 구성은 종래에 비해, 액정패널의 상부와 하부에 동시에 위상차 필름을 구성하지 않아도 상기 반사부와 투과부에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있는 동시에 동일한 색순도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 위상차 필름을 하나만 사용하는 것이 가능할 뿐 아니라 이를 셀의 내부에 구성하기 때문에, 고화질을 구현하는 액정패널을 좀더 컴팩트하게 구성할 수 있을 뿐 아니라, 공정시간을 단축할 수 있는 동시에, 공정비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.

Description

반사투과형 액정 표시장치{Tansflective type liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고화질의 반사투과형 액정표시장치(transflective liquid crystal display device)에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있으며, 상기 투과형 액정표시장치는 액정패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(back-light)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이다.

전술한 구성에 의해, 상기 투과형 액정표시장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정표시장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로, 상기 투과형 액정표시장치에 비해 소비전력이 적다. 그러나, 상기 반사형 액정표시장치는 어두운 장소나, 날씨가 흐릴 경우에는 외부광을 이용할 수 없다는 제약이 있다.

따라서, 상기 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 반사 및 투과겸용 액정표시장치 즉, 반사투과형 액정표시장치가 제안되고 있다.

그런데, 반사투과형 액정표시장치는 반사부와 투과부의 구성을 하나의 기판에 구성하기 때문에 반사부에 구성되어야할 광학필름의 구성이 투과부에는 필요치 않게 되며, 이는 투과부의 광학적 효율을 낮추는 원인이 된다.

따라서, 이를 보상하기 위한 수단을 투과부에 대응하여 더욱 구성하게 된다.

이에 대해 이하, 도 1을 참조하여 먼저, 반사형 액정패널의 구성과 이를 통과하는 빛의 편광특성을 알아본다.

도 1은 종래의 제 1 예에 따른 반사형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.(한 화소에 해당하는 단면도이며, 빛의 편광에 영향을 미치지 않는 요소(컬러필터, 제 1 및 제 2 전극 등)는 생략하였다.)

도시한 바와 같이, 반사형 액정표시장치(9)는 하부 기판(10)과 이와는 액정층(30)을 사이에 두고 소정간격 이격된 상부기판(20)으로 구성된다.

상기 하부기판(10)에는 반사판(반사전극, 12)이 구성되고, 상기 상부 기판(20)의 상부에는 위상차 필름(λ/4필름, QWP 필름)(22)과 편광 필름(24)이 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 위상차 필름(22)은 빛의 편광상태를 바꾸는 기능을 하게 된다. 즉, 선편광을 좌 또는 우원편광으로, 좌 또는 우원편광을 45^o또는 135^o의 선편광으로 바꾸는 기능을 하게 된다.

또한, 상기 편광필름(24)은 자연광을 소정의 기울기를 가지는 선평광으로 바꾸는 기능을 하게 된다.(즉, 편광필름의 편광축과 평행한 선편광만을 투과시키는 기능)

이때, 상기 액정층(30)은 전압을 인가하는 경우에 장축이 수직전계 방향과 수직한 방향으로 배열하는 양의 이방성을 가지는 트위스트 네마틱 액정(twisted nematic LC)의 집합체라고 가정한다.

이하, 도 2와 도 3을 참조하여, 전술한 바와 같은 반사형 액정표시장치의 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 알아본다.

도 2는 전압이 온 상태(on state)인 경우, 액정표시장치(도 1의 9)의 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 위치에 따라 순차적으로 나타낸 도면이다.(전압이 인가된 경우 액정은 장축이 가로 방향으로 배열된 상태이며, 편광특성은 빛을 따라가는 방향을 기준으로 표현된 것이다.)

먼저, 외부의 산란광 중 상부 편광필름(24)의 편광축(45^o의 기울기를 가짐)과 동일한 선편광 만이 이를 통과하게 된다.

상기 상부 편광필름(24)을 통과한 선평광은 상기 위상차 필름(LCP)(22)을 통과하면서 좌원편광으로 편광상태가 바뀌게 되고, 좌원 편광은 액정층(30)을 그대로 통과하여 상기 반사판(12)에 반사되는 동안 편광방향이 반대로 바뀌어 우원편광으로 바뀌게 된다.

상기 우원편광은 다시 액정층(30)을 위상변화 없이 통과하게 되고, 상부의 위상차 필름(22)을 통과하면서 45도의 기울기를 가지는 선편광이 된다.

이때, 빛의 관점에서 상부 편광필름(24)의 편광축은 135도가 되므로, 상기 빛은 편광필름(24)을 통과하지 못하고 반대로 편광필름에 완전히 흡수된다.

따라서, 반사형 액정패널은 완전한 블랙상태(black state)로 관찰된다.

이하, 도 3을 참조하여 전압이 오프 상태(off state)인 경우, 반사형 액정표시장치의 내를 통과하는 빛의 편광특성을 알아본다.(전압이 오프 상태인 경우, 액정층은 90도 오른쪽으로 꼬인 상태로 존재하게 된다.)

먼저, 상부 편광필름(24)을 통과한 빛은 45도로 선평광된 빛이며, 이 선편광은 상기 위상차 필름(22)을 통과하면서 좌원 편광으로 바뀌게 된다.

상기 좌원편광은 액정층(30)을 통과하면서 다시 45도로 선편광된 빛으로 바뀌게 된다.

상기 선편광된 빛은 상기 반사판(12)에 의해 반사되면서 그 위상이 반대로 되어 135도로 선편광된 빛으로 바뀌게 된다. 상기 선편광은 다시 액정층(30)을 통과하면서 좌원편광으로 바뀌게 되고, 좌원 편광은 상기 위상차 필름(22)을 통과하면서 135도의 선편광으로 바뀌게 되어 상기 상부 편광필름(24)을 통과하게 된다.

따라서, 액정패널은 완전한 화이트 상태(white)로 관찰된다.

전술한 편광특성을 얻기 위해서는, 상기 위상차 필름(22)의 구성이 반드시 필요하다. 왜냐하면 상기 위상차 필름(22)을 구성하지 않으면 완전한 블랙 상태 또는 완전한 화이트 상태를 얻을 수 없기 때문이다.

전술한 바와 같은 편광특성을 가지는 반사부를 포함하는 반사투과형 액정패널의 구성을 이하, 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 종래의 제 2 예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.(서브 픽셀을 기준으로 도시한 도면임.)

도시한 바와 같이 종래의 제 2 예에 따른 반사투과형 액정표시장치(29)는, 반사부(B)와 투과부(D)로 정의된 제 1 기판(40)과 제 2 기판(60)이 액정층(70)을 사이에 두고 이격하여 구성되고, 상기 제 1 기판(40)의 마주보는 일면에는 반사부(B)에 대응하여 반사전극(반사판)(48)이 투과부(D)에 대응하여 투명전극(42)이 구성된다. 상기 투명전극(42)과 반사전극(48)은 절연막(46)을 사이에 두고 구성되며, 경우에 따라 직접 접촉하는 구성으로 형성할 수 도 있다.

상기 제 1 기판(40)의 마주보지 않는 타면에는 하부 위상차 필름(50)과 하부 편광필름(52)이 차례로 구성되고, 상기 제 1 기판(40)과 마주보지 않는 제 2 기판(60)의 상부에는 상부 위상차 필름(62)과 상부 편광필름(64)이 순차적으로 구성된다.

상기 제 2 기판(60)의 하부에는 백라이트(80)가 구성된다.

전술한 구성은, 액정패널(29)을 투과모드와 반사모드로 동시에 사용할 수 있으며, 투과모드 시 하부의 백라이트의 빛을 사용하고 상기 반사모드시에는 외부의 자연광을 사용하게 된다.

전술한 구성에서, 상기 하부 위상차필름(62)의 존재는 상기 상부 위상차 필름(62)의 존재에 때문에 구성되는 것이다.

상기 상부 위상차 필름(22)이 존재해야만 반사부(B)에서 명확한 화이트 및 블랙특성을 가질 수 있게 된다. 반면, 투과부(D)의 관점에서 보면 사실 상부 위상차 필름의 존재가 필요하지 않다.

따라서, 투과부(D)와 반사부(B)를 한 화소에 구성하는 구조에 있어서, 상기상부 위상차 필름(22)에 의해 발생하는 위상차를 보상하기 위해 상기 투과부에 대응하여 하부 위상차 필름(50)이 더욱 구성되는 것이다.

이에 대해, 이하 도 5와 도 6을 참조하여, 상기 하부 위상차 필름의 존재 유.무에 따른 반사투과형 액정표시장치의 편광특성을 설명한다.

도 5는 전압이 온 상태(on state)일 때, 상기 반사투과형 액정표시장치에 하부 위상차 필름이 구성되지 않을 경우, 투과부를 통과하는 빛의 편광특성을 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 먼저, 백라이트(도 4의 80)로 부터 출사한 자연광원 중 하부 편광필름(52)의 편광축과 평행하게 45도로 선편광된 빛이 상기 하부 편광필름(52)을 통과하고, 상기 선편광은 액정층(70)을 그대로 통과하게 된다.

상기 액정층(70)을 통과한 선편광은 상부 위상차 필름(62)을 통과하면서 좌원편광으로 바뀌게 되고, 좌원 편광은 상기 상부 편광필름(64)을 만나면서, 상기 상부 편광필름(64)의 편광축과 평행한 성분의 빛이 투과된다.

따라서, 액정패널로부터 회색(gray)이 관찰된다.

반면, 액정표시장치에 하부 위상차 필름을 구성할 경우에는 이와는 다른 결과를 얻을 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 전압이 온 상태(on state)일 때, 상기 반사투과형 액정표시장치에 하부 위상차 필름(50)이 구성되었을 경우, 투과부(D)를 통과하는 빛의 편광특성을 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 먼저, 백라이트(도 4의 80)로부터 출사한 산란광은 하부편광필름(52)의 편광축과 평행하게 45도로 선평광된 빛이 상기 하부 편광필름(52)을 통과하고, 선편광은 하부 위상차 필름(50)을 통과하면서 우원편광으로 바뀌게 된다.

상기 우원편광은 액정층(70)을 그냥 통과한다. 상기 액정층(70)을 통과한 우원 편광은 상부 위상차 필름(62)을 통과하면서 45도의 선편광으로 바뀌게 된다.

상기 선편광은 상부 편광필름(64)의 편광축과 수직한 방향임으로, 상부 편광필름(64)에 의해 완전히 흡수된다.

따라서, 액정패널은 완전한 블랙상태로 관찰된다.

상기 도 4의 구성에서, 상기 상부 위상차 필름(62)이 존재하지 않는다면, 투과부에서는 완전한 블랙상태를 구현할 수 있었을 것이다.

그러나, 상기 상부 위상차 필름(62)은 반사부를 위해 존재하기 때문에 상기 와 같은 광학적 효율저하를 보상하기 위해 상기 투과부에 대응하여 하부 위상차 필름(50)을 구성해야만 완전한 블랙상태를 나타낼 수 있게 된다.

그런데, 전술한 위상차필름은 조금만 늘어나도 두께가 많이 차이가 나서 위상차의 오차가 커질 수 있다. 또 근본적으로 부착시에 부착위치 오차는 포토리소그라피(photo-lithography)공정 중 발생할 수 있는 오차에 비해 크기 때문에 위상차 필름도 부치고 편광필름도 붙이게 되면 제품의 제작시에 오차로 인한 불량의 가능성도 커진다.

전술한 반투과형 액정표시장치의 경우, 액정표시장치의 상부와 하부에 각각 위상차 필름(50,62)을 구성해야 하기 때문에 비용상승 및 투과부의 광학성능저하(필름을 하나 더 구성함으로서 휘도와 같은 광학 성능 저하), 액정패널의 두께가 증가하는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 안출된 것으로, 반사부와 투과부 중 반사영역에만 인셀-위상차 필름(in-cell retardation film)을 구성한다.

변형예로서는, 전술한 인셀-위상차 필름을 포함하는 동시에, 투과부에 대응하여는 투과부의 셀갭을 반사부의 셀갭의 두배로 구성하여, 투과부와 반사부에 대응하는 빛의 편광특성을 동일하게 하여 동일한 광학효율을 얻을 수 있도록 한다.

동시에, 투과부와 반사부에 대응하여 컬러필터의 두께를 2t:t의 비율로 구성함으로서, 투과부와 반사부에 대응하는 색순도 특성이 동일하도록 한다.

전술한 바와 같이, 상기 반사부에만 위상차 필름을 구성하게 되면 상기 액정패널의 투과부에 대응하여 별도의 광학 보상필름을 더욱 구성하지 않아도 투과부에서의 광학성능 저하를 막을 수 있어 투과부와 반사모드에서 동시에 명확한 컨트라스트 특성을 얻을 수 있는 동시에, 액정패널을 좀더 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 제 1 예에 따른 반사형 액정패널의 단면도이고,

도 2는 전압이 온 상태일 때, 반사형 액정패널 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 표시한 도면이고,

도 3은 전압이 오프 상태일 때, 반사형 액정패널 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 표시한 도면이고,

도 4는 종래의 제 2 예에 따른 반사투과형 액정패널의 단면도이고,

도 5는 전압이 온 상태일 때, 하부 위상차 필름이 생략된 반사투과형 액정패널 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 표시한 도면이고,

도 6은 전압이 온 상태일 때, 하부 위상차 필름을 포함하는 반사투과형 액정패널 내부를 통과하는 빛의 편광특성을 표시한 도면이고,

도 7은 반사투과형 액정표시장치의 구성을 도시한 사시도이고,

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 상부기판(컬러필터 기판)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 상부기판(컬러필터 기판)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 상부기판(컬러필터 기판)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 13은 본 발명의 제 3 실시예의 다른 예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 상부기판(컬러필터 기판)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 14는 본 발명의 제 3 실시예의 또 다른 예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 상부기판의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

299 : 액정패널 300 : 제 2 기판

302 : 인-셀 위상차 필름 304 : 컬러필터층

400 : 제 1 기판 402 : 반사판

406 : 투명전극 408 : 상부 편광필름

410 : 하부 편광필름

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치는 투과부와 반사부를 포함하는 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2기판과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과; 상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과; 상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과; 상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 액정층과 마주보는 상기 제 2 기판의 반사부에 구성된 위상차 필름과; 상기 위상차 필름을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름을 포함한다.

상기 컬러필터는 투과부와 반사부에 대응하여 2t:t의 비율로 구성되며, 상기 제 1 기판의 반사 및 투명전극의 하부에 상기 투과부에 대응하여 식각홈이 구성된 유기막이 더욱 구성되어, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 액정층의 두께비는 2:1로 구성된다.

상기 위상차 필름에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비와 액정표시장치의 셀갭비가 2:1로 구성된다.

상기 위상차 필름은 광학적 이방성을 가진 중합체(polymer)로 구성된다.

본 발명의 제 2 특징에 따른 반사투과형 액정표시장치는 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과; 상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과; 상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과; 상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과; 상기 투명 버퍼층의 하부에 구성된 위상차 필름과; 상기 위상차 필름을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름을 포함한다.

상기 위상차 필름과 투명 버퍼층의 두께에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께와, 투과부와 반사부에 대응하는 액정표시장치의 셀갭비는 2:1로 구성된다.

본 발명의 제 3 특징에 따른 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과; 상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과; 상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과; 상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 위상차 필름과; 상기 위상차 필름의 하부에 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과; 상기 투명한 버퍼층을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름을 포함한다.

본 발명의 제 4 특징에 다른 반사투과형 액정표시장치는 투과부와 반사부로 구성된 화소영역이 정의된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과; 상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과; 상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과; 상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과; 상기 투명한 버퍼층을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와; 상기 반사부에 대응하는 컬러필터의 하부에 구성된 위상차 필름과; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름을 포함한다.

전술한 바와 같은 구성으로 제작되는 본 발명에 반사투과형 액정표시장치의 실시예 들을 설명하기에 앞서 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 구성을 설명한다.

도 7은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 반사투과형 액정패널(99)은 박막트랜지스터 어레이부가 구성된 제 1 기판(100)과 컬러필터(114)가 구성된 제 2 기판(118)을 액정층(108)을 사이에 두고 이격하여 구성한다.

상기 제 1 기판(100)에는 일 방향으로 연장된 게이트 배선(102)과, 이와는 수직하게 교차하여 게이트 배선(102)과는 화소영역(sub pixel)(P)을 정의하는 데이터 배선(120)을 구성한다.

상기 게이트 배선(102)과 데이터 배선(120)의 교차지점에는 게이트 전극(124)과 액티브층(126)과 소스 전극(128)과 드레인 전극(130)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

상기 화소영역(sub pixel)(P)은 투과부(D)와 반사부(B)로 정의하며, 투과부(D)에 대응하여 투명전극(106)을 구성하고 반사부(B)에 대응하여반사전극(104)을 구성한다.

따라서, 상기 반사부(B)는 반사모드로 동작하게 되고, 상기 투과부(D)는 투과모드로 동작하게 된다.

전술한 구성을 참조로, 이하 본 발명의 실시예들을 설명한다.

-- 제 1 실시예 --

도 8은 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시장치의 단면을 도시한 단면도이다. 도 8은 도 7의 Ⅶ-Ⅶ`을 따라 절단한 단면도이다.

도시하지는 않았지만, 기판(118)에 다수의 서브 픽셀(P)을 정의하고 도시한 바와 같이, 서브 픽셀(P)은 투과부(D)와 반사부(B)로 정의한다.

기판(118)의 아랫면에는 상기 반사부(B)에 대응하는 부분에 인셀-위상차 필름(in-cell retardation film, 202)을 구성한다.

상기 인셀-위상차 필름(202)은 자외선에 의해 물리적 화학적 특성이 바뀌는 폴리머(polymer, 중합체)를 사용하며, 이러한 폴리머는 광 이방성을 띠고 있어서 광조사에 의한 배열상태에 따라 정상굴절률(ordinary refractive index)과 이상굴절률(extraordinary refractive index)이 달라져 Δnd값에 따라 위상차를 줄 수 있다.

전술한 구성에서, 상기 위상차 필름(202)이 만드는 단차에 의해, 상기 컬러필터(114)는 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하여 2t:t의 두께비로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성은, 반사부(B)와 투과부(D)에서 빛이 느끼는 컬러필터의 두께를 동일하게 할 수 있는 효과가 있다. 따라서 동일한 색효율을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 전술한 바와 같은 구성의 상부기판(118)을 포함하는 반사투과형 액정패널에서, 반사부에만 위상차 필름을 구성하게 되면 상기 인-셀 위상차 필름을 하나만 구성하는 것이 가능하여 액정패널을 좀더 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다. 왜냐하면 전술한 바와 같은 구성은 상부 위상차 필름이 투과부에 대하여 영향을 미치지 않기 때문에 이를 보상하기 위한 별도의 광학 보상필름을 구성할 필요가 없기 때문이다.

이하, 전술한 상부기판을 포함하는 반사투과형 액정표시장치의 구성을 이하, 도 9를 참조하여 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정패널(99)은 도시한 바와 같이, 액정층(108)을 사이에 두고 제 1 기판(100)과 제 2 기판(118)을 이격하여 구성한다.

이때, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(118)은 다수의 서브픽셀(P)로 정의되며, 각 서브 픽셀(P)은 투과부(D)와 반사부(B)로 정의한다.

상기 제 2 기판(118)의 마주보는 일면에는 반사부(B)에 대응하여 인-셀 위상차 필름(202)을 형성하고, 위상차 필름(202)과 기판(202)의 전면에는 컬러레진(color resin)을 코팅하여 컬러필터(114)를 형성한다.

상기 제 2 기판(118)의 윗면에는 상부 편광필름(134)을 구성하고, 상기 제 1 기판(100)의 아랫면에는 하부 편광필름(136)을 구성한다.

또한, 상기 하부 편광필름(136)의 하부에는 백라이트(150)를 구성한다.

상기 제 1 기판(100)의 마주보는 일면에는 도시하지는 않았지만 박막트랜지스터 어레이부를 구성하고, 상기 반사부(B)에 대응하여는 반사판(104)을 투과부(D)에 대응하여 투명전극(106)을 구성한다.

이때, 전술한 구성에서 고려해야할 점은 투과부(D)와 반사부(B)를 지나가는 빛의 거리와 이에 따라 빛이 느끼는 위상지연값(Δnd)이다.

예를 들어, 상기 반사부(B)와 투과부(D)에 대응하는 셀갭(d)이 동일하다고 가정하자.

이와 같은 경우에, 상기 반사부(B)를 통과하는 빛은 외부에서 입사하여 상기 반사판(104)에 반사되어 다시 외부로 출사하기 때문에 2d의 거리를 지나가게 되는 것이고, 상기 투과부(D)를 통과하는 빛은 d의 거리를 지나가게 된다.

이때, 상기 투과부(D)를 지나가는 빛의 위상지연값은 dΔn이고, 상기 반사부(B)를 지나가는 빛의 위상지연값은 2dΔn이 된다.

따라서, 반사부(B)와 투과부(D)에 대응하여 광학적 효율이 달라지므로 이를 극복하기 위한 방법으로, 상기 투과부(D)에 대응하는 셀갭을 2d로 구성하는 방법을 사용하면 된다.

이를 위해, 상기 제 1 기판(100)에는 유기절연막(132)을 두텁게 형성하고 투과부(D)에 대응하는 부분을 식각하여 인위적으로 투과부(D)에 단차를 형성함으로서, 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 셀갭의 두께비를 2d:d로 구성할 수 있다.

이와 같은 구성은 투과부(D)와 반사부(B)를 통과하는 빛의 광학적 효율(빛의위상지연값(Δnd)을 동일하게 함)을 동일하게 구현할 수 있기 때문에 명확한 컨트라스트 특성을 얻을 수 있도록 한다.

또한, 앞서 잠깐 언급하였듯이, 상기 인셀-위상차 필름(202)의 존재는 제 2 기판(118)에 대응하는 투과부(D)에 단차를 부여하는 역할을 하기 때문에, 이로 인해 상기 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 컬러필터(114)의 두께를 2t:t의 비율로 구성할 수 있어 투과부(D)와 반사부(B)에서 동일한 색순도 특성을 얻을 수 있다.

전술한 구성을 다시 한번 요약하면, 상기 반사모드시에만 필요한 위상차 필름(202)을 반사부(B)에 대응하는 액정패널(99)의 내부에 구성함으로서, 상기 투과부(D)에 대응하여 종래와는 달리 별도의 위상차 필름을 구성하지 않아도 되는 것을 특징으로 한다.

그런데, 전술한 제 1 실시예에 따른 반사투과형 액정패널은 상기 투과부에 대응하는 부분에 단차를 구성하기 위해, 하부기판에 다수의 성막공정을 통해 두터운 유기막을 형성하고 또 이를 식각하는 공정을 별도로 진행해야 한다.

따라서, 이를 좀더 단순화 할 수 있고 비용또한 절약할 수 있는 구성을 이하, 제 2 실시예를 통해 설명한다.

-- 제 2 실시예 --

본 발명의 제 2 실시예의 특징은 상기 제 1 실시예의 인셀-위상차(in-cell)필름을 반사부에 대응하여 구성하는 동시에, 상부기판의 투과부에 대응하여 단차를 형성하여 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비를 2t:t로 구성하는 동시에, 액정표시장치의 셀갭비를 2d:d로 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 구성을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 투과부(D)와 반사부(B)로 정의된 기판(300)의 일면에 반사부(B)에 대응하여 위상차 필름(302)을 두텁게 형성한다.

상기 위상차 필름(302)과 상기 투과부(D)에 대응하는 기판(300)면에 특정한 색을 나타내는 컬러필터(304)를 형성한다.

이때, 상기 위상차 필름(302)은 상기 제 1 실시예와 비교하여 좀더 두텁게 구성하여 이것의 단차에 의해, 상기 컬러필터(304)는 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하여 2t:t의 두께비로 구성할 수 있도록 하는 동시에, 상기 투과부(D)에 단차를 부여할 수 있으므로, 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 셀갭비는 2d:d의 두께비로 구성될 수 있다.

이때, 상기 인셀 위상차 필름이 두꺼워 질 수 있는 조건은 임의의 액정을 사용하였을 경우, 이에 필요한 위상차필름이 가지는 위상지연값(Δnd)에서 Δn의 값이 작은 경우이며, 이러한 경우 상기 위상차 필름의 두께를 두껍게 구성할 수 있게 된다.

전술한 상부기판을 포함하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 이하, 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사투과형 액정표시장치(299)는 액정층(412)을 사이에 두고 투과부(D)와 반사부(B)로 정의된 제 1 기판(400)과 제 2 기판(300)을 이격하여 구성한다.

상기 제 1 기판(400)의 마주보는 일면에는 반사부(B)에 대응하여 반사전극(반사판)(402)을 구성하고, 투과부(D)에 대응하여 투명전극(406)을 구성한다.

상기 제 1 기판의 하부에는 백라이트(450)를 구성한다.

상기 제 2 기판(300)의 마주보는 반사부(B)에 대응하여 인-셀 위상차 필름(302)을 구성하는데, 상기 위상차 필름(302)은 앞서 제 1 실시예와는 달리 더 두껍게 구성한다.

상기 인-셀 위상차 필름(302)과 투과부(D)에 대응하는 제 2 기판(300)의 마주보는 일면에 컬러필터(304)를 구성한다.

전술한 구성은, 상기 투과부(D)에 대응하여 상기 제 1 기판(400)에 별도의 단차를 구성하지 않아도 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 액정셀의 갭을 2d:d의 비율로 구성할 수 있고, 투과부(D)와 반사부(B)에 대응하는 컬러필터(412)의 두께를 2t:t로 구성할 수 있다.

이와 같은 구성은 상기 제 1 실시예에 언급한 바와 같이, 투과부(D)와 반사부(B)에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있는 동시에, 동일한 색순도를 얻을 수 있다.

또한, 제 1 실시예와 비교하여 투과부(D)에 대응하는 하부기판(제 1 기판)(400)에 단차를 구성하기 위해 별도의 유기막을 도포하는 공정과 이를 식각하는 공정을 생략할 수 있기 때문에 비용을 줄일 수 있고 공정을 단순화하는 장점이 있다.

이하, 제 2 실시예의 변형예를 제 3 실시예를 통해 설명한다.

-- 제 3 실시예 --

제 3 실시예의 특징은, 전술한 제 2 예의 구성에서 상기 위상차 필름의 두께를 얇게 구성하는 대신, 화이트 버퍼층을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사투과형 액정패널용 컬러필터 기판의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 반사부(B)와 투과부(D)로 정의된 기판(500)중 반사부(B)로 정의된 기판(500)의 일면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 투명한 유기물질 그룹 중 선택된 하나를 이용하여 투명한 화이트 버퍼층(white buffer layer)(502)을 형성한다.

상기 화이트 버퍼층(502)의 표면에 인셀-위상차 필름(504)을 형성한다.

다음으로, 상기 인셀-위상차 필름(504)및 노출된 기판(500)의 전면에 컬러레진(color resin)을 도포하여, 특정한 색을 나타내는 컬러필터(506)를 형성한다.

전술한 제 3 실시예의 특징은 위상차 필름(504)의 Δn값이 클 경우이며, 이에 따라 위상차필름의 두께가 얇게 구성되므로 별도의 화이트 버퍼층(502)을 더욱 구성하여 상부기판(500)의 투과부(D)에 대응하여 단차를 형성하여 주는 것이다.

이와 같은 구성은, 앞서 설명한 제 2 실시예의 구성과 동일한 효과를 얻을수 있다.

이하, 도 13은 상기 제 3 실시예의 다른 예로서, 반사부(B)로 정의된 기판(500)의 일면에 인셀-위상차 필름(504)을 먼저 구성하고, 상기 인셀-위상차 필름(504)의 노출된 일면에 화이트 버퍼층(502)을 구성한다.

다음으로, 화이트 버퍼층(504)과 상기 투과부(D)에 대응하여 노출된 기판(500)면에 컬러필터(506)를 형성한다.

이와 같은 구성 또한 앞서 설명한 제 2 실시예의 구성과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 도 14는 제 3 실시예의 또 다른 예로서 도시한 바와 같이, 반사부(B)와 투과부(D)로 정의된 기판(500)의 일면 중 반사부(B)에 대응하는 면에 먼저, 화이트 버퍼층(502)을 구성하고, 상기 화이트 버퍼층(502)과 상기 투과부(D)에 대응하여 노출된 기판(500)면에 컬러필터층(506)을 형성한다.

연속하여, 상기 화이트 버퍼층(502)의 일면 및 상기 투과부에 대응하여 노출된 기판(500)면에 컬러필터(506)를 형성한다.

다음으로, 상기 반사부(B)에 대응하는 컬러필터(506)의 일면에 인셀-위상차 필름(504)을 형성한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치용 컬러필터 기판과 이를 포함한 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 반사부로 정의된 부분의 액정셀 내부에 인-셀 위상차 필름을 구성함으로서, 위상차 필름을 외부에 구성한 구조에 비해 두께를 컴팩트하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 위상차 필름에 의해 상부기판의 투과부에 대응하는 부분에 단차를 부여할 수 있어서, 이로 인해 투과부와 반사부에 대응하는 셀갭비와 컬러필터의 두께비를 2:1의 비율로 구성할 수 있기 때문에 고 컨트라스트와 높은 색순도특성을 가지는 고화질의 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 투과부와 반사부를 포함하는 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과;

   상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과;

   상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과;

   상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과;

   상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과;

   상기 액정층과 마주보는 상기 제 2 기판의 반사부에 구성된 위상차 필름과;

   상기 위상차 필름을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와;

   상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름

   을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 컬러필터는 투과부와 반사부에 대응하여 2t:t의 비율로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 기판의 반사 및 투명전극의 하부에 상기 투과부에 대응하여 식각홈이 구성된 유기막이 더욱 구성된 반사투과형 액정표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 식각홈에 의해 투과부와 반사부에 대응하는 액정층의 두께비는 2:1로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 위상차 필름에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께비와 액정표시장치의 셀갭비가 2:1로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
6. 제 1 내지 제 5 항에 있어서,

   상기 위상차 필름은 광학적 이방성을 가진 중합체(polymer)로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
7. 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과;

   상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과;

   상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과;

   상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과;

   상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과;

   상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과;

   상기 투명 버퍼층의 하부에 구성된 위상차 필름과;

   상기 위상차 필름을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와;

   상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름

   을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 위상차 필름과 투명 버퍼층의 두께에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께와, 투과부와 반사부에 대응하는 액정표시장치의 셀갭비는 2:1로 구성되는 반사투과형 액정표시장치.
9. 제 7 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위상차 필름은 광학적이방성을 가진 광중합체(polymer)로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
10. 투과부와 반사부로 구성된 다수의 화소가 정의된 제 1 및 제 2 기판과;

    상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과;

    상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과;

    상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과;

    상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과;

    상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과;

    상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 위상차 필름과;

    상기 위상차 필름의 하부에 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과;

    상기 투명한 버퍼층을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와;

    상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름

    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 위상차 필름과 투명 버퍼층의 두께에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께와, 투과부와 반사부에 대응하는 액정표시장치의 셀갭비는 2:1로 구성되는 반사투과형 액정표시장치.
12. 제 10 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 위상차 필름은 광학적이방성을 가진 광중합체(polymer)로 구성된 반사투과형 액정표시장치.
13. 투과부와 반사부로 구성된 화소영역이 정의된 제 1 및 제 2 기판과;

    상기 제 1 기판의 하부에 구성된 하부 편광필름과;

    상기 제 1 기판 상부의 반사부에 대응하여 구성된 반사전극과;

    상기 제 1 기판 상부의 투과부에 대응하여 구성된 투명전극과;

    상기 반사전극과 투명전극을 포함한 제 1 기판의 상부에 구성된 액정층과;

    상기 액정층의 상부에 구성된 제 2 기판과;

    상기 액정층과 마주보는 제 2 기판의 반사부에 대응하여 구성된 투명 버퍼층(화이트 버퍼층)과;

    상기 투명한 버퍼층을 포함한 제 2 기판의 하부에 구성된 컬러필터와;

    상기 반사부에 대응하는 컬러필터의 하부에 구성된 위상차 필름과;

    상기 제 2 기판의 상부에 구성된 상부 편광필름

    을 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 위상차 필름과 투명 버퍼층의 두께에 의해, 상기 투과부와 반사부에 대응하는 컬러필터의 두께와, 투과부와 반사부에 대응하는 액정표시장치의 셀갭비는 2:1로 구성되는 반사투과형 액정표시장치.
15. 제 13 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 위상차 필름은 광학적이방성을 가진 광중합체(polymer)로 구성된 반사투과형 액정표시장치.