KR100503600B1 - 액정표시패널과 그 구동장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사휘도, 반사효율 및 색특성을 향상시킬 수 있는 액정표시패널과 그 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정표시패널은 적어도 하나의 제1 서브화소와 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소를 가지며, 상기 적어도 하나의 제1 서브화소는 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하며, 상기 적어도 하나의 제2 서브화소는 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키며 상기 투과된 상기 백라이트 유닛으로부터의 광에 따라 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표현하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널과 그 구동장치 및 그 방법{Liquid Crystal Display Panel And Fabricating Apparatus and Method Thereof}

본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 반사휘도, 반사효율 및 색특성을 향상시킬 수 있는 액정표시패널과 그 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 자발광소자가 아니기 때문에 별도의 광원이 필요하게 된다. 이러한 액정표시장치는 광원에 따라 투과형과 반사형으로 구분될 수 있다. 투과형 액정표시장치는 액정이 주입된 두 장의 투명기판 중 하부기판과 대면되게 백라이트유닛을 설치하여 백라이트유닛으로부터 입사되는 광을 투사면 쪽으로 투과시키게 된다. 이에 비하여, 반사형 액정표시장치는 액정이 주입된 두 장의 투명기판 중 하부기판 상에 반사면을 형성하여 표시면 즉, 상부기판을 경유하여 하부기판으로 입사되는 외부광 또는 별도의 보조광을 표시면 쪽으로 반사시키게 된다.

도 1은 종래 요철형 반사전극을 갖는 반사형 액정표시패널을 나타내는 단면도이며, 도 2는 종래 거울형 반사전극을 갖는 반사형 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 반사형 액정표시패널은 액정을 사이에 두고 마주보는 상판(UP)과 하판(DP)을 구비한다.

상판(UP)은 상부기판(1) 상에 형성되는 블랙매트릭스(2), 컬러필터(24), 공통전극(28) 및 상부배향막(도시하지 않음)을 구비한다. 블랙매트릭스(2)는 표시영역을 제외한 영역과 중첩되게 형성되어 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(24)는 블랙매트릭스(2)에 의해 분리된 영역에 형성되어 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 적색, 녹색 및 청색의 색상을 구현한다. 공통전극(28)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압이 공급된다.

하판(DP)은 하부기판(11) 상에 형성되는 박막트랜지스터(도시하지 않음), 반사전극(22) 및 하부배향막(도시하지 않음)을 구비한다. 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극(6)과, 데이터라인과 접속되는 소스전극(8)과, 접촉홀(20)을 통해 반사전극(22)과 접속되는 드레인전극(10)을 구비한다. 또한, 박막트랜지스터는 게이트절연막(12) 상에 형성되어 소스전극(8)과 드레인전극(10) 간의 채널을 갖는 활성층(14) 및 오믹접촉층(16)을 추가로 구비한다. 박막트랜지스터는 게이트라인과 데이터라인(4)의 교차부에 형성되어 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(4)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 반사전극(22)에 공급하게 된다. 반사전극(22)은 보호막(18) 상에 알루미늄 등으로 형성되어 외부로부터 입사되는 광을 반사시켜 화상을 구현하게 된다. 반사전극(22)은 보호막(18)의 모양에 따라 요철형태로 형성되거나 거울형태로 형성된다.

도 1에 도시된 요철형태의 반사전극(22)은 요철형태로 형성된 보호막(18) 상에 형성된다. 이러한 요철형태의 반사전극(22)을 갖는 액정표시패널은 요철형태의 반사전극(22)으로부터 산란 및 확산되는 빛의 작용으로 산란판을 갖는 반사형 액정표시장치에 비해 광이용효율면에서 장점을 가지는 반면에, 요철형태의 보호막(18)을 형성하기 위해 노광, 현상을 포함하는 다수의 공정을 거쳐야 함에 따라 제조공정이 복잡한 문제점이 있다.

도 2에 도시된 거울형태의 반사전극(22)은 평탄한 보호막(18) 상에 평탄하게 형성된다. 이러한 거울형태의 반사전극(22)을 갖는 액정표시패널은 상부기판(1)의 배면에 형성되는 산란판(26)을 추가로 구비한다. 이 산란판(26)은 상부기판(1) 상에 입사되는 외부광이나 반사전극(22)에서 반사되어 상부기판(1)으로 출사되는 반사광을 산란 및 확산시켜 정반사방향으로만 반사율이 높게 되거나 관찰자의 얼굴이 표시면에 비춰 보이는 등의 문제점을 해결한다. 그러나, 산란판(26)을 갖는 액정표시패널은 상부기판(1)을 통해 입사되는 입사광이 산란판(26) 통과시 산란판(26)에 의해 일부가 흡수되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 투과형과 반사형의 장점을 가질 수 있는 반투과형 액정표시장치에 대한 연구가 활성화되고 있다. 반투과형 액정표시장치는 외부광이 충분한 경우, 백라이트 유닛을 사용하지 않고 외부로부터 입사되는 광을 반사전극에 의해 반사하여 반사형 액정표시장치로써 동작하며, 외부광이 불충분한 경우 백라이트 유닛을 사용하여 백라이트 유닛으로부터의 광이 액정층으로 입사하여 투과형 액정표시장치로써 동작하게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 반투과형 액정표시패널은 액정을 사이에 두고 형성되는 상판(UP) 및 하판(DP)과, 상판(UP) 및 하판(DP)의 외부에 부착되는 상/하부위상차판(36,40) 및 상/하부 편광판(38,42)과, 상부위상차판(36)과 상부기판(1) 사이에 위치하는 산란판(34)과, 하부 편광판(42)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(44)을 구비한다. 산란판(34)은 입사광을 산란시킴으로써 시야각을 넓혀 주는 역할을 한다. 위상차판(36,40)은 일반적으로 λ/4 판으로 이루어지며 선편광을 원편광으로 변환하는 역할을 한다. 편광판(38,42)은 외부광에서 특정 선편광을 투과시키고 그 이외의 편광성분을 차단한다.

또한, 반사형 액정표시장치의 상판(UP)은 상부기판(1)의 배면 상에 적층된 컬러필터(24), 블랙매트릭스(2) 및 공통전극(28)을 포함한다. 공통전극(28)은 투명 전도성 물질로 이루어진다.

반사형 액정표시장치의 하판(DP)은 하부기판(11) 상에 형성된 게이트라인(46)과 데이터라인(4)의 교차부에 형성되는 박막트랜지스터(T)와, 게이트라인(46)과 데이터라인(4)의 교차로 정의된 화소영역에 형성되는 반사전극(22)과 투과전극(32)을 포함한다. 반사전극(22)은 제2 보호막(30)을 사이에 두고 투과전극(32)과 중첩되게 형성된다. 이 반사전극(22)은 투과부(TP)의 투과홀(TH)을 사이에 두고 제1 보호막(18) 상에 알루미늄등으로 반사부(RP)와 중첩되는 영역에 형성되어 외부에서 입사되는 광을 반사시키게 된다. 투과전극(32)은 데이터라인(4)과 게이트라인에 의해 분할된 표시영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 제2 보호막(30) 상에 형성된다. 투과전극(32)을 갖는 투과부(TP)와 반사전극(22)을 갖는 반사부(RP)의 셀갭은 거의 동일하게 형성한다. 반투과형 액정표시장치의 상판(UP)과 하판(DP) 사이에는 액정층(23)이 형성된다.

이러한 반투과형 액정표시장치는 반사부(RP)와 투과부(TP)의 면적비율에 따라 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같이 투과모드와 반사모드시의 특성이 결정된다.

RP : TP = 4:6	TP	RP	조건
휘도(Luminance)	80	20	1800nit, 500lx
콘트라스트(CR)	50	5
색재현성(Color Reproducibility)	3%	13%	컬러필터
모드 효율성(mode efficiency)	40%	90%	LC모드

RP : TP = 6:3.5	TP	RP	조건
휘도(Luminance)	120	20	1800nit, 500lx
콘트라스트(CR)	50	5
색재현성(Color Reproducibility)	7%	20%	컬러필터
모드 효율성(mode efficiency)	90%	90%	LC모드

예를 들어, 색재현성과 모드 효율성을 높히고자 할 경우에는 표 2에 도시된 반사부(RP)와 투과부(TP)의 면적비율(6:3.5)로 화소영역으로 구분하며, 휘도를 높히고자 할 경우에는 표1에 도시된 반사부(RP)와 투과부(TP)의 면적비율(4:6)로 화소영역을 구분하게 된다.

도 5a 및 도 5b는 도 3에 도시된 액정표시장치에 있어서 화상이 표시될 때와 화상이 표시되지 않을 때의 각 층을 통과하는 편광성분을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 반투과형 액정표시장치는 노말리 화이트 모드로 가정할 때, 반사전극(22)과 공통전극(28)에 액정의 구동에 필요한 전압이 인가되어 액정층에 전계가 인가되면 도 5a에 도시된 바와 같이 액정의 배열이 변하면서 액정층에 입사된 우원편광이 광축을 그대로 유지하여 액정층을 통과하고 그 우원편광이 상부위상차판(36)을 통과하면서 편광판(38)의 광축과 직교하는 광축의 선편광으로 변환하여 상부편광판(38)을 통과하지 못해 검정색광으로 출사된다.

반사전극(22)과 공통전극(28)에 전압이 인가되지 않으면 도 5b에 도시된 바와 같이 하부편광판(42)을 투과한 백라이트유닛으로부터의 선편광은 하부위상차판(40)을 통과하면서 우원편광으로 변환되고, 투과전극(32)에 입사되는 우원편광이 광축을 그대로 유지하여 액정층을 통과하면서 하부편광판(42)의 광축과 나란한 광축의 선편광으로 변환된다. 선편광은 상부위상차판(36)을 통과하면서 좌원편광으로 변환된 다음, 상부편광판(38)을 거치면서 회색광으로 출사된다.

그러나, 도 3에 도시된 반투과형 액정표시패널은 상부편광판(38)으로 입사되는 광이 좌원편광이기 때문에 상부편광판(38)을 통과한 광의 세기는 상부편광판(38)을 통과하기 전의 광의 세기에 비해 상대적으로 약해져 외부로 출력되게 된다. 즉, 상부편광판(38)을 통과한 광은 백색광으로 출사되어야 하지만 어두운 회색광으로 출사된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이 반사부(RP)와 투과부(TP)의 셀갭이 약 2배정도 차이가 나는 반투과형 액정표시패널이 제안되었다.

도 6에 도시된 반투과형 액정표시패널의 반사전극(22)은 제1 관통홀(TH1)에 의해 제1 보호막(18)의 측면과 상부면의 일부를 덮도록 형성되며 제2 보호막(30)을 사이에 두고 투과전극(32)과 중첩된다. 이러한 반사전극(22)은 반사부(RP)와 중첩되는 영역에 반사물질 등으로 형성되어 외부에서 입사되는 광을 반사시키게 된다. 투과전극(32)은 데이터라인(4)과 게이트라인에 의해 분할된 표시영역에서 반사전극(22)과 중첩되는 제2 보호막(30)과 제2 관통홀(TH2) 영역 상에 위치하게 된다. 이러한 투과전극(32)은 광투과율이 높은 투명전도성물질로 형성된다.

이러한 반사부(RP)는 액정층의 두께인 제1 셀갭(d1)을 유지하며, 투과부(TP)는 제1 셀갭(d1)의 2배인 제2 셀갭(d2)을 유지하게 된다.

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여기서, Δn는 굴절률 이방성, d1은 제1 셀갭, d2는 제2 셀갭, λ는 광의 파장을 각각 의미한다.

수학식 1에서 알수 있듯이 투과부(TP)의 셀갭(d2)을 반사부(RP)의 2배로 형성하면 투과부(TP)의 액정층은 λ/2만큼 위상, 즉 편광상태는 그대로 유지하고 방향만 반대되도록 위상이 바뀌게 된다. 즉, 도 6에 도시된 반투과형 액정표시장치는 노말리 화이트 모드로 가정할 때, 반사전극(22)과 공통전극(28)에 전압이 인가되지 않으면 도 7에 도시된 바와 같이 하부편광판(42)을 투과한 백라이트유닛(44)으로부터의 선편광은 하부위상차판(40)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 투과전극(32)에 입사되는 우원편광이 광축을 그대로 유지하여 액정층을 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 좌원편광은 상부위상차판(36)을 통과하면서 상부편광판(38)의 광축과 평행한 광축의 선편광으로 변환되어 상부편광판(38)을 통과함으로써 백색광이 출사된다.

그러나, 도 6에 도시된 액정표시장치는 반사부(RP)는 외부광이 반사전극(22)으로 입사되고 다시 외부로 출사되기까지 컬러필터(24)를 두번 통과하는 반면에, 투과부(TP)는 백라이트 유닛(44)에서 출사된 광이 컬러필터(24)를 한번 투과하게 된다. 이에 따라, 반사부(RP)와 투과부(TP)에서 사용자가 느끼는 색감이 다른 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이 단차진 컬러필터를 갖는 액정표시장치가 제안되었다. 이 액정표시장치는 반사부(RP)와 투과부(TP)에 따라 두께가 다른 컬러필터(24)와, 두께가 다른 컬러필터(24)를 평탄화하기 위한 평탄화막(48)을 구비한다. 평탄화막(48)은 BCB, Acryl 계열 물질과 같은 유기절연물질로 형성되어 단차진 컬러필터(24)가 형성된 상부기판(1)을 평탄화한다. 투과부(TP)의 컬러필터(24)의 두께는 반사부(RP)의 컬러필터(24)의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성된다. 즉, 반사부(RP)에서는 i의 두께를 갖는 컬러필터(24)를 두번 통과하여 2i의 컬러필터(24)를 통과하고 투과부(TP)에서는 2i의 두께를 갖는 컬러필터(24)를 한번 통과하게 된다. 이에 따라, 투과부(TP)와 반사부(RP)에서의 색감차를 방지할 수 있다.

그러나, 도 8에 도시된 액정표시장치는 투과부(TP)의 컬러필터(24) 두께를 두껍게 형성함으로써 투과율이 감소되어 휘도가 저하됨과 동시에 색재현성의 한계가 있다. 투과부의 색재현성을 높히기 위해 반사부(RP)의 면적을 줄일 경우, 반사부(RP)의 특성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 반투과형 액정표시장치의 반사부(RP)와 투과부(TP)의 경계영역에서 디스크리네이션(disclination)현상이 발생하여 화질이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 반사휘도, 반사효율 및 색특성을 향상시킬 수 있는 액정표시패널과 그 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널은 적어도 하나의 제1 서브화소와 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소를 가지며, 상기 적어도 하나의 제1 서브화소는 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하며, 상기 적어도 하나의 제2 서브화소는 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키며 상기 투과된 상기 백라이트 유닛으로부터의 광에 따라 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표현하는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나 이상의 제1 서브화소는 상기 적색을 표현하는 적색 서브화소와, 상기 녹색을 표현하는 녹색 서브화소와, 상기 청색을 표현하는 청색 서브화소인 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 제2 서브화소를 제외한 제1 서브화소는 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 서브화소의 셀갭은 상기 제2 서브화소의 셀갭보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 한다.

상기 액정 표시 패널은 반사전극 하부에 형성된 요철 형태의 보호막을 추가로 구비하며, 상기 반사전극은 상기 보호막을 따라 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널의 구동장치는 광을 생성하는 백라이트 유닛과; 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하는 적어도 하나의 제1 서브화소와, 상기 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키며 상기 투과된 상기 백라이트 유닛으로부터의 광에 따라 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표현하는 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소를 가지는 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트 유닛은 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 생성하는 제1 내지 제3 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 램프는 냉음극관 및 발광다이오드 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 램프에서 생성된 광은 한 프레임동안 순차적으로 액정표시패널에 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나 이상의 제1 서브화소는 상기 적색을 표현하는 적색 서브화소와, 상기 녹색을 표현하는 녹색 서브화소와, 상기 청색을 표현하는 청색 서브화소인 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 제2 서브화소를 제외한 제1 서브화소는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 서브화소의 셀갭은 상기 제2 서브화소의 셀갭보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 한다.

상기 액정 표시 패널은 상기 반사전극 하부에 형성된 요철 형태의 보호막을 추가로 구비하며, 상기 반사전극은 상기 보호막을 따라 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법은 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하는 적어도 하나의 제1 서브화소와, 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키는 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소들을 갖는 액정 표시 패널에 데이터를 공급하는 단계와; 상기 제2 서브화소에 공급되는 데이터에 따라 적색, 녹색 및 청색의 광을 상기 액정표시패널에 순차적으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 서로 다른 색의 광을 액정표시패널에 조사하는 단계는 상기 제2 서브화소의 적색, 녹색 및 청색의 데이터에 동기되어 백라이트 유닛에 포함된 적색, 녹색 및 청색의 램프가 순차적으로 점멸되는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 9 내지 도 13b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1 내지 제4 서브화소(SP1 내지 SP4)로 이루어진 단위화소(P)를 갖는 액정표시패널과, 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 구비한다.

액정표시패널은 단위화소(P)당 제1 내지 제4 서브화소(SP1 내지 SP4)를 구비한다. 제1 내지 제4 서브화소(SP1 내지 SP4)는 액정을 사이에 두고 형성되는 상판(UP) 및 하판(DP)과, 상판(UP) 및 하판(DP)의 외부에 부착되는 상/하부위상차판(66,60) 및 상/하부 편광판(68,58)과, 상부위상차판(66)과 상부기판(81) 사이에 위치하는 산란판(64)을 구비한다.

상판(UP)은 상부기판(81) 상에 형성되는 블랙매트릭스(98), 컬러필터(86), 공통전극(96) 및 상부배향막(도시하지 않음)을 구비한다. 블랙매트릭스(98)는 표시영역을 제외한 영역과 중첩되게 형성되어 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(86)는 제4 서브화소(SP4)를 제외한 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)들의 블랙매트릭스(98)에 의해 분리된 영역에 형성되어 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 적색, 녹색 및 청색의 색상을 구현한다. 이러한 반사형태의 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)는 외부광이 컬러필터(86)를 두번 통과하게 되므로 컬러필터(86)는 상대적으로 투과율이 높은 반사형 수지로 형성된다. 제4 서브화소(SP4)는 필드 순차구동방식으로 구동됨으로써 컬러필터가 형성되지 않는다. 이러한 제4 서브화소(SP4)를 제외한 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)에 단차지게 형성된 컬러필터(86)를 갖는 상부기판(81)을 평탄화하기 위한 평탄화막(84)이 형성된다. 이 평탄화막(84)은 BCB, 아크릴계 수지 등 유기물질로 형성된다. 공통전극(96)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압이 공급된다.

하판(DP)은 도 10에 도시된 바와 같이 하부기판(71) 상에 형성되는 게이트라인(72)과 데이터라인(74)의 교차부에 형성되는 박막트랜지스터(T)와, 게이트라인(72)과 데이터라인(74)의 교차로 정의된 영역에 형성되는 반사전극(94)과 투과전극(92)을 구비한다.

박막트랜지스터(T)는 게이트라인(72)과 데이터라인(74)의 교차부에 형성되어 게이트라인(72)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(74)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 해당 반사전극(94)과 투과전극(92)에 공급하게 된다.

반사전극(94)은 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)의 제1 및 제2 보호막(88,52) 상에 요철형태로 반사율이 높은 알루미늄 등으로 형성된다. 제1 보호막(88)은 평탄하게 형성되며, 제2 보호막(52)의 표면은 요철형태, 예를 들어 구형의 굴곡이 형성되어 제2 보호막(52) 상에 형성되는 반사전극(94)도 요철형태로 형성된다. 이에 따라, 반사전극(94)은 외부로부터 입사되는 광이 한 방향에서 입사되더라도 각각 다른 방향으로 굴절되어 입사된 빛이 산란되도록 하여 화상을 구현하게 된다.

투과전극(92)은 제4 서브화소(SP4)의 제1 보호막(88) 상에 형성된다. 이러한 투과전극(92)은 투과율이 높은 투명전도성물질로 형성되어 백라이트유닛으로부터 입사되는 광을 투과시켜 화상을 구현하게 된다.

한편, 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)의 하판(DP)과 상판(UP)은 제1 셀갭(d1)을 갖으며, 제4 서브화소(SP4)의 하판(DP)과 상판(UP)은 제1 셀갭(d1)보다 상대적으로 작은 제2 셀갭(d2)을 갖게 된다. 이 때, 제1 및 제2 셀갭(d1,d2)은 반사형태의 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)를 기준으로 조절하게 된다.

산란판(64)은 입사광을 산란시킴으로써 시야각을 넓혀 주는 역할을 한다. 위상차판(66,60)은 일반적으로 λ/4 판으로 이루어지며 선편광을 원편광으로 변환하는 역할을 한다. 편광판(68,58)은 외부광에서 특정 선편광을 투과시키고 그 이외의 편광성분을 차단한다.

백라이트유닛은 선광원 형태의 백색광을 면광원으로 변환하고 그 백색광을 액정표시패널에 조사하는 역할을 한다. 이 백라이트 유닛에는 램프(62), 도광판(56), 도시하지 않은 반사판 그리고 프리즘시트와 확산시트 등의 다수의 광학시트들을 포함한다.

백라이트 유닛의 램프(62)는 도 11에 도시된 바와 같이 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent tube; 이하 "CCFL"라 함)으로 이루어진 적색램프(62R), 녹색램프(62G) 및 청색램프(62B)를 구비한다. 이러한 백라이트 유닛은 액정표시패널의 투과모드시 적색램프(62R), 녹색램프(62G) 및 청색램프(62B)의 3원색램프를 순차적으로 점멸시키는 필드 순차구동방식(Field Sequential Driving System)으로 구동된다. 한편, 램프(62)는 냉음극관 대신에 적색, 녹색 및 청색을 각각 방출하는 적색, 녹색 및 청색 발광다이오드(light emitting diode)로 형성할 수도 있다.

도 12에 도시된 바와 같이 TFT의 스캔시간동안 제4 서브화소(SP4)에 적색 데이터를 액정셀에 충전시킨 후, 액정의 응답시간이 지난 다음에 적색램프를 점등하여 1/3 프레임기간보다 상대적으로 작은 시간동안 적색을 표시한다. 이렇게 적색이 표시된 후 녹색 데이터의 기입 및 녹색 광원의 점등에 이어서 청색 데이터의 기입 및 청색 광원의 점등으로 녹색과 청색이 표시된다.

이러한 필드 순차구동방식으로 구동되는 제4 서브화소(SP4)는 컬러필터를 제거함으로써 광투과율이 높고 공간적인 해상도가 높은 장점이 있다. 필드 순차구동방식은 도 12에 도시된 바와 같이 시간적인 주기(T)가 시각의 시간적인 분해능력 이하의 값을 가짐으로써 시분할로 색을 재현한다.

도 13a 및 도 13b는 도 9에 도시된 액정표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.

반사모드시 본 발명에 따른 액정표시장치는 도 13a에 도시된 바와 같이 반사전극을 갖는 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)가 구동된다. 즉, 제1 서브화소(SP1)는 외부광을 이용하여 컬러필터로부터 적색을 구현하게 되며, 제2 서브화소(SP2)는 외부광을 이용하여 컬러필터로부터 녹색을 구현하게 되며, 제3 서브화소(SP3)는 외부광을 이용하여 컬러필터로부터 청색을 구현하게 된다. 반면에, 반사전극이 없는 제 4 서브화소(SP4)는 외부광을 반사시키지 못하므로 블랙으로 인식된다. 한편, 반사모드시 외부광의 조도에 따라 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광량을 조절하게 된다.

투과모드시 본 발명에 따른 액정표시장치는 도 13b에 도시된 바와 같이 반사전극이 없는 제4 서브화소(SP4)는 백라이트 유닛으로부터의 적색, 녹색 및 청색광을 순차적으로 외부로 출사하게 된다. 반면에, 반사전극을 갖는 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)는 백라이트 유닛으로터의 광을 반사전극이 차단하게 되지만, 외부광을 이용하여 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)에 해당하는 광을 출사하게 된다. 한편, 투과모드시 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)는 외부광을 이용하여 구동되므로 외부광의 환경에 따라 제4 서브화소(SP4)의 광량을 조절하여 액정표시패널의 전체적인 휘도와 색감을 조절하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 단위화소당 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)로 이루어진 반사부와 제4 서브화소(SP4)로 이루어진 투과부를 갖게 된다. 이에 따라, 종래 각 서브화소를 반사부와 투과부로 나눔으로써 발생된 반사부와 투과부의 경계선에서의 디스크리네이션 및 반사요철의 밀도저하를 방지할 수 있다. 또한, 단위화소는 반사모드에 맞추어 제1 내지 제3 서브화소(SP1 내지 SP3)의 컬러필터두께를 조절하고,반사전극은 요철형태로 형성됨으로써 반사휘도를 높힐 수 있다. 뿐만 아니라, 투과부에서 출사되는 광에 따라서 액정표시장치의 화이트 밸런스 및 색온도를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 반사형으로 이루어진 제1 내지 제3 서브화소를 반투과형으로 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널과 그 구동장치 및 방법은 단위화소당 외부광을 이용하여 화상을 구현하는 제1 내지 제3 서브화소와 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 이용하여 화상을 구현하는 제4 서브화소로 이루어진다. 이에 따라, 종래 각 서브화소를 반사부와 투과부로 나눔으로써 발생된 반사부와 투과부의 경계선에서의 디스크리네이션(disclination) 및 반사요철의 밀도저하를 방지할 수 있다. 또한, 단위화소는 반사모드에 맞추어 제1 내지 제3 서브화소의 컬러필터두께를 조절하고,반사전극은 요철형태로 형성됨으로써 반사휘도를 높힐 수 있다. 뿐만 아니라, 제4 서브화소에서 출사되는 광에 따라서 액정표시장치의 화이트 밸런스 및 색온도를 개선할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래 요철형 반사전극을 갖는 반사형 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래 거울형 반사전극을 갖는 반사형 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

도 3은 종래 반투과형 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 반투과형 액정표시패널의 하판을 나타내는 평면도이다.

도 5a 및 도 5b는 도 3에 도시된 액정표시패널에 있어서 화상이 표시될 때와 화상이 표시되지 않을 때의 각 층을 통과하는 편광성분을 나타내는 도면이다.

도 6은 종래 다른 실시 예에 따른 반투과형 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 액정표시패널에 있어서 화상이 표시되지 않을 때의 각층을 통과하는 편광성분을 나타내는 도면이다.

도 8은 종래 투과부와 반사부에 따라 서로 다른 두께를 갖는 컬러필터를 구비한 반투과형 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 10은 도 9에 도시된 액정표시패널의 하판을 나타내는 평면도이다.

도 11은 도 9에 도시된 백라이트 유닛의 램프를 나타내는 도면이다.

도 12는 도 9에 도시된 제4 서브화소를 구동하는 필드 순차 구동방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 13a 및 도 13b는 도 9에 도시된 액정표시장치를 투과모드와 반사모드로 구동시 출사되는 광을 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1,11,71,81 : 기판 2,98 : 블랙매트릭스

4,74 : 데이터라인 6,76 : 게이트전극

8,78 : 소스전극 10,80 : 드레인전극

12,82 : 게이트절연막 14 : 활성층

16 : 오믹접촉층 18,30,52,88 : 보호막

20,90 : 접촉홀 22,94 : 반사전극

24,86 : 컬러필터 26,34,64 : 산란판

28,96 : 공통전극 32,92 : 투과전극

36,40,60,66 : 위상차판 38,42,58,68 : 편광판

44 : 백라이트 유닛 46,72 : 게이트라인

56 : 도광판 68 : 램프

Claims (18)

1. 적어도 하나의 제1 서브화소와 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소를 가지는 액정 표시 패널에 있어서,

   상기 적어도 하나의 제1 서브화소는 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하며,

   상기 적어도 하나의 제2 서브화소는 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키며 상기 투과된 상기 백라이트 유닛으로부터의 광에 따라 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표현하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 제1 서브화소는

   상기 적색을 표현하는 적색 서브화소와,

   상기 녹색을 표현하는 녹색 서브화소와,

   상기 청색을 표현하는 청색 서브화소인 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 서브화소를 제외한 제1 서브화소는 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 서브화소의 셀갭은 상기 제2 서브화소의 셀갭보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사전극 하부에 형성된 요철 형태의 보호막을 추가로 구비하며,

   상기 반사전극은 상기 보호막을 따라 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 서브화소는 투과전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
8. 광을 생성하는 백라이트 유닛과;

   외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하는 적어도 하나의 제1 서브화소와, 상기 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키며 상기 투과된 상기 백라이트 유닛으로부터의 광에 따라 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표현하는 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소를 가지는 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 구동장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 백라이트 유닛은 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 생성하는 제1 내지 제3 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 내지 제3 램프는 냉음극관 및 발광다이오드 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 내지 제3 램프에서 생성된 광은 한 프레임동안 순차적으로 액정표시패널에 공급되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 제1 서브화소는

    상기 적색을 표현하는 적색 서브화소와,

    상기 녹색을 표현하는 녹색 서브화소와,

    상기 청색을 표현하는 청색 서브화소인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
13. 삭제
14. 제 8 항에 있어서,

    상기 제2 서브화소를 제외한 제1 서브화소는 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
15. 제 8 항에 있어서,

    상기 제1 서브화소의 셀갭은 상기 제2 서브화소의 셀갭보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
16. 제 8 항에 있어서,

    상기 액정 표시 패널은 상기 반사전극 하부에 형성된 요철 형태의 보호막을 추가로 구비하며,

    상기 반사전극은 상기 보호막을 따라 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동장치.
17. 외부광을 반사시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 어느 하나의 색을 표현하는 적어도 하나의 제1 서브화소와, 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키는 적어도 하나의 제2 서브화소로 이루어진 단위화소들을 갖는 액정 표시 패널에 데이터를 공급하는 단계와;

    상기 제2 서브화소에 공급되는 데이터에 따라 적색, 녹색 및 청색의 광을 상기 액정표시패널에 순차적으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 서로 다른 색의 광을 액정표시패널에 조사하는 단계는 상기 제2 서브화소의 적색, 녹색 및 청색의 데이터에 동기되어 백라이트 유닛에 포함된 적색, 녹색 및 청색의 램프가 순차적으로 점멸되는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 구동방법.