KR100522027B1 - 반투과형 액정표시장치 - Google Patents

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KR100522027B1
KR100522027B1 KR10-2003-0077361A KR20030077361A KR100522027B1 KR 100522027 B1 KR100522027 B1 KR 100522027B1 KR 20030077361 A KR20030077361 A KR 20030077361A KR 100522027 B1 KR100522027 B1 KR 100522027B1
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    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0233—Improving the luminance or brightness uniformity across the screen

Abstract

본 발명에서는, 고휘도, 고콘트라스트 특성을 가지는 싱글셀갭 구조 반투과형 액정표시장치를 제공하기 위하여, 화소 전극의 반사부 영역에 전기장의 세기를 약화시킬 수 있는 패턴 구조로써, 슬릿(slit), 홀(hole)과 같은 오픈부를 가지는 화소 전극의 반사부를 구성함으로써, 반사부와 투과부의 위상차값을 다르게 함으로써, 투과부, 반사부를 동일한 셀갭으로 형성할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있고, 투과부, 반사부의 블랙/화이트 구동 전압을 일치시켜 휘도를 향상시킬 수 있어, 제품의 고휘도, 고콘트라스트가 가능하다.

Description

반투과형 액정표시장치{Transflective type Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것이며, 특히 반사부와 투과부를 모두 가지는 반투과형 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD 이하,액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적으로 사용되는 액정표시장치는 백라이트(back light)라는 광원에 의해 영상을 표현하는 방식을 써왔다. 그러나, 실제로 액정표시장치를 통해 보는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 광의 약 7 % 정도이므로, 고휘도의 액정표시장치에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하므로, 백라이트에 의한 전력 소모가 크다.
따라서, 충분한 백라이트의 전원 공급을 위해서는 전원 공급 장치의 용량을 크게 하여, 무게가 많이 나가는 배터리(battery)를 사용해 왔다. 그러나, 이 또한 사용시간에 제한이 있어 왔다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 자연광 또는 인조광과 백라이트광을 사용환경에 따라 겸용할 수 있는 반투과(transflective) 액정표시장치가 연구/개발되었다.
상기 반투과형 액정표시장치는 사용자의 의지에 따라 반사형 내지는 투과형 모드로의 전환이 자유롭다.
이하, 도 1은 종래의 싱글셀갭(single cell-gap)구조 반투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다. 전술한 싱글셀갭 구조는, 액정층의 두께로 정의할 수 있는 셀갭이, 반사부, 투과부 모두 동일한 구조를 의미한다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 30)이 서로 대향된 상태에서 이격되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 30) 사이에 액정층(50)이 개재된 구조를 가지고 있다.
제 1 기판(10) 상부에는 투명 전극(12)이 형성되어 있고, 투명 전극(12) 상부에는 절연층(14)이 형성되어 있으며, 절연층(14) 상부에는 투명 전극(12)의 일부를 노출시키는 오픈부(16)를 가지는 반사층(18)이 형성되어 있다. 실질적으로, 상기 오픈부(16) 영역에는 그 하부층을 이루는 절연층(14) 영역이 노출되고, 절연층(14)이 가지는 투광성에 의해, 오픈부(16)와 대응된 영역에 위치하는 투명 전극(12)은 백라이트광을 투과시킬 수 있다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 반사층(18)은 반사 전극 또는 아일랜드 패턴 구조의 반사판 중 어느 하나에 해당될 수 있고, 한 예로, 상기 반사층(18)을 포함하여 투명 전극(12)은 화소 전극을 이룬다.
그리고, 상기 제 2 기판(30) 하부에는 컬러필터층(32), 공통 전극(34)이 차례대로 형성되어 있다.
상기 반사층(18)과 대응된 영역은 외부광을 광원으로 이용하여 화면을 구현하는 반사부를 이루고, 상기 오픈부(16)와 대응된 영역은 백라이트광을 광원으로 이용하는 투과부를 이루며, 상기 반사부 셀갭(g1)과, 투과부 셀갭(g2)은 서로 대응되는 값을 가지고 있다.
이에 따라, 반사부쪽 입사광은 액정층을 2회 통과함에 따라, 하기 도 2에서와 같이, 반사부, 투과부에 동일한 구동 전압을 인가시, 반사부, 투과부의 전압/휘도 특성이 달라 고휘도, 고콘트라스트를 달성하기 어려운 문제점을 가진다.
좀 더 상세히 설명하면, 투과부에서는 백라이트에서 공급된 빛이 액정층을 거쳐 바로 외부로 투과되는 방식이지만, 반사부의 경우 외부광이 액정층을 거쳐 반사층에서 반사된 다음 액정층을 거쳐 외부로 투과되는 방식이므로, 전압 인가시 액정층과 반사층에서의 위상차 변화가 반사부와 투과부간에 동일할 수 없기 때문이다.
이러한 싱글셀갭 구조에서의 문제점을 해결하기 위하여, 투과부 셀갭을 반사부 셀갭보다 크게하는 구조의 듀얼셀갭(dual cell-gap) 구조 액정표시장치가 제안되었다.
도 3은 기존의 듀얼셀갭 구조 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도로서, 반사부 및 투과부 간의 듀얼셀갭 구조를 중심으로 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(60, 80)이 서로 대향된 상태에서 이격되게 배치되어 있고, 상기 제 1, 2 기판 사이에는 액정층이 개재된 구조에 있어서, 제 1 기판(60) 상에는 투명 전극(62)이 형성되어 있고, 투명 전극(62) 상부에는, 투명 전극(62)을 일부 노출시키는 제 1 오픈부(64)을 가지는 절연층(66)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 절연층(66) 상부에는 제 1 오픈부(64)와 대응되는 제 2 오픈부(68)를 가지는 반사층(70)이 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 반사층(70)은 전극 역할을 하는 반사 전극이거나, 또는 아일랜드 패턴 구조의 반사판 중 어느 하나에 해당될 수 있다.
상기 제 2 기판(80) 하부에는 컬러필터층(82) 및 공통 전극(84)이 차례대로 적층된 구조를 가지고, 제 1, 2 기판(60, 80) 사이에는 액정층(90)이 개재되어 있고, 액정층(90)의 두께는 셀갭(G1, G2)으로 정의된다.
여기서, 상기 반사층(70)과 대응된 기판 영역은 반사부를 이루고, 제 1, 2 오픈부(64, 68) 사이 구간에서 노출된 투명 전극(62) 영역은 투과부를 이루며, 반사부에서의 빛의 진행거리(L1)와 투과부에서의 빛의 진행거리(L2)차에 의한 빛의 위상차값의 차이를 줄이기 위하여, 상기 반사부에서의 빛의 진행거리(L1)가 투과부에서의 빛의 진행거리(L2)의 2배인 점을 감안하여, 상기 절연층(66)의 두께치에 의해, 상기 절연층(66)을 포함하는 반사부 셀갭(G1)은, 상기 절연층(66)의 제 1 오픈부(64)를 가지는 투과부 셀갭(G2)의 1/2에 해당되는 것을 특징으로 한다.
관계식으로 정리해보면,
L1 = 2·L2
G1 = 1/2·G2
의 관계가 성립하므로, 반사부와 투과부의 위상차를 동일한 수준으로 유지할 수 있으므로, 두 모드 간의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
그러나, 이러한 듀얼셀갭 구조 반투과 모드는 다음과 같은 문제점을 가진다.
첫째, 반사부와 투과부간에 셀갭차를 두기 위해, 단차특성이 우수한 유기절연물질이 주로 이용되는데, 유기절연물질의 경우 별도의 공정 장비가 요구되고, 재료 비용이 고가이다.
둘째, 절연층이 가지는 단차에 의존하여, 반사부와 투과부 간의 셀갭을 다르게 하는 공정은 실질적으로 복잡한 공정 조건을 요구하고, 이에 따라 공정 효율이 떨어진다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고휘도, 고콘트라스트 특성을 가지는 싱글셀갭 구조 반투과형 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 화소 전극의 반사부 영역에 전기장의 세기를 약화시킬 수 있는 패턴 구조를 형성하고자 한다. 한 예로, 슬릿(slit), 홀(hole)과 같은 오픈부를 가지는 화소 전극의 반사부를 구성할 수 있다.
전술한 화소 전극의 반사부는, 투명 전극과 반사층을 포함한 구조에 해당되며, 한 예로 반사판과 대응된 위치의 투명 전극 영역에 오픈부를 형성하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 제 1 기판 상에, 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과; 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 데이터 배선과; 상기 제 1 방향으로 게이트 배선과 이격되게 형성된 공통 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역은 화소 영역으로 정의되고, 상기 공통 배선과 연결되어 화소 영역에 형성된 반사 전극과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 화소 영역에 형성되고, 상기 반사 전극과 절연체가 개재된 상태에서 중첩되며, 상기 중첩영역에서 오픈부를 가지는 투명 전극과; 상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내부면에 형성된 공통 전극과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 반사 전극 형성부는 반사부를 이루고, 상기 반사 전극과 비대응되게 위치하는 투명 전극 형성부는 투과부를 이루며, 상기 액정층의 두께는 셀갭으로 정의되고, 상기 반사부 셀갭과 투과부 셀갭은 동일한 수준이며, 전압 인가시 상기 오픈부 영역에서의 전기장의 세기는 다른 화소 영역에서의 전기장 세기보다 약한 것을 특징으로 한다.
상기 오픈부는 슬릿 또는 홀 형상 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 반사 전극과 투명 전극이 중첩된 영역은 스토리지 캐패시턴스를 이루며, 상기 공통 배선과 공통 전극은 동일한 공통 전압이 인가되고, 상기 투명 전극에는 픽셀 전압이 인가되고, 상기 투명 전극 및 반사 전극은 화소 전극을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 액정층을 이루는 액정 분자는, 전기장과 평행한 방향으로 장축이 배열되는 포지티브 액정으로 이루어지고, 상기 반사부와 투과부는 서로 다른 위상차값을 가지며, 상기 반사부와 투과부는, 서로 동일한 수준의 블랙(black)/화이트(white) 구동 전압값을 가지고, 상기 액정층과 접하는 제 1, 2 기판면에는 제 1, 2 배향막이 형성되며, 상기 제 1, 2 배향막은 액정 분자의 초기 배열을 기판면과 평행하게 하는 수평 배향막이고, 상기 액정표시장치는 NB 모드(normally black mode)인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 2 기판의 양 배면에는, 서로 동일한 편광축을 가지는 제 1, 2 편광판과, 상기 제 1 기판과 제 1 편광판 사이 구간 및 제 2 기판과 제 2 편광판 사이 구간에 각각 위치하며, 서로 직교되는 각도차를 가지고, 빛의 위상차를 λ/4만큼 변화시키는 제 1, 2 위상차판을 포함하고, 상기 액정층은 빛의 위상차를 λ/2만큼 변화시키는 액정층이며, 상기 액정표시장치에서는, 전압 인가시 상기 투과부의 위상차값은 λ/2에서 0(zero)로 변환되고, 상기 반사부의 위상차값은 0 ~ λ/2 사이의 값을 가지며, 상기 제 1, 2 편광판은 0°편광축을 가지고, 상기 제 1 위상차판은 135°, 제 2 위상차판은 45°각도를 가지며, 상기 액정 분자는 편광축과 135°각도차를 가지며, 상기 반사부의 위상차값은 λ/4인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 액정표시장치는 NW 모드(normally white mode)이고, 상기 제 1, 2 기판의 양 배면에는, 서로 동일한 편광축을 가지는 제 1, 2 편광판이 위치하며, 상기 제 1, 2 편광판의 투과축은 0°이고, 상기 액정표시장치는, 전압 인가시 상기 투과부의 위상차값은 λ/2에서 0(zero)로 변환되고, 상기 반사부의 위상차값은 0 ~ λ/2 사이의 값을 가지며, 상기 반사부의 위상차값은 λ/4인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 4a는 평면도이고, 도 4b, 4c는 상기 도 4a의 절단선 IVa-IVa에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도로서, 도 4b는 전압오프 상태, 도 4c는 전압온 상태에서 액정 분자의 배열 특성에 따라 도시한 도면이다.
도 4a는, 제 1 기판(110) 상에 제 1 방향으로 게이트 배선(112)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(120)이 형성되어 있으며, 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(120)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(120)의 교차 영역으로 정의되는 화소 영역(P)에는 투명 전극(126)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 1 방향으로 게이트 배선(112)과 이격되게 공통 배선(114)이 형성되어 있고, 공통 배선(114)에서는 투명 전극(126)과 절연된 상태에서 중첩되게 위치하는 반사 전극(116)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 반사 전극(116)과 중첩된 투명 전극(126) 영역에 슬릿(124 ; slit)이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
도면으로 제시하지 않았지만, 본 발명에서는 해당 위치에서 슬릿(124)외에 다수 개의 홀을 형성할 수도 있다.
상기 반사 전극(116)과 투명 전극(126)은 화소 전극(128)을 이루고, 상기 반사 전극(116)과 중첩된 투명 전극(126) 영역은 절연체가 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스(CST)를 이룬다.
이하, 상기 도 4a에 따른 제 1 기판 구조를 포함하는 반투과형 액정표시장치의 단면 구조를 살펴보면, 도 4b, 4c에서와 같이 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 대향된 상태에서 일정간격 이격되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(110, 130) 사이에는 액정층(150)이 개재된 구조를 가지고 있다. 상기 제 1, 2 기판(110, 130) 내부면의 구체적인 적층 구조를 살펴보면, 제 1 기판(110) 상부에는 반사 전극(116)이 형성되어 있고, 반사 전극(116)을 덮는 기판 전면에는 절연층(118)이 형성되어 있으며, 절연층(118) 상부에 위치하며, 반사 전극(116)의 일부를 노출시키는 슬릿(124)을 가지는 투명 전극(126)이 형성되어 있다.
상기 반사 전극(116)은, 상기 도 4a에서 제시한 공통 배선(114)에서 분기된 패턴으로서, 공통 배선(114)을 통해 공통 전압을 인가받고, 상기 투명 전극(126)은 픽셀 전압을 인가받음에 따라, 반사 전극(116)과 투명 전극(126)은 서로 다른 전압크기를 가지고 있으며, 통상적으로 공통 전압은 직류 전압이 인가되어 일정한 전압 크기를 가지고 있으며, 픽셀 전압에는 공통 전압보다 하이(high) 전압 및 로우(low) 전압이 번갈아가며 인가되는 교류 전압이 인가되는 차이점을 가진다.
도 4c에서, 액정층(150) 내 표시된 점선 들은 등전위면(ES ; equipotential surface)에 해당되며, 도면으로 제시하지 않았지만 등전위면(ES)과 수직한 방향으로 전기장이 형성되고, 상기 액정층(150) 내 액정 분자(152)는 장축이 전기장과 평행하게 배열되는 포지티브 액정으로서, 액정 분자(152)의 장축이 도면 상의 등전위면(ES)과는 직교되게 배열된 구조를 이루고 있다.
상기 투명 전극(126)의 슬릿(124)부를 포함하여, 상기 반사 전극(116)과 대응된 영역은 반사부를 이루고, 상기 반사부와 비중첩 관계에 있는 투명 전극(126) 영역은 투과부를 이루고, 반사부와 투과부는 개구율에 기여하는 개구부를 이룬다.
상기 슬릿(124)을 포함하는 반사부는, 투명 전극(126) 패턴이 생략됨에 따라, 동일 전압에 의하여 투과부에 비교하여 전기장의 세기가 약화되고, 이에 따라 전압 온/오프시 투과부, 반사부 액정 분자의 위상차값도 서로 달라진다.
즉, 상기 투과부와, 슬릿(124)을 포함하는 반사부는 서로 다른 위상차값을 가지게 되며, 이러한 위상차값은 슬릿(124)의 형성폭이나 배치 구조의 변경을 통해 조절할 수 있으므로, 상기 반사부, 투과부의 투과율이 최대, 최소가 되는 구동 전압이 동일할 수 있는 패턴 구조로 화소 전극(128)을 형성함으로써, 싱글셀갭 구조에서 동일한 구동 전압으로 반사부, 투과부의 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 슬릿, 홀과 같은 오픈부의 구성으로 전기장의 세기를 선택 영역에서 약화시킬 수 있다.
한편, 상기 제 2 기판(130) 하부에는, 전술한 반사 전극(116)과 동일한 공통 전압이 인가되는 공통 전극(132)이 형성되어 있다. 도면으로 제시하지 않았지만, 상기 액정층(150)과 접하는 제 1, 2 기판(110, 130)면에는 배향막이 각각 형성된다. 이하, 액정분자의 초기 배향을 기판면에 수평하게 배열시키는 수평 배향막을 포함한 셀 구조에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 2 실시예 --
본 실시예는, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 구체적인 셀 구조를 제시하는 실시예로서, 빛의 위상차를 λ/2만큼 변화시키는 액정층, 전압 인가시 액정의 꼬임없이 기판면에 수직하게 배열되는 ECB(electrically controlled birefigence) 방식을 일 예로 하여 제시하였다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도로서, NB모드(normally black mode)를 기준으로 전압온, 오프시 액정 분자의 위상차변화에 대해서 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판과, 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진 액정패널과, 액정패널의 양 배면에 각각 배치된 제 1, 2 편광판과, 액정패널과 제 1, 2 편광판 사이 구간에 각각 배치된 제 1, 2 위상차판이 구성되어 있다.
상기 제 1, 2 편광판의 편광축은 0°방향으로 동일한 편광축을 가지고, 상기 제 1, 2 위상차판은 빛의 위상차를 λ/4만큼 변화시키는 위상차판으로써, 제 1 위상차판은 135°, 제 2 위상차판은 45°각도로 배치되며, 서로 간에 90°로 직교되는 각도차를 가진다. 그리고, 상기 액정층 내 액정 분자는 λ/2의 위상차를 가지며 편광판과 135°의 각도차를 가지는 것을 전제 조건의 일예로 한다.
여기서, 상기 제 1, 2 위상차판은 동일한 위상차를 가지며 서로 직교되는 각도차를 가짐에 따라, 투과부에서는 서로 상쇄효과를 가지게 된다.
하기, 표 1은 상기 도 5에 따른 액정표시장치의 각 셀을 통과하는 빛의 편광상태에 따른 화면의 휘도 및 액정의 위상차 특성을 나타낸 표이다.
이와 같이, 전압오프 상태에서는 블랙 휘도, 전압온 상태에서는 화이트 휘도를 가지게 되고, 전압온 상태에서 투과부 액정 분자의 위상차값은 λ/2에서 0(zero)로 변환되고, 전압오프 상태에서 반사부 액정 분자의 위상차값은 0에서 λ/2 사이의 값을 가지게 되므로, 위상차값이 0 또는 λ/2의 경우 반사율의 0%가 되지만, 본 실시예 조건에 의하면 반사부의 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도로서, NW모드(normally white mode)를 기준으로 전압온, 오프시 액정 분자의 위상차변화에 대해서 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판이 서로 대향된 상태에서 일정간격 이격되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판 사이에는 액정층이 개재되어 있으며, 제 1, 2 기판의 배면에는 제 1, 2 편광판이 위치하는 구조를 가지고 있다.
상기 제 1, 2 편광판의 편광축은 0°방향으로 동일한 편광축을 가지고, 상기 액정층 내 액정 분자는 λ/2의 위상차를 가지는 것을 전제 조건의 일예로 한다.
하기, 표 2는 상기 도 6에 따른 액정표시장치의 각 셀을 통과하는 빛의 편광상태에 따른 화면의 휘도 및 액정의 위상차 특성을 나타낸 표이다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 NW모드 반투과형 액정표시장치에서는 별도의 위상차판과 같은 보상차판이 생략될 수 있고, 전술한 NB모드에서와 같이 전압오프 상태에서 전압인가시 투과부의 위상차값은 λ/2에서 0으로 변환되며, 반사부의 위상차값은 λ/2에서 λ/4로 변환되므로, 블랙/화이트 구동 전압을 일치시켜 휘도를 향상시킬 수 있다.
그러나, NW 모드의 경우 반사부의 블랙 조건을 설정하는 것이 NB 모드보다 어려우므로, 투과부에 비해 반사부의 면적이 작은 구조에 적용하는 것이 바람직하다.
이하, 도 7은 본 발명에 따른 슬릿부를 포함하는 반투과형 액정표시장치에 대한 시뮬레이션에 대한 도면으로서, 제 1 기판 상에는 공통 전압이 인가되는 반사 전극과, 반사 전극 상부에서 반사 전극의 일부를 노출시키는 슬릿부를 가지며, 픽셀 전압이 인가되는 투명 전극이 형성되어 있고, 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판 하부에는 상기 반사전극과 동일한 공통 전압이 인가되는 공통 전극이 형성되어 있다. 상기 투명 전극 형성부를 제 1 영역(VIIa), 슬릿부 영역을 제 2 영역(VIIb)으로 정의했을 때, 전압 인가시 제 1 영역(VIIa)에서는 공통 전극과 투명 전극 간에 형성되는 수직 전계에 의해 액정 분자가 수직으로 배열되지만, 제 2 영역(VIIb)에서는 공통 전극과 대응된 영역 상에 투명 전극이 존재하지 않고, 동일 전압이 인가되는 동일한 공통 전압이 인가되는 공통 전극과 반사 전극이 대응되게 위치하여 등전위면을 형성하므로, 제 2 영역(VIIb)에서는 액정 분자가 수평 배열을 하고, 제 1, 2 영역(VIIa, VIIb)의 경계부에서는 액정분자가 경사지게 배열되는 특성을 가진다.
즉, 본 실시예에서는 반사층을, 공통 전압이 인가되는 반사 전극으로 형성하고, 투명 전극은 반사 전극을 일부 노출시키는 패턴 구조로 형성하여, 반사부와 투과부의 위상차를 선택적으로 변경시킬 수 있으므로, 투과부, 반사부의 블랙/화이트 구동 전압을 일치시켜 휘도를 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 상기 실시예로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치에 의하면, 반사부 영역에 전기장 세기를 약화시킬 수 있는 오픈부를 구성하여 반사부와 투과부의 위상차값을 다르게 함으로써, 투과부, 반사부를 동일한 셀갭으로 형성할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있고, 투과부, 반사부의 블랙/화이트 구동 전압을 일치시켜 휘도를 향상시킬 수 있어, 제품의 고휘도, 고콘트라스트가 가능하다.
도 1은 종래의 싱글셀갭(single cell-gap)구조 반투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.
도 2는 반투과형 액정표시장치에서, 반사부와 투과부의 전압-휘도 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면.
도 3은 기존의 듀얼셀갭 구조 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 4a는 평면도이고, 도 4b, 4c는 상기 도 4a의 절단선 IVa-IVa에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도로서, 도 4b는 전압오프 상태, 도 4c는 전압온 상태에서 액정 분자의 배열 특성에 따라 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 슬릿부를 포함하는 반투과형 액정표시장치에 대한 시뮬레이션에 대한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제 1 기판 112 : 게이트 배선
114 : 공통 배선 116 : 반사 전극
120 : 데이터 배선 124 : 슬릿
126 : 투명 전극 128 : 화소 전극
P : 화소 영역 T : 박막트랜지스터

Claims (19)

  1. 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트배선과;
    상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소영역을 정의하는 데이터배선과;
    상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 방향으로 상기 게이트배선과 이격되게 상기화소영역에 형성되고, 공통전압이 인가되는 반사전극과;
    상기 게이트배선과 데이터배선의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터와 연결된 상태로 상기 화소영역에 형성되어 상기 공통전압과는 상이한 픽셀전압이 인가되고, 상기 반사전극과 전기적으로 절연되게 절연체를 사이에 두고 상기 반사전극 상부로 중첩되며, 상기 반사전극과 중첩된 부분으로 상기 반사전극의 일부를 노출시키는 적어도 하나의 슬릿 또는 적어도 하나의 홀이 홀 형상의 오픈부가 형성된 화소전극과;
    상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판의 내부면에 형성되고, 상기 공통전압이 인가되는 공통전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 반투과형 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사전극은 반사부를 이루고 상기 반사전극과 중첩되지 아니한 상기 화소전극은 투과부를 이루며,
    상기 액정층의 두께로 정의되는 셀갭은 상기 반사부와 투과부에서 실질적으로 동일 수준이고,
    상기 공통전압과 픽셀전압의 인가 시, 상기 반사부는 상기 투과부에 비해 전기장 세기가 약한 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반사전극과 상기 화소전극이 중첩된 영역은 스토리지 캐패시터를 이루는 반투과형 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액정층과 접하는 상기 제 1 및 제 2 기판 내면에 각각 형성되어, 상기 액정층의 액정분자에 대한 장축의 초기 배열방향이 상기 기판면과 평행하도록 수평하게 배향하는 제 1 및 제 2 수평배향막
    을 더욱 포함하는 반투과형 액정표시장치.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 액정층은 빛의 위상차를 λ/2 만큼 변화시키는 반투과형 액정표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판 외면에 각각 형성되고, 서로 동일한 편광축을 나타내는 제 1 및 제 2 편광판을 더욱 포함하는 반투과형 액정표시장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 편광축은 0°인 반투과형 액정표시장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 공통전압과 픽셀전압의 인가 시, 상기 투과부의 위상차값은 λ/2에서 0(zero)로 변환되고, 상기 반사부의 위상차값은 0~λ/2 사이의 값을 나타내는 반투과형 액정표시장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 반사부의 위상차값은 λ/4를 나타내는 반투과형 액정표시장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 NW(normally white mode)인 반투과형 액정표시장치.
  17. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,
    상기 제 1 편광판과 상기 제 1 기판 사이 그리고 상기 제 2 편광판과 상기 제 2 기판 사이로 위치되며, 서로 직교되는 각도차를 가지고 각각 빛의 위상차를 λ/4 만큼 변화시키는 제 1 및 제 2 위상차판
    을 더욱 포함하는 반투과형 액정표시장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 위상차판은 각각 135°, 45의 각도를 나타내고, 상기 액정분자는 상기 편광축과 135°의 각도차를 나타내는 반투과형 액정표시장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 NB(normally black mode) 모드인 반투과형 액정표시장치.
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