KR100603846B1

KR100603846B1 - 반사투과형 액정 표시장치

Info

Publication number: KR100603846B1
Application number: KR1020000006222A
Authority: KR
Inventors: 송인덕; 박성일; 정재영
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2006-07-24
Also published as: KR20010083299A; US20010019385A1; US6654087B2

Abstract

본 발명은 반사형 액정 표시장치와 투과형 액정 표시장치의 겸용이 가능한 반사투과 액정 표시장치로서, 반사모드와 투과모드에서의 발생하는 휘도차이를 줄이기 위해, 서로 대향하여 이격된 제 1, 제 2 기판과; 상기 제 1, 제 2 기판의 대향면의 상기 제 1 기판에 형성된 투명전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판의 바깥면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 1 편광판의 바깥면에 형성된 배광장치와; 상기 투명전극의 내면에 형성되며 제 1 투과홀을 갖고, 상기 투명전극과 절연물질로 절연된 반사전극과; 상기 제 1, 2 기판의 대향면의 제 2 기판에 형성되며, 상기 제 1 투과홀과 마주보는 부분에 제 2 투과홀이 형성된 상부 보호막과; 상기 제 1, 2 투과홀을 충진하면서 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 반사투과형 액정 표시장치에 관해 개시하고 있다.

Description

반사투과형 액정 표시장치{transflective liquid crystal display device}

도 1은 액정 표시장치의 각 층별 투과율을 도시한 도면.

도 2는 반사투과형 액정 표시장치의 동작을 설명한 도면.

도 3은 종래 반사투과형 액정 표시장치의 단면을 도시한 단면도.

도 4a와 도 4b는 종래 반사투과형 액정 표시장치에서 온/오프에 따라 반사모드의 동작을 도시한 도면.

도 5a와 도 5b는 종래 반사투과형 액정 표시장치에서 온/오프에 따라 투과모드의 동작을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사투과형 액정 표시장치의 단면을 도시한 단면도.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시장치에서 온/오프에 따라 투과모드의 동작을 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

400 : 하부기판 410 : 하부 편광판

420 : 제 1 QWP 430 : 제 1 투명기판

440 : 화소전극 450 : 보호막

460 : 반사전극 470 : 투과부

500 : 상부기판 510 : 상부 보호막

520 : 제 2 투명기판 530 : 제 2 QWP

540 : 상부 편광판 600 : 액정층

700 : 백라이트

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 반사 및 투과모드가 가능한 반사투과(transflective) 액정표시 장치에 관한 것이다. 특히, 투과모드의 휘도를 개선하는 반사투과 액정 표시장치에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.

근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있다.

그러나, 최근 들어 소형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시소자(flat panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시소자(Thin film transistor- liquid crystal display ; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었다.

TFT-LCD의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭된 임의의 화소는 하부광원의 빛투과량을 조절할 수 있게 한다.

상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘 박막이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.

일반적으로 사용되는 TFT-LCD는 패널의 하부에 위치한 백라이트라는 광원의 빛에 의해 영상을 표현하는 방식을 써왔다.

그러나, TFT-LCD는 백라이트에 의해 입사된 빛의 3∼8%만 투과하는 매우 비효율적인 광 변조기이다.

두 장의 편광의 투과도는 45%, 하판과 상판의 유리 두 장의 투과도는 94%, TFT어레이 및 화소의 투과도는 약 65%, 컬러필터의 투과도는 27%라고 가정하면 TFT-LCD의 광 투과도는 약 7.4%이다.

도 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 도면이다.

상술한 바와 같이 실제로 TFT-LCD를 통해 보는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 광의 약 7%정도이므로, 고 휘도의 TFT-LCD에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하고, 상기 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 장시간 사용할 수 없었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 최근에 백라이트광을 사용하지 않는 반사형 TFT-LCD가 연구되었다. 이는 자연광을 이용하여 동작하므로, 백라이트가 소모하는 전력량을 대폭 감소하는 효과가 있기 때문에 장시간 휴대상태에서 사용이 가능하고, 개구율 또한 기존의 백라이트형 TFT-LCD보다 우수하다.

즉, 상기 반사형 TFT-LCD는 기존 투과형 TFT-LCD에서 투명전극으로 형성된 화소부를 불투명의 반사특성이 있는 물질을 사용함으로써, 외부광을 반사시키는 구조로 되어있다.

상술한 바와 같은 반사형 TFT-LCD는 백라이트와 같은 내부적 광원을 사용하지 않고, 자연의 빛 내지는 외부의 인조 광원을 사용하여 구동하기 때문에 장시간 사용이 가능하다. 즉, 반사형 TFT-LCD는 외부의 자연광을 상기 반사 전극(10)에 반사시켜, 반사된 빛을 이용하는 구조로 되어 있다. 따라서, 반사형 TFT-LCD를 구동하기위해 필요한 전력은 액정구동과 구동회로 뿐이다.

그러나, 자연광 또는 인조 광원이 항상 존재하는 것은 아니다. 즉, 상기 반사형 TFT-LCD는 자연광이 존재하는 낮이나, 외부 인조광이 존재하는 사무실 및 건물 내부에서는 사용이 가능할지 모르나, 자연광이 존재하지 않는 어두운 환경에서는 상기 반사형 TFT-LCD를 사용할 수 없게 된다.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 상기 자연광을 사용하는 반사형 TFT-LCD와 백라이트광을 사용하는 투과형 TFT-LCD의 장점을 이용한 반사투과(transflective) TFT-LCD가 연구/개발되었다.

상기 반사투과 TFT-LCD는 사용자의 의지에 따라 반사형 내지는 투과형 모드(mode)로의 전환이 자유롭다.

이하, 도 2는 상술한 반사투과 TFT-LCD의 한 화소에 대한 개략적인 단면을 도시한 단면도로써, 도 2를 참조하여 종래의 반사투과 TFT-LCD의 일예에 관해 설명하면 다음과 같다.

하판(50)에는 스위칭 소자(미도시)와 화소전극(54)과 반사전극(52)이 위치하고, 상기 하판(50) 상부에는 컬러필터(61)가 형성된 상판(60)이 위치하고 있다.

그리고, 상기 하판(50)과 상기 상판(60)에 개재된 형태로 액정층(80)이 위치하고 있다. 또한, 상기 하판(50) 하부에는 백라이트(70)가 위치하고 있다.

상기 하판(50) 상부에 형성된 반사전극(52)은 외부광(74)을 반사할 수 있도록 반사율이 우수한 도전물질이 주로 쓰인다.

그리고, 상기 반사전극(52) 내부에는 평면적으로 다수개의 홀(hole : 53)이 존재하며, 단면적으로는 △L의 길이를 갖고 있다.

즉, 상기 홀(53)이 형성된 곳에 화소전극(54)이 위치하여 상기 백라이트(70)로부터 형성된 백라이트광(72)을 투과시키는 역할을 하게 된다.

상기한 내용을 참조하여 반사투과 TFT-LCD의 작동을 상술하면, 반사모드에서는 외부에서 입사된 빛(74)을 상기 반사전극(52)이 상판(60)으로 반사시키는 역할을 하게된다.

또한, 투과모드에서는 상기 백라이트(70)에서 생성된 빛(72)이 상기 반사전극(52) 내부에 형성된 홀에 위치하는 투명한 화소전극(54)을 통해 상판(60)으로 투과되게 되는 것이다.

이 때, 스위칭 소자(미도시)의 작용에 의해 상기 반사전극(52) 내지 화소전극(54)에 신호가 인가되면, 상기 액정층(80)의 상이 변화되게 되고, 이 때 액정층으로 투과 내지는 반사된 빛은 상기 상판(60)에 형성된 컬러필터(61)에 의해 착색되어 컬러화면으로 볼 수 있다.

도 3은 종래의 반사투과 액정 표시장치의 단면을 도시한 단면도로써, 도시된 도면은 빛의 경로에 맞추어 도시한 도면이므로 빛의 경로에 영향을 미치지 않는 컬러필터는 도시하지 않았다.

도 3에 도시한 바와 같이 종래의 반사투과형 액정 표시장치는 서로 이격되어 마주보는 형태로 제 1, 2 기판(204, 106)이 형성되며, 상기 제 1, 2 기판(204, 106) 사이에는 액정(300)이 위치한다.

상기 제 2 기판(106)과 마주보는 면의 상기 제 1 기판(204)에는 컬러필터(미도시)를 보호하는 상부 보호막(202)이 형성되며, 상기 제 1 기판(204)을 중심으로 상기 보호막(202)과 대응하는 쪽에는 위상차판(retardation film(Quarter Wave Plate(λ/4 plate) ; 이하 "QWP"라 칭함))(206)과 상부 편광판(208)이 형성된다.

여기서, 상기 제 1 기판(204)에 부착/형성된 상부 보호막(202), 위상차판(206), 상부 편광판(208)을 상부기판(200)이라 정의한다.

한편, 상기 제 2 기판(106)에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(미도시)가 형성되며, 투명 도전전극(104)과 상기 투명 도전전극(104) 상에는 하부 보호막(107)이 형성된다.

또한, 상기 하부 보호막(107) 상에는 투과홀(150)이 형성된 반사전극(108)이 형성된다.

상기 제 2 기판(106)의 하부에는 하부 편광판(102)이 부착되며, 상기 하부 편광판(102)의 하부에는 백라이트(101)가 위치한다.

여기서, 상기 제 2 기판(106), 하부 편광판(102)을 포함해서 하부기판(100)이라 칭한다.

상기 반사전극(108)은 외부광을 반사하기 용이하도록 반사율이 우수한 금속이 사용되며, 상기 반사전극(108)에 형성된 투과홀(150)에는 상기 투명 도전전극(104)이 노출되며, 상기 노출된 투과홀(150)을 통해 상기 하부 편광판(102)의 하부에 형성된 백라이트(101)에서 방출된 내부 광이 상기 상부기판(200)으로 투과된다.

그리고, 상기 상부기판(200)과 상기 하부기판(100) 사이에는 액정층(300)이 형성되어 빛의 경로를 조절하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 QWP(104, 206)는 빛의 편광상태를 바꾸는 기능을 하게 된다. 즉, 선편광을 좌 또는 우원편광으로, 좌 또는 우원편광을 45^o 또는 135^o의 선편광으로 바꾸는 기능을 하게 된다.

상술한 종래의 반사투과형 액정 표시장치에서 각 층(208, 206, 300, 104, 102)별 빛의 편광상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4a와 도 4b는 반사투과형 액정 표시장치의 반사모드에서 온/오프(on/off) 일 때, 각 층별 빛의 편광을 도시한 도면이다.

상기 반사투과형 액정 표시장치는 노말리 화이트(NW)모드로 동작하는 경우이다. 여기서 NW모드는 액정층에 전압을 인가하지 않을 경우 백색광이 출력되는 경우이다.

먼저, 도 4a는 반사모드일 때 오프 상태에서의 빛의 편광상태를 도시한 도면으로, 오프상태에서의 빛의 편광은 외부에서 상부 편광판(208)으로 입사된 빛은 상기 상부 편광판(208)의 편광방향과 동일한 빛의 성분만 투과된다. 즉, 상부 편광판(208)을 거치면 45^o로 선편광된 빛이 형성되고, QWP(206)를 거쳐 좌원편광된 빛이 형성되게 된다.

이후, 오프상태에서 λ/4의 특성을 지닌 액정층(300)을 거치면서 좌원편광된 빛은 45^o로 선편광되고, 반사전극(108)에 의해 상기 45^o로 선편광된 빛은 다시 45^o로 선편광된다.

그리고, 반사전극(108)에 의해 45^o로 위상이 바뀐 선편광된 빛은 액정층(300)에 의해 다시 좌원편광으로 위상이 바뀐 빛이 형성되며, QWP(206)에 의해 좌원편광된 빛은 45^o로 선편광된 빛이 형성되며, 상기 45^o로 선편광된 빛은 빛의 진행 경로을 따라 상부 편광판(208)을 바라볼 때, 상기 상부 편광판(208)과 동일한 위상(즉, 위상차가 0^o)을 갖고 있으므로, 상기 상부 편광판(208)을 투과하여 백색광(明)으로 출력된다.

도 4b는 반사모드에서 온 상태에 해당하는 반사투과형 액정 표시장치의 동작을 도시한 도면으로, 온 상태에서 액정층(300)은 빛의 편광상태를 바꾸지 못한다.

상부 편광판(208)으로 입사된 외부광은 상기 상부 편광판(208)의 편광방향과 동일한 빛의 성분 즉, 상부 편광판(208)을 거치면 45^o로 선편광된 빛이 형성되고, QWP(206)를 거쳐 우원편광된 빛이 형성되게 된다.

이후, 온상태에서 빛의 편광과 무관한 특성을 지닌 액정층(300)을 거치면서 우원편광된 빛은 그대로 우원편광을 유지하면서 반사전극(108)으로 이동하고, 상기 반사전극(108)에 의해 우원편광된 빛은 위상차가 90^o인 좌원편광으로 바뀌게 된다.

그리고, 반사전극(108)에 의해 위상이 바뀐 좌원편광된 빛은 액정층(300)을 그냥 투과하게 되고, QWP(206)에 의해 좌원편광된 빛은 135^o로 선편광된 빛이 형성되며, 상기 45^o로 선편광된 빛은 빛의 진행 경로을 따라 상부 편광판(208)을 바라볼 때, 상기 상부 편광판(208)과 직교하는 위상(즉, 위상차가 90^o)을 갖고 있으므로, 상기 상부 편광판(208)을 투과하지 못하게 되어 검은색(暗)으로 출력된다.

도 5a와 도 5b는 투과모드에서 온/오프에 따른 빛의 편광상태를 도시한 도면으로, 먼저 오프 상태를 도시한 도 5a에 관해 설명하면 다음과 같다.

상기 백라이트(101)에서 방출된 빛은 하부 편광판(102)을 통과하면서 상기 하부 편광판(102)의 편광방향인 45^o로 선편광된 빛이 출력된다.

이후, 45^o로 선편광된 빛은 화소전극(110)을 거쳐 λ/4의 특성을 지닌 액정층(300)을 거치면서 우원편광된 빛이 출력되며, QWP(206)를 지나면서 45^o로 상이 바뀐 선편광이 형성된다.

이후, 상기 QWP(206)에 의해 45^o로 선편광된 빛은 상부 편광판(208)과 위상차가 없기 때문에(즉, 위상차가 0^o이기 때문에) 백색광이 출력되게 된다.

도 5b는 온상태(on state)일 때, 투과모드에서의 각 층별 빛의 편광상태를 도시한 도면이다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 백라이트(101)에서 발생된 빛은 하부 편광판(102)을 통과하면서 45^o의 선편광으로 바뀌게 되고, 화소전극(110)을 통과할 때까지 도 5a의 오프 상태와 같은 편광상태를 보인다. 그리고, 액정층(300)에 전압이 인가되면 상기 액정의 상변이가 일어나게 됨으로, 전압이 인가된 액정층은 λ/4의 특성을 띠지 않으므로, 액정층(300)을 통과한 빛은 하부 편광판(102)에서 편광된 선편광 빛이 된다.

이후, 선편광된 빛은 QWP(206)을 거쳐 우원편광된 빛으로 편광되며, 상기 QWP(206)에서 우원편광된 빛과 90^o로 위치하는 상부 편광판(208)에 의해 상기 QWP(206)에서 우원편광된 빛은 상기 상부 편광판(208)을 약 50 % 정도 투과하여 약간 회색계통의 검은색이 출력된다.

상술한 바와 같이 상기 반사투과 TFT-LCD는 반사모드와 투과모드를 겸비하고 있으므로, 주/야간이나 장소에 구애(拘碍)받지 않고 사용할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 도 5b에 도시된 도면에서와 같이 온 상태에서 투과모드시 최종적인 빛의 편광상태는 암(暗) 상태가 되어야 하나, 상부 편광판(208)을 통과하기 직전의 빛의 편광상태가 원편광이기 때문에 원편광빛의 50 % 정도가 상기 상부편광판(208)을 투과하게 되어 완전한 암상태가 아닌 어두운 회색으로 표시되게 된다.

따라서, 반사모드와 투과모드에서의 휘도가 차이 나게되어 화질이 떨어지는 단점이 있다.

이는 일반적으로 반사투과형 액정 표시장치의 설계기준이 반사모드를 중심으로 제작되기 때문이며, 반사부와 투과부에서의 셀갭 즉, d₁과 d₂가 실질적으로 같기 때문이다(도 3참조).

즉, 다시 설명하면, 반사모드에서는 외부광의 경로가 액정층을 경유하여 반사전극에서 반사되고 다시 액정층을 통과하여 외부로 반사되므로, 실질적으로 두 번의 액정층을 통과하는 효과가 있다.

그러나, 투과모드에서는 백라이트에서 발생한 빛이 액정층을 한번 투과하여 외부로 방출되므로 반사모드와 투과모드에서 각 모드에 대한 빛의 경로가 차이가 생기기 때문에 투과모드에서의 암상태가 완전하지 못한 결과가 나타난다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 반사투과형 액정 표시장치에서 투과모드에서도 콘트라스트(contrast) 비를 향상시키는데 향상하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 서로 대향하여 이격된 제 1, 제 2 기판과; 상기 제 1, 제 2 기판의 대향면의 상기 제 1 기판에 형성된 투명전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판의 바깥면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 1 편광판의 바깥면에 형성된 배광장치와; 상기 투명전극의 내면에 형성되며 제 1 투과홀을 갖고, 상기 투명전극과 절연물질로 절연된 반사전극과; 상기 제 1, 2 기판의 대향면의 제 2 기판에 형성되며, 상기 제 1 투과홀과 마주보는 부분에 제 2 투과홀이 형성된 상부 보호막과; 상기 제 1, 2 투과홀을 충진하면서 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 반사투과형 액정 표시장치을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사투과 액정 표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반사투과 액정 표시장치는 크게 4부분으로 구분될 수 있다. 즉, 백라이트(700)와, 하부기판(400), 액정층(600), 상부기판(500)으로 구분되며, 상기 백라이트(700)는 내부적으로 빛을 발산하는 기능을 하게 되며, 하부기판(400)에는 제 1 투명기판(430)과 상기 제 1 투명기판(430) 상에 화소전극(440)이 형성되며, 상기 화소전극(440) 상에는 보호층(450)이 형성된다. 그리고, 상기 보호층(450) 상에는 투과홀(470)을 갖는 반사전극(460)이 형성된다.

그리고, 상기 제 1 투명기판(430) 하부에는 제 1 QWP(420)와 하부 편광판(410)이 형성되어 있다.

상부기판(500)에는 제 2 투명기판(520)과, 상기 하부기판(400)의 반사전극(460)과 마주보는 방향으로 상부 보호막(510)이 형성되며, 상기 제 2 투명기판(520)을 중심으로 상기 상부 보호막(510)과 대응되는 방향에는 제 2 QWP(530)와 상부 편광판(540)이 형성된다.

그리고, 상기 상부기판(500)과 하부기판(400) 사이에는 액정층(600)이 위치한다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2 QWP(420, 530)의 기능은 종래기술에서 설명했기 때문에 그 설명은 생략한다.

상기 상부기판(500)에 형성된 상부 보호막(510)은 상기 반사전극(460)과 투과홀(470)의 거리의 차이를 두기 위해 형성하는 것으로, 본 발명의 가장 큰 특징은 상기 반사전극(460)과 투과홀(470)에 위치하는 화소전극(440)과 상기 공통전극(510)간의 거리(즉, 이 위치의 액정층의 두께)를 다르게 형성한다는 것이다.

즉, 반사전극(460)과 상부 보호막(510)의 거리와 투과홀(470)의 화소전극(440)과 제 2 기판(520)의 거리를 각각 d₃, d₄이라 하면, 바람직하게는 상기 d₄ = 2d₃ 으로 형성하는 것이다.

즉, 다시 설명하면, 도 5b의 투과모드에서 QWP(206)을 통과한 빛은 우원편광으로 원형을 그리며 진행하게 되는데, 이에 따라 상부 편광판(208)을 통과하면 상기 우원편광 빛의 세기에 1/2에 해당하는 빛이 투과하게 된다. 따라서, 완전한 암 상태가 표현되지 않고 어두운 회색이 나타나게 되는 것이다.

본 발명에서는 상기 QWP를 통과한 빛을 상부 편광판의 위상과 90^o 방향의 선편광으로 만듦으로써, 투과모드에서의 빛을 완전히 차단하여 완전한 암상태를 만드는 것이다.

상기와 같이 투과모드에서 온상태시 완전한 암상태를 구현하기 위해 본 발명에서는 도 6에 도시한 바와 같이 하부기판(400)에 제 1 QWP(420)을 추가로 장착하였다.

상기와 같이 제 1 QWP(420)의 장착에 의해 빛의 편광상태를 바꿈으로써, 투과모드에서는 온 상태에서 완전한 암상태를 구현할 수 있고, 오프 상태에서는 완전한 명상태를 구현할 수 있다.

도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정 표시장치의 온/오프상태의 투과모드에서 빛의 편광상태를 도시한 도면이다.

먼저 도 7a에 관해 설명하면, 백라이트(700)에서 방출된 빛은 하부 편광판(410)을 통과하면서 상기 하부 편광판(410)의 편광방향인 45^o로 선편광된 빛이 출력되며, 다시 제 1 QWP(104)를 거치면서 좌원편광으로 바뀐다.

이후, 좌원편광된 빛은 λ/2의 특성을 지닌 액정층(600)을 거치면서 위상이 180^o바뀐 우원편광된 빛이 출력되며, 우원편광의 특성을 지닌 제 2 QWP(530)를 지나면서 135^o로 선편광된 빛으로 그 상이 바뀐다.

이후, 상기 제 2 QWP(530)에 의해 135^o로 선편광된 빛은 상부 편광판(540)을 거치면서 백색광으로 출력되게 된다.

여기서, 오프상태의 반사부에서 액정층은 λ/4만큼 위상을 바꾸는 QWP의 역할을 하게되므로, 투과부의 액정층의 두께를 반사부의 2배만큼 형성하면 액정층은 λ/2만큼 위상(편광상태는 그대로 이고 방향만 반대로)을 바꾸게 되는 것이다.

식으로 표현하면

(반사부의 액정위상) ------------ (1)

(투과부의 액정위상) ------------ (2)

이 된다.

즉, 도 4a에 도시된 종래의 반사투과 액정 표시장치의 동작과 비교할 때, 종래에는 투과모드에서 액정은 λ/4만큼 위상을 바꾸는 역할을 하지만, 본 발명에서는 λ/2만큼의 위상만 바꾸므로 제 2 QWP를 통과한 빛은 상부 편광판의 위상과 같은 위상으로 편광된 빛이 출력되어 전체적으로는 백색광이 출력되게 되는 것이다.

도 7b는 투과모드에서 온상태시 빛의 편광상태를 도시한 도면으로, 하부 편광판에 의해 45^o로 선편광된 빛은 제 1 QWP(420)를 통과하면서 좌원편광으로 바뀌게 된다. 이후, 액정층(600)을 투과한 좌원편광된 빛은 제 2 QWP(530)를 투과하면서 135^o의 선편광 빛이 출력되게 된다.

이 때, 상기 제 2 QWP(530)를 통과한 선편광빛은 상부 편광판(540)과 위상이 90^o만큼 차이가 나게 되어 상기 상부 편광판(540)을 투과하지 못하게 되며, 완전한 암상태가 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 반사모드와 투과모드에서 빛의 휘도를 동일하게 하기 위해 하부기판(400)에 추가로 제 1 QWP(420)를 장착하였으며, 상부기판(500)의 상부 보호막(510)의 두께를 차등으로 설계하여 실질적으로 반사부에 대해 투과부의 액정셀의 갭을 두 배로 크게함으로써, 상기 제 1 QWP(420)에 의한 오프상태에서의 빛의 편광 상태를 유지하였다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 따라 반사모드를 중심으로 설계된 반사투과형 액정 표시장치를 제작할 경우에 투과모드에서 완전한 암상태를 표현할 수 있기 때문에 각 모드(반사/투과)에서의 표현되는 화상의 밝기가 동일한 장점이 있다.

또한, 투과모드에서 명/암의 대비가 확실하기 때문에 콘트라스트 비율(C/R)이 큰 장점이 있다.

Claims

서로 대향하여 이격된 제 1, 제 2 기판과;

상기 제 1, 제 2 기판의 대향면의 상기 제 1 기판에 형성된 투명전극과;

상기 제 1 및 제 2 기판의 바깥면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 편광판과;

상기 제 1 편광판의 바깥면에 형성된 배광장치와;

상기 투명전극의 내면에 형성되며 제 1 투과홀을 갖고, 상기 투명전극과 절연물질로 절연된 반사전극과;

상기 제 1, 2 기판의 대향면의 제 2 기판에 형성되며, 상기 제 1 투과홀과 마주보는 부분에 제 2 투과홀이 형성된 상부 보호막과;

상기 제 1, 2 투과홀을 충진하면서 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층

을 포함하는 반사투과형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 기판은 유리인 반사투과형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 투명전극은 인듐-틴 옥사이드(ITO)인 반사투과형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 액정층 중 제 2 투과홀을 충진한 제 1 액정층의 두께는 상기 반사전극과 상기 상부 보호막 사이에 위치한 제 2 액정층의 두께보다 실질적으로 두 배인 반사투과형 액정 표시장치.
청구항 4에 있어서,

상기 제 1 액정층 및 상기 제 2 액정층에 의해 형성되는 셀갭은 상기 상부 보호막의 두께에 의해 결정되는 반사투과형 액정 표시장치.