KR101212167B1 - 반투과형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판 상에 형성된 게이트 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 게이트 전극과 동일층에 형성되어 제1 콘트롤 전압이 인가되는 제1 콘트롤 전극 및 상기 제1 콘트롤 전압과 상이한 제2 콘트롤 전압이 인가되는 제2 콘트롤 전극; 상기 제1 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 화소전극과 상기 제1 화소전극과 접속되며 상기 제2 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성된 제2 화소전극; 상기 제2 기판 상에 형성된 공통전극; 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
반사부, 투과부, 콘트롤 전극

Description

반투과형 액정표시장치{Trans-flective type Liquid Crystal Display}
도 1은 종래의 싱글 셀갭 구조 반투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치를 도시한 도면
도 3은 도 2의 A-A'선상의 단면도 및 B-B'선상의 단면도를 도시한 도면
도 4a 및 도 4b은 서로 상이한 콘트롤 전압이 인가된 액정의 위상차를 시뮬레이션한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111: 제1 기판 101a: 반사판
101b: 보호막 102a, 102b: 제 1, 제 2 콘트롤 전극
103: 절연층 S: 소스전극
D: 드레인전극 109: 무기절연막
110a, 110b: 제 1, 제 2 화소전극 140a, 140b: 슬릿부
삭제
131: 제2 기판 132: 컬러필터층
삭제
삭제
삭제
삭제
134: 공통전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 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 백라이트광 을 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 싱글 셀갭(single cell-gap)구조 반투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다. 전술한 싱글 셀갭 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.
제1 기판(10) 상부에는 박막 트랜지스터(미도시)와, 박막 트랜지스터(미도시) 상에 형성되는 보호막(미도시)과, 반사부에 한해 구비되어 외부광을 반사시키는 반사판(11a)과, 상기 반사판(11a)이 형성된 상기 제 1 기판(10) 전면에 형성되는 무기절연막(11b) 및 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극과 연결된 투명전극인 화소전극(12)이 형성되어 있다.
상기 화소전극(12)은 제1 기판(10) 뒷면에 위치된 백라이트광을 투과시킬 수 있다.
그리고, 상기 제 2 기판(30) 하부에는 컬러필터층(32), 공통 전극(34)이 차례대로 형성되어 있고, 상기 공통전극(34) 상의 소정영역들에는 이격 배치되는 오버코트층(36)이 형성되어 있다.
상기 오버코트층(36)과 대응된 영역은 외부광을 광원으로 이용하여 화면을 구현하는 반사부를 이루고, 상기 오버코트층(36)이 형성되지 않아 공통전극(34)이 노출된 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, 반사부, 투과부에 동일한 구동전압을 인가시, 반사부, 투과부의 전압 특성이 달라질 수 있으나, 상기 반사부의 공통전극(34)상에 형성된 오버코트층(36)의 두께를 조절함에 따라 반사부와 투과부의 전압특성을 일치시킬 수 있게 되어, 반사부 및 투과부가 구비된 반투과형 액정표시장치가 구현된다.
그러나 이와 같은 반투과형 액정표시장치의 경우, 오버코트층의 증착, 패터닝등의 오버코트층 형성공정이 추가되어야 하므로, 공정단계가 증가하는 문제점이 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반사부 및 투과부가 구비되는 반투과형 액정표시장치에 있어서, 공정 단계의 감소를 가져올 수 있도록 하는 반투과형 액정표시장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판 상에 형성된 게이트 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 게이트 전극과 동일층에 형성되어 제1 콘트롤 전압이 인가되는 제1 콘트롤 전극 및 상기 제1 콘트롤 전압과 상이한 제2 콘트롤 전압이 인가되는 제2 콘트롤 전극; 상기 제1 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 화소전극과 상기 제1 화소전극과 접속되며 상기 제2 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성된 제2 화소전극; 상기 제2 기판 상에 형성된 공통전극; 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
상기 제1 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판이고, 상기 제2 기판은 컬러필터 어레이 기판이고, 상기 제1 콘트롤 전압은 상기 제2 콘트롤 전압보다 큰 전압인 것이다.
상기 제1 콘트롤 전압이 인가되는 제1 콘트롤 전극이 구비된 영역은 투과부영역이고, 상기 제2 콘트롤 전압이 인가되는 제2 콘트롤 전극이 구비된 영역은 반사부영역이다.
상기 제1 및 제2 화소전극은 일정 간격의 다수 개의 슬릿부 또는 다수 개의 홀들이 형성된다.
상기 제1 콘트롤 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이는 상기 제1 화소전극에 인가되는 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이보다 크다. 상기 제2 콘트롤 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이는 상기 제2 화소전극에 인가되는 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이보다 크다. 상기 반사부영역에는 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 반사판이 더 구비된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치를 도시한 도면으로, 도 3은 도 2의 A-A'선상의 단면도 및 B-B'선상의 단면도를 도시하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반투과형 액정표시장치는 TFT 어레이기판(100)과 컬러필터 어레이기판(130)이 서로 대향된 상태에서 이격되게 배치되어 있다.
상기 TFT 어레이기판(100)은 제1 기판(111)과, 상기 제 1 기판(111) 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인(200) 및 데이터라인(210)과, 상기 게이트라인(200)과 데이터라인(210)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소영역 내에 형성된 제1 및 제2 화소전극(110a, 110b)이 형성된다.
상기 컬러필터 어레이기판(130)은 제2 기판(131)과, 상기 제1 기판(111)의 화소영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙매트릭스층(미도시)과, 상기 화소영역에 대응되어 색상을 표현하는 컬러필터층(132)과, 상기 컬러필터층(132)상에 형성된 공통전극(134)이 형성된다.
또한, 상기 TFT 어레이 기판(100)의 제1 화소전극(110a)이 형성된 영역은 상기 게이트 라인(200)으로부터 돌출된 게이트 전극(G)과, 상기 게이트 전극(G)의 형성 공정시 게이트 전극(G)과 단락 형성된 제1 콘트롤 전극(102a)과, 상기 게이트 전극(G) 및 제1 콘트롤 전극(102a)을 덮는 게이트 절연층(103)과, 상기 게이트 절연층(103) 상에 형성되고, 상기 게이트 전극(G) 및 제1 콘트롤 전극(102a)의 상부 양쪽을 각각 덮는 소스전극(S) 및 드레인전극(D)과, 상기 소스전극(S) 및 드레인전극(D)이 이격된 부위에 채널을 형성하며, 소스/드레인 전극(S, D)과 게이트 전극(G) 사이에 형성되는 반도체층(미도시)을 포함한다.
즉, 상기 TFT 어레이 기판(100)의 제1 화소전극(110a)이 형성된 영역은 상기 게이트전극(G), 소스/드레인전극(S, D), 반도체층이 구비된 박막 트랜지스터와 제1 콘트롤 전극(102a)가 형성된다.
그리고, 상기와 같은 박막 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 형성된 보호막(101b)과, 상기 보호막(101b) 상에 상기 제1 화소전극(110a)이 형성된 영역에 한해 구비되어 외부광을 반사시키는 반사판(101a)이 형성되어 반사부로 기능하며, 상기 반사판(101a)이 형성된 기판 전면에 형성되는 무기절연막(109)이 형성된다.
또한, 무기절연막(109) 상에는 무기절연막(109) 및 보호막(101b)을 패터닝하여 상기 드레인 전극(D)과 연결되는 제1 화소전극(110a)을 포함한다.
한편, 상기 제1 화소전극(110a)은 일정 간격의 다수 개의 슬릿부(140a)가 형성된다. 또한, 상기 슬릿부이외에 다수 개의 홀들이 형성될 수도 있다.
또한, 상기 TFT 어레이 기판(100)의 제2 화소전극(110b)이 형성된 영역은 상기 제1 콘트롤 전극(102a) 형성 공정시 단락 형성된 제2 콘트롤 전극(102b)과, 상기 제2 콘트롤 전극(102)을 덮는 제1 절연막(103)과, 상기 제1 절연막(103) 상에 차례로 형성된 보호막(101b)과 무기절연막(109)을 포함하며, 제1 화소전극(110a)과 연결 형성된 제2 화소전극(110b)을 포함한다. 이 때, 제 2 화소전극(110b)이 형성된 영역에는 반사판(101a)이 형성되지 않아 투과부로 기능한다.
한편, 상기 제2 화소전극(110b)또한 제1 화소전극(110a)와 같이 일정 간격의 다수 개의 슬릿부(140b)가 형성된다. 또한, 상기 슬릿부이외에 다수 개의 홀들이 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제1 콘트롤 전극(102a) 및 제2 콘트롤 전극(102b)는 아일랜드 형 태로 형성되어 있어 독립적인 DC 전압이 인가된다.
상기와 같은 반투과형 액정표시소자에 있어서, 상기 박막 트랜지스터가 온(On)되어 동일한 데이터 전압이 제1 화소전극(110a)과 제2 화소전극(110b)에 전달되고, 제1 콘트롤 전극(102a) 및 제2 콘트롤 전압(102b) 각각에 서로 상이한 전압 즉, 제1 콘트롤 전극(102a)보다 제2 콘트롤 전극(102b)에 높은 전압을 인가한다.
즉, 공통전압(Vcom)을 기준으로 하여, 제1 화소전극(110a)과 제1 콘트롤 전극(102a)의 극성은 일치되고, 제2 화소전극(110b)과 제2 콘트롤 전극(102b)의 극성은 일치될 때,
│V(제1 콘트롤 전극)-Vcom│〉│V(제1 화소전극)-Vcom│
│V(제2 콘트롤 전극)-Vcom│〉│V(제2 화소전극)-Vcom│
│V(제1 콘트롤 전극)│〉│V(제2 콘트롤 전극)│
와 같은 조건에 만족하도록 상기 제1 및 제2 콘트롤 전극 각각에 서로 상이한 전압을 인가한다.
이때, 제1 콘트롤 전극(102a)이 구비된 영역과 상기 제2 콘트롤 전극(102b)이 구비된 영역간에는 액정 위상차 크기가 서로 상이하게 된다.
도 4a 및 도 4b은 서로 상이한 콘트롤 전압이 인가된 액정의 위상차를 시뮬 레이션한 단면도로써, 이에 도시된 바와 같이, 어느 영역의 콘트롤 전극에 8.5V의 콘트롤 전압을 인가하고, 다른 어느 하나의 콘트롤 전극에 5V의 콘트롤 전압을 인가하면, 각 영역에 액정 위상차가 서로 상이하다는 것을 증명할 수 있다.
따라서, 서로 상이한 전압(상기와 같이 제1 콘트롤 전극(102a)보다 제2 콘트롤 전극(102b)에 높은 전압이 인가함)이 인가되는 각 영역 즉, 제1 콘트롤 전극(102a)이 구비된 영역의 액정 위상차크기는 γ/4이고, 제2 콘트롤 전극(102b)가 구비된 영역의 액정 위상차크기는 γ/2이 된다. 따라서, 제1 콘트롤 전극이 구비되어 상기의 액정 위상차를 갖는 영역을 반사부로 정의하고, 제2 콘트롤 전극이 구비되어 상기의 액정 위상차를 갖는 영역을 투과부로 정의하여 반사부와 투과부가 구비된 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
따라서, 반투과형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 형성 공정시 제1 및 제2 콘트롤 전극을 형성하고 이들 전극 각각에 서로 상이한 콘트롤 전압을 인가하여 반사부와 투과부에 해당되는 액정위상차를 갖도록 하여 액정표시장치를 구현함으로써, 종래기술과 같이 반사부와 투과부를 구현하기 위한 오버코트층 형성공정이 불필요하므로 공정단계의 증가를 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치에 의하면, 반투과형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 형성 공정시 제1 및 제2 콘트롤 전극을 형성하고 이들 전극 각각에 서로 상이한 콘트롤 전압을 인가하여 반사부와 투과부에 해당되는 액정위상차를 갖도록 하여 액정표시장치를 구현함으로써, 종래 기술과 같이 반사부와 투과부를 구현하기 위한 오버코트층 형성공정이 불필요하므로 공정단계의 증가를 방지할 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성된 게이트 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 게이트 전극과 동일층에 형성되어 제1 콘트롤 전압이 인가되는 제1 콘트롤 전극 및 상기 제1 콘트롤 전압과 상이한 제2 콘트롤 전압이 인가되는 제2 콘트롤 전극;
    상기 제1 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 화소전극과 상기 제1 화소전극과 접속되며 상기 제2 콘트롤 전극이 구비된 제1 기판 상에 형성된 제2 화소전극;
    상기 제2 기판 상에 형성된 공통전극; 및
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 반투과형 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 기판은
    박막 트랜지스터 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 기판은
    컬러필터 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 콘트롤 전압은
    상기 제2 콘트롤 전압보다 큰 전압인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 콘트롤 전압이 인가되는 제1 콘트롤 전극이 구비된 영역은 투과부영역이고, 상기 제2 콘트롤 전압이 인가되는 제2 콘트롤 전극이 구비된 영역은 반사부영역인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화소전극은
    일정 간격의 다수 개의 슬릿부 또는 다수 개의 홀들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 콘트롤 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이는 상기 제1 화소전극에 인가되는 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제2 콘트롤 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이는 상기 제2 화소전극에 인가되는 전압과 상기 공통전극에 인가되는 전압간의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 반사부영역에는
    상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 반사판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
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