KR101327833B1 - 반투과형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사부의 화소 전극 또는 공통전극에 프린지 필트를 유도하기 위한 오픈 패턴을 형성하여 구동 전압이 감소하는 효과를 이용하여 반사부와 투과부가 동일한 셀갭을 갖는 반투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 단위 화소 영역이 반사부와 투과부로 구분되는 반투과형 액정표시장치에 있어서, 서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판상의 화소 영역에 형성되는 화소 전극; 상기 반사부의 제 1 기판상에 형성된 반사판; 상기 제 2 기판상에 형성되는 공통전극; 멀티 도메인을 형성하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되는 적어도 하나의 제 1 오픈 패턴; 그리고 프린지 필드를 유도하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나의 반사부에 형성된 다수개의 제 2 오픈 패턴을 포함하여 구성된 것이다.
반사부, 투과부, 오픈 패턴, VA 모드, 반투과형 액정표시장치

Description

반투과형 액정표시장치{Trans-flective type Liquid Crystal Display}
도 1은 종래의 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 3a는 도 2의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 공통전극의 평면도
도 3b는 도 2의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 화소전극의 평면도
도 3c는 도 3a와 도 3b가 합착된 상태의 평면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 반사부 및 투과부 각각에서 시뮬레이션한 등전위선 그래프
도 5는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B)과, 종래기술에 따른 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B')를 비교한 그래프
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 9a는 도 8의 반투과형 액정표시장치의 투과부의 화소 전극의 평면도
도 9b는 도 8의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 화소전극의 평면도
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도
도 12는 본 발명의 각 실시예에서 실시 가능한 다양한 형태의 제 2 오픈 패턴을 나타낸 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 제 1 기판 101: 반사판
102: 절연막 104: 화소 전극
110: 제 2 기판 112: 컬러필터층
114: 공통 전극 150: 액정측
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반투과형 액정표시장치에서 두얼 겝(dualgap)에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 반투과형 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정 분자의 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.
이와 같은 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극이 배열되는 TFT 어레이 기판과, 칼라필터층이 배열되는 C/F 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 형성되는 액정층을 구비하여 구성된다.
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.
상기 액정표시장치는 자기 발광형 표시장치가 아니므로, 별도의 백라이트(back light) 광원에 사용하여 영상을 표시하였다. 그러나, 실제로 액정표시장치를 통해 보는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 광의 약 7% 정도이므로, 고휘도의 액정표시장치에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하므로, 백라이트에 의한 전력 소모가 크다. 그러므로, 충분한 백라이트의 전원 공급을 위해서는 전원 공급 장치의 용량을 크게 하여, 무게가 많이 나가는 배터리(battery)를 사용해 왔지만, 이 또한 사용시간에 제한이 있어 왔다.
그리고, 자연광 등에 의해 주변이 밝은 환경에서는 상기 액정표시장치에 표 시된 영상을 인식하기 어려웠다.
따라서, 최근에는 자연광 또는 인조광과 백라이트 광을 사용환경에 따라 겸용할 수 있는 반투과(transflective) 액정표시장치가 연구/개발되었다.
상기 반투과형 액정표시장치는 단위 픽셀에 반사부와 투과부가 공존하도록하여 자연광 또는 인조광을 이용할 경우는 상기 반사부에 의해 화상을 표하고, 백라이트 광을 이용할 경우는 투과부에 의해 화상을 표시하도록 하였다.
이와 같은 반투과형 액정표시장치에서, 반사부는 자연광 또는 인조광이 상기 액정층을 통과하여 반사된 후 다시 액정층을 통과하므로 액정층을 2번 통과하게 되고, 투과부는 백라이트 광이 액정층을 한번 통과하게 된다. 따라서, 반사부와 투과부에 동일한 전압을 인가하게 되면, 화상을 표시할 수 없게 되므로, 반사부와 투과부의 셀겝을 서로 다르게 하는 두얼 셀 겝(dual cell gap) 구조를 갖는다.
즉, TN 모드의 반투과형 액정표시장치에서는 반사부에만 보호막을 유지하고 투과부의 보호막을 제거하여 반사부의 셀겝(CG1)이 투과부의 셀겝(CG2)의 1/2이 되도록 한다.
또한, 화소 전극 또는 공통전극에 슬릿 패턴(slit pattern)을 형성하여 멀티 도메인을 형성하는 VA (Vertical Alignment) 모드의 반투과형 액정표시장치에서는 반사부의 C/F 어레이 기판상에 오버코트층을 형성하여 두얼 셀 겝 구조를 형성하였다.
이하, 종래의 VA 모드의 반투과형 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 VA 모드 반투과형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.
종래의 VA 모드 반투과형 액정표시장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 단위 셀이 반사부와 투과부로 나누어진 구조를 갖고, 반사부의 셀겝과 투과부의 셀겝이 서로 다른 두얼 셀 겝 구조를 갖는다.
즉, 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. 물론, 상기 제 1 기판(10)하부에는 백라이트 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(도면에는 도시되지 않음)이 설치된다.
제1 기판(10)은 화소 영역을 정의 하기 위해 서로 수직한 방향으로 배열되는 게이트 라인 및 데이타 라인(도면에는 도시되지 않음)과, 상기 각 게이트 라인 및 데이타 라인이 교차되는 부분에 형성되는 박막 트랜지스터(미도시)와, 박막 트랜지스터(미도시)상에 형성되는 보호막(미도시)과, 상기 반사부의 상기 보호막위에만 형성되어 외부광(자연광 또는 인조광)을 반사시키는 반사판(11)과, 상기 반사판(11)이 형성된 기판 전면에 형성되는 절연막(12)과, 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극과 연결되고 상기 절연막(12)위에 형성되는 투명전극인 화소전극(13)을 구비한다.
상기 화소 전극(13)에는 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 슬릿 패턴(13a)이 형성된다.
그리고, 상기 제 2 기판(30)에는 색상을 재현하기 위한 R,G,B 칼라필터층(32)과, 상기 R,G,B 칼라 필터층(32)상에 형성되는 공통 전극(34)과, 상기 반사 부의 상기 공통전극(34)위에 형성되는 오버코트층(36)을 구비한다.
따라서, 반사부는 외부광이 상기 제 2 기판(30)쪽에서 액정층(50)을 통과하고 다시 반사판(11)에 의해 반사되어 액정층(50)을 2번 통과하게 되고, 투과부는 백라이트 광이 액정층(50)을 한번 통과하더라도, 상기 반사부의 셀겝(g1)과 투과부의 셀겝(g2)이 서로 다르게 구성되므로, 상기 반사부의 공통전극(34)상에 형성된 오버코트층(36)의 두께를 조절함에 따라 반사부와 투과부의 전압특성을 일치시킬 수 있게 된다.
그러나, 종래의 VA 모드 반투과형 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 상기 오버코트층을의 증착하고 상기 반사부에만 남도록 상기 오버 코트층을 패터닝해야 하므로 공정이 추가된다.
둘째, 상기 오버코트층을 포함한 기판 전면에 배향막을 증착하고 러빙 공정을 진행할 때, 상기 오버 코트층으로 인하여 반사부와 투과부 사이에 단차가 발생되므로 러빙 공정에 불량이 발생될 가능성이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반사부의 화소 전극 또는 공통전극에 프린지 필트를 유도하기 위한 오픈 패턴을 형성하여 구동 전압이 감소하는 효과를 이용하여 반사부와 투과부가 동일한 셀갭을 갖는 싱글 셀겝 구조의 반투과형 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는, 단위 화소 영역이 반사부와 투과부로 구분되는 반투과형 액정표시장치에 있어서, 서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판상의 화소 영역에 형성되는 화소 전극; 상기 반사부의 제 1 기판상에 형성된 반사판; 상기 제 2 기판상에 형성되는 공통전극; 멀티 도메인을 형성하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되는 적어도 하나의 제 1 오픈 패턴; 그리고 프린지 필드를 유도하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나의 반사부에 형성된 다수개의 제 2 오픈 패턴을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도이고, 도 3a는 도 2의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 공통전극의 평면도이고, 도 3b는 도 2의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 화소전극의 평면도이며, 도 3c는 도 3a와 도 3b가 합착된 상태의 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는 액정층(150)을 사이에 두고 제 1, 제 2 기판(100, 110)이 서로 대향된 상태에서 이격되게 배치되어 있다. 그리고, 각 화소 영역은 반사부와 투과부로 나누어진 구조를 갖고, 상기 제 1 기판(100)하부에는 백라이트 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(도면에는 도시되지 않음)이 설치된다.
상기 TFT 어레이기판인 제1 기판(100)상에는 화소 영역을 정의하기 위해 복수개의 게이트 및 데이터 라인들(도면에는 도시되지 않음)이 서로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트라인과 데이터라인의 교차부에 복수개의 박막 트랜지스터(도면에는 도시되지 않음)가 형성된다.
이때, 상기 각 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인으로부터 돌출된 게이트전극과, 상기 게이트전극을 덮는 게이트 절연층과, 상기 게이트 전극의 상측의 상기 게이트 절연막위에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층 양쪽에 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한다. 상기 소스 전극이 상기 데이타 라인으로부터 돌출된다.
상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 보호막(미도시)이 형성되고, 상기 반사부의 상기 보호막위에 외부광을 반사시키는 반사판(101)이 형성되고, 상기 반사판(101)이 형성된 기판 전면에 절연막(102)이 형성된다.
상기 제 1 기판(100)의 절연막(102)상의 각 화소 영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 화소전극(104)이 형성된다. 이 때, 상기 화소 전극(104)에는 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 슬릿(slit) 또는 홀(Hole)과 같은 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성된다.
물론, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 상기 반사판(101)이 전기적으로 연결되고, 상기 화소 전극(104)이 상기 반사판(101)에 전기적으로 연결되는 구조로 형성할 수 있다.
상기 컬러필터 어레이기판인 제 2 기판(110)상에는, 화소영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 화소 영 역에 대응되어 색상을 재현하기 위한 R,G,B 칼라필터층(112)이 형성되며, 상기 R,G,B 칼라 필터층(112)상에 공통 전극(114)이 형성된다.
이때, 상기 공통전극(114) 중 상기 반사부의 상기 공통전극(114)에는 프린지 필드(fringe field)를 유도하여 유효 전기장이 작아지게 되어 구동전압이 감소되도록 하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)이 다수개 형성된다.
상기와 같이 상기 반사부의 공통 전극(114)에 다수개의 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성되므로 상기 반사부와 투과부에 동일전압을 인가하여도 복굴절률(Δneff)을 다르게 하여 싱글 겝 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이때, 상기 반사부의 공통전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들은 상기 제 1 오픈 패턴(115a)들보다 더 높은 밀도로 형성하고, 상기 반사부의 공통전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들의 폭(b)은 상기 도메인 형성을 위한 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)보다 더 좁게 형성된다. 만약, 상기 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)이 6~10㎛로 형성되면 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 폭(b)은 1~5㎛ 정도로 설계된다.
따라서, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 의해서는 멀티 도메인이 형성되지 않으면서 프린지 필드(fringe Field)에 의해 유효 전기장이 작아지게 되어, 투과부는 Δnd = λ/2 동작 특성을 갖도록 하고, 반사부는 Δnd = λ/4 동작 특성을 갖도록 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 반사부 및 투과부 각각에서 시뮬레이션한 등전위선 그래프이고. 도 5는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B)과, 종래기술에 따른 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B')를 비교한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 투과부에서는 기존의 구조와 동일하고, 반사부에서는 등전위선의 모양으로 프린지 필드(fringe Field)가 발생된 것을 알 수 있으며, 이에 의해 유효 전기장이 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 동일 전압(5V)에서 투과부의 액정분자의 틸트가 더 크게 된 것을 알 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성된 공통전극(114)이 구비된 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B)과, 종래와 같은 오픈패턴이 형성되지 않은 공통전극이 구비된 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B')를 비교해보면, 반사부의 공통전극(114)에 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성된 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B)이 종래의 반투과형 액정표시장치의 구동전압(B')보다 증가됨을 알 수 있다.
상기 시뮬레이션에서는 제 2 오픈 패턴(115b)의 폭을 5㎛이하로 하였으나, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 폭 및 밀도를 변경하거나 상하판 모두에 적용함을 통해 투과부의 VT 곡선과 비슷한 곡선으로 맞출 수 있다고 생각된다.
제 2 실시예
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서, 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 슬릿(slit) 또는 홀(Hole)과 같은 제 1 오픈 패턴(115a)이 상기 공통 전극(114)에도 형성된 경우를 나타낸 것이다. 즉, 화소전극(104)에 형성된 제 1 오픈 패턴(115a)들 사이의 공통 전극(114)에 제 1 오픈 패턴(115a)에 형성되는 VA 모드의 반투과형 액정표시장치에도 적용할 수 있다. 나머지 반사부의 공통 전극(114)에 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성됨은 본 발명의 제 1 실시예와 같다.
제 3 실시예
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서, 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위해 공통 전극상에 돌기(116)가 형성되는 VA 모드의 반투과형 액정표시장치에 적용한 것이다. 나머지 반사부의 공통 전극(114)에 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성됨은 본 발명의 제 1 실시예와 같다.
제 4 실시예
또한, 본 발명의 제 1 실시예에서는 반사부의 공통 전극에 제 2 오픈 패턴을 형성함을 제시하고 있지만, 화소 전극의 반사부에 제 2 오픈 패턴을 형성하여도 동일한 효과를 얻는다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는, 상술한 바와 같이, 화소 전극의 반사부에 제 2 오픈 패턴을 형성한 것이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도이고, 도 9a는 도 8의 반투과형 액정표시장치의 투과부의 화소 전극의 평면도이며, 도 9b는 도 8의 반투과형 액정표시장치의 반사부의 화소전극의 평면도이다.
본 발명의 제 4 실시예에서도 본 발명의 제 1 실시예와 같이 동일층에 동일 참조번호를 부여하였다. 따라서 본 발명의 제 1 실시예와 다른 부분을 중점적으로 설명하고 나머지 부분은 생략한다.
상기 제 1 기판(100)의 절연막(102)상의 각 화소 영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 화소전극(104)이 형성된다. 이 때, 상기 화소 전극(104)에는 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 슬릿(slit) 또는 홀(Hole)과 같은 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성된다. 그리고, 상기 반사부의 화소 전극(104)에는 프린지 필드(fringe field)를 유도하여 유효 전기장이 작아지고 더불어 구동전압이 감소되도록 하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)이 다수개 형성된다.
상기 컬러필터 어레이기판인 제 2 기판(110)상에는, 화소영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 화소 영역에 대응되어 색상을 재현하기 위한 R,G,B 칼라필터층(112)이 형성되며, 상기 R,G,B 칼라 필터층(112)상에 공통 전극(114)이 형성된다.
상기와 같이 상기 반사부의 화소전극(104)에 다수개의 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성되므로 상기 반사부와 투과부에 동일전압을 인가하여도 복굴절률(Δneff)을 다르게 하여 싱글 겝 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이때, 상기 반사부의 화소전극(104)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들은 상기 제 1 오픈 패턴(115a)들보다 더 높은 밀도로 형성하고, 상기 반사부의 화소전극(104)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들의 폭(b)은 상기 도메인 형성을 위한 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)보다 더 좁게 형성된다. 만약, 상기 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)이 6~10㎛로 형성되면 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 폭(b)은 1~5㎛ 정도로 설계된다.
따라서, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 의해서는 멀티 도메인이 형성되지 않으면서 프린지 필드(fringe Field)에 의해 유효 전기장이 작아지게 되어, 투과부는 Δnd = λ/2 동작 특성을 갖도록 하고, 반사부는 Δnd = λ/4 동작 특성을 갖도록 한다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예도, 상기 본 발명의 제 2 및 제 3 실시예와 같은 VA 모드의 반투과형 액정표시장치에 적용할 수 있다.
즉, 화소 전극(104)와 공통 전극(114) 모두에 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성되는 VA 모드의 반투과형 액정표시장치(도 6)와, 화소 전극(104)에는 단위 화소를 멀티 도메인을 형성하기 위한 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성되고 공통 전극(114)상에는 돌기(116)가 형성되는 VA 모드의 반투과형 액정표시장치(도 7)에서, 반사부의 화소 전극(104)에 프린지 필드(fringe field)를 유도하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)을 다수개 형성할 수 있다.
제 5 실시예
또한, 공통전극에 멀티 도메인을 형성하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 1 오픈 패턴이 형성되고, 화소 전극상에서는 돌기가 형성된 VA 모드의 반투과형 액정표시장치에서, 반사부의 공통 전극 또는 화소 전극에 프린지 필드(fringe Field)를 형성하기 위한 제 2 오픈 패턴을 형성할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도이다.
본 발명의 제 5 실시예에서도 본 발명의 제 1 실시예와 같이 동일층에 동일 참조번호를 부여하였다. 따라서 본 발명의 제 1 실시예와 다른 부분을 중점적으로 설명하고 나머지 부분은 생략한다.
상기 제 1 기판(100)의 절연막(102)상의 각 화소 영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 화소전극(104)이 형성된다. 이 때, 상기 화소 전극(104)상에는 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 돌기(116)가 형성된다.
상기 컬러필터 어레이기판인 제 2 기판(110)상에는, 화소영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 화소 영역에 대응되어 색상을 재현하기 위한 R,G,B 칼라필터층(112)이 형성되며, 상기 R,G,B 칼라 필터층(112)상에 공통 전극(114)이 형성된다.
상기 공통 전극(114)에는 단위 화소를 멀티 도메인을 형성하기 위해 슬릿 또는 홀과 같은 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성된다. 그리고, 상기 반사부의 공통 전극(114)에는 프린지 필드(fringe field)를 유도하여 유효 전기장이 작아지고 더불 어 구동전압이 감소되도록 하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)이 다수개 형성된다.
상기와 같이 상기 반사부의 공통 전극(114)에 다수개의 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성되므로 상기 반사부와 투과부에 동일전압을 인가하여도 복굴절률(Δneff)을 다르게 하여 싱글 겝 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이때, 상기 반사부의 공통 전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들은 상기 제 1 오픈 패턴(115a)들보다 더 높은 밀도로 형성되고, 상기 반사부의 공통 전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들의 폭(b)은 상기 도메인 형성을 위한 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)보다 더 좁게 형성된다. 만약, 상기 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)이 6~10㎛로 형성되면 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 폭(b)은 1~5㎛ 정도로 설계된다.
따라서, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 의해서는 멀티 도메인이 형성되지 않으면서 프린지 필드(fringe Field)에 의해 유효 전기장이 작아지게 되어, 투과부는 Δnd = λ/2 동작 특성을 갖도록 하고, 반사부는 Δnd = λ/4 동작 특성을 갖도록 한다.
제 6 실시예
한편, 상기 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에서, 반사부의 화소 전극과 공통 전극 모두에 프린지 필드를 유도하기 위한 제 2 오픈 패턴을 형성할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 VA 모드의 반투과형 액정표시장치의 구조 단면도이다.
상술한 바와 같이, VA 모드의 반투과형 액정표시장치는, 화소 전극 또는 공통 전극에 멀티 도메인을 형성하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 1 오픈 패턴을 형성하거나, 화소 전극과 공통 전극 모두에 멀티 도메인을 형성하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 1 오픈 패턴을 형성하거나, 화소 전극과 공통 전극 중 하나에는 멀티 도메인을 형성하기 위해 슬릿 또는 홀과 같은 제 1 오픈 패턴을 형성하고 나머지 하나에는 돌기를 형성하는 구조를 갖는다.
이와 같은 구조에서, 반사부의 화소 전극과 공통 전극 모두에 프린지 필드를 유도하기 위한 제 2 오픈 패턴을 형성한 것이다.
상기와 같은 다양한 구조를 갖는 VA 모드의 반투과형 액정표시장치에서,도 11은 화소 전극에 멀티 도메인을 형성하기 위한 제 1 오픈 패턴이 형성된 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 제 6 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치는, 도 11에 도시한 바와 같이, 액정층(150)을 사이에 두고 제 1, 제 2 기판(100, 110)이 서로 대향된 상태에서 이격되게 배치되어 있다. 그리고, 각 화소 영역은 반사부와 투과부로 나누어진 구조를 갖고, 상기 제 1 기판(100)하부에는 백라이트 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(도면에는 도시되지 않음)이 설치된다.
상기 TFT 어레이기판인 제1 기판(100)상에는 화소 영역을 정의하기 위해 복수개의 게이트 및 데이터 라인들(도면에는 도시되지 않음)이 서로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트라인과 데이터라인의 교차부에 복수개의 박막 트랜지스터(도면 에는 도시되지 않음)가 형성된다.
이때, 상기 각 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인으로부터 돌출된 게이트전극과, 상기 게이트전극을 덮는 게이트 절연층과, 상기 게이트 전극의 상측의 상기 게이트 절연막위에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층 양쪽에 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한다. 상기 소스 전극이 상기 데이타 라인으로부터 돌출된다.
상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 보호막(미도시)이 형성되고, 상기 반사부의 상기 보호막위에 외부광을 반사시키는 반사판(101)이 형성되고, 상기 반사판(101)이 형성된 기판 전면에 절연막(102)이 형성된다.
상기 제 1 기판(100)의 절연막(102)상의 각 화소 영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 화소전극(104)이 형성된다. 이 때, 상기 화소 전극(104)에는 단위 화소를 멀티 도메인으로 나누기 위한 슬릿(slit) 또는 홀(Hole)과 같은 제 1 오픈 패턴(115a)이 형성된다.
물론, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 상기 반사판(101)이 전기적으로 연결되고, 상기 화소 전극(104)이 상기 반사판(101)에 전기적으로 연결되는 구조로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 반사부의 상기 화소 전극(104)에는 프린지 필드(fringe field)를 유도하여 유효 전기장이 작아지게 되어 구동전압이 감소되도록 하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)이 다수개 형성된다.
상기 컬러필터 어레이기판인 제 2 기판(110)상에는, 화소영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 화소 영 역에 대응되어 색상을 재현하기 위한 R,G,B 칼라필터층(112)이 형성되며, 상기 R,G,B 칼라 필터층(112)상에 공통 전극(114)이 형성된다.
상기 공통전극(114) 중 상기 반사부의 상기 공통전극(114)에는 프린지 필드(fringe field)를 유도하여 유효 전기장이 작아지게 되어 구동전압이 감소되도록 하기 위한 슬릿 또는 홀과 같은 제 2 오픈 패턴(115b)이 다수개 형성된다.
상기와 같이 상기 반사부의 화소 전극(104) 및 공통 전극(114)에 다수개의 제 2 오픈 패턴(115b)이 형성되므로 상기 반사부와 투과부에 동일전압을 인가하여도 복굴절률(Δneff)을 다르게 하여 싱글 겝 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이때, 상기 반사부의 화소 전극(104) 및 공통전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들은 상기 제 1 오픈 패턴(115a)들보다 더 높은 밀도로 형성하고, 상기 반사부의 공통전극(114)에 형성되는 제 2 오픈 패턴(115b)들의 폭(b)은 상기 도메인 형성을 위한 제 1 오픈 패턴(115a)의 폭(a)보다 더 좁게 형성된다.
따라서, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 의해서는 멀티 도메인이 형성되지 않으면서 프린지 필드(fringe Field)에 의해 유효 전기장이 작아지게 되어, 투과부는 Δnd = λ/2 동작 특성을 갖도록 하고, 반사부는 Δnd = λ/4 동작 특성을 갖도록 한다.
본 발명의 제 6 실시예에서 제 2 오픈 패턴(115b)의 밀도 및 폭의 크기는 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예와 같게 하거나 밀도가 낮고 폭의 크기도 좁게 형성할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 상술한 다양한 구조의 VA모드의 반투과형 액정표시장치에서 반사부의 화소 전극과 공통 전극에 프린지 필드를 유도하기 위한 제 2 오픈 패턴을 형성하는 것은 본 발명의 제 2 내지 제 5 실시예에서 충분히 유추할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 내지 제 6 실시예에 따른 시뮬레이션은 상기 도 4a, 4b 및 5에서 설명한 바와 유사한 값을 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명의 각 실시예에서 실시 가능한 다양한 형태의 제 2 오픈 패턴을 나타낸 평면도이다.
한편, 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에서 제 2 오픈 패턴(115b)의 형상은 빗살무늬로 한정하여 설명하고 있지만, 상기 제 2 오픈 패턴(115b)의 형상은, 도 12에 도시된 바와 같이, 다양하게 변경하여 사용할 수 있다.
즉, 다양한 형태의 제 2 오픈 패턴을 형성하므로, 반사부의 화소 전극 또는 공통 전극은 거미줄 모양(도 12a), 가로 또는 세로 방향으로 창살이 배치되는 창틀 모양(도 12b, 12c), 바둑판 모양(도 12e) 등으로 구성된다.
따라서, 본 발명에 따른 싱글 셀갭 구조의 반투과형 액정표시장치에 있어서, 오버코트층의 형성공정을 수행하지 않아 공정단계가 축소되면서 동시에 반사부의 공통전극 또는 화소전극에 오픈부를 형성하도록 하여 반사부와 투과부의 전압특성이 유사하도록 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치에 있어서 는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 사부에 오버코트층을 형성하지 않고도 반사부가 Δnd = λ/4 동작 특성을 갖도록 할 수 있으므로 공정을 단축할 수 있다.
둘째, 오버코트층을 형성하지 않으므로 싱글 셀겝을 갖고 단차가 발생하지 않으므로 배향 불량을 현저하게 줄일 수 있다. 따라서 수율을 향상시킬 수 있고 단가를 감소시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 단위 화소 영역이 반사부와 투과부로 구분되는 반투과형 액정표시장치에 있어서,
    서로 마주보는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상의 화소 영역에 형성되는 화소 전극;
    상기 반사부의 제 1 기판상에 형성된 반사판;
    상기 제 2 기판상에 형성되는 공통전극;
    멀티 도메인을 형성하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되는 적어도 하나의 제 1 오픈 패턴; 그리고
    프린지 필드를 유도하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나의 반사부에만 형성된 다수개의 제 2 오픈 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 제 2 오픈 패턴의 밀도는 제 1 오픈 패턴의 밀도보다 더 높게 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오픈 패턴의 폭은 6~ 10㎛이고, 제 2 오픈 패턴의 폭은 1~ 5㎛임 을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오픈 패턴 및 제 2 오픈 패턴은 슬릿 또는 홀 형태로 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    멀티 도메인을 형성하기 위해 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되는 돌기를 더 포함함을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판이고, 제 2 기판은 컬러필터 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제 2 오픈 패턴이 형성되는 반사부의 화소 전극 또는 공통 전극은, 거미줄 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제 2 오픈 패턴이 형성되는 반사부의 화소 전극 또는 공통 전 극은, 가로 또는 세로 방향으로 창살이 배치되는 창틀 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제 2 오픈 패턴이 형성되는 반사부의 화소 전극 또는 공통 전극은, 바둑판 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 반투과형 액정표시장치.
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