KR20060034802A - 반투과형 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060034802A
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 반사 영역과 투과 영역을 구비하고 있으며 서로 마주 보는 제1 및 제2 표시판, 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 들어 있는 액정층, 그리고 액정층의 액정 분자들의 경사 방향을 결정하고, 제2 표시판에 구비되어 있으며, 반사 영역에 위치하는 돌기 따위의 경사 방향 정의 부재를 포함한다. 이와 같이 돌기가 위치하는 영역을 반사 영역으로 활용함으로써 다중 도메인을 구현하면서도 우수한 반사 효율을 얻을 수 있다.
반사-투과, 돌기, 수직배향, 절개부

Description

반투과형 액정 표시 장치{TRANSFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 2은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치의 단면과 위치에 따른 반사 휘도 및 투과 휘도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 6은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VII-VII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 여러 가지 절개부 및 돌기 형태를 나타낸 도면이다.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 반투과형(transflective) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극과 편광판이 구비된 한 쌍의 표시판 사이에 위치한 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극은 액정층에 전계를 생성하고 이러한 전계의 세기가 변화함에 따라 액정 분자들의 배열이 변화한다. 예를 들면, 전계가 인가된 상태에서 액정층의 액정 분자들은 그 배열을 변화시켜 액정층을 지나는 빛의 편광을 변화시킨다. 편광판은 편광된 빛을 적절하게 차단 또는 투과시켜 밝고 어두운 영역을 만들어냄으로써 원하는 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 스스로 발광하지 못하는 수광형 표시 장치이므로 별개로 구비된 후광 장치(backlight unit)의 램프에서 나오는 빛을 액정층을 통과시키거나 자연광 등 외부에서 들어 오는 빛을 액정층을 일단 통과시켰다가 다시 반사하여 액정층을 다시 통과시킨다. 전자의 경우를 투과형(transmissive) 액정 표시 장치라 하고 후자의 경우를 반사형(reflective) 액정 표시 장치라 하는데, 후자의 경우는 주로 중소형 표시 장치에 사용된다. 또한 환경에 따라 후광 장치를 사용하기도 하고 외부광을 사용하기도 하는 반투과형 또는 반사-투과형 액정 표시 장치가 개발되어 주로 중소형 표시 장치에 적용되고 있다.
반투과형 액정 표시 장치의 경우 각 화소에 투과 영역과 반사 영역을 두는데, 투과 영역에서는 빛이 액정층을 한 번만 통과하고 반사 영역에서는 두 번 통과하므로 투과 영역과 반사 영역의 액정층 두께, 즉 셀 간격(cell gap)을 다르게 한다. 이와는 달리 투과 영역을 주로 사용하는 투과 모드일 때와 반사 영역을 주로 사용하는 반사 모드일 때 서로 다른 전압으로 구동하기도 한다.
한편, 액정 표시 장치는 대비비가 소정 값 이상이 되는 시야각, 즉 기준 시야각이 좁은 것이 흠이다. 그런데 앞서 설명하였듯이 반투과형 액정 표시 장치는 주로 중소형에 사용되기 때문에 기준 시야각이 그다지 큰 문제가 되지 않았으나 최근 들어 중소형 표시 장치의 쓰임새가 다양해짐에 따라 광시야각을 필요로 하게 되었다.
그간 액정 표시 장치의 기준 시야각을 넓히기 위한 여러 가지 방법이 제시되었는데, 특히, 액정층을 수직 배향하고 전계 생성 전극에 절개부 또는 돌기를 두거나 액정층에 전계가 인가되었을 때 액정 분자들이 기울어지는 방향을 다양하게 하는 방법이 널리 알려져 있다.
그러나 중소형으로 주로 사용하는 반투과형 액정 표시 장치의 경우 전계 생성 전극에 절개부를 형성하는 공정이 새로 필요하고, 화소 면적이 작기 때문에 절개부로 영역을 나누기가 마땅치 않다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 액정 표시 장치는, 반사 영역과 투과 영역을 구비하고 있으며 서로 마주 보는 제1 및 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시 판 사이에 들어 있는 액정층, 그리고 상기 액정층의 액정 분자들의 경사 방향을 결정하고, 상기 제2 표시판에 구비되어 있으며, 상기 반사 영역에 위치하는 경사 방향 정의 부재를 포함한다.
상기 경사 방향 정의 부재는 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 돌기는 인접한 한 쌍의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 돌기 사이의 간격은 상기 돌기의 너비 이하일 수 있다.
상기 적어도 하나의 돌기는 서로 수직으로 뻗어 있는 제1 및 제2 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제1 표시판은 상기 제1 및 제2 돌기와 마주보는 투명 전극을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극은 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기의 사이에 위치하며 상기 제2 돌기와 평행하게 뻗어 있는 절개부를 가질 수 있다.
상기 제1 표시판은 상기 투명 전극 위에 형성되어 있는 제1 및 제2 반사 전극을 더 포함하며, 상기 제1 반사 전극은 상기 제1 돌기와 마주보고 상기 제2 반사 전극은 상기 제2 돌기와 마주 본다.
상기 제1 표시판은 상기 투명 전극과 절연체를 매개로 중첩하는 유지 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 유지 전극은 상기 절개부와도 중첩할 수 있다. 상기 유지 전극은 상기 제1 돌기와 마주 볼 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 표시판은 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있고, 상기 드레인 전극은 상기 유지 전극을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 표시판은 상기 적어도 하나의 돌기와 마주보는 적어도 하나의 투명 전극을 포함할 수 있으며, 상기 각 투명 전극은 상기 적어도 하나의 돌기와 엇갈리게 배치되어 있는 적어도 하나의 절개부를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 돌기와 상기 적어도 하나의 절개부는 갈매기형으로 배열되어 있을 수 있다.
상기 돌기는 선형이며 끝 부분에서 깔때기 모양으로 너비가 넓어질 수 있다.
상기 제2 표시판은 상기 돌기 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 반사 전극과 투명 전극을 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주보며, 서로 나란하게 뻗어 있고 인접한 한 쌍의 돌기와 공통 전극을 포함하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다.
상기 돌기는 상기 반사 전극과 마주볼 수 있고, 상기 반사 전극은 상기 투명 전극 전체 또는 일부를 대칭으로 분할할 수 있으며, 상기 투명 전극은 절개부를 가질 수 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나 타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 그리고 이들 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트 신호를 전달하는 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다 른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 그러나 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)가 기판(110) 위에 집적되는 경우 게이트선(121)은 면적이 넓은 끝 부분(129) 없이 바로 게이트 구동 회로에 연결될 수도 있다.
각 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 위쪽 방향으로 뻗은 세로부(132)와 세로부(132)의 끝에 연결되어 있으며 면적이 넓은 확장부(135)를 포함하는 복수의 가지를 포함한다. 유지 전극선(131)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)에 인가되는 공통 전압을 인가 받는다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 이루어진다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다. 이들 도전막 중 하나는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열의 금속, 은 계열의 금속, 구리 계열의 금속으로 이루어질 수 있다. 다른 하나의 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 또는 티타늄 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한 선형 반도체(151)는 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 약 30-80°이다.
저항 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선 (data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 소스 전극(173)을 비롯한 데이터선(171)과 분리되어 있으며 유지 전극선(131)의 확장부(135)와 중첩할 수 있을 정도로 면적이 넓다. 드레인 전극(175)은 또한 유지 전극선(131)의 세로부(132)를 따라 중첩하면서 뻗어 있는 세로부(176)와 세로부(176)의 끝에 연결되어 있으며 가로 방향으로 뻗어 유지 전극선(131)과 중첩하는 가로부(177)를 포함한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 따위의 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 저항이 낮은 도전막과 접촉 특성이 좋은 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 데이터선(171)의 단선을 방지한다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등 유전 상수 4.0 이하의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화규소 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 보호막(180)은 또한 무기 절연물로 이루어진 하부막과 유기 절연물로 이루어진 상부막을 포함할 수 있다.
보호막(180)의 표면은 요철이 있어 울퉁불퉁하다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막 (180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 노출시키는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진 복수의 투명 전극(transparent electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있고, 그 위에는 투명 전극(190) 및 보호막(180) 위에는 복수의 반사 전극(191, 192)이 형성되어 있다. 앞으로 투명 전극(190)과 한 쌍의 반사 전극(191, 192)을 합하여 화소 전극(pixel electrode)이라 한다.
화소 전극(190-192)은 보호막(180) 표면의 요철을 따라 울퉁불퉁한 프로파일을 가지며, 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190-192)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190-192, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자들의 배향을 결정한다.
또한 화소 전극(190-192)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190-192)과 유지 전극선(131)의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘리기 위하여 유지 전극선(131)을 연장 및 확장하고 화소 전극(190-192)과 연결되어 있는 드레인 전극(175) 또한 유지 전 극선(131)을 따라 연장 및 확장하여, 중첩 면적을 크게 하는 동시에 둘 사이의 거리를 가깝게 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190, 191, 192)과 이에 이웃하는 게이트선(121)[이를 전단 게이트선(previous gate line)이라 함]의 중첩으로 만들어질 수도 있다.
각 투명 전극(190)은 유지 전극선(131) 및 드레인 전극(175)의 가로부(177) 위에 위치하며 가로 방향으로 뻗은 절개부(91)를 가지고 있어 상부와 하부로 구분되며, 상부와 하부의 경계, 즉 절개부(91)에 대응하는 부분에서 사다리꼴로 잘록하게 들어가 있다. 투명 전극(190)의 아래쪽 모퉁이는 모따기되어 있으며(chamfered) 위쪽 모퉁이 부근에서도 모따기와 비슷한 모양으로 비스듬하게 들어가 있다. 유지 전극선(131)의 세로부(132)와 드레인 전극(175)의 세로부(176)는 투명 전극(190)의 상부를 이등분하는 위치에 있다.
반사 전극(191, 192)은 알루미늄이나 은 따위의 불투명한 반사성 금속으로 이루어지며, 절개부(91) 위쪽에 위치한 상부 반사 전극(191)과 아래쪽에 위치한 하부 반사 전극(192)을 포함한다.
상부 반사 전극(191)은 유지 전극선(131)의 세로부(132)와 드레인 전극(175)의 세로부(176)를 따라 뻗어 있는 세로부와 유지 전극선(131)의 확장부(135) 아래 변에서부터 그 위에 위치한 게이트선(121) 위 변까지 인접 데이터선(171) 사이 영역을 모두 덮고 있는 확장부를 포함한다. 상부 반사 전극(191)의 세로부는 유지 전극선(131)의 세로부(132)와 드레인 전극(175)의 세로부(176)보다 너비가 넓어 이들을 모두 덮으며, 이들 세로부는 투명 전극(190)을 좌우 두 개의 투과 영역으로 나눈다.
하부 반사 전극(192)은 투명 전극(190)의 하부를 가로 방향으로 가로질러 이등분한다.
반사 전극(191, 192)은 그 끝 부분에서 깔때기 모양으로 너비가 점차 넓어진다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선의 끝 부분(129) 및 데이터선의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 각 끝 부분(129, 179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 한다. 게이트 구동 회로가 표시판 위에 집적된 경우 접촉 부재(81)는 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 게이트 구동부를 연결하는 연결 부재의 역할을 할 수 있으며 때에 따라 생략될 수도 있다.
다음, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있으며 차광 부재는 화소 전극(190)과 마주보며 투명 전극(190)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있다. 이와는 달리 차광 부재는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수도 있다. 차광 부재는 크롬 단일막 또는 크롬과 산화크롬의 이중막으로 이루어지거나 흑색 안료를 포함하는 유기막으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(도시하지 않음)가 형성되어 있으며 차광 부재로 둘러싸인 영역 내에 대부분 위치한다. 색필터는 화소 전극(190)을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있으며 적색, 녹색 및 청색 등의 원색 중 하나를 표시할 수 있다.
차광 부재와 색필터는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 형성될 수도 있다.
색필터 및 차광 부재의 위에는 색필터가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공하기 위한 덮개막(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
기판(210) 위에는 공통 전극(270) 위에는 유기물 따위로 이루어진 복수의 돌기(281, 282) 집합이 형성되어 있다. 하나의 돌기 집합은 상부 반사 전극(191)의 세로부와 마주보며 세로부를 따라 길게 뻗어 있는 상부 돌기(281)와 하부 반사 전극(192)과 마주보며 이를 따라 길게 뻗어 있는 하부 돌기(282)를 포함한다. 각 돌기(281, 282)는 해당 반사 전극(191, 192)의 너비보다 좁으며 반사 전극(191, 192)과 완전히 중첩된다. 각 돌기(281, 282)는 그 끝 부분에서 깔때기 모양으로 너비가 점차 넓어진다.
돌기(281, 282) 및 기판(210) 위에는 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 돌기(281, 282)를 따라 볼록하게 튀어나온 볼록부를 가진다.
돌기(281, 282)는 공통 전극(270) 위에 형성될 수도 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광판(도시하지 않음)이 구비되어 있으며 안쪽 면에는 수직 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며 액정 분자는 전계가 없을 때 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 실질적으로 수직을 이루도록 배향되어 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(190)에 데이터 전압을 인가하면, 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 대략 수직인 전계가 생성된다. 액정 분자(31)들은 전계에 응답하여 그 장축이 전계 방향에 수직이 되도록 그 방향을 바꾸고자 한다.
돌기(281, 282)는 그 길이 방향에 수직인 방향으로 액정층(3)에 생성된 전기장에 수평 성분을 만들거나 액정 분자에 선경사(pretilt)를 준다. 또한 투명 전극(190)의 가장자리와 절개부(91)는 전기장에 수평 성분을 만들어 주며 이 수평 성분으로 인하여 액정 분자가 기울어지는 방향은 투명 전극(190)의 변에 대하여 수직이다. 도 1에서 보면 투명 전극(190)의 상부에서 긴 세로변과 상부 돌기(281)가 나란하고 하부에서는 투명 전극(190)의 아래 변 및 절개부(91)와 하부 돌기(282)가 나란하므로 액정층(3)에는 돌기(281, 282)를 경계로 눕는 방향이 다른 네 개의 도메인이 형성된다. 이때 투명 전극(190)의 모딴 모퉁이와 절개부(91) 부근의 오목부 및 돌기(281, 282)의 빗변 등은 각 도메인에서 경사 방향의 변화가 급격하게 일어나지 않도록 해주는 역할을 한다.
한편 돌기(281, 282)가 있는 부분의 셀 간격은 돌기(281, 282)가 없는 부분의 셀 간격에 비하여 작아 지연값이 작으므로 따라 별도로 셀 간격을 조절하지 않더라도 반사 영역으로서 활용할 수 있다. 이에 대하여 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 투과 및 반사 휘도 프로파일을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4에서 도면 부호 193은 반사 전극을 가리키고 280은 돌기를 가리키며, 돌기(280)는 공통 전극(270)의 하부에 존재하는 것으로 도시하였다. 또한 반사 전극(193)이 위치하는 영역을 RA, 기타 영역을 TA로 나타내었고, RL 및 TL은 각각 반사 휘도 및 투과 휘도를 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이 종래에는 표시에 기여를 하지 못했던 돌기(280) 부분에서 반사 휘도가 높게 나타났다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치는 돌기(281, 282) 부분을 반사 영역으로 활용함으로써 다중 도메인을 구현하면서도 반사 효율을 유지할 수 있다.
그러면 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 5 내지 도 7을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VII-VII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치도 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
본 실시예에 따른 표시판(100, 200)의 층상 구조는 도 1 내지 도 3과 거의 동일하다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명하자면, 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 세로부(132)와 확장부(135)를 포함하는 복수의 유지 전극선(131)이 기판(110) 위에 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 차례로 형성되어 있다. 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 복수의 데이터선(171)과 세로부(176) 및 가로부(177)를 포함하는 복수의 드레인 전극(175)이 저항성 접촉 부재(161, 165) 위에 형성되어 있고, 보호막(180)이 그 위에 형성되어 있다. 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 위에는 절개부(91)를 가지는 투명 전극(190)과 한 쌍의 반사 전극(191, 192)을 포함하는 복수의 화소 전극 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.
공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명하자면, 복수의 돌기(281a, 281b, 282a, 282b) 및 공통 전극(270)이 절연 기판(210) 위에 형성되어 있다.
그러나 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 돌기가 한 쌍의 상부 돌기(281a, 281b)와 한 쌍의 하부 돌기(282a, 282b)를 포함한다. 상부 돌기(281a, 281b)는 투명 전극(190)의 세로 중심선에 대하여, 하부 돌기(282a, 282b)는 투명 전극(190)의 하부를 이등분하는 가로선에 대하여 대칭으로 배열되어 있다. 상부 돌기(281a, 281b)의 세로변 중 투명 전극(190)의 세로변과 가까운 변은 양쪽 끝 부분에서 마주보는 투명 전극(190)의 변을 향하여 비스듬하게 꺾여 짧은 빗변을 이루고 있으며, 이와 마찬가지로 하부 돌기(282a, 282b)의 가로변 중 투명 전극(190)의 아래 변 및 절개부(91)와 가까운 변은 양쪽 끝 부분에서 마주보는 투명 전극(190)의 아래 변 및 절개부(91)를 향하여 비스듬하게 꺾여 짧은 빗변을 이루고 있다.
상부 돌기(281a, 281b) 사이의 간격은 대체로 돌기(281a, 281b)의 너비와 동일하거나 이보다 좀 작은 정도, 예를 들면 3/4 정도이며, 이와 마찬가지로 하부 돌기(282a, 282b) 사이의 간격도 대체로 돌기(282a, 282b)의 너비와 동일하거나 이보다 좀 작은 정도, 예를 들면 3/4 정도이다.
이와 같이 돌기(281a, 281b, 282a, 282b)를 짝을 지어 배치하면 액정층(3)의 전기장의 수직 성분이 상대적으로 작아져서 액정층(3)을 통과하는 빛의 위상 지연이 줄어들다. 따라서 돌기(281a, 281b, 282a, 282b)의 높이와 더불어 반사 전극(191, 192) 위의 셀 간격을 줄이는 역할을 한다.
또한, 반도체(151)는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165,)와 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 그러나 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 이들에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 3의 액정 표시 장치에 대한 많은 특징들이 도 16의 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시한 돌기(281, 282, 281a, 281b, 282a, 282b)는 절개부나 함몰부로 대체할 수 있으며, 이들의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 여러 가지 투명 전극 절개부 및 공통 전극 돌기 형태를 나타낸 도면이다.
도 8에서 T1 및 T2는 각각 도 1 내지 도 3 및 도 5 내지 도 7에 도시한 구조를 기본으로 한 배열을 나타내고, C1과 C2는 절개부와 돌기가 갈매기형 또는 쉐브론(chevron)형으로 배열되어 있는 배열을 나타낸다. 특히, T1과 T2를 보면 가로 방향의 돌기(도 1 및 도 5에서 하부 돌기)와 세로 방향의 돌기(도 1 및 도 5에서 상부 돌기)가 상하좌우로 교대로 배치되어 있다.
도 8의 배열을 가지는 액정 표시 장치와 돌기나 절개부가 없는 종래의 반투과형 액정 표시 장치 및 갈매기형으로 배열된 절개부를 가지고 있는 종래의 투과형 액정 표시 장치의 도메인 수, 투과 개구율 및 반사 면적 비율을 비교한 결과가 표 1에 나타나 있다.
구분 종래반투과 종래절개부 T1 T2 C1 C2
도메인 수 1 4 4 4 4 4
투과개구율 (%) 32.0 43.5 52.5 46.0 49.0 44.5
반사면적비율 (%) 53.0 0 32.5 39.0 36.0 40.5

표 1에 나타난 바와 같이 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 경우 종래의 반투과형 액정 표시 장치나 절개부형 액정 표시 장치에 비하여 투과 개구율이 높다. 또한 도 8에 도시한 액정 표시 장치가 종래의 반투과형 액정 표시 장치에 비하여 반사 면적 비율이 다소 낮긴 하지만 상당 수준에 이르며, 4 개의 도메인을 가지고 있어 도메인이 없는 종래의 반투과형 액정 표시 장치에 비하여 매우 넓은 기준 시 야각을 가짐을 알 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다중 도메인을 구현하면서도 반사 효율이 우수하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 반사 영역과 투과 영역을 구비하고 있으며 서로 마주 보는 제1 및 제2 표시판,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 들어 있는 액정층, 그리고
    상기 액정층의 액정 분자들의 경사 방향을 결정하고, 상기 제2 표시판에 구비되어 있으며, 상기 반사 영역에 위치하는 경사 방향 정의 부재
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 경사 방향 정의 부재는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 적어도 하나의 돌기는 인접한 한 쌍의 돌기를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 한 쌍의 돌기 사이의 간격은 상기 돌기의 너비 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 적어도 하나의 돌기는 서로 수직으로 뻗어 있는 제1 및 제2 돌기를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 제1 및 제2 돌기와 마주보는 투명 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 투명 전극은 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기의 사이에 위치하며 상기 제2 돌기와 평행하게 뻗어 있는 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 투명 전극 위에 형성되어 있는 제1 및 제2 반사 전극을 더 포함하며,
    상기 제1 반사 전극은 상기 제1 돌기와 마주보고 상기 제2 반사 전극은 상기 제2 돌기와 마주 보는
    액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 투명 전극과 절연체를 매개로 중첩하는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 유지 전극은 상기 절개부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 유지 전극은 상기 제1 돌기와 마주 보는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 박막 트랜지스터 표시판은 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고 상기 드레인 전극은 상기 유지 전극을 따라 연장되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제2항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 적어도 하나의 돌기와 마주보는 적어도 하나의 투명 전극을 포함하며,
    상기 각 투명 전극은 상기 적어도 하나의 돌기와 엇갈리게 배치되어 있는 적어도 하나의 절개부를 가지는
    액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 적어도 하나의 돌기와 상기 적어도 하나의 절개부는 갈매기형으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제2항에서,
    상기 돌기는 선형이며 끝 부분에서 깔때기 모양으로 너비가 넓어지는 액정 표시 장치.
  16. 제2항에서,
    상기 제2 표시판은 상기 돌기 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 반사 전극과 투명 전극을 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 표시판과 마주보며, 서로 나란하게 뻗어 있고 인접한 한 쌍의 돌기와 공통 전극을 포함하는 제2 표시판, 그리고
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 들어 있는 액정층
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 돌기는 상기 반사 전극과 마주보는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 반사 전극은 상기 투명 전극 전체 또는 일부를 대칭으로 분할하는 액정 표시 장치.
  20. 제18항에서,
    상기 투명 전극은 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
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