KR20060102968A

KR20060102968A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060102968A
Application number: KR1020050025062A
Authority: KR
Inventors: 노남석; 양영철; 홍문표
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JP2006276858A; CN1837913A; TW200634380A; US20060215089A1

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 복수의 게이트선, 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 스위칭 소자 위에 형성되어 있는 절연막, 절연막 위에 형성되어 있으며 광을 반사하는 복수의 광반사 소자 및 외부로부터 입사된 광을 광반사 소자로 굴절시키는 렌즈막을 포함하는 반투과막, 그리고 반투과막 위에 형성되어 있으며 스위칭 소자와 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다. 본 발명에 의하면 돌출부를 가지는 렌즈막과 광반사 소자를 포함하는 반투과막을 구비함으로써 화소 전면을 개구부로 활용할 수 있으므로 반사율의 손실 없이 투과율을 극대화할 수 있다.

액정 표시 장치, 반투과, 반투과막, 광반사 소자, 렌즈막

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이다.

도 3은 도 1의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판으로 이루어진 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 4 및 도 5는 각각 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV'선 및 V-V'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 6은 도 4에 도시한 액정 표시 장치에서 VI 부분의 반투과막을 확대하여 도시한 확대도이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과막의 여러 가지 모양을 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과막의 다른 예를 도시한 단면도이다.

<도면 부호에 대한 설명>

3: 액정층 11, 21: 배향막

12, 22: 편광자 81, 82: 접촉 보조 부재

84: 유지 전극 연결 다리 100, 200: 표시판

110, 210: 절연 기판 121, 129: 게이트선

124: 게이트 전극 131: 유지 전극선

133a, 133b: 유지 전극 140: 게이트 절연막

151, 154: 반도체 161, 163, 165: 저항성 접촉 부재

171, 179: 데이터선 173: 소스 전극

175: 드레인 전극 180: 보호막

181-185: 접촉 구멍 186: 반투과막

187: 유기 절연막 188, 188a: 렌즈막

188b: 코팅막 189: 광반사 소자

190: 화소 전극 220: 차광 부재

230: 색필터 250: 덮개막

270: 공통 전극

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로 서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시 장치는 광원에 따라서 액정 셀의 배면에 위치한 조명부를 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치, 자연 외부광을 이용하여 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치, 그리고 투과형 액정 표시 장치와 반사형 액정 표시 장치의 구조를 결합시킨 것으로, 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 조명부를 이용하여 화상을 표시하는 투과 모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사 모드로 작동하는 반사-투과형 또는 반투과형 액정 표시 장치로 구분된다.

반투과형 액정 표시 장치에서는 화소가 투과 영역과 반사 영역으로 나뉘는데 불투명한 금속층으로 형성되는 반사 영역이 백라이트 광을 가리므로 투과율이 낮다. 투과율을 높이기 위하여 투과 영역을 크게 하면 상대적으로 반사 영역이 줄어들어 반사율이 낮아지므로 옥외 시인성이 떨어진다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사율을 적절히 유지하면서도 투과율을 높일 수 있는 반투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 복수의 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자 위에 형성되어 있는 절연막, 상기 절연막 위에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 복수의 광반사 소자 및 외부로부터 입사된 광을 상기 광반사 소자로 굴절시키는 렌즈막을 포함하는 반투과막, 그리고 상기 반투과막 위에 형성되어 있으며 상기 스위칭 소자와 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.

상기 렌즈막은 상기 각 광반사 소자에 대응하는 복수의 돌출부를 가질 수 있다.

상기 광반사 소자는 상기 렌즈막의 돌출부의 초점 영역에 위치할 수 있다.

상기 광반사 소자는 상기 렌즈막 내부에 형성될 수 있다.

상기 광반사 소자는 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부는 볼록한 모양을 가질 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 반구형 모양을 가질 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 타원체 모양을 가질 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 다면체 모양을 가질 수 있다.

상기 광반사 소자는 구형 또는 타원체 모양을 가질 수 있다.

상기 광반사 소자는 적어도 상기 화소 전극이 형성되는 영역 전체에 배치될 수 있다.

상기 광반사 소자는 불균일하게 배열될 수 있다.

상기 광반사 소자는 균일하게 배열될 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부는 적어도 상기 화소 전극이 형성되는 영역 전체에 배치될 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부의 직경은 0.1㎛ 내지 100㎛의 범위를 가질 수 있다.

상기 광반사 소자의 직경은 상기 렌즈막의 돌출부의 직경의 1/2 이하일 수 있다.

상기 렌즈막의 돌출부의 직경은 불균일할 수 있다.

상기 반투과막은 상기 렌즈막 위에 형성되어 있으며 상기 렌즈막의 돌출부 모양과 실질적으로 동일한 모양을 가지는 코팅막을 더 포함할 수 있다.

상기 광반사 소자는 상기 코팅막과 결합된 상기 렌즈막의 초점 영역에 위치할 수 있다.

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 나타내었다. 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 또 다른 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 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이며, 도 3은 도 1의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판으로 이루어진 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 4 및 도 5는 각각 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV'선 및 V-V'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200) 및 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 표시판(100, 200)에 대하여 수직 또는 수평으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(3)으로 이루어진다.

먼저, 도 1 및 도 3 내지 도 5를 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 상세히 설명한다.

절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있으며, 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이루는 복수의 돌출부와 다른 층 또는 외부 장치의 접속을 위한 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트선(121)에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 집적되는 경우에는 면적이 넓은 끝 부분(129)을 두지 않고 게이트선(121)을 게이트 구동 회로와 직접 연결할 수 있다.

유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 유지 전극선(131)에서 세로 방향으로 연장되어 있는 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131)에는 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)에 인가되는 공통 전압(common voltage) 따위의 소정의 전압이 인가된다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 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 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.

크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막으로 게이트선이 형성된 경우에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)의 상부막의 일부는 제거되어 그 아래의 하부막 부분을 드러낸다.

또한 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 상부에는 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 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 돌출부(154)를 포함한다.

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 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.

선형 반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 30-80°인 것이 바람직하다.

저항성 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) 및 유지 전극선(131)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 가지고 있다.

드레인 전극(175)은 유지 전극선(131)과 중첩하는 직사각형 또는 마름모꼴 확장부를 포함한다. 드레인 전극(175)의 확장부의 변은 유지 전극선(131)의 변과 실질적으로 평행하다. 데이터선(171)의 세로부는 복수의 돌출부를 포함하며, 이 돌출부를 포함하는 세로부가 드레인 전극(175)의 확장부 반대 쪽 끝 부분을 일부 둘러싸는 소스 전극(173)을 이룬다. 하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 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 계열 금속, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 도전막(도시하지 않음)과 저저항 물질 도전막(도시하지 않음)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양 한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)도 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 마찬가지로 그 측면이 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.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 이들로 덮이지 않고 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화 규소나 산화 규소(SiO₂) 따위의 무기 절연물로 만들어진다. 보호막(180) 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 만들어진 유기 절연막(187)이 형성되어 있다. 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 확장부(129, 179)가 형성되어 있는 패드부에는 유기 절연막(187)이 제거되어 있으며 보호막(180)만 남아 있다.

유기 절연막(187) 위에는 반투과막(186)이 형성되어 있다. 반투과막(186)은 렌즈막(188) 및 광반사 소자(189)를 포함한다. 렌즈막(188)은 위쪽으로 볼록 튀어나온 복수의 돌출부를 가지며, 투명한 유기 물질로 만들어진다. 렌즈막(188) 내부에 형성되어 있는 개개의 광반사 소자(189)는 각 렌즈막(188)의 돌출부의 초점 영역 부근에 배치되어 있으며, 불투명하며 반사도를 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 은 또는 은 합금 등으로 만들어진다. 반투과막(186)에 대하여는 뒤에서 상 세히 설명한다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다. 또한 보호막(180), 유기 절연막(187) 및 반투과막(186)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(185)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133b)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(183, 184)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(183, 184)은 기판(110)의 일부분을 노출하고 있으나 이는 선택적이다. 접촉 구멍(181-185)은 다각형 또는 원 모양 등 다양한 모양으로 만들어질 수 있으며, 접촉 구멍(181-185)의 측벽은 30°내지 85°의 각도로 기울어져 있거나 계단형이다.

보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190), 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82) 및 복수의 유지 전극 연결 다리(84)가 형성되어 있다.

화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 이로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 둘 사이의 액정층(3)의 액정 분자(310)들을 재배열시킨다.

화소 전극(190)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)과 유지 전극선(131)의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘리기 위하여, 유지 전극선(131)에서 연장된 유지 전극(133a, 133b)을 형성하여 화소 전극(190)과의 중첩 면적을 넓히고, 화소 전극(190)에 연결된 드레인 전극(175)을 연장 및 확장시켜 중첩시킴으로써 단자 사이의 거리를 가깝게 하고 중첩 면적을 크게 한다.

화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나 중첩되지 않을 수도 있으며, 이웃하는 데이터선(171)과 중첩될 수도 있다.

접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 노출된 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 노출된 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.

게이트 구동 회로가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 집적되는 경우에는 접촉 보조 부재(81)는 게이트 구동 회로의 금속층과 게이트선(121)을 연결하는 역할을 할 수 있다. 마찬가지로 데이터 구동 회로가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 집적되는 경우에 접촉 보조 부재(82)는 데이터 구동 회로의 금속층과 데이터선(171)을 연결하는 역할을 할 수 있다.

유지 전극 연결 다리(84)는 게이트선(121)을 가로질러 형성되어 있으며, 그 양쪽에 위치하는 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133b)을 연결한다. 유지 전극 연결 다리(84)는 접촉 구멍(183, 184)을 통하여 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133b)에 접촉하고 있다. 유지 전극 연결 다리(84)는 절연 기판(110) 위의 유지 전극선(131) 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 한다.

화소 전극(190), 접촉 보조 부재(81, 82) 및 반투과막(186) 위에는 액정 분자의 배향을 위한 배향막(11)이 형성되어 있다.

이제, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 도 2 내지 도 4를 참고로 하여 설명한다.

투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(220)가 형성되어 있으며, 화소 전극(190) 사이의 빛샘을 방지한다.

기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있으며 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 위치한다. 이웃하는 두 데이터선(171) 사이에 위치하며 세로 방향으로 배열된 색필터(230)들은 서로 연결되어 하나의 띠를 이룰 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 삼원색 중 하나를 나타낼 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(230) 위에는 유기 물질 따위로 이루어진 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 색필터(230)를 보호하고 표면을 평탄하게 한다.

덮개막(250)의 위에는 공통 전압을 인가 받으며, ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

공통 전극(270) 위에는 액정 분자의 배향을 위한 배향막(21)이 형성되어 있다.

표시판(100, 200)의 바깥 면에는 한 쌍의 편광자(12, 22)가 부착되어 있으며, 이들의 투과축은 직교하며 그 중 한 투과축, 예를 들면 박막 트랜지스터 표시판(100)에 부착된 편광자(12)의 투과축은 게이트선(121)에 평행하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우 박막 트랜지스터 표시판(100)에 부착된 편광자(12)는 생략한다.

표시판(100, 200)과 편광자(12, 22)의 사이에는 각각 액정층(3)의 지연값을 보상하기 위한 지연 필름(retardation film)(도시하지 않음)이 끼어 있을 수 있다. 지연 필름은 복굴절성(birefringce)을 가지며 액정층(3)의 복굴절성을 역으로 보상하는 역할을 한다. 지연 필름으로는 일축성 또는 이축성 광학 필름을 사용할 수 있으며, 특히 음성(negative) 일축성 광학 필름을 사용할 수 있다.

액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 지연 필름, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 광을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함한다. 배향막(11, 21)은 수평 배향막 또는 수직 배향막일 수 있다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과막(186)에 대하여 도 6 내지 도 8을 참고하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 6은 도 4에 도시한 액정 표시 장치에서 VI 부분의 반투과막을 확대하여 도시한 확대도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과막의 여러 가지 모양을 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과막의 다른 예를 도시한 단면도이다.

도 6에 도시한 바와 같이 반투과막(186)은 하부의 조명부로부터의 광을 상부로 투과시키며, 상부에서 조사되는 외부 광을 반사시킨다.

조명부 광은 기판(110)부터 유기 절연막(187)을 통과하여 반투과막(186)으로 진행한다. 조명부 광의 대부분은 반투과막(186)의 광반사 소자(189) 사이의 렌즈막(188)을 통해 외부로 진행하나, 일부는 광반사 소자(189)들에 부딪쳐서 반사된다. 반사된 광은 다양한 경로로 진행하는데 일부는 외부로 진행하며 일부는 하부로 진행한다.

렌즈막(188)의 돌출부는 외부로부터의 광을 수광한다. 또한, 돌출부는 외부 입사광의 일부를 산란시켜 돌출부의 표면에서 외부광의 반사에 의해 발생되는 눈부심을 감소시킨다. 렌즈막(188)의 돌출부는 볼록한 형태를 가지므로 수광된 외부 광을 내부의 초점 영역을 향해 굴절시킨다. 도 7a 내지 도 7c에 차례로 도시한 바와 같이 돌출부는 반구형, 타원체(spheroid), 그리고 다면체 모양을 가질 수 있다. 이와 달리 돌출부는 다른 모양을 갖거나 이들 모양의 조합을 가질 수도 있다. 또는 렌즈막(188)은 돌출부를 가지지 않고 평평한 모양을 가질 수도 있다.

광반사 소자(189)는 작은 수평 단면적을 가지고, 구형 또는 타원체 모양을 가지며, 렌즈막(188)으로부터 입사된 외부 광을 상부 방향으로 반사시킨다.

렌즈막(188)의 돌출부는 약 0.1∼100㎛, 바람직하게는 1∼10㎛ 범위 내의 직경을 가지며, 더욱 바람직하게는 약 3∼10㎛ 범위의 직경을 가진다. 광반사 소자(189)의 직경은 렌즈막(188)의 돌출부의 직경의 절반까지 될 수 있다. 광반사 소자(189)의 직경은 광반사 소자(189)에 의해 반사되는 외부 광과 조명부 광 사이의 균형을 고려하여 선택된다. 즉, 광반사 소자(189)의 직경은 충분한 양의 외부 광을 반사할 수 있도록 커야 하는 동시에, 조명부로부터의 광을 지나치게 차단하지 않도록 작아야 한다. 예를 들면 광반사 소자(189)의 직경은 렌즈막(188)의 직경의 1/100 내지 1/2 사이, 바람직하게는, 1/5 내지 1/3 사이에 있을 수 있다.

렌즈막(188)의 돌출부의 크기 및 위치는, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 것과 달리, 균일하지 않을 수 있다. 그러면 돌출부가 균일하게 배열됨으로써 발생하는 외부광의 정반사(regular reflection)에 따른 간섭 효과를 방지할 수 있다. 또한 광반사 소자(189)도 직경이 균일하지 않을 수 있다.

반투과막(186)은 유기 절연막(187) 전면에 걸쳐 형성될 수 있으나 화소 전극(190)에 대응하는 부분에만 형성될 수도 있다.

이와 같이 렌즈막(188)과 광반사 소자(189)를 포함하는 반투과막(186)에 의하면 투과 및 반사 모드에 관계없이 화소 전면을 개구부로 활용할 수 있으므로 반사율의 손실 없이 투과율을 극대화할 수 있으며, 투과율을 90％ 이상 확보할 수 있다.

한편, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과막(186)은 렌즈막(188a), 코팅막(188b) 및 광반사 소자(189)를 포함한다. 렌즈막(188a) 및 광반사 소자(189)는 앞서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

코팅막(188b)은 렌즈막(188a) 위에 형성되어 있으며, 렌즈막(188a)의 돌출부 모양과 실질적으로 동일한 모양을 가지고 있다. 또한 코팅막(188b)은 렌즈막 (188a)의 굴절률과 동일한 굴절률을 가지며 렌즈막(188a)의 돌출부에 대한 초점 영역의 위치를 변경한다. 광반사 소자(189)는 초점 영역에 배치되며, 초점 영역으로 입사된 외부 광을 상부로 반사한다. 도 6의 렌즈막(188)과 도 8의 렌즈막(188a)이 동일한 직경과 모양을 갖고 동일한 물질로 이루어져 있다면, 도 8에 도시한 코팅막(188b)과 결합된 렌즈막(188a)의 초점 영역은 도 6에 도시한 렌즈막(188)의 초점 영역 보다 돌출부에 더 가까이 있게 된다. 코팅막(188b)의 두께는 광반사 소자(189)가 배치될 초점 영역의 위치를 변경시키는데 필요한 양으로 설정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 돌출부를 가지는 렌즈막과 광반사 소자를 포함하는 반투과막을 구비함으로써 화소 전면을 개구부로 활용할 수 있으므로 반사율의 손실 없이 투과율을 극대화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 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

복수의 게이트선,

상기 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선,

상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자,

상기 스위칭 소자 위에 형성되어 있는 절연막,

상기 절연막 위에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 복수의 광반사 소자 및 외부로부터 입사된 광을 상기 광반사 소자로 굴절시키는 렌즈막을 포함하는 반투과막, 그리고

상기 반투과막 위에 형성되어 있으며 상기 스위칭 소자와 연결되어 있는 화소 전극

을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 렌즈막은 상기 각 광반사 소자에 대응하는 복수의 돌출부를 가지는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 광반사 소자는 상기 렌즈막의 돌출부의 초점 영역에 위치하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 광반사 소자는 상기 렌즈막 내부에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 광반사 소자는 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 렌즈막의 돌출부는 볼록한 모양을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 반구형 모양을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 타원체 모양을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 렌즈막의 돌출부는 실질적으로 다면체 모양을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 광반사 소자는 구형 또는 타원체 모양을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 광반사 소자는 적어도 상기 화소 전극이 형성되는 영역 전체에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제11항에서,

상기 광반사 소자는 불균일하게 배열되어 있는 액정 표시 장치.
제11항에서,

상기 광반사 소자는 균일하게 배열되어 있는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 렌즈막의 돌출부는 적어도 상기 화소 전극이 형성되는 영역 전체에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제14항에서,

상기 렌즈막의 돌출부의 직경은 0.1㎛ 내지 100㎛의 범위를 가지는 액정 표시 장치.
제15항에서,

상기 광반사 소자의 직경은 상기 렌즈막의 돌출부의 직경의 1/2 이하인 액정 표시 장치.
제15항에서,

상기 렌즈막의 돌출부의 직경은 불균일한 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 반투과막은 상기 렌즈막 위에 형성되어 있으며 상기 렌즈막의 돌출부 모양과 실질적으로 동일한 모양을 가지는 코팅막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제18항에서,

상기 광반사 소자는 상기 코팅막과 결합된 상기 렌즈막의 초점 영역에 위치하는 액정 표시 장치.