KR20070001531A

KR20070001531A - 반사투과형 액정표시장치

Info

Publication number: KR20070001531A
Application number: KR1020050057087A
Authority: KR
Inventors: 손현호; 백흠일; 김동국
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-04

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고휘도를 구현하는 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 R(적),G(녹),B(청),W(백)로 이루어진 4개의 서브 픽셀(pixel)을 하나의 픽셀로 정의하고, 액정패널 내부의 갭(gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)를 상기 백색(W) 서브픽셀에 대응하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성은 첫째, 백색 서브픽셀을 구성함으로써 반사부에서 발생하는 휘도저하를 개선할 수 있고, 상기 백색 서브픽셀에 컬럼스페이서를 구성함으로써, 상기 R,G,B 컬러필터를 구성할 때 상기 컬럼스페이서에 의한 영향을 고려할 필요가 없는 장점이 있다.

Description

반사투과형 액정표시장치{Transflective LCD}

도 1은 일반적인 구조의 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도.

도 2는 R,G,B 컬러필터의 일부에 컬럼 스페이서가 구성된 종래에 따른 반사투과형 컬러필터를 개략적으로 도시한 평면도.

도 3과 도 4는 종래에 따른 컬러필터를 통과하는 빛의 파장과 투과율의 관계를 도시한 그래프.

도 5는 R,G,B,W 서브픽셀을 단위 서브필셀로 구성한, 본 발명에 따른 반사투과형 컬러필터의 구성을 개략적으로 도시한 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102a,b,c,d : 적, 녹, 청, 백의 각 컬러필터

본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로 특히, 고휘도를 구현하는 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(back light)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있으므로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하, 도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 반사투과형 액정표시패널(10)은 액정층(95)을 사이에 두고, 다수의 화소(P)가 정의된 상부기판(80)과 하부기판(60)이 이격 하여 구성된다.

상기 상부기판(80)의 일면에는 서브 컬러필터(82)와, 서브 컬러필터(82)사이에 존재하는 블랙매트릭스(84)와, 상기 서브 컬러필터 및 블랙매트릭스(82,84)의 상부에 투명한 공통전극(86)이 적층되어 구성된다.

상기 하부기판(60)의 화소영역(P)에는 반사전극(또는 반사판)(66)과 투명전극(64)으로 구성된 반투과전극과, 스위칭소자(T)가 구성되고, 화소영역(P)의 일 측과 이에 평행하지 않은 타 측을 지나가는 게이트배선(61)과 데이터배선(62)이 형성된다.

상기 화소영역(P)은 투과부(A2)와 반사부(A1)로 정의되며, 상기 반사전극(66)은 반사부(A1)에 대응하여 구성되고, 상기 투명전극(64)은 투과부(A2)에 대응하여 구성된다. 이때, 상기 반사전극(66)은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)또는 알루미늄합금으로 구성되며, 상기 투명전극(64)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속으로 구성된다.

전술한 바와 같이 구성된 상부기판과 하부기판의 사이에는, 두 기판의 갭 유지 기능을 하는 스페이서를 두어 상기 액정층이 위치할 수 있도록 한다.

그런데, 상기 스페이서는 일반적으로 구형태의 스페이서를 산포하는 방식으로 뿌려 구성하였지만, 이러한 방식은 장비및 이에 수반되는 비용과 공정상 문제 등을 고려해야 하는 문제가 있다.

따라서, 근래에는 보다 간단한 방법으로 스페이서를 구성하는 방법이 제안되었다

즉, 기둥형상의 스페이서(column spacer)를 하부 기판(60)또는 상부 기판(80)에 직접 형성하는 방법이다.

도 2는 반사 투과형 컬러필터에 전술한 기둥형상의 컬럼스페이서를 구성한 형상을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 일반적인 컬러필터의 투과특성을 도시한 그래프이고, 도 4는 관통홀에 컬럼스페이서를 구성하였을 경우, 투과특성을 도시한 그래프이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 투과부(A2)와 반사부(A1)로 정의된 각 적(R),녹 (G),청(B)서브픽셀(82a,82b,82c)의 반사부에 대응하여 관통홀(HO)과 컬럼 스페이서(90)를 구성한 형상이다.

또한, 상기 투과부(A2)에 대응하는 컬러필터(82a,b,c)의 각 경계에 최소한의 폭으로 블랙매트릭스(84)가 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 컬럼 스페이서(90)는 개구율을 고려하여 통상, 상기 반사부(A1)에 구성하며 특히, 관통홀(HO)이 존재할 경우 관통홀(HO)에 구성한다.

이때, 반사부(A1)는 외부광을 반사판(도 1의 66)을 통해 반사시켜 동작하게 되고, 상기 투과부(A2)는 도시하지 않은 배광장치의 빛을 상부로 투과시켜 동작하게 된다.

따라서, 반사판(도 1의 66)을 통과한 빛은 컬러필터(86a,b,c)를 두 번 투과하여 외부로 출사하게 되고, 상기 투과부(A2)를 통과한 빛은 컬러필터(82a,b,c)를 한번만 투과하여 외부로 출사하게 된다.

이와 같은 경우, 반사부(A1)에서는 상기 컬러필터(82a,b,c)에 의한 빛 손실이 상당하여 휘도가 매우 낮아지는 문제가 있다.

이로 인해, 단일층의 컬러필터를 사용할 경우, 반사부(A1)의 색재현 범위가 투과부(A2)의 색재현 범위에 비해 넓고, 반사부(A1)의 투과율이 낮아져 높은 반사율을 구현하기 어렵다.

현재에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 반사부(A1)에 대응하여 홀(HO,관통홀)을 형성하고 있다.

이와 같이 홀을 형성하게 되면, 반사부에서의 투과율이 낮아지는 문제를 어 느 정도 해결하여 도 3에 보이는 바와 같은 분광특성이 도 4에 도시한 바와 같이 상기 관통홀(HO)크기의 비율만큼 변화된 것을 알 수 있다.

이와 같은 경우, 원하는 반사부 색특성을 얻을 수 있다.

이러한 구성에서, 반투과형 액정표시장치의 경우, 도 2에 도시하나 바와 같이, 개구율을 극대화 하기 위해 상기 블랙매트릭스(84)의 면적을 최소화 하여 구성하고 있다.

따라서, 상기 컬럼 스페이서(90)를 상기 블랙매트릭스(84)의 하부에 구성하기 어렵기 때문에, 상기 컬러필터(84)의 관통홀(HO) 중심에 컬럼스페이서(90)를 구성하였다.

이러한 경우, 상기 컬럼 스페이서(90)가 있는 영역에는 액정이 존재하지 않기 때문에 실제 액정표시장치모듈의 광학특성에 전혀 기여하지 못하게 된다.

따라서, 도 4와 같은 분광특성에서 상기 컬럼 스페이서(90)가 존재하는 픽셀의 경우에는 그 색특성 예측이 전혀 다르게 된다.

이를 해결하기 위해, 상기 컬럼 스페이서(90)의 형성 면적을 고려하여 해당 컬러필터(82a)에 구성한 관통홀(HO)사이즈를 크게 하여야 하나 이 경우, 컬럼스페이서(90)가 위치한 컬러필터(82a)의 유효면적이 다른 컬러필터(82b,c)에 비해 작아져서 화이트 색좌표가 달라진다

따라서, R,G,B컬러필터의 레진(resin)및 두께 관통홀 크기 등이 상기 컬럼스페이서 형성 위치에 따라 종합적으로 재검토 재설계 되어야 하며, 이 경우 투과부 색 특성까지 영향을 주게 되므로 설계과정이 매우 복잡한 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 반사투과형 컬러필터를 구성할 때 화이트 색좌표의 변화 없이 높은 휘도를 구현할 수 있고, 컬럼 스페이서의 위치 선정이 용이하도록 설계한 반사투과형 액정표시장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 이격 하여 구성되고, 반사부와 투과부를 포함하는 다수의 화소 영역(서브 화소영역)로 구성된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 구성된 액정층과; 상기 제 1 기판의 일면에 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와; 상기 화소 영역에 위치하고, 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 반투과 화소전극과; 상기 제 2 기판의 일면에 부분적으로 구성한 블랙매트릭스와; 상기 다수의 화소영역에 적, 녹,청,백색의 컬러필터를 순차 형성하는 단계와; 상기 컬러필터및 블랙매트릭스의 전면에 적층된 공통전극과; 상기 백색컬러필터에 대응하는 반사부에 구성된 기둥형상의 컬럼스페이서를 포함한다.

상기 반투과 화소 전극은, 상기 반사부에 구성된 반사전극과 상기 투과부에 구성된 투명 화소전극인 것을 특징으로 한다.

상기 컬럼 스페이서는 상기 박막트랜지스터와 상기 반투과 화소전극이 접촉 하는 부분에 대응하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 박막트랜지스터는 게이트 전극과 액티브층과 반도체층과 소스 및 드레인 전극으로 구성되고, 상기 드레인 전극은 상기 반사투과 전극과 접촉하여 구성된 것을 특징한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 설명한다.

-- 실시예 --

본 발명의 실시예의 특징은 R,G,B,W 서브픽셀을 단위픽셀로 구성하고, 백색픽셀(W)에 컬럼 스페이서를 구성한 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 반사 투과형 액정표시장치의 컬러필터의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사 투과형 컬러필터는 반사부(A1)와 투과부(A2)로 구성되는 적(102a),녹(102b),청(102c),백(102d)의 서브픽셀을 하나의 단위픽셀로 형성한다.

이러한 구성은 상기 반사부(A1)의 색특성은 별도의 백색 픽셀(102d)을 통해 조정할 수 있다.

따라서, 도시한 바와 같이 컬럼 스페이서(120)를 상기 백색픽셀(102d)의 반사부(A1)에 구성하게 되면, 반사부(A1)에 대응하는 백색픽셀(102d)의 유효면적이 줄어들기 때문에 색특성 조정에는 전혀 영향이 없다.

종래의 구조에서 통상 적, 녹. 청 서브픽셀(102a,102b,102c)에 형성되는 관통홀의 총합이 서브픽셀면적의 30%정도이므로, 전술한 본 발명에 따른 구성은 상기 컬럼 스페이서(120)면적을 제외하더라도 충분히 색특성 조정이 가능하다.

이때, 상기 컬럼 스페이서(120)의 위치는 상대적으로 반사율 기여도가 작은 콘택홀 주변이나, 러빙에 따른 빛샘을 고려해서 블랙매트릭스에 인접하여 형성할 수 있다.

이에 대해 이하, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 컬러필터 및 컬럼스페이서 구조를 적용한 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 투과부(A2)와 반사부(A1)로 구성된 화소영역(P)이 정의된 제 1 기판(200)의 상부에는 게이트 전극(202)과, 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막(204)을 사이에 두고 적층된 액티브층(206)과 오믹 콘택층(208)과, 오믹 콘택층의 상부에 소정간격 이격된 소스(210) 및 드레인 전극(212)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다. 도시하지는 않았지만, 상기 박막트랜지스터(T)를 중심으로 교차하여 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 형성된다.

상기 박막트랜지스터(T)와 데이터 배선이 구성된 기판(200)의 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 투명한 유기절연물질그룹 중 선택된 하나를 도포하여 유기절연막(214)을 형성한다.

상기 유기 절연막(214)을 식각하여, 드레인 전극(212)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(216)을 형성하고, 투과부(A2)에 대응하는 부분에 식각홈(218)을 형성한다.

상기 유기 절연막(214)의 상부에는 드레인 전극(212)과 접속하면서 화소영역 (P)에 구성된 투명전극(220)이 구성되고, 상기 투명전극(220)의 상부에는 상기 투과부에 대응하여 홀(H)을 포함하는 반사전극(222)을 형성한다.

이때, 상기 반사전극(222)과 투명전극(220)을 반투과 화소전극이라 할 수 있고, 반사전극(222)과 투명전극(220)의 사이에는 유전율이 매우 낮은 절연막(2211)을 형성한다.

전술한 바와 같이 구성된 제 1 기판(50)과 마주보는 제 2 기판(250)의 일면에는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 박막트랜지스터(T)에 대응하는 블랙매트릭스(252)와, 화소영역(P)에 대응한 부분에는 적(R),녹(G),청색(B), 백색(W)을 표현하는 서브 컬러필터(미도시,미도시,미도시,254d)가 형성된다.

상기 서브 컬러필터(254d)와 블랙매트릭스(252)의 상부에는 평탄화막(256)과 공통전극(258)이 차례로 형성된다.

전술한 바와 같이 구성된 제 1 기판(200)과 제 2 기판(250)의 사이영역에는 액정층(미도시)이 위치한다.

전술한 바와 같은 구성에서, 상기 백색 서브픽셀(254d, 백색컬러필터)에 대응한 반사부(A1)특히, 콘택홀(260)이 구성된 부분에 대응하는 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 기둥형상의 컬럼 스페이서(300)를 구성한다.

이때, 상기 컬럼 스페이서(300)는 상기 콘택홀에 대응한 부분 뿐 아니라 앞서 언급한 바와 같이 러빙 방향에 따른 빛샘을 고려한 블랙매트릭스에 형성할 수 있다.

이상으로, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는, R(적),G(녹),B(청),W(백)로 이루어진 4개의 서브 픽셀(pixel)을 하나의 픽셀로 정의하고, 액정패널 내부의 갭(gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)를 상기 백색(W) 서브픽셀의 반사부에 대응하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성은 첫째, 백색 서브픽셀을 구성함으로써 반사부에서 발생하는 휘도저하를 개선할 수 있고, 상기 백색 서브픽셀에 컬럼 스페이서를 구성함으로써, 상기 R,G,B 컬러필터를 구성할 때 상기, 컬럼스페이서에 의한 영향을 고려할 필요가 없어 수율을 개선하는 효과가 있다.

Claims

이격 하여 구성되고, 반사부와 투과부를 포함하는 다수의 화소 영역(서브 화소영역)로 구성된 제 1 기판과 제 2 기판과;

상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 구성된 액정층과;

상기 제 1 기판의 일면에 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와;

상기 화소 영역에 위치하고, 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 반투과 화소전극과;

상기 제 2 기판의 일면에 부분적으로 구성한 블랙매트릭스와;

상기 다수의 화소영역에 적, 녹,청,백색의 컬러필터를 순차 형성하는 단계와;

상기 컬러필터및 블랙매트릭스의 전면에 적층된 공통전극과;

상기 백색컬러필터에 대응하는 반사부에 구성된 기둥형상의 컬럼스페이서

를 포함하는 반사투과형 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반투과 화소 전극은, 상기 반사부에 구성된 반사전극과 상기 투과부에 구성된 투명 화소전극인 반사투과형 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬럼 스페이서는 상기 박막트랜지스터와 상기 반투과 화소전극이 접촉하는 부분에 대응하여 구성된 반사투과형 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 박막트랜지스터는 게이트 전극과 액팁층과 반도체층과 소스 및 드레인 전극으로 구성되고, 상기 드레인 전극은 상기 반사투과전극과 접촉하여 구성된 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.