KR20070001649A - 반사투과형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사투과형 액정표시장치(Transflective type Liquid Crystal Display device) 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 반사투과형 액정 표시 장치에서 백색 화소를 형성하여 반사모드 동작시에 색 재현 특성과 반사 휘도를 향상시키고, 투과모드 동작시에 휘도를 향상시키는 장점이 있다.
색재현성, 반사 모드, 투과 모드, 반사투과형, 백색 화소

Description

반사투과형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법{Transflective type Liquid Crystal Display device and the operating method thereof}
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면도.
도 2a 및 도2b는 종래 투과홀 및 이중셀갭 형성한 반사투과형 액정표시장치의 부분 평면도.
도 3은 상기 도 2b를 A-A에 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 액정 표시 장치의 평면도 일부를 도시한 도면.
도 5는 도 4에서 B-B로 절단하여 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치에서 CIE 표색계에 의한 색도도를 도시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치에서 파장에 따른 투과도를 보여주는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 : 액정 표시 장치 101 : 어레이 기판
140 : 반사판 150 : 화소 전극
160 : 액정층 170 : 상부 기판
180a, 180b, 180c, 180d : 적, 녹, 청, 백색 컬러필터
185 : 오버코트층 190 : 공통 전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사투과형 액정표시장치(Transflective type Liquid Crystal Display device) 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.
이러한 평판 표시 장치는 스스로 빛을 발하느냐 그렇지 못하냐에 따라 나눌 수 있는데, 스스로 빛을 발하여 화상을 표시하는 것을 발광형 표시장치라 하고, 그렇지 못하고 외부의 광원을 이용하여 화상을 표시하는 것을 수광형 표시장치라고 한다. 발광형 표시장치로는 플라즈마 표시장치(plasma display panel)와 전계 방출 표시장치(field emission display), 전계 발광 표시 장치(electro luminescence display) 등이 있으며, 수광형 표시 장치로는 액정표시장치(liquid crystal display)가 있다.
이중 액정표시장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 서로 대향하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직여 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
그런데, 액정표시장치는 앞서 언급한 바와 같이 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다.
따라서, 액정패널 뒷면에 백라이트(backlight) 유닛을 구성하고, 상기 백라이트 유닛으로부터 나오는 빛을 액정패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.
이러한 액정표시장치를 투과형(transmission type) 액정표시장치라고 하는데, 투과형 액정표시장치는 백라이트와 같은 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나, 백라이트로 인한 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 반사형(reflection type) 액정표시장치가 제안되었다. 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시킴으로써 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절하는 형태로 투과형 액정표시장치에 비해 전력소비가 적다. 이러한 반사형 액정표시장치에서 하부 어레이 기판 상에 형성되는 화소전극은 반사가 잘 되는 도전 물질로 형성하고, 상부의 컬러필터 기판에 형성되는 공통전극은 외부광을 투과시키기 위해 투명 도전 물질로 형성한다.
그러나 전술한 반사형 액정표시장치는 사용하는 소비전력을 낮출 수 있는 장 점이 있는 반면, 외부광이 충분하지 못할 경우 휘도가 낮아져 표시장치로 사용할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 상기 문제를 극복하고자 반사투과형 액정표시장치(Transflective type Liquid Crystal Display device)가 개발되었다.
상기 반사투과형 액정표시장치는 반사형 액정표시장치에 있어 외부광이 충분하지 못할 경우 휘도가 급격히 낮아져 표시 장치로써 역할을 할 수 없는 단점과 투과형 액정표시장치에 있어 소비전력이 높다는 단점을 각각 보완하여 백라이트 광을 이용하는 투과모드 및 외부광을 이용하는 반사모드로 선택 사용할 수 있는 제품이다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 하부기판(1)에 있어 투명한 기판(2) 상에는 게이트 전극(6)을 포함하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 그 위에 게이트 절연막(10)이 형성되어 있다. 다음으로, 게이트 전극(6) 상부의 게이트 절연막(10) 위에는 액티브층(13)과 오믹콘택층(16a, 16b)이 차례로 형성되어 있다. 상기 오믹콘택층(16a, 16b) 위에는 소스 및 드레인 전극(23, 26)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(23, 26)은 게이트 전극(6)과 함께 박막 트랜지스터(Tr)를 이룬다.
한편, 소스 및 드레인 전극(23, 26)과 같은 물질로 이루어진 데이터 배선(20)이 게이트 절연막(10) 위에 형성되어 있으며, 도면에는 나타나지 않았지만 데이터 배선(20)은 소스 전극(23)과 연결되어 있다. 또한, 상기 데이터 배선(20)은 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소(SP)를 정의한다.
다음, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 위로 저유전율을 갖는 유기물질로 이루어진 제 1 보호층(30)이 형성되어 있다. 그 위로 반사율이 좋은 금속물질로 이루어진 반사판(40)이 반사영역(RA)에 형성되어 있으며, 그 위로 무기물질로 이루어진 제 2 보호층(45)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 보호층(45) 위로 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(26)과 드레인 콘택홀(55)을 통해 접촉하는 화소전극(50)이 화소(SP)별로 형성되어 있다.
한편, 상부기판(70)에 있어 투명한 기판(71)의 안쪽면에는 블랙 매트릭스(75)가 형성되어 있고, 그 하부에 적(R), 녹(G), 청(B)의 색이 순차적으로 반복되어 있는 컬러필터(80a, 80b, 80c)가 형성되어 있으며, 컬러필터(80a, 80b, 80c) 하부에는 오버코트층(85)과 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(90)이 순차적으로 형성되어 있다. 여기서, 컬러필터(80a, 80b, 80c)는 하나의 색이 하나의 화소전극(50)과 대응하여 구성되며, 블랙 매트릭스(75)는 화소전극(50)의 가장자리와 일부 오버랩되어 데이터 배선(20)에 대응되는 위치에 형성되어 있다.
다음, 화소전극(50)과 공통 전극(90) 사이에는 액정층(60)이 위치하며, 액정층(60)의 액정 분자는 화소전극(50)과 공통 전극(90)에 전압이 인가되었을 때, 두 전극(50, 90) 사이에 생성된 전기장에 의해 배열 상태가 변화된다.
전술한 구조의 반사투과형 액정표시장치는 반사부(RA)의 셀갭(d1)과 투과부(TA)의 셀갭(d2)이 거의 동일한 두께로 형성된다. 따라서 반사부(RA)나 투과부(TA)의 셀효율이 최적화되지 않아 투과도 및 휘도 저하 등의 문제가 발생하며, 동시에 투과모드로 구동시 색특성 저하의 문제점을 가지고 있다. 반사모드로 구동시 외부광은 반사판의 입사전과 반사판 반사 후의 총 2회에 걸쳐 컬러필터층을 통과하게 되는 반면, 투과모드 구동시에는 하부의 백라이트로부터 나온 빛이 컬러필터층을 단 1회 통과하게 된다. 따라서 반사모드와 투과모드의 색특성에 차이가 발생하는 단점을 갖는다.
전술한 문제를 해결하고자 이중셀갭 및 투과홀을 갖는 반사투과형 액정표시장치가 개발되었다.
도 2a 및 도2b는 종래 투과홀 및 이중셀갭 형성한 반사투과형 액정표시장치의 평면도 일부이며, 도 3은 상기 도 2b를 A-A에 따라 절단한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 가로방향으로 다수의 게이트 배선(3)이 형성되어 있고, 세로 방향으로 다수의 데이터 배선(20)이 형성되어 있다. 상기 두 배선(3, 20)이 교차하여 화소(SP)를 정의하며, 두 배선(3, 20)의 교차지점에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 상기 화소(SP)에 각각 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터가 형성되어 있다. 또한 하나의 화소(SP)내의 중앙에 투과부(TA)가 형성되어 있으며, 상기 투과부(TA)의 주위에 반사판(미도시)이 형성된 반사부(RA)가 형성되어 있다. 도면상에는 나타나지 않았지만, 상기 반사부(RA)와 투과부(TA)에 있어서 투과부(TA)의 보호층(미도시)이 제거되어 단차를 형성 함으로써 상기 반사부(RA)와 투과부(TA)의 셀갭을 달리 형성하고 있다. 또한, 상기 반사부(RA)에는 컬러필터 일부가 제거되어 원모양의 투과홀(TH)을 형성하고 있다. 도 2a에 있어서는 컬러필터가 제거된 투과홀(TH)이 투과부(TA)를 기준으로 상부와 하부 에 형성되어 있는 구조를 도시하였으며, 도 2b는 투과홀(TH)이 투과부(TA)를 둘러싸며 반사부(RA) 전역에 형성되어 있는 구조를 도시하였다.
전술한 투과홀 및 이중셀갭을 형성한 반사투과형 액정표시장치의 단면도인 도 3을 참조하여 그 단면에 대해 설명한다. 이때, 도 1에 도시한 액정표시장치와 동일한 부분에 대해선 같은 도면부호를 부여하였으며, 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.
우선, 하부기판인 어레이 기판(1)의 투과부(TA)에 있어서 1 보호층(30)이 제거되어 투과부(TA)의 셀갭(d4)이 반사부(RA) 셀갭(d3)의 두 배가 되도록 형성되어 있다. 상기와 같이 투과부와 반사부의 셀갭을 달리하는 구조를 갖는 액정표시장치는 셀 모드(cell mode)에서 ECB 모드(Electrically Controlled Birefringence mode: ECB mode)로 전환이 이루어지고, 이씨비 모드(ECB mode) 특성상 갭이 2배마다 투과율 곡선이 주기적으로 반복되므로 반사부(RA)의 셀효율만큼 투과부(TA)의 셀효율을 동등하게 얻을 수 있으므로 반사부(RA)와 투과부(TA)의 셀효율 모두를 극대화하는 것이 가능하다.
또한, 상부기판인 컬러필터 기판(70)에 있어 하부의 어레이 기판(1)의 데이터 배선(20)에 대응하여 블랙 매트릭스(75)가 투명한 기판(71) 하부에 형성되어 있 으며, 상기 블랙 매트릭스(75) 하부에 적, 녹, 청색의 컬러필터(80a, 80b 80c)가 어레이 기판(1)의 각 화소(SP)에 대응하며 각각 형성되어 있다. 반사판(40)을 갖는 반사부(RA)에 대응되는 컬러필터층 일부가 제거되어 투과홀(TH)을 형성하고 있으 며, 상기 투과홀(TH)은 상기 적, 녹 ,청색의 컬러필터층(80a, 80b 80c) 하부에 형성되는 오버코트층(85)을 이루는 투명한 유기물질로 채워져 있으며, 상기 오버코트층(85) 하부에 공통전극(90)이 기판(71) 전면에 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 원모양의 투과홀(TH)을 반사부(RA)에 형성하고, 상기 원 모양의 투과홀(TH)의 면적을 조절하거나 개수를 조절함으로써 반사부(RA)의 색순도를 어느정도 감소시켜 투과부(TH)와 비슷하게 하며, 반사부(RA)의 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 이와 같이 형성되는 반사투과부 구조는 컬러필터가 제거된 투과 홀을 형성하는 경우 한계 해상도가 있으므로 설계가 자유롭지 않은 단점이 있다.
또한, 일반적인 반사투과형 액정 표시 장치는 제품 모델의 해상도에 따라 픽셀피치(pixel pitch)가 달라지므로, 그때마다 투과홀 설계를 변경해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 반사투과형 액정 표시 장치에서 백색 화소를 형성하여 반사모드일 경우 색 재현 특성을 향상시키고, 투과모드일 경우 휘도를 향상시키는 반사투과형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는, 적색화소와, 녹색화소와, 청색화소와, 색상을 가지지 않는 백색 화소를 포함하는 액정 표시 장치에서, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 화소는 투과부와 반사부를 가지고, 반사모드에서 상기 백색화소의 오프셋이 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 적색 화소에 대응하여 적색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 화소에 대응하여 청색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 녹색 화소에 대응하여 녹색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 백색 화소에 대응하여 투명한 절연물질을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 화소는, 서로 대향되는 상부기판과 하부기판과; 상기 하부기판 상에 게이트 배선과 데이터 배선이 수직하게 교차하여 정의되며, 그 일부에 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부와; 상기 두 배선의 교차점에 형성된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터를 덮으며 기판 전면에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 위로 반사부에 형성된 반사판과; 상기 반사판 및 보호층 위에 형성되며 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과; 상기 하부기판의 화소전극과 일정간격 이격하여 대향되는 상부기판의 하면에 순차적으로 반복되며 형성되는 적, 녹, 청, 백색 컬러필터층과; 상기 적, 녹 ,청, 백색 컬러필터층 하부에 형성되는 공통전극과; 상기 상부 및 하부기판의 화소전극 및 공통전극 사이에 개재된 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투과부에는 보호층이 제거되어 상기 반사부와 단차를 갖는 투과부홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사판과 화소전극 사이에 제 2 보호층이 더욱 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치의 구동 방법은, 적색 화소와, 녹색 화소와, 청색 화소와, 색상을 갖지 않는 백색 화소가 하나의 주화소를 이루며, 각 화소에서 반사부와 투과부를 가지는 반사투과형 액정 표시 장치의 구동방법으로서, 상기 백색 화소는 반사모드에서 오프셋이 조절되어 주화소의 색상을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사모드에서 오프셋에 의해 백색화소의 광 투과도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 액정 표시 장치의 평면도 일부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에서 B-B로 절단하여 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치(100)는 일정간격 이격하며 다수의 게이트 배선(103)이 가로방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(103)과 교차하며 화소(SP)를 정의하는 다수의 데이터 배선(120)이 세로방향으로 형성되어 있다.
여기서, 상기 화소(SP)는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 백색 화소(W)가 있다.
또한, 상기 게이트 배선과 데이터 배선(103, 120)의 교차지점에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)를 형성하고 있다.
상기 게이트 배선과 데이터 배선(103, 120)이 교차하여 형성한 다수의 화소 (SP)에 각각 대응하며 적, 녹, 청, 백색 컬러필터(180a, 180b, 180c, 180d)가 순차적으로 반복되며 형성되어 있다.
상기 백색 컬러필터(180d)는 다른 적, 녹, 청색 컬러필터와(180a, 180b, 180c)의 단차를 보상하기 위해서 보다 두껍게 형성된 오버코트층(over coat layer) 또는 투명한 절연물질의 버퍼층(buffer layer)으로 이루어질 수 있다.
상기 적, 녹, 청, 백색 컬러필터(180a, 180b, 180c, 180d) 각각 대응된 화소(SP)는 상기 화소(SP) 중앙에 일정 면적을 가지며 투과부(TA)를 형성하고 있으며, 상기 투과부(TA)를 둘러싸며 반사부(RA)가 형성되어 있다.
이때, 적, 녹, 청색 화소(R, G, B)의 반사부(RA)와 투과부(TA)의 면적비와, 백색 화소(W)의 반사부(RA)와 투과부(TA)의 면적비는 동일하지 않을 수도 있다.
보다 상세히 설명하면, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr) 및 상기 소자에 연결된 화소전극(150)을 갖는 어레이 기판(101)과 적, 녹, 청색 백색의 컬러필터층(180a, 180b, 180c, 180d)과 공통전극(190)을 갖는 컬러필터 기판(170)과 상기 두 기판(101, 170)의 두 전극(150, 190) 사이에 액정층(160)이 반사투과형 액정표시장치(100)를 형성하고 있다.
구체적으로 도시되지는 않았지만, 하부 기판인 어레이 기판(101)은 투명한 기판(101)상에 금속물질로 이루어진 게이트 전극(106)을 포함하여 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 그 위로 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx) 중에서 선택되는 하나로 이루어진 게이트 절연막(110)이 기판(101) 전면에 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(110) 위로 상기 게이트 전극(106)과 대응되며 비정질 실리콘의 액티브층(113)을 형성하고 있으며, 그 위로 불순물이 도핑된 오믹콘택층(도시되지 않음)이 상기 게이트 전극(106)을 사이에 두고 일정간격 이격하여 형성되어 있으며, 상기 오믹콘택층 위로 금속물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(123, 126)이 형성되어 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)를 형성하고 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(110) 위로 상기 박막 트랜지스터(Tr)와 일정간격 이격하여 상기 소스 및 드레인 전극(123, 126)을 이루는 물질과 동일한 물질로 데이터 배선(120)이 형성되어 있다.
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(123, 126)과 데이터 배선(120) 위로 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl) 등의 유기절연물질로 이루어진 제 1 보호층(130)이 반사부(RA))에 형성되어 있으며 투과부(TA)에 있어서는 상기 제 1 보호층(130) 식각되어 하부의 게이트 절연막(110)을 노출시키며 상기 반사부(RA)와 단차를 갖는 투과부홀(156)을 형성하고 있다.
상기 반사부(RA)의 제 1 보호층(130) 위로 반사율이 우수한 금속물질로 이루어진 반사판(140)이 형성되어 있으며, 상기 반사판(140)은 단차를 형성하는 투과부홀(156) 측면의 제 1 보호층(130)까지 연장되어 있다.
또한, 상기 드레인 전극(126) 상부의 반사부(RA)에는 상기 반사판(140)이 일부 제거되어 있다. 다음, 상기 반사부(RA)의 반사판(140) 위로 기판(102) 전면에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중에서 선택된 하나로 제 2 보호층(145)이 형성되어 있다.
다음, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(126) 상부에는 제 1 보호층(130)과 반사판(140)과 그 위에 제 2 보호층(145)이 제거되어 드레인 콘택홀(155)을 형성하고 있으며, 상기 제 2 보호층(145) 위로 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 중에서 선택된 하나로 화소(SP)별 로 증착된 화소전극(150)이 형성되어 있다.
상기 화소전극(150)은 드레인 콘택홀(155)을 통해 드레인 전극(126)과 접촉하고 있다.
한편, 상부기판(170)에 있어 투명한 기판(171)의 안쪽면에는 블랙 매트릭스(175)가 형성되어 있고, 그 하부에 적(R), 녹(G), 청(B), 백(W)의 색이 순차적으로 반복되어 있는 적, 녹, 청, 백색 컬러필터(180a, 180b, 180c, 180d)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 적, 녹, 청, 백색 컬러필터(180a, 180b, 180c, 180d) 하부에는 오버코트층(185)과 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(190)이 순차적으로 형성되어 있다.
여기서, 상기 적, 녹, 청, 백색 컬러필터(180a, 180b, 180c, 180d)는 하나의 컬러필터가 하나의 화소에 대응하여 구성되며, 상기 블랙 매트릭스(175)는 상기 화소전극(150)의 가장자리와 일부 오버랩되어 데이터 배선(120)에 대응되는 위치에 형성되어 있다.
여기서, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터(180a, 180b, 180c)는 각각 적, 녹, 청색을 띠며, 백색 컬러필터(180d)는 컬러를 갖지 않는데, 특히 백색 컬러필터(180d)는 별도의 물질로 이루어지기보다는, 다른 적, 녹, 청색 컬러필터와(180a, 180b, 180c)의 단차를 보상하기 위해서 보다 두껍게 형성된 오버코트층(over coat layer) 또는 투명한 절연물질의 버퍼층(buffer layer)으로 이루어질 수 있다.
이들 적, 녹, 청, 백 네 가지 색이 하나의 화소(pixel)를 이루게 된다.
다음으로, 상기 화소전극(150)과 공통 전극(190) 사이에는 액정층(160)이 위치하며, 액정층(160)의 액정 분자는 화소전극(150)과 공통 전극(190)에 전압이 인가되었을 때, 두 전극(150, 190) 사이에 생성된 전기장에 의해 배열 상태가 변화된다.
여기서, 주변광이 밝을 경우 반사모드로 동작하며, 특히 백색 화소(W)에서는 오프셋(offset)이 구동하여 휘도를 변화시켜 색 재현 범위를 조정하게 된다.
반면, 주변광이 어두울 경우에는 투과모드로 동작하며, 특히 백색 화소(W)에서는 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
즉, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 반사모드와 투과모드 동작시에 목표하는 색을 표현하는 데 있어서의 차이점을 개선하기 위한 것으로, 백색 화소(W)의 오프셋(offset)을 이용한다.
도 6은 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치에서 CIE 표색계에 의한 색도도를 도시한 도면이다.
일반적으로 색 재현 범위는 CIE 표색계에 의한 색도도로 나타낼 수 있는데, 이는 분광광도계에 의한 측정값을 기초로 하여 3 자극치(tristimulus value) X(빨간색을 느끼는 시신경을 자극하는 양), Y(초록색을 느끼는 시신경을 자극하는 양), Z(파란색을 느끼는 시신경을 자극하는 양)의 혼합비로 모든 색을 나타내는 것이다.
백라이트에서 나온 빛의 스펙트럼과 컬러필터를 투과한 빛의 스펙트럼 및 컬러 매칭 함수의 곱을 적분한 값에 의해 표현된다.
따라서, 3자극치는,
Figure 112005035151273-PAT00001
Figure 112005035151273-PAT00002
Figure 112005035151273-PAT00003
으로 표현되고, Φ(λ)는 측정되는 물체의 스펙트럼으로서, 광원의 분광 파장 분포 에너지를 나타낸다.
이러한 3자극치의 비를 색도좌표(chromaticity coordinate)로 정의하는데, 색도좌표값 x, y, z는 x+y+z=1의 관계를 만족하며,
Figure 112005035151273-PAT00004
Figure 112005035151273-PAT00005
Figure 112005035151273-PAT00006
로 표현된다.
이를 이용하여 모든 색은 x, y, Y라는 세 가지 값으로 표시될 수 있다. 여기서, Y는 휘도값이고, x, y는 한 조로 해서 색도를 나타내는 것으로 밝기를 제외한 색의 성질이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 반사모드일 경우와 투과모드일 경우의 모든 색은 말안장 모양 내부의 한 점으로 나타낼 수 있다.
여기서, 반사모드일 경우와 투과모드일 경우의 적, 녹, 청색 화소에 의한 색 재현 범위는 차이가 발생되며, 이를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 백색 화소(W)의 오프셋을 이용함으로써 반사모드일 경우와 투과모드일경우의 색 재현범위의 오차를 줄일 수 있다.
이때, 색 재현 범위 조정은 아래 식(1)과 같이 구현될 수 있으며,
Figure 112005035151273-PAT00007
Figure 112005035151273-PAT00008
Figure 112005035151273-PAT00009
-----(1)
이때, 적, 녹, 청색 오프셋(OffsetR, OffsetG, OffsetB) 값은 컬러필터 스펙트럼 및 목표 색재현 범위에 따라 결정되는 값이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치에서 파장에 따른 투과도를 보여주는 그래프이다.
여기서, 도 7a는 종래 반사투과형 액정 표시 장치에서 반사모드와 투과모드 동작시의 파장(λ)에 따른 광 투과율(T)을 보여주는 그래프이며, 도 7b는 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치에서 백색 화소의 오프셋(offset) 구동에 의한 색재현 범위 보상을 보여주는 그래프이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 반사모드에서 백색 화소(W)에 의해 구현되는 오프셋 휘도를 변화시켜 색 재현 범위 및 반사 휘도 조정이 가능하게 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 투과모드일 경우에는 휘도 향상을 위한 알고리즘으로 구동할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 반사 모드일 경우와 투과모드일 경우에 목표하는 색을 재현하는 데 있어서 오차 없이 거의 동일한 색을 재현할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 이에 한정되지 않고 다른 여러 가지 구조로 형성될 수 있으며, 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정 표시 장치는 반사모드 동작시에 색 재현 특성과 반사 휘도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반사투과형 액정 표시 장치에서 투과모드 동작시에 휘도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 적색화소와, 녹색화소와, 청색화소와, 색상을 가지지 않는 백색 화소를 포함하는 액정 표시 장치에서,
    상기 적색, 녹색, 청색, 백색 화소는 투과부와 반사부를 가지고, 반사모드에서 상기 백색화소의 오프셋이 조절되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적색 화소에 대응하여 적색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 청색 화소에 대응하여 청색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 녹색 화소에 대응하여 녹색 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 백색 화소에 대응하여 투명한 절연물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적색, 녹색, 청색, 백색 화소는,
    서로 대향되는 상부기판과 하부기판과;
    상기 하부기판 상에 게이트 배선과 데이터 배선이 수직하게 교차하여 정의되며, 그 일부에 투과부와 상기 투과부를 둘러싸며 형성되는 반사부와;
    상기 두 배선의 교차점에 형성된 다수의 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터를 덮으며 기판 전면에 형성되는 보호층과;
    상기 보호층 위로 반사부에 형성된 반사판과;
    상기 반사판 및 보호층 위에 형성되며 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과;
    상기 하부기판의 화소전극과 일정간격 이격하여 대향되는 상부기판의 하면에 순차적으로 반복되며 형성되는 적, 녹, 청, 백색 컬러필터층과;
    상기 적, 녹 ,청, 백색 컬러필터층 하부에 형성되는 공통전극과;
    상기 상부 및 하부기판의 화소전극 및 공통전극 사이에 개재된 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 투과부에는 보호층이 제거되어 상기 반사부와 단차를 갖는 투과부홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 반사판과 화소전극 사이에 제 2 보호층이 더욱 형성된 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  9. 적색 화소와, 녹색 화소와, 청색 화소와, 색상을 갖지 않는 백색 화소가 하나의 주화소를 이루며, 각 화소에서 반사부와 투과부를 가지는 반사투과형 액정 표시 장치의 구동방법으로서,
    상기 백색 화소는 반사모드에서 오프셋이 조절되어 주화소의 색상을 조절하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치의 구동방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반사모드에서 오프셋에 의해 백색화소의 광 투과도가 조절되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치의 구동방법.
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