KR20080084196A - 고개구율 및 광시야 단일 갭 반투과형 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 투과부는 상부 및 하부 기판에 Plate 형태의 화소전극 및 상대전극이 각각 존재하며, 반사부는 하부기판측에 Plate 형태의 상대전극과 동일한 기판에 Insulator를 사이에 두고 Slit형태의 화소전극을 배치시켜, 수직배향되어져 있는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정층에 전기장을 형성하도록 한다. 액정을 수직 Rotating 시키는 전기장은 수직전기장이므로, 투과부는 모든 전기장 성분이 액정을 Rotaing 시키는데 사용되어질 수 있지만, 반사부는 수직전기장 및 수평전기장이 같이 공존하는 프린지 필드 전기장이 형성되며, 이경우 투과부 대비 수직전기장의 성분은 반감하게 되므로 액정의 Rotating이 투과부 대비 대략 1/2 정도 줄어들게 된다. 따라서 반사부가 투과부 대비 입사된 광의 Path는 2배가 되지만, 액정층의 델타엔(△n)이 1/2배가 되므로 투과부와 동일한 위상 지연치를 가지게 되며, 따라서 Voltage-Reflectance Curve(반사부)와 Voltage-Transmittance Curve(투과부)를 일치시킬 수 있다.

Single Gap 반투과, Voltage-Reflectance Curve, Voltage-Transmittance Curve, 위상 지연치, 편광, 보조용량 커패시턴스(Cst), 반사판(Reflector)

Description

고개구율 및 광시야 단일 갭 반투과형 액정 표시 장치 {High Aperture and Wide viewing Single Gap Liquid Crystal Device }

도 1은 종래의 Single Gap 반투과 액정 디스플레이 Concept Side View.

도 2는 종래의 Single Gap 반투과 액정 디스플레이의 V-T/V-R Curve Characteristic.

도 3은 본 발명의 고개구율 및 광시야 반투과 액정 디스플레이 Concept Side View 실시예 1.

도 4는 본 발명의 반투과 액정 디스플레이의 V-T/V-R Curve Characteristic.

도 5는 본 발명의 반사영역의 Optical Structure.

도 6은 본 발명의 투과영역의 Optical Sturcture.

도 7은 본 발명의 반사영역의 Optical material 구성도.

도 8은 본 발명의 반사영역의 Optical Propagation 설명도.

도 9는 본 발명의 투과영역의 Optical material 구성도.

도 10은 본 발명의 투과영역의 Optical Propagation 설명도.

도 11은 본 발명의 Optical Structure Top View

도 12는 본 발명의 광시야 반투과 액정 디스플레이 화소 Structure 실시 예 1-1.(Top View).

도 13은 본 발명의 칼라필터측 화소 Structure 실시 예 1-1. (Top View).

도 14는 본 발명의 A-A' 상세도 (Side View)

도 15는 본 발명의 Extra 보조용량 Capacitance 형성 방법도

도 16은 본 발명의 B-B' 상세도 (Side View)

도 17은 본 발명의 C-C' 상세도 (Side View)

도 18은 본 발명의 칼라필터측 화소 Structure의 또 다른 실시 예 1-2.

도 19는 본 발명의 광시야 반투과 액정 디스플레이 화소 Structure 실시예2.(Top View).

도 20은 본 발명의 칼라필터측 화소 Sturcture의 또 다른 실시 예 2.(Top View).

도 21은 본 발명의 광시야 반투과 액정 디스플레이 실시예 2의 투과부 Concept Side View.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

1 : 하부 기판

2 : 반사판 및 상대전극

3 : Passivation (절연막)

4 : 화소전극

5 : 상대전극과 화소전극 사이의 전기장 (Electric Field)

6 : Liquid Crystal Layer (액정층)

8 : 상부 기판에 존재하는 투과부의 상대전극

9 : 상부 기판

10: 투과부의 광Path

11: 반사부의 광Path

12: 상측 λ/4 Plate

13: 상측 λ/4 Plate의 optic axis

14: 상측 POL (Analyzer)

15: 상측 POL의 투과축

16: 하측 POL (Polarizer)

17: 하측 POL의 투과축

18: 하측 λ/4 Plate

19: 하측 λ/4 Plate의 optic axis

20: Active Channel layer

21: S/D layer

22: Gate layer

23: Via Area (Source 전극과 Pixel ITO Contact)

24: ITO Pixel 전극

25: Source 전극

26: Data line측 상부기판의 차광영역 (Black Matrix)

27: Gate line측 상부기판의 차광영역 (Black Matrix)

29: Gate insulator

30: TFT (Thin film transitor)

31: Organic layer

32: 보조용량 커패시턴스 (Storage Capacitance)

33: 추가된 보조용량 커패시턴스 (Extra Storage Capacitance)

35: 반사 및 투과영역의 경계부 차광영역 (Black Matrix)

36: Source 및 ITO 화소 Contact부에 대향되는 상부기판의 차광영역 (Black Matrix)

본 발명은 반투과 액정 디스플레이를 위한 광학 및 화소구조에 관한 것으로, 반투과는 액정 디스플레이에서 실내에서 뿐만 아니라 야외에서의 가독성을 향상시키며, 또한 소비전류를 줄일 수 있는 기술이다. 일반적으로 액정디스플레이는 투과형, 반사형, 반투과형 액정 디스플레이 장치가 있다. 투과형은 실내에서의 높은 시인성 및 칼라 재현성으로 가장 광범위하며, 널리 사용되고 있는 기술이다. 그러나, 투과형은 맑은 날 야외에서의 시인성이 현저히 떨어지며, 또한 소비전력이 높다는 문제점을 가지고 있다. 이에 반하여 반사형은 야외에서의 시인성이 높고 백라이트를 사용하지 않으므로 소비전력도 낮은 장점을 가지고 있으나, 어두운 실내 등에서의 가독성이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 또한 존재한다. 따라서, 야외 및 실내에서의 높은 가독성등 반사형 및 투과형의 장점을 취한 디스플레이가 반투과형이다. 그러나, 반투과형은 반사형 및 투과형보다 여러 특성 면에서 우위에 있다고 할 수 있으나, 광학 구조나 제조면에서 보다 어려움이 존재한다. 투과는 액정층을 투과하는 광 Path가 1개이지만, 반사는 입사광이 반사판에서 반사되어 다시 되돌아 가기 때문에 광 Path가 2개가 되어, 두영역 사이의 필연적으로 위상지연치의 차이를 보이게 된다. 즉, 투과부는 Dark에서 White로 광의 투과율이 변화할때, 반사부는 광Path의 차이가 2배가 되므로, Dark에서 White를 지나 다시 Dark로 투과율이 떨어지는 현상이 발생하게 된다. 즉 반사부가 White일 때, 투과부는 중간계조가 되며, 투과부가 White일때 반사부는 오히려 중간계조 상태가 되어 계조 역전이 발생할 수 있다. 따라서, 종래에는 반사부와 투과부의 위상지연치를 매칭시키기 위해 반사부의 셀갭을 투과부 대비 대략 절반의 값을 가지도록 한 픽셀을 이중셀갭을 형성시켰다. 그러나 이와 같이 광학 구조에 대한 제조에 있어서 상당한 어려움이 존재하여, 제조상의 복잡성으로 인해 생산수율 저하, Cost 상승등의 문제점을 가지고 있다.

본 발명에서는 이와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해, 제조 공정을 단순화로 생산성 향상 및 Low Cost를 실현할 수 있으며, 고개구율 및 광시야각 특성을 가지는 Single Gap 반투과형 액정 디스플레이를 구현하는 기술에 대해서 제안한다. 즉, 외부에서 동일한 전압을 인가하더라도 액정을 구동시키는 Effective Electric Field를 투과부와 반사부가 다르도록 구성하는 것이다. 즉, 투과부의 Effective Electric Field가 대략 반사부 대비 2배가 되도록 구성하여 투과부가 반 사부 대비 광Path가 절반인 것을 액정을 2배 Rotating하는 것으로 보상을 하는 것이다. 이와 같이 하여 투과부의 V-T Curve를 반사부의 V-R Curve와 Matching시킬 수 있다.

본 발명은 고개구율로 인한 투과율 및 반사율 향상과 더불어 광시야각 특성을 제공하는 반투과 Single Gap 액정표시장치에 대한 기술이다. 도 3에서 도시한 바와 같이 본 발명은 상측 및 하측에 VA(Vertical alignment) 배향제를 위치시켜 투과부 및 반사부가 초기에 수직배향되어 지도록 한다. 또한 사용되어지는 액정으로는 전기장에 대하여 단축방향이 평행배열되려는 특성을 가진 음의 유전율 이방성을 가지는 액정(6)을 사용토록 한다. 전기장을 형성하는 방법으로는, 투과부는 상측과 하측에 모두 Plate 형태의 투명 상대전극(8) 및 투명 화소 전극(4)를 각각 위치시킨다. 반면에 반사부는 상대전극(2) 및 화소전극(4)가 모두 하부기판에 위치되어져 있으며, 상대전극(2)를 반사Plate로 형성하고, 절연막을 사이에 두고 그 위에 다수의 Slit을 가지는 화소전극(4)을 위치시킨다.

이와 같이 할 경우, 투과부는 상측 및 하측에 Plate 형태의 상대전극 및 화소전극이 배치되어 있기 때문에 모든 전기장 성분이 수직방향의 성분을 가지게 되며, 반사부는 하부 기판측에만 상대전극 및 화소전극이 배치되어 있기 때문에 전기장성분이 수직성분 및 수평성분으로 나뉘어 지게 되므로, 초기 수직방향으로 세워져 있는 액정을 눕혀지게 하여 위상지연을 가지도록 하는 역할을 하는 수직방향의 전기장의 세기가 반사부가 투과부 대비 대략 반감하게 된다.

따라서, 전기장을 인가시 투과부의 액정의 수직방향의 회전하는 각도를 θ라고 하면 반사부의 각도는 θ/2가 되며, 투과부의 △n의 비율을 1로 기준할 경우, 반사부는 대략 투과부의 절반값인 0.5의 값을 가지게 된다. 반면에 액정 Cell을 통과하는 광의 Path를 볼때 투과부는 백라이트를 통해 하부기판(1)으로 입사하여 상부기판(9)으로 광이 출사되므로 1회의 Path를 가지나, 반사부는 외부의 광원이 상부기판측으로 입사되어 반사판(2)에서 반사되어 다시 상부기판측으로 재출사되어 지므로 2회의 Path를 가진다. 광의 편광에 관여하는 위상지연은 광의 Path × 액정의 △n 과 같은 수식으로 표현이 가능하므로 결국은 반사부 및 투과부의 위상지연은 같은 값을 가지게 된다. 그러므로 Cell에 전압을 인가시 투과부의 도 4에서와 같이 Voltage-Transmittance Curve 특성과 반사부의 Voltage-Reflectance Curve 특성이 일치하게 되는 것이다. 이렇게 반사부 및 투과부의 전압에 따른 휘도 특성이 일치를 하여야만 원하는 Gray를 왜곡없이 정확히 표현이 가능하다.

도 5는 본 발명에서의 반사부의 광학 소재의 구성 및 파라미터 값을 개략적으로 보여주고 있다. 반사판(2)위에는 액정층(6)이 위치하여 있고, 위에 λ/4 plate(12) 및 Anayzer(14)가 차례로 적층되어져 있다. 이 때 Analyzer의 편광축의 각도가 90도이면, 바로 밑의 λ/4 plate(12)의 광축(13)은 Analyzer와 45도의 사잇각(φ1)을 가지도록 설계한다. 전기장을 Off및 On시의 액정층의 위상지연치는 0 및 λ/4의 값을 가지도록 설계한다.

도 6은 본 발명에서의 투과부의 광학 소재의 구성 및 파라미터 값을 개략적으로 보여주고 있다. 하부 편광판(16)위에 하측 λ/4 plate(18), 액정층(6), 상측 λ/4 plate(12) 및 상부 검광판(14)가 차례대로 위치하여 있다. 하부 편광판 및 상부 검광판의 각 편광축은 90도로 교차되어져 있으며, 또한 각 편광판의 내측에 배치되어 있는 λ/4 plate(18) 및 λ/4 plate(12)의 광축은 서로 직교하고 있으며 또한 인접하고 있는 편광판 혹은 검광판과의 사잇각(φ1)이 각각 -45도 와 45도의 값을 가지거나 혹은 45도 -45도의 값을 가지도록 설계한다.

도 7은 반사영역에서의 Optical Propagation Concept를 설명하기 위한 빛의 입사 및 재반사에 대한 구조도 이며, 도 8은 도 7에서와 같이 광의 입사와 반사가 이루어질때의 각 Optical material을 통과시의 광의 편광상태를 보여주는 도면이다. 도 8에서와 같이 상부 편광판(14)의 편광축(15)를 90도로 설계한 경우, Off시는 λ/4 plate(12)를 지나면서 좌원편광이 되며 이 빛은 액정층(6)을 그대로 지나 반사판(2)에서 우원편광이 되며 마찬가지로 액정층(6)을 그대로 통과하여 λ/4 plate(12)를 다시 지나면서 90도 Twist된 선편광이 되므로 초기 편광축과 직교하게 되므로 Dark상태를 가지게 된다. 반면 On시에는λ/4 plate(12)를 지나면서 좌원편광이 된 빛이 액정층을 통과하면서 λ/4의 위상지연치를 가지게 되어 초기 편광축과 90도 회전한 선편광이 되며 이는 반사판에서 반사되어 다시 액정층을 통과하면서 우원편광으로 변하며, λ/4 plate(12)를 다시 지나면서 90도의 편광축으로 복귀하게 되어 결국 검광판을 통과하게 된다. 이와 같은 광학 원리를 이용하여 액정을 이용한 스위칭이 가능하다.

도9는 투과영역에서의 Optical Propagation Concept를 설명하기 위한 빛의 입사 및 투과에 대한 구조도 이며, 도 10은 도 9에서와 같이 광의 입사와 투과가 이루어질때의 각 Optical material을 통과시의 광의 편광상태를 보여주는 도면이다. 도 10에서와 같이 하부 편광판(16)을 통과한 편광축은 0도가 되며, Off시는 하부λ/4 plate(18)을 지나면서 우원편광이 되며, 이는 액정층을 통과하면서 편광상태를 그대로 유지하며, 이후 상부 λ/4 plate(12)을 지나면서 다시 0도 선편광으로 복귀하게 되므로 90도 편광축을 가지고 있는 상측 검광판에 의해 빛이 차단되게 된다. 마찬가지로 On시에는 하부λ/4 plate(18)을 지나면서 우원편광이 된 빛이 액정의 눕는 것에 의해 λ/2 만큼의 위상지연치를 가지게 되며 이에 의해 좌원편광으로 변조 된다. 이후 상부 λ/4 plate(12)을 지나면서 90도축을 가지는 선편광된 빛으로 변조되어 상축 검광판을 투과하게 되는 원리를 이용한다.

도 11은 본 발명의 Optical Sturcture를 Top View로 간략히 보여주고 있다. 이와 같이 상측 및 하측의 편광판은 90도 및 0도로 직교하고 있으며, 반사부 및 투과부의 액정은 초기에는 수직방향으로 세워져 있다가, 전기장 인가시 각 편광축과 45도의 각도를 이루도록 눕혀지게 되며, 투과부가 반사부 대비 전기장 인가시 대략 2배 만큼 더 눕는 것이 바람직하다. 또한 반사부는 Slit이 도 12에서 보듯이 135의 사잇각(φ2)을 가지게 되어 전기장 방향은 여기에 직교한 방향이므로 45도가 되어 액정을 이 방향으로 눕히는 역할을 감당하나, 투과부에서는 수직배향된 액정에 일정한 토크를 줘야하기 때문에 하부 혹은 상부의 한측면이나, 양측면에 반사부의 액정이 눕는 방향과 동일한 45도 방향으로 러빙을 해주도록 한다. 이 경우 상부 및 하부의 기판에 모두 러빙을 할 경우는, Anti-Parallel 방향으로 해주도록 한다.

본 발명에서는 Single Gap 반투과 액정디스플레이에서의 투과부의 V-T Curve 와 반사부의 V-R Curve를 일치시키기 위한 광학 설계 및 동일한 전압 인가시, 액정의 Rotating 시키는 수직전기장 성분의 분배를 반사부와 투과부에 다르게 하여 액정의 눕는 정도를 컨트롤하기 위한 전극 설계 및 고개구율 및 고투과를 이루기 위한 화소 설계, 보조용량 커패시턴스등의 전기적 설계등을 구체화하여 보다 실용성을 증대시키는데 있다.

본 발명의 목적은 액정디스플레이에 있어서, 실내에서의 시인성 및 야외에서의 시인성을 향상하는 반투과 액정 디스플레이의 제조에 있어서, 고개구율로 반사 및 투과율의 향상시킴과 더불어, 광시야각의 특성을 가지도록 하며, 또한 Single Gap을 가지므로 제조의 단순화, Cost 절감등의 생산성 향상을 이루도록 한다. 더불어 반사 및 투과영역에서의 V-R/V-T Curve의 매칭으로 반사 및 투과 영역에서 같은 계조 표현이 가능한 고품위의 특성을 가지도록 하는데 있다.

본 발명의 Single Gap 반투과 액정 표시 장치를 이루기 위한 보다 상세한 광학 및 액정 화소 설계를 하기의 실시 예를 통해 구체적으로 제안하였다.

- 실시예 1-

도 12는 본 발명의 Single Gap 반투과 액정 표시 장치를 위한 하부 Array기판의 화소 도면이며, 도 13은 상부 기판의 화소 도면을 나타내고 있다. 또한 도 14에서 도 17은 도 12에 따른 상세 도면을 나타내고 있다. 도 12에서의 하부 Array기판의 화소에서와 같이 반사와 투과영역이 한 화소를 양분하고 있고, 또한 유기 레진이 TFT(30)을 덮고 있고 그 위에 상대전극 역할을 수행하는 반사판(2)이 TFT 상 단부를 덮는 구조를 가진다. 뿐만 아니라, 일반적인 기술이라 도시되어 있지는 않지만 반사판이 TFT영역 및 Data bus line 과 Gate bus line의 일부 혹은 전부를 덮도록 하여 반사 개구율을 극대화 하는 것을 특징으로 한다. 각 layer들의 적층을 통해 보다 상세히 설명하도록 하겠다. Mo 혹은 Mo/Al/Mo, Al/Mo,AlNd,Cr, Cu등의 불투명 도전체를 이용하여 일반적으로 상업화된 방법으로 Gate 전극 및 bus line(22)을 형성하도록 한다. 이후 Gate insulator(29)를 대략 2000~5000Å사이의 값을 가지도록 적층하여 Pattern을 형성하고, a-Si:H(20) 및 n+ a-Si:H층, 즉 Channel층을 PECVD등을 이용하여 증착한다. 대략 a-Si:H층은 1000~3000Å, n+ a-Si:H층은 대략 300~1000Å정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이후 적절한 불투명 메탈을 이용하여 Source/Drain전극(25) 및 Data bus line(21)을 대략 500~4000Å 사이를 가지도록 형성한다. 이후 저유전막인 유기 Resin(31)을 대략 4000~30000Å 정도로 Coating하고, Half Tone Mask를 이용하여 반사판의 하단부는 대략 Embossing의 평균 각도(α)가 3~20도 사이의 값을 가지도록 Embossing을 형성하며 동시에 도 16에서와 같이 하부 Source 전극 혹은 본 도면으로 나타내지는 않았지㎛만, Gate Pad부 및 Data Pad부등 혹은 외부 ESD 회로 영역등 디스플레이 영역이외의 영역에서 ITO 투명전극으로 외부의 Single을 Contact하고자 하는 영역에서는 Resin을 Open하도록 한다. 이후 Passivation(3)을 대략 1500~ 7000Å정도로 적층하며 마찬가지로 도 16에서와 같이 Source 전극(25) 및 도면으로 나타내지는 않았지만 Gate Pad부 및 Data Pad부등 혹은 외부 ESD 회로 영역등 디스플레이 영역이외의 영역에서 ITO 투명전극으로 Contact하고자 하는 영역, 하부 Resin Contact 영역에 다시 Passivation을 Open하도록 하여, 이후의 ITO 화소 전극(4) Pattern시 이부분도 같이 Contact 되도록 한다. 그 다음으로는 반사율이 좋은 Al등의 불투명 메탈 전극(2)을 이용하여 반사판 및 상대전극을 대략 500~4000Å정도의 박막을 가지도록 형성한다. 이 경우 TFT 영역은 물론, Gate bus line과 Source bus line등을 모두 덮도록 하여 덮여진 모든 부분이 반사 역할을 수행하도록 설계하여 반사 개구율을 극대화 할 수 있다. 또한 Open 되어져 있는 Resin 영역중에 ITO전극을 Contact시키고자 하는 노출된 하부 Source 전극 및 디스플레이 영역 이외의 Gate 및 Data Pad부, ESD회로부등의 Metal위에 반사 메탈 전극을 Overlap 되도록 하여 반사 전극 Pattern형성을 위한 Etching시나 혹은 이후 ITO Etchant등에 하부의 Metal이 유실되는 것을 방지하도록 한다. 이후 ITO 화소 전극을 Pattern시에는 반사영역은 Slit (ITO전극이 남아있는 영역, 이후로는 Slit으로만 표현한다.) 및 Bar (ITO전극이 Open된 영역, 이후로는 Bar로만 표현한다.)를 형성시 Slit의 폭(w)는 대략 2~10㎛ 사이의 값을 가지도록 하며, Bar의 폭(l)은 대략 3~12㎛ 사이의 값을 가지도록 한다. 또한 액정이 직교되어 있는 편광축과 45도 혹은 135도 만큼 사잇각을 가지며 눕도록 전극을 135도 혹은 45도로 Pattern하며, 반사부의 액정의 눕는 방향이 투과부와 동일하게 설계한다. 또한 주지할 것은, 이와 같이 Array의 화소전극을 형성시 액정을 구동시키기 위한 전하를 Charging 시키는 역할을 수행하는 보조용량 커패시턴스(32)가 투과부는 형성이 안되며, 반사부에만 형성되므로 보조용량 커패시턴스(32)의 용량이 적게 되어 화소를 충분히 충전시키는데 어려움이 있을 수 있다. 이 경우는, 도 14 및 도 15에서 보듯이 Source 전극(25)을 충분히 널게 하여 추가적인 보조용량 커패시턴스(33)의 용량을 충분히 키울 수 있다. 물론 Source 전극(25)이 불투명 반사판의 하부에 존재하기 때문에 개구율에는 영향을 미치지 않게 된다.

도 13은 본 발명을 위한 상부 칼라필터측 화소 설계를 나타내 주고 있다. 물론 R,G,B의 칼라 레진은 표현하지 않았지만 본 발명에서 의도하는 바가 아니므로 생략하도록 한다. 여기서 BM(Black Matrix)차광층을 형성시 Gate Bus line 방향 BM(27) 및 Data bus line 방향 BM(26)을 형성하며 또한 투과영역은 ITO 상대전극(8)을 도시된 바에서와 같이 Plate 형태로 형성하도록 한다. 또한 하부 어레이 기판에서 Source 전극과 ITO화소전극이 Contact되어지는 영역에서는 도 16에서와 같이 박막의 평탄도가 불균일하게 되어 이부분의 액정들의 빛샘이 발생할 수 있으므로 이 영역에서는 반사와 투과영역 사이의 BM(35)을 확장한 차광층(36)을 형성하도록 한다. 물론 상측 ITO 상대전극으로의 신호 전달은 Pad부에 설계되어지는 Transfer를 통해 Com신호가 전달되도록 한다.

본 실시예 1에서는 반사부는 하부 상대전극 과 화소전극 사이에 45도 혹은 135도 방향으로의 프린지 필드에 의해 액정이 눕혀지게 되나, 투과부에서는 상부 상대전극과 하부 화소전극이 모두 Plate로 되어 있기 때문에 방향성이 주어져 있지 않으므로 원하는 방향으로의 액정들을 회전시키기 위해서는 45도 혹은 135도 방향으로 하부 기판만 혹은 상부기판만 러빙을 하거나 혹은 상부 및 하부 기판 모두 러빙등으로 통해 방향성을 줄 수 있다.

- 실시예 1-1 -

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예 1-1을 보여주고 있다. 실시예 1-1에서는 반사영역에서는 반사판이 TFT영역 및 Gate bus line과 Data bus line을 모두 덮고 있기 때문에 반사부의 Data bus line부에 해당되는 BM을 제거하는 것을 제안한다. Gate bus line측 BM은 반사 및 투과부분의 경계이므로 제거가 어려우며, 투과영역의 Data line부의 BM도 ITO화소전극과 인접 ITO 화소전극이 분리되어 있어, Data line부의 Field성분이 액정층에 영향을 미치므로 이 부분의 BM도 존재해야 한다.

- 실시예 2 -

도 19는 본 발명의 실시예 2의 하부 Array 기판의 화소 도면을 보여 주며, 도 20은 본 발명의 실시예 2의 상부 칼라필터 기판의 화소 도면을 보여 주고 있다. 도 19에서와 같이 투과영역의 화소 전극을 45도 혹은 135도 방향으로, 즉, 직교하고 있는 상부 및 하부 편광축과 각각 45도의 사잇각을 가지도록 전극을 패턴하도록 한다. 여기서 투과부의 Slit (w : 전극이 남아 있는 부분)의 폭은 대략 10㎛이상 60㎛이하의 값을 가지도록 하며, Bar (l: 전극이 Open 되어 없는 부분)의 폭은 대략 3㎛에서 20㎛ 사이의 값을 가지도록 한다. 마찬가지로 도 20은 상측 칼라필터 기판의 투과영역의 상대전극에 해당하는 도면이다. 상대전극의 Slit 과 Bar도 마찬가지로 Slit은 대략 10㎛이상 60㎛이하의 값을 가지도록 하며, Bar의 폭은 대략 3㎛에서 20㎛ 사이의 값을 가지도록 한다. 또한 하부 화소전극의 Slit의 중심영역에 상부 상대전극의 Bar가 위치하도록 하여, 도 21에서와 같이 전기장(5)를 인가시 액정들이 서로 마주보거나, 혹은 벌어지도록 하여 상호 보상을 할 수 있도록 한다. 이와 같이 하여 투과 부분이 듀얼도메인이 되어 시야각 향상을 꾀할 수 있으며, 또 한 이렇게 할 경우는 투과부도 반사부와 마찬가지로 필드에 의해 액정의 회전 방향이 결정되기 때문에 상부 및 하부 기판에 러빙을 할 필요가 없게 된다. 따라서 공정 단순화를 기할 수 있다.

본 발명을 통해 실내 및 야외에서 모두 우수한 액정디스플레이의 제조가 가능하다. 더불어 종래에는 별도의 불투명 보조용량 커패시턴스로 인해 개구율의 저하가 있었으나, 본 발명에서는 보조용량 커패시턴스를 반사부에 위치시켜 개구율의 향상을 꾀하였기 때문에 반사부 및 투과부의 개구율을 극대화 할 수 있어, 고투과 및 고반사의 특성을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, Single Gap이므로 종래보다 제조상에도 간단하므로 생산성 향상 및 이에 따른 Cost 절감 효과를 가져올수 있다. 또한 동일한 전압을 인가하여 반사부와 투과부에 동일한 계조 표현이 가능하기 때문에 종래 Single Gap에서의 계조 역전등의 문제를 해결하므로 고품위 특성을 가지게 되며 반사부를 구동하기 위한 별도의 회로를 구성하지 않아도 된다.

Claims (16)

1. 반투과 액정 표시 장치에 있어서,

   한 화소를 반사부와 투과부로 이분하며, 반사부와 투과부의 셀갭을 거의 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하며, 반사부는 상대전극 역할을 하는 Plate 형태의 반사판과 다수의 Slit(전극이 남이 있는 부분)과 Bar(전극이 Open되어 없는 부분)의 형태를 띤 투명 화소전극이 절연막을 사이에 두고 반사판 상단에 형성되므로, 전압 인가시 수직방향 필드성분과 수평방향 필드 성분이 같이 공존하므로 프린지 필드를 형성하는 것을 특징으로 하며, 투과부는 Plate 형태의 화소전극이 하부 Array 기판에 형성되며, 상부 기판에는 투과부의 위치에 투명 상대전극이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상측 기판 및 하측 기판에 모두 수직 배향막을 코팅하여, 초기 전압 인가전 액정이 수직 방향으로 세워져 있으며, 액정은 음의 유전율 이방성을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한 하측 편광판과 상측 검광판은 서로 직교되어 있고, 또한 λ/4 plate가 각 편광판의 내측에 위치시키고,각 λ/4 plate의 광축이 직교되어 있는 편광판의 편광축과 45도 혹은 135도의 사잇각을 가지는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서, 셀갭(d) × 액정의 △n의 값이 대략 0.2~0.4㎛의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치
3. 제 1항에 있어서, 초기 액정의 장축이 상하 기판에 수직하게 세워져 있다가 전압인가시 직교되어 있는 편광판과 45도 혹은 135도 방향으로 눕혀지는 것을 특징 으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
4. 제 1항에 있어서, 액정의 눕는 방향이 두개의 λ/4 plate의 광축중의 한 축과 일축이 되며, 전압 인가시 투과부의 액정의 눕는 각도가 반사부 대비 대략 2배가 되는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
5. 제 1항에 있어서, 투과부의 액정을 45도 혹은 135도의 각을 가지므로 임의의 편광축과 45도 틀어지게 하는 것을 특징으로 하며, 이를 위해 상측 혹은 하측 혹은 상하측 모두 이 방향으로 러빙등의 배향처리를 하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
6. 제 6항에 있어서, 러빙방향이 반사부의 전기장에 의해 액정의 눕는 방향과 동일하게 하므로, 반사부 및 투과부의 액정의 눕는 방향을 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
7. 제 1항에 있어서, 각 λ/4 plate의 위상지연치가 대략 0.1~0.2㎛의 값을 가 지는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
8. 제 1항에 있어서, 반사부의 투명화소전극의 Slit(전극층이 남아 있는 부분)과 Bar(전극층이 Open되어 없는 부분)이 임의의 편광축과 45도 혹은 135도의 사잇각을 가지는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
9. 제 8항에 있어서, 반사부의 투명화소전극의 Slit의 폭(w)은 대략 2~10㎛ 사이의 값을 가지도록 하며, Bar의 폭(l)은 대략 3~12㎛ 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
10. 상기 1항에 있어서, 칼라필터측 BM 형성시 Data bus line 및 Gate bus line 영역 뿐만 아니라, 투과부 및 반사부의 경계 영역에 BM차광층을 형성하며, Source 전극과 화소전극이 Contact 되어지는 영역에도 추가적으로 확장된 BM차광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
11. 상기 1항에 있어서, 칼라필터측 BM 형성시 반사영역에 해당하는 Data bus line 상단의 BM을 제거하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
12. 한 화소를 반사부와 투과부로 이분하며, 반사부와 투과부의 셀갭을 거의 동일하게 형성하며, 반사부는 상대전극 역할을 하는 Plate 형태의 반사판과 다수의 Slit(전극이 남이 있는 부분)과 Bar(전극이 Open되어 없는 부분)의 형태를 띤 투명 화소전극이 절연막을 사이에 두고 반사판 상단에 형성되며, 투과부는 Plate 형태의 화소전극이 하부 Array 기판에 형성되며, 상부 기판에는 투과부의 위치에 투명 상대전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치에 있어서,

    Gate전극 및 Gate bus line을 형성(1Mask), Gate insulator 적층 및 Active 활성층 형성, Source/Drain전극 및 Data bus line을 형성, 이후 저유전율 유기Resin 적층 및 반사부에는 Embo pattern 형성과 더불어 Embossing위에 형성될 반사판 하단부에 길고 넓게 형성되어 있는 Source 전극과 투명 화소전극과 Contact시키는 영역의 유기 Resin Open시키는 것을 특징으로 하며, 또한 Data pad부 및 Gate pad부, 외부 ESD부등 Gate 혹은 Data 메탈과 투명 화소 전극의 접촉이 필요한 영역의 Resin Open을 Embossing 형성시 같이 형성하는 것을 특징으로 하며, 이후 상대전극 역할을 하는 반사판 형성시, 이들 Contact부의 Resin Open영역에 드러나 있는 메탈이 반사판 형성시 Etchant에 의해 Etch되는 것을 방지하기 위해 반사메탈로 이들 영역을 덮는 것을 특징으로 하며, 이후 절연막 증착 및 Contact부 Via 형성 및 ITO 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
13. 상기 12항에 있어서, 반사판이 Gate bus line의 전부 혹은 일부를 덮고 있 으며, TFT소자 및 반사영역에 해당하는 Data bus line을 모두 덮으므로 최대 개구율을 확보하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
14. 상기 12항에 있어서, 반사판의 하단부에 Source 전극을 길고 넓게 형성하므로, 상대전극과 화소전극 사이의 보조용량 커패시턴스와 더불어 추가적인 보조용량 커패시턴스를 형성하는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
15. 한 화소를 반사부와 투과부로 이분하며, 반사부와 투과부의 셀갭을 거의 동일하게 형성하며, 반사부는 상대전극 역할을 하는 Plate 형태의 반사판과 다수의 Slit(전극이 남이 있는 부분)과 Bar(전극이 Open되어 없는 부분)의 형태를 띤 투명 화소전극이 절연막을 사이에 두고 반사판 상단에 형성되며, 투과부도 반사부와 같이 Slit과 Bar를 반사부에서 형성한 각도와 동일하게 형성하되, Slit의 폭은 대략 10㎛이상 60㎛이하의 값을 가지도록 하며, Bar (l: 전극이 Open 되어 없는 부분)의 폭은 대략 3㎛에서 20㎛ 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하며, 또한 칼라필터측의 투명 상대 전극의 Slit과 Bar도 하부의 화소전극과 동일하게 형성하되, 상대전극의 Bar가 화소 전극 Slit의 중심영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.
16. 상기 15항에 있어서, 전압 인가시 액정의 눕는 방향을 제어하기 위한 러빙등의 처리를 하지 않는 것을 특징으로 하는 Single Gap 반투과 액정 표시 장치.

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