KR20100031001A

KR20100031001A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20100031001A
Application number: KR1020080090018A
Authority: KR
Inventors: 장용규; 박상진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-19
Also published as: US20100118220A1

Abstract

본 발명은 반투과형 액정 표시장치에 대한 발명으로 λ/4 위상차 필름을 사용하지 않으며, 투과 영역에서 인가하는 전압과 반사 영역에서 인가하는 전압 중 하나는휘도가 증가함에 따라 증가하며, 다른 하나는 감소한다. 또한, 하나의 화소 내에서 투과 영역에서 화이트를 표시하면, 반사 영역에서도 화이트를 표시하며, 투과 영역에서 블랙을 표시하면, 반사 영역에서도 블랙을 표시하도록 한다. 그 결과 λ/4 필름을 부착하지 않아도 되므로 비용이 적게들며, 표시 장치의 두께도 감소되는 장점이 있다. 또한, 위상차 필름으로 인하여 발생되는 측면 빛샘 현상을 제거할 수있다. 한편, 수평 전계를 이용한 반투과형 액정 표시 장치를 용이하게 제조할 수 있다.

반투과형 액정 표시 장치, 셀갭, 유지 전극선, 부스트 업

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 구비되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 인가되는 전압을 조절하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다. 이때, 빛의 투과율은 액정층을 통과할 때 액정 물질의 광학적 특성에 의해 발생하는 위상 지연(phase retardation)에 의해 결정되며, 이러한 위상 지연은 액정 물질의 굴절률 이방성과 두 기판 사이의 간격을 조절하여 결정한다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 기판에 전극이 각각 구비되어 있고 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 가지고 있는 액정 표시 장치이며, 박막 트랜지스터는 두 기판 중 하나에 형성되어 있는 것이 일반적이다.

이러한 액정 표시 장치는 특정 광원인 백라이트(backlight)에 의해 발광된 빛을 액정층에 투과시켜 화상을 표시하는 투과형과 자연광 따위의 외부광을 액정 표시 장치의 반사 전극으로 액정층으로 반사시켜 화상을 표시하는 반사형으로 나눌 수 있으며, 최근에는 반사 모드와 투과 모드로 모두 동작하는 반투과 모드가 개발되어 있다.

반투과형 액정 표시 장치는 반사 모드와 투과 모드를 동일한 계조로 표현하기 위하여 다음과 같은 제한 요소가 있다.

반사 모드에서 화이트를 표시할 경우 투과 모드에서도 화이트를 표시하도록 하기 위하여 상판 및 하판에 λ/4 위상차 필름을 부착하여야만 한다. 이는 반사 모드와 투과 모드를 일치시키는 역할을 하지만, 이로 인하여 제조 원가가 상승하며, 측면 빛샘 현상을 야기시키는 단점이 있다.

또한, 수평 전계를 이용하여 화상을 표시하는 IPS (in plane switching) 등의 액정 표시 장치는 반사 영역에 대해서만 λ/4 위상차를 제공하여야 하는데, 실제로 구현이 용이하지 않아 반투과형 액정 표시 장치를 제조하기 어렵다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, λ/4 위상차 필름을 부착하지 않은 반투과형 액정 표시 장치에 대한 발명이며, 또한, 수평 전계를 이용한 반투과형 액정 표시장치에 대한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서표시하는 휘도가 증가함에 따라 반사 영역에 위치하는 액정에 인가되는 전압값이 증가 (또는 감소)하는경우 투과 영역에 위치하는 액정에 인가되는 전압값은 반사 영역과 반대로 감소 (또는 증가)한다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 하부 기판, 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 하부 기판에 형성되어 있으며, 서로 전기적으로 절연되어 있는 반사 전극과 투명 전극을 포함하며, 화소는 상기 반사전극과 상기 투명 전극을 적어도 하나씩 포함하며, 상기 반사 전극이 형성된 영역을 반사 영역이라 하고, 상기 투명 전극이 형성된 영역을 투과 영역이라 할 때, 하나의 화소에서 상기 반사 영역 및 상기 투과 영역에서 표시 휘도가 증가할수록 상기 반사 영역 및 상기 투과 영역 내에위치하는 상기 액정층에 인가된 전압 중 어느 하나가 증가할 때, 다른 하나는 감소한다.

상기 반사 영역을 통하여 화이트가 표시될 때, 상기 투과 영역을 통해서도 화이트가 표시되며, 상기 반사 영역을 통하여 블랙이 표시될 때, 상기 투과 영역을 통해서도 블랙이 표시될 수 있다.

표시 휘도가 증가할수록 상기 투과 영역내의 상기 액정층에 인가되는 전압은 상승하며, 이에 반하여 상기 반사 영역내의 상기 액정층에 인가되는 전압은 하강할 수 있다.

상기 하부 기판에 형성되며, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극의 사이를 가로지르는 제1 신호선, 상기 하부 기판에 형성되며, 상기 게이트선과 평행하며, 상 하로 인접하는 화소의 사이를 가로지르는 제2 신호선, 상기 하부 기판에 형성되며, 상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선과 절연 교차하는 데이터선, 상기 투명 전극과 전기적으로 연결된 제1 박막 트랜지스터, 상기 반사 전극과 전기적으로 연결된 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선 중 하나는 게이트선이며, 다른 하나는 유지 전극선이고, 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 동일한 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있으며, 상기 유지 전극선은 인접하는 화소 중 하나의 화소의 반사 전극 및 다른 하나의 화소의 투명 전극과 각각 중첩할 수 있다.

상기 유지 전극선은 일방향으로 순차적으로 전압이인가되며, 하이 전압과 로우 전압이 교대로 인가될 수 있다.

상기 유지 전극선에 인가되는 상기 하이 전압 또는 상기 로우 전압은 상기 유지 전극선이 연결되어 있는 화소의 박막 트랜지스터에 인가되는 게이트 신호가 게이트 오프 신호로 바뀐 후에인가될 수 있다.

상기 유지 전극선과 상기 반사 전극이 중첩하는 면적과 상기 유지 전극선과 상기 투명 전극이 중첩하는 면적이 서로 다를 수 있다.

상기 유지 전극선과 상기 투명 전극이 중첩하는 면적이 상기 유지전극선과 상기 반사 전극이 중첩하는 면적보다 크거나 같을 수 있다.

상기 반사 영역의 기생 용량 및 상기 투과 영역의 기생 용량을 조절하여 킥백 전압을 조절할 수 있다.

상기 하부 기판에 형성되어 있는 게이트선, 상기 하부 기판에 형성되며, 상 기 게이트선과 절연 교차하는 데이터선, 상기 투명 전극과 전기적으로 연결된 제1 박막 트랜지스터, 상기 반사 전극과 전기적으로 연결된 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하며, 하나의 화소에 형성된 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 동일한 게이트선과 서로 다른 데이터선에 연결되어 있을 수 있다.

상기 데이터선은 하나의 화소당 2개 이상씩 형성되어 있을 수 있다.

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위와 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위가 동일할 수 있다.

상기 반사 영역에 형성된 액정층의 두께가 상기 투과 영역에 형성된 액정층의 두께보다 얇을 수 있다.

상기 표시 장치의 상부 기판 또는 하부 기판에 형성된 색필터를 더 포함하며, 상기 반사 영역의 색필터의 두께가 상기 투과 영역의 색필터의 두께보다 얇을 수 있다.

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위와 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위가 서로 다를 수 있다.

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위가 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위보다 좁을 수 있다.

상기 반사 영역에 형성된 액정층의 두께와 상기 투과영역에 형성된 액정층의 두께의 차이는 상기 투과 영역에 형성된 액정층 두께의 30% 이내의 값을 가질 수 있다.

상기 표시 장치의 상부 기판 또는 하부 기판에 형성된 색필터를 더 포함하 며, 상기 반사 영역의 색필터의 두께가 상기 투과 영역의 색필터의 두께보다 얇을 수 있다.

상기 반사 전극 및 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위는 상기 반사 전극및 상기 투명 전극에 증가되거나 감소되는 전압을 순차적으로인가할 때 투과율이 증가하거나 감소하는 전압 범위를 포함하여 결정될 수 있다.

상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 중 어느 하나의 기판에 형성되며, 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 공통 전극은 상기 하부 기판에 형성되며, 상기 반사 전극, 상기 투명 전극 및 상기 공통 전극중 적어도 하나는 하나의 화소 내에 2 이상의 선형 전극을 포함할 수 있다.

상기 하부 기판 및 상기 상부 기판의 외측면에는 각각 편광판이 부착되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 반투과형 액정 표시 장치는 λ/4 위상차 필름을 사용하지 않으므로 제조 비용이 감소되며, 표시 장치의 두께도 감소되는 장점이 있다. 또한, λ/4 위상차 필름으로 인하여 발생되는 측면 빛샘 현상을 제거할 수있다. 한편, 수평 전계를 이용한 반투과형 액정 표시 장치를 용이하게 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

또한, 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" 또는 "상에" 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 표시 장치의 구동 장치의 한 실시예인 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 이에 연결된 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 게이트선(G1-Gn) 및 복수의 데이터선(D1-Dm), 그리고 복수의 유지 전극선(S1-Sn)을 포함하는 복수의 신 호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX), 게이트선(G1-Gn)에 신호를 공급하는 게이트 구동부(400), 그리고 유지 전극선(S1-Sn)에 신호를 공급하는 유지 전극선 구동부(700)를 포함한다.

반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

게이트선 (G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다. 유지 전극선(S1-Sn)은 게이트선(G1-Gn)과 거의 나란하게 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2,..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2,..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다.

화소(PX)는 투과 영역(Tij)과 반사 영역(Rij)을 포함하며, 게이트선(G1-Gn)을 기준으로 나뉘어 있다. 본 실시예에서는 도 1에서 도시하고 있는 바와같이 게이트선(Gi)의 상부에는 투과 영역(Tij)이 위치하고 있으며, 하부에는 반사 영역(Rij)이 위치하고 있다.

한편, 유지 전극선(Si)은 i번째 게이트선(Gi) 및 i+1번째 게이트선(Gi+1)에 각각 연결된 화소(PX)행의 사이를 가로지르면서 형성된다. 화소(PX)와 게이트선(G1-Gn), 유지 전극선(S1-Sn)의 연결관계에 대해서는 후술한다.

스위칭 소자(Q)는 투과 영역(Tij) 및 반사 영역(Rij)에 각각 형성되거나 일 체로 형성되며, 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 각각 투과 영역(Tij) 및 반사 영역(Rij)의 액정 축전기(Clct, Clcr)에 연결되며, 또한, 투과 영역(Tij) 및 반사 영역(Rij)의 유지 축전기(Cstt, Cstr)에 연결되어 있다.

액정 축전기(Clct, Clcr)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191, 192)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191 또는 192, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191, 192)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 공통 전압은 일정 크기를 갖는 직류(DC) 전압일 수있다. 여기서 화소 전극(191, 192)은 투명 전극(191)과 반사 전극(192)으로 형성되며, 투명 전극(191)은 투과 영역(Tij)에 형성되어 있으며, 반사 전극(192)은 반사 영역(Rij)에 형성되어 있다.

도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191 또는 192, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(Clct, Clcr)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cstt, Cstr)는 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(Si-1, Si)과 화소 전극(191, 192)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 각 유지 전극선(Si-1, Si)에는 저레벨과 고레벨을 갖고, 소정 주기마다 레벨이 바뀌는 유지 전압이 인가된다. 저레벨 값의 한 예로서는 0V이고 고레벨 전압의 한 예로는 5V일 수 있고, 소정 주기는 1 프레임일 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191, 192)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다. 여기서 게이트 구동부(400)는 화소의 스위칭 소자(Q)와 동일한 공정으로 형성되어 집적되어 있다. 하지만, 각 게이트 구동부(400)는 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.

유지 전극선 구동부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 유지 전극선(S1-Sn)과 연결되어, 유지 전압을 각유지 전극선(S1-Sn)에 인가한다. 이러한 유지 전극선 구동부(700)는 화소의 스위칭 소자(Q)와 동일한 공정으로 형성되어 집적되어 있지만, 이와는 달리 각 유지 전극선 구동부(700)는 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 유지 전극선 구동부(700) 및 데이터구동부(500) 등을 제어한다.

이러한 구동 장치(500, 600, 700, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접장착되거나, 가요성 인쇄 회로 막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(500, 600, 700, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm, S1-Sn) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(500, 600, 700, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.

신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할수 있다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 신호의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 해당 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.

유지 전극선 구동부(700)는 외부로부터의 제어 신호(VB, VA1, VA2)에 기초하여, 해당 크기의 레벨을 갖는 유지 전압을 유지 전극선(S1-Sn)에 차례로 인가하여, 화소 전극(191, 192)에 인가된 전압, 즉 화소 전극 전압을 변화시킨다. 이때, 유지 전압의 인가 시기는 화소의 충전 동작이 완료된 후, 즉 해당 게이트선(G1-Gn)에 인가되는 게이트 신호가 게이트 온 전압(Von)에서 게이트 오프 전압(Voff)으로 바뀔 때이다.

이미 설명한 것처럼, 화소(PX)에 인가된 화소 전극 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clct, Clcr)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-G2n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌고 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성은 동일하다(행 반전).

이하에서는 도 3 내지 도 5를 이용하여 인접하는 화소간의 투과 영역 및 반사 영역의 전압 변화를 상세하게 살펴본다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 인접 화소간의 회로도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 인가하는 신호의 타이밍도이며, 도 5는 도 4의 타이밍도에 따라서화소의 전압 변화를 살펴본 그래프이다.

도 3에서 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시판 조립체(300)에서 유지 전극선(Sn)을 기준으로 상하로 위치하고 있는 화소(PX)를 도시하고 있다. 각 화소(PX)는 게이트선(Gn, Gn+1)을 기준으로 나뉘어져 있는 투과 영역(Tnm, Tn+1m) 및 반사 영역(Rnm, Rn+1m)을 가진다. 즉, 종합하면, 하나의 화소(PX)는 동일한 게이트선에연결된 투과 영역 및 반사 영역을 가지며, 하나의 화소의 투과 영역은 인접하는 다른 화소의 반사 영역과 유지 전극선을 통하여 연결되어 있다.

도 2 및 도 3에서는 하나의 화소에 각각 하나씩의 반사 전극과 투명 전극이 형성된 구조를 도시하고 있다. 그러나 실시예에 따라서는 하나의 화소내에 각 전극이 2 이상 형성될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에서는 투명 전극과 반사 전극의 사이로 게이트선이 지나가며, 인접한 화소들 사이로 유지 전극선이 지나가는 구조를 도시하고 있지만, 그 반대의 경우도 가능하다. 즉, 투명 전극과 반사 전극 사이로 유지 전극선이 지나가며, 인접한 화소들 사이로 게이트선이 지나갈 수 있다.

도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 게이트선(Gn, Gn+1)에는 순차적으로 게이트 온 신호가 인가된다. 도 4에서의 점선은 1H의 시간을 나타내며, 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 게이트 온 신호는 해당 게이트선에 온 신호가 인가될 1H의 구간보다 먼저 온 신호가인가될 수 있다.

한편, 게이트 온 타이밍에 맞추어 데이터 전압이 데이터 선(Dm)을 따라 인가 된다. 인가된 데이터 전압은 이미 온 되어 있는트랜지스터를 통하여 화소 전극(191, 192)에 인가되며, 액정 축전기(Clct, Clcr)가 충전된다.

또한, 유지 전극선(Sn-1, Sn)에는 유지 전극 신호(Vs)에 맞추어 순차적으로 신호가 인가되며, 공통 전압(Vcom)을 기준으로 하이(high) 전압과 로우(low) 전압이 인가된다. 또한, 유지 전극선(Sn-1, Sn)에 인가되는 신호는 이와 연결된 화소의 게이트선에 턴 오프 전압이 인가된 이후에 하이 전압 또는 로우 전압이 인가되며, 실시예에 따라 높은 전압 또는 낮은전압의 크기가 변할 수 있다.

이와 같은 신호가 인가되면 도 3의 구조에서는 다음과 같이 신호가 인가되며 도 5의 그래프와 같이 전압의 변화가 일어난다. 여기서 도 4 및 도 5의 점선은 각각 서로 대응하며, 신호 인가에 따른 전압 변화를 살펴보면 다음과 같다.

우선 Gn 게이트선을 통하여 게이트 온 신호가 인가된다. 그 결과 Gn 게이트선에 연결된 트랜지스터가 턴 온 되며, Gn 게이트선에는 투과 영역(Tnm)의 트랜지스터 및 반사 영역(Rnm)의 트랜지스터가 연결되어 있으므로, 이 두 트랜지스터가 턴 온 된다. 이 때, 인가된 데이터 전압(+)은 턴 온된 트랜지스터를 통과하여 화소 전극(191, 192)에 인가되며, 액정 축전기(Clct, Clcr)는 충전된다. 서로 동일한 데이터 전압(+)이 인가되었으므로 양 액정 축전기(Clct, Clcr)의 충전량은 동일하다.

투과 영역(Tnm)의 액정 축전기(Clct) 및 반사 영역(Rnm)의 액정 축전기(Clcr)는 서로 다른 유지 전압선(Sn-1, Sn)에 각각 연결되어 있으며, Sn-1 유지 전극선 및 Sn 유지 전극선은 서로 다른 타이밍에 서로 다른 전압을 인가하므로 동 일한 충전양를 가진 액정 축전기(Clct, Clcr)가 서로 다른충전량을 가지도록 변하게 된다.

즉, Sn-1 유지 전극선에 먼저 공통 전압(Vcom)을 기준으로 높은 전압이 인가되면, 이와 연결되어 있는 투과 영역(Tnm)의 액정 축전기(Clct)는 충전양이 증가하게 되며, 투명 전극(191)에 인가되는 전압값도 높아진다. 이하 높아진 전압값을 '투명 전극에서의 최종 전압값'이라 한다.

그 후 Sn 유지 전극선에 공통 전압(Vcom)을 기준으로 낮은 전압이 인가되면, 이와 연결되어 있는 반사 영역(Rnm)의 액정 축전기(Clcr)는 충전양이 감소하게 되며, 반사 전극(192)에 인가되는 전압값도 낮아진다. 이하 낮아진 전압값을 '반사 전극에서의 최종 전압값'이라 한다.

그 결과 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 동일한 화소(PX)에 처음에는 동일한 데이터 전압이 인가되었음에도 불구하고 투과 영역(Tnm)과 반사 영역(Rnm)에서는 서로 다른 전압이 충전되어 그 사이에 주입된 액정의 기울어짐이 달라지게 된다.

이상과 같이 유지 전극선에 전압을 인가하여 화소의 전압을 부스트 업(boost up) 또는 부스트 다운(boost down)시키는 경우 화소 전극(191, 192)에 최종적으로 인가되는 전압은 아래의 수식으로 표시될 수 있다.

[수학식 1]

여기서 Vp'은 화소 전극(191, 192)에 최종적으로 인가되는 전압이며, Vd는 데이터 배선을 통하여 인가되는 데이터 전압이고, Δ는 부스트 업또는 부스트 다운되는 전압을 나타내며, Cst는 유지 축전기의 용량값이고, Clc는 액정 축전기의 용량값이고, Cgs는게이트선과 소스 전극 사이의 기생 용량값이며, Vh는 유지 전극선에 인가되는 하이(high) 전압을 나타내며, Vl은 유기 전극선에 인가되는 로우(low) 전압을 나타낸다. 여기서 유지 축전기의 용량값인 Cst값은 투명 전극/반사 전극과 유지 전극선이 중첩하는 면적에 의하여 결정되며, 중첩하는 면적이 크면 용량값인 Cst값도 커진다.

수학식 1을 참고할 때, 도 1 내지 도 3의 실시예는 부스트 전압(Δ)을 변화시키기 위해서 Cst값 또는 Vh/Vl값을 조절하였다. 이때, 게이트선과 소스 전극사이의 기생 용량(Cgs)값을 함께 조절할 수도 있다. 즉, Cst 값이 변하면, 킥백 전압이 변하게 된다. 이때, 기생 용량(Cgs)을 조절하여 투과 영역과 반사 영역에서 킥백 전압이 서로 동일한 값을 가지거나 그 차이가 크지 않도록 조절한다. 그 결과 반사 영역과 투과 영역에서의 킥백 전압 차이로 인한 플리커 등의 문제를 제거할 수 있다.

투명 전극에서의 최종 전압값과 반사 전극에서의 최종 전압값이 아래와 같은 관계를 만족시키도록 조절하면 반투과형액정 표시 장치를 형성할 수 있다.

반사 영역(Rnm)에서는 외부에서 입사된 빛이 반사 전극(192)에서 반사되면서 위상이 180도 바뀌게 되므로 투과 영역에서 화이트를 표시하도록 전계를 인가하면, 동일 전계에서 반사 영역(Rnm)에서는 블랙을 표시하게 된다. 이를 일치시켜야 하 며, 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 계조가 증가함에 따라서 전압의 변화가 반사 영역(Rnm)과 투과 영역(Tnm)에서 서로 반대가 되도록 한다. 즉, 투과 영역(Tnm)에서 계조가 증가할수록 투명 전극(191)에 인가된 전압이 증가하는 경우에 반사 영역(Rnm)에서는 계조가 증가할수록 반사 전극(192)에 인가된 전압이 감소하도록 한다. 한편, 그 반대의 경우에는 반사 전극(192)에 인가된 전압이 증가하도록 한다. 여기서 투과 영역(Tnm)과 반사 영역(Rnm)에서의 전압 범위는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.

한편, 반사 영역(Rnm)에서는 빛이 외부에서 입사하여 액정층을 거친 후 반사 전극(192)에서 반사된 후 다시 액정층을 거치므로 2번 액정층을 경유한다. 이에 반하여 투과 영역(Tnm)에서는 빛이 백라이트로부터 입사하여 투명 전극을 투과하여 액정층을 한번 거친 후 화상을 표시하게 된다. 그러므로 반사 영역(Rnm)에서 2번 액정층을 경유한 빛이 받은 편광의 변화값과 투과 영역(Tnm)에서 1번의 액정층을 투과한 빛이 받은 편광의 변화값이 일치하도록 하여 편광판을 투과한 표시 휘도가 동일하도록 하여야 한다. 이를 위하여 반사 전극(192) 및 투명 전극(191)에 서로 다른 전압을 인가할 수도 있으며, 이와 달리 반사 영역(Rnm)에서의 셀갭(즉, 액정층의 두께)을 투과 영역(Tnm)에서의 셀갭보다 작게 할 수도 있다. 반사 영역(Rnm)의 셀갭은 투과 영역(Tnm)의 셀갭의 반 정도이다. 한편, 양 방식을 함께 사용할 수도 있는데, 이때에는 반사 전극(192)에 인가되는 전압값이 달라지는 것이 바람직하다.

이상의 내용을 참고로 하여 도 6 내지 도 8의 그래프를 살펴본다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 투과 영역에서의 전압에 대한 투과율 그래프이고, 도 7은 본 발명의한 실시예에 따른 반사 영역에서의 전압에 대한 투과율 그래프이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 반사영역에서의 전압에 대한 투과율의 그래프이다.

도 6 내지 도 8의 그래프 중 도 6 및 도 7을 각각 투과 영역 및 반사 영역으로 하여 하나의 반투과형 액정 표시 장치를 형성할 수있고, 도 6 및 도 8을 이용하여 또 다른 하나의 반투과형 액정 표시 장치를 형성할 수있다. 즉, 도 8은 셀갭이 일정하게 형성하여 반사 전극(192) 및 투명 전극(191)에 인가된 전압을 다르게 한 실시예이며, 도 7은 셀갭을 줄인 실시예이다. 여기서 도 6 및 도 8에서는 셀갭을 4.3㎛로 한 실시예이며, 도 7에서는 셀갭을 2.3㎛로 한 실시예이다.

우선 도 6 및 도 7의 실시예를 살펴본다.

도 6에서 도시한 바와 같이 투과 영역(Tnm)에서는 전압이 증가할수록 투과율이 증가하여 휘도가 향상된다. 또한, 약 2V 이하의 전압에서는 거의 일정한 투과율(최소 투과율)을 가져 이 부분의 전압은 사용하지 않을 수도 있으나, 반드시 2V 이상 4.5V 이하의 Vt 전압 구간은 화상 표시에서 사용하여야 하는 전압 범위이다.

한편, 도 7의 반사 영역(Rnm)에서는 전압이 증가할수록 투과율이 감소하여 휘도가 감소된다. 또한, 약 2V 이하의 전압에서는 거의 일정한 투과율(최대 투과율)을 나타내므로 이 부분의전압은 사용하지 않을 수도 있다. 다만, 투과 영역(Tnm)에서와 같이 2V 이상 4.5V 이하의 Vr1 전압구간은 화상 표시에서 사용하여야 하는 전압 범위이다.

본 실시예에서 어떤 휘도를 표시하고자 하는 경우 도 6 및 도 7의 그래프에서 각각 해당 전압을 찾은 후 이 전압이 각각 투과 전극(191) 및 반사 전극(192)에 인가되도록 하여야 한다. 도 1 내지 도 3의 실시예에 의하면, 최종적으로 투과 전극(191) 및 반사 전극(192)에 인가되는 전압은 데이터 전압을 인가받은 후 유지 전극선(S1-Sn)에 의하여 전압이 부스트 업(boost up) 또는 부스트 다운(boost down)된 전압이다. 그러므로 부스트 업/다운의 정도 또는 데이터 전압을 조절하여 해당 전압이 최종 화소전극(191, 192)에 각각 인가되도록 하면 된다.또한, 도 1 내지 도 3의 실시예에서 투과 영역(Tnm)의 셀갭보다 반사 영역(Rnm)의 셀갭이 작아야 한다.

한편, 도 6 및 도 8의 실시예에 대하여 살펴보면 아래와 같다.

한편, 도 8의 반사 영역(Rnm)에서는 전압이 증가할수록 투과율이 감소하였다가 다시 휘도가 증가된다. 즉, 약 2V 이하의 전압에서는 거의 일정한 투과율(최대 투과율)을 나타내었다가 3V 정도의 전압까지는 휘도가 계속 감소하다가 이를 지나면서부터 다시 휘도가 증가한다. 2V 이하의 전압에서는 일정한 투과율을 나타내므로 이 부분의 전압은 사용하지 않을 수 있으며, 2V 이상 최소 휘도에 이르는 전압까지의 Vr2 전압구간은 화상 표시에서 사용하여야 하는 전압 범위이다.

본 실시예에서 어떤 휘도를 표시하고자 하는 경우 도 6 및 도 8의 그래프에서 각각 해당 전압을 찾은 후 이 전압이 각각 투과 전극(191) 및 반사 전극(192)에 인가되도록 하여야 한다. 도 1 내지 도 3의 실시예에 의하면, 최종적으로 투과 전극(191) 및 반사 전극(192)에 인가되는 전압은 데이터 전압을 인가받은 후 유지 전극선(S1-Sn)에 의하여 전압이 부스트 업(boost up) 또는 부스트 다운(boost down)된 전압이다. 그러므로 부스트 업/다운의 정도 또는 데이터 전압을 조절하여 해당 전압이 최종 화소 전극(191, 192)에 각각 인가되도록 하면 된다. 또한, 도 1 내지 도 3의 실시예에서 투과 영역(Tnm)의 셀갭보다 반사 영역(Rnm)의 셀갭이 동일한 경우이다. 이때, 양 영역의 셀갭은 완전히 동일할 수도 있지만, 실제 공정 오차를 고려하면 반사 영역(Rnm)의 셀갭과 투과 영역(Tnm) 셀갭은 투과 영역(Tnm) 셀갭의 30%이내의 차이를 가질 수 있다.

도 9에서는 투과 영역(Tnm)의 셀갭보다 반사 영역(Rnm)의 셀갭이 작은 실시예의 단면도를 도시하고 있다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 9의 실시예는 반사 영역(R)의 셀갭을 Gr로 표시하고 있으며, 투과 영역(T)의 셀갭을 Gt로 표시하고 있다.

도 9의 단면도에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치는, 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200), 두 표시판(100, 200)의 간격을균일하게 지지하는 기판 간격재(310) 및 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액 정층(3)을 포함한다. 기판 간격재(310)는 유기 절연 물질로 이루어져 있으며, 사진 식각 공정을 통하여 형성된다.

박막 트랜지스터 표시판(100)에는 서로 교차하여 행렬 배열의 단위 화소 영역(P)을 정의하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)이 형성되어 있다. 각각의 화소 영역(P)에는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT)와 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극이 구비되어 있다. 화소 전극은 투명한 도전막으로 이루어진 투명 전극(191)과 반사율을 가지는 도전막으로 이루어지고, 도전막의 표면에 엠보싱 처리가 되어 있으며, 투과창(196)을 가지는 반사 전극(192)을 포함한다. 앞으로는 투과창(196)이 차지하는 영역을 "투과 영역(T)"이라 하고, 화소 영역(P) 중 나머지 영역을 "반사 영역(R)"이라 한다. 투과창(196)이 형성된 부분의 투명 전극(191)은 반사 전극(192)의 하부에 형성된 투명 전극(191)과 전기적으로 분리되어 있다.

박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 색필터 표시판(200)에는 화소 영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있고, 각각의 화소 영역(P)에는 적, 녹, 청의 색필터(231)가 각각 형성되어 있으며, 적, 녹, 청의 색필터(231) 각각은 표시 영역(R, T)에 따라 두께가 다른 두 부분(232, 234)으로 이루어져 있으며, 투과 영역(T)에 대응하는 부분(234)은 나머지 부분(232)보다 두껍다. 상기 색필터(231)는 유기 절연 물질로 이루어진 상부 보호막(240)으로 덮여 있으며, 상부 보호막(240)의 상부에는 공통 전극(250)이 형성되어 있다. 상부 보호막(240)은 표시 영역(R, T)에 따라 두께가 다르게 형성되는데, 본 실시예에서 는 투과 영역(T)에 대응하는 부분에서 상부 보호막(240)이 제거되어 있다.

반사 영역(R)은 반사 전극(192)에서 반사된 빛을 이용하여 화상을 표시하는데 주로 사용되고, 투과 영역(T)은 백라이트, 즉 자체 광원으로부터의 빛을 이용하여 화상을 표시하는데 주로 사용된다.

이러한 도 9의 실시예에 따른 액정표시 장치에서, 투과 영역(T)에서는 백라이트로부터 발광된 빛은 액정층을 통과한 다음 색필터(234)를 한번 통과하여 화상으로 표시되지만, 반사 영역(R)에서 화상을 표시하는 빛은 외부로부터 반사 전극에 도달할 때 색필터(232)를 경험한 후 반사 전극(902)에 의해 반사되고 집광 렌즈(903)를 거친 후 다시 색필터(232)를 한번 더 경험하게 되는데, 이러한 점을 고려하여 반사 영역(r)의 색필터(232) 두께를 투과 영역(T)의 색필터(234) 두께보다 작게 형성한다. 이렇게 하면, 화상을 표시하는 빛이 각각 표시 모드 영역(T, R)에서 색필터(231)를 경험하는 정도를 균일하게 할 수 있으며, 이를 통하여 두표시 모드 영역(T, R)에서 색 재현성을 균일하게 나타낼 수 있어 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

다만, 이와 달리 색필터(231)의 두께를 반사 영역(R)과 투과 영역(T)에서 일정하게 형성할 수도 있다.

또한, 도 9의 실시예에서는 반사 영역(R)과 투과 영역(T)에서의 셀갭을 조절하기 위하여 상부 보호막(240)의 두께를 각 영역(T, R)에서 서로 다르게 형성하였지만, 이와 달리 하부 기판의 보호막(180)의 두께를 조절하여 각 영역(T, R)에서의 셀갭을 조절할 수도 있다.

한편, 도 9에서는 컬러 필터(230)가 상부 기판(210)에 형성된 구조를 도시하고 있지만, 하부 기판(110)에 형성될 수 있다. 하부 기판(110)에 컬러 필터가 형성되는 경우에는 보호막(180)의 상부이며, 투명 전극(191) 및 반사 전극(192)의 하부에 형성될 수 있다. 또한, 컬러 필터(230)는 보호막(180)이 형성된 위치에 보호막(180) 대신 형성될 수도 있다.

이상에서는 도 1 내지 도 3을 중심으로 하나의 데이터 전압이 각각 반사 전극(192) 및 투명 전극(191)에 인가되고, 그 후 부스트 업/다운에 의하여 서로 다른최종 전압을 가지도록 하는 반투과형 액정 표시 장치에 대하여 살펴보았다.

이하에서는 각 화소에 2개의 데이터선 및 2개의 박막 트랜지스터를 형성하고 반사 전극(192) 및 투명 전극(191)을 각각 연결하여 서로 다른 데이터 전압이 처음부터 인가되는 실시예에 대하여 살펴본다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-D2m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때, 액정 표시판 조립 체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 둘 사이에 들어 있는액정층(3)을 포함한다.

표시 신호선(G1-Gn, D1-D2m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-D2m)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-D2m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 한 쌍의 데이터선(D1-D2m)이 하나의 화소(PX) 양측에 배치되어 있다.

각 화소(PX)는 투과 영역(Tij) 및 반사 영역(Rij)을 포함한다. 각 영역(Tij, Rij)은 신호선(GL, DL)에 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystalcapacitor)(Clct, Clcr) 및 유지 축전기(storage capacitor)(도시하지 않음)를 포함한다. 유지 축전기는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clct, Clcr) 및 유지 축전기와 연결되어 있다.

액정 축전기(Clct, Clcr)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서각 화소(PX)가 화소 전극(191, 192)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191, 192) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있다. 반사형 액정 표시장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다. 직교 편광자인 경우 전기장이 없는 액정층(3)에 들어온 입사광을 차단한다.

다시 도 10을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(Vg)를 게이트선에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-D2m)에 연결되어 있으며, 계조 전압생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신 호로서 데이터선(D1-D2m)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.

이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.

그러면, 이러한 액정 표시판 조립체의 구조에 대하여 도 12 및 앞에서 설명한 도10 및 도 11을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한화소에 대한 등가 회로도이다.

도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 복수의 게이트 선(Gi), 복수 쌍의 데이터선(Dj1, Dj2) 및 복수의 유지 전극선(Si)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.

각 화소(PX)는 한 쌍의 투과 영역(Tij) 및 반사 영역(Rij)를 포함하며, 각 영역(Tij, Rij)은 각각 해당 게이트선(Gi) 및 데이터선(Dj1/Dj2)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa/Qb)와 이에 연결된 액정 축전기(Clct/Clcr), 그리고 스위칭 소자(Qa/Qb) 및 유지 전극선(Si)에 연결되어 있는 유지 축전기(storage capacitor)(Cstt/Cstr)를 포함한다.

각 스위칭 소자(Qa/Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj1/Dj2)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clct/Clcr) 및 유지 축전기(Cstt/Cstr)와 연결되어 있다.

액정 축전기(Clct/Clcr)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cstt/Cstr)는 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(Si)과 화소 전극(PX)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(Si)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

액정 축전기(Clct, Clcr) 등에 대해서는 앞에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 액정 표시판 조립체를 포함하는 액정 표시 장치에서는, 신호 제어부(600)가 한 화소(PX)에 대한 입력 영상 신호(R, G, B)를 수신하여 두 영역(Tij, Rij)에 대한 출력영상 신호(DAT)로 변환하여 데이터 구동부(500)에 전송할 수 있 다. 이와는 달리, 계조 전압 생성부(800)에서 두 영역(Tij, Rij)에 대한 계조 전압 집합을 따로 만들고 이를 번갈아 데이터 구동부(500)에 제공하거나, 데이터 구동부(500)에서 이를번갈아 선택함으로써, 두 영역(Tij, Rij)에 서로 다른 전압을 인가할 수 있다.

단, 이 때 두 영역(Tij, Rij)에 인가되는 전압은 도 6 내지 도 8의 설명과 동일하다. 즉, 반사 영역(Rij)의 셀갭이 투과 영역(Tij)과 동일한 경우에는 도 6 및 도 7의 전압 대 휘도 곡선을 이용하여 화소 전극(191, 192)에 데이터 전압을 인가하면 되고, 반사 영역(Rij)의 셀갭이 투과 영역(Tij)보다 작은 경우에는 도 6 및 도 8의 전압 대 휘도 곡선을 이용하여 화소 전극(191, 192)에 데이터 전압을 인가하면 된다. 도 1 내지 도 3의 실시예는 도 6 내지 도 8의 그래프를 이용하여 화소 전극(191, 192)에 전압을 인가할 때 데이터 전압 및 부스트 업/다운의 정도를 고려하여야만 했다. 그러나 도 10 내지 도 12의 실시예에서는 서로 다른 데이터선을 통하여 서로 다른 데이터 전압을 인가하면 되므로 원하는 휘도에 해당하는 전압을 각각 투명 전극(191) 및 반사 전극(192)에 인가하면 된다.

도 10 내지 도 12에서는 각 화소마다 2개의 데이터선이 형성된 구조를 기술하고 있지만, 실시예에 따라서는 3개 이상의 데이터선이 형성될 수도 있다.

도 1 내지 도 3의 실시예와 도 10 내지 도 12의 실시예는 그 구조가 다르나, 본 발명의 목적과 같이 위상차 필름을 이용하지 않고 각 영역(T, R)에 일정 조건을 만족하는 서로 다른 전압이 인가되도록 하여 반투과형 액정 표시 장치를 형성하는 것이므로 하나의 발명에 대한 서로 다른 실시예이다.

또한, 본 발명은 횡전계를 이용하는 표시 장치에서도 적용할 수 있다. 횡전계를 이용하는 표시 장치는 일측의 기판에 투명 전극/반사 전극과 공통 전극이 함께 형성된다. 또한, 투명 전극, 반사 전극 및 공통 전극 중 적어도 하나가 하나의 화소 영역 내에서 2개 이상의 선형 전극을 가지며, 투명 전극, 반사 전극 및 공통 전극이 모두 하나의 화소 영역 내에서 2개 이상의 선형 전극을 가질 수도 있다.

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 여러변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고,

도 2는 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 인접 화소간의 회로도이며,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 인가하는 신호의 타이밍도이며,

도 5는 도 4의 타이밍도에 따라서 화소의 전압 변화를 살펴본 그래프이고,

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 투과 영역에서의 전압에 대한 투과율 그래프이고,

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 영역에서의 전압에 대한 투과율 그래프이고,

도 8은 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 반사 영역에서의 전압에 대한 투과율의 그래프이고,

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 단면도이고,

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고,

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이며,

Claims

하부 기판,

상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판,

상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 주입되어 있는 액정층,

상기 하부 기판에 형성되어 있으며, 서로 전기적으로 절연되어 있는 반사 전극과 투명 전극을 포함하며,

화소는 상기 반사 전극과 상기 투명 전극을 적어도 하나씩 포함하며,

상기 반사 전극이 형성된 영역을 반사 영역이라 하고, 상기 투명 전극이 형성된 영역을 투과 영역이라 할 때, 하나의 화소에서 상기 반사 영역 및 상기 투과 영역에서 표시 휘도가 증가할수록 상기 반사 영역 및 상기 투과 영역 내에 위치하는 상기 액정층에 인가된 전압 중 어느 하나가 증가할 때, 다른 하나는 감소하는 표시 장치.
제1항에서,

상기 반사 영역을 통하여 화이트가 표시될 때, 상기 투과 영역을 통해서도 화이트가 표시되며, 상기 반사 영역을 통하여 블랙이 표시될 때, 상기 투과 영역을 통해서도 블랙이 표시되는 표시 장치.
제1항에서,

표시 휘도가 증가할수록 상기 투과 영역내의 상기 액정층에 인가되는 전압은 상승하며, 이에 반하여 상기 반사 영역내의 상기 액정층에 인가되는 전압은 하강하는 표시 장치.
제1항에서,

상기 하부 기판에 형성되며, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극의 사이를 가로지르는 제1 신호선,

상기 하부 기판에 형성되며, 상기 게이트선과 평행하며, 상하로 인접하는 화소의 사이를 가로지르는 제2 신호선,

상기 하부 기판에 형성되며, 상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선선과 절연 교차하는 데이터선,

상기 투명 전극과 전기적으로 연결된 제1 박막 트랜지스터,

상기 반사 전극과 전기적으로 연결된 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하며,

상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선 중 하나는 게이트선이며, 다른 하나는 유지 전극선이고,

상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 동일한 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있으며,

상기 유지 전극선은 인접하는 화소 중 하나의 화소의 반사 전극 및 다른 하나의 화소의 투명 전극과 각각 중첩하는 표시 장치.
제4항에서,

상기 유지 전극선은 일방향으로 순차적으로 전압이인가되며, 하이 전압과 로우 전압이 교대로 인가되는 표시 장치.
제5항에서,

상기 유지 전극선에 인가되는 상기 하이 전압 또는 상기 로우 전압은 상기 유지 전극선이 연결되어 있는 화소의 박막 트랜지스터에 인가되는 게이트 신호가 게이트 오프 신호로 바뀐 후에인가되는 표시 장치.
제6항에서,

상기 유지 전극선과 상기 반사 전극이 중첩하는 면적과 상기 유지 전극선과 상기 투명 전극이 중첩하는 면적이 서로 다른 표시 장치.
제7항에서,

상기 유기 전극선과 상기 투명 전극이 중첩하는 면적이 상기 유지 전극선과 상기 반사 전극이 중첩하는 면적보다 크거나 같은 표시 장치.
제4항에서,

상기 반사 영역의 기생 용량 및 상기 투과 영역의 기생 용량을 조절하여 킥백 전압을 조절하는 표시 장치.
제1항에서,

상기 하부 기판에 형성되어 있는 게이트선,

상기 하부 기판에 형성되며, 상기 게이트선과 절연 교차하는 데이터선,

상기 투명 전극과 전기적으로 연결된 제1 박막 트랜지스터,

상기 반사 전극과 전기적으로 연결된 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하며,

하나의 화소에 형성된 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 동일한 게이트선과 서로 다른 데이터선에 연결되어 있는 표시 장치.
제10항에서,

상기 데이터선은 하나의 화소당 2개 이상씩 형성되어 있는 표시 장치.
제1항에서,

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위와 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위가 동일한 표시 장치.
제12항에서,

상기 반사 영역에 형성된 액정층의 두께가 상기 투과 영역에 형성된 액정층의 두께보다 얇은 표시 장치.
제12항에서,

상기 표시 장치의 상부 기판 또는 하부 기판에 형성된 색필터를 더 포함하며,

상기 반사 영역의 색필터의 두께가 상기 투과 영역의 색필터의 두께보다 얇은 표시 장치.
제1항에서,

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위와 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위가 서로 다른 표시 장치.
제15항에서,

상기 반사 전극에 인가되는 전압 범위가 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위보다 좁은 표시 장치.
제15항에서,

상기 반사 영역에 형성된 액정층의 두께와 상기 투과영역에 형성된 액정층의 두께의 차이는 상기 투과 영역에 형성된 액정층 두께의 30% 이내의 값을 가지는 표시 장치.
제15항에서,

상기 표시 장치의 상부 기판 또는 하부 기판에 형성된 색필터를 더 포함하며,

상기 반사 영역의 색필터의 두께가 상기 투과 영역의 색필터의 두께보다 얇은 표시장치.
제1항에서,

상기 반사 전극 및 상기 투명 전극에 인가되는 전압 범위는 상기 반사 전극및 상기 투명 전극에 증가되거나 감소되는 전압을 순차적으로인가할 때 투과율이 증가하거나 감소하는 전압 범위를 포함하여 결정되는 표시 장치.
제1항에서,

상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 중 어느 하나의 기판에 형성되며, 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하는 표시 장치.
제20항에서,

상기 공통 전극은 상기 하부 기판에 형성되며,

상기 반사 전극, 상기 투명 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나는 하나의 화소 내에 2 이상의 선형 전극을 포함하는 표시 장치.
제1항에서,

상기 하부 기판 및 상기 상부 기판의 외측면에는 각각 편광판이 부착되어 있는 표시 장치.