KR101064406B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자연광을 반사시키고 인공광을 투과시키는 반투과형 액정 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 액정 표시장치는 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 제 1오목부 및 제 1볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 반사층을 포함하는 하부기판과; 상기 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 상기 제 1블록부와 마주보도록 위치되는 제 2오목부 및 상기 제 1오목부와 마주보도록 위치되는 제 2볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 제 1오버코트층을 포함하는 상부기판과; 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 위치되는 액정층을 구비하며; 상기 투과영역에는 상기 제 1오목부, 제 1블록부, 제 2오목부 및 제 2블록부가 형성되지 않는다.

Description

액정 표시장치{Liquid Crystal Display}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 자연광을 반사시키고 인공광을 투과시키는 반투과형 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 내부에서 조사되는 인공광을 이용하여 영상을 표시하는 투과형 액정 표시장치와 자연광을 이용하여 영상을 표시하는 반사형 액정 표시장치로 구분될 수 있다.
시계나 계산기 같이 전력 소모를 극소화해야 하는 디스플레이 장치에서는 반사형 액정 표시장치를 많이 사용하지만, 대화면 고품위의 화상표시를 요구하는 TV, 컴퓨터 모니터 등에는 투과형 액정 표시장치를 사용하는 것이 일반적이다.
현재의 추세로는, 전력의 소모를 줄이면서 고화질의 영상을 구현하기 위해 반사형 및 투과형 두 가지 형태의 장점을 모두 살려서 적절한 시인성을 확보할 수 있는 반투과형 액정 표시장치가 개발되고 있다.
일반적으로, 반투과형 액정 표시장치는 하부기판, 하부기판과 대향하여 배치 된 상부기판, 하부기판과 상부기판 사이에 위치되는 액정층으로 이루어진 액정패널 및 액정패널의 배면에 배치되는 백라이트 어셈블리를 구비한다.
이와 같은, 반투과형 액정 표시장치는 반사영역의 반사효율을 높이기 위하여 반사층을 오목부 및 볼록부를 갖는 렌즈형상(즉, 엠보싱 형태)으로 형성한다. 이 경우, 반사영역의 반사효율이 향상되어 표시품질을 향상시킬 수 있다.
하지만, 반사층을 렌즈 형상으로 형성하는 경우 반사영역의 위상차(반사층과 상부기판 사이의 거리)가 위치에 따라서 변하고, 이에 따라 다크(dark) 휘도가 증가하는 문제점이 발생한다.
상세히 설명하면, 반투과형 액정 표시장치에서 정밀한 셀 갭 조절은 다크 휘도를 낮추는 중요한 요소이다. 하지만, 반사영역의 위상차가 위치에 따라서 변하는 경우 셀 갭도 위치에 따라서 변화되고, 이에 따라 다크 휘도가 증가하여 대비비(Contrast ratio)가 저하되는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 대비비를 향상시키기 위한 액정 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치는 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 제 1오목부 및 제 1볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 반사층을 포함하는 하부기판과; 상기 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 상기 제 1블록부와 마주보도록 위치되는 제 2오목부 및 상기 제 1오목부와 마주보도록 위치되는 제 2볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 제 1오버코트층을 포함하는 상부기판과; 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 위치되는 액정층을 구비하며; 상기 투과영역에는 상기 제 1오목부, 제 1블록부, 제 2오목부 및 제 2블록부가 형성되지 않는다.
바람직하게, 상기 제 1오목부, 제 1볼록부, 제 2오목부 및 제 2볼록부는 상기 제 1오버코트층과 상기 반사층을 맞대서 겹쳤을 경우 단차없이 결합될 수 있도록 위치가 설정된다. 상기 반사층과 상기 하부기판 사이에는 상기 렌즈형상으로 유기층이 형성된다. 상기 하부기판의 상기 투과영역에는 공통전극 및 화소전극과, 상기 공통전극 및 화소전극 사이에 위치되는 절연층이 형성된다. 상기 유기층은 제 1두께로 형성되고, 상기 절연층은 상기 제 1두께와 상이한 제 2두께로 형성된다. 상기 제 1두께는 상기 제 2두께보다 두껍다. 상기 상부기판의 투과영역에는 컬러필터가 형성된다. 상기 컬러필터의 배면에 상기 하부기판과 대향되도록 제 2오버코트층이 더 형성된다. 상기 하부기판의 배면에는 상기 투과영역으로 빛을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리가 위치된다. 하나의 상기 반사영역 및 투과영역이 하나의 서브화소를 이룬다.
본 발명의 액정 표시장치에 의하면 반사영역에 위치되며 상부기판에 형성되는 오버 코트층을 렌즈형상으로 형성하기 때문에 반사영역의 위상차를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본원 발명에서는 다크 휘도를 낮출 수 있고, 이에 따라 대비비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예가 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 1에서는 설명의 편의성을 위하여 하나의 서브화소에 포함되는 반사영역 및 투과영역을 도시하기로 한다. 그리고, 도 1에서는 본원 발명의 핵심적 구성이 부각되도록 일반적인 구성을 일부 생략하여 도시하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치는 하부기판(100)과, 하부기판(100)과 대향되게 위치되는 상부기판(200)과, 하부기판(100) 및 상부기판(200) 사이에 위치되는 액정층(150)과, 하부기판(100)의 배면에 위치되는 백라이트 어셈블리(300)를 구비한다.
하부기판(100)의 투과영역 제 1측면에는 공통전극(110)이 형성되고, 공통전극(110) 상에는 절연층(114)이 형성된다. 그리고, 절연층(114) 상에는 투과영역의 제 2측면에 위치되도록 화소전극(120)이 형성된다. 여기서, 화소전극(120) 상에는 도시되지 않은 배양층 등이 추가로 형성된다.
공통전극(110)은 외로부터 소정의 전압을 공급받는다.
절연층(114)은 도시되지 않은 TFT의 게이트전극 및 드레인/소스 전극을 절연하기 위하여 형성된다.
화소전극(120)은 TFT로부터 소정의 전압을 공급받고, 공급받은 전압에 대응하여 액정층(150)의 광투과율을 제어한다. 여기서, 화소전극(120)은 공통전극(110)과 소정의 전계를 형성한다.
한편, 도 1에서는 투과영역의 구조를 IPS 모드로 도시하였지만 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 실제로, 본원 발명은 반사영역의 구조에 관한 것으로 투과영역의 구조는 현재 공지된 다양한 형태로 구성될 수 있다.
하부기판(100)의 반사영역 상에는 유기층(112)이 형성되고, 유기층(112) 상에는 반사층(116)이 형성된다.
유기층(112)은 감막물질의 코팅, 노광 및 현상 등을 통해 형성된다. 이와 같은 유기층(112)은 반사영역의 셀 갭이 투과영역의 셀 갭보다 낮게 설정되도록 절연층(114)보다 두껍게 형성된다. 그리고, 유기층(112)은 제 1오목부(117) 및 제 1볼록부(118)를 갖는 렌즈형상으로 형성된다.
유기층(112) 상에는 반사층(116)이 형성된다. 반사층(116)은 알루미늄, 은 또는 알류미늄-몰리브덴 합금과 같이 반사율이 우수한 금속으로 형성된다. 반사층(116)은 렌즈형상의 유기층(112) 상에 형성되기 때문에 역시 렌즈형상으로 형성된다. 즉, 반사층(116)은 유기층(112)과 동일하게 제 1오목부(117) 및 제 1볼록부(118)를 갖도록 형성된다. 반사층(116)이 렌즈형상으로 형성되면 외부로부터 공급되는 광의 반사율을 높일 수 있다.
여기서, 반사영역의 하부기판(100) 상에 유기층(112) 및 반사층(116)만을 도시하였지만 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 실제로, 반사영역의 하부기판(100)의 구조는 현재 공지된 다양향 형태로 구성될 수 있다.
상부기판(200)의 투과영역에는 컬러필터(210)가 형성된다. 컬러필터(210)는 액정층(150)을 경유하여 공급되는 빛에 청색, 녹색 또는 청색의 색상을 부여한다. 이와 같은 컬러필터(210)는 통상 감광성 유기물질로 형성된다.
컬리펄터(210)의 배면에는 오버코트층(220)(또는 제 2오버 코트층)이 형성된다. 즉, 오버코트층(220)은 액정층(150)을 사이에 두고 하부기판(100)과 대향되게 형성된다. 이와 같은 오버코트층(220)은 컬리필터(210)를 보호하는 역할을 한다. 한편, 오버코트층(220)은 필요에 의하여 삭제될 수 도 있다.
상술한 설명에서는 투과영역의 상부기판(200)에 컬리필터(210) 및 오버 코트 층(220)만을 도시하였다. 하지만, 실제로 오버 코트층(220)의 배면에는 배향층 등이 추가로 형성될 수 있다. 본원 발명은 반사영역의 구조에 관한 것으로 투과영역의 구조는 현재 공지된 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상부기판(200)의 반사영역에는 오버 코트층(230)(또는 제 1오버 코트층)이 형성된다. 오버 코트층(220)은 액정층(150)을 사이에 두고 하부기판(100)과 대향되는 위치에 형성된다. 이와 같은 오버 코트층(230)은 감막물질의 코팅, 노광 및 현상 등을 통해 형성될 수 있으며 제 2오목부(231) 및 제 2볼록부(232)를 갖는 렌즈형상으로 형성된다.
여기서, 제 2오목부(231)는 제 1볼록부(118)와 마주보도록 형성되며, 제 2볼록부(232)는 제 1오목부(117)와 마주보도록 형성된다. 즉, 제 2오목부(231) 및 제 2볼록부(232)는 오버 코트층(230)과 유기층(112)(또는 반사층)을 맞대서 겹쳤을 경우 단차없이 겹합될 수 있도록 형성된다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 반사영역의 위치에 무관하게 위상차(d1, d2)는 일정하게 유지될 수 있다. 이와 같이 반사영역에서 위상차(d1, d2)가 일정하게 유지되면 다크 휘도를 낮출 수 있고, 이에 따라 대비비(Contrast ratio)를 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 반사영역의 상부기판(200)에 오버 코트층(230)만을 도시하였다. 하지만, 실제로 오버 코트층(230)의 배면에는 배향층 등이 추가로 형성될 수 있다. 또한, 컬러 표현을 위하여 오버 코트층(230)과 상부기판(200) 사이에 도시되지 않은 컬리펄터를 추가로 형성할 수 있다. 실제로, 오버 코트층(230) 이 렌즈형상으로 형성된 것을 제외한 반사영역의 구성은 현재 공지된 다양한 형태로 구성될 수 있다.
액정층(150)은 소정의 영상이 표시되도록 자신을 투과하는 빛의 양을 제한한다.
백라이트 어셈블리(300)는 소정의 빛을 생성하여 투과영역으로 공급한다. 이와 같은 백라이트 어셈블리(300)는 도시되지 않은 광원, 도광판, 광학필름 등으로 구성된다.
표 1은 반사영역에서 하부기판 및 상부기판 모두가 렌즈형상으로 형성된 본원 발명과 하부기판만 렌즈형상으로 형성된 종래의 대비비의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
종래 본 발명
Contrast ratio 17:1 300 : 1
표 1을 참조하면, 종래에는 17:1의 대비비를 갖지만, 본원 발명은 300:1의 대비비를 갖는다. 따라서, 본원 발명은 종래에 비하여 표시품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 일반적으로 상부기판(200) 및 하부기판(100)을 합착할 때 합착 틀어짐으로 인하여 대비비가 변할 수 있다. 표 2는 특정 제 1볼록부(118)와 인접된 제 1볼록부(118)의 거리를 12㎛로 설정하는 경우 합착 틀어짐에 대응한 대비비를 나타낸다.
합착
틀어짐		 0㎛ 1㎛ 2㎛ 3㎛ 4㎛ 5㎛ 6㎛
contrast
ratio		 300 : 1 275 : 1 97 :1 45 : 1 27: 1 20 : 1 17 : 1
표 2를 참조하면, 합착 틀어짐이 커질수록 대비비가 낮아짐을 알 수 있다. 일반적으로, 상부기판(200) 및 하부기판(100)의 합착 틀어짐은 3㎛ 이내에서 결정된다. 따라서, 본원 발명은 합착 틀어짐과 무관하게 종래에 비하여 높은 대비비를 갖는다.
도 3은 적색, 녹색 및 청색 서브화소를 포함하는 화소를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본원 발명은 서브화소들 각각은 투과영역 및 반사영역을 구비한다. 투과영역 백라이트 에섬블리(300)로부터 공급되는 빛의 양을 조절하면서 소정의 컬러 영상을 표시한다. 이와 같은 투과영역은 표시하고자 하는 주요 영상을 표시하는데 이용된다.
반사영역은 외부로부터 공급되는 자연광을 반사하면서 소정의 영상을 표시한다. 이와 같은 반사영역은 대기화면 등에서 소정 로고 또는 문자등을 표시하는데 이용된다. 여기서, 반사영역은 투과영역과 동시에 구동되면서 소정의 영상을 표시할 수도 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본원 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사영역의 위상차를 나타내는 도면이다.
도 3은 본원 발명의 실시예에 의한 화소를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 기판 110 : 공통전극
112 : 유기층 114 : 절연층
116 : 반사층 117,231 : 오목부
118,232 : 볼록부 120 : 화소전극
150 : 액정층 210 : 컬러필터
220,230 : 오버코트층 300 : 백라이트 어셈블리

Claims (11)

  1. 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 제 1오목부 및 제 1볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 반사층을 포함하는 하부기판과;
    상기 투과영역 및 반사영역이 정의되고, 상기 반사영역에 상기 제 1블록부와 마주보도록 위치되는 제 2오목부 및 상기 제 1오목부와 마주보도록 위치되는 제 2볼록부를 갖는 렌즈형상으로 형성되는 제 1오버코트층을 포함하는 상부기판과;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이에 위치되는 액정층을 구비하며;
    상기 투과영역에는 상기 제 1오목부, 제 1블록부, 제 2오목부 및 제 2블록부가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1오목부, 제 1볼록부, 제 2오목부 및 제 2볼록부는 상기 제 1오버코트층과 상기 반사층을 맞대서 겹쳤을 경우 단차없이 결합될 수 있도록 위치가 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사층과 상기 하부기판 사이에는 상기 렌즈형상으로 유기층이 형성되 는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 하부기판의 상기 투과영역에는 공통전극 및 화소전극과, 상기 공통전극 및 화소전극 사이에 위치되는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유기층은 제 1두께로 형성되고, 상기 절연층은 상기 제 1두께와 상이한 제 2두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1두께는 상기 제 2두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상부기판의 투과영역에는 컬러필터가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 컬러필터의 배면에 상기 하부기판과 대향되도록 제 2오버코트층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 하부기판의 배면에는 상기 투과영역으로 빛을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리가 위치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    하나의 상기 반사영역 및 투과영역이 하나의 서브화소를 이루는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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