KR100591234B1

KR100591234B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR100591234B1
Application number: KR1020030078236A
Authority: KR
Inventors: 기꾸찌가쯔히로; 고니시이꾸지; 다나까도시유끼; 스에나가가나에
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2006-06-19
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: CN1264053C; KR20040040392A; TWI251690B; JP2004157273A; US7006182B2; JP4017499B2; TW200422703A; CN1499254A; US20040085273A1

Abstract

대향전극부(11)를 갖는 CF기판(10)과, 반사용 화소전극부(21) 및 투과용 화소전극부(22)를 가지며 CF기판(10)에 대향 배치된 TFT기판(20)과, 이들 양 기판(10, 20) 사이에 배치된 액정층(40)을 구비하며, 화소별로 반사영역(R)과 투과영역(T)이 설정되고, 화소별로 형성된 볼록부(15)에 의해, 반사영역(R)에서의 액정층(40) 두께(Rd)를 투과영역(T)에서의 액정층(40) 두께보다 작게 되도록 한 투과반사양용형 액정표시장치에 있어서, 볼록부(15)를 TFT기판(20)이 아닌 CF기판(10)에 형성하고, 이 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부를, TFT기판(20)의 반사용 화소전극부(21)에 대하여 러빙방향 상류쪽으로 이동시켜 배치한다. 이로써, 러빙에 대하여 볼록부(15)의 그늘이 되는 부분(S)에 대응하는 액정층(40) 영역에 발생하는 도메인에 의해 투과영역(T)의 표시품질이 저하하는 것을, 이 투과영역(T)의 개구율을 희생시키지 않고 회피할 수 있다.

러빙방향, 반사용 화소전극부, 투과영역, 개구율, 표시품질

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 액정표시장치의 액정표시패널 CF기판(대향전극기판으로서의 컬러필터기판)을 모식적으로 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 액정표시장치의 액정표시패널 CF기판을 모식적으로 나타내는 도 2의 상당도.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 액정표시장치의 액정표시패널 CF기판을 모식적으로 나타내는 도 2의 상당도.

도 5는 본 발명 제 3 실시예의 변형예에 관한 액정표시장치의 액정표시패널 CF기판을 모식적으로 나타내는 도 2의 상당도.

도 6은 종래의 액정표시장치에 있어서 액정표시패널의 주요부 구성을 모식적으로 나타내는 도 1의 상당도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : CF기판(대향전극 기판) 11 : 대향전극부

13 : 컬러 필터층 13a : 개구부(광 투과율이 높은 투과부)

15 : 볼록부 16 : 투명층

20 : TFT기판(화소전극기판) 21 : 반사용 화소전극부

22 : 투과용 화소전극부 40 : 액정층

R : 반사영역 T : 투과영역

Rd : (반사영역 액정층의)층 두께

Td : (투과영역 액정층의)층 두께

본 발명은 투과·반사양용형 액정표시패널을 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다. 이러한 종류의 액정표시장치는 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistance), 차량탑재기기(예를 들어 내비게이션시스템), 오락기기(예를 들어 게임기) 등에 사용된다.

최근, 액정표시장치는 슬림형이며 저 소비전력이라는 특징을 살려, 워드프로세서나 퍼스널컴퓨터 등의 OA기기, 전자수첩 등의 휴대정보기기에, 또는 카메라일체형 VTR의 모니터 등으로서 널리 이용되고 있다.

이 액정표시장치는 반사형과 투과형으로 크게 나뉘어진다. 즉 액정표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)나 EL(ellectroluminessence) 등과 같은 자발광형의 표시장치가 아닌 점에서, 투과형에서는 액정표시패널의 배후에 배치된 조명장치(이른바 백라이트)의 광을 이용하여 표시를 행하며, 한편 반사형에서는 주위광을 이용하여 표시를 행하도록 구성된다.

양자의 이점 및 결점을 구체적으로 설명하면, 투과형의 경우에는, 백라이트 를 이용하는 점에서, 주위의 밝기에 영향을 받는 경우가 적으며, 밝은 고 콘트라스트비 표시를 행할 수 있다는 이점이 있기는 하지만, 이 백라이트에 소비되는 만큼 소비전력이 크다(전체 소비전력의 약 50% 이상)는 결점이 있다. 또 매우 밝은 사용환경 하(예를 들어 맑은 날의 옥외)에서는 시인성(visibility)이 저하돼버리거나, 또는 시인성을 유지하기 위해 백라이트의 휘도를 올리면 소비전력이 더욱 증대한다는 결점도 있다. 한편 반사형의 경우에는, 백라이트가 필요 없는 만큼 소비전력이 매우 작다는 이점이 있기는 하지만, 표시의 밝기나 콘트라스트비가 주위의 밝기 등 사용환경에 따라 크게 좌우된다는 결점이 있다. 특히 어두운 사용환경에서는, 시인성이 극단적으로 저하되는 결점이 있다.

그래서 양자의 결점을 배제하면서 이점을 함께 가진 것으로서, 반사형 및 투과형의 양쪽 모드로 표시하는 기능을 갖도록 한 액정표시장치가 제안되었다.

이 투과반사양용형 액정표시장치는, 도 6의 단면도에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 각 화소에, 도 6의 위쪽으로부터 입사된 주위광을 반사하는 반사용 화소전극부(101)와, 도 6의 아래쪽으로부터 입사된 백라이트의 광을 투과하는 투과용 화소전극부(102)를 구비하며, 양쪽 표시모드의 병용에 의한 표시를 행할 수 있거나, 또는 사용환경(주위의 밝기)에 따라 투과표시모드에 의한 표시와 반사표시모드에 의한 표시의 절환을 행할 수 있도록 구성된다. 따라서 투과반사양용형 액정표시장치는, 반사형 액정표시장치가 갖는 저 소비전력이라는 이점과, 투과형 액정표시장치가 갖는 주위의 밝기에 영향을 받는 일이 적고 밝은 고 콘트라스트비의 표시를 행할 수 있다는 이점을 겸비하며, 또 매우 밝은 사용환경에서 시인성이 저하된 다는 투과형 액정표시장치의 결점이 억제된다.

그런데, 상술한 투과반사양용형 액정표시장치에서는, 대향전극기판(103)과 화소전극기판(104)간 액정층(105)의 층 두께에 대하여, 반사영역(R)의 층 두께(Rd)를, 투과영역(T) 층 두께(Td)의 약 1/2 배(Rd≒Td ×1/2)로 할 필요가 있으며, 이 점에서 종래의 경우에는, 일특개평 11-101992호 공보(미국특허 6195140호 공보), 일특개 2001-42332호 공보 등에 기재된 바와 같이, 화소전극기판(104)의 반사영역 부분에 볼록부(106)를 형성하고, 이 볼록부(106) 상에 반사용 화소전극부(101)를 배치하도록 구성되었다.

그러나 상기 종래의 경우에는, 화소전극기판(104)에 러빙처리를 실시할 때, 볼록부(106)의 러빙방향 하류쪽(도 6의 오른쪽) 투과영역(T)에, 러빙에 대하여 볼록부(106)의 그늘이 될 부분(S), 즉 액정분자(105a)에 대한 배향규제력이 약한 부분이 생기며, 이 부분(S)에 대응하는 액정층(105)의 영역이 투과표시모드 시에 도메인(domain)으로서 시각확인 되게 되므로, 투과표시모드에서의 표시품질이 저하된다는 문제가 있다.

이에 대해서, 상기와 같은 도메인은, 투과영역(T)보다 반사영역(R)에 발생하는 쪽이 확인되기 어려운 점에서, 볼록부(106)의 그늘이 될 부분(S)을 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 이동시키는 방법을 생각할 수 있다. 즉, 볼록부(106)를 러빙방향 상류 쪽(도 6의 왼쪽)으로 이동 배치하면 되는 것이다.

그러나 반사영역(R)의 범위는, 반사용 화소전극부(101)에 의해 규정되며, 이 점에서, 볼록부(106)를 러빙방향 상류 쪽으로 이동시키면, 반사용 화소전극부(101)도 마찬가지로 러빙방향 상류 쪽으로 옮겨지게 된다. 즉, 반사영역(R) 자체가 볼록부(106)와 함께 러빙방향 상류 쪽으로 옮겨지게 된다. 따라서 볼록부(106)를 반사용 화소전극부(101)에 대하여 이동시킬 수 없는 한, 볼록부(106)의 그늘이 될 부분(S)을 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 옮기기는 원리적으로 불가능하다.

또 상기와 같은 도메인에 대한 대책으로서 일반적으로는, 차광막을 이용하여 그 도메인 영역을 차광시킨다는 수단을 취할 수밖에 없다. 하지만 그 경우에는 그와 같은 수단을 이용하지 않는 설계에 비해, 차광되는 만큼 투과영역(T)의 개구율이 희생되게 된다.

본 발명은 이러한 여러 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 각 화소가 반사영역과 투과영역을 가지며, 반사영역의 액정층 두께를 투과영역의 액정층 두께보다 작게 하도록 한 투과·반사양용형 액정표시장치에 있어서, 러빙에 대하여, 액정층의 층 두께를 다르게 하기 위해 형성한 볼록부의 그늘이 될 부분에 기인하여 발생하는 도메인에 의해 투과영역의 표시품질이 저하하는 것을, 투과영역의 개구율을 희생시키지 않아도 억제할 수 있도록 하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 반사영역이, 화소전극기판의 반사용 화소전극부에 의해 규정된다는 점에 착안하여, 볼록부를, 화소전극기판 쪽이 아닌 대향전극기판 쪽에 배치하는 것으로 한 위에서 볼록부를 반사용 화소전극부에 대하여 러빙방향 상류쪽으로 이동시킴으로써, 러빙에 대하여 볼록부의 그늘이 될 부분을 투과영역에서 반사영역으로 옮기도록 한다.

구체적으로 본 발명에서는, 화소별로 반사용 화소전극부 및 투과용 화소전극부를 갖는 화소전극기판과, 대향전극부를 갖고, 이 대향전극부가 상기 화소전극기판의 반사용 화소전극부 및 투과용 화소전극부에 대향하도록 배치된 대향전극기판과, 이들 화소전극기판 및 대향전극기판 사이에 배치된 액정층을 구비하며, 각 화소는 반사용 화소전극부에 대응하는 반사영역과, 투과용 화소전극부에 대응하는 투과영역을 갖고, 대향전극기판의 액정층 쪽 표면에 소정방향의 러빙처리가 실시되는 액정표시장치를 전제로 한다.

그리고 상기 대향전극기판은, 반사영역의 액정층 두께가 투과영역의 액정층 두께보다 작게 되도록 형성된 볼록부를 갖는 것으로 한 위에서 볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부가, 반사용 화소전극부에 대하여 러빙방향 상류 쪽으로 상대적으로 이동되어 배치되는 것으로 한다. 이 때, 볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부의 이동량은 1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 여기서 "반사용 화소전극부에 대한 볼록부의 이동"이란, 반사용 화소전극부와 볼록부 사이의 상대적인 위치관계이므로, 볼록부에 대하여 반사용 화소전극부의 소요 부위를 옮기도록 해도 되며, 양자를 서로 어긋나도록 해도 된다. 단, 당초의 설계에 따른 투과영역의 개구율을 유지할 경우, 즉 투과영역의 개구율을 전혀 희생시키지 않을 경우에는, 이 당초의 설계에 비해, 문자 그대로 볼록부의 소요부위를 반사용 화소전극부에 대하여 이동시키게 된다.

또 상기 반사용 화소전극부가, 러빙방향에 직교하는 방향으로 화소의 전체 영역을 횡단하도록 형성될 경우에는, 볼록부를, 상기 반사용 화소전극부와 같은 방 향으로 상기 화소의 전체 영역을 횡단하도록 형성할 수 있다.

또한 상기 볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부에 추가로, 러빙방향에 직교하는 방향의 상기 볼록부 양쪽 단부를, 반사용 화소전극부에 대하여 서로 근접하는 방향으로 상대적으로 이동 배치하도록 해도 된다.

또 상기 대향전극기판이, 화소별로 형성된 컬러 필터층을 갖는 것일 경우에는, 이 컬러 필터층의 반사영역 부분 액정층과는 반대쪽에, 이 컬러 필터층의 반사영역 부분이 반사용 화소전극부를 향해 융기되도록 형성한 투명층을 배치하고, 이 투명층으로 상기 볼록부를 형성하도록 할 수 있다.

이 때, 상기 반사영역의 컬러 필터층 일부분을, 이 반사영역 컬러 필터층의 다른 부분보다 광 투과율이 높은 투과부로 하도록 해도 된다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명하기로 한다.

(제 1 실시예)

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 투과반사양용형 액정표시장치의 액정표시패널 주요부 구성을 모식적으로 나타내며, 이 액정표시장치는 투과표시모드와 반사표시모드를 병용 표시하도록 한 것이다. 또 도 1은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면을 나타내며, 도 2는 화소전극기판 쪽에서 본 대향전극기판의 평면을 나타낸다.

본 액정표시장치의 액정표시패널은, 화소별로 반사용 화소전극부(21) 및 투 과용 화소전극부(22)를 갖는 화소전극기판으로서의 TFT기판(20)과, 대향전극부(11)를 구비하며, 이 대향전극부(11)가 TFT기판의 반사용 화소전극부(21) 및 투과용 화소전극부(22)에 대향하도록 배치된 대향전극기판으로서의 컬러필터기판(10)(이하, CF기판이라 함)을 구비한다. 대향전극부(11)는 복수의 화소에 걸쳐지도록 형성되며, 반사용 화소전극부(21)는 화소의 거의 중앙에, 또 투과용 화소전극부(22)는 반사용 화소전극부(21)를 둘러싸도록 배치된다. 이들 양 기판(10, 20) 사이에는 액정층(40)이 배치된다. 이 액정표시패널은, 전계에 의해 액정분자(40a)의 배열을 변화시키고, 이 때의 액정층(40)의 복굴절성을 이용하여 입사광의 통과/차단을 제어하도록 한 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드이다.

TFT기판(20)은 유리 등의 절연성 투명재료로 된 투명기판(23)을 갖는다. 이 투명기판(23) 상에는, 복수 개의 신호배선(24)과 복수 개의 주사배선(25)이 서로 교차하는 매트릭스형으로 배치된다. 신호배선(24)과 주사배선(25)의 각 교점 근방에는, 소스전극(26a), 드레인전극(26b) 및 게이트전극(26c)을 갖는 TFT(26)(Thin Film Transistor)가 형성된다. 소스전극(26a), 드레인전극(26b)과, 게이트전극(26c) 사이에는 게이트절연막(26d)이 배치된다. 그리고 소스전극(26a)에는 신호배선(24)이, 또 게이트전극(26c)에는 주사배선(25)이 각각 접속된다. 또 TFT(26)의 드레인전극(26b)은 화소의 거의 중앙부까지 연장되는 동시에, 보호층(27)으로 피복된다.

신호배선(24), 주사배선(25) 및 TFT(26) 상에는 절연층(28)이 적층되며, 반사용 화소전극부(21) 및 투과용 화소전극부(22)는 이 절연층(28) 상에 배치된다. 반사용 화소전극부(21)의 거의 중앙에 대응하는 절연층(28)의 부위에는, 이 절연층(28)을 층 두께 방향으로 관통하는 콘택트홀(28a)이 형성되며, 반사용 화소전극부(21)는 이 콘택트홀(28a)을 경유하여 TFT(26)의 드레인전극(26b)에 접속된다. 또 절연층(28)의 투명기판(23) 쪽에는, 화소전극부(21, 22)와의 각 사이에 각각 신호축적용 부가용량(Cs)을 형성하기 위한 용량전극배선(29)이 주사배선(25)에 대하여 평행하게 연장되도록 배치된다. 이 용량전극배선(29) 상에는 TFT(26)의 게이트절연막(26d)이 연장 배치된다.

반사용 화소전극부(21)는, 예를 들어 알루미늄(Al) 등, 광 반사기능과 전극기능을 구비하는 금속반사막으로 구성되며, 이 반사용 화소전극부(21)에 대응하는 액정층(40)의 영역은, 반사표시모드에 이용되는 반사영역(R)이 된다. 한편 투과용 화소전극부(22)는, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide) 등, 광 투과기능과 전극기능을 구비하는 투명도전막으로 구성되며, 그 안쪽 단면에서 반사용 화소전극부(21)인 금속반사막의 단면에 접속된다. 이 투과용 화소전극부(22)에 대응하는 액정층(40)의 영역은 투과표시모드에 이용되는 투과영역(T)이 된다. 또 본 실시예에서는 반사용 화소전극부(21)의 금속반사막과 투과용 화소전극부(22)의 투명도전막을 단면끼리가 맞닿은 상태로 접속하도록 하지만, 금속반사막의 단부와 투명도전막의 단부를 중첩시켜 접속하도록 해도 된다. 또한 투명도전막을 반사영역(R)에도 배치하여, 이 투명도전막의 반사영역부분 상층에 금속반사막을 배치하고, 이들 투명도전막의 반사영역부분과 금속반사막으로 반사용 화소전극부(21)를 구성하도록 해도 되며, 상기 투명도전막의 반사영역부분 하층에, 적어도 광 반사기능을 구비하는 반사 막을 배치하여, 이들 투명도전막의 반사영역부분과 반사막으로 반사용 화소전극부(21)를 구성하도록 해도 된다.

반사용 화소전극부(21) 및 투과용 화소전극부(22) 상에는, 소정의 방향으로 러빙처리하여 이루어지는 배향막(30)이 형성되며, 이로써 액정층(40)에 있어서 TFT기판(20) 계면 근방의 액정분자(40a)를, 이 TFT기판(20)에 대하여 평행하게 또 소정의 방향으로 배향시키도록 구성된다.

한편 CF기판(10)도, 유리 등의 절연성 투명재료로 된 투명기판(12)을 구비한다. 이 투명기판(12)의 액정층(40) 쪽에는 컬러 필터층(13)이 화소별로 형성된다. 이 때, 반사용 화소전극부(21)의 거의 중앙에 대응하는 컬러 필터층(13)의 부위에는, 이 컬러 필터층(13)을 층 두께방향으로 관통하는 무착색부로서의 개구부(13a)가 형성된다. 대향전극부(11)는 이 컬러 필터층(13) 상에 형성된다. 이 대향전극부(11)도, 투과용 화소전극부(22)의 경우와 마찬가지로 ITO 등의 투명도전막으로 이루어진다. 또 대향전극부(11) 상에는, 도 1 및 도 2에 각각 화살표로 나타내는 방향으로 러빙처리하여 이루어지는 배향막(14)이 배치되며, 이로써 액정층(40)의 CF기판(10) 계면 근방 액정분자(40a)를, 이 CF기판(10)에 대하여 평행하게 또 화살표 방향으로 배향시키도록 구성된다.

그리고 본 실시예에서 CF기판(10)은, 반사영역(R)의 액정층(40) 두께(Rd)가, 투과영역(T)의 액정층(40) 두께(Td)보다 작아지도록(Rd < Td) 배치된 볼록부(15)를 갖는다.

구체적으로, 반사영역(R)에 대응하는 컬러 필터층(13) 부분과, 대향전극부(11) 부분과의 사이에는, 반사영역(R)에 대응하는 대향전극부(11)의 부분이, TFT기판(20)의 반사용 화소전극부(21)를 향해 융기되도록 투명층(16)이 형성되며, 상기 볼록부(15)는 이 투명층(16)으로 형성된다. 또 컬러 필터층(13)의 개구부(13a)에는 투명층(16)의 일부가 충전된다. 이와 같은 투명층(16)을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 네가티브형 투명아크릴수지계 감광재로 된 막을 투명기판(12) 상에 형성하고, 이를 활성광에 의해 소정 형상으로 패턴 노광시킨 후, 알칼리현상액으로의 현상 및 물세정을 행하여 미노광부분을 제거한 다음 열처리를 실시하는 것을 들 수 있다. 또 에칭에 의한 패터닝이나, 인쇄, 전사 등에 의해 형성할 수도 있다.

이를 전제로 하여 본 실시예에서는 도 1에도 나타내는 바와 같이, 상기 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부(도 1의 오른쪽 단부)가, 도 1에 가상선으로 나타낸 투과영역(T)과 반사영역(R)의 경계에 대하여 러빙방향 상류쪽(도 1의 왼쪽)으로 이동되어 배치되며, 이로써 러빙에 대하여 볼록부(15)의 그늘이 될 부분(S)인 러빙방향 하류쪽의 볼록부(15) 근방 부위를, 반사영역(R) 쪽(도 1의 왼쪽)에 위치시키도록 구성된다.

상세하게 설명하면, 볼록부(15)가 TFT기판(20) 쪽이 아닌 CF기판(10) 쪽에 배치됨으로써, TFT기판(20)의 반사용 화소전극부(21)에 의해 규정되는 반사영역(R)에 대하여, 볼록부(15)를 이동시키기가 가능해진다. 그리고 반사용 화소전극부(21)에 대하여, 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부가 러빙방향 상류쪽에 이동 배치됨으로써, 러빙에 대한 볼록부(15)의 그늘부분(S)인 이 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽에서 볼록부 근방부분의 적어도 일부는, 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 옮겨지게 된다. 따라서 이와 같은 러빙에 대한 볼록부(15)의 그늘부분(S)에 의해 이 그늘부분(S)에 대응하는 액정층(40)의 영역에 발생하는 도메인의 적어도 일부가, 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 옮겨지게 되므로, 그 만큼 이와 같은 도메인에 의한 투과영역(T)의 표시품질 저하가 억제되게 되며, 더욱이 투과영역(T)의 개구율이 희생되는 일은 없다.

또 본 실시예에서는, 상술한 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부에 추가로, 러빙방향에 직교하는 방향에서 볼록부(15)의 양쪽 단부(도 2의 좌우양쪽 단부)가, 반사용 화소전극부(21)에 대해 서로 근접하는 방향(도 2의 좌우방향)으로 이동 배치되고, 이로써 러빙처리가 불충분해지기 쉬운 볼록부(15) 양 측방의 이 볼록부(15) 근방부분을, 반사영역(R) 쪽으로 위치시키도록 구성된다. 그리고 볼록부(15)의 러빙방향 상류쪽 단부에 대해서 본 실시예에서는, 종래의 경우와 마찬가지로, 반사용 화소전극부(21)의 대응 단부와 같은 러빙방향 위치에 배치된다.

구체적으로, 투명층(16)의 평면형상은 반사용 화소전극부(21)의 평면형상보다 작은 장방형으로 형성되며, 이로써 볼록부(15)의 각 단부를 반사영역(R) 쪽으로 이동시키도록 구성된다. 그리고 볼록부(15) 각 단부의 이동량(M)으로는, 각각 적어도 1㎛ 이상(M ≥1㎛), 바람직하게는 2㎛ 이상(M ≥2㎛)이다. 즉 반사영역(R) 및 투과영역(T)의 액정층(40) 각 두께(Rd, Td)가 일반적인 값을 취할 경우에는, 러빙에 대한 볼록부(15)의 그늘부분(S)에 기인하여 발생하는 도메인의, 러빙방향에서의 볼록부 러빙방향 하류쪽 단부로부터의 치수(도메인의 러빙방향 치수)는 볼록부(15)의 높이에 크게 지배되며, 또 액정재료, 배향막, 러빙조건 등 여러 가지 요인에 의해서도 변화하는 것으로 생각되지만, 후술하는 바와 같이, 실험에 의하면, 도메인영역의 러빙방향 치수가 1㎛ 이내로 되는 경우는 없었다. 따라서 반사용 화소전극부(21)에 대한 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부의 이동량(M)이 1㎛ 이상(M ≥1㎛)이면, 볼록부(15)의 그늘부분(S)에 기인하는 도메인의 적어도 일부는 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 이동하게 된다.

따라서 본 실시예에 의하면, 각 화소가 반사영역(R)과 투과영역(T)을 가지며, 반사영역(R)의 액정층(40) 두께(Rd)를 투과영역(T)의 액정층(40) 두께(Td)보다 작게 하도록 한 투과·반사양용형 액정표시장치에서, 액정층(40)의 층 두께(Rd, Td)를 다르게 하기 위해 CF기판(10) 쪽에 배치한 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부를, TFT기판(20) 쪽 반사용 화소전극부(21)에 대하여 러빙방향 상류쪽으로 이동시켜 배치하도록 하므로, 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 근방에서 러빙에 대하여 이 볼록부(15)의 그늘이 될 부분(S)에 의해, 이 부분(S)에 대응하는 액정층(40) 영역에 발생하는 도메인의 적어도 일부를, 이와 같은 도메인이 확인되기 쉬운 투과영역(T)으로부터, 확인되기 어려운 반사영역(R)으로 이동시킬 수 있으며, 이로써 투과영역(T)의 개구율을 희생시키는 일없이, 이와 같은 도메인에 의한 표시품질의 저하를 억제할 수 있다.

또 상기 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부에 추가로, 이 러빙방향에 직교하는 방향의 볼록부(15) 양쪽 단부를, 반사용 화소전극부(21)에 대하여 서로 근접하는 방향으로 이동시켜 배치하도록 하므로, 볼록부(15) 양 측방근방의, 러빙이 불 충분해지기 쉬운 부분(S)에 의해, 이 부분(S)에 대응하는 액정층(40) 영역에 발생하는 도메인에 대해서도, 투과영역(T)으로부터 반사영역(R)으로 이동시킬 수 있으며, 이로써, 이와 같은 도메인에 의한 표시품질 저하도 투과영역(T)의 개구율을 희생시키지 않고 억제할 수 있다.

또한 상기 볼록부(15)를, 투명기판(12)과 컬러 필터층(13) 사이에 투명층(16)을 배치함으로써 형성하도록 하므로, 컬러 필터층(13)의 두께를 크게 하지 않고 볼록부(15)를 형성할 수 있으며, 이로써 컬러 필터층(13)의 두께가 커짐에 기인하는 반사영역(R)에서의 광 투과율 저하를 회피할 수 있다.

또 반사영역(R)의 컬러 필터층(13) 일부에 개구부(13a)를 형성하고, 이 개구부(13a)에 상기 투명층(16)의 구성재료를 충전함으로써, 이 개구부(13a)의 부분을, 컬러 필터층(13)의 다른 부분보다 광 투과율이 높은 투과부로 하도록 하므로, 오히려 반사영역(R)에서의 광 투과율을 높일 수 있으며, 더욱이 컬러 필터층(13)의 기능을 크게 손상시키는 일은 없다.

그리고 상기 실시예에서는, 반사용 화소전극부(21)를 투과용 화소전극부(22)와 같은 두께방향 위치에 배치하여 TFT기판(20)의 액정층(40) 쪽 표면을 평탄하게 형성하도록 하지만, 본 발명은 종래와 같이 반사용 화소전극부의 부분을 볼록형상으로 형성하는 것을 배제하는 것은 아니다. 단, 이 경우에는, TFT기판(20)에서의 러빙이 불충분해지지 않도록, 이 볼록형상 부분의 크기 및 형상을 설계할 필요가 있다.

또 상기 실시예에서는, 반사용 화소전극부(21)와 투과용 화소전극부(22)를 전기적으로 서로 접속하여 투과표시모드 및 반사표시모드 양쪽을 병용하여 표시하도록 한 경우에 대하여 설명하지만, 투과표시모드와 반사표시모드를 절환 표시할 수 있도록, 반사용 화소전극부(21)와 투과용 화소전극부(22)를 접속하지 않고, 이들 반사용 화소전극부(21) 및 투과용 화소전극부(22)에 대하여, 신호배선(24)으로부터의 신호를 택일적으로 공급하는 구성으로 할 수도 있다.

또한 상기 실시예에서는 컬러표시용 액정표시장치의 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 흑백표시용 액정표시장치에 적용할 수도 있다.

-실험예-

여기서, 상기 구성의 액정표시패널에서, 투명층(16)의 두께(Wd)(볼록부(15)의 높이)와, 러빙에 대한 볼록부(15)의 그늘부분(S)에 의해 생기는 도메인영역의 러빙방향 치수의 관계를 조사하기 위해 실시한 실험에 대하여 설명한다.

실험의 요령으로는 각각 반사영역(R) 및 투과영역(T) 액정층(40)의 각 층 두께(Rd, Td)에 따라 투명층(16)의 두께가 서로 다른 실험예 1∼실험예 3의 세가지 액정표시패널 모델을 작성하고, 각 실험예에 대하여 상기 도메인영역의 러빙방향 치수를 계측한다.

실험예 1에서는 반사영역(R) 및 투과영역(T)의 각 액정층(40) 층 두께(Rd, Td)를 각각 Rd=2.5㎛ 및 Td=5.0㎛로 하며, 따라서 투명층(16)의 층 두께(Wd)는 Wd=2.5㎛로 한다.

실험예 2에서는 반사영역(R) 및 투과영역(T)의 각 액정층(40) 층 두께(Rd, Td)를 각각 Rd=3.0㎛ 및 Td=4.0㎛로 하며, 따라서 투명층(16)의 층 두께(Wd)는 Wd=1.0㎛로 한다.

실험예 3에서는 반사영역(R) 및 투과영역(T)의 각 액정층(40) 층 두께(Rd, Td)를 각각 Rd=2.0㎛ 및 Td=5.5㎛로 하며, 따라서 투명층(16)의 층 두께(Wd)는 Wd=3.5㎛로 한다.

이상의 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

	실험예 1	실험예 2	실험예 3
투명영역(T)의 액정층 층 두께(Td)	5.0㎛	4.0㎛	5.5㎛
반사영역(Rd)의 액정층 층 두께(Td)	2.5㎛	3.0㎛	2.0㎛
투명층의 층 두께(Wd)	2.5㎛	1.0㎛	3.5㎛
도메인 영역의 러빙 방향 치수	2.0㎛	1.0㎛	3.0㎛

상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 실험예 1, 실험예 2 및 실험예 3에서 도메인영역의 각 러빙방향 치수는, 각각 2.0㎛, 1.0㎛ 및 3.0㎛이다. 따라서 볼록부(15)의 이동량(M)으로서 1㎛ 이상(M ≥1㎛)을 필요로 함을 알 수 있다.

여기서, 실험예 1에서, 도메인영역을 완전히 반사영역(R)으로 이동시키기 위해, 볼록부(15)의 러빙 하류쪽 단부를 2㎛만큼 러빙 상류쪽에 이동시키는 대신에 볼록부(15)의 그늘부분(S) 면적과 같은 면적의 차광막을 이용하여 도메인영역을 차광하도록 한다고 가정하고, 이 때 투과영역에서의 차광막 사용전의 원래 개구율(Pb)에 대한 차광막 사용후의 개구율(Pa)의 손실 비율[(Pb-Pa)/Pb]을 시산한 바, 차광막 사용전의 원래 개구율이 거의 60%일 경우에는, 약 1.5%이다. 이에 덧붙여, 상기 도메인영역에 의한 투과영역(T)의 표시품질 저하를 억제하는데 있어서, 반사용 화소전극부(21)에 대하여 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부를 러빙방향 상류쪽으로 이동시킨다는 본 발명의 수단은, 볼록부(15)의 그늘부분(S) 면적은 거 의 일정하다는 점에서, 투과영역(T)의 원래 개구율(Pb)이 낮게 설계되는 경우일수록 큰 효과가 주어지는 것이다.

(제 2 실시예)

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 액정표시장치의 액정표시패널 CF기판의 주요부 평면을 나타낸다. 또 제 1 실시예의 경우와 마찬가지 부분에는 동일부호를 부여하여 나타낸다.

본 실시예에서는 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부(도 3의 위쪽 단부)만을 이동시켜 배치하며, 러빙방향에 직교하는 방향의 볼록부(15) 양쪽 단부(도 3의 좌우방향)에 대해서는 이동시키지 않으며, 종래의 경우와 마찬가지로, 패널두께 방향에 있어서 반사용 화소전극부(21)에 대응하는 양쪽 단부와 거의 중첩되는 위치에 배치된다. 또 기타 구성은 제 1 실시예의 경우와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.

따라서 본 실시예에 의하면, 볼록부(15) 양 측방 근방의 러빙이 불충분해지기 쉬운 부분에 의해, 이 부분에 대응하는 액정층(40) 영역에 발생하는 도메인에 기인하는 표시품질의 저하를 억제할 수 없는 것 이외는, 제 1 실시예의 경우와 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.

(제 3 실시예)

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 액정표시장치 액정표시패널의 CF기판 주요부 평면을 나타낸다. 또 제 1 실시예의 경우와 마찬가지 부분에는 동일부호를 부여하여 나타낸다.

본 실시예에서는 볼록부(15)의 러빙방향 하류쪽 단부(도 4의 위쪽 단부)에 추가로, 이 볼록부(15)의 러빙방향 상류쪽(도 4의 아래쪽) 단부에 대해서도, 반사용 화소전극부(21)에 대하여 러빙방향 상류쪽에 이동되어 배치되며, 그 이동량은 러빙방향 하류쪽 단부의 경우와 마찬가지이다. 또 러빙방향에 직교하는 방향의 볼록부(15) 양쪽 단부(도 4의 좌우양쪽 단부)에 대해서는, 제 2 실시예의 경우와 마찬가지로, 패널두께 방향에 있어서 반사용 화소전극부(21)에 대응하는 양쪽 단부에 거의 중첩되는 위치에 배치된다.

즉 볼록부(15)를 형성하는 투명층(16)의 평면형상 및 그 크기는 반사용 화소전극부(21)와 거의 같으며, 그 볼록부(15)가 전체적으로 이동 배치되는 것으로 된다. 이 경우, 볼록부(15)의 러빙방향 상류쪽 단부가 투과영역(T)에 존재하게 되므로, 투과영역(T)의 액정층 두께가 변화되어 다소 전기광학특성이 다른 영역이 발생하기는 하지만, 시인성에는 문제가 되지 않는다. 따라서 차광막으로 그 영역을 차광한다는 대책은 불필요하므로, 투과영역(T)의 개구율을 희생시키는 일은 없게 된다. 또 그 밖의 구성은 제 1 실시예의 경우와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.

따라서 본 실시예에 의해서도, 제 2 실시예의 경우와 마찬가지 효과를 발휘할 수 있으며, 나아가 패널 설계단계에서 투명층(16)의 평면형상 및 그 크기의 설정, 그리고 CF기판(10)과 TFT기판(20)을 서로 접착시키는 패널 접착단계에서 양 기판(10, 20)의 위치결정을 용이화 할 수 있다는 효과를 발휘할 수 있다.

그리고 본 실시예의 변형예로서, 도 5의 CF기판(10) 상의 주요부 평면도에 나타내는 바와 같이, TFT기판(20)의 반사용 화소전극부(21)가 화소의 전체 영역을 주사배선(25)에 평행한 방향으로 횡단하도록 형성되는 한편, CF기판(10)의 볼록부(15), 즉 투명층(16)이 화소의 전체 영역을 주사배선(25)에 평행한 방향으로 횡단함과 동시에, 주사배선(25)이 연장되는 방향으로 나열되는 복수의 화소에 걸쳐 연속되는 스트라이프형으로 형성된 경우에는, 볼록부(15) 전체를, 각 화소의 반사용 화소전극부(21)에 대하여 러빙방향 상류쪽으로 이동시켜 배치하도록 할 수 있으며, 이로써 패널 접착단계에 있어서, 반사용 화소전극부(21)에 대한 볼록부(15)의 위치를 결정할 때, 러빙방향에 직교하는 방향에서의 위치결정 관리가 불필요해지므로, 이와 같은 위치결정작업을 용이화할 수 있다. 단, 러빙방향에서의 위치결정 관리는 여전히 필요하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각 화소가 반사영역과 투과영역을 가지며, 화소별로 형성된 볼록부에 의해 반사영역의 액정층 두께를 투과영역의 액정층 두께보다 작게 하도록 한 투과반사 양용형 액정표시장치에 있어서, 대향전극기판 쪽에 형성한 상기 볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부를 러빙방향 상류쪽으로 이동시킴으로써, 러빙에 대한 볼록부의 그늘부분에 의해 형성되는 도메인을, 투과영역보다 이와 같은 도메인이 시각확인되기 어려운 반사영역 쪽으로 이동시킬 수 있으므로, 차광재료를 이용하여 상기 도메인 영역을 차광하는 경우와 같이, 투과영역의 개구율을 희생시키는 일없이, 투과영역의 표시품질 저하를 회피할 수 있다.

Claims

화소별로 반사용 화소전극부 및 투과용 화소전극부를 갖는 화소전극기판과,

대향전극부를 가지며, 이 대향전극부가 상기 화소전극기판의 반사용 화소전극부 및 투과용 화소전극부에 대향하도록 배치된 대향전극기판과,

상기 화소전극기판 및 대향전극기판 사이에 배치된 액정층을 구비하며,

상기 각 화소는, 상기 반사용 화소전극부에 대응하는 반사영역과, 상기 투과용 화소전극부에 대응하는 투과영역을 갖고,

상기 대향전극기판의 상기 액정층 쪽 표면에, 소정방향의 러빙처리가 실시되며,

상기 대향전극기판은, 반사영역에서의 액정층 층 두께가 상기 투과영역에서의 액정층 층 두께보다 작게 되도록 형성된 볼록부를 갖고,

상기 볼록부의 상기 러빙방향 하류쪽 단부가, 상기 반사용 화소전극부에 대하여 상기 러빙방향 상류 쪽으로 상대적으로 이동되어 배치되는, 액정표시장치.
제1항에 있어서,

반사용 화소전극부에 대한 볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부의 상대 이동량이, 1㎛ 이상인, 액정표시장치.
제1항에 있어서,

반사용 화소전극부는, 러빙방향에 직교하는 방향으로 화소의 전체 영역을 횡단하도록 형성되며, 볼록부는, 상기 반사용 화소전극부와 같은 방향으로 상기 화소의 전체 영역을 횡단하도록 형성되는, 액정표시장치.
제1항에 있어서,

볼록부의 러빙방향 하류쪽 단부에 추가로, 러빙방향에 직교하는 방향에 있어서 상기 볼록부의 양쪽 단부가, 반사용 화소전극부에 대하여 서로 근접하는 방향으로 상대적으로 이동되어 배치되는, 액정표시장치.
제1항에 있어서,

대향전극기판은, 화소별로 형성된 컬러 필터층을 가지며,

상기 컬러 필터층의 반사영역 부분 액정층과는 반대쪽에, 이 컬러 필터층의 반사영역 부분이, 반사용 화소전극부를 향해 융기되도록 형성된 투명층이 배치되며, 볼록부는 상기 투명층으로 형성되는, 액정표시장치
제5항에 있어서,

반사영역에 있어서 컬러 필터층의 일부분은, 이 반사영역에서의 컬러 필터층의 다른 부분보다 광 투과율이 높은 투과부인, 액정표시장치.