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KR101174164B1 - 반사투과형 액정표시장치 - Google Patents

반사투과형 액정표시장치 Download PDF

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KR101174164B1
KR101174164B1 KR1020050132914A KR20050132914A KR101174164B1 KR 101174164 B1 KR101174164 B1 KR 101174164B1 KR 1020050132914 A KR1020050132914 A KR 1020050132914A KR 20050132914 A KR20050132914 A KR 20050132914A KR 101174164 B1 KR101174164 B1 KR 101174164B1
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liquid crystal
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electrode
pixel electrode
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박병호
남철
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 멀티 도메인을 이루는 VA(vertical alignment)모드 액정표시장치에서 반사모드(reflect mode)와 투과모드(transmit mode)를 선택적으로 사용할 수 있는 반사투과형 액정표시장치 에 관한 것이다.
본 발명은 반사투과형 액정표시장치에서 반사부의 면적보다 투과부의 면적을 증대시켜 개구율을 향상시키고, 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치에서 다중 도메인을 형성하고 각 도메인 사이에 스토리지 캐패시터를 형성함으로써 총 스토리지캐패시터를 확보하고 화질 특성을 향상시키며 시야각 특성을 개선할 수 있다.
반사투과형, 스토리지 캐패시터, 개구율

Description

반사투과형 액정표시장치{Transflective Liquid Crystal Display device}
도 1은 종래의 수직 배향 모드 멀티 도메인 액정 표시 장치의 어레이 기판의 화소부의 일부를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 2는 도 1에서 Ⅰ-Ⅰ'로 절단하여 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치의 어레이 기판을 보여주는 평면도.
도 4는 도 3에서 Ⅱ-Ⅱ'로 절단하여 보여주는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
200 : 어레이 기판 223 : 게이트 전극
225 : 게이트 배선 229 : 게이트 절연막
231 : 액티브층 233 : 오믹 콘택층
235 : 소스 전극 237 : 드레인 전극
239 : 데이터 배선 245 : 보호막
247 : 유기절연막 247a : 요철형 패턴
249 : 반사 전극 253 : 드레인 콘택홀
260a, 260b : 제 1, 2 연결화소전극
261a, 261b, 261c : 제 1, 2, 3 화소 전극
270 : 액정층 280 : 컬러 필터 기판
281 : 블랙 매트릭스 282 : 컬러필터
285 : 공통 전극 288 : 유전체 돌기
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 멀티 도메인을 이루는 VA(vertical alignment)모드 액정표시장치에서 반사모드(reflect mode)와 투과모드(transmit mode)를 선택적으로 사용할 수 있는 반사투과형 액정표시장치 에 관한 것이다.
일반적으로, 화상 정보를 화면에 나타내는 디스플레이 장치들 중에서 브라운관 표시 장치(혹은 CRT:Cathode Ray Tube)가 지금까지 가장 많이 사용되어 왔는데, 이것은 표시 면적에 비해 부피가 크고 무겁기 때문에 사용하는데 많은 불편함이 있었다.
그리고, 오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV 브라운관 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에 까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.
이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저소비전력 및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.
상기 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 응답 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치의 구동원리는 액정의 광학적, 유전적 이방성을 이용하는 것으로, 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정이 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재 주로 사용되고 있는 액정 표시 장치 중 하나로 트위스트 네마틱(TN : twisted nematic) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다. 상기 트위스트 네마틱 방식은 두 기판에 각각 전극을 설치하고 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 다음 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 방식이다.
상기 트위스트 네마틱 방식의 액정 표시 장치 외에도 유전적 이방성을 이용한 액정모드는 전압 제어 복굴절(ECB:electricallycontrollable birefringence), 게스트-호스트(GH:guest-host) 등이 있는데, 이 중 ECB 모드에서는 전계에 대해 수직한 방향으로 배열되는 유전적 이방성이 음(△ε＜0)인 네가티브형(negative type) 액정이 이용된다.
상기 ECB 모드 중에서도 수직 배향(VA : Vertical Alignment) 모드는 계조전압에 대한 반응시간의 변화의 폭이 작아, 응답특성이 트위스트 네마틱 방식의 액정 표시 장치에 비하여 좋은 장점을 가지고 있다.
수직 배향 모드 액정 표시 장치는, 상하 기판 사이에 유전율 이방성이 음인 액정이 개재되어 있으며, 상하 기판의 대향면에는 수직 배향막이 형성되어 있고, 상하 기판의 대향면 뒷면 각각에는 편광판이 부착되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 상하 기판의 대향면 각각에는 액정 구동 전극이 구비되어 있으며, 상하 편광판의 편광축은 서로 직교되도록 부착되어 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는, 전계가 형성되기 이전에는 액정 분자들이 수직 배향막의 영향으로 기판에 수직으로 배열된다. 이때, 상하 편광판이 수직으로 교차되어 있는 관계로, 화면은 다크(dark)가 된다.
한편, 상하 기판의 구동 전극 사이에 전계가 형성되면 유전율 이방성이 음인 액정 성질에 따라, 액정 분자들은 전계의 형태와 수직이 되도록 틀어지게 된다. 이에 따라, 액정 분자를 통하여 광이 투과되어, 화면은 화이트(white)가 된다.
이때, 액정 분자는 그 형태가 봉상인 관계로, 장축과 단축의 굴절율, 유전율등이 서로 상이하다. 이에따라, 액정 분자들을 보는 방향에 따라 굴절율이 상이하게 되어, 결국 화면의 정면에서 볼때와 측면에서 볼때의 시야각의 차가 발생된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자, 종래에는 하나의 단위 화소 내에서 하판의 화소 전극을 슬릿 형상으로 형성하여, 전계형성시 다중 도메인을 형성한다.
즉, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계 형성시, 액정 분자들의 틀어지는 방 향을 달리하도록 하여, 액정 분자의 장축과 단축에 대한 이방성을 보상하였다.
그런데, 상기와 같이 구성된 다중 도메인의 수직 배향 모드 액정 표시 장치는, 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 수직배향모드 액정표시장치와, 백라이트를 광원으로 이용하지 않고 자연광 및 인조광을 이용하는 반사형 수직배향모드 액정표시장치로 분류할 수 있다.
이때 투과형 수직배향모드 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하여 어두운 외부환경에서도 밝은 화상을 구현한다. 하지만, 밝은 곳에서는 사용이 불가하고, 전력소모가 크다는 문제점이 있다.
반면, 반사형 수직배향모드 액정표시장치는 백라이트를 사용하지 않기 때문에 소비전력은 줄일 수 있지만 외부 자연광이 어두울 때에는 사용이 불가능하다는 한계가 있다.
이러한 한계들을 극복하기 위한 대안으로서 나온 것이 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치이다.
이와 같은 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치는 단위 화소영역내에 반사부와 투과부를 동시에 구비하여 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(backlight)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있음으로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 통하여 종래의 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치를 간략히 설명한다.
도 1은 종래의 수직 배향 모드 멀티 도메인 액정 표시 장치의 어레이 기판의 화소부의 일부를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅰ-Ⅰ'로 절단하여 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치의 어레이 기판(100)은 게이트 배선(125)과 데이터 배선(139)이 서로 수직하게 교차하며 화소 영역(P)을 정의하며, 상기 게이트 배선(125)과 데이터 배선(139)이 교차하는 지점에 박막 트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)가 형성되어 있으며, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 연결되는 화소 전극(161a, 161b)은 슬릿(slit)에 의해서 제 1, 2 도메인(A, B)으로 분할하여 제 1, 2 화소 전극(161a, 161b)으로 이루어지며, 상기 제 1, 2 화소 전극(161a, 161b)은 연결 화소 전극(160)에 의해 연결되어 형성되고 있다.
상기 제 1, 2 화소 전극(161a, 161b)을 연결하는 연결 화소 전극(160)에 의해서 제 1, 2 도메인(A, B)은 전기적으로 연결되어 박막 트랜지스터(TFT)에서 전달되는 신호에 대해 구동된다.
상기 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치의 어레이 기판은 반사모드와 투과모드로 선택적으로 구동될 수 있도록 하기 위하여 상기 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로서 제 1 화소 전극(161a) 상부 또는 하부에 반사 전극(149)을 더 구비하고 있으며, 상기 제 2 도메인(B)은 투과부(TA)로서 제 2 화소 전극(161b)을 투과 전극으로 사용하고 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(123)과 소스 전극(135)및 드레인 전극(137)과 상기 게이트 전극(123) 상부에 구성된 액티브층(131)으로 이루어진다.
상기 게이트 배선(125)과 소정 간격 이격되어 평행하게 스토리지 배선(144)이 형성되며, 상기 반사부(RA)의 일부에 형성된 스토리지 전극(143)과 연결되어 상기 제 1 화소 전극(161a) 사이에서 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성된다.
이때, 상기 스토리지 배선(144) 및 스토리지 전극(143)과 제 1 화소 전극(161a) 사이에 적층된 게이트 절연막(129), 보호막(145) 및 유기 절연막(147)이 유전체로서의 역할을 하게 된다.
한편, 상기 유기 절연막(147)은 반사 효율을 더욱 향상시키기 위한 반사부(RA)의 요철형 패턴(147a), 듀얼 셀갭(dual cellgap)을 위한 투과부(TA)의 식각홈(148)이 형성되어 있으며, 상기 반사부(RA)의 요철형 패턴(147a) 상에는 반사 전극(149)이 형성되어 상기 요철형 패턴(147a)의 굴곡을 따라 형성되어 있다.
상기 유기절연막(147)의 투과부(TA)에 형성된 식각홈(148)에 의해 상기 반사투과형 액정표시장치는 반사부(RA)와 투과부(TA)에서 듀얼셀갭(dual cell gap)을 형성하게 되며, 상기 투과부(TA)의 셀 갭(d1)은 상기 반사부(RA)의 셀 갭(d2)의 약 두배가 되도록 함으로써 반사부(RA)와 투과부(TA)의 광효율을 향상시키고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(100) 상에 블랙 매트릭스(181)와 컬러 필터(182)가 형성되어 있는 컬러 필터 기판(180)이 대향하고 있으며, 상기 컬러 필터 기판(180)에는 공통 전극(185)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 공통 전극(185) 상에는 전계를 왜곡시켜 다중 도메인 효과를 구현하기 위한 유전체 돌기(protrusion)(188)가 형성되어 있다.
이와 같은 구조의 종래의 2중 도메인 수직배향모드 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판(100)의 화소 전극 슬릿(s)과 컬러 필터 기판(180)의 유전체 돌기(188)에 의해서 액정 구동시에 액정 분자를 다양하게 구동시킬 수 있으므로 다중 도메인 효과를 구현할 수 있으며, 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로서, 제 2 도메인(B)은 투과부(TA)로서 사용할 수 있어 반사모드와 투과모드로 선택적으로 구동된다.
그런데, 상기와 같은 구조를 가지는 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치는 반사부로 사용되는 제 1 도메인(A)에 스토리지 캐패시터(Cst)를 형성하여 스토리지 캐패시터 용량을 확보하기 때문에, 개구율을 향상시키기 위하여 반사부(RA)의 크기를 줄이게 될 경우 스토리지 캐패시터(Cst)의 용량도 따라서 감소하게 화소전압강하(ΔVp ; voltage drop) 값이 증가되어 화질이 저하되는 문제점이 발생된다.
따라서, 화면이 대형화되어가고 소비자 사용 환경에 따른 개구율 확보를 위하여 반사부(RA) 영역보다 투과부(TA) 영역을 크게 형성하게될 경우, 반사부(RA) 영역의 축소에 따라 스토리지 캐패시터(Cst)도 작아져 화질 불량을 일으키는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 상기 스토리지 배선(144) 및 스토리지 전극(143)은 불투명한 금속 물질로 이루어지기때문에 스토리지 전극(143)의 면적을 넓혀서 투과부(TA)에 형성할 경우에는 개구율이 감소하는 문제가 발생한다.
본 발명은 다중 도메인 구조의 수직배향모드 액정표시장치에서 개구율을 높 이고 화질을 향상시켜 반사모드와 투과모드에서 선택적으로 구동될 수 있는 반사투과형 액정표시장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 복수의 도메인을 가지는 화소 영역에 반사부와 투과부가 정의되며, 적어도 하나의 도메인은 반사부인 액정표시장치에서, 제 1 기판 상에 교차 배치된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 형성된 게이트 전극, 반도체층, 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 연결되며, 상기 복수의 도메인에 형성된 화소 전극과; 상기 복수의 도메인에 형성된 화소 전극을 연결하는 연결화소전극과; 상기 화소 전극 내부에 형성되어 상기 복수의 도메인을 정의하는 슬릿과; 상기 반사부에 형성된 제 1 스토리지 전극과, 상기 연결화소전극 하부에 형성된 제 2 스토리지 전극과; 상기 반사부에 형성된 반사 전극과; 상기 제 1 기판과 대향하며 그 사이에 액정층을 형성하는 제 2 기판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 반사부에 요철구조를 가지고, 상기 투과부에 식각홈을 가지는 유기절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 배선과 소정 간격 이격되어 상기 제 1, 2 스토리지 전극과 연결된 스토리지 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 스토리지 전극은 상기 슬릿 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 액정층은 액정 분자가 수직배향된 것을 특징으로 한다.
상기 투과부의 면적은 상기 반사부의 면적보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 도메인을 가지는 화소 영역은 3중 도메인으로 이루어지며, 제 1 도메인은 반사부이고, 제 2, 3 도메인은 투과부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 기판 상에 상기 화소 주변 영역에 대응하는 위치에 블랙 매트릭스와 화소 영역에 대응하는 위치에 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 기판의 각 도메인에 유전체 돌기가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 투과부의 셀갭은 상기 반사부의 셀갭의 거의 두배인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치의 어레이 기판을 보여주는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치의 어레이 기판(200)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(T)를 교차하는 게이트배선(225)과 데이터배선(239)이 형성된다.
이때, 상기 게이트배선(225)과 데이터배선(239)이 교차하여 정의되는 영역을 화소영역(P)이라 정의한다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(223)과 소스 전극(235)및 드레인 전극(237)과 상기 게이트 전극 상부에 구성된 액티브층(231)으로 이루어진다.
그리고, 상기 게이트 배선(225)과 소정 간격 이격되어 스토리지 배선(244)이 형성되어 있고, 상기 스토리지 배선(244)과 연결된 스토리지 전극(243)이 화소 영역(P)에 복수 개 형성되어 있다.
본 발명에 따른 다중 도메인 수직배향모드 액정표시장치는, 어레이 기판(200)의 화소 전극 슬릿(s)과 컬러 필터 기판(280)의 유전체 돌기(288)에 의해서 액정 구동시에 액정 분자를 다양하게 구동시킬 수 있으므로 다중 도메인 효과를 구현할 수 있으며, 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로서, 제 2 도메인(B) 및 제 3 도메인(C)은 투과부(TA)로서 사용할 수 있어 반사모드와 투과모드로 선택적으로 구동된다.
이때, 하나의 화소 영역(P)에 대해서 투과부(TA)로 사용되는 면적이 상기 반사부(RA)로 사용되는 면적보다 더 넓게 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 반사부(RA)에는 반사 전극(249)이 형성되어 있으며, 상기 화소 영역(P)에는 화소 전극(261a, 261b, 261c)이 상기 박막 트랜지스터(TAT)의 드레인 전극(237)과 연결되는데, 상기 화소 전극(261a, 261b, 261c)은 슬릿(s)에 의해서 제 1, 2, 3 도메인(A, B, C)으로 분할하여 제 1 화소 전극(261a)과, 제 2 화소 전극(261b)과, 제 3 화소 전극(261c)으로 이루어지며, 상기 제 1, 2, 3 화소 전극(261a, 261b, 261c)은 제 1, 2 연결 화소 전극(260a, 260b)에 의해 연결되어 형성되고 있다.
그리고, 상기 제 1 화소 전극(261a)은 상기 반사 전극(249)과 함께 반사부(RA)에 형성되어 있으며, 상기 제 2, 3 화소 전극(261b, 261c)은 투과부(TA)에 형성되어 투과 전극으로서 역할을 한다.
상기 제 1, 2 화소 전극(261a, 261b)을 연결하는 제 1 연결 화소 전극(260a)과, 제 2, 3 화소 전극(261b, 261c)을 연결하는 제 2 연결 화소 전극(260b)에 의해서 제 1, 2, 3 도메인(A, B, C)은 전기적으로 연결되어 박막 트랜지스터(TFT)에서 전달되는 신호에 대해 구동된다.
그리고, 도시되지는 않았지만, 반사부(RA)에는 반사 효율을 더욱 향상시키기 위한 요철형 패턴(247a)을 구비한 유기절연막(247)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 투과부(TA)에는 듀얼 셀갭을 위하여 상기 유기 절연막(247)에 식각홈(248)이 형성되어 있으며, 상기 반사부(RA)의 요철형 패턴(247a) 상에는 반사 전극(249)이 상기 요철형 패턴(247a)의 굴곡을 따라 형성되어 반사효율을 증대시킨다.
한편, 앞서 간단히 언급된 바와 같이, 상기 게이트 배선(225)과 소정 간격 이격되어 스토리지 배선(244)이 형성되어 있고, 상기 스토리지 배선(244)과 연결된 스토리지 전극(243)이 화소 영역(P)에 복수 개 형성되어 있다.
그런데, 상기 스토리지 전극(243)은 제 1 스토리지 전극(243a)과, 제 2 스토리지 전극(243b)과, 제 3 스토리지 전극(243c)으로 이루어지는데, 상기 제 1 스토리지 전극(243a)은 반사부(RA)에서 제 1 화소 전극(261a) 사이에서 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1)를 형성하고 있으며, 제 2 스토리지 전극(243b)은 제 1 도메인(A)과 제 2 도메인(B) 사이의 제 1 연결 화소 전극(260a) 사이에서 제 2 스토리지 캐패시 터(Cst2)를 형성하고 있으며, 상기 제 3 스토리지 전극(243c)은 상기 제 2 도메인(B)과 제 3 도메인(C) 사이의 제 2 연결 화소 전극(260b) 사이에서 제 3 스토리지 캐패시터(Cst3)를 형성하고 있다.
상기 제 1 내지 제 3 스토리지 캐패시터(Cst1, Cst2, Cst3)의 총합이 하나의 화소에 대한 총 스토리지 캐패시터 용량(C)이 된다.
상기 제 1 도메인(A)과 제 2 도메인(B) 사이와, 상기 제 2 도메인(B)과 제 3 도메인(C) 사이는 슬릿(s)에 의해 상기 화소 전극(261a, 261b, 261c)이 소정 간격 이격되는 부분이 발생되며, 이와 같은 슬릿(s)에 대응되는 위치의 액정층(270)은 구동되지 않으므로, 상기 슬릿(s)이 형성된 위치를 통해서 상기 스토리지 배선(244)과 제 2, 3 스토리지 전극(243b, 243c)이 연결될 수 있다.
상기와 같이 다중 도메인으로 이루어지는 반사투과형 액정표시장치의 경우에 일반적으로 반사부(RA)에 스토리지 캐패시터를 형성하는 경우가 많으나, 본 발명과 같이 반사부(RA)에 스토리지 캐패시터(Cst1)를 형성하고, 투과부(TA)의 소정 영역, 예를 들어, 각 도메인 간의 전기적 연결을 위한 연결 화소 전극 등에 스토리지 캐패시터(Cst2, Cst3)를 형성할 경우에는 스트리지 캐패시터(C) 용량을 확보할 수 있다. 따라서, 개구율을 향상시키기 위하여 반사부(RA)의 크기를 줄이게 될 경우 스토리지 캐패시터(C)의 용량을 보상할 수 있게 되고 화소전압강하(ΔVp ; voltage drop) 값이 감소되어 화질을 향상시킬 수도 있다.
이때, 상기 스토리지 배선(244) 및 스토리지 전극(243)과 화소 전극 및 연결화소전극(261a, 260a, 260b) 사이에 적층된 게이트 절연막(229), 보호막(245) 및 유기 절연막(247)이 유전체로서의 역할을 하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치는 3중 도메인 구조에서 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로, 제 2, 3 도메인(B, C)은 투과부(TA)로 사용되는 다중 도메인 반사투과형 액정표시장치에만 적용되는 것이 아니라, 하나의 화소 영역(P)을 적어도 2개 이상의 도메인으로 분할하는 다중 도메인에서 반사부(RA)의 면적보다 투과부(TA)의 면적이 크게 형성될 경우에는 적용될 수 있다.
도 4는 도 3에서 Ⅱ-Ⅱ'로 절단하여 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치의 어레이 기판은 반사모드와 투과모드로 선택적으로 구동될 수 있도록 하기 위하여 상기 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로서 제 1 화소 전극(261a) 상부 또는 하부에 반사 전극(249)을 더 구비하고 있으며, 상기 제 2, 3 도메인(B, C)은 투과부로서 제 2, 3 화소 전극(261b, 261c)을 투과 전극으로 사용하고 있다.
도 4에 도시된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치의 제조 방법에 따른 공정 순서대로 이하 설명한다.
먼저, 어레이 기판(200)상에 게이트전극(223)과 게이트배선(225)과 상기 게이트 배선(225)과 소정 간격 이격되어 스토리지 배선(244) 및 스토리지 전극(243)이 형성되어 있다.
상기 스토리지 전극(243)은 화소 영역(P) 내에 제 1 스토리지 전극(243a)과, 제 2 스토리지 전극(243b)과, 제 3 스토리지 전극(243c)으로 이루어지는데, 상기 제 1 스토리지 전극(243a)은 반사부(RA)에서 스토리지 캐패시터(Cst1)를 형성하고 있으며, 제 2 스토리지 전극(243)은 제 1 도메인(A)과 제 2 도메인(B) 사이에서 스토리지 캐패시터(Cst2)를 형성하고 있으며, 상기 제 3 스토리지 전극(243c)은 상기 제 2 도메인(B)과 제 3 도메인(C) 사이에서 스토리지 캐패시터(Cst3)를 형성하고 있다.
그리고, 상기 게이트 배선(225)등이 형성된 어레이 기판(200)의 전면에 제 1 절연막인 게이트 절연막(229)을 형성한다.
상기 게이트 전극(223)상부의 게이트 절연막(229)상에 아일랜드(island) 형태로 액티브층(231)(active layer)과 오믹콘택층(233)(ohmic contact layer)을 형성한다.
다음으로, 상기 오믹 콘택층(233)이 형성된 기판(200)의 전면에 상기 오믹 콘택층(233)과 접촉하는 소스전극(235)과 드레인전극(237)과, 상기 소스전극(235)과 연결된 데이터배선(239)을 형성한다.
이때, 상기 오믹 콘택층(233)과 상기 액티브층(231), 소스 및 드레인 전극(235, 237)과, 데이터 배선(239)은 하나의 마스크 공정으로 형성될 수도 있다.
상기 데이터 배선(239)등이 형성된 기판(200)상에 절연물질을 증착하여, 제 2 절연막인 보호막(245)을 형성한다.
상기 보호막(245)은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 증착하 여 형성한 무기 절연막이다.
상기 보호막(245)의 상부에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지 (resin)를 포함한 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 제 3 절연막인 유기절연막(247)을 형성한다.
상기 유기절연막(247) 상부의 반사부(RA)에는 요철형 패턴(247a)이 형성되어 있다.
상기 화소 영역(P)의 일부에는 게이트 절연막(229), 보호막(245), 유기절연막(247)을 식각하여 제 1 식각홈(248a), 제 2 식각홈(248b)을 형성한다.
상기 제 1 식각홈(248a)은 상기 투과부(TA1)로 사용되는 제 2 도메인(B)에 대응되는 위치에 형성하며, 상기 제 2 식각홈(248b)은 상기 투과부(TA2)로 사용되는 제 3 도메인(C)에 대응되는 위치에 형성한다.
상기 제 1, 2 식각홈(248a, 248b)은, 상기 반사투과형 액정표시장치에 반사부(RA)와 투과부(TA)에서 듀얼셀갭(dual cell gap)을 형성할 수 있도록 하며, 상기 투과부(TA)의 셀 갭(d1)은 상기 반사부(RA)의 셀 갭(d2)의 약 두배가 되도록 함으로써 반사부(RA)와 투과부(TA)의 광효율을 향상시키고 있다.
이때, 상기 제 2 도메인(B)과 제 3 도메인(C) 사이에 형성된 제 2 스토리지 전극(243b)이 노출되지 않도록 한다.
그리고, 상기 드레인 전극(237)의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(253)을 형성한다.
상기 유기 절연막(247) 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(237)에 접촉하면서 화소 영역(P)에 구성되는 투명 화소 전극(261a, 261b, 261c)을 형성한다.
상기 화소 전극(261a, 261b, 261c)은 슬릿(s)에 의해서 제 1, 2, 3 도메인(A, B, C)으로 분할하여 제 1, 2, 3 화소 전극(261a, 261b, 261c)으로 이루어지며, 상기 제 1, 2, 3 화소 전극(261a, 261b, 261c)은 연결 화소 전극(260a, 260b)에 의해 연결되어 형성되고 있다.
그리고, 상기 제 1 화소 전극(261a)은 상기 반사 전극(249)과 함께 반사부(RA)에 형성되어 있으며, 상기 제 2, 3 화소 전극(261b, 261c)은 투과부(TA)에 형성되어 투과 전극으로서 역할을 한다.
상기 제 1, 2, 3 화소 전극(261a, 261b, 261c)을 연결하는 제 1, 2 연결 화소 전극(260a, 260b)에 의해서 제 1, 2, 3 도메인(A, B, C)은 전기적으로 연결되어 박막 트랜지스터(TFT)에서 전달되는 신호에 대해 구동된다.
상기 제 1 화소 전극(261a)은 상기 반사부(RA)에서 유기절연막(247)의 요철형 패턴(247a)을 따라 요철 구조로 형성된다.
그리고, 상기 화소 전극(261a, 261b, 261c)이 형성된 기판 전면에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(예를 들어, AlNd)과 같이 반사율이 뛰어난 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 반사부(RA)에 반사 전극(249)을 형성한다.
이때, 상기 반사 전극(249)은 상기 반사부(RA)에서 상기 유기 절연막(247)과 제 1 화소 전극(261a)의 요철 구조를 따라 요철을 이룬다.
상기 반사 전극(249)은 상기 제 1Z 화소 전극(261a) 상부 뿐만 아니라, 상기 제 1 화소 전극(261a)의 하부에도 형성될 수 있다.
그리고, 상기 어레이 기판(200) 상에 블랙 매트릭스(281)와 컬러 필터(282)가 형성되어 있는 컬러 필터 기판(280)이 대향하고 있으며, 상기 컬러 필터 기판(280)에는 공통 전극(285)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 공통 전극(285) 상에는 전계를 왜곡시켜 다중 도메인 효과를 구현하기 위한 유전체 돌기(protrusion)(288)가 형성되어 있고, 상기 어레이 기판(200)과 컬러 필터 기판(280) 사이에는 수직 배향된 액정층(270)이 형성되어 있다.
이와 같은 구조의 3중 도메인 수직배향모드 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판(200)의 화소 전극 슬릿(s)과 컬러 필터 기판(280)의 유전체 돌기(288)에 의해서 액정 구동시에 액정 분자를 다양하게 구동시킬 수 있으므로 다중 도메인 효과를 구현할 수 있으며, 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로서, 제 2, 3 도메인(B, C)은 투과부(TA)로서 사용할 수 있어 반사모드와 투과모드로 선택적으로 구동된다.
이와 같은 본 발명의 반사투과형 액정표시장치의 일 실시예인 3중 도메인 구조에서 제 1 도메인(A)은 반사부(RA)로, 제 2, 3 도메인(B, C)은 투과부(TA)로 사용되어 반사부(RA)의 면적보다 투과부(TA)의 면적이 크게 되어 개구율이 증가되고, 반사부(RA)에 스토리지 캐패시터(Cst1)를 형성하고, 투과부(TA)의 소정 영역, 예를 들어, 각 도메인 간의 전기적 연결을 위한 연결 화소 전극 등에 스토리지 캐패시터(Cst2, Cst3)를 형성하여 스트리지 캐패시터(C) 용량을 확보할 수 있다. 따라서, 개구율을 향상시키기 위하여 반사부(RA)의 크기를 줄이게 될 경우에도 스토리지 캐패시터(C)의 용량을 보상할 수 있어 화질을 향상시킬 수도 있다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 수직배향모드 액정 표시 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명은 반사투과형 액정표시장치에서 반사부의 면적보다 투과부의 면적을 증대시켜 개구율을 향상시키는 제 1의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반사투과형 수직배향모드 액정표시장치에서 다중 도메인을 형성하고 각 도메인 사이에 스토리지 캐패시터를 형성함으로써 총 스토리지캐패시터를 확보하고 화질 특성을 향상시키며 시야각 특성을 개선하는 제 2의 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 제 1 도메인, 제 2 도메인 및 제 3 도메인으로 이루어지는 복수의 도메인을 가지는 화소 영역에 반사부와 투과부가 정의되며, 제 1 도메인은 반사부이며, 제 2 도메인 및 제 3 도메인은 투과부인 반사투과형 액정표시장치에서,
    제 1 기판 상에 교차 배치된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 형성된 게이트 전극, 반도체층, 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 연결되며, 상기 제 1 도메인에 형성된 제 1 화소전극, 상기 제 2 도메인에 형성된 제 2 화소전극 및 상기 제 3 도메인에 형성된 제 3 화소 전극과;
    상기 제 1 화소전극과 제 2 화소전극을 연결하는 제 1 연결화소전극 및 상기 제 2 화소전극과 제 3 화소전극을 연결하는 제 2 연결화소전극과;
    상기 화소 전극 내부에 형성되어 상기 복수의 도메인을 정의하는 슬릿과;
    상기 반사부에 형성된 제 1 스토리지 전극과, 상기 투과부에 형성된 제 1 연결화소전극 하부에 형성된 제 2 스토리지 전극과, 상기 투과부에 형성된 제 2 연결화소전극 하부에 형성된 제 3 스토리지 전극과;
    상기 반사부에 형성되는 제 1 스토리지 캐패시터와 상기 투과부에 형성되는 제 2 스토리지 캐패시터 및 제 3 스토리지 캐패시터와;
    상기 반사부에 형성된 반사 전극과;
    상기 제 1 기판과 대향하며 그 사이에 액정층을 형성하는 제 2 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사부에 요철구조를 가지고, 상기 투과부에 식각홈을 가지는 유기절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 소정 간격 이격되어 상기 제 1, 2 스토리지 전극과 연결된 스토리지 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 스토리지 전극은 상기 슬릿 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 액정층은 액정 분자가 수직배향된 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 투과부의 면적은 상기 반사부의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역 주변에 대응하는 위치에 블랙 매트릭스와 화소 영역에 대응하는 위치에 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 각 도메인에 유전체 돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 투과부의 셀갭은 상기 반사부의 셀갭의 두 배인 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
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