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KR20180003687A - 반사형 액정표시장치 - Google Patents

반사형 액정표시장치 Download PDF

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Publication number
KR20180003687A
KR20180003687A KR1020160082532A KR20160082532A KR20180003687A KR 20180003687 A KR20180003687 A KR 20180003687A KR 1020160082532 A KR1020160082532 A KR 1020160082532A KR 20160082532 A KR20160082532 A KR 20160082532A KR 20180003687 A KR20180003687 A KR 20180003687A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
disposed
color filter
reflective layer
layer
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020160082532A
Other languages
English (en)
Inventor
박승현
노성인
송준호
이재학
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020160082532A priority Critical patent/KR20180003687A/ko
Priority to US15/480,547 priority patent/US10191324B2/en
Priority to CN201710524768.2A priority patent/CN107561766A/zh
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판, 제1 기판상에 배치된 반사층, 상기 반사층상에 배치된 컬러 필터층 및 상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극을 포함하며, 상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부와 중첩하는 절개부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

반사형 액정표시장치{REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 반사형 액정표시장치에 대한 것이다.
최근 표시장치로, 액정 표시패널, 플라즈마 표시패널, 일렉트로 루미네센스 표시패널, 및 유기발광 표시패널을 이용하여 화상을 표시하는 표시장치가 주목받고 있다.
액정표시장치는 액정 표시패널을 포함하며, 액정 배열을 조정하여 광의 투과율을 조정함으로써 영상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 스스로 빛을 발생하지 못하는 표시장치이다. 따라서, 투과형 액정표시장치는 액정 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 그런데, 백라이트 어셈블리는 두껍고 무거우며 많은 전력을 소모한다.
적은 소비전력으로 구동될 수 있는 표시장치로 반사형 액정표시장치가 있다. 반사형 액정표시장치는 자연광이나 외부의 인조광을 반사시키는 방법으로 광의 투과율을 조절하여 화면을 표시한다. 따라서 반사형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치에 비해 가볍고, 적은 양의 소비전력을 소모한다.
본 발명의 일 실시예는 고개구율을 가지며 혼색이 방지된 반사형 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 고해상도의 반사형 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판상에 배치된 반사층; 상기 반사층상에 배치된 컬러 필터층; 및 상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며, 상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부와 중첩하는 절개부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 액정표시장치는 상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인을 더 포함하며, 상기 데이터 라인은 상기 절개부와 중첩하지 않는다.
상기 액정표시장치는 상기 제1 기판상에 배치되며 데이터 라인과 교차되는 게이트 라인을 더 포함하며, 상기 게이트 라인은 상기 절개부와 중첩하지 않는다.
상기 절개부는, 상기 데이터 라인을 따라 상기 데이터 라인에 인접하여 배치된 제1 절개부; 및 상기 게이트 라인을 따라 상기 게이트 라인에 인접하여 배치된 제2 절개부;를 포함한다.
상기 액정표시장치는 상기 제2 절개부 상에 배치된 차광층을 더 포함한다.
상기 제1 절개부 상에는 상기 차광층이 배치되지 않는다.
상기 데이터 라인은 상기 반사층과 중첩한다.
상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있다.
상기 반사층은 소정의 전위를 갖는 단자와 연결된다.
상기 반사층은 접지단자와 연결된다.
상기 액정표시장치는 상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인을 더 포함하며, 상기 반사층은 상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인과 동일층에 배치된다.
상기 반사층은 상기 데이터 라인과 동일한 재료로 이루어진다.
상기 반사층은 화소 단위로 배치된 섬 형태의 패턴을 갖는다.
상기 반사층은 화소 전극과 전기적으로 연결된다.
상기 액정표시장치는 상기 반사층과 다른 층에 배치되며, 평면도를 기준으로 상기 반사층과 상기 데이터 라인 사이에 배치된 스토리지 전극을 더 포함한다.
상기 액정표시장치는 상기 반사층, 상기 데이터 라인 및 상기 스토리지 전극 사이에 배치된 차광층을 더 포함한다.
상기 반사층은 상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는다.
상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터는 각각 상기 데이터 라인을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인; 상기 제1 기판상에 배치되며, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인; 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 상에 배치되며, 데이터 라인과 평행한 제1 절개부를 갖는 반사층; 상기 반사층 상에 배치된 컬러 필터층; 및 상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며, 상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부는 상기 제1 절개부와 중첩하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판상에 제1 방향을 따라 배치된 데이터 라인; 상기 제1 기판상에, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치된 게이트 라인; 상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인과 동일한 층에 배치된 반사층; 상기 반사층 및 상기 데이터 라인 상에 배치된 컬러 필터층; 및 상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며, 상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부는 상기 반사층과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 컬러 필터들의 경계부에서 혼색 발생이 방지된 반사형 액정표시장치를 제공한다. 또한 본 발명의 다른 일 실시예는, 컬러 필터들의 경계부에 좁은 폭을 갖는 차광층이 배치되거나 차광층이 배치되지 않아, 우수한 개구율을 반사형 액정표시장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 2a는 도 1의 배선부에 대한 평면도이다.
도 2b는 도 1의 반사층에 대한 평면도이다.
도 2c는 도 1의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이다.
도 2d는 도 1의 반사층과 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이다.
도 2e는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 컬러 필터 경계부에서의 광 경로를 도시한 단면도이다.
도 5a는 반사형 액정표시장치의 광학적 구동원리에 대한 단면도이다.
도 5b는 편광자의 투과축과 위상차판의 지상축(slow axis)의 관계에 대한 일례이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 7a는 도 6의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이다.
도 7b는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이다.
도 8은 도 6의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 10a는 도 9의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이다.
도 10b는 도 9의 반사층, 배선부 및 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이다.
도 10c는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이다.
도 10d는 도 9의 반사층, 배선부 및 화소전극의 배치에 대한 평면도이다.
도 11은 도 9의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 13a는 도 12의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이다.
도 13b는 도 12의 반사층, 배선부 및 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이다.
도 13c는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이다.
도 13d는 도 12의 반사층, 배선부 및 화소전극의 배치에 대한 평면도이다.
도 14는 도 12의 IV-IV'를 따라 자른 단면도이다.
도 15는 도 12의 V-V'를 따라 자른 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 17은 도 16의 VI-VI'를 따라 자른 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 19는 도 18의 VII-VII'를 따라 자른 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 설명하는 실시예나 도면들로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 표현하기 위해 사용된 용어들로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 해석되어야 한다. 용어의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면에서, 발명의 이해를 돕기 위해, 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하며, 실제 제품에 있는 구성요소가 표현되지 않고 생략되기도 한다. 따라서 도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다. 도면에서 동일 또는 유사한 역할을 하는 구성요소들은 동일한 부호로 표시된다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)", "상", "하" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배치될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배치 방향에 따라 다르게 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소와 '연결'되어 있다라고 기재되는 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 직접 접촉하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 구성요소가 개재되어 전기적으로 연결된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
또한, 어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 또는 구성요소의 '상'에 있다 또는 배치된다라고 기재되는 경우, 상기 어떤 층이나 구성요소가 상기 다른 층이나 구성요소와 직접 접촉하여 배치된 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 층이 개재되어 배치된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1, 도 2a 내지 2e 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101)의 평면도이다.
도 2a는 도 1의 배선부에 대한 평면도이고, 도 2b는 도 1의 반사층에 대한 평면도이고, 도 2c는 도 1의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이고, 도 2d는 도 1의 반사층과 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이고, 도 2e는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 제1 기판(110), 제1 기판(110)에 대향되어 배치된 제2 기판(210), 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된 액정층(LC), 및 제2 기판(210) 상에 배치된 편광판(410)을 포함한다.
제1 기판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 재료로 만들어질 수 있다. 제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 다양한 무기막들 및 유기막들 중에서 선택된 하나 이상의 막을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 생략될 수도 있다.
버퍼층(120)상에 반도체층(SM)이 배치된다. 반도체층(SM)은 비정질 또는 결정질 실리콘으로 만들어질 수 있다. 또한, 반도체층(SM)은 산화물 반도체 재료를 포함할 수 있다.
반도체층(SM)상에 게이트 절연막(130)이 배치되고, 게이트 절연막(130)상에 게이트 전극(GE)이 배치된다. 게이트 절연막(130)은 제1 기판(110)의 전면에 배치될 수도 있고, 게이트 전극(GE)과 중첩하는 영역에만 배치될 수도 있다. 도 3에서, 게이트 절연막(130)은 게이트 전극(GE)과 중첩하는 영역에 배치된다.
게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)으로부터 연장된다.
게이트 전극(GE) 상에 층간 절연막(133)이 배치된다. 층간 절연막(133)은 절연성을 갖는 유기막 또는 무기막으로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(133) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 배치된다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 서로 이격되어 배치되며, 각각 반도체층(SM)과 일부 중첩한다. 층간 절연막(133)에 형성된 콘택홀을 통하여 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 각각 반도체층(SM)과 연결된다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 데이터 라인(DL)의 일부가 소스 전극(SE)이 된다. 드레인 전극(DE)은 콘택홀(CNT)을 통해 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
데이터 라인(DL)은 게이트 라인(GL)과 교차한다. 이하, 데이터 라인(DL)이 연장된 방향을 제1 방향이라고 하며, 게이트 라인(GL)이 연장된 방향을 제2 방향이라고 한다. 도 1을 참조하면, 제1 방향은 도면의 세로방향이며, 제2 방향은 도면의 세로 방향이다.
게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 박막트랜지스터(TFT)를 구성한다. 도 1 및 도 3에 개시된 박막트랜지스터(TFT)의 구조를 탑 게이트 구조라고도 한다. 그러나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 박막트랜지스터(TFT)가 바텀 게이트 구조를 가질 수도 있다.
게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 박막트랜지스터(TFT)를 포함하는 부분을 배선부라 한다. 배선부는 화소를 구동하기 때문에 구동부라고도 한다. 도 2a에 배선부가 도시되어 있다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 상에 패시베이션층(140)이 배치된다. 패시베이션층(140)은 배선부를 보호한다.
패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치된다. 제1 보호층(151)은 유기막 또는 무기막으로 이루어진 단일막일 수도 있고, 다층막일 수도 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 보호층(151)은 유기막이다. 패시베이션층(140)과 제1 보호층(151) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
제1 보호층(151)상에 반사층(160)이 배치된다. 반사층(160)은 적어도 화소 전극(PE)과 중첩되는 영역에 배치된다. 반사층(160)은 금속으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반사층(160)은 알루미늄(Ag) 또는 은(Ag)을 포함하는 반사막으로 만들어질 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 데이터 라인(DL)은 반사층(160)과 중첩한다. 또한, 게이트 라인(GL)도 반사층(160)과 중첩한다(도 2c 참조).
반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 절연된다. 반사층(160)은 콘택홀(CNT) 영역을 제외한 영역에 배치된다. 도 2b를 참조하면, 반사층(160)은 개구홀(H1)을 가지며, 개구홀(H1)은 콘택홀(CNT)에 대응되어 형성된다(도 3 참조).
도 1 및 도 2b를 참조하면, 반사층(160)은 절개부(S1, S2)를 가진다. 절개부(S1, S2)는 데이터 라인(DL)과 중첩하지 않고, 게이트 라인(GL)과도 중첩하지 않는다. 구체적으로, 제1 절개부(S1)는 데이터 라인(DL)과 인접하여 데이터 라인(DL)과 평행 배치된다. 제2 절개부(S2)는 게이트 라인(GL)과 인접하여 게이트 라인(GL)과 평행 배치된다.
두 개의 제1 절개부(S1)와 두 개의 제2 절개부(S2)에 의하여 정의되는 영역은 화소(R, G, B, W)의 개구부에 대응된다.
반사층(160)은 절개부(S1, S2) 사이에 배치된 연결부(NE)를 포함한다. 이러한 연결부(NE)에 의해, 반사층(160)에 전체에 걸쳐 균일한 전압 인가가 가능하다.
반사층(160)상에 컬러 필터층(CF)이 배치된다. 컬러 필터층(CF)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)는 서로 다른 색을 가지며, 각각, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 필터이며, 적색 화소(R)에 대응된다. 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색 필터이며, 녹색 화소(G)에 대응된다. 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 필터이며, 청색 화소(B)에 대응된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 백색 화소(W)를 포함한다. 백색 화소(W)에 대응되는 반사층(160)의 상부에는 컬러 필터가 배치되지 않는다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 백색 화소(W)에 백색 필터가 배치될 수도 있다. 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)는 콘택홀(CNT) 영역에 배치되지 않는다.
또한, 반사층(160)에 형성된 절개부(S1, S2)는 서로 다른 두 개의 컬러 필터의 경계부와 중첩한다. 본 발명의 제1 실시예에서, 서로 다른 두 개의 컬러 필터가 만나는 부분을 경계부라 하며, 경계부에서 두 개의 컬러 필터가 중첩할 수도 있고 서로 이격되어 있을 수도 있다.
구체적으로 도 2d를 참조하면, 제1 절개부(S1) 상에 제1 컬러 필터(CF1)와 제2 컬러 필터(CF2)의 경계부가 위치하고, 제2 컬러 필터(CF2)와 제3 컬러 필터(CF3)의 경계부가 위치한다. 또한, 제2 절개부(S2) 상에 제1 컬러 필터(CF1)와 제3 컬러 필터(CF3)의 경계부가 위치한다.
백라이트를 포함하지 않는 반사형 액정표시장치(101)에서, 반사 매질이 배치되지 않은 곳에서는 광반사가 이루어지지 않는다. 도 2d를 참조하면, 두 컬러 필터의 경계부가 절개부(S1, S2)와 중첩하기 때문에, 두 컬러 필터의 경계부에서 광반사가 이루어지지 않는다. 그에 따라, 두 개의 컬러 필터의 경계부는 암(black) 상태가 되어, 혼색이 발생하지 않는다.
도 4는 컬러 필터 경계부에서의 광 경로를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 반사층(160)으로 입사된 광(L1)은 반사층(160)에서 반사되어, 컬러 필터(CF1,CF2)를 통과한 후 방출된다. 반면, 반사층(160)이 배치되지 않은 두 컬러 필터(CF1, CF2)의 경계부로 입사된 광(L2)은 반사되지 않는다. 특히, 제1 기판(110) 하부에 샤시(510)가 배치되고, 샤시(510)에 블랙 코팅(511)이 형성되어 있는 경우, 두 컬러 필터(CF1, CF2)의 경계부에 대응되는 제1 절개부(S1)로 입사된 광은 블랙 코팅(511)에 흡수되어 외부로 방출되지 않는다.
이와 같이, 두 컬러 필터(CF1, CF2)의 경계부에서 광반사가 이루어지지 않기 때문에, 컬러 필터(CF1, CF2)의 경계부를 따라 차광층(155)이 배치되지 않더라도, 혼색이 방지된다. 차광층(155)이 배치되지 않는 경우, 액정표시장치(101)는 우수한 개구율을 가질 수 있으며, 이러한 액정표시장치는 고해상도의 화면을 표시할 수 있다.
컬러 필터층(CF) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다. 제2 보호층(152)은 유기막 또는 무기막으로 이루어진 단일막일 수도 있고, 다층막일 수도 있다. 제2 보호층(152)은 제1 보호층(151)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
제1 보호층(151) 및 제2 보호층(152)의 일부가 제거되어, 드레인 전극(DE)의 일부를 드러내는 콘택홀(CNT)이 만들어진다.
제2 보호층(152)상에 화소 전극(PE)이 배치된다. 화소 전극(PE)은 ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다.
화소 전극(PE)은 반사층(160)과 중첩되어 화소 단위로 배치된다. 화소 전극(PE)은 콘택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(DE)와 전기적으로 연결된다.
화소 전극(PE)이 반사층(160)과 중첩하여 배치되기 때문에, 반사층(160)의 전위가 변하는 경우, 반사층(160)과의 커플링(coupling)으로 인해 화소 전극(PE)의 전위 역시 변할 수 있다. 예를 들어, 반사층(160)의 전위가 불안정하면 화소 전극(PE)의 전위에 리플(riffle)이 발생할 수 있고, 이러한 리플(riffle)은 화면의 깜박거림, 즉 플리커(flicker)의 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 반사층(160)은 화소 전극(PE)과 절연되며, 소정의 전위를 갖는 단자(미도시)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 반사층(160)은 접지단자(미도시)와 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 반사층(160)은 일정한 전위를 갖는 다른 단자와 연결될 수도 있다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(LC)이 개재된다.
제2 기판(210)상에 공통 전극(CE)이 배치된다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 대향하며, ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다.
제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 지지하는 컬럼 스페이서(CS)가 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된다. 컬럼 스페이서(CS)에 의해 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이의 간격, 즉 샐 갭(cell gap)이 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 제2 기판(210) 상에 차광층(155)이 배치될 수 있다. 차광층(155)은 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며, 제2 기판(210)의 공통 전극(CE) 상에 배치될 수 있다.
차광층(155)은 컬럼 스페이서(CS)와 일체로 형성될 수 있다.
도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 차광층(155)과 컬럼 스페이서(CS)의 배치에 대한 평면도이다.
도 2e를 참조하면, 차광층(155)은 게이트 라인(GL) 및 제2 절개부(S2) 상에 배치될 수 있다. 반면, 제1 절개부(S1) 상에는 차광층(155)이 배치되지 않는다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 중첩에 의한 혼색의 우려가 없기 때문에, 얇은 폭을 갖는 차광층(155)이 배치되어도 화소 구분이 충분히 이루어질 수 있다. 이와 같이, 얇은 폭을 갖는 차광층(155)을 포함하는 액정표시장치(101)는 우수한 개구율을 가지며 고해상도 화면을 표시할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 차광층(155)은 생략될 수 있다.
컬럼 스페이서(CS)는 박막트랜지스터(TFT)와 중첩하여 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 컬럼 스페이서(CS)는 반사층(160)의 연결부(NE)와 중첩하여 배치될 수도 있다.
또한, 제2 기판(210) 상에 편광판(410)이 배치된다. 편광판(410)은 공통 전극(CE) 반대쪽에 배치된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 반사형 액정표시장치이다. 반사형 액정표시장치는 입사된 자연광 또는 외광을 이용하여 화상을 표시한다. 구체적으로, 입사된 자연광 또는 외광이 반사층(160)에 반사되어 컬러 필터층(CF)과 액정층(LC)을 통과함으로써 화상이 표시된다. 편광판(410)은 입사광 및 반사층(160)에 의해 반사되는 반사광을 제어하여, 액정표시장치(101)가 화면을 표시할 수 있도록 한다.
편광판(410)은 편광자(414) 및 편광자(414) 상에 배치된 위상차판(413)을 포함한다. 편광판(410)이 제2 기판(210)에 부착될 때, 위상차판(413)이 편광자(414)보다 액정층(LC)에 가까이 배치된다.
편광자(414)는 편광판(410)으로 입사된 외광을 선편광시킨다.
편광자(414)로, 폴리비닐알코올(PVA)계 수지에 이색성 색소가 흡착 배향되어 만들어진 필름이 사용될 수 있다. 폴리비닐알콜(PVA)계 수지의 예로, 아세트산 비닐의 단독 중합체 또는 아세트산 비닐과 다른 단량체의 공중합체 등이 있다.
위상차판(413)은 편광자(414)의 일면에 배치된다.
위상차판(413)은 광의 위상을 지연시킨다. 위상차판(413)은 선편광을 원편광으로 바꾸기도 하도 원평광을 선편광으로 바꾸기도 한다. 예를 들어, 편광판(410)으로 입사된 외광은 편광자(414)에 의하여 선편광되고, 위상차판(413)에 의하여 원편광된다. 원편광된 외광은 액정표시장치(101)의 내부에서 반사된 후 다시 편광판(410)을 통과하여 외부로 방출되거나, 또는 편광판(410)을 통과하지 못하고 소멸된다.
위상차판(413)은 필름 형태로 만들어질 수 있다. 위상차판(413)은 λ/4 위상차판(quarter wave plate; QWP)을 포함한다. λ/4 위상차판의 종류나 제조방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. λ/4 위상차판으로 상업적으로 시판되는 제품이 사용될 수도 있다.
위상차판(413)의 일면에 광확산 필름(Light Control Film; LCF)(미도시)이 배치될 수도 있다. 광확산 필름은 광 지향성을 가져 외광 또는 반사광의 경로를 제어할 수 있으며, 반사광을 확산시켜 광효율을 향상시킬 수 있다.
도 5a는 반사형 액정표시장치의 광학적 구동원리에 대한 단면도이고, 도 5b는 편광자(414)의 투과축과 위상차판(413)의 지상축(slow axis)의 관계에 대한 일례이다. 구체적으로, 도 5a는 편광자(414)와 위상차판(413)을 포함하며 노말 화이트 모드로 구동되는 반사형 액정표시장치(101)의 광학적 구동원리를 개략적으로 나타낸다.
먼저, 밝은 화면인 화이트(white) 화면이 표시되는 원리(좌측)를 설명한다.
외부에서 액정표시장치(101)로 입사되는 외광(Li)의 진행방향을 z축이라 하면, 양방향 화살표로 표시된 도면의 좌우축은 x축, 동심원(⊙)으로 표시된 도면을 앞뒤로 통과하는 축은 y축이 된다. 그리고, z축 방향으로 입사된 외광(Li)은 xy평면을 무작위로 진동하는, 편광되지 않은 빛이다. 편광자(414)를 거쳐 입사된 외광(Li)은 편광자(414)의 작용으로 투과축인 x축에 대해 평행하게 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF1) 상태가 된다.
위상차판(413)의 지상축(遲相軸; slow axis)(435)은 편광자(414)의 투과축(445)과 대략 45ㅀ의 사잇각을 가지도록 배치된다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 위상차판(413)의 지상축(435)과 편광자(414)의 투과축(445)이 배치될 수 있다. 그에 따라 선편광(SF1)된 광이 위상차판(413)을 통과할 때 양 축 성분 사이에 90ㅀ의 위상차가 생긴다. 따라서, 위상차판(413)을 통과한 광은 반시계방향으로 회전하는 원편광(SF2) 상태가 된다.
전압이 가해지지 않은 영역(OFF)의 액정(310)은 비틀려 있으며, 액정층(LC)을 통과하는 광의 x축과 y축 성분에 90ㅀ만큼의 위상차를 준다. 따라서, 액정층(LC)을 통과한 광은 y축 방향으로 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF3) 상태가 된다.
y축 방향으로 선편광(SF3)된 광은 반사층(160)에서 반사된 후에도 y축 방향으로 진동하는 선편광(SF4) 상태가 된다. 반사층(160)에서 반사된 광은 다시 액정층(LC)을 통과하면서 광의 위상이 역으로 90ㅀ만큼 돌려져 반시계 방향으로 회전하는 원편광(SF5) 상태가 되고, 다시 위상차판(413)을 거치면서 위상이 90ㅀ만큼 돌려져 x축 방향으로 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF6) 상태가 된다.
편광자(414)의 투광축이 x축 방향과 평행하므로, x축 방향으로 선편광(SF6)된 광은 그대로 편광자(414)를 통과하여, 반사광(Lr)에 의해 밝은 표시 영역이 만들어진다. 따라서, 전압이 걸리지 않은(OFF) 정상상태에서 밝은 화면, 즉 화이트 화면이 표시된다.
다음, 어두운(dark) 화면인 블랙(black) 화면이 표시되는 원리를 설명한다.
입사되는 외광(Li)의 성질이 화이트 화면을 표시할 때와 동일하다고 할 때, 편광판(410)으로 입사된 광은 편광자(414)를 통과하여 선편광(SO1) 상태가 되고, 위상차판(413)을 통과한 후 반시계 방향으로 회전하는 원편광(SO2) 상태가 된다. 블랙(black) 화면이 표시될 때에는, 화소에 전압이 인가되어(ON) 액정(310)이 비틀어지지 않고 평행 배열되며, 액정층(LC)을 진행하는 광은 위상 변화 없이 원편광(SO3) 상태를 유지한다.
반사층(160)에서 광이 반사될 때 원편광의 위상이 변화되어, 반사층(160)에서 반사된 광은 반사층(160)으로 입사된 광과 직교(orthogonal) 상태가 된다. 즉, 반사층(160)에서 반사된 광은 시계 방향으로 회전하는 원편광(SO4) 상태가 된다.
원편광(SO4)된 광이 액정층(LC)을 지나면서 위상이 변화되지 않으므로, 액정층(LC)을 통과한 광은 시계 방향으로 원편광(SO5) 상태를 유지한다. 시계 방향으로 원편광(SO5)된 광은 위상차판(413)을 지나면서 90ㅀ 위상 변화되어 y축 방향으로 진동하는 y축 성분만 갖는 선편광(SO6) 상태가 된다. 그런데, 편광자(414)가 x축 방향의 투광축을 가지므로, y축 성분만 갖는 선편광(SO6)은 편광자(414)를 통과하지 못하고 차단(block)된다. 이와 같이, 반사광이 차단되므로, 전압이 인가된 화소는 어둡게 보인다. 즉, 블랙 화면이 표시된다.
다음, 도 6, 도 7a, 7b 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 이하, 중복을 피하기 위하여, 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 7a는 도 6의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이고, 도 8은 도 6의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(102)는 반사형 액정표시장치로, 제1 기판(110), 제1 기판(110)에 대향되어 배치된 제2 기판(210) 및 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다.
제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치되고, 버퍼층(120)상에 게이트 전극(GE)이 배치된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)으로부터 연장된다.
게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL) 상에 게이트 절연막(130)이 배치된다.
게이트 절연막(130)상에 반도체층(SM)이 배치된다.
반도체층(SM)과 적어도 일부 중첩되어 반도체층(SM)상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 배치된다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 채널 영역을 사이에 두고 서로 이격된다.
도 6 및 도 7a를 참조하면, 데이터 라인(DL)의 일부가 소스 전극(SE)이 된다. 드레인 전극(DE)은 콘택홀(CNT)을 통해 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 박막트랜지스터(TFT)를 구성한다. 도 6 및 도 8에 개시된 박막트랜지스터(TFT)의 구조를 바텀 게이트 구조라고도 한다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 상에 패시베이션층(140)이 배치되고, 패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치된다. 패시베이션층(140)과 제1 보호층(151) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
제1 보호층(151)상에 반사층(160)이 배치된다. 반사층(160)은 적어도 화소 전극(PE)과 중첩되는 영역에 배치된다. 반사층(160)은 금속으로 만들어질 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)은 반사층(160)과 중첩한다. 또한, 반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 절연된다.
반사층(160)은 콘택홀(CNT) 영역을 제외한 영역에 배치된다.
또한, 반사층(160)은 절개부(S1, S2)를 가진다. 절개부(S1, S2)는 데이터 라인(DL)과 중첩하지 않고, 게이트 라인(GL)과도 중첩하지 않는다.
두 개의 제1 절개부(S1)와 두 개의 제2 절개부(S2)에 의하여 정의되는 영역은 화소(R, G, B, W)의 개구부에 대응된다.
반사층(160)은 절개부(S1, S2) 사이에 배치된 연결부(NE)를 포함한다.
반사층(160)상에 컬러 필터층(CF)이 배치된다. 컬러 필터층(CF)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)는 서로 다른 색을 가지며, 각각, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 필터이며, 적색 화소(R)에 대응된다. 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색 필터이며, 녹색 화소(G)에 대응된다. 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 필터이며, 청색 화소(B)에 대응된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 백색 화소(W)를 포함한다. 백색 화소(W)에 대응되는 반사층(160)의 상부에는 컬러 필터가 배치되지 않는다.
반사층(160)에 형성된 절개부(S1, S2)는 서로 다른 두 개의 컬러 필터의 경계부와 중첩한다.
백라이트를 포함하지 않는 반사형 액정표시장치(101)에서, 서로 다른 두 개의 컬러 필터의 경계부가 절개부(S1, S2)와 중첩하기 때문에, 경계부에서 광반사가 이루어지지 않는다. 그에 따라, 두 개의 컬러 필터의 경계부는 암(black) 상태가 되어, 컬러 필터들의 중첩에 의한 혼색이 발생하지 않는다.
컬러 필터층(CF) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다.
제1 보호층(151), 컬러 필터층(CF) 및 제2 보호층(152)의 일부가 제거되어, 드레인 전극(DE)의 일부를 드러내는 콘택홀(CNT)이 만들어진다.
제2 보호층(152)상에 화소 전극(PE)이 배치된다. 화소 전극(PE)은 반사층(160)과 중첩되어 화소 단위로 배치된다. 화소 전극(PE)은 콘택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(DE)와 전기적으로 연결된다.
화소 전극(PE)은 ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다.
반사층(160)은 화소 전극(PE)과 절연되며, 소정의 전위를 갖는 단자와 연결될 수 있다. 예를 들어, 반사층(160)은 접지단자(미도시)와 연결될 수 있다. 반사층(160)은 일정한 전위를 갖는 다른 단자와 연결될 수도 있다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(LC)이 개재된다.
제2 기판(210)상에 공통 전극(CE)이 배치된다.
제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 지지하는 컬럼 스페이서(CS)가 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된다.
또한, 제2 기판(210) 상에 차광층(155)이 배치된다. 차광층(155)은 제2 기판(210)의 공통 전극(CE) 상에 배치될 수 있다.
도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(102)의 차광층(155)과 컬럼 스페이서(CS)의 배치에 대한 평면도이다.
도 7b를 참조하면, 차광층(155)은 게이트 라인(GL), 박막트랜지스터(TFT) 및 제2 절개부(S2) 상에 배치될 수 있다. 차광층(155)은 생략될 수 있다.
컬럼 스페이서(CS)는 반사층(160)의 연결부(NE)와 중첩하여 배치된다.
제2 기판(210) 상에 편광판(410)이 배치된다. 편광판(410)은 공통 전극(CE) 반대쪽에 배치된다.
이하, 도 9, 도 10a 내지 10d 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 10a는 도 9의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이고, 도 10b는 도 9의 반사층, 배선부 및 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이고, 도 10c는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이고, 도 10d는 도 9의 반사층, 배선부 및 화소전극의 배치에 대한 평면도이다.
도 11은 도 9의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치(103)는 제1 기판(110), 제1 기판(110)에 대향되어 배치된 제2 기판(210), 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된 액정층(LC), 제2 기판(210) 상에 배치된 편광판(410)을 포함한다.
제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 생략될 수 있다.
버퍼층(120)상에 반도체층(SM)이 배치된다.
반도체층(SM)상에 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 절연막(130)은 제1 기판(110)의 전면에 배치된다.
게이트 절연막(130)상에 게이트 전극(GE)이 배치된다. 도 9 및 도 10a를 참조하면, 게이트 라인(GL)의 일부가 게이트 전극(GE)이 된다.
또한, 게이트 절연막(130)상 스토리지 전극(ST)이 배치된다. 스토리지 전극(ST)은 반사층(160)과 부분적으로 중첩되어 스토리지 커패시터를 형성한다. 스토리지 전극(ST)은 스토리지 전압을 인가 받는다. 스토리지 전극(ST)은 반사층(160)과 다른 층에 배치되며, 평면도를 기준으로 반사층(160)과 데이터 라인(DL) 사이에 배치될 수 있다.
게이트 전극(GE), 게이트 라인(GL) 및 스토리지 전극(ST) 상에 층간 절연막(133)이 배치된다.
층간 절연막(133) 상에 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 반사층(160)이 배치된다.
소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)으로부터 연장된다. 반사층(160)의 일부는 층간 절연막(133)에 형성된 콘택홀을 통해 반도체층(SM)과 연결되어 드레인 전극(DE)이 된다. 드레인 전극(DE)은 콘택홀(CNT)을 통해 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 서로 이격되어 배치되며, 각각 반도체층(SM)과 일부 중첩한다. 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 반도체층(SM)은 박막트랜지스터(TFT)를 구성한다.
데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 반사층(160)은 동일 공정에 의해 동일 물질로 만들어질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르는 경우, 반사층(160) 형성을 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.
반사층(160)은 적어도 화소 전극(PE)과 중첩되는 영역에 배치된다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 반사층(160)은 데이터 라인(DL)과 이격되어 배치되며, 게이트 라인(GL) 및 스트로지 전극(ST)과 중첩한다. 도 10a를 참조하면, 반사층(160)은 화소 단위로 배치된 섬 형태의 패턴을 갖는다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 연결된다.
데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 반사층(160) 상에 패시베이션층(140)이 배치되고, 패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치된다. 패시베이션층(140)과 제1 보호층(151) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
제1 보호층(151) 상에 컬러 필터층(CF)이 배치된다. 컬러 필터층(CF)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)는 서로 다른 색을 가지며, 각각, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치(103)는 백색 화소(W)를 포함한다. 백색 화소(W)에 대응되는 반사층(160)의 상부에는 컬러 필터가 배치되지 않는다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 백색 화소(W)에 백색 필터가 배치될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 반사층(160)과 함께 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 스토리지 전극(ST)이 광반사를 할 수 있다. 도 10a를 참조하면, 반사층(160)과 중첩하지 않고 노출된 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 스토리지 전극(ST)은 반사층(160)과 동일한 역할을 할 수 있다.
또한, 도 10a를 참조하면, 데이터 라인(DL)과 반사층(160) 사이에 비반사 영역(NR)이 존재하며, 비반사 영역(NR)에서 서로 다른 두 컬러 필터가 중첩한다.
데이터 라인(DL)과 반사층(160) 사이에 위치하는 비반사 영역(NR)은 반사층(160)에 형성된 절개부의 일부분이다.
컬러 필터층(CF) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다.
제2 보호층(152)상에 화소 전극(PE)이 배치된다. 도 10d를 참조하면, 광반사 역할을 하는 반사층(160), 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 스토리지 전극(ST) 상에 화소 전극(PE)이 배치된다.
화소 전극(PE)은 콘택홀(CNT)을 통해 반사층(160)과 전기적으로 연결된다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(LC)이 개재된다.
제2 기판(210)상에 공통 전극(CE)이 배치된다.
또한, 제2 기판(210) 상에 차광층(155)이 배치된다. 구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 광반사 역할을 하는 반사층(160), 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 스토리지 전극(ST) 이외의 영역에 차광층(155)이 배치될 수 있다. 즉, 반사층(160), 데이터 라인(DL) 및 스토리지 전극(ST) 사이의 영역에 차광층(155)이 배치될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 차광층(155)은 박막트랜지스터(TFT)상에 배치된다.
이와 같이, 차광층(155)을 최소화하면서도 컬러 필터의 중첩에 의한 혼색을 방지할 수 있기 때문에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치(103)는 우수한 개구율을 가지며, 고해상도 화면을 표시할 수 있다.
이하, 도 12, 도 13a 내지 13d, 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 설명한다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치(104)의 평면도이다.
도 13a는 도 12의 반사층과 배선부의 배치에 대한 평면도이고, 도 13b는 도 12의 반사층, 배선부 및 컬러 필터의 배치에 대한 평면도이고, 도 13c는 차광층과 컬럼 스페이서의 배치에 대한 평면도이고, 도 13d는 도 12의 반사층, 배선부 및 화소전극의 배치에 대한 평면도이다.
도 14는 도 12의 IV-IV'를 따라 자른 단면도이고, 도 15는 도 12의 V-V'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치(104)는 데이터 라인(DL)과 이격되어 데이터 라인(DL)을 따라 배치된 반사층(160)을 포함한다. 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 데이터 라인(DL)을 따라 반사층(160)에 절개부가 형성되어 있으나, 게이트 라인(GL) 방향으로는 절개부가 형성되어 있지 않다. 도 13a를 참조하면, 반사층(160)은 데이터 라인(DL)과 이격되어 데이터 라인(DL)을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 반사층(160)은 동일 공정에 의해 동일 물질로 만들어질 수 있다. 따라서, 반사층(160) 형성을 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.
또한, 반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 연결되지 않는다. 반사층(160)은, 예를 들어, 접지전극과 연결될 수 있다.
도 12, 도 14 및 도 15를 참조하면, 반사층(160) 상에 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)가 배치된다. 각각의 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)는 데이터 라인(DL)을 따라 연속적으로 배치된다. 도 13b 및 도 15를 참조하면, 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)는 데이터 라인(DL)을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는다.
이하, 도 16 및 도 17를 참조하여 본 발명의 제5 실시예를 설명한다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 17은 도 16의 VI-VI'를 따라 자른 단면도이다.
도 16을 참조하면, 제1 절개부(S1)가 데이터 라인(DL)의 오른쪽에 배치되고, 제2 절개부(S2)가 게이트 라인(GL)의 상부에 배치된다는 것을 제외하고, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치(105)는 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101)와 동일한 구조를 가진다.
제1 절개부(S1)가 데이터 라인(DL)의 오른쪽에 배치되고, 제2 절개부(S2)가 게이트 라인(GL)의 상부에 배치되는 구조에 대응하여, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 데이터 라인(DL)의 오른쪽 및 게이트 라인(GL)의 상부에서 서로 중첩한다.
이와 같이, 제1 절개부(S1)와 제2 절개부(S2)의 위치는, 본 발명의 범위 내에서 필요에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.
이하, 도 18 및 도 19를 참조하여 본 발명의 제6 실시예를 설명한다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 19는 도 18의 VII-VII'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치(106)은 제1 기판(110) 상에 배치된 공통 전극(CE) 및 화소 전극(PE)을 포함한다.
구체적으로, 도 18 및 도 19를 참조하면, 제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치되고, 버퍼층(120) 상에 박막트랜지스터(TFT)가 배치되고, 박막트랜지스터(TFT) 상에 패시베이션층(140)이 배치되고, 패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치되고 제1 보호층(151)상에 반사층(160)이 배치된다.
반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 절연된다. 반사층(160)은 콘택홀(CNT) 영역을 제외한 영역에 배치된다. 반사층(160)은 제1 및 제2 절개부(S1, S2)를 가진다. 제1 절개부(S1)는 데이터 라인(DL)과 인접하여 데이터 라인(DL)과 평행 배치되고, 제2 절개부(S2)는 게이트 라인(GL)과 인접하여 게이트 라인(GL)과 평행 배치된다.
반사층(160) 상에 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)가 배치된다. 서로 다른 두 개의 컬러 필터의 경계부는 제1 및 제2 절개부(S1, S2)와 중첩한다.
컬러 필터(CF1, CF2, CF3) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다.
본 발명의 제6 실시예에 따르면, 제2 보호층(152) 상에 공통 전극(CE)이 배치된다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 대향하며, ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 지며, 반사층(160)과 중첩한다.
공통 전극(CE)은 박막트랜지스터(TFT)와 절연되며, 콘택홀(CNT) 영역 제1 및 제2 절개부(S1, S2)와 대응되는 영역을 제외한 영역에 배치된다. 그러나, 본 발명의 제6 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 공통 전극(CE)은 제1 및 제2 절개부(S1, S2)와 대응되는 영역에 배치될 수도 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 공통 전극(CE)은 공통 전압 공급 라인과 연결되어, 공통 전압 공급 라인으로부터 공통 전압을 인가 받을 수 있다.
공통 전극(CE) 상에 제3 보호층(153)이 배치된다. 제3 보호층(153)은 절연성 재료로 만들어지며, 제2 보호층(152)과 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
제3 보호층(153) 상에 화소 전극(PE)이 배치된다. 화소 전극(PE)은 패시베이션층(140), 제1 보호층(151), 컬러 필터, 제2 보호층(152) 및 제3 보호층(153)을 관통하는 콘택홀(CNT)을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)과 연결된다.
도 18을 참조하면, 화소 전극(PE)은 콘택홀(CNT)로부터 게이트 라인을 따라 도면의 가로 방향으로 연장된 연결 전극(PEC) 및 연결 전극으로부터 연장된 복수개의 가지 전극(PEB)을 포함한다. 가지 전극(PEB)과 공통 전극(CE) 사이에서 전계가 형성되어 액정이 구동된다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(LC)이 개재된다. 제2 기판(210) 상에 차광층(155)이 배치될 수 있다.
이상 실시예와 도면을 참고하여 본 발명의 설명하였다. 상기 실시예와 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 상기 실시예나 도면에 의하여 한정되지 않는다.
101, 102, 103, 104: 액정표시장치
110: 제1 기판 160: 반사층
210: 제2 기판 310: 액정
DL: 데이터 라인 GL: 게이트 라인
DE: 드레인 전극 SE: 소스 전극
SM: 반도체층 TFT: 박막트랜지스터
S1: 제1 절개부 S2: 제2 절개부

Claims (21)

  1. 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 배치된 반사층;
    상기 반사층상에 배치된 컬러 필터층; 및
    상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며,
    상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부와 중첩하는 절개부를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인을 더 포함하며,
    상기 데이터 라인은 상기 절개부와 중첩하지 않는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판상에 배치되며 데이터 라인과 교차되는 게이트 라인을 더 포함하며,
    상기 게이트 라인은 상기 절개부와 중첩하지 않는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절개부는,
    상기 데이터 라인을 따라 상기 데이터 라인에 인접하여 배치된 제1 절개부; 및
    상기 게이트 라인을 따라 상기 게이트 라인에 인접하여 배치된 제2 절개부;를 포함하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 절개부 상에 배치된 차광층을 더 포함하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 절개부 상에 상기 차광층이 배치되지 않은 액정표시장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 데이터 라인은 상기 반사층과 중첩하는 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있는 액정표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 소정의 전위를 갖는 단자와 연결된 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 접지단자와 연결된 액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인을 더 포함하며,
    상기 반사층은 상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인과 동일층에 배치된 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반사층은 상기 데이터 라인과 동일한 재료로 이루어진 액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사층은 화소 단위로 배치된 섬 형태의 패턴을 갖는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사층은 화소 전극과 전기적으로 연결된 액정표시장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 반사층과 다른 층에 배치되며, 평면도를 기준으로 상기 반사층과 상기 데이터 라인 사이에 배치된 스토리지 전극을 더 포함하는 액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 반사층, 상기 데이터 라인 및 상기 스토리지 전극 사이에 배치된 차광층을 더 포함하는 액정표시장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 반사층은 상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는 액정표시장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터는 각각 상기 데이터 라인을 따라 연장된 라인 형상의 패턴을 갖는 액정표시장치.
  19. 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 배치된 데이터 라인;
    상기 제1 기판상에 배치되며, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인;
    상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 상에 배치되며, 데이터 라인과 평행한 제1 절개부를 갖는 반사층;
    상기 반사층 상에 배치된 컬러 필터층; 및
    상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며,
    상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부는 상기 제1 절개부와 중첩하는 액정표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있는 액정표시장치.
  21. 서로 대향되어 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 제1 방향을 따라 배치된 데이터 라인;
    상기 제1 기판상에, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치된 게이트 라인;
    상기 데이터 라인과 이격되어 상기 데이터 라인과 동일한 층에 배치된 반사층;
    상기 반사층 및 상기 데이터 라인 상에 배치된 컬러 필터층; 및
    상기 컬러 필터층상에 배치된 화소 전극;을 포함하며,
    상기 컬러 필터층은 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 인접하는 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 반사층은 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터의 경계부는 상기 반사층과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 액정표시장치.
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