(57)【要約】 【課題】  消費電力を減少させるための液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶層３００は、下部基板１００と上部基板２００との間に形成され、印加される電圧に基づいて透過される光量を制御するが、（ｉ）ノーマリホワイトモード動作時、電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差と、電圧印加の後にはαの位相差を有し、（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、電圧印加の前にはαの位相差と、電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有する。光学フィルムアセンブリーは、−αの位相差を有して、電圧印加前/後に液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する。これによって、液晶層の物性を変更しなくても、データ電圧のレベルを低下させて消費電力を減少させることができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基板と、
前記下部基板に対向する上部基板と、
前記下部基板と上部基板との間に形成され、印加される電圧に基づいて透過される光量を制御するが、（ｉ）ノーマリホワイトモード動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有し、（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有する液晶層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層に対応する目標飽和電圧をＶｓｕ、前記液晶層の一般的な飽和電圧をＶｓ、前記液晶層の一般的なしきい電圧をＶｔｈと定義するとき、
前記αは（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．３λ＜α＜（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．７λの条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する光学フィルムアセンブリーを更に含むことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光は、前記液晶層の一側から入射され、他側に透過する光であり、前記液晶層の他側の平面で観察するとき、観察者の視点の３時方向を基準として時計方向を正方向と定義して、
前記光学フィルムアセンブリーは、
前記下部基板の下に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、
前記上部基板の上に形成され、逆方向に大略１６５±１０度のスロー軸を有する第３位相板と、
前記第３位相板の上に形成され、逆方向に大略４５±１０度のスロー軸を有する第４位相板と、
前記第４位相板の上に形成され、逆方向に大略１５０±１０度の吸収軸を有する第２偏光板と、を具備することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光は、前記液晶層の一側から入射されて前記一側に反射される光であり、前記液晶層の一側の平面から観察するとき、観察者の視点の３時方向を基準として時計方向を正方向と定義し、
前記光学フィルムアセンブリーは、
前記下部基板の下に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、を具備することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】
下部基板と、
前記下部基板に対向する上部基板と、
前記下部基板と上部基板との間に形成され、印加される電圧に基づいて透過される光量を制御するが、（ｉ）ノーマリホワイトモードの動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有し、（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有する液晶層と、
−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する光学フィルムアセンブリーと、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層に対応する目標飽和電圧をＶｓｕ、前記液晶層の一般的な飽和電圧をＶｓ、前記液晶層の一般的なしきい電圧をＶｔｈと定義するとき、
前記αは（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．３λ＜α＜（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．７λの条件を満たすことを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記電圧を０．１Ｖ低下させるのに、前記αは１０乃至３０ｎｍの位相差を有することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光は、前記液晶層の一側から入射され他側に透過する光であり、前記液晶層の他側の平面から観察するとき、観察者の視点の３時方向を基準として時計方向を正方向と定義し、
前記光学フィルムアセンブリーは、
前記下部基板の下に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、を具備することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１位相板は、１５３±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第１位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第２位相板は２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第２位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記光学フィルムアセンブリーは、
前記上部基板の上に形成され、逆方向に大略１６５±１０度のスロー軸を有する第３位相板と、
前記第３位相板の上に形成され、逆方向に大略４５±１０度のスロー軸を有する第４位相板と、
前記第４位相板の上に形成され、逆方向に大略１５０±１０度の吸収軸を有する第２偏光板と、を具備することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第３位相板は、１６９±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第３位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第４位相板は２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第４位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記光は、前記液晶層の一側から入射され、前記一側に反射される光であり、前記液晶層の一側の平面から観察するとき、観察者の視点からの３時方向を基準として時計方向を正方向と定義し、
前記光学フィルムアセンブリーは、
前記下部基板の下に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、を具備することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１位相板は、１５３±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第１位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第２位相板は、２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第２位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記下部基板には複数の画素領域が形成され、前記画素領域には反射電極領域と透過電極領域が形成され、
前記液晶層は、前記反射電極領域に対応しては２．０μｍのセルギャップを有し、前記透過電極領域に対応しては３．７μｍのセルギャップを有することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
下部基板と上部基板との間に形成された液晶層に電圧を印加して画像を表示する液晶表示装置のための光学フィルムアセンブリーにおいて、
該フイルムアセンブリは、前記液晶層が、（ｉ）ノーマリホワイトモードの動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有し、（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有するものに用いるものであって、
前記液晶層を通る光を補償するために−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通る光がλ/２の位相差を有するように補償することを特徴とする液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２０】
前記液晶層に対応する目標飽和電圧をＶｓｕ、前記液晶層の一般的な飽和電圧をＶｓ、前記液晶層の一般的なしきい電圧をＶｔｈと定義するとき、
前記αは、（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．３λ＜α＜（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．７λの条件を満たすことを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２１】
前記光は、前記上部基板を通して前記液晶層に入射され、前記上部基板を通して出射されることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２２】
前記光は、前記下部基板を通して前記液晶層に入射され、前記上部基板を通して出射されることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２３】
前記電圧は、前記αによって決定されることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２４】
前記光は、前記液晶層の一側から入射され他側に透過する光であり、前記液晶層の他側の平面で観察するとき、観察者の視点の３時方向を基準として時計方向を正方向と定義して、
前記液晶層の一側に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、
前記液晶層の他側に形成され、逆方向に大略１６５度のスロー軸を有する第３位相板と、
前記第３位相板の上に形成され、逆方向に大略４５±１０度のスロー軸を有する第４位相板と、
前記第４位相板の上に形成され、逆方向に大略１５０±１０度の吸収軸を有する第２偏光板と、を含むことを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２５】
前記第１位相板は、１５３±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第１位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。  
【請求項２６】
前記第２位相板は、２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第２位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２７】
前記第３位相板は、１６９±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第３位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項２８】
前記第４位相板は、２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第４位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。  
【請求項２９】
前記光は、前記液晶層の一側から入射され前記一側に反射される光であり、前記液晶層の他側の平面で観察するとき、観察者の視点の３時方向を基準として時計方向を正方向と定義して、
前記液晶層の一側に形成され、正方向に大略１５±１０度のスロー軸を有する第１位相板と、
前記第１位相板の下に形成され、正方向に大略７５±１０度のスロー軸を有する第２位相板と、
前記第２位相板の下に形成され、正方向に大略９０±１０度の吸収軸を有する第１偏光板と、を含むことを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【請求項３０】
前記第１位相板は、１５３±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第１位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。  
【請求項３１】
前記第２位相板は、２５４±１０ｎｍのΔｎｄ（ここで、前記Δｎは屈折率異方性、前記ｄは前記第２位相板の厚さ）を有することを特徴とする請求項２９記載の液晶表示装置用光学フィルムアセンブリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置と、これの光学フィルムアセンブリーに関し、より詳細には消費電力を減少させるための液晶表示装置と、これの光学フィルムアセンブリーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に反射型液晶表示装置（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｔｙｐｅ  ＬＣＤ）は、外部から入射する自然光を用いるので暗い位置では光量の減少によって表示が暗くなって表示される画像を確実に見ることができない短所がある。
【０００３】
また、透過型液晶表示装置（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ  ｔｙｐｅ  ＬＣＤ）はバックライトなどの装置から入射する人工光を用いるので、明るい位置であれ暗い位置であれ関係なく表示される画像を認識することができるが、光源の分だけ消費電力が大きくなり、特にバッテリによって動作させる携帯用表示装置などには適合しない短所がある。
【０００４】
このような短所を解決するために前記の反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置を併用する反射−透過型液晶表示装置（Ｔｒａｎｓ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｔｙｐｅ  ＬＣＤ）がある。
【０００５】
図１は一般的な反射−透過型液晶表示装置を図式的に説明するための図面であり、図２は、前記図１の電圧対比透過率（Ｖ−Ｔ）及び電圧対比反射率（Ｖ−Ｒ）の特性を説明するための図面である。
【０００６】
図１を参照すると、一般的な反射−透過型液晶表示装置１０は人工光が入射する面から見て順に配置された、下部偏光板１１、下部λ/２位相差フィルム１２、下部λ/４位相差フィルム１３、反射部１４、液晶層１５、色画素層（カラーフィルター）１６、上部λ/４位相差フィルム１７、上部λ/２位相差フィルム１８及び上部偏光板１９を含む。
【０００７】
前記の位相差フィルム１２、１３、１７、１８は、線偏光を楕円偏光又は円偏光に変えたり、楕円偏光又は円偏光を線偏光に変えたり、又は線偏光の偏光方向を変えたりするのに用いられる。特に、下部及び上部λ/２位相差フィルム１２、１８は、線偏光の偏光方向を変える場合に用いられ、下部及び上部λ/４位相差フィルム１３、１７は、線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を線偏光に変えたりする場合に用いられる。 
【０００８】
透過モードの動作時、バックライトアセンブリー（図示せず）から提供される人工光を下部偏光板１１、下部λ/２位相差フィルム１２、下部λ/４位相差フィルム１３、液晶層１５、色画素層１６、上部λ/４位相差フィルム１７、上部λ/２位相差フィルム１８及び上部偏光板１９を通して画像を表示する。
【０００９】
一方、反射モードで動作時、上部偏光板１９、上部λ/２位相差フィルム１８、上部λ/４位相差フィルム１７、色画素層１６及び液晶層１５を通して入射する自然光を反射部１４を用いて反射させ、前記反射された光を液晶層１５、色画素層１６、上部λ/４位相差フィルム１７、上部λ/２位相差フィルム１８及び上部偏光板１９を通して画像を表示する。
【００１０】
液晶層１５がノーマリホワイトモード（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｗｈｉｔｅ  Ｍｏｄｅ）で動作する液晶分子で構成されると、図２に図示したように低電圧（例えば、１Ｖ程度の電圧）が印加される場合にはホワイトレベルを維持して、高電圧（例えば、４Ｖ程度の電圧）が印加される場合にはブラックレベルとなるといった変化を通じて画像を表示する。勿論、透過モードでの動作も反射モードでの動作も概略的にＶ−Ｔ曲線及びＶ−Ｒ曲線が一致することが分かる。
【００１１】
しかし、前記４Ｖ程度の駆動電圧を前記液晶表示装置の単位画素に印加されるデータ電圧として用いるには消費電力が大きいという問題点がある。特に、携帯電話などのようにバッテリを採用する製品では、消費電力が該当製品の購入を左右するほど大きい変数であることを勘案すると、前記４Ｖ程度の駆動電圧は、適正なものとは言えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って本発明の技術的な課題は、このような従来の問題点を解決するということであって、本発明の目的は液晶モードの変更を通じて単位画素に印加されるデータ電圧を減少させて低消費電力駆動に適合した液晶表示装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、前記液晶表示装置に採用される光学フィルムアセンブリーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の本発明の目的を実現するための一特徴による液晶表示装置は、下部基板と、前記下部基板に対向する上部基板と、前記下部基板と上部基板との間に形成され、印加される電圧に基づいて透過される光量を制御する液晶層を含む。前記液晶層は（ｉ）ノーマリホワイトモード動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有することを一特徴とする。また、前記液晶層は（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有することを他の一特徴とする。
【００１５】
また、前記の本発明の目的を実現するための他の一特徴による液晶表示装置は、下部基板と、前記下部基板に対向する上部基板と、前記下部基板と上部基板との間に形成され、印加される電圧に基づいて透過される光量を制御する液晶層と、光学フィルムアセンブリーを含む。前記液晶層は（ｉ）ノーマリホワイトモード動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有することを一特徴とする。また、前記液晶層は（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有すること他の一特徴とする。
【００１６】
さらに、−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する。
【００１７】
また、前記の本発明の他の目的を実現するための他の一特徴による液晶表示装置用光学フィルムアセンブリーは、下部基板と上部基板との間に形成された液晶層に電圧を印加して画像を表示する液晶表示装置に採用される。前記光学フィルムアセンブリーは（ｉ）ノーマリホワイトモードの動作時、前記電圧印加の前には、（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を、また前記電圧印加の後にはαの位相差を有する液晶層を通す光を補償するために−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する。
【００１８】
また、前記光学フィルムアセンブリーは（ｉｉ）ノーマリブラックモードの動作時、前記電圧印加の前にはαの位相差を、また前記電圧印加の後には、（λ/２）＋αの位相差を有する液晶層を通す光を補償するために−αの位相差を有して、前記電圧印加前/後に前記液晶層を通す光がλ/２の位相差を有するように補償する。
【００１９】
このような液晶表示装置とこれの光学フィルムアセンブリーによると、液晶モードの設計を変更して設定することで、前記液晶表示装置の単位画素に供給されるデータ電圧レベルを低下させて低消費電力駆動に適合するようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図３は、本発明による液晶表示装置を説明するための図面である。特に、トップＩＴＯ方式の多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を図示する。
【００２１】
図３を参照すると、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置は、アレイ基板１００と、カラーフィルター基板２００と、アレイ基板１００及びカラーフィルター基板２００との間に形成された液晶層３００と、前記カラーフィルター基板２００上に形成された上部光学フィルムアセンブリー４００と、前記アレイ基板１００下に形成された下部光学フィルムアセンブリー５００を含む。
【００２２】
前記アレイ基板１００は、透明基板１０５上に形成されたゲート電極１１０、前記ゲート電極１１０及び透明基板１０５上に形成されたゲート絶縁膜１１２、半導体層１１４、オーミックコンタクト層１１６、ソース電極１２０及びドレイン電極１３０を含むスイッチング素子（ＴＦＴ）と、前記スイッチング素子（ＴＦＴ）をカバーし、前記ドレイン電極１３０の一部を露出させながら形成された絶縁層１４０及び厚く形成された有機絶縁層１４４を含む。前記有機絶縁層１４４の表面には反射効率を高くするために高低差を有するよう複数の突出部とグルーブを形成することが望ましい。
【００２３】
また、前記アレイ基板１００は、有機絶縁層１４４上に一部領域が開口されて第１コンタクトホール１４１を通じてドレイン電極１３０に連結される画素電極１５０と、前記スイッチング素子（ＴＦＴ）全体をカバーしながら形成された層間絶縁膜１５２と、前記層間絶縁膜１５２上に形成された反射板１６０を含み、前記反射板１６０が形成された領域を反射領域と定義し、前記反射板１６０が形成されていない領域を透過窓１４５に定義する。
【００２４】
前記画素電極１５０は、光を透過させる一種の透過電極として、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やスズ酸化物（ＴＯ）又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が用いられる。図示していないが、前記画素電極１５０を形成する以前に前記スイッチング素子（ＴＦＴ）から一定間隔に離隔される領域に別途のキャパシタ配線を形成させて前記キャパシタ配線と画素電極をストレージキャパシタ（蓄積キャパシタ：ＣＳＴ）と定義する。
【００２５】
前記反射板１６０は、層間絶縁膜１５２の上部領域のうち、前記反射領域に対応する領域に形成される。図面上では前記反射板１６０と前記画素電極１５０が前記層間絶縁膜１５２によって離隔され、電気的に絶縁されることを示したが、前記層間絶縁膜１５２の一部を除去して前記反射板１６０と前記画素電極１５０を連結させることもできる。
【００２６】
前記カラーフィルター基板２００は、透明基板２０５上にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素領域を画定するブラックマトリクス層（図示せず）と、前記ブラックマトリクス層によって画定される領域に形成された色画素層２１０と、前記ブラックマトリクス層と色画素層２１０を保護するために塗布された表面保護層（図示せず）を含む。勿論、前記ブラックマトリクス層を形成しなくても隣接する色画素層２１０を互いにオーバーラップさせる方式を通じてブラックマトリクス機能を付与することもできる。また、前記表面保護層の上部、即ち液晶層３００に近接する面に図示しない共通電極層を更に形成することもできる。
【００２７】
一方、前記液晶層３００は、前記アレイ基板１００とカラーフィルター基板２００との間に形成され、アレイ基板１００の画素電極１５０に印加される電圧とカラーフィルター基板２００の共通電極層（図示せず）に印加される電圧に応答して前記カラーフィルター基板２００を通る自然光を透過させあるいは前記透過窓１４０を通る人工光を透過させる。
【００２８】
前記液晶表示装置がノーマリホワイトモード（電圧が印加されないとき、ホワイト表示）で動作される場合には、前記液晶層３００は、前記電圧印加の前には（λ/２）＋α（ここで、αは正の数）の位相差を有し、前記電圧印加の後にはαの位相差を有する。
【００２９】
具体的に、透過領域に対応する液晶層３００は、前記電圧印加の前には（λ/２）＋αの位相差を有し、前記電圧印加の後にはαの位相差を有し、反射領域に対応する液晶層３００は、前記電圧印加の前に（λ/４）＋α/２の位相差を有し、前記電圧印加の後にα/２の位相差を有する。
【００３０】
一方、前記液晶表示装置がノーマリブラックモード（電圧が印加されないとき、ブラック表示）で動作される場合には、液晶層３００は、前記電圧印加の前にはαの位相差を有し、前記電圧印加の後には（λ/２）＋α の位相差を有する。
【００３１】
具体的に、透過領域に対応する液晶層３００は、前記電圧印加の前にαの位相差を有し、前記電圧印加の後に（λ/２）＋α の位相差を有し、反射領域に対応する液晶層３００は、前記電圧印加の前にα/２の位相差を有し、前記電圧印加の後に（λ/４）＋α/２ の位相差を有する。
【００３２】
即ち、前記液晶表示装置がノーマリホワイトモードで動作した場合も、ノーマリブラックモードで動作した場合も、電圧印加前/後の位相差が λ/２を維持するので、動作特性には問題が発生しない。ここで、一般的にはλは、４６０乃至５５０ｎｍの範囲を有する光波長を示す。ここで、前記αの大きさで電圧レベルを決定することができる。
【００３３】
では、前記の液晶表示装置の駆動電圧、即ち、画像を表示するために単位画素のデータラインに印加されてデータ電圧を設定する α値に対して簡略に説明する。ここで、前記データ電圧は、前記データラインを通してスイッチング素子のドレイン電極に印加されて、一側が共通電極電圧を受ける液晶キャパシタの一側で感知する電圧である。
【００３４】
一般的な４Ｖの駆動電圧を有する液晶表示装置で、前記液晶層３００のスイッチングを通じてλ/２の位相差変化が行われる電圧領域は大略０．８Ｖから４．０Ｖまで３．２Ｖの間隔である。
【００３５】
このようなところを勘案して２．２Ｖの駆動電圧を有する液晶表示装置を具現するとしたら、前記液晶層３００の理論的な位相差は３λ/４にならなければならずこれを与える前記αは約λ/４となる。しかし、実際の前記液晶層３００の位相差の増加分は非線形的であるので細部的なチューニングが要求される。
【００３６】
本発明による液晶表示装置の表示装置の駆動電圧とαとの間の関係は下記の式で示される。
（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．３λ＜α＜（Ｖｓｕ−Ｖｔｈ）/（Ｖｓ−Ｖｔｈ）ｘ０．７λ
【００３７】
ここで、Ｖｓｕは、前記液晶層３００に対応する本発明の目標飽和電圧であり、Ｖｓは、前記液晶層３００の一般的な飽和電圧であり、Ｖｔｈは前記液晶層３００の一般的なしきい電圧である。例えば、前記Ｖｓｕが２．５Ｖであり、前記Ｖｓは４Ｖであり、前記Ｖｔｈが０．７Ｖであると、前記のαは０．１６２λよりは大きく、０．３７８λよりは小さい値を有する。
【００３８】
前記図３に戻って、前記液晶層３００は前記反射領域のうち、コンタクトホール１４１が形成された領域に対応する液晶層と、前記コンタクトホール１４１が形成されていない領域に対応する液晶層と、前記透過領域に対応する液晶層にそれぞれ区分することができる。前記区分される液晶層のそれぞれは互いに異なるセルギャップを有する。即ち、前記コンタクトホール１４１が形成された領域に対応する液晶層のセルギャップをｄ１と定義し、前記コンタクトホール１４１が形成されていない領域に対応する液晶層のセルギャップをｄ２と定義し、また前記透過窓１４５に対応する液晶層のセルギャップをｄ３と定義するとき、ｄ２＜ｄ１≦ｄ３の条件を満たす。
【００３９】
前記液晶層３００を構成する液晶分子の異方性屈折率をΔｎとし、セルギャップをｄとするとき、液晶の光学特性であるリターデイション（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）はΔｎｄと定義される。前記反射領域のうち、コンタクトホール１４１が形成された領域には有機絶縁層１４４が形成されていないので、前記液晶層３００はΔｎｄ１の光学特性を有し、前記コンタクトホール１４１が形成されていない領域にはより高い厚さの有機絶縁層１４４が形成されるので、前記液晶層３００はΔｎｄ２の光学特性を有し、前記透過領域にはより低い厚さの有機絶縁層１４４が形成されるので前記透過領域に対応する液晶層３００はΔｎｄ３の光学特性を有する。
【００４０】
前記反射領域に対する最適のセルギャップ（ｄ２）と前記透過領域に対する最適のセルギャップ（ｄ３）は、前記液晶層３００を形成する液晶分子や前記液晶層３００の上下両側に具備される光学フィルムアセンブリーの条件によって異なる。
【００４１】
また、前記液晶層３００に具備される液晶は、ホモジニアス配向にして液晶分子のツイスト角（ｔｗｉｓｔ  ａｎｇｌｅ）を０度にして設計することが望ましい。前記ツイスト角を０度で設計するためには前記アレイ基板１００に具備される配向膜（図示せず）を観察者の観点からの第１方向である右側方向にラビング処理し、前記カラーフィルター基板２００に具備される配向膜（図示せず）を前記第１方向の反対方向である第２方向、即ち、左側方向にラビング処理し、あるいはその逆も可能である。
【００４２】
以上では、前記アレイ基板１００に画素電極１５０を、カラーフィルター基板２００に共通電極層（図示せず）を形成して液晶層３００両端の間に電圧を印加する方式を説明した。しかし、前記カラーフィルター基板２００に共通電極層を形成しない場合、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのようにＣＥ（Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）モードを採用する液晶表示装置にも同じく採用することができる。
【００４３】
前記上部光学フィルムアセンブリー４００は、カラーフィルター基板２００上に順次形成された上部λ/４位相差フィルム４１０、上部λ/２位相差フィルム４２０及び上部偏光板４３０を含む。前記下部光学フィルムアセンブリー５００は、アレイ基板１００の下に順次形成された下部λ/４位相差フィルム５１０、下部λ/２位相差フィルム５２０及び下部偏光板５３０を含む。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照して上部光学フィルムアセンブリーと下部光学フィルムアセンブリーの望ましい一例を説明する。説明の便宜のために下記する角度の基準値は観察者の観察方向を基準に３時方向を０度として、時計方向を正方向とし、基準光の波長は４６０乃至５５０ｎｍの範囲を有すると仮定する。下記するΔｎは異方性屈折率を示し、ｄは該当する位相差フィルムの厚さを示し、スロー軸（遅軸：ｓｌｏｗｅｒ  ｏｐｔｉｃ  ａｘｉｓ）は、光の透過速度を遅延させる軸と定義する。
【００４５】
図４は、前記図３の上部光学フィルムアセンブリーを説明するための図面である。前記の位相差フィルムのスロー軸や偏光板の吸収軸を確実に示すために前記の位相差フィルム及び偏光板の一部を切開して図示する。
【００４６】
図４に図示したように、上部λ/４位相差フィルム４１０はカラーフィルター基板２００上に形成され、１６９±１０ｎｍのリターデイション（Δｎｄ）を有し、正方向に１６５±１０度であるスロー軸を有する。
【００４７】
上部λ/２位相差フィルム４２０は、上部λ/４位相差フィルム４１０上に形成され、２５４±１０ｎｍのリターデイション（Δｎｄ）を有し、正方向に４５±１０度であるスロー軸を有する。
【００４８】
前記上部偏光板４３０は、上部λ/２位相差フィルム４２０上に形成され、正方向に１５０±１０度である吸収軸を有する。
図５は、前記図３の下部光学フィルムアセンブリーを説明するための図面である。前記の位相差フィルムのスロー軸や偏光板の吸収軸を明確に示すために前記の位相差フィルム及び偏光板の一部を切開して図示する。
【００４９】
図５を参照すると、下部λ/４位相差フィルム５１０はアレイ基板１００の背面に形成され、１５３±１０ｎｍのリターデイション（Δｎｄ）を有し、正方向に１５±１０度であるスロー軸を有する。
【００５０】
下部λ/２位相差フィルム５２０は下部λ/４位相差フィルム５１０の背面に形成され、２５４±１０ｎｍのリターデイション（Δｎｄ）を有し、正方向に７５±１０度であるスロー軸を有する。
下部偏光板５３０は下部λ/２位相差フィルム５２０の背面に形成され、正方向に９０±１０ｎｍ度である吸収軸を有する。
【００５１】
以上では自然光を反射する反射領域に対応して第１厚さで形成され、人工光を透過する透過窓に対応して第２厚さで形成された液晶層を有する多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を一つの例として説明した。しかし、当業者であれば、前記反射領域や透過窓に対応して同じセルギャップの液晶層を有する単一セルギャップ反射−透過型液晶表示装置にも適用することができることが判ろう。
【００５２】
また、スイッチング素子と、前記スイッチング素子のドレイン電極に連結された画素電極と、前記画素電極上に形成され、前記自然光を反射する反射板を具備するアレイ基板を有する反射型液晶表示装置にも適用させることができる。
【００５３】
また、画素電極が有機絶縁層上に厚く形成された頂部配置ＩＴＯ方式の反射−透過型液晶表示装置を説明したが、前記有機絶縁層の下部に形成される底部配置ＩＴＯ方式の反射−透過型液晶表示装置にも適用させることができる。
【００５４】
以上で説明したように、本発明の液晶モードの設計によると、ノーマリホワイトモードを採用する液晶表示装置を具現するときには、電圧印加前の位相差を（λ/２）＋αを有するよう設定し、電圧印加後の位相差をαを有するよう設定することで、前記液晶表示装置の単位画素に印加されるデータ電圧を２．５Ｖ以下に低下させることができる。
【００５５】
この場合、電圧印加前/後の位相差がλ/２を維持するので、動作特性には問題が発生しない。ここで、αの大きさで電圧レベルを決定することができる。
【００５６】
また、ノーマリブラックモードを採用する液晶表示装置を具現するときには、電圧印加前の位相差をαを有するよう設定し、電圧印加後の位相差を（λ/２）＋αを有するよう設定することで、前記液晶表示装置の単位画素に印加されるデータ電圧を２．５Ｖ以下に低下させることができる。
【００５７】
以上では、反射−透過型液晶表示装置を一例として説明したが、反射型液晶表示装置や透過型液晶表示装置にも適用することができる。具体的には、透過型液晶表示装置に適用する場合には、前記の位相差補償フィルムが具備されないので、−αの機能を有する位相差補償フィルムを更に具備することが望ましい。また、反射型液晶表示装置の場合には具備される位相差補償フィルムに前記の−αの機能を付与することで所期の作用が得られる。
【００５８】
一方、一般的に液晶表示パネルにデータ信号を印加するデータドライバＩＣを動作させるためには、パワー端からデータ駆動電圧以上に昇圧する充電ポンプのような昇圧回路が必要である。特に、携帯電話のような中小型液晶表示装置は消費電力が小さく、採用されるドライブＩＣが小型であるべきなので、充電ポンプ（Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｐｕｍｐ）を用いて大略２．７Ｖを４．０Ｖに昇圧させる昇圧回路を必要とする。
【００５９】
しかし、本発明によると、前記の４．０Ｖに昇圧させなくても２．７Ｖで十分であるので、前記昇圧回路を別途に設計する必要がないので、製造原価を節減することができる。
【００６０】
図６及び図７は、本発明による液晶表示装置の透過モード及び反射モードそれぞれに対応する実験結果を説明するための図面である。
図６に示したように、液晶表示装置の単位画素にデータ電圧が印加されない状態では透過率が大略０．３８程度であり、前記データ電圧が次第に増加されることによって非線形的に前記透過率は減少する。前記データ電圧が２．５Ｖより小さい大略２．３Ｖが印加されたとき、透過率がゼロである。このような透過モードに対応するＶ−Ｔ曲線は一般的な液晶表示装置の透過モードとほぼ類似であることがわかる。
【００６１】
一方、図７に図示したように、液晶表示装置の単位画素にデータ電圧が印加されない状態では、反射率が大略０．４程度であり、前記データ電圧が次第に増加することによって非線形的に前記反射率は減少する。前記データ電圧が大略２．５Ｖが印加されたとき、反射率はゼロである。このような反射モードに対応するＶ−Ｒ曲線は、一般的な液晶表示装置の反射モードとほぼ類似であることが分かる。
【００６２】
では、本発明によるＶ−Ｔ曲線及びＶ−Ｒ曲線と、一般的なＶ−Ｔ曲線及びＶ−Ｒ曲線との比較を通じて前記データ電圧を２．５Ｖ以下に低下させても十分駆動されることを説明する。
図８及び図９は、本発明による液晶表示装置の透過モード及び反射モードそれぞれに対応する実験結果を標準化して示した図面である。
【００６３】
図８に示したように、一般的に４Ｖのデータ電圧で液晶表示装置を駆動するときには、大略０．７Ｖ内外を越えるデータ電圧が印加されることによって次第に透過率が非線形的に減少して、大略３Ｖを超過するデータ電圧でようやく透過率がほぼゼロになることが分かる。
【００６４】
しかし、本発明によって２．５Ｖのデータ電圧で液晶表示装置を駆動するときは、大略０．７Ｖ内外を越えるデータ電圧が印加されることによって次第に透過率が非線形的に減少して、大略２．３Ｖ内外のデータ電圧で透過率がほぼゼロになることが分かる。
【００６５】
一方、図９に示したように、一般的に４Ｖのデータ電圧で液晶表示装置を駆動するときは、大略０．５Ｖ内外を越えるデータ電圧が印加されることによって次第に反射率が非線形的に減少して、大略３Ｖを超過するデータ電圧でようやく反射率がほぼ０．１になることが分かる。
【００６６】
しかし、本発明によって２．５Ｖのデータ電圧で液晶表示装置を駆動するときには、０Ｖのデータ電圧から次第に反射率が非線形的に減少して、大略２．３内外のデータ電圧で反射率がほぼ０．１になることが分かる。
【００６７】
図１０及び１１は、本発明による透過モード動作時、ホワイト及びブラックそれぞれに対応する視野角の特性を示した図面である。
図１０に示したように、液晶表示装置を透過モードで動作させるとき、ホワイト具現に関しては正面視野角は優秀であることが分かる。また、９０度近傍の視野角と、６０度近傍の５時乃至６時方向の下側視野角と、６０度近傍の１１時乃至１２時方向の上側視野角を除いた残りの領域の視野角が正常であることが分かる。
【００６８】
また、図１１に示したように、液晶表示装置を透過モードで動作させるとき、ブラック具現に関しては正面視野角が優秀であることが分かる。また、５０度乃至７０度近傍の視野角を除いた残りの領域の視野角が正常であることが分かる。
【００６９】
このように、本発明による液晶表示装置は、透過モードで動作させても２．５Ｖ以下の低いレベルをデータ電圧として用いながら優秀な光特性を確保することが分かる。
【００７０】
図１２及び図１３は、本発明による反射モードの動作時ホワイト及びブラックのそれぞれに対応する視野角特性を示した図面である。
【００７１】
図１２に示したように、液晶表示装置を反射モードで動作させるとき、ホワイト具現に関しては正面視野角は、優秀であることが分かる。また、大略４０度乃至６０度近傍の１時方向、４時乃至５時方向、７時方向、そして１０時乃至１１時方向の視野角を除いた残りの全ての領域の視野角が正常であることが分かる。
【００７２】
また、図１３に示したように、液晶表示装置を反射モードで動作させるとき、ブラック具現に関しては正面視野角及び大略３０度から６０度近傍の１乃至２時方向及び７乃至8時方向の視野角は優秀であることが分かる。また、大略５０度近傍の１２時方向の上側視野角と６時方向の下側視野角を除いた残りの全ての領域の視野角が正常であることが分かる。
【００７３】
このように、本発明による液晶表示装置は、反射モードで動作させても２．５Ｖ以下の低いレベルを、データ電圧で用いながら優秀な光特性を確保することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上で説明したように、本発明によると、液晶モードの設計をノーマリホワイトモードであるときには電圧印加前の位相差を（λ/２）＋αを有するよう設定し、電圧印加後の位相差をαを有するように設定したり、又はノーマリブラックモードであるときには電圧印加前の位相差をαを有するように設定し、電圧印加後の位相差を、（λ/２）＋αを有するように設定することで、前記液晶表示装置を駆動するのに所要される消費電力を２．５Ｖ以下に減少させることができる。
【００７５】
また、データドライバＩＣを動作させるために、データ駆動電圧以上に昇圧する昇圧回路を別途に設計しなくても駆動することができるので、製造原価を節減することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】一般的な反射−透過型液晶表示装置を図式的に説明するための図面である。
【図２】図１の電圧対比透過率（Ｖ−Ｔ）及び電圧対比反射率（Ｖ−Ｒ）の特性を説明するための図面である。
【図３】本発明による液晶表示装置を説明するための図面である。
【図４】図２の上部光学フィルムアセンブリーを説明するための図面である。
【図５】図２の下部光学フィルムアセンブリーを説明するための図面である。
【図６】本発明による液晶表示装置の透過モードに対応する実験結果を説明するための図面である。
【図７】本発明による液晶表示装置の反射モードに対応する実験結果を説明するための図面である。
【図８】本発明による液晶表示装置の透過モードに対応する実験結果を標準化して示した図面である。
【図９】本発明による液晶表示装置の反射モードに対応する実験結果を標準化して示した図面である。
【図１０】本発明による透過モードの動作時、ホワイトに対応する視野角の特性を示した図面である。
【図１１】本発明による透過モードの動作時、ブラックに対応する視野角の特性を示した図面である。
【図１２】本発明による反射モードの動作時、ホワイトに対応する視野角の特性を示した図面である。
【図１３】本発明による反射モードの動作時、ブラックに対応する視野角の特性を示した図面である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    液晶表示装置
１１、５３０    下部偏光板
１２、５２０    下部λ/２位相差フィルム
１３、５１０    下部λ/４位相差フィルム
１４    反射部
１５、３００    液晶層
１６、２１０    色画素層
１７、４１０    上部λ/４位相差フィルム
１８、４２０    上部λ/２位相差フィルム
１９、４３０    上部偏光板
１００    アレイ基板
１０５、２０５    透明基板
１１０    ゲート電極
１１２    ゲート絶縁膜
１１４    半導体層
１１６    オーミックコンタクト層
１２０    ソース電極
１３０    ドレイン電極
１４１    コンタクトホール
１４４    有機絶縁層
１４５、１７０    透過窓
１５０    画素電極
１５２    層間絶縁膜
１６０    反射層
２００    カラーフィルター基板
４００    上部光学フィルムアセンブリー
５００    下部光学フィルムアセンブリー
【図１】
2005182011.tif 000003
【図２】
2005182011.tif 000004
【図３】
2005182011.tif 000005
【図４】
2005182011.tif 000006
【図５】
2005182011.tif 000007
【図６】
2005182011.tif 000008
【図７】
2005182011.tif 000009
【図８】
2005182011.tif 000010
【図９】
2005182011.tif 000011
【図１０】
2005182011.tif 000012
【図１１】
2005182011.tif 000013
【図１２】
2005182011.tif 000014
【図１３】
2005182011.tif 000015