(57)【要約】【課題】光利用効率が向上された基板アセンブリ及びこれを有する表示装置を提供する。【解決手段】基板アセンブリは、アレイ基板及び光路変更部材を含み、反射電極は、アレイ基板に定義された単位画素領域に形成され、単位画素領域を反射領域と透過窓とに区画し、光路変更部材は、アレイ基板の下に配置され、反射領域に対応する第１集光部を含み、第１集光部の屈折率は、反射領域と透過窓の境界領域から反射領域に移動するほど減少することによって、光路変更部材は、下部から提供された光の経路を変更して透過窓を通じて出射する。【選択図】図１
2007004156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位画素領域を反射領域と透過窓とに区画する反射電極を含むアレイ基板と、
前記反射領域に対応して前記アレイ基板の下に配置され、前記反射領域と透過窓の境界部から垂直に延長された光軸を有し、前記反射領域と透過窓の境界領域から前記反射領域に移動するほど減少する屈折率を有し、下部から提供される光の経路を変更させて前記透過窓に出射させる第１集光部を有する光路変更部材と、
を含むことを特徴とする基板アセンブリ。
【請求項２】
前記光路変更部材は、前記透過窓に対応して前記第１集光部に連結され、下部から提供された光を前記透過窓に出射する第２集光部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の基板アセンブリ。
【請求項３】
前記第２集光部は、前記透過窓の中央部から垂直に延長された光軸を有し、前記第２集光部の中心部に移動するほど増加する屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の基板アセンブリ。
【請求項４】
前記第１集光部の最大屈折率と最小屈折率との差異は、前記第２集光部の最大屈折率と最小屈折率との差異より大きいことを特徴とする請求項３に記載の基板アセンブリ。
【請求項５】
前記第２集光部と連結される前記第１集光部の境界部の屈折率は、前記第２集光部の中心部の屈折率より大きいことを特徴とする請求項３に記載の基板アセンブリ。
【請求項６】
前記第１集光部は、境界面が前記光路変更部材の表面と鋭角をなすように、前記連鎖的に連結された複数個の第１サブ集光部を含むことを特徴とする請求項３に記載の基板アセンブリ。
【請求項７】
前記第１サブ集光部はそれぞれ個別的に一定の屈折率を有し、前記第２集光部に近接するほど屈折率が増加するように配置されることを特徴とする請求項６に記載の基板アセンブリ。
【請求項８】
前記第２集光部は、前記光路変更部材の表面に対する法線を基準として、前記第２集光部の中心部に向かって傾いた境界面を形成するように、互いに連鎖的に連結された複数個の第２サブ集光部を含むことを特徴とする請求項３記載の基板アセンブリ。
【請求項９】
前記第２サブ集光部はそれぞれ個別的に一定の屈折率を有し、前記第２集光部の中心部に近接するほど屈折率が増加するように配置されることを特徴とする請求項８に記載の基板アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１集光部は、前記第１集光部の周辺部に入射した光を前記透過窓を通じて出射するように、前記アレイ基板から所定間隔離間していることを特徴とする請求項１に記載の基板アセンブリ。
【請求項１１】
前記光路変更部材はプレート形状を有し、前記アレイ基板に一体に形成された集光層であることを特徴とする請求項１に記載の基板アセンブリ。
【請求項１２】
複数個の画素領域を含む基板と、
前記画素領域の近隣に配置される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタが配置された前記基板の前記画素領域に配置され、前記薄膜トランジスタからデータ信号の印加を受ける透明電極と、
前記透明電極上に配置され、一部が開口された開口部を含む反射電極と、
前記基板の下に配置され、前記反射電極に沿って前記画素領域間の境界領域に移動するほど減少する屈折率を有する第１集光部及び前記第１集光部に隣接する第２集光部を含み、下部から提供された光の経路を変更して前記透過窓に出射する光路変更部材と、
を含むことを特徴とする基板アセンブリ。
【請求項１３】
前記基板上に配置され前記薄膜トランジスタに選択信号を印加する第１信号線と、
前記第１信号線上に配置された第１絶縁膜と、
前記第１信号線と交差するように前記第１絶縁膜上に配置され、前記第１信号線と共に前記画素領域を定義し、前記選択信号によって前記薄膜トランジスタを通じて前記透明電極に前記データ信号を印加する第２信号線と、
を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の基板アセンブリ。
【請求項１４】
前記それぞれの画素領域は、反射領域と前記開口部に対応する透過窓を含むことを特徴とする請求項１２に記載の基板アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１及び第２集光部は、サイズや位置面でそれぞれ前記反射領域と前記透過窓に対応することを特徴とする請求項１４に記載の基板アセンブリ。
【請求項１６】
反射領域と透過窓を含んで画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの背面に配置され、光を前記表示パネルに出射するバックライトアセンブリと、
前記表示パネルとバックライトアセンブリとの間に配置され、前記バックライトアセンブリから前記反射領域に提供された光の経路を変更して前記透過窓に出射する第１集光部を有する光路変更部材と、
を含み、前記第１集光部は、前記反射領域と透過窓の境界部から垂直に延長された光軸を有し、前記反射領域と透過窓の境界領域から前記反射領域の境界部に移動するほど減少する屈折率を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
前記光路変更部材は、前記透過窓に対応して前記透過窓の中央部から垂直に延長された光軸を有し、前記第１集光部に連結され、前記バックライトアセンブリから提供された光を前記透過窓に出射する第２集光部を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記第２集光部は、前記第２集光部の中心部に移動するほど増加する屈折率を有することを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記バックライトアセンブリは、
光源と、
前記光源から出射された光の光学特性を向上させて前記光路変更部材に提供する光学ユニットと、
を含み、前記光路変更部材は、前記光学ユニット上に配置された集光シートであることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記表示パネルは、
前記光路変更部材と向かい合うように配置され、複数個の画素領域を含むアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向する対向基板と、
前記アレイ基板と対向基板との間に配置された液晶層と、
を含み、前記画素領域は、前記反射領域と前記透過窓とに区画されたことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記アレイ基板は、
基板と、
前記基板に配置された薄膜トランジスタと、
前記反射領域に対応する部分と前記透過窓に対応する部分の高さが互いに異なるように、前記薄膜トランジスタが配置された前記基板の一面に配置される絶縁膜と、
前記絶縁膜上の前記画素領域に配置され前記薄膜トランジスタに電気的に接続された透明電極と、
前記透明電極上に配置され、一部が開口され前記画素領域内に前記透過窓を形成する反射電極と、
を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板アセンブリ及びこれを有する表示装置に係り、より詳細には、光透過率及び反射率が向上された基板アセンブリ及びこれを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今のような情報化社会において、電子表示装置の役割はますます重要になり、各種電子表示装置が多様な産業分野に広範囲に使用されている。
一般的に、電子表示装置とは、多様な情報を視覚を通じて人に伝達する装置を言う。即ち、電子表示装置とは、各種電子機器から出力される電気的情報信号を人の視覚で認識可能な光情報信号に変換する電子装置と定義することができ、人と電子機器を連結する架橋的役割を担う装置と定義することもできる。
【０００３】
このような電子表示装置において、光情報信号が発光現象によって表示される場合には発光型表示装置と呼ばれ、反射、散乱、干渉現象等による光変調によって表示される場合には、受光型表示装置と呼ばれる。能動型表示装置とも呼ばれる発光型表示装置としては、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びエレクトロルミネセント液晶表示装置（ＥＬＤ）等が挙げられる。また、受動型表示装置である受光型表示装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、電気化学表示装置（ＥＣＤ）及び電気泳動表示装置（ＥＰＩＤ）等が挙げられる。
【０００４】
テレビやコンピュータ用モニター等のような画像表示装置に使用される陰極線管（ＣＲＴ）は、表示品質及び経済性等面で最も高い占有率を占めているが、主に重量、大きい容積及び高い消費電力等の多くの短所を有している。
しかし、半導体技術の急速な進歩によって、各種電子装置の低電圧及び低電力化が進むと共に、電子機器の小型及び軽量化によって新しい環境に適合する電子表示装置、即ち、薄くて軽く、低い駆動電圧及び低い消費電力の特徴を有する平板表示パネル型表示装置に対する要求が急激に増大している。
【０００５】
現在開発されている多様な平板表示装置のうち、液晶表示装置は、他の表示装置に対して薄くて軽く、低い消費電力及び低い駆動電圧を有しているのみならず、陰極線管に近い画像表示が可能なので、多様な電子装置に広範囲に使用されている。
液晶表示装置は、電極が形成される２枚の基板とその間に挿入されている液晶層で構成され、電極に電圧を印加して、液晶層の液晶分子を再配列させて、透過する光の量を調節して画像を表示する装置である。電極に印加される電圧をスイッチングするために、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が２枚の基板のうちの１つの基板に形成される。
【０００６】
一方、液晶表示装置は、外部光源を利用して画像を表示する透過型液晶表示装置と、外部光源の代わりに自然光を利用した反射型液晶表示装置とに区分することができる。時計や計算機のように電力消耗を極小化しなければならない電子機器では、反射型液晶表示装置を多く使用するが、大画面高品位の画像表示を要求するノートパソコンには、透過型液晶表示装置を使用することが一般的である。
【０００７】
透過型液晶表示装置は、液晶パネルの後面に配置されたバックライトを外部光源として使用するが、バックライトアセンブリから発生された光は、多様な角度で液晶パネルの内部に入射する。この際、電極のエッジ部分で光が散乱され、光利用効率が減少する問題が発生する。また、電極が配置される画素部内の透過領域以外に、光が漏洩する現象が発生し、入射光の使用効率が減少するという問題がある。
【０００８】
バックライトを光源として使用する透過型液晶表示装置の場合、バックライトから提供される光の使用効率が最終輝度を決定するので、光使用効率が消費電力及び表示特性を左右する重要な要因になる。従って、入射光の使用効率を増加するために、バックライトアセンブリに多様なシートを活用する方法が開発されているが、液晶パネルの内部での光使用効率の改善は微々たるものであるのが実情である。
【０００９】
特に、中小型表示装置では、液晶パネル内部での光使用効率を改善することが、消費電力及び表示品質を左右するためのより重要な要因になる。これによって、消費電力の改善のために、自然光量が充分な場合には反射型で使用し、自然光量が足りない場合にはバックライトを点灯して透過型で使用することができる反射−透過型液晶表示装置が開発された。
【００１０】
しかし、反射−透過型液晶表示装置によると、１つの画素部内に透過領域と反射領域を共に形成する。従って、従来の透過型又は反射型パネルに対して有効透過又は有効反射面積が減少する問題がある。例えば、透過モード時、液晶パネルの後面に配置されたバックライトから液晶パネルに入射する光はその一部のみ透過窓を通過して、残りは反射窓から反射される。従って、従来の単一モードパネル、即ち、透過型又は反射型パネルに対して、反射−透過型液晶パネルの場合、透過率又は反射率が小さくて、光使用効率が低下し、これによって表示特性を劣化させる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の技術的課題は、このような従来の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、光透過率及び反射率を向上するための基板アセンブリを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記した基板アセンブリを有する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的を実現するために、一実施例による基板アセンブリは、アレイ基板及び光路変更部材を含む。前記アレイ基板は、反射電極を含む。前記反射電極は、前記アレイ基板に定義された単位画素領域に形成され、前記単位画素領域を反射領域と透過窓とに区画する。前記光路変更部材は、第１集光部を含む。前記第１集光部は前記反射領域に対応して、前記アレイ基板の下に配置される。前記第１集光部は、前記反射領域と透過窓の境界部から垂直に延長された光軸を有し、前記第１集光部の屈折率は前記反射領域と透過窓の境界領域から前記反射領域に移動するほど減少する。これによって、前記光路変更部材は、下部から提供された光の経路を変更して、前記透過窓を通じて出射する。
【００１３】
本発明の目的を実現するために、他の実施例による基板アセンブリは、基板、薄膜トランジスタ、透明電極、反射電極及び光路変更部材を含む。前記基板は、複数個の画素領域を含む。前記薄膜トランジスタは、前記画素領域の近隣に配置される。前記透明電極は、前記薄膜トランジスタが配置された前記基板の上面全体に配置され、前記薄膜トランジスタからデータ信号の印加を受ける。前記反射電極は前記透明電極上に配置され、一部が開口された開口部を含む。前記光路変更部材は前記基板の下に配置され、前記反射電極に沿って前記画素領域間の境界領域に移動するほど減少する屈折率を有する第１集光部及び前記第１集光部に隣接する第２集光部を含み、下部から提供された光の経路を変更して前記透過窓に出射する。
【００１４】
本発明の他の目的を実現するために、一実施例による表示装置は、表示パネル、バックライトアセンブリ及び光路変更部材を含む。前記表示パネルは、反射領域と透過窓を含む。前記バックライトアセンブリは、前記表示パネルの背面に配置され光を出射する。光路変更部材は、第１集光部を含む。前記第１集光部は、前記表示パネルとバックライトアセンブリとの間に配置される。前記第１集光部の屈折率は、前記反射領域と透過窓の境界領域から前記反射領域に移動するほど減少する。これによって、前記第１集光部は、前記バックライトアセンブリから前記反射領域に提供された光の経路を変更して前記透過窓を通じて出射する。
【００１５】
このような基板アセンブリ及びこれを有する表示装置によると、バックライトアセンブリから反射領域に提供される光の経路を変更して、透過窓を通じて出射することによって、透過率を向上することができ、画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
基板アセンブリ
図１は、本発明の第１実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
図１に示すように、基板アセンブリ１００は、アレイ基板１５０及び光路変更部材１７０を含む。
【００１７】
アレイ基板１５０は、半透過表示パネルが含まれる基板として反射電極１３０を含む。アレイ基板１５０には、多数の画素領域１１１が形成される。アレイ基板１５０は、画素領域１１１が定義されたベース基板１１０を更に含み、反射電極１３０は、画素領域１１１が形成されたベース基板１１０の一面全体に配置される。単位画素領域１１１に配置された反射電極１３０の一部が開口され、透過窓１１７を形成する。これによって、反射電極１３０は、画素領域１１１を反射領域１１５と透過窓１１７とに区画する。
【００１８】
光路変更部材１７０は、下部から提供された光を透過窓１１７を通じて出射する。特に、下部から反射領域１１５に提供された光の経路を変更させて、透過窓１１７に向かう方向にガイドする。
このために、光路変更部材１７０は、第１集光部１７１及び第２集光部１７５を含む。
第１集光部１７１は、反射領域１１５に対応してアレイ基板１５０の下に配置される。第２集光部１７５は透過窓１１７に対応して、第１集光部１７１と連結される。
【００１９】
図２は、図１に図示された光路変更部材の屈折率を説明するためのグラフである。
図２に示すように、第１集光部１７１の屈折率（ｎ）は、反射領域１１５と透過窓１１７の境界領域から反射領域１１５に移動するほど減少する。具体的に、第２集光部１７５と連結される第１集光部１７１の境界部Ａから反射電極１３０に沿って画素領域１１１の境界領域に対応する第１集光部１７１の周辺部Ｂに移動するほど、第１集光部１７１の屈折率（ｎ）は漸次減少する。
【００２０】
これによって、第１集光部１７１はプレート形状を有するが、凸レンズのように焦点に向かって集光する。ここで、第１集光部１７１の境界部Ａは凸レンズの中心に対応する。これによって、下部から第１集光部１７１に入射した光は、屈折率（ｎ）がより大きい方向に屈折し、第１集光部１７１の境界部Ａ方向に光経路が変更される。その結果、第１集光部１７１は、下部から提供された光を透過窓１１７を通じて出射する。
【００２１】
第２集光部１７５の屈折率（ｎ）は、第２集光部１７５の中心部Ｄに移動するほど増加する。これによって、第１集光部１７１と同様に第２集光部１７５はプレート形状を有するが、凸レンズのように焦点に向かって集光する。その結果、第２集光部１７５は下部から提供された光を透過窓１１７を通じて出射する。
一方、第１集光部１７１の屈折率（ｎ）の変化率は、第２集光部１７５の屈折率（ｎ）の変化率より大きく、第１集光部１７１の境界部Ａの屈折率（ｎ）は、第２集光部１７５の中心部Ｄの屈折率（ｎ）より大きい。これによって、第１集光部１７１に入射する光の屈折する程度が、第２集光部１７５に入射する光の屈折する程度より大きい。従って、第１集光部１７１は、反射領域１１５の下に配置されるが、透過窓１１７に向かって光を出射する。
【００２２】
図３は、図１に図示された基板アセンブリの部分斜視図である。
図３に示すように、第１集光部１７１の境界部Ａから離れるほど、第１集光部１７１の屈折率（ｎ）は減少する。第１集光部１７１の屈折率（ｎ）が同じ地点を連結して等屈折率線を形成する場合、等屈折率（ｎ）線は、第１集光部１７１の境界部Ａの中心を基準として同心円形状又は楕円形状を有する。
【００２３】
従って、下部から第１集光部１７１に入射した光は、第１集光部１７１の境界部Ａの中心に向かって集光され、透過窓１１７を通じて出射される。第２集光部１７５に入射した光は、第２集光部１７５の中心に向かって集光され、透過窓１１７を通じて出射される。
図４は、図１でアレイ基板と光路変更部材との間の離隔距離を説明するための基板アセンブリの部分断面図である。
【００２４】
図４に示すように、第１集光部１７１は、反射電極１３０から第１距離だけ離間して配置される。従って、画素領域１１１の境界領域に対応する第１集光部１７１の周辺部Ｂに入射した光が透過窓１１７に出射される。結果的に、反射領域１１５に入射する光がより多く透過窓１１７を通じて出射される。
第１集光部１７１の境界部Ａの中心軸は第１集光部１７１の光軸で、中心軸から第２距離ｒだけ離れている位置での屈折率（ｎ）は下記の数式１のように決定することができる。
【００２５】
【数１】
2007004156.tif 000003
ここで、ｎ（ｍａｘ）は屈折率の最大値で、第１集光部１７１の境界部Ａでの屈折率である。ｆは、第１集光部１７１の焦点距離で、ｄは第１集光部１７１の厚みである。
第１集光部１７１の周辺部Ｂに入射した光が透過窓１１７に出射されるように第１距離が焦点距離ｆより大きいことが好ましい。
【００２６】
一方、第１集光部１７１の屈折率（ｎ）の最大値及び屈折率（ｎ）の変化率を調節して、反射領域１１５に入射する光のうち、透過窓１１７を通じて出射する光量を増加させることができる。
図５は、本発明の第２実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
図５に示すように、基板アセンブリ２００は、光路変更部材２７０がアレイ基板２５０の下面に一体に形成された集光層であることを除いては、図１に図示された基板アセンブリ１００と実質的に同じである。
【００２７】
図５において、光路変更部材２７０に入射した光が屈折し、透過窓２１７に到達するまで所定の距離を確保するために、光路変更部材２７０の厚みを図１に図示された光路変更部材１７０の厚みより大きくすることが好ましい。
図６は、本発明の第３実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
図６に示すように、基板アセンブリ３００は、光路変更部材３７０を除いては、図１に図示された基板アセンブリ１００と実質的に同じである。
【００２８】
光路変更部材３７０は、第１集光部３７１及び第２集光部３７５を含む。
第１集光部３７１は反射領域３１５に対応して、アレイ基板３５０の下部に配置される。第１集光部３７１は、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）を含む。第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）は、同一平面上で連鎖的に互いに結合される。これによって、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）は複数個の境界面を形成する。この境界面は、第２集光部３７５に向かって傾くように形成され、光路変更部材３７０の表面と鋭角をなす。
【００２９】
第２集光部３７５は、第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）を含む。第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）は、同一平面上で連鎖的に互いに結合される。これによって、第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）は複数個の境界面を形成する。
この境界面は、光路変更部材３７０の表面に対する法線を基準として、第２集光部３７５の中心部に向かって対称的に傾くように形成される。第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ ）及び第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）がなす境界面は、光が屈折する界面を提供する。
【００３０】
図７は、図６に図示された光路変更分図愛の屈折率（ｎ）を説明するためのグラフである。
図６及び図７に示すように、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）は、個別的には一定の屈折率（ｎ１、ｎ２、ｎ３、...、ｎｘ−１、ｎｘ）を有する。しかし、第２集光部３７５に近接するほど、第１サブ集光部の屈折率（ｎ）は増加する。これによって、第２集光部３７５と連結される第１サブ集光部（ｘ）が最大の屈折率（ｎｘ）を有し、第２集光部３７５と最も遠く離れた第１サブ集光部１が最小の屈折率（ｎ１）を有する。
【００３１】
第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）は個別的には一定の屈折率（ｎ）を有する。しかし、第２サブ集光部は、第２集光部３７５の中心部に近接するほど、より大きい屈折率（ｎ）を有する。
第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）の屈折率の最大値（ｎｘ）は、第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）の屈折率（ｎ）の最大値より大きく、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）の屈折率（ｎ）の最小値（ｎ１）は、第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）の屈折率（ｎ）の最小値より小さい。
【００３２】
図８は、図６に図示された第１領域（Ｅ）の拡大図である。
図６及び図８に示すように、第１集光部３７１に入射する光は、境界面を基準として第３屈折率（ｎ３）を有する第１サブ集光部３から第３屈折率（ｎ３）より小さい第２屈折率（ｎ２）を有する第１サブ集光部２に光が進行する。従って、光は、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）間の境界面及び空気層と接する第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）の表面で透過窓３１７に向かって屈折する。
【００３３】
光路変更部材３７０の表面に対して境界面の傾きが小さいほど、また、第１サブ集光部（１、２、３、...、ｘ−１、ｘ）間の屈折率（ｎ）の差異が大きいほど、光が透過窓３１７に向かって屈折する程度が増加する。
一方、第１集光部３７１に入射した光のうち、大部分の光（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）が単位画素領域３１１内の透過窓３１７に向かって屈折するが、一部の光Ｌ４は、単位画素領域３１１内の透過窓３１７から離れる方向に屈折し、隣接した単位画素領域３１１内の透過窓３１７を通じて出射する。
【００３４】
第２集光部３７５に入射する光は、第２サブ集光部（１１、１２、...、ｙ−１、ｙ）間の境界面及び空気層と接する第２集光部３７５の表面で屈折し、単位画素領域３１１内の透過窓３１７を通じて出射する。
図９は、本発明の第４実施例による基板アセンブリの平面図である。図１０は、図９に図示された基板アセンブリをI-I'線に沿って切断した部分断面図である。
【００３５】
図９及び図１０に示すように、基板アセンブリ５００は、アレイ基板５７０及び光路変更部材５９０を含む。
アレイ基板５７０は、透明基板５１０、薄膜トランジスタ５３０、透明電極５４０、及び反射電極５５０を含む。
透明基板５１０は、光を透過することができる透明な材質のガラスを使用する。透明基板５１０には、複数個の画素領域５１１が形成される。画素領域５１１は周辺領域５１９によって囲まれ、周辺領域５１９は、画素領域５１１間の境界領域を形成する。画素領域５１１は、反射領域５１５及び透過窓５１７に区画される。
【００３６】
図９において、アレイ基板５７０は、第１信号線５３１、第１絶縁膜５２１及び第２信号線５３５を更に含む。
第１信号線５３１は、透明基板５１０上に複数個が配置される。
第１絶縁膜５２１は、第１信号線５３１が形成された透明基板５１０上に配置され、第１信号線５３１を後述する第２信号線５３５と電気的に絶縁する。第１絶縁膜５２１は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）等を含む。
【００３７】
第２信号線５３５は、第１信号線５３１と交差するように第１絶縁膜５２１上に配置される。第２信号線５３５は、第１信号線と共に画素領域５１１を定義する。
薄膜トランジスタ５３０は、透明基板５１０の反射領域５１５内に形成され、ソース電極５３６、ゲート電極５３２、ドレイン電極５３７及び半導体層パターン５３３を含む。ゲート電極５３２は第１信号線５３１と同時に形成され、第１信号線５３１と電気的に接続される。ソース電極５３６及びドレイン電極５３７は第２信号線５３５と同時に形成され、ソース電極５３６は第２信号線５３５と電気的に接続され、ドレイン電極５３７は、ゲート電極５３２の上部にソース電極５３６と一定間隔で離間するように配置され、後述する透明電極５４０と電気的に接続される。
【００３８】
駆動回路（図示せず）は、データ電圧を出力して第２信号線５３５を通じてソース電極５３６に伝達し、選択信号を出力して、第１信号線５３１を通じてゲート電極５３２に伝達する。選択信号によって、ドレイン電極５３７は、データ電圧を後述する透明電極５４０に印加する。
アレイ基板５７０は、パシベーション膜５２３及び第２絶縁膜５２５を更に含む。
【００３９】
パシベーション膜５２３は、薄膜トランジスタ５３０が形成された透明基板５１０上に配置され、ドレイン電極５３７の一部を露出するコンタクトホールを含む。パシベーション膜５２３は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）等を含む。
第２絶縁膜５２５は、薄膜トランジスタ５３０及びパシベーション膜５２３が形成された透明基板５１０上に配置され、薄膜トランジスタ５３０を後述する透明電極５４０またはは反射電極５５０と絶縁する。第２絶縁膜５２５は、ドレイン電極５３７の一部を露出するコンタクトホールを含む。
【００４０】
また、第２絶縁膜５２５の透過窓５１７に対応する部分が開口され、透過窓５１７に対応する部分が反射領域５１５に対応する部分と互いに異なる高さを有する。この際、透過窓５１７内に第２絶縁膜５２５の一部を残留することもできる。
透明電極５４０は、画素領域５１１内の第２絶縁膜５２５の表面、コンタクトホールの内面及び透過窓５１７内に形成されドレイン電極５３７と電気的に接続される。透明電極５４０は、透明な導電性物質である酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺＯ）等を含む。
【００４１】
反射電極５５０は、反射領域５１５内の第２絶縁膜５２５上に配置され外部光を反射する。好ましくは、反射電極５５０は、第２絶縁膜５２５の表面に形成された凸凹部の形状に沿って配置され、外部光を一定の方向に反射する。反射電極５５０は導電性物質を含んで、透明電極５４０を通じてドレイン電極５３７と電気的に接続される。
透過窓５１７と画素領域５１１内の反射電極５５０は、互いに直列配置される。具体的に、図９で画素領域５１１は四角形状を有し、透過窓５１７と画素領域５１１内の反射電極５５０は画素領域５１１を２分割する。
【００４２】
表示装置
図１１は、本発明の第５実施例による表示装置の部分断面図である。図１２は、反射モードで図１１に図示された表示装置の部分断面図である。
図１１及び図１２に示すように、表示装置７００は、表示パネル７７０、バックライトアセンブリ７９０及び光路変更部材６９０を含む。
【００４３】
表示パネル７７０は、アレイ基板６７０、対向基板７５０及び液晶層７６０を含む。
アレイ基板６７０は、下部基板６１０、薄膜トランジスタ６３０、透明電極６４０、及び反射電極６５０を含む。アレイ基板６７０は、図９及び図１０に図示されたアレイ基板５７０と実質的に同じなので、重複説明は省略する。
アレイ基板６７０は、画像が表示される画素領域６１１及び画素領域６１１を囲む周辺領域６１９を含む。画素領域６１１は、後述するバックライトアセンブリ７９０から発生した光を透過する透過窓６１７及び外部光を反射する反射領域６１５を含む。好ましくは、透過窓６１７は矩形形状で、画素領域６１１は、反射領域６１５と透過窓６１７に２分割される。
【００４４】
アレイ基板６７０が含む第２絶縁膜６２５は、突出部及び凸凹部を含む。突出部には、後述する対向基板７５０とアレイ基板６７０との所定間隔を維持するスペーサ７４０が配置される。凸凹部は、反射領域６１５内に配置される。反射電極６５０は、凸凹部の形状に沿って配置される。これによって、凸凹部は、反射電極６５０の反射効率を増加させる。
【００４５】
対向基板７５０は、アレイ基板６７０と対向するように配置され、液晶層７６０の配置空間を設ける。対向基板７５０は、画素領域６１１に対応する表示領域及び周辺領域６１９に対応する遮光領域を含む。対向基板７５０は、上部基板７１０、ブラックマトリックス７１５、カラーフィルター７２０、共通電極７３０及びスペーサ７４０を含む。
上部基板７１０は、光を通過することができる透明な材質のガラスを使用する。ガラスは無アルカリ特性を有する。ガラスがアルカリ特性である場合、ガラスからアルカリイオンが液晶セル中に溶出すると、液晶の特性が低下し、表示特性が変化して、シールとガラスとの付着力が低下し、薄膜トランジスタの動作に悪影響を与える。
【００４６】
この際、上部基板７１０及び下部基板６１０がトリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）、ポリカボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ；ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＮ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリメチルメタアクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、サイクロオレフィンポリマー（Ｃｙｃｌｏ−Ｏｌｅｆｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）等を含むように構成できる。
【００４７】
好ましくは、上部基板７１０及び下部基板６１０は光学的に等方性である。
ブラックマトリックス７１５は、遮光領域に配置される。ブラックマトリックス７１５は、液晶を制御することができない遮光領域に入射する光を遮断して画質を向上させる。
ブラックマトリックス７１５は、金属、金属化合物、または不透明な有機物を蒸着した後エッチングすることにより形成される。金属はクロム（Ｃｒ）等を含み、金属化合物は、酸化クロム（ＣｒＯｘ）、窒化クロム（ＣｒＮｘ）等を含み、不透明な有機物はカーボンブラック、顔料混合物、染料混合物等を含む。顔料混合物は、赤色、緑色及び青色顔料を含み、染料混合物は、赤色、緑色及び青色染料を含む。他の実施例において、ブラックマトリックス７１５は、フォトレジスト成分を含む不透明物質を塗布した後、写真工程を通じて形成することもできる。この際、複数のカラーフィルター７２０を重畳してブラックマトリックス７１５を形成することもできる。
【００４８】
カラーフィルター７２０は、上部基板７１０の表示領域内に形成され、所定の波長を有する光のみを選択的に透過させる。カラーフィルター７２０は、青色カラーフィルター部、緑色カラーフィルター部及び青色カラーフィルター部を含む。カラーフィルター７２０は、光重合開始剤、モノマー、バインダー、顔料、分散剤、溶剤、フォトレジスト等を含む。他の実施例において、カラーフィルター７２０を、下部基板６１０またはパシベーション膜６２３上に配置することもできる。
【００４９】
共通電極７３０は、ブラックマトリックス７１５及びカラーフィルター７２０が形成された上部基板７１０の全面に形成される。共通電極７３０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、またはＺＯのような透明な導電性物質を含む。他の実施例において、下部基板６１０上に透明電極６４０及び反射電極６５０と平行に共通電極７３０を配置することもできる。
スペーサ７４０は、ブラックマトリックス７１５、カラーフィルター７２０及び共通電極７３０が形成された上部基板７１０上に形成される。スペーサ７４０によってアレイ基板６７０及び対向基板７５０の間のセルギャップが一定に維持される。図１１において、スペーサ７４０は、ブラックマトリックス７１５に対応して配置されたコラムスペーサ７４０を含む。他の実施例において、スペーサ７４０がボールスペーサまたはコラムスペーサ７４０とボールスペーサが混合されたスペーサを含む構成とすることもできる。
【００５０】
液晶層７６０は、アレイ基板６７０及び対向基板７５０の間に配置され、シーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）によって密封される。図１１において、液晶層７６０内の液晶は、ツイスト配向（ＴＮ）モードに配列される。他の実施例において、液晶層７６０内の垂直配向（ＶＡ）、ＭＴＮ配向（Ｍｉｘｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、またはホモジニアス配向モードに配列することができる。
【００５１】
この際、液晶を配向するために、アレイ基板６７０及び対向基板７５０は、互いに向かい合う面にそれぞれ配置された配向膜（図示せず）を更に含む。また、アレイ基板６７０は、ストレージキャパシタ（図示せず）を更に含む構成とすることができる。
ストレージキャパシタ（図示せず）は、下部基板６１０上に形成され、共通電極７３０と反射電極６５０との間及び共通電極７３０と透明電極６４０との間の電位差を維持させる。
【００５２】
透明電極６４０及び反射電極６５０と共通電極７３０に所定の電圧が印加されると、共通電極７３０と反射電極６５０との間及び共通電極７３０と透明電極６４０との間に形成された電場は、液晶の配列方向を変更させる。
これによって、透過窓６１７を通じて液晶層７６０を透過する光または外部から対向基板７５０を通じて入射した後、反射電極６５０で反射され、液晶層７６０を透過する光の透過度が変更され、表示パネル７７０は所望の階調の画像を表示する。
【００５３】
バックライトアセンブリ７９０は、表示パネル７７０の下部に配置され、透過モードで表示パネル７７０に光を提供する。
図１１において、バックライトアセンブリ７９０は、光源７９１及び光学ユニット７９５を含む。光源７９１は、光学ユニット７９５の一側面に配置され、光学ユニット７９５に光を提供する。光学ユニット７９５は、光源７９１から提供された光の光学特性を向上させて、アレイ基板６７０に向かって出射する。
【００５４】
光路変更部材６９０は、表示パネル７７０とバックライトアセンブリ７９０との間に配置される。図１１において、光路変更部材６９０は、光学ユニット７９５上に配置された集光シートである。他の実施例において、光路変更部材６９０は、アレイ基板６７０の下面に一体に形成された集光層でも良い。光路変更部材６９０は、反射領域６１５に対応する第１集光部６９１及び透過窓６１７に対応する第２集光部６９５を含む。
【００５５】
第１集光部６９１の屈折率は、反射領域６１５と透過窓６１７の境界領域から反射領域６１５に移動するほど減少する。これによって、第１集光部６９１は、バックライトアセンブリ７９０から反射領域６１５に提供された光の経路を変更して、透過窓６１７を通じて出射する。
第２集光部６９５の屈折率は、第２集光部６９５の中心部に移動するほど増加して、第２集光部６９５は、バックライトアセンブリ７９０から提供された光を透過窓６１７を通じて出射する。光路変更部材６９０は、図９及び図１０に図示された光路変更部材５９０と実質的に同じなので、より詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上で詳細に説明したように、本発明によると、光路変更部材は、反射領域に入射する光を反射電極で反射して、バックライトアセンブリで更に反射することによって透過窓に入射する方式とは異なる方式で反射領域に入射する光を透過窓にガイドする。
具体的に、光路変更部材は、透過モードで反射領域に入射する光の経路を変更して透過窓を通じて出射する。従って、光損失が大幅減少され、反射−透過型表示装置の透過率が大幅向上する。その結果、反射領域の面積を増加させても、表示装置は充分な透過率を有するので、反射−透過型表示装置の反射率及び透過率を同時に向上させることができる。
【００５７】
また、本発明によると、透過モードで反射領域に入射する光が殆ど損失することなく、透過窓を通じて出射する。従って、透過モードでバックライトアセンブリが出射する光量が全体的に減少しても、表示装置は画像を表示するための充分な透過率を有する。従って、バックライトアセンブリの消費電力が節減できる。
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れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
【図２】図１に図示された光路変更部材の屈折率を説明するためのグラフである。
【図３】図１に図示された基板アセンブリの部分斜視図である。
【図４】図１でアレイ基板と光路変更部材との間の離間距離を説明するための基板アセンブリの部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による基板アセンブリの部分断面図である。
【図７】図６に図示された光路変更部材の屈折率を説明するためのグラフである。
【図８】図６に図示された第５領域の拡大図である。
【図９】本発明の第４実施例による基板アセンブリの部分平面図である。
【図１０】図９に図示された基板アセンブリをI-I'に沿って切断した部分断面図である。
【図１１】本発明の第５実施例による表示装置の部分断面図である。
【図１２】反射モードで図１１に図示された表示装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００    基板アセンブリ
１１１    画素領域
１１５    反射領域
１１７    透過窓
１３０    反射電極
１５０    アレイ基板
１７０    光路変更部材
１７１    第１集光部
１７５    第２集光部
５１０    透明基板
５１９    周辺領域
５２１    第１絶縁膜
５３０    薄膜トランジスタ
５３１    第１信号線
５３５    第２信号線
５４０    透明電極
５５０    反射電極
６７０    アレイ基板
７００    表示装置
７５０    対向基板
７７０    表示パネル
７９０    バックライトアセンブリ
７９１    光源
７９５    光学ユニット
【図１】
2007004156.tif 000004
【図２】
2007004156.tif 000005
【図３】
2007004156.tif 000006
【図４】
2007004156.tif 000007
【図５】
2007004156.tif 000008
【図６】
2007004156.tif 000009
【図７】
2007004156.tif 000010
【図８】
2007004156.tif 000011
【図９】
2007004156.tif 000012
【図１０】
2007004156.tif 000013
【図１１】
2007004156.tif 000014
【図１２】
2007004156.tif 000015