반투과형 액정표시장치 및 이의 구동방법 document_id A220623010784

본 발명은 반투과형 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 특히 단일셀갭을 가짐과 아울러 투과영역 및 반사영역에서의 전기광학특성을 일치시켜 저소비전력을 구현할 수 있는 반투과형 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다. 정보기술이 발전함에 따라 휴대폰과 같은 개인휴대통신장치뿐만 아니라 컴퓨터 및 텔레비젼의 시장이 점점 커지고 있으며 이러한 장치들과 사용자 간의 최종연결매체인 표시장치는 고품질이 요구되고 있다. 이에 따라, 기존의 CRT(cathode ray tube)가 아닌 액정표시장치(liquid crystal display, LCD), 플라즈마디스플레이패널(plasma display panel, PDP) 및 유기발광다이오드(organic light emitting diodes, OLED) 등과 같은 평판표시장치(flat panel display, FPD)의 사용이 증가하는 추세이다. 그 중에서 고화질을 가지면서도 소형화 뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있다. 액정표시장치는 액정의 광투과율을 이용해 화상을 표시하는 장치이다. 이러한 액정표시장치는 스스로 광을 발하지 못하므로 외부로부터 입사되는 광원을 필요로 한다. 일반적인 경우, 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널과, 액정표시패널의 배면에 배치되어 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트유닛을 포함하고 있다. 즉, 백라이트유닛으로부터의 광을 사용하여 화상을 표시하는 투과형(transmissive) 액정표시장치가 현재 가장 많이 사용되고 있다. 투과형 액정표시장치는 고화질을 구현할 수 있다 라는 장점을 가지고 있지만 광원으로서 백라이트유닛을 사용하므로 소비전력이 증가할 뿐만 아니라 야외에서의 시인성이 떨어져 개인휴대통신장치로서는 적합하지 않다 라는 문제점이 있다. 이러한 투과형 액정표시장치의 단점을 극복하기 위해 반사형(reflective) 액정표시장치에 대한 연구가 진행중이다. 반사형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와는 달리 광원으로서 주변광원(예를 들어, 외부조명이나 태양 등)을 이용한다. 즉, 반사형 액정표시장치는 백라이트유닛을 채용하지 않는 구조를 채택하므로 저소비전력을 구현할 수 있다. 그러나, 기존의 반사형 액정표시장치는 시스템의 요구사항이 동화상 전송이 아니기 때문에 그 응답속도가 느리고 콘트라스트 및 반사율 등의 광학특성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 반사형 액정표시장치는 광원으로서 주변광원을 이용하므로 투과형 액정표시장치에 비해 광원의 위치, 세기 및 색온도에 따라 그 특성이 변화되기 쉬어 광학특성이 떨어진다. 특히, 주변광원이 거의 없는 밤이나 어두운 실내에서 광학특성의 최적화가 이루어지지 않으면 반사형 액정표시장치는 표시장치로서의 역할을 할 수 없게 된다. 이에 따라, 최근에는 반사형 액정표시장치 및 투과형 액정표시장치 각각의 장점을 유지할 수 있는 반투과형(transreflective) 액정표시장치에 대한 연구가 진행중이다. 반투과형 액정표시장치는 1개의 서브화소 내에 반사영역 및 투과영역이 동시에 존재하는 액정표시장치이다. 이러한 반투과형 액정표시장치는 셀갭(cell gap)에 따라 크게 이중셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치와 단일셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치로 구분할 수 있다. 이중셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치는 도1에 도시된 바와 같이, 투과영역(TA)에서의 셀갭(2d)이 반사영역(RA)에서의 셀갭(d)의 두배이다. 이로 인해, 백라이트유닛에서 출광되어 투과영역(TA)의 투과전극(3)을 통과하는 투과광(TL)의 광학적 통과거리와 주변광원에서 출광되어 반사영역(RA)의 반사전극(5)에 의해 반사되는 반사광(RL)의 광학적 통과거리가 동일하기 때문에 우수한 투과율 특성을 나타낸다. 그러나, 공정적 측면에서 반사영역(RA)의 낮은 셀갭(d)으로 인하여 반사영역(RA)의 셀갭(d)을 제어하기가 너무 어렵기 때문에 이중셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치(1)의 수율은 감소하게 된다. 단일셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치는 도2에 도시된 바와 같이, 투과영역(TA)에서의 셀갭(d)과 반사영역(RA)의 셀갭(d)이 동일하다. 이러한 단일셀갭을 가지는 반투과형 액정표시장치(1)의 모드는 대부분 믹스드모드 트위스티드 네마틱(mixed-mode twisted nematic, MTN) 모드이다. 하지만, 믹스드모드 트위스티드 네마틱 모드에서는 백라이트유닛에서 출광되어 투과영역(TA)의 투과전극(1)을 통과하는 투과광(TL)의 광학적 통과거리와 주변광원에서 출광되어 반사영역(RA)의 반사전극(5)에 의해 반사되는 반사광(RL)의 광학적 통과거리가 다르기 때문에 투과영역(TA) 및 반사영역(RA)에서의 광학적 특성을 동시에 만족시키는 최적의 액정광학 설계조건을 발견하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 도3에 도시된 바와 같이, 투과영역과 반사영역에서의 전기광학특성이 다르기 때문에 투과전극 및 반사전극 각각에 대해 서로 다른 감마전압을 사용해야 한다. 이 때문에, 액정표시장치의 구동방식이 복잡해지며 충전 시간 마진이 감소하게 된다. 또한, 추가적인 드라이버IC 개발이 필요할 뿐만 아니라 소비전력이 증가하는 문제점이 발생한다.