KR100796759B1 - Semitransparent type liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부의 자연광 또는 백라이트 광을 이용하여 화상을 표시하는 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는 제1 절연기판, 제1 절연기판과 대향되어 있으며 반사 모드 영역과 투과 모드 영역으로 구분되는 두 영역을 가지는 제2 절연기판, 제1 절연기판과 제2 절연기판 사이에 주입 밀봉되는 액정층, 액정층의 전 후면에 각각 부착되어 있는 상, 하부 편광판, 제2 절연기판의 하면에 형성되어 있는 반사 돌기 및 제2 절연기판의 하면에 형성되어 있으며 반사 돌기가 형성되어 있는 부분의 이외의 영역에 형성되어 있는 집광부를 포함하며, 상기 집광부는 볼록 렌즈인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a transflective liquid crystal display device that displays an image by using external natural light or backlight light. The transflective liquid crystal display device according to the present invention is opposed to a first insulating substrate and a first insulating substrate, and is a reflection mode. A second insulating substrate having two regions divided into a region and a transmission mode region, a liquid crystal layer injected and sealed between the first and second insulating substrates, and upper and lower polarizers attached to the front and rear surfaces of the liquid crystal layer, respectively. 2 includes a reflecting projection formed on the lower surface of the insulating substrate and a condensing portion formed on the lower surface of the second insulating substrate and formed in a region other than the portion where the reflecting projection is formed, wherein the condensing lens is a convex lens. It features.
이로 인해, 하부기판의 하면에 형성되어 있는 반사 돌기 및 볼록 렌즈를 이용하여 반투과형 액정표시장치의 전체적인 광 이용 효율을 높인다.As a result, the overall light utilization efficiency of the transflective liquid crystal display device is improved by using the reflection protrusions and the convex lenses formed on the lower surface of the lower substrate.
반투과형 액정표시장치, 백라이트 유니트(BLU), 볼록렌즈, 반사돌기, 광량 조절.Transflective Liquid Crystal Display, Backlight Unit (BLU), Convex Lens, Reflective Projection, Light Control.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a transflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치용 하부 기판의 구조를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a lower substrate for a transflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 기판의 제조 과정을 나타내는 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a lower substrate according to an embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 : 상부 편광판10: upper polarizer
20 : 상부 보상 필름20: upper compensation film
30 : 상부기판30: upper substrate
40 : 기준전극 40: reference electrode
51 : TFT51: TFT
52 : 투명전극52: transparent electrode
60 : 하부기판60: lower substrate
61 : 반사돌기61: reflective projection
62 : 집광부 62: condenser
70 : 하부 편광판70: lower polarizer
80 : 하부 보상 필름80: lower compensation film
90 : BLU(Back Light Unit)90: BLU (Back Light Unit)
본 발명은 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transflective liquid crystal display device.
액정표시장치는 유전율 이방성을 갖는 액정 물질을 이용하여 광 투과 및 차단을 통해 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 백라이트 광을 투과시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 투과형과 외부에서 입사한 자연광을 반사시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 반사형으로 구분된다.A liquid crystal display device is a display device that displays an image through light transmission and blocking using a liquid crystal material having dielectric anisotropy. The liquid crystal display device is a transmissive type that transmits backlight light to display an image and reflects natural light incident from the outside to display an image. It is divided into reflection type which makes it.
투과형 액정표시장치는 배면에 백라이트 유니트(back light unit)를 설치하여 자체 광원으로 사용하기 때문에 화면의 휘도가 높은 이점이 있으나, 전력의 소모가 크기 때문에 휴대용 장치에 적용하기 어렵다. The transmissive liquid crystal display device has a high brightness of the screen because a back light unit is installed on the back to be used as its own light source, but it is difficult to apply to a portable device because of high power consumption.
반면, 반사형 액정표시장치는 외부에서 입사된 자연광을 액정층의 스위칭 작용에 의해 선택적으로 투과시키고 반사판에서 재반사하여 전면으로 출사되게 하므로 화상을 표시하는 것으로서, 이는 자체 광원이 없는 관계로 휘도가 나쁘고 어두운 곳에서는 사용이 어렵다는 단점이 있다.On the other hand, the reflective liquid crystal display displays an image because the natural light incident from the outside is selectively transmitted by the switching action of the liquid crystal layer and is reflected back from the reflecting plate to be emitted to the front surface. The disadvantage is that it is difficult to use in bad and dark places.
이러한 투과형과 반사형 액정표시장치의 단점을 해소하기 위한 반투과형 액정표시장치는 외부의 입사광 또는 백라이트 유니트 광을 모두 이용하여 화상을 표 시하는 것으로서, 그 구성은 상호 대향되어 일정 간격으로 한 쌍이 배치된 상·하부 기판을 포함하고, 상부 기판의 하면 및 하부 기판의 상면에 투명전극과 절연층 및 배향층을 순차 적층 형성하며, 밀봉재를 이용하여 상·하부 기판을 밀봉 및 어셈블리하고, 그 사이의 공간에 액정 물질을 주입하여 액정층을 형성한다. The semi-transmissive liquid crystal display device to solve the shortcomings of the transmissive and reflective liquid crystal display device is to display an image using both the external incident light or the backlight unit light. It includes the upper and lower substrates, the transparent electrode, the insulating layer and the alignment layer are sequentially formed on the lower surface of the upper substrate and the upper surface of the lower substrate, and the upper and lower substrates are sealed and assembled with a sealing material therebetween. A liquid crystal material is injected into the space to form a liquid crystal layer.
또한, 상부 기판의 외부 표면(상면)에는 편광판을 부착하며, 하부 기판의 외부 표면(하면)에는 상부 기판을 통하여 입사한 자연광을 반사시키고, 백라이트(BL) 광을 투과시키기 위하여 반투과 반사판을 부착하고 있다.In addition, a polarizing plate is attached to an outer surface (upper surface) of the upper substrate, and a semi-transmissive reflecting plate is attached to an outer surface (lower surface) of the lower substrate to reflect natural light incident through the upper substrate and to transmit backlight (BL) light. Doing.
그러나, 이러한 구조의 반투과형 액정 표시 장치는 백라이트 유니트로부터 나온 빛이 투과 영역이 아닌 그외 모든 영역으로 전파됨으로써, 그로 인한 광 손실을 불러 일으킨다. 특히, 반사 영역으로 들어간 빛은 투과율에 전혀 영향을 주지 않고 그냥 반사됨으로써, 광 손실을 더욱더 가중시킨다.However, the transflective liquid crystal display device having such a structure propagates the light from the backlight unit to all other areas other than the transmission area, thereby causing light loss. In particular, light entering the reflecting region is reflected without affecting the transmittance at all, thereby further increasing the light loss.
따라서, 반사 영역으로부터 반사되는 광을 효율적으로 이용하여 선명한 화면을 구현할 수 있는 방안이 요구된다. Therefore, there is a need for a method of realizing a clear screen by efficiently using the light reflected from the reflection area.
본 발명의 목적은 광 이용 효율을 향상시켜 선명한 화면을 구현할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device which can implement a clear screen by improving light utilization efficiency.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 하부기판의 하면에 광량 조절을 위한 볼록 렌즈 및 반사 돌기를 형성한다.In order to solve the technical problem, the present invention forms a convex lens and a reflective protrusion for adjusting the amount of light on the lower surface of the lower substrate.
구체적으로, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치는, 제1 절연기판; 제1 절연기판과 대향되어 있으며 반사 모드 영역과 투과 모드 영역으로 구분되는 두 영역을 가지는 제2 절연기판; 제1 절연기판과 제2 절연기판 사이에 주입 밀봉되는 액정층; 액정층의 전 후면에 각각 부착되어 있는 상, 하부 편광판; 제2 절연기판의 하면에 형성되어 있는 반사 돌기; 및 제2 절연기판의 하면에 형성되어 있으며 반사 돌기가 형성되어 있는 부분의 이외의 영역에 형성되어 있는 집광부를 포함한다.Specifically, the transflective liquid crystal display device according to the present invention includes a first insulating substrate; A second insulating substrate facing the first insulating substrate and having two regions divided into a reflection mode region and a transmission mode region; A liquid crystal layer that is injection-sealed between the first insulating substrate and the second insulating substrate; Upper and lower polarizers attached to the front and rear surfaces of the liquid crystal layer, respectively; A reflection protrusion formed on a bottom surface of the second insulating substrate; And a light collecting portion formed on a lower surface of the second insulating substrate and formed in a region other than the portion where the reflective protrusion is formed.
또한, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치용 트랜지스터 기판은, 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선; 제1 신호선 위에 형성되어 있는 제1 절연막; 제1 절연막 위에 형성되어 있으며 제1 신호선과 교차하고 있는 제2 신호선; 제1 신호선 및 제2 신호선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터; 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있으며 박막 트랜지스터의 소정 전극을 노출시키는 제1 접촉구를 가지는 제2 절연막; 제2 절연막 위에 형성되어 있으며 제1 접촉구를 통하여 박막 트랜지스터의 소정 전극과 연결되어 있는 투명 전극; 투명 전극 위에 형성되어 있으며, 투과창을 가지는 반사 전극; 절연기판의 하면에 형성되어 있으며 박막 트랜지스터와 중첩되어 있는 반사 돌기; 절연기판의 하면에 형성되어 있으며 투과창 및 투명 전극의 일부와 중첩되어 있는 볼록 렌즈를 포함한다.In addition, a transistor substrate for a transflective liquid crystal display device according to the present invention includes an insulating substrate and a first signal line formed on the insulating substrate; A first insulating film formed over the first signal line; A second signal line formed on the first insulating film and crossing the first signal line; A thin film transistor connected to the first signal line and the second signal line; A second insulating film formed over the thin film transistor and having a first contact hole for exposing a predetermined electrode of the thin film transistor; A transparent electrode formed on the second insulating film and connected to the predetermined electrode of the thin film transistor through the first contact hole; A reflective electrode formed on the transparent electrode and having a transmission window; A reflection protrusion formed on a lower surface of the insulating substrate and overlapping the thin film transistor; It includes a convex lens formed on the lower surface of the insulating substrate and overlapping a portion of the transmission window and the transparent electrode.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a transflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 보면, 하부 기판(60)과 서로 대향 배치된 상부 기판(30)의 내측면에는 기준 전극(40)이 형성되어 있으며, 기준 전극(40)과 하부 기판(60) 사이에는 게 이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 절연막, 저항 접촉층 및 비정질 규소층 등으로 이루어지는 박막 트랜지스터(TFT, 51)와 투명 전극(52)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a
상부 기판(30)의 외부 표면(상면)에는 λ/2 또는 λ/4 반사 필름 등으로 이루어지는 상부 보상 필름(20)이 부착되어 있으며, 상부 보상 필름(20) 위에는 상부 편광판(10)이 부착되어 있다.An
하부 기판(60)의 하면에는 액정셀(100) 내의 박막 트랜지스터(51)와 중첩되어 반사 영역으로의 광 유입을 방지하는 반사 돌기(61)가 형성되어 있으며, 반사 돌기(61)와 연결되는 하부기판(60)의 하면에는 액정셀(100) 내의 투과 영역으로 들어가는 빛을 모아줌과 동시에 반기 돌기(61)로부터 반사되는 빛의 일부를 상부기판(30)의 투과 영역으로 모아주는 집광부(62)가 형성되어 있다. The lower surface of the
여기서, 집광부(62)는, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 기판(60)을 소정 깊이 부분 식각하여 형성한 볼록 렌즈이며. 이하, 집광부(62)를 볼록 렌즈라 칭하기로 한다.Here, the
반사 돌기(61)와 볼록 렌즈(62)를 포함하는 하부 기판(60)의 외부 표면에는 하부 편광판(70)이 부착되어 있으며, 하부 편광판(70)의 하면에는 λ/2 또는 λ/4 반사 필름 등으로 이루어지는 하부 보상 필름(80)이 부착되어 있다. 하부 보상 필름(80)의 하면으로는 BLU(Back Light Unit : 백라이트 유니트, 90)가 부착되어 있으며, 이는 반사판(reflector, 미도시)을 포함한다.A
상기와 같은 구조를 이루는 반투과형 액정표시장치용 하부 기판에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The lower substrate for the transflective liquid crystal display device having the above structure will be described in more detail as follows.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 기판의 구조를 도시한 단면도이다. 도 2를 보면, 반투과형 액정표시장치용 하부 기판은 외부로부터의 전계 인가 여부에 따라, 외부로부터 입사되는 자연광을 액정층의 스위칭 작용에 의해 선택적으로 투과시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 반사 모드 영역(A)과 액정 표시 장치의 배면에 설치되어 있는 백라이트 유니트(90) 광을 투과시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 투과 모드 영역(B)으로 구분되는 두 영역을 포함한다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a lower substrate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the lower substrate for a transflective liquid crystal display device includes a reflection mode region in which natural light incident from the outside is selectively transmitted by a switching action of the liquid crystal layer according to whether an electric field is applied from the outside to form an image display. A) and the
우선, 반사 모드 영역(A)과 투과 모드 영역(B)으로 구분되는 액정표시장치용 하부 기판의 상부 구조에 대해 자세히 알아본다. First, the upper structure of the lower substrate for the liquid crystal display device divided into the reflection mode region A and the transmission mode region B will be described in detail.
유리 등의 투명한 재질로 이루어진 제1 절연 기판(60) 위에 주사 신호를 전달하는 게이트선(미도시) 및 그 분지인 게이트 전극(100)이 형성되어 있고, 게이트선(101)과 게이트 전극 위에는 게이트 절연막(102)이 형성되어 있다.A gate line (not shown) for transmitting a scan signal and a
게이트 전극(100) 상부의 게이트 절연막(102) 위에는 비정질 규소층(103)이 형성되어 있고, 그 위에는 n+ 비정질 규소로 된 저항 접촉층(104, 105)이 형성되어 있다. 저항 접촉층(104, 105) 위에는 각각 소스 전극(106)과 드레인 전극(107)이 형성되어 있다.An
여기서, 게이트 전극(100), 소스 전극(106), 드레인 전극(107), 게이트 절연막(102), 저항 접촉층(104, 105) 및 비정질 규소층(103)은 박막 트랜지스터(TFT, 51)를 이루며, 소스 전극(106)과 드레인 전극(107) 사이의 비정질 규소층(103)은 박막 트랜지스터의 채널부가 된다. 즉, 게이트선을 통하여 게이트 전극(100)에 주 사 신호가 인가되면, 박막 트랜지스터가 턴온(turn on)되고, 이에 따라 데이터선(미도시)을 통하여 소스 전극(106)에 인가된 화상 신호가 비정질 규소층(103)을 통과하여 드레인 전극(107)으로 전달된다. Here, the
소스 전극(106) 및 드레인 전극(107)의 위에는 보호막(108)이 형성되어 있으며, 보호막(108)은 게이트선과 데이터선 교차에 의하여 정의되는 화소 영역마다 투명한 도전 물질인 ITO(Iindium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 이루어진 투명 전극(109)이 형성되어 있다. 투명 전극(109)은 접촉 구멍(미도시)을 통해 드레인 전극(107)과 연결되어 화상 신호를 인가받아 액정 분자를 구동한다.A
투명 전극(109) 위에는 투과창(111)을 가지는 반사막(110)이 형성되어 있다. 반사막(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같이 높은 반사율을 가지는 도전막으로 이루어지며, 투명 전극(109)과 함께 화소 전극이 된다. 이때, 반사막(110)의 투과창(111)은 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 하나의 화소 영역에 다수로 형성될 수 있다. The
다음, 상기한 구조로 이루어진 제1 절연기판(60)의 하부 구조에 대해 알아본다. Next, the lower structure of the first insulating
제1 절연기판(60)의 하면에는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어진 반사 돌기(61)가 형성되어 있으며, 반사 돌기(61)가 형성되어 있는 제1 절연기판(60)의 하면에는 볼록 렌즈(62)가 형성되어 있다. Reflecting
이때, 반사 돌기(61)는 반사 모드 영역(A)의 TFT(51)와 중첩되도록 형성함으로써, 외부로부터 TFT(51)으로의 광 유입을 방지한다.
At this time, the
또한, 반사 돌기(61)가 형성되어 있지 않은 화소 영역에는 볼록 렌즈(62)를 형성하여 백라이트 유니트(90)로부터 나온 빛이 가능한 한 많이 투과 모드 영역(B)으로 갈 수 있도록 빛을 모아준다. In addition, a
한편, 볼록 렌즈(62)가 형성되어 있지 않은 부분에는 반사 돌기(61)가 형성되어 있기 때문에 볼록 렌즈(62)를 통과하지 않은 빛은 모두 반사되어 백라이트 유니트(90)로 되돌아오며, 이 빛은 다시 백라이트 유니트(90) 내의 반사판에 의하여 재반사되어 일부는 볼록 렌즈(62)를 통과하고 일부는 반사돌기(61)가 형성되어 있는 부분으로 진행한다. 이러한 과정이 반복되어 대부분의 빛이 볼록 렌즈(62)를 통해 투과 모드 영역(B)으로 들어가게 된다. 따라서, 백라이트 유니트(90)의 광 이용 효율이 극대화된다.On the other hand, since the
이러한 반투과형 액정표시장치용 하부 기판의 제조 과정에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a manufacturing process of the lower substrate for a transflective liquid crystal display device will be described.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과 액정표시장치용 하부 기판의 제조 과정을 나타내는 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a lower substrate for a transflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 3a에서와 같이, 유리 등의 투명한 재질로 이루어진 하부 기판(60)의 하면에 감광막을 도포한 후, 노광, 현상하여 반사 모드 영역(A)과 그 주변 영역을 노출시킨 상태에서 하부기판(60)을 식각하여 집광부인 볼록 렌즈(62)를 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, a photosensitive film is coated on a lower surface of a
이때, 백라이트 유니트(외부)로부터 유출된 빛이 투과 모드 영역(B)으로 직접 들어가는 볼록 렌즈(62)의 일부 영역은 평탄하게 형성하는 반면, 반사 모드 영 역(A)으로 들어가는 볼록 렌즈(62)의 다른 영역은 구면수차를 달리하여 형성함으로써, 볼록 렌즈(62)의 각도 조정을 통해 광량을 조절할 수도 있다.At this time, a portion of the
다음으로, 도 3b에서와 같이, 하부 기판(60)의 하면에 알루미늄(Al) 등으로 이루어진 금속막을 증착하고 금속막 위에 감광막을 도포한 후, 감광막을 이용한 사진 식각 공정을 통해, 금속 재질의 반사 돌기(61)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 3B, a metal film made of aluminum (Al) or the like is deposited on the lower surface of the
이때, 투과 모드 영역(B) 및 그 주변의 반사 모드 영역(A) 일부에서는 금속막을 모두 제거하여 하부 기판(60) 표면을 노출시킨다. 또한, 반사 돌기(61)는 액정셀 내의 다수의 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩되도록 형성함으로서, 외부로부터 TFT로 광이 유입되는 것을 방지한다.In this case, the metal film is removed from the transmission mode region B and a part of the reflection mode region A surrounding the
다음으로, 도 3c에서와 같이, 반사돌기(61) 및 볼록 렌즈(62)가 형성되어 있는 하부 기판(60)의 하면에 하부 편광판(70)을 부착한 후 하부 편광판(70)의 하면에 λ/2 또는 λ/4 반사 필름 등으로 이루어지는 하부 보상 필름(80)을 부착한다. Next, as shown in FIG. 3C, the
다음으로, 도 3d에서와 같이, 하부 보상 필름(80)의 하면에 광 공급원인 백라이트 유니트(90)를 부착한다. 이때, 백라이트 유니트(90)를 부착하기 전에 프리즘 시트를 추가로 부착하여 투과 모드 영역(B)으로의 광 유입량을 조절할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 3D, the
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 즉, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 용이하게 유도할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the invention are merely exemplary of the invention, which are used for the purpose of illustrating the invention only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or in the claims. That is, those skilled in the art will be able to easily derive various modifications and equivalent other embodiments therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명에서는 광 반사용 돌기를 TFT와 중첩되도록 하부 기판의 하면에 형성함으로써, 반사 모드 영역으로의 광 유입을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 반사 돌기로부터 반사되는 광을 소정의 반사판 및 볼록 렌즈를 이용하여 액정셀 내의 투과 모드 영역으로 보냄으로써, 광 이용 효율을 전체적으로 높일 수 있는 효과가 있다.In the present invention, by forming the light reflecting projection on the lower surface of the lower substrate so as to overlap the TFT, it is possible not only to prevent light from entering the reflection mode region but also to use the predetermined reflecting plate and convex lens to reflect the light reflected from the reflecting projection. By sending the light into the transmission mode region in the liquid crystal cell, the light utilization efficiency can be improved as a whole.
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