KR101254064B1 - 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고화질 및 광시야각을 구현하는 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는, 반사부에 대응하는 액정패널의 내부에 보상필름(와이드밴드 Q제)을 구성하는 것을 특징으로 하고, 투과부와 반사부에 대응하여 화소 전극과 공통 전극을 구성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성은, 투과부와 반사부에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 횡전계형 모드로 동작하기 때문에, 광시야각을 구현할 수 있는 장점이 있다.

Description

횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치{In plane electrode mode Transflective LCD}
도 1은 일반적인 구조의 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사이도이고,
도 2의 도 1의 단일 화소를 가로방향으로 절단하여, 이를 참조로 도시한 반사투과형 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하부 기판 102 : 반사판
110 : 하부 편광필름 104a : 화소전극
104b : 공통전극 106 : 와이드밴드 QWP
110 : 하부 편광필름 120 : 상부편광필름
200 : 상부기판
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 반사 투과형(반반사 반투과형) 횡전계 방식 액정표시장치및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(back light)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있으므로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 반사투과형 액정표시패널(10)은 액정층(95)을 사이에 두고, 다수의 화소(P)가 정의된 상부기판(80)과 하부기판(60)이 이격 하여 구성된다.
상기 상부기판(80)의 일면에는 컬러필터(82)와, 컬러필터(82)사이에 존재하는 블랙매트릭스(84)이 형성되고, 상기 컬러필터(82)와 블랙매트릭스(84)의 하부에는 공통 전극(86)이 구성된다.
상기 하부기판(60)의 화소영역(P)에는 반사전극(또는 반사판)(66)과 투명전극(64)으로 구성된 화소전극과, 스위칭소자(T)가 구성되고, 화소영역(P)의 일 측과 이에 평행하지 않은 타측을 지나가는 게이트배선(61)과 데이터배선(62)이 형성된 다.
상기 화소영역(P)은 투과부(A2)와 반사부(A1)로 정의되며, 상기 반사전극(66)은 반사부(A1)에 대응하여 구성되고, 상기 투명전극(64)은 투과부(A1)에 대응하여 구성된다. 이때, 상기 반사전극(66)은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al)또는 알루미늄합금으로 구성되며, 상기 투명전극(64)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속으로 구성된다.
전술한 바와 같은 구성에서, 반사부와 투과부의 형상은 다양하게 설계 가능하다.
도 2는 도 1의 단일 화소를 가로방향으로 절단하여, 이를 참조로 도시한 반사투과형 액정표시장치의 단면도이고,
도시한 바와 같이, 종래에 따른 반사투과형 액정표시장치는, 제 1 기판(60)과 제 2 기판(80)이 액정층(95)을 사이에 두고 이격하여 합착되고, 제 2 기판(80)및 마주보는 제 1 기판(60)에는 다수의 화소영역(P)이 정의된다.
상기 제 1 기판(60)에 정의된 화소영역(P)의 일 측과 이와는 평행하지 않은 타 측을 지나 서로 수직하게 교차하는 게이트 배선(도 1의 61)과 데이터 배선(62)이 구성된다.
상기 제 1 기판(60)과 마주보는 제 2 기판(80)의 일면에는 컬러필터(82)와 블랙매트릭스(도 1의 84)가 구성되고, 상기 컬러필터(82)와 블랙매트릭스(도 1의 84)의 하부에는 투명한 공통전극(86)이 구성된다.
상기 제 1 기판(60)의 하부에는 제 2 QWP(98a)와 제 2 HWP(98b)로 구성된 제 2 와이드 밴드 QWP(98)를 구성하고, 상기 제 2 기판(80)의 상부에는 제 1 QWP(96a)와 제 1 HWP(96b)로 구성된 제 1 와이드 밴드 QWP(96)가 구성된다.
상기 제 2 와이드 밴드 QWP(98)의 하부에는 제 1 편광판(POL1)이 구성되고, 상기 제 1 와이드 밴드 QWP(96)의 상부에는 상기 제 1 편광판(POL1)과 수직한 광축으로 구성된 제 2 편광판(POL2, 검광판)이 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 화소영역(P)은 다시 반사부(A1)와 투과부(A2)로 나누어진다.
일반적으로, 반사부(A1)에 대응하여 반사전극(64)을 형성하고 투과부(A2)에 대응하여 투명전극(66)을 형성하게 되는데 일반적으로는, 투과홀(H)을 포함하는 반사전극(64)을 투명전극(66)의 상부 또는 하부에 구성함으로서, 투과부(A2)와 반사부(A1)가 정의 되도록 한다.
이때, 반사 투과형 액정표시장치에서 고려되어야 할 부분은 투과부(A2)와 반사부(A1)에서 동일한 광학적 효율을 얻는 것이고, 반사부에서 명확한 컨트라스트 특성을 얻는 것이다.
즉, 투과부(A2)와 반사부(A1)에서 동일한 광학적 효율을 얻기 위한 방법으로, 상기 투과부(A2)와 반사부(A1)에 대응하는 액정층(95)의 셀갭을 듀얼구조로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이에 대해 설명하면, 상기 반사부(A1)를 통과하는 빛은 외부에서 입사되어 상기 반사판(64)에 반사되어 다시 외부로 출사하게 된다.
따라서, 상기 컬러필터를 두 번 통과하게 되고, 액정셀갭이 d라면 2d의 거리를 통과하게 되는 셈이다.
이와 같은 경우, 상기 반사부(D)의 액정층(95)을 통과할 때 빛이 느끼는 위상지연값은 2dΔn(n은 액정의 굴절률)이고, 투과부(A1)의 액정층(95)을 통과할 때 빛이 느끼는 위상지연값은 dΔn이다.
상기 반사부(A1)와 투과부(A2)에 대응한 빛의 위상지연값이 다르기 때문에 반사부(A1)와 투과부(A2)에서 동일한 광학적 효율을 얻을 수 없다.
따라서, 투과부(A2)와 반사부(A1)의 셀갭을 d:2d의 비율로 구성하게 되면, 액정패널내에서 빛의 이동거리가 같기 때문에 동일한 광학적 효율을 얻을 수 있다.
그런데, 상기 반사부(A1)와 투과부(A2)에서는 각각 빛이 겪는 편광특성이 달라진다.
즉, 투과부(A2)에 비해 반사부(A1)에서 컨트라스트(contrast)가 낮다. 이를 위해 도시한 바와 같이, 상기 액정패널의 상부에 상기 반사부를 위한 제 1 와이드 밴드 QWP(96)를 구성하게 된다.
상기 제 1 와이드 밴드 QWP(96)로 반사부에서는 명확한 화이트 및 블랙특성을 가질 수 있게 됨과 더불어, 적색과 녹색과 청색의 파장대에서 유사한 반사율을 가질 수 있게 되었다.
그러나, 상기 제 1 와이드 밴드 QWP의 존재는 반면, 투과부(D)의 관점에서 보면 사실 필요하지 않은 구성이다.
투과부(D)와 반사부(B)를 한 화소에 구성하는 구조에 있어서, 상기 제 1 와 이드 밴트 QWP(96)에 의해 발생하는 위상차를 보상하기 위해 상기 투과부에 대응하여 하부 제 2 와이드 밴드 QWP(98)를 더욱 구성하게 되는 것이다.
따라서, 상기 제 1 및 2 와이드 밴드 QWP(96,98)의 존재는 액정패널을 컴팩트하게 구성하는데 한계로 작용하는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 듀얼 셀갭 구조의 액정패널에는, 일반적으로 네가티브 액정(negative LC)을 사용하게 되는데, 상기 네가티브 액정은 유전율이 낮아 고전압 구동이 필요하고, 점도가 높기 때문에 응답속도가 느린 문제가 있다.
또한, 전술한 바와 같은 수직전계 모드 반사투과형 액정표시장치는 시야각이 넓지 않는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 투과부와 반사부를 독립적으로 구성함으로써 각각의 특성을 최적화 하는 것을 제 1 목적으로 하고, 광시야각을 구현하는 반사투과형 액정표시장치를 제작하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치는 이격 하여 구성되고, 반사부와 투과부로 구성된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 구성된 액정층과; 상기 반사부에 대응하는 상기 액정층과 제 1 기판 사이에, λ/2 필름(HWP)과 λ/4필름(QWP)으로 구성 된 와이드 밴드 QWP와; 상기 반사부에 대응하는 제 2 기판의 상부에 구성된 반사판과; 상기 반사부와 투과부에 대응하는 제 2 기판의 상부에 이격하여 구성된 다수의 화소 전극과 공통 전극과; 상기 제 1 기판의 상부에 구성된 상부 편광판; 상기 제 2 기판의 하부에 위치한 하부 편광판을 포함한다.
이때, 상기 반사부에 위치하는 공통 전극과 화소 전극 사이의 간격은, 상기 투과부에 위치한 공통전극과 화소 전극 사이의 간격보다 크게 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 반사부에 구성된 반사판은, 상기 화소 전극과 공통 전극의 하부에 구성되고, 상기 액정층은 포지티브 특성을 가지는 수직배열 모드인 것을 특징으로 한다.
상기 상부 편광판과 하부 편광판은 편광축이 수직하게 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
도 3 은 본 발명에 따른 횡전계방식 반사투과형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치(RTLC)는 액정층(LC)을 사이에 두고 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)이 구성되며, 상기 제 1 기판(100, 하부기판)은 다수의 투과부(A2)와 반사부(A1)로 정의되고, 상기 반사부(A1)에는 반사판(102)을 구성하는 동시에, 상기 반사부(A1)와 투과부(A2)에 대응 하여 공통전극(104a)과 화소 전극(104b)을 구성한다.
상기 제 1 기판(100)의 하부에는 제 1 편광판(110)이 구성되고, 상기 제 2 기판(200, 상부기판)의 상부에는 상기 제 1 편광판(110)과 수직한 편광축을 가지도록 제 2 편광판(검광판, 120)을 구성한다.
또한, 상기 반사부(A1)에 대응하여 상기 액정패널(RTPC)의 내부에 인셀-위상차 필름(in-cell retardation film)을 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 인셀 위상차 필름(106)은 λ/4 필름인 QWP(106a)와 λ/2 필름은 HWP(106b)를 적층한 형태의 와이드 밴드 QWP 필름(106)인 것을 특징으로 한다.
상기 와이드 밴드 QWP 필름(106)은 적색과 녹색과 청색의 모든 파장대에서 유사한 반사율을 가질 수 있도록 하기 때문에 적, 녹,청 화소마다 휘도 차이가 발생하지 않도록 하는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 위상차 필름(106)을 액정패널의 내부에 필요한 부분에만 구성하게 되면, 기존과는 달리 상,하로 위상차 필름을 구성하지 않아도 되므로 액정패널의 부피를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 반사부(A1)와 투과부(A2)에 대응하는 화소 전극(104a)과 공통 전극(104b)의 간격에 차이를 두고 구성하게 되며 특히, 투과부(A2)에 비해 반사부(A1)에 대응한 공통 전극(104b)과 화소 전극(104a)의 간격을 크게 구성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 통해, 상기 반사부(A1)와 투과부(A2)에 위치한 공통 전극(104b)과 화소 전극(104a)에 동일한 전압이 인가되더라도, 상기 반사부와 투과부 에서의 전계의 세기가 달라지게 된다.
따라서, 반사부(A1)와 투과부(A1)에 대응하는 액정의 배열에 차이가 나타나게 되고, 이러한 액정 배열의 차이에 의해 상기 반사부(A2)와 투과부(A1)에서의 유사한 투과율-전압 특성(T-V)을 얻을 수 있다.
따라서, 종래와 달리 액정패널을 듀얼셀갭으로 구성할 필요가 없으므로, 공정을 단순화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 액정층(LC)은 종래와는 달리 초기 수직 배열하는 포지티브 액정(positive LC)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 포지티브 액정(positive LC)은 기존의 네가티브 액정(negative LC)에 비해 저전압 구동이 가능하며 응답특성이 빠른 장점이 있다.
전술한 구성에 따른 빛의 편광특성을 이하, 전압이 오프 상태(off state)인 경우를 예를 들어 설명한다.
전압이 오프상태(off state)인 경우, 반사부(A1)에서 빛의 편광특성을 설명하면 아래와 같다.
즉, 상기 반사부(A1)를 통과하는 빛은 처음, 상기 상부 편광필름(120)의 편광축과 평행한 선편광만이 상기 상부 편광필름(120)을 통과하게 되고, 상기 선편광은 상기 와이드밴드 QWP(106)를 통과하면서 원편광 상태가 되고, 상기 액정(LC)을 그대로 통과하여 반사판(102)에 반사된다.
이때, 원편광의 회전방향이 바뀌게 되며, 상기 원편광은 다시 와이드 밴드 QWP(106)를 통과하면서, 상기 상부 편광필름(120)의 편광축과 수직한 방향의 선편 광이 된다.
따라서, 전압이 오프 상태일 때, 반사모드에서 선명한 블랙상태를 보이는 특성을 얻을 수 있다.
또한, 전압이 오프 상태(off state)일때, 투과부(A2)를 통과하는 빛은, 하부의 편광필름(110)과 편광축이 동일한 선편광만이 상기 하부 편광필름(110)을 통과하게 되고, 상기 하부 편광필름(110)을 통과한 빛은 상기 액정층(LC)을 그대로 통과하여, 상기 상부 편광필름(120)에 의해 차단되어 이 또한 선명한 블랙상태를 얻을 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 횡전계형 반사투과형 액정표시장치를 제작하게 되면 더욱더 컴팩트하게 패널을 제작할 수 있는 동시에, 안정된 구동특성을 얻을 수 있고, 고 컨트라스트를 가지는 액정패널을 제작할 수 있다.
이상의 구성으로, 본 발명에 따른 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치는, 보상필름을 패널의 내부에 구성하기 때문에, 액정패널을 더욱 컴팩트하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
반사부에 대응한 부분에만 인-셀 보상필름을 구성하기 때문에, 투과부와 반사부의 각 특성을 최적화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 포지티브형 액정을 사용하기 때문에, 응답특성이 빠르고, 구동전압을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 이격 하여 구성되고, 반사부와 투과부로 구성된 제 1 기판과 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 구성된 액정층과;
    상기 반사부에 대응하는 상기 액정층과 제 1 기판 사이에, λ/2 필름(HWP)과 λ/4필름(QWP)으로 구성된 와이드 밴드 QWP와;
    상기 반사부에 대응하는 제 2 기판의 상부에 구성된 반사판과;
    상기 반사부와 투과부에 대응하는 제 2 기판의 상부에 이격하여 구성된 다수의 화소 전극과 공통 전극과;
    상기 제 1 기판의 상부에 구성된 상부 편광판;
    상기 제 2 기판의 하부에 위치한 하부 편광판;
    을 포함하고,
    상기 반사부에 위치하는 공통 전극과 화소 전극 사이의 간격은, 상기 투과부에 위치한 공통전극과 화소 전극 사이의 간격보다 크게 구성된 것을 특징으로 하는 횡전계모드 반사투과형 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사부에 구성된 반사판은, 상기 화소 전극과 공통 전극의 하부에 구성된 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 포지티브 특성을 가지는 수직배열 모드인 것을 특징으로 하는 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 편광판과 하부 편광판은 편광축이 수직하게 구성된 것을 특징으로 하는 횡전계 모드 반사투과형 액정표시장치.
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JP2005338256A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置

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