KR101271523B1 - Liquid crystal display device of viewing angle control - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광(廣)시야각과 협(狹)시야각의 모드전환이 자유로운 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device in which mode switching between a wide viewing angle and a narrow viewing angle is free.
본 발명의 특징은 서로 이격되게 구성되는 3개의 기판의 이격된 공간에 각각 제 1 액정층과 제 2 액정층을 구성하는 것으로, 제 1 액정셀은 광시야각을 갖으며, 제 2 액정셀은 전압인가 여부에 따라 협시야각을 구현할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다. A feature of the present invention is that each of the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are configured in spaces of three substrates spaced apart from each other. The first liquid crystal cell has a wide viewing angle, and the second liquid crystal cell has a voltage. Characterized in that it can be configured to implement the narrow viewing angle according to the authorization.
즉, 상기 제 2 액정층에 전압을 인가하면 시야각특성이 낮아짐으로써 협시야각 모드로 전환되며, 광시야각을 구현하고자 할 경우에는 상기 제 2 액정층에 전압을 인가하지 않거나, 문턱전압 이하의 전압을 인가하여 상기 제 1 액정셀의 광시야각 모드의 표시특성이 그대로 표현되게 함으로써 광시야각을 구현할 수 있다. That is, when a voltage is applied to the second liquid crystal layer, the viewing angle characteristic is lowered, thereby switching to a narrow viewing angle mode, and in order to implement a wide viewing angle, the voltage is not applied to the second liquid crystal layer or a voltage below a threshold voltage is applied. By applying the display characteristics of the wide viewing angle mode of the first liquid crystal cell as it is, it is possible to implement a wide viewing angle.
이로 인하여, 사용자의 상황에 따라 광시야각과 협시야각 모드의 전환이 자유로운 액정표시장치를 제공할 수 있다.As a result, it is possible to provide a liquid crystal display device that can switch between wide viewing angle and narrow viewing angle mode freely according to a user's situation.
협(狹)시야각, 광(廣)시야각, ECB모드, VA모드, HAN모드, 액정표시장치 Narrow viewing angle, wide viewing angle, ECB mode, VA mode, HAN mode, liquid crystal display
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치모듈에 대한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display module.
도 2는 도 1의 액정패널을 포함하며, 광시야각과 협시야각 모드의 전환이 자유로운 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2 schematically illustrates a liquid crystal display module including the liquid crystal panel of FIG. 1 and freely switching between wide viewing angle and narrow viewing angle modes. FIG.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도.3 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display module according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 액정패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면.4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal panel of FIG. 3.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 액정층을 포함하는 액정패널의 광시야각 시 시야각에 따른 휘도 및 명암비의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프.5A and 5B are graphs illustrating simulation results of luminance and contrast ratios according to viewing angles at wide viewing angles of liquid crystal panels including first and second liquid crystal layers according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 액정층을 포함하는 액정패널의 협시야각 시 시야각에 따른 휘도 및 명암비의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프.6A and 6B are graphs illustrating simulation results of luminance and contrast ratios according to viewing angles of a narrow viewing angle of a liquid crystal panel including first and second liquid crystal layers according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
111 : 액정패널 153 : 제 1 기판 111: liquid crystal panel 153: first substrate
151 : 제 2 기판 165 : 제 3 기판 151: second substrate 165: third substrate
155 : 블랙매트릭스 157a, 157b, 157c : 컬러필터 155:
159 : 제 1 액정층 161: 화소전극159: first liquid crystal layer 161: pixel electrode
163 : 공통전극 167, 169 : 제 1 및 제 2 전극163:
171 : 제 2 액정층 181 : 제 1 액정셀171: second liquid crystal layer 181: first liquid crystal cell
183 : 제 2 액정셀 DL : 데이터배선183: second liquid crystal cell DL: data wiring
P : 화소영역 P: pixel area
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광(廣)시야각과 협(狹)시야각의 모드전환이 자유로운 액정표시장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적인 액정표시장치의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 이방성과 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열의 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명절연기판으로 이루어진 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표 시한다. The image realization principle of a general liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. The liquid crystal has a thin and long molecular structure and polarization in which the direction of the molecular array changes according to its size when placed in an electric field and an anisotropy having an orientation in the array. It has a nature. The liquid crystal display is an essential component of a liquid crystal panel composed of a pair of transparent insulating substrates, each having a liquid crystal layer interposed therebetween, and having a field generating electrode formed therebetween. By controlling the arrangement direction of the molecules artificially, various images are displayed by using the light transmittance that is changed.
상기 액정패널은 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 된다. 이에 따라, 배면으로는 램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.Since the liquid crystal panel does not have a light emitting element, it requires a separate light source. Accordingly, a backlight unit having a lamp is provided on the rear side to irradiate light toward the front of the liquid crystal panel, thereby realizing an image of identifiable luminance.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치의 액정패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal panel of a conventional liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정패널(11)은 제 1 기판(53) 및 제 2 기판(51)이 소정 간격 이격하여 합착되고, 상기 제 1 기판(53)의 일면에는 서로 수직하게 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(DL)과 게이트배선(GL)이 구성되고, 상기 두 배선의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.As shown in the drawing, in the general
상기 화소영역(P)에는 박막트랜지스터(T)와 접촉하는 화소전극(61)이 구성된다.In the pixel region P, a
한편, 상기 제 1 기판(53)과 마주보는 제 2 기판(51)의 일면에는 격자형상의 블랙매트릭스(55)와, 상기 화소영역(P)에 대응하는 영역에 컬러필터(57a, 57b, 57c)가 구성되고, 컬러필터(57a, 57b, 57c)와 블랙매트릭스(55)를 포함하는 제 2 기판(51)의 전면에는 투명한 공통전극(63)이 구성된다.On the other hand, one surface of the
상기 제 1 기판(53) 및 제 2 기판(51)의 이격된 공간에는 액정층(59)이 구성된다. The
이와 같은 액정표시장치는 다양한 각도에서 스크린을 바라볼 수 있는 시야각 특성이 매우 중요하며, 넓은 시야각 범위에서도 선명하며 왜곡되지 않는 화질을 구현할 수 있어야 한다. 때문에 이와 같은 광(廣)시야각 기술이 계속 개발되고 있는 실정이다. Such a liquid crystal display device is very important to the viewing angle characteristics that can look at the screen from a variety of angles, it should be able to realize a clear and undistorted image quality even in a wide viewing angle range. For this reason, such a wide viewing angle technology continues to be developed.
그러나, 사용자들의 요구가 점점 다양해지면서 광(廣)시야각 모드 외에도 스크린의 정면에 앉은 사람에게만 스크린 상의 영상을 볼 수 있게 하여, 비밀문서를 작업하거나 보안을 유지해야 하는 작업을 수행하는 경우에 필요한 프라이버시(privacy)를 위한 협(狹)시야각 모드 또한 요구되고 있는 실정이다.However, as the needs of users become more diverse, in addition to the wide viewing angle mode, only the person sitting in front of the screen can see the image on the screen, which is necessary for working with confidential documents or performing tasks that require security. Narrow viewing angle modes for privacy are also required.
도 2는 도 1의 액정패널을 포함하며, 광시야각과 협시야각 모드의 전환이 자유로운 종래에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a view schematically illustrating a conventional LCD module including the liquid crystal panel of FIG. 1 and freely switching between wide viewing angle and narrow viewing angle modes. Referring to FIG.
도시한 바와 같이, 시야각조절 액정표시장치는 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(27)과 커버버툼(35), 그리고 탑커버(13)를 포함한다. As shown, the viewing angle adjusting liquid crystal display device includes the first and second
즉, 도시한 바와 같이 일 가장자리가 개구된 사각테 형상의 서포트메인(27) 상면으로 백라이트 유닛(20)과 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b)이 순서대로 포개어지고, 이러한 서포트메인(27)의 형태변형방지를 위해서 서포트메인(27)의 개구된 일 가장자리의 배면을 따라 커버버툼(35)이 결합되며, 이들 모두를 고정시킬 수 있도록 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b)의 가장자리를 테두리 하는 탑커버(13)를 서포트메인(27) 및 커버버툼(35)에 조립 체결된다. That is, as shown in the drawing, the
이때, 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b)은 각각 영상 패널과 시야각조절 패널로 구분 되는데, 상기 영상 패널인 제 1 액정패널(11a)은 도 1에서 전술한 바와 같 은 화상을 구현하기 위한 일반적인 액정패널이며 광시야각이 구현된다. 또한, 상기 시야각조절 패널인 제 2 액정패널(11b)은 필요시에 따라 상기 제 1 액정패널(11a)에 의해 구현되는 광(廣)시야각을 협(狹)시야각으로 전환하기 위한 액정패널이다. In this case, the first and second
즉, 상기 제 2 액정패널(11b)에 일정치 이상의 전압을 인가하면, 상기 제 2 액정패널(11b)의 액정분자가 경사방위가 일률적으로 배열됨으로써 좌우의 시야각이 나빠지는 특성을 이용하여 전체 액정표시장치의 협(狹)시야각을 구현하게 되는 것이다. That is, when a voltage equal to or greater than a predetermined value is applied to the second
상기 제 1 액정패널(11a)의 적어도 일측면을 따라서는 연성회로기판(flexible printed circuit board)을 매개로 접속된 인쇄회로기판(printed circuit board : 17)이 연결된다. A printed
상기 백라이트 유닛(20)은 서포트메인(27)의 개구된 일 가장자리 내측 길이방향을 따라 배열되며, 양끝단에 램프홀더(31)를 포함하는 램프(29)와, 서포트메인(27) 상면으로 개재되는 백색 또는 은색시트의 반사판(25)과, 상기 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이를 덮는 다수의 광학시트(21)를 포함한다. The
상기 반사판(25)의 일측에는 램프(29)를 가이드 하는 램프가이드(33)가 더욱 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b) 각각의 바깥면에는 각각 제 1 편광판(37b)과 제 2 편광판(37a)이 부착되어 있다. A
또한, 상기 제 2 액정패널(11b)에 구성되는 액정층은 일반적인 TN(twisted nematic)모드를 사용함으로써 상기 제 1 및 제 2 액정패널(11a, 11b) 사이에 중간 편광판(37b)을 더욱 삽입해야 한다. In addition, the liquid crystal layer of the second
그러나, 이와 같은 액정표시장치는 광(廣)시야각과 협(狹)시야각 모드의 전환이 쉬운 반면, 부피가 커지는 문제점이 있다. However, such a liquid crystal display device has a problem that it is easy to switch between wide viewing angle and narrow viewing angle mode, but becomes bulky.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 협(狹)시야각 모드와 광(廣)시야각 모드가 전기적으로 온/오프(on/off)하여 전환(switchable)할 수 있는 디스플레이를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and to provide a display that can be switched (switchable) by the narrow viewing angle mode and the wide viewing angle mode electrically on / off It is for the first purpose.
또한, 경량 및 박형과 공정비 절감을 제 2 목적으로 한다. In addition, the second object is to reduce the weight and thickness and the process cost.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 화소전극과; 상기 제 1 기판의 일면과 마주보는 제 2 기판의 일면에 형성된 블랙매트릭스와, 컬러필터와 공통전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판과, 상기 두 기판 사이의 이격된 공간에 형성된 제 1 액정층으로 구성된 제 1 액정셀과, 상기 제 1 기판의 타면과 마주보는 제 3 기판과; 상기 제 1 기판 및 제 3 기판의 서로 마주보는 면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 전극과; 상기 제 1 및 제 3 기판과, 상기 두 기판 사이의 이격된 공간에 형성된 제 2 액정층으로 구성된 제 2 액정셀과; 상기 제 2 액정층의 전압인가에 따라 협시야각 모드 또는 광시야각 모드로 전환이 가능한 시야각 조절 액정표시장치를 제공한다. In order to achieve the object as described above, the present invention comprises a first substrate and a second substrate; A pixel electrode formed on the first substrate; A black matrix formed on one surface of the second substrate facing one surface of the first substrate, a color filter, and a common electrode; A first liquid crystal cell comprising the first and second substrates and a first liquid crystal layer formed in the spaced space between the two substrates, and a third substrate facing the other surface of the first substrate; First and second electrodes formed on surfaces of the first substrate and the third substrate facing each other; A second liquid crystal cell comprising the first and third substrates and a second liquid crystal layer formed in the spaced space between the two substrates; Provided is a viewing angle control liquid crystal display device that can be switched to a narrow viewing angle mode or a wide viewing angle mode according to the application of the voltage of the second liquid crystal layer.
상기 제 2 액정층은 평행 배향성을 가지며 액정의 단축성의 특징으로 가지는 ECB(electrically controlled birefringence)모드, VA(vertical alignment)모드, HAN(hybrid aligned nematic)모드 중 선택된 하나로 구성하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 액정층을 ECB모드로 구성할 때, 상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 제 1 기판 상에 박막트랜지스터를 구성하기 전에 미리 증착하는 것을 특징으로 한다. The second liquid crystal layer is configured to be selected from one of an electrically controlled birefringence (ECB) mode, a VA (vertical alignment) mode, and a HAN (hybrid aligned nematic) mode having a parallel alignment property and a shortening property of the liquid crystal. When the second liquid crystal layer is configured in the ECB mode, the first and second electrodes may be deposited in advance before configuring the thin film transistor on the first substrate.
또한, 상기 제 2 액정층을 ECB모드로 구성할 때, 상기 배향막은 저온 타입의 폴리이미드를 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 액정층을 VA모드로 구성할 때, 액정분자의 배향을 위해 배향막을 러빙하거나, 제 1 및 제 2 전극을 스트라이프 형태로 패터닝하여 구성하는 것을 특징으로 한다. In addition, when the second liquid crystal layer is configured in the ECB mode, the alignment layer is characterized by using a low-temperature type polyimide, and when the second liquid crystal layer is configured in the VA mode, for alignment of liquid crystal molecules It is characterized by rubbing the alignment film or by patterning the first and second electrodes in a stripe form.
또한, 상기 ECB모드와 VA모드는 전압이 인가되면 액정분자들이 전계에 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°를 이루도록 배열되어 협시야각을 구현하는 것을 특징으로 하며, 상기 HAN모드는 전압이 인가되지 않으면 액정분자들이 전계에 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°를 이루도록 배열되어 협시야각을 구현하는 것을 특징으로 한다. In addition, the ECB mode and the VA mode, when voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged such that the long axis of the liquid crystal to the transmission axis of the light is about 5 ° ~ 20 ° to the electric field to implement a narrow viewing angle, the HAN mode When the voltage is not applied, the liquid crystal molecules are characterized in that the long axis of the liquid crystal is arranged in the electric field of about 5 ° to 20 ° with the transmission axis of light to implement a narrow viewing angle.
상기 제 2 액정셀은 상기 제 1 액정셀과 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 액정층의 배향방향과 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판의 투과축과 서로 평행한 것을 특징으로 한다. The second liquid crystal cell is positioned between the first liquid crystal cell and the first polarizing plate or the second polarizing plate, and the alignment direction of the second liquid crystal layer and the transmission axis of the first polarizing plate or the second polarizing plate are mutually different. Characterized in parallel.
또한, 상기 제 1 액정셀은 제 1 기판 상에 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 및 게이트배선과, 상기 게이트 및 데이터배선의 교차점에 형성되는 박막트랜지스터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 액정표시장치는 커버버툼과; 상기 커버버툼 상부에 형성되며, 사각테 형상의 서포트메인과; 상기 서포트 메인의 길이방향을 따라 배열되는 램프와, 상기 램프를 가이드 하는 램프가이드와; 상기 서포트메인 상에 차례로 형성되는 반사판과, 상기 반사판 상에 안착되는 도광판을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. The first liquid crystal cell may further include data and gate wirings vertically intersecting on the first substrate to define pixel regions, and thin film transistors formed at intersections of the gates and data wirings. The liquid crystal display device includes a cover bottom; A support main formed on the cover bottom and having a rectangular frame shape; A lamp arranged along the longitudinal direction of the support main, and a lamp guide for guiding the lamp; A backlight unit including a reflection plate sequentially formed on the support main and a light guide plate seated on the reflection plate; It characterized in that it further comprises a top cover assembled to the support main and cover bottom.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 3 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display module according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 액정표시장치모듈은 제 1 기판(도 4의 153)과 제 2 기판(도 4의 151), 제 3 기판(도 4의 165)이 합착된 액정패널(111)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(127)과 커버버툼(135), 그리고 탑커버(113)를 포함한다. As shown, the liquid crystal display module includes a
즉, 도시한 바와 같이 일 가장자리가 개구된 사각테 형상의 서포트메인(127) 상면으로 백라이트 유닛(120)과 액정패널(111)이 순서대로 포개어지고, 이러한 서포트메인(127)의 형태변형방지를 위해서 서포트메인(127)의 개구된 일 가장자리의 배면을 따라 커버버툼(135)이 결합되며, 이들 모두를 고정시킬 수 있도록 액정패널(111)의 가장자리를 테두리 하는 탑커버(113)를 서포트메인(127) 및 커버버툼(135)에 조립 체결한다. That is, as shown in the figure, the
이때, 액정패널(111)의 적어도 일측면을 따라서는 연성회로기판(flexible printed circuit board)을 매개로 접속된 인쇄회로기판(printed circuit board : 117)이 연결된다. In this case, a printed
상기 백라이트 유닛(120)은 서포트메인(127)의 개구된 일 가장자리 내측 길이방향을 따라 배열되며, 양끝단에 램프홀더(131)를 포함하는 램프(129)와, 서포트메인(127) 상면으로 개재되는 백색 또는 은색시트의 반사판(125)과, 상기 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이를 덮는 다수의 광학시트(121)를 포함한다. The
상기 반사판(125)의 일측에는 램프(129)를 가이드 하는 램프가이드(133)를 구비한다. One side of the
또한, 상기 액정패널(111) 각각의 바깥면에는 각각 제 1 편광판(137b)과 제 2 편광판(137a)이 부착되어 있다.In addition, a first
이때 상술한 구조의 백라이트 유닛(120)은 통상 사이드라이트 방식이라 불리는 것으로, 목적에 따라서 서포트메인(127)의 서로 대면하는 양 가장자리 내부 길이방향을 따라 램프(129)를 다수개 복층으로 배열할 수 있으며, 별도의 도면으로 나타나지는 않았지만 직하형의 백라이트 유닛을 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 상술한 구조에서 도광판(123)을 생략한 상태에서 다수의 램프를 나란게 배열하고, 이의 상부로 다수의 광학시트(121)를 개재할 수 있다. In this case, the
도 4는 도 3의 액정패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal panel of FIG. 3.
도시한 바와 같이, 액정패널(111)은 제 1 기판(153) 및 제 2 기판(151)을 소정 간격 이격하여 합착한다. 이때, 상기 제 1 기판(153)의 일면에는 서로 수직하게 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(DL)과 게이트배선(미도시)을 구성하고, 상기 두 배선의 교차지점에는 박막트랜지스터(미도시)를 구성한다.As illustrated, the
상기 화소영역(P)에는 박막트랜지스터(미도시)와 접촉하는 화소전극(161)을 구성한다.The pixel region P includes a
한편, 상기 제 1 기판(153)과 마주보는 제 2 기판(151)의 일면에는 격자형상의 블랙매트릭스(155)와, 상기 화소영역(P)에 대응하는 영역에 컬러필터(157a, 157b, 157c)가 구성되고, 컬러필터(157a, 157b, 157c)와 블랙매트릭스(155)를 포함하는 제 2 기판(151)의 전면에는 투명한 공통전극(163)이 구성된다.On the other hand, one surface of the
상기 제 1 기판(153) 및 제 2 기판(151)의 이격된 공간에는 제 1 액정층(159)을 구성한다. 이때, 상기 제 1 액정층(159)은 백라이트 유닛(도 3의 120)에서 발광되는 빛의 편광방향이 패널에 수평하거나 수직하며, 광시야각을 구현할 수 있는 예를 들면 IPS(in plane switch)모드 또는 VA(vertical alignment)모드 등과 같이 어떠한 모드도 가능하다The first
또한, 상기 제 2 기판(151)과 제 1 액정층(159)을 사이에 두고 이격되게 구성된 상기 제 1 기판(153)의 타측에는 제 3 기판(165)을 소정간격 이격되게 구성한다.In addition, the
이때, 상기 제 1 기판(153)과 제 3 기판(165)의 이격된 공간에는 제 2 액정층(171)을 구성하며, 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)의 서로 마주보는 각각의 면에는 수직전계가 가능하도록 전압을 인가받을 수 있는 제 1 및 제 2 전극(167, 169)을 구성한다. In this case, a second
상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)에 전계를 인가하기 위한 구동회로(미도시)는 상기 제 1 및 제 2 기판(153, 151)의 인쇄회로기판(도 3의 117)이 구성되는 일 측에 제 2 의 인쇄회로기판(미도시)을 연결하여 구동할 수 있으며, 또는 상기 제 1 및 제 2 기판(153, 151)을 구동하기 위한 인쇄회로기판(도 3의 117) 상에 구동회로를 실장하여도 된다. A driving circuit (not shown) for applying an electric field to the first and
이때, 상기 제 1 및 제 2 기판(153, 151)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(153, 151) 사이에 구성된 제 1 액정층(159)을 포함하여 제 1 액정셀(181)이라 지칭하고, 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)과, 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165) 사이에 구성된 제 2 액정층(171)을 포함하여 제 2 액정셀(183)이라 지칭하도록 하겠다. In this case, the first
액정은 일반적으로 타원형으로 구성되며 빛이 액정을 통과하는 방향에 따라 굴절률 이방성을 나타내는데, 특히 광축이 액정의 장축을 통과할 때 90° 위상지연 현상이 발생되어, 보는 각도에 따라 화상이 다르게 보이는 시야각의 차이가 발생하게 된다. 특히, 액정이 전계에 수직에 가깝게 비스듬하게 즉, 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°도의 각을 이루도록 배열될 때 측면의 시야각 특성이 더욱 나빠지게 된다. Liquid crystals are generally oval shaped and exhibit refractive index anisotropy according to the direction of light passing through the liquid crystal. In particular, when the optical axis passes through the long axis of the liquid crystal, a 90 ° phase delay occurs, so that the viewing angle of the image is different depending on the viewing angle. Will cause a difference. In particular, the viewing angle characteristic of the side surface becomes worse when the liquid crystals are arranged obliquely close to the perpendicular to the electric field, that is, when the long axis of the liquid crystal is arranged at an angle of about 5 ° to 20 ° with the transmission axis of light.
이로 인하여, 본 발명의 제 2 액정셀(183)의 제 2 액정층(171)은 꼬인 구조가 아닌 전체 액정분자의 배열방향이 평행한 ECB(electrically controlled birefringence)모드, 액정이 수직하게 배열되는 VA모드 그리고, 상측부와 하측부의 액정분자가 다르게 배열되는 HAN(hybrid aligned nematic)모드 등으로 구성할 수 있으며, 이외에도 평행 배향성을 가지며 액정의 단축성의 특징을 가지는 어떠한 모드도 사용가능하다.For this reason, the second
이에 대해 좀더 자세하게 설명하자면, 상기 ECB모드는 평행 배양되는 액정분 자를 갖는 셀(cell)로써, 전압이 인가되지 않은 경우 액정분자가 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165) 사이에서 수평에 가까운 상태로 서로 평행하게 배열되며, 임계전압 이상의 전압을 인가하면 상기 액정분자가 비스듬하게 수직에 가까운 상태로 배열하게 되어, 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°를 이루도록 배열된다. In more detail, the ECB mode is a cell having liquid crystal molecules that are cultured in parallel, and when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are close to horizontal between the first and
즉, 전압을 인가하게 되면 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165) 사이에 발생한 전계에 의해, 수직에 가깝게 비스듬하게 배열되는 액정분자에 의해 시야각 특성이 좋지 않게 되어 협(狹)시야각을 구현할 수 있게 된다. That is, when the voltage is applied, the viewing angle characteristic is not good due to the liquid crystal molecules arranged obliquely close to the vertical by the electric field generated between the first and
만약 시야각 제어를 기판(153, 165)의 수평방향으로 하고자 한다면 배향방향은 그에 대응하여 수직하여 직교하는 방향으로 배향해야 하며, 기판(153, 165)의 수직방향으로 시야각을 제어하고자 한다면 그에 대응하여 기판(153, 165)의 수평방향이 되어야 한다.If the viewing angle control is to be performed in the horizontal direction of the
또한, 상기 ECB모드는 배향방향과 액정분자의 회전방향이 동일 평면 내에서 이루어지므로, 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)의 서로 마주보는 각각의 일면에 증착된 제 1 및 제 2 전극(167, 169)인 ITO에 폴리이미드(polyimide)를 코팅한 뒤 러빙(robbing)하여 구성한다. In addition, in the ECB mode, since the alignment direction and the rotation direction of the liquid crystal molecules are formed in the same plane, the first and second electrodes deposited on the respective surfaces of the first and
이때, 상기 ITO는 박막트랜지스터(미도시)를 제 1 액정셀(181)의 제 1 기판(153)에 제조하기 전에 증착하고, 배향막인 상기 폴리이미드는 저온 타입을 사용하여 민감한 소자인 박막트랜지스터(미도시)에 영향을 미치지 않도록 한다. In this case, the ITO is deposited before the thin film transistor (not shown) on the
또한, 상기 VA모드는 전계가 형성되기 이전에는 수직 배향막의 영향으로 액정분자들이 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)에 수직으로 배열되며, 임계전압 이상 의 전압이 인가되어 전계가 형성되면 상기 액정분자들이 수직에 가깝게 비스듬하게 틀어짐으로써, 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°를 이루도록 배열하게 된다. In addition, in the VA mode, before the electric field is formed, the liquid crystal molecules are vertically arranged on the first and
이로 인하여, 협(狹)시야각을 구현할 수 있게 된다. This makes it possible to implement a narrow viewing angle.
상기 VA모드는 상기 제 1 및 제 3 기판(153, 165)의 서로 마주보는 면에 각각 형성된 배향막을 러빙하여 구성하거나, 제 1 및 제 2 전극(167, 169)인 ITO를 상기 액정분자를 정렬하고자하는 방향에 수직한 방향으로 스트라이프 형태로 패터닝하여 상기 ITO가 형성된 영역의 액정분자만 수직하게 배향되도록 구성할 수 있다. The VA mode is configured by rubbing an alignment layer formed on opposite surfaces of the first and
이때, 상기 ECB모드와 VA모드는 상하 배향막의 러빙방향이 같거나 서로 반대이고, 상기 배향막의 방향은 시야각 조절 방향에 따라 결정한다. In this case, in the ECB mode and the VA mode, the rubbing direction of the vertical alignment layer is the same or opposite to each other, and the direction of the alignment layer is determined according to the viewing angle adjustment direction.
또한, 상기 HAN모드는 전압 비인가 시 한쪽 배향막에서는 액정분자 배열이 수직하고 다른 쪽 배향막에서는 수평한 상태로 배열되나, 전압 인가 시에는 액정분자가 모두 액정의 장축이 빛의 투과축과 약 5° ~ 20°수직에 가깝게 비스듬하게 배열되게 된다.In the HAN mode, when the voltage is not applied, the liquid crystal molecules are arranged vertically in one alignment layer and in a horizontal state in the other alignment layer. However, when voltage is applied, the long axis of all liquid crystal molecules is about 5 ° to the transmission axis of light. It will be arranged at an angle close to 20 ° vertical.
상기 제 2 액정셀(183)은 상기 제 1 액정셀(181)의 상부에 구성되어도 상관없으며 단, 상기 제 2 액정층(171)의 배향방향은 인접한 편광판(도 3의 137a, 137b)의 편광축과 동일해야 한다. The second
앞서 전술한 제 2 액정셀(183)을 ECB모드, VA모드와 HAN모드를 포함하는 평행 배향성을 가지며 액정의 단축성의 특징을 가지는 성질의 액정모드로 구성함으로써, 상기 액정패널(111)은 광시야각과 협시야각을 모두 구현할 수 있게 된다. The
즉, 상기 제 2 액정층(171)에 전계를 형성하면 액정분자의 경사방위가 수직에 가깝게 비스듬하게 배열되어 협시야각을 구현할 수 있게 되며 또한, 전계가 인가되지 않았을 경우 상기 원래 제 1 액정셀(181)이 갖고 있는 광시야각의 시야각 특성을 그대로 갖게 되기 때문에 광시야각을 구현할 수 있게 된다.That is, when the electric field is formed on the second
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 액정셀의 광시야각 시 시야각에 따른 휘도 및 명암비의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다. 5A and 5B are graphs illustrating simulation results of luminance and contrast ratios according to viewing angles of a wide viewing angle of a second liquid crystal cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a는 광시야각 구동 시의 시야각 및 휘도의 특성을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 전압을 인가하지 않은 상태(OFF)에서는 넓은 시야각 범위에서 일정한 휘도의 특성을 갖는 것을 알 수 있으며, 전압을 인가한 상태(On)에서는 낮은 투과도를 나타내는 것을 알 수 있다. FIG. 5A illustrates the characteristics of the viewing angle and luminance when driving the wide viewing angle, and as shown in FIG. 5A, it can be seen that the voltage has a constant luminance in a wide viewing angle range when no voltage is applied (OFF). It can be seen that the state (On) shows a low transmittance.
도 5b는 광시야각 구동 시의 시야각에 따른 명암비의 특성을 나타낸 것으로, 지정된 시야각 범위(-90° ~ 90°) 내에서 일정한 명암비를 갖는 것을 알 수 있다.5B illustrates the characteristics of the contrast ratio according to the viewing angle at the time of driving the wide viewing angle, and it can be seen that the contrast ratio is constant within the designated viewing angle range (−90 ° to 90 °).
이로 인하여, 광시야각 구동 시에는 액정패널(도 4의 111)의 상하좌우에 관계없이 명확한 화질의 영상을 구현할 수 있다. As a result, when driving the wide viewing angle, an image having a clear image quality may be realized regardless of the top, bottom, left, and right sides of the
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 액정셀의 협시야각 시 시야각에 따른 휘도 및 명암비의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다. 6A and 6B are graphs illustrating simulation results of luminance and contrast ratios according to a viewing angle of a narrow viewing angle of a second liquid crystal cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a는 협시야각 구동 시의 시야각 및 휘도의 특성을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 전압을 걸어주지 않은 상태(Off)에서는 정면의 휘도가 높아지는 것을 볼 수 있으며, 일정전압을 걸어준 상태(On)에서는 -80° ~ -60°과 60° ~ 80°에서 투과도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이는, 제 2 액정셀(도 4의 171)의 액정 분자가 분극되어 수직에 가깝게 비스듬하게 일어서면서 측면시야각에서의 시야각특성이 나빠지게 되기 때문이다. FIG. 6A illustrates the characteristics of the viewing angle and the luminance when driving the narrow viewing angle. As shown in FIG. 6A, the luminance of the front surface is increased when the voltage is not applied (Off), and the constant voltage is applied (On). At -80 ° to -60 ° and 60 ° to 80 °, the transmittance is high. This is because the liquid crystal molecules of the second liquid crystal cell (171 of FIG. 4) are polarized to stand diagonally close to the vertical, resulting in poor viewing angle characteristics at the side viewing angle.
도 6b는 협시야각 구동 시의 시야각에 따른 명암비의 특성을 나타낸 것으로, 시야각 범위가 0°일 때에는 명암비가 높게 나타나 선명한 화질을 구현하나, 시야각 범위가 각각 -90°과 90°에 가까워질수록 명암비가 낮게 나타나는 것을 볼 수 있다. 6B illustrates the characteristics of contrast ratio according to the viewing angle when driving a narrow viewing angle. When the viewing angle range is 0 °, the contrast ratio is high to realize clear image quality, but as the viewing angle range approaches -90 ° and 90 °, respectively, You can see that appears low.
이로 인하여, 상기 액정패널(도 4의 111)의 양측면에는 선명한 화질이 구현되지 않는다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that clear image quality is not realized on both sides of the
따라서, 본 발명에 따라, 광시야각을 갖는 제 1 액정셀(도 4의 181)에 전압을 인가하면 협시야각 모드가 구현되는 제 2 액정셀(도 4의 183)을 더욱 구성함으로써, 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 자유로워, 사용자의 필요에 따른 시야각특성을 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, when the voltage is applied to the first liquid crystal cell (181 of FIG. 4) having a wide viewing angle, the second liquid crystal cell (183 of FIG. 4), which realizes the narrow viewing angle mode, is further configured, The wide viewing angle mode can be freely switched to provide a viewing angle characteristic according to a user's needs.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 서로 이격되게 구성되는 3개의 기판 의 이격된 공간에 각각 제 1 액정층과 제 2 액정층을 구성함으로써, 광시야각을 갖는 제 1 액정셀과 전압인가 여부에 따라 협시야각을 구현할 수 있는 제 2 액정셀을 구성함으로써, 광시야각과 협시야각 모드를 필요에 따라 선택적으로 구현할 수 있 는 효과가 있다. As described above, the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are respectively formed in spaced spaces of three substrates spaced apart from each other according to the present invention, thereby determining whether the first liquid crystal cell having a wide viewing angle and voltage are applied. Accordingly, by configuring a second liquid crystal cell capable of realizing a narrow viewing angle, there is an effect of selectively implementing a wide viewing angle and a narrow viewing angle mode as necessary.
또한, 경량 및 박형의 효과가 있으며, 공정비용 절감의 효과가 있다.In addition, there is a light and thin effect, there is an effect of reducing the process cost.
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