KR101378056B1 - Liquid crystal display device and the method for designing liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치 및 그 설계 방법에 관한 것으로서, 특히 싱글 셀 갭 구현이 가능함과 동시에 넓은 시야각이 확보되는 반투과 횡전계 액정표시장치 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 셀 갭(d)이 동일한 투과 영역과 반사 영역이 정의된 다수의 적색, 녹색, 청색 화소가 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 하부에 형성된 하부편광판; 상기 제 2 기판의 상부에 형성되며 상기 하부편광판의 투과축과 직각을 이루는 투과축을 가지는 상부편광판; 상기 제 1 기판 상에 형성되어 수평 전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극; 상기 제 1 기판 상의 반사 영역에 형성되어 외부로부터의 광을 반사하는 반사층; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층; 상기 제 1 기판 상의 적색, 녹색, 청색 화소에 대응되도록 제 2 기판 상에 형성된 적색, 녹색, 청색의 컬러필터로 이루어진 컬러필터 층; 에 의해 달성된다. 그리고, 상기 적색, 녹색, 청색 화소의 투과 영역은 제 1 기판 상에 제 1 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 2 배향막이 형성되며, 적색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 3 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 4 배향막이 형성되며, 녹색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 5 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 6 배향막이 형성되며, 청색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 7 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 8 배향막이 형성되며, 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막은 투과 영역의 액정이 하부편광판의 투과축과 동일한 방향으로 배향되도록 러빙 처리되고, 제 3 내지 제 8 배향막은 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정이 적색, 녹색, 청색 화소에 형성된 컬러필터의 컬러에 해당하는 광의 반사율이 "0"이 되는 방향으로 배향되도록 각각 다르게 러빙 처리된다.
액정표시장치, 반투과, 싱글 셀 갭
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for designing the same, and more particularly, to a transflective transverse electric field liquid crystal display device and a method for designing a single cell gap and ensuring a wide viewing angle.
The present invention includes: a first substrate and a second substrate on which a plurality of red, green, and blue pixels in which a transmission region and a reflection region having the same cell gap d are defined are formed; A lower polarizing plate formed under the first substrate; An upper polarizer plate formed on the second substrate and having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the lower polarizer plate; A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate to form a horizontal electric field; A reflection layer formed in the reflection area on the first substrate to reflect light from the outside; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; A color filter layer comprising red, green, and blue color filters formed on the second substrate so as to correspond to the red, green, and blue pixels on the first substrate; Is achieved by. In addition, a first alignment layer is formed on the first substrate and a second alignment layer is formed on the second substrate, and the reflective region of the red pixel is a third alignment layer on the first substrate. The fourth alignment layer is formed on the second substrate, the reflective region of the green pixel is formed on the first substrate, the fifth alignment layer is formed on the first substrate, and the sixth alignment layer is formed on the second substrate, and the reflective region of the blue pixel is A seventh alignment layer is formed on the first substrate and an eighth alignment layer is formed on the second substrate, and the first alignment layer and the second alignment layer are rubbed so that the liquid crystal in the transmission region is aligned in the same direction as the transmission axis of the lower polarizing plate. Each of the third to eighth alignment layers is arranged such that when the liquid crystal is not driven, the liquid crystal in the reflection region is aligned in a direction in which the reflectance of light corresponding to the color of the color filter formed in the red, green, and blue pixels becomes "0". Otherwise processed rubbing.
Liquid Crystal Display, Transflective, Single Cell Gap
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그 설계 방법에 관한 것으로서, 특히 싱글 셀 갭 구현이 가능함과 동시에 넓은 시야각이 확보되는 반투과 횡전계 액정표시장치 및 그 설계 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 노트북 PC 및 휴대 전화와 같은 휴대용 전자기기 등으로 널리 이용되고 있다.Generally, the liquid crystal display device has a tendency of widening its application range due to features such as light weight, thinness, and low power consumption driving. Accordingly, the liquid crystal display device has been widely used as a portable electronic device such as a notebook PC and a mobile phone.
통상적으로 액정표시장치는 매트릭스형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위칭 소자에 인가되는 영상신호에 따라 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.In general, a liquid crystal display device displays a desired image on a screen by controlling a light transmission amount according to a video signal applied to a plurality of switching elements for control arranged in a matrix form.
상기 액정표시장치는 상부기판인 컬러필터(color filter)기판과 하부기판인 박막 트랜지스터 어레이(Thin film Transistor Array)기판이 서로 대향하고 그 사이에는 액정층이 충진된 액정패널과, 상기 액정패널에 주사신호 및 화상정보를 공급하여 액정패널을 동작시키는 액정패널 구동부를 포함하여 구성된다.The liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which a color filter substrate as an upper substrate and a thin film transistor array substrate as a lower substrate face each other and a liquid crystal layer is filled therebetween; And a liquid crystal panel driver for supplying signals and image information to operate the liquid crystal panel.
이러한 액정표시장치는 CRT(Cathode-ray Tube)나 LED(Light Emitting Diode)에 비해 스스로 빛을 내지 못하는 비발광 소자이므로, 화상을 구현하기 위해서는 액정패널에 광을 공급하는 광원을 필요로 한다.Since such a liquid crystal display device is a non-light emitting device that can not emit light by itself as compared with a CRT (Cathode-ray Tube) or an LED (Light Emitting Diode), a light source that supplies light to the liquid crystal panel is required to implement an image.
상기 액정표시장치는 광원의 종류에 따라 크게 두 종류로 분류될 수 있다. 즉, 액정표시장치의 내부에 마련된 광원을 이용하는 투과형 액정표시장치와 외부의 광원(예 : 태양광)을 이용하는 반사형 액정표시장치로 분류된다.The liquid crystal display device can be roughly divided into two types depending on the type of the light source. That is, the liquid crystal display device is classified into a transmissive liquid crystal display device using a light source provided inside a liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device using an external light source (e.g., solar light).
하지만, 상기 투과형 액정표시장치는 휴대용 배터리 등을 전원으로 하는 내부 광원을 사용하기 때문에 높은 소비 전력이 요구되므로, 이러한 투과형 액정표시장치가 휴대용 전자기기에 적용된 경우에는 휴대용 배터리 용량의 한계로 인해 사용 시간이 길지 못하므로 휴대성의 장점이 발휘되지 못하는 문제점이 발생한다. 그리고, 상기 반사형 액정표시장치는 태양광 등의 외부 광원을 사용하기 때문에 실내에서 사용하는 경우에는 외부 광원의 세기가 약하므로 화면의 밝기가 어두워 화면의 품질이 좋지 않은 문제점이 발생한다.However, since the transmissive liquid crystal display device uses an internal light source using a portable battery or the like as a power source, high power consumption is required. Therefore, when such a transmissive liquid crystal display device is applied to a portable electronic device, So that the advantage of portability can not be exhibited. In addition, since the reflection type liquid crystal display device uses an external light source such as sunlight, when the light source is used indoors, the intensity of the external light source is weak, so that the brightness of the screen is low.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 투과형과 반사형이 결합된 반투과형 액정표시장치가 제안되었다. 이러한 반투과형 액정표시장치는 낮은 소비전력으로 인해 휴대용 전자기기에 적용하는 것이 용이하며, 실외는 물론이며 실내에서도 높은 품질의 화면을 관찰할 수 있는 장점이 있다.Therefore, in order to solve the above-described problems, a transflective liquid crystal display device in which a transmissive type and a reflective type are combined has been proposed. Such a transflective liquid crystal display device is easy to apply to a portable electronic device because of low power consumption, and has a merit of being able to observe a high quality screen indoors as well as outdoors.
첨부한 도면을 참조하여 상기와 같은 반투과형 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.A transflective liquid crystal display device as described above will now be described with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 종래의 일반적인 액정표시장치는 반투과형 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 액정표시장치로서, 투과 영역과 반사 영역이 정의되는 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)이 구비되며, 상기 제 1 기판(1)의 하부에는 하부편광판(3)을 비롯하여 적어도 하나의 위상보상판(16a, 16b)이 구비되며, 상기 제 2 기판(2)의 상부에는 상부편광판(4)을 비롯하여 적어도 하나의 위상보상판(17a, 17b)이 구비된다. 그리고, 상기 제 1 기판(1) 상의 투과 영역 및 반사 영역에는 액정층(8)에 전계를 가하기 위한 제 1 화소전극(5a) 및 제 2 화소전극(5b)이 각각 형성된다. 여기서, 상기 제 1 화소전극(5a)과 제 2 화소전극(5b)은 전기적으로 연결된 상태이다. 그리고, 상기 제 2 기판(2) 상에는 컬러필터(20) 및 공통전극(6)이 형성되며, 상기 공통전극(6)은 제 1 기판(1)에 형성된 제 1 및 제 2 화소전극(5a, 5b)과 함께 전계를 형성하여 액정층(8)을 구동한다.The conventional liquid crystal display shown in FIG. 1 is a semi-transmissive electrically controlled Birefringence (ECB) liquid crystal display, and includes a
투과 영역에 형성된 상기 제 1 화소전극(5a)은 광의 투과율이 비교적 높은 투명한 도전성 물질로 형성되어 내부 광원으로부터 공급되는 광이 투과되어 액정표시장치의 외부로 용이하게 방출되며, 반사 영역에 형성된 상기 제 2 화소전극(5b)은 반사율이 비교적 높은 불투명한 도전성 금속으로 형성되어 외부로부터 입사된 외부 광이 용이하게 반사된다.The first pixel electrode 5a formed in the transmissive region is formed of a transparent conductive material having a relatively high transmittance of light so that the light supplied from the internal light source is easily transmitted to the outside of the liquid crystal display device, The two
상기와 같은 구조를 가지는 종래의 일반적인 반투과형 ECB 액정표시장치는, 반사 영역은 외부 광원으로부터 입사된 광이 액정층(8)을 두 번 통과하게 되고 반사 영역은 내부 광원으로부터 공급된 광이 액정층(8)을 한 번 통과하게 되어 광학적 특성이 다르므로 이를 보상하기 위하여 투과 영역의 셀 갭(d)이 반사 영역의 셀 갭(d/2)의 2배인 듀얼 셀 갭(dual cell gap)구조를 가진다.In the conventional general transflective ECB liquid crystal display having the structure as described above, the light incident from the external light source passes through the
하지만, 상기와 같은 듀얼 셀 갭의 구조를 가지는 반투과 ECB 액정표시장치는 투과 영역과 반사 영역 간의 단차로 인하여 제조 공정이 용이하지 않아 생산성의 저하로 이어지는 문제점이 있다.However, in the transflective ECB liquid crystal display device having the above dual cell gap structure, the manufacturing process is not easy due to the step between the transmissive region and the reflective region, which leads to a decrease in productivity.
그리고, 상기와 같은 반투과 ECB 액정표시장치는 제 1 기판(1) 상에 형성된 제 1, 2 화소전극(5a, 5b)과 제 2 기판(2) 상에 형성된 공통전극(6)이 이루는 수직 전계에 의해 액정이 구동되므로 시야각이 협소한 단점이 있다.In the transflective ECB liquid crystal display device as described above, the first and
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 싱글 셀 갭 구현이 가능함과 동시에 넓은 시야각이 확보된 반투과 횡전계 액정표시장치 및 그 설계 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a transflective transverse electric field liquid crystal display device and a method of designing the same, which can realize a single cell gap and ensure a wide viewing angle. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 셀 갭(d)이 동일한 투과 영역과 반사 영역이 정의된 다수의 적색, 녹색, 청색 화소가 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 하부에 형성된 하부편광판; 상기 제 2 기판의 상부에 형성되며 상기 하부편광판의 투과축과 직각을 이루는 투과축을 가지는 상부편광판; 상기 제 1 기판 상에 형성되어 수평 전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극; 상기 제 1 기판 상의 반사 영역에 형성되어 외부로부터의 광을 반사하는 반사층; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층; 상기 제 1 기판 상의 적색, 녹색, 청색 화소에 대응되도록 제 2 기판 상에 형성된 적색, 녹색, 청색의 컬러필터로 이루어진 컬러필터 층; 을 포함하여 구성된다. 여기서, 적색, 녹색, 청색 화소의 투과 영역은 제 1 기판 상에 제 1 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 2 배향막이 형성되며, 적색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 3 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 4 배향막이 형성되며, 녹색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 5 배향막이 형성되고 제 2 기판 상에 제 6 배향막이 형성되며, 청색 화소의 반사 영역은 제 1 기판 상에 제 7 배향막이 형성 되고 제 2 기판 상에 제 8 배향막이 형성되며, 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막은 투과 영역의 액정이 하부편광판의 투과축과 동일한 방향으로 배향되도록 러빙 처리되고, 제 3 내지 제 8 배향막은 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정이 적색, 녹색, 청색 화소에 형성된 컬러필터의 컬러에 해당하는 광의 반사율이 "0"이 되는 방향으로 배향되도록 각각 다르게 러빙 처리된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes: a first substrate on which a plurality of red, green, and blue pixels, in which a transmission region and a reflection region, having the same cell gap d, are defined; A second substrate; A lower polarizer formed on a lower portion of the first substrate; An upper polarizer plate formed on the second substrate and having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the lower polarizer plate; A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate to form a horizontal electric field; A reflective layer formed on the reflective region on the first substrate and reflecting light from the outside; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; A color filter layer comprising red, green, and blue color filters formed on the second substrate so as to correspond to the red, green, and blue pixels on the first substrate; . Here, in the transmission region of the red, green, and blue pixels, a first alignment layer is formed on the first substrate and a second alignment layer is formed on the second substrate, and the reflective region of the red pixel is a third alignment layer on the first substrate. The fourth alignment layer is formed on the second substrate, the reflective region of the green pixel is formed on the first substrate, the fifth alignment layer is formed on the first substrate, and the sixth alignment layer is formed on the second substrate, and the reflective region of the blue pixel is formed on the second substrate. A seventh alignment layer is formed on the first substrate, and an eighth alignment layer is formed on the second substrate, and the first alignment layer and the second alignment layer are rubbed to align the liquid crystal in the transmission region in the same direction as the transmission axis of the lower polarizing plate. The third to eighth alignment layers are arranged such that when the liquid crystal is not driven, the liquid crystal in the reflective region is aligned in a direction in which the reflectance of light corresponding to the color of the color filter formed in the red, green, and blue pixels becomes "0". It is subjected to the rubbing treatment.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 액정표시장치의 설계 방법은, 셀 갭(d)이 동일한 투과 영역과 반사 영역이 정의된 다수의 적색, 녹색, 청색 화소가 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 하부에 형성된 하부편광판; 상기 제 2 기판의 상부에 형성되며 상기 하부편광판의 투과축과 직각을 이루는 투과축을 가지는 상부편광판; 상기 제 1 기판 상에 형성되어 수평 전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극; 상기 제 1 기판 상의 반사 영역에 형성되어 외부로부터의 광을 반사하는 반사층; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층; 상기 제 1 기판 상의 적색, 녹색, 청색 화소에 대응되도록 제 2 기판 상에 형성된 적색, 녹색, 청색의 컬러필터로 이루어진 컬러필터 층; 을 포함하여 구성되며, 상기 적색, 녹색, 청색 화소의 투과 영역에 형성된 액정은 상기 하부편광판의 투과축과 동일한 방향으로 배향되고, 상기 적색, 녹색, 청색 화소의 반사 영역에 형성된 액정은 소정의 꼬임각(θ)을 가지고 하부에서부터 상부로 꼬이도록 배향된 액정표시장치의 설계 방법으로서, 상기 화소의 투과 영역에 위치하는 액정의 위상차(Δnd)를 정하는 단계; 상기 적색, 녹색, 청색 화소의 반사 영역에 있어서 상기 투과 영역의 액정의 위상차(Δnd)와 동일한 위상차(Δnd)의 액정 을 가지고 액정이 구동되지 않을 시에 적색, 녹색, 청색 화소의 컬러필터의 컬러에 해당하는 광의 반사율(R)을 각각 구하되, 적색, 녹색, 청색 화소 각각의 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)에 대한 광 반사율(R)을 구하는 단계; 적색, 녹색, 청색 화소의 반사 영역 각각에 있어서 광 반사율(R)이 "0"이 되는 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)을 찾는 단계; 를 포함하여 이루어진다.In addition, a method of designing a liquid crystal display device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object includes a plurality of red, green, and blue pixels in which a transmission region and a reflection region having the same cell gap d are defined. A first substrate and a second substrate formed; A lower polarizer formed on a lower portion of the first substrate; An upper polarizer plate formed on the second substrate and having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the lower polarizer plate; A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate to form a horizontal electric field; A reflective layer formed on the reflective region on the first substrate and reflecting light from the outside; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; A color filter layer comprising red, green, and blue color filters formed on the second substrate so as to correspond to the red, green, and blue pixels on the first substrate; Wherein the liquid crystal formed in the transmission region of the red, green, and blue pixels is oriented in the same direction as the transmission axis of the lower polarizing plate, and the liquid crystal formed in the reflection region of the red, green, and blue pixels has a predetermined twist. CLAIMS What is claimed is: 1. A method of designing a liquid crystal display device oriented so as to be twisted from bottom to top with an angle [theta], comprising: determining a phase difference [Delta] nd of a liquid crystal positioned in a transmission region of the pixel; The color of the color filter of the red, green, and blue pixels when the liquid crystal is not driven with a liquid crystal having a phase difference Δnd equal to the phase difference Δnd of the liquid crystal in the transmission region in the reflection region of the red, green, and blue pixels. Calculate the reflectances R of light corresponding to the respective angles, wherein the angle between the twist angle (θ) of the liquid crystal in the reflection region of each of the red, green, and blue pixels, the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the transmission axis of the upper polarizing plate ( obtaining a light reflectance R for α); In each of the reflective regions of the red, green, and blue pixels, the twist angle (θ) of the liquid crystal in the reflective region where the light reflectance R is "0", the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflective region, and the transmission axis of the upper polarizing plate are formed. Finding an angle α; .
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 반투과 횡전계 액정표시장치는, 투과 영역에 형성된 액정은 하부편광판의 투과축과 동일한 방향으로 배향되고, 반사 영역에 형성된 액정은 소정의 꼬임각(θ)을 가지고 하부에서부터 상부로 꼬이도록 배향되며, 상기 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)은 액정이 구동되지 않을 시에 각 화소에 형성된 컬러필터의 컬러에 해당하는 광의 반사율이 "0"이 되는 범위 내에서 각각 다르게 설정된 구조를 가짐으로써, 투과 영역과 반사 영역의 동일한 셀 갭(d)을 구현할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 액정표시장치의 제조 공정이 용이한 장점이 있다.In the transflective transverse electric field liquid crystal display according to the present invention having the above configuration, the liquid crystal formed in the transmissive region is oriented in the same direction as the transmission axis of the lower polarizing plate, and the liquid crystal formed in the reflective region has a predetermined twist angle (θ). Is oriented so as to be twisted from the lower side to the upper side, and the angle α between the twist angle (θ) of the liquid crystal in the reflective region and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflective region and the transmission axis of the upper polarizing plate is not driven. By having a structure set differently within the range that the reflectance of light corresponding to the color of the color filter formed in each pixel becomes "0", it is possible to realize the same cell gap d of the transmission region and the reflection region. . Therefore, the manufacturing process of the liquid crystal display device is advantageous.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 반투과 횡전계 액정표시장치는, 각각 다른 컬러를 표시하는 다수의 화소에 있어서 해당 화소가 표시하는 컬러에 해당하는 광의 파장 값이 고려된 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)을 각 화소마다 다르게 형성함으로써 콘트라스트 비를 향상할 수 있는 효과가 있다.In the transflective transverse electric field liquid crystal display according to the present invention having the above-described configuration, in a plurality of pixels displaying different colors, the transflective area of the reflective region considering the wavelength value of light corresponding to the color displayed by the pixel is considered. The contrast ratio can be improved by forming different angles? Between the twist angle θ of the liquid crystal and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region and the transmission axis of the upper polarizing plate for each pixel.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 반투과 횡전계 액정표시장치는, 제 1 기판에 구비된 화소전극과 공통전극에 의해 형성된 전계에 의해 액정이 구동되므로 넓은 시야각이 확보되는 효과가 있다. The transflective transverse electric field liquid crystal display device according to the present invention having the above structure has the effect of securing a wide viewing angle since the liquid crystal is driven by the electric field formed by the pixel electrode and the common electrode provided on the first substrate .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 설계 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display device and a method of designing the same according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 구조에 대하여 설명 하겠다.First, the structure of a liquid crystal display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 셀 갭(d)이 동일한 투과 영역과 반사 영역이 정의된 다수의 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)가 형성된 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102); 상기 제 1 기판(101)의 하부에 형성된 하부편광판(103); 상기 제 2 기판(102)의 상부에 형성되며 상기 하부편광판(103)의 투과축과 직각을 이루는 투과축을 가지는 상부편광판(104); 상기 제 1 기판(101) 상에 형성되어 수평 전계를 형성하는 화소전극(105) 및 공통전극(106); 상기 제 1 기판(101) 상의 반사 영역에 형성되어 외부로부터의 광을 반사하는 반사층(107); 상기 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102) 사이에 형성된 액정층(108); 상기 제 1 기판(101) 상의 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)에 대응 되도록 제 2 기판(102) 상에 형성된 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(109a, 109b, 109c)로 이루어진 컬러필터 층(109); 을 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of red, green, and blue pixels P R , in which a transmission region and a reflection region having the same cell gap d are defined. A
여기서, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역은 제 1 기판(101) 상에 제 1 배향막(115)이 형성되고 제 2 기판(102) 상에 제 2 배향막(116)이 형성되며, 적색 화소(PR)의 반사 영역은 제 1 기판(101) 상에 제 3 배향막(117)이 형성되고 제 2 기판(102) 상에 제 4 배향막(118)이 형성되며, 녹색 화소(PG)의 반사 영역은 제 1 기판(101) 상에 제 5 배향막(119)이 형성되고 제 2 기판(102) 상에 제 6 배향막(120)이 형성되며, 청색 화소(PB)의 반사 영역은 제 1 기판(101) 상에 제 7 배향막(121)이 형성되고 제 2 기판(102) 상에 제 8 배향막(122)이 형성되며, 상기 제 1 배향막(115)과 제 2 배향막(116)은 투과 영역의 액정이 하부편광판(103)의 투과축과 동일한 방향으로 배향되도록 러빙 처리되고, 제 3 내지 제 8 배향막(117 ~ 122)은 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정이 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)에 형성된 컬러필터(109)의 컬러에 해당하는 광의 반사율이 "0"이 되는 방향으로 배향되도록 각각 다르게 러빙 처리된다.Here, in the transmission regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B , a
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 각 구성 요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each component of the liquid crystal display according to the preferred embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail.
도 3을 참조하면, 상기 액정표시장치는 박막 트랜지스터 어레이 기판인 제 1 기판(101)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(102)으로 구성되며, 상기 두 기판 사이에 는 액정층(108)이 형성된다. Referring to FIG. 3, the LCD includes a
그리고, 상기 제 1 기판(101)의 하부에는 하부편광판(103)이 마련되며, 상기 제 2 기판(102)의 상부에는 상부편광판(104)이 마련되는데, 상기 두 편광판(103, 104)의 투과축은 서로 90°의 차이를 가진다.A
도 2를 참조하면, 상기 제 1 기판(101) 상에는 게이트 라인(110)과 데이터 라인(111)이 종횡으로 교차되어 복수 개의 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)가 정의되며, 상기 각 화소(PR, PG, PB)는 셀 갭(d)이 동일한 투과 영역과 반사 영역이 정의된다. 그리고, 상기 각 화소(PR, PG, PB)의 게이트 라인(110)과 데이터 라인(111)이 교차하는 지점에는 박막 트랜지스터(112)가 형성된다.Referring to FIG. 2, the
상기 각 화소에는 서로 소정 간격 이격되어 엇갈려 형성된 화소전극(105) 및 공통전극(106)이 구비되는데, 상기 화소전극(105)은 해당 화소(PR, PG, PB)에 형성된 박막 트랜지스터(112)의 드레인 전극(112a)에 연결되고, 상기 공통전극(106)은 공통전압 라인(113)과 연결된다.Each pixel includes a
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 1 기판(101)의 반사 영역에는 외부로부터 입사된 외부 광을 반사시키는 반사층(107)이 형성된다. 상기 반사층(107)은 광의 반사 효율을 높이기 위하여 다수의 곡면으로 이루어진 엠보싱 형상으로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, a
도 3을 참조하면, 상기 제 2 기판(102) 상에는 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)마다 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(109a, 109b, 109c) 중 어느 하나가 대응되도록 형성된 컬러필터 층(109)이 마련되며, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터(109a, 109b, 109c)가 형성된 각 화소(PR, PG, PB)의 경계에는 블랙 매트릭스가 형성된다.Referring to FIG. 3, any one of red, green, and
여기서, 반사 영역에 위치하는 컬러필터(109a, 109b, 109c)는 도 3에 도시한 바와 같이 소정 간격의 홀을 마련할 수도 있는데, 이는 외부 광원으로부터 발생된 광이 반사층(107)으로 입사된 후 반사되어 외부로 방출되는 과정을 거치는 동안 컬러필터(109a, 109b, 109c)로 인해 손실되는 양을 최소화하기 위한 것이다.Here, the
도 3을 참조하면, 상기 제 1 기판(101)에 형성된 적색, 녹색 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에는 하부평광판(103)의 투과축과 동일한 방향으로 러빙된 제 1 배향막(115)이 형성되며, 상기 제 2 기판(102)에 형성된 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에는 하부편광판(103)의 투과축과 동일한 방향으로 러빙된 제 2 배향막(116)이 형성된다.Referring to FIG. 3, rubbing in the same direction as the transmission axis of the lower
그리고, 상기 제 2 기판(102)에 형성된 적색 화소(PR)의 반사 영역에는 상부편광판(104)의 투과축과 소정의 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 4 배향막(118)이 형성되며, 상기 제 1 기판(101)에 형성된 적색 화소(PR)의 반사 영역에는 제 4 배향막(118)의 러빙 방향과 소정 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 3 배향막(117) 이 형성되고, 상기 제 2 기판(102)에 형성된 녹색 화소(PG)의 반사 영역에는 상부편광판(104)의 투과축과 소정의 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 6 배향막(120)이 형성되며, 상기 제 1 기판(101)에 형성된 녹색 화소(PG)의 반사 영역에는 제 6 배향막(120)의 러빙 방향과 소정 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 5 배향막(119)이 형성되고, 상기 제 2 기판(102)에 형성된 청색 화소(PB)의 반사 영역에는 상부편광판(104)의 투과축과 소정의 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 8 배향막(122)이 형성되며, 상기 제 2 기판(102)에 형성된 청색 화소(PB)의 반사 영역에는 제 8 배향막(122)의 러빙 방향과 소정 각도를 가지는 방향으로 러빙된 제 7 배향막(121)이 형성된다.In addition, a
따라서, 투과 영역에 형성된 액정은 상기 하부편광판(103)의 투과축과 동일한 방향으로 각 화소(PR, PG, PB)마다 동일하게 배향되고, 반사 영역에 형성된 액정은 소정의 꼬임각(θ)을 가지고 하부에서부터 상부로 꼬이도록 각 화소, 즉 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)마다 상이하게 배향된다.Therefore, the liquid crystal formed in the transmission region is oriented in the same direction as each of the pixels P R , P G , and P B in the same direction as the transmission axis of the lower
여기서, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각에 형성된 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)은 상기 액정이 구동되지 않을 시에 각 화소에 형성된 컬러필터(109a, 109b, 109c)의 컬러에 해당하는 파장을 가지는 광의 반사율이 "0"이 되는 범위 내에서 다르게 설정되는데, 이에 대하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Here, the angle formed by the twist angle θ of the liquid crystal formed in each of the reflection regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B , the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the transmission axis of the upper polarizing plate ( α) is differently set within the range where the reflectance of light having a wavelength corresponding to the color of the
상기 투과 영역의 액정이 배향된 방향은 상부편광판(104)의 투과축과 90°를 이루므로 액정이 구동되지 않을 시에 투과 영역은 블랙을 구현하게 된다. 따라서, 상기 반사 영역의 액정 또한 구동되지 않을 시에는 투과 영역과 마찬가지로 블랙을 구현해야만 하며, 이와 같이 반사 영역이 블랙을 구현하기 위해서는 외부로부터 입사되는 광의 반사율이 "0"이 되어야 한다. 즉, 투과 영역과 반사 영역은 모두 노말리 블랙(normally black) 모드가 되어야 한다.Since the direction in which the liquid crystal in the transmissive region is aligned with the transmissive axis of the
따라서, 상기 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역은 화소(PR, PG, PB) 자신이 표시하게 되는 컬러의 파장을 고려하여 액정이 구동되지 않을 시에 모든 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역의 광 반사율이 "0"이 되도록, 즉 모든 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역이 노말리 블랙 모드를 구현하도록 설계된다. 이는, 상기 각 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역이 화소(PR, PG, PB) 자신이 표시하게 되는 컬러의 파장에 따라 다르게 설계되지 않고 각 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 모두가 동일한 조건을 갖도록 설계된 경우에 각 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역은 자신이 표시하는 컬러의 광의 파장에 따라 광 반사율이 달라지게 되므로 투과 영역과 같은 노말리 블랙 모드를 구현할 수 없게 되기 때문이다.Accordingly, the liquid crystal may not be driven in the reflection regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B in consideration of the wavelength of the color displayed by the pixels P R , P G , and P B. So that the light reflectance of the reflection regions of all the pixels P R , P G , P B is "0", that is, the reflection regions of all the pixels P R , P G , P B implement the normally black mode. It is designed to. This is because the respective pixels (P R, P G, P B) the reflection region pixels (P R, P G, P B) but they are not designed differently depending on the color wavelength of the display pixels (P R a, In the case where all of the reflection areas of P G and P B are designed to have the same condition, the reflection area of each pixel P R , P G and P B has a different light reflectance depending on the wavelength of light of the color it displays. This is because normal black modes such as a transmission region cannot be realized.
상기와 같이 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사영역의 광 반사율이 "0"이 되는 경우에 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부 편광판의 투과축이 이루는 각(α)은 존즈 행렬(jone's matrix)를 이용하여 얻은 광 반사율(R)에 대한 식에 의해서 구할 수 있으며, 이러한 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각의 광 반사율(R)에 대한 식은 아래의 수학식 1과 같다.As described above, when the light reflectance of the reflection areas of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B becomes "0", the red, green, and blue pixels P R , P G , P B of The twist angle (θ) of the liquid crystal of each of the reflection regions and the angle (α) formed between the alignment direction of the uppermost liquid crystal of the reflection region and the transmission axis of the upper polarizer are determined with respect to the light reflectance R obtained by using the Jones's matrix. The light reflectance R of each of the reflective regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B may be obtained by the following
상기 수학식 1에서 α는 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각이며, H와 M은 아래의 수학식 2, 3과 같다.In Equation (1),? Is an angle formed by the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region and the transmission axis of the
상기 수학식 2에서 θ는 반사 영역의 액정의 꼬임각이며, A, B, C, D는 아래의 수학식 4, 5, 6, 7과 같다. 또한, i는 허수단위이고, i^2=-1이다.In Equation (2),? Is the twist angle of the liquid crystal in the reflective region, and A, B, C, and D are the following
상기 수학식에서 d는 반사 영역의 액정 셀의 두께이며, Δn은 액정의 굴절률 이방성이고, βd와 ka 는 아래의 수학식 8, 9 와 같다.D is the thickness of the liquid crystal cell in the reflective region,? N is the refractive index anisotropy of the liquid crystal,? D and k a Is expressed by the following equations (8) and (9).
상기 수학식에서 λ는 적색, 녹색 청색 화소(PR, PG, PB)가 표시하는 컬러에 해당하는 광의 파장이다.In the above equation, λ is a wavelength of light corresponding to a color displayed by the red and green blue pixels P R , P G , and P B.
상기 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에 적당한 액정의 위상차(Δnd)의 범위 내 에서 소정 값을 정한 후에, 상기 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)가 표시하는 컬러의 파장(λ)에 해당하는 광의 반사율(R)을 상기 수학식 1 내지 수학식 9에 적용하여 각각 구한다. 여기서, 상기 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에 적당한 액정의 위상차(Δnd)의 범위는 275㎚≤Δnd≤380㎚이다.After determining a predetermined value within a range of a phase difference Δnd of a liquid crystal suitable for the transmission region of the pixels P R , P G , and P B , the red, green, and blue pixels P R , P G , P B The reflectance R of light corresponding to the wavelength λ of the color indicated by is obtained by applying the above-mentioned formulas (1) to (9). Here, the range of the retardation (Δnd) of a suitable liquid crystal in the transmissive region of the pixel (P R, P G, P B) is 275㎚≤Δnd≤380㎚.
즉, 화소(PR, PG, PB) 자신이 표시하는 컬러에 해당하는 광의 파장(λ)과 상기 투과 영역의 액정의 위상차(Δnd)와 동일한 위상차(Δnd)의 액정이 적용된 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각의 광 반사율(R)을 상기 수학식 1 내지 수학식 9에 적용하여 각각 구한다. 여기서, 상기 각 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역의 광 반사율(R)은 액정이 구동되지 않을 경우의 값이다.That is, red and green to which a liquid crystal having a phase difference Δnd equal to the wavelength λ of light corresponding to the color displayed by the pixels P R , P G , and P B itself and the phase difference Δnd of the liquid crystal in the transmission region is applied. The light reflectance R of each of the reflection regions of the blue pixels P R , P G , and P B is obtained by applying the equations (1) to (9). Here, the light reflectance R of the reflection region of each of the pixels P R , P G , and P B is a value when the liquid crystal is not driven.
상기와 같이 반사 영역의 액정의 위상차(Δnd) 및, 각 화소(PR, PG, PB)가 표시하는 컬러에 해당하는 광의 파장(λ)을 수학식 1 내지 수학식 9에 적용하여 구한 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)을 적용하면 투과 영역과 반사 영역의 셀 갭(d)이 동일한 반투과형 횡전계 액정표시장치를 구현할 수 있다.As described above, the phase difference Δnd of the liquid crystal in the reflection region and the wavelength λ of light corresponding to the color displayed by each pixel P R , P G , and P B are obtained by applying the following equations (1) to (9). the top of the reflective area of the red, green and blue pixels (P R, P G, P B) twist angle (θ) and the red, green and blue pixels (P R, P G, P B) of the liquid crystal in the reflection region of the liquid crystal By applying an angle α formed between the alignment direction of the upper polarizing plate and the transmission axis of the upper polarizing plate, a transflective transverse electric field liquid crystal display device having the same cell gap d between the transmission area and the reflection area may be implemented.
이하, 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 투과 영역과 반사 영역의 싱글 셀 갭 구현이 가능한 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사영역의 액정의 꼬임각(θ)과 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)을 설계하는 방법을 구체적인 예를 들어서 설명하겠다.Hereinafter, in the liquid crystal display according to the preferred embodiment of the present invention having the above structure, the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B capable of realizing a single cell gap between the transmission area and the reflection area may be used. A method of designing the angle? Between the twist angle? Of the liquid crystal in the reflection region, the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the transmission axis of the upper
먼저, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)에 정의된 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에 적당한 액정의 위상차(Δnd) 범위 내에서 소정 값을 정한다. 여기서, 상기 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역에 적당한 액정의 위상차(Δnd)의 범위는 275㎚≤Δnd≤380㎚이며, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 상기 투과 영역의 위상차(Δnd)는 상기 범위 중에 275㎚라고 임의로 정하여 설명하겠다.First, a predetermined value is determined within a range of phase difference Δnd of a liquid crystal suitable for a transmission region of pixels P R , P G , and P B defined in the
그 다음, 상기 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각에 있어서, 상기 투과 영역의 액정의 위상차(Δnd)와 동일한 위상차(Δnd)를 가지고 액정이 구동되지 않을 때의 각 화소의 컬러필터(109a, 109b, 109c)의 컬러에 해당하는 광의 반사율(R)의 그래프를 구한다.Then, in each of the reflection regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B , the liquid crystal is not driven with the phase difference Δnd equal to the phase difference Δnd of the liquid crystal in the transmission region. The graph of the reflectance R of light corresponding to the color of the
이때, 상기 광 반사율(R)의 그래프는 액정이 구동되지 않을 시에 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 광 반사율(R)을 나타낸 그래프이다.In this case, the graph of the light reflectance (R) is a graph showing the light reflectance (R) of the red, green, blue pixels (P R , P G , P B ) when the liquid crystal is not driven.
더욱 상세히, 상기 광 반사율(R)의 그래프는 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(103)의 투과축이 이루는 각(α)에 대한 광의 반사율(R)을 나타내는 그래프이며, 이러한 광의 반사율(R)에 대한 그래프는 도 4a 내지 도 4c와 같다.In more detail, the graph of the light reflectance (R) is an angle formed by the twist angle (θ) of the liquid crystal in the reflection region and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region and the transmission axis of the upper
참고로, 도 4a내지 도 4c는 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역과 반사 영역의 액정이 모두 275㎚의 위상차(Δnd)를 가지되 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)에 대한 광 반사율(R)을 나타낸 그래프이며, 도 4a는 적색 화소(PR)의 반사 영역에 대한 광 반사율(R)을 나타낸 그래프이며, 도 4b는 녹색 화소(PG)의 반사 영역에 대한 광 반사율(R)을 나타낸 그래프이며, 도 4c는 청색(PB) 화소의 반사 영역에 대한 광의 반사율(R)을 나타낸 그래프이다.For reference, FIGS. 4A to 4C show that the liquid crystals of the transmission region and the reflection region of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B all have a phase difference Δnd of 275 nm, but the liquid crystal is not driven. FIG. 4A is a graph showing the light reflectance R with respect to the angle α between the twist angle θ of the liquid crystal in the reflective region and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflective region and the transmission axis of the upper
그 다음, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)에 대한 상기 광 반사율(R)의 그래프를 참조하여 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역에 있어서 광 반사율(R)이 "0"이 되는 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)을 각각 찾는다.Next, the twist angle θ of the liquid crystal in the reflection regions of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B , the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the transmission axis of the upper
도 4a 내지 도 4c에서 상대적으로 화이트에 가깝게 표시된 부분은 광 투과율(R)이 높은 부분을 표시한 것이고, 상대적으로 블랙에 가깝게 표시된 부분은 광 투과율(R)이 낮은 부분을 표시한 것이다. 따라서, 블랙으로 표시된 부분은 광투과율(R)이 "0"인 경우임을 알 수 있다.In FIG. 4A to FIG. 4C, a portion relatively close to white represents a portion having a high light transmittance R, and a portion relatively close to black represents a portion having a low light transmittance R. Referring to FIG. Therefore, it can be seen that the part indicated by black is the case where the light transmittance R is "0".
즉, 도 4a를 참조하면, 적색 화소(PR)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 71°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 10°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 됨을 알 수 있다.That is, referring to FIG. 4A, when the liquid crystal is not driven, the reflection area of the red pixel P R has a twist angle θ of 71 ° and the alignment direction of the uppermost liquid crystal of the reflection area and the upper
그리고, 도 4b를 참조하면, 녹색 화소(PG)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 72°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 18.5°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 됨을 알 수 있다.4B, the reflection region of the green pixel P G has a twist angle θ of 72 ° when the liquid crystal is not driven, the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the
그리고, 도 4c를 참조하면, 청색 화소(PB)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 61°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 28°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 됨을 알 수 있다.4C, when the liquid crystal is not driven, the reflection area of the blue pixel P B has a twist angle θ of 61 ° and the alignment direction of the uppermost liquid crystal of the reflection area and the upper
즉, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역의 액정의 위상차(Δnd)가 275㎚이고 반사 영역의 액정의 위상차(Δnd) 또한 275㎚인 경우에 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역 각각은 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 상기에 언급한 바와 같음을 알 수 있다.That is, when the phase difference Δnd of the liquid crystal in the transmission region of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B is 275 nm, and the phase difference Δnd of the liquid crystal in the reflection region is also 275 nm, red and green. The reflection regions of the blue pixels P R , P G , and P B each have a twist angle θ of the liquid crystal and an angle α formed by the alignment direction of the uppermost liquid crystal of the reflection region and the transmission axis of the upper
그리고, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도 5a 내지 도 5c에 다른 예도 도시하였다. 도 5a 내지도 5c는 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역과 반사 영역의 액정이 모두 340㎚의 위상차(Δnd)를 가지되 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)에 대한 광의 반사율(R)을 나타낸 그래프이며, 도 5a 내지 도 5c 각각은 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 반사 영역에 대한 광 반사율(R)을 각각 나타낸 그래프이다.In addition, other examples are shown in FIGS. 5A to 5C to assist in understanding the present invention. 5A to 5C show that the liquid crystals in the transmission region and the reflection region of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B all have a phase difference Δnd of 340 nm, but are not reflected when the liquid crystal is not driven. It is a graph which shows the reflectance R of the light with respect to the angle (alpha) which the twist angle (theta) of the liquid crystal of an area | region and the orientation direction of the uppermost liquid crystal of a reflection area, and the transmission axis of the upper
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역의 액정의 위상차(Δnd)가 340㎚이고 반사 영역의 액정의 위상차(Δnd) 또한 340㎚인 경우에, 적색 화소(PR)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 71°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 20.5°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 되며, 녹색 화소(PG)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 60°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)은 28.5°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 되며, 청색 화소(PB)의 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 액정의 꼬임각(θ)이 0°이고 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)이 45°인 경우에 광 반사율(R)이 "0"이 됨을 알 수 있다.5A to 5C, the phase difference Δnd of the liquid crystal in the transmission region of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B is 340 nm, and the phase difference Δnd of the liquid crystal in the reflection region is also 340. In the case of nm, the reflection region of the red pixel P R has a twist angle θ of 71 degrees when the liquid crystal is not driven and the alignment direction of the uppermost liquid crystal of the reflection region and the transmission axis of the upper
이와 같이 구체적으로 예를 들어 설명한 바와 같은 설계 순서를 통하여 설계된 액정의 위상차(Δnd), 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)을 적용하면, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역과 반사 영역은 액정이 구동되지 않을 시에 광 투과율 및 광 반사율이 모두 "0"이 되어 블랙을 구현하게 되며, 액정이 구동되는 경우에는 광 투과율 및 광 반사율이 점점 늘어나서 화이트를 구현하게 될 것이다.The angle formed by the phase difference (Δnd) of the liquid crystal, the twist angle (θ) of the liquid crystal and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region and the transmission axis of the upper
즉, 본 발명에 따른 설계 방법을 이용하여 설계된 액정표시장치에서, 적색, 녹색, 청색 화소(PR, PG, PB)의 투과 영역과 반사 영역은 액정이 구동되지 않으면 블랙을 구현하고 액정이 구동되면 화이트를 구현하는 노말리 블랙(normally black)을 안정적으로 구현한다.That is, in the liquid crystal display device designed using the design method according to the present invention, the transmission region and the reflection region of the red, green, and blue pixels P R , P G , and P B realize black when the liquid crystal is not driven, When driven, it reliably implements normally black, which implements white.
그리고, 상기에 구체적으로 예를 들어 설명한 바와 같은 설계 순서를 통하여 설계된 위상차(Δnd) 및 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판(104)의 투과축이 이루는 각(α)을 액정표시장치에 적용하면 투과 영역과 반사 영역의 셀 갭(d)이 동일한 싱글 셀 갭 구조를 가지는 반투과 횡전계 모드를 구현할 수 있다.The angle formed by the phase difference Δnd, the twist angle θ of the liquid crystal, the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region, and the transmission axis of the upper
도 1은 종래의 일반적인 ECB 반투과 액정표시장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional general ECB transflective liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도.2 is a plan view of a liquid crystal display according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단한 면을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the lines II ′ and II-II ′ and III-III ′ of FIG. 1.
도 4a 내지 도 4b는 도 2에서 적색, 녹색, 청색을 표시하는 화소의 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)에 따른 광 반사율(R)을 도시한 그래프의 일 예로서, 각 화소의 투과 영역과 반사 영역의 액정의 위상차(Δnd)가 275㎚인 경우의 반사 영역의 광 반사율(R)을 도시한 그래프이며, 도 4a 내지 도 4c 각각은 적색, 녹색, 청색을 표시하는 화소의 반사 영역에 대한 광 반사율(R)을 각각 나타낸 그래프.4A to 4B illustrate the twist angle θ of the liquid crystal in the reflection region and the alignment direction of the uppermost liquid crystal in the reflection region and the transmission of the upper polarizing plate when the liquid crystal of the pixels displaying red, green, and blue in FIG. 2 is not driven. As an example of the graph showing the light reflectance R according to the angle α of the axis, the light reflectance of the reflection region when the phase difference Δnd of the liquid crystal of the transmission region and the reflection region of each pixel is 275 nm ( 4A to 4C are graphs showing light reflectances (R) with respect to reflection regions of pixels displaying red, green, and blue colors, respectively.
도 5a 내지 도 5b는 도 2에서 적색, 녹색, 청색을 표시하는 각 화소의 액정이 구동되지 않을 시에 반사 영역의 액정의 꼬임각(θ) 및 반사 영역의 최상부 액정의 배향 방향과 상부편광판의 투과축이 이루는 각(α)에 따른 광 반사율(R)을 도시한 그래프의 일 예로서, 각 화소의 투과 영역과 반사 영역의 액정의 위상차(Δnd)가 340㎚인 경우의 반사 영역의 광 반사율(R)을 도시한 그래프로서, 도 5a 내지 도 5c 각각은 적색, 녹색, 청색을 표시하는 화소의 반사 영역에 대한 광 반사율(R)을 각각 나타낸 그래프.5A to 5B illustrate a twist angle (θ) of the liquid crystal in the reflection region and an alignment direction of the upper liquid crystal in the reflection region and the upper polarizing plate when the liquid crystal of each pixel displaying red, green, and blue in FIG. 2 is not driven. As an example of a graph showing the light reflectance R according to the angle α formed by the transmission axis, the light reflectance of the reflection region when the phase difference Δnd of the liquid crystal of the transmission region and the reflection region of each pixel is 340 nm. 5A to 5C are graphs showing light reflectances R with respect to reflective regions of pixels displaying red, green, and blue colors, respectively.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
101 : 제 1 기판 102 : 제 2 기판101: first substrate 102: second substrate
103 : 하부편광판 104 : 상부 편광판103: lower polarizing plate 104: upper polarizing plate
105 : 화소전극 106 : 공통전극105: pixel electrode 106: common electrode
107 : 반사층 109 : 컬러필터107: reflective layer 109: color filter
110 : 게이트 라인 111 : 데이터 라인110: gate line 111: data line
112 : 박막 트랜지스터 113 : 공통전압 라인112: thin film transistor 113: common voltage line
115 ~ 122 : 제 1 배향막 ~ 제 8 배향막115 to 122: first to eighth alignment films
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