KR20030049944A - A trans-reflective field-sequential liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 R,G,B광원을 가진 프런트라이트와 백라이트를 반투과형 액정패널의 전면 및 후면에 부착하여 상기 프런트라이트 및 백라이트로부터 순차적으로 입사되는 적색과, 녹색광 및 청색광을 액정패널에 입사하여 컬러필터 없이도 반사형 또는 투과형으로 컬러를 구현할 수 있는 반투과형 필드순차구동 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device. In particular, a front light and a backlight having R, G, and B light sources are attached to the front and rear surfaces of a transflective liquid crystal panel, and red, green light and The present invention relates to a semi-transmissive field sequential driving liquid crystal display device in which blue light is incident on a liquid crystal panel to realize color in a reflection type or a transmission type without a color filter.
근래, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.Recently, with the development of various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, there is an increasing demand for flat panel display devices for light and thin applications. Such flat panel displays are being actively researched, such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), but mass production technology, ease of driving means, Liquid crystal display devices (LCDs) are in the spotlight for reasons of implementation.
이러한 액정표시소자로는 지금까지 투과형이 주로 사용되고 있었다. 투과형 액정표시소자는 액정패널의 후면, 즉 화면의 반대측에 백색광을 발광하는 백라이트를 장착하여 이 백라이트가 액정층을 투과함으로써 원하는 화상을 표시하는 것이다. 그러나, 이러한 투과형 액정표시소자에서는 전체 액정표시소자의 약 70％ 전력을 소비하는 백라이트에 의해 휴대용 전자기기에 적용될 경우 사용시간이 단축되는문제가 있었다.As the liquid crystal display device, a transmission type has been mainly used until now. The transmissive liquid crystal display device is equipped with a backlight for emitting white light on the rear side of the liquid crystal panel, i.e., the opposite side of the screen, and displays the desired image by transmitting the backlight through the liquid crystal layer. However, such a transmissive liquid crystal display device has a problem in that its use time is shortened when it is applied to a portable electronic device by a backlight which consumes about 70% of the total liquid crystal display device.
이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 액정표시소자가 반사형 액정표시소자이다. 이 반사형 액정표시소자에서는 광원으로서 고전력소비의 백라이트를 사용하는 대신에, 외부로부터 입사되는 자연광을 반사수단에 반사시켜 화상을 구현하는 것으로 투과형 액정표시소자에 비해 전력소모가 작고 경량화를 실현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 반사형 액정표시소자에 있어서도, 자연광이 존재하지 않는 밤이나 어두운 실내에서는 사용할 수 없다는 치명적인 약점이 있었다.The liquid crystal display device proposed to solve this problem is a reflective liquid crystal display device. Instead of using a high power consumption backlight as a light source, the reflective liquid crystal display element realizes an image by reflecting natural light incident from the outside to the reflecting means, thereby achieving a smaller power consumption and lighter weight than a transmissive liquid crystal display element. It has advantages However, such a reflective liquid crystal display device also has a fatal weakness that it cannot be used at night or in a dark room where natural light does not exist.
따라서, 상기와 같은 투과형 액정표시소자와 반사형 액정표시소자의 장점을 수용한 반투과형 액정표시소자가 현재 활발히 연구되고 있다.Therefore, the transflective liquid crystal display device which accommodates the above-mentioned advantages of the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device has been actively studied.
도 1 및 도 2에 이러한 반투과형 액정표시소자의 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액정패널(10)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소(11)를 정의하는 복수의 게이트라인(12)과 데이터라인(14)이 형성되어 있으며, 각 화소 내에는 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;16)가 배치되어 상기 게이트라인(12)을 통해 주사신호가 입력되는 경우 스위칭되어 데이터라인(14)을 통해 입력되는 신호를 액정층(18)에 인가한다. 도면에서, 도면부호 Cst는 축적캐패시터로서, 입력되는 데이터신호를 다음 주사신호의 인가시까지 유지하는 역할을 한다. 액정층(18)에 인가된 신호에 의해 액정분자가 동작되며, 액정분자가 동작됨에 따라 액정층(18)을 투과한 광이 컬러필터를 통과하면서 액정표시소자의 컬러가 구현된다.1 and 2 illustrate the structure of such a transflective liquid crystal display. As illustrated in FIG. 1, the liquid crystal panel 10 includes a plurality of gate lines 12 and data lines 14 arranged vertically and horizontally to define a plurality of pixels 11, and switching is performed in each pixel. A thin film transistor (16), which is an element, is disposed, and when a scan signal is input through the gate line 12, it is switched to apply a signal input through the data line 14 to the liquid crystal layer 18. In the figure, reference numeral Cst denotes an accumulation capacitor, and serves to hold an input data signal until the next scanning signal is applied. The liquid crystal molecules are operated by a signal applied to the liquid crystal layer 18, and as the liquid crystal molecules are operated, light transmitted through the liquid crystal layer 18 passes through the color filter, thereby realizing the color of the liquid crystal display device.
이러한 반투과형 액정표시소자의 화소구조를 도 2를 참조하여 설명한다. 도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 하부기판(20)상에는 금속으로 이루어진 게이트전극(24)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(24)이 형성된 기판(20) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(26)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속으로 이루어진 소스/드레인전극(28)이 형성되어 있다.The pixel structure of such a transflective liquid crystal display device will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, a gate electrode 24 made of metal is formed on the lower substrate 20 made of a transparent insulating material such as glass, and the gate is formed over the entire substrate 20 on which the gate electrode 24 is formed. The insulating layer 22 is laminated | stacked. The semiconductor layer 26 is formed on the gate insulating layer 22, and a source / drain electrode 28 made of metal is formed thereon.
상기 소스/드레인전극(28) 위에는 기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;30)이 형성되며, 상기 보호층(30) 위에 반사층(31)이 형성되어 있다. 상기 반사층(31)은 외부로부터 입사되는 광을 반사하기 위한 것으로, AlNd와 같이 반사율이 좋은 알루미늄합금으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 반사층(31)에는 d의 폭을 갖는 광투과용 개구(35)가 형성되어 있다. 상기 반사층(31)이 형성된 보호층(30) 위에는 절연층(33)이 형성되어 있으며, 그 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(32)이 형성된다. 상기 화소전극(32)은 화소내의 일부 영역, 즉 실제 화상이 구현되는 화상표시영역에만 형성되는 것으로, 보호층(30) 및 절연층(33)에 형성된 컨택홀(contact hole)을 통해 소스/드레인전극(28)과 전기적으로 접속된다.A passivation layer 30 is formed on the source / drain electrode 28 over the entire substrate 20, and a reflective layer 31 is formed on the passivation layer 30. The reflective layer 31 is for reflecting light incident from the outside, and is preferably formed of an aluminum alloy having good reflectance such as AlNd. The light-transmitting opening 35 having a width of d is formed in the reflective layer 31. An insulating layer 33 is formed on the protective layer 30 on which the reflective layer 31 is formed, and a pixel electrode 32 made of a transparent metal such as indium tin oxide (ITO) is formed thereon. The pixel electrode 32 is formed only in a partial region of the pixel, that is, an image display region in which an actual image is implemented. The pixel electrode 32 is provided with a source / drain through contact holes formed in the protective layer 30 and the insulating layer 33. It is electrically connected with the electrode 28.
또한, 상부 기판(40)에는 화소의 화상 비표시영역, 즉 화소와 화소 사이 및 TFT영역으로 광이 누설되어 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 광차단층인 블랙매트릭스(42)가 형성되어 있으며, 화상표시영역에는 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(44)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 블랙매트릭스(42)와 컬러필터층(44) 위에는 ITO와 같은 투명한 금속으로 이루어진 공통전극이 형성되어 있다.In addition, a black matrix 42, which is a light blocking layer, is formed on the upper substrate 40 to prevent light leakage from the image non-display area of the pixel, that is, between the pixel and the pixel and the TFT area. In the display area, a color filter layer 44 for real color is formed. Although not shown in the drawing, a common electrode made of a transparent metal such as ITO is formed on the black matrix 42 and the color filter layer 44.
상기와 같이, 박막트랜지스터가 형성된 하부기판(20)과 컬러필터층(44)이 형성된 상부 기판(40)은 그 사이에 위치한 스페이서(spacer;52)에 의해 일정한 셀갭(cell gap)을 유지하며, 그 사이에 액정이 주입되어 액정층(50)이 형성된다.As described above, the lower substrate 20 on which the thin film transistor is formed and the upper substrate 40 on which the color filter layer 44 is formed maintain a constant cell gap by a spacer 52 disposed therebetween. The liquid crystal is injected in between to form the liquid crystal layer 50.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(20)과 상부기판(40)에는 각각 액정층(50)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 적층되어 있다.Although not shown in the figure, an alignment film for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 50 is laminated on the lower substrate 20 and the upper substrate 40, respectively.
상기와 같이, 구성된 액정표시소자에서는 게이트라인(12)을 통해 외부로부터 입력되는 주사신호가 인가됨에 따라 반도체층(26)이 활성화되어 채널층이 형성되며, 이 채널층을 통해 소스/드레인전극(28)을 통해 데이터라인(14)으로부터 입력되는 데이터신호가 액정층(50)에 인가된다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이 횡으로 배열된 게이트라인(12)에는 복수의 화소에 배치된 TFT의 게이트전극(24)이 각각 접속되어 있다. 따라서, 게이트라인(12)에 주사신호가 인가됨에 따라 해당 게이트라인(12)과 접속된 복수의 TFT의 반도체층이 활성화되며, 이 상태에서 데이터라인(5)을 통해 데이터신호가 입력됨에 따라 해당 화소의 액정층(50)이 동작하게 된다.As described above, in the configured liquid crystal display device, as the scan signal input from the outside through the gate line 12 is applied, the semiconductor layer 26 is activated to form a channel layer, and the source / drain electrodes are formed through the channel layer. A data signal input from the data line 14 through the 28 is applied to the liquid crystal layer 50. On the other hand, as shown in Fig. 1, the gate lines 12 arranged laterally are connected to the gate electrodes 24 of the TFTs arranged in the plurality of pixels. Accordingly, as the scan signal is applied to the gate line 12, the semiconductor layers of the plurality of TFTs connected to the gate line 12 are activated, and in this state, the data signal is input through the data line 5. The liquid crystal layer 50 of the pixel is operated.
액정패널(10)의 후면에는 백라이트(60)가 설치되어 액정층(50)으로 광이 입사된다. TFT의 게이트전극(24)에 주사신호가 인가되지 않는 경우 상기 액정층(50)에 데이터신호가 인가되지 않기 때문에 액정층(50)의 액정분자가 작동하지 않게 되므로, 백라이트(60)로부터 입사되는 광은 상기 액정층(50)을 투과하지 않게 된다. 반면에, TFT의 게이트전극(24)에 주사신호가 인가되면, 액정층(50)에 데이터신호가 인가되어 액정분자가 동작하게 되며, 그 결과 백라이트(60)로부터 투사되는 광이반사층(31)에 형성된 광투과용 개구(35)를 통해 상기 액정층(50)을 투과하여 화면에 컬러화상이 표시된다.The backlight 60 is installed on the rear surface of the liquid crystal panel 10 so that light is incident on the liquid crystal layer 50. When the scan signal is not applied to the gate electrode 24 of the TFT, since no data signal is applied to the liquid crystal layer 50, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 50 do not operate. Light does not pass through the liquid crystal layer 50. On the other hand, when a scan signal is applied to the gate electrode 24 of the TFT, a data signal is applied to the liquid crystal layer 50 to operate the liquid crystal molecules, and as a result, the light reflection layer 31 projected from the backlight 60 is applied. A color image is displayed on the screen by passing through the liquid crystal layer 50 through the light transmission opening 35 formed therein.
상기와 같이 구성된 반투과형 액정표시소자는 두가지 모드로 사용될 수 있다. 첫째 모드는 반사형 모드로서, 외부광원이 존재하는 경우에 사용되는 모드이다. 이 모드에서는 외부광원이 존재하기 때문에, 백라이트를 작동할 필요없게 된다. 즉, 외부의 광원으로부터 입사되는 광이 반사층(31)에 의해 반사되어 다시 액정층(50)을 통해 투과됨으로써 액정표시소자의 화면상에 화상을 구현하는 것이다.The transflective liquid crystal display device configured as described above may be used in two modes. The first mode is a reflective mode, which is used when an external light source exists. In this mode, since there is an external light source, there is no need to operate the backlight. That is, light incident from an external light source is reflected by the reflective layer 31 and transmitted again through the liquid crystal layer 50 to implement an image on the screen of the liquid crystal display device.
둘째 모드는 투과형 모드로서, 외부광원이 존재하지 않거나 약한 경우 백라이트를 작동시켜 백라이트로부터 입사된 광이 반사층(31)에 형성된 광투과용 개구(35)를 통해 액정층(50)을 투과시킴으로써 화상을 구현하는 모드이다.The second mode is a transmissive mode. When no external light source is present or weak, the backlight is operated so that light incident from the backlight is transmitted through the liquid crystal layer 50 through the light transmission opening 35 formed in the reflective layer 31. The mode to implement.
그러나, 상기한 반투과형 액정표시소자에는 다음과 같은 문제가 있다. 첫째, 고휘도의 실현이 어렵다는 것이다. 반투과형 액정표시소자를 투과형 모드와 반사형 모드로 사용하여 컬러화상을 구현하기 위해서는 광투과용 개구(35)를 투과한 광 또는 반사층(31)에 의해 반사된 광이 컬러필터층(44)을 통과해야만 하는데, 이때 액정층(50)을 투과한 광의 약 2/3가 상기 컬러필터층(44)에 의해 흡수된다. 따라서, 컬러필터층(44)을 투과하는 광은 최초 액정층(50)을 투과한 광에 비해 약 1/3밖에 되지 않기 때문에, 결국 고휘도의 액정표시소자를 제작하기란 대단히 어려운 일이다.However, the transflective liquid crystal display device has the following problems. First, it is difficult to realize high brightness. In order to implement a color image using the transflective liquid crystal display device in the transmissive mode and the reflective mode, the light transmitted through the light transmission opening 35 or the light reflected by the reflective layer 31 passes through the color filter layer 44. In this case, about two thirds of the light transmitted through the liquid crystal layer 50 is absorbed by the color filter layer 44. Therefore, since the light passing through the color filter layer 44 is only about one third of the light transmitted through the first liquid crystal layer 50, it is very difficult to fabricate a high luminance liquid crystal display device.
둘째, 고해상도의 액정표시소자 제작이 어렵다는 것이다. 반투과형 액정표시소자뿐만 아니라 투과형 액정표시소자와 반사형 액정표시소자도 컬러필터층을 이용하여 컬러를 구현한다. 즉, 백라이트의 광이나 외부의 자연광을 상기 컬러필터층에 투과시킴으로써 원하는 컬러를 구현하는 것이다. 일반적으로 컬러는 색의 3요소인 R(Red), G(Green), B(Blue)에 의해 구현된다. 따라서, 액정표시소자의 컬러필터층은 R, G, B의 컬러필터층으로 구성되어 있으며, 이들 각각의 R, G, B컬러필터층에 대응하는 TFT를 작동시킴으로써 원하는 컬러, 즉 합성된 컬러를 구현할 수 있게 된다. 이들 각각의 R, G, B컬러필터층은 도 1에 도시된 각각의 화소(즉, R, G, B화소이다)에 대응한다. 도 1의 설명에서는 이들 각각의 화소가 독립적인 화소로서 설명되고 있지만, 엄밀하게 얘기하자면 이들 화소는 R, G, B 서브화소(sub-pixel)이다. 다시 말해서, 도 1에 도시된 바와 같이 액정표시소자는 R, G, B 서브화소가 반복 형성되어 있는 것이다.Second, it is difficult to manufacture high resolution liquid crystal display devices. Not only the transflective liquid crystal display device but also the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device implement color using a color filter layer. That is, the desired color is realized by transmitting the light of the backlight or the external natural light to the color filter layer. In general, color is implemented by three elements of color, R (Red), G (Green), and B (Blue). Therefore, the color filter layer of the liquid crystal display element is composed of color filter layers of R, G, and B, and by operating the TFTs corresponding to the respective R, G, and B color filter layers, it is possible to realize a desired color, that is, a synthesized color. do. Each of these R, G, B color filter layers corresponds to each pixel (i.e., R, G, B pixels) shown in FIG. Although each of these pixels is described as an independent pixel in the description of FIG. 1, strictly speaking, these pixels are R, G, and B sub-pixels. In other words, as illustrated in FIG. 1, the R, G, and B subpixels are repeatedly formed in the liquid crystal display device.
도 3에 R, G, B서브화소의 개념도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 R, G, B서브화소(11a,11b,11c)가 모여 완전한 하나의 화소(11)를 형성한다. 이때, 각각의 서브화소(11a,11b,11c)에는 도 1에 도시된 바와 같이, TFT가 형성되어 있다. 각 서브화소(11a,11b,11c)에 형성된 TFT가 턴온되어 각 서브화소(11a,11b,11c)의 화소전극에 신호가 인가됨에 따라 백라이트의 광 또는 외부의 자연광이 액정층을 투과하며, 그 결과 각 서브화소(11a,11b,11c)에 R, G, B의 색소가 구현되고 이들 R, G, B의 색소가 혼합되어 원하는 컬러를 표시하게 된다.3, a conceptual diagram of R, G, and B subpixels is shown. As shown in the figure, each of the R, G, and B subpixels 11a, 11b, and 11c gather together to form one complete pixel 11. At this time, TFTs are formed in each of the subpixels 11a, 11b, 11c, as shown in FIG. As the TFTs formed on the subpixels 11a, 11b, and 11c are turned on, and a signal is applied to the pixel electrodes of the subpixels 11a, 11b, and 11c, light of the backlight or natural light outside the light passes through the liquid crystal layer. As a result, pigments of R, G, and B are embodied in each of the subpixels 11a, 11b, and 11c, and the pigments of R, G, and B are mixed to display a desired color.
이와 같이, 종래의 반투과형 액정표시소자는 R,G,B 서브화소가 모여 하나의 화소를 형성한다. 따라서, n개의 게이트전극과 m개의 데이터전극에 의해 n×m개의 화소가 정의되는 경우에도, 실제 액정표시소자의 해상도는 형성된 화소에 대응하는n×m이 아니라 ( n×m)/3이 된다. 이것은 실제 형성되는 화소(즉, 서브화소)에 비해 화면상에 구현되는 해상도는 화소수에 비해 1/3 만큼 저하된다는 것을 의미하는 것이다. 다시 말해서, 상기한 종래의 반투과형 액정표시소자에서는 고해상도를 구현하는데 한계가 있었다.As described above, in the conventional transflective liquid crystal display device, R, G, and B subpixels gather to form one pixel. Therefore, even when n x m pixels are defined by the n gate electrodes and the m data electrodes, the resolution of the actual liquid crystal display device becomes (n x m) / 3 rather than n x m corresponding to the formed pixels. . This means that the resolution implemented on the screen is reduced by 1/3 compared with the number of pixels compared to the pixels (ie, sub-pixels) actually formed. In other words, the conventional transflective liquid crystal display device has a limitation in implementing high resolution.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 컬러필터가 채용되지 않는 반투과형 액정표시소자의 전면 및 후면측에 R,G,B광원이 순차적으로 발광하는 백라이트 및 프런트라이트를 설치함으로써 고휘도 및 고해상도를 실현할 수 있는 반투과형 필드순차구동 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and is provided with high brightness and high resolution by providing a backlight and a front light in which R, G, and B light sources sequentially emit light on the front and rear sides of a transflective liquid crystal display device in which color filters are not employed. It is an object of the present invention to provide a semi-transmissive field sequential drive liquid crystal display device capable of realizing this.
본 발명의 다른 목적은 컬러필터없이 R,G,B광원에 의해 컬러를 실현함으로서 흑백 및 컬러 겸용으로 사용할 수 있는 반투과형 필드순차구동 액정표시소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semi-transmissive field sequential driving liquid crystal display device which can be used in both black and white and color by realizing color by R, G, and B light sources without a color filter.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 반투과형 필드순차구동 액정표시소자는 컬러필터가 형성되지 않은 반투과형 액정패널과, 상기 반투과형 액정패널의 후면에 장착되며, 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 상기 반투과형 액정패널로 입사하여 액정패널을 투과한 광을 합성함으로써 컬러를 구현하는 백라이트와, 상기 반투과형 액정패널의 전면에 장착되며, 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 상기 반사형 액정패널로 입사하여 반사되어 방출되는 광을 합성함으로써 컬러를 구현하는 프런트라이트로 구성된다.In order to achieve the above object, the semi-transmissive field sequential driving liquid crystal display device according to the present invention is mounted on the semi-transmissive liquid crystal panel without a color filter, and the back of the transflective liquid crystal panel, and the red light, green light and blue light A backlight for realizing color by synthesizing light transmitted through the liquid crystal panel by sequentially entering the transflective liquid crystal panel, and mounted on the front surface of the transflective liquid crystal panel, and sequentially reflecting the red, green and blue light to the reflective liquid crystal panel It consists of a front light that implements color by synthesizing the light emitted and reflected and emitted.
본 발명의 액정표시소자에는 컬러필터가 형성되지 않는다. 각 화소에서의 컬러구현은 각 화소에 R,G,B의 데이터신호가 차례로 인가될 때, 데이터의 기입후 소거시 적색광, 녹색광 및 청색광이 순차적으로 상기 화소를 투과함으로써 합성된 컬러를 얻을 수 있게 된다.The color filter is not formed in the liquid crystal display device of the present invention. The color implementation in each pixel is such that, when data signals of R, G, and B are sequentially applied to each pixel, red, green, and blue light sequentially pass through the pixel to obtain a synthesized color when data is erased after writing. do.
이러한 본 발명에서는 R,G,B광원이 설치된 백라이트 또는/및 프런트라이트를 작동하는 경우 컬러 액정표시소자로서 사용하고 백라이트와 프런트라이트가 작동하지 않는 경우에는 흑백 액정표시소자로서 사용할 수 있게 된다.In the present invention, when the backlight or / and the front light provided with the R, G, B light source is operated, it can be used as a color liquid crystal display device, and when the backlight and the front light are not operated, it can be used as a black and white liquid crystal display device.
또한, 본 발명에서는 화소가 3개의 서브화소로 분할하지 않은 상태로 컬러를 구현할 수 있기 때문에, 고해상도의 액정표시소자를 제작할 수 있게 된다.Further, in the present invention, since the color can be realized without the pixel being divided into three sub-pixels, a high-resolution liquid crystal display device can be manufactured.
도 1은 종래의 반투과형 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing the structure of a conventional transflective liquid crystal display device.
도 2는 종래의 반투과형 액정표시소자의 한 화소 구조를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing one pixel structure of a conventional transflective liquid crystal display device.
도 3은 종래의 반투과형 액정표시소자의 화소를 나타내는 개념도.3 is a conceptual diagram illustrating pixels of a conventional transflective liquid crystal display device.
도 4는 본 발명에 따른 반투과형 필드순차구동 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing the structure of a transflective field sequential drive liquid crystal display device according to the present invention;
도 5는 프런트라이트의 구조를 나타내는 도면.5 shows the structure of a front light;
도 6은 본 발명에 따른 반사형 필드순차구동 액정표시소자의 구동회로를 나타내는 도면.6 is a view showing a driving circuit of the reflective field sequential driving liquid crystal display device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 반사형 필드순차구동 액정표시소자의 데이터신호와 라이트 구동신호의 타이밍챠트.7 is a timing chart of a data signal and a write drive signal of a reflective field sequential drive liquid crystal display device according to the present invention;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 액정패널 120, 140 : 기판110: liquid crystal panel 120, 140: substrate
122 : 게이트절연층 124 : 게이트전극122: gate insulating layer 124: gate electrode
126 : 반도체층 128 : 소스/드레인전극126 semiconductor layer 128 source / drain electrodes
131 : 반사층 135 : 광투과용 개구131: reflective layer 135: opening for light transmission
142 : 블랙매트릭스 150 : 액정층142 black matrix 150 liquid crystal layer
160 : 백라이트 170 : 프런트라이트160: backlight 170: front light
172 : 광원 174 : 도광체172: light source 174: light guide
180 : 게이트구동IC 182 : 데이터구동IC180: gate driver IC 182: data driver IC
184 : 제어부 186 : 패널제어부184: control unit 186: panel control unit
188 : 라이트 제어부188: light control unit
본 발명은 반투과형 액정표시소자에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 반투과형 액정표시소자는 반사형 모드시 외부의 자연광을 광원으로 하는 액정표시소자가 아니라 액정패널의 전면에 발광수단을 구비한 반투과형 액정표시소자이다. 즉, 발광수단이 액정패널의 전면과 후면에 장착되어 각각의 발광수단을 작동함에 따라 반사형 모드와 투과형 모드를 실행하는 것이다.The present invention relates to a transflective liquid crystal display device. However, the transflective liquid crystal display device of the present invention is not a liquid crystal display device having external natural light as a light source in the reflective mode, but a transflective liquid crystal display device having light emitting means on the front surface of the liquid crystal panel. That is, the light emitting means is mounted on the front and the rear of the liquid crystal panel to operate the respective light emitting means to execute the reflective mode and the transmissive mode.
또한, 본 발명의 반투과형 액정표시소자에서는 컬러필터가 필요없다. 본 발명에서는 액정패널의 전면과 후면에 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)을 순차적으로 발광하는 발광수단, 즉 프런트라이트(front light)와 백라이트를 설치하기 때문에 색을 구현하기 위한 별도의 컬러필터가 필요없게 된다. 따라서, 액정패널의 전면 및 후면에 설치되는 프런트라이트와 백라이트를 작동하지 않을 때에는 외부의 자연광을 이용한 반사모드의 흑백 표시소자로서 이용하고, 프런트라이트와 백라이트를 작동하는 경우에는 컬러 표시소자로서 이용할 수 있게 된다.In addition, in the transflective liquid crystal display element of this invention, a color filter is not necessary. In the present invention, since the light emitting means for sequentially emitting red light (R), green light (G), and blue light (B), that is, a front light and a backlight, is installed on the front and rear of the liquid crystal panel, colors can be realized. There is no need for a separate color filter. Therefore, when the front light and the backlight installed on the front and rear of the liquid crystal panel are not operated, the front light and the backlight may be used as a black and white display device in a reflection mode using external natural light, and the front light and the backlight may be used as a color display device. Will be.
또한, 컬러필터를 채용하지 않기 때문에, 액정표시소자의 휘도를 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 일반적으로 컬러필터가 채용된 종래의 액정표시소자에서는 액정패널을 투과하는 광의 2/3 이상이 상기 컬러필터에 의해 흡수되지만, 본 발명에서 광을 흡수하는 컬러필터가 없기 때문에, 모든 광이 액정패널을 투과하므로 종래의 액정표시소자에 비해 상대적으로 높은 휘도를 발휘할 수 있게 된다. 더욱이, 화소가 3개의 서브화소(R,G,B화소)로 이루어질 필요가 없기 때문에 고해상도의 액정표시소자를 용이하게 제작할 수 있게 된다.In addition, since the color filter is not employed, the luminance of the liquid crystal display element can be greatly improved. In general, in a conventional liquid crystal display device employing a color filter, at least two-thirds of the light passing through the liquid crystal panel is absorbed by the color filter. Since it transmits light, the luminance is relatively high as compared with the conventional liquid crystal display device. Furthermore, since the pixel does not need to consist of three sub-pixels R, G, and B pixels, it is possible to easily manufacture a high-resolution liquid crystal display element.
프런트라이트와 백라이트는 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)을 순차적으로 발광하는 광원이라면 어떠한 것도 사용될 수 있다. 예를 들면, R,G,B색에 대응하는 파장의 광을 각각 발산하는 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 본 발명의 광원으로서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.The front light and the backlight may be any light source that emits red light (R), green light (G), and blue light (B) sequentially. For example, a light emitting diode that emits light having a wavelength corresponding to R, G, and B colors may be usefully used as a light source of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반투과형 필드순차구동 액정표시소자에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a semi-transmissive field sequential driving liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 반투과형 필드순차구동 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반투과형 액정패널의 내부 구조는 도 2에 도시된 종래의 반투과형 액정패널의 구조와 유사하다. 이를 간략하게 설명하면 다음과 같다.4 is a view showing the structure of a transflective field sequential driving liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the figure, the internal structure of the transflective liquid crystal panel according to the present invention is similar to that of the conventional transflective liquid crystal panel shown in FIG. This is briefly described as follows.
도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 하부기판(120)상에는 금속으로 이루어진 게이트전극(124)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(124)이 형성된 기판(120) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(122)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(122) 위에는 반도체층(126)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속으로 이루어진 소스/드레인전극(128)이 형성되어 있다. 소스/드레인전극(128) 위에는 기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(130)이 형성되며, 상기 보호층(30) 위에 반사층(31)이 형성되어 있다. 상기 반사층(31)은 외부로부터 입사되는 광을 반사하기 위한 것으로, AlNd와 같은 알루미늄합금으로 형성하는 것이 바람직하지만, 반사율이 좋은 금속이라면 어떠한 금속도 가능하다.As shown in the figure, a gate electrode 124 made of metal is formed on the lower substrate 120 made of a transparent insulating material such as glass, and the gate is formed over the entire substrate 120 on which the gate electrode 124 is formed. The insulating layer 122 is laminated | stacked. The semiconductor layer 126 is formed on the gate insulating layer 122, and a source / drain electrode 128 made of metal is formed thereon. The passivation layer 130 is formed on the source / drain electrode 128 over the entire substrate 20, and the reflective layer 31 is formed on the passivation layer 30. The reflective layer 31 is for reflecting light incident from the outside, and preferably formed of an aluminum alloy such as AlNd, but any metal may be used as long as the metal has a good reflectance.
상기 반사층(131)에는 d의 폭을 갖는 광투과용 개구(135)가 형성되어 있다. 도면에는 비록 상기 광투과용 개구(135)의 형상이 자세히 도시되어 있지는 않지만, 반사층(131)의 표면상에 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다. 예를 들면, 직경이 d인 원형상이나 장축 또는 단축이 d인 타원형상, 또는 한변의 길이가 d인 사각형상의 개구(135)는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 훌륭하게 사용될 수 있을 것이다.The light transmission opening 135 having a width of d is formed in the reflective layer 131. Although the shape of the light transmitting opening 135 is not shown in detail in the drawing, it may be formed in any shape on the surface of the reflective layer 131. For example, a circular opening having a diameter d, an elliptical shape having a long axis or a short axis d, or a rectangular opening 135 having a length d of one side may be excellently used to achieve the object of the present invention.
상기 반사층(131)이 형성된 보호층(130) 위에는 절연층(133)이 형성되어 있으며, 그 위에 ITO로 이루어진 화소전극(32)이 형성된다. 상기 화소전극(132)은 화소내의 일부 영역, 즉 실제 화상이 구현되는 화상표시영역에만 형성되는 것으로, 보호층(130) 및 절연층(133)에 형성된 컨택홀을 통해 소스/드레인전극(128)과 전기적으로 접속된다.An insulating layer 133 is formed on the protective layer 130 on which the reflective layer 131 is formed, and a pixel electrode 32 made of ITO is formed thereon. The pixel electrode 132 is formed only in a portion of the pixel, that is, an image display region in which an actual image is implemented. The source / drain electrode 128 is formed through contact holes formed in the protective layer 130 and the insulating layer 133. And electrically connected.
또한, 상부기판(140)에는 블랙매트릭스(142)가 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(142)는 화소와 화소 사이 및 TFT영역 등과 같이 화면상에 화상이 표시되지 않는 영역에 형성되는 것으로 이 영역으로 광이 누설되어 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 블랙매트릭스(142)가 형성된 상부기판(140)에는 ITO로 이루어진 공통전극이 형성되어 있다.In addition, the black matrix 142 is formed on the upper substrate 140. The black matrix 142 is formed in a region where no image is displayed on the screen, such as between a pixel and a pixel, and a TFT region, to prevent leakage of light and deterioration in image quality. Although not shown in the drawing, a common electrode made of ITO is formed on the upper substrate 140 on which the black matrix 142 is formed.
하부기판(120)과 상부기판(140)은 그 사이에 위치한 스페이서(52)에 의해 일정한 셀갭을 유지하며, 그 사이에 액정이 주입되어 액정층(150)이 형성된다.The lower substrate 120 and the upper substrate 140 maintain a constant cell gap by the spacer 52 disposed therebetween, and the liquid crystal is injected therebetween to form the liquid crystal layer 150.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(120)과 상부기판(140)에는 각각 액정층(150)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 적층되어 있다.Although not shown in the drawings, an alignment layer for aligning the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 150 is stacked on the lower substrate 120 and the upper substrate 140, respectively.
종래의 반투과형 액정표시소자에서는 상부기판(140)에 형성된 블랙매트릭스(142)의 사이, 즉 화소의 화상표시영역에 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있었다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 컬러필터층이 형성되어 있지 않다. 따라서, 본 발명에서는 블랙매트릭스(142)가 형성된 상부기판(140)에 컬러필터의 형성없이 곧바로 공통전극과 배향막(도면표시하지 않음)이 형성되어 있다.In the conventional transflective liquid crystal display device, a color filter layer for realizing color is formed between the black matrix 142 formed on the upper substrate 140, that is, in the image display area of the pixel. However, in the present invention, such a color filter layer is not formed. Therefore, in the present invention, a common electrode and an alignment layer (not shown) are formed on the upper substrate 140 on which the black matrix 142 is formed without forming a color filter.
본 발명에서는 컬러필터가 없는 대신에 액정패널의 전후면에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 발광하는 프런트라이트(170) 및 백라이트(160)를 장착하여 컬러를 구현한다.In the present invention, instead of the color filter, the front light 170 and the backlight 160 which sequentially emit red light, green light and blue light, respectively, are mounted on the front and rear surfaces of the liquid crystal panel to implement color.
도면에 도시된 바와 같이, 백라이트(160)와 프런트라이트(170)는 각각 측면에 설치되어 광을 방출하는 광원(162a,162b,162c;172a,172b,172c)과 상기 광원(162a,162b,162c;172a,172b,172c)으로부터 방출된 광이 진행하여 액정패널로 광을 입사시키는 도광체(164,174)로 구성되어 있다. 백라이트(160)의 광원(162a,162b,162c)과 프런트라이트(170)의 광원(172a,172b,172c)은 각각적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 대응하는 주파수의 광을 순차적으로 발산하는 LED와 같은 3개의 광원으로 구성되어, 입사면(166,176)을 통해 각각의 광이 도광체(164,174)로 입사된다.As shown in the figure, the backlight 160 and the front light 170 are installed at the side to emit light, respectively, 162a, 162b, 162c; 172a, 172b, 172c and the light sources 162a, 162b, 162c. And light guides 164 and 174 for propagating light emitted from 172a, 172b, and 172c to enter the light into the liquid crystal panel. The light sources 162a, 162b and 162c of the backlight 160 and the light sources 172a, 172b and 172c of the front light 170 respectively have light at frequencies corresponding to red (R), green (G) and blue (B). It consists of three light sources, such as LEDs, which emit sequentially, so that each light is incident on the light guides (164,174) through the incident surfaces (166,176).
백라이트(160)에 장착된 광원(162a,162b,162c)으로부터 발광된 광은 도광체(164)를 거쳐 액정패널로 입사된다. 액정패널에 입사된 광은 반사층(131)에 형성된 개구(135)를 통해 액정층(150)을 투과한 후 외부(즉, 액정표시소자의 화면측)으로 진행한다. 또한, 프런트라이트(170)에 장착된 광원(172a,172b,172c)으로부터 발광된 광은 도광체(174)를 거쳐 액정패널로 입사되며, 이 입사된 광이 반사층(131)에 반사한 후 액정층(150)을 투과하여 외부로 진행하게 된다.Light emitted from the light sources 162a, 162b, and 162c mounted on the backlight 160 is incident on the liquid crystal panel through the light guide 164. The light incident on the liquid crystal panel passes through the liquid crystal layer 150 through the opening 135 formed in the reflective layer 131, and then proceeds to the outside (ie, the screen side of the liquid crystal display). In addition, the light emitted from the light sources 172a, 172b, and 172c mounted on the front light 170 is incident on the liquid crystal panel through the light guide 174, and the incident light is reflected on the reflective layer 131 and then the liquid crystal. It passes through the layer 150 and proceeds to the outside.
상기와 같이, 본 발명의 액정표시소자에서는 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B)을 발광하는 백라이트(160)와 프런트라이트(170)을 액정패널의 전면 또는 후면에 장착한 후 반사모드와 투과모드에 따라 상기 백라이트(160)와 프런트라이트(170)를 동작시켜 화면상에 컬러화상을 구현한다. 또한, 상기 백라이트(160)와 프런트라이트(170)를 동시에 작동하여 사용할 수도 있다.As described above, in the liquid crystal display device of the present invention, the backlight 160 and the front light 170 emitting red light (R), green light (G), and blue light (B) are mounted on the front or rear surface of the liquid crystal panel and then reflected. The backlight 160 and the front light 170 are operated in accordance with a mode and a transmission mode to implement color images on the screen. In addition, the backlight 160 and the front light 170 may be operated at the same time.
일반적으로 백라이트(160)와 프런트라이트(170)는 거의 유사한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 도 6에 도시된 프런트라이트(170)의 자세한 구조만을 개시함으로써 상기 백라이트(160)와 프런트라이트(170)의 구체적인 구조를 설명한다.In general, the backlight 160 and the front light 170 have a substantially similar structure. Therefore, the detailed structure of the backlight 160 and the front light 170 will be described by only describing the detailed structure of the front light 170 shown in FIG. 6.
도면에 도시된 바와 같이, 액정패널과 대향하는 도광체(174)의 계면(175)은 평탄한 면으로 이루어진 반면에 외부에 노출되는 계면(174)은 평탄면(174a)과 경사면(174b)으로 이루어져 있다. 도광체(174)의 일측면에 설치된광원(172a,172b,172c)으로부터 각각 발산된 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)은 입사면을 통해 도광체(174) 내부로 입사된다. 입사된 광의 일부는 도광체(174)를 직진하며 다른 일부의 광은 도광체(174)의 양계면(174,175)에서 반사되어 다른 측면으로 진행한다. 한편, 도광체(174)의 주변은 공기로 둘러 싸여져 있기 때문에, 스넬의 법칙에 의해 서로 다른 매질의 계면(즉, 도광체와 공기의 계면)에 입사된 광은 특정 각도 이상에서는 전반사되며, 특정 각도 이하에서는 투과하게 된다.As shown in the drawing, the interface 175 of the light guide 174 facing the liquid crystal panel is made of a flat surface, while the interface 174 exposed to the outside is made of a flat surface 174a and an inclined surface 174b. have. Red light (R), green light (G), and blue light (B) emitted from light sources 172a, 172b, and 172c respectively installed on one side of the light guide 174 are incident into the light guide 174 through the incident surface. . Some of the incident light travels straight through the light guide 174 and some of the other light is reflected at both interfaces 174 and 175 of the light guide 174 and travels to the other side. On the other hand, since the periphery of the light guide 174 is surrounded by air, the light incident on the interface of the different media (i.e., the interface between the light guide and the air) is totally reflected above a certain angle by Snell's law. Below the angle, it is transparent.
따라서, 광원(172a,172b,172c)으로부터 계면(175)을 통해 입사된 광 중에서, 반사면(174b)에서 전반사된 광과 계면(175)에서 전반사한 후 경사부(174b)에서 반사된 광은 계면(175)을 통해 액정패널로 입사된다. 액정패널로 입사된 광은 도 5에 도시된 액정층(150)을 투과한 후 반사층(131)에서 반사되어 다시 도광체(174)에 입사되어 평탄면(174a)을 통해 외부로 방출된다.Therefore, of the light incident from the light sources 172a, 172b, and 172c through the interface 175, the light totally reflected at the reflective surface 174b and the light reflected at the inclined portion 174b after total reflection at the interface 175 are It is incident on the liquid crystal panel through the interface 175. The light incident on the liquid crystal panel passes through the liquid crystal layer 150 illustrated in FIG. 5, is reflected by the reflective layer 131, is incident on the light guide 174, and is emitted to the outside through the flat surface 174a.
한편, 상기 광원(172a,172b,172c)은 도면에 도시된 바와 같이, 도광체(174)의 일측면에 설치될 수도 있지만, 다른 측면에 설치될 수도 있으면 양측면에 설치될 수도 있다.Meanwhile, the light sources 172a, 172b, and 172c may be installed on one side of the light guide 174 as shown in the drawing, but may be installed on both sides if the light sources 172a, 172b, and 172c may be installed on the other side.
상기 백라이트(160)에 설치된 광원(162a,162b,162c) 및 프런트라이트(170)에 설치된 광원(172a,172b,172c)은 순차적으로 동작한다. 각 광원의 순차적 동작에 의해 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)이 액정패널로 입사된 후 개구(135)를 통해 투과되어 또는 반사층(131)에 의해 반사되어 화소에는 순차적으로 R,G,B의 컬러가 구현된다. 화소에 구현되는 이러한 R,G,B의 컬러는 시간 간격을 두고 이루어지는데 이러한 시간 간격을 '필드(field)'라고 한다. 따라서, 상기와 같이, R,G,B광원을순차적으로 구동함으로써 컬러를 구현하는 방식을 필드순차구동방식이라 한다.The light sources 162a, 162b and 162c installed in the backlight 160 and the light sources 172a, 172b and 172c installed in the front light 170 operate sequentially. By the sequential operation of each light source, the red light (R), green light (G), and blue light (B) are incident on the liquid crystal panel, and then transmitted through the opening 135 or reflected by the reflective layer 131 to sequentially receive the pixels. The colors G, B are implemented. The colors of R, G, and B implemented in the pixels are spaced at a time interval, which is called a 'field'. Therefore, as described above, a method of implementing color by sequentially driving R, G, and B light sources is called a field sequential driving method.
일반적으로 화소가 3개의 서브화소(R,G,B서브화소)로 분할되어 있는 종래의 LCD에서는 상기 서브화소의 크기는 사람이 인식할 수 없을 정도로 작은 크기로 되어 있다. 따라서, 사람의 눈은 상기 서브화소에 의해 구현되는 컬러를 개별적으로 인식하는 것이 아니라 R,G,B컬러가 합성된 컬러를 인식한다. 그 결과, 상기 R,G,B서브화소의 그레이레벨(gray level)을 변화시킴으로써 사용자가 인식할 수 있는 컬러를 구현할 수 있게 되는 것이다.In general, in a conventional LCD in which pixels are divided into three sub-pixels (R, G, and B sub-pixels), the size of the sub-pixel is so small that humans cannot recognize it. Therefore, the human eye does not individually recognize colors embodied by the subpixels, but recognizes colors in which R, G, and B colors are synthesized. As a result, by changing the gray level (gray level) of the R, G, B sub-pixel it is possible to implement a color that can be recognized by the user.
한편, 필드순차구동방식에서는 종래 액정표시소자에 적용되는 프레임(frame)이 3개의 필드로 분할되며, 각 필드 동안, 프런트라이트로부터 적색광, 녹색광 및 청색광이 액정패널로 입사된다.On the other hand, in the field sequential driving method, a frame applied to a conventional liquid crystal display device is divided into three fields. During each field, red light, green light and blue light are incident from the front light into the liquid crystal panel.
통상적으로 60Hz로 구동하는 액정표시소자의 한 프레임의 시간 간격은 16.7ms(1/60s)이다. 따라서, 필드순차구동방식의 필드는 5.55ms(1/180s)의 시간 간격을 갖는다. 이 시간 간격은 매우 짧은 시간으로서, 이 짧은 시간 간격의 필드 변화는 사람의 눈으로 감지할 수 없게 된다. 결국, 사람은 눈에는 16.7ms의 통합된 시간으로 인식되어 R,G,B의 합성된 컬러가 인식되는 것이다.Typically, the time interval of one frame of a liquid crystal display device driven at 60 Hz is 16.7 ms (1/60 s). Therefore, the field of the field sequential driving method has a time interval of 5.55 ms (1/180 s). This time interval is a very short time, and field changes in this short time interval cannot be detected by the human eye. In the end, the human eye is perceived as an integrated time of 16.7 ms, and the combined colors of R, G, and B are recognized.
이러한 필드순차구동방식의 액정표시소자에서는 액정패널의 화소에 인가되는 데이터신호에 연동하여 프런트라이트를 구동되기 때문에, 종래의 액정표시소자 구동회로와는 다른 구성으로 이루어져야만 한다. 도 6 및 도 7에 본 발명에 따른 반사형 필드순차구동방식 액정표시소자의 구동회로와 이 구동회로의 타이밍챠트가 도시되어 있다.In the field sequential driving type liquid crystal display device, the front light is driven in association with the data signal applied to the pixels of the liquid crystal panel, and thus, the liquid crystal display device must have a configuration different from that of the conventional liquid crystal display device driving circuit. 6 and 7 show a drive circuit of the reflective field sequential drive type liquid crystal display device according to the present invention and a timing chart of the drive circuit.
도6에 도시된 바와 같이, 액정패널(110)내에 형성된 게이트라인과 데이터라인에 각각 연결되어 화소내에 신호를 인가하는 게이트구동IC(180) 및 데이터구동IC(182)는 패널제어부(186)에 접속되어 있으며, 상기 패널제어부(186)는 제어부(184)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제어부(184)에는 백라이트(160)와 프런트라이트(170)를 제어하는 라이트제어부(188)가 연결되어 있다. 패널제어부(186)는 상기 게이트구동IC(180)와 데이터구동IC(182)를 제어하여 패널 내부에 주사신호와 데이터신호를 인가하도록 한다. 상기 라이트제어부(188)는 백라이트(160)와 프런트라이트(170)에 제어신호를 출력하여 R,G,B광원을 순차적으로 구동한다.As shown in FIG. 6, the gate driver IC 180 and the data driver IC 182, which are connected to the gate line and the data line formed in the liquid crystal panel 110 to apply signals in the pixel, respectively, are provided to the panel controller 186. The panel control unit 186 is connected to the control unit 184. In addition, the controller 184 is connected to the light control unit 188 for controlling the backlight 160 and the front light 170. The panel controller 186 controls the gate driver IC 180 and the data driver IC 182 to apply a scan signal and a data signal to the inside of the panel. The light control unit 188 outputs control signals to the backlight 160 and the front light 170 to sequentially drive the R, G, and B light sources.
제어부(184)로 외부의 호스트 등으로부터 명령이 입력되면, 상기 제어부(184)는 패널제어부(186) 및 라이트제어부(188)를 제어하여 연동된 데이터신호와 백라이트 및 프런트트라이트 구동신호를 출력하도록 한다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 패널제어부(186)의 제어에 의해 데이터구동IC(182)에서는 60Hz의 프레임신호를 출력한다. 상기 프레임신호는 R,G,B의 서브프레임으로 이루어져 있으며, 각각의 서브프레임은 R,G,B신호의 기입(write)과 소거로 구성된다.When a command is input to the controller 184 from an external host, the controller 184 controls the panel controller 186 and the light controller 188 to output the interlocked data signal and the backlight and front light driving signals. do. In this case, as shown in FIG. 7, the data driver IC 182 outputs a 60 Hz frame signal under the control of the panel controller 186. The frame signal consists of subframes of R, G, and B, and each subframe consists of writing and erasing of the R, G, and B signals.
한편, 라이트제어부(188)는 상기 R,G,B 서브프레임 동안 R,G,B광원을 작동시킨다. 예를 들면, 데이터구동IC(182)로부터 화소전극(즉, 반사층(131))에 R,G,B신호가 순차적으로 인가되면, 상기 R신호의 소거기간중에는 백라이트(160) 또는/및 프런트라이트(170)의 R광이 작동하여 적색광이 액정패널로 입사된다. 이후, G,B신호가 순차적으로 인가됨에 따라 백라이트(160) 또는/및 프런트라이트(170)의 G광원과 B광원이 순차적으로 작동됨으로써 녹색광과 청색광이 액정패널로 순차적으로 입사된다. 순차적으로 입사된 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)이 반사층(131)에 의해 반사된 후 외부로 방출됨으로서 합성된 컬러가 구현된다.On the other hand, the light control unit 188 operates the R, G, B light sources during the R, G, B subframes. For example, when the R, G, and B signals are sequentially applied from the data driver IC 182 to the pixel electrode (that is, the reflective layer 131), the backlight 160 or / and the front light during the erasing of the R signal are performed. The R light of 170 is operated so that red light is incident on the liquid crystal panel. Thereafter, as the G and B signals are sequentially applied, the G light source and the B light source of the backlight 160 or / or the front light 170 are sequentially operated to sequentially input green light and blue light into the liquid crystal panel. Since the incident red light R, green light G, and blue light B are sequentially reflected by the reflective layer 131, the synthesized color is realized.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 순차적으로 발광하는 백라이트 및 프런트라이트를 구비한 반투과형 액정표시소자를 제작하였다. 따라서, 외부 환경에 따라 액정표시소자를 투과형 모드로 작동하거나 반사형 모드로 작동할 수 있으며, 경우에 따라서는 백라이트와 프런트라이트를 동시에 작동하여 사용할 수도 있게 된다.As described above, in the present invention, a semi-transmissive liquid crystal display device having a backlight and a front light that emit light sequentially is manufactured. Therefore, the liquid crystal display device may be operated in a transmissive mode or a reflective mode according to an external environment, and in some cases, the backlight and the front light may be operated simultaneously.
이러한 본 발명의 반투과형 필드순차구동 액정표시소자에서는 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 발광하는 R,G,B광원을 백라이트와 프런트라이트로 채용하여 컬러를 구현하기 때문에 컬러필터가 필요없게 된다. 따라서, 컬러필터에 의해 액정층을 투과하는 광의 대부분이 흡수되던 종래의 액정표시소자에 비해 고휘도를 실현할 수 있게 된다. 특히, 본 발명의 액정표시소자에는 컬러필터가 형성되어 있지 않기 때문에, 컬러 표시소자와 흑백 표시소자용으로 사용될 수 있다. 즉, 광원을 작동시키기 않은 상태에서는 외부의 자연광을 이용한 반사모드에 의해 흑백용으로 사용하고 광원을 작동시킨 상태에서는 컬러용으로 사용하는 것이다. 이러한 컬러 및 흑백 겸용 표시소자의 장점은 저밀도 정보의 표시시에는 흑백으로 사용하고 고밀도 정보의 사용시에는 컬러로 사용할 수 있기 때문에, 휴대용 전자기기에 채용될 때 상기 흑백과 컬러를 적당히 조절함으로서 장시간의 사용이 가능하게 된다.In the transflective field sequential driving liquid crystal display device of the present invention, a color filter is unnecessary because R, G, and B light sources emitting red, green, and blue light are respectively used as backlights and front lights. Therefore, it is possible to realize high luminance as compared with the conventional liquid crystal display device in which most of the light passing through the liquid crystal layer is absorbed by the color filter. In particular, since the color filter is not formed in the liquid crystal display device of the present invention, it can be used for the color display device and the monochrome display device. That is, when the light source is not operated, it is used for black and white by the reflection mode using external natural light, and for color when the light source is operated. The advantage of the display device combined with color and monochrome is that it can be used in black and white when displaying low density information and in color when using high density information. This becomes possible.
이때, 본 발명에 따른 반사형 필드순차구동 액정표시소자의 화소구조는 컬러필터를 제외하고는 종래의 반투과형 액정표시소자의 화소구조와는 동일하다. 따라서, 본 종래의 반사형 액정표시소자에 적용되던 다양한 구조 역시 본 발명에 어려움 없이 적용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 광투과용 개구(135)가 형성된 반사층(131)을 TFT의 소스/드레인전극(128)과 동일한 층에 형성하거나, 보호층(132) 위에 화소의 평탄화를 위한 유기보호층을 형성하는 등의 구조 역시 본 발명에 용이하게 적용될 수 있을 것이다. 또한, 반사층(131)에 요철과 같은 반사효율 향상수단을 구비하는 구조 역시 본 발명에 훌륭하게 적용될 수 있을 것이다. 그리고, 상기한 설명에서는 R,G,B광원은 주로 LED를 개시하고 있지만, 이러한 R,G,B광원은 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광할 수 있는 발광수단이라면 어떠한 것도 가능하다.In this case, the pixel structure of the reflective field sequential drive liquid crystal display device according to the present invention is the same as that of the conventional transflective liquid crystal display device except for the color filter. Therefore, various structures applied to the conventional reflective liquid crystal display device may also be applied to the present invention without difficulty. For example, the reflective layer 131 having the light transmitting opening 135 is formed on the same layer as the source / drain electrode 128 of the TFT, or the organic protective layer for planarization of the pixel is formed on the protective layer 132. Such a structure may also be easily applied to the present invention. In addition, the structure including the reflection efficiency improving means such as the unevenness in the reflective layer 131 may also be excellently applied to the present invention. In the above description, the R, G and B light sources mainly disclose LEDs, but any of the R, G and B light sources may be any light emitting means capable of emitting red light, green light and blue light.
따라서, 본 발명의 권리는 범위는 상술한 상세한 설명에 예시한 구조에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.Accordingly, the scope of the present invention should be determined not by the structure illustrated in the foregoing detailed description, but by the appended claims.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 반투과형 필드순차구동 액정표시소자는 다음과 같은 장점을 가진다.The transflective field sequential drive liquid crystal display device of the present invention constructed as described above has the following advantages.
첫째, 컬러필터를 채용하지 않기 때문에, 컬러필터에 의한 광흡수가 발생하지 않게 되어 고휘도의 실현이 가능하게 된다.First, since no color filter is employed, light absorption by the color filter does not occur and high brightness can be realized.
둘째, 백라이트 또는/및 프런트라이트를 작동하여 컬러 표시소자로 사용할 수 있으며 백라이트 및 프런트라이트를 작동하지 않는 반사모드로 구동함으로써 흑백용 표시소자로 사용할 수 있다. 즉, 흑백 및 컬러 겸용이 가능하다.Second, the backlight or / and the front light can be used as a color display device, and the backlight and the front light can be used as a display device for black and white by driving in a reflection mode that does not operate. That is, black and white and color can be combined.
셋째, 화소가 R,G,B의 서브화소로 분할되지 않기 때문에 고해상도의 액정표시소자를 제작할 수 있게 된다.Third, since the pixel is not divided into sub-pixels of R, G, and B, a high resolution liquid crystal display device can be manufactured.
넷째, R,G,B서브화소로 이루어진 종래의 액정표시소자가 각각의 R,G,B서브화소에 데이터신호를 인가하는 구동소자를 3개 구비해야만 하는 반면에, 본 발명에서는 단지 하나의 구동소자만이 필요하게 되므로 제조비용을 절감할 수 있다.Fourth, while a conventional liquid crystal display device consisting of R, G, and B subpixels must have three drive elements for applying a data signal to each of the R, G, and B subpixels, in the present invention, only one drive is used. Only the device is needed, which reduces manufacturing costs.
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