KR20060063027A - 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자 - Google Patents

프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자 Download PDF

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이승희
송제훈
임영진
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭 모드(Fringe Field Switching:이하 FFS라 칭함)를 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자에 관한 것으로, 액정 셀 상부에 FFS 전극을 위치시키고, 화소를 이분할 하여 한 부분을 반사형으로 구현하기 위해 패턴된 반사판을 이용하여 반사와 투과가 동시에 구현되는 액정 표시 소자로서, 상기 액정 표시 소자는 반사와 투과 영역의 셀갭이 동일하며, 내장형 위상자에 의한 구동 전압의 증가가 전혀 없으며, 광시야각을 갖는 액정표시소자의 제작이 가능한 효과가 있고, 어두운 곳에서는 투과형으로 사용할 수 있으며 밝은 곳에서는 반사형으로 사용할 수 있는 제품제작이 가능한 효과가 있는 유용한 발명이다.
반투과형 액정표시소자, 단일갭, 내장형 위상자, 프린지 필드 스위칭 모드

Description

프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자 {Single Gap transflective liquid crystal display using fringe-field switching mode}
도 1은 본 발명에 따른 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자의 단면도.
도 2는 도 1의 전압 인가에 따른 반사율과 투과율 곡선.
본 발명은 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 구체적으는 반사와 투과 영역에서 단일 셀갭을 가지며, 내장형 위상자에 의한 반사와 투과 영역에서의 구동 전압의 증가가 없으며, 광시야각 특성을 갖는 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자 관한 것이다.
반투과형 액정표시소자는 주위 환경이 어두우면 투과형으로 작동하며, 주위 환경이 밝으면 반사형으로 작동하기 때문에 핸드폰과 Personal Digital Assistant (PDA)등의 이동형 장치의 디스플레이에 주로 사용되고 있다. 최근, 이러한 이동형 장치를 통한 TV나 영화같은 동영상의 시청을 위해서 고화질의 디스플레이가 요구되어지고 있다.
따라서 전압 인가시, 액정의 방향자가 프린지 필드에 의해 수평 회전하기 때문에 시야각에 따른 위상지연값의 차이가 적어서 넓은 시야각과 고 투과율 특성을 보이는 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자가 제안되어 졌다.
하지만 이전에 제시된 FFS 모드를 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자는 내장형 위상자가 전극위에 약 1㎛의 두께로 코팅되어 때문에 두 영역에서 구동 전압이 증가하게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 액정 표시 장치에서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 반사와 투과 영역에서 내장형 위상자에 의한 구동 전압의 영향이 없는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, FFS 모드를 사용하는 전극 구조에 있어서, 화소 전극과 공통 전극을 상부 기판에 위치 시키고, 반사 영역의 하부에는 반사판이 형성되어 있고 투과 영역에는 반사판이 형성되어 있지 않도록 하부 기판에 패턴되어 있는 반사판이 형성되어 반사와 투과가 동시에 구현되는 구조를 갖는 액정표시소자로서, 상기 액정표시소자는 반사와 투과 영역에서 액정 방향자가 회전 되는 정도가 다르며, 투과 영역의 하판 편광축은 하판 러빙방향과 일치 혹은 수직방향을 가리키고, 상판 편광판축은 하판 편광판축에 수직으로 하여 정규 암흑(Normally Black)상태를 나타내며, 반사 영역 은 상판 편광축과 상부 러빙방향과 일치 혹은 수직방향을 가르킴으로서 정규 암흑상태가 되어 반사 영역과 투과 영역의 셀 갭이 동일하며, 내장형 위상자에 의해 구동 전압이 영향을 받지 않는 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 있어서, 액정 셀 하부에 λ/4 특성을 가지는 내장형 위상자의 위상 지연축이 액정 러빙방향에 +45˚또는 -45˚ 틀어지게 코팅되어 있으며, 하부기판 밑에 λ/4 특성을 가지는 위상차 필름(quarter wave plate :QWP)의 위상 지연축을 내장형 위상자의 위상 지연축에 대해서 수직인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 프린지 전기장의 수평 방향에 대해서 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하면 러빙각을 1~45°로 하며 유전율 이방성이 양인 액정을 사용할 경우에는 러빙각을 45~89°로 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초기 어둠 상태를 보이는 정규 어둠 상태를 나타내는 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상부 기판은 상부 편광판(1) 하부에 상부 유리 기판(2)이 존재하며, 상부 유리 기판(2)하부에 투명한 공통 전극(3)이 코팅 되어 있으며, 공통 전극 상부에는 절연층(4)이 있으며, 절연층(4) 하부에는 폭이 0.1㎛~6㎛정도이고, 간격이 1㎛~10㎛정도의 슬릿 형태의 투명한 화소 전극(5)이 놓여져있다. 화소 전극(5) 하부에는 액정(3)이 위치한다. 하부 기판은 하부 편광판(11)위에 QWP(10)이 위치한다. QWP(10) 상부에는 하 부 유리 기판(9)이 위치한다. 하부 유리 기판(9)상부에는 패턴 되어 있는 반사판(8)가 놓여져 있으며 패턴 되어 있는 반사판(8)상부에는 패턴되어 있지 않은 내장형 위상자(7)가 놓여져 있다.
FFS 전극을 셀의 상부에 놓지 않고 하부에 위치 시킨후 약 1㎛ 두께의 내장형 위상자를 화소 전극 위에 코팅을 하면 반사 영역과 투과 영역 모두에서 매우 높은 구동 전압을 보인다. 따라서 도 1과 같이 FFS 전극을 셀의 상부에 위치 시키면 내장형 위상자에 의한 구동 전압의 증가를 해결할 수 있다.
도 2는 도 1의 반투과형 액정표시소자의 입사 파장이 550nm일 때, 전압 인가에 따른 반사율 및 투과율을 보이고 있다. FFS 전극이 상부에 위치하기 때문에 내장형 위상자가 액정 셀 하부에 코팅 되어 있어도 두 영역의 구동 전압이 낮음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 도 1 에서와 같이 액정 셀 내부에 내장형 위상자를 코팅하기 때문에 반사 영역에서의 시차(parallax)문제도 발생하지 않는다.
상기 기술한 대로 패널을 제작하면 반사와 투과 영역에서 내장형 위상자에 의한 구동 전압의 증가가 없도록 할 수 있다. 따라서 반사와 투과 영역 모두에서 낮은 구동 전압을 갖도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 반사 영역에서는 λ/4만큼 빛의 위상을 지연 시켜주고 투과 영역에서는 위상을 지연 시키지 않도록 내장형 위상자를 패턴하여 사용하면 하부 유리 기판 하부에 위치시킨 QWP를 사용하지 않아도 된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, λ/2 특징을 갖는 내장형 위상자와 λ/4 특징을 갖는 내장형 위상자를 이중 코팅을 해서 광대역 λ/4 특징을 갖게 설계 할 수 있다.
따라서, 상기한 본 발명에 따른 FFS 모드를 이용한 반투과형 액정표시소자에 의하면, 광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 제작이 가능한 효과가 있고, 어두운 곳에서는 투과형으로 사용할 수 있는 제품제작이 가능한 효과가 있고, 밝은 곳에서는 반사형으로 사용할 수 있는 제품제작이 가능한 효과가 있고, 내장형 위상자를 사용함으로써 시차 문제가 발생하지 않은 효과가 있으며, 내장형 위상자에 의한 반사 영역과 투과 영역의 구동 전압의 증가가 없다. 셀의 상부에 FFS 전극을 둔 반투과형 액정표시소자는 종래의 반투과형 액정표시소자에 비해 소비전력 및 화질 개선에 큰 기여를 할 것이다.
아울러 상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아햐 할 것이다.

Claims (3)

  1. FFS 모드를 사용하는 전극 구조에 있어서,
    투명한 공통 전극과 화소 전극을 셀의 상부에 위치 시키고, 셀의 하부에 내장형 위상자를 코팅한 액정 표시 소자로서,
    상기 액정표시소자는 내장형 위상자에 의한 구동 전압의 영향을 받지 않는 반투과형 액정표시소자.
  2. 제 1항에 있어서, λ/2 특징을 갖는 내장형 위상자와 λ/4 특징을 갖는 내장형 위상자를 이중 코팅을 해서 광대역 λ/4 특징을 갖는 내장형 위상자를 이용한 반투과형 액정표시소자.
  3. 제 1항 내지 2항에 있어서, 반사 영역에서는 빛의 편광 상태를 λ/4 만큼 지연 시켜주는 특성을 가지며 투과 영역에서는 빛의 편광 상태를 바뀌지 않게 하는 패턴 되어 있는 내장형 위상자를 사용해서 투과 영역에서 추가 적인 보상 필름을 사용하지 않아도 되는 것을 특징으로 반투과형 액정표시소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100750454B1 (ko) * 2006-03-30 2007-08-22 전북대학교산학협력단 단일갭형 반투과형 프린지 필드 스위칭 디스플레이
KR100810814B1 (ko) * 2006-08-14 2008-03-06 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치
KR20110040167A (ko) * 2009-10-13 2011-04-20 엘지디스플레이 주식회사 반투과형 액정표시장치

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