KR20060092386A - Transflective fringe field switching mode liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 품질을 향상시킬 수 있는 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것이다. 이 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치는, 투과영역과 반사영역이 동일한 셀갭의 싱글 셀갭 구조를 가지는 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 있어서, 상대전극 및 화소전극이 구비된 하부기판이 액정층의 개재하에 상부기판과 대향배치되고, 상기 상부기판의 외측에 상부 편광판이 배치되고, 상기 하부기판의 외측에 하부 편광판이 배치되고, 상기 반사영역의 하부기판의 내측에는 반사판이 구비되고, 상기 반사판을 구비한 하부기판과 액정층 사이에 상측 λ/4 플레이트가 구비되고, 상기 하부기판과 하부 편광판 사이에 하측 λ/4 플레이트가 구비되고, 상기 상대전극과 화소전극 사이에 제 1 보호막이 구비되고, 상기 반사영역의 화소전극 상에 제 2 보호막이 추가로 구비된 구조로 이루어지되, 상기 투과영역의 상대전극과 화소전극 사이에 형성되는 제 1 보호막의 두께가, 상기 반사영역의 반사판과 화소전극 사이에 형성되는 제 1 보호막의 두께와 반사영역의 화소전극 상에 추가적으로 형성되는 제 2 보호막의 두께를 합한 것과 같고, 상기 반사영역의 액정층의 위상지연치는 0 또는 λ/2로 스위칭되고, 상기 투과영역 액정층의 위상지연치는 0 또는 λ/2로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a transflective fringe field switching mode liquid crystal display device capable of improving quality. The transflective fringe field switching mode liquid crystal display device is a transflective fringe field switching mode liquid crystal display device having a single cell gap structure having a cell gap of the same transmissive area and a reflecting area, wherein a lower substrate having a counter electrode and a pixel electrode is formed of a liquid crystal. An upper substrate is disposed to face the upper substrate, and an upper polarizer is disposed outside the upper substrate, a lower polarizer is disposed outside the lower substrate, and a reflector is provided inside the lower substrate of the reflective area. An upper λ / 4 plate is provided between the lower substrate having a reflector and the liquid crystal layer, a lower λ / 4 plate is provided between the lower substrate and the lower polarizing plate, and a first passivation layer is provided between the counter electrode and the pixel electrode. And a second passivation layer on the pixel electrode of the reflective region, wherein the counter electrode of the transmissive region is formed. The thickness of the first passivation layer formed between the pixel electrodes is equal to the sum of the thickness of the first passivation layer formed between the reflecting plate and the pixel electrode of the reflection region and the thickness of the second passivation layer additionally formed on the pixel electrode of the reflection region. The phase delay value of the liquid crystal layer of the reflective region is switched to 0 or λ / 2, and the phase delay value of the transparent region liquid crystal layer is switched to 0 or λ / 2.
Description
도 1은 종래의 싱글 셀갭 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional single cell gap transflective liquid crystal display device.
도 2는 종래 싱글 셀갭 반투과형 액정표시장치에서의 투과모드의 V-T 커브와 반사모드의 V-R 커브를 설명하기 위한 그래프.2 is a graph for explaining the V-T curve of the transmission mode and the V-R curve of the reflection mode in the conventional single cell gap transflective liquid crystal display device.
도 3은 종래의 듀얼 셀갭 반투과형 액정표시장치를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a conventional dual cell gap transflective liquid crystal display device.
도 4는 종래 듀얼 셀갭 반투과형 액정표시장치에서의 투과모드의 V-T 커브와 반사모드의 V-R 커브를 설명하기 위한 그래프.4 is a graph for explaining the V-T curve of the transmission mode and the V-R curve of the reflection mode in the conventional dual cell gap transflective liquid crystal display device.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 광학 셀 구조를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing the optical cell structure of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device for explaining the present invention;
도 6은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 반사영역의 광학축을 도시한 도면.FIG. 6 is a view showing an optical axis of a reflection area of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device for explaining the present invention; FIG.
도 7은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 투과영역의 광학축을 도시한 도면.FIG. 7 is a view showing an optical axis of a transmission region of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device for explaining the present invention; FIG.
도 8은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 반사영역의 구동원리를 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining the driving principle of a reflection area of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device for explaining the present invention;
도 9는 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모 드 액정표시장치의 투과영역의 구동원리를 설명하기 위한 도면.9 is a view for explaining the driving principle of the transmission region of the single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device for explaining the present invention.
도 10은 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 반사/투과부의 V-R/V-T 커브의 차이를 보여주는 그래프.10 is a graph showing the difference between the V-R / V-T curves of the reflection / transmission portion of the single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device;
도 11은 본 발명에 따른 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 화소구조를 도시한 단면도.11 is a cross-sectional view illustrating an array pixel structure of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display according to the present invention;
도 12는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에서 상대전극과 화소전극 사이의 보호막 두께 및 화소전극 상단의 보호막 두께에 따른 구동전압 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프.FIG. 12 is a graph illustrating driving voltage simulation results according to a passivation layer thickness between a counter electrode and a pixel electrode and a passivation layer thickness on an upper portion of a pixel electrode in a fringe field switching mode LCD.
본 발명은 반투과형 액정표시장치에 관한 것이고, 특히, 고품질을 얻는 동시에, 넓은 시야각을 확보할 수 있는 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transflective liquid crystal display device, and more particularly, to a transflective fringe field switching mode liquid crystal display device capable of obtaining a high quality and ensuring a wide viewing angle.
액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치의 두 종류로 분류할 수 있다. 투과형 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하므로 어두운 주변환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있지만, 백라이트 사용에 의해 소비전력이 높다는 단점이 있으며, 반면, 반사형 액정표시장치는 백라이트를 사용하지 않고 주변환경의 자연광을 이용하기 때문에 소비전력은 작지만, 주변환경이 어두울 때에는 사용이 불가능하다 는 단점이 있다.The liquid crystal display may be classified into two types: a transmissive liquid crystal display using a backlight as a light source and a reflective liquid crystal display using natural light as a light source. The transmissive liquid crystal display uses a backlight as a light source, so that a bright image can be realized even in a dark environment. However, the transmissive liquid crystal display has a disadvantage of high power consumption. The power consumption is small because it uses natural light, but the disadvantage is that it is impossible to use when the surrounding environment is dark.
이에 따라, 상기 투과형 및 반사형 액정표시장치가 갖는 단점들을 해결하기 위해 반투과형 액정표시장치가 제안되었다. 반투과형 액정표시장치는 필요에 따라 반사형 및 투과형의 양용이 가능하기 때문에 상대적으로 낮은 소비전력을 가지며 어두운 주변환경에서도 사용이 가능하다.Accordingly, in order to solve the disadvantages of the transmissive and reflective liquid crystal display, a transflective liquid crystal display has been proposed. Since the transflective liquid crystal display device can use both a reflection type and a transmissive type as needed, it has a relatively low power consumption and can be used even in a dark environment.
한편, 기제안된 종래의 반투과형 액정표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투과영역의 셀갭(dt)과 반사영역의 셀갭(dr)을 동일하게 하는 싱글 셀갭 구조를 이용하는 방식과, 도 3에 도시된 바와 같이, 투과영역(dt)의 셀갭을 반사영역의 셀갭(dr) 보다 2배 정도 크게 하는 듀얼 셀갭 구조를 이용하는 방식으로 설계되고 있다. 도 1 및 도 3에서, 도면부호 1은 하부기판, 2a는 화소전극, 2b는 반사전극, 3는 상부기판, 4는 공통전극, 5는 액정, 그리고, 6은 유기절연막을 각각 나타낸다.Meanwhile, the conventional transflective liquid crystal display device described above uses a single cell gap structure in which the cell gap dt of the transmission region and the cell gap dr of the reflection region are the same, as shown in FIG. 1, and FIG. As shown in Fig. 3, the cell gap of the transmission region dt is designed in such a manner that a dual cell gap structure is used which is twice as large as the cell gap dr of the reflection region. 1 and 3,
그런데, 도 1에 도시한 싱글 셀갭 구조로 동일한 액정 모드를 적용하여 반투과형 액정표시장치를 제조한 경우에는 반사영역의 위상지연치(Δnㆍd)가 투과영역 위상치연치의 2배가 되는 바, 도 2에 도시한 바와 같이, 반사모드의 V-R 커브와 투과모드의 V-T 커브가 불일치함으로써 계조 불일치 및 전기광학적 특성 저하가 유발된다.However, when the semi-transmissive liquid crystal display device is manufactured by applying the same liquid crystal mode with the single cell gap structure shown in FIG. 1, the phase delay value Δn · d of the reflective region is twice the phase delay value of the transmission region. As shown in FIG. 2, the gray curve of the reflection mode and the VT curve of the transmission mode are inconsistent, causing gray level mismatch and deterioration of electro-optic characteristics.
이에 따라, 최근에는 투과영역의 셀갭을 반사영역의 셀갭 보다 2배 정도 크게 설계하는 듀얼 셀갭 구조를 이용하여 반투과형 액정표시장치를 많이 제조하고 있다. 이것은 듀얼 셀갭 구조로 동일한 액정 모드를 적용하여 반투과형 액정표시장치를 제조할 경우는 반사영역의 셀갭이 투과영역 셀갭의 1/2 이지만 광경로가 2 배이므로, 반사영역의 위상지연치가 투과영역의 그것과 동일한 위상지연치를 갖게 되어, 도 4에 도시한 바와 같이, V-R 커브와 V-T 커브를 용이하게 일치시킬 수 있으며, 그래서, 싱글 셀갭을 적용한 경우와 비교해 계조 불일치 및 전기광학적 특성 저하를 효과적으로 억제시킬 수 있기 때문이다.Accordingly, recently, many transflective liquid crystal displays have been manufactured using a dual cell gap structure in which the cell gap of the transmissive region is designed to be about twice as large as the cell gap of the reflective region. When the transflective liquid crystal display device is manufactured by applying the same liquid crystal mode with the dual cell gap structure, the cell gap of the reflection area is 1/2 of the cell gap of the transmission area, but the optical path is twice, so that the phase delay value of the reflection area is It has the same phase delay value as that shown in Fig. 4, so that the VR curve and the VT curve can be easily matched, so that the gray level mismatch and the deterioration of the electro-optical characteristics can be effectively suppressed as compared with the case where the single cell gap is applied. Because it can.
그러나, 이와 같이 듀얼 셀갭을 적용하여 반투과형 액정표시장치를 제조할 경우는 싱글 셀갭 구조 대비 투과영역과 반사영역간 셀갭 차이로 인한 단차가 2배 정도 발생하는 바, 액정 배향 공정이 불균일하게 이루어지는 등의 제조 공정상의 어려움이 존재하여 생산성이 저하되며, 전계가 인가될 때에 배향막과 인접하는 액정들이 완벽하게 세워지지 않아 시야각이 좁다는 문제가 있었다.However, when the semi-transmissive liquid crystal display device is manufactured by applying the dual cell gap as described above, the step difference due to the difference in the cell gap between the transmissive region and the reflective region occurs twice as compared to the single cell gap structure, resulting in an uneven liquid crystal alignment process. Difficulties exist in the manufacturing process and the productivity is reduced, there is a problem that the viewing angle is narrow because the liquid crystal adjacent to the alignment layer is not perfectly standing when an electric field is applied.
따라서, 본 발명은 선행기술에 따른 반투과형 액정표시장치에 내재되었던 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 듀얼 셀갭 구조를 적용함에 있어서의 제조 공정상의 어려움 및 이로인한 생산성 저하를 개선하면서 싱글 셀갭 구조 적용시의 V-T 커브와 V-R 커브의 불일치가 개선되도록 하고, 시야각을 넓힐 수 있는 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 제공함에 있다.Therefore, the present invention was created to solve the problems as described above inherent in the transflective liquid crystal display device according to the prior art, the object of the present invention, the difficulty in the manufacturing process in applying a dual cell gap structure and thus The present invention provides a semi-transmissive fringe field switching mode liquid crystal display which can improve the disparity between the VT curve and the VR curve when the single cell gap structure is applied and improve the viewing angle.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치가 제공되고: 이 액정표시장치는, 투과영역과 반사영역이 동일한 셀갭의 싱글 셀갭 구조를 가지는 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표 시장치에 있어서, 상대전극 및 화소전극이 구비된 하부기판이 액정층의 개재하에 상부기판과 대향배치되고, 상기 상부기판의 외측에 상부 편광판이 배치되고, 상기 하부기판의 외측에 하부 편광판이 배치되고, 상기 반사영역의 하부기판의 내측에는 반사판이 구비되고, 상기 반사판을 구비한 하부기판과 액정층 사이에 상측 λ/4 플레이트가 구비되고, 상기 하부기판과 하부 편광판 사이에 하측 λ/4 플레이트가 구비되고, 상기 상대전극과 화소전극 사이에 제 1 보호막이 구비되고, 상기 반사영역의 화소전극 상에 제 2 보호막이 추가로 구비된 구조로 이루어지되, 상기 투과영역의 상대전극과 화소전극 사이에 형성되는 제 1 보호막의 두께가, 상기 반사영역의 반사판과 화소전극 사이에 형성되는 제 1 보호막의 두께와 반사영역의 화소전극 상에 추가적으로 형성되는 제 2 보호막의 두께를 합한 것과 같고, 상기 반사영역의 액정층의 위상지연치는 0 또는 λ/2로 스위칭되고, 상기 투과영역 액정층의 위상지연치는 0 또는 λ/2로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a transflective fringe field switching mode liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display device has a transflective fringe having a single cell gap structure having the same cell gap as the transmissive area and the reflective area. In the field switching mode LCD table, a lower substrate having a counter electrode and a pixel electrode is disposed to face the upper substrate under the liquid crystal layer, and an upper polarizer is disposed outside the upper substrate, and an outer side of the lower substrate. A lower polarizing plate is disposed on the lower substrate, a reflecting plate is provided inside the lower substrate of the reflective region, and an upper λ / 4 plate is provided between the lower substrate having the reflecting plate and the liquid crystal layer, and between the lower substrate and the lower polarizing plate. A lower λ / 4 plate is provided, a first passivation layer is provided between the counter electrode and the pixel electrode, and is disposed on the pixel electrode of the reflective region. The second passivation layer is formed on the second passivation layer, wherein the thickness of the first passivation layer formed between the counter electrode and the pixel electrode of the transmissive region is formed between the reflecting plate and the pixel electrode of the reflecting region. Is equal to the sum of the thickness and the thickness of the second passivation layer additionally formed on the pixel electrode of the reflective region, the phase delay value of the liquid crystal layer of the reflective region is switched to 0 or λ / 2, and the phase delay value of the transmissive liquid crystal layer is It is characterized in that it is switched to 0 or λ / 2.
상기 제 1 및 제 2 보호막의 유전율은 2~7이다.The dielectric constants of the first and second passivation layers are 2 to 7.
상기 투과영역의 상대전극과 화소전극 사이에 형성되는 제 1 보호막의 두께는 3,500~10,000 Å이다.The thickness of the first passivation layer formed between the counter electrode and the pixel electrode in the transmission region is 3,500 to 10,000 1.
상기 상측 λ/4 플레이트는 100~200 ㎚의 위상지연치 값을 갖는다.The upper λ / 4 plate has a phase delay value of 100 to 200 nm.
상기 반사영역 및 투과영역의 액정층은 250~400 ㎚의 위상지연치를 갖는다.The liquid crystal layer in the reflection region and the transmission region has a phase delay value of 250 to 400 nm.
상기 하부 편광판의 투과축은 액정층의 초기 러빙방향과 일치하고, 상기 상부 편광판의 투과축은 상기 하부 편광관과 직교하고, 상기 하측 λ/4 플레이트와 상측 λ/4 플레이트의 광축은 서로 직교하며, 하측 λ/4 플레이트는 초기 액정의 러빙축과 135˚를 이루고, 상측 λ/4 플레이트는 초기 액정의 러빙축과 45˚를 이룬다.The transmission axis of the lower polarizing plate coincides with the initial rubbing direction of the liquid crystal layer, the transmission axis of the upper polarizing plate is orthogonal to the lower polarizing tube, and the optical axes of the lower λ / 4 plate and the upper λ / 4 plate are perpendicular to each other, and the lower side The λ / 4 plate forms 135 ° with the rubbing axis of the initial liquid crystal, and the upper λ / 4 plate forms 45 ° with the rubbing axis of the initial liquid crystal.
(실시예)(Example)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명을 간략하게 설명하면, 본 발명은 싱글 셀갭 구조를 적용하여 종래 듀얼 셀갭 구조 적용시 발생되는 생산성 저하나 제조 공정상의 어려움을 개선하며, 또한, 본 발명은 액정이 프린지 필드에 의해 수평 구동되도록 하여 광시야각 특성을 확보한다.First, briefly describing the present invention, the present invention improves productivity reduction or manufacturing process difficulties caused by applying a conventional dual cell gap structure by applying a single cell gap structure. Drives to secure wide viewing angle characteristics.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 광학 셀 구조를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating an optical cell structure of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display for explaining the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치는 반사부 및 투과부로 구성되며, 상부기판(10)과 하부기판(20)이 액정층(30)의 개재하에 서로 대향배치되어 있다. 상부기판(10)의 외측에는 상부 편광판(11)이 배치된다. 반사부와 대응되는 하부기판(20)의 내측에는 반사판(22)이 구비되고, 이 반사판(22)과 액정층(30) 사이에 상측 λ/4 플레이트(23)가 구비된다. 또한, 하부기판(20)의 외측에는 하부 편광판(21)이 배치되고, 상기 하부기판(20)과 하부 편광판(21) 사이에 하측 λ/4 플레이트(24)가 구비된다. 반사판(22)과 액정층(30) 사이의 상측 λ/4 플레이트(23)는 100~200 ㎚의 위상지연치 값을 갖는다. 액정층(30)의 위상지연치(Δnㆍd)는 0 또는 λ/2이다. 반사부의 액정층(30)은 전 계가 인가되지 않을 때 0의 위상지연치 역할을 하며, 전계가 인가될 때 λ/2의 위상지연치 값으로 수렴한다. 투과부의 액정층(30) 역시 전계가 인가되지 않을 때 0의 위상지연치 역할을 하며, 전계가 인가될 때 λ/2의 위상지연치 값으로 수렴한다. 반사영역 및 투과영역의 액정층(30)이 λ/2의 역할을 하기 위해서 250~400 ㎚의 위상지연치를 갖는다.As shown in FIG. 5, the single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display includes a reflecting portion and a transmissive portion, and the
상기와 같은 광학 셀 구조를 이룰때의 각 광학 재료들의 축을 보면 다음과 같다. 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 반사영역의 광학축을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 투과영역의 광학축을 도시한 도면으로서, 도 6 및 도 7로부터, 하부 편광판(21)의 투과축은 액정의 초기 러빙방향과 일치하며, 상부 편광판(11)의 투과축은 하부 편광판(21)과 직교하는 것을 알 수 있다. 또한, 반사판(22)을 기점으로 하측 λ/4 플레이트(24)와 상측 λ/4 플레이트(23)의 광축은 서로 직교하고, 하측 λ/4 플레이트(24)는 초기 액정의 러빙축과 135˚를 이루고, 상측 λ/4 플레이트(23)는 초기 액정의 러빙축과 45˚를 이룬다.Looking at the axis of each optical material when forming the optical cell structure as described above is as follows. FIG. 6 is a view illustrating an optical axis of a reflective region of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display for explaining the present invention, and FIG. 7 is a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display for explaining the present invention. 6 and 7, the transmission axis of the lower polarizing
도 8은 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 반사영역의 구동원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명을 설명하기 위한 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 투과영역의 구동원리를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view illustrating a driving principle of a reflective region of a liquid crystal display device, and FIG. 9 is a single cell gap transflective fringe field switching mode for explaining the present invention. It is a figure for explaining the driving principle of the transmission area of a liquid crystal display device.
먼저, 반사영역에서의 구동원리는 다음과 같다.First, the driving principle in the reflection area is as follows.
도 8에 도시한 바와 같이, 초기 90˚투과축을 가지는 상부 편광판(11)을 지나면서 90˚선편광되고(a), 액정층(30)이 0도 축으로 되어 있기 때문에 선편광 방향이 변하지 않으며(b), 이후 반사판(22) 상단의 상측 λ/4 플레이트(23)를 거치면서 원편광 되며(c), 반사판(22)에서 빛이 반사되어(d), 다시 상측 λ/4 플레이트(23)를 거치게 되므로, 결국, 초기에 입사된 빛과 90˚틀어진 0˚방향의 선평광이 되어(e), 액정층(30)을 그대로 통과하여(f), 결국은 상부 편광판(11)에 흡수되므로써, 다크(dark) 상태를 이루게 된다.As shown in FIG. 8, the linearly polarized light does not change because the polarized light is 90 ° linearly passing through the upper
또한, 초기 90˚투과축을 가지는 상부 편광판(11)을 지나면서 90˚선편광되고(a), 액정층(30)이 22.5˚로 틀어져 있는 λ/2 플레이트 역할을 하므로 135˚의 선편광이 되고(b), 이 빛은 상측 λ/4 플레이트(23)의 광축과 90˚틀어져 있으므로 편광된 빛이 반사판(22)을 거쳐 다시 상측 λ/4 플레이트(23)를 되돌아 지나오더라도 축이 변하지 않는다(c,d,e). 이후 λ/2 플레이트 역할을 하는 액정층(30)을 통과하면서 빛은 다시 90˚선편광된 빛으로 변하게 되어(f), 브라이트 상태를 이루게 된다.In addition, 90 ° linearly polarized while passing through the upper
이하에서는 투과영역에서의 구동원리에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving principle in the transmission region will be described.
도 9에 도시한 바와 같이, 하부 편광판(21)이 0˚방향으로 이루어져 있고, 또한, 하부 편광판(21)을 지난 빛이 서로 직교되어 있는 2 개의 λ/4 플레이트(23,24)를 지나면서 편광방향이 변하지 않으며(a,b,c), 이후 액정층(30)도 0˚를 이루고 있으므로 편광이 편하지 않아(d), 결국에는 상부 편광판(11)에 빛이 흡수되어 다크 상태를 이루게 된다.As shown in FIG. 9, the lower
또한, 브라이트 상태 구현시에는, 하부 편광판(21)이 0˚방향으로 이루어져 있고, 또한 하부 편광판(21)을 지난 빛이 서로 직교되어 있는 2 개의 λ/4 플레이트(23,24)를 지나면서 편광방향이 변하지 않으며(a,b,c), 이후 액정층(30)도 45°를 이루고 있으므로 편광이 변화하여 90°틀어지게 되므로(d), 빛이 통과된다.In addition, in the bright state, the
여기서, 싱글 셀갭 구조의 반투과 액정표시장치에서는, 구동에 영향을 미치는 중요한 요인이 있다. 즉, 듀얼 셀갭 구조에서는 셀갭이 구동전압 범위(range)에 영향을 미쳤지만, 싱글 셀갭 구조에서는 반사영역은 블랙 및 화이트를 위해서 액정을 0°에서 22.5°만 트위스트(twist)시켜야 하며, 투과영역에서는 0°에서 45°를 트위스트시켜야 온/오프가 구현된다. 그러다보니, 도 10에 도시한 바와 같이, 반사영역의 화이트가 먼저 도달하게 되어 반사영역의 V-R 커브와 투과영역의 V-T 커브가 불일치하게 된다. 따라서, 이와 같은 반사영역과 투과영역의 구동 범위를 일치시켜줘야 하며, 이를 위한 방법은 다음과 같다.Here, in the transflective liquid crystal display device having a single cell gap structure, there is an important factor influencing driving. That is, in the dual cell gap structure, the cell gap influenced the driving voltage range, but in the single cell gap structure, the reflection region should twist only the liquid crystal from 0 ° to 22.5 ° for black and white, and in the transmission region.
도 11은 본 발명에 따른 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 화소구조를 도시한 단면도이고, 도 12는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에서 상대전극과 화소전극 사이의 보호막 두께 및 화소전극 상단의 보호막 두께에 따른 구동전압 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an array pixel structure of a single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a passivation film thickness between a counter electrode and a pixel electrode in a fringe field switching mode liquid crystal display device. It is a graph showing the driving voltage simulation results according to the thickness of the protective film on the top of the electrode.
본 발명에 따른 싱글 셀갭 반투과형 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 화소구조는, 도 11에 도시한 바와 같이, 백라이트의 광으로 화상을 표시하는 투과영역, 및 주변광으로 화상을 표시하는 반사영역으로 이루어지고, 상기 투과영역과 반사영역은 동일한 셀갭의 싱글 셀갭 구조를 가지며, 투과영역의 상대전 극(107)과 화소전극(110) 사이의 제 1 보호막(109) 두께가, 반사영역의 반사판(108)과 화소전극(110) 사이의 제 1 보호막(109) 두께와 화소전극(110) 상의 제 2 보호막(111) 두께를 합한 것과 같게 형성됨으로써, 반사영역과 투과영역간의 셀갭 차이가 발생하지 않는다. 또한, 도 11에 도시하지는 않았지만, 전술한 바와 같이, 광학적인 구성을 위해 반사영역의 반사판(108)과 액정층(112) 사이에 λ/4 플레이트가 위치하며, 반사영역의 액정층(112)의 위상지연치(Δnㆍd)는 0 또는 λ/2로 스위칭되고, 투과영역 액정층(112)의 위상지연치(Δnㆍd)도 0 또는 λ/2로 스위칭된다. 도 11에서, 도면부호 100은 하부기판, 101a는 게이트 전극, 101b는 공통전극, 103은 제 1 절연층, 104는 액티브층, 105는 소스 및 드레인 전극, 그리고, 106은 제 2 절연층을 각각 나타낸다.The array pixel structure of the single cell gap transflective fringe field switching mode liquid crystal display device according to the present invention is a transmissive area for displaying an image with light of a backlight and a reflecting area for displaying an image with ambient light, as shown in FIG. The transmissive region and the reflective region have a single cell gap structure having the same cell gap, and the thickness of the
한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 상대전극(107)과 화소전극(110) 사이에 보호막을 얇게 형성할 경우 구동전압이 낮아지는 특성을 보이며, 또한 화소전극(110) 상단에 보호막(111)을 형성할 경우, 구동전압이 증가하는 특성을 보이고 있다. 따라서, 상대전극(107)과 화소전극(110) 사이의 보호막 두께를 증가시키는 것 보다는, 화소전극(110)의 상단에 보호막을 증착시키는 것이 구동전압을 증가시킴에 있어서 더 효과적임을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 12, when the passivation layer is thinly formed between the
이에 따라, 반사영역의 V-R 커브 및 투과영역의 V-T 커브 특성을 일치시키기 위해, 상기 제 1 및 제 2 보호막(109,111)으로서 2~7의 유전율을 갖는 재료를 사용하며, 투과영역의 상대전극(107)과 화소전극(110) 사이의 제 1 보호막(109) 두께는 3,500~10,000 Å으로 한다. 이는, 반사영역의 반사판(108)과 화소전극(110) 사이 의 제 1 보호막(109)의 두께와 화소전극(110) 상의 제 2 보호막(111)의 두께를 합한 것과 거의 동일한 두께이다. 이때, 투과영역의 상대전극(107)과 화소전극(110) 사이의 제 1 보호막(109) 두께와, 반사영역의 반사판(108)과 화소전극(110) 사이의 제 1 보호막(109)의 두께와 화소전극(110) 상의 제 2 보호막(111)의 두께를 합한 두께 간에 공정상 등의 이유로 차이가 발생될 수 있으며, 이럴 경우, 0.4 ㎛ 이하 또는, 셀갭의 10% 이하의 차이를 갖게 되더라도, 본 특허의 범주에 들어가는 것으로 간주할 수 있다.Accordingly, in order to match the VR curve of the reflection region and the VT curve characteristics of the transmission region, a material having a dielectric constant of 2 to 7 is used as the first and second passivation layers 109 and 111, and the
본 발명의 상기한 바와 같이, 본 발명은 싱글 셀갭 구조를 적용하여 생산성 저하나 제조 공정상의 어려움을 제거하면서, 반사영역에서의 V-R 곡선과 투과영역에서의 V-T 곡선을 일치시킬 수 있으므로, 반사영역과 투과영역의 전기광학적 특성을 향상시켜 고품질의 반투과형 액정표시장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 광시야각 특성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드로 구동시키기 때문에, 광시야각의 반투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다.As described above of the present invention, the present invention can apply the single cell gap structure to match the VR curve in the reflection region and the VT curve in the transmission region while eliminating productivity degradation and difficulty in manufacturing process. By improving the electro-optical characteristics of the transmissive region, a high quality transflective liquid crystal display device can be obtained. In addition, since the present invention is driven in a fringe field switching mode having a wide viewing angle characteristic, it is possible to implement a transflective liquid crystal display device having a wide viewing angle.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not so limited and it is intended that the invention be limited without departing from the spirit or field of the invention as set forth in the following claims It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made.
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