KR20070027918A - 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치 - Google Patents

반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치는, 백 라이트 유닛, 백 라이트 유닛으로부터 인가되는 광의 위상을 지연시키는 위상차판, 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 투과시키는 투과 영역과 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 차단하고 외부로부터 입사되는 광을 반사하는 반사 영역을 구비하는 패턴 위상차판 및 액정 분자의 수평 배향에 의해 패턴 위상차판에 입사/출사되는 광을 선택적으로 투과시키는 횡전계 액정 셀을 포함한다.
패턴 위상차판, 횡전계 모드, 반사투과형

Description

반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치{Trans-reflecting type in plane switching mode liquid crystal display}
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 구조도이다.
도 2는 도 1의 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 구조도이다.
도 4는 도 3의 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 백 라이트 유닛 120, 310 : 하부 편광판
130, 140, 160, 320 : 위상차판 150 : 반사투과막
170, 360 : 액정 셀 180, 370 : 상부 편광판
330 : 패턴 위상차판 350 : 반사판
본 발명은 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세 하게는, 광학적 특성이 향상된 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 사용되는 광원(光源)에 따라 투과형(transmission type) 및 반사형(reflection type) 등으로 구분할 수 있다.
투과형은 액정표시패널의 배면에 위치되는 백 라이트(back light)의 빛을 광원으로 사용하며, 반사형은 백 라이트의 빛을 사용하지 않는 대신 외부의 자연광원 또는 인조광원을 사용한다.
하지만, 투과형은 인위적인 배면 광원을 사용하므로 전력소비가 크고 주변이 밝은 장소에서 화질이 저하된다는 단점이 있으며, 반사형은 외부로부터 유입되는 광에 의존하므로 어두운 장소에서 휘도가 저하된다는 단점이 있다.
이러한 문제점들에 의해 반사투과형(transflection type) 액정표시장치가 제안되었다.
반사투과형 액정표시장치는 하나의 화소 내에 투과 영역과 반사 영역이 공존하여, 어두운 환경에서는 투과 영역을 통해 배면광을 이용하여 투과형으로 사용하고 밝은 환경에서는 주변광을 이용하여 반사형으로 사용하는 액정표시장치이다.
그런데, 이러한 반사투과 방식을 횡전계 모드 액정표시장치에 적용하는 데에는 많은 문제점이 있었다. 그 가운데 주요한 것이 반사부의 셀 두께가 얇음으로 인한 구동 전압의 증가라는 문제점이다. 그리고 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 구조가 셀 내부 위상차막(in-cell retarder) 방식이다.
도 1은 일반적인 반사투과형 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 구조도로 써, 셀 내부 위상차막 구조를 가지는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치의 분해 구조도를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 셀 내부 위상차막 구조를 가지는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치는, 백 라이트 유닛(110), 하부 편광판(120), 다수의 위상차판(130, 140, 160), 반사투과막(150), 횡전계 액정 셀(170) 및 상부 편광판(180) 등을 구비한다.
여기서, 다수의 위상차판(130, 140, 160)은 각각 λ/2 위상차판(130), 하부λ/4 위상차판(140) 및 상부 λ/4 위상차판(160)일 수 있으며, 반사투과막(150)은 얇은 막의 형태를 갖도록 구성되어 반사와 투과가 모두 수행될 수 있거나 또는 슬릿(slit) 구조 등을 갖도록 구성될 수 있다.
즉, 반사부(R)와 투과부(T)는 동일한 구조를 갖도록 구성되지만, 반사부(R)는 반사투과막(150)에 의해 반사되는 광을 이용하여 제 1 영역(I)에서 동작이 수행되며, 투과부(T)는 백 라이트 유닛(110)으로부터 인가되는 광을 이용하여 제 2 영역(II)에서 동작이 수행되므로, 이들 영역 사이의 위상차를 보상하기 위한 다수의 위상차판(130, 140, 160)이 구비되는 것이다. 이와 같은 다수의 위상차판(130, 140, 160) 가운데 적어도 하나 이상의 위상차판은 셀 내부(in-cell) 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 셀 내부 위상차막 구조를 가지는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치는, 투과부(T)에 다수의 위상차판(130, 140, 160)이 사용됨으로 인해 색 특성이나 시야각과 같은 광학적 특성이 저하된다는 문제점이 있다.
도 2에, 도 1에 도시된 액정표시장치의 시야각 특성을 그래프로 나타내었다. (a)는 반사부의 시야각 특성을 나타내며 (b)는 투과부의 시야각 특성을 나타낸다.
따라서, 사용되는 위상차판의 개수의 감소 등을 통해 액정표시장치의 광학적 특성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광학적 특성이 향상된 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 횡전계 모드 액정표시장치는, 백 라이트 유닛, 백 라이트 유닛으로부터 인가되는 광의 위상을 지연시키는 제 1 위상차판, 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 투과시키는 투과 영역과 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 차단하고 외부로부터 입사되는 광을 반사하는 반사 영역을 구비하는 패턴 위상차판 및 액정 분자의 수평 배향에 의해 패턴 위상차판에 입사/출사되는 광을 선택적으로 투과시키는 횡전계 액정 셀을 포함한다.
여기서, 패턴 위상차판의 반사 영역은, 외부로부터 입사되는 광의 반사를 위한 반사판 및 반사판에 입사/출사되는 광의 위상을 지연시키는 제 2 위상차판을 구 비할 수 있다.
또한, 패턴 위상차판의 투과 영역은 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 위상 변화없이 투과시키는 광학적 더미층(optical dummy layer)인 것이 좋은데, 이러한 광학적 더미층은 수직으로 배열된 액정 분자 등에 의해 구성될 수 있을 것이다.
이때, 제 1 위상차판은 입사되는 광의 파장에 대한 1/2(λ/2) 만큼의 위상을 지연시키는 위상차판이고 제 2 위상차판은 입사되는 광의 파장에 대한 1/4(λ/4)만큼의 위상을 지연시키는 위상차판일 수 있으며, 제 1 위상차판 및 제 2 위상차판 가운데 적어도 하나의 위상차판은 셀 내부(in-cell) 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 의하면, 시야각 특성 및 색 특성 등의 광학적 특성이 크게 향상될 수 있으며, 또한, 그 밖에 사용 위상차판 개수의 감소로 인한 공정 비용의 감소와 액정표시장치의 사이즈의 축소 등과 같은 부수적인 효과가 발생될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치는 하부 편광판(310), 제 1 위상차판(320), 패턴 위상차판(330), 횡전계 액정 셀(360) 및 상부 편광판(370) 등을 포함하여 구성된다.
이때 하부 편광판(310)의 배면에는, 투과부(T)의 광원으로 사용 가능한 백 라이트 유닛 등이 위치될 수 있으나 이를 도시하지는 않았다.
하부 편광판(310)은 하부 기판(도시되지 않음)의 외면에 부착 등의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 편광시키는 기능을 수행한다. 하부 편광판(310)은 투과부(T)와 반사부(R)에 공통되게 형성될 수 있다.
제 1 위상차판(320)은 하부 편광판(310)에 의해 편광된 광의 위상을 지연시키는 기능을 수행한다. 제 1 위상차판(320)에 의해 지연되는 광의 위상은 반사부(R)와의 관계를 고려하여 적절히 조정될 수 있으나, 바람직하게는 λ/2 위상차판(320)이 사용되는 것이 좋다. 제 1 위상차판(320) 역시 투과부(T)와 반사부(R)에 공통되게 형성될 수 있다.
패턴 위상차판(330)은 투과 영역(335) 및 반사 영역(340, 350)을 구비하는데, 반사 영역(340, 350)은 다시 반사판(350)과 제 2 위상차판(340) 등으로 구성될 수 있다.
먼저, 투과 영역(335)은 제 1 위상차판(320)에 의해 위상 지연된 광을 투과시키는 기능을 수행한다. 이때, 투과 영역(335)은 제 1 위상차판(320)으로부터 입사되는 광을 위상 변화없이 투과시키는 광학적 더미층(optical dummy layer)의 기능만을 수행하면 되는데, 이와 같은 광학적 더미층으로 수직 배열된 액정 분자층 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 반사 영역(340, 350)의 반사판(350)은, 제 1 위상차판(320)으로부터 입사되는 광을 차단하는 기능을 수행하며, 또한, 도면에 나타낸 화살표와 같이 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 기능을 수행한다.
반사판(350)의 상부에는 제 2 위상차판(340)이 구비될 수 있으며, 제 2 위상차판(340)에 의해 지연되는 광의 위상은 λ/4 일 수 있다. 따라서, 외부로부터 유입되는 광이 반사판(350)으로 입사시 제 2 위상차판(340)에 의해 λ/4의 위상 지연이 발생되고, 반사판(350)에 의해 반사된 광이 외부로 출사시 다시 λ/4의 위상 지연이 발생되게 된다.
횡전계 액정 셀(360)은 투과 영역(335)을 투과한 광이나 및/또는 반사판(350)에 입사/출사되는 광을 액정 분자의 배열에 따라 선택적으로 투과시키는 기능을 수행한다.
횡전계 액정 셀(360)의 구조 및 기능을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 액정 셀(360)의 하부 기판(도시되지 않음)에는 종횡으로 배치된 n개의 게이트 라인과 m개의 데이터 라인에 의해 구획되는 n×m개의 화소가 형성되어 있다.
이러한 화소 내의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되는데, 박막 트랜지스터는 게이트 라인과 연결되는 게이트 전극, 데이터 라인과 연결되는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성화층인 반도체층 등이 형성되어 있다.
또한, 화소 내에는 데이터 라인과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통 전극과 화소 전극이 배치되며, 화소의 중간 영역에는 공통 전극과 접속되는 공통 라인이 배치되고, 공통 라인의 상부에는 화소 전극과 접속되는 화소 전극 라인이 배치되어 공통 라인과 오버랩되어 있다.
여기서, 하부 기판과 대향되도록 위치되는 상부 기판이 구비되면, 하부 기판과 상부 기판의 사이에 액정 분자를 주입 및 봉지시켜 액정 셀(360)을 구성하게 되는데, 이렇게 구성되는 액정 셀(360) 내의 액정 분자들은 하부 기판의 공통 전극 및 화소 전극과 실질적으로 평행하도록 배향된다.
이때, 박막 트랜지스터의 작동에 의해 화소 전극에 신호가 인가되면 공통 전극과 화소 전극 사이에 횡전계가 발생되며, 이러한 횡전계에 의해 액정 분자가 동일 평면상에서 회전하여 배열됨으로써, 하부의 투과 영역(335)으로부터 입사되는 광이나 및/또는 반사판(350)에 입사/출사되는 광을 선택적으로 투과시킬 수 있게 되는 것이다.
상부 편광판(370)은 하부 편광판(310)의 투과축에 수직되는 방향으로 위치될 수 있으며, 횡전계 액정 셀(360)을 투과하는 광을 편광시키는 기능을 수행한다.
도 4는 도 3의 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4의 그래프를, 앞서 설명한 도 2의 그래프와 비교해보면 액정표시장치의 시야각 특성, 특히 투과부(T)에 있어서의 시야각 특성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 의하면, 이와 같은 시야각 특성 이외에도 사용 위상차판의 감소로 인해 색 특성 등의 광학적 특성 또한 크게 향상될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
그 밖에 사용 위상차판 개수의 감소로 인해 공정 비용의 감소 및 액정표시장치의 사이즈의 축소 등과 같은 부수적인 효과가 발생될 수 있음은 전술한 바와 같다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 횡전계 모드 액정표시장치에 의하면 위상차판의 사용을 감소시킴으로써 액정표시장치의 색 특성이나 시야각 특성과 같은 광학적 특성을 향상시킬 수 있게 되었다는 등의 장점이 있다.
아울러, 이로 인해, 공정 비용의 감소 및 제품 사이즈의 축소 등이 가능하게 되었다는 추가적인 장점도 있다.

Claims (6)

  1. 백 라이트 유닛;
    상기 백 라이트 유닛으로부터 인가되는 광의 위상을 지연시키는 제 1 위상차판;
    상기 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 투과시키는 투과 영역과, 상기 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 차단하고 외부로부터 입사되는 광을 반사하는 반사 영역을 구비하는 패턴 위상차판; 및
    액정 분자의 수평 배향에 의해 상기 패턴 위상차판에 입사/출사되는 광을 선택적으로 투과시키는 횡전계 액정 셀을 포함하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 위상차판의 반사 영역은 상기 외부로부터 입사되는 광의 반사를 위한 반사판; 및
    상기 반사판에 입사/출사되는 광의 위상을 지연시키는 제 2 위상차판을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패턴 위상차판의 투과 영역은 상기 제 1 위상차판에 의해 위상 지연된 광을 위상 변화없이 투과시키는 광학적 더미층(optical dummy layer)인 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학적 더미층은 수직으로 배열된 액정 분자에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판은 입사되는 광의 파장에 대한 1/2(λ/2) 만큼의 위상을 지연시키는 위상차판이고, 상기 제 2 위상차판은 입사되는 광의 파장에 대한 1/4(λ/4)만큼의 위상을 지연시키는 위상차판인 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판 및 상기 제 2 위상차판 가운데 적어도 하나의 위상차판은 셀 내부(in-cell) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반사투과형 횡전계 모드 액정표시장치.
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