KR20010090961A - transflective liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 반사투과형 액정표시장치의 투과모드시 명확한 다크특성을 위한 셀 설계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflective transmissive liquid crystal display, and more particularly, to a cell design for clear dark characteristics in the transmissive mode of a reflective transmissive liquid crystal display.
액정이 개재된 반사투과형 액정패널과, 상기 액정패널의 상부에 위치하는 상부편광판과, λ/4플레이트(QWP1)특성을 가지는 일축성필름과 λ/2플레이트(HWP1)특성을 가지는 일축성필름이 합착된 상부 광 대역 위상차판과, 상기 액정패널의 하부에 위치하고 상기 상부 편광판과 광투과축이 직교하도록 구성된 하부 편광판과, λ/4플레이트(QWP2) 특성을 가지는 일축성필름과 λ/2플레이트(HWP2)특성을 가지는 일축성필름이 합착된 하부 광대역 위상차판으로 구성된 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치에서, 상기 QWP1과 QWP2의 광투과축을 수직하게 구성하고 상기 HWP1과 HWP2의 광 투과축을 수직하게 구성하여, 각 파장별 위상차를 완전히 보상하여 투과모드시 명확한 다크특성을 나타낼 수 있으므로 높은 휘도특성을 가지는 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.A reflective transmissive liquid crystal panel with a liquid crystal interposed therebetween, an upper polarizing plate positioned above the liquid crystal panel, a uniaxial film having λ / 4 plate (QWP1) characteristics and a uniaxial film having λ / 2 plate (HWP1) characteristics. A bonded upper wide band retardation plate, a lower polarizing plate disposed under the liquid crystal panel and configured to orthogonal to the upper polarizing plate and an optical transmission axis, a uniaxial film having a λ / 4 plate (QWP2) characteristic, and a λ / 2 plate ( In the reflective transmissive liquid crystal display according to the present invention comprising a lower wideband retardation plate on which a uniaxial film having HWP2) is bonded, the optical transmission axes of the QWP1 and the QWP2 are configured vertically, and the optical transmission axes of the HWP1 and the HWP2 are vertically By compensating the phase difference of each wavelength completely, it is possible to show clear dark characteristics in the transmission mode. Therefore, it is possible to manufacture a reflective transmissive liquid crystal display device having high luminance characteristics. have.
Description
본 발명은 반사투과형 액정표시장치에 관한것으로, 특히 액정패널의 상/하부에 위치하고 투과부를 통과하는 빛의 편광상태를 제어하여 명확한 다크특성에 의한 높은 컨트라스트비(contrast ratio)를 나타낼 수 있도록 하는 구성셀의 설계방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflective transmissive liquid crystal display device, and in particular, to control the polarization state of light passing through the transmission part located on the upper and lower parts of the liquid crystal panel so as to exhibit high contrast ratio due to a clear dark characteristic. The present invention relates to a cell design method.
일반적으로 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있으며, 상기 투과형 액정표시장치는 액정패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이다.In general, a liquid crystal display device may be classified into a transmission type and a reflection type according to a light source to be used. The liquid crystal display device may emit light from a backlight, which is a back light source attached to the rear surface of the liquid crystal panel. An artificial light is incident on the liquid crystal to adjust the amount of light according to the arrangement of the liquid crystal to display color.
따라서, 상기 투과형 액정표시장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정표시장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로, 상기 투과형 액정표시장치에 비해 전력소비가 적다. 그러나, 상기 반사형 액정표시장치는 어두운 장소에서 휘도가 저하된다는 제약이 있다.Therefore, the transmissive liquid crystal display device has a disadvantage of large power consumption because it uses an artificial back light source, whereas the reflective liquid crystal display device has a structure in which most of the light depends on external natural light or artificial light source. The power consumption is lower than that of the transmissive liquid crystal display. However, the reflection type liquid crystal display device has a limitation that the luminance is lowered in a dark place.
따라서, 상기 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치의 필요성으로, 반사 및 투과겸용 액정표시장치가 제안되고 있다.Accordingly, as a necessity of a device capable of selecting and using the two modes appropriately according to a necessary situation, a liquid crystal display device having both a reflection and a transmission has been proposed.
도 1은 일반적인 반사투과형 컬러 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a general reflective transmissive color liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 일반적인 반사투과형 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(16)를 포함하는 컬러필터(17)와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 투과부(19a)와 반사부(19b)가 동시에 형성된 화소전극(19)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부기판(21)으로 구성되며, 상기 상부기판(15)과 하부기판(21) 사이에는 액정(23)이 충진되어 있다.As shown in the drawing, a general reflection-transmissive liquid crystal display 11 includes a color filter 17 including a black matrix 16, an upper substrate 15 having a transparent common electrode 13 formed on the color filter, and a pixel region. And a lower substrate 21 having an array wiring including a switching electrode T and a pixel electrode 19 having a transmissive portion 19a and a reflecting portion 19b formed at the same time on the P region and the pixel region. The liquid crystal 23 is filled between the 15 and the lower substrate 21.
상기 하부기판(21)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 형성된다.The lower substrate 21 is also referred to as an array substrate, and the thin film transistor T, which is a switching element, is positioned in a matrix type, and the gate wiring 25 and the data wiring 27 passing through the plurality of thin film transistors cross each other. Is formed.
이때, 상기 화소(P)영역은 상기 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소(P)영역 상에 형성된 화소전극(19)의 투과부(19a)는 일반적으로 반사판(반사전극)에 형성한 투과홀(19a)을 형성하여 구성되며, 상기 투과홀에 위치한 액정을 구동하기 위해 상기 반사판의 하부 또는 상부에 투명전극을 형성한다.In this case, the pixel P area is an area defined by the gate wiring 25 and the data wiring 27 intersecting, and the transmissive portion 19a of the pixel electrode 19 formed on the pixel P area is generally used. By forming a transparent hole (19a) formed in the reflective plate (reflective electrode), to form a transparent electrode on the lower or upper portion of the reflective plate to drive the liquid crystal located in the transmission hole.
상기 투과부(19a)에 의해 노출된 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같은 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.The transparent electrode exposed by the transmission unit 19a uses a transparent conductive metal having a relatively high light transmittance such as indium-tin-oxide (ITO).
상기 화소전극(19)의 반사부(19b)는 상기 투과홀을 포함하는 반사판(반사전극)중 상기 투과홀(19a)을 제외한 부분으로 구성된다.The reflecting portion 19b of the pixel electrode 19 is composed of a portion of the reflecting plate (reflective electrode) including the transmissive hole except for the transmissive hole 19a.
도 2a 내지 도 2b는 각각 반사투과형 액정표시장치의 단면도와, 상기 액정표시장치의 구성 중 반사부에 위치하는 구성셀의 투과축 방향을 도시한 도면이다.2A to 2B are cross-sectional views of the reflective transmissive liquid crystal display device and the transmissive axis directions of the constituent cells positioned in the reflecting part of the liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 반사투과형 액정표시장치(31)는 액정(37)을 사이에 두고 합착되어 반사투과형 액정패널을 구성하는 상부기판(35)과 하부기판(33)으로 구성된다.As shown, the reflective transmissive liquid crystal display device 31 is composed of an upper substrate 35 and a lower substrate 33 which are bonded together with the liquid crystal 37 interposed therebetween to form a reflective transmissive liquid crystal panel.
상기 하부기판(33)은 투과홀(39a)을 포함하는 반사판(39)을 형성하여, 액정표시장치(31)가 투과모드와 반사모드로 구동 가능하도록 형성하였다.The lower substrate 33 has a reflective plate 39 including a transmissive hole 39a so that the liquid crystal display device 31 can be driven in a transmissive mode and a reflective mode.
여기서, 상기 상부기판(35)의 상부에는 λ/4 플레이트의 특성을 가지는 상부 제 1 위상차 필름(quater wave plate : QWP1)(41a)과 λ/2 플레이트의 특성을 가지는 상부 제 2 위상차 필름(half wave plate : HWP1)(41b)이 합착된 광대역 위상차필름(QWP)(41)과 상부 편광판(polarizer)(49)이 적층되고, 상기 하부기판(33)의 하부에는 하부 제 1 위상차필름(QWP2)(43a)와 하부 제 2 위상차필름(HWP2)(43b)이 합착하여 형성된 하부 광대역 위상차필름(43)과 하부 편광판(Analyser)(51)이 적층된 구조를 사용한다.Here, an upper first phase difference film (QWP1) 41a having a characteristic of a λ / 4 plate and an upper second phase difference film (half) having a characteristic of a λ / 2 plate is formed on the upper substrate 35. Wave plate: A wide band retardation film (QWP) 41 and an upper polarizer 49 on which the HWP1) 41b are laminated are stacked, and a lower first retardation film QWP2 is disposed below the lower substrate 33. A structure in which the lower broadband retardation film 43 and the lower polarizer 51 formed by bonding the 43a and the lower second retardation film HWP2 43b are laminated is used.
상기 액정(37)은 전압을 인가하였을 경우, 상기 상부기판(35)과 하부기판(33)에 대해 전압이 인가되면 분극하여 수직방향으로 배향하는 모든 종류의 액정이 가능하다.When a voltage is applied to the liquid crystal 37, all kinds of liquid crystals may be polarized and oriented in the vertical direction when a voltage is applied to the upper substrate 35 and the lower substrate 33.
위와 같은 구성에서, 반사부를 진행하는 빛에 영향을 미치는 요소는 상기 상부 제 1 위상차 필름(QWP1)(41a)과 상부 제 2 위상차 필름(HWP1)(41b)과 상부 편광판(49)이다.In the above configuration, the factors affecting the light traveling through the reflector are the upper first retardation film QWP1 41a, the upper second retardation film HWP1 41b, and the upper polarizer 49.
상기 상/하부의 광대역 위상차필름(QWP)(41)(43)은 전압이 인가되지 않은 오프상태에서, 진행하는 빛의 위상을 반전시키고 위상차를 부여하는 방법으로 좀더 많은 양의 빛을 외부로 출사하도록 함으로써, 높은 휘도특성을 가지는 액정패널을 구성하려는 의도에서 설계된 구성요소이다.The upper and lower broadband phase difference films (QWPs) 41 and 43 emit a larger amount of light to the outside by inverting the phase of light and providing a phase difference in an off state where no voltage is applied. By doing so, it is a component designed with the intention of constructing a liquid crystal panel having high luminance characteristics.
도 2b는 상기 도 2a에 도시된 반사형 액정표시장치의 일부 반사부인 A를 구성하는 각 구성셀의 투과축을 도시한 도면이다.FIG. 2B is a diagram showing the transmission axis of each of the constituent cells constituting A, which is a part of the reflective part of the reflective liquid crystal display shown in FIG. 2A.
점선(61)은 0o를 표시하는 기준선이며, 상기 상부 편광판(49)은 상기 기준선(61)에 대해 90o의 투과축 방향을 가지고 위치한다.The dotted line 61 is a reference line indicating 0 o , and the upper polarizer 49 is positioned with a transmission axis direction of 90 o with respect to the reference line 61.
상기 상부 광대역 위상차필름(도 2a의 41)을 구성하는 제 1 위상차 필름(QWP1)(41a)은 일축성 필름으로서, 140nm의 위상값을 가지며 상기 기준선(61)에 대해 170o의 광투과축을 갖도록 구성되며, 상기 상부 제 2 위상차 필름(HWP1)(41b) 또한 일축성 필름으로서, 270nm의 위상값을 가지며 상기 기준선(61)에 대해 107.5o의 광 투과축을 갖도록 구성된다.The first retardation film (QWP1) 41a constituting the upper broadband retardation film (41 in FIG. 2A) is a uniaxial film, having a phase value of 140 nm and a light transmission axis of 170 ° with respect to the reference line 61. The upper second retardation film (HWP1) 41b is also a uniaxial film, having a phase value of 270 nm and having a light transmission axis of 107.5 ° with respect to the reference line 61.
도 3a의 반사투과형 액정표시장치에서 B는 투과부를 가리키며, 상기 투과부를 구성하는 각 구성셀은 상기 반사부(도 2a의 B 참조)를 위한 구성셀과, 상기 하부기판(33)의 하부에 위치한 제 1 위상차 필름(QWP2)(43a)과 하부 제 2 위상차 필름(HWP2)(43b)을 포함하는 광대역 위상차필름(43)과 하부 편광판(51)이 더욱 구성된다.In the reflective transmissive liquid crystal display of FIG. 3A, B denotes a transmissive portion, and each constituent cell constituting the transmissive portion is a constituent cell for the reflective portion (see B of FIG. 2A) and a lower portion of the lower substrate 33. The broadband retardation film 43 and the lower polarizing plate 51 including the first retardation film QWP2 43a and the lower second retardation film HWP2 43b are further configured.
전술한 바와 같이 투과부에 구성된 구성셀은 도 3b에 도시한 바와 같이 설계된다.As described above, the constituent cells configured in the transmission portion are designed as shown in Fig. 3B.
하부 편광판(51)은 상부 편광판(49)의 투과축 방향에 수직하게 위치하며, 상기 하부 편광판(51)의 투과축을 기준으로 상기 하부 제 1 위상차필름(QWP2)(43a)은 상기 하부 편광판(51)의 투과축 방향에 대해 100의 투과축을 가지도록 설계되었으며, 상기 하부 제 2 위상차 필름(HWP2)(43b)은 상기 하부편광판(51)의 투과축 방향(0o)에 대해 72.5o의 투과축 방향을 가지도록 설계되었다.The lower polarizer 51 is positioned perpendicular to the transmission axis direction of the upper polarizer 49, and the lower first retardation film QWP2 43a is based on the transmission axis of the lower polarizer 51. ) Is designed to have a transmission axis of 10 0 with respect to the transmission axis direction, and the lower second retardation film (HWP2) 43b transmits 72.5 o with respect to the transmission axis direction (0 o ) of the lower polarizing plate 51. It is designed to have an axial direction.
따라서, 투과부에서 상기 상부 제 1 위상차필름(QWP1)(41a)과 하부 제 1 위상차필름(QWP2)(43a)은 광 투과축이 서로 160o의 각을 가지고 위치하도록 설계되었고, 상기 상부 제 2 위상차필름(HWP1)(41b)과 하부 제 2 위상차필(HWP2)(43b)은 광 투과축이 서로 35o의 각을 가지고 위치하도록 설계되었다.Therefore, the upper first retardation film (QWP1) 41a and the lower first retardation film (QWP2) 43a in the transmission portion are designed such that the light transmission axes are positioned with an angle of 160 ° to each other, and the upper second retardation The films HWP1 41b and the lower second phase refill HWP2 43b are designed such that the light transmission axes are positioned at an angle of 35 ° to each other.
도 4는 전술한 바와 같이 설계된 구성셀을 가지는 투과부의 전압곡선을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing a voltage curve of a transmission part having a configuration cell designed as described above.
상기 반사투과형 액정표시장치는 전압이 인가되지 않은 상태(Voff)일 경우,백색을 표시하는 노말리화이트(normally white : NW)모드를 가지는 액정표시장치이다.The reflective transmissive liquid crystal display is a liquid crystal display having a normally white (NW) mode that displays white when no voltage is applied (V off ).
따라서, 전압이 인가되었을 경우(Von=5V), 완전한 다크상태를 표시하여야 한다.Therefore, when voltage is applied (V on = 5 V), the full dark state should be indicated.
그러나, 실험결과 도시한 바와 같이, Von=5V일 경우 투과율이 완전한 제로 값이 되지 않고 광이 누설되는 결과를 보였고, 이로 인해 액정패널은 완전한 다크특성을 보일 수 없음을 알 수 있다.However, as shown in the experimental results, when V on = 5V, the transmittance did not become a completely zero value and light was leaked. As a result, it can be seen that the liquid crystal panel could not exhibit the full dark characteristics.
이러한 광누설 불량은 액정패널의 콘트라스트비(contrast ratio)를 상당히 저감하는 결과를 가진다.Such poor light leakage has a result of significantly reducing the contrast ratio of the liquid crystal panel.
콘트라스트비는 화면상에서 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는지를 가늠하는 척도로서 휘도의 차가 클수록 잘 보인다.Contrast ratio is a measure of how clearly an image looks on the screen.
일반적으로 상기 콘트라스트비는 액정패널의 정면 중앙에서 백색휘도의 값을 다크휘도의 값으로 정의한다.In general, the contrast ratio defines a value of white luminance as a value of dark luminance at the front center of the liquid crystal panel.
따라서, 완벽한 상태라면 100:1의 컨트라스트비를 가져야만 바람직한 액정패널의 특성이라 볼 수 있다.Therefore, in a perfect state, it can be regarded as desirable characteristics of the liquid crystal panel only with a contrast ratio of 100: 1.
그러나 도 4의 결과에 따르면, 상기 반사투과형 액정표시장치의 컨트라스트 비는 약 18:1의 낮은 값을 가지는 결과를 얻었다.(이하 도 3a를 참조로 설명한다.)However, according to the result of FIG. 4, the contrast ratio of the reflective liquid crystal display device has a result of having a low value of about 18: 1. The following description will be given with reference to FIG. 3A.
이와 같은 결과를 가지게 된 주된 원인은 상기 투과부를 구성하는 각 구성셀이 상기 투과부의 구성셀을 통과하는 여러 파장대의 빛을 고려하지 않고 설계되었다는 점이다.The main reason for this result is that each component cell constituting the transmission part is designed without considering light of various wavelength bands passing through the component cell of the transmission part.
상세히 설명하면, 일반적으로 액정표시장치에 구성되는 백라이트는 적/녹/청의 3파장의 빛을 발생하며, 상기 3색광을 나타내는 빛은 각각 420nm, 530nm, 470nm의 파장대를 가지는 빛이 상기 투과부의 구성셀을 한꺼번에 통과하게 된다.In detail, the backlight of the liquid crystal display generally generates three wavelengths of red, green, and blue, and the light representing the three colors of light has a wavelength band of 420 nm, 530 nm, and 470 nm, respectively. Pass the cells all at once.
이때, 상기 투과부를 구성하는 상부 제 1 위상차 필름(QWP1)(41a)과 하부 제 1 위상차 필름(QWP2)(43a)이 이루는 각과 상기 상부 제 2 위상차 필름(HWP1)(41b)과 하부 제 2 위상차 필름(HWP2)(43b)이 이루는 각은 서로 직교하지 않게 구성되었다.At this time, the angle formed by the upper first retardation film (QWP1) 41a and the lower first retardation film (QWP2) 43a constituting the transmissive portion, and the upper second retardation film (HWP1) 41b and the lower second retardation The angle which the film (HWP2) 43b makes was comprised so that it may not mutually cross.
이러한 상태에서 전압이 인가되면 상기 액정(37)은 상기 상부기판(35)과 하부기판(33)에 수직한 배열을 하게되며, 투과부를 구성하는 셀을 통과하는 각 파장대의 빛은 상기 하부 제 1, 제 2 위상차 필름(43a)(43b)을 지나 상부로 진행하려 한다.In this state, when a voltage is applied, the liquid crystals 37 are arranged perpendicularly to the upper substrate 35 and the lower substrate 33, and the light of each wavelength band passing through the cell constituting the transmission unit is the lower first. Then, the second phase difference film 43a (43b) is going to go upward.
이때, 빛의 일부는 상기 상/하부의 구성셀에 완전히 차단되지 못하고, 구성셀의 파장분산에 의한 파장별 상전이에 의해 액정의 방향자가 전부 일어서서 광학적 영향이 없는 다크상태(dark state)에서 누설광의 발생을 유발한다.At this time, a part of the light is not completely blocked by the upper and lower components of the cell, the liquid crystal is all the directors due to the phase transition by the wavelength dispersion of the component cells to leak in the dark state (optical state) has no optical effect Causes the generation of light.
따라서, 완벽한 타크상태를 구현하지 못하므로 컨트라스트비가 낮은 결과를 얻는다.As a result, it is not possible to implement a perfect tag state, resulting in a low contrast ratio.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 상기 반사투과형 액정패널의 상하부에 부착되는 각 구성셀의 설계를 달리하여, 투과모드시 완전한 다크특성에 의한 높은 컨트라스트비를 가지는 반사투과형 액정표시장치를 제작하는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve this problem, the present invention manufactures a reflection-transmissive liquid crystal display device having a high contrast ratio due to full dark characteristics in transmissive mode by changing the design of each component cell attached to the upper and lower parts of the reflection-transmissive liquid crystal panel. Its purpose is to.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고,1 is a view schematically showing a general liquid crystal display device,
도 2a 와 도 2b는 각각 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 단면도와, 투과부를 구성하는 구성셀이 이루는 광 투과축 방향을 도시한 도면이고,2A and 2B are schematic cross-sectional views of the reflective transmissive liquid crystal display device and the light transmission axis directions formed by the constituent cells constituting the transmissive part, respectively.
도 3a 내지 도 3b는 각각 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 단면도와, 투과부를 구성하는 구성셀이 이루는 광 투과축 방향을 도시한 도면이다.3A to 3B are schematic cross-sectional views of the reflective transmissive liquid crystal display device and the light transmission axis directions formed by the constituent cells constituting the transmissive part, respectively.
도 4는 종래의 설계방식에 의해 설계된 반사투과형 액정표시장치의 투과부의 인가전압에 대한 투과율의 관계를 도시한 그래프이고,FIG. 4 is a graph showing the relationship of transmittance to an applied voltage of a transmissive portion of a reflective transmissive liquid crystal display device designed by a conventional design method.
도 5는 빛을 차단하기 위한 편광판과 일축성 필름의 광 투과축 관계를 도시한 도면이고,5 is a view illustrating a light transmission axis relationship between a polarizing plate and a uniaxial film for blocking light,
도 6a 와 도 6b는 각각 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 단면도와 투과부를 구성하는 각 셀의 광 투과축 방향을 도시한 도면이다.6A and 6B are cross-sectional views of the reflective transmissive liquid crystal display device and the light transmission axis direction of each cell constituting the transmissive part, respectively.
도 7은 다크상태일 경우, 종래와 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 투과부에서의 각 파장별 투과율의 관계를 도시한 그래프이고,FIG. 7 is a graph showing the relationship between transmittances of respective wavelengths in the transmissive portion of the reflection type liquid crystal display device according to the present invention and in the dark state;
도 8은 다크상태일 경우, 종래와 본 발명에 따른 전압대 투과율의 관계를 도시한 그래프이다.8 is a graph showing a relationship between voltage vs. transmittance according to the prior art and the present invention in a dark state.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
123 : 상부기판 125 : 하부기판123: upper substrate 125: lower substrate
127 : 액정 129 : 반사판127: liquid crystal 129: reflector
131 : 상부 편광판 133 : 상부 광대역 위상차 필름131: upper polarizing plate 133: upper broadband retardation film
135 : 하부 광대역 위상차 필름 137 : 하부 편광판135 lower broadband retardation film 137 lower polarizing plate
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 상부 편광판과; 상기 상부 편광판의 하부에 위치하고 상부 제 1 일축성 필름(QWP)과 상부 제 2 일축성 필름(HWP)이 합착된 상부 광대역 위상차필름(QWP)과; 상기 광대역 위상차필름(QWP)의 하부에 위치하는 상부기판과; 상기 상부기판의 하부에 위치하고 전압을 인가하면, 상기 기판에 대해 수직으로 배향하는 액정층과; 상기 액정층의 하부에 위치하고, 투과홀이 형성된 반사전극과, 투명전극이 차례로 구성된 반사전극을 포함하는 하부기판과; 상기 하부기판의 하부에 위치하고, 광투과축이 상기 상부 제 1 일축성 필름(QWP)과 상기 상부 제 2 일축성 필름(HWP)의 광 투과축에 대해 각각 수직하도록 구성된 하부 제 1 일축성 필름(QWP)과 하부 제 2 일축성 필름(HWP)이 합착된 하부 광대역 위상차 필름(QWP)과; 상기 하부 광대역 위상차 필름(QWP)의 하부에 위치하고, 광 투과축이 상기 상부 편광판의 광투과축과 수직하도록 구성된 하부 편광판을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a reflective transmissive liquid crystal display device comprising: an upper polarizing plate; An upper broadband retardation film (QWP) disposed below the upper polarizer and having an upper first uniaxial film (QWP) and an upper second uniaxial film (HWP) bonded thereto; An upper substrate positioned below the wideband retardation film QWP; A liquid crystal layer positioned below the upper substrate and oriented perpendicular to the substrate when a voltage is applied; A lower substrate positioned below the liquid crystal layer and including a reflective electrode having a transmissive hole and a reflective electrode sequentially formed; A lower first uniaxial film disposed under the lower substrate and configured to have a light transmission axis perpendicular to a light transmission axis of the upper first uniaxial film QWP and the upper second uniaxial film HWP, respectively; A lower broadband retardation film QWP, to which QWP) and a lower second uniaxial film HWP are bonded; The lower polarizer includes a lower polarizer positioned below the lower wideband retardation film QWP and configured to have a light transmission axis perpendicular to the light transmission axis of the upper polarizer.
상기 상부 제 1 일축성필름과 하부 제 1 일축성필름은 진행하는 빛이 λ/4의 위상값을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.The upper first uniaxial film and the lower first uniaxial film are characterized in that the advancing light has a phase value of λ / 4.
상기 상부 제 2 일축설필름과 하부 제 2 일축성필름은 진행하는 빛이 λ/2의위상값을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.The upper second uniaxial snow film and the lower second uniaxial film are characterized in that the advancing light has a phase value of λ / 2.
상기 상부 제 1 일축성필름(QWP)의 투과축방향은 하부편광판의 광투과축(00)을 기준으로 170o를 이루도록 설계되고 상기 하부 제 1 일축성필름은 80o를 이루도록 설계된 것을 특징으로 한다.The transmission axis direction of the upper first uniaxial film (QWP) is designed to form 170 o based on the light transmission axis (0 0 ) of the lower polarizing plate and the lower first uniaxial film is designed to achieve 80 o do.
상기 상부 제 2 일축성필름(QWP)의 투과축방향은 하부편광판의 광투과축(00)을 기준으로 107.5o를 이루도록 설계되고 상기 하부 제 2 일축성필름은 17.5o를 이루도록 설계된 것을 특징으로 한다.The transmission axis direction of the upper second uniaxial film (QWP) is designed to form a 107.5 o based on the light transmission axis (0 0 ) of the lower polarizing plate and the lower second uniaxial film is designed to achieve a 17.5 o . do.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
- 실시예 -Examples
본 발명은 전술한 반사투과형 액정표시장치의 구성셀을 설계함에 있어서, 상기 투과부에서의 명확한 다크특성을 위해, 상기 각 위상차필름의 투과축 방향이 서로 수직을 이루도록 설계하였다.In the present invention, the cell of the above-mentioned reflection-transmissive liquid crystal display device is designed so that the direction of transmission axis of each retardation film is perpendicular to each other in order to have a clear dark characteristic in the transmission part.
그림 5는 광투과축 방향이 서로 직교하도록 구성한 두 장의 편광판과, 이러한 편광판 사이에 위치한 두장의 일축성 필름의 투과축 방향을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing two polarizing plates configured so that the light transmission axis directions are perpendicular to each other, and a transmission axis direction of two uniaxial films positioned between the polarizing plates.
일축성 필름을 위상차필름으로 사용하는 구조에서 직교하는 편광판(111)(113) 사이에 위치하는 두 장의 일축성 필름(115)(117)의 광 투과축이직교하여야만 모든 파장에서의 위상지연이 완전히 상쇄되어 상기 편광판 사이에서 완전한 빛 차단을 이룰 수 있다.In the structure using the uniaxial film as the retardation film, the phase transmission at all wavelengths must be complete only when the light transmission axes of the two uniaxial films 115 and 117 positioned between the polarizing plates 111 and 113 are perpendicular to each other. Offset to achieve complete light blocking between the polarizers.
따라서, 이러한 원리를 이용하여 상기 반사투과형 액정표시장치의 각 구성셀의 설계하면 명확한 다크특성을 얻을 수 있다.Therefore, by designing each component cell of the reflection-transmissive liquid crystal display device using this principle, it is possible to obtain a clear dark characteristic.
단, 본 발명에서는 도 3의 구성에 따른 상기 상부기판(35)의 상부에 배치되는 상부 편광판(49)과 상부 광대역 위상차필름(QWP)(41a+41b)은 반사부의 빛의 진행상태에 영향을 주는 구성 요소이므로 원래의 설계대로 구성하고, 상기 하부기판(35)의 하부에 구성되는 하부 편광판(51)과 하부 제 1, 제 2 위상차 필름(43a)(43b)을 포함하는 하부 광대역 위상차필름(QWP)의 설계를 달리한다.However, in the present invention, the upper polarizing plate 49 and the upper broadband retardation film (QWP) 41a + 41b disposed on the upper substrate 35 according to the configuration of FIG. 3 affect the light traveling state of the reflecting unit. Since the main component is configured as the original design, the lower broadband retardation film including a lower polarizing plate 51 and lower first and second retardation films 43a and 43b formed under the lower substrate 35 ( QWP) design is different.
도 6a 와 도 6b는 각각 반사투과형 액정표시장치와 본 발명에 따른 각 구성셀의 광투과축 방향을 도시한 도면이다.6A and 6B are diagrams showing the light transmissive axis directions of the reflective transmissive liquid crystal display and each of the constituent cells according to the present invention.
도 6a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치(121)는 상부기판(123)과 하부기판(125)과, 상기 상부기판(123)과 하부기판(125)사이에 위치한 액정(127)을 포함한다.As shown in FIG. 6A, the reflective liquid crystal display 121 according to the present invention includes a liquid crystal positioned between an upper substrate 123 and a lower substrate 125 and between the upper substrate 123 and the lower substrate 125. 127.
상기 액정(127)은 전압을 인가하였을 경우, 수직 배열하는 특성을 가지는 트위스티드 네마틱액정 모드(twisted nematic LC mode) 또는 호모지니어스 액정모드(homogeneous LC mode) 등을 사용할 수 있다.When the voltage is applied, the liquid crystal 127 may use a twisted nematic LC mode or a homogeneous LC mode having a vertical alignment characteristic.
액정이 수직배열하게 되면 등방적 상태가 되어, 상기 액정을 지나가는 빛은 위상의 변화없이 그대로 액정을 통과하는 특성을 가진다.When the liquid crystal is vertically aligned, the liquid crystal is in an isotropic state, and the light passing through the liquid crystal has a characteristic of passing through the liquid crystal as it is without changing the phase.
상기 하부기판(125)은 투과홀(129a)을 포함하는 반사판(129)을 포함하여 구성한다.The lower substrate 125 includes a reflecting plate 129 including a transmission hole 129a.
상기 상부기판(123)의 상부에는 상부 편광판(131)과 광대역의 위상차판(133)이 구성되는데, 여기서 상기 광대역의 위상차판(QWP)(133)은 λ/4플레이트의 특성을 가지는 상부 제 1 위상차판(QWP)(133a), λ/2 플레이트의 특성을 가지는 상부 제 2 위상차판(HWP)(133b)을 합착하여 구성한다An upper polarizing plate 131 and a wideband retardation plate 133 are formed on the upper substrate 123, where the wideband retardation plate (QWP) 133 has a characteristic of λ / 4 plate. The phase difference plate (QWP) 133a and the upper second phase difference plate (HWP) 133b having the characteristics of the λ / 2 plate are bonded to each other.
즉, 두 장의 일축성 필름을 합착하여 구성한 형태이다.That is, it is the form comprised by bonding two sheets of uniaxial film together.
상기 하부기판(125)의 하부에는 하부 편광판(135)과 하부 광대역 위상차판(135)이 구성된다.The lower polarizer 135 and the lower wideband phase difference plate 135 are formed under the lower substrate 125.
상기 하부 광대역 위상차판(135) 또한 일반적으로 하부 λ/4플레이트의 특성을 가지는 하부 제 1 위상차판(QWP2)(135a)과 λ/2 플레이트의 특성을 가지는 하부 제 2 위상차판(HWP)(135b)이 합착되어 구성된 것이다.The lower wideband retardation plate 135 also generally has a lower first retardation plate (QWP2) 135a having a characteristic of a lower λ / 4 plate and a lower second retardation plate (HWP) 135b having a characteristic of a λ / 2 plate. ) Is a combination of the two.
이와 같은 구성셀의 각 광축방향이 이루는 각은 도 6b에 도시한 바와 같다.The angle formed by the optical axis directions of the constituent cells is as shown in FIG. 6B.
즉, 하부 편광판(135)을 기준으로, 상기 상부 편광판(131)은 하부 편광판(135)과 광 투과축의 방향이 수직(90o)을 이루도록 구성하며, 상기 상부 제 1 위상차판(QWP1)(133a)은 상기 기준선(137)에 대해 광투과축이 170o을 이루도록 구성하고, 상기 하부 제 1 위상차판(QWP1)(135a)은 상기 하부 편광판(135)에 대해 광투과축이 80o를 이루도록 구성한다.That is, based on the lower polarizing plate 135, the upper polarizing plate 131 is configured such that the direction of the light transmitting axis and the lower polarizing plate 135 are perpendicular to each other (90 o ), and the upper first retardation plate (QWP1) 133a. ) Is configured such that the light transmission axis is about 170 ° with respect to the reference line 137, and the lower first retardation plate (QWP1) 135a is configured such that the light transmission axis is about 80 ° with respect to the lower polarizer 135. do.
그러므로, 상기 상부 제 1 위상차판(133a)과 하부 제 2 위상차판(135a)의 광투과축은 서로 90o도로 수직하게 구성된다.Therefore, the light transmission axis of the upper first retardation plate (133a) and a lower second phase difference plate (135a) are adapted to each other 90 o degrees vertical.
또한, 상기 상부 제 2 위상차판(HWP1)(133b)은 상기 하부 편광판(135)에 대해 107.5의 광투과축을 가지도록 구성하며, 상기 하부 제 2 위상차판(HWP2)은 상기 상기 하부 편광판(137)의 투과축에 대해 17.5의 광투과축을 가지도록 구성한다.In addition, the upper second retardation plate (HWP1) (133b) is configured to have a light transmission axis of 107.5 with respect to the lower polarizing plate 135, the lower second retardation plate (HWP2) is the lower polarizing plate (137) It is configured to have a light transmission axis of 17.5 with respect to the transmission axis of.
결과적으로, 상기 상부 제 2 위상차필름(133b)과 하부 제 2 위상차필름(135b) 또한 서로 수직하게 구성될 수 있다.As a result, the upper second retardation film 133b and the lower second retardation film 135b may also be perpendicular to each other.
이와 같은 설계대로 각 셀을 구성하게 되면, 도 4에서 설명한 바와 같이 각 구성셀을 진행하는 각 파장대의 빛을 모두 차단할 수 있는 효과가 있다.,When each cell is configured as described above, as described with reference to FIG. 4, it is possible to block all the light of each wavelength band traveling through each component cell.
도 7은 종래에 따라 설계된 각 구성셀과 본 발명에 따라 설계된 각 구성셀을 통과하는 빛의 파장에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.7 is a graph showing transmittance according to the wavelength of light passing through each component cell designed according to the present invention and each component cell designed according to the present invention.
도시한 바와 같이, 종래의 특성곡선(211)은 적색을 나타내는 630nm의 파장대를 가지는 빛과 청색을 나타내는 470nm의 파장대를 가지는 빛의 투과율(빛 누설)이 상당히 높음을 알 수 있다.As shown, it can be seen that the conventional characteristic curve 211 has a considerably high transmittance (light leakage) of light having a wavelength range of 630 nm representing red and light having a wavelength range of 470 nm representing blue.
따라서, 종래의 구조는 다크상태 일 경우에도 전술한 바와 같이, 일부 파장대를 가지는 빛이 누설되어 명확한 다크상태를 표현할 수 없다.Therefore, in the conventional structure, even in the dark state, as described above, light having some wavelength bands may leak and thus may not express a clear dark state.
반면에 본 발명의 특성곡선(123)을 보면, 투과부의 각 구성셀을 진행하는 각 파장대의 빛은 투과율이 거의 0값임을 알 수 있다.On the other hand, looking at the characteristic curve 123 of the present invention, it can be seen that the light transmittance of each wavelength band traveling through each of the constituent cells of the transmission part is almost zero.
따라서, 다크상태일 경우 빛의 누설이 거의 발생하지 않는 결과를 얻을 수 있다.Therefore, in the dark state, it is possible to obtain a result in which light leakage hardly occurs.
도 8은 도 7의 두 경우에 대한 투과율대 전압곡선을 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing transmittance versus voltage curves for the two cases of FIG.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 앞서 설명한 노말리 화이트(normally white : NW)모드를 가지는 액정표시장치를 예로 든다.The reflective liquid crystal display device according to the present invention is an example of the liquid crystal display device having the normally white (NW) mode described above.
따라서, 전압이 인가되었을 경우(Von=5V), 완전한 다크상태를 표시하여야 한다.Therefore, when voltage is applied (V on = 5 V), the full dark state should be indicated.
도시한 바와 같이, 종래의 전압대 투과율의 곡선(125)을 보면 전압이 인가된 경우(Von=5V) 상당한 투과율을 나타내는 것을 볼 수 있으나, 본 발명에 따른 전압대 투과율의 곡선(127)을 보면 전압이 인가되었을 경우(Von=5V), 투과율이 거의 0 값을 가짐을 알 수 있다.As shown, the conventional voltage band transmittance curve 125 shows a significant transmittance when a voltage is applied (V on = 5V), but the voltage band transmittance curve 127 according to the present invention is shown. It can be seen that when the voltage is applied (V on = 5 V), the transmittance is almost zero.
따라서, 종래에 따른 반사투과형 액정표시장치의 투과부에서의 컨트라스트비가 18:1인 반면, 본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치의 투과부의 컨트라스트비는 82:1의 결과를 얻었다.Therefore, the contrast ratio of the transmission portion of the conventional transmissive liquid crystal display device is 18: 1, while the contrast ratio of the transmission portion of the reflective liquid crystal display device according to the present invention is 82: 1.
따라서, 종래에 비해 월등히 높은 휘도특성을 가지는 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있다.Therefore, it is possible to fabricate a reflection-transmissive liquid crystal display device having a much higher luminance characteristic than in the prior art.
본 발명에 따른 반사투과형 액정표시장치는 하부기판의 하부에 구성되는 하부 제 1 , 제 2 위상차필름과 상부 제 1, 제 2 위상차필름이 이루는 광축각을 각각 수직으로 구성하여, 다크상태일 경우 투과부를 통과하는 전 파장대의 빛을 차단할수 있기 때문에 명확한 다크특성에 의한 컨트라스비의 향상효과가 있다.The reflective transparent liquid crystal display according to the present invention vertically configures an optical axis formed by the lower first and second retardation films and the upper first and second retardation films formed under the lower substrate, and is transparent in the dark state. Since it can block the light of all wavelengths passing through, there is an effect of improving the contrast ratio by the clear dark characteristics.
따라서, 높은 휘도특성을 가지는 반사투과형 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that a reflective transmissive liquid crystal display device having high luminance characteristics can be manufactured.
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