단일 셀 갭을 가지는 PVA모드 반투과형 LCD 개발

Abstract

디스플레이 산업의 발달과 사회의 급격한 정보화로 인해 실내 및 실외 환경 모두에서 시인 특성이 뛰어나며 소비 전력이 적어 휴대가 적합한 반투과형 LCD(transflective liquid crystal display)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 LCD의 대부분을 차지하는 투과형 LCD(transmissive liquid crystal display)는 광원으로 배면광원(backlight)를 사용하여 실내나 어두운 곳에서 높은 휘도와 명암 대비비를 보이는 장점을 갖는 반면 실외나 밝은 곳에서는 그렇지 못하는 문제점이 있다. 이에 반해, 반사형 LCD(reflective liquid crystal display)는 주변 광원(ambient light)을 사용하므로, 실외 혹은 밝은 곳에서의 전기 광학 특성이 양호하지만, 실내 및 어두운 곳에서의 사용이 제한되는 단점이 있다. 반투과형 LCD는 두 가지 모드의 장점을 결합하여 실내외 모두에서 우수한 시인 특성을 보이므로 외부 환경 변화가 잦은 휴대용 디스플레이에 적합하다. 반투과형 LCD를 구현하기 위한 방법으로 이중 셀갭을 이용하거나 영역별로 다른 모드를 구현하는 기술들이 연구되어 왔다. 하지만 이들은 제작 공정의 복잡성이나 구동을 위해 다중 회로가 필요하다는 등의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 기존의 반투과형 구조가 가지는 문제점들을 개선하기 위하여 단일 셀갭을 가지며 단일 모드로 구동이 간편하도록 전극 패터닝 법을 이용한 PVA(patterned vertical alignment)모드 반투과형 LCD를 제안하였다. 본 구조에서는 반사영역과 투과영역의 광경로 차이를 극복하기 위해 각 영역의 chevron 형태 전극 구조의 비틀린 각도를 다르게 설계하였다. 두 영역의 서로 다른 azimuthal 각도의 액정 분포 구조는 복굴절 효과를 통해 광경로를 보상하게 된다. 또한, 전극 구조의 최적화를 통해 두 영역간 계조 표시를 일치시켜 단일 구동이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 반투과형 구조는 내부에 단일 λ/4 위상지연판과 단일 편광자를 적용함으로써 공정이 간단하고 박형화가 용이하다는 장점을 가지고 있다.; Recently, transflective liquid crystal displays (LCDs) have been much attention for mobile applications due to their good display performance under indoor and outdoor environments as well as low power consumption. In the early stage of developing transflective LCDs, transflective LCDs usually adopt the multi-cell gap structures in subpixels of transmissive and reflective parts for compensating optical path difference between two subregions. Although the these multi cell gap approaches for fabricating transflective LCD have shown good optical characteristics, the complexity of manufacturing processes and the degraded display performance due to the non-uniform alignment of liquid crystals (LCs) at the boundary of two different region remain to be solved for utilizing these techniques for practical transflective LCD applications. To overcome these problems, the transflective LCDs with a single cell gap were suggested before by adopting two dissimilar LC modes for each region. However, diverse LC modes in each part result in different responses of LC layer to an applied voltage. As a result, electro-optic (EO) characteristics are different between two parts such as threshold voltage, optical efficiency and voltage-transmittance (V-T) or voltage-reflectance (V-R) curve characteristics. Thus, for adopting these LC modes as transflective LCD, a complex driving circuitry system is necessary because the different driving schemes for the transmissive and reflective parts are required to realize a high image quality display device. In this paper, We proposed a novel transflective liquid crystal display (LCD) structure having a single cell gap and a single LC mode simultaneously by utilizing different patterned electrode configuration. In our device, the intrinsically induced optical path difference between transmissive and reflective part was compensated by modifying LCs optic axis angle with dissimilar electrode pattern. Provoked optical retardations in each part were designed to show the identical electro-optic characteristics of the device and the operating principle was confirmed by both computer simulation analysis and experimental results. Moreover, the grey scale mismatch was minimized by optimizing the electrode patterning angle in the reflective part. By using this powerful technique, we can easily fabricate transflective LCDs with good electro-optic characteristics even in the same cell gap and same optical configuration such as polarizers and retardation films over the whole panel area.