KR0128991B1 - 산란성 백색층과 컬러필터를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

산란성 백색층과 컬러필터를 갖는 액정표시장치

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KR0128991B1
KR0128991B1 KR1019920021957A KR920021957A KR0128991B1 KR 0128991 B1 KR0128991 B1 KR 0128991B1 KR 1019920021957 A KR1019920021957 A KR 1019920021957A KR 920021957 A KR920021957 A KR 920021957A KR 0128991 B1 KR0128991 B1 KR 0128991B1
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가즈따까 하나오까
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세끼자와 다다시
후지쓰 가부시끼가이샤
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Abstract

본 액정표시장치는, 2색성색소를 함유한 제1액정층과, 광산란성을 갖는 제2액정층 및, 상기 기판들중 하나내에 설치된 컬러필터를 구비하며 ; 상기 제 1과 제 2액정 층이 서로 분리되어 층상으로 배열돼 있고, 상기 기판들간에 서로 중첩돼 있다.
상기 제 1액정층의 임계전압은, 예를들어, 상기 제 2액정층의 임계전압보다 낮다.(V1V2)
따라서, 상기 액정에 공급된 전압이, 제 1액정층의 임계전압(V1)보다 더 낮은 경우, 상기 2색성 색소에 의해서 광이 흡수되어, 표시면상에 흑점을 형성한다.
액정에 공급된 전압이, 상기 제 1액정층의 임계전압(V1)보다 더 높고, 상기 제 2액정층의 임계전압(V2)보다 더 낮은 경우, 제 2액정층이 백색 및 탁한 상태로 되고, 그럼으로써 표시면상에 백(白)점을 형성한다. 상기 액정에 공급된 전압이 상기 제 2액정층의 임계전압(V2)보다 높으면, 광이 제 1과 제 2액정층을 모두 투과하고, 컬러필터를 직접 볼 수 있다.

Description

산란성 백색층과 컬러필터를 갖는 액정표시장치
제 1도는 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시장치의 횡단면도.
제 2도는 공급전압과 광투과율간의 관계도.
제 3a도는 공급전압이 임계전압보다 낮을 때 제 2액정층중에서 광의 투과 태양을 나타낸 도면.
제 3b도는 공급전압이 임계전압보다 높을 때를 나타낸, 제 3a도와 유사한 도면
제 4a도는 공급전압이 임계전압보다 낮을 때 상기 제 1액정층에서 광의 흡수태양을 나타낸 도면.
제 4b도는 공급전압이 임계전압보다 높을때를 나타낸 제 4a도와 유사한 도면
제 5a와 5b도는, 액정 캡슐의 제조방법 예를 나타낸 도면.
제 6도는 액정캡술 제조중 자외선 빔의 강도와 임계전압간의 관계와, 액정 캡슐의 직경과 자외선 빔의 강도간의 관계를 나타낸 그래프.
제 7도는 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정 표시장치도.
제 8도는 본 발명의 제 3실시예에 의한 액정 표시장치도.
제 9도는 본 발명의 제 4실시예에 의한 액정표시장치도.
제 10도는 본 발명의 제 5실시예에 의한 액정표시장치도.
제 11도는 제 2유리판내에 설치된 화소전국들의 액티브(active)매트릭스의 설명도.
제 12도는 박막 트랜지스터를 관통하는, 제 11도의 제2유리판의 횡단면도.
제 13도는 본 발명의 제 6실시예에 의한 액정 표시 장치도.
제 14도는 본 발명의 제 7실시예에 의한 액정 표시장치도.
본 발명은 산란성 백색층과 컬러 필터를 구비한, 콘트라스트가 양호한 액정컬러 표시장치에 관한 것이다.
최근, 노트(note)형 퍼스켬과 노트형 워드프러세서 등의 휴대식 OA기기가 널리 보급돠고 있고, 액정표시장치는, 이러한 휴대식 OA기기용으로 적합하게 돼 있다.
휴대식 OA기기는, 용이한 수송을 위해서 경량화와 소모전력 절감이 요구되고 있다. 일반적인 액정표시장치는, 한쌍의 대향하는 투명기판간에 삽입된 트위스티드 네마틱(twisted nematic)액정을 포함한 액정 판넬을 구비하고 있다. 이 액정판넬의 양측에는 편광기들이 배치되어, 광입사측의 편광기가 소정의 직선 편광광을 선택적으로 투과시키고, 상기액정이 상기 직선 편광광을 변조시키고, 광출사측 편광기가, 상기 입사 편광광으로 부터 90o회전된 상기 직선편광광을 투과 또는 차단하도록 되어있다. 상기 액정판넬들은, 투과형 또는 반사형으로서 분류되며, 투과형은, 상기 액정판넬의 후면측에 백라이트(back light)를 포함하며, 더욱 자주 사용된다.
편광기들을 사용하는 액정표시장치에서는, 입사광의 대략1/2이 편광기에 의해 흡수되고 편광기를 투과하는 광량이 감소되므로, 밝은 표시를 얻기 위해서 백라이트와 같은 조명수단의 구비가 필요하다. 백라이트와 같은 조명수단이 사용되는 경우, 전력소비량이 증가됨으로써, 휴대식 OA기기의 경우, 그 내부의 드라이 배터리(dry battery)의 수명이 짧아진다. 또한, 적색, 녹색, 청색을 갖는 컬러 필터를 투명형 액정표시장치에 사용하여 컬러화상을 표시하는 경우, 상기 컬러 필터에 의해서 광이 어느정도 흡수된다.
또한, 상기 컬러필터와 함께 블랙(black)매트릭스를 사용하는 경우, 유용한 광의 양이 더욱 감소된다. 따라서, 종래의 액정표시장치에서는, 백 라이트없이 밝은 표시를 얻기가 곤란하다.
일본 특개평 3-198028호 공보에는, 2색성색소를 함유하며 상이한 임계전압들을 각각 갖으며, 한 평면내에 배열된 컬러 부분들을 갖는 컬러 필터의 설치를 대체한 복수의 중첩된 액정층을 갖는 액정컬러 표시장치가 개시돼 있다.
공급전압이 각 임계전압들보다 높거나 또는 낮도록, 액정에 공급되는 전압을 제어함으로써 중첩된액정층들중 하나에 특정 색을 갖는 2색성 색소를 제공하는 것이 가능하다.
그러나, 상기 액정표시장치는, 감법 혼색에 의한 색을 제공하며, 2액정층중 색의 중첩이 검게되며, 따라서, 유용한 색의 수가 적고, 콘트라스트가 불량하다.
본 발명의 목적은, 백 라이트없이 밝은 표시를 얻을 수 있고, 많은 색을 실현할 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 제 1과 제 2대향기판과, 임계전압을 갖으며 2색성 색소를 함유한 제1액정층과, 상기 제 1액정층과는 다른 임계전압과 광산란성을 갖는 제 2액정층 및, 상기 기판들중 하나내에 설치된 컬러필터를 구비하며 : 상기 제 1과 제 2액정층이 서로 분리되어 층상으로 배열돼 있고, 상기 기판들간에 서로 중첩돼 있느 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.
상기 구성에 의하면, 예를들어, 상기 액정셀에 공급된 전압이, 2색성 색소를 함유한 제 1액정층의 임계전압보다 더 낮은 경우, 상기 제 1액정층의 2색성 색소에 의해서 광이 흡수되어, 표시면상에 흑점을 형성한다.
액정에 공급된 전압이, 상기 제 1액정층의 임계전압보다 더 높으면, 광이 상기 액정층을 투과한다. 상기 후자의 상황(즉, 전압이 제 1액정층의 임계전압보다 더 높은 경우)에서는, 액정에 공급된 전압이 광산란성을 갖는 제 2액정층의 임계전압보다 더 낮은 경우, 광이 산란되어 제 2액정층을 충분하게 백색 및 탁한 상태로 만들고, 그럼으로써 표시면상에 백(白)점을 형성한다.
상기 액정에 공급된 전압이 상기 제 2액정층의 임계전압보다 높으면, 광이 제 2액정층을 투과하며(따라서, 제 1과 제 2액정층을 모두 투과하며), 상기 광이 제 1과 제 2액정층을 모두 투과하면, 컬러필터를 직접 볼수 있다. 상기 컬러필터는, 각 화소영역내의 각 색 부분내에 복수의 색부분을 포함하고 있고, 선택된 색 부분의 적절한 조합에의해 얻어진 많은 색을 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 1쌍의 대향 기판과, 이 기판들간에 삽입된 액정층과, 상기 기판들중 하나내에 설치된 전극수단과, 화서전극 및, 다른 한 기판내에 설치된 컬러필터를, 구비하며 ; 상기 다른 기판이 제 1과 제 2표면을 갖으며; 상기 컬러 필터가 상기 다른 기판의 제 1표면내에 설치돼 있고, 박막 트랜지스터들을 갖는 화소전극들이 상기 다른 기판의 제 2표면내에 설치돼 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.
이 경우, 상기 컬러필터와 화소전극들이 상기 다른 공통 기판내에 설치돼 있으므로 상기 컬러필터와 화소전극들의 대응 포지션닝(positioning)을 용이하게 할 수 있다.
또한, 컬러필터를 기판내에 설치하고, 상기 컬러필터위에 화소전극들이 설치돼 있는 구성에 비하여, 상기 화소전극들과 박막 트랜지스터를 상기 기판상에 직접 형성할 수 있다.
이러한 특징은, 상기 액정표시장치의 제 1특징, 또는 다른 액정표시장치의 특징들과 조합하여 채용할 수 있다.
본 발명을, 첨부도면들을 참조한 양호실시예들로써 더욱 명확히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치를 나타낸다. 액정표시장치는 제 1유리기판(12)과, 이 제1유리기판과 소간격을 두고 대향된 제2유리기판(14) 및, 상기 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14)간에 삽입된 액정 LC를 포함한 액정판넬(10)을 구비하고 있다. 상기 액정 LC는, 임계전압이 V1이고, 2색성색소(25)(제4a도 참조)를 함유한 제 1액정층(16)과 ; 상기 제1액정층(16)의 임계전압 V1과는 다른 임계전압 V2를 갖는 제2액정층(18)을 구비하고 있다. 상기 제2액정층(18)은 2색성색소를 실질상 함유하고 있고, 광란성을 갖고 있다.
상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)은 서로 분리되어 층상으로 배열돼 있고, 상기 유리기판(12)와 (14)간에 서로 중첩돼 있다. 편광기들은 본 실시예에서는 사용되지 않고 있다.
제1도에서, 2색성색소(25)를 갖는 제1액정층(16)은, 중합체 분산형 액정캡슐들을 함유하고 있다. 즉, 액정캡슐들(22)이 투명수지층(20)중에 분산돼 있다.
2색성색소(25)(미쓰이 도아쓰 다이사제 S387)5중량%가 액정캡슐(22)중에 함유돼 있다. 또한 2색성색소를 함유치 않는 제 2액정층(18)은 중합체 분산형 액정캡슐들을 함유하고 있다. 즉, 액정갭슐들(26)이 투명수지층(24)중에 분산돼 있다. 상기 액정캡슐들(26)중에는 2색성색소가 첨가돼 있지 않다.
제1도에서, 상기 제1유리기판(12)은 투명하며, 목시되는 화면상의 표시면을 구성하고 있다. 화소전극들(28)이, 상기 제1유리기판(12)의 내표면상에 설치돼 있다.
제2유리기판(14)은 또한 투명하고, 반사층(30)이 제2유리기판(14)의 내표면상에 설치돼있다. 따라서, 본 실시예는 반사형 액정표시장치이다. 그러나, 본 발명에 의하면, 반사층(30)을 생략할 수 있고, 이 반사층(30)대신에 광산란층을 제공할 수 있다.
또한, 상기 반사층(30)을 생략하고, 백색유리기판으로 제2유리기판(14)을 형성할수 있다.
상기 반사층(30)상에 컬러필터(32)가 설치돼 있다. 상기 컬러필터(32)는, 적색부 32R, 녹색부 32G,청색부 32B를 구비하고 있다.
3개의 색부분 32R, 32G, 32B는 하나의 화소 또는 화소영역을 형성하고 있다.
화소전극들(34)은, 상기 색부분 32R, 32G, 32B상에 각각 설치돼 있다. 상기 제 1유리기판(12)의 화소전극들(28)은, 상기 제2유리기판(14)의 화소전극들(34)에 대응하여 설치돼 있다. 그러나, 상기 화소전극들(28,34)중 하나를 관련된 유리기판상에 연속적으로 설치된 공통 전극에 의해서 대체할수 있다. 이 경우, 상기 화소전극들(34)과 컬러필터(32)의 포지션닝을 양호하게하기 위하여 화소전극들(34)과 컬러필터(32)를제 2유리기판(14)내에 배치하는 것이 바람직 하다.
제2도를 참조해보면, 상기 2색성색소(25)를 함유한 제1액정층(16)은 임계전압 V1을 갖고 있고, 2색성색소를 함유치 않은 제2액정층(18)은 임계전압 V2를 갖고 있다.
제1도의 실시예에서는, V1V2의 관계가 성립한다. 따라서, 화소전극(28)과 (34)간에 공급된 전압이 상기 제1액정층(16)의 임계전압 V1보다 낮으면, 상기 제 1유리기판(12)에서 입사된 광이 제1액정층(16)의 2색성색소(25)에 의해서 흡수되어 표시면상에 흑점을 형성한다. 상기 공급전압이 제1액정층(16)의 임계전압 V1보다 높고 제2액정층(18)의 임계전압 V2보다 낮으면, 광이 제1액정층(16)을 투과하나, 산란되어, 상기 제2액정층(18)을 충분히 백색이고 흐리게 하여, 표시면상에 백점을 형성한다.
공급전압이 상기 제2액정층(18)의 임계전압V2보다 더 높으면, 광이 제1액정층(16)과 제 2액정층(18)을 투과하며, 따라서 제1유리기판(12)측의 사람이, 상기 투명 액정층들(16, 18)후부의 컬러필터(32)의 색부분 32R, 32G, 32B중 어느 하나 또는 임의의 조합을 볼 수 있다. 따라서, 모든 화면에 대해서 적당한 색조합을 사용하여, 다색의 컬러표시를 실행할 수 있다.
제3도와 제4도를 참조해서, 중합체 분산형 액정캡슐(22, 26)을 함유한, 제1과 제2액정층(16,18)을 상세히 설명한다.
상기 제1과 제2액정층(16, 18)은, 각각, 제3도와 4도에서 유리기판(12)와 (14)간에 개별적으로 도시돼 있다.
또한, 상기 제 1액정층(16)과 제 2액정층(18)과 제1유리기판(12)과 제 2유리기판(14)의 두께에 관한 치수들이 도시돼 있다.
제3a도와 3b도에 도시된 바와같이, 제2액정층(18)은, 투명수지(24)중에 분산된 액정캡슐들(26)을 구비하고 있다. 상기 액정캡슐들(26)은, 유적(油滴)처럼 응집된 액정분자들(23)을 함유하고 있다.
제3a도는, 전압이 공급되지 않을 경우(공급전압이 제2액정층(18)의 임계전압 V2보다 낮다)의 액정표시장치를 나다내며, 상기 액정캡슐들(26)각각의 액정분자들(23)이 랜덤하게 분포돼 있다.
상기 액정표시장치에 입사된 광은, 화살표로 표시된 바와같이, 상기 액정캡슐들(26)의 액정분자들(23)에 충돌되어, 전 방향으로 산란되어, 흰구름같은 상태를 형성한다.
제3b도는 전압이 공급되는 경우(공급전압이 제2액정층(18)의 임계전압 V2보다 더 높다)의 액정표시장치를 나타내며, 각 액정캡슐(26)의 액정분자들(23)이, 상기 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14)의 표면에 수직하게 배향돼 있다.
따라서, 액정표시장치에 입사된 광은 화살표로 표시된 바와같이, 각 액정캡슐(26)을 투과하며, 기석은, 중합체 분산형 액정표시장치에서 주시돼 있다.
제4a도와 4b도에 도시된 바와같이 블랙 2색성색소(25)를 함유한 제1액정층(16)은, 또한, 투명수지(20)중에 분산된 액정캡슐들(22)을 함유하고 있다. 상기 액정캡슐들 (22)은 유적처럼 응집된 액정분자들(23)을 함유하고 있다. 2색성색소(25)의 분자들의 액정분자들(23)간에 부가돼 있다.
상기 2색성색소(25)의 분자들은 긴 막대형상이고, 상기 2색성색소(25)의 분자들은 상기 액정분자들(23)과 유사하게 랜덤하게 분포돼 있다.
제4a도는 전압이 공급되지 않은 경우(공급전압이 상기 제1액정층(16)의 임계전압 V1보다 낮다)의 액정표시장치를 나타내며, 각 액정캡슐(22)의 2색성색소(25)의 분자들과 액정분자들(23)이 랜덤하게 분포돼 있다.
이 경우, 광이 화살표로 도시된 바와같이 상기 액정표시장치에 입사되면, 광은 상기 2색성색소(25)에 의해 흡수된다. 따라서, 이러한 상태는 흑색으로 나다난다.
제4b도는 전압이 공급되는 경우(공급전압이 상기 제1액정층(16)의 임계전압 V2보다 높다)의 액정표시장치이고, 상기 액정캡슐들(22)각각의 2색성색소(25)의 분자들과 액정분자들(23)이, 상기 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14)의 표면들에 수직하게 배향돼 있다.
따라서, 상기 액정표시장치에 입사된 광은, 화살표로 도시된 바와같이, 각 액정캡슐(22)을 투과한다. 상기 2색성색소(25)는, 상기 입사광과의 각도 관계에 따라서 광을 흡수하거나 또는 광을 투과시키는 성질을 갖고 있다.
제1도의 실시예의 작용은, 제3a도와 3b도 , 제4a도와 4b도의 제1과 제2액정층(16,18)의 작용들의 조합이다.
상기 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 상기 공급전압을 제어함으로써 제 1액정층(16)에 의해 흑점을 형성할 수 있고, 광이 제1액정층(16)을 투과할 때 제2액정층(18)에 의해서 백점을 형성하거나 또는 광이 상기 제1과 제2액정층(16,18)를 투과할 때 상기컬러필터(32)에 의해서 유색점을 형성할 수 있다. 후자의 경우에서는 사용자가 상기 컬러필터(32)를 직접 보게 된다.
상기 컬러필터(32)는, 1화소 또는 화소 영역내에 복수의 색부분 32R, 32G, 32B를 갖고, 선택된 색부분 32R, 32G, 32B의 적당한 조합을 사용하여 다색을 실현할 수 있다. 예를들어, 상기 색부분 32R, 32G, 및 32B중 하나만에서 제1액정층(16)과 제2액정층(18)을 광이 투과 하도록 상기 전압을 제어함으로써 표시면상에 적,녹, 청색중 하나를 제공할 수 있다.
이 경우, 나머지 두 색부분에서 광이 상기 제1액정층(16)에 의해서 흡수되도록 상기 전압들이 제어되면, 흑색 배경에 색을 표현 할 수 있다. 또한, 나머지 2색 부분에서 제 2액정층(18)에 의해서 광이 산란되도록 전압들이 제어되면 백색 배경에 색을표현할 수 있다.
또한, 상기 색부분 32R, 32G, 32B중에서 2개의 색부분에서 광이 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)을 투과하도록 전압을 제어함으로써 부가적 혼색 처리에 의해서 적, 녹, 청색의 조합에서 얻어진색을 표시면상에 표시할 수 있다.
제 5a도와 5b도는, 2색성색소를 함유치않는 제 2액정층(18)을 형성하는 일예를 나타낸 도면이다. 상기 2색성색소(25)를 함유한 제1액정층(16)도 유사한 방법으로 형성할 수 있다. 먼저, 액정(23)을 투명수지재료(24)중에 혼합하고, (상기 제1액정층(16)의 경우, 2색성색소(25)를 함유한 액정(23)을 투명수지재료(20)중에 혼합하고), 제 5a도에 도시된 바와같이, 액정(23)과 상기 수지재료(24)의 혼합물을 스핀코팅(spincoating)법 등에 의해서 상기 제2유리기판(14)에 도포한다. 다음, 제5b도에 도시된 바와같이. 자외선 빔(UV)을 상기 혼합물에 조사함으로써, 상기 수지(24)로부터 액정(23)을 분리함과 동시에 수지(24)를 경화시켜, 액정캡슐들(26)들 상기 투명수지(24)중에 분산시켜 유적모양으로 응집시킨다.
상기 액정캡슐(26)의 직경은, 상기 자외선빔의 강도에 의존한다. 예를들어, 제 6도는, 임계전압과 자외선 빔의 강도간의 관계와, 액정캡슐(26)의 직경과 자외선빔의 강도간의 관계를 나타낸다. 상기 자외선빔의 강도가 낮을수록, 액정캡슐(22 또는26)의 직경이 더 크고, 반대로, 자외선빔의 강도가 높을수록, 액정캡슐(22 또는26)의 직경이 더 작다. 또한, 상기 액정캡슐(22또는 26)의 임계전압은, 자외선 빔의 강도와 통상 직선관계이다.
제1도의 실시예에서는, 상기 설명한 바와같이, 제1액정층(16)의 임계전압 V1과 제2액정층(18)의 임계전압 V2간에는 V1V2의 관계가 있다. 이러한 관계를 만족시키기 위해서 낮은 임계전압 V1을 갖는 액정캡슐들(22)은, 비교적 저강도의 자외선 빔을 공급하여 형성하고, 높은 임계전압 V2를 갖는 액정캡슐(26)은 비교적 고강도의 자외선 빔을 공급하여 형성돼 있다.
또한, 상기 수지(24)는 자외선 조사에 의해서 경화시킨다. 따라서, 상기 제2유리기판(14)상에 제2액정층(18)을 형성하고 다음, 상기 제2액정층(18)상에 제1액정층(16)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제 1액정층(16)과 제 2액정측(18)은 서로 혼합되지 않고, 서로 분리되어 층상으로 배열되어, 서로 중첩돼 있다.
또한, 상기 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14)상에 제1액정층(16)과 제2액정층(18)을 각각 형성할 수 있고, 다음, 이들 2성분을 서로 중첩시킬 수 있다.
이 경우에도, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)은 서로 혼합되지 않으며, 서로 분리돼 층상 배열되어 서로간에 중첩된다.
상기 실시예에서는, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)이 액정캡슐(26)중에 분산된 중합체를 함유하고 있다. 그러나, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)중 하나가, 액정캡슐(26)중에 분산된 중합체를 함유하면, 그 층중의 수지(20또는 24)가 경화되어, 다른한 액정층이 액정캡슐중에 분산된 중합체를 함유치 않더라도, 상기 두 액정층(16)과 (18)이 서로 혼합되지 않는다.
그러므로, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)간에 분리판을 설치할 필요가 없다.
제7도는, 중합체 분산된, 액정캡슐을 함유한 제1액정층(16)과, 백색표시를 제공하는 광산란성을 갖는 제2액정층(18), 예를들어 상변화 액정(38)을 구비한 한 발명의 제 2실시예를 나타낸다. 제7도에서는, 상기 2색성색소(25)가 상기 제1액정층(16)의 액정캡슐들(22)에 부가돼 있다.
상기 상변화 액정이외의 다른 액정, 예를 들어, 게스트-호스트(guest-host)형 내마틱액정 또는 다른 게스트-호스트형 액정을 사용할 수 있다.
제8도는 게스트- 호스트형 액정, 즉, 2색성색소(25)를 갖는 상변화 액정(38)또는 네마틱 액정 또는 스멕틱(smectic)액정(38)을 구비한 제 1액정층(16)과, 중합체 분산된 액정캡슐들을 함유한 제 2액정층(18)을 구비한본 발명의 제 3실시예를 나타낸다.
제8도에서는, 2색성색소(25)가 상기 제1액정층(16)에 부가돼 있고, 상기 제 2액정층(18)의 액정캡슐들에는 2색성색소가 부가돼있지 않다. 또한, 제7도와 제8도의 실시예에서는, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)간에 분리판을 설치할 필요가 없다.
제9도는 본 발명의 제4실시예를 나타내며, 제1도의 실시예와는 대조적으로, 대직경의 액정캡슐(26)을 갖는 제 2액정층(18)이 표시면이 상면에 형성돼 있는 제1유리기판(12)의 측면에 형성돼 있고 소직경의 액정캡슐들(22)을 갖는 제2액정층(18)이 대향 유리기판(14)의 측면에 설치돼 있다.
본 실시예의 작용은 제1도의 실시예와 유사하다.그러나, 이 경우, 2색성색소를 함유치 않는 제2액정층(18)의 임계전압은 V1이고, 2색성색소(25)를 함유한 제1액정층(16)의 임계전압은 V2이며, (V1V2)의 관계이다.
따라서, 상기 공급전압이 상기 제 2액정층(18)의 임계전압 V2보다 더 낮을 때 상기표시면에 백색이 나타나고, 상기 공급전압이 임계전압 V1과 V2간에 존재할 때 상기 표시면상에 흑색이 나타내며, 상기 공급전압이 상기 임계전압 V2보다 높을 때 여러색이 표시면상에 표시된다.
제10도는 본 발명의 제5실시예를 나타내며, 상기 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14)간에 제3유리기판(13)이 설치돼 있고 ; 상기 제1유리기판(12)과 제3유리기판(13)간에 제1액정층(16)이 설치돼 있고; 상기 제3유리기판(13)과 제2유리기판(14)간에 제2액정층(18)이 설치돼 있다.
상기 제1유리기판(12)은 화소전극(28)을 갖고있고, 상기 제2유리기판(14)은 화소전극(34)을 갖고 있고, 컬러필터(32)는, 색부분 32R, 32G, 32B를 갖고 있고, 상기 제3유리기판(13)은, 그의 양면에 화소전극(40), (42)를 갖고 있다.
따라서, 상기 제1액정층(16)은, 상기 화소전극(28)과 (40)간에 공급된 전압에 의해서 작동되며, 상기 제2액정층(18)은, 상기 화소전극(42)와 (44)간에 공급된 전압에 의해 작동된다.
본 실시예에서는, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)은, 중합제 분산된 액정캡슐을 함유하고 있다. 그러나, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)간에 분리 유리기판(13)이 있으므로, 중합체 분산된 액정캡슐로 부터 제1액정층(16)과 제2액정층(18)을 형성할 필요가 없으며, 예를들어, 상변화액정으로브터 상기 액정층들(16,18)을 형성할 수 있다.
제11도는, 상기 제2유리기판(14)내에 설치된 화소전극들(34)의 엑티브 매트릭스를 나타낸다. 상기 엑티브 매트릭스는, 종방향으로 뻗은 복수의 드레인 버스선(44)과 횡방향으로 뻗은 복수의 게이트 버스선(46)을 구비하고 있고 ; 각각의 화소전극(34)은, 상기 드레인 버스선(44)과 게이트 버스선(46)에 의해 분할된 영역내에 배치돼 있고, 트랜지스터(48)에 의해서, 상기 트레인 버스선(44)과 게이트 버스선(46)에 전기적으로 접속돼 있다. 최근, 상기 트랜지스터들(48)은 통상 상기 제 2유리기판(14)상에 직접적으로 박막 트랜지스터(TFT)로서 형성된다.
제12도는, 상기 제2유리기판(14)상에 박막 트랜지스터(TFT)로서 형성된 트랜지스터들(48)(하나만 도시돼 있음)을 갖는 제2우리기판(14)의 횡단면도이다. 상기 트랜지스터(48)는, 상기제2유리기판(14)의 표면상에 형성된 베이스(50)와, 절연층(52)을 통해서 제2유리기판(14)상에 형성된 반도체층(54)을 구비하고 있다.
드레인(56)과 소오스(58)는 반도체층(54)에 접속돼 있고, 상기 드레인(56)운 제 11도의 드레인 버스선(44)에 접속돼 있고, 그 게이트는 게이트 버스선(46)에 접속돼 있다.
상기 소오스(58)는, 상기 화소전극(34)에 접속돼 있다.
상기 제2유리기판(14)은 또한, 상기 트랜지스터(48)에 이웃하여 형성된 컬러필터(32)(색부분 32R, 32G, 32B)를 구비하고 있고, 화소전극들(34)이 상기 컬러필터(32)상에 형성돼 있다.
통상, 상기 화소전극들(34)은 ITO(In2O3-SnO2)층에 의해 형성돼 있고, 대략 100A의 두께를 갖고 있다. 이와는 대조적으로, 상기컬러필터(32)의 두께는 대략 2μm이고, 따라서, 상기 컬러필터(32)는 상기 화소전극(34)보다 상당히 더 두껍다.
제1도의 실시예에서는, 상기 제1액정층(16)의 액정캡슐들(22)의 직경은 대략 10μm이고 상기 제2액정층(18)의 액정캡슐(26)의 직경은 대략 2μm이다. 상기 제2액정층(18)의 직경이 대략 2μm이고, 상기 액정이 큰 이방성굴절률을 갖는 유형인 경우 상기 제2액정층(18)이 전압 공급시 적당한 백색탁도를 나타냄이 밝혀졌다.
제12도에서는, 트랜지스터(48)의 소오스(58)를 화소전극(34)에 접속하기 위해 접촉소자(60)를 설치할 필요가 있다. 상기 컬러필터(32)가 탑 코트(top coat)등의 보호층으로 피복되는 경우, 이 보호층내에 개구부를 형성하여, 접촉소자(60)를 설치할 필요가 있다. 또한, 하기 하는 바와같이, 두꺼운 투명기판(62)(제13도)를 설치하는 경우, 상기 투명기판(62)내에 개구를 형성하여 접촉소자(60)를 제공할 필요가 있다.
제13도는 본 발명의 제 6실시예를 나타낸다.
본 실시예의 액정표시장치는, 제1도의 실시예와 유사하게, 제1유리기판(12)과 제2유리기판(14), 2색성색소를 함유하는 제1액정층(16) 및, 2색성색소를 함유치 않은 제2액정층(18)을 구비하고 있다. 상기 제1유리기판(12)은 화소전극들(28)을 갖고 있고, 제2유리기판(14)은, 컬러필터(32)와 화소전극(34)을 갖고 있다.
본 실시예에서는, 두꺼운 투명기판(62)이, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)으로부터 보았을 때 상기 컬러필터(32)위에 설치돼 있다. 상기 투명기판(62)의 두께는, 10㎛~0.2mm의 범위내가 바람직하며, 양호실시예에서는, 상기 투명기판(62)의 두께는 대략 50㎛이다. 상기 투명기판(62)은, 제2액정층(18)과 컬러필터(32)간의 거리를 제공하기 위해설치돼 있다. 상기 설명한 바와같이, 상기 공급전압이 상기 제1액정층(16)의 임계전압 V1보다 높고 상기 제2액정층(18)의 임계전압V2보다 낮은 경우, 광이 제1액정층(16)을 투과하나, 제 2액정층(18)에서는 산란되어 표시면상에 백점을 형성하며, 상기 투명기판(62)이 설치 안된 경우 상기 제2액정층(18)이 상기 컬러필터(32)에 밀접하게 배치돼 있기 때문에, 상기백색 컬러필터(32)너머로 컬러필터(32)를 목시 할 수 있는 가능성이 있다.
본 발명에 의하면, 상기 제2액정층(18)이 컬러필터(32)로부터 분리되므로 상기 투명기판(62), 컬러필터(32)의 두께를 백색의 흐린층(18)너머로 볼 수 있다. 반투명 기판을 통하여 대상물을 관찰하는 경우, 상기 반투명기판이 상기 대상물에 인첩할 때 상기 대상물을 목시할수 있고, 상기 반투명기판이 상기 대상물로부터 멀리 떨어진 경우 상기 대상물을 목시할 수 없다.
또한, 본 실시예에서는 상기, 박막 트랜지스터(48)를 구비한 화소전극(34)이 상기 투명기판(62)의 표면들중 하나에 설치돼 있고, 제13도와 14도에 도시된 바와같이, 상기 컬러필터(32)가 상기 투명기판(62)의 반대면상에 설치돼 있다. 또한, 상기 투명기판(62)은, 상기 컬러필터(32)가 상기 제2기판과 대향된 상태로 상기 제2유리기판(14)에 접착돼 있고, 이러한 구성에 의하면, 통상의 방법으로 화소전극들(34)과 박막 트랜지스터(48)를 형성할 수 있고, 제12도의 실시예에서는, 상기 컬러필터(32)의 두께방향으로 뻗어있는 접촉소자(60)를 생략할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터들(48)을 갖는 화소전극들(34)이 상기 투명기판(62)의 표면들중 하나상에 설치돼 있고, 상기 투명기판(62)의 반대면상에 컬러필터(32)가 설치된 구성은, 상기 제1액정층(16)과 제2액정층(18)을 갖는 액정표시장치에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 1쌍의 기판과 화소전극들간에 액정층이 삽입돼 있고, 상기 기판들중 하나상에 컬러필터가 설치돼 있는 다른 액정표시장치들에도 적용할 수 있다.
상기 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 상기 입사광이 편광기에 의해 흡수되지 않으므로 백라이트없이 밝은 화상을 제공할 수 있고, 상기 제1과 제2액정층에 의해 흑점과 백점을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1과 제2액정층 하부에 설치된 컬러필터에 의한 다색 표시를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1 및 제2대향기판과, 임계지천전압을 가지며, 또한 2색성색소를 함유한 제 1액정층,상기 제1액정층과는 다른 임계치전압과 광산란성을 가지며, 2색성 색소를 함유하지 않는 제2액정층 및 상기 기판들중 하나위에 설치되는 컬러필터를 구비하며; 상기 제1 및 제2액정층이 서로 분리되어 층상으로 배열돼 있고, 상기 기판들간에 서로 중첩돼 있으며, 상기 제 1액정층의 임계치 전압이하의 전압이 인가됐을 때 제1액정층의 색소에 의해 흑색표시를 행하고, 제1액정층의임계치 전압이상이고, 제2액정층의 임계치 전압이하의 전압이 인가됐을 때 제2액정층의 산란성에 의해 백색표시를 행하고, 제2액정층의 임계치전압이하의 전압이 인가됐을 때 상기 컬러필터에 의해 컬러필터를 행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2액정층중 적어도 하나가 중합체에 분산된 액정을 함유한 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액정층이 상기 기판들간에 서로 분리되어 연속적으로 층상으로 배열되어 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2기판간에 제3기판이 설치돼 있고; 상기 제1 액정층이 상기 제1 및 제3기판간에 설치돼 있고;상기 제2액정층이 상기 제3 및 제2기판간에 설치돼 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판간에 반사층이 설채돼 있고; 상기 다른 기판이 투명하여 표시면을 제공하는 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표시면측의 제1 및 제2 액정층중 하나의 임계전압이 상기 반사층측의 다른 액정층의 임계전압보다 다 낮은 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액정층이 임계전압이 상이한 중합체에 분산된 액정캡슐을 함유하고 있고; 상기 액정층들중 하나의 액정캠슐들이 다른 액정층의 것들보다 더 낮은 임계전압과 더 큰 직경을 갖고 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1기판이 전극수단을 갖고 있고, 상기 제2기판이 상기 컬러필터와 화소전극들을 갖고 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액정층들 측으로부터 보았을 때 상기 컬러필터위에 두꺼운 투명기판이 설치돼 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1기판이 전극수단을 갖고 있고, 상기 투명기판이 상기 제2 기판으로 이동되며, 상기 컬러필터와 화소전극들을 갖고 있는 것이 특징인 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 투명기판이 제1 및 제2표면을 갖고 있고 ; 상기 컬러필터가 상기 투명기판의 제1표면내에 설치돼 있고 ; 박막 트랜지스터를 갖는 화소전극들이 상기 투명기판의 제2표면내에 설치돼 있는 것이 턱징인 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 투명기판은 그의 제 1표면이 상기 제2기판에 대향된 상태로 상기 제2기판에 접착된 것이 특징인 액정표시장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 한 기판이 제1 및 제2 표면을 가지며 ; 상기 기판들중 다른 기판상에 전극수단이 설치되고, 또한 상기 한 기판의 제1표면상에 박막트랜지스터들이 설치된 화소전극들을 구비하며 ; 상기 컬러필터가 상기 한 기판의 제2표면상에 설치돼 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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