KR101720724B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 형성된 제1 기판, 공통 전극 및 컬러 필터가 형성되고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 또한, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제1 편광판, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제2 편광판 및 상기 제1 기판 상에 형성된 콜레스테릭 막(cholesteric film)을 포함하고, 상기 제1 편광판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 백라이트 유닛을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND THE FABRICATING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력화 등이 가능한 특징으로 인해, 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube, CRT)을 대체하여 모니터 및 TV 등의 중대형 제품뿐만 아니라, 핸드폰, 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA) 및 휴대용 멀티미디어 재생장치(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 소형 제품에 장착되어 널리 사용되고 있다.

액정 표시 장치는 액정의 광학적 성질을 이용하여 화상 데이터를 표시하는 액정 표시 패널을 포함하는 표시 장치이다. 액정 표시 패널은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 형성된 어레이 기판, 컬러 필터(Color Filter, CF)가 형성된 컬러 필터 기판 및 이들 사이에 개재되는 액정을 포함하고, 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이의 전계 차에 의하여 액정을 구동, 제어함으로써 화상을 표시한다.

액정 표시 장치는 액정 표시 패널의 일측에 배치된 백라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 이용하는 투과형 또는 태양광 등의 외부 광을 이용하는 반사형으로 형성할 수 있다.

투과형 액정 표시 장치의 경우에는 백라이트 유닛을 통해 입사되는 내부광만을 이용하므로, 백라이트 유닛을 사용하는 액정 표시 장치의 전력 소모가 상대적으로 크다. 또한, 야외에서 액정 표시 장치를 사용하는 경우에는 태양광 등의 외광이 비춰서 시인성이 현저히 떨어지는 문제가 있다. 이에 반하여, 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 외부 광을 광원으로서 이용하기 때문에, 자연광 등의 외부 광이 존재하지 않는 경우에는 사용할 수 없는 문제가 있다.

이에, 투과형과 반사형을 겸용하는 반투과형 액정 표시 장치가 제안되었다. 반투과형 액정 표시 장치는 액정 표시 패널 내에 투과부와 반사부를 포함하여, 투과 모드와 반사 모드를 선택적으로 구현할 수 있다. 일반적으로, 반투과형 액정 표시 장치는 액정 표시 패널의 내부에 단차를 두어 형성하는데, 이로 인해 액정 표시 패널의 양 기판 사이의 간격, 즉 셀 갭(cell gap)의 차이가 발생하고, 이러한 셀 갭의 차이로 인하여 투과 모드와 반사 모드를 구현하게 된다.

하지만, 이와 같은 반투과형 액정 표시 장치는 단차에 의한 빛샘이 발생하여 광손실이 커지는 문제가 있고, 이러한 빛샘 문제를 해결하기 위하여 단차에 광차단막을 형성하는 경우에는 개구율이 감소하는 문제가 발생한다. 또한, 셀 갭이 일정하지 않아 그 내부 구조가 복잡하게 되어 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일정한 셀 갭을 갖는 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 형성된 제1 기판, 공통 전극 및 컬러 필터가 형성되고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 또한, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제1 편광판, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제2 편광판 및 상기 제1 기판 상에 형성된 콜레스테릭 막(cholesteric film)을 포함하고, 상기 제1 편광판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 백라이트 유닛을 포함한다.

상기 콜레스테릭 막은 반사막과 투과막을 포함할 수 있고, 상기 반사막 및 상기 투과막은 하나의 화소 내에서 동일한 면적으로 형성될 수 있다.

상기 콜레스테릭 막의 상기 반사막의 반사율은 100%일 수 있다.

상기 콜레스테릭 막의 반사율은 50%일 수 있다.

상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판은 각각 입사하는 광을 서로 다른 원편광 방향으로 변환시킬 수 있다.

상기 콜레스테릭 막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 배치될 수 있고, 상기 콜레스테릭 막에는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 연결하기 위한 홀(hole)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 제1 편광판과 상기 백라이트 유닛의 사이에 배치된 1/4 파장판 및 콜레스테릭 반사판을 더 포함할 수 있다.

상기 콜레스테릭 반사판의 반사율은 100%일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막을 더 포함할 수 있고, 상기 보호막 상에 형성된 유기막을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 형성되는 확산층을 더 포함할 수 있다.

상기 컬러 필터는 광확산 입자를 포함할 수 있다.

상기 액정층은 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드 및 HAN(Hybrid Aligned Nematic) 모드 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 콜레스테릭 막을 형성하고, 상기 콜레스테릭 막에 홀을 형성하고, 상기 홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 상기 화소 전극을 형성하고, 제2 기판 상에 컬러 필터 및 공통 전극을 형성하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정을 주입하고, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주하지 않는 일측에 제1 편광판을 배치하고, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 제2 편광판을 배치하고, 상기 제1 편광판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 백라이트 유닛을 배치하여 제조할 수 있다.

상기 콜레스테릭 막은 반응성 메조겐(reactive mesogen)에 자외선을 조사한 후 열을 인가하여 형성할 수 있다.

상기 반응성 메조겐에 선택적으로 자외선을 조사하여 반사막 및 투과막을 형성할 수 있다.

하나의 화소 내에서 상기 반사막과 상기 투과막의 면적을 동일하게 형성할 수 있다.

상기 제1 편광판과 상기 백라이트 유닛의 사이에 1/4 파장판 및 콜레스테릭 반사판을 배치할 수 있다.

상기 반사막의 반사율은 100%로 형성할 수 있다.

상기 콜레스테릭 막의 반사율은 50%로 형성할 수 있다.

상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성할 수 있고, 상기 보호막 상에 유기막을 형성할 수 있다.

상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 확산층을 형성할 수 있다.

상기 컬러 필터에 광확산 입자를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정 표시 장치가 일정한 셀 갭을 가짐으로써 개구율을 증가시킬 수 있다.

또한, 개구 면적을 크게 함으로써 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 간단한 방법으로 반투과형 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 콜레스테릭 막을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자기 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

한편, 층, 막 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도로서, 이들을 참조하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 액정 표시 패널과 백라이트 유닛(90)을 포함한다. 액정 표시 패널은 제1 기판(11), 제1 기판(11)에 대향하는 제2 기판(12) 및 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 사이에 형성된 액정층(50)을 포함하고, 제1 기판(11)의 하부에는 백라이트 유닛(90)이 배치된다.

제1 기판(11) 및 제2 기판(12)은 백라이트 유닛(90)에서 출사되는 내부광 및 자연광 등의 외부광이 투과될 수 있도록, 투명한 글라스로 형성될 수 있고, 외곽을 따라 형성된 실링부재(15)로 상호 접합된다. 제1 기판(11) 상에는 박막 트랜지스터(20) 및 박막 트랜지스터(20)와 연결된 화소 전극(40)이 형성되고, 제2 기판(12) 상에는 공통 전극(65)이 형성되어, 화소 전극(40) 및 공통 전극에 전압이 인가될 때 이들 사이에 전계가 형성됨으로써 액정층(50)이 구동된다.

도 2를 참조하여 이를 구체적으로 설명하면, 제1 기판(11) 상에 게이트 전극(21), 게이트 절연막(22), 반도체층(23) 및 저항성 접촉층(24)이 순차적으로 형성된다. 또한, 저항성 접촉층(24) 및 게이트 절연막(22) 상에는 소스 전극(25)과 드레인 전극(26)이 형성되고, 이러한 박막 트랜지스터(20) 상에 보호막(35)이 형성된다.

박막 트랜지스터(20) 및 보호막(35) 상에는 콜레스테릭 막(30)이 형성된다. 콜레스테릭 막(30)은 반사막(31)과 투과막(32)을 포함하여, 입사하는 좌원편광 및 우원편광 중 어느 하나를 선택적으로 반사시키는 역할을 하는 것으로, 콜레스테릭 막(30)에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.

한편, 본 명세서에서는 광이 진행방향을 향하여 광을 바라보았을 때, 시계 방향으로 회전하는 광을 좌원편광으로 정의하고, 반시계 방향으로 회전하는 광을 우원편광으로 정의한다.

콜레스테릭 막(30) 상에는 화소 전극(40)이 형성된다. 화소 전극(40)은 콜레스테릭 막(30) 및 보호막(35)에 형성된 비아 홀(via hole)(41)을 통해 박막 트랜지스터(20)의 드레인 전극(26)과 연결되어, 전기적 신호를 인가받게 된다.

제2 기판(12) 상에는 화소 전극(40)에 대향하여 공통 전극(65)이 형성되고, 제1 기판(11) 상의 화소 전극(40) 및 제2 기판(12) 상의 공통 전극(65)에 전압이 인가될 때 이들 사이에 전계가 형성되어, 이에 따라 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 사이에 형성된 액정층(50)이 구동된다.

한편, 화소 전극(40) 및 공통 전극(65)은 광이 투과할 수 있도록 투명 전극으로 형성되고, 구체적으로 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 액정층(50)은 전계가 형성되지 않을 때 수평 상태를 유지하고, 전계가 형성될 때 수직 배향하는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 동작한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 전계가 형성되지 않을 때 수직 상태를 유지하고, 전계가 형성될 때 수직 배향하는 VA(Vertically Aligned) 모드로 형성될 수 있고, 이밖에 OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드, HAN(Hybrid Aligned Nematic) 모드 등의 다양한 모드로 형성될 수 있다.

제2 기판(12) 상에는 컬러 필터(60)가 형성된다. 컬러 필터(60)는 액정층(50)을 통과하는 백색광으로부터 컬러를 구현하기 위한 것으로, 하나의 화소에 적색, 녹색 및 청색(RGB)의 3원색 컬러 필터를 사용한다. 백라이트 유닛(90)에서 출사되어 콜레스테릭 막(30)을 투과한 내부광 또는 외부에서 입사되어 콜레스테릭 막(30)막에서 반사된 외부광은 각 컬러 필터(60)를 통과하면서 가산혼합(additive color mixture)되어 일정한 컬러를 구현한다. 한편, 본 실시예에서의 컬러 필터(60)는 컬러 포토 레지스트(color photoresist)를 이용하여 형성할 수 있다.

제1 기판(11) 및 제2 기판(12)의 일측에는 편광판(70)이 형성된다. 제1 기판(11) 및 제2 기판(12)의 일측에 형성되는 편광판(70)은 원편광판으로서, 이는 선형 편광판과 1/4 파장판을 결합하여 형성될 수 있다. 이러한 편광판(70)을 투과한 광은 시계방향으로 회전하거나 반시계 방향으로 회전하게 된다. 즉, 편광판(70)은 입사하는 광을 좌원편광 또는 우원편광으로 변환시킨다.

본 실시예에서 편광판(70)은 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)을 포함한다. 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)은 각각 제1 기판(11)의 하부 및 제2 기판(12)의 상부에 위치하고, 입사하는 광을 서로 다른 방향의 원편광으로 변환시킨다. 즉, 제1 편광판(71)이 입사광을 좌원편광으로 변환시키도록 형성되면 제2 편광판(72)은 입사광을 우원편광으로 변환시키도록 형성되고, 제1 편광판(71)이 입사광을 우원편광으로 변환시키도록 형성되면 제2 편광판(72)은 입사광을 좌원편광으로 변환시키도록 형성된다.

확산층(80)은 시야각을 향상시키기 위한 것으로, 본 실시예에서는 제2 기판(12)과 제2 편광판(72) 사이에 형성된다. 외부에서 제2 기판(12) 측으로 입사하는 광은 콜레스테릭 막(30)에서 경면반사를 일으키게 되는데, 이로 인해 광이 사방으로 확산되지 못하여 시야각이 좁아질 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 콜레스테릭 막(30)에서 반사되는 광은 확산층(80)을 통과하게 되어, 경면반사에 의한 문제를 보상하여 시야각을 향상시킬 수 있다.

백라이트 유닛(90)은 광원 및 도광판을 포함한다. 광원으로는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 사용할 수 있고, 이는 인쇄 회로막에 실장되어 도광판의 일 측면에 배치될 수 있다. 이 때 사용되는 광원의 수는 액정 표시 장치(100)의 용도 및 크기에 따라 다양하게 변경할 수 있고, 경우에 따라서는 광원을 도광판의 하부에 배치할 수도 있다. 광원으로부터 출사된 광은 도광판으로 입사되고, 도광판은 입사된 광을 안내하여 도광판의 전면에 균일하게 확산시킨다.

한편, 액정 표시 패널과 백라이트 유닛(90) 사이에는 광학 시트(미도시)가 배치될 수 있다. 광학 시트는 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수 있으며, 백라이트 유닛의 도광판을 통과한 광이 액정 표시 패널에 수직한 방향으로 입사되도록 한다. 또한, 백라이트 유닛(90)의 하부에는 반사 시트(미도시)가 더 배치될 수도 있다. 반사 시트가 배치되는 경우, 이를 통해 도광판의 하면으로 출사되는 광을 반사시켜 광학 시트를 향하도록 함으로써, 광의 손실을 최소화할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 콜레스테릭 막을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면으로, 이하에서는 이들을 참조하여 본 실시예의 콜레스테릭 막의 제조 방법 및 그 특성에 대하여 설명한다.

도 3a를 참조하면, 기판(S) 상에 네마틱 상을 갖는 반응성 메조겐(reactive mesogen)(30')을 코팅한다. 본 실시예에서 콜레스테릭 막(30)을 형성하기 위하여 이용하는 반응성 메조겐은 액정성을 발현할 수 있는 메조겐과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖는 단량체 분자를 의미한다.

도 3b를 참조하면, 기판(S) 상에 코팅된 반응성 메조겐(30')에 자외선(UV)를 조사한다. 자외선 조사 시 마스크(M)를 이용하여 자외선 조사 영역을 선택할 수 있는데, 자외선이 조사된 영역에서는 반응선 메조겐이 경화되어 경화 영역(31')을 형성하고, 자외선이 조사되지 않은 영역에서는 반응성 메조겐이 경화되지 않아 미경화 영역(32')을 형성한다.

도 3c를 참조하면, 경화 영역(31')과 미경화 영역(32') 전체에 걸쳐 열을 인가함으로써 콜레스테릭 막(30)을 완성한다. 전술한 바와 같이, 콜레스테릭 막(30)은 반사막(31)과 투과막(32)을 포함하는데, 도 3c를 참조하면, 반응성 메조겐에 자외선이 조사된 영역에는 굴절율 이방성을 갖는 반사막(31)이 형성되고, 자외선이 조사되지 않은 영역에서는 굴절율 등방성을 갖는 투과막(32)이 형성된다.

콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)은 굴절율 이방성에 의해 특정 편광 상태의 입사광을 반사하는 특성을 갖는다. 구체적으로, 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)은 좌원 또는 우원의 편광 방향을 갖게 되는데, 입사되는 광의 편광 방향이 반사막(31)의 편광 방향과 일치하는 경우 입사광을 반사시키고, 편광 방향이 일치하지 않는 경우에는 입사광을 그대로 투과시킨다. 이때, 반사막(31)의 두께를 제어함으로써 반사율을 조절할 수 있는데, 본 실시예에서는 반사막(31)의 편광 방향과 일치하는 입사광을 100% 반사시킬 수 있도록 반사막(31)을 형성한다.

콜레스테릭 막(30)의 투과막(32)은 반사막(31)과 달리 굴절율 이방성을 갖지 않아 특정의 편광 방향을 갖고 있지 않고, 따라서 입사되는 광을 그대로 투과시키는 기능을 한다.

이와 같은 콜레스테릭 막(30)의 제조 공정은 일반적으로 보호막 상에 형성되는 유기막의 제조 공정과 유사하므로, 종래의 제조 공정을 이용하여 액정 표시 장치(100)의 반투과 모드를 구현할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면으로, 이들을 참조하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과 모드의 동작을 설명한다.

본 실시예에서 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)은 입사광을 각각 좌원편광 및 우원편광으로 변환시키고, 콜레스테릭 막의 반사막(31)은 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는 것으로 예시하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 편광판 및 제2 편광판이 입사광을 각각 우원편광 및 좌원편광으로 변환시키고, 콜레스테릭 막의 반사막이 우원편광을 반사시키는 특성을 가져도 무방하다.

도 4a는 액정층(50a)이 수평 배향되는 화이트 상태(white state)를 나타낸 것으로, 좌측은 액정 표시 장치의 외부에서 입사하는 외부광의 경로를 나타내고, 우측은 액정 표시 장치의 내부에서 출사되는 내부광의 경로를 나타낸다.

우선, 외부광의 경로를 살펴보면, 외부광의 일부가 제2 기판의 상부에 위치하는 제2 편광판(72)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 양 기판 사이에서 수평 배향된 액정층(50a)은 위상 지연판의 역할을 하므로, 액정층(50a)으로 입사되는 우원편광은 이를 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 이와 같이, 제2 편광판(72) 및 액정층(50a)을 통과하면서 좌원편광으로 변환된 외부광은 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)에서 반사된다. 본 실시예에서 반사막(31)의 반사율은 100%로 설정되는바, 액정 표시 장치의 내부로 입사된 외부광은 모두 반사막(31)에서 반사된다.

외부광이 반사막(31)에서 반사될 때 위상 지연은 없고, 따라서 좌원편광 상태로 반사된 외부광은 액정층(50a)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 이처럼 우원편광으로 변환된 외부광은 컬러 필터 및 제2 기판을 거치고, 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

내부광의 경로를 살펴보면, 제1 기판의 하부에 위치하는 백라이트 유닛(90)으로부터 출사된 내부광은 제1 편광판(71)을 통해 그 일부가 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 좌원편광된 내부광은 콜레스테릭 막(30)의 투과막(32)을 그대로 투과하고, 수평 배향된 액정층(50a)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 이처럼 제1 편광판(71) 및 액정층(50a)을 거치면서 우원편광으로 변환된 내부광은 컬러 필터 및 제2 기판을 거치고, 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

이와 같이 액정층(50a)이 수평 배향된 화이트 상태에서, 외부광 및 내부광은 각각 제2 편광판(72) 및 제1 편광판(71)과 콜레스테릭 막의 반사막(31) 및 투과막(32)을 거쳐 제2 기판 측으로 출사되므로, 하나의 화소 내에서 외부광을 반사시키고 내부광을 투과시켜 모두 사용할 수 있게 된다.

도 4b는 액정층(50b)이 수직 배향되는 블랙 상태(black state)를 나타낸 것으로, 좌측은 액정 표시 장치의 외부에서 입사하는 외부광의 경로를 나타내고, 우측은 액정 표시 장치의 내부에서 출사하는 내부광의 경로를 나타낸다.

우선, 외부광의 경로를 살펴보면, 외부광의 일부가 제2 기판의 상부에 위치하는 제2 편광판(72)을 통과하면서 우원편광으로 변환되고, 우원편광으로 변환된 외부광은 양 기판 사이에서 수직 배향된 액정층(50b)을 그대로 통과한다. 이 때, 액정층(50b)을 통과하는 외부광의 위상 지연은 일어나지 않는다. 이와 같이, 제2 편광판(72) 및 액정층(50b)을 통과하면서 우원편광으로 변환된 외부광은 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)의 편광 방향과 일치하지 않아 반사막(31)을 그대로 통과하게 된다. 한편, 반사막(31)을 그대로 투과한 외부광은 우원편광으로 변환되었으므로, 제1 편광판(71)을 통과하지 못한다.

내부광의 경로를 살펴보면, 제1 기판의 하부에 위치하는 백라이트 유닛(90)으로부터 출사된 내부광은 제1 편광판(71)을 통해 그 일부가 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 좌원편광된 내부광은 콜레스테릭 막(30)의 투과막(32)을 그대로 투과하고, 수직 배향된 액정층(50b) 역시 위상의 지연없이 그대로 통과한다. 이처럼 제1 편광판(71) 및 액정층(50b)을 거치면서 좌원편광으로 변환된 내부광은 제2 편광판(72)을 통과하지 못하여 제2 기판의 외부로 출사되지 않는다.

이와 같이, 액정층(50b)이 수직으로 배향된 블랙 상태에서는 외부광 및 내부광 모두 제2 기판 측으로 출사되지 못해 화상이 구현되지 않는다.

한편, 본 실시예에서 액정층은 양 기판 사이에 전계가 형성되지 않은 오프 상태에서 화이트 상태가 되는 ECB 모드로 동작할 수 있고, 양 기판 사이에 전계가 형성된 온 상태에서 화이트 상태가 되는 VA 모드로 동작할 수도 있다.

본 실시예에서는 액정 표시 장치(100)의 각 화소의 전체 면적에 걸쳐 반사막(31)과 투과막(32)을 포함하는 콜레스테릭 막(30)을 형성함으로써, 반사막(31)을 통해 태양광 등의 외부광을 반사시키고 투과막(32)을 통해 백라이트 유닛(90)에서 출사되는 내부광을 투과시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 하나의 화소에서 반사 및 투과가 동시에 이루어지는 반투과 모드로 동작할 수 있다.

또한, 반사부와 투과부에 단차가 형성되지 않고 양 기판 사이의 일정한 간격, 즉 일정한 셀 갭을 유지할 수 있어, 이로 인해 빛샘을 차단하여 광손실을 줄일 수 있고, 별도의 광차단막도 필요치 않아 개구율 감소를 방지할 수 있다.

이하에서는, 도 5 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 이때, 다른 실시예들을 설명함에 있어서 제1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 이를 간략히 설명하거나 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(101)는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)와 동일한 구조에서 제1 기판(11)의 하부에 배치된 1/4 파장판(quarter-wave plate)(173) 및 콜레스테릭 반사판(133)을 더 포함한다.

1/4 파장판(173)은 입사광의 편광 방향을 90도만큼 변화시키는 것으로, 제1 편광판(71)의 하부에 배치되고, 콜레스테릭 반사판(133)은 1/4 파장판(173)과 백라이트 유닛(90) 사이에 배치된다.

콜레스테릭 반사판(133)은 콜레스테릭 막(30)과 유사한 방법으로 제조할 수 있다. 구체적으로, 콜레스테릭 반사판(133)의 전체 영역에 걸쳐 특정 편광 방향의 입사광을 반사시킬 수 있도록, 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)과 같이 굴절율 이방성을 갖도록 형성한다. 또한, 콜레스테릭 반사판(133)의 두께를 조절하여 100%의 반사율을 갖도록 형성한다.

이와 같은 1/4 파장판(173)과 콜레스테릭 반사판(133)을 더 포함하는 구성에 의하여 입사광이 콜레스테릭 막(30)의 투과막(32)을 투과하는 광효율을 향상시킬 수 있는데, 이하 이에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면으로, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과 모드의 동작을 설명한다.

본 실시예에서는, 제1 실시예에서와 같이, 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)이 입사광을 각각 좌원편광 및 우원편광으로 변환시키고, 콜레스테릭 막의 반사막(31)이 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는다.

도 6은 액정층(50a)이 수평 배향되는 화이트 상태를 나타낸 것으로, 좌측은 액정 표시 장치의 외부에서 입사하는 외부광의 경로를 나타내고, 우측은 액정 표시 장치의 내부에서 출사되는 내부광의 경로를 나타낸다.

본 실시예에서 제2 편광판(72) 및 콜레스테릭 막(30)의 구성은 제1 실시예에서의 구성과 동일하므로, 외부에서 입사하는 외부광의 경로 역시 제1 실시예에서의 외부광의 경로와 동일하다.

본 실시예에서의 내부광의 경로를 살펴보면, 백라이트 유닛(90)에서 출사된 내부광은 콜레스테릭 반사판(133)으로 향한다. 본 실시예에서 콜레스테릭 반사판(133)은 특정 편광 방향의 입사광, 구체적으로 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는다. 이에 따라, 백라이트 유닛(90)으로부터 입사되는 내부광 중 좌원편광은 백라이트 유닛(90)으로 다시 반사되고, 나머지 내부광은 콜레스테릭 반사판(133)을 그대로 투과한다.

내부광 중 콜레스테릭 반사판(133)에서 반사된 좌원편광의 일부는 백라이트 유닛(90) 또는 백라이트 유닛(90) 상에 배치되는 광학 시트에서 반사되어 다시 콜레스테릭 반사판(133)으로 향한다. 이 과정에서 좌원편광의 위상이 변화하는데, 이에 의하여 백라이트 유닛(90) 또는 광학시트에서 반사되는 내부광은 콜레스테릭 반사판(133)을 투과하게 된다. 이때, 백라이트 유닛(90) 등에서 반사되어 콜레스테릭 반사판(133)을 투과하는 광은 콜레스테릭 반사판(133)에서 반사된 좌원편광의 약 30~50% 수준이 된다.

콜레스테릭 반사판(133)을 투과한 내부광은 1/4 파장판(173)을 거치면서 제1 편광판(71)의 투과축과 같은 방향의 선편광으로 변환되고, 이는 다시 제1 편광판(71)을 거치면서 좌원편광으로 변환된다. 콜레스테릭 반사판(133)을 통과한 광이 직접 제1 편광판(71)을 통과하는 경우에는 제1 편광판(71)에 의해 광의 휘도가 절반으로 감소하게 되는바, 본 실시예에서의 1/4 파장판(173)은 콜레스테릭 반사판(133)을 투과한 원편광이 휘도 손실없이 편광판(71)을 통과시키는 역할을 한다.

1/4 파장판(173) 및 제1 편광판(71)을 통과한 내부광은 콜레스테릭 막의 투과막(32)을 그대로 투과한다. 투과막(32)을 통과한 내부광은 수평 배향된 액정층(50a)을 거치면서 우원편광으로 변환되고, 컬러 필터 및 제2 기판을 거쳐 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

제1 실시예에서와 같이 콜레스테릭 반사판(133)과 1/4 파장판(173)이 제거된 구조에서는, 백라이트 유닛(90)에서 출사된 내부광이 제1 편광판(71)을 통해 좌원편광으로 변환되는 과정에서 약 50%의 광손실이 발생하게 되는데, 상기와 같이 콜레스테릭 반사판(133)과 1/4 파장판(173)이 추가되는 구조를 적용함으로써 특정 편광 상태의 내부광을 재사용할 수 있어, 광효율을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(102)는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에서는 제2 기판(12)의 상부에 별도의 확산판을 형성하지 않고, 대신에 컬러 필터(260)가 광확산 입자를 포함하는 제1 컬러 필터(261)와 이를 포함하지 않는 제2 컬러 필터(262)로 형성한다.

전술한 바와 같이, 외부광이 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)에서 반사될 때 경면 반사가 일어나므로, 외부광의 반사에서는 시야각이 좁아질 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 경면 반사에 의해 좁아지는 시야각을 보상하기 위하여 컬러 필터의 일부를 광확산 입자를 포함하는 제1 컬러 필터(261)로 형성한다.

이러한 구성에 의하여 제1 컬러 필터(261)의 확산도(haze)가 증가하고, 따라서 이를 통과하는 광은 넓은 각도로 확산되어 시야각이 넓어지게 된다.

본 실시예에서는 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)에 의해 반사되는 외부광과 관련해서 시야각의 개선이 필요함을 고려하여, 광확산 입자를 포함하는 제1 컬러 필터(261)를 콜레스테릭 막(30)의 반사막(31)에 대응하여 형성하고, 광확산 입자를 포함하지 않는 제2 컬러 필터(262)를 콜레스테릭 막(30)의 투과막(32)에 대응하여 형성하였다. 하지만, 본 발명이 도시된 바에 한정되는 것은 아니고, 광확산 입자를 포함하는 제1 컬러 필터(261) 및 이를 포함하지 않는 제2 컬러 필터(262)의 위치, 크기 등은 다양하게 변경할 수 있다. 또한, 광확산의 효율 및 공정의 편의성을 고려하여, 제2 컬러 필터를 생략하고 컬러 필터의 전 영역에서 광확산 입자를 포함하도록 형성할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(103)는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에서는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)에서 게이트 절연막(22)의 상부에 형성되는 보호막을 별도로 형성하지 않고 콜레스테릭 막(330)이 보호막의 기능을 하도록 하는 점에서 차이를 보인다.

즉, 도 3a 내지 도 3c을 통해 설명한 제조 공정에 따라 반사막(331) 및 투과막(332)을 포함하는 콜레스테릭 막(330)을 게이트 절연막(22) 상에 직접 형성한다.

이와 같이, 보호막을 별도로 형성하지 않고 콜레스테릭 막(330)이 보호막의 역할도 수행하게 함으로써, 반투과 모드를 형성하기 위한 제조 공정을 더욱 간단히 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(104)는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에서는 보호막(35)과 콜레스테릭 막(30) 사이에 유기막(437)이 형성된다.

즉, 본 실시예는 종래의 보호막(35)과 유기막(437)의 적층 구조에 콜레스테릭 막(30)을 추가로 형성한 것으로, 종래의 제조 공정을 변경하지 않고 유기막(437)의 제조 공정과 유사한 콜레스테릭 막(30)의 제조 공정만을 추가하여 액정 표시 장치(104)의 반투과 모드를 구현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(105)는 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에는 콜레스테릭 막(530)이 굴절율 이방성을 갖는 반사막으로만 형성되는 점에서 제1 실시예와 차이를 보인다.

본 실시예에서는 반응성 메조겐의 전 영역에 자외선을 조사하고 열처리를 진행하여 콜레스테릭 막(530)을 형성함으로써, 콜레스테릭 막(530)의 전 영역이 굴절율 이방성을 갖는 반사막으로 형성된다. 한편, 본 실시예에서는 콜레스테릭 막(530)이 약 50% 정도의 반사율을 갖도록 형성하는데, 이러한 콜레스테릭 막(530)의 반사율은, 전술한 바와 같이, 콜레스테릭 막(530)의 두께를 제어함으로써 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 콜레스테릭 막(530)을 제1 실시예와 달리 형성함으로써 반투과 모드가 구현되는 양상도 달라지는데, 이하에서 이에 대해 설명한다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면으로, 이들을 참조하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과 모드의 동작을 설명한다.

본 실시예에서는, 제1 실시예에서와 같이, 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)은 입사광을 각각 좌원편광 및 우원편광으로 변환시키고, 콜레스테릭 막의 반사막(31)은 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는다.

도 11a는 액정층(50a)이 수평 배향되는 화이트 상태를 나타낸 것으로, 좌측은 외부광의 경로를 나타내고, 우측은 내부광의 경로를 나타낸다.

우선, 외부광의 경로를 살펴보면, 외부광의 일부가 제2 기판의 상부에 위치하는 제2 편광판(72)을 통과하면서 우원편광으로 변환되고, 이는 다시 양 기판 사이에서 수평 배향된 액정층(50a)을 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 이와 같이, 제2 편광판(72) 및 액정층(50a)을 통과하면서 좌원편광으로 변환된 외부광은 콜레스테릭 막(530)의 편광 방향과 일치하여 반사된다. 본 실시예에서는 콜레스테릭 막(530)의 반사율이 약 50%로 설정되는바, 액정 표시 장치의 내부로 입사된 외부광의 약 50%가 콜레스테릭 막(530)에서 반사되고, 나머지는 콜레스테릭 막(530)을 투과한다.

외부광이 콜레스테릭 막(530)에서 반사될 때 위상 지연은 없고, 따라서 좌원편광 상태로 반사된 외부광은 액정층(50a)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 이처럼 우원편광으로 변환된 외부광은 컬러 필터 및 제2 기판을 거치게 되고, 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

내부광의 경로를 살펴보면, 제1 기판의 하부에 위치하는 백라이트 유닛(90)으로부터 출사된 내부광은 제1 편광판(71)을 통해 그 일부가 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 전술한 바와 같이 본 실시예에서 콜레스테릭 막(530)의 반사율은 약 50%이므로, 콜레스테릭 막(530)에 도달하는 내부광 중 약 50%는 콜레스테릭 막(530)에서 제1 편광판(71) 방향으로 반사되고, 나머지 약 50%는 콜레스테릭 막(530)을 투과한다.

콜레스테릭 막(530)을 투과한 내부광은 수평 배향된 액정층(50a)을 투과하면서 우원편광으로 변환되고, 이는 컬러 필터 및 제2 기판을 거치고, 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

이와 같이, 액정층(50a)이 수평 배향된 화이트 상태에서, 외부광 및 내부광은 각각 제2 편광판(72) 및 제1 편광판(71)을 거치고, 약 50%의 반사율을 갖는 콜레스테릭 막(530)을 통해 각각 반사 및 투과되어, 하나의 화소 내에서 외부광과 내부광을 모두 사용할 수 있게 된다.

도 11b는 액정층(50b)이 수직 배향되는 블랙 상태를 나타낸 것으로, 좌측을 외부광의 경로를 나타내고, 우측은 내부광의 경로를 나타낸다.

블랙 상태에서의 외부광의 경로를 살펴보면, 외부광의 일부가 제2 기판의 상부에 위치하는 제2 편광판(72)을 통과하면서 우원편광으로 변환되고, 이는 양 기판 사이에서 수직 배향된 액정층(50b)을 위상 지연없이 그대로 통과한다. 이와 같이, 제2 편광판(72) 및 액정층(50b)을 통과하면서 우원편광으로 변환된 외부광은 콜레스테릭 막(530)의 편광 방향과 일치하지 않아 이를 그대로 투과하게 된다. 한편, 콜레스테릭 막(530)을 그대로 투과한 외부광은 우원편광으로 변환된 상태이므로 제1 편광판(71)을 통과하지 못한다.

내부광의 경로를 살펴보면, 제1 기판의 하부에 위치하는 백라이트 유닛(90)으로부터 내부광은 제1 편광판(71)을 통해 그 일부가 통과하면서 좌원편광으로 변환된다. 좌원편광된 내부광은 콜레스테릭 막(530)을 그대로 투과하고, 수직 배향된 액정층(50b) 역시 위상 지연없이 그대로 통과한다. 이처럼 제1 편광판(71) 및 액정층(50b)을 커지면서 좌원편광으로 변환된 내부광은 제2 편광판(72)을 통과하지 못하여 제2 기판의 외부로 출사되지 않는다.

이처럼, 액정층(50b)이 수직으로 배향된 블랙 상태에서는 외부광 및 내부광 모두가 제2 기판 측으로 출사되지 못해 화상이 구현되지 않는다.

상기와 같이, 제1 실시예에서 콜레스테릭 막(30)에서 반사막(31)과 투과막(32)을 별도로 형성한 것과 달리, 반사율을 조절하여 반사와 투과가 모두 가능한 단일 콜레스테릭 막(530)을 형성함으로써 내부 구조를 단순히 하면서 반투과 모드를 구현할 수 있다. 이에 따라, 일정한 셀 갭을 유지할 수 있어 광손실을 줄이고 개구율 감소를 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(106)는 제6 실시예의 액정 표시 장치(105)와 동일한 구조에서 제1 기판(11)의 하부에 배치된 1/4 파장판(673) 및 콜레스테릭 반사판(633)을 더 포함한다. 한편, 본 실시예에서의 콜레스테릭 막(630)은 제6 실시예에서의 콜레스테릭 막(530)과 동일한 구성을 갖는다.

1/4 파장판(673) 및 콜레스테릭 반사판(633)은 제1 편광판(71)과 백라이트 유닛(90) 사이에 배치되고, 콜레스테릭 반사판(633)은, 콜레스테릭 막(630)과 같이, 전 영역에 걸쳐 굴절율 이방성을 갖도록 형성된다. 다만, 콜레스테릭 반사판(633)은 100%의 반사율을 갖도록 형성되는 점에서 콜레스테릭 막(630)과 차이를 보인다.

이와 같은 1/4 파장판(673)과 콜레스테릭 반사판(633)을 더 포함하는 구성에 의하여 입사광이 콜레스테릭 막(630)을 투과하는 광효율을 향상시킬 수 있는데, 이하 이에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사 및 투과 모드를 개략적으로 나타내는 도면으로, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반투과 모드의 동작을 설명한다.

본 실시예에서는, 제6 실시예에서와 같이, 제1 편광판(71) 및 제2 편광판(72)은 입사광을 각각 좌원편광 및 우원편광으로 변환시키고, 콜레스테릭 막(630)이 약 50%의 반사율로 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는다.

도 13은 액정층(50a)이 수평 배향되는 화이트 상태를 나타낸 것으로, 좌측은 외부광의 경로를 나타내고 우측은 내부광의 경로를 나타낸다.

본 실시예에서 제2 편광판(72) 및 콜레스테릭 막(630)의 구성은 제6 실시예서의 구성과 동일하므로, 외부광의 경로는 제6 실시예에서의 외부광의 경로와 동일하다.

본 실시예에서의 내부광의 경로를 살펴보면, 백라이트 유닛(90)에서 출사된 내부광은 콜레스테릭 반사판(633)으로 향한다. 본 실시예에서 콜레스테릭 반사판(633)은 좌원편광을 반사시키는 특성을 갖는다. 이에 따라, 백라이트 유닛(90)으로부터 입사되는 내부광 중 좌원편광은 백라이트 유닛(90)으로 다시 반사되고, 나머지 내부광은 콜레스테릭 반사판(633)을 그대로 투과한다.

내부광 중 콜레스테릭 반사판(633)에서 반사된 좌원편광의 일부는 백라이트 유닛(90) 또는 백라이트 유닛(90) 상에 배치되는 광학 시트에서 반사되어 다시 콜레스테릭 반사판(633)으로 향한다. 이 과정에서 좌원편광의 위상이 변화하는데, 이에 의하여 백라이트 유닛(90) 또는 광학시트에서 반사되는 내부광은 콜레스테릭 반사판(633)을 투과하게 된다. 이 때, 백라이트 유닛(90) 등에서 반사되어 콜레스테릭 반사판(633)을 투과하는 광은 콜레스테릭 반사판(633)에서 반사된 좌원편광의 약 30~50% 수준이 된다.

콜레스테릭 반사판(633)을 투과한 내부광은 1/4 파장판(673)을 거치면서 제1 편광판(71)의 투과축과 같은 방향의 선편광으로 변환되고, 이는 다시 제1 편광판(71)을 거치면서 좌원편광으로 변환된다. 전술한 바와 같이, 1/4 파장판(673)은 콜레스테릭 반사판(633)을 투과한 원편광이 휘도 손실없이 제1 편광판(71)을 통과하도록 한다.

본 실시예에서 콜레스테릭 막(630)의 반사율은 약 50%이므로, 콜레스테릭 막(630)에 도달하는 내부광 중 약 50%는 콜레스테릭 막(530)에서 제1 편광판(71) 방향으로 반사되고, 나머지 약 50%는 콜레스테릭 막(630)을 투과한다. 편의상 콜레스테릭 막(630)에서 제1 편광판(71)으로 반사되는 내부광은 도시하지 않았다.

1/4 파장판(173) 및 제1 편광판(71)을 통과한 내부광은 콜레스테릭 막(630)을 그대로 투과한다. 콜레스테릭 막(630)을 통과한 내부광은 수평 배향된 액정층(50a)을 거치면서 우원편광으로 변환되고, 컬러 필터 및 제2 기판을 거쳐 제2 편광판(72)을 통해 외부로 출사된다.

본 실시예에서와 같이 콜레스테릭 반사판(633)과 1/4 파장판(673)이 추가되는 구조를 적용함으로써 특정 편광 상태의 내부광을 재사용할 수 있어, 광효율을 향상시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액정 표시 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(107)는 제6 실시예의 액정 표시 장치(105)와 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에서는 제6 실시예의 액정 표시 장치(105)에서 게이트 절연막(22)의 상부에 형성되는 보호막을 별도로 형성하지 않고 콜레스테릭 막(730)이 보호막의 기능을 하도록 하는 점에서 차이를 보인다.

즉, 보호막을 별도로 형성하지 않고 콜레스테릭 막(730)을 게이트 절연막(22) 상에 직접 형성하여 보호막의 역할도 수행하게 함으로써, 반투과 모드를 형성하기 위한 제조 공정을 더욱 간단히 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명이 이 실시예들에 한정되지는 않는다. 본 발명의 범위는 다음에 기재하는 특허청구범위의 기재에 의하여 결정되는 것으로, 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107: 액정 표시 장치
11: 제1 기판 12: 제2 기판
15: 실링부재 20: 박막 트랜지스터
21: 게이트 전극 22: 게이트 절연막
23: 반도체층 24: 저항성 접촉층
25: 소스 전극 26: 드레인 전극
30, 330, 530, 630, 730: 콜레스테릭 막
31, 331: 반사막 32, 332: 투과막
35: 보호막 40: 화소 전극
41: 비아 홀(via hole) 50: 액정층
60, 260: 컬러 필터 70: 편광판
71: 제1 편광판 72: 제2 편광판
80: 확산층 90: 백라이트 유닛
133, 633: 콜레스테릭 반사판 173, 673: 1/4 파장판
437: 유기막

Claims (25)

1. 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 형성된 제1 기판;
   공통 전극 및 컬러 필터가 형성되고, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층;
   상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제1 편광판;
   상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 제2 편광판;
   상기 제1 기판 상에 형성된 콜레스테릭 막(cholesteric film); 및
   상기 제1 편광판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 배치된 백라이트 유닛;
   을 포함하고,
   상기 콜레스테릭 막은 굴절율 이방성을 갖는 반사막과 굴절율 등방성을 갖는 투과막을 포함하고,
   상기 반사막과 투과막은 교호적인 패턴으로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 반사막 및 상기 투과막은 하나의 화소 내에서 동일한 면적으로 형성되는, 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 콜레스테릭 막의 상기 반사막의 반사율은 100%인, 액정 표시 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판은 각각 입사하는 광을 서로 다른 원편광 방향으로 변환시키는, 액정 표시 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 콜레스테릭 막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 배치되고,
   상기 콜레스테릭 막에는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 연결하기 위한 홀(hole)이 형성된, 액정 표시 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 편광판과 상기 백라이트 유닛의 사이에 배치된 1/4 파장판 및 콜레스테릭 반사판을 더 포함하는 액정 표시 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 콜레스테릭 반사판의 반사율은 100%인, 액정 표시 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 보호막 상에 형성된 유기막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 형성되는 확산층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 광확산 입자를 포함하는, 액정 표시 장치.
14. 제1항, 제3항, 제4항, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층은 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드 및 HAN(Hybrid Aligned Nematic) 모드 중 어느 하나로 구현되는, 액정 표시 장치.
15. 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고,
    상기 박막 트랜지스터 상에 콜레스테릭 막을 형성하고,
    상기 콜레스테릭 막에 홀을 형성하고, 상기 홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 화소 전극을 형성하고,
    제2 기판 상에 컬러 필터 및 공통 전극을 형성하고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정을 주입하고,
    상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주하지 않는 일측에 제1 편광판을 배치하고,
    상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 제2 편광판을 배치하고,
    상기 제1 편광판의 상기 제1 기판과 마주하지 않는 일측에 백라이트 유닛을 배치하고,
    상기 콜레스테릭 막은 굴절율 이방성을 갖는 반사막과 굴절율 등방성을 갖는 투과막을 포함하고,
    상기 반사막 및 투과막은 반응성 메조겐(reactive mesogen)에 선택적으로 자외선을 조사한 후 열을 인가하여 교호적인 패턴으로 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제15항에 있어서,
    하나의 화소 내에서 상기 반사막과 상기 투과막의 면적을 동일하게 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
19. 제15항에 있어서,
    상기 반사막의 반사율은 100%로 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
20. 삭제
21. 제15항에 있어서,
    상기 제1 편광판과 상기 백라이트 유닛의 사이에 1/4 파장판 및 콜레스테릭 반사판을 배치하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
22. 제15항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
23. 제22항에 있어서,
    상기 보호막 상에 유기막을 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
24. 제15항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 확산층을 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.
25. 제15항에 있어서,
    상기 컬러 필터에 광확산 입자를 형성하는, 액정 표시 장치의 제조 방법.

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