KR20070002898A

KR20070002898A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20070002898A
Application number: KR1020050058598A
Authority: KR
Inventors: 임영남; 정진희
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-05

Abstract

본 발명은 양면 표시가 가능한 액정표시장치에 있어서 반사모드의 휘도와 콘트라스트 특성을 향상시키도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 제1 방향의 선편광을 선택적으로 투과시키는 제1 편광판과; 상기 제1 편광판의 아래에 배치되고 λ(광의 파장)/2의 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름과; λ/2의 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름과; 상기 제2 리타데이션필름의 아래에 배치되어 λ/2의 위상 지연값을 가지는 제3 리타데이션필름과; 상기 제3 리타데이션필름의 아래에 배치되어 특정방향의 원편광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 선택 반사층과; 상기 제2 및 제3 리타데이션필름들 사이에 배치되는 액정층을 구비한다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display}

도 1은 양면 표시가 가능한 액정표시장치를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치의 투과모드 동작을 나타내는 도면.

도 3은 도 1에 도시된 액정표시장치의 반사모드 동작을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도.

도 5는 도 4에 도시된 액정표시장치의 투과모드 동작을 나타내는 도면.

도 6은 도 4에 도시된 액정표시장치의 반사모드 동작을 나타내는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11, 101 : 프론트라잇시스템 12, 21, 22, 102 : 편광판

13, 20, 103, 110, 111 : 리타데이션필름 14, 104 : 상부기판

15, 105 : 컬러필터 16, 106 : 액정층

17, 107 : TFT 18, 108 : 반사층

19, 109 : 하부기판 112 : CLC 편광판

본 발명은 양면 표시가 가능한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 양면 표시가 가능한 액정표시장치에 있어서 반사모드의 휘도와 콘트라스트 특성을 향상시키도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

최근에는 도 1과 같이 투과모드와 반사모드 각각에 화상이 표시한 액정표시장치가 개발된 바 있어 액정표시장치의 응용범위가 더 확대되고 있다.

도 1을 참조하면, 양면 표시가 가능한 액정표시장치는 프론트라잇시스템(Front Light System)(11), 제1 편광판(12), 및 제1 리타데이션필름(Retardation film)(13)이 상부기판(14) 상에 형성된 상판과; 제2 리타데이션필름(20), 반사형 편광판(21)과, 제2 편광판(22) 등이 하부기판(19) 상에 형성된 하판과; 상판과 하판 사이에 형성되는 액정층(16)을 구비한다. 액정층(16)은 λ(파장)/2의 위상지연값을 가지도록 그 셀갭이 결정된다. 이 액정층(16)은 ECB(Electrically controlled birefringence) 모드로 이루어진다.

하판 상에는 다수의 게이트라인과 다수의 데이터라인 등의 신호배선, 액정셀 을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함)(17), TFT(17)를 덮는 보호막 상에 형성되는 요철형태의 반사층(18), 액정분자들의 프리틸트(pre-tilt)를 위한 배향막 및 액정셀(16)의 화소전극이 형성된다.

상판 상에는 컬러필터(14), 액정셀간 경계부에 배치되는 블랙 매트릭스, TFT와 대향하는 부분의 투과창, 배향막, 액정셀(16)의 공통전극이 형성된다.

이 양면 표시가 가능한 액정표시장치는 액정셀 각각이 전계에 따라 하판 쪽으로 화상을 표시하는 투과모드(transmissive mode)로 동작함과 아울러 상판 쪽으로 화상을 표시하는 반사모드(Reflective mode)로 동작한다.

이러한 양면 표시가 가능한 액정표시장치의 투과모드 동작과 반사모드 동작을 도 2 및 도 3을 결부하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 투과모드에서 액정셀은 λ/2의 위상지연값을 가진다. 이 투과모드에서 프론트라잇시스템(11)이나 자연광으로부터 조사되는 광이 제1 편광판(12)에 입사되면 그 광은 45°선편광만을 선택 투과하는 제1 편광판(12)을 통과하면서 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(13)에 의해 -45°선편광으로 변환된다. 액정층(16)에 입사된 -45°선편광은 액정층(16)에 의해 다시 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름(20)에 의해 다시 -45°선편광으로 다시 변환되어 반사형 편광판(21)에 입사된다. 반사형 편광판(21)은 -45°투과축을 가지며 그 이 이외의 위상으로 입사되는 광을 반사시키고, 제2 편광판(22) 역시 -45°투과축을 가진다. 따라서, 반사형 편광판(21)에 입사되는 -45°선편광은 반사형 편광판(21)과 제2 편광판(22) 을 통과하여 하판을 바라 보는 관찰자 쪽으로 진행한다.

도 3을 참조하면, 반사모드에서 액정셀의 위상지연값은 자신에게 인가되는 전계에 의해 0으로 된다. 이 반사모드에서 프론트라잇시스템(11)이나 자연광으로부터 조사되는 광이 제1 편광판(12)에 입사되면 그 광은 45°선편광만을 선택 투과하는 제1 편광판(12)을 통과하면서 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(13)에 의해 -45°선편광으로 변환된 다음, 위상지연 없이 액정층(16)을 통과한다. 그리고 λ/2 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름(20)에 입사된 -45°선편광은 45°선편광으로 변환된다. 반사형 편광판(21)은 -45°투과축을 가진다. 따라서, 반사형 편광판(21)에 입사되는 45°선편광은 반사형 편광판(21)에 의해 반사되어 -45°선편광으로 변환된 후에 위상지연없이 액정층(16)을 통과한 다음, λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(13)에 의해 다시 45°선편광으로 변환되어 제1 편광판(12)을 투과하여 상판을 바라 보는 관찰자 쪽으로 진행한다.

그런데 종래의 양면 표시가 가능한 액정표시장치는 반사형 편광판(21)의 반사율이 대략 5% 정도 밖에 되지 않기 때문에 반사모드에서 휘도가 낮고 명암비(contrast ratio)가 5 : 1 수준으로 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 양면 표시가 가능한 액정표시장치에 있어서 반사모드의 휘도와 콘트라스트 특성을 향상시키도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 제1 방향의 선편광을 선택적으로 투과시키는 제1 편광판과; 상기 제1 편광판의 아래에 배치되고 λ(광의 파장)/2의 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름과; λ/2의 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름과; 상기 제2 리타데이션필름의 아래에 배치되어 λ/2의 위상 지연값을 가지는 제3 리타데이션필름과; 상기 제3 리타데이션필름의 아래에 배치되어 특정방향의 원편광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 선택 반사층과; 상기 제2 및 제3 리타데이션필름들 사이에 배치되는 액정층을 구비한다.

상기 액정표시장치는 제1 외부면과 제1 액정대향면을 가지며 광을 조사하기 위한 프론트라잇시스템과 상기 제1 리타데이션필름이 상기 제1 외부면 상에 형성되고 컬러필터, 블랙매트릭스, 투과창, 배향막 및 제1 전극이 상기 제1 액정대향면 상에 형성되는 상부기판과; 제2 외부면과 제2 액정대향면을 가지며 상기 투과창에 대향하는 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 위에 배치된 반사층, 및 제2 전극이 제2 액정대향면 상에 형성되고 상기 상기 제2 리타데이션필름, 상기 제3 리타데이션필름 및 상기 선택 반사층이 상기 제2 외부면 상에 형성되는 하부기판을 더 구비한다.

상기 액정층은 상기 제1 액정대향면과 상기 제2 액정대향면 사이에 배치된다.

상기 액정층은 광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사모드에서 실질적으로 위상지연값이 없는 반면에 상기 광을 투과시켜 화상을 표시하는 투과모드에서 λ/2의 위상 지연값을 가진다.

상기 액정층은 ECB(Electrically controlled birefringence) 모드의 액정을 포함한다.

상기 선택 반사층은 CLC(cholestric liquid crystal) 편광판을 구비한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 프론트라잇시스템(Front Light System)(101), 제1 편광판(102), 및 제1 리타데이션필름(103)이 상부기판(104) 상에 형성된 상판과; 제2 및 제3 리타데이션필름(110, 111), CLC(cholestric liquid crystal) 편광판(112) 등이 하부기판(109) 상에 형성된 하판과; 상판과 하판 사이에 형성되는 액정층(106)을 구비한다. 액정층(106)은 λ(파장)/2의 위상지연값을 가지도록 그 셀갭이 결정된다. 이 액정층(106)은 ECB 모드로 이루어진다.

하판 상에는 다수의 게이트라인과 다수의 데이터라인 등의 신호배선, 액정셀을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함)(107), TFT(107)를 덮는 보호막 상에 형성되는 요철형태의 반사층(108), 액정분자들의 프리틸트(pre-tilt)를 위한 배향막 및 액정셀(106)의 화소전극이 형성된다. 반사층(108)은 반사모드에서의 휘도를 더 높인다.

상판 상에는 컬러필터(104), 액정셀간 경계부에 배치되는 블랙 매트릭스, TFT와 대향하는 부분의 투과창, 배향막, 액정셀(106)의 공통전극이 형성된다.

제1 및 제2 리타데이션필름(103, 110)은 각각 λ/2의 위상 지연값을 가지는데 비하여, 제3 리타데이션필름(111)은 λ/4의 위상 지연값을 가진다.

CLC 편광판(112)은 콜레스테릭 액정에 카이럴 도펀트가 첨가되어 액정분자들이 좌선성의 나선축을 따라 꼬인 구조를 가지며 선택적으로 좌원편광을 투과시키는 반면에 우원편광을 반사시킨다. 이 CLC 편광판(112)의 반사율은 대략 50% 이상이다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 투과모드 동작과 반사모드 동작을 도 5 및 도 6을 결부하여 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 투과모드에서 액정셀은 λ/2의 위상지연값을 가진다. 이 투과모드에서 프론트라잇시스템(101)이나 자연광으로부터 조사되는 광이 제1 편광판(102)에 입사되면 그 광은 45°선편광만을 선택 투과하는 제1 편광판(102)을 통과하면서 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(103)에 의해 -45°선편광으로 변환된다. 액정층(106)에 입사된 -45°선편광은 액정층(106)에 의해 다시 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름(110)에 의해 다시 -45°선편광으로 다시 변환되어 λ/4의 위상 지연값을 가지는 제3 리타데이션필름(111)에 의해 좌원편광으로 변한다. CLC 편광판(112)은 전술한 바와 같이 좌원편광을 선택적으로 투과시키는 좌선성을 가진다. 따라서, CLC 편광판(112)에 입사되는 좌원편광은 CLC 편광판(112)을 통과하여 하판 을 바라 보는 관찰자 쪽으로 진행한다.

도 6을 참조하면, 반사모드에서 액정셀의 위상지연값은 자신에게 인가되는 전계에 의해 0으로 된다. 이 반사모드에서 프론트라잇시스템(101)이나 자연광으로부터 조사되는 광이 제1 편광판(102)에 입사되면 그 광은 45°선편광만을 선택 투과하는 제1 편광판(102)을 통과하면서 45°선편광으로 변환된 후 λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(103)에 의해 -45°선편광으로 변환된 다음, 위상지연 없이 액정층(106)을 통과한다. 그리고 λ/2 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름(110)에 입사된 -45°선편광은 45°선편광으로 변환되고 λ/4의 위상 지연값을 가지는 제3 리타데이션필름(111)에 의해 우원편광으로 변환된다. CLC 편광판(112)은 전술한 바와 같이 우원편광을 선택적으로 반사시키는 좌선성을 가진다. 따라서, CLC 편광판(112)에 입사되는 우원편광은 CLC 편광판(112)에서 대략 50% 이상 반사되어 -45°선편광으로 변환된 후에 위상지연없이 액정층(106)을 통과한 다음, λ/2 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름(103)에 의해 다시 45°선편광으로 변환되어 제1 편광판(101)을 투과하여 상판을 바라 보는 관찰자 쪽으로 진행한다.

따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 λ/4의 위상 지연값을 가지는 리타데이션필름과 CLC 편광판을 이용하여 양면 표시가 가능한 액정표시장치에 있어서 반사모드의 휘도와 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

제1 방향의 선편광을 선택적으로 투과시키는 제1 편광판과;

상기 제1 편광판의 아래에 배치되고 λ(광의 파장)/2의 위상 지연값을 가지는 제1 리타데이션필름과;

λ/2의 위상 지연값을 가지는 제2 리타데이션필름과;

상기 제2 리타데이션필름의 아래에 배치되어 λ/2의 위상 지연값을 가지는 제3 리타데이션필름과;

상기 제3 리타데이션필름의 아래에 배치되어 특정방향의 원편광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 선택 반사층과;

상기 제2 및 제3 리타데이션필름들 사이에 배치되는 액정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

제1 외부면과 제1 액정대향면을 가지며 광을 조사하기 위한 프론트라잇시스템과 상기 제1 리타데이션필름이 상기 제1 외부면 상에 형성되고 컬러필터, 블랙매트릭스, 투과창, 배향막 및 제1 전극이 상기 제1 액정대향면 상에 형성되는 상부기판과;

제2 외부면과 제2 액정대향면을 가지며 상기 투과창에 대향하는 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 위에 배치된 반사층, 및 제2 전극이 제2 액정대향면 상 에 형성되고 상기 상기 제2 리타데이션필름, 상기 제3 리타데이션필름 및 상기 선택 반사층이 상기 제2 외부면 상에 형성되는 하부기판을 더 구비하고;

상기 액정층은 상기 제1 액정대향면과 상기 제2 액정대향면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 액정층은,

광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사모드에서 실질적으로 위상지연값이 없는 반면에 상기 광을 투과시켜 화상을 표시하는 투과모드에서 λ/2의 위상 지연값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정층은 ECB(Electrically controlled birefringence) 모드의 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 선택 반사층은,

CLC(cholestric liquid crystal) 편광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.