KR100246841B1 - 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 디퓨저의 후방 산란에도 콘트라스트의 저하가 발생하지 않도록 개선한 네거형 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치를 제공한다.

구성 : 본 발명의 액정 표시장치는 상기 목적에 따라 본 발명은 통상의 액정 셀 상층부에 디퓨저를 개재시키고 그 위로 λ/4 판과 편광자를 순차 적층 배열한 구성으로 되어 있다.

효과 : 본 발명에 따른 액정 표시장치는 상기 디퓨저에서 발생되는 후방 산란이 그 외측에 적층된 λ/4 판을 역방향으로 투과하여도 편광자를 투과 할 수 없는 좌선 편광으로 되어 외부에서 인식할 수 없으므로 콘트라스트가 향상된다.

Description

믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 특히 외부 입사광이 내부의 반사막에 의해 반사되어 화상 표시되게 한 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치에 관한 것이다.

게스트 호스트형 액정은 2색성 염료의 흡수 스펙트럼이 염료 분자의 장축과 입사 편광의 진동 방향이 이루는 각도에 강하게 의존하는 것을 이용하여 다색 표시되게 하고 있다. 즉 게스트인 2색성 염료를 일정 배열의 호스트 액정에 용해시켜 액정의 배열을 전계로 제어하였을 때에 상기 염료의 배열도 동시에 제어되게 함으로써 색 농도의 변화를 이용하는 것이다.

게스트 호스트형의 컬러 표시 성능은 액정이 가지는 염료 분자의 질서도(Order parameter) 또는 2색성 비(Dichroic ratio)로 표시함이 일반적이다.

그런데 게스트 호스트형에서 콘트라스트가 양호한 컬러 표시의 구현은 상기 염료 분자의 질서도와 2색성 비를 가급적 크게 하였을 때에 얻어질 수 있으며, 이는 액정과 염료의 선택 및 액정의 광활성에 영향을 주는 셀 갭 그리고 액정의 트위스트 각 등을 최적화 하는 방법을 통해 접근될 수 있다.

그러나 액정과 염료를 최적의 것으로 선택하더라도 반사형 액정 표시장치에서는 그것이 네거형인가 포지형인가에 따라 시인성(視認性)이 달라지는 또 다른 문제점이 있다. 일반적으로 반사형 액정 표시장치에서는 네거형이 포지형에 비해 시인성이 떨어지는 것으로 평가되고 있다. 그렇지만 시인성이 좋은 포지형은 그 동작 전압이 10∼15V로 상당히 높기 때문에 저전압 구동의 관점에서 불리한 단점을 가진다.

네거형에서 시인성이 좋지 않은 이유는 화상의 콘트라스트가 낮은 데에 기인한다.

도 3은 종래의 네거형 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치의 기본적 구성과 이를 통한 광 입사 및 반사 경로를 설명하는 개념도이다.

일반적으로 액정 셀(10)은 기판 글라스(12)와 이것에 대향되게 중첩 배치되는 전면 글라스(14)에 의해 제한된 공간을 가지고 이들 사이에는 액정(16)이 주입되어 있다.

상기 기판 글라스(12)의 내측면에는 전극 패턴(18)과 그 위로 적층 형성된 더블 메탈 엘리먼트나 박막 트랜지스터와 같은 스위칭수단(20)이 부가되어 있고, 다시 그 보다 더 외측으로는 절연층(22)을 개재하여 반사막(24)이 증착되어 있다.

상기 반사막(24)은 통상 알루미늄을 증착하여 형성되는 것이다.

이들에 대응하여 전면 글라스(14)의 내측면에도 칼라 필터(26)와 투명 전극(28)이 적층 형성되어 있다. 그리고 전면 글라스(14)의 외측면에는 λ/4 판(30)과 편광자(32) 및 디퓨저(28)가 순차로 겹쳐져 배열된다.

이러한 구성의 액정 표시장치에서 액정(16)은 인가 전압이 오프 상태일 때에 도면의 좌측부로 묘사한 바와 같이 기판 글라스(12)에 평행하게 배열되어 입사된 외부 광을 산란시키게 됨으로써 화면은 유백색으로 된다. 반대로 인가 전압이 온 상태일 때에 액정(16)은 도면의 우측부에 도시한 바와 같이 상 천이(相 遷移)됨에 따라 디퓨저(34)를 투과한 빛은 편광자(32)를 투과하여 수평 편광되고 이것은 λ/4 판(30)을 투과하여 좌선 편광(左旋 偏光)으로 액정 셀(10)에 입사되어 상 천이된 액정(16)의 축방향을 투과한 다음 반사막(24)에서 반사된다. 이렇게 반사될 때에 좌선 편광은 방향이 180도 변환됨에 따라 우선 편광(右旋 偏光)으로 되면서 다시 액정(16)의 축방향을 통과하고, 이어서 λ/4 판(30)을 투과하면 수직 편광으로 변환되어서 상기 편광자(32)를 투과하여 화상으로 표시되는 것이다.

상기 구조의 액정 표시장치에서 콘트라스트의 저하 문제는 디퓨저(34)에서 발생한다. 디퓨저(34)에서의 광 산란은 편광자(32)를 향한 전방 산란과 그 반대 방향으로 반사되는 후방 산란으로 나타난다. 여기서 상기 후방 산란은 그대로 시청자의 육안에 느껴지는 것이므로 액정 셀(10)에서 반사되어 출사되는 빛과 더해지게 되어 콘트라스트의 저하가 초래되는 것이다. 상기 구성의 액정 표시장치가 가지는 콘트라스트 특성을 화이트-블랙의 반사율로 측정하여 보면 도 4와 같이 블랙의 반사율 곡선 T₁은 3.5V의 전압에서 2.5 정도의 반사율을 보이고, 또 화이트 곡선 T₂의 반사율은 전압 변화에 별 영향 없이 3.3 정도의 반사율을 보이므로 콘트라스트 T₂/T₁은 1.32로 된다.

이와 같이 디퓨저(34)를 통해 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 상기 디퓨저(34)를 없애고 액정 셀(10)의 반사막(24)에 빛의 산란을 일으키는 요철면을 부여하는 방법도 알려져 있지만, 이 방법은 얇은 박막 형태의 반사막(24)에 요철면을 부여하는 공정이 기술적으로 난해하여 제조하기가 어렵고, 또 상기 반사막(24)의 상층에 설치되는 배향막이 상기 요철면의 영향으로 굴곡진 표면을 이루게 됨으로써 배향 특성이 좋지 않게 되는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 디퓨저에 의한 콘트라스트의 저하가 발생하지 않도록 구조적으로 개선한 네거형 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치를 제공함에 두고 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 통상의 액정 셀 상층부에 디퓨저를 개재시키고 그 위로 λ/4 판과 편광자를 순차 적층 배열한 구성으로 하여 상기 디퓨저에서 발생되는 후방 산란이 λ/4 판을 투과하여도 편광자에 의해 차단되도록 한 구성으로 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광 입사 및 반사의 계통을 설명하는 개념도.

도 2는 본 발명에 의한 액정 표시장치의 화이트-블랙 밸런스 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 종래의 액정 표시장치에서 볼 수 있는 화이트-블랙 밸런스 관계를 나타내는 그래프.

도 4는 종래 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치에서의 광 입사 및 반사의 계통을 설명하는 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 액정 셀 4 : 디퓨저

6 : λ/4 판 8 : 편광자

이하, 본 발명의 특징적 구성과 작용 효과를 첨부 도면에 따른 바람직한 실시예로 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련된 네거형 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치에서의 광 입사 및 반사 계통을 개념적으로 나타내고 있다. 도면에서 액정 셀(2)의 상면에는 디퓨저(4)와 λ/4 판(6), 그리고 편광자(8)가 순차 적층되는 구성을 묘사하고 있다. 상기 액정 셀(2)은 도 3을 인용하여 도시한 구성과 같은 것이므로 이에 대한 구조 설명은 생략한다.

본 발명의 액정 표시장치에 있어서, 외부로부터의 입사광은 편광자(8)를 투과하여 수평 편광되고, 이 빛은 계속해서 λ/4 판(6)을 거치게 됨에 따라 좌선 편광으로 되면서 디퓨저(4)에서 산란된다. 이 때 광 산란은 액정 셀(2)을 향한 전방 산란과 상기 λ/4 판(6)을 향한 후방 산란으로 나타나게 된다. 이렇게 산란된 광 중에서 상기 전방 산란은 액정 셀(2)로 입사되어 내부에 마련된 반사막에서 되반사되고 다시 디퓨저(4)를 통해 출사되었을 때는 방향이 180도 변환되어 우선 편광으로 된다. 이 우선 편광은 λ/4 판(6)을 투과하여 수직 편광으로 되기 때문에 바로 편광자(8)를 통해 화상으로 표시되는 것이다.

그러나 상기 디퓨저(4)에서 발생되는 후방 산란은 좌선 편광 그대로 인 채 λ/4 판(6)으로 역방향 조사되기 때문에 여기를 투과하여도 수평 편광으로 되어 상기 편광자(8)를 투과할 수 없게 된다. 이에 따라 편광자(8)의 외측에서는 디퓨저(4)에서의 후방 산란을 인식할 수 없게 되는 것이다.

도 2는 본 발명에 관련된 액정 표시장치의 화이트-블랙 밸런스를 측정한 그래프로서, 블랙의 반사율 곡선은 3.5V에서 0.5로 측정되었고, 화이트의 반사율 곡선은 전압에 별 영향을 받지 않고 3.1로 평탄하게 나타났다.

따라서 본 발명의 액정 표시장치가 나타내는 콘트라스트 T₂/T₁은 6.2로 되어 종래의 1.32에 비해 비약적으로 콘트라스트가 향상된다. 게다가 본 발명은 디퓨저(4)를 갖추고 있는 것이므로 복잡하게 액정 셀(2)의 반사막에 요철면을 부여하지 않아도 되므로 제조하기도 간편 용이하다.

상술한 본 발명은 네거형 액정을 채용하여 저전압으로 구동될 수 있는 장점을 가지는 반사형 액정 표시장치이면서도 디퓨저에서 발생되는 후방 산란이 시청자의 육안으로 인식될 수 없도록 개선하여 화면의 콘트라스트가 대폭 향상되게 하는 효과를 가지고 있다.

Claims (1)

1. 통상의 액정 셀 상층부에 디퓨저를 개재시키고 그 위로 λ/4 판과 편광자를 순차 적층 배열시켜서 상기 디퓨저에서 발생되어 λ/4 판을 역방향으로 투과한 후방 산란 광이 편광자를 투과할 수 없게 한 구성으로 되어 있는 네거형 믹스트 트위스티드 네마틱 액정 표시장치.