KR100319103B1

KR100319103B1 - 반사형 액정 표시소자

Info

Publication number: KR100319103B1
Application number: KR1019990041931A
Authority: KR
Inventors: 김진근; 전인수
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-12-29
Also published as: KR20010029222A

Abstract

목적: 본 발명은 반사층에서 되반사 되는 외부 광의 반사 효율을 향상시킴과 동시에 편광 기능을 겸비하여 표시소자의 슬림화 및 화면 휘도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 구조로 된 반사형 액정 표시소자를 제공한다.

구성: 본 발명은 외부에서 입사되는 광을 반사층에서 되반사 시켜 화상 표시를 행하는 반사형 액정 표시소자에 있어서, 상기 반사층이 고굴절층과 저굴절층이 번갈아 적층되는 다층 구조로 형성되는 것이며, 상기 고굴절층은 ZrO₂, TiO₂, ZnSO_{4 ,}저굴절층은 MgF₂, CeF₂에 의해 형성되고, 상기 고굴절층과 저굴절층은 모두 유전체이며, 그 두께는 130∼150nm 정도로 스퍼터링 또는 증착을 통해 적층 형성되는 것이다.

효과: 본 발명에 의하면 표시소자의 슬림화와 화면의 휘도 및 콘트라스트 향상이 가능하다.

Description

반사형 액정 표시소자{Reflex type LCD}

본 발명은 액정 표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입사되는 외부 광을 반사시켜 화상 표시되는 구조를 갖춘 반사형 액정 표시소자에서, 상기 반사판의 반사 효율과 반사광의 파장대역 조절을 통해 화상 표시의 선명도를 도모하는 반사형 액정 표시소자에 관한 것이다.

액정 표시소자는 액정이 가지는 유전 이방성을 이용한 광 투과 또는 광 차단 현상으로 화상을 표시하는 장치로서, 외부 광에 의한 화상 표시의 방식에 따라 외부 광을 투과시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 투과형과, 외부 광을 되반사 시켜 명암 표시가 이루어지게 하는 반사형으로 구분되고 있다.

투과형은 배면에 자체 광원으로서 백 라이트를 배치하는 구성이기 때문에 화면의 휘도가 높아지는 이점이 있으나 슬림화하기가 곤란하고 부품수가 많아지는 문제를 가지고 있다.

반사형은 자체 광원이 없는 관계로 슬림화 할 수 있어서 간단한 화상 표시소자로 널리 이용되고 있다.

도 1은 반사형 액정 표시소자의 일반적 구성을 나타내는 도면으로서, 2장의 글라스 기판(2)(4)이 서로 마주보게 대향 배치되고, 이들의 대향면에는 ITO 등으로 증착 형성되는 투명 전극(6)(8)이 매트릭스 배열, 또는 소정의 패턴상으로 설치되며, 다시 그 위로 배향막(10)(12)이 도포된 다음 러빙 처리되어 배향성을 갖추고 있다. 이렇게 대향 배치된 2장의 글라스 기판(2)(4)은 그 주변부가 실란트(14)에 의해 밀봉되어 액정 셀을 구성하게 되는 것이며, 이 액정 셀의 내부에는 소정의 액정(16)이 주입되어서 하나의 액정 표시소자를 구성하게 된다.

상기와 같은 구성의 액정 표시소자를 반사형으로 사용하는 경우에 하측 글라스 기판(4)의 외측면에는 반사층(18)이 적층되고, 또 상측 글라스 기판(2)의 상면에는 편광자(20)가 부착된다. 또 다르게는 화면의 산광도를 향상시키기 위하여 리타데이션 필름 등을 병용하기도 한다.

상기 반사층(18)은 Ag 또는 Al을 시트상으로 하여 접착시키거나 증착, 도포하여 형성함이 일반적이다.

반사형 액정 표시소자에서, 외부 광은 편광자(20)-상측 글라스 기판(2)-액정(16)-하측 글라스 기판(4)을 투과하고 반사층(18)에서 되반사 되는 것에 의해 상기의 경로를 거꾸로 경과해서 편광자(20)를 통해 출사된다.

이 때문에 반사형 액정 표시소자의 화면 휘도와 콘트라스트는 전적으로 외부 광의 반사 효율에 의해 좌우되고 있다.

그러나 종래의 반사층은 단일 성분의 층 재료를 채택하고 있어서 반사 효율이 일정 한도 이상으로 향상되지 않으며, 게다가 반사층에는 일반적으로 편광 필름이 병용되어 있고, 이것이 가지는 이색성(異色性; dichroism) 때문에 광의 일부가 흡수되어 광 효율이 좋지 않은 단점이 있다.

본 발명의 목적은 반사층에서 되반사 되는 외부 광의 반사 효율을 향상시켜 화면의 휘도를 향상시킬 수 있는 구조로 된 반사형 액정 표시소자를 제공함에 있다.

상기의 목적에 따라 본 발명은 외부에서 입사되는 광을 반사층에서 되반사 시켜 화상 표시를 행하는 반사형 액정 표시소자에 있어서, 상기 반사층이 고굴절층과 저굴절층이 번갈아 적층되는 다층 구조로 형성된다.

본 발명에서 고굴절층과 저굴절층의 적층은 스퍼터링 또는 증착을 통해 형성될 수 있고, 상기 고굴절층은 굴절율 2.1의 ZrO₂, 2.4의 굴절율을 가지는 TiO₂, 2.32의 굴절율을 가지는 ZnSO₄중에서 선택된 1종이 적합하게 이용될 수 있으며, 저굴절층으로는 굴절율 1.38의 MgF₂, 1.63의 CeF₂중에서 선택된 1종이 적합하게 이용될 수 있다.

상기 고굴절층과 저굴절층은 모두 유전체이며, 그 두께는 130∼150nm 정도로 적층된다. 적층된 고굴절층과 저굴절층의 층수에 따라 편광각이 결정되며, 이 경우 편광각 θ_P= Tan^-1(η₂/η₁)의 관계를 가지므로 굴절 조절은 용이하다.

상기 식에서 η₁은 투명 전극의 굴절율, η₂는 반사층의 굴절율이다.

도 1은 종래의 반사형 액정 표시소자의 일반적 구성을 도시하는 측단면도,도 2는 본 발명이 적용되는 반사형 액정 표시소자의 일반적 구성을 도시하는 측단면도,

도 3은 본 발명이 적용된 반사층의 다층막에 의한 반사 및 편광 경로를 도시한 개략도,도 4는 도 2의 반사층에 관련된 다층 구조를 도시하는 일부 확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2, 4 : 글라스 기판 6, 8 : 투명 전극

10, 12 : 배향막 22 : 반사층

22a : 고굴절층 22b : 저굴절층

이하, 본 발명을 첨부 도면 도 2 및 도 3에 따른 바람직한 실시 예로 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용된 반사형 액정 표시소자의 구조를 나타내는 단면도이며, 상술한 도 1과 동일한 부분은 설명의 중복을 피하고자 동일 부호로 표시하기로 한다.

서로 대향 배치되는 상 하측 글라스 기판(2)(4)의 대향면에는 각각 투명전극(6)(8)과 배향막(10)(12)이 적층 형성되어 있고, 그 사이에는 통상의 액정(16)이 충전되어 있다. 상기 하측 글라스 기판(4)에서 투명 전극(8)과 배향막(12)은 본 발명에 관련하는 반사층(22)의 상방으로 적층 형성된다. 즉, 하측 글라스 기판(4)의 내측면에 상기 반사층(22)이 적층된 다음, 그 위로 투명 전극(8)과 배향막(12)이 베풀어지는 것이다.

본 발명에서 반사층(22)은 도 3 및 도 4의 도시와 같은 다층 구조를 가지고 있다.

더 구체적으로 다층 구조는 고굴절층(22a)과 저굴절층(22b)을 번갈아 적층시켜 형성되고 그 적층수는 2층, 4층, 6층 등으로 할 수 있다. 미설명된 도면부호 24는 블랙 매트릭스이다.

이렇게 적층 형성되는 반사층(22)의 편광각은 편광각 θ_P= Tan^-1(η₂/η₁)의 관계로 구할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 관련된 반사층(22)은 도 3에서 외부로부터 입사되는 빛 중에서 상기 편광각 이상으로 입사되는 빛 Es 만 굴절 반사시키고 그 이하의 빛 Ep은 통과시키는 성질을 가지게 되어 궁극적으로 반사와 편광 기능을 겸비하게 된다.

상술한 본 발명에서 고굴절층(22a)의 형성에 적합한 물질은 ZrO₂, TiO₂, ZnSO₄가 있고, 저굴절층(22b)에는 MgF₂, CeF₂가 있다. 여기서 상기 ZrO₂의 굴절율은 2.1, TiO₂는 2.4, ZnSO₄는 2.32이고, MgF₂는 1.38, CeF₂는 1.63이다.

또, 다층 구조에 의한 반사율은 2층구조에서 450nm ∼ 715nm 파장대의 빛에 대하여 최고 70％, 최저 58％의 반사율을 나타내고, 4층 구조에서는 최고 88％, 최저 72％의 반사율을, 그리고 6층 구조의 경우에는 98％의 반사율을 나타내고 있다.

상기 반사율은 고굴절층(22a)과 저굴절층(22b)의 재질에 별 관계없이 나타났으나 반사되는 빛의 파장대역은 재질에 따라 차이가 있다.

바람직하게는 고굴절층(22a)으로 ZrO₂를, 또 저굴절층(22b)으로 MgF₂를 채용하고 적층 두께를 130∼150nm 범위로 하였을 때에 소망하는 편광 및 반사 효과를 나타냈다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 반사형 액정 표시소자의 하측 글라스 기판에 다층 구조를 가진 반사층을 적층 형성하여 외부로부터 입사되는 빛의 편광과 반사를 겸하게 하는 것이므로 반사형 액정 표시소자의 두께를 더욱 슬림화할 수 있는 효과와, 특히 반사 효율의 향상을 통한 화면의 휘도 및 콘트라스트 증가를 도모할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims

외부에서 입사되는 광을 반사층에서 되반사 시켜 화상 표시를 행하는 반사형 액정 표시소자에 있어서,

상기 반사층은 ZrO₂, TiO₂, ZnSO₄중에서 선택된 1종으로 된 고굴절층과 MgF₂, CeF₂중에서 선택된 1종으로 된 저굴절층이 적어도 2층이상 반복하여 적층되며, 그 적층 두께는 130 내지 150 nm 범위내로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시소자.
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