KR100362276B1 - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

목적: 액정표시소자의 후면 편광판과 반사판의 사이에 특정색이나 파장을 변환시킬수 있는 광변환층을 형성하여 휘도를 향상시킬 수 있는 광변환 기능을 갖는 액정표시소자를 제공한다.

구성: 상부기판과 하부기판의 대향면에 적어도 투명전극층과 배향층이 형성되고 상기 두 기판의 사이에 액정물질이 주입되며, 반투과판에 의해 입사되는 빛의 일부를 반사시키거나 투과시키는 액정표시소자에 있어서, 상기 후면 편광판과 반투과판의 사이에 특정색이나 파장을 변환시키는 광변환층이 설치된 구성으로 이루어진다.

효과: 반투과판을 설치하여 입사되는 광을 반사시키거나 백라이트에서 조사되는 광을 투과시키는 액정표시소자에 사용자의 눈에 대한 자극치가 떨어지는 특정색이나 파장대를 변환시키므로써, 반사모드에서나 투과모드에서 밝게 보이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display}

본 발명은 반사광 및/또는 투사광을 이용하여 화상을 표시하는 액정표시소자에 특정 파장을 변환시키는 광변환층을 설치하여 휘도를 증가시키는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 이용하여 광을 투과 및 차단하므로 화상을 표시하는 디스플레이로서, 백라이트 광을 투과시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 투과형과, 외부 광을 반사시켜 화상 표시가 이루어지게 하는 반사형으로 구분된다.

도 3에는 종래의 투과형 액정표시소자의 일례를 도시하였다.

상기 투과형 액정표시소자(10)는 상부 기판(2)과 하부 기판(2')의 사이에 액정물질이 주입된 기본적인 구조로 이루어져 있으며, 상부 기판(2)과 하부 기판(2')의 대향면에는 적어도 투명전극층(4) 및 배향층(6)이 패턴 형성되어 있다.

또한 상부 기판(2)과 하부 기판(2')의 외측면에는 각각 전면 편광판(3)과 후면 편광판(3')이 부착되어 있어 입사되는 광에 편광성을 부여한다. 상술한 구조로 이루어지는 액정셀의 배면에는 백라이트(8)가 배치되어 사용자측으로 빛을 조사한다.

상기 투과형 액정표시소자(10)에서 사용자에게 화면이 인식되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

백라이트(8)에서 조사된 광이 후면 편광판(3')을 통과하여 액정층으로 입사하게 되고 상기 액정층에 전압이 인가되어 있지 않을 때에는 액정의 성질에 의해 자연스럽게 트위스트하여 전면 편광판(3)의 편광축과 일치함으로써 사용자에게 광이 인식된다. 만일 액정층에 전압이 인가되어 있다면 상기 전압에 의해 변환된 액정층을 따라 트위스트되지 않고 전면 편광판(3)에 도달한 빛은 전면 편광판(3)의 축과 일치하지 않아 전면 편광판(3)에 흡수되어 사용자에게는 블랙으로 나타난다.

투과형 액정표시소자(10)는 위와 같은 과정에 의해 화면을 인식하게 되지만 백라이트를 항상 채용해야 하는 단점이 있으므로 이를 보완하기 위해 반사형 액정표시소자(20)가 출현하게 된 것이다.

도 4에 종래의 반사형 액정표시소자(20)의 일례를 도시하였다.

도면을 참조하면 반사형 액정표시소자(20)는 전면 편광판(3)이 부착된 상부 기판(2)과 하부 기판(2')의 사이에 액정물질을 주입하는 기본적인 구조는 동일하지만 상기 액정셀의 배면에 설치하던 후면 편광판(3') 대신 반사층(12)을 설치하는 것이다.

상기 반사층(12)은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)등을 증착형성하여 반사율을 높인 막층으로 자연광을 이용할 때 휘도가 향상된다는 장점은 있으나 투과형 액정표시소자(10)와 달리 자체 광원이 없는 관계로 야간 사용시 휘도가 약하고 사용이 불가능한 단점이 있다.

이러한 반사형 구조의 단점을 해소하기 위한 것으로서, 종래에는 액정 셀의 후면에 반투과판과 백라이트를 설치한 반투과형 액정표시장치(30)가 소개되어 있다.

이러한 반투과형 액정표시장치(30)는 도 5에 도시한 바와 같이 액정 셀의 후면(하면)에, 전면 편광판(3)과 상부 기판(2)을 통하여 입사한 광을 반사시키고 또한 필요시 백라이트(8) 광을 투과시켜 디스플레이를 실현하는 반투과판(22)을 설치한다.

반투과판(22)은 고굴절층과 저굴절층을 번갈아 적층 형성한 다층 구조를 갖는 것으로, 자체가 편광각의 특성을 갖는다. 이에 따라 반투과판(22)은 외부에서 입사된 자연광 중에서 상기 편광각 이상으로 입사되는 광만 굴절 반사시키고, 그 이하의 빛은 통과시키는 성질을 가지게 되어 반사와 편광 기능을 겸비하는 이점이 있다. 그러나 상기한 반투과판(22)은 기본적으로 반사광 및 백라이트(8)의 투과광의 일부를 소멸시키므로 광 이용 효율 및 휘도를 저하시킨다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 후면 편광판과 반사판의 사이에 특정색을 변환시킬수 있는 광변환층을 형성하여 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시소자를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광변환층을 갖는 액정표시소자는 상부기판과 하부기판의 대향면에 적어도 투명전극층과 배향층이 형성되고 상기 두 기판의 사이에 액정물질이 주입되며, 반투과판에 의해 입사되는 빛의 일부를 반사시키거나 투과시키는 액정표시소자에 있어서, 상기 후면 편광판과 반투과판의 사이에 특정색이나 파장을 변환시키는 광변환층이 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 광변환층은 400-500nm의 파장을 500-700nm의 파장대역으로 변환시키는 구조를 갖거나 또는, 백색광원 중 블루를 옐로우로 변환시키게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 본 발명의 광변환 기능을 갖는 액정표시소자는 반사 모드에서는 블루가 옐로우로 변환되어 반사되므로 휘도가 증가하고 투과 모드에서는 백라이트의 빛 중 블루가 옐로우로 변환되므로 사용자가 느끼는 휘도가 증가하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 광변환층을 갖는 액정표시소자의 일부 단면을 도시한 단면도.

도 2는 광변환층을 통과하기 전의 빛과 통과한 후의 빛을 분석한 반사스펙트럼을 도시한 그래프.

도 3은 종래 투과형 액정표시소자를 도시한 단면도.

도 4는 종래 반사형 액정표시소자를 도시한 단면도.

도 5는 종래 반투과형 액정표시소자를 도시한 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명**

2,2': 상,하부기판 3,3': 전,후면 편광판

4: 투명전극층 6: 배향층

8: 백라이트 10: 투과형 액정표시소자

12: 반사층 20: 반사형 액정표시소자

22: 반투과판 30: 반투과형 액정표시소자

32: 광변환층

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명을 설명하기에 앞서 종래 기술에서 인용한 부분과 동일한 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 광변환 기능을 갖는 반투과 편광판이 적용된 액정표시소자를 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 상부 기판(2)과 하부 기판(2')의 대향면에 적어도 투명전극층(4), 절연층(도시하지 않음) 및 배향층(6)이 형성되고 상기 양 기판(2)(2')의 사이에는 액정물질이 주입된다. 상부 기판(2)의 외측면에는 전면 편광판(3)이 부착되어 입사되는 광을 직선편광시켜 방향성을 부여하고 하부 기판(2')에도 후면 편광판(3')이 설치된다.

상기 후면 편광판(3')의 배면에는 입사된 광을 확산시키는 확산층(5)이 설치되고 상기 확산층(5)의 배면에 광변환층(32)이 설치된다. 상기 광변환층(32)의 저면에는 빛을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 반투과판(22)이 배치되고 상기 반투과판(22)의 밑면에 백라이트(8)가 설치되어 후면에서 액정표시소자에 광을 조사하게 된다.

상기 광변환층(32)은 백색광원 중에서 블루를 옐로우로 변환시키고 400-500nm의 파장에 속하는 가시광선을 500-700nm로 변환시키는 광변환 물질이 포함된 수지 및 필름으로 형성된다. 예를 들어 가시광선을 그린(green)으로 변환하고자 항 때는 ZnS에 Au,Cu,Al을 도핑하거나 ZnS에 Cu,Al등을 적당한 비율로 도핑하고 레드(red)로 변환하고자 할 때는 Y₂O₂S에 Eu를 적절히 도핑한다.

상술한 구조의 액정표시소자에서 반사 모드일 때와 투과 모드일 때를 나누어 설명하도록 한다.

먼저 반사모드일 경우에 가시광선이 전면 편광판(3)을 지나 액정셀을 투과하여 광변환층(32)에 도달할 때, 입사되는 R,G,B 중 광변환층(32)을 통과하면서 블루가 옐로우로 변환된다. 상기와 같이 블루가 옐로우로 변환되면 실제 반사광은 많아지게 된다. 반사되는 색상은 많은 부분이 옐로우로 변환되지만 블루가 완전히 옐로우로 변환되지는 않기 때문에 블루도 일부 반사하게 되어 완전히 옐로우화하지는 않는다.

투과 모드일 경우에는 백라이트(8)의 불빛을 블루로 셋팅을 하여 블루의 색상을 지닌 빛이 조사되어 반투과판(22)을 지나고 광변환층(32)을 지나면 색상이 옐로우로 보이므로 밝게 보이게 된다.

도 2에는 광변환층을 통과하기 전의 빛의 반사율과 광변환층을 통과한 후의 빛의 반사율을 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이 광변환층을 통과하기 전의 빛이 광변환층을 통과하게 되면 파장이 증가함에 따라 반사율이 증가함을 알수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 액정표시소자를 구성하면 반사모드일 경우와 투과모드일 경우에 눈의 자극치가 떨어지는 블루가 옐로우로 변환됨으로써 사용자에게는 밝게 보이는 효과가 발생하게 된다.

반투과판을 설치하여 입사되는 광을 반사시키거나 백라이트에서 조사되는 광을 투과시키는 액정표시소자에 사용자의 눈에 대한 자극치가 떨어지는 특정색이나 파장대를 변환시키므로써, 반사모드에서나 투과모드에서 밝게 보이는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 각각의 외측면에 편광판이 부착되고, 각각의 내측면으로부터 차례로 투명전극층과 배향층이 형성된 상부기판 및 하부기판;

   상기 배향층들 사이에 주입된 액정물질;

   상기 하부기판에 부착된 편광판의 외측에 배치되고, 빛의 파장을 변환시키는 광변환층; 및

   상기 광변환층의 외측에 배치된 반투과판;

   을 포함하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광변환층은 백색광원 중 블루를 옐로우로 변환시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광변환층은 400∼500nm 파장의 빛을 500∼700nm 파장의 빛으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.