KR100393655B1 - 액정 표시장치 - Google Patents
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Abstract
반사 상태와 투과 상태로의 전이가 가능한 콜레스테릭 액정층을 구비하여 반사형 모드에서의 반사 효율과 투과형 모드에서의 투과 효율을 모두 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치에 관한 것으로서,
마주하는 내표면으로 투명 전극이 형성된 2매의 기판 사이에 액정이 배향된 액정셀과, 액정셀의 외표면에 부착되는 상, 하부 편광판과, 하부 편광판 저면에 장착되며 구동시 액정셀을 향하여 빛을 방출하는 백 라이트와, 액정셀과 하부 편광판 사이에 배치되며 인가 전압에 따라 반사 상태와 투과 상태로 전이하여 반사판과 투과판 가운데 어느 하나로 선택 구현되는 콜레스테릭 액정층을 포함하는 액정 표시장치를 제공한다.
Description
본 발명은 반사 기능과 투과 기능을 선택적으로 사용할 수 있도록 하여 반사형 모드에서의 반사 효율과 투과형 모드에서의 투과 효율을 모두 극대화시킬 수 있도록 한 액정 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시장치는 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정의 유전이방성을 이용하여 소정의 화면을 구현하는 표시장치로서, 투명 전극이 형성된 2매의 기판 내부에 액정이 주입 밀봉된 액정셀을 기본 단위로 하여 여기에 편광판과 위상차판 및 칼라 필터 등이 조합되어 이루어진다.
여기서 상기 액정셀은 스스로 빛을 내지 못하는 비발광형이기 때문에, 백 라이트를 구비하여 빛을 제공받거나(투과형), 반사판을 구비하여 외부에서 액정셀로 입사한 빛을 이용하는데(반사형), 최근에는 휴대용 통신기기의 표시장치로서 투과형과 반사형을 조합한 반투과형이 주로 사용되고 있다.
도 7은 종래 기술에 의한 반투과형 액정 표시장치의 단면도로서, 반투과형 액정 표시장치는 투명 전극(1)이 형성된 2매의 기판(3) 내부에 액정(5)이 주입 밀봉된 액정셀(7)과, 액정셀(7)에 구비되는 반투과판(9)과, 액정셀(7)의 외표면에 부착되는 한쌍의 편광판(11a, 11b)과, 하부 편광판(11b) 저면에 장착되는 백 라이트(13)로 구성된다.
상기 액정셀(7)에 구비되는 반투과판(9)은 일례로 투명한 베이스 필름에 알루미늄 등을 증착한 반투명 거울(half mirror; semi-transparent mirror) 또는 매직 미러로 이루어지며, 입사하는 빛에 대하여 일정 부분은 반사시키고, 나머지 부분은 투과시키는 기능을 갖는다.
이로서 외부 광량이 충분할 때에는 반투과판(9)이 반사한 외광을 이용하고, 외부 광량이 충분하지 못할 때에는 백 라이트(13)를 구동하여 액정셀(7)이 구현한 화면을 사용자에게 제공하게 된다.
이와 같이 반투과형 액정 표시장치는 반사형 모드와 투과형 모드를 선택적으로 구현할 수 있으므로, 소비 전력이 낮은 반사형의 장점과 시인성이 좋은 투과형의 장점을 모두 구현할 수 있는 잇점이 있다.
그러나 반투과형 액정 표시장치는 상기한 반투과판(9)이 백 라이트(13)에서방출된 빛을 투과시킬 수 있도록 어느 정도의 투과율을 가져야 하기 때문에, 외광을 이용하는 반사형으로 기능시 반투과판(9)의 투과율만큼 광 손실이 발생하여 통상의 반사형 액정 표시장치와 비교하여 반사 효율이 좋지 못한 단점이 있다.
또한 반투과판(9)의 낮은 투과율로 인하여 백 라이트(13)에서 방출된 빛의 대부분이 반투과판(9)을 통과하지 못하고 차단되므로, 통상의 투과형 액정 표시장치와 비교하여 휘도 특성이 우수하지 못한 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 반사 기능과 투과 기능을 선택적으로 사용할 수 있는 모드변환 수단을 구비하여 반사형 모드에서의 반사 효율과 투과형 모드에서의 투과 효율을 모두 극대화시킬 수 있도록 한 액정 표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반사판으로 기능시 칼라 필터의 역할을 겸하는 모드변환 수단을 구비하여 반사형 모드에서 풀 칼라를 구현할 수 있는 액정 표시장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 액정 표시장치의 단면도.
도 2는 모드변환 수단의 확대 단면도.
도 3과 도 4는 각각 투과 상태와 반사 상태에서의 모드변환 수단의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 모드변환 수단의 개략도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정 표시장치의 단면도.
도 7은 종래 기술에 의한 반투과형 액정 표시장치의 단면도.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
마주하는 내표면으로 투명 전극이 형성된 2매의 기판 사이에 액정이 배향된 액정셀과,
상기 액정셀의 외표면에 부착되는 상, 하부 편광판과,
상기 하부 편광판 저면에 장착되며, 구동시 액정셀을 향하여 빛을 방출하는백 라이트와,
상기 액정셀과 하부 편광판 사이에 배치되며, 인가 전압에 따라 광학적 특성이 가변되는 콜레스테릭 액정을 구비하여 투과판과 반사판 가운데 어느 하나로 선택 구현되는 모드변환 수단을 포함하는 액정 표시장치를 제공한다.
이로서 본 발명은 모드변환 수단이 인가 전압에 따라 반사판과 투과판으로 선택적으로 기능함에 따라, 반사 효율과 투과 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 실시예에 의한 액정 표시장치의 단면도로서, 액정 표시장치는 2매의 기판(2) 사이에 액정(4)이 배향된 액정셀(6)과, 액정셀(6)의 외표면에 부착되는 상, 하부 편광판(8a, 8b)과, 하부 편광판(8b) 저면에 장착되는 백 라이트(10)와, 액정셀(6)과 하부 편광판(8b) 사이에 배치되는 모드변환 수단(12)으로 구성된다.
상기 액정셀(6)은 마주하는 내표면으로 투명 전극(14)과 절연막(16) 및 배향막(18)이 적층된 2매의 기판(2) 내부에 액정(4)이 배향된 구성으로 이루어지며, 한쌍의 투명 전극(14)이 각각 공통 전극과 화소 전극으로 기능하여 인가되는 전압 시그널에 따라 각 화소별로 액정의 비틀림각을 변화시켜 입사하는 빛을 타원 편광시킨다.
이러한 액정셀(6)의 타원 편광 기능은 액정셀(6) 외면에 배치된 편광판(8a, 8b)의 직선 편광 기능과 조합되어 액정셀(6)로 입사한 빛에 대하여 투과되는 빛의양을 화소별로 제어하는 방법으로 소정의 화면을 구현하게 되는데, 상기 액정셀(6)은 비발광형이므로 백 라이트(10)에서 빛을 제공받거나 모드변환 수단(12)이 반사한 외광을 제공받아 디스플레이 화면을 사용자에게 제공하게 된다.
이와 같이 필요에 따라 구동하여 액정셀(6)로 빛을 제공하는 백 라이트(10)는 일례로 냉음극 형광 램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)로 이루어지는 광원(20)과, 광원(20)에서 방출된 빛을 액정셀(6)의 전면으로 고루 입사시키는 도광판(22)으로 이루어지며, 도광판(22)은 반사판(24)과 확산판(26)을 구비하여 광원(20)에서 방출된 빛을 반사판(24)을 통해 반사시킨 후 확산판(26)을 통해 액정셀(6)의 전면으로 고루 확산시킨다.
본 실시예가 제공하는 모드변환 수단(12)은 반사판과 투과판으로의 전환이 가능하도록 인가 전압에 따라 광학적 특성이 가변되는 콜레스테릭 액정층을 구비하는바, 이를 보다 상세하게 설명하면, 도 2는 모드변환 수단의 단면도로서, 이 수단(12)은 한쌍의 투명한 베이스 기판(28)과, 베이스 기판(28)의 마주하는 내표면에 형성되는 한쌍의 투명 도전막(30)과, 투명 도전막(30)이 형성된 베이스 기판(28)의 일면을 덮는 절연막(32) 및 배항막(34)과, 한쌍의 배향막(34) 사이에 위치하는 콜레스테릭 액정층(36)과, 백 라이트(10) 구동과 연계하여 투명 도전막(28)으로의 전압 인가를 제어하는 제어부(38)로 이루어진다.
상기 한쌍의 투명 도전막(30)은 일례로 서로 수직으로 교차하는 스트라이프 패턴으로 형성되어 교차 영역이 액정셀(6)의 화소와 대응하도록 배치될 수 있으며, 제어부(38)에서의 전압 인가에 따라 콜레스테릭 액정층(36)에 소정의 전계를 걸어주게 된다.
이와 같이 투명 도전막(30)을 통해 전계가 형성되는 콜레스테릭 액정층(36)은 전압이 인가되지 않은 제로 필드(zero field)에서 두가지 안정된 상태를 갖는 PSCT(Polymer Stabilized Cholesteric Texture) 액정 또는 PFCT(Polymer Free Cholesteric Texture) 액정 물질로 이루어진다.
상기 PSCT 액정과 PFCT 액정은 제로 필드에서 반사 상태와 투과 상태 가운데 어느 하나의 초기 상태로 시작하여 인가되는 전압 패턴에 따라 초기 상태를 유지하거나 다른 상태로 전이되는 성질을 갖는데, 상기 반사 상태는 콜레스테릭 액정 자체의 피치(pitch)에 의해 미리 정해진 파장대의 빛을 반사하며, 상기 투과 상태는 콜레스테릭 액정의 나선 주기가 전압에 비례해 커지며 최종적으로는 나선 구조가 없는 상태로 전이하여 광학적으로 투명한 상태가 되는 것을 말한다.
이와 같이 제로 필드에서 두가지 안정된 상태를 갖는 콜레스테릭 액정층(36)은 특히 전압 무인가시 반사 상태가 되도록 설정되고, 임계 전압 이상의 전압을 제공받으면 투과 상태가 되며, 인가된 전압을 제거하면 다시 초기의 반사 상태로 복귀하도록 설정된다.
이로서 투명 도전막(30)으로의 전압 인가를 제어하는 제어부(38)는 도 3에서 도시한 바와 같이 백 라이트(10) 구동과 동시에 온(on) 상태가 되어 모드변환 수단(12)의 투명 도전막(30)에 임계 전압 이상의 전압을 인가한다. 따라서 콜레스테릭 액정층(36)은 투과 상태로 전이하고, 이에 모드변환 수단(12)은 투과판으로 기능하여 백 라이트(10)에서 방출된 빛의 대부분을 투과시킨다.
또한 상기 제어부(38)는 도 4에서 도시한 바와 같이 백 라이트(10)가 꺼짐과 동시에 오프(off) 상태가 되어 투명 도전막(30)으로의 전압 인가를 차단하며, 이에 콜레스테릭 액정층(36)이 반사 상태로 복귀함으로써 모드변환 수단(12)은 반사판으로 기능하여 외부에서 액정셀(6)로 입사한 빛의 대부분을 반사시킨다.
이 때 상기 콜레스테릭 액정층(36)은 콜레스테릭 액정 자체의 피치에 의해 미리 정해진 파장대의 빛을 반사하게 되므로, 일례로 콜레스테릭 액정층(36)은 외광 가운데 가시광 파장대의 빛을 반사하도록 설정되어 기존의 알루미늄 반사판과 같은 전반사 효과를 가짐에 따라 반사 효율을 향상시키게 된다.
다른 실시예로서 모드변환 수단(12)은 콜레스테릭 액정층(36)이 가시광 파장대의 빛을 반사하도록 설정되는 것 이외에, 도 5에서 도시한 바와 같이 콜레스테릭 액정층(36)이 전압 무인가시 액정셀(6)의 각 화소에 대응하는 영역에서 각각 R, G, B 파장대의 빛을 선택적으로 반사하도록 설정할 수 있다.
다시 말해 콜레스테릭 액정의 피치 조절을 통하여 액정셀(6)의 특정 화소와 대응하는 영역이 외광에 대하여 R 파장대 빛을 선택적으로 반사시키며, 동일한 원리로 특정 화소와 대응하는 영역이 외광에 대하여 G 또는 B 파장대 빛을 선택적으로 반사하도록 상기 콜레스테릭 액정층(36)을 설정할 수 있다.
상기와 같이 콜레스테릭 액정층(36)의 초기 상태를 설정하면, 외부에서 액정셀(6)로 입사한 빛은 모든변환 수단(12)에 의해 R, G, B 파장대 빛이 선택적으로 반사되므로, 제로 필드에서 이 수단(12)은 반사판의 역할과 더불어 칼라 필터의 역할도 겸하게 된다. 따라서 액정 표시장치는 반사형으로 기능시 칼라 필터를 구비하지 않아도 풀 칼라 화면을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 상기 실시예는 반사형으로 기능시에만 풀 칼라 화면을 구현할 수 있으므로, 다른 실시예로서 상기 액정 표시장치는 도 6에서 도시한 바와 같이 상부 편광판(8a) 위에 칼라 필터(40)를 구비하고, 모드변환 수단(12)의 콜레스테릭 액정층(36)이 제로 필드에서 가시광 파장대의 빛을 반사하도록 설정할 수 있다.
따라서 상기 구조의 경우, 반사형 모드로 기능할 때와 투과형 모드로 기능할 때의 모든 경우에 있어서 풀 칼라 화면을 구현할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명은 인가 전압에 따라 반사 상태와 투과 상태로 전이되는 콜레스테릭 액정을 이용하여 모드변환 수단을 구비함으로써 이 수단이 반사판과 투과판으로 선택적으로 기능할 수 있다. 이로서 기존의 반투과판을 구비한 액정 표시장치와 비교하여 화면의 휘도와 시인성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한 상기 콜레스테릭 액정이 외광을 R, G, B 파장대 빛으로 선택 반사하는 경우, 칼라 필터를 구비하지 않아도 반사형으로 기능시 풀 칼라 화면을 용이하게 구현할 수 있다.
Claims (9)
- (정정) 마주하는 내표면으로 투명 전극이 형성된 2매의 기판 사이에 액정이 배향된 액정셀과;상기 액정셀의 외표면에 부착되는 상, 하부 편광판과;상기 하부 편광판 저면에 장착되며, 구동시 액정셀을 향하여 빛을 방출하는 백 라이트와;상기 액정셀과 하부 편광판 사이에 배치되며, 인가 전압에 따라 광학적 특성이 가변되는 콜레스테릭 액정층을 상기 액정셀 전면에 대응 배치하여 인가 전압의 유무에 따라 투과판과 반사판 가운데 어느 하나로 선택 구현되는 모드변환 수단을 포함하는 액정 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 모드변환 수단이 한쌍의 투명한 베이스 기판과;상기 베이스 기판의 마주하는 내표면에 형성되는 한쌍의 투명 도전막과;상기 투명 도전막이 형성된 베이스 기판의 일면을 덮는 절연막 및 배향막과;상기 한쌍의 배향막 사이에 위치하는 콜레스테릭 액정층과;백 라이트 구동과 연계하여 상기 투명 도전막으로의 전압 인가를 제어하는 제어부로 이루어지는 액정 표시장치.
- 제 2항에 있어서,상기 투명 도전막이 수직으로 교차하는 스트라이프 패턴으로 형성되어 교차 영역이 액정셀의 각 화소와 대응하는 액정 표시장치.
- 제 2항에 있어서,상기 콜레스테릭 액정층이 PSCT(Polymer Stabilized Cholesteric Texture) 액정 물질로 이루어지는 액정 표시장치.
- 제 2항에 있어서,상기 콜레스테릭 액정층이 PFCT(Polymer Free Cholesteric Texture) 액정 물질로 이루어지는 액정 표시장치.
- 제 2항에 있어서,상기 콜레스테릭 액정층이 전압 무인가시 반사 상태로 설정되는 액정 표시장치.
- 제 6항에 있어서,상기 콜레스테릭 액정층이 외광에 대하여 액정셀의 각 화소와 대응하는 영역에서 R, G, B 파장대 빛을 선택적으로 반사시키는 액정 표시장치.
- 제 6항에 있어서,상기 콜레스테릭 액정층이 외광에 대하여 가시광 파장대 빛을 선택적으로 반사시키는 액정 표시장치.
- 제 8항에 있어서,상기 상부 편광판 위에 칼라 필터가 더욱 구비되는 액정 표시장치.
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Patent Citations (3)
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