KR100448046B1

KR100448046B1 - 반사형 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100448046B1
Application number: KR10-2000-0073310A
Authority: KR
Inventors: 홍승호; 정연학; 김진만; 이승희
Original assignee: 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2004-09-10
Also published as: JP2002229032A; TWI243945B; US6583842B2; US20020067454A1; KR20020044285A; JP3793890B2

Abstract

본 발명은 콘트라스트를 개선할 수 있는 반사형 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 소정 거리를 두고 배치되며, 단위 화소가 한정된 상,하부 기판; 상하 기판 사이에 개재되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 발생시켜, 단위 화소내 대부분의 액정 분자를 동작시키는 화소 전극; 상기 하부 기판과 액정층 사이에 개재되며, 소정의 러빙축을 갖는 수평 배향막; 상기 상부 기판과 액정층 사이에 개재되는 수직 배향막; 상기 상부 기판 외측면에 배치되며 소정의 편광축을 갖는 편광자; 및 상기 하부 기판에 배치되며, 상부 기판 위쪽으로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사 수단을 포함한다.

Description

반사형 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치{REFLECTIVE TYPE FRINGE FIELD SWICHING MODE LCD}

본 발명은 반사형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 콘트라스트비를 개선할 수 있는 반사형 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치(reflective type fringe field switching mode LCD: 이하, 반사형 FFS-LCD)에 관한 것이다.

종래의 반사형 LCD는 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정 조성물을 꼬임 배향시킨 TN(twisted mematic) LCD가 이용된다. 이 반사형 TN-LCD는 저소비 전력이라는 특징을 갖고, 전자식 탁상 시계, 디지틀 시계등의 비교적 소형 LCD에 이용된다. 그러나, 반사형 TN-LCD는 시야각 특성이 매우 나쁘고, 콘트라스비가 낮다는 고질적인 문제점을 갖는다.

이에따라, 현재에는 시야각 특성이 우수하며, 높은 반사율 및 개구율을 확보하기 위하여, 반사형 프린지 필드 구동 액정 표시 장치가 연구, 개발중이다. 이러한 종래의 반사형 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 개략적인 구성이 도 1 및 도 2 에 도시되었다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 하부 기판(10)과 상부 기판(12)은 소정 거리를 두고 대향된다. 수개의 액정 분자(15a)를 갖는 액정층(15)은 하부 기판(10)과 상부 기판(12) 사이에 개재된다. 액정 분자들(15a)을 동작시키기 위한 프린지 필드를 형성하는 카운터 전극(14) 및 화소 전극(13)은 하부 기판(10)의 내측면에 배치된다. 컬러 필터(도시되지 않음)는 상부 기판(12)의 내측면에 배치된다. 제 1 수평 배향막(20)은 카운터 전극(14) 및 화소 전극(13)을 포함하는 하부 기판(11)과 액정층(15) 사이에 개재되고, 제 2 수평 배향막(19)은 컬러 필터를 포함하는 상부 기판(12)과 액정층(15) 사이에 개재된다. 이때, 제 1 및 제 2 수평 배향막(20,19)은 각각 러빙축을 가지며, 제 1 수평 배향막(20)의 러빙축과 제 2 수평 배향막(19)의 러빙축은 서로 180°의 각도를 이룬다(즉, 비병렬하다). 아울러, 제 1 수평 배향막(20)의 러빙축은 카운터 전극(14) 및 화소 전극(13) 사이에서 형성되는 프린지 필드를 기판면에 투영시킨 선과 소정 각도를 이룬다. 상부 기판(12)의 외측면에는 편광자(18)가 부착되고, 편광자(18)는 그 편광축이 제 1 수평 배향막(20)의 러빙축과 일치하도록 부착된다. 하부 기판(11)의 외측면에는 입사 또는 반사되는 광을 λ/4 만큼 편광시키는 λ/4판(17; 즉, 사반파장판)이 배치되고, λ/4판(17)의 외측에는 λ/4판(17)을 통과한 광을 반사시키는 반사판(16)이 배치된다. 이때, λ/4판(17)은 그 지연축이 제 1 수평 배향막(20)의 러빙축과 45°를 이루도록 배치된다.

이러한 종래의 반사형 FFS-LCD는 다음과 같은 동작을 한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 카운터 전극(14)과 화소 전극(13) 사이에 전압차가 발생되지 않으면, 액정 분자들(15a)은 그 장축이 수평 배향막들(20,19)의 러빙축과 평행하도록 배열된다. 이에 따라, 자연광은 편광자(18)를 통과하면서 편광축과 일치하는 방향으로 진행하는 입사광이 된다. 그 후, 입사광은 액정 분자들(15a)의 장축이 러빙축들과 나란하게 배열되어 있는 액정층(15)을 통과하면서, 진행 방향이 바뀌지 않는다. 액정층(15)을 통과한 입사광은 λ/4판(17)의 지연축과 45°를 이루므로, λ/4판(17)을 통과하면서 오른쪽 원편광이 된다. 오른쪽 원편광은 반사판(16)에 의하여 반사되어져, 오른쪽 원편광된 반사광이 된다.

반사광은 그의 진행 방향과 45°를 이루는 지연축을 갖는 λ/4판(17)을 통과하면서 편광축과 직교하는 방향으로 진행하는 반사광이 된다. λ/4판(17)을 통과한 반사광의 진행 방향은 액정 분자(15ㅁ)의 장축과 직교하므로, 진행 방향이 변화되지 않고 액정층(15)을 통과한다. 액정층(15)을 통과한 반사광은 편광축과 직교하므로, 편광자(18)를 통과하지 않는다. 따라서, 화면은 다크(dark)가 된다.

다음으로, 도 2와 같이, 카운터 전극(14)과 화소 전극(13) 사이에 프린지 필드(E)가 형성되면, 액정 분자들(15a)은 프린지 필드(E)의 형태로 트위스트된다. 이에따라, 액정 분자들(15a)의 장축은 편광축과 소정의 각도를 이루게 된다. 자연광은 편광자(18)를 통과함에 따라, 편광축과 일치하는 방향으로 진행하는 입사광이 된다. 그후, 입사광은 프린지 필드(E)의 형태로 배열된 액정 분자(15a)의 장축과 45°를 이룬다. 그러므로, 액정층(15)을 통과한 입사광은 편광축과 45°를 이루는 입사광이 된다. 여기서, 액정층(15)을 통과한 입사광는 λ/4판(17)의 지연축과 일치하기 때문에, 입사광은 λ/4판(17)을 통과하면서, 그 진행 방향이 변하지 않는다. λ/4판(17)을 통과한 입사광은 반사판(16)에 의하여 반사되어, 반사광이 된다.

반사광은 그 진행 방향이 λ/4판(17)의 지연축과 일치하므로, 진행 방향의 변화없이 λ/4판(17)을 통과한다. λ/4판(17)을 통과한 반사광의 진행 방향은 액정층(15)의 액정 분자(15a)의 장축과 45°를 이루므로, 액정층(15)을 통과한 반사광의 진행 방향은 편광축과 일치하게 된다. 그러므로, 화면은 화이트(white) 상태가 된다.

그러나, 종래의 반사형 FFS-LCD는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

먼저, 종래의 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 광원으로 사용하지 않으면서 콘트라스트를 개선하기 위하여, 기판의 외측에 λ/4판과 같은 광학 성분이 부가된다. 그러나, λ/4판과 같은 광학 성분이 부가됨에 따라, 제조 비용이 상승하게 된다. 더욱이, λ/4판이 입사 또는 반사되는 광을 일부 흡수하므로, LCD의 투과율 즉, 반사율을 저하시킨다.이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 다른 방법으로, λ/4판이 제거되는 대신 액정층의 위상 지연(dΔn)이 λ(2n+1)/4이 되도록 하여, 액정층이 λ/4판 역할을 하도록 하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나, 액정층이 λ/4판의 역할을 하는 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 액정층 자체가 λ/4판의 역할을 할 수 있도록, 액정층의 위상 지연을 (2n+1)λ/4로 조절하였다 하더라도, 이 위상 지연은 광 파장(λ)의 함수로서, 특정 광 파장에서만 다크를 실현할 수 있을 뿐, 다른 파장 대역에서는 완벽한 다크를 실현할 수 없다. 이로 인하여, 모든 광 파장대역에서 완벽한 콘트라스트를 나타낼 수 없다.

또한, 반사형 FFS-LCD는 액정 분자의 초기 배열 방향을 지정하기 위하여, 상하 기판의 배향막이 소정의 러빙축을 갖도록 러빙하는 공정이 필요하다. 이때, 러빙 공정은 알려진 바와 같이 불량이 발생될 확률이 높고, 배향막 표면에 손상을 일으키기 쉽다. 이에따라, 이러한 배향 불량으로 인하여, 다크 상태시 즉, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 전압차가 발생되기전, 액정 분자들이 오정렬되어, 광 누설이 발생된다. 이로 인하여, FFS-LCD의 화질 특성이 열악해진다.

따라서, 본 발명은 콘트라스트를 개선할 수 있는 반사형 FFS-LCD를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 반사형 FFS-LCD의 전압 인가 전의 상태를 나타낸 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 반사형 FFS-LCD의 전압 인가 후의 상태를 나타낸 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 1에 따른 FFS-LCD의 전압 인가 전후의 상태를 각각 나타낸 사시도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 FFS-LCD의 전압 인가 전후의 상태를 각각 나타낸 사시도.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

30 - 하부 기판 32 - 카운터 전극

34 - 게이트 절연막 36 - 화소 전극

38 - 수평 배향막 40 - 액정층

40a - 액정 분자 50 - 상부 기판

52 - 수직 배향막 55 - 편광자

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 거리를 두고 배치되며, 단위 화소가 한정된 상,하부 기판; 상하 기판 사이에 개재되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 발생시켜, 단위 화소내 대부분의 액정 분자를 동작시키는 화소 전극; 상기 하부 기판과 액정층 사이에 개재되며, 소정의 러빙축을 갖는 수평 배향막; 상기 상부 기판과 액정층 사이에 개재되는 수직 배향막; 상기 상부 기판 외측면에 배치되며 소정의 편광축을 갖는 편광자; 및 상기 하부 기판에 배치되며, 상부 기판 위쪽으로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사 수단을 포함한다.

여기서, 편광자의 편광축은 러빙축과 일치하는 경우, 러빙축은 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 프린지 필드의 기판 투영면과 45 내지 90°를 이루고, 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우는, 프린지 필드의 기판 투영면과 0 내지 45°이하를 이룬다. 또한, 프린지 필드 인가시 액정층의 유효 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)은 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)임이 바람직하다.

한편, 편광자의 편광축은 러빙축과 45°를 이루는 경우, 러빙축은 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 프린지 필드의 기판 투영면과 45 내지 90°를 이루고, 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우는, 프린지 필드의 기판 투영면과 0 내지 45°이하를 이룬다. 또한, 프린지 필드 인가전 액정층의 유효 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)은 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)임이 바람직하다.

아울러, 액정 분자의 굴절율 이방성(Δn)은 0.04 ~ 0.2 이고, 상하 기판 간의 거리는 2 ~ 10㎛임이 바람직하다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 1에 따른 FFS-LCD의 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 FFS-LCD의 사시도이다. 또한, 도 3a와 도 4a는 전압을 인가하기 전의 작동 상태를, 도 3b와 도 4b는 전압을 인가한 후의 작동 상태를 각각 나타낸다.

(실시예 1: 노말리 화이트 방식의 반사형 HAN(hybrid alignment nematic) FFS-LCD)

먼저, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 하부 기판(30)과 상부 기판(50)은 소정 거리를 두고 대향된다. 수개의 액정 분자(40a)를 갖는 액정층(40)은 하부 기판(30)과 상부 기판(50) 사이에 개재된다. 여기서, 액정 분자(40a)는 유전율 이방성이 음 또는 양일 수 있으며, 이후 필드 인가시 용이하게 트위스트될 수 있도록 도펀트가 첨가되며, 바람직하게는 d/p(d:상하 기판 거리, p:피치)가 0.5 이하로 첨가된다. 하부 기판(30)의 내측면에는 카운터 전극(32)이 플레이트 형태 또는 빗살 형태로 배치될 수 있으며, 본 실시예에서는 플레이트 형태로 형성된다. 또한, 카운터 전극(32)은 반사형 액정 표시 장치의 반사판의 역할을 할 수 있도록, 반사 효율이 우수한 알루미늄(Al), 금(Au) 또는 은(Ag)과 같은 물질로 형성된다. 이러한 카운터 전극(32) 표면에는 게이트 절연막(34)이 형성되고, 게이트 절연막(34) 상부에는 카운터 전극(32)과 프린지 필드를 형성할 수 있도록, 빗살 형태로 화소 전극(36)이 형성된다. 화소 전극(36)은 카운터 전극(32)과 동일한 물질로 형성될 수 있거나 또는 투명 도전체로 형성될 수 있다. 이때, 프린지 필드는 화소 전극(36)의 빗살 부분과 빗살 부분에 의하여 노출된 카운터 전극(32) 사이에서 형성된다. 이러한 하부 기판 결과물 표면에는 수평 배향막(38)이 형성된다. 수평 배향막(38)은 러빙 처리에 의하여, 소정 방향으로의 러빙축(R)을 갖는다. 여기서, 러빙축(R)은 액정 분자(40a)의 유전율 이방성에 의하여 그 방향이 결정된다. 즉, 최대 투과율을 만족할 수 있도록, 액정 분자(40a)의 유전율 이방성이 음인 경우, 러빙축(R)은 프린지 필드의 기판 투영면과 약 0 내지 45°를 이루도록 하고, 유전율 이방성이 양인 경우, 러빙축(R)은 프린지 필드의 기판 투영면과 약 45 내지 90°를 이루도록 한다.

대향하는 상부 기판(50)의 내측면에는 수직 배향막(52)이 배치되고, 이 수직배향막(52)은 공지된 바와 같이 별도의 러빙 처리를 거치지 않는다. 여기서, 기판의 어느 한쪽에는 수직 배향막이 배치되고, 다른 한쪽에는 수평 배향막이 배치되는 구성을 HAN 모드라 한다.

상부 기판(50)의 외측면에는 소정의 편광축(P)을 갖는 편광자(55)가 배치된다. 이때, 편광축(P)의 방향에 따라, 반사형 액정 표시 장치의 구동 모드가 결정된다. 본 실시예서, 편광축(P)은 러빙축(R)과 일치되도록 배치된다.

또한, 본 실시예에서는 노말리 화이트 모드에서 필드 인가시, 액정층(40)의 유효(effective) 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)이 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)가 되도록 조절하여, 액정층(40)이 λ/4판의 역할을 한다. 여기서, 일반적으로 반사형 모드는 액정 분자의 원활한 동작을 위하여, 투과형 보다 더 작은 위상 지연이 요구된다. 하지만, FFS-LCD의 셀갭 또는 굴절율 이방성을 줄이는 것은 필드 형성 및 투과율에 영향을 미치기 때문에, 이러한 셀갭과 굴절율 이방성을 임의로 조절하기 어렵다. 그러나, 본 실시예와 같이, 상부 기판(50)쪽에 수직 배향막(52)이 형성됨에 따라, 상부 기판쪽의 액정 분자들은 기판과 장축이 수직인 형태로 배열되어, 상대적으로 유효 위상 지연이 감소하게 된다. 따라서, 별도의 조절없이도 반사형으로 동작할 수 있을 정도로 유효 위상 지연이 감소된다. 바람직하게는, 액정 분자의 굴절율 이방성(Δn)은 약 0.04 내지 0.2 정도 범위에서 설정되고, 상하 기판 간의 거리(d)는 2 내지 10㎛범위내에서 설정된다.

이러한 본 발명의 반사형 FFS-LCD는 다음과 같은 동작을 한다.

먼저, 도 3a를 참조하여, 카운터 전극(32)과 화소 전극(36) 사이에 전압차가 발생되지 않으면, 액정 분자들(40a)은 하부 기판(30)쪽에서는 장축이 기판 표면과 평행하게 배열되다가, 상부 기판(50)쪽으로 갈수록 장축과 기판 표면과 수직을 이루도록, 즉 하이브리드(hybrid) 형태로 배열된다. 이때, 하부 기판(30)측 액정 분자(40a)의 장축은 편광축(P)과 일치하는 러빙축(R)과 평행하게 배열된다. 이에따라, 자연광(100)은 편광자(55)를 통과하면서, 편광축(P)과 일치하는 방향으로 진행하는 입사광(100a)이 된다. 그후, 입사광(100a)은 액정 분자들(40a)이 하이브리드 형태로 배열된 액정층(40)을 통과하면서, 그 진행 방향이 바뀌지 않는다. 액정층(40)을 통과한 입사광(100b)은 카운터 전극(32)에 의하여 반사광(100c)이 된다.

반사광(100c)은 다시 액정층(40)을 통과하면서, 하부 기판(30)측 액정 분자(40a)의 장축과 직교하므로, 진행 방향이 변화되지 않고 액정층(40)을 통과한다. 액정층(40)을 통과한 반사광(100d)은 편광축(P)과 일치하므로, 편광자(55)를 통과한다. 따라서, 화면은 화이트가 된다.

한편, 카운터 전극(32)과 화소 전극(36) 사이에 프린지 필드(E)가 형성되면, 액정 분자들(40a)은 프린지 필드(E) 형태로 트위스트된다. 이때, 프린지 필드(E)의 하부 기판 투영선은 편광축(P)과 소정 각도를 이룬다. 이에따라, 액정 분자(40a)는 프린지 필드와 장축 또는 광축이 평행하도록 배열되어, 액정층(40)은 (2n+1)λ/4(여기서, n은 정수)만큼 위상 지연이 발생된다.

그러면, 자연광(200)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 편광자(55)를 통과함에의하여 편광축(P)과 일치하는 입사광(200a)이 된다. 편광자(55)를 통과한 입사광(200a)은 (2n+1)λ/4(여기서, n은 정수)의 위상 지연을 갖는 액정층(40)을 통과함에 의하여 그 진행 방향이 바뀌어, 오른쪽 원편광된 입사광(200b)이 된다. 오른쪽 원편광된 입사광(200b)은 카운터 전극(32)에 의하여 반사되어, 오른쪽 원편광된 반사광(200c)이 된다.

반사광(200c)은 다시 액정층(40)의 리타데이션에 의하여 편광축(P)과 직교하는 반사광(200d)이 된다. 이에따라, 액정층(40)을 통과한 반사광(200c)의 진행 방향은 편광축(P)과 직교하므로, 편광자(55)를 통과하지 못한다. 이에따라, 화면은 다크가 된다. 이에따라, λ/4판을 구비하지 않고도 노말리 화이트 방식으로, 디스플레이를 실현할 수 있다. 이때, 단위 화소내의 대부분의 액정 분자들(40a)이 모두 트위스트되므로써, 고투과율 및 고개구율을 실현할 수 있다.

여기서, 상부 기판(50)측의 액정 분자(40a)들은 이미 수직 배향되어 있으므로, 더욱 빠른 응답 시간으로 액정 분자(40a)들이 구동된다. 아울러, 상부 기판측의 수직 배향막(52)은 별도의 러빙 공정이 필요치 않으므로, 상부 기판(50)측의 배향 불량이 제거된다. 또한, 하부 기판 결과물은 종래의 FFS-LCD의 구조와 동일하므로, 별도의 변경없이 종래의 FFS-LCD의 하부 기판 결과물을 그대로 사용할 수 있다.

(실시예 2: 노말리 블랙 방식의 반사형 HAN FFS-LCD)

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 반사형 HAN FFS-LCD의 단면도로서, 본 실시예에서 하부 기판(30) 구조물 및 상부 기판(50) 구조물의 구성은 상술한 실시예 1과 동일하며, 액정층(40) 및 편광자(55)의 배치만이 상이하다. 본 실시예의 반사형 HAN FFS-LCD는 도 4a에 도시된 바와 같이, 노말리 블랙 방식으로 동작하도록, 편광자(55)의 편광축(P)이 러빙축(R)과 소정 각도, 바람직하게는 45°를 이룬다. 아울러, 액정층(40) 필드 인가전 유효 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)이 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)가 되도록 조절하여, 액정층(40)이 λ/4판의 역할을 하도록 한다.

이러한 노말리 블랙 방식의 반사형 FFS-LCD의 동작을 설명한다.

먼저, 프린지 필드가 형성되기 전, 액정 분자(40a)들은 장축이 러빙축(R)과 일치하면서 기판에 거의 평행하게 배열된다. 그러면, 자연광(300)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 편광자(55)에 의하여, 편광축(P)과 일치하는 방향으로 진행하는 입사광(300a)이 된다. 입사광(300a)은 액정층(40)을 지나면서, λ(2n+1)/4만큼 위상 지연이 발생되어, 오른쪽 원편광된 입사광(300b)이 된다. 액정층(40)을 통과한 입사광(300b)은 카운터 전극(32)에 의하여 반사되어, 반사광(300c)이 된다.

반사광(300c)의 진행 방향은 액정 분자(40a)의 장축과 45°를 이루므로, 액정층(40)을 통과하면서 반사광은 편광축(P)과 수직을 이루는 반사광(300d)이 된다. 액정층(40)을 통과한 반사광(300c)은 그 진행 방향이 편광축(P)과 수직이므로, 편광자(P)를 통과하지 못한다. 따라서, 화면은 다크가 된다.

한편, 프린지 필드(F)가 형성되면, 액정 분자(40a)는 프린지 필드(F)와 장축 또는 단축이 평행하도록 배열된다. 자연광(400)은 도 4a에 도시된 것과 같이, 편광자(55)를 통과함에 의하여 편광축(P)과 일치하는 입사광(400a)이 된다. 편광자(55)를 통과한 입사광(400a)은 액정 분자들(40a)이 위상 지연 없이, 45°트위스트되므로 액정층(40)을 통과하면서 편광축(P)과 직교하는 방향으로 진행하는 입사광(400b)이 된다. 액정층(40)을 통과한 입사광(400b)은 카운터 전극(32)에 의하여 반사되어, 반사광(400c)이 된다.

반사광(400c)은 프린지 필드의 형태로 배열된 액정층(40)을 통과하면서, 다시 편광축과 일치하는 반사광(400d)이 된다. 액정층(40)을 통과한 반사광(400c)의 진행 방향은 편광축(P)과 일치하므로 편광자(55)를 통과한다. 따라서, 화면은 화이트가 된다. 이에따라, λ/4판을 구비하지 않고도 노말리 블랙 방식으로 디스플레이를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 예를들어, 본 발명에서는 카운터 전극이 반사판으로 이용되었지만, 카운터 전극 및 화소 전극은 투명 도전체로 형성되고, 반사판이 부착되어도, 본 실시예들과 동일한 동작을 한다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상하 기판간의 거리 및 굴절율 이방성의 조절없이도 반사형으로 동작할 수 있을 정도로 유효 위상 지연을 감소시킬 수 있다.또한, 상부 기판쪽에 러빙이 필요치않는 수직 배향막을 배치하므로써, 배향 불량이 감소된다. 그러므로, 다크시 액정 분자의 오정렬을 방지할 수 있어, 화질 결함이 개선된다. 따라서, 콘트라스트비가 크게 개선된다.

또한, 상부 기판쪽의 액정 분자들은 이미 수직 배향막에 의하여 수직 배향되어 있으므로, 응답 시간이 한층더 감소된다.

더욱이, 액정층이 λ/4판 역할을 할 수 있을 정도의 위상 지연을 가지므로, λ/4판과 같은 별도의 광학적 수단이 구비치 않게되어, 반사율이 크게 개선된다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims

소정 거리를 두고 배치되며, 단위 화소가 한정된 상,하부 기판;

상하 기판 사이에 개재되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;

상기 하부 기판의 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극;

상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 발생시켜, 단위 화소내 대부분의 액정 분자를 동작시키는 화소 전극;

상기 하부 기판과 액정층 사이에 개재되며, 소정의 러빙축을 갖는 수평 배향막;

상기 상부 기판과 액정층 사이에 개재되는 수직 배향막;

상기 상부 기판 외측면에 배치되며 소정의 편광축을 갖는 편광자; 및

상기 하부 기판에 배치되며, 상부 기판 위쪽으로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 1 항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 상기 수평 배향막의 러빙축과 일치하는 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 2 항에 있어서, 상기 러빙축은 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 프린지 필드의 기판 투영면과 45 내지 90°를 이루고, 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우는, 프린지 필드의 기판 투영면과 0 내지 45°이하를 이루는 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 3 항에 있어서, 상기 프린지 필드 인가시 액정층의 유효 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)은 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)인 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 1 항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 상기 수평 배향막의 러빙축과 45°를 이루는 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 5 항에 있어서, 상기 러빙축은 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 프린지 필드의 기판 투영면과 45 내지 90°를 이루고, 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우는, 프린지 필드의 기판 투영면과 0 내지 45°이하를 이루는 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 6 항에 있어서, 상기 프린지 필드 인가전 액정층의 유효 위상 지연(dΔn,d:상하 기판 거리,Δn:액정 분자의 굴절율 이방성)은 λ(2n+1)/4(여기서, n은 정수)인 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 분자의 굴절율 이방성(Δn)은 0.04 ~ 0.2 인 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 8 항에 있어서, 상하 기판 간의 거리는 2 ~ 10㎛인 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 반사 수단은 카운터 전극인 것을 특징으로 하는 반사형 FFS-LCD.
제 11 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 알루미늄, 금 및 은 중 어느 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.