KR100485530B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
콜레스테릭 액정을 이용한 컬러필터와 반사형 원편광자를 적용함으로써 빛의 손실을 줄여 액정 표시 장치의 휘도를 증가시킬 수 있는데, 이때 원편광자는 별도의 기판에 형성하여 이를 점착층에 의해 액정 표시 장치의 하부 기판에 접착시키므로 액정 표시 장치의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 콜레스테릭 액정을 이용한 원편광자와 컬러필터를 이용하여 휘도를 증가시키는데 있어서, 원편광자를 액정 셀 내부에 형성함으로써 액정 표시 장치의 두께를 감소시키고, 빛의 손실을 줄여 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 공정이 감소되어 비용을 절감할 수도 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{liquid crystal display devices and manufacturing method of the same}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이중 액정 표시 장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
이때, 액정 표시 장치는 두 기판의 바깥쪽에 특정 방향의 빛만을 통과시키는 편광판을 각각 가지고 있어, 투과되는 광의 그레이(gray) 표현이 가능하도록 한다.
한편, 액정 표시 장치는 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 액정 패널 뒷면 즉, 하부 편광판 밑에 백라이트(backlight)를 배치하고 백라이트로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시하는데, 이때 액정 표시 장치의 전계 생성 전극은 투명 도전 물질로 형성되고, 두 기판 또한 투명 기판으로 이루어져야 한다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치에서 사용되는 편광판은 입사되는 빛의 한 편광 성분은 투과시키나, 나머지 한 성분은 흡수 뒤 열 등에 의한 손실로 이어져, 편광판 표면에서의 반사 등을 고려하면 50% 이상의 휘도 손실을 유발하는 단점이 있다.
따라서, 이러한 손실을 줄여 액정 표시 장치의 휘도를 증가시키기 위해, 액정 표시 장치 하부에 반사형 원편광자를 적용한 예가 제시되었다. 반사형 원편광자는 입사되는 빛 중 한 원편광 성분은 투과시키고, 나머지 한 성분은 반사시키는 기능을 갖는데, 반사된 원편광 성분의 빛은 원편광자 하부층의 여러 광학 부품들을 거치면서 다시 반사되고, 이때 그 편광 성분이 바뀌어 원편광자를 투과할 수 있는 성분으로 전환되어 되돌아 온다. 즉, 입사광은 이론적으로 모든 양이 하나의 편광 성분으로 전환되어 투과하게 되므로 기존 흡수형 선 편광자에서 발생하는 빛의 손실을 크게 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 최근에는 콜레스테릭 액정을 이용한 컬러필터에 적용한 액정 표시 장치가 연구 및 개발되고 있는데, 콜레스테릭 액정은 선택 반사 특성을 가지고 있기 때문에 흡수형 컬러필터를 사용할 때에 비해 휘도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치에 대한 단면도로서, 도시한 바와 같이 액정 표시 장치는 투명한 제 1 기판(11)과 제 2 기판(14)이 소정간격을 가지고 배치되어 있고, 제 1 기판(11) 상부에는 콜레스테릭 액정 컬러필터(12)가 형성되어 있다. 다음, 콜레스테릭 액정 컬러필터(12) 상부에는 제 1 전극(13)이 형성되어 있고, 제 2 기판(14) 하부에는 제 2 전극(15)이 형성되어 있으며, 제 1 전극(13)과 제 2 전극(15) 사이에는 액정층(16)이 위치하여 액정 셀(liquid crystal cell)을 이룬다.
다음, 제 1 기판(11) 하부에는 원편광자(21)가 점착층(22)을 통해 제 2 기판(11)과 접착되어 있는데, 원편광자(21)는 콜레스테릭 액정을 이용하여 이루어지며, 투명한 제 3 기판(21a) 위에 콜레스테릭 액정층(21c)을 점착층(21b)으로 접착시켜 형성되어 있다.
이어, 제 2 기판(14) 상부에는 빛을 확산시키기 위한 확산 필름(31)이 배치되어 있고, 그 위에 위상차판(32)과 선편광자(33)가 각각 배치되어 있다.
다음, 원편광자(21) 하부에는 도광판(41)과 도광판(41)의 한쪽 측면에 위치하는 램프(42)로 이루어진 백라이트(40)가 배치되어 있는데, 백라이트(40)는 고집광용 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서는 백라이트(40)로부터 입사된 빛이 원편광자(21)를 통과하면서 원편광되고, 이어 원편광된 빛은 콜레스테릭 액정 컬러필터(12)를 통과하면서 선택 반사, 투과에 의해 일부만 투과된다. 이때, 일부 반사된 빛은 하부의 여러 층들에 의해 다시 반사되어 액정 셀을 통과하므로 광효율이 향상된다. 여기서, 입사되는 빛은 집광된 것을 이용하므로, 콜레스테릭 액정의 시야각에 따른 색반전(color shift) 문제를 해결할 수 있다. 또한, 액정 셀 상부에 확산 필름을 배치함으로써 집광되어 들어온 빛을 확산시킬 수 있으므로, 액정 표시 장치의 휘도를 높일 수 있다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치에서는 원편광자(21)를 별도의 기판(21a) 위에 점착층(21b)을 이용하여 콜레스테릭 액정층(21c)을 접착함으로써 형성하고, 이를 다시 점착층(22)으로 접착시킨다. 이때, 원편광자(21)에 사용되는 제 3 기판(21a)은 약 40 내지 80 ㎛의 두께를 가지고 콜레스테릭 액정층(21c)은 약 10 ㎛ 내외의 두께를 가지며, 점착층(21b, 22)은 10 내지 20 ㎛의 두께를 가진다. 따라서, 액정 표시 장치의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
또한, 제 3 기판(21a) 및 점착층(21b, 22)에 의해 빛이 손실이 발생하여 휘도가 감소되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 두께를 감소시키고 빛의 손실을 방지하여 휘도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제 1 기판 상부에 원편광자가 형성되어 있고, 그 위에 콜레스테릭 액정 컬러필터와 제 1 전극이 차례로 형성되어 있다. 다음, 제 1 전극 상부에 일정 간격 이격되어 제 2 기판이 배치되어 있고, 제 2 기판 하부에는 제 2 전극이 형성되어 있으며, 제 1 및 제 2 전극 사이에 액정층이 위치한다. 제 1 기판 하부에는 백라이트가 있으며, 제 2 기판 상부에는 확산 필름과 위상차판 그리고 선편광자가 순차적으로 배치되어 있다.
본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치는 제 1 기판 상부에 원편광자가 형성되어 있고, 그 위에 콜레스테릭 액정 컬러필터와 제 1 전극이 차례로 형성되어 있다. 제 1 전극 상부에는 일정 간격 이격되어 제 2 기판이 배치되어 있으며, 제 2 기판 하부에는 선편광자가 형성되어 있다. 다음, 선편광자 하부에는 위상차판이 형성되어 있고, 그 하부에 제 2 전극이 형성되어 있다. 제 1 및 제 2 전극 사이에는 액정층이 위치한다. 다음, 제 1 기판 하부에 백라이트가 배치되어 있으며, 제 2 기판 상부에는 확산 필름이 배치되어 있다.
본 발명은 선편광자와 위상차판 사이에 오버코트층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 원편광자는 콜레스테릭 액정으로 이루어질 수 있다.
또한, 콜레스테릭 액정 컬러필터는 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어지는 것이 좋으며, 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 확산 필름은 홀로그래픽 형상을 가질 수도 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제 1 기판 상부에 원편광자를 형성하고, 그 위에 콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성한 후, 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 1 전극을 형성한다. 다음, 제 2 기판 상부에 제 2 전극을 형성하여, 제 1 전극과 제 2 전극이 일정 간격을 가지고 마주 대하도록 제 1 기판 및 제 2 기판을 배치시킨다. 이어, 배치된 제 1 및 제 2 전극 사이에 액정을 주입하여 액정 셀을 형성한다. 다음, 액정 셀 상부에 확산 필름을 배치하고 확산 필름 상부에 위상차판 및 선편광자를 차례로 배치한다. 다음, 액정 셀 하부에 백라이트를 배치한다.
본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제 1 기판 상부에 원편광자를 형성하고, 원편광자 상부에 콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성한다. 다음, 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 1 전극을 형성한 후, 제 2 기판 상부에 선편광자를 형성하고, 그 위에 위상차판을 형성한다. 다음, 위상차판 상부에 제 2 전극을 형성하고, 제 1 전극과 제 2 전극이 일정 간격을 가지고 마주 대하도록 제 1 기판 및 제 2 기판을 배치시킨다. 이어, 배치된 제 1 및 제 2 전극 사이에 액정을 주입하여 액정 셀을 형성한 후, 액정 셀 상부에 확산 필름을 배치하고 액정 셀 하부에는 백라이트를 배치한다.
여기서, 콜레스테릭 액정 컬러필터는 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성하는 단계는 제 1 기판 상부에 제 1 배향막을 형성하는 단계, 상기 배향막 상부에 제 1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 단계, 상기 제 1 콜레스테릭 액정층이 화소별로 다른 피치를 가지도록 컬러 패터닝하는 단계, 상기 컬러 패터닝된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터를 자외선으로 경화시키는 단계, 상기 경화된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터를 플라즈마에 노출시키는 단계, 상기 플라즈마 처리된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 2 배향막을 형성하는 단계, 상기 제 2 배향막 상부에 제 2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 단계, 상기 제 2 콜레스테릭 액정층을 컬러 패터닝하는 단계, 상기 컬러 패터닝된 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터를 자외선으로 경화시키는 단계, 상기 자외선 경화된 제 1 및 제 2 콜레스테릭 액정층을 열경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 플라즈마 처리는 산소와 수소 및 아르곤 중 어느 하나의 가스를 이용할 수 있다.
본 발명은 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 콜레스테릭 액정을 이용한 원편광자와 컬러필터를 이용하여 휘도를 증가시키는데 있어서, 원편광자를 액정 셀 내부에 형성함으로써 액정 표시 장치의 두께를 감소시키고, 빛의 손실을 줄여 휘도를 향상시킬 수 있으며, 공정이 감소되어 비용을 절감할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 더 형성함으로써, 색 재현율을 증가시키고 색 좌표의 조절을 용이하게 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(111) 위에 원편광자(112)가 형성되어 있고, 그 위에 콜레스테릭 액정 컬러필터(113)가 형성되어 있으며, 콜레스테릭 액정 컬러필터(113) 상부에는 제 1 전극(114)이 형성되어 있다. 여기서, 제 1 기판(111)은 유리와 같이 투명한 절연 기판으로 이루어지고, 제 1 전극(114)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : 이하 ITO라고 함)와 같이 투명한 도전 물질로 이루어진다. 또한, 원편광자(112)는 콜레스테릭 액정으로 이루어지는데, 콜레스테릭 액정은 입사된 빛을 회전 피치(helical pitch)에 따라 특정 파장만을 반사시키는 선택 반사 특성을 가지며, 이때 액정의 회전 방향에 따라 반사되는 빛의 편광상태도 결정된다. 예를 들면, 액정분자들이 회전축을 따라 반시계 방향으로 회전하며 꼬인 구조(즉, left-handed structure)를 가질 때는 좌원편광된 광만 해당 색상에서 반사하게 된다.
다음, 제 1 전극(114) 상부에 제 2 기판(115)이 일정 간격 이격되어 배치되어 있고, 제 2 기판(115) 하부에는 투명한 제 2 전극(116)이 형성되어 있다. 여기서, 제 2 기판(115)도 유리와 같이 투명한 기판으로 이루어지며, 제 2 전극(116)은 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다.
다음, 제 1 기판(111) 상부의 제 1 전극(114)과 제 2 기판(115) 하부의 제 2 전극(116) 사이에는 액정층(117)이 위치하여 액정 셀을 이룬다. 도시하지 않았지만, 제 1 전극(114) 상부와 제 2 전극(116) 하부에는 액정층(117)의 액정 분자를 배열시키기 위한 배향막이 위치하며, 액정 분자는 제 1 전극(114)과 제 2 전극(116)에 전압이 인가되었을 때, 두 전극(114, 116) 사이에 생성된 전기장에 의해 배열 상태가 변화된다.
이어, 제 2 기판(115) 상부에는 빛을 확산시키기 위한 확산 필름(121)이 배치되어 있고, 그 위에 선편광을 원편광으로, 원평광을 선편광으로 바꾸는 위상차판(122)과 광 투과축에 평행한 방향의 빛만 통과시키는 선편광자(123)가 각각 배치되어 있다. 여기서, 확산 필름은 홀로그래픽 필름이나 확산시트, 또는 선편광자에 확산 기능이 추가된 일체형으로 이루어질 수 있는데, 이중 홀로그래픽 필름을 이용하는 것이 더 좋다.
다음, 제 1 기판 하부에는 백라이트(130)가 배치되어 있는데, 백라이트(130)는 도광판(131)과 도광판(131)의 한쪽 측면에 위치하는 램프(132)로 이루어지며, 백라이트(130)는 고집광용 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 원편광자를 액정 표시 장치의 제 1 기판 상에 직접 형성하여 원편광자가 액정 셀 내부에 위치하도록 함으로써 별도의 점착층이나 기판이 필요하지 않다. 따라서, 원편광자를 액정 셀 외부에 부착할 경우에 비해 약 50 내지 100 ㎛ 정도의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 제조 공정이 감소되어 비용을 절감할 수 있고, 빛의 손실을 줄일 수 있어 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에서 콜레스테릭 액정 컬러필터는 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 콜레스테릭 액정 컬러필터에 대하여 도 3에 확대 도시하였다. 도시한 바와 같이, 콜레스테릭 액정 컬러필터는 제 1 배향막(150) 상부에 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)가 형성되어 있고, 그 위에 제 2 배향막(170)이 형성되어 있으며, 제 2 배향막(170) 상부에는 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181, 182, 183)가 형성되어 있다. 앞서 언급한 바와 같이 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163, 181, 182, 183)는 입사된 빛의 선택반사를 유발하는데, 이러한 선택반사는 콜레스테릭 액정 분자의 회전피치로써 결정되므로, 각 화소 영역에 회전피치의 분포가 서로 다른 두 층을 형성하여, 투과된 빛이 각각 적, 녹, 청의 색을 띠도록 한다. 따라서, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161)가 적색 파장대의 빛을 반사시키고, 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181)가 녹색 파장대의 빛을 반사시키도록 콜레스테릭 액정 분자의 회전피치를 조절할 경우, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161)를 통과한 녹색 및 청색 파장대의 빛 중에서 녹색 파장대의 빛은 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181)를 통과하면서 반사되고 청색 파장대의 빛만 투과되므로, 결국 청색 빛이 출력된다.
이러한 콜레스테릭 액정 컬러필터의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 도 4e에 도시하였다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(140) 위에 제 1 배향막(150)을 형성하고 러빙이나 광배향 방법을 이용하여 제 1 배향막(150)의 표면을 일정 방향으로 배향시킨 후, 제 1 배향막(150) 위에 콜레스테릭 액정을 코팅하여 제 1 콜레스테릭 액정층(160)을 형성한다. 여기서, 기판(140)은 도 2에서 상부면에 원편광자(112)가 형성되어 있는 제 1 기판(111)이 된다.
다음, 도 4b에 도시한 바와 같이 제 1 콜레스테릭 액정층(도 4a의 160)에 자외선(ultraviolet : 이하 UV라고 한다)을 조사하여 각 화소 영역별로 다른 피치를 가지도록 하는 컬러 패터닝(color patterning)을 하고, UV를 이용하여 제 1 콜레스테릭 액정층(도 4a의 160)을 경화시킴으로써 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)를 형성한다.
다음, 도 4c에 도시한 바와 같이 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)의 표면을 플라즈마(plasma) 처리한다. 여기서, 플라즈마 처리는 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)의 표면 장력을 높여 배향막의 코팅이 균일하게 되도록 하기 위한 것으로서, 산소나 수소, 아르곤 등의 가스 또는 이들의 혼합 가스를 이용하여 할 수 있다. 이중, 수소나 수소 함량이 높은 가스를 이용한 플라즈마가 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)에 영향을 미치지 않으며, 배향막의 코팅 상태를 좋게 하므로 이를 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 도 4d에 도시한 바와 같이 플라즈마 처리된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163) 상부에 제 2 배향막(170)을 형성하고 러빙이나 광배향 방법으로 제 2 배향막(170)의 표면을 배향한 후, 그 위에 콜레스테릭 액정을 코팅하여 제 2 콜레스테릭 액정층(180)을 형성한다.
이어, 도 4e에 도시한 바와 같이 제 2 콜레스테릭 액정층(도 4d의 180)에 UV를 조사하여 각 화소 영역별로 다른 피치를 가지도록 하는 컬러 패터닝을 하고, UV를 이용하여 제 2 콜레스테릭 액정층(도 4d의 180)을 경화시킴으로써 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181, 182, 183)를 형성한다. 이때, 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181, 182, 183)의 각 화소 영역별 회전피치는 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163)의 각 화소 영역별 회전피치와 다른 값을 가지도록 한다.
다음, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(161, 162, 163) 및 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(181, 182, 183)를 완전히 경화시키기 위해 열처리를 실시한다.
이러한 방법으로 제 1 기판 위에 컬러필터를 형성하고 그 위에 제 1 전극을 형성한 다음, 제 2 기판 위에 제 2 전극을 형성하여 제 1 및 제 2 기판을 각각 배치한 후, 두 기판 사이에 액정을 주입함으로써 액정 셀을 완성할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에서 콜레스테릭 액정 컬러필터 위에 흡수형 컬러필터를 더 형성함으로써, 색 좌표의 최적화를 용이하게 하여 색 표현이 우수하도록 할 수 있는데, 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 여기서, 본 발명의 제 2 실시예는 컬러필터를 제외하면 제 1 실시예와 동일한 구조를 가지므로, 도 5에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터만을 도시하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터는 제 1 배향막(250) 상부에 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(261, 262, 263)가 형성되어 있고, 그 위에 제 2 배향막(270)이 형성되어 있으며, 제 2 배향막(270) 상부에는 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283)가 형성되어 있다. 다음, 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283) 위에는 흡수형 컬러필터(291, 292, 293)가 형성되어 있다. 여기서, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(261, 262, 263)와 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283)는 각 화소 영역에서 서로 다른 파장대의 빛을 반사시키도록 형성하며, 흡수형 컬러필터(291, 292, 293)는 각 화소 영역에서 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283)를 투과한 파장대의 빛은 투과시키고 그 외의 빛은 흡수하도록 형성한다. 예를 들면, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(261)는 적색 파장대의 빛을 반사시키고 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281)는 녹색 파장대의 빛을 반사시키도록 형성할 경우, 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터(261)를 통과한 녹색 및 청색 파장대의 빛은 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281)를 통과하면서 청색 파장대의 빛만 투과하게 되는데, 이때 흡수형 컬러필터(291)를 청색 파장대 이외의 빛을 흡수하는 것으로 형성하여, 출력되는 빛은 청색을 띠도록 한다. 이와 같은 방법으로 이웃하는 화소 영역에서 출력되는 빛을 서로 다르게 함으로써, 적, 녹, 청의 색이 순차적으로 출력되도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예에서 이중층으로 이루어진 콜레스테릭 액정 컬러필터(261, 262, 263, 281, 282, 283)는 앞선 제 1 실시예에서와 동일한 제조 과정에 의해 형성하고, 흡수형 컬러필터(291, 292, 293)는 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283) 위에 안료분산법이나 잉크젯 프린팅 방법, 또는 필름 전사법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터(281, 282, 283)의 표면을 플라즈마 처리한 후, 흡수형 컬러필터(291, 292, 293)를 형성할 수도 있다.
한편, 앞선 제 1 및 제 2 실시예에서 액정 셀의 상부에 형성되어 있는 위상차판 및 선편광자를 액정 셀 내부에 형성함으로써 액정 표시 장치의 두께를 더욱 감소시킬 수 있는데, 이러한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 6에 도시하였다.
도시한 바와 같이, 유리와 같이 투명한 제 1 기판(311) 위에 원편광자(312)가 형성되어 있고, 그 위에 컬러필터(313)가 형성되어 있으며, 콜레스테릭 액정 컬러필터(313) 상부에는 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 제 1 전극(314)이 형성되어 있다. 여기서, 원편광자(312)는 콜레스테릭 액정으로 이루어지고, 컬러필터(313)는 콜레스테릭 액정 컬러필터로만 이루어질 수 있으며, 콜레스테릭 액정 컬러필터와 흡수형 컬러필터로 이루어질 수 있다. 이때, 콜레스테릭 액정 컬러필터는 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음, 제 1 전극(314) 상부에는 제 2 기판(321)이 일정 간격 이격되어 배치되어 있고, 제 2 기판(321) 하부에는 선편광자(322)가 형성되어 있다. 이어, 선편광자(322) 하부에는 오버코트층(323)이 형성되어 있고, 그 하부에 위상차판(324)과 제 2 전극(325)이 차례로 형성되어 있다. 여기서, 제 2 기판(321)은 유리와 같이 투명한 기판으로 이루어지며, 제 2 전극(325)은 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다. 한편, 오버코트층(323)과 위상차판(324) 사이에는 배향막이 더 형성되어 있을 수 있다.
다음, 제 1 전극(314)과 제 2 전극(325) 사이에는 액정층(330)이 위치한다. 여기서, 제 1 전극(314) 상부와 제 2 전극(325) 하부에는 액정층(330)의 액정 분자를 배열시키기 위한 배향막(도시하지 않음)이 각각 위치한다.
이어, 제 2 기판(321) 상부에는 빛을 확산시키기 위한 확산 필름(341)이 배치되어 있다.
다음, 제 1 기판(311) 하부에는 백라이트(350)가 배치되어 있는데, 백라이트(350)는 도광판(351)과 도광판(351)의 한쪽 측면에 위치하는 램프(352)로 이루어지며, 백라이트(350)는 고집광용 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 실시예에서 액정 셀의 상부 기판을 형성하는 과정에 대하여 도 7a 내지 도 7c에 도시하였다.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이 기판(321) 위에 선편광자(322)를 형성한다. 선편광자(322)는 수용액 상태의 라이오트로픽 액정(lyotropic liquid crystal)을 코팅한 후 건조시켜 형성할 수 있다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이 선편광자(322) 상부에 오버코트층(323)을 형성한 다음, 그 위에 위상차판(324)을 형성한다. 여기서, 위상차판(324)은 λ/4의 위상차를 가지며 수 ㎛ 이하의 두께로 형성하는데, 액정을 이용할 경우 복굴절률이 큰 액정 물질을 이용하고, 이때 그 하부에는 배향막을 더 형성하는 것이 좋다.
한편, 오버코트층(323)은 생략할 수도 있다.
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이 위상차판(324) 상부에 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 제 2 전극(325)을 형성한다.
이와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에서는 위상차판 및 선편광자를 액정 셀 내부에 직접 형성함으로써, 두께를 더욱 줄이고 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 콜레스테릭 액정을 이용한 원편광자와 컬러필터를 이용하여 휘도를 증가시키는데 있어서, 원편광자를 액정 셀 내부에 형성함으로써 액정 표시 장치의 두께를 감소시키고, 빛의 손실을 줄여 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 공정이 감소되어 비용을 절감할 수도 있다.
한편, 본 발명에서 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 더 형성함으로써, 색 재현율을 증가시키고 색 좌표의 조절을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치에 대한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터를 도시한 단면도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터의 제조 과정을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 도시한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
111 : 제 1 기판 112 : 원편광자
113 : 콜레스테릭 액정 컬러필터 114 : 제 1 전극
115 : 제 2 기판 116 : 제 2 전극
117 : 액정층 121 : 확산 필름
122 : 위상차판 123 : 선편광자
130 : 백라이트 131 : 도광판
132 : 램프

Claims (14)

  1. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상부에 형성되어 있는 원편광자;
    상기 원편광자 상부에 서로 다른 피치를 갖는 이중층으로 형성되어 있는 콜레스테릭 액정 컬러필터;
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 형성되어 있는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상부에 일정 간격 이격되어 배치되어 있는 제 2 기판;
    상기 제 2 기판 하부에 형성되어 있는 제 2 전극;
    상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 액정층;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트;
    상기 제 2 기판 상부에 배치되어 있는 확산 필름;
    상기 확산 필름 상부에 배치되어 있는 위상차판;
    상기 위상차판 상부에 배치되어 있는 선편광자
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상부에 형성되어 있는 원편광자;
    상기 원편광자 상부에 서로 다른 피치를 갖는 이중층으로 형성되어 있는 콜레스테릭 액정 컬러필터;
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 형성되어 있는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상부에 일정 간격 이격되어 배치되어 있는 제 2 기판;
    상기 제 2 기판 하부에 형성되어 있는 선편광자;
    상기 선편광자 하부에 형성되어 있는 위상차판;
    상기 위상차판 하부에 형성되어 있는 제 2 전극;
    상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 액정층;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트;
    상기 제 2 기판 상부에 배치되어 있는 확산 필름
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선편광자와 상기 위상차판 사이에 오버코트층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 원편광자는 콜레스테릭 액정으로 이루어진 액정 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 확산 필름은 홀로그래픽 형상을 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 기판 상부에 원편광자를 형성하는 단계;
    상기 원편광자 상부에 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어진 콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    제 2 기판 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극이 일정 간격을 가지고 마주 대하도록 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 배치시키는 단계;
    상기 배치된 제 1 및 제 2 전극 사이에 액정을 주입하여 액정 셀을 형성하는 단계;
    상기 액정 셀 상부에 확산 필름을 배치하는 단계;
    상기 확산 필름 상부에 위상차판을 배치하는 단계;
    상기 위상차판 상부에 선편광자를 배치하는 단계;
    상기 액정 셀 하부에 백라이트를 배치하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 기판 상부에 원편광자를 형성하는 단계;
    상기 원편광자 상부에 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어진콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    제 2 기판 상부에 선편광자를 형성하는 단계;
    상기 선편광자 상부에 위상차판을 형성하는 단계
    상기 위상차판 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극이 일정 간격을 가지고 마주 대하도록 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 배치시키는 단계;
    상기 배치된 제 1 및 제 2 전극 사이에 액정을 주입하여 액정 셀을 형성하는 단계;
    상기 액정 셀 상부에 확산 필름을 배치하는 단계;
    상기 액정 셀 하부에 백라이트를 배치하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선편광자를 형성하는 단계와 상기 위상차판을 형성하는 단계 사이에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 서로 다른 피치를 가지는 이중층으로 이루어진 콜레스테릭 액정 컬러필터를 형성하는 단계는 상기 제 1 기판 상부에 제 1 배향막을 형성하는 단계; 상기 배향막 상부에 제 1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 단계; 상기 제 1 콜레스테릭 액정층이 화소별로 다른 피치를 가지도록 컬러 패터닝하는 단계; 상기 컬러 패터닝된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터를 자외선으로 경화시키는 단계; 상기 경화된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터를 플라즈마에 노출시키는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제 1 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 제 2 배향막을 형성하는 단계; 상기 제 2 배향막 상부에 제 2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 단계; 상기 제 2 콜레스테릭 액정층을 컬러 패터닝하는 단계; 상기 컬러 패터닝된 제 2 콜레스테릭 액정 컬러필터를 자외선으로 경화시키는 단계; 상기 자외선 경화된 제 1 및 제 2 콜레스테릭 액정층을 열경화시키는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 산소와 수소 및 아르곤 중 어느 하나의 가스를 이용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정 컬러필터 상부에 흡수형 컬러필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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