KR100593646B1 - 반사형 액정표시기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사 효율을 높이는 동시에 특히 표시 화면의 좌우 방향에서의 시야각을 넓힐 수 있는 반사형 액정표시기를 개시한다. 본 발명의 반사형 액정표시기는 내표면에 투명전극을 갖는 투명한 제1 절연기판, 내표면에 반사전극을 갖는 제2 절연기판, 투명전극과 반사전극 사이에 개재되어 투명전극과 반사전극에 인가되는 전기장에 따라 배열상태가 변화되는 액정층, 및 투명전극과 반사전극간에 전기장을 발생시키기 위한 전기장 발생수단을 포함한다. 반사전극은 표면이 상하 방향의 표면 거칠기와 좌우 방향의 표면 거칠기가 서로 다르도록 표면으로부터 소정 깊이로 함몰된 다수의 함몰부들을 포함하고, 함몰부들 각각은 장축 직경이 표시면의 횡 방향과 평행하고 단축 직경이 표시면의 종 방향과 평행한 타원형의 반구형상을 갖는다.

Description

반사형 액정표시기{Reflective LCD}

도 1은 종래의 기술에 따른 반사형 액정표시기의 반사전극의 개략적 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시기 패널의 개략적 평면도.

도 3은 도 2의 반사형 액정표시기 패널의 반사전극의 개략적 평면도.

도 4a는 도 3의 반사전극을 횡 방향으로 절단한 단면도이고, 도 4b는 도 3의 반사전극을 종 방향으로 절단한 단면도.

도 5는 도 1의 반사전극 구조를 갖는 반사형 액정표시기에서 반사전극으로부터 반사된 반사광의 등고선 그래프.

도 6은 도 3의 반사전극 구조를 갖는 반사형 액정표시기에서 반사전극으로부터 반사된 반사광의 등고선 그래프.

본 발명은 반사형 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 요철구조의 반사전극을 갖는 반사형 액정표시기에 관한 것이다.

텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 표시기에 채용되고 있는 음극선관(CRT)은 중량, 장치공간, 소비 전력 등이 크기 때문에 설치 및 이동시에 제약을 받는다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 액정을 이용하는 액정표시기, 면 방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 발광을 이용한 표시기 등과 같이 평판 패널을 이용한 표시기들이 제안되었고, 현재 널리 사용되고 있다.

평판표시기들 중 액정표시기는 여타의 평판표시기에 비하여 저 소비전력, 저 전압구동과 함께 고정세화, 풀 컬러표시등 음극선관에 가까운 표시품질이 가능하고, 제조공정의 용이화 등의 이유로 여러 전자 장치들에서 적용되고 있다.

이러한 액정표시기에는 외부광원을 이용하는 투사형 액정표시기와 외부 광원 대신 자연광을 이용하는 반사형 액정표시기가 있다.

반사형 액정표시기는 저소비전력 뿐만 아니라 백라이트 장치가 불필요한 박형 경량이고, 옥외에서의 표시가 탁월하다는 장점을 가진다. 이런 특징 때문에 휴대형 기기에는 최적의 조건을 갖추고 있다.

그러나, 현재의 반사형 액정표시기의 표시화면은 어둡고 고정세 표시 및 컬러 표시에 대응하지 못하기 때문에, 휴대형 기기 중에서도 숫자 등 간단한 패턴 표시만 요구되는 극히 저 가격 상품에만 사용되고 있었다.

문서 뷰어(Document Viewer), 인터넷 뷰어(Internet Viewer)등의 기능을 갖는 휴대형 정보 기기에 반사형 액정표시기를 사용하기 위해서는 반사 휘도의 향상뿐만 아니라, 고정세화, 컬러화가 요구된다. 휴대형 정보 기기에서 주로 문자를 표시하는 단색(monochro) 표시 액정표시기를 보기 쉽게 하려면 반사 휘도 향상과 고정세화가 요구되고, 그 실현을 위해서는 박막 트랜지스터 등 스위칭 소자를 형성한 액티브 매트릭스 기판이 필요하다.

그런데 단색 표시 기기에서는 표시 가능한 정보가 제한되기 때문에 기기 전체의 가격설정이 낮아질 수밖에 없어, 패널 단가가 높은 박막 트랜지스터 채용은 단색 표시 기기에는 치명적이다.

또, 장래적으로 휴대 정보 기기에서의 컬러화는 필수여서 단색 표시 기기의 상품수명은 짧다고도 볼 수 있으며, 이에 따라 반사형 액정표시기 개발은 컬러화 방향에서 진행중이다.

그런데 패널 기술과 시장의 양면에서 큰 전개가 있으면서도 반사형 컬러 액정표시기는 지금까지 거의 실용화되지 않고 있다. 이유는 밝기와 콘트라스트, 응답속도 측면에서 성능이 부족했기 때문이다.

휘도, 즉 밝기의 향상은 2가지 기술의 조합, 즉 반사전극의 반사효율을 높이는 기술과 초고개구율 기술을 조합함으로써 실현되고 있다. 반사효율을 높이는 기술은 이미 종래의 게스트 호스트 액정에 사용된 바 있으며, 반사기능을 부여한 전극에 미세한 요철을 만들어 반사효율을 최대로 하는 기술은, 미국 특허 번호 5,408,345에 개시되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반사전극의 구성을 보여주는 평면도로서, 도면에서 크기가 다른 직경을 갖는 원들은 표면으로부터 소정 깊이로 함몰되고, 외부 입사광을 보다 효율적으로 반사하는 마이크로 렌즈로서 기능한다.

상기한 구조의 채용은 반사 효율을 2배 정도 향상시켰지만, 렌즈의 대칭 구조로 인하여 화면의 상하 좌우에 관계없이 반사각이 동일하게 제한된다. 즉, 사용 자의 시야에 대한 화면의 비대칭성을 고려할 때, 패널의 정면을 기준으로 4분할된 패널의 좌측으로부터 30도, 즉 -30도로 입사하는 광의 반사각은 상하 ±30, 좌우 ±50도의 반사각이 확보되어야 한다.

그러나, 도 1과 같이 여러 직경을 갖는 다수의 마이크로 렌즈(4, 6)가 반구형의 대칭구조인 경우, 반사전극(2)의 마이크로 렌즈(4, 6)로 입사되어 반사되는 반사광의 상하좌우 반사각은 ±30도로 동일하기 때문에, 이 범위를 벗어나는 시야각에서는 휘도와 콘트라스트가 저하된다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 화면의 좌우 방향에서의 반사율을 높여서 넓은 시야각에서도 높은 휘도와 콘트라스트를 갖는 반사형 액정표시기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 반사형 액정표시기는 내표면에 투명전극을 갖는 투명한 제1 절연기판, 내표면에 반사전극을 갖는 제2 절연기판, 상기 투명전극과 상기 반사전극 사이에 개재되어, 상기 투명전극과 상기 반사전극에 인가되는 전기장에 따라 배열상태가 변화되는 액정층, 및 상기 투명전극과 상기 반사전극간에 전기장을 발생시키기 위한 전기장 발생수단을 포함한다.

여기서, 상기 반사전극은 표면이 상하 방향의 표면 거칠기와 좌우 방향의 표면 거칠기가 서로 다르도록 상기 표면으로부터 소정 깊이로 함몰된 다수의 함몰부들을 포함하고, 상기 함몰부들 각각은 장축 직경이 표시면의 횡 방향과 평행하고, 단축 직경이 상기 표시면의 종 방향과 평행한 타원형의 반구형상을 갖는다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참고한 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 반사형 액정표시기는, 컬러필터층과 투명전극을 그의 내표면에 갖는 투명한 제 1 절연기판, 즉 컬러필터 기판과, 박막 트랜지스터와 반사형 전극을 그의 내표면에 갖는 제 2 절연기판, 즉 박막 트랜지스터 기판이 액정층을 개재한 상태로 그의 내표면이 대향하도록 배치된다.

컬러필터 기판의 구성은 일반적인 투상형 액정표시기의 구성과 동일하므로, 도 2를 참조하여 박막 트랜지스터 기판(20)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터 기판(20)은 박막 트랜지스터(40)의 드레인 전극(48)에 연결된 반사전극(28)을 포함한다.

반사전극(28)은 컬러필터 기판과 액정층을 통하여 외부로 부터 입사된 광을 반사하는 것에 의하여 외부 입사광을 광원으로 이용한다.

도 2와 도 3에 도시한 것처럼, 반사전극(28)은 다양한 크기의 타원구조의 마이크로 렌즈(28a, 28b)를 가진다. 마이크로 렌즈(28a, 28b)는 장축이 액정표시기 패널의 표시 화면의 횡 방향과 평행하고, 단축이 화면의 종 방향과 평행하다.

도 4a는 도 3의 횡 방향을 따라 절단된 단면도이고, 도 4b는 도 3의 종 방향을 따라 절단된 단면도이다.

도 4a와 도 4b에 도시된 것처럼, 도 2와 도 3에서 반사전극(28)의 타원 부분(28a, 28b)은 표면으로부터 반구형태로 함몰된다.

이처럼, 도 2 내지 도 4b를 참고하면, 반사전극(28)에 형성된 마이크로 렌즈(28a, 28b)는 표면으로부터 반구형으로 함몰된 타원구조를 갖는다.

일반적으로, 반사능력을 갖는 물질은 그 표면 구조에 의하여 반사특성이 좌우된다고 알려진다. 그러므로, 도 2 내지 도 4b에서 도시한 반사전극(28)의 반사특성 또한 마이크로 렌즈(28a, 28b)의 구조에 의존하는 것으로 생각될 수 있다.

도 2 내지 도 4b에 도시한 것처럼, 표면이 불규칙한 구조를 갖는 반사전극(28a, 28b)의 산란 계수는 하기의 수학식 1로 표시한 벡크만 식에 의하여 해석된다.

여기서, R은 반사전극의 반사율, κ는 반사전극의 표면 거칠기를 각각 나타낸다.

수학식 1로부터 반사전극의 산란계수는 반사전극의 반사율(R)과 반사전극의 표면 거칠기(κ)에 따라 변화하는 것을 알 수 있다.

그런데, 도 1과 같이, 마이크로 렌즈(4, 6)가 원형의 대칭구조를 갖는 경우, 입사광은 상하 좌우 방향에서 하나의 동일한 표면 거칠기(κ) 값을 가진다. 하지만, 도 2 내지 도 4b와 같이, 타원형의 비대칭 구조를 갖는 경우, 입사광은 상하 방향과 좌우 방향에서 서로 다른 표면 거칠기 값, 즉 상하 방향에서는 κ1을, 좌우 방향에서는 κ2를 가지므로, 방향에 따라 산란 계수가 달라지게 된다.

그러므로, 도 2 내지 도 4b에 도시된 반사전극(28)을 갖는 반사형 액정표시기의 상부로부터 화면의 수직선에 대하여 좌측 방향에서 30도, 즉 -30도의 각도를 갖는 광이 입사되면, 반사되는 반사광의 상하 반사각은 ±30도이고, 좌우 반사각은 ±50도로 상하 반사각에 비하여 보다 넓어지게 되므로, 좌우 방향의 광시야각에서도 휘도와 콘트라스트가 저하되는 것이 방지된다.

도 5와 도 6은 원형의 마이크로 렌즈와 타원형의 마이크로 렌즈를 갖는 반사전극에서 반사광의 궤적을 보여주는 등고선 그래프로서, 입사광이 -30도의 방향으로 입사하는 경우의 예를 보여준다.

전 방위에서 대칭 구조를 갖는 원형의 마이크로 렌즈가 형성된 반사전극의 경우, 반사광의 궤적은 도 5와 같이 대칭 구조를 보이지만, 비대칭 구조를 갖는 타원형의 마이크로 렌즈가 형성된 반사전극은 도 6과 같이 반사광의 궤적이 비대칭 구조를 보인다.

이처럼, 본 발명의 반사전극은 비대칭 구조에 의하여 좌우 방향에서의 반사강도가 개선되어 시야각 특성이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 반사형 액정표시기는 반사전극에 형성된 마이크로 렌즈를 상하 좌우 방향에서의 직경이 서로 다른 타원형 반구 형태로 표면으로부터 함몰되게 구성하므로써, 화면의 좌우 방향에서의 반사강도를 개선하여 광시야각에서도 높은 콘트라스트와 휘도를 갖는다.

한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이하 특허청구범위는 본 발명의 사상과 정신을 벗어나지 않는 한 이러한 변형과 변경을 포함하는 것으로 간주된다.

Claims (3)

1. 내표면에 투명전극을 갖는 투명한 제1 절연기판;

   내표면에 반사전극을 갖는 제2 절연기판;

   상기 투명전극과 상기 반사전극 사이에 개재되어, 상기 투명전극과 상기 반사전극에 인가되는 전기장에 따라 배열상태가 변화되는 액정층; 및

   상기 투명전극과 상기 반사전극간에 전기장을 발생시키기 위한 전기장 발생수단을 포함하고,

   상기 반사전극은 표면이 상하 방향의 표면 거칠기와 좌우 방향의 표면 거칠기가 서로 다르도록 상기 표면으로부터 소정 깊이로 함몰된 다수의 함몰부들을 포함하고, 상기 함몰부들 각각은 장축 직경이 표시면의 횡 방향과 평행하고, 단축 직경이 상기 표시면의 종 방향과 평행한 타원형의 반구형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시기.
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