KR100928146B1

KR100928146B1 - 단일갭형 반투과형 액정표시소자

Info

Publication number: KR100928146B1
Application number: KR1020070092209A
Authority: KR
Inventors: 이승희; 정연학; 임영진; 정은
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-11-24
Also published as: KR20090027038A

Abstract

본 발명은 단일갭으로 이루어진 반투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 투과영역에서의 액정은 수평배열 또는 수직배열 형태로 위상지연값이 λ/2이거나 0이고 , 전기장은 프린지(Fringe), 수평 또는 수직전기장을 이용하고, 반사영역에서의 액정은 일정한 값의 선경사각을 가지고 있어 위상지연값이 λ/4이고, 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자를 개시한다. 개시된 본 발명은 반사영역의 액정에 일정한 값의 선경각을 만들어 주기 위해 소량의 광경화성 고분자를 혼합한 액정을 주입하고 특정한 전기장을 기판에 인가하여 액정과 함께 광경화성 고분자가 일정한값의 경사각을 갖게 한 다음 UV를 조사하여 기판의 표면에서만 광경화성 고분자를 중합시켜 일정한 선경사각을 갖도록 함으로써 반사영역에서의 위상지연값이 λ/4가 되어 단일갭형 반투과형 액정표지소자를 제작할 수 있다.

반투과형 액정표시소자, 단일갭형, 광경화성 고분자

Description

단일갭형 반투과형 액정표시소자 {Single gap transflective liquid crystal display}

본 발명은 단일갭으로 이루어진 반투과형(transflective) 액정표시소자(liquid crystal display: 이하 LCD라 칭함)에 관한 것으로, 투과영역에서의 액정은 수평배열 또는 수직배열 형태로 위상지연값이 λ/2이고 , 전기장은 프린지(Fringe), 수평 또는 수직전기장을 이용하고, 반사영역에서의 액정은 일정한 값의 선경사각을 가지고 있어 위상지연값이 λ/4이고, 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자에 관한 것이다.

반투과형 액정 표시소자는 주위의 광원이 어두운 실내의 환경에서는 투과형의 백라이트(backlight)의 광을 액정의 방향자 변화에 의해 스위칭하고 밝은 실외의 환경에서는 외부의 광을 반사판에 의해 반사시켜 액정 방향자의 변화에 의해 스위칭 되기 때문에 옥내외에서 좋은 시인성을 확보할 수 있다. 이로써 사용환경이 다양한 모바일 액정표시소자에 반투과형 액정 표시소자가 사용되고 있다. 최근에 이러한 이동형 장치(Cellular Phone, Personal Digital Assistant)를 통한 TV나 영화와 같은 동영상의 시청을 위하여 고화질의 액정표시소자가 요구되어 지고 있다. 한편, 종래의 액정표시소자는 티엔 (TN) 모드를 주로 사용해 왔다. 그러나 이러한 티엔 (TN) 모드는 시야각 등에서 문제가 제기 되어서 그 해결 방안으로서 FFS, IPS 모드 또는 PVA 모드가 제안되었으며, 이러한 광시야각모드를 이용한 반투과형 LCD에 대해서도 활발하게 연구되어 지고 있다.

하지만 지금까지 제시된 광시야각 모드를 이용한 반투과형 LCD들은 여러종류의 필름을 사용하기 때문에 제조비용이 증가하고 광학적으로도 필름의 접착제로 인해 빛의 상태가 왜곡될 수 있는 문제가 발생한다. 또한 기존의 반투과형 LCD는 반사영역과 투과영역의 셀갭이 이중갭으로 되어있어 투과 영역과 반사 영역에 단차를 주어야 하므로 제조 공정이 복잡해지고 인접한 도메인 사이에서 액정의 배향성이 떨어져 명암대비비가 감소하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 액정표시장치에서의 문제점을 개선하기 위해 제안한 것으로, 투과영역에서의 액정은 수평배열 또는 수직배열 형태로 위상지연값이 λ/2이고 , 전기장은 프린지(Fringe), 수평 또는 수직전기장을 이용하고, 반사영역에서의 액정은 일정한 값의 선경각을 만들어 주기 위해 소량의 광경화성 고분자를 혼합한 액정을 주입하고 특정한 전기장을 기판에 인가하여 액정과함께 광경화성 고분자가 일정한값의 경사각을 갖게 한 다음 UV를 조사하여 기판의 표면에서만 광경화성 고분자를 중합시켜 일정한 선경사각을 갖도록 함으로써 반사영역에서의 위상지연값이 λ/4가 되고, 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자를 제작하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 투과영역에서의 액정은 수평배열 또는 수직배열 형태로 위상지연값이 λ/2이고 , 전기장은 프린지(Fringe), 수평 또는 수직전기장을 이용하고, 반사영역에서의 액정은 일정한 값의 선경사각을 가지고 있어 위상지연값이 λ/4이고, 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시 장치를 제안하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 하나의 단위 픽셀 내에서 같은 전압으로 서로 다른 기울기를 가짐으로써 반상영역과 투과여역의 액정의 초기 위상지연값을 다르게 함으로써 단일 셀 갭 LCD를 제작하기 때문에 제조상의 복잡함을 없앨 수 있고, 여러 종류의 보상필름을 사용하지 않고 하나의 내장형 위상자를 사용하기 때문에 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 이런 단일갭 반투과형 LCD는 수율 및 화질 개선에 큰 기여를 할 것이며 또한 반사형과 투과형으로 구동 가능하기 때문에 외부 광원의 세기와 관계없이 어떤 환경에서도 시인성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

실시예 1

실시예 1은 양의 액정을 이용하며, 투과영역은 수평배열이고 위상지연 값이 λ/2이고, 프린지 전기장에 의해 구동되고, 반사영역은 초기에 액정이 광 경화성 고분자에 의해 일정한 값의 선 경사각이 있어 위상지연 값이 λ/4이고, 수직전기장을 이용한 단일갭형 반 투과형 액정표시 장치이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 단일갭형 반 투과형 액정표시소자의 단위 화소를 나타내는 평면도를 보여주고 있다. 도시한 바와 같이,상부 유리기판 하부에는 반사영역에만 통전극 형태의 투명전극(3)이 코팅되어있고, 하부 유리기판 상부에는 투과영역에만 통 전극형태의 공통전극(11)이 놓여있지만, 이 공통전극은 투과영역에만 코팅될 수도 있고, Cst를 조절하기 위해 반사영역에도 원하는 만큼의 공통전극을 코팅할 수 있다. 이 공통전극(11) 상부의 반사영역에는 인슐레이터를 사이에 두고 반사 전극(9)이 놓여 있으며, 투과 영역에는 일정한 간격을 두고 슬릿 형태로 패턴 되어있는 투명한 화소전극(9')이 코팅되어 있는 어레이 기판의 구조를 가진다. 따라서, 게이트 버스 라인을 통해 Thin Film Transistor(TFT)를 온(On) 시키면, 데이타 버스 라인을 통해 Data 신호가 TFT의 드레인(Drain)전극 및 실리콘 활성층 및 소오스(Source)전극을 거쳐 화소전극에 전하가 유입하게 된다. 이 경우, 투과영역의 화소전극(9')과 반사전극(9)은 서로 직접 연결되어 있으므로, TFT는 반사영역 혹은 투과영역의 어느 편에 있어도 무방하다.

도 2a는 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단한 단면도이다. 도시한 바와 같이, 도 2a는 반사영역의 단면도로 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판(2) 하부에는 통 전극 형태의 공통전극(3)이 놓여있으며, 공통전극 하부에는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자(4)가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 상부 수평배향막(5)이 코팅되어 있고, 상부 수평배향막 하부에는 액정(6)층이 광 경화성 고분자(7)에 의해 일정한 값의 선경사각을 갖고 있고, 액정층 하부에는 하부 수평배향막(8)이 코팅되어있고,하부 수평배향막 하부에는 화소 전극 역할을 하는 통 전극 형태의 반사 전극(9)이 코팅되어 있고, 반사 전극 하부에는 절연체(10)가 놓여져 있고, 절연체 하부에는 하부 유리기판(12)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(13)이 위치해 있다.

도 2b는 도 1의 B-B'의 선을 따라 절단한 단면도이다. 도시한 바와 같이, 도 2b는 투과영역의 단면도로 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판(2) 하부에는 위상지연 값이 없는 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4')가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 상부 수평배향막(5)이 코팅되어 있고, 상부수평배향막 하부에는 액정(6')과 광 경화성 고분자(7')가 수평배열되어있고, 액정층 하부에는 하부 수평배향막(8)이 코팅되어있고, 하부 수평배향막 하부에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 화소 전극 역할을 투명 전극(9')이 코팅되어 있고, 투명전극 하부에는 절연체(10)가 놓여져 있고, 절연체 하부에는 투명전극인 공통전극(11)이 통전극 형태로 코팅되어있고 이 공통전극 하부에는 하부 유리기판(12)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(13)이 위치해 있다.

도 2c는 도 1의 C-C'의 선을 따라 절단한 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판(2) 하부에는 반사영역에만 통전극 형태의 투명전극(3)이 코팅되어있고, 투명전극 하부에는 투과영역에는 위상지연 값이 없는 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4') 가 코팅되어 있고, 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자(4)가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 상부 수평배향막(5)이 코팅되어있고, 상부 수평배향막 하부에는 투과영역에는 액정(6')과 광 경화성 고분자(7')가 수평배열되어있는 액정층이 있고, 반사영역에는 액정(6)이 광 경화성 고분자(7)에 의해 일정한 값의 선경사각을 갖는 액정 층이 있고, 액정 층 하부에는 하부 수평배향막(8)이 코팅되어있고, 하부 수평배향막 하부에는 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 화소 전극 역할을 투명 전극(9')이 코팅되어 있고, 반사영역에는 통 전극으로 화소 전극 역할을 하는 반사 전극(9)이 코팅되어 있고, 이런 투명전극(9')과 반사 전 극(9)은 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하고,화소 전극 하부에는 절연체(10)가 놓여져 있고, 절연체 하부에는 투과영역에만 투명전극인 공통전극(11)이 통전극 형태로 코팅되어있고 이 공통전극 하부에는 하부 유리기판(12)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(13)이 위치해 있다.

실시예 2

실시예 2는 실시예 1과 같은 전극 구조에서 내장형 위상자의 위치와 컬러필터 위치를 바꿔줌으로써 반사영역과 투과영역의 감마곡선을 일치시킬 수 있는 단일갭형 반투과형 액정표시소자이다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도를 보여준다. 도시한 바와 같이, 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판(2) 하부에는 투과영역에는 위상지연 값이 없는 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4') 가 코팅되어 있고, 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자(4)가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 반사영역에만 통전극 형태의 투명전극(3)이 코팅되어있고, 투명전극 하부에는 컬러필터(14,14')가 반사영역이 투과영역보다 두께가 작게 코팅되어 있고, 컬러필터 하부에는 상부 수평배향막(5)이 코팅되어있고, 상부 수평배향막 하부에는 투과영역에는 액정(6')과 광 경화성 고분자(7')가 수평배열되어있는 액정층이 있고, 반사영역에는 액정(6)이 광 경화성 고분자(7)에 의해 일정한 값의 선경사각을 갖는 액정 층이 있고, 액정 층 하부에는 하부 수평배향막(8)이 코팅되어있고, 하부 수평배향막 하부에는 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 화소 전극 역할을 투명 전 극(9')이 코팅되어 있고, 반사영역에는 통 전극으로 화소 전극 역할을 하는 반사 전극(9)이 코팅되어 있고, 이런 투명전극(9')과 반사 전극(9)은 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하고,화소 전극 하부에는 절연체(10)가 놓여져 있고, 절연체 하부에는 투과영역에만 투명전극인 공통전극(11)이 통전극 형태로 코팅되어있고 이 공통전극 하부에는 하부 유리기판(12)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(13)이 위치해 있다.

또한 투과영역의 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4')를 식각공정을 통해 제거하고, 투과영역의 컬러필터(14')를 내장형 위상자가 제거된 부분까지 코팅시켜 반사영역과 투과영역의 색재현성을 동일하게 구현시키는 단일갭형 반투과형 액정표시소자이다.

도 4a는 실시예 1과 2의 반사영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태를 보여주고 있다. 전압 무인가 시, 외부에서 입사된 빛은 상부편광판에 투과축에 의해 0°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 상부편광판과 67.5°차이 나는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 135°선 편광된 빛(b)이 되고, 이 빛(b)이 일정한 각도로 선경사각을 갖는 위상지연 값이 λ/4이고 액정의 방향자의 광축이 0°인 액정층을 지나면 우원편광(c)되고, 이 우원편광(c)된 빛이 반사전극을 통과하면 좌원편광(d)된 빛이 되고, 이 좌원편광(d)된 빛이 다시 액정층을 통과하면 45°로 진동하는 선 편광된 빛(e)이 되고, 이

선 편광된 빛(e)이 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 다시 통과하게 되면, 90°로 진동하는 선 편광된 빛(e)이 되어, 상부 편광판의 흡수 축에 흡수된다. 따라 서 전압을 인가하지 않은 상태에서 입사된 빛은 상부편광판에 의해 모두 차단되어 어둠상태를 나타낸다. 하지만 전압을 인가하게 되면 액정이 수직 전기장에 의해 90°로 일어서기 때문에, 외부에서 입사된 빛은 상부편광판에 투과축에 의해 0°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 상부편광판과 67.5°차이 나는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 135°선편광된 빛(b)이 되고, 이 빛(b)이 수직전기장에 의해 90°로 일어선 액정 층을 통과하게 되면 액정 층은 위상지연값이 0이 되어 빛이 편광변화 없이 액정 층을 통과하게 되고 이 빛(c)이 반사판을 통해 다시 액정 층을 편광변화 없이 통과하게 되고, 이 빛(e)이 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 0°로 진동하는 선편광된 빛(f)이 되어 상부 편광판의 투과 축과 일치하는 빛(f)이 나와 밝음 상태를 구현한다.

도 4b는 실시예 1과 2의 투과영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태를 보여 주고있다. 전압 무인가 시, 하부 백라이트에 의해 입사된 빛은 하부편광판에 투과축에 의해 90°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 액정의 광축이 0°이고 기판에 수평배열되어 있는 액정 층을 아무런 편광변화 없이 통과하게 되면, 이 빛(b)이 상부 편광판의 흡수 축에 흡수된다. 따라서 전압을 인가하지 않은 상태에서 하부 백라이트에서 입사된 빛은 상부편광판에 의해 모두 차단되어 어둠 상태를 나타낸다. 하지만 전압을 인가하게 되면 액정이 수평 전기장에 의해 45°로 회전되기 때문에, 하부 백라이트에서 입사된 빛이 하부편광판에 투과축에 의해 90°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 45° 로 회전된 액정층을 지나게 되면 0°로 진동하는 선 편광된 빛(b)이 되어 상부 편광판의 투과축과 일치하는 빛(b)이 나와 밝음 상태를 구현한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 및 반사율 곡선이다. 투과 영역의 구동전압은 4.2v이고, 반사영역은 최대반사율의 88% 반사율로 구동전압이 4.2v로 투과영역과 일치시킨다.

또한 액정층은 반사영역은 수직전기장에 의해 액정(6)과 광경화성 고분자(7)가 일정한 각을 이루어 서있는 상태에서 일정한 양의 UV를 조사해 고분자들을 경화시켜 전압제거 후에도 액정이 고분자들에 의해 선경사각을 이루도록하고, 투과영역은 액정(6')과 광경화성 고분자(7')을 전압을 제거한 상태에서 기판에 UV(14)를 일정한 시간 동한 조사해주어, 고분자들이 기판에 평행하게 기판의 표면에서 중합이 일어나 액정이 아무 변화없이 수평배열상태를 그대로 유지한다. 따라서 투과영역과 반사영역의 액정의 초기 위상지연값을 이 광경화성 고분자들을 이용해 조절해줄 수 있다.

실시예 3

실시예 3은 음의 액정을 사용하며, 투과영역은 수직배열이고 액정의 위상지연 값이 초기 0에서 전압인가시 λ/2로 변하고, 반사영역은 초기에 액정이 광 경화성 고분자에 의해 일정한 값의 선 경사각이 있어 위상지연 값이 λ/4이고 전압인가시 λ/2로 변하는 반사영역과 투과영역 모두 수직전기장을 이용한 단일갭형 반 투과형 액정표시 장치이다.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단 위 화소를 나타내는 평면도을 보여준다. 도시한 바와 같이, 상부 유리기판 하부에 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 투명전극(3')과 반사영역에는 통 전극 형태로 형성되어있는 투명전극(3)이 동시에 한 픽셀 안에 공통전극(3,3')으로 존재하고, 하부 유리기판 상부에는 투과 영역에는 투명 전극(9')이 일정한 간격으로 패턴 되어있고, 반사영역에는 반사 전극(9)이 통전극 형태로 놓여 있으며, 반사영역과 투과 영역이 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하고, 반사영역과 투과영역 모두 수직전기장에의해 구동된다.

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도를 보여준다. 도시한 바와 같이, 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판 하부에는 반사영역은 통전극 형태의 투명전극(3)이 코팅되어있고, 투과영역은 일정한 간격으로 투명전극(3')이 패턴 되어 있으며, 이 두 투명전극은 동시에 한 픽셀 안에 공통전극으로 존재하고, 공통전극 하부에는 투과영역에는 위상지연 값이 없는 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4') 가 코팅되어 있고, 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자(4)가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 상부 수직배향막(5)이 코팅되어있고. 상부 수직배향막 하부에는 투과영역에는 액정(6)과 광 경화성 고분자(7)가 수직배열되어있는 액정층이 있고, 반사영역에는 액정(6)이 광 경화성 고분자(7)에 의해 일정한 값의 선경사각을 갖는 액정 층이 있고, 액정 층 하부에는 하부 수직배향막(8)이 코팅되어 있고, 하부 수직 배향막 하부에는 절연체(9)가 코팅되어 있고, 절연체 하부에는 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 화소 전극 역할을 투명 전극(10')이 코팅되어 있고, 반사 영역에는 통 전극으로 화소 전극 역할을 하는 반사 전극(10)이 코팅되어 있고, 이런 투명전극(10')과 반사 전극(10)은 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하고, 이 화소 전극 하부에는 하부 유리기판(11)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(12)이 위치해 있다.

실시예 4

실시예 4는 실시예 3과 같은 전극 구조에서 상부 공통전극을 반사영역과 투과영역을 다른 위치에 패턴 해줌으로써 반사영역과 투과영역의 감마곡선을 일치시킬 수 있는 단일갭형 반투과형 액정표시소자이다. 즉, 반사영역은 공통전극 위에 내장형위상자를 코팅하지만, 투과영역은 내장형위상자 위에 공통전극을 패턴하여 수직전기장이 액정 층에 미치는 세기를 조절해준다.

도 8은 본 발명의 제 4실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도를 보여준다. 도시한 바와 같이, 상부 유리기판(2) 상부에는 상부 편광판(1)이 놓여있고, 상부 유리기판 하부에는 투과영역에는 위상지연 값이 없는 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4') 가 코팅되어 있고, 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자(4)가 코팅되어 있고, 내장형 위상자 하부에는 반사영역에만 통전극 형태의 투명전극(3)이 코팅되어있고, 이 투명전극 하부에는 컬러필터(13,13')가 반사영역이 투과영역보다 두께가 작게 코팅되어 있고, 컬러필터 하부에는 투과영역에만 일정한 간격으로 패턴되어 있는 투명전극(3')이 코팅되어 있어, 이 두 투명전극(3,3')은 동시에 한 픽셀 안에 공통전극으로 존재하고, 투명전극(3') 하부에는 상부 수직배향막(5)이 코팅되어있고, 상부 수직배향막 하부에는 투과영역에는 액정(6)과 광 경화성 고분자(7)가 수직배열되어있는 액정층이 있고, 반사영역에는 액정(6)이 광 경화성 고분자(7)에 의해 일정한 값의 선경사각을 갖는 액정 층이 있고, 액정 층 하부에는 하부 수직배향막(8)이 코팅되어 있고, 하부 수직 배향막 하부에는 절연체(9)가 코팅되어 있고, 절연체 하부에는 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 화소 전극 역할을 투명 전극(10')이 코팅되어 있고, 반사 영역에는 통 전극으로 화소 전극 역할을 하는 반사 전극(10)이 코팅되어 있고, 이런 투명전극(10')과 반사 전극(10)은 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하고, 이 화소 전극 하부에는 하부 유리기판(11)이 위치하고, 하부 유리기판 하부에는 하부 편광판(12)이 위치해 있다.

또한 투과영역의 아이소트로픽(isotropic) 상태의 내장형 위상자(4')를 식각공정을 통해 제거하고, 투과영역의 컬러필터(13')를 내장형 위상자가 제거된 부분까지 코팅시켜 반사영역과 투과영역의 색재현성을 동일하게 구현시키는 단일갭형 반투과형 액정표시소자이다.

도 9a는 실시예 3과 4의 반사영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태를 보여준다. 전압 무인가 시, 외부에서 입사된 빛은 상부편광판에 투과축에 의해 0°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 상부편광판과 67.5°차이 나는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 135°선 편광된 빛(b)이 되고, 이 빛(b)이 일정한 각도로 선경사각을 갖는 위상지연 값이 λ/4이고 액정의 방향자의 광축이 0°인 액정층을 지나면 우원편광(c)되고, 이 우원편광(c)된 빛이 반사전극을 통과하면 좌원편광(d)된 빛이 되고, 이 좌원편광(d)된 빛 이 다시 액정층을 통과하면 45°로 진동하는 선 편광된 빛(e)이 되고, 이 선 편광된 빛(e)이 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 다시 통과하게 되면, 90°로 진동하는 선 편광된 빛(e)이 되어, 상부 편광판의 흡수 축에 흡수된다. 따라서 전압을 인가하지 않은 상태에서 입사된 빛은 상부편광판에 의해 모두 차단되어 어둠 상태를 나타낸다. 하지만 전압을 인가하게 되면 액정이 수직 전기장에 의해 액정의 러빙방향 0°로 눕기 때문에, 외부에서 입사된 빛은 상부편광판에 투과 축에 의해 0°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 상부편광판과 67.5°차이 나는 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 135°선편광된 빛(b)이 되고, 이 빛(b)이 수직전기장에 의해 0°로 눕는 액정 층을 통과하게 되면 액정 층은 위상지연값이 λ/2가 되어 빛이 90°선 편광되어 액정 층을 통과하게 되고 이 빛(c)이 반사판을 통해 다시 액정 층을 90°선 편광되어 통과하게 되고, 이 빛(e)이 위상지연 값이 λ/2인 내장형 위상자를 통과하게 되면 0°로 진동하는 선 편광된 빛(f)이 되어 상부 편광판의 투과 축과 일치하는 빛(f)이 나와 밝음 상태를 구현한다.

도 9b는 실시예 3과 4의 투과영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태를 보여 주고있다. 전압 무인가 시, 하부 백라이트에 의해 입사된 빛은 하부편광판에 투과축에 의해 90°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 기판에 수직배열되어 있는 액정 층을 아무런 편광변화 없이 통과하게 되면, 이 빛(b)이 상부 편광판의 흡수 축에 흡수된다. 따라서 전압을 인가하지 않은 상태에서 하부 백라이트에서 입사된 빛은 상부편광판에 의해 모두 차단되어 어둠 상태를 나타낸다. 하지만 전압을 인가하게 되면 45°방향으로 패턴 되어있는 공통전극과 화소 전극에 의해 발생하는 수직전기장에 의해 액정이 45°도 방향으로 눕기 때문에, 하부 백라이트에서 입사된 빛이 하부편광판에 투과축에 의해 90°로 진동하는 선 편광된 빛(a)이 되고 이 선 편광된 빛(a)이 45°방향으로 누워있는 액정층을 지나게 되면 0°로 진동하는 선 편광된 빛(b)이 되어 상부 편광판의 투과축과 일치하는 빛(b)이 나와 밝음 상태를 구현한다.

도 10는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 및 반사율 곡선이다. 투과 영역은 96% 투과율로 구동전압은 6v이고, 반사영역은 97% 반사율로 구동전압이 6v로 두 영역의 구동전압을 일치시킨다.

또한 본 발명에서는 상부 유리기판의 하부에 위치하는 내장형 위상자를 사용하는 대신, 상부 유리기판과 상부 편광판 사이에 동일한 위상지연을 가지는 외장형 위상차 필름을 사용하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단위 화소를 나타내는 평면도.

도 2a는 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단한 단면도

도 2b는 도 1의 B-B'의 선을 따라 절단한 단면도

도 2c는 도 1의 C-C'의 선을 따라 절단한 단면도

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도

도 4a는 실시예 1과 2의 반사영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태

도 4b는 실시예 1과 2의 투과영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 및 반사율 곡선

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단위 화소를 나타내는 평면도

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도

도 8은 본 발명의 제 4실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 단면도

도 9a는 실시예 3과 4의 반사영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태

도 9b는 실시예 3과 4의 투과영역에서 전압인가 여부에 따른 빛의 편광상태

도 10는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단일갭형 반투과형 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 및 반사율 곡선

Claims

상부 편광판과;

상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부유리 기판과;

상기 상부유리 기판의 하부의 반사영역에만 형성되어있는 투명전극과;

상기 투명전극 하부에 위치한 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2이고 투과영역에는 아이소트로픽상태인 위상지연 값이 0인 내장형 위상자와;

상기 내장형 위상자 하부에 위치한 수평배향막과;

상기 수평배향막 하부에 동일한 셀 갭으로 반사영역은 광경화성 고분자에 의해 액정의 위상지연 값이 λ/4가 되도록 액정층이 일정한 각도의 선경사각을 가지게 하고, 투과 영역은 광경화성 고분자와 액정이 기판과 평행하게 위치해 있어 위상지연 값이 λ/2인 액정 층과;

상기 반사, 투과 영역의 액정 층 하부에 위치한 수평배향막과;

상기 수평배향막 하부에 위치한 화소 전극은 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 투명 전극이, 반사영역에는 통 전극형태의 반사 전극이 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하는 것과:

상기 화소 전극 하부에 위치한 절연층과;

상기 절연층 하부에 평면 형태의 투과영역을 위한 공통 전극과;

상기 공통 전극 하부에 위치한 하부유리 기판과;

상기 하부유리 기판 하부에 위치한 편광판으로 이루어진 반사영역은 수직전기장에 의해 구동되고 투과영역은 프린지 전기장으로 구동되는 단일갭형 반투과형 액정표시소자
상부 편광판과;

상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부유리 기판과;

상기 상부유리 기판의 하부에 위치한 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2이고 투과영역에는 아이소트로픽 상태인 위상지연 값이 0인 내장형 위상자와;

상기 내장형 위상자 하부에 위치한 반사영역에만 형성되어있는 통전극 형태의 투명전극과;

상기 투명전극 하부에 위치한 반사영역과 투과영역에 두께가 다른 컬러필터층과;

상기 컬러필터층 하부에 위치한 수평배향막과;

상기 수평배향막 하부에 동일한 셀 갭으로 반사영역은 광경화성 고분자에 의해 액정의 위상지연 값이 λ/4가 되도록 액정층이 일정한 각도의 선경사각을 가지게 하고, 투과 영역은 광경화성 고분자와 액정이 기판과 평행하게 위치해 있어 위상지연 값이 λ/2인 액정 층과;

상기 반사, 투과 영역의 액정 층 하부에 위치한 수평배향막과;

상기 수평배향막 하부에 위치한 화소 전극은 투과영역에는 일정한 간격으로 패턴 되어있는 투명 전극이, 반사영역에는 통 전극형태의 반사 전극이 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하는 것과:

상기 화소 전극 하부에 위치한 절연층과;

상기 절연층 하부에 평면 형태의 투과영역을 위한 공통 전극과;

상기 공통 전극 하부에 위치한 하부유리 기판과;

상기 하부유리 기판 하부에 위치한 편광판으로 이루어진 반사영역은 수직전기장에 의해 구동되고 투과영역은 프린지 전기장으로 구동되는 단일갭형 반투과형 액정표시소자
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 투과영역의 상기 하부유리 기판 상부에 위치한 공통전극을 반사영역에 일부 위치시켜 Cst양을 조절하는것을 포함하는 단일갭형 반투과형 액정표시소자
상부 편광판과;

상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부유리 기판과;

상기 상부유리 기판의 하부에 위치한 공통전극은 투과영역은 일정한 간격으로 패턴 되어있고 반사영역에는 통전극 형태로 존재하며;

상기 공통전극 하부에 위치한 패턴된 내장형 위상자는 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2이고 투과영역에는 아이소트로픽상태인 위상지연 값이 0이며;

상기 내장형 위상자 하부에 위치한 수직배향막과;

상기 수직배향막 하부에 동일한 셀 갭으로 반사영역은 광경화성 고분자에 의해 액정의 위상지연 값이 λ/4가 되도록 액정층이 일정한 각도의 선경사각을 가지게 하고, 투과 영역은 액정과 광경화성 고분자가 기판과 수직하여 위상지연값이 0인 액정층과;

상기 반사, 투과 영역의 액정 층 하부에 위치한 수직배향막과;

상기 수직배향막 하부에 위치한 투과영역에는 투명전극이 상부 투과영역의 공통전극이 패턴 되어있는 방향으로 일정한 간격을 이루며 패턴 되어있고, 반사영역에는 통전극 형태의 반사 전극이 형성되어 있으며, 이 두 전극이 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하는 것과:

상기 화소 전극 하부에 위치한 하부유리 기판과;

상기 하부유리 기판 하부에 위치한 편광판으로 이루어진 반사영역과 투과영역 모드 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자
상부 편광판과;

상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부유리 기판과;

상기 상부유리 기판의 하부에 위치한 반사영역에는 위상지연 값이 λ/2이고 투과영역에는 아이소트로픽 상태인 위상지연 값이 0인 내장형 위상자와;

상기 내장형 위상자 하부에 위치한 반사영역에만 형성되어있는 통전극 형태의 투명전극과;

상기 투명전극 하부에 위치한 반사영역과 투과영역에 두께가 다른 컬러필터층과;

상기 컬러필터층 하부에 투과영역에만 공통전극역할을 하는 일정한 간격으로 패턴되어있는 투명전극과;

상기 투명전극 하부에 위치하여 일정한 간격으로 패턴되어 있는 투명전극의 하부에 위치한 수직배향막과;

상기 수직배향막 하부에 동일한 셀 갭으로 반사영역은 광경화성 고분자에 의해 액정의 위상지연 값이 λ/4가 되도록 액정층이 일정한 각도의 선경사각을 가지게 하고, 투과 영역은 액정과 광경화성 고분자가 기판과 수직하여 위상지연값이 0인 액정층과;

상기 반사, 투과 영역의 액정 층 하부에 위치한 수직배향막과;

상기 수직배향막 하부에 위치한 투과영역에는 투명전극이 상부 투과영역의 공통전극이 패턴 되어있는 방향으로 일정한 간격을 이루며 패턴 되어있고, 반사영역에는 통전극 형태의 반사 전극이 형성되어 있으며, 이 두 전극이 동시에 한 픽셀 안에 화소 전극으로 존재하는 것과:

상기 화소 전극 하부에 위치한 하부유리 기판과;

상기 하부유리 기판 하부에 위치한 편광판으로 이루어진 반사영역과 투과영역 모드 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자
제 4항 또는 제 5항에 있어서, 투과영역은 러빙하지 않고, 반사영역만 상부 편광판의 투과축과 평행하거나 수직인 방향으로 러빙하는 반사영역과 투과영역 모두 수직전기장을 이용한 단일갭형 반투과형 액정표시소자
제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과영역의 내장형 위상자를 식각공정을 통해 제거하거나 잉크젯프린팅 방식으로 반사영역에만 내장형 위상자를 위치시켜, 제거된 내장형 위상자 두께만큼 투과영역의 컬러필터층의 두께를 증가시켜 반사영역과 투과영역의 색 재현성이 일치하는 것을 포함하는 단일갭형 반투과형 액정표시소자
제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 내장형 위상자 대신에 상부 유리기판과 상부 편광판 사이에 동일한 위상지연을 가지는 외장형 위상차 필름을 사용하는 것을 포함하는 단일갭형 반투과형 액정표시소자