KR101069561B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화소영역과, 상기 화소영역 내에 화소전극을 구비한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 화소전극 위로 전면에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 1 배향막 위로 전면에 제 1 방향의 자발분극이 형성된 제 1 강유전성 액정층과; 상기 제 1 기판과 서로 마주보며 위치한 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 하부 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부 전면에 형성된 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막 하부로 전면에 상기 제 1 강유전성 액정층과 동일한 자발분극 방향을 갖는 제 2 강유전성 액정층과; 상기 제 1, 2 강유전성 액정층 사이에 개재되며, 염료물질을 포함하는 네마틱 액정층과; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 외측면에 구비된 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
강유전성 액정층, 편광판, 액정배향막, 위상보상판, 반사판

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 편광판을 구비한 일반적인 액정패널의 개략적인 단면을 도시한 것이다.
도 3은 강유전성 액정 디렉터의 인가된 전계에 의해 움직임을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 표시부내의 하나의 화소영역의 단면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111: 어레이 기판 115 : 게이트 전극
118 : 게이트 절연막 120 : 반도체층
127 : 소스 전극 130 : 드레인 전극
135 : 보호층 137 : 드레인 콘택홀
145 : 화소전극 150 : 제 1 배향막
155 : 제 1 강유전성 액정층 157, 189 : 액정 디렉터
171 : 컬러필터 기판 173 : 블랙 매트릭스
177 : 컬러필터 패턴 180 : 공통전극
183 : 제 2 배향막 190 : 네마틱 액정층
192 : 액정분자 193 : 염료분자
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광기능을 하는 액정층을 구비한 액정표시장치에 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, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을, 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 투명한 절연 기판 상에 컬러필터(14)와 상기 각 컬러필터(14)사이에 구성된 블랙매트릭스(12)와 상기 컬러필터(14)와 블랙매트릭스(12) 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(10)과, 화소영역(P) 상에 형성된 화소전극(36)과 스위칭소자(Tr)와 어레이배선(22, 24)이 형성된 하부기판(20)으로 구성되며, 상기 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이에는 액정(40)이 충진되어 있다.
상기 하부기판(20)은 어레이 기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막 트랜지스터(Tr)를 교차하여 지나가는 게이트 배선(22)과 데이터 배선(24)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트 배선(22)과 데이터 배선(24)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이, 투명한 화소전극(36)이 형성된다.
전술한 액정표시장치는 더욱 정확히는 액정패널을 설명한 것이며, 상기 액정패널 외부 즉, 상판 및 하판에 각각 접촉하며 편광판이 구비되고, 상기 하판의 편광판 하부에는 램프 및 광학시트를 구비한 백라이트 유닛과 상기 액정패널을 지지하기 위한 탑 케이스 및 보텀 케이스 등이 구비되어 액정표시장치를 구성하게 된다.
도 2는 상부 및 하부에 편광판을 구비한 일반적인 액정패널의 개략적인 단면 을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 액정패널은 박막 트랜지스터(미도시) 및 화소전극(36)이 형성된 하부기판인 어레이 기판(21)과 컬러필터(미도시) 및 공통전극(18)이 형성된 상부기판인 컬러필터 기판(11)의 하면과 상면에 각각 제 1, 2 편광판(50, 52)이 구비되어 있다. 이때, 상기 화소전극(36)은 개략적으로 도시하였기에 어레이 기판(11) 전면에 형성된 것처럼 보이지만, 실제로는 도 1에서 보인바와 같이 화소영역(도 1의 P)에 대응하여 각 화소(P)별로 형성되는 것이 특징이며, 상기 화소전극(36)과 공통전극(18) 사이에는 액정층(40)이 개재되어 있다.
전술한 종래의 액정표시장치는 어레이 기판의 하면 및 컬러필터 기판의 상면 각각에 제 1, 2 편광판(50, 52)을 구비하고, 상기 화소전극(36) 및 공통전극(18)에 인가되는 전압에 따른 액정층(40) 내에서의 액정분자들의 복굴절의 변화로 인해 투과광량을 조절함으로써 그레이 레벨을 구현하고 있다.
하지만, 전술한 구조를 갖는 액정표시장치는 셀 효율은 100%에 미치지 못하며 액정의 복굴절에 의한 시야각 특성의 취약점을 나타내게 된다.
또한, 2장의 편광판(50, 52)을 상기 어레이 기판(21)과 컬러필터 기판(11) 하면에 각각 구비하고 있는 바, 상기 어레이 기판(21)의 제 1 편광판(50) 하부에 구비된 백라이트 유닛(미도시)으로부터 조사된 광이 특히 상기 제 1 편광판(50)에 의해 반사 또는 차단됨으로써 광효율을 저하시키며, 더욱이 상기 제 1 편광판(50)은 계면 반사로 인해 빛 손실이 발생하게 되며, 그 두께가 일반적으로 200㎛이상이 되므로, 최근의 경량, 박형의 액정표시장치를 제조하는데 마이너스 포인트가 되고 있다. 또한, 상기 컬러필터 기판(11)에 부착된 제 2 편광판(52)은 편광자층 및 보호층과 점착층을 형성시키는 베이스 필름 자체가 유연성(flexibility)이 떨어지고 딱딱한 재질이므로 유연성 있는 액정표시소자를 형성하는 데에도 한계가 있다.
또한, 백라이트 유닛을 필요로 하지 않고, 외부의 광원을 반사시켜 화상을 표시하는 반사형의 액정표시장치에 있어서는 어레이 기판 냉에 반사판이 구비되어 있으며, 이러한 반사판에 의해 외부로부터 상기 반사형 액정표시장치로 입사되는 빛을 반사시켜 화상을 표시하는데 이 경우는 상기 외부 광원이 액정층을 두 번 통과하며 위상이 변하가 되는데 이러한 위상 변화를 보상하기 위해 컬러필터 기판과 상기 컬러필터 기판 외측면에 구비된 편광판 사이에 위상보상판을 구비하고 있다.
이러한 반사형 액정표시장치에 있어서도 상기 위상보상판을 구비하고 있는 바 광효율이 저하됨은 자명하고, 경량 박형의 액정표시장치를 구현함에 문제가 되고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액정층 자체가 편광기능을 갖도록 함으로써, 두 장의 편광판 중 하나의 편광판을 제거하여 경량, 박형의 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상기 하나의 편광판을 제거함으로써 액정표시장치의 제조비용을 절감시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 화소영역과, 상기 화소영역 내에 화소전극을 구비한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 화소전극 위로 전면에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 1 배향막 위로 전면에 제 1 방향의 자발분극이 형성된 제 1 강유전성 액정층과; 상기 제 1 기판과 서로 마주보며 위치한 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 하부 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부 전면에 형성된 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막 하부로 전면에 상기 제 1 강유전성 액정층과 동일한 자발분극 방향을 갖는 제 2 강유전성 액정층과; 상기 제 1, 2 강유전성 액정층 사이에 개재되며, 염료물질을 포함하는 네마틱 액정층과; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 외측면에 구비된 편광판을 포함한다.
이때, 상기 제 1, 2 강유전성 액정층은 상기 자발분극 방향으로의 전계인가에 따른 회전각도가 0도 내지 90도인 것이 특징이다.
또한, 상기 염료물질은 적, 녹, 청색의 염료가 고르게 섞여 모든 빛을 흡수하는 것이 특징이다.
또한, 상기 염료물질을 포함하는 네마틱 액정층의 초기배열 상태는 상기 편광판의 투과축과 평행하거나 수직한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 기판에는 상기 화소전극과 연결된 박막트랜지스터가 더욱 구비되며, 이때, 상기 제 2 기판에는 상기 공통전극 상부로 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 더욱 구비된다.
또한, 상기 제 1 기판에는 반사판이 더욱 구비되며, 상기 반사판은 절연층을 사이에 두고 상기 화소전극 하부에 형성되거나 또는 상기 반사판은 절연층을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 하부에 형성된 것이 바람직하며, 이때, 상기 편광판은 제 2 기판의 외측면에 형성된 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 가장 특징적인 것은 강유전성 액정을 어레이 기판과 컬러필터 기판 내부의 제 1, 2 액정 배향막으로 이용하며, 상기 제 1, 2 액정배향막 사이에는 염료와 액정이 일정비율로 섞인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 개재하여 형성한 것이 특징적인 것이다.
본 발명에서 염료가 섞인 네마틱 액정을 콘트롤하는 강유전성 액정은 영구 쌍극자 모멘트가 존재하여, 특정 조건에서 외부 전기장이 없어도 쌍극자 모멘트들이 일 방향으로 정렬하는 특성을 가지며, 그 움직임이 액정분자 즉 액정 디렉터의 일끝이 고정된 상태에서 타끝이 일방향으로 원운동하는 형태가 된다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 강유전성 액정 디렉터(106)의 일끝이 상기 액정 디렉터의 운동궤적을 도시한 원추(100)의 꼭지점에 고정이 되고 다른 한쪽이 나선의 원주상에서 일방향으로 회전하는 형태를 나타내게 된다. 이때, 전계 인가시 상기 액정 디렉터(106)의 회전 방향은 상기 액정 디렉터(106)에 발현된 자발분극(103)의 방향으로 회전하게 된다.
여기서 전술한 강유전성 액정의 특성에 대해 조금 더 상세히 설명한다.
일반적으로 액정은 온도에 따라 상전이를 하게 되는데, 강유전성 액정은 온 도가 고온에서 저온으로 바뀜에 따라 등방성 상이었던 것이 차례대로 네마틱상(N＊), 스멕틱상(SmC＊)으로 상전이하고 최종적으로 결정상이 된다. 이때 온도에 따라 강유전성 액정의 점성도 변하게 되는데, 등방성 상일 경우 점도가 매우 낮고, 결정상일 때가 가장 점도가 높은 상태가 된다.
따라서, 이러한 강유전성 액정을 기판 상에 형성시키기 위해서는 높은 온도로 가열하여 점성이 낮은 등방성상 상태에서 형성하게 된다. 이때, 액정패널을 형성 후에 상온에서 주로 이용되는 상은 스멕틱상(SmC＊)이 되며, 네마틱상(N＊)에서 스멕틱상(SmC＊)으로 전이 시 자발분극이 발현된다. 자발분극이란 액정의 디렉터가 전압 인가 시 일방향으로 움직이도록 하는 역할을 하는 것으로 한 번의 자발분극의 방향성을 갖게 되면 상기 방향성을 계속 유지하는 것이 강유전성 액정의 특성이 되고 있다.
따라서, 전술한 특성을 갖는 강유전성 액정을 이용하여 어레이 기판과 컬러필터 기판 내에 제 1, 2 액정배향막으로 이용하게 되면 전계 인가시 상기 액정배향막 자체가 움직이게 되어 상기 제 1, 2 액정배향막 사이에 개재된 액정층을 다이나믹하게 회전시킴으로써 응답시간이 빨라지는 효과를 갖게 된다.
<제 1 실시예>
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과형 액정표시장치의 표시부내의 하나의 화소영역의 단면을 도시한 것이다.
하부기판인 어레이 기판(111)에는 도시하지 않았지만 데이터 배선과 게이트 배선 및 상기 두 배선이 교차하여 다수의 화소영역(P)을 형성하고 있으며, 상기 각 화소영역(P) 내부에는 스위칭 소자로서 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(118)과 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(127, 130)으로 구성된 박막 트랜지스터(Tr)가 구비되어 있으며, 또한 각 화소영역(P)에는 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(130)과 연결되며 화소전극(145)이 형성되어 있다. 이때, 상기 박막 트랜지스터(Tr)와 화소전극(145) 사이에는 보호층(135)이 형성되고 있으며, 상기 보호층(135) 내에는 드레인 콘택홀(137)이 구비되며 이러한 드레인 콘택홀(137)을 통해 상기 드레인 전극(130)과 화소전극(145)은 서로 접촉하고 있다.
다음, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 및 화소전극(145)을 포함하는 어레이 기판(111)의 상기 화소전극(154)과 노출된 보호층(135) 위로 전면에 제 1 배향막(150)이 형성되어 있고, 그 상부에 스멕틱상(SmC＊)의 제 1 강유전성 액정층(155)이 1000Å 내지 3000Å의 두께로 형성되어 있으며, 이때 상기 제 1 강유전성 액정층(155) 내의 액정 디렉터(157)의 자발분극(Ps1)은 상부의 컬러필터 기판(171)쪽으로 회전하는 방향성을 갖고 있는 것이 특징이다.
다음, 상부기판인 컬러필터 기판(171)에 있어서는 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(111)과 마주보는 면에 상기 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(177a, 177b, 미도시)이 구비되어 있으며, 각 컬러필터 패턴(177)의 경계에는 블랙매트릭스(173)가 구비되어 있으며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터층(177) 및 블랙매트릭스(173)를 포함하는 기판(171) 전면에 공통전극(180)이 형성되어 있다. 또한 상기 컬러필터 기판(171)과 어레이 기판(111) 중 어느 하나의 기판 외측면에는 편광판(197)이 구비되어 있다.(도면에서는 컬러필터 기판의 외측면)
다음, 상기 공통전극(180) 하부에는 제 2 배향막(183)이 구비되어 있으며, 상기 제 2 배향막(183) 하부에는 상기 어레이 기판(111)과 마찬가지로 스멕틱상(SmC＊)의 제 2 강유전성 액정층(187)이 1000Å 내지 3000Å의 두께로 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 강유전성의 액정층(187)의 액정 디렉터(189)에 있어서 자발분극(Ps2)은 상기 컬러필터 기판(171) 내에 형성된 제 2 배향막(183)쪽으로 회전 방향성을 갖고 있는 것이 특징이다.
따라서, 상기 어레이 기판(111) 상에 강유전성 액정으로서 형성된 제 1 강유전성 액정층(155)과, 상기 컬러필터 기판(171) 하부에 형성된 제 2 강유전성 액정층내부의 자발분극(Ps1, Ps2)의 회전방향은 모두 상부쪽을 향하는 즉, 상기 컬러필터 기판(171) 내의 제 2 배향막(183)쪽을 향하는 것이 특징이다. 하지만, 그 반대의 경우도 가능하다. 즉, 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 내의 액정 디렉터(157, 189)의 회전 방향이 모두 어레이 기판(111)상에 형성된 제 1 배향막(150)을 향하도록 형성될 수도 있다. 또한, 이때 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187)에 있어서, 상기 강유전성 액정의 일끝이 고정된 액정 디렉터(157, 189)의 회전 각도는 0도 내지 90도 범위 내에서 이루어지는 것이 특징이다.
다음, 상기 두 기판(111, 171)의 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 사이에는 염료를 포함하는 네마틱 액정 분자를 포함하는 네마틱 액정층(190)이 형성되어 있다. 이때, 상기 네마틱 액정층(190)은 상기 강유전성 액정으로 이루어진 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187)에 인가된 전계에 의해 상기 액정 디렉터(157, 189)가 인가된 전계의 크기에 비례하여 일방향으로 회전함으로써 다이나믹하게 움직이게 된다.
이때, 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 사이에 개재된 염료를 포함하는 네마틱 액정층(190)의 초기 배향 방향은 상기 컬러필터 기판(171)의 외부면에 부착된 편광판(197)의 투과축과 수직 또는 수평한 상태인 것이 바람직하다. 본 발명의 특성상 상기 네마틱 액정층(190)의 초기 배향 방향이 상기 편광판(197)의 투과축과 평행하며 노말리 화이트 모드(normally white mode)가 되며, 수직하면 노말리 블랙 모드(normally black mode)가 된다.
이러한 어레이 기판(111)의 화소전극(145)과 컬러필터 기판(171)의 공통전극(180)에 의해 수직전계가 인가되지만, 이러한 수직전계에 의해 1차적으로 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 내의 액정 디렉터(157, 189)가 회전하게 되며, 이에 의해 상기 네마틱 액정층(190) 내의 액정 분자(192)들이 다이나믹하게 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 내의 액정 디렉터(157, 189)의 회전에 따라 좌우로 회전하게 됨으로써 최종적으로는 상기 네마틱 액정층(190)은 마치 횡전계가 인가된 것처럼 움직이게 되므로 광시야각을 확보할 수 있으며, 일반적인 횡전계 방식의 액정표시장치와는 달리 개구율이 저하되지 않으므로 휘도 또한 향상시키게 된다.
이때, 상기 네마틱 액정층(190)내에 포함된 염료 분자(193)들 또한 상기 네마틱 액정분자(193)와 동일하게 움직이게 되는데, 이러한 염료분자(193)가 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187) 내의 액정 디렉터(157, 189)의 회전방향으로 움직이게 되어 하나의 편광판의 광축이 회전하는 효과를 가짐으로써 빛의 투과량을 조절하게 된다. 따라서, 그레이 레벨을 조절하게 되는 것이다.
상기 네마틱 액정층(190)에 포함되는 염료분자(193)는 빛의 흡수율이 편광방향에 따라 달라지는 물질로서 적, 녹, 청색의 염료가 모두 고루 섞여 모든 빛을 흡수하여 검게 된다.
이러한 특성을 갖는 염료분자(193)가 섞인 네마틱 액정층(190)의 그 초기 배열 상태가 상기 어레이 기판(111) 또는 컬러필터 기판(171) 중 어느 하나의 기판 외측면에 형성된 편광판(도면에서는 컬러필터 기판 상면에 형성됨, 197)의 투과축과 평행하거나 또는 수직하도록 배치하고, 이들 액정층(190)을 회전을 조절하는 하부 및 상부의 제 1, 2 강유전성 액정층(155, 187)은 그 회전각도가 90도가 됨으로 상기 액정층(190)내의 액정분자(192) 및 염료분자(193) 또한 최대 90도 회전함으로써 상기 어레이 기판(111) 또는 컬러필터 기판(171) 중 어느 하나의 기판 외측면에 구비된 편광판(197)의 편광축과 평행 상태에서 수직한 상태로 변하거나, 또는 수직한 상태에서 평행한 상태로 변하면서 빛의 투과량을 조절함으로써 그레이 레벨을 표현하게 된다.
따라서, 전술한 바 액정층 자체가 90도 회전하는 편광판의 역할을 수행하는 바 본 발명에 따른 액정표시장치는 하나의 편광판만을 외측면에 구비하는 바 경량 박형의 액정표시장치를 구현하게 되며, 제조 비용을 절감할 수 있는 것이다.

<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시장치는 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.
이때, 염료가 섞인 네마틱 액정층과 상기 액정층의 상하면에 구비된 제 1, 2 강유전성 액정층의 역할은 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 그레이 레벨을 표현하는 방법에 대해서는 그 설명을 생략하고 구조적인 측면에 대해서만 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 단면을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(211)과 컬러필터 기판(271)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 상기 두 기판(211, 271)사이에는 빛을 흡수하는 특성을 갖는 염료분자(293)를 포함하는 네마틱 액정층(290)이 개재되어 있다. 이때, 상기 액정층(290) 상하부에는 강유전성 액정으로 이루어진 제 2 및 제 1 강유전성 액정층(287, 255)이 형성되어 있다.
다음, 어레이 기판(211)에 있어서는 도시하지 않았지만 데이터 배선과 게이트 배선 및 상기 두 배선이 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하고 있으며, 각 화소영역(P)에는 게이트 전극(215)과 게이트 절연막(218)과, 반도체층(220)과, 소스 및 드레인 전극(227, 230)으로 이루어진 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막 트랜지스터(Tr)를 덮으며 기판(211) 전면에 위치하며, 상기 드레인 전극(230)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(237)을 갖는 제 1 보호층(235)이 형성 되어 있다.
다음, 상기 제 1 보호층(235) 위로 반사효율이 높은 금속물질로써 상기 드레인 콘택홀(237) 영역을 제외한 기판(211) 전면에 반사판(241)이 형성되어 있으며, 상기 반사판(241) 위로 제 2 보호층(243)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 보호층(243) 상부에서 각 화소영역(P)별로 상기 드레인 콘택홀(237)을 통해 상기 드레인 전극(230)과 연결되는 화소전극(245)이 형성되어 있다.
다음, 상기 화소영역(P) 상부로 전면에 제 1 배향막(250)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 배향막(250) 위로 강유전성 액정물질로써 제 1 강유전성 액정층(257)이 형성되어 있다.
이때, 상기 반사판(241)은 도시한 바와 같이 제 1 보호층(235) 위에 형성될 수도 있고, 기판(211)의 최하면 즉, 기판(211)과 게이트 전극(215) 사이에 형성할 수 도 있다. 이 경우, 상기 기판과 접촉하며 형성된 반사판과 상기 게이트 전극 사이에는 전면에 전기적 절연을 위해 절연층이 형성된다.
다음, 상기 컬러필터 기판(271)의 내부면에는, 하부의 어레이 기판(211) 상에 구비된 전술한 박막 트랜지스터(Tr) 및 데이터 배선(미도시)을 덮는 위치에 블랙매트릭스(273)가 형성되어 있고, 상기 블랙매트릭스(273)를 경계부로 하여 상기 각 화소영역(P)에 순차 반복적으로 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(277a, 277b, 미도시)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터 패턴(277)을 덮으며 그 하부면에는 공통전극(280)이 형성되어 있다.
또한, 상기 공통전극(280) 하부에는 제 2 배향막(283)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 배향막(283) 하부에는 강유전성 액정물질로서 제 2 강유전성 액정층(287)이 형성되어 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(271)의 외측면에는 편광판(297)이 형성되어 있다. 이때, 상기 편광판(297)의 투과축은 염료분자(293)를 포함하는 액정층(290)의 초기 배열된 액정분자(292) 방향과 수직한 상태이거나 또는 평행한 상태를 형성하도록 구비된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(255, 287)은 그 내부의 액정 디렉터(257, 289)의 회전각도는 0도에서 90도 사이가 되며, 상기 제 1, 2 강유전성 액정층(255, 287)내의 상기 액정 디렉터(257, 289)의 자발분극(Ps1, Ps2) 방향은 상기 컬러필터 기판(271) 상부의 편광판(297)을 향하거나 또는 어레이 기판(211) 내의 게이트 절연막(218) 쪽을 향하거나 동일한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 구조를 갖는 반사형 액정표시장치에 있어서, 제 1, 2 강유전성 액정층(255, 287)과 이들 사이에 개재된 염료분자(293)를 포함하는 네마틱 액정층(290)의 전계 인가에 따른 움직임은 제 1 실시예에서 설명하고 있는 바 생략한다.
통상적으로 반사형 액정표시장치는 컬러필터 기판의 외측면에는 편광판과 투명한 기판 사이에 보상판을 더욱 구비하고 있다. 이는 편광판을 통해 입사된 직선 편광성분은 액정층에 의해 위상차가 변화되므로 이를 보상하기 위함이다.
하지만, 전술한 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 액정표시장치는 액정의 역할이 액정의 복굴절을 이용한 것이 아니라 상기 액정층(290) 내부에 첨가된 염료분자(293)를 회전시키는 역할을 하므로 즉, 상기 액정층(290) 상하 부에 구성된 제 2, 1 강유전성 액정층(287, 255)의 액정 디렉터(289, 257)가 인가된 전계에 의해 회전함에 따라 네마틱 액정층(290) 내의 액정분자(292)가 회전하고, 이에 의해 염료분자(293)가 회전함으로써 그레이 레벨을 구현하는 바 상기 액정층(290)을 통과하는 빛의 위상차가 발생하지 않으므로 종래의 반사형 액정표시장치와는 달리 보상판을 구비하지 않아도 무방한다.
따라서, 보상판을 생략함으로써 경량 박형의 반사형 액정표시장치를 구현할 수 있으며, 제조 비용 또한 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 편광판의 역할을 할 수 있는 액정층 및 상기 액정층을 제거하는 배향막으로서 제 1, 2 강유전성 액정층 구비하여 하나의 편광판만을 이용하여 화상을 표시하는 것을 가능하게 함으로써 경량 박형의 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 편광판 하나를 생략함으로써 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 액정표시장치는 보상판을 생략한 구조를 제안함으로써 경량 박형을 구현하며, 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 화소영역과, 상기 화소영역 내에 화소전극을 구비한 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상의 화소전극 위로 전면에 형성된 제 1 배향막과;
    상기 제 1 배향막 위로 전면에 제 1 방향의 자발분극이 형성된 제 1 강유전성 액정층과;
    상기 제 1 기판과 서로 마주보며 위치한 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판의 하부 전면에 형성된 공통전극과;
    상기 공통전극 하부 전면에 형성된 제 2 배향막과;
    상기 제 2 배향막 하부로 전면에 상기 제 1 강유전성 액정층과 동일한 자발분극 방향을 갖는 제 2 강유전성 액정층과;
    상기 제 1, 2 강유전성 액정층 사이에 개재되며, 염료물질을 포함하는 네마틱 액정층과;
    상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 외측면에 구비된 제 1 편광판을 포함하고,
    상기 네마틱 액정층은 90도 회전함으로써 제 2 편광판 기능을 갖는
    투과형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 강유전성 액정층은 상기 자발분극 방향으로의 전계인가에 따른 회전각도가 0도 내지 90도인 투과형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 염료물질은 적, 녹, 청색의 염료가 고르게 섞여 모든 빛을 흡수하는 것이 특징인 투과형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 염료물질을 포함하는 네마틱 액정층의 초기배열 상태는 상기 제 1 편광판의 투과축과 평행하거나 수직한 투과형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 상기 화소전극과 연결된 박막트랜지스터가 더욱 구비된 투과형 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 기판에는 상기 공통전극 상부로 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 더욱 구비된 투과형 액정표시장치.
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