KR101146521B1 - 위상지연소자와, 이의 제조방법과, 이를 갖는 기판 및이의 제조방법과, 이를 이용한 광 공급 방법 및액정표시장치 - Google Patents

Abstract

위상지연소자와, 이의 제조방법과, 이를 갖는 기판 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 광 공급 방법 및 액정표시장치가 개시된다. 위상지연소자는 바닥부와, 바닥부에 일체로 형성되고, 반사층에 대향하는 대향부를 포함하여, 바닥부에 입사되는 제1 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제2 광을 대향부를 통해 반사층에 공급하고, 반사층에 의해 반사되어 대향부에 입사되는 제3 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제4 광을 바닥부를 통해 출사한다. 이에 따라, 배면광중 투과창에 인가되는 못하는 광, 특히 반사층에 의해 반사되면서 손실되는 광을 효율적으로 이용할 수 있다.

위상차층, 편광판, 수직편광, 수평편광, 반사, 투과, 반투과

Description

위상지연소자와, 이의 제조방법과, 이를 갖는 기판 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 광 공급 방법 및 액정표시장치{Phase delay element, method for manufacturing thereof, substrate having the same and method for manufacturing thereof, and light providing method and liquid crystal display using the same}

도 1은 일반적인 반사-투과형 액정표시장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3은 콜레스테릭 액정의 분자 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 내지 도 4f는 제1 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5a 내지 도 5e는 제2 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6a 내지 도 6f는 제3 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 7a 내지 도 7e는 제4 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.

도 9a 내지 도 9e는 도 7의 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 휘도향상층의 다양한 예들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 램프 20, 90 : 편광판

30 : 위상지연필름 40 : 휘도향상층

50 : 반사층 60 : 램프 반사판

70 : 액정층 80 : 컬러필터

100 : 어레이 기판 200 : 컬러 필터 기판

300 : 액정층 410 : 하부 필름 어셈블리

420 : 상부 필름 어셈블리

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 효율을 높이기 위해 굴곡진 형상을 갖는 위상지연소자와, 이의 제조방법과, 이를 갖는 기판 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 광 공급 방법 및 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 반사형 액정표시장치(Reflective type LCD)는 외부로부터 입사되는 자연광을 사용하므로 어두운 장소에서는 광량의 감소에 따라서 표시가 어두워져 표시되는 화상을 제대로 볼 수 없다는 단점이 있다.

또한, 투과형 액정표시장치(Transmissive type LCD)는 백라이트 등의 장치로부터 입사되는 인공광을 사용하므로 밝은 장소든, 어두운 장소든 간에 관계없이 표시되는 화상을 인식할 수 있으나, 광원의 분량만큼 전력 소비가 커지고, 특히 전지에 의해 동작시키는 휴대용 표시 장치 등에는 적합하지 않은 단점이 있다.

이러한 단점들을 해결하기 위해 상기한 반사형 액정표시장치와 투과형 액정표시장치를 병용하는 반사-투과형 액정표시장치(Transflective type LCD)가 있다.

도 1은 일반적인 반사-투과형 액정표시장치를 설명하기 위한 개략도이다. 특히, 반사층에 인가되는 배면광의 손실을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 반사-투과형 액정표시장치는 램프(1), 램프 반사판(2), 하부 편광판(3), 위상지연필름(4), 반사층(5), 액정층(6), 컬러필터(7) 및 상부 편광판(8)을 포함한다.

램프(1)는 배면에 배치되어, 일반광을 하부 편광판(3)에 제공한다. 하부 편광판(3)은 수평축의 광축을 구비하고, 배면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수평편광 성분의 광만을 통과시켜 정면측으로 출사하고, 정면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수평편광 성분의 광만을 통과시켜 배면측으로 출사한다.

위상지연필름(4)은 입사되는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시켜 출사하는 λ/4 위상지연 필름으로 이루어진다. 위상지연필름(4)은 배면측으로부터 상기 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 우원편광 성분의 광을 정면측으로 출사하고, 정면측으로부터 우원편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 수평편광 성분의 광을 배면측으로 출사한다.

반사층(5)은 액정층(6)의 배면에 배치되어, 상기 수직편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 이를 반사시킨다. 액정층(6)은 배면으로부터 제공되는 수직편광 성분의 광이 컬러필터(7)에 입사되는 것을 조정한다. 예를들어, 양단간에 인가되는 전위차에 응답하여 액정분자들은 배열되어 상기 수직편광 성분의 광을 전혀 통과시키지 않거나 100% 통과시킨다.

컬러필터(7)는 액정층(6)을 경유하는 수직편광 성분의 광중 특정 파장대의 광만을 통과시킨다.

상부 편광판(8)은 수평축의 광축을 구비하고, 배면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수직편광 성분의 광만을 통과시켜 정면측으로 출사한다. 또한, 정면측으로부터 자연광이나 프론트광과 같은 일정 광이 공급됨에 따라 수직편광 성분의 광만을 통과시켜 컬러필터(7)에 출사한다.

하지만, 투과 모드에 있어서 백라이트로부터 제공되는 광의 이용 효율은 낮다. 구체적으로, 투과 모드 동작시, 램프(1)로부터 출사된 일반광중 편광판(3)을 통해서는 직선편광만이 통과되고, 위상지연필름(4)을 통과함에 따라, 타원편광(우원편광)으로 변경된다. 액정셀(6)의 투과창을 통과한 광은 액정층을 통과한다. 액 정층에 대한 전압의 인가 유무가 광의 위상변화의 유무를 생기게 한다.

그 결과, 프론트측의 위상지연 필름을 통과한 후에 직선편광으로 되지만, 액정층 투과시의 위상 변화에 의해, 프론트측 편광판의 투과축과 동일한 광은 투과되고, 90도 위상지연된 광은 투과되지 않는다. 이러한 것에 의해서 표시된다.

한편, 배면측의 위상지연 필름(4)을 통과한, 액정셀(5)의 반사부분에의 광은 반사층(5)에서 반사된다. 반사광은 위상지연 필름(4)을 통과해서 다시 편광판(3)에 도달하지만, 위상지연 필름(4)을 2회 통과하기 위해서는 편광판(3)과는 투과측이 90도 다르게 되고, 전부 흡수되어 버린다. 즉, 램프(1)로부터의 광에서 투과부분 이외의 광은 전부 이용되지 않는 것이 된다.

단위 픽셀의 전체 면적에서 표시 유효 영역이 80%를 점유하고, 그 중 투과창이 30%를 점유하면, 배선 부분을 포함한 나머지 70% 영역에 대응하는 광은 모두 손실되는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 목적은 광 효율을 높이기 위해 서로 다른 두께를 갖도록 굴곡진 형상을 갖는 위상지연소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기한 위상지연소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 상기한 위상지연소자를 갖는 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제4 목적은 상기한 위상지연소자를 갖는 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제5 목적은 상기한 위상지연소자를 이용한 광 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제6 목적은 상기한 위상지연소자를 구비하여 반사영역에 대응하는 배면광을 재활용하여 광 효율을 높이기 위한 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 제1 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연소자는 바닥부; 및 상기 바닥부에 일체로 형성되고, 반사층에 대향하는 대향부를 포함하고, 상기 바닥부에 입사되는 제1 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제2 광을 상기 대향부를 통해 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사되어 상기 대향부에 입사되는 제3 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제4 광을 상기 바닥부를 통해 출사하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연소자의 제조방법은, (a) 전사용 필름에 감광성 부여제를 갖는 액정층을 배향시키는 단계; (b) 상기 배향된 액정층에 UV광을 인가하는 단계; (c) 상기 UV광에 의해 경화된 액정층의 표면을 기판에 밀착시켜 전사하는 단계; (d) 상기 전사용 필름을 박리하고, 얻고자하는 패턴 형태로 경화시켜 휘도향상층을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 휘도향상층 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상지연소자의 제조방법은, (a) 요철면을 갖는 감광성 필름에 배향막을 형성하는 단계; (b) 상기 배향막 위에 액정층을 형성하고, UV광을 인가하는 단계; (c) 상 기 UV광에 의해 경화된 액정층의 표면을 기판에 밀착시켜 전사하는 단계; 및 (d) 상기 감광성 필름을 박리하고, 얻고자하는 패턴 형태로 경화시켜 휘도향상층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상지연소자의 제조방법은, (a) 기판에 형성된 배향막 위에 액정층을 형성하는 단계; (b) 원하는 패턴 형태로 상기 액정층을 경화시켜 휘도향상층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 휘도향상층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 더욱 실시예에 따른 위상지연소자의 제조방법은, (a) 반사영역과 투과영역을 갖는 기판에 감광성 배향제를 도포하는 단계; (b) 상기 반사영역에 형성된 감광성 배향제를 배향 처리하는 단계; (c) 배향 처리된 반사영역에 액정층을 형성하여 반사영역을 배향시키는 단계; (d) 상기 반사영역에 형성된 액정층을 경화시켜 휘도향상층을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 휘도향상층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제3 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판은, 반사영역과 투과창으로 구분되는 화소 영역을 갖는 절연기판; 상기 화소 영역에 형성된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극; 상기 반사영역에 형성되어, 일측에서 입사되는 프론트광을 상기 일측으로 반사하고, 타측에서 입사되는 배면광을 상기 타측으로 반사하는 반사층; 및 상기 반사층 아래에 형성되어, 상기 타측에서 입사되는 배면광을 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사된 광을 상기 타측으로 출사하는 휘도향상층을 포함한다.

상기한 본 발명의 제3 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판은, 반사영역과 투과창으로 구분되는 화소 영역을 구비하는 절연기판; 상기 화소 영역에 형성된 색화소; 상기 색화소를 커버하면서 상기 화소 영역에 형성된 공통 전극층; 상기 반사영역에 형성되어, 일측에서 입사되는 프론트광을 상기 일측으로 반사하고, 타측에서 입사되는 배면광을 상기 타측으로 반사하는 반사층; 및 상기 반사층 아래에 형성되어, 상기 타측에서 입사되는 배면광을 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사된 광을 상기 타측으로 출사하는 휘도향상층을 포함한다.

상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판의 제조방법은, (a) 반사영역과 투과영역으로 구획되는 화소 영역을 갖는 절연기판에 스위칭 소자를 형성하는 단계; (b) 상기 반사영역 위에 유기절연층을 형성하는 단계; (c) 상기 반사영역에 대응하는 상기 유기절연층 표면에 배면광의 파장을 1/4 위상지연시키는 휘도향상층을 형성하는 단계; (d) 상기 휘도향상층의 상부 및 상기 투과영역에 연속하여 화소 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 반사영역에 반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판의 제조방법은, (a) 반사영역과 투과영역으로 구획되는 화소 영역을 갖는 절연기판에 배면광의 파장을 1/4 위상지연시키는 휘도향상층을 형성하는 단계; (b) 상기 휘도향상층이 형성된 절연기판 위에 스위칭 소자를 형성하는 단계; (c) 상기 반사영역 위에 유기절연층을 형성하는 단계; (d) 상기 휘도 향상층의 상부 및 상기 투과영역에 연속하여 화소 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 반사영역에 반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판의 제조방법은, (a) 반사영역과 투과영역으로 구획되는 화소 영역을 갖는 절연기판에 스위칭 소자를 형성하는 단계; (b) 상기 스위칭 소자를 커버하면서 상기 반사영역에 배면광의 파장을 1/4 위상지연시키는 휘도향상층을 형성하는 단계; (c) 상기 휘도향상층 위에 유기절연층을 형성하는 단계; (d) 상기 유기절연층의 상부 및 상기 투과영역에 연속하여 화소 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 반사영역에 반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 더욱 다른 실시예에 따른 위상지연소자를 갖는 기판의 제조방법은, (a) 반사영역과 투과영역으로 구획되는 화소 영역을 갖는 절연기판에 배면광의 파장을 1/4 위상지연시키는 휘도향상층을 형성하는 단계; (b) 상기 휘도향상층 위에 반사층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 반사층의 표면 및 상기 투과영역에 연속하여 색화소층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제5 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연소자를 이용한 광 공급 방법은, 일측에서 공급되는 광의 특성을 변경하여 액정층에 공급하는 광 공급 방법에서, 상기 일측에서 제1 광이 공급됨에 따라, 상기 제1 광중 수평편광 성분의 제2 광을 통과시키는 단계; 상기 제2 광을 원편광 성분의 제3 광으로 변경시키는 단계; 상기 제3 광을 수직편광 성분의 제4 광으로 변 경시키는 단계; 상기 제4 광중 일부는 반사시키고, 나머지는 상기 액정층에 공급하는 단계; 상기 반사된 제4 광을 원편광 성분의 제5 광으로 변경시키는 단계; 상기 제5 광을 수평편광 성분의 제6 광으로 변경시키는 단계; 및 상기 제6 광을 상기 일측에 공급하는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 제6 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 영상을 표시하는 액정층; 일측에서 공급되는 일반광에서 수평편광 성분의 광을 추출하여 타측으로 출력하고, 타측으로부터 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라 일측으로 투과시키는 제1 편광판; 일측에서 공급되는 상기 수평편광 성분의 광을 원편광 성분의 광으로 변경시켜 타측으로 출력하고, 타측에서 원편광 성분의 광이 입사됨에 따라 수평편광 성분의 광으로 변경시켜 일측에 출력하는 제1 λ/4 위상지연부; 일측에서 공급되는 상기 원편광 성분의 광을 수직편광으로 변경시켜 타측으로 출력하고, 타측으로부터 수직편광 성분의 광이 입사됨에 따라 원편광 성분의 광으로 변경시켜 일측에 출력하는 제2 λ/4 위상지연부; 및 일측으로부터 상기 수직편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 상기 제2 λ/4 위상지연부에 반사시키는 반사부를 포함한다.

이러한 위상지연소자와, 이의 제조방법과, 이를 갖는 기판 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 광 공급 방법 및 액정표시장치에 의하면, 배면광중 투과창에 인가되는 못하는 광, 특히 반사층에 의해 반사되면서 손실되는 광에 대해 λ/4 위상차판을 이용하여 효율적으로 이용할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명 하고자 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막) 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 번호를 붙였다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 관점에서 설명하였고, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 개략도이다. 특히, 반사층 아래에 별도의 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 램프(10), 하부 편광판(polarizer)(20), 위상지연필름(30), 휘도향상층(40), 반사층(50), 램프 반사판(60), 액정층(70), 컬러필터(80) 및 상부 편광판(또는 검광자(analyzer))(90)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 관찰자가 관찰하는 도면의 하부를 배면으로 정의하고, 도면의 상부를 정면으로 정의한다.

램프(10)는 배면에 배치되어, 일반광을 하부 편광판(20)에 제공한다. 상기 일반광은 편광되지 않은 광이다.

하부 편광판(20)은 수평방향의 광축을 구비하고, 배면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수평편광 성분의 광만을 통과시켜 정면측으로 출사하고, 정면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수평편광 성분의 광만을 통과시켜 배면측으로 출사한다.

위상지연필름(30)은 입사되는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시켜 출사한다. 위상지연필름(30)은 배면측으로부터 상기 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 우원편광 성분의 광을 정면측으로 출사하고, 정면측으로부터 우원편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 수평편광 성분의 광을 배면측으로 출사한다.

휘도향상층(40)은 입사되는 광의 위상을 λ/4 지연시켜 출사한다. 즉, 휘도향상층(40)은 배면측으로부터 상기 우원편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 수직편광 성분의 광을 정면측으로 출사하고, 정면측으로 반사된 수직편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 위상을 λ/4 지연시켜 우원편광 성분의 광을 배면측으로 출사한다. 휘도향상층(40)의 구체 예로는 폴리카보네이트나 폴리비닐알코올, 폴리스틸렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신시킨 복굴절성 필름이나, 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다.

한편, 휘도향상층(40)은 도 3에 도시한 바와 같이 UV 경화성 액정 고분자 물질인 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용하는 것이 바람직하다.

도 3은 콜레스테릭 액정의 분자 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 방향자가 나선형 축을 따라 점진적으로 변한다. 상기 나선형 구조는 회전 주기(p)와 함께 콜레스테릭 상이 특징이다. 그리고 상기 나선형의 축은 광축과 일치한다. 즉, 네마틱 상(Nematic phase)을 이루는 분자 중에서 분자 구조 내에 거울 대칭이 깨지는 카이랄(chiral) 구조를 갖는 경우 나선 구조의 네마틱 상을 보이는 경우가 있는데, 이를 콜레스테릭 액정이라 한다. 국소적으로 상기 콜레스테릭 액정은 네마틱 상과 같이 액정 분자가 한 방향을 향하지만, 거시적으로는 방향자에 수직인 나선 축이 있으며, 상기 축을 기준으로 방향자는 일정하게 회전하는 특징이 있다.

한편, 반사층(50)은 액정층(70)의 배면에 배치되어, 상기 수직편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 이를 반사시킨다. 이때, 입사되는 광과 반사되는 광의 위상을 변경되지 않는다.

램프 반사판(60)은 램프(10)의 하부에 배치되어, 램프(10)로부터 일반광이 입사됨에 따라 상기 일반광을 정면측으로 반사시키고, 정면측으로부터 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라, 상기 수평편광 성분의 광을 정면측으로 반사시킨다. 이때, 입사되는 광과 반사되는 광의 위상을 변경되지 않는다. 상기 일반광은 램프(10)로부터 직접 출사된 광이고, 상기 수평편광 성분의 광은 반사층(50)에 의해 반사되어, 휘도향상층(40), 위상지연필름(30), 하부 편광판(20)을 경유하는 광이다.

액정층(70)은 배면으로부터 제공되는 수직편광 성분의 광이 컬러필터(80)에 입사되는 것을 조정한다. 예를들어, 양단간에 인가되는 전위차에 응답하여 액정분 자들은 배열되어 상기 수직편광 성분의 광을 전혀 통과시키지 않거나 100% 통과시킨다. 액정층(70)의 두께는 셀갭(cell gap)으로 정의되는데, 반사영역에 대응하는 셀갭과 투과영역에 대응하는 셀갭은 상이하다. 바람직하게는 상기 투과영역에 대응하는 셀갭은 상기 반사영역에 대응하는 셀갭의 2배인 것이 바람직하다.

컬러필터(80)는 액정층(70)을 경유하는 수직편광 성분의 광중 특정 파장대의 광만을 통과시킨다. 예를들어, 레드필터는 대략 650㎚ 대역 근방의 광만을 통과시키고, 그린필터는 대략 550㎚ 대역 근방의 광만을 통과시키며, 블루필터는 대략 450㎚ 대역 근방의 광만을 통과시킨다. 도면상에서는 컬러필터(80)가 액정층(70)의 정면에 배치된 것을 도시하였으나, 상기 컬러필터(80)는 액정층(70)의 배면에 배치될 수도 있다.

상부 편광판(90)은 수직방향의 광축을 구비하고, 배면측으로부터 일정 광이 공급됨에 따라 수직편광 성분의 광만을 통과시켜 정면측으로 출사한다. 또한, 정면측으로부터 자연광이나 프론트광과 같은 일정 광이 공급됨에 따라 수직편광 성분의 광만을 통과시켜 컬러필터(80)에 출사한다. 상부 편광판(90)의 광축은 평면에서 관찰할 때 하부 편광판(20)의 광축과 수직인 것이 바람직하다. 상기 자연광은 액정표시장치의 외측에서 공급되는 광으로서 태양광이나, 실내 조명광 등이고, 상기 프론트광은 액정표시장치의 내측에 수용되면서 액정표시장치의 사용자측에서 액정표시장치에 공급되는 광이다.

한편, 반사영역에 대응하는 광이 재활용되는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

즉, 램프(10)로부터 출사된 일반광은 편광판(20)을 통과함에 따라, 직선편광(또는 P파)으로 변경되고, 변경된 직선편광은 위상지연필름(30)을 통과함에 따라 우원편광으로 변경된다. 이어, 변경된 우원편광은 휘도향상층(40)을 통과함에 따라, 직선편광(또는 S파)으로 변경되고, 변경된 직선편광은 반사층(50)에 입사되어 반사 또는 산란 반사된다.

상기 반사 또는 산란 반사된 직선편광은 다시 한번 휘도향상층(40)을 통과함에 따라, 우원편광으로 변경된다. 이어, 변경된 우원편광은 위상지연필름(30)을 통과함에 따라, 직선편광(또는 P파)으로 변경된 후, 변경된 직선편광은 편광판(20)을 통과하여 램프 반사판(60)에 입사된다. 램프 반사판(60)에 입사된 직선편광(또는 P파)은 반사되어서 재활용하게된다.

이상에서는 반사영역에만 휘도향상층을 형성하는 것을 도시하였으나, 반사영역 및 투과영역 전체에 휘도향상층을 형성할 수도 있다.

상기한 휘도향상층(40)은 두 개의 기판과 액정층에 의해 정의되는 액정셀(70)내에 형성될 수도 있고, 상기 액정셀(70) 외측, 바람직하게는 하부 기판의 배면에 형성될 수도 있다. 상기 하부 기판의 배면에 형성되는 휘도향상층은 필름상에 형성시켜 부착하는 것이 바람직하다. 상기 필름상에 형성되는 휘도향상층은 반사영역에 대응해서만 패터닝되어 형성될 수도 있고, 표시영역 전면에 걸쳐 형성될 수도 있다.

그러면, 상기 액정셀내에 휘도향상층을 형성하는 제조 공정에 대해서 설명한다.

<휘도향상층의 제조 공정>

액정 재료의 굴절율 이방성(Δn)에 의해서 결정되지만, 액정층의 셀갭은 대략 4 내지 6㎛이다. 따라서, 반사영역에 대응하는 셀갭은 2.0 내지 3.0㎛이다. 상기 반사영역에 대응하여 휘도향상층을 만들기 위해서는 2.0 ~ 3.0㎛ 이하의 두께로 λ/4 휘도향상층을 실현한다. 상기 λ/2 휘도향상층은 폴리카보네이트(Polycarbonate) 등과 같은 필름을 연신하고, 결정성 분자를 특정의 방향으로 배향시켜 복굴절 특성을 부여하므로써, λ/4 위상지연 기능을 부여한다.

그러나, 이러한 방식으로 얻을 수 있는 굴절율 이방성(Δn)은 대략 0.001　정도이고, 이것을 사용해서 λ/4 휘도향상층(즉, 560nm의 기준 광 파장을 기준으로 140nm)을 만들려면, 두께는 140㎛이다. 상기 140㎛의 두께를 갖는 λ/4 휘도향상층을 액정셀내에 채용하기에는 부담이 되는 두께이다.

본 발명에 따른 최적 조건이 2㎛ 정도라고 한다면, 휘도향상층의 복굴절 재료의 Δn은 0.1 전후가 필요하게 된다. 이것을 실현하는 재료로는 액정성 고분자를 이용하는 방법이 바람직하다. 그러나, 연신에 의한 위상지연 필름의 두께가 수 ㎛ 정도의 제품이 실현 가능하다면, 본 발명에 채용할 수도 있다.

또한, 휘도향상층의 복굴절축의 제어뿐만 아니라, 투과창의 광학 성능을 최적화하기 위해 투과창에 대응해서는 휘도향상층을 제거하는 것이 바람직하다.

도 4a 내지 도 4f는 제1 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 전사용 기판 필름(210)에 배향막(211)을 형성한 후 UV 경화성 액정 고분자 물질을 코팅하여 액정층(211)을 배향한다. 상기 UV 경화성 액정 고분자 물질은 상기한 도 3에 도시한 바 있는 콜레스테릭(Cholesteric) 액정이다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 배향된 액정층(211)에 UV광을 조사하여 반경화(또는 반고정)시킨다. 이에 따라, 반경화된 액정층(213)은 이축성 필름(Biaxial film) 기능이나 일축성 필름(Uniaxial film) 기능을 갖는다. 예를들어, 편광 UV 광을 상기 콜레스테릭 액정에 조사하면 이축성 필름이 형성되고, 비편광 UV 광을 상기 콜레스테릭 액정에 조사하면 C-플레이트 필름이 형성된다.

여기서, 상기 이축성 필름은 x 방향의 굴절률(nx)과 y 방향의 굴절률(ny)과 z 방향의 굴절률(nz)이 서로 상이한 굴절률 특성을 갖는다. 한편, 상기 일축성 필름은 A-플레이트 필름과 C-플레이트 필름으로 구분된다. 상기 A-플레이트 필름은 y 방향의 굴절률(ny)과 z 방향의 굴절률(nz)이 동일하되, x 방향의 굴절률(nx)보다는 작은 굴절률 특성(ny=nz<nx)을 갖는다. 상기 C-플레이트 필름은 상기 A-플레이트 필름의 굴절률 특성을 갖는 UV 경화성 액정이 x-y 평면상에서 불규칙하게 배열되고 두께를 가지게 되면 상기 UV 경화성 액정은 x 방향의 굴절률(nx)과 y 방향의 굴절률(ny)이 동일하되, z 방향의 굴절률(nz)보다는 큰 굴절률 특성(nx=ny>nz)을 갖는다.

이어, 도 4c에 도시한 바와 같이, 반사영역(RA)과 투과영역(TA)을 갖는 유리기판(214)의 표면에 반경화된 액정층(213)이 대응되도록 겹쳐 결합한 후 열이나 압력을 가한다. 이어, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 전사용 필름(210)을 박리하여 반경화된 액정층(213)을 유리기판(214)의 표면에 형성한다.

이어, 도 4e에 도시한 바와 같이, 투명 기판(215)의 반사영역에 형성된 불투명부재(216)를 갖는 레티클을 정렬시킨 후, UV광을 조사하여 얻고자하는 패턴 형태로 액정층(213)을 경화시키고, 현상 공정을 통해 불필요한 부분을 제거하여 반사영역에 휘도향상층 패턴을 형성한다. 도면상에서는 상기 불투명 부재(216)가 존재하는 영역에 대응하는 액정층은 남겨두고, 존재하지 않은 영역을 통해서는 액정층(213)을 제거하는 것을 도시하였으나, 액정층(213)의 감광제의 특성에 따라 상기한 불투명 부재(216)가 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역은 바뀔 수 있다.

이어, 도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 휘도향상층 패턴의 표면에 반사 산란용 요철부를 형성하여 서로 다른 두께를 갖는 휘도향상층(217)을 형성한다.

도 5a 내지 도 5e는 제2 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 요철 표면을 갖는 감광성 필름(220)의 요철면에 배향막(221)을 형성하고, 배향막(221) 위에 액정층(221)을 형성한다.

이어, 도 5b에 도시한 바와 같이, 반사영역(RA)과 투과영역(TA)을 갖는 유리기판(223)의 표면에 상기 액정층(221)의 표면을 밀착시킨 후 UV광을 조사하여 반경화(또는 반고정)시킨다. 이에 따라, 반경화된 액정층(213)은 이축성 필름(Biaxial film) 기능이나 일축성 필름(Uniaxial film) 기능을 갖는다. 예를들어, 편광 UV 광을 상기 콜레스테릭 액정에 조사하면 이축성 필름이 형성되고, 비편광 UV 광을 상기 콜레스테릭 액정에 조사하면 C-플레이트 필름이 형성된다.

이어, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 감광성 필름(220)을 박리한다.

이어, 도 5d에 도시한 바와 같이, 투명 기판(224)의 반사영역에 형성된 불투명부재(225)를 갖는 레티클을 정렬시킨 후, UV광을 조사하여 얻고자하는 패턴 형태로 액정층(221)을 경화시키고, 현상 공정을 통해 불필요한 부분을 제거하여 반사영역에 휘도향상층 패턴을 형성한다. 도면상에서는 상기 불투명 부재(225)가 존재하는 영역에 대응하는 액정층은 잔류시키고, 존재하지 않은 영역을 통해서는 액정층(225)을 제거하는 것을 도시하였으나, 액정층의 감광제의 특성에 따라 상기한 불투명 부재(221)가 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역은 바뀔 수 있다.

이어, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 휘도향상층 패턴의 표면에 반사 산란용 요철부를 형성하여 서로 다른 두께를 갖는 휘도향상층(226)을 형성한다.

도 6a 내지 도 6f는 제3 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 반사영역(RA)과 투과영역(TA)을 갖는 기판(230)위에 배향막(231)을 형성하고, 배향막(231) 위에 액정층(232)을 형성한다.

도 6c에 도시한 바와 같이, 도 6b의 결과물 위에 투명 기판(234)의 반사영역(RA)에 형성된 불투명부재(235)를 갖는 레티클을 정렬시킨 후, UV광을 조사하여 얻고자하는 패턴 형태로 액정층(232)을 경화시킨다. 상기 레티클은 투명 기판(234)상에 불투명부재(235) 예컨데, 크롬 등을 패턴의 형상에 따라 형성함으로써 제작될 수 있다. 도면상에서는 상기 불투명 부재(235)가 존재하는 영역에 대응하는 액정층은 잔류시키고, 존재하지 않은 영역을 통해서는 액정층(232)을 제거하는 것을 도시하였으나, 액정층의 감광제의 특성에 따라 상기한 불투명 부재(235)가 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역은 바뀔 수 있다.

도 6d에 도시한 바와 같이, 현상 공정을 통해 불필요한 부분을 제거하여 반사영역에 휘도향상층 패턴을 형성한다.

도 6e에 도시한 바와 같이, 도 6d의 결과물 위에 투명 기판(236)의 반사영역(RA)에 슬릿 패턴이 형성된 불투명부재(235)를 갖는 레티클을 정렬시킨 후, UV광을 조사한다. 이에 따라, 반사영역에 대응하는 액정층의 표면에는 서로 다른 레벨의 UV 광들이 입사되고, 투과영역 전체에는 동일한 레벨의 UV 광들이 입사되어, 도 6f에 도시한 바와 같은 결과물을 얻을 수 있다.

도 7a 내지 도 7e는 제4 실시예에 따른 휘도향상층의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 반사영역(RA)과 투과영역(TA)을 갖는 기판(240)위에 감광성 배향막(241)을 형성한다.

도 7b에 도시한 바와 같이, 도 7a의 결과물 위에 투명 기판(242)의 투과영역(TA)에 형성된 불투명부재(243)를 갖는 레티클을 정렬시킨 후, UV광을 조사하여 반사영역을 배향 처리하여 해당 반사영역에 형성된 감광성 배향막만을 남겨놓는다. 도면상에서는 상기 불투명 부재(243)가 존재하는 영역에 대응하는 감광성 배향막(241)은 잔류시키고, 존재하지 않은 영역을 통해서는 감광성 배향막(241)을 제거하는 것을 도시하였으나, 감광성 배향막(241)의 감광제의 특성에 따라 상기한 불투명 부재(243)가 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역은 바뀔 수 있다.

도 7c에 도시한 바와 같이, 반사영역에 형성된 감광성배향막을 커버하고, 투과영역을 커버하도록 액정층을 형성한다.

도 7d에 도시한 바와 같이, 반사영역에 UV광을 조사하여 반사영역에 형성된 액정층(245)을 경화시켜 휘도향상층 패턴을 정의한다.

도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 휘도향상층 패턴의 표면에 반사 산란용 요철부를 형성하여 서로 다른 두께를 갖는 휘도향상층(246)을 형성한다.

<액정표시장치의 실시예-1>

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다. 특히, 탑 ITO 구조를 갖는 반사-투과형 어레이 기판의 반사영역에 대응하는 유기절연층 표면에 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 어레이 기판(100), 컬러 필터 기판(200), 어레이 기판(100)과 컬러 필터 기판(200)간에 형성된 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)를 포함한다.

상기 어레이 기판(100)은 투명 기판(105) 위에 형성된 게이트 전극(110), 상기 게이트 전극(110) 및 투명 기판(105) 위에 형성된 게이트 절연막(112), 반도체층(114), 오믹 콘택층(116), 소오스 전극(120) 및 드레인 전극(130)을 포함하는 스위칭 소자(TFT)와, 상기 스위칭 소자(TFT)를 덮고, 상기 드레인 전극(130)의 일부 와 반사영역에 대응하는 게이트 절연막(112)을 노출시키면서 후박하게 형성된 유기절연층(140)을 포함한다.

또한, 상기 어레이 기판(100)은 상기 유기절연층(140)의 표면에 형성된 휘도향상층(150)을 포함한다. 여기서, 상기 휘도향상층(150)의 두께는 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다. 상기 유기절연층(140)의 표면에 랜드와 그루브를 형성하여 휘도향상층(150)의 두께를 서로 다르게 형성할 수도 있고, 플랫한 유기절연층(150) 위에 랜드와 그루브를 갖는 휘도향상층(150)을 형성하여 휘도향상층(150)의 두께를 서로 다르게 형성할 수도 있다. 바람직하게는 향후 형성되는 반사층(170)에 의한 반사 효율을 높이기 위해 휘도향상층(150)의 표면에 다수의 랜드(Land)와 그루브(Groove)를 형성한다.

이러한 휘도향상층(150)의 서로 다른 두께에 의해 휘도향상층(150)의 배면에 입사된 후 반사층(170)에 의해 반사되어 휘도향상층의 배면을 통해 출사되는 광은 서로 다른 광경로를 갖게되어, 서로 다른 Δnd 값을 갖는다.

또한, 상기 어레이 기판(100)은 상기 휘도향상층(150)과 유기절연층에 의해 노출된 게이트 절연막(112)을 커버하면서 드레인 전극(130)에 연결되는 화소 전극(160)과, 상기 화소 전극(160) 위에 형성된 반사층(170)을 포함한다. 상기 반사층(170)이 형성된 영역을 반사영역으로 정의하고, 상기 반사층(170)이 미형성된 영역을 투과창으로 정의한다.

상기 화소 전극(160)은 광을 투과시키는 일종의 투과 전극으로서, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산 화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다. 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(160)을 형성하기 이전에 상기 스위칭 소자(TFT)로부터 일정 거리 이격되는 영역에 별도의 캐패시터 배선을 형성시켜 상기 캐패시터 배선과 화소 전극을 스토리지 캐패시터(Cst)로 정의한다. 도면상에서는 상기 반사층(170)이 화소 전극(160) 위에 형성되는 것을 도시하였으나, 그 중간에 층간 절연막을 형성하여 전기적으로 절연시킬 수도 있다.

한편, 상기 컬러 필터 기판(200)은 투명 기판(205) 위에 R, G, B 각각의 화소영역을 정의하는 블랙 매트릭스층(210)과, 상기 블랙 매트릭스층(210)에 의해 정의되는 영역에 형성된 색화소층(220)과, 상기 블랙 매트릭스층(210)과 상기 색화소층(220)을 보호하기 위해 도포된 표면 보호층(230)과, 표면 보호층(230)을 커버하는 공통전극층(240)을 포함한다. 물론, 상기한 블랙 매트릭스층(210)을 형성하지 않고도 인접하는 상기 색화소층(220)을 서로 오버랩시키는 방식을 통해 블랙 매트릭스 기능을 부여할 수도 있다.

다른 한편, 상기 액정층(300)은 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러 필터 기판(200)간에 형성되어, 상기 어레이 기판(100)의 화소 전극(150)에 인가되는 전원과 상기 컬러 필터 기판(200)의 공통전극층(미도시)에 인가되는 전원에 응답하여 상기 컬러 필터 기판(200)을 경유하는 프론트광을 투과시키거나, 상기 투과창(170)을 경유하는 배면광을 투과시킨다.

상기 액정층(300)은 반사영역중 상기 콘택홀(141)이 형성된 영역에 대응하는 액정층과, 상기 콘택홀(141)이 미형성된 영역에 대응하는 액정층과, 투과영역에 대 응하는 액정층으로 각각 구분할 수 있고, 구분되는 각각의 액정층은 서로 다른 셀갭을 갖는다. 여기서, 상기 콘택홀(141)이 형성된 영역에 대응하는 액정층의 셀갭을 d1로, 상기 콘택홀(141)이 미형성된 영역에 대응하는 액정층의 셀갭을 d2로 정의하고, 상기 투과창(170)에 대응하는 액정층의 셀갭을 d3으로 정의할 때, d2<d1≤d3의 조건을 만족한다.

특히, 상기 액정층(300)을 구성하는 액정분자의 이방성 굴절률을 Δn으로 하고, 셀갭을 d로 할 때, 상기 반사영역중 상기 콘택홀(141)이 형성된 영역에는 상기 유기절연층이 미형성되므로 액정층(300)은 Δnd1의 특성을 갖고, 상기 콘택홀(141)이 미형성된 영역에는 보다 큰 두께의 유기절연층이 형성되므로 상기 액정층(300)은 Δnd2의 특성을 갖고, 상기 투과영역에는 보다 작은 두께의 유기절연층이 형성되므로 상기 투과영역에 대응하는 액정층(300)은 Δnd3의 특성을 갖는다.

상기 반사영역과 투과영역에 대한 최적의 셀갭들은 상기 액정층(300)을 형성하는 액정 분자나 상기 액정층(300)의 상하 양측에 구비되는 광학필름의 조건에 따라 다르지만 상기 반사영역에 대응하는 셀갭(d2)은 1.7㎛ 보다 작고, 상기 투과영역에 대응하는 셀갭(d3)은 3.3㎛ 보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정층(300)에 구비되는 액정은 호모지니어스 배향 처리하여 액정 분자의 트위스트 각(twist angle)을 0도로 설계한다.

상기 트위스트 각을 0도로 설계하기 위해서는 상기 어레이 기판(100)에 구비되는 배향막(미도시)을 우측 방향으로 러빙 처리하고, 상기 컬러 필터 기판(200)에 구비되는 배향막(미도시)을 좌측 방향으로 러빙 처리한다.

이상에서는 상기 어레이 기판(100)에 상기 화소 전극(160)을, 상기 컬러 필터 기판(200)에 공통전극층(240)을 형성하여 상기 액정층(300) 양단간에 전원을 인가하는 방식을 설명하였으나, 상기 컬러 필터 기판(200)에 공통전극층을 형성하지 않는 경우에는 상기 어레이 기판의 동일 평면상에 서로 다른 전원을 인가하는 방식을 통해 상기 프론트광이나 배면광을 투과시킬 수도 있다.

하부 필름 어셈블리(410)는 어레이 기판(100) 아래에 배치된 하부 λ/4 위상차필름(412)과, 상기 하부 λ/4 위상차필름(412) 아래에 배치된 하부 편광판(414)을 포함한다.

구체적으로, 하부 λ/4 위상차필름(412)은 하부 편광판(414)으로부터 공급되는 상기 수평편광 성분의 광을 λ/4 위상지연시킨 우원편광 성분의 광으로 변경시켜 하부 편광판(414)에 출력하고, 하부 편광판(414)으로부터 우원편광 성분의 광이 입사됨에 따라 λ/4 위상지연시킨 수평편광 성분의 광으로 변경시켜 하부 편광판(414)에 출력한다.

하부 편광판(414)은 제1 광축을 갖고서, 하부로부터 제공되는 광중 상기 제1 광축에 평행한 광만을 하부 λ/4 위상차필름(412)에 제공하고, 하부 λ/4 위상차필름(412)을 통과한 광중 상기 광축에 평행한 광만을 통과시켜 하부에 출력한다. 예를들어, 상기 제1 광축이 수평 광축이라면, 하부 편광판(414)은 하부로부터 공급되는 일반광에서 수평편광 성분의 광을 추출하여 하부 λ/4 위상차필름(412)에 출력하고, 하부 λ/4 위상차필름(412)으로부터 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라 투과시킨다.

상부 필름 어셈블리(420)는 컬러 필터 기판(200) 위에 배치된 상부 λ/4 위상차필름(422)과, 상기 상부 λ/4 위상차필름(422) 위에 배치된 상부 편광판(424)을 포함한다.

구체적으로, 상부 λ/4 위상차필름(422)은 컬러 필터 기판(200)을 통과한 광의 위상을 λ/4 지연시켜 상부 편광판(424)에 출력하고, 상부 편광판(424)을 통과한 광의 위상을 λ/4 지연시켜 컬러 필터 기판(200)에 출력한다.

상부 편광판(424)은 제2 광축을 갖고서, 상부 λ/4 위상차필름(422)을 통과한 광중 상기 제2 광축에 평행한 광만을 통과시키고, 외부로부터 제공되는 광중 상기 제2 광축에 평행한 광만을 상부 λ/4 위상차필름(422)에 제공한다. 예를들어, 상기 제2 광축이 수직 광축이라면, 상부 편광판(424)은 상부 λ/4 위상차필름(422)으로부터 공급되는 광에서 수평편광 성분의 광을 추출하여 외부에 출력하고, 외부로부터 제공되는 광중 수평편광 성분의 광을 추출하여 상부 λ/4 위상차필름(422)에 제공한다.

동작시, 램프(미도시)에서 출사된 광은 하부 편광판(414)을 통과함에 따라 직선편광(P파)으로 변경되고, 하부 λ/4 위상차필름(412)을 통과함에 따라 타원편광으로 변경된다. 이어, 휘도향상층(150)을 통과함에 따라 S파 직선편광으로 변경되고, 반사층(170)에서 산란 반사된다.

다시 한번 휘도향상층(150)을 통과함에 따라 타원편광으로 변경되고, 하부 λ/4 위상차필름(412)을 통과함에 따라, P파 직선편광이 된 후 하부 편광판(414)을 통과한다.

이어, 상기 P파 직선편광은 백라이트 어셈블리에 구비되는 램프 반사판(미도시)에서 반사되어 상기한 반사층(170)까지의 경로를 되풀이하거나 투과창을 통해 출사된다. 따라서, 램프로부터 출사된 광은 손실됨없이 투과창을 통해 출사되므로 소비 전력을 증가시키지 않고서도 투과 휘도를 향상시킬 수 있고, 반대로 투과 휘도를 유지한 상태에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

도 9a 내지 도 9e는 도 8의 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 유리나 세라믹, 석영 등의 절연 물질로 이루어진 기판(105) 위에 탄탈륨(Ta), 타타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속을 증착한 다음, 증착된 금속을 패터닝하여 가로 방향으로 신장되고 세로 방향으로 배열되는 다수의 게이트 라인(미도시)과 상기 게이트 라인으로부터 연장된 게이트 전극(110)을 형성한다. 상기 게이트 전극(110)을 형성할 때 스토리지 전극 라인을 더 형성한다.

이어, 상기 게이트 전극(110)을 포함하는 기판의 전면에 질화 실리콘을 플라즈마 화학 기상 증착법으로 적층하여 게이트 절연막(112)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막 위에 아몰퍼스 실리콘 막 및 인 시튜(insitu) 도핑된 n+ 아몰퍼스 실리콘 막을 패터닝하여 상기 게이트 절연막 중 아래에 상기 게이트 전극(110)이 위치한 부분 상에 반도체층(114) 및 오믹 콘택층(116)을 순차적으로 형성한다.

이어, 탄탈륨(Ta), 타타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속을 증착한 다음, 증착된 금속을 패터닝하여 세로 방향으로 신장되는 소오스 라인(미도시)과 상기 소오스 라인으로부터 연장된 소오스 전극(120) 및 상기 소오스 전극(120)으로부터 일정 간격 이격된 드레인 전극(130)을 형성한다. 전면적으로 패시베이션막을 더 형성할 수도 있다.

이어, 도 9b에 도시한 바와 같이, 도 9a에 의한 결과물이 형성된 기판 위에 레지스트를 스핀 코팅 방법으로 적층하여 유기 절연막(140)을 후박하게 형성한 후 드레인 전극(130)을 노출시키는 콘택홀(141)과, 투과영역에 대응하여 게이트 절연막(112)을 노출시킨다. 상기 유기 절연막(140)은 열경화성 아크릴계 수지로 이루어지며, 포지티브(Positive)형 포토레지스트의 일종으로 별도의 포토레지스트를 필요로 하지 않으며, 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의해 UV 광을 입사받은 부위가 현상 공정에서 제거되고, 상기 UV 광을 입사받지 않은 부위가 남게 되어 콘택홀(141)이 형성된다.

이어, 도 9c에 도시한 바와 같이, 도 9b에 의한 결과물이 형성된 유기 절연막(140)의 표면에 콜레스테릭 액정과 같은 UV 경화형 액정성 고분자 물질을 코팅 및 배향시킨 후 UV 광의 조사를 통해 상기 배향 상태를 고정하여 휘도향상층(150)을 형성한다. 상기 휘도향상층(150)은 서로 다른 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 휘도향상층(150)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 상기 휘도향상층(150)은 조사되는 UV 광에 따라 이축성 필름(Biaxial film) 기능을 가질 수도 있고, 일축성 필름(Uniaxial film) 기능을 가질 수도 있다. 상기한 UV 광이 편광 UV 광이라면 상기 휘도향상층(150)은 이축성 필름 기능을 갖고, 상기한 UV 광이 비편광 UV 광이라면 상기 휘도향상층(150)은 C-플레이트 필름 기능을 갖는다.

이어, 도 9d에 도시한 바와 같이, 도 9c에 의한 결과물이 형성된 기판 위에서 상기 게이트 라인과 상기 소오스 라인에 의해 정의되는 매 화소에 화소 전극을 정의하는 ITO층(160)을 형성하고, 상기 드레인 전극(130)과는 기형성된 콘택홀(141)을 통해 연결한다. 상기 ITO층(160)은 전면 도포한 후 상기 매 화소 영역에 대응하는 ITO층만 남겨지도록 패터닝할 수도 있고, 상기 매 화소 영역에만 형성되도록 부분 도포할 수도 있다.

이어, 도 9e에 도시한 바와 같이, 도 9e에 의한 결과물이 형성된 기판의 반사영역에 대응하여 반사층(170)을 형성한다. 도시하지는 않았지만, 액정 분자에 일정 선경사각을 유발하기 위한 배향막을 더 형성한다.

이상에서 살펴본 도 9a 내지 도 9e의 과정을 통하여 어레이 기판(100)이 완성되고, 컬러 필터 기판(200)과의 대향 결합하며, 어레이 기판(100)과 컬러 필터 기판(100)과 사이에 액정층(300)을 개재하므로써 액정 패널이 완성된다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 휘도향상층의 다양한 예들을 설명하기 위한 도면들이다. 특히, 다양한 두께를 갖는 휘도향상층들의 예에 대해서 설명한다.

도 10a를 참조하면, 본 발명에 따른 휘도향상층이 동일한 두께(d1)를 갖고서, 상부면에 반사층(미도시)이 존재하는 예이다.

이에 따라, 하부로부터 제공되는 배면광의 광경로(Light trace)는 대략 2d1을 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd1의 광학 특성을 갖는다.

도 10b를 참조하면, 본 발명에 따른 휘도향상층이 랜드와 그루브를 구비하 되, 랜드는 서로 동일한 두께(d1)를 갖고, 그루브는 서로 동일한 두께(d2)를 갖고서, 상부면에 반사층이 존재하는 예이다.

이에 따라, 하부로부터 제공되어 랜드를 경유하는 배면광의 광경로는 대략 2*d1을 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd1의 광학 특성을 갖는다. 또한, 하부로부터 제공되어 홈을 경유하는 배면광의 경경로는 대략 2*d2를 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd2의 광학 특성을 갖는다.

도 10c를 참조하면, 본 발명에 따른 휘도향상층은 랜드와 그루브를 구비하되, 상기 랜드는 일정 편차(Δd1)를 갖고서 서로 다른 두께로 형성되고, 상기 그루부는 일정 편차(Δd2)를 갖고서 서로 다른 두께로 형성된 예이다.

이에 따라, 하부로부터 제공되어 랜드를 경유하는 배면광의 광경로는 대략 2*d1 내지 2*d3을 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd1 내지 2*Δnd3의 광학 특성을 갖는다. 또한, 하부로부터 제공되어 그루부를 경유하는 배면광의 광경로는 대략 2d2 내지 2d4를 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd2 내지 2*Δnd4의 광학 특성을 갖는다.

도 10d를 참조하면, 본 발명에 따른 휘도향상층은 랜드와 플랫면을 구비하되, 상기 랜드는 일정 편차(Δd3)를 갖고서 서로 다른 두께로 형성되고, 상기 플랫면은 동일한 두께를 갖고서, 상부면에 반사층이 존재하는 예이다.

이에 따라, 하부로부터 제공되어 랜드를 경유하는 배면광의 광경로는 대략 2d1 내지 2d6을 경유하므로 휘도향상층은 대략 2*Δnd1 내지 2*Δnd6의 광학 특성을 갖는다. 또한 하부로부터 제공되어 플랫면을 경유하는 배면광의 광경로는 대략 2*Δnd5의 광학 특성을 갖는다.

<액정표시장치의 실시예-2>

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다. 특히, 투명 기판과 스위칭 소자간에 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 어레이 기판(500), 컬러 필터 기판(200), 어레이 기판(500)과 컬러 필터 기판(200)간에 형성된 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)를 포함한다. 상기한 도 8과 비교할 때 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

어레이 기판(500)은 투명 기판(505) 위에 형성된 휘도향상층(550), 게이트 전극(510), 상기 게이트 전극(510) 및 투명 기판(505) 위에 형성된 게이트 절연막(512), 반도체층(514), 오믹 콘택층(516), 소오스 전극(520) 및 드레인 전극(530)을 포함하는 스위칭 소자(TFT)와, 상기 스위칭 소자(TFT)를 덮고, 상기 드레인 전극(530)의 일부와 반사영역에 대응하는 게이트 절연막(512)을 노출시키면서 후박하게 형성된 유기절연층(540)을 포함한다.

투명 기판(505)은 반사영역과 투과영역을 갖고, 상기 휘도향상층(550)은 상기 반사영역을 커버하도록 형성된다. 여기서, 상기 유기절연층(550)의 표면에 랜드와 그루브를 형성하여 휘도향상층(550)의 두께를 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 휘도향상층(550)의 서로 다른 두께에 의해 휘도향상층(550)의 배면 에 입사된 후 반사층(170)에 의해 반사되어 휘도향상층(550)의 배면을 통해 출사되는 광은 서로 다른 광경로를 갖게되어, 서로 다른 Δnd 값을 갖는다. 도면상에서는 스위칭 소자(TFT)를 포함하는 반사영역에 휘도향상층을 형성한 것을 도시하였으나, 스위칭 소자를 제외한 반사영역에 휘도향상층을 형성할 수도 있다.

또한, 상기 어레이 기판(500)은 상기 유기절연층(540)에 의해 노출된 게이트 절연막(512)을 커버하면서 드레인 전극(530)에 연결되는 화소 전극(560)과, 상기 화소 전극(560) 위에 형성된 반사층(570)을 포함한다. 상기 반사층(560)이 형성된 영역을 반사영역으로 정의하고, 상기 반사층(570)이 미형성된 영역을 투과창으로 정의한다. 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(560)을 형성하기 이전에 상기 스위칭 소자(TFT)로부터 일정 거리 이격되는 영역에 별도의 캐패시터 배선을 형성시켜 상기 캐패시터 배선과 화소 전극을 스토리지 캐패시터(Cst)로 정의한다. 도면상에서는 상기 반사층(570)이 화소 전극(560) 위에 형성되는 것을 도시하였으나, 그 중간에 층간 절연막을 형성하여 전기적으로 절연시킬 수도 있다.

한편, 컬러 필터 기판(200), 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)는 도 8에서 설명하였으므로 그 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 반사층에 의해 반사되는 백라이트 광을 효율적으로 이용할 뿐만 아니라, 금속층으로 구성되는 게이트 라인이나, 소오스 라인 및 캐패시터 등에 의해 반사되는 백라이트 광도 상기 반사층과 동일하게 효율적으로 이용이 가능하다.

<액정표시장치의 실시예-3>

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다. 특히, 반사영역에 대응하여 스위칭 소자의 표면에 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치는 어레이 기판(600), 컬러 필터 기판(200), 어레이 기판(600)과 컬러 필터 기판(200)간에 형성된 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)를 포함한다. 상기한 도 8과 비교할 때 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

어레이 기판(600)은 투명 기판(605) 위에 형성된 게이트 전극(610), 상기 게이트 전극(610) 및 투명 기판(605) 위에 형성된 게이트 절연막(612), 반도체층(614), 오믹 콘택층(616), 소오스 전극(620) 및 드레인 전극(630)을 포함하는 스위칭 소자(TFT)와, 상기 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(630)의 일부를 노출시키면서 반사영역에 형성된 휘도향상층(650)과, 상기 드레인 전극(630)의 일부와 투과영역에 대응하는 게이트 절연막(612)을 노출시키면서 후박하게 형성된 유기절연층(640)을 포함한다.

투명 기판(605)은 반사영역과 투과영역을 갖고, 상기 휘도향상층(650)은 상기 반사영역을 커버하도록 형성된다. 여기서, 상기 유기절연층(650)의 표면에 랜드와 그루브를 형성하여 휘도향상층(650)의 두께를 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 휘도향상층(650)의 서로 다른 두께에 의해 휘도향상층(650)의 배면에 입사된 후 반사층(670)에 의해 반사되어 휘도향상층(650)의 배면을 통해 출사되 는 광은 서로 다른 광경로를 갖게되어, 서로 다른 Δnd 값을 갖는다. 도면상에서는 스위칭 소자(TFT)를 포함하는 반사영역에 휘도향상층을 형성한 것을 도시하였으나, 스위칭 소자를 제외한 반사영역에 휘도향상층을 형성할 수도 있다.

또한, 상기 어레이 기판(600)은 상기 유기절연층(640)에 의해 노출된 게이트 절연막(612)을 커버하면서 드레인 전극(630)에 연결되는 화소 전극(660)과, 상기 화소 전극(660) 위에 형성된 반사층(670)을 포함한다. 상기 반사층(670)이 형성된 영역을 반사영역으로 정의하고, 상기 반사층(670)이 미형성된 영역을 투과창으로 정의한다. 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(660)을 형성하기 이전에 상기 스위칭 소자(TFT)로부터 일정 거리 이격되는 영역에 별도의 캐패시터 배선을 형성시켜 상기 캐패시터 배선과 화소 전극을 스토리지 캐패시터(Cst)로 정의한다. 도면상에서는 상기 반사층(670)이 화소 전극(660) 위에 형성되는 것을 도시하였으나, 그 중간에 층간 절연막을 형성하여 전기적으로 절연시킬 수도 있다.

한편, 컬러 필터 기판(200), 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)는 도 8에서 설명하였으므로 그 설명을 생략한다.

<액정표시장치의 실시예-4>

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다. 특히, COR(Color filter On Reflecter) 구조의 액정표시장치의 반사영역에 대응하여 색화소 하부에 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치는 컬러 필터 기판(700), 어레이 기판(800), 컬러 필터 기판(700)과 어레이 기판(800)간에 형성된 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)를 포함한다. 상기 컬러 필터 기판(700)은 하부에 배치되고, 상기 어레이 기판(800)은 상부에 배치된다.

상기 컬러 필터 기판(700)은 투명 기판(705)의 반사영역에 형성된 휘도향상층(710)과, 휘도향상층(710) 위에 형성된 반사층(720)과, 반사층(720)을 커버하면서 R, G, B 각각의 화소영역에 형성된 색화소층(730)과, 상기 색화소층(730)을 보호하기 위해 도포된 표면 보호층(740)과, 표면 보호층(740)을 커버하는 공통전극층(750)을 포함한다. 상기 휘도향상층(710)의 두께는 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다. 향후 형성되는 반사층(720)에 의한 반사 효율을 높이기 위해 휘도향상층(710)의 표면에 다수의 랜드와 그루브를 형성한다.

상기 반사층(720)이 형성된 영역을 반사영역으로 정의하고, 상기 반사층(720)이 미형성된 영역을 투과창으로 정의한다.

휘도향상층(710)의 서로 다른 두께에 의해 휘도향상층(710)의 배면에 입사된 후 반사층(720)에 의해 반사되어 휘도향상층(710)의 배면을 통해 출사되는 광은 서로 다른 광경로를 갖게되어, 서로 다른 Δnd 값을 갖는다.

한편, 상기 어레이 기판(800)은 투명 기판(805) 아래에 형성된 게이트 전극(810), 상기 게이트 전극(810) 및 투명 기판(805) 아래에 형성된 게이트 절연막(812), 반도체층(814), 오믹 콘택층(816), 소오스 전극(820) 및 드레인 전극(830)을 포함하는 스위칭 소자(TFT)와, 상기 스위칭 소자(TFT)를 덮고, 상기 드레인 전극(130)의 일부와 반사영역에 대응하는 게이트 절연막(112)을 노출시키면서 후박하게 형성된 유기절연층(840)을 포함한다.

또한, 상기 어레이 기판(800)은 상기 유기절연층(840)에 의해 노출된 게이트 절연막(812)을 커버하면서 드레인 전극(830)에 연결되는 화소 전극(850)을 포함한다.

상기 화소 전극(850)은 광을 투과시키는 일종의 투과 전극으로서, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다. 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(850)을 형성하기 이전에 상기 스위칭 소자(TFT)로부터 일정 거리 이격되는 영역에 별도의 캐패시터 배선을 형성시켜 상기 캐패시터 배선과 화소 전극을 스토리지 캐패시터(Cst)로 정의한다.

다른 한편, 상기 액정층(300)은 상기 컬러 필터 기판(700)과 상기 어레이 기판(800)간에 형성되어, 상기 컬러 필터 기판(700)의 공통전극층(750)에 인가되는 전원과 상기 어레이 기판(800)의 화소 전극(850)에 인가되는 전원에 응답하여 상기 어레이 기판(800)을 경유하는 프론트광 또는 자연광을 투과시키거나, 상기 컬러 필터 기판(700)의 투과창을 경유하는 배면광을 투과시킨다.

상기 액정층(300)은 반사영역중 상기 콘택홀(841)이 형성된 영역에 대응하는 액정층과, 상기 콘택홀(841)이 미형성된 영역에 대응하는 액정층과, 투과영역에 대응하는 액정층으로 각각 구분할 수 있고, 구분되는 각각의 액정층은 서로 다른 셀갭을 갖는다. 여기서, 상기 콘택홀(841)이 형성된 영역에 대응하는 액정층의 셀갭 을 d1로, 상기 콘택홀(841)이 미형성된 영역에 대응하는 액정층의 셀갭을 d2로 정의하고, 상기 투과창에 대응하는 액정층의 셀갭을 d3으로 정의할 때, d2<d1≤d3의 조건을 만족한다.

특히, 상기 액정층(300)을 구성하는 액정분자의 이방성 굴절률을 Δn으로 하고, 셀갭을 d로 할 때, 상기 반사영역중 상기 콘택홀(841)이 형성된 영역에는 상기 유기절연층(840)이 미형성되므로 액정층(300)은 Δnd1의 특성을 갖고, 상기 콘택홀(841)이 미형성된 영역에는 보다 큰 두께의 유기절연층(840)이 형성되므로 상기 액정층(300)은 Δnd2의 특성을 갖고, 상기 투과영역에는 반사영역에 대응하는 표면 보호층(740) 보다 낮은 단차의 표면 보호층(740)이 형성되므로 상기 투과영역에 대응하는 액정층(300)은 Δnd3의 특성을 갖는다.

상기 반사영역과 투과영역에 대한 최적의 셀갭들은 상기 액정층(300)을 형성하는 액정 분자나 상기 액정층(300)의 상하 양측에 구비되는 광학필름의 조건에 따라 다르지만 상기 반사영역에 대응하는 셀갭(d2)은 1.7㎛ 보다 작고, 상기 투과영역에 대응하는 셀갭(d3)은 3.3㎛ 보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정층(300)에 구비되는 액정은 호모지니어스 배향 처리하여 액정 분자의 트위스트 각(twist angle)을 0도로 설계한다.

상기 트위스트 각을 0도로 설계하기 위해서는 상기 어레이 기판(800)에 구비되는 배향막(미도시)을 우측 방향으로 러빙 처리하고, 상기 컬러 필터 기판(700)에 구비되는 배향막(미도시)을 좌측 방향으로 러빙 처리한다.

이상에서는 상기 어레이 기판(800)에 상기 화소 전극(850)을, 상기 컬러 필 터 기판(700)에 공통전극층(750)을 형성하여 상기 액정층(300) 양단간에 전원을 인가하는 방식을 설명하였으나, 상기 컬러 필터 기판(700)에 공통전극층을 형성하지 않는 경우에는 상기 어레이 기판(800)의 동일 평면상에 서로 다른 전원을 인가하는 방식을 통해 상기 프론트광이나 배면광을 투과시킬 수도 있다.

하부 필름 어셈블리(410)는 컬러 필터 기판(700) 아래에 배치된 하부 λ/4 위상차필름(412)과, 상기 하부 λ/4 위상차필름(412) 아래에 배치된 하부 편광판(414)을 포함한다.

구체적으로, 하부 λ/4 위상차필름(412)은 하부 편광판(414)으로부터 공급되는 상기 수평편광 성분의 광을 λ/4 위상지연시킨 우원편광 성분의 광으로 변경시켜 하부 편광판(414)에 출력하고, 하부 편광판(414)으로부터 우원편광 성분의 광이 입사됨에 따라 λ/4 위상지연시킨 수평편광 성분의 광으로 변경시켜 하부 편광판(414)에 출력한다.

하부 편광판(414)은 제1 광축을 갖고서, 하부로부터 제공되는 광중 상기 제1 광축에 평행한 광만을 하부 λ/4 위상차필름(412)에 제공하고, 하부 λ/4 위상차필름(412)을 통과한 광중 상기 광축에 평행한 광만을 통과시켜 하부에 출력한다. 예를들어, 상기 제1 광축이 수평 광축이라면, 하부 편광판(414)은 하부로부터 공급되는 일반광에서 수평편광 성분의 광을 추출하여 하부 λ/4 위상차필름(412)에 출력하고, 하부 λ/4 위상차필름(412)으로부터 수평편광 성분의 광이 입사됨에 따라 투과시킨다.

상부 필름 어셈블리(420)는 어레이 기판(800) 위에 배치된 상부 λ/4 위상차 필름(422)과, 상기 상부 λ/4 위상차필름(422) 위에 배치된 상부 편광판(424)을 포함한다.

구체적으로, 상부 λ/4 위상차필름(422)은 어레이 기판(800)을 통과한 광의 위상을 λ/4 지연시켜 상부 편광판(424)에 출력하고, 상부 편광판(424)을 통과한 광의 위상을 λ/4 지연시켜 어레이 기판(800)에 출력한다.

상부 편광판(424)은 제2 광축을 갖고서, 상부 λ/4 위상차필름(422)을 통과한 광중 상기 제2 광축에 평행한 광만을 통과시키고, 외부로부터 제공되는 광중 상기 제2 광축에 평행한 광만을 상부 λ/4 위상차필름(422)에 제공한다. 예를들어, 상기 제2 광축이 수직 광축이라면, 상부 편광판(424)은 상부 λ/4 위상차필름(422)으로부터 공급되는 광에서 수평편광 성분의 광을 추출하여 외부에 출력하고, 외부로부터 제공되는 광중 수평편광 성분의 광을 추출하여 상부 λ/4 위상차필름(422)에 제공한다.

<액정표시장치의 실시예-5>

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다. 특히, 액정표시장치의 배면의 반사영역에 대응하여 휘도향상층을 형성한 예이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치는 어레이 기판(100), 컬러 필터 기판(200), 어레이 기판(100)과 컬러 필터 기판(200)간에 형성된 액정층(300), 하부 필름 어셈블리(410) 및 상부 필름 어셈블리(420)를 포함한다. 상기한 도 8과 비교할 때 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부 여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기한 도 8에서는 휘도향상층을 반사영역에 대응하는 유기절연막의 표면에 형성하였으나, 상기한 도 14에서는 휘도향상층(180)을 반사영역에 대응하는 상기 어레이 기판(100)의 배면에 형성한다. 여기서, 상기 휘도향상층(180)의 두께는 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다. 상기 휘도향상층(150)의 서로 다른 두께에 의해 휘도향상층(150)의 배면에 입사된 후 반사층(170)에 의해 반사되어 휘도향상층의 배면을 통해 출사되는 광은 서로 다른 광경로를 갖게되어, 서로 다른 Δnd 값을 갖는다.

상기한 도 14에서는 휘도향상층을 어레이 기판의 배면에 일체형으로 형성한 것을 도시하였으나, 별도의 필름에 휘도향상층을 형성한 후 어레이 기판의 배면에 배치할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 반사층에 의해 반사되는 백라이트 광을 효율적으로 이용할 뿐만 아니라, 금속층으로 구성되는 게이트 라인이나, 소오스 라인 및 캐패시터 등에 의해 반사되는 백라이트 광도 상기 반사층과 동일하게 효율적으로 이용이 가능하다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반사영역과 투과영역을 갖는 어레이 기판의 투명 기판에 상기 반사영역에 대응하는 영역에 휘도향상층을 형성하므로써, 반사영역에 입사된 배면광이 입사되더라도 상기 입사된 광을 재활용할 수 있다. 즉, 동일한 배면광을 출사하더라도 반사층에 의해 손실되는 광을 재활용할 수 있어 휘도를 상승시킬 수 있다. 또한, 균일한 휘도를 감안한다면 배면광을 출사하는 램프 어셈블리에 소용되는 소비 전력을 줄일 수 있다.

Claims (39)

1. 제1 면; 및

   상기 제1 면과 대향하고, 위상 지연 소자의 외부에 형성된 반사층과 마주하는 제2 면을 포함하고,

   상기 제1 면과 제2 면 중 어느 한 면에 랜드와 그루브가 형성되며,

   상기 제1 면에 입사되는 제1 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제2 광을 상기 제2 면을 통해 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사되어 상기 제2 면에 입사되는 제3 광의 파장을 1/4 위상지연시킨 제4 광을 상기 제1 면을 통해 출사하는 것을 특징으로 하는 위상지연소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 광은 원편광 성분의 광이고, 상기 제2 광 및 제3 광은 수직편광 성분의 광이며, 상기 제4 광은 상기 제1 광과 동일한 방향의 원편광 성분의 광인 것을 특징으로 하는 위상지연소자.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 면과 제2 면은 경화된 콜레스테릭 액정으로 형성된 것을 특징으로 하는 위상지연소자.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 반사영역과 투과창으로 구분되는 화소 영역을 갖는 절연기판;

    상기 화소 영역에 형성된 스위칭 소자;

    상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극;

    상기 반사영역에 형성되어, 일측에서 입사되는 프론트광을 상기 일측으로 반사하고, 타측에서 입사되는 배면광을 상기 타측으로 반사하는 반사층; 및

    상기 반사층 아래에 형성되어, 상기 타측에서 입사되는 배면광을 위상 지연시켜 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사된 광을 위상지연시켜 상기 타측으로 출사하며, 일 면에 랜드와 그루브가 형성되는 휘도향상층을 포함하는 기판.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서, 상기 휘도향상층은 상기 배면광의 파장을 1/4 위상지연시켜 상기 반사층에 공급하고, 상기 반사층에 의해 반사된 광의 파장을 1/4 위상지연시켜 상기 타측으로 출사하여 휘도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 기판.
15. 삭제
16. 삭제
17. 제12항에 있어서, 상기 휘도향상층은 상기 절연기판과 스위칭 소자간에 개재되는 것을 특징으로 하는 기판.
18. 제12항에 있어서, 상기 휘도향상층은 상기 스위칭 소자와 화소 전극간에 개재되는 것을 특징으로 하는 기판.
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