KR101181827B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 제2 기판 위에 배치되어 있는 복수 개의 위상 지연층 패턴, 그리고 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고, 각 위상 지연층 패턴은 주기적으로 배치되어 있고, 제2 기판과 액정층 사이에 위치한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRSYTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

최근에, 영상 구현 기술의 발전에 따라서 3차원(3D) 영상 구현이 관심을 끌고 있으며, 다양한 3차원 영상 구현 기술이 연구되어왔다.

3차원 영상 구현은 크게 안경식(stereoscopy)과 무안경식으로 나누며, 안경식은 편광 안경 방식, 시분할 방식(LC shutter 방식), 색차 방식 등으로 세분화되고, 무안경식은 렌티귤라 렌즈(lenticular lens) 방식, 패럴럭스 베리어(parallax barrier) 방식 등으로 세분화된다.

또한, 액정 기반의 3차원 영상 구현은 백라이트가 필요한 투과형 모드 및 외부의 빛을 반사하는 반사형 모드로 구분되는데, 반사형 모드는 백라이트가 필요하지 않으므로, 소비 전력량 적고 및 중량이 감소되는 장점이 있다.

일반적으로 3차원 영상을 표시하는 액정 표시 장치는, 2차원의 영상을 표시하는 액정 표시 장치 외부에 3차원 변환부를 추가로 형성하여 3차원 영상을 구현한다.

따라서, 액정 표시 장치 외에 추가적인 3차원 영상 변환부를 제조해야하기 때문에, 제조 비용이 증가하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 간단한 구조의 반사형 3차원 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 제2 기판 위에 배치되어 있는 복수 개의 위상 지연층 패턴, 그리고 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고, 각 위상 지연층 패턴은 주기적으로 배치되어 있고, 제2 기판과 액정층 사이에 위치한다.

위상 지연층 패턴은 λ/2의 위상 지연 값을 가질 수 있다.

위상 지연층 패턴은 복굴절 특성을 가지는 액정 고분자로 이루어져 있을 수 있다.

액정층은 콜레스테릭 액정을 포함할 수 있다.

제1 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함할 수 있다.

제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 액정 셀 내에 복수 개의 위상 지연층 패턴을 배치하고, 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층을 사용함으로써, 위상 지연층 패턴과 액정층에서 반사된 빛의 편광 차이로 서로 다른 위상의 빛을 반사하여 사용자의 좌안과 우안의 위상차를 이용하는 3차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 빛의 경로를 도시한 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고하여 간략하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100), 이와 마주하는 상부 표시판(200), 그리고, 두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(300)을 포함한다.

하부 표시판(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110)의 일면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(130), 박막 트랜지스터(130) 위에 형성되어 있는 보호막(180), 그리고 보호막(180) 위에 형성되어 있는 화소 전극(191)을 포함한다.

박막 트랜지스터(130)는 게이트 전극(도시하지 않음), 반도체(도시하지 않음), 소스 및 드레인 전극(도시하지 않음)을 포함한다.

액정층(300)은 콜레스테릭(cholesteric) 액정으로 이루어져 있다.

콜레스테릭 액정은 액정 분자에 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 함유시켜 형성한다. 액정 물질에 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 함유시키면, 나선상으로 비틀어진 콜레스테릭 상을 갖는 콜레스테릭 액정이 형성된다. 콜레스테릭 액정은 일정한 간격으로 분자의 꼬임을 반복하고 있는데, 반복되는 길이를 피치(pitch)라고 하며, 반복되는 구조에 의해 입사광을 선택 반사시키는 성질을 갖는다.

본 실시예에서는 액정층(300)은 적색광을 반사한다. 이는 카이랄 도펀트의 양을 조절하여 620nm 의 중심 파장을 가지는 적색광을 반사하게 한다.

하지만, 액정층(300)은 이에 한정되지 않고, 적색광이 아닌 다른 가시 광선 또는 백색광을 반사할 수 도 있다.

또한, 액정층(300)은 콜레스테릭 액정의 피치의 회전 방향성에 따라 동일한 방향성을 가진 원형 편광만을 반사시키고, 반대 방향성을 가진 원형 편광은 투과시킨다. 본 실시예에서의 액정층(300)은 좌현 원형 편광은 투과 시키고, 우현 원형 편광은 반사 시킨다.

상부 표시판(200)은 제2 기판(210), 제2 기판(210)의 일면에 형성되어 있는 복수개의 위상 지연층 패턴(250)과 공통 전극(270)을 포함한다.

위상 지연층 패턴(250)은 일정한 두께를 가지고, 제2 기판(210) 위에 주기적으로 형성되어 있다. 위상 지연층 패턴(250)은 복굴절 특성을 가지는 액정 고분자(liquid crystalline polymer)로 이루어져 있다.

위상 지연층 패턴(250)의 위상 지연 값은 λ/2 이다. 따라서, 액정층(300)에서 반사된 우현 원형 편광이 위상 지연층 패턴(250)에 의해, 좌현 원형 편광된 빛이 반사된다.

이와 같이, 위상 지연층 패턴(250)과 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층(300)에서 반사된 빛의 편광 차이로 서로 다른 위상의 빛을 반사하므로, 사용자의 좌안과 우안의 위상차를 이용하는 3차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다.

예를 들어, 좌안과 우안에 서로 다른 편광축을 가지는 편광 안경을 착용한 사용자에게 좌안과 우안의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을 인지할 수 있도록 할 수 있다.

그러면, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 3차원 영상 구현에 대해 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 빛의 경로를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 외부에서 무편광된 빛(L)이 액정 표시 장치에 입사되면, 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층(300)에 의해 좌현 원형 편광된 빛은 투과되고, 우현 원형 편광된 빛(L1)이 반사된다.

그리고, 이러한 우현 원형 편광된 빛(L1)은 위상 지연층 패턴(250)을 통과하게 되는데, 위상 지연층 패턴(250)이 λ/2의 위상 지연 값을 가지므로, 우현 원형 편광된 빛(L1)은 위상 지연층 패턴(250)을 지나면서 좌현 원형 편광된 빛(L2)이 된다.

이와 같이, 위상 지연층 패턴(250)을 통과한 빛은 좌현 원형 편광된 빛(L2)이 되고, 위상 지연층 패턴(250)을 통과하지 않은 빛은 우현 원형 편광된 빛(L1)이 된다.

이처럼, 위상 지연층 패턴(250)과 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층(300)에서 반사된 빛의 편광 차이로 인하여, 외부에서 입사된 무편광된 빛(L)은 서로 다른 위상의 빛으로 반사된다.

이렇게 반사된 우현 원형 편광된 빛(L1)과 좌현 원형 편광된 빛(L2)은 좌안(710)과 우안(720)에 서로 다른 편광축을 가지는 편광 안경(700)을 가지는 사용자에게 좌안(710)과 우안(720)의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을 인지할 수 있게 된다.

즉, 좌안(710)은 우현 편광축을 가지므로, 우현 편광된 빛(L1)만 통과 시키고, 우안(720)은 좌현 편광축을 가지므로, 좌현 편광된 빛(L2)만 통과 시킨다.

따라서, 좌안(710) 및 우안(720)의 양안 시차를 이용하여 3차원의 영상을 볼 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

1. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
   상기 제2 기판 위에 배치되어 있으며, λ/2의 위상 지연 값을 가지는 복수 개의 위상 지연층 패턴, 그리고
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고,
   상기 각 위상 지연층 패턴은 주기적으로 배치되어 있고, 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 위치하고,
   상기 위상 지연층 패턴은 복굴절 특성을 가지는 액정 고분자로 이루어져 있고, 상기 액정층은 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정 표시 장치.
   
2. 삭제
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4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터 에 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
   
6. 제1항에서,
   상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
   

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