KR102291495B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR102291495B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 화상을 구현하는 제1 영역과, 외광이 투과하는 제2 영역으로 구획된 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 편광자; 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 편광자; 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치되며, 입사되는 광에 소정의 색을 부여하는 컬러 필터; 상기 컬러 필터를 구획하는 블랙 매트릭스; 상기 제1 기판 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 전극과 함께 상기 액정층에 전기장을 발생시키는 제2 전극;을 포함하며, 상기 컬러 필터 및 상기 블랙 매트릭스는 상기 제2 영역에 배치되지 않으며, 제1 전극 및 제2 전극은 상기 액정층과 상기 제1 기판 사이에 배치되되, 상기 제2 영역에 위치하지 않으며, 상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자 중 적어도 하나는 상기 제2 영역에 위치하는 개구를 포함하되, 상기 개구는 상기 블랙 매트릭스와 평면 상에서 중첩하지 않는, 액정 표시 장치를 개시한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display apparatus}
본 발명의 실시예들은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 장치에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부 배경까지 인식할 수 있는 시-쓰루(see-through) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
핸드폰, PDA, 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치에 대한 요구가 점차 증대하고 있다. 평판 표시 장치 중 액정 표시 장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 낮은 전력 소모, 용이한 동화상 표시 및 높은 콘트라스트비 등의 장점을 갖는다.
이러한 액정 표시 장치는 2개의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하며, 액정층에 전기장을 인가함으로써 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
최근에는, 사용자가 액정 표시 장치에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부 배경까지 인식할 수 있는 시-쓰루(see-through) 액정 표시 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
그러나 이러한 종래의 액정 표시 장치의 경우, 표시 패널의 양면에 배치된 편광자에 의해 외광의 투과율이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 투과율이 향상된 시-쓰루 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는 화상을 구현하는 제1 영역과, 외광이 투과하는 제2 영역으로 구획된 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 편광자; 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 편광자; 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치되며, 입사되는 광에 소정의 색을 부여하는 컬러 필터; 상기 컬러 필터를 구획하는 블랙 매트릭스; 상기 제1 기판 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 전극과 함께 상기 액정층에 전기장을 발생시키는 제2 전극;을 포함하며, 상기 컬러 필터 및 상기 블랙 매트릭스는 상기 제2 영역에 배치되지 않으며, 제1 전극 및 제2 전극은 상기 액정층과 상기 제1 기판 사이에 배치되되, 상기 제2 영역에 위치하지 않으며, 상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자 중 적어도 하나는 상기 제2 영역에 위치하는 개구를 포함하되, 상기 개구는 평면 상에서 상기 블랙 매트릭스와 중첩하지 않는, 액정 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 개구를 포함하는 상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자 중 적어도 하나는 와이어 그리드 편광자(WGP; wire-grid polarizer)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자는 실질적으로 서로 수직인 편광축을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 제1 방향을 따라 서로 교대로 배치되며, 상기 제1 영역은, 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 배치되며 서로 다른 색상의 광을 방출하는 제1 부화소, 제2 부화소 및 제3 부화소를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 기판 상의 적어도 상기 제1 영역에 배치되며, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극 상의 상기 제1 영역에 슬릿(slit) 형태로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판에 대향하는 면의 반대면 상에 배치된 도광판 및 상기 도광판에 광을 공급하는 광원부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광원부는 상기 도광판의 측면에 대향하도록 배치되며, 상기 도광판은 광이 투과할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과율이 향상된 시-쓰루 액정 표시 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 관한 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, X축 및 Y축은 서로 직교하는 두 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, X축 및 Y축 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 관한 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는, 화상을 구현하는 제1 영역(100)과 외광이 투과하는 제2 영역(200)으로 구획된 제1 기판(110), 제1 기판(110)과 대향하는 제2 기판(120), 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 사이에 배치된 액정층(130), 제1 기판(110)의 일면에 배치된 제1 편광자(140) 및 제2 기판(120)의 일면에 배치된 제2 편광자(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 유리 또는 플라스틱 등의 투명 기판일 수 있으며, 상기 액정 표시 장치(1)는, 사용자가 액정 표시 장치(1)를 통해 액정 표시 장치(1)에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부의 배경 이미지까지 볼 수 있는 시-쓰루(see-through) 액정 표시 장치(1)일 수 있다.
상기 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)은 제1 방향(X)을 따라 서로 교대로 배치될 수 있으며, 제1 영역(100)은 제1 방향(X)과 실질적으로 수직인 제2 방향(Y)을 따라 배치되며 서로 다른 색상의 광을 방출하는 제1 부화소(Psr), 제2 부화소(Psg) 및 제3 부화소(Psb)를 포함할 수 있다. 상기 제1 부화소(Psr), 제2 부화소(Psg) 및 제3 부화소(Psb)는 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 상기 색상은 부화소들(Psr, Psg, Psb) 각각에 대응되도록 배치된 컬러 필터(191) 또는 색변환층(color conversion layer)에 의해 부여될 수 있으며, 부화소들(Psr, Psb, Psb) 각각은 블랙 매트릭스(192)에 의해 구획될 수 있다.
상기 제2 영역(200)은 일 행에 배치된 제1 영역(100)과 다른 행에 배치된 제1 영역(100) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 영역(200)에는 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192)가 배치되지 않을 수 있다. 제2 영역(200)은 화상을 표시하지 않고 외광을 그대로 투과시키는 투과창(TW)으로써 기능하며, 투과율이 높은 제2 영역(200)을 배치함으로써 액정 표시 장치(1) 전체의 투명도를 향상시킬 수 있다.
상기 제1 기판(110)과 액정층(130) 사이에는, 제1 편광자(140)가 배치될 수 있으며 제1 편광자(140)는 제2 영역(200)에 위치하는 개구(H1)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 편광자(140)는 제1 영역(100)에만 배치될 수 있다.
제2 영역(200)은 화상을 구현하지 않는 영역으로, 제2 영역(200)에 의해 배치된 구성 요소를 최소화함으로써 광 투과율을 향상시킬 수 있다. 특히, 편광자는 입사되는 광 중 소정의 방향(편광축 방향)의 성분만을 투과시키는 기능을 하므로, 광 흡수율이 높은 광학 소자일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 영역(200)에는 제1 편광자(140)가 배치되지 않으므로 제2 영역(200)의 투과율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 편광자(140)는 와이어 그리드 편광자(WGP; wire-grid polarizer)일 수 있다. 와이어 그리드 편광자는, 평행하게 배치되어 있는 미세 금속 와이어들의 규칙적인 어레이로 구성될 수 있다. 와이어 그리드 편광자는, 통상의 편광자와 동일한 기능을 수행하지만 편광자를 구성하는 물질을 연신(orientation)시키지 않고 금속 와이어를 입사되는 광의 파장 이하의 간격으로 배치한 것으로써, 패터닝이 용이하다는 장점을 가질 수 있다. 따라서, 제1 편광자(140)를 와이어 그리드 편광자로 구성함으로써, 용이하게 상기 개구(H1)를 형성할 수 있다.
상기 제1 편광자(140) 상에는 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192)가 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 컬러 필터(191)는 액정 표시 장치(1)에 입사되는 광에 소정의 색을 부여하며, 블랙 매트릭스(192)는 혼색을 방지하고 부화소를 구획하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192)를 제2 기판(120)이 아닌 제1 기판(110) 상에 배치함으로써 제1 전극(160)과 컬러 필터(191)를 용이하게 정렬할 수 있다. 즉, 제1 전극(160)은 제1 기판(110)에 배치되고 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192)는 제2 기판(120)에 배치되는 경우, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 부착할 때 정렬의 높은 정밀도가 요구되나, 일 실시예에 따르면 제1 전극(160)뿐만 아니라 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192)가 모두 제1 기판(110)에 배치되므로 제1 전극(160)과 컬러 필터(191)를 용이하게 정렬할 수 있다.
상기 컬러 필터(191) 및 블랙 매트릭스(192) 상에는 제2 전극(180)이 배치될 수 있다. 제2 전극(180)은 공통 전극으로써 액정 표시 장치(1)에 포함된 모든 화소에 공통적으로 전압을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 전극(180)은 제2 영역(200)에 위치하는 개구(H2)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(180)은 투명 전극일 수 있다.
상기 제2 전극(180) 상에는 절연층(170)이 배치되고, 절연층(170) 상에는 제1 전극(160)이 배치될 수 있다. 제1 전극(160)은 슬릿(slit) 형태로 배치될 수 있으며, 하나의 부화소에 배치된 슬릿(slit) 형태의 제1 전극(160)은 전기적으로 연결될 수 있으나, 제1 전극(160)은 부화소 별로는 서로 전기적으로 독립적으로 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(160)은 투명 전극일 수 있다.
도시하진 않았지만, 제1 전극(160)은 스위칭 소자(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 스위칭 소자(미도시)가 온(on) 되었을 때에만 제1 전극(160)에 전압이 인가될 수 있다. 상기 제2 전극(180)에 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 전극(160)에 전압이 인가되면, 제2 전극(180)과 제1 전극(160) 사이에 전기장이 발생하며, 상기 전기장에 의해 액정층(130)에 포함된 액정이 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판(120)의 제1 기판(110)에 대향하는 면의 반대면에는 제2 편광자(150)가 배치될 수 있으며, 제2 편광자(150)는 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 대응되도록 배치될 수 있다. 상기 제2 편광자(150)는 패터닝이 불필요하므로 통상의 편광자로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 편광자(140)와 제2 편광자(150)는 실질적으로 서로 수직인 편광축을 가질 수 있으며, 제1 편광자(140)를 투과한 광은 소정의 방향으로 편광되며, 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)에 의해 수평 방향으로 정렬된 액정에 의해 편광 방향이 약 90도 돌아간 후 제2 편광자(150)를 투과할 수 있다. 액정이 정렬되어 있지 않은 경우에는, 액정층(130)을 투과한 광이 제2 편광자(150)를 통과할 수 없다. 이러한 방식으로, 부화소들(Psr, Psg, Psb) 각각을 제어함으로써 원하는 화상을 구현할 수 있다.
제2 영역(200)에는 제1 전극(160) 및 제2 전극(180) 중 적어도 하나가 배치되지 않으므로 전기장이 발생되지 않아 액정이 정렬하지 않으며, 제1 편광자(140)가 배치되지 않으므로 외부로부터 입사된 광은 제1 기판(110), 액정층(130), 제2 기판(120) 및 제2 편광자(150)를 통과하여 사용자에 도달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 영역(200)을 통해 액정 표시 장치(1)의 투과율을 향상시킬 수 있으며, 필요에 따라 제1 영역(100)을 통해 추가적인 투과율을 확보할 수 있다. 즉, 제1 영역(100)에 배치된 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)은 모두 투명한 물질로 구성되며, 컬러 필터(191) 또한 소정의 투과율을 갖는다.
예를 들어, 주변이 어두운 환경에서는 제2 영역(200)만으로는 외부 배경의 이미지가 용이하게 시인되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)에 소정의 전압을 인가함으로써 액정층(130)에 포함된 액정을 정렬함으로써 제1 영역(100)의 투과율을 향상시킬 수 있다. 즉, 빛샘 현상을 이용하여 제1 영역(100)을 통해 외부 배경 이미지를 관찰할 수 있도록 하여, 액정 표시 장치(1)의 투과율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상술한 구성 및 동작은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)에 관한 것으로, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 액정 표시 장치(1)를 구동하는 모드에 따라 제1 전극(160)와 제2 전극(180)의 위치 및 형태, 제1 편광자(140)와 제2 편광자(150)의 정렬 등 다양한 구성이 달라질 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(2)는, 화상을 구현하는 제1 영역(100)과 외광이 투과하는 제2 영역(200)으로 구획된 제1 기판(210), 제1 기판(210)과 대향하는 제2 기판(220), 제1 기판(210)과 제2 기판(220)의 사이에 배치된 액정층(230), 제1 기판(210)의 일면에 배치된 제1 편광자(240) 및 제2 기판(220)의 일면에 배치된 제2 편광자(250)를 포함할 수 있다.
상기 제1 편광자(240) 및 제2 편광자(250)는 각각 제2 영역(200)에 위치하는 개구(H1, H3)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 영역(200)에는 제1 편광자(240) 및 제2 편광자(250)가 배치되지 않을 수 있으며, 따라서 제2 영역(200)의 투과율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 편광자(240)는 제1 기판(210)과 액정층(230) 사이에 배치되며, 제2 편광자(250)는 제2 기판(220)의 제1 기판(210)에 대향하는 면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 편광자(240) 및 제2 편광자(250)는 패터닝이 용이하도록 와이어 그리드 편광자(WGP; wire-grid polarizer)로 구성될 수 있다.
상기 제1 편광자(240) 상에는 컬러 필터(291) 및 블랙 매트릭스(292)가 배치될 수 있으며, 컬러 필터(291) 및 블랙 매트릭스(292) 상에는 제2 전극(280), 절연층(270) 및 제1 전극(260)이 배치될 수 있다. 제2 편광자(250)를 제외한 나머지 구성은 도 2의 액정 표시 장치(1)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 4는 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는, 화상을 구현하는 제1 영역(100)과 외광이 투과하는 제2 영역(200)으로 구획된 제1 기판(310), 제1 기판(310)과 대향하는 제2 기판(320), 제1 기판(310)과 제2 기판(320)의 사이에 배치된 액정층(330), 제1 기판(310)의 일면에 배치된 제1 편광자(340) 및 제2 기판(320)의 일면에 배치된 제2 편광자(350)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(310) 및 제2 기판(320)은 투명 기판일 수 있으며, 사용자는 컬러 필터(391) 및 블랙 매트릭스(392)가 배치되어 있지 않은 제2 영역(200)을 통해 외부의 배경 이미지를 볼 수 있다.
상기 제1 기판(310)과 액정층(330) 사이에는, 와이어 그리드 편광자 등으로 구성된 제1 편광자(340)가 배치될 수 있으며 제1 편광자(340)는 제2 영역(200)에 위치하는 개구(H1)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 편광자(340)는 제1 영역(100)에만 배치될 수 있다. 제2 영역(200)은 화상을 구현하지 않는 영역으로, 제2 영역(200)에 의해 배치된 구성 요소를 최소화함으로써 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 편광자(340) 상에는 컬러 필터(391) 및 블랙 매트릭스(392)가 배치될 수 있으며, 컬러 필터(391)는 부화소들 각각에 대응되도록 패터닝되어 있으며 블랙 매트릭스(392)는 컬러 필터(391) 사이에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(392)는 또한, 제1 영역(100)과 제2 영역(200)의 사이에도 배치될 수 있다.
상기 컬러 필터(391) 상에는 제1 전극(360)이 배치될 수 있다. 제1 전극(360)은 부화소 별로 서로 전기적으로 독립적으로 배치될 수 있으며, 스위칭 소자(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 기판(320)의 제1 기판(310)에 대향되는 면에는, 제2 전극(380)이 배치될 수 있다. 제2 전극(380)은 공통 전극으로써 액정 표시 장치(3)에 포함된 모든 화소에 공통적으로 전압을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따른 제2 전극(380)은 투명 전극일 수 있으며 제2 기판(320)의 제1 영역(100) 및 제2 영역(200) 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 전극(380)에 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 전극(360)에 전압이 인가되면, 제2 전극(380)과 제1 전극(360) 사이에 전기장이 발생하며, 상기 전기장에 의해 액정층(330)에 포함된 액정이 정렬될 수 있다. 상기 전기장은 도 2의 액정 표시 장치(1)와 달리 수직한 방향으로 발생될 수 있으며, 액정층(330)에 포함된 액정은 수직 방향 또는 나선형으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판(320)의 제1 기판(310)에 대향하는 면의 반대면에는 제2 편광자(350)가 배치될 수 있으며, 제2 편광자(350)는 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 대응되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 편광자(340)와 제2 편광자(350)는 실질적으로 서로 수직인 편광축을 가질 수 있으며, 제1 편광자(340)를 투과한 광은 소정의 방향으로 편광되며, 정렬된 액정에 의해 편광 방향이 약 90도 돌아간 후 제2 편광자(350)를 투과할 수 있다. 액정이 정렬되어 있지 않은 경우에는, 액정층(330)을 투과한 광이 제2 편광자(350)를 통과할 수 없다. 제2 영역(200)에는 제1 전극(360)이 배치되지 않으므로, 전기장이 발생되지 않아 액정이 정렬하지 않으며, 제1 편광자(340)가 배치되지 않으므로 외부로부터 입사된 광은 제1 기판(310), 액정층(330), 제2 전극(380), 제2 기판(320) 및 제2 편광자(350)를 통과하여 사용자에 도달할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(4)는, 화상을 구현하는 제1 영역(100)과 외광이 투과하는 제2 영역(200)으로 구획된 제1 기판(410), 제1 기판(410)과 대향하는 제2 기판(420), 제1 기판(410)과 제2 기판(420)의 사이에 배치된 액정층(430), 제1 기판(410)의 일면에 배치된 제1 편광자(440) 및 제2 기판(420)의 일면에 배치된 제2 편광자(450)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(410) 및 제2 기판(420)은 투명 기판일 수 있으며, 사용자는 컬러 필터(491) 및 블랙 매트릭스(492)가 배치되어 있지 않은 제2 영역(200)을 통해 외부의 배경 이미지를 볼 수 있다.
상기 제1 기판(410)의 제2 기판(420)에 대향하는 면의 반대면에는 와이어 그리드 편광자 등으로 구성된 제1 편광자(440)가 배치될 수 있으며, 제1 편광자(440)는 제2 영역(200)에 위치하는 개구(H1)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 편광자(440)는 제1 영역(100)에만 배치될 수 있다. 제2 영역(200)은 화상을 구현하지 않는 영역으로, 제2 영역(200)에 의해 배치된 구성 요소를 최소화함으로써 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 기판(410)의 제2 기판(420)에 대향하는 면에는 제1 전극(460)이 배치될 수 있으며, 제1 전극(460)은 부화소 별로 서로 전기적으로 독립적으로 배치될 수 있으며, 스위칭 소자(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 기판(420)의 제1 기판(410)에 대향하는 면 상에는, 컬러 필터(491) 및 블랙 매트릭스(492)가 배치될 수 있다. 상기 컬러 필터(491)는 부화소들 각각에 대응되도록 패터닝되어 있으며 블랙 매트릭스(492)는 컬러 필터(491) 사이에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(492)는 또한, 제1 영역(100)과 제2 영역(200)의 사이에도 배치될 수 있다.
상기 제2 기판(420) 상에는, 컬러 필터(491) 및 블랙 매트릭스(492)를 덮도록 오버코트층(493)이 배치될 수 있으며, 오버코트층(493) 상에는 제2 전극(480)이 배치될 수 있다. 제2 전극(480)은 공통 전극으로써 액정 표시 장치(4)에 포함된 모든 화소에 공통적으로 전압을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따른 제2 전극(480)은 투명 전극일 수 있으며 제2 기판(420)의 제1 영역(100) 및 제2 영역(200) 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 전극(480)에 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 전극(460)에 전압이 인가되면, 제2 전극(480)과 제1 전극(460) 사이에 전기장이 발생하며, 상기 전기장에 의해 액정층(430)에 포함된 액정이 정렬될 수 있다. 상기 전기장은 도 2의 액정 표시 장치(1)와 달리 수직한 방향으로 발생될 수 있으며, 액정층(430)에 포함된 액정은 수직 방향 또는 나선형으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따르며, 제2 기판(420)의 제1 기판(410)에 대향하는 면의 반대면에는 제2 편광자(450)가 배치될 수 있으며, 제2 편광자(450)는 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 대응되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 편광자(440)와 제2 편광자(450)는 실질적으로 서로 수직인 편광축을 가질 수 있으며, 제1 편광자(440)를 투과한 광은 소정의 방향으로 편광되며, 정렬된 액정에 의해 편광 방향이 약 90도 돌아간 후 제2 편광자(450)를 투과할 수 있다. 액정이 정렬되어 있지 않은 경우에는, 액정층(430)을 투과한 광이 제2 편광자(450)를 통과할 수 없다. 제2 영역(200)에는 제1 전극(460)이 배치되지 않으므로, 전기장이 발생되지 않아 액정이 정렬하지 않으며, 제1 편광자(440)가 배치되지 않으므로 외부로부터 입사된 광은 제1 기판(410), 액정층(430), 제2 전극(480), 제2 기판(420) 및 제2 편광자(350)를 통과하여 사용자에 도달할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(5)는 상술한 실시예들에 따른 액정 표시 장치(1, 2, 3, 4)에 포함된 제1 기판(110, 210, 310, 410)의 제2 기판(120, 220, 320, 420)에 대향하는 면의 반대면 상에 배치된 도광판(510) 및 도광판(510)에 광을 공급하는 광원부(520)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부(520)는 도광판(510)의 측면에 대향하도록 배치되며, 도광판(510)은 광이 투과할 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 상기 광원부(520)는 발광 다이오드(LED) 등으로 구성될 수 있으며 백색광을 방출할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 액정 표시 장치(5)가 컬러 필터 대신 형광체로 구성된 색 변환층을 포함하는 경우, 광원부(520)는 청색광을 방출할 수도 있다.
상기 광원부(520)로부터 방출된 광은 도광판(510)으로 입사될 수 있으며, 도광판(510)에 의해 넓은 면적에 걸쳐 균일화된 광은, 제1 기판(110, 210, 310, 410)에 조사될 수 있다. 주변광이 지나치게 약한 경우 등 필요에 따라, 상기 광원부(520)를 온(on) 시킴으로써 액정 표시 장치(5)로부터 화상을 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과율이 향상된 시 시-쓰루 액정 표시 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 2, 3, 4, 5: 액정 표시 장치 100: 제1 영역
200: 제2 영역 110, 210, 310, 410: 제1 기판
120, 220, 320, 420: 제2 기판 130, 230, 330, 430: 액정층
140, 240, 340, 540: 제1 편광자 150, 250, 350, 450: 제2 편광자
160, 260, 360, 460: 제1 전극 180, 280, 380, 480: 제2 전극
191, 291, 391, 491: 컬러 필터 192, 292, 392, 492: 블랙 매트릭스
510: 도광판 520: 광원부

Claims (7)

  1. 화상을 구현하는 제1 영역과, 외광이 투과하는 제2 영역으로 구획된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층;
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 편광자;
    상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 편광자;
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치되며, 입사되는 광에 소정의 색을 부여하는 컬러 필터;
    상기 컬러 필터를 구획하는 블랙 매트릭스;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 전극과 함께 상기 액정층에 전기장을 발생시키는 제2 전극;을 포함하며,
    상기 컬러 필터 및 상기 블랙 매트릭스는 상기 제2 영역에 배치되지 않으며,
    제1 전극 및 제2 전극은 상기 액정층과 상기 제1 기판 사이에 배치되되, 상기 제2 영역에 위치하지 않으며,
    상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자 중 적어도 하나는 상기 제2 영역에 위치하는 개구를 포함하되, 상기 개구는 평면 상에서 상기 블랙 매트릭스와 중첩하지 않는, 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 개구를 포함하는 상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자 중 적어도 하나는 와이어 그리드 편광자(WGP; wire-grid polarizer)인, 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 편광자와 상기 제2 편광자는 실질적으로 서로 수직인 편광축을 갖는, 액정 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 제1 방향을 따라 서로 교대로 배치되며,
    상기 제1 영역은, 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 배치되며 서로 다른 색상의 광을 방출하는 제1 부화소, 제2 부화소 및 제3 부화소를 포함하는, 액정 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 기판 상의 적어도 상기 제1 영역에 배치되며, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극 상의 상기 제1 영역에 슬릿(slit) 형태로 배치된, 액정 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상기 제2 기판에 대향하는 면의 반대면 상에 배치된 도광판 및 상기 도광판에 광을 공급하는 광원부를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 도광판의 측면에 대향하도록 배치되며, 상기 도광판은 광이 투과할 수 있는 물질로 구성된, 액정 표시 장치.
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