KR19980015431A - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 액정 표시 소자에 관한 것이다. 투명전극을 갖는 두 개의 기판 및 상기 두 개의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 액정표시소자에 있어서, 상기 액정층이 복수개의 r,b,g 영역으로 되어 있고, 상기 r영역은 적색 파장을, b영역은 청색 파장을, g영역은 녹색 파장을 90% 이상 투과하는 두께로 각각 되어 있는 본 발명의 액정표시소자는 광효율이 우수하고 그 제조비용이 저렴하다.

Description

액정표시소자

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 칼라필터가 없이 칼라를 구현할 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 화상표시소자로는 음극선관(CRT)과 평판소자인 액정표시소자(LCD), 플라즈마 표시소자(PDP) 등이 있다.

상기 화상표시소자중 음극선관은 화질 및 밝기의 측면에서 타소자에 비해 월등히 우수한 성능을 갖고 있다. 그러나 대형 스크린에 적용하기에는 부피가 너무 크고, 무겁다는 단점을 갖고 있다.

반면에 평판표시소자는 음극선관에 비해 부피와 무게가 매우 작다는 장점이 있으므로 여러 분야에서 널리 이용되고 있다. 특히, 액정은 취급이 용이하고 외부 전계인가 여부에 의해 결정성이 변화되는 고유의 특성이 있기 때문에, 전자 계산기의 표시부와 같은 소형에서부터 노트북 컴퓨터의 대형에 이르기까지 액정 표시 소자가 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 액정 표시 소자에 있어 칼라 표시의 실용화는 액정에 의한 숫자 표시의 적용에는 물론이고, 문장표시, 아날로그 표시, 그래픽 표시 등 다양한 분야에 액정 표시 소자의 용도를 확대하는데 있어 중요한 역할을 하고 있다.

흔히 쓰이고 있는 칼라 액정표시소자는 적색, 청색, 녹색의 3개의 칼라 필터가 모자이크상 또는 트라이앵글상으로 배치되어 있다.

칼라 액정표시소자의 칼라 구현의 원리는 이러한 3색의 칼라 필터와 액정의 스위칭 기능과의 조합에 의한 가법혼색에 의한 것이다. 즉, 전계의 인가에 의해 초기 배열상태가 변화하는 액정의 특성에 기초하여 광의 투과 정도가 정해지고 이렇게 투과된 광이 적색, 청색, 녹색의 칼라 필터를 통과하면서 적색, 청색, 녹색만이 투과되어 3색의 가법혼색에 의하여 하나의 도트(dot)를 구성하여 칼라가 구현되는 것이다.

도 1에는 칼라 필터를 가지고 있는 칼라 액정 표시 소자의 구조를 나타내는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 제1도를 참조하여, 일반적인 칼라 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 칼라 필터를 제작하려면, 하부 기판(10) 위에 블랙 매트릭스 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 다음에, 기판의 전표면에 걸쳐 적색 안료가 분산되어 있는 감광성 수지를 도포하고, 베이킹, 노광 및 현상 과정을 거쳐 적색 필터층(11a)을 형성한다. 녹색 필터층(11b)과 청색 필터층(11c)도 상기 적색 필터층과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 이후에 액정을 구동할 수 있는 ITO 전극막(12a)을 소정의 패턴으로 형성한다.

상기와 같이 형성된 칼라 필터를 구비한 하부 기판(10)과 소정 패턴의 ITO 전극막(12b)이 형성된 상부 기판(17)의 전면에 배향막(13a, 13b)을 형성한다. 이어 배향막(13a, 13b) 사이에 스페이서(14)를 두고 두 개의 기판을 실란트(15)로 접합한 다음, 배향막(13a, 13b) 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정(16)을 주입하는 방법을 통하여 액정 표시 소자가 형성된다.

상기한 바와 같이, 종래의 칼라 액정 표시 소자는 색을 표현하기 위하여 칼라 필터를 사용한다. 그러나, 칼라 필터는 고가이므로 액정 표시 소자의 제조비용이 많이 들고 또한 칼라 필터가 설치됨으로서 광투과율이 14% 정도로 낮아져서 사실상 고투과형 칼라 액정표시소자를 실현하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 칼라 필터 제조시 발생되는 막두께의 불균일에 의해 색표시의 재현이 불균일할 가능성이 있고, 칼라 필터의 단차에 의하여 액정 배향시 디펙트(defect)가 발생할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 고가의 칼라 필터 없이도 칼라를 구현할 수 있어 액정표시소자의 제조비용이 저렴하고 액정층의 광효율이 우수하며 액정의 배향 디펙트가 감소된 액정표시소자를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 액정층 두께에 따른 파장의 투과율 및 그에 따른 칼라를 나타내는 그래프이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20. 하부기판 21a, 21b. 두께 조절 패턴

22a, 22b, 22c, 22d. 투명전극

23a, 23b, 23c, 23d. 배향막

24. 스페이서25. 실란트

26. 액정

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 투명전극을 갖는 두 개의 기판 및 상기 두 개의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 액정표시소자에 있어서, 상기 액정층이 복수개의 r,b,g 영역으로 되어 있고, 상기 r영역은 적색 파장을, b영역은 청색 파장을, g영역은 녹색 파장을 90% 이상 투과하는 두께로 각각 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자가 제공된다.

본 발명에서는, 상기 액정층은 강유전성 액정으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정표시소자는 액정층의 두께를 조절하여 투과광의 특정 파장을 필터링(filtering)함으로써, 칼라 필터가 없이 색채를 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명의 원리를 상세히 설명하기로 한다.

일반적으로 액정은 광학적 이방성 물질로서, 입사된 빛은 액정층을 통과하면서 편광되어 그 위상이 바뀌게 되어 입사광에 대해 위상차(Retardation)가 일어난다. 입사광에 대하여 통과하는 광의 비율이 투과율이며 이때 투과율은 광의 파장에 따라 다르게 일어날 뿐 아니라 사용하는 액정의 종류 및 액정층의 두께에 따라서도 다르게 나타나는데, 강유전성 액정의 경우에는 액정층을 통과한 빛의 투과율은 다음과 같다.

T = sin2(2｜H)sin2(｜P｜$nd/λ)

단 여기서,｜H : 액정의 비틀림각00

λ: 입사광의 파장

｜$n: 액정의 굴절율 이방성

d: 액정층의 두께

즉, 빛의 투과율은 액정층의 두께 및 입사광의 파장에 따라 변하는데, 액정층의 두께를 변화시키면서 투과율을 적색, 청색 및 녹색의 각각의 파장에 따라 계산하면 특정한 두께에서 적색, 청색 및 녹색 파장의 투과율이 각각 최대가 되며 이에 대한 시뮬레이션의 결과는 도 3에 나타나 있다.

도 3은 액정층의 두께에 대한 적색, 청색 및 녹색 파장의 투과율을 나타내는 그래프이다.

상기 시뮬레이션에 의하면 액정층의 두께가 3.0㎛에서 청색 파장의 투과율이 최대가 되고 3.8㎛에서 적색 파장의 투과율이, 그리고 4.5㎛에서 적색 파장의 투과율이 최대가 된다. 이러한 원리를 이용하여 액정층의 두께를 조절하여 주면 칼라 필터를 적용하지 않고 칼라를 구현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 중심으로 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 칼라 액정 표시 소자 패널을 나타내는 단면도이다. 구체적으로 하부 기판(20)에 녹색, 청색 및 적색 칼라 필터 대신에 시뮬레이션에 의해 계산된 두께만큼의 액정층이 형성될 수 있도록 두께 조절패턴(21a,21b)을 형성하고 투명전극막(22a,22b,22c)을 형성한다. 상기와 같이 형성된 하부 기판(10)과 소정 패턴의 투명 전극막(22d)이 형성된 상부 기판(27)의 전면에 배향막(23a, 23b, 23c, 23d)을 형성한다. 이어 배향막(23a, 23d) 사이에 스페이서(24)를 두고 두 개의 기판을 실란트(25)로 접합한 다음, 절연층 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정(26)을 주입하는 방법을 통하여 액정 표시 소자가 형성된다. 완성된 칼라 액정 표시 소자 패널은 기존의 적색, 청색 및 녹색의 칼라 필터 대신에 특정 두께를 가지는 액정층으로 칼라를 구현할 수 있다.

본 발명의 액정표시소자는 일반적인 투과형 외에도 반사형으로도 사용될 수 있다. 이때 액정표시소자의 액정층의 두께는 1/2의 위상차를 갖도록 그 두께를 시뮬레이션에서 나온 두께의 절반으로 각각 형성한다. 반사형의 경우 입사되어 액정층을 통과하면서 1/2의 위상차를 가지고 반사되어 다시 통과하면서 1/2의 위상차를 가지게 되어 결국 투과형 액정표시소자와 같이 적색, 녹색, 청색의 칼라가 구현되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 소자 패널은 칼라 필터를 사용하지 않으므로 제조비용이 저렴하고 칼라 필터의 단차로 인한 액정의 배향 디펙트가 감소되며 광효율 또한 증가되어 그 성능이 우수하다.

Claims (4)

1. 투명전극을 갖는 두 개의 기판: 및

   상기 두 개의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 액정표시소자에 있어서,

   상기 액정층이 복수개의 r,b,g 영역으로 되어 있고,

   상기 r영역은 적색 파장을, b영역은 청색 파장을, g영역은 녹색 파장을 90% 이상 투과하는 두께로 각각 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정층을 구성하는 액정은 강유전성 액정인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 투명전극을 갖는 두 개의 기판: 및

   상기 두 개의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하는 액정표시소자에 있어서,

   상기 액정층이 복수개의 r,b,g 영역으로 되어 있고,

   상기 r영역은 적색 파장을, b영역은 청색 파장을, g영역은 녹색 파장을 90% 이상 투과하는 두께의 1/2의 두께로 각각 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
4. 제3항에 있어서, 상기 반사형 액정표시소자에 입사된 광이 반사되기전에 1/2의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.