KR19980083634A - Color liquid crystal display device - Google Patents

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KR19980083634A
KR19980083634A KR1019970019011A KR19970019011A KR19980083634A KR 19980083634 A KR19980083634 A KR 19980083634A KR 1019970019011 A KR1019970019011 A KR 1019970019011A KR 19970019011 A KR19970019011 A KR 19970019011A KR 19980083634 A KR19980083634 A KR 19980083634A
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liquid crystal
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display device
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KR1019970019011A
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Inventor
김성호
이상록
Original Assignee
손욱
삼성전관 주식회사
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Abstract

본 발명은 칼라필터없이 다양한 칼라를 구현할 수 있는 투과형 및 반사형 칼라 액정표시소자를 개시한다. 상기 액정표시소자는 두께조절막, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 설치되어 있으며, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되어 있는 액정층;을 포함하고 있고, 상기 액정층의 일표면이 각각 서로 다른 투명전극층을 갖는 복수개의 제1, 제2 및 제3영역으로 이루어져 있고, 상기 제1, 제2 및 제3영역이 각각 2개 이상의 막단차를 갖는 보조영역들로 이루어져 있고, 상기 보조영역들이 적색, 녹색 및 청색파장중 선택된 한 파장을 최대한으로 투과하는 소정의 두께로 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 액정표시소자는 칼라 필터를 사용하지 않으므로 제조비용이 저렴하고 칼라 필터의 단차로 인한 액정의 배향 디펙트가 감소되며 광효율 또한 증가되어 그 성능이 우수하다. 또한 액정 디스플레이의 한 LAT당 구현가능한 색수가 증가한다.The present invention discloses a transmissive and reflective color liquid crystal display device capable of realizing various colors without a color filter. The liquid crystal display device may include a first substrate on which a thickness control film, a transparent electrode film, and an alignment film are sequentially formed; A second substrate disposed to face the first substrate and having a transparent electrode film and an alignment film sequentially formed thereon; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein one surface of the liquid crystal layer comprises a plurality of first, second, and third regions each having a different transparent electrode layer. Each of the first, second and third regions is composed of auxiliary regions each having two or more film steps, and the auxiliary regions have a predetermined thickness that transmits a maximum wavelength selected from red, green, and blue wavelengths. It is characterized by consisting of each. Since the liquid crystal display device according to the present invention does not use the color filter, the manufacturing cost is low, the alignment defect of the liquid crystal due to the step of the color filter is reduced, and the light efficiency is also increased, thereby improving its performance. The number of colors that can be implemented per LAT of the liquid crystal display also increases.

Description

칼라 액정표시소자Color liquid crystal display device

본 발명은 칼라 액정표시소자에 관한 것으로서, 칼라필터 없이 다양한 칼라를 구현할 수 있는 칼라 액정표시소자에 관한 것이다.The present invention relates to a color liquid crystal display device, and to a color liquid crystal display device capable of realizing various colors without a color filter.

현재 사용되고 있는 화상표시소자로는 음극선관(CRT), 액정표시소자(LCD), 플라즈마 표시소자(PDP) 등이 있다.Currently used image display devices include a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display device (PDP), and the like.

상기 화상표시소자중 음극선관은 타소자에 비해 우수한 화질을 갖고 있다. 그러나 대형 스크린에 적용하기에는 부피가 너무 크고, 무겁다는 단점을 갖고 있다.Among the image display devices, the cathode ray tube has better image quality than other devices. However, it has the disadvantage of being too bulky and heavy for large screens.

반면에 액정표시소자는 음극선관에 비해 부피와 무게가 매우 작다는 장점이 있어서 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 액정표시소자가 광범위하게 사용되고 있다.On the other hand, the liquid crystal display device is widely used in various fields because it has the advantage that the volume and weight is very small compared to the cathode ray tube. In particular, liquid crystals are easy to handle and have inherent characteristics in which crystallinity changes depending on whether or not an external electric field is used. Therefore, liquid crystal display devices have been widely used from small sizes such as display units of electronic calculators to large sizes of notebook computers.

통상적인 칼라 액정표시소자에서는, 기판에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3개의 칼라필터층이 형성되어 있다. 이러한 액정표시소자에서 칼라가 구현되는 원리는 이러한 3색의 칼라필터와 액정의 스위칭 기능과의 조합에 의한다. 즉, 전계의 인가에 의해 초기 배열상태가 변화하는 액정의 특성에 기초하여 광의 투과율이 정해지고 이렇게 투과된 광이 적색, 청색 및 녹색의 칼라필터를 통과하면서 적색, 청색 및 녹색만이 투과되어 3색의 가법 혼색에 의하여 칼라가 구현되는 것이다.In a conventional color liquid crystal display element, three color filter layers of red (R), green (G), and blue (B) are formed on a substrate. The principle of color implementation in such a liquid crystal display device is based on a combination of the three color filter and the switching function of the liquid crystal. That is, the transmittance of light is determined based on the characteristics of the liquid crystal whose initial arrangement is changed by the application of an electric field, and the transmitted light passes through the red, blue, and green color filters, and only red, blue, and green are transmitted. Color is implemented by adding color.

도 1에는 칼라필터가 구비된 칼라 액정표시소자의 구조를 나타내는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하여, 일반적인 칼라 액정표시소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a color liquid crystal display device with a color filter. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a general color liquid crystal display device is as follows.

먼저, 기판 (10) 위에 블랙매트릭스 패턴(미도시)을 형성한다. 이어서, 기판(10)의 전체표면상에 걸쳐 적색 안료가 분산되어 있는 감광성 수지 조성물을 도포, 건조, 노광 및 현상 과정을 거쳐 적색 칼라필터층 (11a)을 형성한다. 녹색 칼라필터층 (11b)과 청색 칼라필터층 (11c)을 상기 적색 칼라필터층과 동일한 방법으로 형성한다. 이후에 액정을 구동할 수 있는 ITO 전극막 (12a)을 소정의 패턴으로 형성한다.First, a black matrix pattern (not shown) is formed on the substrate 10. Subsequently, the red color filter layer 11a is formed by apply | coating, drying, exposing, and developing a photosensitive resin composition in which the red pigment is disperse | distributed on the whole surface of the board | substrate 10. FIG. The green color filter layer 11b and the blue color filter layer 11c are formed in the same manner as the red color filter layer. Thereafter, the ITO electrode film 12a capable of driving the liquid crystal is formed in a predetermined pattern.

상기와 같이 칼라 필터가 구비된 제1기판 (10)과 소정 패턴의 ITO 전극막 (12b)이 형성된 제2기판 (17)상에 배향막 (13a) 및 (13b)을 각각 형성한다. 이어서 배향막 (13a)과 배향막 (13b) 사이에 스페이서 (14)를 두고 상기 제1기판 (10) 및 제2기판 (17)을 실재(15)로 접합한 다음, 배향막 (13a) 및 배향막 (13b) 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정을 주입하여 액정층 (16)을 형성함으로써 액정표시소자를 완성한다.As described above, the alignment layers 13a and 13b are formed on the first substrate 10 provided with the color filter and the second substrate 17 on which the ITO electrode film 12b of the predetermined pattern is formed. Subsequently, the first substrate 10 and the second substrate 17 are bonded to each other with a real material 15 with a spacer 14 between the alignment film 13a and the alignment film 13b, and then the alignment film 13a and the alignment film 13b. The liquid crystal is formed by injecting the liquid crystal into the cell gap formed between the two layers to complete the liquid crystal display device.

상기한 바와 같이, 종래의 칼라 액정표시소자는 색을 표현하기 위하여 칼라필터가 사용된다. 그러나, 칼라필터 제조시 비용이 많이 소요되어 액정표시소자의 제조단가를 상승시킬 뿐만 아니라 칼라필터의 설치로 광투과율이 약 14% 정도로 낮아져서 사실상 고투과형 칼라 액정표시소자를 실현하기가 어렵다는 문제가 있다. 이밖에도, 칼라필터 제조시 발생되는 막두께의 불균일로 인하여 색표시의 재현성이 불량하고, 칼라필터의 막단차에 의하여 액정 배향시 디텍트(defect)가 발생할 수 있다.As described above, in the conventional color liquid crystal display device, a color filter is used to express colors. However, there is a problem in that it is difficult to realize a high transmissive color liquid crystal display device because the cost of manufacturing the color filter is high and not only raises the manufacturing cost of the liquid crystal display device but also lowers the light transmittance of about 14% by installing the color filter. . In addition, reproducibility of color display is poor due to film thickness nonuniformity generated during color filter manufacture, and defects may occur during liquid crystal alignment due to the film step difference of the color filter.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 칼라필터없이 칼라를 구현할 수 있는 액정표시소자가 제안되었다.In order to solve the above problems, as shown in FIG. 2, a liquid crystal display device capable of realizing a color without a color filter has been proposed.

도 2를 참조하면, 제1기판 (20)에 적색, 녹색 및 청색 칼라필터 대신에 시뮬레이션에 의해 계산된 두께만큼의 액정층이 형성될 수 있도록 두께 조절막 (21a, 21b)이 형성되어 있고, 그 상부에 투명전극막 (22a), (22b) 및 (22c)가 각각 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, thickness control films 21a and 21b are formed on the first substrate 20 so that a liquid crystal layer having a thickness calculated by simulation can be formed in place of the red, green and blue color filters. Transparent electrode films 22a, 22b, and 22c are formed on the upper side, respectively.

이어서, 상기와 같이 형성된 제1기판 (20)과 소정 패턴의 투명전극막 (22d)이 형성된 제2기판 (27)의 전면에는 배향막 (23a), (23b), (23c) 및 (23d)이 각각 형성되어 있다. 이 때 고품위의 액정표시소자를 제조하기 위해서는 상기 투명전극막과 배향막사이에 절연막(미도시)을 더 형성하기도 한다.Subsequently, alignment films 23a, 23b, 23c and 23d are formed on the entire surface of the first substrate 20 formed as described above and the second substrate 27 on which the transparent electrode film 22d of the predetermined pattern is formed. Each is formed. At this time, in order to manufacture a high-quality liquid crystal display device, an insulating film (not shown) may be further formed between the transparent electrode film and the alignment film.

상기 배향막 (23a)과 배향막(23d) 사이에 스페이서 (24)를 두고 두 개의 기판이 접합되어 있고, 두 기판사이의 공간에 형성된 셀 갭내에는 액정층 (26)이 형성되어 있다.Two substrates are bonded to each other with a spacer 24 between the alignment layer 23a and the alignment layer 23d, and a liquid crystal layer 26 is formed in a cell gap formed in the space between the two substrates.

상기와 같은 구조를 갖는 액정표시소자는 기존의 적색, 청색 및 녹색의 칼라 필터 대신에 특정 두께를 가지는 액정층을 형성함으로써 칼라를 구현할 수 있다.The liquid crystal display device having the structure as described above may implement color by forming a liquid crystal layer having a specific thickness instead of the existing red, blue, and green color filters.

그러나, 이러한 액정표시소자에서는 단위도트당 하나의 그레이 레벨(gray lebel)을 갖는 색상만을 표현할 수 있어서 구현가능한 색수가 최대 8색으로 제한된다는 문제점이 있다.However, in such a liquid crystal display device, only one color having one gray level (gray lebel) can be expressed per unit dot, so there is a problem that the number of colors that can be implemented is limited to a maximum of eight colors.

본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 칼라 필터 없이 다양한 칼라를 구현할 수 있는 투과형 칼라 액정표시소자를 제공하는 것이다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a transmissive color liquid crystal display device that can implement a variety of colors without a color filter to solve the above problems.

본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 칼라 필터 없이 다양한 칼라를 구현할 수 있는 반사형 칼라 액정표시소자를 제공하는 것이다.The second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a reflective color liquid crystal display device which can implement various colors without a color filter.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 액정표시소자의 구조를 나타낸 도면이고,1 and 2 are views showing the structure of a liquid crystal display device according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 칼라 액정표시소자의 구조를 나타낸 도면이고,3 is a view showing the structure of a color liquid crystal display device according to the present invention;

도 4는 액정층 두께에 따른 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 파장의 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing changes in transmittance of red (R), green (G), and blue (B) wavelengths according to the thickness of the liquid crystal layer.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10, 20, 30... 제1기판11a... 적색 칼라필터층10, 20, 30 ... First substrate 11a ... Red color filter layer

11b... 녹색 칼라필터층11c... 청색 칼라필터층11b ... green color filter layer 11c ... blue color filter layer

12a, (32b-1), (32b-2), (32b-3), 22a, 22b, 22c, 22d... ITO(투명)전극층12a, (32b-1), (32b-2), (32b-3), 22a, 22b, 22c, 22d ... ITO (transparent) electrode layer

17, 27, 37... 제2기판17, 27, 37 ... 2nd board

13a, 13b, 23a, 23b, 23c, 23d, 33a, 33b... 배향막13a, 13b, 23a, 23b, 23c, 23d, 33a, 33b ... alignment film

14, 24... 스페이서15, 25... 실(seal)재14, 24 ... spacer 15, 25 ... seal

16, 26, 36... 액정층16, 26, 36 ... liquid crystal layer

21a, 21b, 38B1, 38G1, 38R1, 38B2, 38G2... 두께조절막21a, 21b, 38B 1 , 38G 1 , 38R 1 , 38B 2 , 38G 2 ... thickness control film

34a, 34b...절연막34a, 34b insulation film

상기 첫번째 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 두께조절막, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 설치되어 있으며, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되어 있는 액정층;을 포함하고 있고, 상기 액정층의 일표면이 각각 서로 다른 투명전극층을 갖는 복수개의 제1, 제2 및 제3영역으로 이루어져 있고, 상기 제1, 제2 및 제3영역이 각각 2개 이상의 막단차를 갖는 보조영역들로 이루어져 있고, 상기 보조영역들이 적색, 녹색 및 청색파장중 선택된 한 파장을 최대한으로 투과하는 소정의 두께로 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정표시소자가 제공된다.In order to achieve the first object, in the present invention, the first substrate is formed sequentially the thickness control film, the transparent electrode film and the alignment film; A second substrate disposed to face the first substrate and having a transparent electrode film and an alignment film sequentially formed thereon; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein one surface of the liquid crystal layer comprises a plurality of first, second, and third regions each having a different transparent electrode layer. Each of the first, second and third regions is composed of auxiliary regions each having two or more film steps, and the auxiliary regions have a predetermined thickness that transmits a maximum wavelength selected from red, green, and blue wavelengths. There is provided a color liquid crystal display device, each of which is configured.

본 발명에서는 상기 제1기판과 제2기판의 투명전극막과 배향막사이에는 절연막을 더 형성하기도 한다.In the present invention, an insulating film may be further formed between the transparent electrode film and the alignment film of the first and second substrates.

본 발명의 두번째 과제는 두께조절막, 반사막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 설치되어 있으며, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되어 있는 액정층;을 포함하고 있고, 상기 액정층의 일표면이 각각 서로 다른 반사막을 갖는 복수개의 제1, 제2 및 제3영역으로 되어 있고, 상기 제1, 제2 및 제3영역이 각각 2개 이상의 막단차를 갖는 보조영역들로 이루어져 있고, 상기 보조영역들은 적색, 녹색 및 청색파장중 선택된 한 파장을 최대한으로 투과할 수 있도록 조절된 두께의 1/2 두께로 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반사형 칼라 액정표시소자에 의하여 이루어진다.The second object of the present invention is a first substrate in which the thickness control film, the reflective film and the alignment film are sequentially formed; A second substrate disposed to face the first substrate and having a transparent electrode film and an alignment film sequentially formed thereon; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein one surface of the liquid crystal layer comprises a plurality of first, second and third regions each having a different reflective film. Each of the first, second, and third regions consists of auxiliary regions each having two or more film steps, and the auxiliary regions have a thickness adjusted to allow maximum transmission of a selected wavelength among red, green, and blue wavelengths. It is made by a reflective color liquid crystal display device, characterized in that each consisting of 1/2 of the thickness.

상기 반사형 액정표시소자에서, 제1기판의 반사막과 배향막사이 그리고 제2기판의 투명전극막과 배향막사이에 절연막을 더 형성하기도 한다. 이와 같이 절연막을 더 형성하면 반사막과 배향막사이의 막저항이 감소되어 고품위의 액정표시소자를 얻을 수 있게 되므로 보다 바람직하다.In the reflective liquid crystal display device, an insulating film may be further formed between the reflective film and the alignment film of the first substrate and between the transparent electrode film and the alignment film of the second substrate. It is more preferable to further form an insulating film because the film resistance between the reflective film and the alignment film is reduced, so that a high quality liquid crystal display device can be obtained.

상기 액정층은 강유전성 액정으로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 이는 액정층 구성물질로서 강유전성 액정층을 사용하는 경우에는, 액정층의 두께에 따른 적색, 녹색 및 청색 파장의 투과율이 주기적으로 일정하게 변화하기 때문이다. 이에 반하여 액정층 구성물질로서 강유전성이외의 액정을 사용하는 경우에는 액정층의 두께에 따른 투과율의 변화가 불규칙적이므로 바람직하지 못하다.The liquid crystal layer is preferably made of a ferroelectric liquid crystal. This is because when the ferroelectric liquid crystal layer is used as the liquid crystal layer constituent material, the transmittances of the red, green, and blue wavelengths change periodically according to the thickness of the liquid crystal layer. On the other hand, when a liquid crystal other than ferroelectric is used as the liquid crystal layer constituent material, the change in transmittance according to the thickness of the liquid crystal layer is not preferable.

본 발명의 액정표시소자는 액정층의 두께를 조절하여 투과광의 특정 파장을 필터링(filtering)함으로써, 칼라 필터 없이도 칼라를 구현할 수 있으며, 액정층의 두께 차이에 따라 액정 구동 문턱전압의 크기를 달리함으로써 구현할 수 있는 색수를 늘릴 수 있다.The liquid crystal display device of the present invention can implement a color without a color filter by filtering a specific wavelength of transmitted light by adjusting the thickness of the liquid crystal layer, and by varying the magnitude of the liquid crystal driving threshold voltage according to the thickness difference of the liquid crystal layer. You can increase the number of colors you can implement.

일반적으로 액정은 광학적 이방성 물질로서, 입사된 빛이 액정층을 통과하면서 그 위상이 바뀌게 되어 액정층을 통과한 빛은 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 나타난다.In general, liquid crystal is an optically anisotropic material, and the phase of the incident light is changed as the light passes through the liquid crystal layer, and the light passing through the liquid crystal layer causes retardation with respect to the incident light. The ratio of the light passing through the incident light is the transmittance. The transmittance not only occurs differently depending on the wavelength of light, but also varies depending on the type of liquid crystal used and the thickness of the liquid crystal layer.

하기 수식 1은 강유전성 액정층을 통과한 빛의 투과율을 나타낸 것이다.Equation 1 shows the transmittance of light passing through the ferroelectric liquid crystal layer.

[수식 1][Equation 1]

단, 여기에서, θ: 액정의 비틀림각Here, θ: twist angle of liquid crystal

λ: 입사광의 파장λ: wavelength of incident light

△n: 액정의 굴절율 이방성Δn: refractive index anisotropy of the liquid crystal

d: 액정층의 두께d: thickness of liquid crystal layer

상기 수식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 빛의 투과율(T)은 액정층의 두께(d) 및 입사광의 파장(λ)에 따라 변하는데, 액정층의 두께를 변화시키면서 투과율을 청색, 녹색 및 적색의 각각의 파장에 따라 계산하면 특정한 두께에서 적색, 녹색 및 청색 파장의 투과율이 각각 최대가 되며 이에 대한 시뮬레이션의 결과는 도 4에 나타나 있다.As can be seen from Equation 1, the light transmittance (T) varies depending on the thickness (d) of the liquid crystal layer and the wavelength (λ) of the incident light, and the transmittance is changed from blue, green, and red while changing the thickness of the liquid crystal layer. When calculated according to each wavelength of, the transmittances of the red, green, and blue wavelengths are maximized at a specific thickness, respectively, and the results of the simulation are shown in FIG. 4.

도 4는 강유전성 액정층의 두께에 대한 적색, 녹색 및 청색 파장의 투과율을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing transmittances of red, green, and blue wavelengths with respect to the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer.

이를 참조하면, 액정층의 두께가 약 3.0㎛에서 청색 파장의 투과율이 최대가 되고, 약 3.8㎛에서 녹색 파장의 투과율이, 그리고 약 4.5㎛에서 적색 파장의 투과율이 최대가 된다. 이러한 윈리를 이용하여 액정층의 두께를 조절하여 주면 칼라필터를 적용하지 않고 칼라를 구현할 수 있다.Referring to this, when the thickness of the liquid crystal layer is about 3.0 μm, the transmittance of the blue wavelength is maximized, the transmittance of the green wavelength is about 3.8 μm, and the transmittance of the red wavelength is about 4.5 μm. If the thickness of the liquid crystal layer is adjusted by using the winry, color can be realized without applying a color filter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투과형 칼라 액정표시소자를 나타낸 단면도로서, 이와 같은 구조를 갖는 액정표시소자는 기존의 적색, 청색 및 녹색의 칼라필터 대신에 특정 두께를 가지는 액정층을 형성함으로써 칼라를 구현할 수 있다.3 is a cross-sectional view showing a transmissive color liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention. The liquid crystal display device having such a structure includes a liquid crystal layer having a specific thickness instead of the existing color filters of red, blue, and green colors. By forming, the color can be realized.

이를 참조하면, 제1기판 (30)상에는 서로 다른 ITO 전극막 (32b-1), (32b-2) 및 (32b-3)을 갖는 제1영역 (A), 제2영역 (B) 및 제3영역 (C)이 형성되어 있다. 이러한 각 영역 즉, 1도트(DOT)는 서로 다른 두께의 두께조절막에 의하여 3개의 막단차를 갖는 보조영역으로 구성되어 있다. 즉, 제1영역 (A)은 서로 다른 두께를 갖는 두께조절막 (38B2) 및 (38R1)에 의하여 3개의 보조영역으로 이루어져 있고, 제2영역 (B)는 서로 다른 두께를 갖는 두께 조절막 (38B2), (38R1) 및 (38G1)에 의하여 3개의 보조영역으로 이루어져 있다. 또한 제3영역 (C)도 상기 제1영역 (A) 및 제2영역 (B)과 마찬가지로 두께조절막 (38R1), (38G1) 및 (38B1)에 의하여 3개의 보조영역으로 구분되어 있다. 여기에서, 상기 두께조절막들은 투명성 재료로 이루어져 있다. 이러한 투명성 재료는 특별히 제한되지는 않으나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene: BCB, 다우(DOW) 케미칼사)을 주로 사용한다.Referring to this, the first region A, the second region B and the first region 30 having different ITO electrode films 32b-1, 32b-2 and 32b-3 on the first substrate 30 are provided. Three zones (C) are formed. Each of these areas, that is, one dot (DOT) is composed of an auxiliary area having three film steps by thickness control films having different thicknesses. That is, the first region A is composed of three auxiliary regions by the thickness control films 38B 2 and 38R 1 having different thicknesses, and the second region B has thickness adjustments having different thicknesses. The membranes 38B 2 , 38R 1 and 38G 1 consist of three auxiliary regions. In addition, like the first region A and the second region B, the third region C is also divided into three auxiliary regions by the thickness adjusting films 38R 1 , 38G 1 , and 38B 1 . have. Here, the thickness control film is made of a transparent material. Such a transparent material is not particularly limited, but benzocyclobutene (BCB, Dow Chemical Co., Ltd.) is mainly used.

상기 제1영역 (A)의 ITO 전극막 (32b-1)에 전압을 인가하면, 이 때 가하는 전압의 크기에 따라 액정층 (36)의 두께가 작은 보조영역의 액정부터 순차적으로 스위칭되어 색이 구현된다. 예를 들어, 전압 V1을 인가하면, 적색(R1)이 구현되고, V2를 인가하면, 적색과 청색(R1+B2)의 혼합색이 구현되고, V3를 인가하면, 적색, 청색 및 녹색의 혼합색(R1+B2+G2)이 구현된다(단, V1<V2<V3). 이와 동일한 방식에 의하여 제2영역 (B) 및 제3영역 (C)의 색이 각각 구현되어 최대 27색이 표현될 수 있다.When a voltage is applied to the ITO electrode film 32b-1 in the first region A, the color of the liquid crystal layer 36 is sequentially switched from the liquid crystal of the auxiliary region having a small thickness according to the voltage applied thereto. Is implemented. For example, when voltage V 1 is applied, red (R 1 ) is implemented, and when V 2 is applied, a mixed color of red and blue (R 1 + B 2 ) is implemented, and when V 3 is applied, red, A mixed color of blue and green (R 1 + B 2 + G 2 ) is realized (V 1 <V 2 <V 3 ). In the same manner, the colors of the second region B and the third region C may be embodied so that a maximum of 27 colors may be represented.

상기 제1영역 (A), 제2영역 (B) 및 제3영역 (C)의 ITO 전극막 상부에는 절연막 (34b) 및 배향막 (33b)이 순차적으로 형성되어 있다.An insulating film 34b and an alignment film 33b are sequentially formed on the ITO electrode film in the first region A, the second region B, and the third region C. FIG.

상기 제1기판 (30)과 서로 대향되게 설치되어 있는 제2기판 (37)상에는 ITO 전극막 (32a), 절연막 (34a) 및 배향막 (33a)이 순차적으로 형성되어 있다. 그리고 상기 제1기판 (30)과 제2기판 (37)은 실(seal)재에 의하여 접합되어 있다.The ITO electrode film 32a, the insulating film 34a, and the alignment film 33a are sequentially formed on the second substrate 37 provided to face the first substrate 30. The first substrate 30 and the second substrate 37 are joined by a seal material.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 액정표시소자에서는, 하나의 투명전극막에 인가된 전압의 크기에 따라 액정층의 두께가 작은 부분부터 순차적으로 액정이 스위칭됨으로써 광의 투과율이 정해지고, 이렇게 투과된 광에 의하여 1 로우(row) 라인선택시간(Line At a Time: 이하 LAT)당 최대 27색의 색표현이 가능해진다. 즉, 이와 같은 액정표시소자에서는 시분할에 의한 그레이 스케일(gray scale)나 색표시방법을 사용하지 않고서도 한 LAT내에서 최대 27색의 표현이 가능해진다.In the liquid crystal display device having the structure as described above, the liquid crystal is sequentially switched from a portion having a small thickness of the liquid crystal layer according to the magnitude of the voltage applied to one transparent electrode film to determine the transmittance of light, and thus to the transmitted light. This allows up to 27 colors to be expressed per one row Line At a Time (LAT). That is, in such a liquid crystal display device, up to 27 colors can be expressed in one LAT without using a gray scale by time division or a color display method.

본 발명에 따른 칼라 구현방법은 일반적인 투과형 액정표시소자뿐만 아니라 반사형 액정표시소자에도 적용될 수 있다. 반사형 칼라 액정표시소자는 제1기판상의 ITO 전극막 (32b-1), (32b-2) 및 (32b-3)대신 반사막이 형성된다는 것과, 투과된 광이 1/2의 위상차를 갖도록 액정층의 두께를 시뮬레이션에서 계산된 두께의 절반으로 각각 형성한다는 것을 제외하고는, 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 여기에서, 상기 반사막은 알루미늄으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.The color implementation method according to the present invention can be applied to not only a transmissive liquid crystal display but also a reflective liquid crystal display. In the reflective color liquid crystal display device, a reflective film is formed instead of the ITO electrode films 32b-1, 32b-2, and 32b-3 on the first substrate, and the liquid crystal is transmitted so that the transmitted light has a phase difference of 1/2. It has the structure as shown in FIG. 3, except that the thickness of the layer is each formed to half of the thickness calculated in the simulation. Here, the reflecting film is preferably made of aluminum.

본 발명에 따른 액정표시소자는 칼라 필터를 사용하지 않으므로 제조비용이 저렴하고 칼라 필터의 단차로 인한 액정의 배향 디펙트가 감소되며 광효율 또한 증가되어 그 성능이 우수하다. 또한 액정 디스플레이의 한 LAT당 구현가능한 색수가 증가한다.Since the liquid crystal display device according to the present invention does not use the color filter, the manufacturing cost is low, the alignment defect of the liquid crystal due to the step of the color filter is reduced, and the light efficiency is also increased, thereby improving its performance. The number of colors that can be implemented per LAT of the liquid crystal display also increases.

Claims (6)

두께조절막, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 설치되어 있으며, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되어 있는 액정층;을 포함하고 있고,A first substrate on which a thickness control film, a transparent electrode film, and an alignment film are sequentially formed; A second substrate disposed to face the first substrate and having a transparent electrode film and an alignment film sequentially formed thereon; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate. 상기 액정층의 일표면이 각각 서로 다른 투명전극층을 갖는 복수개의 제1, 제2 및 제3영역으로 이루어져 있고,One surface of the liquid crystal layer is composed of a plurality of first, second and third regions each having a different transparent electrode layer, 상기 제1, 제2 및 제3영역이 각각 2개 이상의 막단차를 갖는 보조영역들로 이루어져 있고,The first, second and third regions each consist of auxiliary regions having two or more film steps, 상기 보조영역들이 적색, 녹색 및 청색파장중 선택된 한 파장을 최대한으로 투과하는 소정의 두께로 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정표시소자.And the auxiliary regions each have a predetermined thickness that transmits at most one selected from among red, green, and blue wavelengths. 제1항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판의 투명전극막과 배향막사이에 절연막이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정표시소자.The color liquid crystal display device according to claim 1, wherein an insulating film is further formed between the transparent electrode film and the alignment film of the first and second substrates. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액정층이 강유전성 액정으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정표시소자.The color liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal layer is made of a ferroelectric liquid crystal. 두께조절막, 반사막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 설치되어 있으며, 투명전극막 및 배향막이 순차적으로 형성되어 있는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되어 있는 액정층;을 포함하고 있고,A first substrate on which a thickness control film, a reflection film, and an alignment film are sequentially formed; A second substrate disposed to face the first substrate and having a transparent electrode film and an alignment film sequentially formed thereon; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate. 상기 액정층의 일표면이 각각 서로 다른 반사막을 갖는 복수개의 제1, 제2 및 제3영역으로 되어 있고,One surface of the liquid crystal layer has a plurality of first, second and third regions each having a different reflective film, 상기 제1, 제2 및 제3영역이 각각 2개 이상의 막단차를 갖는 보조영역들로 이루어져 있고,The first, second and third regions each consist of auxiliary regions having two or more film steps, 상기 보조영역들은 적색, 녹색 및 청색파장중 선택된 한 파장을 최대한으로 투과할 수 있도록 조절된 두께의 1/2 두께로 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반사형 칼라 액정표시소자.And the auxiliary regions each have a thickness of 1/2 of a thickness adjusted to transmit a selected wavelength among red, green, and blue wavelengths to the maximum. 제4항에 있어서, 상기 제1기판의 반사막과 배향막사이 그리고 상기 제2기판의 투명전극과 배향막사이에 절연막이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 칼라 액정표시소자.The reflective color liquid crystal display device according to claim 4, wherein an insulating film is further formed between the reflective film and the alignment film of the first substrate and between the transparent electrode and the alignment film of the second substrate. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 액정층이 강유전성 액정으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반사형 칼라 액정표시소자.The reflective color liquid crystal display device according to claim 4 or 5, wherein the liquid crystal layer is made of a ferroelectric liquid crystal.
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