KR20010041077A - 음영 경계면을 갖는 반사성 ｌｃｄ - Google Patents

Abstract

장치의 활성 디스플레이 영역 주위에 댐(dam)을 갖는 경계면 구조를 포함하는 투사형 디스플레이 장치가 제공되는데, 경계면 구조는 어떤 구동 전압도 인가되지 않았을 때 이 영역을 시청자에게 어둡게 나타내기 위해서 복굴절을 수동적(passively)으로 제어하는 동안, 이 광을 반사시킴으로써 입사 광으로부터 임의의 언더라잉 장치 회로를 차폐시킨다. 바람직하게, 댐은 접착제 봉인 부분과 활성 영역 사이에 위치하고, 댐의 두께는 보상된 LC 효과와 댐의 상단에 얇은 LC 물질 층을 허용하는 두께가 되며, 그러한 경우에, 접착제 봉인 부분과 활성 영역 사이의 경계면 구조는 봉인 라인이 조립동안에 압착될 때 접착제가 활성 영역 스며들어가는 것을 방지하는데 또한 효과적이다. 높은 복굴절 물질과 외부 보상 포일을 통해, 고도의 광 소광이 경계면에 걸쳐 달성된다. 또한, 활성 플레이트 상에 경계면을 형성하는 것은 수동 플레이트의 정확한 배치가 필요하지 않다는 것을 의미한다.

Description

음영 경계면을 갖는 반사성 ＬＣＤ{REFLECTIVE LCD WITH DARK BORDERS}

실리콘에 기초한 반사성 LCD는 잠재적으로 기업 및 소비자 시장 모두에서 고성능 고해상도의 디지털 투사를 위한 가장 비용 효과적인 해결책이다. 이러한 비용 효과를 유지하기 위해서, 단일 패널 접근방법이 바람직하다. LCD는 더욱 얇고 더욱 빠르게 제작될 수 있기 때문에, 반사는 이러한 접근방법에 유리하고, 따라서 단일 패널 접근방법을 통해 고성능 시장에서 기대되는 광도와 컬러 품질을 제공한다. 가능한 한 빨리 어둡게 스위칭할 수 있는 LC 효과가 단일 패널 동작에 바람직한데, 그 이유는 상기 효과가 주사 컬러 사이의 음영 영역(보호 대역)을 최소한으로 사용하여 가장 효과적으로 주사하는 동안에 원하지 않는 컬러를 차단 할 수 있기 때문이다. 이는 전송용 LCDS와 같이 더 느리게 반응하는 장치와 비교했을 때 높은 컬러 순도와 더 높은 광도를 발생시킨다. 액정의 물리적인 특성은 전계가 인가된 전이 영역이 이러한 필요조건을 충족시키기 위해 음영 상태로 될 수 있다는 것을 포함한다. 따라서, 최선적으로, 모든 후보 효과(candidate effect)는 "일반적으로 백색(normally white)", 즉 어떤 전계도 인가되지 않는 완전한 전송상태일 수 있다. 이는, 전극에 가장 높은 전압이 인가되었을 때 어떠한 광도 이러한 영역/픽셀로부터 시청자로 향하지 않고, 그럼으로써 상기 영역/픽셀은 어둡게 나타난다는 것을 의미한다.

일반적으로 백색 LC 효과는 두 개의 다른 카테고리, 즉 외부 포일 보상을 필요로 하는 것과 외부 포일 보상을 필요로 하지 않는 것으로 분류된다. 그러나, 두 카테고리는 디스플레이 장치의 경계면에 있는 비활성 영역(전압이 인가될 수 없는 수동 영역)이 밝게 나타나는 단점을 갖는다.

또한, 구동 전자회로가 활성 영역의 바로 바깥쪽에 있는 실리콘에 집적되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 영역은 적절하게 동작하기 위해서 광으로부터 차폐되어야 한다. 이러한 회로 위에 있는 간단한 알루미늄 층은 광으로부터 상기 회로를 가장 효과적으로 차폐시킬 것이지만, 이 층은 "일반적으로 백색" LC 효과로 인한 대부분의 입사 플럭스(incident flux)를 시청자에게 직접 반사시키는 반사체(mirror)로서 동작할 것이다. 일예로, 알루미늄을 검은 색의 크롬 층으로 대체시킴으로서 이 영역이 시청자에게 어둡게 나타나도록 하는 특별한 조치가 권고되고 있다. 이러한 조치는 디스플레이를 더 비싸게 만드는 추가적인 마스킹 단계를 필요로 하고, 동시에 두 기판을 연결하는 처리과정에 어려움을 또한 부가한다. 게다가, 크롬은 오염으로 인해 회로가 동작할 수 없도록 할 수 있기 때문에 일반적으로 실리콘 처리과정에서는 사용되는 물질이 아니다 .

그러한 광 흡수 마스크가 수동 플레이트 상에 사용될 수 있지만, 상기 마스크는 실리콘 칩의 활성 영역에 정확하게 배치되어야 한다. 게다가, 충분하게 흡수하기 위해서, 최소한의 물질 두께가 요구되고 그 두께가 얇은 셀 갭에서의 균일성을 유지하도록 보상되어야 할 것이다. 또한, 흡수된 광 에너지는 임의의 투사형 시스템에서 기대되는 강도 이하의 상당한 양의 열로 변환될 것이다.

본 발명은 청구항 1항의 서론에서 정의된 것과 같은 디스플레이 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 그러한 디스플레이 장치를 포함하는 투사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투사형 디스플레이 장치의 일부분에 대한 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사성 디스플레이 장치의 확대된 평면도.

도 3은 도 2의 라인(3-3)을 따라 이루어진 활성 영역의 경계면에 있는 도 2의 디스플레이 장치의 일부분에 대한 단면도.

도 4a는 45°비틀린 LTN에서 1500A의 액정 물질 층에 대해 반사된 편광 타원의 그래프.

도 4b는 거의 6V에서 구동되는 1㎛ 45°LTN에 대해 반사된 편광 타원의 그래프.

도 5는 본 발명의 넓은 댐 경계면 구조로 구성된 테스트 셀의 사진.

본 발명의 목적은, 일반적으로 백색 LC 효과를 자유롭게 이용하거나 또는 상술한 단점이 가능한 많이 제거되는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 통해 달성되고, 상기 디스플레이 장치는 청구항 1항에서 정의된다.

유리한 실시예가 종속항에서 정의된다.

본 발명의 다른 목적은, 언더라잉 회로(underlying circuitry)에 대해 효과적인 광 차폐를 계속 제공하는 동안, 활성 영역의 바로 바깥쪽에 있는 실리콘에 구동 전자회로를 집적하는 영역이 시청자에게 어둡게 나타나도록 하는데 있다.

본 발명이 다른 목적은, 반사에 사용하기 위해서, 활성 디스플레이 영역의 주위에 경계면 구조가 제공되는 디스플레이 장치를 제공하는 것이고, 상기 경계면은 입사 광으로부터 디스플레이 장치 영역을 차폐시키고 상기 차폐된 영역이 비-구동 상태에서는 시청자에게 어둡게 보이도록 하는데 효과적이다.

본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상은, 본 발명의 한 실시예에 따라, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정 물질 층을 포함하는 투사형 디스플레이 장치를 제공함으로써 달성되고, 상기 기판들에는 지향 수단과, 선택적으로 그리고 바람직하게 비틀림 각(f)을 갖는 액정 물질 분자, 광원으로부터 제 1 기판으로 광을 유도하는 수단이 선택적으로 그리고 바람직하게 제공되고, 상기 제 2 기판에는 액정 물질 층을 통과하는 광을 반사시키는 수단, 즉 바람직하게는 상기 기판의 픽셀 어레이 활성 영역이 제공되고, 또한 투사형 장치는 광원과 제 1 기판 사이의 광 경로에 편광 수단을 포함하고, 선택적으로 그리고 바람직하게, 반사 후에 액정 디스플레이 장치와 디스플레이 평면 사이의 광 경로에 분석 수단을 포함하고, 여기서 액정 물질의 일 부분은 SiN_x와 같이 거의 투명하고 비-복굴절성(non-birefringent) 물질을 포함하는 댐(dam)으로 대체되고, 상기 댐은 디스플레이 장치의 픽셀 어레이 활성 영역을 거의 둘러싸고 있는 거의 연속적인 경계면을 바람직하게 형성하는데, 여기서, 가장 바람직하게, 액정 디스플레이 장치에는 지연 포일(retardation foil)이나 다른 보상 장치가 제공되고, 상기 디스플레이 장치의 거의 모든 영역은 입사 광 플럭스의 상당한 에너지를 흡수하지 않고도 비-구동 상태에서 어둡게 된다.

본 명세서에서 사용된 것처럼, "비-구동 상태"라는 어구는 셀 갭의 양단에 인가되는 액정 물질의 재지향(reorientation)에 대한 임계치 이하의 임의의 전압을 의미한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 광이 앞서 설명된 것과 같은 디스플레이 장치에 입사되고, 비-복굴절 물질로 된 댐을 포함하는 거의 연속적인 경계면으로 둘러싸인 화상 전극에 의해 정의되는 픽셀의 광학 상태에 따라 반사되는 적어도 하나의 광원을 포함하는 투사형 디스플레이 장치가 제공되고, 따라서 변조된 광은 투사 수단에 의해 상을 만들고(imaged), 전극 사이에 위치한 영역과 또는 다른 비-스위칭 영역, 예를 들어 상기 디스플레이 장치의 화상 부분의 가장자리를 따라 집적된 전자회로는 여전히 입사 광으로부터 효과적으로 차폐되어서 비-구동 상태에서는 거의 어둡게 나타난다.

따라서, 본 발명은 반사성 LC 디스플레이 장치의 활성 매트릭스 주위의 활성 플레이트 상에 비-복굴절성 물질을 이용하는 음영 경계면의 개념과 그러한 경계면을 포함하는 LCD의 사용을 포함한다. 경계면은 임의의 비-복굴절성 물질, 즉 바람직하게는 활성 플레이트 상에서 이미 형태를 이루었거나 그렇지 않으면 이미 제공된 광지정성(photodefinable) 스페이서 물질로된 "댐"으로 형성될 수 있다. 바람직하게 댐의 두께는 예컨대 상기 댐의 상단에 LC 물질로된 얇은 층을 허용하는 두께가 되고, 가장 바람직하게, 경계 구조는 접착제 봉인 부분(glue seal)과 활성 영역 사이에 있는 언더라잉 회로 영역을 차폐시킨다.

설계를 통해, 이 경계면은 포일 보상 및 비-포일 보상된 효과 모두에 효과적인 것으로 입증되었다.

위에서 설명된 것처럼, 본 발명은 "일반적으로 백색 LC 모드"를 사용하는 장치에 특별히 적합한데, 비-구동 상태에서는, 화상 전극뿐만 아니라 상기 구조 및 화상 전극 사이와 그 주변에 위치한 광 차폐 물질이 광을 반사함으로써, 결국 이러한 삽입물질이 보이지 않도록 하기 위해 추가적인 단계가 지금까지 요구되었다. 그러한 일반적으로 백색 LC 모드는 일반적으로 두 개의 다른 카테고리, 즉 외부 포일 보상을 필요로 하는 카테고리와 외부 포일 보상을 필요로 하지 않는 카테고리로 분류된다. 다음의 표는 이러한 디스플레이 장치들 중 일부를 목록화한다.

표 Ⅰ

디스플레이 포일 설명

63TNO Yes 63°비틀린 셀, 0°편광 각

60TN30 No 60°비틀린 셀, 30°편광 각

ECB Yes 균등질의 셀, 45°편광 각

HAN Yes ECB와 동일하지만 한 면에서 유사성(homeotropic) 배치

90TN20 No 90°비틀린 셀, 20°편광 각

LTNs Yes 30°- 75°비틀린 셀, 0°편광 각

본 발명의 논의와 설명을 위해서, 본 발명은 일반적인 백색 장치(45TNO)에 관해 기술될 것이지만, 임의의 및 모든 위의 장치가 본 발명에 사용될 수 있다.

예를 들어, 이러한 효과와 장치는 1996년 2월 6일에 허여된 반 스프랭(Van Sprang)의 일반 양도된 미국 특허(제 5,490,003호)에 기술된 바와 같이 사용될 수 있다. 스프랭의 특허에 따라, 상당한 광의 소광(extinction)이 편광 수단의 편광 방향(편광 방향은 LC 지향 방향 사이의 양분 라인의 방향을 따름)에 대해 LC 배치 층의 지향 방향을 제어함으로써(지향 수단) 음영 상태에서 획득된다. 50°와 68°사이의 비틀림 각의 범위 및, 액정 물질 층의 두께(d)와 0.5λ₀와 0.68λ₀의 범위(λ₀은 중심 파장)내에 있는 액정 물질의 복굴절도의 곱은 양호한 콘트라스트(contrast)를 위해 사용될 수 있다. 또한, 반사 후, 정상파와 비정상파 사이의 광 경로 길이의 차이는 두 극도의 전송 상태에 대해서 거의 0.5λ₀이고, 반사성 액정 디스플레이 장치는 전기적으로 제어가능한 쿼터-람다 플레이트(quarter-lambda plate)로써 기능을 한다.

1998년 12월에 공개(PHN 16403)되어 일반 양도된 EPO 97201795.8에 기술된 바와 같은 다른 장치가 본 발명에서 특별히 유용하다는 것이 발견된다. EPO 97201795.8에 따라, 반사성 디스플레이 장치는 30°와 55°사이의 값을 갖는 비틀림 각과 지연 포일을 사용하고, 이는 높은 콘트라스트를 유지하는 동안 구동 전압을 감소시키는 것이 가능하게 한다. 완전하게 구동되는 디스플레이 요소에서 "잔여 전송(residual transmission)"은 포일의 지연 값을 통해 보상되고, 이는 장치가 더 빠르게 스위칭할 수 있도록 더 작은 두께(d)를 허용한다. 편광 수단의 측면에 있는 액정 분자의 지향 방향을 입사 광의 편광 방향에 거의 평행하게 선택하거나, 또는 이 지향 방향을 편광 방향에 수직으로 선택함으로써, 단지 반사 수단의 측면에 있는 비-재지향성 LC 표면 층으로 인한 복굴절을 보상할 필요가 있다. 또한, 지연 포일의 광축과 제 1 기판 영역에 있는 지향 수단의 지향 방향 사이의 각(γ)은 예를 들어 80±Ø/2°와 100±Ø°사이에서 변할 수 있다.

미국 특허(제 5,490,003호)와 유럽 특허(EPO 97201795.8)(PHN 16403)의 개시는 이로써 이러한 참조문헌으로써 본 발명의 개시에 병합된다.

위에서 논의된 바와 같이, 일반적으로 백색 LCD가 어두워졌을 때, 백색 상태를 유지하는 디스플레이의 경계면 영역에는 비활성("전압이 인가되지 않는") 영역이 존재한다. 가장 바람직한 실시예에서, 본 발명은 경계면 영역의 비활성 영역을 항상 어둡게 하기 위해서 LCD의 활성 디스플레이 영역 주위에 댐을 포함하는 경계면 구조를 제공한다. 바람직하게, 댐은 접착제 봉인 부분과 활성 영역 사이에 위치하고, 댐의 두께는 상기 댐의 상단에 얇은 LC 물질 층을 허용하는 두께가 된다. 그러한 경우에, 경계면 구조는 봉인 라인이 조립하는 동안에 압착될 때 접착제가 활성 영역으로 스며드는 것을 방지하는데 또한 효과적이다. 높은 복굴절 LC 물질과 외부 보상 포일을 통해, 고도의 광 소광이 경계면에 걸쳐 달성된다. 또한, 활성 플레이트 상에 경계면을 형성하는 것은 수동 플레이트의 정확한 배치가 필요하지 않다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명은 일반적으로 백색 LC 효과를 사용하는 디스플레이 장치와 비-구동 영역이 일반적으로 백색 LC 효과로 인해 어두워지도록 하는 방법을 제공하고, 이는 다음과 같은 장점을 특징으로 한다:

1. 고도의 광 소광;

2. 어떠한 광 흡수도 없도록 낮음(low to no light absorption);

3. 수동 플레이트의 정확한 배치가 필요하지 않음;

4. 어떠한 추가적인 셀 처리 단계도 음영 경계면을 달성하기 위해서 필요하지 않음;

5. 활성 영역과 LCD의 가장자리 봉인 영역 사이에 매우 효과적인 이온 오염 장벽이 제공됨; 및

6. 상기 영역에 있는 LC는 상기 경계면의 소광을 감소시키는 일반적으로 인가된 전계를 통해 재지향될 수 없음.

본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상은 이후에 기술되는 실시예를 참조하여 명확해지고 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 투사형 장치는 램프(1), 편광용 빔 분할기(PBS)(2), 반사성 액정 셀(LCD)(10) 및 디스플레이 스크린(5)을 포함한다. 램프(1)에 의해 방출된 광은 PBS(2)에 의해 수평적으로 편광된 광빔(3)과 수직적으로 편광된 광빔(3')으로 분할된다. 빔(3)은 반사성 LCD(10)에 도달하여 거기에서 반사된다. LCD(10)에 있는 각 픽셀의 상태에 따라, 반사된 빔(4)은 타원적으로 편광된 광을 포함한다. PBS(2)는 상기 빔(4)을 수평적인 편광 성분과 수직적인 편광 성분으로 분할한다. 수직적으로 편광된 성분, 즉 광빔(4')은 디스플레이 스크린(5)에 도달한다. 또한 광학 요소와 구동 유닛은 간략성을 위해 생략되었다. 도 1은 전극(15, 16)이 제공된 두 기판(13, 14) 사이에 존재하는 비틀린-네마틱 액정 물질(12)을 갖는 액정 셀(10) 부분에 대한 개략적인 단면도를 나타내고 있다. 장치는 지향 층(17, 18)을 더 포함하는데, 상기 지향 층은 셀이 비틀림 각(Ø)을 갖는 방식으로 기판의 내부 벽에 액정 물질을 지향시킨다. 이 경우에, 액정 물질은 양의 광학 이방성(positive optical anisotropy)과 양의 유전 이방성(positive dielectric anisotropy)을 갖는다. 만약 전극(15, 16)에 전기(구동) 전압을 통해 에너지가 공급된다면, 분자의 장축(분자 방향자)은 자계를 향한다. 제 1 기판(13)은 광-전송성(유리 또는 석영) 물질이고, 예를 들어 인듐 주석 옥사이드로 이루어진 광 전송성 구동 전극(15)이 제공된다. 제 2 기판(14)은, 각 픽셀(16)이 구동될 수 있도록 하기 위해서, 구동 전자 회로가 반도체 기술로 구현되는 실리콘 기판으로 구성된다. (반사성)화상 전극(16)은 적어도 화상-정의 부분에서 반도체 본체를 거의 완전하게 덮는다.

만약 상기 음영 상태의 잔여 복굴절에 대한 보상이 요구되거나 필요시 된다면, 디스플레이 셀(10)은 지연 포일(retardation foil)(19)을 또한 포함한다.

특별히 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반사성 LCD는, 예를 들어 알루미늄으로 구성되고 각 픽셀(16')에 대해서 광 반사 필름으로서 사용되는 전극이 형태를 이룬 반사성 픽셀 어레이 활성 영역(16)이, 실리콘 기판(14) 상에 형성되는 구조를 가질 수 있다. SiN_x로 구성된 스페이서(20)나 다른 적합한 스페이서 물질이 종래 기술에 공지된 기술을 사용하여 픽셀(16') 사이에 형성된다. 픽셀 어레이 활성 영역(16")을 둘러싸고 있는 것은 상기 스페이서 물질, 즉 바람직하게 픽셀 사이에 형성된 것과 같은 동일한 스페이서 물질로 이루어진 댐을 포함하는 경계면(21)이다. 또한 기판은 폴리이미드 지향 층(polyimide orientation layer)(18)으로 덮인다. 유리 기판(13)과 같은 카운터 기판은 다른 폴리이미드 지향 층(17)으로 둘러싸인 카운터전극(15)을 형성하기 위해 인듐 주석 옥사이드와 같은 형태를 이루는 투명한 도체로 둘러싸인다. 두 기판은 접착제 봉인(22)을 사용하여 셀의 내부 면에 폴리이미드 층과 함께 봉인된다. 바람직하게는, 비록 열경화성 에폭시와 같이 종래 기술에 공지된 다른 접착제가 또한 사용될 수 있음에도 불구하고 UV 경화성 접착제(UV curable glue)가 사용된다. 기판 사이의 갭이 스페이서에 의해 요구되는 대로 유지된다. 이 예에서, 조립 이전에, 배치 층(alignment layer)은 450의 LC 물질에 대한 비틀림 각이 획득되는 그러한 방식으로 러빙된다(rubbed). 테스트 셀은 액포(vacuo) 아래에서 액정 물질, 예를 들어 TL-210으로 채워진다. 이 셀에 대해서, 적절한 지향으로 단축 지연 포일이 인가된다.

또한, 제 2 기판(14)은 투사형 시스템의 제어 유닛에 구동 전자회로(31)를 연결하기 위해 사용될 수 있는 본드 패드(30)와 구동 전자회로(31)를 포함한다.

본 발명에 따라, 경계 영역은, 상기 경계 영역으로부터의 광이 시청 스크린으로 향하지 않도록 하기 위해서, 적절한 편광을 역으로 반사시킴으로써 편광 빔 분할기를 이용하여 어둡게 된다. 스크린에 불필요한 이 반사된 광은 적절한 편광으로 충분히 변환되어야 하는데, 이는, 최선적으로, 소광(extinction)이 LCD 활성 영역의 음영 상태에 대한 소광과 같거나 그보다 더 양호하도록 하기 위해서이다. 활성 영역을 둘러싸고 있는 넓은 댐이 이 예와 도 3에 도시된 것과 같이 형성되었을 때 이러한 기능을 수행할 수 있다는 것을 알 수 있다.

인지되는 것처럼, 그러한 경계면에서, (SiN_x), (SiO_x), TEOS, P-TEOS 등과 같은 비-복굴절성 물질로 된 스페이서가 액정 물질 부분을 대체한다. 댐 영역에 있는 그러한 물질은 투명하고, 광은 댐을 통과하여 입사 플럭스(flux)로부터 다른 언더라잉 구동 회로를 차폐(shield)시키는 언더라잉 Al 광 차폐부로부터 반사될 것이다. 이는 f2.5 광학 시스템에 대해 도 3에 도시되어 있고, 여기서 카운터 전극(15)이나 수동 플레이트의 두께는 이 예에서 700㎛이다{코닝사의 표준 0.028"(711㎛) 유리}. 활성 영역의 바로 가장자리에 있는 픽셀에 입사하는 광을 마스킹하지 않기 위해서, 외부 마스크(25)는 이 픽셀(16')로부터 수평으로 최소 150㎛ 떨어져 위치한다. 300㎛의 댐(21)은 정확한 배치를 수행할 필요 없이 이 필요조건을 쉽게 충족시킨다.

또한, 도 3은 외부 보상 포일(19)을 필요로 하는 액정 효과(10)를 갖는 넓은 댐(21)의 효율적인 사용을 나타낸다. 언더라잉(underlying) 구동 회로의 광 차폐는 두 금속 층, 즉 반사성 금속(24)과 라우팅 금속(23)을 통해 달성된다. 픽셀을 구동시키는 신호 라인은 이 영역 아래에서 다른 금속(미도시)에 라우팅된다. 이러한 구성은, 설계를 통해, 댐과 카운터 전극(15) 사이에 있는 댐(21) 상의 얇은 액정 물질 층(12')이 존재하기 때문에, 보상 효과를 갖는 가장 효과적인 구성이다. 댐(21)의 맞은 편 개스캣 영역(gasket region)에 있는 스페이서(20)는 댐(21)이 제공되지 않는 광 차폐부(24)의 상단에 형성된다. 이는 반사성 금속 광 차폐부(24)의 두께(일반적으로 거의 1000A와 1500A 사이의)와 동일한 이 영역에 더 큰 공간을 발생시킨다. 카운터전극 유리(13)는 그것의 폭에 있어서 댐(21)과의 접촉을 위해 휘여지지 않기 때문에 상기 댐 위의 얇은 LC 층(12')을 초래한다. 임의의 비틀린 구성에서, 상기 얇은 층(12')에 의해 제공된 광 위상 변이는 활성 영역에서 자계가 인가된 음영 상태의 잔여 복굴절과 거의 동일하다. 이는, 소광에 대해 활성적으로 구동된 LC를 보상하기 위해 사용되는 동일한 보상 포일이 이러한 경계 영역을 또한 어둡게 만들 것이라는 것을 의미한다.

도 4a는 450 비틀린 LTN에서의 일반적인 1500A 두께의 LC 물질 층에 대한 반사된 편광 상태를 나타내고, 도 4b는 거의 6V의 구동 자계 하에서 1㎛의 셀 갭을 갖는 동일한 물질로부터 반사된 편광을 나타낸다. 두 편광은 동일한 개념{방향(handedness)}이고, 이 경우에는, 왼쪽으로 편광된 광이다. 효과적인 0.11의 타원율이 이러한 두 경우에 대해 계산되었다. 두 편광은 단지 상기 편광에 의해 달성된 회전 각도에 있어서 다르다. 도 4a의 경우에, 1500A 45°비틀린 LTN에 대해, 효과적인 0.66°의 회전이 6V로 구동되는 1㎛이 갭에서 기본적으로 회전을 갖지 않는 것과 비교됨으로써 달성된다. 단일 포일은 두 선형적으로 편광된 광을 충분히 보상하여 거의 완벽한 소광이 편광 빔 분할기에서 달성될 것이다.

이러한 계산은 구동된 음영 상태의 잔여 복굴절이 작기 때문에(10 내지 50㎚), 댐 영역(21) 위에 있는 실질적인 임의의 비틀린 각의 얇은 LC 층이 매우 다양한 비틀린 각도와 음영 상태 구동 전압에 대해 거의 동일한 복굴절로 설계될 수 있다. 마찬가지로, 이 예에서, 임의의 잔여 복굴절을 보상하기 위해서 포일(19)과 같은 외부 광학 포일을 갖지 않는 일반적으로 백색 자기 보상 효과는 댐 위에 임의의 액정 물질을 허용하지 않음으로써 음영 경계면 설계를 가질 수 있다. 이 경우에, 댐은 반사성 금속 광 차폐부 위를 지나지 않는다. 즉, 이 경우에, 댐은 반사성 금속 광 차폐부에 걸쳐 연장하지 않는다. 표Ⅰ에서 목록화된 모든 LC 효과는 이러한 방식으로 설계된 매우 높은 소광율을 갖는 음영 경계면을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 댐으로 구성된 테스트 셀을 나타낸다. 이 경우에, 연속적인 (SiN_x)0.5 mm폭의 경계면이 셀이 적절하게 채워질 수 있는 지를 결정하기 위해 사용된다. 사진에서 판단되는 것처럼, 양호한 균일 채움이 달성된다. 이 테스트 셀에서, 1000A 단계가 픽셀 금속의 가장자리 위에 있는 (SiN_x)댐을 덮어씌움으로써 달성된다. 이러한 단계에 의해 결정되는 전송에 있어서의 오차는 현미경을 통해 관측될 수 있다. 밝은 상태에 대해 측정된 콘트라스트는 댐 주위의 여러 지점에서 거의 300:1 내지 600:1이다. 일반적으로 더 낮게 측정된 코너(corner)는 LC 층이 두 기판에서의 조립 압력으로 인해 댐 위에 더 얇게 존재하기 때문이다.

연속적인 댐의 사용은 가장자리 봉인 물질에 의해 오염된 LC가 디스플레이의 활성 영역으로 확산되는 것을 저지하는 기능을 또한 할 것이다. (SiN_x)댐 위에 있는 이러한 얇은 LC 층의 광학 특성은 정상적인 디스플레이 동작 상황 아래에서 저해될 수 없다는 것을 주시하는 것이 중요하다. 연속적인 댐의 커패시턴스는 그것 위에 있는 얇은 LC 층의 커패시턴스보다 거의 10배 더 작다. 따라서, 일반적으로 백색 LC의 재지향을 위해 2V의 임계치를 달성하기 위해서, 20V 이상의 전압이 이 갭의 양단에 인가될 필요가 있다. 이러한 유형의 시스템에서 일반적인 재지향성 전압은 일반적으로 10V보다 작다.

본 발명은 발명의 사상과 범주 또는 기본적인 특징을 벗어나지 않으면서 다른 특정 형태로 구현될 수 있고, 본 발명에서 개시된 예는 단지 발명의 바람직한 실시예이다.

Claims (15)

1. 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정 물질 층을 포함하되, 상기 제 2 기판에는 상기 액정 물질 층을 통과하는 광을 반사시키는 수단이 제공되는, 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 액정 물질 부분은 거의 투명하고 비-복굴절성(non birefringent) 물질을 포함하는 댐(dam)으로 대체되고, 상기 댐은 입사 광(incident light)으로부터 상기 디스플레이 장치의 상기 제 1 기판 영역을 차폐(shield)시키기 위해 상기 디스플레이의 활성 영역에 인접한 경계면 구조를 형성하고, 비-구동 상태에서는 상기 차폐된 영역이 시청자에게 어둡게 보이도록 하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액정 장치는 픽셀의 광학 상태를 정의하기 위한 화상 전극을 포함하고, 상기 댐은 상기 화상 전극 사이에 위치한 영역과 상기 디스플레이 장치의 상기 화상 부분의 가장자리를 따라 집적된 전자회로를 포함하는 비-스위칭 영역을 상기 입사 광으로부터 차폐시키기 위해 상기 화상 전극을 둘러싸고 있는 거의 연속적인 경계면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 액정 물질의 분자는 비틀림 각(twist angle)을 갖는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
4. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 활성 영역은 상기 기판의 픽셀 어레이 활성 영역인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 댐은 SiN_x를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
6. 제 4항 또는 5항에 있어서, 상기 경계면은 상기 픽셀 어레이 활성 영역을 거의 둘러싸고 있는 거의 연속적인 경계면인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 장치에는 지연 포일(retardation foil)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 액정 물질 층이 상기 경계면과 상기 제 1 기판 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경계면은, 스페이서(spacer)로서, 상기 활성 플레이트 상에 이미 제공된 광지정성(photo definable) 스페이서 물질로 된 댐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 활성 플레이트에 이미 제공된 상기 광지정성 스페이서 물질은 SiN이고, 상기 SiN은 픽셀 사이에 스페이서 물질로서 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 접착제 봉인(glue seal)을 사용하여 함께 봉인되고, 상기 경계면 구조는 상기 접착제 봉인 부분과 상기 활성 영역 사이의 영역을 차폐시키는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 경계면 구조는 상기 입사 광으로부터 언더라잉 영역(underlying area)을 차폐시키는 수단을 포함하고, 상기 차폐 수단은 접착제 봉인 영역의 외부 가장자리 밖의 지점으로부터 상기 댐의 내부 가장자리 밖의 지점으로 내부적으로 연장하는 반사성 금속 광 차폐 영역(mirror metal light shield region)과, 상기 댐에 인접하고 상기 댐의 한쪽 면에 위치한 상기 액정 물질 부분으로부터 및 상기 액정 물질로 연장하는 라우팅 금속 차폐 영역(routing metal shield region)을 포함하고, 상기 댐은 상기 입사 광으로부터 상기 디스플레이 장치의 상기 제 1 기판 영역을 차폐시키는데 효과적인 단계를 형성기 위해서, 상기 픽셀 금속의 가장자리에서 겹쳐지는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 반사성 금속 광 차폐부(mirror metal light shield)의 두께는 거의 100㎚내지 150㎚인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
14. 제 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 얇은 액정 물질 층이 상기 댐의 상단에 제공되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
15. 투사형 디스플레이 장치(projection display device)로서,

    제 1항 내지 14항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투사형 디스플레이 장치.