KR20010058312A - 반사형 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20010058312A
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홍승호
이승희
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박종섭
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Abstract

본 발명은 반사형 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 소정 거리를 두고 대향하는 상하부 기판; 상기 상하부 기판 사이에 개재되며, 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;상기 하부 기판의 내측면에 배치되며, 상기 액정 분자를 동작시키는 카운터 전극과 화소 전극으로, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 프린지 전계를 형성하여 전극들 상부에 배치되는 액정 분자를 대부분 동작시킬수 있을 정도로 배치된 카운터 전극과 화소 전극; 상기 상부 기판 외측면에 배치되며, 소정의 편광축을 갖는 제 1 편광판; 상기 하부 기판 외측면에 배치되며, 상기 제 1 편광판의 편광축과 평행 또는 일치하는 편광축을 갖는 제 2 편광판; 상기 상하부 기판 내측면 표면에 각각 배치되며, 소정의 러빙축을 갖는 제 1 및 제 2 배향막을 포함하며, 상기 제 2 배향막의 러빙축은 상기 프린지 전계는 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우 0 내지 45도 정도의 각도차를 갖고, 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우 45 내지 90도 정도의 각도차를 갖으며, 상기 액정 분자의 리타데이션(r)은 (2n+1)λ/2 (n은 정수)이다.

Description

반사형 액정 표시 장치{REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 반사형 액정 표시 장치(reflective liquid crystal display device)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 콘트라스트비를 개선시킬 수 있는 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반사형 LCD는 백라이트와 같은 별도의 광원이 요구되지 않고, 자연광이 광원으로 이용된다.
이러한 반사형 LCD의 개략적인 원리는 상부 기판으로부터 자연광이 입사되면, 하부 기판의 저면에 배치되는 반사판을 통하여, 다시 빛이 반사되어진다. 이때, 광은 액정 분자들의 배열 상태에 따라서 흡수되거나, 반사,통과된다.
일반적으로 많이 이용되는 반사형 TN(twist nematic) LCD는 시야각이 매우 협소하여, 종래의 반사형 모드로는 전색(full color) 구현이 가능하며 저전압에서도 빠른 응답 속도를 지니는 반사형 하이브리드(hybrid) 모드가 제안되었다. 그러나, 반사형 하이브리드 모드 LCD는 액정 분자의 복굴절 효과만을 이용하기 때문에,보는 방향에 따라 계조 반전이 쉽게 발생되어 콘트라스트비가 저하된다. 또한, 보는 방향에 따른 시야각을 보상하기 위하여, 이축성 보상 필름을 사용하였지만, 이축성 보상 필름은 제작 자체가 어려워, 셀에 적용하기 어려운 문제점이 발생되었다.
따라서, 종래에는 광학적 보상 필름없이, 계조 반전의 문제를 해결하면서 광시야각을 얻기 위하여, 대한민국 특허출원 97-67776호로, 새로운 개념의 반사형 LCD가 제안되었다.
이 반사형 LCD는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 하부 기판(11), 하부 기판에 대향하는 상부 기판(12), 하부 기판(11) 상면에 스트라이프 상으로 형성된 화소 전극(13), 화소 전극(13)과 동일 평면에서 화소 전극(13)으로부터 소정 거리 이격된 카운터 전극(14), 상부 기판 상면에 도포된 제 1 수직 배향막(19), 화소 전극(13) 및 카운터 전극(14)이 형성된 하부 기판(11) 상면을 덮는 제 2 수직 배향막(20), 및 제 1 및 제 2 수직 배향막 사이에 형성된 액정층(15)을 구비한다. 여기서, 상부 기판(12)의 내측면에는 도면에는 도시되지 않았지만, 컬러 필터가 구비된다.
또한, 반사형 액정 표시 소자는 하부 기판(11) 후면에 배치된 반사판(16), 상부 기판 후면에 배치된 편광판(18) 및 상부 기판(12)과 편광판(18) 사이에 배치된 사반파장판(17)을 더 구비한다. 여기서, 액정층(15)으로는 양의 유전 이방성을 가진 액정을 사용하였다. 편광판은 그것의 편광축이 전계의 방향과 45도를 이루도록 배치되고, 사반파장판(17)은 그것의 축이 편광판(18)의 편광축과 45도를 이루도록 배치된다. 여기서, 화소 전극(13)과 카운터 전극(14)은 알루미늄, 크롬등과 같은 불투명 금속막으로 형성된다.
이러한 반사형 액정 표시 소자의 동작에 대해 살펴보면, 전압 무인가시에는 도 1a 및 도 2a에 나타난 바와 같이, 수직 배향막(19, 20)의 영향에 의해 액정층(15)의 모든 액정 분자(15a)들의 장축이 상부 기판(12) 및 하부 기판(11)면에 수직으로 배열된다. 편광되지 않은 광원 중 일정 방향의 성분만 편광판(18)을 통과하여 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된다. 편광판(18)을 통과한 광이 사반파장판(17)을 통과하면, 왼쪽 원편광(left circularly polarized)(또는 오른쪽 원편광)된다. 액정층(15)의 모든 액정 분자(15a)들이 Z방향으로 배열되어 있으므로, 사반파장판(17)을 통과한 광은 위상 변화 없이 액정층(15)을 그대로 통과한다. 반사판(16)에서 반사된 광의 진행 방향이 -Z으로 변하므로, 반사전의 왼쪽 원편광(left circularly polarized)(또는 오른쪽 원편광)된 광은 오른쪽 원편광(right circularly polarized)(또는 왼쪽 원편광)된다. 오른쪽 원편광(또는 왼쪽 원편광)된 광은 다시 액정층(15)을 그대로 통과하고 다시 사반파장판(17)으로 입사한다. 사반파장판(17)을 통과한 광은 왼쪽(또는 오른쪽) 선편광된다. 그런데 편광판(18)을 통과한 광의 축과 편광판(18)으로 입사하는 광의 축이 수직이므로 사반파장판(17)으로부터 편광판(18)으로 입사하는 광은 편광판(18)을 통과하지 못한다. 즉,호 다크 상태를 나타낸다.
한편, 전압 인가시에는 도 1b 및 도 2b에 나타난 바와 같이, 수직 배향막(19, 20)의 영향에 의해 기판면에 직접 접촉하는 액정들은 전압 무인가시의상태를 유지한다. 화소 전극(13)과 카운터 전극(14)의 중앙 부분에서는 기판과 접촉하는 부분과 같이 액정들의 장축이 상부 기판(12) 및 하부 기판(11)면에 수직으로 배열된다. 화소 전극(13)과 카운터 전극(14) 사이에 수평 전계(EA)와 타원형의 프린지 전계(EB)가 형성되므로, 전계 E1, E2를 따라 액정 분자가 배열된다. 따라서, 기판과 접촉하는 부분을 제외하고 화소 전극(13)과 카운터 전극(14)의 중앙선을 중심으로 좌우 대칭되는 2개의 도메인이 형성된다.
광의 진행에 대해 살펴 보면, 편광되지 않은 광원 중 일정 방향의 성분만 편광판(18)을 통과하여, 선편광된다. 사반파장판(17)을 통과하면, 광은 왼쪽 원편광(left circularly polarized)(또는 오른쪽 원편광)으로 변한다. 다음 액정층(15)을 통과하면서 액정 분자의 광축과 사반파장판(17)의 투과축 사이의 각에 의하여, 편광상태가 변화된다. 즉, 왼쪽 원편광이 액정층(15)을 통과하면서, 다시 왼쪽(또는 오른쪽)으로 선편광된다. 반사판(16)에서 반사된 광은 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된다. 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된 광은 다시 액정층(15)을 통과하면서 왼쪽(또는 오른쪽) 원편광된다. 이후 사반파장판(17)으로 입사한다. 사반파장판(17)을 통과한 광은 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된다. 결과적으로 편광판(18)을 통과한 광의 축과 사반파장판(17)으로부터 편광판(18)으로 입사하는 광의 축은 평행하므로, 광은 편광판(18)을 통과한다. 즉, 화이트 상태를 형성한다.
그러나, 종래의 반사형 액정 표시 장치는 하나의 편광판만으로 자연광이 방향을 제어하게 되므로, 완벽한 다크를 나타내기 어렵다. 즉, 다크 동작시, 반사판으로 부터 반사되어져 나온 빛은 액정층을 통과하면서, 일부 누설될 수 있다. 이로 인하여, 콘트라스트비가 저하되어, 화면 특성이 저하된다.
또한, 종래의 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 광원으로 사용하지 않고 자연광을 사용하므로, 사반파장판(17)과 같은 광학 성분이 부가적으로 요구된다. 이로 인하여, 제조 비용이 상승하게 된다.
또한, 상기한 반사형 액정 표시 장치는 횡전계 구동을 하므로, 종래의 트위스트 네마틱 액정 표시 장치보다는 투과율 즉, 반사율이 낮다.
이러한 결과로 휘도가 저하되어, 화질이 떨어지는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 반사형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 사반파장판, 반사판 및 산란판과 같은 부가적인 광학 성분을 구비하지 않고도 반사형으로 동작할 수 있는 반사형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 전극 상부면에 존재하는 대부분의 액정 분자를 모두 동작시켜서 투과율(반사율)을 개선시킬 수 있는 반사형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 반사형 액정 표시 장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 종래의 반사형 액정 표시 장치에서 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 노말리 화이트 모드의 반사형 액정 표시 장치에서 오프시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 노말리 화이트 모드의 반사형 액정 표시 장치의 온시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
40 : 하부 기판 41a,41b : 게이트 버스 라인
42 : 공통 신호선 43,430 : 카운터 전극
44 : 게이트 절연막 45 : 채널층
46: 화소 전극 47a,47b : 데이터 버스 라인
48 : 드레인 전극 49 : 소오스 전극
50 : 박막 트랜지스터 60 : 상부 기판
53 : 제 1 배향막 63 : 제 2 배향막
70a : 제 1 편광판 70b : 제 2 편광판
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 거리를 두고 대향하는 상하부 기판; 상기 상하부 기판 사이에 개재되며, 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;상기 하부 기판의 내측면에 배치되며, 상기 액정 분자를 동작시키는 카운터 전극과 화소 전극으로, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 프린지 전계를 형성하여 전극들 상부에 배치되는 액정 분자를 대부분 동작시킬수 있을 정도로 배치된 카운터 전극과 화소 전극; 상기 상부 기판 외측면에 배치되며, 소정의 편광축을 갖는 제 1 편광판; 상기 하부 기판 외측면에 배치되며, 상기 제 1 편광판의 편광축과 평행 또는 일치하는 편광축을 갖는 제 2 편광판; 상기 상하부 기판 내측면 표면에 각각 배치되며, 소정의 러빙축을 갖는 제 1 및 제 2 배향막을 포함하며, 상기 제 2 배향막의 러빙축은 상기 프린지 전계는 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우 0 내지 45도 정도의 각도차를 갖고, 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우 45 내지 90도 정도의 각도차를 갖으며, 상기 액정 분자는 리타데이션(r)은 (2n+1)λ/4 (n은 정수)이다.
본 발명에 의하면, 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 상하 기판 뒷면에 편광판을 각각 설치하므로써, 다크 동작시(노말리 화이트 모드시 전계 온 상태), 반사판으로 도달되는 빛 자체를 차단시켜 버리므로, 완전힌 다크를 얻을 수 있다. 이에따라, 콘트라스트 비가 크게 개선된다.
또한, 액정층의 리타데이션(dΔn)을 (2n+1)λ/2로 하고, 액정 분자들의 장축(또는 단축)과 전계가 약 45°를 이루도록 하여, 전계 인가시 액정층을 통과하면서 광이 입사광의 선편광과 90도 트위스트된 선편광되도록 한다. 이에따라, 액정층에서 종래의 반파장판 역할을 하므로, 별도의 반파장판을 형성하지 않아도 된다. 따라서, 본 발명에서는 사반파장판 및 반파장판이 요구되지 않으므로, 액정 표시장치의 가격을 낮출 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 노말리 화이트 모드의 반사형 액정 표시 장치에서 오프시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7은 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 노말리 화이트 모드의 반사형 액정 표시 장치의 온시 광의 진행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여, 하부 기판(40)은 상부 기판(60)과 소정 거리(d11, 이하 셀갭)를 두고 대향 배치된다. 하부 기판(40)과 상부 기판(60) 사이에는 수개의 액정 분자(65a)를 포함하는 액정층(65)이 개재된다. 이때, 액정층(65)은 네마틱 액정이고, 트위스트할 수도 있다.
상부 기판(60)의 외측면에는 자연광을 일정한 방향으로 선편광시키는 제 1 편광판(70a)이 구비된다. 여기서, P는 편광축을 나타낸다. 한편, 하부 기판(40)의 외측면에는 액정층(65)을 통과하는 광을 선택적으로 통과시키기 위하여 제 2 편광판(70b)이 구비된다. 이때, 제 2 편광판(70b)의 편광축은 노말리 화이트 모드(normally white mode)인 경우, 제 1 편광판(70a)의 편광축과 동일한 방향을갖고, 노말리 다크 모드(normally dark mode)인 경우, 제 1 편광판(70a)의 편광축과 직교하는 방향을 갖는다. 제 2 편광판(70b)의 외측면에는 액정층(65) 및 제 2 편광판(70b)을 통과한 광을 반사시키는 반사판(80)이 부착된다.
하부 기판(40) 상에는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수개의 게이트 버스 라인(41a,41b)이 하부 기판(40)상에 일정 간격을 가지고, 도면의 x 방향으로 연장, 배열된다. 또한, 다수개의 데이터 버스 라인(47a,47b) 역시 하부 기판(40)상에 일정 간격을 가지고, 도면의 y 방향으로 연장, 배열되어, 상기 게이트 버스 라인(41a,41b)와 함께 매트릭스 형태의 단위 화소 공간을 한정한다. 게이트 버스 라인(41)과 데이터 버스 라인(47) 사이에는 게이트 절연막(44)이 끼워져, 그것들 서로를 절연시킨다. 공통 신호선(42)은 소정 방향 예를들어, x 방향으로 연장되고, 한 쌍의 게이트 버스 라인(41a,41b) 사이에 위치된다. 예를 들어, 공통 신호선(42)은 해당 게이트 버스 라인(41a)보다는 이전 게이트 버스 라인(41b:previous gate bus line)과 더욱 근접한 위치에 배치됨이 바람직하다.
카운터 전극(43)은 하부 기판(40)의 단위 화소 공간에 각각 형성된다. 여기서, 카운터 전극(43)은 하부 기판(40) 표면에 형성되고, 공통 신호선(42)과는 콘택되도록 형성된다. 카운터 전극(43)은 공통 신호선(42)과 콘택되어 공통 신호를 인가받는다. 이때, 카운터 전극(43)은 게이트 버스 라인(41a,41b)과 평행하면서 공통 신호선(42)과 콘택되는 바디 부분(43a)과, 바디 부분(43a)으로부터 역 y방향으로 연장되는 다수개 예를들어, 8개의 브렌치(43b)를 포함한다. 즉, 카운터 전극(43)은 콤브(comb) 형태로 형성된다. 여기서, 개개의 브렌치(43b)는 일정한 폭(P11) 및 일정한 거리(L11)를 두고 배열된다. 개개의 브렌치(43b)의 폭(P11) 및 거리(L11)은 이후에 형성되어질 화소 전극의 폭 및 화소 전극과의 거리를 고려하여, 종래의 카운터 전극에 비하여 다소 좁게 형성된다.
화소 전극(46) 역시 하부 기판(40)의 단위 화소 공간에 각각 형성된다. 이때, 화소 전극(46)은 카운터 전극(43)과 포개어지도록, 게이트 절연막(44) 상부에 형성된다. 화소 전극(46)은 카운터 전극의 바디 부분(43a)과 오버랩되는 제 1 부분(46a)과, 제 1 부분(46a)으로부터 역 y 방향으로 연장되어 스트립 형태를 갖는 다수개 예를들어, 7개의 제 2 부분(46b)을 포함한다. 이때, 제 2 부분(46b)은 일정한 폭(P12)을 갖으며, 서로간에 일정한 거리(L12)를 가지고 배열된다. 또한, 제 2 부분(46b)은 카운터 전극의 브렌치들(43b) 사이에 위치한다.
이때, 카운터 전극(430)은 도 5와 같이, 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 카운터 전극(430) 상부에 상술한 화소 전극(46)이 배치될 수 있다. 그러면, 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b) 사이의 공간에 의하여 카운터 전극(430)이 노출된다.
이때, 도 4의 경우, 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)과 카운터 전극의 브렌치(43b) 사이의 거리 및 도 5의 경우, 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)과 제 2 부분(46b)에 의하여 노출되는 카운터 전극(430)간의 거리는 상기 상하부 기판간의 거리 보다 좁다. 아울러, 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)과 카운터 전극의 브렌치(43b)의 폭은 둘 사이에서 발생되는 전계가 전극 상부에 모두 미칠수 있을 정도로 형성된다.
또한, 카운터 전극(43,430) 및 화소 전극(46)은 투명 또는 불투명 금속막으로 형성될 수 있다. 이때, 카운터 전극(43,430) 및 화소 전극(46)을 불투명 금속막으로 형성하여도, 반사형으로 구동되므로, 투과율 즉 반사율 및 개구율에 영향을 미치지 않는다.
스위칭 소자인 박막 트랜지스터(50)는 게이트 버스 라인(41a)과 데이터 버스 라인(47a)의 교차점 부근에 각각 형성된다. 박막 트랜지스터(50)는 게이트 버스 라인(41a) 상부에 형성되는 채널층(45)과, 채널층(45)의 일측과 오버랩되며 데이터 버스 라인(47a)으로부터 신장된 드레인 전극(48)과, 채널층(45)의 타측과 오버랩되며 화소 전극(46)의 소정 부분 예를들어 제 2 부분 중 어느 하나와 콘택되는 소오스 전극(49)을 포함한다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 카운터 전극(43)과 화소 전극(46)이 오버랩되는 부분에서 발생된다.
상부 기판(60)의 내측면에는 컬러 필터(도시되지 않음)가 배열된다.
하부 기판(40)의 결과물 표면에는 제 1 배향막(53)이 형성되고, 상부 기판(60)의 컬러 필터의 내측면에는 제 2 배향막(63)이 형성된다. 배향막(53,63)은 전계가 인가되지 않을때, 액정 분자(65a)를 일정 방향으로 배열시킨다. 또한, 제 1 및 제 2 배향막(53,63)은 액정 분자가 0 내지 10도의 프리틸트각을 갖도록 처리되어 있다. 하부 기판(40)에 형성되는 제 1 배향막(53)은 x 방향(전계가 형성되는 방향)에 대하여 ψ각 만큼, 바람직하게는 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우 0 내지 45도 정도, 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우 45 내지 90도 정도의 각도를 이루도록 러빙되고, 상부 기판(60)에 형성되는 제 2 배향막(63)은 제 1 배향막(53)의 러빙 방향과 비병렬(anti-parallel) 즉, 약 180°각도차를 갖도록 러빙된다.
본 발명에서는 종래의 반사형 액정 표시 장치에 부착되었던 사반파장판과 산란판을 구비하지 않았다. 대신, 셀갭(d11)과 액정의 굴절율 이방성(Δn)의 곱으로 나타내어지는 액정층(65)의 리타데이션(retardation)값이 (2n+1)λ/4의 값을 만족하도록 설정하여, 액정층(65)에서 종래의 반파장판의 역할을 하도록 한다. 본 실시예에서는 2 내지 15 정도의 유전율 이방성(Δε)을 갖고, 0.3 내지 1.5 정도의 굴절율 이방성(Δn)을 갖는다.
이와같은 구성을 갖는 반사형 액정표시 장치의 동작을 설명하도록 한다.
먼저, 게이트 버스 라인(41a)이 선택되지 않으면, 화소 전극(46b)에는 데이터 버스 라인(47a)의 신호가 전달되지 않아, 카운터 전극(43)과 화소 전극(46b) 사이에 전계가 형성되지 않는다. 이에따라, 액정층(65)내의 액정 분자(65a)들은 장축이 러빙축과 일치하면서 기판에 거의 평행하게 배열된다.
그러면, 편광되지 않은 광원 중 일정 방향의 성분만 제 1 편광판(70a)을 통과하여, 도 6과 같이 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된다. 제 1 편광판(70a)을 통과한 광은 액정층(65)을 통과하면서, 편광 상태가 변화되지 않는다. 이를 보다 자세히 설명하자면, 본 발명에서는 액정층(65)의 액정 분자들은 그것의 장축이 기판(40,60)과 평행하면서, 제 1 편광판(70a)의 편광축(P)과 평행(또는 수직, 노말리 화이트 모드)인 방향으로 배열된다. 이에따라, 선편광된 광은 액정 분자의 광축중 하나인 장축을 지나게되므로, 편광 상태가 변화되지 않는다. 따라서, 도 6와 같은 오른쪽 선편광 상태를 유지한다.
그후, 하부 기판(40)에 도달된 광은 제 2 편광판(70b)의 편광축과 같은 방향을 갖으므로, 제 2 편광판(70b)을 통과한다. 제 2 편광판(70b)을 통과한 광은 180도 위상차를 갖는 반사판(80)에 의하여 반사된다. 그러면, 반사판(80)에 의하여 반사되어진 광은 다시 제 2 편광판(70b) 및 액정층(65)을 통과하면서 편광 상태를 유지하여, 제 1 편광판(70a)을 통과한다. 따라서, 화면은 화이트가 된다.
한편, 게이트 버스 라인(41a)에 주사 신호가 인가되고, 데이터 버스 라인(47a)에 디스플레이 신호가 인가되면, 게이트 버스 라인(41a)과 데이터 버스 라인(47a)의 교차점 부근에 형성되는 박막 트랜지스터(50)가 턴온되어, 화소 전극(46)에 전달된다. 이때, 카운터 전극(43,430)에는 디스플레이 신호와 소정의 전압차를 갖는 공통 신호가 계속적으로 인가되고 있는 상태이므로, 카운터 전극(43,430)과 화소 전극(46) 사이에 전계가 형성된다. 여기서, 실질적으로 전계가 형성되는 부분은 카운터 전극(43)의 브렌치 부분(43b)과 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b) 사이이다. 또는 도 5의 경우에는 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b)와 제 2 부분(46b)에 의하여 노출되는 카운터 전극 부분 사이에서 실질적인 전계가 형성된다. 이때, 카운터 전극(43)의 브렌치 부분(43b)과 화소 전극(46)의 제 2 부분(46b) 사이의 거리(l11)가 종래에 비하여 매우 좁으므로, 전계는 도 7에서와 같이, 종래보다 곡률이 큰 포물선 형태의 프린지 필드(Ef)가 발생된다. 이때, 전극들(43b,46b)의 폭이 충분히 좁으므로, 이 프린지 필드(Ef)만으로도 전극들(43b,46b) 상부에 있는 액정 분자(65a)들이 모두 움직이게 된다. 여기서, 프린지 필드(Ef)를 기판(40)에 투영시키면, 프린지 필드(Ef)와 배향막(63,53)의 러빙축과는 약 ±45°를 이루게 된다. 이에따라, 예를들어, 유전율 이방성이 양인 액정 분자(65a)를 사용할 경우, 액정 분자들(65a)은 전계와 장축이 평행하게 배열되어, 액정 분자(65a)의 장축과 편광축 및 러빙축은 각각 45°를 이루게 된다.
이와같이 전계가 형성되면 광은 다음과 같이 진행된다.
먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 편광되지 않은 광원 중 일정 방향의 성분만 제 1 편광판(70a)을 통과하여 오른쪽(또는 왼쪽) 선편광된다.
제 1 편광판(70a)을 통과한 광은 액정층(65)을 통과하면서, 리타데이션이 발생되어 편광 상태가 변화된다. 즉, 이를 설명하면, 액정 분자(65a)는 제 2 배향막(63)의 러빙축(또는 편광축)과 α°만큼, 즉, 바람직하게는 약 45°를 이루고, 액정층(65)의 리타데이션(d11×Δn)이 (2n+1)λ/2(여기서, n은 정수)이므로, 편광판(70)을 통과한 광은 액정층(65)를 통과하면서 상기 리타데이션값 만큼의 위상차를 발생시킨다. 이에따라, 오른쪽 선편광된 빛은 (2n+1)λ/2만큼의 위상 지연으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 왼쪽 선편광(또는 오른쪽 선편광)된다.
그후, 액정층(65)을 통과하여, 하부 기판(40)에 도달된 광은 제 2 편광판(70b)에 도달된다. 이때, 제 2 편광판(70b)의 편광축은 제 1 편광판(70a)의 편광축과 수직을 이룬다. 그러므로, 액정층(65)을 통과한 위상이 바뀐 광은 제 2편광판(70b)을 통과하지 못하게 되어, 반사판(80)에 도달되는 빛이 없어지게 된다. 이에따라, 반사판(80) 자체에 광이 도달되지 않으므로, 다시 액정층(65)으로 반사되어지는 광자체가 없어지게 되어, 완벽한 다크를 구현할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 발휘된다.
먼저, 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 상하 기판 뒷면에 편광판을 각각 설치하므로써, 다크 동작시(노말리 화이트 모드시 전계 온 상태), 반사판으로 도달되는 빛 자체를 차단시켜 버리므로, 완전힌 다크를 얻을 수 있다. 이에따라, 콘트라스트 비가 크게 개선된다.
또한, 액정층의 리타데이션(dΔn)을 (2n+1)λ/2로 하고, 액정 분자들의 장축(또는 단축)과 전계가 약 45°를 이루도록 하여, 전계 인가시 액정층을 통과하면서 광이 90도 트위스트된 선편광이 되도록 한다. 이에따라, 액정층에서 종래의 사반파장판 역할을 하므로, 별도의 반파장판을 형성하지 않아도 된다. 따라서, 본 발명에서는 사반파장판이 요구되지 않으므로, 액정 표시 장치의 가격을 낮출 수 있다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 이 기술에 속하는 당업자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 발명해낼 수 있다. 따라서 여기에 첨부된 청구범위는 앞서 설명된 것에 한정하지 않고, 상기 의 청구범위는 이 발명에 내제되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 것을 포함하며, 아울러 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

Claims (7)

  1. 소정 거리를 두고 대향하는 상하부 기판;
    상기 상하부 기판 사이에 개재되며, 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 하부 기판의 내측면에 배치되며, 상기 액정 분자를 동작시키는 카운터 전극과 화소 전극으로, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 프린지 전계를 형성하여 전극들 상부에 배치되는 액정 분자를 대부분 동작시킬수 있을 정도로 배치된 카운터 전극과 화소 전극;
    상기 상부 기판 외측면에 배치되며, 소정의 편광축을 갖는 제 1 편광판;
    상기 하부 기판 외측면에 배치되며, 상기 제 1 편광판의 편광축과 평행 또는 수직인 편광축을 갖는 제 2 편광판;
    상기 상하부 기판 내측면 표면에 각각 배치되며, 소정의 러빙축을 갖는 제 1 및 제 2 배향막을 포함하며,
    상기 제 2 배향막의 러빙축은 상기 프린지 전계는 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우 0 내지 45도 정도의 각도차를 갖고, 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우 45 내지 90도 정도의 각도차를 갖으며, 상기 액정 분자는 리타데이션(r)은 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
    r = (2n+1)λ/4
    n은 정수
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 편광축과 제 2 배향막의 러빙축은 서로 일치 또는 수직이 되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 분자의 유전율 이방성은 양이고, 그 값은 3 내지 15인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상기 액정 분자의 유전율 이방성은 음이고, 그 값은 -3 내지 -15인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 러빙축과 제 2 배향막의 러빙축은 비병렬한 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 수개의 브렌치와, 상기 브렌치의 일단을 연결하는 바디부를 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 브렌치 사이에 각각 위치하는 스트립과, 상기 스트립 부분의 일단을 연결하는 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 플레이트 형태로 되고, 상기 화소 전극은 상기 카운터 전극 상부에 오버랩되는 다수개의 스트립과, 상기 스트립 부분의 일단을 연결하는 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10239683A (ja) * 1996-12-25 1998-09-11 Sharp Corp 反射型液晶表示装置
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