KR20030008129A - 마이크로렌즈가 부착된 고분자 분산형 액정패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사형 고분자 분산형 액정패널에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈(15,19)와 반사부(21)와 흡광부(23)를 가진 반사 및 흡광판(17)을 사용함으로써 고 휘도 및 고 콘트라스트를 구현할 수 있는 반사형 고분자 분산형 액정패널에 관한 것이다.

특히 본 발명의 고분자 분산형 액정 패널은 서로 대향되도록 배치되며 각각 전압 인가용의 전극이 부설된 한쌍의 기판(2,3)과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 분산 배치되며 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정 치수로 유지하기 위한 스페이서(16)와, 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전되는 광경화성 수지 부재(11)와, 상기 광경화성 수지 부재와 혼합되어 충전되며 광(L)에 의해 조사되어 수지부재와 액정의 상분리를 통해 형성되는 액정의 소적(9)과 액정패널의 둘레 가장자리부를 밀봉하는 시일 수지(8)로 이루어진 고분자 분산형 액정소자(1)를 포함하는 액정패널에 있어서, 상기 액정패널은 상기 고분자 분산형 액정소자(1)에 부착된 마이크로렌즈(15,19)와 상기 마이크로렌즈에 부착되며 반사부(21)와 흡광부(23)로 구성된 반사 및 흡광판(17)을 추가로 포함한다.

Description

마이크로렌즈가 부착된 고분자 분산형 액정패널{Macromolecule Dispersion Liquid Crystal Panel with Microlens}

본 발명은 반사형 고분자 분산형 액정패널에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈와 반사부와 흡광부를 가진 반사 및 흡광판을 사용함으로써 고 휘도 및 고 콘트라스트를 구현할 수 있는 반사형 고분자 분산형 액정패널에 관한 것이다.

근래 반사형 액정패널은 노트형 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 이외에 전자 수첩, 휴대용 정보 단말기, 오락 기기, 문구 기기, 휴대용 전화기 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 장치들에는 편광현상을 이용하는 TN(Twisted nematic), STN(Super twisted nematic) 반사형 액정패널과 고분자화합물 및 액정조성물을 비상용(非相溶)) 상태로 분산시킨 반사형 고분자 분산형 액정패널이 사용되고 있다.

상기 종래의 TN, STN 반사형 액정패널의 경우 편광판을 이용하기 때문에 전압 무 인가시 white 상태가 편광판의 색을 그대로 나타내어 상기 장치들에 사용할 경우 액정패널의 표시부가 gray에 가까운 white로 보여 시인성이 낮다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 편광판의 존재로 인해 광(光)의 투과효율이 나빠지고 장기적인 내광성에도 문제가 있다.

또한 도1a 내지 도1b에 도시된 바와 같이, 종래의 반사형 고분자 분산형 액정패널의 경우 편광판을 구비할 필요가 없기 때문에 위와 같은 문제점은 없다. 그러나 전압 인가시 액정소자의 표시부가 검정색으로 보이지만 전압 무 인가시 액정소자의 배면에 위치된 검정색 흡광판의 검정색부가 산란된 광(L)으로 나타나서 white 색이 검게 보이는 문제점을 가지고 있어 휘도와 콘트라스트를 낮추는 원인이 되어왔다.

따라서, 반사형 고분자 분산형 액정패널 분야에 있어서, white 색을 paper white 상태에 가깝게 구현함과 동시에 black 상태의 반사율을 극소화함으로서 black 색을 구현하여 고 휘도와 고 콘트라스트를 얻고자 하는 노력이 계속되고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 반사형 고분자 분산형 액정소자에 마이크로렌즈와 반사 및 흡광판을 부설한 반사형 고분자 분산형 액정 패널을 제공하는 것이다.

도1a는 전압 무 인가시 종래 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도1b는 전압 인가시 종래 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도2는 마이크로렌즈로 오목렌즈를 사용하는 본 발명의 제1실시예의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도

도3은 마이크로렌즈로 볼록렌즈를 사용하는 본 발명의 제2실시예의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도

도4a는 전압 무 인가시 도2의 A 부분 즉 픽셀 단위의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도4b는 전압 인가시 도2의 A 부분 즉 픽셀 단위의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도5a는 전압 무 인가시 도3의 B부분 즉 픽셀 단위의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도5b는 전압 인가시 도3의 B부분 즉 픽셀 단위의 반사형 고분자 분산형 액정 패널의 횡단면도.

도6은 본 발명의 픽셀 단위의 고분자 분산형 액정 패널의 반사 및 흡광판의평면도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고분자 분산형 액정 패널은 서로 대향되도록 배치되며 각각 전압 인가용의 전극이 부설된 한쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 분산 배치되며 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정 치수로 유지하기 위한 스페이서와, 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전되는 광경화성 수지 부재와, 상기 광경화성 수지 부재와 혼합되어 충전되며 광(L)에 의해 조사되어 수지부재와 액정의 상분리를 통해 형성되는 액정의 소적과 액정패널의 둘레 가장자리부를 밀봉하는 시일 수지로 이루어진 고분자 분산형 액정소자를 포함하는 액정패널에 있어서, 상기 액정패널은 상기 고분자 분산형 액정소자에 부착된 마이크로렌즈와 상기 마이크로렌즈에 부착되며 반사부와 흡광부로 구성된 반사 및 흡광판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고분자 분산형 액정 패널은 상기 마이크로렌즈가 오목렌즈 또는 볼록렌즈인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 반사 및 흡광판은 입사광을 반사하는 반사부와 입사광을 흡수하는 흡광부로 구성되며 상기 반사 및 흡광판의 흡광부는 상기 마이크로렌즈의 촛점부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 고분사 분산형 액정패널은 입사광이 전압 무 인가시 액정 소적에 의해 산란되거나 상기 반사 및 흡광판에 의해 반사되어 흰색을 나타내고 전압 인가시 액정 소적을 통과하여 흡광부에 흡수되어 검정색을 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 흡광부는 상기 반사 및 흡광판의 전체 면적에 비례하여 일정 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래의 고분자 분산형 액정소자의 배면에 오목 마이크로렌즈 또는 볼록 마이크로렌즈를 두고 상기 렌즈의 뒤에는 흰색 바탕의 반사면의 일정 부분의 영역을 검정색의 흡광처리를 한 흡광부로 구성한 반사 및 흡광판을 흡광부가 상기 렌즈의 촛점부에 위치되도록 부설하여, 전압을 인가하지 않았을 땐 주로 입사광(L)의 반사와 광산란에 의해 paper white에 가까운 상태를 구현하고 전압을 인가했을 땐 광(L)의 직진성과 렌즈에 의한 집광성을 이용하여 액정소자를 통과한 광이렌즈를 통과하면서 렌즈의 촛점부에 위치된 상기 반사 및 흡광판의 흡광부에 모두 흡수되도록 하여 black을 구현함으로써, 종래 기술로는 전혀 불가능했던 고 휘도 및 고 콘트라스트를 얻을 수 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 반사형 고분자 분산형 액정패널을 설명한다.

도2는 본 발명의 제1 실시예 즉 마이크로 렌즈로 오목렌즈를 사용하는 고분자 분산형 액정패널을 도시한 것이며, 도3a-3b는 도2의 A부분의 상세도로서 픽셀단위의 고분자 분산형 액정패널을 표시한 도면이다. 상기 도2를 참조하면, 본 발명의 액정패널은 a) 서로 대향되도록 배치되며 각각 전압 인가용의 전극(5, 7)이 부설된 한쌍의 전면 및 후면 기판(2, 3)과, 상기 한 쌍의 기판(2, 3) 사이에 분산 배치되며 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정 치수로 유지하기 위한 스페이서(16)와 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전되는 광경화성 수지 부재(11)와 상기 광경화성 수지 부재와 혼합되어 충전되며 광(L)에 의해 조사되어 수지부재와 액정의 상분리를 통해 형성되는 액정의 소적(9)과 액정소자(1)의 둘레 가장장리부를 봉지(封止)하는 시일수지(8)로 이루어진 고분자 분산형 액정소자(1)와, b) 상기 액정소자의 후면 기판(3)에 상기 액정소자에 대응하는 픽셀 단위로 부설된 오목 마이크로 렌즈(15)와, c) 상기 오목렌즈(15)의 오목면(16) 측에 위치된 반사 및 흡광판(17)으로 구성된다.

상기 액정 소자(1)는 종래에 공지된 고분자 분산형 액정소자 예컨대 한국 특허 제98-171558호, 미극특허 제3,600,060호 등을 사용하면 되므로,이에 대한 설명은 생략한다.

상기 오목 마이크로 렌즈(15)는 그 곡률반경이 반사 및 흡광판과의 거리와 촛점거리에 의해서 정해지며, 광흡수가 적은 고분자 수지를 이용하여 프레스 방식이나 photo polymer를 이용한 UV조사 방식에 의해 제조된다.

도6을 참조하면, 상기 반사 및 흡광판(17)은 전압 무 인가시 액정소자(1)를 투과한 광(L)을 반사시키는 반사부(21)와 전압 인가시 상기 렌즈의 촛점 부위에 위치되어 렌즈를 통과하여 집광된 모든 광(L)을 흡수하도록 검정색으로 흡광처리된 흡광부(23)로 구성된다. 상기 흡광부(23)는 예컨대 카본페이스트를 스크린 프린트하거나 검정색의 열적안정성이 우수한 고분자 수지를 스크린 프린트하는 스크린 인쇄 방식에 의해 형성되거나 또는 프린터에 의한 잉크인쇄 방식을 사용해서 상기 렌즈의 촛점부 위에 위치되도록 상기 반사 및 흡광판(17)에 소정의 크기로 형성된다. 또한 상기 반사 및 흡광판(17)의 반사부(21)는 광의 반사율이 높은 Al, Cr 금속으로 제조되거나 또는 무기물 Ball을 사용하는 반사형 screen을 이용할 수도 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 제2 실시예는 도3에 도시된 바와 같이 상기 마이크로 렌즈로서 볼록 마이크로 렌즈(19)를 사용하는 것이며, 그 제조방법이나 재질은 상기 오목 마이크로 렌즈(15)와 동일하며 기타 다른 구성요소들은 상기한 제1 실시예와 동일하다.

이하, 도4a-4b와 도5a-5b를 참조하여 본 발명의 고분자 분산형 액정패널의 작동 상태를 살펴본다.

도4a 내지 도5a는 전압을 인가하지 않은 상태의 픽셀 단위의 본 발명의 고분자 분산형 액정패널을 나타내는 것으로, 전압 무 인가시에 광(L)이 입사되면 액정소자(1)는 입사광을 강하게 산란 및 반사시키고 나아가 액정소자(1)를 통과한 광은 반사 및 흡광판(17)에 의해 다시 반사되므로, 사용자가 액정패널을 관찰할 때는 그 액정패널의 표시부는 종이에 가까운 흰색으로 보이게 된다.

반면, 도4b 내지 도5b는 전압을 인가했을 때 픽셀 단위의 본 발명의 고분자 분산형 액정패널을 도시한 것으로, 전압 인가 시에 광(L)이 입사하면 액정소자(1)를 투과하게 되고 투과된 광은 오목 또는 볼록 마이크로렌즈(15,19)에 의해 그 렌즈의 촛점부위에 집광되며 나아가 반사 및 흡광판(17)의 흡광부(23)는 그 렌즈의 촛점 부위에 위치하고 있기 때문에 집광된 광은 검정색 처리된 흡광부(23)에 전량 흡수되어 사용자가 액정패널을 외부에서 관찰할 때 그 액정패널의 표시부는 검정색으로 보이게 된다.

이하, 본 발명을 직접 실시한 실시예와 도2에 도시된 종래의 고분자 분산형 액정패널에 대한 비교예를 비교설명한다.

실시예

본 발명의 고분자 분산형 액정 패널을 제작하기 위하여, 2장의 ITO Glass 전극 사이에 10㎛의 스페이서로 셀겝을 유지한 다음 광경화성 수지(11)로 Merck 사의 광경화성 고분자 PN-393 20 w%에 액정으로 TL-205 80%를 용기 내에서 교반하여 제조된 액정수지 복합체(13)를 상기 전극들 사이에 주입한 다음 365nm 파장의 자외성을 조사하여 수지부재와 액정의 상분리를 통해 소정의 액정의 소적을 형성하여고분자 분산형 액정소자를 제작하였다. 마이크로렌즈는 광투과도를 고려하여 투과도가 높은 PMMA(polymethylmatacrylate)로 굴절율 = 1.49, 곡률반경 0.5mm인 오목렌즈를 압출제작하였으며, 반사 및 흡광판은 Al로 상기 마이크로렌즈에 적합한 크기로 제작되었고 그 흡광부는 프린터에 의한 잉크인쇄 방식을 사용해 상기 렌즈의 촛점 부위에 대응하는 상기 반사 및 흡광판 상의 위치에 검정색으로 흡광처리를 하여 제작하였다.

그 후 상기 액정소자의 뒷면에 마이크로렌즈와 반사 및 흡광판을 설치하지 않은 상태에서 액정소자에 전압의 인가 여부에 따라서 실험을 하였다. 전압 무 인가시 상기 액정 소자의 디스플레이 표면은 강한 광산란에 의해 흰 색에 가까운 white를 나타내었으며 전압(5V 교류, 60Hz) 인가시 광(L)이 95%이상 투과되어 투명한 상태로 변하였다.

이러한 실험 후 상기 액정소자에 상기 마이크로렌즈와 흡광부가 검정색으로 흡광처리된 반사 및 흡광판을 설치하여 본원 발명의 액정 패널을 완성하였다. 그 후 전압 무 인가시 상기 액정 패널은 종래의 TN 방식이나 고분자 분산형 액정 패널에서는 기대할 수 없을 정도의 Paper White에 가까운 white 상태를 나타 내었으며,전압(5V 교류, 60Hz) 인가시 상기 본원 발명의 액정 패널은 완전히 검정색 상태를 나타내었다. 전압 무 인가시의 광산란과 전압 인가시의 광 흡수에 의한 콘트라스트를 측정한 결과 20:1∼50:1의 고 콘트라스트를 달성할 수 있었다.

비교예

상기 실시예와 같은 조건으로 고분자 분산형 액정소자를 제작하고, 상기 액정소자의 뒷면에 검정색의 흡광판을 두어 종래의 반사형 고분자 분산형 액정패널을 완성하였다. 전압 무 인가시 액정 패널의 표면은 gray에 가까운 white를 나타내었으며 전압(5V교류, 60Hz)인가시 검정색을 나타내었다. 전압 무 인가시의 광산란과 전압 인가시의 광 흡수에 의한 콘트라스트를 측정한 결과 3:1∼10:1 정도의 낮은 콘트라스트만을 달성할 수 있었다.

위에서는 설명한 본 발명의 액정패널 표시모드는 전압 무 인가시 산란표시, 전압 인가시 흡수표시에 대한 노멀모드이지만, 그 반대로 본 발명은 전압 무 인가시 흡수표시, 전압인가시 산란표시인 리버스모드에도 적용될 수 있다.

상기 본 발명의 실시예는 본 발명의 단순한 실시예중 하나일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사항을 변경하지 않는 범위내에서 어떠한 변형도 가능하다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 반사형 고분자 분산형 액정 패널은 전압 무 인가시 종이에 가까운 white를 얻을 수 있고 전압 인가시 완전한 black을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 고분자 분산형 액정패널에서는 얻을 수 없는 고 콘트라스트와 고 휘도를 얻을 수 있다

또한 본 발명은 편광판 및 배향막을 사용하지 않는 종래의 고분자 분산형 액정 소자를 이용하기 때문에 이들의 장점을 최대로 살리면서 고 휘도 및 고 콘트라스트를 얻을 수 있기 때문에 저렴하면서도 대면적의 액정패널의 생산을 가능하게 하는 효과를 가진다.

Claims (7)

1. 서로 대향되도록 배치되며 각각 전압 인가용의 전극이 부설된 한쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 분산 배치되며 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정 치수로 유지하기 위한 스페이서와 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전되는 광경화성 수지 부재와 상기 광경화성 수지 부재와 혼합되어 충전되며 광에 의해 조사되어 수지부재와 액정의 상분리를 통해 형성되는 액정의 소적과 액정소자의 둘레 가장장리부를 밀봉하는 시일수지로 이루어진 고분자 분산형 액정소자를 포함하는 액정패널에 있어서,

   상기 액정패널은 상기 고분자 분산형 액정소자에 부착된 마이크로렌즈와 상기 마이크로렌즈에 부착되며 반사부와 흡광부로 구성된 반사 및 흡광판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈는 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 반사 및 흡광판은 입사광을 반사하는 반사부와 입사광을 흡수하는 흡광부로 구성된 것을 특징으로 고분자 분산형 액정패널.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사 및 흡광판의 흡광부는 상기 마이크로렌즈의 촛점부에 해당하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
6. 제1항에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정패널은 입사광이 전압 무 인가시 액정 소적에 의해 산란되거나 상기 반사 및 흡광판에 의해 반사되어 흰색을 나타내고 전압 인가시 액정 소적을 통과하여 흡광부에 흡수되어 검정색을 나타내는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
7. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡광부는 상기 반사 및 흡광판의 전체 면적에 비례하여 일정 크기를 가지는 것을 특징으로 고분자 분산형 액정패널.