KR20030012464A - 반투과형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반투과형 액정표시장치에 관한 것으로, 전면평관판과 위상차판을 상측 액정기판에 구비하고, 반투과반사판과 배면 위상차판과 편광판을 구비하고, 반투과 반사판을 굴절율 이방성이 적은 물질로 형성하고, 전면 위상차판에서 액정까지의 위상차가 (4n+1)λ/4 (n=0,1,2....)가 되어 반사광이 대부분 흡수되도록하고, 후면의 백라이트세트에서 방사된 광은 배면 위상차판을 통과하면서 원편광이되고 반투과반사판을 편광상태의 변화가 거의 없이 통과하고 액정층을 통과한 후 전면 편광판에 흡수되는 노말 블랙 모드를 구현하였으므로, 반투과 모드이면서 반사율이 높고 페이퍼 화이트의 배경을 실현 할 수 있어 표시소자의 성능이 향상된다.

Description

반투과형 액정표시장치{Transflective LCD}

본 발명은 반투과형(transflective) 액정표시장치(liquid crystal display: 이하 LCD라 칭함)에 관한 것으로, 특히 반투과 모드에서 페이퍼 같이 밝은 화이트 모드를 실현할 수 있는 반투과형 LCD에 관한 것이다.

평판표시장치의 일종인 LCD는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성격을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고, 경박단소화가 용이하여 널리 사용되고 있다.

일반적으로 LCD는 투명한 유리기판상에 투명전극 패턴과 화소전극이 형성되어 있는 하측 액정기판과 공통전극이 형성되어 있는 상측 액정기판의 사이에 액정이 실패턴에 의해 밀봉되어 있는 형태로 구성된다.

LCD는 자체적으로 화상을 나타내지 못하므로 엘.이.디(light emitting diode: 이하 LED라 칭함)나 이.엘(electro luminescence: 이하 EL이라 칭함) 판넬로 된 별도의 광원인 백라이트를 구비하여 모듈 상태로 사용하는 투과 모드나, 외부 광을 하측 액정기판에 부착되는 반사판이 반사시켜 그 빛을 광원으로 이용하는 반사 모드가 있다.

도 1 은 종래의 반투과형 LCD의 단면도로서, STN LCD의 예이다.

먼저, LCD 판넬은 상,하측 액정기판(1),(2)상에 화소전극과 공통전극이 되는 투명전극 패턴(도시되지 않음)과 배향막(3)들이 형성되어 있고, 상기 상.하측 액정기판(1),(2)의 배향막(3)이 마주보며 일정한 셀갭을 갖고 실패턴(도시되지 않음)으로 봉합되어 있으며, 상기 셀갭에는 액정(5)이 밀봉되어있다.

상기 상측 액정기판(1)에는 전면위상차판(6)과 전면편광판(7)이 부착되어있으며, 하측 액정기판(2)에는 후면편광판(8)과 반투과반사판(10)이 부착되어있으며, 그 하부에 백라이트세트(11)가 장착된다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 STN LCD는 외부 입사광이 전면편광판을 통과하고 액정층을 통과한후 밑면 편광판을 통과하고 반투과 반사판에 반사된 다음 다시 밑면 편광판을 통과하고, 액정층을 통과하고, 전면편광판을 통과하므로 편광판을 4번 통과하게 되므로, 외부광의 반사율이 작아 어두우며, 액정층 두께 d와 굴절율 이방성 △n 의 곱 d·△n 이 높으면 위상차 필름을 이용한 색보상에도 한계가 있어 LCD의 바탕색이 칼라를 띄게되어, 종이처럼 화이트하고 밝은 모드를 실현할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부 액정기판에 반투과 반사판과 위상차판 및 편광판을 부착하여 밝고, 바탕색의 화이트모드 구현이 가능한 반투과형 LCD를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 반투과형 액정표시장치의 개략도.

도 2 는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치의 개략도.

< 도면이 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 상측 액정기판 2 : 하측 액정기판

3 : 배향막 5 : 액정

6 : 전면위상차판 7 : 전면편광판

8 : 후면편광판 10 : 반투과반사판

11 : 백라이트세트 12 : 후면위상차판

상기한 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따른 반투과형 LCD는,

마주보는 배향막을 구비하여 밀봉된 내부에 액정이 봉합되어있는 상하측 액정기판을 구비하는 STN LCD에 있어서,

상측 기판에 순차적으로 구비되어있는 전면편광판 및 전면위상차판과,

하측 기판에 순차적으로 구비되어있는 반투과반사판과 후면위상차판 및 후면편광판을 구비하고, 그 하부에 백라이트세트를 구비하되,

상기 액정을 통과한 광이 반투과 반사막에서 반사되어 전면 편광판에서 흡수되며, 백라이트세트에서 방사된 광은 후면위상차판에서 원편광되고, 전면 편광판에서 흡수되어 노말 블랙 모드를 구현하며, 상기 반투과반사막의 기판이 굴절율 이방성이 50 이하인 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.

또한 상기 반투과반사판을 폴리 카보네이트상에 반사막을 형성하여 구성하고, 상기 반사층을 하측기판의 위상차판상에 형성하거나, 상기 반사층을 Al이나 Ag 또는 그 합금들 중 어느하나로 형성하며, 반사층을 100∼500Å 두께로 형성한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반투과형 LCD에 관하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반투과형 LCD의 개략도이다.

먼저, 화소전극과 공통전극이 되는 투명전극 패턴(도시되지 않음)들이 형성된 상,하측 액정기판(1,2) 상에 형성된 배향막(3)들이 마주보도록 실패턴(도시되지 않음)에 의해 봉합되어있고, 그 사이의 셀갭(d)에 STN 액정(5)이 밀봉되어있다.

또한 상기 LCD 판넬의 상측 액정기판(1) 상에는 전면위상차판(6)과 전면편광판(7)이 부착되어있고, 상기 하측 액정기판(2)의 하부에는 반투과반사판(10)과 후면위상차판(12) 및 후면편광판(8)이 순차적으로 부착되어있으며, 그 하부에 백라이트세트(11)가 장착된다. 여기서 상기 반투과반사판(10)은 굴절율 이방성이 적은, 예를들어 Δn≤50 이하인 물질, 예를들어 폴리카보네이트등으로된 지지기판상에 Al이나 Ag 또는 그 합급재질의 금속이 적정 두께, 예를들어 100∼500Å 정도 두께로 도포된 반투과성막을 도포하여 형성된 것이다.

여기서 상기 전면위상차판(6)에서 액정(5)까지의 토탈 위상차가 (4n+1)λ/4 (단. n=0,1,2,....)가 되도록 형성하면 전면 편광판(7)을 통과한 광이 반투과 반사판(10)에서 반사되어 다시 전면 편광판(7)을 통과할때 모두 흡수되어 노말 블랙 모드가 되고, 투과시에는 백라이트세트(10)에서 방사된 광이 후면 편광판(8)을 통과하면서 선편광되고, 후면위상차판(12)을 통과하면서 원편광이 되며, 이때 상기의 후면 편광판(8)과 후면위상차판(12)의 각도를 조정해서 상기 전면에서 들어온 빛이 반투과반사판(10)에서 반사된후의 원편광방향과 동일하게 만들면 전면편광판에(7) 후면에서 나온 빛은 모두 흡수되어 노말 블랙 모드가 된다. 상기 전면위상차판(6)의 위상차값과 액정(5)의 d.△n값 및 상기 전면위상차판(6)의 연신축과 액정(5)의 러빙축 및 트위스트각(Twist Angle)을 적절하게 설계하면 가시광 영역의 파장범위의 와이드(Wide) λ/4 위상차를 구현할 수 있으며, 전계를 인가했을때는 λ/2 위상차 근처의 조건을 구할 수 있다. 이는 기존 반투과형 LCD에서 외부광이 LCD에 입사될 때 편광판을 4번 통과하던 것이, 본발명의 구조에서는 2번만 통과함으로 반사율이 매우 높은 밝은 디스플레이를 실현할 수 있다. 또한 넓은 범위의 λ/2 위상차 조건으로 가시광선 전범위에서 고루 빛이 반사되므로 페이퍼 와이트의 표시소자를 구현할 수 있다. 또한 투과 모드는 백라이트에서 나온 빛이 반투과반사판을 통과하기 직전에 원편광으로 만들어 주면 반사 모드와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 반투과반사판을 형성하는 기판으로 굴절율이방성이 매우 낮은 것으로 하는 이유가 원편광된 빛이 반투과반사판을 통과하면서 빛의 상태가 변하지 않게 하기 위한 것이다. 만약에 반투과반사판의 굴절율 이방성이 50 이상이 될 경우에는 투과 모드의 콘트라스트 및 투과율이 현저히 떨어져 표시소자의 역할을 하지 못한다.

본 발명을 실현한 실시예로는

전면 편광판의 흡수축 각도를 50。, 전면 위상차판을 2장의 위상차판으로 형성하는 경우, 한장은 위상차값이 530nm이고 연신축 각도가 65。, 다른 한장은 위상차값이 620nm이고 연신축 각도가 0。이고, 전면 액정기판에서의 액정 러빙방향은 100。, 후면 액정기판의 러빙 방향은 160도, 액정의 d·△n은 780nm로 하며, 반투과반사판을 TAC 필름위에 알류미늄(Al)을 약 300Å두께로 스퍼트링하여 투과율이 약 15% 정도로 형성하며, 후면위상차판은 위상차값이 140nm이고 연신축이 50。, 후면 편광판의 흡수축을 90。로 붙이면, 반사율 50%, 대비비 7:1의 양호한 LCD를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 반투과형 LCD는 전면평관판과 위상차판을 상측 액정기판에 구비하고, 반투과 반사판과 배면 위상차판과 편광판을 구비하고, 반투과 반사판을 굴절율 이방성이 적은 물질로 형성하고, 전면 위상차판에서 액정까지의 위상차가 가시광 영역의 빛들 중 적어도 3파장 이상이 (4n+1)λ/4 ±50nm(단, n=0,1,2,....)이내가 되게 설계하면, 전면이 반사광이 흡수가 되며, 후면의 백라이트세트에서 방사된 광은 후면 위상차 필름을 통과하면서 가시광 영역 빛의 3파장 이상이 원편광되어 액정층을 통과한 다음 전면 편광판에 통과할때 대부분 흡수되는 노말 블랙 모드를 구현하였으며, 전계를 인가할때는 λ/2 되게 설계하므로, 페이퍼 화이트의 배경을 실현 할 수 있고, 기존의 B/W 반투과 모드에 비해 반사율이 높으며, 또한 투과 모드로도 가능하므로 표시소자의 성능이 향상되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 마주보는 배향막을 구비하여 밀봉된 내부에 액정이 봉합되어있는 상하측 액정기판을 구비하는 STN LCD에 있어서,

   상측 기판에 순차적으로 구비되어있는 전면편광판 및 전면위상차판과,

   하측 기판에 순차적으로 구비되어있는 반투과반사판과 후면위상차판 및 후면편광판을 구비하고, 그 하부에 백라이트세트를 구비하되,

   상기 액정을 통과한 광이 반투과 반사막에서 반사되어 전면 편광판에서 흡수되며, 백라이트세트에서 방사된 광은 후면위상차판에서 원편광되고, 전면 편광판에서 흡수되어 노말 블랙 모드를 구현하며, 상기 반투과반사막의 기판이 굴절율 이방성이 50 이하인 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반투과반사판을 폴리 카보네이트상에 반사막을 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사층을 하측기판의 위상차판상에 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사층을 Al이나 Ag 또는 그 합금들 중 어느하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사층을 100∼500Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 LCD.