KR20030038037A - 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 액정 표시 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 흡수형 컬러필터를 이용하는데, 빛이 컬러필터를 투과할 때 광 손실이 많이 발생하므로, 액정 표시 장치의 휘도가 저하된다. 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위해, 콜레스테릭 액정 컬러필터를 사용하거나 원편광자를 이용할 수 있는데, 이러한 경우, 콜레스테릭 액정에서의 입사각에 따른 반사광의 파장 문제를 해결하기 위해 여러 장의 필름이 필요하기 때문에, 각각의 필름을 제조하여 부착하므로 비용이 증가되고 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
본 발명에서는 집광도가 높은 백라이트와 집광 필름을 이용하여 콜레스테릭 액정의 시야각에 따른 색반전 문제를 해결하고, 원편광자 및 콜레스테릭 액정 컬러필터를 사용하여 빛의 투과도를 향상시킴으로써, 액정 표시 장치의 휘도 및 시야각을 향상시키는데 있어서, 집광 필름과 원편광자를 하나의 기판에 형성함으로써 제조 공정을 감소시키고 비용을 절감할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{liquid crystal display devices and manufacturing method of the same}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이중 액정 표시 장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면을 일부 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 액정 표시 장치는 소정간격을 가지고 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)이 배치되어 있다. 하부의 제 1 기판(10) 상에는 게이트 전극(11)과 소스 및 드레인 전극(15a, 15b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(T1)가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터(T1)는 액티브층(13)과 오믹 콘택층(14)을 더 포함한다. 여기서, 게이트 전극(11) 상부에는 게이트 절연막(12)이 형성되어 있다.
이어, 박막 트랜지스터(T1) 상부에는 보호층(16)이 형성되어 박막 트랜지스터(T1)를 덮고 있으며, 보호층(16)은 드레인 전극(15b)을 드러내는 콘택홀(16c)을 가진다. 다음, 보호층(16) 상부에는 화소 전극(17)이 형성되어 있어, 콘택홀(16c)을 통해 드레인 전극(15b)과 연결되어 있다.
한편, 제 2 기판(20)의 안쪽면에는 박막 트랜지스터(T1)와 대응하는 위치에 블랙 매트릭스(21)가 형성되어 있고, 그 하부에 적(R), 녹(G), 청(B)의 색이 순차적으로 반복되어 있는 컬러필터(22a, 22b)가 형성되어 있으며, 그 하부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(23)이 형성되어 있다. 여기서, 컬러필터(22a, 22b)는 하나의 색이 하나의 화소 전극(17)과 대응한다.
다음, 화소 전극(17)과 공통 전극(23) 사이에는 액정층(30)이 주입되어 있으며, 액정층(30)의 액정 분자는 화소 전극(17)과 공통 전극(23)에 전압이 인가되었을 때, 두 전극(17, 23) 사이에 생성된 전기장에 의해 배열 상태가 변화된다. 이때, 도시하지 않았지만 화소 전극(17) 상부와 공통 전극(23) 하부에는 각각 배향막이 형성되어 있어, 액정 분자의 초기 배열 상태를 결정한다.
다음, 두 기판(10, 20)의 바깥쪽 즉, 제 1 기판(10) 하부와 제 2 기판(20)상부에는 광 투과축에 평행한 방향의 빛만 통과시켜 자연광을 선편광으로 변환시키는 제 1 및 제 2 편광판(41, 42)이 배치되어 있다. 여기서, 제 1 편광판(41)의 광 투과축은 제 2 편광판(42)의 광 투과축과 90도를 이룬다.
도 1에서는 액정 표시 장치의 하부 기판에 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성되고, 상부 기판에 컬러필터와 공통 전극이 형성된 구조에 대하여 설명하였으나, 최근에는 하부 기판에 박막 트랜지스터와 함께 컬러필터를 형성한 구조가 제시되었으며, 또한 하부 기판에 컬러필터와 공통 전극이 형성되고 상부 기판에 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 예가 제시되기도 하였다.
그런데, 이와 같은 액정 표시 장치는 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다.
따라서, 액정 패널 뒷면 즉, 도 1의 제 1 편광판(41) 하부에 백라이트(backlight)를 배치하고 백라이트로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시하는데, 이를 투과형(transmission type) 액정 표시 장치라고 한다. 이때, 액정 표시 장치의 전계 생성 전극인 화소 전극(17)과 공통 전극(23)은 투명 도전 물질로 형성되고, 두 기판(10, 20) 또한 투명 기판으로 이루어져야 한다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치에서 사용되는 편광판은 입사되는 빛의 한 편광 성분은 투과시키나, 나머지 한 성분은 흡수 뒤 열 등에 의한 손실로 이어져, 편광판 표면에서의 반사 등을 고려하면 50% 이상의 휘도 손실을 유발하는 단점이 있다.
따라서, 이러한 손실을 줄여 액정 표시 장치의 휘도를 증가시키기 위해 액정 표시 장치 하부에 반사형 원편광자를 적용한 예가 제시되었다. 반사형 원편광자는 입사되는 빛 중 한 원편광 성분은 투과시키고, 나머지 한 성분은 반사시키는 기능을 갖는데, 반사된 원편광 성분의 빛은 원편광자 하부층의 여러 광학 부품들을 거치면서 다시 반사되고, 이때 그 편광 성분이 바뀌어 원편광자를 투과할 수 있는 성분으로 전환되어 되돌아온다. 즉, 입사광은 이론적으로 전체의 양이 하나의 편광 성분으로 전환되어 투과하게 되므로 기존 흡수형 선 편광자에서 발생하는 빛의 손실을 크게 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 종래의 액정 표시 장치에 대하여 도 2에 간략하게 도시하였다.
도시한 바와 같이, 내측에 각각 전극이 형성되어 있는 두 기판 사이에 액정층이 주입되어 있는 액정 셀(liquid crystal cell)(41)의 하부에는 선편광자인 제 1 편광판(42)이 배치되어 있고, 제 1 편광판(42) 하부에는 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차판(43)과 원편광자인 제 2 편광판(45)이 배치되어 있으며, 위상차판(43)과 원편광자(45) 사이에 보상 필름(44)이 더욱 배치될 수 있다. 제 2 편광판(45) 하부에는 집광 및 확산을 위한 시트(46)와 백라이트(47)가 각각 배치되어 있다. 다음, 액정 셀(41) 상부에는 제 1 편광판(42)의 광투과축과 직각인 광투과축을 가지는 제 3 편광판(48)이 배치되어 있다.
도 2의 액정 표시 장치에서 액정 셀(41)은 도 1의 액정 셀과 같은 구조로 이루어질 수 있고, 다른 구조로 이루어질 수도 있다.
여기서, 원편광자(45)는 콜레스테릭 액정을 이용하여 투명 기판(45a) 위에콜레스테릭 액정층(45b)을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
이러한 콜레스테릭 액정은 입사된 빛을 회전 피치(helical pitch)에 따라 특정 파장만을 반사시키는 선택 반사 특성을 가지며, 이때 액정의 회전 방향에 따라 반사되는 빛의 편광상태도 결정된다. 예를 들면, 액정분자들이 회전축을 따라 반시계 방향으로 회전하며 꼬인구조(즉, left-handed structure)를 가질 때는 좌원편광된 광만 해당 색상에서 반사하게 된다.
그런데, 콜레스테릭 액정은 입사광의 입사각에 따라 빛이 경험하는 콜레스테릭 액정의 피치 크기가 달라져 반사되는 빛의 파장이 변하게 된다. 그러므로, 액정 표시 장치를 보는 시야각에 따라서, 입사된 빛 중 반사되고 남은 투과되는 빛의 색이 달라지는 색반전(color shift)이 발생하기 때문에, 이를 보상하기 위해 원편광자(45) 상부에 보상 필름(44)을 배치할 수 있다.
한편, 도시한 것처럼 원편광자(45)와 백라이트(47) 사이에는 백라이트(47)로부터의 빛을 액정 셀(41) 쪽으로 집광 및 확산시키기 위한 시트(46)를 배치할 수 있다.
이와 같이, 도 2의 액정 표시 장치에서는 일반적인 액정 표시 장치에 원편광자를 사용함으로써, 투과되는 광을 증가시켜 휘도를 향상시킬 수 있으나, 이러한 원편광자는 선편광자에 비해 편광 효율이 떨어지므로 기존의 선편광자가 여전히 필요하며, 원편광자를 통과한 빛이 선편광자를 통과하도록 위상차판을 더 부착해야하는 단점이 있다.
따라서, 휘도 증가를 위해 다수의 필름이 필요하므로 제조 비용이 높으며,휘도 증가 효과 또한 그다지 크지 않고 시야각도 좁은 문제가 있다.
한편, 최근에는 콜레스테릭 액정을 이용한 컬러필터에 적용한 액정 표시 장치가 연구 및 개발되고 있는데, 앞서 언급한 바와 같이 콜레스테릭 액정은 선택 반사 특성을 가지고 있기 때문에 흡수형 컬러필터를 사용할 때에 비해 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 3에는 콜레스테릭 액정 컬러필터를 가지는 종래의 액정 표시 장치에 대하여 도시하였다. 도시한 바와 같이, 하부면에 콜레스테릭 액정 컬러필터(52)가 형성되어 있는 액정 셀(51) 하부에 콜레스테릭 액정을 이용한 원편광자(53)가 형성되어 있다. 다음, 원편광자(53) 하부에는 집광시트(54)와 백라이트(55)가 각각 배치되어 있다.
다음, 액정 셀(51) 상부에는 액정 셀(51)을 통과한 빛을 확산시키기 위한 확산 필름(56)이 배치되어 있고, 그 위에 위상차판(57)과 선편광자(58)가 각각 배치되어 있다.
도 3에서, 집광시트(54)는 콜레스테릭 액정으로 이루어진 원편광자(53) 및 컬러필터(52)로 들어가는 빛의 집광을 위한 것으로서, 투명 기판(54a) 위에 고집광용 패턴을 가지는 필름(54b)이 형성되어 있으나, 기판(54a)을 제거하고 필름(54b) 만으로 형성할 수도 있다. 또한, 백라이트(55)도 고집광용 패턴이나 수단을 포함하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 구조의 액정 표시 장치에서는 고집광 백라이트 및 집광시트를 이용하여 콜레스테릭 액정의 입사각에 따른 반사광의 파장 문제를 해결하고, 원편광자 및반사형 콜레스테릭 액정 컬러필터의 이용으로 광효율을 향상시키며, 액정 셀 상부의 확산 필름을 통해 집광되어 들어온 빛을 확산시킬 수 있다. 따라서, 앞선 도 2의 액정 표시 장치에 비해 휘도를 증가시키고, 시야각에 따른 색반전 문제를 해결할 수 있다.
그러나 도 3의 액정 표시 장치에서는 원편광자 및 집광시트를 각각 제조하여 설치함으로써, 비용이 증가되고 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원형 편광판과 집광시트를 하나의 기판에 제작함으로써, 휘도 및 시야각 특성이 우수하고 두께가 감소되며, 제조 비용 및 공정을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면도.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 의한 액정 표시 장치의 일례를 각각 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.
도 5a 내지 도 5g는 도 4의 일체형 집광 원편광자를 제조하는 과정을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.
도 7a 내지 도 7f는 도 6의 일체형 집광 원편광자를 제조하는 과정을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 액정 셀117 : 콜레스테릭 액정 컬러필터
120 : 일체형 집광 원편광자130 : 백라이트
140 : 확산필름150 : 위상차판
160 : 선편광자
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 내측에 각각 전극을 포함하고 상기 전극 사이에 액정층을 가지는 두 기판으로 이루어지며 콜레스테릭 액정 컬러필터를 포함하는 액정 셀 하부에, 상부의 원편광자와 하부의 집광 필름으로 이루어진 집광 원편광자가 배치되어 있고, 일체형 집광 원편광자 하부에는 백라이트가 배치되어 있다. 다음, 액정 셀 상부에는 확산 필름이 배치되어 있으며, 그 위에 위상차판과 선편광자가 각각 위치한다.
여기서, 원편광자는 콜레스테릭 액정으로 이루어질 수 있다.
또한, 집광 필름은 집광 패턴을 포함하며, 집광 패턴은 프리즘 형상과 홀로그래픽 형상, 그리고 마이크로 렌즈 형상 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에서는 원편광자와 집광 필름 사이에 투명 기판을 더 포함할 수 있으며, 투명 기판은 플라스틱 기판으로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명에서 확산 필름은 홀로그래픽 형상을 가질 수 있으며, 집광 원편광자와 액정 셀은 점착제에 의해 접착되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 집광 편광자의 제조 방법에서는 투명한 제 1 기판을 구비하고, 그 위에 콜레스테릭 액정을 코팅한다. 다음, 콜레스테릭 액정을 노광시켜 액정 피치를 형성하고 경화시키고, 경화된 콜레스테릭 액정 상부에 유기막을 코팅한다. 다음, 유기막을 패터닝하고 경화시켜 집광 필름을 형성한다.
여기서, 코팅된 콜레스테릭 액정 상부에 투명한 제 2 기판을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서는 집광 필름 상부와 기판 하부에 각각 제 1 및 제 2 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
유기막을 패터닝하는 단계는 스탬퍼를 이용하여 유기막에 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 집광 필름과 콜레스테릭 액정을 이용한 원편광자를 적용하여 휘도를 향상시키고 시야각을 넓히는 데 있어서, 집광 필름과 원편광자를 연속적인 공정에서 일체형으로 형성함으로써, 제조 공정을 줄이고 비용을 절감할 수 있으며, 액정 표시 장치의 두께를 감소시킬 수도 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 액정 셀(110) 하부에 일체형 집광 원편광자(120)가 배치되어 있고, 그 하부에 백라이트(130)가 배치되어 있다. 액정 셀(110)은 내측에 전극(113, 114)이 각각 형성되어 있는 두 기판(111, 112)을 포함하고, 두 기판(111, 112) 사이에는 액정층(115)이 주입되어 있으며, 하부 기판(111)의 하부면에는 콜레스테릭 액정 컬러필터(117)가 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 액정 셀(110)은 하부 기판(111) 상에 다수의 박막 트랜지스터와 화소 전극을 가지며 상부 기판(112)에 공통 전극을 가질 수 있고, 또는 하부 기판(111)에 공통 전극을 가지며 상부 기판(112)에 박막 트랜지스터와 화소 전극을 가지는 구조로 이루어질 수도 있다.
여기서, 입체형 집광 원편광자(120)는 투명 기판(121) 위에 콜레스테릭 액정으로 형성되어 있는 원편광자(122)와, 투명 기판(121) 하부면에 형성되고 집광 패턴을 가지는 집광 필름(123)으로 이루어진다.
또한, 본 발명에서 백라이트(130)는 일측에 선광원인 램프(131)가 형성되어 있고 선광원을 면광원으로 바꾸기 위한 도광판(132)으로 이루어질 수 있는데, 집광도를 더욱 향상시키기 위해 도광판(132)의 표면에 집광을 위한 패턴을 형성할 수있으며, 또는 별도의 집광 필름을 도광판(132) 상부에 사용할 수도 있다.
다음, 액정 셀(110) 상부에는 확산 필름(140)이 배치되어 있고, 확산 필름(140) 위에는 위상차판(150)이 배치되어 있으며, 그 위에 선편광자(160)가 배치되어 있다. 여기서, 확산 필름(140)은 홀로그래픽(holographic) 형상으로 이루어진 것으로서, 빛을 회절시켜 출력되는 빛을 확산되어 나오도록 하는 기능을 가지며, 위상차판(150)은 빛의 편광상태를 바꾸는 것으로 λ/4의 위상차값을 가지고 있어, 선편광은 원편광으로, 원편광은 선편광으로 변환시킨다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 원편광자와 집광 필름을 이용하여 휘도 및 시야각을 향상시키면서, 원편광자와 집광 필름을 하나의 기판에 형성하므로 제조 공정을 감소시키고 비용을 절감할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 두께도 감소시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 5g에는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 집광 원편광자의 제조 과정을 도시하였다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 제 1 기판(124) 상에 콜레스테릭 액정층(122a)을 형성한다. 이때, 콜레스테릭 액정층(122a)은 코팅 방법 특히, 롤러(roller)를 이용한 롤 코팅(roll coating) 방법에 의해 형성할 수 있는데, 표면을 평평하게 하여 콜레스테릭 액정층(122a)이 균일한 두께를 가지도록 한다. 여기서, 제 1 기판(124)은 투명한 플라스틱 기판을 이용하는 것이 좋다.
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 콜레스테릭 액정층(122a) 상부에 제 2 기판(121)을 배치하는데, 제 2 기판(121)도 투명한 플라스틱 기판을 이용할 수 있다. 다음, 제 1 및 제 2 기판(124, 121) 사이의 콜레스테릭 액정층(122a)을 일정 간격으로 이격되어 있는 두 개의 롤러 사이를 통과하도록 함으로써, 콜레스테릭 액정층(122a)의 두께를 조절할 수 있다.
이어, 도 5c에 도시한 바와 같이 자외선(ultraviolet : UV)과 같은 빛을 조사하여 콜레스테릭 액정층(도 5b의 122a)의 피치를 결정하고 경화시켜 원편광자(122)를 완성한 후, 제 2 기판(121) 상부에 광경화성 수지와 같은 물질을 코팅하여 유기막(123a)을 형성한다. 여기서, 유기막(123a)은 플레인 롤(plane roll)을 이용하여 코팅 후 스탬퍼를 이용하여 집광 기능에 적합한 패턴을 만들거나, 엠보 롤(embo roll)을 이용하여 코팅과 패턴 형성을 동시에 구현할 수도 있다. 이어, 자외선(UV) 조사를 하여 경화시키거나 열로 경화하여 집광 필름을 완성하게 된다. 이때, 코팅 및 패턴 형성을 완료 후 경화를 할 수도 있고, 패턴 형성과정과 동시에 경화를 시켜 집광 필름을 완성할 수도 있다.
이어, 도 5d에 도시한 바와 같이 완성된 집광 필름(123) 상부에 집광 필름(123)을 보호하기 위한 제 1 보호 필름(125)을 부착한다. 여기서, 집광 필름(123)의 패턴 형상은 프리즘 형상이나 물체에서 투과하는 빛에 불간섭성의 빛을 대어서 재생하는 홀로그래픽 형상 또는 두 측면이 구면(球面), 또는 구면과 평면으로 되어 있는 마이크로 렌즈 형상일 수 있다.
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이 원편광자(122) 하부의 제 1 기판(124)을 제거하고, 도 5f에 도시한 바와 같이 원편광자(122) 하부에 제 2 보호 필름(126)을 부착한다.
따라서, 일체형 집광 원편광자는 원편광자(122) 및 집광 필름(123)을 보호하기 위해 도 5f와 같은 상태로 공급하며, 액정 표시 장치에 적용할 경우 도 5g에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 보호 필름(125, 126)을 제거하여 사용한다.
이러한 일체형 집광 원편광자는 도 4의 액정 셀(110)에 접착하여 사용할 수 있으며, 또는 백라이트(130)에 접착 또는 배치시켜 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에서는 확산 필름이 액정 셀 상부에 배치되어 있으나, 확산 필름을 액정 셀 내부에 장착함으로써 더욱 우수한 화질을 얻을 수 있다. 이때, 확산 필름은 도 4의 상부 기판(112)과 상부 전극(114) 사이에 위치할 수 있으며, 상부 전극(114)과 액정층(115) 사이에 위치할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 집광도가 높은 백라이트와 집광 필름을 이용하여 콜레스테릭 액정의 시야각에 따른 색반전 문제를 해결하고, 원편광자 및 콜레스테릭 액정 컬러필터를 사용하여 빛의 투과도를 높이며, 확산 필름을 통해 집광된 빛을 확산시켜 출력함으로써, 액정 표시 장치의 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있다.
앞선 제 1 실시예에 의한 일체형 집광 편광자에서는 하나의 기판 상부 및 하부에 각각 원편광자와 집광 필름이 형성되어 있는데, 여기서 기판을 생략할 수도 있다. 이러한 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도 6에 도시하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 액정 셀(210) 하부에 일체형 집광 원편광자(220)가 배치되어 있고, 그 하부에 백라이트(230)가 배치되어 있다. 액정 셀(210)은 내측에 각각 전극(213, 214)이 형성되어 있는 두 기판(211, 212)을 포함하고, 두 기판(211, 212) 사이에는 액정층(215)이주입되어 있으며, 하부 기판(211)의 하부면에는 콜레스테릭 액정 컬러필터(217)가 형성되어 있다.
여기서, 입체형 집광 원편광자(220)는 상부의 콜레스테릭 액정으로 형성된 원편광자(221)와, 하부의 집광 패턴을 가지는 집광 필름(222)으로 이루어지며, 백라이트(230)는 제 1 실시예와 마찬가지로 집광을 위한 패턴이 형성된 도광판(232)을 포함하거나, 별도의 집광 필름이 도광판(232) 상부에 형성되어 있을 수 있다.
다음, 액정 셀(210) 상부에는 홀로그래픽 형상의 확산 필름(240)이 배치되어 있고, 확산 필름(240) 위에는 λ/4의 위상차값을 가지는 위상차판(250)이 배치되어 있으며, 그 위에 선편광자(260)가 배치되어 있다.
도 6의 일체형 집광 원평광자를 제조하는 과정을 도 7a 내지 도 7f에 도시하였다.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이 플라스틱과 같은 투명한 기판(223) 상에 콜레스테릭 액정층(221a)을 형성한다. 이때, 콜레스테릭 액정층(221a)은 제 1 실시예에서와 마찬가지로 코팅 방법 특히, 롤러를 이용한 롤 코팅 방법에 의해 형성할 수 있는데, 이때 두께를 조절하며 표면이 평평하게 되도록 한다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이 UV를 조사하여 콜레스테릭 액정층(도 7a의 221a)의 피치를 결정하고 경화시켜 원편광자(221)를 완성한 후, 원편광자(221) 상부에 광경화성 수지와 같은 물질을 코팅하여 유기막(222a)을 형성한다. 여기서, 유기막(222a)은 플레인 롤을 이용하여 코팅 후 스탬퍼를 이용하여 집광 기능에 적합한 패턴을 만들거나, 엠보 롤을 이용하여 코팅과 패턴 형성을 동시에 구현할 수도있다. 이어, 자외선 조사를 하여 경화시키거나 열로 경화하여 집광 필름을 완성하게 된다. 이때, 코팅 및 패턴 형성을 완료한 후 경화를 할 수도 있고, 패턴 형성과 정과 동시에 경화를 시켜 집광 필름을 완성할 수도 있다.
여기서, 완성된 집광 필름(222)의 패턴 형상은 프리즘 형상이나 홀로그래픽 형상 또는 마이크로 렌즈 형상일 수 있다. 다음, 집광 필름(222) 상부에 집광 필름(222)을 보호하기 위한 제 1 보호 필름(224)을 부착한다.
다음, 도 7d에 도시한 바와 같이 원편광자(221) 하부의 기판(223)을 제거하고, 도 7e에 도시한 바와 같이 원편광자(221) 하부에 제 2 보호 필름(225)을 부착한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 일체형 집광 원편광자는 도 7e와 같은 상태로 공급하며, 액정 표시 장치에 적용할 경우에는 도 7f에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 보호 필름(224, 225)을 제거하여 사용한다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일체형 집광 원편광자에서는 제 1 실시예의 원편광자와 집광 필름 사이의 기판을 제거하여, 두께를 줄이고 기판에 의한 빛의 손실을 감소시켜 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서는, 집광 필름의 형성시 유기막을 코팅하고 스탬퍼 등으로 패터닝한 다음, UV로 경화시키고 스탬퍼를 분리하였는데, 물질에 따라 스탬퍼 등으로 패터닝한 후 스탬퍼를 분리하고 UV로 경화시킬 수도 있다.
한편, 본 발명에서 원편광자 형성 공정은 콜레스테릭 액정의 배향을 위한 열처리(annealing)나 숙성(aging) 단계를 포함할 수도 있으며, 완성 후 완전 경화를위한 열처리 공정이 추가될 수도 있다.
또한, 본 발명에서 일체형 집광 원편광자를 액정 셀에 부착할 때에는, 원편광자 면에 접착제를 코팅한 후 제 2 보호 필름을 형성하거나, 접착제가 처리된 필름을 제 2 보호 필름으로 사용, 점착층을 원편광자에 전사시켜 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 집광도가 높은 백라이트와 집광 필름을 이용하여 콜레스테릭 액정의 시야각에 따른 색반전 문제를 해결하고, 원편광자 및 콜레스테릭 액정 컬러필터를 사용하여 빛의 투과도를 향상시킴으로써, 액정 표시 장치의 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있으며, 집광 필름과 원편광자를 하나의 기판에 형성함으로써 제조 공정을 줄이고 비용을 절감할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있는데, 집광 필름과 원편광자 사이의 기판을 제거할 경우 두께는 더 줄일 수 있으며, 휘도는 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 내측에 각각 전극을 포함하고 상기 전극 사이에 액정층을 가지는 두 기판으로 이루어지며, 콜레스테릭 액정 컬러필터를 포함하는 액정 셀;
    상기 액정 셀 하부에 위치하고 상부의 원편광자와 하부의 집광 필름으로 이루어진 집광 원편광자;
    상기 일체형 집광 원편광자 하부에 위치하는 백라이트;
    상기 액정 셀 상부에 위치하는 확산 필름;
    상기 확산 필름 상부에 배치되어 있는 위상차판;
    상기 위상차판 상부에 배치되어 있는 선편광자;
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원편광자는 콜레스테릭 액정으로 이루어진 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 집광 필름은 집광 패턴을 포함하며, 상기 집광 패턴은 프리즘 형상과 홀로그래픽 형상, 그리고 마이크로 렌즈 형상 중의 어느 하나로 이루어진 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원편광자와 상기 집광 필름 사이에 투명 기판을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 투명 기판은 플라스틱 기판으로 이루어진 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산 필름은 홀로그래픽 형상을 가지는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 원편광자와 상기 액정 셀은 점착제에 의해 접착되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 투명한 제 1 기판을 구비하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 콜레스테릭 액정을 코팅하는 단계;
    상기 콜레스테릭 액정을 노광시켜 액정 피치를 형성하고 경화시키는 단계;
    상기 경화된 콜레스테릭 액정 상부에 유기막을 코팅하는 단계;
    상기 유기막을 패터닝하고 경화시켜 집광 필름을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치용 집광 편광자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅된 콜레스테릭 액정 상부에 투명한 제 2 기판을 배치하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 집광 편광자의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 집광 필름 상부와 상기 콜레스테릭 액정 하부에 각각 제 1 및 제 2 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 집광 편광자의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기막을 패터닝하는 단계는 스탬퍼를 이용하여 상기 유기막에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 집광 편광자의 제조 방법.
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