KR20040034870A - 콜레스테릭 액정 컬러필터를 포함하는 반사형 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 2 기판 내부면에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과; 상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키는 적, 녹, 청 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)가 순서대로 배열되어 이루어진 CCF와; 상기 CCF를 덮는 기판 전면에 형성된 공통 전극과; 상기 공통 전극 상부의 상기 CCF의 컬러별 경계부를 덮는 위치에 형성된 블랙매트릭스를 포함하며, 상기 컬러별 경계부는 상기 제 1 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선 형성부와 대응되게 위치하는 영역인 반사형 액정표시장치를 제공함으로써, 색특성이 향상된 CCF 반사형 액정표시장치를 제공할 수 있고, 블랙매트릭스의 재료선택폭을 넓힐 수 있다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 콜레스테릭 액정 컬러필터(Cholesteric Liquid Crystal Color-filter)를 포함하는 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온/오프를 조절할 수 있는 스위칭 소자가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치(이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 비발광 소자이기 때문에, 별도의 광원인 백라이트를 통해 공급되는 빛을 이용하여 화면을 구현하는 투과형 액정표시장치가 주류를 이루고 있는데, 상기 백라이트에서 생성된 빛은 액정표시장치의 각 셀을 통과하면서 실제로 화면 상으로는 7% 정도만 투과되어, 고휘도의 액정표시장치를 제공하기 위해서는 백라이트를 더욱 밝게 해야 하므로, 전력소모량이 커지게 되고 충분한 전원공급을 위해 배터리(battery)를 구비할 경우에도 사용시간에 제한이 있는 단점이 있다.
이러한 투과형 액정표시장치의 광효율 문제를 개선하기 위하여, 별도의 백라이트를 생략하고 외부광을 반사광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치가 제시되었고, 이러한 반사형 액정표시장치 중에서도, 기존의 투과형 액정표시장치에서와 같이 안료 또는 염료로 이루어진 흡수형 컬러필터 및 별도의 반사층을 통해 외부광을 반사광으로 이용하는 타입 또는 빛을 선택적으로 반사 및 투과시키는 특성을 가지는 CLC(Cholesteric Liquid Crystal)를 컬러필터 및 반사층 겸용으로 이용하는 타입을 들 수 있으며, 후자 방식의 경우 CLC 자체에서 빛을 선택적으로 반사 및 투과시킴에 따라 색순도 특성이 뛰어나고, 별도의 반사층을 생략할 수 있기 때문에 화질 특성 및 공정 효율상 주목받고 있다.
상기 CLC의 특성에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 다음과 같다.
상기 CLC의 액정 분자들의 회전은 일종의 나선(螺旋)구조로 볼 수 있다. 이러한 나선 구조에서 나타나는 두 가지 구조의 특징은 나선의 회전 방향과 나선의 반복 주기인 피치(pitch)이다. 피치는 액정층이 다시 동일한 배열로 돌아올 때까지의 거리로 이해할 수 있고 이 피치가 CLC의 색상을 결정하는 변수이다.
즉, 반사되는 중심파장은 상기에 기술한 피치와 CLC 액정의 평균굴절률의 함수(λ= n(avg)·pitch)이다. (n(avg) ; 평균굴절률)
예를 들어, 평균굴절률이 1.5인 CLC 액정의 피치가 430nm인 경우에 중심반사 파장은 대략 650nm가 되어 적색을 띠게 된다. 그외에 녹색과 청색에 대해서는 적합한 CLC 액정의 피치를 줌으로써 구현할 수 있다.
이하, 설명의 편의상 CLC 컬러필터를 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)로 약칭하여 설명한다.
도 1은 기존의 CCF 반사형 액정표시장치의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도로서, 어레이 기판의 적층 구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 일 방향으로 다수 개의 게이트 배선(10)이 형성되어 있고, 게이트 배선(10)과 교차되는 방향으로 다수 개의 데이터 배선(12)이 형성되어 있으며, 게이트 배선(10) 및 데이터 배선(12)이 교차되는 영역은 서브픽셀 영역으로 정의되고, 게이트 배선(10) 및 데이터 배선(12)이 교차되는 지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 화소 전극(14)이 형성되어 있다.
그리고, 도면에서 빗금친 영역은 서브픽셀 영역외의 영역을 덮는 블랙매트릭스 영역(I)에 해당된다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 게이트 배선(10) 및 데이터 배선(12) 그리고, 박막트랜지스터(T) 및 화소 전극(14)은 CCF 반사형 액정표시장치의 상부 기판을 이루는 어레이 기판에 형성되고, 상기 블랙매트릭스 영역(I)에 위치하는 블랙매트릭스 또한 어레이 기판에 형성된다.
도 2는 상기 도 1의 절단선 II-II에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도로서, 상부 및 하부 기판의 적층 구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 적, 녹, 청 서브픽셀로 구성된 픽셀 영역이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되게 제 1, 2 기판(70, 90)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(70, 90) 사이에는 액정층(80)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(70)의 투명 기판(1) 내부면에는 광흡수층(72)이 형성되어 있고, 광흡수층(72) 상부에는 서브픽셀 단위로 적, 녹, 청 CCF(74a, 74b, 74c)가 차례대로 배열되어 CCF(74)를 이루고, CCF(74)를 덮는 기판 전면에는 공통 전극(76)이 형성되어 있다. 이때, 상기 적, 녹, 청 CCF(74a, 74b, 74c)의 컬러별 경계부는 색번짐 영역(III)을 이룬다.
상기 색번짐 영역(III)에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 전술한 CLC는 UV 조사량에 따라서 피치가 변하여 컬러가 구현되는 CLC인 광변성(photochromic) CLC가 통상적으로 이용되고 있는데, 광변성 CLC를 컬러필터로 제작하는 방법은 적, 녹, 청 하나하나를 각각 UV 조사량을 다르게 하여 컬러를 구현하는 방법인 컬러링(coloring)에 의해 이루어지며, 컬러링을 이용하여 컬러를 구현하는 과정 그리고, 각 컬러를 고정하기 위해 경화(curing)하는 작업이 이루어지기까지 적, 녹,청 CCF의 컬러별 경계부에서는 피치의 분포가 연속적으로 나타나는 현상이 발생된다. 즉, 컬러를 구현한 후 적, 녹, 청 각 컬러의 경계 부분이 깨끗하게 끊기지 못하고, 적, 녹 CCF 사이에는 황색(yellow), 녹, 청 CCF 사이에는 사이언색(cyan color), 청, 적 CCF 사이에는 마젠타색(magenta color)이 섞여 있는 형태로 적, 녹, 청 CCF가 형성되기 때문에, 컬러별 경계부는 황색, 사이언색, 마젠타색이 각각 존재하는 일종의 색번짐 영역(III)을 이루게 된다.
한편, 상기 제 2 기판(90)의 투명 기판(1) 내부 전면에는 절연막(11)이 형성되어 있고, 절연막 하부의 서브픽셀별 경계부에는 데이터 배선(12)이 형성되어 있고, 데이터 배선(12) 하부의 데이터 배선(12) 형성부를 덮는 위치에 블랙매트릭스(16)가 형성되어 있으며, 블랙매트릭스(16) 하부 전면에는 보호층(18)이 형성되어 있고, 보호층(18) 하부에는 서브픽셀 단위로 화소 전극(20)이 형성되어 있다.
이때, 상기 화소 전극(20)의 측면부는 전술한 블랙매트릭스(16)와 중첩되게 위치한다.
그리고, 상기 제 2 기판(90)의 투명 기판(1)의 외부면에는 빛의 위상차 지연을 방지하고, 광학효율을 높이기 위한 목적으로 위상차판(92) 및 편광판(94)이 차례대로 배치되어 있다.
한 예로, 상기 위상차판(92)은 λ/4 만큼의 위상차를 주는 QWP(Quarter Wave Plate)로 이루어지고, 상기 편광판(94)은 편광축과 일치하는 빛만을 투과시키는 선편광판으로 이루어진다.
이에 따라, 적, 녹, 청 CCF(74a, 74b, 74c) 컬러별 경계부(III)에 존재하는 중간색 들로 인해 패널을 제작하여 액정표시장치를 구동할 때 색순도가 떨어지는 현상이 발생되므로, 상기 색번짐 영역(III)와 대응되게 배치되는 블랙매트릭스(16)에 의해 색번짐 영역(III)에서의 빛을 차단하고자 하였으나, 통상적으로 블랙매트릭스(16)의 선폭은 16 ㎛ 정도인데 반해, 색번짐 영역(III)의 선폭 범위는 15 ~ 20 ㎛ 구간에서 발생되므로, 색번짐 영역(III)을 대향 기판 상의 블랙매트릭스(16) 만으로 차단하고자 하면 개구율이 매우 저하되어 휘도특성이 떨어지는 문제점이 있었다.
더욱이, 기존의 CCF 반사형 액정표시장치에서는 반사율을 증가를 위해 서브픽셀 경계부에 위치하는 블랙매트릭스 패턴을 생략한 구조도 제시되었으나, 이럴 경우 반사율은 증가되지만 색번짐은 더욱 심해지게 되어 색순도가 떨어지는 단점이 있었다.
더욱이, 기존의 CCF 반사형 액정표시장치에서는 반사광을 광원으로 이용하므로, 블랙매트릭스를 이루는 물질은 빛에 대해서 반사특성을 가지지 않는 물질에서만 제한됨에 따라 재료선택폭이 좁아지는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 색특성이 향상된 CCF 반사형 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 CCF의 컬러별 색번짐 영역을 효과적으로 차단할수 있도록 CCF 기판 상에 블랙매트릭스 패턴을 구비하고자 한다.
도 1은 기존의 CCF 반사형 액정표시장치의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도.
도 2는 상기 도 1의 절단선 II-II에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치에 대한 개략적인 평면도.
도 4는 상기 도 3의 절단선 V-V에 따라 절단된 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치의 하나의 서브픽셀 영역에 대한 구체적인 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CCF 반사형 액정표시장치의 일부 영역에 대한 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 CCF 반사형 액정표시장치에 대한 단면도.
도 8a, 8b는 본 발명에 따른 노멀리 화이트 모드(normally white mode) CCF 반사형 액정표시장치에서 전압의 온/오프에 따라 블랙매트릭스 영역을 통과하는 빛의 진행상태를 나타낸 도면.
도 9a, 9b는 본 발명에 따른 노멀리 블랙 모드(normally black mode) CCF 반사형 액정표시장치에서 블랙매트릭스 영역에서의 빛의 진행상태를 나타낸 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 제 1 기판 212 : 광흡수층
214a, 214b, 214c : 적, 녹, 청 CCF
214 : CCF 216 : 공통 전극
218 : 블랙매트릭스 230 : 제 2 기판
232 : 절연층 234 : 데이터 배선
236 : 보호층 238 : 화소 전극
270 : 액정층 VI : 색번짐 영역
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 2 기판 내부면에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과; 상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키는 적, 녹, 청 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)가 순서대로 배열되어 이루어진 CCF와; 상기 CCF를 덮는 기판 전면에 형성된 공통 전극과; 상기 공통 전극 상부의 상기 CCF의 컬러별 경계부를 덮는 위치에 형성된 블랙매트릭스를 포함하며, 상기 컬러별 경계부는 상기 제 1 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선 형성부와 대응되게 위치하는 영역인 반사형 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 2 기판 내부면에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과; 상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키는 적, 녹, 청CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)가 순서대로 배열되어 이루어진 CCF와; 상기 CCF 상부의 컬러별 경계부를 덮는 영역에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 상부 전면에 형성된 공통 전극을 포함하며, 상기 컬러별 경계부는 상기 제 1 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선 형성부와 대응되게 위치하는 영역인 반사형 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 제 1 기판에는, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 그리고, 상기 박막트랜지스터를 덮는 위치의 블랙매트릭스를 추가로 포함하고, 상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 블랙레진에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 CCF는, UV(ultra violet) 조사량에 따라서 피치(pitch)가 변하여 컬러가 구현되는 광변성(photochromic) CLC로 이루어지고, 상기 적, 녹 CCF, 녹, 청 CCF, 청, 적 CCF의 컬러별 경계부에는 순서대로 황색(yellow color), 사이언색(cyan color), 마젠타색(magenta color)이 각각 존재하는 색번짐 영역을 이루고, 상기 블랙매트릭스는 상기 색번짐 영역를 덮는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 금속물질 또는 블랙레진 중 어느 하나에서 선택되고, 상기 박막트랜지스터는, 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극과, 상기 데이터 배선에서 분기된 소스 전극과, 상기 소스 전극과 일정간격 이격되게 위치하는 드레인 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 제 2 기판의 외부면에는 위상차판 및 편광판이 차례대로 위치하고, 상기 편광판은 선편광판이고, 상기 위상차판은 λ/4만큼의 위상차를 주는 QWP(Quarter Wave Plate)이고, 상기 CLC 컬러필터 하부면에는 광흡수층이 추가로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치에 대한 개략적인 평면도로서, 블랙매트릭스의 평면 배치구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 적, 녹, 청 CCF(114a, 114b, 114c)가 차례대로 배열되어 있고, 적, 녹, 청 CCF(114a, 114b, 114c)의 컬러별 경계부에는 블랙매트릭스(118)가 형성되어 있다.
상기 적, 녹, 청 CCF(114a, 114b, 114c) 각각은 서브픽셀 영역과 대응되게 배치되고, 적, 녹, 청 CCF(114a, 114b, 114c)는 하나의 픽셀을 구성한다.
특히, 본 발명에서는 CCF(114)의 컬러별 경계부에서 나타나는 색번짐 영역(IV)에서의 빛을 효과적으로 차단하기 위하여, CCF(114)와 동일 기판에 블랙매트릭스(118)를 구비함으로써, 개구율 감소를 최소화하는 범위 내에서 CCF(114)의 색특성 효과를 더욱 높일 수 있다.
-- 실시예 1 --
도 4는 상기 도 3의 절단선 V-V에 따라 절단된 단면도로서, 상부 및 하부 기판의 적층 구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 서브픽셀 영역이 정의되어 있으며 서로 일정간격 이격되게 제 1, 2 기판(110, 130)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(110, 130) 사이에 액정층(170)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(110)의 투명 기판(100) 내부면에는 광흡수층(112)이 형성되어 있고, 광흡수층(112) 상부에는 서브픽셀 단위로 적, 녹, 청 CCF(114a, 114b, 114c)가 순서대로 배열되어 픽셀을 구성하는 CCF(114)가 형성되어 있고, CCF(114)를 덮는 기판 전면에는 공통 전극(116)이 형성되어 있고, 공통 전극(116) 상부의 CCF(114)의 컬러별 경계부에 존재하는 색번짐 영역(IV)을 덮는 위치에 제 1 블랙매트릭스(118)가 형성되어 있다.
상기 색번짐 영역(IV)은 CCF(114)의 컬러링 공정에서, 컬러별 피치가 연속적으로 중첩되는 컬러들의 중간색 영역으로 정의할 수 있다.
상기 제 1 블랙매트릭스(118)를 이루는 물질은 크롬(Cr)계 금속물질 또는 블랙레진(black resin) 중 어느 하나에서 선택될 수 있다.
상기 제 2 기판(130)의 투명 기판(100)의 내부 전면에는 절연막(134)이 형성되어 있고, 절연막(134) 하부의 서브픽셀별 경계부에는 데이터 배선(144)이 형성되어 있고, 데이터 배선(144) 하부의 데이터 배선(144)을 덮는 영역에는 제 2 블랙매트릭스(145)가 형성되어 있으며, 제 2 블랙매트릭스(145) 하부 전면에는 보호층(148)이 형성되어 있고, 보호층(148) 하부에는 서브픽셀 단위로 화소 전극(150)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 2 기판(130)의 외부면에는 위상차판(152) 및 편광판(154)이차례대로 배치되어 있다.
한 예로, 상기 위상차판(152)은 λ/4 만큼의 위상차를 주는 QWP(Quarter Wave Plate)로 이루어지고, 상기 편광판(154)은 편광축과 일치하는 빛만을 투과시키는 선편광판으로 이루어진다.
본 발명에서는, 상기 색번짐 영역(IV)에서의 빛을 효과적으로 차단하기 위하여, 제 2 기판(130)의 서브픽셀별 경계부에 형성되는 제 2 블랙매트릭스(145)외에, 제 1 기판(110)의 색번짐 영역(IV)을 직접적으로 덮는 위치에 제 1 블랙매트릭스(118)를 추가 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 블랙매트릭스(118)를 이루는 물질은 금속물질 또는 레진계 물질 중 어느 한 물질에서 선택가능하여, 상기 제 2 블랙매트릭스(145)보다 재료선택폭이 넓힐 수 있는 것을 특징으로 한다.
그런데, 일반적으로 레진계 컬러필터를 이용하는 투과형 액정표시장치에서는, 통상적으로 어레이 기판이 하부 기판을 이루고, 상부 기판이 컬러필터 기판을 이루며, 블랙매트릭스는 컬러필터 기판에서 컬러필터보다 상부쪽에 위치하여 컬러필터가 블랙매트릭스보다 액정층과 근접한 위치에 배치되었는데, 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치는 빛을 선택적으로 반사시키는 특성을 가지는 CLC를 컬러필터로 이용하고, CCF에서 선택적으로 반사된 빛에 대한 색번짐 영역을 가려주기 위해 전술한 제 1 블랙매트릭스 영역이 필요하기 때문에, 액정층과 가까운 쪽에 블랙매트릭스가 배치되는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치의 하나의 서브픽셀 영역에대한 구체적인 단면도로서, 전술한 제 2 기판의 박막트랜지스터의 적층구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 제 2 기판(130)의 내부면에는 게이트 전극(132)이 형성되어 있고, 게이트 전극(132)을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막(134)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(134) 하부의 게이트 전극(132)을 덮는 위치에 반도체층(136)이 형성되어 있고, 반도체층(136) 하부에는 서로 일정간격 이격되게 소스 전극(138) 및 드레인 전극(142)이 형성되어 있고, 소스 전극(138)과 연결되어 데이터 배선(144)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(132), 반도체층(136), 소스 전극(138) 및 드레인 전극(142)은 박막트랜지스터(T)를 이루며, 상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 배선(144) 하부를 덮는 영역에는 제 2 블랙매트릭스(145)가 형성되어 있고, 제 2 블랙매트릭스(145) 하부 전면에는 드레인 전극(142)의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(146)을 가지는 보호층(148)이 형성되어 있고, 보호층(148) 하부에는 드레인 콘택홀(146)을 통해 드레인 전극(142)과 연결되는 화소 전극(150)이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판(110)의 내부면에는 광흡수층(112), CCF(114), 공통 전극(116)이 차례대로 형성되어 있고, 공통 전극(116) 상부에서 상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 배선(144)과 대응되는 위치에 제 1 블랙매트릭스(118)가 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(132)과 연결되어 게이트 배선이 형성되며, 상기 제 2 블랙매트릭스(145)는 게이트 배선을 덮는 영역에도 형성된다.
-- 실시예 2 --
본 실시예에서는, 어레이 기판의 서브픽셀 단위 경계부에 위치하는 블랙매트릭스 패턴을 생략하고, 컬러필터 기판의 컬러별 경계부를 덮는 위치에만 블랙매트릭스 패턴을 형성하는 실시예이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CCF 반사형 액정표시장치의 일부 영역에 대한 단면도로서, 상기 도 3과 중복되는 부분에 대한 설명은 간략히 한다.
도시한 바와 같이, 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 제 1, 2 기판(210, 230)이 서로 일정간격 이격되게 배치되어 있으며, 제 1, 2 기판(210, 230) 사이 구간에 액정층(270)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(210) 내부면에는 광흡수층(212) 및 적, 녹, 청 CCF(214a, 214b, 214c)가 차례대로 배열된 CCF(214)가 구성되어 있고, CCF(214) 상부 전면에는 공통 전극(216)이 형성되어 있으며, 공통 전극(216) 상부의 컬러별 경계부에 존재하는 색번짐 영역(VI)을 덮는 위치에 블랙매트릭스(218)가 형성되어 있다.
상기 제 2 기판(230) 내부 전면에는 절연층(232)이 형성되어 있고, 절연층(232) 하부의 서브픽셀별 경계부에는 데이터 배선(234)이 형성되어 있고, 데이터 배선(234) 하부 전면에는 보호층(236)이 형성되어 있고, 보호층(236) 하부에는 서브픽셀 단위로 화소 전극(238)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 제 2 기판(230)에 별도의 블랙매트릭스를 생략하고, 제 1기판(210)에 형성되는 블랙매트릭스(218)에 의해 색번짐 영역(VI)에서의 빛 차단 및 제 1 기판(210)의 서브픽셀 영역 이외의 영역에서의 빛을 차단하는 것을 특징으로 한다.
-- 실시예 3 --
본 실시예에는, 상기 실시예 1, 2에 따른 구조에 대한 변형예로서, 블랙매트릭스를 컬러필터 상부에 직접 형성한 다음, 블랙매트릭스 상부 전면에 공통 전극을 형성하는 실시예이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 CCF 반사형 액정표시장치에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 투명 기판(300) 상에 광흡수층(312)이 형성되어 있고, 광흡수층(312) 상부에는 적, 녹, 청 CCF(314a, 314b, 314c)이 차례대로 배열되어 이루어진 CCF(314)가 형성되어 있으며, CCF(314) 상부의 색번짐 영역(VII)을 덮는 위치에 블랙매트릭스(316)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(316)를 덮는 기판 전면에는 공통 전극(318)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 CCF(314)와 접촉되게 블랙매트릭스(316)를 형성하기 때문에, 상기 실시예 1, 2보다 색번짐 영역(VII)을 효과적으로 차단할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 CCF 반사형 액정표시장치에서의 빛의 진행상태에서 대해서 보다 상세히 설명한다.
도 8a, 8b는 본 발명에 따른 노멀리 화이트 모드(normally white mode) CCF반사형 액정표시장치에서 전압의 온/오프에 따라 블랙매트릭스 영역을 통과하는 빛의 진행상태를 나타낸 도면이다.
설명의 편의상, 상기 CCF는 좌원편광된 빛만을 선택적으로 반사시키는 CCF에서 선택되고, 이에 따라 편광판(선편광판)과 위상차판(QWP)은 각각 45°, 0°경사지게 배치되어, 편광판 및 위상차판을 통과한 빛은 우원편광되고, 액정층은 전압 오프상태에서 위상차값이 π이고, 전압 온상태에서 0인 액정층에서 선택되며, 블랙매트릭스는 반사특성을 가지는 금속물질에서 선택되는 것을 전제로 한다.
도 8a에서, 외부광은, 45°선편광판 및 0°QWP를 통과하여 우원편광이 되고, 우원편광된 빛은 위상차값이 π인 액정층을 통과하여 좌원편광된 빛은 반사특성을 가지는 금속물질로 이루어진 블랙매트릭스에 의해 우원편광된 빛으로 반사되고, 우원편광된 빛은 전술한 액정층을 통과하여 좌원편광된 빛으로 바뀌고, 좌원편광된 빛은 위상차판 및 편광판의 투과조건과 다른 빛의 방향을 가지기 때문에 차단되어 블랙상태를 가진다.
도 8b에서, 외부광은, 45°선편광판 및 0°QWP를 통과하여 우원편광이 되고, 우원편광된 빛은 전압 온상태에 의해 위상차값이 0(zero)인 액정층을 우원편광된 빛으로 그대로 통과하고, 우원편광된 빛은 블랙매트릭스에 의해 좌원편광된 빛으로 반사되고, 좌원편광된 빛은 액정층을 그대로 통과하기 때문에 좌원편광된 빛 상태가 되고, 좌원편광된 빛은 위상차판 및 편광판의 투과조건과 다른 빛의 방향을 가지기 때문에 차단되어 블랙상태를 가진다. 그러므로, 전압인가 유무에 따라 반사율이 높은 블랙매트릭스를 사용하더라도 블랙매트릭스에 반사된 빛이 외부로 나가지않으므로 콘트라스트 특성이 좋은 액정표시장치를 제작할 수 있다.
도 9a, 9b는 본 발명에 따른 노멀리 블랙 모드(normally black mode) CLC 반사형 액정표시장치에서 블랙매트릭스 영역에서의 빛의 진행상태를 나타낸 도면이다.
설명의 편의상, 상기 CLC 컬러필터는 좌원편광된 빛만을 선택적으로 반사시키는 CLC 컬러필터에서 선택되고, 이에 따라 편광판(선편광판)과 위상차판(QWP)은 각각 45°, 90°경사지게 배치되어 편광판 및 위상차판을 통과한 빛은 좌원편광되고, 그외 액정층 및 블랙매트릭스 조건은 상기 도 8a, 8b와 동일하게 적용할 수 있다.
도 9a에서, 외부광은, 45°선편광판 및 90°QWP를 통과하여 좌원편광이 되고, 좌원편광된 빛은 액정층을 통과하여 우원편광된 빛을 바뀌고, 우원편광된 빛은 블랙매트릭스에 의해 좌원편광된 빛으로 반사되고, 좌원편광된 빛은 위상차값이 π인 액정층을 통과하여 우원편광된 빛으로 바뀌고, 우원편광된 빛은 위상차판 및 편광판의 투과조건과 다른 빛의 방향을 가지기 때문에 차단되어 블랙상태를 가진다.
도 9b에서, 외부광은, 45°선편광판 및 90°QWP를 통과하여 좌원편광이 되고, 좌원편광된 빛은 전압 온상태에 의해 위상차값이 0(zero)인 액정층을 거쳐 좌원편광된 빛으로 그대로 통과하고, 좌원편광된 빛은 블랙매트릭스에 의해 우원편광된 빛으로 반사되고, 우원편광된 빛은 액정층을 그대로 통과하기 때문에 우원편광된 빛 상태가 되고, 우원편광된 빛은 위상차판 및 편광판의 투과조건과 다른 빛의 방향을 가지기 때문에 차단되어 블랙상태를 가진다.
상기 8a, 8b 및 9a, 9b에서와 같이, 본 발명에 따른 블랙매트릭스 영역에서 반사된 빛은 노멀리 화이트 모드나 노멀리 블랙 모드와 관계없이 화면으로 반사되지 않기 때문에, 블랙매트릭스 구비에 의해 콘트라스트비가 저하되지 않음을 보여준다.
또한, 상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 크롬옥사이드(CrOx)와 같은 저반사 물질을 적용하거나, 또는 블랙레진을 적용할 경우 빛에 대해서 반사특성을 가지지 않기 때문에 더 좋은 효과를 기대할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 블랙매트릭스 패턴구조를 포함하는 CCF 반사형 액정표시장치에 의하면, 색특성이 향상된 CCF 반사형 액정표시장치를 제공할 수 있고, 블랙매트릭스의 재료선택폭을 넓힐 수 있다.
Claims (11)
- 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과;상기 제 2 기판 내부면에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에 형성된 박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과;상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키는 적, 녹, 청 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)가 순서대로 배열되어 이루어진 CCF와;상기 CCF를 덮는 기판 전면에 형성된 공통 전극과;상기 공통 전극 상부의 상기 CCF의 컬러별 경계부를 덮는 위치에 형성된 블랙매트릭스를 포함하며, 상기 컬러별 경계부는 상기 제 1 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선 형성부와 대응되게 위치하는 영역인 반사형 액정표시장치.
- 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층과;상기 제 2 기판 내부면에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되는 지점에 형성된 박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과;상기 제 1 기판 내부면에 위치하며, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키는 적, 녹, 청 CCF(Cholesteric Liquid Crystal Color Filter)가 순서대로 배열되어 이루어진 CCF와;상기 CCF 상부의 컬러별 경계부를 덮는 영역에 형성된 블랙매트릭스와;상기 블랙매트릭스 상부 전면에 형성된 공통 전극을 포함하며, 상기 컬러별 경계부는 상기 제 1 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선 형성부와 대응되게 위치하는 영역인 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1 기판에는, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 그리고, 상기 박막트랜지스터를 덮는 위치의 블랙매트릭스를 추가로 포함하는 반사형 액정표시장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 블랙레진에서 선택되는 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 CCF는, UV(ultra violet) 조사량에 따라서 피치(pitch)가 변하여 컬러가 구현되는 광변성(photochromic) CLC로 이루어진 컬러필터인 반사형 액정표시장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 적, 녹 CCF, 녹, 청 CCF, 청, 적 CCF의 컬러별 경계부에는 순서대로 황색(yellow color), 사이언색(cyan color), 마젠타색(magenta color)이 각각 존재하는 색번짐 영역을 이루고, 상기 블랙매트릭스는 상기 색번짐 영역를 덮는 위치에 형성되는 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 블랙매트릭스를 이루는 물질은 금속물질 또는 블랙레진 중 어느 하나에서 선택되는 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 박막트랜지스터는, 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극과, 상기 데이터 배선에서 분기된 소스 전극과, 상기 소스 전극과 일정간격 이격되게 위치하는 드레인 전극으로 이루어지는 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 기판의 외부면에는 위상차판 및 편광판이 차례대로 위치하는 반사형 액정표시장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 편광판은 선편광판이고, 상기 위상차판은 λ/4만큼의 위상차를 주는 QWP(Quarter Wave Plate)인 반사형 액정표시장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 CLC 컬러필터 하부면에는 광흡수층이 추가로 형성된 반사형 액정표시장치.
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Cited By (2)
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| KR20150054384A (ko) * | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 엘지디스플레이 주식회사 | 투명한 유기 발광 표시장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20150054384A (ko) * | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 엘지디스플레이 주식회사 | 투명한 유기 발광 표시장치 |
| KR20160112047A (ko) * | 2015-03-17 | 2016-09-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 및 그 제조 방법 |
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