KR20150055169A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치는 제공받은 광을 편광하는 복수의 제1 영역들 및 상기 제1 영역들 사이에 배치되어 상기 광을 차단하는 제2 영역이 정의된 제1 편광판, 복수의 화소들이 배치되며 상기 편광된 광으로 정의되는 제1 편광을 제공받는 화소층, 상기 화소들에 의해 구동되어 상기 제1 편광의 편광축을 회전시켜 상기 제1 편광을 상기 제1 편광의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광으로 변환하는 액정층, 및 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 두께를 줄이고 표시 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 및 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널을 포함한다. 제1 기판에는 액정층을 구동하기 위한 복수의 화소전극들이 배치된다. 제2 기판에는 공통 전극이 배치된다.
화소 전극에 인가된 데이터 전압 및 공통 전극에 인가된 공통 전압에 의해 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정층의 액정 분자들이 재배열됨으로써 액정층을 투과하는 빛의 양이 조절되어 영상이 표시된다.
액정 표시 장치의 표시 패널의 상부 및 하부에는 편광판들이 배치된다. 액정 표시 장치는 백라이트 유닛으로부터 광을 제공받는다. 백라이트 유닛으로부터 출사된 광은 액정 표시 패널에 그대로 입사되지 않고, 편광판을 통해 편광 특성이 부여되어 입사된다. 액정 표시 장치는 액정 분자의 광학적 이방성과 편광판의 편광 특성을 이용하여 화상을 표시한다.
본 발명의 목적은 두께를 줄이고 표시 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 제공받은 광을 편광하는 복수의 제1 영역들 및 상기 제1 영역들 사이에 배치되어 상기 광을 차단하는 제2 영역이 정의된 제1 편광판, 복수의 화소들이 배치되며 상기 편광된 광으로 정의되는 제1 편광을 제공받는 화소층, 상기 화소들에 의해 구동되어 상기 제1 편광의 편광축을 회전시켜 상기 제1 편광을 상기 제1 편광의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광으로 변환하는 액정층, 및 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 포함한다.
상기 화소층의 평면상의 영역은 상기 제1 편광을 제공받고, 상기 제1 영역들에 대응하는 복수의 화소 영역들 및 상기 화소 영역들 사이에 배치되고 상기 제2 영역에 대응하는 비화소 영역을 포함한다.
상기 제1 편광판은, 제1 전압을 인가받는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 제1 편광 부재, 및 상기 제1 편광 부재 상에 배치되고 제2 전압을 인가받은 제2 전극을 포함하고, 상기 광은 상기 제1 영역들에서 상기 제1 편광 부재에 의해 편광되어 상기 제1 편광으로서 상기 화소 영역들에 제공되며, 상기 광은 상기 제2 영역에서 상기 제1 편광 부재에 의해 차단된다.
상기 제1 편광 부재는, 상기 제1 영역들에 배치되며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 편광 패턴들 및 상기 제2 영역에 배치된 제1 광 흡수 부재를 포함하고, 상기 제1 편광 패턴들은 상기 광에서 상기 제1 방향과 수직한 편광을 상기 제1 편광으로서 투과시키고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 차단한다.
상기 제2 전압은, 상기 제1 전압보다 높은 레벨을 갖는 정극성의 제2 전압 및 상기 제2 전압보다 낮은 레벨을 갖는 부극성의 제2 전압을 포함한다.
상기 제2 전극은 상기 정극성의 상기 제2 전압을 인가받고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 흡수한다.
상기 제2 전극은 상기 부극성의 상기 제2 전압을 인가받고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 반사시킨다.
상기 제2 편광판은, 제3 전압을 인가받는 제3 전극, 상기 제3 전극 상에 배치되며, 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광 부재, 및 상기 제2 편광 부재 상에 배치되며, 상기 제3 전압보다 높은 레벨을 갖는 제4 전압을 인가받은 제4 전극을 포함한다.
상기 제1 편광 부재 및 상기 제2 편광 부재는 AgNO3, CuCl2, tetra-n-butylammonium bromide, 및 Poly vinyl butyral을 포함한다.
상기 제2 편광 부재는 상기 제2 편광의 편광축과 수직한 방향으로 연장된 복수의 제2 편광패턴들을 포함하고, 상기 제2 편광 패턴들은 상기 제2 편광을 투과시킨다.
상기 제1 편광 패턴들 및 상기 제2 편광 패턴들의 배열 주기로 정의되는 피치는 100 ㎚ 내지 200 ㎚ 로 형성되고, 상기 제1 및 제2 편광 패턴들은 각각 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 폭을 갖고, 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 두께를 갖는다.
본 발명의 액정 표시 장치는 두께를 줄이고 표시 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 편광 부재의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 편광 부재의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 표시 패널의 단면을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 단면도에서 제1 편광판 및 제2 편광판의 흡수 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 흡수 모드시 제1 편광 부재 및 제2 편광 부재를 투과하는 광을 도시한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 단면도에서 제1 편광판 및 제2 편광판의 반사 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 단면을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치(500)는 표시 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 및 구동 회로 기판(400)을 포함한다.
표시 패널(100)은 복수의 화소들(PX11~PXnm), 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 및 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 포함한다. m 및 n은 0보다 큰 정수이다. 표시 패널(100)의 평면상의 영역은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비 표시 영역(NDA)을 포함한다.
화소들(PX11~PXnm)은 매트릭스 형태로 배열되어 표시 영역(DA)에 배치된다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 게이트 라인들(GL1~GLn)과 절연되어 교차하도록 배치되어 화소들(PX11~PXnm)에 연결된다.
게이트 라인들(GL1~GLn)은 행 방향으로 연장되어 게이트 구동부(200)에 연결된다. 게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동부(200)로부터 순차적인 게이트 신호들을 수신할 수 있다.
데이터 라인들(DL1~DLm)은 열 방향으로 연장되어 데이터 구동부(300)에 연결된다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동부(300)로부터 아날로그 형태의 데이터 전압들을 수신할 수 있다.
화소들(PX11~PXnm)은 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn)과 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)에 연결된다. 화소들(PX11~PXnm)은 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 제공된 게이트 신호들에 응답하여 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 데이터 전압들을 제공받는다. 화소들(PX11~PXnm)은 데이터 전압들에 대응하는 계조들을 표시한다.
게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 일측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 구체적으로 게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 좌측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 실장 될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 구동 회로 기판(400)에 실장된 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)로부터 제공된 게이트 제어 신호에 응답하여 게이트 신호들을 생성한다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 순차적으로 그리고 행 단위로 화소들(PX11~PXnm)에 제공된다. 그 결과 화소들(PX11~PXnm)은 행 단위로 구동될 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 신호들 및 데이터 제어 신호를 제공받는다. 데이터 구동부(300)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 신호들에 대응하는 아날로그 데이터 전압들을 생성한다. 데이터 구동부(300)는 데이터 전압들을 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소들(PX11~PXnm)에 제공한다.
데이터 구동부(300)는 복수의 소스 구동칩들(310_1~310_k)을 포함한다. k는 0보다 크고 m보다 작은 정수이다. 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 대응하는 연성회로기판들(320_1~320_k) 상에 실장되어 구동 회로 기판(400)과 표시영역(DA)의 상부에 인접한 비 표시 영역(NDA)에 연결된다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)의 하부에는 표시 패널(100)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다.
표시 패널(100)은 제1 기판(SUB1), 제1 편광판(POL1), 화소층(PXL), 액정층(LC), 제2 편광판(POL2), 및 제2 기판(SUB2)을 포함한다.
제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2)은 투명 또는 불투명한 절연 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 기판들(SUB1, SUB2)은 실리콘 기판, 유리 기판, 및 플라스틱 기판 등일 수 있다.
제1 기판(SUB1) 상에 제1 편광판(POL1)이 배치되고, 제1 편광판(POL1) 상에 화소층(PXL)이 배치된다. 제2 기판(SUB2) 하부에 제2 편광판(POL2)이 배치된다. 액정층(LC)은 화소층(PXL) 및 제2 편광판(POL2) 사이에 배치된다.
제1 편광판(POL1)은 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 및 제1 편광 부재(10)를 포함한다. 제1 편광 부재(10)는 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 사이에 배치된다. 구체적으로 제1 전극(E1) 상에 제1 편광 부재(10)가 배치된다. 제1 편광 부재(10) 상에 제2 전극(E2)이 배치된다.
제1 및 제2 전극들(E1,E2)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(E1,E2)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.
제1 편광 부재(10)는 전기 변색 물질(electrochromic material)일 수 있다. 전기 변색 물질은 전압의 인가에 따라서 전기 화학적 산화 및 환원 반응에 의해 재료의 광 특성이 가역적으로 변화할 수 있는 물질로 정의될 수 있다. 즉 전기 변색 물질은 전기장이 인가되지 않는 경우 색을 표시하지 않다가 전기장이 인가되면 색을 표시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 전기 변색 물질인 제1 편광 부재(10)는 질산은(AgNO3), 염화구리(CuCl2), tetra-n-butylammonium bromide(TBABr), 및 Poly vinyl butyral(PVB)을 포함한다.
이러한 물질을 포함하는 제1 편광 부재(10)는 인가되는 전압에 따라서 흑색을 갖고 광을 흡수하거나, 내부의 은과 같은 성분에 의해 광을 반사시킬 수 있다. 또한, 제1 편광 부재(10)는 전기장이 인가되지 않을 경우, 투명색을 갖고 광을 투과시킬 수 있다.
제1 편광 부재(10)는 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)에 인가되는 전압에 따라서 흡수 또는 반사 모드로 구동된다. 예를 들어, 제1 전극(E1)에 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(E2)에 제2 전압이 인가될 수 있다.
제2 전압은 정극성을 갖는 제2 전압 및 부극성을 갖는 제2 전압을 포함한다. 정극성의 제2 전압은 제1 전압보다 높은 레벨을 갖는 전압으로 정의된다. 부극성의 제2 전압은 제1 전압보다 낮은 레벨을 갖는 전압으로 정의된다.
제1 전극(E1)에 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(E2)에 정극성의 제2 전압이 인가될 경우, 제1 편광 부재(10)는 흡수 모드로 구동된다. 제1 전극(E1)에 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(E2)에 부극성의 제2 전압이 인가될 경우, 제1 편광 부재(10)는 반사 모드로 구동된다. 흡수 모드 및 반사 모드에 따른 제1 편광 부재(10)의 구체적인 동작인 이하, 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)에 동일한 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 제1 편광 부재(10)는 투과 모드로 구동되어 광을 투과시킨다.
화소층(PXL)에 화소들(PX11~PXnm)이 배치된다. 구체적으로, 화소들(PX11~PXnm)은 각각 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극을 포함한다. 화소층(PXL)의 평면상의 영역은 화소들(PX11~PXnm)에 대응하는 복수의 화소 영역들(PA) 및 화소 영역들(PA) 사이의 비화소 영역(NPA)을 포함한다.
화소 전극은 대응하는 화소 영역(PA)에 배치된다. 박막 트랜지스터는 비화소 영역(NPA)에 배치된다. 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인을 통해 수신된 게이트 신호에 응답하여 대응하는 데이터 라인을 통해 데이터 전압을 제공받는다. 데이터 전압은 화소 전극에 제공된다. 박막 트랜지스터 및 화소 전극의 구성은 이하, 도 6을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
제2 편광판(POL2)은 제3 전극(E3), 제4 전극(E4), 및 제2 편광 부재(20)를 포함한다. 제2 편광 부재(20)는 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 배치된다. 구체적으로 제3 전극(E3) 상에 제2 편광 부재(20)가 배치된다. 제2 편광 부재(20) 상에 제4 전극(E4)이 배치된다. 제3 전극(E3)은 공통 전극으로 정의될 수 있다.
제3 및 제4 전극들(E3,E4)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 전극들(E3,E4)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.
제2 편광 부재(20)는 제1 편광 부재(10)와 같은 전기 변색 물질(electrochromic material)일 수 있다. 따라서, 제2 편광 부재(20)는 질산은(AgNO3), 염화구리(CuCl2), tetra-n-butylammonium bromide(TBABr), 및 Poly vinyl butyral(PVB)을 포함한다.
제2 편광 부재(20)는 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 전압에 따라서 흡수 모드로 구동된다. 예를 들어, 제3 전극(E3)에 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(E4)에 제4 전압이 인가될 수 있다. 제3 전압은 공통 전압으로 정의될 수 있다. 제4 전압은 제3 전압보다 높은 레벨을 갖는다.
제3 전극(E3)에 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(E4)에 제4 전압이 인가될 경우, 제2 편광 부재(20)는 흡수 모드로 구동된다. 흡수 모드에 따른 제2 편광 부재(20)의 구체적인 동작인 이하, 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 동일한 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 제2 편광 부재(20)는 투과 모드로 구동되어 광을 투과시킨다.
제3 전극(E3)에 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(E4)에 제3 전압보다 낮은 레벨의 전압이 인가될 경우, 제2 편광 부재(20)는 반사 모드로 구동된다. 본 발명의 실시 예에서, 제2 편광 부재(20)는 실질적으로 흡수 모드로 동작 되므로, 제2 편광 부재(20)의 반사 모드에 대한 설명은 생략한다.
액정층(LC)의 액정 분자들은 화소들(PX11~PXnm)에 의해 구동된다. 구체적으로, 액정층(LC)의 액정 분자들은 화소 전극에 제공되는 데이터 전압 및 제2 편광판(POL2)의 제3 전극(E3)에 제공되는 제3 전압에 의해 구동된다.
제3 전압은 일정한 레벨을 갖는 기준 전압이며, 데이터 전압들이 가변되어 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동될 수 있다. 즉 실질적으로, 액정층(LC)은 화소들(PX11~PXnm)에 인가되는 데이터 전압들에 의해 구동된다.
백라이트 유닛(BLU)에서 제공된 광은 제1 편광판(POL1)에 제공된다. 비화소 영역(NPA)에 대응하는 제1 편광판(POL1)의 영역은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 흡수 또는 반사시켜 차단한다. 화소 영역(PA)에 대응하는 제1 편광 판(POL1)의 영역은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 편광 시킨다.
구체적으로, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)에 인가되는 제1 및 제2 전압들에 의해 제1 편광 부재(10)는 흡수 또는 반사 모드로 구동된다. 흡수 또는 반사 모드로 구동되는 제1 편광 부재(10)는 비화소 영역(NPA)에 대응하는 영역에서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 흡수 또는 반사시켜 차단한다.
또한, 흡수 또는 반사 모드로 구동되는 제1 편광 부재(10)는 화소 영역들(PA)에 대응하는 영역에서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 편광 시킨다. 제1 편광판(POL1)의 제1 편광 부재(10)에 의해 편광되는 광은 이하 제1 편광으로 정의된다.
제1 편광판(POL1)에서 편광된 광인 제1 편광은 화소층(PXL)의 화소 영역들(PA)에 제공된다. 화소층(PXL)의 화소들(PX11~PXnm)에 의해 구동되는 액정층(LC)은 제1 편광의 편광축을 회전시킨다.
구체적으로, 데이터 전압 및 제3 전압에 의해 구동되는 액정 분자들에 의해 제1 편광은 편광축이 회전되어 제2 편광판(POL2)을 투과할 수 있는 제2 편광으로 변환된다. 제1 편광의 편광축과 제2 편광의 편광축은 서로 수직할 수 있다. 즉, 액정 분자들은 제1 편광의 편광축을 회전시켜 제1 편광을 제1 편광의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광으로 변환시킨다.
제2 편광판(POL2)은 제2 편광을 투과시킨다. 구체적으로, 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 제3 및 제4 전압들에 의해 제2 편광 부재(20)는 흡수 모드로 구동된다. 흡수 모드로 구동되는 제2 편광 부재(20)는 제2 편광을 투과시킨다. 따라서, 제2 편광판(POL2)을 투과한 제2 편광은 사용자에게 제공된다.
전압 인가에 따른 제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)의 동작은 이하 상세히 설명될 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 편광 부재의 구성을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 4에는 설명의 편의를 위해 제1 전극(E1) 및 제1 전극(E1) 상에 배치된 제1 편광 부재(10)만이 도시되었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 편광 부재(10)의 평면상의 영역은 화소 영역들(PA)에 대응하는 복수의 제1 영역들(A1) 및 비화소 영역(NPA)에 대응하는 제2 영역(A2)을 포함한다. 즉, 제1 편광 부재(10)의 평면상의 영역은 제1 영역들(A1) 및 제1 영역들(A1) 주변에 배치된 제2 영역(A2)을 포함한다.
백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광은 제1 영역들(A1)에서 제1 편광 부재(10)에 의해 편광되어 제1 편광(L1)으로서 화소층(PXL)의 화소 영역들(PA)에 제공된다. 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광은 제2 영역(A2)에서 제1 편광 부재(10)에 의해 차단된다.
도시하지 않았으나, 제1 편광판(POL1)의 평면상의 영역도 제1 편광 부재(10)의 평면상의 영역과 동일하게 제1 영역들(A1) 및 제1 영역들(A1) 주변에 배치된 제2 영역(A2)으로 구분될 수 있다. 따라서, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광은 제1 편광판(POL1)의 제1 영역들(A1)에서 편광되어 제1 편광(L1)으로서 화소 영역들(PA)에 제공되고, 제1 편광판(POL1)의 제2 영역(A2)에서 차단된다.
제1 편광 부재(10)는 제1 영역들(A1)에 배치된 복수의 제1 편광 패턴들(PT1) 및 제2 영역(A2)에 배치된 제1 광 차단 부재(LB1)를 포함한다. 제1 편광 패턴들(PT1) 및 제1 광 차단 부재(LB1)는 동일한 물질로 구성된다. 제1 편광 패턴들(PT1) 및 제1 광 차단 부재(LB1)는 질산은(AgNO3), 염화구리(CuCl2), tetra-n-butylammonium bromide(TBABr), 및 Poly vinyl butyral(PVB)을 포함한다.
제1 편광 패턴들(PT1)은 서로 동일한 간격을 두고 배치되며 제1 방향(X1)으로 연장된다. 제1 편광 패턴들(PT1)의 배열 주기는 피치(P)로 정의된다. 제1 편광 패턴들(PT1) 각각의 높이(H) 및 폭(W)은 동일하게 형성된다. 제1 편광 패턴들(PT1) 각각의 폭(W)과 제1 편광 패턴들(PT1) 사이의 간격(D)은 동일하게 형성된다.
전술한 바와 같이 제1 전극(E1)에 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(E2)에 제2 전압이 인가될 경우, 제1 편광 부재(10)는 흡수 또는 반사 모드로 구동될 수 있다. 이러한 경우, 제1 편광 패턴들(PT1)의 피치(P)가 입사되는 광의 파장보다 작으면, 제1 편광 패턴들(PT1)에 수직한 편광은 투과되고, 평행한 편광은 제1 편광 패턴들(PT1)에 흡수 또는 반사된다.
즉, 제1 편광 패턴들(PT1)에 제공되는 광에서 제1 편광 패턴들(PT1)의 연장 방향인 제1 방향(X1)과 수직한 편광은 투과되고, 제1 방향(X2)과 평행한 편광은 흡수 또는 반사된다.
전술한 제1 편광(L1)은 제1 편광 패턴들(PT1)을 투과한 광으로 정의될 수 있다. 즉, 제1 편광 패턴들(PT1)을 투과한 광은 제1 방향(X1)과 수직한 편광으로서 제1 편광(L1)으로 정의된다.
백라이트 유닛(BLU)에서 생성되는 광은 가시 광선으로서 400 ㎚ ~ 700 ㎚ 파장을 갖는다. 제1 편광 패턴들(PT1)의 피치(P)는 입사되는 가시광선의 파장의 1/2로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 편광 패턴들(PT1)은 100 ㎚ 내지 200 ㎚ 의 피치(P)를 가질 수 있다. 이러한 경우, 제1 편광 패턴들(PT1)은 각각 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 폭(W)을 가질 수 있다. 또한, 제1 편광 패턴들(PT1)은 각각 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 높이(H)를 가질 수 있다. 즉, 제1 편광 패턴들(PT1)은 각각 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 두께를 가질 수 있다.
제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)의 두께와 제1 편광 패턴들(PT1)의 높이를 합할 경우, 대략 2.3마이크로미터(μm)일 수 있다. 즉, 제1 편광판(POL1)은 대략 2.3마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다. 제1 광 차단 부재(LB1)도 제1 편광 패턴들(PT1)과 동일한 두께를 갖는다.
제1 편광 부재(10)가 흡수 또는 반사 모드로 구동될 경우, 제1 광 차단 부재(LB1)는 백라이트 유닛(BLU)으로 부터 제공된 광을 흡수 또는 반사시켜 차단한다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 편광 부재의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 편광 부재(20)는 서로 동일한 간격을 두고 배치되며 제2 방향(X2)으로 연장된 복수의 제2 편광 패턴들(PT2)을 포함한다. 즉, 제2 편광 패턴들(PT2)은 제1 편광 패턴들(PT1)과 수직하게 교차하도록 배치된다.
제2 편광 패턴들(PT2)은 제1 편광 패턴들(PT1)과 동일한 물질로 형성된다. 또한, 제2 편광 패턴들(PT2)의 피치, 높이, 및 폭은 실질적으로 제1 편광 패턴들(PT1)의 피치(P), 높이(H), 및 폭(W)과 동일하게 형성된다.
제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)의 두께와 제2 편광 패턴들(PT2)의 높이를 합할 경우, 대략 2.3마이크로미터(μm)일 수 있다. 즉, 제2 편광판(POL2)은 대략 2.3마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이 제3 전극(E3)에 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(E4)에 제4 전압이 인가될 경우, 제2 편광 부재(20)는 흡수 모드로 구동될 수 있다. 따라서, 제2 편광 패턴들(PT2)에 수직한 편광은 투과되고, 평행한 편광은 제2 편광 패턴들(PT2)에 흡수된다.
액정층(LC)의 액정 분자들이 구동될 경우, 액정 분자들은 제1 편광(L1)의 편광축을 회전시켜 제1 편광(L1)을 제1 편광(L1)의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광(L2)으로 변환한다.
제2 편광(L2)은 실질적으로 제2 편광 패턴들(PT2)에 수직한 편광이다. 즉, 제2 편광(L2)의 편광축은 제2 편광 패턴들(PT2)의 연장 방향인 제2 방향(X2)에 수직한 편광축을 갖는다. 따라서, 제2 편광(L2)은 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과할 수 있다.
종래에는 제1 기판(SUB1)의 하부 및 제2 기판(SUB2)의 상부에 편광판들이 배치되었다. 이러한 편광판을 설치하는 방식으로는 폴리머 타입 편광판(Polymer-type Polarizer)을 표시패널 외부에 부착하는 방식이 있다. 예를 들어, 폴리비닐알콜(PolyVinylAlcohol:PVA) 베이스 필름상에 습식 연산법에 의해 요오드(Iodine) 분자들을 일정한 방향으로 화학적 결합시켜 편광판이 제작될 수 있다.
폴리머 타입 편광판은 200 내지 250 마이크로미터(μm)의 두께를 갖는다. 폴리머 타입 편광판은 액정 표시 장치 제조 공정과는 다른 별도의 공정으로 제조되어 표시 패널에 부착된다.
그러나, 본 발명의 액정 표시 장치(500)의 제1 편광판(POL1)은 제1 기판(SUB1) 상에 형성되고 제2 편광판(POL2)은 제2 기판(SUB2)의 하부에 배치된다. 즉, 제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)은 별도의 제조 공정에 의해 제조되어 표시 패널(100)에 부착되지 않고, 액정 표시 장치(500)의 제조 공정시 함께 제조될 수 있다.
제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)은 대략 2.3마이크로미터(μm)의 두께를 갖는다. 제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)은 폴리머 타입 편광판보다 작은 두께를 가지므로 액정 표시 장치(500)의 두께가 줄어들 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 표시 패널의 단면을 보여주는 도면이다.
도 6에는 설명의 편의를 위해 제2 방향(X2)에서 제1 편광 부재(10)의 단면 및 제1 방향(X1)에서 제2 편광 부재(20)의 단면이 도시되었다. 화소층(PXL)은 제1 편광 부재(10)에 대응되는 단면으로 도시되었다.
또한, 도 6에는 설명의 편의를 위해 두 개의 화소 영역들(PA) 및 두 개의 화소 영역들(PA) 사이의 비화소 영역(NPA)에 대응되는 구성이 도시되었다. 그러나, 실질적으로, 다른 화소 영역들(PA) 및 비화소 영역(NPA)도 도 6에 도시된 화소 영역들(PA) 및 비화소 영역(NPA)의 구성과 동일하게 구성될 것이다.
도 6을 참조하면, 제1 기판(SUB1) 상에 제1 편광판(POL1)이 배치된다. 전술한 바와 같이, 제1 편광 부재(10)의 제1 편광 패턴들(PT1)은 화소 영역들(PA)에 배치되고, 제1 광 차단 부재(LB1)는 비화소 영역(NPA)에 배치된다.
제1 편광판(POL1) 상에 화소층(PXL)이 배치된다. 화소층(PXL)은 비화소 영역(NPA)에 배치된 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소 영역들(PA)에 배치된 컬러 필터(CF)와 화소 전극들(PE)을 포함한다.
구체적으로, 제1 편광판(POL1) 상에 제1 절연막(INS1)이 배치된다. 제1 절연막(INS1)은 무기 물질로 형성된 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연막(INS1)은 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물과 같은 무기 절연물질을 포함할 수 있다.
제1 절연막(INS1) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
게이트 전극(GE)은 제1 절연막(INS1) 상에 배치된다. 도시하지 않았으나, 게이트 전극(GE)은 대응하는 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된다. 제1 절연막(INS1) 상에 게이트 전극(GE)을 덮도록 제2 절연막(INS2)이 배치된다. 제2 절연막(INS2)은 무기 물질로 형성된 무기 절연막일 수 있다.
게이트 전극(GE)을 덮고 있는 제2 절연막(INS2) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체 층(SM)이 배치된다. 도시하지 않았으나, 반도체 층(SM)은 각각 액티브 층 및 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
반도체 층(SM) 및 제2 절연막(INS2) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 서로 이격되어 배치된다. 도시하지 않았으나, 소스 전극(SE)은 대응하는 데이터 라인으로부터 분기되어 형성된다. 반도체층(SM)은 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 형성한다.
제2 절연막(INS2) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 제3 절연막(INS3)이 배치된다. 제3 절연막(INS3)은 패시베이션막(passivation)으로 정의될 수 있다. 제3 절연막(INS3)은 무기 물질로 형성된 무기 절연막일 수 있다. 제3 절연막(INS3)은 노출된 반도체층(SM)의 상부를 커버한다.
제3 절연막(INS3)을 관통하여 드레인 전극(DE)의 소정의 영역을 노출시키는 컨택홀(CH)이 형성된다. 화소 영역(PA)에 배치된 화소 전극(PE)은 연장되어 컨택홀(CH)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)에 전기적으로 연결된다.
화소 영역(PA)에서 제3 절연막(INS3) 상에 컬러 필터(CF)가 배치된다. 컬러 필터(CF)는 화소 영역(PA)을 투과하는 광에 색을 제공한다. 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 화소 영역(PA)에 대응하여 제공될 수 있다.
제2 기판(SUB2)의 하부에 제2 편광판(POL2)이 배치된다. 제2 편광판(POL2)의 구성은 앞서 상세히 설명되었으므로, 설명을 생략한다.
도 7은 도 6에 도시된 단면도에서 제1 편광판 및 제2 편광판의 흡수 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 흡수 모드시 제1 편광 부재 및 제2 편광 부재를 투과하는 광을 도시한 도면이다.
도 8에는 설명의 편의를 위해 화소 영역(PA)에서 제1 편광 패턴들(PT1) 및 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과하는 광이 도시되었다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 전극(E1)에는 제1 전압(V1)이 인가되고, 제2 전극(E2)에는 정극성의 제2 전압(+V2)이 인가된다. 제3 전극(E3)에는 제3 전압(V3)이 인가되고, 제4 전극(E4)에는 제3 전압(V3)보다 높은 레벨을 갖는 제4 전압(V4)이 인가된다.
백라이트 유닛(BLU)에서 생성된 광(L)은 제1 편광판(10)에 제공된다. 제1 편광판(10)의 제1 편광 패턴들(PT1)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광(L)에서 제1 방향(X1)과 수직한 편광을 투과시키고, 제1 방향(X2)과 평행한 편광을 흡수한다. 제1 편광 패턴들(PT1)에 의해 편광된 제1 편광(L1)은 화소 영역(PA)에서 액정층(LC)에 제공된다.
제1 광 차단 부재(LB1)는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광(L)을 흡수하여 차단한다. 따라서, 비화소 영역(NPA)은 흑색으로 표시될 수 있다. 그 결과, 비화소 영역(NPA)에서 광(L)이 액정층(LC)에 제공되지 않는다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 신호에 응답하여 턴 온 된다. 턴 온 된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 전압을 제공받는다. 데이터 전압은 화소 전극(PE)에 제공된다.
화소 전극(PE)에 인가된 데이터 전압 및 제3 전극(E3)에 인가된 제3 전압(V3)에 의해 화소 전극(PE)과 제3 전극(E3) 사이에 전계가 형성된다. 제3 전압(V3)을 인가받은 제3 전극(E3) 및 데이터 전압을 인가받은 화소 전극(PE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다.
액정 분자들이 구동될 경우, 액정 분자들은 제1 편광(L1)의 편광축을 회전시켜 제1 편광(L1)을 제1 편광(L1)의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광(L2)으로 변환한다. 제2 편광(L2)의 편광축은 제2 방향(X2)에 수직한 편광축을 갖는다. 따라서, 제2 편광(L2)은 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
도 9는 도 6에 도시된 단면도에서 제1 편광판 및 제2 편광판의 반사 모드를 설명하기 위한 도면이다.
반사 모드시 제1 편광 부재(10) 및 제2 편광부재(20)를 투과하는 광은 실질적으로 도 8에 도시된 바와 같다. 따라서, 반사 모드시 제1 편광 부재(10) 및 제2 편광부재(20)를 투과하는 광을 도시한 도면은 생략되었다.
도 9를 참조하면, 제1 전극(E1)에는 제1 전압(V1)이 인가되고, 제2 전극(E2)에는 부극성의 제2 전압(-V2)이 인가된다. 제3 전극(E3)에는 제3 전압(V3)이 인가되고, 제4 전극(E4)에는 제4 전압(V4)이 인가된다.
백라이트 유닛(BLU)에서 생성된 광은 제1 편광판(10)에 제공된다. 제1 편광판(10)의 제1 편광 패턴들(PT1)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광(L)에서 제1 방향(X1)과 수직한 편광을 투과시키고, 제1 방향(X2)과 평행한 편광을 반사 시킨다. 제1 편광 패턴들(PT1)에 의해 편광된 제1 편광(L1)은 화소 영역(PA)에서 액정층(LC)에 제공된다.
제1 광 차단 부재(LB1)는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 반사시켜 차단한다. 따라서, 비화소 영역(NPA)에서 광이 액정층(LC)에 제공되지 않는다.
도시하지 않았으나, 제2 편광판(POL2) 하부에 λ/4 위상 지연을 갖는 위상차 필름이 패치될 수 있다. 표시 패널(100)의 상부에서 외부 광이 표시 패널(100)에 제공될 수 있다. 외부 광은 제2 편광판(POL2)에 의해 편광된다. 즉, 제2 편광판(POL2)의 제2 편광 패턴들(PT2)은 외부 광에서 제2 방향(X2)에 수직한 편광을 투과시킨다.
편광된 외부 광은 위상차 필름에 의해 광축이 틀어진다. 위상차 필름에 의해 광축이 틀어진 외부 광은 표시 패널(100) 내의 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 외부 광은 위상차 필름에 의해 다시 광축이 틀어진다.
위상차 필름에 의해 다시 광축이 틀어진 외부 광은 제2 방향(X2)에 평행한 편광일 수 있다. 따라서, 표시 패널(100) 내부의 금속 층들 및 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 외부 광은 제2 편광판(POL2)의 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과하지 못하고, 제2 편광 패턴들(PT2)에 흡수된다. 따라서, 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 외부 광은 사용자에게 제공되지 않는다.
제1 광 차단 부재(LB1)는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광을 반사시켜 차단시킨다. 또한, 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 외부 광은 사용자에게 제공되지 않는다. 따라서, 제1 광 차단 부재(LB1)가 배치된 비화소 영역(NPA)은 사용자에게 시인되지 않아 흑색으로 표시될 수 있다.
제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 광(L)은 백라이트 유닛(BLU)에 제공된다. 도시하지 않았으나, 백라이트 유닛(BLU)은 반사판을 포함한다. 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 광(L)은 백라이트 유닛(BLU)의 반사판에서 반사되어 다시 표시 패널(100)에 제공된다. 따라서, 제1 광 차단 부재(LB1)에 의해 반사된 광(L)은 다시 재사용될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)에 의해 데이터 전압이 화소 전극(PE)에 제공된다. 데이터 전압 및 제3 전압(V3)에 의해 액정 분자들이 구동된다. 액정 분자들은 제1 편광(L1)의 편광축을 회전시켜 제1 편광(L1)을 제1 편광(L1)의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광(L2)으로 변환한다. 제2 편광(L2)은 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
종래에는 비 화소 영역(NPA)의 광을 차단하기 위해 블랙 매트릭스가 사용되었다. 이러한 경우, 블랙 매트릭스에서 발생된 이온성 물질이 화소 전극(PE)과 공통 전극(E3) 사이에 발생된 전계에 의해 액정층(LC)으로 이동될 수 있다. 이온성 물질은 액정층(LC)의 액정 분자들의 거동을 방해할 수 있다.
따라서, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(E3)에 데이터 전압 및 공통 전압이 인가되더라도 이온성 물질에 의해 액정 분자들이 정상적으로 구동되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 이전 프레임의 영상이 잔상으로 남아 표시 신뢰성이 떨어질 수 있다.
그러나, 본 발명의 액정 표시 장치(500)는 비 화소 영역(NPA)의 광을 차단하기 위한 제1 편광 부재(10)를 포함한다. 제1 편광 부재(10)의 제1 광 차단 부재(LB1)는 비화소 영역(NPA)의 광을 차단한다.
액정 표시 장치(500)는 블랙 매트릭스를 포함하지 않으므로, 이온성 물질이 발생되지 않는다. 이온성 물질이 발생되지 않으므로, 액정 분자들이 정상적으로 구동되어 영상이 정상적으로 표시될 수 있다. 그 결과 액정 표시 장치(500)의 표시 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)은 폴리머 타입 편광판보다 작은 두께를 가지므로 액정 표시 장치(500)의 두께가 줄어들 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치(500)는 두께를 줄이고 표시 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 단면을 보여주는 도면이다.
도 10에 도시된 액정 표시 장치는 제2 편광판(POL2)의 구성이 다른 것을 제외하면, 도 1에 도시된 액정 표시 장치(500)와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하 제2 편광판(POL2)의 구성만이 설명될 것이다.
도 10을 참조하면, 제2 편광판(POL2)은 화소 영역들(PA)에 대응하는 영역들에 배치된 제2 편광 패턴들(PT2) 및 비화소 영역(NPA)에 대응하는 영역에 배치된 제2 광 차단 부재(LB2)를 포함한다. 제2 편광 패턴들(PT2)은 서로 동일한 간격을 두고 제2 방향(X2)으로 연장된다. 즉, 제2 편광 패턴들(PT2)은 제2 편광(L2)의 편광축과 수직한 방향으로 연장된다.
제3 전극(E3)에는 제3 전압(V3)이 인가되고, 제4 전극(E4)에는 제3 전압(V3)보다 높은 레벨을 갖는 제4 전압(V4)이 인가된다.
데이터 전압 및 제3 전압(V3)에 의해 액정 분자들이 구동된다. 액정 분자들은 제1 편광(L1)의 편광축을 회전시켜 제1 편광(L1)을 제1 편광(L1)의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광(L2)으로 변환한다. 화소 영역들(PA)에서 제2 편광(L2)은 제2 편광 패턴들(PT2)을 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
제2 광 차단 부재(LB2)는 비화소 영역(NPA)에서 외부 광을 흡수하여 차단할 수 있다. 또한, 비화소 영역(NPA)에서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광은 제1 및 제2 광 차단 부재들(LB1,LB2)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 비화소 영역(NPA)은 사용자에게 시인되지 않아 흑색으로 표시될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 표시 장치(500)는 블랙 매트릭스를 사용하지 않고, 비 화소 영역(NPA)의 광을 차단하기 위한 제1 및 제2 편광 부재들(10,20)을 포함한다. 따라서, 이온성 물질이 발생되지 않으므로, 액정 분자들이 정상적으로 구동되어 영상이 정상적으로 표시될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 편광판들(POL1,POL2)은 폴리머 타입 편광판보다 작은 두께를 갖는다.
결과적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 두께를 줄이고 표시 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400: 구동 회로 기판
500: 액정 표시 장치 10: 제1 편광 부재
20: 제2 편광 부재 SUB1,SUB2: 제1 및 제2 기판
INS1,INS2,INS3: 제1, 제2, 및 제3 절연막
POL1,POL2: 제1 및 제2 편광판 PT1,PT2: 제1 및 제2 편광 패턴
LB1,LB2: 제1 및 제2 광 차단 부재 E1,E2,E3,E4: 제1 내지 제4 전극

Claims (18)

  1. 제공받은 광을 편광하는 복수의 제1 영역들 및 상기 제1 영역들 사이에 배치되어 상기 광을 차단하는 제2 영역이 정의된 제1 편광판;
    복수의 화소들이 배치되며 상기 편광된 광으로 정의되는 제1 편광을 제공받는 화소층;
    상기 화소들에 의해 구동되어 상기 제1 편광의 편광축을 회전시켜 상기 제1 편광을 상기 제1 편광의 편광축과 수직한 편광축을 갖는 제2 편광으로 변환하는 액정층; 및
    상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소층의 평면상의 영역은 상기 제1 편광을 제공받고, 상기 제1 영역들에 대응하는 복수의 화소 영역들; 및
    상기 화소 영역들 사이에 배치되고 상기 제2 영역에 대응하는 비화소 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 편광판은,
    제1 전압을 인가받는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 제1 편광 부재; 및
    상기 제1 편광 부재 상에 배치되고 제2 전압을 인가받은 제2 전극을 포함하고,
    상기 광은 상기 제1 영역들에서 상기 제1 편광 부재에 의해 편광되어 상기 제1 편광으로서 상기 화소 영역들에 제공되며, 상기 광은 상기 제2 영역에서 상기 제1 편광 부재에 의해 차단되는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 편광 부재는,
    상기 제1 영역들에 배치되며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 편광 패턴들; 및
    상기 제2 영역에 배치된 제1 광 흡수 부재를 포함하고,
    상기 제1 편광 패턴들은 상기 광에서 상기 제1 방향과 수직한 편광을 상기 제1 편광으로서 투과시키고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 차단하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 전압은,
    상기 제1 전압보다 높은 레벨을 갖는 정극성의 제2 전압; 및
    상기 제2 전압보다 낮은 레벨을 갖는 부극성의 제2 전압을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 정극성의 상기 제2 전압을 인가받고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 흡수하는 액정 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 부극성의 상기 제2 전압을 인가받고, 상기 제1 광 흡수 부재는 상기 광을 반사시키는 액정 표시 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 편광판은,
    제3 전압을 인가받는 제3 전극;
    상기 제3 전극 상에 배치되며, 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광 부재; 및
    상기 제2 편광 부재 상에 배치되며, 상기 제3 전압보다 높은 레벨을 갖는 제4 전압을 인가받은 제4 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 편광 부재 및 상기 제2 편광 부재는 AgNO3, CuCl2, tetra-n-butylammonium bromide, 및 Poly vinyl butyral을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 편광 부재는 상기 제2 편광의 편광축과 수직한 방향으로 연장된 복수의 제2 편광패턴들을 포함하고,
    상기 제2 편광 패턴들은 상기 제2 편광을 투과시키는 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 편광 패턴들 및 상기 제2 편광 패턴들의 배열 주기로 정의되는 피치는 100 ㎚ 내지 200 ㎚ 로 형성되는 액정 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 편광 패턴들은 각각 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 폭을 갖고, 50 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 두께를 갖는 액정 표시 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 화소들 각각은,
    상기 제1 편광판 상에 배치된 무기 절연막;
    상기 비화소 영역에서 상기 무기 절연막 상에 배치된 박막 트랜지스터;
    상기 화소 영역에 배치되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되며 상기 박막 트랜지스터를 통해 데이터 전압을 제공받는 화소 전극; 및
    상기 화소 영역에 배치된 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 화소층 및 상기 제2 편광판 사이에 배치되며, 상기 제3 전극 및 상기 화소 전극 사이에 형성된 전계에 의해 구동되는 액정 표시 장치.
  15. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 편광판은,
    제3 전압을 인가받는 제3 전극;
    상기 제3 전극 상에 배치된 제2 편광 부재; 및
    상기 제2 편광 부재 상에 배치되며, 상기 제3 전압보다 높은 레벨을 갖는 제4 전압을 인가받은 제4 전극을 포함하고,
    상기 제2 편광 부재는 상기 화소 영역들에 대응하는 영역들에서 상기 제2 편광을 투과시키고, 상기 비화소 영역에 대응하는 영역에서 상기 광 및 외부광을 차단하는 액정 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 편광 부재는,
    상기 화소 영역들에 대응하는 영역들에 배치되며 상기 제2 편광의 편광축과 수직한 방향으로 연장된 복수의 제2 편광 패턴들; 및
    상기 비화소 영역에 대응하는 영역에 배치된 제2 광 흡수 부재를 포함하고,
    상기 제2 편광 패턴들은 상기 제2 편광을 투과시키고 상기 제2 광 흡수 부재는 상기 광 및 상기 외부광을 차단하는 액정 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    서로 마주보도록 배치된 제1 및 제2 기판들; 및
    상기 제1 기판 하부에 배치되어 상기 광을 상기 제1 편광판에 제공하는 백라이트 유닛을 더 포함하고,
    상기 제1 편광판은 상기 제1 기판상에 배치되고,
    상기 제2 편광판은 상기 제2 기판의 하부에 배치되는 액정 표시 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 편광판들은 각각 2.3마이크로미터(μm)의 두께를 갖는 액정 표시 장치.
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