KR20190004869A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는 서로 제1 기판, 제1 기판과 마주하고 반사층을 포함하는 제2 기판, 및 액정층을 포함하고, 액정층은 제1 기판 상으로 투영된 장축의 배향방향이 제1 방향이고 제1 기판에 인접하여 배치된 제1 액정 분자를 포함하는 액정 표시 패널, 액정 표시 패널 상에 배치되고, 제1 기판 상으로 투영된 장축의 연장방향이 제1 방향과 평행한 제1 광학부를 포함하는 광제어 부재, 및 광제어 부재 상에 배치되고 제2 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재를 포함하여, 명암비와 색재현율을 높임으로써 개선된 표시 품질을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 대한 발명으로, 보다 상세하게는 광제어 부재의 광축과 액정 분자의 배향방향의 관계를 특정한 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
영상 정보를 제공하기 위하여 다양한 형태의 표시 장치가 사용되고 있으며, 액정 표시 장치의 경우 저소비전력의 장점으로 인하여 대형 표시 장치, 휴대용 표시 장치 등에 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 투과형, 반사형, 또는 반투과형 등이 있으며 반사형 액정 표시 장치는 태양광이나 실내등 등의 외광을 광원으로 사용하거나 또는 액정 표시 패널 상에 별도로 배치된 광원 부재를 사용하여 영상을 표시하게 된다.
특히, 반사형 또는 반투과형 액정 표시 장치는 액정 분자의 광학적 이방성으로 인하여 액정 분자의 배향 방향과 사용되는 광원 부재의 광축의 배치 방향 등에 따라 명암비와 색재현성의 정도가 달라지는 문제가 있다.
본 발명은 반사 모드로 영상을 표시 할 때 높은 명암비와 색재현성을 갖는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 액정 분자의 배향 방향과 광제어 부재의 광축, 및 편광자의 투과축의 배열을 최적화하여 외부광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치의 표시 품질을 개선하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 반사층을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축의 배향방향이 제1 방향이고 상기 제1 기판에 인접하여 배치된 제1 액정 분자를 포함하는 액정 표시 패널; 상기 액정 표시 패널 상에 배치되고, 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축의 연장방향이 상기 제1 방향과 평행한 제1 광학부를 포함하는 광제어 부재; 및 상기 광제어 부재 상에 배치되고 제2 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직한 것일 수 있다.
상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 평행한 것일 수 있다.
평면상에서 상기 제2 방향은 상기 액정 표시 패널의 가로 방향과 평행하고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 수직일 수 있다.
평면상에서 상기 제2 방향은 상기 액정 표시 패널의 가로 방향과 수직이고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 평행할 수 있다.
상기 편광 부재는 상기 편광자 하부에 배치된 λ/2 위상 지연층; 및 상기 λ/2 위상 지연층 하부에 배치된 λ/4 위상 지연층; 을 더 포함할 수 있다.
상기 λ/2 위상 지연층의 제1 광축과 상기 λ/4 위상 지연층의 제2 광축 사이의 사이각은 60±5°일 수 있다.
상기 투과축과 상기 λ/2 위상 지연층의 제1 광축 사이의 사이각은 15±5° 이고, 상기 투과축과 상기 λ/4 위상 지연층의 제2 광축 사이의 사이각은 75±5° 일 수 있다.
상기 광제어 부재는 제1 굴절률을 갖는 복수 개의 상기 제1 광학부; 및 상기 제1 굴절률 보다 작은 제2 굴절률을 가지며, 상기 제1 광학부들 사이를 채우는 제2 광학부; 를 포함할 수 있다.
상기 광제어 부재는 상기 편광 부재에 인접하여 배치된 보조 광제어 부재를 더 포함하고, 상기 보조 광제어 부재는 장축의 연장 방향이 상기 액정 표시 패널의 표시면에 대한 법선 방향과 평행한 보조 광학부를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 배향막을 더 포함하고, 상기 제1 배향막의 러빙 방향은 상기 제1 방향과 평행할 수 있다.
상기 제1 배향막의 러빙 방향은 상기 제2 방향과 평행하거나 수직할 수 있다.
상기 제2 기판은 줄기부 및 상기 줄기부에서 돌출되어 연장된 복수의 가지부들을 포함하는 화소 전극을 더 포함하고, 상기 가지부들의 연장 방향은 상기 제1 방향과 평행할 수 있다.
상기 가지부들의 연장 방향은 상기 제2 방향과 평행하거나 수직할 수 있다.
상기 액정층은 상기 제2 기판에 인접하여 배치된 제2 액정 분자를 더 포함하고, 상기 제2 기판 상으로 투영된 상기 제2 액정 분자의 장축의 배향방향과 상기 제1 방향 사이의 사이각은 60° 이상 90° 이하일 수 있다.
상기 제1 기판은 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 기판은 상기 반사층 상에 배치된 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 반사층을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 제1 기판에 인접하여 배치되고 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축이 제1 방향으로 배열된 액정 분자; 를 포함하는 액정 표시 패널; 상기 액정 표시 패널 상에 배치되고, 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축이 상기 제1 방향과 평행한 제1 광학부를 포함하는 광제어 부재; 및 상기 광제어 부재 상에 배치되고 상기 제1 방향과 평행하거나 또는 직교하는 제2 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 제2 방향은 평면상에서 상기 액정 표시 패널의 표시면의 가로 방향과 평행할 수 있다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 수직일 수 있다.
다른 실시예는 서로 마주하는 상부기판과 하부기판, 및 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 상부기판에 인접하여 배치되고 제1 방위각을 갖는 액정 분자를 포함하는 반사형 액정 표시 패널; 상기 반사형 액정 표시 패널 상에 배치되고 상기 제1 방위각의 방향과 평행한 방향의 제2 방위각을 갖는 로드(rod)를 포함하는 광제어 부재; 및 상기 광제어 부재 상에 배치되고 상기 제1 방위각의 방향과 수직인 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 제2 방위각은 상기 제1 방위각과 동일할 수 있다.
일 실시예는 평면상으로 투영된 광제어 부재의 광축과 액정 분자의 배향 방향이 평행하도록 하여 명암비와 색재현성이 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는 편광 부재, 광제어 부재, 및 액정 분자의 배향 방향의 관계를 조절하여 명암비와 색재현성이 개선된 반사형 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치의 사용 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예의 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다.
도 4a는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 화소의 평면도이다.
도 4b는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 일 실시예의 표시 패널의 단면도이다.
도 4c는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 일 실시예의 표시 패널의 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에서 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5b는 일 실시예에서 액정 분자의 배향 각도를 나타낸 개략도이다.
도 5c는 일 실시예에서 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6a는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 화소의 평면도이다.
도 6b는 일 실시예에서 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7a는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 광제어 부재의 일 실시예를 나타낸사시도이다.
도 7b는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 광제어 부재의 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 광제어 부재의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 일 실시예의 표시 장치에서의 편광자의 광축과 광제어 부재 및 액정 분자의 배향 방향의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10a는 편광 부재의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10b는 일 실시예의 편광 부재에서의 광축들 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 각각 일 실시예의 표시 장치에서의 편광 부재의 광축과 광제어 부재 및 액정 분자의 배향 방향의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 또는 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치(DD)가 사용되는 실시예를 나타낸 것이다. 도 1에서 일 실시예의 표시 장치(DD)는 외부의 광원(LU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 생성한 영상을 사용자(OB)에 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 PID(Public Information Display)로 사용되는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 외부의 광원(LU)을 사용하여 영상을 표시하는 반사형 표시 장치 또는 반투과형 표시 장치일 수 있다. 광원(LU)은 태양광, 또는 표시 장치(DD)가 배치된 공간의 외부 조명 등일 수 있다. 광원(LU)은 표시 장치(DD)보다 높은 곳에서 표시 장치(DD)쪽으로 광(L1)을 제공하고, 제공된 광(L1)은 표시 장치(DD)의 반사층에서 반사되어 영상을 표시하며 출력된 광(L2)으로 사용자(OB)에게 제공된다.
한편, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예의 표시 장치(DD)가 PID로 사용되는 경우를 예시적으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 표시 장치는 휴대용 표시 장치 등의 용도로도 사용될 수 있다.
도 1에서 표시 장치(DD)와 광원(LU) 및 사용자(OB)의 위치를 상대적으로 표현하기 위하여 제1 방향축(DR1) 내지 제3 방향축(DR3)을 도시하였으며, 도 1에서 제3 방향축(DR3) 방향은 사용자(OB)에게 영상이 제공되는 방향으로 정의될 수 있다. 또한, 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)은 서로 직교하고, 제3 방향축(DR)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면에 대한 법선 방향일 수 있다. 도 1에서는 예시적으로 제1 방향축(DR1) 방향은 표시 장치(DD)의 세로 방향이고, 제2 방향축(DR2) 방향은 표시 장치(DD)의 가로 방향일 수 있다.
도 2는 일 실시예의 표시 장치(DD)의 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시예의 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'선에 대응하는 면의 단면도이다. 일 실시예의 표시 장치(DD)는 액정 표시 패널(DP), 액정 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어 부재(LM), 및 편광 부재(PM)를 포함하는 것일 수 있다. 액정 표시 패널(DP), 광제어 부재(LM), 및 편광 부재(PM)는 영상이 표시 되는 방향인 제3 방향축(DR3) 방향으로 순차적으로 적층되어 배치되는 것일 수 있다.
액정 표시 패널(DP)은 영상을 표시하는 표시 영역(DA) 및 영상을 표시하지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 외곽에 배치될 수 있다.
액정 표시 패널(DP)은 제1 방향축(DR1)과 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면을 가진 사각형 형상일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 영역(DA)의 형상과 비표시 영역(NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다. 표시 패널(DP)은 이미지를 생성하며, 전면으로 생성된 이미지를 제공할 수 있다. 액정 표시 패널(DP)은 생성된 이미지를 제3 방향축(DR3) 방향으로 제공할 수 있다.
일 실시예의 액정 표시 패널(DP)의 표시 영역(DA)은 복수의 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)을 포함할 수 있다. 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)은 예를 들어, 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들에 의해 정의될 수 있다. 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3) 각각에는 화소(PX, 도 4a)가 배치될 수 있다.
액정 표시 패널(DP)에서 복수의 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)은 각각 서로 다른 파장의 광을 방출하는 영역들일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 액정 표시 패널(DP)은 청색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 적색 화소 영역, 및 백색 화소 영역 등을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 화소 영역들은 예시한 색과 다른 파장 영역의 색을 방출하는 것이거나, 이웃하는 화소 영역들이 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
액정 표시 패널(DP) 상에는 광제어 부재(LM)가 배치될 수 있다. 광제어 부재(LM)는 제1 광학부(RD)를 포함하는 것일 수 있다. 제1 광학부(RD)는 로드(rod) 형상을 갖는 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)는 편광 부재(PM)는 투과하여 제공된 광을 액정 표시 패널(DP)로 전달하고 액정 표시 패널(DP)에서 방출된 광을 편광 부재(PM)로 전달하는 광학층일 수 있다. 예를 들어, 광제어 부재(LM)는 광산란층 또는 집광층의 기능을 하는 것일 수 있다. 구체적으로, 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP)에서 방출된 광을 정면 방향인 제3 방향축(DR3) 방향으로 집광시키는 기능을 하는 것일 수 있다.
광제어 부재(LM) 상에는 편광 부재(PM)가 배치될 수 있다. 편광 부재(PM)는 제공된 광을 선편광시키는 편광자를 포함하는 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)와 편광 부재(PM)에 대하여는 이후 다시 설명한다.
액정 표시 패널(DP)은 서로 마주하여 배치되는 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2), 및 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된 액정층(LCL)을 포함하는 것일 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시예에서 제1 기판(SUB1)은 광제어 부재(LM)에 인접한 상부기판이고, 제2 기판(SUB2)은 하부기판일 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1)과 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치된 컬러필터층(CF)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 기판(SUB1)은 컬러필터층(CF) 상에 배치된 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다. 도 3의 도시를 참조하면, 제1 베이스 기판(BS1)의 하부에 컬러필터층(CF)이 배치되고, 컬러필터층(CF) 하부에 공통 전극(CE)이 배치된 것일 수 있다. 또한, 제1 기판(SUB1)은 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)을 서로 구분하도록 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)의 경계에 배치된 차광층(BM)을 포함할 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 컬러필터층(CF) 상에 배치된 평탄화층(OC)을 더 포함할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나 평탄화층(OC)는 컬러필터층(CF)의 요철부를 채우고 배치되는 것일 수 있다. 평탄화층(OC)은 컬러필터층(CF)과 공통 전극(CE) 사이에 배치되는 것일 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 액정층(LCL)을 사이에 두고 제1 기판(SUB1)과 마주하고 배치되는 것일 수 있다. 제2 기판(SUB2)은 반사층(RF)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 제2 베이스 기판(BS2) 상에 배치된 반사층(RF)과 화소 전극(PE)을 포함하는 것일 수 있다.
제1 베이스 기판(BS1)과 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 독립적으로 폴리머 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 또는 석영 기판 등일 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1) 및 제2 베이스 기판(BS2)은 투명한 절연 기판일 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1) 및 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 리지드한 것일 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1) 및 제2 베이스 기판(BS2)은 각각 플렉서블한 것일 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2) 상에 배치된 절연층(PS)을 더 포함할 수 있다. 절연층(PS) 상에 반사층(RF)이 배치되며, 반사층(RF)은 각 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)에 중첩하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 반사층(RF)은 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)의 경계에 대응하는 영역에서 서로 이격되어 형성된 것일 수 있다. 화소 전극(PE)은 반사층(RF) 상에 배치되며 각 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)에 중첩하도록 배치될 수 있다. 화소 전극(PE)은 반사층(RF)의 측면을 감싸고 배치될 수 있다. 화소 전극(PE)은 각 화소 영역들(PX-1, PX-2, PX-3)의 경계에서 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 일 실시예와 달리 화소 전극(PE)은 생략될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(PE)이 생략된 경우 반사층(RF)은 화소 전극의 역할을 하는 반사 전극일 수 있다.
일 실시예의 액정 표시 패널(DP)에서 제1 기판(SUB1) 상에 제1 배향막(AL1)이 배치되고, 제2 기판(SUB2) 상에 제2 배향막(AL2)이 배치될 수 있다. 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)은 각각 제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)와 제2 기판(SUB2)에 인접한 제2 액정 분자(LC2)의 배향 특성에 영향을 주는 배향층일 수 있다. 예를 들어, 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)은 폴리이미드 계열의 배향층일 수 있다. 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)으로 동일한 배향층 재료가 제공되어 형성된 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)은 서로 다른 배향층 재료가 제공되어 형성된 것일 수 있다.
제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)은 러빙(rubbing)법을 이용하여 형성된 요철부를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 요철부가 형성된 러빙 방향은 액정 분자의 배향 방향을 결정할 수 있다.
또한, 이와 달리 제1 배향막(AL1) 및 제2 배향막(AL2)은 광배향법을 이용하여 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)에 인접한 액정 분자들의 배향 방향을 결정할 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제시된 러빙법 또는 광배향법 이외에 액정 분자의 배향 방향을 조절하기 위한 다양한 형태의 배향 방법이 제공될 수 있다.
또한, 제1 배향막(AL1) 및 제2 배향막(AL2)에는 액정 분자의 배향 방향을 결정하기 위하여 동일하거나 또는 서로 다른 배향 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2) 중 어느 하나만 러빙법이 적용되거나 또는 제1 배향막(AL1) 및 제2 배향막(AL2) 모두에 러빙법이 적용될 수 있다. 또한 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2) 중 적어도 하나의 배향막에 광배향법이 적용될 수 있다.
한편, 액정층(LCL)의 액정 분자들(LC1, LC2)의 배열 방향을 결정하기 위하여 화소 전극의 형상을 달리할 수 있다. 예를 들어, 화소 전극은 줄기부와 가지부를 포함하는 것일 수 있으며 액정 분자들(LC1, LC2)은 가지부의 연장 방향과 평행하게 배열될 수 있으며, 이에 대하여는 이후 상세히 설명한다.
공통 전극(CE) 상에는 제1 배향막(AL1)이 배치되고, 화소 전극(PE) 상에는 제2 배향막(AL2)이 배치될 수 있다. 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2) 사이에 복수의 액정 분자들(LC1, LC2)이 배열된 액정층(LCL)이 배치될 수 있다.
액정층(LCL)은 제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 배치되며, 복수 개의 액정 분자들(LC1, LC2)을 포함한다. 액정층(LCL)은 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들(LC1, LC2)이 배열되어 제공될 수 있다. 액정층(LCL)에는 통상적으로 사용되는 액정 분자라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어 액정 분자(LC1, LC2)는 알케닐계 액정 화합물, 알콕시계 액정 화합물이 사용될 수 있다.
한편, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 액정 표시 패널(DP)로는 TN(Twisted Nematic) 모드, 수평 배향 모드, 수직 배향 모드, SVA(super vertical alignment) 모드, S-PVA(Super patterned vertical alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Bend) 모드, 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드 등의 다양한 종류의 표시 패널이 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 표시 장치(DD)에 포함된 액정 표시 패널(DP)은 예시된 것과 다른 표시 패널의 구동 방법과 액정 분자의 배향 방향 방식을 갖는 액정 표시 패널일 수 있다.
도 4a는 일 실시예의 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 II-II'에 대응하는 단면도를 나타낸 것이다. 도 4c는 도 4b 영역에 대응하는 표시 장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4a에서는 하나의 화소를 예시적으로 도시하였고, 나머지 화소들 각각의 구조는 도 4a에 도시된 화소의 구조와 유사할 수 있다. 도 4a에서는 설명의 편의를 위하여, 게이트 라인들(GGL) 중 하나의 게이트 라인과 데이터 라인들(DL) 중 하나의 데이터 라인과 연결된 하나의 화소(PX)를 도시하였으나, 실시예가 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 게이트 라인 및 하나의 데이터 라인과 복수의 화소들이 연결될 수도 있고, 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들이 하나의 화소와 연결될 수도 있다.
도 4a의 도시를 참조하면, 게이트 라인(GGL)은 제2 방향축(DR2) 방향으로 연장되어 형성된다. 게이트 라인(GGL)은 제2 베이스 기판(BS2) 상에 형성될 수 있다. 데이터 라인(DL)은 게이트 라인(GGL)과 교차하는 제1 방향축(DR1) 방향으로 연장되어 제공될 수 있다.
화소들(PX) 각각은 박막 트랜지스터(TFT)와 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 화소 전극(PE), 및 스토리지 전극부를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 스토리지 전극부는 제2 방향축(DR2) 방향으로 연장된 스토리지 라인(SLn)과, 스토리지 라인(SLn)으로부터 분기되어 제1 방향축(DR1) 방향으로 연장된 제1 분기 전극(LSLn) 및 제2 분기 전극(RSLn)을 더 포함한다.
게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GGL)로부터 돌출되거나 게이트 라인(GGL)의 일부 영역 상에 제공된다. 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(GE)은 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.
반도체 패턴(SM)은 게이트 절연막(GI) 상에 제공된다. 반도체 패턴(SM)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 반도체 패턴(SM)은 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩된다. 반도체 패턴(SM)은 게이트 절연막(GI) 상에 제공된 액티브 패턴(미도시)과 액티브 패턴 상에 형성된 오믹 콘택층(미도시)을 포함한다. 액티브 패턴은 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있으며, 오믹 콘택층(미도시)은 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있다. 오믹 콘택층(미도시)은 액티브 패턴과 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이를 각각 오믹 콘택(ohmic contact)시킨다.
소스 전극(SE)은 데이터 라인들(DL)에서 분지되어 제공된다. 소스 전극(SE)은 오믹 콘택층(미도시) 상에 형성되며 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 데이터 데이터 라인(DL)은 게이트 절연막(GI) 중 반도체 패턴(SM)이 배치되지 않은 영역에 배치될 수 있다.
드레인 전극(DE)은 반도체 패턴(SM)을 사이에 두고 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 제공된다. 드레인 전극(DE)은 오믹 콘택층(미도시) 상에 형성되며 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩하도록 제공된다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 이루어진 단일막일 수 있다.
이에 따라 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 사이의 액티브 패턴의 상면이 노출되며, 게이트 전극(GE)의 전압 인가 여부에 따라 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이루는 채널부가 된다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 사이의 이격되어 형성된 채널부를 제외한 영역에서 반도체 패턴(SM)의 일부와 중첩한다.
화소 전극(PE)은 절연층(PS)을 사이에 두고 드레인 전극(DE)에 연결된다. 화소 전극(PE)은 스토리지 라인(SLn), 제1 분기 전극(LSLn) 및 제2 분기 전극(RSLn)과 부분적으로 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성한다.
절연층(PS)은 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 채널부, 및 게이트 절연막(GI)을 커버하며, 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 갖는다. 절연층(PS)은 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
반사층(RF)은 절연층(PS) 상에 배치될 수 있다. 반사층(RF)은 절연층(PS)과 화소 전극(PE) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 반사층(RF)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 은(Ag) 등의 반사율이 높은 금속으로 형성된 것일 수 있다. 한편, 반사층(RF)은 화소 전극(PE)과 중첩하도록 배치될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4b 등을 참조하면, 콘택홀(CH) 부분에서는 반사층(RF)이 배치되지 않을 수 있다.
화소 전극(PE)은 절연층(PS)에 형성된 콘택홀(CH)을 통해 드레인 전극(DE)에 연결된다. 화소 전극(PE)은 투명한 도전성 물질로 형성된다. 특히, 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성된다. 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등일 수 있다.
도 4c는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 액정 표시 패널의 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4c는 도 4b의 일 실시예의 액정 표시 패널(DP)의 단면에 대응하는 부분에 대한 액정 표시 패널(DP-1)의 다른 실시예의 단면을 나타낸 것일 수 있다. 도 4c에 대한 설명에서 상술한 도 1 내지 도 4b에서 설명한 일 실시예의 표시 장치에 대한 설명과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 4b에 도시된 일 실시예의 액정 표시 패널(DP)과 비교하여 도 4c에 도시된 일 실시예의 액정 표시 패널(DP-1)은 컬러필터층(CF)이 제2 기판(SUB2)에 포함되는 것일 수 있다. 컬러필터층(CF)은 반사층(RF) 상에 배치될 수 있다. 즉, 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 제2 베이스 기판(BS2) 상에 형성된 박막 트랜지스터(TFT), 제1 절연층(PS1), 제1 절연층(PS1) 상에 배치되며 제1 콘택홀(CH1)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 반사층(RF), 반사층(RF) 상에 형성된 컬러필터층(CF) 및 화소 전극(PE)을 포함하는 것일 수 있다. 컬러필터층(CF)과 화소 전극(PE) 사이에는 제2 절연층(PS2)이 더 배치될 수 있다. 한편, 화소 전극(PE)은 제2 절연층(PS2)에 정의된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(PE)은 제2 콘택홀(CH2)에서 노출된 반사층(RF)과 접촉될 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1)과 공통 전극(CE)을 포함하는 것일 수 있다. 도 4c를 참조하면, 일 실시예의 액정 표시 패널(DP-1)은 제1 베이스 기판(BS1), 제1 베이스 기판(BS1)의 하부에 배치된 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 액정 표시 패널(DP-1)은 공통 전극(CE)과 제1 베이스 기판(BS1) 사이에 평탄화층(OC)을 더 포함할 수 있다.
즉, 도 4b에 도시된 일 실시예의 액정 표시 패널(DP)은 제1 기판(SUB1)이 컬러필터 기판이고 제2 기판(SUB2)이 어레이 기판으로 컬러필터층(CF)이 상부기판에 형성된 표시 패널이고, 이와 비교하여 도 4c에 도시된 일 실시예의 액정 표시 패널(DP-1)은 제2 기판(SUB2)이 컬러필터 기판과 어레이 기판의 기능을 동시에 하는 것일 수 있다. 또한, 도 4b 및 도 4c에 도시된 일 실시예의 액정 표시 패널(DP, DP-1)은 반사층을 갖는 반사형 액정 표시 패널일 수 있다.
도 4b 및 도 4c를 참조하면, 제1 기판(SUB1)의 하부에 제1 배향막(AL1)이 배치되고 제2 기판(SUB2)의 상부에 제2 배향막(AL2)이 배치될 수 있다. 액정층(LCL)은 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 일 실시예의 표시 장치에 포함된 액정 표시 패널의 실시예는 도 4b 및 도 4c에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 적층 구조를 갖는 반사형 액정 표시 패널, 또는 반투과형 액정 표시 패널이 사용될 수 있다. 예를 들어, 반사층의 패턴 형상은 도 4b 및 도 4c에 도시된 것에 한정되지 않으며, 박막 트랜지스터를 포함하는 회로층의 배치 위치, 화소의 형상, 컬러필터층의 패턴 형상 등에 따라 변경될 수 있다. 또한, 일 실시예의 표시 장치는 광원부를 더 포함하는 것일 수 있으며, 일 실시예의 표시 장치에 포함된 액정 표시 패널은 외부광 또는 표시 장치 내의 광원부에서 제공된 광을 이용하여 영상을 표시하는 반투과형 액정 표시 패널일 수 있다.
도 5a는 일 실시예의 표시 장치에서 제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5b는 제1 액정 분자(LC1)의 배향 방향을 설명하기 위한 개략도이다.
제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)는 제1 배향막(AL1)에 의하여 배향특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 액정 분자(LC1)는 장축의 배향 방향이 제1 배향막(AL1)의 평면에 나란하게 수평 배향하거나 또는 제1 배향막(AL1)의 평면에 대하여 수직 배향할 수 있다.
제1 배향막(AL1)에 인접하여 배치된 제1 액정 분자(LC1)는 제1 배향막(AL1)의 평면과 평행하게 배치되거나 소정의 선경사각을 가지도록 배치되는 것일 수 있다. 선경사각은 제1 액정 분자(LC1)의 장축이 인접한 제1 배향막(AL1)의 일면에 대하여 형성하는 각도일 수 있다. 즉, 도 5b를 참조하면 제1 액정 분자(LC1)가 제1 배향막(AL1)의 평면에 대하여 기울어진 각도 ΦLC가 제1 액정 분자(LC1)의 선경사각을 나타내는 것일 수 있다.
예를 들어, 수직 배향 액정인 경우 제1 액정 분자(LC1)의 선경사각(ΦLC)은 약 90°일 수 있다. 한편, 제1 배향막(AL1)의 평면과 액정 분자의 장축이 평행하게 배치된 제1 액정 분자(LC1)의 선경사각(ΦLC)은 약 0°일 수 있다.
한편, 제1 기판(SUB1)의 평면 상으로 투영된 제1 액정 분자(LC1)의 배향 방향을 제1 배향 방향이라고 할 때, 제1 배향 방향은 제1 액정 분자(LC1)가 제1 기판(SUB1) 상으로 투영된 상태에서의 액정 분자의 장축(LC-L')의 배향 방향을 나타내는 것일 수 있다. 또한, 제1 배향 방향은 제1 액정 분자(LC1)가 제1 배향막(AL1) 상으로 투영된 상태에서의 제1 액정 분자의 장축(LC-L')의 배향 방향을 나타내는 것일 수 있다.
도 5b를 참조하면 제1 액정 분자(LC1)의 배향 방향은 제1 액정 분자(LC1)의 장축(LC-L) 방향으로 제1 액정 분자(LC1)의 일단인 AA로부터 타단인 BB를 잇는 방향일 수 있다. 또한, 평면상에서의 제1 액정 분자(LC1)의 제1 배향 방향은 제1 배향막(AL1)의 평면 상으로 투영된 액정 분자의 장축(LC-L')의 배향 방향일 수 있다. 이때, 제1 배향 방향은 제1 배향막(AL1) 상으로 투영된 제1 액정 분자의 일단인 AA'로부터 타단인 BB'를 잇는 방향일 수 있다. 평면 상으로 투영된 제1 액정 분자의 장축(LC-L')은 θLC의 방위각을 가질 수 있다. 예를 들어, 액정 분자의 장축(LC-L')의 방위각 θLC는 평면상에서 기준선(RL)에 대한 시계 방향으로의 증가 각도를 나타낸 것일 수 있다.
예를 들어, 기준선(RL)은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있으며, 방위각 θLC가 0°인 경우 평면 상으로 투영된 액정 분자의 장축(LC-L')은 제1 방향축(DR1)과 평행하게 배향된 것이고, 방위각 θLC가 90°인 경우 평면 상으로 투영된 액정 분자의 장축(LC-L')은 제2 방향축(DR2)과 평행하게 배향된 것일 수 있다. 구체적으로, 일 실시예에서 제1 액정 분자(LC1)의 제1 배향 방향은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 표시 장치에서 액정 표시 패널의 제1 기판에 인접한 제1 액정 분자는 제1 기판 상으로 투영된 장축이 제1 방향으로 배향된 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "평행"하다는 것은 실질적으로 평행한 것을 의미하는 것으로, 실질적으로 동일한 방향으로 광축 또는 배향 방향이 나란하게 되는 것을 의미하는 것이다.
한편, 도 5a와 도 5b에서는 제1 배향막(AL1)에 의해 배향된 제1 액정 분자(LC1)에 대해서만 도시하였으나, 제2 배향막(AL2, 도 3)에 인접한 제2 액정 분자에 대하여도 동일한 설명이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3과 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제2 배향막(AL2)에 인접한 제2 액정 분자(LC2)는 제2 배향막(AL2)에 따라 배향 방향이 결정될 수 있다.
평면상에서의 제2 기판(SUB2)에 인접한 제2 액정 분자(LC2)의 배향 방향은 제2 액정 분자(LC2)가 제2 기판(SUB2) 상으로 투영된 상태에서의 제2 액정 분자(LC2)의 장축의 배향 방향을 나타내는 것일 수 있다. 제2 기판(SUB2) 상으로 투영된 제2 액정 분자(LC2)의 장축의 배향 방향을 제2 배향 방향이라고 할 때, 제2 배향 방향은 제2 액정 분자(LC2)가 제2 배향막(AL2) 상으로 투영된 상태에서의 제2 액정 분자(LC2)의 장축의 배향 방향을 나타내는 것일 수 있다.
평면 상으로 투영된 제2 액정 분자(LC2)의 장축의 배향 방향인 제2 배향 방향은 평면 상으로 투영된 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 배향 방향인 제1 배향 방향과 동일할 수 있다. 또한, 제1 배향 방향과 제2 배향 방향은 서로 반대 방향인 것일 수 있다. 제1 배향 방향과 제2 배향 방향은 소정의 사이각을 가지도록 교차된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 배향 방향과 제2 배향 방향 사이의 사이각은 60° 이상 90° 이하일 수 있다.
액정 분자의 배향 방향은 액정 분자와 인접한 배향막의 표면의 물리적 또는 화학적 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 배향막의 표면이 러빙법으로 가공된 경우 배향막과 인접한 액정 분자의 배향 방향은 배향막의 러빙 방향에 대응할 수 있다.
도 5c는 제1 배향막(AL1)과 제1 배향막(AL1) 상에 배향된 제1 액정 분자(LC1)의 배열 상태를 예시적으로 나타낸 것이다. 일 실시예의 표시 장치에서 제1 배향막(AL1)이 제1 러빙 방향(RB)을 갖도록 러빙된 경우 제1 액정 분자(LC1)의 제1 배향 방향은 제1 러빙 방향(RB)과 평행한 것일 수 있다. 즉, 제1 액정 분자(LC1)의 제1 배향 방향과 제1 배향막(AL1)의 제1 러빙 방향(RB)은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있다. 이때, 제1 배향 방향은 제1 액정 분자(LC1)가 제1 배향막(AL1) 상으로 투영된 경우의 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 배향 방향에 해당한다.
도 6a는 일 실시예의 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 한편, 도 6b는 도 6a의 CC 영역에 대응하는 부분의 액정 분자(LC)의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 6b는 화소 전극(PE-1)에 전계가 가해진 경우의 액정 분자들(LC)의 배열 상태를 예시적으로 나타낸 것일 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 대한 설명에 있어서 상술한 도 4a의 화소(PX)에 대한 설명과 중복하는 내용은 다시 설명하지 않으며, 차이점을 위주로 설명한다.
도 4a에 도시된 화소(PX)와 비교하여 도 6a에 도시된 화소(PX-1)는 화소 전극(PE-1)이 줄기부(PEa)와 줄기부(PEa)로부터 연장된 가지부(PEb)를 포함하는 것에 있어서 차이가 있다. 또한, 도 6b에서 도시된 일 실시예에서 화소(PX-1)는 복수의 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4)을 포함하는 것일 수 있다. 도 6a를 참조하면, 화소 전극(PE-1)은 줄기부(PEa)와 줄기부(PEa)로부터 돌출되어 연장된 복수의 가지부들(PEb)을 포함한다. 줄기부(PEa) 또는 가지부들(PEb) 중 일부는 드레인 전극(DE)과 콘택홀(CH)을 통해 연결된다.
줄기부(PEa)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 일 예로서 본 발명의 일 실시예와 같이 평면상에서 볼 때 "X"자 형상으로 제공될 수 있다. 가지부들(PEb)은 서로 만나지 않도록 이격되어 있으며, 줄기부(PEa)에 의해 구분된 영역 내에서는 서로 평행한 방향으로 연장된다. 서로 인접한 가지부들(PEb) 사이는 마이크로미터 단위의 거리로 이격되어 있으며, 이는 액정층(LCL)의 액정 분자들을 특정 방위각으로 정렬 시키기 위한 수단에 해당된다.
화소들(PX-1) 각각은 줄기부(PEa)에 의해 복수의 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4)로 구분될 수 있다. 가지부들(PEb)은 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4) 각각에 대응되어, 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4) 각각마다 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 화소(PX-1)가 4개의 도메인들을 포함하는 것을 예를 들어 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 화소(PX)는 2개, 6개 8개 등등 다양한 개수의 도메인들을 포함할 수 있다. 또한, 도메인들의 분할 형태에 있어서도 도 6a에 도시된 것에 한정하지 않으며, 줄기부(PEa)가 제1 방향축(DR1)에 나란하게 배열되거나 또는 줄기부(PEa)가 제2 방향축(DR2)에 나란하게 배열되도록 배치되어 복수의 도메인들을 구분할 수 있다.
도 6b에서 액정 분자(LC)는 제1 액정 분자(LC1, 도 3) 또는 제2 액정 분자(LC2, 도 3)를 대표하는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 제1 액정 분자(LC1, 도 3)의 제1 배향 방향과 제2 액정 분자(LC2, 도 3)의 제2 배향 방향은 동일할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 가지부들(PEb)의 연장 방향은 액정 분자(LC)의 배향 방향과 평행한 것일 수 있다. 즉, 가지부들(PEb)을 갖는 화소 전극(PE-1)을 포함한 표시 장치에서 액정 분자(LC)는 가지부들(PEb)의 연장 방향과 평행하게 배열될 수 있다. 도 6a 및 6b를 참조하면, 일 실시예에서 제1 도메인(DM1)과 제3 도메인(DM3)에서 액정 분자(LC)는 가지부들(PEb)의 연장 방향과 평행한 제1 방향축(DR1)과 평행하게 배열될 수 있고, 제2 도메인(DM2)과 제4 도메인(DM4)에서 액정 분자(LC)는 가지부들(PEb)의 연장 방향과 평행한 제2 방향축(DR2)과 평행하게 배열될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP)과 편광 부재(PM) 사이에 배치되는 것일 수 있다.
광제어 부재(LM)는 외부에서 입사되는 광을 액정 표시 패널(DP)로 전달하고 액정 표시 패널(DP)에서 외부로 전달되는 광을 정면방향으로 모아주는 광학 부재일 수 있다. 즉, 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP)에서 생성되어 영상으로 제공되는 광을 사용자의 시야범위 내로 전달되도록 하기 위하여 광의 진행방향을 제어하는 역할을 하는 광학 필름일 수 있다. 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP)의 반사층(RF)에서 반사되어 액정층(LCL)을 투과한 광이 정면 방향으로 모아지도록 함으로써 표시 장치(DD)의 표시 품질을 개선하는 광학 부재의 역할을 하는 것일 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예의 표시 장치에 포함된 광제어 부재(LM)를 나타낸 도면이다. 도 7a는 일 실시예의 광제어 부재(LM)의 일부분을 나타낸 사시도이고, 도 7b는 일 실시예의 광제어 부재(LM)의 단면을 나타낸 도면이다.
광제어 부재(LM)는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개의 부분을 포함하도록 형성된 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)는 상대적으로 고굴절률을 갖는 제1 광학부(RD)와 제1 광학부(RD)와 구분되고 제1 광학부(RD) 보다 작은 굴절률 값을 갖는 제2 광학부(MT)를 포함하는 것일 수 있다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일 실시예에서 제1 광학부(RD)는 로드(Rod) 형상을 갖는 것이고, 제2 광학부(MT)는 로드 형상을 갖도록 형성된 복수 개의 제1 광학부(RD)들 사이를 채우는 베이스부일 수 있다.
로드 형상을 갖도록 형성된 제1 광학부(RD)는 제1 광학부(RD)를 배열시키는 베이스가 되는 제2 광학부(MT) 보다 큰 굴절률 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광제어 부재(LM)는 아크릴레이트 계열의 물질로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 광제어 부재(LM)는 서로 다른 두 개 이상의 아크릴레이트 화합물을 포함하도록 형성된 것일 수 있다.
광제어 부재(LM)는 서로 다른 굴절률 값을 갖는 두 종류의 아크릴레이트계 화합물을 혼합하여 제공하고 레이저 광 등을 이용하여 상분리 시켜 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 광학부(RD)와 제2 광학부(MT)로 분리시킨 후 고정하여 제조되는 것일 수 있다.
예를 들어, 제1 광학부(RD)는 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물의 중합체일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
또한, 제2 광학부(MT)는 하기 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트 올리고머의 중합체일 수 있다. 하기 화학식 2에서 n은 1 이상 10 이하의 정수일 수 있다. 예를 들어, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 우레탄 메타크릴레이트 올리고머일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
예를 들어, 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물을 포함하여 형성된 제1 광학부(RD)의 굴절률은 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트계 화합물을 포함하여 형성된 제2 광학부(MT) 보다 큰 굴절률을 갖는 것일 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 광학부(RD)의 배열 방향(RD-X)이 광제어 부재(LM)의 상부면 또는 하부면에 대하여 기울어져 있는 것일 수 있다. 제1 광학부(RD)의 배열 방향(RD-X)은 제1 광학부(RD)의 장축의 연장 방향을 나타낸 것일 수 있다. 일 실시예의 표시 장치에서 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널의 제1 액정 분자(LC1, 도 5c)의 제1 배향 방향과 평행한 제1 방향축(DR1) 방향으로 배열된 제1 광학부(RD)를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예의 표시 장치에서 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널에서 화소 전극의 가지부(PEb, 도 6a)와 평행한 제1 광학부(RD)를 포함하는 것일 수 있다. 또는 일 실시예의 표시 장치에서 광제어 부재(LM)는 액정 표시 패널에서 화소 전극의 가지부(PEb, 도 6a)와 수직인 제1 광학부(RD)를 포함하는 것일 수 있다.
제1 광학부(RD)를 표시 장치의 제1 기판(SUB1, 도 3) 상으로 투영한 경우의 제1 광학부(RD)의 장축의 연장 방향(RD-X')은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있다. 한편, 투영된 제1 광학부(RD)의 장축의 배향 방향(RD-X')은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 가상의 평면 상으로 투영된 제1 광학부(RD)의 장축의 연장 방향으로 정의될 수 있다. 제1 기판(SUB1)의 일면과 평행한 가상의 평면 상으로 투영된 제1 광학부(RD)의 장축의 연장 방향(RD-X')을 제3 배향 방향이라고 할 때, 액정 표시 패널의 제1 액정 분자의 제1 배향 방향과 제1 광학부(RD)의 제3 배향 방향은 평행한 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 액정 분자의 제1 배향 방향과 제1 광학부(RD)의 제3 배향 방향은 동일한 것일 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 4c에서 설명한 일 실시예의 표시 장치에서 상부 기판인 제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 방위각 방향과 광제어 부재(LM)에 포함된 제1 광학부(RD)의 장축의 방위각 방향은 평행할 수 있다. 일 실시예의 표시 장치에서 상부 기판인 제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 방위각 방향과 광제어 부재(LM)에 포함된 제1 광학부(RD)의 장축의 방위각 방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 임의의 기준선을 기초로 한 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 방위각과 제1 광학부(RD)의 장축의 방위각은 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 임의의 기준선을 기초로 한 제1 액정 분자(LC1)의 장축의 방위각과 제1 광학부(RD)의 장축의 방위각은 180°의 사이각을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에서 광제어 부재는 액정 표시 패널 상에 배치되고 제1 방향과 평행한 배향 방향을 갖는 제1 광학부를 포함하여 광이 영상의 표시 방향인 정면 방향으로 집광되도록 하여 표시 장치의 표시 품질을 개선할 수 있다. 여기서, 제1 광학부의 배향 방향은 액정 표시 패널의 제1 기판의 일면과 평행한 가상의 면으로 투영된 제1 광학부의 장축의 연장 방향일 수 있다.
도 8a는 광제어 부재의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 8b는 일 실시예의 광제어 부재를 사용한 경우의 광의 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시예에서 광제어 부재(LM-1)는 보조 광제어 부재(LM-U)를 더 포함하는 것일 수 있다. 보조 광제어 부재(LM-U)는 보조 광학부(RD-U)를 포함하는 것일 수 있다. 보조 광학부(RD-U)의 장축의 연장 방향(RD-X2)은 액정 표시 패널의 표시면에 대한 법선 방향과 평행한 것일 수 있다. 보조 광학부(RD-U)의 장축의 연장 방향(RD-X2)을 제4 배향 방향이라고 할 때, 제4 배향 방향은 액정 표시 패널의 표시면에 대한 법선 방향과 평행한 것으로 예를 들어, 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 가상의 평면에 대한 법선 방향과 평행한 것일 수 있다.
즉, 보조 광학부(RD-U)는 광제어 부재(LM-1)의 상부면에 대한 법선 방향과 평행한 방향으로 배열되어 액정 표시 패널(DP)에서 제공된 광이 광제어 부재(LM-1)를 통과하여 정면 방향으로 집중되도록 할 수 있다.
보조 광제어 부재(LM-U)는 보조 광학부(RD-U) 및 보조 광학부(RD-U)와 구분되고 보조 광학부(RD-U) 보다 작은 굴절률을 갖는 물질로 형성된 보조 베이스부(MT-U)를 포함하는 것일 수 있다. 보조 광학부(RD-U)의 굴절률은 보조 베이스부(MT-U)의 굴절률 보다 큰 것일 수 있다. 보조 광학부(RD-U)는 로드 형상을 갖는 것일 수 있다. 보조 베이스부(MT-U)는 복수의 보조 광학부들(RD-U)를 사이를 채우는 것일 수 있다.
도 8a에 도시된 광제어 부재(LM-1)는 복수의 광제어 층을 포함하는 것일 수 있다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 일 실시예의 광제어 부재(LM-1)는 베이스 광제어 부재(LM-D)와 베이스 광제어 부재(LM-D) 상에 배치된 보조 광제어 부재(LM-U)를 포함하는 것일 수 있다. 여기서 베이스 광제어 부재(LM-D)와 보조 광제어 부재(LM-U) 각각은 광제어 층의 기능을 하는 것일 수 있다.
한편, 베이스 광제어 부재(LM-D)는 상술한 도 7a 및 도 7b의 광제어 부재(LM)와 동일한 구성을 갖는 것일 수 있다. 즉, 베이스 광제어 부재(LM-D)의 베이스 제1 광학부(RD-D)와 베이스 제2 광학부(MT-D)는 각각 도 7a 및 도 7b에 대한 설명에서의 제1 광학부(RD) 및 제2 광학부(MT)와 동일하게 설명될 수 있다. 즉, 베이스 제1 광학부(RD-D)는 베이스 제2 광학부(MT-D) 보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 베이스 제1 광학부(RD-D)는 로드 형상을 갖는 것일 수 있다.
베이스 제1 광학부(RD-D)가 평면상으로 투영된 경우의 베이스 제1 광학부(RD-D)의 장축의 연장 방향은 제1 방향축(DR1)의 연장 방향일 수 있다. 즉, 베이스 제1 광학부(RD-D)가 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면과 평행한 가상의 평면상으로 투영된 경우의 장축의 연장 방향은 일 실시예의 광제어 부재(LM-1) 사용되는 표시 장치에서 액정 표시 패널의 상부 기판에 인접한 액정 분자의 평면상에서 배향 방향과 평행한 것일 수 있다. 여기서 액정 분자의 평면상에서 배향 방향은 액정 분자가 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면과 평행한 가상의 평면상으로 투영된 경우의 액정 분자의 장축의 배향 방향을 나타내는 것이다. 동일한 가상의 평면상으로 투영된 베이스 제1 광학부(RD-D)의 장축의 연장 방향과 상부 기판에 인접한 액정 분자의 장축의 배향 방향은 서로 동일할 수 있다. 또한, 동일한 가상의 평면상으로 투영된 베이스 제1 광학부(RD-D)의 장축의 연장 방향과 상부 기판에 인접한 액정 분자의 장축의 배향 방향은 사이각이 180°가 되도록 서로 반대 방향으로 연장되는 것일 수 있다.
도 8b를 참조하면, 외부의 광원으로부터 액정 표시 패널(DP)에 입사광(Lin)이 제공되고, 입사광(Lin)을 이용하여 생성된 영상으로 출력된 출력광(LR)은 베이스 제1 광학부(RD-D)와 보조 광학부(RD-U)를 투과하여(LD, LU) 최종 출력광(LOUT)으로 사용자에게 전달될 수 있다.
한편, 도 8a 및 도 8b에서 베이스 제1 광학부(RD-D)와 보조 광학부(RD-U)는 맞닿아 있는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 베이스 광제어 부재(LM-D)을 투과하여 출사하는 광(LD)의 출사면인 베이스 제1 광학부(RD-D)의 일면과 보조 광제어 부재(LM-U)을 투과하는 광(LU)의 입사면인 보조 광학부(RD-U)의 일면은 일치되지 않을 수 있다.
또한, 도 8a 및 도 8b에서 도시된 광제어 부재(LM-1)의 일 실시예에서 베이스 광제어 부재(LM-D)와 보조 광제어 부재(LM-U)의 제3 방향축(DR3) 방향으로의 두께는 동일하거나 서로 다를 수 있다. 베이스 광제어 부재(LM-D)와 보조 광제어 부재(LM-U)는 동일한 물질로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 베이스 제1 광학부(RD-D)와 보조 광학부(RD-U)는 동일한 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 베이스 제1 광학부(RD-D)와 보조 광학부(RD-U)는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 9는 일 실시예의 표시 장치에서의 광축들의 관계를 나타낸 도면이다. 도 8에서 각 방향의 각도를 표시하였으며, 제1 방향축(DR1) 방향을 0°로 하고, 이를 기준으로 각 방향의 각도를 표시하였다. 예를 들어, 도 9에 도시된 일 실시예에서 제1 방향축(DR1)은 액정 표시 패널(DP)이 직사각형 형상으로 정의될 경우 액정 표시 패널(DP)의 세로변과 평행한 것일 수 있다.
도 9에서 액정 표시 패널(DP)에 도시된 광축인 LC-L'는 제1 액정 분자(LC1,도 3)의 제1 배향 방향을 나타낸 것으로, 제1 배향 방향은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것으로 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때 방위각이 0° 인 것일 수 있다. 또한, 도면에 도시된 실시예와 달리 일 실시예에서 제1 배향 방향의 방위각은 180°인 것일 수 있다.광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'는 광제어 부재(LM)의 제1 광학부(RD, 도 7a)의 배향 방향을 나타낸 것으로, 제1 광학부(RD, 도 7a)의 배향 방향인 RD-X'는 제1 광학부(RD, 도 7a)가 평면상으로 투영된 경우의 제1 광학부(RD, 도 7a)의 장축의 연장 방향을 나타낸 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'는 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때 방위각이 0°인 것일 수 있다. 즉, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L'과 평행 한 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'과 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L'의 방위각은 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
편광 부재(PM)의 투과축(PL-T)과 흡수축(PL-A)은 서로 직교하고, 도 9에 도시된 일 실시예에서 투과축(PL-T)은 제2 방향축(DR2)과 평행한 것으로 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X' 및 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L'과 수직인 것일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 편광자의 투과축(PL-T)의 방위각은 90°인 것일 수 있다. 구체적으로 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자의 투과축(PL-T)은 90°의 방위각을 가지며, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'과 액정 표시 패널의 광축 LC-L'은 0°의 방위각을 갖는 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자의 투과축(PL-T)은 90°의 방위각을 가지며, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 0°의 방위각을 가지며, 액정 표시 패널의 광축 LC-L'은 180°의 방위각을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예에서 편광 부재(PM)의 투과축(PL-T)은 평면상에서 액정 표시 패널(DP)의 가로 방향과 평행한 것일 수 있다. 액정 표시 패널의 가로 방향은 영상이 표시되는 액정 표시 패널의 표시면에서의 가로 방향을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서 액정 표시 패널의 가로 방향 또는 표시면의 가로 방향은 사용자를 기준으로 할 때, 사용자가 바라보는 방향에서의 표시 패널의 가로 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 도 6a의 화소 전극(PE-1)을 포함하는 액정 표시 패널(DP)의 액정 분자의 배향 방향은 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때 방위각이 0° 이거나 또는 90°인 것일 수 있다. 또한, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 액정 분자의 배향 방향과 평행하거나 또는 수직일 수 있다. 예를 들어, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때 방위각이 0° 인 것일 수 있다.
또한, 도 6a에 도시된 화소 전극(PE-1)을 포함하는 편광 부재(PM)의 투과축(PL-T)은 제2 방향축(DR2)과 평행한 것으로 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X' 과 수직인 것일 수 있다. 편광 부재(PM)의 투과축(PL-T)은 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L'과 평행하거나 수직인 것일 수 있다. 구체적으로 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자의 투과축(PL-T)은 90°의 방위각을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에서 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L'과 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 서로 평행하도록 하여 액정 표시 패널(DP)과 광제어 부재(LM) 사이의 광축이 어긋난 경우에 발생하는 빛샘 및 색편차 문제를 최소화할 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 장치에서 편광 부재(PM)에 포함됨 편광자의 투과축(PL-T)을 액정 표시 패널(DP)의 광축 LC-L' 및 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'과 수직하도록 배치하여 명암비와 색재현성을 높임으로써 표시 품질을 개선할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 일 실시예에서 편광 부재(PM)의 편광자의 투과축(PL-T)은 90°의 방위각을 갖는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서 편광자의 투과축(PL-T)은 0°의 방위각을 갖는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 편광자의 투과축(PL-T), 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X', 및 액정 표시 패널의 광축 LC-L'은 모두 평행한 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에 사용된 편광 부재는 편광자 및 적어도 하나의 광학층을 더 포함하는 것일 수 있다. 도 10a는 일 실시예의 편광 부재의 단면을 나타낸 도면이고, 도 10b는 일 실시예의 편광 부재에서 편광자와 광학층들의 광축 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
편광 부재(PM)는 서로 직교하는 투과축(PL-T)과 흡수축(PL-A)을 갖는 편광자(PL)를 포함할 수 있다. 편광자(PL)는 선편광자일 수 있다. 편광자(PL)는 연신된 고분자 필름을 포함하는 필름 타입의 편광자일 수 있다. 또한, 이와 달리 편광자(PL)는 코팅 방법으로 제조된 코팅형 편광자일 수 있다.
편광 부재(PM)는 λ/2 위상 지연층(OL1) 및 λ/4 위상 지연층(OL2)을 더 포함할 수 있다. 도 10a를 참조하면, 편광자(PL) 하부에 λ/2 위상 지연층(OL1)이 배치되고 λ/2 위상 지연층(OL1) 하부에 λ/4 위상 지연층(OL2)이 배치될 수 있다.
λ/2 위상 지연층(OL1)과 λ/4 위상 지연층(OL2)은 편광자(PL)를 투과하여 제공된 광의 위상을 지연시키는 광학층일 수 있다. λ/2 위상 지연층(OL1)과 λ/4 위상 지연층(OL2)은 필름 타입으로 제공되거나 또는 액정 코팅형 타입으로 제공될 수 있다.
λ/2 위상 지연층(OL1)은 편광자(PL)를 투과하여 입사되는 광의 편광 상태를 변화시킬 수 있다. 편광자(PL)로부터 λ/2 위상 지연층(OL1)으로 입사된 선편광된 광은 편광 방향이 변경될 수 있다.
λ/4 위상 지연층(OL2)은 광학적 이방성을 가지며, λ/4 위상 지연층(OL2)으로 입사되는 광의 편광 상태를 변화시킬 수 있다. 즉, 편광자(PL)와 λ/2 위상 지연층(OL1)을 투과하여 λ/4 위상 지연층(OL2)으로 제공된 광은 선편광 상태에서 원편광 상태로 바뀔 수 있다.
또한, 액정 표시 패널(DP)에서 원편광 상태로 λ/4 위상 지연층(OL2)으로 제공된 광은 선편광 상태로 바뀔 수 있다. λ/4 위상 지연층(OL2)을 통하여 선편광 상태로 바뀐 광은 λ/2 위상 지연층(OL1)을 투과하여 편광 상태가 변화되고 최종적으로 편광자(PL)을 투과하여 편광 부재(PM)의 외부로 방출될 수 있다.
한편, 도 10a에 도시되지는 않았으나 편광 부재(PM)는 추가의 광학층을 더 포함할 수도 있다. 또한, 편광 부재(PM) 상에는 표시 장치를 보호하기 위한 보호 부재가 더 배치될 수 있다.
도 10b는 편광 부재(PM)에 포함된 편광자의 투과축(PL-T) 및 흡수축(PL-A), λ/2 위상 지연층의 제1 광축(RX-1), 및 λ/4 위상 지연층의 제2 광축(RX-2)의 관계를 나타낸 것이다. 한편, λ/2 위상 지연층의 제1 광축(RX-1) 및 λ/4 위상 지연층의 제2 광축(RX-2)은 각각 λ/2 위상 지연층(OL1)과 λ/4 위상 지연층(OL2)의 슬로우 축(slow axis)을 나타내는 것일 수 있다.
편광자의 투과축(PL-T)과 제1 광축(RX-1)의 사이각 θ1은 15±5° 일 수 있다. 또한, 편광자의 투과축(PL-T)과 제2 광축(RX-2)의 사이각 θ2는 75±5° 일 수 있다. 또한, λ/2 위상 지연층의 제1 광축(RX-1) 및 λ/4 위상 지연층의 제2 광축(RX-2) 사이의 사이각 θ3은 60±5° 일 수 있다. 구체적으로 편광자의 투과축(PL-T)과 제1 광축(RX-1)의 사이각 θ1은 15°이고, 편광자의 투과축(PL-T)과 제2 광축(RX-2)의 사이각 θ2은 75°일 수 있다. 또한, 제1 광축(RX-1) 및 제2 광축(RX-2) 사이의 사이각 θ3은 60° 일 수 있다.
도 11 및 도 12는 편광 부재가 편광자 이외에 λ/2 위상 지연층 및 λ/4 위상 지연층을 더 포함하는 경우의 일 실시예의 표시 장치에서의 광축 관계를 나타낸 것이다.
도 11에서 액정 표시 패널(DP)의 광축으로 표시된 LC-L1'와 LC-L2'는 각각 제1 액정 분자와 제1 배향 방향과 제2 액정 분자의 제2 배향 방향을 나타낸 것이다. 도 3의 도시를 참조하여 설명하면, 제1 배향 방향은 제1 기판(SUB1)에 인접한 제1 액정 분자(LC1)가 제1 기판(SUB1)에 투영된 경우의 장축의 배향 방향이고, 제2 배향 방향은 제2 기판(SUB2)에 인접한 제2 액정 분자(LC2)가 제2 기판(SUB2)에 투영된 경우의 장축의 배향 방향이다.
액정 표시 패널(DP)에서 제1 배향 방향인 광축 LC-L1'는 제1 방향축(DR1)과 평행하며, 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때, 0°의 방위각을 갖는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 제1 배향 방향은 180°의 방위각을 갖는 것일 수 있다. 한편 제1 배향 방향인 광축 LC-L1'과 제2 배향 방향인 광축 LC-L2'의 사이각 α는 60° 이상고 90°이하일 수 있다. 여기서, 사이각 α는 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'과 제2 배향 방향의 광축 LC-L2'이 이루는 각을 나타낸 것이다. 사이각 α는 두 개의 광축이 이루는 사이각 중 90°이하의 각도를 나타낸 것이다. 예를 들어, 제1 배향 방향인 광축 LC-L1'과 제2 배향 방향인 광축 LC-L2'의 사이각 α는 60° 보다 크고 70° 보다 작은 것일 수 있다.
광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'는 광제어 부재(LM)의 제1 광학부(RD, 도 7a)의 배향 방향을 나타낸 것으로, 제1 광학부(RD, 도 7a)의 배향 방향인 RD-X'는 제1 광학부(RD, 도 7a)가 평면상으로 투영된 경우의 제1 광학부(RD, 도 7a)의 장축의 연장 방향을 나타낸 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'는 제1 방향축(DR1)과 평행한 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 제1 방향축(DR1)을 기준으로 할 때 방위각이 0° 인 것일 수 있다. 즉, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'은 액정 표시 패널(DP)의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'과 평행 한 것일 수 있다. 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'과 액정 표시 패널(DP)의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'의 방위각은 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
편광자(PL)의 투과축(PL-T)은 제2 방향축(DR2)과 평행한 것으로 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X' 및 액정 표시 패널(DP)의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'과 수직인 것일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 편광자(PL)의 투과축(PL-T)의 방위각은 90° 인 것일 수 있다. 구체적으로 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자(PL)의 투과축(PL-T)은 90°의 방위각을 가지며, 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X'과 액정 표시 패널의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'은 0°의 방위각을 갖는 것일 수 있다.
또한, 도 11의 도시를 참조하면 λ/2 위상 지연층(OL1)의 제1 광축(RX-1)은 편광자(PL)의 투과축(PL-T)과 θ1의 사이각을 갖도록 배치되고, λ/4 위상 지연층(OL2)의 제2 광축(RX-2)은 편광자(PL)의 투과축(PL-T)과 θ2의 사이각을 갖도록 배치된다. 한편, θ1 및 θ2는 상술한 도 10a 및 도 10b에서 설명한 바와 같이 각각 15±5°, 75±5° 일 수 있다.
한편, 도 12은 도 11에 도시된 광축 관계와 비교하여 편광자의 투과축 방향이 변경된 것에 있어서 차이가 있다. 도 12의 도시를 참조하면, 편광자(PL-1)의 투과축(PL-T)은 제1 방향축(DR1)과 평행한 것으로 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X' 및 액정 표시 패널(DP)의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'과 평행한 것일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 편광자(PL-1)의 투과축(PL-T)의 방위각은 0° 인 것일 수 있다. 구체적으로 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자(PL)의 투과축(PL-T), 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X', 및 액정 표시 패널의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'은 모두 0°의 방위각을 갖는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예의 표시 장치에서 제1 방향축(DR1)을 기준으로 편광자(PL)의 투과축(PL-T), 광제어 부재(LM)의 광축 RD-X', 은 0°의 방위각을 가지며, 액정 표시 패널의 제1 배향 방향의 광축 LC-L1'은 180°의 방위각을 갖는 것일 수 있다.
아래의 표 1은 일 실시예의 표시 장치와 비교예에서의 광학 특성을 비교하여 나타낸 것이다. 표 1은 표시 장치의 정면에서 바라볼 때의 화이트 반사율(WR), 블랙 반사율(BR), 명암비(CR), 및 색재현율을 나타낸 것이다.
표 1에서 실시예는 광제어 부재의 광축과 액정 표시 패널에서 상부 기판에 인접하여 배치된 액정 분자의 제1 배향 방향이 서로 평행하고, 편광자의 투과축은 광제어 부재의 광축과 서로 직교하는 경우를 나타낸 것이다. 즉, 표 1의 실시예는 도 10에 도시된 광축 관계를 갖는 경우의 표시 장치의 광학 특성을 나타낸 것이다.
이와 비교하여, 비교예는 광제어 부재의 광축과 액정 표시 패널에서 상부 기판에 인접하여 배치된 액정 분자의 제1 배향 방향이 평행하지 않은 경우를 나타낸 것이다. 비교예에서 광제어 부재의 광축과 상부 기판에 인접하여 배치된 액정 분자의 제1 배향 방향은 수직하는 경우를 나타내었다. 즉, 비교예의 경우 액정 분자의 제1 배향 방향은 편광자의 투과축과 평행한 것이다.
한편, 화이트 반사율(WR), 블랙 반사율(BR)은 황산바륨(BaSO4) 기판에 대한 광의 반사율을 100%로 할 때의 상대적인 반사율 값을 나타낸 것이다.
구분 WR(%) BR(%) CR 색재현율(%)
실시예 114 7 16.1 19.3
비교예 115 11 10.0 16.7
표 1의 결과를 참조하면, 광제어 부재의 광축과 광제어 부재와 인접한 액정 분자의 광축의 방향을 평행하도록 한 실시예의 경우 광제어 부재의 광축과 광제어 부재와 인접한 액정 분자의 광축의 방향을 일치시키기 않은 비교예에 비하여 명암비와 색재현율이 개선된 것을 확인할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 광제어 부재의 평면상에서의 광축 방향과 광제어 부재에 인접한 액정 분자의 배향 방향이 평행하도록 하여 배향 방향의 차이에 따른 광왜곡 현상을 최소화하여 시야각에 따른 색차를 줄이고 영상의 표시 방향인 정면 방향에서의 빛샘 현상을 줄여 개선된 표시 품질을 얻을 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 장치는 광제어 부재의 평면상에서의 광축 방향과 광제어 부재에 인접한 액정 분자의 배향 방향이 평행하도록 하고 광제어 부재의 광축 및 액정 분자의 배향 방향과 수직하는 투과축을 갖는 편광 부재를 포함하여 외부광을 이용하여 영상을 표시할 때 정면 방향의 휘도와 색재현성을 개선하고 명암비를 높임으로써 개선된 표시 품질을 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD : 표시 장치 DP, DP-1 : 액정 표시 패널
LM : 광제어 부재 PM : 편광 부재
LC, LC1, LC2 : 액정 분자

Claims (22)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 반사층을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축의 배향방향이 제1 방향이고 상기 제1 기판에 인접하여 배치된 제1 액정 분자를 포함하는 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널 상에 배치되고, 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축의 연장방향이 상기 제1 방향과 평행한 제1 광학부를 포함하는 광제어 부재; 및
    상기 광제어 부재 상에 배치되고 제2 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직한 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 평행한 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    평면상에서 상기 제2 방향은 상기 액정 표시 패널의 가로 방향과 평행하고,
    상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 수직인 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    평면상에서 상기 제2 방향은 상기 액정 표시 패널의 가로 방향과 수직이고,
    상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 평행한 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 편광 부재는 상기 편광자 하부에 배치된 λ/2 위상 지연층; 및
    상기 λ/2 위상 지연층 하부에 배치된 λ/4 위상 지연층; 을 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 λ/2 위상 지연층의 제1 광축과 상기 λ/4 위상 지연층의 제2 광축 사이의 사이각은 60±5°인 표시 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 투과축과 상기 λ/2 위상 지연층의 제1 광축 사이의 사이각은 15±5°이고,
    상기 투과축과 상기 λ/4 위상 지연층의 제2 광축 사이의 사이각은 75±5°인 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광제어 부재는 제1 굴절률을 갖는 복수 개의 상기 제1 광학부; 및
    상기 제1 굴절률 보다 작은 제2 굴절률을 가지며, 상기 제1 광학부들 사이를 채우는 제2 광학부; 를 포함하는 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광제어 부재는 상기 편광 부재에 인접하여 배치된 보조 광제어 부재를 더 포함하고,
    상기 보조 광제어 부재는 장축의 연장 방향이 상기 액정 표시 패널의 표시면에 대한 법선 방향과 평행한 보조 광학부를 포함하는 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 배향막 을 더 포함하고, 상기 제1 배향막의 러빙 방향은 상기 제1 방향과 평행한 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 배향막의 러빙 방향은 상기 제2 방향과 평행하거나 수직한 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기판은 줄기부 및 상기 줄기부에서 돌출되어 연장된 복수의 가지부들을 포함하는 화소 전극을 더 포함하고,
    상기 가지부들의 연장 방향은 상기 제1 방향과 평행한 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가지부들의 연장 방향은 상기 제2 방향과 평행하거나 수직한 표시 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 제2 기판에 인접하여 배치된 제2 액정 분자를 더 포함하고,
    상기 제2 기판 상으로 투영된 상기 제2 액정 분자의 장축의 배향방향과 상기 제1 방향 사이의 사이각은 60° 이상 90° 이하인 표시 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 컬러필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기판은 상기 반사층 상에 배치된 컬러필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 반사층을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 제1 기판에 인접하여 배치되고 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축이 제1 방향으로 배열된 액정 분자; 를 포함하는 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널 상에 배치되고, 상기 제1 기판 상으로 투영된 장축이 상기 제1 방향과 평행한 제1 광학부를 포함하는 광제어 부재; 및
    상기 광제어 부재 상에 배치되고 상기 제1 방향과 평행하거나 또는 직교하는 제2 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제2 방향은 평면상에서 상기 액정 표시 패널의 표시면의 가로 방향과 평행한 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 수직인 표시 장치.
  21. 서로 마주하는 상부기판과 하부기판, 및 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 상부기판에 인접하여 배치되고 제1 방위각을 갖는 액정 분자를 포함하는 반사형 액정 표시 패널;
    상기 반사형 액정 표시 패널 상에 배치되고 상기 제1 방위각의 방향과 평행한 방향의 제2 방위각을 갖는 로드(rod)를 포함하는 광제어 부재; 및
    상기 광제어 부재 상에 배치되고 상기 제1 방위각의 방향과 수직인 방향의 투과축을 갖는 편광자를 포함하는 편광 부재; 를 포함하는 표시 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제2 방위각은 상기 제1 방위각과 동일한 표시 장치.
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