KR100371758B1

KR100371758B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR100371758B1
Application number: KR10-2001-0006316A
Authority: KR
Inventors: 고바야시마사까즈
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2003-02-12
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: DE60110955D1; JP3727505B2; EP1130454B1; EP1130454A3; CN1311452A; KR20010085356A; EP1130454A2; TWI290253B; US6825899B2; DE60110955T2; US20010017678A1; CN1130588C; JP2001242457A

Abstract

(과제) 모아레 무늬의 발생을 방지함으로써, 색의 선명도 향상, 색 불균일의 감소, 색 분리의 명료화 등을 실현하여, 그 결과, 표시 화면의 컬러 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공한다.

(해결수단) 대향하는 한 쌍의 투명기판 (2, 3) 사이에 액정층 (15) 및 컬러 필터 (10) 가 형성된 액정표시 모듈 (16) 과, 액정표시 모듈 (16) 의 전면에 설치된 프론트라이트 (24) 를 구비하고, 컬러 필터 (10) 의 스트라이프 패턴과 프론트라이트 (24) 의 스프라이프 패턴 (23) 은 대략 직교하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 수퍼 트위스트 네마틱 복굴절 (STN : Super Twisted Nematic) 효과를 이용한 STN 형 컬러 액정표시장치 등의 반사형 액정표시장치에 이용하면 바람직한 액정표시장치에 관한 것이다.

종래부터 매질의 광학적 성질 변화를 이용한 수광형 (비발광형) 평판형 (플랫 패널) 표시장치로 2 장의 유리기판 등의 투명기판 사이에 액정층을 형성한 액정표시 모듈을 갖는 액정표시장치가 있다. 이 액정표시장치에는 배면측에 백라이트를 형성한 투과형, 전면으로부터 입사하는 광을 반사시키는 반사판을 형성한 반사형, 투과형 및 반사형을 겸비한 반투과형이 있다.

특히, 사무기기나 가전용 기기에서는 소자의 구성이 단순하고 구동기구가 간단하며 비용이 적게 든다는 등의 특징이 있는 단순 매트릭스 구조의 반사형 액정표시장치가 널리 이용되고 있다.

도 4 는 종래의 단순 매트릭스 구조의 STN 반사형 액정표시장치의 일례를 나타내는 부분 파단 사시도이며, 이 반사형 액정표시장치 (1) 는 한 쌍의 유리기판 (투명기판 ; 2, 3) 이 대향배치되어 상부기판이 되는 유리기판 (2) 의 상면에는 위상차판 (4) 및 편광판 (5) 이, 하면에는 SiO₂등으로 이루어지는 절연막 (6), ITO (Indium Tin Oxide) 막이나 NESA 막 등으로 이루어지는 투명전극 (7), 배향막 (8) 이 순차적으로 형성되고, 하부기판이 되는 유리기판 (3) 에는 금속막으로 이루어지는 반사층 (9), 스트라이프 형상 컬러 필터 (10), 컬러 필터 (10) 상을 평탄면으로 하는 평탄화막 (11), SiO₂등으로 이루어지는 절연막 (12), ITO 막이나 NESA 막 등으로 이루어지는 투명전극 (13), 배향막 (14) 이 순차적으로 형성되고 이들 배향막 (8, 14) 사이에 액정층 (15) 이 형성되어 액정표시 모듈 (16) 로 되어 있다.

이 액정표시 모듈 (16) 의 위쪽에는 유리기판 (투명기판 ; 17) 의 상면에 스트라이프 패턴인 단면이 대략 V 자 형상인 홈 (18) 이 다수 형성된 프론트라이트 (19) 가 소정 간격으로 설치되어 있다.

이 반사형 액정표시장치 (1) 에서는 도 5 에 나타낸 바와 같이 스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (19) 의 홈 (18) 이 이루는 각도 (θ) 가 0°∼50°범위가 되도록 설정되어 있다.

또, 다른 반사형 액정표시장치의 일례인 TFT (thin film transistor) 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치에서는 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도를 22.5°로 설정하고 있다.

도 1 은 본 발명 일 실시예에 따른 STN 형 반사형 액정표시장치를 나타낸 부분 파단 사시도,

도 2 는 본 발명 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 스트라이프 형상 컬러 필터와 프론트라이트의 홈이 이루는 각도를 나타낸 모식도,

도 3 은 본 발명의 일 실시예의 프론트라이트를 구비한 반사형 액정표시장치의 단면도.

도 4 는 종래의 단순 매트릭스 구조의 STN 반사형 액정표시장치의 일례를 나타낸 부분 파단 사시도,

도 5 는 종래의 반사형 액정표시장치에서 스트라이프 형상 컬러 필터와 프론트라이트의 홈이 이루는 각도를 나타내는 모식도.

*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*

1 : 반사형 액정표시장치 2, 3 : 유리기판 (투명기판)

4 : 위상차판 5 : 편광판

6 : 절연막 7 : 투명전극

8 : 배향판 9 : 반사층

10 : 스트라이프 형상 컬러 필터 11 : 평탄화막

12 : 절연막 13 : 투명전극

14 : 배향막 15 : 액정층

16 : 액정표시 모듈 17 : 유리기판 (투명기판)

18 : 홈 19 : 프론트라이트

21 : 반사형 액정표시장치 22 : 유리기판

23 : 홈 24 : 프론트라이트

그런데, 상술한 종래의 반사형 액정표시장치에서는, 스트라이프 형상 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (19) 의 홈 (18) 이 서로 각도 θ 만큼 기울어져 있기 때문에, 프론트라이트 (19) 로부터 액정층 (15) 을 향해 광 (L) 을 투영한 경우에 줄무늬의 회절상, 즉, 모아레 무늬 (M) 가 생겨 컬러 화질이 저하한다는 문제점이 있었다.

이 모아레 무늬 (M) 는 줄과 줄의 간격이 홈 (18) 의 간격보다 넓기 때문에, 특히 컬러 화상 상에 발생한 경우, 이 모아레 무늬 (M) 때문에 컬러 화질이 크게 저하되어, 경우에 따라서는 명료한 컬러 표시를 전혀 얻을 수 없게 될 우려가 있었다.

이처럼, 모아레 무늬 (M) 는 액정표시 모듈 (16) 의 컬러 색상, 명도, 채도 등에 커다란 영향을 미치기 때문에, 컬러 표시에서의 색의 선명도 저하, 색 불균일의 발생, 색의 분리가 불명료하다는 등의 문제점이 생기는 요인이 되어, 그 결과 컬러 화질이 저하하게 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 완성된 것으로, 모아레 무늬의 발생을 방지함으로써 색의 선명도 향상, 색 불균일의 감소, 색 분리의 명료화 등을 실현하고, 그 결과 표시 화면의 컬러 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 대향하는 한쌍의 투명기판 사이에 액정층 및 컬러 필터가 형성된 액정표시 모듈과, 그 액정표시 모듈의 전면에 부착된 프론트라이트를 구비하고, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴은 대략 직교하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다른 액정표시장치는, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도는 90 ±10°의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 다른 액정표시장치는, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴은, 복수의 스트라이프 형상 컬러 필터가 그 단변 방향으로 배열되고, 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴은 그 주면에 형성된 복수의 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 액정표시장치에서는 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 프론트라이트의 스트라이프 패턴을 대략 직교시킴으로써 프론트라이트로부터 액정층을 향하여 광을 투영한 경우에도, 줄무늬의 회절상, 즉 모아레 무늬가 생길 우려가 없어진다.

이로써, 모아레 무늬에 기인하는 액정표시 모듈의 컬러 색상, 명도, 채도 등에 대한 영향이 없어져, 컬러 표시에서의 색의 선명도 저하, 색 불균일의 발생, 색의 분리가 불명료하다는 등의 문제점이 발생할 우려가 없어져 표시화면의 컬러 화질이 향상된다.

또한, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도를 90 ±10°범위로 하면 모아레 무늬가 발생할 우려가 없어 표시화면의 컬러 화질이 더욱 향상된다.

여기서, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도를 90 ±10°범위로 한 것은, 상기 각도가 90 ±10°범위이면, 모아레 무늬를 육안으로 확인할 수 없고, 이 범위를 벗어나면 모아레 무늬를 육안으로 확인할 수 있어, 표시화면의 컬러 화질이 크게 저하하기 때문이다.

발명의 실시예

본 발명에 관한 액정표시장치의 일 실시예에 관하여 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예의 STN 형 반사형 액정표시장치 (21) 를 나타내는 부분 파단 사시도이며, 도 1 에서, 도 4 에 나타낸 액정표시장치와 동일한 구성요소에 관해서는 동일한 부호를 붙인다.

이 반사형 액정표시장치 (21) 는, 대향배치된 한 쌍의 유리기판 (2, 3) 사이에 액정층 (15) 이 형성되며, 또한 스트라이프 형상 컬러 필터 (10) 가 그 단변 방향으로 복수 개 배열된 액정표시 모듈 (16) 의 위쪽에 대향하여 유리기판 (22) 의 상면에 스트라이프 패턴인 단면이 대략 V 자 형상인 홈 (23) 이 다수 형성된 프론트라이트 (24) 가 설치되어 있다.

스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (24) 의 홈 (23) 이 이루는 각도 (θ) 는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 대략 직교, 바람직하게는 90 ±10°(80∼100°) 범위로 되어 있다.

도 3 은 프론트라이트 (면발광장치) 를 구비한 액정표시장치의 단면도이다.이 도면에 있어서, 액정표시장치 (25) 는 액정표시 유닛 (26) 과 이 액정표시 유닛 (26) 의 전면측에 배치되어 액정표시 유닛 (26) 을 조명하는 프론트라이트 (27) 로 개략 구성되어 있다. 프론트라이트 (27) 는 투명한 도광판 (28) 과 광원 (29) 으로 구성되어 있으며, 광원 (29) 은 도광판 (28) 에 광을 도입하는 측단면 (28a) 에 배치되어 있다.

도광판 (28) 은 상기 액정표시 유닛 (26) 의 표면영역의 전면측 (도 3 에서는 상면측) 에 배치되어 광원 (29) 으로부터 나온 광을 액정표시 유닛 (26) 에 조사하는 것으로, 투명한 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 기판 (30) 과 기판 (30) 의 하면 및 상면에 형성된 투명한 반사방지막 (31,32) 으로 구성되어 있다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (28) 의 하면 (액정표시 유닛 (26) 과 대향하는 면) 은 액정표시 유닛 (26) 을 조명하기 위한 광이 출사되는 출사면 (28b) 으로 되어 있고, 이 출사면 (28b) 과 반대측인 상면 (도광판 (28) 의 외면) 은 도광판 (28) 의 내부를 전파하는 광의 방향을 바꾸기 위한 반사면 (28c) 으로 되어 있다.

도광판 (28) 의 기판 (30) 을 구성하는 재료로는 아크릴계 수지 외에 폴리카보네이트계 수지, 에폭시 수지 등의 투명한 수지재료나 유리 등을 이용할 수 있다.

도광판 (28) 의 출사면 (28b) 은 액정표시 유닛 (26) 과 대향하여 배치되어 액정표시 유닛 (26) 을 조명하기 위한 광이 출사되는 면이며, 표면조도 (Ra) 가 10 ㎚ 이하인 평활한 면으로 되어 있다. 이 출사면 (28b) 상에 광의 반사를 방지하기 위한 반사방지막 (31) 이 형성되어 있다.

반사면 (28c) 에는 도광판 (28) 내부를 전파하는 광을 반사시켜서 전파방향을 바꾸기 위하여 출사면 (28b) 에 대해 경사져 형성된 제 1 사면부 (33) 와, 이 제 1 사면부 (33) 에 계속되는 제 2 사면부 (34) 로 이루어지는 쐐기형 홈 (35) 이 스트라이프 형상으로 복수 형성되어 있다. 상기 홈 (35) 을 구성하는 제 1 사면부 (33) 와 제 2 사면부 (34) 중 제 1 사면부 (33) 는 보다 급격한 경사각도로 형성되어 있다. 또, 이 반사면 (28c) 상에 광의 반사를 방지하기 위한 반사방지막 (32) 이 형성되어 있다.

도 3 에 나타낸 도광판 (28) 에서는 반사면 (28c) 의 형상을 쐐기형 홈 (35) 이 연속적으로 형성된 삼각파형상으로 하고 있으나, 그 외에도 인접하는 홈 (35) 사이에 출사면 (28b) 과 거의 평행한 평탄부를 형성한 사다리꼴이 연속되는 스트라이프 형상이나 반사면 (28c) 에 구면의 일부를 이루는 띠형 오목부를 복수 형성한 스트라이프 형상, 또는 구체(球體)의 일부를 이루는 띠형 볼록부를 복수 형성한 스트라이프 형상으로 할 수도 있다.

광원 (27) 으로는 냉음극관이나 유기 EL 소자, LED 또는 LED 와 봉형 도광체를 결합한 것 등, 도광판 (28) 의 측단면 (28a) 에 광을 균일하게 조사할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 바람직하게 이용할 수 있다.

액정표시 유닛 (26) 은 액정층 (36) 을 사이에 두고 대향하는 유리 등으로 이루어지는 제 1 기판 (37) 과 제 2 기판 (38) 을 실드재 (39) 로 접합 일체화하여 구성되어 있다. 상기 제 1 기판 (37) 의 액정층 (36) 측의 면에 금속의 반사막을 포함하는 반사층 (38) 과 컬러 필터층 (39), 배향막 등이 순서대로 적층되어 있고, 상기 제 2 기판 (22) 의 액정층 (23) 측의 면에는, 각각 배향막 (40) 등이 형성되어 있다. 이렇게, 액정표시 유닛 (26) 은 외부에서 입사한 광을 반사시키기 위한 반사층 (38) 을 구비한 반사형 액정표시 유닛으로 되어 있다. 또한, 컬러 필터층 (39) 은 도 3 의 전후방향에 홈 (34) 의 스트라이프 형상과 거의 직교하도록 복수열의 스트라이프 형상으로 형성되어 있다.

반사층 (38) 은 예를 들어 표면에 요철형상이 형성된 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 유기막 상에 알루미늄 또는 은 등으로 이루어지는 금속의 반사막을 스퍼터링 등으로 형성하고, 이 반사막과 유기막을 덮도록 컬러 필터층 (39) 에 의해 평탄화되어 있다.

이 액정표시장치에서는 스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (24) 의 홈 (23) 을 대략 직교, 바람직하게는 각도범위를 90 ±10°로 함으로써 프론트라이트 (24) 로부터 액정층 (15) 을 향해 광 (L) 을 투영한 경우에도 컬러 화상 상에 모아레 무늬가 발생할 우려가 없고, 컬러 화질이 저하할 우려가 없어진다. 따라서, 컬러 표시에서의 색의 선명도 저하, 색 불균일의 발생, 색의 분리가 불명료하다는 등의 문제점이 발생할 우려가 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 반사형 액정표시장치에 의하면, 스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (24) 의 홈 (23) 이 이루는 각도 (θ) 를 대략 직교, 바람직하게는 90 ±10°의 범위로 하였기 때문에, 컬러 화상 상에 모아레 무늬가 생길 우려가 없어져, 컬러 화질이 저하할 우려가 없다. 따라서, 컬러 표시에서의 색의 선명도 저하, 색 불균일의 발생, 색의 분리가 불명료하다는 등의 문제가 발생할 우려가 없어지며, 더 선명하고, 색 불균일이 없으며, 각색조를 명료하게 분리한 컬러 화상을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 반사형 액정표시장치의 일 실시예에 관하여 도면에 기초하여 설명하였으나 구체적인 구성은 본 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계의 변경 등이 가능하다.

예를 들어, 스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 와 프론트라이트 (24) 의 홈 (23) 이 이루는 각도 (θ) 는 모아레 무늬가 발생하지 않도록 90 ±10°범위로 설정되어 있으면 되고, 구체적으로는 스트라이프 형상의 컬러 필터 (10) 의 폭이나 인접하는 컬러 필터 (10) 와의 간격, 프론트라이트 (24) 의 홈 (23) 의 폭이나 인접하는 홈 (23) 과의 간격을 고려하여, 모아레 무늬가 발생하지 않는 최적의 각도 (θ) 를 적절히 설정하면 된다.

또, 컬러 필터의 스트라이프 패턴은 단변 방향으로 복수 개 배열된 스트라이프 형상 컬러 필터 (10) 로 하고, 프론트라이트의 스트라이프 패턴은, 유리기판 (22) 상면에 형성된 단면이 대략 V 자 형상인 홈 (23) 으로 하였으나, 이들 형상은 컬러 필터의 스트라이프 패턴이나 프론트라이트의 스트라이프 패턴의 형상의 일례를 나타낸 것에 불과하며, 액정표시장치의 종류에 따라 여러 가지 형상인 것을 실현할 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 STN 형 반사형 액정표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 이 반사형 액정표시장치는 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 프론트라이트의 스트라이프 패턴을 대략 직교시킨 구성이면 되고, STN 형 반사형 액정표시장치 외에 예를 들어 TFT 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치 등에도 적용할수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 액정표시장치에 의하면, 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 프론트라이트의 스트라이프 패턴을 대략 직교시켰기 때문에, 프론트라이트로부터 액정층을 향해 광을 투영한 경우에도 모아레 무늬가 발생할 우려가 없어져, 이 광의 간섭에 의한 액정표시 모듈 컬러의 색상, 명도, 채도 등에 대한 영향을 저지할 수 있다. 따라서, 컬러 표시에서의 색의 선명도 저하, 색 불균일의 발생, 색의 분리가 불명료하다는 등의 문제점을 방지할 수 있고, 표시화면의 컬러 화질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도를 90 ±10°범위로 하면, 모아레 무늬의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 표시 화면의 컬러 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에 의해, 모아레 무늬의 발생을 방지할 수 있고, 색의 선명도 향상, 색 불균일의 감소, 색 분리의 명료화 등을 실현할 수 있으며, 그 결과 표시화면의 컬러 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims

대향하는 한 쌍의 투명기판 사이에 액정층 및 컬러 필터가 형성된 액정표시 모듈, 및

상기 액정표시 모듈의 전면에 부착된 프론트라이트를 구비하고,

상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴은 대략 직교하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴과 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴이 이루는 각도는 90 ±10°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬러 필터의 스트라이프 패턴은, 복수의 스트라이프 형상 컬러 필터가 그 단변 방향으로 배열되고, 상기 프론트라이트의 스트라이프 패턴은 그 주면에 형성된 복수의 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.