KR100357315B1 - 반사형 칼라액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 전극(3)을 갖는 제 1 기판(1)과, 제 2 전극(4)을 갖는 제 2 기판(2)과, 그 제 1, 제 2 기판(1,2)의 한쪽에 설치한 복수색의 필터로 이루어지는 칼라 필터(7)와, 제 1, 제 2 기판의 사이에 봉입되고 180°∼270°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)에 의하여, STN 액정소자(20)를 구성한다. 그 STN 액정소자(20)의 시인측이 되는 제 2 기판(2)의 외측에 위상차판(12)과 편광판(11)을 순차 설치하고, 제 1 기판(1)의 외측에 확산층(13)과 반사형 편광판(14)과 광흡수층(15)과 순서대로 설치한다. 그리고, 칼라 필터(7)를 감광성수지에 안료를 5 내지 20% 배합한 칼라 레지스터에 의해서 형성하고, 최대투과율이 80% 이상이며 또한 최소투과율이 20%∼50%이고, 두께가 0.5㎛∼2.0㎛이 되도록 한다.

Description

반사형 칼라액정표시장치{REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
종래의 반사형 액정표시장치로서는 TN(트위스티드네마틱)액정소자나, STN(슈퍼트위스티드네마틱)액정소자를 사용하여, 흑백(단색화)표시를 하는 것이 주로 쓰이고 있다. 그러나, 근년은 칼라화의 요구가 강해지고, 칼라 필터를 내재한 반사형 칼라액정표시장치의 개발이 활발하게 행해지고 있다.
칼라 필터를 내재한 반사형 액정표시장치는 크게 나누어, 이하의 3개로 분류된다.
제 1 종래예는 편광판을 전혀 쓰지 않은 액정 모드를 쓴다. 액정재료에 흑색의 염료를 혼합한 게스트호스트방식이나, 액정재료를 고분자 폴리머 중에 분산시킨 폴리머분산방식 등이 있다. 어느 방식도 편광판을 쓰지 않기 때문에, 밝기는 양호하지만, 콘트라스트가 낮고, 실용화에는 이르고 있지 않다.
게스트호스트방식을 쓴 종래예는 예컨대 특개소59-198489호 공보에 개시되어 있다. 또한, 폴리머분산방식을 쓴 종래예는 예컨대 특개평5-241143호 공보에 개시되어 있다.
제 2 종래예는 1장의 편광판을 이용하여, 반사판을 액정표시장치의 안쪽에 내재시킨 것이다. 이 방식은 또한 2개의 타입에 나누어지고, 경면의 내재반사판을 이용하여, 그 표면에 확산층을 형성하는 타입과, 산란성을 갖게 한 반사판을 쓰는 타입이 있다. 어느 타입도, 편광판이 1장밖에 없기 때문에 밝기는 양호하지만, 역시 콘트라스트가 낮다.
또한, 경면의 내재반사판을 쓰는 타입으로서는, 입사광의 정반사방향은 밝지만, 그 이외의 각도에서는 급격히 어둡게 되고, 시야각 특성이 대단히 나쁘다. 또 한쪽의 산란성을 갖게 한 반사판을 쓰는 타입의 경우, 산란성의 제어가 어렵고, 또한 제조공정도 복잡하게 된다. 이 1장의 편광판을 쓴 반사형 액정표시장치의 종래예는, 예컨대, 특개평3-223715호 공보에 개시되고 있다.
제 3 종래예는 2장의 편광판을 이용하여, 통상의 흑백용 액정표시장치에 칼라 필터를 대비한 액정표시장치이다. 편광판을 2장 사용하고 있기 때문에, 콘트라스트는 양호하고, 어두운 것이 결점이지만, 반사형 편광판을 아래편광판에 쓰는 것에 따라 밝기가 개선되고, 실용화가 검토되고 있다. 이 반사형 편광판을 쓴 종래예는, 예컨대, 특개평10-3078호 공보에 공개되어 있다.
또한, 종래의 백라이트 조명을 쓰는 투과형 칼라액정표시장치로서는, 감광성수지에 안료를 25%∼40% 배합한 칼라 레지스터에 의해서 형성된 두께가 0.5㎛∼1.5㎛의 칼라 필터를 사용하고 있다. 그리고, 칼라 필터의 분광 스펙트럼에 있어서, 각 색깔마다 가장 높은 투과율을 최대투과율로 정의하여, 가장 낮은 투과율을 최소투과율과 정의하면, 최대투과율은 80%∼90% 정도이고, 최소투과율은 10% 이하이었다.
이에 대하여, 상기 제 3 종래예의 반사형 칼라액정표시장치에서는 밝기를 개선하기 위해서, 칼라 필터의 최대투과율을 90% 이상으로 하고, 최소투과율도 20%이상으로 높게 해야하며, 그렇게 하기 위하여 칼라필터의 두께를 0.2㎛ 이하로 하고 있다.
그러나, 칼라 필터의 두께가 얇아지면, 액정소자를 구성하는 유리기판과의 밀착성이 저하하고, 그 결과 칼라 필터가 벗겨지는 경우가 발생하거나, 또는 에칭공정으로 소망폭보다 가늘어져 버린다는 문제가 생긴다.
또한, 종래의 STN 액정소자를 쓴 반사형 칼라액정표시장치는 복굴절성을 완전하게는 보정할 수 없기 때문에, 흰색조가 노란색을 띠고, 색밸런스도 매우 나빴다.
이 발명은 반사형의 액정표시장치에 관하여, 특히 칼라 필터를 내재하여 다색표시가 가능한 반사형 칼라액정표시장치에 관한 것이다.
도 1은 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 1 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 2는 마찬가지로 그 칼라 필터와 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도,
도 3은 마찬가지로 그 STN 액정소자와 반사형 편광판의 배치관계의 설명도,
도 4는 마찬가지로 그 흡수형 편광판과 위상차판의 배치관계의 설명도,
도 5는 도 1에 나타낸 반사형 칼라액정표시장치에 있어서의 칼라 필터의 분광특성을 나타내는 선도,
도 6은 도 1에 나타낸 반사형 칼라액정표시장치로부터 칼라 필터를 제거한 경우의 온상태와 오프상태에서의 분광특성을 나타내는 선도,
도 7은 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 2 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 8은 마찬가지로 그 칼라 필터와 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도,
도 9는 마찬가지로 그 STN 액정소자와 반사형 편광판의 배치관계의 설명도,
도 10은 마찬가지로 그 흡수형 편광판과 뒤틀림 위상차판의 배치관계의 설명도,
도 11은 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 3 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 12는 마찬가지로 그 칼라 필터와 제 1, 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도,
도 13은 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 4 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 14는 마찬가지로 그 칼라 필터와 제 2 전극과 반사층의 형상예를 나타내는 평면도이다.
이 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 칼라 필터가 벗겨지는 일없이, 밝고 고색상의 표시가 가능한 반사형 칼라액정표시장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, STN 액정소자를 쓴 반사형 칼라액정표시장치라도, 흰색조가 양호하고,또한 색밸런스도 잘 조화되도록 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치는 상기의 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같이 구성한다.
제 1 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과, 제 2 전극을 갖는 투명한 제 2 기판과, 그 제 1, 제 2 기판중의 어느 한쪽에 설치한 복수색의 필터로 이루어지는 칼라 필터와, 제 1, 제 2 기판의 사이에 봉입되어 180°∼270°트위스트배향하고 있는 네마틱액정에 의하여 STN 액정소자를 구성한다.
그 STN 액정소자의 시인측(視認側)이 되는 상기 제 2 기판의 외측에 편광판을 설치하고, 그 편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에 1장 혹은 복수장의 위상차판을 설치한다. 또한, 상기 STN 액정소자의 제 1 기판의 외측에, 확산층과 반사형 편광판과 광흡수층을 순차 설치한다.
그리고, 상기 칼라 필터를 감광성수지에 안료를 5% 내지 20% 배합한 칼라 레지스터에 의해서 형성하고, 그 최대투과율이 80% 이상이며 또한 최소투과율이 20%∼50%이고, 두께가 0.5㎛∼2.0㎛이 되도록 한 것이다.
이와 같이, 칼라 필터로서, 안료분산 타입으로 그 안료농도가 종래의 칼라 필터(안료를 25% 내지 40% 배합)보다 얇은 것을 사용함으로써, 칼라 필터의 두께를 얇게 하지 않고도, 밝은 표시가 가능하게 된다.
또한, 칼라 필터의 두께가 종래의 투과형 칼라액정표시장치의 칼라 필터와 같은 정도이기 때문에, STN 액정소자의 유리기판과의 밀착력이 강하게 되고, 칼라 필터의 벗겨져 결함이 생기는 일이 없게 되며, 에칭시에 칼라 필터의 폭이 가늘게되는 일도 없게 되어, 밝고 고색상의 칼라표시가 가능하게 된다.
또한, 상기 위상차판의 연신방향의 굴절율을 nx, 해당 연신방향에 직교하는 방향의 굴절율을 ny, 두께 방향의 굴절율을 nz와 정의하였을 때, nx>nz>ny의 조건을 만족하는 소위 Z타입의 위상차판을 쓰는 것에 의해, 시야각이 개선되어, 주변에서의 입사광이 유효히 이용되기 때문에, 보다 밝은 표시가 얻어진다.
상기 편광판과 제 2 기판과의 사이에, 상기 위상차판을 대신하여 뒤틀림 위상차판을 설치하여도 좋다.
상기 칼라 필터로서 빨간색 필터, 초록색 필터 및 파란색 필터로 이루어지는 것, 혹은 시안 필터, 진홍색 필터 및 노란색 필터로 이루어지는 것을 사용하면 좋지만, 2색 혹은 4색 이상의 필터로 이루어지는 것을 사용할 수도 있다.
빨간색 필터, 초록색 필터 및 파란색 필터로 이루어지는 칼라 필터를 사용하는 경우, 그 각 색깔의 필터의 최대투과율이,
파란색 필터> 초록색 필터> 빨간색 필터
의 순서가 되도록 하면, 칼라 필터단독으로는 파란색을 띠게 되는데, STN 액정의 특성이 노란색에 가깝기 때문에, 그 조합에 의한 색밸런스가 잘 이루어져, 양호한 흰색표시가 가능하게 된다.
또한, 빨간색 필터, 초록색 필터, 파란색 필터로 이루어지는 칼라 필터에 있어서의 각 색깔의 필터의 틈에, 파란색 필터에 의한 차광층을 형성하도록 하여도, STN 액정에 의한 흰색표시화소에, 화소사이에서 파랑 빛이 들어감으로써, 색밸런스가 양호한 흰색표시가 가능하게 된다.
상기 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 광흡수층을 대신하여 반투과형 광흡수층을 형성하고, 그 반투과형 광흡수층에 대하여 상기 반사형 편광판과 반대측에 백라이트를 형성함으로써, 야간 등의 어두운 환경에서도, 백라이트의 점등에 의해 밝은 표시가 가능하게 된다.
또한, 상기 STN 액정소자의 시인측이 되는 상기 제 2 기판과 그 외측에 형성한 편광판과의 사이에, 1장 혹은 복수장의 위상차판과 확산층을 마련하고, 그 STN 액정소자로서, 상기 제 1 기판에 칼라 필터를 투과한 빛을 반사하는 반사층을 대비한 것을 사용하여, 그 제 1 기판의 외측에는 어떤 것도 설치하지 않도록 할 수도 있다.
그 경우에, STN 액정소자내에 설치하는 복수색의 필터로 이루어지는 칼라 필터도 상술한 바와 마찬가지다.
발명을 보다 상세히 설명하기 위해서, 첨부도면에 따라서 이 발명의 최선의 실시의 형태를 설명한다.
〔제 1 실시의 형태: 도 1 내지 도 6〕
우선, 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 1 실시형태에 관해서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1은 그 반사형 칼라액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도로, 도 2는 그 칼라 필터와 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3과 도 4는 그 각 구성요소의 배치관계를 나타내는 평면도이고, 도 5는 칼라 필터의 분광특성을 나타내는 선도, 도 6은 도 1에 나타낸 반사형 칼라액정표시장치로부터 칼라 필터를 제거한 경우의 온상태와 오프상태에서의 분광특성을 나타내는 선도이다. 이 제 1 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 두께 0.5mm의 유리판으로 이루어지는 투명한 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 시일재(5)에 의해서 일정한 간격을 유지하여 맞붙여져, 그 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 사이에 225°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)을 봉입하여 끼워두며, STN 액정소자(20)를 구성하고 있다.
그 제 1 기판(1)의 내면에는 산화인듐주석(이후「ITO」라고 약칭한다)으로 이루어지는 투명한 제 1 전극(3)이 지면에 수직방향에 간격을 두고 스트라이프형상으로 형성되어 있다.
또한, 제 2 기판(2)의 내면에는 안료분산법으로 형성한 두께 1.0㎛의 칼라 필터(7)와 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛의 보호막(8)이 형성되고, 그 보호막(8)상에 ITO로 이루어지는 제 2 전극(4)이 형성되어 있다.
STN 액정소자(20)의 시인측이 되는 제 2 기판(2)의 외측(도 1에서는 위쪽)에, 보통의 편광판인 투과축과 흡수축을 갖는 흡수형 편광판(이하 단지「편광판」이라 함)(11)을 설치하고, 그 편광판(11)과 제 2 기판(2)과의 사이에 위상차판(12)을 설치하고 있다. 또, 편광판(11)은 투과율이 46% 정도의 것, 위상차판(12)은 위상차값(Rf)이 Rf=0.55㎛ 정도의 것이 좋다.
또한, STN 액정소자(20)의 시인측과 반대측이 되는 제 1 기판의 외측(도 1에서는 아래쪽)에는 확산층(13)과 반사형 편광판(14)과 광흡수층(15)을 순서대로 배치한다.
이와 같이, 칼라 필터를 내재하는 STN 액정소자(20)와, 그 시인측에 배치한 편광판(11) 및 위상차판(12)과, 시인측과 반대측에 배치한 확산층(13)과 반사형 편광판(14)과 광흡수층(15)에 의하여, 반사형 칼라액정표시장치를 구성하고 있다.
여기서, 반사형 편광판(14)에 관해서 설명한다. 통상의 편광판은 빛을 투과하는 투과축과 흡수하는 흡수축을 가지는 흡수형 편광판이지만, 반사형 편광판(14)은 빛을 투과하는 투과축과 반사하는 반사축(투과축과 직교하는)을 가진다. 이 반사형 편광판(14)의 외측에 광흡수층(15)으로서 흑색인쇄를 하거나, 흑색 필름을 배치하면, 입사하는 직선편광의 편광방향이 투과축 방향이면 검정표시, 반사축 방향이면 흰색표시가 되고, 반사효율이 높기 때문에 밝은 흰색표시가 얻어진다.
이 반사형 편광판(14)의 표면은 경면이고, 입사광의 정반사방향은 밝지만, 그 이외의 각도에서는 어둡고, 시야각 특성이 나쁘다. 이 시야각 특성을 개선하기 위해서, 반사형 편광판(14)의 표면에 확산층(13)을 설치한다.
이 실시형태에서는, 표면에 확산층(13)으로서 점착제에 미립자를 분산시킨확산점착층을 형성하고, 이면에 광흡수층(15)으로서 흑색인쇄한 일체형의 반사형 편광판인 일본국 스미토모 3M사제품인 상품명 R-DF-B를 썼다. 이 반사형 편광판은 굴절율이 다른 다층박막으로 구성되어 있는데, 이외의 예컨대, 콜레스테릭액정 폴리머를 λ/4판으로 끼운 구성의 것이나, 홀로그램을 이용하는 반사형 편광판을 사용하여도 좋다.
위상차판(12)은 폴리카보네이트를 연신한 두께 약 70㎛의 필름으로, 연신방향의 굴절율을 nx, 직각방향의 굴절율을 ny, 두께 방향의 굴절율을 nz로 정의하면, nx>nz>ny로 되는, 소위 Z 타입의 위상차판으로, 아크릴계의 점착제로 편광판(11)과 일체화하고 있다. 이 Z 타입의 위상차판은 시각을 기울였을 때의 리터데이션 변화가 적고, 그 결과 액정표시장치의 시각특성도 개선한다.
칼라 필터(7)는 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)와 파란색 필터(B)의 3색의 필터로 구성되며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 일정폭의 세로 스트라이프형상으로 되어있다. 각 색깔의 필터의 폭은 제 2 전극(4)의 폭보다 넓게 하고, 틈이 생기지 않도록 해두었다. 칼라 필터(7)의 각 색깔의 필터의 사이에 틈이 생기면, 입사광이 증가하여 밝게는 되지만, 표시색에 흰색 빛이 혼색하여 색깔순도가 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.
다음에, 제 1 기판(1)의 두께와 색채의 관계를 설명한다. 칼라 필터(7)는 제 2 기판(2)의 안쪽에 배치되어 있고, 시인측에서의 입사광은 편광판(11)과 위상차판(12)과 제 2 기판(2)과 칼라 필터(7)와 네마틱액정(6)을 투과하고, 또한 제 1 기판(1)을 투과하고 나서 반사형 편광판(14)으로 반사되며, 두 번째, 제 1 기판(1), 네마틱액정(6), 칼라 필터(7)를 투과하여, 최종적으로는 편광판(11)을 투과하여 관찰자에게 도달한다.
그러나, 비스듬한 방향에서의 입사광은 제 1 기판(1)이 두꺼우면, 입사시에 투과한 칼라 필터(7)의 색깔과, 반사시에 투과하는 칼라 필터(7)의 색이 달라져 버리므로, 혼색에 의해 색상이 저하한다. 따라서, 제 1 기판(1)이 얇을수록, 비스듬한 방향으로부터의 입사광에 의한 혼색이 적고 양호한 색채가 얻어진다.
제 1 기판(1)의 두께를 여러가지로 바꾼 STN 액정소자(20)를 시작(試作)하여 본 바, 두께 0.5mm 이하로 양호한 색채가 얻어졌다. 제 1 기판(1)은 얇을수록 색채는 좋아지지만, 너무 얇으면 작업성이 저하하고, 강도도 약해지기 때문에, 0.1mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이 실시의 형태로서는, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)으로서, 어느 것이나 두께 0.5mm의 유리판을 썼다.
칼라 필터(7)는 밝기를 개선하기 위해서, 분광 스펙트럼에 있어서의 최대투과율이 되도록 높은 것이 바람직하고, 각 색깔의 필터의 최대투과율은 80% 이상이 좋고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 분광 스펙트럼에 있어서의 최소투과율도 20%∼50%로 높게 해야 한다.
이 칼라 필터(7)로서는 안료분산형, 염색형, 인쇄형, 전사형, 전착(電着)형 등을 쓸 수 있지만, 아크릴계나 PVA 계의 감광성수지에 안료를 분산시킨 안료분산형의 칼라 필터가, 내열온도가 높게 색깔순도도 좋기 때문에 가장 바람직하다.
이러한 고투과율의 안료분산형의 칼라 필터를 얻기 위해서, 종래는 감광성수지에 안료를 25%∼40% 배합한 칼라 레지스터를 스피너를 이용하여 제 2 기판(2)상에 도포하고, 노광공정과 현상공정을 행하여, 두께가 0.3㎛ 이하인 얇은 칼라 필터를 형성하고 있었다. 그러나, 칼라 필터의 두께가 얇으면, 제 2 기판(2)과의 밀착성이 나쁘게 되고, 칼라 필터가 부분적인 박리로 결함이 생기거나, 에칭되어, 칼라 필터의 폭이 가늘어지거나, 칼라 필터측테두리가 꺼끌꺼끌하게 되기도 하여, 안정된 형상이 얻어지지 않았다.
이 실시형태에서는, 감광성수지에 안료를 10%정도 배합한 칼라 레지스터를 씀으로써, 두께를 1.0㎛ 정도로 하면서, 분광 스펙트럼에 있어서의 최대투과율이 90% 이상으로, 최소투과율이 40% 정도의 칼라 필터(7)를 형성할 수가 있었다. 이 칼라 필터(7)는 밀착성이 양호하고, 폭도 일정하고, 틈이 없는 원하는 사이즈가 얻어졌다. 감광성수지에 대하는 안료의 배합비율은 10%에 한하지 않고, 두께 등과의 관계로 5% 내지 20%의 범위로 알맞은 비율로 한다.
이 실시형태로 채용한 칼라 필터(7)의 분광특성을 도 5에 나타낸다. 곡선(31B)은 파란색 필터(B), 곡선(32G)은 초록색 필터(G), 곡선(33R)은 빨간색 필터(R)의 분광특성을 나타낸다. 어떤 색깔의 필터도, 최대투과율은 약90%이고, 최소투과율은 25%∼40%로 설정하고 있다. 최소투과율이 20% 이하로서는 어두운 표시가 되고, 반대로 최소투과율이 50% 이상으로서는 색상이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.
감광성수지에 대한 안료농도를 조정함으로써, 이 실시형태에서 쓴 칼라 필터와 마찬가진 분광특성을 여러가지의 두께의 칼라 필터로 얻을 수 있지만, 칼라 필터의 두께가 0.5㎛ 이하에서는 제 2 기판(2)과의 밀착성이 저하한다. 반대로, 안료농도를 너무 엷게 하면, 칼라 필터의 두께가 2㎛ 이상이 되어, 3색의 필터의 두께에 얼룩이나 겹친 부분의 단차가 커지기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 칼라 필터의 두께는 0.5㎛∼2.0㎛ 정도가 좋고, 바람직하게는, 이 실시형태로 쓴 1.0㎛ 전후가 바람직하다.
ITO로 이루어지는 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 투과율도, 밝기의 점에서 중요하다. ITO의 시트 저항치가 낮을수록 막두께가 두껍게 되어, 투과율이 낮아진다. 제 1 전극(3)에는 데이터신호를 인가하기 때문에, 크로스토크의 영향이 적고, 시트 저항치가 100옴 정도의 ITO를 이용하여, 평균투과율을 약92%으로 한다.
제 2 전극(4)에는 주사신호를 인가하기 때문에, 크로스토크를 저하하기 위해서 시트 저항치가 10옴 정도의 ITO를 이용하여, 평균투과율은 약89%가 되지만, 이 실시형태와 같이, 적어도 한쪽의 기판에 투과율이 90% 이상인 투명전극을 씀으로써, 충분한 밝기가 얻어진다.
다음에, 각 구성부재의 배치관계를 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 1에 나타낸 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)측의 배향막을 수평축H-H에 대하여 우측위쪽 22.5°방향에 러빙처리함으로써, 네마틱액정(6)의 아래 액정분자배향방향(6a)은 반시계방향에 22.5°가 된다. 한편, 제 2 기판(2)측의 배향막을 수평축H-H에 대하여 우측아래쪽 22.5°방향에 러빙처리함으로써, 네마틱액정(6)의 위 액정분자배향방향(6b)은 시계방향으로 22.5°가 된다.
제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 사이에 끼워두게 되는 점도 20cp의 네마틱액정(6)에는 카이럴재라고 부르는 선회성 물질을 첨가하여 뒤틀림 피치(P)를 11㎛에 조정하고, 왼쪽회전 225°트위스트의 STN 액정소자(20)를 구성한다.
사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn은 0.15로, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 틈인 셀갭(d)은 5.6㎛로 한다. 따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)과의 곱으로 나타내는 STN 액정소자(20)의 Δnd 치인 Rs는 0.84㎛가 된다.
반사형 편광판(14)의 투과축(14a)은 도 3에 나타내는 수평축H-H를 기준반시계방향으로 70°로 배치하고, 편광판(11)의 투과축(11a)은 도 4에 나타내는 H-H수평축을 기준시계방향으로 70°에 배치하며, 위상차판(12)의 연신축(12a)은 마찬가지로 도 4의 수평축H-H를 기준반시계방향으로 60°에 배치하고 있다.
이상과 같이 구성되어 있는 이 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 전압무인가(오프)의 상태로서는 흰색표시가 되는 노멀리화이트 모드가 되고, 화소(제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)이 교차하는 부분)사이로부터도 빛이 입사하여, 밝은 표시가 얻어진다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 전압을 인가(온)하면, 네마틱액정(6)의 분자가 기동하여 검정표시가 된다. 색깔마다의 온과 오프를 조합하는 것에 따라, 풀 칼라표시가 가능하게 된다.
도 6은 도 1에 나타낸 반사형 칼라액정표시장치로부터 칼라필터(7)를 제거한 경우의 온상태와 오프상태에 있어서의 분광특성을 나타낸다. 곡선(35)은 오프상태로 흰색표시의 분광특성을 나타내며, 곡선(36)은 프레임주파수 120Hz에서 구동하였을 때의 온상태에서 검정표시의 분광특성을 나타낸다.
반사형 칼라액정표시장치로서는, 밝기를 개선하기 위해서, 오프시에는 곡선(35)에 나타낸 바와 같이 다소 노란색을 강하게 띠지만, 평균투과율이 가장 높아지도록 설계하고, 온(ON)시에는 곡선(36)에 나타낸 바와 같이, 모든 파장영역에서 거의 균등하게 빛을 차단하여 양호한 검정특성이 얻어지도록 한다.
또, 이 실시형태에 있어서는, 오프시의 흼을 개선하기 위해서, 칼라 필터(7)를 구성하는 각 색깔의 필터의 최고투과율을 도 5에 나타낸 바와 같이,
파란색 필터(B)>초록색 필터(G)>빨간색 필터(R)
의 순서로 함으로써, 칼라 필터(7) 단독으로는 파란색을 띠게 되지만, STN 액정소자(20)가 노란색에 가까운 특성과 맞춤으로써, 색밸런스를 개선할 수 있다.
또한 위상차판(12)으로서, nx>nz>ny인 Z 타입의 위상차판을 쓰는 것에 따라, 시야각 특성이 개선된다. 시야각 특성이 좋아짐으로써, 여러 방향에서의 빛이 입사할 수 있도록 되기 때문에, 그 결과, 표시가 밝아지고, 보다 양호한 반사형 칼라액정표시장치가 얻어진다.
STN 액정소자(20)의 응답속도가 빠른 경우, 구동주파수인 프레임주파수를 높게 함으로써 콘트라스트를 개선할 수 있다. 그러나, 프레임주파수가 너무 높으면, 크로스토크가 발생하기 때문에, 프레임주파수는 100Hz∼200Hz가 바람직하다. 이 실시형태에서는, 60Hz의 비디오신호를 일단 메모리에 기입, 그것을 2배의 속도로 읽어 내어, 프레임주파수는 120Hz에서 구동하였다.
이 실시형태에서는 상술한 바와 같이 편광판(11)과 Z 타입의 위상차판(12)과, STN 액정소자(20)와, 반사형 편광판(14)등으로 구성한 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 그 STN 액정소자(20)에, 두께가 1.0㎛ 정도이고, 최대투과율이 80% 이상이며 또한 최소투과율이 20%∼50%인 칼라 필터를 구비함으로써, 칼라 필터가 벗겨지는 결함 등이 없고, 밝고 고색상의 반사형 칼라액정표시장치를 얻을 수 있다.
〔제 1 실시형태의 변형예〕
상술한 제 1 실시형태에서는, STN 액정소자로서 225°트위스트로 Rs= 0.84㎛인 STN 액정소자(20)를 썼지만, 180°∼270°트위스트로, Rs=0.7∼1.0㎛인 STN 액정소자를 쓰더라도, 편광판(11)과 위상차판(12)과 반사형 편광판(14)의 배치각도를 최적화함으로써, 동일한 반사형 칼라표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에서는, 칼라 필터(7)로서, 빨간, 초록, 파랑의 3색의 필터로 이루어지는 것을 썼지만, 시안, 노란색, 진홍색의 3색의 필터로 이루어지는 칼라 필터를 쓰더라도, 마찬가지로, 안료농도를 조정함으로써, 두께가 1㎛ 정도이고, 최고투과율이 80% 이상이며 또한 최소투과율이 20%∼50%인 칼라 필터를 얻을 수 있어, 그 칼라 필터를 STN 액정소자내에 배설하여도 밝은 칼라표시가 가능하다.
또한, 제 1 실시형태에서는 투과율46%의 편광판(11)을 썼지만, 양호한 밝기를 얻기 위해서는, 투과율 45% 이상이고 편광도 95% 이상인 편광판을 쓰는 것이 바람직하다. 물론, 투과율 45% 미만의 편광판이라도, 표시는 다소 어두워지지만 사용가능하다.
또한, 제 1 실시형태에서는 위상차판(12)을 1장 설치하였지만, 복수장의 위상차판을 쓰는 것도 가능하다. 복수장의 위상차판을 이용하여, 배치각도와 위상차값을 최적화함으로써, 더욱 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 실시형태로서는 위상차판(12)을 제 2 기판(2)과 편광판(11)의 사이에 설치하였는데, 제 1 기판(1)과 확산판(13)의 사이에 설치하더라도, 같은 효과가 얻어진다.
〔제 2 실시형태: 도 7 내지 도 10〕
다음에, 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 2 실시의 형태에 관해서 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 7은 그 반사형 칼라액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이고, 도 8은 그 칼라 필터와 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도이다. 또한 도 9와 도 10은 그 각 구성요소의 배치관계를 나타내는 평면도이다. 이들 도에 있어서, 제 1 실시형태의 도 1 내지 도 4에 해당하는 부분에는 동일한 부호를 붙여둔다.
이 제 2 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 도 1에 나타낸 제 1 실시형태에 있어서의 위상차판(12)을 대신하여, 편광판(11)과 제 2 기판(2)의 사이에 뒤틀림 위상차판(23)을 설치한 점과 STN 액정소자(21)의 트위스트각이 제 1 실시형태에 있어서의 STN 액정소자(20)와 다른 점, 편광판(11)의 바깥표면에 무반사층(24)을 구비하는 점, 제 1 실시형태에 있어서의 광흡수층(15)을 대신하여, 반투과형 광흡수층(25)과 백라이트(26)를 설치한 점 및 칼라 필터(17)에 파란색 필터(B)에서 형성한 차광층(9)을 설치한 점이, 제 1 실시의 형태의 반사형 칼라액정표시장치의 구성과 다르다.
즉, 이 제 2 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 도 7에 나타낸 바와 같이, ITO로 이루어지는 제 1 전극(3)이 형성되어 있는 두께 0.5mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(1)과, 칼라 필터(17)와 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛의 보호막(8)과 ITO로 이루어지는 제 2 전극(4)이 형성되어 있는 두께 0.5mm의 유리판으로 이루어지는 제 2 기판(2)과, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 일정한 간격을 유지하여 겨루게 하는 시일재(5)와, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 사이에 봉입되어 끼워두며, 좌회전 240°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(16)에 의하여, STN 액정소자(21)를 구성하고 있다.
STN 액정소자(21)의 제 1 기판(1)의 외측(도 7에서는 아래쪽)에는 확산층(13), 반사형 편광판(14), 반투과형 광흡수층(25) 및 백색 에렉트롤미넷센스(EL)판으로 이루어지는 백라이트(26)를 순차 배치하고 있다. 한편, 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에는, 뒤틀림 위상차판(23)과, 바깥표면에 무반사층(24)을 코트한 투과율 46%의 편광판(11)을 순차 배치하여, 반사형 칼라액정표시장치를 구성하고 있다.
반사형 편광판(14)으로서는 이면의 흑색인쇄층이 생략되고, 표면에 확산층(13)으로서 확산점착층을 형성한 일본국 스미토모 3M사가 제조한 제품명 R-DF-C를 쓴다. 반투과형 광흡수층(25)으로서는, 투과율 40%가 되도록 흑색염료로 염색한 폴리에틸렌텔레프타레이트(PET)필름을 반사형 편광판(14)의 이면에 접착한다.
뒤틀림 위상차판(23)은 뒤틀리는 성질을 가진 액정성고분자 폴리머를 트리아세틸셀룰로스(TAC)필름이나 PET 필름에 배향처리하고 나서 도포하고, 150℃정도의 고온으로 액정상태로 하여, 트위스트각을 조정한 뒤 실온까지 급냉하고, 그 뒤틀림상태를 고정화한 필름이다. 이 실시형태에서는 트위스트각(Tc)이 시계방향으로 220°이며, Δnd 인 Rc=0.61㎛의 우회전의 뒤틀림 위상차판(23)을 이용한다.
편광판(11)의 표면에 무기박막을 수층 증착한 반사율이 0.5% 정도의 무반사층(24)을 설치함으로써, 편광판(11)의 표면반사가 저하하여 투과율이 개선되어, 표시가 밝아진다. 또한 편광판(11)의 표면반사광이 줌으로써, 온상태시의 검정 레벨이 낮아져, 콘트라스트가 개선되기 때문에, 밝고 고색상의 반사형 칼라표시장치가 얻어진다.
그러나, 증착막은 비싸기 때문에, 최근은 1층∼2층의 유기재료를 코트한 도포타입의 무반사막이 개발되어 있고, 반사율은 1% 전후로 다소 높지만 저가격이고, 이들 무반사막이라도 무반사층(24)으로서 사용가능하다.
칼라 필터(17)는 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)와 파란색 필터(B)의 3색으로 구성되어, 이 실시형태에서는 도 8에 나타낸 바와 같이 세로 스트라이프형상이다. 제 2 전극(4)의 틈부분에는 파란색 필터(B)에서 형성한 차광층(9)을 설치하고 있다.
파란색 필터(B)의 폭을 널리 형성함으로써, 파란색 필터(B)와 빨간색 필터(R)의 틈이나, 파란색 필터(B)와 초록색 필터(G)의 틈의 차광층(9)이 되고, 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)의 사이에는 파란색 필터(B)에서 가는 차광층(9)을 형성하고 있다.
차광층(9)을 파란색 필터(B)에서 설치함으로써, 빨간색 필터(R)나 초록색 필터(G)의 형성위치가 어긋나더라도, 틈이 없기 때문에 색깔순도가 향상한다. 또한차광층(9)을 투과한 파란색 빛에 의해, 색밸런스가 개선하여 양호한 흰색표시가 얻어진다.
이 실시형태의 칼라 필터(17)에도 제 1 실시형태로 쓴 칼라 필터(7)와 같이, 감광성수지에 안료를 5%∼20%(바람직하게는 10% 정도)배합한 칼라 레지스터를 씀으로써, 두께 1.0㎛ 이면서, 도 5에 나타낸 제 1 실시형태의 칼라 필터의 분광 스펙트럼과 같이, 최대투과율이 90% 이상으로 또한 최소투과율이 25%∼40% 정도의 칼라 필터(17)를 형성하였다. 이 칼라 필터(17)는 밀착성이 양호하고, 폭도 일정하고 틈이 없는 원하는 사이즈의 것이 얻어졌다. 또한, 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)의 사이에 파란색 필터(B)에서 형성한 폭 10㎛의 차광층(9)도 아름다운 형상으로 형성할 수 있었다.
다음에, 이 반사형 칼라액정표시장치에 있어서의 각 구성부재의 배치관계를 도 9와 도 10을 사용하여 설명한다.
도 7에 나타낸 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)측의 배향막를 수평축H-H에 대하여 우측 위쪽으로 30°방향에 러빙처리함으로써, 네마틱액정(16)의 아래 액정분자배향방향(16a)은 반시계방향에 30°가 되고, 제 2 기판(2)측의 배향막을 수평축H-H에 대하여 우측 아래쪽 30°방향에 러빙처리함으로써, 네마틱액정(16)의 위 액정분자배향방향(16b)은 시계방향으로 30°가 된다.
점도 20 cp인 네마틱액정(16)에는 카이럴재라고 부르는 선회성물질을 첨가하고, 뒤틀림 피치를 11㎛에 조정하여, 좌회전의 트위스트각 Ts= 240°의 STN 액정소자(21)를 구성한다.
사용하는 네마틱액정(16)의 복굴절의 차 Δn은 0.15로, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 틈인 셀갭(d)은 5.6㎛으로 한다. 따라서, 네마틱액정(16)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)과의 곱으로 나타내는 STN 액정소자(21)의 Δnd값인 Rs는 0.84㎛이 된다.
반사형 편광판(14)의 투과축(14a)은 마찬가지로 도 9에 나타내는 수평축H-H를 기준으로서 시계방향에 5°로 배치하고, 편광판(11)의 투과축(11a)은 도 10에 나타내는 수평축H-H를 기준으로 하여 시계방향에 45°에 배치하여, 뒤틀림 위상차판(23)의 아래 분자배향방향(23a)은 마찬가지로 도 10의 수평축H-H를 기준으로 하여 반시계방향에 55°에 배치하고, 위 분자배향방향(23b)은 시계방향으로 85°에 배치하고, 우회전의 트위스트각 Tc=220°의 트위스트가 되어, STN 액정소자(21)와의 트위스트각의 절대치의 차를 ΔT로 하면, ΔT= Ts-Tc =20°로 되어 있다.
STN 액정소자(21)는 뒤틀림 위상차판(23)과 트위스트각의 절대치가 같은 경우, 요컨대 ΔT=0일 때에 가장 보정이 잘 되고, 오프상태로서는 양호한 흰색이 얻어지지만, 온상태일 때에 양호한 검정이 나오지 않고, 콘트라스트는 저하하기 때문에, 반사형 칼라표시장치용에는 알맞지 않는다. 셔터성능이 양호한 검정을 내기 위해서는, ΔT= 10°∼30°이 좋고, 특히 이 실시형태의 반사형 칼라표시장치에 사용한 ΔT=20°의 경우가 오프상태에서의 흰색 투과율이 높고, 또한 온상태시의 검정의 셔터성능도 좋고, 또한 시야각 특성도 양호하다.
이상과 같이 구성한 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 전압무인가(오프)상태에서는 흰색표시가 되는 노멀리화이트 모드가 되고, 화소 사이로부터도 빛이 입사하여, 밝은 표시가 얻어진다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 전압을 인가(온)하면, 네마틱액정(16)의 분자가 기동하여, 검정표시가 된다. 색마다의 온과 오프를 조합시킴으로써, 풀 칼라표시가 가능하게 된다.
또한, 이 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 반투과형 광흡수층(25)과 백라이트(26)를 대비하고 있기 때문에, 야간에서도 인식이 가능하다. 그러나, 백라이트(26)의 빛은 반사형 편광판(14)의 투과축방향의 편광성분을 투과하고, 반사축방향의 편광성분은 비투과가 되기 때문에, 흑백이 역전하는 반전표시가 된다. 따라서 액정표시장치에 인가하는 데이터신호를 백라이트(26)의 점등시에는 반전함으로써 정상적인 칼라표시를 얻을 수 있다.
이 실시형태로서는 무반사층(24)을 구비한 편광판(11)과, 뒤틀림 위상차판(23)과, STN 액정소자(21)와, 반사형 편광판(14)으로 구성한 반사형 칼라액정표시장치에, 두께가 1.0㎛ 정도이고, 최대투과율이 80% 이상이고, 또한, 최소투과율이 20∼50% 칼라 필터를 구비하는 것으로, 칼라 필터가 벗겨져서 생기는 결함 등이 없고, 밝고, 고색상의 반사형 칼라액정표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 이 실시형태로서는 칼라 필터(17)의 각 색깔의 필터의 틈에, 파란색 필터(B)에서 형성한 차광층(9)을 마련함으로써, 색밸런스와 색상이 더욱 좋아지고, 또한, 반투과형 광흡수층(25)과 백라이트(26)를 구비함으로써, 야간에서도 인식이 가능한 반사형 칼라액정표시장치를 제공할 수 있다.
〔제 2 실시형태의 변형예〕
상기 제 2 실시형태로서는 STN 액정소자로서 트위스트각 Ts= 240°으로 Rs= 0.84㎛의 STN 액정소자(21)를 이용하였는데, 180°∼270°트위스트이고, Rs=0.7∼1.0㎛의 STN 액정소자를 쓰더라도, 편광판(11)과 뒤틀림 위상차판(23)과 반사형 편광판(14)의 배치각도를 최적화함으로써, 같은 반사형 칼라표시장치가 얻어진다.
제 2 실시형태로서는 투과율 46%의 편광판(11)을 썼지만, 양호한 밝기를 얻기 위해서는, 투과율 45% 이상이고, 편광도 95% 이상의 편광판이 바람직하다. 물론, 투과율이 45% 미만의 편광판이라도, 표시는 다소 어두워지기는 하지만 사용가능하다.
또한, 제 2 실시형태에서는 뒤틀림 위상차판(23)으로서, 실온에서는 뒤틀림 상태가 고정화하고 있는 액정성 폴리머 필름을 썼지만, 액정분자의 일부를 쇠사슬상의 폴리머분자에 결합할수록 온도에 의해 Rc가 변화하는 온도 보상형 뒤틀림 위상차판을 쓰면, 고온에서의 밝기나 콘트라스트가 개선되어, 보다 양호한 반사형 칼라액정표시장치가 얻어진다.
또한, 제 2 실시형태에서는 백라이트(26)로서, 백색발광의 EL 판을 썼지만, 도광판에 3파장형의 형광등을 부착한 백라이트를 씀으로써, 더욱 양호한 색채를 얻을 수 있다.
〔제 3 실시형태: 도 11과 도 12〕
다음에, 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 3 실시의 형태에 관해서 도 11과 도 12를 참조하고 설명한다.
도 11은 그 반사형 칼라액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이고, 도 12는 그 칼라 필터와 제 1, 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도이다. 각 구성요소의 배치관계는 도 3 및 도 4에 나타낸 제 1 실시형태와 마찬가지이기 때문에 생략하고 있다. 이들의 도면에 있어서, 도 1 및 도 2와 해당하는 부분에는 동일의 부호를 붙여놓고, 그들 설명은 생략한다.
이 제 3 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 STN 액정소자를 구성하는 제 1 기판의 두께를 제 2 기판보다 얇게 한 것, 칼라 필터로서 모자이크배열의 칼라 필터(27)를 제 1 기판(31)의 제 1 전극(3)상에 설치한 것, 위상차판으로서 통상의 1축 연신타입의 것을 쓴 점 이외에는, 제 1 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치의 구성과 같다.
이 반사형 칼라액정표시장치는 도 11에 나타낸 바와 같이, ITO로 이루어지는 제 1 전극(3)의 위에 안료분산법으로 설치한 두께 1.0㎛인 칼라 필터(27)가 형성되어 있는 두께 0.4mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(31)과, ITO로 이루어지는 제 2 전극(4)이 형성되어 있는 두께 0.7mm의 유리판으로 이루어지는 제 2 기판(32)과, 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)을 일정한 간격을 유지하여 겨루게 하는 시일재(5)와, 그 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)의 사이에 봉입되고 끼워져 지지되어, 시계방향으로 225° 트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)에 의하여, STN 액정소자(22)를 구성하고 있다.
STN 액정소자(22)의 제 1 기판(31)의 외측(도 11에서는 아래쪽)에는, 확산층(13), 반사형 편광판(14) 및 광흡수층(15)을 순차 배치하고 있다. 또한, 제2 기판(32)의 외측(시인측)에는 1축 연신타입으로 위상차값 Rf=0.55㎛인 위상차판(18)과, 투과율 46%인 편광판(11)을 순차 배치하여, 반사형 칼라액정표시장치를 구성하고 있다.
반사형 편광판(14)에 관해서는 제 1 실시의 형태로 사용한 것과 동일하며, 표면에 확산층(13)으로서 점착제에 미립자를 분산시킨 확산점착층을 형성하고, 이면에 광흡수층(15)으로서 흑색인쇄층을 대비한 일체형의 반사형 편광판을 사용한다. 또한, 편광판(11)도 제 1 실시형태에서 사용한 것과 동일한 것이다.
제 1 기판(31)의 두께를 0.4mm과 제 1 실시형태에 있어서의 제 1 기판(1)(두께 0.5mm)보다 얇게 함으로써, 비스듬한 방향에서의 입사광에 의한 혼색이 더욱 저하하여, 제 1 실시형태보다 양호한 색상이 얻어진다. 또한, 제 2 기판(32)의 두께는 표시성능에의 영향은 없기 때문에, 생산성과 비용을 고려하여 0.7mm의 두께로 한다. 이와 같이 제 1 기판(31)의 두께만을 얇게 함으로써, 생산성을 저하시키지 않고, 양호한 반사형 칼라액정표시장치를 제공할 수 있다.
칼라 필터(27)는 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)와 파란색 필터(B)의 3색의 필터로 구성되고, 이 실시형태로서는 도 12도에 나타낸 바와 같이, 경사 모자이크배열로 하고, 각 색깔의 필터엘레먼트의 틈에는 제 2 실시형태의 경우와 같이, 파란색 필터(B)에서 형성한 차광층(9)을 형성하고 있다. 경사 모자이크배열로 함으로써, 도 12도에 있어서 상하방향의 입사광에 의해서도 혼색이 생기기 때문에 색상이 저하하지만, 이 실시형태에서는, 제 1 기판(31)의 두께를 0.4mm로 얇게 하였기 때문에, 색상의 저하는 적다.
또한 차광층(9)을 파란색 필터(B)에서 설치함으로써, 빨간색 필터(R)나 초록색 필터(G)의 형성위치가 어긋나더라도 틈이 비지 않기 때문에, 색깔순도가 향상한다. 또한, 차광층(9)을 투과한 파란색 빛에 의해 색밸런스가 개선되고, 양호한 흰색표시가 얻어진다.
또한, 칼라 필터(27)를 제 1 전극(3)상에 직접 형성함으로서, 제 1 실시형태에서 사용하고 있는 보호막(8)이 불필요하게 된다. 따라서, 제 1 전극(3)상에 칼라 필터(27)를 설치하면, 제 1 전극(3)에 인가한 구동신호가 칼라 필터(27)로 일부 손실하여 콘트라스트는 저하하지만, 저 비용화가 가능하게 된다.
또한, 위상차판(18)은 1축 연신타입이고, 굴절율은, nx>ny=nz가 된다. 그 때문에, 제 1 실시의 형태로 쓴 Z 타입의 위상차판(12)보다 시야각 특성은 저하하지만 저 비용화가 가능하게 된다.
이 실시형태로서는 편광판(11) 및 1축 연신타입의 위상차판(18)과, STN 액정소자(22)와, 반사형 편광판(14) 등으로 구성한 반사형 액정표시장치에, 두께 1㎛ 정도로, 최대투과율이 80% 이상으로 또한 최소투과율이 20% ∼50%의 모자이크배열의 칼라 필터(27)를 제 1 전극(3)상에 직접 설치함으로써, 칼라 필터가 벗겨지고 결함 등이 없고, 밝고 고색상으로, 저 비용의 반사형 칼라액정표시장치를 제공할 수 있다.
〔제 3 실시형태의 변형예〕
상기 제 3 실시형태로서는 칼라 필터(27)를 제 1 기판(31)의 제 1 전극(3)상에 형성하였지만, 제 2 기판(32)의 제 2 전극(4)의 위에 형성하여도 같은 반사형칼라표시장치가 얻어진다.
이 제 3 실시형태로서는 제 1 기판(31)으로서 두께 0.4mm의 유리기판을 사용하였지만, 제 1 기판(31)의 두께는 얇을수록 양호한 색채를 얻을 수 있다. 그러나, 너무 얇으면 작업성과 강도가 저하하기 때문에, 0.1mm∼0.5mm 정도의 두께가 좋다. 또한, 이 제 1 기판(31)에는 폴리에틸렌텔레프타레이트(PET)등의 플라스틱기판을 쓰더라도 같은 반사형 칼라표시장치가 얻어진다.
〔제 4 실시형태: 도 13과 도 14〕
다음에, 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치의 제 4 실시형태에 관해서 도 13과 도 14를 참조하여 설명한다.
도 13은 그 반사형 칼라액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이고, 도 14도는 그 칼라 필터와 반사층 및 제 2 전극의 형상예를 나타내는 평면도이다. 이들 도면에 있어서, 도 1 및 도 2와 해당하는 부분에는 동일의 부호를 붙였다.
이 제 4 실시형태의 반사형 칼라액정표시장치는 STN 액정소자(28)의 제 1 기판상(1)에 반사층(29)을 형성하고, 그 반사층(29)상에 칼라 필터(7)를 설치한 것과, 도 1에 있어서의 확산층(13)을 STN 액정소자(28)의 제 2 기판(2)과 위상차판(12)과의 사이에 이동하고, 반사형 편광판(14)과 광흡수층(15)이 불필요하다는 점이, 제 1 실시의 형태의 반사형 칼라액정표시장치의 구성과 다르다.
이 반사형 칼라액정표시장치는 도 13에 나타낸 바와 같이, STN 액정소자(28)와, 그 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에 순차 설치한 확산층(13)과, 위상차판(12)및 편광판(11)에 의해서 구성된다. 편광판(11)과 위상차판(12)은 아크릴계 점착제로 일체화되어 있다.
STN 액정소자(28)는 각각 두께 0.5mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 시일재(5)에 의해서 일정한 간격을 유지하여 맞붙여지며, 그 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 사이에, 반시계회전에 240° 트위스트배향하고 있는 네마틱액정(16)을 끼워 지지하고 있다.
그 제 1 기판(1)의 내면에 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.2㎛의 반사층(29)이 형성되고, 그 위에 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)와 파란색 필터(B)의 3색의 필터로 이루어지는 두께 1㎛의 칼라 필터(7)가 형성되고, 그것들을 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛인 보호막(8)이 덮고 있다. 또한, 그 보호막(8)상에 ITO로 이루어지는 제 1 전극(3)이 도 13에서 지면에 수직방향으로 간격을 두어 가로 스트라이프형상으로 형성되어 있다.
제 2 기판(2)의 내면에는, ITO로 이루어지는 제 2 전극(4)이 도 14에도 가상선으로 나타낸 바와 같이, 세로 스트라이프형상으로 형성되어 있다.
확산층(13)은 반사층(29)으로 반사된 빛을 산란시켜, 넓은 시야각으로 밝은 표시를 얻기 위해서 설치해두었다. 입사하는 빛은 되도록 전방으로 산란투과하고, 후방산란이 적은 쪽이 높은 콘트라스트를 얻을 수 있어 바람직하다.
여기서는 제 2 실시형태에서 이용된 것과 동일한, 두께 30㎛의 산란성 점착층을 확산층(13)으로서 이용하고, STN액정소자(28)와 위상차판(12)을 접착하는 점착제로서도 겸용하고 있다. 편광판(11)과 위상차판(12)은 제 1 실시형태에서 이용한 것과 동일하다.
칼라 필터(7)도 제 1 실시형태에서 사용한 것과 같고, 빨간색 필터(R)와 초록색 필터(G)와 파란색 필터(B)의 3색의 필터로 구성되어, STN 액정소자(28)의 제 1 기판(1)의 내면의 대략 전면에 형성된 반사층(29)상에, 도 14에 나타낸 바와 같이 제 2 전극(4)과 평행하게 겹치는 세로 스트라이프형상으로 형성되어 있다. 각 색깔의 필터의 폭은 제 2 전극(4)의 폭보다 넓게 형성하여, 틈이 생기지 않도록 하고 있다.
칼라 필터(7)의 각 색깔의 필터(R,G,B)의 사이에 틈이 생기면, 입사광이 증가하여 밝게는 되지만, 표시색에 흰색 빛이 혼색하여 색깔순도가 저하하기 때문에 바람직하지 않다.
이 칼라 필터의 감광수지에 대한 안료의 배합비율, 두께 및 최대투과율과 최소투과율 등도 제 1 실시형태의 칼라 필터와 동일하다.
이 실시형태로서는 제 1 기판(1)상에 알루미늄박막의 반사층(29)을 형성하고, 그 반사층(29)의 표면을 양극산화처리에 의해서 불활성화시킨 뒤, 감광성수지에 안료를 5%∼20%(10% 정도가 최적)배합한 칼라 레지스터를 스피너를 이용하여 제 1 기판(1)상에 도포한 후, 노광공정과 현상공정을 하여, 두께가 1㎛ 정도에서도 투과율이 높은 칼라 필터(7)를 형성하였다.
이 반사형 칼라액정표시장치에 의해서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 칼라 필터(7)와 반사층(29)이 밀착하고 있기 때문에, 비스듬한 방향으로부터의 입사광이라도 입사시와 반사시에 투과하는 칼라 필터의 색깔이 달라지는 등의 경우가 없고, 색상이 양호한 표시가 얻어진다.
이 실시형태의 칼라 필터로서, 시안 필터, 진홍색 필터 및 노란색 필터로 이루어지는 칼라필터를 사용하여도 좋고, 2색 혹은 4색 이상의 필터로 이루어지는 칼라 필터를 사용하는 것도 가능하다.
이 실시형태로서는, STN액정소자(28)로서 240°트위스트의 STN 액정소자를 썼지만, 트위스트각이 200°∼260°의 액정소자라도, 편광판(11)과 위상차판(12)의 배치각 및 위상차판(12)의 위상차값을 조정함으로써, 같은 반사형 칼라액정표시장치가 얻어진다.
또한, 이 실시형태로서는 1장의 위상차판(12)을 썼지만, 복수장의 위상차판을 쓰는 것도 가능하고, 그것에 의하여 더욱 양호한 콘트라스트가 얻어진다.
또한, 이 실시형태에서는 칼라 필터(7)를 제 1 기판(1)상에 설치하였지만, 제 2 기판의 안쪽에서, 제 2 전극(4)과 제 2 기판(2)의 사이에 칼라 필터(7)를 설치하는 것도 가능하다. 그러나, 칼라 필터(7)를 제 1 기판(1)에 설치하는 쪽이, 보호막(8)을 칼라 필터(7)의 평탄화와, 반사층(29)과 제 1 전극(3)과의 절연층에 겸하는 것이 가능하게 되기 때문에 바람직하다.
이 실시형태에서는 칼라 필터제조공정의 세정라인에서 견딜 수 있도록 반사층(29)으로서, 알루미늄박막의 표면을 양극산화처리로 불활성화시키었지만, 알루미늄박막상에 SiO2등이 투명한 산화막을 스퍼터법이나 CVD 법으로 형성하는 것도 가능하다. 또한 그 반사층(29)의 재질로서는, 알루미늄합금이나 은의 박막, 알루미늄과 무기산화물의 다층막을 쓰는 것도 가능하다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 이 발명에 의한 반사형 칼라액정표시장치는 칼라 필터가 박리하여 결함이 발생하는 일없이, 밝고 고색상의 칼라표시를 할 수 있다. 또한, 색밸런스가 양호한 흰색표시도 가능하게 된다.
따라서, 이 반사형 칼라액정표시장치는 표시의 색채화가 요구되는 각종 전자기기, 특히 손목 시계나, 휴대전화기, 휴대형 정보단말(PDA), 휴대형 게임기 등의 휴대형 전자기기, 퍼스널컴퓨터, 그 밖의 각종 칼라디스플레이 등에 널리 이용될 것으로 기대된다.

Claims (8)

  1. 제 1 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과, 제 2 전극을 갖는 투명한 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 한쪽에 설치한 복수색의 필터로 이루어지는 칼라 필터와, 상기 제 1, 제 2 기판의 사이에 봉입되고 180°∼270°트위스트배향하고 있는 네마틱액정으로 이루어지는 STN 액정소자와,
    해당 STN 액정소자의 시인측이 되는 상기 제 2 기판의 외측에 설치한 편광판과,
    해당 편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에 설치한 1장 또는 복수장의 위상차판과,
    상기 제 1 기판의 외측에 순서대로 설치한 확산층과 반사형 편광판과 광흡수층을 구비한 반사형 칼라액정표시장치이며,
    상기 1장 혹은 복수장의 위상차판 중, 적어도 1장은 그 연신방향의 굴절율을 nx, 해당 연신방향에 직교하는 방향의 굴절율을 ny, 두께 방향의 굴절율을 nz로 정의하였을 때, nx>nz>ny의 조건을 만족하는 위상차판이고,
    상기 칼라 필터는 최대투과율이 80% 이상으로 또한 최소투과율이 20%∼50%이고, 감광성수지에 안료를 5% 내지 20% 배합한 칼라레지스트에 의해서 형성되고, 두께가 0.5㎛∼2.0㎛인 것을 특징으로 하는 반사형 칼라액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항의 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 상기 편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에, 상기 위상차판에 대신하여 뒤틀림 위상차판을 설치한 반사형 칼라 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 칼라 필터가 빨간색 필터, 초록색 필터, 파란색 필터로 이루어지고, 그 각 색깔의 필터의 최대투과율이 파란색 필터>초록색 필터>빨간색 필터의 순서인 반사형 칼라액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 칼라 필터가 빨간색 필터, 초록색 필터, 파란색 필터로 이루어지며, 그 각 색깔의 필터의 틈에, 파란색 필터에 의한 차광층을 설치하고 있는 반사형 칼라액정표시장치.
  6. 제 1 항의 반사형 칼라액정표시장치에 있어서, 상기 광흡수층을 대신하여 반투과형 광흡수층을 설치하고, 해당 반투과형 광흡수층에 대하여 상기 반사형 편광판과 반대측에 백라이트를 설치한 반사형 칼라액정표시장치.
  7. 제 1 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과, 제 2 전극을 갖는 투명한 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 한쪽에 설치한 복수색의 필터로 이루어지는 칼라 필터와, 상기 제 1, 제 2 기판의 사이에 봉입되어 180∼270°트위스트배향하고 있는 네마틱액정으로 이루어지는 STN 액정소자와,
    해당 STN 액정소자의 시인측이 되는 상기 제 2 기판의 외측에 설치한 편광판과,
    해당 편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에 설치한 1장 또는 복수장의 위상차판과 확산층을 구비하며,
    상기 STN 액정소자는 상기 제 1 기판에 상기 칼라 필터를 투과한 빛을 반사하는 반사층을 구비한 반사형 칼라액정표시장치이며,
    상기 1장 혹은 복수장의 위상차판 중, 적어도 1장은 그 연신방향의 굴절율을 nx, 해당 연신방향에 직교하는 방향의 굴절율을 ny, 두께 방향의 굴절율을 nz로 정의하였을 때, nx>nz>ny의 조건을 만족하는 위상차판이고,
    상기 칼라 필터는 최대투과율이 80% 이상으로 또한 최소투과율이 20%∼50%이고, 감광성수지에 안료를 5% 내지 20% 배합한 칼라레지스트에 의해서 형성되고, 두께가 0.5㎛∼2.0㎛인 것을 특징으로 하는 반사형 칼라액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 칼라 필터가 빨간색 필터, 초록색 필터 및 파란색 필터의 3색의 필터, 또는 시안 필터, 진홍색 필터 및 노란색 필터의 3색의 필터의 어느 하나로 이루어지는 반사형 칼라액정표시장치.
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