KR20020082110A - 시각특성을 개량한 액정표시장치 및 이를 이용한휴대전자기기 - Google Patents

시각특성을 개량한 액정표시장치 및 이를 이용한휴대전자기기 Download PDF

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요시이가쯔마사
모리이께다쯔야
가노미쯔루
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알프스 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 다른 시각보다 밝게 보이는 특성을 갖는 액정표시장치를 제공한다.
액정층 (30) 을 사이에 두고 대향하는 기판 (10, 20) 의 한 쪽의 기판 (10) 의 내면측에 전극 및 배향막을 이 한 쪽의 기판 (10) 측부터 차례로 설치하고, 다른 쪽의 기판 (20) 의 내면측에 전극 및 배향막을 다른 쪽의 기판 (20) 측부터 차례로 설치한 액정 셀 (35b) 의 기판 (10) 의 외면측 또는 기판 (10) 과 이것의 내면측에 설치된 전극 (15) 사이에 반사체 (47) 를 설치하고, 기판 (20) 의 외면측에 위상차판 (27) 및 편광판 (28) 을 기판 (20) 측부터 차례로 설치하여 이루어지고, 이 액정표시장치 (3) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 ( α) 이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 액정표시장치 (3) 에 입사된 입사광이 반사체 (47) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내에 있도록 설정된 액정표시장치 (3).

Description

시각특성을 개량한 액정표시장치 및 이를 이용한 휴대전자기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY FOR IMPROVING VISUAL CHARACTERISTICS AND PORTABLE ELECTRONIC DEVICE USING THIS}
본 발명은 반사체를 구비한 액정표시장치 및 휴대전자기기에 관한 것으로서, 구체적으로는, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 다른 시각보다 밝게 보이는 시각특성을 갖는 액정표시장치 및 이러한 특성을 구비한 액정표시장치를 표시부에 구비한 휴대전자기기에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 표시형태에는 백라이트를 구비한 반투과형, 투과형이라고 불리는 것과, 반사형이라고 불리는 것이 있다. 반사형 액정표시장치는 태양광, 조명광 등의 외광만을 이용하여 백라이트 없이 표시하는 액정표시장치로, 예컨대 박형으로, 경량화, 저소비전력이 요구되는 휴대정보단말기 등에 많이 사용되고 있다. 또한, 반투과형 액정표시장치는 외광을 충분히 얻을 수 없는 환경에서는 백라이트를 점등시켜 투과모드로 동작하고, 외광을 충분히 얻을 수 있는 경우에는 백라이트를 점등시키지 않는 반사모드로 동작하는 것으로, 휴대전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터 (노트형 PC) 등의 휴대전자기기에 많이 사용되고 있다.
도 12 는 종래의 반투과반사형 액정표시장치의 예를 나타내는 단면도이다.
이 반투과반사형 액정표시장치는 하측 편광판 (70) 과 하측 위상차판 (73a)이 부착된 반사판 (71) 의 하측 위상차판 (73a) 상에, 반사모드 STN (Super-Twisted Nematic) 방식용 액정 셀 (72), 전방 산란판 (90), 상측 위상차판 (73b), 상측 편광판 (74) 이 하측 위상차판 (73b) 측부터 차례로 적층되고, 또한 반사판 (71) 의 하면측에 광원으로서 백라이트 (95) 가 구비된 개략 구성으로 되어 있다.
액정 셀 (72) 은 하측 유리기판 (75), 컬러 필터 (76), 하측 투명전극층 (78), 하측 배향막 (79), 이 하측 배향막 (79) 과 간극을 사이에 두고 대향 배치된 상측 배향막 (80), 상측 투명전극층 (81), 상측 유리기판 (82) 이 하측 편광판 (70) 측부터 차례로 적층되고, 상기 하측 및 상측의 배향막 (79, 80) 사이에 STN 액정층 (83) 이 배치된 개략 구성으로 되어 있다. 컬러 필터 (76) 와 하측 투명전극층 (78) 사이에는 실리카나 아크릴 수지로 이루어지는 오버코트층 (도시 생략) 이 설치되어 있다.
반사판 (71) 은 표면이 거울면 상태의 A1 막으로 구성되어 있고, 백라이트 (90) 를 사용시에 백라이트 광을 투과하기 위한 구멍 (71a) 이 형성되어 있다.
위상차판 (73a, 73b) 은 STN 액정을 투과하는 광의 위상차를 보상함으로써, 표시가 청색이나 노랑색으로 착색되는 것을 방지하기 위한 것이다.
전방 산란판 (90) 은 상측 편광판 (74), 상측 위상차판 (73b) 을 통해 입사된 입사광 (외광) 을 액정 셀 (72) 측에 산란시킴으로써, 입사광이 반사판 (71) 표면에서 반사된 반사광이 정반사의 방향 뿐만 아니라, 정반사 근방의 방향에도 반사되도록 하기 위해 설치된 것이다.
또, 종래의 반투과반사형 액정표시장치의 예로는 도 13 에 나타내는 것이 있다.
이 반사형 액정표시장치는 반사모드 STN (Super-Twisted Nematic) 방식용 액정 셀 (172) 상에, 제 1 위상차판 (173a), 제 2 위상차판 (173b), 편광판 (174) 이 상측 유리기판 (182) 측부터 차례로 적층되고, 또한 액정 셀 (172) 의 하면측에 광원으로서 백라이트 (195) 가 구비된 개략 구성으로 되어 있다.
액정 셀 (172) 은 하측 유리기판 (175), 반사체 (171), 오버코트층 (171c), 컬러 필터 (176), 오버코트층 (177a), 하측 투명전극층 (178), 하측 배향막 (179), 이 하측 배향막 (179) 과 간극을 사이를 두고 대향 배치된 상측 배향막 (180), 톱코트층 (177b), 상측 투명전극층 (181), 상측 유리기판 (182) 이 차례로 적층된 개략 구성으로 되어 있다.
반사체 (171) 는 반사면에 다수의 미세한 요철 (도 13 에서는 오목부 (171e) …) 이 불규칙하게 인접하여 형성되어 있는 것이다. 상기 요철의 형성방법으로는 예컨대, 감광성 수지층 등으로 이루어지는 수지 기재 (171a) 의 표면에 마스크 패턴을 통해 광을 조사하고, 현상처리에 의해 인접하는 다수의 미세한 구면형상 오목부를 형성하며, 이러한 구면형상 오목부가 다수 형성된 수지 기재 (171a) 의 표면에 알루미늄이나 은 등을 증착 또는 도금하여, 요철 (오목부 (171e) …) 을 갖는 금속막 (171b) 을 형성하는 방법 등이 알려져 있다.
금속막 (171b) 의 두께는 30 ㎚ 정도로 얇게 함으로써, 투과모드시에 백라이트 (195) 로부터의 광을 투과할 수 있도록 되어 있다.
상기 오목부 (171…) 의 형상은 내면이 구면형상으로 경사각 분포가 -20 도∼ +20 도의 범위이고, 깊이가 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내로 되고, 그 상호 거리는 인접하는 오목부간의 피치 (중심간의 거리) 가 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위내에서 흩어지도록 설정된 것이다.
그런데, 액정표시장치의 표시성능으로는 통상적으로 ① 해상도, ② 콘트라스트, ③ 화면의 밝기, ④ 색의 선명성, ⑤ 시야각 범위가 넓은 등의 시인성, 등이 양호한 것이 요구된다.
또, 휴대전화나 노트형 PC 등의 휴대정보단말기과 같이, 표시면을 비스듬하게 하여 사용하는 장치에 삽입된 액정표시장치는 도 14 에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향, 구체적으로는 법선방향 (P) 으로부터 l0 도의 범위내 방향에서 보이는 경우가 많다. 또, 일반적으로 관찰자 (사용자) 가 표시면 (화면) 을 볼 때의 주된 관찰방향 (α) 과 법선방향 (P) 이 이루는 각도 (θ) 는 0 도 내지 20 도의 범위가 많다.
도 14 는 액정표시장치로 이루어지는 표시부 (100) 가 본체 (105) 에 구비된 휴대전화를 사용하는 상태의 설명도이다. 도 14 에 있어서, P 는 표시부 (100) 의 표시면에 대한 법선, Q 은 입사광, ω0는 입사각도 (예컨대, 30 도) 이다. 또, R1은 입사각도 (ω0) 와 반사각도 (ω) 가 같을 때의 반사광 (정반사), R2는 반사각도 (ω) 가 입사각도 (ω0) 보다 작은 반사광, R3은 반사각도 (ω) 가 입사각도 (ω0) 보다 큰 반사광이다.
도면으로부터도 알 수 있듯이, 관찰자의 시점 (Ob) 은 통상적으로 법선방향 (P) 에 가까운 반사광 (R2) 의 방향, 보다 구체적으로는 법선방향 (P) 으로부터 10 도까지의 범위내의 방향으로 집중된다. 이에 비해 반사광 (Rl, R3) 은 표시면을 아래에서 쳐다보는 것과 같은 방향이 되어 보기 힘들다. 따라서, 관찰자의 이용의 편의를 생각하면, 넓은 시야각을 확보하는 동시에 정반사보다 반사각도가 작은 방향의 반사율을 보다 높게 하는 것이 요망된다.
그러나 도 12 에 나타낸 종래의 액정표시장치에 있어서는, 반사모드시는 전방 산란판을 설치하고 있지 않은 타입의 액정표시장치에 비해 입사광이 반사되는 범위가 넓어지지만, 입사광의 대부분은 정반사 및 그 근방의 방향으로 반사되기 때문에 (반사율의 피크는 정반사의 각도 또는 정반사의 근방의 각도에 있음), 정반사 및 그 주변의 방향에서 본 표시는 밝게 보이지만, 다른 방향에서 본 표시는 어둡게 보인다.
또, 도 13 에 나타낸 종래의 액정표시장치에서도 입사광의 대부분은 정반사 및 그 근방의 방향으로 반사되기 때문에 (반사율의 피크는 정반사의 각도 또는 정반사 근방의 양측의 각도에 있음), 정반사 및 그 주변의 방향에서 본 표시는 밝게 보이지만, 다른 방향에서 본 표시는 어둡게 보인다.
따라서, 종래의 반투과반사형 표시장치가 표시부에 구비된 휴대전화 등의 표시면을 보면, 앞에 서술한 바와 같이, 관찰자의 시점은 통상적으로 법선방향 (P) 에 가까운 방향으로 집중되기 때문에 표시가 어둡고, 또한 밝은 표시를 보려면 정반사 및 그 주변의 방향에서 표시를 보지 않으면 안되어, 상기와 같이 표시면을 아래에서 쳐다보는 것과 같은 방향이 되어 보기 힘들었다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 다른 시각보다 밝게 보이는 시각특성을 갖는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
또, 본 발명은 상기와 같은 특성을 갖는 액정표시장치를 표시부에 구비한 휴대전화, 노트형 PC 등의 휴대전자단말기 등의 휴대전자기기를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치의 부분단면구조를 나타내는 도면.
도 2 는 도 1 의 액정표시장치에 구비된 유기막과 금속반사막으로 이루어지는 반사체를 확대하여 나타낸 사시도.
도 3 은 본 실시형태의 액정표시장치와 비교예의 액정표시장치의 수광각과 반사율의 관계를 나타내는 그래프.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치의 부분단면구조를 나타내는 도면.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태의 반사형 액정표시장치의 부분단면구조를 나타내는 도면.
도 6 은 도 5 의 액정표시장치에 구비된 반사체를 확대하여 나타낸 사시도.
도 7 은 도 6 의 반사체의 표면에 형성된 일 오목부를 나타내는 사시도.
도 8 은 도 7 의 오목부를 나타내는 단면도.
도 9 는 도 6 의 반사체의 부분을 나타내는 단면도.
도 10 은 도 6 의 반사체의 일 오목부를 나타내는 단면도.
도 11 은 본 실시형태의 액정표시장치와 비교예의 액정표시장치의 수광각과반사율의 관계를 나타내는 그래프.
도 12 는 종래의 반투과반사형 액정표시장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 13 은 종래의 반투과반사형 액정표시장치의 그 밖의 예를 나타내는 단면도.
도 14 는 휴대전화에 구비된 반투과반사형 액정표시장치의 사용상태의 설명도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 2, 3 : 액정표시장치 1a : 표시면
5 : 백라이트 7, 47 : 반사체
10 : 기판 (한 쪽의 기판) 11 : 유기막 (기재)
12 : 금속반사막 (금속막) l2A, 63, 63a, 63b, 63c : 오목부
13 : 컬러 필터 14, 24 : 오버코트막
15, 25 : 투명전극층 (전극) 16, 26 : 배향막
18, 28 : 편광판 20 : 기판 (다른 쪽의 기판)
27 : 위상차판 30 : 액정층
35, 35a, 35b : 액정 셀 40 : 시일재
53 : 투명개재층 61 : 기재
P1: 법선방향 Ob1: 시점
θ1: 각도 α1: 관찰방향
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 대향하는 기판의 한 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 한 쪽의 기판측부터 차례로 설치하고, 다른 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치한 액정 셀의 상기 한 쪽 기판의 외면측 또는 상기 한 쪽의 기판과 이것의 내면측에 설치된 전극 사이에 반사체를 형성하고, 상기 다른 쪽 기판의 외면측에 위상차판 및 편광판을 상기 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치하여 이루어지고,
이 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정된 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 구성의 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 상기 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향으로부터 30 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지기 때문에, 반사광량은 관찰자의 시점에 가까운 방향의 분포도 높아져 실용의 시점 (視点) 에 있어서, 특히 상기 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
상기 구성의 본 발명의 액정표시장치에 있어서는 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 상기 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향으로부터 20 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지고, 반사광량은 관찰자의 시점에 가까운 방향의 분포도 높아지며, 게다가 반사광량이 높은 영역이 넓어지기 때문에, 실용의 시점에 있어서, 특히 상기 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
상기와 같은 특성을 구비하는 액정표시장치의 실현수단의 일례로는, 상기 반사체로서 기재상에 형성된 금속막 또는 기재의 표면에 광반사성을 갖는 복수의 오목부가 형성되고, 이들 오목부는 각각 오목부의 내면이 구면의 일부를 이루고, 또한 경사각 분포가 -30 도 ∼ +30 도의 범위에 형성되고, 상기 오목부의 깊이가 0. 1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 형성되며, 상기 복수의 오목부는 인접하는 오목부의 피치가 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 배치된 구성의 것을 사용함으로써 실현할 수 있다.
또, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 대향하는 기판의 한 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 한 쪽의 기판측부터 차례로 설치하고, 다른 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치한 액정 셀의 상기 한 쪽 기판의 외면측 또는 상기 한 쪽의 기판과 이것의 내면측에 설치된 전극 사이에 반사체를 설치하고, 상기 다른 쪽 기판의 외면측에 위상차판 및 편광판을 상기 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치하여 이루어지고,
이 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향으로부터 30 도보다 작은 범위내에 있도록 설정된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 상기 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향으로부터 30 도보다 작은 범위내의 반사광량이 많아지기 때문에, 반사광량은 관찰자의 시점에 가까운 방향의 분포가 높아져, 실용의 시점에 있어서, 특히 상기 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
상기 구성의 본 발명의 액정표시장치에 있어서는, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향으로부터 20 도의 범위내에 있도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 상기 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향으로부터 20 도의 범위내의 반사광량이 많아지고, 반사광량은 관찰자의 시점에 가까운 방향의 분포가 높아지며, 게다가 반사광량이 높은 영역이 넓어지기 때문에, 실용의 시점에 있어서, 특히 상기 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
상기와 같은 특성을 구비하는 액정표시장치의 실현수단의 일례로는, 상기 반사체로서 기재상에 형성된 금속막 또는 기재의 표면에 광반사성을 갖는 복수의 오목부가 형성되고, 이들 오목부는 각각 오목부의 일측부에서 경사각 (곡면상의 임의의 점에 있어서의 접평면과 기재표면이 이루는 각도의 절대값) 이 최대가 되도록 형성되고, 상기 오목부의 깊이가 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 형성되며, 상기 복수의 오목부는 인접하는 오목부의 피치가 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 배치된 구성의 것을 사용함으로써 실현할 수 있다.
또, 상기의 어느 한 구성의 본 발명의 액정표시장치에 있어서는, 상기 반사체가 기재와 그 위에 형성된 복수의 오목부를 갖는 금속막으로 이루어지는 경우에는, 상기 금속막의 두께를 8 ㎚ ∼ 20 ㎚ 의 범위내로 함으로써, 금속막의 두께가 얇아져 상기 반사체의 하방측에 형성된 백라이트로부터의 광의 투광성을 높일 수 있고, 광을 반사시키는 경우와 광을 투과시키는 경우의 양쪽에서 우수한 특성을 발휘하는 반투과반사형 액정표시장치로서 사용할 수 있다. 또, 상기 반사체가 복수의 오목부를 갖는 기재로 이루어지는 경우에는, 상기 기재의 두께를 8 ㎚ ∼ 20㎚ 의 범위내로 함으로써, 기재의 두께가 얇아져 상기 반사체의 하방측에 형성된 백라이트로부터의 광의 투광성을 높일 수 있고, 광을 반사시키는 경우와 광을 투과시키는 경우의 양쪽에서 우수한 특성을 발휘하는 반투과반사형 액정표시장치로서 사용할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 휴대전자기기는 상기 어느 한 구성의 본 발명 액정표시장치가 표시부에 구비된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 본 발명의 휴대전자기기에 의하면, 반사모드의 동작, 또는 반사모드와 투과모드 어느 동작에서나 표시면 (화면) 의 시각인식성이 우수한 휴대전화나 노트형 PC 등의 휴대전자기기를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 반투과반사형 액정표시장치의 단부를 포함하는 부분단면구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 1 에 있어서, 본 발명의 반투과반사형 액정표시장치 (1) 는 액정층 (30) 을 협지시켜 대향하는 투명한 유리 등으로 이루어지는 제 1 기판 (한 쪽의 기판) (10) 과, 제 2 기판 (다른 쪽의 기판) (20) 을 이들 2 장의 기판 (10, 20) 의 주연부에 고리형상으로 설치된 시일재 (40) 로 접착하여 일체화된 구성이다.
제 1 기판 (10) 의 액정층 (30) 측에는 차례로 반사체 (7) 와, 컬러 표시를 하기 위한 컬러 필터 (13) 와, 반사체 (7) 를 피복하여 보호하는 동시에 반사체 (7) 나 컬러 필터 (13) 에 의한 요철을 평탄화하기 위한 오버코트막 (14) 과, 액정층 (30) 을 구동하기 위한 투명전극층 (15) 과, 액정층 (30) 을 구성하는 액정분자의 배향을 제어하기 위한 배향막 (l6) 이 적층 형성되어 있다. 또, 제 2 기판 (20) 의 액정층 (30) 측에는 차례로 투명전극층 (25), 오버코트막 (24), 배향막 (26) 이 적층 형성되어 있다.
상기 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 과, 이들 기판 사이에 설치된 각 구성부재에 의해 액정 셀 (35) 이 구성되어 있다.
제 1 기판 (10) 의 액정층 (30) 측과 반대측 (제 1 기판 (10) 의 외면측) 에 편광판 (18) 이 설치되고 있고, 제 2 기판 (20) 의 액정층 (30) 측과 반대측 (제 2 기판 (20) 의 외면측) 에는 위상차판 (27) 과, 편광판 (28) 이 이 순서로 적층되어 있다. 편광판 (28) 의 외측면은 표시면 (1a) 으로 되어 있다.
또, 제 1 기판 (10) 의 편광판 (18) 의 외측에는 반투과 액정표시장치 (1) 에서 투과표시를 하기 위한 광원으로서의 백라이트 (5) 가 배치되어 있다.
또, 이 반투과반사형 액정표시장치 (1) 에서는 이 액정표시장치 (1) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 0 도 내지 20 도일 때, 액정 셀 (35) 에 입사된 입사광이 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있고, 바람직하게는 상기 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있다.
상기 반사체 (7) 는 유기막 (기재) (11) 과, 이 유기막 (11) 상에 형성된 금속반사막 (금속막) (12) 으로 구성되어 있다. 유기막 (11) 은 그 위에 형성되어 있는 금속반사막 (12) 에 요철형상을 부여하여 반사광을 효율적으로 산란시키기 위해 설치되어 있는 것이다. 이와 같이 금속반사막 (12) 에 요철형상을 부여함으로써, 액정표시장치 (1) 에 입사된 광을 효율적으로 반사할 수 있기 때문에, 반사모드에서의 밝은 표시를 실현할 수 있다.
도 2 는 유기막 (11) 과, 그 위에 형성된 금속반사막 (12) 을 구비한 반사체 (7) 를 나타내는 사시도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 유기막 (11) 의 표면에는 그 내면이 구면의 일부를 이루는 다수의 오목부 (12A) 가 좌우에 중첩되도록 연속하여 형성되어 있고, 그 면상에 금속반사막 (12) 이 적층되어 있다.
상기 오목부 (12A) 의 깊이를 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위로 랜덤하게 형성하고, 인접하는 오목부 (12A) 의 피치를 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위로 랜덤하게 배치하며, 상기 오목부 (12A) 내면의 경사각을 -30 도 ∼ +30 도의 범위로 설정하고 있다.
특히, 오목부 (12A) 내면의 경사각 분포를 -30 도 ∼ +30 도의 범위로 설정한 점, 인접하는 오목부 (12A) 의 피치를 평면 전체 방향에 대해 랜덤하게 배치한점이 특히 중요하다. 왜냐하면, 만일 인접하는 오목부 (12A) 의 피치에 규칙성이 있으면, 광의 간섭색이 나와 반사광이 물들어 버리는 문제가 있기 때문이다. 또, 오목부 (12A) 내면의 경사각 분포가 -30 도 ∼ +30 도의 범위를 초과하면, 반사광의 확산각이 지나치게 넓어져 반사강도가 저하되어 밝은 표시를 얻을 수 없기 (반사광의 확산각이 공기 중에서 36 도 이상이 되고, 액정표시장치 내부의 반사강도 피크가 저하되어 전체 반사로스가 커지기 때문임) 때문이다. 이 액정표시장치 (1) 에 설정되는 반사특성을 변경 (예컨대, 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 하는 반사특성에서, 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 하는 반사특성으로 함) 하려면, 액정표시장치 (1) 에 구비하는 반사체 (7) 로서 예컨대, 오목부 (12A) 내면의 경사각 분포를 다른 것으로 변경함으로써 가능하다 (단, 오목부 (12A) 내면의 경사각 분포는 상기의 범위내임).
또, 오목부 (12A) 의 깊이가 3 ㎛ 를 초과하면, 후공정에서 오목부 (12A) 를 평탄화하는 경우에 볼록부의 정상이 평탄화막 (오버코트막 (14)) 으로 다 메워지지 않아 원하는 평탄성을 얻을 수 없게 되어 표시불균일의 원인이 된다.
인접하는 오목부 (12A) 의 피치가 5 ㎛ 미만인 경우, 유기막 (11) 을 형성하기 위해 사용되는 전사형의 제작상의 제약이 있고, 가공시간이 매우 길어지고, 원하는 반사특성을 얻을 수 있는 만큼의 형상을 형성할 수 없으며, 간섭광이 발생하는 등의 문제가 생긴다. 또 실용상, 상기 전사형의 제작에 사용할 수 있는 30 ㎛ ∼ 100 ㎛ 직경의 다이아몬드 압자를 사용하는 경우, 인접하는 오목부 (12A) 의 피치를 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다.
유기막 (기재) (11) 은, 제 1 기판 (10) 상에 스핀코트법 등에 의해 아크릴계 레지스트 등의 감광성 수지액을 도포한 후, 프리베이크하여 감광성 수지층을 형성하고, 요철형상을 갖는 요철면과 그 가장자리둘레의 평탄면으로 이루어지는 면을 구비하는 전사형을, 상기 감광성 수지층의 표면에 눌러 상기 전사형 요철면의 형상을 감광성 수지층의 표면에 전사하여 얻어진 것이다.
금속반사막 (12) 에는 Al, Ag 등의 반사율이 높은 금속재료를 사용하는 것이 바람직하며, 이들 금속재료를 스퍼터링, 진공증착 등의 막형성법에 의해 성막할 수 있다.
금속반사막 (12) 의 막두께는 8 ㎚ ∼ 50 ㎚ (80 Å ∼ 500 Å) 의 범위인 것이 바람직하다. 이것은, 8 ㎚ 보다 막두께가 얇은 경우에는 금속반사막 (12) 에 의한 광의 반사율이 지나치게 작아 반사모드시의 표시가 어둡게 되기 때문에, 50 ㎚ 보다 두꺼운 경우에는 금속반사막 (12) 의 투광성이 저하되어 투과모드시 표시가 어둡게 되기 때문이다.
또, 금속반사막 (12) 의 막두께는 8 ㎚ ∼ 30 ㎚ (80 Å ∼ 300 Å) 의 범위인 것이 보다 바람직하다. 금속반사막 (12) 의 막두께를 이러한 범위로 하면, 투과모드시 표시를 밝게 할 수 있으므로, 투과모드시와 반사모드시 표시의 밝기의 차를 작게 할 수 있다. 따라서, 상기 2 개의 동작모드를 전환하면서 사용할 때 표시를 더욱 보기 용이하게 할 수 있다. 또한, 금속반사막 (12) 의 막두께는 8 ㎚ ∼ 20 ㎚ (80 Å ∼ 200 Å) 의 범위인 것이 가장 바람직하다. 이러한 범위의 막두께로 설정함으로써 반사모드시의 밝기를 유지하고, 또한 투과모드시에는 각별히 우수한 밝기를 실현할 수 있다.
전극층 (15) 은 ITO (Indium tin oxide) 등의 투명도전막으로 이루어지는 직사각형의 평면형상의 것을 다수 정렬형성한 것으로, 외부의 구동회로 (도시하지 않음) 에 각각 접속되어 액정층 (30) 을 구성하는 액정분자를 구동하기 위해 오버코트막 (14) 에 형성되어 있다. 동일하게 전극층 (25) 도 ITO 등의 투명도전막으로 이루어지는 직사각형의 평면형상의 것을 기판 (20) 상에 다수 정렬형성한 것으로, 각각이 외부의 구동회로에 접속되어 있다. 또한, 전극층 (15) 과 전극층 (25) 은 서로 평면에서 보았을 때 직각으로 면하도록 배치되어 상기의 액정표시장치 (1) 가 패시브 매트릭스형으로 되어 있다.
본 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (1) 에서는 상기 구성의 복수의 오목부 (12A) 가 형성된 반사체 (7) 를 구비함으로써, 액정 셀 (35) 에 입사된 입사광이 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있고, 반사모드시에 액정표시장치 (1) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지기 때문에, 반사광량은 관찰자의 시점 (Ob1) 에 가까운 방향의 분포도 높아져, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 특히 액정 셀 (35) 에 입사된 입사광이 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정된 것에 있어서는, 반사모드시에 액정표시장치 (1) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지고, 반사광량은 관찰자의 시점 (Ob1) 에 가까운 방향의 분포도 높아지며, 게다가 반사광량이 높은 영역이 넓어지기 때문에, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (1) 는 얇은 막두께의 금속반사막 (12) 을 사용하고 있음에도 불구하고, 반사모드시에 충분한 밝기의 표시를 얻는 수 있고, 또 금속반사막 (12) 을 얇게 하고 있기 때문에 투과모드에서는 각별히 밝은 표시를 얻을 수 있다. 이것은 유기막 (11) 의 표면에 전술한 형상을 형성하고 있는 것에 의한 것이다. 즉, 금속반사막 (12) 을 얇게 하여 투광성을 높이면 금속반사막 (12) 의 반사율 자체는 저하되지만, 유기막 (11) 의 표면에 내면이 구면의 일부를 이루는 다수의 오목부 (12A) 를 연속하여 형성함으로써, 금속반사막 (12) 에 의한 광의 반사효율을 최대한으로 높이게 되어, 반사모드시 표시의 밝기를 크게 손상시키지 않고 투과모드시의 밝은 표시를 실현할 수 있다.
또, 금속반사막 (l2) 을 8 ㎚ ∼ 20 ㎚ 로 하면, 본 실시형태의 액정표시장치 (1) 는 투과모드에서 특히 밝은 표시를 실현할 수 있다. 이것은, 금속반사막 (12) 이 매우 얇은 것에 의한 투광성의 향상만으로 실현되는 것이 아니라, 상기의 유기막 (11) 표면의 형상에 의한 효과가 추가된 것에 의한 것이다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 유기막 (11) 의 표면에 형성된 오목부 (12A) 의 내면이 구면이기 때문에, 유기막 (11) 에 기판 (10) 측에서 입사되는 광에 대해 렌즈효과가 작용하고, 유기막 (11) 을 통과하는 백라이트 (5) 로부터의 광이 증강됨으로써 특히 밝은 표시를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 상기 실시형태에서는 본 발명의 액정표시장치를 패시브 매트릭스형의 반투과반사형 액정표시장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 액티브 매트릭스형의 액정표시장치에도 적용이 가능하다. 그 경우, 예컨대 화소를 구성하는 화소전극의 위 또는 아래에 앞에 기재한 표면에 광반사성을 갖는 복수의 오목부가 형성된 반사체를 설치하면 된다.
도 3 은 제 1 실시형태의 액정표시장치 (1) 에서 백라이트를 설치하고 있지 않은 것의 표시면 (1a) 에, 입사각 30° (표시면 (1a) 에 세운 수직선 (법선)) 의 한 쪽 측에서 표시를 관찰하는 관찰자의 시점 (0b1) 의 반대측에서 조명한 외광의 광축이 이루는 각도) 에서 외광을 조사하여, 관찰방향 (α) (수광각) 을 수직선위치 (법선위치) (0°) 로부터 60°까지 돌렸을 때의 수광각 (°) 과 밝기 (반사율) 의 관계를 나타내고 있다. 도 3 중, 실선 ①, ② 는 제 1 실시형태의 액정표시장치의 수광각과 반사율의 관계를 나타내고 있고, 실선 ① 과 ② 의 차이는 반사체 (7) 의 오목부 (12a) 의 깊이 등이 다르다는 점이다.
도 3 에서는 비교예로서 종래부터 사용되고 있는, 도 12 또는 도 13 에 나타낸 액정표시장치에서 백라이트를 형성하고 있지 않은 타입인 것의 수광각과 반사율의 관계를 파선 ③ 으로 나타냈다.
도 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 액정표시장치에서는 반사율의 피크는 정반사의 각도 (수광각 30°) 에 있고, 수광각 20°보다 작아지면 반사율이 큰 폭으로 작아지고 있기 때문에, 정반사방향에서 본 표시는 밝게 보이지만, 다른 방향에서 본 표시는 어둡게 보이게 된다.
이에 비해, 실선 ① 로 나타나는 특성을 갖는 실시형태 1 의 액정표시장치에서는 수광각 30°를 중심으로 특히 반사율이 높은 피크 영역이 존재하고, 게다가이 반사율의 피크는 법선방향 (수광각 0°) 으로부터 20 도의 범위내까지 연장되고 있기 때문에, 수광각 20°∼ 0°에 있어서는 비교예에 비해 높은 반사율을 나타내고 있어, 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 비교예의 것보다 표시가 밝게 보이게 된다. 또, 실선 ② 로 나타나는 특성을 갖는 실시형태 1 의 액정표시장치에서는 수광각 30°를 중심으로 특히 반사율이 높은 피크 영역이 존재하고, 게다가 이 반사율의 피크는 법선방향 (수광각 0°) 으로부터 10 도의 범위내까지 연장되고 있기 때문에, 수광각 10°∼ 0°에 있어서는 비교예에 비해 높은 반사율을 나타내고 있어 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 비교예의 것보다 표시가 밝게 보이게 된다.
그럼으로써, 본 실시형태의 액정표시장치를 휴대전화나 노트형 PC 등의 휴대전자기기의 표시부에 상기 어느 한 구성의 본 실시형태의 액정표시장치에 삽입하면, 특히 시각인식성이 양호한 것이 된다.
상기 제 1 실시형태에 있어서는 외부에서 입사된 광을 반사시키는 반사체 (7) 를 기판 (10) 과 기판 (20) 사이에 내장된 반사체 내부부착 타입의 경우를 설명했지만, 액정층을 협지시킨 2 장의 기판의 외측에 반사체를 설치한 반사체 외부부착 타입으로 할 수도 있다. 이 구성을 본 발명의 제 2 실시형태로 하고, 도 4 를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일 구성부분에는 동일부호를 부여하여 설명을 간략화한다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태인 반투과반사형 액정표시장치 (2) 의 부분단면구조를 나타내는 도면이다.
제 2 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (2) 가 제 1 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (1) 와 다른 점은, 제 1 기판 (10) 과 전극 (15) 사이에 오버코트막 (14) 과 컬러 필터 (13) 와 반사체 (7) 가 설치되어 있지 않고, 제 1 기판 (10) 과 백라이트 (5) 사이에 제 1 실시형태에서 설명한 것과 동일한 반사체 (7) 가 설치되어 있는 점이다.
제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 과, 이들 기판 사이에 설치된 각 구성부재에 의해 액정 셀 (35a) 이 구성되어 있다.
본 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (2) 에서는 제 1 실시형태와 동일하게 이 액정표시장치 (2) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 0 도 내지 20 도일 때, 액정 셀 (35a ) 을 통해 입사된 입사광이, 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있고, 바람직하게는 상기 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있다.
또한, 상기 제 1 기판 (10) 과 전극 (15) 사이에 도시되어 있지 않지만, 컬러 필터층을 인쇄 등의 방법으로 형성함으로써, 이 액정표시장치 (2) 를 컬러 표시할 수 있도록 해도 된다.
본 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치 (2) 에서는 상기 구성의 복수의 오목부 (12A) 가 형성된 반사체 (7) 를 구비함으로써, 액정 셀 (35a) 을 통해 입사된 입사광이, 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정되어 있고, 반사모드시에 액정표시장치 (2) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 30 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지기 때문에, 반사광량은 관찰자의 시점 (0b1) 에 가까운 방향의 분포도 높아져, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 특히 액정 셀 (35a) 을 통해 입사된 입사광이, 반사체 (7) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정된 것에 있어서는, 반사모드시에 액정표시장치 (2) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내까지 범위의 반사광량이 많아지고, 반사광량은 관찰자의 시점 (0b1) 에 가까운 방향의 분포도 높아지며, 게다가 반사광량이 높은 영역이 넓어지기 때문에, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 이러한 제 2 실시형태에서 사용된 반사체 (7) 는 액정 셀을 구성하는 기판의 외측에 배치가 가능한 것이기 때문에, 투과형 액정표시장치이면 문제없이 장착하여 반사모드, 투과모드 어느 것에서나 밝은 표시가 가능한 반투과반사형 액정장치를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2 실시형태에 있어서는 본 발명을 패시브 매트릭스형의 반투과반사형 액정표시장치에 적용한 예에 관해서 설명했지만, 3 단자형 (TFT :박막트랜지스터) 액티브 매트릭스형이나, 2 단자형 액티브 매트릭스형의 액정표시장치에 대해서도 본 발명은 문제없이 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 2 실시형태에 있어서는 제 1 기판 (l0) 의 외측에 편광판 (18) 이 설치된 경우에 관해서 설명했지만, 제 1 기판 (10) 의 외측에 편광판 (18) 이 설치되지 않아도 되고, 이 경우에는 액정표시장치를 구성하는 각 부재의 광학조건을 양호한 표시특성을 얻을 수 있도록 조정된다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 2 실시형태에 있어서는 본 발명의 액정표시장치를 반투과반사형 액정표시장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 반사형 액정표시장치에도 적용할 수 있고, 이 경우에는 백라이트 (5) 를 형성하지 않아도 되고, 또한 금속반사막 (12) 의 두께는 50 ㎚ 보다 두꺼워도 된다.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태인 반사형 액정표시장치의 부분단면구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5 에 있어서 이 반사형 액정표시장치 (3) 는 액정층 (30) 을 협지시켜 대향하는 투명한 유리 등으로 이루어지는 제 1 기판 (한 쪽의 기판) (10) 과, 제 2 기판 (다른 쪽의 기판) (20) 을 이들 2 장의 기판 (10, 20) 의 주연부에 고리형상으로 설치된 시일재로 접착하여 일체화한 구성이다.
제 1 기판 (10) 의 액정층 (30) 측에는 차례로 반사체 (47) 와, 투명개재층 (53) 과, 컬러 표시를 하기 위한 컬러 필터 (13) 와, 컬러 필터 (13) 에 의한 요철을 평탄화하기 위한 오버코트막 (투명평탄화층) (14) 과, 액정층 (30) 을 구동하기 위한 투명전극층 (15) 과, 액정층 (30) 을 구성하는 액정분자의 배향을 제어하기 위한 배향막 (16) 이 적층 형성되어 있다. 또, 제 2 기판 (20) 의 액정층 (30) 측에는 차례로 투명전극층 (25), 오버코트막 (24), 배향막 (26) 이 적층 형성되어 있다.
상기 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 과, 이들 기판 사이에 설치된 각 구성 부재에 의해 액정 셀 (35b) 이 구성되어 있다.
제 1 기판 (10) 의 액정층 (30) 측과 반대측 (제 1 기판 (10) 의 외면측) 에 편광판 (18) 이 설치되고 있고, 제 2 기판 (20) 의 액정층 (30) 측과 반대측 (제 2 기판 (20) 의 외면측) 에는 위상차판 (27) 과, 편광판 (28) 이 이 순서로 적층되어 있다. 이 편광판 (28) 의 외측면은 표시면 (1a) 으로 되어 있다.
또, 이 반사형 액정표시장치 (3) 에서는 이 액정표시장치 (3) 의 표시면(1a) 에 대한 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 0 도 내지 20 도일 때, 액정 셀 (35b) 에 입사된 입사광이 반사체 (47) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 30 도보다 작은 범위내에 있도록 설정되어 있고, 바람직하게는 상기 반사광의 반사율의 피크가 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내에 있도록 설정되어 있다.
반사형 액정표시장치 (3) 에 구비된 반사체 (47) 는 도 6 에 나타내는 바와 같이, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 평판형상 기재 (61) 의 표면 (기준면 (H))에 다수의 광반사성을 갖는 오목부 (63a, 63b, 63c, …(일반적으로 오목부 (63) 라고 칭함)) 가 서로 불규칙하게 인접하여 형성되어 있다.
이들 오목부 (63) 는 사시도를 도 7 에, 또 단면도를 도 8 에 나타내는 바와 같이, 평면시 원형의 오목면을 갖고, 이 오목면은 도면 중 (D) 에서 나타내는 최심점이 상기 평면시 원형의 중심 (O) 에서 한 방향 (Y 방향) 으로 어긋난 스푼형의 비구면을 이루고, 일측부 (A) 에서 경사각 (곡면상의 임의의 점에 있어서의 접평면 (P) 과 기재표면 (H) 이 이루는 각도의 절대값; δ) 이 최대, 즉 최대 경사각 (δmax) 이 되도록 형성되어 있다. 따라서, 오목면 중에서 측부 (A) 와는 중심 (O) 을 사이에 두고 반대측이 되는 측부 (B) 에서의 경사각 (δb) 은 측부 (A) 의 경사각 (최대 경사각 (δmax)) 보다 작아지고 있다. 본 실시형태에서 구비된 반사체 (47) 에 있어서, 오목부 (63a, 63b, 63c …) 에 있어서의 각각의 최대 경사각 (δmax) 은 2°∼ 90°의 범위내에서 불규칙하게 흩어져 있다. 그러나 많은오목부는 최대 경사각 (δmax) 이 4°∼ 35°의 범위내에서 불규칙하게 흩어져 있다.
또, 이 오목부 (63) 는 그 오목면이 단일의 극소점 (경사각이 제로가 되는 곡면 상의 점; D) 을 갖고 있다. 그리고 이 극소점 (D) 과 기재의 기준면 (H) 의 거리가 오목부 (63) 의 깊이 (d) 를 형성하고, 이 깊이 (d) 는 오목부 (63a, 63b, 63c, …) 에 대해 각각 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 흩어져 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기의 각 오목부 (63a, 63b, 63c, …) 는 도 9 에 나타내는 바와 같이, 각각의 오목면의 최대 경사각 (δmax) 을 갖는 측부 (A) 가 관찰자의 시점 (Ob1) 에서 먼 방향 (Y) 의 방향으로 일정하게 형성되어 있다.
일반적으로 외광은 다양한 방향에서 오목부 (63) 에 입사되고, 오목부 (63) 의 곡면상에서 입사점의 경사각에 따라 다양한 방향으로 반사되기 때문에, 반사광은 전체적으로 넓은 시야각의 범위로 확산되지만, 도 1O 에 나타내는 바와 같이, 예컨대 Oa 방향에서 입사되는 외광에 주목하여 그 반사의 방향을 추적하면, 반사광은 최대 경사각 (δmax) 을 갖는 측부 (A) 와는 반대의 방향, 즉 관찰자측의, 도 10 에 나타내는 W 의 범위 (명시범위) 에 보다 많은 광이 편향되어 모이는 경향이 있다.
따라서 이 명시범위 (W) 의 범위내에 관찰자의 시점 (0b1) 을 놓도록 하면, 다른 방향에서 관찰하는 경우에 비해, 보다 밝게 보이게 된다. 바꿔 말하면,관찰자의 시점 (Ob1) 은 통상 표시면 (1a) 의 법선방향 (P1) 에 가까운 방향, 보다 구체적으로는 법선방향 (P1) 으로부터 20 도까지 범위내의 방향으로 집중되기 때문에, 이 범위에 보다 많은 광이 모이도록 설정 (설계) 해 놓으면, 액정표시장치의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 에 가까운 방향에서 관찰하는 경우, 다른 방향에서 관찰하는 경우에 비해 보다 밝게 보이게 된다.
이 명시범위 (W) 의 넓이 및 방향은 오목부 (63) 의 형상과 배열방향을 조정함으로써 제어할 수 있다.
본 실시형태의 반사체 (47) 에서는 각 오목부 (63) 가 단일의 극소점을 갖는 비구면에 형성되어 있기 때문에, 광의 반사각의 변화가 완만하여, 특정한 시각에 있어서 반사광이 눈부실 정도로 강하게 보이는 경우는 없다.
각 오목부 (63a, 63b, 63c, …) 의 최대 경사각 (δmax) 은 2°∼ 90°의 범위내로 되어 있지만, 그 중에서도 4°∼ 35°의 범위내로 되어 있는 것이 많다. 따라서 오목부 (63) 의 전체면에 입사된 광은 불필요한 반사광이 되지 않는 범위에서 광범위하게 산란되어 시계가 전체적으로 밝지만, 그 중에서도 특정한 시야각 내 (법선방향 (P1) 으로부터 30 도보다 작은 범위내의 방향, 특히 법선방향 (P1) 으로부터 20 도까지의 범위내의 방향) 에 많은 광이 편향되어 반사되어, 이 시야각 내에서 관찰할 때 (실용의 시점에 있어서, 특히 상기 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 관찰할 때) 특히 밝게 보인다.
오목부 (63) 의 깊이는 0.l ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 형성되고,또한 각 오목부 (63) 가 불규칙하게 인접하여 배치되어 있기 때문에, 반사형 액정표시장치에 삽입했을 때 무아레 모양이 발생하지 않고, 또 특정시각에 있어서의 반사광량의 피크적인 집중이 완화되어 시계 내의 반사광량의 변화가 완만하게 되어 있다.
상기 반사체 (47) 는 도 9 에 나타내는 바와 같이, 각 오목부 (63a, 63b, 63c, …) 의 최대 경사각을 갖는 측부 (A) 의 방향이 관찰자의 시점 (0b1) 에서 먼 쪽 (Y 방향) 이 되도록 장착되어 있다.
또, 액정층 (30) 을 사이에 두는 투명전극층 (15) 과 투명전극층 (25) 은 서로 직교하는 스트라이프형상으로 형성되어 있어 그 교점영역이 화소가 되는 단순 매트릭스형의 액정장치를 구성하고 있다.
본 실시형태의 반사형 액정표시장치 (3) 에서는 표시면 (1a) 에 외광이 입사되면, 입사광은 액정패널 (35b) 내에 들어와 각 층을 투과하여 반사체 (47) 의 표면에 도달되고, 반사체 (47) 의 오목부 (63a, 63b, 63c, …) 의 곡면에 의해 광각도에 반사되며, 다시 상기 각 층을 투과되어 표시면 (1a) 으로부터 출사된다. 이 출사광은 넓은 시야각 범위에 산란되기 때문에, 이 표시면 (1a) 은 넓은 시각에서 광원의 투영없이 관찰할 수 있지만, 배향방향 (Y) 과는 반대측의 시점 (0b1) 방향에서 관찰할 때, 특히 상기 법선방향 (Pl) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도에서 관찰할 때, 화면의 밝기가 최대가 된다.
본 실시형태의 반사형 액정표시장치 (3) 에서는 상기 구성의 복수의 오목부(63) 가 형성된 반사체 (47) 를 구비함으로써, 액정 셀 (35b) 에 입사된 입사광이 반사체 (47) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 30 도보다 작은 범위내에 있도록 설정되어 있고, 반사모드시에 액정표시장치 (3) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 30 도보다 작은 범위내의 반사광량이 많아지기 때문에, 반사광량은 관찰자의 시점 (0b1) 에 가까운 방향의 분포도 높아져, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (P1) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도 (θ1) 가 O 도 내지 20 도에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 특히 액정 셀 (35b) 에 입사된 입사광이 반사체 (47) 로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내에 있도록 설정된 것에 있어서는, 반사모드시에 액정표시장치 (3) 의 표시면 (1a) 에 대한 법선방향 (P1) 으로부터 20 도의 범위내의 반사광량이 많아지고, 반사광량은 관찰자의 시점 (Ob1) 에 가까운 방향의 분포도 높아지며, 게다가 반사광량이 높은 영역이 넓어지기 때문에, 실용의 시점에 있어서, 특히 법선방향 (Pl) 과 주된 관찰방향 (α1) 이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도 에서 밝은 표시 (화면) 의 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 도 5 에 나타낸 제 3 실시형태의 반사형 액정표시장치 (3) 에 있어서는, 반사체 (47) 를 전극층 (15) 과는 별도의 층으로서 형성했지만, 전극층 (15) 자체를 반사체 (47) 에 의해 형성하고, 또한 전극층 (l5) 을 도 5 의 반사체 (47) 의 위치에 형성하면, 투명전극층이 반사체를 겸할 수 있어 반사형 액정표시장치의 층구성이 단순화된다.
또, 제 3 실시형태에 있어서는 외부에서 입사된 광을 반사시키는 반사체 (47) 를 기판 (10) 과 기판 (20) 사이에 내장된 반사체 내부부착 타입의 경우를 설명했지만, 액정층을 협지시킨 2 장의 기판의 외측에 반사체를 설치한 반사체 외부부착 타입으로 할 수도 있다.
또, 제 3 실시형태에 있어서는 본 발명의 액정표시장치를 반사형 액정표시장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 반투과반사형 액정표시장치에도 적용할 수 있고, 이 경우에는 반사체 (47) 의 두께를 8 ㎚ ∼ 50 ㎚ (80 Å ∼ 500 Å)의 범위, 바람직하게는 8 ㎚ ∼ 30 ㎚ (80 Å ∼ 300 Å) 의 범위, 더욱 바람직하게는 8 ㎚ ∼ 20 ㎚ (80 Å ∼ 200 Å) 의 범위로 하고, 제 1 기판 (10) 의 외면측에 백라이트를 구비하도록 하면 된다.
제 3 실시형태에서는 본 발명을 단순 매트릭스형의 반사형 액정표시장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 박막트랜지스터 또는 박막다이오드를 사용한 액티브 매트릭스형 또는 세그먼트형 액정표시장치 등에도 동일하게 적용이 가능하다. 이들 액정표시장치는 모두 본 발명에 포함되는 것이다.
또한, 제 1 ∼ 제 3 실시형태에 있어서는 제 2 기판 (20) 과 편광판 (28) 사이에 위상차판이 1 장 형성된 경우에 관해서 설명했지만, 위상차판은 복수 형성되어도 된다.
도 11 은 제 3 실시형태의 반사형 액정표시장치 (3) 의 표시면 (1a) 에 입사각 3O°(표시면 (1a) 에 세운 수직선 (법선)) 의 한 쪽의 측에서 표시를 관찰하는 관찰자의 시점 (0b1) 의 반대측으로부터 조명된 외광의 광축이 이루는 각도) 에서 외광을 조사하여, 관찰방향 (α) (수광각) 을 수직선위치 (법선위치) (0°) 로부터 60°까지 돌렸을 때의 수광각 (°) 과 밝기 (반사율) 의 관계를 나타내고 있다. 도 11 중, 실선 ④, ⑤ 는 제 3 실시형태의 반사형 액정표시장치의 수광각과 반사율의 관계를 나타내고 있고, 실선 ④ 와 ⑤ 의 차이는 반사체 (47) 의 오목부 (63) 의 형상이나 배열방향 등이 다르다는 점이다.
도 11 에서는 비교예로서 종래부터 사용되고 있는 도 12 또는 도 13 에 나타낸 액정표시장치에서 백라이트를 형성하고 있지 않은 타입인 것의 수광각과 반사율의 관계를 파선 ③ 으로 나타냈다.
도 11 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 액정표시장치에서는 반사율의 피크는 정반사의 각도 (수광각 30°) 에 있고, 수광각 20°보다 작아지면 반사율이 큰 폭으로 작아지고 있기 때문에, 정반사방향에서 본 표시는 밝게 보이지만, 다른 방향에서 본 표시는 어둡게 보이게 된다.
이에 비해, 실선 ④ 로 나타나는 특성을 갖는 실시형태 3 의 액정표시장치에서는 반사율의 피크가 법선방향 (수광각 0°) 으로부터 30 도보다 작은 범위내에 있고, 수광각 약 25°를 중심으로 특히 반사율이 높은 피크영역이 존재하고 있으며, 수광각 0°∼ 30°에 있어서는 비교예에 비해 높은 반사율을 나타내고 있어,법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 비교예의 것보다 표시가 밝게 보이게 된다. 또, 실선 ⑤ 로 나타나는 특성을 갖는 실시형태 3 의 액정표시장치에서는 반사율의 피크가 법선방향 (수광각 0°) 으로부터 20 도의 범위내에 있고, 수광각 약 15°를 중심으로 특히 반사율이 높은 피크영역이 존재하고 있으며, 수광각 0°∼ 22°에 있어서는 비교예에 비해 높은 반사율을 나타내고 있어, 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 비교예의 것보다 표시가 밝게 보이게 된다.
이 때문에, 본 실시형태의 액정표시장치를 휴대전화나 노트형 PC 등의 휴대전자기기의 표시부에 상기 어느 한 구성의 본 실시형태의 액정표시장치에 삽입하면, 특히 시각인식성이 양호한 것이 된다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율 피크가, 상기 법선방향으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정됨으로써, 바람직하게는 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향에서 20 도의 범위내까지 이르도록 설정됨으로써, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 다른 시각보다 밝게 보이는 시각특성을 가질 수 있다.
또, 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체로 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향에서 30 도보다 작은 범위에 있도록 설정됨으로써, 바람직하게는 상기 액정표시장치에 입사한 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율의 피크가 상기 법선방향에서 20 도의 범위에 있도록 설정됨으로써, 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향에 가까운 방향에서 표시를 관찰했을 때, 다른 시각보다 밝게 보이는 시각특성을 가질 수 있다.
또, 본 발명의 휴대전자기기에 의하면, 상기 어느 한 구성의 본 발명 액정표시장치가 표시부에 구비됨으로써, 반사모드의 동작, 또는 반사모드와 투과모드어느 동작에 있어서나 표시면 (화면) 의 시각인식성이 우수한 휴대전화나 노트형 PC 등의 휴대전자기기를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 액정층을 사이에 두고 대향하는 기판의 한 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 한 쪽의 투명 기판측부터 차례로 설치하고, 다른 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치한 액정 셀의 상기 한 쪽 기판의 외면측 또는 상기 한 쪽의 기판과 이것의 내면측에 설치된 전극 사이에 반사체를 설치하고, 상기 다른 쪽 기판의 외면측에 위상차판 및 편광판을 상기 다른 쪽 기판측부터 차례로 설치하여 이루어지고,
    이 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율 피크가, 상기 법선방향으로부터 30 도의 범위내까지 이르도록 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율 피크가, 상기 법선방향으로부터 20 도의 범위내까지 이르도록 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사체는, 기재상에 형성된 금속막 또는 기재의 표면에 광반사성을 갖는 복수의 오목부가 형성되고, 이들 오목부는 각각 오목부의 내면이 구면의 일부를 이루고, 또한 경사각 분포가 -30 도 ∼ +30 도의 범위에 형성되고, 상기 오목부의 깊이가 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 형성되며, 상기 복수의 오목부는 인접하는 오목부의 피치가 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 액정층을 사이에 두고 대향하는 기판의 한 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 한 쪽의 기판측부터 차례로 설치하고, 다른 쪽 기판의 내면측에 전극 및 배향막을 이 다른 쪽의 기판측부터 차례로 설치한 액정 셀의 상기 한 쪽 기판의 외면측 또는 상기 한 쪽 기판과 이것의 내면측에 설치된 전극 사이에 반사체를 설치하고, 상기 다른 쪽 기판의 외면측에 위상차판 및 편광판을 상기 다른 쪽 기판측부터 차례로 설치하여 이루어지고,
    이 액정표시장치의 표시면에 대한 법선방향과 주된 관찰방향이 이루는 각도가 0 도 내지 20 도일 때, 상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율의 피크가, 상기 법선방향으로부터 30 도보다 작은 범위내에 있도록 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정표시장치에 입사된 입사광이 상기 반사체에서 반사된 반사광의 반사율 피크가, 상기 법선방향으로부터 20 도의 범위내에 있도록 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사체는, 기재상에 형성된 금속막 또는 기재의 표면에 광반사성을 갖는 복수의 오목부가 형성되고, 이들의 오목부는 각각 오목부의 일측부에서 경사각 (곡면상의 임의의 점에 있어서의 접평면과 기재표면이 이루는 각도의 절대값) 이 최대가 되도록 형성되고, 상기 오목부의 깊이가 0.1 ㎛ ∼ 3 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 형성되며, 상기 복수의 오목부는 인접하는 오목부의 피치가 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위내에서 불규칙하게 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사체의 기재 또는 금속막의 두께가 8 ㎚ ∼ 20 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 기재된 액정표시장치가 표시부에 구비된 것을 특징으로 하는 휴대전자기기.
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