KR100259977B1

KR100259977B1 - 컬러액정표시소자

Info

Publication number: KR100259977B1
Application number: KR1019970072578A
Authority: KR
Inventors: 다카시 미야시타; 데츠시 요시다; 히데토시 아카오; 츠요시 도요시마; 지로 다케이
Original assignee: 가시오 가즈오; 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2000-06-15
Also published as: CN1186257A; KR19980064522A; CN1141612C; US6124909A

Abstract

본 발명은 컬러필터를 구비한 액정표시소자에 관한 것으로서,

컬러필터를 이용한 액정표시소자는 어느쪽인가 한쪽의 기판의 내면에 화소영역에 대응시켜서 설치하는 컬러필터의 면적을 상기 화소영역의 면적보다 작게 함으로써 비착색광출사영역을 형성하고, 컬러필터를 지나지 않은 비착색광과 상기 컬러필터를 투과한 착색광으로 컬러화소를 표시하는 것이고, 이들 착색광과 비착색광에 의해 고휘도의 컬러화소가 표시되므로 화면을 보다 밝게 할 수 있으며, 또한 이 액정표시소자는 소자 전방으로부터 입사하여 액정층을 투과한 외광을 앞면방향으로 반사하는 반사부재를 갖는 것이고, 또한 이 액정표시소자는 상기 표측기판의 내면에 각 화소영역의 화소간영역에 대응시켜서 소자 전방으로부터의 입사광을 전방에 반사하는 반사막을 설치하고 각 화소영역의 사이의 부분을 밝게 하여 화면전체의 휘도를 보다 높게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

컬러액정표시소자

본 발명은 컬러필터를 구비한 액정표소시소자에 관한 것이다.

액정표시소자에는 백라이트로부터의 빛을 이용하여 표시하는 투과형의 표시소자와 자연광이나 실내조명광 등의 외광을 이용하여 표시하는 반사형의 표시소자가 알려져 있다. 반사형의 액정표시소자에서는 그 이면측에 앞면측으로부터 입사한 외광을 반사시키기 위해 반사부재가 배치되어 있다.

또 액정표시소자에는 액티브매트릭스형이나 단순매트릭스형 등 여러가지 형식의 것이 있고, 예를 들면 액티브매트릭스방식의 액정표시소자는 액정층을 끼워서 대향하는 한쌍의 기판 중의 한쪽의 기판의 내면에 매트릭스상으로 배열하는 복수의 화소전극과 이들 화소전극에 각각 접속된 복수의 능동소자를 설치하고, 다른쪽의 기판의 내면에는 대향전극이 설치되며, 상기 복수의 화소전극과 대향하는 부분에 의해 화소영역이 형성되어 있다.

그리고 컬러화상을 표시하는 액정표시소자는 그 한쌍의 기판의 내면 중의 어느쪽인가에 각 화소영역에 각각 대응시켜서 컬러필터가 설치되어 있다.

그러나 종래의 컬러필터를 구비한 액정표시소자는 그 화소영역을 투과하는 빛이 상기 컬러필터에 입사하고, 이 컬러필터에 의해 특정파장대역 이외의 빛이 흡수되고 특정파장대역의 빛만을 투과시켜서 상기 컬러필터의 색에 착색시킨 투과광에 의해 표시하기 때문에 입사광에 대한 착색된 출사광의 강도가 매우 약해져서 밝은 표시가 얻어지지 않는 문제를 갖고 있다.

또 밝기를 향상시키기 위해 상기 적, 녹, 청의 컬러필터의 막두께를 얇게 하여 컬러필터에서의 빛의 흡수를 적게 하고, 빛의 투과율을 올려 화면을 밝게 하는 것이 생각되고 있으나 이와 같이 컬러필터의 막두께를 얇게 한 것에서는 적, 녹, 청의 각 청색광의 흡수파장대역에서의 투과율도 상승하여 도 28에 나타내는 바와 같이 각 색의 빛의 색밸런스가 나빠져 버려서 양호한 백색표시가 얻어지는 않는 문제를 갖고 있다.

도 28에 컬러필터를 박막화하는 것에 의해 생기는 분광투과율의 변화를 나타냈다. 도 28에 나타내는 바와 같이 적색필터를 투과한 적색광의 분광분포(실선)는 파선으로 나타내는 바와 같이 적색필터의 흡수파장대역인 단파장측의 빛의 투과율이 높아지고, 또 녹색필터 및 청색필터를 투과한 녹색광 및 청색광의 분광분포(실선)는 파선으로 나타내는 바와 같이 그 반값폭이 넓어지는 경향으로 변화하고, 그 결과 상기 혼합광의 분광투과율이 약 500nm의 파장부근에 투과율이 높은 피크를 갖는 특성으로 된다. 그 때문에 컬러필터의 막두께를 얇게 한 액정표시소자는 적, 녹, 청의 각 착색광의 흡수파장대역의 투과율이 상승하기 때문에 각 색의 순도(purity)가 낮아진다. 또 그 각 색의 빛의 색밸런스가 나쁘고 적, 녹, 청의 빛의 가법혼색에 의한 표시색이 시안(청색에 가까운 녹색)에 가까워진다.

상기한 바와 같이 종래의 반사형 컬러표시의 액정표시소자는 컬러필터에 의한 빛의 흡수에 의해 화면이 어둡고, 또는 컬러필터에 의한 흡수량을 개선해도 색밸런스가 어긋나서 충분한 백색표시를 할 수 없었다.

본 발명의 목적은 충분한 밝기와 양호한 색밸런스를 갖고 고품위의 컬러화상을 표시할 수 있는 컬러필터를 구비한 컬러액정표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 관점에 의한 액정표시소자는,

대향배치된 한쌍의 기판과,

상기 한쌍의 기판의 대향하는 면 중의 한쪽에 형성된 복수의 제 1 전극과,

상기 대향하는 면 중의 다른쪽에 상기 복수의 제 1 전극과 대면시켜서 형성되고, 상기 제 1 전극에 대향하는 영역에서 정의된 복수의 화소영역이 형성되는 적어도 1개의 제 2 전극과,

상기 한쌍의 기판의 내면 중의 어느쪽인가 한쪽에 상기 화소영역에 대응시켜서 설치되고 상기 화소영역의 면적보다 작은 면적을 갖는 착색막과,

상기 한쌍의 기판간에 협지된 액정층으로 이루어져 있다.

본 발명의 액정표시소자에 의하면, 어느쪽인가 한쪽의 기판의 내면에 화소영역에 대응시켜서 설치하는 컬러필터의 면적을 상기 화소영역의 면적보다 작게 함으로써 비착색광의 출사영역을 형성하고, 컬러필터를 통하지 않는 비착색광과 상기 컬러필터를 투과한 착색광으로 1개의 화소가 표시되며, 이 비착색광은 밝은 백색광이기 때문에 각각의 화소의 휘도가 높아져서 밝은 컬러화상을 표시할 수 있다.

또 이 액정표시소자에 의하면, 소자 전방으로부터 입사하여 액정층을 투과한 빛을 앞면방향으로 반사하는 반사부재를 또한 구비함으로써 밝은 반사형의 컬러액정표시소자가 얻어진다.

또한 이 액정표시소자는 상기 복수의 색으로 이루어지는 컬러필터가 상기 화소영역의 둘레틀부를 제외하는 중앙부에 배치되고, 상기 화소영역을 그 둘레틀부에 형성된 비착색광출사영역과 그 중앙부분에 형성된 착색광출사영역에 의해 구성된다. 이 구성의 액정표시소자에 의하면, 인접하는 화소영역과의 경계가 비착색광투과영역이기 때문에 1개의 화소영역을 투과한 빛이 뒷면기판측에 설치한 반사수단에 의해 반사되어 인접하는 다른 색의 화소영역에 입사하는 것에 의한 광흡수를 감소시킬 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 복수의 색으로 이루어지는 컬러필터가 상기 화소영역보다도 작고, 또 소자 전방에서 보았을 때의 수평인 방향을 따른 가로폭이 이 수평한 방향과 직교하는 방향의 폭보다도 작은 세로로 긴 형상으로 형성하고, 또는 상기 비착색광출사영역을 세로방향으로 나열하도록 배치함으로써 1개의 화소영역을 투과한 빛이 액정층을 투과한 후 반사하여 인접하는 다른 색의 화소영역에 입사하는 것에 의한 광흡수를 감소시킬 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 화소영역이 표측기판면과 평행한 면상에서 소자 전방으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 따른 가로방향으로 복수로 분할하여 배치된 복수의 착색막을 갖는 착색광출사영역을 구비함으로써 분할한 사이의 영역이 가로길이로 연장된 비착색광출사영역이 되고 보다 컬러화소의 휘도를 높게 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 화소영역이 기판면과 평행한 면상에서 소자 전방으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 따른 세로방향으로 복수로 분할하여 배치된 복수의 착색막을 갖는 착색광출사영역을 구비함으로써 표측기판면에 대해서 수평방향으로 연장된 비착색광출사영역으로 되고 표측기판면에 대해서 상측으로부터의 입사광을 높은 휘도로 반사할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 화소영역내에 배치된 상기 착색막이 소자 전방으로부터 보았을 때의 수평인 방향으로 각 색마다 상기 수평방향과 직교하는 방향으로 위치를 겹치지 않게 하여 배치함으로써 표측기판면에 대해서 상하방향으로부터 입사하는 빛과 좌우방향으로부터 입사하는 빛의 어느쪽이나 효율 있게 반사하여 높은 휘도로 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 표측기판의 내면에 각 화소영역의 사이의 화소간영역에 대응시켜서 소자 전방으로부터 입사광을 다시 전방으로 반사하는 반사부재를 설치하고, 각 화소영역의 사이의 부분으로부터의 반사광강도를 강하게 함으로써 화면전체의 휘도를 보다 높게 할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 의한 액정표시소자는 상기한 제 1 관점의 액정표시소자에 있어서, 상기 착색막은,

가시광대역 중의 중간파장대역의 빛을 투과하는 착색막과,

장파장대역의 빛을 투과하는 착색막과,

단파장대역의 빛을 투과하는 착색막으로 이루어지고,

각각 상기의 차례로 두꺼워지고, 또한 각 색착색막의 색좌표에 의해 둘러싸여진 색범위가 극대로 되는 막두께를 갖고 배치되어 있다.

이 액정표시소자에서는 화소영역에 배치하는 3색으로 이루어지는 컬러필터의 막두께가 가시광대역 중의 중간파장대역 투과착색막보다 장파장대역 투과착색막의 쪽이 두껍고 장파장대역 투과착색막보다 단파장대역 투과착색막의 쪽이 두껍게 설정됨으로써 각각의 착색막을 투과한 착색광은 표현할 수 있는 색범위를 확대하고 색밸런스를 악화시키는 일이 없는 화면을 충분히 발게 할 수 있다. 따라서 넓은 범위의 표시가능한 색범위를 갖는 컬러표시를 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 착색막이 적, 녹, 청의 3색의 컬러필터이고, 상기 각 색의 컬러필터는 그 컬러필터에 의한 상기 색범위의 면적이 CIE 1976 L＊a＊b＊ color system의 a＊b＊면상에서 750 이상으로 되는 막두께를 가짐으로써 표현할 수 있는 색범위를 확대하고 색밸런스를 악화시키는 일이 없는 화면을 충분히 밝게 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 각 색의 컬러필터는 상기 각 색의 컬러필터를 투과한 착색광의 혼합광의 크로마가 CIE 1976 L＊a＊b＊ color system의 a＊b＊면상에서 1. 5 이하의 값으로 되는 막두께를 가짐으로써 색밸런스가 양호한 색표시를 실현할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 각 색의 컬러필터는 안료분산재료를 이용한 적색, 녹색, 청색의 컬러필터로 이루어지고, 적색필터의 막두께가 0. 9∼1. 2㎛, 녹색필터의 막두께가 0. 8∼1. 1㎛, 청색필터의 막두께를 1. 1∼1. 4㎛로 설정함으로써 상기의 색범위 및 혼합광의 코로마의 조건을 만족시킬 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 각 색의 컬러필터는 각각 다른 면적률을 갖고 있으며, 화소영역에 대한 각각의 면적률이,

중간파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 단파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 장파장대역의 빛을 투과하는 착색막의 차례로 큰 것에 의해 색범위와 색밸런스를 보다 양호하게 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 각 색의 컬러필터가 각각 적색이 0. 9㎛∼1. 2㎛, 녹색이 0. 8㎛∼1. 1㎛, 청색이 1. 1㎛∼1. 4㎛의 막두께를 갖고, 또한 상기 화소영역에 대하여 적색이 90∼95%, 녹색이 60∼65%, 청색이 75∼80%의 면적률을 가짐으로써 색범위와 색밸런스를 보다 양호하게 할 수 있다.

본 발명의 제 3 관점에 의한 액정표시소자는 상기한 제 1 관점의 액정표시소자에 있어서, 상기 액정층은,

상기 착색막이 형성된 영역에 대응하는 제 1 액정층두께(d1)와,

상기 착색막이 형성된 영역 이외의 다른 영역에 대응하는 제 2 액정층두께(d2)를 갖고,

이들 액정층두께(d1, d2)와 상기 액정층의 굴절률이방성(△n)의 곱의 값(△nd1)과 (△nd2)은 상기 곱의 값(△nd1)을 갖는 액정소자를 투과한 빛과 상기 곱의 값(△nd2)을 갖는 액정소자를 투과하는 빛의 각각의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄해지는 값으로 설정되어 있다.

이 액정표시소자에서는 △nd1을 갖는 액정소자를 투과한 빛과 상기 곱의 값(△nd2)을 갖는 액정소자를 투과하는 빛의 각각의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄해지는 값으로 설정됨으로써 평탄한 파장분포를 갖는 빛의 출사가 가능해진다.

또한 이 액정표시소자는 상기 화소영역내의 컬러필터가 대응하는 영역을 유필터영역, 상기 컬러필터가 대응하지 않는 영역을 무필터영역으로 하고, 한쌍의 기판간에 끼워지는 액정층의 층두께를 d, 복굴절률을 △n, 그 곱을 △nd로 할 때, 1개의 화소영역내에서 다른 △nd를 갖는 상기 유필터영역과 상기 무필터영역이 존재할 때에 그들 투과광의 분광투과율분포의 상이를 서로 보상하는 액정층의 층두께를 선택하는 것으로 화면의 밝기를 충분하고 또한 색밸런스가 좋은 컬러화상을 표시할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 액정층의 △nd의 값을 변화시킨 경우의 투과율이 극대값을 나타내는 액정층두께를 d0으로 하고,

△nd1〈△nd0〈△nd2

의 관계를 만족함으로써 그들 투과광의 분광투과율분포의 상이를 서로 보상하는 액정층의 층두께를 선택하는 것으로 화면의 밝기가 충분하고 또한 색밸런스가 좋은 컬러화상을 표시하도록 할 수 있다.

본 발명의 제 4 관점에 의한 액정표시소자는 상기한 제 1 관점의 액정표시소자에 있어서,

또한 상기 한쌍의 기판의 내면에 각각 설치된 제 1 및 제 2 배향막과,

상기 한쌍의 기판의 외측에 이들 기판을 끼워서 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고,

빛이 입사하는 측의 앞면측기판에 설치된 제 1 배향막은 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 기준으로 하여 왼쪽방향으로 0。∼45。의 범위내에서 배향처리되고, 상기 앞면측기판과 대향하는 배면측의 기판에 설치된 제 2 배향막은 상기 제 1 배향막의 배향처리방향에 대하여 90。를 이루어 교차하는 방향으로 배향처리되어 있다.

이 액정표시소자는 액정셀의 이측기판의 근처에 있어서의 액정분자의 배향방향을 표시면의 가로축에 대해서 앞면방향으로부터 보아 왼쪽방향으로 0°보다 크게 45°보다 작은 각도범위내의 방향으로 하고 액정분자를 상기 이측기판의 근처에 있어서의 배향방향을 기준으로 하여 이측기판으로부터 표측기판을 향하여 전방으로부터 보아 오른쪽방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향시킴으로써 반사형의 TN액정표시소자이어도 통상의 관찰방향으로부터 관찰되는 표시를 충분히 만족할 수 있는 콘트래스트를 확보하면서 충분히 밝게 한 것이다.

또한 이 액정표시소자는 상기 액정층의 상기 배면측기판 근처의 액정분자는 상기 앞면측기판으로부터 보아 상기 수평방향에 대하여 왼쪽방향으로 5。∼30。의 각도범위내의 방향으로 배향되어 있는 것에 의해 보다 밝게 할 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 액정층의 상기 배면측기판 근처의 액정분자는 상기 앞면측기판으로부터 보아 상기 수평방향에 대하여 왼쪽방향으로 대략 10。∼대략 25。의 각도범위내의 방향으로 배향되어 있는 것에 의해 보다 밝게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면도.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도.

도 4는 제 1 실시예의 액정표시소자의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도.

도 5는 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 막두께와 크로마의 관계를 나타내는 그래프.

도 6은 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 막두께와 색범위의 관계를 나타내는 그래프.

도 7은 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 막두께와 혼합광의 크로마의 관계를 나타내는 그래프.

도 8은 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터막두께와 명도의 관계를 나타내는 그래프.

도 9는 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 CIE 1976 L*a*b color system상에서의 특성도.

도 10a∼도 10c는 각각 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 막두께에 대한 색범위, 크로마 및 명도의 관계를 나타내는 색특성도.

도 11a∼도 11c는 각각 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 면적률에 대한 색범위, 크로마 및 명도의 관계를 나타내는 색특성도.

도 12a∼도 12c는 각각 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 막두께에 대한 색범위, 크로마 및 명도의 관계를 나타내는 색특성도.

도 13a∼도 13c는 각각 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 컬러필터의 면적률에 대한 색범위, 크로마 및 명도의 관계를 나타내는 색특성도.

도 14는 제 1 실시예의 액정표시소자의 △nd와 투과율의 관계를 나타내는 그래프.

도 15는 도 14의 일부를 확대하여 나타내는 확대도.

도 16은 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 유필터영역과 무필터영역을 각각 투과하는 빛의 분광투과율분포를 나타내는 그래프.

도 17은 제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서의 분광투과율분포를 나타내는 그래프.

도 18은 제 1 실시예의 액정표시소자의 개략구성을 분해하여 나타내는 사시도.

도 19는 제 1 실시예의 액정표시소자의 개략구성을 분해하여 나타내는 사시도.

도 20은 제 2 실시예에 있어서의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도.

도 21은 제 2 실시예의 액정표시소자의 변형예에 있어서의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도.

도 22는 제 2 실시예의 액정표시소자의 변형예에 있어서의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도.

도 23은 제 3 실시예의 액정표시소자를 나타내는 단면도.

도 24는 제 4 실시예의 액정표시소자를 나타내는 단면도.

도 25는 제 5 실시예의 액정표시소자를 나타내는 단면도.

도 26은 제 6 실시예의 액정표시소자의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도.

도 27은 제 7 실시예의 액정표시소자를 나타내는 단면도.

도 28은 종래 기술에 의한 컬러필터의 막두께변화와 분광투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 기판 3 : 화소전극

4 : TFT 5 : 게이트전극

6 : 게이트절연막 8 : 소스전극

9 : 드레인전극 10 : 게이트라인

11 : 데이터라인 14 : 배향막

15R, 15G, 15B : 컬러필터 16 : 블랙마스크

17 : 보호절연막 18 : 대향전극

21, 22 :편광판 23, 51 : 반사부재

52 : 측면반사부재

[제 1 실시예]

도 1∼도 19는 본 발명의 제 1 실시예를 나타내고 있다.

도 1은 본 발명의 액정표시소자를 나타내는 일부분의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면도이다. 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도이고, 도 4는 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도이다.

본 발명의 액정표시소자는 TFT(박막트랜지스터)를 능동소자로 하는 액티브매트릭스형의 것으로 그 한쌍의 기판(유리판 등으로 이루어지는 투명기판)(1, 2) 중 이측기판(2)의 내면에는 투명한 화소전극(3)이 매트릭스상으로 배열하여 설치되는 동시에 이들 화소전극(3)에 각각 접속하여 복수의 TFT로 이루어지는 능동소자(이하 TFT라 한다)(4)가 설치되어 있다.

상기 TFT(4)는 이측기판(2)상에 형성된 게이트전극(5)과, 용량형성전극(12)과, 이들 게이트전극(5)과 용량형성전극(12)을 덮는 게이트절연막(6)과, 이 게이트절연막(6)상에 상기 게이트전극(5)과 대향시켜서 형성된 i형반도체막(7)과, 이 i형반도체막(7)의 소스, 드레인영역의 위에 형성된 불순물을 도프한 n형반도체막(도시하지 않음)을 통해서 형성된 소스전극(8) 및 드레인전극(9)으로 이루어져 있다.

또 상기 이측기판(2)의 위에는 각 화소전극행의 일측에 각각 따르게 하여 각 행의 TFT(4)에 게이트신호를 공급하는 게이트라인(10)이 배선되어 있으며, 각 행의 TFT(4)의 게이트전극(5)은 각각 그 행에 대응하는 게이트라인(10)에 일체로 형성되어 있다.

또한 상기 TFT(4)의 게이트절연막(투명막)(6)은 기판(1)의 대략 전체면에 걸쳐 형성되어 있고, 상기 게이트라인(10)은 그 단자부를 제외하고 게이트절연막(6)으로 덮여져 있다.

또 상기 게이트절연막(6)의 위에는 각 화소전극열의 일측에 각각 따르게 하여 각 열의 각 TFT(4)에 데이터신호를 공급하는 데이터라인(11)이 배선되어 있으며, 각 열의 TFT(4)의 드레인전극(9)은 각각 그 열에 대응하는 데이터라인(11)에 이어져 있다.

이 실시예에서는 데이터라인(11)을 상기 게이트절연막(6)의 위에 배선하고 각 열의 TFT(4)의 드레인전극(9)을 각각 그 열에 대응하는 데이터라인(11)에 일체로 형성하고 있다.

또 상기 화소전극(3)은 상기 게이트절연막(6)의 위에 형성되어 있고, 이 화소전극(3)은 그 일측가장자리의 단부에 있어서 대응하는 TFT(4)의 소스전극(8)에 접속되어 있다.

또한 이 이측기판(2)의 내면에는 상기 TFT(4) 및 데이터라인(11)과 화소전극(3)의 둘레틀부를 덮는 오버코트절연막(13)이 설치되어 있고, 그 위에 배향막(14)이 형성되어 있다.

또한 표시면이 되는 표측기판(1)의 내면에는 복수의 색, 예를 들면 적, 녹, 청의 3색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 상기 표측기판(1)의 각 화소전극(3)에 각각 대응시켜 설치되고, 또한 상기 컬러필터간의 영역에는 블랙마스크(16)를 형성하며, 이들을 덮어서 투명한 보호절연막(17)이 형성되어 있고, 이 보호절연막(17)의 위에 상기 화소전극(3)의 전체에 대향하는 투명한 대향전극(18)이 설치되고, 이 대향전극(18)과 상기 화소전극(3)이 서로 대향하는 부분에 의해 각각 화소영역(A)이 형성되어 있다.

또한 상기 보호막(절연막)(17)은 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 재질을 적정히 선택함으로써 생략할 수 있다.

상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)는 행방향 및 열방향으로 각각 적색필터(15R), 녹색필터(15G), 청색필터(15B)의 차례로 번갈아 나열하여 서로 등간격으로 배열되어 있고, 이들 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 각각 다른 화소영역(A)에 대응하고 있다.

이들 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)는 각각 상기 각 화소전극(3)과 대향전극(18)이 대향하는 화소영역의 면적보다 작은 면적을 갖는 크기의 컬러필터이고, 이 실시예에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 각 화소영역의 둘레틀부를 제외하는 내측의 영역에 대응시켜 설치하고 있다.

그리고 상기 표측기판(1)과 이측기판(2)은 도시하지 않은 틀상 시일재를 통해서 접합되어 있으며, 액정(LC)은 이들 양 기판(1, 2)간의 상기 시일재로 둘러싸여진 영역에 충전되어 있다.

또 상기 한쌍의 기판(1, 2)의 내면에 설치된 배향막(폴리이미드 등으로 이루어지는 수평배향막)(19, 14)은 각각 그 막면을 러빙함으로써 소정 방향으로 배향처리가 실시되어 있다. 양 기판(1, 2)간에 충전된 액정(LC)은 표측기판(1)의 배향막(19)과 이측기판(2)의 배향막(14)에 의하여 각각의 기판(1, 2)의 근처에 있어서의 액정분자의 배향방향이 규제되고 양 기판(1, 2)간에 있어서 소정의 트위스트각(예를 들면 대략 90°)으로 트위스트배향되어 있다.

또 상기 한쌍의 기판(1, 2)의 외면에는 각각 편광판(21, 22)이 배치되어 있고, 이들 편광판(21, 22)은 각각의 광학축(투과축 또는 흡수축)을 소정의 방향을 향한 상태로 설치되어 있다.

또 이면측의 편광판(22)의 배후에는 액정표시소자에 그 앞면측으로부터 입사하여 액정층을 투과한 외광을 반사시키는 반사부재(23)가 배치되어 있다. 이 반사부재(23)는 백색의 산란반사판으로 이루어져 있다.

이 액정표시소자는 외광을 이용하여 표시하는 반사형의 것이고 앞면측으로부터 표측편광판(21)을 투과하여 각 화소영역(A)에 입사한 빛(직선편광) 중 그 화소영역(A)의 둘레틀부를 제외하는 내측에 영역을 투과하는 빛은 그 화소영역(A)에 대응하는 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 입사하고, 이 컬러필터에 의해 그 흡수파장영역의 빛이 흡수되어 상기 컬러필터의 색에 착색하고, 그 착색광이 액정층과 이측편광판(22)을 차례로 투과하여 반사부재(23)에서 반사되며, 상기 이측편광판(22)과 액정층과 컬러필터와 표측편광판(21)을 차례로 투과하여 앞면측으로 출사한다.

또 상기 각 화소영역(A)에 입사한 빛 중 그 화소영역(A)의 둘레틀부, 즉 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 외측의 영역에 입사한 빛은 컬러필터를 통하지 않고 액정층과 이측편광판(22)을 차례로 투과하여 반사부재(23)에서 반사되고, 상기 이측편광판(22)과 액정층과 표측편광판(21)을 차례로 투과하여 앞면측으로 출사한다.

이 액정표시소자에 의하면, 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 면적이 화소영역(A)의 면적보다 작기 때문에 화소영역(A)을 투과하는 빛 중의 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 입사하는 빛만이 컬러필터에 의해 그 흡수파장영역의 빛이 흡수되어 착색하고, 다른 빛은 컬러필터에 의한 흡수를 받지 않고 고휘도의 비착색광인 채로 투과하여 그 비착색광과 상기 착색한 빛으로 컬러화소가 표시된다.

또 흑색표시보다도 백색표시시의 밝기를 우선하는 경우 등에는 화소영역(A)간에 배치되어 있는 블랙마스크(16)를 생략하는 것에 의해 항상 입사광이 상기 산란반사판(23), 게이트라인(10), 데이터라인(11)등에서 반사되어 소자 전방으로 출사하는 명표시영역(W)이 되고 밝은 표시를 얻을 수도 있다.

도 4는 제 1 실시예의 액정표시소자의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도이다. 이 화소영역(A)은 도 4에 나타내는 바와 같이 그 둘레틀부는 고휘도의 착색되지 않는 빛이 투과하는 비착색광출사영역(b)(반사부재(23)의 색인 백색의 영역)과 중앙부에 배치된 컬러필터의 색으로 착색된 빛이 투과하는 착색광출사영역(a)으로 구성되고, 이 화소영역(A)은 상기 착색광출사영역(a)과 비착색광출사영역(b)을 각각 투과한 빛이 섞여서 1개의 컬러표시화소로서 관찰된다.

이 때문에 상기 액정표시소자에 의하면, 표시되는 표시화소는 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 색으로 착색하고, 또한 휘도가 충분히 높다. 따라서 이 액정표시소자에 의하면, 그 앞면측으로부터 입사한 외광을 반사부재(23)에서 반사시켜 표시하는 반사형의 것이어도 충분히 밝은 컬러화상을 표시할 수 있다.

또 반사형의 액정표시소자에 있어서는 화소영역(A)의 가장자리부부근에 입사한 빛이 반사부재에서 반사되어 이웃하는 화소영역의 가장자리부부근을 투과하여 출사하는 경우 종래의 액정표시소자에서는 컬러필터가 화소영역의 전체에 대응하고 있기 때문에 화소영역의 가장자리부부근에 입사한 빛은 그 화소영역의 컬러필터의 색에 착색하고 반사부재에서 반사되어 이웃하는 화소영역의 가장자리부부근에 입사하는 빛은 이 인접한 색의 컬러필터에 의해 흡수되어 표시소자의 앞면으로 출사하지 않으므로 표시화소가 어두워진다.

그러나 상기 실시예의 액정표시소자에 의하면, 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 면적이 화소영역(A)의 면적보다도 작기 때문에 어느쪽의 화소영역(A)에 있어서도 그 가장자리부부근에 입사한 빛은 비착색인 채 반사되게 된다. 따라서 그 빛이 이웃하는 화소영역의 가장자리부부근에 입사해도 인접하는 화소영역의 둘레틀부에는 컬러필터가 형성되어 있지 않으므로 흡수되는 일 없이 투과하여 표시소자의 앞면으로부터 출사하는 빛의 휘도가 저하하지 않는다.

또한 상기 실시예에서는 화소영역을 대략 사각형으로 형성했지만 이에 한정되지 않고 상기 화소영역을 실질적인 타원 또는 원형으로 형성하고 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 윤곽의 길이를 사각형보다 작게 함으로써 그 둘레틀을 따라 생기는 단차의 길이를 짧게 하고 단차부분에서의 액정분자의 배향상태의 흐트러짐에 의한 누설광에 의한 콘트래스트의 저하를 방지하도록 해도 좋다.

또 상기 실시예에서는 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 대향전극(17)을 설치한 기판(1)에 형성하고 있지만 화소전극(3)을 설치한 기판(2)에 형성해도 좋다.

상기 제 1 실시예에 있어서 상기 컬러필터는 안료분산재료를 이용한 컬러필터에 의해 형성되고 상기 적, 녹, 청의 컬러필터(15R, 15G, 15B) 중의 장파장대역의 빛이 투과하는 적색필터(15R)의 막두께를 t(R), 단파장대역의 빛이 투과하는 청색필터(15B)의 막두께를 t(B)로 하고 t(G)＜t(R)＜t(B)의 관계를 만족하도록 설정되어 있다.

이들 컬러필터를 투과하여 생기는 착색광의 색의 크로마(C*(chroma))는 이들 컬러필터의 막두께의 변화에 따라서 도 5에 나타내는 바와 같이 변화한다.

도 5는 상기 컬러필터의 막두께(t(R), t(G), t(B))를 각각 변화시켰을 때의 적, 녹, 청의 각 색 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 투과한 착색광의 CIE 1976 L*a*b color system상에서의 크로마(C*)의 변화를 나타내고 있다. 상기 크로마(C*)는 CIE 1976 L*a*b color system상에서의 a*b*면상의 C광원(a*=0, b*=0의 무채색점)으로부터 적, 녹, 청의 각 착색광의 색좌표점까지의 거리를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 각 착색광의 크로마(C*)는 투과하는 컬러필터의 막두께의 변화에 대해서 각각 극대값을 갖고, 그들 극대값을 나타내는 각 색컬러필터의 막두께는 서로

t(G)＜t(R)＜t(B)

의 관계가 있으며 그들 극대값을 나타내는 각 색의 컬러필터의 막두께는 각각

적색필터막두께(t(R))= 0. 9∼1. 2㎛

녹색필터막두께(t(G))= 0. 8∼1. 1㎛

청색필터막두께(t(B))= 1. 1∼1. 4㎛

의 범위이다.

따라서 이들 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))를 그 컬러필터를 투과한 착색광의 크로마(C*)의 값이 대략 극대를 나타내는 막두께로 각각 설정함으로써 CIE 1976 L*a*b* color system상에 있어서의 a*b*면상의 상기 3개의 착색광의 색좌표점에 의해 둘러싸여진 면적, 즉 색범위를 크게 할 수 있어서 수많은 색을 표시할 수 있다.

도 6∼도 8은 상기한 화소영역(A)의 필터대응영역(a)으로부터의 출사광인 착색광과 비착색광출사영역(b)으로부터의 출사광인 비착색광에 의해 표시되는 각 색의 화소영역을 투과한 빛의 혼합광에 의한 표시색에 대해서의 각 색컬러필터의 막두께의 변화에 대한 CIE 1976 L*a*b color system상에서의 특성의 변화를 나타낸다. 여기에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 면적을 어느쪽이나 화소영역(A)의 면적의 80%으로 했을 때의 특성을 나타내고 있다. 도 6이 색범위, 도 7이 각 색의 크로마(chroma), 도 8이 밝기의 변화특성을 나타내고 있다.

도 6에 있어서,

실선은 녹색과 청색의 2색의 컬러필터(15G, 15B)의 막두께(t(G), t(B))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 적색필터(15R)의 막두께(t(R))만을 변화시켰을 때,

쇄선은 적색과 청색의 2색의 컬러필터(15R, 15B)의 막두께(t(R), t(B))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 녹색필터(15G)의 막두께(t(G))만을 변화시켰을 때,

파선은 적색과 녹색의 2색의 컬러필터(15R, 15G)의 막두께(t(R), t(G))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 청색필터(15B)의 막두께(t(B))만을 변화시켰을 때의 각각의 특성을 나타내고 있다.

이 도 6의 필터막두께-색범위특성에 나타내는 바와 같이 각각의 컬러필터는 그 막두께가 적색필터의 막두께(t(R))= 0. 9∼1. 2㎛, 녹색필터막두께(t(G))= 0. 8∼1. 1㎛, 청색필터막두께(t(B))= 1. 1∼1. 4㎛의 범위에 있을 때 상기 색범위가 대략 극대를 나타내고 있다.

도 7은

실선은 녹색과 청색의 2색의 컬러필터(15G, 15B)의 막두께(t(G), t(B))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 적색필터(15R)의 막두께(t(R))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고,

쇄선은 적색과 청색의 2색의 컬러필터(15R, 15B)의 막두께(t(R), t(B))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 녹색필터(15G)의 막두께(t(G))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고,

파선은 적색과 녹색의 2색의 컬러필터(15R, 15G)의 막두께(t(R), t(G))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 청색필터(15B)의 막두께(t(B))만을 변화시켰을 때의 특성이다.

이 도 7의 필터막두께-크로마특성과 같이 필터막두께가 각각 적색필터막두께(t(R))= 0. 9∼1. 2㎛, 녹색필터막두께(t(G))= 0. 8∼1. 1㎛, 청색필터막두께(t(B))= 1. 1∼1. 4㎛의 범위에 있을 때 상기 혼합광의 크로마(C*)가 작은 값이 된다.

그리고 상기 혼합광의 크로마가 작은 값이라는 것은 이 혼합광의 색이 CIE 1976 L*a*b color system의 a*b*면에 있어서의 C광원에 가까워지고 상기 혼합광의 색이 보다 무채색의 양호한 백색광이 된다.

또 도 8에 있어서

이 도 8의 필터막두께-명도특성과 같이 적, 녹, 청의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))가 각각 상기의 범위(t(R)= 0. 9∼1. 2㎛, t(G)= 0. 8∼1. 1㎛, t(B)= 1. 1∼1. 4㎛인 때의 혼합광의 명도(L*)는 약 51∼53의 범위이고, 이 정도의 명도(L*)가 있으면 표시의 밝기는 충분하다.

또한 상기 혼합광의 명도(L*)는 필터막두께를 얇게 할수록 높아지지만 필터막두께를 얇게 하면 그에 동반하여 착색광의 크로마가 저하하고, 그 때문에 색범위를 좁게 하므로 적, 녹, 청의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))는 상기의 범위가 적당하다.

또한 상기 실시예에서는 컬러필터를 착색막으로서 이용하고 있지만 상기 착색막은 컬러필터에 한정되지 않는다. 또 상기 실시예의 액정표시소자는 적, 녹, 청의 빛의 가법혼색에 의해 풀컬러화상을 표시하는 것인데 마젠타, 옐로, 시안의 3색의 착색막(예를 들면 컬러필터)을 구비하여 감법혼색에 의해 컬러화상을 표시하는 액정표시소자에도 적용할 수 있고, 그 경우도 3색의 착색막의 막두께를 장파장대역투과착색막＜중간파장대역투과착색막＜단파장대역투과착색막의 관계로 하는 동시에 상기 3색의 착색막의 막두께를 각각 그 착색막을 투과한 착색광의 크로마가 대략 극대가 되는 값으로 설정함으로써 색범위를 넓게 하고, 또한 색밸런스의 악화를 생기게 하는 일이 없는 상기 착색막을 구비함으로써 화면을 충분히 밝게 할 수 있다.

또한 보다 색밸런스를 향상시키기 위해 컬러필터의 면적은 이하와 같이 설정된다.

도 9는 이 제 1 실시예의 액정표시소자의 적색광, 녹색광, 청색광의 각 좌표를 CIE 1976 L*a*b* color system의 a*b*면상에 나타낸 것이다.

이 액정표시소자의 컬러필터의 막두께와 면적은 적색필터(15R)를 투과한 적색광의 색좌표(RC)와, 녹색필터(15G)를 투과한 녹색광의 색좌표(GC)와, 청색필터(15B를 투과한 청색광의 색좌표(BC)를 연결하는 삼각형으로 둘러싸여진 색범위의 면적이 대략 극대가 되고 색좌표(WC)에서 나타내어지는 상기 적색광과 녹색광과 청색광의 혼합광의 크로마(C*)가 대략 극소가 되는 값으로 설정되어 있다.

즉 각 색의 화소영역(A)에 대한 면적률에 대해서 적, 녹, 청의 컬러필터(15R, 15G, 15B) 중 장파장대역의 빛이 투과하는 적색필터(15R)의 면적률을 s(R), 중간파장대역의 빛이 투과하는 녹색필터(15G)의 면적률을 s(G), 단파장대역의 빛이 투과하는 청색필터(15B)의 면적률을 s(B)로 하면

이 실시예에서는 막두께는 t(G)＜t(R)＜t(B)의 관계로 설정하고 면적률은 s(R)＞s(B)＞s(G)의 관계로 설정함으로써 상기 color system에서의 적색, 녹색, 청색의 각 색의 빛의 색좌표(RC, GC, BC)의 각 점을 연결하는 삼각형으로 둘러싸여진 색범위의 면적을 크게 하는 동시에 상기 표색계에서의 상기 적색광과 녹색광과 청색광의 혼합광(백색광)의 크로마(C*)를 작게 하고 있다.

상기 표색계에 있어서의 a*b*면상에서 상기 색범위의 면적은 바람직하게는 750이상이고 또 상기 혼합광의 크로마(C*)(a*= 0, b*= 0의 C광원으로부터의 거리)는 바람직하게는 1. 5이하의 값이다.

상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께와 면적률에 대해서 구체적으로 설명하면, 이 실시예에서는 각 색막두께는,

적색필터막두께(t(R))= 0. 9∼1. 2㎛

녹색필터막두께(t(G))= 0. 8∼1. 1㎛

청색필터막두께(t(B))= 1. 1∼1. 4㎛

로 하고, 각 색면적률(화소영역(A)을 100%로 한다)은,

적색필터면적률(s(R))= 90∼95%

녹색필터면적률(s(G))= 60∼65%

청색필터면적률(s(B))= 75∼80%

로 하고 있다.

도 10a∼도 10c는 상기 액정표시소자에 있어서의 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))의 변화에 대한 CIE 1976 L*a*b* color system상에서의 색범위, 혼합광의 크로마(C*) 및 명도(L*)를 각각 나타낸다. 여기에서는 각 색의 면적률(s(R), s(G), s(B))을 어느쪽이나 화소영역(A)의 면적의 80%로 했을 때의 특성을 나타내고 있다.

도 10a는 각 컬러필터막두께에 대한 상기 색범위의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

파선은 적색과 녹색의 2색의 컬러필터(15R, 15G)의 막두께(t(R), t(G))를 각각 1. 5㎛로 고정하고 청색필터(15B)의 막두께(t(B))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고 있다.

도 10a에서 적색필터(실선)와 녹색필터(쇄선)의 막두께가 얇아지면 상기 색범위가 급격히 좁아지고 청색필터(파선)의 막두께의 변화에 대해서는 상기 색범위의 변화는 적다. 그리고 어느쪽의 색의 필터에 대해서도 상기 색범위가 극대값을 나타내는 막두께가 존재한다.

도 10b는 필터막두께에 대한 혼합광의 크로마(C*)의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

도 10b에서,

녹색필터(쇄선)의 막두께가 얇아지면 크로마(C*)가 작고 색밸런스가 양호한 상태가 되고,

적색필터(실선)와 청색필터(파선)에 대해서는 막두께가 얇아지면 크로마(C*)가 크고, 막두께가 두꺼우면 크로마(C*)가 작고 색밸런스가 양호한 상태가 된다.

도 10c는 필터막두께에 대한 혼합광의 명도(L*)의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

도 10c에서 컬러필터의 막두께가 얇으면 명도(L*)의 값이 높아지고, 특히 적색필터(실선)인 경우에 그 경향은 현저하다.

따라서 본 실시예의 액정표시소자는 도 10a를 기초로 하여 각 색의 필터의 막두께를 상기 색범위가 극대값을 나타내는 범위로 설정하고,

또한 도 10b를 기초로 하여 녹색의 필터의 막두께(t(G))를 가장 얇고 청색필터의 막두께(t(B))를 가장 두껍고 녹색필터의 막두께를 중간의 값으로 설정하고,

또한 도 10c를 기초로 하여 상기 색범위가 극대값을 나타내는 범위 중 각각의 막두께가 얇아지도록 상기 각 필터의 막두께가 설정되어 있다.

또 도 11a∼도 11c는 상기 액정표시소자에 있어서의 각 색의 면적률(s(R), s(G), s(B))의 변화에 대한 상기 color system의 색범위와 혼합광의 크로마(C*) 및 명도(L*)의 변화를 나타내고 있고, 여기에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G). t(B))를 어느쪽이나 1. 5㎛로 했을 때의 특성을 나타내고 있다.

도 11a는 필터면적에 대한 상기 색범위의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

실선은 녹색과 청색의 2색의 컬러필터(15G, 15B)의 면적률(s(G), s(B))을 각각 80%로 고정하고, 적색필터(15R)의 면적률(s(R))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고,

쇄선은 적색과 청색의 2색의 컬러필터(15R, 15B)의 면적률(s(R), s(B))을 각각 80%로 고정하고 녹색필터(15G)의 면적률(s(G))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고,

파선은 적색과 녹색의 2색의 컬러필터(15R, 15G)의 면적률(s(R), s(G))을 각각 80%로 고정하고 청색필터(15B)의 면적률(s(B))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고 있다.

도 11a에서 색범위는 각 색필터의 면적률이 높을수록 크게 되는 것이 나타내어진다.

도 11b는 필터면적률에 대한 혼합광의 크로마(C＊)의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

실선은 녹색과 청색의 2색컬러필터(15G, 15B)의 면적률(s(G), s(B))을 각각 80%로 고정하고 적색필터(15R)의 면적률(s(R))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내며,

쇄선은 적색과 청색의 2색컬러필터(15R, 15B)의 면적률(s(R), s(B))을 각각 80%로 고정하고 녹색필터(15G)의 면적률(s(G))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내며,

파선은 적색과 녹색의 2색컬러필터(15R, 15G)의 면적률(s(R), s(G))을 각각 80%로 고정하고 청색필터(15B)의 면적률(s(B))만을 변화시켰을 때의 특성을 나타내고 있다.

도 11b에서는,

녹색필터(쇄선)의 면적률이 60% 근처인 때에 혼합광의 크로마(C＊)는 극소로 되고,

청색필터(파선) 혼합광의 크로마(C＊)가 극소로 되는 면적률은 녹색(쇄선)의 혼합광의 크로마(C＊)가 극소로 되는 면적률보다 높으며,

적색필터(실선) 혼합광의 크로마(C＊)가 극소로 되는 면적률은 청색필터(파선) 혼합광의 크로마(C＊)가 극소로 되는 면적률보다 높은 것을 나타내고 있다.

도 11c는 필터면적률에 대한 혼합광 명도(L＊)의 변화특성을 나타내고 있고, 도면에 있어서,

도 11c에서는 각 색 필터의 면적률이 작은쪽이 혼합광의 명도(L＊)가 크게 되는 것을 나타낸다.

따라서 본 실시예의 액정표시소자는 도 11b를 기초로 하여 각 색필터의 면적률을 각각 녹색필터, 청색필터, 적색필터의 순서로 크게 하고, 또한 도 11a 및 도 11c에 근거하여 색범위와 혼합광의 명도(L＊) 값이 동시에 작아지지 않는 면적률로 상기 각 필터가 설정되어 있다.

또한 상기 도 10a∼도 10c 및 도 11a∼11c에 나타낸 색범위와 혼합광의 크로마(C＊) 및 명도(L＊)는 각 화소영역(A)의 착색광출사영역으로부터의 출사광인 적색, 녹색, 청색의 착색광과, 비착색광출사영역(b)으로부터의 출사광인 비착색광과, 화소영역간의 화소간영역으로부터의 출사광인 비착색광의 혼합광의 값이다.

다음으로 상기와 같이 하여 각 색필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))와 면적률(s(R), s(G), s(B))을 여러 가지 값으로 설정하였을 때의 CIE 1976 L＊a＊b＊ color system 상의 색범위와 혼합광의 크로마(C＊) 및 명도(L＊)의 값을 도 12a∼도 12c 및 도 13a∼도 13c에 나타낸다.

도 12a∼도 12c는 적색필터(15R)의 면적률(s(R))과 녹색필터(15G)의 면적률(s(G))과 청색필터(15B)의 면적률(s(B))을 s(R)＝90%, s(G)＝60%, s(B)＝75%로 고정하고, 적색필터(15R)의 막두께(t(R))와 녹색필터(15G)의 막두께(t(G))와 청색필터(15B)의 막두께(t(B))를,

녹색필터 막두께(t(G))＝t(R)－0.10㎛

청색필터 막두께(t(B))＝t(R)＋0.20㎛

의 관계로 막두께차를 취하여 각각 변화시켰을 때의 특성을 나타낸다. 도면의 가로축에는 대표값으로서 적색필터의 막두께(t(R))를 나타낸다.

도 12a는 색범위의 변화특성을 나타내고, 도 12b는 혼합광 크로마(C＊)의 변화특성을 나타내며, 도 12c는 혼합광 명도(L＊)의 변화특성을 나타내고 있다.

도 12a에서 적색필터의 막두께가 0.9㎛미만이면 풀컬러표시를 실행하는 데에 충분한 다수의 색을 표시하는 것에 필요하게 되는 색범위의 값인 750보다 작게 되고, 0.9㎛ 이상으로 또한 1.2㎛ 이하의 범위에서는 색범위 750의 값을 넘고 있다.

또한 도 12b에서 혼합광(백색광) 크로마(C＊)의 값은 적색필터의 막두께가 0.9㎛ 이상이고, 또한 약 1.2㎛ 이하의 범위에서 실질적으로 착색이 없는 백색표시를 실행하는 데에 필요하게 되는 크로마(C＊)가 1. 5의 값 이하로 된다.

또한 도 12c에서 혼합광(백색광)의 명도(L＊)는 적색필터의 막두께가 0.9㎛ 이상으로 또한 1.2㎛ 이하의 범위에서 충분히 밝은 표시를 실행하는 데에 필요하게 되는 명도(L＊)가 52이상의 값으로 된다.

도 13a∼도 13c는 적색필터(15R)의 막두께(t(R))와, 녹색필터(15G)의 막두께(t(G))와, 청색필터(15B)의 막두께(t(B))를 t(R)＝1.0㎛, t(G)＝0.9㎛, t(B)＝1.2㎛로 고정하고, 적색필터(15R)의 면적률(s(R))과, 녹색필터(15G)의 면적률(s(G))과, 청색필터(15B)의 면적률(s(B))을,

녹색필터 면적률(s(G))＝s(R)－30%

청색필터 면적률(s(B))＝s(R)－15%

의 관계로 각 색의 면적률에 일정 비율의 차를 각각에 취하여 면적률을 변화시켰을 때의 특성을 나타낸다. 도면의 가로축에는 적색필터의 면적률(s(R))을 대표값으로서 나타낸다.

도 13a는 색범위의 변화특성을 나타내고, 도 13b는 혼합광 크로마(C＊)의 변화특성을 나타내며, 도 13c는 혼합광 명도(L＊)의 변화특성을 나타내고 있다.

도 13a에서 각 표시색의 상기 색범위는 적색필터의 면적률이 90% 미만이면 풀컬러표시를 실행하는 데에 충분한 다수의 색을 표시하는 것에 필요하게 되는 색범위의 값인 750보다 작아지고, 적색필터의 면적률이 90% 이상이면 상기 색범위의 값 750을 넘는다.

또 도 13b에서 각 색의 혼합광(백색광)의 상기 크로마(C＊)는 적색필터의 면적률이 80% 이상이고, 또한 100% 이하의 범위에서 실질적으로 착색이 없는 백색표시를 실행하는 데에 필요하게 되는 크로마(C＊)가 1. 5의 값 이하이다.

또한 도 13c에서 각 색의 혼합광(백색광)의 상기 명도(L＊)는 적색필터의 면적률이 80% 이상에서 충분히 밝은 표시를 실행하는 데에 필요하게 되는 명도(L＊)가 52의 값을 넘고 있다.

또한 상기 도 12a∼도 12c 및 도 13a∼도 13c에 나타낸 색범위와 혼합광의 크로마(C＊) 및 명도(L＊)도 각 화소영역(A)의 필터대응영역(a)으로부터의 출사광인 적색, 녹색, 청색의 착색광과 비착색광출사영역(b)으로부터의 출사광인 비착색광과 서로 이웃하는 화소영역간의 명표시영역(W)으로부터의 출사광인 비착색광의 혼합광의 값이다.

상기 도 12a∼도 12c 및 도 13a∼도 13c에 나타낸 각종 값에 설정된 액정표시소자의 색범위와 혼합광의 크로마(C＊) 및 명도(L＊)의 값에 따르면 CIE 1976 L＊a＊b＊color system에 대한 a＊b＊면에서의 색범위의 면적이 거의 극대로 되고 적색광과 녹색광과 청색광과의 혼합광의 크로마(C＊)가 거의 극소로 되는 동시에, 상기 혼합광의 명도(L＊)가 충분한 밝기로 되는 필터 막두께와 필터 면적률(화소영역(A)의 면적에 대한 비)은,

적색필터 막두께(t(R))＝0. 9∼1. 2㎛

녹색필터 막두께(t(G))＝0. 8∼1. 1㎛

청색필터 막두께(t(B))＝1. 1∼1. 4㎛

적색필터 면적률(s(R)) ＝90∼95%

녹색필터 면적률(s(G)) ＝60∼65%

청색필터 면적률(s(B)) ＝75∼80%

이고, 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께(t(R), t(G), t(B))와 면적률(s(R), s(G), s(B))이 상기 범위의 값으로 설정함으로써 상기 색범위의 면적을 풀컬러표시를 실행하는 데에 충분한 다수의 색을 표시하는 것에 필요한 값인 750 이상으로 하고, 상기 혼합광의 크로마(C＊)를 실질적으로 착색이 없는 백색표시를 실행하는 데에 필요한 값인 1. 5 이하로 하는 동시에, 상기 혼합광의 명도(L＊)를 충분한 밝기를 얻기 위한 값인 52 부근의 값 이상으로 할 수 있다.

즉 상기 액정표시소자는 도 9에 나타낸 CIE 1976 L＊a＊b＊ color system상에서의 적색광의 색좌표(RC)와, 녹색광의 색좌표(GC)와, 청색광의 색좌표(BC)를 연결하는 삼각형으로 둘러싸인 색범위의 면적이 거의 극대(750이상)이고, 그들 혼합광의 크로마(C＊)가 a＊＝0, b＊＝0의 C광원에 매우 가까운 값(C＊＝1.5이하)이다.

이 때문에 상기 액정표시소자에 따르면 적색, 녹색, 청색의 각 색의 크로마(C＊) 및 색밸런스를 악화시키는 일 없이 빛의 투과율을 향상시켜서 화면을 충분히 밝게 할 수 있고, 따라서 양호한 화질의 풀컬러화상을 표시할 수 있다.

또 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 액정층은 이측기판(2)의 배향막(14)과 표측기판(1)의 배향막(18)에 의해 각각의 기판(1, 2) 근처에서의 배향방향이 규제되고 양 기판(1, 2) 사이에서 소정의 트위스트각(예를 들면 대략 90°)으로 트위스트배향하고 있다.

이측기판(2)의 화소전극(3)에 대향하는 위치에 배치되는 컬러필터(15R, 15G, 15B)는 각각 화소영역(A)의 면적보다도 작은 면적으로 형성되어 있고, 따라서 각 화소영역(A) 내의 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 대응하는 영역의 유필터영역(a)만이 착색광의 출사영역이고, 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 대응하지 않는 상기 유필터영역(a) 이외의 무필터영역(b)은 액정표시소자에 그 소자 전방에서 입사하여 뒷면측의 반사판(23)에서 반사되어 액정표시소자의 소자 전방에 출사하는 빛을 착색하는 일 없이 투과시키는 비착색광출사영역(b)으로 되어 있다.

이 실시예에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 화소영역(A)의 약 70%의 면적으로 형성하는 동시에, 이들 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 각 화소영역(A)의 둘레틀부를 제외하는 내측의 영역이고, 따라서 각 화소영역(A)의 둘레틀부가 그 전체둘레에 걸쳐 무필터영역(b)으로 되어 있다.

또한 서로 이웃하는 화소영역(A)간의 화소간영역은 항상 입사광이 상기 산란반사판(23), 게이트라인(10), 데이터라인(11) 등에서 반사되어 소자 전방으로 출사하는 명표시영역(W)으로 되어 있다.

이 액정표시소자에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 화소영역(A)의 면적보다도 작은 면적으로 형성되어 있기 때문에 컬러필터에 대응하는 유필터영역(a)과 컬러필터에 대응하지 않는 무필터영역(b)에서는 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 막두께분만 각 화소영역(A) 내의 액정층(LC)의 층두께가 달라 있다.

이 액정층(LC)은 상기 화소영역 내의 유필터영역(a) 액정층의 층두께(d1)와 굴절율이방성(△n)의 곱(△nd1)의 값과, 무필터영역(b)의 액정층의 층두께(d2)와 굴절율이방성(△n)의 곱(△nd2)의 값이 상기 △nd1의 값을 갖는 액정층(LC)을 구비한 액정소자의 분광투과율분포와, 상기 △nd2의 값을 갖는 액정층(LC)을 구비한 액정소자의 분광투과율분포를 합성한 가시광파장대역에서의 분광투과율분포가 실질적으로 평탄하게 되도록 설정되어 있다.

그 때문에 이들 각 화소영역(A) 내의 유필터영역(a)의 액정층두께(d1)와 무필터영역(b)의 액정층두께(d2)및 액정의 굴절율이방성(△n)은 노멀리화이트형의 TN액정표시소자가 가시광파장대역의 특정 파장광에 대해서 투과율(입사광강도에 대한 출사광강도의 비)이 극대값을 나타내는 △nd0의 값에 비하여 유필터영역(a) 액정층의 굴절율이방성(△n)과 층두께(d1)의 곱(△nd1)의 값이 작고, 또한 상기 무필터영역(b) 액정층의 굴절율이방성(△n)과 층두께(d2)의 곱(△nd2)의 값이 크게되도록 각각 설정되어 있다.

즉 이 실시예에서는 액정층(△nd)의 값의 변화에 대해서 투과율(입사광에 대한 출사광의 강도비)이 극대값을 나타내는 △nd의 값을 △nd0로 하였을 때 상기 유필터영역(a)의 △nd1 값과, 상기 무필터영역(b)의 △nd2 값을 △nd1＜△nd0＜△nd2의 관계로 되도록 설정하고, 상기 유필터영역(a)의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 무색필터로 하였을 때의 투과율의 분광분포와, 상기 무필터영역(b) 투과율의 분광분포와의 양쪽을 합성한 합성분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄하게 되도록 설정하고 있다.

또한 액정층 △nd의 값이 크게 변하면 투과율이 현저하게 저하하고, 또한 분광투과율특성이 크게 변화하기 때문에 상기 유필터영역(a)의 △nd1 값과 상기 무필터영역(b)의 △nd2 값은 상기 △nd0 값을 중심으로 하여 △nd0 값의 1/2 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 액정표시소자에서는 각 화소영역(A)의 유필터영역(a)의 △nd1 값과 무필터영역(b)의 △nd2 값을 액정층의 △nd 값의 변화에 대해서 투과율이 극대값을 나타내는 △nd 값을 △nd0로 하였을 때 △nd1＜△nd0＜△nd2의 관계로 되도록 설정하고, 한쌍의 편광판에 끼워진 균일한 층두께를 갖는 액정층으로 이루어지는 액정소자에 △nd1 값을 갖는 액정과 △nd2 값을 갖는 액정을 각각 이용하였을 때 각각의 액정소자를 투과하는 빛의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역의 빛에 대해서 실질적으로 평탄한 특성을 갖도록 설정되어 있다. 즉 상기 유필터영역(a)의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 무색필터로 교체하였을 때의 상기 유필터영역(a)의 분광투과율분포와 상기 무필터영역(b)의 분광투과율분포와의 양쪽을 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄하게 되도록 하고 있기 때문에 유필터영역(a)으로부터 출사하는 착색광과 무필터영역(b)으로부터 출사하는 비착색광으로 표시되는 컬러화상은 색밸런스가 좋은 풀컬러화상을 표시할 수 있다.

즉 TN형의 액정표시소자에서는 빛의 입사측편광판을 투과하여 액정층에 입사한 직선편광은 이 액정층의 복굴절성에 파장의존성이 있기 때문에 선광분산에 의해 각 파장광마다에 다른 선회작용을 받기 때문에 상기 액정층을 투과한 빛은 가시광파장대역의 각 파장광마다에 진동면이 약간 어긋나고, 출사측편광판을 투과하는 빛의 분광강도분포가 평탄하지 않아서 약간이지만 착색하여 출사한다.

이 출사광의 착색 정도는 액정층의 △nd 값에 의존하고 있다.

그리고 상기 액정표시소자에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 면적을 화소영역(A)의 면적보다 작게하고 있기 때문에 화소영역(A) 내의 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 대응하는 유필터영역(a)에는 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 존재하고, 무필터영역(b)에는 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 존재하지 않기 때문에 상기 유필터영역(a)의 액정층 두께는 무필터영역(b)의 액정층 두께에 비하여 컬러필터의 두께분만 얇다. 따라서 유필터영역(a) 액정층의 △nd1과 무필터영역(b) 액정층의 △nd2의 값이 달라 있고, 그로 인해 유필터영역(a)을 투과하는 빛과 무필터영역(b)을 투과하는 빛이 다른 분광투과율분포를 가지며 각각의 영역으로부터 다른 색으로 착색한 빛이 출사한다.

도 14는 한쌍의 편광판에 끼워진 균일한 층두께를 갖는 액정층을 구비하고 컬러필터를 구비하고 있지 않는 노멀리화이트모드의 TN형 액정표시소자에 대해 무전계상태에서의 △nd 값을 변화시켰을 때의 투과율 변화(△nd－투과율)를 나타낸다. 도 15는 도 14에 나타낸 △nd－투과율특성의 최초에 나타나는 피크부근을 확대하여 나타내고 있다. 또한 도 14 및 도 15에 있어서 가로축에 취한 투과율 값은 출사광강도/입사광강도의 비이다.

이들 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이 액정표시소자의 투과율은 △nd 값의 변화에 따라 복수의 극대값을 갖도록 변화하고, 액정층이 투과율의 극대값을 나타내는 △nd 값을 가질 때에 콘트래스트도 높아진다.

본 실시예의 액정표시소자는 도 15에 나타내는 바와 같이 콘트래스트가 극대값을 나타내는 △nd 값을 △nd0로 하고, 상기 유필터영역(a)의 △nd1 값과 상기 무필터영역(b)의 △nd2 값을, △nd1은 상기 최적△nd0보다 작게, △nd2는 상기 최적△nd0보다 크게 되도록 설정되어 있다. 예를 들면 최적△nd0가 527∼528㎚일 경우 유필터영역(a)의 △nd1 값은 약432㎚, 상기 무필터영역(b)의 △nd2 값은 558㎚이다.

도 16은 이 실시예의 액정표시소자에 있어서 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 의한 흡수파장대역의 영향을 제거하여 액정층만에 의한 분광투과율분포를 나타내고 있다. 즉 본 실시예의액정표시소자에 이용되고 있는 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 흡수파장대역을 가지고 있지 않는 무색필터로 교체하고, △nd1, △nd2의 값을 △nd0(527∼528 )에 대해서 △nd1＜△nd0＜△nd2의 관계로 설정하였을 때의 유필터영역(a)과 무필터영역(b)의 분광투과율분포를 나타내고 있다. 상기 △nd1과 △nd2의 값은 각각 △nd1〓432㎚, △nd2〓558㎚이고 유필터영역(a)의 액정층두께(d1)과 무필터영역(b)의 액정층두께(d2) 및 액정의 굴절율이방성(△n)은 각각 d1＝4.8㎛, d2＝6.2㎛, △n＝0.09로 설정되고, 또한 유필터영역(a)의 면적률을 화소영역(A) 면적의 70%로 설정하고 있다.

도 16에서 유필터영역(a)과 무필터영역(b)의 △nd1, △nd2를 상기 최적 △nd0의 값에 대해서 △nd1＜△nd0＜△nd2의 관계로 되도록 설정함으로써 △nd0의 값에서 작은 값의 방향으로 어긋난 △nd1의 값을 갖는 상기 유필터영역(a)의 분광투과율분포에서의 피크가 나타나는 파장대역과, △nd0의 값에서 큰 값의 방향으로 어긋난 △nd1의 값을 갖는 무필터영역(b)의 분광투과율분포에서의 피크가 나타나는 파장대역이 어긋난다. 유필터영역(a)의 분광분포곡선은 가시광파장대역의 단파장대역에 피크가 있고, 장파장대역에서 투과율이 저하하고 있다. 한편 무필터영역(b)의 분광분포곡선은 가시광파장대역의 장파장대역에 피크가 있고, 단파장대역에서 투과율이 저하하고 있다.

한개의 화소영역(A) 내에서는 이들 양쪽의 분광투과율분포가 합성되어 관찰되기 때문에 두개의 분광투과율분포가 서로 보상하여 가시광파장대역에서의 분광투과율분포가 평탄화로 되고 액정층에 의한 투과광의 착색광이 없어져서 색순도가 높은 표시소자가 얻어진다.

도 17은 상기 액정표시소자의 유필터영역(a)과 무필터영역(b) 양쪽의 분광투과율분포를 합성한 합성분광투과율분포를 실선으로 나타내고, 동일도면에는 비교예 1(REF.1) 및 2(REF.2)도 합쳐서 나타내고 있다.

비교예 1의 △nd1과 △nd2의 값은 각각 △nd1＝528㎚(거의 △nd0와 동등), △nd2＝682㎚, 액정의 △n의 값은 △n＝0.11이다. 비교예 2의 △nd1과 △nd2의 값은 각각 △nd2＝527㎚(거의 △nd0와 동등), △nd1＝408㎚, 액정의 △n의 값은 △n＝0.085이다. 이들 비교예 1, 2에 있어서 액정층두께(d1,d2) 및 유필터영역(a)의 화소영역에 대한 비율은 각각 d1＝4.8㎛, d2＝6.2㎛, 70%로 설정되어 있다.

도 17에서 이 실시예의 액정표시소자의 합성분광투과율분포특성은 실선으로 나타내는 바와 같이 가시광파장대역의 전체영역에 걸쳐 대략 평탄하게 되어 있고, 투과광의 대색(帶色)은 거의 없다. 이에 대해서 비교예 1의 합성분광투과율분포특성은 동일도면에 쇄선으로 나타낸 바와 같이 약 500∼600㎚의 파장대역의 빛의 투과율이 높고, 그보다도 단파장측 및 장파장측의 투과율이 낮으며, 그 때문에 투과광이 녹색의 색채를 띤 대색광이 된다.

또 비교예 2의 합성분광투과율분포특성은 동일도면에 파선으로 나타낸 바와 같이 단파장측의 투과율이 낮고, 장파장측의 투과율이 높으며, 그 때문에 투과광이 황색채를 띤 대색광이 된다.

따라서 이 실시예의 액정표시소자와 같이 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 설치하여 이들 컬러필터의 광학적 작용을 고려해도 각 화소영역(A)의 상기 유필터영역(a)과 무필터영역(b)과의 2개 영역의 액정층을 투과하는 빛의 합성이 백색으로 되어 있기 때문에 1개의 화소영역(A) 마다에 각각의 색컬러필터에 의한 착색광에 액정층의 영향에 의한 착색이 섞이는 일이 없기 때문에 각 화소의 색순도가 높게되고 선명한 색의 표시소자가 얻어진다.

또 액정표시소자의 무전계상태에서의 투과율은 △nd의 값에 따라 도 14와 같이 변화하고, 빛의 투과율이 극대로 되는 △nd의 값은 복수 존재하는데 상기 △nd0의 값으로서는 콘트래스트 및 응답특성을 고려하면 △nd를 크게 하여 실행였을 때에 최초로 나타나는 투과율의 피크나, 그 다음에 나타나는 피크에 대응하는 △nd의 값을 선택하는 것이 바람직하다.

또한 유필터영역(a)과 무필터영역(b)과의 액정층두께차가 발생하는 것을 막기 위해서 도 2에 나타내는 바와 같이 표측기판(1)의 내면에 형성한 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 의해 형성된 요철면형상을 그 위에 피복하는 보호막(17)에 의해 평탄화하는 수단도 실시 가능하다.

또한 상기 제 1 실시예에 있어서, 대향하는 한쌍의 기판의 배향처리는 표측 및 이측기판(1, 2)의 내면, 즉 각 화소전극(3) 및 대향전극(18)의 위에는 표시영역전체에 걸쳐 폴리이미드등으로 이루어지는 배향막(14, 19)이 설치되어 있고, 이들 배향막(14, 19)에는 각각 그 막면을 소정의 방향으로 러빙하는 배향처리가 시행되어 있다. 이 양 기판(1, 2)사이에는 네마틱액정층(LC)이 설치되어 있고, 상기 액정분자는 양 기판(1, 2)의 내면에 설치된 배향막(14, 19)에 의해 각각의 기판(1, 2) 근처에서의 배향방향을 규제하고, 양 기판(1, 2)사이에 있어서 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있다.

그리고 편광판은 표측기판(1)의 앞면에 표측편광판(21)과 이측기판(2)의 뒷면에 이측편광판(22)이 각각 흡수축을 직교시켜 배치되고, 액정층이 트위스트 배향하고 있는 상태를 명표시로 하는 노멀리화이트표시상태로 된다. 배향상태 및 편광판의 배치에 대해서 도 18에 상세하게 나타낸다.

도 18은 이 실시예의 액정표시소자의 사시도이다. 도 18에서는 화살표시(1a, 2a)는 양 기판(1, 2) 근처에서의 액정분자의 배향방향을 나타내고 있다. 그리고 이 액정표시소자(30)에 있어서는 상기 액정셀(31)의 액정분자를 한쌍의 기판(1, 2) 중의 이측기판(2) 근처에서의 표측기판(1)에서 보아 수평방향(가로축(x))에 대해서 왼쪽방향으로 0°보다 크고, 45°보다 작은 각도범위내의 방향으로 배향시키는 동시에 상기 이측기판(2)에서 표측기판(1)으로 향하는 소자 전방에서 보아 오른쪽방향으로 대략 90°비틀림각으로 트위스트 배향시키고 있다.

상기 이측기판 근처에서의 액정분자의 배향방향(2a)은 액정표시소자(30)의 앞면으로부터 입사하여 반사판(23)에서 반사되어 상기 표시면에 출사하는 빛 중 출사광이 관찰자측으로 가장 강하게 반사하는 입사광(유효한 입사광)의 입사각에 따라 설정되어 있다.

그래서 이 실시예에서는 관찰에 유효한 표시면의 윗틀방향에서 입사하는 빛의 입사각 (표시면에 수직인 방향으로 대하는 각도)을 30°로 한 경우 액정셀(31)의 이측기판(2) 근처에서의 액정분자의 배향방향(2a)을 다음과 같은 방향으로 설정하고 있다.

즉 도 18에 나타내는 바와 같이 액정셀(31)의 뒷면측기판(2) 근처에서의 액정분자의 배향방향(2a)은 표측기판(1)에서 보아 수평방향(가로축(x))에 대해서 왼쪽방향으로 대략 25°어긋난 방향으로 있다.

그리고 이 실시예에서는 액정셀(31)의 표측기판(1) 근처에서의 액정분자의 배향방향(1a)을 상기 이측기판(2) 근처에서의 액정분자의 배향방향(2a)에 따라, 이 배향방향(2a)에 대해서 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 90°어긋난 방향, 즉 상기 가로축(x)에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 115°(25°＋90°) 어긋난 방향으로 설정한다. 그리고 액정분자는 이측기판(2) 근처에서의 배향방향(2a)을 기준으로 하여 상기 이측기판(2)에서 표측기판(1)으로 향하는 소자 전방에서 보아 오른쪽방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트 배향하고 있다.

그런데 이 실시예에서는 상기 반사판(23)을 높은 수직방향의 반사율이 얻어지는 입사방향을 액정표시소자(30)의 표시면의 수직방향(세로축(y))과 대략 평행하게 하여 배치하고, 상기한 유효한 입사광의 입사방향인 표시면의 경사 윗쪽으로부터의 입사광을 효율좋게 반사하여 표시면의 정면방향으로 출사시키도록 하고 있다.

그리고 상기 액정표시소자(30)에 있어서는, 액정셀(31)의 액정분자를 이측기판(2) 근처에서의 표시면의 가로축(x)에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 25°의 각도방향으로 배향시켜 그 배향방향(2a)을 기준으로 하여 액정분자를 상기 이측기판(2)에서 표측기판(1)으로 향하는 소자 전방에서 보아 오른쪽방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트 배향시키고 있기 때문에 반사형의 TN 액정표시소자이어도 상기 통상의 관찰방향에서 관찰되는 표시를 충분히 만족할 수 있는 콘트래스트를 확보하면서 충분히 밝게 할 수 있다.

또한 상기 실시예의 액정표시소자(30)의 시각은 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 70°어긋난 방향으로 있는데 이 방향은 표시면에 수직인 방향에서 보아 표시면의 경사 오른쪽아래방향이고, 시각의 방향이 이 부근이면 통상의 관찰방향, 즉 표시면에 수직인 방향보다도 약간 표시면의 아래틀방향으로 경사진방향에서 관찰되는 표시의 콘트래스트는 시각이 표시면의 바로아래 방향에 있는 종래의 액정표시소자에 비해서 별로 손색은 없기 때문에 충분히 만족할 수 있는 콘트래스트를 확보할 수 있다.

따라서 상기 액정표시소자(30) 액정셀(31)의 액정분자 배향상태는 표시면의 경사 위쪽에서 입사하는 유효한 입사광의 입사각을 20°∼30°의 범위내의 임의의 각도로 규정하여 설계하면 좋다.

또한 도 19에 다른 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 19는 표측기판(1)의 전면에 경사 위쪽에서 입사한 빛의 반사광 중의 유효한 입사광의 입사각을 20°로 한 예이다. 관찰자에게 관찰되는 유효한 입사광의 입사각을 20°로 한 이 실시예의 액정표시소자(30)에서는 액정셀(31)의 이측기판(2) 근처에서의 액정분자 배향방향(2a)을 다음과 같은 방향으로 설정하고 있다.

즉 도 19에 나타내는 바와 같이 액정셀(31)의 이측기판(2) 근처에서의 액정분자 배향방향(2a)은 소자 전방에서 보아 수평방향(가로축(x))에 대해 왼쪽방향으로 대략 10°어긋난 방향으로 있다.

그리고 이 실시예에서는 액정셀(31)의 표측기판(1) 근처에서의 액정분자 배향방향(1a)을 상기 이측기판(2) 근처에서의 액정분자 배향방향(2a)에 따라, 이 배향방향(2a)에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 90°어긋난 방향, 다시말해 수평방향(가로축(x))에 대해서 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 100°(10°＋90°)어긋난 방향으로 설정하고, 액정분자를 이측기판(2) 근처에서의 배향방향(2a)을 기준으로 하여 상기 이측기판(2)에서 표측기판(1)으로 향하여 소자 전방에서 보아 오른쪽방향으로 대략 90°비틀림각으로 트위스트 배향시키고 있다.

또한 이들 실시예는 표시면의 경사 위쪽에서 입사한 빛의 반사광 중의 관찰자에게 관찰되는 유효한 입사광의 입사각을 20°로 한 예인데 유효한 입사광은 대부분의 경우 표시면에 수직인 방향에 대해서 상기 표시면의 윗틀방향으로 대략 20°∼대략 30°의 각도범위내의 경사각으로 입사한 빛이기 때문에 이 실시예의 배향상태 까지의 범위내에서 임의로 선택하면 좋다.

그 배향상태는 이측기판(2) 근처에서의 액정분자 배향방향(2a)이 표시면의 가로축(x)에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 대략 10°∼대략 25°의 각도범위내의 방향이고, 그 배향방향(2a)을 기준으로 하여 액정분자가 이측기판(2)에서 표측기판(1)으로 향하여 소자 전방에서 보아 오른쪽방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트 배향하고 있는 상태이다.

또한 상기 배향상태는 보다 바람직한 예이고, 양 기판(1, 2) 근처에서의 배향방향(1a, 2a)으로 5°정도의 어긋남이 있어도 상기한 제 1 및 제 2의 실시예와 동일정도의 효과가 얻어지기 때문에 액정분자의 배향상태는 이측기판(2) 근처에서의 배향방향(2a)이 표시면의 수평방향(가로축(x))에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 5°∼30°의 각도범위내의 방향이어서 좋다.

또한 액정분자의 배향상태는 이측기판(2) 근처에서의 배향방향(2a)이 표시면의 수평방향(가로축(x))에 대해 소자 전방에서 보아 왼쪽방향으로 0°보다 크고 45°보다 작은 각도범위내의 방향이어도 좋다.

이 범위내에 액정분자의 배향상태를 설정하면 통상의 관찰방향에서 관찰되는 표시를 충분히 만족할 수 있는 콘트래스트를 확보하면서 종래의 액정표시소자에 비하여 충분히 밝게 할 수 있다.

[제 2 실시예]

도 20∼도 22에 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸다. 또한 제 1 실시예와 동일한 구성요소는 그 설명을 생략한다.

도 20은 제 2 실시예를 나타내는 화소 및 컬러필터의 배치의 평면도이다. 도 20에서는 상기 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)는 각각 각 화소영역(A)에 대하여 화소영역(A)의 가로폭방향의 중앙부에 대응시켜서 설치되어 있으며, 또한 화면의 좌우방향으로 나열하는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)는 색이 다른 컬러필터마다 그 위치를 화소영역(A)의 범위내에서 화면의 상하방향으로 겹치지 않게 하여 설치되어 있다.

그리고 상기 각 화소영역(A)내의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 외측의 영역은 표측기판(1)의 앞면측으로부터 입사하여 이측기판(2)의 뒷면측에 배치한 산란반사판(23)에서 반사되어 표측기판(1)의 앞면측에 출사하고 빛을 착색하는 일 없이 투과시키는 비착색광출사영역(b)으로 되어 있다.

또 이 액정표시소자는 상기한 바와 같이 노멀리화이트모드의 표시를 실시하는 것으로, 서로 이웃하는 화소영역(A)의 사이의 영역, 즉 액정분자가 항상 초기의 트위스트배향상태로 배향하고 있는 상태에 있는 전계무인가영역은 표측기판(1)의 앞면측으로부터 입사한 빛이 산란반사판(23) 또는 게이트라인(10)이나 데이터라인(11) 및 용량형성전극(12)에서 반사되어 표측기판(1)의 앞면측에 출사하는 명표시영역(W)으로 되어 있다.

즉 상기 이측기판(2)의 내면에 설치된 게이트라인(10) 및 데이터라인(11)은 상기 명표시영역(W)내를 지나고 있으며, 또 용량형성전극(12)도 상기 명표시영역(W)을 가로지르고 있기 때문에 앞면측으로부터 명표시영역(W)에 입사한 빛 중 게이트라인(10) 및 데이터라인(11)과 용량형성전극(12)이 지나고 있는 부분에 입사한 빛은 반사판(23)에 입사하지 않지만, 상기 게이트라인(10) 및 데이터라인(11)과 용량형성전극(12)은 고반사율의 금속막으로 형성되어 있기 때문에 이들 부분에 입사한 빛도 반사된다.

따라서 이 액정표시소자는 외광을 이용하여 반사형 표시를 실시하는 것으로, 표측기판(1)으로부터 입사한 빛은 앞측편광판(21)을 투과하여 직선편광으로 되고, 그 빛이 액정층(LC)과 뒷측편광판(22)을 차례로 투과하여 산란반사판(23) 또는 게이트라인(10) 및 데이터라인(11)과 용량형성전극(12)에 의해 반사되고, 상기 뒷측편광판(22)과 액정층(LC)과 앞측편광판(21)을 차례로 투과하여 표측기판(1)측에 출사한다.

또한 상기 실시예의 액정표시소자에서는 색이 다른 컬러필터마다 그 위치를 화면의 상하방향으로 겹치지 않게 하여 설치하고 있기 때문에 화면의 좌우방향으로부터 입사하는 빛이 화면의 좌우방향으로 나열해 있는 색이 다른 커럴필터에 대응하고 있는 화소영역 중의 한쪽의 화소영역(A)을 투과하여 입사하고, 다른쪽의 화소영역(A)을 투과하여 출사해도 그 빛이 상기 한쪽의 화소영역(A)에 대응하는 컬러필터와 다른쪽의 화소영역(A)에 대응하는 색이 다른 컬러필터의 양쪽을 지날 확률은 낮고, 그 때문에 이들 색이 다른 컬러필터(15R, 15G, 15B)에 의한 빛의 흡수를 적게 할 수 있다.

또한 상기 실시예에서는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 가로폭 및 세로폭을 화소영역(A)의 가로폭 및 세로폭보다도 작게 하고 있는데, 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 가로폭과 세로폭의 어느쪽인가 한쪽은 화소영역(A)의 폭과 대략 같게 해도 좋다.

다만 상기 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 가로폭은 화소영역(A)의 가로폭보다도 작게 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 하면 상기한 실시예와 같이 화소영역(A)내의 컬러필터의 옆쪽의 영역이 비착색광출사영역(b)으로 되기 때문에 화면의 좌우방향으로 나열해 있는 색이 다른 컬러필터에 대응하고 있는 화소영역 중의 한쪽의 화소영역(A)을 투과하여 다른쪽의 화소영역(A)에 입사하는 빛이 상기 한쪽의 화소영역(A)에 대응하는 컬러필터와 다른쪽의 화소영역(A)에 대응하는 다른 색의 컬러필터의 양쪽을 지날 확률이 더욱 낮아지기 때문에 이들 색이 다른 컬러필터에 의한 빛의 흡수를 보다 적게 하여 화면의 좌우방향으로부터 입사하는 빛의 이용효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한 이 제 2 실시예의 변형예로서 도 21과 같은 화소 및 컬러필터의 배열의 평면도를 나타낸다. 이 화소배열은 각 화소영역(A)에 대응하는 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 화면의 좌우방향으로 2분할하고, 이들 분할필터를 간격을 남기고 설치하여 화소영역(A)의 각 분할필터의 사이의 영역을 비착색광출사영역(b)으로 하며, 이 화소영역(A)간이고 화소영역(A)의 외주부전체둘레를 명표시영역(W)으로 한 것으로, 이 변형예에서는 분할된 필터가 각각 표시화면의 세로방향으로 긴 형상으로 형성되고, 또한 세로방향으로 갖추어 배열되어 있는 동시에 분할필터간의 착색되지 않은 빛을 출사시키는 비착색광출사영역(b)과 명표시영역(W)이 표시화면의 상하방향으로 나열해 배열되어 있다. 이 실시예의 액정표시소자에서는 화면의 상하방향을 따른 세로로 긴 형상의 비착색광출사영역을 갖고 있기 때문에 외광을 이용하여 표시하는 경우 충분한 밝기의 컬러화상을 표시할 수 있다.

또한 도 22는 이 제 2 실시예의 제 3 변형예를 나타내는 평면도이다. 이 화소배열은 각 화소영역(A)에 각각 대응하는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 각각 화면의 상하방향으로 복수분할하고, 각 화소영역(A)내의 비착색광출사영역(b)을 설치하며, 화면의 좌우방향으로 나열하는 각 색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 분할위치를 색이 다른 컬러필터마다 상기 화면의 상하방향으로 겹치지 않게 하고 있다.

따라서 이 제 3 변형예의 액정표시소자에 있어서도 화면의 윗방향으로부터의 입사광도, 좌우방향으로부터의 입사광도 효율 있게 이용하여 화면이 충분히 밝은 컬러화상을 표시할 수 있다.

[제 3 실시예]

도 23은 제 3 실시예의 액정표시소자의 단면도이다. 또한 제 1 실시예와 같은 구성에는 동일한 부호를 붙여서 표기하고, 그 설명을 생략한다.

도 23에 나타내는 바와 같이 표측기판(1)의 내면에 이들 컬러필터(15R, 15G, 15B)의 행간 및 열간에 소자앞쪽으로부터의 입사광을 소자앞쪽을 향하여 반사하는 반사부재(51)가 설치되어 있다. 이 반사부재(51)는 빛의 반사율이 높은 은 또는 알루미늄계 합금 등의 금속막으로 이루어져 있으며, 각 화소영역(A)의 행간 및 열간의 영역의 대략 전체영역에 대응시켜서 형성되어 있다. 그리고 각 화소영역(A)의 화소간영역에 입사한 외광을 상기 반사부재(51)에서 반사한다. 따라서 각 화소영역(A)의 화소간영역을 밝게 하여 화면 전체의 휘도를 보다 높게 할 수 있다.

[제 4 실시예]

도 24는 제 4 실시예의 액정표시소자의 단면도이다. 이 액정표시소자에서는 상기한 제 1 실시예에서 이측기판(2)의 뒷면에 배치하고 있던 산란반사판(23)에 대신하여 액정층(LC)을 투과한 입사광을 상기 액정층(LC)에 대하여 수직으로 가까워지는 방향을 향하여 반사하는 반사부재(24)를 배치한 것으로, 다른 구성은 상기한 제 1 실시예와 같다.

이 제 4 실시예에서 이용되는 반사부재(24)는 마이크로프리즘시트(25a)와, 이 마이크로프리즘시트(25a)의 이면에 설치된 백색의 경면반사막(25b)로 이루어져 있다.

상기 마이크로프리즘시트(25a)는 유리 또는 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 투명판의 표면에 한 방향으로 연속하는 미소폭의 가늘고 긴 프리즘부를 조밀하고 평행하게 나열하여 형성된 것으로, 상기 프리즘부는 그 일측면이 수직으로, 타측면이 소정의 경사각의 경사면인 직각삼각형상의 단면형상을 갖고 있다.

또한 상기 마이크로프리즘시트(25a)의 각 프리즘부의 폭은 1개의 화소전극행에 1개의 프리즘부가 대응하는 폭이나, 또는 2∼3행의 복수의 화소영역의 행에 1개의 프리즘부가 대응하는 폭인 것이 바람직하다.

그리고 상기 반사부재(24)는 그 마이크로프리즘시트(25a)의 각 프리즘부의 경사면을 외광의 주요한 입사방향을 향하여 설치되고 화면의 경사윗쪽, 즉 표시소자앞면에 수직인 방향에 대하여 화면의 윗틀측으로 기울어진 방향으로부터 보다 많이 외광이 들어가도록 상기 프리즘부의 경사면의 방향이 선정되어 있다.

이 제 4 실시예의 액정표시소자에 따르면, 입사광이 도면에 파선화살표시로 나타내는 바와 같이 반사부재(24)에 의하여 액정층(LC)에 대해서 수직으로 가까워지는 방향을 향하여 반사되기 때문에 화소영역(A)의 둘레틀부를 투과한 입사광이 서로 이웃하는 다른 화소영역(A)을 투과하여 출사하는 확률을 더욱 적게 할 수 있고, 따라서 입사광의 컬러필터에서의 흡수를 없애서 출사광량이 많아짐으로써 표시가 밝아지고, 고품위의 컬러화상을 표시할 수 있다.

또한 이 액정표시소자에 따르면 입사광이 상기 반사부재(24)에 의해 액정층(LC)에 대하여 수직으로 가까워지는 방향을 향하여 반사되기 때문에 정면방향, 즉 소자앞면에 수직인 방향에 대한 출사광량을 많게 하여 표시의 정면휘도를 향상시킬 수 있다.

[제 5 실시예]

도 25는 본 발명의 제 5 실시예의 액정표시소자를 나타내는 단면도이다. 또한 제 1 실시예와 같은 구성에는 동일한 부호를 붙여서 표기하고, 그 설명을 생략한다.

도 25에서는 표측기판(1)의 내면에는 이측기판(2)의 각 화소전극(3)에 각각 대응시켜서 적, 녹, 청의 3색의 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 행방향 및 열방향으로 번갈아 나열하여 설치되는 동시에 상기 이측기판(2)에 설치된 TFT(4) 및 게이트라인(10), 데이터라인(11)과 용량형성전극(12)에 각각 대응시켜서 측면반사부재(52)가 설치되어 있으며, 이들을 덮어서 형성한 투명한 보호막(절연막)(17)의 위에 상기 화소전극(3)의 전체에 대향하여 이들 화소전극(3)과 대향하는 부분에 의해 각각 화소영역(A)을 형성하는 적어도 1개의 투명한 대향전극(18)이 설치되고, 그 위에 배향막(19)이 형성되어 있다.

또 상기 측면반사부재(52)는 표측기판(1)의 내면에 산화크롬막 등의 저반사율막(52b)과 크롬막 등의 고반사율금속막(52a)을 차례로 적층하여 성막하고, 그 적층막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 형성된 것으로, 그 TFT(4)에 대응하는 부분은 상기 TFT(4)의 대략 전체를 덮는 면적으로 형성되고, 게이트라인(10)과, 데이터라인(11)과 용량형성전극(12)에 대응하는 부분은 각각 대응하는 라인(10, 11) 및 용량형성전극(12)의 폭 이하의 폭을 갖는 연속된 선상, 또는 대응하는 라인(10, 11) 및 용량형성전극(12)을 따른 도트상으로 형성되어 있다.

또한 게이트라인(10)과 용량형성전극(12)은 화소간영역의 폭(서로 이웃하는 화소영역(A)의 사이의 간격)보다 약간 좁은 폭으로 형성되고 데이터라인(11)은 상기 화소간영역의 폭보다 충분히 좁은 폭으로 형성되어 있으며, 상기 측면반사부재(52)의 선상부의 폭은 게이트라인(10), 데이터라인(11) 및 용량형성전극(12) 중의 가장 가느다란 데이터라인(11)의 폭 이하로 설정되어 있다.

즉 이 실시예에서는 상기 화소간영역의 폭이 약 10㎛, 상기 데이터라인(11)의 폭이 약 6㎛이며, 상기 측면반사부재(52)의 선상부의 폭은 6㎛ 이하이다.

상기 측면반사부재(52)는 소자 전방으로부터 입사하여 뒷면측의 반사판(23)에 의해 반사되어 소자 전방으로 출사하는 빛을 상기 고반사율금속막(52a) 측면에서 반사시켜서 그 출사방향을 바꾸는 것으로, 이 측면반사부재(52)의 화소간영역에 대응하는 부분, 즉 TFT(4)와 게이트라인(10) 및 데이터라인(10, 11)에 대응하는 부분은 각 화소영역(A)의 대략 전체둘레를 둘러싸고 있으며, 또 용량형성전극(12)에 대응하는 부분은 각 화소영역(A)의 비착색광출사영역(b)의 일부, 즉 화소영역(A)의 윗틀측의 비착색광출사영역(b)을 화면의 좌우방향(수평방향)으로 가로지르고 있다.

이 화소간영역에는 앞측기판(1)의 내면에 설치된 측면반사부재(52)의 게이트라인(10), 데이터라인(11)에 대응하는 부분이 대향하고 있으며, 따라서 화소간영역의 실제의 출사면적은 상기 측면반사부재(52)의 대향면적분만큼 작지만, 상기한 바와 같이 화소간영역의 폭은 약 10㎛, 측면반사부재(52)의 폭은 6㎛ 이하이기 때문에 화소간영역의 출사면적의 감소는 극히 약간이다.

이 액정표시소자에서는 상기 측면반사부재(52)를 설치하고 있기 때문에 소자 전방으로부터 입사하여 뒷면측의 반사판(23)에 의해 반사되어 소자 전방으로 출사하는 빛 중 상기 화소간영역 및 화소영역(A)의 비착색광출사영역(b)의 일부의 영역으로부터의 출사광이 도 25에 화살선으로 나타내는 바와 같이 측면반사부재(52)의 측면에서 반사되어 방향을 바꾸고, 그 산란반사광이 정면방향(화면에 수직인 방향에 가까운 방향)에 대한 출사광량이 많아진 휘도분포의 빛으로 되어 출사한다.

또한 서로 이웃하는 화소영역(A)의 사이의 화소간영역에 입사한 빛은 비착색광(백색광)인 채 반사되어 소자 전방으로 출사한다. 이 화소간영역을 출사하는 비착색광은 상기 화소간영역의 액정분자가 항상 초기의 트위스트배향상태에 있기 때문에 항상 고강도의 빛이다.

그리고 이 액정표시소자에서는 각 화소영역(A)에 각각 대응하는 컬러필터(15R, 15G, 15B)가 화소영역(A)의 면적보다도 작은 면적으로 형성되어 있기 때문에 각 화소영역(A)의 컬러필터에 대응하지 않는 비착색광출사영역(b)만이 아니라 상기 화소간영역도 소자 전방으로부터 입사하여 반사판(23) 또는 게이트, 데이터라인(10, 11)이나 용량형성용 전극(12)에서 반사되어 소자 전방으로 출사하는 빛을 착색하는 일 없이 투과시키는 영역으로 되어 있으며, 따라서 상기 측면반사부재(52)의 측면에서 반사되어 정면방향에 대한 출사광량이 많아진 휘도분포의 빛으로 되어 출사하는 빛은 고휘도의 비착색광이기 때문에 정면방향에서 관찰되는 화면의 밝기가 더욱 향상한다.

또한 상기 액정표시소자에서는 외광의 주요한 입사방향인 화면의 경사윗쪽으로부터 입사하여 반사판(23) 등에서 반사된 빛이 화소간영역 중의 화면의 좌우방향을 따른 영역에 대응하는 가로방향의 측면반사부재(52)의 측면과 화소영역(A)의 비착색광출사영역(b)의 일부에 대응시켜서 화면의 좌우방향으로 가로지르도록 설치되어 있는 측면반사부재(52)의 측면에 효율 있게 입사하기 때문에 이들 측면반사부재(52)의 측면에서의 빛의 반사량을 많게 하여 정면휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

[제 6 실시예]

도 26은 제 6 실시예의 액정표시소자의 화소 및 컬러필터의 배열을 나타내는 평면도이다. 또한 상기한 각 실시예와 같은 구성에는 동일한 부호를 붙여서 표기하고, 그 설명을 생략한다.

도 26에서는 화소영역(A)의 둘레틀부에 컬러필터(15R, 15G, 15B)를 배치하고 화소영역의 중앙부에 비착색광출사영역(b)이 형성되어 있다. 제 1 실시예의 도 2와 같이 화소영역(A)의 둘레틀부를 비착색광출사영역(b)으로 한 경우에 표측기판(1)과 이측기판(2)을 서로 붙이는 위치의 어긋남에 의해 화소영역의 둘레틀부가 이측기판(2)상의 배선재료와 표측기판(1)상의 블랙마스크 또는 컬러필터의 상대위치가 변화함으로서 비착색광출사영역(b)의 면적이 변화한다.

화소영역(A)의 밝기에 표시소자마다의 변형이 발생한다. 이에 대하여 이 제 6 실시예에 따르면, 화소영역(A)의 중앙부를 비착색광출사영역(b)으로 하고 둘레틀부를 착색광출사영역으로 했기 때문에 상기 위치맞춤어긋남에 의하여 변화하는 것은 착색광출사영역이며, 휘도가 높은 비착색광출사영역(b)은 아니기 때문에 표시소자마다의 밝기의 변형을 감소시킬 수 있다.

[제 7 실시예]

도 27은 제 7 실시예의 액정표시소자의 단면도를 나타낸다. 또한 상기한 각 실시예와 같은 구성에는 동일한 부호를 붙여서 표기하고, 그 설명을 생략한다.

도 27에서는 비착색광출사영역(b)을 화소영역(A)의 중앙부에 배치하는 동시에 투명도전막으로 이루어지는 각 화소전극(3)이 비착색광출사영역(b)에 대응하는 영역을 금속 등으로 이루어지는 도전성 반사막(3b)에 의해 덮여져서 형성되고 반사막(3b)에 덮여져 있지 않은 화소전극(3)의 영역이 광투과영역(3a)으로 되며, 화소영역(A)내에서 이측기판(2)으로부터 표측기판(1)에 투과하는 빛을 착색광만으로 한 것이다.

이 제 7 실시예의 액정표시소자에 따르면, 표측기판(1)에 입사하는 외광은 비착색광출사영역(b)과 착색광출사영역(a)의 어느쪽인가를 투과하여 반사막(3b) 또는 이측기판(2)의 뒷면에 설치한 반사판(23)에 의해 반사되어 소자 전방으로 출사된다.

또한 반사막(3b)의 형성영역은 비착색출사영역(b)과 같은 면적이어도 좋지만 약간 넓은 면적인 편이 바람직하고, 그 경우에는 이측기판(2)으로부터 표측기판(1)에 조사되는 투과광을 보다 확실하게 반사막(3b)에 의해 차광할 수 있다. 또 반사막(3b)을 화소전극(3)에 대하여 액정층(LC)측의 층에 배치했지만 기판(2)측의 층에 배치해도 좋다.

그리고 또한 이 제 7 실시예에서는 이측기판(2)의 뒷면에 산란반사판(23) 등의 반사부재에 대신하여 반투과반사판(26)을 이용할 수 있다. 이 경우에는 백라이트(도시하지 않음) 등의 조명광을 이측기판(2)의 뒷면으로부터 조사하여 반투과반사판(26)을 투과한 후 착색광출사영역(a)만 투과하고 비착색광출사영역(b)에서는 상기 도전성 반사막(3b)에 의해 투과할 수 없다. 따라서 콘트래스트의 저하를 초래하는 일 없이 투과형·반사형 양 대응의 표시소자로 된다.

또한 본원 발명의 액정표시소자에 있어서는 반사판을 이용하는 일 없이 투과형의 액정표시소자로 해도 좋고, 그 경우도 밝은 컬러화상의 표시가 얻어진다.

Claims

대향배치된 한쌍의 기판과,

상기 한쌍의 기판의 대향하는 면 중의 한쪽에 형성된 복수의 제 1 전극과,

상기 대향하는 면 중의 다른쪽에 상기 복수의 제 1 전극과 대면시켜서 형성되고, 상기 제 1 전극에 대향하는 영역에서 정의된 복수의 화소영역이 형성되는 적어도 1개의 제 2 전극과,

상기 한쌍의 기판의 내면 중의 어느쪽인가 한쪽에 상기 화소영역에 대응시켜서 설치되어 상기 화소영역의 면적보다 작은 면적을 갖는 착색막과,

상기 한쌍의 기판간에 협지된 액정층을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 착색막은 상기 화소영역의 면적보다 작은 컬러필터로 이루어져 있으며, 이 컬러필터에 대응하는 영역이 입사광을 착색하여 출사시키는 착색광출사영역을 형성하고,

상기 컬러필터에 대응하지 않는 영역이 입사광을 착색하는 일 없이 출사하는 비착색광출사영역을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 2 항에 있어서,

컬러필터는 상기 화소영역의 둘레틀부를 제외하는 중앙부에 배치되고, 상기 화소영역은 그 둘레틀부에 형성된 비착색광출사영역과, 그 중앙부분에 형성된 착색광출사영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 착색막은 각각의 화소영역에 대응한 다른 색의 복수의 컬러필터로 이루어지고, 각각의 화소영역에 대응하여 등간격으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 착색막은 기판면과 평행한 면상에서 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 따른 가로폭이 이 수평인 방향과 직교하는 방향의 폭보다도 작은 세로로 긴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 화소영역은 소정의 간격을 두고 배열되어 있으며, 복수의 화소영역의 사이의 화소간영역에는 항상 빛을 출사하는 명표시영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 비착색광출사영역은 기판면과 평행한 면상에서 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향과 직교하는 세로방향으로 긴 세로로 긴 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

복수의 화소영역에 각각 형성된 복수의 상기 비착색광출사영역은 기판면과 평행한 면상에서 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향과 직교하는 세로방향으로 연장된 실질적인 선상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역은 기판면과 평행한 면상에서 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 따른 가로방향에 복수로 분할하여 배치된 복수의 착색막을 갖는 착색광출사영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역은 기판면과 평행한 면상에서 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향과 직교하는 세로방향에 복수로 분할하여 배치된 복수의 착색막을 갖는 착색광출사영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역은 사각형 이외의 형상의 상기 착색막을 갖는 착색광출사영역을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역내에 배치된 상기 착색막은 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향에 인접하는 화소영역내의 다른 색의 착색막에 대하여 각 색마다 상기 수평방향과 직교하는 방향으로 위치를 겹치지 않게 하여 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역은 그 둘레틀근처부에 상기 착색막이 배치된 착색광출사영역과, 상기 화소영역의 중앙부분에 형성된 비착색광출사영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

또한 상기 액정층을 투과한 빛을 반사하는 반사부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 14 항에 있어서,

상기 반사부재는 빛이 입사하는 측과는 반대측의 기판의 외면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 15 항에 있어서,

상기 반사부재는 넓은 각도범위에서 입사한 빛을 좁은 각도범위에서 소정의 방향으로 출사하는 지향성을 갖는 반사판인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 14 항에 있어서,

상기 반사부재는 빛이 입사하는 측과는 반대측에 위치하는 배면측기판의 내면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

또한 상기 복수의 화소영역간에 배치되어 상기 화소영역의 사이에 입사한 빛을 반사하는 제 2 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18 항에 있어서,

상기 반사막은 빛이 입사하는 측의 기판의 내면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18 항에 있어서,

상기 반사막은 빛이 입사하는 측의 기판에 대향하는 기판의 내면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

또한 적어도 측면에 기판으로부터의 출사각이 작아지도록 빛을 반사하는 반사막을 갖는 측면반사수단을 상기 한쌍의 기판의 어느쪽인가의 내면에 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 액정표시소자의 좌우방향을 따라서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 상기 화소영역의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 비착색광출사영역의 일부를 가로질러서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 선상으로 형성된 반사막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 도트상의 반사막이 복수 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 21 항에 있어서,

상기 측면반사수단은 고굴절률재료와 저굴절률재료의 적층막으로 이루어지고, 상기 굴절률재료의 층이 기판에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 화소영역내에 배치된 착색막은 다른 색의 빛을 투과시키는 컬러필터로 이루어지고, 이 컬러필터는 각 색마다 상기 화소영역에 대하여 다른 면적률을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 28 항에 있어서,

상기 각각의 컬러필터는 적어도 가시광영역 중의 단파장측의 빛을 투과하는 컬러필터가 상기 화소영역보다 작은 면적을 갖고, 상기 장파장의 빛을 투과하는 컬러필터보다 단파장의 빛을 투과하는 컬러필터쪽이 작은 면적률을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 착색막은,

가시광대역 중의 중간파장대역의 빛을 투과하는 착색막과, 장파장대역의 빛을 투과하는 착색막과, 단 파장대역의 빛을 투과하는 착색막으로 이루어지고, 각각 상기의 차례로 두껍고, 또한 각 색착색막의 색좌표에 의해 둘러싸여진 색범위가 극대로 되는 막두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 30 항에 있어서,

상기 착색막은 적, 녹, 청의 3색의 컬러필터인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 각 색의 컬러필터는 그 컬러필터에 의한 상기 색범위의 면적이 CIE 1976 L＊a＊b＊color system의 a＊b＊면상에서 750 이상으로 되는 막두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 각 색의 컬러필터는 상기 각 색의 컬러필터를 투과한 착색광의 혼합광의 크로마가 CIE 1976 L＊a＊b＊color system의 a＊b＊면상에서 1. 5 이하의 값으로 되는 막두께를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 각 색의 컬러필터는 안료분산재료를 이용한 적색, 녹색, 청색의 컬러필터로 이루어지고, 적색필터의 막두께가 0. 9∼1. 2㎛, 녹색필터의 막두께가 0. 8∼1. 1㎛, 청색필터의 막두께가 1. 1∼1. 4㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 각 색의 컬러필터는 각각 다른 면적률을 갖고 있으며, 화소영역에 대한 각각의 면적률이,

중간파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 단파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 장파장대역의 빛을 투과하는 착색막의 차례로 큰 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

적어도 녹색필터와 청색필터는 상기 화소영역보다 작은 면적을 갖고, 상기 화소영역 중 상기 컬러필터에 대응하지 않는 영역이 비착색광의 출사영역을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 각 색의 컬러필터는 각각 적색이 0. 9∼1. 2㎛, 녹색이 0. 8∼1. 1㎛, 청색이 1. 1∼1. 4㎛의 막두께를 갖고, 또한 상기 화소영역에 대하여 적색이 90∼95%, 녹색이 60∼65%, 청색이 75∼80%의 면적률을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 31 항에 있어서,

상기 액정층은 상기 컬러필터가 형성된 영역에 대응하는 제 1 액정층두께(d1)와 상기 컬러필터가 형성된 영역 이외의 다른 영역에 대응하는 제 2 액정층두께(d2)를 갖고, 이들 액정층두께(d1, d2)와 상기 액정층의 굴절률이방성(△n)의 곱의 값(△nd1)과 (△nd2)은 상기 곱의 값(△nd1)을 갖는 액정소자를 투과한 빛과 상기 곱의 값(△nd2)을 갖는 액정소자를 투과하는 빛의 각각의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄해지는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 30 항에 있어서,

상기 한쌍의 기판에 협지된 상기 액정층은 빛이 입사되는 앞면측의 기판 근처의 액정분자가 이 앞면측기판의 좌우방향을 기준으로 하여 왼쪽방향으로 0。∼45。의 범위내에서 배향하고 앞면측기판에 대향하는 배면측의 기판을 향하여 오른쪽방향으로 90。의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 액정층은 상기 착색막이 형성된 영역에 대응하는 제 1 액정층두께(d1)와 상기 착색막이 형성된 영역 이외의 다른 영역에 대응하는 제 2 액정층두께(d2)를 갖고, 이들 액정층두께(d1, d2)와 상기 액정층의 굴절률이방성(△n)의 곱의 값(△nd1)과 (△nd2)은 상기 곱의 값(△nd1)을 갖는 액정소자를 투과한 빛과 상기 곱의 값(△nd2)을 갖는 액정소자를 투과하는 빛의 각각의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄해지는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 40 항에 있어서,

상기 착색막을 갖는 영역의 상기 액정층의 상기 곱의 값(△nd1)과,

상기 착색막을 갖지 않는 영역의 상기 액정층의 상기 곱의 값(△nd2)은,

굴절률이방성(△n)과 층두께(d)를 갖는 액정소자에 있어서, 액정층의 △nd의 값을 변화시킨 경우의 투과율이 극대값을 나타내는 액정층두께를 d0로 하고,

△nd1〈△nd0〈△nd2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 40 항에 있어서,

또한 평탄화막을 상기 착색막이 배치된 기판상에 상기 착색막이 형성됨으로써 발생하는 요철을 평탄화하기 위한 평탄화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 40 항에 있어서,

상기 착색막은 투과파장대역이 각각 다른 복수의 컬러필터로 이루어지고 이들 컬러필터의 막두께는,

가시광대역 중 중간파장대역의 빛을 투과하는 컬러필터, 장파장대역의 빛을 투과하는 컬러필터, 단파장대역의 빛을 투과하는 컬러필터의 차례로 두껍고, 또한각 컬러필터의 색좌표에 의해 둘러싸여진 색범위가 극대가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 40 항에 있어서,

또한 상기 한쌍의 기판의 내면에 각각 설치된 제 1 및 제 2 배향막과,

상기 한쌍의 기판의 외측에 이들 기판을 끼워서 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고,

빛이 입사하는 측의 앞면측기판에 설치된 제 1 배향막은 액정표시소자를 정면으로부터 보았을 때의 수평인 방향을 기준으로 하여 왼쪽방향으로 0。∼45。의 범위내에서 배향처리되고, 상기 앞면측기판과 대향하는 배면측의 기판에 설치된 제 2 배향막은 상기 제 1 배향막의 배향처리방향에 대하여 90。를 이루어 교차하는 방향으로 배향처리되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 44 항에 있어서,

상기 액정층의 상기 배면측기판 근처의 액정분자는 상기 앞면측기판으로부터 보아 상기 수평방향에 대하여 왼쪽방향으로 5。∼30。의 각도범위내의 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 44 항에 있어서,

상기 액정층의 상기 배면측기판 근처의 액정분자는 상기 앞면측기판으로부터 보아 상기 수평방향에 대하여 왼쪽방향으로 대략 10。∼대략 25。의 각도범위내의 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 44 항에 있어서,

상기 액정층은 상기 컬러필터가 형성된 영역에 대응하는 제 1 액정층두께(d1)와 상기 컬러필터가 형성된 영역 이외의 다른 영역에 대응하는 제 2 액정층두께(d2)를 갖고, 이들 액정층두께(d1, d2)와 상기 액정층의 굴절률이방성(△n)의 곱의 값(△nd1)과 (△nd2)은 상기 곱의 값(△nd1)을 갖는 액정소자를 투과한 빛과 상기 곱의 값(△nd2)을 갖는 액정소자를 투과하는 빛 각각의 분광투과율분포를 합성한 분광투과율분포가 가시광파장대역에서 실질적으로 평탄해지는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 44 항에 있어서,

상기 착색막의 막두께는 가시광대역 중 중간파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 장파장대역의 빛을 투과하는 착색막, 단파장대역의 빛을 투과하는 착색막의 차례로 두껍고, 또한 각 착색막의 색좌표에 의해 둘러싸여진 색범위가 극대로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.