KR100267074B1 - 컬러액정표시소자 - Google Patents

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데츠 오가와
히사노리 야마구치
히로아키 미즈노
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 컬러표시, 또는 흑백표시의 품질을 향상시키는 컬러액정표시 소자에 관한 것으로, 내측에 투명전극(14, 15)이 형성된 한쌍의 투명기판(12, 13)사이에 액정층(16)을 봉입한 액정셀의 한쪽에 고분자필름(18)을 배치하고, 상기 액정셀과 고분자필름(18)을 사이에 두고 양측으로 한쌍의 편광필름(10, 11)을 배치하며, 상기 액정층의 트위스트각을 소정각도로 하고, 액정의 복굴절△nLC과 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC을 소정치로 하고, 고분자필름(18)의 리타데이션(reatardation)의 총합 RFilm을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=RFilm- △nLC·dLC를 0.0μm∼0.1μm로 한다.

Description

컬러액정표시소자
본 발명은 컬러액정표시소자에 관한 것이다.
종래의 착색한 표시가 얻어지는 컬러액정표시소자는 컬러필터를 구비한 액정셀과, 상기 액정셀을 사이에 두고 배치된 한쌍의 편광필름에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 액정셀의 한쪽 기판 위에 컬러필터가 배설되어 있고, 컬러필터 위에 투명 전극이 형성되어 있다. 그리고, 액정셀에 전압을 인가함으로써 액정분자의 배향상태를 변화시키고, 각 컬러필터마다의 광의 투과율을 변화시켜서 컬러표시를 행하고 있다.
또, 컬러필터를 이용하지 않고, 액정셀의 트위스트배향한 네마틱액정층의 복굴절과 편광 필터에 의해 착색표시를 행하는 컬러액정표시장치(일본국 특개평 6-308481호 공보)나 액정층과 위상차필름의 복굴절을 이용한 컬러액정표시장치(일본국 특개평 6-175125호 공보, 일본국 특개평 6-301006호 공보)가 제안되고 있다.
그러나, 컬러필터를 이용한 컬러액정표시소자에서는 컬러필터에 의한 특정파장의 광의 흡수에 의해 착색광을 얻는 것이기 때문에, 원리적으로 광의 투과율이 저하하고, 표시가 어두워지게 된다.
또, 액정층의 복굴절과 편광필름에 의해 착색표시를 행하는 컬러액정표시장치(일본국 특개평 6-308481호 공보)에서는 흰색으로 물드는 현상이 발생하고, 또 무채색의 흑색 표시를 실현하는 것이 곤란해져, 표시가능한 색수가 적으며, 색순도도 낮아진다.
또, 액정층과 위상차필름의 복굴절을 이용한 컬러액정표시장치(일본국 특개평 6-175125호 공보, 일본국 특개평 6-301006호 공보)에서는 무채색에 가까운 흑백표시를 실현하는 것이 곤란해진다.
본 발명은 종래기술에 있어서의 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 컬러필터를 이용하지 않고 착색표시를 행할 수 있으며, 흰색표시가 밝고 높은 콘트라스트가 취해지는 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있고, 또 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1도는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자를 도시하는 단면도.
제2도는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 광학구성도,
제3도는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 표시색의 변화의 추이를 도시하는 색도도,
제4도는 본 발명의 제2∼제4실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자를 도시하는 단면도,
제5도는 제2∼제4실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 광학구성도,
제6도는 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 표시색의 변화의 추이를 도시하는 색도도,
제7도는 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 표시색의 변화의 추이를 도시하는 색도도,
제8도는 제4실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 표시색의 변화의 추이를 도시하는 색도도이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 컬러액정표시소자의 제1의 구성은 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 한 장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자 필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC과 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·△dLC와, 상기 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx, 상굴절율을 ny, 필름두께를 dFilm으로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션(retardation) RFilm=(nx- ny)·dFilm을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=RFilm- △nLC·dLC가 0.0μm∼0.1μm인 것을 특징으로 한다. 이 컬러액정표시소자의 제1의 구성에 의하면 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있고, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제1의 구성에 있어서는, 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00001
P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00002
LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00003
LC2, 고분자필름의 지상(遲相)축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00004
F, 상측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00005
P2로 하였을 때,
Figure kpo00006
LC1-
Figure kpo00007
P1이 ±45°±10°이고,
Figure kpo00008
F-
Figure kpo00009
LC2가 90°±10°이며,
Figure kpo00010
P2-
Figure kpo00011
F가 ±45°±10°인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 컬러액정표시소자의 제2의 구성은, 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·△dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.0μm∼0.1μm인 것을 특징으로 한다. 이 컬러액정표시소자의 제2의 구성에 의하면, 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있고, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제2의 구성에 의하면, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로하여 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00012
P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00013
LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00014
LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상(遲相)축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00015
F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00016
F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00017
P2로 하였을 때,
Figure kpo00018
LC1-
Figure kpo00019
P1가 ±45°±10°이고,
Figure kpo00020
F1-
Figure kpo00021
LC2가 90°±10°이며,
Figure kpo00022
F2-
Figure kpo00023
F1가 0°±25°이며,
Figure kpo00024
P2-
Figure kpo00025
F2가 ±45°±10°인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 컬러액정표시소자의 제3의 구성은 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 -0.1μm∼-0.2μm인 것을 특징으로 한다. 이 컬러액정표시소자의 제3의 구성에 의하면, 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있고, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, 본 발명에 관한 컬러액정표시소자의 제3의 구성에 있어서는, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00026
P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00027
LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00028
LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상(遲相)축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00029
F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00030
F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00031
P2로 하였을 때,
Figure kpo00032
LC1-
Figure kpo00033
P1가 ±45°±10°이고,
Figure kpo00034
F1-
Figure kpo00035
LC2가 90°±10°이고,
Figure kpo00036
F2-
Figure kpo00037
F1가 0°±25°이며,
Figure kpo00038
P2-
Figure kpo00039
F2가 ±45°±10°인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 컬러액정표시소자의 제4의 구성은 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.5μm∼1.0μm인 것을 특징으로 한다. 이 컬러액정표시소자의 제4의 구성에 의하면, 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있고, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제4의 구성에 있어서는, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00040
P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00041
LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
Figure kpo00042
LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00043
F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
Figure kpo00044
F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
Figure kpo00045
P2로 하였을 때,
Figure kpo00046
LC1-
Figure kpo00047
P1가 ±45°±10°이고,
Figure kpo00048
F1-
Figure kpo00049
LC2가 90°±10°이며,
Figure kpo00050
F2-
Figure kpo00051
F1가 45°±25°인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제4의 구성에 있어서는 △(R)이 0.55μm∼0.65μm이고, △nLC·dLC가 1.8μm∼2.0μm이고, RFilm(1)이 1.7μm±0.1μm이며, RFilm(2)이 0.75μm±0.1μm인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 색순도, 특히 붉은 색의 색순도를 높임과 동시에 광이용율을 높여 밝은 흑백표시를 얻을 수 있다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제1∼제4의 구성에 있어서는 네마틱 액정의 트위스트 각도가 240°∼260°이며, △nLC·dLC가 1.5μm∼2.2μm인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 충분한 급준성(急峻性)을 확보할 수 있기 때문에, 1/200 이하의 듀티비에서도 밝은 백색표시와 순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제1∼제4의 구성에 있어서는, 고분자 필름이 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제1∼제4의 구성에 있어서는 고분자 필름의 면에 수직인 방향의 굴절율(nZ)을 이용하여 정의되는 Z계수 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)가 0.1∼0.8인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, QZ=1.0의 통상 타입(nx=ny)의 것에 비해, 콘트라스트변화, 반사율변화, 색채변화의 각 변화량이 적고, 광학특성이 양호해진다.
또, 상기 본 발명의 컬러액정표시소자의 제1∼제4의 구성에 있어서는, 어느 한쪽 편광필름의 외측에 반사판이 배설되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 백라이트모듈을 필요로 하지 않기 때문에, 구조가 간단해진다.
이하, 실시형태를 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
[제1실시형태]
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자를 도시하는 단면도이다. 도1에 도시하는 바와 같이, 투명기판(12)의 위에는 복수개의 스트라이프상의 투명전극(14)이 소정 간격을 두고 평행하게 형성되어 있다. 또, 투명기판(13)의 위에는 복수개의 스트라이프상의 투명전극(15)이 소정 간격을 두고 평행하게 형성되어 있다 투명기판(12)과 투명기판(13)은 각각의 투명전극(14, 15)을 대향시킨 상태로 평행하게 배치되어 있다. 이 경우, 투명전극(14)과 투명전극(15)은 매트릭스상으로 배치되어 있다. 투명전극(14)이 형성된 투명기판(12)과 투명전극(15)이 형성된 투명기판(13) 사이에는 액정층(16)이 배설되어 있다. 투명기판(12)에는 투명전극(14)이 형성된 면과 반대측의 면에 고분자필름(18)이 형성되어 있고, 고분자필름(18)의 위에는 편광 필름(10)이 형성되어 있다. 투명기판(13)에는 투명전극(15)이 형성된 면과 반대측의 면에 편광필름(11)이 형성되어 있고, 편광필름(11)의 위에는 반사판(17)이 배설되어 있다.
도2는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 광학구성도이다. 도2에 있어서, 21은 기준선, 22는 하측편광필름(11)의 흡수축방향, 23은 상측 편광필름(10)의 흡수축방향, 24는 하측 투명기판(13)상의 액정분자의 배향방향, 25는 상측 투명기판(12)상의 액정분자의 배향방향, 26은 고분자필름(18)의 지상축방향, 즉 이상굴절율의 방향을 각각 나타내고 있다.
또,
Figure kpo00052
P1은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(21)으로부터 측정한 하측 편광필름(11)의 흡수축방향(22)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00053
P2는 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(21)으로부터 측정한 상측 편광필름(10)의 흡수축방향(23)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00054
LC1은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(21)으로부터 측정한 하측 투명기판(13)상의 액정분자의 배향방향(24)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00055
LC2는 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(21)으로부터 측정한 상측 투명기판(12)상의 액정분자의 배향방향(25)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00056
F는 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(21)으로부터 측정한 고분자필름(18)의 지상축방향(26)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00057
LC는 액정의 트위스트방향과 트위스트각을 나타낸다.
다음에 상기와 같은 구성을 가지는 컬러액정표시소자의 제조방법에 대해 설명한다.
우선, 인듐·주석·옥사이드로 이루어지는 스트라이프상의 투명전극(14, 15)이 형성된 투명기판(유리기판)(12, 13)의 위에 폴리이미드의 N-메틸-2-피로리디논의 5wt%용액을 인쇄하고, 200℃의 온도에서 경화시킨 후, 소정 트위스트각을 실현하도록 레이온포(布)를 이용하여 회전러빙법에 의한 배향처리를 행하였다.
이어서, 투명기판(12)상의 주변부에 소정 지름을 가지는 유리섬유가 1.0wt% 혼입된 열경화성 시일제 수지를 인쇄하고, 투명기판(13) 상에 소정 지름을 가지는 수지비즈를(beads) 150개/mm2의 비율로 산포하였다. 그리고, 스트라이프상의 투명전극(14, 15)이 매트릭스상이 되도록 투명기판(12, 13)을 서로 붙인 후, 150℃의 온도에서 상기 열경화성 시일제 수지를 경화시켜서 셀용기를 제작하였다. 이 경우, 셀용기에는 액정재료를 주입하기 위한 주입구가 확보되어 있다. 이어서, 셀용기내의 공기를 진공배기함과 동시에 액정재료를 진공탈기하여 셀용기내(투명기판 12, 13 사이)에 굴절율 △nLC=0.25의 트란계 네마틱액정에 소정 카이랄액정을 혼합한 액정을 주입하였다. 이어서 자외선 경화성수지를 이용하여 셀용기의 주입구를 봉한 후, 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 수지를 경화시켰다.
이어서, 투명기판(12)의 투명전극(14)이 형성된 면과 반대측 면에 고분자필름(18)으로서 폴리카보네이트를 접착하고, 또한 고분자필름(18)의 위에 편광필름(10)으로서 뉴트랄그레이의 편광필름(닛토덴코(주)제 NPF-F1025DU)을 접착하였다. 마지막으로 투명기판(13)의 투명전극(15)이 형성된 면과 반대측 면에 편광필름(11)으로서 뉴트랄그레이의 편광필름(닛토덴코(주)제 NPF-F1025DU)을 접착하고, 편광필름(11)상에 판사판(17)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 접착하였다.
이상의 공정에 의해 반사형 컬러액정표시소자가 얻어졌다.
Figure kpo00058
P1=10°,
Figure kpo00059
LC1=-35°,
Figure kpo00060
LC2=35°,
Figure kpo00061
LC=250°,
Figure kpo00062
F=125°,
Figure kpo00063
P2=80°로 하고, 네마틱액정의 복굴절 △nLC과, 액정층(16)의 두께 dLC와, 고분자필름(18)의 면내의 이상굴절율을 nx, 상굴절율을 ny, 고분자필름(18)의 두께를 dFilm로 하였을 때의 고분자필름(18)의 리타데이션 RFilm=(nx- ny)·dFilm을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=RFilm- △nLC·dLC가 0.085μm를 만족하도록 하면서 △nLC·dLC를 변화시켜서 상기 반사형 컬러액정표시소자의 광학특성을 측정한 바, △nLC·dLC=1.2μm∼2.2μm의 범위에서 양호한 흑백표시와 적색표시가 실현되는 것이 확인되었다. 이것은 액정층(16)의 복굴절의 변화를 이용하여 컬러표시를 변화시킴으로써, 어느 정도 이상의 액정층(16)의 복굴절량에 따라 백에서 흑, 녹, 적이라는 색변화를 색순도 좋게 행할수 있는 것에 의한다.
또, 복굴절차 △(R)가 0.0μm∼0.1μm을 만족하고 있는 경우에는 백표시와 흑표시가 모두 무채색이 되고, 투명전극(14, 15) 사이에 전압을 인가함으로써 백, 흑, 녹, 적으로 표시색이 변화하는 것이 확인되었다. 이것은 복굴절차 △(R)를 0.0μm∼0.1μm로 하고,
Figure kpo00064
F-
Figure kpo00065
LC2를 90°±10°로 함으로써, 저전압의 범위에서 전압을 변화시켰을 때에 액정층(16)과 고분자필름(18)의 복굴절을 서로 부정한 무채색의 상태에서 백에서 흑으로 변화시킬 수 있는 것에 의한다.
또,
Figure kpo00066
LC1-
Figure kpo00067
P1과
Figure kpo00068
P2-
Figure kpo00069
F를 ±45°±10°로 하고 있으므로, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다. 이것은 하측 편광필름(11)의 흡수축방향(22)과 하측 투명기판(13)상의 액정분자의 배향방향(24)이 이루는 각, 혹은 상측 편광필름(10)의 흡수축방향(23)과의 고분자필름(18)의 지상축방향(26)이 이루는 각이 0°또는 90°일 때에 광이용율이 0이 되고, 45°일 때에 광이용율이 최대가 되는 것에 의한다.
액정의 트위스트각은 단순매트릭스로 구동하는 것을 생각했을 때의 가능한 선택전극의 개수의 역수인 듀티비에 영향을 미친다. 즉, 트위스트각이 큰 만큼 듀티비를 작게 할 수 있고, 선택전극의 개수를 증가시킬 수 있고, 화소수를 증가시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 표시색이 인가전압과 함께 백, 흑, 녹, 적으로 변화해가지만, 트위스트각을 220°∼260°로 함으로써, 듀티비 1/64 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
또, △nLC·dLC를 1.5μm∼2.0μm으로 하고, 트위스트각을 240°∼260°로 한 경우에는 듀티비 1/200 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
여기서 특히, △nLC·dLC=1.9μm, RFilm=1.985μm,
Figure kpo00070
P1=10°,
Figure kpo00071
LC1=-35°,
Figure kpo00072
LC2=35°,
Figure kpo00073
LC=250°,
Figure kpo00074
F=125°,
Figure kpo00075
P2=80°로 했을 때의 광학특성의 측정결과를 나타낸다.
이때, △(R)=RFilm- △nLC·dLC= 0.085μm,
Figure kpo00076
P-
Figure kpo00077
LC2=90°,
Figure kpo00078
LC1-
Figure kpo00079
P1=-45°,
Figure kpo00080
P2-
Figure kpo00081
F=-45°이고, 상기에서 확인한 조건을 만족하고 있다.
이 경우, 듀티비 1/240에서 구동함으로써, 백, 흑, 녹, 적으로 변화하는 표시색의 이용이 가능하였다. 도3에 표시색의 변화의 추이를 나타낸다. 또, 하기(표1)에 각색 표시에서의 반사율과 xy색도좌표(CIE1931)의 값을 나타낸다.
Figure kpo00082
이상과 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면 콘트라스트가 5 이상이고 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있으며, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 반사형 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, △nLC·dLC=1.9μm, RFilm=1.985μm,
Figure kpo00083
P1=10°,
Figure kpo00084
LC1=-35°,
Figure kpo00085
LC2=35°,
Figure kpo00086
LC=250°,
Figure kpo00087
F=125°,
Figure kpo00088
P2=80°로 하고, 폴리카보네이트로 이루어지는 고분자필름(18)의 Z계수 QZ를 0.1∼0.8로 변화시키면서 광학특성의 시각변화를 측정한 바, 어느 경우라도 QZ=1.0의 통상 타입(ny=nz)의 것에 비해, 콘트라스트변화, 반사율변화, 색채변화의 각 변화량이 적고, 광학특성이 양호한 것이 확인되었다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 고분자필름(18)로서 폴리카보네이트를 이용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라, 폴리아릴레이트나 풀리술폰을 이용해도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는 반사판(17)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 이용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라 은반사판 등을 이용해도 된다. 또, 반드시 반사형으로 할 필요는 없고, 반사판(17) 대신에 백라이트모듈을 이용한 투과형으로 할 수도 있다.
[제2 실시형태]
도4는 본 발명의 제2의 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자를 도시하는 단면도이다. 도4에 도시하는 바와 같이, 투명기판(42)위에는 복수개의 스트라이프상의 투명전극(44)이 소정 간격을 두고 평행하게 형성되어 있다. 또 투명기판(43)의 위에는 복수개의 스트라이프상의 투명전극(45)이 소정 간격을 두고 평행하게 형성되어 있다. 투명기판(42)과 투명기판(43)은 각각의 투명전극(44, 45)을 대향시킨 상태로 평행하게 배치되어 있다. 이 경우, 투명전극(44)과 투명전극(45)은 매트릭스상으로 배치되어 있다. 투명전극(44)이 형성된 면과 반대측 면에 고분자필름(48, 49)이 순차 형성되어 있고, 고분자필름(49)의 위에는 편광필름(40)이 형성되어 있다. 투명기판(43)에는 투명전극(45)이 형성된 면과 반대측 면에 편광필름(41)이 형성되어 있고, 편광필름(41)의 위에는 반사판(47)이 배설되어 있다.
도5는 본 발명의 제2의 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자의 광학구성도이다. 도5에 있어서, 51은 기준선, 52는 하측 편광필름(41)의 흡수축방향, 53은 상측편광필름(40)의 흡수축방향, 54는 하측 투명기판(43)상의 액정분자의 배향방향, 55는 상측 투명기판(42)상의 액정분자의 배향방향, 56은 액정층(46)측의 고분자필름(48)의 지상축방향(이상굴절율의 방향), 57은 상측 편광필름(40)측의 고분자필름(49)의 지상축방향(이상굴절율의 방향), 57은 상측 편광필름(40) 측의 고분자필름(49)의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을 각각 나타내고 있다.
또,
Figure kpo00089
P1은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 하측 편광필름(41)의 흡수축방향(52)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00090
P2는 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 상측 편광필름(40)의 흡수축방향(53)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00091
LC1은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 하측 투명기판(43)상의 액정분자의 배향방향(54)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00092
LC2는 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 상측 투명기판(42)상의 액정분자의 배향방향(55)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00093
F1은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 고분자필름(48)의 지상축방향(56)의 각도를 나타낸다. 또,
Figure kpo00094
F2은 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 기준선(51)으로부터 측정한 고분자필름(49)의 지상축방향(57)의 각도를 나타낸다. 또, ΩLC는 액정의 트위스트방향과 트위스트각을 나타낸다.
다음에 상기한 바와 같은 구성을 가지는 컬러액정표시소자의 제조방법에 대해 설명한다.
우선, 인듐·주석·옥사이드로 이루어지는 스트라이프상의 투명전극(44, 45)이 형성된 투명기판(유리기판)(42, 43) 상에 폴리이미드의 N-메틸-2-피로리디논의 5wt%용액을 인쇄하고, 200℃의 온도에서 경화시킨 후, 소정 트위스트각을 실현하도록 레이온포를 이용하여 회전러빙법에 의한 배향처리를 행하였다.
이어서, 투명기판(42)상의 주변주에 소정 지름을 가지는 유리섬유가 1.0wt%혼입된 열경화성 시일제 수지를 인쇄하고, 투명기판(13) 상에 소정 지름을 가지는 수지비즈를 150개/mm2의 비율로 산포하였다. 그리고, 스트라이프상의 투명전극(14, 15)이 매트릭스상이 되도록 투명기판(12, 13)을 서로 붙인 후, 150℃의 온도에서 상기 열경화성 시일제 수지를 경화시켜서 셀용기를 제작하였다. 이 경우, 셀용기에는 액정재료를 주입하기 위한 주입구가 확보되어 있다. 이어서, 셀용기내의 공기를 진공배기함과 동시에 액정재료를 진공탈기하여 셀용기내(투명기판 12, 13 사이)에 굴절율 △nLC=0.25의 트란계 네마틱액정에 소정 카이랄액정을 혼합한 액정을 주입하였다. 이어서, 자외선 경화성수지를 이용하여 셀용기의 주입구를 봉구한 후, 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 수지를 경화시켰다.
이어서, 투명기판(12)의 투명전극(14)이 형성된 면과 반대측 면에 고분자필름(48, 49)으로서 폴리카보네이트를 접착하고, 또한 고분자필름(49)의 위에 편광필름(40)으로서 뉴트랄그레이의 편광필름(닛토덴코(주)제 NPF-F1025DU)을 접착하였다. 마지막으로 투명기판(13)의 투명전극(15)이 형성된 면과 반대측 면에 편광필름(11)으로서 뉴트랄그레이의 편광필름(닛토덴코(주)제 NPF-F1025DU)을 접착하고, 편광필름(11)상에 반대판(17)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 접착하였다.
이상의 공정에 의해 반사형 컬러액정표시소자가 얻어졌다.
Figure kpo00095
P1=10°,
Figure kpo00096
LC1=-35°,
Figure kpo00097
LC2=35°,
Figure kpo00098
LC=250°,
Figure kpo00099
F=125°,
Figure kpo00100
P2=80°로 하고, 네마틱액정의 복굴절 △nLC과, 액정층(16)의 두께 dLC와, 액정층(46)측의 고분자필름(48)의 면내의 이상굴절율을 nx(1), 상굴절율을 ny(1), 고분자필름(48)의 두께를 dFilm(1)로 하였을 때의 고분자필름(48)의 리타데이션 RFilm(1)={nx(1)- ny(1)}·dFilm(1)과, 상측 편광 필름(40)측의 고분자필름(49)의 면내의 이상굴절율을 nx(2), 상굴절율을 ny(2), 고분자 필름(49)의 두께를 dFilm(2)로 하였을 때의 고분자필름(49)의 리타데이션 RFilm(2)={nx(2) - ny(2)}·dFilm(2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.086μm를 만족하도록 하면서 △nLC·dLC를 변화시켜서 상기 반사형 컬러액정표시소자의 광학특성을 측정한 바, △nLC·dLC=1.2μm∼2.2μm의 범위에서 양호한 흑백표시와 적색표시가 실현되는 것이 확인되었다. 이것은 액정층(46)의 복굴절의 변화를 이용하여 컬러표시를 변화시킴으로써, 어느 정도 이상의 액정층(46)의 복굴절량에 따라 백에서 흑, 녹, 적이라는 색변화를 색순도 좋게 행할수 있는 것에 의한다.
또, 복굴절차 △(R)가 0.0μm∼0.1μm을 만족하고 있는 경우에는 백표시와 흑표시가 모두 무채색이 되고, 투명전극(44, 45) 사이에 전압을 인가함으로써, 백, 흑, 녹, 적으로 표시색이 변화하는 것이 확인되었다. 이것은 복굴절차 △(R)를 0.0μm∼0.1μm로 하고,
Figure kpo00101
F-
Figure kpo00102
LC2를 90°±10°로 함으로써, 저전압의 범위에서 전압을 변화시켰을 때에 액정층(46)과 고분자필름(48)의 복굴절을 서로 부정한 무채색의 상태에서 백에서 흑으로 변화시킬 수 있는 것에 의한다.
또,
Figure kpo00103
LC1-
Figure kpo00104
P1과
Figure kpo00105
P2-
Figure kpo00106
F를 ±45°±10°로 하고 있으므로, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다. 이것은 하측 편광필름(41)의 흡수축방향(52)과 하측 투명기판(43)상의 액정분자의 배향방향(54)이 이루는 각, 혹은 상측 편광필름(40)의 흡수축방향(53)과 고분자필름(49)의 지상축방향(57)이 이루는 각이 0°또는 90°일 때에 광이용율이 0이 되고, 45°일 때에 광이용율이 최대가 되는 것에 의한다.
액정의 트위스트각은 단순매트릭스로 구동하는 것을 생각했을 때의 가능한 선택전극의 개수의 역수인 듀티비에 영향을 미친다. 즉, 트위스트각이 큰 만큼 듀티비를 작게 할 수 있고, 선택전극의 개수를 증가시킬 수 있고, 화소수를 증가시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 표시색이 인가전압과 함께 백, 흑, 녹, 적으로 변화해가지만, 트위스트각을 220°∼260°로 함으로써, 듀티비 1/64 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
또, △nLC·dLC를 1.5μm∼2.0μm으로 하고, 트위스트각을 240°∼260°로 한 경우에는 듀티비 1/200 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
여기서, 특히, △nLC·dLC=1.6μm, RFilm(1)=0.392μm, RFilm(2)=1.294μm,
Figure kpo00107
P1=10°,
Figure kpo00108
LC1=-35°,
Figure kpo00109
LC2=35°,
Figure kpo00110
LC=250°,
Figure kpo00111
F1=124.5°,
Figure kpo00112
F2=136°,
Figure kpo00113
P2=93°로 했을 때의 광학특성의 측정결과를 나타낸다.
이 때, △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))- △nLC·dLC= 0.086μm,
Figure kpo00114
F1-
Figure kpo00115
LC2=89.5°,
Figure kpo00116
F2-
Figure kpo00117
F1=11.5°,
Figure kpo00118
LC1-
Figure kpo00119
P1=-45°,
Figure kpo00120
P2-
Figure kpo00121
F2=-43°이고, 상기에서 확인한 조건을 만족하고 있다.
이 경우, 듀티비 1/240에서 구동함으로써, 백, 흑, 녹, 적으로 변화하는 표시색의 이용이 가능하였다. 도6에 표시색의 변화의 추이를 나타낸다. 또, 하기(표2)에 각색 표시에서의 반사율과 xy색도좌표(CIE1931)의 값을 나타낸다.
Figure kpo00122
이상과 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면 콘트라스트가 5 이상에서 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있으며, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 반사형 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, △nLC·dLC=1.6μm, RFilm(1)=0.392μm, RFilm(2)=1.294μm,
Figure kpo00123
P1=10°,
Figure kpo00124
LC1=-35°,
Figure kpo00125
LC2=35°,
Figure kpo00126
LC=250°,
Figure kpo00127
F1=124.5°,
Figure kpo00128
F2=136°,
Figure kpo00129
P2=93°로 하고, 폴리카보네이트로 이루어지는 고분자필름(48, 49)의 Z계수 QZ를 0.1∼0.8로 변화시키면서 광학특성의 시각변화를 측정한 바, 어느 경우라도 QZ=1.0의 통상 타입(ny=nz)의 것에 비해, 콘트라스트변화, 반사율변화, 색채변화의 각 변화량이 적고, 광학특성이 양호한 것이 확인되었다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 고분자필름(48, 49)로서 폴리카보네이트를 이용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라, 폴리아릴레이트나 폴리술폰을 이용해도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는 반사판(47)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 이용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라 은반사판 등을 이용해도 된다. 또, 반드시 반사형으로 할 필요는 없고, 반사판(47) 대신에 백라이트모듈을 이용한 투과형으로 할 수도 있다.
[제3실시형태]
본 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자는 구조 및 제조방법이 상기 제2실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자와 같으므로, 상기 제2의 실시형태에서 사용한 도4(컬러액정표시소자의 단면도) 및 도5(컬러액정표시소자의 광학구성도)를 이용하여 설명한다.
Figure kpo00130
P1=10°,
Figure kpo00131
LC1=-35°,
Figure kpo00132
LC2=35°,
Figure kpo00133
LC=250°,
Figure kpo00134
F1=133.5°,
Figure kpo00135
F1=120.5°,
Figure kpo00136
P2=174°로 하고, △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 -0.15μm를 만족하도록 하면서 △nLC·dLC를 변화시켜서 상기 반사형 컬러액정표시소자의 광학특성을 측정한 바, △nLC·dLC=1.2μm∼2.2μm의 범위에서 양호한 흑백표시와 적색표시가 실현되는 것이 확인되었다. 이것은 액정층(46)의 복굴절의 변화를 이용하여 컬러표시를 변화시킴으로써, 어느 정도 이상의 액정층(46)의 복굴절량에 따라 백에서 흑, 녹, 적이라는 색변화를 색순도 좋게 행할 수 있음에 따른다.
또, △(R)이 -0.1μm∼-0.2μm을 만족하고 있는 경우에는 백표시와 흑표시가 모두 무채색이 되고, 투명전극(44, 45) 사이에 전압을 인가함으로써, 백, 흑, 녹 적으로 표시색이 변화하는 것이 확인되었다. 이것은 △(R)를 -0.1μm∼-0.2μm로 하고,
Figure kpo00137
F1-
Figure kpo00138
LC2를 90°±10°,
Figure kpo00139
F2-
Figure kpo00140
F1를 0°±25°로 함으로써, 저전압의 범위에서 전압을 변화시켰을 때에 액정층(46)과 고분자필름(48)의 복굴절을 서로 부정한 무채색의 상태에서 백에서 흑으로 변화시킬 수 있음에 따른다.
또,
Figure kpo00141
LC1-
Figure kpo00142
P1과
Figure kpo00143
P2-
Figure kpo00144
F2를 ±45°±10°로 하고 있으므로, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다. 이것은 하측 편광필름(41)의 흡수축방향(52)과 하측 투명기판(43)상의 액정분자의 배향방향(54)이 이루는 각, 혹은 상측 편광필름(40)의 흡수축방향(53)과 고분자필름(49)의 지상축방향(57)이 이루는 각이 0°또는 90°일 때에 광이용율이 0이 되고, 45°일 때에 광이용율이 최대가 됨에 따른다.
액정의 트위스트각은 단순매트릭스로 구동하는 것을 생각했을 때의 가능한 선택전극의 개수의 역수인 듀티비에 영향을 미친다. 즉, 트위스트각이 큰 만큼 듀티비를 작게 할 수 있고, 선택전극의 개수를 증가시킬 수 있고, 화소수를 증가시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 표시색이 인가전압과 함께 백, 흑, 녹, 적으로 변화해가지만, 트위스트각을 220°∼260°로 함으로써, 듀티비 1/64 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
또, △nLC·dLC를 1.5μm∼2.0μm으로 하고, 트위스트각을 240°∼260°로 한 경우에는 듀티비 1/200 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
여기서, 특히, △nLC·dLC=1.7μm, RFilm(1)=0.790μm, RFilm(2)=0.760μm,
Figure kpo00145
P1=10°,
Figure kpo00146
LC1=-35°,
Figure kpo00147
LC2=35°,
Figure kpo00148
LC=250°,
Figure kpo00149
F1=133.5°,
Figure kpo00150
F2=120.5°,
Figure kpo00151
P2=174°로 했을 때의 광학특성의 측정결과를 나타낸다.
이 때, △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))- △nLC·dLC= -0.15μm,
Figure kpo00152
P1-
Figure kpo00153
LC2=98.5°,
Figure kpo00154
F2-
Figure kpo00155
LC1=-13°,
Figure kpo00156
LC1-
Figure kpo00157
P1=-45°,
Figure kpo00158
P2-
Figure kpo00159
F2=53.5°이고, 상기에서 확인한 조건을 만족하고 있다.
이 경우, 듀티비 1/240에서 구동함으로써, 백, 흑, 녹, 적으로 변화하는 표시색의 이용이 가능하였다. 도7에 표시색의 변화의 추이를 나타낸다. 또, 하기(표3)에 각색 표시에서의 반사율과 xy색도좌표(CIE1931)의 값을 나타낸다.
Figure kpo00160
이상과 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면 콘트라스트가 5 이상이고 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있으며, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 반사형 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, △nLC·dLC=1.7μm, RFilm(1)=0.790μm, RFilm(2)=0.760μm,
Figure kpo00161
P1=10°,
Figure kpo00162
LC1=-35°,
Figure kpo00163
LC2=35°,
Figure kpo00164
LC=250°,
Figure kpo00165
F1=133.5°,
Figure kpo00166
F2=120.5°,
Figure kpo00167
P2=174°로 하고, 폴리카보네이트로 이루어지는 고분자필름(48, 49)의 Z계수 QZ를 0.1∼0.8로 변화시키면서 광학특성의 시각변화를 측정한 바, 어느 경우라도 QZ=1.0의 통상 타입(ny=nz)의 것에 비해, 콘트라스트변화, 반사율변화, 색채변화의 각 변화량이 적고, 광학특성이 양호한 것이 확인되었다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 고분자필름(48, 49)로서 폴리카보네이트를 이용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라, 폴리아릴레이트나 폴리술폰을 이용해도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는 반사판(47)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 이용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라 은반사판 등을 이용해도 된다. 또, 반드시 반사형으로 할 필요는 없고, 반사판(47) 대신에 백라이트모듈을 이용한 투과형으로 할 수도 있다.
[제4실시형태]
본 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자는 구조 및 제조방법이 상기 제2 및 제3의 실시형태에 있어서의 컬러액정표시소자와 같으므로, 상기 제2 및 제3의 실시형태에서 사용한 도4(컬러액정표시소자의 단면도) 및 도5(컬러액정표시소자의 광학구성도)를 이용하여 설명한다.
Figure kpo00168
P1=10°,
Figure kpo00169
LC1=-35°,
Figure kpo00170
LC2=35°,
Figure kpo00171
LC=250°,
Figure kpo00172
F1=130.5°,
Figure kpo00173
F2=82.5°,
Figure kpo00174
P2=10°로 하고, △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.594μm를 만족하도록 하면서 △nLC·dLC를 변화시켜서 상기 반사형 컬러액정표시소자의 광학특성을 측정한 바, △nLC·dLC=1.2μm∼2.2μm의 범위에서 양호한 흑백표시와 적색표시가 실현되는 것이 확인되었다. 이것은 액정층(46)의 복굴절의 변화를 이용하여 컬러표시를 변화시킴으로써, 어느 정도 이상의 액정층(46)의 복굴절량에 따라 백에서 흑, 녹, 적이라는 색변화를 색순도 좋게 행할 수 있음에 따른다.
또, △(R)이 0.5μm∼1.0μm을 만족하고 있는 경우에는 백표시와 흑표시가 모두 무채색이 되고, 투명전극(44, 45) 사이에 전압을 인가함으로써, 백, 흑, 녹 적으로 표시색이 변화하는 것이 확인되었다. 이것은 △(R)를 0.5μm∼1.0μm로 하고,
Figure kpo00175
F1-
Figure kpo00176
LC2를 90°±10°,
Figure kpo00177
F2-
Figure kpo00178
F1를 45°±25°로 함으로써, 저전압의 범위에서 전압을 변화시켰을 때에 액정층(46)과 고분자필름(48)의 복굴절을 서로 부정한 무채색의 상태에서 백에서 흑으로 변화시킬 수 있음에 따른다.
또,
Figure kpo00179
LC1-
Figure kpo00180
P1과
Figure kpo00181
P2-
Figure kpo00182
F2를 ±45°±10°로 하고 있으므로, 색순도와 광이용율을 높게 할 수 있다. 이것은 하측 편광필름(41)의 흡수축방향(52)과 하측 투명기판(43)상의 액정분자의 배향방향(54)이 이루는 각, 혹은 상측 편광필름(40)의 흡수축방향(53)과 고분자필름(49)의 지상축방향(57)이 이루는 각이 0°또는 90°일 때에 광이용율이 0이 되고, 45°일 때에 광이용율이 최대가 됨에 따른다.
액정의 트위스트각은 단순매트릭스로 구동하는 것을 생각했을 때의 가능한 선택전극의 개수의 역수인 듀티비에 영향을 미친다. 즉, 트위스트각이 큰 만큼 듀티비를 작게 할 수 있고, 선택전극의 개수를 증가시킬 수 있고, 화소수를 증가시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 표시색이 인가전압과 함께 백, 흑, 녹, 적으로 변화해가지만, 트위스트각을 220°∼260°로 함으로써, 듀티브 1/64 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
또, △nLC·dLC를 1.5μm∼2.0μm으로 하고, 트위스트각을 240°∼260°로 한 경우에는 듀티비 1/200 이하에서 구동해도 적색표시까지 가능한 것이 확인되었다.
여기서, 특히, △nLC·dLC=1.9μm, RFilm(1)=1.734μm, RFilm(2)=0.760μm,
Figure kpo00183
P1=10°,
Figure kpo00184
LC1=-35°, LC2=35°,
Figure kpo00186
LC=250°,
Figure kpo00187
F1=130.5°,
Figure kpo00188
F2=82.5°,
Figure kpo00189
P2=10°로 했을 때의 광학특성의 측정결과를 나타낸다.
이 때, △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))- △nLC·dLC= 0.594μm,
Figure kpo00190
P1-
Figure kpo00191
LC2=95.5°,
Figure kpo00192
F2-
Figure kpo00193
LC1=-48°,
Figure kpo00194
LC1-
Figure kpo00195
P1=-45°이고, 상기에서 확인한 조건을 만족하고 있다.
이 경우, 듀티비 1/240에서 구동함으로써, 백, 흑, 녹, 적으로 변화하는 표시색의 이용이 가능하였다. 도8에 표시색의 변화의 추이를 나타낸다. 또, 하기(표4)에 각색 표시에서의 반사율과 xy색도좌표(CIE1931)의 값을 나타낸다.
Figure kpo00196
이상과 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면 콘트라스트가 5 이상이고 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있으며, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 반사형 컬러액정표시소자가 얻어진다.
또, △nLC·dLC=1.9μm, RFilm(1)=1.734μm, RFilm(2)=0.760μm,
Figure kpo00197
P1=10°,
Figure kpo00198
LC1=-35°,
Figure kpo00199
LC2=35°,
Figure kpo00200
LC=250°,
Figure kpo00201
F1=130.5°,
Figure kpo00202
F2=82.5°,
Figure kpo00203
P2=10°로 하고, 폴리카보네이트로 이루어지는 고분자필름(48, 49)의 Z계수 QZ를 0.1∼0.8로 변화시키면서 광학특성의 시각변화를 측정한 바, 어느 경우라도 QZ=1.0의 통상 타입(ny=nz)의 것에 비해, 콘트라스트변화, 반사율변화, 색채변화의 각 변화량이 적고, 광학특성이 양호한 것이 확인되었다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 고분자필름(48, 49)로서 폴리카보네이트를 이용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라, 폴리아릴레이트나 폴리술폰을 이용해도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는 반사판(47)으로서 확산타입의 알루미늄반사판을 이용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라 은반사판 등을 이용해도 된다. 또, 반드시 반사형으로 할 필요는 없고, 반사판(47) 대신에 백라이트모듈을 이용한 투과형으로 할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 컬러필터를 이용하지 않고 착색표시를 행할 수 있고, 백색표시가 밝고 높은 콘트라스트가 얻어지는 무채색의 흑백표시를 실현할 수 있으며, 또한 색순도가 높은 적색표시를 실현할 수 있는 컬러액정표시소자를 제공하고 컬러필터를 이용하지 않고 컬러표시를 행할 수 있다.

Claims (25)

  1. 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 한 장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC과 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx, 상굴절율을 ny, 필름두께를 dFilm으로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm=(nx- ny)·dFilm을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=RFilm- △nLC·dLC가 0.0μm∼0.1μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00204
    P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00205
    LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00206
    LC2, 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00207
    F, 상측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00208
    P2로 하였을 때,
    Figure kpo00209
    LC1-
    Figure kpo00210
    P1이 ±45°±10°이고,
    Figure kpo00211
    F-
    Figure kpo00212
    LC2가 90°±10°이며,
    Figure kpo00213
    P2-
    Figure kpo00214
    F가 ±45°±10°인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 네마틱액정의 트위스트각도가 240°∼260°이며, △nLC·dLC가 1.5μm∼2.2μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 고분자필름이 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  5. 제1항에 있어서, 고분자필름의 면에 수직인 방향의 굴절율 nz을 이용하여 정의되는 Z계수 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)가 0.1∼0.8인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  6. 제1항에 있어서, 어느 한쪽의 편광 필름의 외측에 반사판이 배설된 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  7. 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.0μm∼0.1μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00215
    P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00216
    LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00217
    LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00218
    F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00219
    F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00220
    P2로 하였을 때,
    Figure kpo00221
    LC1-
    Figure kpo00222
    P1가 ±45°±10°이고,
    Figure kpo00223
    F1-
    Figure kpo00224
    LC2가 90°±10°이며,
    Figure kpo00225
    F2-
    Figure kpo00226
    F1가 0°±25°이며,
    Figure kpo00227
    P2-
    Figure kpo00228
    F2가 ±45°±10°인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  9. 제7항에 있어서, 네마틱액정의 트위스트각도가 240°∼260°이며, △nLC·dLC가 1.5μm∼2.2μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  10. 제7항에 있어서, 고분자필름이 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  11. 제7항에 있어서, 고분자필름의 면에 수직인 방향의 굴절율(nz)을 이용하여 정의되는 Z계수 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)가 0.1∼0.8인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  12. 제7항에 있어서, 어느 한쪽 편광필름의 외측에 반사판이 배설된 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  13. 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 -0.1μm∼-0.2μm인 것을 특징으로 하는 컬러 액정표시소자.
  14. 제13항에 있어서, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00229
    P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00230
    LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00231
    LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00232
    F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00233
    F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00234
    P2로 하였을 때,
    Figure kpo00235
    LC1-
    Figure kpo00236
    P1가 ±45°±10°이고,
    Figure kpo00237
    F1-
    Figure kpo00238
    LC2가 90°±10°이며,
    Figure kpo00239
    F2-
    Figure kpo00240
    F1가 ±0°±25°이며,
    Figure kpo00241
    P2-
    Figure kpo00242
    F2가 ±45°±10°인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  15. 제13항에 있어서, 네마틱액정의 트위스트각도가 240°∼260°이며, △nLC·dLC가 1.5μm∼2.2μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  16. 제13항에 있어서, 고분자필름이 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  17. 제13항에 있어서, 고분자필름의 면에 수직인 방향의 굴절율(nz)을 이용하여 정의되는 Z계수 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)가 0.1∼0.8인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  18. 제13항에 있어서, 어느 한쪽 편광필름의 외측에 반사판이 배설된 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  19. 내측에 투명전극이 형성된 한쌍의 투명기판 사이에 네마틱액정이 봉입된 액정셀과, 상기 액정셀의 일방측에 배치된 2장의 고분자필름과, 상기 액정셀 및 고분자필름을 사이에 두고 양측에 배치된 한쌍의 편광필름을 구비한 컬러액정표시소자로서, 상기 네마틱액정의 트위스트각도가 220°∼260°이고, 상기 네마틱액정의 복굴절 △nLC와 액정층의 두께 dLC와의 곱 △nLC·dLC이 1.2μm∼2.2μm이고, 상기 △nLC·dLC와, 상기 2장의 고분자필름에 상기 액정셀에 가까운 쪽부터 1, 2로 번호를 붙였을 때의 각 고분자필름의 면내의 이상굴절율을 nx(i)(i=1, 2), 상굴절율을 ny(i)(i=1, 2), 필름두께를 dFilm(i)(i=1, 2)로 하였을 때의 상기 고분자필름의 리타데이션 RFilm(i)=(nx(i) - ny(i))·dFilm(i)(i=1, 2)을 이용하여 정의되는 복굴절차 △(R)=(RFilm(1)+RFilm(2)) - △nLC·dLC가 0.5μm∼1.0μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  20. 제19항에 있어서, 2장의 고분자필름이 배치된 측을 위로 생각하고 위에서 보아, 액정의 트위스트방향을 정으로 하여 수평방향을 기준으로서 각도를 측정하고, 하측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00243
    P1, 하측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00244
    LC1, 상측 투명기판상의 액정분자의 방향을
    Figure kpo00245
    LC2, 액정셀측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00246
    F1, 상측 편광필름측의 고분자필름의 지상축방향(이상굴절율의 방향)을
    Figure kpo00247
    F2, 상기 상측 편광필름의 흡수축방향을
    Figure kpo00248
    P2로 하였을 때,
    Figure kpo00249
    LC1-
    Figure kpo00250
    P1가 ±45°±10°이고,
    Figure kpo00251
    F1-
    Figure kpo00252
    LC2가 90°±10°이며,
    Figure kpo00253
    F2-
    Figure kpo00254
    F1가 45°±25°인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  21. 제19항에 있어서, 네마틱액정의 트위스트각도가 240°∼260°이며, △nLC·dLC가 1.5μm∼2.2μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  22. 제19항에 있어서, △(R)이 0.55μm∼0.65μm이고, △nLC·dLC가 1.8μm∼2.0μm이고, RFilm(1)이 1.7μm±0.1μm이며, RFilm(2)이 0.75μm±0.1μm인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  23. 제19항에 있어서, 고분자필름이 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  24. 제19항에 있어서, 고분자필름의 면에 수직인 방향의 굴절율(nz)을 이용하여 정의되는 Z계수 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)가 0.1∼0.8인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
  25. 제19항에 있어서, 어느 한쪽 편광필름의 외측에 반사판이 배설된 것을 특징으로 하는 컬러액정표시소자.
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