KR100373156B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR100373156B1
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Abstract

각각 대향하는 내면에 전극(3,4)를 갖는 투명한 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)과의 사이에 180°∼270° 트위스트로 배향하는 네마틱액정(6)을 끼워 지지한 TN 액정소자(20)를 구비하고, 그 제 1 기판(1)의 외측에 제 1 위상차판(12)을 통해 반사형편광판(14)을 배치하며, 또한 그 외측에 백라이트를 설치하고, STN 액정소자(20)의 제 2 기판(2)의 외측에 제 2 위상차판(13)을 통해 흡수형편광판(11)을 배치한다. 이에 따라, 밝고 고컨트라스트로, 무채색의 메탈조표시를 할 수 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}
액정소자를 이용하여, 문자정보나 영상정보를 표시하는 액정표시장치는 시계나 휴대전화등의 소형의 기기로부터 텔레비전이나 퍼스널컴퓨터 등의 대화면의 디스플레이에 이르기까지, 여러 가지의 전자기기에 사용되고 있다.
문자정보나 영상정보를 액정소자를 사용하고 표시할 때에는, 2장의 투명한 기판 사이에 액정을 충전한 액정소자의 양측에, 각각 흡수형편광판을 그 각 투과축이 원하는 각도가 되도록 배치한 액정표시패널을 사용한다.
이 액정표시패널의 액정에 전계를 인가하면, 유전율 이방성을 갖는 액정의 배향방향이 변화하여 광학특성이 변화한다. 이 액정의 광학적 이방성을 이용하여, 소요의 표시를 하고 있다.
이러한 액정의 광학특성을 이용하는 종래의 액정표시장치로서는, 일반적인것으로 하여, 트위스트네마틱(TN)액정을 사용한 것이 있다. 그리고, 입사측의 흡수형편광판을 투과한 직선편광의 편광방향이 TN 액정의 선광성에 의해서 제어되고, 노멀리화이트모드가 되도록 출사측의 흡수형편광판을 배치했을 때에는, 배경색의 흰 바탕에 흑표시로 문자정보나 영상정보가 표시된다.
그렇지만, 이와 같이 배경의 흰 바탕에 흑표시로 문자정보나 영상정보를 표시하는 뿐으로는, 디자인적으로 변화가 없고, 흥미롭지도 않다.
따라서, 문자정보나 영상정보의 표시에 변화를 갖게 하고, 디자인적으로도 변화가 있는 표시를 할 수 있는 액정표시장치가 요망되어 있다.
또한, 문자정보나 영상정보의 표시할 수 있는 정보량을 확대하기 위해서는, TN 액정을 사용한 액정표시장치가 아니라, 슈퍼트위스트네마틱(STN)액정을 사용한 액정표시장치를 사용하는 것이 필요하여 진다. STN 액정을 사용한 액정표시장치는, 인가전압의 변화에 대한 투과율변화의 급준성(急峻性)이 높고, 전압변화의 마진을 널리 얻기 위해서, 고분할표시가 가능하게 되고, 표시화면내의 화소 밀도를 높게 할 수도 있다. 따라서, 표시용량을 많게 할 수가 있고, 또한 표시부와 배경부의 컨트라스트도 좋다.
이 STN 형의 액정표시장치는 액정의 복굴절이방성을 이용한 표시모드이기 때문에, 흑백표시용으로서 밝기가 뛰어난 노멀리화이트모드를 사용하더라도, 액정층에 전압을 인가하지 않은 배경부의 표시색은 타원편광에 의한 물들기를 발생시키고 있다.
그 결과, 배경의 표시색은 흰 바탕이 아니라 황록색에 가까운 빛깔이 되고,액정층에 전압을 인가한 흑표시부의 표시색은 파랑색을 띤 흑색으로 되어있다.
이러한 STN 형의 액정표시장치에 있어서도, 디자인적으로는 묘미가 없고, 수수한 정보표시가 된다.
본 발명은 이러한 현상에 비추어 이루어진 것으로서, 정보의 표시용량이 큰 STN 형의 액정표시장치에 있어서, 표시의 배경이 물이 들지 않는 무채색이 되도록 하여, 디자인적으로도 참신하고 패션성에 뛰어난 액정표시장치로 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 슈퍼트위스트네마틱(STN) 액정소자를 이용하여, 문자정보나 영상정보를 표시하는 액정표시장치의 구성에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 1 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 3 및 도 4는 마찬가지로 그 액정표시장치의 각 구성요소의 배치관계를 설명하기 위한 평면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 2 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,
도 7 및 도 8은 마찬가지로 그 액정표시장치의 각 구성요소의 배치관계를 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명에 의한 액정표시장치는 상기의 목적을 달성하기 위해서, 각각 대향하는 내면에 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 180°∼270°트위스트로 배향하는 네마틱액정을 끼워 지지하여 이루어지는 STN 액정소자와, 그 STN 액정소자의 제 1 기판의 외측에 설치한 반사형편광판과, 그 반사형편광판과 제 1 기판과의 사이에 설치한 제 1 위상차판과, 그 반사형편광판의 위상차판과 반대측에 설치한 백라이트와, 상기 STN 액정소자의 제 2 기판의 외측에 설치한 흡수형편광판과, 그 흡수형편광판과 제 2기판과의 사이에 설치한 제 2 위상차판을 구비한 것이다.
이 경우, 상기 제 1, 제 2 위상차판이 각각 그 연신방향의 굴절률을 nx, 해당 연신방향으로 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz으로 정의하였을 때, nx>nz>ny의 조건을 채우는 위상차판(소위 Z 타입의 위상차판)인 것이바람직하다.
또한, 상기 제 2 위상차판 대신에 뒤틀림 위상차판을 배치하고, 상기 제 1 위상차판을 생략하여 액정표시장치를 구성하더라도 좋다.
이 경우, 상기 STN 액정소자의 트위스트각을 Ts, 뒤틀림 위상차판의 트위스트각을 Tc로 하였을 때, 이들 양 트위스트각의 절대치의 차 ΔT= Ts-Tc의 값이 0°∼30°의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이들 각 액정표시장치에 있어서, 상기 흡수형편광판과 반사형편광판을, 서로 투과축이 직교하도록 배치하는 것이 좋다.
또한, 상기 흡수형편광판의 위상차판 혹은 뒤틀림 위상차판과 반대측의 표면에 무반사층을 설치하면 좋다.
또한, 상기 STN 액정소자의 제 1 기판이 두께는 0.1mm∼0.5 mm이면 좋다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의한 액정표시장치는 전압무인가부인 배경부는 메탈(금속)조의 표시가 된다.
그리고, 전압무인가부가 밝게 무채색의 메탈조 표시가 되도록, 반사형편광판것으로부터 반사되는 빛의 양을 최대한에 늘리고, 또한 전압인가부는 투과율이 광범위한 파장으로 높아지게 되도록, STN 액정표시소자를 최적화하면 좋다.
구체적으로는, 위상차판의 리터데이션치 Rf와, 액정의 복굴절성 Δn과 셀갭 (d)과의 곱인 Rs = Δnd와의 차, 즉 ΔR = Rs-Rf의 값을 0.005∼0.05 ㎛로 설정하고, 흡수형편광판의 투과축과 반사형편광판의 투과축이 직교하도록 양 편광판을 배치함으로써, STN 액정표시소자의 반사효율이 높아지게 되어, 더욱 양호한 투과상태를 얻을 수 있다.
또한, 위상차판에 통상의 1축 연신타입이 아니고, 연신방향의 굴절률을 nx, 그것에 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 정의하였을 때, nx> nz> ny의 조건을 만족시키는, 소위 Z 타입의 위상차판을 사용함으로써, 시각특성이 개선되고, 주변으로부터의 입사광이 효율적으로 이용되게 되고, 또한 밝은 표시를 얻을 수 있다.
또한, 위상차판의 대신에 뒤틀림 위상차판을 사용하더라도, 높은 반사율의 메탈조 특성 및 양호한 투과율 특성을 얻을 수 있고, 또한 광시야각으로 시인성이 향상하여, 밝게 무채색으로 메탈조표시의 액정표시를 실현된다.
본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해, 이하 도면을 참조하여 이 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다.
〔제 1 실시형태: 도 1 내지 도 4〕
처음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 1 실시형태에 관해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 그 액정표시장치의 구성요소를 설명하기 위한 모식적인 단면도이며, 두께 방향의 치수비율을 대폭 확대하여 나타내고 있다.
이 제 1 실시형태의 액정표시장치, 반투과반사형 액정표시장치이며, 도 1 또는 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 시일재(5)에 의해서 일정한 간격을 유지하여 세워, 그 틈에 225°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)을 봉입하여 끼워 유지시키고, STN 액정소자(20)를 형성하고 있다.
그 제 1 기판(1)의 내면「액정(6)측의 면」에는, 투명도전막인 산화인듐석 (ITO)에 의한 제 1 전극(3)이 형성되어 있고, 제 2 기판(2)의 내면에도, ITO에 의한 제 2 전극(4)이 형성되어 있다.
이 STN 액정소자(20)의 제 1 기판(1)의 외측(도면에서는 아래쪽)에는, 위상차값 R = 0.43 ㎛의 제 1 위상차판(12)을 통해 반사형편광판(14)을 배설하고, 그 반사형편광판(14)의 위상차판(12)과 반대측(아래쪽)에는 백라이트(15)을 배치한다.
이 백라이트(15)에는 일렉트로루미네선스(EL)소자, 라이트에미팅다이오드(LED) , 냉음극관 또는 열음극관 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 백라이트(15)의 발광면에 형광색의 안료를 인쇄도포하여, 형광색을 발색하도록 하면 좋다.
또한, STN 액정소자(20)의 제 2 기판(2)의 외측(도면에서는 위쪽)에는 위상차값 R = 0.43 ㎛의 제 2 위상차판(13)을 통해, 투과율이 46%인 흡수형편광판(11)을 배치하고, 제 1 위상차판(12)과 제 2 위상차판(13)의 위상차값의 합 Rf를 0.86 ㎛ 으로 하고 있다.
이 도 1 및 도 2에 있어서, 위쪽이 관찰자에 의한 시인측이며, 외광은 위쪽에서 입사한다.
여기서, 통상의 흡수형편광판(11)은 서로 직교하는 투과축과 흡수축을 가지며, 투과축으로 평행한 방향으로 편광된 직선편광은 투과하여, 흡수축으로 평행한 방향으로 편광된 직선편광은 흡수하는 시트형상의 부재이다.
한편, 반사형편광판(14)은 서로 직교하는 투과축과 반사축을 가지며, 투과축으로 평행한 방향으로 편광된 직선편광은 투과하여, 반사축으로 평행한 방향으로 편광된 직선편광은 반사하는 시트형상의 부재이다.
그 때문에, 반사형편광판(14)의 외측에 형광색을 발색하는 백라이트(15)를 배치하면, 투과축과 평행한 방향으로 편광된 직선편광이 입사했을 때는 형광색의 표시가 되고, 반사축과 평행한 방향으로 편광된 직선편광이 입사했을 때는 직접반사하여, 표면이 경면상태이며 반사효율이 높기 때문에, 밝은 메탈조의 표시를 얻을 수 있다.
이 예에서는, 반사형편광판(14)으로서, 스미토모스리엠주식회사의 옵티컬필름 DBEF (상품명)을 사용한다. 이 반사형편광판은 굴절율이 다른 다층박막으로부터 형성되어 있지만, 이밖에도, 콜레스테릭액정폴리머를 λ/4판으로 끼운 구성의 것이나, 홀로그램을 이용하는 것 등도 적용가능하다.
제 1 위상차판(12)과 제 2 위상차판(13)은 어느 것이나 폴리카보네이트를 연신한 두께 약 70 ㎛의 필름이며, 연신방향의 굴절률을 nx, 연신방향과 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 정의하면, nx>nz>ny의 조건을 만족하는, 소위 Z 타입의 위상차판이다.
그리고, 제 1 위상차판(12)은 반사형편광판(14)과, 제 2 위상차판(13)은 흡수형편광판(11)과, 각각 아크릴계의 점착제 접착하여 일체화하고 있다.
이 Z 타입의 위상차판은 시각을 기울였을 때의 리터데이션의 변화가 적기 때문에, 액정표시장치의 시각특성이 개선된다.
여기서, STN 액정소자(20)의 제 1 기판(1)의 두께와 표시품질의 관계에 대하여 설명한다. STN 액정소자(20)에 입사하는 빛이 정면으로부터일 때는, 흡수형편광판(11)과 제 2 위상차판(13)과 제 2 기판(2)과 액정층(6)을 투과하고, 또한, 제 1 기판(1)과 제 1 위상차판(12)을 투과하고 나서 반사형편광판(14)로 반사되고, 입사광과 동일한 길 순서대로 지나서, 출사광으로서 관찰자측으로 도달한다.
그렇지만, 경사지게 입사하는 빛은 제 1 기판(1)이 두꺼우면, 입사시에 투과한 액정층과, 출사시에 투과하는 액정층이 다르고, 표시부가 희미해지듯이 보이는 2중상이 발생하여, 표시품질이 저하한다.
따라서, 제 1 기판(1)이 얇을수록 비스듬하게 들어온 입사광에 의한 2중상이감소하여, 표시의 시인성이 높아진다.
제 1 기판(1)을 여러 가지인 두께의 기판을 사용하여 시작한 바, 두께0.5 mm 이하에서 양호한 표시품질을 얻을 수 있었다. 제 1 기판(1)은 얇을수록 좋지만, 너무 얇으면 작업성이 저하하기 때문에, 두께 0.1mm 이상이 바람직하다. 이 실시형태에서는 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)으로서, 어느 것이나 두께 0.5 mm의 유리판을 사용하고 있다. 그러나, 제 1 기판(1)의 두께는, 0.1 mm∼0.5 mm의 범위로 얇게 하면 좋다.
ITO로 이루어지는 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 투과율은 밝음이나 색조의 점에서 중요하고, 투과율이 높은 ITO가 요구된다. 통상, ITO 전극은 시트 저항치가 낮을수록 ITO의 막두께가 두껍게 되어, 투과율이 낮게 된다.
따라서, 제 1 전극(3)에는 전압이 낮은 데이터신호를 인가하기 때문에, 크로스토크에의 영향이 적기 때문에, 시트 저항치가 100 옴으로 ITO의 막두께가 40 nm의 ITO 막을 사용할 수 있다. 그 경우의 제 1 전극의 평균투과율은 약 92%이 된다.
제 2 전극(4)에는 전압이 높은 주사신호를 인가하기 때문에, 크로스토크를 저하하기 위해서 시트 저항치가 10 옴이며 ITO의 막두께가 230 nm인 ITO 막을 사용하기 때문에, 평균투과율은 약 89%보다 낮아지지만, 이 실시형태와 같이, 적어도 한쪽의 기판 전극에, 투과율이 90% 이상인 투명전극을 사용함으로써, 밝음을 개선할 수 있다.
도 2에 나타내는 액정표시장치는 흡수형편광판(11)의 제 2 위상차판(13)과 반대측(시인측)의 표면에, 무반사층(17)을 설치하고 있다. 이 무반사층(17)은 무기박막을 수층 증착한 것이며, 반사율이 0.5% 정도이다.
이 무반사층(17)을 설치함으로써, 흡수형편광판(11)의 표면반사가 저하하기 때문에, 투과율이 개선되고, 표시가 밝아진다. 또한, 관찰자측으로의 출사광이 무반사층(17)으로 산란하기 때문에, 밝게 무채색의 메탈조로 부드러운 색조를 얻을 수 있다.
그렇지만, 증착막은 비싸기 때문에, 최근에는 1층∼2층의 유기재료를 코트한 도포타입의 무반사막이 개발되어 있고, 반사율은 1% 전후로 다소 높지만, 저가이다. 이러한 무반사막으로도, 이 실시형태에 있어서의 무반사층(17)으로서 사용가능하다.
다음에, 이 제 1 실시형태에 있어서의 각 구성부재의 배치관계를 도 3과 도 4를 이용하여 설명한다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)의 내면을, 수평축에 대하여 반시계방향으로 22.5°의 방향으로 러빙처리함으로써, 액정(6)의 아래 액정분자배향방향(6a)은 +22.5°(+는 반시계회전의 방향을 나타낸다)가 된다.
제 2 기판(2)의 내면은 수평축에 대하여 시계회전에 22.5°의 방향으로 러빙처리함으로써, 액정(6)의 위 액정분자배향방향(6b)은 -22.5°(-는 시계회전의 방향을 나타낸다)가 된다.
그리고, 점도 20 cp인 네마틱액정(6)에 카이럴재라고 부르는 선회성물질을 첨가하여, 뒤틀림 피치(P)를 11 ㎛로 조정하고, 반시계회전 225°트위스트의 STN 액정소자(20)를 형성한다.
사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절 차 Δn은 0.15이며, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 빈틈인 셀갭(d)은 5.8 ㎛로 한다.
따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)과의 곱으로 나타내는 STN 액정소자(20)의 Δnd 치를 Rs로 하면, Rs = 0.87 ㎛ 이다. 제 1 위상차판(12)과 제 2 위상차판(13)과의 위상차값의 합을 Rf로 하면, Rf = 0.86 ㎛ 이기 때문에, ΔR = Rs-Rf = 0.01이다.
반사형편광판(14)의 투과축(14a)은 수평축을 기준으로서 0°로 배치하고, 흡수형편광판(11)의 투과축(11a)은 도 4에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준으로 하여 +90°에 배치하고, 제 1 위상차판(12)의 연신축(12a)은 도 3에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준으로 하여 -70°에 배치하고, 제 2 위상차판(13)의 연신축(13a)은 도 4에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준 +70°에 배치하고 있다.
이상과 같이 구성되어 있는 제 1 실시형태의 액정표시장치에 있어서는, 액정소자(20)의 제 1, 제 2 전극(3,4) 사이에 전압을 인가하지 않은 상태로서는, 반사형편광판(14)에 도달한 직선편광이 반사형편광판(14)으로 모두 반사되어 시인측에 복귀되기 때문에, 밝고 경면같은 메탈조의 무채색표시가 된다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)과의 사이에 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 분자가 기동하여 선광성을 잃기 때문에, 반사형편광판(14)에 도달한 직선편광이 그것을 투과하므로, 백라이트(15)가 점등하지 않는 경우에는, 그 표면의 색채에 의한 표시색을 관찰할 수 있다. 백라이트가 점등하고 있는 경우에는, 그 백라이트(15)의 발광색에 의한 표시색을 관찰할 수 있다.
따라서, 백라이트(15)의 표면의 색채 및 발광색을 임의로 선택함으로써, 메탈조의 무채색의 배경내에 임의의 색채로 정보를 표시하거나, 그 반대로, 임의의 색채의 배경내에 메탈조의 무채색으로 정보를 표시하거나 할 수가 있다.
또한, 제 1 위상차판(12)과 제 2 위상차판(13)으로서, nx>nz>ny의 조건을 만족시키는 Z 타입의 위상차판을 사용함으로써, 시야각 특성이 개선된다. 시야각특성이 좋아짐으로써, 여러 가지의 방향부터의 빛이 입사하고, 그 결과, 메탈조표시가 밝아져, 보다 시인성의 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
상술한 실시형태에서는, STN 액정소자로서 225°트위스트로 Rs= 0.87 ㎛의 STN 액정소자(20)를 사용하였지만, 180°∼270°트위스트로, Rs= 0.7 ∼1.0의 STN 액정소자를 사용하더라도, 흡수형편광판(11)과 제 1 위상차판(12)과 제 2 위상차판 (13)과 반사형편광판(14)의 배치각도를 최적화함으로써, 동일한 메탈조의 표시를 얻을 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는, 투과율 46%의 흡수형편광판(11)을 사용하였지만, 양호한 밝음을 얻기 위해서는, 투과율 45% 이상으로, 편광도 95% 이상의 편광판이 바람직하다. 물론, 투과율 45% 미만의 흡수형편광판이라도, 표시는 다소 어둡게 되지만, 사용가능하다.
〔제 2 실시형태: 도 5에서 도 8〕
다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 2 실시형태에 관해서, 도 5에서 도 8을 참조하여 설명한다.
도 5 및 도 6은 그 액정표시장치의 구성요소를 설명하기 위한 모식적인 단면도이며, 도 1 및 도 2와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여두고, 그 설명은 생략 혹은 간단히 한다.
이 제 2 실시형태의 액정표시장치도 반투과반사형 액정표시장치이며, 제 1 실시형태의 액정표시장치에 있어서의 제 2 위상차판(13)의 대신에 뒤틀림 위상차판 (16)을 배설하고, 제 1 위상차판(12)을 생략한 점과, STN 액정소자(20)의 트위스트각이 다른 점 이외는, 제 1 실시형태의 구성과 동일하게 한다.
도 5 및 도 6에 나타내는 액정표시장치에 있어서, STN 액정소자(21)는 제 1 실시형태의 STN 액정소자(20)와 같이 구성되어 있지만, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)과의 틈에 봉입 끼워 두고 있는 네마틱액정(6)이, 반시계회전 240°트위스트로 배향하고 있다.
STN 액정소자(21)의 제 1 기판(1)의 외측(아래쪽)에는 반사형편광판(14)을, 반사형편광판(14)의 외측에는 백라이트(15)을 배치한다.
제 2 기판(2)의 외측(위쪽)에는, 뒤틀림 위상차판(16)을 통해 투과율 46%의 흡수형편광판(11)을 배치하고 있다.
도 6에 나타내는 액정표시장치는 그 흡수형편광판(11)의 뒤틀림 위상차판 (16)과 반대측의 표면에, 도 2에 나타낸 것과 같은 무반사층(17)을 설치하고 있다.
반사형편광판(14)에 있어서는, 제 1 실시형태로 사용한 것과 동일하다.
또한, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2), 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)도, 제 1 실시형태에서 사용한 것과 동일하다.
뒤틀림 위상차판(16)은 뒤틀림을 가지는 액정성 고분자재료를, 트리아세틸셀룰로오즈(TAC)필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)필름에 배향처리하고 나서 도포하여, 150℃정도의 고온으로 액정상태, 트위스트각을 조정한 후, 실온까지 급냉하고, 그 뒤틀림 상태를 고정화한 필름이다.
이 실시형태에서는, 트위스트각 Tc = -240°이며, Δnd 치인 Rc = 0.80 ㎛의 시계방향인 뒤틀림 위상차판(16)을 사용한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 흡수형편광판(11)의 시인측의 표면에, 무기박막을 수층증착한 반사율이 0.5% 정도의 무반사층(17)을 설치하는 것에 따라, 흡수형편광판(11)의 표면반사가 저하하여 투과율이 개선되고, 표시가 밝아진다. 또한, 시인측에의 출사광이 무반사층(17)으로 산란하기 때문에, 밝고 무채색의 메탈조의 표시로 부드러운 색조를 얻을 수 있다.
다음에, 이 액정표시장치의 각 구성부재의 배치관계를 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한다.
제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)의 내면을 수평축에 대하여 시계회전에 30°의 방향으로 러빙처리함으로써, 액정(6)의 아래 액정분자배향방향(6a)은 +30°가 된다. 제 2 기판(2)의 내면을 수평축에 대하여 반시계회전에 30°의 방향으로 러빙처리함에 의해, 액정(6)의 위 액정분자배향방향(6b)은 -30°이 된다.
점도 20 cp의 네마틱액정(6)에 카이럴재라고 부르는 선회성물질을 첨가하여, 뒤틀림 피치(P)를 11 ㎛로 조정하여, 좌회전 240°트위스트의 STN 액정소자(21)를 형성한다.
사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn은 0.15이며, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 빈틈인 셀갭(d)은 5.4 ㎛으로 한다. 따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)와의 곱으로 나타내는 STN 액정소자(21)의 Δnd 치인 Rs = 0.81 ㎛이다. 뒤틀림 위상차판의 위상차값 Rc = 0.80 ㎛ 이기 때문에, ΔR= Rs-Rc = 0.01 ㎛ 이다.
ΔR가 커지면 메탈조의 표시가 물이 들어 버리고, 조금씩 노랗게 되며, 반대로 ΔR이 극단적으로 작아지면, 투과광이 적어져, 표시전체가 어둡게 되어 버린다. 따라서, ΔR = 0.005∼0.05 ㎛의 범위가 바람직하다.
반사형편광판(14)의 투과축(14a)은 도 7에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준으로서 +75°에 배치하고, 흡수형편광판(11)의 투과축(11a)은 도 8에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준으로 하여, -15°에 배치한다. 또한, 뒤틀림 위상차판(16)의 아래 분자배향방향(16a)은 수평축을 기준 +60°에 배치하여, 위 분자배향방향(16b)은 -60°에 배치하여, 시계방향주위에 Tc=240° 트위스트한 상태가 되어 있다.
이상과 같이 구성되어 있는 제 1 실시형태의 액정표시장치에 있어서는, 액정소자(21)의 제 1, 제 2 전극(3,4)사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 반사형편광판(14)에 도달한 직선편광이 반사형편광판(14)으로 모두 반사되어 시인측으로 복귀되기 때문에, 밝고 거울면 같은 메탈조의 무채색표시가 된다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)과의 사이에 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 분자가 기동하여 선광성을 잃기 때문에, 반사형편광판(14)에 도달한 직선편광이 그것을 투과하므로, 백라이트(15)가 점등하지 않는 경우에는, 그 표면의 색채에 의한 표시색을 관찰할 수있다. 백라이트가 점등하고 있는 경우에는, 그 백라이트(15)의 발광색에 의한 표시색을 관찰할 수 있다.
따라서, 이 액정표시장치에 의해서도, 백라이트(15)의 표면의 색채 및 발광색을 임의로 선택함으로써, 메탈조의 무채색의 배경내에 임의의 색채로 정보를 표시하거나, 그 반대로, 임의의 색채의 배경내에 메탈조의 무채색으로 정보를 표시하거나 할 수가 있다.
또한, 뒤틀림 위상차판을 사용하는 것으로, 액정표시장치의 시야각특성이 개선되고, 그 결과, 메탈조표시가 밝아져, 보다 시인성의 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
이 실시형태에서는, STN 액정소자로서 Ts = 240°트위스트로 Rs = 0.84 ㎛의 STN 액정소자(21)를 사용하였지만, 180∼270°트위스트로, Rs = 0.7∼1.0 ㎛인 STN 액정소자를 사용하더라도, 흡수형편광판(11)과 뒤틀림 위상차판(16)과 반사형편광판(14)의 배치각도를 최적화함으로써, 동일한 표시장치를 얻을 수 있다.
이 실시형태에서는, 투과율 46%의 흡수형편광판(11)을 사용하였지만, 양호한 밝음을 얻기 위해서는, 투과율 45% 이상이며, 편광도 95% 이상인 편광판이 바람직하다. 물론, 투과율이 45% 미만의 편광판이라도, 표시는 다소 어둡게는 되지만 사용가능하다.
이 실시형태에서는, 뒤틀림 위상차판(16)으로서, 실온으로서는 뒤틀림 상태가 고정화하고 있는 액정성폴리머필름을 사용하였지만, 액정분자의 일부를 사슬형상의 폴리머분자에 결합한 만큼의 온도에 의해 Rc가 변화하는 온도보상형 뒤틀림위상차판을 사용하면, 고온에서의 밝기나 컨트라스트가 개선하여, 보다 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
이 실시형태에서는, 제 1 기판(1)으로서, 두께 0.5 mm의 유리기판을 사용하고 있지만, 제 1 기판(1)의 두께는 얇을수록 양호한 표시품질을 얻을 수 있다. 그러나, 너무 얇으면 작업성이 저하하기 때문에, 실제로는 0.1 mm∼0.5 mm 의 범위의 두께가 좋다. 또한, 제 1, 제 2 기판에는, 유리기판 대신에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱기판을 사용하더라도 좋다.
[산업상의 이용가능성]
이상의 설명으로 명백하듯이, 본 발명에 의하면, STN 액정소자를 사용한 정보표시의 용량이 큰 액정표시장치를, 밝고 고컨트라스트로, 무채색의 메탈조의 배경내에 임의의 색채로 정보를 표시하거나, 그것을 반전한 표시를 할 수 있으며, 디자인적으로 변화가 있고, 패션성이 뛰어난 반투과반사형액정표시장치로 할 수 있다. 그리고, 이 액정표시장치는, 손목 시계나 휴대전화, 휴대정보단말(PDA)을 비롯하여 각종 전자기기의 표시장치에 이용할 수 있어, 그 디자인성이나 패션성을 높일 수 있다.

Claims (14)

  1. 각각 대향하는 내면에 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 180°∼270°트위스트로 배향하는 네마틱액정을 끼워 지지하여 이루어지는 STN 액정소자와,
    상기 STN 액정소자의 상기 제 1 기판의 외측에 설치한 반사형편광판과,
    해당 반사형편광판과 상기 제 1 기판과의 사이에 설치한 제 1 위상차판과,
    상기 반사형편광판의 상기 제 1 위상차판과 반대측에 설치한 백라이트와,
    상기 STN 액정소자의 상기 제 2 기판의 외측에 설치한 흡수형편광판과,
    해당 흡수형편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에 설치한 제 2 위상차판을 구비하고,
    상기 네마틱액정의 복굴절율의 차 Δn과 상기 STN액정소자의 셀갭(d)와의 곱인 Rs와, 상기 제 1 위상차판과 상기 제 2 위상차판과의 위상차값의 합 Rf와의 차 ΔR이 0.005∼0.05 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 위상차판이, 각각 그 연신방향의 굴절률을 nx, 해당 연신방향으로 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 정의하였을 때, nx>nz>ny의 조건을 만족하는 위상차판인 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수형편광판과 상기 반사형편광판이 서로 투과축이 직교하도록 배치되어 있는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 흡수형편광판과 상기 반사형편광판이 서로 투과축이직교하도록 배치되어 있는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수형편광판의 상기 위상차판과 반대측의 표면에 무반사층을 설치한 액정표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 흡수형편광판의 상기 위상차판과 반대측의 표면에 무반사층을 설치한 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판의 두께가 0.1mm∼0.5 mm 인 액정표시장치.
  8. 각각 대향하는 내면에 전극을 갖는 투명한 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 180°∼270°트위스트로 배향하는 네마틱액정을 끼워 지지하여 이루어지는 STN 액정소자와,
    상기 STN 액정소자의 상기 제 1 기판의 외측에 설치한 반사형편광판과,
    해당 반사형편광판의 상기 제 1 기판과 반대측에 설치한 백라이트와,
    상기 STN 액정소자의 상기 제 2 기판의 외측에 설치한 흡수형편광판과,
    해당 흡수형편광판과 상기 제 2 기판과의 사이에 설치한 뒤틀림 위상차판을 구비하고,
    상기 네마틱액정의 복굴절율의 차 Δn과 상기 STN액정소자의 셀갭(d)와의 곱인 Rs와, 상기 뒤틀림 위상차판의 위상차값 Rc와의 차 ΔR이 0.005∼0.05 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 STN 액정소자의 트위스트각을 Ts, 상기 뒤틀림 위상차판의 트위스트각을 Tc로 하였을 때, 상기 양 트위스트각의 절대치의 차 ΔT = Ts-Tc의 값이 0°∼30°인 범위인 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 흡수형편광판과 상기 반사형편광판이 서로 투과축이 직교하도록 배치되어 있는 액정표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 흡수형편광판과 상기 반사형편광판이 서로 투과축이 직교하도록 배치되어 있는 액정표시장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 흡수형편광판의 상기 뒤틀림 위상차판과 반대측의 표면에 무반사층을 설치한 액정표시장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 흡수형편광판의 상기 뒤틀림 위상차판과 반대측의 표면에 무반사층을 설치한 액정표시장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 기판의 두께가, 0.1 mm∼0.5 mm인 액정표시장치.
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