KR100471012B1 - 액정장치 및 전자기기 - Google Patents

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KR100471012B1
KR100471012B1 KR10-1999-7009010A KR19997009010A KR100471012B1 KR 100471012 B1 KR100471012 B1 KR 100471012B1 KR 19997009010 A KR19997009010 A KR 19997009010A KR 100471012 B1 KR100471012 B1 KR 100471012B1
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

어두운 환경하에서는, 조명장치(111, 112)로부터의 광을 이용하여 투과형의 표시를 하며, 밝은 환경하에서는 액정 셀의 내면에 설치한 반투과 반사층(123)에 의해서 반사한 광을 이용하여 반사형의 표시를 한다. 조명장치와 편광판(108)과의 사이에 위상차 판을 설치함으로서, 조명장치 출사한 광의 편광의 회전방향과, 어두운 표시인 때에 반투과 반사층에서 반사된 편광의 회전방향이 일치하도록 한다.

Description

액정장치 및 전자기기{Liquid crystal display and electronic device}
본 발명은 액정장치, 특히 표면측에서 액정층에 입사한 광을 반투과 반사층에서 반사시켜 표시하는 반사형 표시기능과, 이면측에서 액정층에 입사하는 광을 반투과 반사층을 투과시키고 표시하는 투과형 표시기능의 양쪽이 가능한 반투과 반사형 액정장치에 관한 것이다. 또한, 이러한 액정장치를 사용한 전자기기에 관한 것이다.
(배경기술)
종래부터 반사형 액정장치는, 휴대용 전자기기의 표시부 등에 이용되지만, 액정 셀 표면에서 액정층에 입사하는 외광을 사용하여 표시를 하기 때문에, 어두운 장소에서는 표시를 인식할 수 없다고 하는 문제가 있다. 그래서, 밝은 장소에서는 반사형 액정장치와 마찬가지로 외광을 이용하며, 어두운 장소에서는 액정 셀 이면측에 배치한 조명장치로부터 출사하는 광에 의해 표시를 인식할 수 있도록 한 반투과 반사형 액정장치가 고안되고 있다.
이 반투과 반사형 액정장치는, 일본 실용신안 공개 소 57-49271호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 액정 셀의 이면측에 편광판, 반투과 반사판, 조명장치를 순차로 배치한 구성이다. 이러한 액정장치에서는, 주위가 밝은 경우에는 액정 셀 표면에서 액정층에 입사한 외광을 반투과 반사판에서 반사시키는 것에 의해 반사표시를 하여, 주위가 어두운 경우에는 조명장치로부터 출사한 광을 반투과 반사판을 투과시키는 것에 의해서 투과표시를 한다.
다른 반투과 반사형 액정장치의 예로서는, 반사표시의 밝기을 향상시키는 것을 목적과 하여 이루어진 일본 특허 공개평 8-292413호 공보에 기재의 반투과 반사형 액정장치가 있다. 이 반투과 반사형 액정장치는, 액정 셀의 이면측에 반투과 반사판, 위상차 판, 편광판, 백 라이트을 순차로 배치한 구성으로서, 주위가 밝은 경우에는 액정 셀 표면측에서 액정층에 입사하는 외광을 반투과 반사판에서 반사시키는 것에 의해서 반사표시를 하며, 주위가 어두운 경우에는 백 라이트로부터 출사한 광을 반투과 반사판을 투과시켜 투과표시를 한다. 이러한 구성으로 하면, 액정 셀과 반투과 반사판의 사이에 편광판이 존재하지 않기 때문에, 전술한 액정장치보다도 밝은 반사표시가 얻어진다.
그런데, 상기 공보에 기재되어 있는 반투과 반사형 액정장치는, 액정층과 반투과 반사판과의 사이에 투명기판이 개재되기 때문에, 시차에 의한 2중상이 반사표시인 때에 발생한다. 특히 상기 공보에 기재되어 있는 반투과 반사형 액정장치와 컬러 필터를 조합한 컬러 액정장치에 있어서는 액정 셀 표면측에서 액정층에 입사한 광이 통과하는 컬러 필터와 그 광이 반투과 반사판에 의해서 반사된 후에 투과하는 컬러 필터가 다를 가능성이 높아져서, 표시색이 희미하게 된다고 하는 과제가 발생한다.
이 과제를 해결하기 위해서, 일본 특허 공개평 7-318929호공보나 일본 특허 공개평 7-333598호공보에서는, 액정 셀내에 반투과 반사판을 배치하여 시차를 해소한 반투과 반사형의 액정장치가 발명되어 있다.
도 1은 제 1 실시예, 제 3 실시예, 제 4 실시예, 제 6 실시예 및 비교예에 관계되는 액정장치의 구조를 도시하는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 제 1 실시예, 제 3 실시예, 제 4 실시예, 제 6 실시예 및 비교예에 관계되는 액정장치에 사용하는 반투과 반사판의 구조를 도시하는 도면.
도 3은 제 1 실시예, 제 3 실시예, 제 4 실시예에 관계되는 액정장치의 패널조건도.
도 4는 제 1 실시예에 관계되는 액정장치의 전기 광학 특성을 도시하는 도면.
도 5는 비교예 1에 관계되는 액정장치의 패널조건을 도시하는 도면.
도 6은 비교예 1에 관계되는 액정장치의 전기 광학특성을 도시하는 도면.
도 7은 제 2 실시예에 관계되는 액정장치의 구조를 도시하는 도면.
도 8은 제 2 실시예에 관계되는 액정장치의 패널조건을 도시하는 도면.
도 9는 제 2 실시예에 관계되는 액정장치의 전기 광학특성을 도시하는 도면.
도 1O은 제 5 실시예에 관계되는 액정장치의 구조를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 제 8 실시예에 관계되는 전자기기를 도시하는 도면. 도 11a는 휴대전화, 도 11b는 워치, 도 11c는 휴대 정보기기를 각각 도시하는 도면.
도 12a 내지 도 12c는 제 1 내지 제 6 실시예에 관계되는 액정장치의 표시작용을 설명하는 도면.
도 13은 제 1 내지 제 6 실시예에 관계되는 액정장치의 표시작용을 도시하는 도면으로서, 반사표시와 투과표시의 편광상태의 추이를 도시하는 도면.
도 14는 제 1 실시예에 관계되는 액정장치의 콘트라스트 특성 및 밝기를 도시하는 도면.
도 15a는 본 발명에 관계되는 제 6 실시예의 TFD 구동소자를 화소전극 등과 함께 모식적으로 도시하는 평면도.
도 15b는 도 15a의 B-B' 단면도.
도 16은 제 6 실시예에 있어서의 액정소자를 구동회로와 함께 도시하는 등가회로도.
도 17은 제 6 실시예에 있어서의 액정소자를 모식적으로 도시하는 부분 파단 사시도.
도 18은 본 발명에 관계되는 제 7 실시예의 액정장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자, 배선등의 등가회로.
도 19는 제 7 실시예에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소전극 등이 형성된 투명기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도.
도 20은 도 19의 C-C' 단면도.
(발명의 개시)
그런데, 일본 특허 공개평 7-318929호 공보 및 일본 특허 공개평 7-333598호 공보에 기재의 반투과 반사형 액정장치, 즉 액정 셀의 이면측에 설치한 편광판을 이용하지 않고서 반사표시를 하는 반투과 반사형 액정장치에 있어서는, 액정 셀의 표면측에서 입사하여 액정층을 통과한 광이 반투과 반사판에서 반사될 때에, 어두운 표시상태로 원편광 또는 타원율이 높은 타원편광으로 되어, 밝은 표시상태에서 직선 편광 또는 타원율이 낮은 타원편광으로 되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 반투과 반사판에 의해서 반사된 원편광 또는 타원율이 높은 타원편광의 광이 재차 액정층을 통과함으로써, 액정 셀 표면측에 설치한 편광판의 투과축과 직교하는 직선 편광, 또는 타원율이 낮은 타원편광의 광으로 되어 편광판에 흡수되기 때문에 양호한 콘트라스트 특성이 실현되기 때문이다.
한편, 액정 셀 이면측에서 반투과 반사판을 투과하는 광은, 표시 상태에 관계되지 않고 항상 같은 편광상태의 광이다.
일본 특허 공개평 7-318929호 공보 및 일본 특허 공개평 7-333598호 공보에 기재의 반투과 반사형 액정장치에 있어서는, 액정 셀 이면측에 설치한 편광판과 반투과 반사막과의 사이에, 액정층에 입사하는 광의 편광을 변화시키는 광학요소가 설치되지 않기 때문에, 액정 셀 이면측의 편광판을 투과한 직선 편광의 광이 항상 액정층에 입사하는 것으로 된다. 그 때문, 반사표시에 바람직한 설정, 즉 반투과 반사판에서 반사되는 광이 어두운 표시상태에 있어서 원편광 또는 타원율이 높은 타원편광이 되도록 하면, 투과표시의 콘트라스트 특성이 저하해 버린다.
왜냐하면 어두운 표시상태인 때에 액정 셀 이면측에서 입사한 직선 편광의 광은 액정층을 통과함으로써 원편광 또는 타원율이 높은 타원편광으로 되기 때문에 그 광의 일부는, 액정 셀 표면측에 설치한 편광판을 투과해 버리기 때문이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 투과표시의 콘트라스트 특성이 양호한 반투과 반사형 액정장치를 얻는 것을 제 1 목적으로 하며, 또한 시차에 의한 2중 비침이 발생하지 않은 반투과 반사형 액정장치를 얻는 것을 제 2 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 한 측에서 액정층에 입사하는 광을 반투과 반사층에서 반사시켜서 표시하는 반사형 표시기능과, 상기 한 측과 대향하는 다른 측에서 입사하는 광을 상기 반투과 반사층을 투과시켜 표시하는 투과형 표시기능을 가지며, 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 것에 따라, 밝은 표시상태인 제 1 표시상태와, 어두운 표시상태인 제 2 표시상태를 선택 가능하고, 상기 제 2 표시상태인 때에, 상기 한 측에서 상기 액정층에 입사한 광은 상기 액정층을 통과하여 반투과 반사막에서 반사됨으로써서 소정의 회전방향의 원편광 또는 타원편광으로 되는 액정장치로서, 상기 한 측에 설치한 제 1 편광판과, 상기 다른 측에 설치되어 있으며, 상기 다른 측에서 상기 반투과 반사층에 입사하는 광을 상기 소정의 회전방향의 편광으로 하는 광학소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 액정장치에 있어서의 반투과 반사층이란 입사광을 어느 반사율과 투과율로 반사 및 투과시키는 층으로, 예를 들면, 시판되고 있는 하프 미러, 개구부를 설치한 금속막, 광의 일부가 투과가능하도록 매우 얇게 형성한 금속막 등이 있다.
상기 제 1 액정장치의 형태로서는, 한 측 즉, 액정 셀 표면측에서 입사하는 광을 이용하여 반사형 표시를 하는 것이며, 이 경우에는 제 1 편광판의 편광작용에 의해 직선 편광으로 된 광이, 액정 셀 표면측에서 액정층에 입사하여, 액정층을 통과한 후, 반투과 반사층에 의해서 반사되어 다시 액정층을 통과한다. 그리고 제 1 편광판을 통과한 광이 화상광으로서 액정장치 표면측으로부터 출사한다.
또한, 이 액정장치는 액정 셀 표면측에서 입사하는 광량이 적은 경우 예를 들면 어두운 곳에 있어서는, 다른 측, 즉, 액정 셀 이면측에서 입사하는 광을 이용하여 투과형 표시를 한다. 이 경우에는, 다른 측으로부터의 광이 반투과 반사층을 투과한 후, 액정층을 통과한다. 그리고 제 1 편광판을 통과한 광이 화상광으로서 액정장치 표면측에서 출사한다.
이러한 제 1 액정장치에 있어서는, 어두운 표시상태인 때는, 액정 셀 표면측에서 입사한 광은 액정층을 통과하여 반투과 반사막에서 반사됨으로써 소정의 회전방향의 원편광 또는 타원편광으로 된다. 그리고, 다시 액정층을 통과함으로써 제 1 편광판의 투과축과 직교하는 방향의 직선 편광 또는, 장축방향이 제 1 편광판의 투과축과 다른 타원편광으로 되기 때문에, 제 1 편광판에 흡수된다.
한편, 액정 셀 이면측에서 입사한 광은, 광학소자에 의해서 소정의 회전방향즉 반투과 반사층에 의해서 반사된 액정 셀 표면측에서의 광과 같은 회전방향의 광으로 되어 반투과 반사층을 투과한다. 그리고, 액정층을 통과함으로써 제 1 편광판의 투과축과 직교하는 방향의 직선 편광, 또는 장축방향이 제 1 편광판의 투과축과 다른 타원편광으로 되기 때문에 제 1 편광판에 흡수된다.
즉, 어두운 표시상태에 있어서 액정층으로부터 제 1 편광판을 향하여 출사하는 광의 편광상태가 반사형 표시 때와 투과형 표시 때에 일치 또는 근사한 것으로 되기 때문에, 양자의 편광상태의 차이에 기인하는 투과표시의 콘트라스트 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 액정장치의 하나의 형태로서는, 상기 제 2 표시상태인 때에, 상기 한 측에서의 광이 상기 반투과 반사층에서 반사되었을 때의 타원율과, 상기 다른 측에서의 광이 상기 반투과 반사층을 투과하였을 때의 타원율이 대강 일치하는 것을 특징으로 한다.
상기 형태에 의하면, 액정 셀 표면측에서 출사하는 광의 편광상태가, 어두운 표시상태인 때에서 반사형 표시와 투과형 표시로 일치한 것으로 되기 때문에, 투과표시의 콘트라스트 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1 액정장치의 다른 형태로서는, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시킴으로써, 밝은 표시상태인 제 1 표시상태, 어두운 표시상태인 제 2 표시상태 및 그것들의 중간 밝기인 제 3 표시상태를 선택할 수 있다. 상기 제 3 표시상태인 때에, 상기 한 측에서 액정층에 또한, 이 형태에 있어서 제 3 표시상태란 어느 특정한 밝기만을 나타내는 것이 아니라, 액정층에 인가하는 전압에 따라서 취할 수 있는 복수의 표시상태를 포함한다.
상기 형태에 의하면, 밝은 표시상태, 어두운 표시상태 및 그것들의 중간 밝기의 표시상태를 선택하는 것이 가능하기 때문에 소위 중간조 표시가 가능하다.
또한, 제 1 액정장치의 다른 형태로서는, 상기 제 2 표시상태인 때에, 상기 한 측에서 상기 액정층에 입사한 광은 상기 반투과 반사막에서 반사됨으로써 소정의 회전방향의 원편광으로 되며, 상기 제 1 표시상태인 때에 상기 한 측에서 상기 액정층에 입사하는 광은 상기 반투과 반사층에서 반사될 때에는 직선 편광으로 되는 것을 특징으로 한다.
상기 형태에 의하면, 제 2 표시상태인 때에, 액정 셀 표면측에서의 광은 반투과 반사막에서 반사됨으로써 원편광으로 된다. 그리고 반투과 반사층에 의해서 반사되어 다시 액정층을 통과한 후에는 제 1 편광판의 투과축과 직교한 직선 편광의 광으로 되어 제 1 편광판에 거의 100% 흡수된다. 한편, 제 1 표시상태인 때는, 액정 셀 표면측에서 액정층에 입사한 광은 편광상태가 변화하지 않고서 반투과 반사막에서 반사되어, 다시 액정층을 통과하며, 그리고 1 편광판을 투과한다. 따라서, 광의 이용효율 및 콘트라스트 특성이 최선인 반사형 표시가 실현된다. 또, 이 경우에 있어서, 액정 셀 이면측으로부터의 광이 상기 반투과 반사층을 투과할 때의 광을 원편광으로 하면, 투과표시의 경우의 콘트라스트는 최대로 된다.
또한, 제 1 액정장치의 다른 형태로서는, 상기 광학소자는 상기 다른 측에 설치한 제 2 편광판 또는 반사 편광판과, 상기 제 2 편광판 또는 반사 편광판과 상기 액정 셀 사이에 설치한 위상차 판을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 형태에 사용하는 제 2 편광판으로서는 어느 방향의 직선 편광성분의 광을 투과시켜, 그것과 직교하는 방향의 직선 편광성분의 광을 흡수하는 기능을 갖는 편광판을 사용할 수 있다. 반사 편광판으로서는, 어떤 방향의 직선 편광성분의 광을 투과시켜, 그것과 직교하는 방향의 직선 편광성분의 광을 반사하는 기능을 갖는 반사 편광판을 사용한다. 한편, 이러한 반사 편광판은 국제공개공보 WO95/01788 등에 그 상세가 개시되어 있다.
또한, 제 1 액정장치의 다른 형태에 있어서는, 상기 다른 측으로부터 상기 액정층에 입사하는 광이 상기 반투과 반사층을 투과한 경우에, 그 타원율이 0.85 이상이 되도록, 편광판 또는 반사 편광판의 투과축과, 상기 위상차 판의 축 및 리타데이션 값을 설정한 것을 특징으로 한다.
이 형태에서는, 액정 셀 이면측에서 액정층에 입사하는 광이 원편광 또는 타원율이 높은(즉 원편광에 가깝다) 타원편광으로 되기 때문에, 투과표시의 콘트라스트가보다 높은 제 1 액정장치가 실현된다.
또한, 제 1 액정장치의 다른 형태로서는, 상기 위상차 판은 4분의 1 파장판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 위상차 판을 4분의 1 파장판으로 하는 것에 의해, 제 2 편광판에 의해서 직선 편광으로 된 광을 완전한 원편광으로서 반투과 반사층에 입사시킬 수 있다. 한편, 일본 특허 공개평 5-10O114호 공보에 개시되는 바와 같이, 1/2 파장판과 1/4 파장판을 적층한 광대역 원편광판을 사용하는 방법, 3/4 파장판, 5/4 파장판을 사용하는 방법 등에서 원편광을 얻는 것이 가능하다. 단지, 후자에 있어서는, 양호한 원편광으로 되는 파장영역이 좁기 때문에, 1/4 파장판을 1매 사용하는 방법의 쪽이 보다 바람직하다.
제 1 액정장치의 다른 형태에 있어서는, 광학소자로서, 콜레스테릭상을 나타내는 액정 폴리머를 사용한다. 한편, 이러한 액정 폴리머는 원편광을 그 회전방향에 의해서 선택적으로 반사 및 투과시키는 기능이 있다. 또, 이러한 액정 폴리머는 일본 특허 공개평 8-27189호 공보에 그 상세가 개시되어 있다.
또한, 제 1 액정장치의 다른 형태에 의하면, 상기 광학소자의 상기 액정층과는 다른 측에 배치된 조명장치를 부가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 조명장치로부터 출사하는 광을 액정 셀의 이면측에서 입사시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 어두운 곳에 있어서 액정장치를 사용할 때에 조명장치로부터의 광에 의해서 투과형 표시가 가능해진다.
또한, 본 발명의 제 2 액정장치는, 제 1 기판과 상기 제 1 기판에 대향배치한 제 2 기판 사이에 액정층을 갖는 액정 셀과, 상기 제 2 기판의 상기 액정층 측의 면에 배치되어 있으며, 입사광을 소정의 반사율과 투과율로 반사 및 투과시키는 반투과 반사층과, 상기 제 2 기판의 상기 액정층과는 다른 측에 배치한 조명장치와, 상기 액정 셀과 상기 조명장치와의 사이에 배치한 편광판 또는 반사 편광판과, 상기 편광판과 상기 액정 셀과의 사이에 배치되어 있고, 상기 조명장치로부터 출사하여 상기 편광판을 통과함으로써 직선 편광으로 된 광을 원편광 또는 타원편광으로 하는 위상차 판을 구비하여, 상기 조명장치로부터 출사하여 상기 위상차 판을 통과한 원편광 또는 타원편광의 회전방향과, 어두운 표시상태인 때에 상기 제 1 기판측에서 입사하여 상기 반투과 반사판에서 반사된 원편광 또는 타원편광의 회전방향이 일치하는 것을 특징으로 한다.
또, 제 2 액정장치에 사용하는 반투과 반사층이란, 광을 어느 반사율과 투과율로 반사 및 투과하는 층으로, 예를 들면 좁은 슬릿을 갖는 금속막이나, 얇은 금속막 등이 반투과 반사판으로서 적합하다.
본 발명의 제 2 액정장치에 의하면, 제 2 편광판을 투과하여 직선 편광으로 된 조명장치로부터의 광이, 위상차 판에 의해서 원편광 또는 타원편광으로 된다. 그리고 그 원편광 또는 타원편광의 회전방향은, 제 1 편광판측으로부터 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사층에서 반사한 원편광의 회전방향과 일치하고 있다. 그 때문에, 투과표시로 높은 콘트라스트 특성이 실현된다. 또한, 반투과 반사층과 액정층과의 사이에 기판이 개재하지 않기 때문에, 시차에 의한 반사표시의 이중 상이라는 문제가 발생하지 않는다.
제 2 액정장치의 하나의 형태로서는, 상기 조명장치로부터 출사하여, 상기 위상차 판을 통과한 편광의 타원율이 0.85 이상이 되도록, 상기 제 2 편광판 또는 반사 편광판의 투과축과, 상기 위상차 판의 축 및 리타데이션 값(retardation value)을 설정한 것을 특징으로 한다.
또한 제 2 액정장치의 다른 형태로서는, 상기 위상차 판이 적어도 1매의 4분의 1 파장판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 일본 특허 공개평 5-100114호공보에 개시되어 있는 바와 같이, 1/2 파장판과 1/4 파장판을 적층한 광대역 원편광판을 사용하는 방법, 3/4 파장판, 5/4 파장판을 사용하는 방법 등이라도 원편광을 얻는 것이 가능하다. 단지, 후자에 있어서는, 양호한 원편광으로 되는 파장영역이 좁기 때문에, 1/4 파장판을 1매 사용하는 방법의 쪽이 보다 바람직하다.
본 발명의 제 3 액정장치는, 제 1 기판과 상기 제 1 기판에 대향 배치한 제 2 기판 사이에 액정층을 갖는 액정 셀과, 상기 제 2 기판의 상기 액정층측의 면에 배치되어 있으며, 입사광을 소정의 반사율과 투과율로 반사 및 투과시키는 반투과 반사판과, 상기 제 2 기판의 상기 액정층과는 다른 측에 배치한 조명장치와, 상기 액정 셀과 상기 조명장치 사이에 배치되어 있고, 원편광 또는 타원편광을 그 회전방향에 의해서 선택적으로 반사 및 투과시키는 선택 반사층을 구비하고, 상기 조명장치로부터 출사하여 상기 선택 반사층을 투과한 원편광의 회전방향과, 어두운 표시상태인 때에 상기 제 1 기판으로부터 입사하여 상기 반투과 반사판에서 반사된 원편광의 회전방향과 일치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 액정장치로는, 조명장치로부터의 광중 어떤 회전방향의 원편광 또는 타원편광이 선택 반사층을 투과한다. 그리고 그 회전방향은, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 원 또는 타원편광의 회전방향과 일치하는 회전방향이다. 그 때문에, 투과표시로 높은 콘트라스트 특성이 실현된다. 또한, 반투과 반사층과 액정층과의 사이에 기판이 개재되지 않기 때문에, 시차에 의한 반사표시의 2중상이라는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 선택 반사층에서 반사된 광도, 조명장치 표면에서 확산되는 것에 의해 그 일부가 선택 반사층을 투과하기 때문에, 조명장치로부터 출사하는 광의 이용효율이 높아진다.
제 3 액정장치의 하나의 형태로서는, 상기 선택 반사층은 콜레스테릭 액정을 사용한 선택 반사를 이용한 선택 반사층인 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3 액정장치의 다른 형태로서는, 선택 반사층은 예를 들면 콜레스테릭 액정의 선택 반사를 이용한 필름상의 원편광 반사판으로서, 우원편광을 투과하여 좌원편광을 반사하는, 또는 좌원편광을 투과하여 우원편광을 반사하는 기능을 갖는다. 한편, 이러한 선택 반사층은 일본 특허 공개평 8-27189호 공보에 그 상세가 개시되어 있다.
본 발명의 전자기기는, 액정장치를 그 표시부로서 구비하는 전자기기로서, 상기 액정장치로서 제 1 액정장치, 제 2 액정장치 또는 제 3 액정장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
제 1 액정장치를 구비한 전자기기에 의하면, 투과표시의 콘트라스트 특성이 양호한 전자기기가 실현된다.
또한, 제 2 또는 제 3 액정장치를 구비한 전자기기로서는, 투과표시의 콘트라스트 특성이 양호하고, 또한 시차에 의한 2중 비침(영상)이 없는 전자기기가 실현된다.
또, 본 발명의 제 1 액정장치, 제 2 액정장치 및 제 3 액정장치에 있어서 원편광 또는 타원편광의 회전방향이란, 광의 전장 벡터의 회전방향이다. 소위「좌원(left-handed)편광」「우원(right-handed)편광」이라는 호칭의, 「좌」「우」가 회전방향을 가리킨다.
또한, 본 발명의 제 1 액정장치, 제 2 액정장치 및 제 3 액정장치에 있어서 어두운 표시상태에 있는 액정층이란, 충분히 어두운 표시를 얻기 위해서 필요한 전압을 인가한 액정층을 가리킨다. 즉, 노멀리 블랙(normally black) 표시로서는 전압 무인가시 또는 비선택 전압 인가시의 액정층을 가리키며, 노멀리 화이트(normally white) 표시로서는 선택 전압 인가시의 액정층을 가리킨다.
또한, 본 발명의 제 1 액정장치, 제 2 액정장치 및 제 3 액정장치에 있어서, 원편광 또는 타원편광이 되는 광은, 가시 파장영역 내에서의 소정의 파장범위의 광이면 본 발명의 목적은 달성할 수 있지만, 바람직하게는 조명장치로부터 출사하는 광이 착색광인 경우에는 그의 최대강도 파장 부근에서, 조명장치로부터 출사하는 광이 백색광인 경우는 인간의 시감도가 가장 높은 녹색파장에서, 원편광 또는 타원율이 높은 타원편광이 얻어지면 바람직하다. 물론, 가시 파장영역의 모든 파장광으로, 균일한 타원율의 원편광 또는 타원편광을 얻을 수 있으면 이상적이다.
또한, 제 1 액정장치, 제 2 액정장치 및 제 3 액정장치에 있어서는, 콘트라스트을 확보하기 위해서는 원편광을 얻는 것이 알맞지만, 투과표시의 밝기를 향상하기위해서 의식적으로 원편광으로부터 어긋나는 경우도 있다. 한편, 타원율이 0.85보다도 작게 되면, 투과표시의 콘트라스트는 반사표시의 콘트라스트와 비교하면 낮게 된다.
이하에 본 발명의 액정장치의 표시작용을 더 자세하게 설명한다.
우선, 제 2 편광판측에서 입사한 광이 반투과 반사판을 투과할 때에 원편광 또는 타원편광으로 되어 있는 것, 또한 그 회전방향이 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 원편광 또는 타원편광의 회전방향과 일치하는 것이, 왜 투과표시의 콘트라스트를 높이는 것으로 되는지를 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서는, 제 2 편광판측에서 입사한 광이 반투과 반사판을 투과할 때에 원편광으로 되는 것을 전제로 하고 있지만, 그것이 타원편광으로 되는 경우라도 기본적인 원리는 같다.
본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 액정장치로 사용한 바와 같은 1매 편광판 타입의 반형 액정표시 모드에 있어서는, 제 1 편광판측에서 입사한 광이 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통과하여 반투과 반사면에서 반사될 때에 원편광으로 변환되어 있는 것을, 도 12a 내지 도 12c에 근거하여 설명한다.
도 12a는 1매 편광판 타입의 반사형 액정장치를 도시한다. 1201는 편광판, 1202은 반사판, 1211은 어두운 표시상태에 있는 액정층이다. 기판, 배향막, 투명전극 등의 부재는, 작용을 설명하는 데에 있어서 특별히 필요가 없기 때문에 생략하였다. 또한, 편광판과 액정층의 사이에 위상차 판을 구비해도 좋지만, 위상차 판을 제 1 층째의 액정층으로 보면, 이하의 설명은 그대로 통용되기 때문에, 이것도 생략하였다.
그런데, 표시가 어두운 상태이므로, 편광판(12O1)으로부터 입사한 직선 편광은 액정층(1211)을 왕복하여, 입사 편광과 직교하는 직선 편광으로 변환되어, 편광판(1201)으로 흡수된다.
도 12b는 가상적인 중심면(1203)을 끼워, 편광판(1201)과 액정층(1211)과 경면 대칭이 되도록, 편광판(1204)과 액정층(1212)을 배치한 구조를 도시한다. 도 12a의 1매 편광판 타입의 반사형 액정장치는, 도 12b의 2장 편광판 타입의 투과형 액정장치와 등가이다. 여기서 편광판(1201)으로부터 입사한 직선 편광은 액정층(1211, 1212)에 의해서, 이것과 직교하는 직선 편광으로 변환되어, 편광판(1204)으로 흡수되게 된다. 이때 중심면에서의 편광상태는, 어떻게 되어 있는 것일까?
하나의 구조를 가정하자. 도 12c는 도 12b에 있어서 액정층(1212)과 편광판(1204)을 각각 90도 회전하여, 액정층(1213)과 편광판(1205)에 변환한 구조를 도시한다. 이 구조는 중심면(1203)를 끼워 대칭인 위치에 있는 액정층이 적어도 중심면의 법선방향에서 보는 한에서, 서로 직교하고 있다. 즉 진행상축과 지연상축이 서로 겹치고 있기 때문에, 위상차가 보상된다. 따라서, 편광판(1201)으로부터 입사한 직선 편광은 액정층(1211, 1213)에서 여러가지로 변환된 후, 결국 원래의 직선 편광으로 되돌아가, 편광판(12O5)에서 흡수되어 어두운 표시로 된다.
도 12b의 구조가 도 12c의 구조와 등가이면, 도 12c는 틀림없이 어두운 표시 로 된다. 양자가 등가가 되는 조건은, 중심면(1203)에 있어서의 편광상태가 9O도회전하더라도 변화하지 않은 것이다. 이러한 편광상태는 2개밖에 존재하지 않는다. 즉 우원편광과 좌원편광이다. 따라서, 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통한 광은 원편광으로 변환되어 반사면에 도달하는 것이 도시된다.
이상의 것이 분명하게 되면, 나머지의 설명은 용이하다. 도 13에 있어서, 반사 표시는 다음과 같이 행하여진다. 외부에서의 입사광(1311)은 편광판(13O1)을 통하여 직선 편광(1321)으로 되어, 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 예를 들면 우원편광(1322)으로 되어, 반투과 반사판(1302)에 도달한다. 여기서 반사되어 광의 진행방향이 변함과 동시에, 좌원편광(1322)으로 변환되어, 다시 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 직선 편광(1323)으로 변환되어, 편광판(1301)에서 흡수된다.
그런데, 투과 표시로 높은 콘트라스트를 얻기 위해서는, 어두운 표시가 충분히 어두워야 한다. 즉, 배후로부터의 입사광(1312)이 반투과 반사판을 투과할 때에서 반사표시의 경우와 같은 좌원편광(1322)으로 변환되어 있으면 좋다.
반대로 우원편광으로 변환되어 있으면, 밝음 표시로 되어, 반사표시와 명암이 역전한 네거티브 표시로 되어 버린다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명이 관계되는 액정장치를 도시하는 도면이다. 제 1 실시예는 기본적으로 단순 매트릭스형의 액정장치에 관하는 것이지만, 같은 구성에 의해 액티브 매트릭스형의 장치에도 적용하는 것이 가능하다.
도 1에 근거하여 액정장치의 구성을 설명한다. 101는 제 1 편광판, 1O2는 제 1 위상차 판(103)은 제 2 위상차 판, 1O4는 전방 산란판, 105는 제 1 기판, 1O6은 액정층, 1O7은 제 2 기판, 108은 제 3 위상차 판, 109은 제 2 편광판, 111과 112는 조명장치로서, 111이 도광체, 112가 광원이다. 또한 121은 컬러 필터, 122는 주사전극, 123은 신호전극을 겸한 반투과 반사판이다. 여기서 제 1 기판(104)과 제 2 기판(106)의 사이가 넓게 떨어져서 그려져 있지만, 이것은 도면을 명확하고 알기쉽게하기 위해서이고, 실제로는 수 ㎛에서 십수 ㎛의 좁은 갭을 유지하여 대향하고 있다. 또한, 도시한 구성요소 이외에도, 액정 배향막이나 상하 쇼트 방지막(shortproof films), 오버코트층(over coat film), 스페이서 볼(spacer ball), 밀봉제(sealing agent), 블랙 마스크(black mask), 안티글레어막(anti-glare film), 액정 드라이버 IC, 구동회로 등의 요소가, 경우에 따라서는 필요하지만, 본 발명의 특징을 설명하는 데에 있어서 특별히 필요가 없기 때문에 여기서는 생략하였다.
다음에 각 구성요소에 대해서 설명한다. 제 1 편광판(101)과 제 2 편광판(1O9)은 소정의 직선 편광성분을 흡수하여, 그 이외의 편광성분을 투과하는 기능을 갖는다.
제 1 위상차 판(102)과 제 2 위상차 판(103), 제 3 위상차 판(108)은 폴리카보네이트 수지나 폴리비닐 알코올 수지의 일축 연장 필름이다. 제 3 위상차 판(108)은 본 발명에 불가결의 요소이지만, 제 1 위상차 판(102)과 제 2 위상차 판(103)은 특히 STN 액정의 착색을 보상하기 위해서 이용되는 것으로서, 1매만 사용하는 것도 가능하고, TN 액정의 경우에는 생략되는 것도 많다.
전방 산란판(1O4)은 반투과 반사판의 경면반사를 확산할 목적으로 구비되어, 굴절율이 다른 2종류의 미소영역에서 구성되는 필름을 이용할 수 있다. 이와 같이 구성됨으로서, 전방 산란이 강하고 후방 산란이 작은 광산란판이 얻어진다. 구체적으로는, 미소한 비즈를 이것과는 굴절율이 다른 투명한 바인더 중에 분산한 플라스틱 필름을 이용할 수 있다. 또한 굴절율이 다른 2종류의 미소영역이 층구조를 이루어, 특정한 각도로부터 입사한 광만을 산란하도록 한 플라스틱 필름을 이용해도 좋다.
또한, 전방 산란판을 사용하지 않고서 산란기능을 부여하고자 하면, 액정 셀내면에 산란층을 설치하는, 또는 반투과 반사판 그 자체에 산란구조를 주어도 된다. 제 1 기판(105)과 제 2 기판(1O7)은 투명한 글라스 기판이 적합하다. 또한 플라스틱기판을 사용하여, 경량 또한 깨어지기 어려운 액정장치로 하는 것도 가능하다. 단지, 본 발명의 액정장치는 반사표시 뿐만 아니라, 투과표시도 하기 때문에, 양기판은 적어도 가시광 일부의 파장영역에서는 투명이 아니면 안된다.
액정층(106)은 21O˚∼ 27O˚비틀린 STN 액정 조성물을 주로 포함하지만, 표시 용량이 작은 경우에는 90˚비틀린 TN 액정 조성물을 사용해도 된다. 비틀림 각은 상하 글라스 기판에 있어서 배향처리의 방향과, 액정에 첨가하는 카이랄제(chiral agent)의 분량으로 결정한다.
조명장치로서는, 도광판(111)과 광원(112)의 조합이 가장 일반적이다. 도광판에는 확산판이나 집광 프리즘을 적층해도 된다. 광원에는 냉음극관이나 LED(light emitting diode)를 이용할 수 있다. 이러한 도광체와 광원을 조합한 조명장치 대신에, 면광원인 EL(electro luminescent) 등을 이용해도 된다. 제 1 실시예에서는, 백색 냉음극관을 사용했다.
컬러 필터(121)는 반사라도 밝음 표시를 얻기 때문에, 투과형 컬러 액정장치로 사용되고 있는 것보다도 투과율이 높고, 색이 희미한 것을 이용하였다. 필요에 따라서 블랙 마스크를 설치해도 된다. 또한 이 컬러 필터는 제 2 기판측의 반투과 반사판상에 설치할 수도 있다. 물론 흑백 사진표시인 경우에는, 컬러 필터를 필요로 하지 않는다.
주사전극(122)은 스트라이프상의 투명전극, 예를 들면 IT0로 이루어진다.
반투과 반사판(123)에는, 일반적으로 펄안료를 수지중에 분산시킨 필름이 이용되고 있지만, 이것을 액정 셀내에 만들어 넣는 것은 어렵다. 그래서 도 2a, 도 2b, 도 2c에 도시되는 3가지의 방법을 고안하였다.
도 2a에 있어서, 201는 제 2 기판상에 설치된 신호전극을 겸하는 반투과 반사판, 202는 제 1 기판상에 설치된 ITO로 이루어지는 주사전극으로서, 양자가 교차하는 영역이 화소영역(dots)이다. 부호 201의 해칭영역은 두께 200 옹스트롬의 Al 스패터막으로, 약 8%의 광을 투과하여, 나머지의 광을 반사하는 반투과 반사판으로서 기능한다.
또한 도 2b에 있어서, 부호 203은 제 2 기판상에 설치된 신호전극을 겸하는 반투과 반사판, 2O2는 제 1 기판상에 설치된 IT0로 이루어지는 주사전극이다. 203의 해칭영역은 두께 20OO 옹스트롬의 Al 스패터막으로, 광을 거의 투과하지 않지만, 2㎛ 폭의 슬릿(204)을 복수 설치하고 있기 때문에, 그 슬릿영역에 입사한 광이 투과한다. 슬릿영역(204)의 액정은 대향하는 주사전극과의 사이에 발생하는 경사 전계에 의해서 Al막상의 영역과 거의 같도록 동작하기 때문에, 투과표시가 가능하다. 단지, 슬릿폭 1㎛ 변동할 때 마다, 투과표시의 임계치 전압이 약 O.04V 변동하기 때문에, 특히 단순 매트릭스 구동으로서는, 슬릿폭이 적어도 ±10% 이내의 균일성을 갖 도록 엄밀하게 제어할 필요가 있다.
도 2c는 신호전극과 반투과 반사판을 별도로 한 예로서, 205는 제 2 기판상에 설치된 반투과 반사판, 207은 제 2 기판(205)의 전면을 덮도록 설치된 ITO로 이루어지는 신호전극, 202은 제 1 기판상에 설치된 ITO로 이루어지는 주사전극이다. 제 2 기판(205)의 해칭영역은 전과 같이 두께 2000옹스트롬의 Al 스패터막으로, 광을 거의 투과하지 않지만, 정사각형에 가까운 사각형의 개구부(206)를 설치하고 있기 때문에, 그 영역의 광이 투과한다. 또한 제 2 기판(205)상에 SiO2 절연막을 통하여 IT0로 이루어지는 신호전극(207)을 씌우고 있기 때문에, 개구부(206)의 액정도 정상으로 동작하여, 투과표시가 가능하다.
다음에 도 3에 근거하여, 본 실시예의 액정장치의 패널조건을 설명한다. 도 3에 있어서, 적층된 5장의 직사각형은, 위로부터 차례로 제 1 편광판, 제 1, 제 2 위상차 판, 액정 셀, 제 3 위상차 판, 제 2 편광판의 각 층을 도시하며, 각 직사각형상으로 그린 화살표에 의해서 축방향을 나타낸다.
제 1 편광판의 흡수축 방향(301)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 35.5도이다. 제 1 위상차 판의 지연축 방향(302)은, 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 102.5도이고, 그 리타데이션는 455㎚이다. 제 2 위상차 판의 지연축방향(303)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 48.5도이고, 그 리타데이션는 544㎚이다. 액정 셀의 제 1 기판의 러빙방향(304)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 오른쪽 37.5도이다. 액정 셀의 제 2 기판의 러빙방향(305)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 37.5도이다. 액정은 제 1 기판으로부터 제 2 기판을 향하여 왼쪽 둘레에 255도 트위스트하고 있다. 또한 액정의 복굴절 △n과 셀갭(d)의 곱은 O.90㎛이다. 제 3 위상차 판의 지연축방향(306)은 패널 긴쪽 방향에 대하여 오른쪽 0.5도이고, 그 리타데이션는 140㎚이다. 제 2 편광판의 흡수축방향(307)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 49.5도이다.
이 때, 조명장치로부터 발한 광은, 파장 560㎚의 녹색광이, 타원율 0.85의 타원편광인 상태로 반투과 반사판을 통과한다. 또한, 그 회전방향은 오른쪽 회전이고, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 광과 거의 동일한 편광상태이다.
도 4에 본 실시예의 액정장치의 전기 광학특성을 도시한다. 가로축은 인가전압, 세로축은 반사율 또는 투과율이다. 401은 반사표시의 전압반사율 커브이고, 402는 투과표시의 전압 투과율 커브이다. 반사표시라도 투과표시라도, 같은 노멀리 블랙표시이다. 또한, 1/240 듀티로 멀티플렉스 구동한 바, 반사표시의 콘트라스트가 1:8.0, 밝기가 24%, 투과표시의 콘트라스트가 1:8.1, 밝기가 3.9%이었다.
도 3에 있어서의 패널 긴 쪽 방향에 대하여 제 2 편광판의 흡수축방향(307)이 이루는 각도(θ)를 여러가지로 변경하여, 조명장치로부터 발한 광이 반투과 반사판을 통과할 때의 타원율, 투과표시의 콘트라스트와 밝기를 측정한 바, 도 14의 결과를 얻었다.
이 결과로부터, 타원율을 가능한 한 1에 근접한 것, 즉 원편광으로 하는 것이, 투과표시로 높은 콘트라스트를 얻는 데에 있어서 중요한 것이 판명된다. 한편, 밝기의 면에서는 반드시 원편광이 최선인 것이 아니다. 따라서, 콘트라스트와 밝기의 균형을 보고 타원율을 설정하는 것이 필요하다.
상술한 바와 같이 본 실시예의 구성에 의하면, 시차가 없는 고화질의 반사표시와, 고 콘트라스트의 투과표시가 가능한 반투과 반사형 액정장치를 제공할 수 있었다.
(비교예 1)
제 1 실시예에 있어서, 조명장치로부터 출발하여 반투과 반사판을 통과하는 광이, 우원편광이 아니라, 좌원편광인 경우에는 어떠한 표시가 될까?
도 1, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 액정장치의 구조는 그 대로에, 패널 조건만을 도 5에 도시되는 바와 같이 변경하였다. 도 5에 있어서, 적층된 5장의 직사각형은, 위로부터 순차로 제 1 편광판, 제 1 제 2 위상차 판, 액정 셀, 제 3 위상차 판, 제 2 편광판의 각 층을 도시하여, 각 직사각형상으로 그린 화살표에 의해서 축방향을 나타낸다.
제 1 편광판의 흡수축방향(501)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 35.5도이다. 제 1 위상차 판의 지연축방향(502)은, 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 102.5도이고, 그 리타데이션은 455㎚이다. 제 2 위상차 판의 지연축방향(503)은, 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 48.5도이고, 그 리타데이션는 544㎚이다. 액정 셀의 제 1 기판의 러빙방향(504)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 오른쪽 37.5도이다. 액정 셀의 제 2 기판의 러빙방향(505)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 37.5도이다. 액정은 제 1 기판으로부터 제 2 기판을 향하여 왼쪽 방향으로 255도 트위스트하고 있다. 또한 액정의 복굴절(△n)×셀갭(d)의 곱은 0.90㎛이다. 제 3 위상차 판의 지연축방향(506)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 오른쪽 0.5도이고, 그 리타데이션은 140㎚이다. 제 2 편광판의 흡수축방향(507)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 139.5도이다.
이 때, 조명장치로부터 발한 광은, 파장 560㎚의 녹색광이, 타원율 O.85의 타원편광의 상태로, 반투과 반사판을 통과한다. 단지, 그 회전방향은 왼쪽 회전이고, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 타원편광과 역회전이다.
도 6에 본 비교예의 액정장치의 상기 광학 특성을 도시한다. 가로축은 인가전압, 세로축은 반사율 또는 투과율이다. 601은 반사표시의 전압반사율 커브이고, 602는 투과표시의 전압 투과율 커브이다. 반사표시는 제 1 실시예의 액정장치와 같은 노멀리 블랙표시이지만, 투과표시는 노멀리 화이트 표시이기 때문에 표시가 반전하며, 더구나 흑이 떠있기 때문에 높은 콘트라스트가 얻어지지 않는다.
이와 같이, 조명장치를 출발하여 반투과 반사판을 통과하는 원편광에 가까운 타원편광과, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 원편광에 가까운 타원편광이 역회전인 경우에는, 정상인 투과표시를 할 수 없다.
(제 2 실시예)
도 7는 실시예 2에 관계되는 액정장치를 도시하는 도면이다. 제 2 실시예는 기본적으로 액티브 매트릭스형의 액정장치에 관하는 것이지만, 같은 구성에 의해 단순 매트릭스형의 장치에도 적용하는 것이 가능하다.
도 7에 근거하여 구성을 설명한다. 701은 제 1 편광판, 702는 제 1 위상차 판(703)은 제 2 위상차 판, 704는 제 1 기판, 705는 액정층, 706은 제 2 기판, 707은 제 3 위상차 판, 708은 제 4위상차 판, 709은 제 2 편광판, 711과 712는 조명장치로서, 711가 도광체, 712가 광원이다. 또한 721은 컬러 필터, 722는 주사전극, 723은 화소전극을 겸한 반투과 반사판, 724는 신호전극, 725는 TFD(박막 다이오드)소자이다. 여기서 제 1 기판(704)와 제 2 기판(706)의 사이를 넓게 떨어져서 그리고 있지만, 이것은 도면을 명확하고 알기쉽기 위해서이고, 실제로는 수 ㎛에서 십수 ㎛의 좁은 갭을 유지하여 대향하고 있다. 또, 도시한 구성 요소이외에도, 액정 배향막이나 상하 쇼트 방지막, 오버코트층, 스페이서 볼, 밀봉제, 블랙 마스크, 안티글레어막, 액정 드라이버 IC, 구동회로 등의 요소가, 경우에 따라서는 필요하지만, 본 발명의 특징을 설명하는 데에 있어서 특별하게 필요가 없기 때문에 생략하였다.
다음에 각 구성요소에 대해서 설명한다. 편광판과 위상차 판, 제 1 기판, 조명장치, 컬러 필터, 주사전극, 반투과 반사판에는, 실시예 1과 같은 것을 이용하였다. 신호전극(724)은 금속 Ta로 형성하였다. TFD 소자(725)는 절연막 Ta(205)를 금속 Ta과 Al-Nd 합금으로 끼운 MIM(금속1-절연막-금속) 구조이다. 제 2 기판(706)에는, 표면에 요철형상을 형성한 글라스를 이용하였다. 따라서, 반투과 반사판(723)은 요철구조를 갖는 확산 반사판으로 되기 때문에, 실시예 1에서 사용한 바와 같이 전방 산란판을 필요로 하지 않는다.
다음에 도 8에 근거하여, 본 실시예의 액정장치의 패널조건을 설명한다. 도 8에 있어서, 적층된 5장의 직사각형은 위로부터 순차로 제 1 편광판, 제 1 제 2 위상차 판, 액정 셀, 제 3 제 4위상차 판, 제 2 편광판의 각 층을 나타내며, 각 직사각형 상으로 그린 화살표에 의해서 축방향을 나타낸다.
제 1 편광판의 흡수축방향(801)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 110도이다. 제 1 위상차 판의 지연축방향(802)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 127.5도이고, 그 리타데이션는 270㎚이다. 제 2 위상차 판의 지연축방향(803)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 10도이고, 그 리타데이션는 140㎚이다. 액정 셀의 제 1 기판의 러빙방향(804)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 오른쪽 51도이다. 액정 셀의 제 2 기판의 러빙방향(805)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 50도이다. 액정은 제 1 기판으로부터 제 2 기판을 향하여 오른쪽 회전으로 79도 트위스트하고 있다. 또한 액정의 복굴절(△n)과 셀갭(d)의 곱은 O.24㎛이다. 제 3 위상차 판의 지연축방향(806)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 100도이고, 그 리타데이션는 140㎚이다. 제 4위상차 판의 지연축방향(807)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 37.5도이고, 그 리타데이션은 270㎚이다. 제 2 편광판의 흡수축방향(808)은 패널 긴 쪽 방향에 대하여 왼쪽 20도이다.
이 때, 조명장치로부터 발한 광은, 파장 560㎚의 녹색광을 중심으로 하는 비교적 넓은 파장범위로, 타원율이 최대 0.96라는 매우 원편광에 가까운 타원편광의 상태로, 반투과 반사판을 통과한다. 또한, 그 회전 방향은 왼쪽 회전이고, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 광과 거의 동일한 편광상태이다.
도 9에 본 실시예의 액정장치의 전기 광학특성을 도시한다. 가로축은 인가전압, 세로축은 반사율 또는 투과율이다. 901은 반사표시의 전압반사율 커브이고, 902는 투과표시의 전압투과율 커브이다. 반사표시라도 투과표시라도, 같은 노멀리 화이트 표시로서, 매우 높은 콘트라스트가 얻어지고 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예의 구성에 의하면, 실시예 1의 액정장치보다도 더욱 콘트라스트가 높고, 더구나 불필요한 착색이 적은 반사표시와 투과표시가 가능한 반투과 반사형 액정장치를 제공할 수 있었다.
(제 3 실시예)
제 3 실시예는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 반투과 반사형 액정장치에 적용가능한 조명장치의 다른 예를 도시하는 것이다. 제 3 실시예에 있어서는, 도 1의 조명장치(111, 112) 또는 도 7의 조명장치(711, 712) 대신에, 파장 480㎚에 발광 피크를 갖는 청색 EL을 이용하고 있다. 따라서, 조명장치로부터 발한 광이 파장 480㎚의 청색광으로 타원율이 높은 타원편광이 되도록, 120㎚의 리타데이션을 갖는 필름을 제 2 위상차 판에 이용하였다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 구성에 의하면, 출사광이 착색되어 있는 착색 조명장치를 사용한 경우라도, 고 콘트라스트의 투과표시가 가능한 반투과 반사형 액정장치를 제공할 수가 있었다.
(제 4 실시예)
제 4 실시예는, 제 1 내지 제 3 실시예의 반투과 반사형 액정장치에 적용 가능한 반사 편광판의 예이다. 제 3 실시예에 있어서는, 도 1의 제 2 편광판(109) 또는 도 7의 제 2 편광판(709) 대신에, 반사 편광판을 이용한 점이 다르다.
반사 편광판으로서는, 복굴절성의 유전체 다층막을 이용하였다. 이 복굴절성의 유전체 다층막은 소정의 직선 편광성분을 반사하여, 그 이외의 편광성분을 투과하는 기능을 갖는다. 이러한 복굴절성의 유전체 다층막의 상세에 대해서는, 국제 공개된 국제출원(국제출원의 번호:WO97/O1788)이나, 특표평 9-506985호 공보에 개시되어 있다. 또한 이러한 반사 편광판은 미국 3M사에서 DBEF(상품명)로서 시판되어 있어, 일반적으로 입수 가능하다.
반사 편광판의 축방향은, 도 3에 있어서, 그 반사축이 307과 평행하게 되도록 배치하였다.
이와 같이, 제 2 편광판으로서 반사 편광판을 사용함으로서, 원래라면 제 2 편광판에서 흡수된 것의 광이 반사되기 때문에 재이용할 수 있도록 되어, 투과표시의 밝기가 약 3할 향상하는 효과가 있었다.
(제 5 실시예)
도 10는 제 5 실시예에 관계되는 액정장치의 구조를 도시하는 도면이다. 도 10에 근거하여 구성을 설명한다. 1001은 제 1 편광판, 1002는 제 1 위상차 판, 1003은 제 2 위상차 판, 1004는 전방 산란판, 1005은 제 1 기판, 1006은 액정층, 1007은 제 2 기판, 1008은 원편광 반사판, 1011과 1012는 조명장치로서 1011가 도광체, 1012가 광원이다. 또한 1021은 컬러 필터, 1022는 주사전극, 1023은 신호전극을 겸한 반투과 반사판이다. 여기서 제 1 기판(1005)과 제 2 기판(1007)의 사이를 넓게 떨어져서 그리고 있지만, 이것은 도면을 명확하고 알기쉽게 하기 위해서이고, 실제로는 수 ㎛에서 십수 ㎛의 좁은 갭을 유지하여 대향하고 있다. 또, 도시한 구성요소 이외에도, 액정 배향막이나 상하 쇼트 방지막, 오버코트층, 스페이서 볼, 밀봉제, 블랙 마스크, 안티글레어막, 액정 드라이버 IC, 구동회로 등의 요소가, 경우에 따라서는 필요하게 되지만, 본 발명의 특징을 설명하는 데에 있어서 특별하게 필요가 없기 때문에 생략하였다.
다음에 각 구성요소에 대해서 설명한다. 편광판과 위상차 판, 전방 산란판, 기판, 조명장치, 컬러 필터, 주사전극, 반투과 반사판에는, 실시예 1과 같은 것을 이용하였다.
본 실시예의 액정장치의 축방향이나 리타데이션이라는 패널조건도, 제 1 편광판, 제 1 위상차 판, 제 2 위상차 판, 액정 셀에 관한 부분에 한해서는, 도 3에 도시한 실시예 1과 같다. 본 실시예의 특징은, 제 3 위상차 판과 제 2 편광판 대신에, 같은 우원편광을 투과하는 원편광 반사판을 선택 반사층으로서 이용한 점에 있다.
원편광 반사판으로서는, 콜레스테릭상을 나타내는 액정 폴리머를 사용할 수 있다. 이것은 소정의 원편광 성분을 반사하여, 그 이외의 편광성분을 투과하는 기능을 갖는다. 이러한 편광 분리 수단의 상세에 대해서는, 일본 특허 공개평 8-271892호 공보에 개시되어 있다.
이 때, 조명장치로부터 발한 광은, 파장 560㎚을 중심으로 하는 비교적 넓은 파장범위로, 타원율이 1.0O의 타원편광, 즉 원편광의 상태로, 반투과 반사판을 통과한다. 또한, 그 회전방향은 오른쪽 회전이고, 제 1 편광판측에서 입사하여 어두운 표시상태에 있는 액정층을 통하여 반투과 반사판에서 반사한 광과 거의 동일한 편광상태이다.
이와 같이 제 3 위상차 판과 제 2 편광판 대신에서 반사 편광판을 사용함으로서, 얇고 저렴한 구성으로 반투과 반사형 표시가 실현되었다. 또한 완전한 원편광이 얻어지기 때문에, 투과표시로 높은 콘트라스트가 얻어진다고 하는 효과가 있었다. 또한 제 2 편광판에서 흡수된 광을 재이용할 수 있기 때문에, 투과표시의 밝기가 약 3할 향상한다고 하는 효과도 있다.
(제 6 실시예)
제 6 실시예는, 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 5 실시예의 반투과 반사형 액정장치에 적용 가능한 TFD 액티브 매트릭스형 액정소자의 실시예이다.
우선, 본 실시예에 사용되는 2단자형 비선형 소자의 일례로서의 TFD 구동소자 부근에서의 구성에 대해서 도 15a 및 도 15b를 참조하여 설명한다. 여기에, 도 15a는 TFD 구동소자를 화소전극 등과 함께 모식적으로 도시하는 평면도이고, 도 15b는 도 15a의 B-B'단면도이다. 한편, 도 15b에서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 15a 및 도 15b에서, TFD 구동소자(40)는 투명기판(2)상에 형성된 절연막(41)을 하지로서, 그 위에 형성되어 있으며, 절연막(41)의 측에서 순서대로 제 1 금속막(42), 절연층(44) 및 제 2 금속막(46)으로 구성되어, TFD 구조(Thin Film Diode) 또는 MIM 구조(Metal Insulator Metal 구조)를 갖는다. 그리고, TFD 구동소자(4O)의 제 1 금속막(42)은 투명기판(2) 상에 형성된 주사선(61)에 접속되어 있으며, 제 2 금속막(46)은 반사전극의 다른 일례인 도전성의 반사막으로 이루어지는 화소전극(62)에 접속되어 있다. 한편, 주사선(61)에 대신에 데이터선(후술한다)을 투명기판(2)상에 형성하며, 화소전극(62)에 접속하여, 주사선(61)을 대향 기판측에 설치해도 된다.
투명기판(2)은 예를 들면 글라스, 플라스틱 등의 절연성 및 투명성을 갖는 기판 등으로 이루어진다. 하지를 이루는 절연막(41)은 예를 들면 산화 탄탈로 이루어진다. 단지, 절연막(41)은 제 2 금속막(46)의 퇴적후 등에 행하여지는 열처리에 의해 제 1 금속막(42)이 하지로부터 박리하지 않은 것 및 하지로부터 제 1 금속막(42)에 불순물이 확산하지 않는 것을 주목적으로 형성되는 것이다. 따라서, 투명기판(2)을 예를 들면 석영 기판 등과 같이 내열성이나 순도에 우수한 기판으로 구성하는 것 등에 의해, 이것들의 박리나 불순물의 확산이 문제가 되지 않는 경우에는, 절연막(41)은 생략할 수 있다. 제 1 금속막(42)은 도전성의 금속박막으로 이루어져, 예를 들면, 탄탈 단체 또는 탄탈 합금으로 이루어진다. 절연막(44)은 예를 들면 화성액중에서 제 1 금속막(42)의 표면에 양극산화에 의해 형성된 산화막으로 이루어진다. 제 2 금속막(46)은 도전성의 금속박막으로 이루어지며, 예를 들면, 크롬 단체 또는 크롬 합금으로 이루어진다.
본 실시예로서는 특히, 화소전극(62)은 상술한 각 실시예와 같이 직사각형이나 정사각형의 슬릿, 미세한 개구등의 광이 투과하는 영역이 설치되어 있든지 또는, 화소마다 대향 기판상의 투명전극보다도 작게 형성되어 그 틈을 통하여 광이 투과 가능하게 구성되어 있다.
또한, 화소전극(62), TFD 구동소자(40), 주사선(61) 등의 액정에 인접하는 측(도면중 상측 표면)에는, 투명 절연막(29)이 설치되어 있고, 그 위에 예를 들면 폴리이미드 박막등의 유기 박막으로 이루어져 러빙처리 등의 소정의 배향처리가 실시된 배향막(19)이 설치되어 있다.
이상, 2단자형 비선형 소자로서 TFD 구동소자의 몇개인가의 예에 대해서 설명하였지만, ZnO(산화아연) 배리스터, MSI(Metal Semi-Insulator) 구동소자, RD(Ring Diode) 등의 양방향 다이오드 특성을 갖는 2단자형 비선형 소자를 본 실시예의 반사형 액정장치에 적용 가능하다.
다음에, 이상과 같이 구성된 TFD 구동소자를 구비하여 구성되는 제 6 실시예인 TFD 액티브 매트릭스 구동방식의 반투과 반사형 액정장치의 구성 및 동작에 대해서 도 16 및 도 17를 참조하여 설명한다. 여기에, 도 16은 액정소자를 구동회로와 함께 도시한 등가 회로도이고, 도 17은 액정소자를 모식적으로 도시하는 부분파단 사시도이다.
도 16에 있어서, TFD 액티브 매트릭스 구동방식의 반투과 반사형 액정장치는 투명기판(2)상에 배열된 복수의 주사선(61)이 주사선 구동회로의 일례를 구성하는 Y 드라이버 회로(100)에 접속되어 있으며, 그 대향 기판상에 배열된 복수의 데이터선(60)이 데이터선 구동회로의 일례를 구성하는 X 드라이버 회로(110)에 접속되어 있다. 한편, Y 드라이버 회로(100) 및 X 드라이버 회로(110)는 투명기판(2) 또는 그 대향 기판상에 형성되어 있어도 되며, 이 경우에는, 구동회로 내장형의 반투과 반사형 액정장치로 된다. 또는, Y 드라이버 회로(100) 및 X 드라이버 회로(110)는 반투과 반사형 액정장치는 독립한 외부 IC로 구성되어, 소정의 배선을 경유하여 주사선(61)이나 데이터선(60)에 접속되어도 되며, 이 경우에는, 구동회로를 포함하지 않는 반투과 반사형 액정장치로 된다.
매트릭스상의 각 화소영역에서, 주사선(60)은 TFD 구동소자(40)의 한쪽 단자에 접속되어 있고(도 15a 및 도 15b 참조), 데이터선(60)은 액정층(3) 및 화소전극(62)을 통하여 TFD 구동소자(40)의 다른쪽 단자에 접속되어 있다. 따라서, 각 화소영역에 대응하는 주사선(61)에 주사신호가 공급되어, 데이터선(60)에 데이터 신호가 공급되면, 해당 화소영역에서의 TFD 구동소자(40)가 온상태가 되어, TFD 구동소자(40)를 통하여, 화소전극(62) 및 데이터선(60) 사이에 있는 액정층(3)에 구동전압이 인가된다. 그리고, 밝은 곳에서는 외광을 화소전극(62)이 반사하는 것에 의해 반사형 표시가 행하여지며, 어두운 곳에서는 백 라이트로부터의 광원광을 화소전극(62)의 슬릿 등이 투과하는 것에 의해 투과형 표시가 행하여진다.
도 17에 있어서, 반투과 반사형 액정장치는, 투명기판(2)과 이것에 대향배치되는 투명기판(대향기판)(1)을 구비하고 있다. 투명기판(1)은 예를 들면 글라스 기판으로 이루어진다. 투명기판(2)에는 매트릭스상으로 화소전극(62)이 설치되고 있고, 각 화소전극(62)은 주사선(61)에 접속되어 있다. 투명기판(1)에는, 주사선(61)과 교차하는 방향으로 연장하고 있으며, 직사각형상으로 배열된 투명전극으로서의 복수의 데이터선(60)이 설치되고 있다. 데이터선(60)은 예를 들면 ITO(Indium Tin 0xide)막 등의 투명 도전성 박막으로 이루어진다. 데이터선(60)의 아래쪽에는, 예를 들면 폴리이미드 박막등의 유기 박막으로 이루어져 러빙처리 등의 소정의 배향처리가 실시된 배향막(9)이 설치되어 있다. 또한, 투명기판(1)에는 그 용도에 따라서, 스트라이프상, 모자이크상, 트라이앵글상 등으로 배열된 색재막으로 이루어지는 도시하지 않는 컬러 필터가 설치된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 6 실시예의 TFD 액티브 매트릭스 구동방식의 반투과 반사형 액정장치에 의하면, 2중 비침 표시의 번짐이 없는 반사형 표시와 투과형 표시를 전환하여 표시할 수 있는 컬러 액정장치가 실현된다. 특히 구동수단의 일례를 구성하는 X 및 Y 드라이버 회로(110, 100)에 있어서의 전압제어에 의해 반투과 반사형 액정장치를 노멀리 블랙 모드로 구동할 수 있다.
(제 7 실시예)
제 7 실시예는, 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 5 실시예의 반투과 반사형 액정장치에 적용 가능한 TFT 액티브 매트릭스형 액정소자의 실시예이다.
도 18은 액정장치의 화상표시 영역을 구성하는 매트릭스상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자, 배선 등의 등가회로이며, 도 19는 데이터선, 주사선, 화소전극 등이 형성된 투명기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이고, 도 20은 도 19의 C-C'단면도이다. 한편, 도 20에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 18에 있어서, 제 11 실시예의 TFT 액티브 매트릭스 방식의 반투과 반사형 액정장치에서는 매트릭스상으로 배치된 반사전극의 다른 일례인 화소전극(62)을 제어하기 위한 TFT(130)가 매트릭스상으로 복수 형성되어 있으며, 화상신호가 공급되는 데이터선(135)이 TFT(130)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(135)에 기록하는 화상신호(S1, S2, ㆍㆍㆍ, Sn)는 이 순차로 선순차로 공급해도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(135)끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 해도 된다. 또한, TFT(130)의 게이트에 주사선(131)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍으로 주사선(131)에 펄스적으로 주사신호(G1, G2, ㆍㆍㆍ, Gm)를 이 순차로 선순차로 인가하도록 구성되어 있다. 화소전극(62)은 TFT(130)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(130)를 일정 기간만 그 스위치를 닫는 것에 의해, 데이터선(135)으로부터 공급되는 화상신호(S1, S2, ㆍㆍㆍ, Sn)를 소정의 타이밍으로 기록한다. 화소전극(62)을 통하여 액정에 기록된 레벨의 화상신호(S1, S2, ㆍㆍㆍ, Sn)는 대향기판(후술함)에 형성된 대향전극(후술함)과의 사이에서 일정기간 유지된다. 여기서, 유지된 화상신호가 리크하는 것을 방지하기 위해서, 화소전극(62)과 대향전극과의 사이에 형성되는 액정용량과 병렬로 축적용량(170)을 부가한다.
도 19에 있어서, TFT 어레이 기판으로서의 투명기판(2)상에는, 매트릭스상에서 반사막으로 이루어지는 화소전극(62)(그 윤곽(62a)이 도면 중 점선으로 나타내고 있음)이 설치되어 있고, 화소전극(62)의 종횡 경계의 각각에 따라 데이터선(135), 주사선(131) 및 용량선(132)이 설치되어 있다. 데이터선(135)은 콘택트 홀(85)을 통하여 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 반도체층(81a) 중 소스 영역에 전기적 접속되어 있다. 화소전극(62)은 콘택트 홀(88)를 통하여 반도체층(81a) 중 드레인 영역에 전기적 접속되어 있다. 용량선(132)은 절연막을 통하여 반도체층(1a) 중의 드레인 영역에서 연이어 설치된 제 1 축적 용량전극으로 대향 배치하고 있어, 축적용량(170)을 구성한다. 또한, 반도체층(81a) 중 도면 중 오른쪽으로 올라가는 사선영역으로 나타내는 채널영역(81a')에 대향하도록 주사선(131)이 배치되어 있으며, 주사선(131)은 게이트 전극으로서 기능한다. 이와 같이, 주사선(131)과 데이터선(135)과의 교차하는 곳에는 각기, 채널영역(81a')에 주사선(131)이 게이트전극으로서 대향 배치된 TFT(130)가 설치되어 있다.
도 20에 도시되는 바와 같이, 액정장치는 투명기판(2)과 이것에 대향 배치되는 투명기판(대향기판)(1)을 구비하고 있다. 이것들의 투명기판(1, 2)은 각기, 예를 들면 석영, 글라스, 플라스틱 등의 절연성 및 투명성을 갖는 기판 등으로 이루어진다.
본 실시예에서는 특히, 화소전극(62)은 상술한 각 실시예와 같이 직사각형이나 정사각형의 슬릿, 미세한 개구 등의 광이 투과하는 영역이 설치되어 있든지 또는, 화소마다 대향 기판상의 투명전극보다도 작게 형성되어 그 간격을 통하여 광이 투과 가능하게 구성되어 있다.
또한, 화소전극(62), TFT(130) 등의 액정에 인접하는 측(도면중 상측 표면)에는 투명 절연막(29)이 설치되어 있고, 그 위에 예를 들면 폴리이미드 박막 등의 유기 박막으로 이루어져 러빙처리 등의 소정의 배향처리가 실시된 배향막(19)이 설치되어 있다.
한편, 투명기판(1)에는, 그의 거의 전면에 투명전극의 다른 일례로서의 대향 전극(121)이 설치되고 있으며, 각 화소의 비개구 영역에 블랙 마스크 또는 블랙 매트릭스라고 일컬어지는 제 2 차광막(122)이 설치되어 있다. 대향전극(121)의 하측에는, 예를 들면 폴리이미드 박막 등의 유기 박막으로 이루어져 러빙처리 등의 소정의 배향처리가 실시된 배향막(9)이 설치되어 있다. 또한, 투명기판(1)에는 그 용도에 따라서, 스트라이프상, 모자이크상, 트라이앵글상 등으로 배열된 색재막으로 이루어지는 도시하지 않는 컬러 필터가 설치된다.
투명기판(2)에는 각 화소전극(62)에 인접하는 위치에 각 화소전극(62)을 스위칭 제어하는 화소 스위칭용 TFT(130)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성되어, 화소전극(62)과 대향전극(121)이 대면하도록 배치된 한쌍의 투명기판(1, 2)과의 사이에는, 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로 밀봉재에 의해 둘러싸인 공간에 액정이 봉입되어 액정층(3)이 형성된다.
또한, 복수의 화소 스위칭용 TFT(3O)의 아래에는, 제 1 층간절연막(112)이 설치되어 있다. 제 1 층간절연막(112)은 투명기판(2)의 전면에 형성됨으로서, 화소 스위칭용 TFT(30)를 위한 하지막으로서 기능한다. 제 1 층간절연막(112)은 예를 들면, NSG(논 도프 실리케이트 글라스), PSG(인 실리케이트 글라스), BSG(보론 실리케이트 글라스), BPSG(보론 인 실리케이트 글라스) 등의 고절연성 글라스 또는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 등으로 이루어진다.
도 20에 있어서, 화소 스위칭용 TFT(130)는 콘택트 홀(85)를 통하여 데이터선(135)에 접속된 소스영역, 주사선(131)에 게이트 절연막을 통하여 대향 배치된 채널 영역(81a') 및 콘택트 홀(88)를 통하여 화소 전극(62)에 접속된 드레인 영역을 포함하여 구성되고 있다. 데이터선(131)은 Al 등의 저저항인 금속막이나 금속실리사이드 등의 합금막 등의 차광성 또한 도전성의 박막으로 구성되어 있다. 또한, 그 위에는 콘택트 홀(85, 88)이 개방 구멍으로 된 제 2 층간절연막(114)이 형성되어 있고, 또한, 그 위에는 콘택트 홀(88)이 개방 구멍으로 된 제 3 층간절연막(117)이 형성되어 있다. 이들 제 2 및 제 3 층간절연막(114, 117)에 대해서도, 제 1 층간절연막(112)과 마찬가지로, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 고절연성 글라스 또는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 등으로 이루어진다.
화소 스위칭용 TFT(130)는 LDD구조, 오프셋 구조, 셀프 얼라인 구조 등 어느 쪽 구조의 TFT라도 된다. 또한, 싱글 게이트 구조외의, 듀얼 게이트 또는 트리플 게이트 이상으로 TFT(130)를 구성해도 된다.
(제 8 실시예)
본 발명에 관계되는 전자기기의 3가지 예를 도시한다. 본 발명의 액정장치는 여러가지 환경하에서 사용되며, 또한 저소비 전력이 필요하게 되는 휴대기기에 적합한다.
도 11a는 휴대전화이고, 본체(1101)의 전면 상부에 표시부(1102)가 설치된다. 휴대전화는, 옥내, 옥외를 막론하고 모든 환경에서 이용된다. 특히 자동차 내에서 이용되는 것이 많지만, 야간의 차내는 매우 어둡다. 따라서 휴대전화에 이용되는 표시장치는, 소비전력이 작은 반사형 표시를 메인으로, 필요에 따라서 보조광을 이용한 투과형 표시를 할 수 있는 반투과 반사형 액정장치가 바람직하다. 본 발명의 액정장치는 반사형 표시라도 투과형 표시라도 종래의 액정장치보다 밝고 콘트라스트비가 높다.
도 11b는 워치이고, 본체(1103)의 중앙에 표시부(1104)가 설치된다. 워치용도면에 있어서의 중요한 관점은 고급감이다. 본 발명의 액정장치는, 콘트라스트가 높은 것은 물론, 시차에 의한 더블 이미지가 없기 때문에, 종래의 액정장치와 비교하여 매우 고급감이 있는 표시가 얻어진다. 또한 어두움 속에서도 표시를 확인할 수가 있다.
도 11c는 휴대 정보 기기이고, 본체(1105)의 상측에 표시부(1106), 하측에 입력부(1107)가 설치된다. 종래 이러한 휴대 정보 기기에는, 반사형 모노크롬 액정 장치를 이용하는 것이 많았다. 투과형 컬러 액정 장치는, 상시 백 라이트를 이용하기 때문에 소비전력이 크고, 연속 사용 시간이 짧기 때문이다. 이러한 경우에도 본 발명과 같은 반투과 반사형 컬러 액정 장치를 이용하면, 작은 소비전력으로 컬러의 표시가 가능하고, 어두운 환경하에서는 백 라이트을 점등하여 밝음 표시가 얻어지기 때문에, 매우 이용하기 쉬운 휴대 정보 기기가 얻어진다.
본 발명에 관계되는 액정장치는, 어두운 곳 및 밝은 곳 어느 곳에서도 높은 콘트라스트의 화상표시가 가능한 각종의 표시장치로서 이용 가능하고, 또, 각종의 전자기기의 표시부를 구성하는 액정장치로서 이용 가능하다. 또한, 본 발명에 관계되는 전자기기는 이러한 액정장치를 사용하여 구성된 액정 텔레비젼, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 전자수첩, 전자계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 휴대전화, 텔레비젼 전화, POS 단말, 터치 패널 등으로서 이용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 한쪽의 측으로부터 액정층에 입사하는 광을 반투과 반사층에서 반사시켜 표시하는 반사형 표시기능과, 상기 한쪽의 측과 대향하는 다른 쪽의 측으로부터 입사하는 광을 상기 반투과 반사층을 투과시켜 표시하는 투과형 표시기능을 가지며,
    상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 것에 의해 밝음(bright) 표시상태인 제 1표시상태와, 어두운(dark) 표시상태인 제 2표시상태를 선택 가능하며,
    상기 제 2표시상태의 경우에 상기 한쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사한 광은 상기 액정층을 통과하여 반투과 반사막에서 반사되는 것에 의해 소정의 회전방향의 원편광 또는 타원편광으로 되는 액정장치에 있어서,
    상기 한쪽의 측에 배치한 제 1편광판과,
    상기 다른쪽의 측에 설치되어 있으며, 상기 다른쪽의 측으로부터 상기 반투과 반사층에 입사하는 광을 상기 소정의 회전방향의 편광광으로 하는 광학소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2표시상태의 경우에, 상기 한쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사한 광이 상기 반투과 반사층에서 반사된 때의 타원율과, 상기 다른쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사하는 광이 상기 반투과 반사층을 투과한 때의 타원율과 일치하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 것에 의해, 밝음 표시상태인 제 1표시상태, 어두운 표시상태인 제 2표시상태 및 그것들의 중간 밝기인 제 3표시상태를 선택가능한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2표시상태의 경우에, 상기 한쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사한 광은 상기 반투과 반사막에서 반사되는 것에 의해 소정의 회전방향의 원편광으로 되고,
    상기 제 1표시상태의 경우에, 상기 한쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사하는 광은 상기 반투과 반사막에서 반사되는 때에는 직선편광으로 되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자는,
    상기 다른쪽의 측에 설치된 제 2편광판과,
    상기 제 2편광판과 상기 액정측과의 사이에 설치된 위상차 판(retardation plate)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 다른쪽의 측으로부터 상기 액정층에 입사하는 광이 상기 반투과 반사층을 투과한 경우에 타원율이 0.85이상으로 되도록 상기 제 2편광판의 투과축과, 상기 위상차 판의 축 및 리타데이션 값(retardation value)을 설정하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 위상차 판은 4분의 1파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자는,
    상기 다른쪽의 측에 설치된 반사 편광판과,
    상기 반사 편광판과 상기 액정층과의 사이에 설치한 위상차 판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 다른쪽의 측으로부터 상기 액정장치에 입사하는 광이 상기 반투과 반사층을 투과한 경우에 타원율이 0.85이상으로 되도록 상기 반사편광판의 투과축과, 상기 위상차 판의 축 및 리타데이션 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 위상차 판은 4분의 1파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자는 콜레스테릭 상(cholesteric phase)을 이루는 액정 폴리머를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자의 상기 액정층과는 다른 측에 배치된 조명장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  13. 제 1기판과 상기 제 1기판에 대향배치한 제 2기판과의 사이에 액정층을 갖는 액정 셀과,
    상기 제 2기판의 상기 액정층 측의 면에 배치되어 있으며, 입사광을 소정의 반사율과 투과율로 반사 및 투과시키는 반투과 반사층과, 상기 제 2기판의 상기 액정층과는 다른 측에 배치한 조명장치와,
    상기 액정셀과 상기 조명장치와의 사이에 배치한 편광판 또는 반사 편광판과,
    상기 편광판 또는 상기 반사 편광판과 상기 액정 셀과의 사이에 배치되어 있으며, 상기 조명장치로부터 출사하여 상기 편광판 또는 반사 편광판을 통과하는 것에 의해 직선 편광으로 된 광을 원편광 또는 타원편광으로 하는 위상차 판을 구비하며,
    상기 조명장치로부터 출사하여 상기 위상차 판을 통과한 편광의 회전방향과, 어두운 표시상태인 경우에 상기 제 1기판측으로부터 입사하여 상기 반투과 반사판에서 반사된 편광의 회전방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 조명장치로부터 출사하며,상기 위상차 판을 통과한 광의 타원율이 0.85이상으로 되도록 상기 제 2편광판 또는 반사 편광판의 투과축과, 상기 위상차 판의 축 및 리타테이션 값을 설정한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 위상차 판이 적어도 1매의 4분의 1파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  16. 제 1기판과 상기 제 1기판에 대향 배치한 제 2기판과의 사이에 액정층을 갖는 액정셀과,
    상기 제 2기판의 상기 액정층 측의 면에 배치되어 있으며, 입사광을 소정의 반사율과 투과율로서 반사 및 투과시키는 반투과 반사층과,
    상기 제 2기판의 상기 액정층과는 다른 측에 배치한 조명장치와,
    상기 액정 셀과 상기 조명장치와의 사이에 배치되어 있으며, 원편광 또는 타원편광을 그 회전방향에 의해 선택적으로 반사 및 투과시키는 선택 반사층을 구비하며,
    상기 조명장치로부터 출사하여 상기 선택 반사층을 투과한 원편광 또는 타원편광의 회전방향과, 어두운 표시상태의 경우에 상기 제 1기판으로부터 입사하여 상기 반투과 반사판에서 반사된 원편광 또는 타원편광의 회전방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 선택 반사층은, 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal)의 선택반사를 이용한 선택 반사층인 것을 특징으로 하는 액정장치.
  18. 액정장치를 그 표시부로서 구비하는 전자기기에 있어서,
    제 1항 내지 제 17항중 어느 한항에 기재된 액정장치를 탑재한 전자기기.
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