KR20000017099A - 반사형 액정 표시 소자 - Google Patents

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KR20000017099A
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야마구치히사노리
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에서는 밝으면서, 고 콘트라스트, 무채색의 흑백 변화가 가능한 노멀 화이트(normal white)형의 반사형 액정 표시 소자, 및 노멀 블랙(normal black)형의 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다. 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 설치된 액정을 갖는 액정 셀과, 상기 제 2 기판측에 배치된 광 반사 부재와, 상기 제 1 기판의 외측에 설치된 편광 필름과, 상기 편광 필름과 상기 액정 셀 사이에 배치된 광학적 리타데이션(retardation) 보상 부재를 구비한다. 상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 리타데이션값 RC을 갖고, 상기 액정 셀에 실효 전압 Von을 인가하였을 때에 있어서의 액정층의 리타데이션값이 Ron일 때, 수학식 1 또는 수학식 2의 관계가 있다.
Ron+RC=(λ/4)+(λ/2)×(m)
Ron+RC=(λ/2)×(m+1)
여기서, λ는 빛의 파장이고, m은 0을 포함하는 정(正)의 정수이다.

Description

반사형 액정 표시 소자{A REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반사형 액정 표시에 관한 것이다.
액정 표시 소자는, 얇으면서, 가볍기 때문에, 휴대형 정보 단말의 디스플레이를 비롯하여 여러가지 용도에 널리 사용되고 있다. 액정 표시 소자는, 자체로는 발광하지 않고서, 빛의 투과 강도를 변화시켜 표시를 행하는 수광형 소자이기 때문에, 수 볼트의 실효 전압으로 구동할 수 있다. 따라서, 액정 표시 소자의 하측에 반사판을 구비하여, 외부광의 반사광에 의해 표시를 볼 수 있는 반사형 표시 장치는 극도의 소비 전력으로 작동 가능하다.
종래의 반사형 컬러 액정 표시 소자는, 컬러 필터를 구비한 액정 셀과, 이 액정 셀을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광 필름을 구비한다. 컬러 필터는 액정 셀의 한쪽의 기판에 마련되어 있고, 그 기판상에 컬러 필터가 형성되며, 또한, 그 위에 투명 전극이 형성된다. 이 액정 셀에 전압을 인가함으로써, 액정 분자의 배향 상태가 변화하고, 그 액정 분자의 배향의 변화를 이용함으로써, 각 컬러 필터마다 광의 투과율을 변화시켜, 컬러 표시를 행하고 있다.
한 장의 편광판의 투과율은, 최대 약 45% 정도로, 이 때, 편광 필름의 흡수축으로 평행한 편광의 투과율은 약 0%이고, 수직인 편광의 투과율은 약 90%이다. 따라서, 두 장의 편광판을 이용하는 반사형의 액정 표시 소자에 있어서는, 빛이 편광 필름을 4회 통과해 출사된다. 그 때문에, 컬러 필터의 흡수를 고려하지 않은 경우, 반사율은 (0.9)×4×50%=32.8%로 되고, 반사율은 흑백 패널이어도, 최대 약 33%로 된다.
표시를 밝게 하기 위해서, 편광 필름의 수는 액정 셀의 상측에 설치된 한 장만을 사용하고, 한 장의 편광 필름과 반사판에 의해, 액정 셀을 사이에 두는 구성이 제안되어 있다. (예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 7-146469호 공보, 일본 특허 공개 평성 제 7-84252호 공보). 이들 종래 기술의 경우, 광은 편광 필름을 2회 밖에 통과하지 않기 때문에, 컬러 필터의 흡수를 고려하지 않은 경우, 반사율은 (0.9)×2×50%=40.5%로 되고, 최대로 두 장의 편광 필름을 이용한 구성에 대하여, 반사율은 최대 약 23.5% 향상한다.
또한, 종래 기술에서의 일본 특허 공개 평성 제 6-308481호 공보는, 컬러 필터를 이용하지 않고, 액정 셀의 트위스트(twist) 배향한 네마틱 액정층의 복굴절과 편광 필름에 의해서 착색 표시를 행하는 반사형 컬러 액정 표시 장치를 개시하고 있다.
또한, 일본 특허 공개 평성 제 6-175125호 공보, 및 일본 특허 공개 평성 제 6-301006호 공보는, 액정층과 위상차 필름의 복굴절을 이용하는 컬러 액정 표시 장치를 개시하고 있다.
그러나, 이들 종래의 액정 표시 장치는 하기와 같은 과제를 갖는다.
두 장의 편광 필름을 이용하는 반사형 액정 표시 소자는, 이 소자에 컬러 필터를 이용하여 컬러 표시를 행하는 경우에, 충분한 밝기를 얻을 수 있을 만큼의 반사율을 확보할 수 없다고 하는 과제를 갖는다.
또한, 한 장의 편광 필름을 이용하는 반사형 액정 표시 소자는, 이 소자에 컬러 필터를 이용함으로써 컬러 표시를 행하고, 반사율을 높게 하여 밝기를 확보하는 구성이다. 이 종래의 구성에 있어서는, 흑백의 무채색 표시가 곤란하고, 특히, 반사율이 낮아, 무채색인 흑색(黑色)의 표시가 곤란하다고 하는 과제를 갖고 있었다.
또한, 컬러 필터를 이용하지 않고서 액정 셀의 트위스트 배향한 네마틱 액정층의 복굴절과 편광 필름에 따라서 착색 표시를 행하는 반사형 액정 표시 소자, 및 액정층과 위상차 필름의 복굴절을 이용하는 컬러 액정 표시 소자의 경우, 두 장의 편광 필름을 이용하여도 실용적인 밝기를 얻을 수 있을 만큼의 반사율을 확보할 수 있지만, 그러나, 컬러 필터가 구성되지 않고, 복굴절의 착색을 이용한 컬러 표시이기 때문에, 16 계조, 4096색 표시 또는 64 계조 풀 컬러(full color) 표시 등의 다계조·다색 표시가 원리적으로 어렵고, 또한, 색 순도·색 재현 범위도 좁다라고 하는 과제를 갖고 있었다.
또한, 흑백 표시 모드의 반사형 액정 표시 소자는, 편광 필름을 두 장 이용하는 구성에 있어서도, 높은 백색의 반사율이 얻어지지 않는다고 하는 과제를 가지고 있었다.
본 발명은 백색 표시가 밝으면서, 높은 콘트라스트가 얻어져, 무채색의 흑백 표시가 가능한, 반사형 액정 표시 소자를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 반사형 액정 표시 소자의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 반사형 액정 표시 소자의 반사율과 인가 전압의 관계를 나타내는 특성도,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 반사형 액정 표시 소자의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 2의 반사형 액정 표시 소자의 반사율과 인가 전압의 관계를 나타내는 특성도,
도 5는 본 발명의 실시예 3의 반사형 액정 표시 소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예 4의 반사형 액정 표시 소자의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 4, 7, 8 : 액정 셀 10, 30, 50, 60 : 편광 필름
11, 31, 51, 61 : 고분자 필름(광학 보상 부재)
12, 62 : 산란 필름층 13, 33, 53, 63 : 상측 투명 기판
14, 34, 54, 64 : 컬러 필터층
15a, 15b, 35a, 35b, 55a, 55b, 65a, 65b : 배향층
16, 36, 56, 66 : 투명 전극 17, 37, 57, 67 : 액정층
18, 38, 68 : 금속 반사 전극(광 반사 수단)
19, 39, 69 : 하측 기판 52 : 확산 반사판
59 : 하측 투명 기판 70 : 게이트 전극
71 : 소스선 72 : TFT 소자
73 : 드레인 전극 74 : 평탄화막
75 : 콘택트 홀
본 발명의 반사형 액정 표시 장치는, 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 설치된 액정을 갖는 액정 셀과, 상기 제 2 기판측에 배치된 광 반사 부재와, 상기 제 1 기판의 외측에 설치된 편광 필름과, 상기 편광 필름과 상기 액정 셀 사이에 배치된 광학적 리타데이션(retardation) 보상 부재를 구비한다.
상기 광학적 리타데이션 보상 부재는, 리타데이션값 RC을 갖고, 상기 액정 셀에 실효 전압 Von을 인가하였을 때에 있어서의 액정층의 리타데이션값이 Ron일 때, 수학식 1 또는 수학식 2의 관계가 있다.
(수학식 1)
Ron+RC=(λ/4)+(λ/2)×(m)
(수학식 2)
Ron+RC=(λ/2)×(m+1)
여기서, λ는 빛의 파장이고, m은 0을 포함하는 정의 정수이다.
이 구성에 의해, 백색 표시가 밝으면서, 높은 콘트라스트가 얻어진다. 또한, 무채색의 흑백 표시가 가능한 반사형 액정 표시 장치가 얻어진다.
본 발명의 제 1 번째 반사형 액정 표시 소자는, 한 쌍의 기판 사이에 액정을 봉입한 액정 셀과, 이 액정 셀 한쪽의 기판측에 배치된 편광 필름과, 이 편광 필름과 액정 셀 사이에 배치된 리타데이션값 RC를 갖는 광학 보상 부재와, 다른쪽의 기판측에 배치된 광 반사 수단을 구비한다.
특히 바람직하게는, 상기 액정 셀에 실효 전압 Von을 인가하였을 때의 액정층의 리타데이션값을 Ron으로 하였을 때, 실질적으로 수학식 1 또는 수학식 2를 만족한다.
(수학식 1)
Ron+RC=(λ/4)+(λ/2)×(m)
(수학식 2)
Ron+RC=(λ/2)×(m+1)
여기서, m은 0을 포함하는 정의 정수이고, λ는 빛의 파장이다. 리타데이션값은 다음과 같이 정의된다. 소자의 두께를 「d」, 소자 매질내를 보다 느리게 진행하는 진동 성분에 대한 굴절율을 「Ns」, 보다 빠르게 진행하는 진동 성분에 대한 굴절율을 「Nf」로 할 때, Ns〉Nf이다. 각각의 성분에 대한 광은 길이는, 「Ns·d」 및, 「Nf·d」로 되고, 광로의 길이차는 「(Ns-Nf)·d」로 되며, 위상 변화의 차는 「2π(Ns-Nf)d/λ」이다. 이 두 성분의 위상 변화의 차가 위상자(位相子)의 리타데이션값이라고 정의된다.
이러한 구성에 의해, 밝으면서, 무채색의 흑백 변화가 가능한 노멀 블랙형의 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다. 수학식 1 또는 수학식 2가 만족되지 않는 구성의 경우, 상기의 효과가 약간 뒤떨어진다.
특히 바람직하게는, 액정이 정의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정이고, Ron의 값이
10nm〈Ron≤50nm
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 양호한 특성이 얻어진다. Ron이 상기의 범위 이외의 경우, 콘트라스트가 약간 뒤떨어진다.
특히 바람직하게는, 상기 Ron의 값이 특히,
20nm〈Ron≤40nm
의 관계를 만족한다. 이 구성에 의해, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 양호한 특성이 얻어진다.
특히 바람직하게는, 액정이 부(負)의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정으로, 상기 Ron의 값이
220nm〈Ron≤260nm
의 관계를 만족한다. 이 구성에 의해, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 양호한 특성이 얻어진다. Ron이 상기의 범위 이외의 경우, 콘트라사트가 약간 뒤떨어진다.
특히 바람직하게는, 상기 Ron의 값이, 230nm〈Ron≤250nm의 관계를 만족한다. 이 구성에 의해, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 양호한 특성이 얻어진다.
특히 바람직하게는, 상기 광학 보상 부재가 한 장 또는 복수매의 광학 보상 부재를 갖는 고분자 필름이다. 이 고분자 필름이, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리슬루폰, 폴리비닐알콜 또는, 가시광 영역에 있어서의 굴절율 이방성의 파장 분산이 작은 부재에 의해 구성된다. 굴절율 이방성의 파장 분산이 작은 부재로서는, 폴리카보네이트 보다도 작은 굴절율 이방성의 파장 분산을 갖는 부재가 바람직하다. 이 구성에 의해, 보다 양호한 특성을 갖는 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다.
특히 바람직하게는, 상기 고분자 필름의 Z 계수 QZ는, 약 0.3∼약 1.0의 범위이다. 이 구성에 의해, 시각(視角)에 의한 반사율 변화가 적다고 하는 특징을 갖는 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다. 단, nx, ny, nz는 필름면의 법선 방향을 z축으로서 정하는 공간 좌표계(x, y, z)에 있어서의 각 축 방향의 굴절율이고, nx는 지연(遲延)상축 방향의 굴절율이며, ny는 진행(進行)상축 방향의 굴절율이다. 상기 QZ는 QZ=(nx-nz)/(nx-ny)에 의해 나타내어지는 계수이다.
특히 바람직하게는, 상기 액정 셀은 0°∼약 90°의 트위스트 각도를 갖는 트위스트 네마틱 액정 셀, 호모지니어스 액정 셀, 호메오토로피크 액정 셀, 하이브리드 얼라이먼트 네마틱 액정 셀이다. 이 구성에 의해, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 양호한 특성이 얻어진다. 트위스트각이 상기 범위 이외의 경우, 콘트라스트가 약간 뒤떨어진다.
특히 바람직하게는, 상기 트위스트 각도가 약 60°∼약 70°이다. 이 구성에 의해, 보다 양호한 특성이 얻어진다.
또한, 특히 바람직하게는, 상기 한쪽 기판측에 산란 필름이 배치된다. 이 구성에 의해 패널의 주위광이 집광되어, 밝은 표시가 얻어진다. 이 산란 필름은 고분자 필름과 한쪽 기판 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 표시 화상의 흐림이 억제된다. 또한, 이 산란 필름은 전방 산란 필름인 것이 바람직하다. 전방 산란 필름으로서는, 후방 산란 특성이 거의 인지되지 않은 강한 전방 산란 특성을 갖는 필름이 바람직하다.
또한, 특히 바람직하게는, 상기 광 반사 수단이 알루미늄 및 은으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 갖는다. 또는, 상기 광 반사 수단이 상기 다른쪽 기판측의 전극을 겸하는 금속 전극이다.
특히 바람직하게는, 상기의 산란 필름을 구비한 액정 표시 소자의 경우에, 상기 금속 전극은 경면 형상의 표면을 갖는다. 이 구성에 의해, 액정 배향의 흐트러짐이 적고, 자연스러운 시인성(視認性)을 갖는 액정 표시 소자가 얻어진다. 한편, 산란 필름을 이용하지 않은 반사형 액정 표시 소자의 경우에는, 금속 전극은 산란막을 갖는 구성, 또는 금속 전극 자체가 확산 반사성을 갖는 구성이 바람직하다. 확산 반사성을 갖는 금속 전극으로서는, 예를 들어, 평균 경사각이 약 3°∼약 12°로 되도록, 표면에 요철을 부여하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 자연스러운 시인 특성을 갖는 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다.
또한, 상기의 다른쪽 기판이 투명 기판이고, 확산 반사판 등의 광 반사 수단이 이 투명 기판의 외측에 배치되었던 구성을 갖는 반사형 액정 표시 소자가 가능하다. 다른쪽 기판으로서는, 투명 전극이 이용된다. 이러한 구성을 채용하는 경우에는, 투명 기판과 확산 반사판 사이에 공기층을 개재시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 확산 효과를 보다 크게 할 수 있다.
또한, 특히 바람직하게는, 컬러 필터를 배치한 반사형 컬러 액정 표시 소자도 가능하다. 이 구성에 의해, 백색에서 흑색까지 무채색으로 변화하기 때문에, 예를 들어, 64 계조의 풀 컬러 표시가 가능해진다.
또한, 컬러 필터를 배치하지 않고서 흑백 모드의 액정 표시 소자도 가능하다. 이 구성에 의해, 특히 높은 백색 표시의 반사율에 의해, 밝은 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다.
또한, 특히 바람직하게는, 상기 다른쪽 기판측에 비선형 소자가 배치된다. 이 구성에 의해, 매트릭스 형상으로 배치된 TFT 등의 비선형 소자에 의해 구동되는 액티브 매트릭스형의 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다. 이 경우, 절연성의 평탄화막이 상기 비선형 소자상에 형성되고, 콘택트 홀이 이 평탄화막에 형성된다. 콘택트 홀을 통해 상기 비선형 소자와 상기 다른쪽 기판측의 전극이 도통되고 있다. 이 구성에 의해, 높은 개구율을 갖는 액티브 구동이 가능해져, 높은 반사율을 갖는 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
이하에, 본 발명의 전형적 실시예를, 도면을 참조하면서 설명한다.
(전형적 실시예 1)
도 1은 본 발명의 하나의 실시예 1의 반사형 액정 표시 소자의 단면도를 도시한다. 액정 셀(1)은 상측 투명 기판(13)과, 컬러 필터층(14)과, 투명 전극(16)과, 제 1 배향층(15a)과, 액정층(17)과, 제 2 배향층(15b)과, 금속 반사 전극(18)과, 하측 기판(19)을 갖는다. 산란 필름층(12)과 고분자 필름(11)과 편광 필름층(10)이, 액정 셀의 외측에 설치되어 있다.
상측 투명 기판(13) 및 하측 기판(19)으로서는, 무알칼리 유리 기판(예컨대 1737:코닝사제)이 사용된다. 상측 투명 기판(13)상에, 컬러 필터층(14)이 포토 리소그래피에 의해 형성되고, 그 컬러 필터층(14)은 띠 형상으로 배열된 적색, 녹색, 청색을 갖는다. 빨강, 초록, 파랑 각각의 색은, 안료를 분산한 재료에 의해 형성된다. 그 위에, 화소 전극으로서의 투명 전극(16)이 형성된다. 투명 전극(16)은 인디움석 옥사이드에 의해 형성된다. 하측 기판(19)상에 금속 반사 전극(18)이 형성된다. 금속 반사 전극(18)은 증착된 약 300nm 두께의 티탄과, 그 티탄상에 증착된 약 200nm 두께의 알루미늄을 갖고, 경면 반사형을 갖는다.
제 1 배향층(15a)이 투명 전극(16)상에 형성되어 있다. 제 2 배향층(15b)이 금속 반사 전극(18)상에 형성되어 있다. 5중량%의 폴리이미드를 용해한 γ-부틸올락톤 용액을 인쇄하는 공정과, 250℃에서 경화하는 공정과, 소정의 트위스트각을 실현하도록 레이온포를 이용한 회전 연마법에 의해 배향 처리를 행하는 공정에 의해, 이들 배향층(15a, 15b)이 형성된다.
다음 공정에 의해, 액정 셀(1)이 제작되었다.
(a) 상측 투명 기판(13)상의 주변부에 소정의 직경을 갖는 유리 화이버 약 1.0중량%를 혼입한 열경화성 밀봉 수지(예컨대 스트랙트 본드:미쓰이도아쓰 화학회사 제품)를 인쇄하는 공정,
(b) 하측 기판(19)상에 소정의 직경을 갖는 수지 비즈를 100∼200개/mm2의 비율로 살포하는 공정,
(c) 상측 투명 기판(13)과 하측 기판(19)을 서로 접합하고, 그리고, 150℃에서 밀봉 수지를 경화하는 공정,
(e) 상측 투명 기판(13)과 하측 기판(19) 사이에, 약 0.08의 굴절율 이방성 ΔnLC를 갖는 불소 에스테르계 네마틱 액정과 카이랄 액정의 혼합 액정을 진공 주입하는 공정(이 혼합 액정은 80μm의 카이랄 피치를 갖도록 조정됨),
(f) 자외선 경화성 수지에 의해 밀봉하고, 그리고, 자외선광의 조사에 의해 그 자외선 경화성 수지를 경화하는 공정.
이와 같이 형성된 액정 셀의 상측 투명 기판(13)상에, 산란 필름층(12)으로서의 등방성의 전방 산란 필름이 첨부되었다. 지연상축이 소정의 각도로 되도록, 고분자 필름(11)이 산란 필름층(12)상에 첨부되었다. 흡수축이 소정의 각도를 이루도록, 편광 필름(10)이 고분자 필름(11)상에 첨부된다. 편광 필름(10)으로서는, 안티글레어(AG)와 안티리플렉션(AR) 처리를 실시한 뉴트럴 회색의 편광 필름(스미토모 화학 공업회사 제품 SQ-1852AP)가 사용되었다.
액정 셀에 실효 전압 Von=5V를 인가하였을 때의 액정의 리타데이션값 Ron이 40nm이고, 가시 영역(약 380nm에서 약 780nm까지의 범위)의 광의 중심 파장 λ가 550nm일 때, Ron+RC=λ/4의 조건식을 만족하도록, 고분자 필름의 리타데이션값 RC를 결정하였다. 즉, Rc=λ/4-Ron=550/4-40=138-40=98이다. 이 고분자 필름의 리타데이션값 RC는 98nm로 하였다. 이 구성에 있어서, 높은 콘트라스트를 갖는 노멀 화이트 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
특히, 이 고분자 필름이 폴리비닐알콜 또는 작은 굴절율 이방성의 파장 분산을 갖는 부재인 구성이 바람직하다. 이 구성에 의해, 무채색의 흑백 표시와, 높은 콘트라스트를 갖는 노멀 화이트 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
또한, 액정의 층 두께(dLC)가 3.0μm이고, (ΔnLC·dLC)가 0.24μm이며, 고분자 필름이 Z 계수(QZ) 0.5를 갖는 두 장의 폴리카보네이트 필름이다. 이 때, 편광 필름측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 RF1로 하고, 액정 셀측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 RF2로 하였다.
이 때, 액정 셀에 실효 전압 Von= 5V를 인가하였을 때에 있어서의 액정의 리타데이션값(Ron)이 40nm이고, 앞에 기재된 조건인 Ron+RC=λ/4의 조건식을 만족하도록, 고분자 필름의 리타데이션값 RC(RF1, RF2)를 구하였다. 그 결과에 근거하여, RF1=0.235μm, RF2=0.138μm로 하였다. 이들 값은 실측과 계산과의 양쪽의 결과로부터 결정하였다. 기판면내의 기준선은 한쪽 기판상에 가장 근접하고 있는 액정 분자의 방향과 다른쪽 기판상에 가장 근접하고 있는 액정 분자의 방향이 이루는 각 중 큰 쪽의 각의 이등분선이라고 정하였다. 한쪽 기판측에서 보아 네마틱 액정이 한쪽 기판측으로부터 다른쪽 기판측에 걸쳐 트위스트하여 가는 방향을 정(正)으로서 정하였다. 기준선과 편광 필름의 흡수축의 방향이 이루는 각을 φP, 기준선과 편광 필름측의 폴리카보네이트 필름의 지연상축의 방향이 이루는 각도를 φF1, 기준선과 액정 셀측의 폴리카보네이트 필름의 지연상축의 방향이 이루는 각도를 φF2로 하였다. 또한, 트위스트 각도를 ΩLC로 하였다. 이러한 상태에 있어서, ΩLC=63.0°, P=105.0°, φF1=175.0°, φF2=114.0°일 때, 높은 콘트라스트를 갖는 노멀 화이트 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
본 실시예에 있어서는, 이 조건으로 광학 특성을 측정하였다. 또, 반사율의 측정은 완전 확산 광원에 대하여 측정하였다.
도 2는 본 실시예의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 반사율과 인가 전압의 관계를 나타내는 특성도이다. 정면 특성에 있어서, 백색의 Y값 환산의 반사율은 20.3%이고, 콘트라스트는 21.2이었다. 또한, 흑색에서부터 백색까지 무채색으로 변화하기 때문에, 64 콘트라스트 풀 컬러의 표시가 가능한 것도 확인할 수 있었다.
또한, 상기의 구성으로부터 컬러 필터층(14)을 제외한 반사형 액정 표시 소자를 제작하였다. 그 결과, 정면 특성에 있어서, 콘트라스트는 22.3이고, 백색의 Y 값 환산의 반사율은 36.7%이었다.
또한, 액정의 트위스트 각(ΩLC)을 변화시키었을 때의 특성을 조사하였다. 그 결과, 상기의 실시예 1의 구성에 있어서, 트위스트 각이 약 45°∼ 약 90°범위일 때, 양호한 특성이 얻어졌다. 그리고, 트위스트 각(ΩLC)이 약 0°∼약 60°범위일 때, 특히, 양호한 특성이 얻어졌다.
상기의 구성은, 액정 셀로서 트위스티드 네마틱 액정 셀을 사용하고 있다. 이러한 구성에 한정되는 일 없이, 액정 셀이 호모지니어스 액정 셀인 구성도 가능하다. 예를 들어, 고분자 필름으로서, 폴리비닐알콜을 이용하고, 리타데이션값(RF)이 105nm인 구성이 가능하다. 또한, 액정 셀이 하이브리드 얼라이먼트 네마틱 액정 셀인 구성도 가능하다. 예를 들어, 고분자 필름으로서 폴리비닐알콜을 이용하고, 리타데이션값(RF)이 110nm인 구성도 가능하다. 이러한 구성에 있어서도, 트위스티드 네마틱 액정과 마찬가지로 양호한 특성이 얻어진다.
또한, 상기의 구성에 있어서는, 산란 필름층(12)이 고분자 필름(11)과 상측 투명 기판(13) 사이에 배치되어 있지만, 이러한 구성에 한정되는 일 없이, 예를 들어, 산란 필름층(12)이 편광 필름(10)상에 배치된 구성, 및 산란 필름층(12)이 편광 필름(10)과 고분자 필름(11) 사이에 배치된 구성도 가능하다. 이러한 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지의 양호한 특성이 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서는, 고분자 필름으로서, 폴리카보네이트가 사용되었지만, 이것에 한정되는 일 없이, 고분자 필름으로서, 예를 들어, 폴리아릴레이트, 폴리슬루폰, 또는 폴리비닐알콜와 같은, 굴절율 이방성의 파장 분산이 작은 부재를 사용할 수 있다. 이러한 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지로 양호한 효과가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서는, 반사 전극으로서, 알루미늄을 구성 요소로서 포함하는 금속 반사 전극이 사용되었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 반사 전극으로서, 예를 들어, 은을 구성 요소로서 포함하는 금속 반사 전극을 사용할 수 있다. 이러한 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지로 양호한 효과가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서, 고분자 필름의 리타데이션값 RC가 수학식 1을 만족하지 않은 구성을 갖는 액정 표시 장치의 경우, 상기의 효과가 약간 뒤떨어졌다.
(전형적 실시예 2)
본 발명의 전형적 실시예 2의 반사형 액정 표시 소자의 단면도가 도 3에 도시된다.
액정 셀(3)은 상측 투명 기판(33)과, 컬러 필터층(34)과, 투명 전극(36)과, 제 1 배향층(35a)과, 액정층(37)과, 제 2 배향층(35b)과, 금속 반사 전극(38)과, 하측 기판(39)을 갖는다. 고분자 필름(31)과 편광 필름층(30)이 액정 셀(3)의 외측에 설치되어 있다. 또, 본 실시예 2의 표시 장치는 실시예 1에 비해서, 산란 필름층을 형성하지 않는다.
상측 투명 기판(33) 및 하측 기판(39)으로서는, 무알칼리 유리 기판(예컨대 1737:코닝사제)이 사용된다. 상측 투명 기판(33)상에 컬러 필터층(34)이 포토리소그래피에 의해 형성되고, 그 컬러 필터층(34)은 띠 형상으로 배열된 적색, 녹색, 청색을 갖는다. 빨강, 초록, 파랑 각각의 색은 안료를 분산한 재료에 의해 형성된다. 그 위에, 화소 전극으로서의 투명 전극(36)이 형성된다. 투명 전극(36)은 인디움석 옥사이드에 의해 형성된다. 하측 기판(39)상에 금속 반사 전극(38)이 형성된다. 금속 반사 전극(38)은 증착된 약 300nm 두께의 티탄과, 그 티탄상에 증착된 약 200nm 두께의 알루미늄을 갖는다. 그 금속 반사 전극(38)은 평균 경사각 3°∼12°로 되도록 거친 표면을 갖는 확산(산란) 반사형의 금속 반사 전극(38)이다.
제 1 배향층(35a)이 투명 전극(36)상에 형성된다. 제 2 배향층(35b)이 금속 반사 전극(38)상에 형성된다. 5중량%의 폴리이미드를 용해한 γ-부틸올락톤 용액을 인쇄하는 공정과, 250℃에서 경화하는 공정과, 소정의 트위스트 각을 실현하도록 레이온포를 이용한 회전 연마법에 의해 배향 처리를 행하는 공정에 의해, 이들 배향층(35a, 35b)이 형성된다.
그리고, 다음 공정에 의해, 액정 셀(1)을 제작하였다.
(a) 상측 투명 기판(33)상의 주변부에 소정의 직경을 갖는 유리 화이버 약 1.0중량%를 혼입한 열경화성 밀봉 수지(예컨대 스트랙트 본드:미쓰이도아쓰 화학회사 제품)를 인쇄하는 공정,
(b) 하측 기판(39)상에 소정의 직경을 갖는 수지 비즈를 100∼200개/mm2의 비율로 살포하는 공정,
(c) 상측 투명 기판(33)과 하측 기판(39)을 서로 접합하고, 그리고, 150℃에서 밀봉 수지를 경화하는 공정,
(e) 상측 투명 기판(33)과 하측 기판(39) 사이에, 약 0.08의 굴절율 이방성 ΔnLC를 갖는 불소 에스테르계 네마틱 액정과 카이랄 액정의 혼합 액정을 진공 주입하는 공정(이 혼합 액정은 80μm의 카이랄 피치를 갖도록 조정됨),
(f) 자외선 경화성 수지에 의해 밀봉하고, 그리고, 자외선광의 조사에 의해 그 자외선 경화성 수지를 경화하는 공정.
이와 같이 형성된 액정 셀의 상측 투명 기판(33)상에, 지연상축이 소정의 각도로 되도록, 고분자 필름(31)이 첨부된다. 또한, 흡수축이 소정의 각도로 되도록, 편광 필름(30)이 고분자 필름(31)상에 첨부된다. 편광 필름(30)으로서는, 안티글레어(AG)와 안티리플렉션(AR) 처리를 실시한 뉴트럴 회색의 편광 필름(스미토모 화학 공업회사 제품 SQ-1852AP)이 사용된다.
액정의 층 두께(dLC)가 3.0μm이고, (ΔnLC·dLC)가 0.24μm이며, 고분자 필름이 Z 계수(QZ) 0.5를 갖는 한 장의 폴리비닐알콜 필름이다. 액정 셀에 실효 전압(Von) 5V를 인가하였을 때의 액정의 리타데이션값(Ron)이 40nm로, 앞에 기재된 조건 Ron+RC=λ/2의 조건식을 만족하도록, 고분자 필름의 리타데이션값(RC=RF)을 구하였다. 그 결과, 이 고분자 필름의 리타데이션(RF)은 235nm로 하였다. 이 때, 폴리비닐알콜 필름의 리타데이션값을 (RF)로 하고, 기준선과 폴리비닐알콜 필름의 지연상축의 방향이 이루는 각도를 (φF)로 하였다. 트위스트 각도(ΩLC)를 63.0°로 하였다. 이러한 상태에 있어서, φP= 45.0°, φF= 90.0°일 때, 높은 콘트라스트의 노멀 블랙 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
본 실시예에 있어서는, 이 조건으로 광학 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 또, 반사율의 측정은 완전 확산 광원에 대하여 측정하였다. 이 구성시, 높은 콘트라스트의 노멀 블랙 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
도 4는 본 실시예의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 반사율과 인가 전압의 관계를 나타내는 특성도이다. 정면 특성에 있어서, 백색의 Y값 환산의 반사율은 약 20.1%이고, 콘트라스트는 약 22.3이었다. 또한, 흑색에서부터 백색까지 무채색으로 변화하기 때문에, 64 콘트라스트 풀 컬러의 표시가 가능한 것도 확인할 수 있었다.
또한, 상기 구성중에서 컬러 필터층(34)을 제외한 반사형 액정 표시 소자를 제작하였다. 그 결과, 정면 특성에 있어서, 콘트라스트가 약 23.1이고, 백색의 Y값 환산의 반사율이 35.2%이었다.
또한, 액정의 트위스트 각(ΩLC)을 변화시키었을 때의 특성을 조사하였다. 그 결과, 트위스트 각이 45°∼90°범위내에 있어서, 양호한 특성이 얻어졌다. 그리고, 트위스트 각(ΩLC)이 60°∼65°인 경우, 특히 양호한 특성이 얻어졌다.
또한, 이상의 구성에 있어서, 액정 셀로서 트위스티드 네마틱 액정 셀이 사용되었지만, 이것에 한정되는 일 없이, 다음 구성이 가능하다.
(a) 액정 셀이 호모지니어스 액정 셀인 경우, 예를 들어 고분자 필름으로서 폴리비닐알콜 필름을 이용하고, 리타데이션값(RF)이 240nm인 경우,
(b) 액정 셀이 하이브리드 얼라이먼트 네마틱 액정 셀인 경우, 고분자 필름으로서 폴리비닐알콜 필름을 이용하고, 리타데이션값(RF)이 245nm인 경우,
(c) 액정 셀이 호메오토로피크 액정 셀인 경우, 고분자 필름으로서 폴리비닐알콜 필름을 이용하고, 리타데이션값(RF)이 40nm인 경우.
이러한 구성을 갖는 표시 장치는, 트위스트 네마틱 액정 셀과 동일한 양호한 특성을 갖는다.
또, 본 실시예에 있어서, 고분자 필름으로서 폴리비닐알콜을 사용하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 고분자 필름으로서, 폴리아릴레이트, 폴리슬루폰, 폴리카보네이트와 같은, 굴절율 이방성의 파장 분산이 작은 부재를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서는, 반사 전극으로서, 알루미늄을 구성 요소로서 포함하는 금속 반사 전극을 이용하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 반사 전극으로서, 예를 들어, 은을 구성 요소로서 포함하는 금속 반사 전극을 사용할 수 있다. 이러한 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서, 고분자 필름의 리타데이션값 RC가 수학식 2를 만족하지 않은 구성을 갖는 액정 표시 장치의 경우, 상기의 효과가 약간 뒤떨어졌다.
(전형적 실시예 3)
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 반사형 액정 표시 소자의 단면도를 도시한다.
액정 셀(5)은 상측 투명 기판(53)과, 컬러 필터층(54)과, 투명 전극(56)과, 제 1 배향층(55a)과, 액정층(57)과, 제 2 배향층(55b)과, 금속 반사 전극(58)과, 하측 기판(59)을 갖는다. 고분자 필름(51)과 편광 필름층(50)이 액정 셀(5)의 외측에 설치되어 있다. 확산 반사판(52)이 하측 투명 기판(59)의 하측에 설치되어 있다. 또, 본 실시예 3의 표시 장치는, 실시예 2에 비해서, 확산 반사판(52)을 갖는다.
상측 투명 기판(53) 및 하측 투명 기판(59)으로서, 무알칼리 유리 기판(예컨대 1737:코닝사제)이 사용된다. 상측 투명 기판(53)상에, 컬러 필터층(54)이 적색, 녹색, 청색의 띠 배열로, 포토리소그래피에 의해 형성된다. 적색, 녹색, 청색 각각의 색은, 안료를 분산한 형태를 갖는다.
컬러 필터층(54)상에, 화소 전극으로서의 제 1 투명 전극(56)이 설치된다. 하측 투명 기판(59)상에 제 2 투명 전극(58)이 설치된다. 이들 투명 전극(56, 58)은, 인디움석 옥사이드에 의해 형성된다. 이들 제 1 투명 전극(56)과 제 2 투명 전극(58) 각각의 전극상에, 5중량% 폴리이미드를 포함하는 γ-부틸올락톤 용액이 인쇄되고, 그 도포물이 250℃에서 경화된다. 그 후, 형성된 폴리이미드층이 소정의 트위스트 각을 실현하도록, 레이온포를 이용한 회전 연마법에 의해 배향 처리가 행해진다. 이렇게 하여, 제 1 배향층(55a)과 제 2 배향층(55b)이 형성되었다.
상측 투명 기판(53)상의 주변부에, 소정의 직경을 갖는 유리 화이버 1.0중량%를 혼입한 열경화성 밀봉 수지(예컨대, 스트랙트 본드:미쓰이도아쓰 화학회사 제품)가 인쇄되었다. 하측 기판(59)상에, 소정의 지름을 갖는 수지 비즈가 100∼200개/mm2의 비율로 살포되었다. 그 후, 상측 투명 기판(53)과 하측 기판(59)을 서로 접합하고, 그리고, 150℃에서 밀봉 수지가 경화되었다. 그 후, 상측 투명 기판(53)과 하측 기판(59) 사이에, 0.08의 굴절율 이방성(ΔnLC)을 갖는 불소 에스테르계 네마틱 액정과 카이랄 액정을 섞은 혼합 액정이 주입되었다. 이 경우, 이 혼합 액정은 80μm의 카이랄 피치를 갖도록 조정되었다. 그 후, 그 주입구가 자외선 경화성 수지에 의해 밀봉되고, 그 자외선 경화성 수지가 자외선광의 조사에 의해 경화되었다.
이렇게 하여 형성된 액정 셀의 상측 투명 기판(53)상에, 고분자 필름(51)이 지연상축의 소정의 각도로 되도록 첨부되었다. 또한, 그 고분자 필름(51)상에 편광 필름(50)이 흡수축 또는 투과축 방향의 소정의 각도를 이루도록 첨부되었다. 그 편광 필름(50)으로서는, 뉴트럴 회색의 편광 필름(스미토모 화학 공업회사 제품 SQ-1852AP)에 안티글레어(AG) 및 안티리플렉션(AR) 처리를 실시한 필름이 사용되었다.
확산 반사판(52)으로서의 은의 확산 반사판이 하측 투명 기판(59)하에 설치되었다.
액정의 층 두께(dLC)는 3.0μm이고, (ΔnLC·dLC)가 0.24μm이며, 고분자 필름은 Z 계수(QZ) 0.5를 갖는 두 장의 폴리카보네이트 필름이다. 이 때, 편광 필름측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 (RF)로 하고, 액정 셀측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 (RF2)로 하였다.
이 때, 액정 셀에 실효 전압 Von=5V를 인가하였을 때에 있어서의 액정의 리타데이션값(Ron)이 40nm이고, 앞에 기재된 조건(Ron+RC=λ/4)의 조건식을 만족하도록, 고분자 필름의 리타데이션값 RC(RF1, RF2)를 구하였다. 그 결과에 근거하여, RF1=0.235μm, RF2=0.138μm로 하였다. 또한, 트위스트 각도를 (ΩLC)로 하였다. 이러한 상태에 있어서, ΩLC=63.0°, φP=105.0°, φF1=175.0°, φF2=114.0°일 때, 높은 콘트라스트를 갖는 노멀 화이트 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다. 본 실시예에 있어서, 이 조건으로, 광학 특성을 측정한 결과가 나타내어진다. 또, 반사율의 측정은 완전 확산 광원에 대하여 측정하였다.
정면 특성에 있어서, 백색의 Y값 환산의 반사율은 약 19.5%이고, 콘트라스트는 약 19.1이었다. 또한, 흑색에서부터 백색까지 무채색으로 변화하기 때문에, 64 콘트라스트 풀 컬러의 표시가 가능한 것도 확인할 수 있었다.
또한, 상기의 구성에 있어서, 컬러 필터층(54)을 제외한 반사형 액정 표시 소자를 제작하였다. 그 결과, 정면 특성에 있어서, 콘트라스트가 약 20.1이고, 백색의 Y값 환산의 반사율이 약 33.5%이었다.
또한, 확산 반사판(52)이 하측 투명 기판(59)하에 설치될 때에, 완전히 점착제에 의해 접착하는 일 없이, 확산 반사판(52)이 하측 투명 기판(59) 사이에 공기층이 존재하는 경우, 수지의 굴절율 1.6과 공기의 굴절율 1.0과의 차에 의해서, 확산 효과가 확대되어, 그 결과, 보다 자연스러운 시각 특성이 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서는, 확산 반사판으로서 은이 이용되었지만, 이것에 한정되는 일 없이, 확산 반사판이 알루미늄에 의해 제작된 구성도 가능하다. 이 구성에 있어서도, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서, 고분자 필름의 리타데이션값 RC가 수학식 1을 만족하지 않은 구성을 갖는 액정 표시 장치의 경우, 상기의 효과가 약간 뒤떨어졌다.
(전형적 실시예 4)
도 6은 다른 실시예의 반사형 액정 표시 소자의 단면도이다.
액정 셀(6)은 상측 투명 기판(63)과, 컬러 필터층(64)과, 투명 전극(66)과, 제 1 배향층(65a)과, 액정층(67)과, 제 2 배향층(65b)과, 금속 반사 전극(68)과, 하측 기판(69)과, 박막 트랜지스터 소자(TFT)(72)와, 평탄화막(74)을 갖는다. 박막 트랜지스터 소자(72)는 게이트 전극(70)과, 소스 전극(71)과, 드레인 전극(73)을 갖는다. 콘택트 홀(75)이 금속 반사 전극(68)에 형성되어 있다. 박막 트랜지스터 소자(72)는 비선형 스위칭 소자(비선형 소자)(72)로서의 역할을 갖는다. 산란 필름층(62)과 고분자 필름(61)과 편광 필름층(60)이 액정 셀(6)의 외측에 설치되어 있다.
전형적 실시예 1 또는 실시예 2와 상이한 구성은, 금속 반사 전극 기판(68)이 콘택트 홀(75)을 거쳐서, 평탄화막(74) 아래의 비선형 스위칭 소자(72)에 도통하고 있다고 하는 구성이다. 이와 같이, 본 실시예의 표시 장치는 액티브 구동할 수 있는 반사형 액정 표시 장치이다.
상측 투명 기판(63) 및 하측 투명 기판(69)으로서, 무알칼리 유리 기판(예컨대 1737:코닝사제)이 사용된다. 상측 투명 기판(63)상에 컬러 필터층(64)이 적색, 녹색, 청색의 띠 배열로 포토리소그래피에 의해 형성된다. 적색, 녹색, 청색 각각의 색은 안료를 분산한 형태를 갖는다.
컬러 필터층(64)상에, 화소 전극으로서의 투명 전극(66)이 설치된다. 투명 전극(66)은 인디움석 옥사이드에 의해 형성된다.
또한, 하측 기판(69)상에, 소정의 방법에 의해 알루미늄과 탄탈로 이루어지는 게이트 전극(70), 티탄과 알루미늄으로 이루어지는 소스 전극(71), 및 드레인 전극(73)이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 게이트 전극(70)과 소스 전극(71)의 각 교차부에, 아몰퍼스 실리콘으로 이루어지는 TFT 소자(72)가 형성되어 있다.
이와 같이 비선형 소자를 형성한 하측 기판(69)상의 전면에, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지(예컨대, FVR:후지 약품 공업회사 제품)가 도포되고, 그리고, 평탄화막(74)이 형성되었다. 그 후, 소정의 포토마스크의 사용과 자외선 조사에 의해, 드레인 전극(73)상에 콘택트 홀(75)이 형성되었다. 그리고, 그 위에, 300nm 두께의 티탄이 증착되고, 그 위에, 200nm 두께의 알루미늄이 증착되었다. 이렇게 하여, 경면 반사형의 금속 반사 전극(68)이 형성되었다.
투명 전극(66) 및 금속 반사 전극(68) 각각의 전극상에, 5중량% 폴리이미드를 갖는 γ-부틸올락톤 용액이 인쇄되고, 그 도포물은 250℃에서 경화된다. 경화된 폴리이미드층은 레이온포를 이용한 회전 연마법에 의해, 배향 처리된다. 이렇게 하여, 소정의 트위스트 각을 갖는 제 1 배향층(65a)과 제 2 배향층(65b)이 형성되었다.
그리고, 상측 투명 기판(63)상의 주변부에, 소정의 직경을 갖는 유리 화이버 1.0wt%를 혼입한 열경화성 밀봉 수지(예컨대 스트랙트 본드:미쓰이도아쓰 화학회사 제품)가 인쇄되었다. 하측 기판(69)상에 소정 직경의 수지 비즈가 100∼200개/mm2의 비율로 살포되었다. 그 후, 상측 투명 기판(63)과 하측 기판(69)을 서로 접합할 수 있었다. 그 후, 밀봉 수지가 150℃에서 경화되었다. 상측 투명 기판(63)과 하측 기판(69) 사이에, 0.08의 굴절율 이방성(ΔnLC)을 갖는 불소 에스테르계 네마틱 액정과 카이랄 액정과의 혼합 액정이 진공 주입되었다. 그 후, 그 개구부가 자외선 경화성 수지에 의해 밀봉되고, 그 자외선 경화 수지가 자외선광의 조사에 의해 경화되었다.
이렇게 하여 형성된 액정 셀의 상측 투명 기판(63)상에, 산란 필름층(62)으로서의 등방성의 전방 산란 필름이 첨부된다. 지연상축이 소정의 각도로 되도록, 그 산란 필름층(62)상에 고분자 필름(61)이 첨부되었다. 또한, 흡수축 또는 투과축의 방향이 소정의 각도를 이루도록, 편광 필름(60)이 고분자 필름(61)상에 첨부되었다. 편광 필름(60)으로서는, 안티글레어(AG)와 안티리플렉션(AR) 처리를 실시한 뉴트럴 회색의 편광 필름(스미토모 화학 공업회사 제품 SQ-1852 AP)가 사용되었다.
액정의 층 두께(dLC)가 0μm이고, (ΔnLC·dLC)가 0.24μm이며, 고분자 필름이 Z 계수(Qz) 0.5를 갖는 두 장의 폴리카보네이트 필름이다. 이 때, 편광 필름측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 RF1로 하고, 액정 셀측의 폴리카보네이트 필름의 리타데이션값을 RF2로 하였다.
이 때, 액정 셀에 실효 전압(Von) 5V를 인가하였을 때의 액정의 리타데이션값 Ron이 40nm이고, 앞에 기재된 조건(Ron+RC=λ/4)의 조건식을 만족하도록, 고분자 필름의 리타데이션값 RC(RF1, RF2)를 구하였다. 그 결과에 근거하여, RF1=0.235μm, RF2=0.138μm로 하였다. 트위스트 각도는 (ΩLC)이다. 이 상태에 있어서, ΩLC= 63.0°, φP=105.0φ, φF1=175.0°, φF2=114.0°일 때, 높은 콘트라스트를 갖는 노멀 화이트 모드의 반사형 액정 표시 소자가 실현되었다.
이 구성의 액정 표시 장치가 액티브 구동되었다. 그 결과, 64 계조의 풀 컬러 표시가 얻어졌다. 평탄화막상에 금속 반사 전극이 형성된 구성에 의해, 개구율은 97%이었다. 그리고, 정면 특성에 있어서, 백색의 Y값 환산의 반사율은 약 22.8%이고, 콘트라스트는 약 21.7이었다.
또, 본 실시예에 있어서, 고분자 필름의 리타데이션값 RC가 수학식 1을 만족하지 않은 구성을 갖는 액정 표시 장치의 경우, 상기의 효과가 약간 뒤떨어졌다.
또, 상기 각각의 실시예에 있어서, 하측 기판상에, TFT 등의 비선형 소자가 형성된 구성에 의해, 액티브 구동의 반사형 액정 표시 소자가, 본 실시예에서 기술한 방법에 준하여 얻어진다. 또한, 비선형 소자로서는, 아몰퍼스 실리콘의 TFT에 한정되는 일 없이, 두 단자 소자(MIM 및 박막 다이오드 등), 폴리 실리콘의 TFT 등이 사용 가능하다. 이들 구성에 있어서도, 상기와 같은 효과가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 반사형 액정 표시 소자에 의해, 밝으면서, 고 콘트라스트 무채색의 흑백 변화가 가능한 노멀 화이트형의 반사형 액정 표시 소자, 및 노멀 블랙형의 반사형 액정 표시 소자가 얻어진다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (40)

  1. 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 마련된 액정을 갖는 액정 셀과,
    상기 제 2 기판측에 배치된 광 반사 부재와,
    상기 제 1 기판의 외측에 마련된 편광 필름과,
    상기 편광 필름과 상기 액정 셀 사이에 배치된 광학적 리타데이션(retardation) 보상 부재를 구비하되,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 리타데이션값 RC을 갖고,
    상기 액정 셀에 실효 전압 Von을 인가하였을 때에 있어서의 상기 액정의 리타데이션값이 Ron일 때,
    (수학식 1)
    Ron+RC=(λ/4)+(λ/2)×(m)
    (여기서, λ는 빛의 파장이고, m은 0을 포함하는 정(正)의 정수임)
    수학식 1의 관계가 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
  2. 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 마련된 액정을 갖는 액정 셀과,
    상기 제 2 기판측에 배치된 광 반사 부재와,
    상기 제 1 기판의 외측에 마련된 편광 필름과,
    상기 편광 필름과 상기 액정 셀 사이에 배치된 광학적 리타데이션 보상 부재를 구비하되,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 리타데이션값 RC을 갖고,
    상기 액정 셀에 실효 전압 Von을 인가하였을 때에 있어서의 상기 액정의 리타데이션값이 Ron일 때,
    (수학식 2)
    Ron+RC=(λ/2)×(m+1)
    (여기서, λ는 빛의 파장이고, m은 0을 포함하는 정의 정수임)
    수학식 2의 관계가 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정은 정의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정이고,
    (수학식 3)
    10nm〈Ron≤50nm
    상기 Ron은 수학식 3의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정은 정의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정이고,
    (수학식 3)
    10nm〈Ron≤50nm
    상기 Ron은 수학식 3의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정은 부(負)의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정이고,
    (수학식 5)
    220nm〈Ron≤260nm
    상기 Ron은 수학식 5의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정은 부의 유전율 이방성 Δε을 갖는 네마틱 액정이고,
    (수학식 5)
    220nm〈Ron≤260nm
    상기 Ron은 수학식 5의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 폴리카보네이트보다도 작은 굴절율 이방성의 파장 분산을 갖는 고분자 필름을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 폴리카보네이트보다도 작은 굴절율 이방성의 파장 분산을 갖는 고분자 필름을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리슬루폰, 및 폴리비닐알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 고분자 필름 재료를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리슬루폰, 및 폴리비닐알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 고분자 필름 재료를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 고분자 필름을 갖고, 상기 고분자 필름의 Z 계수가 QZ이며,
    상기 고분자 필름의 필름면의 법선 방향을 z축으로서 정하는 공간 좌표계에 있어서의 Z축 방향의 굴절율이 nz이고,
    Y축 방향의 진행상축 방향의 굴절율이 ny이며,
    X축 방향의 지연상축 방향의 굴절율이 nx일 때,
    QZ는 (nx-nz)/(nx-ny)에 의해 나타내어지는 계수이고,
    QZ는 약 0.3에서 약 1.0까지 사이의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적 리타데이션 보상 부재는 고분자 필름을 갖고,
    상기 고분자 필름의 Z 계수가 QZ이며,
    상기 고분자 필름의 필름면의 법선 방향을 z축으로서 정하는 공간 좌표계에 있어서의 Z축 방향의 굴절율이 nz이고,
    Y축 방향의 진행상축 방향의 굴절율이 ny이며,
    X축 방향의 지연상축 방향의 굴절율이 nx일 때,
    QZ는 (nx-nz)/(nx-ny)에 의해 나타내어지는 계수이고,
    QZ는 약 0.3에서 약 1.0까지 사이의 범위에 있는 반사형 액정 표시 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 트위스티드 네마틱 액정을 갖는 액정 셀이고,
    상기 액정 셀은 0°∼90° 및 60°∼70°중 적어도 하나의 범위의 트위스트 각도를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 트위스티드 네마틱 액정을 갖는 액정 셀이고,
    상기 액정 셀은 0°∼90° 및 60°∼70°중 적어도 하나의 범위의 트위스트 각도를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 호모지니어스 액정 셀, 호메오토로피크 액정 셀, 및 하이브리드 얼라이먼트 네마틱 액정 셀로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 호모지니어스 액정 셀, 호메오토로피크 액정 셀, 및 하이브리드 얼라이먼트 네마틱 액정 셀로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀의 외측에 배치된 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀의 외측에 배치된 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 리타데이션 광학 보상 부재와 상기 제 1 기판 사이에 배치된 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 리타데이션 광학 보상 부재와 상기 제 1 기판 사이에 배치된 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀의 외측에 배치된 전방 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  22. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀의 외측에 배치된 전방 산란 필름을 더 포함한 반사형 액정 표시 소자.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재가 알루미늄 및 은으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 전극인 반사형 액정 표시 소자.
  24. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재가 알루미늄 및 은으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 전극인 반사형 액정 표시 소자.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재가 알루미늄 및 은으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 전극이고,
    상기 금속 전극은 경면 형상의 표면을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  26. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재가 알루미늄 및 은으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 전극을 갖고,
    상기 금속 전극은 경면 형상의 표면을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극과, 상기 전극의 표면에 배치된 산란막을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  28. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극과, 상기 전극의 표면에 배치된 산란막을 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극을 갖고,
    상기 금속 전극은, 평균 경사각이 약 3°에서 약 12°까지 범위의 요철을 갖는 표면을 가지며,
    상기 금속 전극은 입사광을 확산 반사시키는 반사형 액정 표시 소자.
  30. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극을 갖고,
    상기 금속 전극은, 평균 경사각이 약 3°에서 약 12°까지 범위의 요철을 갖는 표면을 가지며,
    상기 금속 전극은 입사광을 확산 반사시키는 반사형 액정 표시 소자.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 외측에 배치된 빛 반사 부재를 더 포함하고,
    상기 제 2 기판이 투명 기판인 반사형 액정 표시 소자.
  32. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 외측에 배치된 빛 반사 부재를 더 포함하고,
    상기 제 2 기판이 투명 기판인 반사형 액정 표시 소자.
  33. 제 1 항에 있어서.
    상기 제 2 기판의 외측에 배치된 빛 반사 부재와, 제 2 기판과 상기 광 반사 부재 사이에 형성된 공기층을 더 포함하고,
    상기 제 2 기판은 투명 기판인 반사형 액정 표시 소자.
  34. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 외측에 배치된 빛 반사 부재와, 제 2 기판과 상기 광 반사 부재와의 사이에 형성된 공기층을 더 포함하고,
    상기 제 2 기판은 투명 기판인 반사형 액정 표시 소자.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 1 기판측에 마련된 컬러 필터를 더 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  36. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 1 기판측에 마련된 컬러 필터를 더 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 2 기판측에 배치된 비선형 소자를 더 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  38. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 2 기판측에 배치된 비선형 소자를 더 갖는 반사형 액정 표시 소자.
  39. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 2 기판측에 배치된 비선형 소자와, 상기 비선형 소자상에 배치된 절연성의 평탄화막을 더 포함하고,
    상기 평탄화막은 콘택트 홀을 가지며,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극을 갖고,
    상기 비선형 소자와 상기 금속 전극이 상기 콘택트 홀을 통하여, 도통하고 있는 반사형 액정 표시 소자.
  40. 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 상기 제 2 기판측에 배치된 비선형 소자와, 상기 비선형 소자상에 배치된 절연성의 평탄화막을 더 포함하고,
    상기 평탄화막은 콘택트 홀을 가지며,
    상기 광 반사 부재는 금속 전극을 갖고,
    상기 비선형 소자와 상기 금속 전극이 상기 콘택트 홀을 통하여, 도통하고 있는 반사형 액정 표시 소자.
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