KR20010007569A - 반사형 액정 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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KR20010007569A
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reflective
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세키메도모아키
야마구치히사노리
이와이요시오
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

하나의 편광막만을 사용하지만 높은 콘트래스트를 가진 밝은 백색 및 착색의 컬러 디스플레이를 획득하는 반사형 액정 디스플레이 디바이스가 개시되어진다. 네마틱 액정의 트위스트 각은 45° 내지 90°사이에 설정되며, 액정층의 위상차값은 ΔnLCㆍdLC=0.20㎛ 내지 0.30㎛ 사이에 설정된다. 두 장의 위상차막은 굴절율 이방성에서 소 착색 분산을 갖으며 0.3 내지 0.1 사이의 z계수를 갖는 구조 성분으로 구성된다. 이들 두 장의 위상차막의 위상차값은 RF1=0.23㎛ 내지 0.28㎛, 및 RF2=0.13㎛ 내지 0.18㎛로 설정된다. 편광막의 흡수축 방향의 각도가P로 나타내지며, 두 장의 위상차막의 위상차축 방향의 각도가F1 및F2로 나타내질 때, 수학식P=75°- 195°,P -F1 = 95°-115° 및P -

Description

반사형 액정 디스플레이 디바이스{REFLECTIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 반사형 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
액정 디스플레이 디바이스(LCD)는 얇고 가벼운 형상을 장점으로 갖는 이동 개인용 디지털 어시스턴트(mobile personal digital assistants)용 디스플레이를 포함하는 다양한 용도에 사용되어진다. LCD는 스스로 발광하는 것은 아니지만 정보를 디스플레이하기 위해 광 투과율을 변화시키는 광수신 디바이스(light receiving device)이다. LCD는 몇 볼트내에서도 구동될 수 있으며, LCD 하부에 반사기가 제공되어 반사된 외광을 사용하여 정보를 디스플레이하는 반사형 LCD는 저 전력 소비형 디스플레이 디바이스를 실현시킨다.
통상적인 반사형 컬러 LCD는 컬러 필터(clolr filter) 및 액정셀을 삽입시킨 한쌍의 편광막이 제공된 액정셀을 포함한다. 컬러 필터는 액정셀의 기판 중 하나에 배치되며, 투명 전극은 컬러 필터상에 형성되어진다. 액정셀에 인가된 전압은 액정 분자의 배열 방향(ordering direction) 또는 배향을 변화시키며, 따라서 각각의 컬러에 대한 액정의 광 투과율을 변화시켜 컬러화된 정보를 디스플레이한다.
편광막의 흡수축에 평행하는 편광광(polarized light)의 투과율은 거의 0%이지만, 수직 편광광의 투과율은 거의 90%이다. 비-편광 자연광(non-polarized natural light)에 있어서 흡수축에 수직인 광 성분은 전체 광의 50%이다. 따라서, 반사형 LCD를 출사시키기 전에 편광막을 4회 통과하는 광에서 두 장의 편광막을 사용하는 반사형 LCD에서의 종합적인 반사율은 컬러 필터에 의한 광흡수 및 반사면상의 손실이 고려되지 않을 때 다음과 같다.
(0.9)4x50%=32.8%
따라서 흑백 패널 조차도 반사율이 대략 33%로 제한되어 진다.
더 밝은 디스플레이를 획득하기 위해, 종래 기술은 액정셀의 상부측상에 하나의 편광막만을 사용하거나, 하나의 편광막 및 반사기간에 액정셀을 삽입시키는 등(예를 들면, 일본 공개 특허 평성 제 H7-146469 및 H7-84252) 의 다양한 구성을 나타낸다. 이 경우에, 광은 편광막을 단지 두번 통과하며, 종합적인 반사율은 컬러 필터에 의한 광 흡수 및 반사면상의 손실이 고려되지 않을 때의 다음과 같다.
(0.9)2x 50% =40.5%
종합적인 반사율은 두 장의 편광막을 사용한 구성과 비교해 볼 때, 최대값(=(40.5/32.8)x 100%-100%)에서 대략 23.5%까지 개선된다.
컬러 필터를 사용하지 않은 컬러 LCD는 일본 공개 특허 평성 제 H6-308481, H6-308481, H6-175125 및 H6-301006상에 개시되어진다. 일본 공개 특허 평성 제 H6-308481은 컬러 디스플레이를 위해 트위스트 네마틱(twisted nematic) 액정층 및 편광막의 복굴절을 사용한 반사용 컬러 LCD를 개시한다. 일본 공개 특허 평성 제 H6-175125 및 H6-301006은 컬러 디스플레이에 대한 액정층 및 위상차막(phase retardation film)의 복굴절을 사용한 컬러 LCD를 제안한다.
그러나, 두 장의 편광막을 사용한 반사형 LCD는 충분한 휘도(brightness)를 달성할 수 있는 반사율을 확보할 수가 없다.
하나의 편광막을 사용한 반사형 LCD는 컬러 필터를 이용하여 컬러 정보를 디스플레이하며, 반사율을 증가시킴으로써 충분한 휘도를 확보한다. 그러나 이 구성은 흑백의 무착색 디스플레이를 어렵게 만든다. 특히, 낮은 반사율을 갖는 무착색 흑색 컬러가 디스플레이되지 않을 수도 있다.
컬러 디스플레이를 위한 트위스트 네마틱 액정층의 복굴절 및 편광막을 사용한 반사형 LCD 및 액정층과 위상차막의 복굴절을 사용한 컬러 LCD는 컬러 필터를 사용하지 않는다. 이들 컬러 LCD 유형은 컬러 필터의 사용을 배제하며, 충분한 휘도를 위한 반사율은 두 장의 편광막만을 사용하더라도 확보할 수 있다. 그러나, 디스플레이가 복굴절에 의해 컬러화되므로, 16계조(step gradtion)에서의 4096가지 컬러 또는 64계조에서의 풀 컬러(full color)가 이론적으로 어려울 수도 있다. 컬러 순도(color purity) 및 컬러 재현 범위가 또한 좁을 수도 있다.
두 장의 편광막을 사용하는 흑백 모드에서의 반사형 LCD는 백색 모드에 대한 높은 반사율을 획득할 수 없다.
본 발명은 밝은 백색 디스플레이, 높은 콘트래스트 및 무착색의 흑백 디스플레이를 획득하는 반사형 액정 디스플레이 디바이스(LCD)를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 반사형 LCD는 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 네마틱 액정층이 봉합(sealed)되는 액정셀, 액정셀의 제 1 기판측 상에 배치된 편광막, 편광막 및 액정셀간에 배치된 굴절율 이방성(refractive index anisotropy)에서 소 착색 분산(small chromatic dispersion)을 갖는 구조 성분으로 이루어지는 두 장의 위상차막 및 제 2 기판측상에 배치된 광학 반사 수단을 포함한다.
네마틱 액정층의 트위스트 각(twisting angle)은 45° 내지 90°사이에 존재하며, 네마틱 액정층의 복굴절 ㅿnLC 및 액정층의 두께 dLC의 곱, ㅿnLC·dLC는 0.20 내지 0.30 사이에 존재한다. 편광막 측에있어서의 위상차막의 위상차값 RF1(굴절율 이방성 및 위상차막의 두께의 곱)은 0.23 내지 0.28㎛ 사이에 존재한다. 액정셀측에서의 위상차막의 위상차값 RF2는 0.13 내지 0.18㎛ 사이에 존재한다. 두 장의 위상차막의 박면(film face)에 대한 법선 방향이 z 축상으로써 결정되며 슬로우 축(slow axis)은 직교 좌표계(orthogonal coordinates) (x,y,z)의 x축으로 결정된다. 상위의 직교 좌표계에서의 각각의 축 방향에 대해 굴절율 nx, ny 및 nz를 사용하여 수학식 1에 의해 정의된 z 계수 Qz가 0.3 내지 1.0 사이에 존재할 때, 수학식 2 내지 4의 세트, 또는 수학식 5 내지 7의 세트는
을 만족하며, 이때
P=편광막의 흡수축 방향의 각도,
F1=편광막측상의 위상차막의 슬로우 축 방향의 각도 및
F2=액정셀측상의 위상차막막의 슬로우 축 방향의 각도이다.
모든 각은 제 1 기판에 최근접한 액정 분자의 배열 방향 내지 제 2 기판에 최근접한 액정 분자의 배열 방향간의 큰쪽 각의 2등분선인 기준선에 대해서 측정되어진다. 제 1 기판으로부터 제 2 기판간의 네마틱 액정층의 트위스트 방향은 포티지브 방향으로써 결정되어진다.
이 구성에 있어서, 정규의 백색 모드에 있어서의 본 발명의 반사형 LCD는 밝은 디스플레이 및 흑백간의 무착색 컬러 변화를 획득한다.
특히, 수학식 2 내지 4의 세트가 만족될 때, 편광막의 흡수 축 방향의 각도P를 90° 내지 120° 사이에 또는 155° 내지 185° 사이에 설정시키는 것이 바람직하다. 이것은 높은 콘트래스트 및 양호한 특성을 획득할 수 있다.
수학식 5 내지 7의 세트가 만족될 때, 편광막의 흡수축 방향의 각 P를 0° 내지 30° 또는 60° 내지 90°사이에 설정하는 것이 바람직하다. 이것 또한 높은 콘트래스트 및 양호한 특성을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사 LCD는 네마틱 액정층의 트위스트 각도를 60° 내지 65° 사이에 설정하는 것이 바람직하다.
이것은 또한 양호한 특성을 획득한다.
본 발명의 반사형 LCD에서의 편광막측상의 위상차막의 z계수 Qz는 0.3 내지 0.7 사이에 설정되는 것이 바람직하다. 이것은 시각(viewing angles)에 따라 반사율 변화가 적은 반사형 LCD의 획득을 이네이블하게 한다. 동일한 관점으로부터, 이 두 장의 위상차막 각각에 대한 z계수 Qz를 0.3 내지 0.7 사이에 설정하는 것이 또한 바람직하다.
본 발명의 반사형 LCD는 제 1 기판측상에 산란막(scattering film)을 제공하는 동시에 패널 둘레에 외광을 집합시킴으로써 밝은 디스플레이를 획득한다. 산란막은 디스플레이 이미지의 어른거림(blurring)을 억제하기 위해 위상차막 및 제 1 기판 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 전방 산란막(forward-scattering film)은 산란막으로써 바람직하게 사용될 수도 있다. 전방 산란막에 관해서는, 강한 전방 산란 특성을 가지는 동시에 후방 산란 특성(backward-scattering characteristics)은 거의 갖지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 반사형 LCD에 있어서, 광학 반사 수단은 적어도 알루미늄 및 은으로부터 선택된 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 금속 전극은 또한 제 2 기판측상의 전극으로써 기능한다.
특히 전술한 산란막을 구비한 경우에, 이 금속 전극은 미러-형상 표면(mirror-finished surface)을 갖는 것이 바람직하다. 이것은 액정의 배열 방향에서의 무질서를 감소시키는 것을 이네이블하게 하여 자연스러운 시각적 인식(natural visual recognition)을 획득한다. 한편, 산란막을 사용하지 않는 반사형 LCD의 경우에, 금속 전극상에 산란층을 배치하거나 또는 금속 전극 자체에 확산 반사율(diffusing reflectivity)을 부가하는 것이 바람직하다. 금속 전극에 확산 반사율을 부가시키기 위해, 그것의 표면에 3°내지 12°의 평균 경사각(average tilt angle)을 획득하도록 러프닝(roughten)시키는 것이 바람직하다. 이것은 자연스러운 시각적 인식을 가진 반사형 LCD의 획득을 이네이블하게 한다.
본 발명의 반사형 LCD는 또한 제 2 기판용 투명 기판을 사용하거나,투명 기판의 외부에 확산 반사기와 같은 광학 반사 수단을 배치한다. 이 경우에, 투명 전극이 또한 제 2 기판을 위해 사용되어진다. 이 구성에 있어서는, 투명 기판 및 확산 반사기 사이에 공기층을 개재시키는 것이 바람직하다. 이것은 또한 확산 효과를 증가시킨다.
또한 본 발명의 반사형 LCD에 있어서, 컬러 필터가 배치되어 반사형 컬러 LCD를 구성하거나 또는 컬러 필터 없이 흑백 모드에서 반사형 LCD를 구성한다. 흑백 모드에서, 특히 백색에 대한 높은 반사율을 갖는 더 밝은 디스플레이가 획득될 수 있다. 예를 들면, 컬러 모드에서, 흑백간의 무착색 컬러 변화의 특성에 대해서 64계조의 풀 컬러가 획득할 수 있다. 제 2 기판측에 비선형 디바이스를 제공하는 것은 매트릭스에 배치된 TFT와 같은 비선형 디바이스에 의해 구동된 액티브 매트릭스 반사형 LCD를 획득하는 것을 이네이블하게 한다. 이 경우에 절연성의 평탄화 막(insulative flattening film)이 비선형 디바이스상에 형성되며, 비선형 디바이스 및 제 2 기판측에서의 전극은 이 평탄화 막상에 생성된 컨택트 홀을 통해 전기적으로 접속되어 진다. 이것은 액티브 구동을 가능하게 하는 높은 반사율 및 높은 개구율(aperture ratio)을 갖춘 반사형 LCD의 획득을 이네이블하게 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 광 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 반사율 및 인가 전압간의 관계를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 반사율 및 인가 전압간의 관계를 도시한 도면,
도 6a 및 6b는 상이한 z계수에 대한 우편으로의 시각 변화에 대한 반사율을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 디바이스의 단면도,
도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정 디스플레이 다비이스의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,4,7,8 : 액정셀 10,40,70,80 : 편광막
11a, 11b, 41a, 41b, 71a, 71b, 81a, 81b : 노르보넨계 위상차막
12, 82 : 산란막층 13,43,73,83 : 상부 투명 기판
14,44,74,84 : 컬러 필터층
15a, 15b, 45a, 45b, 75a, 75b, 85a, 85b : 배향층
16,46,76,86 : 투명 전극 17,47,77,87 : 액정층
18,48,88 : 금속 반사 전극 19,49,89 : 하부 기판
20 : 반사 라인
21 : 하부 기판에 최근접한 액정분자의 배열 방향
22 : 상부 기판에 최근접한 액정 분자의 배열 방향
23 : 노르보넨계 위상차막의 슬로우 축
24 : 상부 편광막의 흡수축 72 : 확산 반사기
79 : 하부 투명 기판 90 : 게이트 전극
91 : 소스 라인 92 : TFT 디바이스
93 : 드레인 전극 94 : 평면화 막
95 : 컨택트 홀
본 발명의 바람직한 실시예가 도면과 관련하여 기술되어 진다.
제 1 실시예 형태
본 발명의 바람직한 실시예인 제 1 실시예에 있어서의 반사형 LCD가 후술되어진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 단면도이다. 도 2는 상부 기판측으로부터 도시된 제 1 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 광 구성이다. 여기에서, 하부 기판(19)에 최근접한 액정 분자의 배열 방향(21) 및 상부 투명 기판(13)에 최근접한 액정 분자의 배열 방향(22) 중 더 큰 각도의 이등분선은 각도의 범위를 기술하는 기준선(20)으로써 결정될 수 있다. ΩLC에 의해 지시된 액정의 트위스트 방향(상부 투명 기판(13)에서 하부 투명 기판(19)의 액체 분자 트위스트 각도)은 각각의 각도에 대해 포지티브 방향으로써 결정되어진다. 편광막(10)의 흡수축(24) 각은 P에 의해 나타내지며, 편광막측에서의 노르보넨계 위상차막(11a)의 슬로우 축(23a)의 각은 F1으로 나타내지고, 액정셀측에서의 노르보넨계 위상차막(11b)의 슬로우 축(23b)의 각은 F2로 나타내어진다.
이 반사형 LCD는 정규의 백색 모드로 동작한다. 이것은 전압이 액정층에 인가되지 않을 때에 반사율이 최대(백색 디스플레이)이며, 인가 전압을 크게함에 따라서 반사율이 감소하는 (흑색)디스플레이 모드이다.
제 1 실시예에서의 반사형 LCD는 후술되는 바와 같이 제조되어진다. 상부 투명 기판(13) 및 하부 기판(19)은 비-알카리 유리(non-alkali glass) 기판(예를 들면, 코닝 1737)으로 이루어진다. 색소 분산 유형의 빨강, 초록 및 파랑 줄무늬가 상부 투명 기판(13)상에 컬러 필터 층(14)으로써 포토리소그래피로 형성되어지며, 인디움 틴 옥사이드(indium tin oxide)는 컬러 필터 층(14)상에 투명 전극(16)의 화소 전극으로써 형성되어 진다. 80nm의 두께를 가진 티타니움이 하부 기판(19)상에 증착되며, 이후에 200nm의 두께를 가진 알루미늄이 증착되어 경면 반사형(specular reflection type)의 금속 반사 전극(18)을 형성한다.
-부틸올락톤의 5중량%를 포함하는 폴리이미드 용액이 투명 전극(16) 및 금속 반사 전극(18)상에 프리트되어 250°C에서 경화처리된다. 이후에, 이들은 레이온 막(rayon cloth)으로 회전 연마되어 소정의 트위스트 각을 갖는 배향층(15a, 15b)을 형성하다.
소정의 직경을 갖는 유리 섬유의 1.0 중량%가 혼합된 열경화성의 봉합 수지(thermosetting sealing resin)(예를 들면, 미츠이 화학공업사제 LC STRUCTBOND)가 상부 투명 기판(13)의 표면상에 프리트되어진다. 소정의 직경을 갖는 수지 비드(resin beads)는 하부 기판(19)상에 100 내지 200개/㎟의 비율로 배포되어진다. 상부 투명 기판(13) 및 하부 기판(19)이 페이스트(paste)되며, 봉합 수지(sealing resin)는 150℃에서 경화처리된다. 이후에, 0.08의 복굴절(굴절율 이방성) nLC를 갖는 플루오르 에스테르 네마틱 액정 및 키랄 액정(chiral liquid crystal)에서의 액정은 80㎛의 키럴 피치를 획득하도록 혼합된다. 이 혼합된 액정은 진공 주입되며 이 인입(inlet)은 UV 경화처리 수지로 봉합되거나 UV광을 조사함으로써 경화처리된다.
위에서 형성된바와 같이 이방성 전방 산란막은 액정셀의 상부 투명 기판(13)상에 산란막 층(12)으로써 부착되어진다. 각각의 슬로우 축이 소정의 각도를 생성하도록 노르보넨계 위상차막(11a,11b)이 부착되어진다. 이후에, 안티글레어(AG) 및 안티반사(AR) 처리 이후에 뉴트럴 글레어 편광막(예를 들면, 스미토모 화학공업사제 SQ-1852AP)은 각각의 흡수축이 소정의 각도를 생성하도록 편광막(10)으로써 부착되어진다.
위상차막(11a,11b)으로는, 막면(film face)내에서 굴절율 이방성을 도시하는 일축의 광학 이방성막(uiaxial optical anisotropic film)이 사용되어 진다. 좀 더 구체적으로, 제 1 실시예에서 사용된 위상차막은 이하 관계
nx＞ny=nz,
z:막의 법선 방향,
x: 슬로우 축,
nx,ny,nz:직교 좌표계(x,y,z)에서 각각의 축 방향에 따른 굴절율
을 만족하는 막이다.
이 위상차막의 굴절율 이방성(복굴절)은 n=nx-ny로 정의된다. 그것의 위상차값은n 및 막 두께의 곱으로 표현되어진다. 이제부터, 위상차막(11a,11b)의 위상차값은 RF1 및 RF2로써 도시되어진다.
위상차막(11a,11b)의 반사율 이방성n은 일반적으로 착색 분산에 대한 의존성을 도시한다.n의 착색 분산이 크면, 원하지 않는 컬러링(coloring)이 무착색의 흑백 디스플레이에서 발생한다. 파장 550nm, 450nm 및 650nm에서의n이 제각기n(550),n(450) 및n(650)이라면, 이하의 관계
0.95＜n(450)/n(550)＜1.05 및
0.95＜n(650)/n(550)＜1.05
가 임의의 컬러링없이 무착색의 흑백 디스플레이를 만족시키는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 위상차막은 상위의 조건을 만족하는 구조 성분으로 구성되어 진다.
액정층의 두께가 dLC=3.0㎛로 설정되므로, 액정층의 위상차는 nLCㆍdLC=0.24㎛이다. 이 두 위상차막의 위상차는 제각기 RF1=0.27㎛ 및 RF2=0.14㎛로 설정된다. 액정층의 트위스트 각LC는LC=63.0°로 설정된다. 편광막의 흡수축 P의 방향은P-F1=105.0° 및P-F2=165.0°를 만족하도록 설정된다.
상위의 조건하에서 상이한P를 갖는 반사형 LCD의 범위가 작성되어, 반사 모드에서 이들 LCD의 광학 특성이 측정되어진다. 이 결과는 높은 콘트래스트를 갖는 정규의 백색 모드에 있어서의 반사형 LCD는P가 75° 내지 195°사이에 존재할 때 획득될 수 있다는 것을 도시한다. 그 이유는 편광막의 흡수축이 상위의 각도로 설정되어 질 때 흑색에서의 휘도(luminance)가 낮아질 수 있기 때문이다.
특히,P가 90° 내지 120°또는 155° 내지 185°사이에 존재할 때, 높은 콘트래스트를 갖는 무착색의 흑백 디스플레이를 위한 정규의 백색 모드에서 반사형 LCD를 만족시키는 더욱 바람직하다.
다음으로, nLCㆍdLC를 변화시켰을 때의 특성간의 차이점이 조사되어 진다. 낮은 반사율을 갖는 무착색의 흑색 및 고 반사율을 갖는 무착색의 백색은 nLCㆍdLC가 0.20㎛ 내지 0.30㎛ 사이에 존재할 때 획득된다.
다음으로, 액정층의 트위스트 각 LC를 변화시켰을 때의 특간의 차이점이 조사되어진다. 본 발명의 제 1 실시예는 트위스트 각 LC가 45° 내지 90°사이에 존재할 때 양호한 특성을 나타낸다. 특히, 트위스트 각 LC가 60° 내지 65°사이에 존재할 때 양호한 특성을 획득할 수 있다.
광학 특성의 측정 결과는 P=120.0°일 때 특히 후술되어 진다. 반사율은 완전 확산 광원에 대해서 측정되어 진다.
도 3은 제 1 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 반사율 및 인가 전압의 관계를 예시한다. 기판의 법선 방향으로부터 관찰된 특성인 정면 특성에 의해 표현된 바에 따르며, Y 레벨로 환산된 백색 반사율은 19.8%이며, 콘트래스트는 15.1이다. 무착색 컬러는 또한 흑색에서 백색까지 변화하므로 64계조의 풀 컬러 디스플레이를 획득할 수 있다.
컬러 필터층(14)을 제외한 상위의 구성을 갖는 반사형 LCD는 15.6의 콘트래스트 및 정면 특성에서 35.5%의 Y 레벨로 환산된 백색 반사율을 나타낸다.
상위의 구성에서, 산란막(12)은 위상차막(11b) 및 상부 투명 기판(13) 사이에 배치된다. 그러나, 산란막(12)이 편광막(10)상에, 편광막(10)과 위상차막(11a) 사이에, 또는 위상차막(11a)과 위상차막(11b) 사이에 배치될 때 동일한 특성이 획득될 수도 있다.
제 1 실시예에 있어서의 위상차막의 주 구조는 노르보넨계 재료이다. 폴리비닐 알콜을 포함하는 다른 재료로 구성된 막이 또한 적용될 수도 있다.
제 1 실시예는 또한 반사 전극으로써 알루미늄을 포함하는 금속 반사 전극을 사용한다. 그러나, 본 발명의 효과가 이 재료에 제한받는 것은 아니다. 동일한 효과가 은과 같은 재료를 포함하는 금속 반사 전극으로 획득될 수도 있다.
제 2 실시예 형태
본 발명의 제 2 실시예 형태에 있어서의 반사형 LCD가 다음에 기술되어 진다.
도 4는 제 2 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 단면도이다. 제 1 실시예와 다른 세부사항은 확산(산란) 반사형의 금속 반사 전극(48)이 경면 반사형의 금속 반사 전극(18) 대신에 사용된다는 것이다.
제 2 실시예의 광학 구성은 도 2에 도시된 제 1 실시예의 구성과 동일한다. 상부 투명 기판(43) 및 하부 기판(49)은 비-알카리 유리(non-alkali glass) 기판(예를 들면, 코닝 1737)으로 이루어진다. 색소 분산 유형의 빨강, 초록 및 파랑 줄무늬가 상부 투명 기판(43)상의 컬러 필터 층(44)으로써 포토리소그래피로 형성되어지며, 인디움 틴 옥사이드(indium tin oxide)는 컬러 필터 층(44)상의 투명 전극(46)의 화소 전극으로써 형성되어 진다. 80nm의 두께를 가진 티타니움이 하부 기판(49)상에 증착되며, 이후에 200nm의 두께를 가진 알루미늄이 증착된다. 이후에 표면은 3°내지 12°의 평균 경사각으로 평탄화되어 확산(산란) 반사형의 금속 반사 전극(48)을 형성한다.
-부틸올락톤의 5중량%를 포함하는 폴리이미드 용액이 투명 전극(46) 및 금속 반사 전극(48)상에 프리트되어 250°C에서 경화처리된다. 이후에, 이들은 레이온 막(rayon cloth)으로 회전 연마되어 소정의 트위스트 각을 갖는 배향층(45a, 45b)을 형성하다.
소정의 직경을 갖는 유리 섬유의 1.0 중량%가 혼합된 열경화성의 봉합 수지(thermosetting sealing resin)(예를 들면, 미츠이 화학공업사제 LC STRUCTBOND)가 상부 투명 기판(43)의 표면상에 프린트되어 진다. 소정의 직경을 갖는 수지 비드는 하부 기판(49)상에 100 내지 200개/㎟의 비율로 배포되어진다. 상부 투명 기판(43) 및 하부 기판(49)이 페이스트되며, 봉합 수지(sealing resin)는 150℃에서 경화처리된다. 이후에, 0.08의 복굴절nLC를 갖는 플루오르 에스테르 네마틱 액정 및 키랄 액정(chiral liquid crystal)에서의 액정은 80㎛의 키럴 피치를 획득하도록 혼합된다. 이 혼합된 액정은 진공 주입되며 이 인입(inlet)은 UV 경화처리 수지로 봉합되거나 UV광을 조사함으로써 경화처리된다.
노르보넨계 위상차막(41a,41b)은 각각의 슬로우 축이 소정의 각을 생성하도록 상위에 형성된 바와 같은 액정셀의 상부 투명 기판(13)상에 부착되어진다. 이후에, 안티글레어(AG) 및 안티반사(AR) 처리 이후에 뉴트럴 글레어 편광막(스미토모 화학공업사제 SQ-1852AP)은 각각의 흡수축이 소정의 각도를 생성하도록 편광막(10)으로써 부착되어진다.
위상차막(41a,41b)의 경우에는, 제 1 실시예에 있어서의 그것과 동일한 nz=nxnz를 만족하며n에서 작은 착색 분산을 가지는 일축의 광학 이방성 막이 사용된다.
액정층의 두께가 dLC=3.0㎛로 설정되므로, 액정층의 위상차는 nLCㆍdLC=0.24㎛이다. 이 두 위상차막의 위상차는 제각기 RF1=0.27㎛ 및 RF2=0.14㎛로 설정된다. 액정층의 트위스트 각LC는 LC=63.0°로 설정된다. 편광막의 흡수축P의 방향은P -F1=105.0° 및P-F2=165.0°를 만족하도록 설정된다.
상위의 조건하에서 상이한P를 갖는 반사 LCD의 범위가 작성되며, 반사 모드에서 이들 LCD의 광학 특성이 측정되어진다. 이 결과는 높은 콘트래스트를 갖는 정규의 백색 모드에 있어서의 반사형 LCD는P가 75° 내지 195°사이에 존재할 때 획득될 수 있다는 것을 도시한다. 그 이유는 편광막의 흡수축이 상위의 각도로 설정되어 질 때 흑색에서의 휘도가 낮아질 수 있기 때문이다.
특히,P가 90° 내지 120°또는 155° 내지 185°사이에 존재할 때, 높은 콘트래스트를 갖는 무착색의 흑백 디스플레이를 위한 정규의 백색 모드에서 반사형 LCD를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.
nLCㆍdLC를 변화시켰을 때의 특성간의 차이점이 또한 조사되어진다. 낮은 반사율을 갖는 무착색의 흑색 및 고 반사율을 갖는 무착색의 백색은 nLCㆍdLC가 0.20㎛ 내지 0.30㎛ 사이에 존재할 때 획득된다.
다음으로, 액정층의 트위스트 각 LC를 변화시켰을 때의 특성간의 차이점이 조사되어진다. 본 발명의 제 2 실시예는 트위스트 각 LC가 45° 내지 90°사이에 존재할 때 양호한 특성을 나타낸다. 특히, 양호한 특성은 트위스트 각 LC가 60° 내지 65°사이에 존재할 때 획득된다.
광학 특성의 측정 결과는 P=120.0°일 때 특히 후술되어 진다. 반사율은 완전 확산 광원에 대해서 측정되어 진다.
Y 레벨로 환산된 백색 반사율은 18.6%이며, 콘트래스트는 정면 특성에서 15.1이다. 무착색 컬러는 또한 흑색에서 백색으로 변화하므로 64계조의 풀 컬러 디스플레이를 획득할 수 있다.
컬러 필터층(44)을 제외한 상위의 구성을 갖는 반사형 LCD는 14.8의 콘트래스트 및 정면 특성에서 34.9%의 Y 레벨로 환산된 백색 반사율을 나타낸다.
제 2 실시예는 반사 전극과 같은 알루미늄을 포함하는 금속 반사 전극을 사용한다. 그러나, 본 발명의 효과가 이 재료에 제한받는 것은 아니다. 동일한 효과가 은과 같은 재료를 포함하는 금속 반사 전극으로 획득될 수 있다.
제 3 실시예 형태
본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 반사형 LCD가 후술되어 진다.
제 3 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 제조 방법 및 구성은 제 1 실시예의 구성과 동일하다. 제 3 실시예의 광학 구성은 또한 도 1 및 도 2의 단면도에 도시된 제 1 실시예의 구성과 동일하다.
제 1 실시예와 동일한 것으로써, 액정층의 두께는 dLC=3.0㎛이며 따라서, 액정층의 위상차막은 nLCㆍdLC=0.24이다. 이 두 위상차막의 위상차는 제각기 RF1=0.27㎛ 및 RF2=0.14㎛로 설정된다. 액정층의 트위스트 각LC는 LC=63.0°로 설정된다. 편광막의 흡수축 P의 각은R-F1=-110.0° 및P-F2=-170.0°를 만족하도록 설정된다.
상위의 조건하에서 상이한P를 갖는 반사 LCD의 범위가 작성되며, 반사 모드에서 이들 LCD의 광학 특성이 측정되어진다. 이 결과는 높은 콘트래스트를 갖는 정규의 백색모드에 있어서의 반사형 LCD는P가 -15° 내지 105°사이에 존재할 때 획득될 수 있다는 것을 도시한다. 그 이유는 편광막의 흡수축이 상위의 각도로 설정되어 질 때 흑색에서의 휘도가 낮아질 수 있기 때문이다.
특히,P가 0° 내지 30°또는 60° 내지 90°사이에 존재할 때, 높은 콘트래스트를 갖는 무착색의 흑백 디스플레이를 위한 정규의 백색 모드에서 반사형 LCD를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, nLCㆍdLC를 변화시켰을 때의 특성간의 차이점이 조사되어 진다. 낮은 반사율을 갖는 무착색의 흑색 및 고 반사율을 갖는 무착색의 백색은 nLCㆍdLC가 0.20㎛ 내지 0.30㎛ 사이에 존재할 때 획득된다.
다음으로, 액정층의 트위스트 각 LC를 변화시켰을 때의 특성간의 차이점이 조사되어진다. 본 발명의 제 3 실시예는 트위스트 각 ΩLC가 45° 내지 90°사이에 존재할 때 양호한 특성을 나타낸다. 특히, 양호한 특성은 트위스트 각 ΩLC가 60° 내지 65°사이에 존재할 때 획득할 수 있다.
광학 특성의 측정 결과는 P=75.0°일 때 특히 후술되어 진다. 반사율은 완전 확산 광원에 대해서 측정되어 진다.
도 5는 제 3 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 인가 전압 및 반사율의 관계를 예시한다. Y 레벨로 환산된 백색 반사율은 19.2%이며 콘트래스트는 정면 특성에서 15.6이다. 무착색 컬러는 흑색에서 백색까지 변화하므로 64계조의 풀 컬러 디스플레이를 획득할 수 있다.
상위의 구성에서, 산란막(12)은 위상차막(11b) 및 상부 투명 기판(13) 사이에 배치된다. 그러나, 동일한 특성은 산란막(12)이 편광막(10)상에, 편광막(10) 및 위상차막(11a) 사이에, 또는 위상차막(11a) 및 위상차막(11b) 사이에 배치될 때 획득될 수도 있다.
제 3 실시예는 또한 반사 전극으로써 알루미늄을 포함하는 금속 반사 전극을 사용한다. 그러나, 본 발명의 효과가 이 재료에 제한받는 것은 아니다. 예를 들면, 동일한 효과는 은을 포함하는 금속 반사 전극이 사용될 때 획득될 수도 있다.
제 4 실시예 형태
본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 반사형 LCD가 다음에 기술되어 진다.
제 4 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 제조 방법 및 구성은 기본적으로 제 1 실시예의 제조 방법 및 구성과 동일하다. 제 4 실시예에 있어서의 반사형 LCD는 도 1 및 도 2의 단면도에 도시된 반사형 LCD의 광학 구성을 갖는다.
이 실시예에 있어서, z축 방향의 굴절률 nz를 갖는 노르보넨계 막은 또한 소위 이축 광학 이방성(biaxial optical anisotropy)이라 불려지는, 위상차막으로서 사용되는 ny와 구분된다. z축에 따른 이방성 정도는 수학식 1로 정의되는 z 계수 Qz로 표현되어 진다.
(수학식 1)
일축의 광학 이방성 막을 갖는 경우에, nz=ny 이므로 Qz=1이다.
도 6a 및 6b는 z계수의 차에 따른 오른쪽 방향으로의 시각 변화에 대한 LCD 반사율의 특성을 도시한다. 여기에서, 기판의 법선 방향은 0°로써 결정되며, 오른쪽으로 기울어진 경사각은 극각(polar angle) 으로써 결정된다. 제 4 실시예에 있어서의 LCD는 정규의 백색 모드를 채택하며, 따라서 액정층에 인가된 전압은 그레이 레벨 1에서 최대가 되며, 그레이 레벨 4에서 최소가 된다.
제 4 실시예에 있어서, 액정층의 두께는 dLC=3.0㎛로 형성되며, 따라서 nLC1dLC=0.24㎛이다. 이 두 위상차막의 위상차값은 제각기 RF1=0.27㎛ 그리고 RF2=0.14㎛이다. 다른 조건은 ΩLC=63.0°,P==105.0°,P-F1=105.0° 및P-F2=165.0°이다. 편광막측에서의 위상차막(11a)의 z 계수 Qz(1) 및 액정셀측에서의 위상차막(11b)에서의 z계수 Qz(2)는 특성간의 차이점을 조사하기 위해 변화한다. 결과적으로, 시각 변화에 대한 반사율, 콘트래스트 및 컬러에서의 작은 변화를 포함하는 양호한 시각 특성은 Qz(1) 및 Qz(2)가 0.3 내지 1.0 사이에 존재할 때 획득되어 진다.
특히, 흑백간의 4 그레이 레벨에 전압을 인가할 시의 시각에 대한 반사율의 변화는 Qz(1) 및 Qz(2)가 제각기 0.5 또는 1.0 일 때 만들어진 2개의 조합을 사용함으로써 조사되어진다. 시각에 대한 의존성은 z 계수 Qz가 z 계수 Qz가 보다 작을 때 낮아지며, 임의의 그레이스케일 반전이 없을 때 양호한 반사율 특성을 획득한다는 것은 도 6a 및 6b로부터 명확해진다. 특히, Qz가 0.3 내지 0.7 사이에 존재할 때 보다 양호한 시각 특성이 획득될 수 있다. 더욱 더 양호한 시각 특성은 Qz(1) 및 Qz(2)가 0.3 내지 0.7 사이에 존재할 때 획득될 수 있다.
제 5 실시예 형태
본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 반사형 LCD가 다음에 기술되어 진다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예의 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 확산 반사기(72)는 액정셀(7) 외부에 배치되며, 투명 기판은 액정셀(7)의 하부 기판(79)(이후에 "기판(79)으로써 지칭됨")으로서 사용되어 진다. 하부 투명 기판(79)에서의 전극(78)은 또한 투명 전극이다. 다른 구성은 제 1 실시예의 그것과 동일하다.
이 실시예에 있어서의 반사형 LCD의 광학 구성은 또한 도 2에 예시된 바와 동일하다.
제 5 실시예에 있어서의 반사형 LCD는 후술되는 바와 같이 제조되어 진다. 상부 투명 기판(73) 및 하부 투명 기판(79)은 비-알카리 유리 기판(예를 들면, 코닝 1737)으로 이루어진다. 색소 분산 유형의 빨강, 초록 및 파랑 줄무늬가 상부 투명 기판(73)상의 컬러 필터 층(74)으로써 포토리소그래피로 형성되어진다.
인디움 틴 옥사이드(indium tin oxide)는 컬러 필터 층(74) 및 하부 투명 기판(79)상의 각각에 투명 전극(76,78)의 화소 전극으로써 형성되어 진다.-부틸올락톤의 5중량%를 포함하는 폴리이미드 용액이 투명 전극(76,78)상에 프리트되어 250°C에서 경화처리된다. 이후에, 이들은 레이온 막(rayon cloth)으로 회전 연마되어 소정의 트위스트 각을 갖는 배향층(75a, 75b)을 형성한다.
소정의 직경을 갖는 유리 섬유의 1.0 중량%가 혼합된 열경화성의 봉합 수지(thermosetting sealing resin)(예를 들면, 미츠이 화학공업사제 LC STRUCTBOND)가 상부 투명 기판(73)의 표면상에 프리트되어 진다. 소정의 직경을 갖는 수지 비드는 하부 기판(79)상에 100 내지 200개/㎟의 비율로 배포되어진다. 상부 투명 기판(73) 및 하부 기판(79)이 페이스트되며, 봉합 수지(sealing resin)는 150℃에서 경화처리된다. 이후에, ΔnLC=0.08을 갖는 플루오르 에스테르 네마틱 액정 및 키랄 액정(chiral liquid crystal)에서의 액정은 80㎛의 키럴 피치를 획득하도록 혼합된다. 이 혼합된 액정은 진공 주입되며 이 인입(inlet)은 UV 경화처리 수지로 봉합되거나 UV광을 조사함으로써 경화처리된다.
노르보넨계 위상차막(71a,71b)은 각각의 슬로우 축이 소정의 각을 생성하도록 액정셀의 상부 투명 기판(73)상에 부착된다. 이후에, 안티글레어(AG) 및 안티반사(AR) 처리 이후에 뉴트럴 글레어 편광막(스미토모 화학공업사제 SQ-1852AP)은 각각의 흡수축이 소정의 각도를 생성하도록 편광막(70)으로써 부착되어진다. 위상차막(11a,11b)의 경우에, 제 1 실시예에서와 같이, Qz=1을 도시하며 Δn에서의 소 무착색 확산을 갖는 일축의 광학 이방성 막이 사용되어진다.
은으로 구성된 확산 반사기(72)는 하부 투명 기판(79) 하부에 배치되어 진다.
제 5 실시예에 있어서, 액정층의 두께는 dLC=3.0㎛로 형성되며, 따라서 액정층의 위상차은 nLCㆍdLC=0.24㎛이다. 이 두 위상차막의 위상차는 제각기 RF1=0.27㎛ 및 RF2=0.14㎛로 설정된다. 다른 조건은 ΩLC=63.0°,P=105.0°,P-F1=105.0° 및P-F2=165.0°로 설정된다.
투명 기판 및 투명 전극은 상부 기판 및 하부 기판을 위해 사용될 때, 그리고 확산 반사기가 전술된 바와 같이 하부 기판 아래에 사용될 때, 시차(parallax)의 영향으로 인해 약한 이미지 어른거림 현상이 관찰될지라도 시각 특성에 있어서자연스러운 변화를 갖는 반사형 LCD가 획득되어 진다.
정면 특성의 측정은 16.5%의 Y 레벨로 환산된 백색 반사율 및 13.9의 콘트래스트를 도시한다.
상위의 구성을 갖거나 그리고 컬러 필터층(74)이 없는 반사형 LCD의 정면 특성은 33.2%의 Y 레벨로 환산된 백색 반사율 및 14.0의 콘트래스트를 갖는다.
공기층이 확산 반사기(72) 및 하부 투명 기판(79) 사이에 완전히 접착되지 않은 체 제공된다. 수지의 굴절율 약 1.6 과 공기의 굴절율 약 1.0 사이의 차이에 의해 발생된 확산 효과의 증가로 인해 보다 자연스러운 시각 특성을 획득하는 것이 이네이블해진다.
제 5 실시예는 확산 반사기를 위해 은을 사용하지만, 동일한 효과가 알루미늄 확산 반사기를 통해 획득될 수도 있다.
제 6 실시예 형태
제 6 실시예 형태에 있어서의 반사형 LCD가 다음에 기술되어 진다.
도 8은 제 6 실시예의 반사형 LCD의 단면도이다. 다른 실시예와 동일하지만, 제 6 실시예의 반사형 LCD는 편광막(80), 노르보넨계 위상차막(81a,81b), 산란막층(82), 상부 투명 기판(83), 컬러 필터층(84), 배향층(85a,85b), 투명 전극(86), 액정층(87), 금속 반사 전극(88) 및 하부 기판(89)을 포함한다. 제 6 실시예는 하부기판(89)상에 게이트 전극(90), 소스 라인(91), 박막 트랜지스터 디바이스(TFT:92), 드레인 전극(93) 및 산란막(94)을 포함하는 액티브 매트릭스 어레이를 포함한다. 액티브 구동을 위해, 금속 반사 전극(88)은 컨택트 홀(95)을 거쳐서 평탄화막(94) 아래의 비-선형 스위칭 디바이스(TFT)에 접속되어진다.
제 6 실시예의 반사형 LCD의 광학 구성은 도 2에 도시된 바와 동일하다.
제 6 실시예에 있어서의 반사형 LCD는 후술되는 바와 같이 제조된다. 상부 투명 기판(83) 및 하부 기판(89)은 비-알카리 유리 기판(예를 들면 코닝 1737)으로 구성된다. 색소 분산 유형의 빨강, 초록 및 파랑 줄무늬가 상부 투명 기판(83)상에 컬러 필터 층(84)으로써 포토리소그래피로 형성되어지며, 인디움 틴 옥사이드(indium tin oxide)는 컬러 필터 층(84)상에 투명 전극(86)의 화소 전극으로써 형성되어 진다.
소정의 방법을 이용하여 알루미늄 및 탄탈룸으로 구성된 게이트 전극(90) 및 소스 전극(91) 및 티탄 및 알루미늄으로 구성된 드레인 전극(93)은 하부 기판(89)상에 매트릭스 형상으로 배치된다. 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어진 TFT 디바이스(92)는 게이트 전극(90) 및 소스 전극(91)의 각각의 단면에 형성되어 진다.
비선형 디바이스가 형성된 하부 기판(89) 전면에 (예를 들면 퓨지 화학공업사제) 포지티브 감광성 아크릴 수지를 도포하여 평탄화막(flattening film:94)을 형성한다. 이후에 , 소정의 포토 마스크를 사용하여, 자외선을 드레인 전극(93)에 조사하여 컨택트 홀(95)을 형성한다. 이후에, 컨택트 홀(95)을 생성하기 위해 티탄이 80nm 두께로 증착되며, 이후에 알루미늄은 200nm 두께로 증착된다.
-부틸올락톤의 5중량%를 포함하는 폴리이미드 용액이 투명 전극(16) 및 금속 반사 전극(88)상에 프리트되어 250°C에서 경화처리된다. 이후에, 그들은 레이온 막(rayon cloth)으로 회전 연마되어 소정의 트위스트 각을 갖는 배향층(85a, 85b)을 형성하다.
소정의 직경을 갖는 유리 섬유의 1.0 중량%가 혼합된 열경화성의 봉합 수지(thermosetting sealing resin)(예를 들면, 미츠이 화학공업사제 LC STRUCTBOND)가 상부 투명 기판(83)의 표면상에 프린트되어 진다. 소정의 직경을 갖는 수지 비드는 하부 기판(89)상에 100 내지 200개/㎟의 비율로 배포되어 진다. 상부 투명 기판(83) 및 하부 기판(89)이 페이스트되며, 봉합 수지(sealing resin)는 150℃에서 경화처리된다. 이후에, nLC=0.08을 갖는 플루오르화 에스테르 네마틱 액정에서의 액정 및 소정의 키랄 액정의 양이 혼합된다. 이 혼합된 액정이 진공 주입되며, 이 인입은 자외선 경화처리 수지로 봉합되어 자외선광에 의해 경화처리된다.
위에서 형성된바와 같이 이방성 전방 산란막은 액정셀의 상부 투명 기판(83)상에 산란막 층(82)으로써 부착되어진다. 각각의 슬로우 축이 소정의 각도를 생성하도록 노르보넨계 위상차막(11a,11b)이 부착되어진다. 이후에, 안티글레어(AG) 및 안티반사(AR) 처리 이후에 뉴트럴 글레어 편광막(스미토모 화학공업사제 SQ-1852AP)은 각각의 흡수축이 소정의 흡수축을 생성하도록 편광막(10)으로써 부착되어진다. 위상차막(81a,81b)의 경우에, 제 1 실시예와 동일한 Qz=1을 갖는 일축의 광학 이방성막이 사용되어 진다.
제 6 실시예에 있어서의 액정층의 두께는 dLC=3.0㎛이며 따라서 액정층의 위상차는 nLCㆍdLC=0.24㎛이다. 이 두 위상차막의 위상차는 제각기 RF1=0.27㎛ 및 RF2=0.14㎛로 설정된다. 다른 조건으로는 ΩLC=63.0°,P=105.0°,P-F1=105.0° 및P-F2=165.0°로 설정된다.
광학 특성에 관해서, 제 6 실시예에 있어서의 LCD는 액티브 구동에 의해 64계조의 풀 컬러 디스플레이를 획득한다. 평탄화막상의 금속 반사 전극의 형성은 액티브 매트릭스임에도 불구하고 97% 높은 개구율을 획득할 수 있다. 정면 특성은 거의 제 1 실시예와 동일한 19.4%의 Y 레벨로 변환된 백색 반사율 및 15.8의 콘트래스트를 도시한다.
제 6 실시예 뿐만 아니라, 모든 실시예에 있어서, 액티브 구동을 위한 반사형 LCD는 하부 기판상의 TFT와 같은 비-선형 디바이스를 형성함으로써 본 실시예에 기술된 방법에 따라 획득될 수 있다. 비-선형 디바이스 경우에, 무정질 실리콘 및 두 터미널 디바이스(예를 들면, MIM 및 박막 다이오드) 및 폴리실리콘 TFT가 동일한 효과를 획득하기 위해 사용될 수도 있다.
본 발명은 밝으며, 높은 콘트래스트 및 무착색의 흑백 변화를 획득하는 정규의 백색 모드의 반사형 LCD를 제공한다.

Claims (23)

  1. 반사형 액정 디스플레이 디바이스에 있어서,
    액정셀은
    제 1 투명 기판(13,43,73,83) 및 제 2 투명 기판(19,49,79,89) 사이에 봉합(sealed)된 네마틱 액정층(a nematic liquid crystal layer:17,47,77,87) - 상기 네마틱 액정층은 dLC의 두께 및 ΔnLC의 복굴절을 가짐 - 과,
    상기 제 1 기판측상에 배치된 편광막(10,40,70,80)과,
    상기 편광막 및 상기 액정셀 사이에 배치된 두 장의 위상차막(11a,11b,41a,41b,71a,71b,81a,81b) 및,
    상기 제 2 기판측상에 배치된 광 반사 수단(optical reflecting means:18,48,88)을 포함하되,
    상기 두 장의 위상차막(retardation film)은
    0.95 ＜ Δn(450)/(Δn550)＜1.05 및 0.95 ＜ Δn(650)/(Δn(550) ＜ 1.05를 만족하는 굴절율 이방성을 갖으며, 상기 굴절율 이방성은 z축이 막면(a film face)에 법선인 방향으로써 결정되며, x축이 슬로우 축(slow axis:23a,23b) 방향으로써 결정되는 직교 좌표계(x,y,z)의 각각의 방향에서 굴절율 nx,ny,nz를 사용하여 Δn=nx-ny로 정의되며, 상기 구조 성분의 상기 굴절율 이방성은 파장이 550nm, 450nm 및 650nm일 때, 제각기 Δn(550), Δn(450) 및 Δn(650)인 구조 성분을 포함하며,
    상기 네마틱 액정층(17,47,77,87)은
    45° 내지 90°사이의 트위스트 각(a twisting angle)을 가지며 복굴절 ΔnLC 및 상기 네마틱 액정층의 두께 dLC의 곱 ΔnLCㆍdLC가 0.20 내지 0.30㎛ 사이에 존재하며,
    상기 위상차막(Δn 및 상기 위상차막 두께의 곱)측상의 상기 위상차막(11a,41a,71a,81a)의 위상차값 RF1은 0.23㎛ 내지 0.28㎛ 사이에 존재하며,
    상기 반사형 액정 디바이스는 수학식 2 내지 4 및 수학식 5 내지 7의 세트 중 하나를 만족하며
    (수학식 1)
    (수학식 2)
    (수학식 3)
    (수학식 4)
    (수학식 5)
    (수학식 6)
    (수학식 7)
    P=편광막의 흡수축 방향의 각도,
    F1=편광막측상의 상기 위상차막(10,40,70,80)의 슬로우 축 방향의 각도,
    F2=액정셀측상의 위상차막의 슬로우 축 방향의 각도.
    모든 각은 기준선(20)으로부터 측정 - 상기 기준선은 상기 제 1 기판(13,43,73,83)에 최근접한 액체 분자의 배열 방향(the ordering direction:21) 및 제 2 기판(19,49,79,89)에 최근접한 액체 분자의 배열 방향(21)의 더 큰 각도의 이등분선임 -되며, 상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판 사이의 상기 네마틱 액정층의 트위스트 방향 ΩLC는 포지티브 방향으로써 결정되는 반사형 액정 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수학식 2 내지 4의 세트를 만족하며, 상기 편광막의 흡수축 방향의 상기 각P는 i) 90°내지 120° 또는 ii) 155° 내지 185° 사이에 존재하는 반사형 액정 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수학식 5 내지 7을 만족하며, 상기 편강막의 흡수축 방향의 상기 각P는 i) 0° 내지 30° 또는 ii) 60° 내지 90° 사이에 존재하는 반사형 액정 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 네마틱 액정층의 상기 트위스트각은 60° 내지 65° 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광막측상의 상기 위상차막의 상기 z계수 Qz는 0.3 내지 0.7 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 두장의 위상차막의 상기 z계수 Qz는 제각기 0.3 내지 0.7 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 장의 위상차막(11a,11b,41a,41b,71a,71b,81a,81b)은 주성분으로서 폴리비닐 알콜 또는 노르보넨계로 구성되는 액정 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산란막(19,82)이 상기 제 1 기판(13,43,73,83)측상에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 산란막은 상기 위상차막 및 상기 제 1 기판 사이에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 산란막은 전방 산란막(a forward scattering film)인 액정 디스플레이 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사 수단(optical reflecting means)은 알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 금속 전극인 액정 디스플레이 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 금속 전극은 미러-형상 표면(mirror-finished surface)인 액정 디스플레이 디바이스.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    산란막은 상기 금속 전극상에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 금속 전극은 입사광을 확산 반사시키기 위해 3° 내지 12°의 평균 경사각으로 러프닝된(roughten) 표면을 갖는 액정 디스플레이 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 투명 기판(79)이며, 상기 광 반사 수단(72)은 상기 액정셀(7) 외부의 상기 제 2 투명 기판측상에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    공기층(an air layer)이 상기 투명 기판 및 상기 광 반사 수단 사이에 개재되는 액정 디스플레이 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    컬러 필터(a color filter)는 상기 액정셀내에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  18. 제 1 항에 있어서,
    비-선형 디바이스(non-linear device:92)는 상기 제 2 기판(89)측상에 배치되는 액정 디스플레이 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    절연성의 평탄화 막(94)은 상기 비-선형 디바이스상에 형성되며, 상기 제 2 기판측상의 상기 비-선형 디바이스(92) 및 전극(88)은 상기 평탄화 막(94)에 형성된 컨택트 홀(95)을 통해 전기적으로 접속되는 액정 디스플레이 디바이스.
  20. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 네마틱 액정층(17,47,77,87)의 상기 트위스트 각 ΩLC 는 60° 내지 65° 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  21. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광막측상의 상기 위상차막의 상기 z계수 Qz의 값은 0.3 내지 0.7 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  22. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 장의 위상차막의 상기 z계수 Qz의 값은 0.3 내지 0.7 사이에 존재하는 액정 디스플레이 디바이스.
  23. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두장의 위상차막은 주 성분으로서 폴리비닐 알콜 또는 노르보넨계로 구성되는 액정 디스플레이 디바이스.
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