KR20010042012A

KR20010042012A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20010042012A
Application number: KR1020007010344A
Authority: KR
Inventors: 가네코야스시
Original assignee: 하루타 히로시; 시티즌 도케이 가부시키가이샤
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-05-25
Also published as: DE60005760D1; EP1072926A4; CN1294698A; EP1072926A1; WO2000048039A1; EP1072926B1; CN1214278C; JP3612024B2; US6552767B1

Abstract

반사층(7)과 제 1 전극(3)을 갖는 제 1 기판과 제2 전극(4)을 갖는 제 2 기판 사이에 트위스트 배향되어 있는 네마틱 결정(6)을 끼워지지하고 액정소자(20)를 구성하여 그 제 2 기판(2)의 외측에 비틀림 위상차판(12)과, 제 1 위상차판(13)과, 제 2 위상차판(14)과, 편광판(11)을 순차 배치하여 단편광판형의 반사형 액정표시 장치를 구성하여, 모든 파장 영역에 걸쳐 낮은 반사율의 흑색표시를 얻고, 높은 콘트라스트로 밝은 표시를 실현한다.

Description

액정표시장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}

종래, 반사형 액정표시장치로서는, 1쌍의 편광판 사이에 TN(트위스티드 네마틱) 액정소자나 STN(수퍼트위스티드 네마틱) 액정소자를 배치하고, 그 한쪽의 편광판의 외측에 반사층을 설치한 구조의 것이 주로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 반사형 액정표시장치는, 외광이 시인측(視認側)에서 입사하여 반사층에 의해서 반사되어 시인측으로 출사할 때까지, 2장의 편광판을 2회씩 통과하게 되기 때문에 광량의 감소가 많아지고, 표시의 밝기가 낮았다. 또한, 반사층이 액정소자의 유리기판의 외측에 있으므로, 표시에 그림자가 생긴다는 문제도 있었다.

이러한 문제의 대책으로서, 편광판 1장으로 표시가 가능한 단편광판형 액정표시장치가 제안되고 있다. 그것에 의하면, 편광판이 1장이기 때문에, 종래의 편광판을 2장 사용하는 반사형 액정표시장치와 비교해서 광량의 감소가 적어지고, 표시의 밝기를 개선할 수가 있다.

또한, 단편광판형 액정표시장치로서는, 반사층을 액정표시소자 내부에 형성함으로써, 표시의 그림자 문제도 해결할 수 있다.

이러한 단편광판형 액정표시장치는, 예컨대, 특개평4-97121호 공보(JP. 04-97121,A)에 개시된 바와 같이, 1장의 편광판과 1장의 위상차판 및 반사층을 내재한 액정소자로부터 구성되어 있다.

그렇지만, 이러한 종래의 단편광판형 액정표시장치는, 양호한 검정색표시를 실현할 수 없고, 콘트라스트가 낮다는 문제가 있었다.

양호한 검정색표시를 얻기 위해서는, 검정색표시부에서는 가시광영역의 모든 파장에 있어서 낮은 반사율(시인측에서 본 입사광량에 대한 출사광량의 비율)을 실현해야 한다. 그러나, 상술한 위상차판을 1장 사용한 단편광판형 액정표시장치로서는, 특정한 파장에 대해서는 낮은 반사율이 실현되지만, 모든 파장에 걸쳐 낮은 반사율을 실현할 수는 없다.

따라서, 양호한 검정색표시를 얻기 위해서, 위상차판을 2장 사용한 단편광판형 액정표시장치도 개발되어 있지만, 아직, 충분한 콘트라스트는 얻어지지 않았다.

또한, 예컨대, 특개평10-l23505호 공보(JP,10-l23505, A)에 볼 수 있는 바와 같이, 위상차판 대신에 액정층의 뒤틀림 방향과 역방향으로 뒤틀린 구조를 가지는 보상층(補償層)을 사용한 단편광판형 액정표시장치도 개시되어 있지만, 이 구조에서도, 모든 파장에 걸쳐 낮은 반사율을 실현하는 것은 어렵고, 충분한 콘트라스트는 얻어지지 않았다.

또, 상술한 종래의 단편광판형 액정표시장치로서는, 반사층이 빛을 투과하지 않기 때문에 백라이트를 설치할 수 없고, 외광이 약한 장소나 야간에는 표시를 볼 수 없었다.

따라서, 반사층으로서, 박막알루미늄을 증착이나 스퍼터법으로 형성한 하프미러를 사용하거나, 반사층에 화소마다 개구부를 설치하고, 외광이 약한 장소나 야간에는 백라이트의 빛으로 표시를 하는 반투과 반사형 액정표시장치가 개발되어 있다.

그러나, 단편광판형 액정표시장치의 경우, 외광을 사용하는 반사표시일 때에는, 입사광이 액정소자를 왕복한 상태로, 1장의 편광판에 의해서 그 반사광의 출사가 제어되어 양호한 흑백표시를 얻을 수 있도록, 액정소자 및 위상차판 등의 광학소자를 설계해야 한다.

한편, 백라이트를 사용한 투과표시일 때에는, 백라이트로부터의 빛이 액정소자를 1회 밖에 투과하지 않고, 그 상태로 1장의 편광판에 의해서 그 빛의 출사가 제어되어 양호한 흑백표시를 얻을 수 있도록, 액정소자 및 광학소자를 설계해야 한다. 그 때문에, 반사표시와 투과표시의 양쪽 모두 높은 콘트라스트를 얻기는 힘들었다.

반사층에 화소마다 개구부를 설치한 액정표시장치는, 예컨대, 특개평10-282488호 공보(JP, 10-282488, A)에 개시되어 있지만, 거기에는 액정소자나 광학소자의 조건에 관한 기술은 일체 없고, 반사표시일 때와 투과표시일 때에, 어떻게 하여 양호한 콘트라스트 표시를 양립시키는가에 관해서 아무 것도 기재되어 있지 않다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에 비추어 행해진 것으로서, 단편광판형 액정표시장치에 있어서, 모든 파장에 걸쳐 양호한 낮은 반사율의 검정색표시를 얻음으로써, 밝고 콘트라스트가 높은 표시를 실현하는 것을 목적으로 한다.

또한, 단편광판형 액정표시장치에 의해서, 외광에 의한 반사표시와 백라이트조명에 의한 투과표시를 가능하게 하고, 또한 반사표시와 투과표시의 양쪽으로 높은 콘트라스트를 얻을 수 있도록 하는 것도 목적으로 한다.

본 발명은 액정표시장치의 구조에 관한 것이며, 특히, 액정소자의 내부에 설치한 반사층과 1장의 편광판에 의하여, 밝은 흑백표시나 칼라표시를 실현하는 단편광판 방식의 반사형 액정표시장치 및 반투과 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 1 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 2는, 마찬가지로 그 반사층과 제 1 전극 및 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도,

도 3은, 마찬가지로 그 편광판의 투과축의 방향과 액정소자의 네마틱액정의 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도,

도 4는, 마찬가지로 그 제 1, 제 2 위상차판의 각 지연위상축의 방향과 뒤틀림 위상차판의 트위스트각과의 관계를 나타내는 설명도,

도 5는, 마찬가지로 그보다 바람직한 예를 나타내는 도 4와 동일한 설명도,

도 6은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 2 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 7은, 마찬가지로 그 반사전극과 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도,

도 8은, 마찬가지로 그 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 각 지연위상축의 방향과 뒤틀림 위상차판의 트위스트각과의 관계를 나타내는 설명도,

도 9는, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 3 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 10은, 마찬가지로 그 칼라필터와 제 1 전극 및 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도,

도 11은, 본 발명에 의한 액정표시장치에 사용하는 위상차판의 위상차값의 파장의존성을 나타내는 선도,

도 12는, 본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서의 분광반사율곡선을 나타내는 선도,

도 13은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 4 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 14는, 마찬가지로 그 반투과반사층과 제 1 전극 및 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도,

도 15는, 마찬가지로 그 제 2 편광판의 투과축의 방향과 제 3 위상차판의 지연위상축의 방향과 액정소자의 네마틱액정의 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도,

도 16은, 마찬가지로 그 제 1 편광판의 투과축의 방향과 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 각 지연위상축의 방향과 뒤틀림 위상차판의 트위스트각과의 관계를 나타내는 설명도,

도 17은, 마찬가지로 그보다 바람직한 예를 나타내는 도 16과 동일한 설명도,

도 18은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 5 실시형태에 있어서의 제 2 편광판의 투과축의 방향과 제 3 위상차판의 지연위상축의 방향과 액정소자의 네마틱액정 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도,

도 19는, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 6 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 20은, 마찬가지로 그 반투과반사층과 제 1 전극 및 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도,

도 21은, 마찬가지로 그 제 2 편광판의 투과축의 방향과 제 3, 제 4 위상차판의 각 지연위상축의 방향과 액정소자의 네마틱액정의 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도,

도 22는, 마찬가지로 그 제 1 편광판의 투과축의 방향과 제 1, 제 2 위상차판의 각 지연위상축의 방향과 뒤틀림 위상차판의 트위스트각과의 관계를 나타내는 설명도,

도 23은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 7 실시형태에 있어서의 제 2 편광판의 투과축의 방향과 제 4 위상차판의 지연위상축의 방향과 액정소자의 네마틱액정의 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도,

도 24는, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 8 실시형태의 구성을 나타내는 모식적인 단면도,

도 25는, 마찬가지로 그 제 2 편광판의 투과축의 방향과 제 3 위상차판의 지연위상축의 방향과 액정소자의 네마틱액정의 트위스트각의 관계를 나타내는 설명도이다.

본 발명에 의한 액정표시장치는, 상기의 목적을 달성하기 때문에, 반사층과 제 1 전극을 갖는 제 1 기판과 제 2 전극을 갖는 제 2 기판과의 사이에, 트위스트배향하고 있는 네마틱액정을 끼워 지지하여 액정소자를 구성하고, 그 제 2 기판의 외측(네마틱액정에 접하는 측과 반대측)에, 뒤틀림 위상차판, 제 1 위상차판, 제 2 위상차판, 및 편광판을, 상기 제 2 기판측에서 시인측을 향하여 순차 배치한 것이며, 단편광판형의 반사형 액정표시장치를 구성한다.

이 액정표시장치에 있어서, 상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향과 액정소자의 뒤틀림 방향이 반대로 되도록 하여, 그 뒤틀림 위상차판의 트위스트각을 액정소자의 트위스트각과 거의 동등하며, 바람직하게는 뒤틀림 위상차판의 트위스트각 쪽이 조금 커지도록 하여, 또한 그 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치도 액정소자의 Δnd 치와 거의 동등하게 되도록 하면 좋다.

또한, 상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하도록 하고, 또한 그 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다르도록 하는 것이 좋다.

혹은, 상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하도록 하고, 또한 그 제 1 위상차판의 위상차값은 대략 l/4파장으로, 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장이 되도록 하여도 좋다.

또한, 이들 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 기판의 반사층보다 네마틱액정측, 혹은 제 2 기판의 네마틱액정측 중 어느 하나에, 칼라필터를 설치함으로써, 칼라액정표시장치가 된다.

이들 액정표시장치에 있어서, 상기 제 2 기판의 외측에 확산층을 설치하면 좋다. 또한, 상기 제 1 전극을 반사재료로 형성하고 반사전극으로 함으로써, 상기 반사층을 겸할 수 있고, 별도로 반사층을 설치할 필요가 없어진다.

본 발명에 의한 액정표시장치는 또, 반투과반사층과 제 1 전극을 갖는 제 1 기판과 제 2 전극을 갖는 제 2 기판과의 사이에, 트위스트배향하고 있는 네마틱액정을 끼워 지지하여 액정소자를 구성하고, 그 제 2 기판의 외측(네마틱액정에 접하는 측과 반대측)에, 뒤틀림 위상차판, 제 1 위상차판, 제 2 위상차판, 및 제 1 편광판을, 상기 제 2 기판측에서 시인측에 향하여 순차 배치하고, 상기 제 1 기판의 외측에, 제 3 위상차판, 제 2 편광판, 및 백라이트를 순차 배치하여, 그 제 3 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장인 것이라도 좋다.

이것은, 단편광판형의 반투과반사형 액정표시장치를 구성한다.

또한, 상기 제 3 위상차판과 제 2 편광판과의 사이에 제 4 위상차판을 설치하고, 그 제 3 위상차판의 지연위상축과 제 4 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하도록 하고, 제 3 위상차판의 위상차값은 대략 1/4파장으로, 제 4 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장이도록 하는 것이 바람직하다.

혹은, 상기 제 3 위상차판의 지연위상축과 제 4 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하도록 하고, 그 제 3 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 제 4 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다르고, 제 3 위상차판의 위상차값과 제 4 위상차판의 위상차값의 차가 대략 1/4파장이도록 하여도 좋다.

또한, 상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향과 액정소자의 뒤틀림 방향과가 반대로 되도록 하여, 그 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 액정소자의 트위스트각과 거의 같게, 바람직하게는 뒤틀림 위상차판의 트위스트각의 쪽이 조금 커지도록 하여, 또한 그 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 액정소자의 Δnd 치와 거의 같고, 상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고, 제 1 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장으로, 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장이도록 하면 좋다.

혹은, 상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고, 그 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성과가 다르고, 또한 제 1 위상차판의 위상차값과 제 2 위상차판과 위상차값의 차가 대략 1/4파장이도록 하더라도 좋다.

또한, 이들 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 기판의 반사층보다 네마틱액정측, 혹은 제 2 기판의 네마틱액정측중 어느 하나에, 칼라필터를 설치함으로써, 칼라액정표시장치가 된다.

또한, 이들 액정표시장치에 있어서도, 상기 제 2 기판의 외측에 확산층을 설치하면 좋다.

상기 반투과반사층은, 두께 0.01㎛∼0.03㎛의 금속박막으로 형성할 수가 있다. 혹은, 화소마다 개구부를 설치한 금속박막으로 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치는 단편광판형 액정표시장치의 광학소자로서, 뒤틀림 위상차판 1장과 위상차판을 2장 사용하고 있다. 그 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향은, 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대어 놓으면 닫아 반죽하여 초조해져 위상차판의 트위스트각과 복굴절량을 나타내는 Δnd 치를 액정소자의 트위스트각과 Δnd 값과 거의 같게 함으로써, 액정소자의 복굴절성을 완전히 보상하는 것이 가능하다.

그리고, 위상차판을 2장 사용함으로써, 위상차값의 파장의존성을 변경하는 것이 가능하게 되어, 소위 광대역 1/4파장판을 형성할 수가 있다. 이 광대역 1/4파장판은, 단파장의 위상차값이 작고, 장파장의 위상차값이 커지고 있고, 그 결과, 위상차값 F를 파장(λ)으로 나눈 F/λ 값을, 모든 파장에 있어서 1/4이 일정하게 하는 것이 가능하다.

따라서, 반사층의 위에 광대역 1/4파장판을 배치하고, 그 위에 편광판을 배치하게 된다. 그리고, 편광판의 투과축이 광대역 1/4파장판의 지연위상축에 대하여 45°가 되도록 배치하면, 입사한 직선편광은 모든 파장으로 원편광이 되고, 반사층으로 반사하여 두 번째 광대역1/4파장판을 투과하면, 모든 파장이 편광방향이 90°회전한 직선편광이 되어, 편광판에 흡수되기 때문에 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

요컨대, 반사표시에 있어서는, 1장의 뒤틀림 위상차판과 2장의 위상차판을 사용함으로써, 액정소자의 복굴절성은 뒤틀림 위상차판으로 완전히 보상하여, 2장의 위상차판으로 광대역 1/4파장판을 형성함으로써 가시광영역의 모든 파장에서의 반사율을 낮게 할 수 있고, 양호한 검정색표시를 얻을 수 있기 때문에, 고콘트라스트의 표시가 가능하다.

한편, 반투과형 액정 표시장치의 경우에는, 반사표시 시에는 상기 반사표시의 경우와 동일하지만, 투과표시 시에는, 백라이트로부터 나간 빛은, 액정소자의 이면에 설치한 편광판과 위상차값이 1/4파장의 위상차판을 투과하고, 또한 반투과반사층을 투과하여 액정소자에 입사한다. 액정소자의 복굴절성은, 뒤틀림 위상차판으로 완전히 보상되어 있기 때문에, 액정소자와 뒤틀림 위상차판을 투과하더라도 편광상태는 변화하지 않고, 액정표시장치의 시인측에 설치한 광대역 1/4파장판에 입사한다.

액정소자의 시인측에 설치한 광대역1/4파장판을, 액정소자의 이면에 설치한 위상차판과 위상차값이 감산하도록 배치하면, 백라이트로부터 나간 빛은, 그대로의 상태로 시인측의 편광판에 도달한다. 따라서, 백라이트측의 편광판과 시인측의 편광판이 그 각 투과축이 직교하도록 배치해 두면, 양호한 검정색표시를 얻을 수 있다.

그리고, 액정소자에 전압을 인가한 상태에서는, 액정소자의 복굴절성이 변화하여, 반사표시 및 투과표시와 함께 양호한 백표시를 얻을 수 있게 되고, 반사표시와 투과표시의 양쪽으로 콘트라스트가 높은 표시를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 액정표시장치의 최선의 실시형태를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

「제 1 실시형태: 도 1 내지 도 5, 도 11 및 도 12」

우선, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 1 실시형태의 구성을 도 1 및 도 2에 의해서 설명한다.

도 1은 그 액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이고, 도 2는 그 반사층과 제 1, 제 2 전극과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도이다.

이 액정표시장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정소자(20)와, 그 제 2 기판 (2)의 외측「네마틱액정에 접하는 측과 반대측: 시인측(視認側)」에 순차 배치된 뒤틀림 위상차판(12)과, 제 1 위상차판(13)과, 제 2 위상차판(14)과, 편광판 (11)에 의하여, 단편광판형의 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다.

편광판(11)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)과 뒤틀림 위상차판 (12)은, 아크릴계 점착제로 접착하여 일체화하여 두고, 액정소자(20)의 제 2 기판 (2)의 외면에 아크릴계 점착제로 붙여두었다.

액정소자(20)는, 각각 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)이, 주위를 시일재(5)에 의해서 맞붙여지고, 그 틈에 좌회전 240°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)이 봉입되고 끼워 지지되어 있다.

그 제 1 기판(1)의 내면에, 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.2㎛의 반사층 (7)과, 그것을 덮는 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛의 보호막(8)이 형성되고, 또한 그 보호막(8)상에 제 1 전극(3)이 형성되어 있다.

제 2 기판(2)의 내면에는 제 2 전극(4)이 형성되어 있다. 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)은, 모두 투명도전막인 산화인듐석(ITO)막에 의해서, 도 2에 나타낸 바와 같이 서로 직교하는 스트라이프형상으로 다수형성되고, 그 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)이 교차하여 겹치는 부분이 각각 화소부가 된다. 이 제 1 전극(3)을 형성한 제 1 기판(1)의 보호막(8)상과, 제 2 전극(4)을 형성한 제 2 기판(2)의 내면에는, 각각 배향막을 형성하고 있지만 도시를 생략하고 있다.

이 ITO 막으로 이루어지는 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 투과율은, 밝기의 점에서 중요하다. ITO 막의 시트 저항치가 낮을수록 막두께가 두껍게 되어, 투과율이 낮아진다.

이 실시형태에서는, 제 2 전극(4)에 데이터신호를 인가하기 때문에, 크로스토크의 영향이 적어지도록, 시트 저항치가 약 100 옴으로 두께가 0.05㎛ 정도의 ITO 막을 사용한다. 그 ITO 막의 평균투과율은 약 92% 이다.

또한, 제 1 전극(3)에는 주사신호를 인가하기 때문에, 크로스토크를 저하하기 위해서, 시트 저항치가 약 10 옴이며 두께가 0.3㎛ 정도의 ITO 막을 사용한다. 그 ITO 막의 평균투과율은 약 89%로 다소 낮지만, 적어도 한쪽의 전극에 투과율이 90% 이상의 투명전극을 사용함으로써, 표시의 밝기를 개선할 수 있다.

뒤틀림 위상차판(12)은, 뒤틀림 구조를 가지는 액정성 고분자폴리머를, 트리아세틸셀루로스(TAC) 필름이나 폴리에틸렌텔레프타레이트(PET) 필름에 배향처리하고 나서 도포하고, 150℃ 정도의 고온이며 액정상태로 하여, 트위스트각을 조정한 후 실온까지 급냉하여, 그 뒤틀림 상태를 고정화한 필름이다.

혹은, 별도로 준비한 배향처리를 실시한 TAC 필름에, 뒤틀림 상태를 고정후의 액정성고분자 폴리머를 전사하여 뒤틀림 위상차판(12)을 형성하여도 좋다.

이 실시형태에서는, 트위스트각(Tc)이 -240°이고, 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rc)가 0.80㎛에서 뒤틀림 방향이 우회전의 뒤틀림 위상차판(12)을 사용한다.

편광판(11)은, 되도록 이면 밝게 또한 편광도가 높은 것이 바람직하고, 이 실시형태에서는, 투과율 45%로 편광도 99.9%의 재료를 사용하였다.

그 편광판(11)의 표면에, 굴절률이 다른 무기박막을 진공증착법이나 스퍼터법으로 복수층 코트한, 반사율이 0.5% 정도의 무반사층을 설치하면, 편광판(11)의 표면반사가 저하하여 투과율이 개선되어, 보다 밝아진다. 또한, 검정레벨이 저하함으로써, 콘트라스트도 개선된다.

그러나, 무기박막은 비싸기 때문에, 최근에는 1층∼2층의 유기재료를 코트한 도포타입의 무반사막이 개발되어 있고, 반사율은 1% 전후로 다소 높지만, 저가격이다. 이들 무반사막에서도 무반사층으로서 충분히 사용가능하다.

제 1 위상차판(13)은, 폴리카보네이트(PC)를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F1)은 0.36㎛ 이다.

제 2 위상차판(14)은, 폴리프로필렌(PP)을 연장한 두께 약 100㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛에서의 위상차값(F2)은 0.50㎛ 이다.

다음에, 각 구성부재의 배치관계를 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다.

액정소자(20)의 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 내면은, 수평축에 대하여 우측상승 30°방향으로 러빙처리함에 의해, 네마틱액정(6)의 아래액정분자 배향방향(6a)은 +30°이 되고, 제 2 기판(2)의 내면은 우측하강 30°방향으로 러빙처리함에 의해, 네마틱액정(2)의 위액정분자 배향방향(6b)은 -30°이 된다. 일반적으로, 시계방향 회전의 각도를 마이너스로, 반시계방향 회전의 각도를 플러스로 나타낸다.

점도 20 cp의 네마틱액정(6)에는, 카이럴재라고 부르는 선회성 물질을 첨가하여, 뒤틀림 피치(P)를 11㎛로 조정하여, 반시계회전으로 트위스트각(Ts)이 240°의 STN 모드의 액정소자(20)가 된다.

사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절의 차(Δn)는 0.15이며, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 빈틈인 셀갭(d)은 5.6㎛으로 한다. 따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)과의 곱으로 나타내는 액정소자(20)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rs)는 0.84㎛이 된다.

편광판(11)의 투과축(11a)은, 수평축을 기준으로 하여 +45°로 배치한다.

뒤틀림 위상차판(12)의 아래 분자배향방향(12a)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수평축을 기준으로 하여 +60°이며, 위 분자배향방향(12b)은 수평축을 기준으로 하여 -60°이다. 따라서, 뒤틀림 위상차판(12)의 뒤틀림 방향은 시계회전으로 트위스트각(Tc)은 -240°이 되고, 액정소자(20)의 트위스트각과의 절대치의 차를 ΔT로 하면, ΔT= ｜Ts｜-｜Tc｜= 0°이다. 또한, 이 뒤틀림 위상차판(12)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rc)는 0.80㎛ 이며, 액정소자(20)의 Δnd 치(Rs)와의 차를 ΔR로 하면, ΔR = Rs-Rc = 0.04㎛ 이다.

즉, 뒤틀림 위상차판(12)의 뒤틀림 방향과 액정소자(20)의 뒤틀림 방향과는 반대이며, 양자의 트위스트각은 동일하고(거의 같으면 됨), Δnd 치도 거의 동일하게 되어 있다.

제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)인 도 4에 나타낸 바와 같이 수평으로 배치되고, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)은 수직하게 배치되어, 지연위상축 (13a)과 지연위상축(14a)은 직교한다.

따라서, 제 1 위상차판(13)의 위상차값(F1)과 제 2 위상차판의 위상차값(F2)은 감산되고, 유효한 위상차값으로서는 ΔF= F2-F1 = 0.14㎛이 된다.

여기서, 이 제 1 실시형태인 액정표시장치의 효과에 관해서, 도 11 및 도 12도 참조하여 설명한다.

이 액정표시장치는, 상술과 같이, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc) 및 Δnd 치(Rc)를, 액정소자(20)의 트위스트각(Ts) 및 Δnd 치(Rs)와 각각 거의 동일하게 해두고, 또한, 뒤틀림 위상차판(12)의 위, 아래의 분자 배향방향(12b,12a)을 도 4에 도시한 바와 같이, 도 3에 나타낸 액정소자(20)의 아래, 위액정분자 배향방향(6a,6b)에 대하여 직교하는 방향으로 배치함으로써, 액정소자(20)로 발생하는 복굴절성은 완전히 보상되고, 복굴절성은 발생하지 않는다.

실제로는, 액정소자(20)내의 네마틱액정(6)의 분자의 경사인 틸트각이, 뒤틀림 위상차판(12)의 틸트각보다 크기 때문에, 뒤틀림 위상차판(12)의 Δnd 치(Rc)를, 액정소자(20)의 Δnd 치(Rs)보다 조금 작게 하는 편이, 완전히 보상되기 때문에 바람직하다.

또한 네마틱액정(6)의 액정분자의 굴절률의 파장의존성을, 뒤틀림 위상차판 (12)의 액정 폴리머분자의 굴절률의 파장의존성에 맞추면, 보다 바람직하다.

뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc)은, 액정소자(20)의 트위스트각(Ts)과 다르더라도, 어느 정도는 보상가능하다.

실험에 의하면, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc)은, 액정소자(20)의 트위스트각(Ts)±20°의 범위로 보상할 수 있지만, Tc와 Ts가 거의 같고, 또한 Tc 쪽이 Ts 보다 조금 클 때에 가장 잘 보상할 수 있었다.

도 5는, Tc=-245°이며, 그 절대치가 Ts(240°) 보다 5° 큰 경우의, 제 1, 제 2 위상차판의 각 지연위상축(13a,14a)의 방향과 뒤틀림 위상차판의 위분자 배향방향(12b) 및 아래분자 배향방향(12a)과의 관계를 나타낸다. 이 경우에 최적의 보상을 할 수 있었다.

다음에, 위상차판의 효과에 관해서 설명한다. 도 11에 이 실시형태로 사용한 위상차판의 위상차값의 파장의존성을 나타낸다. 횡축은 빛의 파장(단위는 ㎛)이며, 세로축은 위상차판의 위상차값(단위는 ㎛)을 나타낸다.

이 도 11에 있어서, 곡선(31)은 제 1 위상차판(13)의 위상차값을, 곡선(32)은 제 2 위상차판(14)의 위상차값을 각각 나타내며, 곡선(33)은 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 서로의 지연위상축을 직교시켜 포개었을 때의 위상차값을 나타낸다.

제 1 위상차판(13)의 재질은, 굴절률의 파장의존성이 큰 폴리카보네이트(PC)이기 때문에, 곡선(31)에 나타낸 바와 같이 단파장의 빛에 대한 위상차값이 커진다. 한편, 제 2 위상차판(14)의 재질은, 굴절률의 파장의존성이 작은 폴리프로필렌 (PP)이기 때문에, 곡선(32)에 나타낸 바와 같이, 단파장의 빛에 대한 위상차값도 장파장의 빛에 대한 위상차값과 거의 같고, 거의 변화하지 않는다.

따라서, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을, 위상차값이 감산하도록 지연위상축을 직교시켜 포개면, 곡선(33)에 나타낸 바와 같이, 0.4㎛ 부근의 단파장의 빛에 대한 위상차값을, 0.7㎛ 부근의 장파장의 빛에 대한 위상차값보다 작게 할 수가 있다.

일반적으로, 위상차값이 빛의 파장(λ)의 1/4의 위상차판(1/4파장판)에, 직선편광을, 그 편광축을 위상차판의 지연위상축에 대하여 45°의 방향으로 하여 입사하면, 원편광으로 변환할 수가 있다.

따라서, 빛의 입사측에서 순차로, 편광판, 1/4파장판, 반사판을 포개어 배치한 구성에 있어서, 편광판을 통해서 입사한 직선편광은, 1/4파장판에서 원편광이 되고, 반사판으로 반사되어, 다시 1/4파장판을 투과하여 편광방향 90°회전한 직선편광으로 되돌아가, 편광판으로 흡수되어 검정색표시가 된다.

그러나, 통상의 1/4파장판은, 단파장의 빛에 대한 위상차값이 장파장의 빛에 대한 위상차값보다 크기 때문에, 위상차값을 파장으로 나눈 값은, 단파장 지역에서는 1/4보다 커지고, 장파장 영역에서는 1/4보다 작아진다. 그 결과, 완전한 원편광으로는 만들어지지 않고, 완전한 검정색을 얻을 수 없다.

따라서, 이 실시형태와 같이, 굴절률의 파장의존성이 다른 2장의 위상차판을 사용함으로써, 단파장 지역의 위상차값이 장파장 영역의 위상차값보다 작은, 소위 광대역 1/4파장판을 형성하는 것이 가능하게 된다. 요컨대, 위상차값을 파장으로 나눈 값은, 모든 가시광영역에 걸쳐, 거의 1/4로 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 모든 파장영역에서 원편광을 얻을 수 있고, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

도 12에, 이 실시형태의 단편광판형 액정표시장치에 있어서의 반사특성을 나타낸다. 곡선(34)은, 액정소자(20)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)과의 사이에 전압을 인가하지 않을 때의 검정색표시상태의 반사율, 곡선(35)은 소정의 전압을 인가하였을 때의 흰색표시상태의 반사율을 나타낸다. 곡선(36)은, 비교를 위해, 위상차판을 통상의 폴리카보네이트(PC)로 이루어지는 위상차판 1장만의 1/4파장판을 사용한 단편광판형 액정표시장치의 전압무인가시의 검정색표시상태의 반사율을 나타낸다. 여기서, 반사율이란, 시인측에서 본 입사광량에 대한 출사광량의 비율(%)이다.

도 1에 있어서, 액정소자(20)에 전압을 인가하지 않았을 때에는, 윗쪽의 시인측에서 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 투과함으로써, 가시광영역의 모든 파장의 빛이 원편광이 된다. 그리고, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20)는 완전히 보상되어 있기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고서 원편광대로 반사층(7)에 도달한다. 그리고, 반사층(7)으로 반사된 원편광은, 액정소자(20)와 뒤틀림 위상차판(12)을 투과하더라도 변화하지 않지만, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과함으로써, 편광의 방향이 90°회전한 직선편광에 되돌아가고, 거의 전부 편광판(11)으로 흡수되어, 도 12에 곡선(34)으로 나타낸 것과 같은 반사율이 낮은 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14) 대신에, 통상의 PC 제의 1/4파장판을 1장만 사용하면, 도 12의 곡선(36)에 나타낸 바와 같이, 단파장 지역과 장파장 영역의 빛이 새어나와, 완전한 검정색표시가 되지 않고, 보라색의 검정색표시가 되어, 콘트라스트가 저하한다.

다음에, 액정소자(20)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 기동하여, 액정소자(20)의 실질적인 Δnd 치가 감소한다.

그 때문에, 시인측에서 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판 (12)과 액정소자(20)를 투과함으로써, 타원편광이나 직선편광에 되돌아간다.

이 전압인가에 의해, 액정소자(20)에서 발생하는 복굴절성을 1/4파장판과 동등하게 하면, 도 1에 있어서 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 반사층(7)에 의해서 반사되고, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20)를 투과하더라도 회전하지 않고서 그대로 되돌아가기 때문에, 전부 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사한다. 그 때문에, 도 12의 곡선(35)에 나타낸 바와 같이, 높은 반사율로 밝고 양호한 흰색표시를 얻을 수 있다.

이와 같이, 편광판(11)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)과 뒤틀림 위상차판(12)과 반사층(7)을 내재한 액정소자(20)를 사용함으로써, 양호한 검정색표시 및 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다. 그 결과, 밝고 콘트라스트가 높은 표시를 할 수 있다.

「제 1 실시형태의 변형예」

상술한 제 1 실시형태에서는, 액정소자(20)로서, 240°트위스트의 STN 액정소자를 사용하였지만, 트위스트각이 90°전후의 TN 액정소자를 사용하더라도, 같은 단편광판형의 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있다.

TN 액정소자를 사용하여, 대화면표시를 하는 경우에는, TFT이나 MIM 등의 능동 소자를 내재한 활동적 매트릭스반사형 액정표시장치로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 실시형태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)으로서, 실온에서는 뒤틀림 상태가 고정화하고 있는 액정성 폴리머필름을 사용하였으나, 액정분자의 1부를 쇠사슬형상의 폴리머분자에 결합했을 뿐인, 온도에 의해 그 Δnd 치(= Rc)가 변화하는 온도보상형 뒤틀림 위상차판을 이용하면, 고온이나 저온에서의 밝기 및 콘트라스트 모두가 개선되어, 보다 양호한 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있다.

이 실시형태에서는, 반사층(7)을 제 1 전극(3)과는 별도로 형성하였지만, 제 1 전극을 알루미늄이나 은 등의 금속으로 형성함으로써, 반사층(7)과 겸용한 반사전극으로 함으로써, 구조를 단순화하는 것도 가능하다(그 구체예는 후술한다).

또한, 제 1 기판(1)은 투명하지 않아도 좋다. 제 1 기판(1)이 투명한 경우에는, 반사층(7)을 제 1 기판(1)의 외측에 배치하더라도, 표시에 그림자는 발생하지만, 밝기와 콘트라스트에 관해서는 거의 같은 효과를 얻을 수 있다.

이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)에 폴리카보네이트(PC)를, 제 2 위상차판(14)에 폴리프로필렌(PP)을 각각 사용하였지만, 굴절률의 파장의존성이 다르면, 다른 재료를 사용하더라도 어느 정도의 효과를 얻을 수 있다.

예컨대, 제 1 위상차판(13)에 폴리아릴레이트를, 제 2 위상차판(14)에 폴리비닐알콜을 각각 사용한 경우도, 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있었다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)의 위상차값(F1)을 0.36㎛, 제 2 위상차판(14)의 위상차값(F2)을 0.5㎛으로 하였으나,

ΔF= F2-F1 = 0.14㎛

가 되는 관계를 유지하면, 위상차값(F1)과 위상차값(F2)은, 상기 예와 다르더라도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

[제 2 실시형태: 도 6에서 도 8]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 2 실시형태에 관해서, 도 6에서 도 8을 사용하여 설명한다.

우선, 도 6과 도 7에 의해서 그 액정표시장치의 구성을 설명한다. 이들 도면은, 전술한 제 1 실시형태의 도 1 및 도 2와 동일한 도면이며, 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여, 그것들의 설명은 간략하게 하거나 생략한다.

이 제 2 실시형태의 액정표시장치도, 단편광판형의 반사형 액정표시장치를 구성하고 있고, 위상차판의 종류와 배치각도, 확산층을 구비한 점, 및 반사층의 대신에 반사전극을 사용한 점이, 제 1 실시형태의 구성과 다르다.

이 액정표시장치의 액정소자(21)는, 제 1 기판(1)의 내면에 직접 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.2㎛의 반사전극(9)을 형성하고, 도 1에 있어서의 반사층(7)과 보호막(8)을 설치하고 있지 않은 점만이, 제 1 실시형태에 있어서의 액정소자 (20)와 다르다.

이 반사전극(9)은, 표면이 반사면을 이루고, 도 1 및 도 2에 있어서의 제 1 전극(3)과 반사층(7)을 겸하고 있다. 그리고, 이 반사전극(9)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 투명한 스트라이프형상의 제 2 전극(4)과 직교하는 방향으로 스트라이프형상으로 형성되고, 제 2 전극(4)과 교차하여 겹치는 각 부분이 각각 화소부가 된다.

이 액정소자(21)의 제 2 기판(2)의 외측에 도 6에 나타낸 바와 같이, 확산층 (15), 뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판(14), 및 편광판 (11)을 순차 배설하여, 편광판(11)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)과 뒤틀림 위상차판(12)은, 아크릴계 점착제로 맞붙여 일체화하고 있다.

확산층(15)은, 반사전극(9)으로 반사한 빛을 산란하여, 광 시야각으로 밝은 표시를 얻기 위해서 설치하고 있다.

외부에서 입사하는 빛은 되도록이면 전방에 산란 투과하여, 후방산란이 적은 쪽이 높은 콘트라스트를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 여기서는, 점착제에 미립자를 혼합한 두께 30㎛의 산란성 점착제를 확산층(15)으로서 사용하고, 제 2 기판(2)과 뒤틀림 위상차판(12)의 접착제로서도 겸용하고 있다.

편광판(11)과, 뒤틀림 위상차판(12)은, 제 1 실시형태에서 사용한 것으로 동일하다.

제 1 위상차판(13)은, 폴리카보네이트(PC)를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F1) = 0.14㎛이며, 1/4파장에 상당한다.

제 2 위상차판(14) 역시 PC를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F2) = 0.28㎛이며, 1/2파장에 상당하도록 설정한다.

다음에, 이 액정표시장치의 각 구성부재가 평면적인 배치관계에 관해서, 도 3과 도 8을 사용하여 설명한다.

액정소자(21)의 반사전극(9)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 네마틱액정(6)의 아래액정분자 배향방향(6a) 및 위액정분자 배향방향(6b)은, 도 3에 나타낸 제 1 실시형태의 경우와 같고, 각각 수평축을 기준으로 하여 +30°과 -30°(반시계회전을 플러스, 시계회전을 마이너스로 한다)이다.

점도20 cp의 네마틱액정(6)에는, 카이럴재라고 부르는 선회성물질을 첨가하고, 뒤틀림 피치(P)를 11㎛로 조정하고, 반시계회전으로 트위스트각(Ts)이 240°인 STN 모드의 액정소자(21)를 형성한다. 이 액정소자(21)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rs) 역시 전술의 액정소자(20)와 같은 0.84㎛ 이다.

편광판(11)의 투과축(11a) 역시 도 3에 나타낸 것 같이 수평축을 기준으로 하여 45°로 배치한다.

뒤틀림 위상차판(12)의 아래분자 배향방향(12a)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 수평축을 기준으로 하여 +60°이며, 위분자 배향방향(12b)은 수평축을 기준으로 하여 -60°이다. 따라서, 뒤틀림 위상차판(12)의 뒤틀림 방향은 시계회전으로 트위스트각(Tc)이 240°가 되어, 액정소자(21)의 트위스트각과의 절대치의 차를 ΔT로 하면, ΔT= ｜Ts｜-｜Tc｜= 0° 이다. 또한, 이 뒤틀림 위상차판(12)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rc)는 0.80㎛ 이며, 액정소자(21)의 Δnd 치(Rs)와의 차를 ΔR로 하면, ΔR= Rs-Rc=(0.84-0.80)㎛= 0.04㎛이 되고, 양자의 Δnd 치는 거의 동등하게 되어 있다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)은 수평축을 기준으로 하여 -30°로 배치되고, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)은 수평축을 기준으로 하여 +30°로 배치된다.

여기서, 이 실시형태의 액정표시장치의 작용효과에 관해서 설명하지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(21)의 작용효과는, 제 1 실시형태와 동일하고, 액정소자(21)로 발생하는 복굴절성을 완전히 보상하고자 한다. 따라서, 여기에서는 위상차판의 효과에 관해서만 설명한다.

제 1 실시형태에 있어서는, 굴절률의 파장의존성이 다른 위상차판을 2장 사용하였지만, 굴절률의 파장의존성이 같은 위상차판을 2장을 사용하더라도, 모든 가시광영역에서 원편광으로 변환할 수 있는 광대역 1/4파장판을 얻을 수가 있다.

제 1 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 지연위상축을 직교시켜 포개었으나, 이 실시형태의 액정표시장치로서는, 지연위상축의 교차각이 60°가 되도록 겹치고 있다.

위상차값 F1이 1/4파장상당의 0.14㎛ 인 제 1 위상차판(13)과, 위상차값 F2가 1/2파장에 상당하는 0.28㎛ 인 제 2 위상차판(14)을, 교차각이 60°가 되도록 포갬으로써, 2장 합계의 위상차값은, 파장 0.55㎛에서는 0.14㎛이 되지만, 파장 0.4㎛ 부근의 단파장으로서는 0.14㎛보다 작고, 파장 0.7㎛ 부근의 장파장으로서는 0.14㎛보다 커져, 실질적인 지연위상축은 수평축방향이 된다.

요컨대, 굴절률의 파장의존성이 같은 재료라도, 2장의 위상차판을 사용함으로써, 단파장의 위상차값이 장파장의 위상차값보다 작은, 소위 광대역 1/4파장판을 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 위상차값을 파장으로 나눈 값은, 모든 가시광영역에 걸쳐, 거의 1/4로 하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 가시광영역의 모든 파장으로 원편광을 얻을 수 있어, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

도 6에 있어서, 이 액정표시장치에 윗쪽의 시인측에서 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 투과함에 의해, 가시광영역의 전부 파장성분이 원편광이 된다.

그리고, 액정소자(21)의 반사전극(9)과 제 2 전극(4)과의 사이에 전압을 인가하지 않은 상태로서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(21)는 완전히 보상되어 있기 때문에, 원편광이 그것들을 투과하더라도 편광상태는 변화하지 않는다. 확산층(15)에는, 위상차값을 거의 가지지 않고, 편광상태를 변화시키지 않은 재료를 사용하고 있기 때문에, 원편광은 그대로 반사전극(9)에 도달한다.

반사전극(9)에서 반사된 원편광은, 액정소자(21)와 뒤틀림 위상차판(12)을 투과하여도 변화하지 않지만, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과함에 의해, 편광방향이 90°회전한 직선편광에 되돌아가, 전부 편광판(11)에서 흡수되기 때문에, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

또, 확산층(15)은, 제 2 기판(2)의 외측(시인측)이면, 편광판(11)까지의 어느 한 층 사이, 혹은 편광판(11)의 바깥표면중 어디에 배치하더라도 좋지만, 표시가 뿌옇게 됨을 줄이기 위해서, 되도록이면 제 2 기판(2)의 가까이 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 제 2 기판(2)의 두께도, 되도록이면 얇은 쪽이, 표시가 뿌옇게 되는 현상이 적어지기 때문에, 이 실시형태에서는 그 두께를 0.5 mm로 하였다.

액정소자(21)의 반사전극(9)과 제 2 전극(4)과의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 상승하고, 액정소자(21)가 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그에 따라, 액정소자(21)에서 발생하는 복굴절성을 거의 1/4파장판과 동등하게 할 수가 있다.

그 때문에, 시인측에서 이 액정표시장치에 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 통과함으로써, 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(21)를 투과함으로써 타원편광이나 직선편광에 되돌아가, 반사전극(9)에 도달하여 반사된다. 그 반사한 타원편광이나 직선편광은 회전하지 않고서 되돌아가, 거의 전부 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사하기 때문에, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

이와 같이, 시인측에서 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 뒤틀림 위상차판(12), 및 확산층(15)과, 반사전극(9)을 내재한 액정소자(21)를 사용함으로써, 양호한 검정색표시 및 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다. 그 결과, 단편광판형의 반사형 액정표시장치에 의해서, 밝고 콘트라스트가 높은 표시를 실현할 수가 있다.

[제 2 실시형태의 변형예]

상술한 제 2 실시형태의 액정표시장치로서는, 뒤틀림 위상차판(12)의 뒤틀림 방향과 액정소자(21)의 뒤틀림 방향과는 반대이며, 양자의 트위스트각은 같고, Δnd 치도 거의 같이 되어 있다. 그러나, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각과 액정소자(21)의 트위스트각은 거의 같으면 좋고, 바람직하게는 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각 쪽이 조금 큰 편이 좋다. 예컨대, 제 1 실시형태에 있어서 도 5에 나타낸 예와 같이, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각을, 액정소자(21)의 트위스트각인 240°보다 5° 큰 245°정도로 하였을 때, 최적의 보상을 할 수 있었다.

이 제 2 실시형태에서는 반사전극(9)에 의해 반사층과 제 1 전극을 겸용한 액정소자(21)를 사용하였지만, 제 1 실시형태와 같은 액정소자(20)와, 이 실시형태의 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 뒤틀림 위상차판(12), 및 확산층(15)을 조합시켜 액정표시장치를 구성하도록 하더라도, 이 실시형태와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로서, 폴리카보네이트(PC)를 1축 연장하여, Z축 방향의 굴절률(nz)이 연장방향의 굴절률 (nx)과 그에 직교하는 방향의 굴절률(ny)에 대하여, nx 〉 ny = nz로 되어있는 위상차판을 사용하였지만, PC을 다축 연장하고, nx 〉 nz〉 ny로 되어있는 소위 Z 타입의 위상차판이나, 폴리비닐알콜(PVA)이나 폴리프로필렌(PP) 등의 재료를 연장한 위상차판을 사용하더라도 같은 효과를 얻을 수 있다.

그 외, 액정소자(21)로서 TN 액정소자도 사용할 수 있는 점, 혹은 뒤틀림 위상차판(12)으로서 온도보상형 뒤틀림 위상차판을 사용함으로써, 고온이나 저온에서의 밝기이나 콘트라스트를 보다 개선할 수 있는 것, 제 1 기판(1)은 투명이 아니어도 되는 것 등, 제 1 실시형태의 변형예와 동일한 변형이 가능하다.

[제 3 실시형태: 도 9 및 도 10]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 3 실시형태에 관해서, 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다.

도 9는, 그 액정표시장치의 구성을 나타내는 모식적 단면도이며, 도 10은, 그 칼라필터와 액정소자의 제 1, 제 2 전극(가상선으로 나타낸다)과의 평면적인 배치관계를 나타내는 평면도이며, 각각 도 1, 도 6 및 도 2와 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 제 3 실시형태의 액정표시장치는, 액정소자내의 반사층(7)과 제 1 전극(3)과의 사이에 칼라필터를 구비하고, 칼라표시가 가능한 반사형 액정표시장치를 구성하고 있는 점이, 제 1, 제 2 실시형태의 구성과 다르다. 이 액정표시장치의 액정소자(22)는, 제 1 기판(1)의 내면에 설치한 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.2㎛의 반사층(7) 위에, 두께 1㎛의 칼라필터(10)를 설치하고 있다. 그 칼라필터(10)는, 빨강필터(R)와 초록필터(G)와 파랑필터(B)의 3색의 필터로 구성되고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 2 기판(2)의 내면에 형성한 스트라이프 형상의 각 제 2 전극(4)에 각각 대응시키고 교대로 평행한 줄무늬형상으로 형성되어 있다. 각 빛깔의 필터(R, G, B)의 폭은, 제 2 전극(4)의 폭보다 널리 형성하여, 빈틈이 생기지 않도록 하고 있다. 칼라필터(10)의 사이에 틈이 생기면, 입사광이 증가하여 밝게는 되지만, 표시색에 흰색 빛이 혼색하여 색순도가 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.

액정소자(22)의 그 밖의 구성은, 도 1에 나타낸 액정소자(20)와 동일하므로 설명을 생략한다.

이 액정소자(22)의 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에, 도 6에 나타낸 제 2 실시형태와 같이, 확산층(15), 뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판(14), 및 편광판(11)을 순차 배치하고 있다. 그것들의 각 판의 구성 및 서로 점착제로 맞붙이는 점, 확산층(15)으로서 산란성 점착제를 사용하는 점도, 제 2 실시형태와 동일하다.

또, 이 액정표시장치에 있어서의 액정소자(22)의 네마틱액정(6)의 아래, 위액정분자 배향방향(6a,6b)과, 편광판(11)의 투과축(11a)과의 배치관계는, 도 3에 나타낸 제 1 실시형태와 동일하다. 또한, 뒤틀림 위상차판(12)의 아래, 위분자 배향방향(12a,12b)과, 제 1, 제 2 위상차판(13,14)의 각 지연위상축(13a,14a)과의 배치관계는, 도 8에 나타낸 제 2 실시형태와 동일하다. 따라서, 이들을 도시한 도면 및 그 설명을 생략한다.

칼라필터(10)는 밝기를 개선하기 위해서, 분광 스펙트럼에 있어서의 최대투과율이 되도록이면 높은 것이 바람직하고, 각 빛깔의 필터의 최대투과율은 80% 이상이 좋고, 90% 이상이 가장 바람직하다. 또한, 분광 스펙트럼에 있어서의 최소투과율도 20%∼50%보다 높게 해야 한다.

칼라필터(10)로서는, 안료분산형, 염색형, 인쇄형, 전사형, 전착형 등 각종의 것을 사용할 수 있지만, 아크릴계나 PVA 계의 감광성수지에 안료를 분산시킨 안료분산형의 칼라필터가, 내열온도가 높고 색순도도 좋기 때문에 가장 바람직하다.

고투과율의 칼라필터(10)를 얻기 위해서, 제 1 기판(1)의 내면에 알루미늄박막으로 이루어지는 반사층(7)을 형성하고, 그 반사층(7)의 표면을 양극 산화처리하여 불활성화시킨 후, 감광성수지에 안료를 10∼l5% 배합한 칼라레지스트를, 스피너를 사용하여 제 1 기판(1)의 내면에 도포하고, 노광과 현상을 하여, 두께가 1㎛ 정도라도 투과율이 높은 칼라필터(10)를 얻었다.

여기서, 이 제 3 실시형태의 액정표시장치의 작용효과에 관해서 설명한다. 제 1 실시형태로 설명한 바와 같이, 액정소자(22)「제 1 실시형태에서는 액정소자 (20)」의 제 1, 제 2 전극(1,2)사이에 전압을 인가하지 않은 상태로서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(22)는 완전히 보상되어, 복굴절성은 전혀 발생하지 않는다.

또한, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)은, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값이 0.14㎛ 이며, 또한 단파장의 위상차값이 장파장의 위상차값보다 작은, 소위 광대역1/4파장판을 형성하고 있어, 위상차값을 파장으로 나눈 값은, 모든 가시광영역에 걸쳐 약 1/4로 하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 가시광영역 모든 파장으로 원편광을 얻을 수 있고, 제 2 실시형태와 같이 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

도 9에 있어서, 윗쪽의 시인측에서 이 액정표시장치에 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 투과함에 의해, 가시광영역의 모든 파장성분이 원편광이 된다.

뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(22)는 완전히 보상되어 있고, 제 1 전극 (3), 보호막(8), 및 칼라필터(10)는 전혀 복굴절성을 가지지 않기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고 원편광대로 반사층(7)에 도달한다.

반사층(7)으로 반사된 원편광은, 액정소자(22)와 뒤틀림 위상차판(12)을 투과하더라도 변화하지 않지만, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과함으로써, 편광방향이 90°회전한 직선편광으로 되돌아가고, 모두 편광판(11)으로 흡수되어, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

액정소자(22)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 상승하고, 액정소자(22)가 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 편광판(11)으로부터 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(22)를 투과함으로써, 타원편광이나 직선편광에 되돌아가, 반사전극(9)에 도달하여 반사된다. 그 반사한 타원편광이나 직선편광은 회전하지 않고서 되돌아가, 거의 전부 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사하기 때문에, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

그리고, 표시화소의 온(백)과 오프(흑)를 조합함으로써, 칼라표시가 가능해진다. 예를 들면, 빨강필터(R)가 있는 화소를 온(백)으로 하고, 초록필터(G)와 파랑필터(B)가 있는 화소를 오프(흑)로 함으로써, 빨강표시가 된다.

이 실시형태의 반사형 액정표시장치는, 반사율이 높고 또한 콘트라스트비가 10이상으로 높은 값을 얻을 수 있고, 채도가 높고, 밝은 칼라표시를 실현할 수가 있었다.

이와 같이, 시인측에서 순차 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판 (13), 뒤틀림 위상차판(12), 및 확산층(15)과, 반사층(7)과 칼라필터(10)를 내재한 액정소자(22)를 사용함으로써, 단편광판형의 반사형 액정표시장치로도, 밝고 높은 콘트라스트로 높은 채도의 칼라표시가 가능하게 된다.

[제 3 실시형태의 변형예]

이 실시형태에서는, 액정소자(22)로서, 240°트위스트의 STN 모드의 액정소자를 사용하였지만, 트위스트각이 90°전후의 TN 액정소자를 사용하더라도, 동등한 반사형 칼라액정 표시장치를 얻을 수 있다.

TN 액정소자를 사용하여, 대화면표시를 하는 경우에는, TFT이나 MIM의 능동 소자를 내재한 활동적 매트릭스방식으로 하는 것이 바람직하다.

이 실시형태에서는, 반사층(7)을, 제 1 전극(3)의 아래쪽에 보호막(8)을 끼워 형성하였지만, 제 1 전극(3)을 알루미늄이나 은 등의 금속막으로 형성함으로써, 반사층(7)과 겸용한 반사전극으로 하여, 그 반사전극상에 칼라필터(10)를 직접 형성하도록 하여도 좋다.

또한, 이 실시형태에서는, 칼라필터(10)를 제 1 기판(1)측에 설치하였지만, 제 2 기판(2)측의 제 2 전극(4)과 제 2 기판(2)의 사이에 칼라필터(10)를 설치하도록 하여도 좋다.

그러나, 칼라필터(10)를 제 1 기판측에 설치하면, 보호막(8)이, 칼라필터 (10)의 평탄화와, 반사층(7)과 제 1 전극(3)과의 절연층을 겸할 수 있다.

또, 이 실시형태에서는, 칼라필터(10)로서, 빨강, 초록, 파랑의 3색의 필터를 사용하였지만, 시안, 노란색, 진홍색의 3색의 칼라필터를 사용하더라도, 마찬가지로 밝은 칼라표시가 가능하다.

또한, 이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로서 굴절률의 파장의존성이 같은 재료를 사용하여 지연위상축의 교차각이 60°가 되도록 배치하였으나, 제 1 실시형태로 사용한 바와 같이, 굴절률의 파장의존성이 다른 2장의 위상차판을 지연위상축이 직교하도록 배치하여 사용하는 것도 가능하다.

[제 4 실시형태: 도 13에서 도 17]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 4 실시형태에 관해서, 도 13에서 도 17을 사용하여 설명한다. 또, 이제부터 설명하는 각 실시형태는, 본 발명에 의해서 단편광판형의 반투과반사형 액정표시장치를 구성한 것이다.

우선, 제 4 실시형태의 액정표시장치의 구성을 도 13 및 도 14에 의해서 설명하지만, 전술한 도 1 및 도 2와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여두고, 그 설명은 간단하게 하거나 생략한다.

이 액정표시장치는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 액정소자(20')와, 그 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에 순차로 배치한 뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판 (13), 제 2 위상차판(14), 및 제 1 편광판(11)과, 액정소자(20')의 제 1 기판(1)의 외측(시인측과 반대측)에 순차 배치한 제 3 위상차판(18), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)에 의해 구성된다.

액정소자(20')는, 도 1에 나타낸 제 1 실시형태에 있어서의 액정소자(20)와 거의 같은 구성이지만, 도 1의 액정소자(20)에 있어서의 반사층(7)대신에, 제 1 기판(1)의 내면에 반투과반사층(27)을 설치한 점만이 다르다. 반투과반사층(27)은, 두께 0.02㎛의 알루미늄막으로 이루어진다.

반투과반사층(27)은, 알루미늄의 막두께를 대단히 얇게 함으로써, 입사광의 일부는 투과하여 나머지는 반사하는, 소위 하프미러로 해두었다.

이 실시형태에서는, 알루미늄막의 막두께를 0.02㎛로 함으로써, 10 ∼20% 정도의 빛을 투과하고, 나머지 80∼90%의 빛을 반사하도록 하여, 도 14에 가상선으로 나타낸 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)이 각각 교차하여 겹치는 각 화소부를 모두 포함하는 표시영역전체에 걸쳐서 공통의 반투과반사층(27)을 사각형으로 형성하였다.

뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판(14), 및 제 1 편광판(11)은, 도 1에 나타낸 제 1 실시형태로 사용한 것과 동일하고, 각각 아크릴계 점착제로 일체화하고 있어, 액정소자(20')와도 아크릴계 점착제로 붙여 두었다. 또, 제 1 편광판(11)은 도 1에 있어서의 편광판(11)과 동일하지만, 제 2 편광판 (17)과 구별하기 위하여, 이 실시형태로부터는 제 1 편광판(11)이라고 한다.

제 3 위상차판(18)은, 폴리카보네이트를 연장한 두께 약 70㎛의 것으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F3) = 0.14㎛이며, 1/4파장판으로 되어있다.

제 2 편광판(17)은 편광도가 높은 것이 중요하고, 투과율이 44%로 편광도가 99.99%의 편광판을 사용하였다.

백라이트(16)는, 도광판에 형광등이나 LED를 부착한 것이나, 엘렉트로루미네센스(EL)판 등을 사용하는 것이 가능하지만, 이 실시형태에서는 두께가 약 1mm이며, 발광색이 백색인 EL판을 사용하였다.

다음에, 이들 구성부재가 평면적인 배치관계를 도 15 및 도 16을 사용하여 설명한다.

제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 도 15에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)측을 수평축에 대하여 우측상승 30°방향으로 러빙처리함으로써, 네마틱액정(6)의 아래액정분자 배향방향(6a)은 +30°가 되고, 제 2 기판(2)측은 우측하강 30°방향으로 러빙처리함으로써, 네마틱액정 (6)의 위액정분자 배향방향(6b)은 -30°이 된다.

점도20 cp의 네마틱액정(6)에는, 카이럴재라고 부르는 선회성 물질을 첨가하고, 뒤틀림 피치(P)를 11㎛로 조정하여, 뒤틀림 방향이 반시계회전으로 트위스트각 (Ts)이 240°의 STN 모드의 액정소자(20')를 형성한다.

사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절의 차(Δn)는 0.15이며, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 빈틈인 셀갭(d)은 5.6㎛으로 한다. 따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차(Δn)와 셀갭(d)의 곱으로 나타내는 액정소자(20)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rs)는 0.84㎛이 된다.

제 1 편광판의 투과축(11a)은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 수평축을 기준으로 하여 45°로 배치한다.

뒤틀림 위상차판(12)의 아래분자 배향방향(12a)은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 수평축을 기준으로 하여 +60°이며, 위분자 배향방향(12b)은 -60°이므로, 뒤틀림 위상차판(12)의 뒤틀림 방향이 시계방향회전에서, 트위스트각(Tc)은 240°가 된다.

따라서, 액정소자(20')와 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각의 절대치의 차를 ΔT로 하면, ΔT= ｜Ts｜-｜Tc｜= 0°이며, 복굴절성의 차(ΔR)는, ΔR= Rs-Rc = 0.04㎛ 과 거의 동일하게 되어 있다.

또한, 제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)은, 도 16에 나타낸 바와 같이 수평으로 배치되고, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)은 수직하게 배치되어, 제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)과 직교하고 있다.

따라서, 제 1 위상차판(13)의 위상차값(F1)과 제 2 위상차판의 위상차값(F2)은 감산되어, 유효한 위상차값(ΔF)은, ΔF= F2-F1 = 0.14㎛이 된다.

액정소자(20')의 아래쪽에 배치한 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)은, 도 15에 나타낸 바와 같이 수평으로 배치하고, 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)은 수평축에 대하여 -45°로 배치하고 있고, 도 16에 나타낸 제 1 편광판(11)의 투과축(11a)과 직교한다.

다음에, 이 제 4 실시형태의 액정표시장치의 작용효과에 관해서 설명한다. 우선 처음에 반사표시에 관해서 설명하지만, 이것은 제 1 실시형태와 동일하다.

뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc)과 Δnd 치(Rc)를, 액정소자(20')의 트위스트각(Ts)과 Δnd 치(Rs)와 거의 동일하게 해두고, 또한, 뒤틀림 위상차판 (12)을 도 16에 나타낸 바와 같이, 그 아래, 위분자 배향방향(12a,12b)이, 도 15에 나타낸 네마틱액정(6)의 위, 아래액정분자 배향방향(6b,6a)에 대하여 직교하는 방향으로 배치함으로써, 액정소자(20')에서 발생하는 복굴절성은 뒤틀림 위상차판 (12)에 의해 완전히 보상되고, 복굴절성은 발생하지 않는다.

실제로는, 액정소자(20')의 네마틱액정(6)의 경사인 틸트각이, 뒤틀림 위상차판(12)의 틸트각보다 크기 때문에, Rc를 Rs보다 조금 작게 한 편이 완전히 보상되기 때문에 바람직하다.

또한, 네마틱액정(6)의 굴절률의 파장의존성을, 뒤틀림 위상차판(12)의 액정 폴리머분자의 굴절률의 파장의존성에 맞추면, 더욱 바람직하다.

뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc)은, 액정소자(20')의 트위스트각(Ts)과 거의 동등하면, 다소 다르더라도 어느 정도는 보상가능하다.

발명자의 실험으로서는, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각(Tc)은, 액정소자 (20')의 트위스트각(Ts)±20°의 범위로 보상할 수 있지만, 이 실시형태에서는 Tc = Ts일 때에 양호한 보상을 할 수 있었다.

또한, 도 17에 나타낸 바와 같이, 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각 (Tc)을, 액정소자(20')의 트위스트각 240°보다 절대치가 5°큰 -245°로 하였을 때, 최선의 보상을 할 수 있었다.

또한, 뒤틀림 위상차판(12)의 배치각은, 액정분자에 그다지 90°±20 °의 범위이면 액정소자의 복굴절성을 보상가능하였다.

제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을, 도 16에 나타낸 바와 같이 그 각 지연위상축(13a)과 (14a)가 직교하도록 거듭 배치함으로써의 작용효과는, 제 1 실시형태의 설명에 있어서, 도 11 및 도 12를 사용하여 설명한 것과 동일하다.

즉, 굴절률의 파장의존성이 다른 2장의 위상차판을 그 지연위상축이 서로 직교하도록 포개어 사용함으로써, 단파장에서의 위상차값이 장파장에서의 위상차값보다 작은, 소위 광대역1/4파장판을 형성하는 것이 가능하게 된다.

요컨대, 위상차값 F를 파장(λ)으로 나눈 F/λ의 값을, 모든 가시광영역에 걸쳐 거의 1/4로 하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 모든 파장영역에서 원편광을 얻을 수 있고, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있는 것이다.

도 13에 있어서, 윗쪽의 시인측에서 액정표시장치에 제 1 편광판(11)을 통하여 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 투과함으로써, 가시광영역의 전부 파장성분이 원편광이 된다. 액정소자(20')에 전압을 인가하지 않을 때는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20')는 완전히 보상되어 있기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고서 원편광인 채로 반투과반사층(27)에 도달한다.

그리고, 반투과반사층(27)으로 반사된 원편광은, 액정소자(20')와 뒤틀림 위상차판(12)을 투과하더라도 변화하지 않지만, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판 (14)을 투과함에 의해, 편광방향이 90°회전한 직선편광에 되돌아가, 모두 제 1 편광판(11)에서 흡수되기 때문에, 도 12의 곡선(34)에 나타낸 바와 같은, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

액정소자(20')의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 기동하고, 액정소자(20')의 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 시인측에서 제 1 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20')를 투과함으로써 타원편광이나 직선편광에 되돌아가, 반투과반사판(27)에 도달하여 반사된다.

그 반사된 타원편광이나 직선편광은, 편광방향이 회전되는 일없이 되돌아가, 거의 대부분이 제 1 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사한다.

즉, 액정소자(20')에의 전압인가에 의하여 액정소자(20')에서 발생하는 복굴절성을 거의 1/4파장판과 동등하게 하면, 제 1 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 반투과반사층(27)으로 반사되고, 편광방향이 회전되지 않고서 그대로 되돌아가기 때문에, 거의 제 1 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사한다. 그 때문에, 도 12의 곡선(35)에 도시한 바와 같이 반사율이 높고, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

다음에, 도 13에 나타내는 백라이트(16)를 점등하였을 때의 투과표시에 관해서 설명한다.

백라이트(16)로부터 나간 빛은, 제 2 편광판(17)을 통과하여 직선편광이 된다. 이 직선편광은, 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)에 대하여 45 °의 각도에 입사하기 때문에 원편광이 된다. 그 후 반투과반사층(27)에 의해서 약 80%은 반사되지만, 나머지의 20%의 빛이 투과한다.

액정소자(20')에 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20')는 완전히 보상되어 있기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고서 원편광대로 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에 도달한다.

그리고, 제 3 위상차판(18)으로 발생하는 위상차와, 액정소자(20')의 위쪽에 배치한 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로 발생하는 위상차가 감산되어 제로가 되고, 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)과 동일방향의 직선편광이 되어 제 1 편광판(11)에 달한다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)은 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)과 직교하고 있기 때문에, 그 직선편광은 제 1 편광판(11)으로 흡수되어 시인측에 출사하지 않기 때문에, 양호한 검정색표시가 된다.

액정소자(20')의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 기동하고, 액정소자(20')가 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 백라이트(16)로부터 제 2 편광판(17)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 3 위상차판(18)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20')를 투과함으로써 타원편광이나 직선편광이 된다.

따라서, 이 전압인가에 의해 액정소자(20')로 발생하는 위상차를 1/4파장으로 하면, 제 2 편광판(17)을 통해서 입사한 직선편광은, 또한 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과함으로써 편광방향이 90°회전되기 때문에, 제 1 편광판 (11)을 투과하여 시인측으로 출사한다. 따라서, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

이와 같이, 시인측에서 순차 배치한, 제 1 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 및 뒤틀림 위상차판(12)과, 반투과 반사층(27)을 내재한 액정소자(20')에 의해, 외광을 사용하는 반사표시에 있어서는 양호한 검정색표시와 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다. 또한, 액정소자(20')의 시인측과 반대측에 순차 배치하였다, 제 3 위상차판(18), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)를 구비함으로써, 외광이 적은 환경에서는 백라이트(16)를 점등함으로써, 콘트라스트가 높은 표시를 얻을 수 있다.

[제 4 실시형태의 변형예]

이 실시형태에서는, 액정소자(20')로서, 240°트위스트의 STN 모드의 액정소자를 사용하였지만, 트위스트각이 90°전후의 TN 액정소자를 사용하더라도, 같은 반투과형 액정 표시장치를 얻을 수 있다. TN 액정소자를 사용하여, 대화면표시를 하는 경우에는, 박막트랜지스터(TFT)나 메탈인슐레이터메탈의 박막다이오드(MIM)의 능동 소자를 내재한 활동형 매트릭스반사형 액정표시장치로 하는 것이 바람직하다.

이 실시형태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)으로서, 실온으로서는 뒤틀림 상태가 고정화하고 있는 액정성 폴리머필름을 사용하였지만, 액정분자의 일부를 사슬형상의 폴리머분자에 결합하였을 뿐인, 온도에 의해 Rc가 변화하는 온도보상형 뒤틀림 위상차판을 사용하면, 고온이나 저온에서의 밝기나 콘트라스트가 개선되고, 보다 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.

이 실시형태에서는, 반투과 반사층(27)을 두께 0.02㎛의 알루미늄박막으로 형성하였지만, 두께 0.01㎛∼0.03㎛의 알루미늄박막이면, 일부의 빛이 투과하는 하프미러로 할 수 있다.

또한, 반투과 반사층(27)의 표면에 수㎛에서 수십㎛ 피치의 요철을 형성하면, 반사광이 산란하여 시인성이 개선되기 때문에 보다 바람직하다.

반투과 반사층(27)은, 알루미늄박막에 한정되지 않고, 알루미늄합금 혹은 은의 박막을 사용하거나, 반사율을 개선하기 때문에 및 표면을 보호하기 위해서, 알루미늄막과 무기산화물막에 의한 다층막을 사용할 수도 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 반투과 반사층(27)을, 제 1 전극(3)과는 별도로 형성하였지만, 제 1 전극을 알루미늄이나 은 등의 금속박막으로 형성함으로써, 반투과 반사층(27)과 겸용하는 반투과반사전극으로 함으로써, 구조를 단순화하는 것도 가능하다.

또한, 반투과 반사층(27)을 제 1 기판(1)의 외측에 배치하여도, 표시에 그림자는 발생하지만 같은 효과는 얻을 수 있다.

이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)에 폴리카보네이트(PC), 제 2 위상차판(14)에 폴리프로필렌(PP)을 사용하였지만, 굴절률의 파장의존성이 다르면, 다른 재질의 것을 사용하더라도 어느 정도의 효과를 얻을 수 있다.

예컨대, 제 1 위상차판(13)에 폴리아릴레이트, 제 2 위상차판(14)에 폴리비닐알콜을 사용한 경우라도, 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시형태에 있어서는, 제 1 위상차판(13)하고 위상차값(F1)이 0.36㎛인 것을, 제 2 위상차판(14)으로서의 위상차값(F2)이 0.50㎛의 것을 사용하였지만, ΔF= F2-F1 = 0.14㎛ 이 되는 관계를 유지하면, 위상차값(F1)과 위상차값(F2)은 이 값과 틀려 있어도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

[제 5 실시형태: 도 13, 도 14, 및 도 18]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 5 실시형태에 관해서 설명한다.

이 제 5 실시형태의 액정표시장치는, 도 13 및 도 14에 나타낸 제 4 실시형태의 반투과반사형 액정표시장치와 거의 같은 구성이며, 제 3 위상차판(18)과 제 2 편광판(17)의 배치각도가 제 1 실시형태의 경우와 다를 뿐이다.

따라서, 도 18을 사용하여 그 차이점만을 설명한다. 또, 각 구성요소 에 있어서는, 도 13 및 도 14에 나타낸 부호를 사용한다.

액정소자(20')의 시인측과 반대측에 배치한 제 3 위상차판(18)의 지연위상축 (18a)은, 도 18에 나타낸 바와 같이 수직하게 배치되어, 제 2 편광판(17)의 투과축 (17a)은 수평축을 기준으로 하여 좌측내리막 45°이며, 제 1 편광판(11)의 투과축 (11a)(도 16)과 평행하게 배치한다.

이 제 5 실시형태의 액정표시장치에 있어서도, 반사표시에 관해서는 전술한 제 4 실시형태와 동일하며, 뒤틀림 위상차판(12)과 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 사용함으로써, 양호한 콘트라스트의 표시가 가능하다.

그래서, 백라이트(16)를 점등한 투과표시에 관해서 설명하면, 백라이트(16)로부터 나간 빛은, 제 2 편광판(17)을 통과하여 직선편광이 된다.

이 직선편광은, 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)에 대하여 45°의 각도에 입사하기 때문에 원편광이 된다. 그리고, 액정소자(20')의 반투과 반사층(27)으로, 약 80%은 반사되지만, 나머지의 20%의 빛이 투과한다.

이 제 5 실시형태에서는, 제 3 위상차판(18)을 제 1 실시형태의 경우와 90°어긋나게 배치해두었기 때문에, 제 3 위상차판(18)에서 발생한 위상차와, 액정소자 (20')의 시인측에 배치한 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로 발생하는 위상차가 가산되어 1/2파장이 되고, 원편광이 이들을 통과함으로써, 제 2 편광판(17)에 의한 편광방향에 대하여 90°회전한 직선편광이 된다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)과, 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)과는 평행하기 때문에, 제 1 편광판(11)에 입사한 직선편광은 투과하지 않고서 흡수되기 때문에, 양호한 검정색표시가 된다.

액정소자(20')의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4) 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 상승하여, 액정소자(20')의 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 제 2 편광판(17)을 통과하여 입사한 직선편광은, 제 3 위상차판(18)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(20')를 투과하면 타원편광이나 직선편광으로 되돌아온다.

이 전압인가에 의해 액정소자(20')에서 발생하는 위상차를 1/4파장으로 하면, 제 2 편광판(17)을 통과하여 입사한 직선편광은, 또한 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과하더라도 90°회전하지 않고서, 제 1 편광판(11)에 입사하기 때문에, 제 1 편광판(11)을 통과하여 시인측으로 출사한다. 따라서, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

이와 같이, 시인측에서 순차 배치한 제 1 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 및 뒤틀림 위상차판(12)과, 반투과반사층(27)을 내재한 액정소자(20')에 의하여, 외광을 사용하는 반사표시에 있어서는 양호한 검정색표시와 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다. 또한, 액정소자(20')의 시인측과 반대측에 순차 배치한 제 3 위상차판(18), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)를 구비하고 있기 때문에, 외광이 적은 환경에서는, 백라이트(16)를 점등함으로써 양호한 콘트라스트의 표시를 얻을 수 있다.

[제 6 실시형태: 도 19에서 도 22」

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 6 실시형태에 관해서 도 19에서 도 22를 사용하여 설명한다.

이 제 6 실시형태의 액정표시장치는, 제 4 실시형태의 액정표시장치에 대하여 제 1 위상차판과 제 2 위상차판의 종류와 배치각도, 및 반투과 반사층의 형상이 다르고, 또한 확산층 및 제 4 위상차판을 추가하고 있다.

우선, 도 19 및 도 20에 의해서, 이 제 6 실시형태의 액정표시장치의 구성을 설명하지만, 이들 도면은 제 4 실시형태의 도 13 및 도 14에 해당하는 도면으로, 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여두고, 그것들의 설명은 간단히 하거나 생략한다.

이 액정표시장치는 도 19에 나타낸 바와 같이, 액정소자(23)와, 그 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에 순차 설치한 확산층(15), 뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판(14), 및 제 1 편광판(11)과, 액정소자(23)의 제 1 기판 (1)의 외측(시인측과 반대측)에 순차 설치한 제 3 위상차판(18), 제 4 위상차판 (19), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)에 의하여 반투과반사형 액정표시장치를 구성하고 있다.

제 1 편광판(11)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13) 및 뒤틀림 위상차판(12)은, 아크릴계 점착제로 일체화하고 있다.

또한, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)과 제 2 편광판(17)도, 아크릴계 점착제로 일체화하고 있고, 액정소자(23)도 아크릴계 점착제로 접착하고 있다.

액정소자(23)는, 알루미늄막으로 이루어지는 두께 0.1㎛의 반투과 반사층 (29)과 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛의 보호막(8)과 ITO로 이루어지는 두께 0.3㎛의 제 1 전극(3)이 형성되어 있는 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판(1)과, ITO로 이루어지는 두께 0.05㎛의 제 2 전극(4)이 형성되어 있는 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 2 기판(2)과, 제 1 기판(1)과 제 2 기판 (2)을 맞붙이게 하는 시일재(5)와, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)에 끼워 지지되어 있는 반시계회전 240°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)으로 형성하고 있다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)은 서로 직교하는 방향으로 스트라이프형상으로 형성되어 있고, 그것들이 평면적으로 교차하여 겹치는 부분이 화소부가 된다. 그리고, 그 전화소부를 포함하는 표시영역전체에 걸쳐서 공통의 반투과 반사층(29)을 설치하고 있다.

이 반투과 반사층(29)에는, 각 화소에 대응하는 위치마다 개구부(29a)를 형성하고 있다. 그 각 개구부(29a)는 포토리소그래피공정에 의해 형성한다. 이 반투과 반사층(29)을 형성하는 알루미늄막의 막두께는 제 4 실시형태의 반투과 반사층 (27)보다 두껍기 때문에, 개구부(29a) 이외의 부분은 완전한 반사층이 되어 있고, 개구부(29a)의 면적으로 투과율과 반사율을 조정하는 것이 가능하다. 이 실시형태에서는, 개구부(29a)의 면적을 화소면적의 30%으로 설정하였기 때문에, 30% 정도의 빛을 투과하여, 나머지의 70% 정도의 빛을 반사하도록 하였다.

도 19에 나타내는 확산층(15)은, 반투과 반사층(29)으로 반사한 빛을 산란하고, 광 시야각으로 밝은 표시를 얻기 위해서 설치하고 있다.

외부에서 입사하는 빛은 되도록이면 전방에 산란투과하여, 후방산란이 적은 쪽이 높은 콘트라스트를 얻을 수 있어 바람직하다. 여기서는, 점착제에 미립자를 혼합한 두께 30㎛의 산란성 점착제를 확산층(15)으로서 사용하여, 액정소자(21)와 뒤틀림 위상차판(12)의 접착제로서도 겸용하고 있다.

제 1 편광판(11), 제 2 편광판(17), 뒤틀림 위상차판(12), 및 백라이트(16)는, 제 4 실시형태로 사용한 것으로 동일하다.

제 1 위상차판(13)은, 폴리카보네이트(PC)를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F1)이 0.14㎛이며, 1/4파장에 상당한다. 제 2 위상차판(14)도 PC를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F2)이 0.28㎛이고, 1/2파장으로 상당하도록 설정한다.

제 3 위상차판(18)도 PC를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F3)이 0.14㎛이며, 1/4파장에 상당한다.

제 4 위상차판(19)도 PC를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값(F4)= 0.28㎛이며, 1/2파장에 상당하도록 설정한다.

다음에, 각 구성부재가 평면적인 배치관계를 도 21 및 도 22를 사용하여 설명한다.

액정소자(23)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 표면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되고, 도 21에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(1)측은 수평축에 대하여 우측상승 30°방향으로 러빙처리함에 의해, 네마틱액정(6)의 아래액정분자 배향방향(6a)은 +30°이 되며, 제 2 기판(2)측은 우측하강 30°방향으로 러빙처리함으로써, 위액정분자 배향방향(6b)은 -30°이 된다.

점도20 cp의 네마틱액정(6)에는, 카이럴재로 불리는 선회성 물질이 첨가되고, 뒤틀림 피치(P)를 11㎛로 조정하여, 반시계회전으로 트위스트각(Ts)이 240°인 STN 모드의 액정소자(23)를 형성한다.

사용하는 네마틱액정(6)의 복굴절의 차(Δn)는 0.15이며, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 빈틈인 셀갭(d)은 5.6㎛으로 한다. 따라서, 네마틱액정(6)의 복굴절의 차 Δn과 셀갭(d)의 곱으로 나타내는 액정소자(23)의 복굴절성을 나타내는 Δnd 치(Rs)는 0.84㎛ 이다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)은, 도 22에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준 +45°로 배치한다.

뒤틀림 위상차판(12)의 아래분자 배향방향(12a)은, 마찬가지로 도 11에 나타낸 바와 같이, 수평축을 기준으로 하여 +60°로 배치하고, 위분자 배향방향(12b)은 -60°로 배치한다. 따라서, 시계회전으로 트위스트각(Tc)이 240°가 되고, 액정소자(23)와 뒤틀림 위상차판(12)의 트위스트각의 절대치의 차를 ΔT로 하면, ΔT = ｜Ts｜-｜Tc｜= 0°이다(거의 같으면 된다). 또한, 뒤틀림 위상차판(12)의 Δnd 치 (Rc)는 0.80㎛ 이며, 액정소자(23)의 Δnd 치 Rs와 차인 복굴절성의 차를 ΔR로 하면, ΔR= Rs-Rc = 0.04㎛이며, 양자의 복굴절성은 거의 동등하게 되어 있다.

제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)은, 도 22에 나타낸 바와 같이 수평축을 기준 -30°로 배치되고, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)은, 수평축을 기준으로 하여 +30°로 배치되어 있다.

액정소자(23)의 아래측에 배치한 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)은, 도 21에 나타낸 바와 같이 수평축에 대하여 +60°로 배치하고, 제 4 위상차판(19)의 지연위상축(19a)은, 수평축에 대하여 -60°로 배치하며, 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)은, 수평축에 대하여 -45°로 배치하고 있고, 제 1 편광판(11)의 투과축 (11a)과 직교한다.

이 액정표시장치에 있어서, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(23)의 작용은 제 4 실시형태의 경우와 동일하고, 액정층의 복굴절성을 완전히 보상하여 그 복굴절성을 없애는 것에 있다. 그래서 우선, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)의 작용에 관해서, 반사표시의 경우를 설명한다.

먼저 설명한 제 4 실시형태에 있어서는, 굴절률의 파장의존성이 다른 위상차판을 2장 사용하였지만, 굴절률의 파장의존성이 동일한 재료를 사용하더라도, 모든 가시광영역에서 원편광에 변환할 수 있는 광대역 1/4파장판을 얻을 수 있다.

제 4 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을, 그 각 지연위상축(13a)과 지연위상축(14a)을 직교시키도록 하여 포개었지만, 이 실시형태에서는 도 22에 나타낸 바와 같이, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을, 그 각 지연위상축(13a)과 지연위상축(14a)의 교차각이 60°가 되도록 하여 겹치고 있다.

위상차값(F1)이 1/4파장에 상당하는 0.14㎛ 인 제 1 위상차판(13)과, 위상차값(F2)이 1/2파장에 상당하는 0.28㎛ 인 제 2 위상차판(14)을, 그 지연위상축의 교차각이 60°가 되도록 겹침으로서, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차판 2장에 의한 합계의 위상차값은 0.14㎛이 되지만, 파장 0.4㎛ 부근의 단파장영역에서는 0.14㎛보다 작고, 파장 0.7㎛ 부근의 단파장영역에서는 0.14㎛보다 커진다. 또한, 그 2장 합계가 실질적인 지연위상축은 수평축방향이 된다.

요컨대, 굴절률의 파장의존성이 같은 재료의 위상차판이라도, 2장의 위상차판을 사용함으로써, 단파장영역의 위상차값이 단파장영역의 위상차값보다 작은, 소위 광대역1/4파장판을 형성하는 것이 가능하게 된다.

즉, 위상차값(F)을 파장(λ)으로 나눈 F/λ값을, 모든 가시광영역에 걸쳐 거의 1/4로 할 수 있고, 그 결과, 가시광영역의 모든 파장에서 원편광을 얻을 수 있고, 반사표시에 있어서 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

도 19에 있어서, 윗쪽의 시인측에서 이 액정표시장치에 제 1 편광판(11)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 투과함으로써, 가시광영역의 전부 파장의 빛이 원편광이 된다.

액정소자(23)에 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(23)는 완전히 보상되어 있기 때문에, 원편광이 그것을 투과하더라도 편광상태는 변화하지 않는다. 확산층(15)은 위상차값을 거의 갖지 않고, 편광상태를 변화시키지 않은 재료를 사용하고 있기 때문에, 원편광인 상태로 반투과반사층(29)에 도달한다.

그리고, 반투과반사층(29)에서 반사한 원편광은, 액정소자(23)와 뒤틀림 위상차판(12)을 투과하더라도 변화하지 않지만, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판 (14)을 투과함으로써, 편광방향이 90°회전한 직선편광으로 되돌아가, 모두 제 1 편광판(11)에서 흡수되어 시인측으로 출사하지 않기 때문에, 완전한 검정색표시를 얻을 수 있다.

또, 확산층(15)은 위상차값을 거의 갖지 않고, 편광상태를 변화시키기 어려운 재료를 사용하였기 때문에, 제 2 기판(2)으로부터 제 1 편광판(11) 사이의 어느 한쪽, 혹은 제 1 편광판(11)의 바깥표면의 어디에 확산층(15)을 배치하여도 좋지만, 표시가 뿌옇게 되는 현상을 줄이기 위해서는, 되도록이면 제 2 기판(2) 가까이 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 제 2 기판(2)의 두께도 되도록이면 얇은 편이, 표시가 뿌옇게 되는 현상이 적어지므로 바람직하고, 이 실시형태에서는 두께 0.5 mm으로 하였다. 또한, 제 2 기판(2)을 0.4 mm로 얇게 하고, 제 1 기판(1)을 0.5 mm와, 제 2 기판(2)을 제 1 기판(1)보다 얇게 하는 것도 가능하다.

다음에, 액정소자(23)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 상승하고, 액정소자(23)가 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 제 1 편광판(11)을 통하여 입사한 직선편광은, 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)을 통과함으로써 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(23)를 투과함으로써 타원편광이나 직선편광에 되돌아간다.

그리고, 반투과반사층(29)으로 반사한 타원편광이나 직선편광은, 이 전압인가에 의해 액정소자(23)에서 발생하는 복굴절성을 거의 1/4파장에 상당하게 하면, 회전하지 않고 그대로 제 1 편광판(11)을 통과하여 시인측에 출사하기 때문에, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

다음에, 백라이트(16)를 점등한 투과표시에 관해서 설명한다.

제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)도, 2장으로 광대역 1/4파장판을 구성하고 있어, 실질적인 지연위상축은 수직방향으로 되어있다.

백라이트(16)로부터 나간 빛은, 제 2 편광판(17)을 통해서 직선편광이 된다. 이 직선편광은, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)의 2장에 의한 실질적인 지연위상축에 대하여 45°의 각도에 입사하기 때문에 원편광이 된다. 그리고, 반투과반사층(29)으로 약 7할은 반사되지만, 나머지의 3할의 빛이 투과한다.

액정소자(23)에 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(23)는 완전히 보상되어 있기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고 원편광인 채로 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에 도달한다.

이 제 6 실시형태와 같이 배치하면, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)에 발생한 위상차와 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에 발생하는 위상차가 감산되어 제로가 되고, 제 1 편광판(11)에 도달하는 직선편광은, 제 2 편광판(17)을 통해서 입사한 직선편광과 같은 편광방향이 된다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)과 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)이 직교하고 있기 때문에, 그 직선편광은 제 1 편광판(11)을 투과할 수 없고, 제 1 편광판 (11)에 흡수되고, 시인측에 출사하지 않는다. 따라서 검정색표시가 된다.

이 경우, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)을 사용함으로써, 제 3 위상차판(18)만을 사용한 제 4 실시형태의 경우보다도 양호한 검정색표시를 얻을 수 있었다.

액정소자(23)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 네마틱액정(6)의 액정분자가 상승되고, 액정소자(23)의 실질적인 Δnd 치가 감소한다. 그 때문에, 제 2 편광판(17)을 통해서 입사한 직선편광은, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)을 통과함에 의해 원편광이 되지만, 뒤틀림 위상차판 (12)과 액정소자(21)를 투과함으로써 타원편광이나 직선편광에 되돌아간다.

그리고, 이 전압인가에 의해 액정소자(23)로써 발생하는 복굴절성을 1/4파장에 상당하게 하면, 반투과반사층(29)을 투과한 타원편광이나 직선편광은, 또한 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 투과함으로써 편광방향이 90°회전하기 때문에, 제 1 편광판(11)을 투과하여 시인측에 출사한다. 따라서, 밝은 흰색표시를 얻을 수 있다.

이와 같이, 이 제 6 실시형태의 액정표시장치는, 시인측에서 순차 설치한 제 1 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 뒤틀림 위상차판(12), 및 확산층(15)과, 반투과반사층(29)을 내재한 액정소자(23)에 의하여, 외광을 사용하는 반사표시에 있어서는 양호한 검정색표시와 밝은 흰색표시를 얻을 수 있고, 액정소자(23)의 시인측과 반대측에 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)과 제 2 편광판(17)과 백라이트(16)를 구비함으로써, 외광이 적은 환경에서는 백라이트(16)를 점등함으로써, 양호한 콘트라스트의 표시를 얻을 수 있다.

또한, 화소마다 개구부(29a)를 설치한 반투과반사층(29)을 사용한 것에 의해, 개구부(29a)를 크게 하면 투과표시를 중시한 액정표시장치에, 개구부(29a)를 작게 하면 반사표시중시의 액정표시장치에, 각각 대응할 수 있다.

[제 6 실시형태의 변형예]

상술한 제 6 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로서, PC를 1축 연장하고, Z축방향의 굴절률(nz)이, 연장방향의 굴절률(nx)과 그것에 직교하는 방향의 굴절률(ny)에 대하여, nx 〉 ny = nz로 되어있는 위상차판을 사용하였지만, PC를 다축연장하여, nx 〉 nz〉 ny가 되어 있는 소위 Z타입의 위상차판이나, 폴리비닐알콜(PVA)이나 폴리프로필렌(PP) 등의 재료를 연장한 위상차판을 사용하더라도 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로 발생하는 위상차와, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)으로 발생하는 위상차가 감산하도록 양 위상차판을 배치하였지만, 제 5 실시형태와 같이, 제 1 위상차판 (13)과 제 2 위상차판(14)에서 발생하는 위상차와, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)에서 발생하는 위상차를 가산하여 l/2파장이 되도록 양 위상차판을 배치하는 것도 가능하다.

또한, 이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)을 수평축으로 대하여 -30°로, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)을 +30°로 배치하였지만, 제 1 위상차판(13)의 지연위상축(13a)을 +30°로, 제 2 위상차판(14)의 지연위상축(14a)을 -30°로 배치하더라도, 양 지연위상축의 교차각이 60°이면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

마찬가지로, 이 실시형태에 있어서는, 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)을 수평축에 대하여 +60°로, 제 4 위상차판(19)의 지연위상축(19a)을 -60°로 배치하였지만, 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)을 -60°로, 제 4 위상차판(19)의 지연위상축(19a)을 +60°로 배치하더라도, 양 지연위상축의 교차각이 60°이면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 액정소자(23)의 아래쪽에 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)의 2장의 위상차판을 구비하였지만, 제 4 실시형태나 제 5 실시형태와 같이, 위상차값이 1/4파장의 제 3 위상차판(18)만으로도, 투과표시의 콘트라스트는 다소 저하하지만, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[제 7 실시형태: 도 19, 도 20, 및 도 23]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 7 실시형태에 관해서, 도 19, 도 20, 및 도 23을 사용하여 설명한다.

이 실시형태의 액정표시장치도, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)의 종류와 배치각도가 전술한 제 6 실시형태와 상이할 뿐이며, 그 밖의 구성은 도 19 및 도 20에 나타낸 반투과반사형 액정표시장치와 마찬가지이며, 도 22에 나타낸 각 축 등의 배치방향도 동일하기 때문에, 그것들의 상세한설명은 생략한다.

이 제 7 실시형태에 사용하는 제 3 위상차판(18) 폴리카보네이트(PC)를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값 F3이 0.36㎛ 이다. 제 4 위상차판(19)은, 폴리프로필렌(PP)을 연장한 두께 약 100㎛의 투명필름으로, 파장 55㎛에서 위상차값 F4가 0.50㎛ 이다.

액정소자(23)의 아래쪽(시인측과 반대측)에 배치한 제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)은, 제 6 실시형태와 다르고 도 23에 나타낸 바와 같이 수평으로 배치되고, 제 4 위상차판(19)의 지연위상축(19a)은 수직하게 배치되어 있다. 따라서, 제 3 위상차판(18)의 위상차값(F3)과 제 4 위상차판(19)의 위상차값(F4)은 감산되고, 유효한 위상차값을 ΔF로 하면, ΔF= F4-F3 = 0.14㎛가 되어, 제 4 실시형태에서 설명한 광대역 1/4파장판과 동일하게 된다.

이 실시형태의 액정표시장치에 의해서도, 반사표시에 있어서는, 전술한 제 6 실시형태의 경우와 동일하며, 뒤틀림 위상차판(12)과 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 사용함으로써, 양호한 콘트라스트의 표시가 가능하다. 또한, 확산층 (15)을 구비함으로써, 광 시야각으로 밝은 표시를 얻을 수 있다.

따라서, 백라이트(16)를 점등한 투과표시에 관해서 설명한다. 백라이트(16)로부터 나간 빛은, 제 2 편광판(17)을 통과하면 직선편광이 된다.

이 직선편광은, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)으로 형성한 광대역 1/4파장판의 지연위상축에 대하여 45°의 각도로 입사하기 때문에 원편광이 된다. 그리고, 반투과반사층(29)으로 약 7할은 반사되지만, 나머지 3할의 빛이 투과한다.

액정소자(23)에 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(23)는 완전히 보상되어 있기 때문에, 그 원편광은 편광상태를 변화하지 않고서 그대로 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에 도달한다.

이 실시형태에서는, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)에서 발생하는 위상차가 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에서 발생하는 위상차와 감산하여 제로가 되도록 배치되어 있기 때문에, 입사한 원편광은 제 2 편광판(17)의 투과축 (17a)과 같은 방향으로 편광한 직선편광으로 되돌아가고, 제 1 편광판(11)에 도달한다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)과 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)과는 직교하고 있기 때문에, 백라이트(6)부터의 입사광은 제 1 편광판(11)을 투과하지 않고서 흡수되어, 시인측에 출사하지 않기 때문에 검정색표시가 된다.

한편, 액정소자(23)의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)의 사이에 소정의 전압을 인가하면, 제 6 실시형태의 경우와 같이 밝은 흰색표시가 된다.

이와 같이, 이 제 7 실시형태의 액정표시장치에 따라서도, 제 6 실시형태의 액정표시장치와 같이, 외광을 사용하는 반사표시에 있어서 양호한 검정색표시와 밝은 흰색표시를 얻을 수 있어, 외광이 적은 환경에서도 백라이트(16)를 점등함으로써, 양호한 콘트라스트의 표시를 얻을 수 있다.

[제 8 실시형태: 도 24 및 도 25]

다음에, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제 8 실시형태에 관해서, 도 24 및 도 25를 사용하여 설명한다.

이 제 8 실시형태의 액정표시장치는, 제 4 위상차판이 없는 점과, 칼라필터를 구비함으로써 칼라표시가 가능하게 된다는 점이, 전술한 도 13 및 도 14에 나타낸 제 6 실시형태의 구성과 다르다.

도 24는, 이 제 8 실시형태의 액정표시장치의 구성요소를 설명하기 위한 모식적인 단면도이며, 도 25는 액정소자와 제 2, 제 3 위상차판의 평면적인 배치관계를 도시한 도면이다. 또, 제 1 편광판과 뒤틀림 위상차판과 제 1, 제 2 위상차판의 평면적인 배치관계는 도 22와 동일하다.

이 실시형태의 액정표시장치는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 액정소자(22')와, 그 제 2 기판(2)의 외측(시인측)에 순차 설치한 확산층(15), 뒤틀림 위상차판 (12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판(14), 및 제 1 편광판(11)과, 액정소자 (22')의 제 1 기판(1)의 외측(시인측과 반대측)에 순차 설치한 제 3 위상차판(18), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)에 의해, 반투과반사형 액정표시장치를 구성하고 있다.

제 1 편광판(11)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 위상차판(13)과 뒤틀림 위상차판(12)은, 아크릴계 점착제로 일체화하였고, 확산층(15)으로 액정소자(22')와 붙여져 있다.

또한, 제 3 위상차판(18)과 제 2 편광판(17)도 아크릴계 점착제로 일체화하여 두고, 액정소자(22')와도 아크릴계 점착제로 붙여져 있다.

액정소자(22')는, 도 9 및 도 10에 나타낸 제 3 실시형태의 액정소자에 있어서의 반사층(7)을 반투과반사층(27)으로 바꾼 점이 다를 뿐이다.

즉, 이 액정소자(22')는, 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 1 기판 (1)의 내면에, 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.02㎛의 반투과 반사층(27)과, 적색필터(R)와 녹색필터(G)와 청색필터(B)와의 3색으로 이루어지는 두께 1㎛의 칼라필터(10)와, 아크릴계 재료로 이루어지는 두께 2㎛의 보호막(8)과, ITO로 이루어지는 두께 0.3㎛의 제 1 전극(3)을 형성하고 있다.

그리고, 이 제 1 기판(1)과, 내면에 ITO로 이루어지는 두께 0.05㎛의 제 2 전극(4)이 형성되어 있는 두께 0.5 mm의 유리판으로 이루어지는 제 2 기판(2)을, 시일재(5)에 의해서 맞붙여서, 그 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 반시계회전으로 240°트위스트배향하고 있는 네마틱액정(6)을 끼워지지하고 있다.

반투과 반사층(27)은, 알루미늄막의 막두께를 대단히 얇게 함으로써, 일부의 빛은 투과하여, 나머지의 빛은 반사하는 소위 하프미러로 해두었다.

이 실시형태에서는, 알루미늄막의 막두께를, 제 4 실시형태와 같은 0.02㎛으로 함으로써, 10∼20% 정도의 빛을 투과하고, 나머지의 80∼90%의 빛을 반사하도록 하고 있다. 이 반투과 반사층(27)은, 전표시영역에 걸쳐서 형성하고 있다.

제 1 편광판(11), 뒤틀림 위상차판(12), 제 1 위상차판(13), 제 2 위상차판 (14), 확산층(15), 및 제 2 편광판(17)은, 전술한 제 6 실시형태에서 사용한 것과 동일하다.

제 3 위상차판(18)은, PC를 연장한 두께 약 70㎛의 투명필름으로, 파장 0.55㎛ 에서의 위상차값 F3이 0.14㎛이며, 1/4파장에 상당한다.

백라이트(16)는, 제 4 내지 제 7 실시형태로 사용한 것과 동일한 백색 EL을 사용할 수도 있으나, 이 실시형태에서는, 채도와 밝기를 향상하기 위해서, 도광판에 3파장형 형광관을 부착한 사이드라이트방식을 사용하는 것으로 한다.

칼라필터(10)는, 적색필터(R)와 녹색필터(G)와 청색필터(B)의 3색의 필터로 구성되고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 2 전극(4)과 평행한 스트라이프형상으로 한다.

각 빛깔의 필터의 폭은, 제 2 전극(4)의 폭보다 널리 형성하여 빈틈이 생기지 않도록 하고 있다. 칼라필터(10)의 사이에 틈이 생기면, 입사광이 증가하여, 밝게는 되지만, 표시색에 흰색 빛이 혼색하여 색순도가 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.

칼라필터(10)는 밝기를 개선하기 위해서, 분광 스펙트럼에 있어서의 최대투과율이 되도록이면 높은 것이 바람직하고, 각 빛깔의 최대투과율은 80% 이상이면 좋고, 90% 이상이 가장 바람직하다. 또한, 분광 스펙트럼에 있어서의 최소투과율도 20%∼50%보다 높게 해야 한다.

또한, 이 칼라필터(10)로서는, 안료분산형, 염색형, 인쇄형, 전사형, 혹은 전착형 등의 것을 쓸 수 있지만, 아크릴계나 PVA 계의 감광성수지에 안료를 분산시킨 안료분산형의 칼라필터가, 내열온도가 높고 색순도도 좋기 때문에 가장 바람직하다.

이와 같은 고투과율의 칼라필터를 얻기 위해서, 제 1 기판(1)에 알루미늄박막의 반투과 반사층(27)을 형성하고, 그 반투과 반사층(27)의 표면을 양극산화처리하여 불활성화시킨 후, 감광성수지에 안료를 10∼15% 배합한 칼라레지스트를, 스피너를 사용하여 제 1 기판(1)에 도포하고, 노광공정과 현상공정을 하여, 두께가 1㎛ 정도라도 투과율이 높은 칼라필터(10)를 형성하였다.

이 액정표시장치의 각 구성부재가 평면적인 배치관계를, 도 25에 나타낸다. 액정소자(22')와 뒤틀림 위상차판(12)과 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)과 제 1 편광판(11)과 제 2 편광판(17)의 배치는, 도 22에 나타낸 제 6 실시형태의 경우와 동일하다.

제 3 위상차판(18)의 지연위상축(18a)은, 도 25에 나타낸 바와 같이 수직방향으로 배치하여, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에서 발생하는 위상차를 감산하여 0이 되도록 배치하고 있다.

다음에, 이 제 8 실시형태의 액정표시장치의 작용효과에 관해서 설명한다.

칼라필터(10)는 전혀 복굴절성을 안 갖기 때문에, 반사표시에 있어서는, 이전의 제 6 실시형태의 경우와 동일하여, 뒤틀림 위상차판(12)과 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)을 사용하는 것에 의해, 양호한 콘트라스트의 표시가 가능하다.

그리고, 화소부의 온(백)과 오프(흑)를 조합함으로써, 칼라표시가 가능하게 된다. 예컨대, 적색필터(R)가 있는 화소부를 온(백)으로 하고, 녹색필터(G)와 청색필터(B)가 있는 화소부를 모두 오프(흑)로 함으로써, 녹색표시가 가능하게 된다.

이 실시형태의 반투과 반사형 표시장치는, 반사율이 높게 또한 콘트라스트비가 10이상으로 높은 값을 얻을 수 있음으로써, 백라이트(16)가 비점 등의 반사표시에서도, 채도가 높고 밝은 칼라표시를 얻을 수 있었다.

백라이트(16)로부터 나간 빛은, 제 2 편광판(17)을 통과하여 직선편광이 된다. 이 직선편광은 제 3 위상차판의 지연위상축(18a)에 대하여 45°의 각도로 입사하기 때문에 원편광이 된다. 그리고, 그 원편광은 반투과반사층(7)에서 약 8할은 반사되지만, 나머지의 2할의 빛이 투과한다.

액정소자(22')에 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 뒤틀림 위상차판(12)과 액정소자(22')는 완전히 보상되어 있기 때문에, 편광상태는 변화하지 않고서 원편광인 상태에서 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에 도달한다.

이 실시형태에서는, 제 3 위상차판(18)에서 발생하는 위상차가 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)에서 발생하는 위상차와 감산하여 제로가 되도록 배치되어 있기 때문에, 입사한 원편광은 제 2 편광판의 투과축(17a)과 동일방향으로 편광한 직선편광에 되돌아간다.

제 1 편광판(11)의 투과축(11a)과 제 2 편광판(17)의 투과축(17a)은 직교하고 있기 때문에, 제 1 편광판(11)에 도달한 직선편광은 그에 흡수되고, 시인측에 출사하지 않기 때문에 검정색표시가 된다.

그리고, 액정소자(22')의 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4) 사이에 소정의 전압을 인가하면, 제 6 실시형태의 경우와 같이 밝은 흰색표시가 된다.

이 실시형태에서는, 제 4 위상차판을 사용하지 않고, 백라이트측의 위상차판을 제 3 위상차판(18)만으로 구성하고 있기 때문에, 투과표시에 있어서는, 전파장 영역에서는 1/4파장은 안되고, 검정색 레벨은 제 6 실시형태나 제 7 실시형태의 경우보다도 다소 나빠지지만, 칼라필터가 있으므로 표시에의 영향은 적다.

이와 같이, 이 액정표시장치는, 시인측에서 순차 설치한 제 1 편광판(11), 제 2 위상차판(14), 제 1 위상차판(13), 뒤틀림 위상차판(12), 및 확산층(15)과, 반투과반사층(7)과 칼라필터(10)를 내재한 액정소자(22')에 의하여, 외광을 사용하는 반사표시에 있어서는 양호한 콘트라스트의 칼라표시가 가능하다. 또한, 액정소자(22')의 시인측과 반대측에 순차로 설치한 제 3 위상차판(18), 제 2 편광판(17), 및 백라이트(16)를 구비함으로써, 외광이 적은 환경에서는 백라이트(16)를 점등함으로써, 양호한 칼라표시를 얻을 수 있다.

[제 8 실시형태의 변형예]

이 제 8 실시형태에서는, 액정소자(22')의 시인측과 반대측에, 제 3 위상차판(18)과 제 2 편광판(17)과 백라이트(16)밖에 설치하지 않았지만, 제 6 실시형태나 제 7 실시형태와 같이, 제 3 위상차판(18)과 제 4 위상차판(19)과 제 2 편광판 (17)과 백라이트(16)를 설치하면, 투과표시의 콘트라스트가 더욱 개선되고, 보다 양호한 칼라표시를 얻을 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 제 1 위상차판(13)과 제 2 위상차판(14)으로서, 굴절률의 파장의존성이 같은 재료를 사용하여, 양 위상차판(13,14)을 지연위상축의 교차각이 60°가 되도록 배치하였지만, 제 4 실시형태나 제 5 실시형태에서 사용한 바와 같이, 굴절률의 파장의존성이 다른 2장의 위상차판을 지연위상축을 직교시켜 배치하여 사용할 수도 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 칼라필터(10)를 제 1 기판(1)측에 설치하였는데, 제 2 기판(2)의 안쪽에서, 제 2 전극(4)과 제 2 기판(2)의 사이에 칼라필터(10)를 형성할 수도 있다. 그러나, 칼라필터(10)를 제 1 기판에 설치하는 쪽이, 보호막(8)을 칼라필터(10)의 평탄화와, 반투과 반사막(27)과 제 1 전극(3)과의 절연층을 겸하는 것이 가능하게 되기 때문에 바람직하다.

또한, 이 실시형태에서는, 칼라필터(10)로서, 적색, 녹색, 청색의 3색의 칼라필터를 사용하였는데, 시안, 노랑색, 진홍색의 3색의 칼라필터를 사용하더라도, 동일하게 밝은 칼라표시가 가능하다.

이 실시형태에서는, 칼라필터제조공정의 세정라인에 견디도록, 반투과 반사층(27)으로서, 알루미늄박막의 표면을 양극산화처리하여 불활성화시키었지만, 알루미늄박막상에 산화실리콘(SiO₂) 등이 투명한 산화막을 스퍼터링법이나 화학적 기상성장(CVD)법에 의해서 형성할 수도 있다.

[산업상의 이용가능성]

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 반사층을 내재한 액정소자의 시인측에, 뒤틀림 위상차판과 제 1, 제 2 위상차판과 제 1 편광판을 순차 배치함으로써, 외광에 의한 밝게 콘트라스트가 높은 반사표시를 얻을 수 있는 단편광판방식의 반사형 액정표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 액정소자에 내재하는 반사층을 반투과반사층으로 하여, 그 액정소자의 시인측과 반대측에, 제 3 위상차판과 제 2 편광판과 백라이트를 순차 배치함으로써, 백라이트 조명에 의한 투과표시도 가능하고, 또한 콘트라스트가 높은 표시를 얻을 수 있는 반투과 반사형 액정표시장치를 제공할 수 있다.

이 액정표시장치는, 휴대전화기나 휴대정보단말(PDA), 휴대형 퍼스널컴퓨터, 게임기, 시계, 비디오카메라, 그 밖의 각종 전자기기의 표시장치로서 광범위하게 이용할 수 있다.

Claims

반사층과 제 1 전극을 갖는 제 1 기판과 제 2 전극을 갖는 제 2 기판과의 사이에, 트위스트배향하고 있는 네마틱액정을 끼워지지하여 이루어지는 액정소자와,

상기 제 2 기판의 외측에 설치한 뒤틀림 위상차판과,

해당 뒤틀림 위상차판의 외측에 설치한 제 1 위상차판과,

해당 제 1 위상차판의 외측에 설치한 제 2 위상차판과,

해당 제 2 위상차판의 외측에 설치한 편광판을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

이 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동일하고,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동일하고,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고 있고,

또한, 이 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 해당 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

이 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 상기 액정소자의 트위스트각과 거의 동일하고,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동일하며,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고 있고,

또한, 해당 제 1 위상차판의 위상차값은 대략 1/4파장이며, 상기 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 기판의 상기 반사층보다 상기 네마틱액정측, 혹은 상기 제 2 기판의 상기 네마틱액정측에 칼라필터를 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 상기 액정소자의 트위스트각보다 조금 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 기판의 외측에 확산층을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 전극이 반사재료로 형성된 반사전극이며, 상기 반사층을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
반투과반사층과 제 1 전극을 갖는 제 1 기판과 제 2 전극을 갖는 제 2 기판과의 사이에, 트위스트배향하고 있는 네마틱액정을 끼워지지하여 이루어지는 액정소자와,

상기 제 2 기판의 외측에 설치한 뒤틀림 위상차판과,

해당 뒤틀림 위상차판의 외측에 설치한 제 1 위상차판과,

해당 제 1 위상차판의 외측에 설치한 제 2 위상차판과,

해당 제 2 위상차판의 외측에 설치한 제 1 편광판과,

상기 제 1 기판의 외측에 설치한 제 3 위상차판과,

해당 제 3 위상차판의 외측에 설치한 제 2 편광판과,

해당 제 2 편광판의 외측에 설치한 백라이트를 구비하고,

상기 제 3 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 3 위상차판과 상기 제 2 편광판과의 사이에 제 4 위상차판을 설치하고,

상기 제 3 위상차판의 지연위상축과 상기 제 4 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고 있으며,

상기 제 3 위상차판의 위상차값은 대략 1/4파장이며, 상기 제 4 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 3 위상차판과 상기 제 2 편광판 사이에 제 4 위상차판을 설치하여,

상기 제 3 위상차판의 지연위상축과 상기 제 4 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고 있어,

상기 제 3 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 상기 제 4 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다르고,

해당 제 3 위상차판의 위상차값과 해당 제 4 위상차판의 위상차값의 차가 대략 1/4파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동등하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 같고,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고 있고,

상기 제 1 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장으로, 상기 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동일하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동일하며,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고 있고,

상기 제 1 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장이며, 상기 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 10 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동등하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동등하며,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 60°로 교차하고 있고,

상기 제 1 위상차판의 위상차값이 대략 1/4파장으로, 상기 제 2 위상차판의 위상차값이 대략 1/2파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동등하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동일하며,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고 있고,

해당 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 해당 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다르고,

또한, 해당 제 1 위상차판의 위상차값과 해당 제 2 위상차판과 위상차값의 차가 대략 1/4파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동일하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치와 거의 동일하며,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고 있고,

해당 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 해당 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성이 다르고,

또한, 해당 제 1 위상차판의 위상차값과 해당 제 2 위상차판과 위상차값의 차가 대략 1/4파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 10 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 뒤틀림 방향이 상기 액정소자의 뒤틀림 방향과 반대이며,

해당 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 해당 액정소자의 트위스트각과 거의 동등하며,

또한, 해당 뒤틀림 위상차판의 복굴절량을 나타내는 Δnd 치가 해당 액정소자의 Δnd 치가 거의 동일하고,

상기 제 1 위상차판의 지연위상축과 상기 제 2 위상차판의 지연위상축이 대략 직교하고 있고,

해당 제 1 위상차판의 위상차값의 파장의존성과 해당 제 2 위상차판의 위상차값의 파장의존성과가 다르고,

또한, 해당 제 1 위상차판의 위상차값과 해당 제 2 위상차판과 위상차값의 차가 대략 1/4파장인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뒤틀림 위상차판의 트위스트각이 상기 액정소자의 트위스트각보다 조금 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 기판의 상기 반사층보다 상기 네마틱액정측, 혹은 상기 제 2 기판의 상기 네마틱액정측에 칼라필터를 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 기판의 외측에 확산층을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반투과반사층이, 두께 0.01㎛∼0.03㎛의 금속박막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과반사층이, 화소마다 개구부를 설치한 금속박막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.