KR20010096607A - 액정 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20010096607A
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구사마 사부로
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Abstract

과 제
수지 중에 포함되는 미립자의 반경의 분산이 부적절하기 때문에, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 다른 색을 나타내게 된다. 이 때문에, 관찰하는 각도에 따라 설계자가 의도한 색으로 표시할 수 없고, 표시 품질이 손상된다. 또한, 컬러 표시로 했을 때에는 표시가 어두워진다는 결점도 있다.
해결 수단
광학 산란층에 입사한 광의 진행 방향으로부터, 5° 내지 20°의 각도 범위에서, 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되는 반경의 분산을 가진 미립자를 선택함으로써, 관찰자가 다른 각도에서 관찰한 경우에도, 동일한 색을 관찰할 수 있는 광학 산란층을 제작한다. 또한, 광학 산란층은 컬러 필터로 할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 전자기기{Liquid crystal display device and electronic apparatus}
본 발명은, 기판 사이에 보유된 액정 재료에 전압을 인가하여 화상을 형성하는 액정 표시 장치 및 그 액정 표시 장치를 사용한 전자기기에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 액정 표시 장치의 광학 산란층에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 입사된 광의 편광 방향을 제어함으로써 표시를 하는 것이다. 상기와 같은 액정 표시 장치는, 장치의 정면으로부터 입사된 광을 이용하는 반사형 액정 표시 장치와, 장치의 배면 또는 측면으로부터 입사된 광을 이용하는 투과형 액정 표시 장치와, 반사형 액정 표시 장치와 투과형 액정 표시 장치의 쌍방의 기능을 가진 반투과 반사형 액정 표시 장치의 3종으로 크게 나눌 수 있다.
상기 액정 표시 장치는, 관찰자의 표시 인식 각도 즉 시야 각을 넓히기 위해서, 출사되는 광을 산란하는 층을 갖는 것이 일반적이다.
상기와 같은 광학 산란층이 형성하는 종래 방법으로서는, 수지와 굴절율이 다른 미립자를 수지 중에 혼합(knead)하여 분산시킨 것을, 스핀 코터법이나 롤 코트법 등에 의해 기판 표면의 모든 면에 도포하여 경화시킨 후, 필요한 부분을 패터닝하여 형성하는 방법을 들 수 있다.
그러나, 수지 중에 혼합된 미립자의 반경의 분산이 부적절하기 때문에, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 다른 색을 나타내고 있었다. 이 때문에, 관찰하는 각도에 따라 설계자가 의도한 색으로 표시를 할 수 없고, 표시 품질이 손상되어 버리는 문제가 있었다. 또한, 컬러 표시로 하였을 때에는 표시가 어두워진다는 결점도 있었다.
본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 광학 산란층의 산란 효율을 높게 하여도, 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않고, 밝고 보기 쉬운 표시 품질이 뛰어난 액정 표시 장치 및 전자기기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 1실시예인 액정 표시 장치의 모식도.
도 2는 도 1의 A-A’선의 단면도.
도 3은 미립자의 굴절율이 1.38, 투명 수지의 굴절율이 1.59일 때, 450㎚, 550㎚, 650㎚의 파장에서, 입자 반경에 대한 산란 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 4는 광학 산란층의 분광 특성을 측정하기 위한 광학 측정 시스템을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 액정 표시 장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로서 액정 표시 장치의 착색된 광학 산란층의 부분 확대 평면도.
도 7은 미립자의 굴절율이 1.38, 투명 수지의 굴절율이 1.47일 때, 450㎚, 550㎚, 650㎚의 파장에서, 입자 반경에 대한 산란 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서 액정 표시 장치의 TFD 부분 확대 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예로서 액정 표시 장치의 TFD 부분 확대 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예로서 액정 표시 장치의 광학 산란층의 부분 확대 평면도.
도 11은 미립자의 굴절율이 1.38, 투명 수지의 굴절율이 1.59일 때, 450㎚, 550㎚, 65O㎚의 파장에서, 입자 반경에 대한 산란 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 광학 산란층의 분광 특성을 측정하기 위한 광학 측정 시스템을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 액정 표시 장치를 사용한 전자기기의 일례를 도시하는 사시도.
도 14는 본 발명의 액정 표시 장치를 사용한 전자기기의 다른 예를 도시하는 사시도.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
10, 20, 310, 380 : 기판 11 : 세그먼트 전극
21 : 공통 전극 31 : 실(Seal)재
32 : 밀봉재 40 : 투명 수지
41 : 미립자 42, 43, 44, 370 : 광학 산란층
50 : 액정 재료 51 : 액정 셀
60 : 편광자 65, 66 : 위상차판
300 : TFD 소자 310 : 제 1 기판
311 : 배선 312, 304 : 절연막
302, 306 : 금속막 410 : 제 2 기판
401 : 공통 전극 411, 412, 413 : 컬러 필터
421, 422, 423 : 컬러 필터 351, 352, 353 : 컬러 필터
420, 355 : 블랙 스트라이프 440 : 아크릴계 수지층
600 : 전자 서적 본체 601 : 액정 표시 장치
605 : 휴대전화 본체 606 : 액정 표시 장치
700 : 광학 측정 시스템
710 : 유리기판상에 광학 산란층을 형성한 샘플
720 : 분광 측정기의 수광 부분 721 : 출광부
750 : 입사광 751 : 산란광
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 한 쌍의 기판 사이에 액정을 보유하고, 각 기판이 대향하는 면의 적어도 한쪽에는 전극이 형성되어 있으며, 또한, 적어도 한쪽의 기판에, 수지 중에 해당 수지와 굴절율이 다른 미립자가 분산된 광학 산란층이 형성되어 있는 액정 표시 장치이고, 상기 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이 입사한 광의 진행 방향으로부터 5° 내지 20°의 각도 범위내의 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 상기 미립자가 상기 광학 산란층의 상기 수지 중에 포함되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 본 발명에서는, 광학 산란층이 컬러 필터를 이루고 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성에 따라, 컬러 필터를 설치한 경우에도 관찰하는 각도에 의존하지 않고, 착색이 없고, 밝고 보기 쉬운 표시화면을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 광학 산란층의 표면에, 평탄화를 위한 투명한 수지막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따라, 평탄한 광학 산란층을 이루고 있는 컬러 필터를 제작할 수 있고, 높은 표시 품질을 얻을 수 있다.
더욱이, 대향하는 한 쌍의 기판 중, 적어도 한쪽의 기판이 대향하는 면에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성에 따라, 표시가 흐리지 않고 선명한 표시를 얻을 수 있다.
또한, 대향하는 한 쌍의 기판 중, 적어도 한쪽의 기판의 외측이 되는 면에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성으로써, 저가로 밝고 보기 쉬운 액정 표시 장치를 안정되게 공급할 수 있다.
더욱이, 대향하는 한 쌍의 기판 중, 관찰자 측에서 볼 때 하측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 광학 반사층이 형성되어 있고, 해당 광학 반사층과 액정층 사이에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성으로써, 외부 광을 유효하게 사용한 소비전력이 적은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
더욱이, 해당 액정 표시 장치의 법선 방향에서 25°의 방향으로부터 입사한 광에 대하여, 상기 광학 산란층을 통과하여 상기 광학 반사층에 반사한 후, 다시 상기 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이, 해당 액정 표시 장치의 법선 방향에 대하여 0° 내지 -25°의 각도 범위에서, 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 미립자가 상기 광학 산란층에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성으로써, 외부 광을 이용한 표시를 행할 때에도, 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않고 보기 쉬운 표시 품질이 뛰어난 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 대향하는 한 쌍의 기판 중, 관찰자 측에서 볼 때 하측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 광학 반사층이 형성되어 있고, 관찰자 측에서 볼 때 상측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 구성이 바람직하다. 상기와 같은 구성으로써, 외부 광을 유효하게 이용한 소비전력이 적은 액정 표시 장치를 저가로 안정되게 제공할 수 있다.
또한, 대향하는 한 쌍의 기판 중, 관찰자 측에서 볼 때 하측이 되는 기판의 하측 면에 상기 광학 산란층이 형성되어 있고, 상기 광학 산란층의 표면에 광학 반사층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성으로써, 외부 광을 유효하게 이용한 소비전력이 적은 액정 표시 장치를 저가로 안정되게 공급할 수 있다.
더욱이, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전자기기에서는 상기 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 따라, 광학 산란층의 형성에 대응하여, 수지 중에 포함되는 미립자의 반경의 분산을 최적으로 하여,관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않고, 밝고 콘트라스트가 높은 표시화면을 얻는 것이 가능해진다.
(제 1 실시예)
우선, 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제 1 실시예의 구성에 대해서 설명한다. 상기 제 1 실시예는, 본 발명을 능동 매트릭스 구동방식의 반사형 액정 표시 장치에 적용한 것이다. 여기서, 도 1은, 상기 반사형 액정 표시 장치의 구성을 도시하는 평면도이고, 도 2는, 도 1의 A-A’선의 단면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에서는, 설명의 편의상 스트라이프형 전극을 종횡 6개씩 도시하고 있지만, 실제로는, 다수 개의 전극이 존재하고 있고, 또한, 도 1, 도 2에서의 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 달리하고 있다.
우선, 상기 도면에서, 액정 셀(51)의 정면(즉, 도 2에서 상측 표면)에는, 2색성 색소를 포함하는 편광자(60)와, 위상차판(66, 65)이 배치되어 있다. 또한, 반사형 액정 표시 장치를 구성하는 각 요소간에는 틈이 있도록 그려져 있지만, 이는 도시 편의상의 것이며, 실제로는 각 요소가 서로 거의 밀착되는 상태로 되어 있다.
편광자(60)를 투과하여 직선 편광이 된 외부 광은, 위상차판(66, 65)을 투과함으로써 타원 편광이 되어, 액정 셀(51)에 입사된다. 액정 셀(51)에 입사된 타원 편광은, 투명한 공통 전극(21)과 반사판을 겸한 세그먼트 전극(11)의 인가전압에 의해서 편광축이 선택되어, 광학 반사층을 겸한 세그먼트 기판(11)에 의해서 반사된다. 반사된 광은, 세그먼트 전극(11)과 공통 전극(21)의 인가전압에 의해서 편광축이 선택되어 위상차판(65, 66)에 입사되고, 편광자(60)를 투과한다. 이 때, 선택된 편광축에 의해서 명(明)표시와 암(暗)표시를 선택할 수 있다. 이때, 산란층(42)을 2회 투과함으로써, 입사된 외부 광은 넓게 산란되어 밝은 표시를 얻을 수 있다.
다음에, 액정 셀(51)의 보다 상세한 구조와 제조방법에 대해서 설명한다.
처음에, 관찰자 측에서 볼 때 하측의 기판(즉, 도 2에서 하측)이 되는 세그먼트 기판에 대해서 설명한다. 우선, 제 1 기판(10)의 위에, 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께의 알루미늄으로 이루어지는 금속 박막을 형성한 후, 상기 금속 박막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 행하여, 세그먼트 전극(11)을 형성한다.
본 실시예에서는 광학 반사층으로서 알루미늄으로 이루어지는 금속 반사막을 사용하였지만, 가시광을 반사할 수 있는 광학층이면 어느 것이나 좋고, 알루미늄 이외의 금속 박막이나, 유전체 박막, 콜레스테릭 액정층 등을 사용할 수도 있다.
계속해서, 광학 산란층(42)이 형성된 공통 기판에 대해서 설명한다.
광학 산란층(42)은, 반경에 분산을 가진 불소 함유 수지(굴절율이 1.35)로 이루어지는 미립자(41)를 중량비로 15%의 비율로, 투명한 아크릴 폴리머(40; 굴절율이 1.47)에 혼합한 후, 투명한 제 2 기판(20)의 표면에 스핀 코팅법에 의해서 막 두께 약 5㎛로 막을 형성한 후에, 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 행하여, 화소부에 광학 산란층(42)을 형성한다.
더욱이, ITO 등으로 이루어지는 투명 도전체를 증착법이나 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께로 형성하고, 포토리소그래피법에 의해서 패터닝을 행하여, 공통 전극(21)을 형성한다.
이때, 혼합하는 미립자에는, 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이, 입사한 광의 진행 방향으로부터, 5° 내지 20°의 각도 범위에서, 각각의 각도에서의 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 미립자를 선택하였다.
도 3에, 미립자의 굴절율이 1.35, 수지의 굴절율이 1.47일 때의 450㎚, 55O㎚, 650㎚의 파장에서, 입자 반경에 대한 산란 효율의 각각의 관계 곡선(204, 205, 206)을 도시하였다. 도 3에서, 450㎚의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 1.2㎛이고, 550㎚, 650㎚의 파장의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 각각, 1.5㎛, 1.8㎛이다. 이 때문에, 본 실시예에서는 반경이 1.2㎛, 1.5㎛, 1.8㎛의 미립자를 동일 비율로 하여 혼합하였다.
또한, 본 실시예에서는 투명 수지로서 아크릴 폴리머를 사용하였지만, 수지로서는 복굴절성이 작고, 액정 표시 제조공정에서의 열 처리나 약품 처리에 견딜 수 있는 것이면 되고, 예를 들면, 에폭시 수지(굴절율: 1.56 내지 1.66)나, 폴리에스테르 수지(굴절율: 1.51 내지 1.57), 실리콘 수지(굴절율: 1.35 내지 1.48), 폴리 이미드 수지(굴절율: 1.57 내지 1.69) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 미립자로서 불소 함유 수지로 이루어지는 미립자를 사용하였지만, 미립자로서는, 유기 폴리머 외에도, 무기물로 이루어지는 미립자를사용할 수 있다.
유기 폴리머로 이루어지는 미립자의 예로서는, 폴리 테트라 플루오로 에티렌(PTFE)이나, 페루 플루오로 알콕시 수지(PFA), 테트라 플루오로 에틸렌 헥사 플로오로 프로필렌 공중합체(ETFE), 폴리 플루오로 비닐(PVF) 등의 불소 함유 폴리머를 들 수 있다. 상기 불소 함유 폴리머의 굴절율은 각각 1.35, 1.35, 1.40, 1.35이다.
더욱이, 그 외의 폴리머에 불소 원자나 불화 알킬기를 부가한 것이어도 좋다. 또한, 상기 유기 폴리머의 표면에 적당한 표면 처리를 실시한 미립자이어도 좋다. 표면 처리의 예로서는, 예를 들면 SiO2나, ZrO2, Al2O3, ZnO, 투명 수지, 결합제, 계면 활성제 등의 표면에 도포하는 처리를 들 수 있다.
덧붙여, 무기물로 이루어지는 미립자의 예로서는, 입방정 구조를 갖는 미립자나, 정방정 구조를 갖는 미립자, 비정질의 미립자 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 CaF2나, MgF2, LaFs, LiF2, NaF 등의 불소 화합물을 들 수 있다. 상기 불소 화합물의 굴절율은 각각 1.43, 1.38, 1.59, 1.39, 1.34이다.
그리고, 상기한 방법에 의해서 제작된 세그먼트 기판 및 공통 기판이 대향하는 면에 배향막을 도포하여 러빙(rubbing) 처리를 실시한 후, 세그먼트 전극(11)과 공통 전극(21)이 직교하도록 2장의 기판(10, 20)을, 실재(31)를 개재시켜서 접합하고, 2장의 기판 사이의 공간에 액정 재료(50)를 봉입한 후, 밀봉재(32)에 의해 밀봉하여 액정 표시 장치로 한다.
그런데, 본건 발명자는, 상기한 광학 산란층(42)을 유리기판상에 제작한 샘플(710)을 분광 측정기에 의해서 측정하고, 광학 산란층(42)으로부터의 산란광의 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)을 광학 산란층(42)에 입사된 광의 진행 방향으로부터 5° 내지 20°의 범위에서 각각 측정을 행하였다.
여기서, 도 4는, 광학 측정 시스템(700)을 도시하는 것이다. 유리기판상에 광학 산란층(42)이 형성된 샘플(710)에 대하여 수직 방향으로 출광부(721)로부터 입사광(750)이 출사되어 샘플(710)에 입사되어 산란한 후, 산란광(751)이 분광 측정기의 수광부(720)에 입사된다. 이 때, 수광부(720)는 입사광(750)에 대하여, 0°에서 60°까지의 범위로 이동할 수 있다. 상기와 같이 하여, 입사광(750)과 산란광(751)이 이루는 각도가 5°, 10°, 15°, 20°일 때에 측정한 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)을 표 1에 도시하였다.
5° 10° 15° 20°
X값 0.494 0.269 0.152 0.076
Y값 0.477 0.271 0.146 0.077
Z값 0.453 0.260 0.138 0.074
여기서, 각각의 X값, Y값, Z값은, 입사광(750)을 100으로 하였을 때의 값이다. 이 때, 5°에서 20°까지의 범위에서 각각의 각도에서의 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 각각의 각도에서 10% 이내에 있기 때문에, 산란층(42)에 의해서 산란된 광은 채색되어 있지 않고, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않는다. 이 때문에, 액정 표시 장치의 색 표현력이 손상되지 않는다.
여기서, 본 실시예에서는, 광학 산란층(42)은 대향하는 한 쌍의 기판의 내측에 배치되어 있지만, 제 2 기판(20)과 위상차판(65) 사이에 배치되어 있어도 상관없다.
또한, 광학 반사층을 겸한 세그먼트 전극(11)과 제 1 기판(10) 사이에 설치되어 있어도 상관없다.
또한, 광학 반사층을 겸한 세그먼트와 전극을 ITO 등의 투명 도전체 박막으로 하여, 광학 반사층을 제 1 기판의 하측에 설치하여도 상관없다. 이 때, 광학 산란층(43)이 광학 반사층과 제 1 기판 사이에 설치되어도 상관없다.
또한, 본 예에서는 모노크롬(monochrome) 표시의 능동 매트릭스 구동의 반사형 액정 표시 장치를 예로 하여 설명을 하였지만, TFT(Thin Film Transistor) 소자나 TFD(Thin Film Diode) 소자 등을 사용한 능동 매트릭스 구동방식의 액정 표시 장치에 사용할 수도 있다. 또한, 투과형 액정 표시 장치이어도 상관없다. 더욱이, 제 2 기판(20)과 광학 산란층(42) 사이에 각 화소에 대응하는 컬러 필터를 설치하여, 컬러 표시 가능한 액정 표시 장치이라도 상관없다.
(제 2 실시예)
본 발명의 제 2 실시예는, 능동 매트릭스 구동방식의 반사형 액정 표시 장치에 응용한 것이다.
여기서, 도 5는 본 발명의 반사형 액정 표시 장치의 단면도이다. 또한, 도 5에서는 설명의 편의상 스트라이프형 전극을 6개 도시하고 있지만, 실제로는, 다수개의 전극이 존재하고 있고, 또한, 도 5에서 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 달리하고 있다.
우선, 도 5에서, 액정 셀(51)의 정면(즉, 도 5에서 상측 표면)에는, 2색성 색소를 포함하는 편광자(60)와 위상차판(66, 65)이 배치되어 있다. 또한, 반사형 액정 표시 장치를 구성하는 각 요소간에는 틈이 있도록 그려져 있지만, 이는 도시 편의상의 것이며, 실제로는 각 요소가 서로 거의 밀착되는 상태로 되어 있다.
편광자(60)를 투과하여 직선 편광이 된 외부 광은, 위상차판(66, 65)을 투과함으로써 타원 편광이 되어, 액정 셀(51)에 입사된다. 액정 셀(51)에 입사된 타원 편광은, 투명한 공통 전극(401)과 세그먼트 전극(11)의 인가전압에 의해서 편광축이 선택되어, 광학 반사층인 알루미늄 박막(15)에 의해서 반사된다. 반사된 광은, 세그먼트 전극(11)과 공통 전극(401)의 인가전압에 의해서 편광축이 선택되어 위상차판(65, 66)에 입사되고, 편광자(60)를 투과한다. 이 때, 선택된 편광축에 의하여 명표시와 암표시를 선택할 수 있다. 이때, 산란층(43)을 2회 투과함으로써, 입사된 외부 광은, 넓게 산란되어 밝은 표시를 얻을 수 있다. 또한, 산란층(43)은 컬러 필터를 이루고 있기 때문에, 액정 표시 장치로부터 출사되는 광은 착색된다.
다음에, 액정 셀(51)의 보다 상세한 구조와 제조방법에 대해서 설명한다.
여기서, 도 6은, 산란층(43)이 형성된 공통 기판(400)의 단면도이다. 처음에, 관찰자 측에서 볼 때 하측의 기판(즉, 도 5의 하측)이 되는 세그먼트 기판에 대해서 설명한다. 우선, 제 1 기판(10)의 위에, 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께의 알루미늄 박막(15)으로 이루어지는 광학 반사층을형성한다.
계속해서, 광학 반사층이 형성된 공통 기판에, 카본 블랙을 함유하는 감광성유기막을 2㎛의 두께로, 스핀 코팅법으로 도포한 후, 포토리소그래피법으로 폭 20㎛의 패턴을 제작하여, 블랙 스트라이프(420)를 형성한다.
더욱이, 적색, 청색, 녹색의 착색료를 각각 함유하는 감광성 아크릴계 수지(굴절율이 1.47)에, 반경에 분산을 가진 실리콘계 수지(굴절율이 1.38)로 이루어지는 미립자를 중량비로 15%의 비율로 혼합한 후에, 스핀 코팅법으로 도포하고, 포토리소그래피법으로 광학 산란층을 겸한 컬러 필터(411, 412, 413)를 각각 형성한다.
더욱이, 투명한 아크릴계 수지층(440)을 도포하여, 평탄화한 후에 ITO 등 투명 도전체를 증착법이나 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께로 형성하고, 포토리소그래피법에 의해서 패터닝을 행하여, 공통 전극(401)을 형성한다.
이때, 혼합하는 미립자에는, 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이, 입사된 광의 진행 방향으로부터, 5° 내지 20°의 각도 범위에서, 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 미립자를 선택하였다.
도 7에 미립자의 굴절율이 1.38, 수지의 굴절율이 1.47일 때의, 450㎚, 550㎚, 650㎚의 파장에서의, 입자 반경에 대한 산란 효율의 각각의 관계 곡선(207, 208, 209)을 도시하였다.
도 7에서, 450㎚의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 1.2㎛이고, 550㎚, 650㎚의 파장의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 각각, 1.5㎛, 1.8㎛이다. 이 때문에, 본 실시예에서는 반경이 1.2㎛, 1.5㎛, 1.8㎛의 미립자를 동일 비율로 하여 혼합하였다.
또한, 감광성 아크릴 수지에 함유되는 착색료로서는, 종래부터 사용되고 있는 모노아조계, 디스아조계, 금속 착염계, 안트라퀴논계, 푸탈로시아닌계, 트리 알릴 메탄계 등의 유성 염료나, 카본 블랙, 산화 티탄, 아연화, 황화 아연 등의 무기 안료 및 모노아조계, 디스아조계, 푸탈로시아닌계, 퀴나크리돈계 등의 유기 안료를 들 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치에서 다용되는 청색(B), 녹색(G), 적색(R) 용의 착색료로서는, 각각 (B) 푸탈로시아닌 블루, (G) 푸탈로시아닌 그린 및 (R) 브릴리언트 카민을 들 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 광학 반사층으로서 알루미늄으로 이루어지는 금속 반사막을 사용하였지만, 가시광을 반사할 수 있는 광학층이면 어느 것이나 좋고, 알루미늄 이외의 금속 박막이나, 유전체 박막, 콜레스테릭 액정층 등을 사용할 수도 있다.
다음에, 공통 기판에 대해서 설명한다. 제 2 기판(20)에 ITO 등으로 이루어지는 투명 도전체를 증착법이나 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께로 형성하고, 포토리소그래피법에 의해서 패터닝을 행하여, 공통 전극(21)을 형성한다.
그리고, 상기한 방법에 의해서 제작된 세그먼트 기판 및 공통 기판이 대향하는 면에 배향막을 도포하여 러빙(rubbing) 처리를 실시한 후, 세그먼트 전극(401)과 공통 전극(21)이 직교하도록 2장의 기판을, 실재(31)를 개재시켜서 접합하고, 2장의 기판 사이의 공간에 액정 재료(50)를 봉입한 후, 밀봉재로 밀봉하여 액정 표시 장치로 한다.
여기서, 상기 광학 산란층(43)을 유리기판상에 제작한 샘플을, 실시예 1과 마찬가지로 분광 측정기에 의해서 측정하였다. 상기와 같이 하여, 입사광과 산란광이 이루는 각도가 5°, 10°, 15°, 20°일 때에 측정한 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)을 표 2에 나타내었다.
5° 10° 15° 20°
X값 0.458 0.190 0.146 0.071
Y값 0.481 0.192 0.152 0.076
Z값 0.499 0.208 0.155 0.078
여기서, 5°에서 20°까지의 범위에서 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 각각의 각도에서 10% 이내이기 때문에, 산란층(43)에 의해서 산란된 광은 착색되어 있지 않고, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않는다. 이 때문에, 액정 표시 장치의 색 표현력이 손상되지 않는다.
여기서, 본 실시예에서는, 광학 산란층(43)은 대향하는 한 쌍의 기판의 대향하는 면에 배치되어 있지만, 제 2 기판(20)과 위상차판(65) 사이에 배치되어 있어도 상관없다.
또한, 광학 산란층(43)이 공통 전극(401)과 제 2 기판 사이에 설치되어 있어도 상관없다.
더욱이, 광학 반사층(15)이 제 1 기판의 외측에 배치되어 있어도 상관없다.이 때, 광학 산란층(43)이 광학 반사층과 제 1 기판 사이에 설치되어 있어도 상관없다.
또한, 본 예에서는 컬러의 수동 매트릭스 구동형 액정 표시 장치를 예로 하여 설명을 하였지만, TFT(Thin Film Transistor) 소자나 TFD(Thin Film Diode) 소자 등을 사용한 능동 매트릭스 구동방식의 액정 표시 장치에 사용할 수도 있다. 또한, 투과형 액정 표시 장치이어도 상관없다.
(제 3 실시예)
다음에, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정장치에 대해서 설명한다. 본 실시예는, TFD 소자를 사용한 컬러 표시 가능한 능동 매트릭스 구동의 반사형 액정장치에 응용한 것이다. 표시장치로서의 원리는 제 2 실시예와 같기 때문에 생략한다.
우선, 도 8, 도 9를 이용하여 TFD 소자(300)에 대해서 설명한다.
TFD 소자(300)는, 제 1 기판(310)상에 형성된 절연막(312)을 하부층(underlayer)으로 하여, 그 위에 형성되어 있고, 절연막(312)의 측으로부터 순차로 제 1 금속막(302), 절연막(304) 및 제 2 금속막(306)으로 구성되고, TFD 구조(Thin Film Diode 구조) 또는 MIM 구조(Metal Insulator Metal 구조)를 가진다. 그리고, TFD 소자(300)의 제 1 금속막(302)은, 제 1 기판(310)상에 형성된 데이터선 또는 주사선으로 이루어진 배선(311)에 접속되어 있고, 제 2 금속막(306)은, ITO로 이루어지는 투명 전극(301)에 접속되어 있다.
절연막(312)은, 예를 들면 산화 탄탈로 이루어진다. 단, 절연막(312)은, 제2 금속막(306)의 퇴적 후 등에 행하여지는 열 처리에 의해 제 1 금속막(302)이 하부층으로부터 박리되지 않고 하부층으로부터 제 1 금속막(302)에 불순물이 확산되지 않는 것을 주목적으로 형성되는 것이다. 따라서, 제 1 판(310)을, 예를 들면 석영기판 등과 같이 내열성이나 순도가 뛰어난 기판으로 구성하는 것 등에 의해, 상기 박리나 불순물의 확산이 문제가 되지 않는 것이면, 절연막(312)은 생략할 수 있다. 제 1 금속막(302)은, 도전성의 금속 박막으로 이루어지고, 예를 들면, 탄탈 단체(單體) 또는 탄탈 합금으로 이루어진다. 절연막(304)은, 예를 들면 화성액 중에서 제 1 금속막(302)의 표면에 양극 산화에 의해 형성된 산화막으로 이루어진다. 제 2 금속막(306)은, 도전성의 금속 박막으로 이루어지고, 예를 들면, 크롬 단체 또는 크롬 합금으로 이루어진다.
더욱이, 투명 전극(301)이나, TFD 소자(300), 주사선(311) 등의 액정에 면하는 측(즉, 도 9에서 상측 표면)에는 투명 절연막(303)이 설치되어 있다.
다음에, 광학 산란층과 광학 반사층이 형성된 공통 기판에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다.
우선, 제 2 기판(380)의 위에, 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께의 알루미늄 박막(360)으로 이루어지는 광학 반사층을 형성한다.
계속해서, 광학 산란층이 형성된 공통 기판에, 카본 블랙을 함유하는 감광성수지막을 2㎛의 두께로, 스핀 코팅법으로 도포한 후, 포토리소그래피법으로 폭 20㎛의 패턴을 제작하여, 블랙 스트라이프(355)를 형성한다.
더욱이, 적색, 청색, 녹색의 착색료를 각각 함유하는 감광성 아크릴 수지를스핀 코팅법으로 도포하고, 포토리스그래피법으로 컬러 필터(351, 352, 353)를 각각 형성한다.
더욱이, 투명한 아크릴계 수지(굴절율이 1.59)에, 스틸렌계 수지(굴절율이 1.38)로 이루어지는 미립자를 중량비로 30%의 비율로 혼합한 후에, 스핀 코팅법으로 도포하고, 포토리소그래피법으로 광학 산란층(370)을 형성한다.
이때, 혼합하는 미립자에는, 제 2 기판(380)의 법선 방향으로부터 25°의 방향으로 입사한 광에 대하여, 광학 산란층을 통과하여, 광학 반사층에서 반사되고, 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이, 제 2 기판(355)의 법선 방향에 대하여 0°내지 -25°의 각도 범위에서, 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 미립자를 선택하였다.
도 11에 450㎚, 550㎚, 650㎚의 파장에서의, 입자 반경에 대한 산란 효율의 각각의 관계 곡선(390, 391, 392)을 도시하였다.
도면 11에서, 450㎚의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 1.2㎛이고, 550㎚, 650㎚의 파장의 광이 최대 산란 효율을 얻을 수 있는 입자 반경은 각각, 1.5㎛, 1.8㎛이다. 이 때문에, 본 실시예에서는 반경이 1.2㎛, 1.5㎛, 1.8㎛인 미립자를 동일 비율에 하여 혼합하였다.
더욱이, ITO로 이루어지는 투명 전도체를 증착법이나 스퍼터링법에 의해 1400옹스트롬(140㎚)의 두께로 형성하고, 포토리소그래피법에 의해서 패터닝을 행하여, 공통 전극(301)을 스트라이프형으로 형성한다.
그리고, 상기한 방법에 의해서 제작된 세그먼트 기판 및 공통 기판의 대향하는 면에 배향막을 도포하여 러빙 처리를 실시한 후, 배선(311)과 공통 전극(301)이 직교하도록 2장의 기판을 실재를 개재시켜서 접합하고, 2장의 기판 사이의 공간에 액정 재료를 봉입한 후, 밀봉재로 밀봉하여 액정 표시 장치로 한다.
여기서, 상기한 액정 표시 장치를 분광 측정기에 의해서 측정하였다. 상기와 같이 하여, 액정 표시 장치의 법선 방향으로부터 25°의 방향에서 입사한 광에 대하여, 광학 산란층을 통과하여, 광학 반사판에서 반사되고, 광학 산란층을 통과하여 산란된 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)을 상기 액정 표시 장치의 법선 방향으로부터 0°내지 -25°의 범위에서 각각 측정을 하였다.
여기서, 도 12는 광학 측정 시스템(800)을 도시하는 것이다. 액정 표시 장치의 법선 방향에 대하여 25°의 각도에 출광부(821)로부터 입사광(850)이 출사되어, 액정 표시 장치(810)에 입사하고, 광학 산란층을 통과하여, 광학 반사층에서 반사되어, 광학 산란층을 통과하여 산란된 후, 산란광(851)이 분광 측정기의 수광부(820)에 입사된다. 이 때, 수광부(820)는 액정 표시 장치의 법선 방향에 대하여 0°내지 -25°까지의 범위로 이동할 수 있다. 상기와 같이 하여, 액정 표시 장치의 법선 방향과 산란광(851)이 이루는 각이 -5°, -10°, -15°, -20°일 때에 측정한 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)을 표 3에 나타내었다.
-5° -10° -15° -20°
X값 0.146 0.282 0.475 0.574
Y값 0.146 0.263 0.461 0.608
Z값 0.158 0.277 0.432 0.634
여기서, 각각의 X값, Y값, Z값은, 입사광(850)을 100으로 하였을 때의 값이다. 이 때, -5°에서 -20°까지의 범위에서 각각의 각도에서 광의 3자극값(X값, Y값, Z값)의 분산이 각각의 각도에서 10% 이내에 있기 때문에, 산란층(370)에 의해서, 산란된 광은 착색되어 있지 않고, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화하지 않는다. 이 때문에, 액정 표시 장치의 색 표현이 손상되지 않는다.
(제 4 실시예)
도 13에 본 발명에 의한 전자기기의 일례를 도시한다. 이는 전자 서적으로, 휴대 정보 단말의 일종이다. 부호(600)는 전자 서적 본체를 나타내고 있고, 그 중 부호(601)는 본 발명의 액정 표시 장치를 사용한 액정 표시부이다.
또한, 도 14에 본 발명의 다른 일례로서 휴대전화를 도시한다. 부호(605)는 휴대전화 본체를 도시하고, 그 중 부호(606)는 본 발명의 액정 표시 장치를 사용한 액정 표시부이다. 상기 전자기기는, 상기의 본 발명에 의한 액정 표시 장치를 구비한 것이기 때문에, 시야 각이 넓고, 밝고 콘트라스트가 높은 선명한 표시화면을 갖는다.
본 발명에 따라, 액정 표시 장치를 관찰하는 각도에 따라 색상이 변화되지 않게 되어서, 설계자가 의도한 색을 각도에 의존하지 않고 볼 수 있다. 특히, 컬러 표시의 액정 표시 장치로 한 때에는, 액정 표시 장치가 표현할 수 있는 색의 범위가 넓어지기 때문에, 표현력이 풍부한 액정 표시 장치로 할 수 있다. 또한, 유효하게 산란광을 사용할 수 있기 때문에, 밝고 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치로 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 한 쌍의 기판 사이에 액정을 보유하고, 각 기판이 대향하는 면의 적어도 한쪽에는 전극이 형성되어 있으며, 또한, 적어도 한쪽의 기판에, 수지 중에 해당 수지와 굴절율이 다른 미립자가 분산된 광학 산란층이 형성되어 있는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 광학 산란층을 통과하여 산란된 광이, 입사한 광의 진행 방향으로부터 5°내지 20。의 각도 범위에서, 각각의 각도에서의 광의 3자극값, X값, Y값, Z값의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 상기 미립자가 상기 광학 산란층의 상기 수지 중에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 산란층은 컬러 필터를 이루고 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 산란층의 표면에, 평탄화를 위한 투명한 수지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    대향하는 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 대향하는 면에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    대향하는 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 외측이 되는 면에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    대향하는 한 쌍의 기판 중 관찰자 측에서 볼때 하측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 광학 반사층이 형성되어 있고,
    상기 광학 반사층과 액정층 사이에, 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치의 법선 방향에서 25°의 방향으로부터 입사한 광에 대하여, 상기 광학 산란층을 통과하여 상기 광학 반사층에서 반사된 후, 다시 상기 광학 산란층을 통과하여 산란된 광은,
    상기 액정 표시 장치의 법선 방향에 대하여 0° 내지 -25°의 각도 범위에 서, 각각의 각도에서의 광의 3자극값, X값, Y값, Z값의 분산이 10% 이내가 되도록, 반경에 분산을 가진 미립자가 상기 광학 산란층에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    대향하는 한 쌍의 기판 중 관찰자 측에서 볼때 하측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 광학 반사층이 형성되어 있고,
    관찰자 측에서 볼때 상측이 되는 기판의 어느 한쪽 면에 상기 광학 산란층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 전자기기.
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