KR20010109333A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

배면광원을 가지며, 반사형과 투과형의 표시를 할 수 있도록 한 액정표시장치에 있어서, 컬러표시를 위해 사용하는 컬러필터로서 다층막으로 형성된 간섭형 필터(18),(19),(20)를 사용한다.

반사형으로서 사용할 때에는 배면광원을 소등한다. 또, 액정표시장치는 표시를 네가티브반전할 수 있다. 간섭필터의 다층막의 법선은 기판법선방향에 대하여 경사져도 된다.

Description

액정표시장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}

(일반적인 배경기술)

액정표시장치에는 크게 나누어 투과형과 반사형이 있다.

먼저 투과형인데, 일반적으로 사용되고 있는 투과형 컬러액정디스플레이(표시장치)는 흡수형 컬러필터를 사용하고 있다. 이것은 도 1에 나타낸 바와 같은 구조이다.

본 도면에서 11은 하부에 반사판(도시하지 않음) 등을 설치한 도광판이다. 12는 편광판이다. 14는 배경(하)측 기판이다. 15는 전면(상, 조작하거나 표시면을 보거나 하는 사람이 있음)측 기판이다. 17은 전면측의 편광판이다.

61은 R(적)투과의 흡수형(적색 이외의 파장은 흡수함) 컬러필터이다. 62는 G(녹)투과의 흡수형 컬러필터이다. 63은 B(청)투과의 흡수형 컬러필터이다. 21은사이드라이트 또는 백라이트로서의 광원이다.

단, 이들 각 부의 기본적인 작용, 구조, 재료 등은 모두 이른바 주지기술이다. 그러므로, 이들의 일반적인 설명은 생략한다. 또, 실제로는 이상의 것 외에 어느 하나의 기판에는 화소용이나 화소구동용의 TFT(박막트랜지스터)가 형성되고, 상하 기판의 액정층을 향한 면에는 투명도전막이나 배향막이 형성되어 있다.

그러나, 이들도 이른바 주지기술이며, 또한 본 발명의 취지에 직접적인 관계는 없다. 그러므로, 그들의 도시나 설명도 생략한다.

이하, 원칙적으로 본 발명의 취지에 직접 관계되는 부분, 작용 등에 대해서만 설명한다.

다음에, 액정패널의 배면에 배치된 백라이트는, 이른바 백색 광원(모든 파장의 광을 사람 눈에 특정한 색채가 눈에 띄지 않는 비율로 포함)이다. 여기서, 각 화소에는 해당 화소가 담당하는 색채에 따른 소정의 색만을 투과하고 다른 색은 흡수하는 흡수형 컬러필터를 설치하고 있다. 이로써 R, G, B 각 색의 표시를 하고 있다.

그러나, 이 흡수형 컬러필터를 사용하면 대개 광의 2/3, 경우에 따라서는 그 이상을 흡수해버리므로 그 손실이 매우 크다. 그래서, 흡수형 컬러필터 대신 간섭필터를 사용하는 것이 제안되고 있다(예를 들면 일본국 특개평11(1999)-38397호, 일본국 특개평10(1998)-197859호, 일본국 특원평9(1997)-273042호).

여기서 간섭필터라는 것은 특정한 색을 투과시키고 남은 광을 반사시키는 것이다. 그리고, 해당 화소에 있어서 불필요한 색채의 광을 광원측으로 반사시키지만, 이 반사된 광은 도광판(11)의 하부의 반사판 등에서 표시면에 다시 반사되므로, 이 반사광은 표시를 위해 재이용되게 된다. 그 결과, 광의 이용효율이 향상되고, 소비전력의 저감이나 휘도의 향상이 얻어진다.

일본국 특개평11(1999)-38397호는 반사형 액정소자에 응용한 예이다. 일본국 특개평10(1998)-197859호는 컬러필터의 아래에 간섭필터를 형성하는 방법이다. 일본국 특원평9(1997)-273042호는 간섭필터를 사용한 색분리 백라이트의 예이다.

그리고, 여기서 간섭필터는 일반적으로는 다층막으로 형성되지만, 근래에는 콜레스테릭 액정을 고화(固化)시켜서 형성하는 타입의 것도 제안되고 있다(그리고 이것에 대해서는, 예를 들면「제6회 HLC 연구성과발표회 제1페이지 콜레스테릭 액정을 사용한 컬러필터의 개발(다이닛뽕인사쓰(大日本印刷)(주) 모리타니 도쿠히사)」참조).

다음에 반사형인데, 일반적으로 많이 사용되고 있는 반사형 컬러액정디스플레이(표시장치)도 마찬가지로 흡수형 반사판을 사용하고 있다.

이것은 도 2에 나타낸 바와 같은 구조이며, 액정패널의 배면측 기판에 소정의 색만을 반사하고, 다른 색은 흡수하는 반사판(71)을 형성하고, 소정의 색을 밝게 표시하는 화소만이 그 색을 반사하여, 소정의 색을 밝게 표시하는 화소만이 그 색을 반사판이 표시면측(보는 사람측)으로 반사하여 그 색은 흡수되고, 밝게 표시되지 않는 화소는 원광판(圓光板)이나 액정층이 광을 차단(흡수)하는 것이다.

그리고, 본 도면에 있어서, 도 1에 나타낸 것과 같은 작용, 구조 등의 부품, 부분 등에는 같은 부호를 붙이고 있다. 그리고, 이것은 후에 설명하는 본 발명의실시형태의 액정표시장치도 동일하다. 그리고 또, 본 도면의 71은 반사판 겸 전극이다.

그리고, 후의 실시형태에도 관계되므로, 참고로 기재하는데, 이 타입에 있어서는 투과광은 표시를 위해 액정층을 왕복, 즉 2회 통과하고 있다.

이상의 것 외에, 반사형과 투과형의 중간적인 것으로서, 반투과형 액정디스플레이가 있다. 이것은 도 1에 나타낸 액정디스플레이의 배면측 기판(14)의 상면 또는 하면에 하프미러를 배치하고, 어느 정도의 광을 투과시키며, 또 어느 정도의 광을 반사시키는 것이다.

이 타입의 액정표시소자는, AC전원을 사용할 수 있는 경우에는 투과형으로 사용하고, 전지로 구동하는 경우에는 전력이 절약되는 반사형으로 사용한 것이며, 특히 휴대정보단말 등에 널리 사용되고 있다.

또한 근년에 이르러 반사형과 투과형을 겸용하는 타입의 공표가 있다(샤프 1999년 4월 4일 신문 발표). 이것은 종래의 반투과형을 개량하여, 화소단위로 부분적으로 반사판을 만들어 넣은 것을 특징으로 하고 있다.

(본 발명이 해결하고자 하는 과제의 면에서 본 배경기술)

그러나, 이상의 액정표시소자에서는 밝기가 충분하지 않다. 그리고, 액정표시장치에서는 편광을 이용하므로, 단순한 흑백표시라도 원칙적으로 광의 이용효율은 1/2 정도로 저하된다.

특히, 반사형과 투과형을 겸용하기 위해서는 더욱 밝기가 저하된다. 이제설명을 간단히 하기 위해, 예를 들면 하프미러의 투과율을 50％라고 하면, 투과형의 경우에는 백라이트 밝기의 50％만을 사용하고, 반사형의 경우에는 반사광의 50％만을 사용하고 있다.

결국, 어느 쪽도 광의 이용율을 반감시킨다. 이것은 반사판을 화소에 만들어 넣은 경우에도 마찬가지이다(그리고, 실제로는 백라이트를 사용하는 투과형의 쪽은 반사형으로서의 사용에 비교하면 휘도에 여유가 있을 수 있으므로, 투과율은 50％ 미만인 경우가 많을 것이다).

또한, 컬러필터가 광흡수형의 것을 사용하고 있으므로, 2/3, 경우에 따라서는 그 이상의 광이 이용되고 있지 않다. 그러므로, 컬러표시에 있어서는 광의 이용효율은 원칙적으로 1/6 정도로 저하된다.

전술한 하프미러를 사용한 것이라면, 자칫하면 광의 이용효율은 1/12 정도로도 될지도 모른다.

그 대책으로서의 간섭필터를 사용하는 방식에서는, 비스듬하게 보면 색이 바뀌어 보인다. 즉, 간섭필터는 주기성을 가진 다층막 등으로 형성되어, 이 막두께에 대응한 파장을 선택적으로 반사하는 것이다. 따라서, 비스듬하게 보면 필터의 실효막 두께가 커져서 투과하는 파장이 변화한다.

그러므로, 투과형, 반사형 관계없이 특히 양쪽 겸용한 형 그리고 특히 컬러표시의 액정표시장치에 있어서, 소비저력이 적고 또한 표시를 밝게 하는 것이 요망되고 있었다.

또, 표시면을 보는 방향에 따라서 색채가 변화하거나 하지 않고, 또한 채도도 양호하게 하는 것이 요망되고 있었다.

본 발명은 컬러필터 및 액정표시장치(또는 소자나 표시부)에 관한 것이며, 특히 휴대형 정보단말 등에 사용되는 것, 또한 투과, 반사 양용(兩用)형식에 관한 것이다.

도 1은 종래의 투과형 액정표시소자의 단면 구조도이다.

도 2는 종래의 반사형 액정표시소자의 단면 구조도이다.

도 3은 본 발명의 제1의 실시형태로서의 액정표시소자의 단면 구조도이다.

도 4는 상기 실시형태의 액정표시소자를 광투과형으로서의 사용할 때의 작용을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 상기 실시형태의 액정표시소자를 광반사형으로서 사용할 때의 작용을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 네가티브반전에 연동한 배면 광원의 소등이 이루어지는 등 회로의 원리를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 제2의 실시형태로서의 액정표시소자의 단면 구조도이다.

도 8은 구동전압조정기구(회로)를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 제5의 실시형태로서의 간섭필터의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 10a 및 10b는 콜레스테릭 액정을 사용한 다층막의 간섭필터의 개념도이다.

도 11은 2색 표시 경우의 간섭필터의 특성을 나타낸 도면이다.

(발명의 개시)

본 발명은, 이상의 과제를 해결하는 것을 목적으로서 이루어진 것이며, 컬러필터로서 비흡수형의 컬러필터를 사용한다.

또, 반사형과 투과형의 표시를 하려고 하고 있다.

또, 반사형으로서의 사용을 위해, 화소부와는 별개로 백라이트나 사이드라이트 등의 배면 광원을 소등하는 것을 가능하게 하고 있다.

또, 비흡수형 필터로서 간섭필터를 사용하고 있다.

또, 본 발명은 액정층이 가지는 변조 특성은, 반사형의 모드와 투과형의 모드에서 광이 통과하는 액정층의 두께(통과거리)가 다르므로, 어떤 모드라도 밝고, 콘트라스트도 우수하도록 하고 있다.

또, 컬러필터가 다층막으로 형성된 간섭필터이며, 또한 그 다층막의 법선방향이 기판의 법선방향에 대하여 경사져 있다.

구체적으로는 다음과 같이 하고 있다.

1의 발명에 있어서는, 백라이트, 투사용의 강력한 광원 등의 배면광원을 갖는 컬러표시의 액정표시장치(투사디스플레이를 포함)에 있어서, 표시면(투사디스플레이라면, 엄밀하게는 표시에 사용되는 필름으로서의 면)의 각 화소의 델타, 모자이크, 스트라이프 등 분담하는 표시색에 대응한 컬러필터는, 투명수지내에 색소를분산시킴으로써 소정의 색 이외의 광을 흡수하는 종래의 컬러필터가 아니고, 소정의 색은 투과하고 다른 색은 반사하는 비흡수형 컬러필터(주(註), 3원색 표시에 한정되지 않음)를 사용하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 스위치의 전환 등으로 표시모드가 반사형과 투과형으로의 전환이 가능한 겸용 액정표시장치(이미 설명한 바와 같이, 소자나 휴대기기의 표시부를 포함)로 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 반사형으로서 사용하므로 백라이트의 광량을 (0)으로 하는 등 조정 가능하게 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 비흡수형의 컬러필터는 다층막으로 이루어지는 등의 간섭형 컬러필터이고, 적색 등 소정 색의 광만 투과하고, 그 보색은 반사한다.

다른 발명에 있어서는, 반사형에서는 CMY의 색표시를 하고, 투과형에서는 RGB의 색표시를 한다. 또, 이를 위해 소정의 전환회로 등도 가지고 있다.

다른 발명에 있어서는, 반사형과 투과형에 따라 최적의 표시를 하기 위해, 조작에 의해 TFT를 ON, OFF를 역으로 하는 등 하여 표시와 네가티브 반전시키는 것이 가능하게 되어 있다.

다른 발명에 있어서는, 투과형과 반사형의 표시모드의 전환이 가능한 액정표시장치에 있어서, 반사형으로서 사용시에는, 백색이나 컬러표시의 경우에는 그를 위해 표시면측에서 입사한 광 또는 각 화소에 의해 정해진 색의 광을 반사하는 반사수단과, 투과형으로서의 사용시에는, 백색이나 각 화소에 의해 정해진 색의 광을 투과시키는 투과수단을 가지고 있다.

다른 발명에 있어서는, 사용하는 액정의 형(型)에 따라 투과형에서는 반사형에 비교하여 표시용 광이 액정층에 의해 편광각을 변화시키는 변조량이 적어지는 것을 보상하기 위해, 투과형에서는 변조용 전압신호를 크게 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 투과형으로서 사용하는 표시용 광이 통과하는 부분의 액정층이 두꺼워지도록 해당부의 셀이 두껍게 되어 있다.

다른 발명에 있어서는, 투과형일 때의 변조량이 커지도록 변조용 전압을 올리고, 또 높은 전압에 따라 크게 변조하는 액정을 사용하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 반사수단의 반사광과 투과수단의 투과광이 보색의 관계가 되도록 하고 있으며, 표시모드가 전환하여 액정층의 변조도 전환되도록 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 반사수단, 투과수단은 비흡수형이며, 특히 간섭필터로 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 간섭필터는 다층막으로 이루어지며, 또한 보는 각도에 따라 컬러표시에 교란이 생기지 않도록, 각 화소의 다층막의 표면에 보는 사람이 보아 좌우 상하방향 등으로 경사지게 형성되어 있다.

다른 발명에 있어서는, 다층막에 콜레스테릭 액정을 사용하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 콜레스테릭 액정을 사용한 간섭필터는 콜레스테릭 액정과 고분자의 복합체로 하고 있다.

다른 발명에 있어서는, 반사형과 투과형의 겸용은 아니지만, 여하튼 풀컬러, 2색컬러, 모노크로 등의 표시에 사용하므로, 비흡수형의 컬러필터를 사용하고 있다. 또한, 이 컬러필터에 전술한 각 발명군과 같은 연구에 집중하고 있다.

이하, 본 발명을 그 바람직한 실시형태에 따라 설명한다.

(제1의 실시형태)

본 실시형태는 투과형의 컬러액정표시장치에 관한 것이다.

도 3에 본 실시형태의 액정표시소자의 단면을 나타낸다. 본 도면에서 13은 λ/4판인 위상차판이다. 18은 R투과, C반사의 간섭필터이다. 19는 G투과, M반사의 간섭필터이다. 20은 B투과, Y반사의 간섭필터이다.

그리고, 이들 간섭필터에 대해서는, 후의 실시형태에서 상세하게 설명한다.

본 실시형태의 액정표시소자의 기본적인 구조, 예를 들면 기판 사이에 액정을 협지한 액정패널의 배면에 백라이트유닛을 설치하고 있는 것은, 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 단, 배면측에 기판에 간섭필터를 각 화소마다 형성하고 있는 것이 다르다.

그리고, 이 컬러필터는 TFT트랜지스터를 형성한 액티브매트릭스기판상에 형성하고 있지만, 이것은 이미 설명한 이유에 의해 도시는 생략하고 있다.

그리고, 도 1에 나타낸 컬러필터의 역할을 하는 것은, 전술한 특성을 갖는 간섭필터로 하고 있다. 그리고 여기서, 시안, 마젠타, 옐로라는 것은, 각각 녹색과 청색, 적색과 청색, 적색과 녹색의 혼합이다.

그리고, 또 참고로 기재하면, 적색과 시안, 녹색과 마젠타, 청색과 옐로는 각각 보색이 된다. 단, 이것들도 이른바 주지사항이므로 이 이상의 설명은 생략한다.

또, 사용하는 액정층은 45°트위스트의 트위스트네마틱구조로 하였다. 이것을 기초로 전압을 인가하지 않은 상태에서는 액정층은 λ/4판으로서 작용한다.

한편, 전압을 인가한 상태에서는 액정이 전계방향으로 배열되므로, 이 λ/4판의 효과는 소실된다. 그리고, 이 전계의 스위칭(ON, OFF 또는 개, 폐)에 의해 표시를 하는 것이다.

상층의 기판(15)에는 편광판(17)을 그 흡수축이 러빙방향으로 평행해지도록 접착하였다. 하면측의 기판(11)에는 λ/4판(13)과 편광판(12)을 깔고, 이 편광판의 방향은 표면측의 편광판의 방향으로 직교하도록 하였다.

이 구성에 의해, 투과형에서는 노멀리 블랙, 반사형에서는 노멀리 화이트의 액정소자가 된다. 여기서, 노멀리 블랙이라는 것은 전압을 인가하지 않은 상태에서 흑표시(표시면측에 광이 가지 않음)가 되는 모드이다.

또, 노멀리 화이트라는 것은 전압을 인가하지 않은 상태에서 백표시(표시면측에 광이 간다. 따라서 컬러표시라면 해당 화소가 분담하는 색의 광이 간다. 그러므로, 색채학상의 백색의 표시에 한정되지 않음)가 되는 모드이다.

다음, 이 액정표시소자의 작용에 대하여 설명한다.

도 4에 투과형의 작용을 나타낸다. 여기서는, 백라이트를 점등하고 있다. 본 도면에서는 3종의 화소 R, G, B를 나타내고 있지만, 이 각 화소에는 컬러필터로서 각각 R(적), G(녹), B(청)를 투과하는 것만이 아닌, 다른 색의 광을 반사하는 간섭필터를 사용하였다.

백라이트는 백색광이지만, 컬러필터는 소정 색의 광밖에 통과되는 것만이 아니고, 그 외 색의 광을 백라이트측으로 반사한다.

그리고, 이 반사된 색의 광은 표시면 전체가 반사광과 같은 색의 화소가 전혀 없다고 하는 것은 적을 것이므로, 백라이트부내에서 다시 반사되어 언젠가는 소정의 컬러필터를 통하여 표면에 나타난다. 그렇지 않더라도, 직접, 간접적으로 백라이트의 승온 그리고 발광에 이용된다. 그러므로, 광의 손실은 흡수형의 컬러필터에 비교하면 현격하게 적어진다.

예를 들면, 여기서 R의 화소에만 전압을 인가하였다고 하면, 액정층은 노멀리 블랙이므로, 전압이 인가된 화소 즉 R의 화소만이 R의 광을 통과시킨다.

또, G, B는 표면의 편광판에서 흡수된다. 그러므로 R만이 통과하고, 표시는 RGB색 표시에서의「적」이 된다.

도 5에 반사형의 작용을 나타낸다. 이 경우, 백라이트는 소등되고, 조작자측에서 실내광 등의 외광이 입사하고 있다. 또, R의 화소에만 전압이 인가되어 있는 것으로 한다.

외광은 백색이다. 여기서, 화소에 형성되어 있는 컬러필터는 간섭필터이므로, 전술한 투과하는 색의 보색을 반사한다.

따라서 이 경우, R의 컬러필터는 G와 B의 혼합인 C(시안)를 반사한다. 그러나, 이 R의 화소에는 전압이 인가되어 있다. 이때, 액정층은 반사형 소자로서는 노멀리 화이트이므로, 전압이 인가하고 있는 화소에서는 흑표시가 된다. 즉, 광은 흡수되어 버린다.

따라서, 반사한 C는 편광판(17)에서 흡수된다. 반대로, G와 B의 화소에서는 간섭필터는 각각 M(마젠타 : R과 B의 혼합), Y(옐로 : R과 G의 혼합)가 반사되어, 이들의 화소에는 전압이 인가되어 있지 않으므로, 노멀리 화이트의 소자에서는 흡수되지 않는다.

따라서, 이 M과 Y는 반사된다. 그러므로, 반사형에서는 M과 Y가 반사되고, 이것은 개개의 화소가 작으므로 CMY색 표시에 있어서의「적」표시가 된다.

그리고, 백라이트를 사용하지 않는 반사형에서는 색순도보다 밝기를 중시하므로 CMY색 표시가 바람직하다. 반대로, 백라이트를 사용하는 투과형에서는 색순도를 중시하는 RGB색 표시가 바람직하다. 그리고, 본 실시형태에서는 그 요청에 잘 적합하다.

또한, 실제의 사용에 있어서는 양 방식을 병합하였지만, 이 경우에도 표시는 매우 양호하였다.

또, 본 실시형태의 액정표시장치는 휴대정보단말과 같은 휴대하는 기기에의 응용에 적합하고, 전원용량에 여유가 있는 경우에는 백라이트를 점등하고, 전지 잔량이 적은 경우에는 백라이트를 소등하거나, 감광이 가능하게 할 수 있도록 하고 있다.

구체적으로는, 전지 용량이나 외부 밝기 등에 따라 백라이트의 전압을 내리거나, 2개의 백라이트중 1개만 점등하는 것을 가능하게 하고 있다.

그리고, 본 실시형태에서는 45°트위스트의 트위스트네마틱 액정모드를 사용하였지만, 이 모드에 한정되지 않는 것은 물론이다.

즉, 예를 들면 수직배향액정이나, OCB액정, STN액정, 강유전성 액정, ECB액정 등을 사용해도 된다.

또, 본 실시형태에서는 액정층의 거동 그 자체는 반사형에서는 노멀리 화이트 , 투과형에서는 노멀리 블랙으로 하였지만, 이 반대로 해도 된다.

그리고, 이 때에는 편광판의 접착각도를 조정하여, 필요에 따라 위상차필름을 삽입할 필요가 있다.

또, 반사형, 투과형 양쪽 모두 노멀리 화이트로 해도 되며, 반대로 노멀리 블랙으로 해도 된다. 단, 이들 경우에는 반사시와 투과시에 반대의 네가티브표시로 되므로, 사용상황에 맞춰서 표시데이터를 네가티브반전시키는 기능을 부여할 필요가 있다.

또 이 경우, 본 실시형태에서는 백라이트를 화소의 구동과는 독립으로 소등 가능한 기능을 부가하였지만, 이것과 연통시키도록 해도 된다.

이런 경우의 회로구성의 기본을 도 6에 나타낸다. 본 도면에 있어서, 80은 전환스위치이다. 81은 사이드라이트(21)의 전원스위치이다. 2개의 82는 표시모드를 반전시키기 위한 스위치이다. 83은 전원의 전지이다. 84는 사이드라이트를 제외한 전력소비부, 예를 들면 표시부(의 TFT)나 키보드 등이다.

또, 점선은 제어신호선이다. 그리고, 조작자의 전환스위치(80)의 조작에 따라 전술한 작용이 발휘된다. 즉, 사이드라이트의 점등, 소등에 따라 표시부의 TFT의 구동전압도 반대가 된다.

그리고, 본 도면은 어디까지나 원리이며, 따라서 실제로는 다소의 상위도 있는 것은 물론이다.

반사형과 투과형을 항상 노멀리 화이트로 표시하는 등 양쪽 모두 같은 모드로 구동하면, 도 6에 나타낸 반전기구 등이나 일부러는 도시하지 않지만 각종의 조정기기 등은 필요없어지고, 또한 이것은 당연하지만 액정셀의 설계도 쉬워진다.

그러나, 반사때문에 외광과 투과를 위한 백라이트로부터의 광이 혼재하는 경우에는, 그리고 현실적으로는 이것이 보통이지만, 서로 상쇄하여 콘트라스트를 저하시킨다.

즉, 서로 반대의 모드를 사용하는 것은 콘트라스트의 면에서는 유리하며, 서로 동일한 모드를 사용하면 설계의 면에서는 유리하다.

그런데, 본 실시형태에서 간섭필터가 투과형과 반사형에서는 보색, 즉 반대의 특성을 발휘하는 것에 착안하여, 또한 액정소자의 동작이 투과형과 반사형으로 반대로 되도록 편광판을 배치함으로써, 모순이 없는 동작이 되도록 하고 있다.

이로써, 광의 손실을 최소한으로 억제하고, 또한 밝은 액정표시소자로 되었다.

(제2의 실시형태)

본 실시형태는 흡수형 컬러필터를 사용한 투과형과 반사형의 겸용 액정표시소자이다.

도 7에 본 실시형태의 액정표시장치의 단면을 나타낸다. 이 액정소자 그 자체는, 앞의 제1의 실시형태와 마찬가지로 이면에 백라이트를 가지고 있다. 단, 다음의 점이 다르다.

먼저 첫째로, 각 화소의 절반의 면적에 반사판을 형성하였다. 본 도면의 41이 각 화소의 하부 기판(14)측에 형성된 절반의 면적의 반사판이다.

둘째로, 이 반사판(41)을 형성한 영역에는 C43, M45, Y47의 흡수형 컬러필터를 각각 형성하였다. 여기에 흡수형 컬러필터라는 것은 다른 색, 구체적으로는 보색은 흡수되는 필터인 것이다.

셋째로, 이 반사판을 형성하고 있지 않은 영역은 투과부이며, R44, G46, B48의 흡수형 컬러필터를 형성하였다.

이상의 것으로, 편광판(12),(17)과 위상차판(13)의 배치를 앞의 제1의 실시형태와 마찬가지로 하여, 반사형에서는 노멀리 화이트, 투과형으로는 노멀리 블랙을 실현하였다.

그리고, 앞의 실시형태에서는 λ/4판 상당의 위상변조를 하는 액정소자를 사용하였다. 이 경우, 반사형에서는 액정층을 2회 통과하기 위해 합계 λ/2의 변조를 한다.

투과형에서는 1회만 통과하므로 λ/4의 변조밖에 실현할 수 없다. 그러므로, 반사형에서 최적의 편광판 배치로 하면 투과형에서는 투명상태의 투과율을 충분히 얻을 수 없다고 하여, 하부의 위상차판을 충분한 투과율이 되는 것으로 하면 이번에는 흑표시의 경우에 다소 광이 투과하게 된다.

그래서, 본 실시형태에서는, 투과형 영역과 반사형 영역을 개별로 형성하고, 투과형 셀을 두껍게 하고 있다. 셀을 두껍게 하면 그만큼 위상 변조량을 많게 할수 있다.

여기서, 반사형 영역의 셀 두께를 2㎛, 투과형 영역을 4㎛로 함으로써 위상변조량을 최적화하였다. 이로써, 투과형에서도 반사형에서도 최적의 투과율을 얻을 수 있어, 최적의 콘트라스트를 얻었다.

그리고, 이 셀 두께가 다른 영역을 형성하기 위해, 본 실시형태에서는 투명한 수지(72)를 컬러필터를 형성하지 않은 기판상에 형성하였다. 또한, 이 수지층의 위에는 투명전극(42)을 형성하였다.

그리고, 이 수지층은 컬러필터기판에 형성해도 된다. 또, 컬러필터의 두께를 두껍게 해도 된다.

또, 본 실시형태에서는 컬러표시형으로 설명하였지만, 백색모노크로형이라도 된다. 이 때에는 컬러필터는 필요없다.

그리고, 본 발명은 위상변조방식의 표시에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 게스트호스트 등의 위상변조에 의하지 않는 표시방식에서는, 이와 같이 셀 두께를 변경할 필요는 없다.

(제3의 실시형태)

본 실시형태에서는 액정층에 수직배향형 액정을 사용하는 것이며, 그 외는 앞의 제1의 실시형태와 동일하다. 그리고, 편광판과 위상차판의 배치는 수직배향액정에 맞춰서 조정하고 있다.

전술한 바와 같이, 앞의 제1의 실시형태에서는 투과형에서의 밝기를 충분히얻을 수 없다. 그리고, 수직배향형의 액정은 전압을 인가하면 액정이 경사져서 복굴절량이 증가하는 디바이스이다. 그러므로, 투과형에서는 인가전압을 크게 하여 복굴절을 증가시킬 수 있다.

본 실시형태에서는 반사형으로서 사용하는 모드에서는 비교적 저전압의 4V로 구동하고, 투과형으로서 사용하는 모드에서는 전원에 여유가 있으면 비교적 큰 8V로 구동시키고, 그렇지 않으면 4V로 구동시킨다.

그리고, 이 전환은 백라이트의 점등스위치 모두 연동시키고 있지만, 이것은 별도 조작자의 조작에 의한 것도 가능하다. 단, 이 회로구성 등은 사이드램프의 ON, OFF 대신 전원 전압의 고저(高低)의 전환이 이루어지는 등 외의 것은 기본적으로는 도 6에 나타낸 것과 동일하며, 또 그 외의 회로도 간단하다.

따라서, 이 상위한 부분만을 도 8에 나타낸다. 본 도면에 있어서, 85는 추가된 전지이며, 86은 백라이트나 액정의 구동전압 전환용 스위치이다.

이것들에 의해, 반사형 모드에서는 저소비전력으로도 밝고, 투과형은 전원의 여하 등에 따라 소비전력은 증대하지만 밝기는 최적이 되는 사용이 가능해진다.

그리고, 본 실시형태의 특징은, 구동하는 전압을 반사형과 투과형으로 달리함에 있으며, 그러므로 사용하는 액정은 어떤것도 수직배향형으로 한정되지 않는 것은 물론이다.

또, 전원은 애덥터야말로 필요하였지만, 상용(商用)전원으로 하는 등 어떤 것이건 전지가 아니어도 되는 것은 물론이다.

(제4의 실시형태)

본 실시형태는 앞의 제1의 실시형태에서 사용한 간섭형 컬러필터에 관한 것이다.

본 실시형태의 간섭형 컬러필터는 1화소내에 경사가 다른 영역을 만듬으로써 보는 방향에 따라 발생하는 색의 변화를 해결하는 것이다.

본 실시형태의 간섭형 컬러필터의 형성법을 다음에 설명한다.

유리기판(52)상에 아크릴수지를 코팅한 후, 이 아크릴수지에 요철(51)을 형성하였다. 요철의 형성에는 에칭을 사용하였지만, 프레스를 사용해도 된다. 이 요철은 경사가 좌우 대칭으로 되도록 하었다. 도면에서는 좌우만의 대칭성을 나타냈지만, 좌우뿐만이 아니라 지면에 직교하는 방향으로도 본 경사 구조를 형성해도 된다. 또 형상은 이 구조에 한정되는 것은 아니다.

이 위에 다층막에 의한 간섭필터를 증착으로 형성하였다. 이 때, 액정패널의 각 화소에 대응하여 R, G, B 각 색의 간섭필터를 구분하여 만들었다.

여기서, 간섭필터가 기판에 대하여 비스듬하게 형성되어 있으며, 각 화소내에서 그 경사진 방향이 다른 것이 특징이다. 도 9에 이 구조를 개념적으로 나타낸다.

전술한 이유에 의해, 간섭필터는 관찰하는 각도에 따라 색이 바뀐다. 그러나, 본 실시형태의 것은, 각도가 다른 영역이 복수이므로 개개의 각도의 영역에서는 색이 변해도 전체로는 복수의 색이 혼합하여, 필터로서는 색의 변함이 적어진다.

이상은, 간섭필터의 다층막을 증착으로 형성하였지만, 그 외 콜레스테릭 액정과 같이 다층 구조를 갖는 액정재료를 고화시켜도 된다. 그리고, 이 경우에도 층에 복수의 경사를 형성하기 위해, 기판에 요철을 형성해두면 된다.

도 10a 및 10b에 이 간섭필터를 나타낸다. 도 10a는, 1화소의 다층막이 4방향으로 경사지고 있는 상태를 나타낸다. 도 10b는 콜레스테릭 액정분자(53)를 고분자(54)가 고화되어 있는 상태를 개념적으로 나타낸다.

도 10b의 외에, 콜레스테릭 액정을 고화시킨 캡슬을 고분자내에 분산시킨 고분자분산형 액정으로서 층방향으로 불균일이 발생하도록 해도 된다.

이상 본 발명을 그 몇가지의 실시형태에 따라 설명했지만, 본 발명은 어떤 것도 이들에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉, 예를 들면 다음과 같이 해도 된다.

1) 도 11에 나타낸 바와 같이, 파장 5000ㆍ정도에서 반사율과 투과율이 급격하게 변화하는, 그리고 특성이 상반되는 2종류의 비흡수형 컬러필터를 사용하여, 청색 적색의 2색 표시를 하도록 하고 있다.

2) 기판으로서 유리나 석영(石英)이 아닌 수지판, 수지필터, 알루미늄을 라미네이트한 수지필름 등을 사용하고 있다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면 광의 손실을 최소한으로 억제하고, 밝은 반사형, 투과형 겸용의 액정표시장치(소자, 표시부)를 실현할 수 있다.

또, 전지의 여유에 따른 표시가 가능하며, 휴대성이 우수한 액정표시장치 가 된다.

Claims (23)

1. 배면광원을 갖는 컬러표시의 액정표시장치에 있어서,

   표시면의 각 화소의 표시색에 대응한 그리고 비흡수형 컬러필터를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

   반사형과 투과형을 겸용한 겸용 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

   반사형으로서 사용하기 위해 상기 배면광원의 광량을 각 화소의 구동과는 독립으로 조정 가능한 배면광원 조정수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항, 제2항, 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비흡수형의 컬러필터는,

   소정 파장의 광을 투과하고, 그 보색을 반사하는 간섭형 컬러필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 반사형의 표시에서는 CMY의 색표시를 하고, 투과형의 표시에서는 RGB의 색표시를 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제4항에 있어서, 반사형의 표시에서는 CMY의 색표시를 하고, 투과형의 표시에서는 RGB의 색표시를 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

   표시를 네가티브반전시키는 표시반전수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

   표시를 네가티브반전시키는 표시반전수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

   표시를 네가티브반전시키는 표시반전수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 투과형과 반사형의 표시모드의 전환이 가능한 액정표시장치에 있어서,

    소정의 전압신호에 의해 광을 변조하는 액정층과,

    반사형으로서의 표시를 위해 표시면측에서 입사하고, 액정층을 통과한 광을 반사하는 반사수단과,

    투과형으로서의 표시를 위해 액정층의 반표시면측에서 입사한 광을 투과시키는 투과수단과,

    반사형 표시모드와 투과형 표시모드에서, 상기 액정층에 의한 광의 변조가 반대가 되도록 상기 소정의 전압신호를 제어하는 표시용 전압신호반전수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
11. 투과형과 반사형의 표시모드의 전환이 가능한 액정표시장치에 있어서,

    소정의 전압신호에 의해 광을 변조하는 액정층과,

    반사형으로서의 표시를 위해 표시면측에서 입사하고, 액정층을 통과한 광을 반사하는 반사수단과,

    투과형으로서의 표시를 위해 액정층의 반표시면측에서 입사한 광을 투과시키는 투과수단과,

    반사형 표시모드일 때가 투과형 표시모드일 때보다, 상기 액정층에 의한 광의 변조특성이 커지도록 상기 소정의 전압신호를 제어하는 표시용 전압신호제어수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 액정층의 충만된 셀은,

    반사형의 표시모드로서 사용하는 경우에 광이 통과하는 액정층이 존재하는부분의 셀의 두께보다 투과형의 표시모드로서 사용하는 경우에 광이 통과하는 액정층이 존재하는 부분의 셀 두께가 큰 표시모드 대응두께형 셀인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
13. 투과형과 반사형의 표시모드의 전환이 가능한 액정표시장치에 있어서,

    소정의 전압신호에 의해 광을 변조하는 액정층과,

    반사형으로서의 표시를 위해 표시면측에서 입사하고, 액정층을 통과한 광을 반사하는 반사수단과,

    투과형으로서의 표시를 위해 액정층의 반표시면측에서 입사한 광을 투과시키는 투과수단과,

    반사형 표시모드와 투과형 표시모드의 각각에 있어서, 상기 액정층에 의한 광의 변조가 각각 최적이 되도록 표시모드에 따라 인가하는 기준전압치를 전환하는 모드대응변조용 전압전환수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 액정표시장치는,

    투과형 표시모드를 위해 배면광원을 가지고,

    상기 모드대응변조용 전압전환수단에 대한 투과형 표시모드, 반사형 표시모드 등에 대한 조작자의 조작에 대응하여 상기 배면광원을 점등하고, 소등하는 등의 표시모드대응 배면광원스위치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
15. 제10항, 제11항, 제12항, 제13항 또는 제14항중 어느 한 항에 있어서, 각 화소마다, 상기 반사수단과, 상기 투과수단은, 각각 그 반사광과 그 투과광이 보색관계에 있는 보색형 반사수단, 보색형 투과수단인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
16. 제10항, 제11항, 제12항, 제13항 또는 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정표시수단은 컬러표시장치이므로,

    상기 반사수단과 상기 투과수단은 각각,

    컬러표시대응 반사수단과 컬러표시대응 투과수단인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 반사수단과 상기 투과수단은 각각

    비흡수형 반사수단 및 비흡수형 투과수단인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 비흡수형 반사수단 및 비흡수형 투과수단은 각각, 간섭필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 간섭필터는,

    다층막으로 형성되고, 또한 다층막의 표면은 기판면에 대하여 다른 각도로경사진 복수의 소구획으로 이루어지는 보는 각도보상형 다층막간섭필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 다층막은,

    콜레스테릭 액정제 다층막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
21. 다층막으로 이루어지는 간섭필터를 컬러필터로서 사용한 액정표시장치로서,

    각 화소의 컬러필터로서의 상기 다층막이, 그 표면은 기판면에 대하여 다른 각도로 경사져 있는 복수의 영역을 가지고 있는 보는 각도보상형 다층막간섭필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 다층막은,

    콜레스테릭 액정으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정의 다층막은,

    고분자와 액정과의 복합체로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.