KR20030047777A

KR20030047777A - 반사판, 액정 표시 장치, 전자 기기

Info

Publication number: KR20030047777A
Application number: KR1020020077125A
Authority: KR
Inventors: 마에다츠요시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-06-18
Also published as: CN2598019Y; CN1424617A; TW583452B; US6999147B2; US20030128319A1; JP3675397B2; CN1313869C; KR100514511B1; JP2003172810A

Abstract

박막화를 실현하기 위한 구성을 구비한 콜레스테릭 액정을 구비하는 반사판, 및 그 반사판을 구비한 반투과반사형 액정 표시 장치를 제공한다.

반투과반사층(18)에 있어서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)은, 1 도트의 평면 내에 형성되고, 각 도트별로 각 색의 컬러 필터(30R, 30G, 30B)가 형성되어 1 화소를 구성하고 있다. 따라서, 반투과반사층(18)은 박층으로 형성하는 것이 가능하고, 1 도트 내에서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)의 반사광의 혼색에 의해 백색광을 반사 가능하고, 또한, 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)에서 각 색의 보색이 되는 색광을 투과 가능하고, 그 혼색에 의해서도 1 도트 내에서 백색광을 투과 가능하다. 따라서, 이들 백색에 가까운 반사광 및 투과광에 근거하여 컬러 필터층(30)을 거쳐서 화소별로 컬러 표시가 가능해진다.

Description

반사판, 액정 표시 장치, 전자 기기{REFLECTIVE PLATE, LIQUID CRYSTAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은 반사판, 액정 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이고, 특히 콜레스테릭 액정층을 갖춘 반사판, 및 그 반사판을 갖춘 액정 표시 장치, 및 그 액정 표시 장치를 갖춘 전자 기기에 관한 것이다.

최근, 콜레스테릭 액정을 이용한 콜레스테릭 반사판이 제안되어 있다.

콜레스테릭 액정은 액정 분자가, 일정 피치로 주기적인 나선형 구조를 채용한 것으로, 이 나선형 피치로 일치한 파장의 광을 선택적으로 반사시키고, 그 이외의 광을 투과하는 성질을 갖고 있다. 따라서, 이러한 콜레스테릭 액정을 구비하는 반사판을 이용함으로써, 특정 파장의 광을 선택적으로 반사하는 한편, 그 이외의 광을 투과하는 반투과반사형 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능하다.

이러한 콜레스테릭 액정을 이용한 반사판에 있어서는, 피치가 다른 콜레스테릭 액정층을 적층하여, 가시광역이고 착색이 적은 백색에 가까운 반사 표시가 가능한 콜레스테릭 반사판을 얻고 있다. 따라서, 콜레스테릭 액정층의 층두께가10㎛ 정도로 두껍게 되고, 예컨대 이 반사판을 상술한 바와 같이 액정 표시 장치의 반투과반사 표시 소자로서 장치 내면에 형성하면, 액정층의 두께(5㎛ 정도)를 균일하게 제어하는 것이 곤란해지는 경우가 있었다. 이와 같이 액정층의 두께가 불균일하게 되면, 콘트래스트가 저하하는 등 표시 불량이 발생하는 경우가 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 박막화를 실현하기 위한 구성을 갖춘 콜레스테릭 액정을 구비하는 반사판을 제공하는 것을 목적으로 하고, 더욱이는 그 반사판을 구비한 반투과반사형 액정 표시 장치, 및 이 액정 표시 장치를 구비한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 반사판은 콜레스테릭 액정층을 포함하고, 콜레스테릭 액정의 나선형 피치에 따른 파장의 색광을 반사 가능한 반사판이고, 콜레스테릭 액정층은 그 액정 분자의 나선형 피치가 각각 다른 복수의 피치별 영역을 평면 내에 포함하고, 그 복수의 피치별 영역이 각 영역별로, 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 복수의 피치별 영역이 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되게 되어 있기 때문에, 나선형 피치에 따라 광의 삼원색에 대응한 각 R, G, B의 색광을 반사하고, 그 보색을 투과하는 구성으로 하는 것이 가능해져서, 본 발명의 반사판에 의해 착색이 적은 백색에 가까운 반투과반사 표시를 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 콜레스테릭 액정층에 있어서, 복수의 피치별 영역이 평면 내에 형성되어 있기 때문에, 피치별 영역을 적층하는 일 없이 한 층의 콜레스테릭 액정층으로 반사판을 제공 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 반사판에 의하면, 반투과반사 표시용 반사판을 박막으로 제공하는 것이 가능해져서, 소형화가 요구되는 전기 광학 장치에 적용하는 것에 적합하게 된다. 또한, 예컨대 액정 표시 장치에 상기 구성의 반사판을 반투과반사 표시 소자로서 적용한 경우에는, 상기 광학 소자로서의 액정층의 두께를 균일화하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 있어서, 예컨대 콜레스테릭 액정층을 평면 방향의 위치별로 반사 스펙트럼을 측정했을 때에, 반사가 극소값이 되는 위치, 혹은 반사의 변화의 비율이 불연속하게 되는 위치를 피치별 영역의 경계로 할 수 있다.

더욱이, 콜레스테릭 액정층은 소정의 회전 방향을 가지는 원편광 중 일부를 반사시키고, 일부를 투과시키게 할 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정층은 그 나선형 피치에 대응한 파장의 색광을 반사함으로써, 그 보색을 투과하는 것이기 때문에, 본 발명의 반사판은 반투과반사판으로서 기능하게 된다.

상기 복수의 피치별 영역이, 광의 삼원색 중 어느 하나를 반사시키는 것이 가능한 원색 반사 피치별 영역을, 각 색에 대하여 각각 포함하는 것으로 할 수 있다.

즉, 복수의 피치별 영역이 적색을 반사하는 것이 가능한 적색 반사 피치별 영역과, 녹색을 반사하는 것이 가능한 녹색 반사 피치별 영역과, 청색을 반사하는것이 가능한 청색 반사 피치별 영역을 포함하여 구성되어 있는 것으로 할 수 있다. 이러한 구성에 의해 박막의 반사판으로, 착색이 적은 백색에 가까운 반투과반사 표시가 실현된다. 더욱이, 적색 반사 피치별 영역에서 나선형 피치가 약 600~650nm(이 파장 부근에서 반사 극대 파장을 갖는다. 이하 동일)로 되고, 녹색 반사 피치별 영역에서 나선형 피치가 약 550nm, 청색 반사 피치별 영역에서 나선형 피치가 약 400~500nm로 되어 있다.

여기서, 이러한 반사판을 표시 장치용 컬러 필터로서 이용하면, 1 화소 내는 적어도 3도트로 형성되고, 각 도트가 각각 적색 반사 피치별 영역, 녹색 반사 피치별 영역, 청색 반사 피치별 영역(각각 원색 반사 피치별 영역을 이룬다)으로 구성된 컬러 필터를 실현할 수 있다.

한편, 상기 복수의 피치별 영역이, 광의 삼원색 중에서 선택된 어느 하나의 색을 반사하는 것이 가능한 선택색 반사 피치별 영역과, 그 선택된 색의 보색이 되는 색을 반사하는 것이 가능한 보색 반사 피치별 영역을 포함하는 것으로 할 수 있다. 즉, 복수의 피치별 영역이 적색, 녹색, 청색 중에서 선택된 하나의 색을 반사하는 것이 가능한 선택색 반사 피치별 영역과, 그 선택된 색의 보색이 되는 색을 반사하는 것이 가능한 보색 반사 피치별 영역을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 경우도, 박막의 반사판으로 착색이 적은 백색에 가까운 반투과반사 표시가 실현된다. 더욱이, 보색 반사 피치별 영역을 형성하는 형태에서는, 그 보색의 파장에 대응한 나선형 피치의 콜레스테릭 액정층에 의해 형성하는 형태 외에, 상기 선택색과 다른 2종의 원색에 대응한 2종의 나선형 피치의 콜레스테릭 액정층을 각각 적층하여 형성하는 형태를 예시할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향 배치된 투광성 기판으로 이루어지는 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층(위상 변조용 액정층이라고도 함)이 사이에 유지된 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치이고, 액정층에 대하여 상부 기판측으로부터 원편광을 입사시키는 상부 기판측 원편광 입사 수단과, 하부 기판측으로부터 상부 기판측으로부터의 원편광과 동일 회전 방향의 원편광을 입사시키는 하부 기판측 원편광 입사 수단과, 액정 셀에 대하여 하부 기판측으로부터 광을 입사시키는 조명 장치가 마련되고, 또한 액정층은 선택 전계 인가 상태, 비선택 전계 인가 상태 중 어느 한쪽 상태에 있어서 입사한 원편광의 극성을 반전시키고, 다른 쪽의 상태에 있어서 극성을 반전시키지 않음으로써, 하부 기판의 내면측에 상기 구성의 반사판을 가진 반투과반사층이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 표시 장치에 의하면, 상부 기판측으로부터 상부 기판측 원편광 입사 수단에 의해 원편광 상태로 입사되는 외광은, 위상 변조용 액정층에서 좌우 어느 하나의 회전 방향의 원편광으로 변조되고, 그 중 특정 회전 방향(예컨대 오른쪽)의 원편광이 반투과반사층에서 반사되어 표시로 제공된다. 한편, 하부 기판측으로부터 입사되는 조명광은 하부 기판측 원편광 입사 수단에 의해 원편광 상태로 입사되고, 그 중 특정 회전 방향(예컨대 왼쪽(상기 반사되는 회전 방향과 다른 회전 방향))의 원편광은 반투과반사층에서 투과되어 표시로 제공된다. 그리고, 본 발명에서는, 이 반투과반사층으로서 상기 구성의 반사판을 채용하고 있기 때문에, 당해 반투과반사층은 착색이 적은 백색에 가까운 표시를 실현하는 것이 가능하고, 상술한 바와 같이, 콜레스테릭 액정층을 적층하는 일 없이 박막으로써 구성하고 있기 때문에, 장치 전체를 박형화하는 것이 가능해지고, 또한 특히 반투과반사층을 적층한 경우에 비하여 상기 위상 변조용 액정층의 두께를 한층 더 균일화하는 것이 가능해진다. 더욱이, 본 명세서에서는, 이러한 투과 및 반사에 근거하는 표시를 하는 액정 표시 장치를 「반투과반사형」 액정 표시 장치라고 하는 경우가 있고, 또한 특별히 설명이 없는 한, 본 명세서에서는 기판의 액정측의 면을 내면, 그리고 반대측의 면을 외면이라고 한다.

구체적으로는, 상기 반투과반사층이, 1 도트 내에 그 액정 분자의 나선형 피치별로 구획된 복수의 피치별 영역을 평면 내에 포함하고, 그 복수의 피치별 영역이 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광을 반사 가능하게 되어 있는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 반투과반사층에 있어서 복수의 피치별 영역이 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되는 것으로 되어 있기 때문에, 나선형 피치를 따라 광의 삼원색에 대응한 각 R, G, B의 색광을 반사하는 구성으로 하는 것이 가능해져서, 한층 더 백색에 가까운 반투과반사 표시를 실현할 수 있다. 또한 구체적인 구성으로서, 상기 1 도트 내에서 광의 삼원색 중 어느 하나를 반사시키는 것이 가능한 원색 반사 피치별 영역을, 각 색에 대하여 각각 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 반투과반사층에 있어서 1 화소 내는 적어도 3도트로 형성되고, 각 도트가 적색 반사 피치별 영역, 녹색 반사 피치별 영역, 청색 반사 피치별 영역(각각 원색 반사 피치별 영역을 이룬다)으로 구성된다.

또한, 상기 각 원색 반사 피치별 영역은 각각의 영역 면적이 거의 동일하게형성되어 있는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 1 도트 내에서, 삼원색 각각에 대하여 영역 면적이 같은 각 원색 반사 피치별 영역을 갖추기 때문에, 도트별로 한층 더 백색에 가까운 표시가 가능해지고, 또한 각 원색 반사 피치별 영역에서는, 대응하는 원색이외에는 투과하는 구성으로 되어 있기 때문에, 각 영역에서 반사 표시와 투과 표시의 표시 비율이 대강 1:2로 되고, 각 영역에서 면적이 같기 때문에, 해당 액정 표시 장치에 있어서 (반사 표시:투과 표시)가 대략 (1:2)인 표시를 실현하는 것이 가능해진다. 더욱이, 이 경우에 있어서, 반사와 투과의 표시 비율이 대략 1:2라는 것은, 반투과반사층에 입사되는 광량 중, 약 1/3이 반사되고, 약 2/3이 투과되는 것을 뜻하고 있다.

또한, 각 원색 반사 피치별 영역 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역의 면적을 최대로 할 수 있다. 이 경우, 녹색의 반사율이 상대적으로 커지고, 녹색은 가장 시감도가 높기 때문에, 당해 액정 표시 장치에 있어서의 반사율이 상대적으로 커진다. 따라서, 반사 표시에 중점을 둔 표시 장치를 제공 가능하게 된다.

한편, 각 원색 반사 피치별 영역 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역의 면적을 최소로 하는 경우, 투과 표시에 중점을 둔 표시 장치를 제공 가능하게된다.

또한, 상기 1 도트 내에서, 광의 삼원색 중에서 선택된 어느 하나의 색을 반사하는 것이 가능한 선택색 반사 영역과, 그 선택된 색의 보색이 되는 색을 반사하는 것이 가능한 보색 반사 영역이 형성되어 있는 것으로 할 수 있다. 이 경우도,선택색과 그 보색에 의해 한층 더 백색에 가까운 반투과반사 표시가 가능해진다. 더욱이, 선택 반사 영역과 보색 반사 영역은, 각각의 영역 면적이 거의 동일하게 형성되어 있는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 선택 반사 영역에서는 (반사 표시:투과 표시)가 대략 (1:2)이 되는 한편, 보색 반사 영역에서는 선택색 이외의 색광을 반사하기 때문에 (반사 표시:투과 표시)가 대략 (2:1)이 되고, 각 영역에서 면적이 같은 것으로 하면, 해당 액정 표시 장치에 있어서 (반사 표시:투과 표시)가 대략 (1:1)인 표시를 실현하는 것이 가능하게 된다. 이상과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 반투과반사층에 있어서의 피치별 영역의 각 면적에 근거하여 투과와 반사의 표시 비율을 임의로 설정하는 것이 가능하게 되어 있다.

더욱이, 상기한 바와 같이 도트별로 나선형 피치가 다른 액정 분자를 복수 형성하는 방법, 즉 피치별 영역을 형성하는 방법으로서는 예컨대 이하와 같은 방법이 있다. 우선, 콜레스테릭 액정층을 소정의 기판면에 대하여 균일하게 도포하고, 이것에 자외선을 조사한다. 여기서, 도트 내에서 자외선 강도가 차이가 나도록 강도 분포를 가지게 노광하면, 그 강도에 따라 액정 분자의 나선형 피치가 다르게 되고(광이성화(光異性化) 반응), 액정 분자의 피치별로 구획되는 피치별 영역을 포함하는 콜레스테릭 액정층이 형성된다. 더욱이, 자외선 강도 대신에, 자외선 파장, 열 등을 도트별로 분포를 갖게 해서, 액정 분자의 나선형 피치를 변화시키는 것도 가능하다. 여기서, 상기 복수의 피치별 영역은, 각각 직사각형 형상으로 형성되어 있는 것으로 할 수 있고, 이 경우, 상기 노광시에 효율이 좋아지고, 또한 각 영역의 면적을 설정하기 쉽게 되어서, 즉 투과와 반사의 표시 비율을 임의로 설정하기쉽게 된다.

한편, 상기 반투과반사층의 내면측에, 각각 다른 색의 안료를 포함하는 복수의 색소층을 갖는 컬러 필터층이 형성되어 있는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 반투과반사층으로서 반사 내지 투과된 백색에 가까운 광이 컬러 필터층을 투과하기 때문에, 당해 액정 표시 장치는 컬러 표시를 하는 것이 가능해진다.

다음으로, 본 발명의 전자 기기는 상기 구성의 액정 표시 장치를 갖춘 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 박형의 전자 기기를 제공 가능해지는 한편, 투과와 반사의 표시 비율을 임의로 설정하기 쉬운 전자 기기를 제공 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에서의 액정 표시 장치의 부분 단면 구조를 모식적으로 도시하는 도면,

도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 반투과반사층을 확대하여 도시하는 부분 확대 단면도,

도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 컬러 필터층과 반투과반사층을 평면시한 모식도,

도 4는 반투과반사층의 일변형예에 대하여 설명하기 위한 평면 모식도,

도 5는 도 4의 반투과반사층을 확대하여 도시하는 부분 확대 단면도,

도 6은 도 5의 일변형예를 도시하는 부분 확대 단면도,

도 7은 반투과반사층의 일변형예에 대하여 설명하기 위한 평면 모식도,

도 8은 반투과반사층의 일변형예에 대하여 설명하기 위한 평면 모식도,

도 9는 본 발명에 관한 전자 기기의 일례를 도시하는 사시도,

도 10은 본 발명에 관한 전자 기기의 다른 예를 도시하는 사시도,

도 11은 본 발명에 관한 전자 기기의 또 다른 예를 도시하는 사시도,

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 액정 표시 장치11 : 액정 셀

12 : 백 라이트(조명 장치)13 : 하부 기판

14 : 상부 기판16 : 액정층

18 : 반투과반사층18R, 18G, 18B : 피치별 영역

30 : 컬러 필터

[액정 표시 장치]

이하, 본 발명의 제 1 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시예의 액정 표시 장치의 부분 단면 구조를 나타내는 도면으로, 이 경우 패시브 매트릭스 방식의 반투과반사형 컬러 액정 표시 장치의 예이다. 더욱이, 이하의 모든 도면에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 각 구성요소의 막두께나 치수의 비율 등은 적절하게 다르게 되어 있다.

본 실시예의 액정 표시 장치(10)는 도 1에 도시하는 바와 같이 액정 셀(11)과 백 라이트(12)(조명 장치)를 구비한 것이다. 액정 셀(11)은 하부 기판(13)과 상부 기판(14)이 밀봉(seal)재(도시 생략)를 통해서 대향 배치되고, 이들 상부 기판(14), 하부 기판(13), 밀봉재로 둘러싸인 공간에 STN(Super Twisted Nematic) 액정으로 이루어지는 액정층(위상 변조용 액정층:16)이 봉입되어 있고, 액정 셀(11)의 후면측(하부 기판(13)의 외면측)에 백 라이트(12)가 배치되어 있다.

하부 기판(13) 및 상부 기판(14)은 글라스나 플라스틱 등의 투광성 재료를 주체(主體)로 해서 구성되어 있고, 하부 기판(13)의 외면측(액정층(16)이 형성되어 있는 것과는 반대측)에는 위상차판(1/4 파장판:27), 하부 편광판(28)이 하부 기판(13)부터 이 순서로 마련되어 있다. 한편, 상부 기판(14)의 외면측( 액정층(16)이 형성되어 있는 것과는 반대측)에도, 위상차판(1/4 파장판:35), 상부 편광판(36)이 상부 기판(14)부터 이 순서로 마련되고 있다.

하부 기판(13)의 내면측(액정층(16)측)에는, 콜레스테릭 액정층을 가진 반투과반사층(18)이 마련되고, 또한 반투과반사층(18)의 상층에는 R(적색), G(녹색), B(청색)인 각 색소층(30R, 30G, 30B)이 기판면 방향으로 반복하여 형성된 컬러 필터층(30)이 마련되고, 그 위에는 이들 반투과반사층(18) 내지 컬러 필터층(30:색소층)에 의해 발생된 단차를 평탄화하기 위한 평탄화막(오버코팅:31)이 적층되어 있다. 그리고, 평탄화막(31)상에, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 스트라이프 형상의 신호 전극(25)이 지면에 수직인 방향으로 연장하고 있다. 한편, 상부 기판(14)의 내면측(액정층(16)측)에는, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 스트라이프 형상의 주사 전극(32)이 도면의 가로 방향으로 연장하고 있다.

또한, 백 라이트(12)는 광원(37)과 반사판(38)과 도광판(39)을 갖고 있고, 도광판(39)의 하면측(액정 셀(11)과 반대측)에는, 도광판(39)을 투과하는 광을 액정 셀(11)측을 향해서 출사시키기 위한 반사판(40)이 마련되어 있다.

상기 상부 편광판(36)은 한쪽 방향(본 실시예에서는 도면의 가로 방향)의 직선 편광만을 투과시키고, 위상차판(35)은 상부 편광판(36)을 투과한 직선 편광을 원편광으로 변환한다. 따라서, 상부 편광판(36) 및 위상차판(35)은 상부 기판측 원편광 입사 수단으로서 기능하고 있다. 또한, 하부 편광판(28)은 한쪽 방향(본 실시예에서는 도면의 가로 방향)의 직선 편광만을 투과시키고, 위상차판(27)은 하부 편광판(28)을 투과한 직선 편광을 원편광으로 변환한다. 따라서, 하부 편광판(28) 및 위상차판(27)은 하부 기판측 원편광 입사 수단으로서 기능하고 있다.

액정층(16)은 주사 전극(25) 및 신호 전극(32) 사이에 전압이 인가된 상태(선택 전계 인가시)에서는, 지면(紙面)의 세로 방향(수직 방향)으로 배향하고, 전압이 인가되지 않는 상태(선택 전계 무인가시)에서는, 지면의 가로 방향(수평 방향)으로 배향하는 것으로 되어 있다. 더욱이, 「선택 전계 무인가시」, 「선택 전계 인가시」는, 각각 「액정층으로의 인가 전압이 액정의 임계치 전압 미만일 때」, 「액정층으로의 인가 전압이 액정의 임계값 전압 이상일 때」를 의미하고 있다. 이러한 액정층(16)에 있어서는, 선택 전계 인가에 따라 입사광의 위상을 변조하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예에 있어서는 선택 전계 인가시에는 입사한 원편광을, 그 위상을 변조하는 일 없이 입사시와 같은 회전의 원편광으로 통과시키고, 선택 전계무 인가시에는 입사한 원편광을, 그 위상을 변조하여 입사시와는 반대 회전인 원편광으로 변환하여 통과시키는 것이 가능하게 되어 있다.

다음으로, 콜레스테릭 액정층을 갖는 반투과반사층(18)은, 특정 회전 방향의원편광 중 소정의 광량을 투과시키고, 나머지 광량을 반사시키는 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 우회전의 원편광의 약 67%를 투과시키고, 약 33%를 반사시키는 구성(투과와 반사의 비율이 대강 2:1)으로 좌회전의 원편광은 100% 투과시키는 것으로 되어 있다. 이것은, 콜레스테릭 액정이 그 나선형 피치에 따른 파장의 색광을 반사하는 것에 근거하는 것으로, 콜레스테릭 액정층은 도 2에 도시하는 바와 같이 그 액정 분자의 나선형 피치별로 복수로 구획되어 있다.

도 2는, 도 1의 반투과반사층(18)을 90°회전시킨 방향에서 본 것으로, 적색 반사 피치별 영역(18R)과, 녹색 반사 피치별 영역(18G)과, 청색 반사 피치별 영역(18B)을 평면내에 포함하고, 그 복수의 피치별 영역이, 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되는 반사판으로서 구성되어 있다.

구체적으로는, 적색 반사 피치별 영역(18R)에서는 나선형 피치가 약 600nm에서 반사 극대(極大)를 갖는 콜레스테릭 액정을, 녹색 반사 피치별 영역(18G)에서는 약 550nm, 청색 반사 피치별 영역(18B)에서는 약 450nm에서 반사 극대를 갖는 콜레스테릭 액정으로서 구성되어, 그 파장의 색광이 각 영역에서 반사되는 것으로 되어 있다.

또한, 도 3은 컬러 필터층(30)과 반투과반사층(18)을 평면시한 도면이며, 지면 앞측이 컬러 필터층(30), 지면 후방측이 반투과반사층(18)이다. 또, 컬러 필터층(30)에 있어서는, 각 색의 경계에 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있다. 이와 같이, 반투과반사층(18)에 있어서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)은, 1 도트의 평면내에 형성되고, 각 도트별로 각 색의 컬러 필터(30R, 30G, 30B)가 형성되어 1 화소를 구성하고 있다. 이 경우, 반투과반사층(18)에 있어서는, 1 도트 내에서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)의 반사광의 혼색에 의해 백색에 가까운 광을 반사 가능하고, 그 반사광에 근거하여 화소별로 컬러 필터층(30)에 의해서 컬러 표시가 가능하게 되어 있다. 또한, 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)에서 보색이 되는 색광을 투과 가능하게 되고, 그 혼색에 의해서도 1 도트 내에서 백색에 가까운 광을 투과 가능하고, 그 투과광에 근거하여 화소별로 컬러 필터층(30)에 의해서 컬러 표시가 가능하게 되어 있다.

또한, 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)에서는, 그 피치에 대응한 광을 반사하는 한편, 그 보색을 투과하기 때문에, 투과와 반사의 비율이 대강 2:1로 되어 있다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이 본 실시예에서는 1 도트 내에서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)은, 각각의 영역 면적이 거의 같게 형성되어 있기 때문에, 각 화소별로 투과와 반사의 비율이 대강 2:1로 되는 것으로 되어 있다.

다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에 있어서는, 외광으로부터 입사된 광은 상부 편광판(36) 및 위상차판(35)을 통과하여 우회전하는 원편광이 되고, 그 우회전 원편광이 액정층(16)에 입사된다. 여기서, 주사 전극(25)과 신호 전극(32) 사이에 전압이 인가되어 있는 경우(선택 전계 인가시), 액정층(16)은 ON 상태가 되어서 우회전 원편광을 그대로 우회전 원편광으로서 통과시키는 것으로 되어 있다. 또한, 주사 전극(25)과 신호 전극(32)사이에 전압이 인가되어 있지 않은 경우(선택 전계 무인가시), 액정층(16)은 OFF 상태가 되어서 우회전 원편광을 좌회전 원편광으로 변환하여 통과시키는 것으로 되어 있다.

액정층(16)을 나간 우회전 원편광은, 컬러 필터층(30)에서 소정의 파장이 흡수된다. 예컨대, R(적색)에 대응하는 색소층(30R)에서는, R(적색)에 대응하는 파장의 보색이 되는 색광의 파장이 흡수되고, G(녹색)에 대응하는 색소층(30G)에서는, G(녹색)에 대응하는 파장의 보색이 되는 색광의 파장이 흡수되고, B(청색)에 대응하는 색소층(30B)에서는, B(청색)에 대응하는 파장의 보색이 되는 색광의 파장이 흡수된다. 따라서, 예컨대 R(적색)에 대응하는 색소층(30R)을 투과한 우회전 원편광의 파장은 약 600~650nm이 된다.

컬러 필터층(30)을 통과하여 특정 파장역의 색광으로 이루어진 우회전 원편광은 반투과반사층(18)에 입사하고, 반투과반사층(18)에 입사한 우회전 원편광 중, 약 67%의 광량이 투과되고, 약 33%의 광량이 반사된다. 반사된 약 33%의 우회전 원편광은 다시 컬러 필터층(30), 액정층(16), 상부 기판(14), 위상차판(35), 상부 편광판(36)을 지나서 표시로 제공된다. 더욱이, 액정층(16)이 선택 전계 무인가시인 경우, 좌회전 원편광이 반투과반사층(18)에 입사되게 되고, 반투과반사층(18)에 있어서는 좌회전 원편광은 반사되지 않고 표시로 제공되지 않게 되어 있다.

한편, 조명 장치(12)로부터 액정 셀(11)로 입사되는 조명광은, 하부 편광판(28) 및 위상차판(27)을 지나서 우회전 원편광이 되고, 반투과반사층(18)에 하측부터 입사된다. 여기서도 외광의 경우와 같이, 입사한 우회전 원편광 중 약 33%의 광량이 반사되고, 약 67%의 광량이 투과된다. 이 경우, 투과된 약 67%의 우회전 원편광이 컬러 필터층(30), 액정층(16), 상부 기판(14), 위상차판(35), 상부 편광판(36)을 지나서 표시로 제공된다.

이상과 같이, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에서는, 반투과반사층(18)이 평면내에, 광의 삼원색 각각에 대응한 나선형 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층별로 구획된 피치별 영역(18R, 18G, 18B)을 각각 포함하기 때문에, 각 피치별 영역의 적층에 의해 혼색을 얻는 경우에 비하여, 해당 반투과반사층(18)을 얇게 형성하는 것이 가능해지고, 나아가서는 액정 표시 장치(10)의 소형화를 도모하는 것이 가능해지고 또한, 액정층(16)의 막두께를 상대적으로 균일하게 하는 것이 가능해진다. 더욱이, 본 실시예에 있어서는, 반투과반사층(18)은 약 1~2㎛ 정도의 층두께로 되어 있다.

더욱이, 본 실시예에 나타낸 반투과반사층(18)은 이하의 방법에 의해 형성할 수 있다. 예컨대 콜레스테릭 액정을 소정의 기판면에 대하여 균일하게 도포하고, 이것에 자외선을 조사한다. 여기서, 도트 내에서 자외선 강도가 차이가 나도록 강도 분포를 가지고 노광함으로써, 그 강도에 따라 소정 영역별로 액정 분자의 나선형 피치를 다르게 할 수 있어, 이 소정 영역이 상기 피치별 영역으로서 구성된다. 더욱이, 자외선 강도 대신에, 자외선 파장, 열 등을 도트별로 분포를 갖게 해서, 액정 분자의 나선형 피치를 소정 영역별로 변화시키는 것도 가능하다.

더욱이, 도 3에 도시하는 바와 같이 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)은, 각각 평면시 직사각형 형상으로 형성되어 있기 때문에, 상기 노광시에 효율이 잘 되고, 또한 각 영역의 면적 비율을 용이하게 설계하게 된다.

이하, 반투과반사층(18)의 변형예에 대하여 몇 개의 실시예를 설명한다.

(제 1 변형예)

도 4는, 도 3과 같은, 컬러 필터층(30)과 반투과반사층(18)을 평면시한 도면이며, 지면 앞측이 컬러 필터층(30), 지면 후방측이 반투과반사층(18)이다. 본 변형예에서는, 1 도트 내에서, 광의 삼원색 중 적색을 반사하는 것이 가능한 적색 반사 피치별 영역(선택색 반사 영역:18R)과, 적색의 보색이 되는 시안을 반사하는 것이 가능한 시안 반사 피치별 영역(보색 반사 영역:18C)이 형성되어 있다. 이 경우도, 적색(선택색)과 시안(보색)에 의해, 백색에 가까운 반투과반사 표시가 가능하게 되어 있다.

또한, 적색 반사 피치별 영역(18R)에서는 반사와 투과의 비율이 대강 1:2이 되는 한편, 시안 반사 피치별 영역(18C)에서는 적색 이외의 색광을 반사하기 때문에 반사와 투과의 비율이 대강 2:1이 된다. 그리고, 도시한 바와 같이 적색 반사 피치별 영역(18R)과 시안 반사 피치별 영역(18C)은, 각각의 영역 면적이 거의 동일하게 형성되어 있어서, 각 화소별로 반사와 투과의 비율이 대강 1:1 된다.

더욱이, 이러한 적색 반사 피치별 영역(18R) 및 시안 반사 피치별 영역(18C)은, 도 5에 도시하는 바와 같이 각 색에 대응한 파장의 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층으로서 각 피치별 영역(18R, 18C)을 평면내에 형성하는 것이 가능하다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 녹색, 청색에 대응한 녹색 반사 피치별 영역(18G), 청색 반사 피치별 영역(18B)을 각각 적층하여 시안 반사 피치별 영역(18C)을 획득하는 것도 가능하다. 이 경우, 녹색 반사 피치별 영역(18G), 청색 반사 피치별 영역(18B)의 적층에 의해 반투과반사층(18)의 층두께가 도 5에 비하여 커지지만, 종래와 같이 삼원색에 대응하는 각 색피치별 영역을 적층하여 백색광을 얻는 경우는 예컨대 3층 바람직하게는 6층의 적층이 필요하기 때문에, 이러한 경우에 비하여, 도 6의 예에서는 박층으로 반투과반사층(18)을 형성할 수 있다.

또한, 도 4의 예에서는, 1 도트 내에서 선택색 반사 영역으로서 적색 반사 피치별 영역(18R)과, 보색 반사 영역으로서 시안 반사 피치별 영역(18C)이 평면 내에 형성되어 있지만, 선택색 반사 영역으로서의 녹색 반사 피치별 영역과, 보색 반사 영역으로서의 마젠타 반사 피치별 영역과의 조합, 혹은 선택색 반사 영역으로서의 청색 반사 피치별 영역과, 보색 반사 영역으로서의 옐로우 반사 피치별 영역과의 조합을 채용하는 것도 가능하다.

(제 2 변형예)

다음으로, 도 7도 도 3과 같이, 컬러 필터층(30)과 반투과반사층(18)을 평면시한 도면이며, 지면 앞측이 컬러 필터층(30), 지면 후방측이 반투과반사층(18)이다. 본 변형예에서는, 1 도트 내에서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B) 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역(18G)의 면적을 최대로 하고 있다. 이 경우, 녹색의 반사율이 상대적으로 커지고, 녹색은 가장 시(視)감도가 높기 때문에, 해당 액정 표시 장치에 있어서의 반사율이 상대적으로 커진다. 따라서, 반사 표시에 중점을 둔 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 1 도트 내에서, 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)의 면적비가 이 순서대로 대략 1:2:1로 되어 있다.

(제 3 변형예)

도 8도, 도 3과 같이, 컬러 필터층(30)과 반투과반사층(18)을 평면시한 도면이며, 지면 앞측이 컬러 필터층(30), 지면 후방측이 반투과반사층(18)이다. 이 경우, 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B) 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역(18G)의 면적을 최소로 하고 있다. 따라서, 투과 표시에 중점을 둔 표시 장치를 제공 가능하게 되고, 본 변형예에 있어서는 1 도트 내에서 각 피치별 영역(18R, 18G, 18B)의 면적비가, 이 순서대로 대략 2:1:2로 되어 있다.

[전자 기기]

상기 실시예의 액정 표시 장치를 갖춘 전자 기기의 예에 대하여 설명한다.

도 9는, 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 9에 있어서, 부호 1000는 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 1001는 상기의 액정 표시 장치를 이용한 액정 표시부를 나타내고 있다.

도 10은 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10에 있어서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기의 액정 표시 장치를 이용한 액정 표시부를 나타내고 있다.

도 11은, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 11에 있어서, 부호 1200은 정보 처리 장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보 처리 장치 본체, 부호 1206은 상기 액정 표시 장치를 이용한 액정 표시부를 나타내고 있다.

도 9~도 11에 나타내는 전자 기기는, 상기 실시예의 액정 표시 장치를 이용하고 있기 때문에, 표시부가 박형으로 형성되어 있다. 또한, 액정층에 있어서 비교적 막두께가 균일한 것이기 때문에, 고 콘트래스트로 표시 불량이 적은 전자 기기를 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다. 예컨대 상기 실시예에서는 패시브 매트릭스 방식의 반투과반사형 컬러 액정 표시 장치에 한하는 일 없이, 액티브 매트릭스 방식, 흑백 표시의 액정 표시 장치에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시예에서는 컬러 필터층이 하부 기판의 내면측에 마련되어 있지만, 상부 기판측의 내면에 마련하는 것도 가능하다.

이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 콜레스테릭 액정층을 나선형 피치별로 구획한 피치별 영역을 평면 내에 포함하는 반사판으로써, 액정 표시 장치의 반투과반사층을 구성했기 때문에, 층두께가 1~2㎛정도인 얇은 콜레스테릭 반투과반사층을 형성할 수 있고, 더욱이 액정층의 두께가 균일한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 반투과반사층에 있어서의 피치별 영역의 각 면적에 근거하여 투과와 반사의 표시 비율을 임의로 설정하는 것이 가능하게 되어 있다.

Claims

콜레스테릭 액정층을 포함하고, 해당 콜레스테릭 액정의 나선형 피치에 따른 파장의 색광을 반사하는 것이 가능한 반사판으로서, 상기 콜레스테릭 액정층은 해당 액정분자의 나선형 피치가 각각 다른, 복수의 피치별 영역을 평면내에 포함하고, 해당 복수의 피치별 영역에서 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되는 것을 특징으로 하는 반사판.
제 1 항에 있어서,

상기 콜레스테릭 액정층은, 소정의 회전 방향을 가지는 원편광 중의 일부를 반사시키고 일부를 투과시키는 것이 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복수의 피치별 영역이, 광의 삼원색 중 어느 하나를 반사시키는 것이 가능한 원색 반사 피치별 영역을, 각 색에 대하여 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복수의 피치별 영역은, 광의 삼원색 중에서 선택되는 어느 하나의 색을 반사하는 것이 가능한 선택색 반사 피치별 영역과, 해당 선택된 색의 보색이 되는 색을 반사하는 것이 가능한 보색 반사 피치별 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판.
서로 대향 배치된 투광성 기판으로 이루어지는 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 유지된 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치로서,

상기 액정층에 대하여 상기 상부 기판측으로부터 원편광을 입사시키는 상부 기판측 원편광 입사 수단과, 상기 하부 기판측으로부터 상기 상부 기판측으로부터의 원편광과 동일 회전 방향의 원편광을 입사시키는 하부 기판측 원편광 입사 수단과, 상기 액정 셀에 대하여 상기 하부 기판측으로부터 광을 입사시키는 조명 장치가 마련되고, 또한 상기 액정층은 선택 전계 인가 상태, 비선택 전계 인가 상태 중 어느 한쪽 상태에서 입사한 원편광의 극성을 반전시키고, 다른 쪽 상태에서 극성을 반전시키지 않는 것으로, 상기 하부 기판의 내면측에 반투과반사층을 구비하고,

상기 반투과반사층은 콜레스테릭 액정층을 포함하고, 해당 콜레스테릭 액정의 나선형 피치에 따른 파장의 색광을 반사하는 것이 가능하게 되며, 상기 콜레스테릭 액정층은 해당 액정 분자의 나선형 피치가 각각 다른 복수의 피치별 영역을평면내에 포함하고, 해당 복수의 피치별 영역에 있어서 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광이 반사되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 반투과반사층은, 1 도트내에 해당 액정 분자의 나선형 피치별로 구획된 복수의 피치별 영역을 평면내에 포함하고, 해당 복수의 피치별 영역은 각 영역별로 각각 나선형 피치에 따른 다른 파장의 색광을 반사하는 것이 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 1 도트내에서, 광의 삼원색 중 어느 하나를 반사시키는 것이 가능한 원색 반사 피치별 영역을 각 색에 대하여 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광의 삼원색의 각각에 대응하는 각 원색 반사 피치별 영역은, 각각의 영역 면적이 거의 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광의 삼원색의 각각에 대응하는 각 원색 반사 피치별 영역 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역의 면적이 최대로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광의 삼원색의 각각에 대응하는 각 원색 반사 피치별 영역 중, 녹색에 대응하는 녹색 반사 피치별 영역의 면적이 최소로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 1 도트내에서 광의 삼원색 중에서 선택되는 어느 하나의 색을 반사하는 것이 가능한 선택색 반사 영역과, 해당 선택된 색의 보색이 되는 색을 반사하는 것이 가능한 보색 반사 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 선택 반사 영역과 상기 보색 반사 영역은, 각각의 영역 면적이 거의 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 피치별 영역은, 각각 직사각형 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 5에 기재된 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.