KR20070077788A - 액정표시소자 및 액정표시소자의 구동방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 다양한 색표시가 가능한 액정표시소자를 제공한다.

[해결수단] 제1전극을 구비한 제1기판과, 제2전극을 구비하고 제1 및 제2 표시단위와 배경영역을 획정하는 제2기판과, 전기 제1기판과 제2기판의 사이에 배치된 액정층과, 전기 제1기판에 대향 배치된 제1편광판과, 전기 제1편광판에 대향 배치된 제1광원과, 전기 제2기판에 대향 배치된, 편광상태에 따라서 입사광을 투과 또는 반사하는 투과·반사판과, 전기 투과·반사판에 대향 배치된 제2편광판과, 전기 제2편광판에 대향 배치되고, 제1 및 제2 표시단위의 표시를 행하는 제1 및 제2의 출사구를 구비한 제2광원과, 전기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과, 1프레임을 서브 프레임으로 시분할하고 각 서브 프레임내에서 전기 제1 또는 제2광원을 발광시킬 수 있는 제어회로를 가지며, 전기 투과·반사판은 전기 제1편광판, 및 전압 무인가시의 액정층을 투과하는 편광상태의 광을 반사하고, 전기 제2편광판을 투과하는 편광상태의 광을 투과시키는 액정표시소자가 제공된다.

액정표시소자, 보상셀, 구동셀, 표시용 액정셀, 에리아 분할용 액정셀

Description

액정표시소자 및 액정표시소자의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도1a~도1c는 일본특허출원 2004-118870호에 관계되는 액정표시장치에 관하여 간단히 설명하기 위한 도면이다.

도2a~도2c는 도3~도7을 참조해서 상술하는 실시예에 의한 액정표시소자의 개략을 설명하기 위한 도면이다.

도3은 제1실시예에 의한 액정표시소자를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도4는 제2실시예에 의한 액정표시소자를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도5는 제3실시예에 의한 액정표시소자를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도6은 제4실시예에 의한 액정표시소자를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도7은 제5실시예에 의한 액정표시소자를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도8a 및 도8b는 실시예에 의한 액정표시소자의 구동방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도9a~도9c는 비표시영역의 색조를 조정하는 것이 가능한 액정표시소자의 내부구성예를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도10a 및 도10b는 도트부 또는 세그먼트부의 색조를 조정하는 것이 가능한 액정표시소자의 내부구성예를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도11a는 FS구동을 수행하는 것이 가능한 액정표시소자의 내부구성예를 보인 개략적인 분해사시도이고, 도11b는 액정표시소자의 표시부를 보인 평면도이다.

도12는 FS구동방식을 이용한 액정표시소자에 있어서 표시제어의 일례를 보인 타이밍차트이다.

도13은 앞에서의 제안에 의한 액정구동방법을 설명하기 위한타이밍차트이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

30 표시부 31~37 표시단위

38 배경영역 50a 상측기판

50b 하측기판 51a 상측유리기판

51b 하측유리기판

52a 상측투명전극 52b 하측투명전극

53a 상측배향막 53b 하측배향막

54a 상측편광판 54b 하측편광판

54c 상측 칼라 편광판 54d 하측 칼라 편광판

54e 상측 직선편광판 54f 중앙 직선편광판

54g 상측1/4 파장판 54h 중앙 1/4파장판

54i 중앙편광판

55 액정층 56 멀티 칼라 백라이트(back light)

57 백색 백라이트 58 위상차판

59 블랙마스크(black mask) 60 에리아 칼라 필터(area color filter)

60r 적색부 60g 녹색부

60b 청색부 60w 백색부

66 멀티칼라 프론라이트(front light) 67 편광분리투과·반사판

68 전압인가수단 69 D-BEF

70 보상셀(cell) 71 구동셀

72 위상차판 73 광대역 콜레스테릭 필름(film)

75 백라이트 동기구동회로 76 표시용 액정셀

77 에리아 분할용 액정셀 78 동기회로

81~87 동기회로 88a~88u 도트

89 세그먼트 90 배경영역

본 발명은 액정표시소자(liquid crystal display ; LCD) 및 그 구동방법에 관한 것이다.

세그먼트 타입(segment type), 도트 매트릭스 타입(dot matrix type) 및 양자를 복합한 타입의 액정표시소자에 있어서, 표시에 사용하는 세그먼트부 또는 도트부 이외의 영역(비표시영역)의 표시색을 조정하고, 표시의 보기 쉬움이나 디자인성(design性)을 향상시키는 것이 행해지고 있다.

도9a~도9c는 비표시영역의 색조를 조정하는 것이 가능한 액정표시소자의 내 부 구성예를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도9a를 참조한다. 액정표시소자는 거의 평행으로 대향 배치되는 상측 기판 (50a) 및 하측 기판(50b) 및 그 사이에 협지되는 액정층(55)을 포함하여 구성된다. 상측기판(50a) 및 하측기판(50b)은 예를 들면 평판인 유리기판(상측 및 하측 유리기판(51a)(51b), 그 대향면상에 ITO(indium tin oxide) 등의 투명도전재로 형성되고, 소정의 패턴(pattern)을 가지는 전극{상측 및 하측 투명 전극(52a)(52b)} 및 각 전극을 덮어 형성된 배향막{상측 및 하측 배향막(53a)(53b)}을 구비한다. 액정층(55)은 예를 들면 정(正)의 유전율 이방성(△ε>0)을 가진 네마틱 액정으로 형성되는 트위스트 네마틱 액정층이고, 상측 및 하측 배향막(53a)(53b)의 러빙(rubbing)방향에 의하여 정해진 트위스트각은 예를 들면 90˚이다.

상측 기판(50a) 및 하측 기판(50b)의 외측에 한쌍의 상측 및 하측 편광판(54a)(54b)이 러빙방향을 따라 직교 니콜(Nicol) 상태로 배치된다. 상측 및 하측 편광판(54a)(54b)은 각각 면내방향으로 투과축을 가지고, 투과축의 방향으로 편광하는 광만을 투과시킨다. 전압을 인가하지 않는 상태에서 입사광의 편광방향은 액정분자의 배향에 따라 회전하고, 편광판을 투과해서 노말 화이트(normally white) 표시를 행한다. 도9a에는 투과축의 방향을 화살표로 표시했다.

멀티 칼라 백라이트(multi color back light)(56)가 하측 편광판(54b)의 외측에 배치된다. 멀티 칼라 백라이트(56)는 복수의 색의 광을 출사하는 것이 가능한 백라이트이다. 예를 들면 RGB 멀티칼라 LED 광원을 이용한다.

상측 및 하측 투명전극(52a)(52b) 사이에 접속되는 전압인가 수단으로 액정 층(55)에 전압을 인가하는 것에 의해서 액정분자가 수평방향에서 수직방향으로 일어서는 것에 의해 입사광의 편광방향은 액정층의 영향을 받지 않도록 되고 크로스 편광자에 의해 차광된다.

멀티 칼라 백라이트(56)에서 발하여지고, 액정층(55)을 통과한 광이 상측 편광판(54a)을 투과할 때 발하여진 광의 색에 의해서 「명(明)」 표시, 상측 편광판(54a)에 차폐될 때에「암(暗)」표시가 행해진다.

「암」표시를 사용해서 표시부를 흑(黑)표시하는 노말 화이트 타입(normally white type) 의 액정표시소자에 있어서는 백라이트의 발광색을 변화시킬 수 있는 멀티 칼라 백라이트를 사용하는 것으로 비표시영역의 색조를 임의로 변화시키는 것이 가능하다.

도9b를 참조한다. 도9b에 보인 액정표시소자는 도9a에 보인 그것과 비교한 경우, 상측 및 하측 편광판(54a)(54b)을 대신하여, 상측 및 하측 칼라 편광판(54c)(54d)을 사용하고 있는 점, 그리고 멀티 칼라 백라이트(56) 대신에 백색백라이트(57)를 사용하고 있는 점에 있어서 다르다.

백색 백라이트(57)는 예를 들면 냉음극 형광관(cold cathode fluorescent lamp ; CCFL)을 이용하여 구성된다. 무기 백색LED(light emitting diode), 유기백색LED 등을 사용하여 구성되는 경우도 있다.

그리고 상측 및 하측 칼라 편광판(54c)(54d)은 직교 니콜 배치되어 있다.

도9a의 상측 및 하측 편광판(54a)(54b)은 예를 들면 새로운 뉴트랄 그레이(neutral gray) 색조의 편광판이지만, 도9b의 상측 및 하측 칼라편광 판(54c)(54d)은 예를 들면 색소에 의해 염색한 칼라편광판이다. 백색 백라이트(57)에서 출사한 광을 상측 및 하측 칼라편광판(54c)(54d)을 투과시키는 것에 의해, 상측 및 하측 칼라편광판(54c)(54d)에 의하여 정해지는 색으로 배경색을 설정할 수 있다.

도9c를 참조한다. 도9c에 보인 액정표시소자는 도9b에 보인 그것과 비교한 경우, 상측 편광판(54a)과 상측 기판(50a)과의 사이에 위상차판(58)이 삽입되어 있는 점에 있어서 다르다. 위상차판(58)을 삽입하는 것에 의해서 비표시영역의 색조를 조정하는 것이 가능하다.

비표시영역의 색조의 조정은 액정층의 두께, 액정분자의 비틀림 정도의 조정, 편광판, 위상차판의 조합 등에 의해서 행할 수 있다.

그리고 도9b 및 도9c에 보인 액정표시소자에 관해서는, 소자 완성 후는, 비표시영역의 색을 바꿀 수 없다.

도10a 및 도10b는 도트(dot)부 또는 세그먼트(segment)부의 색조를 조정하는 것이 가능한 액정표시소자의 내부 구성예를 보인 개략적인 분해사시도이다.

도10a를 참조한다. 도10a에 보인 액정표시소자는 도9a에 보인 그것과 비교한 경우, 상측 및 하측 기판(50a)(50b) 사이에 에리아 칼라 필터(area color filter)(60)와 블랙 마스크(black mask)(59)가 배치되어 있는 점, 및 멀티 칼라 백라이트(56) 대신에 백색 백라이트(57)를 사용하고 있는 점에 있어서 다르다.

에리아 칼라 필터(60)는 예를 들면 적색부(60r), 녹색부(60g), 청색부(60b) 및 백색부(60w)를 포함하여 구성된다. 도시한 액정표시소자에 있어서는 백색 백라 이트(57)에서 발해진 광이 에리아 칼라 필터(60)의 다른 색의 영역{각 색부(60r, 60g, 60b, 60w)}를 투과하는 것으로, 복수색의 표시가 가능하게 된다.

블랙 마스크(59)는 색 영역의 경계를 덮고, 콘트레스트(contrast)나 색순도를 높이기 위해서 배치된다.

도10b를 참조한다. 도10b에 보인 액정표시소자는 도9a에 보인 그것과 비교한 경우, 상측 및 하측 편광판(54a)(54b)이 평행 니콜 배치되어 있는 점에 있어서 다르다. 멀티 칼라 백라이트(56)에서 발해진 광이 하측 편광판(54b)에서 편광되고, 전압 무인가시의 액정분자의 배향상태에 따라 편광방향을 회전하면 상측 편광판(54a)의 편광방향과 직교하게 되고, 차광된다. 즉, 본 도면에 보인 액정표시소자는 멀티 칼라 백라이트를 사용한 노말 블랙 타입의 액정표시소자이다. 전압인가시의 발광색에 의하여 복수 색에 의한 표시를 행할 수 있다.

예를 들어 세그먼트표시를 행하는 액정표시소자에 있어서, 표시영역의 색을 세그먼트 단위로 독립해서 바꾸는 방법으로서, 필드 시퀀셜(field sequential ; FS) 구동법이 주지이다.

도11a는 FS구동을 행하는 것이 가능한 액정표시소자의 내부 구성예를 보인 개략적인 분해사시도이고, 도11b는 액정표시소자의 표시부를 보인 평면도이다.

도11a를 참조한다. 도11a에 보인 액정표시소자는 도10b에 보인 그것에, 백라이트 동기구동회로(75)가 포함되어 있다.

FS구동에 있어서는 멀티 칼라 백라이트(56)는 예를 들면 적(R), 녹(G), 청(B)의 차례로 시분할 발광을 반복한다. 백라이트 동기구동회로(75)는 예를 들어 멀티 칼라 백라이트(56)와 상측 및 하측 투명전극(52a)(52b)과의 사이에 접속되고, 멀티 칼라 백라이트(56)의 발광타이밍에 동기시켜서 액정셀(cell)의 스위칭{switching(광을 투과시키고 투과시키지 않는 온 오프)}를 행한다.

FS구동법에 있어서는 화상데이터를 R, G, B의 각 색 데이터로 분해하고, 그것을 시간축상에서 합성(가법혼색) 하는 것에 의해 표시를 행한다. 멀티 칼라 백라이트(56)의 발광을 인간의 눈에는 분해할 수 없을 만큼 고속으로 전환하는 것으로, 인간의 눈에 그 혼색화상을 인식시킨다.

도11b를 참조한다. 액정표시소자의 표시는 예를 들면, 7세그먼트의 표시부(30)로 행해진다. 표시부(30)는 표시단위(각 세그먼트) 31~37 및 배경영역 38을 포함하여 구성된다, 표시단위 31~37의 각각에는 각각 독립으로 구동 가능한 전극이 대응해서 설치되어 있고, 그들의 전극에 선택적으로 전압을 인가하는 것에 의해 전극에 대응하는 액정층의 액정분자의 배향상태를 변화시켜, 예를 들면 「0」~「9」의 각 숫자를 표시할 수 있다.

본 명세서에 있어서는 예를 들어, 각 숫자의 표시에 사용되는 표시단위를 표시영역이라고 하고, 그 이외의 표시단위 및 배경영역을 비표시영역이라고 한다. 예를 들면 숫자의 「7」을 표시할 때 표시영역으로는 표시단위 31~33을 의미하고, 비표시영역으로는 표시단위 34~37 및 배경영역 38을 의미한다.

도 12는 FS구동방식을 사용한 액정표시소자에 있어서의 표시제어의 일례를 보인 타이밍차트(timing chart)이다. 도12를 참조해서 FS방식의 액정구동방법을 설명한다.

FS구동법에서는 전술한 바와 같이, 멀티칼라백라이트(56)가 예를 들어 R, G, B의 순서대로 시분할 발광을 반복한다. R, G, B의 각각이 순차적으로 1회씩 발광하는 기간을 1 프레임(frame)이라고 한다. 1 프레임은 예를 들면 16.7ms이다. 프레임단위로 하나의 화상이 표시된다. R, G. B의 광을 가법혼색하기 위해서는 1 프레임은 예를 들어 20ms 이하(프레임 주파수가 50Hz이상) 인 것이 바람직하다.

1 프레임은 복수(3개)의 서브프레임(sub-frame; SB)으로 분할된다. 1SB는 예를 들면 5.57ms이다.

「멀티칼라백라이트」의 단을 참조한다. 한 개의 SB는 발광기간과 블랭크(blank)기간으로 나누어진다. 각각의 SB(SB1~SB3)의 발광기간에 R, G, B의 어느 하나의 발광이 행해진다. 도12에 보인 타이밍차트에 있어서는 SB1, SB2 및 SB3의 각 발광기간에 각각 R, G 및 B의 발광이 행해진다.

액정표시소자에 있어서는 인가전압에 대한 액정층의 응답에 요하는 시간은 멀티칼라백라이트의 발광색의 전환에 요하는 시간보다 길다. 블랭크기간이라 함은 어느 색의 광도 발광되지 않는 기간이며, 인가된 전압에 의해 액정층의 액정분자가 어느 정도 배향상태를 변화시키는 데에 필요한 시간이다.

「표시단위31」의 단을 참조한다. 이하 사용하는 「표시단위31」, 「표시단위32」 등의 표기는 도11b에 보인 각 표시단위를 나타내는 것으로 한다. 또한, 본 도면에서는 구동타이밍차트의 표시단위의 단에서의 「온(ON)」은 액정표시소자가 광을 투과하는 상태에 있는 것을 의미하고, 「오프(OFF)」는 액정표시소자가 광을 투과하지 않는 상태에 있는 것을 의미한다.

표시단위31는 SB1 및 SB2에서 광이 투과된다. 따라서 R과 G의 혼색인 황(Y)이 관찰자에게 시각적으로 인식된다.

「표시단위32」의 단을 참조한다. 표시단위 32는 SB1 및 SB3에서 광이 투과된다. 따라서 R과 B의 혼색인 마젠다(M)가 관찰자에게 인식된다.

「표시단위37」의 단을 참조한다. 표시단위37은 SB2에서 광이 투과된다. 따라서 G가 관찰자에게 인식된다.

그러나, 2색 이상의 가법혼색에 의해 얻어지는 표시부분에서 시선을 일탈한 경우, 액정표시소자에 진동이 가해지는 경우 등에는 통상은 관찰자의 눈에 인식되지 않는 각 SB의 화상이 분리하여 관찰되는 현상, 소위 칼라브레이크(color break)현상이 발생되는 일이 있다. 칼라브레이크 현상은 주위가 어두울 때 현저하게 일어난다. 칼라브레이크 현상의 발생은 관찰자의 심리에 미치게 하는 영향에서도 바람직하지 않다.

그래서 본원발명자들은 SB마다 소망의 색의 광을 형성해서 발광시켜 어느 SB에서 투광상태로 된 표시단위는 다른 SB에서는 차광상태로 하는 것에 의해 칼라브레이크 현상을 방지한 액정표시소자의 구동방법을 제안했다. (예를 들면, 특허문헌1 참조)

도13은 앞의 제안에 의한 액정구동방법을 설명하기 위한 타이밍차트이다.

「멀티칼라백라이트」의 단을 참조한다. 도시한 1프레임에 있어서, SB1에서는 복수색의 광원의 동시점등에 의해 백(白), SB2에서는 오렌지(orange) 그리고 SB3에서는 단광원 발광에 의한 청색의 광이 출사된다. 그리고 본 도면에서는 5.57ms의 1SB 기간동안 블랭크기간을 3ms로 했다.

「표시단위31」의 단을 참조한다. 표시단위31에 있어서는 SB1만이 투광상태로 된다. 따라서 백색에 의한 표시가 행해진다.

「표시단위 32」의 단을 참조한다. 표시단위32에 있어서는 모든 SB에서 차광상태로 된다. 따라서 표시색은 검은 흑으로 된다.

「표시단위37」의 단을 참조한다. 표시단위37에 있어서는 SB2만 투광상태로 된다. 따라서 오렌지색에 의한 표시가 행해진다.

특허문헌1 기재의 액정표시소자의 구동방법에 의하면 프레임 마다 멀티칼라백라이트의 점등색을 바꾸는 것이 가능하기 때문에 다양한 색표시가 가능하다.

그러나 상술의 기술에서는 표시영역과 비표시영역을 각각 별개 독립으로, 그리고 액정표시소자의 제조 후에 임의의 색조로 제어하는 것은 곤란하다. 마이크로칼라필터를 사용한 풀 도트 매트릭스 액정표시소자라면 외관적으로는 실질적인 비표시영역과 표시영역의 색조정을 독립해서 행해지도록 보이게 하는 것은 가능하지만, 마이크로칼라필터의 사용에 의한 코스트(cost)가 높게 된다.

특히 세그먼트타입이나 세그먼트와 도트의 복합타입의 액정표시소자의 경우에는 저코스트가 요구되기 때문에 마이크로칼라필터 등 칼라필터를 사용하지 않는 것이 바람직하다.(예를 들어, 특허문헌2 참조)

FS구동에 있어서는 액정층의 광학응답은 하나의 SB내에 완료하는 것이 바람직하다. 광학응답이 늦은 액정층을 구비하는 액정표시소자를 사용해서 FS구동을 행한 경우, 의도한 표시색을 얻기 어렵게 되는 경우가 있다. 특히, 예를 들어 듀 티(duty) 비가 크다. 도트매트릭스표시소자에 있어서, 단순매트릭스구동을 행하는 경우 통상은 응답속도가 늦은 액정동작모드(예를 들면 S수 모드 등)가 이용되기 때문에, 의도한 표시상태의 실현이 곤란한 경우가 많다고 생각되어 진다.

특허문헌1: 일본특허공개 2005-070440호 공보

특허문헌2: 일본특허공개 소49-074438호 공보

본 발명의 목적은 다양한 색표시가 가능한 액정표시소자 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일관점에 따르면, 소정 형상의 제1전극을 구비한 제1기판과, 전기 제1기판과 대략 평행하게 배치된, 소정 형상의 제2전극을 구비한 제2기판으로서, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하는 위치에 표시를 행하는 제1 및 제2 표시단위를 포함하는 복수의 표시단위가 획정되고, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하지 않는 위치에 배경영역이 획정되는 제2기판과, 전기 제1기판과 제2기판의 사이에 배치되며, 전기 제1전극과 제2전극의 사이에 전압을 인가하는 것으로, 배향상태를 전환할 수 있는 액정층과, 전기 제1기판의 액정측이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1편광판과, 전기 제1편광판의 제1기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1광원과, 전기 제2기판의 액정층이 배치된 측과 반대측에 배치된, 편광상태에 따라서 입사광을 투과 또는 반사하는 투과·반사판과, 전기 투과·반사판의 전기 제2기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제2편광판과, 전기 제2편광판의 전기 투과·반사판이 배치된 측과 반대측에 배치되고, 출사한 광으로 각각 전기 제1 및 제2 표시단위의 표시를 행할 수 있는 제1 및 제2의 출사구를 구비한 제2광원과, 전기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과, 1개의 화상을 표시하는 기간을 1프레임으로 할 때 1프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고 각 서브 프레임내에서 전기 제1 또는 제2광원을 발광시킬 수 있는 제어회로를 가지며, 전기 투과·반사판은 전기 제1편광판, 및 전압 무인가시의 전기 액정층을 투과하는 편광상태의 광을 반사하고, 전기 제2편광판을 투과하는 편광상태의 광을 투과시키며, 전기 제2편광판, 전기 투과·반사판, 그리고 전압무인가시의 전기 액정층을 투과한 광은 전기 제1편광판으로 차광되는, 전기 제2광원에서 출사되는 광에 대하여 노말 블랙 타입의 액정표시소자가 제공된다.

그리고 본 발명의 다른 관점에 따르면, 소정 형상의 제1전극을 구비한 제1기판과, 전기 제1기판과 대략 평행하게 배치된, 소정 형상의 제2전극을 구비한 제2기판으로서, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하는 위치에 표시를 행하는 제1 및 제2의 표시단위를 포함하는 복수의 표시단위가 획정되고, 제1전극과 제2전극이 대향하지 않는 위치에 배경영역이 획정되는 제2기판과, 전기 제1기판과 제2기판의 사이에 배치되며, 전기 제1전극과 제2전극의 사이에 전압을 인가하는 것으로, 배향상태를 전환할 수 있는 액정층과, 전기 제1기판의 액정측이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1편광판과, 전기 제1편광판의 제1기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1광원과, 전기 제2기판의 액정층이 배치된 측과 반대측에 배치된, 편광상태에 따라서 입사광을 투과시키고, 또는 반사하는 투과·반사판과, 전기 투과·반사판의 전기 제2기판 이 배치된 측과 반대측에 배치된 제2편광판과, 전기 제2편광판의 전기 투과·반사판이 배치된 측과 반대측에 배치되고, 출사한 광으로 각각 전기 제1 및 제2의 표시단위의 표시을 행할 수 있는 제1 및 제2출사구를 구비한 제2광원과, 전기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과, 1개의 화상을 표시하는 기간을 1프레임으로 할 때 1프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고 각 서브 프레임 내에서 전기 제1 또는 제2광원을 발광시킬 수 있는 제어회로를 가지며, 전기 투과·반사판은 전기 제1편광판, 및 전압 무인가시의 전기 액정층을 투과하는 편광상태의 광을 반사하고, 전기 제2편광판을 투과하는 편광상태의 광을 투과시키며, 전기 제2편광판, 전기 투과·반사판, 그리고 전압무인가시의 전기 액정층을 투과한 광은, 전기 제1편광판으로 차광되는, 전기 제2광원에서 출사되는 광에 대하여 노말 블랙 타입의 액정표시소자의 구동방법으로서, 어느 서브 프레임에서, 전기 제1광원에서 출사된 광으로 표시를 행하는 공정과, 다른 서브 프레임에서, 전기 제2광원에서 출사된 광으로 표시를 행하는 공정을 포함하며, 전기 표시단위의 각각은 1프레임에서는 많아야 1개의 서브프레임에서 전기 제1 또는 2광원에서 출사된 광으로 표시가 행해지는 액정표시소자의 구동방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 다양한 색 표시가 가능한 액정표시소자 및 그 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명자는 일본특허출원 2006-005156호에서 다양한 색 표시를 가능하게 하는, 신규한 구조의 액정표시소자를 제안하였다. 본 발명은 그 출원에 관계되는 발명에 대하여, 더욱 고찰을 깊게 한 것이다.

또한 본 발명자들은 일본특허출원 2004-118870호에 있어서도, 신규한 구조의 액정표시장치와 그 표시방법을 제안하고 있다.

도 1a~도1c를 이용하여 일본특허출원 2004-118870호에 관계되는 액정표시장치에 관하여 간단히 설명한다.

도1a에, 액정표시소자의 표시부를 나타내고 있다. 표시부는 예를 들어 세그먼트부(STANLEY R&D)와 도트부(본 도면에 있어서는 행렬 형태로 사각으로 표시한 부분)를 포함하여 구성된다. 당해 액정표시장치에 의하면, 예를 들면 「STANLEY」, 「R&D」의 문구마다, 또는 도트부에서 문자표시를 행하는 경우, 문자단위로 색조를 변화시키는 것이 가능하다.

예를 들면 「STANLEY」, 「R&D」의 세그먼트부를 표시한다. 그리고 도트부에서는 좌에서 순서대로 5행4열의 20도트로 1문자의 표시를 행하고, 도트부 전체에서 「L」, 「C」,「D」의 문자를 표시한다. 표시색은 예를 들면 「STANLEY」와 「L」이 적(赤), 「C」가 청(靑), 「R&D」와 「D」가 황(黃)이다, 본 도면에서는 유색으로 표시되는 영역에 사선을 그려 표시하였다.

도1b에, 액정표시장치의 내부구성예를 나타내는 개략적인 분해사시도를 나타내고 있다. 본 도면에 도시한 액정표시장치는 표시용 액정셀(76) 및 에리아(area)분할용 액정셀(77)을 포함하여 구성된다.

양 셀(76)(77)은 표시용 액정셀(76)이 상측에, 에리아 분할용 액정셀(77)이 하측에 위치 맞춤을 하여 배치된다.

양 셀(76)(77) 공히 대략적으로 평행하게 대향배치되는 상측기판(50a) 및 하측기판(50b), 그리고 그 사이에 협지되는 액정층(55)을 포함하여 구성된다.

셀(76)(77)의 쌍방에 대하여, 상측기판(50a) 및 하측기판(50b)는 예를 들면 평판의 유리기판(상측 및 하측 유리기판(51a, 51b)), 그 대향면상에, ITO 등의 투명도전재로 형성되고 소정의 패턴을 갖는 전극(상측 및 하측 투명전극(52a, 52b)), 그리고 각 전극을 덮어 형성된 배향막(상측 및 하측 배향막(53a, 53b))을 구비한다.

또한 액정층(55)은 예를 들면 정(正)의 유전율 이방성 (Δε＞0)을 갖는 네마틱 액정으로 형성되는 트위스트 네마틱 액정층이고, 상측 및 하측 배향막(53a)(53b)의 러빙 방향에 따라 정하는 트위스트 각은 예를 들면 90˚이다.

상측 투명전극(52a)과 하측 투명전극(52b) 사이의 각은 양 전극(52a, 52b) 사이에 임의의 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단(68)이 접속되어 있다. 전압인가수단(68)으로 양 전극(52a, 52b)사이에 인가되는 전압에 의해, 양 전극(52a, 52b) 사이의 액정층(55)의 액정분자의 배향상태를 변화시킬 수 있다.

표시용 액정셀(76)과 에리아 분할용 액정셀(77)은 전극의 형상에서 상이하다. 표시용 액정셀(76)의 전극은 도1a에 도시한 도트부 및 세그먼트부의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 에리아 분할용 액정셀(77)의 전극에 대해서는 다음 도면을 참조하여 설명한다.

표시용 액정셀(76)의 상측기판(50a)의 외측에 상측편광판(54a)이 배치된다. 에리아 분할용 액정셀(77)의 하측기판(50b)의 외측에 하측편광판(54b)가 배치된다. 또한 양 액정셀(76, 77) 사이에 중앙편광판(54i)이 배치된다. 이들의 편광판(54a, 54b, 54i))은, 각각 면내방향으로 투과축을 가지며, 투과축의 방향으로 편광하는 광만을 투과시킨다. 도면에는 투과축의 방향을 화살표로 도시하였다.

표시용 액정셀(76), 상측편광판(54a), 중앙편광판(54i)으로 구성되는 부분, 그리고 에리아 분할용 액정셀(77), 하측편광판(54b), 중앙편광판(54i)으로 구성되는 부분은, 예를 들면 모두 노말 블랙의 액정소자이다.

멀티칼라백라이트(56)가, 하측편광판(54b)의 외측에 배치된다. 멀티칼라백라이트(56)는 복수 색의 광을 선택적으로 출사하는 것이 가능한 라이트이고, 예를 들면 측방으로 RGB 멀티칼라 LED 광원을 가지며, 입사하는 광을 액정층을 향하여 조사한다. 칼라광원으로서는 유기 LED, 무기 LED, CCFL, FE 램프 등을 이용하여 구성하는 것이 가능하다. 출사광색의 변화는 서로 다른 발광색의 단색광원을 복수 이용하는 구성으로 실현하여도 좋고, 발광색을 변화할 수 있는 단일광원을 이용하는 구성으로 실현하여도 좋다.

멀티칼라백라이트(56)와 에리아 분할용 액정셀(77)의 전압인가수단(68) 사이에, 동기회로(78)가 접속된다. 동기회로(78)는 멀티칼라백라이트(56)의 점, 소등과, 에리아 분할용 액정셀(77)의 양 전극(52a, 52b)으로의 전압인가(액정층(55)의 액정분자의 배향상태의 변화)를 동기시킬 수 있다.

도 1c를 참조하여, 도 1b에 도시된 액정표시장치의 동작을 설명한다. 예를 들어 1프레임을 SB1~SB3의 3개의 SB로 나눈 FS 구동법을 이용하여 구동을 행한다.

멀티칼라백라이트(56)로부터는 SB1, SB2, SB3의 각각에 있어서, 적, 청, 황의 광이 출사된다. 출사된 광은 하측 편광판(54b)의 투과축 방향으로 편광방향을 갖는 편광으로 되고, 에리아 분할용 액정셀(77)에 입사한다.

에리아 분할용 액정셀(77)은 입사한 멀티칼라백라이트(56)로부터의 광을, 전극의 형상에 따라 상측기판(50a)측에 획정되는 소정의 에리아(도 1c에서는 에리아 81~85의 5개의 에리아)마다 구획하여 출사하는 것이 가능하다. 즉, 에리아 분할용 액정셀(77)의 전극의 형상은 에리아 81~85의 형상에 대응하여 형성되어 있다.

에리아 81은 도1a에 도시한 도트부 중, 좌측에 위치하는 5행4열의 영역에 대응하는 에리아이다. 에리아 81을 출사한 광에 의해, 「L」의 문자가 표시될 수 있다.

에리아 82는 도 1a에 도시한 도트부 중, 중앙에 위치하는 5행4열의 영역에 대응하는 에리아이다. 에리아 82을 출사한 광에 의해, 「C」의 문자가 표시될 수 있다.

에리아 83은 도 1a에 도시한 도트부 중, 우측에 위치하는 5행4열의 영역에 대응하는 에리아이다. 에리아 83을 출사한 광에 의해, 「D」의 문자가 표시될 수 있다.

에리아 84는 도 1a에 도시한 세그먼트부 중, 「STANLEY」의 문자열에 대응하는 에리아이고, 에리아 84을 출사한 광에 의해 해당문자가 표시될 수 있다.

에리아 85는 도 1a에 도시한 세그먼트부 중, 「R&D」의 문자열에 대응하는 에리아이고, 에리아 85을 출사한 광에 의해 해당문자가 표시될 수 있다.

SB1~SB3을 통하여, 표시용 액정셀(76)에서는 「STANLEY」 및 「R&D」를 표시하는 세그먼트부, 도트부의 좌측, 중앙, 우측의 각 5행4열에 대응하는 전극(52a, 52b) 중, 각각 「L」, 「C」, 「D」의 문자를 표시하는 전극(52a, 52b) 사이에 전압을 인가하여 놓는다.

SB1에 있어서는, 에리아 분할용 액정셀(77)의 에리아 81 및 84에 대응하는 전극(52a, 52b)사이에 전압을 인가한다. 이 때문에 멀티칼라백라이트(56)를 출사한 적색의 광 중, 에리아 81 및 84를 출사하는 광만이, 하측 편광판(54b)으로 정해진 편광상태를 유지한채, 중앙편광판(54i)을 투과한다.

중앙편광판(54i)을 투과한 광중에, 표시용 액정셀(76)에 있어서, 「STANLEY」를 표시하는 세그먼트부, 그리고 도트부의 좌측의 5행4열에 대응하는 전극(52a, 52b) 중, 「L」의 문자를 표시하는 전극(52a, 52b)에 대응하는 액정층(55)을 투과한 광(「STANLEY」 및 「L」의 문자를 표시하는 적색의 광)만이 그대로의 편광상태로 상측편광판(54a)을 투과하여 관찰자의 눈에 도달한다.

SB2에 있어서는, 전술한 바와 같이 멀티칼라백라이트(56)에서 청색의 광을 출사한다. 또한 에리아 분할용 액정셀(77)의 에리아 83 및 85에 대응하는 전극(52a, 52b) 사이에 전압을 인가한다. 표시용 액정셀(76)에 있어서는 「R&D」를 표시하는 세그먼트부, 그리고 도트부의 우측의 5행4열에 대응하는 전극(52a, 52b) 중, 「D」의 문자를 표시하는 전극(52a, 52b)사이에 전압이 인가되어 있으므로, 「R&D」 및 「D」의 문자를 표시하는 청색의 광만이 상측편광판(54a)을 투과하여 관찰자의 눈에 도달한다.

SB3에 있어서는, 전술한 바와 같이 멀티칼라백라이트(56)에서 황색의 광을 출사한다. 또한 에리아 분할용 액정셀(77)의 에리아 82에 대응하는 전극(52a, 52b) 사이에 전압을 인가한다. 표시용 액정셀(76)에 있어서는 도트부의 중앙의 5행4열에 대응하는 전극(52a, 52b) 중, 「C」의 문자를 표시하는 전극(52a, 52b)사이에 전압이 인가되어 있으므로, 「C」의 문자를 표시하는 황색의 광만이 상측편광판(54a)을 투과하여 관찰자의 눈에 도달한다.

이와 같이 일본특허출원 2004-118870호에 관계되는 액정표시장치를 이용하면, 예를 들어 세그먼트의 문구마다, 또한 도트부에서 문자표시를 하는 경우, 문자단위로 색조를 변화시킬 수 있다.

도2a~도2c를 이용하여, 도3~도7을 참조하여 설명하는 실시예에 따른 액정표시소자의 개략을 설명한다.

도2a를 참조한다. 액정표시소자는 표시용 액정셀(76) 및 에리아 분할용 액정셀(77)을 포함하여 구성된다. 양 셀(76,77)은 표시용 액정셀(76)이 상측에, 에리아 분할용 액정셀(77)이 하측에, 위치를 잡아 배치된다.

양 셀(76, 77) 모두에, 개략적으로 평행하게 대향 배치되는 상측기판(50a) 및 하측기판(50b), 그리고 그 사이에 협지되는 액정층(55)을 포함하여 구성된다.

상측기판(50a) 및 하측기판(50b)은 예를 들어 평판의 유리기판(상측 및 하측 유리기판(51a, 51b)), 그의 대향면상에, ITO 등의 투명도전재로 형성되어, 소정의 패턴을 갖는 전극(상측 및 하측 투명전극(52a, 52b)), 그리고 각 전극을 덮어 형성된 배향막(상측 및 하측 배향막(53a, 53b))을 구비한다.

상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b) 사이에는 양전극(52a, 52b) 사이에 임의의 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단(68)이 접속되어 있다. 전압인가수 단(68)으로 양전극(52a,52b) 사이에 인가된 전압에 의해, 양전극(52a, 52b)사이의 액정층(55)의 액정분자의 배향상태를 변화시킬 수 있다.

표시용 액정셀(76)과 에리아 분할용 액정셀(77)은 전극의 형상에서 상이하다. 이것에 대해서는 도2b 및 도2c를 참조하여 설명한다.

표시용 액정셀(76)의 상측기판(50a)의 외측에 상측편광판(52a)이 배치된다. 에리아 분할용 액정셀(77)의 하측기판(50b)의 외측에 하측편광판(54b)이 배치된다. 또한 표시용 액정셀(76)의 하측기판(50b)의 외측에 편광분리·반사판(67)이 배치된다. 편광분리·반사판(67)과 에리아 분할용 액정셀(77)의 상측기판(50a)의 사이에, 중앙편광판(54i)이 배치된다.

상측편광판(54a), 하측편광판(54b), 중앙편광판(54i)은 예를 들어 직선편광판, 원편광판, 또는 타원편광판이다. 이들 상측, 하측 및 중앙 편광판(54a, 54b, 54i)은 각각 면내방향으로 투과축을 가지며, 투과축의 방향으로 편광하는 광만을 투과시킨다. 원편광판, 타원 편광판의 경우는 또한 내측에 위상차판을 구비한다.

편광분리투과·반사판(67)은 입사광을 그 편광상태에 따라 투과 또는 반사한다. 편광분리투과·반사판(67)으로서는, 예를 들어 (주) 3M 제품의 D-BEF(brightness enhane film)이나 (주)일동전공 제품의 휘도향상 필름 PCF(polarization conversion film) 등에 이용되고 있는 광대역 콜레스테릭 필름을 사용할 수 있다.

표시용 액정셀(76)에 있어서도, 에리아 분할용 액정셀(77)에 있어서도, 상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b)의 사이에는 양 전극(52a, 52b)사이에 임의의 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단(68)이 접속되어 있다. 전압인가수단(68)으로 양 전극(52a, 52b) 사이에 인가된 전압에 의해, 양 전극(52a, 52b)의 사이의 액정층(55)의 액정분자의 배향상태를 변화시킬 수 있다.

멀티칼라프론트라이트(66) 및 멀티칼라백라이트(56)가 각각 상측 편광판(54a), 하측편광판(54b)의 외측에 배치된다. 멀티칼라프론트라이트(66) 및 멀티칼라백라이트(56)는 복수의 색의 광을 선택적으로 출사하는 것이 가능한 라이트이며, 예를 들면, 측방으로 RGB 멀티칼라 LED 광원을 가지며, 입사하는 광을 액정층을 향하여 조사한다. 칼라광원으로서는 유기 LED, 무기 LED, CCFL, FE 램프 등을 이용하여 구성하는 것이 가능하다. 출사광색의 변화는 서로 다른 발광색의 단색광원을 복수 이용하는 구성으로 실현하여도 좋고, 발광색을 변화할 수 있는 단일광원을 이용하는 구성으로 실현하여도 좋다.

멀티칼라 프론트 라이트(66)는 액정층으로부터의 광을 투과시킨다.

멀티칼라백라이트(56)는 도트, 세그먼트 등의 표시영역의 표시를 제어한다. 멀티칼라프론트라이트(66)는 비표시영역의 색 표시를 실현하는데 이용된다.

동기회로(78)는 멀티칼라백라이트(56)의 점, 소등, 멀티칼라프론트라이트(66)의 점, 소등, 그리고 양 셀(76, 77)의 액정층(55)의 스위칭(액정분자의 배향상태의 변화, 투광상태와 차광상태의 전환)을 동기시켜 행하기 위한 회로이다. 1프레임을 복수의 서브프레임으로 시분할하고, 각 서브프레임내에서 멀티칼라프론트라이트(66) 또는 멀티칼라백라이트(56)를 발광시키고, 그 발광에 동기시켜, 양 셀(76, 77)의 액정층(55)의 스위칭을 행할 수 있다.

표시용 액정셀(76), 상측 및 중앙편광판(54a, 54i), 그리고 편광분리투과·반사판(67)으로 구성되는 부분은, 멀티칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입의 액정소자이다. 또한 에리아 분할용 액정셀(77), 그리고 중앙 및 하측편광판(54i, 54b)으로 구성되는 부분은, 멀리칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입 또는 노말 화이트 타입의 액정소자이다.

도 2b는 액정표시소자의 표시부를 나타내는 평면도이다. 표시용 액정셀(76)의 상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b)으로, 상측기판(50a) 측에 표시부(표시를 행하는 단수 또는 복수의 표시단위, 그리고 배경영역)를 획정할 수 있다.

표시부는 표시단위인 도트(88a~88u)와 세그먼트(89), 그리고 배경영역(90)을 포함하여 구성된다. 도트(88a~88u)와 세그먼트(89)의 각각에는, 표시용 액정셀(76)에 각각 독립적으로 구동가능한 전극이 대응하여 설치되어 있다. 그들의 전극에 선택적으로 전압을 인가하는 것에 의해, 전극에 대응하는 액정층(55)의 액정분자의 배향상태를 변화시켜 다양한 표시를 행할 수 있다.

표시단위는 표시용 액정셀(76)의 상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b)이 대향하는 위치에 대응하여 획정되고, 배경영역은 표시용 액정셀(76)의 상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b)이 대향하지 않는 위치에 대응하여 획정된다.

도 2c는 에리아 분할용 액정셀(77)의 상측기판(50a) 측에 획정된 에리아를 나타내는 평면도이다.

에리아 분할용 액정셀(77)은, 입사한 멀티칼라백라이트(56)에서의 광을, 전극의 형상에 의해 획정되는 소정의 에리아(도2c에서는 에리아 86,87의 2개 에리아) 마다 구획되어 출사하는 것이 가능하다. 에리아 86 및 87의 형상은 에리아 분할용 액정셀(77)의 전극의 형상에 대응하고, 에리아 분할용 액정셀(77)의 상측투명전극(52a)과 하측투명전극(52b)이 대향하는 위치에 획정된다.

이와 같은 액정표시소자에서, 멀티칼라프론트라이트(66), 그리고 멀티칼라백라이트(56)의 발광색을 제어하는 것에 의해, 표시영역과 비표시영역을 다른 색조로 별개 독립적으로 표현하는 것이 가능하게 된다.

이하, 액정표시소자의 구체적인 구성과 동작에 대하여 설명한다. 도3~도5에 도시한 액정표시소자에 있어서는, 도2a의 편광분리투과·반사판(67)으로서 (주)3M 제품의 D-BEF를 이용하였다. D-BEF는 면내방향으로 반사축을 가지며, 반사축방향으로 편광하는 광을 반사한다. 또한 도 6 및 도7에 도시한 액정표시소자에 있어서는, 도2a의 편광분리투과·반사판(67)으로서 (주) 일동전공 제품의 휘도향상 필름 PCF에 이용되고 있는 광대역 콜레스테릭 필름(cholesteric film)을 이용하였다. 광대역 콜레스테릭 필름은 예를 들면 우원편광을 반사하고 좌원편광을 투과한다. 그 반대를 행하는 광대역 콜레스테릭 필름도 있다.

도 3은 제1실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 개략적인 분해사시도이다.

표시용 액정셀(76)은, 액정셀(55)을 부(負)의 유전율 이방성(Δε＜0)을 갖는 액정재료를 이용하여 형성하고, 수직배향형의 액정표시소자로 하였다. 또한 에리아 분할용 액정셀(77)의 액정셀(55)은 정(正)의 유전율 이방성(Δε＞0)을 갖는 액정재료를 이용하여 형성하고, 트위스트 각을 90˚로 하였다. 본 도면에서는 양 셀(76, 77) 모두에 전압무인가시의 액정분자의 배향상태를 나타내었다.

상측, 하측 및 중앙편광판(54a, 54b, 54i)으로서 직선편광판을 이용하였다. 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)은 직교 니콜(Nicol) 배치로 하고, 중앙 및 하측 편광판(54i, 54b)은 평행 니콜 배치로 하였다. 도면에는 편광판(54a, 54b, 54i)의 투과축의 방향을 화살표로 표시하고 있다.

D-BEF(69)은 반사축과, 상측 편광판(54a)의 투과축이 평행하도록 배치하였다.

제1실시예에 따른 액정표시소자의 동작을 설명한다.

표시용 액정셀(76)의 액정분자는 전압 무인가시에는 상측 및 하측기판(50a, 50b)에 거의 수직으로 배향하고 있다. 이 때문에 액정층에 입사한 광은 편광방향을 변화시키는 일 없이 액정층을 투과한다.

전압인가시에는 비표시영역에서의 액정분자의 배향상태는 전압 무인가시와 변하지 않으나, 표시영역에서는 전압무인가시로부터 액정분자가 상측 및 하측편광판(54a, 54b)의 투과축에 대하여 면내방향 45˚의 방향을 향하여 기울어지고, 액정층에 입사한 광에는 복굴절효과가 주어진다. 액정층은 1/2파장판과 동등한 효과를 갖게 되고, 입사광은 편광방향을 90˚ 변화시켜 액정층에서 출사한다.

한편, 에리아 분할용 액정셀(77)의 액정분자는 전압무인가시에는 상측 및 하측 기판(50a, 50b) 사이에서 90˚ 비틀려 배향되어 있다. 이 때문에 전압이 인가되어 있지 않는 에리아에서는, 액정층에 입사한 광은 90˚ 편광방향이 변화되어 액정층을 투과한다.

전압인가시에는 액정분자는 상측 및 하측기판(50a, 50b) 사이에서 거의 수직으로 배향한다. 따라서 전압이 인가된 에리아에서 액정층에 입사한 광은 편광방향이 변화되지 않은 채 액정층을 투과한다.

우선, 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사한 광에 대하여 설명한다.

멀티칼라프론트라이트(66)로부터 출산한 광은, 상측편광판(54a)의 투과축방향으로 편광방향을 갖는 직선편광으로 되어 액정층(55)에 입사한다.

비표시영역(전압이 인가되지 않은 영역)에서는, 광은 액정층(55)을 편광상태를 변하게 하지 않고 투과하고, D-BEF(69)에 입사한다.

D-BEF(69)의 반사축 방향은, 상측편광판(54a)의 투과축 방향과 평행하다. 이 때문에, 액정층(55)을 투과한 멀티칼라프론트(66)의 광은 D-BEF(69)에서 100% 반사되어, 다시 액정층(55) 및 상측편광판(54a)을 투과한다. 투과한 광은 관찰자에게 시각적으로 인식된다.

표시영역(전압이 인가되어 있는 영역)에서는, 액정분자의 배향상태는 전압무인가시에서 변화하고 있으므로, 액정층(55)에 입사한 광은 편광방향을 90˚ 변화시켜 액정층(55)을 출사한다. 액정층(55)을 출사하는 직선편광의 편광방향과, D-BEF(69)의 반사축방향은 직교하고 있다(D-BEF(69)의 투과축방향과 평행하다). 이 때문에 액정층(55)을 출사한 직선편광은 D-BEF(69), 그리고 중앙편광판(54I)을 투과하여, 에리아 분할용 액정셀(77)측에 전파하고, 산란등에 의해 소실한다. 따라서 멀티칼라프론트라이트(66)로부터 발광된 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되지 않는다.

다음에 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광에 대하여 설명한다.

멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광은 하측편광판(54b)의 투과축 방향으로 편광방향을 갖는 직선편광으로 되어 에리아 분할용 액정셀(77)에 입사한다.

전압이 인가되어 있지 않은 에리아에 있어서, 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광은, 편광방향이 90˚ 변화되어 에리아 분활용 액정셀(77)을 출사하기 때문에, 하측 편광판(54b)과 평행 니콜 배치된 중앙편광판(54i)에 흡수되어, 표시용 액정셀(76) 측에는 입사하지 않는다.

전압이 인가된 에리아에서는, 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광은, 편광방향이 변화되지 않고 에리아 분할용 액정셀(77)을 출사하기 때문에, 하측 편광판(54b)과 평행니콜 배치된 중앙편광판(54i), 계속해서 D-BEF(69)을 투과하여, 표시용 액정셀(76)에 입사한다.

표시용 액정셀(76)에 표시영역에 있어서, 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광이 출사한 에리아에 대응하는 위치에 있는 전극에 전압이 인가되어 있는 경우, 그 전극위치에서는 광은 편광방향이 90˚ 변화되어 표시용 액정셀(76)을 출사하고, 상측편광판(54a)을 투과하기 때문에, 관찰자에게 시각적으로 인식된다.

따라서 비표시영역에서는 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사한 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되고, 표시영역에서는 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 관찰자에게 시각적으로 인식되게 된다.

이와 같이, 제1실시예에 따른 액정표시소자는 멀티칼라프론트라이트(66)로 비표시영역의 색조를, 멀티칼라백라이트(56)로 표시영역의 색조를, 각각 독립적으 로 표현할 수 있다. 또한 라이트(56)(66)에서 출사되는 광의 색을 선택하는 것에 의해, 각각 표시영역 및 비표시영역의 표시색을 선택할 수 있다.

상술한 바와 같이 제1실시예에 따른 액정표시소자는 멀티칼라프론트라이트(66)와 멀티칼라백라이트(56)가 동시에 점등하고 있는 경우에도, 임의의 일개소에 대해서는 한쪽의 광만이 관찰자에게 시각적으로 인식된다. 액정표시소자가 온/오프의 2값 동작을 행하는 것이면, 양자의 동시 점등이 혼색을 일으키는 일이 거의 없다.

도4는 제2실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 개략적인 분해사시도이다. 제1실시예에 있어서는, 표시용 액정셀(76)로서 수직배향형의 액정셀을 이용하였다. 제2실시예에 있어서는, 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)측에 각각 배치한 보상 셀(상측 셀)(70) 및 구동 셀(하측 셀)(71)을 포함하여 구성되는 2층 구조의 액정 셀을 이용한 점에 있어서, 제1실시예에 따른 액정표시소자와 다르다.

보상 셀(70) 및 구동 셀(71)의 액정층(55)은 함께 정(正)의 유전율 이방성 (Δε＞0)을 갖는 같은 액정재료를 이용하여 형성하고, 각 셀(70, 71)을 각각 좌비틀림각 90˚, 우비틀림각 90˚의 수평배향형 액정표시소자로 하였다. 각 셀(70, 71)의 액정층(55)의 두께방향의 중앙에서의 액정분자 배향방향은 서로 직교하도록 하고, 또한 양 셀(70,71)의 액정층(55)의 두께는 같게 하였다. 본 도면에서는 전압 무인가시의 액정분자의 배향상태를 나타내고 있다.

표시용 액정셀(76)에 있어서 표시동작은, 구동셀(하측셀)(71)으로의 전압인가만 행하고, 보상셀(상측셀)(70)로의 통전은 행해지지 않았다.

보상셀(70), 구동셀(71), 상측 및 중앙 편광판(54a,54i), D-BEF(69)로 구성되는 액정소자는, 멀티칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입의 액정소자이다.

제2실시예에 따른 액정표시소자의 동작을 설명한다. 전술한 바와 같이, 보상셀(70)에는 통전을 행하지 않기 때문에, 보상셀(70)의 액정분자는 항상 좌 비틀림각 90˚의 상태를 유지한다. 따라서 보상셀(70)에 입사한 광은 편광방향을 좌향으로 90˚ 변화시켜 출사한다.

구동셀(71)은 전압 무인가시에 있어서는, 입사광을 편광방향을 좌향으로 90˚ 변화시켜 출사한다. 즉 구동셀(71)에 있어서는 광은 보상셀(70)에 있어서와 역으로 편광방향이 90˚ 변화된다. 따라서 광은 2층 구조의 액정셀(70)에 입사할 때와 같은 편광방향에서 2층 구조의 액정셀을 출사하게 된다.

그러나 전압 인가시에 있어서는, 비표시영역에서의 액정분자의 배향상태는 전압 무인가시와 변하지 않으나, 표시영역에 있어서는 전압 무인가시에서 구동셀(71)의 액정분자의 배향상태가 변화(상측 및 하측기판(50a, 50b)에 거의 수직으로 배향)하고, 구동셀(71)에 입사한 광은, 편광방향을 변화시키는 일 없이 구동셀(71)에서 출사한다. 그래서 광은 2층 구조의 액정셀에 입사할 때와 편광방향을 90˚ 다르게 하여, 2층 구조의 액정 셀을 출사하게 된다.

따라서, 전압 무인가시 및 전압 인가시에서도 비표시영역에 있어서는, 2층 구조의 액정셀(보상셀(70) 및 구동셀(71))에 의해, 광은 편광방향이 변화되지 않는다. 한편 전압 인가시, 표시영역에서는, 광은 편광방향이 90˚ 변화되어, 2층 구조 의 액정 셀에서 출사한다.

따라서 제2실시예에 따른 액정표시소자는, 제1실시예에 따른 액정표시소자와 마찬가지로 동작하고, 전압 무인가시에 있어서는, 표시부의 전 영역에 있어서, 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사한 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되고, 전압인가시에는 비표시영역에 있어서는, 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사된 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되며, 표시영역에 있어서는, 멀티칼라백라이트(56)에서 출사된 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되게 된다.

본 발명자가 여러 비틀림각의 액정셀을 검토한 결과, 보상셀(70) 및 구동셀(71)의 비틀림각이 70˚~240˚일 때, 제2실시예에 따른 액정표시소자는 실용상 유효하게 작용하는 것을 알게 되었다.

그리고 보상셀(상측셀)(70)을, 그것과 동등의 광학적 기능을 갖는 액정성 폴리머 배향 위상차판인 (주) 폴라테크노사의 제품 트위스타(Twistar)로 치환하여도 마찬가지의 효과가 얻어졌다.

도 5는, 제3실시예에 따른 액정표시소자를 나타내는 개략적인 분해사시도이다. 제3실시예에 따른 액정표시소자는 표시용 액정셀(76)의 상측기판(50a)과 상측편광판(54a)의 사이에, 위상차판(72)을 구비한 액정표시소자이다.

액정분자의 비틀림각, 액정층의 두께, 위상차판의 위상차값, 및 지상축(遲相軸)의 방위를 적절히 정하는 것에 의해, 상측 및 하측기판(50a,50b), 액정층(55), 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i), D-BEF(69), 및 위상차판(72)으로 구성되는 액정소자를, 멀티칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입의 액정소 자로 하였다. 여기서 위상차판(72)은 색조를 조정하는 역할을 한다.

구성의 상세는 이하와 같다.

표시용 액정셀(76)의 액정층(55)의 두께를 6㎛로 하고, 액정재료로서, (주) 다이니뽄인키 제품의 RDP00333을 이용하였다. 액정분자는 비틀림각이 좌 비틀림 240˚ 인 비틀림 수평배향으로 하였다. 위상차판(72)으로서, 위상차값 600nm의 일축 광학 이방성의 위상차판을 이용하였다. 또한 위상차판(72)의 지상축, 상측편광판(54a)의 투과축, D-BEF(69)의 투과축, 및 중앙 편광판(54i)의 투과축이, 각각 액정층(55)의 두께 방향 중앙의 분자배향방향과 이루는 각을 140˚, 95˚, 70˚, 70˚로 하였다.

본 도면에서는 전압인가시의 약정분자의 배향상태를 나타내었다. 또한 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)의 투과축의 방향, 위상차판(72)의 지상축의 방향, 및 D-BEF(69)의 투과축의 방향을 화살표로 나타내었다.

또한 제3실시예에 따른 액정표시소자에서는 에리아 분할용 액정셀(77)의 액정층(55)을 부(負)의 유전율 이방성(Δε＜0)을 갖는 액정재료를 이용하여 형성하고, 수직배향형의 액정셀로 하였다. 또한 중앙 및 하측편광판(54i)(54b)은 직교니콜로 하였다.

제3실시예에서는, 1매의 위상차판(72)을 이용하였으나, 복수의 위상차판을 이용할 수도 있다. 또한 일축 광학 이방성의 위상차판에 한정되지 않고, 이축광학이방성의 위상차판을 사용하여도 좋다.

그리고, 표시용 액정셀(76)의 액정분자의 비틀림각은 180˚~240˚로 하는 것 이 바람직하다.

도6은 제4실시예에 따른 액정표시소자를 나타내는 개략적인 분해사시도이다. 제4실시예에 따른 액정표시소자는 도3에 도시한 제1실시예에 따른 액정표시소자와 유사하다. 제1실시예에 따른 액정표시소자는 표시용 액정셀(76)의 액정층(55)을 협지하는 상측 및 하측 기판(50a, 50b)의 각각 외측에, 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)이 배치되고, 그리고 입사광을, 그 편광상태에 따라 투과 또는 반사하는 편광분리투과·반사판으로서, D-BEF를 하측기판(50b)과 중앙 편광판(54i)의 사이에 삽입하였다.

제4실시예에 따른 액정표시소자는 우선 편광분리투과·반사판(67)으로서 D-BEF가 아니고 광대역 콜레스테릭 필름을, 표시용 액정셀(76)의 하측기판(50b)과 중앙편광판(54i)의 사이에 배치한 점에서, 제1실시예에 따른 액정표시소자와 다르다.

또한 제1실시예에 따른 액정표시소자에 있어서는, 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)으로서 직선편광판을 이용하였으나, 제4실시예에 따른 액정표시소자에서는 상측편광판(54a)으로서 상측직선편광판(54e)과 상측1/4파장판(54g)을 조합하였다.

상방으로부터의 광에 대한 원 편광판을 채용하고, 중앙 편광판(54i)으로서는 중앙 직선 편광판(54f)과 중앙 1/4파장판(54h)을 조합하였다. 하방으로부터의 광에 대한 원 편광판을 채용하였다.

그리고 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i)은 함께 표시용 액정셀(76)측에 1/4 파장판을 배치하여 형성하고, 직선편광판의 투과축과, 1/4파장판의 지상축과 이루는 각은 ±45˚로 하였다.

상측 및 중앙 직선편광판(54e, 54f)의 투과축은 서로 직교시켰다. 다만, 상측 및 중앙 직선편광판(54e, 54f)의 투과축의 방위는 상측 및 하측기판(50a,50b)에 대해서는 임의로 하여도 좋다.

또한 1/4파장판(54g,54h)의 기능은 복수의 파장판의 조합(예를 들면 1/4파장판과 1/2파장판의 조합)을 이용하여 실현하여도 좋다.

제4실시예에 따른 액정표시소자에서는, 상측편광판(54a)을 우원편광판으로 하고, 중앙편광판(54i)을 좌원편광판으로 하였다. 또한 광대역 콜레스테릭 필름(73)은 우원편광을 반사하고 좌원편광판을 투과하는 것으로 하였다.

이하, x성분이 y 성분에 대하여 지상(遲相)으로 되는 원편광을 좌원편광, 진상(進相)으로 되는 원편광을 좌원편광으로 한다.

이것과는 반대로, 상측편광판(54a)을 좌원편광판(左圓偏光板), 중앙편광판(54i)을 우원편광판(右圓偏光板), 광대역 콜레스테릭 필름(73)을, 좌원편광을 반사하고 우원편광을 투과하는 것으로 하여도 좋다. 상측편광판(54a)과 중앙편광판(54i)의 원편광방향을 역방향으로 하고, 광대역 콜레스테릭 필름(73)이 투과하는 원편광방향과, 중앙편광판(54i)의 원편광방향을 일치시킨다.

그리고 광대역 콜레스테릭 필름과 원편광판을 접착시킨 구성을 채용한다. (주)일동전공(日東電工) 제품 NIPOCS 나 (주) 멜크 제품 TRANSMAX 는 통상 백라이트 위에, 또한 액정셀의 하측에 접착되어 사용된다. 이 경우, 광대역 콜레스테릭 필름이 라이트측(액정셀과 반대측)에 배치된다. 본 실시예에 있어서는, 광대역 콜레스테릭 필름이 액정셀측에 배치되는 점에서 이것과 다르다.

표시용 액정셀(76)의 액정층(55)은 부(負)의 유전율 이방성(Δε＜0)을 갖는 액정재료를 이용하여 형성하고, 수직배향형의 액정셀로 하였다. 본 도면에는 전압 무인가시의 액정분자의 배향상태를 나타내었다. 또한 전압 인가시의 액정층(55)의 리터데이션(retardation)은 1/2 파장(예를 들어 x 성분이 1/2 파장 지상(遲相))으로 하였다.

멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사된 광은, 상측직선편광판(54e)의 투과축방향으로 편광하는 광으로 되어 상측 1/4 파장판(54g)으로 입사하고, x성분이 1/4파장만큼 지상을 받아 우원편광으로 된다.

표시용 액정셀(76)의 전압무인가시에는 표시용 액정셀(76)의 액정층(55)에 입사한 광은 편광상태를 변화시키지 않고 액정층(55)을 출사한다. 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사되어, 상측 1/4파장판(54g)을 출사한 우원편광은, 우원편광 그대로 액정층(55)을 출사하고, 광대역 콜레스테릭 필름(73)에서 반사된다. 반사광은 우원편광 그대로 표시용 액정셀(76)의 액정층을 투과하고, 상측 1/4 파장판(54g)에서 y성분이 1/4파장 지상을 받는다. 이 때문에 입사광과 같은 편광성분의 직선 편광으로 되고, 상측 직선편광판(54e)에서 투과되어, 관찰자에게 시각적으로 인식된다. 반대로 멀티칼라백라이트(56)에서 출사하고, 에리어 분할용 액정셀(77)에서 에리아 마다 분할되어 중앙직선편광판(54f)을 투과한 광은, 중앙 1/4 파장판(54h)에서 x성분이 1/4파장 진상을 받고, 좌원편광 그대로 액정층을 투과하고, 상측 1/4 파장판(54g)에서 1/4파장 지상을 받으므로, 중앙 편광판의 편광축을 90˚ 회전한 직선편광으로 되고, 상측 직선편광판(54e)에서 차광되어 관찰자에게 시각적 으로 인식되지 않는다.

표시용 액정셀(76)로의 전압 인가시에는 표시용 액정셀(76)의 액정층(55)의 액정분자의 배향상태가 변화하기 때문에, 표시영역의 액정층(55)에 입사한 우원편광은 좌원편광으로 되고 액정층(55)을 출사한다. 또한 좌원편광은 우원편광으로 되어 액정층(55)을 출사한다.

멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사한 광은 비표시영역에서는 표시용 액정셀(76)로의 전압무인가시와 동일 모양으로 관찰자에게 시각적으로 인식된다. 표시영역에 있어서는 x성분이 1/4파장 지상, 1/2파장 지상 되고, 좌원편광으로 되어 광대역 콜레스테릭 필름(73)을 투과하고, 하측 1/4 파장판(54h)에서 1/4 파장 진상(進相)을 받고 하측직선편광판(54f)을 투과하기 때문에 관찰자에게 시각적으로 인식되지 않는다.

한편 멀티칼라백라이트(56)에서 출사하고, 에리아 분할용 액정셀((77)에서 에리아 마다 분할되어 중앙직선편광판(54f)을 투과한 광은, 중앙 1/4 파장판(54h), 액정층(55), 상측1/4 파장판(54g)에서 각각 1/4 파장 진상, 1/2 파장 지상, 1/4 파장 지상을 받아, 상측직선편광판(54e)에 입사하기 때문에 이것을 투과하여 관찰자에게 시각적으로 인식된다.

표시용 액정셀(76), 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i), 광대역 콜레스테릭 필름(73)으로 구성되는 액정소자는, 멀티칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입의 액정소자이다. 그리고 표시용 액정셀(76)과 상측 또는 중앙 편광판(54a, 54i)의 사이에는 시각(視覺) 보상판 등의 위상차판(위상차 필름)은 사 용하지 않았으나, 필요에 따라 적절히 사용하는 것도 가능하다.

제4실시예에 따른 액정표시소자의 동작은 제1실시예에 따른 액정표시소자의 동작과 마찬가지이다. 따라서 표시용 액정셀(76)로의 전압 무인가시에 있어서는 표시부의 전영역에 있어서 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사된 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되고, 표시용 액정셀(76)로의 전압인가시에 있어서는, 비표시영역에 있어서 멀티칼라프론트라이트(66)에서 출사된 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되며, 표시영역에 있어서는 멀티칼라백라이트(56)에서 출사한 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되게 된다.

제4실시예에 따른 액정표시소자도 제1실시예에 따른 액정표시소자와 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

도 7은 제5실시예에 따른 액정표시소자를 나타내는 개략적인 분해사시도이다. 제4실시예에 있어서는 표시용 액정셀로서 수직배향형의 액정셀을 이용하였다. 제5실시예에 있어서는, 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i) 측에 각각 배치한 트위스트 네마틱 보상셀(상측 셀)(70) 및 트위스트 네마틱 구동셀(하측셀)(71)을 포함하여 구성되는 2층 구조의 트위스트 네마틱 액정셀을 이용한 점에서 제4실시예에 따른 액정표시소자와 다르다.

보상셀(70) 및 구동셀(71)의 액정층(55)은 함께 정(正)의 유전율 이방성(Δε＞0)을 갖는 같은 액정 재료를 이용하여 형성하고, 각 셀(70)(71)을 각각 좌비틀림각 90˚, 우비틀림각 90˚의 수평배향형 액정표시소자로 하였다. 각 셀(70)(71)의 액정층(55)의 두께방향의 중앙에서의 액정분자배향방향은 서로 직교하도록 하 며, 또한 양 셀(70)(71)의 액정층(55)의 두께는 같게 하였다.

본 도면에서는 전압 무인가시의 액정분자의 배향상태를 나타내고 있다. 양 셀(70)(71)의 액정층(55)의 리타데이션은 공히 1파장으로 하였다.

표시용 액정셀(76)의 표시동작은 구동셀(하측셀)(71)에의 전압인가만으로 행하고, 보상셀(상측셀)(70)로의 통전은 행하지 않았다.

보상셀(70), 구동셀(71), 상측 및 중앙 편광판(54a, 54i), 광대역 콜레스테릭 필름(73)으로 구성되는 액정셀은, 멀티칼라백라이트(56)에서 발광되는 광에 대하여, 노말 블랙 타입의 액정소자이다.

제5실시예에 따른 액정표시소자의 동작을 설명한다. 전술한 바와 같이 보상셀(70)에는 통전을 하지 않기 때문에 보상셀(70)은 편광회전자로서 기능을 한다. 따라서 보상셀(70)에 입사한 우원편광은 좌원편광으로 되어 보상셀(70)을 출사한다. 또한 좌원편광은 우원편광으로 되어 보상셀(70)을 출사한다.

구동셀(71)은 전압 무인가시에 있어서는 보상셀과 역의 회전방향을 나타내는 편광회전자로서 기능을 한다. 또한 전압인가시에 있어서도, 비표시영역에서는 그것과 마찬가지이다. 그러나 표시영역에 있어서는 전압무인가시에서 구동셀(71)의 액정분자의 배향상태가 변화(상측 및 하측 기판(50a, 50b)에 거의 수직으로 배향)하고, 구동셀(71)에 입사한 광은 편광상태를 변화시키지 않고 구동셀(71)에서 출사한다.

따라서 구동셀(71)로의 전압무인가시, 그리고 전압인가시에서도 비표시영역에 있어서는, 2층 구조의 액정셀(보상셀(70) 및 구동셀(71))에 입사한 광은 우원편 광이면 우원편광 그대로, 좌원편광이면 좌원편광 그대로 2층구조의 액정셀을 출사한다. 한편, 전압인가시, 표시영역에 있어서는, 우원편광은 좌원편광으로 되고 좌원편광은 우원편광으로 되어 2층구조의 액정셀을 출사한다.

따라서 제5실시예에 따른 액정표시소자는 제4실시예에 따른 액정표시소자와 같은 동작을 하고, 구동셀(71)로의 전압무인가시에 있어서는 표시부의 전영역에 있어서 멀티칼라프론트라이트(66)에서 나가는 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되고, 구동셀(71)로의 전압인가시에는 비표시영역에 있어서는 멀티칼라프론트라이트(66)에서 나오는 광이 관찰자에게 시각적으로 인식되며, 표시영역에 있어서는 멀티칼라백라이트(56)에서 나오는 광이 관찰자에게 시각적으로 인식될 수 있게 된다.

본 발명자는 여러 가지 비틀림각의 액정셀을 검토한 결과, 보상셀(70) 및 구동셀(71)의 비틀림각이 70˚~240˚ 일 때, 제5실시예에 의한 액정표시소자는 실용상 유효하게 작용하는 것을 알았다.

그리고 보상셀(상측셀)(70)을 그것과 동등의 광학적 기능을 갖는 액정성폴리마배향 위상차판인 (주)폴라테크노사의 제품인 Twistar 로 바꾸어도 같은 효과가 얻어졌다.

이상, 실시예에 따라 설명하였으나, 본 발명에 관계되는 액정표시소자는 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 도4 및 도7에는 보상셀(70)의 상측 및 하측기판(50a, 50b)이 각각 상측 및 하측 투명전극(52a, 52b)을 구비한 액정표시소자를 도시했으나, 보상셀(70)에 전압을 인가하지 않은 경우는 이들은 필요하지 않다. 또한 실시예에 있어서는 보상셀(70)을 상방으로, 구동셀(71)을 하방으로 배 치하였으나, 이들의 배치는 역으로 하여도 좋다.

또한 실시예에 있어서는, 세그먼트 표시와 도트 표시를 함께 행할 수 있는 액정표시소자에 대하여 설명하였으나, 세그먼트 타입의 액정표시소자나, 풀 도트 타입의 액정표시소자이어도 좋다.

또한 위상차판(위상차 필름)은 상측기판(50a)과 상측편광판(54a) 사이. 하측기판(50b)과 중앙편광판(54i)의 사이의 일방 또는 쌍방에 삽입하는 것이 가능하다.

도8a 및 도 8b를 참조하여, 실시예에 따른 액정표시소자의 구동방법에 대하여 설명한다. 구동하는 액정표시소자는 예를 들면 도2~도7을 참조하여 설명한 액정표시소자이다.

실시예에 따른 구동방법에 있어서는, 1프레임을 16.7ms 으로 하고, 각각 5.57ms 인 3개의 SB(SB1~SB3)로 나누었다. 각 SB의 최초의 3ms를 브랭크 기간으로 하고, 나머지 2.57ms를 발광기간으로 하였다.

도8a는 표시용 액정셀(표시용 액정셀이 2층구조인 경우는, 구동셀)의 전극에의 전압의 인가/무인가를 나타내는 표이다. 도2b에 도시한 도트 88a~88u 및 세그먼트 89에 대응하는 전극마다의 그것들을 나타내었다. 도면 중의 『온』은 SB1~SB3를 통하여 전압을 인가한 것을 나타내고, 『오프』는 SB1~SB3를 통하여 전압을 인가하지 않은 것을 나타낸다.

도트88a~88u의 20개 도트에 대응하는 전극 중, 전압을 인가한 것은 도트88a~88e, 88j, 88p, 및 88u의 8개의 도트에 대응하는 전극으로, 전압을 인가한 전극에 대응하는 도트를 연결하면 「L」 이 된다. 또한 「ST」를 표시하는 세그먼트 89에 대응하는 전극에도 전압을 인가하였다. 「L」자형을 형성하는 도트와, 「ST」의 세그먼트가 표시영역으로 되고, 나머지 표시영역이 아닌 도트와 배경영역이 비표시영역으로 된다.

도 8b는 에리아 분할용 액정셀로의 전압의 인가/무인가, 멀티칼라프론트라이트의 점, 소등 및 멀티칼라백라이트의 점, 소등에 대하여 정리한 표이다.

에리아 분할용 액정셀로의 전압의 인가/무인가에 대하여는, 도 2c에 표시한 에리아 86 및 87에 대응하는 전극마다에 나타내었다. 「에리아 분할용 액정셀」의 열(列)에 대하여 「온」은, 해당하는 SB로 대응하는 전극에 전압을 인가한 것을 나타내고, 「오프」는 해당하는 SB로 대응하는 전극에 전압을 인가하지 않은 것을 나타낸다.

또한 멀티칼라프론트라이트 및 멀티칼라백라이트의 예에 대하여, 「온」은 점등을 나타내고, 「오프」는 소등을 나타낸다. 「온」 옆에 점등색을 괄호로 기재하였다. 양 라이트의 동시점등은 행하지 않았다.

그리고 멀티칼라프론트라이트, 멀티칼라백라이트, 그리고 에리아 분할용 액정셀의 액정층의 스위칭은 동기회로를 이용하여 동기시켰다. 이것에 의해, 표시부에서의 조명광의 혼색을 피할 수 있다.

SB1의 행을 참조한다. SB1에 있어서는 멀티칼라프론트라이트(66)에서 청색의 광을 출사하였다. 또한 멀티칼라백라이트(56)는 오프로 하고, 발광을 행하지 않았다. 에리아 분할용 액정셀은 에리아 86, 87의 쌍방에 대하여 전압을 무인가로 하였다.

에리아 분할용 액정셀의 에리아 86, 87에서 광이 출사되지 않기 때문에, 표시용 액정셀의 「 L 」자형을 형성하는 도트, 및 「ST」를 표시하는 세그먼트에 대응하는 전극에 전압이 인가되어 있어도, 그들 부분(표시영역)의 표시는 행해지지 않는다.

한편, 비표시영역에는 멀리칼라프론트에서의 청색의 광이 입사한다,

SB2의 행을 참조한다. SB2에 있어서는 멀티칼라프론트라이트(66)를 오프로 하여 발광을 행하지 않았다. 또한 멀티칼라백라이트(56)에서 적색의 광을 출사하였다. 에리아 분할용 액정셀의 에리아 86에 대응하는 전극에는 전압을 인가하고 에리아 87에 대응하는 전극에는 무인가로 하였다.

에리아 분할용 액정셀의 에리아 86에서는 적색의 광이 출사되나, 에리아 87에서는 광이 출사되지 않는다. 또한 에리아 86은 도트 88a~88u에 대응하는 전극의 형성위치에 대응하여 획정되어 있고, 에리아 86을 출사한 광은 도트 88a~88u의 표시에 이용된다. 이 때문에 전압이 인가되어 있지 않은 표시용 액정셀의 「 L 」자형을 형성하는 도트가, 에리아 86을 출사한 적색의 광에 의해 표시된다.

SB3의 행을 참조한다. SB3에 있어서는 멀티칼라프론트라이트(66)를 오프로 하여 발광을 행하지 않았다. 또한 멀티칼라백라이트(56)에서는 황색의 광을 출사하였다. 에리아 분할용 액정셀의 에리아 86에 대응하는 전극에는 전압을 인가하지 않고 에리아 87에 대응하는 전극에는 전압을 인가하였다.

에리아 분할용 액정셀의 에리아 87에서는 황색의 광이 출사되나, 에리아 86에서는 광이 출사되지 않는다. 또한 에리아 87은 세그먼트 89에 대응하는 전극의 형성위치에 대응하여 획정되어 있고, 에리아 87을 출사한 광은 세그먼트 89의 표시에 이용된다. 이 때문에 전압이 인가되어 있는 표시용 액정셀의 「ST」의 세그먼트가 에리아 87을 출사한 황색의 광에 의해 표시된다.

본 발명자가, 도a 및 도 8b에 나타내는 구동방법으로 액정표시소자를 구동한 바, 도 2b에 도시한 바와 같은 표시부에 있어서, 도트에 의한 「L」이 적색으로, 세그먼트에 의한 「ST」가 황색으로, 또한 그것 이외의 부분 (비표시영역) 이 청색으로 표시되었다.

실시예에 따른 액정표시소자의 구동방법에 있어서는, SB1에 있어서, 멀티칼라프론트라이트를 점등하고, 비표시영역의 표현을 행하였다. 또한 SB2 및 SB3에 있어서 멀티칼라백라이트(56)를 점등하고, 표시영역의 표현을 행하였다. SB1, SB2, SB3의 점등색을, 각각 청, 적, 및 황으로 했기 때문에, 비표시영역은 청으로, 표시영역은 적 및 황으로 표현되었다.

멀티칼라프론트라이트(66) 및 멀티칼라백라이트(56)부터는 임의 색의 광을 출사할 수 있기 때문에, 표시영역, 비표시영역 모두 다양한 색표시가 가능하다. 또한 실시예에 보는 바와 같이, 표시영역에 대해서는 복수색에 따른 표시가 가능하다. 예를 들면 표시영역 표현용의 SB를 3개 설치하고, 각 SB에서 멀티칼라백라이트로부터 다른 색의 광을 출사하면, 표시영역을 3색으로 표시할 수 있다. 따라서 표시단위의 수에 따라서는, 표시단위마다 다른 색으로의 표시도 가능하다.

그리고 표시용 액정셀이 노말 블랙이기 때문에, 모든 SB를 통하여 멀티칼라프론트라이트를 소등하는 것에 의해 배경영역을 흑색으로 표시할 수 있다. 또한 어 느 표시단위(예를 들어 어느 1개의 도트)에 대하여, 모든 SB를 통하여 조명광으로의 표시를 행하지 않도록, 동기회로를 이용하여 제어하는 것에 의해, 그 표시단위를 흑색으로 표시할 수 있다. 이 때문에 비표시영역표현용의 SB도 포함하고, 1프레임을 n개의 SB로 나눌 때, 비표시영역색도 포함하여, n+1 색으로의 표시가 가능하다.

그리고 각 표시단위 및 배경영역은 많아야 1개의 SB에서만 라이트로부터의 광으로 표시가 행해지기 때문에, 칼라브레이크를 방지할 수 있다.

또한 도8a 및 도8b를 참조하여 설명한 구동방법으로부터도 이해되는 바와 같이, 표시용 액정셀에는 반드시 라이트의 발광에 고속 대응하는 액정셀을 이용하는 것을 요하지 않는다. 따라서 예를 들어 단순 매트릭스 구동의 도트 표시 셀을 채용할 수 있으므로 제조코스트를 저감할 수 있다.

한편, 에리아 분할용 액정셀은 고속 대응이 요구되기 때문에, 저 듀티(低 DUTY) 인 것, 특히 스타팅 구동을 행하는 것이 바람직하다. 에리아 분할용 액정셀은 표시용 액정셀에 비하면 화소수가 적게 구성되기 때문에, 스타팅 구동셀로 하는 것은 용이하다.

그리고 표시용 액정셀, 에리아 분할용 액정셀, 멀티칼라프론트라이트, 그리고 멀티칼라백라이트가 모두 동기하고 있는 것은 필수적이 아니다.

이상, 실시예에 따른 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다. 여러 종류의 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

세그먼트 타입(segment type), 풀 도트 타입 (full dot type), 세그먼트표시 와 도트 표시의 복합타입의 액정표시소자 및 그 구동방법으로 이용 가능하다.

본 발명에 따르면, 다양한 색 표시가 가능한 액정표시소자, 및 그 구동방법을 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 소정 형상의 제1전극을 구비한 제1기판과,

   전기 제1기판과 대략 평행하게 배치된, 소정 형상의 제2전극을 구비한 제2기판으로서, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하는 위치에 표시를 행하는 제1 및 제2 표시단위를 포함하는 복수의 표시단위가 획정되고, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하지 않는 위치에 배경영역이 획정되는 제2기판과,

   전기 제1기판과 제2기판의 사이에 배치되며, 전기 제1전극과 제2전극의 사이에 전압을 인가하는 것으로, 배향상태를 전환할 수 있는 액정층과,

   전기 제1기판의 액정측이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1편광판과,

   전기 제1편광판의 제1기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1광원과,

   전기 제2기판의 액정층이 배치된 측과 반대측에 배치된, 편광상태에 따라서 입사광을 투과 또는 반사하는 투과·반사판과,

   전기 투과·반사판의 전기 제2기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제2편광판과,

   전기 제2편광판의 전기 투과·반사판이 배치된 측과 반대측에 배치되고, 출사한 광으로 각각 전기 제1 및 제2 표시단위의 표시를 행할 수 있는 제1 및 제2의 출사구를 구비한 제2광원과,

   전기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과,

   1개의 화상을 표시하는 기간을 1프레임으로 할 때 1프레임을 복수의 서브 프 레임으로 시분할하고 각 서브 프레임내에서 전기 제1 또는 제2광원을 발광시킬 수 있는 제어회로를 가지며,

   전기 투과·반사판은 전기 제1편광판, 및 전압 무인가시의 전기 액정층을 투과하는 편광상태의 광을 반사하고, 전기 제2편광판을 투과하는 편광상태의 광을 투과시키며,

   전기 제2편광판, 전기 투과·반사판, 그리고 전압무인가시의 전기 액정층을 투과한 광은 전기 제1편광판으로 차광되는, 전기 제2광원에서 출사되는 광에 대하여 노말 블랙 타입의 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 전기 제1광원 또는 제2광원은, 복수색의 광을 선택적으로 출사할 수 있는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서, 전기 제1편광판 및 제2편광판이 각각 제1방향 및 전기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 투과축을 갖는 직선편광판인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제3항에 있어서, 전기 투과·반사판의 반사축의 방향과 전기 제1방향이 평행한 방향인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제1항에 있어서, 전기 제1편광판이 좌원편광을 투과하는 원편광판이고, 전기 제2편광판이 좌원편광을 투과하는 원편광판, 또는 전기 제1편광판이 좌원편광을 투과하는 원편광판이고, 전기 제2편광판이 우원편광을 투과하는 원편광판인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제5항에 있어서, 전기 제1 및 제2편광판이 각각 직선편광판과 1/4파장판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
7. 제1항에 있어서, 전기 액정층은 전압 무인가상태에서 전기 제1기판과 전기 제2기판의 사이에 수직배향하여 협지되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
8. 제1항에 있어서, 전기 제2기판과 전기 투과·반사판의 사이에, 또는 제1기판과 전기 제1편광판의 사이에 배치된 보상액정층을 추가적으로 포함하며,

   전기 액정층 및 전기 보상액정층은, 전압무인가상태에서 서로 역방향으로 비틀림 수평배향하는 액정분자를 포함하고,

   전기 액정층의 두께 방향의 중앙에 위치하는 액정분자의 배향방향과, 전기 보상액정층의 두께 방향의 중앙에 위치하는 액정분자의 배향방향이 직교하고,

   전기 액정층과 전기 보상액정층의 리타데이션이 같은 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
9. 제8항에 있어서, 전기 액정층과 전기 보상액정층의 액정분자의 비틀림각이 70˚~240˚ 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
10. 제1항에 있어서, 전기 제1기판과 전기 제1편광판의 사이에, 또는 전기 제2기판과 전기 제2편광판의 사이에 배치된 위상차판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
11. 제1항에 있어서, 전기 제2광원은 발광장치와, 전기 발광장치에서 발광된 광이 입사하는 액정셀을 포함하며,

    전기 액정셀은,

    소정 형상의 제3전극을 구비한 제3기판과,

    전기 제3기판과 대략 평행으로 배치된, 소정 형상의 제4전극을 구비한 제4기판으로서, 전기 제3전극과 전기 제4전극이 대향하는 위치에 전기 제1출사구 및 제2출사구를 포함하는 출사구가 획정되는 제4기판과,

    전기 제3기판과 전기 제4기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
12. 제11항에 있어서, 전기 제어회로가, 전기 발광장치의 발광과, 전기 제3 및 제4기판 사이의 전기 액정층의 배향상태의 전환을 동기시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
13. 제1항에 있어서, 전기 제어회로가, 어느 서브프레임에 있어서 전기 제1광원에서 출사된 광으로 표시를 행하고, 다른 서브프레임에 있어서 전기 제2광원에서 출사된 광으로 표시를 행하며, 그리고 전기 표시단위의 각각은 1프레임에서는 많아야 1개의 서브프레임에서 전기 제1 또는 제2광원에서 출사된 광으로 표시가 행해지도록, 전기 제1광원의 발광, 그리고 전기 제2광원의 발광을 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
14. 제1항에 있어서, 전기 제어회로는, 전기 제1 또는 제2광원이, 1프레임 중의 모든 서브프레임에 있어서, 서로 다른 색의 광을 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
15. 소정 형상의 제1전극을 구비한 제1기판과, 전기 제1기판과 대략 평행하게 배치된, 소정 형상의 제2전극을 구비한 제2기판으로서, 전기 제1전극과 제2전극이 대향하는 위치에 표시를 행하는 제1 및 제2의 표시단위를 포함하는 복수의 표시단위가 획정되고, 제1전극과 제2전극이 대향하지 않는 위치에 배경영역이 획정되는 제2기판과, 전기 제1기판과 제2기판의 사이에 배치되며, 전기 제1전극과 제2전극의 사이에 전압을 인가하는 것으로, 배향상태를 전환할 수 있는 액정층과, 전기 제1기판의 액정측이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1편광판과, 전기 제1편광판의 제1기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제1광원과, 전기 제2기판의 액정층이 배치된 측과 반대측에 배치된, 편광상태에 따라서 입사광을 투과시키고, 또는 반사하는 투과· 반사판과, 전기 투과·반사판의 전기 제2기판이 배치된 측과 반대측에 배치된 제2편광판과, 전기 제2편광판의 전기 투과·반사판이 배치된 측과 반대측에 배치되고, 출사한 광으로 각각 전기 제1 및 제2의 표시단위의 표시을 행할 수 있는 제1 및 제2출사구를 구비한 제2광원과, 전기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과, 1개의 화상을 표시하는 기간을 1프레임으로 할 때 1프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고 각 서브 프레임 내에서 전기 제1 또는 제2광원을 발광시킬 수 있는 제어회로를 가지며, 전기 투과·반사판은 전기 제1편광판, 및 전압 무인가시의 전기 액정층을 투과하는 편광상태의 광을 반사하고, 전기 제2편광판을 투과하는 편광상태의 광을 투과시키며, 전기 제2편광판, 전기 투과·반사판, 그리고 전압무인가시의 전기 액정층을 투과한 광은, 전기 제1편광판으로 차광되는, 전기 제2광원에서 출사되는 광에 대하여 노말 블랙 타입의 액정표시소자의 구동방법으로서,

    어느 서브 프레임에서, 전기 제1광원에서 출사된 광으로 표시를 행하는 공정과,

    다른 서브 프레임에서, 전기 제2광원에서 출사된 광으로 표시를 행하는 공정

    을 포함하며, 전기 표시단위의 각각은 1프레임에서는 많아야 1개의 서브프레임에서 전기 제1 또는 2광원에서 출사된 광으로 표시가 행해지는 액정표시소자의 구동방법.
16. 제15항에 있어서, 전기 제1 또는 제2광원이 1프레임중의 모든 서브프레임에 있어서, 서로 다른 색의 광을 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.

Images