KR890000298B1 - 액정표시패널 - Google Patents

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다쓰오 이가와
껜 사사끼
시게루 마쓰야마
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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Abstract

내용 없음.

Description

액정표시패널
제1도는 종래예인 액정표시패널의 개략평면도 및 개략단면도.
제2도는 연신 플라스틱 필름의 사시도.
제3도는 본원 발명의 제1의 실시예를 나타낸 개략단면도와 개략평면도.
제4도는 제3도에 있어서의 복합필름(13)의 편광축과 광학적 주축과의 관계를 나타낸 사시도.
제5도는 종래예와 본원 발명의 제1의 실시예에 있어서의 Ψ=0도의 경우의 광투과율의 파장의존성을 나타낸 도면.
제6도는 제5도에 있어서의 광투과율의 θ1, θ2의존성을 나타낸 도면.
제7도는 종래예와 본원 발명의 제1의 실시예에 있어서의 Ψ=40도의 경우의 연신 폴리에스테르 필름의 두께 t와 광투과량을 나타낸 도면.
제8도는 연신 플리에스테르 필름의 광투과량의 측정방법을 설명하는 도면.
제9도는 종래예에 사용하는 2축연신 폴리에스테르 필름의 광투과 특성을 나타낸 도면.
제10도는 본원 발명 실시예에 사용하는 1축연신 폴리에스테르 필름의 광투과 특성을 나타낸 도면.
제11도는 본원 발명의 제1의 실시예의 입사각 Ψ에 있어서의 휘도의 전압의존성을 나타낸 도면.
제12도는 종래의 2축연신 폴리에스테르 필름을 사용한 경우의 입사각 Ψ에 있어서의 휘도의 전압의 존성을 나타낸 도면.
제13도는 종래의 유리판을 사용한 경우의 입사각 Ψ에 있어서의 휘도의 전압의존성을 나타낸 도면.
제14도는 본원 발명 제2의 실시예를 나타낸 개략단면도.
제15도는 본원 발명 제3의 실시예를 나타낸 개략단면도.
본원 발명은 플라스틱필름을 기판으로 하는 액정표시패널에 관한 것이다. 종래의 액정표시패널에 있어서는 한쌍의 유리의 기판간에 액정, 강유전체등의 표시체를 설치하지만, 최근 소형화, 경량화를 도모하기 위해 플라스틱필름을 기판으로서 사용하는 것이 제안되고 있다.
제1도에 종래의 반사형의 액정표시패널의 구조를 나타낸다.
제1도(a)는 평면도, 제1도(b)는 제1도(a)의 A-A'단면도이다.
이 도면에 있어서, (1a), (1b)는 플라스틱필름의 기판, (2a), (2b)는 기판(1a), (1b)의 대향면에 설치되는 In2,O395중량%, SnO25중량%의 혼합물인 투명도전막의 전극, (3)은 (2a), (2b)와 외부회로와의 접속에 사용되는 전국단자, (4)는 배향막, (5)는 기판(1a), (1b)의 주변을 접착하는 에폭시계의 접착제, (6)은 기판(1a), (1b)간에 봉입된 액정, (7)은 반사판이며, 도시는 생략했지만 필요에 따라서 기판(1a), (1b)의 비대향면에 편광자를 배설한다. (8)은 입사광, (d)는 허상(9)과 실상(10)과의 어긋남이며, Ψ는 시각(視角)이다.
플라스틱필름을 표시패널의 기관으로서 사용하기 위해서 주로 다음의 점을 만족시키는 것이 요구된다.
(1)내열성이 뛰어날 것
(2)내산성, 내알칼리성이 뛰어날 것
(3)기계적 강도가 클것, 즉 기계적강도가 큰것은 기판간의 갭제어가 용이하며, 또한 기판을 얇게할 수 있으며, 표시패널의 경량화, 소형화를 이룰 수 있다. 또, 반사형 표시패널의 경우 기판을 얇게함으로써 실상(10)과 허상(9)과의 어긋남(d)이 작아진다.
(4)광투과율이 뛰어날 것
(5)시각특성이 좋을 것, 즉 시각Ψ이 커졌다고 하더라도 광투과율이 저하하지 않을 것
(6)투명도 전막이 외부로부터 보이지 않을 것, 즉 투명도 전막(2)의 반사율 R 은
Figure kpo00002
ne: 투명도전막(2)의 굴절율(≒2.0)
ns: 기판(1)의 최대굴절율
이며, 이 반사율 R이 작을수록 투명도전막(2)이 보이지 않으며, 표시품질이 향상된다.
여기서, 기판의 최대굴절율 ns에 대해서 설명한다. 연신(延伸)플라스틱필름은 그 이름이 나타내는 대로 연신조작에 의해서 제조된 플라스틱필름이며, 연신에 의해서 투명성, 기계적특성이 무연신 플라스틱필름에 비해 현저하게 뛰어나다. 그러나, 연신에 의해서 분자의 배향이 생겨 광학적 이방체로 된다. 제2도는 이것을 설명하는 도면이다. 제2도(a)는 A-A', B-B'의 두 방향으로 연신하는 2축연신 플라스틱필름, 제2도(b)는 A-A'방향으로만 연신하는 1축연신 플라스틱필름을 나타낸다. 여하간 광학적 주축이 a, b, c의 3종류가 존재하며, 각각의 방향에 굴절율 na, nb, nc를 가지며, 이 가운데 가장 큰 굴절율을 최대굴절율 ns이라고 정의한다.
(7)기판(1)의 최대굴절율 ns이 클것, 즉 표시패널이 반사형일 경우, 실상(10)과 허상(9)과의 어긋남(d)을 작게할 수 있을 것
(8)표시체가 액정일 경우, 내액정용해성이 뛰어날 것
(9)표시체가 액정일 경우, 배향막(4)을 형성할때에 용매로서 유기재료를 사용하므로, 내용매 용해성이 뛰어날 것
종래, 기판으로서 사용되는 플라스틱필름으로서는 1축연신 아크릴수지필름, 1축연신 3아세트산 셀룰로우스필름, 1축연신폴리스티렌필름(일본국 특개소 56-97318호 공보 참조) 및 2축연신 폴리에스테르필름(일본국 특개소 55-35325호 공보 참조)등이 알려져 있다. 그런데, 후술하는 것처럼, 이들 종래 기술에 있어서는 상기(1)-(6)의 모든 것을 만족시키는 것은 없으며, 특히 반사형의 표시패널의 경우는 (1)-(7), 표시체가 액정일 경우는 (1)-(6), (8), (9)의 모든 것을 만족시키는 것이 없다.
본원 발명의 목적은 상기한 종래기술의 결점을 없애고, 표시패널에 요구되는 상기(1)-(6)을 만족시키며, 반사형일 경우에는 상기(7)도 만족시키며, 표시체가 액정일 경우는 상기(8), (9)도 만족시키는 플라스틱필름을 구비하는 액정표시패널을 제공하는데 있다. 본원 발명자들은 기판에 사용되는 플라스틱필름에 대해서 여러가지의 관점에서 검토하여, 플라스틱으로서 1축연신 폴리에스테르필름은 사용함으로써, 상기 (1)-(6)을 만족시키는 표시패널, 특히 반사형일 경우는 상기(7)도 만족시키며, 표시체가 액정일 경우는 상기(8), (9)도 만족시키는 액정표시패널을 발명하기에 이르렀다. 다음에 그 상세한 점에 대해 설명한다.
본원 발명자들은 본원 발명에 사용하는 1축연신 폴리에스테르필름과, 종래 기술인 1축연신 아크릴수지필름, 1축연신 3아세트산 셀룰로우스필름, 1축연신 폴리스티렌필름과의 각종 특성을 조사했다.
주된 점은 상기한 표시패널에 요구되는 상기(1)-(9)에 대응하는 것으로, 이들의 결과를 표1에 나타낸다. 표1에 있어서(1), (2)등의 번호는 상기 (1)-(9)에 대응하는 특성이며, 연속 내열온도는 내열성을 나타내는 평가함수이고, 인장강도는 기계적강도를 나타내는 평가함수이다.
[표 1]
Figure kpo00003
투명도 전막의 반사율 R
Figure kpo00004
표1을 보면, 본원 발명에 사용하는 1축연신 폴리에스테르필름이 표시패널에 요구되는 상기(1)-(6)을 만족시키며, 반사형일 경우에는 상기 (7)을 만족시키고, 표시체가 액정일 경우는 상기 (8), (9)도 만족시키는 것을 알 수 있다.
본원 발명의 다른 목적 및 특징은 다음에 기술하는 실시예의 설명에서 명백하다. 다음에 본원 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
제3도는 본원 발명의 제1의 실시예를 나타낸 단면도 및 평면도이다. 2매의 두께(t=100μ m)의 1축연신 폴리에스테르필름(12a), (12b)와 두께 50μ m의 PVA(폴리비닐알코올계필름)등에 2색성색소(요드,메틸레드등)를 넣은 편광자(11)를 폴리에스테르개의 접착제를 사용하여 적층하고, 복합필름(13a), (13b)를 제작한다. 복합필름(13a), (13b)의 두께는 약 280μ m이다. 필름 표면에 저온스패터법으로 70℃로 두께400 Å인 투명도전막(14)(In20395중량%, Sn025중량%의 혼합물등)을 증착한다. 이것을 에칭에 의해 표시패턴을 형성하여 기판으로 한다.
다음에, 폴리아미드계 수지의 시클로헥사는 2% 용액을 스피너로 표시패턴에 도포후, 100℃로 10분간 건조하고, 두께 800 Å의 수지막을 형성한다. 이 막면을 버프천으로 편광축방향으로 러빙하여 배향막(19)으로 한다. 러빙 처리한 2매의 기판(13a), (13b)를 제3도(b)에 나타낸 바와 같은 러빙방향의 조합으로 시일제(21)를 사용하여 조립한다. (22a)는 위기판(13a)의 러빙방향, (22b)는 아래기판(13b)의 러빙방향이며, 트위스트각을 90도로 했다. 시일제(21)는 폴리에스테르계 접촉제에 스페이서인 유리화이버(20)를 혼입한 것이다. 다음에 액정(16)(메르크사의 네마틱액정 ZLI-1132)을 봉입하고, 투과형 표시패널을 완성한다. 표시패널의 시각방향은(23)으로 되며, 전자식 탁상계산기나 게임용 표시패널에 접합하다. 그리고, 기판(13b)에 반사판을 인접시켜서 설치함으로써 반사형 표시패널로 된다.
본 실시예에 있어서 기판(13a), (13b)는 1축연신 폴리에스테르필름으로 형성되어 있으므로, 상기한 바와 같은 표시패널에 요구되는 상기(1)-(7)의 조건을 모두 만족시킬 수 있다. 또한, 표시체가 액정이므로, 상기(8), (9)의 조건도 만족시키며, 반사형 표시패널의 경우는 상기(7)의 조건도 만족시킨다.
또 기판(13a), (13b)는 편광자(11)를 구비하므로 편광판을 겸하며, 표시패널의 소형화가 가능해진다. 또한, 기계적, 화학적으로 약한 편광자(11)는 2매의 1축연신 폴리에스테르필름(12)에 의해 사이에 끼워져서 설치되므로, 기계적 강도, 내산성, 내알칼리성, 내열성, 내액정용해성, 내용매용해성이 향상된다.
다음에, 본 실시예에 사용하는 1축연신 폴리에스테르필름과, 표1에 있어서 두번째로 특성이 양호한 2축연신 폴리에스테르필름과의 광투과율 특성의 차이에 대해서 더욱 상세히 설명한다. 표2는 본원 발명에 사용하는 1축연신 폴리에스테르필름과 종래 기술인 2축연신 폴리에스테르 필름과의 굴절율 na, nb, nc를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
[표 2]
Figure kpo00005
na(=ns)와 nb의 차 nab는 1축연신 폴리에스테르필름쪽이 크다. 이와 같은 광학적 이방체인 연신 폴리에스테르필름을 사용하여 제3도에 나타낸 바와 같은 복합필름(13)을 만들경우, 제4도에 나타낸 것처럼 편광자(11)의 편광측방향 D과 연신폴리에스테르필름(12)의 광학적 주축방향중 굴절율이 가장 큰 광학적 주축방향 a이 이루는 각도 θ1, θ2가 중요해진다. 왜냐하면, 광학적이방체와 편광자(11)를 조합할 경우, 조합방법을 고려하지 않으면, 복굴절현상에 수반하는 간섭색(干涉色)이 발생하며, 콘트라스트비가 저하하며, 표시품질을 현저하게 저하시킨다.
제3도에 나타낸 본원 발명 제1의 실시예에 있어서는 θ1과 θ2와는 ±3도 이내로 설정한다. 다음에 그 이유를 설명한다. 제5도는 제3도에 나타낸 액정표시패널에 있어서 빛이 1축연신 폴리에스테르필름(12a), (12b)의 주표면에 직각으로 입사한 경우(Ψ=0도)의 광투과율의 파장의존성을 나타낸 도면이며, 제5도(a)는 두께100μ m의 2축연신 폴리에스테르필름을 사용할 경우를 나타낸다.
θ1, θ2의 값이 0도일때는 광투과율의 파장특성은 평탄한 특성으로 되지만, θ1, θ2의 값이 커짐에 따라서 복굴절현상에 의해 광투과율은 감소한다.
제6도는 제5도의 파장특성의 적분치, 즉 백색광에 대한 광투과율의 θ1, θ2의존성을 나타낸 것이다. (a)는 1축연신 폴리에스테르필름, (b)는 2축연신 폴리에스테르의 경우를 나타낸다.
이 도면에서 알 수 있듯이 1축연신 폴리에스테르필름의 경우, θ1, θ2의 값이 ±3도 이상이 되면, 광투과율은 크게 감소하며, 2축연신폴리에스테르필름의 경우에는 ±5도 이상이 되면 광투과율은 감소한다. 따라서, 1축연신폴리에스테르필름을 사용할 경우에는 1축연신 폴리에스테르필름(12a), (12b)의 광학적 주축방향중 굴절율이 가장 큰것과 편광자(11)의 편광축방향과 이루는 각을 ±3도 이내 2축연신 폴리에스테르 필름을 사용할 경우에는 ±5도 이내로 하면 광투과율은 95% 이상으로 커지며, 유리판과 동등한 값으로 된다.
제7도는 Ψ=40도로한 경우의 연신폴리에스테르필름(12a), (12b)의 두께 t와 광투과량과의 관계를 나타낸것이며, (a)는 1축연신 폴리에스테르필름을 사용하며, θ1, θ2를 ±5도 이내로 한 경우, (b)는 2축연신폴리에스테르필름을 사용하여 θ1, θ2를 ±5도 이내로 한 경우를 나타낸다. 1축연신 폴리에스테르필름을 사용하여, 편광자(11)의 편광측방향 D과 연신필름의 광학적주축방향 a이 이루는 각 θ1, θ2의값을 ±3도 이내로 한 경우에는 복굴절현상에 의한 간섭색의 발생은 없으며, 표시품질의 저하는 볼 수 없다. 한편, 2축연신폴리에스테르필름을 사용할 경우, θ1, θ2의 값을 ±5도 이내로 해도 필름의 두께 t가 50μ m이상이 되면 복굴절현상에 의해 투과광량이 감소한다. 이와같은 현상이 생기는 것은 2축연신에 의해 필름면내의 분자배향이 편광자의 편광축방향과 직각방향으로 생기고 있기 때문이라고 생각된다.
다음에, 2축연신 폴리에스테르필름과 1축연신 폴리에스테르필름과의 차이를 더욱 명확하게 하기 위해 연신폴리에스테르필름(12a), (12b)자체의 시각특성에 대해서 제8도 내지 제10도에 의하여 설명한다.
제8도에 있어서, 연신폴리에스테르필름(12)과 편광판(11a), (11b)와 광검출기(15)를 편광판(11a)을 투과한 빛이 입사각 Ψ으로 연신 폴리에스테르필름(12)에 입사하며, 연신폴리에스테르필름(12), 편광판(11b)을 투과한 빛을 광검출기(15)로 검출하도록 설치한다. 여기서, 편광판(11a), (11b)의 편광축방향 D와 연신폴리에스테르필름(12)의 한쪽의 광학적 주축 b의 방향과의 각도를 같은 θ로 한다.
제9도는 편광축방향 D를 2축연신플리에스테르필름(12)의 광학적주축 a, b 의 방향과 일치시켰을 때의 광투과량의 입사각 Ψ에 대한 의존성을 광검출기(15)로 측정한 것이다. 마찬가지로 제10도는 1축연신폴리에스테르필름의 경우를 측정한 것이다.
제9도, 제10도에 있어서(a)는 편광판(11a), (11b)의 방향 D를 한쪽의 광학적주축 b와 일치시켰을 경우(즉θ=0°), (b)는 광학적주축 a와 일치시켰을 경우(즉 θ=90°)의 특성을 나타내고 있다.
양 도면을 비교하면, 제10도에 나타낸 1축연신폴리에스테르필름의 경우, 입사각 Ψ이 커져도, 광투과율은 그다지 변화하지 않지만, 제9도에 나타낸 2축연신폴리에스테르필름의 경우, Ψ의 값이 30도 이상이 되면 광투과율은 급격히 작아진다. 특히 θ=90도의 경우에서는 그 경향이 현저하다.
이처럼 1축연신폴리에스테르필름은 2축연신폴리에스테르에 비해 입사각에 대한 의존성이 작고, 시각특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
본 실시예에 의하면, 유리판(광학적등방체)을 기판으로 하는 표시패널과 같은 특성을 나타낸다.
제11도는 제작된 TN형 액정표시패널의 주표면에 대해서 입사각 Ψ로 빛이 입사하고, 각 입사각 Ψ에 있어서 휘도의 전압의존성을 측정한 것이다. 제12도는 종래의 2축연신폴리에스테르필름의 경우, 제13도는 종래의 유리판의 경우를 각기 나타낸다. 제11도 내지 제13도에 있어서, 인가전압은 1KHz의 사각파 교류이며, 전압 0V에서 4V까지 약 1.5V/분의 속도로 상승시켰다.
제11도와 제13도를 비교하면, 본 실시예에 의하면 유리판(광학적등방체)을 기판으로 한 표시패널과 같은 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 제11도와 제12도를 비교하면, 본 실시예에 의하면 2축연신 폴리에스테르필름을 사용한 종래예에 비해 빛의 간섭에 의해 광투과량의 감소도 없으며, 콘트라스트비가 커져서, 표시품질이 뛰어난 표시패널을 얻을 수 있다.
[실시예 2]
제14도는 본원 발명의 제2의 실시예이며, 제3도에 나타낸 제1의 실시예에 있어서, 외측의 1축연신 폴리에스테르필름(12a)을 설치하지 않은 경우의 예이며, 기타는 제1의 실시예와 동일하다. 본 실시예에 있어서도 제1의 실시예와 같은 효과를 달성한다.
[실시예 3]
제15도는 본원 발명의 제3의 실시예이며, 게스트호스트형 액정(16)(예를 들면 메르크사의 PCH계 액정ZLI-1132를 94중량% 콜레스테릭액정 CB-15를 3중량%, 2색성색소 GB-10을 3중량% 혼합한것)을 사용한 예이며, 한쪽의 기판(13a)에만 편광자(11)를 설치하는 예이며, 기타는 제1의 실시예와 동일하다.
본 실시예에 있어서도 제1의 실시예와 같은 효과를 달성한다. 그리고, 본원 발명에 있어서 사용되는 1축연신 폴리에스테르필름의 바람직한 실시예로서는 1축연신폴리에틸렌 테레프탈레이트를 들수 있지만, 그 밖에도 1축연신 폴리에틸렌이소아탈레이트 1축연신 폴리페닐렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등이라도 좋다.
또, 한쌍의 기판중 한쪽이 1축연신 폴리에스테르필름, 다른쪽이 유리등으로 이루어진 표시패널이라도 좋으며, 또한 강유전체등의 표시체라도 좋다. 본원 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 본원 발명의 사상의 범위내에서 여러가지의 변형이 가능하다.

Claims (2)

  1. 각각의 대향면에 투명도전막을 가지며, 최소한 한쪽이 플라스틱필름과 그것에 인접하는 편광자를 가지는 한쌍의 기판과, 이 한쌍의 기판간에 유지되는 액정표시체와, 상기 한쌍의 기판중 한쪽 기판의 액정표시체와 반대측에 인접하는 반사판으로 이루어지는 액정표시패널에 있어서, 상기 플라스틱필름은 1축연신 폴리에스테르필름이며, 상기 편광자의 양 주표면에 상기 1축연신 폴리에스테르필름이 피착되고, 상기 1축연신 폴리에스테르필름의 광학적 주축방향과 상기 편광자의 편광축 방향과의 이루는 각도를 대략 ±3도 이내로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학적 주축방향은 상기 1축연신폴리에스테르필름의 복수의 광학적 주축방향중 가장 굴절율이 작은 것임을 특징으로 하는 액정표시패널
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