KR0149744B1

KR0149744B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR0149744B1
Application number: KR1019940023865A
Authority: KR
Inventors: 고조 나까무라; 세이이찌 미쯔이; 이찌로 후꾸다
Original assignee: 쯔지 하루오; 샤프 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR950009316A; JPH0784252A; US5619356A; CN1117594A; CN1056695C

Abstract

본 발명은 워드프로세서나 노트북형 퍼스널컴퓨터 등의 OA(사무자동화) 기기, 각종 영상기기 및 게임기기 등에 사용되는 반사형 액정표시장치에 관한 것으로, 이 반사형 액정표시장치는: 제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판 측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비하고, 여기서, 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하이며; 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.15㎛ 이상 0.38㎛ 이하이고; 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향 방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 γ는, m을 정수라 할 때 다음 관계식

중의 하나를 만족한다.

Description

액정표시장치

제1도는 본 발명의 액정표시장치의 단면도.

제2도는 제1도의 액정표시장치의 반사판(8)의 평면도.

제3a-3e도는 제2도의 반사판의 제조공정을 보여주는 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 광학 배열을 보여주는 개략도.

제5도는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 전압-반사율 특성의 그래프.

제6도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.35㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제7도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.13㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제8도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.2㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제9도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.25㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제10도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.3㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제11도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.4㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제12도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.45㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제13도는 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.5㎛일 때 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 표시특성을 나타낸 도면.

제14도는 △n₂d₂가 0.35㎛이고, 각도 β가 5°이며 각도 γ가 -90°일 때의 리타데이션 값 △n₁d₁에 대한 콘트라스트 비의 의존성을 보여주는 그래프.

제15도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 액정표시장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,3 : 유리기판 4,5 : 돌기

6 : 상측막 7 : 반사막

8 : 반사판 9,11 : 배향막

10,18 : 투명전극 12 : 봉입재

13 : 액정층 14 : 광학 위상보상막

15 : 편광판 16 : 상부 기판

17 : 평탄막 20 : 액정분자

21 : 수지막 22 : 포토마스크

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워드프로세서나 노트북형 퍼스널컴퓨터 등의 OA(사무자동화) 기기, 각종 영상기기 및 게임기기 등에 사용되는 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.

최근에는, 워드프로세서나 랩탑형 퍼스널컴퓨터, 및 포켓 TV라 불리우는 휴대형 TV수신기 등에 대한 액정표시장치(LCD)의 응용이 급속히 진전되고 있다. 이런 액정 표시장치에는 종래부터 TN(트위스티드 네마틱) 방식 및 STN(수퍼-트위스티드 네마틱) 방식이 이용되고 있다.

상기 TN 모드에서는, 한쌍의 편광판 사이에 배치된 액정표시소자(액정패널)의 광학적 특성, 즉, 전압 무인가시의 선광특성과 전압 인가시의 선광해소특성을 이용하여 모노크롬(흑백) 표시를 행한다.

워드프로세서의 표시모드로 널리 사용되는 STN 모드에서는, TN 모드와 유사한 구성의 액정패널에 있어서 액정분자의 트위스트 각을 180°~270°로 설정한다. 이 STN 모드에 따르면, 액정층의 트위스트 각이 90°이상 증가하고 편광판의 설정각도가 최적화되어, 전압인가에 따른 급격한 액정분자의 배향의 변화를 액정의 복굴절 변화에 반영하는 급격한 임계값 특성을 갖는 전기광학특성을 실현한다. STN모드는 급격한 임계값 특성을 갖기 때문에 단순매트릭스 구동에 적합하다.

STN 모드에서는, 액정의 복굴절에 의해 표시의 배경색이 황록이나 암청색으로 표시된다. 이런 단점을 개선하기 위해, STN 모드의 액정패널에 광학 보상용 패널이나 폴리카보네이트 등의 고분자로 형성된 위상차 판을 부착하여 행해지는 색보상에 의해 흑백 표시가 실현되는 LCD가 제안되어 있다. 이런 구성의 액정표시장치로는 현재 페이퍼 화이트 LCD가 시장에 출회되고 있다. 또, 상술한 TN 모드나 STN 모드에서의 상세한 동작원리는 일본예술진흥회 제142 위원회 편저 액정 장치 핸드북 1989, p329~352에 기재되어 있고 이미 주지된 기술이다.

이와같은 TN 또는 STN 모드의 LCD에서는, 액정패널을 사이에 두고 2개의 편광판을 사용하기 때문에 반사형 액정표시장치로서 사용되는 경우에는 표시가 어두워지는 문제점이 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 편광판을 1개로 한 STN 모드의 반사형 LCD가 제안되어 있다(일본국 특개평 제4-97121호, 제4-289818호 참조).

그러나, 상기 제안된 액정표시장치에서는, 다음과 같은 문제점을 해결할 수단, 즉, 중간조 표시를 행할 때의 표시 색의 무채색화, 액정층의 리타데이션 값, 광학 위상보상판의 리타데이션 값, 편광판 및 광학 위상보상판의 설치관계가 언급되어 있지 않다. 따라서, 이런 LCD에서는 중간조 표시를 행할 때에 표시색의 무채색화가 실현될 수 없다.

본 발명의 반사형 액정표시장치는: 제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비하고, 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛이상 0.8㎛ 이하이며, 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.15㎛ 이상 0.38㎛ 이하이과, 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축(slower optical axis)의 축방향과 상기 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 γ는, m을 정수라 할 때 다음 관계식,

중의 하나를 만족한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사부재는 상기 제1기판과 액정층 사이에 배치되고 상기 액정층쪽으로 반사면을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 반사막은 도전성 반사막이고 상기 전극의 일부로서 기능한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 액정표시장치는 상기 반사부재상에 형성되어 반사부재상의 상기 요철을 평탄화하는 투명한 평탄층과, 상기 평탄층상에 형성되어 상기 전극의 일부로 기능하는 투명전극을 더 구비한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 액정표시장치는 상기 액정층의 상기 제1기판측에 컬러필터층을 더 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 반사형 액정표시장치는 제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비하고, 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛이상 0.8㎛ 이하이며, 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.43㎛ 이상 0.55㎛ 이하이고, 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 β는, m이 정수일 때, 다음 관계식

중의 하나를 만족한다.

본 발명의 또다른 특징에 있어서, 상기 반사형 액정표시장치는: 제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비하고, 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛이상 0.8㎛ 이하이며, 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0㎛ 이상 0.15㎛ 이하이고, 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배열방향이 이루는 각도 γ는, m과 n을 정수라 할 때 다음 관계식

중의 하나를 만족한다.

본 발명의 또다른 특징에 있어서, 상기 반사형 액정표시장치는: 제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비하고, 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛이상 0.8㎛ 이하이며, 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.38㎛ 이상 0.43㎛ 이하이고, 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배열방향이 이루는 각도 γ는, m과 n을 정수라 할 때 다음 관계식

중의 하나를 만족한다.

따라서, 이상 설명한 본 발명에 의하면, 콘트라스트가 높은 더 밝은 표시를 얻을 수 있고 중간조 표시를 할 때에도 무채색화될 수 있는 액정표시장치를 제공한다는 이점이 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다. 이 액정표시장치(1)에서는 반사판(8)과 상부 기판(16) 사이에 액정층(13)이 삽입된다.

유리기판(2)의 액정층(13)측 표면에는 합성수지로 된 큰 돌기(4)와 작은 돌기(5)가 여러개 형성된다. 간단히 제2도에 따르면, 큰 돌기(4)의 바닥 직경(D1)은 10㎛로, 작은 돌기(5)의 바닥 직경(D2)은 5㎛로, 인접 돌기들 사이의 간격(D3)은 2㎛ 이상으로 정한다. 이러한 돌기(4,5) 위에는 그를 피복하면서 그 사이를 메우도록 상층막(6)이 형성된다. 또, 이 상측막(6) 위에는 알루미늄, 니켈, 크롬, 은 또는 금 등의 금속으로 된 반사막(7)과 배향막(9)이 이 순서대로 형성된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 반사막(7)은 띠모양으로 여러줄 배열되어 있고, 반사전극으로 작용한다. 상술한 바와 같이, 유리기판(2)상의 돌기(4,5), 상측막(6) 및 반사막(7)이 반사판(8)을 구성한다.

상부 기판(16)의 유리기판(3)의 액정층(13)측 표면에는, 상기 반사막(7)의 연장방향과 직교하는 방향으로 띠 모양의 ITO로 된 투명전극(10)이 여러줄 형성된다. 이 투명전극(10)이 형성된 유리기판(3) 위에는 배향막(11)이 형성된다. 유리기판(3)의 액정층(13) 반대쪽 표면에는 광학 위상보상부재로서의 광학 위상보상막(14)과 편광판(15)이 이 순서대로 형성된다.

반사판(8)과 상부 기판(16)은 서로 대향 배치되고, 유리기판(2,3) 주변에서의 반사판(8)과 상부 기판(16) 사이의 갭은 봉입재(12)로 봉입된다. 배향막(9,11) 사이에는, 예컨대 머크사 제품의 상품명 ZLI 4427 액정을 봉이하여 액정층(13)을 형성한다.

이런 구성의 LCD는 다음과 같이 제조된다. 제3a도에 도시된 바와 같이, 두께(t1) 1.1mm의 유리기판(2)(코닝사 제품, 상품명 7059)의 위에 상품명 OFPR 800(동경 응화사 제품) 등의 감광성 재료를 500rpm~3000rpm으로 스핀코팅하여 수지막(21)을 형성한다. 본 실시예에서는 2500rpm으로 30초간 스핀코팅하여 두께(t2) 1.5㎛의 수지막(21)을 형성하는 것이 좋다.

이어서, 유리기판(2)상에 형성된 수지막(21)을 30초간 90℃로 소성한다. 다음에, 제3b도에 도시된 바와 같이, 대소 2종류의 원형 패턴이 다수 형성된 포토마스크(22)를 수지막(21) 위에 배치하고 노광시킨다. 이후, 상품명 NMD-3(동경 응화사 제품)의 2.38% 용액으로 된 현상액으로 현상을 하여, 제3c도와 같이, 유리기판(2) 표면에 높이가 다른 큰 돌기(23)와 작은 돌기(24)를 형성한다. 이 높이차는 노광시간과 현상시간을 제어하여 실현된다. 포토마스크(22)에서, 상술한 대로 형성된 큰 돌기(4)와 작은 돌기(5)의 배열상태에 의해 제2도에 도시된 바와같이, 직경 D1(예컨대 10㎛)과 직경 D2(예컨대 5㎛)의 원들이 랜덤하게 배치된다. 원 사이의 간격(D3)은 2㎛ 이상으로 한다. 그러나, 포토마스크(22)의 패턴은 이것에 한정되는 것은 아니다.

다음에, 큰 돌기(23)와 작은 돌기(24)가 형성된 유리기판(2)을 200℃에서 1시간 가열한다. 그 결과, 제3d와 같이, 돌기(23,24)의 상단부가 약간 용융되어 원호형으로 형성된다. 이와같은 원호형의 큰 돌기(23)와 작은 돌기(24)는 제1도에 도시된 큰 돌기(4)와 작은 돌기(5)에 해당한다.

이런 상태의 유리기판(2) 위에, 제3e도에 도시된 바와 같이, 상술한 감광성 수지재료와 같은 재료를 1000rpm~3000rpmr의 범위에서 스핀코팅한다. 본 실시예에서는, 2000pmt으로 수지를 스핀코팅하는 것이 바람직하다. 그 결과, 돌기(23,24) 사이를 메우는 상측막(6)이 비교적 굴곡이 부드러운 곡면형태로 형성된다. 본 실시예에서는 감광성 수지와 같은 수지를 상층막(6)의 재료로 사용했지만, 다른 재료도 좋다. 표면이 부드러운 큰 돌기(23)의 높이(t4)는 0.7㎛이고 작은 돌기(24)의 높이(t5)는 0.5㎛이다. 또, 알루미늄, 니켈, 크롬, 은 또는 금 등의 금속으로 된 박막을 상층막(6) 위에 두께(t3) 0.01~1.0㎛로 형성하여 반사막(7)을 만든다. 본 실시예에서는, 알루미늄을 스퍼터링법으로 상측막(6)에 코팅하여 반사막(7)을 만들었다. 이 반사막(7)은 표면이 요철형이고 그 단차는 0.5㎛로 한다. 상술한 대로 반사막(8)을 제작하고, 그후 소정의 공정으로 상부기판(16)을 제작한다. 본 발명자들은,높이가 다른 큰 돌기들(23)과 작은 돌기들(24)을 동일 평면에 랜덤하게 배열하면 반사광의 간섭으로 무채색화되는 굴곡진 반사면이 형성되어 만족스런 백색광을 내는 반사면을 실현할 수 있다는 것을 발견했다.

이어서, 반사판(8)의 반사막(7)과 상부 기판(16)의 투명전극(10)상에 각각 배향막(9,11)으로서 폴리이미드 수지막을 형성하고, 이 수지막을 1시간동안 220℃로 소성한다. 본 실시예에서는, 폴리이미드 수지막의 재료로서 상품명 Sunever 150(일산화학사 제품)을 사용했다. 계속해서, 이 폴리이미드 수지막에 액정분자(20)를 배향하도록 러빙처리하여, 후술하는 바와 같이, 액정층의 원하는 트위스트 각을 얻도록, 반사판(8)과 상부 기판(16)상에 각각 배향막(9,11)을 형성한다.

배항막(9,11)이 서로 대향하도록 반사판(8)과 상부 기판(16)을 배치한 뒤, 봉입재(12)로 유리기판(2,3) 사이를 봉입하여 반사판(8)과 상부 기판(16)을 서로 접합시킨다. 예컨대, 봉입재(12)는 직경 6.5㎛의 스페이서를 혼입한 접착성 봉입재를 사용하는 스크린 인쇄법에 의해 형성된다.

끝으로, 반사판(8)과 상부 기판(16) 사이에 진공주입법으로 액정을 주입하여 액정층(13)을 형성한다. 그와 동시에, 직경 5,8㎛의 스페이서를 산포시켜 액정층(13)의 두께를 조절한다. 2개의 유리기판(2,3) 사이에 배치된 액정층은 트위스트 각이 240°이고 정유전율 이방성과 키랄 도펀트를 갖는 네마틱 액정(20)(예컨대, 머크사 제품의 ZLI4427)을 함유한다. 이 액정층(13)의 리타데이션 값은 0.65㎛이고 상부 기판(16)에 형성된 광학 위상보상막(14)의 리타데이션 값은 본 실시예에서 0.35㎛로 정한다.

이와같이 구성된 LCD의 편광판(15), 광학 위상보상막(14) 및 액정층(13)의 광학적 구성을 제4도와 같이 규정하는데, 이 도면은 제1도의 LCD를 위에서 관찰한 것이다. 구체적으로, R1은 액정층(13)의 상부 기판(16) 측의 액정분자의 배향방향이고, β는 배향방향(R1)과 편광판(15)의 편광축(흡수축 또는 투과축)의 축방향(P0)이 이루는 반시계 방향의 각도이며, γ는 배향방향(R1)과 광학 보상막(14)의 지상축의 축방향(L2)이 이루는 반시계 방향의 각도이다. 또, 배향방향(R1)(화살표 방향은 러빙방향임)과 액정층(13)의 반사판(8)쪽 액정분자의 배향방향(R2)(화살표 방향은 러빙 방향임)이 이루는 반시계 방향의 트위스트 각은 정의 값을 갖는 θ로 표시한다.

제5도는 상기 반사형 액정표시장치의 인가전압과 시감도 필터(luminous filter)를 통해 측정한 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 전압은 전극들(7,10)에 인가된다. 본 도면에서, 특성곡선(51)은 β=5°, γ=-90°일 때 관찰된 것이고; 특성곡선(52)은 β=10°, γ=-85°일 때 관찰된 것이며, 특성곡선(53)은 β=70°, γ=45°일 때 관찰된 것이고, 특성곡선(54)은 β=20°, γ=-75°에서 관찰된 것이며 콘트라스트비가 낮은 특성의 일례이다. 이들 특성곡선(51,52,54)은 LCD의 표시가 노멀리 화이트모드에서 행해졌음을 의미하고, 특성곡선(53)은 LCD 표시가 노멀리 블랙모드에서 행해졌음을 의미한다. 측정 조건은 다음과 같다. 액정층(13)의 트위스트 각은 240°이고; 액정층(13)의 리타데이션 값(△n₁d₁)은 0.65㎛이며; 광학위상 보상막(14)의 리타데이션 값(△n₂d₂)은 0.35㎛이다. 편광판은 평행투과율이 47%이고 평행투과율의 직교투과율에 대한 콘트라스트 비가 8인 것을 사용했다. 평행투과율이란 평행 니콜 상태에 있는 2개의 편광판의 투과율이고, 직교투과율이란 직교 니콜 상태에 있는 2개의 편광판의 투과율이다.

제5도에서 알 수 있듯이, 특성곡선(51,52,53)에 있어서는, 전압 무인가시 또는 전압 인가시에 중간조에서 무채색화 되어 콘트라스트 비가 높은 밝은 표시가 얻어지므로; 급격한 임계값 특성으로 인해 1/240 듀티 구동이 가능하며; 반사판을 액정셀 내에 설치하기 때문에 상이 이중으로 보이지 않으면서 시차도 없다.

본 실시예의 LCD에 있어서, 본원 발명자들은 LCD(1)의 법선에 대해 30°의 각도로 입사하는 백색광의 50%가 반사되고 콘트라스트 비는 6이었음을 확인했다. 또, 반사율을 결정하기 위한 표준 반사부재로는 산화마그네슘(MgO)으로 된 표준 백색판을 사용했다. 또, 중간조를 표시할 때 무채색화 됨을 확인했다.

제6도는 본 실시예의 LCD에서 전술한 표시를 얻을 수 있는 조건들을 도시한 것인데, 트위스트 각은 240°이고, 액정층의 리타데이션 값(△n₁d₁)은 0.65㎛이며, 광학 위상보상막(14)의 리타데이션 값(△n₂d₂)은 0.35㎛이다. 본 도면에서, ○는 Roff가 45% 이상이고 Ron이 10% 미만일 때 무채색화될 수 있는 노멀리 화이트모드에서 가장 양호한 표시영역을 의미한다. Roff와 Ron은 전압 무인가시 및 전압 인가시의 반사율이다. 전압 OFF 상태는 전극(7,11)에 인가된 전압이 임계전압 미만(예컨대 제5도의 경우 2.0V 미만)일 경우를 의미한다. 전압 ON 상태는 인가전압이 임계전압 이상(예컨대 제5도의 경우 2.2V 이상)일 경우를 의미한다. ●는 Roff가 10% 미만이고 Ron이 45% 이상일 때 무채색화될 수 있는 노멀리 블랙모드에서 가장 양호한 표시영역을 의미한다. X는 노멀리 화이트모드 및 노멀리 블랙모드의 가장 양호한 표시영역 주위의 양호한 표시영역을 의미하고, m과 n은 정수이다. 횡축의 90°n은 90°+90°n과 등가이고, 종축의 90°+180°m은 -90°+180°m과 등가이다. 따라서, n과 m의 값을 각각 1만큼 증가시켜도 동일한 관계가 얻어진다.

제6도에서 알 수 있듯이, 전압 무인가시 또는 전압 인가시 콘트라스트가 높은 더 밝은 표시를 얻을 수 있고 중간조 표시를 행할 때에 더 무채색으로 되는 각도 β, γ를 결정하는 조건은 소정 범위로 제한되지만; 양호한 표시를 행할 수 있는 한(즉, 적어도 X로 표시된 영역내에서 동작하는 한) 실용상 문제가 없음을 확인하였다. 또, 트위스트각이 220°이상 260°이하이고, °리타데이션 값(△n₁d₁)이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하일 때에도 비슷한 결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.

제6도와 마찬가지로, 제7~13도는 제1도의 LCD의 광학 위상보상막(14)의 리타데이션 값(△n₂d₂)이 변했을 때 만족스런 표시를 얻기위한 조건을 보여준다. 제7도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.13㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제8도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.20㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제9도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.25㎛로 △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제10도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.30㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제11도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.40㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제12도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.45㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제13도는 트위스트 각을 240°로 하고 △n₂d₂을 0.50㎛로, △n₁d₁을 0.65㎛로 한 상태에서 각도 β와 γ의 여러 설정값에 대한 표시특성을 보여준다. 제7도 내지 제13도 각 도면에서, 제6도와 마찬가지로, ○는 노멀리 화이트모드의 가장 양호한 표시영역을, ●는 노멀리 블랙모드의 가장 양호한 표시영역을, X는 노멀리 화이트모드와 노멀리 블랙모드의 가장 양호한 표시영역 주위의 양호한 표시영역을 의미한다.

제6도 내지 제13도에서 알 수 있듯이, 만족스런 표시를 얻는 조건에서 리타데이션값 △n₂d₂뿐만 아니라 각도 β, γ가 포함된다. 리타데이션 값 △n₂d₂가 각각 0.2㎛(제8도), 0.25㎛(제9도), 0.3㎛(제10도), 0.35㎛(제6도)일 때 양호한 표시를 얻으려면, 다음 관계식을 만족해야 한다.

표시가 노멀리 화이트모드에서 행해질 경우에는,

(여기서 m은 정수임)

표시가 노멀리 블랙모드에서 행해질 경우에는,

이들 도면에 있어서, X 부근을 이용하는 것이 좋지만, 노멀리 화이트모드에서는 ○ 부근이 더 바람직하고, 노멀리 블랙모드에서는 ● 부근이 바람직하다.

또, 상기 방정식(1), (2)를 만족할 때 만족스런 표시를 얻으려면 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.15㎛ 이상 0.38㎛ 이하에 있는 것이 좋다는 것을 확인하였다.

제12도 및 제13도에 도시된 바와 같이, 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.45㎛ 이라면, 표시특성은 상기 방정식과 무관하게 각도 β에 따라 점차 변한다. 따라서, 만족스런 표시를얻으려면 다음 방정식을 만족해야 한다.

표시가 노멀리 화이트모드에서 행해질 경우에는,

(여기서 n은 정수임)

표시가 노멀리 블랙모드에서 행해질 경우에는,

이들 도면에 있어서, X 부근을 이용하는 것이 바람직하지만, 노멀리 화이트모드에서는 ○ 부근이 더 바람직하고, 노멀리 블랙모드에서는 ● 부근이 바람직하다.

또, 상기 방정식(3), (4)를 만족할 때 만족스런 표시를 얻으려면 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.43㎛ 이상 0.55㎛ 이하에 있는 것이 좋다는 것을 확인하였다.

리타데이션 값 △n₂d₂가 0.13㎛(제7도)이고 0.4㎛(제11도)일 때는, 표시특성이 상술한 2 상태의 중간에 있다. 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.13㎛일 때 만족스런 표시를 얻으려면 다음 방정식을 만족해야 한다.

표시가 노멀리 블랙모드에서 행해질 경우에는,

또는,

한편, 리타데이션 값 △n₂b₂가 0.4㎛일 때 만족스런 표시를 얻으려면, 다음 방정식을 만족해야 한다.

표시가 노멀리 블랙모드에서 행해질 경우에는,

또는,

리타데이션 값 △n₂d₂가 0.13㎛ 와 0.4㎛일 때는, X 부근을 사용하는 것이 좋지만, 노멀리 화이트모드에서는 ○ 부근을, 노멀리 블랙모드에서는 ● 부근이 더 바람직하다.

또, 상기 방정식(5)-(7)를 만족할 때 만족스런 표시를 얻으려면 리타데이션 값 △n₂d₂가 0㎛ 이상 0.15㎛ 이하에 있는 것이 좋다는 것을 확인하였다. 또, 상기 방정식 (8)-(10)을 만족할 때 만족스런 표시를 얻으려면 리타데이션 값 △n₂d₂가 0.38㎛ 이상 0.43㎛ 이하에 있는 것이 좋다는 것을 확인하였다.

이상의 실시예에서는 액정셀의 트위스트 각을 240°로 하였지만, 본 발명은 이 각도에 한정되는 것이 아니고, 트위스트 각이 220°이상 260°이하일 경우에 본 발명을 적용해도 동일한 결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.

제14도에 도시된 바와 같이, 리타데이션 값 △n₁d₁가 0.65㎛ 일 때의 콘트라스트비가 최대이므로 상기 실시예들에서 액정층의 리타데이션 값 △n₁d₁가 0.65㎛로 정했다. 그러나, 본 발명에 따르면, 리타데이션 값 △n₁d₁가를 반드시 0.65㎛로 할 필요는 없고, 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하로 하면 좋으며, 0.58㎛ 이상 0.78㎛ 이하로 하면 더 바람직하다. 제14도에서 알 수 있듯이, 콘트라스트 비가 2.5 이하이면 만족스런 표시를 얻을 수 없고, 리타데이션 값 △n₁d₁가 0.8㎛ 이상이면 시야각이 극히 좁아진다. 이때문에, 리타데이션 값 △n₁d₁가 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 또는 더 바람직하게 0.58㎛ 이상 0.78㎛ 이하에 있을 때는, 본 발명을 적용하여 콘트라스트 비가 높고 시야각이 넓은 만족스런 표시를 얻을 수 있다.

상기 실시예들에서는 광학 위상보상막(14)을 유리기판(3)의 윗면에 형성했다. 그러나, 본 발명에 따르면, 광학 위상보상막(14)을 유리기판(3)의 아랫면에 형성해도 비슷한 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시예들에서는, 폴리카보네이트로 된 연신된 필름을 광학 위상보상막(14)으로 사용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리메타크릴레이트(PMMA) 등으로 된 연신 필름을 사용해도 좋다. 또, 본 발명에 따르면, 실시예에서 사용된 광학 위상보상막(14) 대신에, 경사증착법으로 형성된 광학 위상보상기판을 광학 위상보상부재로 사용할 수도 있다.

상기 실시예들에서는 표시전극으로서 반사막(7)을 사용했지만, 제15도와 같이, 반사막상의 요철을 흡수하도록 요철형 반사막(7)상에 코팅되는 투명한 평탄막(17)상에 투명전극(18)을 형성하여 더욱 급격한 임계 특성들을 얻을 수도 있다.

본 발명에 따르면, 상기 실시예에서 사용된 유리기판(2) 대신에 실리콘기판 등의 불투명 기판을 사용해도 좋고, 이런 불투명 기판을 사용할 경우에도 비슷한 효과를 볼수 있음이 확인되었다. 또, 실리콘 기판의 경우에는 집적회로소자들은 실리콘기판상에 편리하게 형성할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면, 제1도의 반사판(8) 또는 상부기판(16)측에 컬러필터층을 형성하여 멀티-컬러 표시 또는 풀(full) 컬러표시를 실현할 수 있다.

또, 상기 실시예들에서는 액정층쪽의 반사판(8)의 단차를 0.5㎛로 하였지만, 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하에 있으면 백색광을 내는 양호한 반사면을 실현한다는 것을 확인하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광학 위상보상판과 액정층의 리타데이션 값, 및 광학 위상보상판과 편광판의 세팅 각도 사이의 관계가 명백해진다. 그 결과, 중간조 표시를 행할 때에도 무채색화될 수 있는 높은 콘트라스트의 더 밝은 표시를 얻을 수 있다. 본 발명을 반사형 LCD에 적용하면, 광학 반사부재를 액정소자 내부에 형성하고 시차를 제거할 수 있는, 표시품위와 화질이 높은 LCD가 실현된다. 또, 급격한 임계특성을 갖는 본 발명의 액정표시모드를 채용하면, 고밀도의 멀티플렉싱 구동이 가능하고, 표시용량을 증가시킬 수 있다.

Claims

제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 1매(single)의 편광판; 상기 액정층이 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비한 반사형 액정표시장치에 있어서; 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하이며; 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.15㎛ 이상 0.38㎛ 이하이고; 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향 방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 γ는, 다음 관계식 (A1), (A2) 및 (A3)를 만족하며,

m은 -6, -5, -4, -3, -2, 3 및 4의 군으로부터 선택된 정수이고, n은 정수인 반사형 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 반사부재가 상기 제1기판과 액정층 사이에 배치되고 상기 액정층쪽으로 반사면을 갖는 액정표시장치.
제2항에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는 액정표시장치.
제3항에 있어서, 상기 반사막이 도전성 반사막이고 상기 전극들중의 일부로 기능하는 액정표시장치.
제3항에 있어서, 상기 반사부재상에 형성되고 반사부재의 상기 요철을 펑탄화하는 투명한 평탄층과, 상기 평탄층상에 형성되고 상기 전극들중의 일부로 기능하는 투명전극을 더 구비한 액정표시장치.
제3항에 있어서, 상기 액정층의 상기 제1기판측에 컬러필터층을 더 구비한 액정표시장치.
제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 1매 편광판; 상기 액정층이 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비한 반사형 액정표시장치에 있어서; 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하이며; 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.43㎛ 이상 0.55㎛ 이하이고; 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향 방향이 이루는 각도 β는, m이 정수일 때 다음 관계식 (C) 및 (D)

중의 하나를 만족하는 반사형 액정표시장치.
제7항에 있어서, 상기 반사부재가 상기 제1기판과 액정층 사이에 배치되고 상기 액정층쪽으로 반사면을 갖는 액정표시장치.
제8항에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 반사막이 도전성 반사막이고 상기 전극들중의 일부로 기능하는 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 반사부재상에 형성되고 반사부재의 상기 요철을 평탄화하는 투명한 평탄층과, 상기 평탄층상에 형성되어 상기 전극들중의 일부로 기능하는 투명전극을 더 구비한 액정표시장치.
제9항에 있어서, 상기 액정층의 제1기판측에 컬러필터층을 더 구비한 액정표시장치.
제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비한 반사형 액정표시장치에 있어서; 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하이며; 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0㎛ 이상 0.15㎛ 이하이고; 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향 방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 γ는, m과 n을 정수라 할 때 다음 관계식 (E), (F) 및 (G),

중의 하나를 만족하고, 요철을 갖는 반사부재상에 형성되고 상기 반사 부재의 요철을 평판화하는 투명한 평탄층(transparent planation layer)과 상기 평탄층상에 형성되고 상기 전극의 일부로 기능하는 투명 전극을 더 포함하는 반사형 액정표시장치.
제13항에 있어서, 상기 반사부재가 상기 제1기판과 액정층 사이에 배치되고 상기 액정층쪽으로 반사면을 갖는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는 액정표시장치.
제15항에 있어서, 상기 반사막이 도전성 반사막이고 상기 전극들중의 일부로 기능하는 액정표시장치.
제15항에 있어서, 상기 액정층의 상기 제1기판측에 컬러필터층을 더 구비한 액정표시장치.
제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극들; 상기 액정층의 상기 제1기판측에 배치된 1매의 편광판; 상기 액정층의 상기 제2기판측에 배치된 반사부재; 및 상기 편광판과 액정층 사이에 배치된 광학 위상보상부재;를 구비한 반사형 액정표시장치에 있어서; 상기 액정층은 트위스트각이 220°이상 260°이하이고 리타데이션 값이 0.5㎛ 이상 0.8㎛ 이하이며; 상기 광학 위상보상부재의 리타데이션 값은 0.38㎛ 이상 0.43㎛ 이하이고; 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 액정층의 상기 편광판측의 액정분자들의 배향 방향이 이루는 각도 β와, 상기 광학 위상보상부재의 지상축의 축방향과 상기 액정분자들의 배향방향이 이루는 각도 γ는, m과 n을 정수라 할 때 다음 관계식 (H), (I) 및 (J)

중의 하나를 만족하는 반사형 액정표시장치.
제18항에 있어서, 상기 반사부재가 상기 제1기판과 액정층 사이에 배치되고 상기 액정층쪽으로 반사면을 갖는 액정표시장치.
제19항에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는 액정표시장치.
제20항에 있어서, 상기 반사막이 도전성 반사막이고 상기 전극들중의 일부로 기능하는 액정표시장치.
제20항에 있어서, 상기 반사부재상에 형성되고 반사붑재의 상기 요철을 평탄화하는 투명한 평탄층과, 상기 평탄층상에 형성되고 상기 전극의 일부로 기능하는 투명전극을 더 구비한 액정표시장치.
제20항에 있어서, 상기 액정층의 상기 제1기판측에 컬러필터층을 더 구비한 액정표시장치.
제1기판; 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재된 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 전극; 상기 제1기판이 제공되는 상기 액정층측상에 제공되는 1매의 편광판; 상기 제2기판이 제공되는 액정층측상에 제공된 반사부재; 및, 상기 편광판과 상기 액정층 사이에 제공된 광학 위상보상부재; 를 포함하는 반사형 액정표시장치에서; 상기 액정층은 220°내지 260°의 범위에 있는 트위스트각과 0.5㎛ 내지 0.8㎛의 리타데이션값을 가지며, 상기 광학위상보상부재는 0.25㎛ 내지 0.35㎛ 범위의 리타데이션값을 가지며, 상기 편광판의 편광축 방향과 상기 편광판측상의 상기 액정층내에 액정분자의 배향방향사이에 형성된 각도 β와 상기 광학 위상보상부재의 지상축(slower optical axis)의 축방향과 상기 액정분자의 배향방향 사이에 형성된 각도 γ는, 다음식 (B1), (B2), (B3),

을 만족하고, m은 -6, -5, -4, -3 및 4의 군으로부터 선택된 정수이고, n은 정수인 반사형 액정표시장치.
제24항에 있어서, 반사부재는 상기 제1기판과 상기 액정층 사이에 제공되고 상기 액정층측상의 반사표면을 갖는 액정표시장치.
제25항에 있어서, 상기 반사부재는 단차가 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 요철을 갖는 액정표시장치.
제26항에 있어서, 상기 반사막은 도전성 반사막이고 상기 전극의 일부로 기능하는 액정표시장치.
제26항에 있어서, 상기 반사부재상에 형성되고 상기 반사부재의 상기 요철을 평탄화하는 투명한 평판층과 상기 평탄층상에 형성되고 상기 전극의 일부로서 기능하는 투명전극을 더 포함하는 액정표시장치.
제26항에 있어서, 상기 제1기판이 제공된 상기 액정층측상의 컬러필터층을 더 포함하는 액정표시장치.