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KR0158030B1 - 컬러액정표시장치 - Google Patents

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KR0158030B1
KR0158030B1 KR1019940004946A KR19940004946A KR0158030B1 KR 0158030 B1 KR0158030 B1 KR 0158030B1 KR 1019940004946 A KR1019940004946 A KR 1019940004946A KR 19940004946 A KR19940004946 A KR 19940004946A KR 0158030 B1 KR0158030 B1 KR 0158030B1
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South Korea
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retardation plate
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야스시 니시다
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가시오 가즈오
가시오 게이상기 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색하여 빛의 투과율을 높게 하고, 표시의 밝기를 충분히 높게 할 수 있음과 동시에, 한개의 화소로 여러가지 색을 표시할 수 있는 컬러액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
액정(38a)을 80°~120°로 트위스트 배향시켜 구성되는 TN형 액정셀(30)의 양측에 한쌍의 편광판(41,42)을 배치하고, 한쪽 편광판과 액정셀(30)사이에는 위상차판(40)이 배치되고, 그 경우 위상차판(40)의 광학축(40a)과 인접하는 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)이 45°로 직교하도록 양자의 배치가 설정되어 있다. 한쌍의 편광판(41,42)은 각각 투과축(41a,42a)이 서로 평행하게 되도록 배치되고, 위상차판(40)의 광학축(40a)과 이것에 인접하는 기판측 액정분자(38a)의 배향방향은 45°로 교차하도록 액정셀(30)이 배치되어 있다. 그리고 액정셀(30)에는 액정(38)을 투과하는 빛의 편광상태가 변화하여 출사광의 색이 변하도록, 액정(38)에 인가하는 전압을 변화시키는 액정구동회로가 접속되어 있다.

Description

컬러액정표시장치
제1도는 본 발명 제1실시예로서의 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제2도는 제1실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제3도는 제1실시예의 변형예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제4도는 본 발명 제2실시예로서의 컬러액정 표시장치를 도시하는 단면도.
제5도는 제2실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제6도는 제2실시에 일례로서 전자식탁상계산기에 사용한 컬러액정 표시장치에 있어서의 전극 패턴을 도시하는 설명도.
제7도는 상기 전극패턴에 의한 일표시상태를 도시하는 설명도.
제8도는 상기 전극패턴에 의한 다른 표시상태를 도시하는 설명도.
제9도는 상기 전극패턴에 의한 또 다른 표시상태를 도시하는 설명도.
제10도는 상기 전자식탁상계산기의 컬러액정표시장치의 구동회로를 도시하는 블록도.
제11도는 본 발명 제3실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제12도는 제3실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제13도는 본 발명 제4실시예로서 컬러액정 표시장치를 도시하는 단면도.
제14a도는 제4실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제14b도는 제4실시예의 변형예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제15도는 본 발명 제5실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제16도는 제5실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제17도는 제5실시예에서 사용한 위상차판의 광학축을 설명하는 사시도.
제18도는 제5실시예에서 사용한 위상차판과 통상의 위상차판에 있어서 입사각 0°의 리텐션(retention)에 대한 리텐션비와 광입사각의 각관계를 도시하는 그래프.
제19도는 제5실시예의 컬러액정표시장치와 통상의 위상차판을 사용한 비교예장치에 있어서 각각의 시각에 대한 색차의 변화를 도시하는 그래프.
제20도는 본 발명 제6실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제21도는 제6실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제22도는 제6실시예에 있어서 표시색의 변화를 도시하는 CIE색도도.
제23도는 본 발명 제7실시예로서 컬러액정 표시장치를 도시하는 분해사시도.
제24도는 제7실시예의 컬러액정 표시장치의 단면도.
제25a, 25b, 25c도는 각각 제7실시에의 컬러액정표시장치에 있어서 연속하는 주사라인마다의 주사전압 파형을 도시하는 설명도.
제26도는 제7실시예에 있어서 신호전압의 파형을 도시하는 설명도.
제27a, 27b, 27c도는 각각 제7실시예에 있어서 각 화소에 인가되는 전압을 도시하는 각 설명도.
제28도는 본 발명 제8실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제29도는 제8실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제30도는 제8실시예에 있어서 표시색의 변화를 나타내는 CIE색도도.
제31도는 본 발명 제9실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제32도는 제9실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제33도는 본 발명 제10실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제34도는 제10실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제35도는 제10실시예에 있어서 표시색의 변화를 도시하는 CIE색도도.
제36도는 본 발명 제11실시예로서 컬러액정표시장치를 도시하는 단면도.
제37도는 제11실시예에 있어서 각 광학소자의 광학축 배치구성을 도시하는 설명도.
제38도는 제11실시예에 있어서 표시색의 변화를 도시하는 CIE색도도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 액정셀 31,32 : 기판
33,34 : 전극 35,36 : 배향막
38 : 액정 38a : 액정분자
40 : 위상차판 40a : 광학축
41,42 : 편광판 41a,42a : 투과축
43 : 반사판 54 : 표시신호 발생회로
61 : 색선택신호 발생회로 70 : 표시구동회로
71 : 구동전압 발생회로 81 : 트위스트 위상차판
94 : 화소전극 95 : 신호선
96 : 주사선 97 : 박막트랜지스터(TFT)
본 발명은 트위스트 네머틱 액정의 복굴절성을 이용하여 컬러표시를 하는 컬러액정표시장치에 관한 것이다.
종래 텔레비젼이나 퍼스널컴퓨터 또는 전자식탁상계산기 등의 표시장치로서 액정표시장치가 잘 알려져 있다. 그리고 최근에는 액정컬러텔레비젼이나 컴퓨터단말기의 컬러디스플레이 등과 같이 유채색의 표시를 할 수 있는 컬러액정표시장치도 일반화하고 있다.
컬러액정표시장치로서는 액정셀을 한쌍의 편광판으로 끼우고, 한쪽 편광판의 외측에 백라이트(조명광원)를 배치한 투과형의 것이 일반적이다. 그 경우의 액정셀은 한쌍의 투명기판을 대향배치하고, 각 투명기판의 대향면에 투명전극을 각각 형성하고, 이들 투명기판 사이에 액정을 봉입(封入)하여 구성되고, 그 한쪽 투명기판측에 특정의 파장광을 선택적으로 투과시키는 컬러필터가 설치되어 있다.
그리고 한쌍의 투명전극 사이에 인가하는 구동전압을 온/오프하므로써 백라이트광의 출사를 제어한다. 백라이트광은 액정표시장치내의 컬러필터를 투과할 때에 그 컬러필터에 의해 선택투과되어 특정색으로 착색된다. 그 컬러필터에 의해 착색된 투과광에 의해 컬러표시가 된다.
그렇지만 컬러필터는 일반적으로 광투과율이 작으므로, 상기 종래의 컬러필터를 사용하는 컬러액정표시장치에서는 투과광의 광손실이 크게 되고, 표시가 어두어진다. 특히 전자식탁상계산기나 손목시계등의 휴대형기기의 표시부에 자주 사용되고 있는 바사형의 액정표시 장치는 전용의 광원을 구비하고 있지 않으며, 컬러필터를 설치했을 경우에 반사전과 반사후에서 2번에 걸쳐 컬러필터를 투과하여 광손실을 받으므로 표시가 어두어지고, 컬러필터에 의한 컬러화는 매우 곤란하다.
또 컬러필터는 편광판 등의 다른 광학소자와 마찬가지로 두께 등의 치수나 그 맞붙임에 고정도가 요구되고, 액정표시장치의 원가상승의 원인이 된다.
또한 컬러필터를 사용한 컬러액정표시장치에서는 1개의 화소가 그 화소에 설치된 컬러필터의 색밖에 표시할 수 없으므로, 화소의 수가 많아져 컬러액정표시장치의 구조가 복잡해 진다.
본 발명은 상술한 실정에 감안하여 이루어진 것으로, 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색하여 빛의 투과율을 높게 하고, 표시의 밝기를 충분히 높게 할 수 있음과 동시에, 1개의 화소로 여러 가지 색을 표시할 수 있는 컬러액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 컬러액정표시장치는 대향하는 면 각각에 전극과 이 전극을 덮고 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막이 형성된 한쌍의 기판과, 이들 한쌍의 기판 사이에 형성되고, 액정분자가 한쪽 기판에서 다른쪽 기판을 향해 80°~120°의 트위스트 각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과, 한쌍의 기판 외측에 이들 기판을 끼워두도록 배치되고, 각각이 입사광을 직선편광으로 하는 투과축을 구비하고 있는 한쌍의 편광판과, 한쌍의 편광판 사이에 배치되고, 그 평면 방향에 있어서 굴절률이 최대가 되는 광학축의 방향과 인접하는 편광판의 투과축이 이루는 각도가 45°±5°인 위상차판과, 전극에 접속되고, 액정층에 인가하는 전압을 변화시켜 이 액정층을 투과하는 빛의 편광상태를 변화시키고, 출사측 편광판의 투과광 색을 변화시키는 전압인가수단을 갖는다.
상술한 바와같이 구성한 컬러액정표시장치에 의하면 빛이 입사측 편광판을 투과함으로써 직선편광이 되고, 이 직선편광이 위상차판과 액정층을 투과함으로써 파장이 다른 각 성분광이 각각 다른 형태의 타원편광이 되고, 타원편광상태가 된 각 파장광 내의 출사측편광판 투과축에 따른 성분광(이하, 투과축성분이라고 함)이 큰 파장광보다 많은 편광판을 투과하기 때문에, 출사측편광판을 투과한 출사광이 성분비율이 큰 파장광의 색을 나타낸다. 이 경우, 이 각 파장광마다의 타원편광은 액정층의 분자배열상태에 따라 각각 타원편광상태를 변화시키므로, 액정층에 인가하는 전압을 변화시켜 액정분자의 배열상태를 변화시킴으로써 출사광의 색을 변화시킬 수 있다.
상기 컬러액정표시장치에는 위상차판을 2장 설치해도 되고, 그 경우 한쌍의 기판 사이에 액정을 봉입하여 구성되는 액정셀에 대해서 한쪽에 2장 설치해도 되고, 액정셀을 사이에 두고 양측에 1장씩 배치해도 된다. 또 상기 컬러액정표시장치에 광반사판을 설치하여 반사형 액정표시장치로 해도 된다. 그 경우에도 2장의 위상차판을 액정셀의 한쪽 또는 액정셀을 사이에 두고 그 양측에 1장씩 배치해도 된다.
그리고 상기 컬러액정표시장치에 또 1장의 편광판을 위상차판과 액정셀 사이에 설치하고, 3장의 편광판을 사용하여 위상차판과 액정셀을 각각 한쌍의 편광판으로 끼운 구조로 해도 된다. 이것에 의해 액정셀이 광로를 개폐하는 셔터수단으로서 기능하고, 명료한 흑색표시가 가능해진다.
또한 상기 컬러액정 표시장치에 사용하는 위상차판으로서 소위 2축성 위상차판 또는 트위스트 위상차판을 사용해도 된다. 본 발명에서 사용하는 2축성 위상차판은 굴절률이 최대가 되는 광학축방향과 위상차판의 평면방향에 있어서 그것에 직교하는 방향 및 두께방향의 각 굴절률을 nx, ny,nz라고 했을 때, nxnzny의 관계를 만족하는 위상차판이고, 이것을 사용함으로써 시야각을 넓힐 수 있다. 트위스트 위상차판은 재료분자가 한쪽 표면에서 다른쪽 표면을 향해 트위스트 네머틱 액정과 마찬가지로 비틀수 있도록 나란한 상태로 되어 있는 것이고, 이것을 사용함으로써 무착색표시를 용이하게 얻을 수 있다.
상기 컬러액정표시장치는 전극을 표시하고자 하는 문자나 도형에 따라 고유형상으로 형성한 세그먼트전극으로 해도 된다. 이 세그먼트 전극에 인가하는 구동전압의 파형은 크기가 다른 여러개의 전압에서 색선택신호와 표시신호에 따라 구동전압을 선택하여 형성하면 된다.
또한 상기 컬러액정표시장치는 액정셀의 한쪽 기판에 여러개의 화소전극을 규칙적으로 배열하고, 화소전극에 접속된 소스전극과 표시 신호를 공급하는 신호선에 접속된 드레인전극과 주사신호를 공급하는 주사선에 접속된 게이트전극으로 구성되는 박막트랜지스터를 스위칭소자로서 각 화소전극에 배치한 TFT구동식 액티브 매트릭스형 컬러 액정표시장치로 해도 된다.
상기 발명과는 다른 발명의 컬러액정표시장치는 대향하는 면 각각에 전극과 이 전극을 덮고 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막이 형성된 한쌍의 기판과, 이들 한쌍의 기판 사이에 형성되고, 액정분자가 한쪽 기판에서 다른쪽 기판을 향해 80°~120°의 트위스트 각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과, 상기 한쌍의 기판내의 한쪽 외측에 배치되고, 입사광을 직선편광으로 하는 투과축을 구비하고 있는 편광판과, 한쌍의 기판에 대해 상기 편광판과 반사측에 배치된 광반사판과, 편광판과 광반사판 사이에 배치되고, 그 평면방향에 있어서 굴절률이 최대가 되는 광학축을 갖고, 이 광학축과 편광판의 투과축이 이루는 각도가 45°± 5°가 되도록 배치된 위상차판과, 전극에 접속되고, 액정층에 인가하는 전압을 변화시켜 액정층을 투과하는 빛의 편광상태를 변화시키고, 출사측 편광판의 투과광 색을 변화시키는 전압인가수단을 갖는다.
이 편광판이 1장으로 반사형의 컬러액정표시장치로써도 1장의 편광판이 입사측편광판과 출사측편광판 쌍방이 기능을 다하고, 전술한 컬러액정표시장치와 같은 작용효과를 얻을 수 있다.
상기 반사형 컬러액정표시장치에는 위상차판을 2장 설치해도 되며, 그 경우 액정셀에 대해서 한쪽에 2장 설치해도 되고, 액정셀을 사이에 두고 양측에 1장씩 배치해도 된다.
그리고 상기 반사형 컬러액정표시장치에 또 1장의 편광판을 위상차판과 액정셀 사이에 설치하고, 2장의 편광판을 사용하여 위상차판 또는 액정셀을 2장의 편광판에서 끼운 구조로 해도 된다. 이것에 의해 액정셀이 광로를 개폐하는 셔터수단으로서 기능하고, 명료한 흑색 표시가 가능해진다.
또 상기 반상형 컬러액정표시장치에 사용하는 위상차판으로서 상술한 2축성 위상차판 또는 트위스트 위상차판을 사용해도 된다. 그 2축성 위상차판을 사용함으로써 시야각을 넓힐 수 있고, 트위스트 위상차판을 사용함으로써 무착색표시를 용이하게 얻을 수 있다.
상기 반사형 컬러액정표시장치는 전극을 세그먼트 전극으로 하고, 이 세그먼트 전극에 인가하는 구동전압의 파형은 크기가 다른 여러개의 전압에서 색선택신호와 표시신호에 따라 구동전압을 선택하여 형성하도록 해도 된다.
또한 상기 반사형 컬러액정표시장치는 액정셀의 한쪽 기판에 여러개의 화소전극을 규칙적으로 배열하고, 화소전극에 접속된 소스전극과 표시신호를 공급하는 신호선에 접속된 드레인전극과 주사신호를 공급하는 주사선에 접속된 게이트전극으로 구성되는 박막트랜지스터를 스위칭소자로서 각 화소전극에 배치한 TFT구동식 액티브 매트릭스형 컬러액정표시장치로 해도 된다.
상술한 2가지의 발명과는 다른 발명의 컬러액정표시장치는 대향하는 면 각각에 전극과 이 전극을 덮고 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막이 형성된 한쌍의 기판과, 이들 한쌍의 기판 사이에 형성되고, 액정분자가 한쪽 기판에서 다른쪽 기판을 향해 80°~120°의 트위스트각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과, 한쌍의 기판내 한쪽 외측에 배치되고, 입사광을 직선편광으로 하는 투과축을 갖고, 인접하는 기판의 배향막에 실시되고 있는 배향처리 방향과 투과축이 이루는 각도가 45° ±5°의 각도를 이루도록 배치된 편광판과, 한쌍의 기판에 대해 상기 편광판과 반대측에 배치된 광반사판과, 전극에 접속되고, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시켜 액정층을 투과하는 빛의 편광상태를 변화시키고, 출사측 편광판의 투과광 색을 변화시키는 전압인가수단을 갖는다.
이 반사형 컬러액정표시장치에 의하면 편광판을 투과한 직선편광광이 액정층의 복굴절작용만으로 파장이 다른 각 성분광이 각각 다른 상태의 타원편광이 되고, 탄원편광상태가 된 각 파장광 내의 출사측 편광판에 대한 투과축성분이 큰 파장광보다 많이 편광판을 투과하므로, 출사측편광판을 투과한 출사광이 성분비율이 큰 파장광의 색을 나타낸다. 이 경우, 이 각 파장광마다의 타원편광은 액정층의 분재배열상태에 따라 각각 타원편광상태를 변화시키므로, 액정층에 인가하는 전압을 변화시켜 액정분자가 배열상태를 바꾸는 것에 의해 출사광의 색을 변화시킬 수 있다.
이하, 본 발명의실시예에 대해서 제1도 내지 제38도에 의거하여 설명한다.
[제1실시예]
제1실시예의 컬러액정표시장치는 제1도에 도시하는 바와 같이 반사형의 액정표시장치이고, 액정셀(30)을 사이에 두고 한쌍의 편광판(41,42)을 배치함과 동시에 액정셀(30)과 한쪽 편광판(이 실시예에서는 상측에 도시된 상편광판)(41)사이에 1장의 위상차판(40)을 배치하고, 하편광판(42)의 액정셀(30)에 접하는 측과는 반대측(외측)에 반사판(43)을 배치하여 구성되어 있다.
상기 액정셀(30)은 TN형의 것이다. 즉 이 액정셀(30)은 투명전극(33,34)을 형성하고 그 위에 배향막(35,36)을 형성한 상하 한쌍의 투명기판(31,32)을 패널형의 실재(37)을 개재하여 접합하고, 이 양기판(31,32)사이의 상기 실재(37)로 둘러싸여진 영역에 액정(38)을 봉입한 것으로, 이 액정(38)의 분자(38a)는 하기판(32)에서 상기판(31)을 향해 약 90°의 트위스트각으로 비틀수 있도록 나란히 배열되어 있다. 각 배향막(35,36)에는 각각 소정방향으로 예를들면 러빙법등에 의해 배향처리를 하고 있고, 이 배향처리 방향을 따라 근접하는 액정분자가 배향한다.
그리고 상기 위상차판(40)은 그 재료분자의 장축방향이고 굴절률이 최대가 되는 광학축을, 상기 액정셀(30)의 양기판(31,32)측에 있어서 액정분자 배향방향에 대해 소정각도 기울어진 상태로 배치되어 있고, 상기 한쌍의 편광판(41,42)은 각각 그 투과축을 상기 위상차판(40)의 광학축에 대해서 소정각도 기울어진 상태로 배치되어 있다.
즉, 제2도는 상기 액정표시장치에 있어서 액정셀(30)의 액정분자 배향방향과, 위상차판(40)의 광학축과 한쌍의 편광판(41,42)의 투과축을 도시하는 평면도이다. 또 반사판(43)은 생략하고 있고, 이하 같은 평면도에 있어서도 마찬가지로 반사판을 생략하고 있다. 제2도에 있어서 31a 는 액정셀(30)의 상기판(31)측의 액정분자 배향방향, 32a 는 하기판(32)의 액정분자 배향방향을 나타내고 있다.
이 제2도와 같이 상기 액정셀(30)의 양기판(31,32)측의 액정분자 배향방향(31a,32a)은 기준선(도면에서는 수평선)(0)에 대해 서로 역방향으로 45°씩 경사진 방향에 있다. 이것에 의해 액정셀(30)의 액정(38)분자(38a)는 그 트위스트 방향을 도면에 화살표(T)로 표시한 바와 같이 하기판(32)측에서 상기판(31)측을 향해 약 90°의 트위스트각으로 비틀수 있도록 나란히 배열하고 있다.
또한 제2도에 있어서 40a 는 위상차판(40)의 광학축이고, 41a는 상편광판(41)의 투과축, 42a 는 하편광판(42)의 투과축이다.
그리고 이 실시예에서는 상기 위상차판(40)의 광학축(진상축(進相軸) 또는 지상축(遲相軸))(40a)을 상기 기준선(0)에 맞추고 있고, 따라서 이 위상차판(40)의 광학축(40a)과 액정셀(30)의 위상차판 인접기판(상양기판)(31)의 액정분자 배향방향(31a)과는 서로 45°어긋나 있다.
또한 이 실시예에서는 양편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)을 서로 거의 평행하게 함과 동시에 이들 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)을 상기 위상차판(40)의 광학축(40a)에 대해서 45°경사방향으로 어긋나 있다.
상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)의 양기판(31,32)의 전극(33,34)사이에 전압을 인가하여 표시구동되는 것으로, 표시색은 위상치판(40)의 편광작용에 의해 얻어지고, 또한 배경색은 위상차판(40)과 액정셀(30)의 양방 편광작용에 의해 얻어진다.
먼저, 착색효과에 대해서 설명하면, 외부에서의 빛(자연광 또는 조명광원에서의 빛)은 상편광판(41)에 의해 직선편광되고, 이 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대해서 광학축(40a)이 45° 어긋나 있는 위상차판(40)에 입사하고, 이 위상차판(0)을 통과하는 과정에서 위상차판(40)에 구비되는 복굴절효과의 크기를 나타내는 리텐션 값에 따른 편광작용을 받아 타원편광이 된다. 이 경우, 각종 파장광이 각각 다른 타원편광상태를 취한다.
그리고 위상차판(40)을 출사한 타원편광상태의 빛이 액정셀(30)을 투과하지만, 액정분자가 트위스트 배향한 액정(38)도 복굴절성을 구비하고 있으므로, 이 액정을 투과할 때에도 복굴절작용을 받아 투과광의 타원편광상태가 변화한다. 그리고 그 타원편광광이 하편광판(42)에 입사하면, 다른 타우너편광상태를 취하는 여러 가지 파장광의 투과축(41a)에 따른 성분만이 하편광판을 투과하여 출사한다. 이 경우 출사광의 강도는 각 파장광의 타원편광의 진폭을 투과축에 투영한 값(투과축성분)의 2승에 비례하므로, 출사광의 색은 실질적으로 그 투과축성분이 크고 출사광을 구성하는 비율이 높은 파장광의 색이 된다.
다음에 상기 액정셀(30)에 의한 변색효과에 대해서 설명하면, 이 액정표시장치에 있어서는 상편광판(41)을 통과하여 입사한 광이 상기 위상차판(40)과 액정셀(30)을 통과하므로, 액정셀(30)의 양기판(31,32)의 전극(33,34)사이에 ON전압을 인가하고 있지 않은 상태(액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 상태)에서는 투과광이 액정셀(30)의 액정(38)에 의한 편광작용도 받는다.
즉, 상기 위상차판(40)의 광학축(40a)과 액정셀(30)의 위상차판인접기판(상기판)(31)측의 액정분자 배향방향(31a)과는 서로 45°어긋나 있으므로, 상기 위상차판(40)을 통과하는 과정에서 이 위상차판(40)의 편광작용에 의해 타원편광이 된 빛은 액정셀(30)의 액정층을 통과하는 과정에서 더욱 편광상태를 변화시킬 수 있다.
이로인해 액정셀(30)에 ON전압을 인가하고 있지 않은 상태에서는 하편광판(42)을 투과한 빛이 위상차판(40)의 편광작용에 의한 착색광과는 다른 색의 빛이 되고, 그 색이 배경색이 된다. 그리고 이 배경색은 상기 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 액정셀(30)의 △nd(액정(38)의 굴절률이방성(△n)과 액정층두께(d)의 곱)에 의해 정해진다.
한편, 상기 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 인가하는 전압을 높게하면, 이 액정셀(30)의 액정분자(38a )가 기판(31,32)면에 대해서 상승배향하고, 그것에 따라 복굴절성이 실질적으로 감소하고, 액정셀(30)에 의한 편광작용은 없어진다.
즉, 액정셀(30)의 △nd는 액정(38)데이타이방성(△n)과 액정층두께(d)와의 곱이지만, 액정데이타이방성(△n)은 전압의 인가에 의해 액정분자(38a)가 상승 배향하는 것에 따라 작아지고, 액정분자(38a)가 수직으로 상승 배향했을 때 0이 되므로, 액정셀(30)의 △nd값은 최종적으로 △nd = 0이 된다.
그리고 액정셀(30)에 △n = 0이 되는 ON전압을 인가했을 때는 액정(38)에 의한 편광작용이 실질적으로 없어지므로, 위상차판(40)을 출사한 타원편광이 그대로 액정셀(30)을 투과하여 하편광판(42)에 힙사하고, 이 하편광판(42)을 투과한 빛이 위상차판(40)의 편광작용만에 의한 착생광이 되고, 그 색이 표시색이 된다.
그리고 하편광판(42)을 통과한 빛은 반사판(43)으로 반사되고, 상술한 광경로와 반대의 경로로 표시장치의 상면측에 출사하고, 상술한 배경색과 표시색으로 표시패턴이 표시된다.
따라서, 상기 컬러액정표시장치에 의하면 컬러필터를 사용하지 않고 표시를 채색할 수 있고, 밝은 컬러표시를 용이하게 얻을 수 있다.
상기 컬러액정표시장치에 있어서 표시의 광강도(I)를 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않을 때와, 액정셀(30)에 전압을 인가했을 때에 대해서 구하면, 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않을 때의 광강도(배경색의 광강도)(I)는,
이 된다.
또한 액정셀(30)에 △n = 0이 되는 전압을 인가했을 때 표시색의 광강도(I)는,
가 된다.
그리고 상기 액정표시장치의 표시색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)값에 따른 색이 되고, 또한 배경색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 액정셀(30)의 △nd의 양방 값에 따른 색이 되지만, 상기(1)식 및 (2)식에 있어서 광강도(I)는 투과광의 파장(λ)에 의해 변화하고, 몇 개의 파장광에 대해 높은 강도가 된다.
따라서, 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 액정셀(30)의 △nd는 상기 (1)식 및 (2)식에 있어서 광강도(I)가 충분히 높은 값이 되고, 또한 색순도가 높은 색광을 얻을 수 있는 값으로 선택하면 된다.
다음의 표 1은 상기 액정표시장치의 표시모드 예를 나타낸다. 그리고 각 모드의 표시장치는 모두 액정셀(30)의 △nd를 400nm으로 하고, 위상차판(40)의 리텐션(Re)값을 바꾼 것이고, 위상차판(40)의 광학축(40a)과 액정셀(30)의 위상차판 인접기판(상양기판)(31)측 액정분자 배향방향(31a)의 어긋남 각은 45°, 양편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)은 서로 평행, 이들 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각은 45°이다.
그리고 액정셀(30)에 전압을 인가하면 그 전압을 상승시킴에 따라 투과광의 색이 배경색에서 여러 가지 색으로 변화해 가고, 최종적(인가전압 △n = 0이 되는 전압에 되었을 때)에 표 1에 나타낸 표시색이 된다.
상기 표 1에 표시되는 바와 같이 R1,G1,B1-1,B1-2 각 모드의 표시장치는 모두 그 표시색과 배경색이 서로 보색관계 또는 그것에 가까운 색차를 가진 색이고, 따라서 높은 색컨트래스트의 표시를 얻을 수 있다.
그리고 상기 실시예에서는 한쌍의 편광판(41,42)을 그 투과축(41a,42a)을 서로 거의 평행하게 하여 배치했지만, 제3도에 도시하는 바와 같이 이 편광판(41,42)은 그 투과축(41,42a)을 서로 거의 직교시켜 배치해도 좋고, 그 경우도 상기 실시예와 같은 표시를 얻을 수 있다.
이 경우 양편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)을 서로 직교시키고 있으므로, 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않을 때 표시의 광강도(배경색의 광강도(I)는,
이 된다.
또한 액정셀(30)에 △n = 0이 되는 전압을 인가했을 때 표시색의 광강도(I)는,
가 된다.
그리고 이 실시예에 있어서도 액정표시장치의 표시색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)값에 따른 색이 되고, 또한 배경색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 액정셀(30)의 △nd와의 양방 값에 따른 색이 되지만, 상기 (3)식 및 (4)식에 있어서 광강도(I)는 투과광의 파장(λ)에 의해 변화하고, 몇 개의 파장광에 대해 높은 강도가 된다.
따라서, 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 액정셀(30)의 △nd는 상기 (3)식 및 (4)식에 있어서 광강도(I)가 충분히 높은 값이 되고, 또한 색순도가 높은 색광을 얻을 수 있는 값으로 선택하면 된다.
다음의 표 2는 이 실시예에 의한 액정표시장치의 표시모드 예를 나타내고 있다. 그리고 각 모드의 표시장치는 모두 액정셀(30)의 △nd를 40nm으로 하고, 위상차판(40)의 리텐션(Re)값을 바꾼 것이고, 위상차판(40)의 광학축(40a)과 액정셀(30)의 위상차판 인접기판(상양기판)(31)측 액정분자 배향방향(31a)의 어긋남 각은 45°, 양편광판(41,42)의 투과측(41a,42a)은 서로 직교, 이들 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)와 위상차판(40)의 광학축(40a)과의 어긋남 각은 45°이다.
상기표 2와 같이 R2,G2,B2-1,B2-2 각 모드의 표시장치는 모두 그 표시색과 배경색이 서로 보색관계 또는 그것에 가까운 색차를 가진 색이고, 따라서 높은 색컨트래스트의 표시를 얻을 수 있다.
그리고 상기 각 실시예에서는 위상차판(40)의 광학축(40a)과 액정셀(30)의 위상차판 인접기판(상양기판)(31)측 액정분자 배향방향(31a)의 어긋남 각과, 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각을 각각 45°로 했지만, 이들 어긋남 각은 45°로 한정되지 않고, 임의로 선택할 수 있다. 단 위상차판(40)에 의한 순도가 높은 착색효과를 충분히 얻기 위해선, 적어도 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각을 45±5°로 하는 것이 바람직하다.
또 위상차판(40)은 광학축으로서 서로 직교하는 진상축과 지상축이라고 하는 2개의 광학축을 갖고 있지만, 인접하는 편광판(41)의 투과축(41a)에 대해서 45°어긋나는 광학축(40a)은 진상축과 지상축 어느것이라도 좋다.
그리고 상기 실시예에서는 위상차판(40)을 액정셀(30)과 상편광판(41)사이에 배치했지만, 상기 위상차판(40)은 액정셀(30)과 하편광판(42)사이에 배치해도 된다.
반사형에 한정되지 않고, 반사판을 사용하지 않는 투과형 또는 반투과반사판을 사용하여 반사형과 투과형을 겸용할 수 있는 액정표시장치로 해도 좋다.
[제2실시예]
제2실시예는 액정셀을 사이에 두고 그 양측에 위상차판을 1장씩 배치한 예이다. 이 제2실시예 및 이 이후의 실시예에 있어서는 제1실시예와 동일부재에는 동일부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 예의 컬러 액정표시장치는 제4도에 도시하는 바와 같이 액정셀을 사이에 두고 상하 한쌍의 편광판(41)을 배치함과 동시에 상기 액정셀(30)과 상편광판(41)사이에 제1위상차판(45)을 배치하고, 상기 액정셀(30)과 하편광판(42)사이에 제2위상차판(46)을 배치하고, 그리고 하편광판(42)의 이면(하면)에 반사판(43)을 배치한 것이다.
여기서 액정셀(30)은 시분할 구동되는 세그먼트 표시형의 것이고, 상기판(31)에 형성된 투면전극(33)은 여러개로 분할된 코먼전극, 하기판(32)에 형성된 투명전극(34)은 표시패턴에 대응하는 형상의 복수 세그먼트 전극이다.
상기 2장의 위상차판(45,46)중 광입차사측의 위상차판, 즉 액정셀(30)과 상편광판(41)사이에 배치한 제1위상차판(45)은 그 광학축을 상편광판(41)의 투과축에 대해 소정각도 경사지게 설치되고, 반대축의 위상차판, 즉 액정셀(30)과 하편광판(42) 사이에 배치한 제2위상차판(46)은 그 광학축을 임의의 방향으로 해서 설치되어 있다.
즉, 제5도에 있어서 41a는 상편광판(41)의 투과축, 45a는 제1위상차판(45)의 광학축을 나타내고 있고, 이 실시예에서는 상편광판(41)을 그 투과축(41a)이 기준선(도면에서는 수평선)(0)에 대해 도면상 좌회전으로 45°어긋나게 배치하고, 제1위상차판(45)은 그 광학축(45a)을 상기 기준선(0)과 평행하게 하여 배치하고, 제1위상차판(45)의 광학축(45a)과 상편광판(41)의 투과축(41a)의 어긋남 각을 45°로 하고 있다.
또한 제5도에 있어서 46a는 제2위상차판(46)의 광학축을 나타내고 있고, 이 실시예에서는 제2위상차판(46)을 그 광학축(46a)을 상기 기준선(0)과 직교시켜 배치하고, 상기 제1위상차판(45)의 광학축(45a)과 제2위상차판(46)의 광학축(46a)을 서로 직교시키고 있다.
상기 컬러액정표시장치는 그 표면측에서 입사하는 빛(자연광 또는 조명광원에서의 빛)을 이면측의 반사판(43)에서 입사시켜 표시하는 것이고, 표면측에서의 입사광은 상편광판(41)과 제1위상차판(45)과 액정셀(30)과 제2위상차판(46)과 하편광판(42)을 통과하여 반사판(43)에서 반사되고, 다시 상기 하편광판(42)과 제2위상차판(46)과 액정셀(30)과 제1위상차판(45)과 상편광판(41)을 통과하여 출사한다.
이 컬러액정표시장치에 있어서는 상편광판(41)을 통과하여 입사한 직선편광이 제1위상차판(45)을 통과하는 과정에서 이 위상차판(45)의 편광작용을 받아 타원편광이 되고, 계속해서 액정셀(30)을 통과하는 과정에서 이 액정셀(30)의 편광작용에 의해 더욱 편광상태를 변화시킬 수 있음과 동시에, 또 제2위상차판(46)을 통과하는 과정에서 이 위상차편(46)의 편광작용에 의해 편광상태를 변화시킬 수 있다.
이로 인해 상기 제1위상차판(45)과 액정셀(30)과 제2위상차판(46)을 통과하여 하편광판(42)에 입사하는 빛은 2장의 위상차판(45,46)과 액정셀(30)에 의한 편광작용을 받은 각 파장광마다에 편광상태가 다른 타원편광으로 구성되고, 이 타원편광중 투과축성분만이 이 하편광판(42)을 투과하여 착생광이 된다.
하편광판(42)을 통과한 착생광은 반사판(42)에서 반사되어 상술한 광경로와 반대경로로 액정표시장치의 상면측에 출사하고, 이 착색광에 의해 표시패던이 표시된다.
그리고 이 경우 반사판(43)에서 반사되는 착색광은 상술한 위상차판(45,46)과 액정셀(30)의 편광작용에 의해 타원편광이 된 빛중 하편광판(42)을 투과한 투과축성분광뿐이고, 이 반사착색광은 제2위상차판(46)과 액정셀(30) 및 제1위상차판(45)을 다시 투과하지만, 그때 더욱 편광작용을 받아 구성비율이 작은 파장광은 상편광판(41)을 투과할 수 있는 투과축성분이 더욱 작아지므로, 상편광판(41)을 투과하여 출사하는 착색광은 반사판(43)에서 반사된 착색광보다 더욱 색순도가 좋아진 빛이 된다.
이와같이 상기 컬러액정표시장치는 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색하는 것이고, 빛의 투과율이 높게하고, 표시의 밝기를 충분히 높게 할 수 있다.
또한 종래의 컬러액정표시장치는 액정셀의 전극이 서로 대향하고 있는 각 개소의 표시색이 이 개소에 설치한 컬러필터의 색에 의해 정해지므로, 같은 개소의 표시색이 1가지색 뿐이지만, 상기 실시예의 컬러액정표시장치에서는 2장의 위상차판(45,46)의 편광작용에 의한 착색광과, 이들 위상차판(45,46)과 액정셀(30)의 양방 편광작용에 의한 착색광을 얻을 수 있음과 동시에, 이 양방의 편광작용에 의한 착색광의 색이 액정셀(30)로의 인가전압에 따라 변화한다.
이 컬러 액정표시장치의 표시색은 위상차판(45,46)의 리텐션(Re1·Re2)의 값과 액정셀(30)의 △n·d값 및 액정분자 트위스트각과, 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대한 제1위상차판(45)의 광학축(45a)의 어긋남 각과, 제2위상차판(46)의 광학축(46a)방향과, 액정셀(30)의 액정분자 배향상태와 상기 제2위상차판(46)의 광학축(46a)과의 어긋남 각과, 상편광판(41) 및 하편광판(42)의 투과축(41a,42a)의 방향에 의해 정해진다.
그 일례를 들면 제5도에 도시하 바와 같이 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대한 제1위상차판(45)의 광학축(45a)의 어긋남 각이 45°, 제2위상차판(46)의 광학축(46a)방향이 제1위상차판(45)의 광학축(45a)에 대해서 직교 액정셀(30)의 상기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)이 상편광판(41)의 투과축(41a)과 평행, 상편광판(41)과 하편광판(42)의 투과축(41a,42a)이 서로 직교하고 있는 경우, 예를들면 제1위상차판(45)의 리텐션(Re1)과 제2위상차판(46)의 리텐션(Re2)을 각각 450nm, 액정셀(30)의 △n·d을 1.24μm, 액정분자 트위스트각을 90°로 하면, 액정셀(30)의 액정분자가 초기의 트위스트 배향방향에 있을 때에 표시색이 담청색이 되고, 액정분자를 수직으로 상승배향시켰을 때에 표시색은 흑색이 되고, 또한 액정분자가 초기의 트위스트 배향상태에서 상승배향에 가는 도중에서 광강도가 높으며 색순도도 높은 자주색과 흑색의 표시색이 된다.
그리고 액정셀(30)의 액정분자를 수직으로 상승 배향시켰을 때에 표시색이흑색이 되는 것은 제1위상차판(45)의 리텐션(Re1)과 제2위상차판(46)의 리텐션(Re2)이 같고, 또 제1위상차판(45)의 광학축(45a)과 제2위상차판(46)의 광학축(46a)이 직교하고 있음과 동시에, 상하 편광판(41,42)의 투과축(41a, 42a)이 서로 직교하고 있기 때문이고, 액정셀(30)에서의 편광작용이 없으면 제1위상차판(45)을 출사한 타원편광이 제2위상차판(46)에 의해 본래의 직선편광(상편광판(41)을 통과하여 입사한 직선편광)으로 복귀되고, 이 직선편광이 모두 하편광판(42)에서 흡수되고, 표시색이 흑색이 된다.
다음의 표 3은 상기 컬러액정표시장치의 액정셀(30)에 인가하는 전압과 표시색과의 관계를 나타내고 있다. 그리고 이 표 3에 있어서, 인가전압의 값은 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 가해지는 실효전압값이다.
이와 같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로의 인가전압에 따라 표시색이 변화하므로, 이 컬러액정표시장치에 의하면 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 인가하는 전압을 제어함으로써, 같은 개소의 표시색 즉 같은 세그먼트전극(34)에 대응하는 부분의 표시색을 여러색으로 변화시킬 수 있다.
상기 컬러액정표시장치의 구체적인 표시예를 설명하면 제6도~제10도는 상기 컬러액정표시장치를 전탁(전자탁상계산기)에 적용한 예를 나타내고 있다. 제6도는 액정셀(30)의 한쪽 기판(32)에 형성한 세그먼트전극(34)의 형상을 도시하는 도면, 제6도~제9도는 각각 전탁 사용시의 표시상태를 도시하는 도면, 제10도는 전탁의 회로구성을 도시하는 블록도이다.
먼저 액정셀(30)의 한쪽 기판(32)에 형성한 세그먼트전극(34)에 대해서 설명하면, 이 세그먼트전극(34)으로서는 제6도에 도시한 바와같이 8자리수분의 숫자표시용전극(a)과, -(마이너스) 표시용전극(b)과, E(에러) 표시용전극(c)이 형성되어 있다.
이 전탁은 8자리수의 수치를 표시함과 동시에 그 수치가 마이너스 값인 경우는 -를 표시하고, 또한 에러가 있을 경우는 E를 표시하는 것이고, 이들을 제7도~제9도에 도시하는 바와같이 색을 변환시켜 표시한다.
이 표시에는 액정셀(30)에 인가하는 전압과 표시색이 상기 표 3 의 관계에 있는 예이고, 세그먼트전극(34)이 형성되어 있지 않은 영역(전압이 인가되지 않은 영역)의 표시색은 항상 「담청색」이고, 또한 각 세그먼트전극(34)에 대응하는 부분중, 코먼전극(33)과 세그먼트전극(34) 사이에 전압값(실효값)이 1.0v 이하의 구동전압(V1)을 인가한 부분의 표시색도 「담청색」이다.
그리고 이 전탁은 표시데이타가 플러스(+)의 수치이고 에러도 없는 경우는 제7도에 도시하는 바와같이, 「담청색」의 배경안에 수치(도면에서는 1,234,5678)을 「황색」으로 표시하고, 표시데이타가 마이너스(-) 수치인 경우는 제8도에 도시하는 바와같이, 「담청색」의 배경색안에 -와 수치(도면에서는 12,3456)를 「흑색」으로 표시한다. 또한 에러가 있을 경우는 제9도에 도시하는 바와같이 「담청색」의 배경색안에 E와 8자리수분의 0을 「자주색」으로 표시한다.
즉, 상기 전탁은 표시데이타가 플러스 수치인 경우와, 표시데이타가 마이너스 수치인 경우와, 에러가 있는 경우에서 각각 다른색에 의한 표시를 하는 것이고, 이 전탁에 의하면 표시색이 1가지색 뿐인것에 비해 표시데이타의 플러스 마이너스나 에러를 못보고 넘기는 일없이 확실히 인식할 수 있다.
다음에 상기와 같은 표시를 실행시키기 위한 전탁의 회로구성을 설명한다.
이 전탁의 회로는 제10도에 도시하는 바와 같이 키입력부(57)에서 입력기(58)의 조작에 의해 입력된 수치 및 연산지령에 의거하여 연산처리를 실시하고, 그 연산결과 등을 표시시키기 위한 표시데이타 신호와 마이너스 및 에러 등의 상태를 나타내는 상태신호를 각각 출력하는 전탁회로부(50)와, 이 전탁회로부(50)에서의 상태신호를 받아표시색을 선택하기 위한 색선택신호를 출력하는 색제어부(60)와, 상기 전탁회로부(50)에서의 표시데이타신호 및 상기 색제어부(60)에서 출력되는 색선택신호를 받아 액정셀(30)을 구동하는 표시구동회로(70)와, 이들에 전력을 공급하는 전원(59)으로 구성되어 있다.
상기 전탁회로부(50)는 일반적으로 전탁의 회로부와 같은 구성의 것이고, 키입력부(57)에서의 입력수치 및 연산지령을 받아 연산, 기억, 표시데이타 출력 등의 제어를 하는 제어회로(51)와, 이 제어회로(51)에서의 지령에 의해 수치등의 연산처리를 하는 연산회로(52)와, 연산결과등을 기억하는 기억회로(53)와, 키입력부(57)에서의 입력수치 및 연산회로(52)에서 연산된 연산결과 등의 데이타를 표시하기 위한 표시데이타 신호를 발생하는 표시신호 발생회로(54)를 구비하고 있다.
그리고 이 전탁회로부(50)는 상기 연산결과의 마이너스부호(마이너스의 캐리)를 검출하는 마이너스부호 검출회로(55)와, 입력된 수치 및 연산지령이나 상기 연산결과등의 에러를 검출하는 에러 검출회로(56)를 구비하고 있고, 이들 마이너스부호 검출회로(55)와 에러 검출 회로(56)에서의 상태검출신호는 상기 표시신호 발생회로(54)와 상기색제어부(60)에 각각 출력된다.
상기 색제어부(60)는 미리 각 상태마다 설정된 표시색을 선택하기 위한 색선택신호 발생회로(61)로 구성되어 있고, 상기 마이너스부호 검출회로(55)와 에러 검출회로(56)에서의 상태검출신호에 따라 그것에 대응하는 표시색을 선택하는 색선택신호를 발생한다.
한편, 상기 표시구동회로(70)는 전탁회로부(50)의 표시신호 발생회로(54)에서 출력되는 표시데이타신호와 상기 색선택 신호발생회로(61)에서의 색선택 신호를 받고, 액정셀(30)의 각 세그먼트전극(34)에 표시데이타신호와 색선택신호에 의해 설정되는 소정의 표시색에 대응한 세그먼트전압을 공급하고, 각 코먼전극(33)에 미리 설정된 듀티로 액정셀(30)을 시분할 구동하기 위한 코먼전압을 공급한다.
이 표시구동회로(70)는 배경색(담청색)이외의 각 표시색(자주색과 황색과 흑색)에 각각 대응하는 여러개의 구동전압, 즉 상기 표 1에 있어서 V2,V3,V4를 발생하는 구동전압 발생회로(71)와, 이 구동전압 발생회로(71)에서 발생된 구동전압(V2~V4)중, 선택된 표시색에 대응하는 구동전압을 상기 색선택신호 발생회로(61)에서의 색선택신호에 의해 선택하는 구동전압 선택회로(72)와, 상기 표시신호 발생회로(54)에서의 표시신호와 상기 구동전압 선택회로(72)에서 공급되는 선택구동전압에 의거하여 액정셀(30)의 각 세그먼트전극(34)에 공급하는 세그먼트전압의 파형과 각 코먼전극(33)에 공급하는 코먼전압의 파형을 형성하는 구동파형 형성회로(73)를 구비하고 있다.
그리고 상기 전탁회로부(50)에서는 키입력부(57)에서 입력된 수치 및 연산지령이 제어회로(51)로 보내지고, 제어회로(51)는 상기 연산지령에 따라 상기 수치를 연산회로(52)에 의해 연산시키고, 그 연산결과를 기억회로(53)에 기억시킴과 동시에 연산결과 데이타를 표시신호 발생회로(54)로 보낸다.
상기 연산회로(52)는 연산결과가 마이너스 값이 되었을 때에 마이너스 캐리를 마이너스 부호 발생회로(55)로 출력하고, 마이너스 부호 발행회로(55)는 -를 표시시키기 위한 마이너스부호 검출신호를 표시신호 발생회로(54)와 색제어부(60)의 색선택신호 발생회로(61)로 출력한다.
그리고 상기 제어회로(51)는 입력된 수치의 자리수 초과나 연산지령 및 연산결과의 자리수 초과등의 에러가 발생했을 때에 에러신호를 에러검출회로(56)로 출력하고, 에러검출회로(56)는 에러표시를 하기 위한 에러검출신호를 표시신호 발생회로(54)와 색제어부(60)의 색선택신호 발생회로(61)로 출력한다.
상기 표시신호 발생회로(54)는 제어회로(51)에서 보내진 표시데이타와, 마이너스부호 발생회로(55)에서의 마이너스부호 검출신호 및 에러검출회로(56)에서의 에러검출신호의 유무에 의해, 그때의 표시패턴에 대응하는 표시데이타신호를 형성하고, 이 표시데이타신호를 표시구동회로(70)의 구동파형 형성회로(73)로 출력한다.
또한 색제어부(60)의 색선택신호 발생회로(61)는 마이너스부호 검출신호도 에러검출신호도 입력되지 않은 상태에서는 통상의 표시색(황색)에 대응한 색선택신호를 발생하고, 마이너스부호 검출신호가 입력되었을 때는 에러 발생시의 표시색(자주색)에 대응한 색선택신호를 발생하고, 그 색선택신호를 표시구동회로(70)의 구동전압 선택회로(72)로 출력한다.
한편, 표시구동회로(70)의 구동전압 발생회로(71)는 전원(59)의 전압에서 액정셀(30)의 구동파형을 형성하기 위해 필요한 전압 및 각 색의 표시색에 대응한 여러개의 서로 다른 전압(V2,V3,V4)을 만들고, 이들 전압을 구동전압 선택회로(72)로 공급하고 있다.
그리고 구동전압 선택회로(72)는 색선택신호 발생회로(61)에서의 색선택신호에 따라, 상기 구동전압 발생회로(71)에서 공급되는 여러개의 전압중 선택표시색에 대응하는 전압을 선택하고, 그 전압을 구동파형 형성회로(73)로 공급한다.
이 구동파형 형성회로(73)는 액정셀(30)을 소정의 듀티(예를들면 1/3듀티)로 시분할 구동하기 위한 여러개의 코먼전압과, 액정셀(30)에 표시신호 발생회로(54)에서의 표시데이타 신호에 따른 표시를 실행시키기 위한 여러개의 세그먼트 전압을 발생하고, 이들 코먼 전압 및 세그먼트전압을 액정셀(30)의 각 코먼전극(33)과 각 세그먼크전극(34)에 각각 공급한다.
그리고 각 코먼전극(33)에 각각 공급되는 코먼전압은 선택기간이 서로 어긋난 파형의 전압이다.
또한 각 세그먼트 전극(34)에 각각 공급되는 세그먼트전압은 그 세그먼트전극(34)이 대향하는 코먼전극(33)의 선택기간에 동기하여 ON전압 또는 OFF전압이 가해지는 파형의 전압이고, ON전압은 코먼전극(33)과 세그먼트전극(34)간의 실효전압이 상기 표시데이타 신호에 의거하여 구동전압 선택회로(72)에서 공급되는 선택전압(V2,V3,V4)중 어느하나, 즉 표시색이 자주색, 황색, 흑색 중 어느것인가가 되는 전압, OFF 전압은 코먼전극(33)과 세그먼트전극(34)간의 실효전압이 상기 표 1에 있어서 V1, 즉 표시색이 배경색(담청색)이 되는 전압(I)이다. 이 OFF 전압은 구동파형 형성회로(73)에 미리 설정되어 있다.
상기 코먼전압 및 세그먼트전압을 액정셀(30)에 공급하면 각 코먼전극(33)에 선택기간을 차례로 다르게 한 파형의 코먼전압이 인가됨과 동시에 각 세그먼트전극(34)에 표시데이타신호에 따른 세그먼트전압이 인가되어 액정셀(30)이 시분할 구동되고, 상기 표시데이타신호에 따라 제7도~제9도에 도시한 표시패턴을 표시한다.
그리고 상술한 예에서는 표시데이타가 플러스(+)수치이고 에러도 없는 경우는 모두 표시패턴을 「황색」으로 표시하고, 표시데이타가 마이너스(-)수치인 경우는 모두 표시패턴을 「흑색」으로 표시하고, 에러가 있는 경우는 모두 표시패턴을 「자주색」으로 표시했지만, 이들 각 상태와 표시색과의 관계는 임의로 선택할 수 있고, 또한 상기 표시구동회로(70)를 각 세그먼트전극(34)에 공급하는 세그먼트전압의 전압값을 각 세그먼트 전압마다 제어하는 구성으로 하면, 예를들어 표시데이타가 마이너스(-)수치인 경우에 「담청색」의 배경색안에 -를 「흑색」으로, 수치를 「황색」으로 표시하는 등 여러개의 색을 조합시킨 표시도 가능하다.
[제3실시예]
본예의 컬러액정표시장치는 제11도에 도시하는 바와 같이 액정셀(30)을 사이에 두고 상하 한쌍의 편광판(41,42)을 배치함과 동시에 상기 액정셀(30)과 한쪽 편광판, 예들들면 상편광판(41)과의 사이에 2장의 위상차판(47,48)을 서로 적층하여 배치하고, 그 위에 하편광판(42)의 이면(하면)에 반사판(43)을 배치한 것이다.
상기 2장의 위상차판(47,48)중 상편광판(41)측에 배치한 제1위상차판(47)은 그 광학축을 상기 상편광판(41)의 투과축에 대해 소정각도 경사로 어긋나게 설치되고, 액정셀(30)축에 배치한 제2위상차판(48)은 그 광학축을 상기 제1위상차판(47)의 광학축에 대해 소정각도 경사로 어긋나게 설치되어 있다.
즉, 제12도에 있어서 41a는 상편광판(41)의 투과축, 47a는 제1위상차판(47)의 광학축, 48a는 제2위상차판(48)의 광학축을 나타내고 있고, 제1위상차판(47)의 광학축(47a)은 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대해 θ1의 어긋남 각으로 기울어져 있고, 제2위상차편(48)의 광학축(48a)은 상기 제1위상차판(47)의 광학축(47a)에 대해 θ2의 어긋남 각으로 기울어져 있다.
본 예의 컬러액정표시장치에 있어서 착색과 변색의 작용은 제2실시예의 경우와 거의 같지만, 2장의 위상차판(47,48)배치가 다르므로 전압과 표시색의 관계가 달라진다.
그 일례를 들면 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대한 제1위상차판(47)의 광학축(47a)의 어긋남 각(θ1)이 제12도에 있어서 도면상 우회전으로 70°(기준선(0)에 대한 제1위상차판(47)의 광학축(47a)방향이 도면상 우회전으로 25°), 제1위상차판(47)의 광학축(47a)에 대한 제2위상차판(48)의 광학축(48a)의 어긋남 각(θ2)이 제12도에 있어서 도면상 좌회전으로 25°(제2위상차판(48)의 광학축(48a)방향이 기준선(0)과 평행), 액정셀(30)의 상기판(위상차판 인접기판)(31) 측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)과 제2위상차판(48)의 광학축(48a)과의 어긋남 각이 45°이고, 상편광판(41)의 투과측(41a)이 액정셀(30)의 상기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)과 평행하고, 상편광판(41) 및 하편광판(42)의 투과축(41a,42a)이 서로 평행한 경우, 예를들면 제1위상차판(47)의 리텐션(Re1)과 제2위상차판(48)의 리텐션(Re2)을 각각 450mm, 액정셀(30)의 △n·d를 1.30μm, 액정분자 트위스트각을 90°로 하면 액정셀(30)의 액정분자가 초기의 트위스트 배향상태에 있을 때에 표시색이 오렌지색이 되고, 액정분자를 거의 수직으로 상승배향시켰을 대에 표시색이 청색이 되고, 또한 액정분자가 초기의 트위스트 배향상태에서 상승배향에 가는 도중에서, 광강도가 높고 색순도도 높은 황녹색의 표시색이 된다.
다음의 표 4는 상기 컬러액정표시장치의 액정셀(30)에 인가하는 전압과 표시색의 관계를 나타내고 있다 그리고 이 표 4에 있어서, 인가전압의 값은 액정셀(30)의 전극(33,34)간에 가해지는 실효전압값이다.
이와같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로의 인가전압에 따라 표시색이 변화하므로, 이 컬러액정표시장치에 의하면 액정셀(30)의 전극(33,34)간에 인가하는 전압을 제어함으로써 같은 개소의 표시색, 즉 같은 세그먼트 전극(34)에 대응하는 부분의 표시색을 여러색으로 변화시킬 수 있다.
[제4실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 3장의 편광판에 의해 위상차판과 액정셀을 각각 한쌍의 편광판으로 끼운 구조로 되어 있다. 즉, 제13도에 도시하는 바와 같이 제1도에 도시한 제1실시예의 컬러액정표시장치에 있어서 위상차판(40)과 액정셀(30)사이에 제3편광판(이하, 중간 편광판이라고 함)(49)을 배치한 것이다.
제14a도에 있어서 42a는 하편광판(42)의 투과측, 49a는 중간편광판(49)의 투과축, 41a는 상편광판(41)의 투과축이고, 이 실시예에서는 하편광판(42)과 중간편광판(49)을 그 투과축(42a, 49a)을 서로 직교시켜 배치하고, 상편광판(41)은 그 투과축(41a)을 중간편광판(49)의 투과축(49a)과 평행하게 하여 배치하고 있다.
그리고 하편광판(42) 및 중간편광판(49)의 투과축(42a,49a)과 액정셀(30)의 하기판(32)측 및 상기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(32a,31a)은 각각 제14(a)도와 같이 서로 직교하든가, 또는 서로 평행하게 되어있다.
그리고 제14a도에 있어서 40a는 위상차판(40)의 광학축을 나타내고 있고, 이 실시예에서는 위상차판(40)을 그 광학축(40a)을 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대해 45°경사지게 설치하고 있다.
이 컬러액정표시장치에 있어서는 액정셀은 오로지 빛의 투과를 제어하는 셔터수단으로서 기능한다. 즉, 상편광판(41)을 투과한 직선편광이 된 빛이 위상차판(40)의 편광작용에 의해 타원편광이 되고, 그 안의 중간편광판(49)의 투과축(49a)에 따른 성분광이 중간편광판(49)을 투과하여 착색된 직선편광이 된다. 이 직선편광이 된 착색광은 전압이 인가되지 않고, 초기의 트위스트 배향상태의 액정셀(30)을 투과하면, 그 선광작용에 의해 편광면이 90°회전되므로, 중간편광판(49)의 투과축(49a)에 대해 투과축(42a)을 직교시킨 하편광판(42)을 투과한다. 이 투과한 착색광은 반사판(43)에서 반사되어 액정표시장치의 표면측으로 출사된다.
한편, 액정셀에 전압이 인가되어 액정부낮를 상승배향시킨 경우는 액정셀을 투과하는 착색와은 선광작용을 받지 않으므로, 하편광판(42)에 의해 흡수된다. 이렇게 해서 액정셀(30)로의 인가전압을 온/오프하는 것에 의해 착색광과 흑색의 암표시에 의한 컬러표시를 얻을 수 있다.
이와같이 상기 컬러액정표시장치는 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색하는 것이고, 따라서 착색광의 광량은 표시장치에 입사하는 빛중 상기 착색광이 되는 파장띠영역의 광량과 거의 변함이 없으므로, 빛의 투과율을 높게 하고, 표시의 밝기를 충분히 높게 할 수 있다.
이 컬러 액정표시장치에 있어서 착색광의 색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)과 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대한 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각과, 중간 편광판(49)의 투과축(49a)방향에 의해 정해지고, 예를들면 위상차판(40)의 리텐션(Re)이 450nm, 상편광판(41)의 투과축(41a)에 대한 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각이 45°, 중간평광판(49)의 투과축(49a)방향이 상편광판(41)의 투과축(41a)과 직교할 때 착색광은 청색이다. 이 청색은 종래의 컬러에 정표시장치와 같이 컬러필터를 투과하여 얻을 수 있는 것이 아니므로 밝다.
그리고 상기 실시예의 액정표시장치는 액정셀(30)을 사이에 두는 하편광판(42)과 중간편광판(49)의 투과축(42a,49a)을 서로 직교시킨 포지(positivism)표시타입의 것이고, 밝은 청색의 배경색안에 표시패턴이 흑색으로 표시되므로 표시의 컨트래스트도 양호하다.
그리고 상기 제1실시예의 액정표시장치는 포지 표시타입의 것이지만, 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)을 사이에 두는 하편광판(42)과 중간편광판(49)의 투과축(42a,49a)을 서로 거의 평행하게 한 네가(negative)표시타입의 것이어도 된다.
제14(b)도는 본 제4실시예의 변형예를 나타내고 있다. 이 변형에는 하편광판(42)의 투과축(42a)이 중간편광판(49)의 투과축(49a)과 평행하게 되도록 하편광판(42)의 배치를 변화시켰을 뿐이고, 그외의 구성은 바뀌지 않는다.
이 변형예의 컬러액정표시장치는 네가 표시타입의 것이고, 예를 들면 위상차판(40)의 리텐션(Re)이 450nm인 경우는 흑색의 배경안에 청색의 표시패턴이 양호한 컨트래스트로 표시된다.
또 위상판(40)을 사이에 두는 상편광판(41)과 중간편광판(49)의 각 투과축(41a, 49a)을 서로 직교시킨 겨우, 위상차판(40)의 리텐션이 450nm이면 착색광의 색이 오렌지색이 된다. 따라서 그 경우도 중간편광판(49)과 하편광판(42)의 각 투과축(49a,42a)을 직교시켜 흑색표시로 배경이 오렌지색인 포지표시, 평행시켜 오렌지색표시로 배경이 흑색인 네가표시를 각각 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 예의 컬러액정표시장치에 의하면 컬러필터를 사용하지 않으므로, 반사형이라더라도 흑색과 유채색의 밝은 2색표시를 얻을 수 있다. 또 위상차판과 액정셀이 각각 편광판으로 끼워져 있으므로, 위상차판과 액정셀 각각에 있어서 시각에 의한 컨트래스트의 변화(시각의존성이라고 함)가 가산되지 않고, 액정표시장치 전체로서의 시각의존성이 작고, 시야각을 보다 크게 할 수 있다.
[제 5실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제15도 및 제16도에 도시하는 바와 같이 제1실시예의 컬러액정표시장치와는 위상차판(80)의 종류가 다를뿐이고 그외의 구성은 같다. 즉, 제17도에 도시하는 바와같이 본에에 사용하는 위상차판(80)은 그 광학축(80a)의 방향을 X축방향으로 했을 경우에 X축방향데이타(n)과, 이것에 위상차판(40)의 표면에 평행한 면내에서 직교하는 Y축 방향데이타(n)과, 두께방향의 Z축 방향데이타(n)이 nnn의 관계를 만족시키는 위상차판이다.
본 예의 컬러액정표시장치에 의해서도 제1실시예의 컬러액정표시장치와 마찬가지로, 위상차판(80)의 편광작용에 의한 착생광과, 위상차판(80)과 액정셀(30) 양방의 편광작용에 의한 착색광을 얻을 수 있음과 동시에, 액정셀(30)에 의한 편광작용이 액정셀(30)로의 인가전압에 따라 변화하므로, 착색광의 색을 임의로 바꿀수도 있다.
이 컬러액정표시장치의 표시색 일례를 들면, 예를들어,
위상차판(80)의 X, Y, Z축 방향데이타(n, n, n) 및 그 판두께(굴절률이방성의 임의의 부분 두께)(d)가,
n= 1.4
n= 1.2
n= 1.3
d = 2.15μm
액정셀(30)의 액정분자 트위스트각(Ø)과, 액정(38)의 복굴절률(△n) 및 액정층두께(d')가,
Ø = -90°(제2도에 있어서 우회전으로 90°)
△n = 0.92
d' = 6μm
상편광판(41)의 투과측(41a)에 대한 위상차판(80)의 광학축(80a)의 어긋남 각(Ø)이, Ø=45°(제2도에 있어서 좌회전으로 45°),
상편광판(41)의 투과축(41a)이 액정셀(30)의 상기판(31)면에 있어서 액정분자 배향방향(31a)에 대해서 직교,
하편광판(42)의 투과축(42a)이 상편광판(41)의 투과축(41a)과 평행한 경우, 액정셀(30)로의 인가전압과 표시색의 관계는 다음과 같이 된다. 그리고 여기서 인가전압값은 실효값이고, 표시색은 액정표시장치의 표시를 바로 정면에서 봤을때의 색이다.
(인가전압) (표시색)
1.7v 이하 오렌지색
2.9~3.5v 흑색
4.5v이상 청색
즉, 상기 컬러액정표시장치의 표시색은 액정셀(30)에 인가하는 전압을 높임에 따라 인가전압이 1.7v이하의 상태, 즉 액정분자가 트위스트 배향하고 있는 상태에서의 초기표시색 오렌지색에서 4.5v이상의 최대전압을 인가한 상태, 즉 액정분자가 수직으로 상승 배향한 상태에서의 최종표시색청색까지 변화하고, 그 도중에 표시의 광강도가 높고 색순도도 높은 표시색흑색이 된다.
이와 같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)에 인가하는 전압을 제어함으로써 여러개의 색에 따른 표시가 가능하다.
또한 상기 컬러액정표시장치에 있어서는 위상차판(80)으로서, 광학축(80a)인 X축방향데이타(n)과, Y축 방향데이타(n)과, Z축 방향데이타(n)이 nnn인 것을 사용하고 있고, 이 위상차판은 통상 사용되고 있는 위상차판에 비해 빛의 입사각에 대한 위상차의 변화율이 작으므로, 상기 컬러액정표시장치는 표시색의 시각의존성이 작고, 따라서 작으므로 시야각도 충분하다.
즉, 위상차판의 광입사각에 대한 X,Y 축 방향의 위사차(R)는,
위상차판의 법선(X축과 Y축을 포함하는 면에 대해서 수직인 선)에 따른 방향에 빛이 입사했을 경우, 즉 위상차판의 법선에 대한 광입사각이 0°인 경우 위상차(R)(0)가,
(d는 위상차판의 판두께)
위상차판의 법선에 대해서 θ°경사진 방향에서 비스듬히 빛이 입사한 경우 위상차(RXY)(θ)가,
가 된다.
그리고 통상의 위상차판은 제17도에 도시한 X, Y, Z 축 방향데이타(nX,nY,nZ)이 nXnY= nZ이므로 이 통상 위상차판의 광입사각이 0°인 경우의 위상차(Rxy)(0)와 광입사각이 θ°인 경우의 위상차(RXY)(θ)비(RXY)(θ)/RXY(0)는 광의 입사각에 따라 크게 변화한다.
이것에 대해서 상기 실시예의 위상차판은 X, Y, Z축 방향데이타(nX,nY,nZ)이 nXnYnZ이므로, 광입사각에 의한 (RXY)(θ)/RXY(0)의 변화가 작고, 따라서 광입사각에 의한 위상차의 변화가 작다.
즉, 제18도는 상기 실시예의 위상차판에 있어서 (RXY)(θ)/RXY(0)의 광입사각에 의한 변화를 상기 통상의 위상차판과 비교해서 나타낸것이고, 통상의 위상차판은 그 (RXY)(θ)/RXY(0)이 도면에 파선으로 나타낸 바와 같이, 빛의 입사가에 의해 크게 변화하므로, 빛의 입사가이 커지면 위상차가 크게 변화해 버리지만, 상기 실시예의 위상차판은 광입사각에 의한 (RXY)(θ)/RXY(0)의 변화가 도면에 실선으로 나타내는 바와같이 작고, 따라서 광입사각에 의한 위상차의 변화가 작다.
그리고 제18도에 도시한 통상 위상차판의 (RXY)(θ)/RXY(0)값은 nX=1.4, nY=1.2, nZ=1.3인 위상차판의 값이다.
이와같이 통상의 위상차판은 광의 입사각 간에 의해 위상차가 크게 변화하므로, 상기 컬러액정표시장치에 통상의 위상차판을 사용한 것은 시각에 의해 표시색이 변화해버리지만, 상기 실시예의 위상차판은 빛의 입사각에 대한 위상차의 변화가 작으므로, 이 위상차판을 사용하면, 시각에 의한 변화, 즉 표시색의 시각 의존성이 작아진다.
제19도는 위상차판(80)에 X, Y, Z 축 방향데이타(nX, nY,nZ)이 nXnYnZ의 것을 사용한 상기 실시예의 컬러액정표시장치와, 상기 위상차판(80)을 nXnY= nZ의 통상 위상차판으로 옮겨놓는 비교장치와의 시각과 표시색의 색차(△E·ad)와의 고나계를 나타내고 있고, 실선은 실시예장치의 시각에 의한 색차의 변화를 표시하고, 파선은 비교장치의 시각에 의한 색차의 변화를 표시하고 있다.
그리고 실시예장치와 비교장치는 모두 액정셀의 액정분자 트위스트각을 -90°, 액정의 복굴절률(△n)을 0.92, 액정층두께를 6μm, 상편광판의 투과축에 대한 위상차판의 광학축의 어긋남 각을 45°, 상편광판의 투과축을 액정셀의 상기판면에 있어서 액정분자 배향방향에 대해서 직교, 하편광판의 투과축을 상편광판의 투과축과 평행하게 한 것이고, 또한 실시예장치에 사용한 위상차판은 nX= 1.4, nY= 1.2, nZ=1.3의 위상차판, 비교장치에 사용된 위상차판 nX=1.4, nY=nZ=1.2의 위상차판이다. 단, 이들 위상차판의 판투께는 모두 2.15μm이다.
또한 상기 표시색의 색차(△E·ab)는 시각이 0°, 즉 표시장치의 바로 정면에서 표시를 봤을 때의 색도를 기준으로 한 값이고, 이 기준색도와 각 시각에서의 표시색 색도의 차이다.
이 제19도와 같이 X, Y, Z축 방향데이타(nX, nY,nZ)이 nXnY= nZ인 통상의 위상차판을 사용한 비교장치는 시각에 의한 색차의 변화가 크고, 따라서 표시색의 시각의존성이 크지만 nXnZnY의 위상차판을 사용한 실시예장치는 상기 비교장치에 비해 시각에 의한 색차의 변화가 상당히 적다.
그리고 상기 실시예에서는 위상차판(80)을 상편광판(41)과 액정셀(30)사이에 설치하고 있지만, 이 위상차판(80)은 하편광판(42)과 액정셀(30)사이에 설치해도 된다.
[제6실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제20도 및 제21도에 도시하는 바와같이 제1실시예의 컬러액정표시장치와는 위상차판(81)의 종류가 다를뿐이고 그외의 구성은 같다. 즉, 본 예에서 사용하는 위상차판(81)은 그 재료분자가 트위스트 네머틱 액정과 마찬가지로 트위스트 배향하고 있는 트위스트 위상차판이다.
상기 트위스트 위상차판(81)은 고분자액정의 분자를 한쪽 표면에서 다른쪽 표면을 향해 트위스트 배열시킨 필름으로 구성되고 있고, 고분자액정의 분자는 위상차판(81)의 양면간에 있어서 약 90°트위스트각으로 트위스트 배열되어 있다.
그리고 상기 액정셀(30)과 트위스트 위상차판(81)의 리텐션값을 거의 같게 하며, 액정셀(30)의 액정분자(38a)의 트위스트 방향과 트위스트 위상차판(81)의 분자 트위스트 방향을 서로 반대로 하고 있다.
또한 상기 한쌍의 판광판(41,42)은 각각 그 투과축을 상기 트위스트 위상차판(81)의 편광판 인접면(상면)에 있어서 분자배열방향과 액정셀(30)의 편광판 인접기관(하기판)(32)측의 액정분자 배향방향에 대해서 소정각도 경사로 비스틈히 함과 동시에, 양편광판(41,42)의 투과축을 서로 거의 평행하게 하여 배치되어 있다.
즉, 제21도는 상기 액정표시장치에 있어서 액정셀(30)의 액정분자 배향방향과, 트위스트 위상차판(81)의 분자배열방향과, 한쌍의 편광판(41,42)투과축을 도시하는 평면도이고, 도면에 있어서 31a 는 액정셀(30)의 상기판(31)측의 액정분자 배향방향, 32a 는 액정셀(30)의 하기판(32)의 액정분자 배향방향을 나타내고 있다. 또한 81a 는 트위스트 위상차판(81)의 상면에 있어서 분자배열방향, 81b는 트위스트 위상차판(81)의 하면에 있어서 분자배열방향을 나타내고 있다.
이 제21도와 같이 액정셀(30)의 양기판(31,32)축 액정분자배향방향(31a,32aa)은 기준선(도면에서는 수평선)(0)에 대해 서로 역방향의 약 45°씩 경사진 방향에 있고, 이 액정셀(30)의 액정(38) 분자(38a)는 그 트위스트방향을 도면에 화살표(T)로 표시한 바와같이, 하기판(32)측에서 상기판(31)측을 향해 도면상 좌회전으로 약 90°의 트위스트각으로 트위시트 배향하고 있다.
또한 트위스트 위상차판(81)의 상면에 있어서 분자배열방향(81a)은 상기 액정셀(30)의 상기판(31)측 액정분자 배향방향(31a)과 평행하고, 하면에 있어서 분자배열방향(81b)은 액정셀(30)의 하기판(32)측 액정분자 배향방향(32a)과 평행하다. 그리고 이 트위스트 위상차편(81)의 분자는 그 트위스트 방향을 도면에 화살표(t)로 표시한 바와같이, 위상차판(81)의 하면에서 상면을 향해 액정셀(30)의 액정분자 트위스트방향(T)과는 역방향(도면상 우회전)으로 약 90°트위스트 배열하고 있다.
그리고 액정셀(30)의 90°트위스트 뱅향상태에 있어서 리텐션데이타이방성(△n)과 액정층두께(d)와의 곱과, 트위스트위상차판(81)의 리텐션△n·d(위상차판의 굴절율이방성(△n)과 판두께(d)의 곱이 거의 같다.
또한 이 실시예에서는 양편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)을 상기 기준선(0)에 대해 거의 직교시키고 있고, 따라서 상편광판(41)의 투과축(41a)은 상편광판(41)이 대향하는 트위스트 위상차판(40)의 편광판 인접면(상면)에 있어서 분자배열방향(40a)에 대해 도면상 좌회전으로 45° 어긋나고, 하편광판(42)의 투과축(42a)은 이 하편광판(42)에 대향하는 액정셀(30)의 편광판 인접기판(하기판)(32)측의 액정분자 배향방향(32a)에 대해 도면상 우회전으로 45° 어긋나 있다.
본 예의 컬러액정표시장치에 있어서도, 제1실시예나 제5실시예와 같은 위상차판(81)의 편광작용에 의한 착생광과, 위상차판(81)과 액정셀(30)의 양방 편광작용에 의한 착색광을 얻을 수 있음과 동시에, 액정셀(30)에 의한 편광작용이 액정셀(30)로의 인가전압에 따라 변화하므로, 착색광의 색을 임의로 바꿀 수 있다. 그리고 본 예의 컬러액정표시장치에 의하면, 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않은 경우에 광이 착색되지 않고 출사하는 백색표시상태를 얻을 수 있다.
그 백색표시작용에 대해서 설명하면, 이 액정셀(30)과 상기트위스트 위상차판(81)과는 그 리텐션 값이 거의 같으며, 액정셀(30)의 액정분자트위스트방향(T)과 트위스트 위상차판(81)의 분자배열의 트위스트방향이 서로 반대이므로, 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 전아을 인가하고 있지 않은 상태, 즉 액정셀(30)의 액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 상태에서는 상기 트위스트 위상차판(81)에 의한 편광작용과 액정셀(30)에 의한 편광작용이 서로 반대가 되고, 트위스트 위상차판(81)에 의해 직선편광에서 타원편광으로 편광된 빛이 액정셀(30)의 액정층을 통과하는 과정에서 다시 본래의 직선편광(상편광판(41)에 의해 직선편광된 빛)으로 복귀된다.
그리고 상기 액정표시장치에서는 한쌍의 편광판(41,42) 투과축(41a,42a)을 서로 거의 평행하게 하고 있으므로, 액정셀(30)에 의해 본래의 직선편광으로 복귀된 빛은 그대로 하편광판(42)을 투과한다. 즉, 이때 하편광판(42)을 출사하는 빛은 트위스트 위상차판(81)에 의한 착색효과를 액정셀(30)에 의해 제거된 소색광(消色光)이다.
따라서 상기 컬러액정표시장치에 의하면, 컬러필터를 사용하지 않고 착색광을 얻을 수 있으므로, 철러필터에 의한 투과광의 손실이 없고, 밝은 백색표시를 포함하는 다색 컬러표시를 용이하게 실현할 수 있다.
여기서 상기 컬러액정표시장치에 있어서 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않을 때의 투과광 광강도(I)는 다음의 (7)식으로 표시된다.
이 (7)식에서 구해지는 광강도(I)의 값은 액정표시장치에 입사하는 모든 파장광(가시광) 강도의 약 1/2(컬러필터를 구비하고 있지 않은 통상의 TN형 액정표시장치의 명표시와 거의 같은 밝기)이다.
제22도는 상기 컬러액정표시장치의 CIE색도도이고, 여기서는 트위스트 위상차판(81)의 △n·d(상기 식에 있어서 △n1d1)과 액정셀(30)의 △n·d(상기 식에 있어서 △n2·d2)의 값을 각각 1100nm로 한 액정표시장치의 색도 변화를 나타내고 있다.
이 색도도와 같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)에 인가하는 전압을 높임에 따라 표시색이 전압부인가상태에서의 백색에서 최종표시색(여기서는 청색)까지 변화하지만, 그 도중에 표시의 광강도(I)가 높고 색순도도 높은 적색과 청색(최종표시색과 거의 동색)과 녹색의 표시색이 되므로, 액정셀(30)로의 인가전압을 제어하면 상기 적색과 청색과 녹색의 표시를 중간색표시로 이용할 수 있다.
그리고 상기 실시예에서는 한쌍의 편광판(41,42)의 투과측(41a,42a)을 각각 트위스트 위사차판(81)의 편광판 인접면에 있어서 분자 배열방향과 액정셀(30)의 편광판 인접기판(32)측의 액정분자 배향방향에 대해서 약 45°경사지게 했는데, 이 어긋남 각은 임의로 해도 된다. 단 트위스트 위상차판(81)에 의한 착색효과를 충분히 얻기 위해서는 상기 어긋남 각을 45±5°로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 실시예에서는 트위스트 위상차판(81)을 액정셀(30)과 상편광판(41)사이에 배치했지만, 상기 스위스트 위상차판(81)은 액정셀(30)과 하편광판(42) 사이에 배치해도 되고, 또 반사형에 한정되지 않고, 투과형 또는 반투과형의 액정표시장치로 해도 같은 작용효과를 얻을 수 있다.
[제7실시예]
본예의 컬러액정표시장치는 제1실시예에 있어서 표시를 도트표시로 하고, 액정구동방식을 각 화소에 비선형능동소자를 배치하여 실시하는 소위 액티브 매트릭스 구동방식으로 한 것이다.
제23도의 사시도에 도시된 바와같이 상측 유리기판(91)과 하측 유리기판(92)이 액정층을 봉입하는 미세간격(수μm 간격)을 두고 대향배치되고, 그 유리기판(91,92)의 각 대향면측에는 ITO등의 투명도 전재료로 구성되는 공통전극(93)과 여러개의 화소전극(94)이 각각 배치되어 있다.
화소전극(94)은 하측 유리기판(92)의 대향측 표면에 매트릭스형으로 배열설치되고, 각 화소전극간에는 세로방햐으로 신호선(95)이 가로방향으로 주사선(96)이 각각 1개씩 부설(敷設)되어 있다. 즉, 각각 평행하게 연장하는 여러개의 신호선(95)과 여러개의 주사선(96)이 서로 직교하도록 매트릭스형으로 부설되어 있다. 그리고 1개의 화소전극에 능동소자인 박막트랜지스터(이하, TFT라고 함)(97)가 1개씩 배설되어 있다. 각 TFT(97)의 게이트전극은 대응하는 주사선(96)에, 드레인전극은 대응하는 신호선(95)에, 소스전극은 대응하는 화소전극(94)에 각각 접속되어 있다.
제24도의 단면도에 도시하는 바와같이 액정셀(90)의 각 유리기판(91,92)의 내측표면에 배설된 공통전극(93) 및 화소전극(94)의 표면에는 각각 배향막(98,99)이 액정분자의 배향방향을 규제하기 위해서 설치되어 있다.
액정셀(90)은 상하 유리기판(91,92)을 소정간격으로 대향배치시키고, 그 주위를 실제(100)로 봉지(封止)하는 것에 의해 구성되고, 도시하지 않은 액정주입구에서 액정(101)이 주입되어 형성된다.
액정셀(90)에는 제1실시예와 동일한 위상차판(40)과 한쌍의 편광판(41,42) 및 반사판(43)이 같은 배치로 설치되어 있다. 그리고 이들 편광판(41,42)의 각 투과축, 위상차판(40)의 광학축 및 배향막(98,99)에 실시된 배향처리방향의 배치구성도, 제1실시예의 제2도에 도시하는 배치와 같다.
본 예의 컬러액정표시장치에 의해서도, 제1실시예와 마찬가지로 위상차판(40)의 편광작용에 의한 착색광과, 위상차판(40)과 액정셀(90)의 양방 편광작용에 의한 착색광을 얻을 수 있음과 동시에, 액정셀(90)에 의한 편광작용이 액정셀(90)로의 인가전압에 따라 변화하므로, 착색광의 색을 임의로 변화시킬 수 있다.
다음에 상기 컬러 액정표시장치의 액티브 매트릭스 구동에 의한 착색·변색작용을 설명한다.
제23도에 도시하는 바와 같이 액정셀(90)의 한쪽 투명전극이 여러개의 화소전극으로서 도트매트릭스형으로 배열되어 있고, 각 화소전극(94)은 각각 대응하는 신호선(95)에 박막트랜지스터(TFT)(97)을 개재하여 접속되어 있다. TFT(97)는 주사선(96)에 접속된 게이트전극에 의해 스위칭작동이 제어된다.
제25a~25c도는 3색표시르 할 경우 신호선(95)과 주사선(96)에 인가하는 구동전압 신호파형을 도시한 것이다.
제25a~25c도는 주사선(96)내의 차례로 인접하는 3개의 주사선에 차례로 인가되는 구동전압 신호파형을 도시하는 도면이고, 제25a도, 제25b도, 제25c도의 순서로 선이 차례로 주사된다.
기판(92)상의 한쪽 예를들면 가로방향으로 평행하게 배설된 주사선의 수를 N으로 하고, 프레임시간을 Tf 로 한 경우, 제25a도에 도시하는 바와 같이 첫 번째 주사선에는 프레임시간을 주사선의 수로 나눈 Tf/N의 시간만큼 주사전압(V6)이 인가되고, 주사전압을 인가한 TFT(97)를 온상태로 한다.
한편, 제26도는 신호선(95)에 인가되는 구동전압 신호파형을 도시하는 도면이다.
상기한 제25a도에 도시하는 첫 번째 주사선에 주사전압(VG)을 인가하는 타이밍에 아울러, 제26도에 도시하는 바와 같이 표시하고 싶은 색에 따른 Vr(적색의 신호전압), Vg(녹색의 신호전압), Vb(청색의 신호전압)중 어느것인가의 신호전압을 인가하면 온된 TFT(97)를 통해서 각 화소전극에 표시하고 싶은 색에 대응하는 신호전압이 인가된다. 1라인의 주사가 종료하면 TFT(97)는 오프상태가 되고, 그 인가되어 있던 신호전압이 유지된다. 즉, 액정층을 화소전극과 대향전극에서 끼운 구조는 1개의 정전용량(콘덴서)를 형성하고, 신호전압의 인가에 의해 소정의 전하가 축적되고, TFT가 오프되어도 그 전압이 유지된다. 그 유지되는 시간은 1프레임 시간(Tf)이 된다.
이로인해 각 화소에 있어서 액정분자(101a)에는 그 신호선에서 인가된 신호전압과 거의 같은 실효전압이 가해지게 되므로, 제어성 좋게 색을 낼 수 있다.
제27a~27c도는 화소전극(94)에 일정전하가 유지되어 일정전압이 액정에 가해지고 있는 상태를 도시하는 액정구동 전압파형을 도시하는 도면이다.
제27a도는 적색을 표시할 겨우의 구동전압파형이고, 제25a도에 도시하는 바와같이 1라인째 화소전극(94)의 TFT(97)를 0~Tf/N까지 주사선(96)에 주사전압(VG)을 인가함으로써 온 동작시키고, 여기서 제26도에 도시하는 신호전압(Vr)을 소정의 신호선(96)에 인가함으로써 제27a도에 도시하는 바와같이 1라인째의 화소전극(94)에 전압(Vr)을 안정되게 가할 수 있다. 이로인해 그 화소의 액정분자(101a)는 배향상태가 변화하여 적색이 표시된다.
또한 2라인째를 주사하는 경우는 제25b도에 도시하는 바와같이 화소전극(94)의 TFT(97)에 Tf/N~2Tf/N까지 주사선(96)에 주사전압(VG)이 인가하여 온동작시키고, 여기서 제26도에 도시하는 예를 들면 신호전압(Vg)을 소정의 신호선(96)에 인가함으로써 제27b도에 도시하는 바와같이 Tf/N이후는 화소전극(94)에 신호전압(Vg)을 안정되게 가할 수 있다. 이로인해 그 화소의 액정부낮(101a) 배향상태가 변화하고, 전회의 주사에서 인가된 신호전압(Vb)에 의한 청색으로 변화하여 녹색이 표시된다.
그리고 3라인째를 주사할 경우는 제25c도에 도시하는 바와같이 화소전극(94)의 TFT(97)에 2Tf/N~3Tf/N까지 주사선(96)에 주사전압(VG)이 인가함으로써 온동작시키고, 여기서 제26도에 도시하는 예를들면 신호전압(Vb)을 소정의 신호선(25)에 인가함으로써 제27c도에 도시하는 바와 같이 2Tf/N이후는 화소전극(94)에 신호전압(Vb)을 안정되게 가할 수 있다. 이로인해 그 화소의 액정분자(101a) 배향상태가 변화하여 청색이 표시된다.
이상 설명한 바와같이 본 실시예의 컬러액정표시장치는 컬러필터를 사용하지 않아도 액정셀(90)에 인가하는 구동전압을 제어함으로써, 컬러표시를 할 수 있다. 이 경우 컬러필터를 사용하지 않으므로, 투과광의 광량 손실이 현격히 적어지고, 컬러표시의 밝기를 충분히 높일 수 있다.
[제8실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제28도에 도시되는 바와같이 제1실시예의 컬러액정표시장치에서 반사판측의 편광판을 제거한 구성으로 되어 있다.
제29도는 상기 액정표시장치에 있어서 액정셀(30)의 액정분자배향방향과, 위상차판(40)의 광학축과, 편광판(41)의 투과축을 도시하는 평면도이고, 위상차판(40)의 광학축(40a)은 액정셀(30)의 위상차판 인접기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)과 거의 평행하게 되어 있다. 또한 41a는 편광판(41)의 투과축이고, 이 실시예에서는 편광판(41)의 투과축(41a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각(Ø)을 45°로 하고 있다.
상기 컬러액정표시장치는 그 표면(상면)측에서 입사하는 빛(자연광 또는 조명광원에서의 빛)을 이면측의 반사판(43)에서 반사시켜 표시하는 반사형의 것이고, 표면측에서의 입사광은 편광판(41)과 위상차판(41)과 액정셀(30)을 통과하여 반사판(43)에서 반사되고, 다시 액정셀(30)과 위상차판(40)과 편광판(41)을 통과하여 출사한다.
이 컬러액정표시장치에 있어서는 편광판(41)의 투과축(41a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)을 소정각도로 경사지게 하고 있으므로, 편광판(41)을 통과하여 입사한 직선편광이 위상차판(40)을 통과하는 과정에서 그 편광작용에 의해 타원편광이 되고, 그리고 액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 액정셀(30)을 통과하는 과정에서 그 편광작용에 의해 편광상태를 변화를 시킬 수 있음과 동시에 , 반사판(43)에서 반사되어 다시 엑정셀(30) 및 위상차판(40)을 통과하는 과정에서 더욱 편광상태를 변화하여 상기 편광판(41)에 입사한다.
또한 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 전압을 인가하면, 액정분자(38a)의 배향상태가 트위스트 배향상태에서 기판(31,32)면에 대해서 상승하도록 변화하고, 이 액정분자(38a)의 배향상태 변화에 의해 액정셀(30)에서의 편광작용이 변화하므로, 위상차판(40)과 액정셀(30)에 의한 편광작용을 받은 빛이 전압무인가상태(액정분자가 트위스트 배향하고 있는 상태)와는 다른 편광상태의 빛이 되어 편광판(41)에 입사하고, 그리고 액정분자(38a)가 거의 수직으로 상승 배향하면 액정셀(30)에 의한 편광작용이 대부분 없어지고, 편광판(41)을 통과하여 입사한 직선편광이 위상차판(40)에 의한 편광작용만을 받아 반사판(43)에서 반사되어 편광판(41)에 입사한다.
상술한 바와같이 편광판(41)을 통과하여 입사하고 위상차판(40)과 액정셀(30)을 2번씩 통과하여 다시 상기 편광판(41)에 입사하는 빛의 편광상태는 액정셀(30)의 액정분자 배향상태에 의해 변화하고, 어느상태에서는 편광판(41)에 입사하는 빛이 입사시와 같은 직선편광이 되고, 다른 상태에서는 타원편광이 된다.
그리고 편광판(41)에 입사하는 빛이 입사시와 같은 직선편광이면, 그 모든 파장광이 편광판(41)을 투과하므로, 이때는 출사광이 무착색광(백색광)이 되고, 또한 편광판(41)에 입사하는 빛이 타원편광일때는 그 빛중 편광판(41)을 투과축성분의 파장광만이 편광판(41)을 통과하여 출사하고, 출사광이 청색광이 된다.
따라서 상기 컬러액정표시장치에 의하면 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색할 수 있고, 빛의 투과율을 높게하고, 표시의 밝기를 충분히 높일 수 있다.
상기 컬러액정표시장치에 있어서 출사하는 광강도(I)는 액정셀(30)의 액정분자 트위스트각을 90°로 하면 다음의 (8)식으로 나타낼 수 있다.
이 (8)식에서 구해지는 광강도(I)의 값은 백색표시일 때, 즉 출사광이 무착색광이 될 때, 표시장치에 입사하는 모든 파장관(가시광)강도의 약 1/2이고, 따라서 충분히 밝은 표시를 얻을 수 있다.
제30도는 상기 컬러액정표시장치의 CIE 색도도이고, 여기서는 위상차판(40)의 리텐션(Re)을 400nm으로 하고, 액정셀(30)의 △n·d를 300nm으로 했을 때의 색도를 나타내고 있다.
이 색도도와 같이 상기 컬러액정표시장치의 표시색은 액정셀(30)에 인가하는 전압을 높임에 따라, 전압 0상태, 즉 액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 상태에서의 초기표시색에서 전압최대상태, 즉 액정분자(38a)가 수직으로 상승 배향한 상태에서의 최종표시색까지 변화하지만, 그 도중 표시의 광강도(I)가 높고 색순도도 높은 표시색이 된다.
그리고 이 컬러액정표시장치의 초기표시색, 즉 액정셀(30)의 액정분자(38a)가 트위스트 배향상태에 있을 때의 표시색은 청색이다.
또한 위상차판(40)의 리텐션(Re)이 400nm, 편광판(40)의 투과축(40a)과 위상차판(40)의 광학축(40a)과의 어긋남 각(Ø)이 45°이므로, 액정셀(30)에 액정분자(38a)가 수직으로 상승 배향하는 전압을 인가했을 때, 즉 액정셀(30)에 의한 편광작용이 없어지고, 투과광이 위상차판(40)에 의한 편광작용만을 받을 때는 위상차판(40)을 반사판(42)측을 향해 통과하는 과정에서 타원편광이 된 광이, 위상차판(40)을 편광판(41)측을 향해 통과하는 과정에서 편광판(40)을 통과하여 입사했을 때의 직선편광에 가까운 직선편광형의 빛이 된다.
이로인해 이 컬러액정표시장치는 액정분자(38a)가 거의 수직으로 상승배향하는 전압최대상태에서의 최종표시색은 거의 백색이고, 전압을 높임에 따른 표시색의 변화는 청개(초기표시색)→황색→청색→거의 백색(최종표시색)이다.
상술한 바와같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로의 인가전압을 제어함으로써 그 표시색을 상기 각 색으로 임의로 바꿀 수 있다.
또한 상기 컬러액정표시장치는 액정분자를 트위스트 배향시킨 1개의 액정셀(30)과, 1장의 위상판(40)과, 1장의 편광판(41)과, 1장의 반사판(43)4개 요소만으로 구성되는 것이므로, 구성이 간단하고 비용이 저렴하다.
또한 본 실시예에서는 위상차판(40)을 액정셀(30)과 편광판(41)사이에 배치했지만, 위상차판(40)은 액정셀(30)과 반사판(43)사이에 배치해도 된다.
또 위상차판(40)으로서 제5실시예에서 사용한 위상차판, 즉 광학축의 방향을 X축방향으로 했을 경우에 X축방향데이타(nX)과, 이것에 위상차판의 표면에 평행한 면내에서 직교하는 Y축 방향데이타(nY)과, 두께방향 Z축방향데이타(nZ)이 nXnZnY의 관계를 만족시키는 위상판을 사용해도 된다. 이것에 의해 시각 의존성이 작아지고 보다 시야각이 크고 간소한 구조의 컬러액정표시장치를 얻을 수 있다.
그리고 위상차판은 1장에 한정되지 않고, 액정셀을 사이에 두고 양측에 1장씩 배치해도 되고, 액정셀과 편광판 사이에 2장 배치해도 된다.
[제9실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제13도에 도시하는 제4실시예의 컬러액정표시장치에 있어서, 위상차판(40)과 액정셀(30)의 배치를 바꿔넣고, 또 반사판(43)에 인접하는 편광판(42)을 제거한 것이다.
제31도에 도시하는 바와같이 액정셀(30)이 한쌍의 편광판(41,49)에 끼워지고, 이 한쪽 편광판(49)과 반사판(43)사이에 위상차판(40)이 배치되어 있다.
그리고 상기 2장의 상하 편광판(41,49)은 각각 투과축을 서로 거의 직교시키든가 또는 평행하게 하게 설치되어 있고, 위상차판(40)은 그 광학축을 인접하는 하편광판(49)의 투과축에 대해서 소정각도 경사지게 설치되어 있다.
제32도에 도시하는 바와같이 본 실시예에서는 하편광판(49)과 상편광판(41)을 그 투과축(49a,41a)을 서로 직교시켜 배치하고 있다.
그리고 위상차판(40)을 그 광학축(40a)을 하편광판(49)의 투과축(49a)에 대해 45°경사지게 설치하고 있다.
이 액정표시장치에 있어서는 외부에서 입사하는 빛이 반사판(43)과는 반대측에 배치된 상편광판(41)을 통과하여 액정셀(30)에 입사하고, 이 액정셀(30)을 통과하여 하편광판(49)에 입사하는 빛이 액정셀(30)의 액정분자 배향상태에 따라 하편광판(49)을 투과하든가 또는 흡수된다.
또한 상기 하편광판(49)을 투과한 투과광은 위상차판(40)을 통과하여 반사판(43)에서 반사됨과 동시에 다시 위상차판(40)을 통과하여 상기 하편광판(49)에 입사하고, 이 하편광판(49)을 투과한 광이 착색광이 된다.
즉, 이 액정표시장치에 있어서는 하편광판(49)을 통과하여 위상차판(40)에 입사한 직선편광이 위상차판(40)을 통과하는 과정에서 이 위상차판(40)의 편광작용에 의해 편광상태를 바꿀 수 있음과 동시에, 반사판(43)에서 반사되어 다시 위상차판(40)을 통과하는 과정에서 더욱 편광상태를 바꾸어 하편광판(49)에 입사하고, 그 빛중 상기 하편광판(49)을 투과할 수 있는 투과측성분의 파장광만이 이 하편광판(49)을 투과하여 착색광이 되고, 이 착색광이 액정셀(30) 및 상편광판(41)을 통과하여 액정표시장치의 표면측에 출사하고, 착색된 명표시와, 흑색의 암표시에 의한 컬러표시를 얻을 수 있다.
이 컬러액정표시장치에 있어서 책색광의 색은 위상차판(40)의 리텐션(Re)과, 하편광판(49)의 투과축(49a)에 대한 위상차판(40)의 광학측(40a)의 어긋남 각에 의해 정해지고, 예를들면 하편광판(49)의 투과측(49a)에 대한 위상차판(40)의 광학축(40a)의 어긋남 각이 45°일때는, 위상차판(40)의 리텐션이 450nm 인 경우에 청색, 550nm인경우에 녹색이다.
그리고 상기 실시예의 액정표시장치는 액정셀(30)을 사이에 두는 하편광판(49)과 상편광판(41)의 투과축(49a,41a)을 서로 직교시킨 포지 표시타입의 것이고, 청색또는 녹색의 배경안에 표시패턴이 흑색으로 표시되고, 표시의 컨트래스트도 양호하다. 또 컬러필터를 사용하지 않으므로, 밝은 흑색과 유체색의 2색표시를 얻을 수 있다. 그리고 시야각도 1장의 편광판을 사용하는 제8실시예 등에 비해 커진다.
그리고 상기 실시예의 액정표시장치는 네가 표시타입의 것이지만, 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)을 사이에 두는 하편광판(49)과 상편광판(41)의 투과축(49a,41a)을 서로 거의 평행하게 한 네가 표시타입의 것이어도 된다.
[제10실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제8실시예의 컬러액정표시장치의 위상차판으로서 제5실시예에서 사용한 트위스트 위상차판을 사용하는 것이다.
제33도에 도시되는 바와같이 액정셀(30)의 상기판(31)과 편광판(41)사이에는 트위스트 위상차판(81)이 배치되고, 하기판(32)의 외표면에는 반사판(43)이 설치되어 있다. 그외의 구성은 제8실시예와 동일하다.
본 예의 컬러액정표시장치에서는 액정셀(30)에 전압을 인가하고 있지 않은 상태에서는 편광판(41)을 투과한 직선편광은 트위스트위상차판(81)을 투과하여 타원편광이 된후 액정셀(30)을 투과하여 직선편광으로 복귀하고, 이후 반사판(43)에서 반사되어 다시 액정셀(30)을 투과하여 타원편광이 된후 트위스트위상차판(81)을 투과하여 본래의 직선편광이 되어 편광판(41)으로 복뒤하게 된다. 액정셀(30)에 전압을 인가하면 편광판(41)을 투과한 직선편광은 타원편광이 되어 복귀하게 된다.
그리고 편광판(41)으로 복귀하게 되는 빛이 입사시의 투과광과 같은 직선편광일때는, 그 모든 파장광이 편광판(41)을 투과하므로, 이때는 출사광이 무착색광이 되고, 또 편광판(41)에 입사하는 광이 타원편광일때는, 그 빛중 편광판(41)에 대한 투과축성분의 파장광만이 편광판(41)을 통과하여 출사하고, 출사광이 착색광이 된다.
따라서 상기 컬러액정표시장치에 의해서도 컬러필터를 사용하지 않고 투과광을 착색할 수 있고, 광의 투과율이 높고 반사형에서도 충분히 밝은 컬러표시를 얻을 수 있다.
상기 컬러액정표시장치에 있어서, 출사하는 광강도(I)는 액정셀(30)의 액정분자 트위스트각을 90°로 하면 다음의 (9)식으로 나타낼 수 있다.
이 (9)식에서 구해지는 광강도(I)의 값은 백색표시일 때, 즉 출사광이 무착색광이 될 때, 표시장치에 입사하는 모든 파장광(가시광)강도의 약1/2이고, 따라서 충분히 밝은 표시를 얻을 수 있다.
또한 컬러필터를 사용하여 색을 낼 경우는 그 표시색이 컬러필터의 색에 의해 정해지게 되지만, 상기 실시예의 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로서 인가전압을 제어함으로써 표시색을 변화시킬 수 있다.
제35도는 상기 컬러액정표시장치의 CIE색도도이고, 여기서는 트위스트 위상차판(81)의 △n·d(상기(1)식에서 있어서 △n1d1)과 액정셀(30)의 △n·d(상기(1)식에서 있어서 △n2d2)의 값이 각각 900nm, 편광판(41)의 투과축(41a)과 트위스트 위상차판(40)의 편광판(41)측 광학축(40a)과의 어긋남 각(Ø)이 45°이다.
제35도의 색도도에 도시하는 바와같이 액정셀(30)의 액정분자(38a)가 수직으로 상승배향하는 전압을 인가했을 때의 최종표시색, 즉 액정셀(30)에 의한 편광작용이 없어지고, 투과광이 트위스트 위상차판(81)에 의한 편광작용만을 받을 때의 표시색은 녹색이고, 액정셀(30)로의 인가전압을 높임에 따라 표시색의 변화는 백색(초기표시색)→황색→청색→황색→청색→녹색(최종표시색)이다.
이렇게 해서 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로의 인가전압을 제어함으로써, 그 표시색을 상기 각 색으로 임의로 변화시킬 수 있다.
또한 상기 컬러액정표시장치는 액정분자를 트위스트 배향시킨 1개의 액정셀(30)과, 1장의 트위스트 위상차판(81)과, 1장의 편광판(41)과, 1장의 반사판(43) 4개 요소만으로 구서오디는 것이므로, 구성이 간단하고, 싼비용으로 얻을 수 있다.
또 상기 실시예에서는 트위스트 위상차판(81)을 액정셀(30)과 편광판(41) 사이에 배치했지만, 이 트위스트 위상차판(81)은 액정셀(30)과 반사판(43)사이에 배치해도 된다.
[제11실시예]
본 예의 컬러액정표시장치는 제36도에 도시하는 바와 같이 액정분자를 트위스트 배향시킨 1개의 TN형 액정셀(30)과, 1장의 편광판(41)과, 1장의 반사판(43)으로 구성되어 있고, 편광판(41)은 액정셀(30)의 표면측에 배치되고, 반사판(43)액정셀(30)의 이면측에 배치되어 있다.
상기 편광판(41)은 액정셀(30)의 표면측기판(이하, 상기판이라고 함)(31)의 외면에 접착되고, 반사판(43)은 액정셀(30)의 이면측기판(이하, 하기판이라고 함)(32)의 외면에 접착되어 있고, 그리고 편광판(41)은 그 투과축을 액정셀(30)의 편광판 인접기판(상기판)(31)측에 있어서 액정분자 배향방향에 대해서 소정각도 경사지게 배치되어 있다.
제37도에 있어서 41a 는 편광판(41)의 투과축이고, 이 실시예에서는 편광판(41)의 투과축(41a)과 액정셀(30)의 편광판 인접기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)과의 어긋남 각(Ø)을 45°로 하고 있다.
이 컬러액정표시장치는 그 표면측에서 입사하는 빛(자연광 또는 조명광원에서의 빛)을 이면측의 반사판(43)에서 반사시켜 표시하는 반사형의 것이고, 표면측에서의 입사광은 편광판(41)과 액정셀(30)을 통과하여 반사판(43)에서 반사되고, 다시 상기 액정셀(30)과 편광판(41)을 통과하여 출사한다. 또한 이 컬러액정표시장치는 액정셀(30) 양기판(31,32)의 전극(33,34)사이에 전압을 인가하여 표시구동된다.
이 컬러액정표시장치에 있어서 편광판(41)의 투과축(41a)과 액정셀(30)의 편광판 인접기판(31)에 있어서 액정분자 배향방향(31a)을 소정각도 경사지게 하고 있으므로, 액정셀(30)의 액정(38) 분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 상태에서는 편광판(41)을 통과하여 액정셀(30)에 입사한 직선편광이 액정셀(30)을 통과하는 과정에서 이 액정셀(30)의 편광작용에 의해 타원편광이 됨과 동시에, 반사판(43)에서 반사되어 다시 액정셀(30)을 통과하는 과정에서 그 편광상태가 더욱 변화하고, 액정셀(30)에 의한 편광작용을 받은 빛이 편광판(41)에 입사한다.
또한 액정셀(30)의 전극(33,34)사이에 전압을 인가하면 액정분자(38a)의 배향상태가 트위스트 배향상태에서 기판(31,32)면에 대해서 상승 배향하도록 변화하고, 그것에 따라 액정분자(38a)의 편광작용이 변화하므로, 액정셀(30)에 의한 2번의 편광작용을 받은 광이 전압무인가상태와는 다른 편광상태의 빛이 되어 편광판(41)에 입사한다.
그리고 액정분자(38a)가 거의 수직으로 상승하면 액정셀(30)에 의한 편광작용이 대부분 없어지고, 편광판(41)을 통과하여 입사한 직선편광이 그 편광상태인 채 액정셀(30)을 통과하여 반사판(43)에서 반사되어 다시 액정셀(30)을 통과하여 상기 편광판(41)에 입사한다.
그리고 그 편광판(41)에 입사하는 반사광이 입사시와 같은 직선 편광이면, 모든 파장광이 편광판(41)을 투과하므로, 이 때는 출사광이 무착색광이 되고, 또 편광판(41)에 입사하는 반사광이 타원편광일때는 그 빛중 편광판(41)에 대한 투과축성분의 파장광만이 이 편광판(41)을 투과하고, 출사광이 착색광이 된다.
이와같이 상기 컬러액정표시장치에 의하면 컬러필터를 사용하지 않고, 1장의 편광판과 TN형 액정셀과 반사판으로 구성되는 간단한 구조로 투과광을 착색할 수 있다. 따라서 빛이 광학소자를 투과하는 것에 의한 광손실을 현격히 적게 할 수 있고, 반사형에서도 충분히 밝은 컬러표시를 얻을 수 있다.
상기 컬러액정표시장치에 있어서, 장치를 출사하는 광강도(I)는 다음의(10)식으로 나타낼 수 있다.
이 (10)식에서 구해지는 광강도(I)의 값은 백색표시일 때, 즉 액정셀(30)의 액정분자(38a)가 수직으로 상승배향하여 출사광이 무착생광이 되었을 때에, 표시장치에 입사하는 모든 파장광(가시광)강도의 1/2이고, 이 광강도(I)는 가시광띠영역의 전파장광에 있어서 균등하므로, 밝은 표시를 얻을 수 있다.
또한 종래의 컬러필터를 사용하는 컬러액정표시장치에서는 그 표지색이 컬러필터의 색에 의해 정해지게 되지만, 상기 실시예의 컬러액정표시장치에서는 액정셀(30)로의 인가전압을 제어함으로써, 이 액정셀(30)의 편광작용에 의해 얻어지는 착색광을 변화시킬 수 있다.
제38도는 상기 컬러액정표시장치의 CIE색도도이고, 여기서는 액정셀(30)의 △n·d값을 △n ·d = 900nm로 했을때의 색도를 나타내고 있다.
이 색도도와 같이 상기 컬러액정표시장치의 표시색은 액정셀(30)에 인가하는 전압을 높임에 따라, 전압0상태, 즉 액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 상태에서의 초기표시색에서 전압최대상태, 즉 액정분자(38a)가 수직으로 상승 배향한 상태에서의 최종표시색인 백색까지 변화하지만, 그 동중에 표시된 광강도(I)가 높고 색순도도 높은 몇 개의 표시색을 얻을 수 있다.
즉, 액정분자(38a)가 트위스트 배향하고 있는 전압 0 상태에서의 초기표시색이 거의 백색이고, 전압을 높임에 따른 표시색의 변화는 거의 백색(초기표시색)→녹색→청색→황색→백색(최종표시색)이다.
상술한 바와같이 상기 컬러액정표시장치는 액정셀(30)로의 인가전압을 제어함으로써 그 표시색을 상기 각 색을 변화시킬 수 있다.
또한 상기 컬러액정표시장치는 액정분자를 트위스트 배향시킨 1개의 액정셀(30)과, 1장의 편광판(41)과, 1장의 반사판(43) 3개요소만으로구성되는 것이므로, 구성이 간단하고, 싼비용으로 얻을 수 있다.
그리고 상기 실시예에서는 편광판(41)의 투과축(41a)과 액정셀(30)의 편광판 인접기판(31)측에 있어서 액정분자 배향방향(31a)의 어긋남 각(Ø)을 45°±5°로 하는 것이 바람직하다.
또한 제1실시예 내지 제10실시예에 있어서는 위상차판의 광학축과 인접하는 편광판의 투과축의 입체적으로 교차하는 각도(어긋남각)(Ø)를 45°로 설정했지만, 이 어긋남 각(Ø)은 45°에 한정하지 않고 얻고자 하는 표시색에 따라 임의로 선택할 수 있다. 단, 위상차판에 의한 착색효과를 충분히 얻기 위해서는 상기 어긋남 각(Ø)을 45°±5°로 하는 것이 바람직하다.
또 제1실시예 내지 제11실시예는 모두 반사형의 실시예이지만, 본 발명은 반사형에 한정되지 않고, 반사판을 사용하지 않는 투과형 컬러액정표시장치, 또는 반투과반사판을 사용한 반사형과 투과형을 겸용할 수 있는 컬러액정표시장치에도 적용할 수 있다.

Claims (25)

  1. 대향하는 면 각각에 전극(33,34)과 이 전극(33,34)을 덮어서 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막(35,36)이 형성된 한쌍의 기판(31,32)과; 이들 한쌍의 기판(31,32)사이에 형성되고, 액정분자(38a)가 한쪽 기판에서 다른쪽기판을 향해 80°~120°의 트위스트 각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과; 상기 한쌍의 기판(31,32)외측에 이들 기판(31,32)을 사이에 두도록 배치되고, 각각이 입사광을 직선편광으로 하는 투과축(41a,42a)을 구비하고 있는 한쌍의 편광판(41,42)과; 상기 한쌍의 편광판(41,42)사이에 상기 액정층의 복굴절 작용에 의한 편광상태의 변화를 증대시키도록 배치되고, 그 평면 방향에 있어서, 굴절률이 최대로 되는 광학축의 방향과 인접하는 상기 기판의 배향처리방향과 이루는 각도가 0°또는 90°이외의 각도로 또는 상기 광학축과 인접하는 상기 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)과 이루는 각도가 45°±5°인 위상차판(40)과; 상기 전극(33,34)에 접속되고, 상기 액정층에 투과하는 빛의 편광상태가 변화하여 출사측 편광판(41,42)의 투과광 색이 바뀌도록, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 전압인가수단을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상차판(40)외에 또 1장의 위상차판(40)을 상기 한쌍의 편광판(41,42)사이에 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 위상차판(40)과 이것에 인접하는 상기 한쌍의 편광판(41,42)내의 한쪽 편광판과의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 한쌍의 기판(31,32)내 상기 위상차판(40)이 인접하는 기판과는 반대측 기판에 인접시켜 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 한쌍의 편광판(41,42)내 한쪽 외측에 광반사판(43)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위상차판(40)외에 또 1장의 위상차판(40)을 상기 한쌍의 편광판(41,42)사이에 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 위상차판(40)과 이것에 인접하는 상기 한쌍의 편광판(41,42)내 한쪽 편광판과의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 한쌍의 기판(31,32)내 상기 위상차판(40)이 인접하는 기판과는 반대측 기판에 인접시켜 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위상차판(40)과 이것에 인접하는 한쪽 기판사이에 또 1장의 편광판(41,42)을 구비하고, 적어도 흑색을 표시시키는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 위상차판(40)은 상기 광학축(40a)방향과 위상차판(40)의 평면방향에 있어서 그것에 직교하는 방향 및 두께방향이 각 굴절률을 nX, nY, nZ라고 했을 때, nXnZnY를 만족하는 위상차판(40)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 위상차판(40)은 그 재료분자가 한쪽 표면에서 다른쪽 표면을 향해 비틀수 있도록 나란히 배열하여 구성되는 트위스트 위상차판(81)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기전극(33,34)이 표시해야 하는 문자나 도형의 고유형상을 이루는 세그먼트전극(34)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전압인가수단은 크기가 다른 여러개의 전압을 발생하는 구동전압 발생회로(71)와, 표시데이타에 따라 색선택신호를 발생하는 색선택신호 발생회로(61)와, 표시데이타에 따른 표시신호를 발생하는 표시신호 발생회로(54)와, 상기 색선택신호에 따라 구동전압을 선택함과 동시에 상기 표시신호와 선택된 구동전압에서 구동파형을 형성하는 표시구동회로(70)를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 한쌍의 기판(31,32)내 한쪽이 규칙적으로 배열된 화소전극(94)을 갖고, 상기 화소전극(94)에 접속된 소스전극과 표시신호를 공급하는 신호선(95)에 접속된 트레인전극과 주사신호를 공급하는 주사선(96)에 접속된 게이트전극을 갖는 박막트랜지스터(97)를 각 상기 화소전극(94)에 대응하여 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  15. 대향하는 면 각각에 전극(33,34)과 이 전극(33,34)을 덮어서 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막(35,36)이 형성된 한쌍의 기판(31,32)과; 이들 한쌍의 기판(31,32)사이에 형성되고, 액정분자(38a)가 한쪽 기판에서 다른쪽 기판을 향해 80°~120°의 트위스트 각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과; 상기 한쌍의 기판(31,32)내 한쪽 외측에 배치되고, 입사광을 직선편광으로 하는 투과축(41a,42a)을 구비하고 있는 편광판(41,42)과; 상기 한쌍의 기판(31,32)에 대해 상기 편광판(41,42)과 반대측에 배치된 광반사판(43)과; 상기 편광판(41,42)과 상기 광반사판(43)사이에 상기 액정층의 복굴절 작용에 의한 편광상태의 변화를 증대시키도록 배치되고, 그 평면방향에 있어 굴절률이 최대로 되는 광학축을 갖고, 이 광학축과 인접하는 상기 기판의 배향처리방향과 이루는 각도가 0°또는 90°이외의 각도로 또한 상기 광학축(40a)과 상기 편광판(41,42)의 투과축(41a,42a)이 이루는 각도가 45°±5°가 되도록 배치된 위상차판(40)과; 상기 전극(33,34)에 접속되고, 상기 액정층을 투과하는 빛의 편광상태가 변화하여 출사측 편광판(41,42)의 투과광 색이 변하도록, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 전압인가수단을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 위상차판(40)외에 또 1장의 위상차판(40)을 상기 편광판(41,42)과 상기 광반사판(43)사이에 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 위상차판(40)과 상기 편광판(41,42)사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 또 1장의 위상차판(40)은 상기 한쌍의 기판(31,32)내 상기 위상차판(40)이 인접하는 기판과는 반대측의 기판에 인접시켜 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  19. 제15항에 있어서 상기 위상차판(40)과 이것에 인접하는 한쪽 기판(31,32)사이에 또 1장의 편광판(41,42)을 구비하고, 적어도 흑색을 표시하는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 위상차판(40)은 상기 광학축(40a)방향과 위상차판(40)의 평면방향에 있어서 그것에 직교하는 방향 및 두께방향의 각 굴절률을 nX, nY, nZ라 고 했을 때, nXnZnY를 만족하는 위상차판(40)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  21. 제15항에 있어서, 상기위상차판(40)은 그 재료분자가 한쪽 표면에서 다른쪽 표면을 향해 비틀수 있도록 나란히 배열하여 구성되는 트위스트 위상차판(40)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  22. 제15항에 있어서, 상기 전극(33,34)이 표시해야 하는 문자나 도형의 고유형상을 이루는 세그먼트전극(34)인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 전압인가수단은 크기가 다른 여러개의 전압을 발생하는 구동전압 발생회로(71)와, 표시데이타에 따라 색선택신호를 발생하는 색선택신호 발생회로(61)와, 표시데이타에 따른 표시신호를 발생하는 표시신호 발생회로(54)와, 상기 색선택신호에 따라 구동전압을 선택함과 동시에 상기 표시신호와 선택된 구동전압에서 구동파형을 형성하는 표시구동회로(70)를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  24. 제15항에 있어서, 상기 한쌍의 기판(31,32)내 한쪽이 규칙적으로 배열된 화소전극(94)을 갖고, 상기 회소전극(94)에 접속된 소스전극과 표시신호를 공급하는 신호선(95)에 접속된 드레인전극과 주사신호를 공급하는 주사선(96)에 접속된 게이트전극을 갖는 박막트랜지스터(97)를 각 상기 화소전극(94)에 대응하여 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
  25. 대향하는 면 각각에 전극(33,34)과 이 전극(33,34)을 덮어서 소정방향으로 배향처리가 실시된 배향막(35,36)이 형성된 한쌍의 기판(31,32)과; 이들 한쌍의 기판(31,32)사이에 형성되고, 액정분자(38a)가 한쪽 기판에서 다른쪽 기판을 향해 80°~120°의 트위스트 각도로 비틀수 있도록 나란히 배열한 액정층과; 상기 한쌍의 기판(31,32)내 한쪽 외측에 배치되고, 입사광을 직선편광으로 하는 투과축(41a,42a)을 갖고, 인접하는 기판의 배향막(35,36)에 실시되어 있는 배향처리의 방향과 상기 투과축(41a,42a)이 이루는 각도가 45°±5°의 각도를 이루도록 배치된 편광판(41,42)과; 상기 한쌍의 기판(31,32)내 상기 편광판(41,42)에 인접하는 기판과는 반대측의 기판에 인접시켜 배치된 광반사판(43)과; 상기 전극(33,34)에 접속되고, 상기 액정층을 투과하는 빛의 편광상태가 변화하여 상기 편광판(41,42)의 출사광의 색이 변하도록, 상기 액정층에 인가하는 전압을 변화시키는 전압인가수단을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
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