KR100299751B1 - 반사형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

종래보다도 밝은 반사형 액정표시장치, 및 어두운 장소에서도 사용가능한 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다. 액정(3)과, 그 액정의 후방에, 하나의 방향의 편광성분의 빛은 투과하지만, 그것과 직각방향의 편광성분은 빛의 진행방향과 역방향으로 산란반사시키는 산란편향판(11)을 주요 광학요소로서 구비한 반사형 액정표시장치의 구성으로 한다.

Description

반사형 액정표시장치{REFLECTIVE TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 정보기기, 가전기기 등의 정보 표시판으로서 사용되는 반사형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 편광판에 의한 광흡수가 없고, 밝은 표시를 얻을 수 있는 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.

액정은 그 자체는 발광하지 않고, 액정을 투과하는 외부로부터의 빛을 제어함으로써 표시기능을 발휘한다. 빛을 액정에 입사시키는 방법으로서, 대략 2가지의 방법이 있다. 한가지는, 관찰자에서 볼 때, 액정보다 후방에 백라이트를 배치하고, 그 백라이트로부터 발생되는 빛으로 액정을 투과시키는 직시형 또는 투과형 이고, 다른 한가지는, 액정보다 후방에 배치된 반사판에 의해, 관찰자측으로부터 입사된 빛을 반사시켜, 그 반사광으로 액정을 투과시키는 반사형이다. 반사형 액정표시장치는, 백라이트가 불필요하기 때문에, 전력 절약, 박형, 또한 경량으로, 기술개발이 강력히 추진되고 있다. 더구나, 상기한 기능상의 우월성에 덧붙여, 백라이트용의 부재가 불필요하게 되기 때문에, 비용의 저감도 가능하다.

이러한 반사형 액정표시장치로서, 종래부터 수많은 구성이 제안되어 있다(예를 들면, LCD Intelligence: 1997년 4월호, pp. 54-58에 각종의 반사형 액정표시장치의 구성이 나타나 있다). 반사형 액정표시장치에서는, 관찰자의 시각인식성을 좋게 하기 위해, 즉 화면의 모든 부분으로부터 관찰자에게 빛이 충분히 도달하도록, 반사광은 산란성을 갖는 것이 필요하다. 따라서, 반사형 액정표시장치에 있어서는, 그것의 어떤 구성 부분에 산란성을 부여하는 광학부재를 구비하지 않으면 안된다.산란성을 어디에서 부여하는가 하는 관점에서 반사형 액정표시장치의 구성을 분류하면, (1) 관찰자로부터 볼 때 액정보다 후방에서 산란성을 갖게 하는 경우, (2) 액정보다 전방에서 산란성을 갖게 하는 경우, (3) 액정 자체에 산란성을 갖게 하는 경우의 3가지로 분류된다.

도 10a 및 도 10b는, 상기한 분류의 (1)의 경우의 반사형 액정표시장치의 일례를 나타낸 도면이다. 도 10a 및 도 10b에 있어서, 관찰자는 상부측, 즉 액정의 전방에 있고, 입사광은 상측으로부터 입사하는 것으로 한다.

편광판(1)에서는, 지면에 평행한 편광(101)은 흡수되고, 지면에 수직한 편광(102)은 투과하는 것으로 한다. 액정(3)은, 일반적인 90°비틀림의 TN(Twisted Nematic) 액정으로 한다. 편광판(5)의 흡수축 방향은, 편광판(1)의 그것과 직교의 관계(크로스 니콜)에 있는 것으로 한다. 액정(3)은, 액정분자의 방향을 정렬시키는 배향층(9, 9')에 접하고 그 사이에 끼워져 있다. 투명 전극(10, 10')은 각각 상기 액정/배향층의 전방 및 후방에 배치되어 액정에 전압을 인가한다. 이 투명 전극의 전방 및 후방에, 유리, 플라스틱 등의 투명 기판(2, 4)이 각각 배치되어 있다. 편광판(5)의 후방에는, 산란성의 백색수지 또는 은, 알루미늄 등의 반사율이 높은 금속 표면에 산란처리를 실시한 반사판(6)을 배치한다.

지면에 수직한 편광성분(102)은, 액정(3)으로 입사하고, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가하지 않는 오프 상태에서는, 90°비틀림의 TN 액정에 의해 편광면이 90°비틀린다. 따라서, 편광성분(102)은 지면에 평행한 편광성분(101)으로 변환되어, 편광판(5)을 투과한다. 그후, 반사판(6)에 의해 산란된, 이 지면에 평행한편광성분(101)은, 다시 편광판(5)을 투과하여, 액정(3)에 의해 지면에 수직한 편광(102)으로 변환되고, 편광판(1)을 투과하여 관찰자에게 도달되기 때문에, 희게 보인다.

이것에 대해, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가한 온 상태에서는, TN 액정(3)의 비틀림이 해제되기 때문에, 액정에 입사된 편광성분(102)은, 편광방향을 바꾸지 않고 액정(3)을 투과하여, 편광판(5)에 의해 흡수된다. 따라서, 빛은 관찰자에게는 도달하지 않기 때문에, 검게 보인다.

이때, 관찰자와 반사판 사이에 칼라필터를 삽입함으로써, 칼라표시로 하는 것이 가능하다.

또한, 편광판(1, 5)의 흡수축의 방향을 직교가 아니라 평행하게 하면, 액정에의 인가전압이 오프인 경우에 흑색, 온인 경우에 백색의 표시를 각각 얻을 수 있다. 또한, 칼라필터와의 조합에 의해 칼라표시가 가능해진다.

도 11a 및 도 11b는, 상기한 분류 (1)의 경우의 반사형 액정표시장치 중에서, 상기한 것과 다른 액정모드를 사용한 종래예이다. 도 11a 및 도 11b에 있어서, 관찰자는 상부측, 즉 액정의 전방에 있고, 입사광은 상측으로부터 입사하는 것으로 한다. 편광판(1)에 의해 지면에 평행한 편광(101)이 투과하고, 지면에 수직한 편광성분(102)이 흡수된다. 액정(7)은, 유전이방성이 양인 네마틱 액정에 2색성 색소를 첨가한 게스트호스트형 액정으로, 상하의 기판과의 계면에는, 배향층(9, 9')이 설치되고, 액정은 지면과 평행한 방향으로 배향하고 있는 것으로 한다.

편광판(1)을 투과한 지면에 평행한 편광(101)은, 게스트호스트형 액정(7)에전압이 인가되어 있지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하여, 액정에 첨가된 2색성 색소에 의해 흡수된다. 따라서, 빛은 관찰자에게는 도달하지 않기 때문에, 검게 보인다.

한편, 게스트호스트형 액정(7)에의 인가전압이 온인 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7) 중의 액정 분자가, 전계의 방향, 즉 기판과 거의 수직한 방향으로 향하고, 첨가된 2색성 색소도 액정 분자와 동일한 방향을 향하기 때문에, 입사한 편광(101)은, 게스트호스트형 액정(7)을 투과하여, 반사판(6)에 의해 산란되고, 다시 게스트호스트형 액정(7) 및 편광판(1)을 투과하여 관찰자에게 도달하기 때문에, 희게 보인다. 또한, 상기한 것과 같이, 관찰자와 반사판과의 사이에 칼라필터를 삽입함으로써, 칼라표시가 가능해진다.

상기한 종래예에서는, 액정을 투과하는 빛을, 온·오프하여 흑백표시를 하도록 하기 위해서는, 편광판을 사용할 필요가 있다. 편광판을 상기한 것과 같은 반사형 액정표시장치에 사용하는 경우, 빛은 편광판을 합계 4회 또는 2회 투과하여 관찰자에게 도달하게 된다. 이상적인 편광판에서는, 빛의 흡수는 일어나지 않는다고 생각되지만, 실제로는 수∼10% 정도의 흡수가 있어, 빛이 편광판을 투과하는 회수는 될 수 있는 한 적은 것이, 밝은 표시를 얻는데 있어서 바람직하다.

또한, 종래의 반사형 액정표시장치에서는, 어두운 곳에서는 입사광이 적기 때문에 사용할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 이것을 해결하기 위해, 반사판으로하프미러를 사용하거나, 반사판의 일부에 개구부를 설치하여 일부의 빛을 투과하는 구조로 하고, 후방에 백라이트를 배치하여 투과형으로서도 사용할 수 있는 반사형 액정표시장치로 한 예도 있다. 그러나, 상기한 것과 같은 구조의 반사판에서는 반사성능이 뒤떨어지기 때문에, 화면이 어둡게 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 하나의 목적은, 종래보다도 밝은 반사형 액정표시장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 어두운 곳에서도 후방에 설치된 백라이트에 의해 밝은 표시를 얻을 수 있는 간단하고 새로운 구조의 반사형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명에 관한 반사형 액정표시장치의 액정에 전압을 인가하지 않은 상태(이하, 오프 상태로 나타낸다)를 나타낸 도면이고,

도 1b는, 도 1a의 반사형 액정표시장치에 있어서, 액정에 전압을 인가한 상태(이하, 온 상태로 나타낸다)를 나타낸 도면이고,

도 2a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 2b는 도 2a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 3a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 3b는 도 3a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 3c는 액정(7)의 초기 배향방향과 스트라이프형 전극(13)의 긴 변 방향(51)의 평면도이고,

도 4a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 4b는 도 4a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 4c는 액정의 초기 배향방향(52)과 스트라이프형 전극(13)의 긴 변 방향(51)의 평면도이고,

도 5a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 5b는 도 5a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 6a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 6b는 도 6a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 7a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 7b는 도 7a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 8a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 8b는 도 8a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 9a는 본 발명에 관한 또 다른 예의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 9b는 도 9a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 10a는 종래의 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 10b는 도 10a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이고,

도 11a는 종래의 또 다른 반사형 액정표시장치의 오프 상태를 나타낸 도면이고,

도 11b는 도 11a의 반사형 액정표시장치의 온 상태를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 편광판 2 : 투명 기판

3 : 액정 4 : 기판

5 : 편광판 6 : 반사판

7 : 게스트호스트형 액정 8 : 광흡수판

9,9' : 배향층 10,10' : 투명 전극

11 : 산란편광판 12 : 광흡수판

13 : 스트라이프형 전극 14 : 고분자 매트릭스

15 : 백라이트 16 : 반사부재

21 : 액정 분자 22 : 2색성 색소분자

50 : 스트라이프형 전극의 짧은 변 방향

51 : 스트라이프형 전극의 긴 변 방향

52 : 액정의 초기 배향방향 53 : 산란편광판의 투과축 방향

101 : 지면에 평행한 편광 102 : 지면에 수직한 편광

103 : 액정의 초기배향에 평행한 편광

104 : 액정의 초기배향에 수직한 편광

본 발명의 일 국면의 반사형 액정표시장치에서는, 전방으로부터 입사한 빛이 액정의 후방에서 반사되고, 그 반사광이 후방으로부터 액정을 투과함으로써, 전방으로부터 액정부의 표시가 관찰되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 액정과, 그 액정의 후방에 배치되어, 빛의 하나의 방향의 편광성분은 투과하고, 그 하나의 방향에 직각방향의 편광성분은, 빛의 진행방향과 역방향으로 산란반사하는 산란편광판을 주요 광학소자로서 구비한다. 여기에서, 『주요 광학소자로서 액정과 산란편광판을 구비한다』란, 편광판을 사용하지 않는 것을 의미한다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 빛의 효율저하를 초래하는 편광판을 투과하는 일이 없으며, 따라서 밝은 화면표시를 얻을 수 있다.

상기한 반사형 액정표시장치에 있어서, 더 높은 콘트라스트를 얻는 경우에는, 산란편광판의 후방에 배치된 광흡수체를 더 구비하는 반사형 액정표시장치로 한다.

상기한 위치에 광흡수체를 배치함으로써, 흑색의 상태를 완전한 것으로 하여, 백색과 흑색의 콘트라스트를 강하게 하는 것이 가능하게 된다.

상기한 반사형 액정표시장치에 있어서, 액정은, 구체적으로는, 네마틱 액정과 2색성 색소의 혼합물로 이루어진 게스트호스트형 액정으로 하는 국면이 많다.

이와 같은 게스트호스트형 액정을 사용하는 것에 의해, 네마틱 액정 분자가 전극에 평행한 경우에는 편광판으로서의 기능을 구비하고, 이 결과, 편광판을 별도로 설치할 필요가 없다. 또한, 상기한 게스트호스트형 액정이 2개의 직교하는 편광성분을 함께 투과시키는 경우에는, 액정의 후방의 산란편광판이 한쪽의 편광성분을 산란반사하고, 한쪽을 투과시키기 때문에, 역시 편광판을 구비할 필요가 없다. 이 결과, 백색에 대응하는 빛이 편광판을 2회 또는 4회나 투과하는 일이 없기 때문에 밝은 표시를 얻을 수 있다.

상기한 게스트호스트형 액정은 다음과 같은 액정으로 하는 경우도 많다. 즉, 상기한 액정은, 고분자 매트릭스 중에 네마틱 액정과 2색성 색소의 혼합물이 분산되어 있는 액정으로 하는 경우도 많다.

이와 같은 액정을 사용하는 것에 의해, 전압 오프의 상태에서는 2개의 직교하는 편광성분의 어느 것이나 흡수되고, 한편, 전압이 부가된 상태에서는 양쪽이 직교하는 2개의 편광성분의 어느 것도 투과하기 때문에, 그 투과된 2개의 편광성분을 산란편광체에 의해 분리하여, 산란반사된 빛을 관찰자측으로 출사함으로써, 표시 기능을 발휘하는 것이 가능해진다. 이때, 편광판을 어느 부분에 있어서도 사용하는 일이 없기 때문에, 편광판에 의한 흡수가 없어 밝은 표시를 얻을 수 있다.

상기한 고분자 중에 혼합물이 분산된 액정을 사용하여, 산란편광판의 후방에 백라이트를 설치하는 것에 의해, 어두운 장소에서의 사용은 물론, 밝은 장소에서도 한층 더 밝은 표시를 얻는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명의 상기한 또 다른 국면에 있어서 반사형 액정표시장치에서는, 전방으로부터 입사한 빛이, 액정패널의 후방에서 반사되어, 그 반사광이 후방으로부터 액정을 투과함으로써, 전방으로부터 액정부의 표시가 관찰되는 반사형 액정표시장치에 있어서, 네마틱 액정과 2색성 색소의 혼합물(이 혼합물도 액정이다), 또는 그 혼합물이 고분자 매트릭스 중에 분산된 액정과, 액정의 후방에 배치되어, 빛의 하나의 방향의 편광성분을 투과하지만, 그 하나의 방향과 직각방향의 편광성분을 빛의 진행방향과 역방향으로 산란반사하는 산란편광판과, 산란편광판의 후방에 배치되어, 점등과 소등의 전환을 할 수 있는 백라이트를 구비한다.

이러한 구조로 하는 것에 의해, 반사형 액정표시장치로서 밝은 화면표시를 얻을 수 있고, 한편, 어두운 장소에서의 사용시는 물론, 밝은 장소에서도 한층 더 밝은 표시를 얻고자 하는 경우에도, 백라이트를 점등함으로써, 목적을 달성할 수 있다. 이때, 종래의 겸용의 액정표시장치의 구조에 비해 간단한 구조로 상기한 기능을 달성할 수 있다.

상기한 백라이트를 점등하였을 때 빛의 이용효율을 높이는 경우에는, 백라이트를 발생한 빛 중에서, 산란편광판에 산란된 빛을 반사하여, 상기한 하나의 방향의 편광성분도 포함하여 산란편광판으로 향하게 하는 반사부재를 더 구비한 반사형 액정표시장치로 한다.

이 결과, 빛의 이용효율의 향상을 도모하는 수 있어, 밝은 표시를 얻는 것이 가능해진다.

상기한 백라이트를 구비한 구성에 있어서는, 산란편광판에 있어서의 하나의 방향의 편광성분의 투과는, 약간 산란을 수반하는 것으로 하는 국면이 많다.

산란편광판의 투과에 약간 산란을 수반하도록 하는 것에 의해, 액정부의 각 위치로부터 관찰자에게 빛이 도달하여, 양호한 시각인식성을 확보할 수 있게 된다.

상기한 산란편광판과 게스트호스트형 액정을 구비한 모든 반사형 액정표시장치에 있어서는, 시차를 없애기 위해 다음과 같은 구조로 하는 것이 좋다. 즉, 상기한 액정은 1쌍의 기판 사이에 배치되고, 산란편광판은 액정보다 후방에 위치하는 기판과 액정 사이에 배치되어 있는 반사형 액정표시장치로 한다.

이러한 구조로 하는 것에 의해, 표시품위를 현저히 저하시키는 시차(parallax)를 해소시킬 수 있어, 표시품위를 높은 레벨로 유지하는 것이 가능해진다.

(실시예)

다음에, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

실시예 1

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 기판(2, 4)은 유리, 플라스틱 등으로 이루어지고, 액정(7)은 유전이방성이 양인 네마틱 액정과 2색성 색소(22)의 혼합물인 게스트호스트형 액정이며, 또한, 배향층(9, 9')은 폴리이미드 등으로 이루어진다. 배향층(9, 9')에는 액정 분자의 길이방향이 지면에 평행하게 되도록 배향처리가 실시되어 있다. 투명 기판(10, 10')은 액정면에 수직으로 전압을 인가하고, 산란편광판(11)은 입사광의 한쪽의 편광은 투과하고, 다른 쪽의 편광은 진행방향과 역방향으로 방사상으로 산란한다. 또한, 광흡수판(12)은 가시광 전파장을 흡수하는 흑색 시이트 또는 특정한 파장의 빛을 반사하고, 다른 파장의 빛을 흡수함으로써 칼라표시를 가능하게 한다.

도 1a 및 도 1b에 있어서, 관찰자는 상부측(전방)에 있고, 입사광은 상측으로부터 입사한다. 또한, 산란편광판(11)은, 지면에 평행한 편광(101)을 후방산란하고, 지면에 수직한 편광(102)을 투과하도록 배치하였다.

도 1a에 나타낸, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은, 기판 및 지면과 거의 평행하게 배향하고 있다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 지면에 평행한 편광(101)은 게스트호스트형 액정(7)에 의해 흡수된다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은 게스트호스트형 액정(7)을 투과하고, 다시 산란편광판(11)도 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 빛은 관찰자에게 도달하는 일은 없어, 흑색 표시로 된다.

도 1b에 나타낸, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 전계에 의해 기판에 거의 수직하게 배향한다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 지면에 평행한 편광(101) 및 지면에 수직한 편광(102)은, 함께 흡수되지 않고, 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 그후, 지면에 평행한 편광(101)은 산란편광판(11)에 의해 후방산란되고, 다시 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은, 전압이 오프인 상태와 마찬가지로, 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 산란편광판(11)에 의해 산란된 지면에 평행한 편광(101)이 관찰자에게 도달하여, 백색 표시로 된다.

상기한 산란편광판은, 2개의 편광성분 중에서, 한쪽의 편광성분을 단순히 반사시키는 것은 아니고 진행방향과 역방향(후방)으로 산란반사하여, 그것과 직각방향의 편광성분을 투과시키거나, 또는 약간 산란시키면서 투과시키는 것이면, 무엇이든지 좋다. 단, 투과에 있어서 약간 산란하는 상태는 도시되어 있지 않다. 투과에 있어서 약간 산란하는 현상은, 반사형 액정표시장치 본래의 사용에서는 중요시되는 일은 없지만, 백라이트를 구비한 장치에서 그 백라이트를 사용하는 경우에는, 화면의 시각인식성을 높이기 위해 중요하다.

산란편광판은, 고분자 필름 중에 주된 재료인 바인더와는 다른 투명한 재료가 일정하게 분산되고, 그 투명한 재료의 굴절율에 이방성이 있는 것이 바람직하다. 이 산란편광판은, 증착과 같은 복잡한 공정이나 고도한 액정배향 기술을 사용하지 않고도 용이하게 제작할 수 있다. 그 소재가 되는 재료도 비교적 용이하게 입수할 수 있기 때문에 저가이다. 또한, 산란편광판과 종래의 편광판을 조합하여 부착하여 일체화한 것도 산란편광판으로서 이용할 수 있다.

칼라표시로 할 때에는, 광흡수판(12)이 특정 파장만을 산란반사하고, 다른 파장을 흡수하도록 해 두면, 반사된 파장 중에서, 지면에 평행한 편광(101)은 다시 산란편광판(11)과 게스트호스트형 액정(7)을 투과하여 관찰자에게 도달하여, 이 반사된 파장에 대응하는 가시광의 칼라표시로 된다. 이 경우에는, 백색과 그것의 특정 파장의 칼라표시의 동작모드로 된다. 또한, 복수의 화소에 대응하여 서로 다른 파장의 빛을 산란반사하는 광흡수판을 사용함으로써, 백색과 칼라 및 그것들의 혼합색의 표시를 하는 것도 가능하다.

또한, 전파장을 흡수하는 광흡수판을 사용하여, 종래와 마찬가지로, 칼라필터를 관찰자와 산란편광판(11) 사이의 어느 위치에 삽입하여도 좋다. 이 경우에는, 흑색과 칼라 및 그것들의 혼합색 표시모드로 된다.

또한, 액정에 첨가하는 2색성 색소가 특정한 파장의 빛을 흡수하는 재료이면, 백색과 2색성 색소에 의해 흡수된 빛과 보색관계의 칼라표시가 가능하다. 이것으로, 상기한 특정파장을 반사하는 반사판, 칼라필터 등을 조합시킴으로써, 칼라표시가 가능해진다. 상기한 조합은, 이후 서술하는 각 실시예에도 적용하는 것이 가능하다.

상기한 것과 같이, 산란편광판(11)은, 편광판과 산란성 반사판의 2가지 기능을 갖기 때문에, 흑백표시에서는 반사판이 불필요하게 된다. 또한, 백색 표시의 빛이 산란편광판을 투과하는 일이 없기 때문에, 산란편광판에 의한 빛의 감쇠가 발생하지 않아, 종래보다도 밝은 표시가 가능하게 된다. 또한, 게스트호스트형 액정모드를 반사형 액정표시장치에 사용한 경우, 직시형에 비해, 광로 길이가 2배로 되기때문에, 2색성 색소의 함유율을 직시형에 비해 적게 하는 수 있어, 더욱 액정층의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 구동전압을 낮출 수 있다. 또한, 산란편광판(11)과 광흡수판(12)을 미리 접착시킨 시이트 형태의 구성으로 하면, 반사형 액정표시장치의 조립성이 개선된다.

실시예 2

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(2, 4)은 유리, 플라스틱 등으로 이루어지고, 액정(7)은 유전이방성이 음인 네마틱 액정(21)과 2색성 색소(22)의 혼합물인 게스트호스트형 액정이며, 또한, 배향층(9, 9')은 폴리이미드 등으로 이루어진다. 이 배향층(9, 9')에는, 액정이, 기판에 거의 수직하고, 또한 지면에 평행한 방향으로 약간의 기울기(프리틸트각(pre-tilt angle))를 갖고 배향하도록 배향처리가 이루어져 있다. 그 이외의, 도면 중의 동일한 번호는, 실시예 1, 즉 도 1a 및 도 1b와 동일하다.

도 2a에 나타낸, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 기판과 거의 수직하게 배향되어 있다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 지면에 수직한 편광(102) 및 지면에 평행한 편광(101)의 흡수는 발생하지 않고 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 더구나, 지면에 평행한 편광(101)은 산란편광판(11)에서 산란되어, 다시 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은, 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 산란편광판(11)에서 반사된 지면에 평행한편광(101)이 관찰자에게 도달하여, 백색 표시로 된다.

도 2b에 나타낸, 투명 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 유전이방성이 음인 게스트호스트형 액정(7)은, 전계에 의해 기판에 거의 수평으로 배향한다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 지면에 평행한 편광(101)은, 게스트호스트형 액정(7)에 의해 흡수된다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은, 게스트호스트형 액정(7)을 투과하고, 다시 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 빛의 반사는 관찰자에게 도달하지 않아, 흑색 표시로 된다.

상기한 것과 같이, 유전이방성이 음인 게스트호스트형 액정을 사용한 경우에도, 산란편광판(11)은 편광판과 산란성 반사판의 양쪽의 기능을 겸비하기 때문에, 흑백 표시에서는 편광판 및 반사판이 불필요하게 된다. 또한, 빛이 편광판을 투과하는 일이 없기 때문에, 편광판에 의한 빛의 감쇠가 발생하지 않아, 종래보다도 밝은 표시가 가능하게 된다.

본 실시예 2에 있어서, 액정의 프리틸트각은, 전압이 온 상태에서의 액정 분자가 기울어지는 방향, 즉 액정층이 흡수하는 편향방향을 재현성이 우수하게 한정하기 위해, 1°이상인 것이 바람직하다.

실시예 3

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전극은 지면의 수직방향으로 일정간격으로 배치된 스트라이프형 전극(13)으로 구성된다. 이 스트라이프형 전극 사이에는, 서로 다른 전위차를 부여할 수 있다. 유전이방성이 양인 네마틱 액정(21)과 2색성 색소(22)의 혼합물인 게스트호스트형 액정(7)은, 상기한 스트라이프형 전극(13)의 긴 변 방향(51)에 대하여, 도 3c에 나타낸 것과 같이, 약간의 각도를 갖도록, 초기 배향방향(52)의 배향층(9, 9')을 설치하고 있다.

또한, 편광 103은, 액정의 초기 배향방향에 평행한 편광성분이고, 편광 104는 액정의 초기배향에 수직한 편광성분이다. 기타, 도면 중의 동일한 번호는, 실시예 1과 동일하다. 산란편광판(11)은, 액정의 초기 배향방향에 평행한 편광(103)을 후방산란하고, 액정의 초기 배향방향에 수직한 편광(104)을 투과하도록 투과축 방향(53)을 배치하였다.

도 3a에 나타낸, 투명 전극(13) 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 배향층(9)에 실시된 초기배향 처리방향(52)으로 배향되어 있다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 액정의 초기 배향방향(52)에 평행한 편광(103)은, 게스트호스트형 액정(7)에 흡수된다. 한편, 액정의 초기 배향방향(52)에 수직한 편광(104)은, 게스트호스트형 액정(7)을 투과하고, 다시 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 빛은 관찰자에게 도달하지 않아, 흑색 표시로 된다.

도 3b에 나타낸, 전극(13) 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 전계에 응답하여 기판면 내부에서 회전한다. 이때, 기판에 가까운 액정 분자와 기판으로부터 떨어진 중앙 부분에 있는 액정 분자에서는, 초기배향으로부터의 회전(비틀림)이 다르다. 이 때문에, 특정한 방향의 편광에 대한 흡수가 적어져, 대부분의 빛은 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 액정의 초기 배향방향(52)에 평행한 편광(103)은, 산란편광판(11)에 의해 반사되어, 다시 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 한편, 액정의 초기배향에 수직한 편광(104)은 산란편광판의 투과축 방향(53)에 편광면이 평행하기 때문에, 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 산란편광판(11)에서 반사된 액정의 초기배향에 평행한 편광(103)이 관찰자에게 도달하여, 백색 표시로 된다.

상기한 것과 같이, 게스트호스트형 액정을 면내 응답형 액정으로서 사용한 경우에 있어서도, 산란편광판(11)은 편광판과 산란성 반사판의 양쪽의 기능을 겸비하여, 흑백 표시에서는 반사판이 불필요하게 된다. 또한, 백색 표시의 빛이 산란편광판을 투과하는 일이 없기 때문에, 빛의 감쇠가 일어나지 않아, 종래보다도 밝은 표시가 가능하게 된다.

본 발명의 스트라이프형 전극(13)에는, 광흡수성 재료를 사용하면 백색 표시일 때의 밝기의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 그렇지만, 그 이외의 것이라면, 차광성 재료 또는 투명성 재료의 어느 것을 스트라이프형 전극으로 사용하여도 좋다.

실시예 4

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전극(13)은 지면의 수직방향으로 일정 간격으로 배치된 스트라이프형 전극이다. 이들 스트라이프형 전극 사이에는 서로 다른 전위차를 부여할 수 있다. 도 4c에 나타낸 것과 같이, 유전이방성이 음인 네마틱액정(21)과 2색성 색소(22)의 혼합물인 게스트호스트형 액정(7)은, 상기 스트라이프형 전극(13)의 짧은 변 방향(50)에 대해 약간의 각도를 갖도록, 배향층(9, 9')을 설치하여, 배향처리하고 있다. 또한, 편광 103은 액정의 초기 배향방향(52)에 평행한 편광성분을, 또한, 편광 104는 액정의 초기배향에 수직한 편광성분을 나타낸다. 기타, 도 4 중의 동일한 번호는 실시예 1과 동일하다. 산란편광판(11)의 투과축 방향(53)은, 액정의 초기 배향방향(52)에 평행한 편광(103)을 후방산란하고, 액정의 초기 배향방향(52)에 수직한 편광(104)을 투과하도록 배치하였다.

상기한 것과 같은 구성에 의해, 실시예 3과 마찬가지로, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 동작에 의해 흑백 표시를 할 수 있어, 종래보다도 밝은 양호한 특성을 얻을 수 있었다.

실시예 5

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 액정(7)은, 고분자 매트릭스에 유전이방성이 양인 네마틱 액정과 2색성 색소가 분산되어 있는 액정을 사용하였다. 여기에서는, 고분자 매트릭스와 네마틱 액정의 분자단축(分子單軸) 방향의 굴절율은, 거의 일치하도록 설정되어 있다. 또한, 분산 유지된 액정은, 고분자 매트릭스의 계면을 따라 배향하여, 전체로서 랜덤한 배향을 하고 있다. 기타, 도면 중의 동일한 번호는, 실시예 1과 동일하다.

도 5a에 나타낸 것과 같이, 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 고분자 매트릭스 내에서 랜덤한 배향을 하고있다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 빛은, 액정과 고분자 매트릭스의 굴절율의 차이에 의해 산란된다. 이때, 대부분의 빛은, 진행방향으로 산란(전방 산란)되어, 편광방향에 상관없이, 게스트호스트형 액정(7)에 흡수된다. 따라서, 빛의 반사는 관찰자에게 도달하지 않아, 흑색 표시로 된다.

도 5b에 나타낸 것 같이, 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은, 전계에 응답하여 기판의 수직방향으로 배향한다. 이때, 액정과 고분자 매트릭스의 굴절율은 거의 동일하기 때문에, 입사한 빛은 산란되지 않고, 또한, 게스트호스트형 액정(7)에 흡수되는 일 없이 투과한다. 이때, 지면에 평행한 편광(101)은 산란편광판(11)에 의해 산란되어, 다시 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은, 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 산란편광판(11)에서 산란된 지면에 평행한 편광(101)이 관찰자에게 도달하여 백색 표시로 된다.

상기한 것과 같이, 고분자 분산형 게스트호스트형 액정을 수직전계 방식으로 사용한 경우에 있어서도, 산란편광판(11)은, 편광판과 산란성 반사판의 기능을 겸비하기 때문에, 흑백표시에서는 반사판이 불필요하다. 또한, 백색 표시의 빛이 산란편광판을 투과하지 않기 때문에, 산란편광판에 의한 빛의 감쇠가 일어나지 않아, 종래보다도 밝은 표시가 가능해진다.

실시예 6

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 액정은, 유전이방성이 음인 네마틱 액정과 2색성 색소의 혼합물인 게스트호스트형 액정(7)을, 고분자 매트릭스(14)에 분산시킨 액정을 사용하고, 또한, 지면의 수직방향으로 일정간격으로 배열된 스트라이프형 전극(13)에 의해 상기 액정에 전압을 인가하였다. 이들 전극 사이에는 서로 다른 전위차를 부여할 수 있다.

도 6a에 나타낸, 전극(13) 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은, 고분자 매트릭스(14) 내에서 랜덤한 배향을 하고 있다. 이때, 게스트호스트형 액정(7)에 입사하는 빛은, 편광방향에 상관없이, 게스트호스트형 액정(7)에 흡수된다. 따라서, 빛은 관찰자에게 도달하지 않아 흑색 표시로 된다.

도 6b에 나타낸, 전극(13) 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 게스트호스트형 액정(7)은 전계에 응답하여, 기판의 수직방향으로 배향한다. 이때, 입사하는 빛은, 편광방향에 상관없이, 전부 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 그후, 지면에 평행한 편광(101)은, 산란편광판(11)에 의해 반사되어, 다시 게스트호스트형 액정(7)을 투과한다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은, 산란편광판(11)을 투과하여, 광흡수판(12)에 의해 흡수된다. 따라서, 산란편광판(11)에 의해 산란된 지면에 평행한 편광(101)이 관찰자에게 도달하여, 백색 표시로 된다.

상기한 것과 같이, 고분자 분산형 게스트호스트형 액정을, 수평전계 방식으로 사용한 경우에 있어서도, 산란편광판(11)은 편광판과 산란성 반사판의 양쪽의 기능을 겸비하기 때문에, 흑백표시에서는 반사판 및 편광판이 불필요하게 된다. 또한, 백색 표시의 빛이 산란편광판을 투과하지 않기 때문에, 산란편광판에 의한 빛의 감쇠가 발생하지 않아, 종래보다도 밝은 표시가 가능하게 된다.

본 발명의 스트라이프형 전극(13)에 광흡수성 재료를 사용한 경우에는, 실시예 3 및 4와 마찬가지로, 백색 표시일 때의 밝기의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 그러나, 그것 이외이면, 차광성 재료 또는 투명성 재료의 어느 쪽을 사용하더라도 좋다.

실시예 7

도 7a 및 도 7b에 나타낸 반사형 액정표시장치는, 주위가 밝고, 반사형 액정표시장치에 외부의 빛이 입사하는 상태에서는, 백라이트(15)를 점등할 필요가 없고, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 것과 같이, 실시예 5와 동일하게 동작한다.

주위가 어둡고, 반사형 액정표시장치에 외부의 빛이 거의 입사하지 않는 경우에서는, 도 8a에 나타낸 것과 같이, 백라이트(15)를 점등한다. 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 백라이트로부터 나온 빛 중에서, 지면에 평행한 편광(101)은 산란편광판(11)에 의해 산란된다. 한편, 지면에 수직한 편광(102)은 산란편광판(11)을 투과하지만, 고분자 매트릭스(14) 중에 분산 유지된 게스트호스트형 액정(7)에 의해 흡수된다. 따라서, 백라이트로부터 나온 빛은 관찰자에게는 도달되지 않아, 흑색 표시로 된다.

도 8b에 나타낸, 전극(10, 10') 사이에 전압을 인가한 상태에서는, 산란편광판(11)을 투과한 빛은 게스트호스트형 액정을 투과하여, 관찰자에게 도달하는 것에 의해, 백색 표시로 된다. 백라이트를 점등하였을 때에 관찰자에게 도달한 빛은, 백라이트를 점등하지 않을 때에 산란편광판에서 산란반사되는 빛과는 편광방향이 직교하고 있다. 이 때문에, 주변광이 있는 상태에 있어서도, 백라이트를 점등하여 밝은 표시를 얻을 수 있기 때문에 효과적이다.

이때, 산란편광판에 의해 산란반사된 빛은 반사부재(16)에 의해 반사되어, 102와 동일한 편광성분을 포함하여 산란편광판(11)을 향하기 때문에, 산란편광판을 투과하는 광량이 많아져, 빛의 이용효율을 높이는 것이 가능해진다.

백라이트를 온하여 사용할 때, 상기한 것과 같이, 산란편광판을 투과하는 빛이 약간 산란되면서 투과하기 때문에, 시각인식성이 향상된다. 단, 도 8b에서는, 약간 산란하면서 투과하는 형태는 도시되어 있지 않다.

여기에서는, 유전이방성이 양인 네마틱 액정과, 상하로 배치된 기판 상에 형성된 전극에 의해 전계를 인가하는 경우에 대해 서술하였지만, 실시예 6에서 서술한, 유전이방성이 음이고 한쪽의 기판 상에 형성한 스트라이프형 전극 사이에 수평인 전계를 인가하는 경우에 있어서도 유효하다.

상기한 것과 같이, 고분자 매트릭스 중에 분산된 게스트호스트형 액정을 사용하여, 백라이드를 후방에 배치한 경우, 주위가 밝은 상태에서는, 백라이트를 점등하지 않고 반사형 액정표시장치로서 사용하여 밝은 표시를 얻을 수 있다. 따라서, 낮은 소비전력으로 밝은 표시를 확보할 수 있다. 더구나, 주위가 어두운 경우, 또는 밝은 경우라도 한층 더 밝은 표시를 바랄 때, 백라이트를 점등함으로써, 밝고 콘트라스트가 높은 표시를 실현할 수 있다.

실시예 8

상기한 본 발명의 실시예에서는, 기판(4) 위에 투명 전극(10')을 설치하는 경우에 관해 서술하였다. 그러나, 빛을 제어하는 게스트호스트형 액정(7)과 산란편광판(11)과의 사이에 있는 기판(4)의 두께에 의한 시차의 문제를 없애기 위해, 기판(4)은 매우 얇고, 또한 액정(7)과 산란편광판(11)의 거리는 작은 것이 바람직하다.

도 9a는, 산란편광판(11)을 산란반사층으로서 기판(4)의 위에, 즉 기판(4)과 액정층 사이에 설치한 예를 나타낸 도면이다. 이때, 이 도면에 나타낸 것과 같이, 투명 전극(10')은, 구동전압을 낮추기 위해, 산란반사층의 상부, 즉 액정부에 가까운 측에 설치하였다. 이 경우에, 반사형 액정표시장치로서 사용하는 한, 도 9b에 나타낸 것과 같이, 기판(4)은 투명할 필요는 없고, 광흡수판(12)으로서의 기능을 구비하고 있어도 좋다. 단, 백라이트를 구비하여, 직시형으로서도 사용하는 경우에는, 기판의 양쪽 모두 투명하지 아니면 안된다.

상기한 각 실시예를 통해, 액정의 구동방식은 세그먼트형, 단순 매트릭스형 및 MIM(Metal Insulator Meta1) 등의 2단자 소자, TFT(Thin Film Transistor) 등의 3단자 소자를 사용한 액티브매트릭스형 등이 적용될 수 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니며 어떠한 구동방식 또는 소자형이라도 좋다.

본 발명에 따르면, 게스트호스트형 액정과 편광판과 산란판의 기능을 갖는 산란편광판을 사용하는 것에 의해, 종래보다도 밝은 반사형 액정표시장치를 얻을수 있다. 또한, 고분자 분산형 게스트호스트형 액정을 사용한 경우, 후방에 백라이트를 배치함으로써, 주위가 어두운 경우에도 사용이 가능한 간단한 반사형 액정표시장치를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 전방으로부터 입사된 빛이 액정(7)의 후방에서 반사되어, 그 반사광이 후방으로부터 액정(7)을 투과함으로써, 전방으로부터 액정부의 표시가 관찰되는 반사형 액정표시장치에 있어서,

   상기 액정(7)의 후방에 배치되어, 빛의 하나의 방향의 편광성분은 투과하고, 상기 하나의 방향에 직각방향의 편광성분은, 빛의 진행방향과 역방향으로 산란반사하는 산란편광판(11)을 주요 광학요소로서 구비한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 액정은 네마틱 액정(21)과 2색성 색소(22)의 혼합물로 이루어진 액정 또는 이 혼합물을 포함하는 액정인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
3. 전방으로부터 입사된 빛이, 액정 패널의 후방에서 반사되어, 그 반사광이 후방으로부터 액정(7)을 투과함으로써, 전방으로부터 액정부의 표시가 관찰되는 반사형 액정표시장치에 있어서,

   네마틱 액정(21)과 2색성 색소(22)의 혼합물을 포함하는 액정(7)과,

   상기 액정(7)의 후방에 배치되어, 빛의 하나의 방향의 편광성분을 투과하지만, 상기 하나의 방향과 직각방향의 편광성분을 빛의 진행방향과 역방향으로 산란반사하는 산란편광판(11)과,

   상기 산란편광판(11)의 후방에 배치되어, 점등과 소등의 전환이 가능한 백라이트(15)를 구비한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.