KR100450693B1 - 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 액정 패널과 반사체 사이에 위상차판 및 편광판을 설치하지 않고, 시야각이 넓으면서 고휘도이며 고콘트라스트인 액정표시장치를 제공한다.
(해결수단) 액정층 (34) 을 사이에 두고 대향하는 한쌍의 투명기판 (11, 12) 을 구비하는 액정셀 (1) 과, 투명기판 (11) 의 외면측에 차례로 형성된 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 및 제 1 편광판 (17) 과, 투명기판 (12) 의 외면측에 부착된 반사체 (30) 와, 투명기판 (12) 의 외면측으로서 반사체 (30) 보다 외면측에 차례로 형성된 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 을 구비하여 이루어지고, 반사체 (30) 는 오목부 (35a) 가 형성된 기재 (35) 위에, 오목부 (35a) 에 대응하는 복수의 오목면 (36a) 을 갖는 금속반사막 (36) 이 형성되어 이루어짐과 동시에, 금속반사막 (36) 이 투명기판 (12) 측을 향하도록 액정셀 (1) 에 부착되고, 또한 금속반사막 (36) 의 막두께가 5∼50㎚의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 (101) 를 채용한다.
Description
본 발명은 액정 패널의 외면측에 반사체를 설치한 외장타입의 액정표시장치에 관한 것이다.
현재의 휴대전화나 휴대정보단말에는 거의 모든 제품에 액정표시장치가 탑재되어 있고, 최근에는 이들 휴대전자기기의 대부분에 반투과 반사형 액정표시장치가 탑재되어 있다.
반투과 반사형 액정표시장치는 액정표시장치를 구성하는 한쌍의 투명한 기판의 내측 또는 외측에, 외부로부터 입사한 빛을 반사시키기 위한 반사판을 구비함과 동시에 그 배면측에 백라이트를 구비하고, 태양광 또는 외부의 조명을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치로서의 반사모드와, 백라이트의 빛을 광원으로 이용하는 투과형 액정표시장치로서의 투과모드를 전환하면서 사용할 수 있는 것이다.
도 19는 종래의 반투과 반사형 액정표시장치의 부분단면구조의 일례를 나타낸 도면이다. 이 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 는 한쌍의 유리기판 (51,52) 의 각각의 대향면측에 투명전극층 (53, 54) 이 형성되고, 또한 이들 투명전극층 (53, 54) 의 각각의 위에 액정의 배향막 (55, 56) 이 형성되고, 이들 배향막 (55, 56) 사이에 액정층 (57) 이 배치된 구성의 액정 패널 (50a) 을 갖고 있다.
그리고, 일방의 유리기판 (51) 의 외측에는 제 1 위상차판 (66) 및 제 1 편광판 (68) 이 기판 (51) 측으로부터 차례로 적층되어 있다. 또한, 타방의 유리기판 (52) 의 외측에는 제 2 위상차판 (67) 및 제 2 편광판 (69) 이 차례로 설치되고, 또한 제 2 편광판 (69) 의 외측에는 투명접착층 (70a) 을 통해 반사판 (70) 이 부착되어 있다.
또한, 도 19에서 부호 65는 유리기판 (51,52) 사이에 액정층 (57) 을 밀봉하는 밀봉체이고, 부호 75는 반사판의 하측에 설치된 백라이트이다.
반사판 (70) 은 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 예컨대 수지필름 (71)의 표면에 요철면을 형성하고, 또한 이 요철면 위에 알루미늄 등으로 이루어지는 반투과 반사막 (72) 을 증착 등의 방법을 이용하여 형성함으로써 제조된 것이다. 이 반투과 반사막 (72) 은 막두께가 5∼50㎚의 범위로 되어 있고, 백라이트 (75) 로부터의 빛의 일부를 투과할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 이 반사판 (70) 은 반투과 반사막 (72) 측의 면이 제 2 편광판 (69) 측을 향하도록 부착되어 있다.
상기 구성의 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 는, 예컨대, 휴대전화의 표시부로 사용되고, 외광이 충분히 얻어지는 경우에는 백라이트 (75) 를 점등시키지 않는 반사모드로 동작하고, 외광이 얻어지지 않는 환경에서는 백라이트 (75) 를 점등시켜 투과모드로 동작시키도록 되어 있다.
반사모드에서는 제 1 편광판 (68) 에 입사한 빛이 이 편광판 (68) 에 의해 직선편광되고, 편광된 빛이 제 1 위상차판 (66), 액정층 (57) 및 제 2 위상차판 (67) 을 통과함으로써 타원편광된다. 그리고, 이 타원편광된 빛은 제 2 편광판 (69) 을 통과함으로써 직선편광된다. 이 직선편광은 반사판 (70) 에 의해 반사되고, 다시 제 2 편광판 (69), 제 2 위상차판 (67), 액정층 (57), 제 1 위상차판 (66) 을 통과하여 제 1 편광판 (68) 으로부터 출사되도록 되어 있다.
또한, 투과모드에서는 백라이트 (75) 에서 출사하여 반투과 반사막 (72) 을 투과한 빛이 제 2 편광판 (69) 에 의해 직선편광되고, 편광된 빛이 제 2 위상차판 (67), 액정층 (57) 및 제 1 위상차판 (66) 을 통과함으로써 타원편광된다. 그리고, 이 타원편광된 빛이 제 1 편광판 (68) 을 통과함으로써 직선편광되고, 제 1 편광판 (68) 에서 출사되도록 되어 있다.
그런데, 액정표시장치의 표시성능으로는 일반적으로 ① 해상도, ② 콘트라스트, ③ 화면의 휘도, ④ 시야각 범위가 넓다는 것과 같은 시인성, 등이 양호할 것이 요구된다.
그러나, 종래의 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 에서는, 반사판 (70) 과 액정 패널 (50a) 사이에 제 2 편광판 (69) 을 배치하고 있어, 반사모드에서 입사광이 제 2 편광판 (69) 을 2회 투과하기 때문에, 분광특성이 악화되어 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 의 화면 전체가 엷은 녹색으로 되어 화면의 콘트라스트비가 저하됨과 동시에 시인성이 저하된다는 문제가 있었다.
또한, 종래의 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 에서는, 요철면이 형성된 반사판 (70) 의 반사효율이 나쁘기 때문에 전체적으로 반사율이 낮고, 입사광을 보다 광범위한 반사각도로 반사시키는 반사판의 요구에 충분히 부응할 수 없었다. 따라서, 이러한 종류의 반사판 (70) 이 구비된 반사형 액정표시장치 (50) 는, 시야각이 약 25∼35도의 범위로 비교적 좁고, 또한 화면의 휘도가 충분하지 않은 문제가 있었다.
또한, 종래의 반투과 반사형 액정표시장치 (50) 에서는 위상차판 및 편광판이 각각 2장씩 구비되어 있기 때문에, 각종 광학특성의 파라미터의 수가 증가하여 각 파라미터의 최적화가 복잡해지고, 특히 투과모드에서 화면의 고휘도화와 고콘트라스트화의 달성이 어려운 상황이었다.
따라서, 제 2 위상차판 (67) 및 제 2 편광판 (69) 을 제거하고, 위상차판으로서는 제 1 위상차판 (68) 을 2개의 상이한 광학특성을 나타낸 2층의 적층판으로 하고, 편광판으로서는 제 1 위상차판 (66) 위에 배치된 제 1 편광판 (68) 을 1장만 사용함으로써, 선택전압 인가시에 있어서의 백표시를 밝게 하는 것이 검토되었다. 그러나, 이와 같은 반투과 반사형 액정표시장치에서는, 위상차판 및 편광판을 단지 1장만 줄였을 뿐이며, 또한 반사판 (70) 의 반사효율은 나쁜 상태 그대로이기 때문에, 명표시가 밝아질 뿐만아니라 암표시 (흑표시) 까지도 밝아져 콘트라스트비가 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 액정 패널과 이것의 외면측에 설치한 반사체 사이에 위상차판 및 편광판을 설치하지 않고, 시야각이 넓으면서 고휘도이며 고콘트라스트인 액정표시장치의 제공을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시형태인 액정표시장치가 구비된 휴대정보단말의 표시부를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 실시형태의 액정표시장치를 STN형 반투과 반사형 액정표시장치에 적용한 형태를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치의 주요부를 나타내는 도면으로서, 고휘도화에 바람직한 조건을 나타내는 분해사시도.
도 4는 본 발명의 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치의 제 1 편광판의 흡수축 α, 제 1 위상차판의 지상축 β, 제 2 위상차판의 지상축 γ, 상부배향막의 배향방향 a, 하부배향막의 배향방향 b, 제 2 위상차판의 지상축 δ및 제 2 편광판 흡수축 ε의 배치관계를 나타내는 도면으로서, 고휘도화에 바람직한 조건을 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치의 주요부를 나타내는 도면으로서, 고콘트라스트비화에 바람직한 조건을 나타내는 분해사시도.
도 6은 본 발명의 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치의 제 1 편광판의 흡수축 α, 제 1 위상차판의 지상축 β, 제 2 위상차판의 지상축 γ, 상부배향막의 배향방향 a, 하부배향막의 배향방향 b, 제 2 위상차판의 지상축 δ및 제 2 편광판흡수축 ε의 배치관계를 나타내는 도면으로서, 고콘트라스트비화에 바람직한 조건을 나타내는 평면도.
도 7은 도 2에 나타낸 반투과 반사형 액정표시장치에 구비된 반사체의 일례를 나타내는 사시도.
도 8은 도 2에 나타낸 반투과 반사형 액정표시장치에 구비된 반사체의 그 밖의 예를 나타내는 사시도.
도 9는 도 8에 나타낸 반사체의 기재 표면에 형성된 오목부를 나타낸 사시도.
도 10은 도 9에 나타내는 오목부의 제 1 종단면에 있어서의 단면도.
도 11은 도 9에 나타내는 오목부의 제 2 종단면에 있어서의 단면도.
도 12는 도 8에 나타내는 반사체의 반사특성을 설명하는 모식도.
도 13은 수광각과 반사율의 관계를 나타내는 그래프.
도 14는 도 8에 나타내는 반사체를 구비한 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치의 사용상태를 설명하는 모식도.
도 15는 빛을 15도로 입사시켰을 때 실시예 (샘플 No.4) 의 반사율을 나타내는 그래프.
도 16은 빛을 15도로 입사시켰을 때 실시예 (샘플 No.4) 의 콘트라스트를 나타내는 그래프.
도 17은 빛을 15도로 입사시켰을 때 비교예의 반사율을 나타내는 그래프.
도 18은 빛을 15도로 입사시켰을 때 비교예의 콘트라스트를 나타내는 그래프.
도 19는 종래의 반투과 반사형 액정표시장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도.
도 20은 도 19에 나타내는 반투과 반사형 액정표시장치에 구비된 반사판을 나타내는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 액정셀 11 : 상측유리기판 (타방의 투명기판)
12 : 하측유리기판 (일방의 투명기판)
13 : 제 3 위상차판
14 : 제 1 위상차판 (타방의 투명기판에 인접한 쪽의 위상차판)
15 : 제 2 위상차판 (편광판에 인접한 쪽의 위상차판)
16 : 제 2 편광판 17 : 제 1 편광판
23 : 코먼전극 (투명전극) 24 : 세그먼트전극 (투명전극)
26 : 상부배향막 (타방의 투명기판측의 배향막)
27 : 하부배향막 (일방의 투명기판측의 배향막)
30, 130 : 반사체 34 : 액정층
35, 135 : 기재 35a, 135a : 오목부
36 : 금속반사막 36a : 오목면
37 : 접착층
101 : 반투과 반사형 액정표시장치 (액정표시장치)
105 : 표시면 a : 배향방향
b : 배향방향 α: 제 1 편광판의 흡수축
β: 제 1 위상차판의 지상축 γ: 제 2 위상차판의 지상축
δ: 제 3 위상차판의 지상축 ε: 제 2 편광판의 흡수축
O : 교차점 X : 법선방향
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 채용하였다.
본 발명의 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 대향하는 한쌍의 투명기판 중 일방의 투명기판의 내면측에 투명전극 및 배향막이 이 일방의 투명기판측으로부터 차례로 형성되고, 또한 타방의 투명기판의 내면측에 투명전극 및 배향막이 이 타방의 투명기판측으로부터 차례로 형성되어 이루어지는 액정셀과, 상기 타방의 투명기판의 외면측에 차례로 형성된 제 1, 제 2 위상차판 및 제 1 편광판과, 상기 일방의 투명기판의 외면측에 접착층을 통해 부착된 반사체와, 상기 일방의 투명기판의 외면측으로서 상기 반사체보다 외면측에 차례로 형성된 제 3 위상차판 및 제 2 편광판을 구비하여 이루어지고, 상기 반사체는 표면에 복수의 오목부가 형성된 기재 위에, 상기 오목부에 대응하는 복수의 오목면을 갖는 금속반사막이 형성되어 이루어짐과 동시에, 상기 금속반사막이 상기 일방의 투명기판측을 향하도록 액정셀에 부착되고, 상기 금속반사막의 막두께가 5∼50㎚의 범위인 것을 특징으로 한다.
이러한 액정표시장치에 따르면, 막두께 5∼50㎚의 금속반사막을 갖는 반사체의 외측에 제 2 편광판이 형성되어 있으므로, 반사모드에서는 입사광이 금속반사막에 의해 반사되어 제 2 편광판을 투과하는 일이 없어, 분광특성이 악화되지 않고, 액정표시장치의 화면의 색을 백색에 가깝게 할 수 있고, 화면의 콘트라스트비가 향상되어 시인성을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 투과모드에서는 백라이트로부터 발해진 빛이 제 3 위상차판 및 제 2 편광판을 투과함과 동시에 금속반사막도 투과하고, 나아가 액정층, 제 1, 제 2 위상차판 및 제 1 편광판도 투과하므로, 명표시(백표시)가 밝아지는 한편 암표시 (흑표시) 가 어두워져서 콘트라스트비를 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 상기 반사체는 표면에 오목부가 형성된 기재 위에, 상기 오목부에 대응하는 오목면을 갖는 금속반사막이 형성되어 이루어지므로, 종래의 표면에 요철을 갖는 반사판보다 집광작용이 높아 반사율을 향상시킬 수 있다. 그럼으로써, 반사모드에 있어서의 명표시가 밝아지고, 휘도 및 콘트라스트비가 향상되어 우수한 표시특성이 얻어진다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 반사체를 액정셀의 외측에 설치하는 것으로, 액정셀에 반사체를 부착할 때에는 상온에서 접착할 수 있으므로, 액정셀과 반사체를 별개로 제작해 두고, 이 액정셀에 반사체를 나중에 부착하도록 함으로써, 반사체의 제작시에 액정셀에 열응력이 가해지지 않으며, 반사체의 제작시에 사용하는 약제 등이 액정셀에 가해지는 일도 없으므로 액정셀의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 액정층이 그 두께방향으로 240도∼250도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 600㎚∼800㎚이고, 상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에 상기 배향방향 a, b 사이의 방향에서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을법선방향 X라 하였을 때, 상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 100㎚∼200㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 60도∼100도이고, 상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 300㎚∼500㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도∼140도이고, 상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 132.5㎚∼142.5㎚이고, 또한 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도∼110도이고, 상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 20도∼70도 또는 110도∼160도이고, 상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 23도∼43도로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 가 더욱 밝아져 액정표시장치의 고휘도화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 액정층이 그 두께방향으로 240도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션(ΔndLC) 이 700㎚이고, 상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에 상기 배향방향 a, b 사이의 방향에서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때, 상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 170㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도이고, 상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 425㎚이고, 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 113도이고, 상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 137.5㎚이고, 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도이고, 상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 42도이고, 상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 33도로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 가 더욱 밝아져 액정표시장치의 고휘도화를 도모할 수 있게 된다. 특히, 상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 의 표시색을 보다 백색에 가깝게 할 수 있어 색순도 및 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 액정층이 그 두께방향으로 240도∼250도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 600㎚∼800㎚이고, 상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에 상기 배향방향 a, b 사이의 방향에서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때, 상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 100㎚∼200㎚이고, 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 60도∼100도이고, 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 300㎚∼500㎚이고, 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도∼140도이고, 상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 120㎚∼130㎚이고, 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 48도∼68도이고, 상기제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 20도∼70도 또는 110도∼160도이고, 상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 3도∼23도로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 가 더욱 밝아짐과 동시에 흑표시 (암표시) 가 더욱 어두워져 액정표시장치의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 액정층이 그 두께방향으로 240도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 700㎚이고, 상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에 상기 배향방향 a, b 사이의 방향에서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때, 상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 170㎚이고, 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도이고, 상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 425㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 113도이고, 상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 125㎚이고, 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 58도이고, 상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 42도이고, 상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 13도로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 가 더욱 밝아짐과 동시에 흑표시 (암표시) 가 더욱 어두워져 액정표시장치의 콘트라스트비를 보다 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 상기 액정표시장치에 따르면 백표시 (명표시) 의 표시색을 보다 백색에 가깝게 할 수 있어 색순도 및 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 제 1 위상차판은 하기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되고, 상기 제 2 위상차판은 하기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
NZ＝(nx－nz)/(nx－ny) …식 (1)
(식에서, nx는 위상차판의 X축방향의 굴절률, ny는 위상차판의 Y축방향의 굴절률, nz는 위상차판의 Z축방향의 굴절률을 나타낸다.)
이러한 액정표시장치에 의하면, 표시면의 상하좌우방향에 있어서의 콘트라스트가 양호한 범위가 넓어지고, 따라서 표시면의 상하좌우방향의 시야각이 넓어져 시야특성이 우수한 것이 얻어진다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 제 1 위상차판은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 0.5로 설정되고, 상기 제 2 위상차판은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 0.3으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 표시면의 상하좌우방향에 있어서의 콘트라스트가 양호한 범위가 더욱 넓고, 따라서 표시면의 상하좌우방향의 시야각이 더욱 넓어지고, 보다 우수한 시야특성이 얻어진다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 금속반사막의 상기 복수의 오목면이 연속하여 형성됨과 동시에 각 오목면이 구면의 일부로 이루어지는 것임을 특징으로 한다.
이러한 액정표시장치에 의하면 금속반사막의 오목면이 연속하고, 또한 각 오목면이 구면의 일부로 이루어지는 형상으로 함으로써, 종래의 것에 비해 현격하게 빛의 반사효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 금속반사막을 얇게 하여 액정표시장치의 투광성을 향상시키고, 투과형 액정표시장치로서도 밝은 표시를 얻을 수 있다. 그럼으로써, 반사형, 투과형 어느 동작시에나 밝은 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 복수의 오목부의 깊이가 0.1㎛∼3㎛의 범위에 있고, 상기 오목부 내면의 경사각 분포가 －30도∼＋30도의 범위에 있고, 인접하는 오목부의 피치가 5㎛∼50㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 상기 기재의 표면형상을 최적의 것으로 할 수 있으므로, 외부로부터 입사되는 빛을 보다 효율적으로 반사시켜 보다 밝은 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 복수의 오목부는 각각이 오목부의 최심점을 통과하는 다음과 같은 제 1 종단면과 제 2 종단면을 갖고, 상기 제 1 종단면은 그 내면의 형상이 오목부의 하나의 주변부에서 최심점에 이르는 제 1 곡선과, 이 제 1 곡선에 연속하여 오목부의 최심점에서 다른 주변부에 이르는 제 2 곡선으로 이루어지고, 제 1 곡선의 기재 표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값이 제 2 곡선의 기재 표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값보다 큰 한편, 상기 제 2 종단면은 제 1 종단면과 직교하고, 그 내면의 형상이 천형곡선과, 천형곡선의 양측에서 천형곡선보다 곡률반경이 작은 심형곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 어느 방향의 종단면을 제 1 종단면으로 할지에 관해서는 특별히 한정되지 않지만, 관찰자로부터 보아 상하, 또는 전후 방향의 종단면을 제 1 종단면으로 하는 것이 바람직하다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 오목부의 내면형상이 제 1 종단면에 있어서 최심점을 경계로 하는 제 1 곡선과 제 2 곡선으로 이루어지고, 제 1 곡선의 기재표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값이, 제 2 곡선의 기재 표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값보다 커지는 곡선으로 형성되어 있다. 즉, 제 1 곡선의 경사는 비교적 가파르게, 제 2 곡선의 경사는 비교적 완만하게 되어 있고, 제 2 곡선이 제 1 곡선보다 길게 되어 있다.
따라서, 제 2 곡선 주변의 면에서 반사되는 빛이 제 1 곡선 주변에서 반사되는 빛보다 많아진다. 즉, 제 2 곡선 주변의 면에 대한 정반사방향의 광속밀도가 높아지도록 반사된다. 따라서, 각 오목부의 각각의 제 1 곡선의 방향을 특정 방향(단일 또는 복수의 특정방향)으로 맞추면 반사체 전체적으로 특정 방향의 반사강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 이들 오목부의 내면형상은 제 1 종단면과 직교하는 제 2 종단면에서는, 천형곡선과 천형곡선의 양측에서 곡률반경이 작은 심형곡선을 갖도록 형성되어 있으므로, 거의 정반사 방향의 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한, 심형곡선은 천형곡선의 양측에 균등하게 있는 것이 바람직하다.
그 결과, 제 1 종단면에 있어서의 종합적인 반사특성은 정반사의 각도에서 반사율의 피크를 가짐과 동시에, 제 2 곡선주변의 면에 의해 반사되는 방향으로 향하는 반사율이 증가하게 된다. 즉, 정반사 방향의 반사광을 충분히 확보하면서 특정 방향으로 반사광을 적절하게 집중시킨 반사특성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 복수의 오목부는 각각의 제 1 종단면 및 제 2 종단면의 방향이 동일하고, 각각의 제 1 곡선이 단일 방향으로 배향하도록 형성되고, 또한 이 반사체가 각각의 오목부에 있어서의 제 1 곡선이 관찰자로부터 보아 제 2 곡선보다 상방에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
즉, 각각의 오목부의 제 1 곡선이 단일 방향으로 배향되고, 또한 각각의 오목부의 제 2 곡선도 단일 방향으로 배향되어 있는 것이다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 반사체 전체적으로 제 2 곡선 주변의 면에서 반사되는 방향의 반사율이 증가하게 된다. 즉, 특정 방향으로 향하는 반사광을 적절하게 집중시킨 반사특성으로 할 수 있다.
또한, 모든 오목부의 제 1 곡선이 관찰자로부터 보아 제 2 곡선보다 상방에 위치하도록 형성되어 있으면, 통상 주로 상방으로부터 입사되는 외광 등을 관찰자의 발밑방향보다 기재 표면에 대한 법선방향으로 시프트시킬 수 있다.
또한, 관찰자로부터 보아 주로 상방으로부터 입사되는 외광 등이 제 2 곡선주변의 면에 효율적으로 입사되므로 반사광량이 전체적으로 증가한다.
또한, 제 2 종단면에 있어서의 천형곡선으로부터의 반사에 의해 정반사방향의 광량도 충분히 확보할 수 있다.
따라서, 관찰자의 시선 방향으로 반사되는 광량이 증가하여 실용적인 시점에서 밝은 화면의 반사형 액정표시장치가 실현된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 제 1 곡선과 제 2 곡선은 서로 접하는 위치에 있어서의 기재 표면에 대한 경사각이 제로가 되는 것을 특징으로 한다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 오목부 내면 전체를 완만하게 형성할 수 있으므로, 정반사 방향의 반사량이 감소되는 것을 피할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 복수의 오목부의 깊이는 0.1㎛∼3㎛의 범위내에서 불규칙하게 형성된 것을 특징으로 한다.
오목부의 깊이가 0.1㎛ 미만이면 빛의 산란효과가 불충분하다. 3㎛를 초과하면 이 깊이를 실현하기 위한 기재의 두께가 너무 두꺼워지고, 제조상에서도 제품면에서도 바람직하지 못하다. 복수의 오목부의 깊이가 불규칙하게 형성되어 있으면, 오목부의 깊이가 규칙적으로 형성되어 있는 경우에 발생하기 쉬운 빛의 간섭에 기인하는 무아레 무늬의 발생이 방지되고, 또한 특정 시각에 있어서의 반사광량의 피크적인 집중이 완화되어 시계내의 반사광량 변화가 완만해진다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 복수의 오목부가 서로 불규칙하게 인접하여 배치된 것을 특징으로 한다.
오목부의 간격이 떨어져 있으면 오목부와 오목부 사이는 평면이 되므로 평면반사가 증가하고, 한정된 화소영역내에서 충분한 난반사효과를 얻을 수 없게 되므로, 오목부는 서로 인접되게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 오목부가 규칙적으로 배열되어 있으면 무아레 무늬가 발생하므로, 오목부는 불규칙하게 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 기재한 액정표시장치로서, 상기 금속반사막 표면에 대한 정반사의 각도로 반사율의 피크를 가짐과 동시에 정반사의 각도보다 작은 반사각도범위의 반사율의 적분값과, 정반사의 각도보다 큰 반사각도범위의 반사율의 적분값이 다르고, 또한 이 반사체의 상기 반사율의 적분값이 커지는반사각도범위가 관찰자로부터 보아 금속반사막 표면에 대한 정반사의 각도보다 상방이 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 액정표시장치에 따르면 관찰자의 통상의 시야각이 정반사 방향과 어긋나 있는 경우에, 정반사 방향의 반사광을 확보하면서 당해 통상의 시야각 방향으로 중점적으로 빛을 반사할 수 있는 반사체로 할 수 있다.
또한, 통상 주로 상방으로부터 입사되는 외광 등을 관찰자의 발밑방향보다 기재 표면에 대한 법선방향으로 시프트시킬 수 있다.
따라서, 예컨대, 휴대전화나 노트북 컴퓨터의 표시장치로 사용하였을 경우에, 관찰자의 시선 방향으로 반사되는 광량이 증가하여 실용적인 시점에서 밝은 화면의 반사형 액정표시장치가 실현된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치에서는 상기 액정셀을 구성하는 일방의 투명기판과 이것의 내면측에 형성된 투명전극 사이에 컬러필터가 설치될 수도 있다.
[발명의 실시형태]
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치를 STN형 반투과 반사형 액정표시장치에 적용한 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치가 구비된 휴대정보단말의 표시부의 실시형태를 나타내는 정면도이다.
본 실시형태의 휴대정보단말의 표시부는, 테두리체 (100) 와, 이 테두리체 (100) 내에 수용되는 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 가 적어도 구비되어 이루어지는 것이다. 이 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치(101) 는 가로설치형이다.
본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 액정셀 (1) 과 이 액정셀 (1) 의 상측 유리기판 (11; 타방의 투명기판) 의 외면측에 제 1 위상차판 (14; 타방의 투명기판에 인접한 쪽의 위상차판) 과 제 2 위상차판 (15; 편광판에 인접한 쪽의 위상차판) 과 제 1 편광판 (17) 이 상측 유리기판 (11) 측으로부터 차례로 설치되고, 액정셀 (1) 의 하측 유리기판 (12; 일방의 투명기판) 의 외면측에 반사체 (30) 가 설치되고, 나아가 반사체 (30) 의 외면측에 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 이 설치됨으로써 개략적으로 구성되어 있다. 또한, 제 2 편광판 (16) 의 하측에는 백라이트 (106) 가 부착되어 있다.
액정셀 (1) 은, 액정층 (34) 을 사이에 두고 대향하는 상측과 하측의 유리기판 (11, 12) 중 하측 유리기판 (12) 의 내면측에 코먼전지 (23; 투명전극) 하부배향막 (27; 일방의 투명기판측의 배향막) 이 하측 유리기판 (12) 측으로부터 차례로 형성되고, 상측 유리기판 (11) 의 내면측에 세그먼트전극 (24; 투명전극), 톱코트 (28), 상부배향막 (26; 타방의 투명기판측의 배향막) 이 상측 유리기판 (11) 측으로부터 차례로 형성된 개략구성이다.
상기 구성의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 는, 외광이 충분히 얻어지는 경우에는 백라이트 (106) 를 점등시키지 않는 반사모드로 동작하고, 외광이 얻어지지 않는 환경에서는 백라이트 (106) 를 점등시켜 투과모드로 동작하도록 되어 있다.
반사모드에서는 제 1 편광판 (17) 에 입사한 빛이 이 편광판 (17) 에 의해직선편광되고, 편광된 빛이 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15), 액정층 (34) 을 통과함으로써 타원편광된다. 그리고, 타원편광된 빛은 반사판 (30) 에서 반사되어 다시 액정층 (34), 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 을 통과하고, 제 1 편광판 (17) 에 의해 다시 직선편광되어 출사되도록 되어 있다.
또한, 투과모드에서는 백라이트 (106) 로부터 발해진 빛이 제 2 편광판 (16)에 의해 직선편광되고, 편광된 빛이 제 3 위상차판 (13), 액정층 (34) 및 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 을 통과함으로써 타원편광된다. 그리고, 이 타원편광된 빛이 제 1 편광판 (17) 을 통과함으로써 직선편광되고, 제 1 편광판 (17) 에서 출사되도록 되어 있다. 또, 제 3 위상차판 (13) 과 액정층 (34) 사이에 개재하는 반사체 (30) 는 후술하는 바와 같이 두께 5∼50㎚의 금속반사막 (36) 을 구비하여 백라이트 (106) 로부터 방출된 빛의 일부를 투과시킬 수 있게 되어 있다.
따라서, 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 에서는 투과모드인 경우에만 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 을 빛이 투과하도록 구성되어 있다.
상하의 배향막 (26, 27) 은 통상 사용되고 있는 투명한 배향막이 사용되고, 예컨대, 폴리이미드 등의 고분자막이 러빙처리된 것이다.
상부배향막 (26) 의 배향방향 (러빙방향) a는 이 실시형태에서는 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 빛의 입사측에서 보아 반시계방향을 ＋, 시계방향을 －로 하였을 경우, －35도∼－25도 정도의 범위, 바람직하게는 －30도 (＋330도) 로 설정되어 있다.
또한, 하부배향막 (27) 의 배향방향 (러빙방향) b는 이 실시형태에서는 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 빛의 입사측에서 보아 반시계방향을 ＋, 시계방향을 －로 하였을 때, 25도∼35도 정도의 범위, 바람직하게는 30도로 설정되어 있다.
여기서, 상부배향막 (26) 의 배향방향 a와 하부배향막 (27) 의 배향방향 b를 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같이 빛의 입사측에서 보았을 때에 배향방향 a, b 사이의 방향이면서 또한 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X로 한다.
그리고, 도 3 및 도 5에서 부호 Z은 액정셀 (1), 제 1, 제 2, 제 3 위상차판 (14, 15, 13) 및 제 1, 제 2 편광판 (17, 16) 의 빛의 입사측의 면과 각각 직교하는 방향이다.
액정층 (34) 은 그 두께방향으로 240도∼250도 비틀어진 나선구조를 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 240도 비틀어진 나선구조를 갖는 것 (액정층 (34) 을 구성하는 액정분자의 트위스트각이 240∼250도) 이고, 상측과 하측 유리기판 (11, 12) 의 내측에 형성된 상하의 배향막 (26, 27) 과, 이들 배향막 (26, 27) 을 소정의 간격을 두고 접합하는 실링재 (도시하지 않음) 에 둘러싸인 영역 내에 봉입되고 상온에서 네마틱 상태가 되는 액정분자로 이루어지고, 이 액정분자는 슈퍼 트위스티드 네마틱 (STN) 타입의 것이 사용되고 있다.
이 액정층 (34) 을 이루는 액정으로는, 이 액정의 복굴절률 (ΔnLC) 의 파장분산특성이 제 1 위상차판 (14) 의 복굴절률 (ΔnRF1) 의 파장분산 특성 및 제 2 위상차판 (15) 의 복굴절률 (ΔnRF2) 의 파장분산 특성 및 제 3 위상차판 (13) 의 복굴절률 (ΔnRF3) 의 파장분산 특성보다 작은 것을 사용하는 것이 콘트라스트가 보다 높은 것이 얻어지고, 우수한 표시특성이 얻어지는 점에서 바람직하다. 액정층 (34) 을 이루는 액정의 ΔnLC의 파장분산 특성은 액정재료 자체를 변경함으로써 변경할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2, 제 3 위상차판 (14, 15, 13) 의 ΔnRF1, ΔnRF2, ΔnRF3의 파장분산 특성은 각 위상차판의 재료를 변경함으로써 변경할 수 있다.
톱코트 (28) 는 절연성의 확보를 위해 형성된 것이며, 실리카나 ZrO2등의 무기재료로 이루어지는 것이다.
상측 유리기판(11)은 액정표시장치의 종류에 따라 다르지만, 이 실시형태에서는 소다라임 유리 등으로 이루어지는 것이다. 이 상측 유리기판 (11) 의 두께는 액정표시장치의 종류에 따라 다르지만 0.3∼1.1㎜가 바람직하다.
하측 유리기판 (12; 일방의 투명기판) 으로는 액정표시장치의 종류에 따라 다르지만, 이 실시형태에서는 나트륨 등의 알칼리금속의 산화물을 함유한 소다라임 유리 등이 사용되고 있다. 이 하측 유리기판 (12) 의 두께는 0.3㎜∼1.1㎜가 바람직하다.
반사체 (30) 는, 도 2 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 표면에 복수의 오목부 (35a) 가 형성된 기재 (35) 위에, 각 오목부 (35a) 에 대응하는 복수의 오목면 (36a) 을 갖는 금속반사막 (36) 이 형성되어 구성되어 있다. 반사체 (30) 는,금속반사막 (36) 이 하측 유리기판 (12) 측을 향하도록, 액정셀 (1) 의 하측 기판 (12) 에 불소함유의 에폭시계 재료로 이루어지는 투명접착층 (37) 에 의해 접착되어 있다.
기재 (35) 는, 그 위에 형성되어 있는 금속반사막 (36) 에 요철형상을 부여하여 반사광을 효율적으로 산란시키기 위해 설치된다. 금속반사막 (36) 에 요철형상을 부여함으로써, 액정표시장치 (101) 에 입사하는 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있어 반사모드에 있어서의 밝은 표시를 실현할 수 있다.
도 7은, 기재 (35) 와 그 위에 형성된 금속반사막 (36) 을 포함하는 부분을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 금속반사막 (36) 의 표면에는 그 내면이 구면의 일부를 이루는 다수의 오목면 (36a) 이 좌우로 겹치도록 연속적으로 형성되어 있다. 오목면 (36a) 의 형상은 기재의 오목부 (35a) 의 형상에 대응한 것으로 되어 있다.
오목부 (35a) 의 깊이를 0.1㎛∼3㎛의 범위에서 랜덤하게 형성하고, 인접하는 오목부 (35a) 의 피치를 5㎛∼50㎛의 범위에서 랜덤하게 배치하고, 오목부 (35a) 내면의 경사각을 －30도∼＋30도의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
특히, 오목부 (35a) 내면의 경사각 분포를 －30도∼＋30도의 범위로 설정하는 점, 인접하는 오목부 (35a) 의 피치를 평면 모든 방향에 대해 랜덤하게 배치하는 점이 중요하다. 왜냐하면, 만일 인접하는 오목부 (35a) 의 피치에 규칙성이 있으면, 빛의 간섭색이 발생하여 반사광이 착색된다는 문제가 있기 때문이다. 또한, 오목부 (35a) 내면의 경사각 분포가 －30도∼＋30도의 범위를 초과하면, 반사광의 확산각이 너무 넓어져서 반사강도가 저하되어 밝은 표시을 얻을 수 없기 때문이다 (반사광의 확산각이 공기중에서 36도 이상으로 되고, 액정표시장치 내부의 반사강도 피크가 저하되어 전반사 로스가 커지기 때문이다).
또한, 오목부 (35a) 의 깊이가 3㎛를 초과하면, 후공정에서 오목부 (35a) 를 평탄화하는 경우에 볼록부의 정상이 접착층 (37) 으로 완전히 메워지지 않아 원하는 평탄성을 얻을 수 없게 되어 표시 불균일의 원인이 된다.
인접하는 오목부 (35a) 의 피치가 5㎛ 미만인 경우, 기재를 형성하기 위해 사용하는 전사형의 제작상의 제약이 있고, 가공시간이 매우 길어지고, 원하는 반사특성을 얻을 수 있을 만한 형상으로 형성할 수 없고, 간섭광이 발생하는 등의 문제가 생긴다. 또한, 실용상, 전사형의 제작에 사용할 수 있는 30㎛∼100㎛ 직경의 다이아몬드 압자를 사용하는 경우, 인접하는 오목부 (35a) 의 피치를 5㎛∼50㎛로 하는 것이 바람직하다.
기재 (35) 의 형성방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
먼저, 제 3 위상차판 (13) 위에, 아크릴계 레지스트 등의 감광성 수지액을 도포하여 감광성 수지층을 형성하고, 이 감광성 수지층에 요철형상을 갖는 요철면을 구비한 전사형을 압착하여 전사틀의 요철면 형상을 감광성 수지층에 전사한다.
또한, 전사형은 황동, 스테인리스, 공구강 등으로 이루어지는 표면이 평탄한 평판상의 모형기재의 표면에 다이아몬드 압자를 압압하여 소정의 표면형상을 형성하여 전사형용 모형을 제작하고, 이 전사형용 모형을 사용하여 실리콘 수지 등의재료에 의해 틀을 떠서 제작할 수 있다. 이 전사형의 표면 형상은, 도 7에 나타낸 다수의 오목부 (35a) 와 반대의 요철형상이다.
다음에, 제 3 위상차판 (13) 의 감광성 수지층이 형성된 측의 이면측으로부터, 자외선 (g, h, i선) 등의 광선을 조사하여 감광성 수지층을 경화시키고, 감광성 수지층을 핫플레이트 등의 가열수단에 의해 가열하여 소성한다. 이와 같이 하여, 표면에 복수의 오목부 (35a) 를 갖는 감광성 수지층으로 이루어지는 기재 (35) 가 형성된다.
금속반사막 (36) 은 액정층 (30) 에 입사하는 빛을 반사ㆍ산란시켜 밝은 표시를 얻을 수 있도록 하기 위해 형성되어 있는 것으로, 기재 (35) 위에 형성되어 있는 것이다. 이 금속반사막 (36) 에는 Al, Ag 등의 반사율이 높은 금속재료를 사용하는 것이 바람직하고, 이들 금속재료를 스퍼터링, 진공증착 등의 막형성법으로 형성할 수 있다.
금속반사막 (36) 의 막두께는 5∼50㎚의 범위인 것이 바람직하다. 그 이유는 5㎚보다 막두께가 얇은 경우에는 금속반사막 (36) 에 의한 빛의 반사율이 너무 적기 때문에 반사모드시의 표시가 어두워지기 때문이고, 50㎚ 보다 두꺼운 경우에는 금속반사막 (36) 의 투광성이 저하되어 투과모드시의 표시가 어두워지기 때문이다 (본 명세서에 ∼로 표시되는 범위는 모두 이상, 이하를 나타낸다. 따라서, 상기 5∼50㎚라는 것은 5㎚ 이상 50㎚ 이하를 나타낸다.).
또한, 금속반사막 (36) 의 막두께는 8∼20㎚의 범위인 것이 보다 바람직하다. 금속반사막 (36) 의 막두께를 이와 같은 범위로 하면 투과모드시의 표시를밝게 할 수 있으므로, 투과모드시와 반사모드시의 표시의 밝기의 차이를 작게 할 수 있다. 따라서, 2개의 동작모드를 전환하면서 사용할 때의 표시의 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 금속반사막 (36) 의 막두께는 8∼10㎚의 범위 (즉, 9㎚±1㎚) 인 것이 가장 바람직하다. 이와 같은 범위의 막두께로 설정함으로써, 반사모드시의 밝기를 유지하면서 투과모드시에는 현격히 우수한 밝기를 실현할 수 있다.
상술한 바와 같은 액정셀 (1) 의 복굴절률 (ΔnLC) 과 액정셀 (1) 의 두께 (d) 의 곱인 리타데이션 (ΔndLC) 의 값은 600㎚∼800㎚의 범위 (측정파장 589㎚) 로 설정되어 있다. ΔndLC가 상술한 범위를 벗어나면 백표시가 어두워지고 콘트라스트가 저하된다.
또한, ΔndLC는 바람직하게는 690㎚∼705㎚의 범위, 더욱 바람직하게는 700㎚로 설정되어 있는 것이 콘트라스트가 높고, 양호한 흑백표시가 얻어지는 점에서 비교적 바람직하다.
본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 에서는, 상술한 바와 같이 투과모드인 경우에만, 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 을 빛이 투과하도록 구성되어 있다. 따라서, 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 및 제 1 편광판(17)은, 투과모드 및 반사모드의 양방에서 액정표시장치의 동작에 관여하지만, 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 은 투과모드만 관여하도록 되어 있다.
제 1, 제 2, 제 3 위상차판 (14, 15, 13) 은 1 또는 2축 연신한 폴리비닐알코올이나 폴리카보네이트의 필름으로 이루어지고, 연신방향이 지상축이 된다.
제 1 위상차판 (14) 의 ΔndRF1은 100㎚∼200㎚의 범위 (측정파장 589㎚) 로 설정되어 있다. ΔndRF1이 상술한 범위를 벗어나면 투과모드 또는 반사모드에 있어서, 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지지 않는다. ΔndRF1은 170㎚로 설정되어 있는 것이 특히 바람직하다.
또한, 제 1 위상차판 (14) 의 지상축 β는, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 60도∼100도로 설정되어 있다. 지상축 β가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면 투과모드 및 반사모드에 있어서, 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지지 않는다. 지상축 β는 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도로 설정되어 있는 것이 투과모드 및 반사모드에 있어서 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지는 점에서 바람직하다.
제 2 위상차판 (15) 의 ΔndRF2는 300㎚∼500㎚의 범위 (측정파장 589㎚) 로 설정되어 있다. ΔndRF2가 상술한 범위를 벗어나면 투과모드 및 반사모드에 있어서 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지지 않는다. ΔndRF2는 425㎚로 설정되어 있는 것이 특히 바람직하다. 또한, 제 2 위상차판 (15) 의 지상축 γ는, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도∼140도로 설정되어 있다. 지상축 γ가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면, 투과모드 및 반사모드에 있어서 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지지 않는다. 지상축 γ는 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 113도로 설정되어 있는 것이 투과모드 및 반사모드에 있어서 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지는 점에서 바람직하다.
다음으로, 제 3 위상차판 (13) 및 제 2 편광판 (16) 에 대해서는, 투과모드시에 백표시가 밝고 휘도가 우수한 액정표시장치를 구성하는 경우와, 투과모드시에 흑백표시가 양호하며 고콘트라스트비를 나타내는 액정표시장치를 구성하는 경우로, 제 3 위상차판 (13) 의 ΔndRF3및 지상축 δ의 최적의 범위, 및 제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε의 최적의 범위가 다르므로, 각각의 경우로 나누어 설명한다.
먼저, 백표시가 밝고 휘도가 우수한 액정표시장치를 구성하는 경우에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 3 위상차판 (13) 의 ΔndRF3을 132.5㎚∼142.5㎚의 범위 (측정파장 589㎚) 로 설정하는 것이 바람직하다. ΔndRF3가 상술한 범위를 벗어나면 투과모드에 있어서 고휘도로 밝은 백표시가 얻어지지 않는다. 특히 ΔndRF3은 137.5㎚로 설정되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 제 3 위상차판 (13) 의 지상축 δ는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도∼100도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 지상축 δ가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면 투과모드에 있어서 고휘도로 밝은 백표시가 얻어지지 않는다. 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도로 설정되어 있는 것이 보다 양호한 백표시가 얻어지는 점에서 바람직하다.
또한, 제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 23도∼43도로 설정되는 것이 바람직하다.
제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε가 상술한 범위를 벗어나면, 투과모드에 있어서 고휘도로 양호한 백표시가 얻어지지 않는다. 이 흡수축 ε는 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 33도로 설정되어 있는 것이 고휘도로 양호한 백표시가 얻어지는 점에서 바람직하다.
다음으로, 고콘트라스트비를 나타내는 액정표시장치를 구성하는 경우에는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 3 위상차판 (13) 의 ΔndRF3을 120㎚∼130㎚의 범위 (측정파장 589㎚) 로 설정하는 것이 바람직하다. ΔndRF3이 상술한 범위를 벗어나면 투과모드에 있어서 고콘트라스트비로 양호한 흑백표시가 얻어지지 않는다. 특히, ΔndRF3은 125㎚로 설정되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 제 3 위상차판(13)의 지상축 δ는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 48도∼68도로설정되어 있는 것이 바람직하다. 지상축 δ가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면, 투과모드에 있어서 고콘트라스트비로 양호한 흑백표시가 얻어지지 않는다. 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도(φRF3)가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 58도로 설정되어 있는 것이, 고콘트라스트비로 보다 양호한 흑백표시가 얻어지는 점에서 바람직하다.
또한, 제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 3도∼23도로 설정되는 것이 바람직하다.
제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면 투과모드에 있어서 고콘트라스트비로 양호한 흑백표시가 얻어지지 않는다. 이 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도(φpol2)가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 13도로 설정되어 있는 것이 고콘트라스트비로 보다 양호한 흑백표시가 얻어지는 점에서 바람직하다.
또한, 제 1 위상차판 (14) 은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되고, 제 2 위상차판 (15) 은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되어 있는 것이, 도 1에 나타내는 표시면 (105) 의 상하좌우 방향에 있어서의 콘트라스트가 양호한 범위가 넓어지고, 따라서 표시면 (105) 의 상하좌우 방향의 시야각이 넓고, 시각특성이 우수한 것이 얻어지는 점에서 바람직하다.
또한, 제 1 위상차판 (14) 은 상기 식 (1)로 표현되는 Nx계수가 0.5로 설정되고, 제 2 위상차판 (15) 은 상기 식 (1)로 표현되는 Nx계수가 0.3으로 설정되어 있는 것이, 표시면의 상하좌우 방향에 있어서의 콘트라스트가 양호한 범위가 더욱 넓어지고, 따라서 표시면의 상하좌우 방향의 시야각이 더욱 넓어 보다 우수한 시각특성이 얻어지는 점에서 더욱 바람직하다.
또한 제 1 편광판 (17) 의 흡수축 α는, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 20도∼70도 또는 110도∼160도로 설정되어 있는 것이 바람직다.
제 1 편광판 (17) 의 흡수축 α가 상술한 범위로 설정되어 있지 않으면, 투과모드 및 반사모드에 있어서 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지지 않는다. 이 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 42도로 설정되어 있는 것이 고콘트라스트비 또는 고휘도가 얻어지는 점에서 바람직하다.
본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 에서는, 막두께 5∼50㎚의 금속반사막 (36) 의 외측에 제 2 편광판 (16) 이 설치되어 있으므로, 반사모드에서는 입사광이 금속반사막 (36) 에 의해 반사되어 제 2 편광판 (16) 을 투과하는 일이 없어, 분광특성이 악화되지 않고, 화면의 색을 백색에 가깝게 할 수 있고, 화면의 콘트라스트비가 향상되어 시인성을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 투과모드에서는 백라이트 (106) 로부터 발해진 빛이 제 3 위상차판 및 제 2 편광판을 투과함과 동시에 금속반사막 (36) 을 투과하고, 나아가 액정층 (34), 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 및 제 1 편광판을 투과하므로, 명표시 (백표시) 가 밝아지는 한편 암표시 (흑표시) 가 어두워져서 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
특히, 반사체 (30) 는, 표면에 오목부 (35a) 가 형성된 기재(35) 위에, 오목부 (35a) 에 대응하는 오목면 (36a) 을 갖는 금속반사막 (36) 이 형성되어 이루어지므로, 종래의 표면에 요철을 갖는 반사판보다 집광작용이 높아 반사율을 향상시킬 수 있다. 그럼으로써, 반사모드에 있어서의 명표시가 밝아지고, 휘도 및 콘트라스트비가 향상되어 우수한 표시특성이 얻어진다.
또한, 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 는, 반사체 (30) 를 액정셀 (1) 의 외측에 설치한 것으로, 또한 액정셀 (1) 에 반사체 (30) 를 부착할 때에는 상온에서 접착할 수 있으므로, 액정셀 (1) 과 반사체 (30) 를 별개로 제작해 두고, 이 액정셀 (1) 에 반사체 (30) 를 나중에 부착하도록 함으로써, 반사체 (30) 의 제작시에 액정셀 (1) 에 열응력이 가해지지 않으며, 또한 반사체 (30) 의 제작시에 사용하는 약제 등이 액정셀 (1) 에 가해지는 일도 없으므로 액정셀 (1) 의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 에서는, 액정층 (34) 이 그 두께방향으로 비틀어지는 각도, 액정층 (34) 의 액정의 ΔndLC, 제 1 위상차판 (14) 의 지상축 β의 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1), 제 1 위상차판(14) 의 ΔndRF, 제 2 위상차판 (15) 의 지상축 γ의 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2), 제 2 위상차판 (15) 의 ΔndRF2, 제 3 위상차판 (13) 의 지상축 δ의 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3), 제 3 위상차판 (13) 의 ΔndRF3, 제 1 편광판 (17) 의 흡수축 α의 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 및 제 2 편광판 (16) 의 흡수축 ε의 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 를 바람직한 범위로 설정함으로써, 백표시 (명표시) 가 더욱 밝아지고, 콘트라스트가 더욱 높은 것이 얻어진다.
또한, 제 1, 제 2 위상차판 (14, 15) 의 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수를 상기 바람직한 범위로 설정함으로써, 표시면의 상하좌우 방향에 있어서의 콘트라스트가 양호한 범위가 넓어지고, 따라서 표시면의 상하좌우 방향의 시야각이 넓어져 보다 시각특성이 우수한 것이 얻어진다.
또한, 본 실시형태의 액정표시장치에서는, 표시면 (105) 이 가로길이인 경우에 대해 설명하였으나, 세로길이여도 된다.
또한, 상부배향막 (26) 과 세그먼트전극 (24) 사이에 톱코트 (28) 가 개재된 경우에 대해 설명하였으나, 톱코트 (28) 는 반드시 형성할 필요는 없으며, 액정표시장치의 종류나 요구되는 특성에 따라 적절히 형성된다.
또한, 본 실시형태의 액정표시장치에서는 흑백표시 타입의 액정표시장치에 대해 설명하였으나, 코먼전극 (23) 과 하측 유리기판 (12) 사이에 컬러필터를 설치하여 반투과 반사형 컬러 액정표시장치로 할 수도 있고, 그 경우 코먼전극 (23) 과 컬러필터 사이에, 컬러필터에 의한 요철을 평탄화하기 위한 제 1 오버코트가 개재될 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 에서는 반사체 (30)로서 오목면 (36a) 의 형상이 구면의 일부를 이루는 대칭형상인 금속반사막 (36) 이 구비된 것을 사용한 경우에 대해 설명하였으나, 이 반사체 (30) 대신에 도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같은 기재 (35) 의 오목부 (35a) 형상이 비대칭형상인 반사체 (135) 를 사용해도 된다.
도 8에 나타낸 반사체 (130) 는, 예컨대 평판의 표면 S (기준면) 에 다수의 오목부(135a1, 135a2, 135a3…; 일반적으로 오목부 (135a) 라고 칭함) 가 서로 불규칙하게 인접하여 형성되어 이루어지는 기재 (135) 위에, 증착법 등의 수단에 의해 막두께 5∼50㎚의 도시하지 않은 금속반사막이 형성되어 구성되어 있다.
도 9 내지 도 11에 오목부 (135a) 의 내면형상을 나타낸다. 도 9는 오목부 (135a) 의 사시도이고, 도 10은 종단면 X에 있어서의 오목부 (135a) 의 단면도이고, 도 11는 종단면 X와 직교하는 종단면 Y에 있어서의 단면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 오목부 (135a) 의 종단면 X에 있어서의 내면형상은 오목부 (135a) 의 하나의 주변부 S1로부터 최심점 D에 이르는 제 1 곡선 A와, 이 제 1 곡선 A에 연속하여 오목부의 최심점 D로부터 다른 주변부 S2에 이르는 제 2 곡선 B로 되어 있다. 도 10에서, 오른쪽으로 내려가는 제 1 곡선 A와 오른쪽으로 올라가는 제 2 곡선 B는 최심점 D에 있어서 모두 기재 표면 S에 대한 경사각이 제로가 되고, 서로 완만하게 이어져 있다.
제 1 곡선 A의 기재 표면 S에 대한 경사각은 제 2 곡선 B의 경사각보다 가파르며, 최심점 D는 오목부 (135a) 의 중심 O에서 x방향으로 어긋난 위치이다. 즉, 제 1 곡선 A의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값의 평균값은 제 2 곡선 B의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값의 평균값보다 커져 있다. 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…)에 있어서의 제 1 곡선 A의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값의 평균값은 2∼90°의 범위에서 불규칙하게 분산되어 있다. 또한, 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…)에 있어서의 제 2 곡선 B의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값의 평균값은 1∼89°의 범위에서 불규칙하게 분산되어 있다.
한편, 도 11에 나타낸 바와 같이, 오목부 (135a) 의 종단면 Y에 있어서의 내면형상은 오목부 (135a) 의 중심 O에 대해 대략 좌우균등하며, 최심점 D 주변은 곡률반경이 큰, 즉 직선에 가까운 천형곡선 E로 되어 있다. 또한, 천형곡선 E의 좌우는 곡률반경이 큰 심형곡선 F, G로 되어 있다. 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…) 에 있어서의 천형곡선 E의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값은 대략 10°이하이다. 또한, 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…) 에 있어서의 심형곡선 F, G의 기재 표면 S에 대한 경사각의 절대값도 불규칙하게 분산되어 있는데, 예컨대 2∼90°의 범위이다.
또한, 최심점 D와 기재 표면 S의 거리가 오목부 (135a) 의 깊이 d를 형성하고, 이 깊이 d는 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…) 에 대해 각각 0.1㎛∼3㎛의 범위내에서 불규칙하게 분산되어 있다.
이 반사체 (130) 에서는, 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…) 에 있어서의 각 단면 X가 모두 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 마찬가지로 오목부 (135a1, 135a2, 135a3…) 에 있어서의 각 단면 Y는 모두 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 각각의 제 1 곡선 A가 단일 방향으로 배향하도록 형성되어 있다. 즉, 어느 오목부이더라도 도 9, 도 10에 나타낸 x의 방향이 동일하도록 형성되어 있다.
반사체 (130) 에서는 각각의 제 1 곡선 A가 단일 방향으로 배향하도록 형성되어 있기 때문에, 그 반사특성은 도 12에 나타낸 바와 같이 기재 표면 S에 대한 정반사 방향에서 약간 어긋난 것으로 되어 있다.
즉, 도 12에 나타낸 바와 같이, x방향의 비스듬한 상방으로부터의 입사광 J에 대한 반사광 K는 정반사 방향 K0보다 기재 표면 S에 대한 법선방향 H로 시프트한 방향으로 밝은 표시범위가 시프트된 것으로 되어 있다.
또한, 제 1 종단면 X와 직교하는 제 2 종단면 Y에서 각각, 곡률반경이 큰 천형곡선 E와 천형곡선 E의 양측에서 곡률반경이 작은 심형곡선 F, G를 갖도록 형성되어 있으므로, 기재 표면 S에 대한 정반사 방향의 반사율을 향상시킬 수 있다.
그 결과, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제 1 종단면에 있어서의 종합적인 반사특성으로서는, 정반사의 각도에서 반사율의 피크를 가짐과 동시에, 제 2 곡선 B 주변의 면에 의해 반사되는 방향의 반사율이 증가하게 된다. 즉, 정반사 방향의 반사광을 충분히 확보하면서 특정 방향으로 반사광을 적절히 집중시킨 반사특성으로 할 수 있다.
즉, 도 13은, 도 8 내지 도 11에 나타낸 반사체 (130) 에, 입사각 30°에서 외광을 조사하고, 수광각을 표시면 (기재 표면) 에 대한 정반사 방향인 30°를 중심으로 하여 수선위치 (0°) 에서 60°까지 틀었을 때의 수광각 (θ°) 과 밝기 (반사율) 의 관계를 나타내고 있다. 도 13에서는 비교를 위해 도 7에 나타낸 구면형상 오목부를 갖는 반사체 (30) 의 수광각과 반사율의 관계도 나타낸다.
도 13을 통해 알 수 있는 바와 같이, 반사체 (30) 가 수광각 약 15°에서 약 45°까지의 범위 내에서 거의 균등한 반사율을 나타낸 것에 비해, 반사체 (130) 에서는 기재 표면 S에 대한 정반사의 각도인 30°에서 반사율의 피크를 가짐과 동시에, 정반사의 각도 30°보다 작은 반사각도범위의 반사율의 적분값이 정반사의 각도보다 큰 반사각도범위의 반사율의 적분값보다 커져 있다. 즉, 정반사 방향의 밝기를 확보하면서 각도 20°전후의 시야에 있어서 충분한 밝기가 얻어져 있다.
도 14는 반사체 (130) 를 구비한 본 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 의 사용상태를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 14에서는 설명의 편의상 반사체 (130) 의 제 1 곡선 A와 제 2 곡선 B만을 도시하고, 그 밖의 구성부재의 도시는 생략한다.
이와 같은 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 는 x방향을 위로 하여 휴대전화나 노트북 컴퓨터 등에 장착된다. 이 경우, 반투과 반사형 액정표시장치 (101) 는 통상 도 14에 나타낸 바와 같이 x방향을 비스듬하게 상방으로 하여 수평면에 대해 비스듬하게 설치 또는 유지된다. 즉, 사용시에 있어서 각각의 오목부에서의 제 1 곡선 A가 관찰자로부터 보아 제 2 곡선 B보다 상방에 위치하도록 형성되어 있다. 그리고, 관찰자는 이 액정표시장치 (101) 를 수평보다 비스듬한 상방으로부터 내려다보는 것이 일반적이다.
이 경우, 주로 상방에서 입사되는 외광 (입사광 J) 의 반사광 K는 주로 제 2 곡선 B 주변의 면에서 반사되므로, 도 12에서 설명한 바와 같이, 관찰자의 발밑의 방향으로는 반사되기 어려워지고, 정반사 방향 K0보다 상방향으로 중점적으로 반사되게 된다.
따라서, 관찰자의 통상의 관찰범위와 밝은 표시범위가 일치하여 실용상 밝은 액정표시장치를 실현할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
(실험예 1)
도 1 내지 도 6에 나타낸 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치에 있어서 반사모드시의 표시특성에 대해 조사한다.
여기서의 액정셀을 구성하는 상하의 배향막으로는 PSI-2501 (상품명 ; 칫소가부시끼가이샤 제조) 을 사용하고, 액정의 트위스트각이 240도가 되도록 배향처리한다. 여기서의 상부배향막의 배향방향 a로는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측으로부터 보아 ＋330도 (－30도), 하부배향막의 배향방향 b는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측으로부터 보아 ＋30도이다. 액정층의 액정으로는 AP-4365LF (상품명 ; 칫소세끼유가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다. 제 1 위상차판으로는 NRZ-170 (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 : 폴리카보네이트) 을 사용하고, 제 2 위상차판으로는 NRZ-450 (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 : 폴리카보네이트) 을 사용하고, 제 1 편광판으로는 NPF-SEG1425DU (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다.
반사체로는 요철부를 갖는 실리콘형에 의해 표면에 요철면을 형성한 아크릴계 감광성 수지 기재 (반사체용 수지 기재) 에 자외선을 조사하여 경화시키고, 이 감광성 수지 기재 위에 두께 25㎚ 정도의 Al 막 (금속반사막) 을 형성한 것을 사용한다. 이 반사체 표면의 요철면은, 도 7에 나타낸 바와 같은 구면의 일부를 이루는 형상의 오목면을 갖는 금속박막을 구비한 것이었다.
액정셀의 ΔndLC(측정파장 589㎚), 제 1 위상차판의 ΔndRF1, 제 1 위상차판의 지상축 β가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1), 제 2 위상차판의 ΔndRF2, 제 2 위상차판의 지상축 γ가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2), 제 1 편광판의 흡수축 α가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol) 를 각각 하기 표 1에 나타내는 바와 같이 설정한다 (샘플 No.1∼17).
샘플 No.1∼17의 반사형 액정표시장치의 표시특성에 대해 다음과 같은 방법으로 조사한다. 여기서의 표시특성은 광원, 제 1 편광판, 제 2 위상차판, 제 1 위상차판, 액정셀, 반사체의 순으로 배열하고, 빛을 액정셀에 대해 방위각이 반시계방향으로 90도의 방향에서, 도 3 내지 도 4의 Z방향 (법선방향) 으로부터 －30도의 방향으로부터 입사하였을 때의 Z방향의 반사광을 수광각 0도로 수광하였을 경우의 노멀리 블랙 표시방식 (N/B) 의 백표시 상태 (인가전압 2.20V) 일 때의 Y (밝기) 의 값과 콘트라스트를 평가한다. 여기서의 평가기준은 Y의 값이 40보다 클 때 밝기가 양호한 것으로 하고, 콘트라스트가 50보다 클 때 콘트라스트가 양호한 것으로 한다. 결과를 하기 표 1 및 표 2에 함께 나타낸다.
| 샘플No. | 액정층 | 제 1 위상차판 | 제 2 위상차판 | 제 1 편광판 | Y | 콘트라스트 | ||
| ΔndLC(㎚) | ΔndRF1(㎚) | φRF1(°) | ΔndRF2(㎚) | φRF2(°) | φpol1(°) | |||
| 1 | 630 | 175 | 80.0 | 330 | 122.0 | 62.0 | 40.71 | 77.2 |
| 2 | 650 | 175 | 80.0 | 330 | 122.0 | 62.0 | 43.03 | 219.8 |
| 3 | 670 | 175 | 80.0 | 340 | 120.0 | 54.0 | 44.71 | 53.2 |
| 4 | 700 | 131 | 68.0 | 377 | 99.0 | 24.5 | 43.78 | 93.5 |
| 5 | 720 | 140 | 70.0 | 410 | 100.0 | 25.0 | 46.44 | 111.3 |
| 6 | 720 | 160 | 80.0 | 370 | 114.0 | 40.0 | 47.31 | 51.0 |
| 7 | 720 | 180 | 90.0 | 330 | 130.0 | 65.0 | 47.17 | 59.2 |
| 8 | 740 | 170 | 85.0 | 370 | 124.0 | 53.0 | 46.66 | 57.3 |
| 9 | 760 | 170 | 75.0 | 450 | 105.0 | 34.0 | 47.10 | 64.4 |
| 10 | 780 | 170 | 75.0 | 450 | 105.0 | 34.0 | 44.07 | 86.6 |
| 샘플No. | 액정층 | 제 1 위상차판 | 제 2 위상차판 | 제 1 편광판 | Y | 콘트라스트 | ||
| ΔndLC(㎚) | ΔndRF1(㎚) | φRF1(°) | ΔndRF2(㎚) | φRF2(°) | φpol1(°) | |||
| 11 | 580 | 175 | 80.0 | 330 | 122.0 | 62.0 | 41.2 | 8.3 |
| 12 | 630 | 210 | 80.0 | 330 | 122.0 | 62.0 | 38.4 | 9.1 |
| 13 | 630 | 175 | 55.0 | 330 | 122.0 | 62.0 | 46.3 | 1.8 |
| 14 | 630 | 175 | 80.0 | 290 | 122.0 | 62.0 | 31.0 | 32.4 |
| 15 | 630 | 175 | 80.0 | 330 | 145.0 | 62.0 | 43.5 | 1.2 |
| 16 | 630 | 175 | 80.0 | 330 | 122.0 | 15.0 | 47.4 | 1.6 |
| 17 | 630 | 175 | 80.0 | 330 | 122.0 | 75.0 | 44.2 | 5.5 |
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 결과로 알 수 있는 바와 같이, 액정셀의 ΔndLC, 제 1 위상차판의 ΔndRF1, 제 1 위상차판의 지상축 β가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1), 제 2 위상차판의 ΔndRF2, 제 2 위상차판의 지상축 γ가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2), 제 1 편광판의 흡수축 α가 법선방향 X에 대해 이루는 각도(φpol1) 중 어느 하나가 바람직한 범위로 설정되어 있지 않은 샘플 No.11∼17의 것은 반사모드에 있어서 콘트라스트가 33 미만이거나, 또는 백표시 상태에서의 Y값이 39 미만으로 어두운 것이었다.
이에 비해 액정셀의 ΔndLC, 제 1 위상차판의 ΔndRF1, 제 1 위상차판의 지상축 β가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1), 제 2 위상차판의 ΔndRF2, 제 2 위상차판의 지상축 γ가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2), 제 1 편광판의 흡수축 α가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 모두 바람직한 범위로 설정되어 있는 샘플 No. 1∼10의 것은 반사모드에 있어서, 콘트라스트가 51보다 크고, 더욱이 백표시상태에서의 Y값이 40을 초과하여 밝은 것으로, 백표시가 밝고, 고콘트라스트이고, 우수한 표시특성이 얻어짐을 알 수 있다. 특히, 샘플 No.2와 5의 것은 백표시가 밝고, 더욱이 콘트라스트가 110 이상으로 높은 것이 얻어진다.
(실험예 2)
실시예로서 샘플 No.4의 반투과 반사형 액정표시장치의 표시특성에 대해 다음과 같은 방법으로 조사하였다.
여기서의 표시특성은 광원으로부터의 빛 (직경 22㎜, 광속 500룩스) 을 액정셀에 대해 방위각 330도의 방향에서, 도 3의 Z방향 (액정셀 (1), 제 1 위상차판 (14), 제 2 위상차판 (15) 및 제 1 편광판 (17) 의 입사측의 면과 각각 직교하는 방향) 으로부터 15도로 입사시켰을 때의 반사율 및 콘트라스트를 조사하였다. 그 결과를 도 15 및 도 16에 나타낸다.
도 15는 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치에 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 반사율의 관계를 나타내는 도면이고, 도 16은 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치에 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 콘트라스트의 관계를 나타낸다.
비교예로서 도 19 및 도 20에 나타낸 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치의 표시특성에 대해 조사하였다.
비교예의 반투과 반사형 액정표시장치의 액정으로는 AP-4268LA (상품명 ; 칫소세끼유가부시끼가이샤 제조)를 사용한다. 또한, 액정셀의 Δnd (액정층의 액정의 복굴절률 Δn과 액정층의 두께 d의 곱) 는 860㎚ (측정파장 589㎚) 이다. 제 1 위상차판으로는 NRF-430 (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 : 폴리카보네이트) 을 사용하고, 제 2 위상차판으로는 NRF-430 (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 : 폴리카보네이트) 를 사용한다. 상측 편광판 (제 1 편광판) 으로는 NPF-EG-1225DU (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다. 하측 편광판 (제 2 편광판) 으로는 NPF-EG-1225DU (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다. 반사판으로는 샌드블래스트처리에 의해 수지필름의 표면에 요철면을 형성하고, 또한 이 요철면 위에 두께 26∼28㎚ (Al막의 전체광선투과율(T)＝10%) 정도의 Al 막을 증착법에 의해 막형성한 것을 사용한다. 기타 재료는 상기 실시예에서 사용한 것과 동일한 재료를 사용한다.
또한, 이 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치는 액정셀의 Δnd가 860㎚, 제 1 위상차판의 리타데이션이 430㎚, 제 1 위상차판의 지상축이 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 70도, 제 2 위상차판의 리타데이션이 430㎚, 제 2 위상차판의 지상축이 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 25도, 제 1 편광판 (상측의 편광판) 의 흡수축이 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 5도, 제 2 편광판 (하측의 편광판) 의 흡수축이 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 5도로 설정된 것이다.
그리고, 상기 실시예와 동일한 방법으로, 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 반사율의 관계 및 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 콘트라스트의 관계를 조사한다. 그 결과를 도 17 및 도 18에 나타낸다.
도 17은 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치에 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 반사율의 관계를 나타내는 도면이고, 도 18은 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치에 빛을 15도로 입사시켰을 때의 관찰각 (수광각) 과 콘트라스트의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15와 도 17에 나타낸 결과를 비교하면 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치는 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치보다 명표시상태에서의 반사율이 높은 범위가 넓음을 알 수 있다. 특히, 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치는 관찰각이 0∼12°및 16°∼34°일 때, 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치보다 반사율이 높음을 알 수 있다.
또한, 도 16과 도 18에 나타낸 결과를 비교하면 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치의 표시면의 콘트라스트가 큰 범위가 비교예의 것보다 확실히 넓음을 알 수 있다. 특히, 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치에서는 관찰각이 0∼10°및 18°∼46°일 때, 비교예의 반투과 반사형 액정표시장치보다 콘트라스트가 높음을 알 수 있다. 따라서, 실시예의 반투과 반사형 액정표시장치에 따르면 표시면의 시야각이 넓은 것이 얻어지고, 시야의존성을 개선시킬 수 있음이 판명되었다.
(실험예 3)
도 1 내지 도 6에 나타낸 실시형태의 반투과 반사형 액정표시장치에서의 투과모드의 표시특성에 대해 조사한다.
여기서의 액정셀을 구성하는 상하의 배향막으로는 PSI-2501 (상품명 ; 칫소가부시끼가이샤 제조) 을 사용하고, 액정의 트위스트각이 240도가 되도록 배향처리한다. 상부배향막의 배향방향 a는 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측으로부터 보아 ＋330도 (－30도), 하부배향막의 배향방향 b는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도가 빛의 입사측으로부터 보아 ＋30도이다. 액정층의 액정으로는 AP-4365LF (상품명 ; 칫소세끼유가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다. 제 1, 제 2 위상차판으로는 NRZ-RF01A (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 :폴리카보네이트) 을 사용하고, 제 3 위상차판으로는 NRF-9F01A (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조, 재질 : 폴리카보네이트) 을 사용하고, 제 1 편광판으로는 NPF-SEG1224DU (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조) 를 사용하고, 제 2 편광판으로는 NPF-SEG1224DU (상품명 ; 닛또덴꼬가부시끼가이샤 제조) 를 사용한다.
반사체로는 요철부를 갖는 실리콘형에 의해 표면에 요철면을 형성한 아크릴계 감광성 수지 기재 (반사체용 수지 기재) 에 자외선을 조사하여 경화시키고, 이 감광성 수지 기재 위에 두께 25㎚의 Al 막 (금속반사막) 을 형성한 것을 사용한다. 이 반사체 표면의 요철면은, 도 7에 나타낸 바와 같은 구면의 일부를 이루는 형상의 오목면을 갖는 금속박막을 구비한 것이었다.
또한, 액정셀의 ΔndLC(측정파장 589㎚) 를 700㎚로 설정하고, 제 1 위상차판의 ΔndRF1을 170㎚로, 제 1 위상차판의 지상축 β가 법선방향 X에 대해 이루는 각도(φRF1) 를 80도로, 제 2 위상차판의 ΔndRF2를 425㎚로, 제 2 위상차판의 지상축 γ가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 를 113도로, 제 1 편광판의 흡수축 α가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 를 42도로 각각 설정한다.
그리고, 제 3 위상차판의 ΔndRF3, 제 3 위상차판의 지상축 δ가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 및 제 2 편광판의 흡수축 ε가 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 를 각각 하기 표 3에 나타내는 바와 같이 설정한다 (샘플 No.18∼34).
샘플 No.18∼34의 반투과 반사형 액정표시장치의 표시특성에 대해서는 다음과 같은 방법으로 조사한다. 여기서의 표시특성은 제 1 편광판, 제 2 위상차판, 제 1 위상차판, 액정셀, 반사체, 제 3 위상차판, 제 2 편광판, 광원의 순으로 배열하고, 빛을 액정셀에 대해 방위각이 반시계방향으로 20도의 방향에서, 도 3 내지 도 6의 Z방향 (법선방향) 으로부터 입사시켰을 때의 Z방향의 투과광을 수광각 0도로 수광하였을 경우의 노멀리 블랙 표시방식 (N/B) 의 백표시 상태 (인가전압 2.20V) 일 때의 W (밝기) 의 값과, 흑표시 상태 (인가전압 25V) 일 때의 B (밝기) 의 값과 콘트라스트를 평가한다. 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
| 샘플No. | 제 3 위상차판 | 제 2 편광판 | W | B | 콘트라스트 | |
| ΔndRF3(㎚) | φRF3(°) | φpol2(°) | ||||
| 18192021222324 | 140133133137.5133133133 | 76585890585829 | 341313331313－10 | 15.6018.9017.5027.8019.8518.4022.80 | 2.2601.0100.9901.7000.8140.8501.390 | 6.9018.7117.6816.3524.3921.6516.40 |
| 25262728293031323334 | 120125125125125125125125125125 | 58587265626058585450 | 13131313131313131313 | 15.3020.6727.0022.3031.1520.8120.8121.4422.2023.30 | 1.4300.8341.3501.0100.9200.8900.8400.9400.9901.090 | 10.7024.7820.0022.0822.9923.3824.7722.8122.4221.38 |
표 3에 나타낸 샘플 중, 샘플 18∼24에 대해서는 주로 백표시의 밝기를 높게 하여 액정표시장치의 휘도의 향상을 도모하고자 한 것이다. 샘플 18∼24 중에서 특히 샘플 21은 백표시의 밝기 (W) 가 27.8 까지 도달하여 매우 고휘도의 액정표시장치로 되었다. 그 밖의 샘플 18∼20 및 22∼24는, 제 3 위상차판의 ΔndRF3및 φRF3그리고 제 2 편광판의 φpol2의 각 파라미터가 고휘도화에 적합한 범위에서 벗어나 있어 백표시의 밝기 (W) 에 관해 불충분한 값으로 되어 있음을 알 수 있다.
다음으로, 표 3에 나타낸 샘플 중, 샘플 25∼34에 대해서는 주로 백표시의 밝기 및 흑표시의 밝기의 차이를 크게 하여 콘트라스트의 향상을 도모하고자 한 것이다. 샘플 25∼34 중에서 특히 샘플 26 및 31은 콘트라스트비가 24.77∼24.78 까지 도달하여 매우 높은 콘트라스트비가 얻어지고 있다. 또한, 샘플 27∼30 및 32∼34에 대해서도 콘트라스트비가 20 이상을 나타내고 있어 양호한 콘트라스트비가 얻어짐을 알 수 있다.
한편, 샘플 25에 대해서는 제 3 위상차판의 ΔndRF3및 φRF3그리고 제 2 편광판의 φpol2의 각 파라미터가 고콘트라스트화에 바람직한 범위에서 벗어나 있어 콘트라스트에 관해 불충분한 값으로 되어 있음을 알 수 있다.
(실험예 4)
폴리카보네이트로 이루어지는 제 3 위상차판 위에, 감광성 수지로 이루어지는 막두께 2㎛의 유기막을 형성하고, 이 유기막 위에 금속반사막으로서 알루미늄막을 9㎚ 막형성하고, 이 유기막과 금속반사막을 덮는 접착층을 25㎛ 적층하고, 그 위에 하부유리기판을 부착하고, 나아가 하부유리기판 위에 전극층과 하부배향막을 차례로 적층하여 액정장치용 기판을 형성한다. 또한, 유기막의 표면형상은 내면이 구면의 일부를 이루는 오목부를 깊이 0.6㎛∼1.2㎛, 내면의 경사각 분포 －8도∼8도, 피치 26.5㎛∼36.5㎛로 제어하여 표면에 다수 형성한 형상으로 한다.
액정장치용 기판과 별도로 준비한 전극 층이나 배향막 등을 구비하는 상부유리기판을 대향시켜 실링재로 접착 일체화하여, 액정셀로 한다.
또한, 이 액정셀에 제 1∼제 3 위상차판 및 제 1, 제 2 편광판 그리고 백라이트를 부착하여 도 1에 나타내는 바와 같은 샘플 36의 반투과 반사형 액정표시장치를 제작한다.
또한, 금속반사막으로서, 하기 표에 나타내는 막두께의 알루미늄막을 형성한 것 이외에는 상기 샘플 36과 동등한 구성의 반투과 반사형 액정표시장치 (샘플 37∼43) 를 제작한다.
금속반사막 두께
샘플 37 10㎚
샘플 38 15㎚
샘플 39 20㎚
샘플 40 30㎚
샘플 41 7.5㎚
샘플 42 32.5㎚
샘플 43 100㎚
이상의 샘플 36∼43의 반투과 반사형 액정표시장치를 각각 백라이트를 점등시키지 않은 반사모드, 백라이트를 점등시킨 투과모드로, 표시의 밝기를 평가하였다. 평가는 하기 표에 나타내는 4단계로 분류하는 방식을 채용하여 반사모드, 투과모드 각각의 평가와 함께 이들 평가결과로부터 도출되는 종합평가를 포함하는 3항목에 대해 수행하였다.
(평가)
A 매우 밝아 보기 쉬움
B 밝아 보기 쉬움
C 약간 어두움
D 밝기는 불충분하지만 표시의 시인은 가능
각 샘플의 평가결과를 하기 표에 나타낸다. 표에 나타나 있는 바와 같이, 샘플 36 및 37의 액정표시장치는 반사모드, 투과모드 모두 밝기는 양호하고, 매우 보기 쉬운 표시였다. 또한, 샘플 38∼40의 액정표시장치는 샘플 36 및 37과 비교하면 투과모드에서의 밝기가 약간 열등하고, 이에 수반되는 시인성의 저하가 관찰되었다. 또한, 샘플 40의 반사막 두께를 30㎚로 한 액정표시장치에 대해서는, 투과모드시와 반사모드시의 표시의 밝기에 차이가 있고, 표시의 밝기는 충분히 사용할 만한 밝기이기는 하나, 투과모드와 반사모드를 전환하면서 사용하는 경우에 약간 표시가 보기 힘든 경향이 있었다. 샘플 38∼40의 투과모드에서의 밝기는, 샘플 38의 액정표시장치가 가장 밝고, 샘플 40의 것이 가장 어두우며, 샘플 39의 것은 그 중간의 밝기였다.
이에 비해, 샘플 41의 액정표시장치에서는 반사모드시의 표시가 약간 어둡고, 샘플 42의 액정표시장치에서는 투과모드시의 표시가 약간 어둡기 때문에, 샘플36∼40의 액정표시장치와 비교하면 확실히 표시가 보기 힘든 것이었다. 또한, 샘플 43의 액정표시장치에서는 거의 빛을 투과하지 않기 때문에 투과모드에서의 표시가 확실히 열등한 것이었다. 샘플 41∼43은 금속반사막의 막두께가 5∼50㎚의 범위에서 벗어나 있기 때문에, 평가가 낮게 된 것으로 생각된다.
| 금속반사막 두께 | 반사평가 | 투과평가 | 종합평가 | |
| 샘플 36 | 9 nm | A | A | A |
| 샘플 37 | 10 nm | A | A | A |
| 샘플 38 | 15 nm | A | B | B |
| 샘플 39 | 20 nm | A | B | B |
| 샘플 40 | 30 nm | A | B | B |
| 샘플 41 | 7.5 nm | C | A | C |
| 샘플 42 | 32.5 nm | A | C | C |
| 샘플 43 | 100 nm | A | D | D |
이상, 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치에 따르면 막두께 5∼50㎚의 금속반사막을 갖는 반사체의 외측에 제 2 편광판이 설치되어 있으므로, 반사모드에서는 입사광이 금속반사막에 의해 반사되어 제 2 편광판을 투과하는 일이 없어, 분광특성이 악화되지 않고, 액정표시장치의 화면의 색을 백색에 가깝게 할 수 있고, 화면의 콘트라스트비가 향상되어 시인성을 향상시킬 수 있고, 또한 투과모드에서는 백라이트로부터 발해진 빛이 제 3 위상차판 및 제 2 편광판을 투과함과 동시에 금속반사막도 투과하고, 나아가 액정층, 제 1, 제 2 위상차판 및 제 1 편광판도 투과하므로, 명표시 (백표시) 가 밝아지는 한편 암표시 (흑표시) 가 어두워져서 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
특히, 반사체는 표면에 오목부가 형성된 기재 위에, 상기 오목부에 대응하는오목면을 갖는 금속반사막이 형성되어 이루어지므로, 종래의 표면에 요철을 갖는 반사판보다 집광작용이 높아 반사율을 향상시킬 수 있다. 그럼으로써, 반사모드에 있어서의 명표시가 밝아지고, 휘도 및 콘트라스트비가 향상되어 우수한 표시특성이 얻어진다.
Claims (16)
- 액정층을 사이에 두고 대향하는 한쌍의 투명기판 중 일방의 투명기판의 내면측에 투명전극 및 배향막이 이 일방의 투명기판측으로부터 차례로 형성되고, 또한 타방의 투명기판의 내면측에 투명전극 및 배향막이 이 타방의 투명기판측으로부터 차례로 형성되어 이루어지는 액정셀과,상기 타방의 투명기판의 외면측에 차례로 형성된 제 1 위상차판, 제 2 위상차판 및 제 1 편광판과,상기 일방의 투명기판의 외면측에 접착층을 통해 부착된 반사체와,상기 일방의 투명기판의 외면측으로서 상기 반사체보다 외면측에 차례로 형성된 제 3 위상차판 및 제 2 편광판을 구비하여 이루어지고,상기 반사체는 표면에 복수의 오목부가 형성된 기재 상에, 상기 오목부에 대응하는 복수의 오목면을 갖는 금속반사막이 형성되어 이루어짐과 동시에, 상기 금속반사막이 상기 일방의 투명기판측을 향하도록 액정셀에 부착되고, 또한 상기 금속반사막의 막두께가 5∼50㎚의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정층은 그의 두께방향으로 240도∼250도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 은 600㎚∼800㎚이고,상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에, 상기 배향방향 a, b 사이의 방향이면서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때,상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 100㎚∼200㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 60도∼100도이고,상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 300㎚∼500㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도∼140도이고,상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 132.5㎚∼142.5㎚이고, 또한 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도∼110도이고,상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 20도∼70도 또는 110도∼160도이고,상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 23도∼43도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정층이 그의 두께방향으로 240도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 700㎚이고,상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에, 상기 배향방향 a, b 사이의 방향이면서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때,상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 170㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도이고,상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 425㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 113도이고,상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션(ΔndRF3) 이 137.5㎚이고, 또한 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도이고,상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 42도이고,상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 33도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정층이 그의 두께방향으로 240도∼250도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 600㎚∼800㎚이고,상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에, 상기 배향방향 a, b 사이의 방향이면서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때,상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 100㎚∼200㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로60도∼100도이고,상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 300㎚∼500㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 90도∼140도이고,상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 120㎚∼130㎚이고, 또한 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 48도∼68도이고,상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 20도∼70도 또는 110도∼160도이고,상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 3도∼23도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정층이 그의 두께방향으로 240도 비틀어진 나선구조를 갖고, 상기 액정셀의 리타데이션 (ΔndLC) 이 700㎚이고,상기 타방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 a와 상기 일방의 투명기판측의 배향막의 배향방향 b를 빛의 입사측에서 보았을 때에 상기 배향방향 a, b 사이의 방향이면서 또한 상기 배향방향 a, b의 교차점 O와 상기 배향방향 a, b에 의해 만들어지는 내각의 1/2의 각도를 통과하는 방향을 법선방향 X라 하였을 때,상기 타방의 투명기판에 인접하는 상기 제 1 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF1) 이 170㎚이고, 또한 이 제 1 위상차판의 지상축 β는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 80도이고,상기 제 1 편광판에 인접하는 상기 제 2 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF2) 이 425㎚이고, 또한 이 제 2 위상차판의 지상축 γ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 113도이고,상기 일방의 투명기판에 인접하는 상기 제 3 위상차판의 리타데이션 (ΔndRF3) 이 125㎚이고, 또한 이 제 3 위상차판의 지상축 δ는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φRF3) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 58도이고,상기 제 1 편광판의 흡수축 α는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol1) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 42도이고,상기 제 2 편광판의 흡수축 ε는 상기 법선방향 X에 대해 이루는 각도 (φpol2) 가 빛의 입사측에서 보아 반시계방향으로 13도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 위상차판은 하기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되고, 상기 제 2 위상차판은 하기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 －0.5∼2.0의 범위내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.NZ＝(nx－nz)/(nx－ny) …식 (1)(식중, nx는 위상차판의 X축방향의 굴절률, ny는 위상차판의 Y축방향의 굴절률, nz는 위상차판의 Z축방향의 굴절률을 나타낸다.)
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 위상차판은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 0.5로 설정되고, 상기 제 2 위상차판은 상기 식 (1)로 표현되는 NZ계수가 0.3으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속반사막의 상기 복수의 오목면이 연속하여 형성됨과 동시에 각 오목면이 구면의 일부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제8 항에 있어서,상기 복수의 오목부의 깊이가 0.1㎛∼3㎛의 범위에 있고, 상기 오목부 내면의 경사각 분포가 －30도∼＋30도의 범위에 있고, 인접하는 상기 오목부의 피치가 5㎛∼50㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 오목부는 각각이 오목부의 최심점을 통과하는 제 1 종단면과 제 2 종단면을 갖고,상기 제 1 종단면은 그의 내면의 형상이 오목부의 하나의 주변부로부터 최심점에 이르는 제 1 곡선과, 이 제 1 곡선에 연속하여 오목부의 최심점으로부터 다른 주변부에 이르는 제 2 곡선으로 이루어지고, 상기 제 1 곡선의 기재 표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값이 상기 제 2 곡선의 기재 표면에 대한 경사각의 절대값의 평균값보다 큰 한편,상기 제 2 종단면은 상기 제 1 종단면과 직교하고, 그의 내면의 형상이 천형곡선과 천형곡선의 양측에서 천형곡선보다 곡률반경이 작은 심형곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 복수의 오목부는, 각각의 상기 제 1 종단면 및 상기 제 2 종단면의 방향이 동일하고, 각각의 상기 제 1 곡선이 단일 방향으로 배향하도록 형성되고,상기 반사체는, 각각의 오목부에서의 상기 제 1 곡선이 관찰자로부터 보아 상기 제 2 곡선보다 상방에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선은 서로 접하는 위치에서 기재 표면에 대한 경사각이 제로가 되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 복수의 오목부의 깊이는 0.1㎛∼3㎛의 범위 내에서 불규칙하게 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 복수의 오목부는 서로 불규칙하게 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 금속반사막 표면에 대한 정반사의 각도에서 반사율의 피크를 가짐과 동시에 정반사의 각도보다 작은 반사각도 범위에서 반사율의 적분값과 정반사의 각도보다 큰 반사각도 범위에서 반사율의 적분값이 다르고,상기 반사체의 상기 반사율의 적분값이 커지는 반사각도 범위는, 관찰자로부터 보아 금속반사막 표면에 대한 정반사의 각도보다 상방이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정셀을 구성하는 상기 일방의 투명기판과 이것의 내면측에 형성된 상기 투명전극 사이에 컬러필터가 설치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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