JP2006515080A

JP2006515080A - ポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置

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Publication number: JP2006515080A
Application number: JP2005518747A
Authority: JP
Inventors: ビョン−クン・ジョン; セルゲイ・ビリャエフ; ジョン・ス・ユ
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: CN100417986C; KR20040069045A; JP4468898B2; KR100498267B1; EP1588212A4; ATE421714T1; EP1588212B1; EP1588212A1; WO2004068223A1; US7397524B2; DE602004019186D1; US20060176426A1; CN1745329A

Abstract

フィルムの面上における屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと厚み方向の屈折率ｎ_ｚがｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚである第１の位相差フィルム（＋A−plate）、またはｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＞ｎ_ｚである第２の位相差フィルム（−C−plate）の中で少なくとも１つ以上から構成されるポジティブ補償フィルムを前記垂直配向パネルと上、下部偏光板との間に配置し、正の値の位相差補償特性を有するＶＡ−ＬＣＤセルを構成して、第２の位相差フィルム（−C−plate）と垂直配向パネルを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが波長に比例する５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の正の値を有するようにして、このような本発明によって正面と傾斜角においてコントラスト特性を向上させ、暗状態（black state）で視野角による色変化を最小化することができる効果が得られる。

Description

本発明は正の値の位相差補償特性を有する補償フィルムを用いて視野角特性を改善することができる垂直配向液晶表示装置（Vertically aligned liquid crystal display；以下、ＶＡ−ＬＣＤという）に関するものである。

従来の技術によれば、電圧が印加されていない状態でＶＡ−ＬＣＤの暗状態（Black state）を補償するため−Ｃ−Ｐｌａｔｅ補償フィルム及びＡ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムとが主に使用され、前記−Ｃ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムが使用されたＶＡ−ＬＣＤについての公知技術が記載されたことがある（特許文献１参照。）。

しかし、前記−Ｃ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムが含まれたＶＡ−ＬＣＤは暗状態の補償が完全になされないため、傾斜角で光漏れが生じるという短所がある。

一方、従来のまた他の技術によれば、−Ｃ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムとＡ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムとを全て含むＶＡ−ＬＣＤについての公知技術が記載されたことがある（特許文献２参照。）。

前記−Ｃ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムとＡ−Ｐｌａｔｅ補償フィルムとを全て含むＶＡ−ＬＣＤは電圧が印加されていない状態のＶＡ−ＬＣＤの暗（Black）状態の補償がさらによくできた。

しかし、前記のような従来の技術には、暗状態の完璧な補償のためには正面と傾斜角でコントラストの改善及び色変化の改善を要するという問題点が
内在されていた。
米国特許第４、８８９、４１２号米国特許第６、１４１、０７５号

本発明は正または負の誘電率異方性を有する液晶から詰められたＶＡ−ＬＣＤの正面と傾斜角におけるコントラスト特性を高め、傾斜角で暗状態の色変化を最小化させることによって、ＶＡ−ＬＣＤの視野角特性を改善することができるポジティブ補償フィルムを有する無色（Achromatic）ＶＡ−ＬＣＤを提供することにその目的がある。

前記の目的を達成するために本発明は、上、下部ガラス基板の間に誘電率異方性が負（Δε＜０）、または正（Δε＞０）である液晶を注入して垂直配向パネルを形成し、前記垂直配向パネルを中心にその上、下部に吸収軸が相互に直交する上、下部偏光板を配置して３〜８μｍの範囲のセルギャップを保持するマルチドメイン垂直配向モード（ＭＶＡ）またはキラル添加剤（chiral additive）を使用する垂直配向モードの液晶表示素子（ＶＡ−ＬＣＤ）において、面上における屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと厚み方向の屈折率ｎ_ｚがｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚである第１の位相差フィルム（＋A−plate）とｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＞ｎ_ｚである第２の位相差フィルム（−Ｃ−plate）の中で少なくとも１つ以上からなるポジティブ補償フィルムを前記垂直配向パネルと上、下部偏光板との間に配置して液晶セルを構成し、前記第１の位相差フィルムの光軸が隣接した偏光板の吸収軸に垂直に配置され、前記第２の位相差フィルム（−C−plate）と垂直配向パネルを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが正の値の位相差補償特性を有するようにする垂直配向液晶表示装置を提供する。

前記本発明の第１の実施例は、前記ポジティブ補償フィルムが１つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなるものであって、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムの中いずれか１つを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間に選択的に配置し、もう１つのフィルムを垂直配向パネルと下部偏光板との間に配置して液晶セルを構成し、または前記垂直配向パネルと上部偏光板との間或いは垂直配向パネルと下部偏光板のと間のいずれか一ヶ所に第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムとの両方を連続に配置して液晶セルを構成する垂直配向液晶表示装置を提供する。

前記本発明の第２の実施例は、前記ポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなるものであって、第１の位相差フィルムの一つと第２の位相差フィルムの一つを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間、または垂直配向パネルと下部偏光板との間中のいずれか一ヶ所に連続に配置し、もう１つの第１の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間或いは垂直配向パネルと下部偏光板との間のうちの残りの一ヶ所に配置して液晶セルを構成する垂直配向液晶表示装置を提供する。

前記本発明の第３の実施例は、前記ポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と２つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなるものであって、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間及び垂直配向パネルと下部偏光板との間にそれぞれ連続に配置して液晶セルを構成する垂直配向液晶表示装置を提供する。

前記本発明の各実施例において、第１の位相差フィルム（＋A−plate）は５５０ｎｍの波長で２０ｎｍ〜２００ｎｍ、望ましくは１３０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲の位相差値を有し、可視光の範囲内で波長が増加するほど位相差値が増加する逆波長分散（reversed wavelength dispersion）特性を有し、前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）の二つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける相対的な位相差値の比Ｒ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０}は０．６〜０．９の範囲であり、その他の二つの波長７００ｎｍ、５００ｎｍにおける相対的な位相差値の比Ｒ_{Ａ、７００}／Ｒ_{Ａ、５００}は１．１〜１．５の範囲を有することを特徴とする。

また、前記本発明の各実施例において、第２の位相差フィルム（−C−plate）は５５０ｎｍの波長で−１００ｎｍ〜−４００ｎｍの範囲の位相差値を有するものであって、それと垂直配向パネルを含む厚み方向位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが可視光の範囲内で一定の５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の値を有し、２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は同一の波長における垂直配向パネルの相対的な位相差値より大きく、その他の２つの波長５５０、７００ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は同一の波長における垂直配向パネルの相対的な位相差値より小さい値、望ましくは前記第２の位相差フィルム（−C−plate）の２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は１．１〜１．３の範囲の値を有し、その他の２つの波長５５０ｎｍ、７００ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は０．８〜０．９の範囲を有することを特徴とする。

また、前記本発明の各実施例において、電圧が印加されていない状態における前記垂直配向パネルの液晶分子の方向子は前記垂直配向パネルの上、下部ガラス基板の間で、７５〜９０°の範囲のプレチルト角（pretilt angle）を有し、望ましくは８７〜９０°または８９〜９０°であることを特徴とする。

なお、前記本発明の各実施例において、垂直配向パネルに形成される液晶層の位相差値は５５０ｎｍの波長で８０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲、望ましくは８０ｎｍ〜３００ｎｍのものであり、前記垂直配向パネルに注入された液晶のラビング方向は前記偏光板の吸収軸と４５°をなすことを特徴とする。

前記本発明の目的と特徴及び長所は添付図面及び次の詳細な説明を参照することによって、より易しく理解できるだろう。

以下、添付された図面を参照して本発明の各実施例についての構成及び作用を詳細に説明すれば、次の通りである。

図１乃至図３は本発明により具現できるＶＡ−ＬＣＤの各実施例を例示するものであって、図１（ａ）乃至図１（ｄ）はポジティブ補償フィルムが１つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなる本発明の第１の実施例を、図２（ａ）と図２（ｂ）はポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなる本発明の第２の実施例を、図３はポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と２つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなる本発明の第３の実施例とをそれぞれ図示している。

＜実施例１＞
本発明の第１の実施例による垂直配向液晶表示装置は図１の（ａ）乃至（ｄ）に示したように、上、下部ガラス基板の間に誘電率異方性が負（ Δε＜０）、または正（Δε＞０）である液晶を注入して垂直配向パネル１３を形成し、前記垂直配向（ＶＡ）パネル１３を中心にしてその上、下部に吸収軸が相互に直交するように２つの偏光板１１、１２を配置し、前記２つの偏光板と垂直配向パネルとの間にそれぞれ又はいずれかの一ヶ所に連続に第１の位相差フィルム（＋A−plate）１４と第２の位相差フィルム（−C−plate）１５とからなるポジティブ補償フィルムが配置される形態で構成される。

（ａ）は第１の位相差フィルム１４を垂直配向パネル１３と下部偏光板１１との間に配置し、第２の位相差フィルム１５を垂直配向パネル１３と上部偏光板１２との間に配置した形態を例示しており、ここで前記第１の位相差フィルム１４はその光軸１４ｃが下部偏光板１１の吸収軸１１ｃに垂直に配置されることによって位相差補償フィルムとしての機能を遂行できるようにする。

（ｂ）は、第１の実施例の他の変形例であって、第１の位相差フィルム１４を垂直配向パネル１３と上部偏光板１２との間に配置し、第２の位相差フィルム１５を垂直配向パネル１３と下部偏光板１１との間に配置した形態を例示しており、ここで前記第１の位相差フィルム１４の光軸１４ｃが上部偏光板１２の吸収軸１２ｃに垂直に配置される。

（ｃ）は、第１の実施例のまた他の変形例であって、第１の位相差フィルム１４と第２の位相差フィルム１５とを垂直配向パネル１３と上部偏光板１２との間に連続に配置した形態を例示しており、ここで前記第１の位相差フィルム１４の光軸１４ｃは上部偏光板１２の吸収軸１２ｃに垂直に配置される。

（ｄ）は、第１の実施例のまた他の変形例であって、前記（ｃ）の第１の位相差フィルム１４と第２の位相差フィルム１５との位置を変えて前記垂直配向パネル１３と上部偏光板１２との間に連続に配置した形態を例示しており、ここで前記第１の位相差フィルム１４の光軸１４ｃは上部偏光板１２の吸収軸１２ｃに垂直に配置される。

＜実施例２＞
本発明の第２の実施例による垂直配向液晶表示装置は図２の（ａ）及び（ｂ）に示したように、吸収軸が相互に直交する２つの偏光板２１、２２の間に垂直配向（ＶＡ）パネル２３が配置され、前記２つの偏光板と垂直配向パネルとの間に再び２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）２４ａ、２４ｂと１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）２５とからなるポジティブ補償フィルムが配置される形態であって、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムとを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間または垂直配向パネルと下部偏光板との間中のいずれか一ヶ所に連続に配置し、残りの１つの第１の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間または垂直配向パネルと下部偏光板との間のうちの残りの一ヶ所に配置して液晶セルを構成する。

（ａ）は第１の位相差フィルム２４ａを垂直配向パネル２３と下部偏光板２１との間に配置し、第１の位相差フィルム２４ｂと第２の位相差フィルム２５とを垂直配向パネル２３と上部偏光板２２との間に連続に配置した形態を例示しており、ここで前記垂直配向パネル２３と下部偏光板２１との間に配置された第１の位相差フィルム２４ａはその光軸２４ｃが下部偏光板２１の吸収軸２１ｃに垂直に配置され、前記垂直配向パネル２３と上部偏光板２２との間に配置された第１の位相差フィルム２４ｂはその光軸２４ｃが前記上部偏光板２２の吸収軸２２ｃに垂直に配置される。

（ｂ）は、第２の実施例の他の変形例であって、第１の位相差フィルム２４ｂを垂直配向パネル２３と上部偏光板２２との間に配置し、第１の位相差フィルム２４ａと第２の位相差フィルム２５とを垂直配向パネル２３と下部偏光板２１との間に連続に配置した形態を例示しており、ここで前記垂直配向パネル２３と上部偏光板２２との間に配置された第１の位相差フィルム２４ｂはその光軸２４ｃが上部偏光板２２の吸収軸２２ｃに垂直に配置され、前記垂直配向パネル２３と下部偏光板２１との間に配置された第１の位相差フィルム２４ａはその光軸２４ｃが前記下部偏光板２１の吸収軸２１ｃに垂直に配置される。

＜実施例３＞
本発明の第３の実施例による垂直配向液晶表示装置は図３に示したように、吸収軸が相互に直交する２つの偏光板３１、３２の間に垂直配向（VA）パネル３３が配置され、前記２つの偏光板と垂直配向パネルとの間にまた２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）３４a、３４ｂと２つの第２の位相差フィルム（−C−plate）３５a、３５ｂとからなるポジティブ補償フィルムが配置される形態であって、それぞれ１つずつの第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムとを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間または垂直配向パネルと下部偏光板との間中のいずれか一ヶ所に連続に配置し、残りの一ヶ所に残りの第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを連続に配置して液晶セルを構成する。図３においては、それぞれ１つずつの第１の位相差フィルム３４ａと第２の位相差フィルム３５ａとを垂直配向パネル３３と下部偏光板３１との間に連続に配置し、また他の第１の位相差フィルム３４ｂと第２の位相差フィルム３５ｂとを垂直配向パネル３３と上部偏光板３２との間に連続に配置した形態を例示しており、ここで前記垂直配向パネル３３と下部偏光板３１との間に配置された第１の位相差フィルム３４ａはその光軸３４ｃが下部偏光板３１の吸収軸３１ｃに垂直に配置され、前記垂直配向パネル３３と上部偏光板３２との間に配置された第１の位相差フィルム３４ｂはその光軸３４ｃが前記上部偏光板３２の吸収軸３２ｃに垂直に配置される。

前記本発明の各実施例による垂直配向液晶表示装置は基本的に上、下部ガラス基板の間に誘電率異方性が負（Δε＜０）、または正（Δε＞０）である液晶を注入して垂直配向パネルを形成し、前記垂直配向パネルを中心にその上、下部に吸収軸が相互に直交する上、下部偏光板を配置して３〜８μｍの範囲のセルギャップを保持するマルチドメイン垂直配向モード（ＭＶＡ）またはキラル添加剤（chiral additive）を使用する垂直配向モードの液晶表示素子（ＶＡ−ＬＣＤ）であり、前記垂直配向パネルと上、下部偏光板との間には少なくとも１つ以上の第１の位相差フィルム（＋A−plate）と第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなるポジティブ補償フィルムが配置され前記第２の位相差フィルム（−C−plate）と垂直配向パネルとを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが正の値の位相差補償特性を有するようになる。

前記本発明の各実施例において、補償フィルム中の１つとして使用される第１の位相差フィルム（＋A−plate）は面上における屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと厚み方向の屈折率ｎ_ｚがｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚであり、可視光の範囲内で波長が増加するほど位相差値が増加する逆波長分散（reversed wavelength dispersion）特性を有するものを使用してその光軸が隣接した偏光板の吸収軸に垂直に配置される。特に５５０ｎｍの波長で２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の位相差値、望ましくは１３０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲の位相差値を有し、２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける相対的な位相差値の比Ｒ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０}は０．６〜０．９の範囲であり、その他の２つの波長７００ｎｍ、５００ｎｍにおける相対的な位相差値の比Ｒ_{Ａ、７００}／Ｒ_{Ａ、５００}は１．１〜１．５の範囲を有する。

また、前記本発明の各実施例において、補償フィルム中のその他の１つとして使用される第２の位相差フィルム（−C−plate）は面上における屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと厚み方向の屈折率ｎ_ｚがｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＞ｎ_ｚであり、５５０ｎｍの波長で−１００ｎｍ〜−４００ｎｍの範囲の位相差値を有するものであって、それと垂直配向パネルを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが可視光の範囲内で一定の５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の値を有するものを使用することが望ましい。特に、２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は同一の波長における垂直配向パネルの相対的な位相差値より大きく、その他の２つの波長５５０、７００ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は同一の波長における垂直配向パネルの相対的な位相差値より小さい値、望ましくは前記第２の位相差フィルム（−C−plate）の２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は１．１〜１．３の範囲の値を有し、その他の２つの波長５５０ｎｍ、７００ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は０．８〜０．９の範囲を有する。

また、前記本発明の各実施例において、電圧が印加されていない状態における前記垂直配向パネルの液晶分子の方向子は前記垂直配向パネルの上、下部ガラス基板の間で、７５〜９０°の範囲のプレチルト角（pretilt angle）を有し、望ましくは８７〜９０°または８９〜９０°のものである。

なお、前記本発明の各実施例において、垂直配向パネルに形成される液晶層の位相差値は５５０ｎｍの波長で８０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲、望ましくは８０ｎｍ〜３００ｎｍのものであり、前記垂直配向パネルに注入された液晶のラビング方向は前記偏光板の吸収軸と４５°をなす。

また、前記本発明の各実施例において使用される偏光板は固有の厚み方向の位相差値を有するＴＡＣ（triacetate cellulose）保護フィルムを有し、または厚み方向の位相差値を有しないその他の保護フィルムを含んで構成されることができる。

以上のように構成される本発明の各実施例による垂直配向液晶表示装置の作用効果を図４乃至図９を参照して説明すれば次の通りである。

図４は、前記本発明によるポジティブ補償フィルムに適用された第２の位相差フィルムの４００ｎｍの波長で厚み方向の位相差値と、５５０ｎｍの波長で厚み方向の位相差値の比Ｒ_−Ｃ、_４００／Ｒ_−Ｃ、_５５０と、５５０ｎｍの波長でＶＡ−ＬＣＤセルの厚み方向の位相差値Ｒ_ＶＡ、_５５０との関係を図示したグラフであり、図５は、垂直配向された液晶パネルの厚み方向の位相差値Ｒ_ＶＡ＞０、４３と、第２の位相差フィルム（−C−plate）の位相差値Ｒ_−Ｃ＜０、４５′ 、及びその絶対値４５と、厚み方向の位相差値の合計Ｒ_ＶＡ＋Ｒ_−Ｃ＞０、４６との波長による依存性を示したグラフであって、前記垂直配向パネルと第２の位相差フィルムの厚み方向の位相差値の合計Ｒ_ＶＡ＋Ｒ_−Ｃ＞０が正の値を有する無色（Achromatic）のポジティブ（positive）補償フィルムの場合を示している。

前記垂直配向液晶表示装置の位相差補償に必要な第２の位相差フィルム（−C−plate）の厚み方向の位相差値Ｒ_−Ｃ、_５５０は次の式から求められる。
［式］
Ｒ_ＶＡ、_５５０＋Ｒ_−Ｃ、_５５０＝１００nm〜１３０ｎｍ（平均１１５ｎｍ）

ここで、Ｒ_ＶＡ、_５５０＝（ｄ×Δｎ５５０）_ＶＡは５５０ｎｍの波長で垂直配向パネルの厚み方向の位相差値であり、Ｒ_−Ｃ、_５５０は５５０ｎｍの波長で第２の位相差フィルム（−C−plate）の厚み方向の位相差値である。

第２の位相差フィルム（−C−plate）の位相差値に対し、必要な波長分散値（Δｎ_λ／Δｎ_５５０）_−Cは次の式から求められる。
［式］
（Δｎ_λ／Δｎ_５５０）_ＶＡ ×Ｒ_{ＶＡ、５５０} ＋（Δｎ_λ／Δｎ_５５０）_−Ｃ ×Ｒ_{−Ｃ,５５０} ＝１１５ｎｍ

ここで、（Δｎ_λ／Δｎ_５５０）_ＶＡはＶＡ−ＬＣＤの厚み方向の位相差値の波長分散特性を示し、（Δｎ_λ／Δｎ_５５０）_−Cは第２の位相差フィルム（−C−plate）の厚み方向の位相差値の波長分散特性を示す。

特に、任意の波長（λ＝４００ｎｍ）に対し、
（Δｎ_４００／Δｎ_５５０）_ＶＡ ×Ｒ_{ＶＡ、５５０} ＋（Δｎ_４００／Δｎ_５５０）_−Ｃ ×Ｒ_{−Ｃ,５５０} ＝１１５ｎｍ

Ｒ_{ＶＡ、５５０}に対する第２の位相差フィルム（−C−plate）の厚み方向の位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}＝（Δｎ_４００／Δｎ_５５０）_−Ｃの相対値を計算した結果は、前記図４に示した。

前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）の面上における位相差値Ｒ_λ＝０．２５×λに対する最適の条件は無色の特性を有するλ／４位相差フィルム（Achromatic Quarter Wave Film）でなければならない。

従って、相対的な位相差値は、
Ｒ_４００／Ｒ_５５０＝４００／５５０＝０．７２７、Ｒ_７００／Ｒ_５５０＝７００／５５０＝１．２７３である。

図６乃至図９は、本発明の各実施例によって得られるシミュレーション結果を例示しており、図６と図８には、全ての方位角（azimuth angle）で０°〜８０°の範囲の傾斜角を２°の間隙で変更しながら白色光を使用した時、前記本発明の各実施例のＶＡ−ＬＣＤから得られるコントラスト比の値のシミュレーション結果を、図７及び図９には、４５°の方位角で本発明の各実施例のＶＡ−ＬＣＤに対する暗状態のシミュレーション結果を色座標でそれぞれ表している。

次は前記本発明の多様な実施例の中で一部をサンプルとして選定して実施したコントラスト特性測定実験であって、本発明の各実施例によるコントラスト特性向上程度を下記の実験例を通してより易しく理解できるだろう。しかし、本実験例はただ本発明をより易しく理解させるために提供するものであって、本発明がこれらの実験例により限られるものではない。

＜実験例１＞
本実験例のサンプルは第１の実施例による図１（ａ）のＶＡ−ＬＣＤを使用した。３μｍのセルギャップを有するＶＡ−パネルを含んでおり、液晶分子の方向子が有するプレチルト角は８９°、誘電率異方性はΔε＝ −４．９、屈折率異方性はΔｎ = ０．０９７９、波長分散特性がΔｎ_４００／Δｎ_５５０ = １．０９７９である。従って、５５０ｎｍの波長でＶＡ−パネルの厚み方向の位相差値はＲ_{ＶＡ、５５０} = ２９７ｎｍである。

そして、補償フィルム中の１つとして使用された第２の位相差フィルム（−C−plate）は液晶フィルムで製作され、厚み方向の位相差値はＲ_{−Ｃ、５５０} ＝ −１９０ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０} ＝１．３１である。

補償フィルム中のその他の１つとして使用された第１の位相差フィルム（＋A−plate）は硬化されたネマティック液晶から製作され、面上（in-plane）における位相差値はＲ_{Ａ、５５０} ＝１４５ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０} ＝０．７２である。

下記の表１は前記第１の実験例において使用されたサンプルとそれに比較される条件の比較例に対するコントラスト測定値の比較表であって、５５０ｎｍの波長でＶＡ−パネルの位相差値Ｒ_ＶＡと第２の位相差フィルムの位相差値Ｒ_−Ｃ、及び２つの位相差値の合計Ｒ_TOTALと第１の位相差フィルムの位相差値Ｒ_Ａがそれぞれ２９７、−１９０、＋１０７、１４５である第１のサンプルと２９７、−４７、＋２５０、０である第２のサンプルとを比較したものであり、７０°の傾斜角で最小コントラストがそれぞれ１２０、５に測定された。

前記表１においては、特に７０°の傾斜角で最小コントラストを測定した値を表しているが、その理由は７０°の傾斜角で視野角特性が最も悪く現し、その以外の角ではこれより優秀なコントラスト特性を現すからである。従って、それ以外の他の傾斜角におけるコントラストはそれより向上されることが分かる。

＜実験例２＞
本実験例のサンプルは第１の実施例の他の変形例の１つである図１（ｄ）のＶＡ−ＬＣＤを使用した。４μｍのセルギャップ、プレチルト角は８９°、誘電率異方性はΔε＝ −４．９、屈折率異方性はΔｎ = ０．０９７９、波長分散特性はΔｎ_４００／Δｎ_５５０ = １．０９７９である。従って、ＶＡ−パネルの厚み方向の位相差値はＲ_{ＶＡ、５５０} = ３９６ｎｍである。

そして、補償フィルム中の１つとして使用された第２の位相差フィルム（−C−plate）は液晶フィルムで製作され、厚み方向の位相差値はＲ_{−Ｃ、５５０} ＝ −２７９ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０} ＝１．２１である。

補償フィルム中のその他の１つとして使用された第１の位相差フィルム（＋A−plate）は硬化されたネマティック液晶を使用し、面上（in-plane）における位相差値はＲ_{Ａ、５５０} ＝１４７ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０} ＝０．７２である。

前記第１の実験例及び第２の実験例の液晶セルに対し、全ての方位角(azimuth angle)で０°〜８０°の範囲の傾斜角に対するコントラスト比をシミュレーションした結果を図６に示し、４５°の方位角で０°〜８０°の範囲の傾斜角に対してＶＡ−ＬＣＤの暗状態に対するシミュレーションをｘｙ色座標で表現した結果を図７に示した。

＜実験例３＞
本実験例のサンプルは第２の実施例の１つである図２（ａ）のＶＡ−ＬＣＤを使用した。３μｍのセルギャップを有するＶＡ−パネルを含んでおり、プレチルト角は８９°であり、誘電率異方性はΔε＝ −４．９、屈折率異方性はΔｎ = ０．０９７９であり、波長分散特性はΔｎ_４００／Δｎ_５５０ = １．０９７９である。従って、ＶＡ−パネルの厚み方向の位相差値はＲ_{ＶＡ、５５０} = ２９７ｎｍである。

そして、補償フィルム中の１つとして使用された第２の位相差フィルム（−C−plate）は液晶フィルムで製作され、厚み方向の位相差値はＲ_{−Ｃ、５５０} ＝ −１３０ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０} ＝１．３１である。

補償フィルム中のその他の１つとして使用された２枚の第１の位相差フィルム（＋A−plate）は硬化された液晶フィルムで製作され、面上（in-plane）における位相差値はそれぞれＲ_{Ａ、５５０} ＝９０ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０} ＝０．７２である。

＜実験例４＞
本実験例のサンプルは第３の実施例である図３のＶＡ−ＬＣＤを使用した。３μｍのセルギャップを有するＶＡ−パネルを含んでおり、プレチルト角は８９°であり、誘電率異方性はΔε＝ −４．９、屈折率異方性はΔｎ = ０．０９７９であり、波長分散特性は△ｎ_４００／Δｎ_５５０ = １．０９７９である。従って、ＶＡ−パネルの厚み方向の位相差値はＲ_{ＶＡ、５５０} = ２９７ｎｍである。

そして、補償フィルム中の１つとして使用された２枚の第２の位相差フィルム（−C−plate）は液晶フィルムで製作され、厚み方向の位相差値はＲ_{−Ｃ、５５０} ＝ −６５ｎｍであり、波長分散特性はＲ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０} ＝１．３１である。

前記第３の実験例及び第４の実験例の液晶セルに対し、全ての方位角(azimuth angle)で０°〜８０°の範囲にコントラスト比をシミュレーションした結果を図８に示し、４５°の方位傾斜角でＶＡ−ＬＣＤの暗状態に対するシミュレーションをｘｙ色座標で表現した結果を図９に示した。

以上の本発明によれば、第１の位相差フィルム（＋A−plate）と第２の位相差フィルム（−C−plate）とを含むポジティブ補償フィルムを備えたＶＡ−ＬＣＤはＶＡ−ＬＣＤの傾斜角で完全な暗（black）状態の補償が可能であり、暗（black）状態、明（white）状態及びＲＧＢ状態で色変化を最小化させ視野角特性を向上させることができるようになる。

前記の本発明は記載された具体例を中心に詳細に説明されたが、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で当業者により多様な変形及び修正が可能であることは勿論であり、このような変形及び修正が添付された特許請求の範囲に属することは当然である。

本発明の第１の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルの斜視図である。本発明の第２の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルの斜視図である。本発明の第３の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルの斜視図である。４００ｎｍの波長で第２の位相差フィルムの厚み方向の位相差値と、５５０ｎｍの波長で第２の位相差フィルムの厚み方向の位相差値の比Ｒ_−Ｃ、_４００／Ｒ_−Ｃ、_５５０と、５５０ｎｍの波長でＶＡ−ＬＣＤセルの厚み方向の位相差値Ｒ_ＶＡ、_５５０との関係を図示したグラフである。本発明によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルの垂直配向パネルの厚み方向の位相差値と第２の位相差フィルム（−C−plate）の位相差値及びその絶対値と全体位相差値との波長依存性を示したグラフである。本発明の第１の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルに全ての方位角で０°〜８０°の範囲の傾斜角に対して白色光を使用した時のコントラスト比をシミュレーションした結果のグラフである。本発明の第１の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルに４５°の方位角で０°〜８０°の範囲の傾斜角を２°の間隙で変更しながら、白色光を使用した時の暗（black）状態に対する色変化をシミュレーションした結果のグラフである。本発明の第２の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルに全ての方位角で０°〜８０°の範囲の傾斜角に対し、白色光を使用した時のコントラスト比をシミュレーションした結果のグラフである。本発明の第１及び第２の実施例によるポジティブ補償フィルムを有するＶＡ−ＬＣＤセルに４５°の方位角で０°〜８０°の範囲の傾斜角を２°の間隙で変更しながら、白色光を使用した時の暗（black）状態に対する色変化をシミュレーションした結果のグラフである。

符号の説明

１１、２１、３１：下部偏光板
１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ：下部偏光版の吸収軸
１２、２２、３２：上部偏光板
１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ：上部偏光版の吸収軸
１３、２３、３３：垂直配向パネル
１４、２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ：第１の位相差フィルム
１４ｃ、２４ｃ、３４ｃ：第１の位相差フィルムの光軸
１５、２５、３５ａ、３５ｂ：第２の位相差フィルム４３：垂直配向された液晶パネルの厚み方向の位相差値
４５′：第２の位相差フィルムの位相差値４５：第２の位相差フィルムの位相差値の絶対値
４６：第２の位相差フィルムの厚み方向の位相差値の合計

Claims

上、下部ガラス基板の間に誘電率異方性が負（Δε＜０）、または正（Δε＞０）である液晶を注入して垂直配向パネルを形成し、前記垂直配向パネルを中心にその上、下部に吸収軸が相互に直交する上、下部偏光板を配置して３〜８μｍの範囲のセルギャップを保持するマルチドメイン垂直配向モード（ＭＶＡ）またはキラル添加剤を使用する垂直配向モードの液晶表示素子（ＶＡ−ＬＣＤ）において、
前記垂直配向パネルと上、下部偏光板との間に面上の屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと厚み方向の屈折率ｎ_ｚがｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚである第１の位相差フィルム（＋A−plate）、またはｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＞ｎ_ｚである第２の位相差フィルム（−C−plate）の中で少なくとも１つ以上からなるポジティブ補償フィルムを配置して液晶セルを構成し、
前記第１の位相差フィルムの光軸が隣接した偏光板の吸収軸に垂直に配置され、
前記第２の位相差フィルム（−C−plate）と垂直配向パネルとを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが正の値の位相差補償特性を有することを特徴とするポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記ポジティブ補償フィルムが１つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなり、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムの中いずれか１つを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間に選択的に配置し、もう１つのフィルムを垂直配向パネルと下部偏光板との間に配置して液晶セルを構成し、または前記垂直配向パネルと上部偏光板との間或いは垂直配向パネルと下部偏光板との間中のいずれか一ヶ所に第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを連続に配置して液晶セルを構成することを特徴とする請求項１に記載の垂直配向液晶表示装置。
前記ポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と１つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなり、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間、または垂直配向パネルと下部偏光板との間中のいずれか一ヶ所に連続に配置し、残りの１つの第１の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間または垂直配向パネルと下部偏光板との間のうちの残りの一ヶ所に配置して液晶セルを構成することを特徴とする請求項１に記載の垂直配向液晶表示装置。
前記ポジティブ補償フィルムが２つの第１の位相差フィルム（＋A−plate）と２つの第２の位相差フィルム（−C−plate）とからなり、第１の位相差フィルムと第２の位相差フィルムを前記垂直配向パネルと上部偏光板との間及び垂直配向パネルと下部偏光板との間にそれぞれ連続に配置して液晶セルを構成することを特徴とする請求項１に記載の垂直配向液晶表示装置。
前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）は可視光の範囲内で波長が増加するほど位相差値が増加する逆波長分散特性を有し、
前記第２の位相差フィルム（−C−plate）と垂直配向パネルとを含む厚み方向の位相差値の合計Ｒ_−Ｃ＋Ｒ_ＶＡが可視光の範囲内で一定の５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の値を有することを特徴とする請求項１に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
電圧が印加されていない状態における前記垂直配向パネルの液晶分子の方向子は前記垂直配向パネルの上、下部ガラス基板の間で、７５〜９０°の範囲内のプレチルト角を有することを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記プレチルト角が８７〜９０°であることを特徴とする請求項６に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記プレチルト角が８９〜９０°であることを特徴とする請求項６に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記垂直配向パネルに形成される液晶層の位相差値が５５０ｎｍの波長で８０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記垂直配向パネルに形成される液晶層の位相差値が５５０ｎｍの波長で８０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項９に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記垂直配向パネルに注入された液晶のラビング方向が前記偏光板の吸収軸と４５°をなすことを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）が５５０ｎｍの波長で２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の位相差値を有することを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）が５５０ｎｍの波長で１３０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲の位相差値を有することを特徴とする請求項１２に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第１の位相差フィルム（＋A−plate）の位相差値の比Ｒ_{Ａ、４００}／Ｒ_{Ａ、５５０}の範囲が０．６〜０．９であり、相対的な位相差値の比Ｒ_{Ａ、７００}／Ｒ_{Ａ、５００}の範囲が１．１〜１．５であることを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第２の位相差フィルム（−C−plate）が５５０ｎｍの波長で−１００ｎｍ〜−４００ｎｍの範囲の厚み方向の位相差値を有することを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第２の位相差フィルム（−C−plate）の２つの波長４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は、前記垂直配向パネルの相対的な位相差値より大きく、２つの波長５５０、７００ｎｍにおける相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は垂直配向パネルの相対的な位相差値より小さいことを特徴とする請求項５に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。
前記第２の位相差フィルム（−C−plate）の２つの波長の４００ｎｍ、５５０ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、４００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は１．１〜１．３の範囲の値を有し、２つの波長５５０ｎｍ、７００ｎｍにおける厚み方向の相対的な位相差値Ｒ_{−Ｃ、７００}／Ｒ_{−Ｃ、５５０}は０．８〜０．９の範囲を有することを特徴とする請求項１６に記載のポジティブ補償フィルムを有する垂直配向液晶表示装置。