KR100696346B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

반 투과형 액정 표시 장치는, 상호 대향하여 배치된 어레이 기판 AR과 대향 기판 CT의 사이에 액정층 LQ를 유지한 액정 표시 패널 LPN과, 어레이 기판 AR의 액정층 LQ를 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1과, 대향 기판 CT의 액정층 LQ를 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비하고 있다. 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 액정층 LQ에 타원 편광의 편광 상태를 가지는 광이 입사하도록, 자신을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

반 투과형 액정 표시 장치, 어레이 기판, 편광 제어 소자, 액정층

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 외광을 이용하여 화상을 표시하는 반사부와 백 라이트광을 이용하여 화상을 표시하는 투과부를 일 화소 내에 갖는 반 투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

반 투과형 액정 표시 장치는, 동일 화소 내에서, 반사 전극을 갖는 반사부와, 투과 전극을 갖는 투과부를 구비하고 있다. 이러한 반 투과형 액정 표시 장치는, 어두운 곳에서는, 화소 내의 투과부를 이용하여 백 라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치로서 기능하고, 밝은 곳에서는, 화소 내의 반사부를 이용하여 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치로서 기능한다. 이로써, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있다.

반 투과형 액정 표시 장치는, 액정 표시 패널을 구성하는 어레이 기판 및 대향 기판의 외면에 각각 광의 편광 상태를 제어하는 편광 제어 소자를 구비하고 있다. 이들 편광 제어 소자는, 편광판과, 2종류의 위상차판(소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선의 사이에 1/2 파장의 위상차를 부여하는 1/2 파장판, 및, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1/4 파장판)을 조합하여 구성된 원 편광판이다. 즉, 편광 제어 소자는, 액정층에 입사하는 소정 파장의 광의 편광 상태를 원 편광으로 하도록 제어하는 것이다.

위상차판을 구성하는 복굴절 재료는, 정상 광선에 대한 굴절율 no 및 이상 광선에 대한 굴절율 ne가 광의 파장에 의존하는 특성을 갖고 있다. 이 때문에, 위상차판의 리터데이션값 Δn·d(=ne·d-no·d;d는 각각의 광선의 진행 방향을 따른 복굴절 재료의 두께)는, 통과하는 광의 파장에 의존하게 된다. 따라서, 편광판과 1종류의 위상차판으로 편광 제어 소자를 구성한 경우, 특정 파장의 광이 편광 제어 소자에 입사하고, 편광판을 통과한 직선 편광의 편광 상태에 소정의 리터데이션(예를 들면, 1/4 파장)을 부여한 경우에만 원 편광을 형성할 수 있다. 이 때문에, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위에서, 소정의 리터데이션을 부여하여 원 편광을 형성하기 위해서는, 적어도 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 조합하여 사용하여 리터데이션값의 파장 의존성을 완화해야 한다.

그러나, 이러한 구성의 반 투과형 액정 표시 장치에서는, 편광 제어 소자의 두께에 의해서 장치 전체의 박형화가 저해되고, 더구나, 복수의 위상차판을 필요로 하는 편광 제어 소자에 의해서 장치 전체의 비용 상승을 초래한다는 과제가 있다.

이에 대해, 예를 들면, 일본 특개평01-270024호 공보에 따르면, 편광판과 1종류의 위상차판(1/4 파장판)을 조합하여 편광 제어 소자를 구성한, 표시 모드가 노멀 블랙인 투과형 액정 표시 장치가 제안되었다. 이 특허 문헌에 따르면, 편광 제어 소자는, 원 편광판으로서 이용하고 있는데, 상술한 바와 같이 파장 의존성이 높다. 이 때문에, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위에서, 소정의 리터데이션 을 부여할 수 있는 편광 제어 소자를 실현하는 것은 어려워, 원하는 원 편광을 얻을 수 없다. 따라서, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치에서, 상술한 특허 문헌에 개시된 편광 제어 소자를 적용해도, 반사율, 투과율, 콘트라스트라는 광학 특성이 현저히 저하된다.

<발명의 개시>

본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 박형화 및 저비용화를 실현할 수 있음과 함께, 광학 특성이 양호한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 양태에 의한 액정 표시 장치는,

매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각이 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,

상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판의 사이에 액정층을 유지한 액정 표시 패널과,

상기 제1 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제 1 편광 제어 소자와,

상기 제2 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자를 구비하고,

상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자는, 상기 액정층에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록, 편광 상태를 제어하고,

또한, 상기 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율은, 0.5 이상 0.85 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 양태에 의한 액정 표시 장치는,

매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각이 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,

상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판의 사이에 액정층을 유지한 액정 표시 패널과,

상기 제1 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,

상기 제2 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자를 구비하고,

상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자의 각각은, 1개의 편광판과, 1개의 위상차판으로 구성되고, 상기 액정층에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록, 편광 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시한 액정 표시 장치에서 액정 분자의 디렉터, 제1 편광판 및 제2 편광판의 흡수축, 및 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 지상축의 배치 관계 를 설명하기 위한 도면.

도 4는 실시 형태 1에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대해 이루는 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값을 나타내는 도면.

도 5는 편광 제어 소자에 의해서 얻어지는 타원 편광의 타원율의 파장에 대한 분포의 일례를 나타낸 도면.

도 6은 도 5에 도시한 타원율의 파장 의존성을 갖는 편광 제어 소자를 이용하여 구성한 비교예 1 및 비교예 2에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 7은 편광 제어 소자에 의해서 형성된 타원 편광의 타원율이 이루는 각도θ에 대한 분포의 일례를 나타낸 도면.

도 8은 타원 편광의 장축과 X축이 이루는 각도 θ'의 각도 θ에 대한 분포의 일례를 나타낸 도면.

도 9는 실시 형태 1에서 적용되는 편광 제어 소자에 의해서 얻어지는 타원 편광의 타원율의 파장에 대한 분포를 나타낸 도면.

도 10은 비교예 1 및 실시 형태 1에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 11은 실시 형태 2에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대해 이루는 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값을 나타내는 도면.

도 12는 실시 형태 2에서 적용되는 편광 제어 소자에 의해서 얻어지는 타원 편광의 타원율의 파장에 대한 분포를 나타낸 도면.

도 13은 비교예 3 및 실시 형태 2에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 14는 실시 형태 3에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대해 이루는 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값을 나타내는 도면.

도 15는 비교예 4 및 실시 형태 3에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 16은 실시 형태 3의 액정 표시 장치에서의 법선과의 이루는 각도 θ에 대한 타원율의 분포의 일례를 나타내는 도면.

도 17은 실시 형태 3의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.

도 18은 실시 형태 4에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대해 이루는 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값을 나타내는 도면.

도 19는 비교예 5 및 실시 형태 4에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 20은 실시 형태 4의 액정 표시 장치에서의 법선과의 이루는 각도 θ에 대한 타원율의 분포의 일례를 나타내는 도면.

도 21은 실시 형태 4의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.

도 22는 실시 형태 5에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대해 이루는 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값을 나타내는 도면.

도 23은 비교예 6 및 실시 형태 5에서의 광학 특성의 비교 결과를 나타내는 도면.

도 24는 실시 형태 5의 액정 표시 장치에서의 법선과의 이루는 각도 θ에 대한 타원율의 분포의 일례를 나타내는 도면.

도 25는 실시 형태 5의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.

도 26은 비교예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 이루는 각도 θ에 대한 타원율의 분포의 일례를 나타내는 도면.

도 27은 비교예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는, 액티브 매트릭스 타입의 반 투과형 컬러 액정 표시 장치로서, 액정 표시 패널 LPN을 구비하고 있다. 이 액정 표시 패널 LPN은, 어레이 기판(제1 기판) AR과, 어레이 기판 AR과 상호 대향 하여 배치된 대향 기판(제2 기판) CT와, 이들 어레이 기판 AR과 대향 기판 CT의 사이에 유지된 액정층 LQ를 구비하여 구성되어 있다.

또한, 이 액정 표시 장치는, 어레이 기판 AR의 액정층 LQ를 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1, 및 대향 기판 CT의 액정층 LQ를 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비하고 있다. 또한, 이 액정 표시 장치는, 제1 편광 제어 소자 POL1측으로부터 액정 표시 패널 LPN을 조명하는 백 라이트 유닛 BL을 구비하고 있다.

이러한 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 표시 영역 DSP에서, m×n개의 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 PX를 구비하고 있다. 각 화소 PX는, 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시하는 반사부 PR과, 백 라이트 유닛 BL로부터의 백 라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시하는 투과부 PT를 가지고 있다.

어레이 기판 AR은, 유리판이나 석영판 등의 투광성을 갖는 절연 기판(10)을 이용하여 형성된다. 즉, 이 어레이 기판 AR은, 표시 영역 DSP에서, 화소마다 배치된 m×n개의 화소 전극 EP, 이들 화소 전극 EP의 행 방향에 따라서 각각 형성된 n개의 주사선 Y(Yl∼Yn), 이들 화소 전극 EP의 열 방향에 따라서 형성된 m개의 신호선 X(X1∼Xm), 각 화소 PX에서 주사선 Y 및 신호선 X의 교차 위치 근방에 배치된 m×n개의 스위칭 소자, 즉, 박막 트랜지스터 W, 액정 용량 CLC와 병렬로 보조 용량 CS를 구성하도록 화소 전극 EP에 용량 결합하여 n개의 주사선 Y와 대략 평행하게 형성된 보조 용량선 AY 등을 가지고 있다.

어레이 기판 AR은, 또한, 표시 영역 DSP의 주변의 구동 회로 영역 DCT에서, n개의 주사선 Y에 접속된 주사선 드라이버 YD, 및 m개의 신호선 X에 접속된 신호선 드라이버 XD를 가지고 있다. 주사선 드라이버 YD는, 컨트롤러 CNT에 의한 제어에 기초하여 n개의 주사선 Y에 순차적으로 주사 신호(구동 신호)를 공급한다. 또한, 신호선 드라이버 XD는, 컨트롤러 CNT에 의한 제어에 기초하여 각 행의 박막 트랜지스터 W가 주사 신호에 의해서 온 상태로 하는 타이밍에서 m개의 신호선 X에 영상 신호(구동 신호)를 공급한다. 이로써, 각 행의 화소 전극 EP는, 대응하는 박막 트랜지스터 W를 통해 공급되는 영상 신호에 따른 화소 전위에 각각 설정된다.

각 박막 트랜지스터 W는, N채널 박막 트랜지스터로서, 절연 기판(10) 상에 배치된 폴리실리콘 반도체층(12)을 갖고 있다. 폴리실리콘 반도체층(12)은, 채널 영역(12C)을 사이에 끼운 양측에 각각 소스 영역(12S) 및 드레인 영역(12D)를 갖고 있다. 이 폴리실리콘 반도체층(12)은, 게이트 절연막(14)에 의해서 덮여 있다.

박막 트랜지스터 W의 게이트 전극 WG는, 1개의 주사선 Y에 접속되고(혹은 주사선 Y와 일체적으로 형성되고), 주사선 Y 및 보조 용량선 AY와 함께 게이트 절연막(14) 상에 배치되어 있다. 이들 게이트 전극 WG, 주사선 Y, 및 보조 용량선 AY는, 층간 절연막(16)에 의해서 덮여 있다.

박막 트랜지스터 W의 소스 전극 WS는, 1개의 화소 전극 EP에 접속됨과 함께, 폴리실리콘 반도체층(12)의 소스 영역(12S)에 컨택트되어 있다. 박막 트랜지스터 W의 드레인 전극 WD는, 1개의 신호선 X에 접속됨(혹은 신호선 X와 일체로 형성됨)과 함께, 폴리실리콘 반도체층(12)의 드레인 영역(12D)에 컨택트되어 있다. 이들 소스 전극 WS, 드레인 전극 WD, 및 신호선 X는, 유기 절연막(18)에 의해서 덮여 있다.

화소 전극 EP는, 반사부 PR에 대응하여 설치된 반사 전극 EPR 및 투과부 PT에 대응하여 설치된 투과 전극 EPT를 갖고 있다. 반사 전극 EPR은, 유기 절연막(18) 상에 배치되어, 소스 전극 WS와 전기적으로 접속되어 있다. 이 반사 전극 EPR은, 알루미늄 등의 금속 반사막에 의해서 형성된다. 투과 전극 EPT는, 층간 절연막(16) 상에 배치되어, 반사 전극 EPR과 전기적으로 접속되어 있다. 이 투과 전극 EPT는, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등의 투광성을 갖는 금속막에 의해서 형성된다. 모든 화소 PX의 화소 전극 EP는, 배향막(20)에 의해서 덮여 있다.

한편, 대향 기판 CT는, 유리판이나 석영판 등의 투광성을 갖는 절연 기판(30)을 이용하여 형성된다. 즉, 이 대향 기판 CT는, 표시 영역 DSP에서, 각 화소 PX를 구획하는 블랙 매트릭스(32), 블랙 매트릭스(32)에 의해서 둘러싸인 각 화소에 배치된 컬러 필터(34), 단일한 대향 전극 ET 등을 구비하고 있다.

블랙 매트릭스(32)는, 어레이 기판 AR에 설치된 주사선 Y나 신호선 X 등의 배선부에 대향하도록 배치되어 있다. 컬러 필터(34)는, 복수의 다른 색, 예를 들면, 적색, 청색, 녹색이라는 3원색에 각각 착색된 착색 수지에 의해서 형성되어 있다. 적색 착색 수지, 청색 착색 수지, 및 녹색 착색 수지는, 각각 적색 화소, 청색 화소, 및 녹색 화소에 대응하여 배치되어 있다.

또한, 컬러 필터(34)는, 반사부 PR과 투과부 PT에서 광학 농도가 서로 다르게 형성해도 된다. 즉, 반사부 PR에서는, 표시에 기여하는 외광이 컬러 필터(34) 를 2회 통과하는 데 반해, 투과부 PT에서는, 표시에 기여하는 백 라이트광이 컬러 필터(34)를 1회 통과할 뿐이다. 따라서, 반사부 PR과 투과부 PT에서 색조를 맞추기 위해서는, 반사부 PR에 배치된 착색 수지의 광학 농도를 투과부 PT에 배치된 착색 수지의 절반 정도로 하는 것이 바람직하다.

대향 전극 ET는, 모든 화소 PX의 화소 전극 EP에 대향하도록 배치되어 있다. 이 대향 전극 ET는, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등의 투광성을 갖는 금속막에 의해서 형성되고, 보조 용량선 AY와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이 대향 전극 ET는, 배향막(36)에 의해서 덮혀 있다.

이러한 대향 기판 CT와, 상술한 바와 같은 어레이 기판 AR을 각각의 배향막(20) 및 배향막(36)이 대향하도록 배치했을 때, 양자 사이에 배치된 도시하지 않은 스페이서에 의해, 소정의 갭이 형성된다. 즉, 반사부 PR에는, 투과부 PT의 거의 절반 정도의 갭이 형성된다. 이 실시 형태에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.5μm이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.8μm로 설정했다.

액정층 LQ는, 이들 어레이 기판 AR의 배향막(20)과 대향 기판 CT의 배향막(36)의 사이에 형성된 갭에 봉입된 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물로 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 액정 조성물로서 MJ981594(메르크사 제품, Δn=0.065)를 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg로 했다.

제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 이들을 통과한 광의 편광 상태를 제어한다. 즉, 제1 편광 제어 소자 POL1은, 액정층 LQ에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록 자신을 통과하는 광의 편광 상태를 제어한 다. 따라서, 제1 편광 제어 소자 POL1에 입사한 백 라이트광의 편광 상태는, 타원편광으로 변환된다. 그 후, 제1 편광 제어 소자 POL1로부터 출사된 백 라이트광은, 타원 편광의 편광 상태를 유지하여 액정층 LQ에 입사한다.

또한, 제2 편광 제어 소자 POL2도 마찬가지로, 액정층 LQ에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록 자신을 통과하는 광의 편광 상태를 제어한다. 따라서, 제2 편광 제어 소자 POL2에 입사한 외광의 편광 상태는, 타원 편광으로 변환된다. 그 후, 제2 편광 제어 소자 POL2로부터 출사된 외광은, 타원 편광의 편광 상태를 유지하여 액정층 LQ에 입사한다.

제1 편광 제어 소자 POL1은, 적어도 1개의 제1 편광판(51)과, 적어도 1개의 제1 위상차판(52)으로 구성되어 있다. 또한, 제2 편광 제어 소자 POL2는, 적어도 1개의 제2 편광판(61)과, 적어도 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 이들 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)은, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 이른바 1/4 파장판이다.

여기서 적용되는 편광판은, 광의 진행 방향에 직교하는 평면 내에서, 상호 직교하는 흡수축 및 투과축을 갖고 있다. 이러한 편광판은, 랜덤한 방향의 진동면을 갖는 광으로부터, 투과축과 평행한 1방향의 진동면을 갖는 광, 즉, 직선 편광의 편광 상태를 갖는 광을 추출하는 것이다.

또한, 여기서 적용되는 위상차판은, 상호 직교하는 지상축 및 진상축을 갖고 있다. 지상축은, 복굴절에서 상대적으로 굴절율이 큰 축에 대응한다. 이 지상축은, 정상 광선의 진동면과 일치하는 것으로 한다. 진상축은, 복굴절에서 상대적으로 굴절율이 작은 축에 대응한다. 이 진상축은, 이상 광선의 진동면과 일치하는 것으로 한다. 정상 광선 및 이상 광선의 굴절율을 각각 no 및 ne로 하고, 각각의 광선의 진행 방향을 따른 위상차판의 두께를 d로 했을 때, 위상차판의 리터데이션값 Δn·d(nm)는, (ne·d-no·d)으로 정의된다.

이하의 설명에서는, 편광판(51) 및 편광판(61)에 대해서는 흡수축(51T) 및 흡수축(61T)에 의해서 각각의 배치를 특정하고, 또한, 위상차판(52) 및 위상차판(62)에 대해서는 지상축(52D) 및 지상축(62D)에 의해서 각각의 배치를 특정하는 것으로 한다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 대향 기판측으로부터 관찰했을 때, 대향 기판 CT의 주면에 평행한 평면 내에서, 편의상, 상호 직교하는 X축 및 Y축을 정의한다. 여기서, 액정층 LQ를 호모지니어스하게 배향한 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물로 구성한 경우, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)를 Y축으로 한다.

제2 편광판(61)은, 그 흡수축(61T)과 X축의 사이에 이루는 각도 A(deg)로 배치된다. 제2 위상차판(62)은, 그 지상축(62D)과 X축의 사이에 이루는 각도 B(deg)로 배치된다. 제1 편광판(51)은, 그 흡수축(51T)과 X축의 사이에 이루는 각도 C(deg)로 배치된다. 제1 위상차판(52)은, 그 지상축(52D)과 X축의 사이에 이루는 각도 D(deg)로 배치된다.

이 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이루는 각도 A는 1°이고, 이루는 각도 B는 38°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 예각의 각도 θ2는 37°이다. 또한, 이루는 각도 C는 100°이고, 이루는 각도 D는 155°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 예각의 각도 θ1는 55°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 160nm이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 140nm이다.

이들 A 내지 D가 이루는 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 액정 표시 패널 LPN의 화소 전극 EP와 대향 전극 ET의 사이에 전위차를 부여하고 있지 않은 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 화소 전극 EP와 대향 전극 ET의 사이에 전위차를 부여한 전압 인가 시의 잔류 리터데이션값에 의해 변화하기 때문에, 도 4에 도시한 값에만 한정되는 것이 아니다.

이와 같이, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 각각을 구성하는 편광판(51) 및 편광판(61)의 흡수축과 위상차판(52) 및 위상차판(62)의 지상축의 사이의 이루는 예각의 각도 θ가 소정 범위의 각도로 되도록 구성되어 있다.

일반적으로, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 컬러 액정 표시 장치에서는, 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 광의 편광 상태로서 원 편광을 사용하는 것이 통상적이다. 즉, 타원율(=단축 방향의 진폭/장축 방향의 진폭)이 1에 가까운 편광 상태의 광을 액정 표시 패널 LPN에 입사시킬 필요가 있다.

그런데, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구성하는 각 위상 차판의 리터데이션값은, 통과하는 광의 파장에 따라 서로 다르다. 이 때문에, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위, 예를 들면, 450nm 내지 650nm의 파장 범위의 광에 대하여, 소정의 리터데이션(예를 들면, 1/4 파장)을 부여하여 원 편광을 형성하기 위해서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2가 갖는 리터데이션값의 파장 의존성을 완화해야 한다.

편광판과, 적어도 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 조합하여 편광 제어 소자를 구성함으로써, 리터데이션값의 파장 의존성을 완화하는 것은 가능하다. 즉, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 편광판과 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 조합하여 구성한 편광 제어 소자는, 450nm 내지 650nm의 전체 파장 범위의 광에 대하여, 거의 동일하고, 또한 높은 타원율을 얻을 수 있다. 즉, 이러한 구성의 편광 제어 소자를 적용함으로써, 통과하는 광의 파장에 관계 없이 원 편광에 가까운 편광 상태의 광을 얻을 수 있다.

그러나, 이러한 구성의 편광 제어 소자를 적용한 경우, 장치 전체의 박형화가 저해될 뿐만 아니라, 비용 상승을 초래한다는 과제가 있다. 이에 반해, 편광판과 1종류의 위상차판(1/4 파장판)을 조합하여 구성한 편광 제어 소자를 적용한 경우, 박형화 및 비용 절감이 가능하지만, 원하는 광학 특성을 얻을 수 없다는 과제가 있다. 즉, 이러한 구성의 편광 제어 소자에서는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 파장 550nm의 광에 대하여 1/2 파장판 및 1/4 파장판을 조합하여 구성한 편광 제어 소자를 이용한 경우와 동등한 타원율을 얻을 수 있도록 구성해도, 1/4 파장판에서의 리터데이션값의 파장 의존성에 의해, 단파장측에서 타원율이 현저히 저하된 다.

2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치를 비교예 1로 하고, 1종류만의 위상차판(1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치를 비교예 2로 하여, 각각의 광학 특성을 비교했다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에서, 파장 550nm의 광에 대하여 거의 동등한 높은 타원율 0.88을 얻을 수 있도록 구성한 경우, 비교예 1에서는, 반사부에 의한 반사율이 7%이었던 것에 비해, 비교예 2에서는, 반사부에 의한 반사율이 6.3%로 10% 저하되어 있었다. 또한, 여기서 측정한 반사율은, 액정 표시 장치의 대향 기판측으로부터 입사한 백색의 외광(입사광)의 강도에 대한, 반사부에 의해 반사된 반사광의 강도의 비율에 상당하고, 미놀타사 제품인 반사율계 CM-508D를 이용하여 측정하이었다. 입사광은, 대향 기판에 대하여 거의 수직인 방향(대향 기판의 법선 방향)으로부터 입사한 확산광이다. 반사광의 강도는, 대향 기판의 법선으로부터 8°경사진 위치에 배치한 검출기에 의해서 측정했다.

또한, 비교예 1에서는, 콘트라스트가 25이었던 것에 비해, 비교예 2에서는, 콘트라스트가 8로 현저히 저하되어 있었다. 또한, 여기서 측정한 콘트라스트는, 암실 내에서 탑콘사 제품인 측정기기 BM-5A를 이용하여 측정했다.

또한, 비교예 1에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.319, 0.339)이었던 것에 비해, 비교예 2에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.333, 0.358)이고, 황색에 착색하는 방향으로 시프트하고 있었다. 또한, 여 기서의 색미(색도 좌표값)는, 상술한 각 측정기기에 의한 측정과 병행하여 측정했다.

이와 같이, 1종류만의 위상차판(1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자에서는, 이 위상차판에서의 리터데이션값의 파장 의존성에 의해, 일부의 파장의 광에 대해서는 매우 원 편광에 가까운 높은 타원율의 편광 상태를 형성할 수 있지만, 다른 파장의 광에 대해서는 타원율이 현저히 저하된다. 특히, 측정 파장 범위에서, 타원율의 최대값과 최소값의 차가 클수록 광학 특성의 열화를 초래하게 된다.

그래서, 이 실시 형태에 따른 반 투과형 액정 표시 장치는, 원 편광 혹은 그것에 가까운 높은 타원율을 갖는 편광 상태의 광을 이용하는 것이 아니라, 소정 범위의 타원율을 갖는 타원 편광의 편광 상태의 광을 적극적으로 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다. 즉, 박형화 및 비용 절감이라는 과제에 주목한 경우, 반 투과형 액정 표시 장치에 적용되는 편광 제어 소자는, 편광판과, 1종류의 위상차판(1/4 파장판)으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 특히 반사 표시에서 양호는 광학 특성을 얻는는 과제에 주목한 경우, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위, 예를 들면, 450nm 내지 650nm의 파장 범위의 광에 대하여, 소정 범위의 타원율의 편광 상태를 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 임의의 한 특정 파장의 광에 대해서만 원 편광에 근사한 매우 높은 타원율을 얻고자 하는 것이 아니라, 450nm 내지 650nm의 파장 범위의 광에 대하여 거의 균일한 타원율을 얻을 수 있도록, 편광판과 1종류의 위상차판(1/4 파장판)을 조합하여 편광 제어 소자를 구성하면 된다.

즉, 여기서는, (1)편광 제어 소자를 구성하는 위상차판의 지상축과 편광판의 흡수축이 이루는 각도 θ(deg)에 따라서 편광 제어 소자를 통과하는 광의 편광 상태가 서로 다르고, 편광 제어 소자에 의해서 형성된 타원 편광의 타원율은 각도 θ에 의존하여 변화하는 점, (2)이 실시 형태에서 적용하는 편광 제어 소자를 구성하는 위상차판, 즉, 1/4 파장판은, 통과하는 광의 파장에 따라서 리터데이션값이 서로 다르다(리터데이션값의 파장 의존성)는 점을 이용하고 있다.

즉, 컬러 표시를 형성하는 청색의 대표적인 파장으로서 470nm의 광, 녹색의 대표적인 파장으로서 550nm의 광, 및 적색의 대표적인 파장으로서 610nm의 광에 대하여, 편광 제어 소자에 의해서 형성된 타원 편광의 타원율의 각도 θ(deg)에 대한 변화를 시뮬레이션했다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이 시뮬레이션 결과에 따르면, 편광 제어 소자를 통과하는 광의 파장에 따라서 서로 다른 분포가 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, 편광 제어 소자에 의해서 형성된 타원 편광의 장축과 X축이 이루는 예각의 각도 θ'(deg)의, 각도 θ에 대한 변화를 시뮬레이션했다. 도 8에 도시한 바와 같이, 이 시뮬레이션 결과에 따르면, 편광 제어 소자를 통과하는 광의 파장에 따라서 서로 다른 분포가 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, θ'의 부호는 플러스(+)를 도 3에서의 반시계 방향의 각도(화살표 a)로 하고, 마이너스(-)를 도 3에서의 시계 방향의 각도(화살표 b)로 했다.

도 7에 도시한 예에서는, 파장 550nm의 광에 대해서는, 각도 θ에 대하여 타원율의 변화가 비교적 커서, 최대로 약 0.85 정도의 타원율을 얻을 수 있다. 또한, 파장 610nm의 광에 대해서도, 각도 θ에 대하여 타원율의 변화가 비교적 커서, 최대로 약 0.85 정도의 타원율을 얻을 수 있다. 한편, 파장 470nm의 광에 대하여는, 각도 θ에 대하여 타원율의 변화가 비교적 작아, 최대로도 약 0.7 정도의 타원율밖에 얻을 수 없다.

도 7에 도시한 예에 있어서 각도 θ=45°로 하고, 파장 550nm의 광에 대하여 최대의 타원율(약 0.85)을 얻고자 했을 때, 파장 470nm의 광에 대하여는 최대로도 약 0.7 정도의 타원율밖에 얻을 수 없어, 그 차가 0.15 정도로 되어, 비교예 2에서 설명한 광학 특성의 열화가 보여진다.

이에 반해, 각도 θ가 40도보다 작은 경우, 또는, 각도 θ가 45도보다 큰 예각인 경우, 각 파장의 광으로 얻을 수 있는 타원율의 차를 0.15보다 작게 할 수 있다. 이는, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위(예를 들면 450nm 내지 650nm)의 광에 대하여, 거의 균일한 타원율의 편광 상태를 형성할 수 있는 것을 의미한다. 이로써, 광학 특성의 개선의 경향이 보여진다.

보다 바람직하게는, 각도 θ를 30도 이하, 또는, 각도 θ를 50도 이상의 예각으로 함으로써, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위(450nm 내지 650nm)의 광에 대하여, 타원율의 차가 0.1 이하인 타원 편광을 형성할 수가 있어, 더욱 광학 특성의 개선 효과를 기대할 수 있다.

따라서, 이 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 상술한 바와 같은 구성의 편광 제어 소자를 적용하는 경우, 편광 제어 소자에서의 각도 θ를 40도보다 작은 각도, 또는, 45도보다 큰 예각으로 설정하고, 보다 바람직하게는, 각도 θ를 30도 이하, 또는, 50도 이상의 예각으로 설정한다. 이로써, 액정층에 입사하는 타원 편광 의 편광 상태를 갖는 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은, 그 최대값과 최소값의 차가 0.15보다 작고, 바람직하게는 0.1 이하로 설정할 수 있다. 이로써, 광학 특성을 개선할 수 있음과 함께, 양호한 표시 품위를 실현할 수 있다.

또한, 비시감도가 상대적으로 높은 녹색의 광, 예를 들면, 파장 550nm의 광에 대하여 주목하면, 편광 제어 소자를 통과하여 형성된 타원 편광의 타원율이 0.65보다 작은 경우, 다른 파장의 광의 타원율과의 차를 작게 할 수 있다(즉, 파장 의존성을 저감할 수 있다). 그러나, 이러한 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치에서는, 반사부에 의한 반사율이 현저히 저하된다. 특히, 타원율이 0.5를 하회하는 경우, 반사부에 의한 반사율이 10% 이상 저하되어, 반사형 액정 표시 장치로서 이용한 경우에 표시되는 화상의 품위가 현저히 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

마찬가지로, 파장 550nm의 광에 대하여, 편광 제어 소자를 통과하여 형성된 타원 편광의 타원율이 0.8을 상회하는 경우에는, 상술한 바와 같이 파장 의존성이 커지기 때문에, 다른 파장의 광과의 타원율 차가 0.15 정도까지 확대된다. 특히, 타원율이 0.85를 상회하는 경우, 반사형 액정 표시 장치로서 이용한 경우에 표시되는 백색의 색미가 황색에 착색화하여, 표시되는 화상의 품위가 현저히 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

이와 같이, 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 하기 위해서는, 편광 제어 소자에서의 각도 θ는 25도 이상 65도 이하로 설정된다. 또한 바람직하게는, 파장 550nm의 광의 타원율을 0.65 이상 0.8 이하로 하기 위해서는, 편광 제어 소자에서의 각도 θ는 28도 이상 40도 이하, 또는, 48도 이상 57도 이하로 설정된다.

따라서, 이 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에, 상술한 구성의 편광 제어 소자를 적용하는 경우, 편광 제어 소자에서의 각도 θ를 상술한 범위로 설정함으로써, 액정층에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율은, 0.5 이상 0.85 이하의 범위, 바람직하게는, 0.65 이상 0.8 이하의 범위로 설정할 수 있다. 이로써, 광학 특성을 개선할 수 있음과 함께, 양호한 표시 품위를 실현할 수 있다.

이상의 점으로부터, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2에 서의 θ는, 25도 이상 65도 이하의 범위로 설정된다. 또한, 타원율의 차(0.15보다 작음) 및 550nm의 광의 타원율(0.5 이상 0.85 이하)의 범위를 고려하면, θ는, 25도 이상으로 40도보다 작은 범위 또는 45도보다 크고 65도 이하인 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

이 실시 형태에서는, 반사부에 의한 반사 특성, 즉, 반사율 및 콘트라스트의 개선을 중시하고 있다. 이러한 관점에서, 우선, 제2 편광 제어 소자 POL2에서의 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 각도 θ2를 최적화한다. 즉, 제2 편광판(61)을 통해 제2 위상차판(62)을 통과한 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 하고, 또한, 450nm에서 650nm까지의 파장 범위에서의 타원율의 최대와 최소의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정한다. 즉, 이 실시 형태에서는, 앞에서 설명한 바와 같이, 제2 편광 제어 소자 POL2에서의 각도 θ2를 37도로 설정하고 있다.

계속해서, 제1 편광 제어 소자 POL1에서의 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 각도 θ1를 최적화한다. 즉, 제2 편광판(61)과 제2 위상차판(62)을 통과한 광의 편광 상태와 역행열(포안카레구상에서는 원점 대칭)로 되는 조건으로 설정된다. 즉, 이 실시 형태에서는, 앞에서 설명한 바와 같이, 제1 편광 제어 소자 POL1에서의 각도 θ1를 55도로 설정하고 있다.

또한, 여기서 적용한 제2 편광 제어 소자 POL2는, 도 9에 도시한 바와 같이, 450nm 내지 650nm의 전체 파장 범위에서 거의 동일한 타원율을 얻을 수 있어, 통과하는 광의 파장에 관계 없이 거의 균일한 타원율을 갖는 편광 상태의 타원 편광을 얻을 수 있다(전체 파장 범위에서의 타원율의 최대값과 최소값의 차는 약 O.1이다). 또한, 제1 편광 제어 소자 POL1도, 도 9에 도시한 제2 편광 제어 소자 POL2와 거의 동등한 특성을 얻을 수 있다.

따라서, 이 실시 형태에 따르면, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하여, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성할 수가 있고, 더구나, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 실시 형태에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최소값의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정하는 것이 가능해진다.

이와 같이 최적화된 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치를 실시 형태 1로 하여, 먼저 설명한 비교예 1과의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또한, 여기서의 비교예 1 및 실시 형태 1은 모두 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.

이러한 노멀 화이트 모드인 반 투과형 액정 표시 장치에 의한 반사 표시 및 투과 표시의 동작에 대하여, 보다 상세히 설명한다.

우선, 반사부 PR에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 액정층 LQ에 전위차를 생기게 하지 않은 상태, 즉, 전압 무인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 대향 기판 CT측으로부터 입사한 외광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과함으로써, 예를 들면, 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 가지도록 변환된 후, 대향 기판 CT를 통해 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 액정층 LQ를 통과할 때에 π/2의 위상차가 부여된 후에 반사 전극 EPR에 달한다. 반사 전극 EPR에 의해 반사된 반사광은, 그 시점에서 π의 위상차가 부여되고, 다시 액정층 LQ를 통과할 때에 π/2의 위상차가 부여된다. 즉, 액정층 LQ를 왕복한 타원 편광은 2π의 위상차가 부여되어지게 된다. 따라서, 반사부 PR에 의해서 반사된 반사광은, 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 유지하여 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과 가능하기 때문에, 컬러 필터(34)의 색에 입각한 단색의 명표시에 기여한다.

한편, 반사부 PR에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 액정층 LQ에 전위차를 생기게 한 상태, 즉, 전압 인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 전압 무인가 시와 같이, 대향 기판 CT측으로부터 입사한 외광은, 제2 편광 제어 소자 POL2 를 통과함으로써, 예를 들면, 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 가지도록 변환되어, 대향 기판 CT를 통해 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 전압 인가 시의 액정층 LQ의 잔류 리터데이션이 0인 경우에는, 액정층 LQ를 통과할 때에 위상차의 영향을 받지 않기 때문에, 그대로 편광 상태를 유지하여 반사 전극 EPR에 달한다. 반사 전극 EPR에 의해 반사된 반사광은, 상술한 바와 마찬가지로 그 시점에서 π의 위상차가 부여되어, 다시 액정층 LQ를 통과하는데, 위상차의 영향을 받지 않기 때문에, 액정층 LQ를 왕복한 타원 편광은 π의 위상차가 부여되게 된다. 즉, 반사부 PR에 의해서 반사된 반사광은, 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태로 변환되어 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과하지 않는다. 이 때문에, 암표시, 즉, 흑표시로 된다.

또한, 액정층 LQ에 전압을 인가한 경우에는, 기판 계면의 액정 분자는, 배향 규제력(앵커링)에 의해 완전히 끊어지지 않기 때문에, 전압 인가 시의 액정층 LQ의 잔류 리터데이션은 0이 아니라, 수∼수십 nm 정도의 잔류 리터데이션을 갖는 것이 통상적이다. 그 경우, 제2 편광 제어 소자 POL2를 구성하는 제2 위상차판(62)의 리터데이션값을 액정층 LQ의 잔류 리터데이션의 분만큼 작게 함으로써, 반사 전극 EPR에 달하는 광의 편광 상태는 액정층 LQ의 잔류 리터데이션이 0일 때와 동일하게 되어, 상술한 바와 마찬가지인 메카니즘으로 흑표시를 행할 수 있다.

이와 같이, 반사부 PR에서는, 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시한다.

투과부 PT에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 전압 무인가 시에 있어서, 이 하와 같이 동작한다. 즉, 백 라이트 유닛 BL로부터 출사된 백 라이트광은, 제1 편광 제어 소자 POL1을 통과함으로써, 예를 들면, 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 가지도록 변환되어, 어레이 기판 AR을 통해 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 반사부 PR의 약 2배의 갭을 갖는 투과부 PT에서 액정층 LQ를 통과할 때에 π의 위상차가 부여된다. 즉, 투과부 PT를 투과한 투과광은, 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 가지도록 변환되어, 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과 가능하기 때문에, 컬러 필터(34)의 색에 입각한 단색의 명표시에 기여한다.

한편, 투과부 PT에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 전압 인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 전압 무인가 시와 마찬가지로, 어레이 기판 AR측으로부터 입사한 백 라이트광은, 제1 편광 제어 소자 POL1을 통과함으로써, 예를 들면, 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 가지도록 변환되어, 어레이 기판 AR을 통해 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 예를 들면, 전압 인가 시의 액정층의 잔류 리터데이션이 0인 경우에는, 액정층 LQ를 통과할 때에 위상차의 영향을 받지 않기 때문에, 그대로 편광 상태를 유지하여 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과하지 않는다. 이 때문에, 암표시, 즉, 흑표시로 된다.

이와 같이, 투과부 PT에서는, 백 라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시한다.

상술한 바와 같이 동작하는 반 투과형 액정 표시 장치에 대하여, 비교예 1 및 실시 형태 1의 각각의 광학 특성은, 도 10에 도시한 바와 같다. 즉, 비교예 1은, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.88을 얻을 수 있고, 또한, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율을 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 실시 형태 1은, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.75을 얻을 수 있고, 또한, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율을 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

비교예 1에서는, 반사부에 의한 반사율이 7%이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서도, 비교예 1과 거의 동등한 반사율을 얻을 수 있어, 6.98%로, 비교예 2보다 개선되어 있었다. 또한, 비교예 1에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 25이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내의 15로 되어, 비교예 2보다도 개선되어 있었다. 또한, 비교예 1에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색이 색조가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.319, 0.339)이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서는, 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.321, 0.341)이고, 비교예 1과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있어, 비교예 2보다도 개선되었다.

또한, 비교예 1에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.4%이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서도, 비교예 1과 거의 동등한 투과율을 얻을 수 있어, 4.4%이었다. 또한, 비교예 1에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 136이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내의 113이었다. 또한, 비교예 1에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.303, 0.327)이었던 것에 대해, 실시 형태 1에서는, 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.310, 0.330)으로, 비교예 1과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

이와 같이, 편광판과 1개의 위상차판(1/4 파장판)으로 편광 제어 소자를 구성한 경우에서도, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 각도를 최적화한 상태로 반 투과형 액정 표시 장치에 적용함으로써, 편광판과 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 조합하여 구성한 편광 제어 소자를 적용한 반 투과형 액정 표시 장치와 동등한 기능을 실현할 수가 있어, 반사부에 의한 반사 표시 및 투과부에 의한 투과 표시 중 어떤 것에서도 양호한 광학 특성을 실현할 수 있다.

따라서, 편광 제어 소자의 구성을 간소화할 수 있고, 더구나 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 저비용 및 박형화를 동시에 실현한 반 투과형 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

<다른 실시 형태;실시 형태 2>

상술한 실시 형태 1에서는, 액정층 LQ는, 트위스트각이 0도(즉, 호모지니어스 배향)인 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물에 의해서 구성했지만, 본 발명은, 액정 분자(40)의 트위스트각에 의해서 한정되는 것이 아니다.

예를 들면, 액정층 LQ는, 트위스트각이 45도로 되도록 트위스트 배향한 액정 분자를 포함한 액정 조성물에 의해서 구성해도 된다. 이러한 경우도 마찬가지로, 도 3에 도시한 평면 내에서, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)를 Y축으로 한다.

제2 편광판(61)은, 그 흡수축(61T)과 X축의 사이에 이루는 각도 A로 배치된다. 제2 위상차판(62)은, 그 지상축(62D)과 X축의 사이에 이루는 각도 B로 배치된다. 제1 편광판(51)은, 그 흡수축(51T)과 X축의 사이에 이루는 각도 C로 배치된 다. 제1 위상차판(52)은, 그 지상축(52D)과 X축의 사이에 이루는 각도 D로 배치된다.

이 실시 형태 2에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 이루는 각도 A는 10°이고, 이루는 각도 B는 50°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 예각의 각도 θ2는 40°이다. 또한, 이루는 각도 C는 100°이고, 이루는 각도 B는 154°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 예각의 각도 θ1는 54° 이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 140nm이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 120nm이다.

이들 A 내지 D가 이루는 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 전압 인가 시의 잔류 리터데이션값에 의해 변화하기 때문에, 도 11에 도시한 값에만 한정되는 것이 아니다.

여기서 적용한 제2 편광 제어 소자 POL2는, 도 12에 도시한 바와 같이, 450nm 내지 650nm의 전체 파장 범위에서 거의 동일한 타원율을 얻을 수 있어, 통과하는 광의 파장에 관계 없이 거의 균일한 타원율을 갖는 편광 상태의 타원 편광을 얻을 수 있다(전체 파장 범위에서의 타원율의 최대값과 최소값의 차는 약 0.13이다). 또한, 제1 편광 제어 소자 POL1도, 도 12에 도시한 제2 편광 제어 소자 POL2와 거의 동등한 특성을 얻을 수 있다.

따라서, 이 실시 형태 2에 따르면, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제 어 소자 POL2는, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하여, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성할 수가 있고, 더구나, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 2에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최소값의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정하는 것이 가능해진다.

도 12에 도시한 바와 같이 최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(실시 형태 2)와, 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예 3)의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또한, 여기서의 비교예 3 및 실시 형태 2는 모두, 트위스트각 45도의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 비교예 3은, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율0.88을 얻을 수 있고, 또한, 450nm 내지 65Onm의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율을 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 실시 형태 2는, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.73을 얻을 수 있고, 또한, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율을 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 경우, 비교예 3에서는, 반사부에 의한 반사율이 7.20%이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서도, 비교예 3과 거의 동등한 반사율을 얻을 수 있어, 7.21%이었다. 또한, 비교예 3에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 15이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내의 10이었다. 또한, 비교예 3에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.315, 0.348)이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.317, 0.344)로서, 비교예 3과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

또한, 비교예 3에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.40%이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서도, 비교예 3과 거의 동등한 투과율을 얻을 수 있어, 4.40%이었다. 또한, 비교예 3에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 70이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서는, 콘트라스트가 비교예 3보다 높은 80이었다. 또한, 비교예 3에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.317, 0.337)이었던 것에 대해, 실시 형태 2에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.321, 0.345)로서, 비교예 3과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

이와 같이, 실시 형태 2에서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있었다.

<다른 실시 형태;실시 형태 3>

이 실시 형태 3에서는, 액정 조성물로서 MJ012166(메르크사 제품, Δn=O.06)를 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg로 하이었다(호모지니어스 배향). 또한, 이 실시 형태3에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.8μm이고, 투과부 PT의 갭은 약 5.1μm로 설정했다.

이러한 실시 형태 3에서도 마찬가지로, 도 3에 도시한 평면 내에서, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 편광판 (61)의 흡수축(61T)과 X축의 사이에 이루는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축의 사이에 이루는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축의 사이에 이루는 각도 C는, 93.5°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축의 사이에 이루는 각도 D는, 146.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 예각의 각도 θ1는 53°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm 이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm이다.

이들 A 내지 D가 이루는 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 전압 인가 시의 잔류 리터데이션값에 의해 변화하기 때문에, 도 14에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.

이 실시 형태 3에 따르면, 상술한 바와 같이 최적화된 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하여, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성할 수가 있고, 더구나, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 3에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위450nm 내지 650nm의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최소값의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정하는 것이 가능해진다.

최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 를 구비한 액정 표시 장치(실시 형태 3)와, 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 포함하는 액정 표시 장치(비교예 4)의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또한, 여기서의 비교예 4 및 실시 형태 3은 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 비교예 4는, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율0.67을 얻을 수 있고, 또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 실시 형태 3은, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.67을 얻을 수 있고, 또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 O.1로 되도록 구성되어 있다.

비교예 4에서는, 반사부에 의한 반사율이 8.30%이었던 것에 대해, 실시 형태 3에서도, 비교예 4와 거의 동등한 반사율을 얻을 수 있어, 8.30%이었다. 또한, 비교예 4에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 13이었던 것에 대해, 실시 형태 3에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내의 12이었다. 또한, 비교예 4에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.317, 0.343)이었던 것에 대해, 실시 형태 3에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.321, 0.344)로서, 비교예 4와 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

또한, 비교예 4에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었던 것에 대해, 실시 형태 3에서도, 비교예 4와 거의 동등한 투과율을 얻을 수 있어, 4.20% 이었다. 또한, 비교예 4에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 60이었던 것에 대해, 실시 형 태 3에서는, 콘트라스트가 비교예 4보다 높은 70이었다. 또한, 비교예 4에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.289, 0.327)이었던 것에 대해, 실시 형태 3에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.295, 0.330)으로, 비교예 4와 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

이와 같이, 실시 형태 3에서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시 형태 3에서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가했다. 도 16은, 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반 주시각 방향에서의 타원율의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널의 법선 Z와 Y축을 포함하는 Y-Z평면 내에서, 법선 Z를 기준으로 하여 Y축의 플러스(+) 방향으로 기울어졌을 때의 법선 Z와의 이루는 각도 0(deg)을 플러스(+)로 하고, 법선 Z를 기준으로 하여 Y축의 마이너스(-) 방향으로 기울어졌을 때의 법선 Z와의 이루는 각도 0을 마이너스(-)로 한다. 이 때, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)는, 법선 Z와의 이루는 각도 0이 마이너스의 범위에 존재한다. 여기서는, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)가 존재하는 범위, 즉, θ이 0°에서 (-90)°까지의 범위를 주시각 방향(화면 아래 방향)으로 하고, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)가 존재하지 않는 범위, 즉, O이 0°에서 90°까지의 범위를 반 주시각 방향(화면 윗 방향)으로 한다.

도 16에 도시한 바와 같이, 실시 형태 3에서는, 특히 화면의 아래 방향, 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 더구나, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이로써, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능해진다.

도 17은, 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 이러한 특성도에서는, 중심이 액정 표시 패널의 법선 방향에 상당하고, 0(deg) 방향이 X축 상의 플러스(+) 방향, 180(deg) 방향이 X축 상의 마이너스(-) 방향, 90(deg) 방향이 Y축 상의 플러스(+) 방향(화면 윗 방향:반 주시각 방향), 270(deg) 방향이 Y축 상의 마이너스(-) 방향(화면 아래 방향:주시각 방향)에 상당한다. 또한, 법선 방향을 중심으로 한 동심원은, 법선에 대한 기울기 각도로서, 각각 20°, 40°, 60°, 80°에 상당한다. 이 특성도는, 각 방향에 대하여 동일한 콘트라스트를 얻을 수 있는 각도를 연결함으로써 얻을 수 있는 것이다.

도 17을 참조하여 분명히 알 수 있는 바와 같이, 실시 형태 3에서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하를 개선할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상시켜, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있음에 의한 것이다.

이러한 실시 형태 3에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.

<다른 실시 형태;실시 형태 4>

이 실시 형태 4에서는, 액정 조성물로서 MJ981549(메르크사 제품, Δn=0.0 65)를 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg로 하이었다(호모지니어스 배향). 또한, 이 실시 형태 4에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.6μm이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.8μm로 설정했다.

이러한 실시 형태 4에서도 마찬가지로, 도 3에 도시한 평면 내에서, 액정 분자(40)의 디렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축의 사이에 이루는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축의 사이에 이루는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 예각의 각도 θ 2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축의 사이에 이루는 각도 C는91.5°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축의 사이에 이루는 각도 D는, 145°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 예각의 각도 θ1은 53.5°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm이다.

이들 A 내지 D가 이루는 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 전압 인가 시의 잔류 리터데이 션값에 의해 변화하기 때문에, 도 18에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.

이 실시 형태 4에 따르면, 상술한 바와 같이 최적화된 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하여, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성할 수가 있고, 더구나, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 4에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위450nm 내지 650nm의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최소값의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정하는 것이 가능해진다.

최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(실시 형태 4)와, 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예 5)의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또한, 여기서의 비교예 5 및 실시 형태 4는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 비교예 5는, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.67을 얻을 수 있고, 또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 실시 형태 4는, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.67을 얻을 수 있고，또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.

비교예 5에서는, 반사부에 의한 반사율이 7.50%이었던 것에 대해, 실시 형태 4에서도, 비교예 5와 거의 동등한 반사율을 얻을 수 있어, 7.60%이었다. 또한, 비교예 5 및 실시 형태 4에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 23이었다. 또한, 비교예 5에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.327, 0.361)이었던 것에 대해, 실시 형태 4에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)-(0.322, 0.355)로서, 비교예 5와 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

또한, 비교예 5 및 실시 형태 4에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었다. 또한, 비교예 5에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 125이었던 것에 대해, 실시 형태 4에서는, 콘트라스트가 비교예 5보다 높은 188이었다. 또한, 비교예 5에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.303, 0.328)이었던 것에 대해, 실시 형태 4에서는, 백색의 색미가 색도 좌표상에서 (x, y)=(0.304, 0.327)로서, 비교예 5와 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

이와 같이, 실시 형태 4에서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시 형태 4에서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가하이었다. 도 20은, 실시 형태 4에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반 주시각 방향에서의 타원율의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 20에 도시한 바와 같이, 실시 형태 4에서는, 특히 화면의 아래 방향, 즉, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 더구나, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이로써, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능해진다.

도 21은, 실시 형태 4에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 21을 참조하여 분명히 알 수 있는 바와 같이, 실시 형태 4에서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히, 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있음을 확인할 수 있었다. 이는, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상시켜, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있음에 의한 것이다.

이러한 실시 형태 4에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.

<다른 실시 형태;실시 형태 5>

이 실시 형태 5에서는, 액정 조성물로서 MJ032591(메르크사 제품, Δn= 0.07)을 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg로 하이었다(호모지니어스 배향). 또한, 이 실시 형태 5에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.4μm이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.6μm로 설정하이었다.

이러한 실시 형태 5에서도 마찬가지로, 도 3에 도시한 평면 내에서, 액정 분 자(40)의 디렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축의 사이에 이루는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)와 X축의 사이에 이루는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)이 이루는 예각의 각도 θ 2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축의 사이에 이루는 각도 C는, 89°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)와 X축의 사이에 이루는 각도 D는, 144°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)이 이루는 예각의 각도 θ1은 55°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550nm의 광에 대하여 145nm이다.

이들 A 내지 D가 이루는 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 전압 인가 시의 잔류 리터데이션값에 의해 변화하기 때문에, 도 22에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.

이 실시 형태 5에 따르면, 상술한 바와 같이 최적화된 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2는, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하여, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성할 수가 있고, 더구나, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 5에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위450nm 내지 650nm의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최소값의 차를 0.15보다 작은 조건으로 설정하는 것이 가능해진다.

최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(실시 형태 5)와, 2종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예 6)의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또한, 여기서의 비교예 6 및 실시 형태 5는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반 투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.

도 23에 도시한 바와 같이, 비교예 6은, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율0.67을 얻을 수 있고, 또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 실시 형태 5는, 파장 550nm의 광에 대하여 타원율 0.67을 얻을 수 있고, 또한, 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.

비교예 6 및 실시 형태 5에서는, 반사부에 의한 반사율이 9.70%이었다. 또한, 비교예 6에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 15이었던 것에 대해, 실시 형태 5에서는, 반사부에 콘트라스트가 14이었다. 또한, 비교예 6에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.299, 0.317)이었던 것에 대해, 실시 형태 5에서는, 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.301, 0.319)로, 비교예 6과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

또한, 비교예 6 및 실시 형태 5에서는, 투과부에 의한 투과율이 5.20%이었다. 또한, 비교예 6 및 실시 형태 5에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 120이었다. 또한, 비교예 6에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색미가 색도 좌 표 상에서 (x, y)=(0.319, 0.338)이었던 것에 대해, 실시 형태 5에서는, 백색의 색미가 색도 좌표 상에서 (x, y)=(0.320, 0.338)로서, 비교예 6과 거의 동등한 백색의 색미를 실현할 수 있었다.

이와 같이, 실시 형태 5에서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시 형태 5에서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가했다. 도 24는, 실시 형태 5에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반 주시각 방향에서의 타원율의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 24에 도시한 바와 같이, 실시 형태 5에서는, 특히 화면의 아래 방향, 즉, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주 시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 더구나, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이로써, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능해진다.

도 25는, 실시 형태 5에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 25를 참조하여 분명히 알 수 있는 바와 같이, 실시 형태 5에서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되어, 특히, 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있음을 확인할 수 있었다. 이 는, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상시켜, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있음에 의한 것이다.

이러한 실시 형태 5에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.

<비교예>

도 26은, 비교예에서의 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반 주시각 방향에서의 타원율의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 여기서는, 예를 들면, 비교예 4에서의 액정 표시 장치에 대하여 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있는데, 비교예 5 및 6도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다. 도 26에 도시한 바와 같이, 비교예에서는, Θ가 커질 수록(즉, 법선에 대한 기울기 각도가 커질 수록) 타원율이 현저히 저하되고, 더구나, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화가 급경사이었다. 이 때문에, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 충분히 광학 보상할 수 없었다.

도 27은, 비교예에서의 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 27에 도시한 바와 같이, 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성을 충분히 개선할 수 없어, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 현저했다.

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태대로만 한정되는 것이 아니라, 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소가 적당한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇개의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 서로 다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절하게 조합하여도 된다.

도 2에 도시한 예에서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2의 각각은, 1개의 편광판(51) 및 편광판(61)과, 1개의 위상차판(52) 및 위상차판(62)으로 구성되어 있지만, 상술한 바와 같이 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광을 형성하는 것이면, 이 조합에 한정되는 것이 아니다. 즉, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2의 각각은, 복수의 편광판이나, 복수의 위상차판, 복수 종류의 위상차판을 조합하여 구성해도 되고, 위상차판(52) 및 위상차판(62) 중 적어도 한쪽이 2축성의 위상차판 또는 하이브리드 배향한 액정 필름이어도 된다.

또한, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2의 각각은, 고분자 필름제의 위상차판을 편광판에 접합하여 구성해도 되고, 편광판 상에 액정 필름을 배치하여 구성해도 된다. 액정 필름을 구비한 편광 제어 소자는, 편광판 상에 액정 조성물, 예를 들면, 네마틱 액정을 포함하는 액정 조성물을 코팅한 후에 경화 처리함으로써 형성된다. 이 때, 액정 필름의 두께는, 원하는 리터데이션값을 얻을 수 있도록 설정된다. 이러한 액정 필름을 구비한 편광 제어 소자를 적용하는 경우, 액정 필름에 포함되는 액정 분자의 디렉터를 상술한 지상축 방향에 일치시키면 된다.

또한, 박막 트랜지스터 W가 N채널 박막 트랜지스터로 구성된 예에 대하여 설명했지만, 마찬가지의 각종 구동 신호를 발생할 수 있는 구성이면, 다른 구성이어 도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 박형화 및 저비용화를 실현할 수 있음과 함께, 광학 특성이 양호한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각이 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,

   상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판의 사이에 액정층을 유지한 액정 표시 패널과,

   상기 제1 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,

   상기 제2 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자

   를 구비하고,

   상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자의 각각은, 1개의 편광판과, 1개의 위상차판으로 구성되며, 또한 상기 액정층에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록, 편광 상태를 제어하고,

   또한, 상기 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550nm의 광의 타원율은, 0.5 이상 0.85 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 액정층에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 범위 450nm 내지 650nm의 광의 타원율은, 그 최대값과 최소값의 차가 0.15보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자의 각각은, 적어도 하나의 편광판과, 적어도 하나의 위상차판으로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 위상차판은, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제3항에 있어서,

   적어도 상기 제2 편광 제어 소자에서는, 상기 편광판의 흡수축과, 상기 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도는, 25도 이상 65도 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 제어 소자측으로부터 상기 액정 표시 패널을 조명하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제1항에 있어서,

   표시 모드가 노멀 화이트인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각이 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,

   상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판의 사이에 액정층을 유지한 액정 표시 패널과,

   상기 제1 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,

   상기 제2 기판의 상기 액정층을 유지하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자

   를 구비하고,

   상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자의 각각은, 1개의 편광판과, 1개의 위상차판으로 구성되고, 상기 액정층에 타원 편광의 편광 상태를 갖는 광이 입사하도록, 편광 상태를 제어하고,

   적어도 상기 제2 편광 제어 소자에서는, 상기 편광판의 흡수축과, 상기 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도는, 25도 이상이고 40도보다 작은 범위 또는 45도보다 크고 65도 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 삭제

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