KR100725196B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100725196B1
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도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

반투과형 액정 표시 장치로서, 상호 대향하여 배치된 어레이 기판 AR과 대향 기판 CT와의 사이에 액정층 LQ를 유지한 액정 표시 패널 LPN과, 어레이 기판 AR의 액정층 LQ를 유지하는 면과 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1와, 대향 기판 CT의 액정층 LQ를 유지하는 면과 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 갖는 광이 입사하도록, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어한다. 액정 표시 패널 LPN에 대하여 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율은 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 크다.
액정 표시 장치, 주시각 방향, 반주시각 방향, 타원 편광, 타원율

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 액정 표시 장치에서 액정 분자의 다이렉터, 제1 편광판 및 제2 편광판의 흡수축, 및, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 지상축의 배치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 콘트라스트의 시야각 의존성을 설명하기 위한 도면.
도 5는 이상적인 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 제1 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 비교예1 및 제1 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 9는 비교예1의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 제1 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 비교예1의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 12는 제1 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 13은 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 14는 제2 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 15는 제2 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 16은 제2 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 17은 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 18은 제3 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소 자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 19는 제3 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 20은 제3 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 21은 제3 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 최적화한 상태의 특성도.
도 22는 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 23은 제4 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 24는 제4 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 25는 제4 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 26은 제4 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 최적화한 상태의 특성도.
도 27은 제4 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소 자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과 다른 일례를 도시하는 도면.
도 28은 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 29는 제5 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 30은 제5 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 31은 제6 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 32는 비교예2 및 제6 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 33은 제6 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 34는 제6 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 35는 제7 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 36은 비교예3 및 제7 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 37은 제7 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 38은 제7 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 39는 제8 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 40은 비교예4 및 제8 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 41은 제8 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 42는 제8 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 43은 제9 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 44는 비교예5 및 제9 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 45는 제9 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 46은 제9 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
도 47은 제10 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 48은 제10 실시예에서 적용되는 제1 편광 제어 소자 및 제2 편광 제어 소자에서의 흡수축 및 지상축의 X축에 대한 각도와, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값과의 일례를 도시하는 도면.
도 49는 비교예6 및 제10 실시예에 있어서의 광학 특성의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 50은 제10 실시예의 액정 표시 장치에서의 법선과의 각도 Θ에 대한 타원율 분포의 일례를 도시하는 도면.
도 51은 제10 실시예의 액정 표시 장치에서의 콘트라스트의 시야각 의존성의 특성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 절연 기판
12 : 폴리실리콘 반도체층
12C : 채널 영역
12D : 드레인 영역
12S : 소스 영역
14 : 게이트 절연막
16 : 층간 절연막
18 : 절연막
30 : 절연 기판
32 : 블랙 매트릭스
34 : 컬러 필터
AR : 어레이 기판(제1 기판)
BL : 백라이트 유닛
CT : 대향 기판(제2 기판)
DSP : 표시 영역
LPN : 액정 표시 패널
LQ : 액정층
POL1 : 제1 편광 제어 소자
POL2 : 제2 편광 제어 소자
PR : 반사부
PT : 투과부
PX : 화소
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 외광을 이용하여 화상을 표시하는 반사부와 백라이트광을 이용하여 화상을 표시하는 투과부를 한 화소 내에 갖는 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
반투과형 액정 표시 장치는, 동일 화소 내에서, 반사 전극을 갖는 반사부와, 투과 전극을 갖는 투과부를 구비하고 있다. 이러한 반투과형 액정 표시 장치는, 암소(暗所)에서는, 화소 내의 투과부를 이용하여 백라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치로서 기능한다. 또한, 이 반투과형 액정 표시 장치는, 명소(明所)에서는, 화소 내의 반사부를 이용하여 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치로서 기능한다. 이에 의해, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있다.
반투과형 액정 표시 장치는, 액정 표시 패널을 구성하는 어레이 기판 및 대향 기판의 외면에 각각 광의 편광 상태를 제어하는 편광 제어 소자를 구비하고 있다. 이들의 편광 제어 소자는, 편광판과, 2 종류의 위상차판(소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/2 파장의 위상차를 부여하는 1/2 파장판, 및, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1/4 파장판)을 조합하여 구성된 원편광판이다. 즉, 편광 제어 소자는, 액정층에 입사하는 소정 파장의 광의 편광 상태를 원편광으로 하도록 제어하는 것이다(예를 들면, 일본 특개평01-270024호 공보 참조).
이러한 구성의 반투과형 액정 표시 장치는, 여러가지 용도로 이용 가능한데, 그 특징 때문에 휴대 전화의 표시 장치로서의 용도가 높아지고 있다. 휴대 전화에의 이용을 고려할 때, 실사용의 관점에서 투과 표시 시의 시야각 특성의 개선이 강하게 요망되고 있다.
예를 들면, 각각의 편광 제어 소자가 상술한 바와 같은 2 종류의 위상차판을 포함하여 구성된 반투과형 액정 표시 장치에서는, 그 시야각 특성은, 30°(CR(콘트라스트)=10)로 매우 좁다는 과제가 있다. 특히, 시선을 액정 표시 패널의 법선 방향으로부터 화면의 상측 및 하측으로 경사져서 관찰한 경우의 시야각 특성의 향상이 기대되고 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 박형화 및 저비용화를 실현할 수 있음과 함께, 광학 특성이 양호한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 양태에 따른 액정 표시 장치는,
매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각에 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치에 있어서,
상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정층을 보유한 액정 표시 패널과,
상기 제1 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,
상기 제2 기판의 상기 액정층을 보유하는 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, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하고,
또한, 상기 액정 표시 패널에 대하여 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율은, 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 액정 표시 장치는,
매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각에 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치에 있어서,
상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정층을 보유한 액정 표시 패널과,
상기 제1 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,
상기 제2 기판의 상기 액정층을 보유하는 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, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하고,
또한, 상기 액정 표시 패널에 대하여 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율은 0.45 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 목적 및 장점들은 다음에 실시예에 기술되며, 부분적으로 실시예의 설명으로부터 명백해지거나, 또는 본 발명을 실시함으로써 이해될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 이하 지적된 도구와 결합에 의해 실현되어 얻어질 수 있을 것이다.
<실시예>
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는, 액티브 매트릭스 타입의 반투과형 컬러 액정 표시 장치로서, 액정 표시 패널 LPN을 구비하고 있다. 이 액정 표시 패널 LPN은, 어레이 기판(제1 기판) AR과, 어레이 기판 AR과 상호 대향하여 배치된 대향 기판(제2 기판) CT와, 이들 어레이 기판 AR과 대향 기판 CT와의 사이에 유지된 액정층 LQ를 구비하여 구성되어 있다.
또한, 이 액정 표시 장치는, 어레이 기판 AR의 액정층 LQ를 유지하는 면과 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1, 및, 대향 기판 CT의 액정층 LQ를 유지하는 면과 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 백라이트 유닛 BL을 구비하고 있다.
이러한 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 표시 영역 DSP에서, m×n개의 매 트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 PX를 구비하고 있다. 각 화소 PX는, 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시(반사 표시)하는 반사부 PR과, 백라이트 유닛 BL로부터의 백라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시(투과 표시)하는 투과부 PT를 갖고 있다.
어레이 기판 AR은, 유리판이나 석영판 등의 광투과성을 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 방향을 따라서 각각 형성된 n개의 주사선 Y(Y1∼Yn), 이들 화소 전극 EP의 열 방향을 따라서 각각 형성된 m개의 신호선 X(X1∼Xm), 각 화소 PX에서 주사선 Y와 신호선 X와의 교차 위치 근방에 배치된 m×n개의 스위칭 소자 W(예를 들면 박막 트랜지스터), 액정 용량 CLC과 병렬로 보조 용량 CS를 구성하도록 화소 전극 EP에 용량 결합하는 보조 용량선 AY 등을 구비하고 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 XD 중 적어도 일부를 구비하고 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 스위칭 소자 W가 주사 신호에 의해서 온 상태로 하는 타이밍에서 m개의 신호선 X에 영상 신호(구동 신호)를 공급한다. 이에 의해, 각 행의 화소 전극 EP는, 대응하는 스위칭 소자 W를 통하여 공급되는 영상 신호에 따른 화소 전위에 각각 설정된다.
각 스위칭 소자 W는, N 채널 박막 트랜지스터로서, 절연 기판(10) 상에 배치된 폴리실리콘 반도체층(12)을 구비하고 있다. 폴리실리콘 반도체층(12)은, 채널 영역(12C)을 사이에 둔 양측에 각각 소스 영역(12S) 및 드레인 영역(12D)을 갖고 있다. 이 폴리실리콘 반도체층(12)은, 게이트 절연막(14)으로 피복되어 있다.
스위칭 소자 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)으로 피복되어 있다.
스위칭 소자 W의 소스 전극 WS 및 드레인 전극 WD는, 층간 절연막(16) 상에 있고 게이트 전극 WG의 양측에 배치되어 있다. 소스 전극 WS는, 1개의 화소 전극 EP에 접속됨과 함께, 폴리실리콘 반도체층(12)의 소스 영역(12S)에 컨택트하고 있다. 드레인 전극 WD는, 1개의 신호선 X에 접속됨(혹은 신호선 X와 일체로 형성됨)과 함께, 폴리실리콘 반도체층(12)의 드레인 영역(12D)에 컨택트하고 있다. 이들 소스 전극 WS, 드레인 전극 WD, 및 신호선 X는, 유기 절연막(18)으로 피복되어 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 배치되고, 소스 전극 WS와 전기적으로 접속되어 있다. 이 반사 전극 EPR은, 알루미늄 등의 광반사성을 갖는 금속막으로 형성된다. 투과 전극 EPT는, 층간 절연막(16) 상에 배치되고, 반사 전극 EPR과 전기적으로 접속되어 있다. 이 투과 전극 EPT는, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등의 광투과성을 갖는 금속막으로 형성된다. 모든 화소 PX에 대응한 화소 전극 EP는, 배향막(20)으로 피복되어 있다.
한편, 대향 기판 CT는, 유리판이나 석영판 등의 광투과성을 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), 단일의 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, 상호 다른 복수의 색, 예를 들면 적색, 청색, 녹색이라고 하는 3원색으로 각각 착색된 착색 수지로 형성되어 있다. 적색 착색 수지, 청색 착색 수지, 및 녹색 착색 수지는, 각각 적색 화소, 청색 화소, 및 녹색 화소에 대응하여 배치되어 있다.
또, 컬러 필터(34)는, 반사부 PR과 투과부 PT에서 광학 농도가 서로 다르게 형성되어도 된다. 즉, 반사부 PR에서는, 표시에 기여하는 외광이 컬러 필터(34)를 2회 통과하는 데 대하여, 투과부 PT에서는, 표시에 기여하는 백라이트광이 컬러 필터(34)를 1회 통과할 뿐이다. 따라서, 반사부 PR과 투과부 PT에서 색조를 동일하게 하기 위해서는, 반사부 PR에 배치된 착색 수지의 광학 농도를 투과부 PT에 배치된 착색 수지의 반 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 광투과성을 갖는 금속막으로 형성 된다. 또한, 이 대향 전극 ET는, 배향막(36)으로 피복되어 있다.
이러한 대향 기판 CT와 상술한 바와 같은 어레이 기판 AR을 각각의 배향막(20) 및 배향막(36)이 대향하도록 배치했을 때, 양자간에 배치된 도시 생략된 스페이서에 의해, 소정의 갭이 형성된다. 즉, 반사부 PR에는, 투과부 PT의 거의 반 정도의 갭이 형성된다. 이 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.8㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.8㎛로 설정했다.
액정층 LQ는, 이들 어레이 기판 AR의 배향막(20)과 대향 기판 CT의 배향막(36)과의 사이에 형성된 갭에 봉입된 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물로 구성되어 있다. 이 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ012166(메르크사제, Δn=0.061)을 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg으로 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 제어한다. 따라서, 제1 편광 제어 소자 POL1에 입사한 백라이트광의 편광 상태는, 제1 편광 제어 소자 POL1을 통과했을 때에 타원 편광으로 변환된다. 그 후, 제1 편광 제어 소자 POL1로부터 출사된 백라이트광은, 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, 제2 편광 제어 소자 POL1을 통과했을 때에 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 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 소위 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 1 방향의 진동면을 갖는 광 즉 직선 편광의 편광 상태를 갖는 광을 추출하는 것이다.
또한, 여기서 적용되는 위상차판은, 상호 직교하는 지상축(遲相軸) 및 진상축(進相軸)을 갖고 있다. 지상축은, 복굴절을 논의하는 데에 있어서, 상대적으로 굴절율이 큰 축에 대응하고, 진상축은, 상대적으로 굴절율이 작은 축에 대응한다. 지상축은, 정상 광선의 진동면과 일치하는 것으로 한다. 진상축은, 이상 광선의 진동면과 일치하는 것으로 한다. 정상 광선 및 이상 광선의 굴절율을 각각 no 및 ne로 하고, 각각의 광선의 진행 방향에 따른 위상차판의 두께를 d로 했을 때, 위상차판의 리터데이션값 Δn·d(㎚)는, (ne·d-no·d)으로 정의된다(즉, Δn=ne-no).
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 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 대향 기판측으로부터 관찰했을 때, 어레이 기판 AR(또는 대향 기판 CT)의 주면에 평행한 평면 내에서, 편의상, 상호 직교하는 X축 및 Y축을 정의한다. 여기서, X축은 화면의 수평 방향에 대응하고, Y축은 화면의 수직 방향에 대응하는 것으로 한다. 또한, X축의 플러스(+)의 방향(0° 방위)이 화면의 우측에 대응하고, X축의 마이너스(-)의 방향(180° 방위)이 화면의 좌측에 대응하는 것으로 한다. 또한, Y축의 플러스(+)의 방향(90° 방위)이 화면의 상측에 대응하고, Y축의 마이너스(-)의 방향(270° 방위)이 화면의 하측에 대응하는 것으로 한다.
또한, 액정층 LQ를 호모지니어스 배향한 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물로 구성한 경우, X-Y 평면 내에서, 액정 분자(40)의 다이렉터(액정 분자의 장축 방향)(40D)를 Y축과 평행하게 설정한다. 또, X축을 기준으로 한 경우(X축 상의 플러스 방향을 0° 방위로 한 경우), 다이렉터(40D)는, 270°의 방위에 상당한다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널의 법선 Z와 Y축을 포함하는 Y-Z 평면 내에서, 법선 Z를 기준으로 하여 Y축의 플러스(+)의 방향으로 경사지게 했을 때의 법선 Z와의 각도 Θ(deg)를 플러스(+)로 하고, 법선 Z를 기준으로 하여 Y축의 마이너스(-)의 방향으로 경사지게 했을 때의 법선 Z와의 각도 Θ를 마이너스(-)로 할 때, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)는, 법선 Z와의 각도 Θ가 마이너스의 범위에 존재한다. 여기서는, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)가 존재하는 범위 즉 Θ가 0°로부터 -90°까지의 범위를 주시각(principal viewing angle) 방향(화면 하측)으로 하여, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)가 존재하지 않은 범위 즉 Θ가 0°로부터 +90°까지의 범위를 반주시각(antiprincipal viewing angle) 방향(화면 상측)으로 한다.
또한, 이 때, 제2 편광판(61)은, 그 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A(deg)로 배치된다. 제2 위상차판(62)은, 그 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B(deg)로 배치된다. 제1 편광판(51)은, 그 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C(deg)로 배치된다. 제1 위상차판(52)은, 그 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D(deg)로 배치된다.
여기서, 도 4를 참조하여 콘트라스트의 시야각 의존성이 발생하는 메카니즘에 대하여 설명한다.
즉, 액정 표시 패널의 법선 Z에 평행한 방향으로부터 시선을 주시각 방향으로 경사져서 관찰했을 때, 외관상의 액정 분자(40)의 Δn이 작아진다. 이 때문에, 주시각 방향으로부터 관찰한 경우의 액정층의 리터데이션값 Δn·d(액정층의 Δn과 셀 갭 d와의 곱)는, 법선 Z 방향으로부터 관찰한 경우의 값보다 작아진다. 이것은, 액정 표시 패널의 법선 Z 방향으로부터 주시각 방향으로 시선을 경사지게 함에 따라서, 백색(특히 계조)의 휘도가 급격히 저하하는 현상으로서 시인된다.
또한, 반주시각 방향으로부터 관찰한 경우의 액정층의 리터데이션값은, 법선 Z 방향으로부터 관찰한 경우의 값보다 커진다. 이것은, 액정 표시 패널의 법선 Z 방향으로부터 반주시각 방향으로 시선을 경사지게 함에 따라서, 흑의 휘도가 급격 히 증가하는 현상으로서 시인된다.
이와 같이 화면의 상하 방향에서 시야각을 Θ의 범위에서 변동시켰을 때에, 상하 방향에서 리터데이션값 Δn·d가 서로 다른 변화를 나타내는 것으로 되어, 표시 성능으로서도 상이한 현상을 나타낸다. 특히, 휴대 전화로서의 용도로서는 주시각 방향에서의 백의 휘도 저하에 대한 개선이 강하게 요망되고 있다. 이것에 대하여, 화면의 좌우 방향에서는 시야각을 변동시켰을 때 리터데이션값 Δn·d는 좌우대칭으로 변화하고, 또한, 그 변화율도 크지 않기 때문에, 특별히 개선의 요망은 없다.
화면의 상하 방향에서 시야각을 확대하기 위해서는, 상하 방향에서 급격하게 변화하는 액정층의 리터데이션값 Δn·d를 광학적으로 보상할 필요가 있다. 즉, 리터데이션값 Δn·d가 점차로 작아지도록 변화하는 주시각 방향에서는, 타원율(=단축 방향의 진폭/장축 방향의 진폭)이 큰 편광 상태(원편광에 가까운 편광 상태)의 광으로 광학 보상할 필요가 있다. 반대로, 리터데이션값 Δn·d가 점차로 커지도록 변화하는 반주시각 방향에서는, 타원율이 작은 편광 상태(직선 편광에 가까운 편광 상태)의 광으로 광학 보상할 필요가 있다. 환언하면, 액정 표시 패널에 대하여 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 커지는 광학 보상을 실현하는 것에 의해, 원리적으로 시야각 의존성을 개선하는 것이 가능하게 된다.
즉, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 기준으로 하여, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2의 설정을 조정함으로써, 타원 편광의 타원율을 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 중 적어도 한쪽을 최적화함으로써, 원하는 타원율을 갖는 편광 상태를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같은 광학 보상을 실현하기 위한 한 방법으로서, 각 편광 제어 소자를 구성하는 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정하는 것을 예로 들 수 있다. 이러한 최적화에 의해, 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광의 타원율은, 주시각 방향에서 상대적으로 크고, 또한, 반주시각 방향에서 상대적으로 작아지도록 설정된다. 이에 의해, 화면의 시야각을 극적으로 확대하는 것이 가능하게 된다. 또한, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 상술한 범위로 설정하는 것에 의해, 컬러 표시에 이용되는 모든 파장 범위 예를 들면 450㎚ 내지 650㎚의 파장 범위의 광에 대하여, 소정 범위의 타원율의 편광 상태를 형성할 수가 있어, 거의 균일한 타원율의 타원 편광을 이용할 수 있다. 이에 의해, 위상차판에 있어서의 리터데이션값의 파장 의존성에 의한 광학 특성의 열화도 방지하는 것이 가능하게 된다.
이 때, 이상적으로는, 각 편광 제어 소자에 의해, 도 5에 도시한 바와 같은 타원율 분포를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포는, 법선 Z를 기준(Θ=0°)으로 했을 때, 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭인 것이 바람직하다. 즉, 타원율 분포에 있어서, 절대값이 동일한 각도 Θ에 대해서는, 대체로 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율과, 반 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 서로 다르다. 또한, 이 타원율 분포에 있어서, 절대값이 동일한 각도 Θ에 대해서는, 주시각 방향의 타원율이 반주시각 방향의 타원율보다 대체로 커지도록 설정되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 화면의 상측 및 하측에 대하여 액정층의 리터데이션값 Δn·d를 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능해져서, 시야각 특성을 향상할 수 있다.
또한, 상술한 타원율 분포에 있어서, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)가 존재하는 주시각 방향에서는, 법선 방향(정면)의 타원율보다도 원편광에 가까운 타원율이 큰 편광 상태를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 리터데이션값 Δn·d가 가장 작아지는 다이렉터(40D) 방향에 상당하는 각도 Θ의 부근에서, 타원율이 최대로 되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 화면의 시야각 특성을 더한층 향상하는 것이 가능하게 된다.
특히, 화면의 하측의 시야각을 확대하기 위해서는, 적어도 주시각 방향의 Θ가 0°로부터 -80°의 범위, 바람직하게는 주시각 방향의 전역(Θ가 0°로부터 -90°의 범위)에 있어서, 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광으로 광학적으로 보상하는 것이 바람직하다. 이 정도의 타원율을 갖는 타원 편광이면, 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 보상할 수가 있고, 특히 투과 표시에 있어서의 주시각 방향에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 충분히 개선하는 것이 가능하다.
다음으로, 표시 모드가 노멀 화이트 모드의 반투과형 액정 표시 장치에 의한 반사 표시 및 투과 표시의 동작에 대하여, 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
우선, 반사부 PR에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 액정층 LQ에 전위차를 발생시키지 않은 상태 즉 전압 무인가 시에, 이하와 같이 동작한다. 즉, 대향 기판 CT 측으로부터 입사한 외광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과하는 것에 의해 예를 들면 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 갖도록 변환된 후, 대향 기판 CT를 통하여 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 액정층 LQ를 통과할 때에 π/2의 위상차가 부여된 후에 반사 전극 EPR에 도달한다. 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 부여되게 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 의거한 단색의 명표시에 기여한다.
한편, 반사부 PR에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 액정층 LQ에 전위차를 발생시킨 상태 즉 전압 인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 전압 무인가 시와 같이, 대향 기판 CT 측으로부터 입사한 외광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과하는 것에 의해 예를 들면 시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 갖도록 변환되어, 대향 기판 CT를 통하여 액정층 LQ에 입사한다. 이 타원 편광은, 전압 인가 시의 액정층 LQ의 잔류 리터데이션이 0인 경우에는, 액정층 LQ를 통과할 때에 위상차의 영향을 받지 않기 때문에, 그대로의 편광 상태를 유지하여 반사 전극 EPR에 도달한다. 반사 전극 EPR에 의해 반사된 반사광은, 상술한 바와 같이 그 시점에서 π의 위상차가 부여되고, 다시 액정층 LQ를 통과하지만, 위상차의 영향을 받 지 않기 때문에, 액정층 LQ를 왕복한 타원 편광은 π의 위상차가 부여되게 된다. 즉, 반사부 PR에 의해서 반사된 반사광은, 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태로 변환되고 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과하지 않는다. 이 때문에, 암표시 즉 흑표시로 된다.
또, 액정층 LQ에 전압을 인가한 경우에는, 기판 계면의 액정 분자는, 배향 규제력(앵커링)에 의해 완전하게 기립할 수 없기 때문에, 전압 인가 시의 액정층 LQ의 잔류 리터데이션은 0이 아니고, 통상적으로는 수∼ 수십㎚ 정도의 잔류 리터데이션을 갖는다. 그 때는, 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 0인 시간과 동일하게 되어, 상술한 바와 마찬가지의 메카니즘으로 흑표시를 행할 수 있다.
이와 같이, 반사부 PR에서는, 외광을 선택적으로 반사함으로써 화상을 표시한다.
투과부 PT에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 전압 무인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 백라이트 유닛 BL로부터 출사된 백라이트광은, 제1 편광 제어 소자 POL1을 통과하는 것에 의해 예를 들면 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 갖도록 변환되어, 어레이 기판 AR을 통하여 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 갖도록 변환되어, 대향 기판 CT를 통과한다. 이 타원 편광은, 제2 편광 제어 소자 POL2를 통과 가능하기 때문에, 컬러 필터(34)의 색에 의거한 단색의 명표시에 기여한다.
한편, 투과부 PT에서의 액정층 LQ를 통과하는 광은, 전압 인가 시에 있어서, 이하와 같이 동작한다. 즉, 전압 무인가 시와 같이, 어레이 기판 AR 측으로부터 입사한 백라이트광은, 제1 편광 제어 소자 POL1을 통과하는 것에 의해 예를 들면 반시계 방향의 타원 편광의 편광 상태를 갖도록 변환되어, 어레이 기판 AR을 통하여 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, 그 대로의 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, 백라이트광을 선택적으로 투과함으로써 화상을 표시한다.
(제1 실시예)
우선, 제1 실시예에 대하여 설명한다. 이 제1 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(52)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(62)으로 구성되어 있다.
또, 액정 표시 패널 LPN에서, 액정층을 구성하는 액정 조성물 및 투과부 및 반사부의 갭에 대해서는, 전술한 바와 같다.
이 제1 실시예에서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 최적화하여, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 각도 A는 0°이고, 각도 B는 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 36°이다. 또한, 각도 C는 98°이고, 각도 D는 150.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 52.5°이다. 또, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 150㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다.
이들 A 내지 D의 각도나 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값은, 액정 표시 패널 LPN의 화소 전극 EP와 대향 전극 ET와의 사이에 전위차를 발생시키고 있지 않은 전압 무인가 시의 리터데이션값이나, 화소 전극 EP와 대향 전극 ET와의 사이에 전위차를 공급한 전압 인가 시의 잔류 리터데이션값에 따라 변화하기 때문에, 도 7에 도시한 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 구성된 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광학 특성을 측정했다. 또, 1매의 편광판과, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)으로 구성한 편광 제어 소자를 액정 표시 패널의 양외면에 구비한 반투과형 액정 표시 장치를 비교예1로 하여, 이것에 대해서도 마찬가지로 광학 특성을 측정했다.
도 8에 도시한 바와 같이, 비교예1은, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.88이 얻어지고, 또한, 450㎚ 내지 650㎚의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율이 얻어지도록 구성하고 있다. 제1 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.75가 얻어지고, 또한, 450㎚ 내지 650㎚의 파장 범위에서 거의 동등한 타원율이 얻어지도록 구성하고 있다.
이들 비교예1 및 제1 실시예의 각각의 반사부에 의한 광학 특성은 이하와 같이 된다. 즉, 비교예1에서는, 반사부에 의한 반사율이 7%인 것에 대하여, 제1 실시예에서도, 비교예1과 거의 동등한 반사율이 얻어져서, 6.98%이었다. 또, 여기서 측정한 반사율은, 액정 표시 장치의 대향 기판측으로부터 입사한 백색의 외광(입사광)의 강도에 대하여, 반사부에 의해 반사된 반사광의 강도의 비율에 상당하여, 미놀타사제의 반사율계 CM-508D를 이용하여 측정했다. 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, 비교예1에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 25였던 것에 대하여, 제1 실시예에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내인 15로 되었다. 또한, 비교예1에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (0.319, 0.339)이었던 것에 대하여, 제1 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (0.321, 0.341)로서, 비교예1과 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
한편, 이들 비교예1 및 제1 실시예의 각각의 투과부에 의한 광학 특성은 이 하와 같이 된다. 즉, 비교예1에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.4% 이었던 것에 대하여, 제1 실시예에서도, 비교예1과 거의 동등한 투과율이 얻어져서, 4.4%이었다. 또, 여기서 측정한 투과율은, 액정 표시 장치의 어레이 기판 측에서 입사한 백색의 백라이트광(입사광)의 강도에 대하여, 투과부를 투과한 투과광의 강도의 비율에 상당하여, 탑콘사제의 투과율계 BM-5A를 이용하여 측정했다. 입사광은, 어레이 기판에 대하여 거의 수직인 방향(어레이 기판의 법선 방향)으로부터 입사한 확산광이다. 투과광의 강도는, 대향 기판의 법선으로부터 8° 경사진 위치에 배치한 검출기에 의해서 측정했다.
또한, 비교예1에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 136이었던데 대하여, 제1 실시예에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내인 113이었다. 또, 여기서, 반사부 및 투과부에 대하여 측정한 콘트라스트는, 암실 내에서 탑콘사제의 측정기기 BM-5A를 이용하여 측정했다.
또한, 비교예1에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (0.303, 0.327)이었던데 대하여, 제1 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (0.310, 0.330)로서, 비교예1과 거의 동등한 백색 색조가 실현 가능했다. 또, 반사부 및 투과부에 대한 색조는, 상술한 각 측정기기에 의한 측정과 병행하여 색도 좌표값으로서 측정했다.
이 실시예에서는, 투과부에서의 광학 특성의 개선, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 개선하는 것을 중시하고 있다.
도 9 및 도 10은, 각각 비교예1 및 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주 시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다. 이들 도 9 및 도 10을 비교하여 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예에 있어서는, 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 비교예1과 비교하여 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 11 및 도 12는, 각각 비교예1 및 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 이러한 특성도에서는, 중심이 액정 표시 패널의 법선 방향에 상당하고, 0°(deg) 방위가 X축 상의 플러스(+)의 방향, 180(deg) 방위가 X축 상의 마이너스(-)의 방향, 90(deg) 방위가 Y축 상의 플러스(+)의 방향(화면 상측: 반주시각 방향), 270(deg) 방위가 Y축 상의 마이너스(-)의 방향(화면 하측: 주시각 방향)에 각각 상당한다. 또한, 법선 방향을 중심으로 한 동심원은, 법선에 대하여 경사진 각도로서, 각각 20°, 40°, 60°, 80°에 상당한다. 이 특성도는, 각 방향에 대하여 동일한 콘트라스트가 얻어지는 각도를 연결함으로써 얻어지는 것이다.
도 11 및 도 12를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제1 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 먼저 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있던 것에 의한 것이다.
또, 상술한 제1 실시예에서는, 위상차판(52) 및 위상차판(62)으로서 1축성의 1/4 파장판인 제오노아(스미토모 화학사제 and 니토전공사제)를 채용했는데, 마찬가지의 1축성의 1/4 파장판인 에스시나(세키스이 화학사제)나 아톤(스미토모 화학사제 and 니토전공사제)이어도 되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, PC(니토전공사제) 등의 2축성의 위상차판이면 주시각 방향의 휘도 저하를 보다 개선할 수가 있어, 그 때, Nz 계수가 0 내지 0.7인 2축성의 위상차판을 채용하는 것이 바람직하다. 또, Nz 계수란, 위상차판의 면 내에서의 상호 직교하는 방위의 굴절율을 각각 nx 및 ny로 하고, 위상차판의 법선 방위의 굴절율을 nz로 했을 때에, Nz=(nx-nz)/(nx-ny)로 정의되는 값이다.
이러한 제1 실시예에 따르면, 어레이 기판측 및 대향 기판 측에 각각 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판으로 구성한 것에 의해, 위상차판의 수를 줄일 수 있어, 각 편광 제어 소자의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께 장치 전체의 박형화가 가능하고, 또한, 저비용화가 가능하다.
또, 위상차판의 수를 줄인 편광 제어 소자를 채용한 경우에도, 액정 분자의 다이렉터에 대하여 편광판의 흡수축 및 위상차판의 지상축을 최적의 각도로 설정한 것에 의해, 양호한 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다. 특히 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제2 실시예)
다음으로, 제2 실시예에 대하여 설명한다. 상술한 반투과형 액정 표시 장치에서, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 중 적어도 한쪽은, 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 액정 필름을 포함하여 구성해도 된다. 여기서는, 투과 표시에 있어서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 개선하는 관점에서, 액정 표시 패널 LPN에 입사하기 직전의 타원 편광의 편광 상태를 최적화하기 위해서, 적어도 제1 편광 제어 소자 POL1이 액정 필름을 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 이 제2 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(52)과, 시야각 확대 기능을 갖는 2개의 액정 필름(53A) 및 액정 필름(53B)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(62)으로 구성되어 있다. 여기서 채용한 액정 필름(53A) 및 액정 필름(53B)은, 플러스 혹은 마이너스의 굴절율 이방성을 갖는 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 것으로서, WV 필름(후지 사진 필름사제)을 채용하고 있다.
또, 액정 표시 패널 LPN에서, 액정층을 구성하는 액정 조성물 및 투과부 및 반사부의 갭에 대해서는, 전술한 바와 같다.
이 제2 실시예에서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 최적화하여, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 25 도 이상 70도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 각도 A는 0°이고, 각도 B는 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 36°이다. 또한, 각도 C는 98°이고, 각도 D는 150.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 52.5°이다.
또한, 제1 편광 제어 소자 POL1을 최적화하여, 액정 필름의 지상축과 액정 분자의 다이렉터와의 예각의 각도를 45도로 하고, 또한, 제1 액정 필름(53A) 및 제2 액정 필름(53B) 각각의 지상축이 형성하는 각도가 90도로 되도록 설정하고 있다. 이와 같이 설정하는 것에 의해, 정면의 광학 특성을 열화시키지 않고, 시야각을 확대할 수 있다. 즉, 액정 표시 패널 LPN 측에 배치된 제1 액정 필름(53A)의 지상축은 X축과의 사이가 형성하는 각도가 225°이다. 또한, 제1 위상차판(52)측에 배치된 제2 액정 필름(53B)의 지상축은 X축과의 사이가 형성하는 각도가 315°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 150㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 이들 A 내지 D의 각도나 각 액정 필름의 X축과의 사이가 형성하는 각도, 또한, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값은, 일례에 지나지 않고, 도 14에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.
이러한 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여, 정면 즉 액정 표시 패널의 법선 방향에서 관찰한 경우의 광학 특성을 측정한 바, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 도 8에 도시한 바와 같은 양호한 결과가 얻어졌다.
도 15는, 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다. 도 9 및 도 15를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제2 실시예에 있어서는, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 반주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 작게 할 수 있었다. 이러한 타원율 분포는, 도 5에 도시한 이상적인 분포에 매우 근사해 있다.
즉, 액정 표시 패널의 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 큰 타원율 분포가 형성된다. 또한, 이 타원율 분포는, 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭이다. 또한, 이 타원율 분포에 있어서는, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는다.
이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있음과 함께, 반주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 직선 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있다. 비교예1과 비교하여 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 16은, 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 16을 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제2 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인 할 수 있었다. 이것은, 먼저 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN에 입사되는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖도록 설정한 것에 의한 것이다.
또, 이 제2 실시예에서도 마찬가지로, 위상차판(52) 및 위상차판(62)으로서 1축성의 1/4 파장판인 제오노아를 채용했지만, 마찬가지의 1축성의 1/4 파장판인 에스시나나 아톤이어도 되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, PC 등의 2축성의 위상차판이면 주시각 방향의 휘도 저하를 보다 개선할 수가 있어, 그 때, Nz 계수가 0 내지 0.7인 2축성의 위상차판을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 시야각 확대 기능을 갖는 액정 필름으로서 WV 필름을 채용했지만, 이것에 한하지 않고, 마찬가지의 기능을 갖는 것이면 채용 가능하다.
이러한 제2 실시예에 따르면, 대향 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판으로 구성하여, 어레이 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판과 비교적 얇은 두께로 염가인 액정 필름으로 구성한 것에 의해, 위상차판의 수를 줄일 수 있어, 각 편광 제어 소자의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께 장치 전체의 박형화가 가능하고, 또한, 저비용화가 가능하다.
또한, 위상차판의 수를 줄인 편광 제어 소자를 채용한 경우에도, 액정 분자의 다이렉터에 대하여 편광판의 흡수축 및 위상차판의 지상축을 최적의 각도로 설정하고, 또한, 시야각 확대 기능을 갖는 액정 필름을 채용하여 액정 필름의 지상축을 최적의 각도로 설정한 것에 의해, 양호한 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다. 특히 투과 표시에 있어서, 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제3 실시예)
다음으로, 제3 실시예에 대하여 설명한다. 상술한 반투과형 액정 표시 장치에서, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 중 적어도 한쪽은, 2축성의 위상차판을 포함하여 구성해도 된다. 여기서는, 투과 표시에 있어서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 개선하는 관점에서, 액정 표시 패널 LPN에 입사하기 직전의 타원 편광의 편광 상태를 최적화하기 위해서, 적어도 제1 편광 제어 소자 POL1이 2축성 위상차판을 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 이 제3 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 도 17에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 시야각 확대 기능을 갖는 1개의 제1 위상차판(2축성의 1/4 파장판)(52)과, 시야각 확대 기능을 갖는 1개의 액정 필름(53)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(62)으로 구성되어 있다.
이 제3 실시예에서 채용한 제1 위상차판(52)은, 2축성 위상차판으로서의 PC 필름(Nz 계수=0.2)이다. 또한, 제2 위상차판(62)은, 1축성 위상차판으로서의 제오노아이다. 또한, 액정 필름(53)은, 제2 실시예와 마찬가지의 WV 필름이다.
또, 액정 표시 패널 LPN에서, 액정층을 구성하는 액정 조성물 및 투과부 및 반사부의 갭에 대해서는, 전술한 바와 같다.
이 제3 실시예에서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 최적화하여, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 각도 A는 0°이고, 각도 B는 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 36°이다. 또한, 각도 C는 100°이고, 각도 D는 154°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 54°이다.
또한, 제1 편광 제어 소자 POL1을 최적화하여, 액정 필름의 지상축과 X축과의 예각의 각도를 20도 이상 30도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 액정 필름(53)의 지상축은 X축과의 사이가 형성하는 각도가 337°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 195㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 이들 A 내지 D의 각도나 액정 필름의 X축과의 사이가 형성하는 각도, 또한, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값은, 일례에 지나지 않고, 도 18에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.
이러한 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여, 정면 즉 액정 표시 패널의 법선 방향으로부터 관찰한 경우의 광학 특성을 측정한 바, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 도 8에 도시한 바와 같은 양호한 결과가 얻어졌다.
도 19는, 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 19를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제3 실시예에 있어서는 화면의 시야각 의존성이 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 이 제3 실시예에 있어서, 시야각 분포를 최적화하기 위해서는, 액정 셀의 러빙 방향을 +30° 회전(도 3에 있어서의 액정 분자의 다이렉터(40D)를 +30° 회전)시켜 300° 방위로 하고, 동시에 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2도 +30° 회전시킨다.
도 20은, 제3 실시예에 있어서 시야각 분포를 최적화한 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다. 도 9 및 도 20을 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제3 실시예에 있어서는, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성하는 것이 가능하였다. 또한, 반주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 비교적 작게 억제할 수 있었다.
즉, 액정 표시 패널의 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 대체로 큰 타원율 분포로 됨과 함께, 이 타원율 분포는 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭이다. 또한, 이 타원율 분포에 있어서는, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는다.
이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있음과 함께, 반주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 직선 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있다. 비교예 1과 비교하여 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 21은, 제3 실시예에 있어서 시야각 분포를 최적화한 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 21을 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제3 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 먼저 도 20을 참조하여 설명한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖도록 설정한 것에 의한 것이다.
또, 이 제3 실시예에서도 마찬가지로, 위상차판(52) 및 위상차판(62), 및, 액정 필름(53)으로서는, 상술한 예에 한하지 않고, 마찬가지의 기능을 갖는 것이면 채용 가능하다.
이러한 제3 실시예에 따르면, 대향 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판으로 구성하여, 어레이 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 2축성 위상차판과 비교적 얇은 두께로 염가인 액정 필름으로 구성한 것에 의해, 위상차판의 수를 줄일 수 있어, 각 편광 제어 소자의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께 장치 전체의 박형화가 가능하고, 또한, 저비용화가 가능하다.
또한, 위상차판의 수를 감소시킨 편광 제어 소자를 채용한 경우에도, 액정 분자의 다이렉터에 대하여 편광판의 흡수축 및 위상차판의 지상축을 최적의 각도로 설정하고, 또한, 시야각 확대 기능을 갖는 2축성 위상차판 및 액정 필름을 채용하여 액정 필름의 지상축을 최적의 각도로 설정한 것에 의해, 양호한 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다. 특히 투과 표시에 있어서, 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제4 실시예)
다음으로, 제4 실시예에 대하여 설명한다. 상술한 반투과형 액정 표시 장치에서, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 중 적어도 한쪽은, 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 액정 필름을 포함하여 구성해도 된다. 여기서는, 투과 표시에 있어서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 개선하는 관점에서, 액정 표시 패널 LPN에 입사하기 직전의 타원 편광의 편광 상태를 최적화하기 위해서, 적어도 제1 편광 제어 소자 POL1이 액정 필름을 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 이 제4 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(52)과, 시야각 확대 기능을 갖는 1개의 액정 필름(54)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(1축성의 1/4 파장판)(62)으로 구성되어 있다. 여기서 채용한 액정 필름(54)은, 플러스의 1축성을 갖는 네마틱 액정 분자를 액정 표시 패널 LPN 측의 틸트각이 크고 또한 제1 위상차판(52)측의 틸트각이 작아지도록 전체적으로 비틀림없는 하이브리드 배향시킨 것으로서, NR 필름(신일본석유사제)을 채용하고 있다.
또, 액정 표시 패널 LPN에서, 액정층을 구성하는 액정 조성물 및 투과부 및 반사부의 갭에 대해서는, 전술한 바와 같다.
이 제4 실시예에서는, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 최적화하여, 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도를 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 도 23에 도시한 바와 같이, 각도 A는 0°이고, 각도 B는 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 36°이다. 또한, 각도 C는 98°이고, 각도 D는 165.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 67.5°이다.
또한, 제1 편광 제어 소자 POL1을 최적화하여, 액정 필름의 지상축과 X축과의 예각의 각도를 20도 이상 70도 이하의 범위로 설정하고 있다. 즉, 액정 필름(54)의 지상축은 X축과의 사이가 형성하는 각도가 148°이다. 또한, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 65㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 이들 A 내지 D의 각도나 액정 필름의 X축과의 사이가 형성하는 각도, 또한, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 리터데이션값은, 일례에 지나지 않고, 도 23에 도시한 값에만 한정되는 것은 아니다.
이러한 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여, 정면 즉 액정 표시 패널의 법선 방향으로부터 관찰한 경우의 광학 특성을 측정한 바, 상술한 제1 실시예 와 마찬가지로 도 8에 도시한 바와 같은 양호한 결과가 얻어졌다.
도 24는, 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 24를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제4 실시예에 있어서는 화면의 시야각 의존성이 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 이 제4 실시예에 있어서, 시야각 분포를 최적화하기 위해서는, 액정 셀의 러빙 방향을 +30° 회전(도 3에 있어서의 액정 분자의 다이렉터(40D)를 +30° 회전)시켜 300° 방향으로 하고, 동시에 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2도 +30° 회전시킨다.
도 25는, 제4 실시예에 있어서 시야각 분포를 최적화한 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다. 도 9 및 도 25를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제4 실시예에 있어서는, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있고, 또한, 반주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 비교적 작게 억제할 수 있었다. 이러한 타원율 분포는, 도 5에 도시한 이상적인 분포에 매우 근사해 있다.
즉, 액정 표시 패널의 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 대체로 큰 타원율 분포로 됨과 함께, 이 타원율 분포는 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭이다. 또한, 이 타원율 분포에 있어서는, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는다.
이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있음과 함께, 반주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 직선 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있다. 비교예1과 비교하여 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 26은, 제4 실시예에 있어서 시야각 분포를 최적화한 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 26을 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제4 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 먼저 도 25를 참조하여 설명한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖도록 설정한 것에 의한 것이다.
또, 이 제4 실시예에서도 마찬가지로, 위상차판(52) 및 위상차판(62), 및, 액정 필름(54)으로서는, 상술한 예에 한하지 않고, 마찬가지의 기능을 갖는 것이면 채용 가능하다.
이러한 제4 실시예에 따르면, 대향 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판으로 구성하고, 어레이 기판 측에 설치된 편광 제어 소자를 1매의 편광판과 1매의 위상차판과 1매의 액정 필름으로 구성한 것에 의해, 위상차판의 수를 줄일 수 있어, 각 편광 제어 소자의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께 장치 전체의 박형화가 가능하고, 또한, 저비용화가 가능하다.
또한, 위상차판의 수를 줄인 편광 제어 소자를 채용한 경우에도, 액정 분자 의 다이렉터에 대하여 편광판의 흡수축 및 위상차판의 지상축을 최적의 각도로 설정하고, 또한, 시야각 확대 기능을 갖는 액정 필름을 채용하고 액정 필름의 지상축을 최적의 각도로 설정함으로써, 양호한 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다. 특히 투과 표시에 있어서, 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
또, 이 제4 실시예에 있어서는, 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1축성의 위상차판(1/4 파장판)(52)과 액정 필름(NR 필름)(54)을 병용하고 있지만, 위상차판(52)은 사용하지 않아도 된다. 이 때, 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2의 남은 구성을 재차 최적화할 필요가 있다.
예를 들면, 도 27에 도시한 바와 같이, 각도 A는 0°이고, 각도 B는 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 36°이다. 또한, 각도 C는 95°이다. 또한, 액정 필름(54)의 지상축은 X축과의 사이가 형성하는 각도가 148°이다. 또한, 액정 필름(54)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 150㎚이고, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다.
이와 같이 설정하는 것에 의해, 도 24 및 도 26과 동등한 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 분포를 실현할 수 있다.
(제5 실시예)
다음으로, 제5 실시예에 대하여 설명한다. 상술한 제1 내지 제4 실시예에 있어서는, 광학 특성의 개선 외에 박형화 및 저비용화를 도모하는 것을 목적으로 했지만, 광학 특성을 개선하는 것에 주안을 둔 경우, 도 28에 도시한 바와 같은 구성이어도 된다.
즉, 이 제5 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 편광판(51)과, 1개의 1/2 파장판(위상차판)(55)과, 시야각 확대 기능을 갖는 1개의 액정 필름(54)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 편광판(61)과, 1개의 1/2 파장판(위상차판)(63)과, 1개의 1/4 파장판(위상차판)(62)으로 구성되어 있다.
도 29는, 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다. 도 9 및 도 29를 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제5 실시예에 있어서는, 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 반주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 작게 할 수 있었다. 이러한 타원율 분포는, 도 5에 도시한 이상적인 분포에 매우 근사해 있다.
즉, 액정 표시 패널의 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 반주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 큰 타원율 분포로 됨과 함께, 이 타원율 분포는 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭이다. 또한, 이 타원율 분포에 있어서는, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는다.
이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있음과 함께, 반주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 직선 편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있다. 비교예1과 비교하여 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 30은, 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 11 및 도 30을 비교하여 분명하게 할 수 있는 바와 같이, 제5 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 액정 표시 패널에 입사하기 직전의 타원 편광의 편광 상태(타원율)를 상하 시야각에 대하여 최적화하는 것에 의해, 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 극적으로 개선하는 것이 가능하게 된다.
(제6 실시예)
이 제6 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 제1 실시예와 같이, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(52)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 이들 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)은, 1축성의 1/4 파장판으로서, 제오노아를 채용했다.
또한, 제6 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ012166(메르크사제, Δn=0.06) 을 채용하여, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg으로 하였다(호모지니어스 배향). 또한, 이 제6 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.8㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 5.1㎛로 설정했다.
이러한 제6 실시예에 있어서도 마찬가지로, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 31에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C는, 93.5°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D는, 146.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 53°이다. 또, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또, 이들 A 내지 D의 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 도 31에 도시한 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이 제6 실시예에 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, 또한, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550㎚의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 제6 실시예에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어서, 타원율의 최대값과 최소값과의 차를 0.1 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.
최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(제6 실시예)와, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예2)와의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또, 여기서의 비교예2 및 제6 실시예는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.
도 32에 도시한 바와 같이, 비교예2는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 제6 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.
비교예2에서는, 반사부에 의한 반사율이 8.30%이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서도, 비교예2와 거의 동등한 반사율이 얻어져서, 8.30%이었다. 또한, 비교예2에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 13이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서는, 콘트라스트가 허용 범위 내인 12이었다. 또한, 비교예2에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.317, 0.343)이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.321, 0.344)로서, 비교예2와 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
또한, 비교예2에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서도, 비교예2와 거의 동등한 투과율이 얻어져서, 4.20%이었다. 또한, 비교예2에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 60이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서는, 콘트라스트가 비교예2보다 높은 70이었다. 또한, 비교예2에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어 (x, y)=(0.289, 0.327)이었던 것에 대하여, 제6 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.295, 0.330)로서, 비교예2와 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
이와 같이, 제6 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
이 제6 실시예에 있어서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가하였다. 도 33은, 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 33에 도시한 바와 같이, 제6 실시예에 있어서는, 특히 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 하는 것이 가능하였다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 34는, 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 34를 참조하여 분명한 바와 같이, 제6 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있던 것에 의한 것이다.
이러한 제6 실시예에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제7 실시예)
이 제7 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 제1 실시예와 같이, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(52)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 이들 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)은, 1축성의 1/4 파장판으로서, 제오노아를 채용했다.
또한, 제7 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ981549(메르크사제, Δn=0.065)를 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg으로 하였다(호모지니어스 배향). 또한, 이 제7 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.6㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.8㎛로 설정했다.
이러한 제7 실시예에 있어서도 마찬가지로, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 35에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C는, 91.5°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D는, 145°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 53.5°이다. 또, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또, 이들 A 내지 D의 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 도 35에 도시한 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이 제7 실시예에 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, 또한, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550㎚의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 제7 실시예에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어, 타원율의 최대값과 최 소값과의 차를 0.1 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.
최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(제7 실시예)와, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예3)와의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또, 여기서의 비교예3 및 제7 실시예는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.
도 36에 도시한 바와 같이, 비교예3은, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 제7 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.
비교예3에서는, 반사부에 의한 반사율이 7.50% 이었던 것에 대하여, 제7 실시예에서도, 비교예3과 거의 동등한 반사율이 얻어져서, 7.60%이었다. 또한, 비교예3 및 제7 실시예에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 23이었다. 또한, 비교예3에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.327, 0.361)이었던 것에 대하여, 제7 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.322, 0.355)로서, 비교예3과 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
또한, 비교예3 및 제7 실시예에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었다. 또한, 비교예3에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 125이었던 것에 대하여, 제7 실시예에서는, 콘트라스트가 비교예3보다 높은 188이었다. 또한, 비교예3에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.303, 0.328)이었던 것에 대하여, 제7 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.304, 0.327)로서, 비교예3과 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
이와 같이, 제7 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또, 이 제7 실시예에 있어서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가하였다. 도 37은, 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 37에 도시한 바와 같이, 제7 실시예에 있어서는, 특히 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성하는 것이 가능하였다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 38은, 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 38을 참조하여 분명한 바와 같이, 제7 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하고, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있는 것에 의한 것이다.
이러한 제7 실시예에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제8 실시예)
이 제8 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 제1 실시예와 같이, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(52)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 이들 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)은, 1축성의 1/4 파장판으로서, 제오노아를 채용했다.
또한, 제8 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ032591(메르크사제, Δn=0.07)을 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg으로 하였다(호모지니어스 배향). 또한, 이 제8 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.4㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 4.6㎛로 설정했다.
이러한 제8 실시예에 있어서도 마찬가지로, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D) 를 Y축으로 한다. 도 39에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C는, 89°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D는, 144°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 55°이다. 또, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또, 이들 A 내지 D의 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 도 39에 도시한 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이 제8 실시예에 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, 또한, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550㎚의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 제8 실시예에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어서, 타원율의 최대값과 최소값과의 차를 0.1 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.
최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2 를 구비한 액정 표시 장치(제8 실시예)와, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예4)와의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또, 여기서의 비교예4 및 제8 실시예는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.
도 40에 도시한 바와 같이, 비교예4는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 제8 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.
비교예4 및 제8 실시예에서는, 반사부에 의한 반사율이 9.70%이었다. 또한, 비교예4에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 15이었던 것에 대하여, 제8 실시예에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 14이었다. 또한, 비교예4에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.299, 0.317)이었던 것에 대하여, 제8 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)-(0.301, 0.319)로서, 비교예4와 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
또한, 비교예4 및 제8 실시예에서는, 투과부에 의한 투과율이 5.20%이었다. 또한, 비교예4 및 제8 실시예에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 120이었다. 또한, 비교예4에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.319, 0.338)이었던 것에 대하여, 제8 실시예에서는, 백색의 색조 가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.320, 0.338)로서, 비교예4와 거의 동등한 백색 색조가 실현 가능했다.
이와 같이, 제8 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 이 제8 실시예에 있어서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가하였다. 도 41은, 제8 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 41에 도시한 바와 같이, 제8 실시예에 있어서는, 특히 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 하는 것이 가능하였다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 42는, 제8 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 42를 참조하여 분명한 바와 같이, 제8 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 액정층의 리터데이션 값을 보상할 수 있던 것에 의한 것이다.
이러한 제8 실시예에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제9 실시예)
이 제9 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 제1 실시예와 같이, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 제1 위상차판(52)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 제1 위상차판(52)은, 1축성의 1/4 파장판이고, NEZ(니토전공사제)를 채용했다. 또한, 제2 위상차판(62)은, 1축성의 1/4 파장판으로서, 제오노아를 채용했다.
또한, 제9 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ012166(메르크사제, Δn=0.06)을 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg으로 하였다(호모지니어스 배향). 또한, 이 제9 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.8㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 5.1㎛로 설정했다.
이러한 제9 실시예에 있어서도 마찬가지로, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 43에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C는, 92.5°이다. 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D는, 145.5°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 제1 위상차판(52)의 지상축(52D)과의 예각의 각도 θ1은 53°이다. 또, 제1 위상차판(52)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 135㎚이고, Nz 계수는 01이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또, 이들 A 내지 D의 각도나 제1 위상차판(52) 및 제2 위상차판(62)의 리터데이션값은, 도 43에 도시된 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이 제9 실시예에 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, 또한, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550㎚의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 제9 실시예에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있고, 타원율의 최대값과 최소값과의 차를 0.1 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.
최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(제9 실시예)와, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예5)와의 각각의 광학 특성을 비교했다. 또, 여기서의 비교예5 및 제9 실시예는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.
도 44에 도시한 바와 같이, 비교예5는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 제9 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.
비교예5 및 제9 실시예에서는, 반사부에 의한 반사율이 8.30%이었다. 또한, 비교예5에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 13이었던 것에 대하여, 제9 실시예에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 12이었다. 또한, 비교예5에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.317, 0.343)이었던 것에 대하여, 제9 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.321, 0.344)로서, 비교예5와 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
또한, 비교예5 및 제9 실시예에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었다. 또한, 비교예5에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 60이었던 것에 대하여, 제9 실시예에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 65이었다. 또한, 비교예5에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어 (x, y)-(0.289, 0.327)이었던 것에 대하여, 제9 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.295, 0.330)로서, 비교예5와 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
이와 같이, 제9 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또, 이 제9 실시예에 있어서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가했다. 도 45는, 제9 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 45에 도시한 바와 같이, 제9 실시예에 있어서는, 특히 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성할 수 있었다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 할 수 있었다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있고, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 46은, 제9 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 46을 참조하여 분명한 바와 같이, 제9 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있던 것에 의한 것이다.
이러한 제9 실시예에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
(제10 실시예)
이 제10 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치에서는, 도 47에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널 LPN의 어레이 기판 측에 설치된 제1 편광 제어 소자 POL1은, 1개의 제1 편광판(51)과, 1개의 보상판(56)과, 1개의 액정 필름(54)으로 구성되어 있다. 또한, 액정 표시 패널 LPN의 대향 기판 측에 설치된 제2 편광 제어 소자 POL2는, 1개의 제2 편광판(61)과, 1개의 제2 위상차판(62)으로 구성되어 있다. 액정 필름(54)은, 1축성의 1/4 파장판이고, 상기 제4 실시예에서 설명한 NR 필름을 채용했다. 보상판(56)은, 1축성의 1/2 파장판으로서, 제오노아를 채용했다. 또한, 제2 위상차판(62)은, 1축성의 1/4 파장판으로서, 제오노아를 채용했다.
또한, 제10 실시예에서는, 액정 조성물로서 MJ012166(메르크사제, Δn=0.061)을 적용하고, 액정 분자(40)의 트위스트각은 0deg로 하였다(호모지니어스 배향). 또한, 이 제10 실시예에서는, 반사부 PR의 갭은 약 2.8㎛이고, 투과부 PT의 갭은 약 5.1㎛로 설정했다.
이러한 제10 실시예에 있어서도 마찬가지로, 액정 분자(40)의 다이렉터(40D)를 Y축으로 한다. 도 48에 도시한 바와 같이, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 A는, 1°이다. 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 B는, 36°이다. 이 때문에, 제2 편광판(61)의 흡수축(61T)과 제2 위상차판(62)의 지상축(62D)과의 예각의 각도 θ2는 35°이다. 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 C는, 132°이다. 액정 필름(54)의 지상축(52D)과 X축과의 사이에 형성되는 각도 D는, 60°이다. 이 때문에, 제1 편광판(51)의 흡수축(51T)과 액정 필름(54)의 지상축(52D)과의 예각의 각 도 θ1은 72°이다. 또, 액정 필름(54)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 120㎚이다. 또한, 제2 위상차판(62)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 145㎚이다. 또한, 보상판(56)의 리터데이션값(R값)은 파장 550㎚의 광에 대하여 270㎚이다. 또한, 보상판(56)의 지상축과 X축과의 사이에 형성되는 각도는, 167.5°이다. 또, 이들 A 내지 D의 각도나 리터데이션값은, 도 48에 도시한 바와 같은 값에만 한정되는 것은 아니다.
이 제10 실시예에 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, 또한, 액정층 LQ에 입사하는 타원 편광의 편광 상태를 갖는 파장 550㎚의 광의 타원율을 0.5 이상 0.85 이하로 할 수 있다. 또한, 이 제10 실시예에 따르면, 액정층 LQ에 입사하는 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율을 거의 균일하게 할 수 있어서, 타원율의 최대값과 최소값과의 차를 0.1 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.
최적화된 특성을 갖는 제1 편광 제어 소자 POL1 및 제2 편광 제어 소자 POL2를 구비한 액정 표시 장치(제10 실시예)와, 2 종류의 위상차판(1/2 파장판 및 1/4 파장판)을 포함하는 편광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치(비교예6)와의 각각의 광학 특성을 비교하였다. 또한, 여기서의 비교예6 및 제10 실시예는 모두, 호모지니어스 배향의 액정 분자를 포함하는 액정층을 구비하고, 표시 모드가 노멀 화이트인 반투과형 액정 표시 장치로서 구성되어 있다.
도 49에 도시한 바와 같이, 비교예6은, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.07로 되도록 구성되어 있다. 제10 실시예는, 파장 550㎚의 광에 대하여 타원율 0.67이 얻어지고, 또한, 파장 범위 450 ㎚ 내지 650㎚의 광의 타원율은 그 최대값과 최소값과의 차가 0.1로 되도록 구성되어 있다.
비교예6 및 제10 실시예에서는, 반사부에 의한 반사율이 8.30%이었다. 또한, 비교예6에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 13이었던 것에 대하여, 제10 실시예에서는, 반사부에 의한 콘트라스트가 12이었다. 또한, 비교예6에서는, 반사부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.317, 0.343)이었던 것에 대하여, 제10 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.321, 0.344)로서, 비교예6과 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
또한, 비교예6 및 제10 실시예에서는, 투과부에 의한 투과율이 4.20%이었다. 또한, 비교예6 및 제10 실시예에서는, 투과부에 의한 콘트라스트가 모두 60이었다. 또한, 비교예6에서는, 투과부에 의해 표시된 화상의 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.289, 0.327)이었던 것에 대하여, 제10 실시예에서는, 백색의 색조가 색도 좌표 상에 있어서 (x, y)=(0.294, 0.327)로서, 비교예6과 거의 동등한 백색 색조를 실현할 수 있었다.
이와 같이, 제10 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
또한, 이 제10 실시예에 있어서, 투과부에서의 광학 특성, 특히 투과부에서 의 콘트라스트의 시야각 의존성을 평가했다. 도 50은, 제10 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주시각 방향 및 반주시각 방향에서의 타원율 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 50에 도시한 바와 같이, 제10 실시예에 있어서는, 특히 화면의 하측 즉 주시각 방향에서 타원 편광의 타원율을 크게 할 수가 있어, 주시각 방향 전역에서 0.45 이상의 타원율을 갖는 타원 편광을 형성하는 것이 가능하였다. 또한, 주시각 방향의 타원율 분포의 변화를 완만하게 하는 것이 가능하였다. 이에 의해, 주시각 방향에서 액정 표시 패널 LPN에 입사하는 타원 편광을 원편광에 가까운 편광 상태로 할 수 있어, 주시각 방향에서의 액정층의 리터데이션값을 효과적으로 광학 보상하는 것이 가능하게 된다.
도 51은, 제10 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과부에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 시뮬레이션한 특성도이다. 도 51을 참조하여 분명한 바와 같이, 제10 실시예에 있어서는 화면의 상하 방향에서의 시야각 의존성이 개선되고, 특히 주시각 방향의 콘트라스트 저하가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율을 향상하여, 액정층의 리터데이션값을 보상할 수 있던 것에 의한 것이다.
이러한 제10 실시예에 따르면, 투과 표시에 있어서, 주시각 방향에서의 시야각을 확대할 수가 있어, 콘트라스트의 시각 의존성을 개선할 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 각 실시예 그대로에 한정되는 것이 아니고, 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않은 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적당한 조합에 의해 여러가지의 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시예에 기재되는 전 구성 요소로부터 몇개의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 다른 실시예에 관계된 구성 요소를 적절하게 조합하여도 된다.
또한, 상술한 각 실시예에서는, 액정층 LQ는, 트위스트각이 0°인 호모지니어스 배향의 액정 분자(40)를 포함하는 액정 조성물로 구성했지만, 본 발명은, 액정 분자(40)의 트위스트각에 의해서 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 액정층 LQ는, 트위스트각이 45도인 트위스트 배향의 액정 분자를 포함하는 액정 조성물로 구성해도 된다. 이러한 구성이더라도 상술한 각 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
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 형성 가능하다. 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 다이렉터를 상술한 지상축 방향에 일치시키면 된다.
또한, 스위칭 소자 W가 N 채널 박막 트랜지스터로 구성된 예에 대하여 설명했지만, 마찬가지의 각종 구동 신호를 발생할 수 있는 구성이면, 다른 구성이어도 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 (15)

  1. 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각에 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,
    상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 호모지니어스 배향한 액정 분자를 가지는 액정층을 보유한 액정 표시 패널과,
    상기 제1 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,
    상기 제2 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자
    를 포함하고,
    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, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하고,
    또한, 상기 액정 표시 패널에 대하여 상기 액정 분자의 다이렉터가 존재하는 범위인 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이, 상기 액정 분자의 다이렉터가 존재하지 않는 범위인 반주시각(反主視角) 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율보다 크도록, 상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자에서는 상기 편광판의 흡수축과 상기 위상차판의 지상축(遲相軸)이 이루는 예각의 각도가 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율 분포는, 상기 액정 표시 패널의 법선 방향을 기준으로 하여 주시각 방향과 반주시각 방향에서 비대칭인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널에 입사하는 타원 편광의 타원율 분포는, 주시각 방향에서 타원율의 최대값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상차판은, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1/4 파장판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광 제어 소자 측으로부터 상기 액정 표시 패널을 조명하는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    표시 모드가 노멀 화이트인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자 중 적어도 한쪽은, 2축성의 위상차판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자 중 적어도 한쪽은, 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 액정 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광 제어 소자는, 1개의 편광판과, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1축성의 1/4 파장판 과, 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 액정 필름으로 구성되고,
    상기 제2 편광 제어 소자는, 1개의 편광판과, 1축성의 1/4 파장판으로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광 제어 소자는, 1개의 편광판과, 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 2축성의 1/4 파장판과, 액정 분자를 하이브리드 배향시킨 액정 필름으로 구성되고,
    상기 제2 편광 제어 소자는, 1개의 편광판과, 1축성의 1/4 파장판으로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소의 각각에 반사부 및 투과부를 갖는 액정 표시 장치로서,
    상호 대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 호모지니어스 배향한 액정 분자를 가지는 액정층을 보유한 액정 표시 패널과,
    상기 제1 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제1 편광 제어 소자와,
    상기 제2 기판의 상기 액정층을 보유하는 면과는 반대의 외면에 설치된 제2 편광 제어 소자
    를 포함하고,
    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, 이들을 통과하는 광의 편광 상태를 제어하며, 상기 위상차판은 소정 파장의 광에 대하여 정상 광선과 이상 광선과의 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1축성의 1/4 파장판이고,
    또한, 상기 액정 표시 패널에 대하여 상기 액정 분자의 다이렉터가 존재하는 범위인 주시각 방향으로 입사하는 타원 편광의 타원율이 0.45 이상이 되도록, 상기 제1 편광 제어 소자 및 상기 제2 편광 제어 소자에서는, 상기 편광판의 흡수축과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 예각의 각도가, 25도 이상 70도 이하의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
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