KR100789512B1 - 액정 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 광학 보상용으로 제1 편광판(PL1)과 제1 위상차판(RF1) 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제3 위상차판(RF3) 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제4 위상차판(RF4)을 구비하고, 원 검광자 구성체(A)는 그 광학 보상용으로 제2 편광판(PL2)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제5 위상차판(RF5) 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제6 위상차판(RF6)을 구비하고, 가변 리타더 구성체(VR)는 그 광학 보상용으로 제1 위상차판(RF1)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 제7 위상차판(RF7)을 구비하는 액정 표시 소자를 구성하는 원 편광자 구성체(P)에 관한 것이다.

액정 표시 소자, 광학 보상용, 원 편광자 구성체, 위상차판, 편광판

Description

액정 표시 소자 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도1b는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 적용 가능한 제1 위상차판, 제2 위상차판, 제4 위상차판 및 제6 위상차판의 굴절률 타원체의 형상을 설명하기 위한 도면.

도3은 본 발명의 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 적용 가능한 제3 위상차판 및 제5 위상차판의 굴절률 타원체의 형상을 설명하기 위한 도면.

도4는 본 발명의 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 적용 가능한 제7 위상차판의 굴절률 타원체의 형상을 설명하기 위한 도면.

도5는 본 발명의 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 콘트라스트 시각 특성의 보상 원리를 설명하기 위한 도면.

도6a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도6b는 본 발명의 제2 실시 형태의 제1 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단 면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도6c는 본 발명의 제2 실시 형태의 제2 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도7a는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도7b는 본 발명의 제3 실시 형태의 변형예에 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도8은 제1 실시예에 관한 액정 표시 소자 등 콘트라스트 곡선의 측정 결과를 나타내는 도면.

도9는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도10a는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도10b는 본 발명의 제5 실시 형태의 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도11a는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도11b는 본 발명의 제6 실시 형태의 제1 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도11c는 본 발명의 제6 실시 형태의 제2 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단 면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도12a는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도12b는 본 발명의 제7 실시 형태의 제1 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도12c는 본 발명의 제7 실시 형태의 제2 변형예에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도13은 제2 실시예에 관한 액정 표시 소자 등 콘트라스트 곡선의 측정 결과를 나타내는 도면.

도14는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 단면 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.

도15는 광학 필름의 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도16은 광학 필름의 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도17은 액정 필름의 면내 위상차 및 법선 위상차를 고려한 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

7 : 액정층

8 : 액정 분자

9 : 공통 전극

10 : 화소 전극

11 : 슬릿

12 : 돌기

13 : 대향 기판

14 : 액티브 매트릭스 기판

100, 200, 300, 400 : 광학 필름

110 : 액정 필름

110L : 액정성 고분자

110D : 다이렉터

130 : 접합면

P : 원 편광자 구성체

VR : 가변 리타더 구성체

A : 원 검광자 구성체

본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것으로, 특히 원 편광 주도형 수직 배향 모드의 액정 표시 소자에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등의 표시 장치에 있어서, 시야각 특성을 개선하는 등의 목적으로 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자의 위상차를 보상하기 위해 2축의 위상차판(광학 필름)의 수요가 증가하고 있다.

이러한 2축의 위상차판은, 예를 들어 고분자 필름을 2축 연신하여 얻는 것이 가능하지만, 제조 비용이 상승하게 되는 문제를 안고 있다. 또한, 굴절률의 제어도 한정된 범위에서밖에 할 수 없기 때문에, 원하는 굴절률 타원체를 실현하는 것이 곤란하게 되어 있다. 또한, 2축성을 얻기 위해, 재료의 선택 범위가 좁고, 액정의 굴절률의 파장 분산 특성에 합치시키는 것이 곤란하다는 등의 문제도 안고 있다[예를 들어, 티. 이시나베 등의 "매우 높은 품질의 LCD를 위한 넓은 파장 범위를 갖는 사분의 일 파장판 및 넓은 시야각 편광자"(T. Ishinabe etal, A Wide Viewing Angle Polarizer and a Quarter-wave Plate with a Wide Wavelength Range for Extremely High Quality LCDs, IDW'01 Proceedings, 485 페이지, 2001년) 및 와이. 이와모토 등의 "원 편광자를 사용한 고투과율 광배향 멀티-도메인 수직 정렬 LCD의 표시 성능의 향상"(Y. Iwamoto etal, Improvement of Display Performance of High Transmittance Photo-Aligned Multi-domain Vertical Alignment LCDs Using Circular Polarizers, IDW'02 Proceedings, 85 페이지, 2002년) 참조)].

본 발명은 상술한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 시야각 특성을 개선할 수 있고, 게다가 비용의 저감이 가능한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 소자는,

2매의 전극이 부착된 기판 사이에 액정층을 끼운 도트 매트릭스형의 액정 셀을 광원측에 위치하는 제1 편광판과 관찰자측에 위치하는 제2 편광판 사이에 배치 하고, 상기 제1 편광판과 상기 액정 셀 사이에 그 지상축이 상기 제1 편광판의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 제1 위상차판을 배치하고, 상기 제2 편광판과 상기 액정 셀 사이에 그 지상축이 상기 제2 편광판의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 제2 위상차판을 배치한 표시 소자이고,

상기 제1 편광판 및 상기 제1 위상차판을 포함하는 원 편광자 구성체와,

상기 액정 셀을 포함하는 가변 리타더(retarder) 구성체와,

상기 제2 편광판 및 상기 제2 위상차판을 포함하는 원 검광자 구성체를 구비하고,

상기 가변 리타더 구성체가 흑색 표시 상태에 있어서 법선 위상차가 광학적으로 플러스이고,

상기 제1 위상차판 및 상기 제2 위상차판은 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1축의 4분의 1 파장판이고,

상기 원 편광자 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 제1 편광판과 상기 제1 위상차판 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제3 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제4 위상차판을 포함하는 제1 광학 보상층을 구비하고, 또한 상기 제4 위상차판은 그 지상축이 상기 제1 편광판의 흡수축과 대략 직교하도록 배치되고,

상기 원 검광자 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 제2 편광판과 상기 제2 위상차판 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제5 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제6 위상차판을 포함하는 제2 광학 보 상층을 구비하고, 또한 상기 제6 위상차판은 그 지상축이 상기 제2 편광판의 흡수축과 대략 직교하는 동시에 상기 제4 위상차판의 지상축과 대략 직교하도록 배치되고,

상기 가변 리타더 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 제1 위상차판과 상기 제2 위상차판 사이에 배치되는 동시에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 제7 위상차판을 포함하는 제3 광학 보상층을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 태양에 따른 액정 표시 소자는,

2매의 전극이 부착된 기판 사이에 액정층을 끼워 각 화소에 반사층을 구비한 도트 매트릭스형의 액정 셀과 편광판 사이에 그 지상축이 상기 편광판의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 제1 위상차판을 배치한 표시 소자이고,

상기 편광판 및 상기 제1 위상차판을 포함하는 원 편광자겸 원 검광자 구성체와,

상기 액정 셀을 포함하는 가변 리타더 구성체를 구비하고,

상기 가변 리타더 구성체가 흑색 표시 상태에 있어서 법선 위상차가 광학적으로 플러스이고,

상기 제1 위상차판은 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1축의 4분의 1 파장판이고,

상기 원 편광자겸 원 검광자 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 편광판과 상기 제1 위상차판 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 제2 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제3 위상차판을 포함하는 제1 광학 보상층을 더 구비하고, 또한 상기 제3 위상차판은 그 지상축이 상기 편광판의 흡수축과 대략 직교하도록 배치되고,

상기 가변 리타더 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 제1 위상차판과 상기 액정 셀 사이에 배치되는 동시에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 제4 위상차판을 포함하는 제2 광학 보상층을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 시야각 특성을 개선할 수 있고, 게다가 비용의 저감이 가능한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도1a는 일 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도1a에 도시한 바와 같이, 액정 표시 소자는 각 화소의 액정 분자 배열이 화소에 전압을 인가하고 있지 않은 상태에 있어서 기판 주면에 대해 대략 수직인 원 편광 주도형 수직 배향 모드의 액정 셀을 구비하고 있다. 이 액정 표시 소자는 원 편광자 구성체(P)와, 가변 리타더 구성체(VR)와, 원 검광자 구성체(A)를 구비하고 있다.

가변 리타더 구성체(VR)는 2매의 전극이 부착된 기판 사이에 액정층을 끼운 도트 매트릭스형의 액정 셀(C)을 구비하고 있다. 즉, 이 액정 셀(C)은 MVA 모드의 액정 셀이며, 액티브 매트릭스 기판(14)과 대향 기판(13) 사이에 액정층(7)을 끼운 구조이다. 또한, 이들 액티브 매트릭스 기판(14)과 대향 기판(13)의 갭은 도시하 지 않은 스페이서에 의해 일정하게 유지되어 있다. 이와 같은 액정 셀(C)은 화상을 표시하는 표시 영역(DP)을 구비하고 있다. 표시 영역(DP)은 매트릭스 형상으로 배치된 화소(PX)에 의해 구성되어 있다.

액티브 매트릭스 기판(14)은 유리 기판 등의 광투과성을 갖는 절연 기판을 이용하여 구성되고, 그 한쪽 주면 상에 주사선이나 신호선 등의 각종 배선, 주사선과 신호선의 교차부 부근에 설치된 스위칭 소자 등을 구비하고 있지만, 발명의 작용 효과에 관여하고 있지 않으므로 생략한다. 또한, 액티브 매트릭스 기판(14)은 이들 상에 화소(PX)마다 배치된 화소 전극(10)을 구비하고 있다. 화소 전극(10)의 표면은 배향막(AF1)에 의해 덮여 있다.

주사선 및 신호선 등의 각종 배선은 알루미늄, 몰리브덴, 구리 등에 의해 형성되어 있다. 또한, 스위칭 소자는 예를 들어 비정질 실리콘이나 폴리실리콘을 반도체층으로 하고, 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 구리, 탄탈 등을 메탈층으로 한 박막 트랜지스터(TFT)이다. 이 스위칭 소자는 주사선, 신호선 및 화소 전극(10)과 접속되어 있다. 액티브 매트릭스 기판(14)에서는, 이와 같은 구성에 의해 원하는 화소 전극(10)에 대해 선택적으로 전압을 인가하는 것을 가능하게 하고 있다.

화소 전극(10)은 인듐ㆍ틴ㆍ옥사이드(ITO) 등의 광투과성을 갖는 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 이 화소 전극(10)은 예를 들어 스퍼터링법 등에 의해 박막을 형성한 후, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 그 박막을 패터닝함으로써 형성된다.

배향막(AF1)은 폴리이미드 등의 광투과성을 갖는 수지 재료로 이루어지는 박 막에 의해 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 배향막(AF1)에는 러빙 처리는 실시하지 않고 액정 분자(8)에 수직 배향성을 부여하고 있다.

대향 기판(13)은 유리 기판 등의 광투과성을 갖는 절연 기판을 이용하여 구성되고, 그 한쪽 주면 상에 공통 전극(9)을 구비하고 있다. 이 공통 전극(9)의 표면은 배향막(AF2)에 의해 덮여 있다.

공통 전극(9)은 화소 전극(10)과 마찬가지로, 광투과성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO에 의해 형성되어 있다. 또한, 배향막(AF2)은 액티브 매트릭스 기판(14)측의 배향막(AF1)과 마찬가지로, 광투과성을 갖는 수지 재료, 예를 들어 폴리이미드에 의해 형성되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 공통 전극(9)은 모든 화소 전극과 끊어진 부분 없이 대향하도록 평탄한 막으로서 형성되어 있다.

컬러 액정 표시 소자로서 구성하는 경우, 액정 셀(C)은 컬러 필터층을 구비하고 있다. 컬러 필터층은 3색, 예를 들어 청색, 녹색, 적색으로 각각 착색된 착색층으로 구성되어 있다. 이 컬러 필터층은 액티브 매트릭스 기판(14)측의 절연 기판과 화소 전극(10) 사이에 설치하여 color filter on array(COA) 구조를 채용해도 좋고, 대향 기판(13)에 설치해도 좋다.

COA 구조를 채용한 경우, 컬러 필터층에는 콘택트홀이 마련되고, 화소 전극(10)은 이 콘택트홀을 거쳐서 스위칭 소자와 접속되어 있다. 이와 같은 COA 구조는 액티브 매트릭스 기판(14)과 대향 기판(13)을 접합하여 액정 셀(C)을 구성할 때에, 얼라인먼트 등을 이용한 고정밀도의 위치 맞춤이 불필요해지는 이점을 갖고 있다.

원 편광자 구성체(P)는 액정 셀(C)의 광원, 즉 백라이트 유닛(BL)측에 위치하는 제1 편광판(PL1), 및 제1 편광판(PL1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 1축의 제1 위상차판(RF1)을 포함하고 있다. 원 검광자 구성체(A)는 액정 셀(C)의 관찰측에 위치하는 제2 편광판(PL2), 및 제2 편광판(PL2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 1축의 제2 위상차판(RF2)을 포함하고 있다.

제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)은 그 면내에 있어서 서로 대략 직교하는 투과축 및 흡수축을 갖고 있다. 이들 제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)은 각각의 투과축이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 이들 제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)은, 예를 들어 폴리비닐알코올로 형성된 편광자를 트리아세테이트ㆍ셀룰로오스(TAC) 등으로 형성된 베이스 필름에 끼움으로써 구성되어 있다.

제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)은 그 면내에 있어서 서로 대략 직교하는 진상축 및 지상축을 갖고 있고, 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 ㎚)의 광 사이에 1/4 파장의 위상차(즉 140 ㎚의 면내 위상차)를 부여하는 1축의 4분의 1 파장판이다. 이와 같은 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)은 각각의 지상축이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 제1 위상차판(RF1)은 그 지상축이 제1 편광판(PL1)의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 제2 위상차판(RF2)은 그 지상축이 제2 편광판(PL2)의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다.

이와 같은 구성의 액정 표시 소자, 특히 화소(PX)의 적어도 일부의 영역, 또는 표시 영역(DP)의 적어도 일부에 백라이트광을 투과 가능한 투과부를 구비한 액 정 표시 소자는 백라이트 유닛(BL), 원 편광자 구성체(P), 가변 리타더 구성체(VR), 원 검광자 구성체(A)의 순으로 적층하여 구성되어 있다.

그런데, 이와 같이 구성된 액정 표시 소자는 원 편광자 구성체(P)[제1 편향판(PL1)의 베이스 필름을 포함함]의 광학 보상용으로 제1 편광판(PL1)과 제1 위상차판(RF1) 사이에 배치된 제1 광학 보상층(OC1), 원 검광자 구성체(A)[제2 편향판(PL2)의 베이스 필름을 포함함]의 광학 보상용으로 제2 편광판(PL2)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 배치된 제2 광학 보상층(OC2), 및 가변 리타더 구성체(VR)의 광학 보상용으로 제1 위상차판(RF1)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 배치된 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하고 있다.

즉, 제1 광학 보상층(OC1)은 원 편광자 구성체(P)에 구비되고, 적어도 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제3 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF3), 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 광학적으로 1축의 제4 위상차판(포지티브 A 플레이트)(RF4)을 포함하고 있다. 제4 위상차판(RF4)은 그 지상축이 제1 편광판(PL1)의 흡수축과 대략 직교하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 광학 보상층(OC1)은 원 편광자 구성체(P)를 출사한 출사광의 편광 상태가 출사 방위에 상관없이 대략 원 편광이 되도록 원 편광자 구성체(P)의 시각 특성을 보상한다.

제2 광학 보상층(OC2)은 원 검광자 구성체(A)에 구비되고, 적어도 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제5 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF5), 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 광학적으로 1축의 제6 위상차 판(포지티브 A 플레이트)(RF6)을 포함하고 있다. 제6 위상차판(RF6)은 그 지상축이 제2 편광판(PL2)의 흡수축과 대략 직교하는 동시에 제4 위상차판(RF4)의 지상축과 대략 직교하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 광학 보상층(OC2)은 원 검광자 구성체(A)를 출사한 출사광의 편광 상태가 출사 방위에 상관없이 대략 원 편광이 되도록 원 검광자 구성체(A)의 시각 특성을 보상한다.

제3 광학 보상층(OC3)은 가변 리타더 구성체(VR)에 구비되고, 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 광학적으로 1축의 제7 위상차판(네거티브 C 플레이트)(RF7)를 포함하고 있다. 도1a에 나타낸 예에서는, 제7 위상차판(RF7)은 액정 셀(C)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 배치되어 있다. 또, 제7 위상차판(RF7)은 액정 셀(C)과 제1 위상차판(RF1) 사이에 배치되어도 좋다. 이에 의해, 제3 광학 보상층(OC3)은 가변 리타더 구성체(VR)에 있어서의 액정 셀(C)의 위상차[액정 분자(8)가 기판 주면에 대략 수직으로 배열된 상태, 즉 흑색 표시 상태에 있어서 액정층(7)에 있어서의 광학적으로 플러스의 법선 위상차]의 시각 특성을 보상한다.

제1 위상차판(RF1), 제2 위상차판(RF2), 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)으로서는, 도2에 도시한 바와 같은 굴절률 이방성(nx > ny ＝ nz)을 갖는 것이 적용 가능하다. 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)은, 예를 들어 50 ㎚의 면내 위상차를 갖고 있다.

제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)으로서는, 도3에 도시한 바와 같은 굴절률 이방성(nx ≒ ny < nz)을 갖는 것이 적용 가능하다. 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)은, 예를 들어 100 ㎚의 법선 위상차를 갖고 있다.

제7 위상차판(RF7)으로서는, 도4에 도시한 바와 같은 굴절률 이방성(nx ≒ ny > nz)을 갖는 것이 적용 가능하다. 제7 위상차판(RF7)은, 예를 들어 －220 ㎚의 법선 위상차를 갖고 있다. 또, 도2 내지 도4에 있어서, nx 및 ny는 각각의 위상차판의 주면 내에서의 서로 직교하는 2방향(X축 및 Y축)에서의 굴절률을 나타내고, nz는 각각의 위상차판의 주면에 대한 법선 방향(Z축)에서의 굴절률을 나타내는 것으로 한다.

도5는 도1a에 도시한 액정 표시 소자의 시야각 특성의 광학 원리를 설명하기 위한 각 광로에 있어서의 편광 상태를 개념적으로 나타내는 도면이다.

즉, 액정 표시 소자에서는 광학적으로 마이너스의 제7 위상차판(RF7)을 포함하는 제3 광학 보상층(OC3)을 이용하고, 그 밖에 별도로 설치한 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 함께 마이너스의 위상차판으로서 작용시켜, Δnㆍd가 280 ㎚ 이상이 되는 액정층(7)의 법선 방향에 따른 광학적으로 플러스의 위상차(법선 위상차)의 시야각 의존성을 보상하고 있다. 이와 같은 보상 기능을 가진 제3 광학 보상층(OC3)을 제1 위상차판(RF1)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 설치하고 있다. 이로 인해, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)에 입사하는 광이 직선 편광인 한, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)을 출사한 광은 출사 각도나 출사 방위에 상관없이 대략 원 편광이 된다.

따라서, 제3 광학 보상층(OC3)이 액정층(7)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 위치하는 경우, 액정층(7)에 입사하는 광은 입사 각도나 방위에 상관없이 원 편광이 된다. 액정층(7)의 법선 위상차에 의해, 원 편광이 타원 편광이 되었다고 해도 제 3 광학 보상층(OC3)의 작용에 의해 원 편광으로 복귀되므로, 제3 광학 보상층(OC3) 상에 위치하는 제2 위상차판(RF2)에 입사하는 광은 입사 각도나 입사 방향에 상관없이 원 편광이 된다. 따라서, 관찰하는 방향에 상관없이 양호한 표시 특성을 얻을 수 있다.

또한, 제3 광학 보상층(OC3)이 액정층(7)과 제1 위상차판(RF1) 사이에 위치하는 경우, 제3 광학 보상층(OC3)에 입사하는 광은 입사 각도나 입사 방위에 상관없이 원 편광이 된다. 제3 광학 보상층(OC3)의 법선 위상차에 의해, 원 편광이 타원 편광이 되었다고 해도 액정층(7)의 작용에 의해 원 편광으로 복귀되므로, 액정층(7) 상에 위치하는 제2 위상차판(RF2)에 입사하는 광은 입사 각도나 입사 방위에 상관없이 원 편광이 된다. 따라서, 제3 광학 보상층(OC3)을 액정층(7)과 제2 위상차판(RF2) 사이에 배치한 경우와 마찬가지로, 관찰하는 방향에 상관없이 양호한 표시 특성을 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 구조에서는, 액정층(7) 및 이것의 법선 위상차를 보상하는 제3 광학 보상층(OC3)에 입사하는 편광을 방위적인 극성이 없는 원 편광으로 하고 있으므로, 액정 분자의 배열 방위에 의존하지 않는 보상 효과를 얻을 수 있다.

이러한 효과를 충분히 얻기 위해서는, 광원측(입사측)에 위치하는 제1 위상차판(RF1) 및 제1 편광판(PL1) 사이에, 제1 위상차판(RF1) 및 제1 편광판(PL1)의 시각 특성을 보상하는 광학적으로 1축의 위상차판으로 이루어지는 제1 광학 보상층(OC1)을 배치하는 동시에, 관찰자측(출사측)에 위치하는 제2 위상차판(RF2) 및 제2 편광판(PL2) 사이에 제2 위상차판(RF2) 및 제2 편광판(PL2)의 시각 특성을 보상하는 광학적으로 1축의 위상차판으로 이루어지는 제2 광학 보상층(OC2)을 배치하면 더 좋은 시각 특성을 얻을 수 있다.

즉, 2축의 위상차판을 이용함으로써 시야각 특성을 개선할 수 있지만, 본 실시 형태의 구성에 따르면, 1축의 제1 위상차판(4분의 1 파장판)(RF1)과 제1 광학 보상층(OC1)에 포함되는 제3 위상차판(RF3) 및 제4 위상차판(RF4)을 조합함으로써, 시야각 특성을 개선 가능한 2축의 위상차판과 실질적으로 동등한 기능을 갖게 하는 것이 가능해진다. 마찬가지로, 1축의 제2 위상차판(4분의 1 파장판)(RF2)과 제2 광학 보상층(OC2)에 포함되는 제5 위상차판(RF5) 및 제6 위상차판(RF6)을 조합함으로써, 시야각 특성을 개선 가능한 2축의 위상차판과 실질적으로 동등한 기능을 갖게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 시야각 특성을 개선하는 동시에, 2축의 위상차판을 이용하는 경우보다도 비용의 저감이 가능해진다.

상술한 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 있어서는, 액정 셀(C)은 전압을 인가한 상태에서 화소 내의 액정 분자 배열이 적어도 2 방위를 향하도록 제어된 멀티 도메인형의 수직 배향(MVA) 모드를 적용하고 있다. 이 MVA 모드에서는, 각 화소(PX)에 있어서의 개구 영역 중 적어도 절반의 영역에 있어서, 전압을 인가한 상태에 있어서의 화소(PX) 내의 액정 분자(8)의 배열 방위가 제1 편광판(PL1)의 흡수축 혹은 투과축과 대략 평행해지는 도메인이 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 배향 제어는 도1a에 도시한 바와 같이, 화소(PX) 내에 멀티 도메인을 형성하기 위한 돌기(12)를 구비함으로써 실현 가능하고, 또한 각 화소(PX)에 배치된 화소 전극(10) 및 대향 전극(9) 중 적어도 한쪽에 멀티 도메인을 형성하기 위한 슬릿(11)을 마련하는 것으로도 실현 가능하고, 또한 액티브 매트릭스 기판(14) 및 대향 기판(13)에 있어서의 액정층(7)을 끼우는 면에 멀티 도메인을 형성하기 위한 러빙 등의 배향 처리를 실시한 배향막(AF1 및 AF2)을 설치하는 것으로도 실현 가능하다. 또한, 이들 돌기(12), 슬릿(11) 및 배향 처리를 실시한 배향막(AF1 및 AF2) 중 적어도 2개를 조합해도 되는 것은 물론이다.

원 편광 주도형 MVA 모드의 액정 표시 소자의 경우, 투과율은 전압을 인가한 상태에 있어서의 화소 내의 액정 분자의 배열 방위에 의존하지 않는다. 따라서, 액정층(7) 및 제7 위상차판(RF7)에서 2분의 1 파장의 위상차를 얻도록 구성함으로써, 액정 분자의 배열 방위에 상관없이 우수한 투과율 특성을 얻을 수 있다.

MVA 모드에서는, 전술한 2분의 1 파장의 위상차를 광의 입사 각도에 상관없이 얻을 수 있도록 1 화소 내에 멀티 도메인을 형성하고 있다. 그러나, 입사 각도나 액정 분자의 경사각에 따라서는, 멀티 도메인 효과에 의한 위상차의 방위성의 보상이 이루어지지 않는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 최소한으로 억제하기 위해서는, 전술한 바와 같이 액정 분자의 배열 방위를 편광판의 투과축 혹은 흡수축과 평행한 방위로 하면 된다. 이는 액정층(7) 및 제7 위상차판(RF7)을 출사한 광이 원 편광이 되지 않고 타원 편광이 되었을 때에 그 타원 편광의 장축의 방위가 검광자인 제2 편광판(PL2)의 광축(투과축 및 흡수축)과 평행해지기 때문이다.

상술한 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에서는, 제1 위상차판(RF1), 제2 위상차판(RF2), 제4 위상차판(RF4), 및 제6 위상차판(RF6)은 아톤 수지, 폴리비닐알 코올 수지, 제오노아 수지, 트리아세틸셀룰로오스 수지 등, 그 면내에서의 리타데이션치가 입사광 파장에 거의 의존하지 않는 수지 중 어느 하나에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 제1 위상차판(RF1), 제2 위상차판(RF2), 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)은 변성 폴리카보네이트 수지 등 그 면내에서의 리타데이션치가 입사광 파장에 상관없이 입사광 파장의 약 1/4이 되는 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 폴리카보네이트 등과 같이 단파장측에서 리타데이션이 커지는 재료보다도, 어떤 파장 영역에 있어서도 굴절률이 일정한 재료, 혹은 변성 폴리카보네이트와 같은 입사광 파장에 상관없이 리타데이션치가 항상 파장의 4분의 1이 되는 재료를 이용함으로써, 입사광의 파장 분산 의존성이 작은 편광이 가능해진다.

제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)은 광축이 법선 방위의 네마틱 액정 폴리머에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 법선 방향에 플러스의 위상차를 갖는 필름은 종래의 연신 기술로는 작성 곤란하므로, 광축이 법선 방위의 네마틱 액정 폴리머, 혹은 디스코틱 액정 폴리머의 어느 하나를 이용하는 쪽을 용이하게 작성할 수 있어 비용의 삭감이 가능해진다.

제7 위상차판(RF7)은 카이랄 네마틱 액정 폴리머, 혹은 콜레스테릭 액정 폴리머, 혹은 디스코틱 액정 폴리머 중 어느 하나의 액정 폴리머에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 액정층(7)의 법선 위상차를 보상할 목적으로 제7 위상차판(RF7)을 적용하고 있다. 보상하는 액정층(7)의 위상차에는 파장 분산이 있고, 이 파장 분산을 포함하여 액정층(7)의 위상차를 보상하기 위해서는, 제7 위상차판(RF7)도 동등한 파장 분산을 갖고 있었던 쪽이 보다 우수한 보상 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 제7 위상차판(RF7)은 전술한 바와 같이 액정 폴리머로 형성하는 것이 바람직하다.

(제1 실시 형태 ; 변형예)

제1 실시 형태의 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도1b에 도시한 바와 같이, 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼트층(RF7A)과, 제2 위상차판(RF2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이 때, 예를 들어 제7 위상차판(RF7)으로서 기능하는 기능층의 막 두께를 T로 하였을 때에, 제1 세그먼트층(RF7A)의 막 두께와 제2 세그먼트층(RF7B)의 막 두께의 총합이 T가 되도록 형성함으로써, 도1a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제7 위상차판(RF7)으로서 －220 ㎚의 법선 위상차를 필요로 하는 경우, 제1 세그먼트(RF7A) 및 제2 세그먼트(RF7B)의 각각이 －110 ㎚의 법선 위상차를 갖도록 구성된다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 있어서는, 제1 광학 보상층(OC1) 및 제2 광학 보상층(OC2)의 적어도 한쪽은, 주평면 내에 있어서 플러스의 1축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향된 2개의 액정 필름을 적층한 단일 광학 필름에 의해 구성되어 있다.

도6a는 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도6a에 도시한 바와 같이, 액정 표시 소자는 각 화소의 액정 분자 배열이 화소에 전압을 인가하고 있지 않은 상태에 있어서 기판 주면에 대해 대략 수직으로 배향된 원 편광 주도형의 수직 배향 모드의 액정 표시 소자이며, 원 편광자 구성체(P)와, 가변 리타더 구성체(VR)와, 원 검광자 구성체(A)를 구비하고 있다. 또, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

제1 광학 보상층(OC1)은 단일 광학 필름(100)에 의해 구성되어 있다. 이 광학 필름(100)은 제1 실시 형태에서 설명한 제3 위상차판과 제4 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 제3 위상차판(RF3) 및 제4 위상차판(RF4)은 단일 광학 필름(100)으로 치환되어 있다.

마찬가지로, 제2 광학 보상층(OC2)은 단일 광학 필름(200)에 의해 구성되어 있다. 이 광학 필름(200)은 제1 실시 형태에서 설명한 제5 위상차판과 제6 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 제5 위상차판(RF5) 및 제6 위상차판(RF6)은 단일 광학 필름(200)으로 치환되어 있다.

이들 광학 필름(100 및 200)은 대략 동일한 구성이므로, 여기서는 광학 필름(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다. 즉, 광학 필름(100)은 도6a에 도시한 바 와 같이, 제1 액정 필름(110)과, 제1 액정 필름(110)에 적층된 제2 액정 필름(120)을 구비하고 있다. 제1 액정 필름(110)은 외측[즉 광학 필름(100)에 대해서는 제1 편향판(PL1)측]에 배치되어 있다. 제2 액정 필름(120)은 내측[즉 광학 필름(100)에 대해서는 제1 위상차판(RF1)측]에 배치되어 있다.

제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)은 모두 주평면 내에 있어서 플러스의 1축성을 나타내는 액정성 고분자를 갖고 있다. 이들 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자는, 액정 상태에 있어서 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향된 상태에서 고정화되어 있다.

또, 여기서의 주평면이라 함은, 각 액정 필름이 연장되는 평면인 것으로서 서로 직교하는 X축 및 Y축으로 규정되고, 또한 법선이라 함은, 이 주평면의 법선에 상당하는 것으로서 X축 및 Y축에 직교하는 Z축으로 정의된다.

이와 같은 광학 필름(100)에 있어서, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(110L 및 120L)의 다이렉터(110D 및 120D)는 주평면 내에 있어서 평행인 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교한다. 또한, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(110L 및 120L)의 다이렉터(110D 및 120D)는 제1 액정 필름(110)과 제2 액정 필름(120)의 접합면(130)에 대해 대칭으로 배향하고 있다.

즉, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서, 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(110L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110D)가 X축과 대략 평행하다고 하였을 때, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는, 액정성 고분자(110L)는 접합면(130) 근방에서 접합면(130)에 대해 대략 수직으로 배향하는 동시에 제1 액정 필름(110)의 외면(140) 근방에서 대략 평행하게 배향하고 있다. 즉, 제1 액정 필름(110)에 있어서는, 액정성 고분자(110L)는 각각의 다이렉터(110D)와 접합면(130)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

마찬가지로, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서, 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자(120L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(120L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 이 때, 제2 액정 필름(120)은 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)가 X축과 대략 평행해지도록 배치된다. 즉, 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110L) 및 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)는 주평면 내에 있어서 평행하다.

또한, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는, 액정성 고분자(120L)는 접합면(130) 근방에서 접합면(130)에 대해 대략 수직으로 배향하는 동시에 제2 액정 필름(120)의 외면(150) 근방에서 대략 평행하게 배향하고 있다. 즉, 제2 액정 필름(120)에 있어서도, 액정성 고분자(120L)는 각각의 다이렉터(120D)와 접합면(130)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

이로 인해, 제2 액정 필름(120)은 X축 및 Z축으로 규정되는 단면 내에 있어 서, 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110L)의 각각의 다이렉터(110D)와 직교하는 다이렉터(120D)를 갖는 액정성 고분자(120L)을 포함하고 있다. 도6a에서는, 예를 들어 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110Z)는 그 틸트각이 대략 90도인 데 반해, 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자(120X)는 그 틸트각이 대략 0도로, 이들 액정성 고분자(110Z 및 120X)의 다이렉터는 서로 직교하고 있다. 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 각각 포함되는 다른 액정성 고분자(110L 및 120L)에 대해서도 동일한 관계가 성립한다.

이와 같은 광학 필름(100)에 대해서는, 액정성 고분자(110L 및 120L)의 각각의 다이렉터(110D 및 120D)의 방위(X축과 평행)의 굴절률을 nx라 하고, 이에 직교하는 방위(Y축과 평행)의 굴절률을 ny라 하고, 법선의 방위(Z축과 평행)의 굴절률을 nz라 하였을 때, 접합면(130)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx ＝ ny < nz이고, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)의 각각의 외면(140 및 150) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny ＝ nz이다.

즉, 제1 액정 필름(110)에 대해서는, 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx ＝ ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 50 ㎚로 설정되고, 또한 외면(140)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny ＝ nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 25 ㎚로 설정되어 있다.

또한, 제2 액정 필름(120)에 대해서도 마찬가지로, 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx ＝ ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법 선 위상차는 약 50 ㎚로 설정되고, 또한 외면(150)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny ＝ nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 25 ㎚로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(100)은 토탈적으로 약 100 ㎚의 법선 위상차를 갖는 동시에, 약 50 ㎚의 면내 위상차를 갖는다. 또한, 광학 필름(200)도 마찬가지로 구성되어 있다. 요컨대, 광학 필름(100 및 200)의 각각에 대해서는, 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 법선 방향에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 100 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 광학 필름(100 및 200)은 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 주평면 내에 있어서 플러스의 면내 위상차(예를 들어 50 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 제1 광학 보상층(OC1)으로서 기능하는 광학 필름(100)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향된 액정 분자의 다이렉터가 제1 편광판(PL1)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 광학 보상층(OC2)으로서 기능하는 광학 필름(200)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향된 액정 분자의 다이렉터가 제2 편광판(PL2)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다.

또, 이와 같은 광학 필름(100 및 200)은 예를 들어 이하와 같이 하여 제조된다. 우선, 베이스 필름 상에 필요에 따라서 배향 처리(배향막의 성막이나 러빙 처리 등)를 실시하고, 플러스의 1축성을 나타내는 액정성 고분자를 포함하는 액정 재 료를 도포한다. 이에 의해, 액정성 고분자는 베이스 필름의 법선 방향에 따라 하이브리드 배향하고, 베이스 필름과의 계면 근방에서의 틸트각이 대략 0도 또는 90도인 동시에 베이스 필름으로부터 가장 떨어진 표면 근방에서의 틸트각이 대략 90도 또는 0도가 된다. 이와 같이 하이브리드 배향된 상태에서 액정 재료의 경화 처리를 행함으로써 액정 필름을 얻을 수 있다.

제2 실시 형태에 적용되는 광학 필름(100 및 200)은 베이스 필름 상에 하이브리드 배향된 액정층을 구비하는 제1 액정 필름과 제2 액정 필름을 준비하고, 각각의 액정층의 표면끼리를 접합함으로써 형성 가능하다. 이와 같은 광학 필름에 있어서는, 액정층의 표면 사이에 접합면이 형성된다.

이와 같은 구성의 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 기능을 실현할 수 있는 데다가, 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일 광학 필름에 의해 실현 가능해져 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에, 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다. 또한, 상술한 바와 같이 복수의 위상차판으로서 기능하는 단일 광학 필름에 따르면, 2축 연신 필름에서는 곤란한 조건이라도 용이하게 작성할 수 있고, 게다가 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

(제2 실시 형태 ; 제1 변형예)

제2 실시 형태의 제1 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도6b에 도시한 바와 같이, 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은 도1b에 나타낸 변형예와 마찬가지로, 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼 트층(RF7A)과, 제2 위상차판(RF2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이와 같은 구성이라도, 도6a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다.

(제2 실시 형태 ; 제2 변형예)

또한, 도6b에 나타낸 제1 변형예의 또 다른 제2 변형예로서, 도6c에 도시한 바와 같이, 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제1 위상차판(RF1)은 토탈 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일 2축의 위상차판(BR1)에 의해 구성해도 좋다. 이 위상차판(BR1)은 액정 셀(C)과 광학 필름(100) 사이에 배치되어 있다.

마찬가지로, 제2 세그먼트층(RF7B) 및 제2 위상차판(RF2)은 토탈 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일 2축의 위상차판(BR2)에 의해 구성해도 좋다. 이 위상차판(BR2)은 액정 셀(C)과 광학 필름(200) 사이에 배치되어 있다.

이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각에 대해서는, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 주평면 내에 있어서 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 ㎚)의 광 사이에 1/4 파장의 면내 위상차(140 ㎚)를 부여하는 4분의 1 파장판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각 대해서는 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제2 세그먼트 층(RF7B)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 법선 방향에 있어서 마이너스의 법선 위상차(예를 들어 －110 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

이와 같은 구성이라도, 도6a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일 위상차판에 의해 실현함으로써 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에, 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다.

또, 상술한 제2 실시 형태에서는, 도6a 내지 도6c에 기재한 각 구성에 있어서, 제1 광학 보상층(OC1)을 광학 필름(100)으로 구성하는 동시에 제2 광학 보상층(OC2)을 광학 필름(200)으로 구성하였지만, 어느 한쪽만을 광학 필름으로 구성해도 동일한 기능을 실현 가능하다.

마찬가지로, 도6c에 기재한 구성에 있어서, 제1 위상차판(RF1) 및 제1 세그먼트(RF7A)를 단일 2축 위상차판(BR1)으로 구성하는 동시에 제2 위상차판(RF2) 및 제2 세그먼트(RF7B)를 단일 2축 위상차판(BR2)으로 구성하였지만, 어느 한쪽만을 단일 2축의 위상차판으로 구성해도 동일한 기능을 실현 가능하다.

(제3 실시 형태)

제3 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태의 제1 위상차판(RF1)과 제3 위상차판(RF3)의 조합, 및 제2 위상차판(RF2)과 제5 위상차판(RF5)과의 조합의 적어도 한쪽은 주평면 내에 있어서 플러스의 1축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향된 2개의 액정 필름을 적층한 단일 광학 필름에 의해 구성되어 있다. 다른 구성에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태의 구성과 동일하 고, 이들에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

도7a에 도시한 바와 같이, 원 편광자 구성체(P)는 단일 광학 필름(100)과, 제1 편향판(PL1)과, 이들 사이에 배치된 제4 위상차판(RF4)을 구비하고 있다. 이 광학 필름(100)은 제1 실시 형태에서 설명한 제1 위상차판과 제3 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 제1 위상차판(RF1) 및 제3 위상차판(RF3)은 단일 광학 필름(100)으로 치환되어 있다.

마찬가지로, 원 검광자 구성체(A)는 단일 광학 필름(200)과, 제2 편광판(PL2)과, 이들 사이에 배치된 제6 위상차판(RF6)을 구비하고 있다. 이 광학 필름(200)은 제1 실시 형태에서 설명한 제2 위상차판과 제5 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 있어서의 제2 위상차판(RF2) 및 제5 위상차판(RF5)은 단일 광학 필름(200)으로 치환되어 있다.

이들 광학 필름(100 및 200)의 상세한 구성은, 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같다.

이러한 광학 필름(100)에 대해서는 액정성 고분자(110L 및 120L)의 각각의 다이렉터(110D 및 120D)의 방위(X축과 평행)의 굴절률을 nx로 하고, 이에 직교하는 방위(Y축과 평행)의 굴절률을 ny로 하고, 법선의 방위(Z축과 평행)의 굴절률을 nz로 하였을 때, 접합면(130)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이고, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)의 각각의 외면(140 및 15O) 근방에 있 어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이다.

즉, 제1 액정 필름(110)에 대해서는 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 50 nm로 설정되고, 또한 외면(140)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

또한, 제2 액정 필름(120)에 대해서도 마찬가지로 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 50 nm로 설정되고, 또한 외면(150)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(100)은 토탈적으로 약 100 nm의 법선 위상차를 갖는 동시에, 약 140 nm의 면내 위상차를 갖는다. 또한, 광학 필름(200)도 마찬가지로 구성되어 있다. 요컨대, 광학 필름(100 및 200)의 각각에 대해서는 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 동등한 기능을 실현하기 위해 주평면 내에 있어서 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 nm)의 광 사이에 1/4 파장의 면내 위상차(140 nm)를 부여하는 4분의 1 파장판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 광학 필름(100 및 200)은 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 법선 방향에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 100 nm)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

상술한 제3 실시 형태에 있어서는, 광학 필름(100)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제1 편광판(PL1)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 광학 필름(200)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제2 편광판(PL2)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다.

이러한 구성의 제3 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 기능을 실현할 수 있는 데다가 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일의 광학 필름에 의해 실현 가능해져 부재 개수를 삭감시킬 수 있는 동시에, 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다. 또한, 상술한 바와 같이 복수의 위상차판으로서 기능하는 단일의 광학 필름에 따르면, 2축 연신 필름에서는 곤란한 조건이라도 용이하게 작성할 수 있고, 게다가 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

(제3 실시 형태 ; 변형예)

제3 실시 형태의 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도7b에 도시한 바와 같이 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은 도1b에 도시한 변형예와 마찬가지로 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼트층(RF7A)과, 제2 위상차판(RF2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이러한 구성이더라도, 도7a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 제3 실시 형태에서는 도7a 및 도7b에 기재한 각 구성에 있어서 제1 위상차판(RF1) 및 제3 위상차판(RF3)을 광학 필름(100)으로 구성하는 동시에 제2 위상차판(RF2) 및 제5 위상차판(RF5)을 광학 필름(200)으로 구성하였지만 어느 한쪽만을 광학 필름으로 구성해도 동일한 기능을 실현 가능하다.

이하에, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 또한, 주요한 구성은 도1a에 도시한 제1 실시 형태와 동일하다.

<<제1 실시예>>

제1 실시예에 관한 액정 표시 소자에 있어서는, 액정층(7)은 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료로서 메르크 가부시끼가아샤제의 F계 액정을 이용하였다. 여기서 이용한 액정 재료의 굴절률 이방성(Δn)은 0.095(측정 파장은 550 nm. 이하 위상차판의 굴절률이나 위상차는 모두 파장 550 nm에서의 측정치를 기재함)이며, 액정층(7)의 두께(d)는 3.5 ㎛이다. 따라서, 액정층(7)의 Δn·d는 330 nm이다.

본 제1 실시예에서는, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)으로서 니혼 제온샤제의 제오노아 수지로 이루어지는 1축의 4분의 1 파장판(면내 위상차는 140 nm)을 적용하였다. 또한, 제1 위상차판(RF1)으로서 이용한 필름의 표면(편광판과의 대향면)에 수직 배향막으로서 JSR샤제 JALS214-R14를 성막한 후, 메르크샤제의 네마틱 액정 폴리머를 도포하였다. 이 액정 폴리머의 굴절률 이방성(Δn)은 0.040이고, 그 두께(d)는 2.5 ㎛이다. 따라서, 액정 폴리머의 법선 위상차는 100 nm이다. 이러한 액정 폴리머층은 제3 위상차판(RF3)으로서 기능한다. 또한, 이 제3 위상차판(RF3)으로서 기능하는 액정 폴리머층의 표면에, 제4 위상차판(RF4)으로서 니혼 제온샤제의 제오노아 수지로 이루어지는 1축의 위상차판(면내 위상차는 50 nm)을 적용하였다.

또한, 마찬가지로 제2 위상차판(RF2)으로서 이용한 필름의 표면에도 법선 위상차가 100 nm인 제5 위상차판(RF5)을 형성한 후, 제5 위상차판(RF5)의 표면에, 면내 위상차가 50 nm인 제6 위상차판(RF6)으로서 기능하는 위상차판을 배치한다.

한편, 제2 위상차판(RF2)으로서 이용한 필름의 이면[액정 셀(C)과의 대향면]을 러빙하여 그 위에 굴절률 이방성(Δn)이 0.102이고, 헬리컬 피치가 0.9 ㎛인 메르크샤제의 자외선 가교형의 카이랄 네마틱 액정을 층 두께 2.36 ㎛가 되도록 도포하고, 나선축이 필름 법선 방향이 되는 상태에서 자외선을 조사한다. 이러한 액정 폴리머층은 제7 위상차판(RF7)으로서 기능한다. 이와 같이 하여 얻어진 제7 위상차판(RF7)의 법선 위상차는 - 220 nm로 되어 있다.

이와 같이 하여 제3 위상차판(RF3) 및 제4 위상차판(RF4)을 구비한 제1 위상차판(RF1)을, 제1 위상차판(RF1)이 액정층(7)측에 대향하도록 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또한, 제4 위상차판(RF4)의 바로 위에는 제1 편광판(PL1)으로서 스미또모 가가꾸 고교샤제의 편광판 SRW062A를 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또한, 이 제1 편광판(PL1)은 그 흡수축이 제4 위상차판(RF4)의 지상축과 직교하도록 배치된다.

한편, 제5 위상차판(RF5), 제6 위상차판(RF6) 및 제7 위상차판(RF7)을 구비한 제2 위상차판(RF2)을, 제7 위상차판(RF7)이 액정층(7)측에 대향하도록 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또한, 제6 위상차판(RF6)의 바로 위에는 제2 편광 판(PL2)으로서 스미또모 가가꾸 고교샤제의 편광판 SRW062A를 풀 등의 접착층을 거쳐서 부착하였다. 또한, 이 제2 편광판(PL2)은 그 흡수축이 제6 위상차판(RF6)의 지상축과 직교하도록 배치된다.

제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2) 각각의 투과축과 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)의 지상축이 이루는 각도는 π/4(rad)로 하고 있고, 액정층(7)에 전압을 인가하였을 때의 액정 분자 배열 방향은 각각의 제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)의 투과축과 평행 혹은 직교하도록 돌기(12)나 슬릿(11)을 배치하고 있다. 또한, 제2 편광판(PL2)의 흡수축과 제1 편광판(PL1)의 흡수축은 서로 직교하도록 배치하고 있다. 또한, 제1 위상차판(RF1)의 지상축과 제2 위상차판(RF2)의 지상축은 서로 직교하도록 배치하고 있다.

이와 같이 구성된 액정 표시 소자에 있어서, 액정층(7)에 인가하는 전압을 4.2 V(백색 표시시) 및 1.0 V(흑색 표시시 ; 액정 재료의 스레숄드 전압 미만의 전압이고, 액정 분자는 수직 배향 그대로의 상태가 되는 전압임)가 되도록 하여 구동시키고 콘트라스트비의 시각 특성을 평가하였다.

결과를 도8에 도시한다. 거의 전 방위에서 콘트라스트비 50 : 1 이상의 시야가 ± 80°이상이 되어, 우수한 시야각 특성을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 4.2 V에 있어서의 투과율을 측정한 바, 5.0 ％로 매우 높은 투과율을 얻고 있는 것을 확인할 수 있었다.

(제4 실시 형태)

상술한 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서는, 액정 셀(C)이 화소(PX) 중 적어 도 일부의 영역 또는 표시 영역(DP) 중 적어도 일부에 투과부를 구비한 액정 표시 소자에 대해 설명하였지만, 본 예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 액정 셀(C)이 화소(PX) 중 적어도 일부의 영역에 반사층을 구비한 반투과형, 표시 영역(DP) 중 적어도 일부에 반사층을 구비한 부분 반사형, 모든 화소(PX)의 전 영역에 반사층을 구비한 반사형의 액정 표시 소자에 대해서도 동일한 구성을 채용하는 것이 가능하다.

즉, 도9에 도시한 바와 같이 원 편광 주도형 MVA 모드의 액정 표시 소자는 원 편광자겸 원 검광자 구성체(AP)와, 가변 리타더 구성체(VR)를 구비하고, 이들 순으로 적층하여 구성되어 있다. 가변 리타더 구성체(VR)는 2매의 전극이 부착된 기판사이에 액정층을 끼운 도트 매트릭스형 액정 셀(C)을 구비하고 있다. 즉, 이 액정 셀(C)은 MVA 모드의 액정 셀이며, 액티브 매트릭스 기판(14)과 대향 기판(13) 사이에 액정층(7)을 끼운 구조이다. 이러한 액정 셀(C)에 있어서, 표시 영역(DP)은 매트릭스 형상으로 배치된 화소(PX)에 의해 구성되어 있다.

도9에 도시한 예는, 반사형 액정 표시 소자이며, 화소(PX)마다 배치된 화소 전극(10)은 반사층으로서 기능하고, 알루미늄과 같은 광반사성을 갖는 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 이러한 반사층을 구비한 반사부에 있어서는, 액정층(7)의 두께(d)는 상술한 실시 형태에 있어서의 액정 표시 소자의 투과부에서의 두께의 약 절반으로 설정되어 있다. 액정 셀(C)의 다른 구성은 도1a에 도시한 구성과 마찬가지이며, 설명을 생략한다.

원 편광자겸 원 검광자 구성체(AP)는 편광판(PL), 및 편광판(PL)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 1축의 제1 위상차판(RF1)을 포함하고 있다. 제1 위상차판(RF1)은 그 면내에 있어서 서로 거의 직교하는 진상축 및 지상축을 갖고 있고, 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 nm)의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 1축의 4분의 1 파장판이다. 제1 위상차판(RF1)은 그 지상축이 편광판(PL)의 흡수축과 거의 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 제1 위상차판(RF1)으로서는, 도2에 도시한 바와 같은 굴절률 이방성(nx > ny = nz)을 갖는 것이 적용 가능하다.

그런데, 이와 같이 구성된 액정 표시 소자는 원 편광자겸 원 검광자 구성체(AP)[편향판(PL)의 베이스 필름을 포함함]의 광학 보상용으로 편광판(PL)과 제1 위상차판(RF1) 사이에 배치된 제1 광학 보상층(OC1) 및 가변 리타더 구성체(VR)의 광학 보상용으로 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 광학 보상층(OC2)을 구비하고 있다.

즉, 제1 광학 보상층(OC1)은 원 편광자겸 검광자 구성체(AP)를 출사한 출사광의 편광 상태가 출사 방위에 상관없이 대략 원 편광이 되도록 원 편광자겸 검광자 구성체(AP)의 시각 특성을 보상한다. 이 제1 광학 보상층(OC1)은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제2 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF2) 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 광학적으로 1축의 제3 위상차판(포지티브 A 플레이트)(RF3)을 포함하고 있다. 제3 위상차판(RF3)은 그 지상축이 편광판(PL)의 흡수축과 거의 직교하도록 배치되어 있다.

제2 광학 보상층(OC2)은 가변 리타더 구성체(VR)에 있어서의 액정 셀(C)의 위상차[액정 분자(8)가 기판 주면에 거의 수직으로 배열된 상태, 즉 흑색 표시 상태에 있어서 액정층(7)에 있어서의 광학적으로 플러스의 법선 위상차]의 시각 특성을 보상한다. 이 제2 광학 보상층(OC2)은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 광학적으로 1축의 제4 위상차판(네거티브 C 플레이트)(RF4)을 포함하고 있다.

여기서 설명한 제1 위상차판(RF1)은, 도1a를 참조하여 설명한 제2 위상차판과 동일한 재료에 의해 형성 가능하다. 여기서 설명한 제2 위상차판(RF2)은 도1a를 참조하여 설명한 제5 위상차판과 동일한 재료에 의해 형성 가능하다. 여기서 설명한 제3 위상차판(RF3)은, 도1a를 참조하여 설명한 제6 위상차판과 동일한 재료에 의해 형성 가능하다. 여기서 설명한 제4 위상차판(RF4)은, 도1a를 참조하여 설명한 제7 위상차판 동일한 재료에 의해 형성 가능하다.

이러한 반사부를 구비한 액정 표시 소자에 있어서도, 2축의 위상차판을 이용함으로써 시야각 특성을 개선할 수 있는 것은 종래 기술에서 설명한 바와 같지만, 본 구성에 따르면 1축의 제1 위상차판(4분의 1 파장판)(RF1)과 제1 광학 보상층(OC1)을 조합함으로써 시야각 특성을 개선 가능한 2축의 위상차판과 실질적으로 동등한 기능을 갖게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 시야각 특성을 개선하는 동시에 2축의 위상차판을 이용하는 경우보다도 비용의 저감이 가능해진다.

또한, 하나의 액정 셀(C)이 상술한 바와 같은 투과부와 반사부를 아울러 갖고 구성되어도 좋은 것은 물론이다.

또한, 각 실시 형태에서 설명한 바와 같이 제1 광학 보상층(OC1)은 상술한 단일의 광학 필름(200)에 의해 구성해도 좋다. 또한, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)도 마찬가지로 상술한 단일의 광학 필름(200)에 의해 구성해도 좋다. 또한, 제1 위상차판(RF1) 및 제4 위상차판(RF4)은 상술한 단일의 2축의 위상차판(BR2)에 의해 구성해도 좋다. 이들을 적용한 경우라도, 도9에 도시한 구성의 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현할 수 있다.

(제5 실시 형태)

제5 실시 형태에 있어서는, 도1a를 참조하여 설명한 제1 실시 형태의 구성에 위상차판을 부가하고 있다. 즉, 도10a에 도시한 바와 같이 제1 광학 보상층(OC1)은 제3 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF3) 및 제4 위상차판(포지티브 A 플레이트)(RF4) 외에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제8 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF8)을 포함하고 있다. 또한, 제2 광학 보상층(OC2)은 제5 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF5) 및 제6 위상차판(포지티브 A 플레이트)(RF6) 외에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제9 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF9)을 포함하고 있다. 그 밖의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다.

제1 위상차판(RF1), 제2 위상차판(RF2), 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)으로서는, 도2에 도시한 바와 같은 구조의 굴절률 타원체(nx > ny ≒ nz)를 갖는 것이 적용 가능하다. 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)은, 예를 들어 130 nm의 면내 위상차를 갖고 있다. 제3 위상차판(RF3), 제5 위상차판(RF5), 제8 위상차판(RF8) 및 제9 위상차판(RF9)으로서는 도3에 도시한 바와 같은 구조의 굴절률 타원체(nx ≒ ny < nz)를 갖는 것이 적용 가능하다. 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)은, 예를 들어 130 nm의 법선 위상차를 갖고 있다. 제8 위상차판(RF8) 및 제9 위상차판(RF9)은, 예를 들어 70 nm의 법선 위상차를 갖고 있다. 제7 위상차판(RF7)으로서는, 도4에 도시한 바와 같은 구조의 굴절률 타원체(nx ≒ ny > nz)를 갖는 것이 적용 가능하다. 제7 위상차판(RF7)은, 예를 들어 - 220 nm의 법선 위상차를 갖고 있다.

제8 위상차판(RF8) 및 제9 위상차판(RF9)은 제3 위상차판 및 제6 위상차판과 마찬가지로 광축이 법선 방향의 네마틱 액정 폴리머에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 법선 방향에 플러스의 위상차를 갖는 필름은 종래의 연신 기술에서는 작성 곤란하기 때문에, 광축이 법선 방위의 네마틱 액정 폴리머 또는 디스코틱 액정 폴리머 중 어느 하나를 이용하는 쪽이 실현이 용이해진다.

이러한 제5 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제5 실시 형태 ; 변형예)

제5 실시 형태의 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도10b에 도시한 바와 같이 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼트층(RF7A)과, 제2 위상차판(RF2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이 때, 예를 들어, 제7 위상차판(RF7)으로서 기능하는 기능층의 막 두께를 T로 하였을 때에 제1 세그먼트층(RF7A)의 막 두께와 제2 세그먼트층(RF7B)의 막 두께의 총합이 T가 되도록 형성함으로써 도10a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다.

(제6 실시 형태)

제6 실시 형태에 관한 액정 표시 소자에 있어서는, 제1 광학 보상층(OC1) 및 제2 광학 보상층(OC2) 중 적어도 한쪽은 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 2개의 액정 필름을 적층한 단일의 광학 필름에 의해 구성되어 있다.

도11a는 제6 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도11a에 도시한 바와 같이, 액정 표시 소자는 각 화소의 액정 분자 배열이 화소에 전압을 인가하고 있지 않은 상태에 있어서 기판 주면에 대해 거의 수직으로 배향한 원 편광 주도형의 수직 배향 모드의 액정 표시 소자이며, 원 편광자 구성체(P)와, 가변 리타더 구성체(VR)와, 원 검광자 구성체(A)를 구비하고 있다. 또한, 상술한 제5 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

제1 광학 보상층(OC1)은 단일의 광학 필름(100)에 의해 구성되어 있다. 이 광학 필름(100)은 제5 실시 형태에서 설명한 제3 위상차판, 제4 위상차판 및 제8 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제6 실시 형태에서는 제5 실시 형태에 있어서의 제3 위상차판(RF3), 제4 위상차판(RF4) 및 제8 위상차판(RF8)은 단일의 광학 필름(100)으로 치환되어 있다.

마찬가지로, 제2 광학 보상층(OC2)은 단일의 광학 필름(200)에 의해 구성되 어 있다. 이 광학 필름(200)은 제5 실시 형태에서 설명한 제5 위상차판, 제6 위상차판 및 제9 위상차판의 토탈 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제6 실시 형태에서는 제5 실시 형태에 있어서의 제5 위상차판(RF5), 제6 위상차판(RF6) 및 제9 위상차판(RF9)은 단일의 광학 필름(200)으로 치환되어 있다.

이들 광학 필름(100 및 200)은 거의 동일 구성이므로, 여기서는 광학 필름(100)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 즉, 광학 필름(100)은 도11a에 도시한 바와 같이 제1 액정 필름(110)과 제1 액정 필름(110)에 적층된 제2 액정 필름(120)을 구비하고 있다. 제1 액정 필름(110)은 외측[즉, 광학 필름(100)에 대해서는 제1 편향판(PL1)측]에 배치되어 있다. 제2 액정 필름(120)은 내측[즉 광학 필름(100)에 대해서는 제1 위상차판(RF1)측]에 배치되어 있다.

제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)은 모두 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자를 갖고 있다. 이들 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자는 액정 상태에 있어서 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 상태로 고정화되어 있다.

이러한 광학 필름(100)에 있어서, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(110L 및 120L)의 다이렉터(110D 및 120D)는 주평면 내에 있어서 평행한 동시에 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교한다. 또한, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(110L 및 120L)의 다이렉터(110D 및 120D)는 제1 액정 필름(110)과 제2 액정 필름(120)의 접합면(130)에 대해 대칭으로 배향하고 있다.

즉, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110L)는 비틀리는 일은 없고, 액정성 고분자(110L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110D)가 X축과 거의 평행하다고 하였을 때, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는 액정성 고분자(110L)는 접합면(130) 근방에서 접합면(130)에 대해 거의 평행하게 배향하는 동시에 제1 액정 필름(110)의 외면(140) 근방에서 거의 수직으로 배향하고 있다. 즉, 제1 액정 필름(110)에 있어서는 액정성 고분자(110L)는 각각의 다이렉터(110D)와 접합면(130)이 이루는 각도(틸트각)가 0 이상 90˚이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

마찬가지로, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자(120L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(120L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 이 때, 제2 액정 필름(120)은 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)가 X축과 거의 평행해지도록 배치된다. 즉, 액정성 고분자(110L)의 다이렉터(110D) 및 액정성 고분자(120L)의 다이렉터(120D)는 주평면 내에 있어서 평행하다.

또한, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는, 액정성 고분자(120L)는 접합면 (130) 근방에서 접합면(130)에 대해 거의 평행하게 배향하는 동시에 제2 액정 필름(120)의 외면(150) 근방에서 거의 수직으로 배향하고 있다. 즉, 제2 액정 필 름(120)에 있어서도, 액정성 고분자(120L)는 각각의 다이렉터(120D)와 접합면(130)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

이로 인해, 제2 액정 필름(120)은 X축 및 Z축으로 규정되는 단면 내에 있어서 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110L)의 각각의 다이렉터(110D)와 직교하는 다이렉터(120D)를 갖는 액정성 고분자(120L)를 포함하고 있다. 도11a에서는, 예를 들어 제1 액정 필름(110)에 포함되는 액정성 고분자(110Z)는 그 틸트각이 거의 90도인 데 반해, 제2 액정 필름(120)에 포함되는 액정성 고분자(120X)는 그 틸트각이 거의 0도이고, 이들 액정성 고분자(110Z 및 120X)의 다이렉터는 서로 직교하고 있다. 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)에 각각 포함되는 다른 액정성 고분자(110L 및 120L)에 대해서도 동일한 관계가 성립된다.

이러한 광학 필름(100)에 대해서는, 액정성 고분자(110L 및 120L)의 각각의 다이렉터(110D 및 120D)의 방위(X축과 평행)의 굴절률을 nx로 하고, 이에 직교하는 방위(Y축과 평행)의 굴절률을 ny로 하고, 법선의 방위(Z축과 평행)의 굴절률을 nz로 하였을 때, 접합면(130)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이고, 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)의 각각의 외면(140 및 150) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이다.

즉, 제1 액정 필름(110)에 대해서는 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(140)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 130 nm로 설정되어 있다.

또한, 제2 액정 필름(120)에 대해서도 마찬가지로 접합면(130)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(150)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(100)은 제1 위상차판(RF1)측에 위치하는 제2 액정 필름(120)의 법선 위상차의 평균치가 제3 위상차판(RF3)의 법선 위상차와 거의 동등하며 토탈적으로 약 130 nm의 법선 위상차를 갖고, 또한 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)의 각각이 갖는 면내 위상차의 평균치의 합계가 제4 위상차판(RF4)의 면내 위상차와 거의 동등하며 토탈적으로 약 130 nm의 면내 위상차를 갖고, 또한 제1 편광판(PL1)측에 위치하는 제1 액정 필름(110)의 법선 위상차의 평균치가 제8 위상차판(RF8)의 법선 위상차와 거의 동등하며 토탈적으로 약 70 nm의 법선 위상차를 갖고 있다.

또한, 광학 필름(200)도 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 광학 필름(200)을 구성하는 제2 편광판(PL2)측에 배치된 제1 액정 필름(210)에 대해서는 접합면(230)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(240)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차 는 약 130 nm로 설정되어 있다.

또한, 광학 필름(200)을 구성하는 제2 위상차판(RF2)측에 배치된 제2 액정 필름(220)에 대해서도 마찬가지로 접합면(230)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(250)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(200)은 제2 위상차판(RF2)측에 위치하는 제2 액정 필름(220)의 법선 위상차의 평균치가 제5 위상차판(RF5)의 법선 위상차와 거의 동등하며 토탈적으로 약 130 nm의 법선 위상차를 갖고, 또한 제1 액정 필름(210) 및 제2 액정 필름(220)의 각각이 갖는 면내 위상차의 평균치의 합계가 제6 위상차판(RF6)의 면내 위상차와 거의 동등하며 토탈적으로 약 130 nm의 면내 위상차를 갖고, 또한 제2 편광판(PL2)측에 위치하는 제1 액정 필름(210)의 법선 위상차의 평균치가 제9 위상차판(RF9)의 법선 위상과 거의 동등하며 토탈적으로 약 70 nm의 법선 위상차를 갖고 있다.

상술한 제6 실시 형태에 있어서는, 제1 광학 보상층(OC1)으로서 기능하는 광학 필름(100)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제1 편광판(PL1)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 광학 보상층(OC2)으로서 기능하는 광학 필름(200)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제2 편광판(PL2)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다.

또한, 제6 실시 형태에 적용되는 광학 필름(100 및 200)은 베이스 필름 상에 하이브리드 배향한 액정층을 구비하는 제1 액정 필름(110) 및 제2 액정 필름(120)을 준비하고, 각각의 베이스 필름의 외면끼리를 접합함으로써 형성 가능하다. 이러한 광학 필름에 있어서는, 베이스 필름의 외면 사이에 접합면이 형성된다. 또한, 제6 실시 형태에 있어서는 광학 필름으로서 하나의 베이스 필름의 양면에 각각 하이브리드 배향한 액정층을 구비하는 액정 필름을 적용해도 좋다. 이 경우, 베이스 필름의 표면을 실질적인 접합면으로서 생각해도 좋다.

이러한 구성의 제6 실시 형태에 따르면, 상술한 제5 실시 형태와 동일한 기능을 실현할 수 있는 데다가 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일의 광학 필름에 의해 실현 가능해져 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다. 또한, 상술한 바와 같이 복수의 위상차판으로서 기능하는 단일의 광학 필름에 따르면, 2축 연신 필름에서는 곤란한 조건이라도 용이하게 작성할 수 있고, 게다가 제조 비용을 저감할 수 있다.

(제6 실시 형태 ; 제1 변형예)

제6 실시 형태의 제1 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도11b에 도시한 바와 같이, 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은 도10b에 도시한 변형예와 마찬가지로 제1 위상차판(RF1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼트층(RF7A)과, 제2 위상차판(RF2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이러한 구성이라도, 도11a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다.

(제6 실시 형태 ; 제2 변형예)

또한, 도11b에 도시한 제1 변형예의 또 다른 제2 변형예로서, 도11c에 도시한 바와 같이 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제1 위상차판(RF1)은 토탈의 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일의 2축의 위상차판(BR1)에 의해 구성해도 좋다. 이 위상차판(BR1)은 액정 셀(C)과 광학 필름(100) 사이에 배치되어 있다.

마찬가지로, 제2 세그먼트층(RF7B) 및 제2 위상차판(RF2)은 토탈의 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일의 2축의 위상차판(BR2)에 의해 구성해도 좋다. 이 위상차판(BR2)은 액정 셀(C)과 광학 필름(200) 사이에 배치되어 있다.

이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각 대해서는 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 주평면 내에 있어서 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 nm)의 광 사이에 1/4 파장의 위상차(즉 140 nm의 면내 위상차)를 부여하는 4분의 1 파장판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각에 대해서는 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제2 세그먼트층(RF7B)과 동등한 기능을 실현하기 위해 법선 방향에 있어서 마이너스의 법선 위상차(예를 들어 - 110 nm)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

이러한 구성이라도, 도11a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일의 위상차판에 의해 실현함으로써 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다.

또한, 상술한 제6 실시 형태에서는 도11a 내지 도11c에 기재한 각 구성에 있어서, 제1 광학 보상층(OC1)을 광학 필름(100)으로 구성하는 동시에 제2 광학 보상층(OC2)을 광학 필름(200)으로 구성하였지만 어느 한쪽만을 광학 필름으로 구성해도 동일한 기능을 실현 가능하다.

마찬가지로, 도11c에 기재한 구성에 있어서 제1 위상차판(RF1) 및 제1 세그먼트(RF7A)를 단일의 2축의 위상차판(BR1)으로 구성하는 동시에 제2 위상차판(RF2) 및 제2 세그먼트(RF7B)를 단일의 2축의 위상차판(BR2)으로 구성하였지만, 어느 한쪽만을 단일의 2축의 위상차판으로 구성해도 동일한 기능을 실현 가능하다.

(제7 실시 형태)

제7 실시 형태에 있어서는, 제5 실시 형태의 제1 위상차판(RF1)과 제3 위상차판(RF3)과의 조합, 제4 위상차판(RF4)과 제8 위상차판(RF8)과의 조합, 제2 위상차판(RF2)과 제5 위상차판(RF5)과의 조합 및 제6 위상차판(RF6)과 제9 위상차판(RF9)과의 조합 중 적어도 하나는, 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 2개의 액정 필름을 적층한 단일의 광학 필름에 의해 구성되어 있다. 다른 구성에 대해서는, 상술한 제5 실시 형태의 구성과 동일하며, 이들에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여 하여 상세한 설명을 생략한다.

도12a에 도시한 바와 같이, 원 편광자 구성체(P)는 제1 편향판(PL1)과, 제1 편향판(PL1)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 단일의 광학 필름(300)과, 제1 편향판(PL1)과 광학 필름(300) 사이에 배치된 단일의 광학 필름(400)을 구비하고 있다. 광학 필름(300)은 제5 실시 형태에서 설명한 제1 위상차판과 제3 위상차판과의 토탈의 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제7 실시 형태에서는 제5 실시 형태에 있어서의 제1 위상차판(RF1) 및 제3 위상차판(RF3)은 단일의 광학 필름(300)으로 치환되어 있다. 광학 필름(400)은 제5 실시 형태에서 설명한 제4 위상차판과 제8 위상차판의 토탈의 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제7 실시 형태에서는 제5 실시 형태에 있어서의 제4 위상차판(RF4) 및 제8 위상차판(RF8F)은 단일의 광학 필름(400)으로 치환되어 있다.

마찬가지로, 원 검광자 구성체(A)는 제2 편광판(PL2)과, 제2 편광판(PL2)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 단일의 광학 필름(500)과, 제2 편광판(PL2)과 광학 필름(500) 사이에 배치된 단일의 광학 필름(600)을 구비하고 있다. 광학 필름(500)은 제5 실시 형태에서 설명한 제2 위상차판과 제5 위상차판과의 토탈의 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제7 실시 형태에서는 제5 실시 형태에 있어서의 제2 위상차판(RF2) 및 제5 위상차판(RF5)은 단일의 광학 필름(500)으로 치환되어 있다. 광학 필름(600)은 제5 실시 형태에서 설명한 제6 위상차판과 제9 위상차판과의 토탈의 굴절률 이방성과 동등한 광학 기능을 갖고 있다. 즉, 본 제7 실시 형태에서는, 제5 실시 형태에 있어서의 제6 위상차판(RF6) 및 제9 위상차 판(RF9)은 단일의 광학 필름(600)으로 치환되어 있다.

이들 광학 필름(300 내지 600)의 상세한 구성은, 제2 실시 형태에서 설명한 광학 필름(100 및 200)과 거의 동일 구성이다.

광학 필름(300)에 대해서는 액정성 고분자(310L 및 320L)의 각각의 다이렉터(310D 및 320D)의 방위(X축과 평행)의 굴절률을 nx로 하고, 이것에 직교하는 방위(Y축과 평행)의 굴절률을 ny로 하고, 법선의 방위(Z축과 평행)의 굴절률을 nz로 하였을 때 접합면(330)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이고, 제1 액정 필름(310) 및 제2 액정 필름(320)의 각각의 외면(340 및 350) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이다.

즉, 제1 액정 필름(310)에 대해서는 접합면(330)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(340)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

또한, 제2 액정 필름(320)에 대해서도 마찬가지로 접합면(330)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 65 nm로 설정되고, 또한 외면(350)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 70 nm로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(300)은 토탈적으로 약 130 nm의 법선 위상차를 갖는 동시에 약 140 nm의 면내 위상차를 갖는다. 또한, 광학 필름(500)도 마찬가지로 구성되어 있다. 요컨대, 광학 필름(300 및 500)의 각각에 대해서는 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)과 동등한 기능을 실현하기 위해 법선 방향에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 130 nm)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 광학 필름(300 및 500)은 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 동등한 기능을 실현하기 위해 주평면 내에 있어서 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 nm)의 광 사이에 1/4 파장의 면내 위상차(140 nm)를 부여하는 4분의 1 파장판으로서의 기능을 갖고 있다.

또한, 광학 필름(400)을 구성하는 제1 액정 필름(410)에 대해서는 접합면(43O)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 35 nm로 설정되고, 또한 외면(440)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되어 있다.

광학 필름(400)을 구성하는 제2 액정 필름(420)에 대해서도 마찬가지로 접합면(43O)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 법선 위상차는 약 35 nm로 설정되고, 또한 외면(450)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고 면내 위상차는 약 65 nm로 설정되어 있다.

즉, 광학 필름(400)은 토탈적으로 약 70 nm의 법선 위상차를 갖는 동시에, 약 130 nm의 면내 위상차를 갖는다. 또한, 광학 필름(600)도 마찬가지로 구성되어 있다. 요컨대, 광학 필름(400 및 600)의 각각에 대해서는 제8 위상차판(RF8) 및 제9 위상차판(RF9)과 동등한 기능을 실현하기 위해 법선 방향에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 70 nm)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 광학 필름(400 및 600)은 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)과 동등한 기능을 실현하기 위해 주평면 내에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 130 nm)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다

상술한 제7 실시 형태에 있어서는, 광학 필름(400)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제1 편광판(PL1)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 광학 필름(600)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제2 편광판(PL2)의 흡수축에 대해 직교하도록 배치되어 있다.

또한, 광학 필름(300)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제1 편광판(PL1)의 흡수축에 대해 45도의 각을 이루도록 배치되어 있다. 광학 필름(500)은 그 필름 표면에 대해 대략 수평으로 배향한 액정 분자의 다이렉터가 제2 편광판(PL2)의 흡수축에 대해 45도의 각을 이루도록 배치되어 있다.

이러한 구성의 제7 실시 형태에 따르면, 상술한 제5 실시 형태와 동일한 기능을 실현할 수 있는 데다가 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일의 광학 필름에 의해 실현 가능해져 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다. 또한, 상술한 바와 같이 복수의 위상차판으로서 기능하는 단일의 광학 필름에 따르면, 2축 연신 필름에서는 곤란한 조건이라도 용이하게 작성할 수 있고, 게다가 제조 비용을 저감할 수 있다.

(제7 실시 형태 ; 제1 변형예)

제7 실시 형태의 제1 변형예로서, 액정 표시 소자는 2개의 세그먼트로 기능을 분리한 제3 광학 보상층(OC3)을 구비하여 구성해도 좋다. 즉, 도12b에 도시한 바와 같이 제3 광학 보상층(OC3)을 구성하는 제7 위상차판(RF7)은, 도10b에 도시한 변형예와 마찬가지로 광학 필름(300)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제1 세그먼트층(RF7A)과, 광학 필름(500)과 액정 셀(C) 사이에 배치된 제2 세그먼트층(RF7B)으로 기능적으로 분리되어 있다. 이러한 구성이라도, 도12a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다.

(제7 실시 형태 ; 제2 변형예)

제7 실시 형태의 제2 변형예로서, 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제1 위상차판(RF1)은, 도12c에 도시한 바와 같이 토탈의 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일의 2축의 위상차판(BR1)에 의해 구성해도 좋다.

마찬가지로, 제2 세그먼트층(RF7B) 및 제2 위상차판(RF2)은 토탈의 광학 기능이 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하고, 또한 nx > ny > nz의 2축의 굴절률 이방성과 동등한 단일의 2축의 위상차판(BR2)에 의해 구성해도 좋다.

또한, 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)으로서 기능하기 위해 필요해지는 법선 위상차(예를 들어 130 ㎚)는, 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)으로서 기능하기 위해 필요해지는 면내 위상차(예를 들어 130 ㎚)와 거의 동등하다. 이로 인해, 제3 위상차판(RF3) 및 제4 위상차판(RF4)은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 광학적으로 1축의 위상차판(네거티브 C 플레이트)(RF10)에 의해 구성해도 좋다. 마찬가지로, 제5 위상차판(RF5) 및 제6 위상차판(RF6)은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 광학적으로 1축의 위상차판(네거티브 C 플레이트)(RF11)에 의해 구성해도 좋다.

이들 위상차판(RF10 및 RF11)의 각각에 대해서는, 제4 위상차판(RF4) 및 제6 위상차판(RF6)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 주평면 내에 있어서 플러스의 면내 위상차(예를 들어 130 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 이들 위상차판(RF10 및 RF11)의 각각에 대해서는 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 법선 방향에 있어서 플러스의 법선 위상차(예를 들어 130 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

2축의 위상차판(BR1)은 액정 셀(C)과 위상차판(RF10) 사이에 배치되어 있다. 2축의 위상차판(BR2)은 액정 셀(C)과 위상차판(RF11) 사이에 배치되어 있다.

이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각에 대해서는, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 주평면 내에 있어서 진상축 및 지상축을 각각 투과하는 소정 파장(예를 들어 550 ㎚)의 광 사이에 1/4 파장의 위상차(즉 140 ㎚의 면내 위상차)를 부여하는 4분의 1 파장판으로서의 기능을 갖고 있 다. 또한, 이들 위상차판(BR1 및 BR2)의 각각에 대해서는, 제1 세그먼트층(RF7A) 및 제2 세그먼트층(RF7B)과 동등한 기능을 실현하기 위해, 법선 방향에 있어서 마이너스의 법선 위상차(예를 들어 -110 ㎚)를 갖는 위상차판으로서의 기능을 갖고 있다.

이러한 구성이라도, 도12a에 도시한 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 위상차판으로서의 기능을 단일의 위상차판에 의해 실현함으로써, 부재 개수를 삭감할 수 있는 동시에 장치 전체의 층 두께를 삭감할 수 있어 박형화에 유리하다.

이하에, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 또, 주요한 구성은 도10a에 도시한 제5 실시 형태와 동일하다.

<<제2 실시예>>

제2 실시예에 관한 액정 표시 소자에 있어서는, 액정층(7)은 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료로서 메르크 가부시끼가이샤제의 F계 액정을 이용하였다. 여기서 이용한 액정 재료의 굴절률 이방성(Δn)은 0.095(측정 파장은 550 ㎚. 이하 위상차판의 굴절률이나 위상차는 모두 파장 550 ㎚에서의 측정치를 기재함)이며, 액정층(7)의 두께(d)는 3.5 ㎛이다. 따라서, 액정층(7)의 Δnㆍd는 330 ㎚이다.

본 제2 실시예에서는, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)으로서 니혼제온샤제의 제오노아 수지로 이루어지는 1축의 4분의 1 파장판(면내 위상차는 140 ㎚)을 적용하였다. 또한, 제1 위상차판(RF1)으로서 이용한 필름의 표면(편광판과 의 대향면)에 수직 배향막으로서 JSR샤제 JALS214-R14를 성막한 후, 메르크샤제의 네마틱 액정 폴리머를 도포하였다. 이 액정 폴리머의 굴절률 이방성(Δn)은 0.040이며, 그 두께(d)는 3.25 ㎛이다. 따라서, 액정 폴리머의 법선 위상차는 130 ㎚이다. 이러한 액정 폴리머층은, 제3 위상차판(RF3)으로서 기능한다. 또한, 이 제3 위상차판(RF3)으로서 기능하는 액정 폴리머층의 표면에 제4 위상차판(RF4)으로서 니혼 제온샤제의 제오노아 수지로 이루어지는 1축의 위상차판(면내 위상차는 130 ㎚)을 적용하였다. 또한, 이 제4 위상차판(RF4)의 표면에 제8 위상차판(RF8)으로서 법선 위상차는 70 ㎚의 액정 폴리머를 도포하였다.

또한, 마찬가지로 제2 위상차판(RF2)으로서 이용한 필름의 표면에도 법선 위상차가 130 ㎚인 제5 위상차판(RF5)을 형성한 후, 제5 위상차판(RF5)의 표면에 면내 위상차가 130 ㎚인 제6 위상차판(RF6)으로서 기능하는 위상차판을 배치한다. 또한, 제6 위상차판(RF6)의 표면에 법선 위상차가 70 ㎚인 제9 위상차판(RF9)으로서 기능하는 위상차판을 배치한다.

한편, 제2 위상차판(RF2)으로서 이용한 필름의 이면[액정 셀(C)과의 대향면]을 러빙하고, 그 위에 굴절률 이방성(Δn)이 0.102이고 헬리컬 피치가 0.9 ㎛인 메르크샤제의 자외선 가교형 카이랄 네마틱 액정을 층 두께 2.36 ㎛가 되도록 도포하고, 나선축이 필름 법선 방향이 되는 상태로 자외선을 조사한다. 이러한 액정 폴리머층은 제7 위상차판(RF7)으로서 기능한다. 이와 같이 하여 얻어진 제7 위상차판(RF7)의 법선 위상차는 -220 ㎚로 되어 있다.

이와 같이 하여 제3 위상차판(RF3), 제4 위상차판(RF4) 및 제8 위상차 판(RF8)을 구비한 제1 위상차판(RF1)을, 제1 위상차판(RF1)이 액정층(7)측에 대향하도록 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또한, 제8 위상차판(RF8)의 바로 위에는, 제1 편광판(PL1)으로서 스미또모 가가꾸 고교샤제의 편광판 SRW062A를 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또, 이 제1 편광판(PL1)은 그 흡수축이 제4 위상차판(RF4)의 지상축과 직교하도록 배치된다.

한편, 제5 위상차판(RF5), 제6 위상차판(RF6), 제7 위상차판(RF7) 및 제9 위상차판(RF9)을 구비한 제2 위상차판(RF2)을, 제7 위상차판(RF7)이 액정층(7)측에 대향하도록 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또한, 제9 위상차판(RF9)의 바로 위에는, 제2 편광판(PL2)으로서 스미또모 가가꾸 고교샤제의 편광판 SRW062A를 풀 등의 접착층을 통해 부착하였다. 또, 이 제2 편광판(PL2)은 그 흡수축이 제6 위상차판(RF6)의 지상축과 직교하도록 배치된다.

제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)의 각각의 투과축과 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)의 지상축이 이루는 각도는 π/4(rad)로 하고 있고, 액정층(7)에 전압을 인가하였을 때의 액정 분자 배열 방위는 각각의 제1 편광판(PL1) 및 제2 편광판(PL2)의 투과축과 평행 혹은 직교하도록 돌기(12)나 슬릿(11)을 배치하고 있다. 또한, 제2 편광판(PL2)의 흡수축과 제1 편광판(PL1)의 흡수축은, 서로 직교하도록 배치하고 있다. 또한, 제1 위상차판(RF1)의 지상축과 제2 위상차판(RF2)의 지상축은 서로 직교하도록 배치하고 있다.

이와 같이 구성된 액정 표시 소자에 있어서, 액정층(7)에 인가하는 전압을 4.2 V(백색 표시시) 및 1.0 V(흑색 표시시 ; 액정 재료의 스레숄드 전압 미만의 전 압이며, 액정 분자는 수직 배향 그대로의 상태가 되는 전압임)가 되도록 하여 구동시키고 콘트라스트비의 시각 특성을 평가하였다.

결과를 도13에 도시한다. 거의 전 방위에서 콘트라스트비 100 : 1 이상의 시야가 ± 80°이상이 되어, 우수한 시야각 특성을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 4.2 V에 있어서의 투과율을 측정한 바, 5.0 ％로 매우 높은 투과율을 얻고 있는 것을 확인할 수 있었다.

(제8 실시 형태)

상술한 제5 내지 제7 실시 형태에 있어서는, 액정 셀(C)이 화소(PX) 중 적어도 일부의 영역 또는 표시 영역(DP) 중 적어도 일부에 투과부를 구비한 액정 표시 소자에 대해 설명하였지만, 본 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액정 셀(C)이 화소(PX) 중 적어도 일부의 영역에 반사층을 구비한 반투과형, 표시 영역(DP) 중 적어도 일부에 반사층을 구비한 부분 반사형, 모든 화소(PX)의 전 영역에 반사층을 구비한 반사형의 액정 표시 소자에 대해서도 동일한 구성을 채용하는 것이 가능하다.

즉, 제8 실시 형태에 있어서는, 도9를 참조하여 설명한 제4 실시 형태의 구성에 위상차판을 부가하고 있다. 즉, 도14에 도시한 바와 같이, 제1 광학 보상층(OC1)은 제2 위상차판(RF2) 및 제3 위상차판(RF3) 외에, 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 광학적으로 1축의 제5 위상차판(포지티브 C 플레이트)(RF5)을 포함하고 있다. 그 밖의 구성에 대해서는, 제4 실시 형태와 마찬가지이다. 제5 위상차판(RF5)으로서는, 도3에 도시한 바와 같은 구조의 굴절률 타원체(nx ≒ ny < nz) 를 갖는 것이 적용 가능하다. 여기서 설명한 제5 위상차판(RF5)은, 도10a를 참조하여 설명한 제9 위상차판(RF9)과 동일한 재료에 의해 형성 가능하다.

이러한 반사부를 구비한 액정 표시 소자에 있어서도, 시야각 특성을 개선하는 동시에 2축의 위상차판을 이용하는 경우보다도 비용의 저감이 가능해진다.

또한, 하나의 액정 셀(C)이 상술한 바와 같은 투과부와 반사부를 아울러 갖고 좋은 것은 물론이다.

또한, 각 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 광학 보상층(0C1)은, 상술한 단일의 광학 필름(200)에 의해 구성해도 좋다. 또, 제1 위상차판(RF1) 및 제4 위상차판(RF4)은 상술한 단일의 2축의 위상차판(BR2)에 의해 구성해도 좋다. 또한, 제1 위상차판(RF1) 및 제2 위상차판(RF2)은, 상술한 단일의 광학 필름(500)에 의해 구성해도 좋다. 또, 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)은 상술한 단일의 광학 필름(600)에 의해 구성해도 좋다. 또한, 제3 위상차판(RF3) 및 제5 위상차판(RF5)은 상술한 1축의 단일의 위상차판(네거티브 A 플레이트)(RF11)에 의해 구성해도 좋다. 이들을 적용한 경우라도, 도14에 도시한 구성의 액정 표시 소자와 동등한 기능을 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 수직 배향 모드나 배향 분할 수직 배향 모드 등의 액정층에서 입사광의 위상을 약 2분의 1 파장 변조시키는 표시 모드에 있어서, 액정 분자의 배열 방향이 슐리렌 배향이나 의도하는 방위 이외의 방위로 배열하는 것 등에 따른 투과율의 저하를 방지하기 위해, 액정층에 입사하는 편광을 원 편광으로 한 원 편광 주도형 표시 모드, 특히 원 편광 주도형 MVA 모드 에 있어서, 시야각 특성이 좁은 등의 문제 및 이용하는 부재의 제조 비용이 높은 등의 문제를 해결하기 위해 새로운 액정 표시 소자의 구조를 제공하는 것이다.

이에 따르면, 새로운 구조에 의해 종래의 원 편광 주도형 MVA 모드와 마찬가지로 높은 투과율 특성을 얻을 뿐만 아니라 우수한 콘트라스트 시각 특성을 실현할 수 있고, 게다가 종래의 시각 보상 구조를 수반한 원 편광 주도형 MVA 모드보다도 저렴하게 제공할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 그 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 개시된 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 관한 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.

상술한 제2 실시 형태, 제3 실시 형태, 제6 실시 형태 및 제7 실시 형태에서 적용한 광학 필름은, 제1 액정 필름 및 제2 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터가 접합면에 대해 대칭으로 배향한 구조로 하고 있다. 이러한 2개의 액정 필름을 적층한 구조의 광학 필름은, 제1 액정 필름 및 제2 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터가 주평면의 법선에 대칭으로 배향한 구조로 하는 것도 가능하다.

(광학 필름의 다른 구성예)

예를 들어, 도15에 도시한 바와 같이, 광학 필름(710)은 제1 액정 필름(711) 과, 제1 액정 필름(711)에 적층된 제2 액정 필름(712)을 구비하고 있다. 또, 각 액정 필름의 구성은 예를 들어 제2 실시 형태나 제6 실시 형태에서 설명한 바와 같다.

이러한 광학 필름(710)에 있어서, 제1 액정 필름(711) 및 제2 액정 필름(712)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(711L 및 712L)의 다이렉터(711D 및 712D)는 주평면 내에 있어서 평행한 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교한다. 여기서는, 제1 액정 필름(711) 및 제2 액정 필름(712)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(711L 및 712L)의 다이렉터(711D 및 712D)는 주평면의 법선에 대칭으로 배향하고 있다.

즉, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제1 액정 필름(711)에 포함되는 액정성 고분자(711L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(711L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(711L)의 다이렉터(711D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 액정성 고분자(711L)의 다이렉터(711D)가 X축과 거의 평행하다고 하였을 때, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는 액정성 고분자(711L)는 접합면(713) 근방에서 접합면(713)에 대해 거의 수직으로 배향하는 동시에 제1 액정 필름(711)의 외면(714) 근방에서 거의 평행하게 배향하고 있다. 즉, 제1 액정 필름(711)에 있어서는, 액정성 고분자(711L)는 각각의 다이렉터(711D)와 접합면(713)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

한편, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제2 액정 필름(712)에 포함되는 액정성 고분자(712L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(712L)를 정사영 하였을 때에 액정성 고분자(712L)의 다이렉터(712D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 이 때, 제2 액정 필름(712)은 액정성 고분자(712L)의 다이렉터(712D)가 X축과 거의 평행해지도록 배치된다. 즉, 액정성 고분자(711L)의 다이렉터(711D) 및 액정성 고분자(712L)의 다이렉터(712D)는, 주평면 내에 있어서 평행하다.

또한, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는 액정성 고분자(712L)는 접합면(713) 근방에서 접합면(713)에 대해 거의 평행하게 배향하는 동시에 제2 액정 필름(712)의 외면(715) 근방에서 거의 수직으로 배향하고 있다. 즉, 제2 액정 필름(712)에 있어서도, 액정성 고분자(712L)는 각각의 다이렉터(712D)와 접합면(713)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

이로 인해, 제2 액정 필름(712L), X축 및 Z축으로 규정되는 단면 내에 있어서, 제1 액정 필름(711)에 포함되는 액정성 고분자(711L)의 각각의 다이렉터(711D)와 직교하는 다이렉터(712D)를 갖는 액정성 고분자(712L)를 포함하고 있다.

이러한 광학 필름(710)에 대해, 제1 액정 필름(711)은 접합면(713)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이며, 제1 액정 필름(711)의 외면(714) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이다. 또한, 제2 액정 필름(712)은 접합면(713)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이며, 제2 액정 필름(712)의 외면(715) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이다.

즉, 제1 액정 필름(711)에 대해서는, 접합면(713)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고, 외면(714)의 근방 에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타낸다. 또한, 제2 액정 필름(712)에 대해서는, 접합면(713)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고, 외면(715)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타낸다.

이러한 광학 필름(710)은 베이스 필름 상에 하이브리드 배향한 액정층을 구비하는 제1 액정 필름(711) 및 제2 액정 필름(712)을 준비하고, 제1 액정 필름(711)의 표면과 제2 액정 필름(712)의 베이스 필름을 접합함으로써 형성 가능하다. 이러한 광학 필름(710)에 있어서는, 베이스 필름과 액정 필름 표면 사이에 접합면이 형성된다.

또한, 도16에 도시한 바와 같이 광학 필름(810)은 제1 액정 필름(811)과, 제1 액정 필름(811)에 적층된 제2 액정 필름(812)을 구비하고 있다.

이러한 광학 필름(810)에 있어서, 제1 액정 필름(811) 및 제2 액정 필름(812)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(811L, 812L)의 다이렉터(811D, 812D)는 주평면 내에 있어서 평행한 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교한다. 여기서는, 제1 액정 필름(811) 및 제2 액정 필름(812)에 있어서의 각각의 액정성 고분자(811L 및 812L)의 다이렉터(811D 및 812D)는 주평면의 법선에 대칭으로 배향하고 있다.

즉, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제1 액정 필름(811)에 포함되는 액정성 고분자(811L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(811L)를 정사영하 였을 때에 액정성 고분자(811L)의 다이렉터(811D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 액정성 고분자(811L)의 다이렉터(811D)가 X축과 거의 평행하다고 하였을 때, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는 액정성 고분자(811L)는 접합면(813) 근방에서 접합면(813)에 대해 거의 평행하게 배향하는 동시에 제1 액정 필름(811)의 외면(814) 근방에서 거의 수직으로 배향하고 있다. 즉, 제1 액정 필름(811)에 있어서는, 액정성 고분자(811L)는 각각의 다이렉터(811D)와 접합면(813)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

한편, X축 및 Y축으로 규정되는 주평면 내에 있어서 제2 액정 필름(812)에 포함되는 액정성 고분자(812L)는 비틀리는 일 없이, 액정성 고분자(812L)를 정사영하였을 때에 액정성 고분자(812L)의 다이렉터(812D)는 1 방위로 방향 부여되어 있다. 이 때, 제2 액정 필름(812)은 액정성 고분자(812L)의 다이렉터(812D)가 X축과 거의 평행해지도록 배치된다. 즉, 액정성 고분자(811L)의 다이렉터(811D) 및 액정성 고분자(812L)의 다이렉터(812D)는 주평면 내에 있어서 평행하다.

또한, X축 및 Z축으로 규정되는 단면에서는 액정성 고분자(812L)는 접합면(813) 근방에서 접합면(813)에 대해 거의 수직으로 배향하는 동시에 제2 액정 필름(812)의 외면(815) 근방에서 거의 평행하게 배향하고 있다. 즉, 제2 액정 필름(812)에 있어서도, 액정성 고분자(812L)는 각각의 다이렉터(812D)와 접합면(813)이 이루는 각도(틸트각)가 0°이상 90°이하의 범위의 각도를 형성하도록 법선(Z)에 따라 분포되어 있다.

이로 인해, 제2 액정 필름(812)은 X축 및 Z축으로 규정되는 단면 내에 있어 서, 제1 액정 필름(811)에 포함되는 액정성 고분자(811L)의 각각의 다이렉터(811D)와 직교하는 다이렉터(812D)를 갖는 액정성 고분자(812L)를 포함하고 있다.

이러한 광학 필름(810)에 대해, 제1 액정 필름(811)은 접합면(813)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이고, 제1 액정 필름(811)의 외면(814) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이다. 또한, 제2 액정 필름(812)은 접합면(813)의 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx = ny < nz이고, 제2 액정 필름(812)의 외면(815) 근방에 있어서의 굴절률 이방성이 nx > ny = nz이다.

즉, 제1 액정 필름(811)에 대해서는, 접합면(813)의 근방에 있어서 (nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고, 외면(814)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타낸다. 또한, 제2 액정 필름(812)에 대해서는 접합면(813)의 근방에 있어서 포지티브 C 플레이트(nx = ny < nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타내고, 외면(815)의 근방에 있어서 포지티브 A 플레이트(nx > ny = nz)와 등가인 굴절률 이방성을 나타낸다.

이러한 광학 필름(810)은, 베이스 필름 상에 하이브리드 배향한 액정층을 갖는 제1 액정 필름(811) 및 제2 액정 필름(812)을 준비하고, 제1 액정 필름(811)의 베이스 필름과 제2 액정 필름(812)의 표면을 접합함으로써 형성 가능하다. 이러한 광학 필름(810)에 있어서는, 베이스 필름과 액정 필름 표면 사이에 접합면이 형성된다.

이러한 구성에 의해, 2축 위상차판과 동등한 기능을 갖는 광학 필름을 제공하는 것이 가능해진다. 게다가, 이 광학 필름은 2축 연신 필름보다 저렴하며, 또 한 용이하게 제조하는 것이 가능하다.

(광학 필름의 면내 위상차 및 법선 위상차)

상술한 바와 같은 광학 필름에 있어서, 액정성 고분자는 그 다이렉터가 주평면 내에 있어서 X축과 평행하게 방향 부여되어 있다. 이러한 액정성 고분자를 포함하는 광학 필름에 있어서, 각 액정 필름의 토탈 면내 위상차는 (nx - ny) * d로 부여되는 것으로 한다. 또한, 각 액정 필름의 토탈 법선 위상차는 (nz - ny) * d로 부여되는 것으로 한다. 여기서, nx ≥ ny이고, d는 각 액정 필름의 실질적인 두께에 상당한다.

여기서, 예를 들어 상술한 광학 필름(100)의 각 액정 필름(110, 120)은, 도17에 도시한 바와 같이 법선(Z)에 따라 하이브리드 배향한 액정성 고분자(L)에 의해 구성되어 있다. 즉, 각 액정 필름(110 및 120)은 다이렉터(D)와 베이스 필름 계면이 이루는 각도(틸트각)[α(1, 2, … , n)]가 0°이상 90°이하의 범위를 취할 수 있는 n의 액정성 고분자(L)에 의해 구성되어 있다. 따라서, 각 액정 필름(110 및 120)의 굴절률(nx, ny, nz)을 고려할 때, 편의상 모든 액정성 고분자(L)의 틸트각(α)의 평균치[αave(=Σαn/n)]를 취하는 액정성 고분자(L)의 굴절률(nx, ny, nz)로 면내 위상차 및 법선 위상차를 정의한다.

αave > 45°일 때에는, 액정 필름의 토탈 굴절률 이방성은 nz > nx > ny가 된다. αave = 45°일 때에는, 액정 필름의 토탈 굴절률 이방성은 nz = nx > ny가 된다. αave < 45°일 때에는, 액정 필름의 토탈 굴절률 이방성은 nx > nz > ny가 된다.

즉, 상술한 광학 필름에 있어서는 액정 필름을 구성하는 액정성 고분자(L)의 분포를 제어함으로써, 액정 필름의 토탈 면내 위상차 및 법선 위상차를 원하는 값으로 조정하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 시야각 특성을 개선할 수 있고, 게다가 비용의 저감이 가능한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

Claims (20)

1. 2매의 전극이 부착된 기판 사이에 액정층을 끼운 도트 매트릭스형의 액정 셀을, 광원측에 위치하는 제1 편광판과 관찰자측에 위치하는 제2 편광판 사이에 배치하고, 상기 제1 편광판과 상기 액정 셀 사이에 그 지상축이 상기 제1 편광판의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록 제1 위상차판을 배치하고, 상기 제2 편광판과 상기 액정 셀 사이에 그 지상축이 상기 제2 편광판의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록 제2 위상차판을 배치한 표시 소자이며,

   상기 제1 편광판 및 상기 제1 위상차판을 포함하는 원 편광자 구성체와,

   상기 액정 셀을 포함하는 가변 리타더 구성체와,

   상기 제2 편광판 및 상기 제2 위상차판을 포함하는 원 검광자 구성체를 구비하고,

   상기 가변 리타더 구성체가 흑색 표시 상태에 있어서 법선 위상차가 광학적으로 플러스이며,

   상기 제1 위상차판 및 상기 제2 위상차판은 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에 1/4 파장의 위상차를 부여하는 일축의 4분의 1 파장판이며,

   상기 원 편광자 구성체는, 그 광학 보상용으로 상기 제1 편광판과 상기 제1 위상차판 사이에, 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제3 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제4 위상차판을 포함하는 제1 광학 보상층을 구비하고, 또한 상기 제4 위상차판은 그 지상축이 상기 제1 편광판의 흡수축과 직교하도록 배치되고,

   상기 원 검광자 구성체는, 그 광학 보상용으로 상기 제2 편광판과 상기 제2 위상차판 사이에, 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제5 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제6 위상차판을 포함하는 제2 광학 보상층을 구비하고, 또한 상기 제6 위상차판은 그 지상축이 상기 제2 편광판의 흡수축과 직교하는 동시에 상기 제4 위상차판의 지상축과 직교하도록 배치되고,

   상기 가변 리타더 구성체는, 그 광학 보상용으로 상기 제1 위상차판과 상기 제2 위상차판 사이에 배치되는 동시에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 제7 위상차판을 포함하는 제3 광학 보상층을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
2. 제1항에 있어서, a) 상기 제1 광학 보상층, b) 상기 제2 광학 보상층, c) 상기 제1 위상차판 및 상기 제3 위상차판의 조합 및 d) 상기 제2 위상차판 및 상기 제5 위상차판의 조합 중 적어도 하나는, 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 2개의 액정 필름을 적층한 단일의 광학 필름에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각 각의 액정성 고분자의 다이렉터는, 주평면 내에 있어서 평행한 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
4. 제3항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터는, 2개의 액정 필름의 접합면 근방에서 접합면에 대해 수직으로 배향하는 동시에, 각 액정 필름의 외면 근방에서 평행하게 배향한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 보상층은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제8 위상차판을 더 포함하고,

   상기 제2 광학 보상층은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제9 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 광학 보상층 및 상기 제2 광학 보상층 중 적어도 하나는, 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 2개의 액정 필름을 적층한 단일의 광학 필름에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
7. 제6항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터는 주평면 내에 있어서 평행한 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
8. 제7항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터는, 2개의 액정 필름의 접합면 근방에서 접합면에 대해 평행하게 배향하는 동시에, 각 액정 필름의 외면 근방에서 수직으로 배향한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
9. 제5항에 있어서, a) 상기 제1 위상차판 및 상기 제3 위상차판의 조합, b) 상기 제4 위상차판 및 상기 제8 위상차판의 조합, c) 상기 제2 위상차판 및 상기 제5 위상차판의 조합 및 d) 상기 제6 위상차판 및 상기 제9 위상차판의 조합 중 적어도 하나는, 주평면 내에 있어서 플러스의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 법선 방향에 따라 네마틱 하이브리드 배향한 2개의 액정 필름을 적층한 단일의 광학 필름에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
10. 제9항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터는, 주평면 내에 있어서 평행한 동시에, 법선 방향에 따른 단면 내에서 직교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
11. 제10항에 있어서, 상기 광학 필름을 구성하는 2개의 액정 필름에 있어서의 각각의 액정성 고분자의 다이렉터는, 2개의 액정 필름의 접합면 근방에서 접합면에 대해 수직으로 배향하는 동시에, 각 액정 필름의 외면 근방에서 평행하게 배향한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
12. 제1항에 있어서, 상기 제7 위상차판은, 상기 제1 위상차판과 상기 액정 셀 사이에 배치된 제1 세그먼트층과, 상기 제2 위상차판과 상기 액정 셀 사이에 배치된 제2 세그먼트층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 세그먼트층을 상기 제1 위상차판 상에 형성하고, 토탈의 광학 기능이 nx > ny > nz의 이축의 굴절률 이방성과 동등한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
14. 제12항에 있어서, 상기 제2 세그먼트층을 상기 제2 위상차판 상에 형성하고, 토탈의 광학 기능이 nx > ny > nz의 이축의 굴절률 이방성과 동등한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
15. 제1항에 있어서, 상기 액정 셀은 전압을 인가하지 않은 상태에서 화소 내의 액정 분자 배열이 기판 주면에 대해 수직인 수직 배향 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
16. 제15항에 있어서, 상기 액정 셀은 전압을 인가한 상태에서 화소 내의 액정 분자 배열이 적어도 2 방위를 향하도록 제어된 멀티 도메인형 수직 배향 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
17. 제15항에 있어서, 각 화소에 있어서의 개구 영역 중 적어도 절반의 영역에 있어서, 전압을 인가한 상태에 있어서의 화소 내의 액정 분자의 배열 방위가 상기 제1 편광판의 흡수축 혹은 투과축과 평행해지는 도메인이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
18. 제1항에 있어서, 상기 제3 위상차판 및 상기 제5 위상차판은 광축이 법선 방위의 네마틱 액정 폴리머에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
19. 2매의 전극이 부착된 기판 사이에 액정층을 끼우고 각 화소에 반사층을 구비한 도트 매트릭스형의 액정 셀과 편광판 사이에 그 지상축이 상기 편광판의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록 제1 위상차판을 배치한 표시 소자이며,

    상기 편광판 및 상기 제1 위상차판을 포함하는 원 편광자겸 원 검광자 구성체와,

    상기 액정 셀을 포함하는 가변 리타더 구성체를 구비하고,

    상기 가변 리타더 구성체가 흑색 표시 상태에 있어서 법선 위상차가 광학적으로 플러스이며,

    상기 제1 위상차판은 진상축 및 지상축을 투과하는 소정 파장의 광 사이에1/4 파장의 위상차를 부여하는 일축의 4분의 1 파장판이며,

    상기 원 편광자겸 원 검광자 구성체는, 그 광학 보상용으로 상기 편광판과 상기 제1 위상차판 사이에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 제2 위상차판 및 굴절률 이방성이 nx > ny ≒ nz가 되는 1축의 제3 위상차판을 포함하는 제1 광학 보상층을 더 구비하고, 또한 상기 제3 위상차판은 그 지상축이 상기 편광판의 흡수축과 직교하도록 배치되고,

    상기 가변 리타더 구성체는 그 광학 보상용으로 상기 제1 위상차판과 상기 액정 셀 사이에 배치되는 동시에 굴절률 이방성이 nx ≒ ny > nz가 되는 제4 위상차판을 포함하는 제2 광학 보상층을 구비하고,

    액정 분자 배열이 수직 배향 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 광학 보상층은 굴절률 이방성이 nx ≒ ny < nz가 되는 1축의 제5 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.

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