KR102455388B1 - 액정 패널 및 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 패널 및 액정 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102455388B1
KR102455388B1 KR1020217000386A KR20217000386A KR102455388B1 KR 102455388 B1 KR102455388 B1 KR 102455388B1 KR 1020217000386 A KR1020217000386 A KR 1020217000386A KR 20217000386 A KR20217000386 A KR 20217000386A KR 102455388 B1 KR102455388 B1 KR 102455388B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
polarizer
optically anisotropic
anisotropic element
retardation
Prior art date
Application number
KR1020217000386A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210016618A (ko
Inventor
다이스케 하야시
소헤이 아루가
토시유키 이이다
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛토덴코 가부시키가이샤 filed Critical 닛토덴코 가부시키가이샤
Publication of KR20210016618A publication Critical patent/KR20210016618A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102455388B1 publication Critical patent/KR102455388B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

액정 패널(101)은 액정 셀(20), 제1 편광자(30), 제2 편광자(40) 및 광학 이방성 소자(50)를 구비한다. 액정 셀은 무전계 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함하는 액정층과, 액정층의 제1 주면에 배치된 컬러 필터(22)를 구비한다. 광학 이방성 소자(50)의 지상축 방향(53)과, 제2 편광자의 흡수 방향축(45)은 평행이다. 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션과, 액정 셀의 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션이, 파장 550nm 및 파장 650nm의 각각에서, 소정의 관계를 충족시킨다.

Description

액정 패널 및 액정 표시 장치
본 발명은, 액정 셀과 편광자의 사이에 광학 이방성 소자를 구비하는 액정 패널에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 액정 패널을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 패널은 한 쌍의 편광자의 사이에 액정 셀을 구비한다. 액정 셀은 한 쌍의 기판 사이에 액정층을 구비하고, 일반적인 액정 셀에서는 액정층의 시인 측에 배치되는 기판(컬러 필터 기판)에 컬러 필터가 마련되어 있으며, 광원 측에 배치 되는 기판(TFT 기판)에 화소 전극이나 TFT 소자 등이 마련되어 있다.
인 플레인 스위칭(IPS) 방식의 액정 셀은, 무전계 상태에서 액정 분자가 기판면과 대략 평행한 방향으로 호모지니어스 배향하고 있으며, 횡방향의 전계 인가에 의해 액정 분자를 기판면에 평행한 면내에서 회전시켜, 광의 투과(백색 표시)와 차폐(흑색 표시)를 제어하고 있다. IPS 방식과 같이, 무전계 상태에서 액정 분자가 호모지니어스 배향한 횡전계 방식의 액정 패널은 시야각 특성이 우수하다.
IPS 방식의 액정 표시 장치는, 액정 셀의 무전계 상태에서의 액정 분자의 배향 방향(이하, "초기 배향 방향"으로 기재하는 경우가 있음)과, 액정 셀의 표리에 배치된 편광자의 흡수축 방향과의 관계에 근거하여, O 모드와 E 모드로 크게 구별된다. O 모드에서는 액정 셀의 광원 측에 배치된 편광자의 흡수축 방향과, 액정의 초기 배향 방향이 평행하다. E 모드에서는, 액정 셀의 광원 측에 배치된 편광자의 흡수축 방향과, 액정의 초기 배향 방향이 직교하고 있다.
IPS 방식의 액정 표시 장치는, 편광자의 흡수축에 대하여 45도의 각도(방위각 45도, 135도, 225도, 315도)에서 경사 방향에서 시인한 경우에, 흑색 표시의 광 누출이 크고, 콘트라스트의 저하나 컬러 시프트가 생기기 쉽다. 이 광 누출은 경사 방향에서 시인한 경우에, 액정 셀의 표리에 배치된 편광자의 "외관상의 흡수축 방향"이 이루는 각도가 90°로부터 어긋나는 것에 기인하고 있다.
경사 방향에서의 시인 시의 광 누출의 저감을 목적으로서, 액정 셀과 편광자의 사이에 광학 이방성 소자(위상차판)를 배치하는 방법이 제안되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1에서는 액정 셀과 한쪽의 편광자의 사이에, nx>nz>ny의 굴절률 이방성을 갖는 광학 이방성 소자를 배치하는 것이 제안되어 있다. nx는 면내 지상축 방향의 굴절률, ny는 면내 진상축 방향의 굴절률, nz는 두께 방향(법선 방향)의 굴절률이다.
편광자의 외관상의 흡수축 방향의 각도의 어긋남을 보상하는 관점에서, 광학 이방성 소자는 리타데이션이 파장의 1/2이며, Nz=(nx-nz)/(nx-ny)로 나타내는 Nz 계수가 0.5인 것이 이상적이다(도 5의 푸앵카레 구 참조). 광학 이방성 소자의 리타데이션은 파장에 따라 다르다. 광학 이방성 소자를 이용한 액정 표시 장치의 광학 보상에서는, 일반적으로 비시감도가 높은 녹색의 광(파장 550nm 부근)의 광 누출이 작아지도록 광학 설계가 행하여진다. 그 때문에, 편광자의 외관상의 축 방향의 각도의 어긋남을 보상하기 위해서는, 파장 550nm에서의 리타데이션이 275nm 정도인 광학 이방성 소자를 이용하면 된다.
편광자의 외관상의 축 방향의 어긋남에 더하여, 다른 광학 소자의 특성도 흑색 표시 시의 광 누출의 원인이 될 수 있다. 예컨대, 특허문헌 2에서는 편광자의 액정 셀 측의 표면에, 보호 필름으로서 마련되는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름의 복굴절을 고려하여, 광학 보상을 위한 광학 이방성 소자의 광학 특성을 조정하는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 3에서는, 편광자의 표면에 마련하는 보호 필름으로서, 노보넨계 수지 필름 등의 저 복굴절 필름을 이용하는 것이 제안되어 있다.
일본 특허공개공보 평4-371903호 일본 특허공개공보 2001-258041호 일본 특허공개공보 2004-4641호
액정 셀의 기판에 마련되어 있는 컬러 필터는, 면내의 리타데이션은 대략 0이지만, 두께 방향으로 수 nm~수십 nm의 리타데이션을 갖고 있다. 상기와 같이, 편광자와 액정 셀의 사이에 배치되는 광학 소자가 복굴절을 갖고 있는 경우, 그의 광학 특성을 고려하여 광학 이방성 소자의 광학 특성을 조정하는 것에 의해, 경사 방향에서 시인하였을 때의 광 누출을 더욱 저감할 수 있다.
상기와 같이, 액정 패널의 광학 보상은, 비시감도가 높은 녹색(파장 550nm 부근)의 광에 대하여 최적화되어 있다. 그 때문에, 흑색 표시 시에는 최적값으로부터의 광학 설계의 어긋남이 큰 파장의 광이 누출되어, 화면이 착색하여 시인된다. 광학 설계상, 경사 방향에서 시인하였을 때의 색상을 완전한 뉴트럴로 하는 것은 곤란하기 때문에, 흑색 표시 시에는, 광 누출을 생기게 한 광의 파장에 따라 화면이 약간 착색하여 시인된다. 청색(파장 450nm 부근)은 적색(파장 650nm 부근)보다 비시감도가 낮기 때문에, 흑색 표시의 색상은 청색계가 선호되는 경향이 있다.
본 발명자의 검토에 따르면, 특정 구성의 액정 패널에서는 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 영향을 고려하여, 녹색의 광 누출이 최소가 되도록 광학 이방성 소자의 설계를 행한 경우에, 적색 광의 광 누출이 크고, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 표시의 화면이 적색계의 색상으로 시인되는 경향이 있는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 액정 셀의 광원 측에 배치되는 편광자의 흡수축 방향과, 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 직교하는 경우는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 영향을 고려하여 녹색의 광 누출이 작아지도록 광학 설계를 행하면, 적색의 광 누출도 억제되는 경향이 있다. 한편, 액정 셀의 광원 측에 배치되는 편광자의 흡수축 방향과, 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행인 경우는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 영향을 고려하여 녹색의 광 누출이 최소가 되도록 광학 설계를 행하면, 적색의 광 누출이 크고, 흑색 표시가 적색계의 색상이 되기 쉽다는 과제가 발견되었다.
본 발명은, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행하게 배치된 액정 패널에서, 컬러 필터의 영향을 고려하여 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 표시의 광 누출을 저감함과 함께, 흑색 표시 시의 적색의 착색을 저감하여, 시인성이 우수한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액정 패널은, 무전계 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함하는 액정층과, 액정층의 제1 주면(시인 측)에 배치된 컬러 필터를 구비하는 액정 셀, 액정 셀의 제1 주면(시인 측)에 배치된 제1 편광자, 및 액정 셀의 제2 주면(광원 측)에 배치된 제2 편광자를 구비한다. 제1 편광자의 흡수축 방향과, 제2 편광자의 흡수축 방향은 직교하고 있다.
컬러 필터는, 적어도 녹색 투과 영역 및 적색 투과 영역을 갖는다. 컬러 필터의 녹색 투과 영역은, 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 50nm 이하인 것이 바람직하다. 컬러 필터의 적색 영역은 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 50nm 이하인 것이 바람직하다. Ct550 및 Ct650은 모두 0보다 크다. Ct550 및 Ct650은 예컨대, 1nm 이상, 3nm 이상 또는 5nm 이상일 수 있다.
본 발명의 액정 패널은, 제1 편광자와 제2 편광자의 사이에 배치된 광학 이방성 소자를 구비한다. 광학 이방성 소자의 지상축 방향은 제2 편광자의 흡수축 방향과 평행이다. 광학 이방성 소자는 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650과 두께 방향 리타데이션 Rt650의 비 Rt650/Re650이 0.2~0.8이다.
광학 이방성 소자의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650(nm)과 컬러 필터의 적색 투과 영역의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650(nm)은 하기 식 (1a) 또는 (2a)를 충족시키는 것이 바람직하다.
Rt650≥0.37(Ct650)+116 … (1a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+116 … (2a)
본 발명의 제1 실시형태의 액정 패널은 O 모드이며, 액정 셀의 무전계 상태에서의 액정 분자의 배향 방향(초기 배향 방향)과, 제2 편광자의 흡수축 방향이 평행이다. O 모드의 액정 패널에서는 액정 셀과 제1 편광자의 사이, 즉 액정 셀의 시인 측에 광학 이방성 소자가 배치된다.
제1 실시형태에서는 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550(nm)과 컬러 필터의 녹색 투과 영역의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550(nm)이 하기 식 (3a)를 충족시키는 것이 바람직하다.
0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205 … (3a)
본 발명의 제2 실시형태의 액정 패널은 E 모드이며, 액정 셀의 액정 분자의 초기 배향 방향과, 제2 편광자의 흡수축 방향이 직교하고 있다. E 모드의 액정 패널에서는 액정 셀과 제2 편광자의 사이, 즉 액정 셀의 광원 측에, 광학 이방성 소자가 배치된다.
제2 실시형태에서는 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550(nm)과 컬러 필터의 녹색 투과 영역의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550(nm)이 하기 식 (8a)를 충족시키는 것이 바람직하다.
0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200 … (8a)
본 발명의 액정 표시 장치는, 상기의 액정 패널의 제2 주면 측에 배치된 광원을 구비한다.
본 발명에 따르면, 컬러 필터의 복굴절을 고려하여 광학 설계를 행하는 것에 의해, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도를 저감할 수 있음과 함께, 흑색 표시의 적색의 착색을 억제하여, 시인성이 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 액정 패널(O 모드)의 구성 개념도이다.
도 2는 제1 실시형태의 액정 표시 장치(O 모드)의 모식적 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 액정 패널(E 모드)의 구성 개념도이다.
도 4는 제2 실시형태의 액정 표시 장치(E 모드)의 모식적 단면도이다.
도 5는 광학 이방성 소자에 의해 편광자의 외관상의 축 방향의 어긋남의 광학 보상의 모습의 푸앵카레 구에 따른 설명도이다.
도 6은 참고예의 액정 패널(O 모드)의 구성 개념도이다.
도 7은 참고예의 액정 패널(E 모드)의 구성 개념도이다.
도 8은, O 모드의 액정 패널에서의 광학 보상의 모습의 푸앵카레 구에 따른 설명도이다.
도 9는 E 모드의 액정 패널에서의 광학 보상의 모습의 푸앵카레 구에 따른 설명도이다.
도 10은 O 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 색도의 시뮬레이션 결과이다.
도 11은 E 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 색도의 시뮬레이션 결과이다.
도 12는 O 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 색도 u'가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다.
도 13은 O 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 휘도가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다.
도 14는 E 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 색도 u'가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다.
도 15는 E 모드의 액정 표시 장치의 흑색 표시의 휘도가 소정값 이하가 되는 조건을 플롯한 그래프이다.
[액정 패널 전체의 개략]
도 1은, 제1 실시형태의 액정 패널(101)에서의 광학 소자의 배치를 나타내는 구성 개념도이다. 도 2는, 액정 패널(101)과 광원(110)을 포함하는 액정 표시 장치(201)의 모식 단면도이다. 도 3은, 제2 실시형태의 액정 패널(102)에서의 광학 소자의 배치를 나타내는 구성 개념도이다. 도 4는, 액정 패널(102)과 광원(110)을 포함하는 액정 표시 장치(202)의 모식 단면도이다.
액정 패널은, 액정 셀(20)의 제1 주면(시인 측)에 배치된 제1 편광자(30) 및 액정 셀(20)의 제2 주면(광원 측)에 배치된 제2 편광자(40)를 구비한다. 제1 편광자(30)의 흡수축 방향(35)과 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)은 직교하고 있다.
제1 실시형태의 액정 패널(101) 및 액정 표시 장치(201)는 O 모드이며, 액정 셀(20)의 광원(110) 측에 배치된 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과, 액정층(10)에서의 액정 분자의 초기 배향 방향(11)이 평행이다. 제2 실시형태의 액정 패널(102) 및 액정 표시 장치(202)는 E 모드이며, 액정 셀(20)의 광원(110) 측에 배치된 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과, 액정층(10)에서의 액정 분자의 초기 배향 방향(11)이 직교하고 있다.
본 발명의 액정 패널은, 제1 편광자(30)와 제2 편광자(40)의 사이에 광학 이방성 소자를 구비한다. 제1 실시형태의 O 모드의 액정 패널(101)은 액정 셀(20)과 제1 편광자(30)의 사이에 광학 이방성 소자(50)를 구비한다. 제2 실시형태의 E 모드의 액정 패널(102)은, 액정 셀(20)과 제2 편광자(40)의 사이에 광학 이방성 소자(60)를 구비한다. 어떠한 형태에서도, 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과, 광학 이방성 소자(50,60)의 지상축 방향(53,63)이 평행이다.
또한, 본 명세서에서 "직교"란, 완전히 직교하는 경우뿐만 아니라, 실질적으로 직교하는 것을 포함하고, 그 각도는 일반적으로 90±2°의 범위이며, 바람직하게는 90±1°, 보다 바람직하게는 90±0.5의 범위이다. 유사하게, "평행"이란, 완전히 평행인 것뿐만 아니라, 실질적으로 평행인 것을 포함하고, 그 각도는 일반적으로 ±2° 이내이며, 바람직하게는 ±1° 이내, 보다 바람직하게는 ±0.5° 이내이다.
[액정 셀]
액정 셀(20)은 제1 기판(21)과 제2 기판(25)의 사이에 액정층(10)을 구비한다. 액정층의 시인 측에 배치되는 제1 기판(21)(컬러 필터 기판)에는 컬러 필터(22)가 마련되어 있다. 컬러 필터(22)는, 적어도 녹색 투과 영역(22G) 및 적색 투과 영역(22R)을 갖고 있다. 액정층(10)의 광원 측에 배치되는 제2 기판(25)(TFT 기판)에는, 액정의 배향 방향을 제어하기 위한 스위칭 소자(일반적으로 TFT 소자) 등이 마련되어 있다.
컬러 필터(22)의 녹색 투과 영역(22G)에는, 파장 500~600nm 부근의 광에 대하여 상대적으로 높은 투과율을 갖는 녹색 필터가 마련되어 있다. 녹색 필터는 파장 500~600nm 부근에 투과율의 극대화를 갖고 있는 것이 바람직하다. 녹색 투과 영역에서의 파장 550nm의 투과율은, 예컨대 30% 이상이다. 녹색 투과 영역에서의 파장 450nm의 투과율은 10% 이하가 바람직하다. 녹색 투과 영역에서의 파장 650nm의 투과율은 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.
적색 투과 영역(22R)에는, 파장 600nm보다도 장파장인 가시광에 대하여 상대적으로 높은 투과율을 갖는 적색 필터가 마련되어 있다. 적색 투과 영역에서의 파장 650nm의 투과율은, 예컨대 30% 이상이다. 적색 투과 영역에서의 파장 550nm의 투과율 및 파장 450nm의 투과율은 모두 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.
컬러 필터(22)는 녹색 투과 영역(22G) 및 적색 투과 영역(22R) 이외의 영역을 포함하여도 되고, 일반적으로는 청색 투과 영역(22B)을 포함한다. 청색 투과 영역(22B)은 파장 500nm보다도 단파장인 가시광에 대하여 상대적으로 높은 투과율을 갖는 청색 필터가 마련되어 있다. 청색 투과 영역에서의 파장 450nm의 투과율은, 예컨대 30% 이상이다. 청색 투과 영역에서의 파장 550nm의 투과율 및 파장 650nm의 투과율은 모두 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.
컬러 필터는, 상기 이외의 특정 파장 영역에 대하여 상대적으로 높은 광 투과율을 갖는 광 투과 영역을 더 갖고 있어도 된다. 인접하는 투과 영역의 경계에는, 블랙 매트릭스가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
액정층(10)은, 무전계 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함한다. 호모지니어스 배향한 액정 분자란, 액정 분자의 배향 벡터가 기판 평면에 대하여, 평행 또한 일정하게 배향한 상태의 것을 말한다. 또한, 액정 분자의 배향 벡터는 기판 평면에 대하여 약간 경사져 있어도 된다(프리틸트). 액정 셀의 프리틸트각은 일반적으로 3° 이하이며, 바람직하게는 1° 이하, 보다 바람직하게는 0.5° 이하이다.
무전해 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함하는 액정 셀로서는, 인 플레인 스위칭(IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드, 강유전성 액정(FLC) 모드 등을 들 수 있다. 액정 분자로서는 네마틱 액정이나 스메틱 액정 등이 이용된다. 일반적으로는, IPS 모드 및 FFS 모드의 액정 셀에는 네마틱 액정이 이용되고, FLC 모드의 액정 셀에는 스메틱 액정이 이용된다.
[편광자]
액정 셀(20)의 제1 주면 측에는 1 편광자(30)가 배치되고, 제2 주면 측에는 제2 편광자(40)가 배치된다. 편광자는 자연광이나 임의의 편광을 직선 편광으로 변환하는 것이다. 제1 편광자(30) 및 제2 편광자(40)로서는, 목적에 따라서 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·초산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 폴리머 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리 염화 비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다.
이들 편광자 중에서도 높은 편광도를 갖는다는 관점에서, 폴리비닐알콜이나, 부분 포말화 폴리비닐알코올 등의 폴리비닐알코올계 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 소정 방향으로 배향시킨 폴리비닐알코올(PVA)계 편광자가 바람직하게 이용된다. 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름에, 요오드 염색 및 연신을 실시하는 것에 의해, PVA계 편광자가 얻어진다.
PVA계 편광자로서, 두께가 10㎛ 이하인 박형의 편광자를 이용할 수도 있다. 박형의 편광자로서는, 예컨대, 일본 특허공개공보 소51-069644호, 일본 특허공개공보 2000-338329호, WO2010/100917호 팜플렛, 일본특허공보 제4691205호, 일본특허공보 제4751481호 등에 기재되어 있는 박형 편광막을 들 수 있다. 이와 같은 박형 편광자는, 예컨대, PVA계 수지층과 연신용 수지 기재를 적층체의 상태에서 연신하는 공정과, 요오드 염색하는 공정을 포함하는 제법에 의해 얻어진다.
[광학 이방성 소자]
광학 이방성 소자(50, 60)는 면내의 지상축 방향의 굴절률 nx, 면내의 진상축 방향의 굴절률 ny, 및 두께 방향의 굴절률 nz가, nx>nz>ny를 충족시키는 위상차 필름이다. 액정 셀(20)의 상하에 배치되는 편광자(30,40)는, 흡수축 방향(35,45)이 직교하도록 배치되어 있지만, 액정 패널을 경사 방향에서 시인하면, 편광자(30, 40)의 외관상의 흡수축 방향이 이루는 각이 90°보다 커지기(크로스 니콜로부터의 어긋남이 생기기) 때문에 광 누출이 생긴다.
액정 셀(20)과 편광자(30, 40)의 사이에 nx>nz>ny를 충족시키는 위상차 필름을 배치하는 것에 의해, 편광자의 외관상의 축의 어긋남을 보상하여, 화면을 경사 방향에서 시인하였을 때의 광 누출을 저감할 수 있다. 특히, 편광자의 흡수축에 대하여 45도의 각도(방위각 45도, 135도, 225도, 315도)에서의 흑색 휘도가 저감하고, 콘트라스트가 향상된다.
제1 실시형태의 O 모드의 액정 패널(101)에서는, 액정 셀(20)과 시인 측의 제1 편광자(30)의 사이에 광학 이방성 소자(50)가 배치된다. 제2 실시형태의 E 모드의 액정 패널(102)에서는, 액정 셀(20)과 광원 측의 제2 편광자(40)의 사이에 광학 이방성 소자(60)가 배치된다.
광학 이방성 소자(50, 60)의 파장 550nm에서의 정면 리타데이션 Re550은 150~400nm가 바람직하고, 180~370nm가 보다 바람직하며, 200~350nm가 더욱 바람직하다. 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550은 75~200nm가 바람직하고, 90~185nm가 보다 바람직하며, 100~175nm가 더욱 바람직하다. 또한, 정면 리타데이션 Re, 및 두께 방향 리타데이션 Rt는, 면내의 지상축 방향의 굴절률 nx, 면내의 진상축 방향의 굴절률 ny, 및 두께 방향의 굴절률 nz를 이용하여, 이하에서 정의된다.
Re=(nx-ny)×d
Rt=(nx-nz)×d
컬러 필터의 두께 방향 리타데이션을 고려한 광학 이방성 소자의 Re 및 Rt의 범위에 대해서는 후에 상술한다.
광학 이방성 소자(50, 60)는 바람직하게는 Nz=(nx-nz)/(nx-ny)로 정의되는 Nz 계수가 0.2~0.8이다. 상기의 Re 및 Rt의 정의에 근거하여, Nz=Rt/Re로 나타낼 수도 있다. 본 명세서에서, Nz 계수는 파장 650nm의 굴절률에 근거하여 산출된다. 즉, Nz 계수는 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650과 두께 방향 리타데이션 Rt650의 비 Rt650/Re650이다. 따라서, 광학 이방성 소자는 Rt650/Re650이 0.2~0.8인 것이 바람직하다. 또한, 폴리머 필름의 연신에 의해 제작한 위상차 필름에서는, 일반적으로는 파장 550nm의 굴절률에 근거하여 산출한 Nz 계수와, 파장 650nm의 굴절률에 근거하여 산출한 Nz 계수는 대략 동일하다.
광학 이방성 소자의 Nz 계수는 0.3~0.7이 보다 바람직하고, 0.4~0.6이 더욱 바람직하다. Nz 계수가 0.5에 가까울수록, 넓은 시야각 범위에서, 광 누출이 저감 하는 경향이 있다.
광학 이방성 소자를 구성하는 재료로서는, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 등의 설폰계 수지, 폴리페닐렌설파이드 등의 설파이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 환상 폴리올레핀계(폴리노보넨계) 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스 에스테르류 등을 들 수 있다. 광학 이방성 소자의 재료로서는, 액정 재료를 이용할 수도 있다.
폴리머 재료가 이용되는 경우, 폴리머 필름을 적어도 한 방향으로 연신 또는 수축시키는 것에 의해, 소정 방향의 분자 배향성을 높여, 광학 이방성 소자(위상차 필름)를 제작할 수 있다. 폴리머 필름과 열수축성 필름을 적층한 상태에서, 한 방향으로 연신하면서 열수축성 필름의 수축력을 이용하여 연신 방향과 직교하는 방향으로 필름을 수축시키는 것에 의해, nx>nz>ny의 굴절률 이방성을 갖는 광학 이방성 소자가 얻어진다.
광학 이방성 소자의 두께는 광학 이방성 소자를 구성하는 재료 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 폴리머 재료가 이용되는 경우, 광학 이방성 소자의 두께는 일반적으로 3㎛~200㎛ 정도이다. 액정 재료가 이용되는 경우, 광학 이방성 소자의 두께(액정층의 두께)는 일반적으로 0.1㎛~20㎛ 정도이다.
광학 이방성 소자는 소정의 Re 및 Rt를 가지고 있으면 되고, 광학 이방성 소자의 재료, 두께 및 제작 방법은 상기에 한정되지 않는다.
[광학 이방성 소자에 따른 광학 보상 원리]
본 발명에서는, 컬러 필터의 복굴절에 따라 광학 이방성 소자의 광학 특성을 설정하는 것에 의해, 편광자의 외관상의 축 방향의 어긋남과, 컬러 필터의 복굴절에 따른 영향의 모두를 광학적으로 보상하여, 경사 방향에서 시인하였을 때의 광 누출이 적고, 또한 흑색 표시의 색상이 뉴트럴한 액정 표시 장치가 얻어진다. 구체적으로는 컬러 필터(22)의 녹색 투과 영역(22G)에서의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550과, 광학 이방성 소자(50, 60)의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550이 소정의 관계를 충족시키고; 또한, 컬러 필터(22)의 적색 투과 영역(22R)에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650과, 광학 이방성 소자(50, 60)의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이 소정의 관계를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 광학 특성이 설정된다.
<컬러 필터의 복굴절을 고려하지 않은 경우의 광학 보상>
먼저, 도 5를 참조하여 nx>nz>ny의 굴절률 이방성을 갖는 광학 이방성 소자를 이용하여, 편광자의 외관상의 축 방향의 어긋남을 보상하는 원리에 대하여 설명한다. 도 5에서는 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)에서의 편광자(30, 40)의 외관상의 축 방향의 어긋남을 광학 이방성 소자(50)에 의해 보상하는 모습을 푸앵카레 구를 이용하여 설명하고 있다.
광원 측 편광자(40)를 투과한 광은 직선 편광이며, 액정 표시 장치를 정면에서 시인하는 경우, 편광자를 투과한 광은, 푸앵카레 구의 적도 상의 점 P0으로 나타낸다. 시인 측 편광자(30)의 흡수축 방향(35)과 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)은 직교하고 있기 때문에, 시인 측 편광자(30)를 투과하는 광은, 푸앵카레 구의 적도 상의 점 P1로 나타낸다.
액정 셀(20)에서의 액정 분자의 초기 배향 방향(11)은, 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 평행이기 때문에, 편광자(40)를 투과한 광의 편광 상태는, 액정 셀을 투과 후도 변화하지 않는다. 즉, 액정 셀을 투과한 광의 편광 상태는, 푸앵카레 구 위의 점 P0으로부터 이동하지 않는다. 액정 셀(20)을 투과한 광(P0)과, 시인 측 편광자(30)를 투과하는 광(P1)이 서로 직교하는 직선 편광이기 때문에, 액정 셀(20)을 투과한 광의 모두가 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수되고, 흑색 표시를 실현할 수 있다.
액정 표시 장치를, 편광자의 흡수축 방향을 기준으로 하여 방위각 45°, 화면의 법선 방향을 기준으로 한 기울기(극각) θ의 방향에서 시인하면, 광원 측 편광자(40)의 외관상의 축 방향은, P0에서 P'0으로 이동하고, 시인 측 편광자(30)의 외관상의 축 방향은 P1에서 P'1로 이동한다. 극각 θ가 클수록, 편광자의 외관상의 축 방향의 변화가 커진다.
광원 측 편광자(40)를 투과한 광(P'0)과 시인 측 편광자(30)를 투과하는 광(P'1)이 직교 관계에 없기 때문에, 흑색 표시의 광 누출이 생긴다. 이와 같은 외관상의 축 방향의 어긋남에 기인하는 광 누출을 방지하기 위해서는, 액정 셀(20)을 투과 후의 광의 편광 상태를, 시인 측 편광자(30)가 투과하는 광(P'1)과 직교하는 직선 편광(PA)으로 할 필요가 있다.
도 1에 나타내는 모드의 액정 패널(101)에서는, 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과, 액정 셀(20)의 초기 배향 방향(11)이 평행이기 때문에, 경사 방향에서 시인하였을 때의 외관상의 초기 배향 방향(11)은, 광원 측 편광자의 흡수축 방향(45)과 유사하게 이동한다. 그 때문에, 편광자(40)를 투과한 광의 편광 상태는, 액정 셀을 투과 후도 변화하지 않고 푸앵카레 구 위의 점 P'0으로부터 이동하지 않는다.
액정 셀(20)을 투과한 광은, 광학 이방성 소자(50)에 입사한다. Nz 계수가 0.5인 광학 이방성 소자(50)는, 어느 각도에서 시인하여도 외관상의 광학축 방향은 변화하지 않고, P0과 P1을 연결한 선 상에 지상축이 존재한다. 광학 이방성 소자(50)의 정면 리타데이션(법선 방향의 광에 대한 리타데이션) Re는 파장 λ의 1/2이다. Nz=0.5의 경우는, 광의 투과 방향이 변화하여도 외관상의 리타데이션은 변화하지 않고, λ/2로 일정하다. λ/2의 리타데이션은 위상차 π에 대응하기 때문에, 액정 셀(20)을 투과한 광(P'0)은, 광학 이방성 소자(50)를 투과하는 것에 의해, 축(P0-P1)을 중심으로 하여 푸앵카레 구 위를 시계 방향으로 180° 회전하고, 점 PA로 이동한다.
상기와 같이, 직선 편광(PA)은 시인 측 편광자(30)가 투과하는 광(P'1)과 직교하는 직선 편광이기 때문에, 광학 이방성 소자(50)에 의해 편광 상태가 변화한 광(PA)은 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수되고, 흑색 표시를 실현할 수 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(50)의 지상축 방향(53)이 직교하는 O 모드의 액정 패널(106)에서는, 광학 이방성 소자(50)에 따른 편광 상태의 변환이, 푸앵카레 구 위에서 반시계 방향이 되기 때문에, 도 5의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 푸앵카레 구 위의 궤적이 남반구를 통과한다. 회전 각도는 180°이기 때문에, 도 1에 나타내는 액정 패널의 경우와 유사하게, 광학 이방성 소자(50)를 투과한 광의 편광 상태는 푸앵카레 구 위의 점 PA로 나타내며, 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수되기 때문에, 흑색 표시를 실현할 수 있다.
도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)에서는 액정 셀(20)에서의 액정 분자의 초기 배향 방향(11)이, 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 직교하고 있기 때문에, 경사 방향에서 시인하였을 때의 외관상의 초기 배향 방향(11)과 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)은 90°로부터의 어긋남이 생긴다. 그 때문에, 광원 측 편광자(40)와 액정 셀(20)의 사이에 광학 이방성 소자(60)를 배치하고, 광원 측 편광자(40)를 투과한 직선 편광(P'0)을, 광학 이방성 소자(60)에 의해 푸앵카레 구 위의 점 PA로 이동시킨다. 이와 같이, 광원 측 편광자(40)로부터의 직선 편광(P'0)을, 광학 이방성 소자(60)에 의해 직선 편광(PA)으로 변환한 후에 액정 셀(20)에 입사시키는 것에 의해, 액정 셀을 투과한 광의 편광 상태는 PA에서 변화하지 않고, 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수되기 때문에, 흑색 표시를 실현할 수 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(60)의 지상축 방향(63)이 직교하는 E 모드의 액정 패널(107)에서는, 광학 이방성 소자(60)에 의한 편광 상태의 변환의 푸앵카레 구에서의 궤적이 북반구가 되는지 남반구가 되는지의 점에서 상이하지만, 광학 보상의 원리는 도 3에 나타내는 액정 패널(102)과 유사하다.
상기와 같이, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 고려하지 않는 경우는, 광학 이방성 소자의 광학 설계는, 광학 이방성 소자의 광축 방향과 편광자의 광축 방향이 이루는 각(평행인지 직교인지), 및 액정 셀의 초기 배향 방향과 편광자의 광축 방향의 이루는 각(O 모드인지 E 모드인지)에는 의존하지 않는다.
<컬러 필터의 두께 방향 리타데이션>
전술한 바와 같이, 액정 셀(20)에서 액정층(10)의 시인 측에 마련되는 컬러 필터(22)는, 면내의 리타데이션은 대략 0이지만, 두께 방향으로 수 nm~수십 nm의 리타데이션을 가지고 있다. 녹색 투과 영역(22G)에서는 투과율이 가장 높은 파장 550nm 부근의 광에 대한 두께 방향 리타데이션이 시인성에 영향을 미친다. 유사한 이유로, 적색 투과 영역(22R)에서는 투과율이 높은 파장 650nm 부근의 광에 대한 두께 방향 리타데이션이 시인성에 영향을 미친다. 그 때문에, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션을 평가할 때에는, 녹색 투과 영역(녹색 컬러 필터)에 대해서는, 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550을 이용하고, 적색 투과 영역(적색의 컬러 필터)에 대해서는, 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650을 이용하여 평가를 행하는 것이 적절하다.
경사 방향에서 시인하였을 때의 광 누출을 억제하기 위해서는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션은 작은 쪽이 바람직하다. 녹색 투과 영역의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550은 50nm 이하가 바람직하고, 40nm 이하가 보다 바람직하며, 35nm 이하가 더욱 바람직하고, 30nm 이하가 특히 바람직하다. 컬러 필터의 적색 영역의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650은 50nm 이하가 바람직하고, 40nm 이하가 보다 바람직하며, 35nm 이하가 더욱 바람직하고, 30nm 이하가 특히 바람직하다. 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션은 이상적으로는 0이지만, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션을 완전히 0으로 하는 것은 곤란하다. 따라서, Ct550 및 Ct650은 0보다 크다. Ct550 및 Ct650은, 예컨대, 1nm 이상, 3nm 이상 또는 5nm 이상일 수 있다.
<컬러 필터의 복굴절을 고려한 광학 보상의 원리>
먼저, 도 8A를 참조하여, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)에서의 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 영향, 및 이를 고려한 광학 보상에 대하여 설명한다. 경사 방향에서 시인한 경우에, 액정 셀(20)의 액정층(10)을 투과 후의 광의 편광 상태가 푸앵카레 구 위의 점 P'0로 나타내는 것은, 컬러 필터의 복굴절을 고려하지 않는 경우(도 5)와 유사하다.
액정층을 투과한 광은 컬러 필터(22)에 입사한다. 컬러 필터는, 정면 리타데이션이 대략 0이며, 소정의 두께 방향 리타데이션을 갖기 때문에, nx=ny>nz의 굴절률 이방성을 갖는 네거티브 C 플레이트로서 근사할 수 있다. 경사 방향의 광은 네거티브 C 플레이트의 두께 방향 리타데이션의 영향에 의해, 편광 상태가 변화하고, 푸앵카레 구 위의 경선을 따라 점 P'0에서 남하하여 점 PC로 이동한다.
도 5의 경우와 유사하게, 광학 이방성 소자의 위상차가 π인 경우(푸앵카레 구 위에서 180° 회전하는 경우), 광학 이방성 소자를 투과한 광의 편광 상태는 도 8A의 점 P'A로 나타나며, 푸앵카레 구의 북반구에 위치하고 있다. 광학 이방성 소자(50)를 투과 후의 광을, 적도 상의 점 PA로 나타내는 직선 편광으로 하기 위해서는, 광학 이방성 소자에 의한 푸앵카레 구 위의 회전 각도를 180°보다 크게 할 필요가 있다. 즉, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 고려하면, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)에서, 광학 이방성 소자(50)를 투과 후의 광을 직선 편광으로 하기 위해서는, 광학 이방성 소자(50)의 위상차를 π보다 크게 할 필요가 있다.
도 8B는, 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(50)의 지상축 방향(53)이 직교하는 도 6의 O 모드의 액정 패널(106)에서의 광학 보상의 모습을 나타내고 있다. 네거티브 C 플레이트로서 근사되는 컬러 필터(22)를 투과 후의 광의 편광 상태는 도 8A의 경우와 유사하게, 푸앵카레 구의 남반구의 점 PC로 나타낸다. 광학 이방성 소자의 위상차가 π인 경우, 점 PC로부터 푸앵카레 구 위에서 반시계 방향으로 180° 회전시키면, 적도를 지나 북반구의 점 P'A에 도달한다. 광학 이방성 소자(50)를 투과 후의 광을, 적도 상의 점 PA로 나타내는 직선 편광으로 하기 위해서는, 광학 이방성 소자에 의한 푸앵카레 구 위의 회전 각도를 180°보다 작게 할 필요가 있다. 즉, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 고려하면, 도 6에 나타내는 O 모드의 액정 패널(106)에서, 광학 이방성 소자(50)를 투과 후의 광을 직선 편광으로 하기 위해서는, 광학 이방성 소자(50)의 위상차를 π보다 작게 할 필요가 있다.
도 9A는, 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(60)의 지상축 방향(63)이 직교하는 도 7의 E 모드의 액정 패널(107)에서의 광학 보상의 모습을 나타내고 있다. 도 8A 및 도 8B의 경우와 유사하게, 액정 셀을 투과 후의 광 PL이 네거티브 C 플레이트로서 근사되는 컬러 필터(22)를 투과하면, 편광 상태가 변화하여, 푸앵카레 구 위의 경선을 따라 남하한다. 컬러 필터를 투과 후의 광을 직선 편광 PA로서 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수시키기 위해서는, 액정 셀을 투과 후의 광 PL이 푸앵카레 구 위의 북반구에 위치하고 있을 필요가 있다.
도 5의 경우와 유사하게, 광학 이방성 소자의 위상차가 π이며, 광원 측 편광자를 투과한 직선 편광(P'0)을, 광학 이방성 소자에 의해 푸앵카레 구 위의 점 PA로 이동시키면, 액정 셀을 투과한 광의 편광 상태는 PA에서 변화하지 않는다. 그러나, 액정 셀을 투과 후의 광은, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 영향에 의해, 푸앵카레 구 위의 경선을 따라 남하하기 때문에, 컬러 필터를 투과 후의 광은, 남반구에 위치하는 타원편광이 되고, 시인 측 편광자(30)에 의해 흡수되지 않는 광이 광 누출로서 시인된다.
도 7에 나타내는 E 모드의 액정 패널(107)에서는 도 9A에 나타내는 바와 같이, 광학 이방성 소자(60)의 위상차를 π보다 작게 하는(광학 이방성 소자에 의한 푸앵카레 구 위의 회전 각도를 180°보다 작게 하는) 것에 의해, 적절한 광학 보상이 가능해진다. 위상차가 π보다 작은 광학 이방성 소자를 투과한 광의 편광 상태는, 푸앵카레 구의 남반구 위의 점 PR로 나타낸다. 액정층(10)의 위상차의 영향에 의해 편광 상태가 변환되어, 축(PA-P'1)을 중심으로서 푸앵카레 구 위를 시계 방향으로 회전하기 때문에, 액정층(10)을 투과 후의 광의 편광 상태는 푸앵카레 구의 북반구 상의 점 PL로 나타낸다. 상술한 바와 같이, 액정 셀을 투과 후의 광(PL)이 컬러 필터(22)를 투과하면, 푸앵카레 구 위의 경선을 따라 남하하여, 적도 상의 점 PA에 도달한다. 그 때문에, 컬러 필터를 투과 후의 광 PA는 시인 측 편광자(30)에 의해 적절하게 흡수되어 광 누출을 방지할 수 있다.
도 9B는 제2 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(60)의 지상축 방향(63)이 평행인 도 3의 E 모드의 액정 패널(102)에서의 광학 보상의 모습을 나타내고 있다. 액정 패널(102)에서는 광학 이방성 소자(60)의 위상차를 π보다 크게 (광학 이방성 소자에 의한 푸앵카레 구 위의 회전 각도를 180°보다 크게) 하면, 광학 이방성 소자를 투과한 광의 편광 상태는, 푸앵카레 구의 남반구 위의 점 PR에 위치한다. 이후는 도 9A의 경우와 유사하게, 액정층(10)을 투과하는 것에 의해, 북반구 위의 점 PL로 이동하고, 컬러 필터(22)를 투과하는 것에 의해, 적도 상의 점 PA에 도달하기 때문에, 컬러 필터를 투과 후의 광(PA)은 시인 측 편광자(30)에 의해 적절하게 흡수된다.
상기와 같이, 광학 이방성 소자에 의해 컬러 필터의 복굴절에 따른 영향을 상쇄하도록 광학 보상을 행하기 위해서는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션의 크기에 따라, 광학 이방성 소자의 위상차를 조정할 필요가 있다. 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행인 경우, 즉, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)(도 8A 참조), 및 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)(도 9B 참조)에서는 적절한 광학 보상을 행하기 위해서는, 광학 이방성 소자의 위상차를 π보다 크게(리타데이션을 λ/2보다 크게) 할 필요가 있다. 한편, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 직교하는 경우, 즉, 도 6에 나타내는 O 모드의 액정 패널(106)(도 8B 참조), 및 도 7에 나타내는 E 모드의 액정 패널(107)(도 9A 참조)에서는, 적절한 광학 보상을 행하기 위해서는, 광학 이방성 소자의 위상차를 π보다 작게(리타데이션을 λ/2보다 작게) 할 필요가 있다.
[광학 이방성 소자의 광학 설계]
이하에서는, 액정 셀의 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션에 따른 광학 이방성 소자의 바람직한 광학 특성에 대하여, 광학 시뮬레이션에 의한 검토 결과를 섞어 설명한다.
광학 시뮬레이션에는, 신테크사 제조의 액정 표시기용 시뮬레이터 "LCD MASTER Ver.8.1.0.3'을 이용하여, LCD Master의 확장 기능을 사용하여, 방위각 45°, 극각 60°의 방향에서의 흑색 표시의 휘도, 및 흑색 표시의 CIE1976색 공간에서의 색도(u', v')를 구하였다.
O 모드의 액정 표시 장치의 시뮬레이션에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광원(110) 측으로부터, 광원 측 편광자(40), 액정층(10)의 시인 측에 컬러 필터(22)를 구비하는 IPS 액정 셀(20), 광학 이방성 소자(50), 및 시인 측 편광자(30)를 순서대로 적층한 것을 시뮬레이션 모델로 하였다. E 모드의 액정 표시 장치의 시뮬레이션에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 광원(110) 측으로부터, 광원 측 편광자(40), 광학 이방성 소자(60), 액정층(10)의 시인 측에 컬러 필터(22)를 구비하는 IPS 액정 셀(20), 및 시인 측 편광자(30)를 순서대로 적층한 것을, 시뮬레이션 모델로 하였다.
시뮬레이션에서, IPS 액정 셀의 액정층의 정면 리타데이션은 339nm, 프리틸트각은 0°로 하였다. 광학 이방성 소자는, Nz 계수가 0.5, 리타데이션의 파장 분산은 Re650/Re550=Rt650/Rt550=0.95로 하고, Rt650을 다양한 값으로 변경하였다. 컬러 필터는, 녹색 투과 영역의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550, 및 적색 투과 영역의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650을, 0~60nm의 범위에서 5nm 간격으로 변경하였다.
O 모드의 액정 패널에서, Ct650 및 Rt650을 다양한 값으로 변경하였을 때의 흑색 표시의 색도를 도 10A 및 도 10B에 나타낸다. E 모드의 액정 패널에서, Ct650 및 Rt650을 다양한 값으로 변경하였을 때의 흑색 표시의 색도를 도 11A 및 도 11B에 나타낸다.
도 10A는, 도 1에 나타내는 바와 같이 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(50)의 지상축 방향(53)이 평행인 액정 패널(101)(광학 보상 원리에 대하여 도 8A 참조)의 시뮬레이션 결과이다. 도 10B는 도 6에 나타내는 바와 같이 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(50)의 지상축 방향(53)이 직교하는 액정 패널(106)(광학 보상 원리에 대하여 도 8B 참조)의 시뮬레이션 결과이다. 도 11A는, 도 7에 나타내는 바와 같이 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(60)의 지상축 방향(63)이 직교하는 액정 패널(107)(광학 보상 원리에 대하여 도 9A 참조)의 시뮬레이션 결과이다. 도 11B는 도 3에 나타내는 바와 같이 광원 측 편광자(40)의 흡수축 방향(45)과 광학 이방성 소자(60)의 지상축 방향(63)이 평행인 액정 패널(102)(광학 보상 원리에 대하여 도 9B 참조) 시뮬레이션 결과이다.
도 10B 및 도 11A에 나타내는 바와 같이, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 직교하는 경우는, 컬러 필터의 적색 투과 영역의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 커지는 것에 따라서, 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션 Rt650을 변화시켰을 때의 u'의 최대값이 작아지는 경향이 보였다. 또한, Ct650이 0~60nm의 범위에서는 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션 Rt650의 값에 관계없이 u'가 0.35를 넘는 경우는 없었다. 즉, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 직교하는 경우는, 도 6에 나타내는 O 모드의 액정 패널(106) 및 도 7에 나타내는 E 모드의 액정 패널(107)의 모두에서도, 경사 방향에서 시인하였을 때에, 흑색 표시의 화면이 적색으로 현저하게 착색하는 것은 없는 것을 알 수 있다.
한편, 도 10A 및 도 11B에 나타내는 바와 같이, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행인 경우는, 컬러 필터의 적색 투과 영역의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 커지는 것에 따라서, 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션 Rt650을 변화시켰을 때의 u'의 최대값이 커지는 경향이 보였다. 또한, 도 10A 및 도 11B에서는 도 10B 및 도 11A에 비하여, 컬러 필터의 적색 투과 영역의 두께 방향 리타데이션 Ct650 및 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션 Rt650에 의존하여, u'가 크게 변화하고 있으며, 0.35를 초과하는 경우도 보여졌다.
이들 결과로부터, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행인 경우는, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101) 및 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)의 모두에서도, 컬러 필터의 적색 투과 영역의 복굴절의 영향에 의해, 경사 방향에서의 시인 시에, 흑색 표시가 적색으로 착색하는 것을 알 수 있다. 즉, 광원 측 편광자의 흡수축 방향과 광학 이방성 소자의 지상축 방향이 평행인 액정 패널에서, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 고려하여 광학 보상을 행하는 경우는, 녹색 광 누출을 작게 하여 콘트라스트를 향상시키는 것에 더하여, 적색의 광 누출에 기인하는 흑색 표시의 착색을 저감하도록, 광학 이방성 소자의 광학 설계를 행할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
<제1 실시형태 : O 모드의 액정 패널의 광학 설계>
(색도의 조정)
도 12는 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)의 시뮬레이션 결과에 근거하여, 흑색 표시의 색도가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다. 횡축은 컬러 필터의 적색 투과 영역에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650이며, 종축은 광학 이방성 소자의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이다. 각각의 Ct650에서 방위각 45°, 극각 60°의 방향에서의, 흑색 표시의 색도 u'가 0.35가 되는 점을, 흑색 원과 흑색 삼각형으로 나타내고 있다. Rt650이, 흑색 원과 흑색 삼각형의 사이에 있는 경우는, u'가 0.35를 상회하고, 흑색 표시가 적색으로 착색하여 시인된다. Rt650이 흑색 원보다도 상측, 또는 흑색 삼각형보다도 하측인 경우는, u'가 0.35 미만이며, 흑색 표시의 적색의 착색이 억제된다.
도 12로부터 이해할 수 있는 바와 같이, u'=0.35의 경계는, 상한 측 및 하한 측 모두, 직선으로 근사 가능하다. 그래프 중의 직선은 하기의 식 (1) 및 식 (2)로 나타낸다.
Rt650=0.37(Ct650)+116 … (1)
Rt650=-0.44(Ct650)+116 … (2)
따라서, 컬러 필터(22)의 적색 투과 영역(22R)에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650과, 광학 이방성 소자(50)의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이 하기 식 (1a) 또는 (2a)를 충족시키는 경우에, u'가 0.35 이하가 되고, 적색의 색감이 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+116 … (1a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+116 … (2a)
도 12에서의 백색 원 및 백색 삼각형은 흑색 표시의 색도 u'가 0.314가 되는 점을 나타내고 있다. Rt650이 백색 원과 흑색 원의 사이에 있는 경우는 u'가 0.314~0.35이며, 백색 원보다 상측에 있는 경우는, u'가 0.314보다 작다. 유사하게, Rt650이 백색 삼각형과 흑색 삼각형 사이에 있는 경우는 u'가 0.314~0.35이며, 백색 삼각형보다도 하측에 있는 경우는, u'가 0.314보다 작다.
백색 원으로 나타내는 u'=0.314의 경계는 상기의 식 (1)과 평행한 직선: Rt650=0.37(Ct650)+121로 근사 가능하다. 백색 삼각형으로 나타내는 u'=0.314의 경계는 상기의 식 (2)와 평행한 직선: Rt650=-0.44(Ct650)+108로 근사 가능하다.
따라서, 컬러 필터의 적색 투과 영역에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650과, 광학 이방성 소자의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이, 하기 식 (1b) 또는 (2b)를 충족시키는 경우에, u'가 0.314 이하가 되고, 적색의 색감이 더욱 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+121 … (1b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108 … (2b)
상기의 결과로부터, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널에서는, Ct650과 Rt650이, 하기 식 (1c) 또는 (2c)를 충족시키는 경우에, 적색의 색감이 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다고 할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+C1 … (1c)
Rt650≤-0.44(Ct650)+C2 … (2c)
상기와 같이, u'=0.35를 경계로 하는 경우, 식 (1c)에서의 C1은 116nm이며, 식 (2c)의 C2는 116nm이다. 환언하면, u'≤0.35를 충족시키도록 조건을 설정하는 경우는, 상기의 식 (1a) 및 식 (2a)와 같이, C1=116nm, C2=116nm로 하면 된다. 유사한 관점에서 u'≤0.314를 충족시키도록 조건을 설정하는 경우는, 상기 식 (1b) 및 식 (2b)와 같이, C1=121nm, C2=108nm로 하면 된다. 흑색 표시의 u'를 더욱 작게 하기 위해서는, C1을 크게 설정하고 C2를 작게 설정하면 된다.
식 (1c)에서의 C1은 116 이상의 임의의 수일 수 있다. C1은 116nm, 121nm, 124nm, 126nm, 128nm, 130nm, 132nm, 134nm, 136nm, 138nm 또는 140nm이어도 된다. 유사하게, 식 (2c)에서의 C2는 116 이하의 임의의 수일 수 있다. C2는 116nm, 112nm, 108nm, 105nm, 102nm, 100nm, 98nm, 96nm, 94nm, 92nm 또는 90nm이어도 된다.
경사 방향에서의 시인 시의 흑색 표시의 색도 u'를 작게 하는 관점에서, 광학 이방성 소자(50)의 파장 650nm에서의 Rt650은, 상기 식 (1c) 또는 (2c)를 충족시키고 있으면, 그의 상한 또는 하한은 특별히 한정되지 않는다. 단, 후술하는 바와 같이, 흑색 휘도를 저감시키기 위한 Rt550의 범위, 및 광학 이방성 소자(50)의 리타데이션의 파장 분산 Rt650/Rt550을 고려하면, Rt650의 상한 및 하한은 스스로 정해진다.
(휘도의 조정)
상기와 같이, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct650에 따라, 광학 이방성 소자의 Rt650을 조정하는 것에 의해, 적색의 광 누출을 억제하고 흑색 표시 u'를 저감할 수 있다. 한편, 흑색 표시 시에서의 광 누출량(흑색 휘도)을 저감시키기 위해서는, 비시감도가 높은 녹색의 광의 광 누출이 작아지도록, 광학 설계를 행하는 것이 바람직하다.
도 13은, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널(101)의 시뮬레이션 결과에 근거하여, 흑색 휘도가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다. 횡축은 컬러 필터의 녹색 투과 영역에서의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550이며, 종축은 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550이다. 각각의 Ct550 에서 방위각 45°, 극각 60°의 방향에서의 흑색 휘도가 동일한 Ct550을 가지며, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 절반이 되는 점을, 흑색 원 및 흑색 삼각형으로 나타내고 있다. Rt550이 흑색 원과 흑색 삼각형 사이에 있는 경우는, 광학 이방성 소자를 가지고 있지 않은 경우에 비하여, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도가 절반 이하로 저감된다.
도 13에서 이해할 수 있는 바와 같이, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우와 비교하여 흑색 휘도가 1/2이 되는 영역의 경계는, 상한 측 및 하한 측 모두 직선으로 근사 가능하다. 그래프 중의 직선은, 하기의 식 (3) 및 식 (4)로 나타낸다.
Rt550=0.97(Ct550)+73 … (3)
Rt550=0.49(Ct550)+205 … (4)
따라서, 컬러 필터(22)의 녹색 투과 영역(22G)에서의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550과, 광학 이방성 소자(50)의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550이, 하기 식 (3a)를 충족시키는 경우에 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우에 비하여, 경사 방향의 흑색 휘도가 1/2 이하가 된다.
0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205 … (3a)
도 13에서의 백색 원 및 백색 삼각형은 흑색 휘도가 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 흑색 휘도의 1/5이 되는 점을 나타내고 있다. Rt550이 백색 원과 백색 삼각형 사이에 있는 경우는, 광학 이방성 소자를 가지고 있지 않은 경우에 비하여, 흑색 휘도가 1/5 이하로 저감된다.
백색 원으로 나타내는 경계는, 상기 식 (3)과 평행한 직선: Rt550=0.97(Ct550)+98로 근사 가능하다. 백색 삼각형으로 나타내는 경계는, 상기의 식 (4)와 평행한 직선: Rt550=0.49(Ct550)+180으로 근사 가능하다. 따라서, 컬러 필터의 녹색 투과 영역에서의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550과, 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550이, 하기 식 (3b)를 충족시키는 경우에, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우와 비교하여 흑색 휘도를 1/5 이하로 감소시켜, 콘트라스트가 높은 표시를 실현할 수 있다.
0.97(Ct550)+98≤Rt550≤0.49(Ct550)+180 … (3b)
상기의 결과로부터, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널에서는, Ct550과 Rt550이 하기 식 (3c)를 충족시키는 경우에, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 캔슬하여, 경사 방향의 흑색 휘도가 저감된 표시를 실현할 수 있다고 할 수 있다.
0.97(Ct550)+C3≤Rt550≤0.49(Ct550)+C4 … (3c)
상기와 같이, 흑색 휘도를 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 흑색 휘도의 1/2 이하로 하는 경우는, 상기의 식 (3a)와 같이, C3=73nm, C4=205nm로 하면 된다. 유사한 관점에서, 흑색 휘도를, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 흑색 휘도의 1/5 이하로 하는 경우는 상기의 식 (3b)와 같이, C3=98, C4=180nm로 하면 된다. 경사 방향의 흑색 휘도를 더욱 작게 하기 위해서는, C3을 크게 설정하고 C4를 작게 설정하면 된다. 식 (3c)에서의 C3은 73개 이상의 임의의 수일 수 있다. C3은 73nm, 88nm, 98nm, 108nm, 113nm, 118nm, 123nm 또는 128nm이어도 된다. 유사하게, 식 (3c)에서의 C4는 205 이하의 임의의 수일 수 있다. C4는 205nm, 190nm, 180nm, 173nm, 168nm, 163nm, 158nm, 153nm 또는 148nm이어도 된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 클수록, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도를 저감시키기 위한 광학 이방성 소자의 Rt550의 최적값이 커진다. 이는, 도 8A에 나타내는 광학 보상의 원리로부터도 이해 가능하다. 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 큰 것은, 도 8A에서 P'0과 Pc의 거리가 큰 것(PC의 남위가 큰 것)에 대응하고 있다. PC의 남위가 크게 적도에서 벗어나 있을수록, 광학 이방성 소자(50)를 투과 후의 광을 푸앵카레 구의 궤도상으로 이동시키기 위하여, 광학 이방성 소자의 위상차를 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 도 13에 나타내는 바와 같이, Ct550이 클수록, 흑색 휘도를 저감시키기 위해서는 Rt550을 크게 할 필요가 있다.
(흑색 휘도 저감과 색도의 양립)
경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도를 저감하기 위해서는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550에 따라, 상기 식 (3c)를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 Rt550을 설정하고, 또한 상기 식 (1c) 또는 (2c)를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 Rt650을 설정하면 된다. 단, Rt550 및 Rt650은 각각을 개별적으로 설정할 수 있는 것은 아니고, Rt650/Rt550은 광학 이방성 소자의 리타데이션의 파장 분산에 따른 일정한 값이다.
예컨대, 컬러 필터의 녹색 투과 영역에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 10nm인 경우, 광학 이방성 소자의 Rt550이 130nm이면, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도가 작고, 고 콘트라스트의 표시를 실현 가능하다. 상기 시뮬레이션에서 설정한 바와 같이, 광학 이방성 소자가 Rt650/Rt550=0.95의 파장 분산을 갖고 있는 경우, Rt550=130nm이면 Rt650=124nm이다.
적색 컬러 필터와 녹색 컬러 필터는 재료가 다르기 때문에, 양자의 Rth는 다르고, 적색 컬러 필터의 Ct650은 녹색 컬러 필터의 Ct550보다 큰 경우가 있다. 예컨대, 컬러 필터(22)의 적색 투과 영역(22R)에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 30nm이면, Rt650=124nm의 경우는, 상기의 식 (1a) 및 식 (1b) 모두 충족시키지 않고, 경사 방향에서 시인하였을 때의 색도 u'가 0.35를 상회하며, 흑색 표시가 적색으로 착색되어 시인된다.
상기의 예로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 도 1에 나타내는 O 모드의 액정 패널에서는, 흑색 휘도가 작아지도록 광학 이방성 소자의 광학 설계를 행하여도, 흑색 표시의 색도 u'가 커져, 흑색 표시가 적색으로 착색하는 경우가 있다. 이에 대하여, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550 및 Ct650, 및 광학 이방성 소자의 리타데이션의 파장 분산 Rt650/Rt550을 고려하여, 상기 식 (3c)를 충족시키고(단, C3은 73nm 이상이며, C4는 205nm 이하임), 또한 상기 식 (1c) 또는 (2c)를 충족시키도록(단, C1은 116nm 이상이고, C2는 116nm 이하임), 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션을 설정하면 된다.
또한, 위상차 필름의 두께 방향 리타데이션의 파장 분산 Rt650/Rt550은 일반적으로, 정면 리타데이션의 파장 분산 Re650/Re550과 대략 동등하고, 0.8~1.2의 범위 내이다. 일반적인 파장 분산의 범위를 고려하면, Ct650이 10nm 이상인 경우는, Rt550이 식 (3c)를 충족시키고, 또한 Rt650이 식 (2c)를 충족시키는 것은 적다. 그 때문에, Rt550이 상기 식 (3c)를 충족시키고, 또한 Rt650이 상기 식 (1c)를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 리타데이션을 설정하는 것이 바람직하다.
광학 이방성 소자(50)의 정면 리타데이션 Re550 및 Re650은, Rt550 및 Rt650이 상기 범위가 되도록 설정하면 된다. 상기와 같이 광학 이방성 소자(50)는 정면 리타데이션 Re에 대한 두께 방향 리타데이션 Rt의 비 Nz=Rt/Re가 0.2~0.8이기 때문에, 이 구속 조건 하에서 광학 이방성 소자의 두께 방향 리타데이션 Rt550 및 Rt650, 및 Nz 계수에 따라 정면 리타데이션 Re550 및 Re650이 정하여진다.
구체적으로는 광학 이방성 소자(50)의 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650은 Rt650의 2배 정도가 바람직하다. 따라서, Re650은 하기 식 (1d) 또는 (2d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
Re650≥0.74(Ct650)+C11 … (1d)
Re650≤-0.88(Ct650)+C12 … (2d)
C11은 C1의 2배이며, 구체적으로는 C11은 232nm 이상이다. C11은 232nm, 236nm, 242nm, 248nm, 252nm, 256nm, 260nm, 264nm, 268nm, 272nm, 276nm 또는 280nm이어도 된다. C12는 C2의 2배이며, 구체적으로는 C12는 232nm 이하이다. C12는 232nm, 224nm, 216nm, 210nm, 204nm, 200nm, 196nm, 192nm, 188nm, 184nm 또는 180nm이어도 된다. 광학 이방성 소자의 리타데이션의 파장 분산을 고려하면, 광학 이방성 소자(50)의 Re650은 상기 식 (1d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
광학 이방성 소자(50)의 파장 550nm에서의 정면 리타데이션 Re550은 Rt550의 2배 정도가 바람직하다. 따라서, Re550은 하기 식 (3d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
1.94(Ct550)+C13≤Re550≤0.98(Ct550)+C14 … (3d)
C13은 C3의 2배이며, 구체적으로는 C13은 146nm 이상이다. C13은 145nm, 175nm, 185nm, 215nm, 225nm, 235nm, 245nm 또는 255nm이어도 된다. C14는 C4의 2배이며, 구체적으로는 C14는 410nm 이하이다. C14는 410nm, 380nm, 360nm, 345nm, 335nm, 325nm, 315nm, 305nm 또는 295nm이어도 된다.
<제2 실시형태: E 모드의 액정 패널의 광학 설계>
도 14는 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)의 시뮬레이션 결과에 근거하여, 흑색 표시의 색도가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다. 도 12와 유사하게, 방위각 45°, 극각 60°의 방향에서의, 흑색 표시의 색도 u'가 0.35가 되는 점을 흑색 원 및 흑색 삼각형으로 나타내고, 흑색 표시의 색도 u'가 0.314가 되는 점을 백색 원 및 백색 삼각형으로 나타내고 있다.
도 12의 경우와 유사하게, 도 14에서도 u'=0.35의 경계는 하기 식 (6) 및 식 (7)로 나타내는 직선으로 근사 가능하다.
Rt650=0.37(Ct650)+116 … (6)
Rt650=-0.44(Ct650)+120 … (7)
따라서, 액정 패널(102)에서는, 컬러 필터(22)의 적색 투과 영역(22R)에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650과, 광학 이방성 소자(50)의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이 하기 식 (6a) 또는 (7a)를 충족시키는 경우에, u'가 0.35 이하가 되고, 적색의 색감이 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+116 … (6a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+120 … (7a)
또한, 식 (6)은 O 모드의 액정 패널(101)에 관한 식 (1)과 동일하다. 식 (7)은 O 모드의 액정 패널(101)에 관한 식 (2)와 평행한 직선으로 나타낸다. 도 14에서는 참고로서 식 (2)의 직선을 점선으로 나타내고 있다.
백색 원으로 나타내는 u'=0.314의 경계는 상기의 식 (6)과 평행한 직선: Rt650=0.37(Ct650)+121로 근사 가능하다. 백색 삼각형으로 나타내는 u'=0.314의 경계는, 상기의 식 (2)와 평행한 직선: Rt650=-0.44(Ct650)+108로 근사 가능하다.
따라서, 컬러 필터의 적색 투과 영역에서의 파장 650nm의 두께 방향 리타데이션 Ct650과, 광학 이방성 소자의 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt650이 하기 식 (6b) 또는 (7b)를 충족시키는 경우에, u'가 0.314 이하가 되고, 적색의 색감이 더욱 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+121 … (6b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108 … (7b)
상기의 결과로부터, 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)에서는, Ct650과 Rt650이 하기 식 (6c) 또는 (7c)를 충족시키는 경우에, 적색의 색감이 저감된 흑색 표시를 실현할 수 있다고 할 수 있다.
Rt650≥0.37(Ct650)+C6 … (6c)
Rt650≤-0.44(Ct650)+C7 … (7c)
u'≤0.35를 충족시키도록 조건을 설정하는 경우는, 상기의 식 (6a) 및 식 (7a)와 같이, C6=116nm, C7=120nm로 하면 되고, u'≤0.314를 충족시키도록 조건을 설정하는 경우는, 상기의 식 (6b) 및 식 (7b)와 같이, C6=121nm, C7=108nm로 하면 된다. 흑색 표시의 u'를 더욱 줄이기 위해서는, C6을 크게 설정하고, C7을 작게 설정하면 된다.
식 (6c)에서의 C6은 116 이상의 임의의 수일 수 있다. C6은 전술한 C1과 동등한 수치이어도 되고, C6은 116nm, 118nm, 121nm, 124nm, 126nm, 128nm, 130nm, 132nm, 134nm, 136nm, 138nm 또는 140nm이어도 된다. 유사하게, 식 (7c)에서의 C7은 120 이하의 임의의 수일 수 있다. C7은 전술한 C2와 동등한 수치이어도 되고, 121nm, 116nm, 112nm, 108nm, 105nm, 102nm, 100nm, 98nm, 96nm, 94nm, 92nm 또는 90nm이어도 된다. 광학 이방성 소자의 리타데이션의 파장 분산을 고려하면, 광학 이방성 소자(60)의 Rt650은 상기 식 (6c)를 충족시키는 것이 바람직하다.
경사 방향에서의 시인 시의 흑색 표시의 색도 u'를 작게 하는 관점에서, 광학 이방성 소자(60)의 파장 650nm에서의 Rt650은, 상기 식 (6c) 또는 (7c)를 충족시키고 있으면, 그의 상한 또는 하한은 특별히 한정되지 않는다. 단, 제1 실시형태에 관하여 상술한 바와 같이, 흑색 휘도를 저감시키기 위한 Rt550의 범위, 및 광학 이방성 소자(60)의 리타데이션의 파장 분산 Rt650/Rt550을 고려하면, Rt650의 상한 및 하한은 스스로 정해진다.
도 15는, 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)의 시뮬레이션 결과에 근거하여, 흑색 휘도가 소정값이 되는 조건을 플롯한 그래프이다. 도 13과 유사하게, 방위각 45°, 극각 60°의 방향에서의 흑색 휘도가 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 절반이 되는 점을, 흑색 원 및 흑색 삼각형으로 나타내고, 흑색 휘도가 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 액정 표시 장치의 1/5이 되는 점을 백색 원 및 백색 삼각형으로 나타내고 있다.
도 13의 경우와 유사하게, 도 15에서도, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우와 비교하여 흑색 휘도가 1/2이 되는 영역의 경계는 직선으로 근사 가능하며, 그래프 중의 직선은 하기의 식 (8) 및 식 (9)로 나타낸다.
Rt550=0.69(Ct550)+70 … (8)
Rt550=1.35(Ct550)+200 … (9)
따라서, 액정 패널(102)에서는 컬러 필터(22)의 녹색 투과 영역(22G)에서의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Ct550과, 광학 이방성 소자(50)의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550이 하기 식 (8a)를 충족시키는 경우에, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우에 비하여, 흑색 휘도가 1/2 이하가 된다.
0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200 … (8a)
백색 삼각형으로 나타내는 점은, 상기의 식 (8)과 평행한 직선: Rt550=0.69(Ct550)+98로 근사 가능하다. 백색 원으로 나타내는 점은, 상기의 식 (9)와 평행한 직선 Rt550=1.35(Ct550)+180으로 근사 가능하다. 따라서, Ct550과 Rt550이 하기 식 (8b)를 충족시키는 경우에, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우에 비하여, 흑색 휘도가 1/5 이하가 된다.
0.69(Ct550)+98≤Rt550≤1.35(Ct550)+171 … (8b)
상기의 결과로부터, 도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)에서는, Ct550과 Rt550이 하기 식 (8c)를 충족시키는 경우에, 컬러 필터의 복굴절의 영향을 캔슬하여, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도가 저감된 표시를 실현할 수 있다고 할 수 있다.
0.69(Ct550)+C8≤Rt550≤1.35(Ct550)+C9 … (8c)
경사 방향의 흑색 휘도를, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우의 1/2 이하로 하는 경우는, 상기의 식 (8a)와 같이 C8=70nm, C9=200nm로 하면 된다. 유사한 관점에서 경사 방향의 흑색 휘도를, 광학 이방성 소자를 이용하지 않는 경우의 1/5 이하로 하는 경우는, 상기의 식 (8b)와 같이, C3=98, C4=171nm로 하면 된다. 경사 방향의 흑색 휘도를 더욱 작게 하기 위해서는 C8을 크게 설정하고, C9를 작게 설정하면 된다.
식 (8c)에서의 C8은 70 이상의 임의의 수일 수 있다. C8은 78nm, 88nm, 98nm, 108nm, 113nm, 118nm, 123nm 또는 128nm이어도 된다. 유사하게, 식 (8c)에서의 C9는 200 이하의 임의의 수일 수 있다. C9는 200nm, 190nm, 180nm, 173nm, 168nm, 163nm, 158nm, 153nm 또는 148nm이어도 된다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 클수록, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도를 저감시키기 위한 광학 이방성 소자의 Rt550의 최적값이 커진다. 이는 도 9B에 나타내는 광학 보상의 원리로부터도 이해 가능하다.
도 3에 나타내는 E 모드의 액정 패널(102)에서, 경사 방향에서 시인하였을 때의 흑색 휘도를 저감하기 위해서는, 컬러 필터의 두께 방향 리타데이션 Ct550에 따라, 상기 식 (8c)를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 Rt550을 설정하고, 또한 상기 식 (6c) 또는 (7c)를 충족시키도록 광학 이방성 소자의 Rt650을 설정하면 된다.
O 모드의 액정 패널의 예에 대하여 설명한 것과 유사하게, 광학 이방성 소자의 파장 분산 Rt650/Rt550을 고려하면, Ct650이 10nm 이상인 경우는 Rt550이 식 (8c)를 충족시키고, 또한 Rt650이 식 (7c)를 충족시키는 것은 적다. 그 때문에, Rt550이 상기 식 (8c)를 충족시키고, 또한 Rt650이 상기 식 (6c)를 충족시키도록, 광학 이방성 소자(60)의 리타데이션을 설정하는 것이 바람직하다.
광학 이방성 소자(60)의 정면 리타데이션 Re550 및 Re650은, Rt550 및 Rt650이 상기 범위가 되도록 설정하면 된다. 광학 이방성 소자(60)의 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650은 Rt650의 2배 정도가 바람직하다. 따라서, Re650은 하기 식 (6d) 또는 (7d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
Re650≥0.74(Ct650)+C16 … (6d)
Re650≤-0.88(Ct650)+C17 … (7d)
C16은 C6의 2배이며, 구체적으로는 C16은 232nm 이상이다. C16은 232nm, 236nm, 242nm, 248nm, 252nm, 256nm, 260nm, 264nm, 268nm, 272nm, 276nm 또는 280nm이어도 된다. C17은 C7의 2배이며, 구체적으로는 C17은 240nm 이하이다. C12는 240nm, 232nm, 224nm, 216nm, 210nm, 204nm, 200nm, 196nm, 192nm, 188nm, 184nm 또는 180nm이어도 된다. 광학 이방성 소자의 리타데이션의 파장 분산을 고려하면, 광학 이방성 소자(60)의 Re650은 상기 식 (6d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
광학 이방성 소자(60)의 파장 550nm에서의 정면 리타데이션 Re550은 Rt550의 2배 정도가 바람직하다. 따라서, Re550은 하기 식 (8d)를 충족시키는 것이 바람직하다.
1.38(Ct550)+C18≤Re550≤2.70(Ct550)+C19 … (8d)
C18은 C8의 2배이며, 구체적으로는 C18은 140nm 이상이다. C18은 155nm, 175nm, 185nm, 215nm, 225nm, 235nm, 245nm 또는 255nm이어도 된다. C19는 C9의 2배이며, 구체적으로는 C19는 400nm 이하이다. C19는 400nm, 380nm, 360nm, 345nm, 335nm, 325nm, 315nm, 305nm 또는 295nm이어도 된다.
[각 광학 부재의 배치]
상기와 같이, 제1 실시형태의 액정 패널(101)은 컬러 필터(22)의 두께 방향 리타데이션 Ct550 및 Ct650에 대응하여, 액정 셀(20)의 시인 측에 배치되는 광학 이방성 소자(50)가 소정의 광학 특성을 가지도록 광학 설계가 행하여진다. 제2 실시형태의 액정 패널(102)은 Ct550 및 Ct650에 대응하여, 액정 셀(20)의 광원 측에 배치되는 광학 이방성 소자(60)가 소정의 광학 특성을 가지도록 광학 설계가 행하여진다.
제1 실시형태의 액정 패널(101)은, 시인 측 편광자(30)와 광학 이방성 소자(50)와의 사이, 또는 광원 측 편광자(40)와 액정 셀(20)과의 사이에, 편광자 보호 필름으로서 광학 등방성 필름을 구비하고 있어도 된다. 제2 실시형태의 액정 패널(102)은 시인 측 편광자(30)와 액정 셀(20)과의 사이, 또는 광원 측 편광자(40)와 광학 이방성 소자(60)와의 사이에, 편광자 보호 필름으로서 광학 등방성 필름을 구비하고 있어도 된다. 편광자의 표면에 편광자 보호 필름을 마련하는 것에 의해, 편광자의 내구성을 높일 수 있다.
편광자 보호 필름으로서 이용되는 광학 등방성 필름은, 법선 방향 및 경사 방향의 어느 방향을 투과하는 광에 대해서도, 그의 편광 상태를 실질적으로 변환하지 않는 것을 가리킨다. 구체적으로는 광학 등방성 필름은, 정면 리타데이션 Re가 10nm 이하인 것이 바람직하고, 두께 방향 리타데이션 Rt가 20nm 이하인 것이 바람직하다. 광학 등방성 필름의 정면 리타데이션은 5nm 이하가 보다 바람직하다. 광학 등방성 필름의 두께 방향 리타데이션은 10nm 이하가 보다 바람직하고, 5nm 이하가 더욱 바람직하다.
액정 패널은 상기 이외의 광학층이나 그 외의 부재를 포함할 수도 있다. 예컨대, 편광자(30, 40)의 외면(액정 셀(20)과 대향하지 않는 면)에는 편광자 보호 필름이 마련되는 것이 바람직하다. 편광자의 외면에 마련되는 편광자 보호 필름은 광학 등방성이어도 되고, 광학 이방성을 갖는 것이어도 된다. 한편, 시인 측 편광자(30)의 액정 셀(20) 측의 면, 및 광원 측 편광자(40)의 액정 셀(20) 측에 마련되는 편광자 보호 필름은, 상기와 같이 광학 등방성인 것이 요구된다.
제1 실시형태의 액정 패널(101)은 시인 측 편광자와 액정 셀(20)의 사이에는 광학 이방성 소자(50) 이외에 광학 이방성 소자를 포함하지 않는 것이 바람직하고, 광원 측 편광자(40)와 액정 셀(20)의 사이에는 광학 이방성 소자를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 제2 실시형태의 액정 패널(102)은 광원 측 편광자와 액정 셀(20)의 사이에는, 광학 이방성 소자(60) 이외에 광학 이방성 소자를 포함하지 않는 것이 바람직하고, 시인 측 편광자(30)와 액정 셀(20)의 사이에는 광학 이방성 소자를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
액정 셀과 상기 각 광학 부재를 적층하는 것에 의해 액정 패널이 형성된다. 그 형성 과정에서는 액정 셀 위에 각 부재를 순차적으로 별개로 적층하여도 되고, 미리 여러 부재를 적층한 것을 이용할 수도 있다. 이들 광학 부재의 적층 순서는 특별히 제한되지 않는다. 편광자와 광학 이방성 소자를 적층하여 미리 적층 편광판을 형성하고, 이 적층 편광판을, 점착제(도시하지 않음)를 개재하여, 액정 셀과 첩합시켜도 된다. 상술한 바와 같이, 편광자의 표면에는 편광자 보호 필름이 마련되어 있어도 된다. 편광자와 광학 이방성 소자의 사이에는 편광자 보호 필름으로서 광학 등방성 필름이 마련되어 있어도 된다.
각 부재의 적층에는, 접착제나 점착제가 바람직하게 이용된다. 접착제나 점착제로서는 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐에테르, 초산 비닐/염화 비닐 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머, 고무계 폴리머 등을 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다.
[액정 표시 장치]
상기 액정 패널의 제2 주면 측(편광자(40) 측)에 광원(110)을 배치하는 것에 의해, 액정 표시 장치가 형성된다. 액정 패널과 광원의 사이에는 휘도 향상 필름(도시하지 않음)을 마련할 수도 있다. 휘도 향상 필름은 광원 측 편광자와 일체로 마련하여도 된다. 예컨대, 제2 편광자의 외면(광원 측의 면)에 접착제층을 개재하여 휘도 향상 필름을 첩합시킨 것을 이용할 수 있다. 또한, 편광자와 휘도 향상 필름의 사이에, 편광자 보호 필름이 마련되어 있어도 된다.
20 액정 셀
21 컬러 필터 기판
22 TFT 기판
10 액정층
11 초기 배향 방향
30, 40 편광자
35, 45 흡수축(방향)
50, 60 광학 이방성 소자(위상차판)
53, 63 지상축(방향)
101, 102 액정 패널
110 광원
201, 202 액정 표시 장치

Claims (7)

  1. 무전계 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함하는 액정층과, 상기 액정층의 제1 주면에 배치되고, 적어도 녹색 투과 영역 및 적색 투과 영역을 갖는 컬러 필터를 구비하는 액정 셀;
    상기 액정 셀의 제1 주면에 배치된 제1 편광자;
    상기 액정 셀의 제2 주면에 배치된 제2 편광자; 및
    상기 제1 편광자와 제2 편광자의 사이에 배치된 광학 이방성 소자를 구비하는 액정 패널로서,
    상기 제1 편광자의 흡수축 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 직교하고 있고,
    상기 광학 이방성 소자의 지상축 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 평행이며,
    상기 광학 이방성 소자는, 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650과 두께 방향 리타데이션 Rt650의 비 Rt650/Re650이 0.2~0.8이고,
    상기 컬러 필터의 녹색 투과 영역은, 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 0보다 크고 50nm 이하이며,
    상기 컬러 필터의 적색 투과 영역은, 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 0보다 크고 50nm 이하이고,
    상기 액정 셀의 무전계 상태에서의 상기 액정 분자의 배향 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 평행이며,
    상기 광학 이방성 소자는 상기 액정 셀과 상기 제1 편광자의 사이에 배치되어 있고,
    상기 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550(nm)과 상기 Ct550(nm)이 하기 식 (3a)를 충족시키며,
    0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205 … (3a)
    상기 Rt650(nm)과 상기 Ct650(nm)이 하기 식 (1a) 또는 (2a)를 충족시키는, 액정 패널:
    Rt650≥0.37(Ct650)+116 … (1a)
    Rt650≤-0.44(Ct650)+116 … (2a).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Rt550과 상기 Ct550이 하기 식 (3b)를 충족시키는, 액정 패널:
    0.97(Ct550)+98≤Rt550≤0.49(Ct550)+180 … (3b).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Rt650과 상기 Ct650이 하기 식 (1b) 또는 (2b)을 충족시키는, 액정 패널:
    Rt650≥0.37(Ct650)+121 … (1b)
    Rt650≤-0.44(Ct650)+108 … (2b).
  4. 무전계 상태에서 호모지니어스 배향한 액정 분자를 포함하는 액정층과, 상기 액정층의 제1 주면에 배치되고, 적어도 녹색 투과 영역 및 적색 투과 영역을 갖는 컬러 필터를 구비하는 액정 셀;
    상기 액정 셀의 제1 주면에 배치된 제1 편광자;
    상기 액정 셀의 제2 주면에 배치된 제2 편광자; 및
    상기 제1 편광자와 제2 편광자의 사이에 배치된 광학 이방성 소자를 구비하는 액정 패널로서,
    상기 제1 편광자의 흡수축 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 직교하고 있고,
    상기 광학 이방성 소자의 지상축 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 평행이며,
    상기 광학 이방성 소자는, 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 Re650과 두께 방향 리타데이션 Rt650의 비 Rt650/Re650이 0.2~0.8이고,
    상기 컬러 필터의 녹색 투과 영역은, 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct550이 50nm 이하이며,
    상기 컬러 필터의 적색 투과 영역은, 파장 650nm에서의 두께 방향 리타데이션 Ct650이 0보다 크고 50nm 이하이고,
    상기 액정 셀의 무전계 상태에서의 상기 액정 분자의 배향 방향과, 상기 제2 편광자의 흡수축 방향이 직교하고 있으며,
    상기 광학 이방성 소자는, 상기 액정 셀과 상기 제2 편광자의 사이에 배치되어 있고,
    상기 광학 이방성 소자의 파장 550nm에서의 두께 방향 리타데이션 Rt550(nm)과 상기 Ct550(nm)이 하기 식 (8a)를 충족시키며,
    0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200 … (8a)
    상기 Rt650(nm)과 상기 Ct650(nm)이 하기 식 (6a) 또는 (7a)를 충족시키는, 액정 패널:
    Rt650≥0.37(Ct650)+116 … (6a)
    Rt650≤-0.44(Ct650)+120 … (7a).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 Rt550과 상기 Ct550이 하기 식 (8b)를 충족시키는, 액정 패널:
    0.69(Ct550)+98≤Rt550≤1.35(Ct550)+171 … (8b).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 Rt650과 상기 Ct650이 하기 식 (6b) 또는 (7b)를 충족시키는, 액정 패널:
    Rt650≥0.37(Ct650)+121 … (6b)
    Rt650≤-0.44(Ct650)+108 … (7b).
  7. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 제2 주면 측에 배치된 광원을 구비하는, 액정 표시 장치.
KR1020217000386A 2018-06-13 2019-05-17 액정 패널 및 액정 표시 장치 KR102455388B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-113193 2018-06-13
JP2018113193A JP7139161B2 (ja) 2018-06-13 2018-06-13 液晶パネルおよび液晶表示装置
PCT/JP2019/019813 WO2019239794A1 (ja) 2018-06-13 2019-05-17 液晶パネルおよび液晶表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210016618A KR20210016618A (ko) 2021-02-16
KR102455388B1 true KR102455388B1 (ko) 2022-10-18

Family

ID=68842537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217000386A KR102455388B1 (ko) 2018-06-13 2019-05-17 액정 패널 및 액정 표시 장치

Country Status (5)

Country Link
JP (2) JP7139161B2 (ko)
KR (1) KR102455388B1 (ko)
CN (2) CN116819830A (ko)
TW (1) TWI801602B (ko)
WO (1) WO2019239794A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102570323B1 (ko) * 2021-04-12 2023-08-24 동우 화인켐 주식회사 액정표시소자
TWI798019B (zh) * 2022-03-09 2023-04-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007264480A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2008040486A (ja) * 2006-07-11 2008-02-21 Fujifilm Corp カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び液晶表示装置
JP2011039176A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Nitto Denko Corp 液晶パネル及び液晶表示装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3165178B2 (ja) 1991-06-19 2001-05-14 日東電工株式会社 偏光板及び液晶表示装置
JP2001258041A (ja) 2000-03-10 2001-09-21 Sony Corp 電子ビーム位置検出装置及び陰極線管
JP2004004641A (ja) 2002-04-01 2004-01-08 Nitto Denko Corp 光学フィルムおよび画像表示装置
JP4640929B2 (ja) * 2004-11-09 2011-03-02 日東電工株式会社 液晶表示装置
JP4807774B2 (ja) * 2005-10-20 2011-11-02 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2007163894A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP4726130B2 (ja) * 2006-02-08 2011-07-20 日東電工株式会社 液晶表示装置
US7982830B2 (en) * 2006-05-16 2011-07-19 Nitto Denko Corporation Liquid crystal panel, and liquid crystal display device having color filter and compensation layer
JP2008058612A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sony Corp 液晶セル及び液晶表示装置
JP2009048157A (ja) * 2006-12-21 2009-03-05 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP5308063B2 (ja) * 2007-07-12 2013-10-09 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP5297360B2 (ja) * 2009-11-30 2013-09-25 富士フイルム株式会社 Ｖａ型液晶表示装置
WO2012133155A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2013238770A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2015143790A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 住友化学株式会社 転写用光学異方性シート
JP6437854B2 (ja) * 2015-03-17 2018-12-12 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP6581796B2 (ja) * 2015-03-31 2019-09-25 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2017161719A (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 日東電工株式会社 光学補償層付偏光板およびそれを用いた有機ｅｌパネル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007264480A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2008040486A (ja) * 2006-07-11 2008-02-21 Fujifilm Corp カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び液晶表示装置
JP2011039176A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Nitto Denko Corp 液晶パネル及び液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019215461A (ja) 2019-12-19
CN112313570A (zh) 2021-02-02
JP7139161B2 (ja) 2022-09-20
WO2019239794A1 (ja) 2019-12-19
JP2022173251A (ja) 2022-11-18
TWI801602B (zh) 2023-05-11
TW202004282A (zh) 2020-01-16
JP7397144B2 (ja) 2023-12-12
KR20210016618A (ko) 2021-02-16
CN116819830A (zh) 2023-09-29
CN112313570B (zh) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102549485B (zh) 液晶显示装置
CN106019684B (zh) 液晶面板及液晶显示装置
KR100979863B1 (ko) 액정 표시 장치
EP2259131B1 (en) Liquid crystal display
CN101971084B (zh) 液晶显示装置
JP7397144B2 (ja) 液晶パネルおよび液晶表示装置
WO2009098804A1 (ja) 液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置
KR20100071459A (ko) 편광판 및 이를 포함하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치
US9618795B2 (en) Liquid crystal panel and liquid crystal display
KR20100022919A (ko) 광시야각을 갖는 트위스트네마틱 모드 액정표시장치
KR20100060091A (ko) 상판 편광판 및 이를 포함하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치
WO2012133155A1 (ja) 液晶表示装置
TWI408457B (zh) 透明薄膜、偏光板及液晶顯示裝置
KR20100064522A (ko) 상판 편광판 및 이를 포함하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치
KR20090101871A (ko) 음의 굴절률 특성을 갖는 이축성 위상차필름과 네거티브 ｃ-플레이트 특성의 편광자 보호필름이 구비된 면상 스위칭액정표시장치
KR20110092052A (ko) 트위스트네마틱 모드 액정표시장치
WO2012133140A1 (ja) 液晶表示装置
WO2012133141A1 (ja) 液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant