KR19980025199A - 액정표시장치 - Google Patents

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요시오 꼬이께
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히데아끼 쓰다
히데오 찌다
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세끼자와 다다시
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Abstract

본 발명은, 수직배향모드 액정표시장치에 있어서, 시각 특성을 최적화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 정의 유전율 이방성을 갖는 수직배향모드 액정표시장치에서, 한쪽의 기판위에 액정층의 구동 전계를 발생시키는 제 1 및 제 2 전극을 배설하고, 액정표시장치의 구동상태에서, 액정측 중에 분자 배향 방향이 다른 영역을 형성한다. 또한 액정셀에 인접하여 위상차판을 설치한다.

Description

액정표시장치
본 발명은, 일반적으로 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 정 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 액정표시장치의 패널면에 대하여 대략 수직방향으로 배향한, 소위 VA 모드로 동작하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는, 컴퓨터를 위시하여 여러 가지 정보처리장치의 표시장치로서 널리 사용되고 있다. 액정표시장치는 소형이고 소비전력이 낮기 때문에, 특히 휴대용 정보처리장치에 사용되는 것이 많지만, 소위 데스크탑 형 등 고정형의 정보처리장치에 대해서도 응용이 검토되고 있다.
그런데, 종래의 액정표시장치에서는, 정의 유전율 이방성을 갖는 p형 액정을, 상호 대향하는 액정표시장치의 기판 사이에 수평 배향한, 소위 TN(Twist Nematic) 모드가 주로 사용되어 왔다. TN 모드 액정표시장치는, 한 쪽의 기판에 인접하는 액정분자의 배향 방향이, 다른 쪽의 기판에 인접하는 액정 분자의 배향 방향에 대하여 90°트위스트 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 TN 모드 액정표시장치에서는, 이미 여러 가지 액정이 개발되고, 저렴한 가격의 제조 기술이 확립되어 있지만, 높은 콘트라스트(contrast)를 실현함이 곤란하여, 그 결과, 일반적으로 이러한 TN 모드 액정표시장치는, 액정 패널을 구성하는 액정분자에 전계가 인가되지 않는 비구동 상태에서 백색을, 또한 상기 액정분자의 전계가 인가되는 구동 상태에서 흑표시를 하도록 구성되어 있다. 이는 종래 TN 모드 액정표시장치의 경우, 비구동 상태에서 액정 분자가 액정 패널 면에 평행하게 배향하고, 구동 상태에서 액정 분자의 배향 방향이 액정 패널에 대략 수직하게 변화하지만, 실제로는 구동 상태에서도 액정 패널에 인접하는 액정 분자는 수평 배향을 유지하고, 이러한 수평 배향을 한 액정 분자가 형성하는 복굴절에 의해, 광이 구동 상태에서도 액정 패널을 어느 정도 통과하여 버리기 때문이다. 만일, 이러한 TN 모드 액정표시장치에서, 배경을 흑색으로 표시하도록 하여도, 기판근방의 액정 분자가 일으키는 복굴절의 결과, 배경의 흑이 실제로는 완전한 흑이 되지 않고, 광이 누설되거나 착색하는 문제가 발생한다. 이와 같은 사정상, 종래 TN 모드 액정표시장치에서는 백색을 배경색으로 하였다.
이에 대해, 정 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정층을, 액정패널을 구성하는 한 쌍의 기판 사이에 수직 배향 또는 수직 경사 배향하도록 봉입한 VA 모드 액정표시장치에서는, 비구동 상태에서 액정 분자가 기판 면에 대하여 대략 수직한 배향을 갖기 때문에, 광은 액정층을 그 편광면을 거의 변화시키지 않고 통과하여, 그 결과 기판의 상하로 편광판을 배설함으로써, 비구동 상태에서 거의 완전한 흑표시가 가능하다. 환언하면, 이러한 VA 모드 액정표시장치는, TN 모드 액정표시장치에서는 불가능한 매우 높은 콘트라스트를 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 액정분자에 구동 전계를 인가한 구동 상태에서, 액정 분자는 액정 패널 중에서 패널 면에 평행하게 배향되고, 입사하는 광 비임의 편광면을 회전시킨다. 다만, VA 모드 액정표시장치의 구동 상태에서는, 수평 배향한 액정 분자는 한 쪽의 기판과 다른 쪽의 기판 사이에서, 90°트위스트를 나타낸다. 이와 같이 하여 액정층을 통과하는 광의 편광면이 회전한다.
VA 모드 자체는 예전부터 알려져 있었고, 예를 들어 부의 유전율 이방성을 나타내는 액정의 물성에 대해서도, 이미 D. de Rossi 등이 보고하였다(J. Appl. Phys, 49(3), March 1978).
그러나, 종래부터, VA 모드 액정표시장치는, TN 모드 액정표시장치에 비하여 콘트라스트비는 우수하여도, 응답시간, 시각 특성이나 전압 유지율 등의 표시 품질이 열화되어, 실용화를 향한 진정한 연구·개발 노력은 거의 이루어 지지 않았다. 특히, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 패널의 실현은 관란하다고 믿어 왔다.
한편, VA 모드 액정표시장치에서는, 종래의 CRT에 필적하는 콘트라스트가 얻어지므로, 특히 데스트 탑형의 표시장치에의 응용이 고려되지만, 이와 같은 데스크 탑형의 액정표시장치는, 큰 면적을 갖고 응답이 고속인 것 외에, 특히 넓은 시야각이 얻어짐이 요구 된다.
그래서, 본 발명은, 상기 과제를 해결한, 신규하고 유용한 VA 모드 액정표시장치를 제공함을 개괄적 목적으로 한다.
본 발명의 보다 구체적인 목적은, 특히 시야각 및 콘트라스트에 대해서 최적화된 정 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 기본적인 구성을 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 액정표시장치의 콘트라스트비와 액정 패널에 대한 폴라라이저, 아날라이저의 방위의 관계를 설명하는 도면.
도 3은 도 1의 액정표시장치의 동적 특성을 나타내는 도면.
도 4는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 본 발명의 VA 모드 액정표시장치의 동작을 설명하는 도면.
도 5는 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 본 발명의 VA 모드 액정표시장치의 동작을 설명하는 도면.
도 6은 도 1의 액정표시장치에서, 위상차 보상판을 더 설치한 구성을 나타낸 도면.
도 7은 도 6의 액정표시장치에서 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.45로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 8은 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.6으로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 9는 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.75로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 10은 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.82로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 11은 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.90으로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 12는 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 0.97로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 13은 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 1.05로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 14는 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 1.12로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 15는 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 1.20로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 16은 도 6의 액정표시장치에서, 액정 패널의 리타데이션값에 대한 위상차 보상판의 합계 리타데이션값의 비의 값을 1.34로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 17은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 1㎛, 액정층의 리타데이션값을 82㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 18은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 2㎛, 액정층의 리타데이션값을 164㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 19는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛, 액정층의 리타데이션값을 246㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 20은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 4㎛, 액정층의 리타데이션값을 328㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 21은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 5㎛, 액정층의 리타데이션값을 410㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 22은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 6㎛, 액정층의 리타데이션값을 492㎚로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 23은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 1㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 24는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 2㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 25는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 26은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 4㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 27은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 5㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 28은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 6㎛로 한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 29는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 1㎛로 한 경우의 착색 특성을 나타낸 도면.
도 30은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛로 한 경우의 착색 특성을 나타낸 도면.
도 31은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 4㎛로 한 경우의 착색 특성을 나타낸 도면.
도 32는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 5㎛로 한 경우의 착색 특성을 나타낸 도면.
도 33은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 6㎛로 한 경우의 착색 특성을 나타낸 도면.
도 34는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛, 트위스트각을 0°로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 35는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛, 트위스트각을 90°로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 36은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층의 두께를 3㎛, 트위스트각을 180°로 한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 37은 도 6의 액정표시장치의 흑색 표시시에서의 투과율을 나타낸 도면.
도 38a, 도 38b는, 도 6의 액정표시장치에서, 카이랄재를 포함한 액정층 증 분자 배향을 각각 비구동 상태 및 구동 상태에 대해서 나타낸 도면.
도 39a, 도 39b는, 도 6의 액정표시장치에서, 카이랄재를 포함하지 않은 액정층 증 분자 배향을 각각 비구동 상태 및 구동 상태에 대해서 나타낸 도면.
도 40은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층 중에 카이랄제를 첨가한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 41은 도 6의 액정표시장치에서, 액정층 중에 카이랄제를 첨가한 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 42는 도 6의 액정표시장치에서, 액정층 중에 카이랄제를 첨가하지 않은 경우의 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 43은 도 6의 액정표시장치에서, 프리 틸트각을 90°로 설정한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 44는 도 6의 액정표시장치에서, 프리 틸트각을 85°로 설정한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 45는 도 6의 액정표시장치에서, 프리 틸트각을 80°로 설정한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 46은 도 6의 액정표시장치에서, 프리 틸트각을 75°로 설정한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 47은 표준적인 TN 모드 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 48은 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 49는 도 48의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 50은 도 48의 액정표시장치에서, 위상차 보상판을 설치한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 51은 도 48의 액정표시장치에서, 프리 틸트각을 75°로 하고, 액정 패널의 상하로 위상차 보상 필름을 배설한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 52는 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정표시장치의 상승 특성을 나타낸 도면.
도 53은 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정표시장치의 하강 특성을 나타낸 도면.
도 54는 본 발명의 제 3실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 55는 도 54의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 도면.
도 56은 도 54의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 다른 도면.
도 57은 도 54의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 58은 도 54의 액정표시장치에서, 정의 위상차 보상 필름과 부의 위상차 보상 필름의 순서를 반전한 경우의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 59는 도 54의 액정표시장치에서, 위상차 보상 필름을 생략한 경우에 시각 특성을 나타낸 도면.
도 60은 본 발명의 제 4실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 61은 도 60의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타내 도면.
도 62는 도 60의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 다른 도면.
도 63은 도 60의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 64는 본 발명의 제 5실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 65는 도 64의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 66은 본 발명의 제 6실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 67은 도 66의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 도면.
도 68은 도 66의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 다른 도면.
도 69는 도 66의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 70은 본 발명의 제 7실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 71은 도 70의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 72는 본 발명의 제 8실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 73은 도 72의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 도면.
도 74는 도 72의 액정표시장치에서의 흑표시 상태의 투과율을 나타낸 다른 도면.
도 75는 도 72의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 76은 본 발명의 제 9실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 77은 도 76의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 78은 본 발명의 제 10 실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 79는 도 78의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 80은 본 발명의 제 11실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 81은 도 80의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 82는 단일 도메인 구성을 갖는 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 83은 분할 배향 구성을 갖는 본 발명의 제 12실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 84는 도 83의 액정표시장치의 일 변형예를 나타낸 도면.
도 85는 도 84의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 86은 도 84의 액정표시장치의 시각 특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 87은 본 발명에 의한 수직 배향 액정표시장치를 사용한 직시형 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 88은 본 발명의 제 13실시예에 의한 수직 배향 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 89는 도 88의 액정표시장치의 흑표시 투과율 특성을 나타낸 도면.
도 90은 도 88의 액정표시장치의 흑표시 투과율의 극각 의존성을 여러 가지 구성에 대해서 나타낸 도면.
도 91a, 도 91b는 도 90에서의 액정표시장치의 여러 가지 구성을 나타낸 첫번째 도면.
도 92c,도 92d는 도 90에서의 액정표시장치의 여러 가지 구성을 나타낸 두번째 도면.
도 93a, 도 93b는 도 88의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
도 94는 본 발명의 제 14실시예에 의한 수직 배향 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면.
도 95는 도 94의 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 : 액정표시장치
11, 31 : 액정 패널
11A, 11B, 31A, 31B : 글래스 기판
12, 32 : 액정층
12a, 32a : 액정분자
13A, 14B, 33A, 33B : 편광판
14A, 14B, 34A, 34B, (34A)1, (34B)1, (34A)2, (34B)2: 위상차 보상 필름
31a, 31b : 분자 배향막
31a', 31b', (31a')PIXEL: 전극
(31a')TFT: TFT
31C : 스페이서
130 : 직시형 액정표시장치
101 : 수직배향 액정표시장치
102 : 화소
103 : 면광원
104 : 광원부
106 : 선광원
본 발명은 상기의 과제를,
청구항 1에 기재한 바와 같이,
액정층을 협지하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
상기 액정층은, 외부 전계가 인가되어 있지 않은 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
상기 액정층중에는, 상기 제 1및 제 2전극에 의해 상기 전계를 인가한 경우, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 1방향으로 변화하는 제 1배향 영역과, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 2의 , 상기 제 1방향과는 다른 방향으로 변화하는 제 2배향 영역이 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해, 또는
청구항 2에 기재한 바와 같이,
상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재한 액정표시장치에 의해, 또는
청구한 3에 기재한 바와 같이,
액정층을 협지하는 제 1 및 제 2기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2 편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
상기 액정층은, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
상기 제 1기판과 상기 제 1편광판 사이의 제 1극간과, 상기 제 2기판과 상기 제 2편광판 사이의 제 2극간의 적어도 한쪽에, 위상차판을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해, 또는
청구항 4에 기재한 바와 같이,
상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재한 액정표시장치에 의해, 또는
청구항 5에 기재한 바와 같이,
액정층을 협지하는 제 1 및 제 2기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층을 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2 편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
상기 액정층은, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
상기 액정층중에는, 상기 제 1및 제 2전극에 의해 상기 전계를 인가한 경우, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 1방향으로 변화하는 제 1배향 영역과, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 2의 , 상기 제 1방향과는 다른 방향으로 변화하는 제 2배향 영역이 포함되고,
상기 제 1기판과 상기 제 1편광판 사이의 제 1극간과, 상기 제 2기판과 상기 제 2편광판 사이의 제 2극간의 적어도 한쪽에, 위상차판을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해, 또는
청구한 6에 기재한 바와 같이,
상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 5에 기재한 액정표시장치에 의해 해결된다.
[작용]
본 발명에 의하면, 수직 배향 모드의 액정표시장치에 있어서, 수직 배향한 액정층의 한쪽에만 제 1 및 제 2구동 전극을 배설하고, 상기 제 1 및 제 2구동 전극 사이에 구동 전압을 인가함으로써, 액정표시장치의 구동 상태에서 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 수직 배향 상태로부터 수평 배향 상태로 향하여 변화하여, 액정표시장치의 광투과율이 변화한다. 그 때, 액정 분자의 방향은 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 형성되어 전계에 따라서 변화하므로, 제 1 및 제 2기판에 대한 액정 분자의 배향 방향이 서로 역인 관계인 제 1배향 영역과 제 2배향 영역이 형성되고, 그 결과 액정표시장치의 시각 특성이 향상된다. 또한, 이러한 동일 기판위에 구동 전극을 배설한 구성의 수직 배향 모드 액정표시장치에서, 상기 제 1 또는 제 2기판에 인접하여 위상차판을 배설함으로써, 시각 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 기본적 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(10)는 상호 대향하는 한 쌍의 글래스 기판(11A, 11B)과, 그 사이에 봉입된 액정층(12)으로 구성되는 액정 패널을 포함하고, 상기 액정 패널의 아래 쪽에는 화살표(13a)로 표시된 방향으로 흡수축을 갖는 제 1편광판(플라라이저)(13A)이, 또한 위 쪽으로는 화살표(13b)로 표시된 방향으로 흡수축을 갖는 제 2편광판(아날라이저)(13B)이 배설된다.
액정층(12)을 구성하는 액정은, 정 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정이고, 기판(11A, 11B) 사이에 전계를 인가하지 않는 액정 패널의 비구동 상태에서, 하측 기판(11A) 근방의 액정 분자(12a)는 기판(11A)에 대하여 대략 수직하게 배향 한다. 마찬가지로, 상측 기판(11B) 근방의 액정 분자(12b)는, 기판(11B)에 대하여 대략 수직하게 배향한다. 환언하면, 액정표시장치(10)는, 소위 VA 모드로 동작하는 액정표시장치를 구성한다.
도 1의 구성예에서는, 하측 기판(11A)은, 그 길이 방향으로부터 반시계 회전 방향으로 약 22.5°옵셋된 방향으로 러빙(rubbing)된 제 1배향막(도시하지 않음)을 위주면에 얹어 지지하고, 액정 분자의 배향 방향을 나타내는 다이렉터는, 액정 분자(12a)에 대해서는, 이러한 제 1배향막의 러빙 방향으로부터 위쪽으로, 약 89°각도로 경사진 방향을 가리킨다. 마찬가지로, 하측 기판(11B)은, 그 길이 방향으로부터 시계 방향으로 약 22.5° 옵셋된 방향으로 러빙된 제 2배향막(도시하지 않음)을 위주면에 얹어 지지하고, 액정 분자의 배향 방향을 나타내는 다이렉터는, 액정 분자(12b)에 대해서는, 이러한 제 2배향막의 러빙 방향으로부터 아래쪽으로, 약 89°각도로 경사진 방향을 가리킨다. 즉, 액정층(12) 중에서, 액정 분자는 상하의 기판(11A, 11B) 사이에서 45°트위스트각을 형성한다. 단, 도 1에 나타낸 바와 같이 기판(11A, 11B)으로 액정 패널을 형성할 때, 기판(11A, 11B)은 러빙 방향이 서로 45°각도로 대향하는 방향으로 조합된다.
기판(11A 및 11B)으로 되는 액정 패널의 하측에는, 흡수축(13a)을 갖는 폴라라이저(13A)가 배설되고, 아래쪽에서 입사하는 광을 흡수축(13a)에 직교하는 방향으로 편광시킨다. 마찬가지로, 액정 패널의 상측에는, 흡수축(13b)을 갖는 아날라이저(13B)가 배설되고, 액정 패널을 통한 광을 흡수축(13b)에 직교하는 방향으로 편광시킨다. 따라서, 폴라라이저(13A) 및 아날라이저(13B)가 흡수축(13a, 13b)이 서로 직교하도록 배치되어 있는 경우, 폴라라이저(13A)에서 편광된 광이 액정 패널을 그대로 편광면의 변화없이 통과하면, 이러한 광은 아날라이저(13B)에 의해 차단되어 흑표시가 얻어진다.
기판(13A)의 외측 및 기판(13B) 각각의 내향막의 내측에는 투명 전극(도시하지 않음)이 형성되지만, 전극에 구동 전압을 인가하지 않은 비구동 상태에서는, 액정층(12) 중의 액정 분자는, 액정 분자(12a 또는 12b)와 같이, 기판면에 대하여 대략 수직으로 배향하여, 그 결과 액정 패널을 통과하는 광의 편광 상태는 거의 변화하지 않는다. 즉, 상기 액정표시장치(10)에서는, 비구동 상태에서 이상적인 흑표시를 실현한다. 이에 대해, 구동 상태에서는, 액정 분자는 기판면에 대략 평행하게 경사지고, 액정 패널을 통과하는 광은 이러한 경사진 액정 분자에 의해 편광 상태를 변화시킨다. 환언하면, 액정표시장치(10)에서는 구동상태에서 백색 표시가 얻어진다.
도 2a는 이러한 액정표시장치(10)에 대해서, 폴라라이저(13A) 및 아날라이저(13B)의 흡수축(13a, 13b)의 각도(ψ, θ)를 여러 가지로 변화시킨 경우의 콘트라스트비를 나타낸다. 단, 각도(ψ, θ)는 도 2b의 평면도에 나타낸 바와 같이 정의되고, 콘트라스트비는 비구동 상태(구동 전압 0V)과 5V의 구동 전압을 인가한 상태를 비교한 것이다.
도 2a의 예에서는, 액정층(12)을 구성하는 액정으로서, Δn = 0.0813, Δε = -4.6인 것(예를 들어 메르크 재팬사에서 상품명 MJ95785로서 입수 가능한 액정 제품)을 사용하고, 편광판(13A, 13B)으로서는 시판되는 것, 예를 들어 일본 일동전공제 G1220DU를 사용하였다. 또한, 액정셀의 두께, 즉 액정층(12)의 두께(d)는 3.5㎛로 설정하고 있다. 단, Δn = ne- no이고, ne, no는 각각 액정 증에서의 이상광 및 정상광의 굴절율이다. 또한, Δε는 유전율 이방성을 표시한다.
먼저 도 2b를 참조하면, 이 도면은 액정표시장치(10)에서의 액정 분자의 트위스트각 및 트위스트 중심선에 대한 폴라라이저 흡수축(13a)이 이루는 각도(ψ), 또한 상기 트위스트 중심선에 대한 아날라이저 흡수축(13b)이 이루는 각도(ψ)를 표시한다. 단, 도 2b의 평면도에서는, 트위스트각 및 그 중심선을 명확하게 나타내기 위해, 도 1의 표시와는 달리, 액정표시장치(10)를 상측 기판(11B)의 방향을 180°반전시키고, 하측 기판(11A)의 방향과 같은 방향이 되도록 나타내고 있다.
도 2a를 참조하면, 액정표시장치(10)의 콘트라스트비는, 폴라라이저(13A) 및 아날라이저(13B)가 직교 니콜 상태, 즉 흡수축(13a)과 흡수축(13b)이 직교하는 상태에서 극대로 되고, 특히 ψ=45°, 즉 도 2b의 0°- 180°를 연결하는 직선에 대응하는 트위스트 중심선을 기준으로 한 폴라라이저 흡수축(13a)이 이루는 각도가 45°인 상태에서 콘트라스트가 최대로 됨을 알 수 있다. 이러한 직교 니콜 상태에서는, 같은 트위스트 중심선을 기준으로 한 아날라이저 흡수축(13b)이 이루는 각도는 135°로 된다. 또한, 동일한 최대 콘트라스트가, 도 2b에서 각도(ψ, θ)를 각각 -45° 및 -135°로 설정하여도 얻어짐이 명백하다. 이 경우에는, 도 1에서 흡수축(13a)의 상기 트위스트 중심선에 대하여 이루는 각도가 135°또한 흡수축(13b)의 상기 트위스트 중심선에 대하여 이루는 각도가 45°로 된다.
도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치(10)에서는, ψ, θ의 어느 하나의 설정으로도 700을 넘는 콘트라스트비가 얻어지는데, 이 결과는 기껏해야 100정도의 콘트라스트비 밖에 얻어지지 않는 통상의 트위스트 네마틱(TN)(Twist Nematic) 액정표시장치에 대한 VA 액정표시장치의 우월성을 나타낸다.
도 3a ~ 도 3d는, 도 1의 액정표시장치(10)의 동작 특성을 설명하는 도면이다. 단, 액정 및 편광판은 먼저 설명한 것을 사용하고 있다.
이 중, 도 3a는 액정표시장치(10)에 인가된 전압 펄스의 파형을 나타내는 파형도이도, 도 3b는 도 3a의 전압 펄스에 대응하여 일어나는 액정표시장치(10)의 투과율의 변화를, 액정층(12)에 카이랄재를 첨가하지 않은 경우 및 첨가한 경우에 대해서, 각각 실선 및 파선으로 나타낸다. 단, 도 3b의 결과는, 액정셀의 두께(d)를 3.5㎛로 설정한 것에 대한 것이고, 액정 분자의 트위스트각은 먼저 설명한 바와 같이 45°로 하고 있다. 도시한 예에서는, 카이랄재의 피치(p)는, 액정층(12)의 두께(d)에 대한 비(d/p)가 0.25로 되도록 설정하고 있다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 카이랄재를 첨가하지 않은 경우에는, 액정표시장치(10)는, 인가 전압 펄스에 대응한 실질적으로 일정하게 높은 광투과율을 나타내지만, 액정층(12)에 카이랄재를 첨가한 경우에는, 액정표시장치(10)의 투과율은, 시간과 함께 감소함을 알 수 있다. 환언하면, VA 모드 액정표시장치(10)에서는, TN 모드의 액정표시장치에서 일반적으로 사용되고 있는 카이랄재의 첨가는, 바람직하지 않은 동적 응답특성의 열화를 초래한다.
도 3C는, 액정셀의 두께(d)를 3.5㎛로 한 액정표시장치(10)에서, 액정 분자의 트위스트각을 0°~90°의 범위에서 변화시킨 경우에 대해서, 동적 투과율 특성의 변화를 나타낸다. 도 3c에서 알 수 있는 바와 같이, 도 3a의 입력 펄스에 따른 동적 투과율 특성은, 액정 분자의 트위스트각에 의해서는 거의 영향을 받지 않는다. 이러한 트위스트각의 제어는 기판(11A, 11B)상의 분자 배향막의 러빙 방향을 제어함으로서 행해진다.
도 3d는 액정셀의 두께(d)를 4.5㎛에서 2.5㎛의 범위로 변화시킨 경우의 동적 투과율 특성의 변화를 나타낸다. 도 3d에서 알 수 있는 바와 같이, 도 3a의 입력 펄스에 따른 투과율은 셀두께(d)가 감소함과 동시에 감소하지만, 응답 속도를 나타내는 지표, 즉 온(on)시에는 투과율이 0%로부터 포화값(투과율=100%)의 90%에 도달하기 까지의 시간(TON) 또한 오프(off)시에서는 투과율이 포화값에서 10%로 떨어지기까지의 시간(TOFF)이, 셀두께가 감소할수록 감소하고, 따라서 응답 속도는 증대하는 것을 알 수 있다. 특히 셀두께(d)를 2.5㎛ 이하로 설정하면, 동적 투과율 특성곡선의 상승 및 하강이 매우 급격하게 된다.
도 4a, 도 4b는, 도 1의 액정표시장치에서 액정층(12)에 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우의 구성을 나타낸다.
도 4a, 도 4b를 참조하면, 글래스 기판(11A) 상에는 전극 패턴(11a) 및 분자 배향막(11a')이, 또 글래스 기판(11B) 상에는 전극 패턴(11b) 및 분자 배향막(11b')이 형성되고, 분자 배향막(11a' 와 11b')사이에 액정층(12)이 협지된다.
이 중, 도 4a의 상태는 전극 패턴(11a)과 전극 패턴(11b) 사이에는 구동 전압이 인가되지 않은 비구동 상태를 나타내는데, 이러한 비구동 상태에서, 액정 분자는 분자 배향막(11a' 및 11b')의 작용에 의해 기판 주면에 대하여 실질적으로 수직하게 배향한다.
다음에, 상기 전극 패턴(11a) 사이에 구동 전압을 인가하면, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자는 구동 전계에 대하여 대략 직교하는 수평 방향으로 배향한다.
도 5a, 도 5b는 도 1의 VA 모드 액정표시장치에서, 액정층(12)에 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우의 구성을 나타낸다. 단, 먼저 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 5a, 도 5b이 구성에서는, 전극 패턴은 기판(11B) 상에는 형성되지 않고, 기판(11A) 상에만 한 쌍의 인접하는 전극 패턴(11a)이 형성되어 있다.
도 5a에 나타낸 비구동 상태에서는, 액정 분자가 분자 배향막의 작용에 의해, 도 4a와 마찬가지로, 기판 주면에 대하여 대략 수직하게 배향하고 있지만, 도 5b에 나타낸 구동 상태에서는, 상기 한 쌍의 전극 사이에 형성된 전계에 따라, 예상대로 대략 수평으로 배향한다.
도 6은 도 1의 액정표시장치(10)의 시각 특성을 더욱 개선하기 위하여, 도 1에서 기판(11A, 11B) 및 그 사이에 봉입된 액정층(12)으로 되는 액정 패널(11)의 한 쪽에 위상차 보상 필름(14A)를 삽입한 구성의 액정표시장치(10)를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 위상차 보상 필름(14A)은 z방향으로부터 부의 리타데이션 Δn·d1(Δn = ny-nz= nx- nz; nx, ny, nz는 각각 굴절율 타원체의 주축 x, y, z방향의 굴절율, d1은 리타데이션 필름의 두께)을 갖고, 각각의 액정 팬러(11)과 폴라라이저(13A) 사이에 배설되어, 액정 패널(11)을 통과하는 광의 복굴절을 보상한다.
도 7 ~ 도 22는 이러한 위상차 보상 필름(14A)를 설치한 액정표시장치(10)의 시각 특성을, 필름(14A)의 리타데이션(R')의 크기를 여러 가지로 변화시킨 경우에 대해서 나타낸다. 단, 도 7 ~ 22에, 원주 방향의 각도값 0.0°, 90.0°, 180.0°및 270.0°는 각각의 방위각을, 또 동심원은 패널 정면 방향을 0°로 하여 측정한 시각을 90°간격으로 나타낸다. 따라서, 도면에서는 제일 바깥의 동심원이 80.0°의 시각을 표시한다. 또한, 각 등고선은 콘트라스트비(CR)가 500.0, 200.0, 100.0, 50.0 및 10.0인 등 콘트라스트선을 표시한다.
도 7 ~ 도 22의 어느 경우에서도, 액정층(12)으로서는, 예를 들어 메르크 제팬사제의 MJ941296 등, 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용하고, 또 시각 특성은 0V/5V인 구동 전압 펄스를 액정 패널에 인가한 경우의 것이다. 그러나, 같은 시각 특성은, 액정층(12)으로서 정의 유전율 이방성을 나타내는 액정을 사용한 경우에도 얻어진다. 따라서, 도 7 ~ 도 22의 결과는, 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도, 또한 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 성립한다.
특히, 도 7 ~ 도 16에서는, 액정 패널(11)의 복굴절(Δn)을 0.0804, 셀두께(d)를 3㎛, 또한 액정 분자의 트위스트각을 45°, 또한 프리 틸트각을 89°로 하였다. 이 경우, 액정 패널(11)의 리타데이션(Δn·d)은 241㎚로 된다.
도 7의 예에서는, 리타데이션(R')이 108㎚이고, 액정 패널의 리타데이션 값 241㎚에 대한 비율(R'/Δn·d)은 0.45로 됨에 대해, 도 8의 예에서는, 리타데이션(R')이 144㎚이고, 상기 비율(R'/Δn·d)은 0.6으로 되어 있다. 또한, 도 9의 예에서는, 리타데이션(R')이 180㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 0.75로, 도 10의 예에서는, 리타데이션(R')이 198㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 0.82로, 도 11의 예에서는, 리타데이션(R')이 216㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 0.90로, 도 12의 예에서는, 리타데이션(R')이 234㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 0.97로, 도 13의 예에서는, 리타데이션(R')이 252㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 1.05로, 도 14의 예에서는, 리타데이션(R')이 270㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 1.12로, 도 15의 예에서는, 리타데이션(R')이 288㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 1.20로, 도 16의 예에서는, 리타데이션(R')이 324㎚이고 상기 비율(R'/Δn·d)은 1.34로 되어 있다.
도 7 ~ 도 16을 참조하면, 액정표시장치(20)는, 특히 도 11 또는 도 12에 나타낸 비율(R'/Δn·d)이 1 근방(0.97 ~ 1.05)인 범위에서 특히 우수한 시각성을 나타냄을 알 수 있다. 환언하면, 도 7 ~ 도 16의 결과는 액정 패널(11)에 인접하여, 리타데이션값이 액정 패널의 리타데이션 값에 대략 같은 위상차 보상 필름(14A)을 배설함으로써, 액정표시장치(20)의 시각 특성이 현저하게 개선됨을 나타낸다.
이상에서 설명한 결과는 도 6의 구성에서, 액정 패널(11)이 위 쪽에 상기 위상차 보상 필름(14A)과는 별도의 위상차 보상 필름(14B)을 배설한 경우에도 성립한다. 단, 이 경우 상기 리타데이션(R')은 위상차 보상 필름(14A)과 위상차 보상 필름(14B)의 합계값으로 된다.
도 17 ~ 도 22는, 도 6의 구성에서 위상차 보상 필름(14A 및/또는 14B)의 합계 리타데이션(R')을 액정 패널(11)의 리타데이션(Δn·d)에 대략 일치시키고, 액정 패널(11) 중의 액정층(12)의 두께(d)를 변화시킨 경우의 시각 특성을 나타낸다. 단, 도 17 ~ 도 22에서, CR=10으로 표시한 등고선은 콘트라스트비(10)가 얻어지는 시각을 나타낸다.
도 17 ~ 도 22에서 알 수 있는 바와 같이, 두께(d)가 1㎛, 따라서 액정 패널(11)의 리타데이션(Δn·d)이 82㎚ 또는 그 이하로 되면 시각 특성이 분명하게 열화하고, 또 두께(d)가 5㎛, 따라서 액정 패널(11)의 리타데이션(Δn·d)이 410㎛이상으로 되면 시각 특성이 또 다시 열화한다. 이것으로 부터, 도 6의 액정표시장치(20)에서, 액정 패널(11)의 리타데이션은 약 80㎛ 이상, 보다 바람직하게는 82㎚ 이상에서 약 410㎚ 이하, 보다 바람직하게는 400㎚ 이하로 설정함이 바람직함을 알 수 있다. 마찬가지 결론이, 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 액정표시장치에 대해서만 성립되는 것이 아니고, 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 액정표시장치에 대해서도 같이 적용된다.
도 23 ~ 도 28은, 액정층(12)의 두께(d)을 여러 가지로 변화시킨 경우의, 도 6의 액정표시장치(20)의 정면 방향으로의 유전율을, 삼원색을 구성하는 각각의 색(B=청색, G=녹색, R=적색)에 대해서 나타낸 것이다. 단, 투과율은 인가 전압을 0V에서 6V까지 변화시키면 측정하였다.
도 23 ~ 도 26에서 알 수 있는 바와 같이, 액정층의 두께(d)가 1㎛(Δn·d=82) 이하이면 6V의 구동 전압을 인가하여도, 투과율은 어느 색에서도 매우 낮다(도 23).
이에 대해, 액정층의 두께(d)를 14㎛ 이상으로 증대시키면, 상기 삼원색의 각색 모두, 액정표시장치 구동시의 투과율이 크게 증대하고, 특히 도 26, 도 27에 나타낸 바와 같이, 상기 액정층(12)의 두께(d)를 4~5㎛로 한 경우에는, 구동 전압 펄스의 크기를 약 4V로 설정함으로써, R, G, B의 각 색에 대해서, 거의 같은 투과율이 실현된다.
한편, 액정층(d)의 두께를 더욱 증대시키고, 도 28에 나타낸 바와 같이 6㎛ 또는 그 이상으로 설정한 경우, R, G, B 각 색에 대해서 대략 같은 투과율이 얻어지는 구동 전압은, 3V보다 약간 낮은 정도이지만, 이 경우에는 R, G, B의 각 색에 대한 투과율이 대략 같게 되는 구동 전압의 범위가 도 26 또는 도 27에서 보다도 좁아진다. 환언하면, 도 28의 구성에서는 구동 전압의 약간의 변동으로 백색 표시가 착색하는 문제가 생긴다. 그러나, 실제로 양산되는 액정표시장치에서, 엄밀한 구동 전압의 제어는 곤란하다.
이것으로 부터도, 도 6의 액정표시장치에서, 액정층(12)의 두께(d)는 1㎛ 이상 6㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 액정층(12)의 리타데이션은 약 80㎚ 이상 약 400㎚ 이하임이 바람직하다. 마찬가지 결론은, 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서만 성립되는 것이 아니고, 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 29 ~ 도 32는 도 6의 액정표시장치에서 극각을 +80°에서 -80°까지 변화시킨 경우에 관측되는 색변화를, 각 방위각에 대해서 나타낸다. 단, 도 29 ~ 도 32는 관측된 색변화를 CIE(1931) 표준표색계로 플롯한 도면이다. 도 29 ~ 도 32중, 굵은 실선은 방위각이 0°인 경우를, 가는 실선은 방위각이 45°인 경우를 또한 파선은 방위각이 90°인 경우를 나타낸다.
먼저, 도 29를 참조하면, 액정층(12)의 두께(d)를 1㎛, 따라서 액정 패널(11)의 리타데이션(Δn·d)을 82㎚로 한 경우, 극각, 방위각의 어느 것이 변화하여도 관측되는 색의 변화는 사소하다. 그러나, 도 30에 나타낸 바와 같이, 액정층(12)의 두께(d)를 3㎛(Δn·d=246㎚)로 한 경우에는, 색 변화는 약간 크게 된다. 단, 도 30의 경우에는 색 변화의 방위각 의존성은 아직 관측되지 않는다.
이에 대해, 액정층(12)의 두께(d)를 4㎛(Δn·d=328㎚)로 한 도 31의 경우에는, 액정표시장치(20)에 생기는 색 변화는 더욱 크게 되고, 또 방위각이 90°인 경우와 0°또는 45°인 경우에는, 다른 색변화가 관측되게 된다. 또한, 도 32에 나타낸 바와 같이 액정층(12)의 두께(d)를 5㎛(Δn·d=410㎚)로 설정한 경우 또는 도 33에 나타낸 바와 같이, 두께(d)를 6㎛(Δn·d=492㎚)로 설정한 경우에는 관측된 색변화는 매우 크게 된다.
도 29 ~ 도 33의 결과는 VA 모드 액정표시장치를 넓은 시야각이 요구되는 풀컬러(full color) 액정표시장치에 적용하는 경우에는 액정층(12)의 리타데이션(Δn·d)을 약 300㎚ 이하, 예를 들어 도 28과 도 29의 중간인 280㎚ 정도로 설정함이 바람직함을 나타내고 있다. 마찬가지 결론은, 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대하여만 성립되는 것이 아니고, 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 적용된다.
또한, 본 발명의 발명자는 도 6의 액정표시장치(20)에서, 액정층(12)의 상면과 하면의 사이에서 액정 분자가 형성하는 트위스트각이 시각 특성에 미치는 영향을 액정층(12)의 두께(d)을 3㎛로 설정하여 조사하였다.
도 34 ~ 도 36은 각각 트위스트각을 0°, 90°, 1801°로 한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 도 34 ~ 도 36에서 알 수 있는 바와 같이, 트위스트각에 의한 시각 특성의 실질적인 변화는 거의 보이지 않는다. 마찬가지 관계는 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도, 또한 도 5a, b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 성립된다.
또한, 도 6 이하를 참조하여 설명한 이상의 실험에서는, 액정표시장치(20)를 구성하는 액정층(12)에 대해, 통상의 TN 모드 액정표시장치에서 일반적으로 행해지고 있는 카이랄재의 첨가는 일절 행해지지 않는다.
도 37은 액정으로서 메르크 재팬사제 액정 MX941296(Δn=0.082, Δε=-4.6)을 사용하고, 편광판으로서 일본 일동전공의 G1220DU를 사용한 경우의, 도 6의 액정표시장치(20)가 흑색표시 모드에서 나타낸 투과율을, 90°의 방위각에서 극각을 0°에서 80°까지 변화시킨 경우에 대해서 나타낸다. 다만, 액정층(12)의 두께(d)는 3.5㎛로 하였다. 이 경우, 액정층(12)이 형성하는 리타데이션(Δn·d)은 287㎚로 된다.
도 37에서 알 수 있는 바와 같이, 위상차 보상 필름(14A)의 리타데이션 값(R')을 액정층(12)의 리타데이션과 같은 287㎚ 근방으로 설정함으로써 흑색표시 모드에서의 투과율을 최소화 할 수 있다. 마찬가지 관계가 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 투과율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도, 또한 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용하는 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 성립한다.
또한, 본 발명의 발명자는 VA 모드 액정표시장치에서 카이랄재의 첨가가 시각 특성에 주는 영향을 검토하였다.
VA 모드 액정표시장치에서는 구동 전압을 인가하지 않은 비구동 상태에서 액정 분자는 도 38a에 개략적으로 나타낸 바와 같이 대략 수직 배향하고 있기 때문에, 시각 특성에 대한 카이랄재의 효과는 현저하게 나타나지 않지만, 도 38b에 나타낸 액정 분자가 수평 배향하는 구동 상태에서는, 카이랄재에 의한 카이랄 피치의 구제에 의해 어느 정도의 효과가 나타나는 것으로 생각된다. 도 38b의 상태에서, 액정 분자는 카이랄재에 의해 액정층의 두께 방향으로 카이랄재의 피치(p) 및 액정층의 두께(d)로 결정되는 일정한 트위스트각으로 트위스트 한다. 이에 대해, 카이랄재를 첨가하지 않은 경우에는, 도 39a에 나타낸 바와 같이, 비구동 상태에서의 액정 분자의 배향은 카이랄재를 첨가한 도 38a의 경우와 같아도, 구동 상태에서는 카이랄재에 의한 피치의 규제가 존재하지 않기 때문에, 액정 분자의 트위스트가 불규일하게 된다. 즉, 도 39b에 나타낸 바와 같이, 액정 분자의 트위스트는 상하기판에 각각 얹어 지지되고 있는 분자 배향막의 근방에서는 생기지만, 액정층(12)의 두께 방향 위의 중앙부 영역(도 39b 중의 영역 C)에서는 액정 분자의 트위스트가 거의 생기지 않는다.
도 40은 도 6의 액정표시장치(20)에서 액정층(12)의 두께(d)를 3㎛로 하고, 또한 액정 분자의 트위스트각을 90°로 한 경우에 대해서, 카이랄재를 첨가하여 d/p비를 0.25로 한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 도 40의 시각 특성은, 같은 구성의 액정표시장치에서 카이랄재를 첨가하지 않은 경우의 시각 특성을 나타낸 도 34와 비교하면, 콘트라스트비가 10 이상인 영역이 감소하고 있음을 알 수 있다. 즉, VA 모드 액정표시장치에서는 시각 특성이라는 점에서도 카이랄재를 첨가하지 않음이 바람직한 것으로 결론지어 진다.
도 40, 도 41은 동일하게 액정층(12)의 두께(d)를 3㎛, 액정 분자의 트위스트각을 90°로 한 경우의 액정표시장치(20)의 액정 패널의 정면 방향으로의 R, G, B 각 색의 휘도 특성을 나타낸다. 다만, 도 41은 카이랄재를 첨가한 경우를, 또 도 41은 카이랄재를 첨가하지 않은 경우를 나타낸다. 명백하게, 카이랄재를 첨가함으로써 액정표시장치의 휘도가 저하함을 알 수 있다. 이는 카이랄재를 첨가한 경우, 구동 상태에서 도 38b에 나타낸 바와 같이, 일정한 액정 분자의 트위스트가 생기는데 대하여, 카이랄재를 첨가하지 않은 경우, 도 39b에 나타낸 바와 같이, 액정표시장치의 구동 상태에서 액정 분자가 트위스트 하지 않는 영역(C)이 형성되고, 이 영역(C)에서 광 비임은 편광면을 효율 좋게 변화시키기 때문인 것으로 생각된다. 즉, VA 모드 액정표시장치에서는 휘도 특성이라는 점에서도 카이랄재를 첨가하지 않음이 바람직한 것으로 결론지어 진다. 마찬가지의 결론은 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도, 또한 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 성립된다.
또한, 본 발명의 발명자는 도 6의 액정표시장치(20)에서, 액정 분자의 프리 틸트각을 변화시켜, 시각 특성의 변화를 조사했다. 그 결과를 도 43 ~ 도 47에 나타낸다. 다만, 도 43은 프리 틸트각을 89°, 99°로 설정한 경우를, 도 44는 프리 틸트각을 85°로 설정한 경우를, 도 45는 프리 틸트각을 80°로 설정한 경우를, 또한 도 46은 프리 틸트각을 75°로 설정한 경우를 나타낸다. 또한, 도 47은 표준적인 TN 모드 액정표시장치의 시각 특성을 나타낸다.
도 43 ~ 도 47을 참조하면, 프리 틸트각이 실질적으로 90°로 되어 있는 도 43의 경우에는 제일 넓은 시야각이 실현되어 있는데 대해, 프리 틸트각이 감소함에 따라 시야각도 감소하고, 도 46에 나타낸 프리 틸트각이 75°인 경우에는 도 47에 나타낸 표준적인 TN 모드 액정표시장치의 시야각과 동등하게 된다.
이것으로부터, VA 모드 액정표시장치에서는 액정 분자의 프리 틸트각을 75°이상, 바람직하게는 87°이상, 보다 바람직하게는 89°이상으로 설정함이 바람직하다. 이상의 결과는, 도 4a, 도 4b에 나타낸 부의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도, 또한 도 5a, 도 5b에 나타낸 정의 유전율 이방성 액정을 사용한 VA 모드 액정표시장치에 대해서도 동일하게 성립한다.
[발명의 실시 형태]
[실시예 1]
도 48은 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시장치(30)이 구성을 나타낸 단면도이다.
도 48을 참조하면, ITO로 된 투명 전극(31a') 및 러빙 처리를 행한 배향막(31a)을 얹어 지지하는 글래스 기판(31A)과, 같은 ITO 전극(31b') 및 같은 러빙 처리를 행한 배향막(31b)을 얹어 지지하는 글래스 기판(31B)이, 폴리머 구(31C)를 스페이서로 하여, 배향막(31a, 31b)이 상호 대향하는 방향으로 합쳐지고, 시일재(도시하지 않음)에 의해 시일되어 액정 패널이 형성된다. 또한, 상기 액정 패널 중에서, 상기 배향막(31a 및 31b)에서 형성된 공간 내에, 정 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정, 예를 들어 메르크 재팬사제 액정 MJ941296(Δn=0.0804, Δε=-4)을 진공 주입법에 의해 봉입하여 액정층(32)을 형성한다. 이러한 구성에서는, 액정층(32)의 두께, 즉 셀두께(d)는 폴리머의 스페이서 구(31)의 직경에 의해 결정된다.
또한, 이와 같이 하여 형성된 액정 패널의 상하 각각에 위상차 보상 필름(33A, 33B)이 배설되고, 또 위상차 보상 필름(33A)의 하측에는 폴라라이저(34A)가, 또 위상차 보상 필름(33B)의 상측에는 아날라이저(34B)가, 이미 도 1 또는 도 6에 나타낸 바와 같은, 트위스트 중심선을 기준으로한 방위로 형성된다. 즉, 도 48의 액정표시장치는, 도 6의 구성에서 액정 패널(11)과 아날라이저(13B) 사이에 제 2위상차 보상 필름을 설치한 구성에 상당한다.
[표 1]
표 1은 트위스트각을 45°로 설정한 액정표시장치(30)에서, 액정층(32)의 두께(d)를 여러 가지로 변화시킨 경우의, 25°에서 각각의 액정표시장치의 동작 특성 및 시각 특성의 평가 결과를 나타낸다. 다만, 표 1에는, 배향막(31a, 31b)로서 일본 일산화학제 수직배향재 RN783을 사용하고, 편광판(34A, 34B)로서 일본 일동전공제 G1220DU 편광판 또는 일본 주우화학제 SK-1832AP7 편광판을 사용한 경우의 결과를 나타낸다. 또한, 표 1의 액정표시장치에서는, 도 48에 나타낸 위상차 보상 필름(33A, 33B)은 생략하고 있지만, 편광판의 보호 필름이 어느 정도 리타데이션 보상 작용을 한다. 예를 들어, 상기 G1220DU 편광판에 부수하는 보호 필름은 크기가 약 44㎚인 부의 리타데이션을 나타내고, 또 상기 SK-1832APT 편광판에 부수하는 보호 필름은 크기가 약 50㎚인 부의 리타데이션을 나타낸다. 또한, 액정층(32)에는 카이랄재는 일절 첨가하지 않는다.
표 1을 참조하면, 액정층(32)의 두께(d)가 감소함에 따라서 상승 시간(Ton) 및 하강 시간(Toff)이 감소하고, 액정표시장치의 응답속도가 개선됨을 알 수 있다. 또한, 상기 액정층의 두께(d)가 감소함에 따라서, 콘트라스트비 10 이상을 주는 시각 범위가 증대한다. 단, 앞에서도 설명한 바와 같이, 액정층의 두께가 감소하면 휘도가 저하하기 때문에, 먼저 설명한 바와 같이, 액정층(32)의 두께는 리타데이션(Δn·d)이 약 80 ~ 약 400㎚ 범위에 들어가도록 설정할 필요가 있다.
상기 약 44 또는 50㎚인 부의 리타데이션을 갖는 편광판 보호 필름은, 일반적으로 트리 아세테이트 셀룰로오스(TAC)로 되고, TAC 필름이라 칭한다. 이러한 TAC 필름은 매우 리타데이션이 작기 때문에, 일반적인 TN 또는 STN 액정표시장치에서는, 광학적 특성이 거의 영향받지 않으므로 종래의 TN 또는 STN 액정표시장치에서, 편광판의 보호 필름으로서 널리 사용되고 있다. 전형적인 TAC 필름은, 면내에 5 ~ 15㎚인 정의 리타데이션(R)을 갖고, 또 두께 방향으로 38 ~ 50㎚인 부의 리타데이션(R')을 갖는다. 또한 리타데이션(R, R')의 크기는 필름의 막두께를 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다.
그러나, 이번 본 발명의 발명자는 VA 모드 액정표시장치에서는, 이와 같은 TAC 필름의 약간의 리타데이션도 시각 특성 또는 콘트라스트비에 영향을 준다는 것과, 따라서 TAC 필름의 리타데이션의 최적화가 필요함과, 또 이러한 최적화에 의해 액정표시장치의 시각 특성을 더욱 향상시킬 수 있음을 알아냈다. 다만, 편광판 외측의 TAC 필름은 액정표시장치의 광학 특성을 변화시키기 않는다.
종래의 TN 또는 TSN 모드 액정표시장치에서는, TAC 필름은 그 위상지연축이, 인접하는 편광판의 흡수축에 평행하게 되도록 배치되지만, 후에 설명하는 바와 같이, 본 발명에서는 TAC 필름을 그 위상지연축이 인접하는 평광판의 흡수축에 직교하도록 배설하는 것이 바람직함이 명백하게 되었다. 이와 같은 경우, 위상차 보상 필름의 실효적인 리타데이션은, 위상차 보상 필름의 정의 리타데이션에서 TAC 필름의 정의 리타데이션을 뺀 값으로 된다. 따라서, 이와 같은 TAC 필름을 갖는 표준 편광판을 사용한 경우는, 위상차 보상 필름의 리타데이션을, 이론적인 최적치보다도, 액정 패널의 상하로 배설된 2매의 TAC 필름의 리타데이션분만큼 미리 크게 할 필요가 있다. 역으로, TAC 필름을 그 위상지연축이 인접하는 편광판의 흡수축에 평행하게 배설하는 경우에는, 위상차 보상 필름의 실효적인 리타데이션은, TAC 필름의 2매분 만큼 증가한다. 이 때문에, 위상차 보상 필름의 리타데이션을 이론적인 최적치에 대하여 TAC 필름 2매분의 정 리타데이션분 만큼 미리 작게 하여둘 필요가 있다.
도 49a, 도 49b는 도 48의 구성의 액정표시장치에서, 셀두께(d)를 3㎛, 트위스트각을 45°로 한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 단, 도 49의 예에서는 카이랄재는 첨가하지 않고, 또 액정에는 상기 MJ941296을, 편광판에는 G1220DU을 사용하고 있다. 다만, 도 49a, 도 49b의 결과는, 편광판(34a, 34b)이 위상차 보상 필름(33B, 34B)을 겸용한 경우에 대한 것이다.
도 49a 중, 콘트라스트비가 10 이상인 영역을 백색으로 나타냈는데, 백색의 영역은 매우 넓고, 매우 넓은 시각 특성이 얻어지고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 49b에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 액정표시장치에서는, 정면 방향에서 2000에 가까운 콘트라스트비가 얻어진다.
도 50a, 도 50b는 도 48의 액정표시장치에서, 시판되는 위상차 보상 필름(일본 주우화학제 VAC0)을 위상차 보상 필름(33A, 33B)로서 사용한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 단, 액정 패널은 241㎚의 리타데이션값(Δn·d)을 갖기 때문에, 편광판(34A, 34B) 및 위상차 보상 필름(33A, 33B)의 합계 리타데이션값(R')의 크기를 상기 241㎚에 가까운 218㎚로 설정하고 있다.
도 50a에서 알 수 있는 바와 같이, 이 경우 콘트라스트비가 10을 넘는 시야각 영역은, 도 49a의 경우보다도 더욱 확대되고, 또한 패널 정면방향의 콘트라스트비도, 도 50b에 나타낸 바와 같이 4000에 달하는 것을 알 수 있다.
먼저, 도 43 ~ 47에 관련하여, 프리 틸트각이 70°이하로 되면, VA 모드 액정표시장치에서는 시각 특성이 종래의 TN 모드 액정표시장치 정도로 열화됨을 설명하였지만, 도 48과 같은 액정층(32)의 상하로 위상차 보상 필름(34A, 34B)를 갖는 구성에서는 프리 틸트각 75°에서도, 도 51에 나타낸 바와 같이, 콘트라스트비 10(CR=10)을 주는 영역은 넓어져, 액정표시장치로서 만족할 수 있는 시각 특성이 얻어진다. 단, 도 51은 액정층(32)의 두께가 3㎛, 트위스트각이 45°, 프리 틸트각이 75°인 경우에 대한 것이다.
[실시예 2]
다음에, 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정표시장치에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는 도 48의 구성을 갖는 액정표시장치에서, 액정으로서 앞의 MJ941296에 대신하여 같은 일본 메르크사제의 MX95785(Δn=0.0813, Δε=-4.6)을 사용한다. 그 외의 구성은 도 48의 장치와 같기 때문에, 장치의 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 52는, 액정층(32)의 셀두께(d)를 3㎛로 한 경우의 본 실시예에 의한 액정표시장치의 상승 특성을, 트위스트각을 0°, 45°및 90°로 한 경우에 대해서 나타낸다. 이 예에서는 액정층(32) 중에 카이랄재는 첨가하지 않는다. 도 52에서 알 수 있는 바와 같이, 상승 시간(Ton)은 트위스트각이 0°인 경우를 제외하고, 인가 전압이 4 ~ 8V 범위에서 10㎳ 전후이고, 액정표시장치는 매우 우수한 상승 특성을 가짐을 알 수 있다. 이에 대해, TN 모드 액정표시장치에서는 상승 시간(Ton)은 일반적으로 20㎳ 이상이다.
도 53은, 셀두께(d)를 같이 3㎛로 한 경우의 본 실시예에 의한 액정표시장치의 상승 특성을, 트위스트각을 0°, 45°및 90°로 한 경우에 대해서 나타낸다. 이 예에서도, 액정층(32) 중에 카이랄재는 첨가되지 않는다. 도 53에서 알 수 있는 바와 같이, 하강 시간(Toff)은, 어느 트위스트각에서도, 5㎳ 전후이고, 액정표시장치는 매우 우수한 하강 특성을 가짐을 알 수 있다. 이에 대해, TN 모드 액정표시장치에서는 하강 시간(Toff)은 일반적으로 40㎳ 이상이다.
[표 2]
표 2는 본 실시예에 의한 액정표시장치에서, 편광판(34A, 34B) 및 위상차 보상 필름(33A, 33B)이 형성하는 부의 리타데이션(R')의 합계치를 변화시킨 경우의 시각 특성, 특히 콘트라스트비 10을 나타내는 시각 범위 및 11계조 반전각도의 변화를 나타낸다. 11계조 반전각도로는, 액정 패널의 정면 방향에 11계조로 중간조를 행한 경우에, 이러한 중간조를 구성하는 계조의 휘도가 서로 반전하여 보이는 극각 방향을 표시한다. 이와 같은 계조 반전이 생기면 표시가 찌그러져 보이게 된다. 이 때문에, 계조 반전각도는 넓을수록 바람직하다. 단, 본 실시예에서는 액정층(32)이 리타데이션(Δn·d)은 정이고 246㎚의 값을 갖는다. 표 2는 위상차 보상 필름(33A, 33B) 및 편광판(34A, 34B)이 형성하는 리타데이션(R')의 합계치를 액정층(32)의 리타데이션(Δn·d)에 가까이 설정함으로써, 90°, -90°, 180°의 방위각에서 시야각이 확대함을 알 수 있다.
[표 3]
표 3은 본 실시예에 있어서 트위스트각을 변화시킨 경우의 시각 특성 및 11 계조 반전각도의 변화를 나타낸다. 표 3의 결과는, 트위스트각에 의한 시각 의존성은 실질적으로 존재하지 않음을 나타낸다. 단, 표 3의 결과는, 위상차 보상 필름(33A, 33B)은 설치하지 않고, 편광판(34A, 34B)의 위상차 보상 작용(R'=88㎚)만이 존재하는 경우에 대한 것이다.
[실시예 3]
도 54는 본 발명의 제 3실시예에 의한 액정표시장치(40)의 구성을 나타낸다. 단, 도 54 중, 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 54를 참조하면, 액정표시장치(40)는 도 46에서 설명한 액정표시장치(40)와 유사한 구성을 갖지만, 도 48의 부의 리타데이션을 갖는 위상차 보상 필름(33B) 대신에 정의 리타데이션을 갖는 제 1위상차 보상 필름((33B)1)과 부의 리타데이션을 갖는 제 2위상차 보상 필름((33B)2)을, 상기 정의 위상차 보상 필름((33B)1)을 액정 패널(31) 근방에, 또는 부의 위상차 보상 필름((33B)2)을 그 외측에 배설하는 점에서 다르게 되어 있다. 위상차 보상 필름((33B)2)은 액정 패널(31)의 주면에 수직한 광축을 갖는데 대해, 위상차 보상 필름((33B)1)은 액정 패널(31)의 주면에 평행한 광축을 갖는다.
도 55는 도 54의 액정표시장치(40)에서, 액정층(32)의 두께(d)를 3.5㎛, 트위스트각을 45°로 한 경우의, 여러 가지 극각에 대한 흑표시 상태(비구동시)의 투과율을 나타낸다. 단, 도 55에서는 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션을 100㎚로 하고, 그 광축각(θ)을 여러 가지로 변화시키고 있다. 광축각(θ)은 도 54에 나타낸 바와 같이, 트위스트 중심축에 대하여 위상차 보상 필름((33B)1)의 광축이 이루는 각도로서 정의된다. 그 때, 부의 위상차 보상 필름((33B)2)의 리타데이션값은 상기 액정 패널(31)의 리타데이션(Δn·d)에 대략 같게 설정하고, 또 도시한 투과율은 90°방위각 방향에 대한 것이다.
도 55를 참조하면, 어느 극각에서도 광축각(θ)이 약 45°인 경우에, 흑표시 상태의 투과율이 최소로 됨을 알 수 있다. 이와 같이, 흑표시의 투과율을 모든 시각에 대해서 최소화함으로써, 시각 특성의 향상을 실현할 수 있다. 도 55에서는 극각이 0°및 20°인 경우에, 약 135°의 광축각에서도 흑표시 상태의 투과율이 최소로 되지만, 이 경우는 극각이 40°이상에서 투과율이 크게 되므로 바람직한 시각 특성의 개선을 가져오지 않는다.
도 56은, 도 54의 액정표시장치에서 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션을 변화시킨 경우의 흑표시 상태의 투과율을 여러 가지 극각에 대해서 나타낸다. 단, 도 56의 경우에도 방위각은 90°로 하고 있다.
도 56을 참조하면, 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션값을 20 ~ 60㎚ 범위로 설정함으로써, 흑표시 상태에서의 투과율을 모든 극각에 대해서 최소화할 수 있다. 이 경우, 투과율은 0.002를 하회한다.
도 57은, 도 54의 액정표시장치(40)의 시각 특성을 나타낸다. 단, 도 57의 특성에서는 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션(R)을 25㎚, 부의 위상차 보상 필름((33B)2)의 리타데이션(R')을 240㎚로 하고 있다. 또한, 액정 분자의 트위스트각을 45°, 액정층(32)의 두께를 3㎛로 하고 있다. 도 57에서 알 수 있는 바와 같이, 정 및 부의 위상차 보상 필름을 조합시켜 사용함으로써 매우 넓은 시야각이 얻어진다.
이에 대해, 같은 정 및 부의 위상차 보상 필름을, 순서를 바꾸어 배설한 경우, 액정표시장치(40)의 시각 특성은, 도 58과 같이, 현저하게 좁아진다. 이로 부터, 액정표시장치(40)에서 정 및 부의 위상차 보상 필름을 조합시킨 경우, 그 위치 관계가 중요하여, 부의 위상차 보상 필름((33B)2)을 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 외측에 배설할 필요가 있음을 알 수 있다.
또한, 도 59는, 도 54의 액정표시장치에서, 위상차 보상 필름을 생략한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 도 59에서 알 수 있는 바와 같이, 시각 특성은 이 경우 매우 좁아 진다.
[실시예 4]
도 60은, 도 54의 액정표시장치(40)에서, 하측 평광판(34A)과 액정 패널(31) 사이에도, 부의 리타데이션을 갖는 별개의 부의 위상차 보상 필름((33A)2)을 배설한 구성의 액정표시장치(50)를 나탄낸다.
도 61은 상기 액정표시장치(50)에서, 상기 별개의 부의 위상차 보상 필름과 상기 위상차 보상 필름((33B)2)의 합계 리타데이션값을 상기 액정 패널(31)의 리타데이션 값에 대략 같게 설정한 경우에서의 흑표시 상태의 투과율을 상기 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션값을 함수로서 표시한다.
도 61에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 구성에 의해 흑표시 상태에서의 투과율은, 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션이 50 ~ 60㎚ 범위에 있는 경우에 최소로 된다. 즉, 이러한 위상차 보상 필름((33B)1)이 유효하기 위해서는 위상차 보상 필름((33B)1)이 리타데이션값을 약 100㎚ 이하로 설정할 필요가 있다.
도 62는, 도 60의 액정표시장치(50)에서, 상기 위상차 보상 필름((33B)1)이 리타데이션갑을 30㎚로 고정하고, 부의 위상차 보상 필름((33B)2, (33A)2)의 리타데이션값(R')을 변화시킨 경우의 흑표시 상태에서의 투과율을 나타낸다. 단, 앞의 경우와 마찬가지로, 투과율은 90°방위각 방향에서 극각의 값을 여러 가지로 변화시키고 있다.
도 62에서 알 수 있는 바와 같이, 투과율이 최소로 됨은, 위상차 보상 필름((33B)2)이 형성하는 부의 리타데이션(R')의 값이 약 250㎚인 경우이지만, 이 최적치는 액정층(32)의 리타데이션(Δn·d) 값 보다도 다소 작다. 앞에서도 설명한 바와 같이, 정의 위상차 보상 필름((33B)1)을 설치하지 않은 경우에는, 위상차 보상 필름((33B)1)의 최적 리타데이션값은 액정층(32)이 리타데이션값(Δn·d)과 같다. 즉, 상기 부의 위상차 보상 필름((33B)2,(33A)2)에 더하여 정의 위상차 보상 필름((33B)1)을 사용한 경우, 부의 위상차 보상 필름((33B)2)의 최적치는, 액정층(32)이 리타데이션값(Δn·d)보다도 다소 작게 설정할 필요가 있다. 어느 것이든, 부의 위상차 보상 필름의 합계 리타데이션값(R')은 위상차 보상 필름((33B)2)만을 사용한 경우에도, 또 별개의 위상차 보상 필름을 더 사용한 경우에도, 액정층(32)의 리타데이션값(Δn·d)의 2배 이하로 설정할 필요가 있다.
도 63은, 도 60의 액정표시장치(50)의 시각 특성을 나타낸다. 부의 위상차 보상 필름을 사용한 경우의 대응하는 시각 특성을 나타낸 도 19의 결과와 비교하면, 콘트라스트비가 10 이상인 영역의 면적이 확대되고 있음을 알 수 있다.
[실시예 5]
도 64는, 본 발명의 제 5실시예에 의한 액정표시장치(50')의 구성을 나타낸다. 단, 도 64 중 먼저 설명한 부분에는 대응하는 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 64를 참조하면, 액정표시장치(50')는, 상기 액정 패널(31)과 상기 부의 위상차 보상 필름((33A)2) 사이에 정의 위상차 보상 필름((33A)1)을 배설하게 되고, 도 65에 나타낸 우수한 시야각 특성을 얻어진다.
[실시예 6]
도 66은 본 발명의 제 6실시예에 의한 액정표시장치(60)의 구성을 나타낸다. 단, 도 66 중 먼저 설명한 부분에는 대응하는 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 66을 참조하면, 본 실시예에서는, 먼저 설명한 액정표시장치(50, 50')에서 정이 위상차 보상 필름((33B)1)과 부의 위상차 보상 필름((33B)2)을 설치하는 대신에 단일의 2축성 위상차 보상 필름(33B')을 액정 패널(31)과 편광판(34B) 사이에 삽입한다.
위상차 보상 필름(33B')은 광학적 2축성을 갖고, x, y, z의 각 방향으로의 굴절율(nx,ny,nz)에 대해서, nxnynz가 성립한다. 이러한 2축성 위상차 보상 필름은 공지이고, 예를 들어 일본 특개소 59-189325에 기재되어 있는 것을 사용하여도 좋다.
이러한 2축성 위상차 보상 필름(33B')가 형성하는 리타데이션은, 면내 방향에 대해서 R' = │nX- ny│·d에 의해 주어지고, 또한 액정 패널(32)에 수직한 방향(두께 방향)으로 R' = {(nx+ ny)/2 - nz}·d로 주어진다. 본 실시예에서는 면내 리타데이션값을 120㎚ 이하, 두께 방향의 리타데이션을 액정층(32)의 리타데이션(Δn·d)에 같게 설정함으로써, 최적의 결과가 얻어진다. 단, 도 66의 예에서는 위상차 보상 필름(33B')은 그 면내 위상지연축이 편광판(34B)의 흡수축에 대락 평행하게 되도록 배설된다. 면내 위상지연축은, nxnynz의 관계가 성립하는 경우에는 x축에, 또 nynxnz가 성립하는 경우에는 y측에 일치한다.
도 67은, 도 66의 액정표시장치(60)에서 상기 2축성 위상차 보상 필름(33B')의 면내 위상지연축(nx)의 방위각을 변화시킨 경우의, 흑표시 모드에서의 투과율을 나타낸다.
도 67에서 알 수 있는 바와 같이, 2축성 위상차 필름(33B')은, 상기 면내 위상지연축(nx)의 방위각(θ)이 약 45°또는 135°, 즉 인접하는 편광판(34B)의 흡수축에 직교하도록 또는 평행하게 뻗도록 배설함으로써, 흑표시 모드에서의 투과율을 최소로 할 수 있다. 특히, 상기 방위각(θ)을 약 45°로 설정함으로써, 80°~ 0°까지의 전체 범위의 극각에 이르고, 흑표시 모드에서의 투과율을 0.2 이하로 억제할 수 있다.
도 68은, 도 66의 액정표시장치(60)에서, 상기 2축성 위상차 보상 필름(33B')이 두께를 변화시킨 경우의 흑표시 모드에서의 투과율을 나타낸다.
도 68에서 알 수 있는 바와 같이, 두께가 약 130㎛인 곳에서 투과율은 최소로 되지만, 상기 2축성 위상차 보상 필름(33B')은, 이 두께이서는 면내에 39㎚, 두께 방향으로 240㎚의 리타데이션(R 또는 R')을 생기게 한다. 상기 결과를 일반화하면, 도 66의 액정표시장치(60)에서, 면내 리타데이션(R)을 120㎚ 이하, 바람직하게는 20 ~ 60㎚의 범위, 두께 방향의 리타데이션(R')을 액정층(32)이 리타데이션(Δn·d)의 두배 이하로 설정함으로써, 흑표시 모드에서의 투과율을 최소화할 수 있다.
도 69은, 도 66의 액정표시장치(60)의 시각 특성을 나타낸다. 단, 도 69에서, nX=1.502, ny=1.5017, nｚz=1.5, d=120㎚로 하고 있다. d는 액정층(32)의 두께이다. 도 69에서 알 수 있는 바와 같이, 액정표시장치(60)는 우수한 시각 특성을 나타낸다.
상기 2축성 위상차 필름으로서는, 폴리카보네이트를 2축 연장한 위상차 필름(예를 들어 일본 주우화학제의 VAC 필름)이나, 편광판의 보호 필름으로 하고 있는 TAC 필름 등을 사용할 수 있다.
[실시예 7]
도 70은, 본 발명의 제 7실시예에 의한 액정표시장치(70)의 구성을 나타낸다. 단, 도 70 중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 70을 참조하면, 본 실시예에서는, 상기 위상차 보상 필름(33B') 외에, 액정 패널(321)과 폴라라이저(34A) 사이에도 광학적 2축성 위상차 보상 필름(33A')을 배설하고, 그 때, 위상차 보상 필름(33B' 및 33A')을, 필름(33B')의 위상지연축이 인접하는 아날라이저 흡수축에 실질적으로 직교하도록, 또한 필름(33A')의 위상지연축이 인접하는 폴라라이저의 흡수축에 직교하도록 배설한다.
도 71은 액정표시장치(70)의 시각 특성을 나타낸다. 도 71에서 알 수 있는 바와 같이, 액정표시장치(70)는 우수한 시각 특성을 준다.
[실시예 8]
도 72는 본 발명의 제 8실시예에 의한 액정표시장치(80)의 구성을 나타낸다. 단, 도 72 중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 72를 참조하면, 액정표시장치(80)는 도 54의 액정표시장치(80)에서, 위상차 보상 필름((33B)2)을 생략한 것으로 되어 있다.
도 73은, 액정표시장치(80)의 흑표시 모드에서의 투과율을, 정의 위상차 보상 필름((33B)1)을 회전시키면서, 즉 필름((33B)1)의 nx축의 방위각을 변화시키면서 구한 것이다.
도 73에서 알 수 있는 바와 같이, 흑표시 모드에서의 액정 패널의 투과율은, nx가 트위스트 중심축에 대하여 약 45°또는 약 135°의 위치 관계에 있는 경우에 최소로 된다. 이 중, 특히 45°의 방위각에서는, 0°~ 80°의 범위의 모든 극각에 대하여 투과율이 최소 되므로 제일 바람직하다.
도 74는 액정표시장치(80)의 흑표시 모드에서의 투과율을 상기 정의 위상차 보상 필름((33B)1)의 두께의 함수로서 나타낸다.
도 74를 참조하면, 액정표시장치(80)의 흑표시 모드에서의 투과율은, 상기 위상차 보상 필름((33B)1)이 140 ~ 150㎛의 두께인 경우에 최소로 됨을 알 수 있다. 위상차 보상 필름((33B)1)의 면내 리타데이션(R)은, 두께가 140 ~ 150㎛인 경우, 140 ~ 160㎛의 범위에 들어 간다. 즉, 액정표시장치(80)에서 정의 위상차 보상 필름((33B)1)만을 사용한 경우에는, 필름((33B)1)의 면내 리타데이션은 300㎚ 이내임이 바람직하다.
도 75는, 도 73, 도 74에 따라서 최적화된 액정표시장치(80)의 시각 특성을 나타낸다.
도 75에서 알 수 있는 바와 같이, 액정표시장치(80)의 시각 특성은, 도 59에 나타낸 위상차 보상 필름을 설치하지 않은 경우와 비교하면 현저하게 향상하고 있다.
[실싱예 9]
도 76은, 본 발명의 제 9실시예에 의한 액정표시장치(90)의 구성을 나타낸다.
도 76을 참조하면, 액정표시장치(90)는 상기 액정표시장치(80)에, 도 64의 액정표시장치(50')에서 나타낸 정의 위상차 보상 필름((33A')1)을 추가한 구성을 갖는다. 단, 위상차 보상 필름((33B)1)은, 면내 위상지연축(nx)이 인접하는 아날라이저(34B)의 흡수축에 직교하도록, 또한 위상차 보상 필름((33A)1)은 면내 위상지연축(nx)이 인접하는 폴라라이저(34A)의 흡수축에 직교하도록 배설되어 있다.
도 77은, 액정표시장치(90)이 시각 특성을 나타낸다.
도 77을 참조하면, 액정표시장치(90)의 시각 특성은 도 59에 나타낸 위상차 보상 필름을 설치하지 않은 경우의 시각 특성과 비교하면, 크게 개선되어 있다.
[실시예 10]
도 78은, 본 발명의 제 10실시예에 의한 액정표시장치(100)의 구성을 나타낸다.
도 78을 참조하면, 액정표시장치(100)은 먼저 설명한 액정표시장치(90)과 마찬가지 구성을 갖지만, 위상차 보상 필름((33B)1)을, 면내 위상지연축(nx)이 인접하는 아날라이저(34B)의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록, 또한 위상차 보상 필름((33B)1)을, 면내 위상지연축(nx)이 인접하는 폴라라이저(34A)의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록 배설된 점이 다르다.
도 79는 액정표시장치(100)이 시각 특성을, 위상차 보상 필름((33A)1, (33B)1)의 리타데이션(R)을 각각 75㎚로 한 경우에 대해서 나타낸다.
도 79에서 알 수 있는 바와 같이, 액정표시장치(100)의 시각 특성은, 도 59에 나타낸 위상차 보상 필름을 설치하지 않은 경우의 시각 특성과 비교하면 개선은 되나, 다른 실시예와 비교하면 다소 열화되어 있다.
[실시예 11]
도 80은, 본 발명의 제 11실시예에 의한 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정표시장치(100)의 구성을 나타낸다.
본 실시예에서는, 도 80의 구성에서 글래스 기판(31A 또는 31B) 위에 액정 패널 중에 형성된 화소에 대응하여 복수의 투명 화소 전극((31a')PIXEL)과, 이를 구동하는 TFT((31a')TFT)가 형성된다. 즉, 상기 투명 화소 전극((31a')PIXEL)과 TFT((31a')TFT)는, 도 48의 전극(31a' 또는 31b')에 대응한다. 또한, 상기 기판(31A 또는 31B) 위에는, 매트릭스 배열된 TFT에 구동신호를 공급하는 데이터 버스(DATA)와 이를 활성화하는 어드레스 버스(ADDR)가 연장되어 있다.
도 81은 액정표시장치(110)의 시각 특성을, 액정으로서 일본 메르크 재팬사 MJ95785를 사용하고, 액정층의 두께를 3㎛로 한 경우에 대해서 나타낸다. 이 경우, 액정 분자의 트위스트각은 45°, 액정층(32)의 리타데이션(Δn·d)은 241㎚로 하고 있고, 분자 배향막(31a, 31b)(도 48 참조)으로서 일본 일산화학제 RN783을 사용하고 있다. 도 81에서 알 수 있는 바와 같이, 매우 넓은 시각 범위를 갖는 액티브 매트릭스 구동 액정표시장치가 얻어진다.
[실시예 12]
이상에서 설명한 각 실시예에서는, 도 82a ~ 도 82c에 나타낸 바와 같이, 각각의 화소에서 액정 분자 배향이 일정한 소위 단일 도메인 분자 배향 구성를 사용하였다. 단, 도 82a는 액정표의 한 화소분의 영역의 평면도, 도 82b는, 도 82a 중 선(A-B)에 따른 단면도, 도 82c는 도 82b의 액정표시장치에서 두 개의 다른 방향으로부터 입사광(X 및 Y)을 입사시킨 경우의 구성을 나타내고, 도면 중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 있다. 또한, 도 82a에서, 실선의 화살표는, 상측 기판(31B)에 얹어 지지된 분자 배향막(31b)의 러빙 방향을, 또 점선의 화살표는, 하측 기판(31A)에 얹어 지지된 분자 배향막(31a)의 러빙 방향을 나타낸다. 분자 배향막(31b)의 러빙 방향과 분자 배향막(31a)의 러빙 방향은 α1의 각도로 교차하지만, 액정 분자의 트위스트각을 45°로 설정하는 경우에는 상기 각도(α1)는 45°각도로 설정한다.
도 82c에서 알 수 있는 바와 같이, 이와 같은 단일 도메인 분자 배향막 구성을 갖는 액정표시장치에서는, 그 구동상태에서 입사광(X)의 방향에서 본 분자 배향과 입사광(Y)의 방향에서 본 분자 배향이 다르기 때문에, 실질적으로 시각 특성이 저하된다.
이에 대해, 도 83a ~ 도 83c는 본 발명의 제 12실시예에 의한 액정표시장치(120)의 구성을 나타낸다. 단, 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 83a ~ 도 83c의 구성에서는, 도 83b에 나타낸 바와 같이, 각각의 화소에서, 자외선 개질 분자 배향막(31a', 31b')을 각각 분자 배향막(31a, 31b)의 일부를 덮도록 형성한다. 이러한 자와선 개질 분자 배향막은, 예를 들어 분자 배향막(31a, 31b)의 러빙 후, 다른 분자 배향막을 그 위에 퇴적하고, 이에 자외선을 조사하여 분자 배향을 변화시킨 후, 각 화소에서 그 일부만을 남도록 패터닝하여 형성하면 좋다.
그 때, 도 83b의 단면도에 나타낸 바와 같이, 도 83a의 평면도의 지면 하측의 영역에 상기 개질 분자 배향막(31a')을 형성하고, 또 지면 상측의 영역에 상기 개질 분자 배향막(31b')을 형성함으로써, 도 83c에 나타낸 바와 같이 입사광(X 및 Y)를 다른 방향에서 입사 시킨 경우에, 상기 어느 방향에서도 광이 감수하는 액정 분자 배향이 액정표시장치의 구동상태에서 동등하게 되고, 액정표시장치의 시각 특성이 더욱 개선된다.
도 84a ~ 도 84c는 본 실시예의 한 병형예를 나타낸다.
도 84a를 참조하면, 본 실시예에서는 지면 상측 영역과 지면 하측 영역에서 러빙 방향을 변화시키고 있고, 그 결과 도 84b의 단면도에 나타낸 바와 같이, 분자 배향이 각 화소 중에서 우측 영역과 좌측영역(도 84a의 상측 영역과 하측 영역에 대응)에서 다르다. 그 결과, 도 84c에서 나타낸 바와 같이, 입사광(X 및 Y)을 두 개의 다른 방향에서 입사시킨 경우, 각각의 방향에서 액정 분자의 배향의 배향은 도 83c의 경우와 마찬가지로 등가 되어 액정표시장치의 시각 특성이 향상한다.
도 85는, 도 84의 구성의 액정표시장치에서, 각도(α1, α2)를 어느 것도 45°, 액정층(32)의 두께(d)를 3㎛로 한 경우의 시각 특성을 나타낸다. 단, 액정표시장치는 도 85에서, 액정층(32)으로서 상기 일본 메르크 재팬사의 MJ95785를 사용하고, 카이랄재는 첨가하지 않는다. 즉, 액정층(32)은 이 경우 리타데이션(Δn·d)으로서 287㎚의 값을 갖고, 트위스트각은 45°로 설정된다. 또, 도 64에 나타낸 정 및 부의 위상차 보상 필름을, 정의 위상차 보상필름((33A)1)의 합계 리타데이션값(R)이 25㎚, 부의 위상차 보상 필름((33B)2)의 합계 리타데이션값(R')이 160㎚로 되도록 설치하고 있다.
도 85를 참조하면, 액정표시장치를 이와 같이 구성함으로써, 콘트라스트비가 10을 하회하는 영역은 매우 안정되어, 매우 우수한 시각 특성이 얻어짐을 알 수 있다.
도 86은 같은 구성의 액정표시장치의 시각 특성의 시뮬레이션 결과인데, 이에 의하면, 액정표시장치는 각 부재의 최적화에 의해 더욱 우수한 시각 특성이 실현 가능함을 알 수 있다.
도 87은, 상기 제 1 ~ 제 12실시예에 기재한 액정표시장치를 사용하여 구성한 직시형 액정표시장치(130)의 구성을 나타낸다.
도 87을 참조하면, 직시형 액정표시장치(130)은, 상기 액정표시장치(10 ~ 120)의 어느 것이어도 좋은 VA 모드 액정표시장치(101)과, 그 배후에 배설된 면광원(103)으로 구성된다. 액정표시장치(101)에는, 복수의 화소 영역(102)이 형성되고, 상기 면광원(103)에서 방사되는 백라이트를 광학적으로 변조한다. 한편, 면광원(103)은, 형광관 등의 선광원을 포함하는 광원부(103)와 상기 선광원에서 방사된 광을 확산시켜, 상기 액정표시장치(101)의 전면을 2차원적으로 조명하는 광확산부(104)로 된다.
먼저 각 실시예에서 설명한 본 발명에 의한 VA 모드 액정표시장치는, 특히 넓은 시각 특성을 주기 때문에, 도 87에 나타낸 바와 같은 구성의 직시형 액정표시장치에 특히 적합하다.
이상의 각 실시예에서, 액정층(32)에는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용하였지만, 본 발명은 앞에서도 설명한 바와 같이, 이러한 부의 유전율 이방성을 갖는 액정에 한정되지 않고, 정의 유전울 이방성을 갖는 액정(소위 p형 액정)을 사용할 수 있다. 또한, 유전율 이방성의 정부 자체는, 도 4, 도 5에 나타낸 구동 방식에는 관계하지만, 도 6 이하에 설명한 광학적 특성에는 관계하지 않으므로, 먼저 설명한 액정층 및 위상차 보상 필름의 최적화는 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우에도 마찬가지고 성립한다.
또한, 본 발명에서는 도 54, 도 60 또는 도 64의 실시예에서, 120㎚ 이하의 리타데이션을 갖는 복굴절 필름의 위상차 보상 필름((33A)1또는 (33B)1)으로서 사용하지만, 종래 이와 같은 복굴절이 매우 작은 위상차 보상 필름을 제작함이 곤란하였다.
이에 대해, 본 발명의 발명자는 노보넨 구조를 주쇄 중에 갖는 수지가 대략 광학적으로 등방적임에 주목하고, 이러한 노브넨수지를 사용하여 상기 최적인 위상차 보상 필름((33A)1또는 (33B)1)을 제작하는데 성공하였다.
[실시예 13)
도 88은, 본 발명의 제 13실시예에 의한 액정표시장치(140)의 구성을 나타낸다. 단, 도 88중, 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 88을 참조하면, 액정표시장치(140)는 도 54의 액정표시장치(40)와 유사한 구성을 갖지만, 리타데이션(R1)을 갖는 위상차 보상 필름((33B)1)의 위상지연축(nx)과 리타데이션(R2)을 갖는 위상차 보상 필름((33B)1)의 위상지연축(nx)이 서로 직교하도록 배설된다.
도 89는, 액정표시장치(140)의 흑표시에서의 투과율(Tb)을, 위상차 보상 필름((33B)2)의 리타데이션(R2)을 150㎚으로 설정하고, 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션(R1)을 여러 가지로 변화시킨 경우에 대해서 나타낸다.
도 89를 참조하면, 투과율(Tb)은, 리타데이션(R1과 R2)의 합이 상기 액정층(32)의 리타데이션(Δn·d)에 대략 같게 된 경우에 최소로 됨을 알 수 있다.
도 90은, 도 89의 액정표시장치(140)에서, 위상차 보상 필름((33B)1), (33B)2)의 방위를, 도 91a, 도 91b, 도 91b, 도 92a, 도 92b에 나타낸 바와 같이 여러 가지로 변화시킨 경우에서의 상기 흑표시 투과율(Tb)의 극각 의존성을 나타낸다.
도 90을 참조하면, 상기 투과율(Tb)의 극각 의존성, 즉 액정표시장치(140)의 시각 특성은 도 91b 또는 92d에 나타내고, 액정층(32)에 가까운 측의 위상차 보상 필름((33B)1)의 위상지연축이, 상기 액정층(32)에 대하여 상기 위상차 보상 필름((33B)1)과 같은 측으로 배설된 편광판(34B)의 흡수축에 대하여 직교하는 구성에서, 크게 개선됨을 알 수 있다. 한편, 도 92c의 구성에서는, 상기 투과율(Tb)의 극각 의존성은, 위상차 보상 필름을 설치한 경우보다도 악화된다.
도 93a는 액정표시장치(140)의 시각 특성을, 도 93b에 나타낸 위상차 보상 필름을 설치하지 않은 구성의 액정표시장치의 시각 특성과 비교하여 나타낸다. 단, 도 93a, 도 93b에서, 사선부는 콘트라스트비가 1이하인 영역을 나타낸다. 도 93a, 도 93b를 비교하면, 액정표시장치(140)는 위상차 보상 필름을 설치하지 않은 구성의 액정표시장치에 대하여 우수한 시각 특성을 가짐을 알 수 있다.
도 93a의 특성은, 액정층(32)에 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우에도, 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우에도 마찬가지로 얻어진다.
[실시예 14]
도 94는 본 발명의 제 14실시예에 의한 액정표시장치(150)의 구성을 나타낸다. 단, 도 94중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 94를 참조하면, 액정표시장치(150)는, 액정층(32)으로서 p형 액정 분자(32a)로 된 p형 액정을 사용하고, 글래스 기판(31A 및 31B) 위에 형성된 전극(31a' 및 31b')에 인가한 전압에 의해, 액정 분자의 틸트각(tilt angle)을 제어한다. 그 때, 글래스 기판(31A 또는 31B) 및 그 위의 전극을 덮도록 형성된 분자 배향막(도시하지 않음)과의 상호 작용에 의해, 상기 p형 액정 분자(32a)는, 비구동 상태에서, 실질적으로 수직하게 배향한다. 또한, 도 94의 구성에서는, 상측 글래스 기판(31B) 위에, 도 54의 구성과 마찬가지로, 정의 위상차 보상 필름((33B)1) 및 부의 위상차 보상 필름((33B)2)이 배설된다.
도 95는 도 94의 액정표시장치(150)의 시각 특성을 나타낸다. 단, 도 95의 특성은, 액정층(32)으로서, 일본 메르크 재팬사제의 정의 유전율 이방성 액정 ZLI-4792를 사용하고, 위상차 보상 필름((33B)1)의 리타데이션(R)을 25㎚ 위상차 보상 필름((33B)2)의 리타데이션(R')을 240㎚로 한 경우에 대한 것이다. 또한, 도 95 중, 분자 배향막으로서는, 일본 합성고무제 JALS204를 사용하고, 액정층(32)의 두께는 3.5㎛로 설정하고 있다.
도 95를 참조하면, 액정표시장치(150)의 시각 특성은, 먼저 실시예에서 설명한 것과 마찬가지인, 즉 예를 들어 도 65의 시각 특성과 마찬가지인 패턴을 갖고 있음을 알 수 있다.
마찬가지로 우수한 시각 특성 패턴은, 도 5a, 도 5b이 액정표시장치에서도 얻어진다. 또한, 도 5a, 도 5b 또는 도 94의 액정표시장치를 도 80에 나타낸 엑티브 매트릭스 구성으로 변형함이 용이하다. 이 경우에도, 마찬가지로 우수한 시야각 패턴이 선택된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재한 요지내에서 여러 가지 변형 또는 변경이 가능하다.
청구항 1 ~ 6에 기재한 본 발명의 특징에 의하면, 수직 배향 모드의 액정표시장치에서, 수직 배향한 액정층의 한쪽에만 제 1 및 제 2구동 전극을 배설하고, 상기 제 1 및 제 2구동 전극 사이에 구동 전압을 인가함으로써, 액정표시장치의 구동상태에서 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 수직 배향 상태로부터 수평 배향 상태를 향하여 변화하여, 액정표시장치의 광투광율이 변화한다. 그 때, 액정 분자의 방향은 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 형성된 전계에 따라서 변화하므로, 제 1 및 제 2기판에 대한 액정 분자의 배향 방향이 서로 역인 관계인 제 1배향 영역과 제 2배향 영역이 형성되어, 그 결과 액정표시장치의 시각 특성이 향상된다. 또한, 이러한 동일 기판 위에 구동 전극을 배설한 구성의 수직 배향 모드 액정표시장치에서, 상기 제 1 또는 제 2기판에 인접하여 위상차판을 배설함으로써, 시각 특성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 액정층을 협지하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정층은, 외부 전계가 인가되어 있지 않은 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
    상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
    상기 액정층중에는, 상기 제 1및 제 2전극에 의해 상기 전계를 인가한 경우, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 1방향으로 변화하는 제 1배향 영역과, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 2의 , 상기 제 1방향과는 다른 방향으로 변화하는 제 2배향 영역이 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 액정층을 협지하는 제 1 및 제 2기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2 편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정층은, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
    상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
    상기 제 1기판과 상기 제 1편광판 사이의 제 1극간과, 상기 제 2기판과 상기 제 2편광판 사이의 제 2극간의 적어도 한쪽에, 위상차판을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 액정층을 협지하는 제 1 및 제 2기판과, 상기 제 1기판의 상기 액정층에 접하는 측과 반대측에 배설된 제 1편광판과, 상기 제 2기판의 상기 액정층을 접하는 측과 반대측에 배설된 제 2 편광판을 구비한 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정층은, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제 1 및 제 2기판에 대하여 개략 수직인 제 1배향 방향으로 배향하는 액정 분자를 함유하고,
    상기 제 1기판은, 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 1 및 제 2기판에 평행한 제 2배향 방향을 향하여 변화하도록 작용하는 전계를 형성하는 제 1 및 제 2전극을 담지하고,
    상기 액정층중에는, 상기 제 1및 제 2전극에 의해 상기 전계를 인가한 경우, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 1방향으로 변화하는 제 1배향 영역과, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 상기 제 1배향 방향으로부터 상기 제 2배향 방향을 향하여, 제 2의 , 상기 제 1방향과는 다른 방향으로 변화하는 제 2배향 영역이 포함되고,
    상기 제 1기판과 상기 제 1편광판 사이의 제 1극간과, 상기 제 2기판과 상기 제 2편광판 사이의 제 2극간의 적어도 한쪽에, 위상차판을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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