KR19980064517A

KR19980064517A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR19980064517A
Application number: KR1019970072506A
Authority: KR
Inventors: 야마하라모또히로; 이노우에이이찌로
Original assignee: 쯔지하루오; 샤프가부시끼가이샤
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1998-10-07
Also published as: KR100290695B1; EP1403690B1; EP0851269A1; EP1403690A1; DE69729273T2; JP3452742B2; US6163354A; TW490584B; EP0851269B1; DE69729273D1; JPH10186352A

Abstract

본 발명의 액정 표시 장치는 한쌍의 전극 기판 간에 액정층을 봉입함으로써 구성되는 액정 표시 소자와, 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자 간에, 굴절율 이방성이 마이너스이고, 광학축이 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 위상차판을 적어도 하나 개재시키고 있고, 액정층 중의 액정 재료의, 광의 파장에 대응하는 굴절율 이방성의 변화를, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정하고 있다. 이에 따라, 액정 표시 소자에 생기는 시각에 따른 위상차를 해소하고, 특히 시각이 커짐에 따라서 생기는 액정 화면의 착색 현상을 효과적으로 방지하여 고품질의 화상을 표시할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 액정 표시 소자에 위상차판을 조합시킴으로써 표시 화면의 시각 의존성을 개선한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

네마틱 액정 표시 소자를 이용한 액정 표시 장치는, 종래, 시계나 전자 계산 기 등의 수치 세그멘트형 표시 장치에 널리 사용되고 있지만, 최근에는, 워드 프로세서, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 차량 탑재용 액정 텔레비젼 등에도 이용되고 있다.

액정 표시 소자는, 일반적으로 투광성이 있는 기판을 갖고 있고, 이 기판 상에 화소를 온·오프시키기 위해서 전극선 등이 형성되어 있다. 예를 들면, 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에 있어서는, 박막 트랜지스터 등의 능동 소자가 액정에 전압을 인가하는 화소 전극을 선택 구동하는 스위칭 수단으로서, 상기한 전극선과 함께 상기한 기판 상에 형성되어 있다. 또한, 컬러 표시를 행하는 액정 표시 장치에서는, 기판 상에 적색, 녹색, 청색 등의 컬러필터 층이 설치되어 있다.

상기한 바와 같은 액정 표시 소자에 이용되는 액정 표시 방식으로서는, 액정의 트위스트각에 따라서 다른 방식이 적절하게 선택된다. 예를 들면, 액티브 구동형 트위스트 네마틱 액정 표시 방식(이후, TN 방식이라 칭한다)이나 멀티플렉스 구동형 슈퍼트위스트 네마틱 액정 표시 방식(이후, STN 방식이라 칭한다)이 잘 알려져 있다.

TN 방식은, 네마틱 액정 분자를 90° 트위스트된 상태로 배향하고, 그 트위스트된 방향을 따라 광을 유도함으로써 표시를 행하는 방식이다. STN 방식은 네마틱 액정 분자의 트위스트각을 90°이상으로 확대하고, 액정 인가 전압의 임계치 부근에서 투과율이 급격하게 변화하는 것을 이용함으로써 표시를 행하는 방식이다.

STN 방식은, 액정의 복굴절 효과를 이용하는 표시 방식이기 때문에, STN 방식에 의한 표시 화면의 배경에는, 색의 간섭에 의해서 특유의 착색이 생기고 있다. 이러한 문제점을 해소하고, STN 방식으로 흑백 표시를 행하기 위해서는 광학보상판을 사용하는 것이 유효하다. 광학 보상판을 사용한 표시 방식으로서는, 더블슈퍼 트위스트 네마틱 위상 보상 방식(이후, DSTN 방식이라 칭한다)과, 광학적 이방성을 갖는 필름을 배치한 필름형 위상 보상 방식(이후, 필름 부가형 방식이라 칭한다)으로 크게 구별된다.

DSTN 방식은, 표시용 액정셀 및 이 표시용 액정셀과 역방향의 트위스트각으로 트위스트 배향시킨 액정셀을 갖는 2층형의 구조를 이용한 방식이다. 필름 부가형 방식은, 광학적 이방성을 갖는 필름을 배치한 구조를 이용한 방식이다. 경량성, 저비용성의 관점에서 필름 부가형 방식이 유력하다고 생각된다. 이와 같은 위상 보상 방식을 채용함으로써 흑백 표시 특성이 개선되었기 때문에, STN 방식의 표시 장치에 컬러 필터층을 설치하여 컬러 표시를 가능하게 한 컬러 STN 액정 표시 장치가 실현되고 있다.

한편, TN 방식은 노멀리 블랙 방식과 노멀리 화이트 방식으로 크게 구별된다. 노멀리 블랙 방식은, 한쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 평행하게 되도록 배치하여, 액정층에 온 전압을 인가하지 않은 상태(오프 상태)에서 흑색을 표시하는 방식이다. 노멀리 화이트 방식은 한쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 직교하도록 배치하여, 오프 상태에서 백색을 표시하는 방식이다. 표시 콘트라스트, 색 재현성, 표시의 시각 의존성 등의 관점에서, 노멀리 화이트 방식 쪽이 보다 유력하다.

그런데, 상기한 TN 액정 표시 장치에서는, 액정 분자에 굴절율 이방성△n이 존재하고 있는 점, 및, 액정 분자가 상하 기판에 대해 경사져 배향되어 있는 점 등에 의해, 관찰자가 보는 방향이나 각도에 의해서 표시 화상의 콘트라스트가 변화하여 시각 의존성이 커진다고 하는 문제가 있다.

도 10은 TN 액정 표시 소자(31)의 단면 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 이 상태는 중간조 표시의 전압이 인가되고, 액정 분자(32)가 약간 상승하고 있는 경우를 나타내고 있다. 이 TN 액정 표시 소자(31)에 있어서, 한쌍의 기판(33·34)의 표면의 법선 방향과 평행한 방향에서 TN 액정 표시 소자(31)를 통과하는 직선 편광(35)과, 법선 방향에 대해 기울기를 갖는 방향에서 통과하는 직선 편광(36·37)에서는, 액정 분자(32)와 교차하는 각도가 각각 다르다. 액정 분자(32)에는 굴절율 이방성 △n이 존재하기 때문에, 각 방향의 직선 편광(35·36·37)이 액정 분자(32)를 통과하면 정상광과 이상광이 발생하고, 이들 위상차에 따라 직선 편광(35·36·37)은 타원 편광으로 변환된다. 이상의 현상에 의해서 시각 의존성이 발생한다.

또한, 실제 액정층의 내부에서는, 액정 분자(32)는 기판(33, 34) 간의 중간부부근과 기판(33, 34)의 근방에서는 틸트각이 다르고, 또한 법선 방향을 축으로 하여 액정 분자(32)가 90° 트위스트되어 있다.

이상과 같이, 액정층을 통과하는 직선 편광(35·36·37)은 그 방향이나 각도에 의해 여러가지 복굴절 효과를 받아, 복잡한 시각 의존성을 나타낸다.

상기한 시각 의존성으로서, 구체적으로는, 표시 화면의 법선 방향으로부터 표시면의 하부 방향인 정시각 방향으로 시각을 기울여 가면, 어떤 각도 이상에서 표시 화상이 착색되는 현상(이하, 「착색 현상」이라 한다)이나, 백흑이 반전하는 현상(이하, 「 반전 현상」이라 한다)이 발생한다. 또한, 표시 화면의 상부 방향인 반시각 방향으로 시각을 기울여 가면, 급격히 콘트라스트가 저하한다.

또한, 상기한 액정 표시 장치에서는 표시 화면이 커짐에 따라서, 시야각이 좁아진다고 하는 문제도 있다. 큰 액정 표시 화면을 가까운 거리에서 정면 방향으로부터 보면 시각 의존성의 영향 때문에 표시 화면의 상부와 하부에 표시된 색이 다른 경우가 있다. 이것은 표시 화면 전체를 보는 시야각이 커져서, 표시 화면을 보다 경사진 방향에서 보는 것과 동일하게 되기 때문이다.

이와 같은 시각 의존성을 개선하기 위해 광학 이방성을 갖는 광학 소자로서의 위상차판(위상차 필름)을 액정 표시 소자와 한쪽의 편광판 간에 삽입하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특개소55-600호 공보, 특개소56-97318호 공보 등 참조).

이 방법에 의하면, 굴절율 이방성을 갖는 액정 분자를 통과하였기 때문에 직선 편광으로부터 타원 편광으로 변환된 광은, 상기 위상차판을 통과한다. 이에 따라, 시각에 생기는 정상광과 이상광의 위상차 변화가 보상되므로, 타원 편광은 직선편광으로 재변환된다. 이 결과, 시각 의존성이 개선된다. 또, 상기 위상차판은 굴절율 이방성을 갖는 액정층의 한쪽측 또는 양측에 배치된다.

이와 같은 위상차판으로서, 굴절율 타원체의 1개의 주굴절율 방향을 위상차판 표면의 법선 방향에 대해 평행하게 한 것이, 예를 들면 특개평5-313159호 공보에 기재되어 있다. 그러나, 이 위상차판을 사용하여도 정시각 방향의 반전 현상을 개선하는 데는 한계가 있다.

그래서, USP5,506,706(특개평6-75116호 공보)에는, 위상차판으로서 굴절율 타원체의 주굴절율 방향이 위상차판의 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 것을 이용하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에서는 위상차판으로서 다음의 2종류를 이용하고 있다.

하나는, 굴절율 타원체의 3개의 주굴절율 중, 최소의 주굴절율의 방향이 표면에 대해 평행하고, 또한 나머지 2개의 주굴절율의 한쪽 방향이 위상차판의 표면에 대해 θ의 각도만큼 경사지고, 다른쪽의 방향도 위상차판 표면의 법선 방향에 대해 마찬가지로 θ의 각도만큼 경사져 있어, 이 θ의 값이 20°≤θ≤70°을 만족시키고 있는 위상차판이다.

또 하나는, 굴절율 타원체의 3개의 주굴절율 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_cn_b라는 관계를 갖고, 표면 내의 주굴절율 n_a또는 n_c의 방향을 축으로 하여, 표면의 법선 방향에 평행한 주굴절율 n_b의 방향과, 표면 내의 주굴절율 n_a또는 n_c의 방향이 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 경사져 있는, 굴절율 타원체가 경사진 위상차판이다.

상기한 2종류의 위상차판에 대해, 전자는 각각 일축성의 것과 이축성의 것을 사용할 수 있다. 또한, 후자는 위상차판을 하나만 사용하는 것이 아니라, 상기 위상차판을 2개 조합시키고, 각각의 주굴절율 n_b의 경사 방향이 상호 90°의 각도를 이루도록 설정한 것을 사용할 수 있다.

이와 같은 위상차판을 액정 표시 소자와 편광판 간에 적어도 하나 이상 개재시킴에 따라 구성되는 액정 표시 장치에서는 표시 화상의 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 착색 현상, 및 반전 현상을 어느 정도까지 개선할 수 있다.

그런데, 오늘날의 광 시야각, 고표시 품위의 액정 표시 장치가 더욱 요구되는 상황 하에 있어서, 시각 의존성의 개선이 더욱 요구되고 있고, 상기한 USP5,506,706에 개재된 위상차판을 이용하는 것만으로는 반드시 충분하다고는 말할 수 없어 아직 개선의 여지를 갖고 있다.

본 발명의 목적은, 액정층에 사용하는 액정 재료의 파장에 대한 굴절율 이방성 △n의 변화를 최량 범위 내로 설정함으로써, 위상차판에 의한 보상 효과외에 시각 의존성을 더욱 개선하고, 특히 착색 현상을 효과적으로 개선한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 액정 표시 장치는 대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판과, 광의 파장에 대응한 굴절율 이방성의 변화가, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어지는 액정층과, 상기 투광성 기판과 상기 액정층을 구비한 액정 표시 소자와, 상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자와, 상기 액정 표시 소자와 상기 편광자 간에 적어도 하나 개재된 위상차판을 구비한 구성이다.

상기 구성에 의하면, 직선 편광이 복굴절성을 갖는 액정층을 통과하여 정상광과 이상광이 발생하고, 이들 위상차에 따라 타원 편광으로 변환되는 경우, 위상차판을 액정층과 편광자 간에 개재시키면, 시각에 따라 생기는 정상광과 이상광과의 위상차 변화가 위상차판에 의해서 보상된다.

그러나, 이와 같은 위상차판에 의한 보상 기능만에 의한 위상차 보상은, 시각 의존성의 개선이 더욱 요구되는 경우, 반드시 충분하다고는 말할 수 없다.

그래서, 본원 발명자들은, 연구를 거듭한 결과, 액정층에 있어서의 액정 재료의 굴절율 이방성 △n의 광의 파장에 대한 변화가, 특히 액정 화면(표시 화면)의 착색에 영향을 주는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

본 발명의 액정 표시 장치에서는 액정 표시 소자에 봉입된 액정층에 있어서의 액정 재료의 굴절율 이방성 △n의 광의 파장에 대한 변화는, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않은 범위로 설정되어 있다. 이에 따라, 화면의 착색을 보다 한층 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 콘트라스트 변화나 반전 현상에 있어서도, 위상차판의 보상 기능만의 경우보다도, 개선할 수 있다.

또한, 상기 위상차판에 있어서, 3개의 주굴절율 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_cn_b라는 관계를 갖고, 주굴절율 n_b가, 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 것을 이용하면, 시각에 따라서 생기는 정상광과 이상광과의 위상차 변화를 더욱 작게 할 수 있다. 또, 상기 위상차판의 표면 내의 주굴절율 n_a또는 n_c의 방향을 축으로 하여, 표면의 법선 방향에 평행한 주굴절율 n_b의 방향과, 표면 내의 주굴절율 n_a또는 n_c의 방향이 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 경사짐으로써, 상기한 3개의 주굴절율 n_a, n_b, n_c에 의해서 형성되는 굴절율 타원체가 경사져 있게 된다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은, 이하의 기재에 의해서 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 한 형태에 관한 액정 표시 장치의 구성을 분해하여도시한 단면도.

도 2는 상기 액정 표시 장치에서의 배향막의 러빙 방향과 정시각 방향과의 관계를 도시한 설명도.

도 3은 상기 액정 표시 장치의 위상차판에서의 주굴절율을 나타낸 사시도.

도 4는 상기 액정 표시 장치에서의 편광판 및 위상차판의 광학적인 배치를 액정 표시 장치의 각부를 분해하여 도시한 사시도.

도 5는 상기 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 한 액정 재료의 파장에 대한 굴절율 이방성 △n을 나타낸 그래프.

도 6은 상기 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 한 액정 재료의 파장에 대한 △n(λ)/△n(550)을 나타낸 그래프.

도 7은 상기 액정 표시 장치의 시각 의존성을 측정하는 측정계를 도시한 모식적인 사시도.

도 8a 내지 도 8c는 실시예 1에서의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인 가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 9a 내지 도 9c는 실시예 1에 대한 비교예의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 10은 TN 액정 표시 소자에서의 액정 분자의 트위스트 배향을 나타낸 모식도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 액정 표시 소자

2, 3 : 위상차 판

4, 5 : 편광판(편광자)

8 : 액정층

9, 12 : 유리 기판(광 투광성 기판)

10, 13 : 투명 기판(투명 전극층)

11, 14 : 배향막

본 발명의 실시의 한 형태에 대해 도면에 기초하여 설명하면, 이하와 같다.

본 실시의 형태에 관한 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 소자(1)와, 한쌍의 위상차판(2·3)과, 한쌍의 편광판(편광자: 4·5)을 구비하고 있다.

액정 표시 소자(1)는 대향하여 배치되는 전극 기판(6·7) 간에 액정층(8)을 사이에 둔 구조를 이루고 있다. 전극 기판(6)은 베이스가 되는 유리 기판(투광성 기판: 9)의 액정층(8) 측의 표면에 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 투명 전극(10)이 형성되고, 그 위에 배향막(11)이 형성되어 있다. 전극 기판(7)은, 베이스가 되는 유리 기판(투광성 기판: 12)의 액정층(8) 측의 표면에 ITO로 이루어지는 투명 전극(13)이 형성되고, 그 위에 배향막(14)이 형성되어 있다.

간략화를 위해, 도 1은 2화소분의 구성을 나타내고 있지만, 액정 표시 소자(1)의 전체에 있어서, 소정폭의 띠상의 투명 전극(10·13)은 유리 기판(9·12)의 각각 소정 간격을 두고 배치되고, 또한, 기판면에 수직한 방향에서 보아 상호 직교하도록 형성되어 있다. 양 투명 전극(10·13)이 교차하는 부분은 표시를 행하는 화소에 상당하고, 이들 화소는 본 액정 표시 장치의 전체에 있어서 매트릭스형으로 배치되어 있다. 또한, 투명 전극(10·13)은 도시하지 않은 구동 회로에 의해 표시 데이타에 기초를 둔 전압이 인가된다.

전극 기판(6·7)은 밀봉 수지(15에) 의해 접합되어 있고, 전극 기판(6·7)과 밀봉 수지(15)에 의해서 형성되는 공간 내에 액정층(8)이 봉입되어 있다. 또한, 상세에 대해서는 후술하지만, 본 액정 표시 장치에 있어서의 액정층(8)과, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능이, 최량의 특성을 갖는 조합이 되도록, 액정층(8)을 구성하는 액정 재료에 그 굴절율 이방성 △n이 소정의 조건을 만족시키는 것이 선택되어 있다.

본 액정 표시 장치에 있어서, 상기한 액정 표시 소자(1)에 위상차판(2·3)과 편광판(편광자: 4·5)이 형성되어 이루어지는 유닛이 액정셀(16)이다.

배향막(11·14)은 개재하는 액정 분자가 약 90°의 트위스트 배향하도록, 미리 러빙 처리가 실시되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 배향막(11)의 러빙 방향 R₁과, 배향막(14)의 러빙 방향 R₂는, 상호 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 또, 반시각 방향은 러빙 방향 R₁로부터 반시계 방향으로 45°회전시킨 방향으로 되어 있고, 정시각 방향은 반시각 방향의 반대 방향으로 되어 있다.

위상차판(2·3)은 액정 표시 소자(1)와 그 양측에 배치되는 편광판(4·5) 간에 각각 개재된다. 위상차판(2·3)은 투명한 유기 고분자로 이루어지는 지지체에 디스코틱 (discotic)액정이 경사 배향 또는 하이브리드 배향되고, 또한 가교됨으로써 형성되어 있다. 이에 따라, 위상차판(2·3)에 있어서의 후술하는 굴절율 타원체가, 위상차판(2·3)에 대해 경사지도록 형성된다.

위상차판(2·3)의 지지체로서는, 일반적으로 편광판에 자주 사용되는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)가 신뢰성도 높아 적합하다. 그 이외에는, 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 내환경성이나 내약품성이 우수한 무색투명의 유기 고분자 필름이 적합하다.

도 3에 도시한 바와 같이, 위상차판(2·3)은 다른 3방향의 주굴절율 n_a,·n_b, ·n_c를 갖고 있다. 주굴절율 n_a는 직교 좌표 xyz에 있어서의 y 좌표 축의 연신 방향과 일치하고 있다. 주굴절율 n_b는, 위상차판(2·3)에 있어서 화면에 대응하는 표면에 수직인 z좌표 축(표면의 법선 방향)에 대해, x-z면 내에 포함되는 화살표 A의 방향으로 각도 θ만큼 기울어져 있다. 동일한 방식으로, 주굴절율 n_c도, x좌표 축에 대해, x-z면 내에 포함되는 화살표 B의 방향으로 각도 θ 만큼 기울어져 있다.

위상차판(2·3)은 각 주굴절율의 크기가 n_a= n_cn_b라는 관계를 만족시키고 있다. 이에 따라, 광학축이 1개만 존재하므로, 위상차판(2·3)는 일축성을 구비하고, 또한, 위상차판(2·3)의 굴절율 이방성이 마이너스로 된다. 위상차판(2·3)의 제1 리타데이션(retardation)값(n_c-n_a) × d는, n_a=n_c이기 때문에, 거의 0㎚이다. 제2 리타데이션값(n_c-n_b) × d는, 80㎚ 내지 250㎚의 범위 내에서 임의의 값으로 설정된다. 제2 리타데이션값(n_c-n_b)× d를 이와 같은 범위로 설정함으로써, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 상기한 n_c-n_a및 n_c-n_b는 굴절율 이방성 △n을 나타내고, d는 위상차판(2·3)의 두께를 나타내고 있다.

또한, 위상차판(2·3)의 주굴절율 n_b가 경사져 있는 각도 θ, 즉, 굴절율 타원체의 경사 각도 θ는, 15°≤θ≤75°의 범위 내에서 임의의 값으로 설정된다. 경사 각도 θ를 이와 같은 범위로 설정함으로써, 굴절율 타원체의 경사 방향이, x-y 면에 대해 시계 회전, 반시계 회전에 관계 없이, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 위상차판(2·3)의 배치에 대해서는 위상차판(2·3) 중 어느 한쪽만을 한쪽측에 배치한 구성도, 또한, 위상차판(2·3)을 한쪽측에 중첩하여 배치하는 것도 가능하게 된다. 또한, 3개 이상의 위상차판을 사용하는 것도 가능하게 된다.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 액정 표시 장치에 있어서는 액정 표시 소자(1)에 있어서의 편광판(4·5)은, 그 흡수축 AX₁·AX₂가 상기한 배향막(11·14:도 1 참조)의 러빙 방향 R₁·R₂와 각각 평행하게 되도록 배치된다. 본 액정 표시 장치에서는, 러빙 방향 R₁·R₂가 상호 직교하고 있기 때문에, 흡수축 AX₁·AX₂도 상호 직교하고 있다.

여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 위상차판(2·3)에 이방성을 부여하는 방향으로 경사진 주굴절율 n_b의 방향이 위상차판(2·3)의 표면에 투영된 방향을 D라고 정의한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 위상차판(2)은 방향 D(방향 D₁)가 러빙 방향 R₁과 평행하게 되도록 배치되고, 위상차판(3)은 방향 D(방향 D₂)가 러빙 방향 R₂와 평행하게 되도록 배치된다. 즉, 위상차판(2)의 주굴절율 n_b와 위상차판(2)의 법선 방향이 만든 평면에 대해, 러빙 방향 R₁이 평행하게 되어 있고, 마찬가지로, 위상차판(3)의 주굴절율 n_b와 위상차판(2)의 법선 방향이 만든 평면에 대해, 러빙 방향 R₂가 평행하게 되어 있다.

상기한 바와 같은 위상차판(2·3) 및 편광판(4·5)의 배치에 의해, 본 액정 표시 장치는 전압 무인가시에 밝은 표시, 전압 인가시에 어두운 표시를 행한다. 즉, 오프시에 있어서 광을 투과하여 백색 표시를 행하는 소위 노멀리 화이트 표시를 행한다.

일반적으로, 액정이나 위상 차판(위상차 필름)이라고 하는 광학 이방체에 있어서는, 상기한 바와 같은 3차원 방향의 주굴절율 n_a·n_c·n_b의 이방성이 굴절율 타원체로 나타난다. 굴절율 이방성 △n은, 이 굴절율 타원체를 어떤 방향에서 관찰하는지에 따라 다른 값으로 된다.

다음에, 상술한, 액정층(8)에 대해 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 액정층(8)과, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능이 최량의 특성을 갖는 조합이 되도록, 액정층(8)을 구성하는 액정 재료에 그 굴절율 이방성 △n이 소정의 조건, 즉, 굴절율 이방성 △n에 있어서의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생되지 않는 범위로 설정된 액정 재료가 사용되고 있다.

구체적으로는, 이하에 기재한 ① 내지 ③ 중 적어도 1개의 설정 범위의 조건을 만족시키도록 설계된 액정 재료가 주입된다.

① 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)의 차인 △n(450)-△n (650)을, 0 이상 0. 010미만의 범위로 설정한다. 보다 바람직하게는, 상기한 △n (450) - △n (650)을 0 이상 0. 0055 이하의 범위로 설정하는 것이다.

② 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n (550)의 비인 △n(450)/△n(550)을, 1 이상 1. 07미만의 범위로 설정한다. 보다 바람직하게는, 상기 △n(450)/△n(550)을 1 이상 1. 05 이하의 범위로 설정하는 것이다.

③ 액정 재료의 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비인 △n(650)/△n(550)을, 0. 960보다 크고 1 이하의 범위로 설정한다. 보다 바람직하게는, 상기 △n (650)/△n(550)을 0. 975 이상 1 이하의 범위로 설정하는 것이다.

이러한 ① 내지 ③ 중 적어도 하나를 만족시키도록 설계된 액정 재료를 사용함으로써, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능에 의한 표시 화면의 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 반전 현상, 착색 현상의 개선뿐만 아니라, 표시 화면의 착색 현상을 특히 효과적으로 개선할 수 있다.

상세하게 말하면, ① 내지 ③중 넓은 쪽의 범위를 적어도 하나 만족시키도록 설계된 액정 재료를 사용함으로써, 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 50°에 있어서, 약간의 착색은 있지만, 어떤 방향에서 보아도 충분히 사용에 견딜 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 특히 상기 ① 내지 ③에 있어서 보다 바람직하다고 한 범위를 적어도 하나 만족시킴으로써, 시각 70°에서 어떤 방향에서 보아도 착색의 전혀 없는 것으로 할 수 있다.

또한, ① 내지 ③ 중 적어도 하나를 만족시키도록 설계된 액정 재료를 사용하함으로써, 콘트라스트 변화, 반전 현상에 대해서도, 위상차판(2·3)의 보상 기능만의 경우보다도 개선을 꾀할 수 있다.

그리고, 더욱 바람직하게는, 상기 ① 내지 ③ 중 적어도 하나의 설정 범위의 조건이 만족되고 있음과 동시에, 이하에 기재한 ④의 설정범 위의 조건이 동시에 만족되고, 본 액정 표시 장치의 액정층(8)에 있어서는, ④의 설정 범위의 조건도 만족시키는 것이다.

④ 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n (550)을, 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정한다. 보다 바람직하게는, 상기 △n(550)을, 0. 070 이상 0. 095 이하의 범위로 설정하는 것이다.

이러한 ④의 설정 조건도 만족시킴으로써, 위상차판(2·3)에 의한 위상차의 보상 기능, 및 ① 내지 ③의 설정 범위의 조건으로 함에 따른 보상 기능에 의한 시각 의존성의 개선외에, 반시각 방향의 콘트라스트비의 저하, 좌우 방향의 반전현상을 보다 한층 더 개선하는 것이 가능해진다.

도 5에, 본 액정 표시 장치에 있어서의 액정층(8)에 사용할 수 있는 한 액정 재료의 파장(λ)에 대한 △n (λ) (파장-굴절율 이방성 △n 특성)을, 실선의 곡선 a로 나타낸다. 또한, 도 5에는, 종래의 액정 표시 장치에 있어서의 액정층에 사용되고 있는 한 액정 재료의 파장(λ) 에 대한 △n (λ)을, 일점 쇄선의 곡선 b로 비교를 위해 나타낸다.

곡선 a와 곡선 b를 비교해 봄으로써 명백한 바와 같이, 본 액정 표시 장치의 액정층(8)에 사용할 수 있는 액정 재료의 파장(λ) 에 대한 △n (λ)은, 종래의 액정 표시 장치의 액정 재료에 비해 경사가 완만하고, 약간 우측 하강의 거의 평평한 상태이다.

또한, 도 6에는 본 액정 표시 장치에 있어서의 액정층(8)에 사용할 수 있는 다른 한 액정 재료의, 파장(λ)에 대한 △n (λ)/△n(550)을, 실선의 곡선 c로 나타낸다. 또한, 도 6에는, 종래의 액정 표시 장치에 있어서의 액정층에 사용되고 있는 다른 한 액정 재료의 파장(λ)에 대한 △n (λ)/△n(550)을, 일점 쇄선의 곡선 d로 비교를 위해 나타낸다.

곡선 c와 곡선 d를 비교해 봄으로써 명백한 바와 같이, 본 액정 표시 장치의 액정층(8)에 사용할 수 있는 액정 재료의 파장(λ)에 대한 △n(λ)/△n(550)도, 종래의 액정 표시 장치의 액정 재료에 비해 경사가 완만하게 된다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 액정 표시 장치는 액정 표시 소자(1)에 생기는 시각에 대응하는 위상차를 위상차판(2·3)에 의해 보상하는 기능외에, 액정층(8)에 있어서의 액정 재료의 파장에 대한 굴절율 이방성 △n의 변화를, 액정 화면의 착색이 생기지 않는 범위로 설정함으로써, 상기 위상차를 보상하는 기능을 갖고 있다. 이에 따라, 시각에 의존한 표시 화면의 착색이 특히 효과적으로 개선되고, 동시에, 콘트라스트 변화, 반전 현상도 개선되고, 고품질의 화상을 표시할 수 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성되는 본 실시 형태에 관한 실시예를, 비교예와 함께 설명한다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 파장 450㎚에서의 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚에서의 굴절율 이방성 △n(650)과의 차인 △n(450)-△n(650)이 각각, 0, 0.0030, 0.0055, 0.0070, 0.0090에 설정된 액정 재료를 사용하여, 셀 두께[액정층(8)의 두께]를 5㎛로 한, 5개의 샘플 #1 내지 #5를 준비하였다.

샘플 #1 내지 #5에 이용한 위상차판(2·3)은, 이하에 기재한 조건을 만족시키고 있다. (1) 투명한 지지체(예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등)에 디스코틱 액정이 도포되어 있다. (2) 디스코틱 액정이 경사 배향되어 가교되고 있다. (3) 상술한 제1 리타데이션값이 0㎚, 상술한 제2 리타데이션값이 100㎚에 설정되어 있다. (4) 주굴절율 n_b가 xyz축 좌표에 있어서의 z축에 대해 화살표 A로 나타낸 방향으로 약 20°가 되도록 경사져 있고, 마찬가지로 주굴절율 n_c가 x축에 대해 화살표 B에서 도시한 방향으로 약 20°의 각도를 이루고 있다(즉, 굴절율 타원체의 경사 각도 θ가 20°이다).

또한, 본 실시예에 대한 비교예로서, 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 상기 △n(450)-△n(650)이 0. 010의 액정 재료를 사용한 이외에는 본 실시예와 마찬가지의 비교 샘플 #100을 준비하였다.

상기한 샘플 #1 내지 #5 및 비교 샘플 #100에 대해 백색광을 기초로 눈으로 확인 시험을 행한 결과를 표 1에 도시한다.

시각(θ)	△n(450)-△n(650) (×10^-3)
	0	3.0	5.5	7.0	9.0	10
	#1	#2	#3	#4	#5	#100
50°	○	○	○	○	△	×
60°	○	○	○	○	×	×
70°	○	○	○	×	×	×

(표중, ○: 착색 없음, △: 사용에 견딜 수 있는 정도의 착색이 있음, ×: 사용에 견딜 수 없는 정도의 착색이 있음)

실시예의 샘플 #1 내지 #3에 대해서는, 시각을 70°로 하여 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이었다. 샘플 #4에서는, 시각 60°까지는 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이었다. 샘플 #5에서는 시각 50°에서 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었지만, 사용에 견딜 수 있을 정도의 착색이었다.

이것에 대해, 비교예 샘플 #100에서는 시각 50°에서 좌우 방향에서 본 경우에, 사용에 견딜 수 없는 정도의 노란색으로부터 주황색의 착색이 확인되었다.

또한, 상기한 위상차판(2·3)은 투명한 지지체에 디스코틱 액정을 경사 배향시킨 것이었지만, 하이브리드 배향시킨 점만 다른 위상차판(2·3)을 사용한 경우에서도, 본 실시예의 샘플 #1 내지 샘플 #5와 마찬가지의 샘플, 및 비교 샘플 #100과 마찬가지의 비교 샘플에 있어서, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

(실시예 2)

본 실시예에서는 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 파장 450㎚에 있어서의 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 550㎚에서의 굴절율 이방성 △n(550)과의 비인 △n(450)/△n(550)이 각각, 1, 1.03, 1.05, 1.06, 1. 07에 설정된 액정 재료를 사용하여, 셀 두께[액정층(8)의 두께]를 5㎛로 한, 5개의 샘플 #6 내지 #10을 준비하였다.

샘플 #6 내지 #10에 있어서의 위상차판(2·3)으로서는, 디스코틱 액정을 경사 배향한 상술한 실시예 1에 있어서의 위상차판(2·3)과 마찬가지의 것을 사용하였다.

또한, 본 실시예에 대한 비교예로서, 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 상기 △n(450)/△n(550)이, 1. 07의 액정 재료를 사용한 것 이외에는 본 실시예와 마찬가지의 비교 샘플 #101을 준비하였다.

상기한 샘플 #6 내지 #10 및 비교 샘플 #101에 대해, 백색광을 기준으로 눈으로 확인 시험을 행한 결과를 표 2에 도시한다.

시각(θ)	△n(450)/△n(550)
	1	1.03	1.05	1.06	1.065	1.07
	#6	#7	#8	#9	#10	#101
50°	○	○	○	○	△	×
60°	○	○	○	△	×	×
70°	○	○	○	×	×	×

실시예의 샘플 #6 내지 #8에 대해서는 시각을 70°로 하여 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이었다. 샘플 #9에서는, 시각 50°에서는 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않았지만, 시각 60°에 있어서는, 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었다. 그러나, 이것은 충분히 사용에 견딜 수 있는 정도의 착색이었다. 샘플 #10에서는, 시각 50°에서 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었지만, 이것도 사용에 견딜 수 있는 정도의 것이었다.

이것에 대해 비교예 샘플 #101에서는 시각 50°에서 좌우측 방향으로부터 본 경우에, 사용에 견딜 수 없는 정도의 노란 색으로부터 주황색의 착색이 확인되었다.

또, 상기한 위상차판(2·3)은, 투명한 지지체에 디스코틱 액정을 경사 배향시킨 것이었지만, 하이브리드 배향시킨 점만 다른 위상차판(2·3)을 사용한 경우에서도, 본 실시예의 샘플 #6 내지 샘플 #10과 마찬가지의 샘플, 및 비교 샘플 #101과 마찬가지의 비교 샘플에 있어서, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

(실시예 3)

본 실시예에서는, 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 파장 650㎚에 있어서의 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚에서의 굴절율 이방성 △n(550)과의 비인 △n(650)/△n(550)이 각각, 1, 0.980, 0.975, 0.970, 0.965로 설정된 액정 재료를 사용하여, 셀 두께[액정층(8)의 두께]를 5㎛로 한, 5개의 샘플 #11내지 #15를 준비하였다.

샘플 #11 내지 #15에 있어서의 위상차판(2·3)으로서는, 디스코틱 액정을 경사 배향한 상술한 실시예 1에 있어서의 위상차판(2·3)과 마찬가지의 것을 사용하였다.

또한, 본 실시예에 대한 비교예로서, 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)에, 상기 △n(650)/△n(550)이 0. 960의 액정 재료를 사용한 이외에는 본 실시예와 마찬가지의 비교 샘플 #102을 준비하였다.

상기한 샘플 #11 내지 #15 및 비교 샘플 #102에 대해 백색광을 기준으로 눈으로 확인 시험을 행한 결과를 표 3에 도시한다.

시각(θ)	△n(650)-△n(550)
	1	0.980	0.975	0.970	0.965	0.960
	#11	#12	#13	#14	#15	#102
50°	○	○	○	○	△	×
60°	○	○	○	△	×	×
70°	○	○	○	×	×	×

실시예의 샘플 #11 내지 #13에 대해서는, 시각을 70°로 하여 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이었다. 샘플 #14에서는, 시각 50°에서는 어떤 방향으로부터 보아도 착색은 확인되지 않았지만, 시각 60°에 있어서는, 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었다. 그러나, 이것은 충분히 사용에 견딜 수 있는 정도의 착색이었다. 샘플 #15에서는, 시각 50°에서 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었지만, 이것도 사용에 견딜 수 있는 정도였다.

이것에 대해, 비교예 샘플 #102에서는, 시각 50°에서 좌우 방향으로부터 본 경우에, 사용에 견딜 수 없는 정도의 노란색으로부터 주황색의 착색이 확인되었다.

또한, 상기한 위상차판(2·3)은 투명한 지지체에 디스코틱 액정을 경사 배향시킨 것이었지만, 하이브리드 배향시킨 점만 다른 위상차판(2·3)을 사용한 경우에서도, 본 실시예의 샘플 #11 내지 샘플 #15와 마찬가지의 샘플, 및 비교 샘플 #102와 마찬가지의 비교 샘플에 있어서, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

(실시예 4)

여기서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 수광 소자(21), 증폭기(22) 및 기록 장치(23)를 구비한 측정계를 사용하여, 액정 표시 장치의 시각 의존성을 측정하였다. 액정 표시 장치의 액정셀(16)은 상기한 유리 기판(9) 측의 면(16a)이 직교 좌표 xyz의 기준면 x-y에 위치하도록 설치되어 있다. 수광 소자(21)는 일정한 입체 수광각으로수광할 수 있는 소자이고, 면(16a)에 수직인 z방향에 대해 각도 φ(시각)를 이루는 방향에 있어서의, 좌표 원점으로부터 소정 거리를 둔 위치에 배치되어 있다.

측정시에는, 본 측정계에 설치된 액정셀(16)에 대해 면(16a)의 반대측 면에서 파장 550㎚의 단색광을 조사한다. 액정셀(16)을 투과한 단색광의 일부는 수광 소자(21)에 입사한다. 수광 소자(21)의 출력은 증폭기(22)에 의해서 소정의 레벨에 증폭된 후, 파형 메모리, 레코더 등의 기록 장치(23)에 의해서 기록된다.

본 실시예에서는, 도 1의 액정셀(16)에 있어서의 액정층(8)에 파장 550㎚에서의 굴절율 이방성△n(550)이 각각, 0.070, 0.080, 0.095로 설정된 액정 재료를 사용하여, 셀두께[액정층(8)의 두께]를 5㎛로 한 3개의 샘플 #1 6내지 #18을 준비하였다.

샘플 #16 내지 #18에 있어서의 위상차판(2·3)으로서는, 디스코틱 액정을 경사 배향한 상술한 실시예 1에 있어서의 위상차판(2·3)과 마찬가지의 것을 사용하였다.

이와 같은 샘플 #16 내지 #18을, 도 7에 도시한 측정계에 설치하여 수광 소자(21)가 일정한 각도 φ로 고정된 경우의, 샘플 #16 내지 #18에의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은, 50°의 각도 φ가 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, y방향이 화면의 좌측이고, x방향이 화면의 하측이라고 가정하여, 수광 소자(21)의 배치 위치를 상부방향(반시각 방향), 좌측 방향, 우측 방향으로 각각 바꿔 행해졌다.

그 결과를, 도 8a 내지 도 8c에 도시한다. 도 8a 내지 도 8c는 샘플 #16 내지 #18에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 그래프이다.

도 8a가 도 2의 상방향으로부터 측정을 행한 결과이고, 도 8b가 도 2의 우측방향, 도 8c가 좌측 방향으로부터 측정을 각각 행한 결과이다.

도 8a 내지 도8c에 있어서, 각각 일점 쇄선으로 나타낸 곡선 L1·L4·L7이, 액정층(8)에 △n(550) = 0. 070의 액정 재료를 사용한 샘플 #16의 것이고, 실선으로 나타낸 곡선 L2·L5·L8이, 액정층(8)에 △n(550) =0.080의 액정 재료를 사용한 샘플 #17의 것이며, 파선으로 도시한 곡선 L3·L6·L9가, 액정층(8)에 △n(550) = 0. 095의 액정 재료를 사용한 샘플 #18의 것이다.

또한, 실시예에 대한 비교예로서, 도 1의 액정셀(16)에 있어서의 액정층(8)에 파장 550㎚에 있어서의 굴절율 이방성 △n(550)이 각각, 0.060, 0.120으로 설정된 액정 재료를 사용한 이외에는 실시예와 마찬가지의 2개의 비교 샘플 #103·#104를 준비하였다. 이 비교 샘플 #103·#104를 도 7에 도시한 측정계에 설치하여, 본 실시예와 마찬가지의 방법으로 수광 소자(21)가 일정한 각도 φ로 고정된 경우의 비교 샘플 #103·#104에의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은 본 실시예와 마찬가지로, 50°의 각도 φ 가 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, y방향이 화면의 좌측이고, x방향이 화면의 하측이라고 가정하여 수광 소자(21)의 배치 위치를 상방향, 좌측 방향, 우측 방향으로 각각 바꿔 행해졌다.

그 결과를, 도 9a 내지 도 9c에 도시한다. 도 9a 내지 도 9c는 비교 샘플#103·#104에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 그래프이다.

도 9a가 도 2의 상방향으로부터의 측정을 행한 결과이고, 도 9b가 도 2의 우측 방향, 도 9c가 좌측 방향으로부터의 측정을 각각 행한 결과이다.

도 9a 내지 도 9c에 있어서, 각각 실선으로 도시한 곡선 L10· L12· L14가, 액정층(8)에 △n(550) =0. 060의 액정 재료를 사용한 비교 샘플 #103의 것이고, 파선으로 나타낸 곡선 L11· L13· L15가, 액정층(8)에 △n (550)이 0. 120의 액정 재료를 사용한 비교 샘플 #104이 것이다.

본 실시예의 샘플 #16 내지 #18과, 비교예의 비교 샘플 #103·#104에 대해 상방향의 투과율-액정 인가 전압 특성을 비교한 경우, 도 8a에서는, 곡선 L1· L2· L3 모두 전압을 높게 함에 따라 투과율이 충분히 내려 가는 것이 확인되었다. 이에 대해, 도 9a에서는 곡선 L11은, 도 8a의 곡선 L1· L2· L3과 비교하여, 전압을 높게 해 가더라도 충분히 투과율이 내려 가지 않는다. 또한, 곡선 L10은 전압을 높게 해 감에 따라 투과율은 한번 저하하고 나서 다시 상승하는 반전 현상이 확인되었다.

마찬가지로, 샘플 #16 내지 #18과 비교 샘플 #103·#104에 대해 우측 방향의 투과율-액정 인가 전압 특성을 비교한 경우, 도 8b에서는, 곡선 L4· L5· L6 모두 전압을 높게 해 가면 투과율은 거의 0에 가깝게 될 때까지 저하하고 있는 것이 확인되었다. 또한, 도 9b에서도, 곡선 L12은 전압을 높게 해 가면, 도 5b와 마찬가지로 투과율이 거의 0에 가깝게 될 때까지 저하하지만, 곡선 L13에 대해서는 상기한 반전 현상이 확인되었다.

마찬가지로, 샘플 #16 내지 #18과 비교 샘플 #103·#104에 대해 좌측 방향의 경우에서도 우측 방향과 마찬가지로, 도 8c의 곡선 L7·L8·L9 및 도 9c의 곡선 L14는 전압을 높게 해 가면, 전부 투과율은 거의 0에 가깝게 될 때까지 저하하지만, 도 9c의 곡선 L15만, 반전 현상이 확인되었다.

또한, 샘플 #16 내지 #18과 비교 샘플 #103·#104에 대해 백색광을 기준으로 눈으로 확인을 행하였다.

실시예의 샘플 #16 내지 #18 및 비교 샘플 #103에 대해서는, 시각을 50°로 하여 어떤 방향으로부터 보아도, 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이었다. 이에 대해, 비교 샘플 #104에 대해서는, 시각을 50°로 하여 좌우 방향으로부터 본 경우에, 노란색으로부터 주황색으로 착색되어 있는 것이 확인되었다.

이상의 결과로부터, 도 8a 내지 도 8c로 도시한 바와 같이, 액정층(8)에 파장 550㎚에서의 굴절율 이방성 △n(550)이 각각, 0.070, 0.080, 0.095로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는 전압을 인가해 가면 투과율은 충분히 저하하고, 반전 현상도 보이지 않기 때문에 시야각이 확대하고, 또한, 착색 현상도 없어 액정 표시 장치의 표시 품위가 각별히 향상된 것을 알 수 있다.

그것에 대해, 도 9a 내지 도 9c로 도시한 바와 같이, 액정층(8)에 파장 550㎚에 있어서의 굴절율 이방성 △n(550)이 각각, 0.060, 0.120로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는, 시각 의존성은 충분히 개선되지 않은 것을 알 수 있다.

또한, 상기한 위상차판(2·3)은 투명한 지지체에 디스코틱 액정을 경사 배향시킨 것이었지만, 하이브리드 배향시킨 점만 다른 위상차판(2·3)을 사용한 경우에서도, 본 실시예의 샘플 #16 내지 샘플 #18과 마찬가지의 샘플, 및 비교 샘플 #103·#104와 마찬가지의 비교 샘플에 있어서, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

또한, 상기 위상차판(2·3)의 굴절율 타원체의 경사 각도 θ를 변화시키고, 경사 각도 θ에 대한 투과율-액정 인가 전압 특성의 의존성을 조사한 결과, 15°≤θ≤75°의 범위 내이면, 위상차판(2·3)에 있어서의 디스코틱 액정의 배향 상태에 관계 없이, 기본적으로 변화하지 않았다. 또한, 상기 범위를 넘은 경우에는, 반시각 방향의 시야각이 넓어지지 않은 것이 확인되었다.

또한, 상기 위상차판(2·3)의 제2 리타데이션값을 변화시켜서, 제2 리타데이션값에 대한 투과율-액정 인가 전압 특성의 의존성을 조사한 결과, 제2 리타데이션값이 80㎚ 내지 250㎚의 범위 내이면, 위상차판(2·3)에 있어서의 디스코틱 액정의 배향의 상태에 관계없이, 기본적으로 변화하지 않았다. 또한, 상기 범위를 넘은 경우에는, 가로 방향(좌우 방향)의 시야각이 넓어지지 않은 것이 확인되었다.

또한, 상기 샘플 #16 내지 샘플 #18과 비교 샘플 #103·#104와의 눈으로 확인시험의 결과를 더욱 상세히 검토하기 위해 도 1의 액정셀(16)에 있어서의 액정층(8)에 파장 550㎚에 있어서의 굴절율 이방성 △n(550)이 각각, 0.065, 0.100, 0.115의 액정 재료를 사용한 이외에는 본 실시예와 마찬가지의 3개의 샘플 #19 내지 #21을 준비하였다. 이 샘플 #19 내지 #21을 도 7에 도시한 측정계에 설치하여, 본 실시예와 마찬가지의 방법으로 수광 소자(21)가 일정한 각도 φ로 고정된 경우의 샘플 #19 내지 #21에의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다. 또한, 각각 백색광을 기준으로 눈으로 확인을 행하였다.

그 결과, 굴절율 이방성 △n(550)을 0. 100로 한 샘플 #20, 및 굴절율 이방성△n(550)을 0.115로 한 샘플 #21에서는, 각도 φ50°로 한 경우, 좌우 방향에 있어서전압을 높게 하면 투과율의 상승이 약간 확인되었다. 그러나, 눈으로 확인함에 있어서는 반전 현상은 생기지 않고, 이 정도의 투과율의 상승은 사용에 견딜 수 있는 것이었다. 상방향의 결과에 있어서는 아무런 문제 없었다. 한편, 굴절율 이방성 △n(550)을 0.065로 한 샘플 #19에서는, 상술한 비교 샘플 #103과 마찬가지로, 상방향에 있어서 전압을 높게 하면 투과율은 한번 가라 앉았다가 부상하는 곡선으로 되었지만, 도 9a에 도시한 비교 샘플(103)의 것에 비해 투과율의 상승의 정도는 작고, 사용에 견딜 수 있는 것이었다. 좌우 방향의 결과에 있어서는 아무런 문제 없었다.

또한, 눈으로 확인한 검사에 있어서는, 샘플 #20·#21에서는 노란색으로부터 주황색의 약간의 착색이 확인되었지만, 문제가 되지 않는 정도였다. 샘플 #19에서는, 약간이기는 하지만 푸른색을 띠고 있는 것이 확인되었다. 그러나, 이 정도의푸른색도 문제로는 되지 않는 것이었다.

또한, 상술한 측정외에, 샘플 #19와 비교 샘플 #103에 대해 1V 정도의 전압을 인가하고, 액정셀(16)의 표면의 법선 방향의 백색 표시시의 투과율을 측정하였다. 그 결과, 비교 샘플 #103에서는 사용에 견딜 수 없는 정도의 투과율의 저하가 보였다. 이것에 대해, 샘플 #19에서는 약간의 투과율의 저하가 확인되었지만, 사용에 견딜 수 있는 정도의 것이었다.

이상과 같이, 본 발명의 실시에 있어서 3개의 주굴절율 n_a,n_b,n_c가 n_a= n_cn_b라는 관계를 갖고, 주굴절율 n_b가, 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 위상차판을 사용하는 경우, 액정 재료의 굴절율 이방성 △n의 광의 파장에 대한 변화의 범위 가, 이하에 기재한 바와 같은 제1 내지 제3 조건을 적어도 하나를 만족시키면, 시각에 의존한 액정 화면의 착색의 발생을 보다 일으키기 어렵게 할 수 있다.

제1 조건은, 액정층에 있어서의 액정 재료의, 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)의 차 △n(450) -△n(650)이, 0 이상 0. 010 미만의 범위로 설정한 것이다.

제2 조건은, 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(450)/Δn (550)을, 1 이상 1. 07 미만의 범위로 설정한 것이다.

제3 조건은, 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(650)/△n(550)을, 0. 96보다 크고 1 이하의 범위로 설정한 것이다.

적어도, 이들 중 어느 한쪽 조건을 만족시킴으로써, 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 50°에 있어서, 약간의 착색은 있지만, 어떤 방향으로부터 보아도 충분히 사용에 견딜 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 시각 70°의 더욱 광 시야각의 액정 표시 장치에 있어서는, 액정 재료의 굴절율 이방성 △n의 광의 파장에 대한 변화의 범위는, 이하에 기재한 바와 같은 제4 내지 제6 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.

제4 조건은 액정층에 있어서의 액정 재료의, 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)의 차 △n(450) -△n(650)을, 0 이상 0. 0055 이하의 범위로 설정한 것이다.

제5 조건은, 액정층에 있어서의 액정 재료의, 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(450)/△n(550)을, 1 이상 1. 05 이하의 범위로 설정한 것이다.

제6 조건은, 액정층에 있어서의 액정 재료의, 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(650)/△n(550)을, 0. 975 이상 1 이하의 범위로 설정한 것이다.

이들중 어느 한 조건을 만족시킴으로써, 광 시야각의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 70°에 있어서 모든 방향으로부터 보아도, 착색 현상이 전혀 없도록 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 3개의 주굴절율 n_a, n_bn_c가 n_a= n_cn_b라는 관계를 갖고, 주굴절율 n_b가, 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 위상차판을 사용하는 경우, 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n (550)을, 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

이것은, 가시광 영역의 중심 영역이 되는 파장 550㎚의 광에 대한 액정 재료의 굴절율 이방성 △n (550)이 0. 060 이하 또는 0. 120 이상의 경우, 시각 방향에 따라서는 반전 현상이나 콘트라스트비의 저하가 발생하는 것이 확인되었기 때문이다. 그래서, 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)을, 0.060보다 크고 0. 120 보다 작은 범위로 설정함으로써, 액정 표시 소자에 생기는 시각에 대응하는 위상차를 해소할 수 있기 때문에, 액정 화면에 있어서, 시각에 의존하여 생기는 착색 현상은 물론이고, 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상 등도 더욱 개선할 수 있다.

이 경우, 또한, 액정층에 있어서의 액정 재료의, 파장550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)을, 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정함으로써, 액정 표시 소자에 생기는 시각에 대응하는 위상차를 보다 효과적으로 해소할 수 있다. 따라서, 액정 표시 화상에 있어서의 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상, 착색 현상을 더욱 확실하게 개선할 수 있다.

또한, 상기한 위상차판은, 이하에 기재한 바와 같은 제7 내지 제9 조건을 만족시킴으로써, 위상차판에 의한 위상차의 보상 기능을 보다 확실하게 얻을 수 있다.

제7 조건은, 상기한 모든 위상차판에 있어서, 굴절율 타원체의 경사각이 15°내지 75°의 사이에 설정되어 있는 것이다.

제8 조건은, 상기한 각 위상차판에 있어서의 주굴절율 n_b와 상기 위상차판의 법선 방향이 만든 평면에 대해, 상기 위상차판측에 배치된 투광성 기판에 있어서의 배향막의 러빙 방향이 대략 평행하게 되어 있는 것이다.

제9 조건은, 상기한 모든 위상차판에 있어서, 주굴절율 n_a와 주굴절율 n_b의 차와, 위상차판의 두께 d와의 곱(n_a-n_b) ×d가, 80㎚ 내지 250㎚의 사이에 설정되어 있는 것이다.

또한, 상기 위상차판으로서, 투명한 유기 고분자로 이루어지는 지지체에 디스코틱 액정이 경사 배향 또는 하이브리드 배향되고, 또한 가교됨으로써 형성되어 있는 것을 사용하면, 위상차판에 있어서의 굴절율 타원체가, 보다 확실하게 위상차판에 대해 경사지도록 형성할 수 있다.

발명의 상세한 설명에 있어서 제공된 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것이며, 이와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어야 할 것이 아니라, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구항의 범위 내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims

대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판,

광의 파장에 대응한 굴절율 이방성의 변화가, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어지는 액정층,

상기 투광성 기판과 상기 액정층을 구비한 액정 표시 소자,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자, 및

상기 액정 표시 소자와 상기 편광자 간에 적어도 하나가 개재된 위상차판

을 포함하는 구성으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판,

광의 파장에 대응한 굴절율 이방성의 변화가, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어지는 액정층,

상기 투광성 기판과 상기 액정층을 구비한 액정 표시 소자,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자, 및

상기 액정 표시 소자와 상기 편광자 간에 적어도 하나가 개재된 위상차판

을 포함하고,

상기 위상차판에 있어서, 3개의 주굴절율 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_cn_b의 관계를 갖고, 주굴절율 n_b가 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 배향막은 상기 액정 재료의 액정 분자의 트위스트각이 약 90°로 배향되도록 러빙 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항에 있어서, 상기 편광자의 흡수축의 방향은 각각의 편광자측에 배치된 투광성 기판에 있어서의 배향막의 러빙 방향에 대해 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n (650)의 차 △n(450)-△n (650)이 0 이상 0. 010 미만의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)의 차 △n(450)-△n (650)이 0 이상 0. 0055 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(450)/△n (550)이 1 이상 1. 07 미만의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 450㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(450)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(450)/△n (550)이 1 이상 1. 05 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(650)/△n (550)이 0. 96 보다 크고 1 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 650㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(650)과 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)의 비 △n(650)/△n (550)이 0. 975 이상 1 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성△n(550)이 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 060보다 크고 0. 120보다 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 070 이상 0. 095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 070 이상 0. 095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제13항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 070 이상 0. 095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제14항에 있어서, 상기 액정층에 있어서의 액정 재료의 파장 550㎚의 광에 대한 굴절율 이방성 △n(550)이 0. 070 이상 0. 095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 위상차판에 있어서, 굴절율 타원체의 경사각이 15°내지 75°의 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 각 위상차판에 있어서의 주굴절율 n_b와 상기 위상차판의 법선 방향이 만든 평면에 대해 상기 위상차판측에 배치된 투광성 기판에 있어서의 배향막의 러빙 방향이 대략 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 위상차판에 있어서, 주굴절율 n_a의 크기와 주굴절율 n_b크기와의 차와, 위상차판의 두께 d와의 곱(n_a-n_b)×d가, 80㎚ 내지 250㎚의 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 위상차판은 투명한 유기 고분자로 이루어지는 지지체에 디스코틱(discotic)액정이 경사 배향되고, 가교됨으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 위상차판은 투명한 유기 고분자로 이루어지는 지지체에 디스코틱 액정이 하이브리드 배향되고, 가교됨으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.