KR20070011126A - 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070011126A
KR20070011126A KR1020060066750A KR20060066750A KR20070011126A KR 20070011126 A KR20070011126 A KR 20070011126A KR 1020060066750 A KR1020060066750 A KR 1020060066750A KR 20060066750 A KR20060066750 A KR 20060066750A KR 20070011126 A KR20070011126 A KR 20070011126A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
film
optically anisotropic
preferable
crystal cell
Prior art date
Application number
KR1020060066750A
Other languages
English (en)
Inventor
료우타 마츠바라
Original Assignee
후지필름 홀딩스 가부시끼가이샤
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 후지필름 홀딩스 가부시끼가이샤 filed Critical 후지필름 홀딩스 가부시끼가이샤
Publication of KR20070011126A publication Critical patent/KR20070011126A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02F1/137—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G02F1/1395—Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells
    • 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
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • 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
    • G02F1/133635—Multifunctional compensators
    • 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
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/40—Materials having a particular birefringence, retardation
    • 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
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/04—Number of plates greater than or equal to 4
    • 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
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/10—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate
    • G02F2413/105—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate with varying inclination in thickness direction, e.g. hybrid oriented discotic LC

Landscapes

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

Abstract

(과제) 광시야각 상태로부터 1인용 등의 협시야각 상태에 대응할 수 있는 간이한 구성의 액정 표시 장치를 제공한다.
(해결수단) 적어도 액정 셀과 그 액정 셀을 광학 보상하는 광학 이방성층을 갖고, 전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 정(正)이 되는 인가 전압 영역인 제 1 계조 영역과, 전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 부(負)가 되는 인가 전압 영역인 제 2 계조 영역을 갖는 액정 표시 장치이다.
액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1 은 본 발명 액정 표시 장치의 일 실시형태의 개략 단면도.
도 2 는 OCB 모드인 액정 표시 장치의 광학 보상 관계를 나타내는 개념도.
도 3 은 광학 이방성층의 Re(0) 와 액정 셀의 Re(0) 의 관계를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 4 는 액정 셀의 Re(0) 와 광학 이방성층의 Re(0) 의 차와, 인가 전압과의 관계를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 5 는 실시예 1 에서 제조한 액정 표시 장치에 관해서, 여러가지 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타내는 그래프.
도 6 은 실시예 2 에서 제조한 액정 표시 장치에 관해서, 여러가지 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타내는 그래프.
도 7 은 실시예 3 에서 제조한 액정 표시 장치에 관해서, 여러가지 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 101: 편광막
2, 102: 투과축
13a, 113a: 지지체
14a, 114a: 면내 지상축
5, 9: 광학 이방성층
5a, 9a: 액정성 화합물의 분자 대칭축을 기판면에 정(正)사영한 평균 방향
6, 8: 기판
7: 액정성 분자
33A, 33B: 지지체
31A, 31B: 광학 이방성층
10: 액정층
(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 평6-214116호
(특허문헌 2) 미국 특허 제5583679호 명세서
(특허문헌 3) 미국 특허 제5646703호 명세서
(특허문헌 4) 서독 특허출원공개 제3911620호 명세서
(특허문헌 5) 유럽 특허출원공개 제0911656호 명세서
(특허문헌 6) 미국 특허 제4583825호 명세서
(특허문헌 7) 미국 특허 제5410422호 명세서
(특허문헌 8) 일본 공개특허공보 평9-197397호 (미국 특허 제5805253호 명세서)
(특허문헌 9) 국제 공개 제96/37804호 팜플렛 (유럽 특허출원공개 제0783128호 명세서)
(특허문헌 10) 일본 공개특허공보 평11-316378호 (미국 특허 제6064457호 명세서)
본 발명은, 시야각이 개선된 액정 표시 장치, 바람직하게는 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 (LCD) 는 CRT (cathode ray tube) 와 비교하여 박형, 경량 및 저소비전력이라는 큰 이점을 갖는다. 액정 표시 장치는 액정 셀 및 액정 셀의 양측에 배치된 2장의 편광판으로 이루어진다. 액정 셀은, 막대형 화합물, 그것을 봉입하기 위한 2장의 기판 및 막대형 화합물에 전압을 인가하기 위한 전극층으로 이루어진다. 봉입된 막대형 화합물을 배향시키기 위해 2장의 기판에는 배향막이 형성된다.
액정 셀에 표시되는 화상의 착색을 제거하기 위해서, 액정 셀과 편광판 사이에 광학 보상 시트 (위상차판) 를 형성하는 경우가 많다. 편광판과 광학 보상 시트와의 조합은 타원 편광판으로서 기능한다. 광학 보상 시트에 액정 셀의 시야각을 확대시키는 기능을 부여한 경우도 있다.
광학 보상 시트로는 연신한 합성 폴리머 필름 (예, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름) 이 종래부터 사용되고 있다.
합성 폴리머 필름을 대신하여, 디스코틱 화합물로 형성한 광학 이방성층 및 투명 지지체를 갖는 광학 보상 시트를 사용하는 방법도 제안되어 있다. 광학 이방성층은, 디스코틱 화합물을 배향시키고, 그 배향 상태를 고정함으로써 형성한다. 디스코틱 화합물은 일반적으로 큰 복굴절률을 갖는다. 또한, 디스코틱 화합물에는 다양한 배향형태가 있다. 따라서, 디스코틱 화합물을 사용함으로써, 종래의 합성 폴리머 필름에서는 얻을 수 없는 광학적 성질을 갖는 광학 보상 시트를 제조할 수 있다. 디스코틱 화합물을 사용한 광학 보상 시트에 관해서는 다양한 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1∼4 참조).
광학 보상 시트의 투명 지지체로는, 광학 등방성 (낮은 리타데이션값) 이 요구되는 경우에는 일반적으로 셀룰로오스아세테이트 필름이 사용되고 있다. 반대로, 광학 이방성 (높은 리타데이션값) 이 요구되는 경우에는 연신한 합성 폴리머 필름 (예, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름) 이 사용되고 있다. 광학 보상 시트와 같은 광학재료의 기술분야에서는, 폴리머 필름에 광학적 이방성 (높은 리타데이션값) 이 요구되는 경우에는 합성 폴리머 필름을 사용하고, 광학적 등방성 (낮은 리타데이션값) 이 요구되는 경우에는 셀룰로오스아세테이트 필름을 사용하는 것이 일반적인 원칙이었다. 특허문헌 5 에는, 종래의 일반적인 원칙을 번복하여 광학적 이방성이 요구되는 용도에도 사용할 수 있는 높은 리타데이션값을 갖는 셀룰로오스아세테이트 필름이 개시되어 있다.
특허문헌 6 및 7 에, 막대형 화합물을 액정 셀의 상부와 하부에서 실질적으로 반대 방향으로 (대칭적으로) 배향시키는 벤드 배향 모드의 액정 셀을 사용한 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 막대형 화합물이 액정 셀의 상부와 하부에서 대칭적으로 배향되어 있기 때문에, 벤드 배향 모드의 액정 셀은 자기 광학 보상 기능을 갖는다. 그 때문에 이 액정 모드는 OCB (Optically Compensatory Bend) 액정 모드라고도 불린다. 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치는 응답 속도가 빠르다는 이점이 있다. 벤드 배향 모드는, 종래의 액정 모드 (TN 모드, STN 모드) 와 비교하면 시야각이 넓고, 응답 속도가 빠르다는 특징이 있다. 그러나, CRT 와 비교하면 더욱 개량시킬 필요가 있다. 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치를 더욱 개량하기 위해서, 일반적인 액정 모드와 마찬가지로 광학 보상 시트를 사용하는 방법이 있다. 특허문헌 8∼10 에는, 디스코틱 화합물로 형성한 광학 이방성층을 갖는 광학 보상 시트, 및 그것을 사용한 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치가 개시되어 있다.
디스코틱 화합물로 형성한 광학 이방성층을 갖는 광학 보상 시트를 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치에 사용함으로써 대단히 넓은 시야각이 얻어진다. 그러나, 액정 표시 소자가 사용되는 상기 서술한 기기 (PC, 워드 프로세서 등) 는 여러가지 용도나 환경에서 사용되고 있다. 예를 들어, 이들 기기를 사용하여 회의 등에서 프리젠테이션 등을 하는 경우에는 복수의 사람이 동시에 보게 되기 때문에, 표시 소자의 시각 특성은 가능한 한 광시각 특성인 쪽이 좋다. 한편, 이들 기기를 항공기, 전차 등의 공공 교통기관 등 공공 장소에 있어서 정보 입력 및 표시 기기로서 사용하는 경우에는, 정보의 보전 또는 프라이버시의 보전을 위해 사용자 이외의 사람에게 표시 화면이 보이지 않은 편이 좋다. 따라서, 이 경우에 있어서 시각 특성은 입력자에게만 보이는 범위로 충분하다. 이러한 요구로부터, 1대의 기기에 있어서 표시 소자의 시각 특성을 제어하여 광시야각 상태로부터 1인용의 협시야각 상태에 대응할 수 있는 표시 장치가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은, 광시야각 상태로부터 1인용 등의 협시야각 상태에 대응할 수 있는 간이한 구성의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자가 예의 연구를 진행시킨 결과, OCB 모드에서는, 액정 셀의 Re 리타데이션값으로부터 광학 이방성층의 Re 리타데이션의 절대값을 차감한 값이 플러스가 되는 리타데이션과 액정 셀의 Re 리타데이션으로부터 광학 이방성층의 Re 리타데이션의 절대값을 차감한 값이 마이너스가 되는 리타데이션에 의해 계조 표시할 수 있어, 2개의 계조 표시가 가능하다는 지견을 얻었다. 또 이 지견에 기초하여 검토를 진행시켜, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 액정 표시 장치는, 적어도, 액정 셀과 그 액정 셀을 광학 보상하는 광학 이방성층을 갖고, 전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 정(正)이 되는 인가 전압 영역인 제 1 계조 영역과, 전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 부(負)가 되는 인가 전압 영역인 제 2 계조 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.
또, Re(0) 는, 층면에 대하여 법선 방향에서 측정한 파장 550㎚ 에서의 면내 리타데이션을 말하는 것으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 OCB 모드 등의 벤드 배향 모드인 것이 바람직하다.
본 발명자는 더욱 검토를 거듭한 결과, 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정 셀을 광학 보상하는 광학 이방성층을 지지하고 있는 지지체의 두께 방향의 리타데이션인 Rth 가, 액정 셀의 광학 특성인 Δnd 와 소정 관계를 만족하고 있으면, 광시야각ㆍ협시야각의 스위칭에 최적인 설계가 된다는 지견을 얻었다.
즉, 본 발명의 바람직한 일양태는, 상기 액정 셀을 사이에 끼우는 한 쌍의 편광막을 갖고, 상기 광학 이방성층이 상기 한 쌍의 편광막 중 적어도 어느 일방과 상기 액정 셀 사이에 배치되고, 또한 상기 광학 이방성층을 지지하는 지지체를 갖고, 상기 액정 셀과 상기 지지체가 하기 조건을 만족하는 상기 액정 표시 장치이다.
2.0≤(Δn×d)/Rth≤4.0
식 중, Δn 은 액정 셀 중의 액정의 굴절률 이방성이고, d 는 액정 셀의 두께 (㎚) 이고, Rth 는 파장 550㎚ 에서의 지지체의 두께 방향의 리타데이션 (㎚) 이다.
본 명세서에 있어서, Re(λ), Rth(λ) 는 각각 파장 λ 에 있어서의 면내 리타데이션 및 두께 방향의 리타데이션을 나타낸다. Re(λ) 는 엘립소미터 (M-150, 닛폰분광(주) 제조) 또는 KOBRA 21ADH (오우지계측기기(주) 제조) 에 있어서 파장 λ㎚ 의 광을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정된다. Rth(λ) 는 상기 Re(λ), 면내의 지상축 (엘립소미터 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 판단된다) 을 경사 축 (회전축) 으로 하여 필름 법선 방향에 대하여 ＋40°경사진 방향에서 파장 λ㎚ 의 광을 입사시켜 측정한 리타데이션값 Re(40°), 및 면내의 지상축을 경사축 (회전축) 으로 하여 필름 법선 방향에 대하여 -40°경사진 방향에서 파장 λ㎚ 의 광을 입사시켜 측정한 리타데이션값 Re(-40°) 의 합계 3 방향에서 측정한 리타데이션값과 평균 굴절률의 가정치 및 입력된 막두께값을 기초로 엘립소미터 또는 KOBRA 21ADH 가 산출한다. 여기서 평균 굴절률의 가정치는 폴리머 핸드북 (JOHN WILEY & SONS, INC), 각종 광학 필름의 카탈로그값을 사용할 수 있다. 평균 굴절률의 값을 미리 알고 있지 않은 것에 관해서는 아베 굴절계로 측정할 수 있다. 주요 광학 필름의 평균 굴절률값을 이하에 예시한다: 셀룰로오스아실레이트 (1.48), 시클로올레핀 폴리머 (1.52), 폴리카보네이트 (1.59), 폴리메틸메타크릴레이트 (1.49), 폴리스티렌 (1.59) 이다. 이들 평균 굴절률의 가정치와 막두께를 입력함으로써, 엘립소미터 또는 KOBRA 21ADH 는 nx, ny, nz 를 산출한다. 이 산출된 nx, ny, nz 로부터 Nz=(nx－nz)/(nx－ny) 가 추가로 산출된다.
발명의 실시형태
이하, 본 발명에 관해서 상세히 설명한다. 또, 본 명세서에 있어서 「∼」를 사용하여 표시되는 수치 범위는, 「∼」의 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다.
[액정 표시 장치]
도 1 은 벤드 배향 모드의 액정 셀을 갖는, 본 발명의 액정 표시 장치의 일 실시형태의 개략 단면도이다.
도 1 에 나타내는 OCB 모드의 액정 표시 장치는, 전압 인가시, 즉 흑색 표시시에 액정이 기판면에 대하여 벤드 배향하는 액정층 (7) 과 그것을 사이에 끼우는 기판 (6 및 8) 으로 이루어지는 액정 셀을 갖는다. 기판 (6 및 8) 은 액정면에 배향 처리가 실시되어 있고, 러빙 방향을 화살표 RD 로 나타낸다. 이면의 경우에는 파선 화살표로 나타내고 있다. 또한, 액정 셀을 사이에 끼우고 편광막 (1 및 101) 이 배치되어 있다. 각각의 편광막 (1 및 101) 의 투과축 (2 및 102) 을 서로 직교하게, 그러면서 액정 셀의 액정층 (7) 의 러빙 방향 (도시생략) 과 45도의 각도로 배치된다. 편광막 (1 및 101) 과 액정 셀 사이에는, 지지체 (13a 및 113a) 와 광학 이방성층 (5 및 9) 으로 이루어지는 광학 보상 시트가 각각 배치되어 있다. 광학 이방성층 (5 및 9) 은 액정성 화합물의 분자, 바람직하게는 디스코틱 액정성 화합물 분자의 배향에 의해서 발현된 광학 이방성을 갖는다.
도 1 중의 액정 셀은, 상측 기판 (6) 및 하측 기판 (8) 과, 이들 사이에 끼여 있는 액정 분자 (7) 로 형성되는 액정층으로 이루어진다. 기판 (6 및 8) 의 액정 분자 (7) 에 접촉하는 표면 (이하, 「내면」이라고 하는 경우가 있다) 에는 배향막 (도시생략) 이 형성되어 있고, 전압 무인가 상태 또는 저인가 상태에서의 액정 분자 (7) 의 배향이 프리틸트각을 갖는 평행 방향으로 제어되어 있다. 또한, 기판 (6 및 8) 의 내면에는, 액정 분자 (7) 로 이루어지는 액정층에 전압을 인가가능한 투명 전극 (도시생략) 이 형성되어 있다. 본 발명에서는, 액정층의 두께 (d: 미크론) 와 굴절률 이방성 (Δn) 과의 곱 (Δnㆍd) 에 관해서는 특별히 제한되지 않으나, 휘도와 시야각을 양립시키기 위해서 100∼2000㎚ 의 범위인 것이 바람직하고, 150∼1700㎚ 의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 500∼1500㎚ 의 범위인 것이 가장 바람직하다. 사용하는 액정재료에 관해서는 특별히 제한되지 않지만, 상하 기판 (6 및 8) 사이에 전계가 인가되는 양태에서는, 전계 방향으로 평행하게 액정 분자 (7) 가 응답하는, 유전율 이방성이 정인 액정재료를 사용한다. 또, 일반적으로는, 벤드 배향 액정 셀은 셀 중앙부의 액정 분자가 비틀림 배향하고 있어도 된다.
응답 시간을 짧게 하기 위해서 셀 갭은 작게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 10㎛ 이하가 바람직하고, 6㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 4㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다. 셀 갭을 작게 하기 위해서는 액정 화합물의 Δn 을 크게 하는 것이 바람직하다. 단, Δn 을 지나치게 크게 하면 Δn 의 파장 분산이 커져 표시색에 영향을 주기 때문에, 적절한 범위 내에서 크게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Δn 은 0.05∼0.5 가 바람직하고, 0.1∼0.3 이 더욱 바람직하다. 또, 구동 전압의 상한 (노멀리 화이트 모드에서는 흑색 표시 전압) 은 소비 출력을 억제하기 위해서 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한 드라이버 IC 의 비용의 관점에서, 범용의 드라이버 IC 에 의해 대응할 수 있는 전압 범위에서 구동할 수 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 소스 배선에 입력되는 신호 레벨이 15V 이하에서 구동할 수 있는 것이 바람직하고, 10V 이하에서 구동할 수 있는 것이 더욱 바람직하다. 액정 분자의 배향막 계면에서의 틸트각은, 구동 전압과 휘도를 양립시키기 위해서 0°∼20°의 범위인 것이 바람직하고, 3°∼15°인 것이 더욱 바람직하고, 5°∼10°인 것이 가장 바람직하다.
또, OCB 모드의 액정 표시 장치에서는, TN 모드의 액정 표시 장치에서 일반적으로 사용되고 있는 키랄재의 첨가는 동적 응답 특성을 열화시키기 때문에 사용하는 경우가 적지만, 배향 불량을 저감하기 위해서 첨가되는 경우도 있다. 또한, 멀티도메인 구조로 하는 경우에는, 각 도메인간 경계 영역의 액정 분자의 배향을 조정하는 데에 유리하다. 멀티도메인 구조란, 액정 표시 장치의 1화소를 복수의 영역으로 분할한 구조를 말한다. 예를 들어, OCB 모드에 있어서 멀티도메인 구조로 하면, 휘도나 색조의 시야각 특성이 개선되기 때문에 바람직하다. 구체적으로는, 각각의 화소를 액정 분자의 초기 배향 상태가 서로 상이한 2 이상 (바람직하게는 4 또는 8) 의 영역으로 구성하여 평균화함으로써, 시야각에 의존하는 휘도나 색조의 편차를 저감할 수 있다. 또한, 각각의 화소를, 전압 인가 상태에 있어서 액정 분자의 배향 방향이 연속적으로 변화하는 서로 상이한 2 이상의 영역으로 구성하더라도 동일한 효과가 얻어진다.
도 2 는 OCB 모드의 액정 표시 장치의 광학 보상 관계를 나타내는 개념도이다. 벤드 배향 액정 셀 (10) 을 디스코틱 화합물로 형성한 광학 이방성층 (31A, 31B) 과 광학 이방성을 갖는 투명 지지체 (33A, 33B) 를 갖는 광학 보상 시트가 협조하여, 광학적으로 보상한다.
구체적으로는, 광학 이방성층 (31A, 31B) 의 디스코틱 화합물의 분자를 배향시키기 위한 러빙 방향 (RD1, RD4) 을, 액정 셀의 러빙 방향 (RD2, RD3) 과는 반평행 관계로 설정하면, 벤드 배향 액정 셀 (10) 중, 광학 이방성층 (31A, 31B) 계면 근방에서 배향되어 있는 액정 분자에, 광학 이방성층 (31A, 31B) 중에 있어서 배향 되어 있는 디스코틱 분자가 대응하여, 광학적으로 보상한다. 그리고, 벤드 배향 액정 셀 (10) 중, 중앙부에서 실질적으로 수직으로 배향되어 있는 액정 분자에는 투명 지지체 (33A, 33B) 의 광학 이방성이 대응하도록 설계되어 있다. 이와 같이, 액정 셀의 흑색 표시 상태에서의 액정의 배향에 대응하여, 광학 보상 시트의 광학 이방성층과 투명 지지체의 광학 특성을 조정함으로써 액정 셀의 광학 이방성을 고도로 보상할 수 있어, 광시야각을 실현할 수 있다.
또, 액정 셀 (10) 의 러빙 방향은 화면 내의 임의 방향이어도 되며, 화면내의 횡방향, 종방향, 45°방향, 135°방향인 것이 바람직하다.
다시 도 1 에 있어서, 지지체 (13a) 의 지상축 (14a), 지지체 (113a) 의 지상축 (114a) 은 서로 실질적으로 평행 또는 직교하고 있는 것이 바람직하다. 지지체 (13a 및 113a) 의 지상축 (14a 및 114a) 이 서로 직교하고 있으면, 각각의 복굴절을 서로 없앰으로써 액정 표시 장치에 수직 입사한 광의 광학 특성이 저하되는 것을 저감할 수 있다. 또한, 지상축 (14a 및 114a) 이 서로 평행하는 양태에서는, 액정층에 잔류 위상차가 있는 경우에는 보호막의 복굴절에 의해 이 위상차를 보상할 수 있다.
편광막 (1 및 101) 의 투과축 (2 및 102), 지지체 (13a 및 113a) 의 지상축 방향 (14a 및 114a) 및 액정 분자 (7) 의 배향 방향에 대해서는, 각부재에 사용되는 재료, 표시 모드, 부재의 적층 구조 등에 따라서 최적 범위로 조정한다. 즉, 편광막 (1) 의 투과축 (2) 및 편광막 (101) 의 투과축 (102) 이 서로 실질적으로 직교하고 있도록 배치한다. 단, 본 발명의 액정 표시 장치는 이 구성에 한 정되지 않고, 편광막의 투과축은 패널 (표시면) 의 긴 변에 대하여 임의의 방향으로 설정할 수 있다.
광학 이방성층 (5 및 9) 은 액정성 화합물, 예를 들어, 막대형 화합물 또는 원반형 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 층이다. 광학 이방성층에 있어서, 액정성 화합물의 분자는 소정의 배향 상태로 고정되어 있다. 광학 이방성층 (5 및 9) 중 액정성 화합물의 분자 대칭축의, 적어도 지지체 (13a 및 113a) 측 계면에서의 배향 평균 방향 (5a 및 9a) 과, 지지체 (13a 및 113a) 의 면내 지상축 (14a 및 114a) 은 대략 45도로 교차하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 관계로 배치하면, 광학 이방성층 (5 또는 9) 이 법선 방향으로부터의 입사광에 대하여 리타데이션을 발생시켜서, 흑색 표시시의 광누설을 보다 억제할 수 있다. 액정 셀측 계면에 있어서도, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 분자 대칭축의 배향 평균 방향과, 지지체 (13a 및 113a) 의 면내 지상축 (14a 및 114a) 은 대략 45도인 것이 바람직하다. 또한, 광학 이방성층 (5) 의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 편광막측 (투명 필름 계면측) 의 배향 평균 방향 (5a) 은, 보다 가까이에 위치하는 편광막 (1) 의 투과축 (2) 과 대략 45도로 배치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광학 이방성층 (9) 의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 편광막측 (투명 필름 계면측) 의 배향 평균 방향 (9a) 이, 보다 가까이에 위치하는 편광막 (101) 의 투과축 (102) 과 대략 45도로 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 관계로 배치하면, 광학 이방성층 (5 또는 9) 이 발생하는 리타데이션과 액정층에서 발생하는 리타데이션의 합에 따라서 광스위칭을 할 수 있고, 또한 경사 방향으로부터의 입사광에 대해서는 본 발명의 효과를 충분히 나타낼 수 있다.
다음으로, 도 1 의 액정 표시 장치의 화상 표시 원리에 관해서 설명한다.
도 1 의 액정 표시 장치는, 인가 전압 영역 V1∼V2 (단 V1<V2) 에 있어서 2개의 계조 영역을 갖는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, V1∼VX (단,V1<VX<V2) 의 인가시에, 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 광학 이방성층 (5 및 9) 의 Re(0) 값을 뺀 값이 정이 되는 제 1 계조 영역과, VX∼V2 의 인가시에, 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 광학 이방성층 (5 및 9) 의 Re(0) 값을 뺀 값이 부가 되는 제 2 계조 영역을 갖는다. 도 3 에, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 Re(0) 과 액정 셀의 Re(0) 의 관계를 나타낸다. 단, 도 3 은 실측치를 반영한 그래프가 아니라, 설명을 위해 모식적으로 나타낸 것이다. 도 3 의 그래프에 나타낸 바와 같이, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 리타데이션은 일정하기 때문에, 인가 전압의 증감에 따라서 변화하지 않는다. 한편, 액정 셀의 리타데이션은, 인가 전압이 증가함에 따라서 액정 분자의 벤드 배향이 변화하여 리타데이션이 서서히 감소한다. 구동 전압의 최소 전압인 V1 에서는 액정 셀의 리타데이션이 광학 이방성층 (5 및 9) 의 리타데이션보다 크지만, 인가 전압 VX 를 초과하면 대소가 역전되어, 구동 전압의 최대 전압인 V2 까지 그 대소 관계가 유지된다.
도 4 에, 액정 셀의 Re(0) 와 광학 이방성층의 Re(0) 의 차와 인가 전압과의 관계를 나타낸다. 단, 도 3 과 마찬가지로 도 4 는 실측치를 반영한 그래프가 아니라, 설명을 위해 모식적으로 나타낸 것이다. 도 4 의 그래프에 나타낸 바와 같이, 액정 셀의 Re(0) 와 광학 이방성층 (5 및 9) 의 Re(0) 의 차는, 인가 전압 V1∼VX 에서는 정이지만, 인가 전압 VX∼V2 에서는 부가 된다. 인가 전압 V1∼VX 의 영역에서는 광시야각의 표시가 가능해지고, 인가 전압 V1∼VX 의 영역에서는 협시야각의 표시가 가능해진다. 이렇게, 본 발명에서는 이 리타데이션의 대소가 역전되는 인가 전압 VX 를 초과하여 액정 셀을 구동함으로써, 광시야각 표시 및 협시야각 표시의 쌍방을 가능하게 하고, 또한 광시야각과 협시야각 표시의 전환을 인가 전압을 증감시키는 것만으로 실시 가능하게 하고 있다.
또, 광학 이방성층의 면내 리타데이션이 부인 경우에는, 광학 이방성층의 Re(0) 에는 그 절대값이 사용된다. 또한, 상기에서는, 인가 전압이 큰 영역에서는 액정 셀의 Re(0) 이 광학 이방성층의 Re(0) 보다 작아지는 예를 나타냈지만 그 대소 관계는 역전되어 있어도 상관없어, 즉, 인가 전압이 높은 영역에서 액정 셀의 Re(0) 에서부터 광학 이방성층의 Re(0) 을 뺀 값이 부가 되고, 인가 전압이 낮은 영역에서 정이 되는 관계를 만족하고 있는 액정 표시 장치도 물론 본 발명의 범위에 포함된다.
더욱 구체적으로, 도 2 를 사용하여 본 발명의 액정 표시 장치의 화상 표시 원리에 관해서 설명한다.
액정 셀 (10) 의 상하 기판 (도시생략) 각각의 투명 전극 (도시생략) 에 최소 구동 전압인 V1 을 인가하면, 액정층 중의 액정 분자 (7) 가 소정의 벤드 배향이 되고, 액정 셀의 리타데이션이 광학 이방성층 (5 및 9) 의 면내 리타데이션에 의해서는 상쇄되지 않기 때문에, 입사광은 액정 셀 (6∼8) 을 통과함으로써 편광 상태가 변화한다. 편광막 (1) 과 편광막 (101) 의 투과축 (2, 102) 은 직교하고 있기 때문에, 하측 (예를 들어 배면 전극) 으로부터 입사된 광은 액정 셀을 통과함으로써 편광축이 회전하고, 일부 또는 전부가 편광막 (1) 을 통과한다. 즉, 백색 표시가 얻어진다. 인가 전압을 VX 까지 증가시키면, 액정층 중의 액정 분자 (7) 의 벤드 배향이 변화하여 액정 셀의 면내 리타데이션이 감소해서, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 면내 리타데이션에 의해 상쇄된다. 그 결과, 입사된 광의 편광 상태는 거의 변화하지 않고, 편광 상태를 유지한 채로 액정 셀 (5∼8) 을 통과하여 편광막 (1) 에 의해 차단된다. 즉, 흑색 표시를 실현한다.
V1∼VX 의 인가 영역에서는 광시야각의 표시가 된다.
더욱 인가 전압을 증가시켜가면, 액정 셀 중의 액정 분자 (7) 의 벤드 배향 상태가 변화하여 액정 셀의 면내 리타데이션이 더욱 감소되어, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 리타데이션에 의해서는 상쇄되지 않게 된다. 그 결과, 인가 전압이 V2 에 도달하면, 입사광은 액정 셀을 통과함으로써 편광축이 회전하고, 일부 또는 전부가 편광막 (1) 을 통과한다. 즉, 백색 표시가 다시 얻어진다. 단, 인가 전압 V2 에 있어서 높은 투과율이 얻어지는 것은, 표시면의 법선 방향에 대하여 시계 회전 및 반시계 회전으로 20°정도의 범위인, 즉 협시야각 범위이다. 시야각이 이 범위를 초과하면, 흑-백이 반전하여 표시 화상을 식별할 수 없게 된다. 따라서,VX∼V2 의 인가 영역에서는 협시야각의 표시가 된다.
그리고, OCB 모드 등의 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치에서는, 광학 이방성층 (5 및 9) 의 지지체 (13a 및 113a) 의 Rth 가 액정 셀의 Δnㆍd 와의 관계에서 이하의 식 (1) 을 만족하고 있으면, 광시야각 표시에서는 넓은 시야각에 있어서 고콘트라스트의 화상을 표시할 수 있는 것과 함께, 협시야각 표시에 있어서도 고콘트라스트의 화상을 표시할 수 있다.
2.0≤(Δn×d)/Rth≤4.0 (1)
식 중, Δn 은 액정 셀 중의 액정의 굴절률 이방성이고, d 는 액정 셀의 두께 (㎚) 이고, Rth 는 파장 550㎚ 에서의 지지체의 두께 방향의 리타데이션 (㎚) 이다. (Δn×d)/Rth 는 보다 바람직하게는 2.0∼3.0 이다.
일반적으로 2장의 편광막을 크로스니콜 배치로 한 경우, 편광막의 법선 방향으로부터 본 투과율은 매우 낮지만, 법선 방향으로부터 2장의 편광막의 투과축의 중선 방향으로 시야각을 기울이면 투과율이 커진다. 이것은, SID98 DIGEST p.315 에 기재된 바와 같이, 시각을 기울임으로써 입사측 편광막과 출사측 편광막의 투과축이 이루는 각도가 크로스니콜 배치 (90°) 로부터 벗어나기 때문이다. 이것은, 2장의 편광막을 크로스니콜하게 배치한 액정 표시 장치를 흑색 표시시에 경사 방향으로부터 관찰하면 광누설이 생기는 것의 원인으로 되어 있다. 이 시야각을 기울인 경우의 광누설은, 정의 a-플레이트와 정의 c-플레이트의 조합, 부의 a-플레이트와 부의 c-플레이트의 조합, 또는 2축성 필름을 사용함으로써 대폭 저감 할 수 있다. 여기서, a-플레이트와 c-플레이트의 조합의 경우에는 a-플레이트의 광학축을 편광막의 투과축에 평행하게, 2축성 필름의 경우에는 지상축을 편광막의 투과축에 평행하게 배치한다. 따라서, 본 발명의 액정 표시 장치에, 상기 조합으로서의 광학 특성을 가지는 것과 함께, 광시야각-협시야각 표시의 전환이 가능한 상기 특성을 만족하는 광학 보상 시트를 사용하면, 흑색 표시시의 경사 방향의 광누설을 경감할 수 있어, 고콘트라스트의 화상 표시가 가능해지기 때문에 바람직하다.
[흑색 표시의 컬러감]
일반적으로, 광학 보상 시트의 광학 이방성층의 파장 분산과 셀에 사용되는 액정의 파장 분산이 일치하는 경우, 흑색 표시에서의 정면의 컬러감은 뉴트럴하게 되기 때문에 바람직하다. 단, 광학 이방성층과 액정 셀의 파장 분산이 다른 경우에는, R, G, B 의 화소 투과율이 상이하여 뉴트럴로부터 벗어나 착색이 생기지만, 이하의 수단 (1) 또는 (2) 에 의해 흑색 표시의 컬러감을 뉴트럴하게 하는 것이 가능하다. 따라서, 광학 이방성층 (9 및 5) 의 파장 분산이 액정 셀의 파장 분산과 일치하고 있지 않은 경우에는, 이하의 (1) 또는 (2) 의 조건을 만족하도록 구동하면 흑색 표시의 컬러감이 뉴트럴하게 되기 때문에 바람직하다.
(1) R, G, B 각 화소의 전압을 조정하여, R, G, B 각 화소의 투과율을 최저로 한다.
(2) R, G, B 각 화소의 셀 갭을 조정하여, R, G, B 각 화소의 투과율을 최저로 한다.
흑색 표시의 상태에서는, u0 의 값 (액정 표시 장치의 정면 방향으로부터 측정한 uv 색도의 값) 이 0.17 이상인 것이 바람직하다. u0 값의 조정은, 후술하는 광학 이방성층의 파장 분산치 α1 이 1.0∼1.4 인 경우에 특히 유효하다.
흑색 표시의 상태에서는, v0 의 값이 0.18 이상인 것도 바람직하다. v0 값의 조정은 후술하는 광학 이방성층의 파장 분산치 α1 이 1.4∼2.0 인 경우에 특히 유효하다.
[파장 분산치]
본 발명의 액정 표시 장치에서는, 광학 보상 시트의 광학 이방성층 및 투명 지지체가, 일정한 파장 분산치를 갖는 것이 바람직하다.
광학 이방성층의 하기 식 (II) 로 정의되는 파장 분산치인 α1 은, 1.0∼2.0 인 것이 바람직하고, 1.1∼1.9 인 것이 더욱 바람직하고, 1.2∼1.8 인 것이 가장 바람직하다.
(II) α=Re(400㎚)/Re(550㎚)
식 (II) 에 있어서, α 는 파장 분산치이고, Re(400㎚) 는 파장 400㎚ 의 광으로 측정한 Re 리타데이션값이고, 그리고, Re (550㎚) 는 파장 550㎚ 의 광으로 측정한 Re 리타데이션값이다.
투명 지지체의 상기 식 (II) 로 정의되는 파장 분산치인 α2 는 하기 식 (III) 을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 식 (III-2) 를 만족하는 것이 더욱 바람직하고, 하기 식 (III-3) 을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
(III) (1.4-0.5α1)＜α2＜(2.3-0.5α1)
(III-2) (1.5-0.5α1)＜α2＜(2.2-0.5α1)
(III-3) (1.6-0.5α1)＜α2＜(2.1-0.5α1)
상기 실시형태는 광학 보상 시트를 상하 각각 한 장씩 갖는 액정 표시 장치의 실시형태에 관해서 설명하였는데, 광학 보상 시트는 한 장이어도 되고, 또한 3장 이상 배치되어 있어도 된다. 단, 액정 셀을 사이에 끼우고 상하에 대조적으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 광학 보상 시트가 2장 이상 배치되어 있는 경우에는, 광학 이방성층의 Re(0) 은 모든 광학 보상 시트가 갖는 광학 이방성층의 Re(0) 의 합을 말하는 것으로 한다.
편광막 (1 및 101) 과 지지체 (13a 및 113a) 사이에는 편광막용 보호막이 배치되어 있어도 되고, 보호막이 없는 경우에는 지지체 (13a 및 113a) 가 편광막의 보호막으로서도 기능하고 있어도 된다. 편광막용 보호막을 배치하는 경우에는, 광학 보상 시트에 의한 광학 보상의 작용을 손상시키지 않도록 Re 및 Rth 의 양쪽이 모두 작은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 어느 정도 크기의 Rth 를 갖는 1축 또는 2축 필름을 보호막으로서 사용하는 경우에는, 보호막과 지지체 전체의 Rth 를 식 (1) 중의 Rth 로 한다. 그리고, 광학 보상 시트를 2장 이상 배치한 경우에는, 모든 광학 보상 시트가 갖는 지지체의 Rth 의 합계를 상기 식 (1) 중의 Rth 로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 도 1 의 구성에 한정되지 않고, 종래 액정 표시 장치에 사용되고 있는 각종 부재를 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 액정 셀의 기판에 형성되는 전극층에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 액티브 구동용의, 비정질 규소 TFT, 고온 폴리규소 TFT, 저온 폴리규소 TFT 중 어느 것을 사용해도 된다. 또한, 개구율의 향상, 고정세화, 드라이버 IC, 메모리 회로 등을 유리 기판 상에 형성해도 되고, 이러한 경우에는 저온 폴리규소 TFT 를 사용하는 것이 바람직하다. 동화상 표시에 있어서 블러 (Blurring) 를 억제하기 위해서, 백색 표시시에 흑색 표시를 삽입하는 구동 (AM-LCD01 의 63 페이지에 기재) 을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 백라이트를 간헐 표시시키는 표시방법 (AM-LCD01 의 67 페이지에 기재) 도 바람직하다. 벤드 배향 액정 셀은 노멀리 화이트 모드 (NW 모드) 또는 노멀리 블랙 모드 (NB 모드) 로 사용할 수 있다. 상기에서는 OCB 모드인 액정 표시 장치의 실시형태에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 액정 표시 장치는 OCB 모드 등의 벤드 배향 모드에 한정되지 않고, TN, VA, IPS, HAN, ECB 모드 등이어도 된다. 명실 및 암실의 어느 환경에서도 사용할 수 있도록 반투과형의 표시 (AM-LCD01 의 55 페이지에 기재) 를 실시해도 된다.
[광학 보상 시트]
본 발명에 사용하는 광학 보상 시트의 일례는, 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 광학 이방성층과, 그 광학 이방성층을 지지하는 지지체의 적층체이다. 이하, 본 실시형태의 광학 보상 시트의 제조에 사용되는 재료 및 제조방법 등에 관해서 상세히 설명한다.
[지지체]
광학 보상 시트의 지지체는 투명한 것이 바람직하고, 폴리머 필름으로 이루어지는 것이 바람직하다. 복수의 폴리머 필름을 적층하여 원하는 광학 이방성 을 갖는 지지체를 제조할 수도 있다. 단, 상기 식 (1) 을 만족하는 지지체는 한 장의 폴리머 필름으로 실현하는 것이 가능하다. 따라서, 투명 지지체는 한 장의 폴리머 필름으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 투명 지지체의 광학 이방성은 상기 식 (1) 을 만족하고 있는 것이 바람직하다. 일반적으로는, 파장632.8㎚ 의 광으로 측정한 Re 리타데이션값이 10∼200㎚ 의 범위인 것이 바람직하고, 또한 파장 632.8㎚ 의 광으로 측정한 Rth 리타데이션값이 50∼1000㎚ 의 범위인 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기 식 (1) 을 만족하도록 액정 셀의 Δnㆍd 와의 관계에서 결정되는 것이 바람직하다.
투명 지지체에 사용되는 폴리머 필름의 지상축 각도의 평균치는 3°이하인 것이 바람직하고, 2°이하인 것이 더욱 바람직하고, 1°이하인 것이 가장 바람직하다. 지상축 각도의 평균치의 방향을 지상축의 평균 방향으로 정의한다. 또한, 지상축 각도의 표준편차는 1.5°이하인 것이 바람직하고, 0.8°이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.4°이하인 것이 가장 바람직하다. 폴리머 필름 면내에서의 지상축의 각도는, 폴리머 필름의 연신 방향을 기준선 (0°) 으로 하여 지상축과 기준선이 이루는 각도로 정의한다. 롤형태의 필름을 폭 방향으로 연신할 때에는 폭 방향을 기준선으로 하고, 길이 방향으로 연신할 때에는 길이 방향을 기준선으로 한다.
폴리머 필름은, 상기한 바와 같이 투명한 것이 바람직하고, 구체적으로는 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 폴리머 필름은 60×10-12㎡/N 이 하의 광탄성계수를 갖는 것이 바람직하다.
광학 보상 시트를 사용한 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 통전 후 시간이 경과하면 화면 주변부에 「액자 모양의 표시 불균일」이 발생하는 경우가 있다. 이 불균일은 화면 주변부의 투과율이 상승한 것에 의한 것으로, 특히 흑색 표시시에 있어서 현저해진다. 투과형 액정 표시 장치에서는 백라이트로부터 발열이 일어나고 있고, 게다가 액정 셀 면내에서 온도 분포가 생긴다. 이 온도 분포에 의해 광학 보상 시트의 광학 특성 (리타데이션값, 지상축의 각도) 이 변화하는 것이 「액자 모양의 표시 불균일」의 발생 원인이다. 광학 보상 시트의 광학 특성의 변화는, 온도 상승에 의한 광학 보상 시트의 팽창 또는 수축이 액정 셀 또는 편광판의 점착에 의해 억제되기 때문에 광학 보상 시트에 탄성 변형이 생기는 것에 기인한다.
투과형 액정 표시 장치에 생기는 「액자 모양의 표시 불균일」을 억제하기 위해서, 광학 보상 시트의 투명 지지체에 열전도율이 높은 폴리머 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 열전도율이 높은 폴리머의 예에는, 셀룰로오스아세테이트 (열전도율 (이하 동일): 0.22W/(mㆍK)) 와 같은 셀룰로오스계 폴리머, 폴리카보네이트 (0.19W/(mㆍK)) 와 같은 폴리에스테르계 폴리머 및 노르보넨계 폴리머 (0.20W/(mㆍK)) 와 같은 환형 올레핀 폴리머가 포함된다.
시판되는 폴리머, 예를 들어 시판되는 노르보넨계 폴리머 (아톤, JSR(주) 제조: 제오노아, 닛폰제온(주) 제조: 제오넥스 닛폰제온(주) 제조) 를 사용해도 된다. 폴리카보네이트계 코폴리머에 대해서는, 일본 공개특허공보 평10-176046호 및 일본 공개특허공보 2001-253960호에 각각 기재가 있다.
셀룰로오스계 폴리머가 바람직하고, 셀룰로오스에스테르가 보다 바람직하고, 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르가 더욱 바람직하다. 저급 지방산이란, 탄소원자수가 6 이하의 지방산을 의미한다. 탄소원자수는, 2 (셀룰로오스아세테이트), 3 (셀룰로오스프로피오네이트) 또는 4 (셀룰로오스부틸레이트) 인 것이 바람직하다. 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스아세테이트부틸레이트와 같은 혼합 지방산 에스테르를 사용해도 된다.
셀룰로오스아세테이트 (셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트) 가 특히 바람직하다. 아세틸화도가 59.0∼61.5% 인 셀룰로오스트리아세테이트가 가장 바람직하다. 아세틸화도란, 셀룰로오스 단위 질량당 결합 아세트산량을 의미한다. 아세틸화도는, ASTM:D-817-91 (셀룰로오스아세테이트 등의 시험법) 에 있어서의 아세틸화도의 측정 및 계산에 따른다.
폴리머의 점도 평균 중합도 (DP) 는 250 이상인 것이 바람직하고, 290 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 폴리머는, 겔 투과 크로마토그래피에 의한 Mm/Mn (Mm 은 질량평균 분자량, Mn은 수평균 분자량) 의 분자량 분포가 좁은 것이 바람직하다. 구체적인 Mm/Mn 의 값은 1.00∼1.70 인 것이 바람직하고, 1.30∼1.65 인 것이 더욱 바람직하고, 1.40∼1.60 인 것이 가장 바람직하다.
폴리머 필름의 리타데이션을 조정하기 위해서, 적어도 두개의 방향족환을 갖는 방향족 화합물을 리타데이션 상승제로서 사용할 수 있다.
폴리머 필름으로서 셀룰로오스아세테이트 필름을 사용하는 경우, 방향족 화 합물은, 셀룰로오스아세테이트 100질량부에 대하여 0.01∼20질량부의 범위에서 사용한다. 방향족 화합물은, 셀룰로오스아세테이트 100질량부에 대하여 0.05∼15질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하고, 0.1∼10질량부의 범위에서 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 2종류 이상의 방향족 화합물을 병용해도 된다.
방향족 화합물의 방향족 환에는, 방향족 탄화수소환에 추가하여 방향족성 헤테로환을 포함한다.
리타데이션 상승제의 분자량은 300∼800 인 것이 바람직하다.
리타데이션 상승제에 관해서는, 일본 공개특허공보 2000-111914호, 동 2000-275434호, 동 2001-166144호의 각 공보 및 국제 공개 제00/02619호 팜플렛에 기재되어 있다.
솔벤트 캐스트법에 의해 폴리머 필름을 제조하는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법에서는, 폴리머를 유기용매에 용해한 용액 (도프) 을 사용하여 필름을 제조한다. 유기용매는, 탄소원자수가 2∼12 인 에테르, 탄소원자수가 3∼12 인 케톤, 탄소원자수가 2∼12 인 에스테르 및 탄소원자수가 1∼6 인 할로겐화 탄화수소에서 선택되는 용매를 포함하는 것이 바람직하다.
에테르, 케톤 및 에스테르는 환형 구조를 갖고 있어도 된다. 에테르, 케톤 및 에스테르의 관능기 (즉, -O-, -CO- 및 -CO0-) 중 어느 하나를 2개 이상 갖는 화합물도 유기용매로서 사용할 수 있다. 유기용매는, 알코올성 히드록실기와 같은 다른 관능기를 갖고 있어도 된다.
에테르의 예에는, 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디 옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔 및 페네톨이 포함된다. 케톤의 예에는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논 및 메틸시클로헥사논이 포함된다. 에스테르의 예에는, 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트 및 펜틸아세테이트가 포함된다. 2종류 이상의 관능기를 갖는 유기용매의 예에는, 2-에톡시에틸아세테이트, 2-메톡시에탄올 및 2-부톡시에탄올이 포함된다. 할로겐화 탄화수소의 탄소원자수는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 가장 바람직하다. 할로겐화 탄화수소의 할로겐은 염소인 것이 바람직하다. 할로겐화 탄화수소의 수소원자가 할로겐으로 치환되어 있는 비율은 25∼75몰% 인 것이 바람직하고, 30∼70몰% 인 것이 보다 바람직하고, 35∼65몰% 인 것이 더욱 바람직하고, 40∼60몰% 인 것이 가장 바람직하다. 메틸렌클로라이드가 대표적인 할로겐화 탄화수소이다.
2종류 이상의 유기용매를 혼합하여 사용해도 된다.
일반적인 방법으로 폴리머 용액을 조제할 수 있다. 일반적인 방법이란, 0℃ 이상의 온도 (상온 또는 고온) 에서 처리하는 것을 의미한다. 용액의 조제는, 통상적인 솔벤트 캐스트법에 있어서의 도프의 조제방법 및 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 또, 일반적인 방법인 경우에는, 유기용매로서 할로겐화 탄화수소 (특히 메틸렌클로라이드) 를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리머의 양은 얻어지는 용액 중에 10∼40질량% 함유되도록 조정한다. 폴리머의 양은 10∼30질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 유기용매 (주용매) 중에는 후술하는 임의의 첨가제가 첨가되어 있어도 된다. 용액은, 상온 (0∼40℃) 에서 폴리머와 유기용 매를 교반함으로써 조제할 수 있다. 고농도인 용액은 가압 및 가열 조건 하에서 교반해도 된다. 구체적으로는, 폴리머와 유기용매를 가압 용기에 넣고 밀폐하여, 가압 하, 용매의 상온에 있어서의 비등점 이상, 또한 용매가 비등하지 않는 범위의 온도로 가열하면서 교반한다. 가열 온도는 통상은 40℃ 이상이고, 바람직하게는 60∼200℃ 이고, 더욱 바람직하게는 80∼110℃ 이다.
각 성분은 미리 조혼합한 후 용기에 넣어도 된다. 또한, 순차적으로 용기에 투입해도 된다. 용기는 교반할 수 있도록 구성되어 있어야 한다. 질소 가스 등의 불활성 기체를 주입하여 용기를 가압할 수 있다. 또한, 가열에 의한 용매의 증기압의 상승을 이용해도 된다. 또는, 용기를 밀폐 후, 각 성분을 압력 하에 첨가해도 된다.
가열하는 경우, 용기의 외부에서 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 재킷 타입의 가열 장치를 사용할 수 있다. 또한, 용기의 외부에 플레이트 히터를 설치하고, 배관하여 액체를 순환시킴으로써 용기 전체를 가열할 수도 있다. 용기 내부에 교반날개를 장착하여 이것을 사용해서 교반하는 것이 바람직하다. 교반날개는 용기의 벽 부근에 도달하는 길이인 것이 바람직하다. 교반날개의 말단에는, 용기 벽의 액막을 갱신하기 위해서 긁어내는 날개를 형성하는 것이 바람직하다.
용기에는 압력계, 온도계 등의 계량기류를 설치해도 된다. 용기 내에서 각 성분을 용제 중에 용해한다. 조제한 도프는 냉각 후 용기로부터 꺼내거나, 또는 꺼낸 후, 열교환기 등을 사용하여 냉각한다.
폴리머 용액 (도프) 의 조제는 냉각 용해법에 따라서 실시해도 된다. 우선 실온 부근의 온도 (-10∼40℃) 에서 유기용매 중에 폴리머를 교반하면서 서서히 첨가된다. 복수의 용매를 사용하는 경우에, 그 첨가 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 주용매 중에 폴리머를 첨가한 후에, 다른 용매 (예를 들어 알코올 등의 겔화 용매 등) 를 첨가해도 되고, 반대로 겔화 용매를 미리 폴리머에 적신 후에 주용매를 첨가해도 되며, 불균일 용해의 방지에 유효하다. 폴리머의 양은, 이 혼합물 중에 10∼40질량% 함유되도록 조정하는 것이 바람직하다.
폴리머의 양은 10∼30질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 혼합물 중에는 후술하는 임의의 첨가제를 첨가하고 있어도 된다.
다음으로, 혼합물은 -100∼-10℃ (바람직하게는 -80∼-10℃, 더욱 바람직하게는 -50∼-20℃, 가장 바람직하게는 -50∼-30℃) 로 냉각된다. 냉각은, 예를 들어 드라이아이스ㆍ메탄올욕 (-75℃) 이나 냉각한 디에틸렌글리콜 용액 (-30∼-20℃) 중에서 실시할 수 있다. 이와 같이 냉각하면, 폴리머와 유기용매의 혼합물은 고화된다. 냉각 속도는 특별히 한정되지 않으며, 배치식으로 냉각하는 경우에는, 냉각에 수반하여 폴리머 용액의 점도가 높아지고, 냉각 효율이 떨어지기 때문에 소정의 냉각 온도에 도달하기 위해 효율이 좋은 용해 가마로 할 필요가 있다.
냉각 용해법에 있어서는, 폴리머 용액을 팽윤시킨 후, 소정의 냉각 온도로 한 냉각 장치 안을 단시간에 이송시켜도 된다. 냉각 속도는 빠를수록 바람직하지만, 10000℃/초가 이론적인 상한, 1000℃/초가 기술적인 상한이고, 그리고 100℃/초가 실용적인 상한이다. 또, 냉각 속도는, 냉각을 시작할 때의 온도와 최종 적인 냉각 온도의 차를 냉각을 시작하고 나서 최종적인 냉각 온도에 도달할 때까지의 시간으로 나눈 값이다. 그리고, 이것을 0∼200℃ (바람직하게는 0∼150℃, 더욱 바람직하게는 0∼120℃, 가장 바람직하게는 0∼50℃) 로 가온하면, 유기용매 중에 폴리머가 유동하는 용액이 된다. 승온은, 실온 중에 방치하는 것만으로도 충분하고, 온욕 중에서 가온해도 된다.
이상과 같이 하여 균일한 용액이 얻어진다. 또, 용해가 불충분한 경우에는 냉각, 가온의 조작을 되풀이해도 된다. 용해가 충분한지 여부는, 육안에 의해 용액의 외관을 관찰하는 것만으로 판단할 수 있다. 냉각 용해법에 있어서는, 냉각시의 결로에 의한 수분 혼입을 피하기 위해서 밀폐 용기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 가온 조작에 있어서, 냉각시에 가압하고, 가온시에 감압하면 용해 시간을 단축할 수 있다. 가압 및 감압을 실시하기 위해서는 내압성 용기를 사용하는 것이 바람직하다.
또, 셀룰로오스아세테이트 (아세틸화도: 60.9%, 점도 평균 중합도: 299) 를 냉각 용해법에 의해 메틸아세테이트 중에 용해한 20질량% 의 용액은, 시차 주사 열량측정 (DSC) 에 의하면 33℃ 근방에 졸 상태와 겔 상태의 유사 상전이점이 존재하고, 이 온도 이하에서는 균일한 겔 상태가 된다. 따라서, 이 용액은 유사 상전이 온도 이상, 바람직하게는 겔 상전이 온도＋10℃ 정도의 온도에서 보존할 필요가 있다. 단, 이 유사 상전이 온도는, 셀룰로오스아세테이트의 아세틸화도, 점도 평균 중합도, 용액 농도나 사용하는 유기용매에 따라 다르다.
조제한 폴리머 용액 (도프) 으로부터 솔벤트 캐스트법에 의해 폴리머 필름을 제조한다. 또한 도프에 상기한 리타데이션 상승제를 첨가하는 것이 바람직하다.
도프는, 드럼 또는 밴드 상에 유연하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다. 유연 전의 도프은, 고형분량이 10∼40%, 보다 바람직하게는 15∼35% 가 되도록 농도를 조정하는 것이 바람직하다. 드럼 또는 밴드의 표면은 경면 상태로 마무리해두는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법에 있어서의 유연 및 건조방법에 관해서는, 미국 특허 제2336310호, 동 제2367603호, 동 제492078호, 동 제2492977호, 동 제2492978호, 동 제2607704호, 동 제2739069호, 동 제2739070호, 영국 특허 제640731호, 동 제736892호의 각 명세서, 일본 특허공고공보 소45-4554호, 동 49-5614호, 일본 공개특허공보 소60-176834호, 동 60-203430호, 동 62-115035호의 각 공보에 기재가 있다. 도프는, 표면 온도가 40℃ 이하인 드럼 또는 밴드 상에 유연하는 것이 바람직하다. 유연하고 나서 2초 이상 바람을 쏘여 건조시키는 것이 바람직하다. 얻어진 필름을 드럼 또는 밴드로부터 박리하고, 다시 100 내지 160℃ 까지 순차적으로 온도를 변경한 고온풍으로 건조시켜 잔류 용제를 증발시킬 수도 있다. 이상의 방법은, 일본 특허공고공보 평5-17844호에 기재되어 있다. 이 방법에 의하면, 유연에서 박리까지의 시간을 단축할 수 있다. 이 방법을 실시하기 위해서는, 유연시의 드럼 또는 밴드의 표면 온도에 있어서 도프가 겔화될 필요가 있다.
복수의 폴리머 용액을 유연해도 된다.
복수의 폴리머 용액을 유연하는 경우, 지지체의 진행 방향으로 간격을 두고 형성한 복수의 유연구로부터 폴리머를 함유하는 용액을 각각 유연시켜 적층시키면서 필름을 제조할 수 있다 (일본 공개특허공보 소61-158414호, 일본 공개특허공보 평1-122419호, 동 11-198285호의 각 공보 기재). 또한, 2개의 유연구로부터 폴리머 용액을 유연하는 것에 의해서도 필름을 제조할 수 있다 (일본 특허공고공보 소60-27562호, 일본 공개특허공보 소61-94724호, 동 61-947245호, 동 61-104813호, 동 61-158413호, 일본 공개특허공보 평6-134933호의 각 공보 기재). 그리고, 고점도 폴리머 용액의 흐름을 저점도의 폴리머 용액으로 감싸고, 그 고ㆍ저점도의 폴리머 용액을 동시에 압출하는 폴리머 필름 유연 방법 (일본 공개특허공보 소56-162617호 기재) 도 채용할 수 있다.
2개의 유연구를 사용하여, 제 1 유연구에 의해 지지체에 성형한 필름을 박리하고, 지지체면에 접하고 있는 측에 제 2 유연을 실시하는 것에 의해 필름을 제조하는 방법 (일본 특허공고공보 소44-20235호기재) 도 실시할 수 있다. 복수의 폴리머 용액은 동일 용액이어도 된다. 복수의 폴리머층에 상이한 기능을 부여하기 위해서는, 그 기능에 따른 폴리머 용액을 각각의 유연구로부터 압출하면 된다.
폴리머 용액은, 다른 기능층 (예, 접착층, 염료층, 대전방지층, 안티할레이션층, UV 흡수층, 편광층) 의 도포액과 동시에 유연할 수도 있다.
종래의 단층액에서는, 필요한 필름 두께로 하기 위해서는 고농도이고 고점도인 폴리머 용액을 압출해야 한다. 그 경우, 폴리머 용액의 안정성이 나쁘고 고형물이 발생하여, 울퉁불퉁해지거나, 평면성이 불량하여 문제가 되는 일이 많았다. 이 해결책으로서, 복수의 폴리머 용액을 유연구로부터 유연함으로써, 고점도의 용액을 동시에 지지체 상에 압출할 수 있고, 평면성도 개량하여 우수한 면형상을 갖는 필름을 제조할 수 있다. 또, 농후한 폴리머 용액을 사용함으로써 건조 부하의 저감화를 달성할 수 있고, 나아가 필름의 생산 스피드를 높일 수 있다.
폴리머 필름에는, 기계적 물성을 개량하기 위해서, 또는 건조 속도를 향상시키기 위해서 가소제를 첨가할 수 있다. 가소제로는, 인산에스테르 또는 카르복실산에스테르가 사용된다. 인산에스테르의 예에는, 트리페닐포스페이트 (TPP) 및 트리크레딜포스페이트 (TCP) 가 포함된다. 카르복실산에스테르로는, 프탈산에스테르 및 시트르산에스테르가 대표적이다. 프탈산에스테르의 예에는, 디메틸프탈레이트 (DMP), 디에틸프탈레이트 (DEP), 디부틸프탈레이트 (DBP), 디옥틸프탈레이트 (DOP), 디페닐프탈레이트 (DPP) 및 디에틸헥실프탈레이트 (DEHP) 가 포함된다. 시트르산에스테르의 예에는, O-아세틸시트르산트리에틸 (OACTE) 및 O-아세틸시트르산트리부틸 (OACTB) 이 포함된다. 그 밖의 카르복실산에스테르의 예에는, 올레산부틸, 리시놀산메틸아세틸, 세바스산디부틸, 각종 트리멜리트산에스테르가 포함된다. 프탈산에스테르계 가소제 (DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP) 가 바람직하게 사용된다. DEP 및 DPP 가 특히 바람직하다.
가소제의 첨가량은, 폴리머 양의 0.1∼25질량% 인 것이 바람직하고, 1∼20질량% 인 것이 더욱 바람직하고, 3∼15질량% 인 것이 가장 바람직하다.
폴리머 필름에는, 열화 방지제 (예, 산화 방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 금지제, 금속 불활성화제, 산포획제, 아민) 를 첨가해도 된다. 열화 방지제에 관해서는 일본 공개특허공보 평3-199201호, 동 5-1907073호, 동 5-194789호, 동 5-271471호, 동 6-107854호 각각에 기재가 있다. 열화 방지제의 첨가량은, 조제하는 용액 (도프) 의 0.01∼1질량% 인 것이 바람직하고, 0.01∼0.2질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 첨가량이 0.01질량% 미만이면 열화 방지제의 효과가 거의 인정되지 않는다. 첨가량이 1질량% 를 넘으면, 필름 표면으로 열화 방지제의 블리드 아웃 (번져 나옴) 이 인정되는 경우가 있다. 특히 바람직한 열화 방지제는, 부틸화 히드록시톨루엔 (BHT) 및 트리벤질아민 (TBA) 이다.
제조한 폴리머 필름은, 또 연신 처리에 의해 리타데이션을 조정할 수 있다. 연신배율은 3∼100% 인 것이 바람직하다. 연신 후의 폴리머 필름의 두께는 20∼200㎛ 인 것이 바람직하고, 30∼100㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 연신 처리의 조건을 조정함으로써 광학 보상 시트의 지상축 각도의 표준편차를 작게 할 수 있다. 연신 처리는, 텐터를 사용하여 실시할 수 있다. 솔벤트 캐스트법에 의해 제조한 필름에 텐터를 사용하여 횡연신을 실시할 때, 연신 후의 필름의 상태를 제어함으로써 필름 지상축 각도의 표준편차를 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 텐터를 사용하여 리타데이션값을 조정하는 연신 처리를 하고, 그리고 연신 직후의 폴리머 필름을 최대 연신배율로부터 최대 연신배율의 1/2 연신배율 사이의 연신배율로, 필름의 유리 전이 온도 근방에서 유지함으로써, 지상축 각도의 표준편차를 작게 할 수 있다. 이 유지시의 필름의 온도를 유리 전이 온도보다도 낮은 온도에서 실시하면, 표준편차가 커진다.
또한, 롤 사이에서 종연신을 실시할 때에는, 롤간 거리를 넓게 하는 것에 의 해서도 지상축의 표준편차를 작게 할 수 있다.
폴리머 필름을, 광학 보상 시트의 투명 지지체로서의 기능에 추가하여 편광막의 투명 보호막으로서도 기능시키는 경우, 폴리머 필름을 표면 처리하는 것이 바람직하다.
표면 처리로는, 코로나 방전 처리, 글로우 방전 처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리 또는 자외선 조사 처리를 실시한다. 산 처리 또는 알칼리 처리를 실시하는 것이 바람직하고, 알칼리 처리를 실시하는 것이 더욱 바람직하다. 폴리머가 셀룰로오스아세테이트인 경우, 산 처리 또는 알칼리 처리는 셀룰로오스아세테이트에 대한 비누화 처리로서 실시된다.
[광학 이방성층]
광학 이방성층은 적어도 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되고, 액정 분자의 배향에 의해 발현된 광학 이방성을 나타낸다. OCB 모드 등의 벤드 배향 모드 액정 셀의 광학 보상에 사용되는 경우에는, 상기 액정성 화합물은 디스코틱 화합물인 것이 바람직하다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 상기 광학 이방성층에 있어서 디스코틱 화합물의 분자는, 그 원반면과 투명 지지체면이 이루는 각이 광학 이방성층의 깊이 방향에 있어서 변화된 배향 (하이브리드 배향) 인 것이 바람직하다.
광학 이방성층은, 상기한 배향막에 의해서 디스코틱 화합물의 분자를 배향시키고, 그 배향 상태로 고정시킴으로써 형성하는 것이 바람직하다. 디스코틱 화합물은 중합 반응에 의해 고정시키는 것이 바람직하다.
광학 이방성층에는, 리타데이션값이 0 이 되는 방향이 존재하지 않는다. 바꿔 말하면, 광학 이방성층의 리타데이션의 최소치는 0 을 넘는 값이다. 광학 이방성층의 리타데이션의 바람직한 범위는 보상하는 액정 셀의 모드에 따라서 변동되지만, 일반적으로는, 파장 632.8㎚ 의 광으로 측정한 광학 이방성층의 Re 리타데이션값은 10∼300㎚ 인 것이 바람직하고, 50∼250㎚ 인 것이 더욱 바람직하고, 100∼200㎚ 인 것이 가장 바람직하다.
광학 이방성층은, 하기 식 (IV) 및 (V) 를 만족하는 Re(632.8㎚), Re(40°) 및 Re(-40°) 의 값을 갖는 것이 바람직하다.
(IV) 0.1＜Re(40°)/Re(632.8㎚)＜2.0
(V) 0.1＜Re(-40°)/Re(632.8㎚)＜1.0
식 (IV) 및 (V) 에 있어서, Re(632.8㎚) 는, 파장 632.8㎚ 의 광으로 측정한 광학 이방성층의 Re 리타데이션값이고, Re(40°) 는, 광학 이방성층의 지상축을 회전축, 회전 각도를 40°로 하여 파장 632.8㎚ 의 광을 입사시켜 측정한 Re 리타데이션값이고, Re(-40°) 은, 광학 이방성층의 지상축을 회전축, 회전 각도를 -40°로 하여 파장 632.8㎚ 의 광을 입사시켜 측정한 Re 리타데이션값이다. 또, 회전 각도의 정부는 Re(40°)＞Re(-40°) 가 되도록 결정한다.
Re(450㎚), Re(550㎚) 가 (IV) 및 (V) 를 만족하는 것이 더욱 바람직하고, 파장이 380㎚∼780㎚ 인 Re 의 전부가 (IV) 및 (V) 를 만족하는 것이 가장 바람직하다.
디스코틱 화합물은, 여러 문헌 (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol.71, 111 페이지 (1981); 일본화학회 편, 계간 화학총설, No.22, 액정의 화학, 제5장, 제10장 제2절 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., 1794 페이지 (1985); J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol.116, page 2655 (1994)) 에 기재되어 있다. 특히 바람직한 디스코틱 화합물은 일본 공개특허공보 평8-50286호에 기재가 있다. 디스코틱 화합물의 중합에 관해서는 일본 공개특허공보 평8-27284공보에 기재가 있다.
광학 이방성층은, 디스코틱 화합물 및 필요에 따라서 중합성 개시제나 임의의 성분을 함유하는 도포액을 배향막 상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 광학 이방성층의 두께는 0.5∼100㎛ 인 것이 바람직하고, 0.5∼30㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.
배향시킨 디스코틱 화합물을 배향 상태를 유지하여 고정시킨다. 고정화는, 중합 반응에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 중합 반응에는, 열중합 개시제를 사용하는 열중합 반응과 광중합 개시제를 사용하는 광중합 반응이 포함된다. 광중합 반응이 바람직하다.
광중합 개시제의 예에는, α-카르보닐 화합물 (미국특허 2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에테르 (미국 특허 2448828호 명세서 기재), α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물 (미국 특허 2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물 (미국 특허 제3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트리아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합 (미국 특허 제3549367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물 (일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국 특허 제4239850호 명세서 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국 특허 제4212970호 명세서 기재) 이 포함된다.
광중합 개시제의 사용량은, 도포액의 고형분의 0.01∼20질량% 인 것이 바람직하고, 0.5∼5질량% 인 것이 더욱 바람직하다.
디스코틱 화합물의 중합을 위한 광 조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다.
조사 에너지는, 20∼5000mJ/㎠ 인 것이 바람직하고, 100∼800mJ/㎠ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 광중합 반응을 촉진시키기 위해 가열 조건 하에서 광을 조사해도 된다. 보호층을 광학 이방성층 위에 형성해도 된다.
광학 이방성층을 형성할 때에는, 액정성 분자를 배향시키기 위해 배향막을 사용하는 것이 바람직하다.
[배향막]
배향막은, 광학 이방성층의 디스코틱 화합물의 배향 방향을 규정하는 기능을 갖는다.
배향막은, 유기 화합물 (바람직하게는 폴리머) 의 러빙 처리, 무기 화합물의 사방 증착, 마이크로 그루브를 갖는 층의 형성, 또는 랭뮤어ㆍ블로젯법 (LB 막) 에 의한 유기 화합물 (예, ω-트리코산산, 디옥타데실메틸암모늄클로라이드, 스테아릴산메틸) 의 누적과 같은 수단에 의해 형성할 수 있다. 또, 전기장의 부여, 자기장의 부여, 또는 광 조사에 의해 배향 기능이 생기는 배향막도 알려져 있다. 배향막은 폴리머의 러빙 처리에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 폴리비닐알코 올이 바람직한 폴리머이다. 소수성기가 결합되어 있는 변성 폴리비닐알코올이 특히 바람직하다. 소수성기는 광학 이방성층의 디스코틱 화합물과 친화성이 있기 때문에, 소수성기를 폴리비닐알코올에 도입함으로써 디스코틱 화합물을 균일하게 배향시킬 수 있다. 소수성기는, 폴리비닐알코올의 주쇄 말단 또는 측쇄에 결합시킨다. 소수성기는, 탄소원자수가 6 이상인 지방족기 (바람직하게는 알킬기 또는 알케닐기) 또는 방향족기가 바람직하다. 폴리비닐알코올의 주쇄 말단에 소수성기를 결합시키는 경우에는, 소수성기와 주쇄 말단 사이에 연결기를 도입하는 것이 바람직하다. 연결기의 예에는, -S-, -C(CN)R1-, -NR2-, -CS- 및 이들의 조합이 포함된다. 상기 R1 및 R2 는 각각, 수소원자 또는 탄소원자수가 1∼6 인 알킬기 (바람직하게는 탄소원자수가 1∼6 인 알킬기) 이다.
폴리비닐알코올의 측쇄에 소수성기를 도입하는 경우에는, 폴리비닐알코올에 잔존하는 (미비누화의) 아세트산비닐 단위에 포함되는 아세틸기 (-CO-CH3) 의 일부를, 탄소원자수가 7 이상인 아실기 (-CO-R3) 로 치환하면 된다. R3 은, 탄소원자수 6 이상의 지방족기 또는 방향족기이다. 시판되는 변성 폴리비닐알코올 (예, MP103, MP203, R1130, 쿠라레(주) 제조) 을 사용해도 된다.
배향막에 사용하는 (변성) 폴리비닐알코올의 비누화도는 80% 이상인 것이 바람직하다. (변성) 폴리비닐알코올의 중합도는 200 이상인 것이 바람직하다.
러빙 처리는, 배향막의 표면을 종이나 천에 의해 일정 방향으로 수회 문지름 으로써 실시한다. 길이 및 굵기가 균일한 섬유를 균일하게 식모한 천을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 광학 이방성층의 디스코틱 화합물을 배향막을 사용하여 배향시킨 후, 배향막을 제거해도 디스코틱 화합물의 배향 상태를 유지할 수 있다. 즉, 배향막은 광학 보상 시트의 제조에 있어서 필수적이지만, 제조된 광학 보상 시트에 있어서는 필수적이지 않다. 배향막을 투명 지지체와 광학 이방성층 사이에 형성하는 경우에는, 추가로 하도층 (접착층) 을 투명 지지체와 배향막 사이에 형성해도 된다.
본 발명의 광학 보상 시트를 미리 편광막과 일체화시켜서, 액정 표시 장치에 설치해도 된다. 광학 이방성층의 투명 지지체를 편광막의 보호막으로도 이용하면, 부재의 수를 감소시킬 수 있어 액정 표시 장치의 박형화에도 기여한다.
[편광막]
편광막에는 요오드계 편광막, 2색성 염료를 사용하는 염료계 편광막이나 폴리엔계 편광막이 있다. 요오드계 편광막 및 염료계 편광막은, 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름을 사용하여 제조한다. 폴리머 필름의 지상축과 편광막의 투과축은 실질적으로 평행한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 지상축과 투과축의 각도가 3°이하가 되도록 배치하는 것이 바람직하고, 2°이하가 되도록 배치하는 것이 더욱 바람직하고, 1°이하가 되도록 배치하는 것이 가장 바람직하다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실 시예에 나타내는 재료, 시약, 비율, 조작 등은 본 발명의 정신으로부터 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(셀룰로오스아세테이트 용액의 조제)
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 교반하여 각 성분을 용해시켜 셀룰로오스아세테이트 용액을 조제하였다.
[표 1]
셀룰로오스아세테이트 용액 조성
아세틸화도 60.9% 의 셀룰로오스아세테이트 100.0질량부
트리페닐포스페이트 (가소제) 7.0질량부
비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 4.0질량부
하기 염료 0.0006질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 402.0질량부
메탄올 (제 2 용매) 60.0질량부
[화학식 1]
염료
Figure 112006050752032-PAT00001
(매트제 분산액의 조제)
하기 조성물을 분산기에 투입하고, 교반하여 각 성분을 분산시켜 매트제 분산액을 조제하였다.
[표 2]
리타데이션 상승제 용액 조성
하기 리타데이션 상승제 20.0질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 58.4질량부
메탄올 (제 2 용매) 8.7질량부
셀룰로오스아세테이트 용액 12.8질량부
(리타데이션 상승제 용액의 조제)
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 30℃ 로 가온하면서 교반하여, 각 성분을 용해시켜 리타데이션 상승제 용액을 조제하였다.
[표 3]
매트제 분산액 조성
평균입경 16nm 의 실리카입자 (AEROSILㆍR972, 닛폰아에로질(주) 제)
2.0질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 76.3 질량부
메탄올 (제 2 용매) 11.4 질량부
셀룰로오스아세테이트 용액 10.3 질량부
[화학식 2]
리타데이션 상승제
Figure 112006050752032-PAT00002
(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스아세테이트 용액 94.75질량부, 매트제 분산액 1.30질량부, 리타데이션 상승제 용액 3.95질량부를 각각 여과 후에 혼합하고, 밴드 유연기를 사용하여 유연하였다. 리타데이션 상승제의 셀룰로오스아세테이트에 대한 질량비는 4.8% 였다. 잔류 용제량이 30질량% 인 필름을 밴드로부터 박리하였다. 140℃ 의 온도에서, 필름을 텐터를 사용하여 28% 의 연신배율로 횡연신하고, 연신 후에 연신배율을 25% 로 느슨하게 하여 140℃ 에서 20초간 유지하였다. 이 때 최대 확폭점에서의 잔류 용제량은 14질량% 였다. 그 후, 클립을 빼고 130℃ 에서 45분간 건조시켜 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 제조된 셀룰로오스아세테 이트 필름의 잔류 용제량은 0.2질량% 이고, 막두께는 88㎛ 였다.
(광학 특성의 측정)
제조한 셀룰로오스아세테이트 필름에 관해서 엘립소미터 (M-150, 닛폰분광(주) 제조) 를 사용하여, 파장 632.8㎚ 의 광으로 Re 리타데이션값을 측정하였다. 또한 면내의 지상축을 회전축으로 하여 40° 및 -40°회전시켜 리타데이션값 Re(40°) 및 Re(-40°) 을 측정하였다. 막두께 및 지상축 방향의 굴절률 nx 를 파라미터로 하여, 이들 측정치 Re(632.8㎚), Re(40°), Re(-40°) 에 피팅하도록 진상축 방향의 굴절률 ny 및 두께 방향의 굴절률 nz 를 계산에 의해 구해서 Rth 리타데이션값을 결정하였다. 그리고, 파장 550㎚ 의 광으로 Re 리타데이션값을 측정하였다. Re 는 38㎚ 이고 Rth 는 175㎚ 였다.
(셀룰로오스아세테이트 필름의 비누화 처리)
제조한 셀룰로오스아세테이트 필름의 일방의 면에, 1.5 규정 수산화칼륨의 이소프로필알코올 용액을 25㎖/㎡ 도포하여 25℃ 에서 5초간 방치한 후, 흐르는 물로 10초 세정하고, 25℃ 의 공기를 분사함으로써 필름의 표면을 건조시켰다. 이렇게 해서 셀룰로오스아세테이트 필름의 일방의 표면만을 비누화하였다.
(배향막의 형성)
비누화 처리한 셀룰로오스아세테이트 필름 (투명 지지체) 의 일방의 면에 하기 조성의 도포액을 #14 의 와이어바 코터에 의해 로 24㎖/㎡ 도포하였다. 60℃ 의 온풍으로 60초, 다시 90℃ 의 온풍으로 150초 건조시켰다. 다음으로, 셀룰로오스아세테이트 필름 (투명 지지체) 의 연신 방향 (지상축과 대략 일치) 과 45 °방향으로, 형성한 막에 러빙 처리를 실시하였다.
[표 4]
배향막 도포액 조성
하기의 변성 폴리비닐알코올 20질량부
물 360질량부
메탄올 120질량부
글루탈알데히드 (가교제) 1.0질량부
[화학식 3]
변성 폴리비닐알코올
Figure 112006050752032-PAT00003
(광학 이방성층의 형성)
러빙 처리한 배향막 상에 하기 다스코틱 화합물 (2) 90질량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오오사카유기화학(주) 제조) 6질량부, 2관능 아크릴레이트 모노머 (NK 에스테르 A400, 신나카무라화학(주) 제조) 4질량부, 불소계 올리고머 (FSN100, DuPont 제조) 0.3질량부, 하기 광중합 개시제 3질량부를 179.7질량부의 메틸에틸케톤에 용해한 도포액을, #3 의 와이어바 코터로 5.2㎖/㎡ 도포하였다. 이것을 금속의 틀에 부착하고 130℃ 의 항온조 중에서 2 분간 가열해서 디스코틱 화합물을 배향시켰다. 다음에 90℃ 에서 120W/㎝ 의 고압 수은등을 사용하여 1분간 UV 조사함으로써 디스코틱 화합물을 중합시켰다. 그 후, 실온까지 방랭시켰다. 이렇게 해서 광학 이방성층을 형성하고, 광학 보상 시트를 제조하였다.
투명 지지체를 유리판으로 변경한 것 외에는, 상기와 동일하게 광학 이방성층을 형성하였다. 엘립소미터 (M-150, 닛폰분광(주) 제조) 를 사용하여, 파장 632.8㎚ 의 광으로 광학 이방성층의 Re 리타데이션값을 측정하였다. Re 리타데이션의 값은 60㎚ 였다. 또한 면내의 지상축을 회전축으로 하여 40° 및 -40° 회전시켜 리타데이션 Re(40) 및 Re(-40) 을 측정하였다.
또한 파장 632.8㎚ 에 있어서 Re 리타데이션값을 측정하였다. Re(40)/Re는 2.3 이고, Re(-40)/Re 는 0.2 였다.
(타원 편광판의 제조)
연신한 폴리비닐알코올 필름에 요오드를 흡착시켜 편광막을 제조하였다.
다음으로 제조한 광학 보상 시트의 투명 지지체측을, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 일측에 부착하였다. 투명 지지체의 지상축과 편광막의 투과축이 평행하게 되도록 배치하였다.
시판되는 셀룰로오스트리아세테이트 필름 (후지탁 TD-80U, 후지사진필름(주) 제조) 을 투명 지지체와 마찬가지로 비누화 처리하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 반대측 (광학 보상 시트를 부착하지 않은 측) 에 부착하였다.
이렇게 해서 타원 편광판을 제조하였다.
(벤드 배향 액정 셀의 제조)
ITO 전극이 형성된 유리 기판에 폴리이미드막을 배향막으로서 형성하고, 배향막에 러빙 처리를 실시하였다. ITO 는 화면 내 세로 방향에 8개의 스트라이프형상으로 제조하였다. 러빙 방향은 화면 내의 90°방향으로 하였다. 얻어진 2장의 유리 기판을 러빙 방향이 평행하게 되는 배치로 대향시키고, 셀 갭을 4.6㎛ 로 설정하였다. 셀 갭에 Δn 이 0.1396 인 액정성 화합물 (ZLI1132, 메르크사 제조) 을 주입하여, Δnd=640㎚ 의 벤드 배향 액정 셀을 제조하였다. 따라서, Δnd 을 지지체의 Rth 로 나눈 Δnd/Rth=3.7 이 된다.
(액정 표시 장치의 제조)
제조한 타원 편광판 2장을, 제조한 벤드 배향 셀을 사이에 끼우도록 부착하였다.
타원 편광판의 광학 이방성층이 셀 기판에 대면하고, 액정 셀의 러빙 방향과 거기에 대면하는 광학 이방성층의 러빙 방향이 반평행이 되도록 배치하였다.
제조한 액정 표시 장치를 백라이트 상에 배치하였다. 투과율이 가장 작아지는 흑색 전압이 2.48V 인 것을 확인하였다 (따라서, 2.5V 이하에서는 플러스의 리타데이션, 2.48V 이상에서는 마이너스의 리타데이션으로 되어 있다). 백색 전압은 투과율이 가장 커지는 1.5V 와 3.39V 로 하였다. 상기 제조한 액정 셀은 1.5V∼2.48V 에 있어서 Re(0) 이 192∼120㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 120㎚ 와의 차는 정이고, 2.48V∼3.39V 에 있어서 Re(0) 이 120∼85㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 과의 차는 부이었다.
백색 투과율과 흑색 투과율 사이의 투과율이 8등분되도록, 각 8개의 스트라이프 ITO 전극에, 액정 셀에 1.5V, 1.57V, 1.64V, 1.72V, 1.81V, 1.92V, 2.08V, 2.48V 의 전압을 액정에 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 다음으로, 3.39V, 3.3V, 3.21V, 3.11V, 3.00V, 2.89V, 2.75V, 2.48V 의 전압을 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 도 5(a) 에 1.5V∼2.48V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을, 도 5(b) 에 3.39V∼2.48V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타낸다. 도 5(a) 에 나타낸 바와 같이, 1.5V∼2.48V 의 인가 전압 영역에서는, 임의의 경사 방향에서 관찰하더라도 스트라이프 사이의 계조차를 명료하게 관찰할 수 있었다. 3.39V∼2.58V 의 인가 전압 영역에서는, 화면 법선을 기준으로 하여 20°정도의 범위에서는 계조차를 명료하게 인식할 수 있었지만, 이것을 초과하면 계조 반전되어 계조차를 알기 어려워지며, 40°이상에서부터는 계조차를 인식하기가 불가능하게 되었다. 따라서, 1.5∼2.48V 에서 계조를 만들 때와, 2.48∼3.39V 에서 계조를 만들 때를 전환함으로써, 광시야각과 협시야각을 스위칭하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 또, 광시야각측의 백색 휘도에 비하여 협시야각측의 백색 휘도가 작아졌으나, 백라이트의 휘도를 크게 함으로써 양호한 표시를 얻을 수 있었다.
[실시예 2]
(셀룰로오스아세테이트 용액의 조제)
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 교반하여 각 성분을 용해시켜 셀룰로오스아세테이트 용액을 조제하였다.
[표 5]
셀룰로오스아세테이트 용액 조성
아세틸화도 60.9% 의 셀룰로오스아세테이트 100질량부
트리페닐포스페이트 (가소제) 7.0질량부
비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 4.0질량부
하기 염료 0.0006질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 402.0질량부
메탄올 (제 2 용매) 60.0질량부
[화학식 4]
염료
Figure 112006050752032-PAT00004
(매트제 분산액의 조제)
하기 조성물을 분산기에 투입하고, 교반하여 각 성분을 분산시켜 매트제 분산액을 조제하였다.
[표 6]
리타데이션 상승제 용액 조성
하기 리타데이션 상승제 20.0질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 58.4질량부
메탄올 (제 2 용매) 8.7질량부
셀룰로오스아세테이트 용액 12.8질량부
(리타데이션 상승제 용액의 조제)
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 30℃ 로 가온하면서 교반하여, 각 성분을 용해시켜 리타데이션 상승제 용액을 조제하였다.
[표 7]
매트제 분산액 조성
평균입경 16nm 의 실리카입자 (AEROSILㆍR972, 닛폰아에로질(주) 제)
2.0질량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 76.3 질량부
메탄올 (제 2 용매) 11.4 질량부
셀룰로오스아세테이트 용액 10.3 질량부
[화학식 5]
리타데이션 상승제
Figure 112006050752032-PAT00005
(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스아세테이트 용액 94.75질량부, 매트제 분산액 1.30질량부, 리타데이션 상승제 용액 3.95질량부를 각각 여과 후에 혼합하고, 밴드 유연기를 사용하여 유연하였다. 리타데이션 상승제의 셀룰로오스아세테이트에 대한 질량비는 4.8% 였다. 잔류 용제량이 30질량% 인 필름을 밴드로부터 박리하였다. 140℃ 의 온도에서, 필름을 텐터를 사용하여 28% 의 연신배율로 횡연신하고, 연신 후에 연신배율을 25% 로 느슨하게 하여 140℃ 에서 20초간 유지하였다. 이 때 최대 확폭점에서의 잔류 용제량은 14질량% 였다. 그 후, 클립을 빼고 130℃ 에서 45분간 건조시켜 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 제조된 셀룰로오스아세테이트 필름의 잔류 용제량은 0.2질량% 이고, 막두께는 88㎛ 였다.
(광학 특성의 측정)
제조한 셀룰로오스아세테이트 필름에 관해서 엘립소미터 (M-150, 닛폰분광(주) 제조) 를 사용하여, 파장 632.8㎚ 의 광으로 Re 리타데이션값을 측정하였다. 또한 면내의 지상축을 회전축으로 하여 40° 및 -40°회전시켜 리타데이션값 Re(40 °) 및 Re(-40°) 을 측정하였다. 막두께 및 지상축 방향의 굴절률 nx 를 파라미터로 하여, 이들 측정치 Re(632.8㎚), Re(40°), Re(-40°) 에 피팅하도록 진상축 방향의 굴절률 ny 및 두께 방향의 굴절률 nz 를 계산에 의해 구해서 Rth 리타데이션값을 결정하였다. 또, 파장 632.8㎚ 의 광으로 Re 리타데이션값을 측정하였다. Re 는 38㎚ 이고 Rth 는 300㎚ 였다.
그 후, 실시예 1 과 동일한 방법으로 비누화 처리하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 광학 이방성층을 형성하여 광학 보상 시트를 제조한 후, 또 타원 편광판을 제조하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 1 과 동일한 방법으로 제조한 벤드 배향 셀을 사이에 끼우고, 상기에서 제조한 타원 편광판을 2장 부착하였다. 또, 액정 셀의 Δnd 와 지지체의 Rth 의 비 Δnd/Rth 는 2.1 이었다.
타원 편광판의 광학 이방성층이 셀 기판에 대면하고, 액정 셀의 러빙 방향과 거기에 대면하는 광학 이방성층의 러빙 방향이 반평행이 되도록 배치하였다. 제조한 액정 표시 장치를 백라이트 상에 배치하였다. 투과율이 가장 작아지는 흑색 전압이 2.48V 인 것을 확인하였다 (따라서, 2.5V 이하에서는 플러스의 리타데이션, 2.48V 이상에서는 마이너스의 리타데이션으로 되어 있다). 백색 전압은 투과율이 가장 커지는 1.5V 와 5.25V 로 하였다. 상기 제조한 액정 셀은 1.5V∼2.48V 에 있어서 Re(0) 이 192∼120㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 120㎚ 와의 차는 정이고, 2.48V∼5.25V 에 있어서 Re(0) 이 120∼51㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 과의 차는 부이었다.
백색 투과율과 흑색 투과율 사이의 투과율이 8등분되도록, 각 8개의 스트라이프 ITO 전극에, 액정 셀에 1.5V, 1.57V, 1.64V, 1.72V, 1.81V, 1.92V, 2.08V, 2.48V 의 전압을 액정에 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 다음으로, 5.25V, 4.76V, 4.4V, 4.04V, 3.69V, 3.39V, 3.05V, 2.48V 의 전압을 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 도 6(a) 에 1.5V∼2.48V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을, 도 6(b) 에 5.25V∼2.48V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타낸다. 도 6(a) 에 나타낸 바와 같이, 1.5V∼2.48V 의 인가 전압 영역에서는, 임의의 경사 방향에서 관찰하더라도 스트라이프 사이의 계조차를 명료하게 관찰할 수 있었다. 5.25V∼2.58V 의 인가 전압 영역에서는, 화면 법선을 기준으로 하여 20°정도의 범위에서는 계조차를 명료하게 인식할 수 있었지만, 이것을 초과하면 계조 반전되어 계조차를 알기 어려워지며, 40°이상에서부터는 계조차를 인식하기가 불가능하게 되었다. 따라서, 1.5∼2.48V 에서 계조를 만들 때와, 2.48∼5.25V 에서 계조를 만들 때를 전환함으로써, 광시야각과 협시야각을 스위칭하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 또, 실시예 1 과 비교하여, 광시야각측의 흑색 들뜸이 커졌지만, 이 레벨의 흑색 들뜸까지는 경사측에서 보아도 문제가 없는 표시 품질이었다.
[실시예 3]
지지체의 제조에 있어서, 지지체의 Rth 를 변경한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 보상 시트, 또 타원 편광판을 제조하였다. 실시예 1 과 동일 하게 제조한 액정 셀과, 제조한 타원 편광판의 2장을 사용하여 액정 표시 장치를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 평가하였다. 또, 액정 셀의 Δnd 와 지지체의 Rth 의 비 Δnd/Rth 는 4.0 이었다.
제조한 액정 표시 장치를 백라이트상에 배치하였다. 투과율이 가장 작아지는 흑색 전압이 2.48V 인 것을 확인하였다 (따라서, 2.48V 이하에서는 플러스의 리타데이션, 2.48V 이상에서는 마이너스의 리타데이션으로 되어 있다). 백색 전압은 투과율이 가장 커지는 1.5V 와 3.0V 로 하였다. 상기 제조한 액정 셀은 1.5V∼2.48V 에 있어서 Re(0) 이 192∼120㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 120㎚ 와의 차는 정이고, 2.48V∼3.0V 에 있어서 Re(0) 이 120∼98㎚ 로, 광학 이방성층의 Re(0) 과의 차는 부이었다.
백색 투과율과 흑색 투과율 사이의 투과율이 8등분되도록, 각 8개의 스트라이프 ITO 전극에, 액정 셀에 1.5V, 1.57V, 1.64V, 1.72V, 1.81V, 1.92V, 2.08V, 2.48V 의 전압을 액정에 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 다음으로, 2.48V, 2.66V, 2.74V, 2.8V, 2.86V, 2.91V, 2.96V, 3V 의 전압을 인가하여 경사 방향으로부터 계조 특성을 관찰하였다. 도 7(a) 에 1.5V∼2.48V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을, 도 7(b) 에 2.48V∼3V 의 전압을 인가했을 때의 계조 특성을 나타낸다. 도 7(a) 에 나타낸 바와 같이, 1.5V∼2.48V 의 인가 전압 영역에서는, 임의의 경사 방향에서 관찰하더라도 스트라이프 사이의 계조차를 명료하게 관찰할 수 있었다. 2.48V∼3V 의 인가 전압 영역에서는, 화면 법선을 기준으로 하여 20°정도의 범위에서는 계조차를 명료하게 인식할 수 있었지만, 이 것을 초과하면 계조 반전되어 계조차를 알기 어려워지며, 40°이상에서부터는 계조차를 인식하기가 불가능하게 되었다. 따라서, 1.5∼2.48V 에서 계조를 만들 때와, 2.48∼3V 에서 계조를 만들 때를 전환함으로써, 광시야각과 협시야각을 스위칭하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.
종래 디스코틱 화합물로 형성한 광학 이방성층을 갖는 광학 보상 시트를 벤드 배향 모드의 액정 표시 장치에 사용함으로써, 넓은 시야각이 얻어진다. 그러나, 액정 표시 소자가 사용되는 상기 서술한 기기 (PC, 워드 프로세서 등) 는 여러가지 용도나 환경에서 사용되고 있다. 예를 들어, 이들 기기를 사용하여 회의 등에서 프리젠테이션 등을 하는 경우에는 복수의 사람이 동시에 보게 되기 때문에, 표시 소자의 시각 특성은 가능한 한 광시각 특성인 쪽이 좋다. 한편, 이들 기기를 항공기, 전차 등의 공공 교통기관 등 공공 장소에 있어서 정보 입력 및 표시 기기로서 사용하는 경우에는, 정보의 보전 또는 프라이버시의 보전을 위해 사용자 이외의 사람에게 표시 화면이 보이지 않은 편이 좋다. 따라서, 이 경우에 있어서 시각 특성은 입력자에게만 보이는 범위로 충분하다. 이러한 요구로부터, 1대의 기기에 있어서 표시 소자의 시각 특성을 제어하여 광시야각 상태로부터 1인용의 협시야각 상태에 대응할 수 있는 표시 장치가 필요하게 되었다.
본 발명에 따르면, 액정 셀을 적절하게 광학적으로 보상하여, 광시야각 상태로부터 1인용 등의 협시야각 상태에 대응할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 적어도, 액정 셀 및 상기 액정 셀을 광학 보상하는 광학 이방성층을 갖고,
    전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 정 (正) 이 되는 인가 전압 영역인 제 1 계조 영역 및
    전압 인가시에 있어서의 상기 액정 셀의 Re(0) 의 값으로부터 상기 광학 이방성층의 Re(0) 값을 뺀 값이 부 (負) 가되는 인가 전압 영역인 제 2 계조 영역을 갖는, 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 셀이 벤드 배향 모드인, 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액정 셀을 사이에 끼우는 한 쌍의 편광막을 갖고, 상기 광학 이방성층이 상기 한 쌍의 편광막 중 적어도 어느 일방과 상기 액정 셀 사이에 배치되고, 또한 상기 광학 이방성층을 지지하는 지지체를 갖는, 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정 셀과 상기 지지체가 2.0≤(Δn×d)/Rth≤4.0 의 조건을 만족하 는, 액정 표시 장치.
    [식 중, Δn 은 액정 셀 중의 액정의 굴절률 이방성이고, d 는 액정 셀의 두께 (㎚) 이고, Rth 는 파장 550㎚ 에서의 지지체의 두께 방향의 리타데이션 (㎚) 이다.]
KR1020060066750A 2005-07-19 2006-07-18 액정 표시 장치 KR20070011126A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00208351 2005-07-19
JP2005208351 2005-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070011126A true KR20070011126A (ko) 2007-01-24

Family

ID=37678702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060066750A KR20070011126A (ko) 2005-07-19 2006-07-18 액정 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7697091B2 (ko)
KR (1) KR20070011126A (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103558710B (zh) * 2013-11-11 2016-04-13 京东方科技集团股份有限公司 Tft液晶显示面板
CN106537234A (zh) * 2014-04-07 2017-03-22 加利福尼亚大学董事会 高度可调节的磁性液晶
CN109416483A (zh) * 2016-04-14 2019-03-01 夏普株式会社 液晶显示面板及液晶显示装置
KR20180046871A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 주식회사 엘지화학 투과도 가변 필름

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08327822A (ja) * 1995-05-26 1996-12-13 Nippon Oil Co Ltd 液晶表示素子用補償フィルムおよび該補償フィルムを組み込んだｏｃｂモード液晶表示装置
JP3056997B2 (ja) * 1996-02-19 2000-06-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション カラー液晶デイスプレー装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7697091B2 (en) 2010-04-13
US20070019139A1 (en) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5646703A (en) Liquid crystal display
JP4234823B2 (ja) 光学補償シートおよび液晶表示装置
JP4284221B2 (ja) 液晶表示装置
JP4647315B2 (ja) 液晶表示装置
JP2007199257A (ja) 液晶表示装置
US8211515B2 (en) Optical compensation sheet, process for producing the same, and polarizing plate and liquid crystal display device using the same
JP2005265889A (ja) 液晶表示装置
WO2006033463A1 (en) Liquid crystal display device
JP2007156459A (ja) 光学フィルム、偏光板、および液晶表示装置
JP2005520209A (ja) 光学補償フィルム、偏光板および画像表示装置
JP2008003188A (ja) 偏光板の製造方法，及び液晶表示装置
KR20070011126A (ko) 액정 표시 장치
JP4067950B2 (ja) 液晶表示装置
JPH1195188A (ja) 通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ
KR100894239B1 (ko) 액정 표시 장치
JP7333414B2 (ja) 画像表示装置、車両用情報表示システムおよび光学フィルム
JP5036209B2 (ja) 液晶表示装置
JP2003255136A (ja) 光学補償フィルム、その製造方法および液晶表示装置
JP2005283612A (ja) 液晶表示装置
JP3568641B2 (ja) 光学異方素子およびそれを用いた液晶表示素子
JP2007052406A (ja) 液晶表示装置
JP2008020905A (ja) 液晶表示装置
JP2008139368A (ja) 液晶表示装置
JP2007272136A (ja) 液晶表示装置
JP2006259500A (ja) 液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application