KR20070112236A - 액정 셀 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070112236A
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준이치 히라카타
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

신규한 액정 표시 장치가 개시된다. 본 액정 표시 장치는 적어도 일방에 전극을 갖는 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 그 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정 재료를 갖는 액정 셀; 그 액정 셀의 외측에 배치된 제 1 편광 필름; 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되며, 서로 상이한 복수의 평균 배향 방향을 갖는 1 픽셀마다 복수의 도메인을 갖는 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름을 포함한다.
편광판, 액정 셀, 액정 표시 장치, 셀내 광학 보상 필름

Description

액정 셀 및 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL CELL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
기술분야
본 발명은 시야각 특성을 개선시킨 액정 셀 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
액정 표시 장치는 일반적으로 액정 셀 및 편광판을 갖는다. 편광판은 일반적으로 보호 필름 및 편광 필름을 갖고, 예를 들면, 폴리비닐알콜 필름으로 이루어지는 편광 필름을 요오드로 염색하고, 연신하며, 그 양면상에 보호 필름을 적층하여 얻을 수 있다. 투과형 액정 표시 장치는, 편광판을 액정 셀의 양측에 포함하고, 종종 하나 이상의 광학 보상 필름을 포함한다. 반사형 액정 표시 장치는, 통상, 반사판, 액정 셀, 하나 이상의 광학 보상 필름 및 편광판을 이 순서대로 포함한다. 액정 셀은, 액정성 분자, 액정성 분자를 봉입하는 2 장의 기판 및 액정성 분자에 전압을 가하기 위한 전극층을 갖는다. 액정 셀은 액정성 분자의 배향 상태의 변동에 따라, ON 및 OFF 표시를 스위칭하고, 투과형 및 반사형 모두에 적용될 수 있고, TN (Twisted Nematic), ISP (In-Plane Switching), OCB (Optically Compensatory Bend), VA (Vertically Aligned), 및 ECB (Electrically Controlled Birefringence) 를 포함하는 표시 모드가 제안되어 있다.
높은 표시 품질이 요구되는 LCD 표시 장치로서, 정 (正) 의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정 분자를 이용하고, 박막 트랜지스터에 의해 구동하는 90° 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치 (이하, TN 모드라고 함) 가 주로 이용되고 있다. 그러나, TN 모드는 정면에서 볼 경우에는 우수한 표시 성능을 갖는 반면, 경사 방향에서 볼 경우에는 콘트라스트가 저하되거나, 톤 (tone) 이미지에서의 톤 레벨이 역전하는 계조 반전 등이 있다. 그리고, 그 결과, 경사 방향에서 볼 때, 이러한 시야각 특징에 대한 개량이 강하게 요구되어 있다.
최근, LCD 에 이용되는 시야각 특성의 개량으로서 도 8 에 도시된 부의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정 분자를 이용하고, 전압 인가없는 상태에서 기판에 대략 수직인 방향으로 더 긴 직경을 가진 액정 분자를 배향시키고, 이것을 박막 트랜지스터에 의해 구동하는 수직 배향 모드 액정 표시 장치 (이하, VA 모드라고 한다) 가 제안되고 있다 (특허 문헌 1 참조). 그 리타데이션은, 이 VA 모드 액정층에서, 정면에서 보았을 경우의 표시 특성이 TN모드와 마찬가지로 뛰어날 뿐만 아니라, 블랙 상태의 휘도 변화가 어느 경사진 방향으로부터 봐도 변화가 적고, 시야각 의존성이 거의 없는 한장 이상의 리타데이션 필름으로 광학적으로 보상된다. 또한, 1 픽셀을 서로 상이한 4 방향의 배향 영역으로 분할한 멀티 도메인 액정 셀 구조를 이용해, 화이트 상태에서 넓은 시야각을 나타낼 수 있다. VA 모드에서는, 시야각 특성이 필름 면에 수직인 광학축을 갖는 부의 1 축성 리타데이션 필름 2 장을, 액정 셀의 상하에 각각 이용하여 개선될 수 있고, 이 LCD 에 면내 리타데이션 값이 50 nm 이고 정의 굴절률 이방성을 갖는 1 축 배향성 리타데이션 필름을 더 이용하여 개선될 수 있다는 점이 이미 공지되어 있다 (비특허 문헌 1 참조).
그러나, 2 장의 리타데이션 필름을 이용하는 것 (비특허 문헌 1 참조) 는 제조 비용의 상승을 수반할 뿐만 아니라, 복수의 필름을 붙혀, 제조 수율의 저하를 일으키고, 복수의 필름을 이용하기 때문에, 증가된 두께가 표시 장치의 박형화에 불리하게 되는 문제가 있다. 또한, 배향 필름 사이에 배치된 점착층이 온도와 습도 변화에 의해 수축해서, 필름의 박리나 구부러짐과 같은 불량이 발생하거나, 특히 패널 주변부에 이미지 표시에 불균일성이 발생되었다. 이들을 개선하는 방법으로서, 리타데이션 필름의 장수를 줄일 방법 (특허 문헌 2 참조) 이 개시되어 있다. 그러나, 블랙 상태의 시야각 특성에는 유효한 이들 방법은, 화이트 상태의 경사 방향으로부터 관찰했을 때의 색 재현성이 악화되는 문제 (표시색의 채도가 저하, 즉, 컬러 워쉬 아웃) 를 완전하게 해결할 수 없다.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 평2002-221622호
[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 평11-95208호
[비특허 문헌 1] 1SID97 digest 845 페이지 내지 848 페이지
발명의 요약
본 발명의 목적은, 액정 셀이 정확하게 광학적으로 보상되어 높은 콘트라스트를 제공하는 액정 표시 장치, 특히 VA 모드의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은, 경사 방향에서 볼 때 화이트 상태의 색재현성이 향상되어 시야각에 따른 콘트라스트 변화가 감소되고, 이미지 표시 영역의 주변부에서 감소되는 VA 모드 액정 표시 장치 및 액정 셀을 제공하는 것이다.
일 양태에서 본 발명은, 적어도 일방에 전극을 갖는 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 그 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정 재료를 갖는 액정 셀; 그 액정 셀의 외측에 배치된 제 1 편광 필름; 및 한 쌍의 기판 사이에 배치되며, 서로 상이한 평균 배향 방향을 갖는 1 픽셀마다 복수의 도메인을 갖는 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 제 1 편광 필름과 함께, 상기 액정 셀을 협지하는 제 2 편광 필름을 추가로 포함한다.
셀내 광학 보상 필름은 액정성 화합물을 포함하는 조성물 또는 적어도 하나의 디스코틱 화합물을 포함하는 조성물로 이루어질 수도 있다. 그리고 셀내 광학 보상 필름에서, 분자들은 필름면에 대해서 하이브리드 배향 상태로 배열될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 제 1 또는 제 2 편광 필름과 액정 셀의 사이에 배치된 적어도 하나의 외부 광학 보상 필름을 추가로 포함할 수도 있다. 그리고, 이러한 실시형태에 대해, 셀내 광학 보상 필름과 외부 광학 보상 필름은 20 내지 70 nm 범위의 총 Re 와, 70 내지 200 nm 범위의 총 Rth 를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태로서, 액정층의 두께를 d (단위: nm), 파장 λ (단위: nm) 에 있어서의 굴절률 이방성을 Δn(λ), 파장 λ 에서의 셀내 광학 보상 필름과 외부 광학 보상 필름의 총 평균 면내 리타데이션을 Re(λ), 파장 λ 에서의 두께 방향의 총 평균 리타데이션을 Rth(λ) 로 하는 경우, 파장 380 nm 내지 780 nm 의 영역에서 적어도 2 개의 상이한 파장에 있어서, 하기 식 (V) 내지 식(Ⅷ) 를 만족하는 액정 표시 장치가 제공된다:
Figure 112007071162929-PCT00001
본 발명의 실시형태로서, 셀내 광학 보상 필름이, 일 도메인의 리타데이션 값이 다른 도메인의 리타데이션 값과 상이한 복수의 도메인을 포함하고, 리타데이션 값 또는 평균 배향 방향이, 1 픽셀내에 대응하는 영역에서 두께 방향으로 불연속적으로 변화하고; 셀내 광학 보상 필름 중에 색소가 포함되는, 액정 표시 장치가 제공된다.
다른 양태에서, 본 발명은 적어도 일방에 전극을 갖고 대향 배치된 한 쌍의 기판과; 그 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정 재료; 및 한 쌍의 기판 사이에 배치되며, 서로 상이한 평균 배향 방향을 갖는 1 픽셀당 복수의 도메인을 갖는 적어도 1 장의 셀내 광학 보상 필름을 포함하는 액정 셀을 제공한다.
본 발명에 따라서, 한 쌍의 기판 사이에서 액정 셀의 재료에 대한 적당한 선태과 제조 방법을 통해 형성되는 멀티 도메인 광학 보상 필름을 배치하여, 다중 반사에 의한 투과율 손실 및 휘도 또는 콘트라스트 비에 대해 개선되는 액정 장치를 제공할 수 있다. 또한, 각 도메인에서 배열 방향이 면내 또는 두께 방향에서 상이하거나, 각 도메인에서 리타데이션이 면내 또는 두께 방향에서 상이한 멀티 도 메인 광학 보상 필름을 가진 액정층의 리타데이션을 광학적으로 보상하여, 화이트 상태에서 색 재현성을 개선시키고, 휘도의 시야각 의존도를 감소시킬 수 있다.
본 설명에 있어서, "평행" 혹은 "직교" 란, 엄밀한 각도에 대해 ±5°미만의 범위 내인 것을 의미한다. 엄밀한 각도와의 오차는, 4°미만인 것이 바람직하고, 3°미만인 것이 보다 바람직하다. 또, 각도 방향에 대해, "＋" 는 시계 방향을 의미하고, "－" 는 반시계 방향을 의미하는 것으로 한다. 또, "지상축" 은, 굴절률이 최대가 되는 방향을 의미한다. 또, "가시광 영역" 이란, 380㎚ ∼ 780㎚ 의 파장 영역을 말한다. 또한, 굴절률의 측정 파장은, 특별한 기술이 없는 한, 가시광 영역 λ=550㎚ 에서 측정된 값이다.
또, 본 설명에서 "편광판" 이란, 특별한 기술이 없는 한, 연속적인 망 형태의 편광판, 및 액정 장치에 조립되는 크기로 재단 (본 명세서에 있어서, "재단" 에는, "펀칭" 및 "커팅" 등도 포함) 된 편광판의 양자를 포함하는 의미로 이용된다. 또, 본 실시형태의 설명에서는, 용어 "편광 필름" 과 "편광판" 을 구별하여 이용하지만, "편광판" 은 "편광 필름" 의 적어도 편면에 그 편광 필름을 보호하는 투명 보호 필름을 갖는 적층 부재를 의미한다.
또, 본 명세서에 있어서, Re(λ), Rth(λ) 는, 각각, 파장 λ 에서의 면내의 리타데이션, 및 두께 방향의 리타데이션을 표시한다. Re(λ) 는 KOBRA 21ADH (오우지 계측 기기 (주) 제조) 에 있어서, 필름면에 대해 법선 방향으로 파장 λ㎚ 의 광을 입사시켜 측정된다. Rth(λ) 는, 상기 Re(λ) (KOBRA 21ADH 에 의해 판단됨) 을 면내의 지상축 경사축 (회전축) 으로 하여, 필름 법선 방향에 대해서 -50 °에서 +50 °까지 10 ° 간격으로 파장 λ㎚ 의 광을 입사시켜 11 방향으로 측정하고, 그 측정된 리타데이션치와 평균 굴절률의 가정치 및 입력된 필름 두께치를 기본으로 KOBRA 21ADH 를 이용하여 산출된다. 다양한 재료들의 평균 굴절률의 가정치는, "폴리머 핸드북" (JOHN WILEY&SONS, INC) 과 카다로그와 같은 출판된 문서들에서 설명되고, 다음 계산을 위해 사용될 수 있다. 평균 굴절률의 값이 미지인 것이면, 아베 굴절계 등으로 측정할 수 있다. 주된 광학 필름의 평균 굴절률을 이하에 예시한다 :
셀룰로오스 아실레이트 (1.48), 시클로올레핀 폴리머 (1.52), 폴리카보네이트 (1.59), 폴리메틸메타크릴레이트 (1.49), 폴리스티렌 (1.59) 이다.
이들 평균 굴절률의 가정치와 필름 두께를 입력함으로써, KOBRA 21ADH 는 nx, ny, nz 를 산출한다. 이 산출된 nx, ny, nz 로부터 Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 가 산출된다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 액정 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2 는 종래의 VA 모드 액정 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3 은 종래의 VA 모드 액정 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 VA 모드 액정 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 VA 모드 액정 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 도시하 는 개략적인 단면도이다.
도 6 는 본 발명의 VA 모드 액정 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 7 는 본 발명의 VA 모드 액정 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 8 은 종래의 액정 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도면에서, 수로 표시되는 부호들은 다음의 의미를 갖는다.
1 편광판 2 편광판
3 액정 셀 4, 5, 6 광학 보상 필름
13, 22 편광 필름 14, 23 흡수축
11, 24 보호 필름 12, 25 면내 지상축
15, 20 외부 광학 보상 필름 (보호 필름)
15', 20' 셀내 광학 보상층 16, 21 면내 지상축
17, 19 기판 18 액정 분자
26, 27, 28, 29, 30 시야 방향
31 측정 영역 32 디스코틱 화합물
본 발명의 상세한 설명
다음에서, 본 발명은 첨부된 도면들을 참고하여 상세하게 설명할 것이다. 명세서에서, "내지" 를 이용하여 표시되는 범위는, "내지" 의 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다.
[액정 표시 장치]
도 1 에 도시된 액정 표시 장치는, 액정 셀 (17 내지 19), 및 액정 셀 (17 내지 19) 을 협지해 배치된 상측 편광 필름 (13) 과 하측 편광 필름 (22) 을 갖는다. 편광층 (13, 22) 은, 각각 한 쌍의 투명 보호 필름에 의해 협지되고, 또한, 도 1 에 도시된 구성에서는, 액정 셀에 더 가까운 측에 배치된 투명 보호 필름이, 액정 셀의 기판의 외부에 배치되는 외부 광학 보상층 (15, 20) 으로서 기능한다. 즉, 상측 편광 필름 (13) 은, 투명 보호 필름 (11) 과 외부 광학 보상층 (15) 사이에 협지되고, 하측 편광 필름 (22) 은 투명 보호 필름 (24) 과 외부 광학 보상층 (20) 사이에 협지된다. 액정 셀은, 상측 기판 (17) 의 액정 셀과 하측 기판 (19) 의 액정 셀, 및 이 사이에 협지되는 액정 분자 (18) 를 포함하고, 액정 분자 (18) 는, 기판 (17, 19) 의 대향면에 도포된 배향 필름이나 인가된 러빙 처리의 방향에 의해, 그 배향 방향으로 제어된다.
이 구조에서, 1 픽셀이 4 개 도메인으로 분할되고, 액정 분자 (18) 가 전압 인가시 4 방향으로 경사진다. 또한 셀내 광학 보상층 (15', 20') 이 상측 기판 (17) 과 액정층의 사이, 및 액정층과 하측 기판 (19) 의 사이에 배치된다.
액정 셀은, 상측 기판 (17), 하측 기판 (19), 이들 사이에 협지되는 액정 분자 (18) 로 형성되는 액정층, 및 상측 기판 (17) 과 하측 기판 (19) 의 내면 상에 형성된 셀내 광학 보상층 (15', 20') 으로 구성된다. 기판 (17, 19) 의 액정 분자 (18) 에 접촉하는 표면 (이하, 이러한 표면들은 "내면" 이라고 칭함) 에는, 배향 필름 (도시생략) 이 형성되고, 배향 필름상에 적용된 러빙 처리에 의해, 전압 무인가 상태 혹은 저전압 인가 상태에 있어서의 액정 분자 (18) 의 배향을 제어한다. 또, 기판 (17, 19) 은 기판 (17, 19) 의 내면상에, 액정 분자 (18) 로 형성되는 액정층에 전압을 인가 가능한 투명 전극 (도시생략) 이 제공된다.
액정층은 표시 모드에 대해서는 특별히 한정되지 않고, VA 모드, IPS 모드, ECB 모드, TN 모드 및 OCB 모드 등과 같이 임의의 표시 모드를 이용할 수도 있다.
본 발명에서는, 액정층의 두께 d(㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 과의 곱 Δn·d 는, O.1 내지 1.O㎛ 의 범위로 선택하는 것이 바람직하다. Δn·d 의 최적치는 표시 모드에 의존한다. 투과 모드에 있어서, 트위스트 구조를 가지지 않는 VA 모드, IPS 모드, 또는 ECB 모드에서는 0.2 내지 0.4㎛ 의 범위, 트위스트 각도에 의존한 TN 모드에서 0.2 내지 O.5㎛ 의 범위, OCB 모드에서는 0.6 내지 1.0㎛ 의 범위가 바람직하다. 이러한 범위를 이용하는 LCD 는 화이트 상태에서 고휘도, 블랙 상태에서 저휘도를 제공하고, 따라서, 고콘트라스트를 나타낼 수 있다.
또한, 도 1 에는, 상측 편광판 및 하측 편광판을 갖춘 투과 모드의 표시 장치의 실시형태를 나타냈지만, 본 발명은 하나의 편광판만을 구비한 반사 모드의 실시형태에 적용할 수 있고, 이러한 경우에, 액정 셀내의 광로가 2 배이기 때문에, 바람직한 Δn·d 의 값은 상기 값의 1/2 정도이다. 상측 (관찰자측) 에 편광판을 한 장만 갖는 반사형 액정 표시 장치에서는, 편광광이 λ/4 의 위상차를 갖는 광학 보상 필름을 통해 전파해 회전된다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평7-218906). 이러한 반사 액정 표시 장치에 대해 하나의 편광판만을 사용하는 것은, 투과율의 감쇠를 회피하기 위한 것일 수 있다. 본 발명에 따라서, 적어도 하나의 광학 보상 필름을 액정 셀의 기판 사이에 배치함으로써, 편광판을 2 장 사용했을 때조차, 다중 반사에 의한 투과광의 손실을 저감시킨다. 또한, 기판 사이에 배치한 광학 보상 필름 (셀내 광학 보상 필름) 중에 염료를 첨가해, 편광 필름으로서의 기능을 부가할 수도 있다.
편광 필름 (13, 22) 의 흡수축 (14, 23), 외부 광학 보상층 (투명 보호 필름; 15, 20) 의 면내 지상축 (16, 21), 및 액정 분자 (18) 의 배향 방향은, 예를 들면, 각 재료에 사용되는 다양한 부재, 표시 모드, 부재의 적층 구조에 따라 최적인 범위로 조정할 수 있다. 예를 들어, VA 형이나 IPS 형의 노멀리 블랙 타입의 액정 표시 장치에서, 고콘트라스트를 얻기 위해서, 편광 필름 (13, 22) 의 흡수축 (14, 23) 이, 서로 실질적으로 직교하도록 배치한다. 그러나, 본 발명의 액정 표시 장치는, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.
도 1 에 도시된 실시형태에 대해, 액정층의 두께 d (단위:nm), 파장 λ (단위:nm) 에서의 액정층의 굴절률 이방성을 Δn(λ), 셀내 광학 보상 필름 (15', 20') 과 외부 광학 보상 필름 (15, 20) 의 파장 λ 에서의 총 평균 면내 리타데이션을 Re(λ), 및 파장 λ 에서의 두께 방향의 총 평균 리타데이션을 Rth(λ) 로 하는 경우, 파장 영역 380 nm 내지 780 nm 의 적어도 2 개의 상이한 파장에 있어서, 하기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112007071162929-PCT00002
도 1 에 도시된 LCD 는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 를 만족하는 부재를 포함하고, 경사 방향으로부터 관찰했을 경우의, 블랙 상태의 콘트라스트를 개선해, 블랙 상태의 색조를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 도 1 에 도시된 구성으로 한정되지 않고, 다른 부재를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 액정 셀과 편광 필름 사이에 컬러 필터를 위치시킬 수도 있다. 또, 후술하는 것처럼, 액정 셀과 편광판과의 사이에, 다른 보호 필름을 배치할 수도 있다. 또, 투과형으로서 사용하는 경우는, 냉음극 혹은 열음극 형광 램프, 발광 다이오드, 필드 에미션 소자, 일렉트로루미네선트 소자를 광원으로 이용하는 백라이트를 배면에 제공할 수도 있다. 또, 본 발명의 액정 표시 장치는, 반사형일 수도 있고, 이러한 경우에서, 액정 셀 배면 혹은 액정 셀의 하측 기판의 내면에 반사 필름을 제공한다. 물론 상기 광원을 이용한 프런트 라이트를 액정 셀 관찰측에 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 액정 표시 장치에는, 화상 직시형, 화상 투영형이나 광변조형에 적용할 수도 있다. 본 발명은, TFT 나 MIM 와 같은 3 단자 또는 2 단자 반도체소자를 이용한 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 적용된 실시형태에서 특히 유 효하다. 물론, 시분할 구동으로 불리는 STN 형으로 대표되는 패시브 매트릭스 액정 표시 장치에 적용한 실시형태도 유효하다.
도 1 에 도시된 액정 표시 장치의 동작에 대해, VA 모드를 예로 들어 설명한다. 본 실시 형태에서는, 전계 효과형 액정으로서 정의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정을 이용해 액티브 구동을 예로 하여 설명할 것이다.
도 1 에 도시된 액정 표시 장치에서, 액정 셀의 기판 (17, 19) 의 투명 전극 (도시생략) 에 구동 전압을 인가하지 않는 비구동 상태에서는, 액정층의 액정 분자 (18) 는, 기판 (17 및 19) 의 면에 대해서 실질적으로 수직으로 배향해, 그 결과, 통과하는 광의 편광 상태는 거의 변화하지 않는다. 흡수축 (14, 23) 이 서로 직교하고 있으므로, 하측 (예를 들어, 배면 전극) 으로부터 입사한 광은, 편광 필름 (22) 에 의해 편광되고, 그 후 편광 상태를 유지한 채로 액정 셀을 통과하고, 편광 필름 (13) 에 의해 차단된다. 즉, 도 1의 액정 표시 장치에서는, 비구동 상태에 있어서 이상적인 블랙색을 실현한다. 한편, 투명 전극 (도 1 에 도시 생략됨) 에 구동 전압을 인가한 구동 상태에서는, 액정 분자 (18) 는 기판 (17, 19) 의 면에 평행한 방향으로 경사지게 되고, 통과하는 광은 경사진 액정 분자 (18) 에 의해 편광 상태를 변화시킨다. 따라서, 하측 (예를 들어, 배면 전극) 으로부터 입사한 광은, 편광막 (22) 에 의해 편광되고, 그 후, 액정 셀을 통과함으로써 편광 상태가 변화해, 편광막 (13) 을 통과한다. 즉, 도 1에 도시된 액정 표시 장치는, 구동 상태에 있어서 화이트 상태를 제공한다.
이 실시형태에 따라서 상하 기판 (17, 19) 사이에 전계가 인가되기 때문에, 부의 유전율 이방성을 가진 액정 재료를 이용하고, 전계 방향에 대해 수직으로 액정 분자 (18) 가 응답한다. 다른 실시형태에 따라서, 전극을 기판 (17, 19) 의 어느 일방에만 형성하고, 전계가 기판면에 평행한 횡방향으로 인가되고, 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가 사용될 수도 있다.
[블랙 상태]
도 2 는, 일반적인 VA 모드의 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이고, VA 모드의 액정 표시 장치는, 전압 무인가시, 즉 블랙 상태에서, 액정 분자가 기판면에 대해서 수직적으로 배향되는 액정층 (3), 이 액정층 (3) 을 협지하고 투과축 방향 (도 2에서는 긴 화살표로 표시) 으로 직교시켜 배치된 편광판 (1, 2) 을 포함한다. 도 2 에서, 광은, 편광판 (1) 측으로부터 입사하는 것으로 추정한다. 전압 무인가 상태에서, 법선 방향, 즉, z 축 방향으로 광이 입사했을 경우, 편광판 (1) 을 통과한 광은, 직선 편광 상태를 유지하면서, 액정층 (3) 을 통과해, 편광판 (2) 에 의해 완전하게 차광된다. 그 결과, 고콘트라스트의 화상을 표시할 수 있다.
그러나, 도 3 에 나타내는 것처럼, 경사광 입사의 경우에는 상황이 달라진다. 광이, z 축 방향이 아닌 경사 방향, 즉, 편광판 (1, 2) 의 편광 방향에 대해 기울어진 오프액시스 방향으로 입사하는 입사광의 경우, 수직 배향된 액정층을 통과할 때에, 경사 방향에서 생성된 리타데이션의 영향을 받아 그 편광 상태가 변한다. 또한, 편광판 (1, 2) 의 명백한 투과축이 직교 배치로부터 어긋나게 된다. 이 2 개의 요인 때문에, 경사 방향으로부터의 오프액시스 입사광은, 편광 판 (2) 에 의해 완전하게 차광되지 않고, 블랙 상태에 광누설이 생겨 콘트라스트를 저하시키게 된다.
이제, 극각과 방위각을 정의한다. 극각은 필름에 대해 법선 방향, 즉, 도 2 및 도 3 에서 z 축으로부터의 기울기각이다. 예를 들어, 필름에 대해 법선은, 0°인 극각을 갖는다. 방위각은, x 축의 정의 방향에 대해 반시계 방향의 각을 나타낸다. 예를 들어, x 축의 정의 방향은 0° 인 방위각을 가지며, y 축의 정의 방향은 90° 인 방위각을 갖는다. 전술한 오프액시스 경사 방향이란, 극각이 0 이 아니고, 주로 45°, 135°, 225°, 또는 315°인 방위각을 가진 방향을 의미한다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태의 작용을 설명하기 위한 구성을 개략적으로 도시한다. 도 4 에 도시된 액정 표시 장치는, 도 2 의 구성에, 액정 셀을 협지하는 한 쌍의 기판 (도 1 에서는 기판 (17 내지 19) 에 대응) 의 내면에 셀내 광학 보상 필름 (4, 5) 을 포함한다. 본 실시형태의 액정 표시 장치에서는, 액정층의 두께 d (단위: nm, 이하 동일하다), 파장 λ (단위: nm, 이하 동일하다) 에서의 액정층의 굴절률 이방성 Δn(λ), 광학 보상 필름 (4, 5; 도 1 에서는 셀내 광학 보상 필름 (15', 20') 에 대응) 의 파장 λ 에서의 면내 리타데이션 Re(λ), 및 파장 λ 에서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(λ) 이, 파장 380 nm 내지 780 nm 사이에서 적어도 2 개의 상이한 파장에 있어서 하기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112007071162929-PCT00003
도 4 에 도시된 실시형태에서는, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) (또는 도 1 에 나타내는 실시형태에서는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ)) 을 만족하는 액정층 및 광학 보상 필름을 조합하여, 가시광 영역내로 소정의 파장의 입사광이 경사 방향으로 입사했을 경우, 그 파장에 적절한 면내 지상축 및 리타데이션으로 광학 보상할 수 있다. 그 결과, 종래의 액정 표시 장치와 비교해, 경사각에서 볼 때, 블랙의 콘트라스트가 현격히 향상되는 것과 동시에, 블랙의 색채도 현격히 경감된다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 을, 적어도 2 개의 상이한 파장에 있어서 만족한다. 50 nm 이상의 차이가 있는 2 개의 파장에 있어서, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 을 만족한 것이 보다 바람직하다. 상기 조건을 만족하는 파장은, 액정 표시 장치의 용도에 의존하고, 표시 특성에 가장 영향을 주는 파장 및 파장 범위가 선택될 수도 있다. 일반적으로는, 액정 표시 장치는, 삼원색인 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 에 대응하는, 650 nm, 550 nm 및 450 nm 의 파장에 있어서, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 파장은 R, G, B 의 파장을 필수적으로 나타내는 것은 아니지만, 본 발명의 효과를 나타내는 광학 특성을 규정하는데 적당하다고 간주된다.
종래 기술에서는, VA 모드용 보상 필름의 파장 분산이, Re, Rth, 및 Re/Rth 에 의해 정의된다. 본 실시형태에서는, Re, Rth, 및 Re/Rth 의 값 대신에, Re/λ, Rth/λ 파라미터를 무차원화하는 것으로, 파장 λ 에서 VA 모드에 대해 보상할 수 있는 원리를 나타낸다. 또한, 본 발명자는, 보상되어질 액정층의 복굴절 Δnd 이 파장 분산을 갖는다는 점에 주목해, 광학 보상 필름의 Re 및 Rth 의 파장 분산과, 보상되어질 액정층의 복굴절 Δnd 의 파장 분산과의 관계에 대해 예의검토해, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 의 관계를 만족하는 경우에, 액정 표시 장치의 시야각 특성이 블랙 상태에서 현격히 개선된다는 지견을 얻었다. 본 실시형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 의 관계를 만족함으로써, 경사 방향으로부터 광이 입사, 즉, 부연하면, 액정층의 경사 방향의 리타데이션의 영향을 받고, 상하 한 쌍의 편광판의 명백한 투과축이 어긋나 있다고 하는 2 개의 요인이 생성되는 경우조차도, 액정층이 정확하게 광학 보상되어 콘트라스트의 손실이 경감된다.
또, 바람직한 범위 내로 Δnd 값 등을 조정하기 위해, 액정 재료나 광학 보상 필름의 Δn 의 파장 의존성을 제어하는 상기 방법에 추가해, 액정층과 광학 보상 필름의 두께 d 를 제어하는 방법, Δn 와 d 모두를 제어하는 방법이 이용될 수 있다. 특히 두께의 제어에 관해서는, 액정층이나 광학 보상 필름의 두께를 R, G, B 의 각 픽셀마다 변화시켜, 이상적인 Δnd 의 파장 분산 특성에 접근하는 것이 가능하다. 또, 1 픽셀 내에서, 액정층과 광학 보상 필름의 두께를 바꾸는 일도 가능하고, 이 방법은 반사 모드와 투과 모드를 갖는, 반투과 모드용으로 유효하다.
또한, VA 모드에서, 전압 무인가시의 블랙 상태에 액정이 수직 배향하고 있으므로, 법선 방향을 따라 입사한 광의 편광 상태가, 광학 보상 필름의 리타데이션에 의해 영향받지 않도록, 광학 보상 필름의 면내 지상축은, 보다 더 가깝게 위치하는 편광판의 편광축과 수직 또는 평행하게 위치되는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따라서, VA 모드에 있어서의 액정층의 이른바 복굴절율 Δnd/λ 와, 광학 보상 필름의 Re/λ 및 Rth/λ 의 관계를, 사용하는 광원의 스펙트럼 범위 혹은 스펙트럼 분포에 따라 최적화하고 있다. 상술한 VA 모드용 보상은, 이런 값들의 최적 범위를 이론적으로 고찰해서 명백하게 나타내고 있는 점에서, VA 모드의 종래 광학 보상 기술과 다르다. 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ) 또는 상기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 을 만족하도록, 액정층과 광학 보상 필름을 조합하여, 액정층의 파장 분산을, 광학 보상 필름의 파장 분산에 의해 보상할 수 있다. 그 결과, VA 모드 패널에서의 시야각 의존 콘트라스트의 변화를 보다 경감할 수 있다. 또, 임의의 파장 범위에 걸쳐서 흑상태에서의 광누설을 낮출 수 있어서, 특정의 파장을 갖는 광누설을 원인으로 하여 발생하는 시야각 의존 색차이도 경감될 수 있다.
본 실시형태에서는, 필름의 최적치를 규정하기 위해서 상기 기술한 관계식을 이용하고, 그 실시예에 의해 실시형태의 효과를 확인한다. 상기 식에서는 A, B, C 및 D 의 파라미터, 또는 E, F 및 G 의 파라미터로, 본 실시형태의 효과의 범 위를 규정한다. 그러나, B 및 D, 또는 G 는 편의상, 필름의 효과 범위를 표현하는 가장 적합한 상수로서 제공되고, A 및 C, 또는 E 및 F 는 본 실시형태의 효과를 제공하는 범위를 표현하기 위한 범위로 제공된다.
상기 실시형태는, 본 발명을 VA 모드 액정 패널에 적용한 실시형태이고, 상기 식을 만족하는, 액정층과 광학 보상 필름과의 조합을 이용해, 시야각 의존 콘트라스트 변화와, 시야각 의존 색차이를 개선한다. 또한, 본 발명은, R, G, B 액정층을 이용하는 표시 장치에 적용할 수 있다. 예를 들어, R, G, B 컬러가, 상이한 액정층에 의해 획득되는 투사형 장치에 본 발명을 적용하는 경우에 있어서도, 광학 보상이 전술한 조건식을 만족하는, 액정층과 광학 보상 필름의 조합에 의해 얻어질 수 있고, 그 결과, 넓은 시야각을 통해 고콘트라스트를 얻을 수 있게 된다. 또, 다수의 파장광을 방출하는 통상의 광원을 이용한 액정 패널에서, 예를 들어, G 파장의 액정 패널의 특성을 나타내고, 상기 조건식을 만족하는, 액정층과 광학 보상 필름과의 조합을 이용함으로써, 넓은 시야각을 통해 고콘트라스트를 얻을 수도 있다.
본 실시형태에서 이용되어질 광학 보상 필름은, 특히 제한되지 않고, 광학 보상 능력을 갖는 한 어떠한 구성도 가질 수 있다. 본 발명에서는, 액정층을 협지하는 기판 사이에 적어도 셀내 광학 보상 필름이 배치된다. 픽셀당 복수의 도메인을 갖는 셀내 광학 보상 필름은, 상측 기판 혹은 하측 기판의 일방에 배치된다. 또, 도 7(b) 에 도시된 바와 같이, 한 픽셀당 복수의 도메인을 가진 셀내 광학 보상 필름을 상측 및 하측 기판의 일방 또는 쌍방의 기판상에 배치할 수도 있 다. 픽셀당 복소의 도메인을 가진 셀내 액정 보상 필름은, 각각의 상측 기판과 하측 기판상에 배치될 수도 있고, 또는, 2 개 이상의 셀내 광학 보상 필름은 각각의 상측 기판과 하측 기판상에 또는 상하측 기판 모두에 배치될 수도 있다. 또한, 적어도 외부 광학 보상 필름은 도 1 에 도시된 바와 같이 기판과 편광 필름사이에 배치될 수도 있다. 이 외부 광학 보상 필름은, 복굴절성을 보이는 폴리머 필름, 또는 투명 기판과 그 투명 기판 상에 형성된 액정 조성물로 이루어지는 적어도 하나의 광학 이방성층을 포함하는 적층체로부터 선택될 수도 있다.
본 발명은, 액정층의 표시 모드에 의해 한정되지 않고, VA 모드, IPS 모드, ECB 모드, TN 모드 및 OCB 모드와 같은 임의의 표시 모드의 액정층을 갖는 액정 표시 장치에서 이용될 수도 있다.
[화이트 상태]
도 5(a) 는 싱글 도메인 VA 모드 액정 셀의 개략적인 단면도이다. 화이트 상태에는 액정 분자 (18) 가 경사져 있고, 경사 방향 (27) 과 그 반대인 경사 방향 (26) 에서 볼 때, 액정 분자 (18) 는 복굴절의 상이한 크기를 보이고, 휘도와 색조에서 차이가 생긴다. 한편, 도 5(b) 는 액정 셀의 1 픽셀을 2개의 도메인으로 분할하는 멀티 도메인 VA 모드 액정 셀을 도시하는 개략적인 단면도이고, 1 픽셀에 평균화된 틸트각을 제공하기 위해, 액정 분자가 서로 역방향으로 경사져서, 휘도나 색조의 시야각 특성이 개선된다.
한 픽셀내에서 액정 분자 (18) 의 상이한 배향 방향을 갖는 복수의 도메인을 형성하기 위해, 예를 들어, 전극에 슬릿 또는 돌기부를 형성하여 전계 방향을 바꾸 거나 전계에 편향된 밀도를 생성하는 방법을 이용할 수도 있다. 모든 방향에서 균등인 시야각은 이 분할수를 증가시켜 얻을 수도 있지만, 4 혹은 8 개의 도메인으로의 분할에 의해, 거의 균등인 시야각을 얻을 수 있다. 특히 8 개의 도메인으로의 분할은 편광판 흡수축을 임의의 각도로 설정할 수 있으므로 바람직하다.
각 도메인의 경계에서는, 액정 분자 (18) 가 더 낮은 응답성을 보이는 경향이 있다. VA 모드 등의 노멀리 블랙 모드에서는, 분자들이 블랙색으로 유지되어, 휘도 저하를 초래할 수도 있다. 대책으로서, 액정 재료에 카이럴제를 첨가해 도메인간의 경계 영역을 감소시킬 수 있다.
한편, 노멀리 화이트 모드에서는, 분자들이 화이트 상태에 유지될 수도 있어서, 수직 방향에서 콘트라스트가 저하한다. 대책으로서, 그런 영역을 커버하도록 블랙 매트릭스와 같은 차광층을 형성할 수도 있다.
VA 모드의 액정 셀은, 예를 들어, 러빙 배향에 의해 Δn=O.0813, Δε=약 -4.6 인, 부의 유전율 이방성을 가진 네마틱 액정 재료 등을, 상하 기판 (17, 19) 사이에 위치시켜 제작될 수도 있는데, 액정 분자의 배향 방향을 나타내는 디렉터, 즉, 약 89˚ 의 틸트각을 얻을 수 있다. 액정층의 두께 d 에 대해서는 특히 제한되지 않지만, 상기 범위의 특성을 가진 액정을 이용하는 경우, 약 3.5㎛ 로 설정될 수도 있다. 두께 d 와 굴절률 이방성 Δn 의 곱 Δn·d 에 의해 화이트 상태의 명도가 좌우되므로, 최대의 밝기를 얻기 위해서는, Δn·d 는 O.2 내지 0.5㎛ 의 범위가 되도록 선택되는 것이 바람직하다.
또한, VA 모드의 액정 표시 장치에서는, TN 모드의 액정 표시 장치에 일반적 으로 이용되는 카이럴제가, 동적 응답 특성을 열화시키기 때문에 많이 이용되지 않지만, 배향 불량을 줄이기 위해 첨가될 수도 있다. 또, 상술된 멀티 도메인 구조의 경우에, 도메인 사이의 경계 영역의 액정 분자의 배향을 조정하는 것이 효과적이다.
상기에서는, 각종 액정 표시 모드 중에서, 전압 무인가 혹은 저전압 인가시에 블랙 상태가 되고, 고전압 인가시에 화이트 상태가 되는 방식의, 이른바 노멀리 블랙 모드 중 하나로서, VA 모드에 대해 설명했지만, 본 발명은 이 모드로 한정되는 것은 아니고, 다른 노멀리 블랙 모드인, IPS 모드를 이용한 실시형태에 대해서도 적용할 수 있다. 또, 전압 무인가 혹은 저전압 인가시 화이트 상태로, 고전압 인가시 블랙 상태가 되는 노멀리 화이트 모드를 이용한 실시형태에 적용할 수도 있어서, OCB 모드, ECB 모드 또는 TN 모드의 액정 셀을 이용할 수도 있다. 또, 블랙 상태에 액정 재료의 액정 분자가 기판의 표면에 대해서 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 셀을 이용할 수 있고, 보다 구체적으로는, 전압 무인가 상태로 액정 분자를 기판면에 대해서 평행하게 배향시켜, 블랙 상태를 제공하는 IPS 모드 혹은 ECB 모드의 액정 셀을 이용할 수도 있다.
[광학 보상 필름의 멀티 도메인화]
본 발명에서는, 액정 셀의 한 쌍의 기판 사이에 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름을 배치한다. 이하 설명에서 광학 보상 필름의 Re 및 Rth 의 값은 1 픽셀에 대응하는 영역에서 평균화된 값을 의미한다.
종래의 VA 모드 액정 표시 장치에 대해, 화이트 상태의 시야각 특성이 복수 의 도메인을 가진 상술된 셀을 사용하여 개선되지만, 표시 장치의 대화면화에 수반해, 고화질화의 요구가 더 높아지고 있다. 보다 상세하게는, VA 모드 액정 표시 장치에서, 화이트 상태에 경사 방향으로부터 관찰했을 경우, 색순도가 저하하는 문제가 지적되어 왔다. 이것은 도 5(a) 에 도시된 바와 같이, 관찰 방향 (27) 에서는 액정층의 Re 값이 증가하고, 관찰 방향 (26) 에서는 Re 값이 감소한다. 액정층의 Re 값이 증가할 방향에서는, 투과율이 증가해, 표시된 화상의 색순도가 저하될 수도 있다. 액정층의 Re 값이 감소할 방향에서는, 투과율이 크게 저하한다. 도 5(b) 에 도시된 멀티 도메인 구조에서는 액정 분자의 배향이 평균화되지만, 평균 배향 방향은, 액정층의 Re 값이 증가할 방향을 따르고, 따라서, 경사 방향에서의 관찰시 투과율이 상승해 표시된 색이 연해진다. 본 발명에 따르면, 액정 셀의 각 도메인의 리타데이션이 서로 상이한 배향 방향을 갖는 복수의 도메인을 가진 셀내 광학 보상 필름으로 보상된다. 본 발명의 액정 표시 장치는 셀내 광학 보상 필름을 이용해, 화질의 시야각 의존성을 작게 나타내고, 화이트 상태에 있어서 양호한 표시 특성을 나타낸다.
도 6 은 멀티 도메인으로 이루어지는 1 픽셀에서 VA 모드 액정 셀의 배향 방향을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 액정 분자는, 슬릿 전극 등에 의해 경사진 전계가 주어지고, 도메인 A, B, C, 및 D 마다 4 방향으로 기울어진다. 도메인 A 와 C 에 있는 액정층의 Re 는 방향 (28) 에서 관찰했을 때 증가하고, 방향 (29) 에서 관찰했을 때 감소한다. Re 변동의 시야각 의존성은 방향 (29) 에서 관찰했을 때 영역 A 및 C 모두에서 Re 증가를 광학적으로 보상할 수 있는 광학 이방성층을 사용하여 감소될 수 있다.
예를 들어, 디스코틱 분자가 하이브리드 배향 상태로 배열되는 복수의 도메인을 가진 광학 보상층 (도 1 의 20') 은, 도메인 A 와 C 의 광학 보상을 위한 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판 (도 1 에서 17, 19) 사이에 배치될 수도 있다. 경사 방향 (29) 에서 관찰될 때 액정층의 Re 값을 감소시키고, 경사 방향 (29) 에서 관찰된 때와 수직 방향 사이에서 Re 차이를 줄이기 위해서, 광학 보상층 (도 1 의 20') 은, 도메인 A 와 C 에 대응하는 영역에서 그 배향 제어 방향 (예를 들면, 디스코틱 분자의 배향을 제어하는 러빙 방향) 이 편광 필름 (도 1 의 22) 의 흡수축 (도 1 의 23) 에 평행한 방식으로 배치될 수도 있다. 또한, 경사 방향 (28) 에서 관찰된 때와 수직 방향 사이에서 Re 차이를 감소시키고, 시야각 특성을 개선하기 위해서, 디스코틱 분자가 도메인 A 와 C 의 광학 보상을 위한 광학 보상층들의 배향 방향과 180°상이한 그 배향 방향을 가진 하이브리드 배향 상태로 배열되는 도메인 B 와 D 의 광학 보상을 위해 광학 보상층 (도 1 의 20') 이 배치될 수도 있다.
또한, 도메인 A 내지 D 모두에 대해 광학 보상용 공통층과 적어도 하나의 봉 형상의 액정성 화합물을 포함하는 조성물로 형성된 층을 구비하는 셀내 광학 보상 필름을 제작할 수 있고, 디스코틱 분자는 기판면에 평행한 자신의 디스크 면들로 배열되고, 봉 형상의 분자는 도메인 A 및 C 에 대응하는 도메인 내에서 일 배향 방향으로 배열되고, 도메인 B 및 D 에 대응하는 도메인 내에서 상이한 배향 방향으로 배열된다.
도 7(a) 는, 복수의 도메인을 가진 셀내 광학 보상 필름을 포함하는 액정 셀의 횡단면도이고, 액정 셀을 구성하는 한 쌍의 기판 (17, 19) 중에서, 기판 (19) 의 내면에 형성된 디스코틱 분자 (32) 가 각 도메인에서 서로 상이한 평균 배향 방향으로 배열된다. 또한, 도 7(b) 에 도시된 바와 같이, 액정 셀의 한 쌍의 기판 (17, 19) 의 양측에 셀내 광학 보상 필름을 배치하고, 1 픽셀에 대응하는 영역을 1 픽셀 중에 광학 보상 필름을 갖는 적어도 하나의 도메인과 광학 보상 필름을 갖지 않는 다른 도메인인, 복수의 도메인으로 분할할 수 있어서, 셀내 광학 보상 필름이 상측 기판과 하측 기판 사이에서 서로 오버랩하지 않는다. 1 픽셀당 광학 보상 필름을 갖는 부분과 광학 보상 필름을 갖지 않는 부분을 형성하는 방법은 상기 반투과형 액정 표시 장치에 유효하다. 반투과형 액정 표시 방식은, 1 픽셀내에서 반사부와 투과부의 셀 두께의 상이한 셀 두께를 이용하는 것이 일반적이고, 기판 내부의 반사부에 배치된 광학 보상 필름이 그러한 반사부의 셀 두께를 물리적으로 얇게 하도록 허용한다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서 이용된 광학 보상 필름은 상이한 평균 배향 방향을 가진 복수의 도메인들을 갖는 소위, 멀티 도메인 구조를 갖는다. 셀내 광학 보상 필름에서, 멀티 도메인 구조는 1 픽셀에 대응하는 영역을 분할 하여 형성된 적어도 2 개의 광학 이방성 도메인들을 포함하는 구조로서 정의되고, 도메인에서 보여진 평균 배향 방향은 다른 도메인에서 보여진 평균 배향 방향과는 상이하다. 평균 배향 방향은 셀내 광학 보상 필름에 포함된 분자들의 분자 대칭축의 평균 방향을 말한다. 이것은 자동 복굴절계 (KOBRA 21DH, 오우지 계측 (주) 에 의해 제조됨) 에 의해 면내의 배향축 방향으로서 측정될 수 있다. 면내의 평균 배향 방향이 모든 도메인 내에서 동일해도, 도메인내의 필름면에 대한 평균 틸트각이 다른 도메인 (예를 들어 필름면에 대한 법선으로부터 각각 45˚, 30˚ 로 회전하는 평균 틸트각을 갖는 2 개의 도메인을 포함하는 구조) 에서와 상이한 경우에는, 멀티 도메인 구조를 얻을 수 있다. 필름면에 대한 배향 방향의 평균 틸트각은 자동 복굴절계 (KOBRA 21DH, 오우지 계측(주) 에 의해 제조됨) 에 의해 시료를 경사시켜 리타데이션을 측정함으로써 얻을 수 있다.
기판 (17, 19) 사이에 형성되는 셀내 광학 보상층은 디스코틱 화합물, 봉 형상 화합물, 액정성 화합물, 또는 저분자 액정 혹은 고분자 액정인 액정성 화합물로부터 선택된 임의의 화합물을 포함하는 조성물로 형성될 수도 있다.
멀티 도메인 광학 보상 필름의 각 도메인에서 배향 방향은 광경화용 UV 조사 또는 경사진 레이저 조사에 의해, 배향층을 형성한 후에 수행되어질 러빙 처리에 의해 제어될 수도 있다. 러빙 처리에 의해 멀티 도메인 광학 보상 필름의 각 도메인에서 배향 방향을 제어하는 방법에서, 러빙 처리는, 일 도메인 내에서 발견된 러빙 축 또는 러빙 강도가 다른 도메인에서 발견된 것과 상이하도록 영역을 2 개의 도메인 또는 4 개의 도메인으로 분할하여, 마스크를 이용해 부분적으로 커버하면서, 1 픽셀에 대응하는 영역을 러빙 처리할 수도 있다. 또한, 중합가능 층을 형성하기 위해서 중합가능 액정 조성물을 표면에 도포한 후에, 광경화를 위한 UV 광 조사에 의해 멀티 도메인 광학 보상 필름의 도메인에서 배향 방향을 제어하는 방법에서, 광경화 단계는 각 도메인에서 상이한 리타데이션과 배향 방향을 획득 하여, 조사 강도 또는 조사 각을 변경시킬 수 있는 광원으로부터 편광된 UV 광 또는 UV 광을 이용해 중합 가능층을 조사할 수도 있다. 또한, 액정층을 형성하기 위해 액정 조성물을 표면에 도포한 후에, 경사진 레이저 광 조사에 의해 멀티 도메인 광학 보상 필름의 각 도메인에서 배향 방향을 제어하는 방법에서, 경사진 레이저 광 조사는, 배향 층에 대해 사용되어질 코팅층을 형성하기 위해 표면에 도포 액체를 도포한 후에, 배향 필름의 틸트각의 크기 또는 방향을 변경하기 위해서 레이저 광으로 코팅층을 조사하거나, 각 도메인에서 배향 방향을 획득하기 위해서 반도체 레이저 또는 가스 레이저로부터 레이저 광을 이용해 액정층을 조사할 수도 있다. 그리고, 그 후에, 액정 조성의 도포 액체는 배향층의 표면에 도포될 수도 있고, 셀내 광학 보상 필름을 형성하기 위해서 조성물을 경화할 수도 있다. 또한, 광학 보상 필름의 경화를 억제하여 UV 광 조사에서 광 차단을 위한 패터닝된 마스크를 이용할 수 있고, 어떠한 리타데이션도 없거나 리타데이션이 거의 없는 영역을 형성하여 UV 조사 후에 미경화 부분을 제거할 수 있다.
또한, 광학 보상층의 Re 와 Rth 의 값은, VA, TN, OCB 모드의 경우는 Re 가 5 내지 100 nm, Rth 가 50 내지 30O nm 가 바람직하다. 액정 셀의 기판 외측에 배치된 연신된 폴리머를 갖거나, 리타데이션을 가진 편광 필름의 보호 필름을 가지거나, 그 보호 필름에 코팅형 보상층을 갖는 편광 필름의 보호 필름을 가지고 조합한 범위 바깥의 Re 및 Rth 를 갖는 광학 보상 필름을 사용할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치에 포함된 모든 광학 보상 층들은 Re 의 합계치가 20 내지 70 nm, Rth 의 합계치가 70 내지 200 nm 이면 바람직하다. 또한, 투과형의 IPS 모드나 반사형 표시 장치에 상기 표시 모드를 채용했을 경우는, Re 가 100 내지 30O nm, Rth 가 -150 내지 15O nm 내에서 선택될 수도 있다.
셀내 광학 보상 필름은, 액정층의 배향 필름, 전극 절연막, 편광막 또는 휘도 향상막으로서 기능할 수 있다. 또, 셀내 광학 보상 필름과 액정층의 사이에, 투명 전극, 전극 절연막, 또는 배향 필름을 배치할 수도 있다.
본 발명에서는, 액정 셀을 구성하는 한 쌍의 기판 사이에 적어도 한 장의 광학 보상 필름 (본 명세서에서는, 액정 셀의 기판의 내측에 배치되는 광학 보상 필름을 "셀내 광학 보상 필름" 이라고 한다) 이 제공된다. 셀내 광학 보상 필름은, 한 쌍의 기판 사이에 제공되도록 요구되지만, 한 쌍의 기판 중 하나의 기판의 내면에 제공될 수도 있고, 또는, 기판 모두의 내면상에 형성될 수도 있다.
또, 상기 셀내 광학 보상 필름은, 액정 셀의 1 픽셀에 대응하는 영역에서, 필름 내의 분자들이 서로 상이한 평균 배향 방향들을 갖는 복수의 도메인들을 포함한다. 그러나, 도 7(b) 에 도시된 바와 같이, 서로 상이한 평균 배향 방향들을 갖는 도메인들이 동일한 평면상에 있을 필요는 없다.
상기 셀내 광학 보상 필름은, 적어도 일 타입의 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 광학 이방성층을 적어도 포함하는 것이 바람직하다. 이하, 적어도 하나의 액정성 화합물을 함유하는 조성물로부터 형성된 광학 이방성층을 적어도 포함하는 셀내 광학 보상 필름에 대해, 상세하게 설명한다.
≪광학 보상 필름용 배향 필름≫
셀내 광학 보상 필름에서, 액정성 화합물의 분자는 배향 제어되고, 그 상태 에 고정된다. 액정성 화합물의 분자를 배향 제어하는 방법으로서는, 예를 들면, 광학 이방성층과 기판과의 사이에 형성된 배향 필름에 대한 러빙 방법을 들 수 있다. 그러나, 본 발명이 그러한 러빙 방법으로 한정되는 것이 아니고, 액정성 화합물을 배향 제어할 수 있는 것이면, 임의의 방법을 이용할 수도 있다. 또한, 예를 들어 마스크 러빙 등에 의해, 액정 표시 장치의 1 픽셀내에서 러빙 방향이나 러빙 강도를 변경하여 셀내 광학 보상 필름의 멀티 도메인을 형성할 수 있다.
배향 필름은, 액정성 화합물의 배향 방향을 규정하는 기능을 갖고, 따라서, 배향층은 본 발명의 바람직한 실시형태를 실현하기 위해 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 액정성 화합물을 배향 후에 그 배향 상태를 고정해 버리면, 배향 필름은 그 기능을 종료하고, 더 이상 본 발명을 실행하기 위한 필수적인 구성요소가 아니다. 다르게 말하면, 이것은 고정된 배향 상태만을 가진 광학 이방성층만을 액정층을 지지하기 위한 기판상으로 전사할 수 있다.
배향 필름은, 유기 화합물 (바람직하게는 폴리머) 층의 표면 러빙 처리, 무기 화합물의 사방 증착, 마이크로 홈을 갖는 층의 형성, 또는, 유기 화합물 (예를 들면, ω-트로코사닉산, 디옥타데실메틸암모늄클로라이드, 메틸스테아릴산) 의 Langmuir-Blodgett 필름의 적층에 의해 형성될 수 있다. 또한, 전기장, 자기장 또은 광조사에 의해 배향 기능을 생성하는 배향 필름이 알려져 있다.
배향 필름은, 폴리머 층의 표면을 러빙 처리하여 형성하는 것이 바람직하다. 배향 필름에 사용되어질 폴리머는, 배향된 액정 결정 분자들의 기능을 갖는 분자 구조를 갖는다.
본 발명에서는, 액정성 화합물을 배향시키는 기능에 추가하여, 가교성 관능기 (예를 들면, 이중 결합) 를 갖는 측쇄를 주쇄에 결합시키든가, 혹은, 액정 분자를 배향시키는 기능을 갖는 가교성 관능기를 측쇄에 도입하는 것이 바람직하다. 배향 필름에 사용되는 폴리머는, 그 자체로 가교 가능한 폴리머 혹은 가교제에 의해 가교 가능한 폴리머, 또는 이들 모두의 조합일 수도 있다. 이러한 폴리머의 예들은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-338913호 명세서의 단락번호 [0022] 에 기재된 메타크릴레이트계 공중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리올레핀, 폴리비닐알콜, 변성 폴리비닐알콜, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 폴리에스테르, 폴리이미드, 아세트산비닐 공중합체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 및 폴리카보네이트를 포함한다. 또한, 실란 커플링제를 폴리머로서 이용할 수도 있다. 수용성 폴리머 (예를 들면, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 카르복시메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐알콜, 또는 변성 폴리비닐알콜) 가 바람직하고, 젤라틴, 폴리비닐알콜 또는 변성 폴리비닐알콜이 보다 바람직하고, 폴리비닐 알콜 및 변성 폴리비닐알콜이 가장 바람직하다. 중합도가 상이한 폴리비닐알콜 또는 변성 폴리비닐알콜을 2 종류 병용하는 것이 특히 바람직하다.
폴리비닐알콜의 비누화도는, 70 내지 100% 가 바람직하고, 80 내지 100% 가 보다 바람직하다. 폴리비닐알콜의 중합도는, 100 내지 5000 인 것이 바람직하다.
액정성 분자를 배향시키는 기능을 갖는 측쇄는, 일반적으로 소수성기를 관능기로서 갖는다. 구체적인 관능기의 종류는, 액정성 분자의 종류 및 필요로 하 는 배향 상태에 따라 결정된다. 예를 들어, 변성 폴리비닐알콜의 변성기로서는, 공중합 변성, 연쇄 이동 변성 또는 블록 중합 변성에 의해 도입할 수 있다. 변성기의 예에는, 친수성기 (예를 들면, 카르복실산기, 술폰산기, 포스폰산기, 아미노기, 암모늄기, 아미드기, 또는 티올기), 탄소수 10 내지 100 개의 탄화수소기, 불소 원자 치환의 탄화수소기, 티오에테르기, 중합성기 (예를 들면, 불포화 중합성기, 에폭시기, 아지리디닐기), 및 알콕시시릴기 (예를 들면, 트리알콕시, 디알콕시, 또는 트리알콕시) 를 포함한다. 이들의 변성 폴리비닐알콜 화합물의 구체예로서, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2000-155216호 명세서의 단락 번호 [0022] 내지 [0145], 일본 공개특허공보 제 2002-62426호 명세서의 단락 번호 [0018] 내지 [0022] 에 기재된 것을 포함한다.
가교성 관능기를 갖는 측쇄를 배향 필름 폴리머의 주쇄에 결합시키거나, 액정성 분자를 배열시키는 기능을 갖는 측쇄에 가교성 관능기를 도입하여, 배향 필름의 폴리머는 광학 이방성층에 포함되는 다관능 모노머와 공중합될 수도 있다. 그 결과, 다관능 모노머들 사이뿐만 아니고, 배향 필름 폴리머들 사이, 그리고 다관능 모노머와 배향 필름 폴리머와의 사이도 공유 결합에 의한 강고한 결합이 실현될 수 있다. 따라서, 가교성 관능기를 배향 필름 폴리머에 도입함으로써, 광학 보상 필름의 강도를 현저하게 개선시킬 수 있다.
배향 필름 폴리머의 가교성 관능기는, 다관능 모노머와 마찬가지로, 중합성기를 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2000-155216호 명세서의 단락번호 [0080] 내지 [0100] 에 기재된 것들을 포함한 다.
배향 필름 폴리머는, 상기의 가교성 관능기와는 별도로, 가교제를 이용해 가교 시킬 수도 있다. 가교제로서는, 예를 들면, 알데히드, N-메틸올 화합물, 디옥산 유도체, 카르복실기를 활성화함으로써 작용하는 화합물, 활성 비닐 화합물, 활성 할로겐 화합물, 이소옥사졸 및 디알데히드 전분이 포함된다. 또한, 2 개 이상의 가교제를 병용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2002-62426호 명세서의 단락 번호 [0023] 내지 [024] 에 화합물을 포함한다. 반응 활성이 높은 알데히드, 특히 글루타르 알데히드가 바람직하다.
가교제의 양은, 폴리머에 대해서 0.1 내지 20 질량% 가 바람직하고, 0.5 내지 15 질량% 가 보다 바람직하다. 배향 필름에 잔존하는 미반응의 가교제의 양은, 1.0 질량% 이하인 것이 바람직하고, O.5 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 이러한 양은, 배향 필름이 액정 표시 장치에 조립되어 장기간 사용되거나, 고온 고습의 분위기하에 장기간 방치되어도, 그물모양의 주름 (reticulations) 의 발생이 없는 충분한 내구성을 제공한다.
배향 필름은, 기본적으로, 폴리머와 가교제를 포함한 배향 필름 형성 재료를 투명 기판상에 도포한 후, 가열 건조 (가교) 및 러빙 처리함으로써 형성할 수 있다. 가교 반응은, 상기와 같이, 투명 기판 상에 도포한 후, 임의의 시기에 실행될 수도 있다. 폴리비닐알콜과 같은 수용성 폴리머를 배향 필름 형성 재료로서 이용하는 경우에는, 도포액은 소포 (defoaming) 작용이 있는 유기 용매 (예, 메탄올) 와 물의 혼합 용매로 하는 것이 바람직하다. 물: 메탄올의 질량비가 0:100 내지 99:1 인 것이 바람직하고, 0:100 내지 91:9 인 것이 보다 바람직하다. 이로써, 거품의 발생이 억제되어, 배향 필름, 나아가 광학 이방층의 표면의 결함이 현저하게 감소한다.
배향 필름은, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 커텐 코팅법, 익스트루전 코팅법, 봉 코팅법 또는 롤 코팅법에 의해 도포되는 것이 바람직하고, 특히 봉 코팅법이 바람직하다. 또, 건조 후의 필름 두께는 0.1 내지 10㎛ 가 바람직하다. 가열 건조는, 20℃ 내지 110℃ 에서 실행될 수 있고, 충분한 가교를 형성하기 위해서는 60℃ 내지 100℃ 에서 실행되는 것이 바람직하고, 80℃ 내지 100℃ 에서 실행되는 것이 특히 바람직하다. 건조 시간은 1 분 내지 36 시간 동안 수행되고, 1 분 내지 30 분이 바람직하다.
pH 값은, 사용되어질 가교제에 대해 최적인 값으로 조정되는 것이 바람직하고, 글루타르알데히드를 사용하는 경우는, pH 4.5 내지 pH 5.5, 특히 pH 5 가 바람직하다.
배향 필름은, 투명 기판상 또는 하도층 상에 형성된다. 배향 필름은, 상기와 같이 폴리머 층을 가교한 후, 표면을 러빙 처리함으로써 얻을 수 있다.
상기 러빙 처리는, LCD 의 액정 배향 처리 공정으로서 폭넓게 이용될 수도 있다. 보다 상세하게는, 배향 필름의 표면을, 종이, 가제, 펠트, 고무, 나일론, 또는 폴리에스테르 섬유를 이용해 일정 방향으로 러빙하여, 배향을 얻을 수 있다. 일반적으로는, 길이 및 굵기가 균일한 섬유를 평균적으로 식모한 옷감을 이용해 몇 차례 러빙을 행하여 실시된다.
그 후, 배향 필름을 상에 형성된 광학 이방성층의 액정성 분자를 배향하기 위해 배향 필름을 이용한다. 그 후, 필요에 따라, 배향 필름의 폴리머를 광학 이방성층에 포함되는 다관능 모노머와 반응시키거나, 가교제를 이용해 배향 필름 폴리머를 가교시킨다.
배향 필름의 막두께는, O.1 내지 1O ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다.
≪광학 이방성층≫
액정성 화합물로 이루어지는 광학 이방성층의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명할 것이다. 광학 이방성층은, 러빙 축과 같은 배향 축에 의해 배향 제어되고, 그 배향 상태로 고정되는 액정성 분자를 포함한다.
광학 이방성층에 이용된 액정성 화합물의 예에는, 봉 형상 액정성 화합물 및 디스코틱 액정성 화합물을 포함한다. 액정성 화합물은 고분자가 또는 저분자가의 액정성 물질로부터 선택될 수도 있다. 배향 상태에서 가교제 등에 의해 고정된 후에, 액정성 화합물이 액정성을 나타내도록 요구되지 않는다. 봉 형상 액정성 분자 및 디스코틱 액정성 분자의 긴 축과 레이어면 사이의 각도로 정의되는, 봉 형상 또는 디스코틱 액정성 분자의 배향 상태는 제한되지 않지만, 수평 (호모지니어스) 배향 상태, 수직 배향 상태 또는 균일 경사 배향 상태와 같은 임의의 배향 상태를 이용할 수도 있다. 봉 형상 액정성 화합물을 사용하면, 봉 형상 액정성 분자의 긴 축을 레이어면에 대해 투영한 축의 평균 방향이, 배향 축에 대해 평행하도록 배열되는 것이 바람직하다. 또, 디스코틱 액정성 화합물을 이용했을 경우는, 디스코틱 액정성 분자의 짧은 축을 레이어면에 투영한 축의 평균 방향 이, 배향축에 대해 평행하도록 배열되는 것이 바람직하다. 또, 액정성 분자와 레이어면 사이의 각 (틸트각) 이 두께 방향으로 변하는 후술의 하이브리드 배향 상태 및 균일 경사 배향 상태가 이용되는 것이 바람직하다.
≪봉 형상 액정성 화합물≫
봉 형상 액정성 분자의 예는, 아조메틴 화합물, 아족시 화합물, 시아노비페닐 화합물, 시아노페닐에스테르, 벤조산에스테르 종류, 시클로헥산카르복실산 페닐 에스테르, 시아노페닐시클로헥산 화합물, 시아노 치환 페닐피리미딘 화합물, 알콕시 치환 페닐피리미딘 화합물, 페닐디옥산 화합물, 톨란 화합물 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴 화합물을 포함한다. 또한, 봉 형상 액정성 화합물의 예는, 액정성 화합물의 금속 착물을 추가적으로 포함한다. 또, 봉 형상 액정성 분자 구조를 하나 이상의 반복 단위 중에 포함한 액정 폴리머가 본 발명에서 사용될 수 있다. 바꾸어 말하면, 폴리머에 결합된 봉 형상 액정 분자가 본 발명에서 사용될 수도 있다.
봉 형상 액정 화학물에 대해서는, 계간 화학 총설 제 22권, 액정의 화학 (1994), 일본 화학 학회편의 제 4 장, 제 7 장, 및 제 11 장, 및 액정 디바이스 핸드북, 일본 학술 진흥회, 제 142 위원회편의 제 3 장에 기재가 있다.
봉 형상 액정성 화합물의 복굴절율은, 0.001 내지 0.7 인 것이 바람직하다.
봉 형상 액정성 분자는, 그 배향 상태로 고정하기 위해 하나 이상의 중합성기를 갖는 것이 바람직하다. 중합성기의 바람직한 예는, 라디칼 중합 가능한 불포화기와 양이온 중합 가능한 기를 포함한다. 구체적으로는, 본 발명에서는 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2002-62427호 명세서의 단락 번호 [0064] 내지 [0086] 에 기재된 중합성기와 중합성 액정성 화합물이 이용되는 것이 바람직하다.
≪디스코틱 액정성 화합물≫
디스코틱 액정성 화합물의 예는, C. Destrade 등의 연구 보고, "Mol.Cryst." 71 권, 111 페이지 (1981년) 에 기재되어 있는 벤젠 유도체; C. Destrade 등의 연구 보고, "Mol.Cryst." 122 권, 141 페이지 (1985년) 와, "Physics lett, A", 78 권, 82 페이지 (1990) 에 기재되어 있는 트르키센 유도체; B.Kohne 등의 연구 보고, "Angew. Chem." 96권, 70 페이지 (1984년) 에 기재된 시클로헥산 유도체; 및 M.Lehn 등의 연구 보고, "J. Chem. Commun.", 1794 페이지 (1985년), J. Zhang 등의 연구 보고, "J. Am. Chem. Soc." 116권, 2,655페이지 (1994년) 에 기재되어 있는 아자크라운계나 페닐 아세틸렌계 매크로사이클이 포함된다.
또한, 디스코틱 액정성 화합물의 예로서는, 디스코틱 모핵을 갖는 화합물과, 직쇄의 알킬기, 알콕시기, 치환 벤조일옥시기와 같은 모핵으로부터 방사선 치환한 구조의 화합물을 포함한다. 이러한 화합물은 액정도를 나타낸다. 분자들이 각각 회전 대칭성을 갖거나, 분자 집합체 전체로서 배향 상태로 배열되는 것이 바람직하다.
광학 이방성층들을 제조하는데 이용된 이방성 액정성 화합물들이 광학 이방성층들에 포함된 후에 액정도를 유지하도록 요구되지 않는다. 예를 들어, 광 및/또는 열에 의해 발생되는 반응기를 갖는 저분자가 디스코틱 액정성 화합물이 광학 이방성층의 제조중에 이용될 때, 결과적으로 광 및/또는 열에 의해 중합 또는 가교 반응이 수행되어 광학 이방성층을 형성한다. 중합 또는 가교 반응이 액정 결정도를 더 이상 나타내지 않는다. 디스코틱 액정성 화합물의 바람직한 예는, 일본 공개특허공보 평8-50206호에 기재되어 있다. 디스코틱 액정성 화합물의 중합에 대해서는, 일본 공개특허공보 평8-27284호에 기재되어 있다.
디스코틱 액정성 분자를 중합에 의해 고정하기 위해서는, 디스코틱 액정성 분자의 디스크형 코어에, 치환기로서 중합성기를 결합시켜야만 한다. 디스크형 코어와 중합성기는, 연결기를 통하여 결합되는 것이 바람직하고, 이로써 중합 반응 에 있어서도 배향 상태를 유지할 수가 있다. 이러한 화합물의 예는, 예를 들면, 일본 공개특허공보 제 2000-155216호 명세서의 단락 번호 [0151] 내지 [0168]기재된 화합물을 들 수 있다.
하이브리드 배향에서는, 액정성 분자의 디스크면 또는 봉 형상 액정성 분자의 분자 대칭축과 레이어면 사이의 각도가, 광학 이방성층의 두께 방향으로 또한 기판 (또는 배향층) 의 표면으로부터의 거리의 증가와 함께 증가 또는 감소한다. 틸트각은, 거리의 증가와 함께 증가하는 것이 바람직하다. 틸트각의 변화로서는, 연속적 증가, 연속적 감소, 간헐적 증가, 간헐적 감소, 연속적 증가와 연속적 감소를 포함한 변화, 혹은, 증가 및 감소를 포함한 간헐적 변화일 수도 있다. 간헐적 변화는, 두께 방향내에서 틸트각이 변화하지 않는 영역을 포함한다. 또한, 각도 변화는, 각도가 변화하지 않는 영역을 포함하고 있어도, 두께 방향을 통틀어 전체적으로 증가 또는 전체적으로 감소할 수도 있다. 또한, 연속적인 각도 변화가 바람직하다. 또한, 균일하게 일정한 경사 배향도 적용가능하다.
≪광학 이방성층의 다른 첨가물≫
액정성 분자와 함께, 가소제, 계면활성제, 또는 중합성 모노머를 병용해, 도포된 필름의 균일성, 필름의 강도, 액정 분자의 배향성 등을 향상시킬 수도 있다. 이러한 첨가물들은 액정성 분자와 상용성을 가지고, 액정성 분자의 틸트각을 변화시키는 특성 또는 배향을 저해하지 않는 특성을 가진다.
중합성 모노머로서는, 라디칼 중합성 또는 양이온 중합성의 화합물로부터 선택될 수도 있다. 다관능성 라디칼 중합성 모노머가 바람직하며, 상기의 중합성기를 갖는 액정성 화합물과 공중합할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2002-296423호 명세서의 단락 번호 [0018] 내지 [0020] 에 기재되어 있다. 상기 화합물의 첨가량은, 액정성 화합물에 대해서 일반적으로 1 내지 50 질량% 의 범위에 있고, 5 내지 30 질량% 의 범위에 있는 것이 바람직하다.
계면활성제로서는, 종래 공지의 화합물로부터 선택될 수도 있고, 불소계 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2001-330725호 명세서의 단락 번호 [0028] 내지 [0056] 에 기재된 화합물을 들 수 있다.
디스코틱 액정성 화합물과 함께 사용하는 폴리머는, 디스코틱 액정성 화합물에 틸트각의 변화를 줄 수 있는 것이 바람직하다.
폴리머의 예로서는, 셀룰로오스 에스테르로부터 선택될 수도 있다. 셀룰로오스 에스테르의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 제 2000-155216호 명세 서의 단락 번호 [0178] 기재되어 있다. 액정성 분자의 배향을 저해하지 않기 위해, 상기 폴리머의 첨가량은, 액정성 화합물에 대해서 0.1 내지 10 질량% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.1 내지 8 질량% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
디스코틱 액정성 분자의 디스코틱 액정상과 고체상 사이의 전이 온도는 70 내지 300℃ 가 바람직하고, 70 내지 170℃ 가 보다 바람직하다.
≪광학 이방성층 제조≫
광학 이방성층은, 액정성 화합물 및 필요에 따라 후술의 중합성 개시제나 다른 첨가제를 포함하는 도포액을, 배향 필름의 표면에 도포함으로써 형성될 수도 있다.
도포액의 조제에 사용하는 용매로서는, 유기 용매가 바람직하다. 유기 용매의 예에는, 아미드 (예, N, N-디메틸포름아미드), 술폭시드 (예, 디메틸 술폭시드), 헤테로환 화합물 (예, 피리딘), 탄화수소 (예, 벤젠, 헥산), 알킬할라이드 (예, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸), 케톤 (예, 아세톤, 메틸에틸케톤), 및 에테르 (예, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄) 를 포함한다. 알킬할라이드 및 케톤이 바람직하다. 2 종류 이상의 유기 용매를 병용할 수도 있다.
도포액의 도포는, 와이어-바 코팅법, 익스트루젼 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, 및 다이코팅법과 같은 공지된 기법에 의해 실시할 수 있다.
광학성 이방성층의 두께는, 0.1 내지 20㎛ 인 것이 바람직하고, 0.5 내지 15㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 0.7 내지 10㎛ 인 것이 훨씬 더 바람직하다.
≪배향 상태에서 액정성 분자의 고정≫
액정성 분자가 배향 상태로 배향된 후에, 액정성 분자는 배향 상태를 유지해 고정될 수도 있다. 고정화는, 액정성 분자내에 포함된 중합성기의 중합 반응에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 중합 반응에는, 열중합 개시제를 이용하는 열중합 반응과 광중합 개시제를 이용하는 광중합 반응이 포함된다. 광중합 반응이 바람직하다. 광중합 개시제의 예에는, α-카르보닐 화합물 (미국 특허 제 2,367,661호, 미국 특허 제 2,367,670호 명세서에 기재됨), 아실로인 에테르 (미국 특허 제 2,448,828호 명세서 기재),α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물 (미국 특허 제 2,722,512호 명세서 기재), 다핵퀴논 화합물 (미국 특허 제 3,046,127호, 미국 특허 제 2,951,758호의 각 명세서 기재), 트리아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐 케톤과의 조합 (미국 특허 제 3,549,367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물 (일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국 특허 제 4,239,850호 명세서 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국 특허 제 4,212,970호 명세서 기재) 을 포함한다.
광중합 개시제의 사용량은, 도포액에서 고형분을 기본으로 0.01 내지 20 질량% 의 범위가 바람직하고, 0.5 내지 5 질량% 의 범위가 보다 바람직하다.
액정성 분자의 중합을 위한 광조사는, UV 선을 이용하는 것이 바람직하다. 조사 에너지는, 20 mJ/㎠ 내지 50 J/㎠ 가 바람직하고, 20 mJ/㎠ 내지 500O mJ/ ㎠ 이 보다 바람직하고, 1OO mJ/㎠ 내지 8OO mJ/㎠ 이 훨씬 바람직하다. 또, 광중합 반응을 촉진하기 위해, 가열 조건하에서 광조사를 실시할 수도 있다.
≪복수 도메인으로 분할하는 방법≫
액정층의 기판 사이에 배치된 광학 이방성층이, 1 픽셀에 대응하는 영역을 복수의 도메인으로 분할하여, 마스크 러빙 공정을 이용하여 형성될 수도 있다. 이 러빙 공정에서 배향 필름으로서 사용되어질 층을 형성한 후, 러빙 공정은 1 픽셀에 대응하는 영역의 1/2 부분을 스테인리스 스틸이나 크롬에 의해 형성된 금속 마스크로 커버하면서, 러빙 처리를 실시한다. 그 후, 마스크를 이동시켜 이미 러빙된 영역을 커버하고, 러빙 공정을 제 1 러빙 공정에 반대인 방향으로 수행한다. 이 공정에 따라 준비된 배향층상의 광학 이방성층을 형성하면, 광학 이방성층의 1 픽셀에 대응하는 영역이 상이한 배향 방향을 가진 2 개의 도메인으로 분할될 수 있다. 4 개 또는 8 개의 도메인으로의 분할 역시, 각 러빙 단계에서 마스크로 커버된 영역을 변경시킴으로써 가능하다. 또한, 상기 공정은 광학 이방성층을 형성 및 고화시키기 위해 사용될 수도 있고, 그 결과, 1 픽셀내에 복수의 배향 도메인들을 갖는 광학 이방성층을 얻을 수 있다. 물론, 배향 방향은, 러빙에 의한 배향 제어 이외에, 상기한 여러 가지의 방법에 의해 제어될 수도 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 셀내 광학 보상 필름에 추가하여, 이상의 광학 이방성층을 폴리머 필름으로 이루어지는 기판상에 형성하여, 외부 광학 보상 필름으로서 사용할 수도 있다. 또한, 다른 기판 상에 광학 이방성층을 형성하여 외부 광학 보상 필름으로서 이용할 수도 있다. 이들 외부 광학 보 상 필름은 편향 필름의 보호 필름으로서 기능할 수도 있다.
이하, 본 발명의 액정 표시 장치에 사용 가능한 여러 가지의 부재에 대해, 재료 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.
[액정 셀 외측에 배치되는 광학 보상 필름]
본 발명에서는, 셀내 광학 보상 필름에 추가하여, 액정 셀의 외측에 광학 보상 필름을 배치할 수도 있다 (이하, 액정 셀의 외측에 배치되는 광학 보상 필름을 "외부 광학 보상 필름" 이라고 칭할 수도 있다). 광학 보상 필름은, 시야각 의존 콘트라스트 변경의 개량과 시야각 의존 색 차이의 경감에 기여한다. 본 발명에서, 외부 광학 보상 필름은, 관찰자측의 편광판과 액정 셀과의 사이, 또는 배면측의 편광판과 액정 셀과의 사이에 배치될 수도 있고, 쌍방에 배치될 수도 있다. 독립의 부재로서 액정 표시 장치 내부에 어셈블링될 수도 있고, 또는, 편광 필름의 보호 필름 (기판) 에, 상기 광학 특성을 부여해 광학 보상 필름으로서 기능시킬 수도 있고, 편광판의 일부분으로서 액정 표시 장치 내부에 통합될 수도 있다.
본 발명에서, 외부 광학 보상 필름은 소재에 대해서는 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 연신 복굴절 폴리머 필름, 또는 액정성 조성물을 배향 상태로 고정함으로써 형성된 광학 이방성층일 수도 있다. 또한, 광학 보상 필름은 단층 구조로 한정되는 것이 아니고, 복수의 층의 적층 구조를 가질 수도 있다. 적층 구조에서는, 상이한 층들을 구성하는 재료들은 상이할 수도 있고, 폴리머 필름 및 액정성 화합물의 광학 이방성층에 의해 형성된 적층 부재일 수 있다. 적층 구조에서, 그 두께를 고려하면, 도포에 의해 형성된 층을 포함하는 도포형 적층 부재 는 연신된 폴리머 필름들의 적층 부재가 바람직하다.
외부 광학 보상 필름의 제작에 액정성 화합물을 이용했을 경우는, 액정성 화합물이 다양한 배향 상태라고 추정할 수 있기 때문에, 액정성 화합물을 특정의 배향 상태로 고정하여 제작한 광학 이방성 필름은, 단층으로 또는 복수층의 적층체에 의해 원하는 광학 성질을 발현시킬 수 있다. 따라서, 광학 보상 필름은, 기판과, 그 기판상에 형성된 1 층 이상의 광학 이방성층으로 이루어진 형태를 가질 수도 있다. 이러한 형태의 광학 보상 필름 전체의 리타데이션은, 광학 이방성층의 광학 이방성에 의해 조정될 수 있다. 액정성 화합물은, 그 분자의 형상으로부터, 봉 형상 액정성 화합물과 디스코틱 액정성 화합물로 분류할 수 있다. 또한, 각각 저분자와 고분자 타입을 포함하고, 이들 모두를 사용할 수 있다. 광학 보상 필름의 제작을 위해 액정성 화합물을 사용하는 경우는, 봉 형상 액정성 화합물 또는 디스코틱 액정성 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 중합성기를 갖는 봉 형상 액정성 화합물 또는 중합성기를 갖는 디스코틱 액정성 화합물을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
또, 광학 보상 필름은 폴리머 필름으로부터 선택될 수도 있다. 폴리머 필름은, 연신된 폴리머 필름, 또는 도포형의 폴리머층과 폴리머 필름과의 조합일 수도 있다. 폴리머 필름은, 일반적으로 합성 폴리머 (예, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 노르보르넨 수지, 트리아세틸 셀룰로오스) 로부터 형성된다. 또한, 셀룰로오스 아실레이트에, 방향족 고리를 갖는 봉 형상 화합물 (구체적으로는, 2 개의 방향족 고리를 갖 는 방향족 화합물) 을 첨가한 조성물로 형성되는 것이 바람직하다. 방향족 화합물의 종류, 첨가량, 필름의 연신 조건을 조정함으로써, 원하는 광학 특성을 갖는 폴리머 필름을 제작할 수 있다.
≪기판≫
외부 광학 보상 필름은, 편광 필름의 보호 필름 (기판) 으로서 사용될 수도 있다. 또한, 보호 필름에 추가하여, 기판으로서 필름을 제공할 수도 있다. 기판은 편광 필름과 액정층의 사이의 임의의 위치에 제공될 수도 있다. 기판은 유리 또는 투명한 폴리머 필름인 것이 바람직하다. 기판은 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 유리를 기판으로서 사용하는 경우는, 액정층을 지지하는 기판을 겸할 수도 있다. 폴리머 필름을 구성하는 폴리머의 예에는, 셀룰로오스 에스테르 (예, 셀룰로오스의 모노 내지 트리 아실레이트), 노르보르넨계 폴리머 및 폴리메틸 메타크릴레이트를 포함한다. 또한, 시판되는 폴리머 (노르보르넨계 폴리머에서는, Arton 또는 Zeonex (상품명)) 를 이용할 수도 있다. 또한, 종래 알려져 있는 폴리카보네이트나 폴리술폰과 같은 복굴절성을 발현하기 쉬운 폴리머는, 국제공개공보 WO 00/26705호 팜플렛에 기재와 같이, 분자 수식에 의해 복굴절성을 억제한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
그 중에서도 셀룰로오스 에스테르가 바람직하고, 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르가 보다 바람직하다. 저급 지방산이란, 탄소 원자수가 6 이하인 지방산을 의미한다. 특히, 탄소 원자수가 2 내지 4 인 셀룰로오스 아실레이트가 보다 바람직하고, 셀룰로오스 아세테이트가 특히 바람직하다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트나 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 같은 혼합 지방산 에스테르를 이용할 수도 있다. 셀룰로오스 아세테이트의 점도 평균 중합도 (DP) 는, 250 이상인 것이 바람직하고, 290 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 셀룰로오스 아세테이트는, 좁은 분자량 분포 Mw/Mn (Mw 는 질량 평균 분자량, Mn 는 수평균 분자량) 를 가진다. 구체적인 Mw/Mn 의 값은, 1.0 내지 1.7 인 것이 바람직하고, 1.0 내지 1.65 인 것이 보다 바람직하다.
폴리머 필름은 55.0 내지 62.5% 의 아세틸화도를 가진 셀룰로오스 아세테이트가 바람직하고, 57.0 내지 62.0% 인 것이 보다 바람직하다. 아세틸화도란, 셀룰로오스 단위 질량당 결합 아세트산 양을 의미하고, ASTM D-817-91 (셀룰로오스 아세테이트 등의 시험법) 에 따른 측정 및 계산에 의해 결정될 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트는, 셀룰로오스의 2 위치, 3 위치 및 6 위치에서 균등한 히드록실 치환을 보여주지 않지만, 6 위치에서 더 낮은 치환도를 보이는 경향이 있다. 본 발명에 이용하는 폴리머 필름에서는, 6 위치 치환도가, 2 위치, 3 위치에 비해 동일한 정도 또는 더 큰 것이 바람직하다. 2 위치, 3 위치 및 6 위치의 총 치환도에 대한, 6 위치의 치환도의 비율은, 30 내지 40% 인 것이 바람직하고, 31 내지 40% 인 것이 보다 바람직하고, 32 내지 40% 인 것이 가장 바람직하다. 6 위치의 치환도는, 0.88 이상인 것이 바람직하다.
이러한 아실기와 셀룰로오스 아실레이트의 합성 방법은, Japan Institute of Invention and Innovation 의 Journal of Technical Disclosure 제 2001-1745호 (2001년 3월 15일 발행) 의 9 페이지에 상세하게 기재되어 있다.
폴리머 필름의 리타데이션은 광학 보상 필름이 사용되는 액정층이나 그 사용의 방법에 따라 바람직한 범위가 상이하지만, 리타데이션 Re 은 0 내지 20O nm 인 것이 바람직하고, 리타데이션 Rth 은 70 내지 40Onm 범위인 것이 바람직하다. 액정 표시 장치에서 2장의 광학 이방성층을 사용하는 경우, 폴리머 필름의 리타데이션 Rth 은 70 내지 250nm 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 액정 표시 장치에 하나의 광학 이방성층을 사용하는 경우, 기재 필름 (base film) 의 리타데이션 Rth 은 15O 내지 40O nm 의 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 기재 필름의 복굴절율 (Δn:nx-ny) 은, 0.00028 내지 0.020 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께 방향의 복굴절율 ((nx+ny)/2-nz) 은, 0.001 내지 0.04 의 범위에 있는 것이 바람직하다.
폴리머 필름에서 리타데이션의 조정은 연신과 같은 외력을 인가하여 실행될 수 있지만, 광학 이방성을 조절하기 위한 리타데이션 상승제가 첨가될 수도 있다. 셀룰로오스 아실레이트 필름의 리타데이션을 조정하려면, 적어도 2 개의 방향족 환을 갖는 방향족 화합물을 리타데이션 상승제로서 사용하는 것이 바람직하다. 방향족 화합물은, 셀룰로오스 아실레이트 100 질량부에 대해서, 0.01 내지 20 질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 또, 2 종류 이상의 방향족 화합물을 조합하여 이용할 수도 있다. 방향족 화합물의 방향족 환에는, 방향족 탄화수소환과 방향족 헤테로환을 포함한다. 구체적인 예는 유럽 특허출원공개 제 911656호 명세서, 일본 공개특허공보 제 2000-111914호, 및 일본 공개특허공보 제 2000-275434호에 기재된 화합물을 포함한다.
또한, 외부 광학 보상 필름에 이용하는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 흡습 팽창 계수를 3O×1O-5/%RH 이하로 하는 것이 바람직하고, 15×1O-5/%RH 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 10×10-5/%RH 이하인 것이 가장 바람직하다. 흡습 팽창 계수는 작은 것이 바람직하지만, 통상은, 1.O×1O-5/%RH 이상의 값이다. 흡습 팽창 계수는, 일정 온도 아래에 있어서 상대습도를 변화시켰을 때의 시료의 길이의 변화량을 나타낸다. 이 흡습 팽창 계수를 조절함으로써, 광학 보상 시트의 광학 보상 기능을 유지한 채로, 액자상 (frame-shaped) 의 투과율 상승 (변형에 의한 광 누설) 을 방지하도록 허용한다.
흡습 팽창 계수가 다음 측정 방법에 의해 측정되었다. 제작한 폴리머 필름으로부터 폭 5 mm, 길이 20 mm 의 시료를 잘라, 일단부를 고정해 25℃, 20%RH (R0) 의 분위기하에 매달았다. 타단부에 0.5 g 의 추를 매달아, 10 분간 방치해 길이 (L0) 를 측정했다. 그 후, 동일한 온도인 25℃ 에서 습도를 80%RH(R2) 로 변경했고, 길이 (L1) 를 측정했다. 흡습 팽창 계수는 다음 식에 의해 산출했다. 측정은 동일 시료로부터 제작된 10 개의 샘플에 대해 실시해, 결과의 평균치를 채용했다.
흡습 팽창 계수[/%RH]={(L1-L0)/L0}/(R1-R0)
폴리머 필름의 흡습에 의한 치수 변화를 작게 하려면, 소수기를 갖는 화합물 혹은 미립자를 첨가하는 것이 바람직하다. 소수기를 갖는 화합물로서는, 분자 중에 지방족기나 방향족기와 같은 소수기를 갖는 가소제나 열화 방지제 중에서 그런 요구사항을 만족시키는 소재가 바람직하다. 이들의 화합물의 첨가량은, 준비되어질 용액 (도프) 에 대해서 0.01 내지 10 질량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또, 폴리머 필름의 자유 체적을 그 용도에 따라 더 작게 만드는 것이 바람직하고, 더 작은 자유 체적은 후술의 솔벤트 캐스트 방법에 따르는 막형성 때의 잔류 용제량을 감소시킴으로써 달성된다. 셀룰로오스 아세테이트 필름은 잔류 용제량이, 0.01 내지 1.00 질량% 으로 제공되는 조건으로 건조하는 것이 바람직하다.
폴리머 필름에 첨가하는 상기한 첨가제 또는 여러 가지가 목적에 따라 첨가할 수 있는 첨가제 (예를 들어, 자외선 방지제, 박리제, 대전 방지제, 열화 방지제 (예, 산화 방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 금지제, 금속 불활성화제, 산포획제, 또는 아민), 또는 적외 흡수제) 는, 고체 또는 유상물일 수도 있다. 또, 필름이 다층에 의해 형성되는 경우, 각 층의 첨가물의 종류나 첨가량이 다를 수도 있다. 이들의 자세한 것은, 상기의 Journal of Technical Disclosure 제 2001-1745호의 16 페이지 내지 22 페이지에 상세하게 기재되는 소재가 바람직하다. 이들의 첨가제의 사용량은, 그 기능이 발현하는 한 특별히 한정되지 않지만, 폴리머 필름 전체 조성물에 대해, 0.001 내지 25 질량%의 범위에서 적절하게 사용된다.
≪폴리머 필름 (기판) 의 제조 방법≫
폴리머 필름은, 솔벤트 캐스트법에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법에서는, 폴리머 재료를 유기 용매에 용해하여 제작된 용액 (도프) 에 의해 필름을 제조한다. 도프를 드럼 또는 밴드상에 유연시키고, 용매를 증발시 켜 필름을 형성한다. 유연 전의 도프는, 고형 분량이 18 내지 35% 가 되도록 농도를 조정하는 것이 바람직하다. 드럼 또는 밴드는 경면 상태에 마무리해 두는 것이 바람직하다.
도프는, 표면 온도가 10℃ 이하의 드럼 또는 밴드상에 유연하는 것이 바람직하다. 유연하고 나서 2 초 이상 공기를 분출해 건조를 실행하는 것이 바람직하다. 얻어진 필름을 드럼 또는 밴드로부터 박리시키고, 100 내지 160℃ 까지 축차 온도의 고온풍으로 건조해 잔류 용제를 증발시킬 수도 있다. 이상의 공정은, 일본 특허공고공보 평5-17844호에 기재되어 있다. 이 공정은, 유연으로부터 박리까지의 시간을 단축하도록 허용한다. 이 공정을 실시하기 위해서는, 유연시 드럼 또는 밴드의 표면 온도에 있어서 도프가 겔화해야만 한다.
유연 단계에서는 1 종류의 셀룰로오스 아실레이트 용액을 단층 유연할 수도 있고, 2 종류 이상의 셀룰로오스 아실레이트 용액을 동시 및 또는 축차로 공유연할 수도 있다.
2 층 이상으로 복수의 셀룰로오스 아실레이트 용액을 공유연하는 방법으로서는, 예를 들어, 기판의 진행 방향을 따라 마련한 복수의 유연 슬롯으로부터 셀룰로오스 아실레이트를 포함한 용액을 각각 유연시켜 적층된 층을 획득하는 방법 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-198285호에 기재된 방법), 2 개의 유연 슬롯으로부터 셀룰로오스 아실레이트 용액을 유연하는 방법 (일본 공개특허공보 평6-134933호에 기재된 방법), 및 고점도 셀룰로오스 아실레이트 용액의 흐름을 저점도의 셀룰로오스 아실레이트 용액으로 감싸, 그 고/저점도의 셀룰로오스 아실레이트 용액을 동시에 압출시키는 방법 (일본 공개특허공보 소56-162617호에 기재된 방법) 을 들 수 있지만, 본 발명에서는 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들의 솔벤트 캐스트 방법의 제조 단계에 대해서는, 상기의 Journal of Technical Disclosure 제 2001-1745호의 22 페이지 내지 30 페이지에 상세하게 기재되어 있고, 용해, 유연 (공유연을 포함), 금속 지지체, 건조, 박리, 및 연신으로 분류된다.
본 발명의 필름 (기판) 은, 15 내지 120㎛ 의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 30 내지 80㎛ 가 보다 바람직하다.
≪타원 편광판≫
본 발명에서는, 광학 이방성층을 직선 편광 필름과 일체화시킨 타원 편광판을 이용할 수도 있다. 타원 편광판은, 액정 표시 장치에 그대로 통합시킬 수 있도록, 액정 셀을 구성하는 한 쌍의 기판과 대략 동일한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다 (예를 들어, 직사각형 액정 셀의 경우에, 타원 편광판도 동일한 직사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다).
타원 편광판은, 외부 광학 보상 필름과 직선 편광 필름 (이후, 간단하게 "편광 필름" 이라고 하는 경우는 "직선 편광 필름" 을 의미함) 을 적층함으로써 제작될 수 있다. 외부 광학 보상 필름은, 직선 편광 필름의 보호 필름으로서 기능할 수도 있다. 물론, 기판 사이에 배치된 광학 보상층이 색소를 첨가하여 직선 편광 필름으로서 형성될 수도 있다.
직선 편광 필름은, Optiva Inc. 의 제품으로 대표되는 도포형 편광 필름, 혹은 바인더와 요오드 또는 이색성 색소로 이루어지는 편광 필름이 바람직하다. 직선 편광 필름에서, 요오드 혹은 이색성 색소는, 바인더 내에서 배향함으로써 편향 성능을 발현한다. 요오드 혹은 이색성 색소는, 바인더 분자를 따라 배향하거나, 액정에서와 같은 자체 조직화에 의해 배향하는 것이 바람직하다. 시판되는 편광자는, 연신한 폴리머 필름을, 욕 (bath) 중의 요오드 혹은 이색성 색소의 용액에 침지해, 요오드 혹은 이색성 색소를 바인더 안에 침투시킴으로써 제작되는 것이 일반적이다.
시판되는 편광 필름에서, 폴리머 표면으로부터 약 4㎛ (양측 합해 약 8㎛) 로 요오드 혹은 이색성 색소가 분포되어 있고, 충분한 편광 성능을 얻기 위해 적어도 1O㎛ 의 두께가 필요하다. 침투도는, 요오드 혹은 이색성 색소의 용액 농도, 욕에서의 온도와 침지 시간에 의해 제어될 수 있다. 상기와 같이, 바인더 두께의 하한은, 10㎛ 인 것이 바람직하다. 바인더 두께의 상한은, 액정 표시 장치의 광 누설을 고려하여 가능한 얇을수록 좋다. 바인더 두께는 시판되는 편광판의 두께 (약 30㎛) 이하인 것이 바람직하고, 25㎛ 이하가 보다 바람직하고, 20㎛ 이하가 더 바람직하다. 20㎛ 이하의 두께를 가지면, 광 누설 현상은 17 인치의 액정 표시 장치에서 더 이상 관찰되지 않는다.
편광 필름의 바인더는 가교될 수도 있다. 가교된 바인더는, 그 자체로 가교 가능한 폴리머로부터 얻을 수도 있다. 관능기를 갖는 폴리머로 구성된 바인더 혹은 폴리머에 관능기를 도입해 얻을 수 있는 바인더를 이용하고, 광, 열, 혹은 pH 변화에 의해 그러한 바인더 중에서 반응시킴으로써 편광 필름을 형성할 수도 있다. 또, 가교제에 의해 가교 구조를 폴리머에 도입시킬 수도 있다. 가교 는 일반적으로, 폴리머 또는 폴리머와 가교제의 혼합물을 포함한 액체를, 투명 기판 상에 도포한 후, 가열하여 실시될 수 있다. 최종 상품의 내구성을 확보하기 위해, 가교 공정은, 최종의 편광판을 얻을 때까지 임의의 단계에서 실시될 수도 있다.
편광 필름의 바인더는, 그 자체로 가교 가능한 폴리머 혹은 가교제에 의해 가교될 수 있는 폴리머일 수 있다. 이러한 폴리머의 예로서는, 상기의 배향 필름으로 기재된 폴리머의 예와 동일하다. 폴리비닐알콜 및 변성 폴리비닐알콜이 가장 바람직하다. 변성 폴리비닐알콜은, 일본 공개특허공보 평8-338913호, 일본 공개특허공보 평9-152509호 및 일본 공개특허공보 평9-316127호에 기재된다. 폴리비닐알콜 및 변성 폴리비닐알콜은, 2 종 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
바인더의 가교제의 첨가량은, 바인더에 대해서, 0.1 내지 20 질량% 가 바람직하다. 편광 소자의 배향성 및 편광 필름의 내습, 내열성이 개선될 수 있다.
배향 필름은, 가교 반응이 종료한 다음에도, 반응하지 않았던 가교제를 어느 정도 포함하고 있다. 잔존하는 가교제의 양은, 배향 필름 중에 1.0 질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.5 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 편광 필름을 액정 표시 장치에 어셈블리하여 장기 사용, 혹은 고온 고습의 분위기하에 장기간 방치해도, 편광도의 저하를 일으키지 않는다.
가교제는 예를 들면, 미국 재발행 특허 제 23,297호 명세서에 기재되어 있다. 또, 붕소 화합물 (예, 붕산, 붕사) 이 가교제로서 이용될 수도 있다.
이색성 색소로서는, 아조계 색소, 스틸벤계 색소, 피라조론계 색소, 트리페 닐메탄계 색소, 퀴놀린계 색소, 옥사진계 색소, 트리아진계 색소 혹은 안트라퀴논 계 색소일 수 있다. 이색성 색소는 수용성인 것이 바람직하다. 또한, 이색성 색소는, 친수성 치환기 (예, 술포, 아미노, 또는 히드록실) 를 갖는 것이 바람직하다. 이색성 색소의 예로는, 상기의 Journal of Technical Disclosure 제2001-1745호의 58 페이지에 기재된 화합물을 포함한다.
액정 표시 장치의 콘트라스트 비를 높이기 위해서, 편광판의 투과율은 가능한 높은 것이 바람직하고, 편광도도 가능한 높은 것이 바람직하다. 편광판의 투과율은, 파장 550 nm 에서, 30 내지 50% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 35 내지 50% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 40 내지 50% 의 범위에 있는 것이 가장 바람직하며, 편광도는, 파장 550 nm 에서, 90 내지 100% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 95 내지 100% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 99 내지 100% 의 범위에 있는 것이 가장 바람직하다.
≪타원 편광판의 제조≫
연신법의 경우, 연신 배율은 2.5 내지 30.0 배가 바람직하고, 3.0 내지 10.0 배가 보다 바람직하다. 연신은, 공기 중에서의 드라이 연신에 의해 실행될 수 있다. 또한, 물에 침지한 상태에서의 습윤 연신에 의해 실현될 수도 있다. 드라이 연신의 연신 배율은, 2.5 내지 5.0 배가 바람직하고, 습윤 연신의 연신 배율은, 3.0 내지 10.0 배가 바람직하다. 연신 공정은, 경사 연신을 포함하여 몇개의 단계들로 분할될 수도 있다. 이렇게 몇 개의 분할된 단계들은 고배율 연신에서도 보다 균일하게 연신하도록 한다. 경사 연신 전에, 길이 방향 또는 폭 방향으로 약간의 연신 (폭 방향의 수축을 방지하는 정도) 을 실시할 수도 있다. 연신은, 2 축 연신에서 이용된 텐터 연신을 좌우 상이한 정도로 실시하는 단계에 의해 실현될 수 있다. 2 축 연신은, 통상의 필름 제조 공정에 있어서 행해지고 있는 연신 방법과 동일하다. 이러한 2 축 연신에서는, 좌우 상이한 속도로 연신되기 때문에, 연신전의 바인더 필름이 좌우에서 상이한 두께로 요구된다. 유연 제막에서는, 테이퍼된 다이 (tapered die) 가 바인더 용액의 유량에서 좌우 사이에 차이점을 갖도록 이용될 수도 있다.
러빙법의 경우에서는, LCD 의 액정 배향 처리 공정으로서 넓게 채용되고 있는 러빙 공정을 이용할 수 있다. 보다 상세하게는, 배향 필름의 표면을, 종이, 가제, 펠트, 고무, 나일론, 또는 폴리에스테르 섬유를 이용해 일정 방향으로 러빙하여 획득한 것으로 배향을 얻는다. 일반적으로는, 균일한 길이 및 굵기의 섬유를 갖는 옷감을 이용해 몇 차례 러빙을 균일하게 실시한다. 환상, 원통 및 편심 모두 30㎛ 이하인 러빙 롤을 이용해 실시하는 것이 바람직하다. 러빙 롤에의 필름의 래핑 각도는, 0.1 내지 90˚ 가 바람직하다. 그러나, 일본 공개특허공보 평8-160430호에 기재된 바와 같이, 360˚이상 래핑하는 안정적인 러빙 공정을 성취할 수 있다.
연속적인 웹 형태의 필름에 대한 러빙 공정의 경우는, 필름을 반송 장치에 의해, 일정한 장력 상태로 1 내지 1OO m/min 의 속도로 반송하는 것이 바람직하다. 임의의 러빙 각도를 얻기 위해, 러빙 롤은 필름 진행 방향에 대해 수평 방향으로 회전자유롭게 되는 것이 바람직하다. 0 내지 60˚ 의 범위에서 러빙 각도를 선택하는 것이 바람직하고, 액정 표시 장치에 사용하는 경우는, 40 내지 50˚ 가 바람직하고, 45˚ 가 특히 바람직하다.
직선 편광 필름은 광학 이방성층에 반대측인 그 표면상에 폴리머 필름을 배치하는 것이 바람직하다 (즉, 광학 이방성층/편광 필름/폴리머 필름을 갖는 구조).
폴리머 필름은, 그 최표면이 방오성 및 내찰상성을 갖는 반사 방지막으로 제공될 수도 있다. 임의의 공지된 반사 방지막이 이 용도를 위해 이용될 수도 있다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 시약, 질량과 그 비율, 조작 등은 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 한 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 구체예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
30×40 mm 의 크기의 전극들을 갖는 유리 기판으로 2 개의 셀 샘플을 제작해, 광학 특성을 측정했다.
<광학 이방성층을 위한 배향 필름의 제작>
유리기판 표면 상에, 하기의 조성의 도포액을 #16 의 와이어 바 코터로 28 mL/㎡ 도포하고, 6O ℃ 의 온풍으로 6O 초, 그리고, 9O ℃ 의 온풍으로 15O 초 건조했다. 그 후, 형성한 필름에, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 면내 지상축 (유연 방향과 평행 방향) 에 평행한 방향으로 배향하도록 러빙 처리를 실시했다 (즉, 러빙축은 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축과 평행이었다).
배향 필름을 형성하기 위한 도포액 조성
하기의 변성 폴리비닐알콜 20 질량부
물 360 질량부
메탄올 120 질량부
글루탈알데히드 (가교제) 1.0 질량부
변성 폴리비닐 알콜
Figure 112007071162929-PCT00004
<광학 이방성층의 제작>
배향 필름 표면 상에, 하기의 디스코틱 (액정성) 화합물 91.0 g, 에틸렌 옥사이드 변성 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기 화학(주) 제조) 9.0 g, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (CAB551-0.2, 이스트만 케미컬 사 제조) 2.0 g, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (CAB531-1, 이스트만 케미컬 사 제조) 0.5 g, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 치바가이기 사 제조) 3.0 g, 증감제 (카야큐어 DETX, 일본 화약(주) 제조) 1.O g, 플루오로 지방족기 함유 공중합체 (메가팩 F780, 다이니폰 잉크 및 화학(주) 제조) 의 1.3 g 를, 207 g 의 메틸에틸케톤에 용해한 도포액을, #3.6의 와이어 바로 6.2 ㎖/㎡ 도포했다. 이것을 130 ℃ 의 항온 존에서 2 분간 가열해, 디스코틱 분자를 배향시켰다. 그 후, 60℃ 의 분위기하에서 120 W/cm 고압 수은등을 이용해, 1 분간 UV 조사해 디스코틱 분자를 중합시켰다. 그 후, 실온까지 방랭했다. 이와 같이 해, 광학 이방성층을 형성하여, 셀내 광학 보상 필름 (광학 보상 필름을 가진 유리 기판) 을 제작했다.
디스코틱 화합물
Figure 112007071162929-PCT00005
<액정 셀의 제작>
상기 제작한 광학 보상 필름을 갖는 유리기판을 30×40 mm 로 절단, 가정용 중성 세제를 50 cc 의 물로 희석한 용액에 30 초간 담그어, 자연 건조시켰다. 또, 따로 세정한 다른 유리기판을 3O×40 mm 로 절단하고, 그 후, 액정 배향층 (JALS-2021-R1, JSR 사 제조) 을 기판 표면에 도포, 러빙 처리를 했다. 이 2 장의 기판을 보상 필름과 러빙면이 내측이 되도록 조립하여, 셀내 광학 보상층을 갖는 셀을 얻었다. 액정 셀은, 기판 사이의 3.6㎛ 의 셀 갭을 가졌다. 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료 (MLC6608, 머크 사 제조) 를 기판 사이에 적하 주입해 봉입해, 기판 사이에 액정층을 수직 배향하도록 형성해 제작했다. 액정 층은 300 ㎚ 의 리타데이션 (즉, 액정층의 두께 d(㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 의 곱 Δn·d) 을 가졌다. 이와 같이 VA 모드의 액정 셀을 제작했다. 또한 Re 2㎚, Rth 40nm 를 갖는 2 개의 보호 필름을 갖는 편광판을 액정 셀의 상측에 배치하고, 또한 Re 10㎚, Rth 80nm 를 갖는 2 개의 보호 필름을 갖는 편광판을 액정 셀을 상측에 배치해, 액정 셀의 총 Re 가 57㎚, 총 Rth 가 275nm 가 되었다.
<광학 특성의 측정>
상기 제작한 2 개의 셀을 이용해 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이 디스코틱 화합물의 하이브리드 방향이 거꾸로 되도록, 휘도계 (예를 들어, BM-5, TOPCON 사 제조) 를 이용해, 직경 1Omm 의 측정 에어리어로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 좌우 방향에서, 수직 방향에 대해 좌우 방향으로 60˚ 경사진 경사 방향에서 볼 때와 수직 방향에서 볼 때와의 사이에서 화이트 상태의 색 차이는 0.05였다. 도 7(b) 의 배치에서도 동일한 결과였다.
[비교예 1]
광학 보상 필름이 형성되지 않고, 기판의 외측에 연신 필름으로 이루어지는 광학 보상 필름을 배치했다는 점을 제외하고, 액정 셀은 실시예 1 과 동일한 방식으로 제작되었다. 그리고, 그 결과, 셀 외측에만 광학 보상 필름을 갖는 셀을 제조하였다. Re 의 합계치를 57㎚, Rth 의 합계치를 275 nm 로 선택하고, 그 외의 구성은 실시예 1 과 동일하게 제조했다. 광학 특성이 실시예 1 과 동일한 방식으로 측정되었다. 표 1 에 결과를 나타낸다. 블랙 상태의 색 차이는 0.05 로 실시예 1 과 같은 결과였지만, 화이트 상태의 색 차이는 0.1 이었고, 표시 색이 연해진다.
[비교예 2]
실시예 1 에서 제작된 1 개의 액정 셀만을 이용해 동일한 광학 특성을 측정했고, 표 1 에 결과를 나타내었다. 수직 방향에서 볼 때와, 수직 방향에 대해 우방향으로 경사진 경사 방향에서 볼 때의 사이에서 화이트 상태에서 색 차이가 0.1 이었다는 점 이외에는 실시예 1 과 같은 결과였다.
[표 1] 방위각 45˚, 극각 60˚ 의 시야각에서와 수직 방향에서 볼 때 표시색의 색 차이 Δxy
Figure 112007071162929-PCT00006
[실시예 2]
도 1 과 도 8 에 나타낸 구성과 동일한 구성의 액정 표시 장치라고 가정하고, 관찰 방향 (위) 으로부터 상측 편광판 (보호막 (11), 편광 필름 (13), 및 보호 필름 (15 (광학 보상 필름이기도 하다)), 액정 셀 (상측 기판 (17), 액정층 (18), 및 하측 기판 (19)), 및 하측 편광판 (보호 필름 (외부 광학 보상 필름이기도 하다, 20), 편광 필름 (22), 및 보호 필름 (24)) 을 적층하고, 추가적으로 백라이트 광원 (도시생략) 을 배치한 구성의 액정 표시 장치에 대해, 광학 시뮬레이션을 실시해, 효과를 확인했다. 광학 계산에는, 신텍크 사의 LCD Master Ver 6.08 을 이용했다. 액정 셀, 기판, 편광판에 대해, 액정 표시용으로 종래부터 이용되고 있는 재료의 값을 그대로 사용했다. 액정 재료에는 부의 유전율 이방성 Δε=-4.2 를 이용했다. 액정 셀의 배향은 프레틸트 각 89.9° 으로 거의 수직 배향되었다. 기판의 셀 갭을 3.6 ㎛ 로 추정하고, 액정의 리타데이션 (즉, 액정층의 두께 d(㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 의 곱 Δn·d) 은, 파장 450 nm 에서 318 nm, 파장 550 nm 에서 300 nm, 파장 650 nm 에서 295 nm 로 선택되었다. 기판 (19) 과 액정층 (18) 사이에 하이브리드 배향된 디스코틱 화합물로 형성된 광학 보상 필름을 배치했다. LCD Master 의 확장 기능을 사용해 2 분할의 멀티 도메인으로 계산을 실시했다. 광학 보상 필름의 평균 Re 및 Rth 는, 표 2 에 각각 보여진 값으로 설정했다. 광원에는 LCD Master 에 부속된 광원 (C) 을 이용했다. 기판 (17, 19) 은 이 시뮬레이션에서는 생략했다. 따라서, 광학 보상층은 편광 필름과 액정층의 사이의 임의의 위치일 수도 있다.
또한, 도 1 의 구성의 액정 표시 장치에서는, 백라이트와 관측자와의 관계가 상하 바뀌어도 완전히 동일한 결과를 얻을 수 있다.
실시예 1 에서 제작된 셀의 파라미터를 샘플 1 번으로서 사용해 광학 시뮬레이션을 실시했다. 또한, 이것에 대해 파장 분산 특성을 고려한 시뮬레이션을 샘플 2 번 내지 6 번으로서 실행시켰다.
[표 2] 위상각 45°, 극각 60 °의 시야각에 있어서의 흑색 상태에서 투광율(%)
Figure 112007071162929-PCT00007
표 2의 결과로부터, 파장 450 nm, Δnd/λ=0.707 의 액정에서, 광학보상 필름은 0.056 내지 0.113 인 Re/λ, 0.291 내지 0.329 인 Rth/λ 를 보여주고, 파장 650 nm, Δnd/λ=0.454 의 액정에서, 광학보상 필름은 0.089 내지 0.129 인 Re/λ, 0.165 내지 0.189 인 Rth/λ 를 보여주는 본 발명의 액정 표시 장치 2 번 내지 6 번은 액정 표시 장치 1 번과 비교하면, 극각 60° 의 블랙 상태에서 더 작은 투과율을 제공한다. 따라서, 표 2 에 도시된 결과에 기초하여, 파장 450 nm 에서 Re/λ=0.073, Rth/λ=0.311, 파장 550 nm 에서 Re/λ=0.095, Rth/λ=0.233, 파장 650 nm 에서 Re/λ=O.108, Rth/λ=0.177 때, 투과율이 최소가 되는 것을 이해할 수 있다.
표 2 에 나타낸 시뮬레이션 결과로부터, 상기 식 (I) 내지 식 (Ⅳ)를 만족하는 액정 표시 장치 2 번 내지 6 번은, 상기 조건들을 만족하지 않는 액정 표시 장 치 1 번과 비교하여, 극각 60˚에 있어서의 블랙 상태의 투과율이 더 작은 것을 보여준다. 즉, 이것은 액정 표시 장치 2 번 내지 6 번이 1 번과 비교해 시야각 의존 콘트라스트 변동량이 향상하는 것을 의미하고 있다.
[실시예 3]
실시예 1 의 액정 셀에서, 광학 보상층이 봉 형상 액정 조성물을 이용해 배향 방향이 기판 표면에 평행하고, 배향 방향이 상측 편광 필름 (13) 의 흡수축 (14) 과 45˚의 교차각을 형성하여, 유리 기판 상에 형성되었다. 파장 550 nm 에서 두께는 1.8㎛, Re 는 14Onm 로 설정했다. Rth 는 7Onm 였다. 기판의 1/2 면적을 차광하여, UV 조사에 의해 광중합시키고, 조사 후에 미중합부의 보상 필름을 이소프로필 알콜로 세정 제거했다.
액정 셀의 하측에는, 광학 보상 필름을 형성한 부분에는 백색의 알루미늄 반사막을 제공했고, 광학 보상 필름을 제거했을 경우는 흡수축이 상측 편광판에 평행하게 되도록 편광판을 제공했다.
전압 무인가시의 광학 특성을 육안으로 관찰한 결과, 광학 보상 필름 형성부는 약간 보라색을 띄는 블랙색을 나타내고, 광학 보상 필름 제거부는 백라이트의 광이 투과해, 화이트색을 나타내었다.
또한, 광학 보상 필름 제거부의 하측 기판과 하측 편광판 사이에서, 폴리카보네이트 보상 필름이 파장 550 nm 에서 Re 280 nm 를 갖고, 편광판의 흡수축과 45˚ 의 교차각을 형성하도록 배치되었다. 육안 관찰에서는 양쪽 부분이 블랙색을 나타내고, 또한, 전압을 5 V 인가했을 때, 양쪽 부분이 화이트색을 나타내었다.
[실시예 4]
실시예 3 에 있어서, 파장 550 nm 에서 Re 280 nm 가 되도록, 하측 유리기판 상에 제 1 광학 보상 필름을 형성했다. 그 후, 실시예 3 과 같은 수법으로, 배향 방향이 제 1 광학 보상 필름과 직교하도록, 제 1 광학 보상 필름 상에 제 2 광학 보상 필름을 형성했다. 총 리타데이션 값은, 2 층 구조를 가진 부분이 140 nm, 층 제거에 의해 1 층만을 가진 부분이 280 nm 였다. 또한, 층제거부에 대응하는 부분에서, 기판 외측에 어떠한 광학 보상 필름도 배치하지 않았다. 그 외의 구성은 실시예 3과 같았다.
육안에 의한 광학 특성 관찰에서는, 반사부는 실시예 3 보다 더 무채색인 흑상태를 얻을 수 있었다. 또, 제거부의 투과 부분은, 보상 필름을 기판내에 배치했을 경우에 비교하여 화이트 상태에서 투과율이 5% 만큼 투과율이 향상했다.
[실시예 5]
제 1 광학 보상 필름을, 디스코틱 화합물을 이용해 형성한 것을 제외하고 실시예 4 와 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 제작했다. 구체적으로는, 제 1 광학 보상 필름이, 디스크면을 기판면에 수직으로 배향시키고, 배향 방향이 상측 편광판의 흡수축과 직교하도록 형성했다. 또한, 제 1 광학 보상 필름 형성을 위한 도포액 중에 요오드를 첨가해, 제 1 광학 보상 필름에 대해 편광판의 기능도 부가했다.
셀 갭은 3.6㎛ 로 했다. 하측 기판의 외측면의 1/2 에 대해 백색의 알루미늄 반사 필름을 제공하여, 셀내에 반사부와 투과부를 형성했다.
육안에 의한 광학 특성 관찰에서는, 화이트 상태의 투과율이 실시예 4 와 비교하여 5% 향상했다.
산업적 이용가능성
본 발명에 따르면, 액정 셀이 실제로 광학적으로 보상되어 높은 콘트라스트를 제공하는, 액정 표시 장치, 특히 VA 모드 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 화이트 상태에서 경사 각에서 색 재현성을 향상시키고, 시야각에 의존한 콘트라스트 변화를 감소시키며, 화상 표시 영역의 주변부에서 감소되는 액정 표시 장치 및 VA 모드의 액정 셀을 제공할 수 있다.
관련 출원에 대한 상호 참고
본 출원은 2005년 3월 3일 출원된 일본 공개특허출원 제 2005-058435호에 대해 35 USC 119 하의 우선권의 이익을 갖는다.

Claims (11)

  1. 적어도 일방에 전극을 갖는 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 그 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정 재료를 갖는 액정 셀;
    상기 액정 셀의 외측에 배치된 제 1 편광 필름; 및
    상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되며, 서로 상이한 평균 배향 방향을 갖는 1 픽셀마다 복수의 도메인을 갖는 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름을 포함하는, 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 편광 필름과 함께, 상기 액정 셀을 협지하는 제 2 편광 필름을 추가로 포함하는, 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름은 적어도 하나의 액정성 화합물을 포함하는 조성물로 이루어지는, 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름은 적어도 하나의 디스코틱 화합물을 포함하는 조성물로 이루어지는 층인, 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름의 분자가 필름면에 대해 하이브리드 배향 상태로 배열되는, 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 편광 필름과 액정 셀 사이에 배치된 적어도 하나의 외부 광학 보상 필름을 추가로 포함하고,
    상기 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름과 상기 적어도 하나의 외부 광학 보상 필름 모두가 20 ㎚ 내지 70㎚ 범위의 총 Re 와, 70 ㎚ 내지 200 ㎚ 범위의 총 Rth 를 갖는, 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층의 두께를 d (단위:㎚), 파장 λ (단위:㎚) 에서 액정층의 굴절율 이방성을 Δn(λ), 파장 λ 에서 상기 셀내 광학 보상 필름과 상기 외부 광학 보상 필름의 총 평균 면내 리타데이션을 Re(λ), 파장 (λ) 에서 두께 방향의 총 평균 리타데이션을 Rth(λ) 로 하는 경우, 파장 범위 380 ㎚ 내지 780 ㎚ 의 적어도 2 개의 상이한 파장에 있어서, 하기 식 (V) 내지 식 (Ⅷ) 을 만족하는 액정 표시 장치.
    Figure 112007071162929-PCT00008
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름은, 일 도메인의 리타데이션 값이 다른 도메인의 리타데이션 값과 상이한 복수의 도메인을 포함하는, 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름의 리타데이션 값 또는 평균 배향 방향이, 1 픽셀에 대응하는 영역에서 두께 방향으로 불연속적으로 변하고 있는, 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀내 광학 보상 필름은 색소를 포함하는, 액정 표시 장치.
  11. 적어도 일방에 전극을 갖는 대향 배치된 한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판 사이에 지지된 액정 재료; 및
    상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되며, 서로 상이한 평균 배향 방향을 갖는 1 픽셀마다 복수의 도메인을 갖는 적어도 하나의 셀내 광학 보상 필름을 포함하는, 액정 셀.
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