KR100241816B1 - 액정표시소자 및 광학이방소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시각의존성 특히 콘트라스트비, 표시색의 시각의존성을 개선한, 광학적으로 보상된 액정표시소자 및 광학적 보상용 광학이방소자에 관한 것으로, 적어도 1장의 편광판(1), (4)과 2장의 기판(3a), (3b)사이에 액정(3e)을 끼운 구동용액정셀을 구비한 액정표시소자에 있어서, 두께 방향으로 광학이방성 단위를 늘어놓아 이루어진 광학이방소자(2)를 가지고 각각의 광학이방성 단위의 광축의 각도가 두께에 방향에 대해서 일정하지 않은 두께 방향으로 선광성이 최소가 되도록 배열하고, 또한 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 두께 방향에 대해서 부호이며,

또한 광학이방소자(2)의 광축과 구동용액정셀의 기판표면이 이루는 각도는 광학이방소자의 층 두께 방향으로 연속적 또는 단계적으로 변화되어 있고 광학이방소자에 광학이방성이 정호인 광학이방소자를 조합할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자 및 광학이방소자

제1도는 본 발명의 실시형태 1의 구성을 나타낸 단면도.

제2(a)도는 본 발명의 실시형태 1을 설명한 것으로, 구성을 나타낸 분해사시도.

제2(b)도는 본 발명의 실시형태 1을 설명한 것으로, 전기광학특성을 측정하는 좌표계를 설명하는 도면.

제3도는 TN형 액정표시소자의 동작원리를 설명하는 도면.

제4도는 TN형 액정표시소자의 시각특성의 발생원리를 설명하는 도면.

제5도는 TN형 액정표시소자의 시각특성의 발생원리를 설명하는 도면.

제6도는 본 발명의 광학이방소자의 배열상태를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명의 광학이방소자를 사용한 경우의 광학보상원리를 설명하는 도면.

제8도는 전압인가시의 구동셀의 굴절율 타원체를 나타낸 도면.

제9도는 두께방향으로 굴절율 이방성이 부호인 광학이방소자의 굴절율 타원체를 나타낸 도면.

제10도는 실시형태 1의 액정표시소자의 전기광학특성.

제11도는 종래예의 액정표시소자의 전기광학특성.

제12도는 실시형태 2의 구성을 설명하는 도면.

제13도는 실시형태 2의 효과를 설명하는 도면.

제14도는 실시형태 3의 효과를 설명하는 도면.

제15도는 실시형태 4의 구성을 설명하는 도면.

제16도는 실시형태 4의 효과를 설명하는 도면.

제17도는 실시형태 5의 구성을 설명하는 도면.

제18도는 실시형태 5의 구성을 설명하는 도면.

제19도는 실시형태 6의 구성을 설명하는 도면.

제20도는 실시형태 6의 작용을 설명하는 도면.

제21도는 실시형태 7의 구성을 설명하는 도면.

제22도는 실시형태 9의 구성을 설명하는 도면.

제23도는 실시형태 9의 효과를 설명하는 도면.

제24도는 본 발명에 따른 정의 광학이방소자의 배열상태를 나타낸 도면.

제25도는 본 발명에 따른 정의 광학이방소자를 사용한 경우의 광학보상 원리를 설명하는 도면.

제26도는 실시형태 9의 액정표시소자의 구성도.

제27도는 실시형태 9의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.

제28도는 종래예의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.

제29도는 비교예 2의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.

제30도는 비교예 3의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.

제31도는 실시형태 11의 액정표시소자의 단면도.

제32도는 실시형태 11의 액정표시소자의 구성도.

제33도는 실시형태 11의 액정표시소자의 모식도.

제34도는 실시형태 11의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.

제35도는 종래의 TN형 액정표시소자의 휘도의 시각의존성을 나타낸 곡선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 4 : 편광판 2 : 광학이방소자

2c : 광학이방성물질층 3 : 구동용 액정셀

본 발명은 광학적 보상이 된 액정표시소자 및 광학적보상용의 광학이방소자에 관한 것이다.

액정표시소자는 박형경량·저소비전력이라는 큰 이점을 가지기 때문에 손목시계나 전자계산기, 일본어워드프로세서, 개인용 컴퓨터 등의 디스플레이뿐만 아니라 액정표시소자의 이점을 적극적으로 활용한 신규로 구상한 제품에도 활용되고 있다. 그 중에서도 개인용 컴퓨터 등에 사용되는 액정표시소자는 대면적·대용량 표시화하고 있고 표시면의 크기가 대각 10인치, 640×480 화소라는 것이 주류로 되어 왔다. 이 클래스의 액정표시소자에 사용되고 있는 표시방식으로서는 크게 2가지로 분류할 수 있다. 하나는 단순매트릭스방식, 또 다른 하나는 액티브매트릭스방식이다.

단순매트릭스방식은 액정을 빗살형의 투명전극이 부착된 2장의 유리기판으로 끼운 단순한 구조를 하고 있다. 따라서 단순매트릭스방식에 있어서는 액정에 높은 성능이 요구된다. 이 액정에 요구되는 성능을 설명하기 전에 액정표시소자의 표시원리에 대해 설명한다. 액정표시소자의 표시는 액정에 관련된 전압을 변화시켜도 액정분자의 방향을 변화시켜 표시를 실시하고 있다. 일반적으로 큰 콘트라스트비를 얻기 위해서는 큰 전압차가 필요하다. 그러나 640×840화소의 표시를 표현하려면 암과 명의 전압차는 약 1V로 작고, 1V차만으로 액정분자의 큰 상태변화가 요구된다. 이것을 실현하기 위해서 장시간 많은 연구자들에 의해 검토되고 1985년 세퍼 등의 연구그룹에 의해 이루어졌다. 그들의 연구에 의하면 액정분자의 배열의 비틀림각(트위스트각)을 크게 함으로써 배열의 변화가 전압에 대해 민감하게 변화하고 또한 큰 비틀림각으로 안정된 배열을 얻기 위해서는 액정분자는 어느 정도의 기울기를 가지고 있는 것이 필요하다는 것을 발견했다. 이 연구보고이래, 이것을 실현하기 위한 배향기술이 활발히 실시되고 실용화에 성공했다.

배열 640×480화소 표시를 표현하려면 일반적으로 트위스트각은 180°이상 필요하고, 이와 같이 트위스트각이 크기 때문에 이 액정을 슈퍼트위스트네마틱(STN)이라 부른다. 그러나 초기의 STN디스플레이는 배경이 황색으로 녹색의 문자표시등 표시에 색번짐이 있고 흑색의 표시가 아니였다. 이것은 트위스트각이 크기 때문에 이와 같은 표시의 착색을 해소하는 수단으로서 액정층의 배열이 역방향으로 비틀린 제 2 액정셀을 편광판과 액정셀사이에 배치함으로써 백색표시를 실현할 수 있는 것이 일본특허공고 89-53528호 공보에 보고되어 있다.

이 흑백화의 원리는 액정분자가 비틀림배열되는 제 1 액정셀을 투과하고 선광분산이 발생된 광을 제 1 액정셀과 대상구조의 제 2 액정셀에 투과시킴으로써 선광분산을 해소했다. 그 결과 광의 선광분산에 기인하는 착색이 해소되고 백흑표시를 실현할 수 있다. 이와 같은 변환을 정확하게 실시하기 위해서는 광학보상판인 제 2 액정셀은 제 1 액정셀과 리터데이션값이 거의 동일하고 또한 비틀림방향이 상호간에 반대이고 이들 배치는 상호 최근접하는 액정분자의 배향방위가 직교하도록 구성하는 것이 필요하다.

다른 수단으로서는 상기한 제 2 액정셀 대신에 광학이방성필름을 사용하는 수법도 여러 가지 제안되고 있다. 이것은 광학이방성 필름을 액정셀상에 여러장 적층함으로써 제 2 액정셀과 대략 동일한 기능을 갖도록 하는 수법이다.

이상 설명한 광학보상에 의해 STN 디스플레이에서도 백흑표시가 가능하게 되고 또한 칼라필터와의 조합에 의해 보다 부가가치가 높은 칼라표시도 실현할 수 있다. 그러나 단순 멀티플렉스방식은 전압평균화법에 의거했을 때 시분할구동을 원리로 하고 있기 때문에 표시용량을 증대하기 위해서 주사선수를 증가하면 광을 차단할 때의 전압치와 광을 투과시킬 때의 전압차가 현저하게 감소하고, 그 결과 콘트라스트비가 작게 되거나 액정의 응답속도가 늦게 되는 본질적인 문제가 있다. 또한 이러한 종래기술은 액정표시소자를 볼 때의 방위나 각도에 의해 표시화면이 반전되어 보이거나 표시화면이 전혀 보이지 않게 되거나 또는 표시가 색번짐되는 현상이 관측되고 보다 표시품위가 높은 액정표시소자를 실현할 때 크게 문제가 된다.

한편, 액티브매트릭스방식은 각 표시화소마다 박막트랜지스터나 다이오드로 이루어지는 스위칭소자를 구비하고 있기 때문에 주사선수에 관계없이 각 화소액정층에 임의의 전압비를 설정할 수 있다. 따라서 단순매트릭스방식의 경우와 같은 특별한 성능은 액정에 요구되지 않는다. 트위스트각을 STN과 같이 크게 할 필요는 없고 90°로 되어 있다.

트위스트각이 90°인 액정셀(TN)은 비틀림각이 작기 때문에 선광분산이 없고 무채색으로 고트랜지스트 표시를 얻을 수 있다. 또한 전압에 대한 응답도 STN보다 빠르다. 액티브매트릭스방식과 TN을 조합함으로써 대표시용량으로 콘트라스트비가 높고 응답속도가 빠른 액정표시소자를 실현할 수 있다. 또한 각 화소마다 스위칭소자가 있기 때문에 중간적전압을 인가할 수 있고 이것에 중간색조표시도 가능하다. 또한 칼라필터와 조합함으로써 풀칼라표시도 실현이 용이하다.

그러나, 액티브매트릭스방식의 경우라도 2개의 값을 표시한 경우에는 괜찮지만 중간색조를 표시했을 때에 보는 방향에 따라 표시화면이 반전해 보이거나 표시화면이 전혀 보이지 않게 되고 또는 표시가 색번짐이라는 현상으로 관측되어 보다 표시품위가 높은 액정표시소자를 실현할 때 크게 문제가 된다.

이와 같은 표시의 시각의존성을 감소시키는 수단으로서 일본특허공개 87-21423호 공보에 2장의 편광판 사이에 액정셀과 광학이방성이 두께방향으로 부(負)의 폴리머필름인 복굴절층을 배치하는 것이 개시되어 있다. 한편, 일본특허공개 91-67219호 공보에 나선피치길이와 굴절율의 곱이 400nm이하의 코레스테릭 액정상(液晶相)을 나타낸 액정화합물(또는 고분자액정)으로 이루어지는 복굴절층을 액정셀상에 배치하는 것이 개시되어 있다. 이들 2개의 제안은 수직배열(배향기판에 대해 액정분자가 수직으로 배열한 것)한 액정셀의 경우만 고려하고 있고 TN 방식이나 STN방식과 같은 비틀린 배열을 한 액정셀의 경우에는 고려되어 있지 않다. 또한 일본특허출원 91-121578호 공보(일본특개평 4-349429호)에 트위스트각 360°이상의 배열로 틸트각을 가지는 광학보상소자로 액정표시소자의 시야각을 제어하는 제안도 있지만 계조(階調) 표시를 하는 경우에는 시야각 확대의 효과가 아직 충분하다고는 할 수 없다. 그리고 부의 광학이방성 물질의 광축을 비스듬히 배열시키고 TN-LCD의 시야각 특성을 개선하는 기술보고도 되어 있으나(제21회 액정토론회 강연예고집 p.298~301) 모든 방위에 관해서는 보상되어 있지 않다.

이상 서술한 액정표시소자의 기본적인 표시원리는 액정에 인가하는 전압에 의해 액정분자의 방향을 변화시키고 액정셀에 광학적인 변화를 발생시키는 데에 있다.

따라서 액정표시소자를 비스듬히 보면 액정분자의 방향이 변화해 보이는데 특히 미소한 중간색조를 표시할 경우 액정분자의 기울기상태를 세밀하게 변화시키기 때문에 보다 현저하다.

이와 같은 액정분자배열의 보는 방법의 시각의존성에 의해 표시화면이 반전해보이거나 전혀 식별할 수 없는 현상으로서 관측되고, 특히 칼라필터와 조합해서 풀칼라표시를 실시할 때에는 표시화면의 재현성이 현저하게 저하해 크게 문제가 된다.

본 발명은 상기 불합리를 해결하는 것으로 콘트라스트비 및 표시색의 시각의존성을 개선한 액정표시소자 및 이것에 사용하는 광학이방소자를 얻는 것이다.

본 발명은 이하에 나타낸 특징을 가진 액정표시소자에 있다.

본 발명은 적어도 1장의 편광판과 2장의 기판사이에 액정을 끼운 구동용 액정셀과 복수의 광학이방성 단위가 두께방향으로 연결되는 적어도 한 개의 광학이방소자로 구성되고, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 상기 두께방향에 대해 부호(負號)이며, 각각의 광축의 각도가 상기 두께방향으로 일정하지 않고 또한 상기 두께방향으로 최소의 선광성을 갖도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자이다.

상기 광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과의 이루는 각도가 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 기판표면에 거의 평행하고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 거의 기판의 법선을 따르고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 층방향으로 기울어져 단일한 축상에 있는 것이 바람직하다.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 비틀어져 있는 경우도 효과가 있으나 다만 선광성이 적은 것이 바람직하다.

또한 광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 기판표면에 거의 평행하고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 광학이방소자와, 광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 거의 기판의 법선을 따르고 있고 상기 기판에서 떨어진 측에서는 상기 기판표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 제 2 광학이방소자가, 각각 적어도 1개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 얻을 수 있다.

상기 광학이방소자의 광축이 이 광학이방소자의 한쪽의 면측에서는 이러한 면의 법선방향에 거의 평행하고 상기 면에서 떨어진 측에서는 10°~80°가 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 두께방향으로 변화하고 있는 것이 바람직하다. 광학이방소자의 광축이 이러한 광학이방소자의 한쪽의 면과 이루는 각도가 한쪽 면측에서는 10°~90°가 되도록 선택된 제 1 각도이고, 상기 면에서 떨어진 다른 면측에서는 상기 제 1 각도 보다도 작고 0°~80°의 범위의 제 2 각도를 이루도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 광학이방소자의 구동용 액정셀의 기판표면에 거의 평행한 측의 광축이 상기 기판의 법선방향에서 보았을 때에 편광판의 흡수축에 대해 평행 및 그것에 가까운 각도, 또는 직교 및 그것에 가까운 각도로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 적어도 1장의 편광판과, 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 1층이상의 광학이방성 단위로 이루어지는 적어도 1개의 광학이방소자로 구성된 상기 광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과의 이루는 각도가 상기 구동용 액정셀에 가까운 측과 먼 측에서는 거의 동일하지만 중간부에 있어서는 변화하고 있고, 또한 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 얻을 수 있다.

광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과 이루는 각도가 상기 구동용 액정셀에 가까운 측과 먼 측에서는 거의 동일하지만 중간부에서는 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것이 바람직하다.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 2방향 이상인 것이 바람직하다.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축이 연속적 또는 단계적으로 비틀어져 있는 것이 바람직하다.

편광판과 광학이방소자와의 사이에 2축성의 리터데이션필름을 배치하여 이루어지는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광학이방성단위가 유기 또는 무기재료 또는 고분자 액정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 이하에 나타낸 특성을 가지는 광학이방소자에 있다.

복수의 광학이방성 단위가 두께방향으로 연결되는 광학이방소자에 있어서 상기 광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 상기 광학이방소자중의 상하의 표면 근방에서 다르고, 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 광학이방소자.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면에 대해 상기 광학이방소자의 층두께방향으로 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면에 거의 평행하고, 상기 광학이방소자의 다른 측의 표면의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면의 법선에 거의 따르며 상기 광학이방소자의 다른 측의 표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때 광학이방소자의 광축의 방향이 비틀려 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 한쪽측과 다른측에서 거의 동일하지만 중간부에서는 변화하고 있고 또한 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 광학이방소자.

광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 한쪽측과 다른측에서 거의 동일하지만 중간부에서는 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때에 상기 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

광학이방소자표면의 법선방향에 보았을 때에 상기 광학이방소자의 광축의 방향이 2방향이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때 상기 광학이방소자의 광축이 연속적 또는 단계적으로 비틀려 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

광학이방소자의 광학이방성 물질층이 유기 또는 무기재료 또는 고분자 액정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 적어도 2장의 편광판 사이에 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 광학이방성 단위의 광학이방성의 부호(符號)가 서로 다른 광학이방성층이 적어도 각각 1층이상 조합되어 배치되고 상기 조합된 광학이방성층의 법선 방향보다 기울어진 방향에서의 선광성이 법선방향에서의 선광성보다 큰 것을 특징으로 하는 광학이방성층을 가지는 액정표시소자를 얻는 것이다.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어져 있거나, 또는 광학이방성 층두께 방향으로 연속적으로 변화되어 있는 것이 바람직하다.

상기 광학이방성층의 광학이방성단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어져 있거나 또는 광학이방성 층두께 방향으로 연속적으로 변화되어 있고 상기 광축의 방위가 동일한 방향으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층과 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 조합체를 구동용 액정셀의 양면측에 배치하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 부의 광학이방성인 광학이방성 단위로 이루어지는 광학이방성층을 구동용 액정셀에 인접시켜 배치하는 것이 바람직하다.

상기 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 연속적으로 변화하고 있는 광학이방성층의 광축의 기울기각이 작은 쪽의 면을 상기 구동용 액정셀에 인접시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광축방위와 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층의 광축방위가 서로 직교해서 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 액정표시소자에 있어서, 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어지거나 또는 광학이방성층 두께방향으로 연속적으로 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광학이방소자를 배치한다.

광학이방소자는 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호이고, 광축이 두께축과 층단면(層端面)의 일정방향의 축으로 이루어지는 면내에서 층두께 방향으로 연속적으로 변화시킨 배열이고, 층단면에서 상기 광축이 층단면에 대해 거의 수직이며 다른쪽의 층단면에서 상기 광축이 층단면에 대해 10°~60°기울어져 있는 것이 바람직하다.

상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광축방위와, 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층의 광학방위가 서로 직교하여 배치되는 것이 바람직하다.

또한 구동용 액정셀의 배열은 두께방향으로 연속적으로 변화한 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에 의해 과제를 해결하는 것으로 액정표시소자의 콘트라스트비와 계조 표시시의 밝기, 표시색의 시각의존성을 동시에 감소하거나 또는 액정표시소자가 어느 특정한 콘트라스트비가 얻어지는 영역을 어느 특정한 방위, 시각으로 제어하고자 하는 것이다. 그 작용에 대해 이하에 설명한다.

TN이나 STN 등의 액정표시소자에 있어서 광이 액정표시소자의 표시면에 수직으로 입사할 경우와 비스듬히 입사하는 경우에서는 액정표시소자중을 전파하는 광의 편광상태는 다르고, 이 편광상태의 차이가 표시면의 반전현상이나 착색현상에 직접반영된다. 이와 같은 현상은 액정표시소자의 표시면을 보는 각도를 표시면법선으로부터 크게 기울어져 가면 관측되고 특히 액정층에 전압을 인가하는 수단을 가지는 액정셀(이하 구동셀이라 한다)의 액정층에 전압이 인가되어 있는 화소에서 현저하게 나타난다.

제35도는 종래의 TN 액정표시소자의 표시면 법선에서 좌우의 방향으로 0°에서 60°까지 기울어졌을 때의 표시휘도의 각도의존성을 나타낸 도면이다. 1단계에서 8단계로 표시되어 있는 것은 계조표시의 각 계조번호로, 액정셀에 인가되는 전압이 차례로 달라진다. 단계 1은 0V, 단계 8은 5V가 액정셀에 인가되어 있다. 예를 들면 상방위의 경우 디스플레이의 표시면의 법선으로부터 기울어진 각도(시각)을 0°(정면)에서 60°로 크게 됨에 따라 휘도는 서서히 크게 되어 있다. 실제의 표시에서는 표시색이 새하얗게 되는(백색원)것이 관측된다. 한편 하방위에 대해 보면 시각을 정면(0°)에서 60°로 기울여 가면 상방위와는 역으로 휘도는 저하해간다. 이 현상은 실제의 표시화면에 있어서는 표시색이 어둡게 되는(흑색원) 것으로 관측된다. 또한 정면에 있어서 가장 밝은 표시단계 1과 그것보다 낮은 계조 레벨 2는 상방위의 시각 35°에서 대소관계가 역전되고 실제의 표시화면에 있어서는 사진필름의 네가(negative)와 같은 반전한 표시(반전)로 관측된다. 어느 계조 단계에 관해서도 시각이 변화해도 투과율이 변화하지 않는 것이 이상적이다. 그러나 실제의 TN의 시각특성은 제35도에 나타낸 바와 같이 좌우방위의 특성은 비교적 좋지만 상하방위의 특성은 나쁘다.

이와 같은 현상이 일어나는 것은 상기한 바와 같이 액정표시소자의 시각특성은 액정표시소자에 입사하는 광의 입사각도에 따라 편광상태가 다른 것에 기인하기 때문이지만, 이것에 대해서 TN을 예로 상세하게 설명한다.

제3도에 TN형 액정표시소자의 동작원리를 나타낸다. 제3(a)도는 전극(3c, 3d)에 전압무인가시의 TN셀 중의 액정분자(LM)의 배열상태를 나타내고 있다. 전압(V)이 인가되고 있지 않을 때에는 액정분자는 기판에 대해서 거의 평행하게 액정층의 두께방향(도면에서는 Z축의 방향)으로 액정분자끼리 평행하게 되어 연속적 으로 비틀린 배열을 하고 있다. 이 배열에 편광자(Pi)에 의해 편광된 광(Li)이 입사하면, 편광면은 액정분자(LM)의 비틀림 배열에 따라 회전하고, 액정층을 나온 곳에서는 편광면은 액정층에 들어가기 전의 편광면에 대해서 액정층의 트위스트각만큼 회전한다. 이 회전한 방향에 검광자(Po)의 투과축(Pot)을 맞추면 투과광(Lo)이 얻어진다.

제3(b)도는 전압인가시의 TN셀 중의 액정분자의 배열상태를 나타내고 있다. 전압(V)의 인가에 의해 액정분자(LM)는 상승하고, 셀의 중앙부근의 액정분자(LMc)는 전극근방의 액정분자(LMs) 보다도 기울어진다. 전극(3c, 3d)근방의 액정분자(LMs)의 기울기가 작은 것은 전극-액정층 계면의 배향규제력(액정을 배향시키기 위해서 필요)이 있기 때문이다. 전압(V)의 크기에 따라서 액정분자의 기울기가 커지며, 이것과 동시에 비틀림 배열도 변형되고, 전압이 더 커지면 마침내는 비틀림이 풀린다. 이와 같은 상태로 편광(Li)이 입사하면 비틀림 배열이 아니기 때문에 편광면(Lp)은 회전하지 않고 액정층을 진행하고, 액정층을 나온 곳에서는 편광면은 액정층에 입사하기 전과 변화하지 않는다. 따라서, 검광자(Po)의 투과축(Pot)은 편광면(Lp)과 직교하기 때문에 편광은 투과할 수 없다. 또한, 중간색조를 표시하려면 액정층에 인가하는 전압의 크기를 이것보다 작게 설정하며, 배향의 비틀림 배열을 약간 남기고, 액정층을 출사하는 편광면을 약간 회전시켜 중간의 투과광을 얻는다.

이상의 원리에 의해 투과광을 비틀림 배열의 왜곡을 이용하여 제어하고 있다. 다음에 비스듬한 방향의 광에 대한 현상을 설명한다.

제4도는 중간색조를 표시할 때의 분자배열상태에 비스듬한 부분에서 광이 입사하는 상태를 설명하는 도면이다. 제4(a)도는 중간색조 표시시의 분자배열상태(LMint)와 2개의 입사광의 방향(L, U)의 관계를 도시한 사시도이고, 이것을 보다 알기 쉽게 하기 위해 Y축 방향에서 본 도면을 제4(b)도, 제4(c)도에 나타낸다. 여기서 구동용 액정셀의 기판의 법선방향을 Z축, 기판면을 XY축으로 나타내고 있다. 상하의 기판의 전극(3c, 3d) 부근의 액정분자(LMs)는 약간 비스듬하게 배열되어 있다. 이 기울기는 프레틸트각이라고 불리고, 일반적으로 프레틸트란기판-액정계면에 있어서의 액정분자의 기울기를 나타내고, 그 기울기의 각도를 프레틸트각(α0)이라고 말한다. 전압무인가시에는 상하의 기판(3a, 3b)간에 걸쳐 동일 각도로 기울고 있다. 전압(V)이 인가되는 영역에 걸쳐 소정의 기울기(프레틸트)가 있으면, 전압이 인가되었을 때의 경사방향이 프레틸트의 방향으로 맞춰지기 때문에 그 결과 균일한 표시를 할 수 있다. 만일 프레틸트가 없는 경우에는 전압이 인가되었을 때에 액정분자의 기우는 방향이 제각각이 되어, 경사방향이 다른 영역의 경계에 결함선이 발생하여 표시품위를 현저하게 저하시키는 원인이 된다. 따라서 균일한 표시를 얻기 위해서는 프레틸트는 불가결하고, 그 각도는 TN 모드에 있어서는 1°에서 6°가 일반적이다.

따라서 제4(b)도, 제4(c)도에 나타내는 바와 같이 특히 중간색조를 표시했을 때에는 액정분자의 배열상태는 Y축에 대해서 비대칭하게 된다. 제4(b) 도의 +X축에서 +Z축의 방향으로 경사로 입사하는 L의 편광에 관해서는 제5도의 LM-L에 나타낸 바와 같이 배열은 액정분자(LM)에 기울기가 없는 상태(마치 전압무인가시의 배열상태)가 되어 편광면은 크게 회전할 수 있다. 그 결과 투과광은 정면에서부터 입사광(Z축에 평행한 광)에 대한 출사광의 강도보다도 커진다. 한편, 제4(c)도의 이것과 반대의 방위에서(-X축에서 +Z축의 방향으로 비스듬하게)입사하는 편광(U)에 대해서는 제5도의 LM-U에 나타낸 바와 같이 배열은 액정분자(LM)가 크게 기운 상태(마치 더 큰 전압이 인가된 배열상태)가 되어 편광면은 회전할 수 없게 된다. 그 결과, 투과광은 정면으로부터의 입사광(Z축에 평행한 광)에 대한 출사광의 강도보다도 작아진다. 제35도와의 대칭관계는 제4도의 L의 방위는 제35도의 상방위에 제4도의 U방위는 제35도의 하방위에 상당한다.

이상 설명한 바와 같이 중간색조에서의 투과광의 방위의존성은 액정분자의 배열의 비대칭성에 기인한다. 이 배열의 비대칭성은 광이 입사하는 방위에 의해 편광면의 회전(선광성)각도가 다르고, 그 결과 투과율에 변화가 생긴다. TN형 액정표시소자에서는 상방위에서는 선광성이 발생하고, 하방위에서는 선광성이 감소하는 경향이 있다고 말할 수 있다. 따라서 이것을 개선하려면 상방위에서 선광성이 감소하고, 하방위에서 선광성이 발생하는 광학이방소자를 부가함으로써 액정표시소자의 시각의존성을 개선할 수 있다.

첫 번째로 광학이방소자에 요구되는 특성을 정리하면 광학이방소자에 요구되는 특성은 상하방위의 어느 한쪽의 시각특성(視角特性)이 양호하지 않은 구동용 액정셀에 대해서 상방위와 하방위간에 선광의 외전방향이 역이 된다.

또, 두 번째로 다른 방위에 대해서 시각특성을 개선하는 특성인 것이 요구된다.

본 발명은 이와 같은 특성을 갖는 광학이방소자 및 이 광학이방소자를 구비한 액정표시소자를 얻는 것이다.

본 발명에 관한 광학이방소자의 구성에 대해서 설명한다.

본 발명에 있어서의 광학이방소자는 광학이방성을 갖는 막, 판, 시이트형상의 평면체이고, 두께를 갖는다. 광학이방성이 부(負)호의 소자에서는 제9도에 나타내는 바와 같이 평면을 구성하는 XY축 방향에 대해서 수직인 Z축, 즉 광축의 굴절율이 작다.

광축이 일정의 방향을 향한 광학이방성을 갖는 얇은 층을 광학이방성 단위라고 정의하고, 상기 광학이방소자는 이 단위가 다층으로 적재된 구성이라고 한다. 각층의 경계가 구분되지 않은 것도 포함된다.

따라서 본 발명의 대표구성은 적어도 1장의 편광판과, 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 복수의 광학이방성 단위가 두께 방향으로 연속적인 적어도 1개의 광학이방소자로 구성되고, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 상기 두께방향에 대해서 부호(負號)이고, 각각의 광축의 각도가 상기 두께방향에 대해서 일정하지 않으며, 또한 상기 두께방향에서 최소의 선광성을 갖도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에 있다.

예를 들면 그 한 실시예로서 소자 한쪽면에서 다른쪽 면에 걸쳐 광축이 한쪽 면에서는 거의 면에 평행하고, 다른쪽 면에 걸쳐서 서서히 기울기를 변화시켜 다른 쪽 면에서 거의 수직이 되는 하이브리드 구조의 광학이방소자를 들 수 있다.

또 시각의존성을 개선하기 위해서 본 발명은 광학이방성 단위의 광학이방성의 부호가 서로 다른 광학이방성층이 적어도 각각 1층이상 조합된 광학이방소자 조합체에 있다. 이들 이방성 소자는 조합된 광학이방성층의 법선방향보다 기운 방향에서의 선광성이 법선방향에서의 선광성보다 큰 것을 특징으로 하며, 예를 들면 정(正)과 부(負)호의 광학이방성체를 한쌍으로 하는 조합체로 사용한다. 이것을 예를 들면, 구동용 액정셀의 양면측에 배치한다.

우선, 광학이방소자에 요구되는 특성을 정리하면 광학이방소자에 요구되는 특성은 「상방위와 하방위간에서 선광의 회전방향이 반대」라는 것에 있다.

제6도는 본 발명의 광학이방소자의 광축의 배열상태를 나타내는 도면이고, 제6(a)도는 본 발명의 광학이방소자의 단면도이고, 타원으로 나타나 있는 것은 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위(LD)를 나타내고 있으며, 타원의 단축법선이 광축(OL)에 상당한다. 단위는 1개의 분자라도 좋고, 적층 등으로 늘어서 있는 복수의 분자로 구성되어도 좋다.

하측의 기판(2d)에서의 상측의 기판(2a)에 걸쳐 장축의 기울기가 연속적으로 변화하고 있으며, 하기판(2d) 부근에서는 기판면에 대해서 거의 수직이고 상기판(2a)부근에서 거의 평행하다(하이브리드배향). 이 배열을 위에서 본 예가 제6(b)도에 나타나 있다. 도면중의 화살표는 광축의 방향을 나타내고 있다. 제6(c)도는 Z축에서 비스듬하게 관측했을 때의 배열도이다. 기울기 방향은 도면중의 XYZ축으로 나타나 있다. 이것과 역의 비스듬한 방향에서 본 도면을 제6(d)도에 나타냈다. 제6(c)도, 제6(d)도에서 알 수 있는 바와 같이 제6(a)도의 배열을 Z축보다 비스듬하게 관측하면, 제6(c)도에서는 아래에서 위로 진행함에 따라 진행 방향에서 보아 좌로 비틀리고, 제6(d)도에서는 이 역인 오른쪽으로 비틀려져 배열하고 있다. 이와 같이 비스듬하게 배열하고 있는 광학이방소자에 의해 상기한 「상방위와 하방위간에서 선광의 회전방향이 반대」이라는 특성을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학이방소자로서의 광학이방소자는 그 두께 방향으로 광학적으로 광학이방성 물질층 단위를 다층으로 적층한 구조로 볼 수 있다. 각 층 단위가 광축을 가지고, 이것의 광축의 기울기가 연속적으로 또는 단계적으로 변화하고 있는 구성이다. 또한, 두께 방향에서 최소의 선광성을 갖는 광축배열을 취하고 있다.

다음에 이와 같은 광학이방소자를 어떻게 하여 구동셀과 조합시키면 양호한 보상효과가 얻어지는가에 대해서 설명한다.

제7(a)도는 제3도, 제4도, 제5도에 나타낸 구동셀을 제6도와 동일하게 화살표로 나타낸 도면으로, 부호 Lip가 입사광의 편광축, 부호 Lop가 출사광의 편광축을 나타내고 있다. 제7(a)도는 광학이방소자를, 제7(b)도는 중간색조에 상당하는 전압을 인가한 구동셀(TN)을 Z축에서 본 도면이다. 제7(c)도는 Z축상에서 +X축측에 도달해 보았을 때의 광학이방소자를 구성하는 각 광학이방성 물질층의 분자의 배열을 나타낸 도면이고, 도면중에 직선편광이 입사한 경우의 선광상태를 나타냈다. 이 방향에서는 광학이방소자는 입사광의 편광면을 좌방향으로 회전시키는 성질(좌선광능)이 있다. 제7(d)도에 제7(c)도와 동일방향에서 보았을 때의 구동셀의 배열상태를 나타냈다. 액정분자는 중간색조에 상당하는 전압(액정이 동작하는 임계전압(한계값 전압)보다 조금 큰 전압)이 인가되어 있기 때문에 서서히 기울고 있고, 이 방향에서 보면 액정분자의 장축방향의 길이와 단축방향의 길이가 거의 동일하게 되는 배향부분이 발생한다. 그 때문에 입사편광은 그다지 선광되지 않고 투과하고, 출사광의 편광축(Lop)의 방향은 입사광의 편광축(Lip)과 거의 변함이 없다. 이것이 표시가 어두워지는 「흑색원」이라고 불리는 표시이상의 원인이고, 이 경우 좌회전에 편광을 선광(선광능을 증가시킴)시키면, 이것이 개선된다. 여기에는 상기 제7(c)도의 광학이방소자가 적합하다. 제7(c)도의 광학이방소자에는 좌선광능이 있고, 구동셀로 부족한 선광을 보충한다.

한편, 이것과 역방위에 대해서는 제7(e)도, 제7(f)도를 사용하여 설명한다. 제7(e)도, 제7(f)도는 제7(a)도의 광학이방소자를 Z축의 방향에서 -X축에서 관측했을 때의 광축의 배열을 나타낸 것으로, 도면의 입사광에 대해서 오른쪽으로 선회시키는 특성(우선광능)을 갖는다. 제7(f)도는 제7(d)도와 동일하게, 중간색조의 전압이 인가된 상태이고, 이 방향에서 실제로는 액정분자가 기울고 있는 것에도 불구하고 기울고 있지 않은 것 같이 보이고, 그 때문에 큰 선광능이 나온다. 이것이 표시가 필요이상으로 밝아지는 「백색원」이라고 불리는 표시이상의 원인이 되며, 좌회전의 선광을 억제하는 우선광을 적용하면 여분의 선광을 해소할 수 있어 「백색원」이 개선된다. 제7(e)도의 광학이방소자는 우선광능이 있고, 이것을 구동셀과 조합시키는 것으로 소자의 특성개선을 도모할 수 있다.

이상, 광학이방소자 표면의 법선에 대해서 기운 방향에서의 선광성이 법선의 방향에서의 선광성보다도 큰 하이브리드 배향의 광학이방소자를 예로 하여 시야 확대의 원리설명을 했지만, 하이브리드 배향으로 비틀림 배향한 광학이방소자나, 상하기판간에서 균일하게 틸트배향한 광학이방소자에서도 하이브리드 배향의 광학이방소자와 유사한 특성이 얻어지며, 그것은 액정표시소자의 설계사양에 따라서 선택할 수 있다. 또한 TN을 예로 설명했지만, STN에서도 동일한 원리를 적용할 수 있기 때문에 STN의 시각을 개선하는 수단으로 사용하는 것도 가능하다.

부의 광학이방성을 나타내는 광학이방체를 상기한 바와 같은 하이브리드 배열에 의해 소자의 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면방향(Z축)보다도 큰 특성을 갖는 것에 의해 주로 「흑색원」이나 「백색원」의 표시이상에 관하여 큰 개선효과가 있다. 또한, 상기한 설명에서는 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호(負號)인 경우를 나타냈지만, 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면 방향보다 큰 특성을 나타내는 경우는 광학이방성이 정호라도 동일한 효과를 발휘하는 것은 말할 나위도 없다.

또한, 상기 설명에서는 하이브리드 배열에 대해서 나타냈지만, 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면방향보다 큰 특성을 나타내는 것은 이와 같은 배열만이 아니라, 소자법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위의 광축이 소자면 방향으로 비틀린 배열이라도 광학이방소자의 양단면에서의 광축의 기울기가 동일하고, 내부 배열이 연속적 또는 계단적 변화한 배열이나 예를 들면, 하이브리드 배열을 2개 겹친 밴드 배열이나 스프레이 배열이라도 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 광학이방소자의 리터데이션값은 구동용 액정셀의 리터데이션값보다도 작은 값인 것이 바람직하고, 중간색조를 표시하는 전압이 인가되었을 때의 구동용액정셀의 리터데이션값 부근의 값인 것이 보다 바람직하다. 그러나 이 값은 제품 사양이나 양산성 등에 의해 의존하여 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 조합되어 사용하는 광학이방소자나 그 매수 등에 의해 광학이방소자의 배열이나 배치 등은 제품사양, 양산성, 가격 등에 의해 여러 가지로 변화한다.

또한, 제품 사양에 시각특성을 조합시킬 때에 STN에 사용되는 바와 같은 2축성의 광축을 갖는 광학이방소자나 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방체가 여러 가지 배열된 광학이방소자, 또는 광학이방성 물질의 광학이방성이 2축성인 광학이방체를 여러 가지 배열시킨 광학이방소자 등과 조합시켜 사용해도 동일한 효과가 얻어지는 것은 말한 나위도 없다.

부의 광학이방성을 나타내는 물질로서 트리페닐렌핵에 에스테르 결합으로 알킬 사슬이 부착된 C₁₈H₆(OCOC₇H₁₅)₆나 벤젠핵을 갖는 C₆(OCOC_mH_2m+1)₆등이 있고, 이것은 디스코틱액정이라고 불린다. 이것을 액정상을 나타내는 온도영역에서 소망하는 배열을 형성시켜 배열이 변화하지 않도록 결정상으로 사용할 수도 있다. 또한, 액정상을 나타내는 온도범위를 액정모듈의 동작온도범위로 하며, 전계 등에 의해 배열을 제어할 수 있도록 광학이방소자를 만들면 시각특성을 전압제어하는 것도 가능하다.

본 발명에서는 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 물질이 광학이방성의 광축의 기울기가 다른 부호(負號)등으로 더 양호한 시각개선효과를 발휘한다. 다음에 광학이방성이 부호인 액정을 사용할 때에 시야각 특성이 개선되는 원리를 설명한다.

구동용 액정셀에 한계값 전압이상이 인가된 상태를 3차원의 굴절율 타원체로 나타내면 제8도와 같이 된다. Z축은 액정셀의 두께 방향으로 XY면은 액정셀의 기판면에 상당한다. 복굴절현상은 이 굴절율 타원체(RA)의 중심점을 어느 방향에서 보았을 때의 관측점과, 굴절율 타원체(RA)의 중심점을 연결하는 선의 굴절율 타원체(RA)의 중심점상의 법선면이 굴절율 타원체(RA)를 절단했을 때에 형성되는 타원형상의 절단면의 형상(여기서는 2차원면 내의 굴절율체라고 부름)에 의해 나타낸다. 이 2차원면 내의 굴절율체의 장축과 단축의 길이의 차가 상광(常光)과 이상광의 위상차에 상당하고, 액정셀을 끼우는 편광판의 투과축이 서로 직교하고 있으면 그 위상차가 영(0)일 때 액정셀의 투과광은 차단되고, 위상차가 영(0)이 아닐때에는 그 위상차와 입사광의 파장에 따른 투과광이 발생한다.

액정셀의 기판면에 수직으로 광이 입사한 경우(액정셀을 바로 정면에서 보았을 때)에는 2차원면의 굴절율체(RA4)는 원이 되며, 상광과 이상광의 위상차는 영(0)이 되지만, 액정셀의 기판면에서 기운 방향(RA1)에서 광이 입사한 경우 굴절율 타원체(RA5)는 타원이 되며, 상광과 이상광의 위상차가 발생하고, 바로 정면 방향과 비스듬한 방향에서는 액정셀을 투과하는 광의 편광상태는 다르다.

제8도의 굴절율 타원체(RA)를 보는 각도 즉, 시각(RA3)을 크게 해 가면 시축(RA1)의 2차원면내의 굴절율체(RA5)는 nRA1의 길이방향으로 커지고, 시축(RA1)의 방향에서 보았을 때보다 큰 투과광이 관측된다. 이상적으로는 어느 방위에서도 시각을 변화할 때, 2차원면 내의 굴절율체의 형상이 변화하지 않는 것이 바람직하다.

이와 같은 광학적인 보상은 제9도에 나타내는 바와 같은 원반상의 굴절율 타원체(RB)를 제8도의 굴절율 타원체(RA)의 Z축상에 배치하므로써(즉 액정셀의 위 또는 아래에 인접하여 배치함) 실현할 수 있다. 이와 같은 구성으로 하면 시각(RA3)을 크게 했을 때, 굴절율 타원체(RA)의 2차원면내의 굴절율체(RA)가 nRA1의 길이방향으로 커지게 됨에 대해서 굴절율 타원체(RB)의 nRA2의 길이방향의 굴절율이 커지고, 그 결과 합성된 2차원면내의 굴절율체는 원이 되며, 굴절율 타원체(RA)를 광학적으로 보상할 수 있으며, 시각특성이 향상한다.

실제의 액정표시소자에서는 구동용 액정셀의 굴절율 타원체는 제8도에 나타내는 바와 같이 타원의 장축은 표시면에 대해서 수직이 아니라 약간 기울고 있다. 따라서 이것을 보상하는 제9도의 광학이방소자의 굴절율 타원체(RB)는 이것에 맞추어 원반형상의 단축이 기울고 있는 것이 바람직하다.

실제로는 제9도에 나타내는 바와 같은 굴절율 타원체는 광축이 연속적으로 비틀린 배열을 한 광학이방성 물질층으로 이루어지는 광학이방소자나 두께방향보다도 면내 방향의 굴절율 쪽이 작은 재료로 구성하는 것에 의해 실현할 수 있다.

이하, 광축이 연속적으로 비틀린 배열을 한 광학이방성 물질층으로 이루어지는 광학이방소자로 광학이방성이 부호인 광학이방소자를 실현하는 방법에 대해서 설명한다.

일반적으로 구동용 액정셀은 액정셀에 인가하는 전압에 의해 가시의 파장영역의 광(일반적으로 380nm에서 750nm까지의 영역)의 편광방향을 적극적으로 변화시켜 표시하고 있다.

한편, 본 발명의 광학보상용 광학이방소자의 경우 광학이방성 물질층의 광축이 연속적으로 비틀려 있기 때문에 광학이방소자의 광학조건에 의해서는 선광성이 발생하는 일이 있다. 여기서 선광성이란 광이 매질중을 진행함에 따라서 그 광의 진동방향이 진행방향을 축으로 하여 좌 또는 우에 선회하는 성질을 나타낸다. 광축이 연속적으로 비틀린 광학이방소자의 리터데이션값을 일정하게 했을 때 광축의 비틀림 피치가 긴 경우 광은 그 광축의 비틀림에 따라서 그 편광면을 회전시키지만, 광축의 비틀림 피치가 짧은 경우 광은 그 광축의 비틀림에 추종할 수 없게 되어 선광형상은 일어나지 않는다. 광학이방소자의 선광성이 크면 소자를 투과하는 광의 편광면을 변화시키고, 그 결과 콘트라스트비를 감소시켜 버리거나, 경우에 따라서는 광의 파장에 의해 편광면이 여러 가지로 변화하고, 광학이방소자를 투과한 광이 착색하는 등의 문제가 발생한다.

따라서, 적어도 광학이방소자의 가시광에 대한 선광성은 구동용 액정셀의 가시광에 대한 선광성에 비해 작아지도록 하는 것이 필요하다. 선광성은 매질을 투과하는 광의 파장과, 광이 투과하는 매질에 의해 크게 의존한다. 선광성의 대소는 광축의 변화에 대한 매질의 리터데이션값의 변화의 정도로 나타내어진다.

따라서 구동용 액정셀의 선광성의 대소는 구동용 액정셀의 액정의 상광에 대한 굴절율(no)과 이상광에 대한 굴절율(ne)의 차를 △n1(=ne-no:굴절율 이방성), 액정층의 두께를 d1, 액정층의 비틀림 배열의 각도(트위스트각)를 T1이라 하면,

△n1·d1/T1=R1/T1 [1.1]

단, R1=△n1·d1(리터데이션값)

으로 나타낼 수 있다.

마찬가지로 하여 보상용 광학이방소자의 선광성의 대소는 보상용 광학이방소자의 광학이방성 물질층의 굴절율 이방성을 △n2, 적층된 광학이방성 물질층의 두께를 d2, 광학이방성 물질층의 광축의 총 비틀림 각도를 T2라 하면,

△n2·d2/T2=R2/T2 [1.2]

단, R2=△n2·d2

로 나타낼 수 있다.

따라서 보상용 광학이방소자의 선광성과 구동용 액정셀의 선광성의 대소관계는 [1.1], [1.2]식에서

(R1/T1) 〉(R2/T2) [1.3]

가 된다.

광학이방성 물질층의 광축이 연속적으로 비틀려 있는 광학이방소자 중의 광의 전파는 다음식에 의해 나타내어지는 파라미터로 나타낸다(C.Z. Van Physics Letters 42A, 7(1973)).

f=λ/(p×△n) [1.4]

단, λ는 진공중의 광의 파장(가시의 파장범위)

p는 광축의 비틀림 피치 길이(p=d/T)

f〈〈1의 경우에는 광학이방소자중의 광은 편광면이 광축의 비틀림각에 따라 변화하고, 선광성을 가진다. 상기한 바와 같이 광학이방소자는 선광성이 작은 것이바람직하고, 광학이방소자는 f〉〉1의 조건을 만족하는 것이 필요하다. 따라서 광학이방성은 [1.4]식에서

p×△n〈λ [1.5]

을 만족시키는 것이 필요하다.

그런데, 트위스트각이 매우 큰 즉, 나선피치의 길이가 짧은 액정을 일반적으로 코레스테릭 액정이라고 부르지만 이 액정의 나선피치의 길이(p)와 코레스테릭액정의 평균 굴절율(n)과의 곱 n×p의 값이 가시의 파장범위(조건에 따라서 다르며, 단파장단은 360nm에서 400nm, 장파장단은 760nm에서 830nm의 범위)에 있으면 선택 산란을 생기게 한다.

(J.L. Fergason; Molecular Crystals.1.293(1966)). 이와 같은 현상은 코레스테릭 액정셀에만 보여지는 현상이 아니며, 광학이방체의 광축이 연속적으로 비틀어진 광학이방소자에서도 일어날 수 있다. 선택 산란이 생기면 광학이방소자의 착색현상이 생겨 표시색이 변화한다. 따라서, 광학이방소자를 형성하는 광학이방성 물질층의 평균 굴절율(n)과, 광축의 비틀어진 피치(p)와의 곱 n×p가 가시의 파장 범위에서 벗어나도록 하면 착색현상을 방지할 수 있다.

또한, 광학이방소자는 고분자 필름을 연신(延伸)함으로써 광학이방성을 생기게 한 위상차 필름(retardation film)을 적층한 것과 비틀어져 배열시킨 액정셀 및 고분자액정을 비틀어 배열시킨 박막에 의해서 실현할 수 있다.

이 경우, 예를 들면 구동용 액정셀의 기판의 적어도 어느 한쪽에 이 고분자층을 도포함으로써 얻어지기 때문에 제조상 용이하게 되며, 보다 바람직한 액정표시소자가 얻어진다. 예를 들면 폴리실록산을 주사슬로 하고, 측 사슬에 비페닐벤조에이트와 코레스테릴기를 적당한 비로 가지는 고분자 공중합체 등을 이용할 수 있다.

이 광학이방소자는 편광판, 기판사이 뿐만 아니라 기판의 내측의 셀내에 제작해도 같은 효과가 얻어진다. 예를 들면 고분자 액정을 기판의 내측에 도포하고, 그 위에 배향막을 제작해도 좋다.

그러나, 광학이방소자에 요구되는 특성인 「상방위와 하방위간의 선광의 회전방향이 반대」일 것을 한 장 또는 같은 종류의 것도 복수장으로 실현하려고 하면 두께가 두꺼워지고, 리터데이션값이 너무 커져 표시색이 변화해버리는 결점이 있다. 이 원인은 광학이방소자를 투과하는 빛은 선광과 함께 복굴절효과가 생기며, 직선편광이 타원편광이 되며, 그 타원율이 빛의 파장에 따라 다른 것으로 투과광에 파장 의존성이 발생하여 색번짐이 생긴다.

따라서, 원하는 선광능과 색번짐을 해소하는데에는 광학이방성이 다른 부호의 광학이방성 단위로 이루어진 광학이방소자를 이것과 같은 하이브리드 배열한 것을 정호와 부호의 소자를 조합하여 양쪽 요구성능이 얻어지는 것을 발견했다.

다음에, 부호의 광학이방소자에 조합시키는 정의 광학이방소자에 대해 설명한다.

부호의 광학이방소자에서 설명한 것과 마찬가지로 상방위와 하방위 사이에서 선광의 회전 방향이 반대인 특성을 얻는 경우에 대해서 설명한다.

제24도는 본 발명의 광학이방소자의 광축의 배열상태를 나타낸 도면으로, 제24(a)도는 본 발명의 실시형태의 광학이방소자의 단면도이며, 타원으로 나타내져 있는 것은 광학이방소자를 구성하는 광학이방체(LD)를 나타내고 있으며 타원장 축이 광축(OL)에 해당한다. 하측의 기판(2b)의 전극으로부터 상측 기판(2a)의 전극에 걸쳐 장축의 경사가 연속적으로 변화되고 있으며, 하부의 기판 전극 부근에서는 기판면에 대해 거의 평행이고 위의 기판 전극 부근에서는 거의 수직이다(하이브리드배향). 이 배열을 위에서 본 예가 제24(b)도에 도시되어 있다. 도면중 타원내의 화살표는 광축의 방향을 나타내고 있다.

층내의 각각의 광축의 방향이 동일 평면상에 있으며, 즉 단일한 축위에 나란히 배열되어 있다. 제24(c)도는 Z축으로부터 비스듬히 관측했을 때의 배열도이다. 경사 방향은 도면중의 XYZ축으로 나타내져 있다. 이것과 역의 경사방향에서 본 도면을 제24(d)도에 도시했다. 제24(c)도, 제24(d)도에서 알 수 있는 바와 같이 제24(a)도의 배열을 Z축으로부터 비스듬하게 관측하면, 제24(c)도에서는 아래에서 위로 진행함에 따라 진행방향에서 보아 좌측으로 비틀어지며, 제24(d)도에서는 이것의 반대인 우측으로 비틀어져 배열되어 있다. 이와 같이 경사지게 배열되어 있는 광학이방소자에 의해 앞에서 설명한 「상바위와 하방위간 선광의 회전방향이 반대」라고 하는 성질을 실현할 수 있다.

다음에, 이와 같은 광학이방소자를 어떻게 구동용 액정셀과 조합하면 정호한 보상효과가 얻어지는가를 다음에 설명한다.

제25(a)도는 제3도, 제4도, 제5도에 나타낸 구동용 액정셀을 제24도와 마찬가지로 화살표로 나타낸 도면으로, 부호(符號) Lip가 입사광의 편광축, 부호 Lop가 출사광의 편광축을 나타내고 있다. 제25(a)도는 광학이방소자를, 제25(b)도는 중간색조에 해당하는 전압을 인가한 구동용 액정셀(TN)을 Z축에서 본 도면이다. 제24(c)도는 Z축위에서 +X측으로 봤을 때의 광학이방소자의 광축의 배열을 나타낸 도면이며, 도면중에 직선편광이 입사한 경우의 선광상태를 나타냈다. 이 방향에서는 광학이방소자는 입사광의 편광면을 좌측방향으로 회전시키는 성질(좌선광능)이 있다. 제25(d)도에 제25(c)도와 같은 방향으로 봤을 때의 구동용 액정셀의 배열상태를 나타냈다. 액정분자는 중간색조에 해당하는 전압(액정이 동작하는 임계전압(한계값 전압) 보다 약간 큰 전압)이 인가되어 있기 때문에 비스듬하게 경사져 있으며, 이 방향에서 보면 액정분자의 장축 방향의 길이와 단축 방향의 길이가 거의 같아지는 배향부분이 생긴다. 그 때문에 입사편광은 그다지 선광하지 않고 투과하고, 출사광의 편광축(Lop)의 방향은 입사광의 편광축(Lip)과 거의 변하지 않는다. 이것이 표시가 어두워지는 「흑색원」이라고 불리워지는 표시이상의 원인이며, 이 경우, 좌회전에 편광을 선광시키면(선광능을 증가시킨다) 이것이 개선된다. 여기에는 앞에서 나타낸 제25(c)도의 광학이방소자가 적합하다. 제25(c)도의 광학이방소자에는 좌선광능이 있으며, 구동용 액정셀로 부족한 선광을 보충한다.

한편, 이것과 역방위에 대해서, 제25(e)도, 제25(f)도를 이용하여 설명한다. 제25(e)도, 제25(f)도는 제25(a)도의 광학이방소자를 Z축의 방향에서 -X축으로 관측했을 때의 광축의 배열을 나타낸 것으로 도면의 입사광에 대해 우측으로 선회시키는 특성을 가진다(우선광능). 제25(f)도는 제25(d)도와 같은 중간 색조의 전답이 인가된 상태이며, 이 방향으로부터는 실제로는 액정분자가 경사져 있는데도 불구하고 경사져 있지 않는 것처럼 보이고, 그 때문에 큰 선광능이 나온다. 이것이 표시가 필요이상으로 표시가 밝아지는 「백색원」이라고 불리우는 표시이상의 원인이 되며, 좌측 회전의 선광을 억제하는 우선광을 적용하면 여분인 선광을 해소할 수 있어 「백색원」이 개선된다. 제25(e)도의 광학이방소자는 우선광능이 있으며, 이것을 구동용 액정셀과 조합하여 특성개선이 얻어진다.

이상, 광학이방소자 표면의 법선에 대해 경사진 방향으로의 선광성이 상기 법선의 방향에서의 선광성 보다도 큰 하이브리드 배향의 광학이방소자를 예로 삼아 시야각 확대의 원리 설명을 했지만 하이브리드 배향으로 비틀어져 배향된 광학이방소자와 상하 기판사이에서 균일하게 틸트 배향된 광학이방소자라도 하이브리드 배향의 광학이방소자와 유사한 특성이 얻어지며, 그것은 액정표시소자의 설계 수단에 따라 선택할 수 있다. 또한, TN을 예로 설명했지만 STN과 하이브리드 배열의 네마틱(Hybrid Aligned Nematics)라도 같은 원리를 적용할 수 있기 때문에 STN의 시각을 개선하는 수단으로서 이용하는 것도 가능하다.

이상으로 부의 광학이방성을 나타내는 광학이방단위를 상기한 바와 같은 하이브리드 배열에 의해 소자의 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 가짐으로써 주로 「흑색원」과 「백색원」의 표시이상에 관해 큰 개선효과가 있지만 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 나타내는 것은 광학이방성 물질의 광학이방성이 정호라도 같은 효과를 발휘한다.

본 발명은 이 정호와 부호의 광학이방성을 가진 광학이방성층 또는 소자를 적어도 1장씩 조합시킴으로써 전 방위에 걸쳐서 구동용 액정셀의 시각 의존 특성을 개선할 수 있는 것이다.

또한, 상기한 설명에서는 각 광학이방소자를 광학이방성 단위가 하이브리드 배열이 되어 있는 경우에 대해서 나타냈지만 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 나타내는 것은 이와같은 배열뿐만 아니라 소자 법선 방향에서 보았을 때 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 물질층의 광축이 소자면 방향으로 비틀린 배열이라도 광학이방소자의 양 단면에서의 광축의 방향이 동일하고, 내부 배열이 연속적, 단계적으로 변화해도 동일한 효과가 얻어진다.

상기한 바와 같은 광학이방소자를 실현하는데는 예를 들면 아크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기를 액정에 부여한 자외선 경화형의 액정을 이용하면 좋다.

발명의 액정표시소자의 실시형태를 상세하게 설명한다.

[실시형태 1]

제1도 및 제2도에 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 단면도를 나타낸다. 액정표시소자(10)는 2장의 편광판(1, 4)(LLC2-92-18:SANRITZ사제)와, 이것들 사이에 시각 보상용 광학이방소자인 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3)을 끼운 구성을 가지고 있다. 편광판(1)은 투명기판(1b)의 내측에 편광막(1a)을 끼워 붙인 것이며, 편광판(4)도 마찬가지로 투명기판(4b)에 편광막(4a)을 붙여 형성된다.

광학이방소자로서 시각보상용 액정셀(2)은 이 편광판(1, 4)사이에 배치되며, 투명기판(2a, 2b) 사이에 광학이방성 물질층(2c)을 개재시킨 셀구조를 가진다. 기판(2a, 2b)은 각각 다른 각도로 표면에 SiO₂를 사방(斜方)증착하고, 사이에 광학이방성이 부인 디스코틱액정(트리페닐렌핵에 에스테르결합으로 알킬기 사슬이 붙은 C₁₈H₆(OCOC₇H₁₅)₆이 광학이방성 물질층으로서 도입되어 있으며, 프레틸트각은 구동용 액정셀(3)에 가까운 쪽을 30°, 먼쪽을 60°로 하고 있다. 시각보상용 액정셀(2)에 이용한 광학이방성 물질층의 Δnd는 570nm이다.

구동용 액정셀(3)은 시각보상용 액정셀(2)과 편광판(4)사이에 배치된다. 2장의 상측기판(3a)과 하측 기판(3b)은 각각 투명전극(3c, 3d)을 형성하고 있으며, 구동 전원(3E)에 접속된다. 기판(3a, 3b) 사이에 정의 유전율 이방성을 가진 비틀어진 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co.Ltd사제)에 커이럴제 S811(상품명, E. Merck Co.Ltd사제)을 혼합한 것이지만 비틀어진 각이 90°로 도입되며, 구동전원(3f)으로 부터의 인가전압에 따라서 상태를 변화한다. 전압 무인가시는 비틀어진 배열을 유지한다.

구동용 액정셀(3)에 이용한 액정의 Δn은 0.093㎛, 액정층의 두께는 5.5㎛이다. 구동용 액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)으로부터 상측기판(3a)으로 반시계 방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀어짐). 본 셀(3)은 90°트위스트각의 TN 셀로서 동작하고, 선광작용에 의해 광제어한다.

제2(a)도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다.

(1, 1) 및 (4, 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하여 (1, 1)은 Y축에 대해 기판의 법선방향인 +Z 방향으로 봐서 반시계 방향으로 135°로 배치된다. (3, 1), (3, 2)은 구동용 액정셀(3)의 상측기판(3a)과 하측기판(3b)의 러빙축, 즉 배향처리 방향으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 되는 각은 +Z 방향에서 보아 반시계 방향으로 45°로 배치된다.

광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)의 (2, 1), (2, 2)은 각각 상측과 하측의 기판(2a, 2b)의 러빙축으로, 시각보상용 액정셀(2)은 러빙축(2, 2)가 구동용 액정셀(3)의 러빙축(3, 1)과 평행이 되도록 배치된다. 즉, 액정분자(LM)의 광축(OL)(제6도)은 이 러빙축을 따라서 배치되며, 액정층이 기판의 러빙처리된 면에 접하는 측에 있어서 액정층의 광축이 된다.

편광판(1)은 투과축(1, 1)이 시각보상용 액정셀(2)의 러빙축(2, 1)과 직교하도록 배치했다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3f)으로부터 구동용 액정셀(3)의 전극 3c-3d사이에 인가하는 전압)은 1V로부터 5V까지 변화시켰다. 결과를 제10도에 나타낸다. 제10도는 상하좌우의 4방위의 인가전압-투과율 특성이 각각 나타내져 있으며, 정면으로부터 60°까지 시각을 30°마다 변화시킬 때의 투과율을 나타내고 있다. 이상적인 것은 어느 각도라도 정면(시각 θ=0°)의 투과율 곡선과 동일한 것이다. 정면의 방향에서는 어느 전압을 초과하면 전압의 증가와 함께 투과율이 감소한다.

제11도는 종래기술의 비교예 1의 TN-LCD이 인가전압-투과율 특성도이지만 하방위의 특성은 시각이 커짐에 따라 투과율이 감소한다. 이것은 실제로 계조 표시를 한 경우에는 「흑색원」이 생기는 것에 해당한다. 또한, 시각 60°에서의 3V 부근의 투과율의 재증가는 실제의 표시에서는 「반전」에 해당한다. 상방위에 대해서 보면 3V의 전압에서 시각이 0°에서 60°로 커짐에 따라 투과율이 증대하게 된다. 이것은 실제의 표시에서는 백색원에 해당된다. 본 실시형태의 경우, 제10도를 보면, 하방위의 특성은 거의 변화하지 않고, 우방위, 상방위는 악화되고, 좌방위에 대해서만 60°로 「반전」이 감소해 있어 개선이 보여진다.

이와 같은 특성은 카 네비게이션 또는 개인용 정보 단말 등의 특정방향만의 시각을 개선하고 싶을 때 이용 가능하다.

[비교예 1]

실시형태 1에 있어서, 시각 보상용 액정셀(2)이 없는 경우의 전압-투과율 특성을 측정했다. 측정결과를 제11도에 나타낸다. 본 비교예에서는 각도에 따라서 상방위에 있어서는 표시가 하얗게 되며, 하방위에 있어서는 표시가 검어지거나 계조가 반전하는 현상이 보였다.

[실시형태 2]

제12도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 실시형태 1에서 있어서 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 하측기판(2b)의 액정과 접하는 면측에 폴리아미드 AL-1051(일본합성고무제)가 도포되며, 그 표면에 러빙처리가 실시되어 있다. 프레틸트각은 1°이다. 한편, 상측 기판(2a)의 액정과 접하는 측에는 수직 배향처리가 실시되어 있다. 이와 같이 제작한 시각 보상용 액정셀의 Δnd는 -570nm이다. 액정분자의 광축, 즉 광학이방소자의 광축은 구동용 액정셀 측에서 셀에 평행하고, 층두께 방향으로 연속적으로 변화하여 액정셀(3)로부터 떨어진 측에서 셀기판의 법선 방향에 거의 따르고 있다. 트위스트각은 0°이다.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향에서 보아 반시계 방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z 방향에서 보아 반시계방향으로 45°로 배치된다.

시각보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측 기판(2b)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치된다(하이브리드배열).

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치한다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3f)으로부터 구동용 액정셀(3)의 전극(3c-3d) 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제13도에 나타낸다. 종래예의 특성도인 제11도와 비교하면 알수 있는 바와 같이 상방위, 우방위의 시각은 악화하지만 하방위의 「반전」이 거의 없어지며, 좌방위의 시각 60°의 콘트라스트가 개선되어 있다.

[실시형태 3]

실시형태 2에 있어서 시각 보상용 액정셀(2)의 액정층을 트위스트각 10°의 비틀림배열이 되도록 했다. 트위스트 방향은 하측 기판(2b)으로부터 상측 기판(2a)으로 반시계방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀어짐). 그 이외의 조건은 실시형태 2와 거의 동일하다. 전압-투과율 특성을 제14도에 나타낸다. 트위스트각이 10°이기 때문에 실시형태 2와 그다지 큰 차이는 보이지 않지만 시각 보상용 액정셀(2)에 비틀어짐이 더해져 좌우 방위의 반전이 커져 하방위의 콘트라스트가 개선되었다.

[실시형태 4]

제15도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 실시형태 2에 있어서 시각보상용 액정셀(2)과 마찬가지이다.

제 2 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(5)은 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 구조를 상하 반대로 한 것이다. 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 하측기판(2b) 및 상기 시각 보상용 액정셀(5)의 상측기판(5a)의 액정과 접하는 면측에 폴리이미드 AL-1051(일본합성고무제)가 도포되며, 그 표면에 러빙처리가 실시되어 있다. 프레틸트각은 1°이다. 한편, 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 상측 기판(2a) 및 상기 시각 보상용 액정셀(5)의 하측기판(5b)의 액정과 접하는 측에는 수직배향처리가 실시되어 있다. 시각 보상용 셀의 Δnd는 양 셀 모두 -570nm이다. 액정분자의 광축 즉 광학이방소자의 광축은 상기 시각보상용 액정셀(2)의 구동용 액정셀에 가까운 측에서 셀 기판 표면에 평행하며, 층두께 방향으로 연속적으로 변화하여 액정셀(4)로부터 떨어진 측에서 기판의 법선 방향을 거의 따르고 있으며, 셀(5)은 그 반대이다.

트위스트각은 양 셀 모두 0°이다.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투광축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.

시각 보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측의 기판(2b)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 평행해지도록 배치한다.

시각 보상용 액정셀(5)의 광축(5, 1)은 상측 기판(5a)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 평행하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 직교하도록 배치된다.

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행해지도록 배치했다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)이 전극(3c-3d) 사이에 인가하는 전압)는 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제16도에 나타낸다. 종래예의 특성도인 제11도와 비교하면 좌방위 및 하방위의 특성은 나빠졌지만 우방위의 「반전」이 없어지며, 상방위의 「백색원」도 개선되었다.

[실시형태 5]

제17도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 실시형태 2에서의 시각보상용 액정셀(2)과 비숫한 구조이다. 단, 편측 기판은 SiO₂을 사방증착하고, 하측기판의 프레틸트각은 60°이다. 상측 기판(2a)의 액정과 접하는 측에는 수직배향처리가 실시되어 있다.

제 2 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(5)은 상기 시각보상용 액정셀(2)의 구조를 상하 반대로 한 것이다. 시각보상용 셀의 Δnd은 양 셀 모두 -180nm이다. 트위스트각은 양 셀 모두 0°이다.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하고, (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축이고, 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.

시각보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측 기판(2b)의 배향방향으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 평행하게 되도록 배치된다.

시각보상용 액정셀(5)의 광축(5, 1)은 상측 기판(5a)의 배향방향으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 평행하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 직교하도록 배치된다.

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치했다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)의 전극(3c, 3e) 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제18도에 나타낸다. 종래예(비교예 1)의 특성도인 제11도와 비교하면 하방위의 「반전」은 나빠졌지만 좌우방위의 「반전」이 없어지며, 상방위의 「백색원」도 크게 개선되었다.

[실시형태 6]

제19도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 본 실시형태에 있어서의 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(20)은 2층의 광학이방층으로 구성되어 있으며, 실시형태 4에 있어서 시각보상용 셀(2, 5)이 겹쳐진 구조이다. Δnd는 -380nm으로 했다.

제20도는 시각보상용 액정셀(2)의 +X축 방향으로 본 단면도이다. 양면에 수직배향처리를 실시한 기판(2d)를 경계로 하여 +Z축 방향을 봤을 때의 광축방향이 상부 2a·2d 사이는 제19도의 셀(2)에 있어서 러빙축(2, 1)방향, 하부 2d·2b 사이는 (2, 2) 방향과 다르다. 이 러빙축(2, 1) 및 (2, 2)는 같은 방향으로 하면 광축이 단일축이 되고, 다른 방향으로 하면 본 실시형태에 나타내는 바와 같이 2축이 된다. 또한 액정층을 트위스트시킴으로써 광축이 연속적으로 변화한다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)의 전극 3c-3d 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 종래예의 특성을 나타내는 제11도와 비교하면 하방위의 「반전」「흑색원」이 개선되며, 다른 방위에 대해서는 그다지 변화가 없다.

본 실시예에 있어서 사용한 광학이방소자는 실시예 4에 나타낸 바와 같이 여러장의 본 발명의 광학이방소자를 조합시키는 것에 의해서도 같은 특성이 얻어진다. 또한 광학이방성이 부호인 액정을 밴드배열·밴드트위스트 배열시킴으로써 1층의 광학이방층으로 이루어진 광학이방소자를 제작하는 것이 가능하다.

[실시형태 7]

본 실시형태의 구성을 제21도에 나타낸다. 실시형태 2에 있어서 제 1 광학이 방소자인 시각보상용 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3) 사이에 불안정한 디스코틱 배열의 광학이방성을 보충하는 것을 목적으로 이축성 위상차 필름(50)을 배치했다. 특정적으로는 큰 개선은 보이지 않았었지만 배열 불량에 의한 표시얼룩을 완화할 수 있다.

[실시형태 8]

실시형태 2에 있어서 시각보상용 액정셀(2)을 폴리실록산을 주사슬로 하고, 측사슬에 비페닐벤조에이트와 콜레스테릴기를 적당한 비로 가진 고분자공중합체로 제작한 바, 실시형태 2와 같은 특성이 얻어졌다. 또한 고분자공중합체로 광학이방소자를 제작함으로써 보다 박형(薄型) 표시소자가 실현된다.

[실시형태 9]

제22도에 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 단면도를, 제23도에 작용을 설명하는 도면을 나타낸다. 액정표시소자는 2장의 편광판(LLC2-92-18:SANRITZ사제)(1, 4)과, 이 사이에 시각보상용 광학이방소자인 액정셀(2, 5, 6, 7)과 구동용 액정셀(3)을 끼운 구성을 가지고 있다.

광학이방소자(2, 5)로서 이용하는 시각보상용 액정셀은 이 편광판(1)과 구동용 액정셀(3) 사이에 배치된다. 광학이방소자(2)는 광학이방성이 정호이다. 투명기판(2a, 2b)사이에 액정(2c)을 개재시킨 액정셀 구조를 가진다. 기판(2a, 2b)는 각각 다른 배향처리가 이루어지며, 도면부호 “2a”는 수직배향, “2b”는 수평배향이 이루어지며, “2b”의 수평배향처리로서는 배향막위를 러빙을 실시해 약 2°의 틸트배향이 얻어져 있다. 액정(2c)으로서 광학이방성이 정인 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co, Ltd사제)이 이용되며, 1.9㎛의 두께를 가지며, 리터데이션(액정의 광학이방성과 액정층 두께와의 곱)은 180nm이다. 광학이방소자(7)(기판(7a, 7b))는 광학이방성소자(2)와 동일한 광학이방성이 정호의 소자이며, 이것을 뒤집어 배치된다.

광학이방소자(5)는 광학이방성에 있어 부호인 시각보상용 셀로 이루어지며, 투명기판(5a, 5b)사이에 액정(5c)을 개재시킨 액정셀 구조를 가진다.

투명기판(3b)에는 각도로 표면에 SiO₂을 사방증착하고, 광학이방성이 부인 디스코틱 액정(트리페닐렌 핵에 에스테르 결합으로 알킬 사슬을 붙인 C₁₈H₆(OCOC₇H₁₅)₆이 광학이방성 물질로서 도입되어 있으며, 프레틸트각은 구동용 액정셀(4)에 가까운 쪽을 60°, 먼쪽을 90°로 하고 있다. 리터데이션은 -220nm이다. 광학이방소자(6)(기판(6a, 6b))는 광학이방소자(5)와 동일한 광학이방성이 부호의 시각보상용 셀로 이루어지며, 이것을 뒤집어 배치된다.

광학이방소자(2, 5)와 광학이방소자(6, 7)은 각각 대응을 이루고 있으며, 광학이방성이 부호인 소자가 구동용 액정셀(3)에 대면하는 배치로 되어 있다. 즉, 구동용 액정셀(3)은 광학이방성이 부호의 광학이방소자(5)와 부호의 광학이방소자(6)사이에 배치된다.

구동용 액정셀(3)의 상측 기판(3a)은 칼라필터위에 투명전극(3a1)이 형성된 기판(3a)과 각 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극(3b1)이 형성된 기판(3b)사이에 액정(3c)이 끼워져 전압 무인가시에 90°비틀어진 배향을 형성한다. 액정(3c)은 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co.Ltd사제)에 커이럴제 S811(상품명 E. Merck Co. Ltd사제)가 혼합된 것이 비틀림각이 90°로 도입되며, 전압인가수단인 구동전원(4E)로부터의 인가전압에 따라 상태를 변화한다. 전압무인가시는 비틀림배열을 유지한다.

구동용 액정셀(3)에 이용한 액정의 Δn은 0.093, 액정층의 두께는 5.0㎛이다. 구동용 액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)으로부터 상측기판(3a)으로 반시계방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀림). 본 셀(3)은 90°트위스트각의 TN 셀로서 동작하고 선광작용에 의해 광제어한다.

제26도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해설명도이며 제26(a)도는 사시도, 제26(b)도는 윗면도, 제26(c)도는 측면도이다. (1, 1) 및 (4. 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(7)의 흡수축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 X축에 대해 기판의 법선방향인 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.

(3, 1), (3, 2)는 구동용 액정셀의 상측기판(3a)과 하측기판(3b)의 러빙축 즉, 배향처리방향으로 이것들은 서로 직교하고, X축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다.

정의 광학이방소자(2)는 그 광학이방성 단위의 광축(20U)이 동일 방위로 나란히 배열되고, 또 제26(c)도의 측면도에 보여지는 바와 같이 하측 기판에 약 2°의 틸트배향으로, 상부기판에서 약 90°로 그 사이는 연속적으로 경사져 배열되어 있다(하이브리드 배열).

이들의 광학이방성 단위의 광축의 평균, 즉 평균광축(20A)은 X축에 대해 +Z방향에서 보아 반시계 방향으로 225°에 배치한다.

액정셀(3)의 다른 면측에 배치된 정의 광학이방소자(7)도 광학이방소자(2)와 같은 구성으로 그 배치는 +Z축에서 보아 광학이방소자(2)를 위아래가 반대가 되게 하고, 또한 평균광축(60A)를 +Z축에서 X축에 대해 135°로 되어 있다. 한편, 부의 광학이방소자(5)는 광학이방성 단위의 광축(50U)(굴절률이 가장 작은 방향을 광축으로 정의한다)은 제26(c)도에 나타내고 있는 대로 상기판에서 90°, 하기 판에서 60°기울어지고 그 사이는 경사 각도가 연속적으로 변화되어 있다. 따라서 평균광축(50A)은 소자면에 대해 기울어지게 되고, 그 방향은 +Z축에서 보아 X축에서 -45°에 배치된다.

부의 광학이방소자(5)도 광학이방소자(3)와 같은 구성이며 +Z축에서 보아 광학이방소자(2)를 위아래가 반대가 되게 하고, 또한 평균광축(60A)은 평균광축(20A)을 +Z축에서 X축에 대해 45°가 되도록 배치된다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 관찰점의 각도, 방위각 ø, 시각 θ를 변화시켜 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3E)에서 구동용액정셀(3)의 액정층(4c)에 인가하는 전압)을 0V에서 5V까지 변화시키고, 액정패널의 투과율을 측정했다. 결과를 제27도에 나타낸다. 제27도는 상하좌우 4방위의 인가전압-투과율특성이 각각 나타나 있고(칼라필터에 의한 투과율의 감소분은 제외하고), 정면에서 60°까지 시각을 30°씩 변화시켰을 때의 투과율을 나타내고 있다. 어느 각도에서도 정면(시각 θ=0°)의 투과율곡선과 동일한 것이 이상적인 특성이다.

제28도는 종래 기술의 광학이방소자를 사용하지 않는 경우의 인가전압-투과율특성도이다. 하방위의 특성은 시각이 커짐에 따라서 투과율이 감소하는 것이다. 이것은 실제로 계조표시를 한 경우에는 「흑색원」이 발생하는 것에 상당한다. 또한 시각 60°에서의 3V부근의 투과율의 재증가는 실제의 표시에서는 「반전」에 해당된다. 상방위에 관해서 보면 3V의 전압에서 시각이 0°에서 60°로 커짐에 따라서 투과율이 증대되어 간다. 이것은 실제의 표시에서는 「백색원」에 해당된다.

본 실시형태의 경우 제27도에서는 모든 방위의 특성에 개선이 보이고 특히 0V에서의 경사 60°에서의 투과율은 상방위를 빼고 높은 값을 나타내고 있고, 비스듬한 방향에서도 밝은 표시를 실현할 수 있다.

실제의 본 액정표시소자를 64계조표시시켜 관측한 바, 각도를 크게 해도 양호한 표시가 얻어졌다.

[비교예 2]

실시형태 9에 있어서 부의 광학이방소자(3) 및 광학이방소자(5)만으로 정의 광학이방소자(2) 및 광학이방소자(6)가 없는 경우의 전압-투과율특성을 측정했다. 측정결과를 제29도에 나타낸다. 본 비교예에서는 하방위의 특성은 다소 개선되지만, 좌우에서의 5V에서의 투과율이 높고 콘트래스트비가 낮다.

[비교예 3]

제22도의 실시형태 9에 대해서 정의 광학이방소자(2) 및 광학이방소자(7)만으로 부의 광학이방소자(5) 및 광학이방소자(6)가 없는 경우의 전압-투과율특성을 측정했다. 측정결과를 제30도에 나타낸다. 본 비교예에서는 상방위, 좌방위, 우방위의 투과율은 5V에서도 낮게 억제되고 있지만 하방위에서의 투과율의 급격한 저하가 현저하고 반전, 흑색원이 발생한다.

[실시형태 10]

실시형태 9에 있어서 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3)의 사이에 불안정한 디스코틱배열의 광학이방성을 보완하는 것을 목적으로 2축성위상차필름을 배치했다. 특성적으로는 큰 개선을 보이지 않았지만 배열불량에 의한 표시얼룩을 완화시킬 수 있었다.

[실시형태 11]

제31도 및 제32도에 본 실시형태에 따른 액정표시소자를 나타낸다. 액정표시소자(10)는 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)(LLC-92-18: SANRITZ사제)과 이들의 사이에 시각보상용의 광학이방소자인 액정셀(2)과 구동용액정셀(3)을 끼운 구성을 갖고 있다. 편광판(1)은 투명기판에 편광막을 끼워 부착한 것이고, 편광판(4)도 마찬가지로 투명기판에 편광막을 부착하여 형성한다.

광학이방소자로서 시각보상용액정셀(2)은 이들의 편광판(1) 및 편광판(4)사이에 배치되고 투명기판(2a, 2b)는 사이에 광학이방성물질층(2c)을 개재시킨 셀 구조를 갖는다. 기판(2a) 및 기판(2b) 각각 다른 각도로 표면에 SiO₂를 비스듬히 증착하고, 사이에 광학이방성이 부호인 디스코틱 액정(트리페닐렌핵에 에스테르결합으로 알킬사슬에 붙은 C₁₈H₆(OCOC₇H₁₅)₆)이 광학이방성물질층으로서 도입되고 있고, 프레틸트각(기판면에 대한 광축(20U)의 경사)은 구동용액정셀(3)에 가까운 쪽을 30°, 먼 쪽을 약 90°로 하고 있다(제33도 참조). 시각보상용액정셀(2)에 사용한 광학이방성 물질층의 실효적인 Δnd는 -60nm이다.

구동용액정셀(3)은 시각보상용액정셀(2)과 편광판(4)사이에 배치된다.

2장의 상측 기판(3a)과 하측 기판(3b)은 각각 투명전극(3a₁, 3b₁)을 형성하고 있고, 구동전원(3E)에 접속된다. 기판(3a, 3b)사이에 정의 유전이방성을 갖는 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co. Ltd. 제)이 충전되고 구동전원(3E)으로부터의 인가전압에 따라서 상태를 변화시킨다. 전압무인가시는 하이브리드배열을 유지한다.

구동용액정셀(3)의 액정분자의 Δnd는 0.093, 액정층의 두께는 5.0㎛이다. 구동용액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)에서 상측기판(3a)으로 틸트각이 거의 수직에서 수평으로 변화되어 배열된다(하이브리드배열).

제32도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타내는 분해사시도이다.

(1, 1) 및 (4, 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이고 이들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대하여 기판의 법선방향인 +Z방향에서 보아 반시계 방향회전으로 45°에 배치된다. (3, 1)은 구동용액정셀(3)의 상측기판(3a)의 러빙축 즉, 배향처리방향에서 Y축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z방향에서 보아 반시계 방향회전으로 180°에 배치된다. (3, 2)는 하측기판(3b)의 배향방향에서 거의 -Z방향과 일치한다.

광학이방소자인 시각보상용액정셀(2)의 (2, 1), (2, 2)는 각각 상측 기판(2a)과 하측기판(2b)의 배향처리방향으로, 시각보상용액정셀(2)은 그 배향처리방향(2, 2)이 구동용액정셀(3)의 러빙축(3, 1)과 평행이 되도록 배치된다.

편광판(1)은 투과축(1, 1)이 시각보상용액정셀(2)의 러빙축(2, 1)과 45°의 각도를 이루도록 배치되었다.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학 특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3E)에서 구동용액정셀(3)의 전극(3a1, 3b1)사이에 인가되는 전압)는 0V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제34도에 나타낸다. 제34도는 상하좌우의 계조마다의 시각-휘도특성이 각각 나타나 있고, 정면에서 60°까지 시각을 10°씩 변화시킬 때의 각 계조휘도를 나타내고 있다. 이상적인 것은 어느 각도에서도 정면(시각 θ=0°)의 투과율곡선과 동일한 것이다.

본 실시형태의 경우 제34도를 보면, TN과 비교하여 상하좌우 어떤 방위에 있어서도 「반전」이 감소되고 있고 또한 검은 색의 투과율이 증대되기 어렵기 때문에, 시각이 넓으며 정호한 콘트래스트비가 얻어진다.

본 발명에 의하면 액정표시소자의 콘트래스트, 표시색의 시각특성이 개선되고, 시인성(視認性)이 뛰어난 고품위표시의 액정표시소자를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 특정의 조건하, 예를 들어 카네비게이션(car navigation)등의 어떤 방향만의 시각을 변화시키고 싶을 때에도 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 TFT를 사용한 TN형 액정표시소자만에 대해서 다루었지만 MIM 등을 사용한 액티브매트릭스 및 STN 등의 단순매트릭스 액정표시소자에 응용하여도 뛰어난 효과가 얻어지는 것은 말할 나위도 없다.

Claims (15)

1. 적어도 1장의 편광판, 2장의 기판사이에 액정을 끼운 구동용 액정셀, 상기 편광판과 상기 구동용 액정셀과의 사이에 배치되어, 상기 구동용 액정셀측의 제 1 주면과 상기 편광판측의 제 2 주면을 갖고, 복수의 광학이방성 단위가 상기 제 1 주면에서 상기 제 2 주면으로 연결되는 적어도 하나의 광학이방소자를 구비한 액정표시소자에 있어서, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호(負號)이고, 동시에 각각의 광축과 상기 제 1 주면과 이루는 각도가 상기 제 1 주면측에서 상기 제 2 주면측을 향하여 서서히 커지도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 각도는 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 제 1 주면 근방의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면과 거의 평행하고, 상기 제 2 주면 근방의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 제 1 주면의 법선을 거의 따르는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면의 법선방향에서 보았을 때에 단일 축상에 가지런히 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면의 법선방향에서 보았을 때에 비틀어져 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제1항에 있어서, 상기 편광판과 상기 구동용 액정셀과의 사이에 2축성의 리터데이션 필름이 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
7. 제1항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위는 고분자액정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
8. 제1항에 있어서, 상기 광학이방성소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 0~80°의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 0°인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
10. 제1항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 2 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 10~90°의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
11. 제10항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 2 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 90°인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
12. 제7항에 있어서, 상기 고분자액정은 디스코틱 액정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
13. 제1항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 상기 기판사이에서 비틀어져 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
14. 제13항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 TN액정인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
15. 제1항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 상기 기판사이에서 하이브리드 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.