KR100290267B1

KR100290267B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR100290267B1
Application number: KR1019970072507A
Authority: KR
Inventors: 모또히로 야마하라; 시게아끼 미즈시마
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: KR19980064518A; US6839110B1; US7088410B2; US20040233364A1; TW515925B

Abstract

액정 표시 장치는 한쌍의 전극 기판의 사이에 액정층이 끼워져 있는 것으로 구성되는 액정 표시 소자와, 액정 표시 소자의 한쪽 측면에 배치되는 한쌍의 편광자와의 사이에 각각 겹쳐져서 개재된 2장의 위상차판을 구비하고 있다. 위상차판은 그의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a〈n_b〈n_c의 관계에 있기 때문에 정의 굴절률 이방성을 나타낸다. 주굴절률 n_b는 위상차판의 표면에 평행한 어느 한쪽의 주굴절률 n_a또는 n_c를 축으로 하여 표면의 법선에 대해 경사져 있다. 또한, 액정층을 구성하는 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화는 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있다. 이에 의해, 액정 표시 소자에 생기는 시각에 따른 위상차가 해소되고, 특히 시야각이 크게 됨에 따라 생기는 액정 화면의 착색 현상이 효과적으로 방지된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 소자에 위상차판을 조합시킴으로써 표시 화면의 시각 특성을 개선하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

네마틱 액정 표시 소자를 사용한 액정 표시 장치는 종래, 시계나 전자 계산기 등의 수치 세그먼트형 표시 장치에 널리 사용되어 왔지만, 최근에는 워드프로세서, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 차량 탑재용 액정 텔레비젼 등에도 사용할 수 있도록 되어 있다.

액정 표시 소자는 일반적으로 투광성의 기판을 가지고 있으며, 이 기판상에 화소를 온·오프시키기 위하여 전극선 등이 형성되어 있다. 예를 들면, 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에서는 박막 트랜지스터 등의 능동 소자가 액정에 전압을 인가하는 화소 전극을 선택 구동하는 스위칭 수단으로서 상기의 전극선과 함께 상기의 기판상에 형성되어 있다. 게다가, 컬러 표시를 행하는 액정 표시 장치에서는 기판상에 적색, 녹색, 청색 등의 컬러 필터층이 설치되어 있다.

상기와 같은 액정 표시 소자에 사용되는 액정 표시 방식으로서는 액정의 트위스트 각(twist angle)에 따라 다른 방식이 적절히 선택된다. 예를 들면, 액티브 구동형 트위스트 네마틱 액정 표시 방식(이하, TN 방식이라 함)이나, 멀티플렉스 구동형 슈퍼트위스트 네마틱 액정 표시 방식(이하, STN 방식이라 함)이 공지되어 있다.

TN 방식은 네마틱 액정 분자를 90°비틀린 상태로 배향하고, 그의 트위스트 방향을 따라 광을 유도함으로써 표시를 행한다. STN 방식은 네마틱 액정 분자의 트위스트 각을 90°이상으로 확대함으로써 액정 인가 전압의 문턱값 부근에서의 투과율이 급격히 변화하는 것을 이용하고 있다.

STN 방식은 액정의 복굴절 효과를 이용하기 때문에, 색의 간섭에 의해 표시 화면의 배경에 특유의 색이 물든다. 이와 같은 부적합을 해소하고 STN 방식으로 흑백 표시를 행하기 위해서는 광학 보상판을 사용하는 것이 유효하다고 생각된다. 광학 보상판을 이용한 표시 방식으로서는 크게 더블 슈퍼 트위스트 네마틱 위상 보상 방식(이하, DSTN 방식이라 함)과, 광학적 이방성을 갖는 필름을 배치한 필름형 위상 보상 방식(이하, 필름 부가형 방식이라 함)으로 구별된다.

DSTN 방식은 표시용 액정 셀 및 이 표시용 액정 셀과 역방향의 트위스트 각으로 비틀림 배향된 액정 셀을 갖는 2층형의 구조를 사용하고 있다. 필름 부가형 방식은 광학적 이방성을 갖는 필름을 배치한 구조를 사용한다. 경량성, 저비용성의 관점에서 볼 때, 필름 부가형 방식이 유력하다고 생각된다. 이와 같은 위상 보상 방식의 채용에 의해 흑백 표시 특성이 개선되었기 때문에, STN 방식의 표시 장치에 컬러 필터층을 설치하여 컬러 표시를 가능하게 한 컬러 STN 액정 표시 장치가 실현되고 있다.

한편, TN 방식은 크게 노멀리 블랙 방식(normally black mode)과 노멀리 화이트 방식으로 구분된다. 노멀리 블랙 방식은 한쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 평행하게 되도록 배치하여 액정층에 온 전압(on-voltage)을 인가하지 않은 상태(오프 상태)로 흑색을 표시한다. 노멀리 화이트 방식은 한쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 직교하도록 배치하여 오프 상태로 백색을 표시한다. 표시 콘트라스트, 색 재현성, 표시의 시각 의존성 등의 관점에서 볼 때 노멀리 화이트 방식이 유력하다.

그런데, 상기의 TN 액정 표시 장치에서는 액정 분자에 굴절률 이방성 Δn이 존재하고 있고 액정 분자가 2장의 대향하는 기판에 대해 경사져서 배향되어 있기 때문에, 관찰자가 보는 방향이나 각도에 의해 표시 화상의 콘트라스트가 변화하여 시각 의존성이 크게 되는 문제가 있다.

도 17은 TN 액정 표시 소자(41)의 단면 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 17에 도시한 액정 분자(42)는 중간조 표시(half tone display)를 위한 전압이 인가됨으로써 약간 위쪽으로 경사져(slant upward) 있다. 이 TN 액정 표시 소자(41)에서 한쌍의 기판(43, 44)의 표면을 법선 방향으로 통과하는 직선 편광(45), 및 법선 방향에 대해 경사져 통과하는 직선 편광(46, 47)은 액정 분자(42)와 교차하는 각도가 각각 다르다. 또한, 액정 분자(42)는 굴절률 이방성 Δn을 가지고 있다. 그 때문에, 각 방향의 직선 편광(45, 46, 47)이 액정 분자(42)를 통과하면, 정상광과 이상광(ordinary and extraordinary rays)이 발생한다. 그리고, 이들의 위상차에 따라 직선 편광(45, 46, 47)이 타원 편광으로 변환되게 되고, 이것이 시각 의존성의 발생원이 된다.

게다가, 실제의 액정층의 내부에서는 기판(43)과 기판(44)의 중간부 부근과 기판(43) 또는 기판(44)의 근방에서는 액정 분자(42)의 경사각(tilt angle)이 다르다. 또한, 법선 방향을 축으로 하여 기판(43) 근방의 액정 분자(42)와 기판(44) 근방의 액정 분자(42)가 90°꼬여 있다.

이상과 같이, 액정층을 통과하는 직선 편광(45, 46, 47)은 그 방향이나 각도에 의해 여러가지 복굴절 효과를 받는 결과, 복잡한 시각 의존성을 나타낸다.

상기의 시각 의존성으로서, 구체적으로는 표시 화면의 법선 방향으로부터 화면의 아래 방향인 정시각 방향으로 시각을 기울여 가면, 어느 각도 이상에서 표시 화상이 착색하는 현상(이하, 착색 현상이라 함)이나, 흑백이 반전하는 현상(이하, 반전 현상이라 함)이 발생한다. 또한, 화면의 위 방향인 반시각 방향으로 시각을 기울여 가면, 콘트라스트가 급격하게 저하한다.

또한, 상기의 액정 표시 장치에서는, 표시 화면이 크게 됨에 따라 시각이 좁게 되는 문제도 있다. 큰 액정 표시 화면을 근거리에서 정면 방향으로부터 보면, 시각 의존성의 영향 때문에 화면의 상부와 하부에 표시된 색이 달라지는 경우가 있다. 이것은 화면 전체를 보는 시야각(viewing angle)이 크게 되고, 표시 화면을 보다 경사진 방향에서 보는 것과 동일하게 되기 때문이다.

이와 같은 시각 의존성을 억제하기 위하여, 광학 이방성을 갖는 광학 소자로서의 위상차판(위상차 필름)을 액정 표시 소자와 한쪽의 편광판과의 사이에 삽입하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특개소55-600호 공보, 특개소56-97318호 공보 등 참조). 이 방법은 굴절률 이방성을 갖는 액정 분자를 통과하기 위하여 직선 편광에서 타원 편광으로 변환된 광을 굴절률 이방성을 갖는 액정층의 한쪽 측면 또는 양측에 개재하는 위상차판에 통과시킴으로써 시각에 관계없이 정상광과 이상광의 위상차를 보상하여 직선 편광의 광으로 재변환하고, 시각 의존성의 억제를 가능하게 한다.

이와 같은 위상차판으로서 굴절률 타원체의 하나의 주굴절률이 위상차판 표면의 법선과 평행인 위상차판이 예를 들면 특개평5-313159호 공보에 개시되어 있다. 그렇지만, 이 위상차판을 사용해도, 정시각 방향의 반전 현상을 억제하는 것에는 한계가 있다.

그래서, 특개평6-75116호 공보(대응 미국 특허 5,506,706호)에는 굴절률 타원체의 주굴절률이 위상차판의 표면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 위상차판을 사용하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에서는 다음의 2종류의 위상차판을 사용하고 있다.

하나는 굴절률 타원체의 3개의 주굴절률 중 최소의 주굴절률이 표면에 대해 평행하며, 나머지 2개의 주굴절률 중 한쪽이 위상차판의 표면에 대해 θ의 각도로 경사지고, 다른쪽의 주굴절률도 위상차판 표면의 법선에 대해 마찬가지로 θ의 각도로 경사져 있으며, 이 θ의 값이 20°≤θ≤70°를 만족하고 있는 위상차판이다.

또 하나는 그 표면에 대해 경사져 있는 굴절률 타원체에서 굴절률 이방성을 나타낸 위상차판이다. 즉, 이 위상차판에서는 굴절률 타원체의 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c이 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 가지며, 표면내에 있는 주굴절률 n_a또는 n_c의 어느 한쪽을 축으로 하여 주굴절률 n_b과 다른 쪽의 주굴절률 n_c또는 n_a이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 경사져 있다.

전자의 위상차판으로서는 각각 일축성(uniaxial) 또는 이축성(biaxial)의 위상차판을 사용할 수 있다. 한편, 후자의 위상차판을 사용하는 경우, 1장 뿐만 아니라 2장을 조합시켜 각각의 주굴절률 n_b가 서로 90°의 각도를 이루도록 경사시킬 수 있다.

이와 같은 위상차판을 액정 표시 소자와 편광판과의 사이에 적어도 1장 이상을 개재시킴으로써 구성되는 액정 표시 장치에서는 표시 화상의 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 착색 현상, 반전 현상을 어느 정도까지 억제할 수 있다.

그런데, 요즈음의 보다 넓은 시야각, 높은 표시 품위의 액정 표시 장치가 요망되는 상황하에서 더욱 시각 의존성의 억제가 요구되고 있고, 상기의 특개평6-75116호 공보에 개시된 위상차판을 사용한 경우는 반드시 충분하다고는 말할 수 없고 아직 개선의 여지를 남기고 있다.

본 발명의 목적은 상기 굴절률 타원체가 위상차판의 표면에 대해 경사지지 않은 위상차판 또는 경사져 있는 위상차판을 갖는 액정 표시 장치로서, 더욱 시각 특성을 개선시킨 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기의 목적을 달성하기 위하여,

대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판과, 이들 투광성 기판의 사이에 끼워져 있고 광의 파장에 대한 굴절률 이방성의 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어진 액정층을 갖는 액정 표시 소자와,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자와,

상기 액정 표시 소자와 적어도 한쪽의 상기 편광자와의 사이에 적어도 한장 개재된 위상차판을 구비하되,

상기 위상차판에서 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 가지며, 상기 주굴절률 n_b가 상기 위상차판 표면의 법선에 대해 경사져 있다.

상기의 구조에서는, 직선 편광이 복굴절성을 갖는 액정층을 통과할 때에 발생하는 정상광과 이상광과의 위상차에 따라 상기 직선 편광이 타원 편광으로 변환되는 경우, 주굴절률이 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 만족하고, 주굴절률 n_b가 상기와 같이 경사지는 위상차판을 이용한다. 따라서, 이 위상차판에서는 서로 직교하는 주굴절률 n_a, n_b, n_c로 표시되는 굴절률 타원체가 표면에 대해 경사져 있다. 이와 같은 위상차판이 액정층과 편광자와의 사이에 개재됨으로써 시각에 관계없이 정상광과 이상광과의 위상차가 위상차판에 의해 보상된다.

그렇지만, 이와 같은 보상 기능만으로는 더욱 시각 의존성의 억제가 요구되는 상황하에서는 반드시 충분하다고는 말할 수 없다.

그래서, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 액정층에서의 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 특히 액정 화면(표시 화면)의 착색에 영향을 주는 것을 발견하고 본 액정 표시 장치를 완성시키기에 이르렀다.

본 발명의 액정 표시 장치에서는 액정층을 구성하는 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있다. 이에 의해, 굴절률 타원체가 위상차판에 대해 경사져 있는 위상차판을 포함하는 액정 표시 장치에서 화면의 착색을 보다 한층 억제하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 콘트라스트 변화나 반전 현상에 대해서도 위상차판의 보상 기능만으로도 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치는 상기의 목적을 달성하기 위하여,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자와,

상기 위상차판에서 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_c＞ n_b의 관계를 가지며, 상기 주굴절률 n_a및 n_c는 상기 위상차판 표면과 평행하고 주굴절률 n_b는 표면의 법선 방향에 평행한다.

상기의 구조에서는, 직선 편광이 복굴절성을 갖는 액정층을 통과할 때에 발생하는 정상광과 이상광과의 위상차에 따라 상기 직선 편광이 타원 편광으로 변환되는 경우, 표면과 평행한 주굴절률 n_a및 n_c와, 표면의 법선 방향에 평행한 주굴절률 n_b가 n_a= n_c＞ n_b의 관계에 있는 위상차판을 이용한다. 이와 같은 위상차판이 액정층과 편광자와의 사이에 개재함으로써 시각에 관계없이 정상광과 이상광과의 위상차가 위상차판에 의해 보상된다.

그렇지만, 이와 같은 보상 기능만으로는 더욱 시각 의존성의 억제가 요구되는 상황하에서 반드시 충분하다고는 말할 수 없다.

그래서, 본원 발명자들은 전술한 액정 표시 장치와 마찬가지로, 액정층에서의 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 액정 화면의 착색에 영향을 주는 것에 근거하여 본 액정 표시 장치를 완성시키기에 이르렀다.

본 발명의 액정 표시 장치에서는 액정층을 구성하는 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화를 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정하고 있다. 이에 의해, 굴절률 타원체가 위상차판에 대해 경사져 있지 않은 위상차판을 포함하는 액정 표시 장치에서 화면의 착색을 보다 한층 억제하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 콘트라스트 변화나 반전 현상에 대해서도 위상차판의 보상 기능만으로도 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 분해하여 표시한 단면도.

도 2는 제1 및 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 배향막의 러빙(rubbing) 방향과 정시각 방향과의 관계를 나타낸 설명도.

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

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

도 5는 상기 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 한 액정 재료의 파장에 대한 굴절률 이방성 Δn을 나타낸 그래프.

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

도 7은 제1 및 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시각 의존성을 측정하는 측정계를 나타낸 사시도.

도 8은 제1 실시예의 구체예 1에서의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 9는 구체예 1에 대한 비교예의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 분해하여 나타낸 단면도.

도 11은 도 10의 액정 표시 장치의 위상차판에서의 주굴절률을 나타낸 사시도.

도 12는 도 10의 액정 표시 장치에서의 편광판 및 위상차판의 광학적인 배치를 액정 표시 장치의 각부를 분해하여 나타낸 사시도.

도 13은 도 10의 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 한 액정 재료의 파장에 대한 굴절률 이방성 Δn을 나타낸 그래프.

도 14는 도 10의 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 한 액정 재료의 파장에 대한 Δn(λ)/Δn(550)을 나타낸 그래프.

도 15a는 제2 실시예의 구체예 1에서의 액정 표시 장치를 우측 방향에서 보았을 때의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 15b는 제2 실시예의 구체예 1에서의 액정 표시 장치를 좌측 방향에서 보았을 때의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 16a는 제2 실시예의 구체예 1에 대한 비교예의 액정 표시 장치를 우측 방향에서 보았을 때의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 16b는 제2 실시예의 구체예 1에 대한 비교예의 액정 표시 장치를 좌측 방향에서 보았을 때의 액정 표시 장치의 투과율-액정 인가 전압 특성을 나타낸 그래프.

도 17은 TN 액정 표시 소자에서의 액정 분자의 비틀림 배향(twisted orientation)을 나타낸 모식도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 액정 표시 소자

2, 3 : 위상차판

4, 5 : 편광판

6, 7 : 전극 기판

8 : 액정층

9, 12 : 글라스 기판

10, 13 : 투명 전극

11, 14 : 배향막

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

[실시예 1]

본 발명의 제1 실시예에 대해서 도 1 내지 도 9에 근거하여 설명하면 이하와 같다.

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

액정 표시 소자(1)는 대향하여 배치된 전극 기판(6, 7)의 사이에 액정층(8)을 끼운 구조를 이루고 있다. 전극 기판(6)은 베이스로 되는 글라스 기판(투광성 기판)(9)의 액정층(8)측의 표면에 ITO(인듐 주석 산화물)으로 이루어진 투명 전극(10)이 형성되고, 그 위에 배향막(11)이 형성되어 있다. 전극 기판(7)은 베이스로 되는 글라스 기판(투광성 기판)(12)의 액정층(8)측의 표면에 ITO로 이루어진 투명 전극(13)이 형성되고, 그 위에 배향막(14)이 형성되어 있다.

간략화를 위해 도 1은 2 화소분의 구성을 나타내고 있지만, 액정 표시 소자(1)의 전체에서 소정폭의 띠 모양의 투명 전극(10, 13)은 글라스 기판(9, 12)의 각각에 소정 간격을 두고 배치되고, 또한 글라스 기판(9, 12)사이에는 기판면에 수직한 방향에서 보아 서로 직교하도록 형성되어 있다. 양 투명 전극(10, 13)이 교차하는 부분은 표시를 행하는 화소에 상당하며, 이들 화소는 본 액정 표시 장치의 전체에서 매트릭스상으로 배열되어 있다. 게다가, 투명 전극(10, 13)은 도시하지 않은 구동 회로에 의해 표시 데이터에 근거한 전압이 인가된다.

전극 기판(6, 7)은 밀봉 수지(15)에 의해 부착되어 있고, 전극 기판(6, 7)과 밀봉 수지(15)에 의해 형성되는 공간내에 액정층(8)이 봉입되어 있다. 게다가, 상세한 것은 후술하겠지만, 액정층(8)을 구성하는 액정 재료는 위상차판(2, 3)에 의한 위상차의 보상 기능과 최상의 특성을 갖는 조합으로 되도록 그 굴절률 이방성 Δn이 소정의 조건을 만족하고 있다.

본 액정 표시 장치에서 상기의 액정 표시 소자(1)에 위상차판(2, 3)과 편광판(편광자)(4, 5)이 형성되어 되는 유닛이 액정 셀(16)이다.

배향막(11, 14)은 개재하는 액정 분자가 약 90°로 비틀려 배향하도록 미리 러빙(rubbing) 처리가 행해져 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 배향막(11)의 러빙 방향 R₁과 배향막(14)의 러빙 방향 R₂는 서로 직교하는 방향으로 설정되어 있다.

위상차판(2, 3)은 액정 표시 소자(1)와 편광판(4)과의 사이에 겹쳐서 개재되어 있다. 위상차판(2, 3)은 투명한 유기 고분자로 이루어진 지지체와, 이 지지체상에 설치된 굴절률 이방성이 정인 액정 폴리머에 의해 구성되어 있다. 이 액정 폴리머는 경사 배향 또는 하이브리드 배향되어 가교되어 있다. 이에 의해, 위상차판(2, 3)에서의 후술하는 굴절률 타원체가 위상차판(2, 3)에 대해 경사지도록 형성된다.

위상차판(2, 3)의 지지체로서는 일반적으로 편광판에 자주 이용되는 트리아세틸셀룰로스(TAC)가 신뢰성도 높고 적합하다. 그 이외에는 폴리카보나이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 내환경성이나 내약품성이 우수한 무색 투명한 유기 고분자 필름이 적합하다.

도 3에 도시한 바와 같이, 위상차판(2, 3)은 서로 다른 3 방향의 주굴절률 n_a, n_b, n_c를 가지고 있다. 주굴절률 n_a의 방향은 서로 직교하는 직교 좌표 xyz에서의 각 좌표축 중 y 좌표축과 방향이 일치하고 있다. 주굴절률 n_b의 방향은 위상차판(2, 3)에서 화면에 대응하는 표면에 수직한 z 좌표축(표면의 법선 방향)에 대해 화살표 A의 방향으로 θ 경사져 있다. 주굴절률 n_a와 y 좌표축이 동일 방향인 대신에, 도시하지는 않았지만 주굴절률 n_c와 x 좌표축이 동일 방향이어도 좋다. 이 경우, 주굴절률 n_b의 방향은 z 좌표축에 대해 y 좌표축 또는 그 반대쪽으로 경사져 있다.

위상차판(2, 3)의 각 주굴절률은 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 만족하고 있다. 이에 의해, 광학축이 2개 존재하기 때문에, 위상차판(2, 3)은 이축성 및 정의 굴절률 이방성을 갖는다. 위상차판(2, 3)의 제1의 지연(retardation)값 (n_c-n_a)×d는 220nm이고, 제2의 지연값 (n_c-n_b)×d는 350nm이다. 게다가, 상기의 n_c-n_a및 n_c-n_b는 굴절률 이방성 Δn을 나타내며, d는 위상차판(2, 3)의 두께를 나타낸다.

또한, 위상차판(2, 3)의 주굴절률 n_b가 경사져 있는 각도 θ, 즉, 굴절률 타원체의 경사 각도 θ는 15°≤θ ≤75°의 범위내에서 임의의 값으로 설정된다. 경사 각도 θ를 이와 같은 범위로 설정하는 것으로 굴절률 타원체의 경사의 방향이 시계 방향, 반시계 방향에 관계없이 위상차판(2, 3)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실하게 얻을 수 있다.

게다가, 위상차판(2, 3)의 배치에 대해서는 어느 한쪽의 위상차판(2 또는 3)만을 한쪽 측면에 배치할 수 있다. 게다가, 3장 이상의 위상차판을 사용할 수도 있다.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 액정 표시 장치에서는 액정 표시 소자(1)에서의 편광판(4, 5)은 그 흡수축(AX₁, AX₂)이 상기한 배향막(11, 14)(도 1 참조)의 러빙 방향(R₁, R₂)과 각각 평행하도록 배치된다. 본 액정 표시 장치에서는 러빙 방향(R₁, R₂)이 서로 직교하고 있기 때문에, 흡수축(AX₁, AX₂)도 서로 직교하고 있다.

여기에서, 도 3에 도시한 바와 같이, 위상차판(2, 3)에 이방성을 부여하는 방향으로 경사하는 주굴절률 n_b의 방향이 위상차판(2, 3)의 표면에 투영되는 방향을 D로 정의한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 위상차판(3)은 방향 D(방향 D₂)가 러빙 방향 R₁과 평행하게 되도록 배치되고, 위상차판(2)은 방향 D(방향 D₁)가 러빙 방향 R₂과 평행하게 되도록 배치된다.

상기와 같은 위상차판(2, 3) 및 편광판(4, 5)의 배치에 의해 본 액정 표시 장치는 오프시에 광을 투과하여 백색 표시를 행하는 소위, 노멀리 화이트 표시를 행한다.

일반적으로, 액정이나 위상차판(위상차 필름)이라는 광학 이방체에서는 상기와 같은 3차원 방향의 주굴절률 n_a, n_b, n_c의 이방성이 하기의 식을 만족하는 굴절률 타원체로 표시된다. 굴절률 이방성 Δn은 이 굴절률 타원체가 관찰되는 방향에 따라 다른 값으로 된다. 위상차판(2, 3)의 굴절률 타원체는 다음 식으로 표현되는 굴절률 타원체가 상기와 같이 경사져 있다.

다음에, 액정층(8)에 대해서 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 액정층(8)을 구성하는 액정 재료로서는 위상차판(2, 3)에 의한 위상차의 보상 기능과 최상의 특성을 갖는 조합으로 되도록 그 굴절률 이방성 Δn이 소정의 조건을 만족하는 액정 재료가 사용되고 있다. 그 소정의 조건이라는 것은 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되는 것이다.

구체적으로는, 이하에 설명하는 설정 범위의 조건을 만족하도록 설계된 액정 재료가 사용되고 있다.

즉, 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)의 차인 Δn(450) - Δn(650)은 0.0070 이상 0.0250 이하의 범위로 설정되어 있다. 보다 양호하게는 상기의 Δn(450) - Δn(650)은 0.0200 이상 0.0250 이하의 범위로 설정되어 있다.

이러한 조건을 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로 위상차판(2, 3)에 의한 위상차의 보상 기능에 의한 표시 화면의 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 반전 현상, 착색 현상의 억제 뿐만 아니라 시각에 의존하지 않는 표시 화면의 착색 현상도 억제할 수 있다.

상세하게는 넓은 쪽의 상기 범위 내에서 적어도 하나의 값을 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 50°에서 약간의 착색은 있지만 어느 방향에서 보아도 충분히 사용할 만한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

특히, 상기와 같이 양호하다고 생각되는 범위내에서 적어도 하나의 값을 만족하는 것으로 시각 70°로 어느 방향에서 보아도 착색이 일절 없는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

또한, 이 범위를 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로 위상차판(2, 3)의 보상 기능에만 의한 경우보다도 콘트라스트 변화, 반전 현상이 억제된다.

게다가, 본 액정 표시 장치에서는 상기의 조건이 만족되는 것과 함께, 이하에 설명하는 조건이 동시에 만족되는 것이 바람직하다. 이 경우, 구체적으로는 액정층(8)에서 다음 조건이 만족되고 있다.

즉, 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다는 크고 0.120보다는 작은 범위로 설정되어 있다. 보다 양호하게는, 상기 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있다.

이러한 조건도 만족시키는 것으로, 위상차판(2, 3)에 의한 위상차에 의한 보상 기능 및 상기의 굴절률 이방성 Δn의 차의 범위의 조건에 근거한 보상 기능에 의한 시각 의존성의 억제에 부가하여 반시각 방향의 콘트라스트비의 저하, 좌우 방향의 반전 현상을 보다 한층 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 5에 본 액정 표시 장치에서의 액정층(8)에 사용할 수 있는 한 액정 재료의 파장(λ)에 대한 Δn(λ)(파장-굴절률 이방성 Δn 특성)을 실선의 곡선 a로 나타낸다. 게다가, 도 5에는 종래의 액정 표시 장치에서의 액정층에 사용되고 있는 한 액정 재료의 파장 (λ)에 대한 Δn(λ)을 일점 쇄선의 곡선 b로 비교를 위해 나타낸다.

곡선 a와 곡선 b를 비교하면, 본 액정 표시 장치에서의 파장-굴절률 이방성 Δn 특성의 기울기(slope)는 종래의 액정 표시 장치에서의 파장-굴절률 이방성 Δn 특성의 기울기에 비해 크게 되는 것을 알 수 있다.

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

곡선 c와 곡선 d를 비교하면, 본 액정 표시 장치에서의 Δn(λ)/Δn(550)의 변화의 기울기도 종래의 액정 표시 장치에서의 Δn(λ)/Δn(550)의 변화의 기울기에 비해 크게 되는 것을 알 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예의 액정 표시 장치는 시각에 따라 액정 표시 소자(1)에 생기는 위상차를 위상차판(2, 3)에 의한 보상 기능과 함께 액정층(8)에서의 액정 재료를 투과하는 광의 파장에 대한 굴절률 이방성 Δn의 변화를 액정 화면의 착색이 생기지 않는 범위로 설정한 것에 근거한 보상 기능을 구비하고 있다. 이에 의해, 시각에 의존한 콘트라스트 변화, 반전 현상, 착색 현상이 대폭 억제되기 때문에 고품위의 화상을 표시할 수 있다.

다음에, 상기와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 구체예를 비교예와 함께 설명한다.

(구체예 1)

본 구체예에서는 도 1의 액정 표시 장치의 샘플로서 셀 갭(액정층(8)의 두께)이 모두 5μm로 설정된 5개의 샘플 #1∼#5를 사용하였다. 샘플 #1∼#5의 액정층(8)을 구성하는 액정 재료의 파장 450nm에서의 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm에서의 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차인 Δn(450)-Δn(650)이 각각 0.0070, 0.0090, 0.0120, 0.0200, 0.0250으로 설정되어 있다.

샘플 #1∼#5에서의 위상차판(2, 3)은 투명한 지지체(예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와, 이 지지체상에 도포되어 경사 배향으로 가교(crosslink)된 굴절률 이방성이 정인 액정 폴리머에 의해 구성되어 있다. 또한, 위상차판(2, 3)의 제1 및 제2의 지연값은 전술한 바와 같이 각각 220nm, 35nm로 설정되어 있다. 게다가, 위상차판(2, 3)의 굴절률 타원체의 경사 각도 θ가 20°이기 때문에, 주굴절률 n_b의 방향은 xyz축 좌표에서의 z축 방향에 대해 화살표 A로 나타낸 방향으로 약 20°로 되도록 경사져 있고, 마찬가지로 주굴절률 n_c의 방향은 x축에 대해 화살표 B로 나타낸 방향으로 약 20°의 각도를 이루고 있다.

또한, 본 구체예에 대한 비교예로서 도 1의 액정 표시 장치에서의 액정층(8)에 상기 Δn(450)-Δn(650)이 0.0045인 액정 재료를 사용한 이외는 본 구체예와 동일 구성의 비교 샘플 #100을 사용하였다.

상기의 샘플 #1∼#5 및 비교 샘플 #100에 대해서 백색광을 기반으로 육안 관찰 시험을 행한 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1

시각(θ)	Δn ( 450 ) - Δn ( 650 ) ( ×10^-3)
	4.5	7.0	9.0	12.0	20.0	25.0
	#100	#1	#2	#3	#4	#5
50°	×	△	○	○	○	○
60°	×	×	△	○	○	○
70°	×	×	×	△	○	○

상기 표에서 ○, △ 및 ×는 각각 이하의 상태를 나타내고 있다.

○ : 착색 없음

△ : 사용할 수 있을 정도의 착색 있음

× : 사용할 수 없을 정도의 착색 있음

구체예의 샘플 #4 및 #5에 대해서는 시각을 70°로 하여 모든 방향에서 본 경우에도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이 얻어졌다. 샘플 #3에서는 60°의 시각까지는 모든 방향에서 본 경우에도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이 얻어졌다. 샘플 #2에서는 50°의 시각까지는 모든 방향에서 본 경우에도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이 얻어졌다. 샘플 #1에서는 시각 50°에서 좌우 방향에서 본 경우에 착색이 확인되었지만, 사용할 수 있을 정도의 착색이었다.

이에 대해, 비교예 샘플 #100에서는 시각 50°이라도 좌우 방향에서 본 경우에 사용할 수 없을 정도의 황색부터 오렌지색의 착색이 확인되었다.

또한, 전술한 투명한 지지체에 도포되는 액정 폴리머가 하이브리드 배향되어 있는 위상차판(2, 3)을 갖는 샘플에 대해서도 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

(구체예 2)

여기에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 수광 소자(21), 증폭기(22) 및 기록 장치(23)를 구비한 측정계를 사용하여 액정 표시 장치의 시각 의존성을 측정하였다. 액정 표시 장치의 액정 셀(16)은 상기의 글라스 기판(9)측의 면(16a)이 직교 좌표 xyz의 기준면 x-y에 위치하도록 설치되어 있다. 수광 소자(21)는 일정의 입체 수광각으로 수광할 수 있는 소자이며, 면(16a)에 수직한 z 방향에 대해 각도 ψ(시각)를 이루는 방향에서의 좌표 원점으로부터 소정 거리를 둔 위치에 배치되어 있다.

측정시에는 본 측정계에 설치된 액정 셀(16)에 대해 면(16a)의 반대측의 면으로부터 파장 550nm의 단색광을 조사한다. 액정 셀(16)을 투과한 단색광의 일부는 수광 소자(21)에 입사한다. 수광 소자(21)의 출력은 증폭기(22)에서 소정의 레벨로 증폭된 후, 파형 메모리, 레코더 등의 기록 장치(23)에 의해 기록된다.

본 구체예에서는 도 1의 액정 셀(16)에서의 액정층(8)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.070, 0.080, 0.095로 설정된 액정 재료를 사용하고, 셀 갭이 5μm로 설정되어 있는 3개의 샘플 #6∼#8을 사용하였다. 샘플 #6∼#8에서의 위상차판(2, 3)은 액정 폴리머가 경사 배향된 전술한 구체예 1에서의 위상차판(2, 3)과 동일하다.

이와 같은 샘플 #6∼#8을 도 7에 도시한 측정계에 설치하여 수광 소자(21)가 일정 각도 ψ로 고정된 경우의 샘플 #6∼#8로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은 50°의 각도 ψ로 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, y 방향이 화면의 좌측이고 x 방향이 화면의 아래쪽이라고 가정하여 수광 소자(21)의 배치 위치를 윗방향(반시각 방향)으로 고정하여 행하였다.

그 결과를 샘플 #6∼#8에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 도 8의 그래프로 나타낸다. 도 8에서, 일점 쇄선으로 나타낸 곡선 L1이 샘플 #6의 특성을 나타내고, 실선으로 나타낸 곡선 L2가 샘플 #7의 특성을 나타내고, 파선으로 나타낸 곡선 L3가 샘플 #8의 특성을 나타내고 있다.

본 구체예에 대한 비교예로서 도 1의 액정 셀(16)에서의 액정층(8)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.060, 0.120으로 설정된 액정 재료를 사용한 이외는 샘플 #6∼#8과 동일 구성의 2개의 비교예 샘플 #101, #102를 준비하였다. 또한, 도 7에 나타낸 측정계를 사용한 본 구체예와 마찬가지의 방법으로 수광 소자(21)가 일정 각도 ψ로 고정된 경우의 비교 샘플 #101, #102로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은 본 구체예와 마찬가지로 50°의 각도 ψ로 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, 수광 소자(21)의 배치 위치를 상측 방향으로 고정하여 행해졌다.

그 결과를 비교 샘플 #101, #102에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 도 9의 그래프로 나타낸다. 도 9에서 실선으로 나타낸 곡선 L10이 비교 샘플 #101의 특성이고, 파선으로 나타낸 곡선 L11이 비교 샘플 #102의 특성이다.

본 구체예의 샘플 #6∼#8과, 비교예의 샘플 #101, #102에 대해서 상측 방향의 투과율-액정 인가 전압 특성을 이하와 같이 비교하였다. 도 8의 L1, L2, L3로 나타낸 바와 같이 샘플 #6∼#8에서 모두 인가 전압이 높게 됨에 따라 투과율이 충분히 저하하는 것이 확인되었다. 이에 대해, 도 9의 L11로 나타낸 바와 같이, 비교 샘플 #102의 경우 인가 전압이 높게 되어도 충분히 투과율이 저하하지 않는다. 또한, 도 9의 L10로 나타낸 바와 같이, 비교 샘플 #101의 경우, 인가 전압이 높게 됨에 따라 투과율이 한번 저하한 다음 다시 상승하는 반전 현상이 확인되었다.

또한, 샘플 #6∼#8에 대해서는 50°의 시각에 대해 어느 방향에서도 착색이 확인되지 않고 양호한 화질이 얻어졌다. 이에 대해, 비교 샘플 #101, #102에 대해서는 50°의 각도에 대해 좌우 방향의 관찰에 의해 황색부터 오렌지색의 착색이 확인되었다.

상술한 바와 같이, 액정층(8)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.070, 0.080, 0.095로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는, 도 8에 도시한 특성에 근거하여 인가 전압이 높게 되면 투과율이 충분히 저하하고, 반전 현상도 보이지 않기 때문에, 시야각이 확대되는 것이 명확하다. 또한, 이 경우, 착색 현상도 없고, 액정 표시 장치의 표시 품위가 현격히 향상되는 것을 알 수 있다.

그에 대해 액정층(8)에 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.060, 0.120으로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는, 도 9에 도시한 특성으로부터 시각 의존성은 충분히 억제되지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 위상차판(2, 3)에서의 액정 폴리머가 하이브리드 배향된 이외는 상기 샘플 #6∼#8과 동일 구성의 샘플에 대해서도 샘플 #6∼#8과 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 한편, 위상차판(2, 3)에서의 액정 폴리머가 하이브리드 배향된 이외는 상기 비교 샘플 #101∼#102와 동일 구성의 비교 샘플에 대해서도 비교 샘플 #101∼#102와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

또한, 상기 위상차판(2, 3)의 굴절률 타원체의 경사 각도 θ를 변화시켜 경사 각도 θ에 대한 투과율-액정 인가 전압 특성의 의존성을 조사하였다. 그 결과, 15°≤θ≤75°의 범위내에서 θ가 변화하면, 위상차판(2, 3)에서의 액정 폴리머의 배향의 상태에 관계없이 그의 의존성은 기본적으로 변화하지 않았다. 게다가, 상기 범위를 넘을 경우에는 반시각 방향의 시각이 넓어지지 않는 것이 확인되었다.

또한, 상기 비교 샘플 #101, #102의 육안 관찰 시험의 결과를 근거로 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.065, 0.100, 0.155의 액정 재료를 액정층(8)에 사용한 이외는 샘플 #6∼#8과 동일 구성의 3개의 샘플 #9∼#11을 더 준비하였다. 이들 샘플 #9∼#11에 대해서도 도 7에 도시한 측정계를 사용하여 각각으로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다. 그리고 각각 백색광을 기반으로 육안 관찰 확인을 실시했다.

그 결과, 샘플 #10, #11에서는 50°의 각도 ψ의 경우, 상방향에 대해서는 양호한 투과율이 얻어졌다. 한편, 샘플 #9에서는 윗방향의 투과율은 전압이 높아짐에 따라 전술한 비교 샘플 #101과 마찬가지로 한번 최소값으로 된 후에 상승하는 특성을 나타내지만(도 9 참조), 그 상승의 정도가 비교 샘플 #101보다 작다. 따라서, 샘플 #9에 의하면, 샘플 #10, #11만큼 양호한 투과율이 얻어지지 않지만, 사용할 수 있을 정도의 투과율을 얻을 수 있다.

또한, 육안 관찰의 검사에서는 샘플 #10, #11에서는 황색부터 오렌지색의 약간의 착색이 확인되었지만, 그 착색은 문제가 되지 않을 정도이었다. 샘플 #9에서는 약간이지만 청색을 나타내는 것이 확인되었다. 그렇지만, 이 정도의 청색도 문제가 되지 않을 정도의 것이었다.

또한, 보충으로서 샘플 #9와 비교 샘플 #10에 대해서 1V 정도의 전압을 인가하여 액정 셀(16)의 표면의 법선 방향의 백색 표시시의 투과율을 측정하였다. 그 결과, 비교 샘플 #101에서는 사용할 수 없을 정도의 투과율의 저하가 발견되었지만, 샘플 #9에서는 사용할 수 있을 정도의 투과율의 저하이었다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 기본 구성의 액정 표시 장치는 대향하는 표면에 투명 전극(10, 13) 및 배향막(11, 14)이 각각 형성된 한쌍의 글라스 기판(9, 12)과, 이들 글라스 기판(9, 12)의 사이에 끼워진 액정층(8)을 구비하는 액정 표시 소자(1)와, 액정 표시 소자(1)의 양측에 설치되는 한쌍의 편광판(4, 5)과, 액정 표시 소자(1)와 편광판(4)(또는 5)과의 사이에 적어도 1장 개재된 위상차판(2, 3)으로서, 위상차판(2, 3)의 서로 직교하는 방향에 대한 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 가지고, 주굴절률 n_b가 위상차판(2, 3)의 표면의 법선에 대해 경사지고, 주굴절률 n_b와 표면에 평행하지 않는 어느 한쪽의 주굴절률 n_a또는 n_c가 표면에 평행한 다른쪽의 주굴절률 n_c또는 n_a를 축으로 하는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 경사져 있는 위상차판(2, 3)을 포함하며, 액정층(8)을 구성하는 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있다.

이에 의해, 상기의 액정 표시 장치에서는, 액정 표시 소자(1)의 위상차가 위상차판(2, 3)에 의한 보상 기능만의 경우보다도 더욱 억제된다. 특히, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 보다 한층 억제된다. 그 때문에, 이와 같은 위상차판(2, 3)과 액정 표시 소자(1)를 포함하는 액정 표시 장치는 반전 현상, 반시각 방향의 콘트라스트비의 저하 및 착색 현상을 억제할 수 있다.

또한, 상기의 범위는 구체적으로는 상기 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차 Δn(450) -Δn(650)이 0.0070 이상 0.0250 이하로 되는 범위이다. 보다 양호한 범위는 상기의 차 Δn(450) - Δn(650)이 0.0200 이상 0.0250 이하로 되는 범위이다.

특히, Δn(450) - Δn(650)을 0.0070 이상 0.0250 이하의 범위로 설정하는 것으로, 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 50°의 시각에서 모든 방향에서 본 경우에도 약간의 색 붙임은 있지만, 충분히 사용할 수 있을 정도에까지 액정 화면의 착색을 억제하는 것은 가능하다.

게다가, Δn(450) - Δn(650)이 0.0200 이상 0.0250 이하의 범위로 설정되는 것으로 광시야각의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 70°에서 모든 방향에서 보아도 모두 착색 현상이 없는 표시를 실현할 수 있다.

이와 같이, 상기의 구성은 흑백 표시에서 콘트라스트비가 관찰자의 시각 방향에 의해 영향받지 않기 때문에, 액정 표시 장치의 표시 현상의 품위를 현격히 향상시킬 수 있다.

또한, 상기의 기본 구성의 액정 표시 장치 및 Δn(450) - Δn(650)이 0.0070 이상 0.0250 이하로 설정된 액정 표시 장치에서는 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다 크고 0.120보다 작은 범위로 설정되어 있음으로써 시각에 대응하여 액정 표시 소자(1)에 생기는 위상차가 해소된다. 이것은 전술한 바와 같이, 가시광 영역의 중심 영역으로 되는 파장 550nm의 광에 대한 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060 이하 또는 0.120 이상인 경우, 시각 방향에 의해서는 반전 현상이나 콘트라스트비의 저하가 발생하는 것이 확인된 것에 근거하고 있다. 그 때문에, 표시 화면에서 시각에 의존하여 생기는 착색 현상은 물론이고, 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상 등도 더욱 억제할 수 있다.

또한, 이 구성에 따른 액정 표시 장치에서는 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있음으로써 보다 한층 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상 등을 억제할 수 있다.

상기의 기본 구성의 액정 표시 장치에서는, Δn(450) - Δn(650)이 0.070 이상 0.0250 이하로 설정된 액정 표시 장치 및 Δn(550)이 0.060 보다 크고 0.120보다 작은 범위로 설정되어 있는 액정 표시 장치에서는 모든 위상차판에서의 굴절률 타원체의 경사각이 15°부터 75°사이로 설정되어 있음으로써 위상차판(2, 3)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실화할 수 있다. 그 결과, 시인성을 확실히 향상시킬 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 제2 실시예에 대해서 도 2, 도 7, 도 10 내지 도 16에 근거하여 설명하면 이하와 같다. 게다가, 본 실시예에서 제1 실시예에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부기하여 그 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 10에 도시한 바와 같이 액정 표시 소자(31)와, 한쌍의 위상차판(32, 33)과, 한쌍의 편광판(4, 5)을 구비하고 있다.

액정 표시 소자(31)는 전술한 액정 표시 소자(1)와 동일 구조이지만, 대향하여 배치되는 전극 기판(6, 7)의 사이에 액정층(8)과 다른 액정 재료로 이루어지는 액정층(34)을 사이에 둔 구조를 이루고 있다. 액정층(34)을 구성하는 액정 재료는 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능과 최상의 특성을 갖는 조합으로 되도록 그 굴절률 이방성 Δn이 소정의 조건을 만족하고 있다.

본 액정 표시 장치에서 상기의 액정 표시 소자(31)에 위상차판(32, 33)과 편광판(편광자)(4, 5)이 형성되어 이루는 유닛이 액정 셀(35)이다.

위상차판(32, 33)은 액정 표시 소자(31)와 그 양측에 배치되는 편광판(4, 5)와의 사이에 각각 개재되어 있다. 위상차판(32, 33)은 투명한 유기 고분자로 이루어진 지지체와, 이 지지체의 위에 설치된 디스코틱(discotic) 액정에 의해 구성되어 있다. 그 디스코틱 액정은 수평 배향되어 가교되어 있다. 위상차판(32, 33)의 지지체로서는 전술한 위상차판(2, 3)의 지지체와 동일 재료가 적합하다.

도 11에 도시한 바와 같이, 위상차판(32, 33)은 서로 다른 3방향의 주굴절률 n_a, n_b, n_c를 가지고 있다. 주굴절률 n_a의 방향은 서로 직교하는 직교 좌표 xyz에서의 각 좌표축 중 y 좌표축과 방향이 일치하고 있고, 주굴절률 n_c의 방향은 x 좌표축과 방향이 일치하고 있다. 주굴절률 n_b의 방향은 위상차판(32, 33)에서 화면에 대응하는 표면에 수직한 z 좌표축(표면의 법선 방향)과 방향이 일치하고 있다. 결국, 위상차판(32, 33)에서 굴절률 타원체는 경사져 있지 않다.

위상차판(32, 33)은 각 주굴절률이 n_a= n_c＞ n_b의 관계를 만족하고 있다. 이에 의해, 광학축이 1개만 존재하기 때문에, 위상차판(32, 33)은 일축성 및 부의 굴절률 이방성을 갖는다. n_a= n_c이기 때문에, 위상차판(32, 33)의 제1의 지연값(n_c-n_a)×d는 거의 0nm이다. 한편, 제2의 지연값 (n_c-n_b)×d는 80nm∼250nm의 범위내에서 임의의 값으로 설정된다. 제2의 지연값 (n_c-n_b)×d를 이와 같은 범위내로 설정하는 것으로, 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실히 얻을 수 있다. 게다가, 상기의 (n_c-n_a) 및 (n_c-n_b)는 굴절률 이방성 Δn을 나타내고, d는 위상차판(32, 33)의 두께를 나타내고 있다.

게다가, 위상차판(32, 33)의 배치에 대해서는 어느 한쪽의 위상차판(32(33))만을 한쪽면에 배치한 구성으로도 할 수 있고, 위상차판(32, 33)을 한쪽면에 겹쳐서 배치할 수도 있다. 게다가, 3장 이상의 위상차판을 사용할 수도 있다.

그리고, 도 12에 도시한 바와 같이, 본 액정 표시 장치에서는 액정 표시 소자(1)에서의 편광판(4, 5)은 그 흡수축 AX₁, AX₂가 상기의 배향막(11, 14)(도 1 참조)의 러빙 방향 R₁, R₂와 각각 평행하게 되도록 배치된다. 본 액정 표시 장치에서는 러빙 방향 R₁, R₂이 서로 직교하고 있기 때문에, 흡수축 AX₁, AX₂도 서로 직교하고 있다.

또한, 위상차판(32)의 주굴절률 n_c의 방향 D₃가 러빙 방향 R₁과 평행하게 되도록 배치되고, 위상차판(33)의 주굴절률 n_c의 방향 D₄가 러빙 방향 R₂와 평행하게 되도록 배치된다.

상기와 같은 위상차판(32, 33) 및 편광판(4, 5)의 배치에 의해, 본 액정 표시 장치는 오프시에 광을 투과하여 백색 표시를 행하는 소위 노멀리 화이트 표시를 행한다.

이어서, 전술한 액정층(34)에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

전술한 바와 같이, 액정층(34)을 구성하는 액정 재료로서는 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능과 최상의 특성을 갖는 조합으로 되도록 그의 굴절률 이방성 Δn이 소정의 조건을 만족하는 액정 재료가 사용되고 있다. 그 소정의 조건이라는 것은 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 것이다.

구체적으로는, 이하에 나타내는 설정 범위의 조건을 만족하도록 설계된 액정 재료가 사용되고 있다.

즉, 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)의 차인 Δn(450) - Δn(650)은 0 이상 0.0090 미만의 범위로 설정되어 있다. 보다 양호하게는 상기의 Δn(450) - Δn(650)은 0 이상 0.0045 이하의 범위로 설정되어 있다.

이와 같은 조건을 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로, 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능에 의한 표시 화면의 시각에 의존하여 생기는 콘트라스트 변화, 반전 현상, 착색 현상의 억제 뿐만 아니라 시각에 의존하지 않는 표시 화면의 착색 현상도 억제할 수 있다.

상세하게는, 넓은 쪽의 범위를 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로, 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 50°에서, 약간의 색붙임은 있지만, 어느 방향에서 보아도 사용할 수 있을 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

그리고, 상기의 특히 보다 양호한 것으로 되는 범위를 만족하는 것으로, 시각 70°에서 어느 방향에서 보아도 착색이 일절 없는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

또한, 상기와 같은 조건을 만족하도록 설계된 액정 재료를 사용하는 것으로, 위상차판(32, 33)의 보상 기능만의 경우보다도 콘트라스트 변화, 반전 현상이 억제된다.

게다가, 본 액정 표시 장치에서는, 상기의 조건이 만족되고 있는 것과 함께, 이하에 나타내는 조건이 동시에 만족되고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 구체적으로는 액정층(34)에서 다음 조건이 만족되고 있다.

즉, 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다 크고 0.120보다 작은 범위로 설정되어 있다. 보다 양호하게는, 상기 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있다.

이와 같은 설정 조건도 만족하는 것으로, 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능 및 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 차의 범위의 조건에 근거한 보상 기능에 의한 시각 의존성의 억제에 부가하여, 반시각 방향의 콘트라스트비의 저하, 좌우 방향의 반전 현상을 보다 한층 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 13에 본 액정 표시 장치에서의 액정층(34)에 사용할 수 있는 한 액정 재료의 파장 (λ)에 대한 Δn(λ)(파장-굴절률 이방성 Δn 특성)을 실선의 곡선 e로 나타낸다. 게다가, 도 13에는 종래의 액정 표시 장치에서의 액정층에 사용되고 있는 한 액정 재료의 파장 (λ)에 대한 Δn(λ)를 일점 쇄선의 곡선 f로 비교를 위해 나타낸다.

곡선 e는 약간 우측 아래로 기울어져 있지만 거의 평탄하다. 이 곡선 e와 곡선 f를 비교하면, 본 액정 표시 장치에서의 파장-굴절률 이방성 Δn 특성의 기울기는 종래의 액정 표시 장치에서의 파장-굴절률 이방성 Δn 특성의 기울기에 비해 작다.

또한, 도 14에는 본 액정 표시 장치에서의 액정층(34)에 사용할 수 있는 다른 한 액정 재료의 파장 (λ)에 대한 Δn(λ)/Δn(550)을 실선의 곡선 g로 나타낸다. 게다가, 도 14에는 비교를 위해 종래의 액정 표시 장치에서의 액정층에 사용되고 있는 다른 한 액정 재료의 파장 (λ)에 대한 Δn(λ)/Δn(550)을 일점 쇄선의 곡선 h로 나타낸다.

곡선 g와 곡선 h를 비교하면, 본 액정 표시 장치에서의 Δn(λ)/Δn(550)의 변화의 기울기도 종래의 액정 표시 장치에서의 Δn(λ)/Δn(550)의 변화의 기울기에 비해 작게 되어 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예의 액정 표시 장치는 시각에 따라 액정 표시 소자(31)에 생기는 위상차를 위상차판(32, 33)에 의한 보상 기능과 함께 액정층(34)에서의 액정 재료를 투과하는 광의 파장에 대한 굴절률 이방성 Δn의 변화를 액정 화면의 착색이 생기지 않는 범위로 설정한 것에 근거하는 보상 기능을 구비하고 있다. 이에 의해, 시각에 의존한 콘트라스트 변화, 반전 현상, 착색 현상이 대폭으로 억제되기 때문에, 고품위의 화상을 표시할 수 있다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 구체예를 비교예와 함께 설명한다.

(구체예 1)

본 구체예에서는 도 10의 액정 표시 장치의 샘플로서 셀 갭(액정층(34)의 두께)이 모두 5μm로 설정된 5개의 샘플 #21∼#25를 사용하였다. 샘플 #21∼#25의 액정층(34)을 구성하는 액정 재료의 파장 450nm에서의 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm에서의 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차인 Δn(450) - Δn(650)은 각각 0, 0.0030, 0.0045, 0.0055, 0.0070으로 설정되어 있다.

샘플 #21∼#25에서의 위상차판(32, 33)으로서는 투명한 지지체(예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스(TAC))와, 이 지지체상에 도포되고 수평 배향되고 가교된 디스코틱 액정에 의해 구성되어 있다. 또한, 위상차판(32, 33)의 제1 및 제2의 지연값은 각각 0nm, 100nm로 설정되어 있다.

또한, 본 구체예에 대한 비교예로서 도 10의 액정 표시 장치에서의 액정층(34)에 상기 Δn(450) - Δn(650)이 0.0090의 액정 재료를 사용한 이외는 본 구체예와 동일 구성의 비교 샘플 #200을 준비하였다.

상기의 샘플 #21∼#25 및 비교 샘플 #200에 대해서 백색광을 기반으로 육안 관찰 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2

시각(θ)	Δn ( 450 ) - Δn ( 650 ) ( × 10^-3)
	0	3.0	4.5	5.5	7.0	9.0
	#21	#22	#23	#24	#25	#200
50°	○	○	○	○	△	×
60°	○	○	○	△	×	×
70°	○	○	○	×	×	×

상기의 표에서 ○, △, 및 ×는 각각 이하의 상태를 나타내고 있다.

○ : 착색 없음

△ : 사용할 수 있을 정도의 착색 있음

× : 사용할 수 없을 정도의 착색 있음

구체예의 샘플 #21∼#23에 대해서는 시각을 70°로 하여 모든 방향에서 본 경우에도 착색은 확인되지 않고 양호한 화질이 얻어졌다. 샘플 #24에서는 시각 50°에서 어느 방향에서 보아도 착색은 확인되지 않았지만, 시각 60°에서는 좌우 방향으로부터 본 경우에 약간의 착색이 확인되었다. 그렇지만, 이 정도의 착색은 충분히 사용할 수 있을 정도였다. 샘플 #25에서는 시각 50°에서 좌우 방향에서 본 경우에 약간의 착색이 확인되었지만, 이 착색도 사용할 수 있을 정도였다.

이에 대해, 비교예 샘플 #200에서는 시각 50°에서도 좌우 방향에서 본 경우에 사용할 수 없을정도의 황색부터 오렌지색의 착색이 확인되었다.

(구체예 2)

여기에서는, 제1 실시예의 구체예 2와 마찬가지로 도 7에 도시한 측정계를 사용하여 액정 표시 장치의 시각 의존성을 측정하였다. 액정 표시 장치의 액정셀(35)은 글라스 기판(9)측의 면(35a)이 직교 좌표 xyz의 기준면 x-y에 위치하도록 설치되어 있다.

측정시에는 본 측정계에 설치된 액정셀(35)에 대해 면(35a)의 반대측의 면으로부터 파장 550nm의 단색광을 조사한다. 액정셀(35)을 투과한 단색광의 일부는 수광 소자(21)에 입사한다. 수광 소자(21)의 출력은 증폭기(22)에서 소정의 레벨로 증폭된 후, 파형 메모리, 레코더 등의 기록 장치(23)에 의해 기록된다.

본 구체예에서는, 도 10의 액정셀(35)에서의 액정층(34)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.070, 0.080. 0.095로 설정된 액정 재료를 사용하고, 셀 갭이 5μm로 설정되어 있는 3개의 샘플 #26∼#28을 사용하였다. 샘플 #26∼#28에서의 위상차판(32, 33)은 디스코틱 액정이 평행 배향된 전술한 구체예 1에서의 위상차판(32, 33)과 동일하다.

이와 같은 샘플 #26∼#28을 상기의 측정계에 설치하여 수광 소자(21)가 일정 각도 ψ로 고정된 경우의 샘플 #26∼#28로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은 50°의 각도 ψ로 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, y 방향이 화면의 좌측이고 x 방향이 화면의 아래쪽이라고 가정하여 수광 소자(21)의 배치 위치를 좌방향, 우방향으로 각각 변화하여 행해졌다.

그 결과를 샘플 #26∼#28에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 도 15a 및 도 15b의 그래프로 나타낸다. 도 15a가 도 2의 우방으로부터 측정을 행한 결과이고, 도 15b가 도 2의 좌방향에서 측정을 행한 결과이다.

도 15a 및 도 15b에서 각각 일점 쇄선으로 나타낸 곡선 L21, L24가 샘플 #26의 특성을 나타내고, 실선으로 나타낸 곡선 L22, L25가 샘플 #27의 특성을 나타내며, 파선으로 나타낸 곡선 L23, L26이 샘플 #28의 특성을 나타내고 있다.

본 구체예에 대한 비교예로서 도 10의 액정셀(35)에서의 액정층(34)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.060, 0.120으로 설정된 액정 재료를 사용한 이외는 샘플 #26∼#28과 같은 구성의 2개의 비교 샘플 #201, #202를 준비하였다. 도 7에 나타낸 측정계를 사용한 본 구체예와 마찬가지의 방법으로 수광 소자(21)가 일정 각도 ψ로 고정된 경우의 비교 샘플 #201, #202로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다.

측정은 본 구체예와 마찬가지로 50°의 각도 ψ로 되도록 수광 소자(21)를 배치하고, 수광 소자(21)의 배치 위치를 좌방향, 우방향으로 각각 변화하여 행해졌다.

그 결과를 비교 샘플 #201, #202에 인가되는 전압에 대한 광의 투과율(투과율-액정 인가 전압 특성)을 나타낸 도 16a 및 도 16b의 그래프로 나타낸다. 도 16a가 도 2의 우방향으로부터의 측정을 행한 결과이고, 도 16b가 도 2의 좌방향으로부터의 측정을 행한 결과이다.

도 16a 및 도 16b에서, 각각 실선으로 나타낸 곡선 L30, L32가 비교 샘플 #201의 특성을 나타내고, 파선으로 나타낸 곡선 L31, L33이 비교 샘플 #202의 특성을 나타내고 있다.

본 구체예의 샘플 #26∼#28과 비교예의 비교 샘플 #201, #202에 대해서 우방향의 투과율-액정 인가 전압 특성을 이하와 같이 비교하였다. 도 15a의 곡선 L21, L22, L23으로 나타낸 바와 같이 샘플 #26∼#28에서 공히 인가 전압이 높아짐에 따라 투과율은 거의 0 가까이 될 때까지 저하하는 것이 확인되었다. 또한, 도 16a의 곡선 L30으로 나타낸 바와 같이, 비교 샘플 #201의 경우, 인가 전압이 높아짐에 따라 도 15a와 마찬가지로 투과율이 거의 0 가까이 될 때까지 저하한다. 이에 대해, 비교 샘플 #202의 경우, 곡선 L31로 나타낸 바와 같이 투과율이 한번 저하하고 나서 다시 상승하는 반전 현상이 확인되었다.

샘플 #26∼#28 및 비교 샘플 #201에서는 좌방향의 경우에도 우방향과 마찬가지로 도 15b의 곡선 L24, L25, L26 및 도 16b의 곡선 L32로 나타낸 바와 같이, 인가 전압이 높아짐에 따라 모두 투과율은 거의 0 가까이 될 때까지 저하하지만, 비교 샘플 #202의 경우에만 도 16b의 곡선 L33으로 나타낸 바와 같이 반전 현상이 확인되었다.

게다가, 샘플 #26∼#28과 비교 샘플 #201, #202에 대해서 백색광을 기반으로 육안 관찰 확인을 행하였다.

구체예의 샘플 #26∼#28에서는 50°의 각도 ψ의 경우, 어느 방향에서 보아도 착색은 확인되지 않고 양호한 투과율이 얻어졌다. 이에 대해, 비교 샘플 #201, #202에 대해서는 50°의 각도 ψ의 경우, 좌우 방향에서 보면 황색부터 오렌지색으로 착색되어 있는 것이 확인되었다.

상술한 바와 같이, 액정층(34)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.070, 0.080, 0.095로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는, 도 15a 및 도 15b로 나타낸 바와 같이, 전압을 인가하게 되면 투과율이 충분히 저하하여 반전 현상이 생기지 않기 때문에, 시야각이 학대되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기의 설정에 의해 착색 현상도 없게 된다. 따라서, 본 구체예의 액정 표시 장치에 의하면, 표시 품위를 종래의 액정 표시 장치에 비해 현격히 향상시킬 수 있다.

이에 대해, 액정층(34)에 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.060, 0.120으로 설정된 액정 재료를 사용한 경우에는, 도 16a 및 도 16b에 나타낸 바와 같이, 시각 의존성은 충분히 억제되지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 본 구체예의 각 샘플 #26∼#28에서는 상기 위상차판(32, 33)의 제2의 지연값을 변화시켜 제2의 지연값에 대한 투과율-액정 인가 전압 특성의 의존성을 조사하였다. 그 결과, 제2의 지연값이 80nm∼250nm의 범위내에 있으면, 투과율-액정 인가 전압 특성은 거의 동일하였다. 이에 대해, 상기 범위를 넘어선 경우에는, 횡방향(좌우 방향)의 시야각이 넓어지지 않는 것이 확인되었다.

또한, 상기 비교 샘플 #201, #202의 육안 관찰 시험의 결과를 근거로, 파장 550nm에서의 굴절률 이방성 Δn(550)이 각각 0.065, 0.100, 0.115의 액정 재료를 액정층(34)에 사용한 이외는 샘플 #26∼#28과 동일 구성의 3개의 샘플 #29∼#31을 준비하였다. 이들 샘플 #29∼#31에 대해서도 도7에 나타낸 측정계를 사용하여 각각으로의 인가 전압에 대한 수광 소자(21)의 출력 레벨을 측정하였다. 또한, 각각 백색광을 기반으로 육안 관찰 확인을 행하였다.

그 결과, 샘플 #30(Δn(550)=0.100) 및 샘플 #31(Δn(550)=0.115)에서는 50°의 각도 ψ의 경우 좌우 방향에서 인가 전압이 높아짐에 따라 투과율이 약간 상승되는 것이 확인되었다. 그렇지만, 육안 관찰에서는 반전 현상은 생기지 않고, 이 정도의 투과율의 상승은 사용할 수 있을 정도였다. 한편, 샘플 #29(Δn(550) = 0.065)에서는 좌우 방향의 결과에서는 어떤 문제도 없었다.

또한, 육안 관찰 검사에서는 샘플 #30, #31에서는 황색부터 오렌지색의 약간의 착색이 확인되었지만, 문제가 되지 않을 정도였다. 샘플 #29에서는 약간이지만 청색을 나타내고 있는 것이 확인되었다. 그렇지만, 이 정도의 청색도 문제가 되지 않는 것이었다.

또한, 보충으로서 샘플 #29와 비교 샘플 #201에 대해서 1V 정도의 전압을 인가하여 액정셀(35)의 표면의 법선 방향의 백색 표시시의 투과율을 측정하였다. 그 결과, 비교 샘플 #201에서는 사용할 수 없을 정도의 투과율의 저하가 발견되었다. 한편, 샘플 #29에서도 약간의 투과율의 저하가 확인되었지만, 사용할 수 있을 정도의 것이고, 문제는 없었다.

이상과 같이 본 실시예의 액정 표시 장치는 대향하는 표면에 투명 전극(10, 13) 및 배향막(11, 14)이 각각 형성된 한쌍의 글라스 기판(9, 12)과, 이들 글라스 기판(9, 12)의 사이에 끼워진 액정층(34)을 갖는 액정 표시 소자(31)와, 액정 표시 소자(31)의 양측에 배치되는 한쌍의 편광판(4, 5)과, 액정 표시 소자(31)와 편광판(4, 5)와의 사이에 개재된 위상차판(32, 33)으로서, 위상차판(32, 33)의 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_c＞ n_b의 관계를 가지고 주굴절률 n_a및 n_c가 위상차판(32, 33)의 표면과 평행하고, 주굴절률 n_b가 표면의 법선 방향에 평행한 위상차판(32, 33)을 포함하며, 액정층(34)을 구성하는 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 광의 파장에 대한 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있다.

이에 의해, 상기의 액정 표시 장치에서는 액정 표시 소자(31)의 위상차가 위상차판(32, 33)에 의한 보상 기능만의 경우보다도 더욱 억제된다. 특히, 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 보다 한층 억제된다. 그 때문에, 이와 같은 위상차판(32, 33)과 액정 표시 소자(31)를 포함하는 액정 표시 장치는 반전 현상이나 반시각 방향의 콘트라스트비의 저하, 착색 현상을 억제할 수 있다.

또한, 상기의 범위는 구체적으로는 상기 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차 Δn(450) - Δn(650)이 0 이상 0.0090 미만으로 되는 범위이다. 보다 양호한 범위는 상기의 차 Δn(450) - Δn(650)이 0 이상 0.0045 이하로 되는 범위이다.

특히, Δn(450) - Δn(650)을 0 이상 0.0090 미만의 범위로 설정하는 것으로, 통상의 액정 표시 장치에서 요구되는 50°의 각도의 각도에서 모든 방향에서 본 경우에도 약간의 착색은 있지만, 충분히 사용할 수 있을 정도로까지 액정 화면의 착색을 억제하는 것이 가능하게 된다.

게다가, Δn(450) - Δn(650)을 0 이상 0.0045 이하의 범위로 설정하는 것으로, 광시야각의 액정 표시 장치에서 요구되는 시각 70°에서 모든 방향에서 보아도 모두 착색 현상이 없는 표시를 실현할 수 있다.

이와 같이, 상기의 구성은 흑백 표시에서의 콘트라스트비가 관찰자의 시각 방향에 의해 영향을 받지 않기 때문에, 액정 표시 장치의 표시 화상의 품위를 현격히 향상시킬 수 있다.

또한, 상기의 기본 구성의 액정 표시 장치 및 Δn(450) - Δn(650)을 0 이상 0.0090 미만으로 설정된 액정 표시 장치에서는 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060 보다 크고 0.120 보다 작은 범위로 설정되어 있음으로써 시각에 대응하여 액정 표시 소자(31)에 생기는 위상차가 해소된다. 이것은 제1 실시예에서도 서술한 바와 같이 파장 550nm의 광에 대한 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060 이하 또는 0.120 이상의 경우, 시각 방향에 의해서는 반전 현상이나 콘트라스트비의 저하가 발생하는 것이 확인되었다는 것에 근거하고 있다. 그 때문에, 액정 화면에서 시각에 의존한 착색 현상뿐만 아니라 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상 등도 더욱 억제할 수 있다.

이에 의해, 액정 표시 소자에 생기는 시각에 대응하는 위상차를 해소할 수 있기 때문에, 표시 화면에서 시각에 의존하여 생기는 착색 현상은 물론이고, 콘트라스트 변화, 좌우 방향의 반전 현상 등도 더욱 억제할 수 있다.

상기의 기본 구성의 액정 표시 장치에서는 모든 위상차판(32, 33)에서 주굴절률 n_a와 주굴절률 n_b의 차와 위상차판의 두께 d와의 곱 (n_a-n_b)×d가 80nm로부터 250nm의 사이로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전술한 위상차판(32, 33)에 의한 위상차의 보상 기능을 확실히 얻을 수 있다. 이 결과, 액정 표시 장치의 시인성을 확실히 향상할 수 있다.

발명의 상세한 설명의 항에서 이루어진 구체적인 실시 태양 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명백히 하는 것으로서, 그러한 구체예에만 한정하여 협의적으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음의 기재하는 특허 청구항의 범위 내에서 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims

액정 표시 장치에 있어서,

대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판과, 상기 투광성 기판들의 사이에 끼워져 있고 광의 파장에 대한 굴절률 이방성의 변화가 시각(viewing angle)에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어진 액정층을 갖는 액정 표시 소자,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자, 및

상기 액정 표시 소자와 적어도 한쪽의 상기 편광자와의 사이에 적어도 한장 개재된 위상차판

을 구비하되,

상기 위상차판에서 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a＜n_b＜n_c의 관계를 가지며, 상기 주굴절률 n_b가 상기 위상차판 표면의 법선에 대해 경사져 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다는 크고 0.120보다는 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.065 이상 0.115 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 모든 위상차판에서 상기 주굴절률 n_b의 경사각이 15°와 75°의 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차 Δn(450) - Δn(650)이 0.0070 이상 0.0250 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에 있어서, 상기 차 Δn(450) - Δn(650)이 0.0200 이상 0.0250 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에 있어서, 모든 위상차판에서 상기 주굴절률 n_b의 경사각이 15°와 75°의 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에 있어서, 상기 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다는 크고 0.120보다는 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.065 이상 0.115 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제9항에 있어서, 모든 위상차판에서 상기 주굴절률 n_b의 경사각이 15°와 75°의 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 위상차판은,

투명한 유기 고분자로 이루어진 지지체, 및

경사 배향되고 가교됨으로써 상기 지지체상에 형성되어 있는 액정 폴리머의 층

을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 위상차판은,

투명한 유기 고분자로 이루어진 지지체, 및

하이브리드 배향되고 가교됨으로써 상기 지지체상에 형성되어 있는 액정 폴리머의 층

을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
액정 표시 장치에 있어서,

대향하는 표면에 투명 전극층 및 배향막이 각각 형성된 한쌍의 투광성 기판과, 상기 투광성 기판들의 사이에 끼워져 있고 광의 파장에 대한 굴절률 이방성의 변화가 시각에 의존한 액정 화면의 착색이 발생하지 않는 범위로 설정되어 있는 액정 재료로 이루어진 액정층을 갖는 액정 표시 소자,

상기 액정 표시 소자의 양측에 배치되는 한쌍의 편광자, 및

상기 액정 표시 소자와 상기 편광자와의 사이에 적어도 한장 개재된 위상차판

을 구비하되,

상기 위상차판에서 3개의 주굴절률 n_a, n_b, n_c가 n_a= n_c＞ n_b의 관계를 가지며, 상기 주굴절률 n_a및 n_c는 상기 위상차판 표면과 평행하고, 상기 주굴절률 n_b는 표면의 법선 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서, 모든 위상차판에서, 상기 주굴절률 n_a와 상기 주굴절률 n_b의 차와 상기 위상차판의 두께 d와의 곱 (n_a- n_b)×d가 80nm와 250nm 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서, 상기 액정층에서의 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다는 크고 0.120보다는 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제17항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.065 이상 0.115 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제18항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제17항에 있어서, 모든 위상차판에서, 상기 주굴절률 n_a와 상기 주굴절률 n_b의 차와 상기 위상차판의 두께 d와의 곱 (n_a- n_b)×d가 80nm와 250nm 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서, 상기 액정 재료의 파장 450nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(450)과 파장 650nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(650)과의 차 Δn(450) - Δn(650)이 0 이상 0.0090 미만의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제21항에 있어서, 상기 차 Δn(450) - Δn(650)이 0 이상 0.0045 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제21항에 있어서, 모든 위상차판에서, 상기 주굴절률 n_a와 상기 주굴절률 n_b의 차와 상기 위상차판의 두께 d와의 곱 (n_a- n_b)×d가 80nm와 250nm 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제21항에 있어서, 상기 액정층에서의 액정 재료의 파장 550nm의 광에 대한 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.060보다는 크고 0.120보다는 작은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제24항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.065 이상 0.115 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제25항에 있어서, 상기 굴절률 이방성 Δn(550)이 0.070 이상 0.095 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제24항에 있어서, 모든 위상차판에서, 상기 주굴절률 n_a와 상기 주굴절률 n_b의 차와 상기 위상차판의 두께 d와의 곱 (n_a- n_b)×d가 80nm와 250nm 사이로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제27항에 있어서, 상기 위상차판은,

투명한 유기 고분자로 이루어진 지지체, 및

수평 배향되고 가교됨으로써 상기 지지체상에 형성되어 있는 디스코틱 액정층(discotic liquid crystal layer)

을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.