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KR101426577B1 - 투과형 액정 표시장치 - Google Patents

투과형 액정 표시장치 Download PDF

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KR101426577B1
KR101426577B1 KR1020097026886A KR20097026886A KR101426577B1 KR 101426577 B1 KR101426577 B1 KR 101426577B1 KR 1020097026886 A KR1020097026886 A KR 1020097026886A KR 20097026886 A KR20097026886 A KR 20097026886A KR 101426577 B1 KR101426577 B1 KR 101426577B1
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optically
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데츠야 우에사카
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제이엑스 닛코닛세키에너지주식회사
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Abstract

표시 특성의 변동이 적고, 표시가 밝으며, 콘트라스트가 높고, 시야각 의존성이 적은 투과형 액정 표시장치로서 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제2광학이방성 층, 제1광학이방성 층, 서로 대향배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀 및 편광판으로 구성되며, 제1광학이방성 층의 액정 필름, 제2광학이방성 층의 액정 필름, 및 액정셀의 각각의 복굴절 파장 분산이 소정의 관계를 가지며, 제1광학이방성 층과 제2광학이방성 층 및 액정 셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차값이 소정의 관계를 가지며, 제1광학이방성 층이 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 투과형 액정 표시장치가 제공된다.
백라이트, 편광판, 액정 필름, 복굴절, 파장분산

Description

투과형 액정 표시장치{TRANSMISSIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 워드 프로세서나 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기, 전자수첩이나 휴대전화 등의 휴대정보 기기, 또는 액정 모니터를 구비한 카메라 일체형 VTR 등에 이용되는 투과형 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 통상적으로 액정셀과 편광판 및 광학 보상 시트(위상차 판)로 구성된다. 투과형 액정 표시장치에서는 한쌍의 편광판 사이에 액정셀을 협지하고, 1매 또는 복수매의 광학 보상 시트를 액정셀과 편광판 사이에 배치한다.
액정셀은 봉형 액정성 분자와, 이를 봉입하기 위한 2매의 기판과, 상기 봉형 액정성 분자에 전압을 인가하기 위한 전극층으로 구성된다. 액정셀의 방식으로서는 TN(Twisted Nematic) 방식, STN(Super Twisted Nematic) 방식, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 방식, IPS(In-Plane Switching) 방식, VA(Vertical Alignment) 방식, OCB(Optically Compensated Birefringence) 방식, HAN(Hybrid Aligned Nematic) 방식, ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell) 방식, 하프톤 그레이 스케일(half tone grey scale) 방식, 도메인 분할방식, 또는 강유전성 액정, 반강유전성 액정을 이용한 표시 방식 등의 각종 방식이 있다.
상기 투과형 액정 표시장치는 액정 분자의 굴절률 이방성 때문에 비스듬히 보았을 때 표시 콘트라스트가 저하하거나, 표시색이 변화되거나, 또는 계조(階調; gradation)가 반전하는 등의 시야각 문제가 피할 수 없어 그 개선이 요망되고 있다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 종래 TN 방식(액정의 비틀림 각도는 90°)을 이용한 투과형 액정 표시장치에서는 광학 보상 필름을 액정셀과 상하 편광판 사이에 배치하는 방법이 제안되어 실용화되어 있다.
예를 들어, 디스코틱 액정(discotic liquid crystal)을 배향시킨 광학 보상 필름을 액정셀과 상하 편광판 사이에 배치한 구성, 또는 액정성 고분자를 네마틱(nematic) 하이브리드 배향시킨 광학 보상 필름을 액정셀과 상하 편광판 사이에 배치한 구성 등이 알려져 있다(특허문헌 1 내지 특허문헌 3 참조)
그러나, TN 방식의 경우, 콘트라스트가 넓어지는 영역은 개선되지만, 계조가 반전하는 범위가 넓고, 반드시 시야각 특성이 충분하다고는 말할 수 없다. 이것은 액정층이 90°비틀려져 있는 한, 전압을 인가한 때의 액정셀내의 액정 분자가 경사져 있는 부분이 90°방위까지 넓혀져 있는 한, 계조반전하는 범위가 넓어지는 것에 기인한다.
상기 이유로부터, 계조가 반전하는 범위를 좁힌다는 의미에서는 상기 액정셀의 방식으로서는 액정 분자의 비틀림 각도가 0°이고 또한 호모지니어스(homogeneous) 배향된 ECB 방식을 이용한 표시방식이 바람직하다. ECB 방식의 시야각 개선으로서, 호모니지어스 액정셀의 상하에 네마틱 하이브리드 배향시킨 광 학 보상 필름(1)과 1축성 위상차 필름을 각각 2매 배치한 구성이 제안되어 있다(특허문헌4).
그러나, 상기의 방법을 이용해도 비스듬히 보았을 때에 표시 콘트라스트가 저하되거나, 표시색이 변화되거나, 또는 계조가 반전하는 등의 시야각의 문제는 해결되지 않으며, 또한 상하 합계 4매의 필름을 사용하는 한, 각각의 필름이 파라메탈의 뿔뿔이 흐트러짐에 의한 표시 특성의 흐트러짐이 많고, 막의 전체 두께가 두껍게 되며, 신뢰성이 저하하는 등의 과제가 남게 되어, 이러한 개량이 요망되고 있다.
(1)특허문헌1: 일본 특허공보 제2640083호 공보
(2)특허문헌2: 일본 특개평 제11-194325호 공보
(3)특허문헌3: 일본 특개평 제11-194371호 공보
(4)특허문헌4: 일본 특허공보 제2005-2020101호
본 발명은 상술의 문제점의 개량을 달성한 것으로서, 표시 특성의 흐트러짐이 적고, 표시가 명확하며, 콘트라스트가 높으며, 시야각 의존성이 적은 투과형 액정 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1특징에 따르면, 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제2광학이방성 층, 제1광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치에서, 파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
D1 > D2
D1 = 1.00 ∼ 1.20
D2 = 0.80 ∼ 1.10
│(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가,
│Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
Re1 = 20nm ∼140nm
Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층은 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2특징에 따르면, 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치에서, 파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
D1 > D2
D1 = 1.00 ∼ 1.20
D2 = 0.80 ∼ 1.10
│(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가,
│Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
Re1 = 20nm ∼140nm
Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층은 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3특징에 따르면, 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제1광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제2광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치로서, 파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
D1 > D2
D1 = 1.00 ∼ 1.20
D2 = 0.80 ∼ 1.10
│(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가,
│Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
Re1 = 20nm ∼140nm
Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층은 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4특징에 따르면, 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제2광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제1광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치에서, 파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
D1 > D2
D1 = 1.00 ∼ 1.20
D2 = 0.80 ∼ 1.10
│(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가,
│Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
Re1 = 20nm ∼140nm
Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층은 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5특징에 따르면, 상기 제2광학이방성 층은 고분자 연신 필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6특징에 따르면, 상기 제2광학이방성 층은 광학적으로 정(正)의 1축성을 나타내는 액정 물질이 액정 상태에서 형성된 네마틱 배향을 고정화하여 형성되는 광학 필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7특징에 따르면, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향과 상기 액정층의 러빙(rubbing) 방향과의 각도는 30°이내의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8특징에 따르면, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향과 상기 제2광학이방성 층의 지상축(遲上軸)과의 각도는 70°이상 110°미만의 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9특징에 따르면, 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름은 광학적으로 정(正)의 1축성을 나타내는 액정 물질이고, 상기 액정 물질은 액정 상태에서 형성된 네마틱 하이브리드 배향을 고정화한 액정 필름이며, 상기 네마틱 하이브리드 배향에 대한 평균 경사각은 5°내지 45°의 액정 필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10특징에 따르면, 상기 편광판의 흡수축과 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향이 이루는 각도는 30°이상 60°이하의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제11특징에 따르면, 상기 호모지니어스 배향 액정셀의 전압 무인가시의 위상차는 200 내지 400nm 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정 표시장치는 표시가 밝고, 정면 코트라스트가 높으며, 시야각 의존성이 적은 특징을 갖고 있다.
도1은 액정 분자의 경사각 및 비틀림각을 설명하기 위한 개념도.
도2는 제2광학이방 소자를 구성하는 액정성 필름의 배향구조의 개념도.
도3은 액정셀의 예비경사(pre tilt) 방향을 설명하는 개념도.
도4는 실시예1의 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도5는 실시예1에 대한 편광판의 흡수축, 액정셀의 예비경사 방향, 고분자 연신 필름의 지상축 및 액정 필름의 경사 방향의 각도 관계를 도시한 평면도.
도6은 실시예1에 대한 액정 표시장치를 전방위로부터 보았을 때의 콘트라스트 비율을 도시한 도면.
도7은 비교예에 대한 액정 표시장치를 전방위로부터 보았을 때의 콘트라스트 비율을 도시한 도면.
도8은 실시예2의 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도9는 실시예2에 대한 편광판의 흡수축, 액정셀의 예비경사 방향, 고분자 연신 필름의 지상축 및 액정 필름의 경사 방향의 각도 관계를 도시한 평면도.
도10은 실시예2에 대한 액정 표시장치를 전방위로부터 보았을 때의 콘트라스트 비율을 도시한 도면.
도11은 실시예3의 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도12는 실시예3에 대한 편광판의 흡수축, 액정셀의 예비경사 방향, 고분자 연신 필름의 지상축 및 액정 필름의 경사 방향의 각도 관계를 도시한 평면도.
도13은 실시예3에 대한 액정 표시장치를 전방위로부터 보았을 때의 콘트라스트 비율을 도시한 도면.
도14는 실시예4의 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도15는 실시예4에 대한 편광판의 흡수축, 액정셀의 예비경사 방향, 고분자 연신 필름의 지상축 및 액정 필름의 경사 방향의 각도 관계를 도시한 평면도.
도16은 실시예4에 대한 액정 표시장치를 전방위로부터 보았을 때의 콘트라스트 비율을 도시한 도면.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1, 2: 기판 3: 투명 전극
4: 대향 전극 5: 액정층
6: 액정셀 7, 8: 편광판
9: 제1광학이방성 층 10: 제2광학이방성 층
11: 백라이트
본 발명의 투과형 액정 표시장치는 하기와 같은 (1) 내지 (4)의 4개중 어느 하나의 구성으로 이루어지며; 필요에 따라 광확산층, 광제어 필름, 도광판, 프리즘 시트 등의 부재가 부가로 추가되지만, 이들에 대해 특별한 한정은 없다. 시야각 의존성이 적은 광학 특성을 얻는다는 점에서는 하기의 (1) 내지 (4) 중 어느 구성을 이용해도 무방하다.
(1)편광판/액정셀/제1광학이방성 층/제2광학이방성 층/편광판/백라이트
(2)편광판//제2광학이방성 층/제1광학이방성 층/액정셀/편광판/백라이트
(3)편광판//제2광학이방성 층/액정셀/제1광학이방성 층/편광판/백라이트
(4)편광판/제1광학이방성 층/액정셀/제2광학이방성 층/편광판/백라이트
이하, 본 발명에 이용되는 구성부재에 대해 순차적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 이용되는 액정셀에 대해 설명한다.
본 발명은 액정셀의 방식으로서 호모지니어스 배향 셀을 이용한다. 호모지니어스 배향 셀이란 그 비틀림 각도가 대략 0°인 셀 이다. 여기서 말하는 대략 0°란 0°이상 5°이하의 비틀림 각도 이다. 전압 무인가시의 액정셀의 위상차(△nd)는 200nm 내지 400nm 이 바람직하며, 230nm 내지 350nm 이 더욱 바람직하다. 이 범위를 벗어난 경우, 불필요한 착색이나 밝기의 저하를 초래하여 바람직하지 않다.
또한, 액정셀의 구동방식은 특별한 제한이 없고, STN-LCD 등에 이용되는 패시브 매트릭스 방식, TFT(Thin Film Transistor) 전극, TFD(Thin Film Diode) 전극 등의 능동 전극을 이용하는 액티브 매트릭스 방식, 플라즈마 어드레스 방식 등과 같은 그 어느 구동방식이어도 무방하다.
액정셀은 서로 대향배치된 2개의 투명 기판(이하, 관찰자측을 상부 기판, 백라이트측을 하부 기판 이라 칭한다) 사이에 액정층이 협지된 구성으로 이루어진다.
상기 액정층을 형성하는 액정성을 나타내는 재료로서는 특별한 제한이 없고, 각종 액정셀을 구성하여 얻는 통상의 각종 저분자 액정 물질, 고분자 액정 물질 및 이들의 혼합물이 포함된다. 또한, 이들에 액정성을 손상하지 않는 범위에서 색소나 카이랄제(chiral dopoant), 비액정성 물질 등을 첨가할 수도 있다. 상기 액정셀은 전극 기판 및 액정층 이외에, 상술의 각종 방식의 액정셀에 필요한 각종 구성요소나 후술하는 각종 구성부재를 구비하여도 좋다.
액정셀을 구성하는 투명 기판으로서는 액정층을 구성하는 액정성을 나타내는 재료를 특정의 배향 방향으로 배향시키는 것이라면 특별한 제한이 없다. 구체적으로는 기판 자체가 액정을 배향시키는 성질을 갖고 있는 투명 기판, 기판 자체는 배향능이 결여되어 있지만 액정을 배향시키는 성질을 갖는 배향막 등을 이에 설치한 투명 기판 등이 사용될 수 있다. 또한, 액정셀의 전극은 ITO 등과 같은 공지의 것이 사용될 수 있고, 배향막이 구비된 기판을 사용하는 경우는 기판과 배향막 사이에 설치할 수 있다.
본 발명에 이용되는 편광판은 본 발명의 목적이 달성될 수 있는 것이라면 특별이 제한되지 않고, 액정 표시장치에 이용되는 통상의 것을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리비닐알콜(PVA)이나 부분 아세탈화 PVA와 같은 PVA계 또는 에틸렌-초산 비닐 공중합체의 부분 비누화물(saponified product)로 이루어진 친수 성 고분자 필름에, 요소 및/또는 2색성 색소를 흡착한 편광 필름, 폴리염화비닐의 탈염산처리물과 같은 폴리엔 배향 필름 등으로 이루어진 편광 필름을 사용할 수 있다. 또한 반사형 편광 필름도 사용할 수 있다.
상기 편광판은 편광 필름 단독으로 사용해도 좋고, 강성도상 내습성 향상, 내열성 향상 등의 목적으로 편광 필름의 한쪽면 또는 양쪽면에 투명 보호층 등을 설치해도 좋다. 투명 보호층으로서는 폴리에스테르, 트리아세틸셀룰로오즈, 환상 올레핀계 고분자 등의 투명 플라스틱 필름을 직접 또는 접착층을 거쳐 적층한 것과, 투명 수지의 도포층, 아크릴계나 에폭시계 등의 광경화형 수지층 등이 포함된다. 이러한 투명 보호층을 편광 필름의 양면에 피복하는 경우, 양측에 상이한 보호층을 형성해도 좋다.
본 발명에 이용되는 제2광학이방성 층으로서는 투명성과 균일성이 우수한 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 고분자 연신 필름이나, 액정으로 이루어진 광학 필름이 양호하게 사용될 수 있다. 고분자 연신 필름으로서는 예를 들어 셀룰로오즈계, 폴리카보네이트계, 폴리아릴레이트계, 폴리설폰계, 폴리아크릴계, 폴리에테르설폰계, 환상 올레핀계 고분자 화합물 등으로 이루어진 1축 또는 2축 위상차 필름이 포함된다. 이러한 예시적인 제2광학이방성 층은 고분자 연신 필름만으로 구성되어도 좋고, 액정으로 이루어진 광학 필름만으로 구성되어도 좋으며, 고분자 연신 필름과 액정으로 이루어진 광학 필름의 양쪽을 병용할 수도 있다. 또한, 액정으로 이루어진 광학 필름으로서는 주쇄형(main chain type) 및/또는 측쇄형(side chain type)의 각종 액정성 고분자 화합물, 예를 들어 액정성 폴리에스테르, 액정 성 폴리카보네이트, 액정성 폴리아크릴레이트 등이나 배향후 가교 등에 의해 고분자량화 할 수 있는 반응성을 갖는 저분자량의 액정 화합물 등으로 이루어진 광학 필름이 포함될 수 있고, 이들은 자립성이 있는 단독 필림이라도 투명 지지 기판상에 형성된 것이라도 좋다.
면내방향이 x 방향, y 방향을 가지며, 두께 방향을 z 방향으로 하는 경우, 정(正)의 1축성 광학이방성 층은 굴절률로서 nx > ny = nz 의 관계를 갖는다. 또한, 정(正)의 2축성 광학이방성 층은 굴절률로서 nx > nz > ny 의 관계를 갖는다. 부(負)의 1축성 광학이방성 층은 굴절률로서 nx = ny > nz 의 관계를 갖는다. 또한, 부(負)의 2축성 광학이방성 층은 굴절률로서 nx > ny > nz 의 관계를 갖는다.
본 발명에 이용되는 제1광학이방성 층은 광학적으로 정의 1축성을 나타내는 액정성 고분자, 구체적으로는 광학적으로 정의 1축성을 나타내는 액정성 고분자 화합물 또는 적어도 1종의 상기 액정성 고분자 화합물을 함유하는 광학적으로 정의 1축성을 나타내는 액정성 고분자 조성물로 형성되고, 상기 액정성 고분자 화합물 또는 상기 액정성 고분자 조성물이 액정 상태에서 형성한 평균 경사각이 5°내지 45°의 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름을 적어도 포함하는 층이다.
여기서, 본 발명에서 언급하는 네마틱 하이브리드 배향이라는 것은 액정 분자가 네마틱 배향되어 있고, 이때 필름 상면 및 필름 하면에 대한 액정 분자의 디렉터(director)와 필름 평면이 이루는 각도가 서로 상이한 배향 구조를 의미한다. 따라서, 상면 계면 근방과 하면 계면 근방에서 상기 디렉터와 필름 평면이 이루는 각도가 상이하기 때문에, 상기 필름의 상면과 하면 사이에서는 상기 각도가 연속적으로 변화하고 있는 것으로 말할 수 있다.
또한, 네마틱 하이브리드 배향 상태를 고정화한 필름은 액정 분자의 디렉터가 필름의 막두께 방향의 모든 위치에서 상이한 각도를 향하고 있다. 따라서, 상기 필름을 필름 전체라는 구조체로서 보았을 경우, 광축은 더 이상 존재하지 않는다.
또한, 본 발명에서 말하는 평균 경사각은 액정 필름의 막두께 방향에 대한 액정 분자의 디렉터와 필름 평면이 이루는 각도의 평균값을 의미한다. 본 발명에 제공되는 액정 필름은 필름의 한쪽의 계면 근방에서는 디렉터와 필름 평면이 이루는 각도가 절대값으로서 통상 20°내지 90°, 양호하기로는 40°내지 80°, 더욱 양호하기로는 50°내지 70°의 각도를 이루고 있고; 상기 면의 반대쪽에서는 절대값으로서 0°내지 20°, 양호하기로는 0°내지 10°의 각도를 이루고 있고; 그 평균 경사각은 절대값으로서 5°내지 50°, 양호하기로는 20°내지 45°, 더욱 양호하기로는 25°내지 40°의 각도를 이루고 있다.
평균 경사각이 상기 범위로부터 벗어난 경우, 경사 방향으로부터 본 경우의 콘트라스트 저하 등을 초래한다. 평균 경사각은 액정 회전법을 응용하여 구할 수 있다.
본 발명에 이용되는 제1광학이방성 층을 구성하는 액정 필름은 상술한 바와 같은 액정성 고분자 화합물이나 액정성 고분자 조성물의 네마틱 하이브리드 배향 상태가 고정화되고, 또한 특정의 평균 경사각을 갖는 것으로 이루어져 있지만, 네 마닉 하이브리드 배향 및 평균 경사각의 범위를 충족시킨다면, 어떠한 액정으로 형성된 것이라도 무방하다. 예를 들어, 저분자 액정을 액정 상태에서 네마틱 하이브리드 배향으로 형성후, 광가교나 광가교에 의해 고정화하여 얻은 액정 필름을 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명에서 액정 필름이란 필름 자체가 액정성을 띄는지의 여부를 묻는 것은 아니며, 저분자 액정, 고분자 액정 등의 액정 물질을 필름화함으로써 얻어지는 것을 의미한다.
또한, 제1광학이방성 층을 구성하는 액정 필름의 법선 방향으로부터 본 경우의 면내의 외관의 위상차값으로서는 네마틱 하이브리드 배향한 필름에서는 디렉터에 평행한 방향의 굴절률(이하, ne 라 칭한다)과 수직한 방향의 굴절률(이하, no 라 칭한다)이 싱이하며, ne 로부터 no 를 뺀 값(ne - no)을 외관상의 복굴절률로서 한 경우, 외관상의 위상차값은 외관상의 복굴절률과 절대 막두께의 곱(積)으로 부여되는 것으로 한다. 이러한 위상차값은 타원편광법(ellipsometry) 등의 편광 광학측정에 의해 용이하게 구할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에 대한 광학이방성 층의 구체적인 배치 조건에 대해 설명하지만, 보다 구체적인 배치 조건을 설명함에 있어 도1 내지 도3을 이용하여 액정 필름으로부터 본 광학이방성 층의 상하, 상기 광학이방성 층의 경사 방향 및 액정셀 층의 경사 방향을 각각 하기에 정의한다.
먼저, 액정 필름으로부터 본 광학이방성 층의 상하를, 상기 광학이방성 층을 구성하는 액정 필름의 필름 계면 근방에 대한 액정 분자 디렉터와 필름 평면이 이루는 각도에 의해 각각 정의하면, 액정 분자의 디렉터와 필름 평면이 이루는 각도 가 예각측에서 20°내지 90°의 각도를 이루고 있는 면을 b면으로 하고, 상기 각도가 예각측에서 0°내지 20°의 각도를 이루고 있는 면을 c면으로 한다.
이러한 광학이방 소자의 b면으로부터 액정 필름층을 통해 c면을 본 경우, 액정 분자 디렉터와 디렉터의 c면으로의 투영 성분이 이루는 각도가 예각이 되는 방향에서, 또한 투명 성분과 평행한 방향을 광학이방 소자의 경사방향으로 정의한다(도1 및 도2).
이어서, 통상적으로 액정셀 층의 셀 계면에서는 구동용 저분자 액정은 셀 계면에 대해 평행하지 않고 어느정도 각도를 갖고 경사져 있어 일반적으로 이러한 각도를 예비경사각(pre-tilt angle)이라고 칭하지만, 셀 계면의 액정 분자의 디렉터와 디렉터의 계면으로의 투영 성분이 이루는 각도가 예각인 방향에서, 또한 디렉터의 투영 성분과 평행한 방향을 액정셀 층의 예비경사각 방향으로 정의한다(도3).
상기 제1 및 제2광학이방성 층은 각각 접착제층 또는 점착제층을 거쳐 서로 접합시켜 제작해도 좋다.
접착제층을 형성하는 접착제로서는 광학이방성 층에 대해 충분한 접착력을 가지며 또한 광학이방성 층의 광학적 특성을 손상시키지 않다면, 특별한 제한이 없으며; 예를 들어 아크릴 수지계, 메타크릴 수지계, 에폭시 수지계, 에틸렌-초산 비닐 공중합체계, 고무계, 우레탄계, 포릴비닐에테르계 및 오들의 혼합물계나 열경화형 및/또는 광경화형, 전자선경화형 등의 각종 반응성의 것이 포함될 수 있다. 이러한 접착제는 광학이방성 층을 보호하는 투명 보호층의 기능을 겸비한 것도 포함된다.
점착제층을 형성하는 점착제는 특별한 제한은 없지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 플루오르화계 또는 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제처럼 광학적 투명성이 우수하고, 응집성 또는 점착 특성의 조정이 용이하고, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것이 양호하게 사용된다.
접착제층 또는 점착제층(이하, 접착제와 점착제를 합쳐「점ㆍ접착제」라 칭할 수 있다)의 형성은 적절한 방식으로 실행할 수 있다. 그 예로서는 예를 들어 톨루엔이나 초산 에틸렌 등의 적절한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어진 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해하거나 분산시킨 10 내지 40중량% 정도의 점ㆍ접착제 용액을 제조하고, 이를 유연 방식이나 도공(塗工) 방식 등의 적절한 전개방식으로 상기 광학이방성 층상에 직접 부설하는 방식, 또는 앞서 준비한 세퍼레이터상에 점ㆍ접착제 층을 형성하여 그것을 상기 광학이방성 층상에 이착하는 방식 등이 포함된다. 또한, 점ㆍ접착제 층에는 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히 점착성 부여 수지, 유리 섬유, 유리 비즈, 금속 가루, 기타 무기 분말 등으로 이루어진 충진제나 안료, 착색제, 산화방지제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 무방하다. 또한, 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점ㆍ접착제 등이어도 좋다.
광학이방성 층 사이를 접착제층 또는 점착제층을 거쳐 서로 접합시킬 때는 광학이방성 층 표면을 표면처리하여 접착제층 또는 점착제층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 표면처리 수단은 특별한 제한은 없지만, 상기 액정층 표면의 투명성 을 유지할 수 있는 코로나 방전처리, 스퍼터 처리, 저압 UV 조사, 플라즈마 처리 등의 표면처리법을 적절히 사용할 수 있다. 이러한 표면처리법 중에서도 코로나 방전처리가 양호하다.
하기에 상기 부재로 구성되는 본 발명의 액정 표시장치의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 액정 표시장치의 구성은 도4, 도8, 도11, 도14에 도시된 바와 같이 하기의 (1) 내지 (4)의 4개중에서 선택되는 것을 필수로 한다.
(1)편광판/액정셀/제1광학이방성 층/제2광학이방성 층/편광판/백라이트
(2)편광판/제2광학이방성 층/제1광학이방성 층/액정셀/편광판/백라이트
(3)편광판/제2광학이방성 층/액정셀/편광판/제1광학이방성 층/백라이트
(4)편광판/제1광학이방성 층/액정셀/제2광학이방성 층/편광판/백라이트
여기서, 상기 구성(1)을 예로 들어 도4를 사용하여 본 실시예의 액정 표시장치의 표시원리에 대해 설명한다.
기판(1)에 ITO 등의 투과율이 높은 재료로 형성된 투명 전극(3)이 설치되고, 기판(2)에 ITO 등의 투과율이 높은 재료로 형성된 대향 전극(4)이 설치되며, 투명 전극(3)과 대향 전극(4) 사이에 정(正)의 유전율 이방성을 나타내는 액정 재료로 이루어진 액정층(5)이 협지된다. 기판(2)의 대향 전극(4)이 형성된 측의 반대면에 편광판(7)이 설치되어 있고, 기판(1)의 투명 전극(3)이 형성된 면의 반대측에 제1광학이방성 층(9), 제2광학이방성 층(10) 및 편광판(8)이 설치되어 있다. 편광판()의 배면측에는 백라이트(11)가 설치되어 있다.
액정셀내의 액정층의 예비경사 방향과 네마틱 하이브리드 배향 구조를 고정화한 액정 필름으로 이루어지는 제1광학이방성 층의 경사 방향이 이루는 각도는 0°내지 30°의 범위, 바람직하기로는 0°내지 20°, 더욱 바람직하기로는 0°내지 10°의 범위가 좋다. 양자가 이루는 각도가 30°를 넘으면 충분한 시야각 보상 효과가 얻어지지 않을 위험이 있다.
또한, 제2광학이방성 층의 지상축(遲相軸)과 제1광학이방성 층의 경사 방향이 이루는 각도는 70°이상 110°미만이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 80°이상 100°미만이다. 110°이상인 경우, 또는 70°보다 작은 경우에는 양면 콘트라스트의 저하를 초래할 가능성이 있어 바람직하지 않다.
또한, 제1광학이방성 층의 경사 방향과 편광판의 흡수축이 이루는 각도는 30°이상 60°미만이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 40°이상 50°미만이다. 60°이상인 경우, 또는 30°보다 작은 경우에는 정면 콘트라스트의 저하를 초래할 가능성이 있어 바람직하지 않다.
또한, 제2광학이방성 층의 지상축과 편광판의 흡수축이 이루는 각도는 30°이상 60°미만이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 40°이상 50°미만이다. 60°이상인 경우, 또는 30°보다 작은 경우에는 정면 콘트라스트의 저하를 초래할 가능성이 있어 바람직하지 않다.
상기 액정셀에 사용되는 액정재료의 굴절률 이방성 △nLC, 상기 제1광학이방성 층의 굴절률 이방성 △n1, 및 상기 제2광학이방성 층의 굴절률 이방성 △n2 는 일반적으로 파장λ(nm)에 대해 의존성이 있고, 그 특성은 일반적으로 파장(λ)에 대해 부(負)의 경향을 갖는다. 파장(λ) = 450nm 및 λ= 590nm 에 대한 굴절률 이방성(이하, 각각「△n(450)」,「△n(590)」으로 표시한다)의 비율을 복굴절 파장 분산(D)으로 하고,
D = △n(450)/△n(590)
으로 정의한다. D 는 액정 재료가 모두 동일하다면 동일하지만, 상이한 액정 재료라도 동일하게 되는 일이 있다. 본 발명에 대한, 상기 액정셀, 제1광학이방성 층, 및 제2광학이방성 층의 복굴절 파장 분산을 각각 DLC, D1, D2 로 표시한다.
백라이트(11)로부터 출사된 광은 편광판(8)을 통해 제2광학이방성 층(10)에 입사되지만, 상기 구성에서는 제1광학이방성 층(9)의 지상축이 액정셀(6)의 러빙 방향과 거의 병행이고, 또한 제2광학이방성 층(10)의 지상축은 그들과는 대략 수직이다.
여기서, 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값(Re1)을 Re1 = (Nx1 - Ny1) × d1[nm], 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값(Re2)을 Re2 = (Nx2 - Ny2) × d2[nm] 로 한 경우에, 파장 분산 550nm 에 대한 제1고아성 층의 위상차값 Re1, 제2광학이방성 층의 위상차값 Re2, 및 상기 액정셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가,
│Re1 + Re(LC) - Re2│ < 30nm ......... (1)
Re1 = 20nm ∼ 140 nm ......... (2)
Re2 = 50nm ∼ 180nm ......... (3)
의 관계를 만족시키는 듯이 조정한다.
이때, 제2광학이방성 층이 갖고 있는 광학이방성은 제1광학이방성 층 및 액정셀의 광학이방성에 의해 지워진다. 그 결과, 편광판(8)을 통한 광은 위상차의 영향을 거의 받지 않고 편광판(7)에 의해 입사되기 때문에, 흑색 표시를 얻을 수 있다. Re1, Re2 및 Re(LC)가 식(1)의 범위를 벗어난 경우, 정면 콘트라스트의 저하를 초래할 위험이 있기 때문에 바람지하지 않다. Re1 이 식(2)의 범위를 벗어난 경우, 충분한 시야각 확대 효과가 얻어지지 않는 것이나 비스듬히 보았을 때에 액정 표시장치에 불필요한 색 번짐이 발생될 위험이 있다. Re2 가 식(3)의 범위를 벗어난 경우, 충분한 보상 효과가 얻어지지 않을 위험이 있기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 양호한 흑색 표시를 얻기 위해서는 제2광학이방성 층의 복굴절 파장 분산(D2) 및 제1광학이방성 층의 복굴절 파장 분산(D1) 및 액정 셀의 복굴절 파장 분산(DLC)을,
D1 > D2 ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ (4)
D1 = 1ㆍ00 ∼ 1.20 ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ (5)
D2 = 0ㆍ80 ∼ 1.10 ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ (6)
│(DLC + D1)/2-D2│ < 0.5 ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ (7)
의 관계를 만족시키도록 조정하는 것이 바람직하다.
광학이방성 층 및 액정셀의 분산을 상기 식을 만족하도록 조정하므로써, 가 시광의 광범위의 파장의 광이 상기 식(1)을 만족하고, 제2광학이방성 층, 제1광학이방성 층 및 액정 셀의 광학이방성을 지울 수 있고, 그 결과 양호한 흑색 표시를 얻을 수 있다. 각각의 광학이방성 층 및 액정 셀의 분산이 상기 범위를 벗어난 경우, 콘트라스트의 저하나 표시장치의 표시가 불필요하게 색 번짐 위험이 있어 바람직하지 않다.
상기 광 확산층, 백라이트, 광 제어 필름, 도광판, 프리즘 시트에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 공지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치는 상술한 구성 부재 이외에도 다른 구성부재를 부설할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터를 본 발명의 액정 표시장치에 부설하므로써, 색 순도가 높은 멀티 컬러 또는 풀 컬러 표시를 실행할 수 있는 컬러 액정 표시장치를 제작할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명은 실시예 및 비교예에 따라 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에 대한 위상차값(△nd)은 달리 언급하지 않는 한 파장 550nm 에 대한 값으로 한다.
(1) 필름 막 두께 측정방법
SLOAN 컴파니의 SURFACE TEXTURE ANALYSIS SYSTEM Dektak 3030ST 를 이용하였다. 또한, 간섭파 측정[일본 분광(주), 자외ㆍ가시ㆍ근적외 분광 광동계 V-570]과 굴절률 데이터로부터 막 두께를 구하는 방법도 병용하였다.
(2) 액정 필름의 변수 측정
왕자계측기기(주)에 의해 제작된 자동 복굴절 분석계 KOBRA21ADH 를 이용하였다.
<실시예1>
실시예1의 액정 표시장치의 개념도에 대해서는 도4를, 그 축 구성에 대해서는 도5를 이용하여 설명한다.
기판(1)에 ITO 등의 투과율이 높은 재료로 형성된 투명 전극(3)이 설치되고, 기판(2)에 ITO 등의 투과율이 높은 재료로 형성된 대향 전극(4)이 설치되며, 투명 전극(3)과 대향 전극(4) 사이에 정(正)의 유전율 이방성을 나타내는 액정 재료로 이루어진 액정층(5)이 협지되어 있다. 기판(2)의 대향 전극(4)이 형성된 측의 반대면에 편광판(7)이 부설되어 있고, 기판(1)의 투명 전극(3)이 형성된 면의 반대측에 제1광학이방성 층(9)과 제2광학이방성 층(10) 및 편광판(8)이 부설되어 있다. 편광판(8)의 배면측에는 백라이트(11)가 설치된다.
일본 특허공개 평6-347742호 공보에 따라, 막 두께 방향의 평균 경사각이 28°의 네마틱 하이브리드 배향이 고정화된 각각의 막 두께의 액정 필름으로 이루어진 제1광학이방성 층(9)(△nd 는 10 내지 160nm)을 제작하고, 도5에 도시된 바와 같은 축 배치로 액정 표시장치를 제작하였다.
사용한 액정셀(6)은 액정 재료로서 ZLI-1695(Merck 컴파니 제작)를 이용하고, 액정층 두께는 4.9㎛ 로 하였다. 액정층의 기판 양계면의 예비경사각은 3°이고, 액정셀의 △nd 는 약 320nm, 분산 DLC 는 약 1.03 이었다.
액정셀(6)의 관찰자측(도면의 상부측)에 편광판(7)[두께 약 100㎛: 스미토모 화학(주)이 제작한 SQW-062]을 배치하였다.
또한, 관찰자측으로부터 보아 액정셀(6)의 후방에 제1광학이방성 층(9)으로서 액정 필름(9)을, 제2광학이방성 층(10)으로서 1축 연신한 ZEONOR 필름[상품명; 일본 제온(주)이 제작]으로 이루어진 고분자 연신 필름(10)을 배치하고, 다시 배면에 편광판(8)을 배치하였다.
ZEONOR 필름의 분산은 약 1.02, 제1광학이방성 층의 분산은 약 1.16 이었다.
편광판(7, 8)의 흡수축, 액정셀(6)의 양계면의 예비경사 방향, 액정 필름(9)의 경사 방향, 고분자 연신 필름(10)의 지상축은 도5에 도시된 조건으로 배치하였다.
도6은 제1광학이방성 층(9)의 △nd 를 90nm, ZEONOR 필름의 △nd 를 140nm 으로 하였을 때의 백라이트 점등시(투과 모드)에서의 백색 표시 0V, 흑색 표시 5V의 투과율의 비율 (백색 표시)/(흑색 표시) 을 콘트라스트 비율(CR)로 하여, 전방위로부터의 콘트라스트 비율을 표시하고 있다.
도6으로부터 양호한 시야각 특성을 갖고 있는 것을 알았다. 도6의 동심원은 20°간격으로 도시되어 있다. 따라서, 최외측 원은 중심으로부터 80°를 나타낸다(이하의 도면에서도 동일).
실시예1의 구성을 이용하여, 제1광학이방성 층의 위상차를 변화시킨 경우에 대해서도 동일한 측정을 실행하여, 그 때의 정면 CR 및 시야각 특성을 표1에 요약하였다. 표1에서, 시야각에 대한 기호는「양호 ◎ > ○ > × 불량」을 의미한다.
또한, 도7에는 비교예로서 제1광학이방성 층의 △nd 를 본 발명의 범위를 벗 어난 10nm, 제2광학이방성 층의 △nd 를 60nm 으로 하였을 때의 백라이트 점등시(투과 모드)에서의 백색 표시 0V, 흑색 표시 5V의 투과율의 비율(백색 표시)/(흑색 표시) 를 콘트라스트 비율로 하여, 전방위로부터의 콘트라스트 비율을 표시하고 있다.
표1과 비교예에 의해, 제1광학이방성 층의 △nd 를 하락시키면 정면 CR 은 향상되지만, 시야각은 서서히 좁아지게 되고, 20nm 미만에서는 충분한 시야각을 얻지 못해 바람직하지 않다.
또한, 제1광학이방성 층의 △nd 가 커지는 경우도 충분한 정면 CR 을 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 제1광학이방성 층의 △nd 는 20nm 내지 140nm 의 범위로 조정하는 것이 바람직한 것을 알았다.
표1
제1광학이방성 층의 위상차
10nm 30nm 50nm 70nm 90nm 110nm 130nm 150nm
정면 CR 679 670 646 619 579 544 495 452
시야각 × ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○
※시야각 기호의 의미: 「양호 ◎ > ○ > × 불량」
<실시예2>
실시예2의 액정 표시장치의 개념도에 대해서는 도8을, 그 축 구성에 대해서는 도9를 이용하여 설명한다.
실시예1에서 이용한 액정셀(6)에 대해서, 기판(2)의 대향 전극(4)이 형성된 측의 반대면에 제1광학이방성 층(9)과 제2광학이방성 층(10) 및 편광판(7)이 부설되고, 기판(1)의 투명 전극(3)이 형성된 면의 반대측에 편광판(8)이 부설되어 있다. 편광판(8)의 배면측에는 백라이트(11)가 설치된다.
편광판(7, 8), 제1광학이방성 층(9), 제2광학이방성 층(10)은 실시예1과 동일한 것을 이용하였다.
편광판(7, 8)의 흡수축, 액정셀(6)의 양계면의 예비경사 방향, 액정 필름(9)의 경사 방향, 고분자 연신 필름(10)의 지상축은 도8에 도시된 조건으로 배치하였다.
도10은 백라이트 점등시(투과 모드)에서의 백색 표시 0V, 흑색 표시 5V의 투과율의 비율 (백색 표시)/(흑색 표시) 을 콘트라스트 비율(CR)로 하여, 전방위로부터의 콘트라스트 비율을 표시하고 있다.
도10으로부터 양호한 시야각 특성을 갖고 있는 것을 알았다.
<실시예3>
실시예3의 액정 표시장치의 개념도에 대해서는 도11을, 그 축 구성에 대해서는 도12를 이용하여 설명한다.
실시예2에서 이용한 액정셀(6)에 대해서, 기판(2)의 대향 전극(4)이 형성된 측의 반대면에 제1광학이방성 층(9)과 제2광학이방성 층(10) 및 편광판(7)이 부설되고, 기판(1)의 투명 전극(3)이 형성된 면의 반대측에 제1광학이방성 층(9) 및 편 광판(8)이 부설되어 있다. 편광판(8)의 배면측에는 백라이트(11)가 설치된다.
도13은 백라이트 점등시(투과 모드)에서의 백색 표시 0V, 흑색 표시 5V의 투과율의 비율 (백색 표시)/(흑색 표시) 을 콘트라스트 비율(CR)로 하여, 전방위로부터의 콘트라스트 비율을 표시하고 있다. 도13으로부터 양호한 시야각 특성을 갖고 있는 것을 알았다.
<실시예4>
실시예4의 액정 표시장치의 개념도에 대해서는 도14를, 그 축 구성에 대해서는 도15를 이용하여 설명한다.
실시예3에서 이용한 액정셀(6)에 대해서, 제2광학이방성 층(10)의 위치를, 제1광학이방성 층(9)의 위치로 바꿔 입력한 것 이외에는 실시예3과 동일하게 하여 제작하였다.
도16은 백라이트 점등시(투과 모드)에서의 백색 표시 0V, 흑색 표시 5V의 투과율의 비율 (백색 표시)/(흑색 표시) 을 콘트라스트 비율(CR)로 하여, 전방위로부터의 콘트라스트 비율을 표시하고 있다.
도16으로부터 양호한 시야각 특성을 갖고 있는 것을 알았다.
본 실시예에서는 컬러 필터가 없는 형태로 실험을 하였지만, 액정셀중에 컬러 필터를 부설하면, 양호한 멀티 컬러 또는 풀 컬러 표시가 가능한 것은 말할 나위도 없다.

Claims (11)

  1. 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제2광학이방성 층, 제1광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치로서,
    파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
    D1 > D2
    D1 = 1.00 ∼ 1.20
    D2 = 0.80 ∼ 1.10
    │(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
    또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가
    │Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
    Re1 = 20nm ∼140nm
    Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층이 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  2. 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치로서,
    파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
    D1 > D2
    D1 = 1.00 ∼ 1.20
    D2 = 0.80 ∼ 1.10
    │(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
    또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가
    │Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
    Re1 = 20nm ∼140nm
    Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층이 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  3. 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제1광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제2광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치로서,
    파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
    D1 > D2
    D1 = 1.00 ∼ 1.20
    D2 = 0.80 ∼ 1.10
    │(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
    또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방 향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 흑색 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가
    │Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
    Re1 = 20nm ∼140nm
    Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층이 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  4. 백라이트측으로부터 순서대로, 편광판, 제2광학이방성 층, 서로 대향하여 배치된 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 협지된 호모지니어스 배향 액정셀, 제1광학이방성 층 및 편광판으로 구성되는 액정 표시장치로서,
    파장 λ= 450nm 및 λ=590nm 에 대한 굴절율 이방성 △n 의 비율을 복굴절 파장분산 D[D = △n(450)/△n(590)]로 정의한 경우, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D1), 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름의 복굴절 파장분산(D2), 상기 액정셀의 복굴절 파장분산(DLC)이,
    D1 > D2
    D1 = 1.00 ∼ 1.20
    D2 = 0.80 ∼ 1.10
    │(DLC +D1)/2-D2│ < 0.5 의 범위이고,
    또한 제1광학이방성 층의 두께를 d1, 면내의 주굴절률을 Nx1 및 Ny1, 두께방향의 주굴절률을 Nz1, 면내의 지연값 Re1 을, Re1 = (Nx1-Ny1) × d1[nm] 으로 하고, 제2광학이방성 층의 두께를 d2, 면내의 주굴절률을 Nx2 및 Ny2, 두께방향의 주굴절률을 Nz2, 면내의 지연값 Re2 을, Re2 = (Nx2-Ny2) × d2[nm] 로 하였을 때, 파장 550nm 에 대한 제1광학이방성 층, 제2광학이방성 층의 위상차값을 Re1, Re2, 상기 액정셀의 표시 전압 인가시의 위상차 Re(LC)가
    │Re1 + Re(LC) - Re2 │ < 30nm
    Re1 = 20nm ∼140nm
    Re2 = 50nm ∼180nm 의 범위로 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치로서, 제1광학이방성 층이 네마틱 하이브리드 배향구조를 고정화한 액정 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2광학이방성 층은 고분자 연신 필름인 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2광학이방성 층은 광학적으로 정의 1축성을 나타내는 액정 물질이 액정 상태에서 형성된 네마틱 배향을 고정화하여 형성되는 광학 필름인 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향과 상기 액정층의 러빙 방향과의 각도가 30°이내의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향과 상기 제2광학이방성 층의 지상축과의 각도가 70°이상 110°미만의 범위인 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2광학이방성 층의 액정 필름은 광학적으로 정의 1축성을 나타내는 액정 물질이고, 상기 액정 물질은 액정 상태에서 형성된 네마틱 하이브리드 배향을 고정화한 액정 필름이며, 상기 네마틱 하이브리드 배향에 대한 평균 경사각은 5°내지 45°의 액정 필름인 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광판의 흡수축과 상기 제1광학이방성 층의 액정 필름의 하이브리드 방향을 기판 평면에 투영한 경사 방향이 이루는 각도는 30°이상 60°이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호모지니어스 배향 액정셀의 전압 무인가시의 위상차는 200 내지 400nm 인 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시장치.
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