KR100641629B1 - 확산필름을 구비한 액정패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정패널에서 시야각을 향상시키기 위해 액정셀과; 상기 액정셀의 상하부 면에 각각 형성된 상부 및 하부 편광판과; 상기 상부 편광판 상에 형성되고, 1) 굴절률이 n인 필름과, 2)상기 필름에 형성된 다수개의 미세홀과, 3) 상기 각 미세홀에 형성되고, 상기 필름과 굴절률이 다른 도광로를 갖는 확산필름을 포함하는 액정패널을 개시하고 있다.

Description

확산필름을 구비한 액정패널{LC panel having a diffusion film}
도 1은 종래의 액정 패널의 단면을 도시한 단면도.
도 2는 입사광에 따른 편광판의 기능을 도시한 도면.
도 3는 종래 액정패널의 다른 예를 도시한 단면도.
도 4는 종래의 확산판의 기능을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정패널을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 확산판의 작동을 도시한 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 도 7의 A 부분에서 가능한 구조를 도시한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 액정패널 110 : 액정셀
120 : 상부 편광판 130 : 확산판
140 : 하부 편광판 132 : 제 1 필름
134 : 제 2 필름 136 : 미세홀
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 액정 셀의 셀갭 및 광학적 특성에 자유로운 광시야각용 확산필름을 가진 액정 표시장치 및 그 확산필름에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.
근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있다.
그러나, 최근 들어 소형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시소자(Flat panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라, 플라즈마 디스플레이(plasma display panel ; PDP), 전계방출 디스플레이(field emission display ; FED), 박막 트랜지스터 액정 표시장치(Thin film transistor liquid crystal display ; TFT-LCD) 등이 개발되었고, 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시장치가 가장 활발하게 연구되고 있다.
상기 PDP나 FED 등은 자체적으로 발광할 수 있으나, 상기 TFT-LCD는 자체적으로 발광하는 발광수단이 없기 때문에 보조적으로 보조광원(back light ; 이하, 백라이트라 칭함)을 사용한다.
일반적으로 사용되는 TFT-LCD는 패널의 하부에 위치한 백라이트라는 광원의 빛에 의해 영상을 표현하는 방식을 써왔다.
상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘 박막이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.
상기와 같은 TFT-LCD는 상기 박막 트랜지스터가 형성된 하판과, 상기 백라이트의 빛을 채색하는 컬러필터가 형성된 상판과, 상기 상판과 하판 사이에 형성된 액정을 포함하는 액정 패널과, 상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트와, 상기 액정 패널의 상하부에 부착된 편광필름 등으로 구성된다.
상기 TFT-LCD의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭된 임의의 화소는 하부광원의 빛투과량을 조절할 수 있게 한다. 즉, 스위칭된 화소부 상에 존재하는 액정의 상을 변화시켜, 빛의 진행경로를 바꾸어 컬러필터로 하여금 색을 표현하도록 하는 것이 TFT-LCD의 화상표현원리이다.
그런데, 상기 액정은 광학적 이방성(즉, 분자의 장축과 단축의 굴절율이 다른 특성)을 띠기 때문에, 상기 액정의 분자배열을 임의로 조절하면 빛의 손실을 가져 온다.
따라서, 상기 빛의 손실을 줄이기 위해, 상기 백라이트의 빛을 효율적으로 이용하기 위해 여러 종류의 광학적 필름이 사용되며, 상기 광학적 필름의 도움으로 상기 백라이트에서 발생하고, 상기 액정 패널을 통과한 빛을 우리가 볼 수 있게 되 는 것이다.
이하, 도면을 참조하여 액정 패널의 구조와 부착물들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 일반적으로 사용하는 액정 패널의 단면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 액정패널의 구조를 살펴보면, 먼저 액정 셀(1)이 형성되고, 상기 액정 셀(1)의 상/하 면에는 제 1 및 제 2 보상필름(compensation film ; 3, 6)이 부착된다.
상기 제 1 및 제 2 보상필름(3, 6)은 상기 액정의 상 변화에 따른 빛의 흐름을 보상하는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 보상필름(3, 6)의 바깥 면에는 상부 및 하부 편광판(4, 8)이 위치한다.
상기 액정셀(1)은 컬러필터 기판과 스위칭 소자가 형성된 박막 트랜지스터 기판이 합착되어 형성되고, 상기 컬러필터 기판과 상기 박막 트랜지스터 기판의 사이에 광학적 이방성매질(즉, 액정)이 위치한다.
상기 상부 및 하부 편광판(4, 8)은 도 2에 도시한 바와 같이 빛의 진행방향에 수직 또는 수평방향의 특정한 방향의 빛만을 걸러내는 역할을 한다(도 2 참조).
도 2는 편광판(4, 8)의 편광원리를 도시한 사시도이다.
TFT-LCD의 단점 중의 하나는 시야각에 따라 콘트라스트(contrast ratio)의 변화와 그레이 스케일(gray scale)의 반전현상에 의하여 시인성이 떨어진다는 것이다.
상기와 같이 상/하 시야각이 좁아 시인성이 저하되는 이유는 90도 꼬인 TN-cell이 갖는 구조 때문에 필연적으로 발생하는데, 백라이트에서 나오는 빛이 액정패널의 아래쪽의 하부 편광판(8)에서 선형 편광되어 광학적 이방성을 갖는 액정을 통과하는 경우, 액정셀(1)을 수직으로 통과할 때와 비스듬히 통과할 때 그 위상(retardation) 값이 서로 달라 위상차가 발생하여, 시야각에 따른 투과광의 특성이 다르게 된다.
따라서, 빛의 위상은 액정의 위상과 같지만 음의 위상 값을 갖는 필름(즉, 보상필름 ; 3, 6)을 사용하여 이를 보상하면 시야각을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 보상필름(3, 6)은 광시야각을 목적으로 설치한다.
도 3은 종래의 다른 액정패널의 단면을 도시한 단면도로써, 도 3에 도시된 액정패널에는 도 1에 도시된 액정패널과 달리 보상필름(3, 6)이 설치되어 있지 않다.
즉, 도 3에 도시된 액정패널의 구조는 도 1에 도시된 액정패널에서 보상필름(3, 6)이 빠지고, 확산필름(10)이 추가된 형태이다.
상기 확산필름(10)의 기능은 상기 보상필름(3, 6)의 기능과 동일한 기능을 하게 된다. 즉, 상기 확산필름(10)은 상기 상부 편광판(4) 상에 위치하여, 상기 상부편광판(4)을 통과한 빛의 경로를 확산시킨다.
상술한 바와 같이 종래의 액정패널에는 시인성이 떨어지는 액정의 단점을 극복하고, 시야각을 향상시키기 위해 보상필름 또는 확산필름을 사용했다.
그러나, 상기 보상필름(3, 6)의 사용은 시야각을 향상시키는 방법이지만, 액정셀(1)의 dΔn(d는 셀갭, Δn는 액정의 장축과 단축의 굴절률의 차이) 및 액정셀(1)의 구조에 민감한 단점을 갖고 있다.
즉, 다시말해, 호환성이 떨어진다는 것이다. 예를 들면, 상기 액정셀(1)의 모델 변경시 상기 보상필름(3, 6)을 다시 설계하여 사용해야 한다.
또한, 상기 보상필름(3, 6)은 가격이 고가이고, 특성 균일도를 확보하기 어려운 단점을 갖고 있다.
그리고, 상기 확산필름(10)을 제작하기 어려운 단점이 있고, 빛의 확산에 의한 화상의 선명도가 떨어질 수 있는 단점을 내포하고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 제작이 간단하고, 특성이 우수한 확산필름을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 제 1 굴절률을 가진 제 1 필름과; 상기 제 1 필름에 형성된 다수의 홀과; 상기 다수의 홀의 내부에 형성되는 제 2 굴절률을 가진 제 2 필름;을 포함하는 액정표시장치용 확산필름을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 액정셀과; 상기 액정셀의 상부면 및 하부면에 각각 형성된 상부편광판과 하부편광판; 상기 상부편광판 상에 형성되고, 제 1 굴절률의 제 1 필름과; 상기 제 1 필름에 형성된 다수의 홀과; 상기 다수의 홀의 내부에 형성되는 제 2 굴절률을 가진 제 2 필름;으로 구성된 확산필름;을 포함하는 액정패널을 제공한다.
바람직하게 상기 제 2 필름은 상기 제 1 필름의 면과 동일선 상에 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 필름의 한 끝단은 상기 제 1 필름의 면에서 돌출된 돔형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 필름의 한 끝단은 상기 제 1 필름 내에 형성된 홀의 내부에서 돔형상인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 액정패널(100)의 구조를 도시한 사시도로써, 액정셀(110)과 상기 액정셀(110)의 상/하부에 위치한 상부 및 하부 편광판(120, 140)으로 구성되고, 상기 상부 편광판(120) 상에는 확산판(130)이 형성된다.
본 발명에 따른 확산판(130)의 구조를 도시된 도 6에서 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 확산판(130)을 도시한 사시도이다.
도면에서 보면, 상기 확산판(130)은 굴절률이 n1인 제 1 필름(132)과 상기 제 1 필름에는 다수개의 미세한 홀(136)이 형성되어 있다.
상기 다수개의 홀(136)은 레이저(laser)나 미세 가공기술 등으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 각 홀(136)의 내부에는 굴절률이 n2인 제 2 필름(134)이 내장되어 있다.
도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ의 단면을 도시한 단면도로써, 굴절률 n1인 제 1 필름과 굴절률 n2인 제 2 필름이 번갈아 가며 형성되는 것을 알 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 확산필름(130)의 동작원리를 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 확산필름(130)의 동작원리를 나타내는 단면도로써, 굴절률이 n1인 제 1 필름(132)과 굴절률이 n2인 제 2 필름(134)이 상기 제 1 필름(132)에 둘러싸여 있다.
이 때, 상기 확산필름(130)의 끝으로 빛이 입사할 때, n2 < n1 이라 가정하면, 빛은 굴절률이 작은 제 2 필름(134)을 통해 진행하게 될 것이다. 즉, 제 1 필름(132)은 상기 제 2 필름(134)에 대해 거울과 같은 반사효과를 나타내게 되고, 이에 따라, 상기 제 2 필름(134)은 빛이 진행하는 도광로(light guide)의 역할을 하게 된다.
도광로로서의 기능을 하는 제 2 필름(134)을 따라 빛의 입사부와 반대방향의 출사부에서는 상기 제 1 필름(132)과 제 2 필름(134)의 경계부에서 반사된 빛이 확산되어 출사하게 된다.
상기와 같은 원리는 광섬유의 끝단에서 빛은 확산된다는 원리를 이용한 것으로, 효율적으로 빛을 확산할 수 있으므로 액정패널의 시야각 개선에 상당한 효과를 거둘 수 있을 것이다.
그리고, 상기 제 2 필름(134)의 형성은 상기 제 1 필름(132)에 형성된 홀(136)에 도포 내지는 증착 등의 방법으로 형성될 수 있을 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7의 A 부분을 확대한 단면도로써, 제 2 필름(134)의 끝단에서 형성가능한 상기 제 2 필름(134)의 구조를 각각 도시한 도면이다.
먼저, 도 9a는 평평한 제 1 필름(132) 사이에 돔형상의 제 2 필름(134)이 돌출된 형태를 도시한 도면이고, 도 9b는 상기 돔형상의 제 2 필름(134)이 상기 제 1 필름(132)에 형성된 홀의 안쪽에 형성된 구조를 도시한 도면이며, 도 9c는 상기 제 1 필름(132)과 상기 제 2 필름(134)이 평평하게 형성된 구조를 도시한 도면이다.
여기서, 상기 제 2 필름(134)의 하부 구조는 안쪽으로 오목한 구조가 될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 확산판은 레이저나 미세가공기술을 사용하여 다수개의 미세홀을 필름에 형성하고, 상기 필름에 형성된 홀에 상기 필름과 굴절률이 다른 물질을 채움으로써, 광섬유와 같은 도광로의 기능을 수행할 수 있고, 출사광이 확산되어 퍼짐으로써, 시야각의 향상에 큰 잇점이 있다.
따라서, 상기 확산판 한 장으로 액정패널의 시야각을 향상할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 따라 액정패널에 사용될 수 있는 확산판을 형성하면, 레이저 등을 이용하여 미세 패턴을 다수개로 형성할 수 있으므로, 저가격의 고해상도에 적합한 필름을 제작할 수 있는 장점이 있다.
또한, 광섬유와 같은 원리를 확산판에 채용하여, 이미지의 손상이 없이 화상을 출력할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 확산판 한 장으로 액정패널의 광시야각을 이룩할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 제 1 굴절률을 가진 제 1 필름과;
    상기 제 1 필름에 형성된 다수의 홀과;
    상기 다수의 홀의 내부에 형성되는 제 2 굴절률을 가진 제 2 필름;
    을 포함하는 액정표시장치용 확산필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제 1 항에 있어서, 상기 제 2 필름은 상기 제 1 필름의 표면에서 돌출된 돔형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 확산필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 필름은 상기 제 1 필름의 상기 다수의 홀의 내부에서 돔형상 또는 오목한 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 확산필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 굴절률은 상기 제 2 굴절률보다 크고, 상기 제 2 필름은 빛이 진행하는 도광로의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 확산필름.
  5. 액정셀과;
    상기 액정셀의 상부면 및 하부면에 각각 형성된 상부편광판과 하부편광판;
    상기 상부편광판 상에 형성되고, 제 1 굴절률의 제 1 필름과;
    상기 제 1 필름에 형성된 다수의 홀과;
    상기 다수의 홀의 내부에 형성되는 제 2 굴절률을 가진 제 2 필름;
    으로 구성된 확산필름;
    을 포함하는 액정패널.
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