KR100950358B1 - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
액정 디스플레이 디바이스는 균일하게 배향된 액정 분자들을 포함하는 액정 디스플레이 패널(LPN)의 외부면들 중 하나 상에 제공되며, 제1 편광판(51), 제1 지연판(RF1) - 여기서, 네마틱 액정 분자들이 수직 방향을 따라 액정 상태로 복합-배향되는 상태로 네마틱 액정 분자들이 응고됨 -, 및 제2 지연판(RF2)을 포함하는 제1 광학 소자(OD1)와, 제2 편광판(52)으로 이루어지는 제2 광학 소자(OD2)를 포함한다.
액정 디스플레이, 광학 소자, 액정 분자, 편광판, 지연판
The liquid crystal display device is provided on one of the outer surfaces of the liquid crystal display panel LPN comprising uniformly oriented liquid crystal molecules, the first polarizing plate 51, the first retardation plate RF1-here, a nematic liquid crystal The nematic liquid crystal molecules are solidified in a state in which the molecules are co-orientated to the liquid crystal state along the vertical direction, and the first optical element OD1 including the second retardation plate RF2 and the second polarizing plate 52. It includes the second optical element (OD2) consisting of.
Liquid crystal display, optical element, liquid crystal molecule, polarizer, retarder
Description
본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 특히, 균일하게 배향된 액정 분자들을 포함하는 액정층을 갖는 투과형(transmissive) 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates generally to liquid crystal display devices, and more particularly to transmissive liquid crystal display devices having a liquid crystal layer comprising uniformly oriented liquid crystal molecules.
TN(twisted nematic) 모드 액정 디스플레이 디바이스와 같이, 정면 시야 방향에서 뛰어난 디스플레이 특징을 갖는 수직 배향(vertically aligned: VA) 모드 액정 디스플레이 디바이스에 관하여, 시야각을 보상하기 위한 지연 필름(retardation film)을 사용함으로써, 넓은 시야각 특성을 실현하는 기술이 제안되고 있다(예로, 일본특허출원 KOKAI 공보 제2005-099236호 참조).For vertically aligned (VA) mode liquid crystal display devices having excellent display characteristics in the front viewing direction, such as twisted nematic (TN) mode liquid crystal display devices, by using a retardation film to compensate for the viewing angle A technique for realizing a wide viewing angle characteristic has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application No. 2005-099236).
또한, STN(super twisted nematic) 모드 액정 디스플레이 디바이스와 같은 액정 디스플레이 디바이스에 적용될 수 있는 쌍축 복굴절 필름(biaxial birefringence film)을 제조하는 기술이 제안되고 있다(예로, 일본특허출원 KOKAI 공보 제2005-181451호 참조).In addition, a technique for producing a biaxial birefringence film that can be applied to a liquid crystal display device such as a super twisted nematic (STN) mode liquid crystal display device has been proposed (for example, Japanese Patent Application Publication No. 2005-181451). Reference).
최근 수년 동안, 균일하게 배향되는 액정 분자들을 포함한 액정층이 한 쌍의 기판 사이에 구비되도록 구성되는 액정 디스플레이 디바이스에 관하여, 예를 들면, 콘트라스트의 개선 및 시야각의 증가와 같은 디스플레이 품질의 향상에 대한 요구가 있어왔다. 한편, 전체 디바이스 두께의 감소 및 비용 절감에 대한 요구도 있어왔다. In recent years, with respect to a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer comprising uniformly oriented liquid crystal molecules is provided between a pair of substrates, for example, for improvement of display quality such as improvement of contrast and increase of viewing angle, There has been a demand. On the other hand, there has been a demand for reduction of overall device thickness and cost reduction.
본 발명은 전술한 문제점을 고려하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 두께 및 비용의 감소를 실현할 수 있는, 양호한 디스플레이 품질을 가진 액정 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having good display quality, which can realize a reduction in thickness and cost.
본 발명의 일 양태에 따르면, 균일하게 배향된 액정 분자들을 포함하는 액정층이 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판 사이에 구비되는 액정 디스플레이 패널; 상기 액정 디스플레이 패널의 외부면들 중 하나 상에 제공되고, 제1 편광판(polarizer plate), 및 상기 제1 편광판과 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되는 제1 지연판(retardation plate)과 제2 지연판을 포함하는 제1 광학 소자; 및 상기 액정 디스플레이 패널의 다른 외부면 상에 제공되는 제2 편광판을 포함하는 제2 광학 소자를 포함하고, 상기 제1 지연판은, 소정 파장의 빛에 소정의 지연을 부가하고, 네마틱 액정 분자들이 수직 방향을 따라 복합-배향되는(hybrid-aligned) 상태로 상기 네마틱 액정 분자들이 응고되는 액정 필름층을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer including uniformly oriented liquid crystal molecules disposed between a first substrate and a second substrate facing each other; A first polarizer plate and a first retardation plate and a second retardation plate provided on one of the outer surfaces of the liquid crystal display panel and disposed between the first polarizer plate and the liquid crystal display panel. A first optical element comprising a; And a second optical element including a second polarizing plate provided on another outer surface of the liquid crystal display panel, wherein the first retardation plate adds a predetermined delay to light having a predetermined wavelength, and generates nematic liquid crystal molecules. There is provided a liquid crystal display device comprising a liquid crystal film layer in which the nematic liquid crystal molecules solidify in a state that they are hybrid-aligned along a vertical direction.
본 발명은 두께와 비용에서의 감소를 실현할 수 있고, 양호한 디스플레이 품질을 갖는 액정 디스플레이 디바이스를 제공할 수 있다.The present invention can realize a reduction in thickness and cost, and can provide a liquid crystal display device having good display quality.
본 발명의 추가의 목적들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이 며, 이 상세한 설명으로부터 부분적으로 명백해지거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 것이다. 본 발명의 목적들 및 이점들은 이후에 특히 지적되는 수단들과 조합들을 이용하여 실현되고 획득될 수 있다.Further objects and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or will be learned by practice of the invention. The objects and advantages of the invention can be realized and attained using means and combinations particularly pointed out hereinafter.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스가 첨부한 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서는, 백라이트(backlight)를 선택적으로 통과시킴으로써 이미지를 디스플레이하는 투과형 디스플레이 부분을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스가 예시된다. Now, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a liquid crystal display device is illustrated that includes a transmissive display portion that displays an image by selectively passing a backlight.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 디바이스는 투과형 액정 디스플레이 패널(LPN)을 포함하는 능동 매트릭스형(active-matrix-type) 컬러 액정 디바이스이다. 액정 디스플레이 패널(LPN)은 어레이 기판(제1 기판)(AR), 어레이 기판(AR)에 대향 배치되는 카운터 기판(제2 기판)(CT), 및 어레이 기판(AR)과 카운터 기판(CT) 사이에 구비되는 액정층(LQ)을 포함하도록 구성된다.As shown in Figs. 1 and 2, the liquid crystal display device is an active-matrix-type color liquid crystal device including a transmissive liquid crystal display panel (LPN). The liquid crystal display panel LPN includes an array substrate (first substrate) AR, a counter substrate (second substrate) CT disposed opposite to the array substrate AR, and the array substrate AR and the counter substrate CT. It is comprised so that the liquid crystal layer LQ provided in between may be included.
또한, 액정 디스플레이 디바이스는 액정 디스플레이 패널(LPN)의 외부면들 중 일면(즉, 액정층(LQ)을 향하는 어레이 기판(AR)의 일측 외부면에 대향하는 타측 외부면) 상에 제공되는 제1 광학 소자(OD1), 및 액정 디스플레이 패널(LPN)의 타측 외부면(즉, 액정층(LQ)을 향하는 카운터 기판(CT)의 일측 외부면에 대향하는 타측 외부면) 상에 제공되는 제2 광학 소자(OD2)를 포함한다. 또한, 액정 디스플레이 디바이스는 제1 광학 소자(OD1) 측으로부터 액정 디스플레이 패널(LPN)을 조명하는 백라이트 유닛(BL)을 포함한다.In addition, the liquid crystal display device may include a first surface provided on one of the outer surfaces of the liquid crystal display panel LPN (that is, the other outer surface opposite to one outer surface of the array substrate AR facing the liquid crystal layer LQ). Second optical provided on the optical element OD1 and the other outer surface of the liquid crystal display panel LPN (that is, the other outer surface opposite to the one outer surface of the counter substrate CT facing the liquid crystal layer LQ). The element OD2 is included. The liquid crystal display device also includes a backlight unit BL that illuminates the liquid crystal display panel LPN from the first optical element OD1 side.
액정 디스플레이 패널(LPN)은 이미지를 디스플레이하는 복수의 디스플레이 영역(DSP)을 포함한다. 디스플레이 영역(DSP)은 m X n 매트릭스로 배열되는 복수의 픽셀들(PX)로 구성된다. The liquid crystal display panel LPN includes a plurality of display areas DSP for displaying an image. The display area DSP is composed of a plurality of pixels PX arranged in an m × n matrix.
어레이 기판(AR)은 광 투과성을 가진, 유리 기판 또는 석영 기판과 같은 절연 기판(10)을 이용하여 형성된다. 상세히 말해서, 어레이 기판(AR)은, 디스플레이 영역(DSP) 내에, 각각의 픽셀들에 배치되는 (m X n) 개의 픽셀 전극들(EP), 픽셀 전극들(EP)의 로우(row) 방향으로 형성되는 n 개의 주사(scanning) 라인들(Y, Y1 내지 Yn), 픽셀 전극들(EP)의 칼럼 방향으로 형성되는 m 개의 신호 라인들(X, X1 내지 Xm), 및 각각의 픽셀들(PX) 내의 주사 라인들(Y)과 신호 라인들(X) 사이의 교차점들을 포함하는 영역들에 배치되는 (m X n) 개의 스위칭 소자들(W)을 포함한다.The array substrate AR is formed using an
또한, 디스플레이 영역(DSP) 인근의 구동 회로 영역(DCT)에서, 어레이 기판(AR)은 n 개의 주사 라인들(Y)에 연결되는 주사 라인 드라이버(YD)의 적어도 일부분, 및 m 개의 신호 라인들(X)에 연결되는 신호 라인 드라이버(XD)의 적어도 일부분을 포함한다. 주사 라인 드라이버(YD)는 제어기(CNT)에 의한 제어에 의해 n 개의 주사 라인들(Y)에 주사 신호들(구동 신호들)을 연속하여 공급한다. 신호 라인 드라이버(XD)는, 제어기(CNT)의 제어 하에서, 주사 신호에 의해 각 로우의 스위칭 소자들(W)이 턴온되는 타이밍에, m 개의 신호 라인들(X)에 비디오 신호들(구동 신호들)을 공급한다. 이에 따라, 각 로우 내의 픽셀 전극들(EP)은 관련된 스위칭 소자들(W)을 통해 공급되는 비디오 신호들에 대응하는 픽셀 전위들로 설정된다.Further, in the driving circuit region DCT near the display region DSP, the array substrate AR is at least a portion of the scan line driver YD connected to the n scan lines Y, and the m signal lines. At least a portion of the signal line driver XD coupled to (X). The scan line driver YD continuously supplies the scan signals (drive signals) to the n scan lines Y under control by the controller CNT. The signal line driver XD, under the control of the controller CNT, performs video signals (drive signals) on the m signal lines X at a timing at which the switching elements W of each row are turned on by the scan signal. Supplies). Accordingly, the pixel electrodes EP in each row are set to pixel potentials corresponding to the video signals supplied through the associated switching elements W. FIG.
각각의 스위칭 소자들(W)은, 예를 들면, n채널 박막 트랜지스터이며, 절연 기판(10) 상에 배치되는 반도체층(12)을 포함한다. 반도체층(12)은, 예를 들면, 폴리실리콘 또는 비결정 실리콘을 사용하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 반도체층(12)은 폴리실리콘으로 형성된다. 반도체층(12)은 그 사이에 채널 영역(12C)이 삽입되는 소스 영역(12S)과 드레인 영역(12D)을 포함한다. 반도체층(12)은 게이트 절연막(14)으로 덮여진다.Each of the switching elements W is, for example, an n-channel thin film transistor and includes a
스위칭 소자(W)의 게이트 전극(WG)은 관련된 하나의 주사 라인(Y)에 연결된다(또는 주사 라인(Y)과 통합 형성된다). 게이트 전극(WG)과 주사 라인(Y)은 게이트 절연막(14) 상에 배치된다. 게이트 전극(WG)과 주사 라인(Y)은 층간 절연막(16)으로 덮여진다. The gate electrode WG of the switching element W is connected to (or integrally formed with) the scan line Y. The gate electrode WG and the scan line Y are disposed on the
스위칭 소자(W)의 드레인 전극(WD)과 소스 전극(WS)은 게이트 전극(WG)의 양측 상의 층간 절연막(16) 상에 배치된다. 소스 전극(WS)은 관련된 하나의 신호 라인(X)에 연결되고(또는 신호 라인(X)과 통합 형성되고), 반도체층(12)의 소스 영역(12S)과 접촉하여 배치된다. 드레인 전극(WD)은 관련된 하나의 픽셀 전극(EP)에 연결되고(또는 픽셀 전극(EP)과 통합 형성되고), 반도체층(12)의 드레인 영역(12D)에 접촉하여 배치된다. 소스 전극(WS), 드레인 전극(WD), 및 신호 라인(X)은 유기 절연막(18)으로 덮여진다.The drain electrode WD and the source electrode WS of the switching element W are disposed on the
픽셀 전극(EP)은 유기 절연막(18) 상에 배치되고, 유기 절연막(18) 내에 형성된 콘택 홀(contact hole)을 통해 드레인 전극(WD)에 전기적으로 연결된다. 픽셀 전극(EP)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 광 투과형 도전 재료로 형성된다. 각각의 관련된 픽셀(PX) 내에 배치되는 픽셀 전극(EP)은 배향막(alignment film)(20)으로 덮여진다. The pixel electrode EP is disposed on the
한편, 카운터 기판(CT)은 유리 기판 또는 석영 기판과 같은 광 투과형 절연 기판(30)을 사용하여 형성된다. 상세히 말해서, 카운터 기판(CT)은 디스플레이 영역(DSP) 내에 카운터 전극(ET)을 포함한다. 카운터 전극(ET)은 복수의 픽셀들(PX)과 관련되는 픽셀 전극들(EP)에 대향하여 배치된다. 카운터 전극(ET)은 ITO와 같은 광 투과형 도전 재료로 형성된다. 카운터 전극(ET)은 배향막(36)으로 덮여진다.On the other hand, the counter substrate CT is formed using a light transmissive
컬러 디스플레이 타입의 액정 디스플레이 디바이스는 각 픽셀에 관련되어 액정 디스플레이 패널(LPN)의 내부면 상에 제공되는 컬러 필터층(34)을 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 컬러 필터층(34)은 카운터 기판(CT) 상에 제공된다. 컬러 필터층(34)은, 예를 들면, 적색, 청색, 및 녹색의 삼원색과 같은, 복수의 컬러들의 컬러 수지들로 형성된다. 적색 컬러 수지, 청색 컬러 수지, 및 녹색 컬러 수지가 각각 적색 픽셀, 청색 픽셀, 및 녹색 픽셀과 관련하여 배치된다. 컬러 필터층(34)은 어레이 기판(AR) 측 상에 배치될 수 있다.The liquid crystal display device of the color display type includes a
각 픽셀들(PX)은 흑색 매트릭스(도시되지 않음)에 의해 분할된다. 흑색 매트릭스는 어레기 기판(AR) 상에 제공되는 주사 라인들(Y), 신호 라인들(X), 및 스위칭 소자들(W)과 같은 배선들에 대향하여 배치된다.Each pixel PX is divided by a black matrix (not shown). The black matrix is disposed opposite the wirings such as the scan lines Y, the signal lines X, and the switching elements W provided on the array substrate AR.
카운터 기판(CT)과 전술한 어레이 기판(AR)이 서로의 배향막들(20, 36)에 대향하도록 배치될 때, 배향막들(20, 36) 사이에 배치되는, 도시되지 않은 스페이서 들(예로, 수지 재료로 형성된 주상(columnar) 스페이서들)에 의해 소정의 간격이 제공된다. 액정층(LQ)은, 어레이 기판(AR)의 배향막(20)과 카운터 기판(CT)의 배향막(36) 사이의 간격 내에 밀봉되는, 액정 분자들(40)을 포함한 액정 조성물로 구성된다. 본 실시예에서, 액정층(LQ)은 0도의 비틀림각(twist angle)을 갖는(균일 배향) 액정 분자들(40)을 포함한다.When the counter substrate CT and the above-described array substrate AR are disposed to face each
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 광학 소자(OD1)와 제2 광학 소자(OD2)가 그것을 통과하는 빛의 편광 상태를 제어한다. 상세히 말해서, 제1 광학 소자(OD1)는 가능한 한 선형 편광에 가까운 타원형 편광의 편광 상태로 빛이 액정층(LQ)에 입사될 수 있도록 제1 광학 소자(OD1)를 통과하는 빛의 편광 상태를 제어한다. 따라서, 백라이트가 제1 광학 소자(OD1)를 통과하는 동안, 제1 광학 소자(OD1) 상에 입사되는 백라이트의 편광 상태가 소정의 편광 상태로 변하게 된다. 그리고 나서, 제1 광학 소자(OD1)로부터 나오는 백라이트는 소정의 편광 상태를 유지하면서 액정층(LQ)으로 진입한다. 흑색 디스플레이를 위한 전압(흑색 디스플레이 전압)이 액정층(LQ)에 인가되면, 액정 디스플레이 패널(LPN) 상에 입사하는 빛의 편광 상태는 액정층(LQ)의 위상차에 의해 영향을 받으며, 실질적으로 선형 편광 상태로 바뀐다. In the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the first optical element OD1 and the second optical element OD2 control the polarization state of light passing therethrough. In detail, the first optical element OD1 has a polarization state of light passing through the first optical element OD1 so that light can be incident on the liquid crystal layer LQ in a polarization state of elliptical polarization as close to linear polarization as possible. To control. Therefore, while the backlight passes through the first optical element OD1, the polarization state of the backlight incident on the first optical element OD1 is changed to a predetermined polarization state. Then, the backlight exiting from the first optical element OD1 enters the liquid crystal layer LQ while maintaining a predetermined polarization state. When a voltage for black display (black display voltage) is applied to the liquid crystal layer LQ, the polarization state of light incident on the liquid crystal display panel LPN is affected by the phase difference of the liquid crystal layer LQ, and substantially Change to a linearly polarized state.
제2 광학 소자(OD2)는 선형 편광의 편광 상태(또는 가능한 한 선형 편광에 가까운 타원형 편광의 편광 상태)로 빛이 액정층(LQ)에 입사될 수 있도록 제2 광학 소자(OD2)를 통과하는 빛의 편광 상태를 제어한다. 따라서, 빛이 제2 광학 소자(OD2)를 통과하는 동안, 제2 광학 소자(OD2) 상에 입사되는 빛의 편광 상태가 소 정의 편광 상태, 즉, 선형 편광 상태로 변하게 된다. The second optical element OD2 passes through the second optical element OD2 so that light can be incident on the liquid crystal layer LQ in a polarization state of linearly polarized light (or an elliptical polarization state as close to linearly polarized light as possible). Control the polarization state of light. Therefore, while the light passes through the second optical element OD2, the polarization state of the light incident on the second optical element OD2 is changed into a predetermined polarization state, that is, a linear polarization state.
다시 말해서, 제1 광학 소자(OD1)와 액정 디스플레이 패널(LPN)을 통과한 빛의 편광 상태는, 제2 광학 소자(OD2)를 통과한 빛의 타원율(ellipticity)과 실질적으로 동일한 타원율(= 단축 방향 진폭(Es)/장축 방향 진폭(Ep))을 갖는 실질적으로 선형인 편광이다. 여기서, 실질적인 선형 편광은 0.1 이하, 바람직하게는 0.02 이하의 타원율을 갖는 편광 상태이다. 이러한 구조를 이용하여, 액정 디스플레이 패널(LPN)의 수직 방향에서의 콘트라스트가 향상될 수 있고, 시야각이 증가될 수 있다. In other words, the polarization state of the light passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN is substantially equal to the ellipticity of the light passing through the second optical element OD2 (= shortening). It is a substantially linear polarized light with directional amplitude Es / long axis amplitude Ep). Here, the substantially linear polarized light is a polarized state having an ellipticity of 0.1 or less, preferably 0.02 or less. By using this structure, the contrast in the vertical direction of the liquid crystal display panel LPN can be improved, and the viewing angle can be increased.
이제 각각의 구조적 구성요소들이 더욱 상세히 설명될 것이다.Each structural component will now be described in more detail.
제1 광학 소자(OD1)는 제1 편광판(polarizer plate)(51)과, 제1 편광판(51)과 액정 디스플레이 패널(LPN) 사이에 배치되는 제1 지연판(retardation plate)(RF1) 및 제2 지연판(RF2)을 포함한다. 도 3에 도시된 예에서, 제1 지연판(RF1)은 제1 편광판(51)과 액정 디스플레이 패널(LPN)(어레이 기판(AR)) 사이에 배치된다. 제2 지연판(RF2)은 제1 편광판(51)과 제1 지연판(RF1) 사이에 배치된다.The first optical element OD1 may include a
제2 광학 소자(OD2)는 제2 편광판(52)으로 이루어진다. The second optical element OD2 is formed of the second
본 실시예에서 사용되는 각각의 제1 편광판(51) 및 제2 편광판(52)은 빛의 진행 방향에 대해 직각인 평면에서 서로 직각을 이루는 흡수축 및 투과축을 갖는다. 각각의 편광판들은 임의의 방향들에서 진동면들을 갖는 빛으로부터, 투과축에 평행인 방향으로 진동면을 갖는 빛, 즉, 선형 편광 상태인 빛을 추출한다. Each of the first and second
여기서 사용되는 제1 지연판(RF1)은 광학적 이방성(anisotropy)을 갖는 지연판이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 지연판(RF1)은 액정 필름층(60)을 포함하는데, 여기서 광학적으로 포지티브 단축 굴절률 이방성(positive uniaxial refractive index anisotropy)을 갖는 네마틱 액정 분자들(60)이 액정 위상에서 수직 방향(즉, 지연판의 두께 방향)을 따라 복합-배향되는(hybrid-aligned) 상태로 응고된다. The first retardation plate RF1 used herein is a retardation plate having optical anisotropy. As shown in FIG. 4A, the first retardation plate RF1 includes a liquid
예를 들면, 어레이 기판(AR) 측 상의 경계면 근처의 액정 필름층(60)에서, 액정 분자들(61A)이 경계면에 대해 상대적으로 큰 경사각으로 배향된다(즉, 액정 분자들(61A)은 실질적으로 경계면에 대해 직각으로 배향된다). 한편, 제2 지연판(RF2) 상의 경계면의 근처에서는, 액정 분자들(61B)이 경계면에 대해 상대적으로 작은 경사각으로 배향된다(즉, 액정 분자들(61B)은 실질적으로 경계면에 대해 평행으로 배향된다). 요약하면, 액정 디스플레이 패널(LPN)에서, 전압 인가시 어레이 기판(AR) 측 상의 액정 분자들의 배향 방향은 제1 지연판(RF1) 내에 포함된 액정 분자들의 복합 방향으로부터 180도 만큼 상이하다. (Nippon Oil Corporation 에서 제조한) NH 필름이 제1 지연판(RF1)으로서 사용될 수 있다. 이 액정 필름은 액정층(LQ) 내에 포함되는 액정 분자들(40)의 배향으로 인해, 시야각에 따라 변하는 액정층(LQ)의 지연을 광학적으로 보상하는 기능을 가지며, 이 액정 필름은 시야각을 증가시키는 기능을 갖는 지연판에 대응한다. For example, in the liquid
굴절률 이방성을 갖는 액정 분자들(40)의 배향이 인가 전압에 따라 변하는 액정층(LQ) 및 굴절률 이방성을 갖는 지연판에 관하여, 복굴절이 논의되는 경우, 느린축(slow axis)은 굴절률이 상대적으로 큰 축에 대응하고, 빠른축(fast axis)은 굴절률이 상대적으로 작은 축에 대응한다. 느린축은 이상 광선들(extraordinary rays)의 진동면과 일치하고, 빠른축은 정상 광선들(ordinary rays)의 진동면과 일치한다고 가정된다. 정상 광선들의 굴절률과 이상 광선들의 굴절률이 각각 no 및 ne 이고, 광선들의 진행 방향으로 확장된 액정층(LQ)의 두께가 d 라면, 액정층(LQ)의 지연은 Δn·d (nm) = (ne·d - no·) (즉, Δn = ne - no)로 정의된다. 또한, 지연판에 관하여는, 3개의 서로 직각인 축들에 대응하는 주 굴절률들이 사용된다. 지연판의 평면에서 서로 직각인 축들에 대응하는 주 굴절률이 nx 및 ny 이고, 수직 방향(즉, 지연판의 두께 방향)에서의 축에 대응하는 주 굴절율이 nz 이며, 지연판의 두께가 d 라면, 지연판의 정면 지연은 R = (nx - ny) ·d 로 정의된다. With respect to the liquid crystal layer LQ in which the orientation of the
제1 광학 소자(OD1)에 포함되는 각각의 제1 지연판(RF1)과 제2 지연판(RF2)은 서로에 대해 직각인 느린축과 빠른축을 가지며, 소정의 정면 지연을 갖는다.Each of the first retardation plate RF1 and the second retardation plate RF2 included in the first optical element OD1 has a slow axis and a fast axis perpendicular to each other, and have a predetermined frontal delay.
상세히 말해서, 제1 지연판(RF1)은, 전술한 시야각 증가 기능에 추가하여, 액정 분자들(61)의 디렉터(director)인 느린축과, 이 느린축에 수직인 빠른축을 통과하는 소정 파장(예로, 550 nm)의 광 성분들 사이에 소정의 지연(즉, λ/m 지연, 여기서, λ는 파장이고, m 은 양수임)을 부가하는 지연판의 기능을 갖는다. In detail, the first retardation plate RF1 has, in addition to the above-described viewing angle increasing function, a predetermined wavelength passing through a slow axis that is a director of the
또한, 제2 지연판(RF2)은 빠른축과 느린축을 통과하는 소정 파장(예로, 550 nm)의 광 성분들 사이에 소정의 지연(즉, λ/n 지연, 여기서, λ는 파장이고, n 은 양수임)을 부가하는 지연판이다. (OPTES 에서 제조한) ZEONOR 및 (JSR 에서 제조한) ARTON이 제2 지연판에 사용될 수 있다.Further, the second retardation plate RF2 has a predetermined delay (i.e., lambda / n delay, where lambda is a wavelength, n) between light components of a predetermined wavelength (e.g., 550 nm) passing through the fast axis and the slow axis. Is positive). ZEONOR (made by OPTES) and ARTON (made by JSR) can be used for the second retardation plate.
제1 광학 소자(OD1)에서, 각각의 구조적인 구성요소들은, 제1 편광판(51)의 흡수축(A1), 제 지연판(RF1)의 평면내(in-plane) 느린축(D1), 및 제2 지연판(RF2)의 평면내 느린축(D2)이 소정의 각도 관계를 가지도록 배열된다. 상세히 말해서, 제2 지연판(RF2)은, 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)이 제1 편광판(51)의 흡수축(A1)에 대해 약 45°가 되도록 제1 편광판(51) 상에 배치된다. 제1 지연판(RF1)은, 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)이 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)에 대해 약 90°가 되도록 제2 지연판(RF2) 상에 배치된다. 제1 광학 소자(OD1)가 액정 디스플레이 패널(LPN) 상에 배치되는 경우, 제1 광학 소자(OD1)는, 시야각 증가 기능을 갖는 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)이 액정층(LQ)의 액정 분자들(40)의 디렉터(어레이 기판(AR) 측 상의 배향막(20)의 러빙(rubbing) 방향)에 대해 실질적으로 평행이 되고, 제1 지연판(RF1) 내의 액정 분자들(61)의 복합-배향(hybrid-alignment) 방향이 어레이 기판(AR) 측 상의 배향막(20)의 러빙 방향에 반대가 되도록 배치된다.In the first optical element OD1, each of the structural components may include an absorption axis A1 of the first
또한, 제2 광학 소자(OD2)에서, 제2 편광판(52)은 그 흡수축(A2)이 제1 편광판(51)의 흡수축(A1)에 대해 직각(약 90°)이 되도록 배치된다. In the second optical element OD2, the second
이러한 구조에 의하여, 제1 광학 소자(OD1)는 타원형으로 편광된 빛을 소정의 타원율을 갖거나 또는 실질적으로 선형으로 편광된 빛으로 변환하는 기능과, 시야각을 증가시키는 기능을 갖는다. 또한, 제2 광학 소자(OD2)는, 실질적으로 선형으로 편광된 빛을 제1 광학 소자(OD1)와 액정 디스플레이 패널(LPN)을 통과한 빛의 타원율과 실질적으로 동일한 타원율로 변환하는 기능을 갖는다.By such a structure, the first optical element OD1 has a function of converting the elliptically polarized light into light having a predetermined ellipticity or substantially linearly polarized light and increasing a viewing angle. In addition, the second optical element OD2 has a function of converting substantially linearly polarized light into an ellipticity substantially equal to an ellipticity of light passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN. .
특히, 지연판을 형성하는 복굴절 재료는, 그 복굴절 재료의 주 굴절률이 빛 의 파장에 의존하는 특성을 갖는다. 따라서, 지연판의 지연(R)은 통과하는 빛의 파장에 의존한다. 그러므로, 전술한 바와 같이, 적어도 2가지 종류의 지연판들이 결합되는 제1 광학 소자(OD1)를 사용함으로써, 지연(R)의 파장 의존성이 완화될 수 있고, 컬러 디스플레이에 사용되는 모든 파장들의 범위에서, 소정의 지연이 부가될 수 있고, 희망하는 편광 상태가 획득될 수 있다.In particular, the birefringent material forming the retardation plate has a property that the main refractive index of the birefringent material depends on the wavelength of light. Thus, the delay R of the retardation plate depends on the wavelength of light passing through. Therefore, as described above, by using the first optical element OD1 to which at least two kinds of retardation plates are combined, the wavelength dependency of the delay R can be alleviated, and the range of all wavelengths used for the color display. At some delay may be added, and the desired polarization state may be obtained.
상세히 말해서, 제1 광학 소자(OD1)로부터 나오는 백라이트는 실질적으로 선형으로 편광되는 빛으로 변환되어, 액정층(LQ) 상에 입사된다. 실질적으로 선형으로 편광되는 빛의 장축 방향은 X 축에 대해 평행인 것으로 가정한다. 액정층(LQ)에서, 전압의 인가되지 않을 때(또는 저전압이 인가될 때), 액정층(LQ)에 진입한 실질적으로 선형으로 편광된 빛에 대해 λ/2 지연이 부가된다. 이에 따라, 액정층(LQ)으로부터 나오는 빛은 액정층에 진입하는 실질적으로 선형으로 편광된 빛에 대해 수직인 선형으로 편광된 빛으로 변환된다. 간단히 말해서, 이 선형으로 편광된 빛의 진동면은 X 축에 수직인 Y 축에 대해 평행이다. 따라서, X 축에 평행인 흡수축을 갖는 제2 편광판(52)을 제2 광학 소자(OD2)에 사용함으로써, 다른 지연판을 사용하지 않고도, 액정층(LQ)으로부터 나오는 선형으로 편광된 빛이 높은 투과율("백색 디스플레이")로 통과될 수 있다.In detail, the backlight emitted from the first optical element OD1 is converted into light that is substantially linearly polarized and is incident on the liquid crystal layer LQ. It is assumed that the long axis direction of the light that is substantially linearly polarized is parallel to the X axis. In the liquid crystal layer LQ, when no voltage is applied (or when a low voltage is applied), a λ / 2 delay is added to the substantially linearly polarized light entering the liquid crystal layer LQ. Accordingly, the light emitted from the liquid crystal layer LQ is converted into linearly polarized light perpendicular to the substantially linearly polarized light entering the liquid crystal layer. In short, the oscillating plane of this linearly polarized light is parallel to the Y axis perpendicular to the X axis. Therefore, by using the second
한편, 액정층(LQ)에서, 전압이 인가될 때(또는 높은 전압이 인가될 때), 액정층(LQ) 상에 입사하는 실질적으로 선형으로 편광된 빛에 대해 실질적으로 0(zero)인 지연이 부가된다. 이에 따라, 액정층(LQ)으로부터 나오는 빛은 액정층에 여전히 진입하는 실질적으로 선형으로 편광된 빛의 편광 상태와 동일한 편광 상 태를 유지한다. 간단히 말해서, 이 선형으로 편광된 빛의 진동면은 X 축에 대해 평행이다. 따라서, X 축에 평행인 흡수축을 갖는 제2 편광판(52)을 제2 광학 소자(OD2)에 사용함으로써, 다른 지연판을 사용하지 않고도, 액정층(LQ)으로부터 나오는 선형으로 편광된 빛이 높은 흡수율("흑색 디스플레이")로 흡수될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 광학 소자가, 지연판을 사용하지 않고, 제2 편광판(52) 만으로 구성되기 때문에, 두께와 비용에서의 감소가 실현될 수 있으며, 양호한 광학 특성을 얻을 수 있다. On the other hand, in the liquid crystal layer LQ, when a voltage is applied (or when a high voltage is applied), a delay that is substantially zero (zero) with respect to the substantially linearly polarized light incident on the liquid crystal layer LQ. Is added. Accordingly, the light emitted from the liquid crystal layer LQ maintains the same polarization state as that of the substantially linearly polarized light still entering the liquid crystal layer. In short, the oscillating plane of this linearly polarized light is parallel to the X axis. Therefore, by using the second
다음으로, 보다 양호한 광학 특성을 획득하기 위한 방법에 관하여, 특히, 흑색 디스플레이시의 광학적 보상에 관하여, 제1 광학 요소(OD1) 내의 제1 지연판(RF1)의 정면 지연(R(RF1))과 제2 지연판(RF2)의 정면 지연(R(RF2)), 및 흑색 디스플레이시의 액정층(LQ)의 잔여 지연(R(LQ)) 사이의 관계에 대한 논의가 이루어진다. Next, with respect to a method for obtaining better optical properties, in particular with respect to optical compensation in black display, the frontal delay R (RF1) of the first retardation plate RF1 in the first optical element OD1. And a relationship between the front delay R (RF2) of the second retardation plate RF2 and the residual delay R (LQ) of the liquid crystal layer LQ in the black display.
이제, 액정층(LQ)의 잔여 지연(R(LQ))이 설명된다. 흑색 디스플레이를 위한 전압("흑색 디스플레이 전압")이 액정층(LQ)에 인가되는 경우, 기판의 경계면으로부터 떨어진 중간 부분("중간면")에 위치한 액정 분자들(40)은 그 장축 방향이 전계 방향에 대해 실질적으로 평행이 되도록 배향된다. 그러므로, 액정층(LQ)의 중간면의 정면 지연은 실질적으로 0 nm 로 간주된다. 그러나, 기판의 경계면 가까이 배향되는 액정 분자들(40)은 경계면의 배향 구속력(restricting force)("앵커링(anchoring)")에 영향을 받고, 이 액정 분자들(40)은 전압에 대해 낮은 응답성을 가지며, 실질적으로 초기의 배향 상태를 유지한다. 따라서, 액정층(LQ)의 기판의 경계면 주변의 정면 지연은 0 nm 가 되지 않는다. 결과적으로, 흑색 디스플레이를 달성하기 위해 충분히 높은 흑색 디스플레이 전압이 액정층(LQ)에 인가되더라도, 기판의 경계면에서의 앵커링의 영향으로 인해 액정층(LQ) 내에 정면 지연이 잔존한다. 이것을 일반적으로 "잔여 지연(residual retardation)"이라 부른다. Now, the residual delay R (LQ) of the liquid crystal layer LQ is described. When a voltage for a black display (“black display voltage”) is applied to the liquid crystal layer LQ, the
본 실시예에서, (1) 사용되는 각각의 액정층(LQ), 제1 지연판(RF1), 및 제2 지연판(RF2)은 양의(positive) 지연율을 갖고, (2) 액정층(LQ) 내의 액정 분자들(40)의 디렉터는 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)에 대해 실질적으로 평행으로 설정되며, (3) 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)은 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)에 대해 약 90°로 설정된다. 따라서, 제1 광학 소자(OD1)의 제1 지연판(RF1)의 정면 지연(R(RF1))과 제2 지연판(RF2)의 정면 지연(R(RF2)) 및 액정층(LQ)의 잔여 지연(R(LQ))의 총 지연(R(total))은, R(total) = R(LQ) + R(RF1) - R(RF2) 로 표현된다.In this embodiment, (1) each of the liquid crystal layers LQ, the first retardation plate RF1, and the second retardation plate RF2 used have a positive retardation rate, and (2) the liquid crystal layer ( The director of the
상기 수식에서, 각각의 지연은 R(total)이 0이 되도록, 즉, R(LQ) + R(RF1) = R(RF2)가 되도록 설정된다. 이에 따라, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ) 사이의 광학적 보상이 실현될 수 있다. 상세히 말해서, 본 실시예에서는, 백라이트의 편광 상태가 제1 광학 소자(OD1) 단독에 의해서만 실질적으로 선형인 편광으로 변환되지 않는다. 액정층(LQ)의 잔여 지연을 고려하여, 액정 디스플레이 패널(LPN)로부터 나오는 빛의 편광 상태는 실질적으로 선형인 편광(타원율 < 0.1)으로 변환된다.In the above equation, each delay is set such that R (total) is zero, that is, R (LQ) + R (RF1) = R (RF2). Accordingly, optical compensation between the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ may be realized. In detail, in the present embodiment, the polarization state of the backlight is not converted into substantially linear polarization only by the first optical element OD1 alone. In consideration of the residual delay of the liquid crystal layer LQ, the polarization state of the light emitted from the liquid crystal display panel LPN is converted into a substantially linear polarization (ellipticity <0.1).
보다 상세하게는, 액정층(LQ)의 잔여 지연과 제1 지연판(RF1)의 정면 지연의 합이 제2 지연판(RF2)의 정면 지연과 실질적으로 동일하게 되도록 설정된다. 이에 따라, 흑색 디스플레이시, 백라이트가 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)을 통과한 후에, 백라이트 유닛(BL)으로부터의 백라이트는 가능한 한 선형 편광에 가까운 편광 상태인 빛으로 변환될 수 있다. 그러므로, 전술한 백색 디스플레이의 경우뿐만 아니라 흑색 디스플레이의 경우에도, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 빛의 편광 상태는 실질적으로 0인 타원율을 갖는 선형 편광에 가까워질 수 있고, 이에 따라, 제2 광학 소자(OD2)에 제2 편광판(52)을 간단히 사용함으로써 양호한 광학 특성이 획득될 수 있다.More specifically, the sum of the residual delay of the liquid crystal layer LQ and the front delay of the first retardation plate RF1 is set to be substantially the same as the front delay of the second retardation plate RF2. Accordingly, in the black display, after the backlight passes through the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ, the backlight from the backlight unit BL can be converted into light in a polarization state as close to linear polarization as possible. have. Therefore, in the case of the black display as well as the above-described white display, the polarization state of the light emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ can be close to linear polarization having an ellipticity of substantially zero. Therefore, good optical characteristics can be obtained by simply using the second
다음으로, 액정 디스플레이 패널(LPN) 상에서의 제1 광학 소자(OD1) 및 제2 광학 소자(OD2)의 배열이 논의된다. Next, the arrangement of the first optical element OD1 and the second optical element OD2 on the liquid crystal display panel LPN is discussed.
카운터 기판(CT) 측으로부터 액정 디스플레이 디바이스가 관찰된 도 4b를 참조하여 상세한 설명이 이루어진다. 편의상, 서로 수직인 X 축과 Y 축이 어레이 기판(AR)(또는 카운터 기판(CT))의 주면(major surface)에 대해 평행인 평면에서 정의되고, 이 평면에 대한 수직 방향이 Z 축으로 정의된다. "평면 내"라는 어구는 "X 축과 Y 축으로 정의된 평면 내"를 의미한다. 예를 들면, X 축은 화면의 횡 방향에 대응하고, Y 축은 회면의 종 방향에 대응한다. X 축의 양(+) 측 상의 방-향(0° 방위각)은 화면의 우측에 대응하고, X 축의 음(-) 측 상의 방향(180° 방위각)은 화면의 좌측에 대응하는 것으로 가정된다. 또한, Y 축의 양(+) 측 상의 방향(90° 방위각)은 화면의 상측에 대응하고, Y 축의 음(-) 측 상의 방향(270° 방위각)은 화면의 하측에 대응한다.Detailed description is made with reference to FIG. 4B in which a liquid crystal display device is observed from the counter substrate CT side. For convenience, the X and Y axes that are perpendicular to each other are defined in a plane parallel to the major surface of the array substrate AR (or counter substrate CT), and the perpendicular direction to this plane is defined as the Z axis. do. The phrase "in plane" means "in plane defined by the X and Y axes". For example, the X axis corresponds to the horizontal direction of the screen, and the Y axis corresponds to the longitudinal direction of the screen. It is assumed that the direction (0 ° azimuth) on the positive side of the X axis corresponds to the right side of the screen, and the direction (180 ° azimuth) on the negative side of the X axis corresponds to the left side of the screen. In addition, the direction (90 ° azimuth) on the positive (+) side of the Y axis corresponds to the upper side of the screen, and the direction (270 ° azimuth) on the negative (-) side of the Y axis corresponds to the lower side of the screen.
액정 디스플레이 패널(LPN)에서, 어레이 기판(AR) 측 상의 배향막(20)의 러빙 방향은 X 축에 대해 45°로 설정된다.In the liquid crystal display panel LPN, the rubbing direction of the
액정 디스플레이 패널(LPN) 상의 제1 광학 소자(OD1)의 배열은 배향막(20)의 러빙 방향에 기초하여 설정된다. 상세히 말해서, 제1 지연판(RF1)은, 그 느린축(D1)이 배향막(20)의 러빙 방향에 대해 평행인 45°- 225°의 방위각으로 방향되도록 배치된다. 이때, 제1 지연판(RF1) 내에 포함된 액정 분자들의 복합 방향은 배향막(20)의 러빙 방향에 대해 반대 방향으로 225° 방위각에 있다. 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)은 제1 지연판(RF1)의 느린축에 대해 실질적으로 수직으로(즉, 135° 방위각) 배치된다. 또한, 제1 편광판(51)은 그 흡수축(A1)이 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)과 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)에 대해 약 45°, 예를 들면, 90° - 270° 방위각에 있도록 배치된다.The arrangement of the first optical element OD1 on the liquid crystal display panel LPN is set based on the rubbing direction of the
한편, 액정 디스플레이 패널(LPN) 상의 제2 광학 소자(OD2)의 배열은, 예를 들면, 흑색 디스플레이시, 액정층(LQ)으로부터 나오는 실질적으로 선형으로 편광되는 빛의 방위각 방향(이 경우 X 축에 대해 평행인 방위각 방향)에 기초하여 설정된다. 상세히 말해서, 제2 광학 소자(OD2)에서, 제2 편광판(52)은, 그 흡수축(A2)이제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 빛의 편광 상태(실질적으로 선형인 편광)의 타원체의 장축 방향에 대해 실질적으로 평행이 되도록 배치된다. 요약하면, 제2 편광판(52)은 그 흡수축(A2)이 0° - 180° 방위각에 있도록 배치될 수 있다.On the other hand, the arrangement of the second optical element OD2 on the liquid crystal display panel LPN is, for example, in the azimuth direction of the light that is substantially linearly polarized from the liquid crystal layer LQ during the black display (in this case, the X axis (Azimuth direction parallel to). In detail, in the second optical element OD2, the second
도 5는 흑색 디스플레이 전압(예로, 4.8 V)이 액정층(LQ)에 인가되었을 때, 전술한 구조를 갖는 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태를 도시한다. 흑색 디스플레이 상태에서, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 빛의 편광 상태는 장축 방향에서의 진폭(Ep)에 비해 최소 가능 진폭(Es)을 갖는다. 편광된 빛의 타원율은 약 0.017 이었다. 또한, 실질적으로 선형으로 편광된 빛의 장축 방향은 약 0° 방위각(X 축)이라고 이해된다. 이것으로부터, 고품질의 흑색 이미지를 디스플레이하기 위해, 제2 편광판(52)의 흡수축(A2)은 바람직하게는 0° 방위각에서 설정되어야 한다는 것을 알 수 있다.FIG. 5 shows the polarization state of the backlight emitted from the first optical element OD1 having the above-described structure and the liquid crystal layer LQ when a black display voltage (for example, 4.8 V) is applied to the liquid crystal layer LQ. . In the black display state, the polarization state of the light emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ has a minimum possible amplitude Es compared to the amplitude Ep in the long axis direction. The ellipticity of the polarized light was about 0.017. It is also understood that the long axis direction of the substantially linearly polarized light is about 0 ° azimuth (X axis). From this, it can be seen that in order to display a high quality black image, the absorption axis A2 of the second
(예)(Yes)
다음으로, 본 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 예가 설명된다. 액정 디스플레이 디바이스는, 예를 들면, 다음의 방식으로 설계된다.Next, an example of the liquid crystal display device according to this embodiment is described. The liquid crystal display device is designed in the following manner, for example.
액정 디스플레이 패널(LPN)에서, 액정층(LQ)은 균일하게 배향된 액정 분자들을 포함하는 액정 조성물로 구성되었다. (Merck 에서 제조한 Δn = 0.065 인) MJ041113 이 액정 조성물로 사용되었다. 이때, 액정 분자들(40)의 디렉터(액정 분자들의 장축 방향)는 어레이 기판(AR) 측 상의 배향막(20)의 러빙 방향에 의해 제한되고, X 축에 대해 약 45°로 설정되었다. 액정층(LQ) 내의 간격은 4.9 μm로 설정되었다. 흑색 디스플레이를 실현하기 위해, 액정층(LQ)에 인가될 전압은 4.8 V 로 설정되었고, 이때의 액정층(LQ)의 잔여 지연은 60 nm 이었다. In the liquid crystal display panel LPN, the liquid crystal layer LQ is composed of a liquid crystal composition including liquid crystal molecules that are uniformly oriented. MJ041113 (Δn = 0.065 manufactured by Merck) was used as the liquid crystal composition. At this time, the director (long-axis direction of the liquid crystal molecules) of the
먼저, 액정 분자들(40)로 인한 복굴절을 보상하기 위해, 어레이 기판(AR)의 외부면 상에 배치되는 제1 광학 소자(OD1)의 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)(즉, 제1 지연판(RF1)의 액정 분자들(61)의 배향 방향)은 어레이 기판(AR)의 러빙 방향에 실질적으로 반대인 방위각 방향(예로, 225° 방위각)으로 설정되어, 보상의 관계를 수립하게 된다. 제1 지연판(RF1)의 정면 지연은, 예로, 100 nm 로 설정되었다.First, in order to compensate for birefringence due to the
이어서, 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)은 액정 분자들(40)과 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)에 대해 실질적으로 수직인 방위각 방향(예로, 135° 방위각)으로 설정된다. 제2 지연판(RF2)의 정면 지연은, 예로, 160 nm로 설정되었는데, 이것은 액정층(LQ)의 잔여 지연과 제1 지연판(RF1)의 정면 지연의 합에 대응한다. Subsequently, the slow axis D2 of the second retardation plate RF2 is substantially perpendicular to the
이후, 제1 편광판(51)의 흡수축(A1)은 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)과 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)을 약 45°로 교차하는 방위각 방향(예로, 90° 방위각)으로 설정되었다.Afterwards, the absorption axis A1 of the first
한편, 카운터 기판(CT)의 외부면 상에 배치되는 제2 광학 소자(OD2)의 제2 편광판(52)의 흡수축(A2)은 제1 편광판(51)의 흡수축(A1)에 대해 실질적으로 수직인 방위각 방향(예로, 0° 방위각)으로 설정된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 지연판의 느린축에 대한 전술한 방위각 방향과 편광판의 흡수축에 대한 방위각 방향은 X 축에 대한 각도들에 의해 정의된다. On the other hand, the absorption axis A2 of the second
액정층(LQ)의 잔여 지연(R(LQ)), 제1 지연판(RF1)의 지연(R(RF1)), 및 제2 지연판(RF2)의 지연(R(RF2))은 전술한 값들로 제한되지는 않는다. 지연들의 값들이 R(LQ) + R(RF1) = R(RF2) 의 관계를 만족하면, 모든 경우들에서 동일한 결과가 획득된다.The residual delay R (LQ) of the liquid crystal layer LQ, the delay R (RF1) of the first delay plate RF1, and the delay R (RF2) of the second delay plate RF2 are described above. It is not limited to values. If the values of the delays satisfy the relationship R (LQ) + R (RF1) = R (RF2), the same result is obtained in all cases.
(Nippon Oil Corporation 에서 제조한) 37°의 평균 경사각(β)을 갖는 NH 필름이 제1 지연판(RF1)으로서 사용되었다. 이 경우에, 평균 경사각(β)은 수직 방향에 대한 깊이 방향의 주 굴절률(nz)의 각도로서 정의된다. 간소화된 방식으로, 평균 경사각(β)은 [(고 경사각 + 저 경사각)/2 + 저 경사각]으로 주어진 값으로 정의된다. 예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이, "고 경사각"은, 복합-배향된 액정 분자들에 포함되고 어레이 기판(AR)의 주면에 대해 최대 각도로 일어서는(raised) 액정 분자들(61A)의 경사각(즉, 어레이 기판의 주면에 대한 기울기)에 대응한다. "저 경사각"은, 복합-배향된 액정 분자들에 포함되고 어레이 기판(AR)의 주면에 대해 최저 각도로 일어서는 액정 분자들(61B)의 경사각에 대응한다. An NH film having an average tilt angle β of 37 ° (manufactured by Nippon Oil Corporation) was used as the first retardation plate RF1. In this case, the average tilt angle β is defined as the angle of the main refractive index nz in the depth direction with respect to the vertical direction. In a simplified manner, the mean tilt angle β is defined as the value given by [(high tilt angle + low tilt angle) / 2 + low tilt angle]. For example, as shown in FIG. 4A, "high inclination angle" includes
본 예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 콘트라스트비(ratio)의 시야각 종속성에 대한 측정 결과가 획득되었다. 콘트라스트비의 시야각 종속성에 대한 측정 결과를 보여주는 도면에서, 중앙은 액정 디스플레이 패널(LPN)의 수직 방향에 대응하고, 수직 방향에 대한 동심원들은 수직 방향에 대해 10° 내지 80°의 경사각들(시야각들)에 대응한다. 도 6에서의 특성도는 각각의 방위각 방향들로 이소콘트라스트비(isocontrast ratios)의 영역들을 연결하여 획득되었다.According to this example, as shown in FIG. 6, a measurement result for viewing angle dependency of contrast ratio was obtained. In the figure showing the measurement result for the viewing angle dependency of the contrast ratio, the center corresponds to the vertical direction of the liquid crystal display panel LPN, and the concentric circles with respect to the vertical direction are inclined angles (viewing angles) of 10 ° to 80 ° with respect to the vertical direction. ) The characteristic diagram in FIG. 6 was obtained by connecting regions of isocontrast ratios in respective azimuth directions.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 예에 따르면, 이소콘트라스트비(CR) = 10:1 을 갖는 160°의 충분히 넓은 시야각이 화면의 상하 방향 및 좌우 방향 모두에서 획득되었다는 것을 확인하였다. 화면의 수직 방향에서의 콘트라스트는 400 이었다.As shown in FIG. 6, according to the present example, it was confirmed that a sufficiently wide viewing angle of 160 ° having an iso contrast ratio (CR) = 10: 1 was obtained in both the vertical direction and the left and right directions of the screen. The contrast in the vertical direction of the screen was 400.
한편, 도 7a는 비교예 1의 구조를 도시한다. 액정 디스플레이 패널(LPN)의 구조는 상기한 예의 구조와 동일하다. 그러나, 비교예 1에서, 제1 광학 소자(OD1)는 제1 편광판, 1/2 파장판(wavelength plate), 및 28도의 평균 경사각(β)을 갖는 NH 필름을 포함하고, 제2 광학 소자(OD2)는 제2 편광판, 1/2 파장판, 및 1/4 파장 판을 포함한다.7A shows the structure of Comparative Example 1. FIG. The structure of the liquid crystal display panel LPN is the same as that of the above-described example. However, in Comparative Example 1, the first optical element OD1 includes a first polarizing plate, a half wavelength plate, and an NH film having an average tilt angle β of 28 degrees, and the second optical element ( OD2) includes a second polarizing plate, a half wave plate, and a quarter wave plate.
도 7b는 도 7a에 도시된 구조를 갖는 비교예 1에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성에 대한 측정 결과를 도시한다. 이소콘트라스트비(CR) = 10:1 를 갖는 시야각 범위는 화면의 상하 방향/좌우 방향으로 각각 140/145° 이었다. 화면의 수직 방향에서의 콘트라스트는 250 이었다. 비교예 1의 측정 결과는 상기 예의 결과에 비해 열등하였다.FIG. 7B shows measurement results for viewing angle dependency of contrast ratio in Comparative Example 1 having the structure shown in FIG. 7A. The viewing angle range having iso contrast ratio (CR) = 10: 1 was 140/145 ° in the vertical direction / left and right directions of the screen, respectively. The contrast in the vertical direction of the screen was 250. The measurement result of the comparative example 1 was inferior to the result of the said example.
본 발명의 상기 예에 따르면, 화면의 수직 방향에서의 콘트라스트와 이소콘트라스트비의 시야각 범위 모두에 대해 개선이 확인되었다. 이들 측정값들에 관하여, 화면의 수직 방향에서의 콘트라스트는 (TOPCON 에서 제조한) BM5-A에 의해 측정되었고, 시야각 특성은 (ELDIM 에서 제조한) Ez-Contrast에 의해 측정되었다.According to the above example of the present invention, an improvement was confirmed for both the viewing angle range of the contrast and the iso contrast ratio in the vertical direction of the screen. With respect to these measurements, contrast in the vertical direction of the screen was measured by BM5-A (manufactured by TOPCON) and viewing angle characteristics by Ez-Contrast (manufactured by ELDIM).
다음으로, 본 실시예와, 이와 동일한 개념에 기반한 도 8에 도시된 구조를 갖는 비교예 2 사이의 차이점이 분류되고, 이 실시예에서 양호한 시야각 특성이 획득되는 이유에 대한 설명이 주어진다. Next, the difference between the present embodiment and Comparative Example 2 having the structure shown in Fig. 8 based on the same concept is classified, and an explanation is given to the reason why good viewing angle characteristics are obtained in this embodiment.
본 실시예와 도 8에 도시된 비교예 2는, 본 실시예에서는 제1 광학 소자(OD1)에 포함되는 제2 지연판(RF2)이 비교예 2에서는 제2 광학 소자(OD2)에 포함된다는 점만이 상이하다. 본 실시예와 비교예 2는 다음과 같은 점들, 즉, 액정층(LQ); 제1 광학 소자(OD1) 내의 제1 지연판(RF1)과 제1 편광판(51)의 축 각도들 사이의 관계; 액정층(LQ)에 포함되는 액정 분자들(40)의 디렉터와 제1 지연판(RF1) 사이의 축 각도들 사이의 관계; 제1 지연판(RF1)의 정면 지연(R(RF1); 및 제1 지연판(RF1)의 평균 경사각에 대해 동일하다. 또한, 본 발명과 비교예 2는 다음과 같 은 점들, 즉, 액정 디스플레이 패널(LPN)에 대한, 제2 광학 소자(OD2)에 포함되는 제2 편광판(52)의 흡수축(A2)의 각도; 제2 광학 소자(OD2)에 포함되는 제2 지연판(RF2)의 정면 지연(R(RF2)); 및 제2 지연판(RF2)의 느린축(D2)과 제1 지연판(RF1)의 느린축(D1)의 축 각도들 사이의 관계에 대해 동일하다. 그러므로, 정면 방향(즉, 화면의 수직 방향)에서의 T-V 특성(즉, 액정층(LQ)의 투과율과 인가되는 전압 사이의 관계)은 본 실시예와 도 2에 도시된 비교예 2 사이에서 동일하다는 것이 명백하다.In this embodiment and Comparative Example 2 shown in FIG. 8, in this embodiment, the second retardation plate RF2 included in the first optical element OD1 is included in the second optical element OD2 in Comparative Example 2. Only the points are different. The present example and the comparative example 2 have the following points, that is, the liquid crystal layer (LQ); A relationship between the axial angles of the first retardation plate RF1 and the first
도 9a는 본 실시예의 시야각 특성의 시뮬레이션 결과를 도시하고, 도 9b는 비교예 2의 시야각 특성의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션 결과들로부터, 본 실시예와 비교예 2는 정면 방향에서는 실질적으로 동일한 특성을 가지지만, 시야각 특성에서는 전체적으로 상이하다는 것을 알 수 있으며, 본 실시예는 양호한 시야각 특성을 가지지만 비교예 2는 보다 좁은 시야각을 갖는다는 것을 알 수 있다. 9A shows the simulation result of the viewing angle characteristic of this embodiment, and FIG. 9B shows the simulation result of the viewing angle characteristic of Comparative Example 2. FIG. From these simulation results, it can be seen that the present example and the comparative example 2 have substantially the same characteristics in the front direction, but are different in overall viewing angle characteristics. The present example has good viewing angle characteristics, but the comparative example 2 It can be seen that it has a narrower viewing angle.
이 결과를 설명하기 위해, 각 구조에 대해, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태와 제2 광학 소자(OD2)를 통과한 주변광(ambient light)의 편광 상태 사이의 매칭(matching)에 관한 분석이 행해졌다. To explain this result, for each structure, the polarization state of the backlight emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ and the polarization of the ambient light passing through the second optical element OD2. An analysis on the matching between states was done.
이제 흑색 디스플레이를 위한 소정의 전압(= 4.8 V)이 액정층(LQ)에 인가된다고 가정하자. 도 10a는 본 실시예에서 화면의 상하 방향으로의 두 편광 상태들 사이의 매칭을 보여주는 특성도이고, 도 10b는 비교예 2에서 화면의 상하 방향으로의 두 편광 상태들 사이의 매칭을 보여주는 특성도이다. 가로좌표는 화면의 상하 방향에서 수직 방향에 대한 각도들을 나타내고, 세로좌표는 편광 상태를 지시하는 파라미터로서 550 nm 파장에서의 타원율을 나타낸다. 도면들에서 부호 "A"는 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태에 대응하고, 부호 "B"는 제2 광학 소자(OD2)를 통과한 주변광의 편광 상태에 대응한다.Now assume that a predetermined voltage (= 4.8 V) for the black display is applied to the liquid crystal layer LQ. FIG. 10A is a characteristic diagram showing matching between two polarization states in the vertical direction of the screen in this embodiment, and FIG. 10B is a characteristic diagram showing matching between two polarization states in the vertical direction of the screen in Comparative Example 2. FIG. to be. The abscissa represents angles with respect to the vertical direction in the up and down direction of the screen, and the ordinate represents an ellipticity at 550 nm wavelength as a parameter indicating the polarization state. In the drawings, reference numeral “A” corresponds to a polarization state of a backlight emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ, and reference numeral “B” denotes a polarization state of ambient light passing through the second optical element OD2. Corresponds to.
액정층(LQ) 내의 액정 분자들의 방위각 방향은 45°로 설정된다. 따라서, 도 10a와 도 10b는 화면의 상하 방향에서의 시야각 특성을 도시하지만, 동일한 시야각 특성들이 화면의 좌우 방향에서도 나타난다. 양호한 시야각 보상을 실현하기 위해, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태는 제2 광학 소자(OD2)를 통과한 주변광의 편광 상태와 실질적으로 일치한다는 것이 중요하다. The azimuth direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LQ is set to 45 °. 10A and 10B show the viewing angle characteristics in the vertical direction of the screen, but the same viewing angle characteristics also appear in the left and right directions of the screen. In order to realize good viewing angle compensation, it is important that the polarization state of the backlight emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ substantially coincides with the polarization state of ambient light passing through the second optical element OD2. .
도 10a로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서 두 편광 상태들은 실질적으로 일치한다. 그러나, 도 10b에 도시된 바와 같이, 비교예 2에서는, 두 편광 상태들이 시야각이 증가함에 따라 크게 달라진다. 또한, 비교예 2에서의 정면 편광 상태는 타원율 > 0.7 을 갖는 타원형 편광인 것에 반해, 본 실시예에서의 정면 편광 상태는 타원율 < 0.1 을 갖는 실질적으로 선형인 편광에 가깝다는 것을 알 수 있다. 간단히 말해서, 본 실시예와 비교예 2는, 본 실시예에서는 선형 편광(또는 상대적으로 작은 타원율을 갖는 타원형 편광)이 주로 사용되는 것에 반해, 비교예 2에서는 원형 편광(또는 상대적으로 큰 타원율을 갖는 타원형 편광)이 주로 사용된다는 점에서 서로 상이하다. As is apparent from FIG. 10A, the two polarization states in this embodiment are substantially coincident. However, as shown in FIG. 10B, in Comparative Example 2, the two polarization states vary greatly as the viewing angle increases. Further, it can be seen that the front polarization state in Comparative Example 2 is an elliptical polarization having an ellipticity> 0.7, whereas the front polarization state in this embodiment is close to a substantially linear polarization having an ellipticity <0.1. In short, in the present Example and Comparative Example 2, linearly polarized light (or elliptical polarized light having a relatively small ellipticity) is mainly used in this embodiment, whereas in Comparative Example 2, circularly polarized light (or having a relatively large ellipticity) is used. Elliptical polarization) is different from each other in that it is mainly used.
화면의 수직 방향으로 상대적으로 큰 타원율을 갖는 타원형 편광이 비교예 2 에서와 같이 사용되는 경우, 대개의 경우들에서는, 주 굴절율들(nx, ny, nz) 사이에 nx = ny > nz 관계를 갖는 제3 지연판(RF3)(네거티브 C-플레이트, n-C)이 제2 광학 소자(OD2)에 부가적으로 제공되거나, 또는 nx > ny < nz 관계를 갖는 네거티브 쌍축(biaxial) 필름(NB)이 제2 지연판(RF2)으로서 사용되지 않는다면, 양호한 디스플레이 품질이 획득되지 못한다. When elliptical polarization having a relatively large ellipticity in the vertical direction of the screen is used as in Comparative Example 2, in most cases, it has a relationship of nx = ny> nz between the main refractive indices nx, ny, nz. A third retardation plate RF3 (negative C-plate, nC) is additionally provided to the second optical element OD2, or a negative biaxial film NB having an nx> ny <nz relationship is provided. If it is not used as the 2 retardation plate RF2, good display quality is not obtained.
도 11a는 비교예 2의 구조에서 (Nitto Denko 에서 제조한) 네거티브 C-플레이트가 제2 공학 소자(OD2)와 액정층(LQ) 사이의 제3 지연판으로서 배치되는 경우의 시야각 특성들을 도시한다. 네거티브 C-플레이트에서, "Rth = [(nx - ny)/2 - nz ] X 필름 두께"로 정의되는 지연(Rth)은 80 nm 로 설정되었다.FIG. 11A shows the viewing angle characteristics when the negative C-plate (manufactured by Nitto Denko) in the structure of Comparative Example 2 is disposed as the third retardation plate between the second engineering element OD2 and the liquid crystal layer LQ. . In negative C-plates, the retardation (Rth) defined as "Rth = [(nx-ny) / 2-nz] X film thickness" was set to 80 nm.
도 11b는 네거티브 C-플레이트(Rth = 80 nm)가 제2 광학 소자(OD2)와 액정층(LQ) 사이에 배치되는 구조에서, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태와 제2 광학 소자(OD2)를 통과한 주변광의 편광 상태 사이의 매칭을 보여준다. 두 편광 상태들 사이의 매칭이 양호하며, 또한 양호한 시야각 특성이 획득될 수 있다. FIG. 11B illustrates a backlight emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ in a structure in which a negative C-plate (Rth = 80 nm) is disposed between the second optical element OD2 and the liquid crystal layer LQ. The matching between the polarization state of and the polarization state of the ambient light passing through the second optical element (OD2). Matching between two polarization states is good, and good viewing angle characteristics can be obtained.
한편, 본 실시예에서는, 제1 광학 소자(OD1)와 액정층(LQ)으로부터 나오는 백라이트의 편광 상태가 화면의 정면 방향에서 타원율 < 0.1 을 갖는 실질적으로 선형인 편광에 가까운 타원형 편광 상태로 변환될 수 있다. 따라서, 제2 광학 소자(OD2)에 네거티브 C-플레이트(n-C)나 네거티브 쌍축 필름을 사용하지 않고도, 제2 편광판(52) 단독으로 시야각 보상을 이룰 수 있다. 그러므로, 두께와 비용에서의 감소를 실현할 수 있는, 양호한 디스플레이 품질을 갖는 액정 디스플레이 디바 이스를 제공하는 것이 가능하다. On the other hand, in the present embodiment, the polarization state of the backlight emitted from the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ is converted into an elliptical polarization state close to substantially linearly polarized light having an ellipticity <0.1 in the front direction of the screen. Can be. Therefore, the second
본 발명은 전술한 실시예들로 직접 제한되지 않는다. 사실상, 구조적인 구성요소들은 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 한 수정될 수 있다. 본 실시예들에서 개시된 구조적인 구성요소들을 적절히 조합함으로써, 다양한 발명들이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 본 실시예들에서 개시된 모든 구조적 구성요소들로부터 일부의 구조적 구성요소들이 생략될 수 있다. 또한, 상이한 실시예들에서 구조적인 구성요소들이 적절히 조합될 수 있다.The present invention is not directly limited to the above-described embodiments. In fact, structural components may be modified without departing from the spirit of the invention. By properly combining the structural components disclosed in the embodiments, various inventions can be made. For example, some structural elements may be omitted from all structural elements disclosed in the embodiments. In addition, structural elements may be combined as appropriate in different embodiments.
예를 들면, 전술한 실시예에서, 각각의 스위칭 소자들(W)은 n채널 박막 트랜지스터로 이루어진다. 그러나, 유사한 종류의 다양한 구동 신호들이 생성될 수 있다면, 다른 구조들이 구성될 수 있다.For example, in the above embodiment, each of the switching elements W is made of an n-channel thin film transistor. However, other structures can be constructed if various drive signals of a similar kind can be generated.
제2 광학 소자(OD2)가 제2 편광판(52)과 액정 디스플레이 패널(LPN) 사이의 네거티브 C-플레이트에 대응하는 제3 지연판을 포함할 수 있다. 상세히 말해서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수정예에 따른 액정 디스플레이 디바이스에서는, 제2 광학 소자(OD2)가 제2 편광판(52)과, 제2 편광판(52)과 액정 디스플레이 패널(LPN) 사이에 배치되는 제3 지연판(RF3)으로 이루어진다. The second optical element OD2 may include a third retardation plate corresponding to the negative C-plate between the second
제3 지연판(RF3)은 nx = ny > nz 관계로 정의되는 굴절률 이방성을 가지며, 여기서, nx 와 ny 는 제3 지연판(RF3)의 평면 내의 서로 수직 방향에서의 굴절률들이며, nz 는 제3 지연판(RF3)의 수직 방향에서의 굴절률이다. 제3 지연판(RF3)에서, 수직 방향에서의 지연(Rth)은 80 nm 로 설정되었다.The third retardation plate RF3 has refractive index anisotropy defined by the relationship nx = ny> nz, where nx and ny are refractive indices in the perpendicular directions to each other in the plane of the third retardation plate RF3, and nz is the third It is the refractive index in the vertical direction of the retardation plate RF3. In the third retardation plate RF3, the delay Rth in the vertical direction was set to 80 nm.
도 12b에 도시된 바와 같이, 이 구조를 갖는 수정예에 따르면, 제3 지연 판(RF3)이 제공되지 않은 실시예(도 3에 도시됨)의 구조에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성에 대한 측정 결과(도 6에 도시됨)와 비교하여, 낮은 콘트라스트비(예로, CR = 10:1)를 갖는 영역에서 거의 동일한 시야각이 획득되었다는 것을 알 수 있다. 그러나, 제3 지연판(RF3)이 제공되지 않은 실시예의 구조에서, 높은 콘트라스트비(예로, CR = 50:1)를 갖는 영역에서는 더욱 넓은 시야각이 획득된다는 것을 알 수 있다. 도시되지는 않았지만, 네거티브 쌍축 필름(NB)이 제3 지연판(RF3)으로서 사용되는 경우에도, 도 12b에 도시된 것과 같은 유사한 특성들이 획득될 수 있다.As shown in Fig. 12B, according to a modification having this structure, the measurement result for the viewing angle dependency of the contrast ratio in the structure of the embodiment (shown in Fig. 3) in which the third retardation plate RF3 is not provided. Compared to (shown in FIG. 6), it can be seen that almost the same viewing angle was obtained in the region having a low contrast ratio (eg, CR = 10: 1). However, in the structure of the embodiment in which the third retardation plate RF3 is not provided, it can be seen that a wider viewing angle is obtained in the region having a high contrast ratio (eg CR = 50: 1). Although not shown, even when the negative biaxial film NB is used as the third retardation plate RF3, similar characteristics as shown in FIG. 12B can be obtained.
상기의 결과들에 기반하여, 특히, 높은 콘트라스트비의 영역을 증가시키기 위해, 본 실시예의 구조(즉, 제2 광학 소자가 네거티브 C-플레이트나 네거티브 쌍축 필름을 모두 포함하지 않는 구조)가 제2 광학 소자가 네거티브 C-플레이트나 네거티브 쌍축 필름으로 이루어지는 제3 지연판을 포함하는 구조보다 더욱 유리하다는 것이 확인되었다.Based on the above results, in particular, in order to increase the area of high contrast ratio, the structure of the present embodiment (ie, the structure in which the second optical element does not include both negative C-plates or negative biaxial films) is second to the second. It has been found that the optical element is more advantageous than the structure including the third retardation plate made of negative C-plate or negative biaxial film.
전술한 실시예에서, 제1 지연판(RF1)은 액정 필름층(60) 단독으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상세히 말해서, 본 실시예에서, 제1 지연판(RF1)은 액정 디스플레이 패널(LPN)의 외부면(즉, 어레이 기판(AR)을 구성하는 절연 기판(10)의 외부면)과 제2 지연판(RF2)과 접촉하는 액정 필름층(60)으로 이루어진다. NH 필름과 같이, 복합-배향된 액정 분자들을 포함한 액정 필름층을 가진 지연판은, 베이스 필름(base film) 상에 배향 처리를 행하고, 베이스 필름 상에 액정 재료를 코팅하고, 액정 분자들이 소정의 배향 상태를 유지하는 상태로 액정 재료를 응고시킴으로써 획득된다. TAC(Triacetate cellulose)가 베이스 필름으로 널리 사용된다. 그러나, 베이스 필름 자체가 지연을 갖는다. 양호한 광학적 보상을 실현하기 위해, 베이스 필름의 지연을 고려하여 보상을 행하는 것이 요구된다. 따라서, 전술한 예에서와 같이 베이스 필름 없이 NH 필름을 사용하여, 광학적 보상을 용이하게 실현할 수 있다. 참조를 위해, 도 13은 상기 예에서와 동일한 구조에서, 베이스 필름을 가진 NH 필름이 제1 지연판(RF1)으로 사용된 경우의 콘트라스트비의 시야각 종속성을 측정하여 획득된 측정 결과를 도시한다. In the above-described embodiment, the first retardation plate RF1 is preferably made of the liquid
도 6에 도시된 예의 베이스 필름이 없는 구조에서의 시야각과 거의 동일한 시야각이 낮은 콘트라스트비(예로, CR = 10:1)를 갖는 영역에서 획득되었다는 것을 알 수 있다. 그러나, 베이스 필름이 없는 구조의 예에서, 높은 콘트라스트비(예로, CR = 50:1)를 갖는 영역에서는 더 넓은 시야각이 획득된다는 것을 알 수 있다. 상기의 결과에 기반하여, 특히, 높은 콘트라스트비의 영역을 증가시키기 위해, 상기 예의 구조(즉, 베이스 필름없이(TAC 없이) 제1 지연판(RF1)이 사용된 구조)가 베이스 필름(TAC)을 갖는 제1 지연판(RF1)이 사용되는 구조보다 더 유리하다는 것이 확인되었다. It can be seen that a viewing angle nearly identical to the viewing angle in the structure without the base film of the example shown in FIG. 6 was obtained in a region with a low contrast ratio (eg CR = 10: 1). However, in the example of the structure without the base film, it can be seen that a wider viewing angle is obtained in the region having a high contrast ratio (eg CR = 50: 1). Based on the above results, in particular, in order to increase the area of high contrast ratio, the structure of the example (ie, the structure in which the first retardation plate RF1 is used without the base film (without TAC)) is used as the base film (TAC). It has been found that the first retardation plate RF1 having a is more advantageous than the structure used.
전술한 실시예에서, 상대적으로 큰 평균 경사각(β), 예로, β = 37°또는 이와 근접한 경사각을 갖는 액정 필름층(60)을 가진 제1 지연판(RF1)을 사용하는 것이 바람직하다. 참조를 위해, 도 14는 β= 28°인 액정 필름을 가진 제1 지연판(NH 필름)이 상기의 예에서와 동일한 구조에 적용된 경우의 콘트라스트비의 시야각 종속성을 측정하여 획득된 측정 결과를 도시한다.In the above-described embodiment, it is preferable to use the first retardation plate RF1 having the liquid
도 6에 도시된 예의 β= 37°를 갖는 구조에서의 시야각과 거의 동일한 시야각이 낮은 콘트라스트비(예로, CR = 10:1)를 갖는 영역에서 획득되었다는 것을 알 수 있다. 그러나, β= 37°를 갖는 상기 예의 구조에서, 높은 콘트라스트비(예로, CR = 50:1)를 갖는 영역에서는 더 넓은 시야각이 획득된다는 것을 알 수 있다. 상기의 결과에 기반하여, 특히, 높은 콘트라스트비의 영역을 증가시키기 위해, 상기 예의 구조(즉, 큰 평균 경사각을 갖는 액정 필름을 가진 제1 지연판(RF1)이 사용된 구조)가 작은 평균 경사각을 갖는 액정 필름을 가진 제1 지연판(RF1)이 사용되는 구조보다 더 유리하다는 것이 확인되었다. It can be seen that a viewing angle nearly identical to the viewing angle in the structure with β = 37 ° in the example shown in FIG. 6 was obtained in a region with low contrast ratio (eg CR = 10: 1). However, it can be seen that in the structure of the above example with β = 37 °, a wider viewing angle is obtained in the region with a high contrast ratio (eg CR = 50: 1). Based on the above results, in particular, in order to increase the region of high contrast ratio, the average tilt angle of the structure of the above example (that is, the structure in which the first retardation plate RF1 with the liquid crystal film having a large average tilt angle) is used is small. It has been confirmed that the first retardation plate RF1 having the liquid crystal film having the structure is more advantageous than the structure used.
본 명세서에 포함되고 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하며, 위에서 제시된 포괄적인 설명과 이하에 제시되는 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다. The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the comprehensive description set forth above and the detailed description of the embodiments set forth below, serve to explain the principles of the invention. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.1 schematically shows the structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 디바이스의 단면 구조를 개략적으로 도시한다.FIG. 2 schematically shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 액정 디스플레이 디바이스에 사용될 수 있는 제1 광학 소자와 제2 광학 소자의 구조들을 개략적으로 도시한다.FIG. 3 schematically illustrates structures of the first optical element and the second optical element that may be used in the liquid crystal display device shown in FIG. 2.
도 4a는 전압이 인가될 때, 액정 디스플레이 패널의 액정 분자들의 배향과 제1 지연판의 액정 분자들의 배향 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.4A is a diagram for explaining a relationship between the alignment of liquid crystal molecules of a liquid crystal display panel and the alignment of liquid crystal molecules of a first retardation plate when a voltage is applied.
도 4b는 도 3에 도시된 지연판들의 느린축들의 방위각 방향들과, 편광판들의 흡수축들의 방위각 방향들을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4B is a diagram for describing azimuth directions of slow axes of the delay plates illustrated in FIG. 3 and azimuth directions of absorption axes of polarizers.
도 5는 본 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스에서, 백라이트가 제1 광학 소자와 액정층을 통과한 후의 편광 상태를 도시한 특성도이다.5 is a characteristic diagram showing a polarization state after a backlight passes through the first optical element and the liquid crystal layer in the liquid crystal display device according to the present embodiment.
도 6은 본 실시예의 일 예에 대한 액정 디스플레이 디바이스에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다.6 is a characteristic diagram showing a measurement result of viewing angle dependency of contrast ratio in a liquid crystal display device according to an example of this embodiment.
도 7a는 비교예 1에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.7A schematically shows the structure of a liquid crystal display device according to Comparative Example 1. FIG.
도 7b는 비교예 1에 따른 액정 디스플레이 디바이스에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다.7B is a characteristic diagram showing a measurement result of viewing angle dependency of contrast ratio in a liquid crystal display device according to Comparative Example 1. FIG.
도 8은 비교예 2에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.8 schematically shows the structure of a liquid crystal display device according to Comparative Example 2. FIG.
도 9a는 본 실시예의 상기 예에 대한 액정 디스플레이 디바이스에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 시뮬레이션 결과를 도시한 특성도이다.9A is a characteristic diagram showing a simulation result of viewing angle dependency of contrast ratio in a liquid crystal display device for the above example of this embodiment.
도 9b는 비교예 2에 따른 액정 디스플레이 디바이스에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 시뮬레이션 결과를 도시한 특성도이다.9B is a characteristic diagram showing a simulation result of viewing angle dependency of contrast ratio in a liquid crystal display device according to Comparative Example 2. FIG.
도 10a는 본 실시예의 상기 예에서, 제1 광학 소자와 액정층을 통과한 백라이트의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화와 제2 광학 소자를 통과한 주변광의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화 사이의 매칭을 도시한 특성도이다.FIG. 10A illustrates the change in ellipticity in the vertical direction with respect to the polarization state of the backlight passing through the first optical element and the liquid crystal layer, and the vertical direction with respect to the polarization state of the ambient light passing through the second optical element. A characteristic diagram showing the matching between changes in ellipticity at.
도 10b는 비교예 2에서, 제1 광학 소자와 액정층을 통과한 백라이트의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화와 제2 광학 소자를 통과한 주변광의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화 사이의 매칭을 도시한 특성도이다.FIG. 10B illustrates a change in ellipticity in the vertical direction with respect to the polarization state of the backlight passing through the first optical element and the liquid crystal layer in Comparative Example 2, and in the vertical direction with respect to the polarization state of the ambient light passing through the second optical element. This is a characteristic diagram showing matching between changes in ellipticity.
도 11a는 제2 광학 소자와 액정층 사이에 네거티브 C-플레이트가 배치되는 경우의 비교예 2에서, 콘트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다.11A is a characteristic diagram showing a measurement result of viewing angle dependency of contrast ratio in Comparative Example 2 when a negative C-plate is disposed between the second optical element and the liquid crystal layer.
도 11b는 제2 광학 소자와 액정층 사이에 네거티브 C-플레이트가 배치되는 경우의 비교예 2에서, 제1 광학 소자와 액정층을 통과한 백라이트의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화와 제2 광학 소자를 통과한 주변광의 편광 상태에 대한 상하 방향에서의 타원율에서의 변화 사이의 매칭을 도시한 특성도이다. FIG. 11B is a change in ellipticity in the vertical direction with respect to the polarization state of the backlight passing through the first optical element and the liquid crystal layer in Comparative Example 2 when a negative C-plate is disposed between the second optical element and the liquid crystal layer. FIG. And a change in the ellipticity in the vertical direction to the polarization state of the ambient light passing through the second optical element.
도 12a는 제2 편광판과 액정층 사이에 제3 지연판(네거티브 C-플레이트)이 배치되도록 구성되는 제2 광학 소자가 사용되는 본 발명의 수정예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.12A schematically shows the structure of a liquid crystal display device according to a modification of the present invention in which a second optical element configured such that a third retardation plate (negative C-plate) is arranged between the second polarizing plate and the liquid crystal layer is used. .
도 12b는 도 12a에 도시된 수정예에서의 콘스트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다.FIG. 12B is a characteristic diagram showing a measurement result of viewing angle dependency of contrast ratio in the modification shown in FIG. 12A. FIG.
도 13은 베이스 필름을 포함한 NH 필름이 제1 지연판으로서 사용되는 본 실시예에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다.It is a characteristic view which shows the measurement result of the viewing angle dependency of contrast ratio in this Example in which NH film containing a base film is used as a 1st retardation plate.
도 14는 28도인 평균 경사각을 갖는 NH 필름이 제1 지연판으로서 사용되는 본 실시예에서의 콘트라스트비의 시야각 종속성의 측정 결과를 도시한 특성도이다. Fig. 14 is a characteristic diagram showing a measurement result of viewing angle dependency of contrast ratio in this embodiment in which NH film having an average tilt angle of 28 degrees is used as the first retardation plate.
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