KR100972498B1

KR100972498B1 - 액정표시소자

Info

Publication number: KR100972498B1
Application number: KR1020030087635A
Authority: KR
Inventors: 박구현
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2010-07-26
Also published as: KR20050054281A

Abstract

본 발명은 시야각 보상하고, 얼룩을 제거하기 위한 액정표시소자에 관한 것으로, 제1 및 제2기판과 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 상기 액정패널의 상부 및 하부에 구비되어 광을 편광시키는 편광판; 상기 액정패널과 편광판 사이에 배치되어 되며, 시야각을 보상시키는 보상판; 및 상기 편광판과 보상판 사이 및 액정패널과 보상판 사이에 패턴 형태로 형성되어 상기 보상판을 편광판 및 액정패널에 부착시키는 점착층을 포함하여 이루어진다.

Description

액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 일반적인 액정표시소자를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.

도 2는 종래 액정표시소자의 모래시계 얼룩을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 편광판 및 보상판의 상세구조를 나타낸 단면도.

도 5∼도 8은 본 발명의 점착층 구조를 나타낸 도면.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

211, 212: 기판 241,242: 보상판

251,252: 편광판 261: 편광층

262: 지지층 271: 보상층

281,282: 제1 및 제2 점착층 290: 보호층

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 보상판에 의한 시야각 보상기능을 가지는 액정표시소자의 얼룩발생를 제거하기 위한 액정표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로써, 액정분자의 굴절율 이방성에 이해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써, 원하는 화상을 화면상에 표시한다.

따라서,액정표시소자는 화소의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트(back light)가 설치된다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자는 크게 액정패널(150)과 상기 액정패널(150)의 후면에 설치된 백라이트(160)로 이루어진다.

액정패널(150)은 실제화상이 구현되는 곳으로, 하부기판(120) 및 상부기판(110)과 그 사이에 형성된 액정층(130)으로 이루어진다.

상기 하부기판(120)은 박막트랜지스터(thin film transisor; 121)와 같은 구동소자(121) 및 화소전극(123)이 형성되는 TFT기판이고, 상부기판(110)은 칼라필터층(103) 및 공통전극(101)이 형성되는 칼라필터기판이다. 또한, 상기 하부기판(120)의 측면에는 구동회로부(미도시)가 구비되어 상기 하부기판(120)에 형성된 박막트랜지스터(121)와 화소전극(123) 및 공통전극(101)에 각각신호를 인가한다.

그리고, 백라이트(160)는 실제 광을 발생시키는 램프와, 상기 램프로부터 방출되는 광을 반사시켜 광효율을 향상시키는 반사판과, 상기 램프로 방출된 광을 액정패널로 균일하게 일사시키는 광학시트로 구성된다.

또한, 상기 액정패널(150)의 상,하부에는 상기 백라이트로부터 들어오는 광을 편광시키는 상,하부 편광판(140a,140b)이 구성되어 있으며, 상,하부기판 (110,120)의 대향면에는 액정(130)이 일정한 방향으로 배열되도록 한다. 이때, 액정(130)은 하부기판(120)의 단위 화소별로 형성된 화소전극(123)과 상부기판(110) 전면에 형성된 공통전극(101) 사이에 전계가 인가될 경우에 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 단위화소별로 빛을 통과사키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.

그러나, 상기와 같은 트위스트 네마틱 모드(twisted nematic mode) 액정표시소자(liquid crystal display device)는 시야각이 좁다는 단점이 있다. 이것은 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로, TN 모드의 경우 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야각이 좁아지게 되는 것이다.

이러한 시야각 문제를 해결하기 위하여 상기 편광판에 시야각 보상판을 별도로 부착하게 되는데, 상기 시야각 보상판이 부착된 편광판을 사용하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같은, 모래시계 모양의 얼룩이 발생하게 된다. 상기 모래시계 얼룩 은 블랙화면을 띄웠을때, 화면의 상,하 및 좌,우측으로 빛샘이 발생하는 것으로, 편광판과 보상판을 부착하는 점착층이 모래시계 얼룩을 발생시키는 주요인이다. 특히, 상기 편광판을 기판에 부착할 때, 액정패널과 편광판 사이의 부착부위에서 발생되는 기포를 제거하기 위해 고온 약 80°온도에서 열처리를 하게 되는데, 상기 열처리 공정에서 특히 두드러지게 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 판광판과 보상판과 사이의 점착층 및 상기 보상판과 액정패널 사이의 점착층을 패턴화 함으로써, 시야각 보상기능을 가지는 광시야각 편광판을 구비하는 액정표시소자의 모래시계 얼굴을 최소화하는 데 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 제1 및 제2기판과 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 상기 액정패널의 상부 및 하부에 구비되어 광을 편광시키는 편광판; 상기 액정패널과 편광판 사이에 배치되어 되며, 시야각을 보상시키는 보상판; 및 상기 편광판과 보상판 사이 및 액정패널과 보상판 사이에 패턴 형태로 형성되어 상기 보상판을 편광판 및 액정패널에 부착시키는 점착층을 포함하여 구성된다.

상기 편광판은 실제 광을 편광시키는 편광층과 상기 편광층의 상,하부면에 부착되어 상기 편광층을 지지하는 TAC(Tri-Acetyl-Cellulose)을 포함하여 구성되고, 상기 보상판은 원반(disk) 모양의 액정분자들이 형성된 보상층을 포함하여 구성된다.

상기 점착층 패턴 간의 간격은 0.5∼100㎛ 범위이며, 이는 편광판 부착시 기포발생을 최소화하기 위해서이다.

또한, 점착층 패턴은 사선무늬, 세로줄 무늬, 가로줄 무늬등 줄무늬 모양으로 형성되거나, 각각 패턴들이 모자이크 배열을 가지는 것도 가능하다. 이때, 상기 점착층 패턴은 원모양 또는 사각형 모양을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 액정표시소자는 제1 및 제2기판과 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 상기 액정패널의 상부 및 하부에 구비되고, 광을 편광시키는 편광층과 상기 편광층의 상하부면에 형성되어 편광판을 지지하는 TAC(Tri-Acetyl-Cellulose)을 포함하는 편광판; 상기 액정패널과 편광판 사이에 배치되어 되며, 시야각을 보상시키는 원반(disk) 모양의 액정분자층을 포함하는 보상판; 및 상기 보상판 상부에 형성되어 편광판과 보상판을 부착시키는 제1점착층 과 상기 보상판 하부에 형성되어 보상판을 액정패널에 부착시키는 제2점착층으로 이루어지며, 상기 제1 및 제2점착층 중 적어도 하나는 패턴형태로 이루어진 점착층을 포함하여 구성된다.

이때에도, 상기 제1 및 제2 점착층의 패턴 간의 간격은 0.5∼100㎛ 범위이고. 제1 및 제2 점착층의 패턴은 줄무늬 또는 모자이크 모양으로 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 보상판을 부착시키기 위해 사용되는 점착층을 패턴형태로 형성함에 따라, 상기 점착층으로인해 발생되는 모래시계 얼룩불량을 최소화할 수 있다.

일반적으로, 모래시계 얼룩은 보상판을 사용하지 않는 액정표시소자에는 거의 나타나지 않는다. 그러나, 시야각이 좁은 TN방식 액정표시소자의 시야각을 보상시키기 위해 사용되는 보상판을 사용하는 경우, 블랙화면에서 화면 외곽의 상,하 및 좌,우방향으로 빛샘이 발생하여 모래시계 모양의 얼룩을 화면에 표시하게 된다. 이것은, 여러가지 이유가 있을 수 있으나, 특히, 상기 점착층이 편광판 또는 보상판 전면에 걸쳐 형성되어 생기는 것이 주 요인이다.

다시 말해, 상기 보상판과 편광판을 점착층을 통해 부착시키는 과정에서 약 80° 정도의 열을 가하게 되는데, 이때, 상기 점착층을 사이에 두고, 상기 점착층으로 인해 보상판과 편광판 특히, TAC가 받는 스트레스(stress)가 서로 다르기 때문에, 보상판 및 편광판의 광특성이 변하게 된다. 따라서, 이러한 광특성 변화는 블랙화면을 구동했을 때, 외곽영역의 빛샘으로 인하여 모래시계 모양의 얼룩을 발생시키게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 편광판 또는 보상판 전면에 형성된 점착층을 패턴화하여 점착층이 차지하는 면적을 줄임으로써, 보상판 및 편광판이 받는 스트레스를 최소하여, 얼굴발생을 최대한 줄이고자 하는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 대하여 좀 더 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자를 나타낸 것으로, 특히, 시야각 보상판을 구비하는 액정표시소자 및 시야각 보상원리를 개략적으로 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(200)는 안쪽면에 배향막(221, 222)이 도포되어 있는 제1기판 및 제2기판(211,212)과, 상기 두기판(211,212) 사이의 형성된 액정층(230)과, 상기 제1기판 및 제2기판(211,212)의 배면에 각각 부착된 보상판(241,242) 및 상기 보상판(241, 242)의 바깥면에 부착되어 빛을 편광시키는 편광판(251,252)으로 구성된다.

상기 보상판(241,242)은 원반(disk) 모양의 액정분자층으로 이루어지며, 상기 편광판(251,252)은 실제 광을 편광시키는 편광층과 상기 편광층을 지지하는 지지층으로 이루어지고, 상기 보상판(241,242)과 편광판(251,252)은 패턴화된 점착층에 의해 서로 부착되며, 상기 보상판 및 편광관의 구조는 이후에 도면을 통해 상세하게 설명하도록 한다.

상기와 같이 구성된 액정표시소자의 제1기판 및 제2기판(211,212)에 형성된 공통전극 및 화소전극(미도시)에 전압을 인가하게 되면, 액정층(230)의 중앙부에서는 액정분자들(231)이 수직으로 서 있지만, 충분한 전압을 인가하더라도 기판 근처의 액정분자들(232a, 232b)은 기판(211,212)에 도포된 배향막(221, 222)의 배향 규제력으로 인해 액정 분자들이 러빙 방향쪽으로 비틀리며 기판(211,212)에 대해 경사지게 늘어서 있다. 따라서 이 경우 액정셀의 중앙부(231)에서는 광축이 기판의 법선 방향에 있는 양의 일축성 광학 이방체라고 할 수 있지만, 기판 부근(232a, 232b)에서는 기판에 대해 경사져 있고 또 비틀려 있으므로 광축이 기판의 법선 방향에 대해 경사진 양의 일축성 광학 이방체들이 비틀린 형태라고 할 수 있다. 따라서, 이것들을 광학적으로 보상하기 위해서는 각각의 양의 일축성 광학 이방체들의 광축과 같은 방향의 광축을 갖는 음의 일축성 광학 이방체들을 사용하여야 한다.

상기 보상판(241,242)에서는 음의 일축성 광학 이방체인 물질의 원반(disk) 모양의 분자들을 분자의 광축이 액정표시소자 기판의 법선에 대해 순차적으로 점점 큰 각도를 갖도록 배열(splay)하고, 광축의 방위각은 액정표시소자의 기판의 법선을 중심으로 셀 내의 액정분자 비틀림 방향과 반대 방향으로 비틀리도록(twist) 한다.

액정셀의 각 영역에서 다르게 배열되어 있는 액정분자들에 의한 빛의 지연(retardation)을 보상하기 위하여, 보상판(241,242)은 두 부분으로 이루어져 있다. 즉, 음의 일축성광학 이방체인 물질로 이루어진 제1보상층(241a,242a) 위에 비틀린 스플레이 배열을 갖는 제 2보상층(241b,242b)이 코팅되어 있으며, 상기 제 1보상층(241a,242a)에 의해 액정셀의 가운데 부분의 액정층(231)이 보상되고, 비틀린 스플레이 배열을 갖는 제2보상층(241b,242b)에 의해 배향막(221,222) 부근의 액정층(232a,232b)이 보상된다. 그리고, 이러한 보상판(241,242)은 두기판(211,212)의 양측에 부착되어 제2기판(212)에 부착된 상부보상판(242)은 액정셀의 중앙부로부터 상부액정층(232b) 부분을 보상하고, 하부기판(211)에 부착된 하부보상판(241)은 액정셀의 중앙부로부터 하부액정층(232b)을 보상하게 된다.

상기한 바와 같이, 보상판(241,242)을 사용하게 되면, 시야각이 좁은 TN모드 액정표시소자의 시야각을 보상하여 할 수가 있다.

그러나, 언급한 바와 같이, 보상판(241,242)을 사용하게 되면, 시야각을 보상할 수 있는 장점이 있으나, 블랙화면에서 빛이 새는 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 보상판(241,242)을 기판에 부착시키거나, 상기 보상판(241,242)을 편광판(251,252)에 부착시키는 점착층을 패턴형태로 형성함으로써, 빛이 새는 것을 방지한다.

도 4는 상기 보상판 및 판광판의 구조를 상세하게 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 상기 편광판(251,252)은 광을 편광시키는 편광층(261)과 상기 편광층(261)의 상하부면에 부착되어 이를 지지하는 지지층(262)으로 구성되며, 상기 지지층(262)은 TAC(Tri-Acetyl-Cellulose)층으로 이루어진다. 그리고, 상부 지지층 위에는 편광판 을 보호하기 위한 보호필름(290)이 추가로 구비된다. 또한, 상기 보상판(241,242)은 원반(disk) 모양의 액정분자층으로 이루어진 보상층(271)과, 상기 보상층(271)의 상,하부면에 형성되는 제1점착층(281) 및 제2점착층(282)으로 구성되며, 상기 제1점착층(281)을 통해 편광판(251,252)의 TAC층(262)과 부착되고, 상기 제2점착층(282)을 통해 통해 제1 및 제2기판(211,212)과 부착된다.

이때, 상기 제1 점착층(281) 및 제2 점착층(282) 중 적어도 하나는 패턴모양을 가진다. 즉, 상기 제1 및 제 2 점착층(281,282)이 전면에 걸쳐서 형성된 것이 아니고, 상기 TAC층(262) 및 기판(211,212)과 부착될 수 있는 점착층 영역이 부분적으로 형성되어 있는 것이다. 이때, 제1 및 제2 점착층(281, 282)의 패턴모양은 줄무늬 및 모자이크 모양등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 점착층 패턴(280a)은 세로 줄무늬 및 가로 줄무늬 이외에도 사선형태등 모든 줄무늬로 형성될 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 점착층 패턴(280b)은 원모양 또는 사각형 모양의 패턴들이 모자이크 배열을 이루고 있는 형태도 가능하다. 아울러, 도면에 도시하진 않았지만, 상기 점착층이 전면에 형성되지 않고 패턴형태로 형성되는 것은 그 모양에 상관없이 모두 가능하다.

한편, 상기 점착층(280a) 패턴들 간의 간격은 점착층에 의해 부착될 때, 기포가 발생하지 않도록 0.5∼100㎛ 범위로 형성되어야 한다.

상기한 바와 같이, 상기 점착층이 패턴형태로 이루어짐에 따라, 기포를 빼내기 위한 열공정에서 상기 점착층에 의해 보상층 또는 TAC층이 받는 스트레스를 줄일 수가 있다. 따라서, 상기 보상층 또는 TAC층이 받는 스트레스로 인해 발생되는 모래시계 얼룩 즉, 블랙화면에서 나타나는 빛샘을 줄일 수가 있다.

위와 같이, 본 발명은 보상판을 사용하여 시야각을 향상시킴과 동시에, 상기 보상판을 부착하기 위해 사용되는 점착층을 패턴화함으로써, 모래시계 얼룩과 같은 불량을 막을 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 보상판에 의해 액정표시소자의 시야각 특성을 향상시키고, 상기 보상판을 부착시키기 위해 사용되는 점착층을 줄무늬 또는 모자이크 무늬와 같이 패턴형태로 형성함에 따라, 블랙화면에서 화면의 상,하 및 좌,우측의 빛샘으로 인해 발생되는 모래시계 얼룩을 최소화함으로써, 수율 및 소자의 특성을 향상시킬 수가 있다.

Claims

제1 및 제2기판과 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널;

상기 액정패널의 상부 및 하부에 구비되어 광을 편광시키는 편광판;

상기 액정패널과 편광판 사이에 배치되어 되며, 시야각을 보상시키는 보상판; 및

상기 편광판과 보상판 사이 및 액정패널과 보상판 사이에 패턴 형태로 형성되어 상기 보상판을 편광판 및 액정패널에 부착시키는 점착층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 편광판은 실제 광을 편광시키는 편광층과 상기 편광층의 상,하부면에 부착되어 상기 편광층을 지지하는 TAC(Tri-Acetyl-Cellulose)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 보상판은 원반(disk) 모양의 액정분자들이 형성된 보상층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 점착층 패턴은 줄무늬 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 점착층 패턴 간의 간격은 0.5∼100㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제4항에 있어서, 상기 줄무늬는 세로 줄무늬인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제4항에 있어서, 상기 줄무늬는 가로 줄무늬인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제4항에 있어서, 상기 줄무늬는 사선 줄무늬인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 점착층 패턴은 원형 모양의 패턴이 모자이크 모양으로 배형된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 점착층 패턴은 사각형 모양의 패턴이 모자이크 모양으로 배형된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1 및 제2기판과 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널;

상기 액정패널의 상부 및 하부에 구비되고, 광을 편광시키는 편광층과 상기 편광층의 상하부면에 형성되어 편광판을 지지하는 TAC(Tri-Acetyl-Cellulose)을 포함하는 편광판;

상기 액정패널과 편광판 사이에 배치되어 되며, 시야각을 보상시키는 원반(disk) 모양의 액정분자층을 포함하는 보상판; 및

상기 보상판 상부에 형성되어 편광판과 보상판을 부착시키는 제1점착층 과 상기 보상판 하부에 형성되어 보상판을 액정패널에 부착시키는 제2점착층으로 이루어지며, 상기 제1 및 제2점착층 중 적어도 하나는 패턴형태로 이루어진 점착층을 포함하여 이루어지는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점착층의 패턴 간의 간격은 0.5∼100㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점착층의 패턴은 줄무늬 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점착층의 패턴은 모자이크 모양인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.