KR101115791B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 소정 간격을 두고 대향 배치되는 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 대향면에 소정의 각도로 틀어져서 협지된 액정층과; 상기 액정층의 하부에 배치되는 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과; 상기 액정층의 상부에 배치되는 상기 제 1 편광축과 수직이 아닌 소정의 각도로 틀어져있는 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치이다.
전술한 바와 같은 액정표시장치로 상부/하부 편광판의 편광축 사이의 각을 변경함으로써 편광판내의 보상필름에서 위상지연이 발생하여 액정패널 내부에서의 위상지연과 서로 상쇄가 되어, 공정의 추가나 비용의 증가 없이 블랙 휘도를 감소시켜 결국은 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
편광판, 편광축, 휘도, 콘트라스트 비, 트위스트 네마틱 액정

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래의 TN 모드의 액정패널의 분해 사시도.
도 2는 종래의 TN 모드 액정패널의 편광판을 위쪽 상단에서 바라본 사시도.
도 3은 종래의 TN 모드 액정표시장치에서 전계 인가시 액정패널의 단면도.
도 4는 도 3에서 도시한 A영역을 확대한 단면도.
도 5는 본발명의 실시예에 따른 액정패널의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 편광축과 수평축 사이의 각도와 투과도의 관계를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 편광판의 위쪽 상단에서 바라본 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하부 기판 110 : 하부 배향막
110a : 하부 배향막 러빙축 방향 150 : 하부 편광판
150a : 하부 편광판의 편광축 200 : 상부 기판
210 : 상부 배향막 210a : 상부 배향막 러빙축 방향
250 : 상부 편광판 250a : 상부 편광판의 편광축
300 : 액정층 300a : 액정분자
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콘트라스트비(Contrast Ratio)가 개선된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체
의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 한 쌍의 투광성 기판 사이에 액정분자를 배향하여 개재시킨 것으로, 액정분자의 배향 상태에 따른 빛이 투광 또는 차단되어 화상 표시를 행한다.
통상적으로, 액정의 성질과 배향 패턴을 이용하여 여러 가지 액정표시소자의 배향 모드를 만들 수 있고, 그 대표적인 예가 바로 TN(Twisted Nematic) 모드 액정표시소자이다.
도 1은 종래의 TN 모드의 액정패널의 분해 사시도이고, 도 2는 종래의 TN 모드 액정패널의 편광판을 위쪽 상단에서 바라본 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, TN 모드의 액정 표시 장치는 대향하는 상부/하부 기판(10,20)과, 하부 기판(10)의 내측면에 배치되는 화소 전극(11)과, 상부 기판(10) 내측면에 배치되는 공통 전극(21), 상부/하부 기판 대향면 표면에 각 각 배치된 배향막(도시되지 않음), 상부/하부 기판(10,20)의 대향면 외측면 각각에 편광판(15, 25) 및 상부/하부 기판(10,20) 사이에 개재되며, 액정분자를 포함하는 액정층(30)을 포함한다.
상기 배향막(도시되지 않음)은 수평 배향막이며, 러빙축(12a,12b)에 수직으로 배향되어 있으며, 또한 상부/하부 편광판(15, 25)의 편광축(15a,25a) 사이의 각 θ1이 90°로 이루어져서 상기 상부/하부 편광판(15, 25)의 편광축(15a,25a)은 서로 수직되는 방향으로 부착된다.
즉, 하부 배향막의 러빙축(12a)과 하부 편광판(15)의 편광축(15a)이 동일한 방향으로 부착되고, 상부 배향막(21)의 러빙축(12b)과 상부 편광판(25)의 편광축(25a)은 동일한 방향으로 부착된다.
아울러, 화소 전극(11) 및 공통 전극(21)은 플레이트 형태로, 각각 박막트랜지스터(도시하지 않음)와 컬러필터(도시하지 않음)에 개재된다.
상기 화소 전극(11)과 공통 전극(21) 사이에 전계가 인가되기 전, 액정분자(30a)들은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상부/하부 배향막(11,21)의 영향으로 90° 트위스트 배열된다.
따라서, 전계인가 전에는 하부 편광판(15)을 통과한 빛은 트위스트된 액정분자(30a)를 통과하여, 상부 편광판(25)을 통과하게 된다. 이에 따라, 화면은 화이트 상태가 되는데, 이러한 현상을 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)라고 한다.
또한, 도시하지는 않았지만, 전계가 인가된 경우, 액정분자들은 점차 전계방향에 평행하도록 배향되며, 일정 전압 이상이 기판 사이에 가해지는 경우에는 액정분자가 전기장의 방향으로 재배열하여, 상부/하부 기판 사이에서 수직하게 된다.
따라서, 하부 편광판을 통과한 빛은 트위스트된 액정분자를 통과하여, 상부 편광판과 수직하게 되므로 빛은 편광판에 의해 차단된다.
이에 따라, 화면은 블랙 상태가 된다.
도 3은 종래의 TN 모드 액정표시장치에서 전계 인가시 액정패널의 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에서 도시한 A영역을 확대한 단면도이다.
상기 블랙 모드시 액정분자의 배열 상태는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부/하부 기판(60, 50)의 화소 전극(도시하지 않음)과 공통 전극(도시하지 않음)에 전계를 인가하면, 액정분자(30a)는 전기장의 방향으로 재배열하게 되어 상기 액정분자(30a)가 상기 두 기판(60, 50) 사이에서 수직으로 배향하게 된다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 액정패널 내부의 액정분자(30a) 축이 전계에 의하여 정확히 수직이 되는 것이 아니라 배향막의 표면에너지 및 러빙 방향의 영향으로 인하여 약간 하부 기판 쪽으로 기울어지게 된다.
이로 인하여, 종래의 TN 모드 액정표시장치에서는 블랙 모드에서 위상지연이 발생하여 휘도가 상승하게 되어, 콘트라스트 비(Consrast Ratio)가 감소하게 되는 것이다.
본 발명의 목적은 종래의 TN 모드 액정표시장치의 블랙 모드에서 액정의 구 조적인 문제로 인하여 휘도가 증가하여 콘트라스트 비가 감소하는 것을 개선시킨 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 액정표시장치는 소정 간격을 두고 대향 배치되는 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 대향면에 소정의 각도로 틀어져서 협지된 액정층과; 상기 액정층의 하부에 배치되는 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과; 상기 액정층의 상부에 배치되는 상기 제 1 편광축과 수직이 아닌 소정의 각도로 틀어져있는 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
<실시예>
도 5는 본발명의 실시예에 따른 액정패널의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TN 모드 액정 표시 장치는 화소 전극(도시되지 않음)을 포함하는 제 1 기판(100)과 공통전극(도시되지 않음)을 포함하는 제 2 기판(200)이 소정 거리를 두고 대향되어 있다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(100, 200)간의 거리를 셀갭(d)이라 한다.
또한, 상기 제 1 기판(100)의 표면과 제 2 기판(200)의 표면에는 초기 액정분자의 배열 상태를 결정하는 제1 및 제2 배향막(110, 210)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 배향막(110, 210)은 프리틸트(Pretilt)각이 5°이하인 수평 배향막으로, 제1 및 제2 배향막(110, 210)은 서로 수직인 방향으로 러빙되어 있다.
여기서, 도면에 도시된 부호 110a는 제 1 배향막(110)의 러빙축 방향을 나타낸 것이고, 부호 210a는 제 2 배향막(210)의 러빙축 방향을 나타낸 것이다.
한편, 제 1 및 제 2 기판(100, 200)의 상기 제1 및 제2 배향막(110, 210) 사이에는 액정층(300)이 협지되어 있다. 여기서, 상기 액정층(300)은 수개의 액정분자(300a)를 포함하고 있으며, 유전율 이방성(Δε)이 양인 물질을 사용하였다.
아울러, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)에는 제 1 편광판(150)과 제 2 편광판(250)이 배치된다. 이들 제 1 및 제 2 편광판(150, 250)은 소정 방향의 빛만 투과시키는 제 1 및 제 2 편광축(150a, 250a)을 갖는다.
상기 제 1 편광판(150)의 제1 편광축(150a)과 제 2 편광판(250)의 제2 편광축(250a)은 서로 거의 수직처럼 배치되되, 이들 제1 및 제2 편광축(150a, 250a) 사이의 각이 90.00°가 되지는 않도록 배치된다.
이러한 구성을 갖는 액정 표시 장치는, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되지 않을 경우에는 액정분자(300a)들의 수평 배향막의 러빙 상태로 배열된다.
즉, 상기 제1 및 제2 배향막(110, 210)이 서로 수직 배향하고 있으므로, 액정분자(300a)의 장축이 기판면과 평행을 이루면서 90° 꼬임을 가지고 배열하게 된다.
이때, 제 1 및 제 2 편광판(150, 250)의 제1 및 제2 편광축(150a, 250a) 사이의 각이 90°는 아니지만, 거의 수직 배향되므로, 전계인가시에는 제 1 기판(100) 저면으로부터 인가되는 빛은 제 1 편광판(150)과 액정층(300)은 통과하지만, 제 2 편광판(250)은 통과하지 못하기 때문에 빛이 차단되어, 블랙 모드가 형성된다.
이때, 상기 액정분자(300a)들은 제1 및 제2 배향막(110, 210)의 표면 에너지 및 러빙 방향의 영향으로 액정분자(300a)의 장축이 제 1 기판(100) 방향으로 약간 누워있으므로(도 4 참조), 이러한 영향을 고려하여 제1 및 제2 편광판(150, 250)의 제1 및 제2 편광축(150a, 250a) 사이 각을 미세 조정함으로서 콘트라스트 비를 개선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 편광축과 수평축 사이의 각도와 투과도를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 편광판의 위쪽 상단에서 바라본 평면도이다.
도 6 및 도 7에 도시한바와 같이, 현재 시제품으로 생산하는 WV-SA TN 모드의 경우, 시물레이션(Simulation) 상으로 제1 및 제2 편광축(150a, 250a)과 수평축(310) 사이의 각도(θ2) 가 45.00°가 아닌 45.04°일 경우에 투과율이 가장 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 제1 및/또는 제2 편광축과 수평축 사이의 각도가 45.00°가 아닌 45.04°일 경우에 투과율이 가장 낮게 나타남으로써, 공정의 추가나 생산비의 인상 없이 편광축의 방향만을 조금 변경함으로써, 블랙에서 휘도를 낮추어 콘트라스트 비를 증가시킬 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 수평 방향을 따라 서로 수직으로 교차하는 수평축(310)과 수직축(320)이 제1 및 제2 기판(100, 200)에 정의될 수 있다. 상기 수평축(310)과 수직축(320)의 교차에 의해 제1 내지 제4 분할 영역이 정의될 수 있다.
상기 제1 편광판(150)의 제1 편광축(150a)은 제1 및 제3 분할 영역을 가로지르는 상기 수평축(310)과 상기 수직축(320) 사이에 위치될 수 있다.
상기 제2 편광판(250)의 제2 편광축(250a)은 제2 및 제4 분할 영역을 가로지르는 상기 수평축(310)과 상기 수직축(320) 사이에 위치될 수 있다.
이러한 경우, 예를 들어, 수평축(310)에 대해 45.04°의 각(θ2)을 갖도록 상기 제1 편광판(150)의 제1 편광축(150a) 또는/및 상기 제2 편광판(250)의 제2 편광축(250a)이 만들어질 수 있다.
이와 같은 각도를 갖도록 제1 및 제2 편광판(150, 250)을 제작함으로써 편광판내의 보상필름에서 위상지연이 발생하여 액정패널(도시하지 않음) 내부에서의 위상지연과 서로 상쇄가 되어, 블랙 휘도를 감소시켜 결국은 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 다루지는 않았지만, 상기 제1 및 제2 편광판(150, 250)의 제1 및 제2 편광축(150a, 250a) 중 적어도 어느 하나는 수평축에 대해 40.01°~ 99.99°의 각으로 설정될 수도 있다.
본 발명의 액정표시장치는 상부/하부 편광판의 각각의 편광축 사이의 각을 변경함으로써 편광판내의 보상필름에서 위상지연이 발생하여 액정패널 내부에서의 위상지연과 서로 상쇄가 되어, 공정의 추가나 비용의 증가 없이 블랙 휘도를 감소시켜 결국은 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 제1 내지 제4 분할 영역을 분할하기 위해 수평 방향을 따라 서로 교차하는 수평축과 수직축이 정의되고 대향 배치되는 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제1 및 제2 기판 상에 배치되며, 서로 수직하는 제1 및 제2 러빙축을 포함하는 제1 및 2 배향막과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층과;
    상기 제1 기판의 하부에 배치되고 상기 제1 및 제3 분할 영역에 위치하는 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과;
    상기 제2 기판의 상부에 배치되고 상기 제2 및 제4 분할 영역에 위치하는 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판을 포함하고,
    상기 제1 러빙축과 상기 제1 편광축은 상기 제1 및 제3 분할 영역에 위치하고,
    상기 제2 러빙축과 상기 제2 편광축은 상기 제2 및 제4 분할 영역에 위치하며,
    상기 제1 및 제2 편광축 중 적어도 하나는 상기 수평축에 대해 45.04°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 유전율 이방성(Δε)이 양인 물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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