KR101192786B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ECB 모드 액정표시장치에 광학 보상필름을 구비하여 시야각을 개선시키기에 알맞은 액정표시장치를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는 상,하부기판과, 상기 상,하부기판 사이에 구성된 ECB 액정층과, 상기 ECB 액정층 상하부에 각각 구성된 제 1, 제 2 편광판과, 상기 제 1 편광판과 상기 상부기판 사이와 상기 제 2 편광판과 상기 하부기판 사이중 적어도 한 부분에 구성된 제 1 광학 보상필름으로 구성됨을 특징으로 한다.
ECB, 광학 보상필름, 디스코틱, 리타데이션, 방위각

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래의 TN 모드 LCD의 액정층 및 보상필름을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 필름 구성을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 필름 구성을 나타낸 구성도
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 CR=10일 때의 등고선(contour)을 나타낸 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 상부기판 22 : 하부기판
30 : ECB 액정층 31 : 제 1 편광판
32 : 제 2 편광판
33, 34, 35 : 제 1, 제 2, 제 3 광학 보상필름
본 발명은 액정표시장치에 대한 것으로, 특히 디스코틱 필름(discotic film) 을 적용하여 시야각을 개선한 ECB 모드로 구성된 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.
따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적, 시야각 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 TN 모드 LCD의 액정층 및 보상필름을 나타낸 단면도이다.
종래 기술은 TN 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 상,하부기판(1,2)과, 상기 상,하부기판(1,2) 사이에 구성된 TN 액정층(10)과, 상기 TN 액정층(10) 상하부에 각각 구성된 제 1, 제 2 편광판(11,12)과, 상기 제 1 편광판과 TN 액정층(10) 사이에 광시야각(Wide view angle)을 구현하기 위해 구성된 제 1 광학 보상필름(13)과, 상기 제 2 편광판과 TN 액정층(10) 사이에 광시야각(Wide view angle)을 구현하기 위해 구성된 제 2 광학 보상필름(14)으로 구성되어 있다.
상기 제 1, 제 2 광학 보상필름(13,14)은 상,하부기판(1)과 인접한 TN 액정층(10)의 액정의 러빙 방향으로 광축이 기울어져 있다.
예를 들어서, 상부기판(1)에 인접한 액정이 135°의 방위각을 갖고 있으면 제 1 광학 보상필름(13)을 구성하는 디스코틱 액정들은 135°의 방위각을 갖고 배열된다. 그리고, 하부기판(2)에 인접한 액정이 45°의 방위각을 갖고 있으면 제 2 광학 보상필름(14)을 구성하는 디스코틱 액정들은 45°의 방위각을 갖고 배열된다.
상기의 구성을 갖는 액정표시장치는 TN 모드 액정표시장치에 적용한 것이다.
상기 TN 모드에 비해서 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드는 셀갭이 작아서 응답 속도가 빠른 장점을 갖는다. 그러나, TN 모드를 ECB 모드로 대체하기 위해서는 TN 동등 이상의 시야각 특성을 가지는 광학 보상 필름 구조의 설계가 필요하다.
그러나, 종래의 상기 제 1, 제 2 광학 보상 필름만을 ECB 모드 액정표시장치 에 적용할 경우에는 그 시야각을 개선시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 ECB 모드 액정표시장치에 광학 보상필름을 구비하여 시야각을 개선시키기에 알맞은 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 상,하부기판과, 상기 상,하부기판 사이에 구성된 ECB 액정층과, 상기 ECB 액정층 상하부에 각각 구성된 제 1, 제 2 편광판과, 상기 제 1 편광판과 상기 상부기판 사이와 상기 제 2 편광판과 상기 하부기판 사이중 적어도 한 부분에 구성된 제 1 광학 보상필름으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 ECB 액정층은 상기 제 1, 제 2 평광판 광축에 45° 각도로 수평 배향되어 있는 것임을 특징으로 한다.
상기 ECB 액정층의 리타데이션(dΔn)은 200~300nm임을 특징으로 한다.
상기 제 1 광학 보상필름은 디스코틱 필름(discotic film)으로 구성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 제 1 광학 보상필름은 상기 ECB 액정층과 방위각이 같고, 평균 광축은 대체적으로 15~30°임을 특징으로 한다.
상기 제 1 광학 보상필름의 리타데이션(retardation)(dΔn)은 대략 100~400nm임을 특징으로 한다.
상기 제 1 편광판 하부에 제 2 광학 보상필름과, 상기 제 2 편광판 상부에 제 3 광학 보상필름이 구비되는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 2, 제 3 광학 보상필름은 Re의 리타데이션 합이 0~50nm이고, Rth의 리타데이션 합이 0~200nm임을 특징으로 한다.
표시하는 정보 컨텐츠가 양적?질적으로 크게 발전하면서 LCD에 있어서 시야각 향상은 더욱 중요한 필수 과제가 되고 있다.
LCD에서 시야각 특성이 저하되는 이유는 LCD 셀을 빛이 통과할 때 액정 자체가 갖고 있는 복굴절이 영향을 주기 때문이다. 편광판에 의해 만들어진 직선 편광이 LCD 셀을 통과할 때 그 편광성능이 유지되지 않고 일부의 빛이 누출돼 통과하기 때문에 콘트라스트 저하나 색조 변화에 바람직하지 않은 현상이 나타나게 된다.
이처럼 액정 시야각에 의한 복굴절의 변화를 어떻게 보정할 수 있는가가 광학 보상필름에 있어서의 핵심적인 기술이다.
본 발명은 광학 보상필름을 구비하여 시야각을 개선한 것이며, 상기 광학 보상 필름을 액정을 트위스트 시키지 않고 호모지니어스(Homogeneous) 배향을 이루는 전기 제어식 복굴절(ECB:Electrically Controlled Birefringence) 모드에 적용한 것에 관한 것이다.
상기 ECB 모드는 입사광의 정상 광선과 이상 광선 간의 간섭을 이용한 전기 제어식 복굴절 모드를 의미하는 것으로, 균일 ECB 모드의 동작 원리는 다음과 같다.
편광판을 통해 액정 셀 상에 입사하는 광빔은 특정한 편광 방향을 갖는다. 편광된 광 빔이 액정 셀을 통과할 때, 편광된 광 빔의 정상 광선과 이상 광선 간에 리타데이션(d×Δn)이 발생된다. 따라서, 편광된 광 빔의 편광 방향은 액정 셀을 통과함으로써 변화된다. 분석기는 특정한 편광 방향을 가진 광 빔을 통과시킨다. 따라서 입사광 빔의 투과율은 액정층에 대한 리타데이션 그리고 편광판과 분석기의 배열 상태에 의존한다. 액정층의 두께를 d, 그리고 액정층의 굴절율 이방성에 의해 발생되는 정상 굴절율(n0)과 이상 굴절율(ne)간의 차를 Δn이라 하면, 액정층에 대한 리타데이션은 d×Δn으로 주어진다. 광학 응답은 액정층에 대한 리타데이션(광학 경로차)을 전기적으로 변화시킴에 의해 얻어진다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 필름 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 필름 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 CR=10이 등고선(contour)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상,하부기판(21,22)과, 상기 상,하부기판(21,22) 사이에 구성된 ECB 액정층(30)과, 상기 ECB 액정층(30) 상하부에 각각 구성된 제 1, 제 2 편광판(31,32)과, 상기 제 1 편광판(31)과 상부기판(21) 사이와 제 2 편광판(32)과 하부기판(22) 사이중 적어도 한 부분에 광시야각 (Wide view angle)을 구현하기 위해서 구성된 제 1 광학 보상필름(33)으로 구성된다.
도 2에서는 제 2 편광판(32)과 하부기판(22) 사이에 제 1 광학 보상필름(33)이 구성된 것을 예시하여 도시하였다.
상기에서 ECB 액정층(30)은 제 1, 제 2 평광판(31,32) 광축에 45° 각도로 수평 배향되어 있으며, 리타데이션(retardation)(dΔn)은 200~300nm로써, 이때 'd'는 셀갭을 의미한다.
상기 제 1 광학 보상필름(33)은 디스코틱 필름(discotic film)으로 구성되어 있고, 상기 제 1 광학 보상필름(33)은 액정층과 방위각이 같고, 평균 광축은 액정의 틸트 방향과 근접하도록 배치되어 있는데 대체적으로 15~30°이며, 리타데이션(retardation)(dΔn)은 대략 100~400nm를 갖는다.
상기 도 2는 전압이 인가되었을 경우의 ECB 액정의 배열 상태를 나타낸 것으로, 배향막의 러빙각은 90°이다.
이때, 상부기판(21)에 인접한 제 1 편광판(31)은 135°의 방위각을 갖고 있고, 하부기판(22)에 인접한 제 2 편광판(32)은 45°의 방위각을 갖고 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는, 상기에서와 같이 제 1 광학 보상필름(33)을 제 1 편광판(31)과 상부기판(21) 사이와 제 2 편광판(32)과 하부기판(22) 사이중 적어도 한 부분에 구비시켜서 광시야각(Wide view angle)을 구현하는 본 발명의 제 1 실시예의 구성 뿐만아니라, 2축(biaxial) 구조의 제 2, 제 3 광학 보상필름을 추가로 더 구비하여 구성시킨 것이다.
좀 더 자세히 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상,하부기판(21,22)과, 상기 상,하부기판(21,22) 사이에 구성된 ECB 액정층(30)과, 상기 ECB 액정층(30) 상하부에 각각 구성된 제 1, 제 2 편광판(31,32)과, 상기 제 1 편광판(31)과 상부기판(21) 사이와 제 2 편광판(32)과 하부기판(22) 사이 중 적어도 한 부분에 광시야각(Wide view angle)을 구현하기 위해서 구성된 제 1 광학 보상필름(33)과, 상기 제 1 편광판(31)과 상부기판(21) 사이에 구성된 제 2 광학 보상필름(34)과, 상기 제 2 편광판(32)과 하부기판(22) 사이에 구성된 제 3 광학 보상필름(35)으로 구성된다.
상기에서 제 2, 제 3 광학 보상필름(34, 35)은 Re의 리타데이션(retardation) 합이 0~50nm이고, Rth의 리타데이션(retardation) 합이 0~200nm이다.
상기에서 Re는 액정셀과 평행하게 배열된 것으로 그 리타데이션(retardation)은 (nx-ny)×d 이고, Rth는 액정셀과 수직하게 배열된 것으로 그 리타데이션(retardation)은 (nz-nx)×d로 정의할 수 있다. 이때 nx, ny, nz는 굴절률을 나타내는 3개의 축을 의미하는 것이고, d는 제 2, 제 3 광학 보상필름(34, 35)의 두께를 나타낸 것이다.
상기와 같이 광시야각 광학 보상필름을 구비하여 구성된 액정표시장치는, 도 4에 도시한 바와 같이, CR=10일 경우에 등(等)콘트라스트 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, ECB 모드의 액정표시장치에 디스코틱 필름으로 구성된 제 1 광학 보상필름을 구비함으로써, CR〉10일 경우 좌우 140°상하 110° 이상의 시야각을 확보할 수 있다.
둘째, 디스코틱 필름으로 구성된 광학 보상필름 뿐만 아니라, 2축(biaxial) 구조의 제 2, 제 3 광학 보상필름을 더 구비시킴으로써 시야각을 더욱 개선시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 상,하부기판과,
    상기 상,하부기판 사이에 구성된 ECB 액정층과,
    상기 상,하부기판의 외부면에 각각 부착된 제 1, 제 2 편광판과,
    상기 제 1 편광판과 상기 상부기판 사이와 상기 제 2 편광판과 상기 하부기판 사이중 적어도 한 부분에 구성된 제 1 광학 보상필름을 구비하고,
    상기 제 1 광학 보상필름은 상기 ECB 액정층과 방위각이 같고, 평균 광축은 15~30°이고, 리타데이션(retardation)(dΔn)은 100~400nm인 디스코틱 필름(discotic film)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 ECB 액정층은 상기 제 1, 제 2 편광판 광축에 45° 각도로 수평 배향되어 있는 것임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 ECB 액정층의 리타데이션(dΔn)은 200~300nm임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편광판 하부에 제 2 광학 보상필름과, 상기 제 2 편광판 상부에 제 3 광학 보상필름이 구비되는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2, 제 3 광학 보상필름은 Re의 리타데이션 합이 0~50nm이고, Rth의 리타데이션 합이 0~200nm임을 특징으로 하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000292815A (ja) * 1999-04-12 2000-10-20 Stanley Electric Co Ltd 垂直配向型ｅｃｂモード液晶表示素子
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