KR101240520B1 - Viewing angle conversion mode LCD - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광(廣)시야각과 협(狹)시야각을 상호전환 할 수 있는 시야각 전환모드 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 상.하.좌.우 방향에서 협시야각을 구현할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a viewing angle switching mode liquid crystal display device that can switch between a wide viewing angle and a narrow viewing angle. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device that can realize a narrow viewing angle in up, down, left, and right directions. It is about.

본 발명은 광시야각과 협시야각으로 시야각을 스위칭하는 시야각 전환셀을 구성할 때, 액정의 배열방향이 상,하 편광판의 흡수축과 평행한 제 1 영역과, 상,하 편광판의 흡수축과 수직한 제 2 영역으로 나누어지는 다중도메인 구조를 적용하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, when the viewing angle switching cell is configured to switch the viewing angle between the wide viewing angle and the narrow viewing angle, the liquid crystal array direction is perpendicular to the first region where the alignment direction of the liquid crystal is parallel to the absorption axis of the upper and lower polarizers, and the absorption axis of the upper and lower polarizers. It is characterized by applying a multi-domain structure divided into one second region.

이와 같이 하면, 협시야각 모드시 상.하.좌.우 모든 방향에서 협시야각을 구현할 수 있으므로, 사적인 정보 보호기능이 탁월한 장점이 있다.In this case, since the narrow viewing angle can be implemented in all directions in the narrow viewing angle mode, the private information protection function is excellent.

Description

시야각 전환모드 액정표시장치{Viewing angle conversion mode LCD}Viewing angle conversion mode LCD

도 1은 광시야각 모드시 종래에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing a viewing angle switching mode liquid crystal display device according to the related art in a wide viewing angle mode;

도 2는 협시야각 모드시 종래에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,FIG. 2 is a view schematically showing a viewing angle switching mode liquid crystal display device according to the related art in a narrow viewing angle mode; FIG.

도 3은 광시야각 모드시 본 발명에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고,3 is a cross-sectional view schematically showing a viewing angle switching mode liquid crystal display device according to the present invention in a wide viewing angle mode;

도 4는 협시야각 모드시 본 발명에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고,4 is a cross-sectional view schematically showing a viewing angle switching mode liquid crystal display device according to the present invention in a narrow viewing angle mode;

도 5a와 도 5b는 초기 액정이 상.하 편광판의 흡수축과 평행한 방향으로 배열된 시야각 전환셀이 온 상태(on state)와 오프 상태(off state)일 때 시야각 특성을 나타낸 도면이고,5A and 5B are views illustrating viewing angle characteristics when an initial liquid crystal is in an on state and an off state when a viewing angle switching cell in which the initial liquid crystal is arranged in a direction parallel to the absorption axes of the upper and lower polarizers is in an on state and an off state;

도 6a와 도 6b는 초기 액정이 상,하 편광판의 흡수축과 수직한 방향으로 배열된 시야각 전환셀이 온 상태(on state)와 오프 상태(off state)일 때 시야각 특성을 나타낸 도면이다.6A and 6B are views illustrating viewing angle characteristics when an initial liquid crystal is in an on state and an off state when a viewing angle switching cell in which the initial liquid crystal is arranged in a direction perpendicular to the absorption axes of the upper and lower polarizers is in an on state and an off state.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

102 : 제 1 편광판 104 : 표시소자(액정패널)102: first polarizing plate 104: display element (liquid crystal panel)

106 : 위상차 보상필름 108 : 제 2 편광판 106: phase difference compensation film 108: second polarizing plate

110 : 시야각 전환셀 112 : 제 3 편광판 110: viewing angle switching cell 112: third polarizing plate

120a,120b : 액정 150a,150b,150c : 흡수축 120a, 120b: liquid crystal 150a, 150b, 150c: absorption axis

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 상.하.좌.우 모든 방향에서 협시야각과 광시야각의 상호 전환이 가능한 시야각 전환 모드 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a viewing angle switching mode liquid crystal display device capable of switching between narrow viewing angles and wide viewing angles in all directions of up, down, left and right.

일반적으로, 액정표시장치는 유전율 이방성을 가지는 액정의 전기광학적 변화를 이용하여 화상을 표시하는 박막형(薄膜形) 비발광 표시소자이다.BACKGROUND ART In general, a liquid crystal display device is a thin film type non-light emitting display device that displays an image by using an electro-optical change of a liquid crystal having dielectric anisotropy.

상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.Since the liquid crystal has a long structure, it has a directionality in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.

또한, 액정은 그 배열형태에 따라 종류를 나눌 수 있으며 특히, 길이방향으로 90o뒤틀린 형태로 배열되는 트위스트 네마틱 액정(twisted nematic LC)또 더 나아가서는 더 많은 정보를 담을 수 있도록 구성된 수퍼 트위스트 네마틱 액정(super twisted nematic LC)등이 있다.In addition, liquid crystals can be classified according to their arrangement, in particular, a twisted nematic LC arranged in a twisted form in the longitudinal direction of 90 o and a super twisted nema configured to contain more information. Super twisted nematic LC.

그런데, 전술한 TN 또는 STN형 액정을 사용한 액정패널은 정상적인 화상을 관찰할 수 있는 시야각 범위가 매우 좁은 단점이 있었다.However, the liquid crystal panel using the TN or STN type liquid crystal described above has a disadvantage that the viewing angle range for observing a normal image is very narrow.

따라서, 좀 더 넓은 시야각 범위에서 영상을 볼 수 있도록 하기 위해, 횡전계방식 액정표시장치 또는 멀티도메인 수직배열 모드(multi-domain vertical alignment mode)의 액정표시장치 등이 제안되었다.Accordingly, in order to view an image in a wider viewing angle range, a transverse electric field type liquid crystal display device or a liquid crystal display device of a multi-domain vertical alignment mode has been proposed.

최근에는 전술한 박막형 표시장치 등이 개인적인 공간에서만 사용되는 것이 아니고 공공장소에서도 빈번히 사용되기 때문에, 개인의 사적인 정보보호를 위해 필요에 따라 협시야각 모드의 필요성이 대두 되고 있다.Recently, since the above-described thin film display device is used not only in a private space but also frequently in a public place, the necessity of a narrow viewing angle mode has emerged as necessary for the protection of personal privacy.

따라서, 이를 위해 시야각을 광시야각에서 협시야각 모드로 상호전환 하는 기능이 제안되었으며, 이러한 기능을 수행하는 장치의 하나로서 시야각 전환셀을 추가하는 구성이 제안되었다.Therefore, a function of interchanging the viewing angle from the wide viewing angle to the narrow viewing angle mode has been proposed for this purpose, and a configuration of adding a viewing angle switching cell as one of the devices for performing such a function has been proposed.

이하, 도 1과 도 2는 종래에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치이며, 광시야각과 협시야각 일 경우를 도시한 도면이다. 1 and 2 are views of a conventional viewing angle switching mode liquid crystal display device, and show a case of a wide viewing angle and a narrow viewing angle.

도시한 바와 같이, 종래에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치(10)는 크게는 표시소자인 액정패널(22)과 시야각을 스위칭 하는 시야각 전환셀(28)로 구성되고, 상기 액정패널(22)의 하부에는 제 1 편광판(20)과 상기 액정패널(22)과 시야각 전환셀(28) 사이에는 위상차 보상필름(24)과 제 2 편광판(26)이 순차 구성되어 있고, 상기 시야각 전환셀(28)의 상부에는 제 3 편광판(30)이 구성되어 있다.As shown, the conventional viewing angle switching mode liquid crystal display device 10 includes a liquid crystal panel 22, which is a display element, and a viewing angle switching cell 28 for switching the viewing angle. In the lower portion, a phase difference compensation film 24 and a second polarizing plate 26 are sequentially formed between the first polarizing plate 20, the liquid crystal panel 22, and the viewing angle switching cell 28, and the viewing angle switching cell 28 is formed. The upper part of the 3rd polarizing plate 30 is comprised.

상기 제 1 편광판(20)은 흡수축(36a)이 상기 제 2 및 제 3 편광판(26,30)의 흡수축(36b,36c)과 수직하도록 배치되어 있다.The first polarizing plate 20 is disposed such that the absorption axis 36a is perpendicular to the absorption axes 36b and 36c of the second and third polarizing plates 26 and 30.

이때, 상기 시야각 전환셀(28)의 액정은 상,하 기판(G1,G2)과 평행한 방향으로 배열됨과 동시에, 상기 제 1 및 제 2 편광판(26,30)의 흡수축(36b,36c)과 수직한 방향으로 배열되어 있다.In this case, the liquid crystals of the viewing angle switching cell 28 are arranged in parallel with the upper and lower substrates G1 and G2, and the absorption axes 36b and 36c of the first and second polarizing plates 26 and 30 are also provided. It is arranged in the direction perpendicular to.

한편, 상기 위상차 보상필름(24)은 네가티브 C 플레이트로(negative C plate)로서, 상기 액정패널(22)을 통과한 빛의 위상변화를 보상하는 역할을 한다.On the other hand, the retardation compensation film 24 is a negative C plate (negative C plate), and serves to compensate for the phase change of the light passing through the liquid crystal panel 22.

전술한 구성을 시야각의 관점에서 보면, 상기 표시소자(22)은 기본적으로 광시야각을 구현하도록 설계된 것이고, 상기 시야각 전환셀(28)은 이러한 광시야각을 협시야각으로 전환하기 위한 스위칭 수단이 된다.In view of the above-described configuration, the display element 22 is basically designed to implement a wide viewing angle, and the viewing angle switching cell 28 serves as a switching means for converting the wide viewing angle into a narrow viewing angle.

따라서, 시야각 전환셀(28)의 온, 오프(on,off)동작에 따라 광시야각과 협시야각 전환이 가능하게 된다.Therefore, the wide viewing angle and the narrow viewing angle can be switched in accordance with the on and off operations of the viewing angle switching cell 28.

이에 대해 설명하면, 상기 시야각 전환셀(28)로 ECB모드를 적용하여 설계하였는데 이때, 상기 시야각 전환셀(28)의 러빙방향(액정의 장축이 배열된 방향)과 상기 시야각 전환셀(22)의 상.하부에 위치한 제 2 및 제 3 편광판(26, 30)의 흡수축을 일치시키도록 한다.In detail, the ECB mode is applied to the viewing angle switching cell 28, wherein the rubbing direction of the viewing angle switching cell 28 (the direction in which the major axis of the liquid crystal is arranged) and the viewing angle switching cell 22 are applied. The absorption axes of the second and third polarizers 26 and 30 located at the upper and lower sides thereof are aligned.

이와 같이 하면, 전압이 인가되지 않았을 때, 상기 액정패널(22)을 투과한 빛은 상기 시야각 전환셀(28)을 통과하면서 위상변화를 겪지 않기 때문에 최초 광시야각을 유지할 수 있게 된다.In this case, when no voltage is applied, the light transmitted through the liquid crystal panel 22 does not undergo a phase change while passing through the viewing angle switching cell 28, thereby maintaining the initial wide viewing angle.

반면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 시야각 전환셀(28)에 전압이 인가되었을 경우, 시야각 전환셀(28) 내부의 액정(32)은 두 기판(G1,G2)에 수직한 방향으로 재배열 하게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 2, when a voltage is applied to the viewing angle switching cell 28, the liquid crystal 32 inside the viewing angle switching cell 28 is re-oriented in a direction perpendicular to the two substrates G1 and G2. Will be arranged.

이와 같은 경우, 상기 액정패널(22)과 위상차 보상필름(24) 및 제 2 편광판(26)을 통과한 빛은 상기 시야각 전환셀(28)을 거치면서 정면과 측면에서의 투과율이 달라지게 된다.In this case, the light passing through the liquid crystal panel 22, the phase difference compensating film 24, and the second polarizing plate 26 passes through the viewing angle switching cell 28 so that transmittances at the front and side are changed.

즉, 상기 액정이 수직배열된 상태이기 때문에, 액정패널의 정면에서는 밝게 보이나 측면에서는 어둡게 보이게 된다.That is, since the liquid crystals are vertically arranged, the liquid crystal panel appears bright on the front side but dark on the side surface.

따라서, 시야각 전환모드의 액정표시장치는 광시야각에서 협시야각으로 전환된다.Therefore, the liquid crystal display of the viewing angle switching mode is switched from the wide viewing angle to the narrow viewing angle.

그러나, 종래와 같이 상기 ECB형 액정(32)의 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판(26,30)의 흡수축(36b,36c)과 평행한 방향으로 배열되었을 경우, 시야각 전환 시 좌,우 방향으로만 협시야각이 가능하고, 상,하 방향으로는 이루어지지 않는 단점이 있었다.However, when the long axis of the ECB-type liquid crystal 32 is arranged in a direction parallel to the absorption axes 36b and 36c of the second and third polarizing plates 26 and 30 as in the related art, left and right when changing the viewing angle Narrow view angle is possible only in the direction, there was a disadvantage that is not made in the up, down direction.

이러한 구성은, 개인의 사적인 정보를 완벽히 차단할 수 없는 문제가 있다.This configuration has a problem that can not completely block the private information of the individual.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 상하좌우 방향에서 광시야각과 협시야각 모드의 상호 전환이 가능한 시야각 전환모드 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a viewing angle switching mode liquid crystal display device capable of switching between wide viewing angle and narrow viewing angle mode in up, down, left and right directions.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치는 제 1 편광판과; 상기 제 1 편광판의 상부에 구성되고 광시야각을 구현하는 액정패널과; 상기 액정패널의 상부에 구성된 보상필름과; 상기 보상필름의 상부에 구성되고 상기 제 1 편광판과 흡수축이 수직하도록 배치된 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 상부에 위치하고, 상.하.좌.우 방향에서 광시야각과 협시야각을 상호 전환하며, 다중 도메인 구조로 형성된 시야각 전환셀과; 상기 시야각 전환셀의 상부에 구성되고, 상기 제 2 편광판과 흡수축이 평행하도록 배치된 제 3 편광판을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a viewing angle switching mode liquid crystal display device including: a first polarizing plate; A liquid crystal panel configured on the first polarizer and implementing a wide viewing angle; A compensation film formed on the liquid crystal panel; A second polarizing plate disposed on the compensation film and disposed such that the absorption axis is perpendicular to the first polarizing plate; A viewing angle switching cell positioned above the second polarizing plate and mutually converting a wide viewing angle and a narrow viewing angle in up, down, left, and right directions and formed of a multi-domain structure; And a third polarizing plate disposed above the viewing angle switching cell and disposed such that the second polarizing plate and the absorption axis are parallel to each other.

상기 광시야각 모드 액정패널은, 멀티도메인 수직배열 액정모드 또는 횡전계 모드로 설계된 것을 특징으로 하며, 상기 보상필름은 네가티브 C-플레이트 인 것을 특징으로 한다.The wide viewing angle mode liquid crystal panel is designed in a multi-domain vertical array liquid crystal mode or a transverse electric field mode, and the compensation film is characterized in that the negative C-plate.

상기 다중 도메인 구조의 시야각 전환셀은, 기판에 평행하게 배열된 액정의 배열방향이, 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 평행하거나 수직인 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 2도메인 구조인 것을 특징으로 한다.The viewing angle switching cell of the multi-domain structure has a two-domain structure consisting of first and second regions in which the alignment directions of the liquid crystals arranged in parallel with the substrate are parallel or perpendicular to the absorption axes of the second and third polarizing plates. It features.

상기 제 1 영역에 위치한 액정은, 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 평행한 방향으로 배열된 것을 특징으로 한다.The liquid crystal positioned in the first region is characterized in that the major axis is arranged in a direction parallel to the absorption axes of the second and third polarizing plates.

상기 제 2 영역에 위치한 액정은, 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 수직한 방향으로 배열된 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 및 제 2 영역에 전압이 인가되었을 경우, 상기 제 1 영역은 좌.우 방향으로 협시야각이 구현되고, 상기 제 2 영역은 상,하 방향으로 협시야각이 구현되어, 전체적으로 상.하.좌,우 방향에서 동시에 협시야각이 구현되는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal positioned in the second region has a long axis arranged in a direction perpendicular to the absorption axes of the second and third polarizing plates, and when the voltage is applied to the first and second regions, the first The area is implemented in the narrow viewing angle in the left and right direction, the second region is implemented by the narrow viewing angle in the up, down direction, characterized in that the narrow viewing angle is simultaneously implemented in the up, down, left, right direction as a whole.

상기 액정은, 편광판의 투과축( 또는 흡수축)과 이루는 각에 따라 투과율이 달라지는 특성을 가진 ECB형인 것을 특징으로 한다.The liquid crystal is characterized in that the ECB type having the characteristic that the transmittance varies depending on the angle formed with the transmission axis (or absorption axis) of the polarizing plate.

- - 실시예 - ---Example--

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 어레이 기판의 구성을 설명한다. Hereinafter, a configuration of an array substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치이며, 광시야각과 협시야각 일 경우를 도시한 도면이다.3 and 4 are views of the viewing angle switching mode liquid crystal display according to the present invention, and show a case of a wide viewing angle and a narrow viewing angle.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시야각 전환모드 액정표시장치(100)는 광시야각을 구현하는 액정패널(104)과, 시야각을 광시야각과 협시야각으로 상호 전환하는 시야각 전환셀(110)과, 상기 액정패널(104)의 하부에 제 1 편광판(102)과, 상기 액정패널(104)과, 상기 시야각 전환셀(110)사이에 순차 구성된 네가티브 C 플레이트인 위상차 보상필름(106)과 제 2 편광판(108)과, 상기 시야각 전환셀(110)의 상부에 구성된 제 3 편광판(112)을 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the viewing angle switching mode liquid crystal display device 100 according to the present invention includes a liquid crystal panel 104 for implementing a wide viewing angle, and a viewing angle switching for mutually switching a viewing angle to a wide viewing angle and a narrow viewing angle. A phase difference compensation film that is a negative C plate sequentially formed between the cell 110 and the first polarizing plate 102, the liquid crystal panel 104, and the viewing angle switching cell 110 under the liquid crystal panel 104 ( 106, a second polarizing plate 108, and a third polarizing plate 112 formed on the viewing angle switching cell 110.

상기 제 1 편광판(110)의 흡수축(150c)은 상기 제 2 및 제 3 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b)과 수직한 방향이다.The absorption axis 150c of the first polarizing plate 110 is a direction perpendicular to the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizing plates 108 and 112.

이때, 상기 시야각 전환셀(110)은 ECB형 액정을 사용하며, 액정(120a,120b)의 초기 배열 방향이 상기 제 2 및 제 3 편광판(106,112)의 흡수축(150a,150b)과 수평하거나 수직한 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B)의 2도메인 구조로 구성하는 것을 특징으로 한다. In this case, the viewing angle switching cell 110 uses an ECB type liquid crystal, and the initial arrangement direction of the liquid crystals 120a and 120b is horizontal or vertical to the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizing plates 106 and 112. It is characterized by comprising a two-domain structure of one first region A and second region B. FIG.

자세히 설명하면, 상기 제 1 및 제 2 영역(A,B)에 배열된 액정은 장축이 상, 하 기판(G1,G2)과는 수평배열하나, 상기 제 1 영역(A)에 위치한 액정(120a)은 상기 제 2 및 제 3 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b)과 평행하게 구성하고, 상기 제 2 영역(B)에 위치한 액정(120b)은 상기 제 2 및 제 3 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b)과 수직한 방향으로 배열되도록 구성한다.In detail, the liquid crystal arranged in the first and second regions A and B has a long axis horizontally aligned with the upper and lower substrates G1 and G2, but the liquid crystal 120a positioned in the first region A ) Is configured to be parallel to the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizers 108 and 112, and the liquid crystal 120b positioned in the second region B is the second and third polarizers 108 and 112. It is configured to be arranged in a direction perpendicular to the absorption axis (150a, 150b) of the.

이때, 상기 제 1 및 제 2 영역(A,B)에 속하는 액정(120a,120b)배열을 다르게 할 수 있는 것은, 상기 제 1및 제 2 영역에 형성된 러빙막(미도시)의 러빙각(rubbing angle)이 다르기 때문이며 이를 위해 각 영역마다 러빙방향(rubbing direction)을 달리하면 된다.At this time, the arrangement of the liquid crystals 120a and 120b belonging to the first and second regions A and B may be different from the rubbing angle of the rubbing films (not shown) formed in the first and second regions. This is because the angle is different, and for this purpose, the rubbing direction may be changed for each region.

이외에, 위와 같이 정해진 영역을 다중 도메인(multi domain)구조로 형성하기 위해서는, 상기 배향막(미도시)의 러빙방향을 달리하는 방법 외에도, 광배향방법이나 이온빔(ion beam) 배향방법을 사용하여 초기 러빙각을 다르게 형성할 수 있다.In addition, in order to form the above defined region in a multi-domain structure, in addition to the method of changing the rubbing direction of the alignment layer (not shown), the initial rubbing using an optical alignment method or an ion beam (ion beam) alignment method The angle can be formed differently.

한편, 상기 편광판(102,108,112)은 흡수축(150a,150b,150c)과 투과축(미도시)으로 구분되며, 흡수축(150a,150b,150c)과 투과축(미도시)은 수직을 이루며 투과축과 평행한 빛은 편광판을 투과하는 반면, 흡수축(150a,150b,150c)과 평행한 빛은 편광판(102,108,112)에 흡수되어 투과되지 못하는 특성을 갖는다.Meanwhile, the polarizing plates 102, 108, and 112 are divided into absorption axes 150a, 150b, and 150c and transmission axes (not shown), and absorption axes 150a, 150b and 150c and transmission axes (not shown) form a vertical transmission axis. The light parallel to the light transmits the polarizing plates, while the light parallel to the absorption axes 150a, 150b, and 150c is absorbed by the polarizing plates 102, 108, and 112, and thus cannot be transmitted.

특히, ECB형 액정셀의 투과율은 액정(120a,120b)의 장축 방향과 상기 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b, 또는 투과축)이 이루는 각에 따라서, 상.하 또는 좌.우 방향에서의 투과율이 많이 달라진다.In particular, the transmittance of an ECB type liquid crystal cell is in the up, down, left, or right directions depending on the angle between the long axis direction of the liquid crystals 120a and 120b and the absorption axes 150a, 150b or the transmission axis of the polarizers 108 and 112. The transmittance at is very different.

따라서, 액정의 배열 방향을 달리한 상기 제 1 및 제 2 영역(A,B)은 동시에 또는 별도로 온.오프(on,off)동작을 할 수 있도록 하여 투과율을 조절함으로써, 필요에 따라 상.하 또는 좌.우 그리고, 상.하.좌.우 모든 방향에서 광시야각과 협시야각을 상호 전환 할 수 있다.Accordingly, the first and second regions A and B having different alignment directions of the liquid crystals may be simultaneously turned on or off to adjust the transmittance so as to adjust the transmittance. Alternatively, the wide viewing angle and the narrow viewing angle can be switched between left, right and up, down, left and right directions.

이때, 상기 액정(120a)의 장축이 상기 시야각 전환셀(110)의 아래위에 위치한 상기 제 2 및 제 3 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b)과 일치하게 배치된 제 1 영역(A)은 좌.우 방향에 대한 시야각을 제어할 수 있고, 상기 액정(120b)의 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판(150a,150b)의 흡수축(150a,150b)과 수직하게 배치된 제 2 영역(B)은 상,하 방향에 대한 시야각을 제어할 수 있는 특징을 가진다.In this case, the first region A of which the long axis of the liquid crystal 120a is aligned with the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizers 108 and 112 positioned above and below the viewing angle switching cell 110. May control a viewing angle with respect to the left and right directions, and a second region in which the long axes of the liquid crystals 120b are perpendicular to the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizers 150a and 150b. (B) has a feature capable of controlling the viewing angle in the up and down directions.

전술한 바와 같은 시야각 전환셀(110)의 하부에 위치하는 표시소자로는 통상, 멀티도메인 수직 배열모드(multi domain vertical alignment mode) 또는 횡전계 모드(IPS mode)로 설계된 액정패널을 이용할 수 있다.As the display device positioned below the viewing angle conversion cell 110 as described above, a liquid crystal panel designed in a multi domain vertical alignment mode or an IPS mode may be used.

이때, 멀티 도메인 수직 배열 모드는, 수직배열 되는 액정을 사용하며, 수직배열된 액정은 편광판의 투과축과 45o를 이루는 방위각에서 계조반전이 크고, 방향에 따른 색차도 매우 크기 때문에 광시야각 구현이 불가능하나, 패널을 다중영역 구조(multi domain)로 설계하게 되면 광시야각 구현이 가능하게 된다.In this case, the multi-domain vertical alignment mode uses a vertically aligned liquid crystal, and the vertically aligned liquid crystal has a large grayscale inversion at an azimuth angle of 45 ° with the transmission axis of the polarizer, and a large color difference along the direction, thus realizing a wide viewing angle. However, if the panel is designed in a multi domain, wide viewing angles are possible.

자세히는, 초기 수직 배열된 액정에 전압을 인가하였을 경우, 이웃하는 도메인에 속하는 액정들이 대칭되는 방향으로 배열되도록 함으로써 광시야각이 구현될 수 있도록 하는 것이며, 이를 위해 일 측 또는 양 측 기판에 돌기 또는 슬릿을 구 성함으로써 전계의 방향을 왜곡하는 방법으로 액정의 배열을 조절하도록 설계한다.In detail, when a voltage is applied to the initial vertically aligned liquid crystal, the liquid crystals belonging to neighboring domains are arranged in a symmetrical direction so that a wide viewing angle can be realized. It is designed to adjust the arrangement of the liquid crystal by distorting the direction of the electric field by configuring the slit.

상기 횡전계 모드는, 동일한 기판에 공통 전극과 화소 전극을 이웃하게 구성하고, 상기 두 전극 사이에 발생하는 횡전계(수평전계)에 의해 액정을 배열하도록 한다.In the transverse electric field mode, the common electrode and the pixel electrode are arranged adjacent to the same substrate, and the liquid crystals are arranged by the transverse electric field (horizontal electric field) generated between the two electrodes.

이때, 수평전계에 의해 액정을 구동하게 되면, 액정분자가 수평방향으로 움직이기 때문에, 온 상태(on state)일 때 수직배열하는 TN모드에 비해 광시야각을 구현할 수 있다.In this case, when the liquid crystal is driven by the horizontal electric field, since the liquid crystal molecules move in the horizontal direction, a wide viewing angle may be realized as compared with the TN mode in which the liquid crystal molecules are vertically arranged in the on state.

도 3에 도시한 바와 같이, 광 시야각을 구현할 경우, 백라이트(미도시)를 통과한 백색광은 상기 제 1 편광판(102)을 통과하게 되고 이때, 상기 제 1 편광판(102)의 흡수축(150c)과 평행한 방향의 선편광들만이 전술한 상기 표시소자(광시야각 액정패널, 104)에 입사된다.As shown in FIG. 3, when the optical viewing angle is implemented, white light passing through a backlight (not shown) passes through the first polarizing plate 102, and at this time, the absorption axis 150c of the first polarizing plate 102. Only linearly polarized light in a direction parallel to the incident light enters the above-described display element (wide viewing angle liquid crystal panel 104).

상기 표시소자(104)의 액정층(122)을 통과한 빛은 넓은 시야각 범위에서 상기 표시소자(104)의 외부로 출사된다. Light passing through the liquid crystal layer 122 of the display device 104 is emitted to the outside of the display device 104 in a wide viewing angle range.

이때, 상기 시야각 전환셀(110)은 전압이 인가되지 않은 상태이기 때문에, 제 1 및 제 2 영역(A,B)에 위치한 액정(120a,120b)은 상.하 기판(G1,G2)과 평행한 방향인 동시에 서로 수직한 방향으로 초기 배열된 형태를 유지하고 있다.In this case, since the viewing angle switching cell 110 is not in a voltage state, the liquid crystals 120a and 120b positioned in the first and second regions A and B are parallel to the upper and lower substrates G1 and G2. It maintains its initial arrangement in one direction and perpendicular to each other.

따라서, 상기 표시소자(104)와 위상차 보상필름(106)과 제 2 편광판 및 시야각 전환셀(108,110)을 통과한 선편광은 상기 제 3 편광판(112)의 투과축과 평행한 방향이 되어, 상기 제 3 편광판(112)을 통과하게 된다.Accordingly, the linearly polarized light passing through the display element 104, the phase difference compensation film 106, the second polarizing plate, and the viewing angle switching cells 108 and 110 is in a direction parallel to the transmission axis of the third polarizing plate 112. It passes through the three polarizing plates 112.

즉, 빛은 상기 시야각 전환셀(110)을 통과하면서, 편광상태가 변하지 않기 때문에 광시야각을 그대로 유지할 수 있게 된다.That is, while light passes through the viewing angle switching cell 110, the polarization state does not change, so that the wide viewing angle may be maintained as it is.

그런데, 도 4에 도시한 바와 같이 협시야각을 구현할 경우, 상기 시야각 전환셀(110)의 제 1 및 제 2 영역(A,B)에 모두 전압이 인가된 경우에는, 상하좌우 방향으로 협시야각이 구현된다.However, when the narrow viewing angle is implemented as shown in FIG. 4, when a voltage is applied to both the first and second regions A and B of the viewing angle switching cell 110, the narrow viewing angle is vertically, vertically, or horizontally. Is implemented.

자세히는, 상기 시야각 전환셀(110)의 제 1 및 제 2 영역(A,B)에 위치하는 액정(120a,120b)은 제 2 및 제 3 편광판과 수평 및 수직 한 방향으로 배열된 상태가 되지만, 전압이 인가되면 액정의 장축이 상기 제 1 및 제 2 기판(G1,G2)에 수직한 방향으로 배열된다.In detail, the liquid crystals 120a and 120b positioned in the first and second regions A and B of the viewing angle switching cell 110 are arranged in horizontal and vertical directions with the second and third polarizing plates. When a voltage is applied, the long axes of the liquid crystals are arranged in a direction perpendicular to the first and second substrates G1 and G2.

이때, 액정의 장축방향과 편광판(108,112)의 흡수축(또는 투과축)이 이루는 각에 따라 투과율이 달라지는 ECB형 액정의 특성에 의해, 상기 제 1 영역및 제 2 영역(A,B)에서 상하 방향과 좌우 방향에서 투과율이 달라지게 된다.At this time, the upper and lower portions of the first and second regions A and B are changed by the characteristics of the ECB type liquid crystal whose transmittance varies depending on the angle between the long axis direction of the liquid crystal and the absorption axis (or transmission axis) of the polarizing plates 108 and 112. The transmittance will be different in the right and left directions.

이러한 이유로, 상기 시야각 전환셀(110)에 전압이 인가될 경우, 빛은 초기 평행하게 배치된 액정120a,120b)의 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판(108,110)의 흡수축(150a,150b)과 이루는 각도에 영향을 받아 위상변화를 겪게 되고 따라서, 투과율의 변화가 발생하게 되어 상.하 및 좌우 방향에서 협시야각을 구현할 수 있게 된다.For this reason, when a voltage is applied to the viewing angle switching cell 110, the long axes of the liquid crystals 120a and 120b which are initially arranged in parallel are the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizing plates 108 and 110. It is affected by the angle and the phase change, and thus, a change in the transmittance occurs, it is possible to implement a narrow viewing angle in the up, down, left and right directions.

따라서, 초기 액정의 장축이 흡수축(150a,150b)과 평행한 방향으로 배열된 제 1 영역(A)의 경우는 좌우방향에서 시야각이 좁아지게 되고, 초기 액정의 장축이 흡수축과 평행한 방향으로 배열된 제 2 영역(B)의 경우에는 상하 방향이 좁아지게 되어, 상.하.좌.우 모든 방향에서 협시야각을 구현할 수 있다.Therefore, in the case of the first region A in which the long axis of the initial liquid crystal is arranged in the direction parallel to the absorption axes 150a and 150b, the viewing angle becomes narrow in the left and right directions, and the direction in which the long axis of the initial liquid crystal is parallel to the absorption axis. In the case of the second region B, which is arranged in a vertical direction, the vertical direction becomes narrower, so that the narrow viewing angle can be realized in all directions of up, down, left, and right.

이때, 상기 초기 액정방향과 편광판(150a,150b)의 흡수축이 이루는 각에 따라 나타나는 시야각 변화를 실험을 통해 증명하였다.In this case, the change in the viewing angle depending on the angle between the initial liquid crystal direction and the absorption axis of the polarizing plates 150a and 150b was demonstrated through experiments.

이하 도면을 참조하여, 시야각 전환셀의 전압 온.오프 상태(on, off state)에 따른 시야각 특성을 알아본다.Hereinafter, the viewing angle characteristics according to the voltage on and off states of the viewing angle switching cell will be described with reference to the drawings.

도 5a와 도 5b와 도 6a 와 도 6b는 시야각 전환셀과 이에 따른 빛의 투과특성을 나타난 퀀터맵(contour map)을 동시에 도시한 도면이다.5A, 5B, 6A, and 6B are diagrams illustrating a view angle conversion cell and a contour map showing transmission characteristics of light accordingly.

도 5a와 도 5b는 초기 액정배열이 상.하 편광판의 흡수축과 평행한 방향으로 배열된 시야각 전환셀이 온 상태(on state)와 오프 상태(off state)일 때, 시야각 특성을 나타낸 도면이다.5A and 5B are views illustrating viewing angle characteristics when an initial liquid crystal array is in an on state and an off state when a viewing angle switching cell in which an initial liquid crystal array is arranged in a direction parallel to absorption axes of upper and lower polarizers is in an on state and an off state; .

도 5a에 도시한 바와 같이, 상.하에 위치한 제 2 및 제 3 편광판(108,112)의 흡수축(150a,150b)이 서로 평행하고, 시야각 전환셀(110)에 구성된 초기 액정(120a)의 장축이 상기 흡수축(150a,150b)과 평행한 방향인 경우, 시야각 전환셀(110)이 오프 상태(off state)일 때는, 상.하.좌.우 방향으로 퀀터맵(contour map)의 80%에 해당하는 영역(TA1)이 투과영역임을 알 수 있으며, 이는 곧 광시야각을 구현하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5A, the absorption axes 150a and 150b of the second and third polarizing plates 108 and 112 positioned at the top and the bottom thereof are parallel to each other, and the long axis of the initial liquid crystal 120a configured at the viewing angle switching cell 110 is In the direction parallel to the absorption axes 150a and 150b, when the viewing angle switching cell 110 is in the off state, it is applied to 80% of the contour map in the up, down, left, and right directions. It can be seen that the corresponding area TA1 is a transmissive area, which immediately realizes a wide viewing angle.

반면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 시야각 전환셀(A)이 온 상태(on state)가 되면 액정(120a)은 기판(G1,G2)과 수직한 방향으로 정렬되고 이때, 퀀터맵을 보면 상하 방향은 여전히 투과율을 거의 유지하고 있지만 좌우 방향으로 빛의 투과영역(TA2)이 급격히 좁아졌음을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the viewing angle switching cell A is in an on state, the liquid crystal 120a is aligned in a direction perpendicular to the substrates G1 and G2. The direction still maintains the transmittance almost, but it can be seen that the transmission area TA2 of the light has narrowed rapidly in the left and right directions.

따라서, 초기에 액정(120a)의 장축이 시야각 전환셀(110)의 상.하 편광 판(112,108)의 흡수축(150b,150a)과 평행한 경우, 온 상태(on state)가 되면 좌우 방향으로만 협시야각을 나타내고 있음을 알 수 있다.Therefore, when the long axis of the liquid crystal 120a is initially parallel to the absorption axes 150b and 150a of the upper and lower polarizing plates 112 and 108 of the viewing angle switching cell 110, when the on state is in the on state, It can be seen that only the narrow viewing angle is shown.

도 6a와 도 6b는 초기 액정배열이 상.하 편광판의 흡수축과 수직한 방향으로 배열된 시야각 전환셀이 온 상태(on state)와 오프 상태(off state)일 때, 시야각 특성을 나타낸 도면이다.6A and 6B are views illustrating viewing angle characteristics when an initial liquid crystal array is in an on state and an off state when a viewing angle switching cell in which the initial liquid crystal array is arranged in a direction perpendicular to the absorption axis of the upper and lower polarizers is in an on state and an off state. .

도 6a에 도시한 바와 같이, 시야각 전환셀(110)의 액정(120b)이 상,하에 위치한 편광판(112,102)의 흡수축(150b,150a)과 수직하고, 시야각 전환셀(110)이 오프 상태(off state)일 때는, 상.하.좌.우 방향으로 퀀터맵의 80%에 해당하는 영역(B)이 투과영역임을 알 수 있으며, 이는 곧 광시야각을 구현하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6A, the liquid crystal 120b of the viewing angle switching cell 110 is perpendicular to the absorption axes 150b and 150a of the polarizing plates 112 and 102 positioned up and down, and the viewing angle switching cell 110 is turned off ( In the off state), it can be seen that the region B corresponding to 80% of the quantum map in the up, down, left, and right directions is a transmission region, which realizes a wide viewing angle.

반면, 도 6b에 도시한 바와 같이, 시야각 전환셀(110)이 온 상태(on state)가 되면 액정(120b)은 기판(G1,G2)과 수직한 방향으로 정렬되고 이때, 좌우 방향은 여전히 투과율을 거의 유지하고 있지만 상하 방향으로 빛이 투과되는 투과영역(TA2)이 급격히 좁아졌음을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the viewing angle switching cell 110 is in an on state, the liquid crystal 120b is aligned in a direction perpendicular to the substrates G1 and G2, and the left and right directions are still transmittance. It is almost maintained that the transmission area TA2 through which light is transmitted in the vertical direction is sharply narrowed.

그러므로, 초기에 액정(120b)의 장축이 시야각 전환셀(110)의 상.하에 위치한 편광판(112,102)의 흡수축과 수직인 경우, 온 상태(on state)가 되면 상하 방향으로 협시야각을 나타내고 있음을 알 수 있다.Therefore, initially, when the long axis of the liquid crystal 120b is perpendicular to the absorption axes of the polarizing plates 112 and 102 positioned above and below the viewing angle switching cell 110, when the state is on, the narrow viewing angle is displayed in the vertical direction. It can be seen.

따라서, 액정표시장치의 시야각을 광시야각과 협시야각으로 상호 전환하는 시야각 전환셀을 제작함에 있어, ECB형 액정을 사용하는 경우, 상기 ECB형 액정과 편광판의 흡수축이 이루는 각을 고려하여 다중영역으로 설계하게 되면, 좌.우 방향 뿐 아니라 동시에, 상.하 방향으로도 협시야각을 구현할 수 있다.Accordingly, in fabricating a viewing angle switching cell for converting the viewing angle of the liquid crystal display device into a wide viewing angle and a narrow viewing angle, in the case of using an ECB type liquid crystal, considering the angle formed by the absorption axis of the ECB type liquid crystal and the polarizing plate When designed as, the narrow viewing angle can be implemented not only in the left and right directions, but also in the up and down directions.

따라서, 본 발명에 따른 시야각전환 액정표시장치는, 시야각 전환셀을 구성할 때, 액정의 배열방향이 편광판의 흡수축과 평행한 영역과 수직인 영역으로 나누어 구성함으로써, 상.하.좌.우 모든 방향으로 협시야각 구현이 가능하기 때문에, 개인정보에 보호에 탁월한 효과가 있다.Accordingly, the viewing angle switching liquid crystal display device according to the present invention is configured by dividing the liquid crystal array direction into a region perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate when forming the viewing angle switching cell. Since the narrow viewing angle can be implemented in all directions, it has an excellent effect on the protection of personal information.

Claims (7)

제 1 편광판과;A first polarizing plate; 상기 제 1 편광판의 상부에 구성되고 광시야각을 구현하는 액정패널과;A liquid crystal panel configured on the first polarizer and implementing a wide viewing angle; 상기 액정패널의 상부에 구성된 보상필름과;A compensation film formed on the liquid crystal panel; 상기 보상필름의 상부에 구성되고 상기 제 1 편광판과 흡수축이 수직하도록 배치된 제 2 편광판과;A second polarizing plate disposed on the compensation film and disposed such that the absorption axis is perpendicular to the first polarizing plate; 상기 제 2 편광판의 상부에 위치하고, 상.하.좌.우 방향에서 광시야각과 협시야각을 상호 전환하며, 다중 도메인 구조로 형성된 시야각 전환셀과;A viewing angle switching cell positioned above the second polarizing plate and mutually converting a wide viewing angle and a narrow viewing angle in up, down, left, and right directions and formed of a multi-domain structure; 상기 시야각 전환셀의 상부에 구성되고, 상기 제 2 편광판과 흡수축이 평행하도록 배치된 제 3 편광판을 포함하고,A third polarizing plate disposed on the viewing angle switching cell and disposed such that the second polarizing plate and the absorption axis are parallel to each other; 상기 광시야각 모드 액정패널은, 멀티도메인 수직배열 액정모드 또는 횡전계 모드로 설계되며,The wide viewing angle mode liquid crystal panel is designed in a multi-domain vertical array liquid crystal mode or a transverse electric field mode, 상기 다중 도메인 구조의 시야각 전환셀은, 기판에 평행하게 배열된 액정의 배열방향이, 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 평행하거나 수직인 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 2도메인 구조이고,The viewing angle conversion cell of the multi-domain structure is a two-domain structure consisting of first and second regions in which the alignment direction of the liquid crystals arranged in parallel to the substrate is parallel or perpendicular to the absorption axes of the second and third polarizing plates, 상기 제 1 영역에 위치한 액정은, 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 평행한 방향으로 배열되며,The liquid crystal positioned in the first region has a long axis arranged in a direction parallel to the absorption axes of the second and third polarizing plates, 상기 제 2 영역에 위치한 액정은, 장축이 상기 제 2 및 제 3 편광판의 흡수축과 수직한 방향으로 배열되고,The liquid crystal positioned in the second region has a long axis arranged in a direction perpendicular to the absorption axes of the second and third polarizing plates, 상기 제 1 및 제 2 영역에 전압이 인가되었을 경우, 상기 제 1 영역은 좌.우 방향으로 협시야각이 구현되고, 상기 제 2 영역은 상,하 방향으로 협시야각이 구현되어, 전체적으로 상.하.좌,우 방향에서 동시에 협시야각이 구현되며,When voltage is applied to the first and second regions, the first region has a narrow viewing angle in left and right directions, and the second region has a narrow viewing angle in up and down directions, and thus the overall upper and lower sides are implemented. The narrow viewing angle is implemented at the same time in the left and right directions. 상기 액정은, 편광판의 투과축( 또는 흡수축)과 이루는 각에 따라 투과율이 달라지는 특성을 가진 ECB형이고,The liquid crystal is an ECB type having a characteristic in which transmittance varies depending on an angle formed with a transmission axis (or absorption axis) of the polarizing plate, 상기 보상필름은 네가티브 C 플레이트인The compensation film is a negative C plate 시야각 전환모드 액정표시장치.Viewing angle switching mode liquid crystal display device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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