KR101291901B1

KR101291901B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR101291901B1
Application number: KR1020090072061A
Authority: KR
Inventors: 문창열; 정용훈; 김선웅
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2013-07-31
Also published as: TWI407207B; US20110032453A1; US8755004B2; CN101995704A; CN101995704B; KR20110014409A; TW201107844A

Abstract

본 발명은 시야각에 따른 휘도 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 줄일 수 있는 액정표시장치가 개시된다.

개시된 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널과, 액정표시패널에 제공되는 광을 발광하는 광원과, 광원으로부터 발생된 광을 확산시키는 제1 확산 시트와, 제1 확산 시트 상에 배치되어 확산된 광을 집광시키는 집광 시트 및 집광 시트 상에 배치되어 시야각에 따른 상기 액정표시패널의 시인성을 향상시키기 위해 10% 내지 40%의 헤이즈(Haze)를 가지는 제2 확산 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 시야각에 따른 휘도 특성을 향상시킬수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 줄일 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.

이러한 문제에 대한 해결책으로서, 액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 사용자의 요구에 부응하여 대면적화, 박형화, 저소비전력화의 방향으로 진행되고 있다.

액정표시장치는 액정을 투과하는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서 박형화 및 저소비전력등의 장점으로 많이 사용되고 있다.

상기 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 표시장치가 아니므로, 액정표시패널의 배면에는 화상을 시각적으로 표현하기 위해 광을 제공하는 별도의 광원을 포함한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 구비된다.

백라이트 유닛은 광원이 배치된 방향에 따라 에지방식 및 직하방식으로 구분된다. 에지방식은 광원이 측면에 배치되고 도광판에 의해 면광으로 전환되어 액정표시패널에 광을 제공한다. 직하방식은 액정표시패널의 직하에 다수의 광원이 배치되어 액정표시패널에 광을 제공한다.

백라이트 유닛은 광원으로부터 출사된 광의 광학적 특성을 향상시키는 광학시트들을 포함한다. 광학시트들은 광을 확산시키는 확산시트, 확산된 광을 정면 방향으로 집광시키는 프리즘 시트 및 프리즘 시트의 패턴을 보호하기 위한 보호시트 등을 포함한다.

이상에서 같은 액정표시장치는 표시화면의 휘도 특성이나 TCO'03 조건과 같은 시인성 조건을 충족시켜야 한다. TCO'03 조건이란 특정한 시야각에서 액정표시패널의 가장자리 영역의 휘도를 관측할 때 양측 가장자리에서 휘도의 비가 대략 1.7이하인 것이 바람직하다는 요구조건을 의미한다.

일반적인 액정표시장치는 상기 TCO'03 조건을 만족시키기 위해 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광시트, 복합 집광 시트로 이루어지는 3매의 광학 시트들 중 적어도 2개 이상의 시트를 조합하여 사용한다.

그러나, 일반적인 액정표시장치는 상기 광학 시트들 중에 주로 사용되는 반사형 편광시트가 고가의 광학 시트로써, 액정표시장치의 제조비용이 상승되는 문제가 있으며, 상기 반사형 편광시트를 생략하는 경우, TCO'03 조건을 만족하기 어려운 문제가 있었다.

더욱이, 최근 들어 액정표시장치의 표시화면이 16:9 등과 같이 와이드 타입(Wide Type)으로 변경됨에 따라 표시화면이 좌우측 방향으로 넓어져 TCO'03 조건을 만족하기가 더욱 어려워지고 있다.

본 발명은 시야각에 따른 휘도 특성을 향상시킴과 동시에 제조비용을 줄일 수 있는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는,

액정표시패널; 상기 액정표시패널에 제공되는 광을 발광하는 광원; 상기 광원으로부터 발생된 광을 확산시키는 제1 확산 시트; 상기 제1 확산 시트 상에 배치되어 확산된 광을 집광시키는 집광 시트; 및 상기 집광 시트 상에 배치되어 시야각에 따른 상기 액정표시패널의 시인성을 향상시키기 위해 10% 내지 40%의 헤이즈(Haze)를 가지는 제2 확산 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 광학 시트들 중 최상위에 구비된 확산 시트의 상부 확산층에 포함된 다분산 비드들의 함량을 조절하여 10% 내지 40%의 헤이즈를 가지도록 하고, 기준선을 기준으로 제2 확산 시트의 배향각을 하부 편광판의 편광각으로부터 ±10도 이내의 오차범위를 유지함으로써, 와이드 타입의 액정표시장치에서 TCO 측정시에 좌우측 측정 각도 변경으로 인해 최대 휘도 및 최소 휘도의 변화량을 줄여 TCO 측정값을 줄여 TCO'03 조건을 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 반사형 편광 시트와 같은 고가의 광학 시트를 사용하지 않고, TCO'03 조건을 만족시킴으로써, 액정표시장치의 제조비용을 줄일 수 있는 효과 가 있다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 액정표시장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 제2 확산 시트를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 영상이 디스플레이되는 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 하부에 배치되어 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)을 포함한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널(110)의 상부면 가장자리를 감싸며, 백라이트 유닛(120)과 고정되는 탑 케이스(미도시)를 더 포함한다.

액정표시패널(110)은 상세히 도시되지는 않았지만, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 박막 트래지스터 기판은 다수의 게이트 라인이 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.

액정표시패널(110)의 상부면에는 상부 편광판(POL1)이 부착되고, 하부면에는 하부 편광판(POL2)이 부착된다.

액정표시패널(110)의 가장자리에는 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board, 113)와, 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board, 115)가 구비된다.

상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(113, 115)는 COF(Chip on film, 117)에 의해 액정표시패널(110)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(117)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.

백라이트 유닛(120)은 상면이 개구된 형태의 바텀커버(190)와, 상기 바텀커버(190)의 내부 측면에 적어도 하나 이상 구비된 광원(160)과, 상기 광원(160)과 나란하게 배치되어 광원(160)으로부터 입사된 광을 면광으로 변환하는 도광판(170)을 포함한다.

백라이트 유닛(120)은 상기 도광판(170) 상에 배치되어 광을 집광 및 확산시키는 광학 시트들과, 상기 도광판(170)의 하부에 배치되어 도광판(170)의 하부면으로 진행하는 광을 상기 액정표시패널(110) 방향으로 반사시켜 광 손실을 줄이는 반사 시트(160)를 더 포함한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 백라이트 유닛(120)은 상기 바텀커버(190)의 내부에 수납되어 상기 광원(160), 도광판(170) 및 광학 시트들을 수납하는 서포트 메인(미도시)을 더 포함한다.

광원(160)은 램프 이외에도 점 광원으로 발광 다이오드(LED)가 구비될 수 있고, 광원(160)을 감싸도록 구비되어 광원(160)으로부터 발광된 광을 도광판(170) 방향으로 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

광학 시트들은 광을 확산시키는 제1 확산시트(130)와, 광을 집광시키는 집광 시트(140) 및 상기 집광 시트(140) 상에 배치된 제2 확산 시트(150)를 포함한다.

제2 확산 시트(150)는 TCO'03 조건을 충족시키기 위한 기능을 가진다.

TCO'03 조건은 TCO의 Luminance uniformity-angular dependence 측정치의 최대 휘도를 최소 휘도로 나누기한 값이 1.70보다 작거나 같은 경우에 만족한다.

구체적으로, TCO'03 조건은 국제적으로 통용되는 측면 시야각에 관한 것으로 특정한 시야각에서 광학 시트의 가장자리 영역의 휘도를 관측할 때, 서로 대향하는 양측 가장자리의 휘도 비가 1.7이하인 것이 사용자의 시인성 측면에서 바람직하다는 요구조건이다. 양측 가장자리의 휘도 비는 1.7이하로 한정하지 않고, TCO'05에서는 1.73이하로 설정되므로, 기준 휘도 비는 변경될 수 있다.

제2 확산 시트(150)는 베이스층(151)과, 상기 베이스층(151) 상에 형성된 상부 확산층(153)과, 상기 베이스층(151)의 하부에 형성된 하부 확산층(155)을 포함한다.

베이스층(151)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도 등이 우수한 물질로 이루어진다. 베이스층(151)은 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(Polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리프로필렌(Polypropylene) 및 폴리우레탄(Polyurethane) 등으로 이루어질 수 있다.

상부 확산층(153)에는 확산층 내부에 다수의 다분산 비드들이 포함된다.

상기 다분산 비드들은 지름이 2㎛ 내지 15㎛로 이루어진다.

상기 다분산 비드들은 1.45 내지 1.50의 굴절률을 가진다.

하부 확산층(155)에는 확산층 내부에 단분산 비드들이 포함된다.

상기 단분산 비드들은 지름이 2㎛ 내지 5㎛로 이루어진다.

상기 단분산 비드들은 1.45 내지 1.50의 굴절률을 가진다.

상기 상부 확산층(153), 베이스층(151) 및 하부 확산층(155)을 포함하는 제2 확산 시트(150)는 상부 확산층(153)에 포함된 다분산 비드들의 함량을 조절하여 10% 내지 40%의 헤이즈(Haze)를 가지도록 한다. 여기서, 일반적인 확산 시트는 50% 내지 80%의 헤이즈를 가진다.

도 4는 표시화면의 좌우측 방향으로 제2 확산 시트의 헤이즈에 다른 TCO'03의 휘도 비를 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 확산 시트의 헤이즈가 50%를 초과하는 경우에 좌우측의 휘도 비는 1.70 이상이 된다. 즉, 헤이즈가 50%를 초과하는 경우에는 TCO'03 조건을 만족하지 못한다.

본 발명의 제2 확산 시트는 상부 확산층의 다분산 비드들의 함량을 조절하여 10% 내지 40%의 헤이즈를 유지함으로써, TCO'03 조건을 만족시킬 수 있다.

제2 확산시트(Haze)		표시화면 좌우측 TCO 휘도 비	결과
1.	Haze 20%	1.60	OK
2.	Haze 30%	1.64	OK
3.	Haze 35%	1.66	OK
4.	Haze 40%	1.68	OK
5.	Haze 50%	1.70	OK
6.	Haze 70%	1.72	HG
7.	Haze 85%	1.75	HG

표 1에 나타난 바와 같이, 제2 확산 시트의 헤이즈에 따라 표시화면의 좌우측 시인성의 휘도 비는 헤이즈가 50%를 초과할 경우, TCO'03 조건을 만족하지 못하는 결과를 나타낸다.

이상에서와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 TCO'03의 조건을 만족시키기 위해 광학시트들의 최상위에 10% 내지 40%의 헤이즈를 가지는 제2 확산 시트를 구비하여 액정표시장치의 시야각에 따른 사용자의 시인성 조건을 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 와이드 타입의 액정표시장치의 TCO'03 조건을 만족시킬 수 있는 제2 확산 시트를 구비함으로써, 일반적인 액정표시장치에서 TCO'03 조건을 만족시키기 위한 고가의 반사형 편광 시트를 삭제함으로써, 액정표시장치의 제조비용을 줄일 수 있다.

도 5는 하부 편광판의 편광축과 제2 확산 시트의 배향축을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하부 편광판(POL2)은 일정한 편광축을 가지며, 본 발명의 제2 확산 시트(150)는 베이스층(도3의 151)의 배향방향과 기준선(C) 사이에 배향각(a2)을 가진다.

여기서, 제2 확산 시트(150)의 베이스층(도3의 151) 배향방향은 제조시에 롤러 압연기로부터 압출되는 방향과 수평한 방향으로 정의될 수 있다.

제2 확산 시트의 베이스층 배향각	제2 확산 시트의 헤이즈(Haze)	TCO'03 휘도 비
40도	37%	1.67
140도	37%	1.75

표 2에 나타난 바와 같이, 제2 확산 시트(150)의 헤이즈(Haze)가 37%로 고정되고, 기준선(C)을 기준으로 액정표시패널의 하부 편광판의 평광축과 기준선(C) 사이의 편광각(a1)이 40도로 고정된다. 제2 확산 시트(150)의 베이스층(도3의 151)의 배향방향과 기준선(C) 사이의 배향각(a2)이 40도인 경우, TCO'03의 휘도 비는 1.67이며, 제2 확산 시트(150)의 배이츠층(도3의 151)의 배향방향과 기준선(C) 사이의 배향각(a2)이 130도인 경우, TCO'03의 휘도 비는 1.75이다. 즉, 제2 확산 시트(150)의 배이스층(도3의 151)의 배향방향과 기준선(C) 사이의 배향각(a2)이 액정표시패널의 하부 편광판(POL2)의 편광축과 기준선(C) 사이의 편광각(a1)과 일치하는 경우, TCO'03 조건을 만족한다. 반면에 제2 확산 시트(150)의 베이스층(도3의 151) 사이의 배향각(a2)과 액정표시패널의 하부 편광판(POL2)의 편광축과 기준선(C) 사이의 편광각(a1)이 직교하는 경우, TCO'03 조건을 만족하지 못한다.

본 발명의 제2 확산 시트(150)는 베이스층(도3의 151)의 배향방향과 상기 하부 편광판(POL2)의 편광축 방향이 일치할수록 TCO'03 조건을 만족하며, 기준선(C)을 기준으로 제2 확산 시트(150)의 배향각(a2)은 하부 편광판(POL2)의 편광각(a1)으로부터 ±10도 이내의 오차범위를 유지한다.

따라서, 본 발명은 제2 확산 시트(150)의 상부 확산층에 포함된 다분산 비드들의 함량을 조절하여 10% 내지 40%의 헤이즈를 가지도록 하고, 기준선(C)을 기준으로 제2 확산 시트(150)의 배향각(a2)을 하부 편광판(POL2)의 편광각(a1)으로부터 ±10도 이내의 오차범위를 유지함으로써, 와이드 타입의 액정표시장치에서 TCO 측정시에 표시화면의 좌우측 가장자리의 측정 각도의 변화로 인한 시인성 불량을 개선할 수 있다.

도 6은 본 발명의 와이드 타입 액정표시장치와 일반적인 액정표시장치의 TCO 측정을 나타낸 도면이고, 도 7은 일반적인 액정표시장치와 본 발명의 제2 확산 시트를 구비한 액정표시장치의 TCO 측정시에 측정 휘도를 오차를 나타낸 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 와이드 타입 액정표시장치(P2)는 일반적인 액정표시장치(P1)와 대비하여 표시화면의 좌우측이 넓어지는 구조로써, 도면을 기준으로 측정장비(200)로부터 좌우측 휘도 측정시에 와이드 타입 액정표시장치(P2)의 좌측 각도(θ4)는 일반적인 액정표시장치(P1)의 좌측 각도(θ3)보다 작아지고, 와이드 타입 액정표시장치(P2)의 우측 각도(θ2)는 일반적인 액정표시장치(P1)의 우측 각도(θ1)보다 커지게 된다. 즉, TCO'30의 휘도비 계산(최대 휘도/최소 휘도≤1.70) 시에 최대 휘도와 최소 휘도의 휘도 간격일 증가하여 TCO 측정값이 증가하게 된다.

도 7의 도시된 바와 같이, 상단의 그래프는 일반적인 광학 시트들을 구비한 와이드 타입 액정표시장치의 상하(TD). 좌우측(LR) 휘도 비를 나타낸 그래프이며, 하단의 그래프는 본 발명의 제2 확산 시트가 구비된 와이드 타입 액정표시장치의 상하(TD), 좌우측(LR) 휘도 비를 나타낸 그래프이다.

도 7에서와 같이, 본 발명은 광학 시트들 중 최상위에 구비된 제2 확산 시트의 상부 확산층에 포함된 다분산 비드들의 함량을 조절하여 10% 내지 40%의 헤이즈를 가지도록 하고, 기준선을 기준으로 제2 확산 시트의 배향각을 하부 편광판의 편광각으로부터 ±10도 이내의 오차범위를 유지함으로써, 와이드 타입의 액정표시장치에서 TCO 측정시에 좌우측 측정 각도 변경으로 인해 최대 휘도 및 최소 휘도의 변화량을 줄여 TCO 측정값을 줄여 TCO'03 조건을 만족시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이ㄷ다.

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 액정표시장치를 도시한 단면도이ㄷ다.

도 3은 도 2의 제2 확산 시트를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 와이드 타입 액정표시장치와 일반적인 액정표시장치의 TCO 측정을 나타낸 도면이다.

도 7은 일반적인 액정표시장치와 본 발명의 제2 확산 시트를 구비한 액정표시장치의 TCO 측정시에 측정 휘도를 오차를 나타낸 그래프이다.

Claims

액정표시패널;

상기 액정표시패널에 제공되는 광을 발광하는 광원;

상기 광원으로부터 발생된 광을 확산시키는 제1 확산 시트;

상기 제1 확산 시트 상에 배치되어 확산된 광을 집광시키는 집광 시트;

상기 집광 시트 상에 배치되어 시야각에 따른 상기 액정표시패널의 시인성을 향상시키기 위해 10% 내지 40%의 헤이즈(Haze)를 가지는 제2 확산 시트; 및

상기 액정표시패널의 하부에 구비되는 하부 편광판을 포함하고,

상기 제2 확산 시트의 배향방향과 기준선 사이의 배향각은 상기 하부 편광판의 편광축과 상기 기준선 사이의 편광각과 ±10도 이내의 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1 항에 있어서,

상기 제2 확산 시트는,

베이스층;

상기 베이스층의 상부면에 형성되는 상부 확산층; 및

상기 베이스층의 하부면에 형성되는 하부 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2 항에 있어서,

상기 상부 확산층은 내부에 다수의 다분산 비드들이 포함된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제3 항에 있어서,

상기 다분산 비드들은 지름이 2㎛ 내지 15㎛로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제3 항에 있어서,

상기 다분산 비드들은 1.45 내지 1.50의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2 항에 있어서,

상기 하부 확산층은 내부에 단분산 비드들이 포함된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제6 항에 있어서,

상기 단분산 비드들은 지름이 2㎛ 내지 5㎛로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제6 항에 있어서,

상기 단분산 비드들은 1.45 내지 1.50의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제