KR101486748B1 - Upper plate polarizer and in-plane switching mode liquid crystal display comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정셀쪽으로부터 특정의 광학물성을 갖는 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와 편광자 및 보호층 순으로 적층된 상판 편광판과, 면상 스위칭 액정셀에 상기 상판 편광판을 적층하여 종래에 비해 광시야각 확보가 가능하고 복합구성된 편광판의 대량생산이 용이한 면상 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polarizing plate comprising a negative biaxial A plate having a specific optical property from a liquid crystal cell side, a positive biaxial A plate, a top polarizer polarized in the order of a polarizer and a protective layer, And more particularly to a planar switching mode liquid crystal display device capable of securing a wide viewing angle and facilitating mass production of a polarizing plate composed of a composite.
면상 스위칭 모드, 액정표시장치, 편광판 Plane switching mode, liquid crystal display, polarizer
Description
본 발명은 광시야각 확보가 가능하도록 액정셀쪽으로부터 특정의 광학물성을 갖는 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와, 편광자 및 보호층 순으로 적층된 편광판을 상판으로 적용한 면상 스위칭(IN-PLANE SWITCHING, 이하 'IPS'이라 함) 모드 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a negative biaxial A plate and a positive biaxial A plate having a specific optical property from a liquid crystal cell side and a positive biaxial A plate so that a wide viewing angle can be ensured and a polarizing plate laminated in the order of a polarizer and a protective layer, PLANE SWITCHING, hereinafter referred to as IPS) mode liquid crystal display.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 대중적인 화상표시장치로 널리 사용되고 있다. 그러나, 이의 여러 우수한 특성에도 불구하고 좁은 시야각이 대표적인 단점으로 지적되고 있다. 이에 액정 구동 모드와 위상차 필름 등과 같은 기능성 광학필름을 적용시켜 광시야각을 확보하기 위한 기술이 등장했으며, 이중 액정 구동 모드로 면상 스위칭 모드(IPS mode)를 적용시킨 액정표시장치가 특히 시야각 특성의 개선에 우수한 효과를 갖는다는 것이 널리 알려져 있다.2. Description of the Related Art A liquid crystal display (LCD) is widely used as a popular image display device. However, despite its many excellent properties, a narrow viewing angle has been pointed out as a typical drawback. Accordingly, techniques for securing a wide viewing angle by applying a functional optical film such as a liquid crystal driving mode and a retardation film have appeared. In addition, a liquid crystal display device in which a liquid crystal driving mode (IPS mode) It has been widely known that it has an excellent effect on the surface of the substrate.
면상 스위칭 모드(IPS mode)는 횡(橫) 전계를 이용해 액정을 구동하는 모드로서, 트위스트 네마틱(TN, Twisted Nematic) 이나 수직 배향(VA, Vertical Alignment) 등의 모드는 액정과 전기장의 방향이 상, 하판 사이에 수직으로 형성[수직배향]되는데 반해, IPS 모드는 수평 배향성 액정을 사용하여 전기장의 방향을 액정배열 방향에 평행하게 형성한다.In a surface switching mode (IPS mode), liquid crystal is driven using a transverse electric field. In modes such as TN (Twisted Nematic) and VA (Vertical Alignment), liquid crystal and electric field directions [Vertical alignment] between the upper and lower substrates, while the IPS mode uses the horizontally oriented liquid crystal to form the direction of the electric field parallel to the liquid crystal alignment direction.
면상 스위칭 모드는 액정분자가 비구동 상태에서 기판면에 거의 수평하고 균일한 배열을 갖기 때문에 정면에서 하판의 투과축과 액정분자의 진상축(Fast axis)의 방향이 일치할 때, 액정의 광학특성에 의해 사면에서도 투과축과 액정의 진상축이 일치하므로 하판 편광판을 통과한 빛이 액정을 통과해도 편광상태의 변화를 일으키지 않아 본래의 상태대로 액정층을 통과할 수 있고 그 결과 기판 상부면과 하부면상의 편광판들의 배열에 의해 비구동 상태에서 어느 정도의 암상태를 표시할 수 있다. 이러한 면상 스위칭 모드 액정표시장치는 일반적으로 광학필름을 사용하지 않고서도 넓은 시야각을 얻을 수 있어 자연스러운 투과율이 보장되고 화질 및 시야각이 화면 전체에 균일한 장점을 갖는다. 따라서 면상 스위칭 모드 액정 장치는 18인치급 이상의 고급 기종에서 주종으로 사용되고 있다.Since the liquid crystal molecules in the plane switching mode have a substantially horizontal and uniform arrangement on the substrate surface in the non-driven state, when the transmission axis of the lower plate and the fast axis direction of the liquid crystal molecules coincide with each other, Even if the light passing through the lower plate polarizer passes through the liquid crystal, it does not cause a change in the polarization state, so that it can pass through the liquid crystal layer in its original state. As a result, It is possible to display a certain degree of darkness in the non-driving state by arranging the polarizing plates on the surface. Such a planar switching mode liquid crystal display device is generally capable of obtaining a wide viewing angle without using an optical film, ensuring a natural transmissivity, and having an image quality and a viewing angle uniform over the entire screen. Therefore, the surface switching mode liquid crystal device is used as a main type in an advanced model of 18 inch or more.
종래 면상 스위칭 모드를 적용한 액정표시장치는 액정이 포함되어 있는 액정셀의 외측에는 빛을 편광시키기 위한 편광판이 요구되고, 상기 편광판의 일면 또는 양면에는 트리아세틸셀룰로오스(TAC, Triacetylcellulose) 필름으로 이루어진 보호필름이 편광자(PVA)를 보호하기 위하여 구비된다. 이의 경우 액정이 암(Black) 상태를 표현할 때 하판에 구비된 편광자에 의해 편광된 빛이 정면이 아닌 경사면에서 트리아세틸셀룰로오스에 의해 타원편광되고, 상기 타원편광된 빛은 액정셀에서 편광이 증폭되어 빛샘과 동시에 빛이 다양한 색을 가지게 되는 문제가 있다.Conventionally, in a liquid crystal display device using a planar switching mode, a polarizing plate for polarizing light is required on the outside of a liquid crystal cell containing a liquid crystal, and a protective film made of triacetylcellulose (TAC) Is provided for protecting the polarizer (PVA). In this case, when the liquid crystal represents the black state, the light polarized by the polarizer provided on the lower plate is elliptically polarized by triacetylcellulose on the inclined surface, not on the front surface, and the elliptically polarized light is polarized in the liquid crystal cell There is a problem that the light has various colors simultaneously with the light leakage.
더욱이 근래에는 면상 스위칭 모드 방식을 적용한 대형 TV 등의 화상표시장치가 제조됨에 따라 넓은 시야각 특성이 요구되고 있다. 이에 면상 스위칭 모드 액정표시장치(IPS-LCD)에서는 넓은 시야각을 확보하기 위하여 편광자(PVA)와 액정셀 사이에 TAC 필름 대신에 등방성보호층을 사용하여 트리아세틸셀룰로오스에 의한 타원편광을 배제시킴으로써 색감은 개선하였으나 여전히 경사면에서 편광자의 흡수축에 대한 보상은 이루어지지 않아 빛샘 현상이 발생되므로 광시야각 확보가 어렵다는 것이 단점이 지적되고 있다.In addition, since an image display device such as a large-sized TV using a surface switching mode is manufactured, a wide viewing angle characteristic is required. Therefore, in order to secure a wide viewing angle in an IPS-LCD, an isotropic protective layer is used instead of a TAC film between a polarizer (PVA) and a liquid crystal cell to eliminate elliptical polarization caused by triacetyl cellulose, However, it is pointed out that it is difficult to secure a wide viewing angle because the compensation of the absorption axis of the polarizer is not performed on the inclined plane, and light leakage phenomenon occurs.
이에 우수한 광시야각 확보를 위한 여러 가지 보상구성과 함께 롤 대 롤 방식의 생산형태를 이용하여 위상차 필름이 포함된 복합구성 편광판을 용이하게 제조 함으로서 대량생산이 가능한 새로운 편광판 구성이 절실히 요구되고 있다.Therefore, a new polarizing plate structure capable of mass production is desperately required by easily producing a composite polarizing plate including a retardation film by using a roll-to-roll production mode together with various compensation structures for securing an excellent optical viewing angle.
본 발명은 종래 등방성보호층을 적용한 종래의 IPS 모드 액정표시장치의 편광자의 흡수축 보상이 수행되지 않아 발생되는 빛샘현상으로 암 상태의 완벽한 광시야각 구현이 어렵다는 문제를 개선한 것이다. The present invention improves the problem that it is difficult to realize a perfect wide viewing angle in a dark state due to a light leakage phenomenon that occurs due to the absorption axis compensation of a polarizer of a conventional IPS mode liquid crystal display device using a conventional isotropic protection layer.
이에, 본 발명은 보상필름의 구성을 변화시키는 방법으로 다양한 적층구조 및 위상차값 설계를 갖는 위상차 필름이 포함된 상판 편광판에 의해 하판의 편광자 흡수축 보상을 수행하여 종래보다 더 넓은 광시야각을 확보할 수 있고, 롤 대 롤 방식의 생산형태를 이용하여 제조할 수 있는 상판 편광판을 제시하고자 한다. 구체적으로 액정셀쪽으로부터 특정의 광학물성을 갖는 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와 편광자 및 보호층을 순서대로 적층시킨 상판 편광판을 면상 스위칭 모드 액정표시장치에 사용함으로써, 정면과 경사각에서의 콘트라스트 특성을 향상시키고 암상태에서 시야각 변화에 따른 빛샘을 최소화시킬 수 있어 종래보다 넓은 시야각을 제공하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치를 제공하고자 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to compensate the polarizer absorption axis of the lower plate by using the upper plate polarizer including the retardation film having various lamination structures and the retardation value design as a method of changing the structure of the compensation film to secure a wider viewing angle And a top plate polarizer capable of being manufactured using a roll-to-roll production mode. Specifically, by using a negative biaxial A plate having a specific optical property from the liquid crystal cell side, a positive biaxial A plate, and a polarizer and a protective layer, which are stacked in this order on a liquid crystal display device of plane switching mode, And to provide a planar switching mode liquid crystal display device that provides a wider viewing angle than a conventional liquid crystal display device because light leakage caused by a change in viewing angle can be minimized in a dark state.
본 발명은 액정셀쪽으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트, 포지티브 이축성 A 플레이트, 편광자 및 보호층의 순으로 적층된 면상 스위칭(IPS) 모드용 상판 편광판으로서, 상기 네가티브 이축성 A 플레이트는 정면위상차값(R0)이 20 내지 110nm이고, 굴절률비(NZ)가 1.01 내지 3.5이며, 지상축은 인접한 편광자의 흡수축과 평행하고; 상기 포지티브 이축성 A 플레이트는 정면위상차값(R0)이 40 내지 120nm이고, 굴절률비(NZ)가 -1.2 내지 -0.01이며, 지상축은 인접한 편광자의 흡수축과 평행하도록 구성된 상판 편광판에 그 특징이 있다.The present invention relates to a top plate polarizing plate for a planar switching (IPS) mode in which a negative biaxial A plate, a positive biaxial A plate, a polarizer and a protective layer are laminated in that order from the liquid crystal cell side, wherein the negative biaxial A plate has a front retardation value R0) is from 20 to 110 nm, the refractive index ratio (NZ) is from 1.01 to 3.5, the slow axis is parallel to the absorption axis of the adjacent polarizer; The positive biaxial A plate is characterized by a top plate polarizer having a front retardation (R0) of 40 to 120 nm, a refractive index ratio (NZ) of -1.2 to -0.01 and a slow axis parallel to the absorption axis of the adjacent polarizer .
또한, 본 발명은 상기 상판 편광판을 포함하는 면상 스위칭(IPS) 모드 액정표시장치에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention is further characterized in that the IPS mode liquid crystal display device including the upper plate polarizer.
본 발명에 따른 면상 스위칭 모드 액정표시장치는 액정셀측으로부터 특정의 광학물성을 갖는 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와 편광자 및 보호층의 순으로 적층된 상판 편광판을 적용하여 모든 방향에서 완벽한 암 상태의 구현이 가능하게 함으로써 종래에 비해 넓은 시야각을 가질 수 있고, 대량생산이 용이하다.The planar switching mode liquid crystal display device according to the present invention includes a negative biaxial A plate having a specific optical property and a positive biaxial A plate and a polarizer and a protective layer laminated in this order from the liquid crystal cell side, By making it possible to realize a dark state, it is possible to have a wider viewing angle than in the prior art, and mass production is easy.
본 발명은 면상 스위칭 모드 액정표시장치에 적용 시 액정셀에서의 빛샘을 보상하여 전 시야각에서 암 상태 구현이 가능하도록 하는 상판 편광판에 관한 것이다. 이러한 상판 편광판은 액정셀측으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와 편광자 및 보호층의 순으로 적층되어 구성된다.BACKGROUND OF THE
본 명세서의 '네가티브 이축성(NEGATIVE BIAXIAL) A 플레이트'란 이론적으로 굴절률 분포가 nx>ny>nz를 만족하는 양(+)의 이축성 광학소자를 말하는 것으로 '네가티브 B 플레이트'라고도 한다. 여기서 양의 광학소자라고 함은 연신방향으로 굴절률이 커지는 재료를 말한다.The 'NEGATIVE BIAXIAL A plate' in this specification refers to a positive biaxial optical element theoretically satisfying a refractive index distribution of nx> ny> nz and is also referred to as a 'negative B plate'. Here, the positive optical element means a material having a large refractive index in the stretching direction.
또한, '포지티브 이축성(POSITIVE BIAXIAL) A 플레이트'란 nz>nx>ny를 만족하는 음(-)의 이축성 광학소자를 말하는 것으로, '포지티브 B 플레이트'라고도 한다. 여기서 음의 광학소자라고 함은 연신방향으로 굴절률이 작아지는 재료를 말한다. Also, 'POSITIVE BIAXIAL A plate' refers to a negative biaxial optical element satisfying nz> nx> ny, which is also referred to as a 'positive B plate'. Here, the negative optical element refers to a material whose refractive index decreases in the stretching direction.
상판 편광판에 배치되는 네가티브 이축성 A 플레이트는 정면위상차값(R0)이 20 내지 110nm이고, 굴절률비(NZ)가 1.01 내지 3.5이며, 보다 우수한 광시야각 특성을 나타내고자 하는 경우 바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 25 내지 105nm이고, 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 3.2이며, 보다 바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 30 내지 100nm이고, 굴절률비(NZ)가 1.2 내지 3을 유지하는 것이 좋다. 이러한 네가티브 이축성 A 플레이트의 지상축(Slow Axis)은 시인측에서 인접한 편광자의 흡수축과 평행하도록 구성된다.The negative biaxial A plate disposed on the top plate polarizing plate preferably has a front retardation value (R0) of 20 to 110 nm and a refractive index ratio (NZ) of 1.01 to 3.5. When it is desired to exhibit better optical viewing angle characteristics, (R0) of 25 to 105 nm and a refractive index ratio (NZ) of 1.1 to 3.2, more preferably a front retardation value (R0) of 30 to 100 nm and a refractive index ratio (NZ) of 1.2 to 3 . The slow axis of such a negative biaxial A plate is configured to be parallel to the absorption axis of the adjacent polarizer at the viewer side.
액정셀쪽으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트 상면에 적층되는 포지티브 이축성 A 플레이트(포지티브 B 플레이트)는 정면위상차값(R0)이 40 내지 120nm이고, 굴절률비(NZ)는 -1.2 내지 -0.01를 유지하며, 보다 우수한 광시야각 특성을 나타내고자 하는 경우 바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 45 내지 115nm이고, 굴절률비(NZ)는 -1.1 내지 -0.1, 보다 바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 50 내지 110nm이고, 굴절률비(NZ)는 -1 내지 -0.2를 유지하는 것이 좋다. 이러한 포지티브 이축 성 A 플레이트는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 순차적으로 적층된 구조 또는 적어도 한 층 이상이 변성폴리카보네이트(PC)인 것을 사용할 수 있다. 이러한 포지티브 이축성 A 플레이트의 지상축(Slow Axis)은 시인측에서 인접한 편광자의 흡수축과 평행하도록 구성된다.The positive biaxial A plate (positive B plate) laminated on the upper surface of the negative biaxial A plate from the liquid crystal cell side has a front retardation value R0 of 40 to 120 nm and a refractive index ratio NZ of -1.2 to -0.01 The frontal retardation value R0 is preferably 45 to 115 nm and the refractive index ratio NZ is preferably -1.1 to -0.1, more preferably the frontal retardation value R0 is 50 To 110 nm, and the refractive index ratio (NZ) is preferably maintained at -1 to -0.2. Such a positive biaxial A plate may be a structure in which polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS) and polymethylmethacrylate (PMMA) are sequentially laminated or a structure in which at least one layer is modified polycarbonate (PC) . The slow axis of this positive biaxial A plate is configured to be parallel to the absorption axis of the adjacent polarizer at the viewer side.
상기의 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트는 서로 각각 독립적으로 본 발명이 한정하는 범위의 광학특성을 만족하는 것이면 재료에 한정되지 않고 본 발명에 적용 가능하다. 구체적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군에서 선택된 것으로 제조된 것을 사용할 수 있다.The negative biaxial A plate and the positive biaxial A plate are not limited to the materials and can be applied to the present invention as long as they satisfy the optical properties within the limits defined by the present invention. Specifically, a triacetyl cellulose (TAC), a cycloolefin polymer (COP), a cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polysulfone (PSF) and a poly Methyl methacrylate (PMMA) may be used.
본 발명에 따라 제조된 상판 편광판을 적층하여 면상 스위칭(IPS) 모드 액정표시장치를 구성한다. 이때, 본 발명의 액정표시장치는 다중 영역(multi-domain)으로 액정을 배향시키거나 인가되는 전압에 의해서 다중 영역으로 나누어지는 것을 포함한다. 액정표시장치는 전극 쌍을 포함하는 능동 매트릭스 구동 전극의 모드에 따라 IPS(In-Plane-Switching), 수퍼-IPS(Super-In-Plane-Switching) 및 FFS(Fringe-Field-Switching)로 구별되는 데, 본 발명의 IPS-LCD는 수퍼-IPS(Super-In-Plane-Switching)로 액정배향이 하판 편광판의 편광자의 흡수축과 평행하다.(IPS) mode liquid crystal display device is constructed by laminating a top plate polarizer manufactured according to the present invention. At this time, the liquid crystal display of the present invention includes aligning the liquid crystal in a multi-domain or dividing the liquid crystal into multiple regions by a voltage applied thereto. The liquid crystal display device is classified into IPS (In-Plane-Switching), Super-In-Plane-Switching (IPS), and Fringe-Field-Switching (FFS) according to the mode of the active matrix driving electrode including the electrode pairs The IPS-LCD of the present invention is Super-In-Plane-Switching (IPS), and the liquid crystal alignment is parallel to the absorption axis of the polarizer of the lower polarizer.
상기 면상 스위칭 모드 액정표시장치의 하판 편광판 구성은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 넓은 시야각을 확보하기 위하여 등방성보호층이 적용된 것을 사용한다. 구체적으로 액정셀쪽에서부터 등방성보호층, 편광자 및 보호층의 순으로 구성되며, 상판 편광판의 편광자 흡수축과 하판 편광판의 편광자 흡수축은 서로 직교하도록 구성된다. The lower panel polarizer of the planar switching mode liquid crystal display device is generally used in the art, and an isotropic protective layer is applied to secure a wide viewing angle. Specifically, the liquid crystal cell is composed of an isotropic protective layer, a polarizer and a protective layer in this order, and the polarizer absorption axis of the upper plate polarizer and the polarizer absorption axis of the lower plate polarizer are mutually orthogonal.
하판 편광판을 구성하는 등방성보호층 및 보호층과, 상판 편광판을 구성하는 보호층을 형성하는 재료는 서로 각각 독립적으로 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 적용할 수 있으며, 구체적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 이때, 상기 등방성보호층은 정면위상차(RO) 및 두께방향위상차(Rth) 10nm 미만, 바람직하기로는 2nm 미만인 것을 사용하는 것이 좋으며, 상판 및 하판 편광판의 보호층은 굴절률 차이에 따른 광학적 특성이 시야각에 영향을 미치지 못하므로 본 발명에서는 굴절률 특성이 특별히 제한되지 않는다.The isotropic protective layer and the protective layer constituting the lower plate polarizing plate and the material forming the protective layer constituting the upper plate polarizing plate may be independently of one another and those generally used in the art may be applied. Specifically, triacetyl cellulose (TAC) (COP), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polycarbonate (PC) , polysulfone (PSF) and polymethylmethacrylate Can be used. Preferably, the isotropic protective layer has a front retardation (RO) and a thickness direction retardation (Rth) of less than 10 nm, preferably less than 2 nm, and the protective layer of the upper plate and the lower plate polarizer has an optical characteristic according to a difference in refractive index, The refractive index characteristics are not particularly limited in the present invention.
상기 상판 편광판을 구성하는 네가티브 이축성 A 플레이트 및 포지티브 이축성 A 플레이트와 하판 편광판의 등방성보호층 등의 위상차 필름은 하기 도 3에서와 같이 두께방향을 z축, 면내 굴절률이 큰 방향을 x축 및 수직한 방향을 y축이라고 할 때, 각각의 방향에 대응되는 굴절률을 Nx, Ny, Nz라 하면 하기 수학식 1에서 정의되는 두께방향위상차(Rth), 하기 수학식 2에서 정의되는 정면위상차(R0) 및 하기 수학식 3에 의해서 정의되는 굴절률비(NZ)에 의해 특정된다. 이때 굴절률의 크기에 따라 위상차 필름의 특성이 결정되는 데 이중 세 축 방향의 굴절률이 각각 다른 경 우 위상차가 생기지 않는 광축(Optical Axis)이 두 개 존재하여 이를 이축성(biaxial) 위상차 필름이라 한다. 본 발명이 구현하고자 하는 각 필름의 광학특성은 광원 589.3nm에서의 물성으로 상기 광원범위는 통상적으로 광학특성을 언급할 때 기준이 되는 것이므로 광원에 대한 특별한 기재가 없는 경우 광원 589.3nm일 때의 값을 말한다.The retardation films such as the negative biaxial A plate constituting the top plate polarizer and the isotropic protective layer of the positive biaxial A plate and the bottom plate polarizer are arranged such that the thickness direction is defined as a z-axis, the direction having a large in- And the vertical direction is a y-axis, the refractive indices corresponding to the respective directions are Nx, Ny, and Nz, the thickness direction retardation (Rth) defined by the following equation (1) ) And a refractive index ratio (NZ) defined by the following equation (3). At this time, the characteristics of the retardation film are determined according to the refractive index, and there are two optical axes (biaxial retardation film) in which there is no retardation when the birefringence indexes are different from each other. Since the optical characteristics of each film to be implemented by the present invention are physical properties at a light source of 589.3 nm and the light source range is a standard when referring to optical characteristics in general, when there is no special description about a light source, the value at a light source of 589.3 nm .
(여기서, Nx, Ny는 면상 굴절률로서 Nx ≥ Ny 이며, Nz는 필름의 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께를 나타냄)(Where Nx and Ny are surface refractive indices Nx > = Ny, Nz is refractive index in the thickness direction of the film, and d is the thickness of the film)
(여기서, Nx, Ny는 위상차 필름의 면상 굴절률, d는 필름의 두께를 나타냄, 이때 Nx ≥ Ny이다)(Where Nx and Ny are the surface refractive indexes of the retardation film and d is the thickness of the film, where Nx > = Ny)
(여기서, Nx, Ny는 면상 굴절률로서 Nx ≥ Ny 이며, Nz는 필름의 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께를 나타냄)(Where Nx and Ny are surface refractive indices Nx > = Ny, Nz is refractive index in the thickness direction of the film, and d is the thickness of the film)
이상과 같이 본 발명은 종래의 추상적인 시야각 보상개념이 아니라 양산에 실질적으로 적용할 수 있고 보다 우수한 시야각 보상 효과를 갖는 상판 편광판 및 이를 적용한 면상 스위칭 모드 액정표시장치를 제시하고자 하는 것이다. 본 발명의 광학조건으로 구성된 면상 스위칭 액정 표시장치는 시감도 전방위 최대 투과도가 0.05% 이하, 바람직하기로는 0.02% 이하의 보상관계를 만족한다. 상기 0.02% 이하라는 수치는 일반적인 면상 스위칭 액정표시장치가 갖는 전방위 최대 투과도의 범위로 유사 및 향상된 값으로 일반적으로 0.1% 범위 이하에서는 암실이 아닌 일반적인 조명 아래에서는 사람의 감각으로 그 차이를 구별하지 못하는 정도이다.As described above, the present invention is not a conventional abstract viewing angle compensation concept, but rather a top plate polarizer which can be practically applied to mass production and has a better viewing angle compensation effect, and a planar switching mode liquid crystal display device using the same. The surface-switched liquid crystal display device constructed in accordance with the optical condition of the present invention satisfies the compensation relationship of the maximum visual sensitivity transmittance of 0.05% or less, preferably 0.02% or less. The value of 0.02% or less is a similar and improved value in the range of the omnidirectional maximum transmittance of a general plane switching liquid crystal display device. In general, it is not a dark room in a range of 0.1% Respectively.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 면상 스위칭 액정표시장치(IPS-LCD)의 기본 구조를 나타내는 사시도로 이를 이용하여 설명하면 다음과 같다.1 is a perspective view showing a basic structure of a planar switching liquid crystal display (IPS-LCD) according to the present invention.
본 발명에 따른 IPS모드 액정표시장치는 백라이트 유닛(40) 쪽에서부터 하판 편광판(10), 액정셀(30), 및 상판 편광판(20)의 순서로 적층되고, 하판 편광판(10)과 상판 편광판(20)의 편광자(11)(21)의 액정셀 반대쪽으로 보호층(13)(23)이 위치한다. 상기 상판 편광판(20)은 액정셀 쪽으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트(24), 포지티브 이축성 A 플레이트(25) 및 편광자(21)의 순으로 적층되고, 하판 편광판(10)은 편광자(11)의 액정셀 쪽에 등방성보호층(14)이 적층되어 구성된다.The IPS mode liquid crystal display device according to the present invention is manufactured by stacking the
보다 구체적으로 살펴보면, 하판 편광판(10), 두 장의 유리기판 사이에 양의 유전율 이방성(Δε>0)을 갖는 액정으로 채워진 수평 배향된 액정셀(30), 및 상판 편광판(20)을 구비하며, 액정셀(30)의 유리기판 중 어느 하나에는 전극 쌍을 포함하는 능동 매트릭스 구동전극(active matrix drive electrode)이 액정셀(30)의 인접한 표면 위에 형성되어 있다.More specifically, it comprises a
상기 액정셀(30)은 하기 수학식 4에 의해 정의되는 판넬 위상차값(△n×d) 값이 면상 스위칭 액정표시장치의 589nm 파장에서 300 내지 400nm 범위이며, 본 발명의 구성에서 더욱 바람직하기로는 대략 315nm 정도인 것이 좋다. 이는 IPS-LCD 패널에 전압 인가 시 하판 편광판(10)을 통과하여 수평방향으로 선편광된 빛이 액정셀(30)을 통과한 후에 수직방향으로 선편광되어 명(明) 상태가 되도록 하기 위해서는 IPS-LCD 패널의 액정셀(30) 위상차 값이 589nm(사람이 느끼는 가장 밝은 단색광)의 반파장이 되어야 하기 때문이다. 이때, 백색(White Color)이 되도록 하기 위해서 반파장 보다 약간 길거나 짧도록 조절할 수 있다.In the
(여기서, ne는 액정의 이상광선 굴절률, no는 정상광선 굴절률, d는 셀 갭을 나타냄; 주. △n, d는 벡터가 아닌 스칼라이다)(Where ne is the extraordinary ray refraction index of the liquid crystal, no is the normal ray refraction index, d is the cell gap, note Δn, d is a scalar rather than a vector)
상기 상판 편광판(20)을 구성하는 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차값(R0)이 20 내지 110nm이고, 굴절률비(NZ)가 1.01 내지 3.5인 것을 사용할 수 있으며, 지상축(Slow Axis)은 시인측의 정면에서 인접한 편광자의 흡수축과 평행하도록 구성된다.The negative
상기 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차값(R0)이 40 내지 120nm이고, 굴절률비(NZ)는 -1.2 내지 -0.01인 것을 사용할 수 있으며, 지상축(Slow Axis)은 시인측의 정면에서 인접한 편광자의 흡수축과 평행하도록 구성된다.The positive
구체적 실시형태로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 및 폴 리메틸메타크릴레이트(PMMA) 한 번에 압출을 통해 순차적으로 배열된 3층 구조의 필름을 만들어 MD방향에 대해 수직으로 연신시켜 제조한다. 이때, 상기 연신을 통한 굴절률의 변화는 주로 폴리스티렌(PS)층에서 발생하고 부서지기 쉬운 폴리스티렌(PS)층을 보호하기 위해 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 보호층으로 작용한다. In a specific embodiment, a three-layer structure is formed by sequentially extruding polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and polymethylmethacrylate (PMMA) . At this time, the change of the refractive index through the stretching mainly acts as a protective layer of polymethylmethacrylate (PMMA) in order to protect the brittle polystyrene (PS) layer generated in the polystyrene (PS) layer.
상기 하판 편광판(10)의 흡수축(12)과 상판 편광판(20)의 흡수축(22)은 서로 수직으로 배열되고, 하판 편광판(10)의 흡수축(12)과 액정셀(30) 안에 포함되어 있는 액정의 배향방향(31)은 서로 평행하게 배열된다. The
도 2는 상기 액정의 배향방향과 흡수축의 관계를 도시한 것으로, 시인 쪽(백라이트 유닛 반대쪽)에서 바라볼 때 상기 액정이 배열되어 있는 방향을 나타내는 배향방향(31)과 하판 편광판(10) 및 상판 편광판(20)의 흡수축(12)(22)을 나타낸다.Fig. 2 shows the relationship between the alignment direction of the liquid crystal and the absorption axis. The
상기 하판 편광판(10) 및 상판 편광판(20)에는 각각 연신과 염색을 통해 편광 기능이 부여된 편광자인 폴리비닐알콜(PVA)층(11)(21)이 위치하며 하판 편광판의 폴리비닐알콜(PVA)층(11)과 상판 편광판의 폴리비닐알콜(PVA)층(21)에서 액정셀(30) 반대측 면에는 각각 보호필름(13)(23)이 위치되어 있다. 이때, 하판 편광판(10)의 보호필름(13) 및 상판 편광판(20)의 보호필름(23)은 굴절률 차이에 따른 광학적 특성이 시야각에 영향을 미치지 못하므로 본 발명에서는 굴절률 특성이 특별히 제한되지 않는다.Polyvinyl alcohol (PVA) layers 11 and 21, which are polarizers imparted with a polarizing function through stretching and dyeing, are placed on the
본 발명의 상판 편광판(20) 및 하판 편광판(10)은 대량생산이 용이한 롤 대 롤(Roll To Roll) 방식을 적용하여 제조된다. 도 4는 롤 대 롤 제조공정상의 MD방 향을 설명하는 모식도로 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The
상판 및 하판 편광판(10)(20)은 여러 가지 광학필름의 조합으로 만들어지며 각각의 광학필름은 복합구성편광판으로 접합되기 전에 롤(Roll) 상태로 존재한다. 이러한 롤(Roll)에서 필름이 풀리거나 감기는 방향을 MD(Machine Direction)방향이라고 한다. 하판 편광판(10)의 경우 보호층(13)과 등방성보호층(14)의 방향은 광학성능에 영향이 없어 롤 대 롤(Roll To Roll) 생산이 가능하고, 상판 편광판(20)의 경우 보호층(23)의 방향과는 상관이 없으며 편광자(21), 네가티브 이축성 A 플레이트(24) 및 포지티브 이축성 A 플레이트(25)의 MD방향만 일치시키면 롤 대 롤(Roll To Roll)생산이 가능하다. 구체적으로 상판 편광판(20)에서 편광자(21)의 흡수축(22)은 MD방향이 되는데, 이는 편광판에서 편광기능을 부여할 때 편광자의 재료로 사용되는 PVA원단에서 MD방향 연신을 통해 PVA를 MD방향으로 정렬시키고 요오드염색을 시킴으로써 빛의 흡수방향이 MD방향이 되며, 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 연신방향에 대해 굴절률이 커지는 양의 굴절률 성질을 가지는 필름을 이용해 이축연신을 수행하여 위상차를 부여하며 이 때 지상축(Slow Axis)의 방향은 MD방향으로 형성되며, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 연신방향에 대해 굴절률이 작아지는 음의 굴절률 성질을 가지는 필름을 이용해 MD방향에 대해 평면상 직교방향으로 연신을 수행하여 위상차를 부여하며 지상축(Slow Axis)(26)이 MD방향이 된다. 이때 굴절률비는 Nz(두께방향) > Nx(MD방향) > Ny이 되는 데, 이는 음의 굴절률 특성을 가지는 필름원단을 MD방향의 수직방향 연신을 수행하여 위상차를 부여하게 되면 연신장치의 구조상 MD방향으로 길이변화가 거의 없기 때문에 Nx는 고정, Ny방향은 연신되기 때문에 크기가 작아지고, 연신을 통해 두께가 줄어들기 때문에 Nz는 커진다. The upper plate and
또한, 본 발명은 하판 편광판(10) 편광자(11)의 흡수축(12)이 시인 쪽에서 보았을 때 수직방향으로 위치해야 한다. 구체적으로 백라이트 유닛(40)에 가까운 하판 편광판(10)의 흡수축(12)이 수직 방향일 때 하판편광판(10)을 통과한 빛은 수평방향으로 편광이 되며, 이는 판넬의 액정셀(30)을 통과해 명(明)의 상태가 될 경우 빛은 수직 방향이 되어 흡수축이 수평방향인 시인 쪽의 상판 편광판(20)을 통과한다. 이때, 시인 쪽에서 흡수축이 수평방향인 편광 선글라스(편광 선글라스의 흡수축은 수평방향임)를 착용하고 있는 사람도 액정표시장치로부터 나온 빛을 인지할 수 있다. 만약 백라이트 유닛(40)에 가까운 하판 편광판(10)의 흡수축(12)이 수평방향일 경우에는 편광 선글라스를 착용한 사람에게는 화상이 보이지 않게 되는 문제가 발생한다. 또한, 대형 액정 표시장치의 경우 시인 쪽에서 화상이 잘 보이도록 하기 위해서는 인간의 주시야가 수직방향보다는 수평방향이 넓다는 것을 고려하여 광고용 등의 특수 목적 액정 표시장치를 제외한 일반적인 액정 표시장치에서는 인간의 주시야가 수직방향보다는 수평방향으로 넓기 때문에 4:3 또는 16:9의 형태로 제작되는 것이다.Further, in the present invention, the
본 발명의 네가티브 이축성 A 플레이트의 지상축(27) 및 포지티브 이축성 A 플레이트의 지상축(Slow axis)(26)은 빛이 네가티브 이축성 A 플레이트(24) 및 포지티브 이축성 A 플레이트(25)을 노멀방향(Normal Direction)으로 입사하는 경우 위상차 필름에 의해 빛이 가장 느리게 통과하는 축을 의미하는 것으로서 굴절률이 가장 큰 축을 의미하며 이는 위상차 필름을 통과할 때 위상의 차이가 발생하지 않는 광축(Optical axis)과 구별된다. 액정이 암(Black)을 표시할 때 시인측 정면에서 직교된 편광판(10)(20)의 흡수축(12)(22)은 정면에 아닌 사면에서는 기하학적 특성으로 직교 상태를 유지할 수 없어 빛이 새게 되고 그 빛 때문에 시야각이 좁아진다. 본 발명은 상판 및 하판 편광판(10)(20)의 편광자(11)(21) 사이에서 광학계가 흡수축(12)(22)을 사면에서 직교 상태로 유지할 수 있기 때문에 빛이 새지 않고 시야각이 좁아지지 않게 된다. 본 발명의 상기 위상차값 조건에서 빛이 새지 않는다는 것은 푸앙카레구(Poincare sphere)를 통해 설명할 수 있다.The
하기 도 5는 본 발명의 광학물성을 갖는 필름을 사용하여 도 1의 구성으로 배치한 면상 스위칭 모드 액정표시장치로, 이를 푸앙카레구(Poincare Sphere)상에서 도 6에 의해 정의되는 좌표계에서 인간이 가장 밝게 느끼는 빛의 파장 550nm의 시각θ=60°, Φ=45°방향에서 편광상태 변화를 나타낸 것이다. 구체적으로 도 1의 구성을 이용하여 설명하면, 백라이트측(40)의 편광자(11)을 통과한 빛은 푸앙카레구(Poincare Sphere)상의 편광상태 1로 편광되며 등방성보호층(14), IPS 액정셀(30), 네가티브 이축성 A 플레이트(24), 포지티브 이축성 A 플레이트(25)를 통과하면서 푸앙카레구(Poincare Sphere)상의 편광상태 2, 3, 4, 및 5의 형태로 변한다. 구체적으로 하판 편광판(10)의 편광자(11)를 통과한 빛은 편광상태 1로 편광되고, 위상차가 거의 없는 등방성보호층(14)을 통과해 편광상태 2가 되고, 편광상태 3은 IPS 액정셀(30)의 진상축(Fast Axis)과 편광상태 2의 편광방향이 거의 일치하기에 거의 변화가 없고, 편광상태 4는 네가티브 이축성 A 플레이트(24)의 위상차에 의해 변화된 편광상태이며, 포지티브 이축성 A 플레이트 통과한 후의 편광상태 5는 상태가 상기 언급한 바와 같이 편광자가 직교하는 상태가 되어 빛이 새지 않고 시야각이 넓어지게 된다.Fig. 5 is a planar switching mode liquid crystal display device arranged in the configuration of Fig. 1 using a film having optical properties according to the present invention. This liquid crystal display device is a liquid crystal display device in which, in a coordinate system defined by Fig. 6 on a Poincare Sphere, The change of the polarization state in the direction of the light θ = 60 ° and φ = 45 ° at the wavelength of 550 nm of the light felt bright is shown. 1, the light that has passed through the
이하에서는, 상기 구성에 의한 전압 인가 시 전시야각에서 암상태 구현에 대한 효과를 실시예와 비교예에서 정리하였다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 첨부된 특허청구범위에 의하여 확정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the effect of implementing the dark state at the full viewing angle when the voltage is applied according to the above configuration is summarized in the embodiment and the comparative example. The present invention can be better understood by the following examples, and the following examples are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
실시예Example
하기 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 4에서는 LCD 시뮬레이션 프로그램인 TECH WIZ LCD 1D(사나이시스템, KOREA)에 적용하여 시뮬레이션을 실시하여 광시야각 효과를 비교하였다.In the following
실시예 1 Example 1
본 발명에 따른 각 광학필름과 액정셀 및 백라이트 등의 실측데이터를 도 1에 나타난 바와 같은 구조로 TECH WIZ LCD 1D(사나이시스템, KOREA) 상에 적층하였다. 도 1의 구조를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Actual data such as each optical film, liquid crystal cell, and backlight according to the present invention were stacked on a TECH WIZ LCD 1D (MANAMA SYSTEM, KOREA) as shown in FIG. The structure of FIG. 1 will be described in detail as follows.
백라이트 유닛(40), 하판 편광판(10), 액정셀(30), 상판 편광판(20)이 순차적으로 적층되어 있고, 하판 편광판(10)은 백라이트 유닛(40) 쪽에서부터 보호 층(13), 편광자(11) 및 등방성보호층(14)의 순서로 구성되며, 상판 편광판(20)은 액정셀 쪽으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트(24), 포지티브 이축성 A 플레이트(25), 편광자(21) 및 보호층(23)의 순서로 구성되었다. The
이때, 편광자(11)(21)에 연신과 염색을 통해 편광자의 기능을 부여하고 편광판(10)(20)을 IPS 모드 액정셀(30)의 양면에 흡수축이 서로 직교하게 배치시켰다. 하판 편광판(10)의 흡수축(12)과 액정셀(30)에 포함되어 있는 액정의 배향 방향(31)을 도 2를 참조하여 보면 상판 편광판(20)의 편광자(21)의 흡수축과 하판 편광판(11)의 흡수축는 서로 직교하고, 하판 편광판의 편광자(11)의 흡수축과 액정의 배향방향(31)은 평행하게 배열된다.At this time, the
또한, 하판 편광판(10)의 편광자(11)와 상판 편광판의 편광자(21) 각각의 액정셀(30) 반대측 면에는 보호층(13)(23)이 배열된다. 액정셀(30)과 상판 편광판(20)의 편광자(21) 사이에 액정셀(30)쪽으로부터 네가티브 이축성 A 플레이트(24), 포지티브 이축성 A 플레이트(25) 순으로 배열되며 하판 편광판(10)의 편광자(11)와 액정셀(30)에 사이에 등방성보호층(14)이 배열된다.
한편, 본 발명의 실시예예서 사용된 각각의 광학필름 및 백라이트는 하기와 같은 광학적 물성을 갖는 것을 사용하였다. On the other hand, each of the optical films and the backlight used in the embodiments of the present invention was made to have the following optical properties.
먼저, 하판 편광판(10) 및 상판 편광판(20)의 편광자(11)(21)는 연신된 PVA에 요오드를 염색시켜 편광자 기능을 부여하고 이러한 편광자의 편광 성능은 370 내지 780 nm 가시광선 영역에서 시감도 편광도 99.9% 이상, 시감도 단체투과율 41% 이상이다. 시감도 편광도와 시감도 단체투과율은 파장에 따른 투과축의 투과율을 TD(λ), 파장에 따른 흡수축의 투과율을 MD(λ), JIS Z 8701 : 1999에 정의된 시감도 보정치를 라고 할 때 하기 수학식 5 내지 9에 의해 정의된다.Polarizers 11 and 21 of the
각 필름의 방향에 따른 내부굴절률 차이로 인해 생기는 광학특성은 광원 589.3nm에서, 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 79nm, 굴절률비(NZ)가 1.19이고; 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 89nm, 굴 절율비(NZ)가 -0.21이고; 등방성보호층(14)은 정면위상차가(R0)가 0nm, 두께방향위상차(Rth)가 0nm이 부여된 것을 사용하였다. 이때, 네가티브 이축성 A 플레이트(24)와 포지티브 이축성 A 플레이트(25) 각각의 지상축(Slow Axis)의 방향은 인접한 편광자(21)의 흡수축(22)과 평행하다. The optical characteristics due to the difference in internal refractive indexes along the directions of the respective films are 589.3 nm for the light source, the negative
상기 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 시클로올레핀 폴리머(COP, Zeonor, Optes사, 일본)를 사용하고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 두 장의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 사이에 음의 굴절률 특성을 갖는 PS가 배치되도록 3중 공압출한 후 연신을 통해 위상차 필름(I-Film, Optes사, 일본)을 순차적으로 배치시켰다. 또한 상판 및 하판 편광판(10)(20)의 각각 바깥쪽 보호층(13)(23)으로 입사광 589.3nm에 대해 Rth가 50nm인 광학특성을 갖는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)를 사용하였다. 백라이트 유닛(50)으로는 32인치 TV LC320WX4 모델(LG. PHILIPS LCD사)에 탑재된 실측 데이터를 사용했다.(COP, Zeonor, Optes, Japan) is used as the negative
상기 각 광학적 구성요소들을 도 1과 같이 적층하고 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 하기 도 7과 같은 결과를 얻었다. 도 7은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.02%이며, 암을 표시할 때 투과도 0.2%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색의 범위가 넓을수록 넓은 시야각을 나타내는 것으로 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 도 5의 푸앙카레구상의 점 R1을 경유하는 편광상태 변화를 나타내기 때문이다. The above optical components were stacked as shown in FIG. 1, and a visual sensitivity all-round transmission test was conducted. As a result, the results shown in FIG. 7 were obtained. FIG. 7 shows the distribution of the visual sensitivity omnidirectional transmittance when displaying the black on the screen. In the range of the scale, the transmittance is 0% to 0.02%, the portion where the transmittance exceeds 0.2% Areas with low permeability are indicated in blue. At this time, as the range of the blue color in the center becomes wider, it is possible to secure a wide viewing angle by showing a wide viewing angle. This is because it indicates a change in polarization state via the point R1 on the Pouinc curry sphere in Fig.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 99nm, 굴절률(NZ)가 1.21이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 51nm, 굴절율비(NZ)가 -0.99인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 실시예 1의 하기 도 7과 유사한 패턴을 갖는 도 8에 나타내었다. 이는 도 5의 푸앙카레구상의 점 R2을 경유하는 편광상태 변화를 나타내기 때문이다. The visual sensitivity transmission of the surface switching liquid crystal display device was simulated. The result is shown in FIG. 8 having a pattern similar to that of FIG. 7 of the first embodiment. This is because it indicates a change in polarization state via the point R2 on the Pujiang curved spheres in Fig.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 31nm, 굴절률(NZ)가 2.99이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 109nm, 굴절율비(NZ)가 -0.21인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 실시예 1의 하기 도 7과 유사한 패턴을 갖는 도 9에 나타내었다. 이는 도 5의 푸앙카레구상의 점 R3을 경유하는 편광상태 변화를 나타내기 때문이다.The visual sensitivity omni-directional transmittance simulation of the planar switching liquid crystal display device is shown in Fig. 9 having a pattern similar to that of Fig. 7 of the first embodiment. This is because it indicates a change in polarization state via the point R3 on the Pouinc curry sphere in Fig.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 44nm, 굴절률(NZ)가 2.99이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 74nm, 굴절율비(NZ)가 -0.99인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 실시예 1의 하기 도 7과 유사한 패턴을 갖는 도 10에 나타내었다. 이는 도 5의 푸앙카레구상의 점 R4을 경유하는 편광상태 변화를 나타내기 때문이다.As a result of simulating the visibility all-round transmission of the above-mentioned plane switching liquid crystal display device, it is shown in Fig. 10 having a pattern similar to that of Fig. 7 of the first embodiment. This is because it indicates a change in the polarization state via the point R4 on the Pouinc curry sphere in Fig.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 29nm, 굴절률(NZ)가 3이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 114nm, 굴절율비(NZ)가 -0.2인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과를 도 11에 나타내었다. FIG. 11 shows the result of simulation of the visual sensitivity all-round transmission of the above-mentioned plane switching liquid crystal display device.
실시예 6Example 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 109nm, 굴절률(NZ)가 1.1이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 45nm, 굴절율비(NZ)가 -1인 것을 배치하여 면 상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과를 도 12에 나타내었다. FIG. 12 shows the result of simulation of the visual sensitivity all-round transmission of the planar switching liquid crystal display device.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1의 구성에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)와 포지티브 이축성 A 플레이트(25)을 제거하고 등방성보호필름으로 대체하여 도 13과 같은 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.In the structure of Example 1, the negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 하기 도 14와 같은 결과를 얻었다As a result of the visual sensitivity all-round transmission simulation of the above-mentioned plane switching liquid crystal display device, the results shown in Fig. 14 were obtained
상기 실시예 1의 도 7은 도 14에 비해 중앙의 파란색 부분이 넓어 보다 넓은 시야각이 구현됨을 확인할 수 있다. 또한 전방향 최대 투과도는 실시예 1의 경우 최적화값이 0.02%, 비교예 1의 경우 0.34%로 계산되며 이는 비교예 1이 실시예 1에 비해 전방위 최고 투과율이 약 17배 크다는 것을 확인할 수 있었다. FIG. 7 of the first embodiment has a wider blue area than the view of FIG. 14, which shows a wider viewing angle. In addition, the maximum transmittance in the forward direction is calculated as 0.02% in Example 1 and 0.34% in Comparative Example 1, which indicates that the maximum transmittance in all directions is about 17 times that in Example 1.
비교예 2 Comparative Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 140nm, 굴절률(NZ)가 1.3이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 50nm, 굴절율비(NZ)가 -1인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 도 15와 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높이 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the simulation of the visual sensitivity all-round transmission of the surface switching liquid crystal display, it was confirmed that the angle of view of the slope was high and the viewing angle was narrow in the black state as shown in FIG.
비교예 3 Comparative Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광원 589.3nm에서 네가티브 이축성 A 플레이트(24)는 정면위상차(R0)가 100nm, 굴절률(NZ)가 1.2이고, 포지티브 이축성 A 플레이트(25)는 정면위상차(R0)가 20nm, 굴절율비(NZ)가 -1인 것을 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.The negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 도 16과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높이 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the simulation of the visual sensitivity all-round transmission of the planar switching liquid crystal display, it was confirmed that the oblique plane transmittance was high and the viewing angle was narrow in the black state as shown in FIG.
비교예 4 Comparative Example 4
상기 실시예 1의 구성에서 편광자의 액정셀 측에 네가티브 이축성 A 플레이트(24) 및 포지티브 이축성 A 플레이트(25) 순서로 적층하는 것 대신에 포지티브 이축성 A 플레이트(25) 및 네가티브 이축성 A 플레이트(24) 순서로 적층하도록 배치하여 면상 스위칭(IPS) 액정표시장치를 제조하였다.In place of the negative
상기 면상 스위칭 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 도 17과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높이 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the simulation of the visibility all-round transmission of the surface switching liquid crystal display, it was confirmed that the oblique plane transmittance was high and the viewing angle was narrow in the black state as shown in FIG.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 면상 스위칭 액정표시장치는 모든 시각에 대해 우수한 화질을 제공할 수 있어, 높은 시야각 특성이 요구되는 액정디스플레이에 적용될 수 있다.As described above, the surface switching liquid crystal display device according to the present invention can provide excellent image quality for all viewing angles, and can be applied to a liquid crystal display requiring high viewing angle characteristics.
도 1은 본 발명에 따른 면상 스위칭 액정 표시 장치(IPS-LCD)의 구조를 나타내는 사시도이고;1 is a perspective view showing the structure of a planar switching liquid crystal display (IPS-LCD) according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 흡수축과 액정의 배향방향 배치도를 설명하기 위한 모식도이고;2 is a schematic view for explaining the absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 위상차 필름의 굴절률을 설명하기 위한 모식도이고;3 is a schematic view for explaining the refractive index of the retardation film according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 위상차 필름과 제2편광판의 연신 방향을 설명하기 위한 제조과정상의 MD 방향을 나타내는 모식도이고;4 is a schematic view showing the MD direction in the manufacturing process for explaining the stretching direction of the retardation film and the second polarizing plate according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4(R1 내지 R4)의 θ=60도, Φ=45도 시각에서 편광상태 변화를 푸앙카레구(Poincare Sphere)상의 나타낸 것이고;Fig. 5 shows the polarization state changes on the Poincare Sphere at? = 60 deg. And? = 45 deg? Of
도 6은 본 발명의 좌표계에서 θ, Φ로 표현하는 것을 설명하기 위한 모식도이고;FIG. 6 is a schematic view for explaining the expression of? And? In the coordinate system of the present invention; FIG.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 1의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;7 is a simulation result of the visual sensitivity of the first embodiment according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 실시예 2의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;8 is a simulation result of the visual sensitivity of the second embodiment according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 실시예 3의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;9 is a simulation result of the visual sensitivity of the third embodiment according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따른 실시예 4의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;10 is a simulation result of the visual sensitivity all-round transmission of the fourth embodiment according to the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 실시예 5의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;11 is a simulation result of the visual sensitivity omni-directional transmittance of the fifth embodiment according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 실시예 6의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;12 is a simulation result of the visual sensitivity of the sixth embodiment according to the present invention;
도 13은 본 발명의 비교예 1의 등방성 보호 필름을 포함하는 면상 스위칭 액정 표시 장치(IPS-LCD)의 구조를 나타내는 사시도이고;13 is a perspective view showing the structure of a planar switching liquid crystal display (IPS-LCD) including an isotropic protective film of Comparative Example 1 of the present invention;
도 14는 본 발명의 비교예 1의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;14 is a simulation result of the visual sensitivity all-round transmission of Comparative Example 1 of the present invention;
도 15는 본 발명의 비교예 2의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;15 is a simulation result of the visual sensitivity all-round transmission of Comparative Example 2 of the present invention;
도 16은 본 발명의 비교예 3의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고;16 is a simulation result of the visual sensitivity all-round transmission of Comparative Example 3 of the present invention;
도 17은 본 발명의 비교예 4의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이다.17 is a simulation result of the visibility all-round transmission of Comparative Example 4 of the present invention.
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