KR101525996B1 - 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액정 디스플레이는 제1기판과 제2기판 사이에 봉입된 수직배향 액정을 포함하는 액정패널; 상기 제1기판의 일면에 적층된 제1보상층; 상기 제1보상층의 일면에 적층된 제1편광층; 상기 제2기판의 일면에 적층된 제2보상층; 상기 제2보상층의 일면에 적층된 제2편광층을 포함하며, 상기 제1보상층은 말레이미드계 화합물과 방향족 비닐계 화합물을 포함하는 단량체의 공중합체인 것을 특징으로하며, 수직배향 액정 디스플레이의 측면 시야각을 획기적으로 개선할 수 있다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각을 개선할 수 있는 보상층을 포함하는 수직배향 액정 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 디스플레이(flat panel display) 중 하나이다. 일반적으로 액정 디스플레이는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정층이 봉입된 구조를 취한다. 상기 어레이 기판과 칼라필터 기판에 존재하는 전극에 전기장을 인가하면 그 사이에 봉입된 액정층의 액정 분자의 배열이 변하게 되고, 이를 이용해 영상을 표시하게 된다. 한편, 어레이 기판과 칼라필터 기판의 외측에는 편광필름(편광판)이 구비되어 있다. 편광필름은 백라이트로부터 입사되는 빛 및 액정층을 통과한 빛 중 특정 방향의 빛을 선택적으로 투과함으로써 편광을 제어할 수 있다. 편광판은 빛을 특정 방향으로 편광시킬 수 있는 편광자(polarizer), 보호층 및 보상필름을 포함하는 것이 일반적이다.
액정의 굴절율 이방성에 기인하여 액정 디스플레이는 시야각이라는 근본적인 문제를 안고 있다. 기존의 TN(Twisted Nematic) 모드의 시야각을 개선한 수직배향(VA) 모드 또는 수평배향 모드(IPS, FFS) 등의 광시야각 기술이 많이 채용되고 있다.
수평배향 모드 액정은 응답속도가 느린 단점이 있으나 경사각에의 명암비 및 시야각이 우수한 장점이 있다. 이에 비해 수직배향 액정은 응답속도는 빠르나 정면 명암비는 우수하나 경사각에서의 편광상태의 변화가 심해 시야각 특성이 좋지 않다. 따라서, 수직배향 모드 액정을 채용한 액정 디스플레이에서 시야각 특성 개선을 매우 중요한 문제이며 시야각 개선을 위한 보상필름이 필수적이다.
그러나 종래의 수직배향 모드 액정을 채용한 액정 디스플레이용 보상필름의 경우 2축 연신에 의해 지연축(slow axis)을 관리하고 있다. 2축 연신에 의하는 경우 지연축이 폭방향으로 제작되어야 하므로 별도의 TD(Transverse Direction) 연신이 필요하여 축관리가 어렵고 가격이 고가인 단점이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 액정 디스플레이의 시야각(명암비)을 크게 개선할 수 있는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 축관리가 용이하며 비용 절감이 가능한 1축 연신 보상층을 포함하는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측면 시야각(명암비)이 크게 개선된 수직배향 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 액정 디스플레이에 관한 것이다. 상기 액정 디스플레이는 제1기판과 제2기판 사이에 봉입된 수직배향 액정을 포함하는 액정패널; 상기 제1기판의 일면에 적층된 제1보상층; 상기 제1보상층의 일면에 적층된 제1편광층; 상기 제2기판의 일면에 적층된 제2보상층; 상기 제2보상층의 일면에 적층된 제2편광층을 포함하며, 상기 제1보상층은 말레이미드계 화합물과 방향족 비닐계 화합물을 포함하는 단량체의 공중합체인 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 제1보상층의 공중합체는 무수말레산으로부터 유도된 반복단위를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제1보상층의 공중합체는 N-치환 말레이미드로부터 유도된 반복단위, 방향족 비닐계 화합물로부터 유도된 반복단위, 무수말레산으로부터 유도된 반복단위 및 시안화비닐 화합물로부터 유도된 반복단위를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1보상층은 다음 화학식 1의 공중합체로 이루어질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011089860401-pat00001
상기에서, R은 수소, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1~6의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; Ar은 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; M, N은 2~8의 자연수임.
구체예에서, 상기 제1보상층은 역 파장분산 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1보상층의 Re는 550nm에서 40nm ~ 100nm일 수 있고, Rth는 550nm에서 100nm ~ 150nm일 수 있다.
구체예에서, 상기 제2보상층은 이축성 필름 또는 C-plate일 수 있다.
보가 구체적으로, 상기 이축성 필름은 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx>ny>nz이고, Re>0, Rth<0일 수 있으며, 상기 이축성 필름은 COP, TAC 또는 PES 보상필름일 수 있다.
구체예에서, 상기 C-plate는 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx=ny<nz이고, Rth>0인 COP계 또는 아크릴계 보상필름일 수 있다.
구체예에서, 상기 제1보상층과 제2보상층의 지연축은 서로 수직이고, 상기 제1보상층의 지연축과 제1편광층의 흡수축은 서로 수직이며, 상기 제2보상층의 지연축과 상기 제2편광층의 흡수축은 서로 수직일 수 있다.
본 발명의 액정 디스플레이는 그 시야각(명암비)을 크게 개선할 수 있으며, 1축 연신을 통해 축관리가 용이하며 비용 절감이 가능하다. 특히, 수직배향 액정 디스플레이의 경사각 명암비를 크게 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 액정 디스플레이를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 액정 디스플레이 광학축을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3과 도 4는 각각 실시예1과 실시예2의 구성을 갖는 수직배향 모드 액정 디스플레이의 모든 동경각에서의 명암비를 백색광을 사용하여 시뮬레이션한 결과이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 액정 디스플레이를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 액정 디스플레이(100)는 제1기판(104)와 제2기판(106) 사이에 봉입된 액정층(102)을 포함하는 액정패널을 포함하며, 상기 제1기판(104)의 일면(상부면)으로는 제1광학필름(110)이 적층되며, 상기 제2기판(106)의 일면(하부면)으로는 제2광학필름(120)이 적층된다. 본 발명에서 상부(면), 하부(면)은 도면 상의 상, 하를 기준으로 편의상 붙여진 명칭이며 반드시 상부와 하부를 의미하는 명칭으로 사용하는 것은 아니다. 한 구체예에서는 상기 제1기판(104)은 칼라필터(CF) 기판(상부 기판), 제2기판(106)은 TFT(Thin Film Transistor) 기판(하부 기판)일 수 있다.
상기 제1기판(104)과 제2기판(106)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 플렉서블(flexible) 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 중에서 어느 하나 이상 선택된 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1광학필름(110)은 제1보상층(112)과 제1편광층(114)을 포함할 수 있으며, 제1보호층(116) 등을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1광학필름(110)은 편광층(편광자)을 포함하여 제조되는 편광판일 수 있다.
상기 제1보상층(112)은 말레이미드계 화합물과 방향족 비닐계 화합물을 포함하는 단량체의 공중합체인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 말레이미드계 화합물, 방향족 비닐계 화합물, 무수말레산 및 시안화비닐 화합물을 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체일 수 있다. 상기 공중합체는 상기 단량체 혼합물을 통상의 라디칼 중합에 의해 제조할 수 있으며, 상업적 구입이 용이하다.
예를 들면 상기 공중합체는 모든 모노머를 동시에 중합반응기에 투입하여 공중합시켜 제조할 수 있다.
다른 구체예에서는, 상기 공중합체는 말레이미드계 화합물, 방향족 비닐계 화합물 및 선택적으로 무수말레산을 포함하는 단량체 혼합물을 공중합한 후, 이로부터 제조된 공중합체와 방향족 비닐계 화합물-시안화비닐계 화합물의 공중합체를 블렌드하여 제조될 수 있다.
또 다른 구체예에서는 상기 공중합체는 말레이미드계 화합물, 방향족 비닐계 화합물 및 선택적으로 무수말레산을 포함하는 단량체 혼합물을 공중합한 후, 이로부터 제조된 공중합체와 방향족 비닐계 중합체와 시안화 비닐계 중합체를 서로 블렌드하여 제조할 수 있다.
구체예에서, 상기 제1보상층의 공중합체는 무수말레산으로부터 유도된 반복단위를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제1보상층의 공중합체는 하기와 같이 N-치환 말레이미드로부터 유도된 반복단위, 방향족 비닐계 화합물로부터 유도된 반복단위, 무수말레산으로부터 유도된 반복단위 및 시안화비닐 화합물로부터 유도된 반복단위를 포함할 수 있다.
Figure 112011089860401-pat00002
상기에서, R은 수소, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1~6의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; Ar은 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기
이와 같이 구조 중에 무수말레산으로부터 유도된 반복단위를 할 경우, 제1편광층(114)을 구성하는 수용성 폴리비닐알콜(PVA) 필름과의 부착성을 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1보상층(112)은 다음 화학식 1의 공중합체로 이루어질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011089860401-pat00003
상기에서, R은 수소, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1~6의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; Ar은 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; M, N은 2~8의 자연수임.
상기 공중합체로 이루어진 보상층(보상필름)은 일축연신에 의해 횡방향 광학축을 형성시킬 수 있다. 즉, 연신시 이중공액결합의 배향에 의해 지연축(slow axis)의 횡방향 조절이 가능하며, 별도의 TD 연신이 불필요하므로 보상층의 제작이 용이하고 제작단가를 크게 낮출 수 있다.
상기 보상층(보상필름)은 광학축의 갯수에 따라 일축성(uniaxial)과 이축성(biaxial)로 나뉜다. 즉, 광학축이 1개인 경우에는 일축성, 2개인 경우는 이축성으로 불린다. 또한, 광축 방향의 굴절율과 다른 방향의 굴절율의 크기에 따라 포지티브(Positive)와 네거티브(Negative)로 불린다. 즉, 광학축 방향의 굴절율이 다른 방향의 굴절율보다 크면 포지티브, 광학축 방향의 굴절율이 다른 방향의 굴절율보다 작으면 네거티브로 불린다.
액정 디스플레이에 사용되는 보상필름은 위상지연 값을 가지고 액정셀에 의해 발생되는 위상지연을 상쇄 또는 추가시키는 역할을 한다. 위상지연값의 종류에는 2 가지, 즉 면내 위상지연값(Re)과 두께방향의 위상지연값(Rth)이 있는데 상기 Re, Rth는 다음 수학식 1과 같이 주어진다.
[수학식 1]
Re = (nx - ny)×d
Rth = (nz -(nx+ny)/2)×d
여기서, nx, ny, nz는 각각 x축, y축 및 z축(두께) 방향의 굴절율(refractive index), d는 필름의 두께를 의미한다.
삭제
상기 제1보상층(112)은 폴리이미드(polyimide)와 폴리스티렌(polystyrene)의 공중합체, 구체적으로 상기 화학식 1의 공중합체를 포함하는 이축성(biaxial) 필름일 수 있다. 보다 구체적으로, 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nz>nx>ny 인 네거티브 이축성 필름일 수 있다.
상기 제1보상층(112)은 역 파장분산(reversed wavelength dispersion) 특성을 가질 수 있다. 역 파장분산은 가시광선 범위 안에서 파장이 증가할수록 면내 위상지연값(Re)이 증가하는 것을 말한다. 역 파장분산 특성을 가지면 수직배향 액정의 정 파장분산을 보상해 주기 때문에 측면에서의 Color Shift 및 측면 명암비(Contrast)를 개선할 수 있다.
또한, 상기 제1보상층(112)의 Re는 550nm에서 40nm ~ 100nm, 상기 제1보상층(112)의 Rth는 550nm에서 100nm ~ 150nm인 것이 바람직하다. 상기 수치범위에서 측면 시야각을 크게 개선할 수 있다. 특히 수직배향 모드 액정의 측면 명암비 개선에 매우 유효하다.
상기 제1보상층(112)은 필름 형태로 이루어져 제1편광층(114)과 서로 합지될 수 있으며, 제1보상층(112)의 두께는 5 ~ 100㎛일 수 있다. 상기 두께는 액정의 종류(물성), 액정층의 두께 등에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상기 제1편광층(114)은 폴리비닐알콜(PVA) 필름에 요오드와 같은 이색성 물질을 염착시켜 연신한 편광자를 포함할 수 있다. 폴리비닐알콜 필름은 상용의 제품을 사용할 수도 있으며, 용매 캐스팅법, 용융 압출법 등에 의해 제조할 수도 있다. 용매 캐스팅법은 수지를 용제에 녹인 용액을 캐스팅롤 또는 벨트에 코팅한 후 용매를 증발시켜 필름을 제조하는 방법이고, 용융 압출법은 수지를 용융온도 잇아으로 올려 융융시킨 후 냉락롤에 압출, 냉각시켜 필름을 제조하는 방법이다. 필름 제조를 위한 용액에는 폴리비닐알콜 필름의 유연성을 향상시키는 가소제, 건조된 폴리비닐알콜 필름을 벨트 또는 드럼 등에서 잘 박리되도록 하는 계면활성제를 첨가할 수 있다. 이와 같이 제조된 폴리비닐알콜 필름 또는 상용의 폴리비닐알콜 필름을 연신하여 편광자(편광층)를 제조하게 된다. 구체적으로, 폴리비닐알콜 필름을 수세/팽윤하고, 염색, 가교, 연신 및 보색 처리하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
상기 편광자는 폴리비닐알콜 필름이 연신된 방향으로 일렬로 정렬된 긴 탄화수소의 사슬고리가 만들어지고 이에 염착된 요오드 분자에 의해 상기 사슬고리는 전도성을 갖는다. 그 사슬고리에 평행한 전기장 벡터를 갖는 빛은 흡수되므로 상기 연신방향은 빛을 흡수하는 흡수축이 되고, 투과축은 상기 흡수축에 수직인 방향을 가리킨다.
상기 제1보호층(116)은 예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스(TAC: Tri-Acetyl-Cellulose)와 같은 아세테이트계, 폴리카보네이트(polycarbonate)계, 폴리아미드(polyamide)계, 폴리이미드(polyimide)계, 폴리올레핀(polyolefin)계, 폴리에스테르(polyester)계, 폴리에스테르술폰(polyether sulfon)계, 폴리프로필렌(PP)계 필름 등이 사용될 수 있으나 TAC 필름이 바람직하다.
그 밖에 제1보상층(112)의 하부, 즉 제1기판(104)과 제1보상층(112)의 사이에는 감압성 점착제(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)가 포함될 수 있으며, 제1보호층(116)의 일면(상면)에 표면처리층(도시하지 않음)이 포함될 수도 있다. 상기 표면처리층은 AG(Anti-glare)층 또는 ARC(Anti-reflection coating)층일 수 있다.
상기 제2광학필름(120)은 제2보상층(122)과 제2편광층(124)을 포함할 수 있으며, 제2보호층(126)을 더 포함할 수 있다. 제2편광층(124)은 제1편광층(114)과 동일한 물질로, 동일한 제조방법으로 제조된 편광자(편광층)일 수 있다. 다만, 컷팅 공정에서 제2편광층(124)과 제1편광층(114)은 그 편광자의 편광축(흡수축)이 서로 수직(90도)이 되도록 컷팅될 수 있다.
상기 제2보상층(122)은 이축성 필름 또는 C-plate일 수 있다. 상기 이축성 필름은 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx>ny>nz인 포지티브 이축성 필름일 수 있다. 구체적으로, 사이클로올레핀 폴리머(Cyclo-olefin polymer, 이하 'COP'), TAC(Tri-Acetyl-Cellulose) 또는 폴리에테르 술폰(Polyethersulfone, 이하 'PES') 필름일 수 있다.
상기 C-plate는 예를 들어, 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx=ny<nz이고, Rth>0인 포지티브 C-plate일 수 있다. 상기 C-plate는 Homeotropic 액정으로 이루어질 수도 있고, COP계 또는 아크릴계 C-plate일 수도 있다.
상기 액정층(102)은 수직배향(VA)모드 액정을 포함하는 액정층일 수 있다. 수직배향 모드로는 제1기판과 제2기판에 전극쌍을 포함하는 릿지(ridge)가 액정층에 인접한 표면 위에 형성되어 멀티 도메인을 이루는 MVA(Multi-domain Vertial Alignment) 모드, 전극에 패턴을 형성하여 전압 인가시에 멀티도메인 구조를 형성하는 PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, 또는 카이랄 첨가제를 사용하는 수직배향 모드 등을 사용할 있으며, 액정셀의 셀갭은 2㎛ ~ 8㎛일 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 액정 디스플레이의 광학축을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제1보상층(112)의 지연축(slow axis, 112a)과 제1편광층의 흡수축(114a)은 서로 수직이고, 제1보상층의 지연축(112a)과 제2보상층(122)의 지연축(122a)은 서로 수직이며, 제2보상층(122)의 지연축(122a)과 제2편광층(124)의 흡수축(124a)은 서로 수직일 수 있다. 상기와 같이 배열되는 경우에 두 위상차필름의 굴절율이 우수한 파장분산성을 가지게 되어 우수한 시야각 개선 효과를 얻을 수 있다. 특히 측면 시야각(명암비) 개선에 유효하다.
한편, 상기 광학축 배열을 설명하면서 사용한 '수직'이라는 용어는 실질적으로 수직인 경우를 포함하는 의미이다. 예를 들어, 제1편광층(114)의 흡수축(114a)과 제2편광층(124)의 흡수축(124a)은 수직인데, 이때 상기 수직은 90도 ±2.0도, 바람직하게는 90도 ±1.0도, 보다 바람직하게는 90도 ±0.5도인 경우를 포함할 수 있다.
빛이 진행하는 방향에 대해 수직한 방향으로 지연축(slow axis)과 빠른축(fast axis)이 존재하며 이 두 개의 축은 수직이다. 제1보상층(112)과 제2보상층(122)은 입사되는 빛의 위상속도(phase velocity)를 변화시키는 역할을 하는데, 지연축을 따라 진행하는 편광된 빛의 속도가 더 느리게 된다.
실시예
실시예1 ~7
제1기판인 상부기판을 칼라필터 기판로 하고, 상기 제1기판에 제1보상층으로 PI계 보상필름을 부착하고, 상기 제1 보상층 일면에 제1편광층 및 제1보호층을 차례로 적층하였다. 제2기판인 하부기판은 TFT 기판으로 하며, 상기 제2기판에 제2 보상층으로 Biaxial 또는 C-plate 보상필름을 부착하였다. 또한 상기 제2보상층의 일면에는 제2편광층 및 제2보호층을 차례로 적층시켜 수직배향 모드 액정 디스플레이를 제작하였다. 각 실시예에서 사용된 제1 보상층 및 제2 보상층은 표 1에 나타내었다.
비교예1~4
제1 보상층 및 제2 보상층을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
  상부기판(CF면) 하부기판(TFT면)
보상필름 보상필름
실시예1 PI계 Biaxial
실시예2 PI계 C-plate
실시예3 PI계 Biaxial
실시예4 PI계 Biaxial
실시예5 PI계 Biaxial
실시예6 PI계 C-plate
실시예7 PI계 C-plate
비교예1 Biaxial Biaxial
비교예2 Biaxial Biaxial
비교예3 A-plate C-plate
비교예4 A-plate C-plate
* PI계 보상필름: 상기 화학식 1의 공중합체를 포함하는 보상필름으로서, 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nz>nx>ny이고 Re =40 ~ 100nm, Rth = 100 ~ 150nm인 보상필름을 사용하였다.
실시예1, PI계 보상필름은 550nm에서 Re/Rth=50/135nm, 실시예4,5, PI계 보상필름은Re/Rth=40/125nm 인 보상필름을 사용하였다.
* Biaxial 보상필름: 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx>ny>nz이고, Re>0, Rth<0인 Zeon사 Biaxial 보상필름.
* C-plate 보상필름: 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx=ny<nz이고, Rth>0인 JSR사 보상필름
* A-plate 보상필름: nx>ny=nz이고 Re>0인 JSR사 보상필름
광학특성 평가
표 1에 나타낸 실시예1~7, 비교예1~4의 보상필름을 수직배향모드 액정패널에 부착하고 광학특성을 평가하였다. White 휘도는 SR3기기를 사용하여 측정하였으며, Black 휘도는 SR3기기를 사용하여 측정하였다. 또한 측면 명암비(CR: Contrast Ratio)는 방위각(Φ) 45도, 극각(θ) 60도에서 콘트라스트를 구하였다. 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
도 3과 도 4는 각각 실시예1과 실시예2의 구성을 갖는 수직배향 모드 액정 디스플레이의 모든 동경각에서의 명암비를 백색광을 사용하여 시뮬레이션한 결과이다.
White 휘도 Black 휘도 측면 명암비
실시예1 58 0.38 153
실시예2 58 0.41 141
실시예3 57 0.42 136
실시예4 58 0.43 135
실시예5 53 0.40 133
실시예6 56 0.43 131
실시예7 51 0.38 134
비교예1 57 0.71 80
비교예2 54 0.70 77
비교예3 57 0.52 110
비교예4 51 0.50 102
상기 표 2에 나타낸 것과 같이 실시예1 내지 실시예7의 측면 명암비 평균값은 137.4로 비교예1 내지 비교예4의 측명 명암비 평균값인 92.3에 비해 약 49% 개선됨을 확인할 수 있다.
100 : 액정 디스플레이 102 : 액정층
104 : 제1기판 106 : 제2기판
110 : 제1광학필름 112 : 제1보상층
114 : 제1편광층 116 : 제1보호층
120 : 제2광학필름 122 : 제2보상층
124 : 제2편광층 126 : 제2보호층

Claims (15)

  1. 제1기판과 제2기판 사이에 봉입된 수직배향 액정을 포함하는 액정패널;
    상기 제1기판의 일면에 적층된 제1보상층;
    상기 제1보상층의 일면에 적층된 제1편광층;
    상기 제2기판의 일면에 적층된 제2보상층;
    상기 제2보상층의 일면에 적층된 제2편광층
    을 포함하며, 상기 제1보상층은 N-치환 말레이미드로부터 유도된 반복단위, 방향족 비닐계 화합물로부터 유도된 반복단위, 무수말레산으로부터 유도된 반복단위 및 시안화비닐 화합물로부터 유도된 반복단위를 포함하는 단량체의 공중합체이고,
    상기 공중합체는 하기 화학식 1의 공중합체를 포함하고,
    상기 제1보상층의 Re는 파장 550nm의 빛에서 40nm ~ 100nm이고, Rth는 파장 550nm의 빛에서 100nm ~ 150nm이고,
    상기 제1보상층은 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nz>nx>ny 이고,
    상기 제2보상층은 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx>ny>nz이고, Re>0, Rth<0인 이축성 필름; 또는 면상에서의 x방향과 y방향의 굴절율(nx, ny)과 두께 방향의 굴절율(nz)이 nx=ny<nz이고, Rth>0인 C-plate인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이:
    [화학식 1]
    Figure 112015042063869-pat00009

    상기에서, R은 수소, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1~6의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; Ar은 치환 혹은 비치환된 탄소수 6~12의 아릴기; M, N은 2~8의 자연수임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1보상층은 역 파장분산 특성을 갖는 액정 디스플레이.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 이축성 필름은 COP, TAC 또는 PES 보상필름인 액정 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서, 상기 C-plate는 COP계 또는 아크릴계 보상필름인 액정 디스플레이.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1보상층과 제2보상층의 지연축은 서로 수직이고, 상기 제1보상층의 지연축과 제1편광층의 흡수축은 서로 수직이며, 상기 제2보상층의 지연축과 상기 제2편광층의 흡수축은 서로 수직인 액정 디스플레이.
  14. 삭제
  15. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11467449B2 (en) 2018-06-01 2022-10-11 Lg Chem, Ltd. Liquid crystal display device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102101794B1 (ko) * 2013-07-17 2020-04-20 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR102135910B1 (ko) * 2013-09-02 2020-07-20 엘지디스플레이 주식회사 4개의 상면 테두리 프레임을 제거한 평판 표시장치
TWI572948B (zh) * 2016-07-14 2017-03-01 住華科技股份有限公司 Tn型液晶顯示器
CN106896585A (zh) * 2016-07-26 2017-06-27 住华科技股份有限公司 Tn型液晶显示器
CN113687544A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060128731A (ko) * 2005-06-09 2006-12-14 주식회사 엘지화학 수직 배향 액정 표시 장치
KR20080093219A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 주식회사 엘지화학 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20090127679A (ko) * 2008-06-09 2009-12-14 주식회사 엘지화학 위상차 필름, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 액정 표시장치
KR20100101981A (ko) * 2009-03-10 2010-09-20 동우 화인켐 주식회사 시야각이 좁은 액정표시장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU683128B2 (en) * 1994-01-10 1997-10-30 Umg Abs, Ltd. Maleimide copolymer and resin composition containing the same
EP2237086A4 (en) * 2007-12-28 2010-12-15 Nippon Catalytic Chem Ind OPTICAL FILM AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME
JP5508702B2 (ja) 2008-02-20 2014-06-04 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
KR20120030445A (ko) 2009-06-30 2012-03-28 니폰 제온 가부시키가이샤 접착층을 갖는 휘도 향상 필름, 편광판, 그들을 구비하는 액정 표시 장치
JP6004511B2 (ja) 2010-01-26 2016-10-12 日東電工株式会社 粘着型光学フィルムおよび画像表示装置
KR20120077196A (ko) 2010-12-30 2012-07-10 제일모직주식회사 광학필름 및 이를 포함하는 액정 디스플레이

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060128731A (ko) * 2005-06-09 2006-12-14 주식회사 엘지화학 수직 배향 액정 표시 장치
KR20080093219A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 주식회사 엘지화학 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20090127679A (ko) * 2008-06-09 2009-12-14 주식회사 엘지화학 위상차 필름, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 액정 표시장치
KR20100101981A (ko) * 2009-03-10 2010-09-20 동우 화인켐 주식회사 시야각이 좁은 액정표시장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11467449B2 (en) 2018-06-01 2022-10-11 Lg Chem, Ltd. Liquid crystal display device

Also Published As

Publication number Publication date
TWI498645B (zh) 2015-09-01
WO2013073764A1 (ko) 2013-05-23
CN104040414A (zh) 2014-09-10
CN104040414B (zh) 2016-10-12
TW201326991A (zh) 2013-07-01
US9436038B2 (en) 2016-09-06
US20150062499A1 (en) 2015-03-05
KR20130053539A (ko) 2013-05-24

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