KR101545925B1 - 블루 페이즈 모드 횡전계방식 액정표시장치 - Google Patents

블루 페이즈 모드 횡전계방식 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 블루 페이즈 모드(blue phase mode) 액정표시장치는 위상차 보상필름을 적용하여 암(dark) 상태에서 대각방향의 빛샘을 감소시킴으로써 시야각 특성을 개선하기 위한 것으로, 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 하부에 위치하며, 제 1 편광소자로 이루어진 제 1 편광판; 상기 액정표시패널의 상부에 위치하며, 제 2 편광소자로 이루어진 제 2 편광판; 및 상기 컬러필터 기판과 제 2 편광판 사이에 위치하는 제 1 광학 보상필름 및 제 2 광학 보상필름을 포함하며, 상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지는 한편, 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름은 포지티브 이축성 필름(Re=30~180nm, Rth=-400~0nm), 네거티브 이축성 필름(Re=30~120nm, Rth=50~200nm), 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm), 네거티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=0), 포지티브 C 플레이트(Rth=-250~0nm) 및 네거티브 C 플레이트(Rth=0~250nm)(이때, Re=(nx-ny)·d 및 Rth=(nx-nz)·d로 정의되며, 상기 nx, ny 및 nz는 각각 x방향, y방향 및 z방향으로의 굴절률을 의미하고, d는 필름의 두께를 의미함) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
블루 페이즈, C 플레이트, A 플레이트, Z 플레이트, 이축성 위상차 필름

Description

블루 페이즈 모드 횡전계방식 액정표시장치{BLUE PHASE MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대각방향의 빛샘을 감소시키기 위한 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.
상기 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터(color filter) 기판과 제 2 기판인 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.
이때, 상기 컬러필터 기판은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 상기 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판은 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.
이때, 전술한 액정표시장치는 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직한 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식의 액정표시장치를 나타내며, 상기 방식의 액정표시장치는 시야각이 90도 정도로 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정표시패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.
이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식 액정표시장치가 개발되었으 며, 최근 러빙이 필요 없어 기존 대비 공정이 단순화되는 한편, 약 1ms의 응답속도와 240Hz 이상의 초고속 영상을 구현할 수 있는 블루 페이즈 모드(blue phase mode) 액정표시장치가 개발되고 있는데, 이하 도면을 참조하여 상기 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 온도에 따른 액정의 상변환을 나타내는 예시도이며, 도 2는 블루 페이즈 모드의 구동방식을 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 블루 페이즈 모드란 1888년 Reinitzer가 최초 발견한 하이 키랄(high chiral) 액정물질에서만 관측되는 상으로서 등방성(isotropic)과 키랄 네마틱 페이즈(chiral nematic phase)를 전계에 의해 스위칭(switching)하는 소자이다.
도 2를 참조하면, 이러한 블루 페이즈 모드는 구동 특성상 IPS 기술을 적용하고 있다.
즉, 오프 상태(off state)에서 블루 페이즈는 등방성 상태로 서로 수직한 편광판에서 블랙을 구현하고, 온 상태(on state)가 되면 전압인가에 의해 블루 페이즈 액정이 수평한 전계방향으로 재배열됨으로써 액정의 복굴절 특성을 이용하여 화이트를 구현할 수 있게 된다.
그런데, 이러한 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 암(black) 상태를 표시할 때 편광자(polarizer)와 검광자(analyzer) 사이 대각방향으로 빛의 누설이 발생하여, 낮은 명암 대비비(contrast ratio)를 나타내는 문제가 있다.
전술한 바와 같이 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 오프 상태에서 등방성 상태이기 때문에 상, 하판의 흡수축이 수직인 편광판의 조합과 동일하게 되며, 이에 상하 편광판의 흡수축이 수직이면 정면에서 90도를 이루어 블랙을 구현하지만 대각에서는 90도 이상이 되어 빛샘이 발생하게 된다. 이는 화질 저하의 큰 문제로 작용한다
도 3은 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 있어서, 암 상태의 휘도 시야각 특성을 시뮬레이션(simulation)한 결과를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 암 상태일 때 액정표시패널의 대각방향에 해당하는 45도, 135도, 225도 및 315도에서 큰 빛샘(~8.0nit)이 발생하여 휘도가 증가하는 것을 알 수 있다.
그런데, 이러한 문제는 블루 페이즈 모드 액정표시장치 자체의 문제라기보다는 일반적으로 사용되는 편광판에 기인하는 문제이다. 즉, 일반적으로 대각 빛샘은 액정층에 기인한 효과보다 편광판에 의한 효과가 크며, 블루 페이즈 모드는 오프 상태에서 전 방위에서 액정에 영향을 받지 않는 등방성 상태이므로 이런 경우 빛샘은 전적으로 편광판에 기인하게 된다.
이는 편광판의 광 흡수축이 서로 직교하는 편광판일지라도, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 시야각 방향에 따라 두 편광판의 직교(直交)성이 깨지는 현상이 나타나기 때문이다. 이때, 도 4a 및 4b에 도시된 실선은 예를 들어 상부 편광판의 광 흡수축 방향을 나타내며, 점선은 하부 편광판의 광 흡수축 방향을 나타낸다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 정면에서 액정표시패널을 바라보는 경우에는 상, 하부 편광판의 광 흡수축이 90도를 이루게 되어 암 상태를 구현하지만, 도 4b에 도시된 바와 같이 대각방향에서 액정표시패널을 바라보는 경우에는 상, 하부 편광판의 광 흡수축이 90도 이상이 되어 두 편광판의 직교성이 깨지기 때문에 빛샘이 발생하게 된다.
이와 같은 대각방향의 화질 저하를 개선하기 위해서는 보상 필름(compensation film)을 적용하여야 하는데, 편광판의 PVA층을 보호하는 현재의 광학 보상필름으로는 보상에 한계가 있다.
이때, 상기 PVA층은 편광판의 편광 특성을 좌우하는 편광소자로 수분에 취약하기 때문에 일반적으로 TAC, 0-RT TAC(Rth가 0nm에 근접한 TAC)와 같은 필름을 사용하여 보호하는데 상기 필름들만으로는 대각방향에서 상, 하부 편광판의 수직 조건의 깨짐을 보상할 수 없기 때문이다.
특히, 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 시야각 보상 기술은 아직 적용되고 있지 않다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 암 상태에서 대각방향의 빛샘을 방지하도록 한 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 하부에 위치하며, 제 1 편광소자로 이루어진 제 1 편광판; 상기 액정표시패널의 상부에 위치하며, 제 2 편광소자로 이루어진 제 2 편광판; 및 상기 컬러필터 기판과 제 2 편광판 사이에 위치하는 제 1 광학 보상필름 및 제 2 광학 보상필름을 포함하며, 상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지는 한편, 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름은 포지티브 이축성 필름(Re=30~180nm, Rth=-400~0nm), 네거티브 이축성 필름(Re=30~120nm, Rth=50~200nm), 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm), 네거티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=0), 포지티브 C 플레이트(Rth=-250~0nm) 및 네거티브 C 플레이트(Rth=0~250nm)(이때, Re=(nx-ny)·d 및 Rth=(nx-nz)·d로 정의되며, 상기 nx, ny 및 nz는 각각 x방향, y방향 및 z방향으로의 굴절률을 의미하고, d는 필름의 두께를 의미함) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 하부에 위치하며, 제 1 편광소자로 이루어진 제 1 편광판; 상기 액정표시패널의 상부에 위치하며, 제 2 편광소자로 이루어진 제 2 편광판; 및 상기 컬러필터 기판과 제 2 편광판 사이에 위치하는 제 1 광학 보상필름을 포함하며, 상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지는 한편, 상기 제 1 광학 보상필름은 Z 플레이트(Re=100~300nm, Rth=0~200nm)(이때, Re=(nx-ny)·d 및 Rth=(nx-nz)·d로 정의되며, 상기 nx, ny 및 nz는 각각 x방향, y방향 및 z방향으로의 굴절률을 의미하고, d는 필름의 두께를 의미함)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 간단한 보상필름을 적용하여 암 상태에서 대각방향의 빛샘을 감소시킴으로써 대각 시야각의 명암 대비비가 향상되는 효과를 제공한다.
즉, 전 방위의 시야각에서 1.0nit 미만의 빛샘을 나타내 시야각 특성이 개선됨에 따라 화질이 향상되는 효과를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장 치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이때, 상기 도 5b에 도시된 본 발명의 다른 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 5a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 설명의 편의를 위해 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 나타내고, 도 5a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 중심으로 설명하고자 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(100)는 영상을 출력하는 액정표시패널(110)과 상기 액정표시패널(110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(105) 및 상기 액정표시패널(110)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(115)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 액정표시패널(110)의 상부와 하부는 특정 위치를 한정하는 것은 아니며, 따라서 상기 액정표시패널(110)의 상부에 제 1 편광판(105)이 위치하고 상기 액정표시패널(110)의 하부에 제 2 편광판(115)이 위치할 수도 있다.
이때, 상기 액정표시패널(110)은 크게 컬러필터 기판(101)과 어레이 기판(111) 및 상기 컬러필터 기판(101)과 어레이 기판(111) 사이에 형성된 액정층(140)으로 구성된다.
이때, 상기 액정층(140)은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정을 포함할 수 있으며, 이러한 액정층은 nx=ny=nz의 굴절률 분포를 나타낼 수 있다(단, 면내의 굴절률을 nx와 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 한다). 이때, 본 명세서에 있어서, ny=nz란 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, ny와 nz가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(101)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(140)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(111)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(105)은 제 1 편광소자(103) 및 상기 제 1 편광소자(103)의 외측에 위치한 제 1 지지체(102)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(115)은 제 2 편광소자(113) 및 상기 제 2 편광소자(113)의 외측에 위치한 제 2 지지체(112)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(103)와 제 2 편광소자(113)는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(102)와 제 2 지지체(112)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연(retardation)이 없는 일반적인 보호필름(protection film)으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 실시예의 경우 에는 0-RT TAC(Rth가 0nm에 근접하는 변형된 TAC을 의미하며, 0-TAC이라고도 함)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 편광소자(103)와 제 2 편광소자(113)는 자연광이나 편광으로부터 임의의 편광으로 변환될 수 있는 필름을 말한다. 이때, 상기 제 1 편광소자(103)와 제 2 편광소자(113)로는 입사되는 빛을 직교하는 2개의 편광 성분으로 나누었을 때, 그 중 일방의 편광 성분을 통과시키는 기능을 갖고, 타방의 편광 성분을 흡수, 반사 및 산란시키는 기능으로부터 선택되는 적어도 1개 이상의 기능을 갖는 것이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 편광소자(103)와 제 2 편광소자(113)에 사용되는 광학 필름으로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 요오드 또는 2색성 염료를 함유하는 PVA계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름의 연신 필름, 2색성물질과 액정성 화합물을 함유하는 액정성 조성물을 일정 방향으로 배향시킨 O형 편광소자 및 리오트로픽(lyotropic) 액정을 일정 방향으로 배향시킨 E형 편광소자 등을 들 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(103)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(113)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(101)과 제 2 편광판(115) 사이에 제 1 광학 보상필름(120)과 제 2 광학 보상필름(130)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(120)은 Re=30~200nm이고 Rth=30~200nm(Nz=1)인 포지티브 A 플레이트((+)A plate)로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(130)은 Rth=-250~0nm(Nz→ -∞) 인 포지티브 C 플레이트((+)C plate)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(111)과 제 1 편광판(105) 사이에 등방성 필름(isotropic film)으로 이루어진 제 3 지지체(150)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 1 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(150) 위치에 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(120)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에서 사용되는 Re와 Rth 및 Nz의 정의는 다음의 수학식1과 같다.
Re = (nx - ny)·d
Rth = (nx - nz)·d
Nz = Rth / Re
이때, 상기 nx, ny 및 nz는 각각 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로의 굴절률(refractive index)을 의미하며, d는 필름의 두께를 나타낸다. 즉, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X축, 상기 X축에 수직인 방향을 Y축으로 하고 필름의 두께방향을 Z축으로 하는 경우 각각의 축 방향의 550nm에서의 굴절률을 nx, ny 및 nz로 나타낸다.
따라서, 상기 Re는 면내의 위상지연 값을 의미하며, 상기 Rth는 두께방향의 위상지연 값을 의미한다. 또한, 상기 Nz는 이축성 위상차 필름의 이축성 정도를 나타낸다.
여기서, 본 발명에 적용되는 모든 필름의 위상지연 값은 공정이 변동되거나 외부의 영향 등으로 인해 실질적으로 ± 10nm정도의 오차를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에서는 상기 제 1 광학 보상필름(120)과 제 2 광학 보상필름(130)이 액정표시패널(110)의 외측에 위치하는 아웃 셀(out cell) 형태로 형성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상기 제 1 광학 보상필름(120)과 제 2 광학 보상필름(130)이 액정표시패널(110)의 내부에 위치하는 인 셀(in cell) 형태로 형성되는 경우에도 적용 가능하다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(120)과 제 2 광학 보상필름(130)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(105, 115)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 되는데, 이를 뽀앙카레 구(Poincare sphere) 표현을 사용하여 상세히 설명한다.
액정과 같이 투명한 매질의 광학적 특성을 기하학적으로 해석하기 위해 편광상태의 뽀앙카레 구 표현을 이용한다.
우선, 존즈벡터는 완전편광만 나타낼 수 있으며, 좀더 일반적인 부분편광을 표현하는 데는 아래의 수학식 2와 같이 정의되는 스토크스 변수(Stokes parameter)를 사용한다.
Figure 112008091116718-pat00001
Figure 112008091116718-pat00002
Figure 112008091116718-pat00003
Figure 112008091116718-pat00004
이때,
Figure 112008091116718-pat00005
는 시간평균을 나타내며, 이 네 변수 사이에는
Figure 112008091116718-pat00006
의 부등식이 성립하는데, 등식은 완전편광에서만 적용된다.
완전편광의 경우 S1, S2 및 S3을 빛의 밝기 S0으로 나눈 규격화된 변수 s1, s2 및 s3 사이에는 다음의 수학식 3의 관계가 성립한다.
Figure 112008091116718-pat00007
이것은 3차원 공간에서 반지름 1인 구의 방정식으로, (s1, s2, s3)를 직교좌표로 하는 점들로 이루어진 구가 뽀앙카레 구를 의미한다.
이때, 상기 뽀앙카레 구에서 적도선 위의 모든 점들은 선편광에 대응되고 북극점은 오른손 원편광, 남극점은 왼손 원편광에 대응된다. 그리고, 북반구의 모든 점은 오른손 타원편광에 대응되며, 남반구의 모든 점은 왼손 타원편광에 대응된다.
도 6a 및 도 6b는 직교좌표계에서 임의의 타원 편광과 이에 대응하는 뽀앙카레 벡터를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 편광 타원의 장축의 방위각(azimuthal angle)이 Ψ이고 타원 각도가 x인 타원 편광에 대응되는 뽀앙카레 벡터 P의 위도각(latitude angle)은 2x이고 방위각은 2Ψ이며 직교좌표는
Figure 112008091116718-pat00008
이다. 이 점이 북반구에 있으면 전기장 벡터의 회전방향이 시계방향이고 남반구에 있으면 반시계방향이다. 뽀앙카레 구 위의 대척점들은 서로 직교하는 편광 상태를 나타낸다.
또한, 빛이 투명한 매질을 지나올 때의 편광상태의 변화를 기술하는 유니타리 존즈행렬은 뽀앙카레 구 위에서 회전변환으로 해석할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 상기 도 5a 및 도 5b의 구조를 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치에서 각 광학소자를 통과한 빛의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구를 도시한 도면으로써, 액정표시패널을 대각방향에서 바라본 경우에 있어서 뽀앙카레 구를 도시하고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 이러한 뽀앙카레 구에서 적도선 위의 모든 점들은 선편광을 나타내고, 북극점 S3인 지점은 오른손 원편광, 남극점 -S3인 지점은 왼손 원편광을 나타낸다. 또한, 나머지 영역의 북반구는 오른손 타원편광을 나타내며, 남반구는 왼손 타원편광을 나타낸다.
이때, 액정표시장치를 정면에서 바라보았을 때는 상부 편광판과 하부 편광판의 편광 상태는 뽀앙카레 구의 중심(O)에 대해 대칭을 이루어, 서로 수직이 되므로 우수한 암 상태를 표시한다.
그러나, 액정표시장치를 대각방향에서 바라볼 경우, 상부 편광소자의 흡수축(B)과 투과축(A) 및 하부 편광소자의 투과축(B')과 흡수축(A')이 소정거리 이동 함에 따라 상기 상부 편광소자와 하부 편광소자의 편광 상태는 뽀앙카레 구의 중심(O)에 대해 대칭을 이루지 않으므로, 상기 상부 편광소자와 하부 편광소자의 편광 상태는 서로 수직하지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 보상필름을 이용하여 상부 편광소자에 도달하는 빛의 광축이 상기 상부 편광소자의 흡수축(B)과 일치하게 되도록 하여야 한다. 즉, 대각방향에서의 빛샘을 방지하기 위해 B' 위치의 편광을 B 위치로 이동시켜야 한다.
상기 도 7b를 참조하면, 하부 편광소자를 통과한 입사광(incident light)의 편광 상태는 B'지점에 해당하고, 상부 편광소자의 흡수축에 의해 흡수되어 차단된 빛의 편광 상태는 B지점에 해당한다.
이와 같이 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 있어서, 대각방향에서의 축을 벗어난 빛샘은 상기 지점 B'과 B 사이의 불일치에 기인한다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 보상필름은 액정층의 편광 상태의 변화를 포함하여 상기 B'지점에서 B지점으로의 입사광의 편광 상태의 변화를 야기하는데 이용된다.
이에 따라 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 대각방향에서 바라볼 경우, 각 광학소자를 통과하는 빛의 편광 상태는 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름에 의해 최종적으로 B지점으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 상부 편광소자에 도달하는 빛의 편광 상태는 상기 상부 편광소자의 흡수축(B)과 일치하게 되고, 이에 빛이 차단되어 우수한 암 상태를 나타내게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 포지티브 A 플레이트 및 포지티브 C 플레이트를 차례대로 이용하여 편광 상태를 조절함으로써, 빛샘을 막아 명암 대 비비의 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 있어서, 암 상태의 휘도 시야각 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 구조와 달리 대각 시야방향의 블랙 휘도가 저감된 것을 알 수 있으며, 빛샘 현상이 현저히 줄어들게 됨에 따라 결과적으로 블루 페이즈 모드의 시야각 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 상기 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 대해 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 네거티브 A 플레이트((-) A plate)와 네거티브 C 플레이트((-)) C plate)를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 9b에 도시된 본 발명의 다른 제 2 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 9a에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 설명의 편의를 위해 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 나타내고, 도 9a에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 중심으로 설명하고자 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(200)는 영상을 출력하는 액정표시패널(210)과 상기 액정표시패 널(210)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(205) 및 상기 액정표시패널(210)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(215)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(210)은 크게 컬러필터 기판(201)과 어레이 기판(211) 및 상기 컬러필터 기판(201)과 어레이 기판(211) 사이에 형성된 액정층(240)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(201)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(240)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(211)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(205)은 제 1 편광소자(203) 및 상기 제 1 편광소자(203)의 외측에 위치한 제 1 지지체(202)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(215)은 제 2 편광소자(213) 및 상기 제 2 편광소자(213)의 외측에 위치한 제 2 지지체(212)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(203)와 제 2 편광소자(213)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(202)와 제 2 지지체(212)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 2 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(203)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(213)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(201)과 제 2 편광판(215) 사이에 제 1 광학 보상필름(220)과 제 2 광학 보상필름(230)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(220)은 Re=30~200nm이고 Rth=0nm(Nz=0)인 네거티브 A 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(230)은 Rth=0~250nm(Nz→ +∞)인 네거티브 C 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(211)과 제 1 편광판(205) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(250)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 2 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(250) 위치에 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(220)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(220)과 제 2 광학 보상필름(230)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(205, 215)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 네거티브 C 플레이트와 포지티브 이축성 필름(biaxial film)을 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 10b에 도시된 본 발명의 다른 제 3 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 10a에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(300)는 영상을 출력하는 액정표시패널(310)과 상기 액정표시패널(310)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(305) 및 상기 액정표시패널(310)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(315)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(310)은 크게 컬러필터 기판(301)과 어레이 기판(311) 및 상기 컬러필터 기판(301)과 어레이 기판(311) 사이에 형성된 액정층(340)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(301)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(340)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(311)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡 전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(305)은 제 1 편광소자(303) 및 상기 제 1 편광소자(303)의 외측에 위치한 제 1 지지체(302)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(315)은 제 2 편광소자(313) 및 상기 제 2 편광소자(313)의 외측에 위치한 제 2 지지체(312)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(303)와 제 2 편광소자(313)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(302)와 제 2 지지체(312)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 3 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(303)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(313)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(301)과 제 2 편광판(315) 사이에 제 1 광학 보상필름(320)과 제 2 광학 보상필름(330)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(320)은 Rth=0~250nm인 네거티브 C 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(330)은 Re=30~180nm이고 Rth=-400~0nm(Nz<0)인 포지티브 이축성 필름으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(311)과 제 1 편광판(205) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(350)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 3 실시예 의 경우에는 상기 제 3 지지체(350) 위치에 상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(320)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(320)과 제 2 광학 보상필름(330)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(305, 315)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 C 플레이트와 네거티브 이축성 필름을 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 11b에 도시된 본 발명의 다른 제 4 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 11a에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(400)는 영상을 출력하는 액정표시패널(410)과 상기 액정표시패널(410)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(405) 및 상기 액정표시패널(410)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(415)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(410)은 크게 컬러필터 기판(401)과 어레이 기판(411) 및 상기 컬러필터 기판(401)과 어레이 기판(411) 사이에 형성된 액정 층(440)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(401)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(440)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(411)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(405)은 제 1 편광소자(403) 및 상기 제 1 편광소자(403)의 외측에 위치한 제 1 지지체(402)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(415)은 제 2 편광소자(413) 및 상기 제 2 편광소자(413)의 외측에 위치한 제 2 지지체(412)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(403)와 제 2 편광소자(413)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(402)와 제 2 지지체(412)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 4 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(403)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(413)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 4 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상 시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(401)과 제 2 편광판(415) 사이에 제 1 광학 보상필름(420)과 제 2 광학 보상필름(430)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(420)은 Rth=-250~0nm인 포지티브 C 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(430)은 Re=30~120nm이고 Rth=50~200nm(Nz>0)인 네거티브 이축성 필름으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 4 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(411)과 제 1 편광판(405) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(450)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 4 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(450) 위치에 상기 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(420)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(420)과 제 2 광학 보상필름(430)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(405, 415)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 제 4 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 상기 제 1 광학 보상필름(420)과 제 2 광학 보상필름(430)으로 각각 네거티브 이축성 필름과 포지티브 C 플레이트로 서로 바꾸어 사용할 수도 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 이축성 필름과 네거티브 C 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 12b에 도시된 본 발명의 다른 제 5 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 12a에 도시된 본 발명의 제 5 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(500)는 영상을 출력하는 액정표시패널(510)과 상기 액정표시패널(510)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(505) 및 상기 액정표시패널(510)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(515)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(510)은 크게 컬러필터 기판(501)과 어레이 기판(511) 및 상기 컬러필터 기판(501)과 어레이 기판(511) 사이에 형성된 액정층(540)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(501)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(540)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(511)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡 전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(505)은 제 1 편광소자(503) 및 상기 제 1 편광소자(503)의 외측에 위치한 제 1 지지체(502)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(515)은 제 2 편광소자(513) 및 상기 제 2 편광소자(513)의 외측에 위치한 제 2 지지체(512)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(503)와 제 2 편광소자(513)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(502)와 제 2 지지체(512)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 5 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(503)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(513)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 5 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(501)과 제 2 편광판(515) 사이에 제 1 광학 보상필름(520)과 제 2 광학 보상필름(530)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(520)은 Re=30~180nm이고 Rth=-400~0nm인 포지티브 이축성 필름으로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(530)은 Rth=0~250nm인 네거티브 C 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 5 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(511)과 제 1 편광판(505) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(550)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 12b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 5 실시예 의 경우에는 상기 제 3 지지체(550) 위치에 상기 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(520)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(520)과 제 2 광학 보상필름(530)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(505, 515)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 이축성 필름과 네거티브 이축성 필름을 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 13b에 도시된 본 발명의 다른 제 6 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 13a에 도시된 본 발명의 제 6 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(600)는 영상을 출력하는 액정표시패널(610)과 상기 액정표시패널(610)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(605) 및 상기 액정표시패널(610)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(615)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(610)은 크게 컬러필터 기판(601)과 어레이 기판(611) 및 상기 컬러필터 기판(601)과 어레이 기판(611) 사이에 형성된 액정 층(640)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(601)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(640)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(611)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(605)은 제 1 편광소자(603) 및 상기 제 1 편광소자(603)의 외측에 위치한 제 1 지지체(602)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(615)은 제 2 편광소자(613) 및 상기 제 2 편광소자(613)의 외측에 위치한 제 2 지지체(612)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(603)와 제 2 편광소자(613)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(602)와 제 2 지지체(612)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 6 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(603)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(613)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 6 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상 시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(601)과 제 2 편광판(615) 사이에 제 1 광학 보상필름(620)과 제 2 광학 보상필름(630)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(620)은 Re=30~180nm이고 Rth=-400~0nm인 포지티브 이축성 필름으로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(630)은 Re=30~120nm이고 Rth=50~200nm인 네거티브 이축성 필름으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 6 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(611)과 제 1 편광판(605) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(650)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 13b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 6 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(650) 위치에 상기 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(620)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(620)과 제 2 광학 보상필름(630)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(605, 615)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 제 6 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 상기 제 1 광학 보상필름(620)과 제 2 광학 보상필름(630)으로 각각 네거티브 이축성 필름과 포지티브 이축성 필름으로 서로 바꾸어 사용할 수도 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 C 플레이트와 포지티브 A 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 14b에 도시된 본 발명의 다른 제 7 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 14a에 도시된 본 발명의 제 7 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(700)는 영상을 출력하는 액정표시패널(710)과 상기 액정표시패널(710)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(705) 및 상기 액정표시패널(710)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(715)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(710)은 크게 컬러필터 기판(701)과 어레이 기판(711) 및 상기 컬러필터 기판(701)과 어레이 기판(711) 사이에 형성된 액정층(740)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(701)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(740)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(711)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡 전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(705)은 제 1 편광소자(703) 및 상기 제 1 편광소자(703)의 외측에 위치한 제 1 지지체(702)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(715)은 제 2 편광소자(713) 및 상기 제 2 편광소자(713)의 외측에 위치한 제 2 지지체(712)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(703)와 제 2 편광소자(713)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(702)와 제 2 지지체(712)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 7 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(703)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(713)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 7 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(701)과 제 2 편광판(715) 사이에 제 1 광학 보상필름(720)과 제 2 광학 보상필름(730)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(720)은 Rth=-250~0nm인 포지티브 C 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(730)은 Re=30~200nm이고 Rth=30~200nm인 포지티브 A 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 7 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(711)과 제 1 편광판(705) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(750)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 14b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 7 실시예 의 경우에는 상기 제 3 지지체(750) 위치에 상기 본 발명의 제 7 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(720)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 7 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(720)과 제 2 광학 보상필름(730)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(705, 715)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 네거티브 C 플레이트와 네거티브 A 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 15b에 도시된 본 발명의 다른 제 8 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 15a에 도시된 본 발명의 제 8 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(800)는 영상을 출력하는 액정표시패널(810)과 상기 액정표시패널(810)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(805) 및 상기 액정표시패널(810)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(815)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(810)은 크게 컬러필터 기판(801)과 어레이 기판(811) 및 상기 컬러필터 기판(801)과 어레이 기판(811) 사이에 형성된 액정 층(840)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(801)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(840)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(811)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(805)은 제 1 편광소자(803) 및 상기 제 1 편광소자(803)의 외측에 위치한 제 1 지지체(802)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(815)은 제 2 편광소자(813) 및 상기 제 2 편광소자(813)의 외측에 위치한 제 2 지지체(812)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(803)와 제 2 편광소자(813)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(802)와 제 2 지지체(812)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 8 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(803)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(813)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 8 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상 시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(801)과 제 2 편광판(815) 사이에 제 1 광학 보상필름(820)과 제 2 광학 보상필름(830)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(820)은 Rth=0~250nm인 네거티브 C 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(830)은 Re=30~200nm이고 Rth=0nm인 네거티브 A 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 8 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(811)과 제 1 편광판(805) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(850)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 15b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 8 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(850) 위치에 상기 본 발명의 제 8 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(820)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 8 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(820)과 제 2 광학 보상필름(830)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(805, 815)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 A 플레이트와 네거티브 A 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 16b에 도시된 본 발명의 다른 제 9 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 16a에 도시된 본 발명의 제 9 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 9 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(900)는 영상을 출력하는 액정표시패널(910)과 상기 액정표시패널(910)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(905) 및 상기 액정표시패널(910)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(915)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(910)은 크게 컬러필터 기판(901)과 어레이 기판(911) 및 상기 컬러필터 기판(901)과 어레이 기판(911) 사이에 형성된 액정층(940)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(901)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(940)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(911)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(905)은 제 1 편광소자(903) 및 상기 제 1 편광소자(903)의 외측에 위치한 제 1 지지체(902)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(915)은 제 2 편광소자(913) 및 상기 제 2 편광소자(913)의 외측에 위치한 제 2 지지 체(912)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(903)와 제 2 편광소자(913)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(902)와 제 2 지지체(912)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 9 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(903)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(913)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 9 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(901)과 제 2 편광판(915) 사이에 제 1 광학 보상필름(920)과 제 2 광학 보상필름(930)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(920)은 Re=30~200nm이고 Rth=30~200nm인 포지티브 A 플레이트로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(930)은 Re=30~200nm이고 Rth=0nm인 네거티브 A 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 9 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(911)과 제 1 편광판(905) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(950)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 16b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 9 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(950) 위치에 상기 본 발명의 제 9 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(920)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 9 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(920)과 제 2 광학 보상필름(930)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광 판(905, 915)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 제 9 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 상기 제 1 광학 보상필름(920)과 제 2 광학 보상필름(930)으로 각각 네거티브 A 플레이트와 포지티브 A 플레이트로 서로 바꾸어 사용할 수도 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 네거티브 이축성 필름과 네거티브 A 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 17b에 도시된 본 발명의 다른 제 10 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 17a에 도시된 본 발명의 제 10 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 10 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(1000)는 영상을 출력하는 액정표시패널(1010)과 상기 액정표시패널(1010)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(1005) 및 상기 액정표시패널(1010)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(1015)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(1010)은 크게 컬러필터 기판(1001)과 어레이 기판(1011) 및 상기 컬러필터 기판(1001)과 어레이 기판(1011) 사이에 형성된 액정 층(1040)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(1001)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(1040)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(1011)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(1005)은 제 1 편광소자(1003) 및 상기 제 1 편광소자(1003)의 외측에 위치한 제 1 지지체(1002)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(1015)은 제 2 편광소자(1013) 및 상기 제 2 편광소자(1013)의 외측에 위치한 제 2 지지체(1012)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(1003)와 제 2 편광소자(1013)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(1002)와 제 2 지지체(1012)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 10 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(1003)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(1013)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 10 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상 시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(1001)과 제 2 편광판(1015) 사이에 제 1 광학 보상필름(1020)과 제 2 광학 보상필름(1030)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(1020)은 Re=30~120nm이고 Rth=50~200nm인 네거티브 이축성 필름으로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(1030)은 Re=30~200nm이고 Rth=0nm인 네거티브 A 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 10 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(1011)과 제 1 편광판(1005) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(1050)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 17b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 10 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(1050) 위치에 상기 본 발명의 제 10 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1020)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 10 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1020)과 제 2 광학 보상필름(1030)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(1005, 1015)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 제 10 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 상기 제 1 광학 보상필름(1020)과 제 2 광학 보상필름(1030)으로 각각 네거티브 A 플레이트와 네거티브 이축성 필름으로 서로 바꾸어 사용할 수도 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 제 11 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름으로 각각 포지티브 이축성 필름과 포지티브 A 플레이트를 구성한 경우를 나타내고 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 도 18b에 도시된 본 발명의 다른 제 11 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 제 1 광학 보상필름이 블루 페이즈 모드 액정층의 하부에 위치하는 것을 제외하고는 상기 도 18a에 도시된 본 발명의 제 11 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치의 구성과 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 11 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(1100)는 영상을 출력하는 액정표시패널(1110)과 상기 액정표시패널(1110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(1105) 및 상기 액정표시패널(1110)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(1115)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(1110)은 크게 컬러필터 기판(1101)과 어레이 기판(1111) 및 상기 컬러필터 기판(1101)과 어레이 기판(1111) 사이에 형성된 액정층(1140)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(1101)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(1140)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(1111)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡 전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(1105)은 제 1 편광소자(1103) 및 상기 제 1 편광소자(1103)의 외측에 위치한 제 1 지지체(1112)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(1115)은 제 2 편광소자(1113) 및 상기 제 2 편광소자(1113)의 외측에 위치한 제 2 지지체(1112)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(1103)와 제 2 편광소자(1113)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(1102)와 제 2 지지체(1112)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 11 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(1103)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편광소자(1113)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 본 발명의 제 11 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(1101)과 제 2 편광판(1115) 사이에 제 1 광학 보상필름(1120)과 제 2 광학 보상필름(1130)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(1120)은 Re=30~180nm이고 Rth=-400~0nm인 포지티브 이축성 필름으로 형성하는 한편 상기 제 2 광학 보상필름(1130)은 Re=30~200nm이고 Rth=30~200nm인 포지티브 A 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 11 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(1111)과 제 1 편광판(1105) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(1150)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 이때 도 18b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 제 11 실시예의 경우에는 상기 제 3 지지체(1150) 위치에 상기 본 발명의 제 11 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1120)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 11 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1120)과 제 2 광학 보상필름(1130)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(1105, 1115)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 제 11 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치는 상기 제 1 광학 보상필름(1120)과 제 2 광학 보상필름(1130)으로 각각 포지티브 A 플레이트와 포지티브 이축성 필름으로 서로 바꾸어 사용할 수도 있다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제 12 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이때, 상기 도 19a는 Z 플레이트로 이루어진 제 1 광학 보상필름만을 구성한 경우를 나타내고 있으며, 상기 도 19b는 상기 Z 플레이트의 제 1 광학 보상필름에 네거티브 C 플레이트로 이루어진 제 2 광학 보상필름을 추가로 구성한 경우를 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 12 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치(1200)는 영상을 출력하는 액정표시패널(1210)과 상기 액정표시패널(1210)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(1205) 및 상기 액정표시패널(1210)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(1215)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 액정표시패널(1210)은 크게 컬러필터 기판(1201)과 어레이 기판(1211) 및 상기 컬러필터 기판(1201)과 어레이 기판(1211) 사이에 형성된 액정층(1240)으로 구성된다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(1201)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터 및 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(1240)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(1211)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극으로 이루어져 있다.
상기 제 1 편광판(1205)은 제 1 편광소자(1203) 및 상기 제 1 편광소자(1203)의 외측에 위치한 제 1 지지체(1212)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 2 편광판(1215)은 제 2 편광소자(1213) 및 상기 제 2 편광소자(1213)의 외측에 위치한 제 2 지지체(1212)로 이루어져 있다.
이때, 상기 제 1 편광소자(1203)와 제 2 편광소자(1213)는 PVA로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 지지체(1202)와 제 2 지지체(1212)는 상기 PVA층을 보호하기 위해 위상지연이 없는 일반적인 보호필름으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 12 실시예의 경우에는 TAC으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상기 제 1 편광소자(1203)는 그 흡수축이 대향하는 상기 제 2 편 광소자(1213)의 흡수축과 실질적으로 직교하도록 배치되게 된다.
여기서, 도 19a에 도시된 본 발명의 제 12 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(1201)과 제 2 편광판(1215) 사이에 제 1 광학 보상필름(1220)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(1220)은 Re=100~300nm이고 Rth=0~200nm(0<Nz<1)인 Z 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 제 12 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(1211)과 제 1 편광판(1205) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(1250)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 한편 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 3 지지체(1250) 위치에 상기 본 발명의 제 12 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1220)이 배치될 수도 있다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 제 12 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1220)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(1205, 1215)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 도 19b에 도시된 본 발명의 다른 제 12 실시예의 경우에는 대각방향의 시야각 특성을 향상시키기 위해서 상기 컬러필터 기판(1201)과 제 2 편광판(1215) 사이에 제 1 광학 보상필름(1220)과 제 2 광학 보상필름(1230)을 배치하게 되는데, 이때 상기 제 1 광학 보상필름(1220)은 Re=100~300nm이고 Rth=0~200nm인 Z 플레이트로 형성하는 한편, 상기 제 2 광학 보상필름(1230)은 Rth=0~250nm인 네거티브 C 플레이트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 다른 제 12 실시예의 경우에는 상기 어레이 기판(1211)과 제 1 편광판(1205) 사이에 등방성 필름으로 이루어진 제 3 지지체(1250)를 배치하는 것을 특징으로 하며, 한편 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 3 지지체(1250) 위치에 상기 본 발명의 제 12 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1220)이 배치될 수도 있다.
이러한 광학 조건을 가지는 상기 본 발명의 다른 제 12 실시예에 따른 제 1 광학 보상필름(1220)과 제 2 광학 보상필름(1230)은 대각방향에서의 상기 제 1, 제 2 편광판(1205, 1215)의 직교성이 깨지는 것을 보상함으로써 상기 대각방향에서의 빛샘을 감소시킬 수 있게 된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
도 1은 온도에 따른 액정의 상변환(相變換)을 나타내는 예시도.
도 2는 블루 페이즈 모드의 구동방식을 나타내는 예시도.
도 3은 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 있어서, 암 상태의 휘도 시야각 특성을 시뮬레이션(simulation)한 결과를 나타내는 도면.
도 4a는 정면에서 바라보는 경우에 있어서, 직교하는 상, 하부 편광판의 광 투과축을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 4b는 대각방향에서 바라보는 경우에 있어서, 직교하는 상, 하부 편광판의 광 투과축을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6a 및 도 6b는 직교좌표계에서 임의의 타원 편광과 이에 대응하는 뽀앙카레 벡터를 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 상기 도 5a 및 도 5b의 구조를 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치에서 각 광학소자를 통과한 빛의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블루 페이즈 모드 액정표시장치에 있어서, 암 상태의 휘도 시야각 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 제 11 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제 12 실시예에 따른 광학 보상필름을 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100~1200 : 액정표시장치 101~1201 : 컬러필터 기판
103~1203 : 제 1 편광소자 105~1205 : 제 1 편광판
110~1210 : 액정표시패널 111~1211 : 어레이 기판
113~1213 : 제 2 편광소자 115~1215 : 제 2 편광판
120~1220 : 제 1 광학 보상필름 130~1230 : 제 2 광학 보상필름
140~1240 : 액정층

Claims (20)

  1. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm)로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 포지티브 C 플레이트(Rth=-250~0nm) 또는 네거티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=0)(이때, Re=(nx-ny)·d 및 Rth=(nx-nz)·d로 정의되며, 상기 nx, ny 및 nz는 각각 x방향, y방향 및 z방향으로의 굴절률을 의미하고, d는 필름의 두께를 의미함)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  2. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm)로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 네거티브 C 플레이트(Rth=0~250nm)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  3. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 네거티브 C 플레이트(Rth=0~250nm)로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 포지티브 이축성 필름(Re=30~180nm, Rth=-400~0nm) 또는 네거티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=0)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  4. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 포지티브 C 플레이트(Rth=-250~0nm)로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 네거티브 이축성 필름(Re=30~120nm, Rth=50~200nm) 또는 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  5. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 포지티브 이축성 필름(Re=30~180nm, Rth=-400~0nm)으로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 네거티브 이축성 필름(Re=30~120nm, Rth=50~200nm), 포지티브 이축성 필름(Re=30~180nm, Rth=-400~0nm) 또는 포지티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=30~200nm)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  6. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름과 제 2 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 네거티브 이축성 필름(Re=30~120nm, Rth=50~200nm)으로 이루어지고, 상기 제 2 광학 보상필름은 네거티브 A 플레이트(Re=30~200nm, Rth=0)로 이루어지며,
    상기 제 2 광학 보상필름은 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광소자 사이에 위치하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  7. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널;
    상기 어레이 기판의 외측에 위치하며, 제 1 편광소자를 포함하는 제 1 편광판; 및
    상기 컬러필터 기판의 외측에 위치하며, 제 1 광학 보상필름 및 제 2 편광소자를 포함하는 제 2 편광판을 포함하며,
    상기 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 등방성을 가지는 블루 페이즈 모드 액정으로 이루어지며,
    상기 제 1 광학 보상필름은 Z 플레이트(Re=100~300nm, Rth=0~200nm)로 이루어지는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 광학 보상필름과 제 2 편광판 사이에 위치하며, 네거티브 C 플레이트(Rth=0~250nm)로 이루어진 제 2 광학 보상필름을 추가로 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 편광판과 어레이 기판 사이에 위치하는 제 3 지지체를 추가로 포함하는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 편광소자의 흡수축과 제 2 편광소자의 흡수축은 서로 수직을 이루는 블루 페이즈 모드 액정표시장치.
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