KR102046152B1 - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부 편광판에 일부 빛은 반사시키고, 일부 빛은 투과시키는 반사형 편광판을 사용하는 액정 표시 장치 및 그 편광판에 대한 내용이다. 본 발명에 따른 편광판을 사용하면서도 시야각 및 간섭색의 문제를 줄일 수 있다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{POLARIZER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것으로 좀 더 상세하게는 반사형 편광판, 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 광원에 따라서 액정 셀의 배면에 위치한 백라이트를 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정 표시 장치, 자연 외부광을 이용하여 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치, 그리고 투과형 액정 표시 장치와 반사형 액정 표시 장치의 구조를 결합시킨 것으로, 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 표시 소자 자체의 내장 광원을 이용하여 화상을 표시하는 투과 모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사 모드로 작동하는 반투과형 액정 표시 장치로 구분된다.
이 중 백라이트를 이용하여 화상을 표시하는 투과형 또는 반투과형 액정 표시 장치는 표시 휘도가 높다는 장점으로 인하여 주로 사용된다.
그러나 백라이트에서 입사되는 빛은 액정 표시 장치의 하부에 부착된 편광판에 의하여 50% 가량은 흡수되며, 나머지 50% 정도만 표시에 사용되는데 그로 인하여 광 효율이 떨어지며, 표시 휘도도 낮아진다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백라이트 유닛에서 제공되는 빛을 이용하는 효율을 높일 수 있는 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 편광판은 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 반복 적층 구조를 포함하는 반사형 편광판 본체; 및 상기 반사형 편광판 본체의 일측면에 위치하며 Rth 방향의 위상차를 보상하는 Rth 위상 보상층을 포함한다.
상기 반사형 편광판 본체는 상기 반복 적층 구조를 3개 포함하며, 상기 3개의 반복 적층 구조의 사이 및 외측에는 버퍼층이 형성되어 있을 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 TAC 층을 사용할 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 네거티브 C 플레이트 또는 COP(cyclo olefin polymer)를 포함할 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 상기 반사형 편광판 본체에 포함되며, 상기 3개의 반복 적층 구조의 외측 중 하나의 외측에는 상기 버퍼층이 위치하며, 다른 외측에는 상기 Rth 위상 보상층이 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판은 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 적어도 하나의 제1 반복 적층 구조; 및 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 제2 반복 적층 구조를 포함하며, 상기 제1 반복 적층 구조는 상기 편광판에 빛이 입사하는 쪽에 위치하며, 상기 제2 반복 적층 구조는 상기 편광판에서 빛이 방출되는 쪽에 위치하며, 상기 제1 반복 적층 구조 및 상기 제2 반복 적층 구조는 상기 굴절율이 다른 두 개의 층의 두께비 또는 성분비가 서로 다르다.
상기 제1 반복 적층 구조 및 상기 제2 반복 적층 구조가 가지는 서로 다른 두께비 또는 성분비는 각 반복 적층 구조에 포함되어 있는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율 층을 이루는 물질 또는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율 층간의 두께비 또는 성분비에 의하여 정해질 수 있다.
상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 상기 제1 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비 보다 클 수 있다.
상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 0.644 이상이며, 바람직하게는 1 이상일 수 있다.
상기 제1 반복 적층 구조는 두 개 상기 제2 반복 적층 구조는 한 개 포함하며, 상기 제1 반복 적층 구조와 상기 제2 반복 적층 구조의 사이 및 이 들의 외측에는 버퍼층이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 흡수형 편광판인 상부 편광판 및 상부 절연 기판을 포함하는 상부 표시판; 하부 편광판 및 하부 절연 기판을 포함하는 하부 표시판; 상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하는 액정층; 및 상기 하부 표시판의 아래에 위치하며 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 반복 적층 구조를 포함하는 반사형 편광판 본체; 및 상기 반사형 편광판 본체의 일측면에 위치하며 Rth 방향의 위상차를 보상하는 Rth 위상 보상층을 포함한다.
상기 반사형 편광판 본체는 상기 반복 적층 구조를 3개 포함하며, 상기 3개의 반복 적층 구조의 사이 및 외측에는 버퍼층이 형성되어 있을 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 TAC 층을 사용할 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 네거티브 C 플레이트 또는 COP(cyclo olefin polymer)를 포함할 수 있다.
상기 Rth 위상 보상층은 상기 반사형 편광판 본체에 포함되며, 상기 3개의 반복 적층 구조의 외측 중 하나의 외측에는 상기 버퍼층이 위치하며, 다른 외측에는 상기 Rth 위상 보상층이 위치할 수 있다.
상기 액정층은 전계가 인가되지 않았을 때 수평 배열하고 있으며, 수직 전계에 의하여 수직 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 흡수형 편광판인 상부 편광판 및 상부 절연 기판을 포함하는 상부 표시판; 하부 편광판 및 하부 절연 기판을 포함하는 하부 표시판; 상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하는 액정층; 및 상기 하부 표시판의 아래에 위치하며 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 적어도 하나의 제1 반복 적층 구조; 및 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 제2 반복 적층 구조를 포함하며, 상기 제2 반복 적층 구조는 상기 제1 반복 적층 구조에 비하여 상기 액정층에 가깝게 위치하며, 상기 제1 반복 적층 구조 및 상기 제2 반복 적층 구조는 상기 굴절율이 다른 두 개의 층의 두께비 또는 성분비가 서로 다르다.
상기 제1 반복 적층 구조 및 상기 제2 반복 적층 구조가 가지는 서로 다른 두께비 또는 성분비는 각 반복 적층 구조에 포함되어 있는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율 층을 이루는 물질 또는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율 층간의 두께비 또는 성분비에 의하여 정해질 수 있다.
상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 상기 제1 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비 보다 클 수 있다.
상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 0.644 이상이며, 바람직하게는 1 이상일 수 있다.
상기 제1 반복 적층 구조는 두 개 상기 제2 반복 적층 구조는 한 개 포함하며, 상기 제1 반복 적층 구조와 상기 제2 반복 적층 구조의 사이 및 이 들의 외측에는 버퍼층이 형성되어 있을 수 있다.
상기 액정층은 전계가 인가되지 않았을 때 수직 배열하고 있으며, 수직 전계에 의하여 수평 배열 되거나, 전계가 인가되지 않았을 때 수평 배열하고 있으며, 수평 전계에 의하여 수평면 내에서 회전할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 편광판 및 상부 절연 기판을 포함하는 상부 표시판; 하부 편광판 및 하부 절연 기판을 포함하는 하부 표시판; 상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하는 액정층; 및 상기 하부 표시판의 아래에 위치하며 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복 적층되어 있는 반복 적층 구조를 포함하며, 상기 상부 편광판은 흡수형 편광판이며 C 플레이트를 포함한다.
상기 상부 편광판은 PVA층, TAC층 및 이축성 보상층을 더 포함하며, 상부에 상기 TAC층이 위치하고, 그 아래에 상기 PVA층이 위치하며, 그 아래에 상기 C 플레이트가 위치하며, 그 아래에 상기 이축성 보상층이 위치할 수 있다.
상기 액정층은 전계가 인가되지 않았을 때 수직 배열하고 있으며, 수직 전계에 의하여 수평 배열 되거나, 전계가 인가되지 않았을 때 수평 배열하고 있으며, 수평 전계에 의하여 수평면 내에서 회전할 수 있다.
이상과 같이 서로 다른 굴절율을 가지는 두 층을 반복적으로 형성하여 일부 빛은 투과시키고 나머지 빛은 반사시켜 백라이트에서 제공되는 빛을 리사이클 시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다. 그 결과 백라이트 유닛에서 사용되는 휘도 향상 필름을 사용하지 않을 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 반사형 편광판에 Rth 위상 보상층을 포함하여 반사형 편광판을 사용할 때 발생하는 시야각이 좁아지는 문제를 극복하여 보다 넓은 시야각을 가지도록 한다. 또한, 실시예에 따라서는 반사형 편광판에 포함되어 있는 두 층이 반복적으로 형성된 반복 구조층이 적어도 두 개 포함되고, 두 개의 반복 구조층이 서로 다른 두께비나 성분비를 가지도록 하여 반사형 편광판을 사용하는 경우 발생하는 간섭색이 발생하지 않도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 편광판 및 액정층의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 편광판 본체의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 흡수형 편광판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시야각 특성을 비교한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판 및 액정층의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판의 단면도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
도 15은 도 8의 실시예에 따른 반사형 편광판의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 18은 도 17의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 4을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 편광판 및 액정층의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 편광판 본체의 단면도이고, 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 흡수형 편광판의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(500, 25)과 액정 표시 패널(100, 3, 200)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(500, 25)은 광원, 도광판, 반사판을 포함하는 백라이트(500)와 그 위에 위치하는 광학 시트(25)를 포함한다.
광원에서 제공된 빛은 도광판 및 반사판을 지나 백라이트(500)에서 상부로 배출되며, 상부에 위치하는 광학 시트(25)를 지나 그 위의 액정 표시 패널(100, 3, 200)로 전달된다.
광원으로는 CCFL과 같은 형광 램프를 사용하거나 LED와 같은 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 광원의 위치는 백라이트(500)의 측면 또는 하부면에 위치할 수 있다.
광학 시트(25)는 적어도 하나의 광학 시트를 포함할 수 있으며, 프리즘 구조물을 포함하는 프리즘 시트나 디퓨저(diffuser)와 같은 확산 필름을 포함할 수 있다. 광학 시트(25)에는 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 휘도 향상 필름은 포함하지 않을 수 있다. 이는 하부 편광판(12)이 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 반복 적층 구조(12-11)를 포함하여 휘도 향상의 특성을 포함하고 있기 때문이다.
백라이트 유닛(500, 25)의 위에는 액정 표시 패널(100, 3, 200)이 위치하고 있다.
액정 표시 패널(100, 3, 200)은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)을 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 절연 기판(110) 아래에 하부 편광판(12)이 부착되어 있다.
하부 편광판(12)은 반사형 편광판이며, 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있는 반사형 편광판 본체(12-1) 및 Rth 위상 보상층(12-2)을 포함한다.
반사형 편광판 본체(12-1)는 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있는 반복 적층 구조(12-11)를 적어도 하나 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는 도 3과 같이 3개의 반복 적층 구조(12-11)를 포함한다. 반복 적층 구조(12-11)는 제1 굴절율의 층(폴리머 A)과 제2 굴절율의 층(폴리머 B)를 반복 적층하여 이루어진 구조로, 실시예에 따라서는 총 층수가 다양할 수 있으나, 본 실시예에서는 총 275개의 층으로 이루어져 있다. 본 실시예에서는 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 제1 굴절율의 층(폴리머 A)의 두께는 얇고 제2 굴절율의 층(폴리머 B)의 두께는 두껍게 형성되어 있다. 본 실시예에서, 제1 굴절율의 층은 고 굴절율의 층(폴리머 A)이고, 제2 굴절율의 층(폴리머 B)은 저 굴절율의 층이다. 하지만, 물질에 따라서 두께는 제1 굴절율의 층이 더 두꺼울 수도 있고, 서로 두께가 동일할 수도 있으며, 제1 굴절율의 층이 저 굴절율의 층이고, 제2 굴절율의 층이 고 굴절율의 층일 수 있다. 반복 적층 구조(12-11)에서 사용되는 두 층은 서로 굴절율의 차이가 있으면 되고, 3축 방향 중 일 축 방향의 굴절율에서만 차이가 있을 수도 있다.
반복 적층 구조(12-11)의 사이와 반복 적층 구조(12-11)의 외측에는 버퍼층(12-5)이 위치한다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11)에 속하는 두 개의 층 중 하나의 층(도 3에서는 낮은 굴절율을 가지는 폴리머 B층)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11)를 보호하고, 지지하거나 서로 연결해주는 역할을 한다.
하부 편광판(12)에 포함되어 있는 Rth 위상 보상층(12-2)은 Rth 방향의 위상을 보상하는 층으로 도 2에서는 TAC층을 사용하고 있다. 본 실시예에서 사용된 TAC층은 두께에 따라서 Rth 방향의 리타데이션값이 바뀌므로 보상하고자 하는 Rth 방향의 위상값이 정해지면, 그에 따른 두께로 TAC층을 형성하여 Rth 위상 보상층(12-2)을 형성할 수 있다. TAC층을 40㎛로 형성하는 경우에는 Rth 방향의 리타데이션값이 40nm 제공되며, 60㎛로 형성하는 경우에는 Rth 방향의 리타데이션값이 46nm 제공된다. 하지만, 이 수치는 사용되는 TAC층의 특성에 따라 바뀔수 있으며, TAC을 사용하는 경우에는 두께가 증가함에 따라서 제공하는 Rth 방향의 리타데이션값도 증가함을 알 수 있다.
하부 편광판(12)은 하부 절연 기판(110)의 외측면에 부착되는데, 부착되기 위하여 점착제(12-3)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 위상 지연을 제공하는 층만 도시하였기 때문에 하부 절연 기판(110)이 생략되어 있다.
하부 절연 기판(110)의 내측면에는 도시하지 않았지만 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다. 박막 트랜지스터와 화소 전극은 실시예에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있다. 화소 전극의 위에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는, 상부 표시판(200)에 대하여 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210) 위에 상부 편광판(22)이 형성되어 있다.
상부 편광판(22)은 흡수형 편광판으로 도 4와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 흡수형 편광판인 상부 편광판(22)은 PVA층(22-1)을 중심으로 PVA층(22-1)의 상부면에 TAC층(22-2)이 위치하며, 하부면에 이축성 보상층(22-3)이 위치한다. 이축성 보상층(22-3)은 리타데이션을 제공하여 표시 품질을 향상시킨다.
상부 절연 기판(210)의 외측면에 상부 편광판(22)이 부착된다. 상부 편광판(22)의 TAC층(22-2)의 외측 표면에는 표면 처리(anti glare 또는 anti reflection 처리)가 되어 있을 수 있다.
상부 절연 기판(210)의 내측에는 차광 부재, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 차광 부재 또는 컬러 필터는 하부 절연 기판(110)의 내측에 형성될 수도 있다. 공통 전극의 아래에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)의 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자를 포함한다. 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루며, 화소 전극과 공통 전극에 의하여 전계가 인가되면 전계에 따라서 수직한 방향으로 배향 방향이 바뀐다. 액정층(3)은 TN 모드의 액정이 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 편광판(12)을 Rth 방향의 위상 보상 특성을 가지는 반사형 편광판을 사용하고 있다. 일반적으로 Rth 방향의 위상 보상 특성을 가지지 않는 반사형 편광판을 사용하는 경우에는 도 1의 액정 표시 장치에서 시야각이 좁아지는 단점이 있는데, Rth 방향의 위상 보상 특성을 가지는 반사형 편광판을 사용하는 경우에는 시야각이 좁아지지 않는다. 여기서 시야각은 CR의 비가 10:1인 위치에서의 각도이다.
이는 도 5의 실험에서 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시야각 특성을 비교한 도면이다.
도 5에서 반사형 POL 시료 1과 반사형 POL 시료 2는 Rth 방향의 위상 보상 특성을 가지지 않는 반사형 편광판을 사용한 액정 표시 장치의 시뮬레이션 결과이며, 반사형 POL+TAC(40㎛)와 반사형 POL+TAC(60㎛)는 본 발명의 도 1과 같이 TAC층을 사용하여 Rth 방향의 위상을 해당 수치만큼 보상하도록 한 액정 표시 장치의 시뮬레이션 결과이다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이 상하에서는 시야각의 변화가 없지만, 좌우에서는 Rth 방향의 위상을 보상하는 경우 시야각이 3-5도 향상되는 것을 알 수 있다. 그 결과 TN 모드의 액정층(3)이 가지는 시야각 문제를 반사형 편광판을 사용하면서도 Rth 방향의 위상 보상 특성을 가지도록 하여 향상시키고 있다.
도 2에서는 Rth 방향의 위상을 보상하는 층으로 TAC층을 사용하는 실시예가 도시되어 있다.
하지만, Rth 방향의 위상을 보상하는 층으로는 TAC층외에도 다른 층을 사용할 수 있는데, 이에 대해서는 도 6 및 도 7에서 살펴본다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판 및 액정층의 단면도이다.
먼저, 도 6은 Rth 위상 보상층(12-2’)으로 도 2와 달리 네거티브 C 플레이트(Negative C plate)를 사용한 실시예이다. 네거티브 C 플레이트도 Rth 방향의 위상 보상이 가능하므로 도 5와 같이 TN 모드의 액정 표시 장치에서 시야각이 확대되는 장점을 가진다.
한편, 도 7에서는 도 2 및 도 6과 달리 Rth 위상 보상층(12-2)을 사용하지 않는 하부 편광판(12)을 도시하고 있다. 도 7의 실시예에서는 Rth 위상 보상층(12-2)을 별도로 추가하지 않고 반사형 편광판 본체(12-1)의 내부에 Rth 방향의 위상을 보상하는 내부 Rth 위상 보상층(12-2'')을 형성하고 있다.
도 7에 따른 반사형 편광판 본체(12-1)를 살펴보면 아래와 같다.
도 7의 반사형 편광판 본체(12-1)는 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있는 반복 적층 구조(12-11)를 3개 포함한다. 반복 적층 구조(12-11)의 개수는 한 개 이상이면 충분하고, 실시예에 따라서 다른 개수를 포함할 수 있다. 반복 적층 구조(12-11)의 사이와 반복 적층 구조(12-11)의 아래에는 버퍼층(12-5)이 위치한다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11)에 속하는 두 개의 층 중 하나의 층(도 7에서는 낮은 굴절율을 가지는 폴리머 B층)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11)를 보호하거나 이어주는 역할을 한다.
한편, 가장 윗쪽에 위치하는, 즉, 액정층(3)에 가장 가까운 반복 적층 구조(12-11)의 상부에는 내부 Rth 위상 보상층(12-2'')이 형성되어 있다. 내부 Rth 위상 보상층(12-2'')은 TAC이나 네거티브 C 플레이트 또는 COP(cyclo olefin polymer)로 형성될 수 있다.
실시예에 따라서는 내부 Rth 위상 보상층(12-2'')과 반복 적층 구조(12-11)의 사이에 버퍼층(12-5)이 추가될 수도 있다.
반사형 편광판 본체(12-1)의 내부 Rth 위상 보상층(12-2'')의 상부에는 점착제(12-3)가 형성되어 하부 절연 기판(110)에 부착된다.
도 7의 실시예에 따른 하부 편광판(12)은 반사형 편광판 본체(12-1)가 Rth 위상 보상층(12-2'')을 포함하며, 3개의 반복 적층 구조(12-11)의 아래쪽 외측에는 버퍼층(12-5)이 위치하고, 위쪽 외측에는 Rth 위상 보상층(12-2'')가 위치한다.
도 6 및 도 7에서도 하부 편광판(12)과 액정층(3)의 사이의 구조는 생략하고 있는데, 이는 빛에 위상차를 제공하는 구성 요소를 중심으로 도시하였기 때문이다.
이하에서는 도 8 내지 도 20을 통하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴본다.
도 8 내지 도 16의 실시예의 액정 표시 장치도 도 1과 같은 구조를 가진다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(500, 25)과 액정 표시 패널(100, 3, 200)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(500, 25)은 광원, 도광판, 반사판을 포함하는 백라이트(500)와 그 위에 위치하는 광학 시트(25)를 포함한다.
광원에서 제공된 빛은 도광판 및 반사판을 지나 백라이트(500)에서 상부로 배출되며, 상부에 위치하는 광학 시트(25)를 지나 그 위의 액정 표시 패널(100, 3, 200)로 전달된다.
광원으로는 CCFL과 같은 형광 램프를 사용하거나 LED와 같은 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 광원의 위치는 백라이트(500)의 측면 또는 하부면에 위치할 수 있다.
광학 시트(25)는 적어도 하나의 광학 시트를 포함할 수 있으며, 프리즘 구조물을 포함하는 프리즘 시트나 디퓨저(diffuser)와 같은 확산 필름을 포함할 수 있다. 광학 시트(25)에는 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 휘도 향상 필름은 포함하지 않을 수 있다. 이는 하부 편광판(12)이 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 반복 적층 구조(12-11)를 포함하여 휘도 향상의 특성을 포함하고 있기 때문이다.
백라이트 유닛(500, 25)의 위에는 액정 표시 패널(100, 3, 200)이 위치하고 있다.
액정 표시 패널(100, 3, 200)은 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)을 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 절연 기판(110) 아래에 하부 편광판(12)이 부착되어 있다.
하부 편광판(12)은 반사형 편광판이며, 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있는 반복 적층 구조를 적어도 두 개(12-11, 12-12) 포함한다. 이하 제1 반복 적층 구조(12-11) 및 제2 반복 적층 구조(12-12)라 한다. 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)는 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있지만, 제1 반복 적층 구조(12-11)에서 굴절율이 큰 층과 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 굴절율이 큰 층은 서로 다른 위상차를 제공하거나, 제1 반복 적층 구조(12-11)에서 굴절율이 작은 층과 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 굴절율이 작은 층은 서로 다른 위상차를 제공한다. 이 때, 제1 반복 적층 구조(12-11)에서 굴절율이 작은 층과 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 굴절율이 작은 층은 서로 같은 위상차를 제공하거나, 제1 반복 적층 구조(12-11)에서 굴절율이 큰 층과 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 굴절율이 큰 층은 서로 같은 위상차를 제공할 수도 있다.
즉, 제1 반복 적층 구조(12-11)의 두 층의 위상차와 제2 반복 적층 구조(12-12)의 두 층의 위상차 중 적어도 하나의 위상차가 달라서 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)는 서로 다른 광학적 특성을 가진다.
제1 반복 적층 구조(12-11)의 두 층의 위상차와 제2 반복 적층 구조(12-12)의 두 층의 위상차 중 적어도 하나를 다르게 형성하는 방법은 다양할 수 있다. 즉, 해당 층을 구성하는 물질을 서로 다른 것을 사용하여 위상차가 다르게 하거나, 해당 층의 물질은 동일하지만, 두께를 다르게 하여 위상차를 다르게 제공할 수 있다. 또한, 해당 층을 구성하는 물질의 성분비를 변경하여 위상차를 다르게 할 수도 있다.
도 8의 실시예에서는 굴절율이 큰 층과 굴절율이 작은 층은 각각 서로 동일한 폴리머로 형성되었지만, 해당 층의 두께를 다르게 형성하여 서로 다른 위상차를 가지도록 한 실시예이다.
이하 도 8의 실시예를 중심으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판의 단면도이다.
하부 편광판(12)은 반사형 편광판이며, 두 개의 제1 반복 적층 구조(12-11), 하나의 제2 반복 적층 구조(12-12) 및 이 들의 사이와 외측에 형성되어 있는 버퍼층(12-5)을 포함한다.
제1 반복 적층 구조(12-11) 및 제2 반복 적층 구조(12-12)는 서로 다른 굴절율을 가지는 두 개의 층이 반복적으로 형성되어 있다. 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)는 광학적 특성이 서로 다르며, 이를 위하여 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)를 구성하는 적어도 하나의 대응하는 층의 위상차가 서로 다르다.
즉, 도 8의 실시예에서 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)는 제1 굴절율의 층으로는 폴리머 A가 사용되었고, 제2 굴절율의 층으로는 폴리머 B가 사용되어 서로 다른 물질로 형성되지 않았다. 하지만, 도 8에서 도시하고 있는 바와 같이 제1 반복 적층 구조(12-11)에서는 제2 굴절율의 층(폴리머 B)이 제1 굴절율의 층(폴리머 A)보다 두껍게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여 제2 반복 적층 구조(12-12)에서는 제2 굴절율의 층(폴리머 B)과 제1 굴절율의 층(폴리머 A)이 서로 동일한 두께로 형성되어 있다. 제1 굴절율의 층과 제2 굴절율의 층은 3축 방향 중 일 축 방향의 굴절율에서만 차이가 있을 수도 있다.
이상과 같은 제1 굴절율의 층과 제2 굴절율의 층의 두께 관계가 다른 것에 의하여 각 층에서 제공하는 리타데이션이 다르고, 그에 따라서 광학적 특성이 다르다.
다만, 도 8의 실시예에서는 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)에 포함되는 전체 층수는 동일하고, 전체 두께도 동일하게 형성한 실시예이다. 하지만, 실시예에 따라서는 전체 층수(275개층)가 다를 수도 있으며, 전체 두께도 다를 수 있다.
도 8의 실시예에서는 제1 반복 적층 구조(12-11)가 하부에 두 개 위치하며, 제2 반복 적층 구조(12-12)가 한 개로 제일 상부에 위치한다. 여기서 제1 반복 적층 구조(12-11)는 반사 편광의 특성을 가진다. 즉, 백라이트(500)에서 제공되는 빛 중 일부의 편광은 반사시키고, 나머지 편광은 투과시킨다. 이에 반하여 제2 반복 적층 구조(12-12)는 반사 편광의 특성도 가지지만, 보상 필름의 특성도 가진다. 즉, 하부의 두 개의 제1 반복 적층 구조(12-11)를 투과한 빛은 특정 편광 성분의 빛인데, 이 빛이 제2 반복 적층 구조(12-12)로 입사하면 제1 반복 적층 구조(12-11)과 다른 굴절율의 층상 구조를 만나게 되므로 추가적인 리타데이션이 제공되어 보상 필름과 같은 효과를 가진다. 그러므로 제1 반복 적층 구조(12-11)는 하나의 층으로 형성할 수도 있지만, 반사 편광의 특성을 향상시키기 위하여 두 개이상이 형성될 수도 있고 백라이트(500)에서 빛이 입사하는 측에 연속하여 형성되어 있다. 한편, 제2 반복 적층 구조(12-12)에 입사되는 빛은 이미 빛의 편광 특성은 좋은 상태이므로 반사 편광 보다는 추가적인 위상차(리타데이션)을 제공하는 역할을 더 수행하므로 하나만 형성되어 있으며, 제1 반복 적층 구조(12-11)보다는 액정층(3)에 가깝게 위치한다. 실시예에 따라서는 충분한 리타데이션을 제공하기 위하여 제2 반복 적층 구조(12-12)가 상측에 두 개 이상 형성될 수도 있다.
반복 적층 구조(12-11, 12-12)의 사이와 이들의 외측에는 버퍼층(12-5)이 위치할 수 있다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11, 12-12)에 속하는 두 개의 층 중 하나의 층(도 8에서는 낮은 굴절율을 가지는 폴리머 B층)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(12-5)은 반복 적층 구조(12-11, 12-12)를 보호하거나 이어주는 역할을 한다.
다시 도 1을 참고하면, 하부 편광판(12)은 하부 절연 기판(110)의 외측면에 부착되는데, 부착되기 위하여 점착제(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
하부 절연 기판(110)의 내측면에는 도시하지 않았지만 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다. 박막 트랜지스터와 화소 전극은 실시예에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있다. 화소 전극의 위에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는, 상부 표시판(200)에 대하여 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210) 위에 상부 편광판(22)이 형성되어 있다.
상부 편광판(22)은 흡수형 편광판으로 도 4와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 흡수형 편광판인 상부 편광판(22)은 PVA층(22-1)을 중심으로 PVA층(22-1)의 상부면에 TAC층(22-2)이 위치하며, 하부면에 이축성 보상층(22-3)이 위치한다. 이축성 보상층(22-3)은 리타데이션을 제공하여 표시 품질을 향상시킨다.
상부 절연 기판(210)의 외측면에 상부 편광판(22)이 부착된다. 상부 편광판(22)의 TAC층(22-2)의 외측 표면에는 표면 처리(anti glare 또는 anti reflection 처리)가 되어 있을 수 있다.
상부 절연 기판(210)의 내측에는 차광 부재, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 차광 부재, 컬러 필터 및 공통 전극 중 적어도 하나는 하부 절연 기판(110)의 내측에 형성될 수도 있다. 공통 전극의 아래에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)의 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가져 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직하고, 화소 전극과 공통 전극에 의하여 전계가 인가되면 전계에 수직한 방향으로 배향되는 액정 분자(VA 모드)를 포함하거나 또는 전기장이 없는 상태에서 액정 분자의 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평하게 배열되어 있고, 화소 전극과 공통 전극이 수평 전계를 형성하여 수평 전계에 따라서 수평면 내에서 회전하는 액정 분자(IPS, PLS 모드)를 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 편광판(12)을 반사형 편광판으로 형성하고, 하부 편광판(12)에는 서로 다른 광학적 특성을 가지는 적어도 두 개의 반복 적층 구조를 포함한다. 이로 인하여 하부 편광판(12)에 광학적 특성이 동일한 반복 적층 구조만을 사용한 경우에 발생하는 측면에서의 간섭색 문제를 제거할 수 있다.
이에 대하여 이하의 도 9 내지 도 12를 통하여 살펴본다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
먼저 도 9에서는 광원을 CCFL로 사용한 경우는 첫번째 행에 도시하고 있으며, 광원을 LED로 사용한 경우는 두번째 행에 도시하고 있다. 또한, 하부 편광판(12)에 광학적 특성이 동일한 반복 적층 구조만을 사용한 비교예는 좌측 열에 도시하고 있으며, 본 발명과 같이 광학적 특성이 다른 적어도 두 개의 반복 적층 구조를 사용한 실시예는 우측 열에 도시하고 있다. 실험에 사용된 실시예는 도 8의 실시예이다.
광원을 CCFL로 사용하는 경우 LED를 사용하는 경우보다 간섭색이 많이 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 하부 편광판(12)에 광학적 특성이 다른 적어도 두 개의 반복 적층 구조를 사용하면, 간섭색이 완화되는 것을 확인할 수 있다.
도 10 및 도 11에서는 비교예와 도 8의 실시예를 사용한 경우 정면 화이트 휘도(정면 Lw), 정면 CR, 측면 화이트 휘도(측면 Lw) 및 측면 CR을 비교하며, 도 10은 광원으로 LED를 사용한 경우이며, 도 11은 광원으로 CCFL을 사용한 경우이다.
도 10 및 도 11을 비교한 결과 도 8의 실시예는 비교예에 비하여 측면이나 정면의 CR이 조금 낮아지는 면이 있지만, 사용하는데 문제가 발생하는 정도의 손실은 아님을 알 수 있어 하부 편광판(12)에 광학적 특성이 다른 적어도 두 개의 반복 적층 구조를 사용하는 것이 표시 품질을 저하시키지 않음을 알 수 있다.
한편, 도 12에서는 도 8의 실시예(좌측 도면)와 도 8과 달리 하부 편광판(12)의 3개의 반복 적층 구조를 모두 제2 반복 적층 구조(12-12)로 형성한 실시예(우측 도면)의 시야각에 따른 특성을 보여준다. 이 때, 광원은 CCFL을 사용하였다. 이는 CCFL이 간섭색의 문제가 크기 때문이다.
도 12에서 도시한 바와 같이 두 경우의 표시 특성은 거의 유사하지만, 우측 도면에서는 90도 및 270도에서 간섭색이 두드러지는 부분이 있다. 이는 제2 반복 적층 구조(12-12)를 3개 모두 형성하면 보상 필름과 같이 위상차를 제공하는 부분이 없어 간섭색을 줄이기 어려울 수 있음을 알 수 있고, 또한, 위상차를 제공하는 것은 제일 액정층(3)에 가까운 층임을 알 수 있다.
이하에서는 도 13 및 도 14를 이용하여 제1 굴절율의 층과 제2 굴절율의 층의 두께(또는 성분 비율)에 따른 간섭색에 대하여 살펴본다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 13은 광원을 CCFL을 사용한 경우이다. 첫번째 행의 제일 좌측에 위치하는 그림은 하부 편광판(12)에 3개의 제1 반복 적층 구조(12-11)가 위치하는 비교예이며, 제1 반복 적층 구조(12-11)는 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 65: 101인 경우이다. 도 13의 나머지 실시예에서도 제1 반복 적층 구조(12-11)의 두께비(또는 성분비)는 위와 같다.
도 13의 나머지 그림은 도 8의 실시예로 제2 반복 적층 구조(12-12)를 포함하며, 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)를 변화시키면서 표시 특성을 살펴본 그림이다.
첫번째 행의 두번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 70:96이고, 첫번째 행의 세번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 83:83이고, 첫번째 행의 네번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 90:76이다. 한편, 두번째 행의 첫번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 100:66이고, 두번째 행의 두번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 110:56이고, 두번째 행의 세번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 120:46이고, 두번째 행의 네번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 150:16이다.
도 13에서 도시하고 있는 바와 같이 첫번째 행의 첫번째 열에 있는 비교예에 비하여 나머지 그림에서는 모두 간섭색이 향상된 것을 확인할 수 있다. 비교예의 제1 굴절율층 두께(또는 성분 비율)/제2 굴절율층 두께(또는 성분 비율)의 값은 0.6435이므로, 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층 두께(또는 성분 비율)/제2 굴절율층 두께(또는 성분 비율)(이하, 이를 단순히 두께비 또는 성분비라 함)은 0.644 이상의 값을 가지면 되고, 바람직하게는 1을 넘을 수도 있으며, 도 13에 의하면 두번째 행의 네번째 열의 경우인 9.375를 넘을 수도 있다.
도 13에서 간섭색이 가장 향상된 경우는 첫번째 행의 세번째 열 및 네번째 열의 경우이며 이 경우의 두께비 또는 성분비의 범위는 1 이상 1.184이하 일 수 있다.
이하에서는 도 14를 통하여 광원이 LED인 경우를 살펴본다.
첫번째 행의 제일 좌측에 위치하는 그림은 하부 편광판(12)에 3개의 제1 반복 적층 구조(12-11)가 위치하는 비교예이며, 제1 반복 적층 구조(12-11)는 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 65: 101인 경우이다. 도 14의 나머지 실시예에서도 제1 반복 적층 구조(12-11)의 두께비(또는 성분비)는 위와 같다.
도 14의 나머지 그림은 도 8의 실시예로 제2 반복 적층 구조(12-12)를 포함하며, 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)를 변화시키면서 표시 특성을 살펴본 그림이다.
첫번째 행의 두번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 70:96이고, 첫번째 행의 세번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 83:83이고, 첫번째 행의 네번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 90:76이다. 한편, 두번째 행의 첫번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 100:66이고, 두번째 행의 두번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 110:56이고, 두번째 행의 세번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 120:46이고, 두번째 행의 네번째 열의 그림은 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층과 제2 굴절율층의 두께비(또는 성분비)가 150:16이다.
도 14에서 도시하고 있는 바와 같이 첫번째 행의 첫번째 열에 있는 비교예에 비하여 나머지 그림에서는 모두 간섭색이 향상된 것을 확인할 수 있다. 비교예의 제1 굴절율층 두께(또는 성분 비율)/제2 굴절율층 두께(또는 성분 비율)의 값은 0.6435이므로, 제2 반복 적층 구조(12-12)의 제1 굴절율층 두께(또는 성분 비율)/제2 굴절율층 두께(또는 성분 비율)(이하, 이를 단순히 두께비 또는 성분비라 함)은 0.644 이상의 값을 가지면 되고, 바람직하게는 1을 넘을 수도 있으며, 도 14에 의하면 두번째 행의 네번째 열의 경우인 9.375를 넘을 수도 있다.
도 14에서 간섭색이 가장 향상된 경우는 첫번째 행의 세번째 열 및 네번째 열의 경우이며 이 경우의 두께비 또는 성분비의 범위는 1 이상 1.184이하 일 수 있다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율 층의 두께가 서로 반대가 될 수 있음도 알 수 있다. 즉, 도 13 및 도 14의 비교예에서는 제1 반복 적층 구조(12-11)에서는 제2 굴절율 층의 두께가 더 컸지만, 나머지 실시예에서는 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 제2 굴절율 층의 두께가 더 작은 경우가 포함되어 있기 때문이다.
도 13 및 도 14에서는 제1 굴절율 층과 제2 굴절율층의 합한 두께는 일정하도록 설정한 상태에서 두께비/성분비를 변화시키면서 실험하였다. 하지만, 제1 굴절율 층과 제2 굴절율층의 합한 두께는 제1 반복 적층 구조(12-11)와 제2 반복 적층 구조(12-12)에서 다를 수 있으며, 전체 제1 반복 적층 구조(12-11)의 두께와 전체 제2 반복 적층 구조(12-12)도 다를 수 있다.
이하에서는 도 15를 통하여 도 8의 실시예에 따른 하부 편광판의 제조 방법을 살펴본다.
도 15은 도 8의 실시예에 따른 반사형 편광판의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 15에서 도시하고 있는 바와 같이 도 8의 실시예에 따른 하부 편광판(12)은 아래와 같은 방식으로 만들어 질 수 있다.
먼저, 제1 반복 적층 구조(12-11)의 두께비(또는 성분비)에 맞추어 제1 굴절율층과 제2 굴절율층을 반복 적층한 제1 반복 적층 구조(12-11) 두 개와 이들 사이 및 외측의 버퍼층(12-5)을 순차 적층한다. (도 15(a) 참고)
또한, 도 15(a)의 상부에서 도시하고 있는 바와 같이 제2 반복 적층 구조(12-12)의 두께비(또는 성분비)에 맞추어 굴절율층과 제2 굴절율층을 반복 적층한 제2 반복 적층 구조(12-12)와 이의 일측면에 위치하는 버퍼층(12-5)을 순차 적층한다.
그 후, 도 15(b)에서 도시하고 있는 바와 같이 제2 반복 적층 구조(12-12)를 포함하는 부분을 제1 반복 적층 구조(12-11)를 포함하는 부분의 상측에 적층한다.
그 후, 도 15(c)에서 도시하고 있는 바와 같이 일 방향으로 연신하여 하부 편광판(12)을 완성한다.
이상의 도 15에서는 연신 방법에 의하여 제조되는 제조 방법을 도시하였으나, 이 방법 외에도 다른 방법으로도 제조될 수 있다.
이하에서는 도 8의 실시예의 변형예를 살펴본다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 편광판의 단면도이다.
도 16의 실시예는 도 8의 실시예와 달리 제1 반복 적층 구조(12-11)가 한 개만 사용된 실시예이다. 그 결과 버퍼층(12-5)의 개수도 도 8에 비하여 줄어 들었다.
도 16과 같은 실시예는 제1 반복 적층 구조(12-11)가 한 개만 사용되더라도 반사 편광의 특성이 좋은 경우에 사용되거나 반사 편광 특성이 나빠도 사용 가능한 액정 표시 장치에서 사용될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는 도 16의 제1 반복 적층 구조(12-11)의 총 층의 개수가 도 8의 실시예에 따른 제1 반복 적층 구조(12-11)의 총 층의 개수와 다를 수 있으며, 도 16의 실시예에서 더 많은 층을 포함할 수 있다.
이하에서는 간섭색을 제거하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 18은 도 17의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성을 나타낸 도면이다.
이상에서는 간섭색을 제거하기 위하여 하부 편광판(12)을 변형하는 실시예를 도 8 등에서 살펴보았다.
하지만, 실시예에 따라서는 상부 편광판(22)에도 변형이 가능하며, 이에 대하여 도 17을 통하여 살펴본다.
도 17의 실시예의 액정 표시 장치도 도 1과 같은 구조를 가진다. 다만, 도 17에서는 위상차를 제공하는 부분을 중심으로 도시하여 액정층(3)과 상하 편광판(22’, 12’)만 도시하였다.
도 17의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(500, 25)과 액정 표시 패널(100, 3, 200)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(500, 25)은 광원, 도광판, 반사판을 포함하는 백라이트(500)와 그 위에 위치하는 광학 시트(25)를 포함한다.
광원에서 제공된 빛은 도광판 및 반사판을 지나 백라이트(500)에서 상부로 배출되며, 상부에 위치하는 광학 시트(25)를 지나 그 위의 액정 표시 패널(100, 3, 200)로 전달된다.
광원으로는 CCFL과 같은 형광 램프를 사용하거나 LED와 같은 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 광원의 위치는 백라이트(500)의 측면 또는 하부면에 위치할 수 있다.
광학 시트(25)는 적어도 하나의 광학 시트를 포함할 수 있으며, 프리즘 구조물을 포함하는 프리즘 시트나 디퓨저(diffuser)와 같은 확산 필름을 포함할 수 있다. 광학 시트(25)에는 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 휘도 향상 필름은 포함하지 않을 수 있다. 이는 하부 편광판(12)이 굴절율이 다른 두 개의 층이 반복적으로 형성된 반복 적층 구조(12-11)를 포함하여 휘도 향상의 특성을 포함하고 있기 때문이다.
백라이트 유닛(500, 25)의 위에는 액정 표시 패널(100, 3, 200)이 위치하고 있다.
액정 표시 패널(100, 3, 200)은 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)을 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 절연 기판(110) 아래에 하부 편광판(12’)이 부착되어 있다.
하부 편광판(12’)은 반사형 편광판이며, 도 8의 실시예와 달리 제1 반복 적층 구조(12-11)만을 포함하며, 실시예에 따라서는 버퍼층(12-5)을 포함할 수 있다. 제1 반복 적층 구조(12-11)를 복수개 포함할 수도 있다.
버퍼층(12-5)은 제1 반복 적층 구조(12-11)를 보호하거나 이어주는 역할을 한다.
하부 편광판(12’)은 하부 절연 기판(110)의 외측면에 부착되는데, 부착되기 위하여 점착제(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
하부 절연 기판(110)의 내측면에는 도시하지 않았지만 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다. 박막 트랜지스터와 화소 전극은 실시예에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있다. 화소 전극의 위에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는, 상부 표시판(200)에 대하여 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210) 위에 상부 편광판(22’)이 형성되어 있다.
상부 편광판(22’)은 흡수형 편광판으로 도 7과 달리 C 플레이트(22-4)를 포함한다.
즉, 도 17을 참고하면, 흡수형 편광판인 상부 편광판(22’)은 PVA층(22-1)을 중심으로 PVA층(22-1)의 상부면에 TAC층(22-2)이 위치하며, 하부면에는 단축성 보상층인 C 플레이트(22-4)와 이축성 보상층(22-3)이 위치한다. C 플레이트(22-4)와 이축성 보상층(22-3)은 리타데이션을 제공하여 표시 품질을 향상시킨다. 실시예에 따라서는 C 플레이트(22-4)와 이축성 보상층(22-3) 중 하나는 생략될 수 있다.
상부 절연 기판(210)의 외측면에 상부 편광판(22’)이 부착된다. 상부 편광판(22)의 TAC층(22-2)의 외측 표면에는 표면 처리(anti glare 또는 anti reflection 처리)가 되어 있을 수 있다.
상부 절연 기판(210)의 내측에는 차광 부재, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 차광 부재, 컬러 필터 및 공통 전극 중 적어도 하나는 하부 절연 기판(110)의 내측에 형성될 수도 있다. 공통 전극의 아래에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)의 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가져 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직하고, 화소 전극과 공통 전극에 의하여 전계가 인가되면 전계에 수직한 방향으로 배향되는 액정 분자(VA 모드)를 포함하거나 또는 전기장이 없는 상태에서 액정 분자의 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평하게 배열되어 있고, 화소 전극과 공통 전극이 수평 전계를 형성하여 수평 전계에 따라서 수평면 내에서 회전하는 액정 분자(IPS, PLS 모드)를 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 편광판(22’)에 C 플레이트(22-4)를 추가하고, 하부 편광판(12’)에는 도 8과 달리 제1 반복 적층 구조(12-11)만을 포함하여 간섭색이 발생하는 문제점을 상부 편광판(22’)의 추가된 C 플레이트(22-4)로 제거한다.
도 17의 구조가 간섭색을 줄이는 지에 대해서는 도 18을 통하여 살펴본다.
도 18에서는 광원을 CCFL로 사용한 경우이며, 좌측의 그림은 비교예로 상부 편광판에 C 플레이트가 추가되지 않고, 하부 편광판은 제1 반복 적층 구조만을 가지는 경우이고, 우측은 도 17의 실시예이다.
도 18에서 도시하고 있는 바와 같이 도 17의 실시예를 사용하는 경우 간섭색이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
이는 본 실시예에서 사용된 제1 반복 적층 구조의 제1 굴절율 층의 특성이 A 플레이트의 특성이 포함되어 있어 C 플레이트가 상부 편광판에 추가되면서 서로 보상되었기 때문으로 판단된다.
이상과 같이 도 8 내지 도 18의 경우에는 VA 모드 또는 IPS, PLS 모드의 액정에서 하부 편광판에 반복 적층 구조를 포함시키는 경우 발생하는 간섭색을 줄이는 실시예를 살펴보았다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100, 200: 표시판 110, 210: 절연 기판
12, 12’ 하부 편광판 12-1: 반사형 편광판 본체
12-11: 반복 적층 구조 12-12: 제2 반복 적층 구조
12-2, 12-2’ Rth 위상 보상층 12-3: 점착제
12-5: 버퍼층 22, 22’ 상부 편광판
22-1: PVA층 22-2: TAC층
22-3: 이축성 보상층 22-4: C 플레이트
25: 광학 시트 500: 백라이트

Claims (25)

  1. 삭제
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  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 굴절율이 다른 제1층 및 제2층이 반복 적층되어 있는 적어도 하나의 제1 반복 적층 구조; 및
    굴절율이 다른 제3층 및 제4층이 반복 적층되어 있는 제2 반복 적층 구조를 포함하며,
    상기 제1 반복 적층 구조는 빛이 입사하는 쪽에 위치하며, 상기 제2 반복 적층 구조는 빛이 방출되는 쪽에 위치하며,
    상기 제1 반복 적층 구조의 상기 제1층 및 상기 제2층 간의 두께비 또는 성분비는 상기 제2 반복 적층 구조의 상기 제3층 및 상기 제4층 간의 두께비 또는 성분비와 다른 편광판.
  7. 제6항에서,
    상기 제1층 및 상기 제3층은 동일한 제1 물질로 형성되고, 상기 제2층 및 상기 제4층은 동일한 제2 물질로 형성되는 편광판.
  8. 제6항에서,
    상기 제2 반복 적층 구조의 상기 제4층에 대한 상기 제3층의 두께비는 상기 제1 반복 적층 구조의 상기 제2층에 대한 상기 제1층의 두께비 보다 큰 편광판.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 0.644 이상인 편광판.
  10. 제6항에서,
    상기 제1 반복 적층 구조는 두 개 상기 제2 반복 적층 구조는 한 개 포함하며,
    상기 제1 반복 적층 구조와 상기 제2 반복 적층 구조의 사이 및 이 들의 외측에는 버퍼층이 형성되어 있는 편광판.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 흡수형 편광판인 상부 편광판 및 상부 절연 기판을 포함하는 상부 표시판;
    하부 편광판 및 하부 절연 기판을 포함하는 하부 표시판;
    상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하는 액정층; 및
    상기 하부 표시판의 아래에 위치하며 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 하부 편광판은
    굴절율이 다른 제1층 및 제2층이 반복 적층되어 있는 적어도 하나의 제1 반복 적층 구조; 및
    굴절율이 다른 제3층 및 제4층이 반복 적층되어 있는 제2 반복 적층 구조를 포함하며,
    상기 제2 반복 적층 구조는 상기 제1 반복 적층 구조에 비하여 상기 액정층에 가깝게 위치하며,
    상기 제1 반복 적층 구조의 상기 제1층 및 상기 제2층 간의 두께비 또는 성분비는 상기 제2 반복 적층 구조의 상기 제3층 및 상기 제4층 간의 두께비 또는 성분비와 다른 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제1층 및 상기 제3층은 동일한 제1 물질로 형성되고, 상기 제2층 및 상기 제4층은 동일한 제2 물질로 형성되는 액정 표시 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 제2 반복 적층 구조의 상기 제4층에 대한 상기 제3층의 두께비는 상기 제1 반복 적층 구조의 상기 제2층에 대한 상기 제1층의 두께비 보다 큰 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 반복 적층 구조의 제2 굴절율 층에 대한 제1 굴절율 층의 두께비는 0.644 이상인 액정 표시 장치.
  21. 제17항에서,
    상기 제1 반복 적층 구조는 두 개 상기 제2 반복 적층 구조는 한 개 포함하며,
    상기 제1 반복 적층 구조와 상기 제2 반복 적층 구조의 사이 및 이 들의 외측에는 버퍼층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  22. 제17항에서,
    상기 액정층은 전계가 인가되지 않았을 때 수직 배열하고 있으며, 수직 전계에 의하여 수평 배열 되거나, 전계가 인가되지 않았을 때 수평 배열하고 있으며, 수평 전계에 의하여 수평면 내에서 회전하는 액정 표시 장치.

  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
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