KR20030069287A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 기판 및 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질층으로 이루어져 있다. 이때, 두 기판 안쪽의 하부 기판 위에는 다수의 화소 전극, 게이트선과 데이터선, 박막 트랜지스터 등이 있는 박막층이 형성되어 있고, 두 기판 바깥쪽의 하부 기판 위에는 편광판이 부착되어 있다. 또한, 두 기판 안쪽의 상부 기판 위에는 블랙 매트릭스, 적, 녹, 청의 컬러 필터가 형성되어 있는 박막층이 형성되어 있다. 또한, 상부 및 하부 기판의 바깥 면에는 각각 편광판이 부착되어 있으며, 상부 기판과 마주하는 편광판의 상부에는 55 이상의 헤이즈를 가지는 광산란층이 형성되어 있다.

Description

액정 표시 장치{liquid crystal display}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광산란층을 가지는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있는 하부 기판과 컬러 필터 및 블랙 매트릭스 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입하고 상 하 기판 또는 하나의 기판에 각각 형성되어 있는 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 액정의 배열을 변경시켜 빛의 투과율을 조절하는 방식으로 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정 표시 장치에서 액정 물질은 분자의 장축 방향과 단축 방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 갖는데, 이러한 복굴절성으로 인하여 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 빛이 느끼는 굴절률이 차이가 생기므로 선편광된 빛이 액정을 통과하면서 편광 상태가 바뀌는 비율에 차이가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 색특성이 정면에서 볼 경우와는 달라진다. 특히, 비틀린 네마틱 구조를 갖는 액정 표시 장치는 이러한 빛의 지연(retardation)의 차이로 인하여 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 심하게 발생한다.

이와 같이 액정 셀에서 생기는 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법으로는 특정한 방향에서 위상차를 보상하는 것인데, 이를 위하여 위상차 보상 필름을 사용하는 기술이 개발되었다. 이는 액정 내부에서의 빛의 위상의 변화를 위상차 필름에서 반대 방향으로 보상해 줌으로써 시야각 문제를 해결하는 것이다. 그러나, 이 방법에 의하더라도 위상차 보상 필름을 사용한 비틀린 네마틱 방식의 액정 표시 장치의 경우 시야각을 확보할 수 있지만, 화질의 불균형이나 간조 반전 등의 문제점이 여전히 남아 있다.

본 발명의 과제는 계조 반전을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관한 구조를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 2a 및 도 2b는 헤이즈 값이 25인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고,

도 3a 및 도 3b는 헤이즈 값이 50인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고,

도 4a 및 도 4b는 헤이즈 값이 60인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고,

도 5a 및 도 5b는 헤이즈 값이 80인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 두 기판의 안쪽 사이에 비틀린 네마틱 방식으로 액정 분자가 배열되어 있는 액정 셀과 액정 셀의 내면 또는 외면에 형성되어 있는 적어도 하나의 광산란층을 포함한다. 이때, 광산란층의 헤이즈(haze) 값은 55 이상이다. 여기서, 헤이즈는 광산란층의 산란도이다.

이때, 광산란층은 액정 패널을 통과한 빛을 모든 방향으로 산란시켜 빛을 평균화하는 기능을 가진다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관한 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 기판(10, 20) 및 두 기판(10, 20) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층(30)으로 이루어져 있다. 이때, 액정 물질층(30)의 유전율 이방성 Δε은 0보다 크며, 전기장을 인가하지 않을 때 액정 물질층(30)의 액정 분자는 그 장축 방향이 두 기판(10, 20) 면에 대하여 평행하게 배열되어 있으며, 한 기판에서다른 기판에 이르기까지 나선상으로 비틀린 네마틱 구조를 가지며, 액정 물질층(30)에 충분한 크기의 전기장을 인가하였을 때 액정 분자는 그 장축이 전기장의 방향과 평행하게 기판(10, 20)의 평면에 대하여 수직하게 배열된다.

두 기판(10, 20) 안쪽 하부 기판(10) 위에는 표시 동작을 하는 다수의 화소 전극, 서로 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 주사 신호 및 화상 신호를 각각 전달하는 게이트선과 데이터선, 게이트선으로부터의 주사 신호에 통하여 화소 전극에 전달되는 데이터선으로부터의 화상 신호를 제어하는 박막 트랜지스터 등이 있는 박막층(11)이 형성되어 있고, 두 기판(10, 20) 바깥쪽 하부 기판(10) 위에는 편광판(12)이 부착되어 있다.

또한, 두 기판(10, 20) 안쪽 상부 기판(20) 위에는 화소 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스, 각각의 화소 영역에 순차적으로 배열되어 있는 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 화소 전극과 함께 액정 분자를 구동하기 위한 대향 전압이 인가되며 투명 도전막인 ITO(indium tin oxide)으로 이루어진 공통 전극을 포함하고 있는 박막층(21)이 형성되어 있으며, 두 기판(10, 20) 바깥쪽 상부 기판(20) 위에는 통과하는 빛을 편광시킬 수 있는 편광판(22)이 부착되어 있다. 이때, 두 기판(10, 20)의 바깥 면에 부착되어 있는 편광판(12, 22)은 투과축은 서로 평행 또는 수직하게 배치할 수 있다.

또한, 상부 기판(20)과 마주하는 편광판(22)의 상부에는 광산란층(40)이 형성되어 있다.

여기서, 광산란층(40)은 빛을 산란시켜 액정 셀(10, 20)을 통과한 빛을 모든방향으로 산란시켜 빛을 평균화하는 기능을 가지며, 헤이즈 값은 55 이상을 가진다. 특히, 본 발명에서와 같이 광산란층(40)의 헤이즈 값이 55이상일 때에는 하측 방향의 계조 반전을 개선할 수 있으며, 이에 대하여 실험예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

이때, 광산란층(40)은 고분자 분산형 액정 물질층 또는 굴곡 면이 형성되어 있는 유기막으로 형성할 수 있으며, 회절 격자 모양의 미세 구조를 가질 수 있으며, 빛을 산란시키기 위한 미립자를 포함할 수 있다.

또한, 광산란층(40)을 형성하는 방법으로는, 본 발명에서와 같이 액정 셀(10, 20)과 마주하는 편광판(22)의 바깥 면에 광산란용 필름으로 부착하는 방법, 편광판(22)을 부착할 때 접착제로서 편광판(22)과 상부 기판(20) 사이에서 광산란 기능을 가지는 광확산 접착제로 이용하는 방법, 수지 중에 미립자를 분산시킨 광 산란층을 컬러 필터(23) 상에 형성하는 방법 등이 있을 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 하부 기판(10)에 부착되어 있는 편광판(12)을 통과한 편광된 빛은 액정 물질층(30)을 통과하면서 선편광되어 상부 기판(20)에 부착되어 있는 편광판(22)을 통과하고, 광산란층(40)을 통과하면서 모든 방향으로 산란된다. 이 때문에 보는 위치의 각이 변하더라도 빛의 양과 색 특성의 변화가 발생하지 않아 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상을 최소화할 수 있다.

다음은 앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실험예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

실험예

본 발명의 실험예에서는 앞에서 설명한 바와 같이, 비틀리 네마틱 방식의 액정 셀을 이용하고, 헤이즈 값이 25, 50, 60 및 80인 광산란층을 형성하여, 각각에 대하여 대비비 및 계조 반전을 측정하였다.

도 2a 및 도 2b는 헤이즈 값이 25인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고, 도 3a 및 도 3b는 헤이즈 값이 50인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고, 도 4a 및 도 4b는 헤이즈 값이 60인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이고, 도 5a 및 도 5b는 헤이즈 값이 80인 광산란층을 적용한 액정 표시 장치에 대하여 수직 및 수평 방향에서 시야각의 변화에 따른 휘도를 측정한 그래프이다.

헤이즈 값이 25인 광산란층을 적용하는 경우에, 도 2a에서 보는 바와 같이 수직 방향에서는 계조 반전이 심하여 화질이 매우 불균일하게 나타났다. 특히 46 계조에서는 상측(+ 시야각)의 휘도가 100 이상으로 100 정도의 중앙(시야각 0)보다 높게 나타났으며, 하측(시야각 25 정도)에서는 50이하로 휘도가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이와 비교하여 수평 방향에서는 도 2b에서 보는 바와 같이 계조 반전 및 화질의 불균형이 거의 나타나지 않았으나 중앙보다 상측 및 하측에서 휘도가 증가하는 것으로 나타났다.

헤이즈 값이 50인 광산란층을 적용하는 경우에, 도 3a에서 보는 바와 같이수직 방향에서는 도 2a의 경우와 다르게 대부분의 시야각에서 계조 반전은 나타나지 않았으나, 하측의 시야각 -20--60의 범위에서 계조 반전이 발생하여 화질이 불균일하게 나타났다. 이와 달리 수평 방향에서는 도 3b에서 보는 바와 같이 계조 반전 및 화질의 불균형이 거의 나타나지 않았으나 도 2b의 경우와 비교하여 상측 및 하측의 휘도가 중앙부보다 높게 나타나는 것이 거의 사라졌다.

헤이즈 값이 60인 광산란층을 적용하는 경우에 도 4a에서 보는 바와 같이 도 2a 및 도 3a와 비교하여 상측 및 하측에서 계조 반전은 나타나지 않았다. 또한, 수평 방향에서도 도 4b에서 보는 바와 같이 계조 반전 및 화질의 불균형이 거의 나타나지 않았다.

한편, 헤이즈 값이 80인 광산란층을 적용하는 경우에는 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 상측 및 하측에서 계조 반전은 나타나지 않았으며, 수평 방향에서도 계조 반전 및 화질의 불균형이 나타나지 않았다.

따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서와 같이, 55 이상의 헤이즈를 가지는 광산란층을 적용함으로써 계조 반전을 제거하여 표시 장치의 화질을 균일하게 개선할 수 있다.

Claims (4)

1. 서로 제1 기판,

   상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,

   상기 제1 및 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질층,

   상기 제1 및 제2 기판의 안쪽 또는 바깥쪽 면에 형성되어 있으며, 55 이상의 헤이즈를 가져 상기 액정 물질층을 통과한 빛을 산란시키는 광산란층

   을 포함하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에서,

   마주하는 상기 제1 및 제2 기판의 바깥 면에 부착되어 있는 편광판을 더 포함하는 액정 표시 장치.
3. 제2항에서,

   상기 광산란층은 상기 편광판과 상기 제1 또는 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
4. 제2항에서,

   상기 광산란층은 상기 제1 또는 제2 기판과 마주하는 상기 편광판의 상부에 형성되어 있는 액정 표시 장치.