KR20040060526A - 오. 씨. 비 모드 액정표시장치 - Google Patents

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    • G02F1/1395—Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells

Abstract

본 발명에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 의하면, 이축성 필름또는 A, C 플레이트로 이루어진 보상필름과 인-셀 구조의 홀로그램 확산판 또는 확산 필름을 포함함에 따라, 효과적으로 시야각을 넓힐 수 있고, 기존의 WV 필름보다 상대적으로 저렴한 보상필름을 이용함에 따라 제조 단가를 낮출 수 있으며, 기존의 WV 필름을 사용하는 구조보다 박형으로의 제작이 가능하고, 필름 불량에 의한 제품불량을 방지하여 생산수율을 높일 수 있으며, 대면적 제품에 보다 효과적으로 대응가능한 장점을 가진다.

Description

오. 씨. 비 모드 액정표시장치{Optically Compensated Bend Mode Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 OCB(Optically Compensated Bend) 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온/오프를 조절할 수 있는 스위칭 소자가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치(이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
이를 위하여, 본 발명에서는 액정셀에 인가되는 전압크기를 조절하여, 액정셀의 광학적 성질을 변화시켜 상을 나타내는 전기광학 효과를 이용하고자 한다.
좀 더 상세히 설명하면, 전술한 전기광학 효과는 크게 전류효과형, 전계효과형, 열효과형으로 나눌 수 있고, 여기서 전계효과형은 TN(Twisted Nematic)효과, GH(Guest-Host)효과, ECB(Electrically Controlled Birefringence)와 상전이(Phase Change)효과를 들 수 있다.
여기에서, ECB모드는 서로 직교하는 2매의 편광판 사이에 일정하게 배향처리된 액정셀을 배치하여 전압인가 유무에 따라 액정셀의 복굴절 효과로 인한 빛의 투과변화가 일어나도록 하는 방식이다.
상기한 ECB모드의 한 방식인, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드 액정표시장치는 양 배향막의 중간에서는 거의 90도를 이루게 되며 기판에 가까워지면서 점차 각도가 줄어드는 대칭적인 벤드 구조로 되어 있어 고속응답이 가능한 액정표시장치이다.
도 1은 일반적인 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 도면으로서, 보상필름이 구비된 구조를 일 예로 하여 도시하였다.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 배치되며, 서로 동일한 방향으로 배향처리된 제 1, 2 기판(10, 30)과, 제 1, 2 기판(10, 30) 사이에 개재된 벤드 구조의 액정층(40)을 포함한 벤드셀(50)이 구비되어 있다.
상기 벤드셀(50)은, 전압무인가시에는 스플레이(splay) 구조를 가지고, 전이전압(reset voltage) 인가시에 벤드 구조를 가지므로, 온/오프 전압 인가시에 재배열하는데 걸리는 시간, 즉 응답시간이 대략 5 m/sec 이내로 아주 빠른 특성을 가진다.
이러한 벤드셀(50)은 기본적으로 광시야각 구현을 위해 리타더(retarder)가 포함된 WV 필름(wideview film)을 사용해야만 원하는 화질을 구현할 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 기판(10)의 바깥면에는 제 1 보상필름(12 ; compensated film) 및 제 1 편광판(14)이 차례대로 배치되어 있고, 제 2 기판(30)의 바깥면에는 상기 제 1 보상필름(12)의 광축과 직교되는 광축을 가지는 제 2 보상필름(32) 및 상기 제 1 편광판(14)의 투과축과 직교되는 투과축을 가지는 제 2 편광판(34)이 각각 구비되어 있다.
도면에서와 같이, 통상적으로 상기 제 1, 2 보상필름(12, 32)은 도면에서와 같이 기판(제 1, 2 기판(10, 30))과 근접한 위치에서부터, 음(-)의 굴절률 이방성(△n)을 가지는 디스코틱 필름(12a, 32a ; discotic film) 및 이축성 필름(12b, 32b ; biaxial film)이 차례대로 적층된 구조의 WV 필름(wideview film)으로 이루어진다.
그러나, OCB 모드 액정표시장치의 시야각 특성을 개선시키기 위한 목적으로 사용하는 WV 필름은 단가가 매우 비싸고, 적용가능한 기판 사이즈가 제한적이며, 디스코틱 필름과 같이 해당 액정물질의 코팅 공정이 포함되는 필름의 경우 불량발생률이 높다는 단점을 가진다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 광시야각을 확보함과 동시에 제조 단가를 낮출 수 있고, 기판 사이즈에 크게 구애받지 않고 적용할 수 있는 리타터가 구비된 OCB 모드 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 기존의 WV 필름보다 상대적으로 저렴한 보상 필름 및 광효율을 높이는 역할을 하는 확산 소자를 구비하여, 시야각 성능 개선과 동시에 비용 절감 효과를 얻고자 한다.
전술한 보상 필름으로 사용가능한 보상필름 소자로는, 3 차원적인 복굴절 특성이 ny > nx > nz인 보상필름으로 정의되는 이축성 필름, 3 차원적인 복굴절 특성이 nx > ny = nz인 보상필름으로 정의되는 A-플레이트(plate)와, 3 차원적인 복굴절 특성이 nx = ny ≠nz인 보상필름으로 정의되는 C-플레이트(plate)를 들 수 있고, 상기 확산 소자는 인-셀(In-cell) 구조로 배치가능한 홀로그램 확산부 또는 빛을 여러방향으로 산란시키는 스캐터링 소스(scattering source)를 가지는 확산 필름으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에서는, 빛의 집광 효율을 높이기 위해 집광 빔(collimated beam)을 출사할 수 있도록 집광 소자(collimated device)를 추가로 가지는 백라이트 유닛을 구성할 수도 있다.
도 1은 일반적인 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제 1 기판 114 : 제 1 전극
116 : 제 1 배향막 118 : 제 1 보상필름
120 : 제 1 편광판 150 : 제 2 기판
152 : 홀로그램 확산부 152a : 홀로그램 확산판
152b : 오버코트층 154 : 제 2 전극
156 : 제 2 배향막 158 : 제 2 보상필름
160 : 제 2 편광판 170 : 백라이트
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 전압무인가시에는 스플레이(splay) 구조를 가지고, 전이전압 인가시에 벤드(bend) 구조를 가지는 OCB(Optically Compensated Bend) 모드 액정표시장치에 있어서, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판의 내부면에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 위치하며, 제 1 방향으로 러빙처리된 제 1 배향막과; 상기 제 2 기판의 내부면에 위치하며, 일면에 홀로그램 패턴(Hologram pattern)을 가지는 홀로그램 확산부와; 상기 홀로그램 확산부 하부에 형성된 제 2 전극과; 상기 제 2 전극 하부에 형성되며, 상기 제 1 배향막과 동일 방향으로 러빙처리된 제 2 배향막과; 상기 제 1, 2 배향막 사이에 개재되는 액정층과; 상기 제 1, 2 기판의 최외부면에위치하는 제 1, 2 편광판과; 상기 제 1 편광판의 배면에 위치하는 백라이트(back light)을 포함하는 OCB 모드 액정표시장치를 제공한다.
상기 제 1, 2 기판의 적어도 어느 한 바깥면에는, 이축성 필름으로 이루어지거나 또는 A, C 플레이트로 이루어진 보상필름을 추가로 포함하고, 상기 이축성 필름은 3 차원적인 복굴절 특성이 ny > nx > nz인 보상필름이고, 상기 A-플레이트(plate)는 3 차원적인 복굴절 특성이 nx > ny = nz인 보상필름이며, 상기 C-플레이트 ; 3 차원적인 복굴절 특성이 nx = ny ≠nz인 보상필름이며, 상기 제 2 편광판의 바깥면에는, 다수 개의 스캐터링 소스를 가지는 확산 필름이 추가로 포함될 수 있다.
상기 홀로그램 확산부는, 상기 홀로그램 패턴을 가지는 홀로그램 확산판과, 오버코트층(overcoat layer)으로 이루어지고, 상기 오버코트층은, 상기 홀로그램 확산판과 굴절률차(△n)가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지며, 상기 제 1 편광판과 백라이트 사이에는 빛을 일방향으로 집광시키는 집광 소자(collimated device)가 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(110, 150)이 배치되어 있고,상기 제 1, 2 기판(110, 150) 사이에는 벤드 구조를 가지는 액정층(140)이 개재되어 있어, 상기 제 1, 2 기판(110, 150)과, 제 1, 2 기판(110, 150) 사이에 개재된 벤드 구조의 액정층(140)은 벤드셀(145)을 이룬다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 벤드셀(145)에는, 제 1 기판(110)의 내부면에 위치하는 제 1 전극(114)과, 제 1 전극(114) 상부에 위치하며, 제 1 방향으로 러빙처리된 제 1 배향막(116)이 형성되어 있고, 제 2 기판(150)의 내부면에는 홀로그램 확산부(152)가 형성되어 있고, 홀로그램 확산부(152) 하부에는 제 2 전극(154)이 형성되어 있으며, 제 2 전극(154) 하부에는 상기 제 1 배향막(116)과 동일 방향으로 러빙처리된 제 2 배향막(156)이 형성되어 있고, 실질적으로 상기 액정층(140)은 제 1, 2 배향막(116, 156) 사이에 개재된다.
상기 제 1, 2 배향막(116, 156) 내 화살표는 러빙처리 방향에 해당된다.
상기 홀로그램 확산부(152)는, 시야각에 따라 특정 각도에서의 휘도는 양호한 반면 그 외의 시야각에서는 휘도가 떨어지는 불균일성이 유발됨을 보완하기 위해 출력되는 빛을 산란시켜 주시야각 범위에서 휘도를 균일하게 할 수 있도록 홀로그래픽(holographic) 기법을 이용하여 형성된 확산 소자로써, 도면에서와 같이 일면에 홀로그램 패턴(일예로, "I" 영역 ; Hologram pattern)을 가지는 홀로그램 확산판(152a ; Hologram Diffuser) 및 오버코트층(152b ; overcoat layer)으로 이루어진다.
상기 오버코트층(152b)은, 상기 홀로그램 확산판(152a)과 굴절률차(△n)가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지는 조건을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제 1, 2 기판(110, 150)의 양 바깥면에는 제 1, 2 보상필름(118, 158) 및 제 1, 2 편광판(120, 160)이 차례대로 구비되어 있다.
상기 제 1, 2 보상필름(118, 158)은, 기존의 WV 필름보다 저렴한 이축성 필름으로 이루어지거나, 또는 A, C 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 편광판(120) 배면에는 빛을 공급하는 광원인 백라이트(170)가 위치한다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 제 1, 2 보상필름(118, 158)은 서로 직교하는 광축을 가지고, 상기 제 1, 2 편광판(120, 160)은 서로 직교하는 투과축을 가지도록 설계된다.
또한, 본 실시예에서는 제 2 편광판(160) 바깥면에 빛 산란효과를 일으키는 다수 개의 스캐터링 소스를 가지는 확산 필름을 추가로 포함할 수도 있다.
-- 제 2 실시예 --
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(210, 250)이 배치되어 있고, 상기 제 1, 2 기판(210, 250) 사이에는 벤드 구조를 이루는 액정층(240)이 개재되어 있어, 상기 제 1, 2 기판(210, 250)과, 제 1, 2 기판(210, 250) 사이에 개재된 벤드 구조의 액정층(240)은 벤드셀(245)을 이룬다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 벤드셀(245)에는, 제 1 기판(210)의 내부면에위치하는 제 1 전극(212)과, 제 1 전극(212) 상부에 위치하며, 제 1 방향으로 러빙처리된 제 1 배향막(214)이 형성되어 있고, 제 2 기판(250)의 내부면에는 제 2 전극(252)이 형성되어 있으며, 제 2 전극(252) 하부에는 상기 제 1 배향막(214)과 동일 방향으로 러빙처리된 제 2 배향막(254)이 형성되어 있고, 실질적으로 상기 액정층(240)은 제 1, 2 배향막(214, 254) 사이에 개재된다.
상기 제 1, 2 배향막(214, 254) 내 화살표는 러빙처리 방향에 해당된다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(210, 250)의 양 바깥면에는 제 1, 2 보상필름(216, 256) 및 제 1, 2 편광판(218, 258)이 차례대로 구비되어 있다.
상기 제 1, 2 보상필름(216, 256)은, 기존의 WV 필름보다 저렴한 이축성 필름으로 이루어지거나, 또는 A, C 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 2 편광판(258) 바깥면에는 빛을 여러 방향으로 산란시켜 빛의 확산 효율을 높이는 다수 개의 스캐터링 소스(260)를 포함하는 확산 필름(262)이 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 편광판(218) 배면에는 빛을 공급하는 광원인 백라이트(270)가 위치한다.
-- 제 3 실시예 --
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도로서, 벤드셀 적층 구조 및 보상필름, 편광판은 상기 실시예 1 구조를 동일하게 적용하였고, 집광 빔을 출사하기 위한 집광 소자를 추가로 가지는 백라이트유닛(unit)을 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 인-셀 구조의 홀로그램 확산부(320)를 가지는 벤드셀(322)과, 벤드셀(322)의 양 바깥면에 제 1, 2 보상필름(324, 326) 및 제 1, 2 편광판(328, 330)이 차례대로 배치되어 있다. 이때, 제 1 보상 필름(324) 및 제 1 편광판(328)은 벤드셀(322)의 하부에 위치하는 소자로써, 제 1 편광판(328)의 배면에는 빛을 공급하는 백라이트(332)가 배치되어 있고, 제 1 편광판(328)과 백라이트(332) 사이에는 백라이트(332)에서 공급되는 빛을 일방향으로 집광시켜 집광 빔(L1)으로 출사하는 집광 소자(334)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 집광 소자(334) 및 백라이트(332)는 백라이트 유닛(336)을 이룬다.
본 실시예에 의하면, 집광 빔을 이용하여 빛의 확산효과를 높이기 때문에 화면 휘도를 높일 수 있는 잇점을 가진다.
상기 제 1, 2 보상필름(324, 326)은 이축성 필름으로 이루어지거나, 또는 A, C 플레이트 중 어느 하나에서 선택된다.
본 실시예에서는, 상기 제 2 편광판(330) 바깥면에 빛 산란효과를 일으키는 다수 개의 스캐터링 소스를 가지는 확산 필름을 추가로 포함할 수도 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
한 예로, 본 발명에 따른 보상필름은 상부 및 하부 기판 중 어느 기판 쪽에만 구비될 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 OCB 모드 액정표시장치에 의하면, 이축성 필름또는 A, C 플레이트로 이루어진 보상필름과 인-셀 구조의 홀로그램 확산판 또는 확산 필름을 포함함에 따라, 효과적으로 시야각을 넓힐 수 있고, 기존의 WV 필름보다 상대적으로 저렴한 보상필름을 이용함에 따라 제조 단가를 낮출 수 있으며, 기존의 WV 필름을 사용하는 구조보다 박형으로의 제작이 가능하고, 필름 불량에 의한 제품불량을 방지하여 생산수율을 높일 수 있으며, 대면적 제품에 보다 효과적으로 대응가능한 장점을 가진다.

Claims (7)

  1. 전압무인가시에는 스플레이(splay) 구조를 가지고, 전이전압 인가시에 벤드(bend) 구조를 가지는 OCB(Optically Compensated Bend) 모드 액정표시장치에 있어서,
    서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 내부면에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상부에 위치하며, 제 1 방향으로 러빙처리된 제 1 배향막과;
    상기 제 2 기판의 내부면에 위치하며, 일면에 홀로그램 패턴(Hologram pattern)을 가지는 홀로그램 확산부와;
    상기 홀로그램 확산부 하부에 형성된 제 2 전극과;
    상기 제 2 전극 하부에 형성되며, 상기 제 1 배향막과 동일 방향으로 러빙처리된 제 2 배향막과;
    상기 제 1, 2 배향막 사이에 개재되는 액정층과;
    상기 제 1, 2 기판의 최외부면에 위치하는 제 1, 2 편광판과;
    상기 제 1 편광판의 배면에 위치하는 백라이트(back light)
    을 포함하는 OCB 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 기판의 적어도 어느 한 바깥면에는, 이축성 필름으로 이루어지거나 또는 A, C 플레이트로 이루어진 보상필름을 추가로 포함하는 OCB 모드 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이축성 필름은 3 차원적인 복굴절 특성이 ny > nx > nz인 보상필름이고, 상기 A-플레이트(plate)는 3 차원적인 복굴절 특성이 nx > ny = nz인 보상필름이며, 상기 C-플레이트 ; 3 차원적인 복굴절 특성이 nx = ny ≠nz인 보상필름인 OCB 모드 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 편광판의 바깥면에는, 다수 개의 스캐터링 소스를 가지는 확산 필름이 추가로 포함되는 OCB 모드 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 확산부는, 상기 홀로그램 패턴을 가지는 홀로그램 확산판과, 오버코트층(overcoat layer)으로 이루어지는 OCB 모드 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오버코트층은, 상기 홀로그램 확산판과 굴절률차(△n)가 적어도 0.2보다 큰 값을 가지는 OCB 모드 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편광판과 백라이트 사이에는 빛을 일방향으로 집광시키는 집광 소자(collimated device)가 추가로 포함되는 OCB 모드 액정표시장치.
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