KR20040069045A - 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치 - Google Patents

포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포지티브 보상필름을 갖는 수직 배향 액정 표시장치(Vertically aligned liquid crystal display)에 관한 것으로,
필름의 면상에서의 굴절율(nx,ny)과 두께방향의 굴절율(nz)이 nx> ny= nz인 제 1위상차 필름(A-plate), 또는 nx= ny> nz인 제 2위상차 필름(-C-plate) 중에서 적어도 한 개 이상으로 구성되는 포지티브 보상필름을 상기 수직배향패널과 상, 하부 편광판 사이에 배치하여 포지티브 값의 위상차 보상특성을 갖는 VA-LCD셀을 구성하여 제 2위상차 필름(-C-Plate)과 수직배향 패널을 포함하는 두께 방향의 위상차 값의 총합(R-C+ RVA)이 파장에 비례하는 50nm∼150nm 범위의 포지티브 값을 갖도록 하여, 이러한 본 발명에 의하여 정면과 경사각에서 콘트라스트 특성을 향상시키고, 암 상태(black state)에서 시야각에 따른 색변화를 최소화시킬 수 있는 효과를 얻는다.

Description

포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치{Vertically aligned liquid crystal display having a positive compensation film}
본 발명은 수직배향 액정표시장치(Vertically aligned liquid crystal display ; 이하 VA-LCD라 칭함)의 시야각 특성을 개선하기 위한 보상필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 양 또는 음의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 VA-LCD의 정면과 경사각에서 높은 콘트라스트 특성을 얻을 수 있고 경사각에서 암 상태의 칼라 변화를 최소화시킬 수 있도록 한 무색(Achromatic) VA-LCD의 포지티브(positive) 보상필름에 관한 것이다.
종래의 기술에 따르면 전압이 인가되지 않은 상태에서 VA-LCD의 암 상태(Black state)를 보상하기 위해 -C-plate 보상필름 및 A-plate 보상필름이 주로 사용되었으며, 상기 -C-plate 보상필름이 사용된 VA-LCD에 대한 공지 기술이 미합중국특허 제4,889,412호에 기재된 바 있다.
그러나 상기 -C-Plate 보상필름이 포함된 VA-LCD는 암 상태의 보상이 완전히 이루어지지 않기 때문에 경사각에서 빛 누설이 발생되는 단점이 있다.
한편, 종래의 또 다른 기술에 따르면 -C-Plate 보상필름과 A-Plate 보상필름을 모두 포함하는 VA-LCD에 대한 공지기술이 미합중국특허 제 6,141,075호에 기재된 바 있다.
상기 -C-Plate 보상필름과 A-Plate 보상필름을 모두 포함하는 VA-LCD는 전압이 인가되지 않은 상태의 VA-LCD의 암(Black) 상태 보상이 더 잘 이루어졌다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에는 암 상태의 완벽한 보상을 위해서는 정면과 경사각에서 콘트라스트 개선 및 색변화 개선을 필요로 하는 문제점들이 내재되어 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 양 또는 음의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 VA-LCD의 정면과 경사각에서 높은 콘트라스트 특성을 얻을 수 있고 경사각에서 암 상태의 색변화를 최소화시킴으로써, VA-LCD의 시야각 특성을 개선할 수 있는 포지티브 보상필름을 갖는 무색(Achromatic) VA-LCD를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD 셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD 셀의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD셀의 사시도이다.
도 4는 400nm 파장에서 제 2위상차 필름의 두께방향의 위상차 값과 550nm파장에서 제 2위상차 필름의 두께방향의 위상차 값의 비(R-C,400/R-C,550)와 550nm 파장에서 VA-LCD 셀의 두께 방향의 위상차 값 (RVA,550)의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD 셀의 수직배향 패널의 두께 방향의 위상차 값과 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 위상차 값 및 그 절대값과 전체 위상차 값의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD셀에 모든 동경 각에서 0°~80°범위의 경사 각에 대하여 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD셀에 45°동경 각에서 0°~80°범위의 경사 각을 2°간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때의 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD셀에 모든 동경 각에서 0°~80°범위의 경사 각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 1 및 2실시예에 의한 포지티브 보상필름을 갖는 VA-LCD셀에 45°동경 각에서 0°~80°범위의 경사 각을 2°간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때의 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11,12,21,22,31,32 : 편광판 11c,12c,21c,22c,31c,32c : 흡수축
13,23,33 : 수직배향패널 14,24a,24b,34a,34b : 제 1위상차 필름
14c, 24c : 광 축 15,25,35a,35b : 제 2위상차 필름
43 : 수직배향된 액정패널의 두께방향의 위상차 값
45 : 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 위상차 값의 절대값
45': 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 위상차 값
46 : 두께방향의 위상차 값의 총합
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상, 하부 유리기판 사이에 유전율 이방성이 음(△ε< 0) 또는 양(△ε> 0)인 액정을 주입하여 수직배향패널을 형성하고, 상기 수직배향패널의 상, 하부에 서로 직교하는 흡수축을 갖는 상, 하부 편광판을 배치하여 3∼8㎛ 범위의 셀 갭을 유지하는 다중도메인 수직배향 모드(MVA) 또는 카이랄 첨가제(chiral additive)를 사용하는 수직배향 모드의 액정표시소자(VA-LCD)에 있어서,
필름의 면상에서의 굴절율(nx,ny)과 두께방향의 굴절율(nz)이 nx> ny= nz인 제 1위상차 필름(A-plate), 또는 nx= ny> nz인 제 2위상차 필름(-C-plate) 중에서 적어도 한 개 이상으로 이루어지는 포지티브 보상필름을 상기 수직배향패널과 상, 하부 편광판 사이에 배치하여 포지티브값의 위상차 보상특성을 갖는 액정 셀을 구성하되,
상기 제 1위상차 필름(A-plate)은 가시광 범위 안에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산(reversed wavelength dispersion)특성을 갖고 그 광 축(Optical Axis)이 인접한 편광판의 흡수축과 수직으로 배치되며,
상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)과 수직배향 패널을 포함하는 두께 방향의 위상차 값의 총합(R-C+ RVA)이 가시광의 범위 안에서 일정한 50nm∼150nm 범위의 포지티브값을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치를 제공한다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 의해 구현될 수 있는 VA-LCD를 예시하고 있으며, 흡수축이 서로 직교하는 두 개의 편광판(11,12,21,22,31,32), 상기 두 편광판 사이에 배치되는 수직배향(VA) 패널(13,23,33), 상기 두 편광판과 수직배향 패널 사이에 배치되는 포지티브 보상필름으로 VA-LCD 셀을 구성하고, 상기 포지티브 보상필름은 하나 이상의 제 1위상차 필름(A-Plate)(14,24a,24b,34a,34b) 및 제 2 위상차 필름(-C-Plate)(15,25,35a,35b)을 포함하는 구조를 갖는다. 여기서 상기 편광판은 고유한 두께방향의 위상차 값을 갖는 TAC(triacetate cellulose) 보호필름을갖거나 두께방향의 위상차 값을 갖지 않는 다른 보호필름을 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (d)는 제 1 위상차 필름(14)과 제 2위상차 필름(15)을 각각 한 개씩 사용하여 수직배향 패널(13)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(11,12) 사이에 배치하여 3-8㎛의 셀 갭을 유지하도록 구성한 제 1실시예에 의한 VA-LCD 셀의 구조로서, 도 1의 (a)는 제 1 위상차 필름(14)을 수직배향 패널(13)과 하부 편광판(11) 사이에 배치하고 제 2위상차 필름(15)을 수직배향 패널(13)과 상부 편광판(12) 사이에 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 제 1위상차 필름(14)의 광 축(14c)이 상기 하부 편광판(11)의 흡수축(11c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 1의 (b)는 제 1실시예의 다른 변형예로서, 제 1 위상차 필름(14)을 수직배향 패널(13)과 상부 편광판(12) 사이에 배치하고 제 2위상차 필름(15)을 수직배향 패널(13)과 하부 편광판(11) 사이에 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 제 1위상차 필름(14)의 광 축(14c)이 상기 상부 편광판(12)의 흡수축(12c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 1의 (c)는 제 1실시예의 또 다른 변형예로서, 제 1 위상차 필름(14)과 제 2위상차 필름(15)을 수직배향 패널(13)과 상부 편광판(12) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 제 1위상차 필름(14)의 광 축(14c)은 상기 상부 편광판(12)의 흡수축(12c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 1의 (d)는 제 1실시예의 또 다른 변형예로서, 상기 도 1(c)의 제 1위상차필름(14)과 제 2위상차 필름(15)의 위치를 바꾸어 상기 수직배향 패널(13)과 상부 편광판(12) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 제 1위상차 필름(14)의 광축(14c)은 상기 상부 편광판(12)의 흡수축(12c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 2의 (a)와 (b)는 제 1위상차 필름(24a, 24b) 두 개와 제 2위상차 필름(25) 한 개를 사용하여 수직배향 패널(23)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(21, 22) 사이에 각각 배치하여 3-8㎛의 셀 갭을 유지하도록 구성한 제 2 실시예에 의한 VA-LCD셀의 구조로서, 도 2의 (a)는 제 1위상차 필름(24a)을 수직배향 패널(23)과 하부 편광판(21) 사이에 배치하고 제 1위상차 필름(24b)과 제 2위상차 필름(25)을 수직배향 패널(23)과 상부 편광판(22) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 수직배향 패널(23)과 하부 편광판(21) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(24a)은 그 광 축(24c)이 하부 편광판(21)의 흡수축(21c)에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향 패널(23)과 상부 편광판(22) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(24b)은 그 광 축(24c)이 상기 상부 편광판(22)의 흡수축(22c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 2의 (b)는 제 2실시예의 다른 변형예로서, 제 1 위상차 필름(24b)을 수직배향 패널(23)과 상부 편광판(22) 사이에 배치하고 제 1위상차 필름(24a)과 제 2위상차 필름(25)을 수직배향 패널(23)과 하부 편광판(21) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 수직배향 패널(23)과 상부 편광판(22) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(24b)은 그 광 축(24c)이 상부 편광판(22)의 흡수축(22c)에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향 패널(23)과 하부 편광판(21) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(24a)은 그 광 축(24c)이 상기 하부 편광판(21)의 흡수축(21c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 3은 제 1 위상차 필름(34a, 34b) 두 개와 제 2위상차 필름(35a, 35b) 두 개를 사용하여 수직배향 패널(33)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(31, 32) 사이에 각각 배치하여 3-8㎛ 의 셀 갭을 유지하도록 구성한 제 3실시예에 의한 VA-LCD셀의 구조로서, 제 1 위상차 필름(34a)과 제 2위상차 필름(35a)을 수직배향 패널(33)과 하부 편광판(31) 사이에 연달아 배치하고 제 1위상차 필름(34b)과 제 2위상차 필름(35b)을 수직배향 패널(33)과 상부 편광판(32) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있다. 여기서 상기 수직배향 패널(33)과 하부 편광판(31) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(34a)은 그 광 축(34c)이 하부 편광판(31)의 흡수축(31c)에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향 패널(33)과 상부 편광판(32) 사이에 배치된 제 1위상차 필름(34b)은 그 광 축(34c)이 상기 상부 편광판(32)의 흡수축(32c)에 수직하게 배치된 상태를 예시하고 있다.
도 4는 본 발명에 의한 포지티브 보상필름에 적용된 제 2 위상차 필름의 400nm파장에서 두께방향의 위상차 값과 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값의 비(R-C,400/R-C,550)와 550nm 파장에서 VA-LCD 셀의 두께 방향의 위상차 값(RVA,550)의 관계를 도시한 그래프이고, 도 5에는 수직배향된 액정패널의 두께방향의 위상차 값(RVA> 0)(43)과, 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 위상차 값(R-C< 0)(45') 및 그 절대값(45)과, 두께방향의 위상차 값의 총합(RVA+ R-C> 0)(46)의 파장에 따른 의존성을 나타낸 그래프로서, 상기 수직배향 패널과 제2 위상차 필름의 두께방향의 위상차 값의 총합(RVA+ R-C> 0)이 양의 값을 갖는 무색(Achromatic)의 포지티브(positive) 보상필름의 경우를 나타내고 있다.
상기 VA-LCD의 보상에 필요한 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두께 방향의 위상차 값(R-C,550)은 아래의 식으로부터 구할 수 있다.
RVA,550+ R-C,550= 100 ~ 130㎚(평균 115㎚)
여기서, RVA,550= (d△n550)VA은 550nm파장에서 수직배향 패널의 두께방향의 위상차 값이며, R-C,550은 550nm 파장에서 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두께 방향의 위상차 값이다.
제 2위상차 필름(-C-Plate)의 위상차 값에 대하여, 필요한 파장분산값 (△nλ/△n550)-C은 다음 식으로 계산할 수 있다.
(△nλ/△n550)VA×RVA,550+ (△nλ/△n550)-C×R-C,550= 115㎚
여기서, (△nλ/△n550)VA는 VA-LCD의 두께방향의 위상차 값이다.
특히, 임의의 파장(λ= 400㎚)에 대하여,
(△n400/△n550)VA×RVA,550+ (△n400/△n550)-C×R-C,550= 115㎚
RVA,550에 대한 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두께 방향의 위상차 값 R-C,400/R-C,550= (△n400/△n550)-C의 상대 값을 계산한 결과는 상기 도 4에 나타냈다.
상기 제 1위상차 필름(A-Plate)의 면상에서의 위상차 값 Rλ= 0.25 ×λ에 대한 최적 조건은 무색특성을 갖는 λ/4 위상차 필름(Achromatic Quarter Wave Film)이 되어야 한다.
따라서, 상대적인 위상차 값은,
R400/R500= 400/500 = 0.727, R700/R550= 700/500 = 1.273이다.
상기 본 발명에 의한 VA-LCD의 포지티브 보상필름은 다음과 같은 특성을 갖는다.
필름의 면상에서의 굴절율(nx,ny)과 두께방향의 굴절율(nz)이 nx> ny= nz인 제 1위상차 필름(A-plate), 또는 nx= ny> nz인 제 2위상차 필름(-C-plate) 중에서 적어도 한 개 이상으로 이루어지는 포지티브 보상필름을 상기 수직배향패널과 상, 하부 편광판 사이에 배치하여 포지티브값의 위상차 보상특성을 갖는 VA-LCD셀을 구성하되, 상기 제 1위상차 필름(A-plate)은 가시광 범위 안에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산(reversed wavelength dispersion)특성을 갖고 그 광 축(Optical Axis)이 인접한 편광판의 흡수축과 수직으로 배치되며, 상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)과 수직배향 패널을 포함하는 두께 방향의 위상차 값의 총합(R-C+ RVA)이 가시광의 범위 안에서 일정한 50nm∼150nm 범위의 포지티브값을 갖는다.
그리고 전압이 인가되지 않은 상태에서의 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자는 상기 수직배향 패널의 상, 하부 유리기판 사이에서, 75 ∼ 90도 범위의 프리틸트각(pretilt angle)을 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 프리틸트 각이 87 ~ 90도이거나, 상기 프리틸트 각이 89 ~ 90도 인 값이다.
또한 상기 수직배향 패널에 형성되는 액정층의 위상차 값이 550nm 파장에서 80nm ∼ 400nm 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 수직배향 패널에 형성되는 액정층의 위상차 값이 550nm 파장에서 80nm ~ 300nm 값을 갖는 것이다.
그리고 상기 수직배향 패널에 주입된 액정의 러빙방향이 상기 편광판의 흡수축과 45도를 이룬다.
상기 제 1위상차 필름(A-Plate)은 550nm 파장에서 130 ~ 200nm이하의 위상차 값을 가지며, 바람직하게는 상기 제 1위상차 필름(A-Plate)이 550nm파장에서 130 ∼ 160nm 범위의 위상차 값을 갖는 것이다.
또한 상기 제 1위상차 필름(A-Plate)은 두 파장 400nm, 550nm에서 두께 방향의 위상차 값의 비(RA,400/RA,550)가 0.6∼0.9 범위이고, 두 파장 700nm, 550nm에서 상대적인 두께 방향의 위상차 값의 비(RA,700/RA,550)가 1.1∼1.5 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)은 550nm 파장에서 -100nm ~ -400nm 범위의 두께 방향의 위상차 값을 갖는 것으로서, 상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두 파장400nm, 550nm에서의 상대적인 위상차 값(R-C,400/R-C,550)은 상기 수직배향 패널의 상대적인 위상차 값 보다 크고, 두 파장 550nm,700nm에서의 상대적인 위상차 값 (R-C,700/R-C,550)은 수직배향 패널의 상대적인 위상차 값보다 작은 것, 특히 상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두 파장 400nm,550nm에서의 두께 방향의 상대적인 위상차 값(R-C,400/R-C,550)은 1.1∼1.3 범위의 값을 가지며 두 파장 550nm,700nm에서의 두께 방향의 상대적인 위상차 값(R-C,700/R-C,550)은 0.8 ~ 0.9의 범위를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 각 실시예를 통해 얻을 수 있는 시뮬레이션 결과를 예시하고 있으며, 도 6과 도 8에는 모든 동경 각(azimuth angle)에서 0°~ 80°범위의 경사각을 2°간격으로 변경하면서 백색광을 사용했을 때 상기 본 발명의 각 실시예의 VA-LCD로부터 얻을 수 있는 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를, 도 7 및 도 9에는 45°동경 각에서 본 발명의 각 실시예의 VA-LCD에 대한 암 상태의 시뮬레이션 결과를 색좌표로 각각 나타내고 있다.
이상의 본 발명에 의한 수직배향 액정표시장치의 위상차 보상특성을 다음의 각 제 1실시예 내지 제 3실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것으로 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제 1실시예]
도 1의 (a)에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 VA-패널을 포함하고 있다. 프리틸트각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.0979,파장 분산특성 △n400/△n550= 1.0979인 VA-LCD를 사용했다.
따라서, VA-패널의 두께방향의 위상차 값은 RVA,550= 297㎚이다.
제 2위상차 필름(-C-Plate)은 액정필름으로 제작되며, 두께방향의 위상차 값은 R-C,550= -190㎚이며, 파장 분산특성은 R-C,400/R-C,550= 1.31이다.
제 1위상차 필름(A-Plate)는 경화된 네마틱 액정으로 제작되며, 면상(in-plane)에서의 위상차 값은 RA,550= 145㎚이며, 파장 분산 특성은 RA,400/RA,550= 0.72이다.
모든 동경 각(azimuth angle)에서 0°~80°범위의 경사각에 대한 콘트라스트 비를 시뮬레이션한 결과를 도 6에 나타냈으며, 45°동경각에서 0°~ 80°범위의 경사각에 대하여 VA-LCD 암 상태에 대한 시뮬레이션을 xy 색좌표로 표현한 결과를 도 7에 나타냈다.
[제 2실시예]
도 1의 (d)에 나타낸 VA-LCD는 4㎛ 셀 갭, 프리틸트각 89°, 유전율 이방성 △ε= -4.9, 굴절율 이방성 △n = 0.0979이고, 파장 분산특성이 △n400/△n550= 1.0979인 액정을 사용했다.
따라서, VA패널의 두께 방향의 위상차 값은 RVA,550= 396㎚이다.
제 2 위상차 필름(-C-Plate)은 액정으로 제작되었으며, 두께 방향의 위상차 값은 R-C,550= -279㎚을 사용했다. 제 2 위상차 필름(-C-Plate)의 파장 분산특성은R-C,400/R-C,550= 1.21이다.
제 1 위상차 필름(A-Plate)는 경화된 네마틱 액정을 사용했으며, 면상(in-plane)에서의 위상차 값은 RA,550= 147㎚를 사용했다. 제 1 위상차 필름(A-Plate)의 파장 분산특성은 RA,400/RA,550= 0.72이다.
모든 동경 각(azimuth angle)에서 0°~80°범위의 경사각에 대한 콘트라스트 비를 시뮬레이한 결과를 도 6에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°~ 80°범위의 경사각에 대하여 VA-LCD 암 상태에 대한 시뮬레이션을 xy 색좌표로 표현한 결과를 도 7에 나타냈다.
[제 3실시예]
도 2의 (a)에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 VA-패널을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°이며, 유전율 이방성 △ε= -4.9, 굴절율 이방성 △n = 0.0979이고, 파장 분산특성 (△n400/△n550)VA= 1.0979인 액정을 사용했다.
따라서, VA-패널의 두께 방향의 위상차 값 RVA,550= 297㎚이다.
제 2 위상차 필름(-C-Plate)은 액정필름으로 제작되며, 두께방향의 위상차 값은 R-C,550= -130㎚이며, 파장 분산특성은 R-C,400/R-C,550= 1.31이다.
두 장의 제 1 위상차 필름(A-Plate)은 경화된 액정필름으로 제작되었으며, 면상(in-plane)에서의 위상차 값은 각각 RA,550= 90㎚이다. 제 1 위상차 필름(A-Plate)의 파장 분산특성은 RA,400/RA,550= 0.72이다.
모든 동경 각(azimuth angle)에서 0°~ 80° 범위에 콘트라스트 비를 시뮬레이션 한 결과를 도 8에 나타냈으며, 45° 동경 경사 각에서 VA-LCD 암 상태에 대한 시뮬레이션을 xy 색좌표로 표현한 결과를 도 9에 나타냈다.
[제 4실시예]
도 3에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 VA-패널을 포함하고 있다. 프리틸트 각(Pretilt Angle)은 89°이며, 유전율 이방성은 △ε= -4.9 , 굴절율 이방성은 △n = 0.0979, 파장 분산특성은 △n400/△n550= 1.0979인 액정을 사용했다.
따라서, VA-패널의 두께 방향의 위상차 값은 RVA,550= 297㎚이다.
두 장의 제 2 위상차 필름(-C-Plate)은 액정 필름으로 제작되었으며, 두께 방향의 위상차 값은 R-C,550= -65㎚이며, 파장 분산특성은 R-C,400/R-C,550= 1.31이다.
두 장의 제 1 위상차 필름(A-Plate)는 경화된 액정필름으로 제작되었으며, 면상(in-plane)에서의 위상차 값은 각각 RA,550= 90㎚이고, 파장 분산특성은 RA,400/RA,550= 0.72이다.
모든 동경 각(azimuth angle)에서 0°~ 80°범위의 경사각에 대한 콘트라스트 비를 시뮬레이션한 결과를 도 8에 나타냈으며, 45°동경 경사 각에서 VA-LCD 암 상태에 대한 시뮬레이션을 xy 색좌표로 표현한 결과를 도 9에 나타냈다.
이상의 본 발명에 의하면, 제 1위상차 필름(A-Plate)와 제 2위상차 필름(-C-Plate)를 포함하는 포지티브 보상필름을 구비한 VA-LCD는 VA-LCD의 경사각에서 완전한 암(dark) 상태 보상이 가능하며, 암(dark) 상태, 명(white) 상태 및 RGB 상태에서 색 변화를 최소화시켜 시야각 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기의 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (13)

  1. 상, 하부 유리기판 사이에 유전율 이방성이 음(△ε< 0) 또는 양(△ε> 0)인 액정을 주입하여 수직배향패널을 형성하고, 상기 수직배향패널의 상, 하부에 서로 직교하는 흡수축을 갖는 상, 하부 편광판을 배치하여 3∼8㎛ 범위의 셀 갭을 유지하는 다중도메인 수직배향 모드(MVA) 또는 카이랄 첨가제(chiral additive)를 사용하는 수직배향 모드의 액정표시소자(VA-LCD)에 있어서,
    필름의 면상에서의 굴절율(nx,ny)과 두께방향의 굴절율(nz)이 nx> ny= nz인 제 1위상차 필름(A-plate), 또는 nx= ny> nz인 제 2위상차 필름(-C-plate) 중에서 적어도 한 개 이상으로 이루어지는 포지티브 보상필름을 상기 수직배향패널과 상, 하부 편광판 사이에 배치하여 포지티브값의 위상차 보상특성을 갖는 액정 셀을 구성하되,
    상기 제 1위상차 필름(A-plate)은 가시광 범위 안에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산(reversed wavelength dispersion)특성을 갖고 그 광 축(Optical Axis)이 인접한 편광판의 흡수축과 수직으로 배치되며,
    상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)과 수직배향 패널을 포함하는 두께 방향의 위상차 값의 총합(R-C+ RVA)이 가시광의 범위 안에서 일정한 50nm∼150nm 범위의 포지티브값을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    전압이 인가되지 않은 상태에서의 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자는 상기 수직배향 패널의 상, 하부 유리기판 사이에서, 75∼90도 범위의 프리틸트각(pretilt angle)을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 프리틸트 각이 87~90도 인 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 프리틸트 각이 89~90도 인 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수직배향 패널에 형성되는 액정 층의 위상차 값이 550nm 파장에서 80nm ∼ 400nm 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수직배향 패널에 형성되는 액정 층의 위상차 값이 550nm 파장에서 80nm~300nm 인 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 수직배향 패널에 주입된 액정의 러빙방향이 상기 편광판의 흡수축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1위상차 필름(A-Plate)이 550nm 파장에서 130nm~200nm범위의 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1위상차 필름(A-Plate)이 550nm파장에서, 130nm∼160nm 범위의 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1위상차 필름(A-Plate)의 위상차 값의 비(RA,400/RA,550)의 범위가 0.6∼0.9이고, 상대적인 위상차 값의 비(RA,700/RA,500)의 범위가 1.1∼1.5인 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)이 550nm 파장에서, -100nm ~ -400nm 범위의 두께 방향의 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두 파장400nm, 550nm에서의 상대적인 위상차 값(R-C,400/R-C,550)은 상기 수직배향 패널의 상대적인 위상차 값 보다 크고, 두 파장 550nm,700nm에서의 상대적인 위상차 값(R-C,700/R-C,550)은 수직배향 패널의 상대적인 위상차 값보다 작은 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2위상차 필름(-C-Plate)의 두 파장 400nm,550nm에서의 두께 방향의 상대적인 위상차 값(R-C,400/R-C,550)은 1.1∼1.3 범위의 값을 가지며, 두 파장 550nm,700nm에서의 두께 방향의 상대적인 위상차 값(R-C,700/R-C,550)은 0.8 ~ 0.9의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브 보상필름을 갖는 수직배향 액정표시장치.
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