KR20050016247A - 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 c 플레이트를포함하는 복합 광보상 c 플레이트 및 이를 사용한 액정표시 장치 - Google Patents

상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 c 플레이트를포함하는 복합 광보상 c 플레이트 및 이를 사용한 액정표시 장치

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KR20050016247A
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Abstract

본 발명은 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 C 플레이트를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트를 제공한다.
본 발명의 복합 C 플레이트 보상 필름은 LCD(Liquid crystal display, 액정 표시장치)의 정면과 경사각에서 콘트라스트 특성을 향상시키고, 암 상태(black state)에서 시야 각에 따른 칼라변화를 최소화시킬 수 있는 광대역 파장분산 특성을 갖는다.

Description

상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 C 플레이트를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트 및 이를 사용한 액정 표시 장치{COMPLEX LIGHT-COMPENSATION C PLATE WITH TWO OR MORE OF C PLATES DIFFERENT IN DISPERSION RATIO VALUE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 LCD의 시야 각 보상필름에 관한 것이다. 더 구체적으로는 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 ()으로 채워진 VA-LCD(Vertically aligned liquid crystal display, 수직 배향 액정 표시장치, US 특허 제4,889,412호 참조), IPS-LCD(In-plane switching liquid crystal display), TN-LCD(Twisted Nematic liquid crystal display)에서 정면과 경사각에서의 높은 콘트라스트 특성을 확보하고 경사각에서의 암 상태의 칼라 변화를 최소화시킬 수 있는 LCD 시야 각 보상필름에 관한 것이다.
액정은 분자의 장축 방향과 단축 방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 갖으며, 이 복굴절성에 의해 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. 따라서, 비틀린 네마틱 구조를 갖는 액정 표시 장치는 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조반전(gray inversion) 등의 현상이 발생한다.
이와 같이 액정 셀에서 생기는 위상차를 보상해 주기 위하여 위상차 보상 필름을 사용한 TN LCD의 기술이 개발되었다. 이는 액정 내부에서의 빛의 위상의 변화를 위상차 필름에서 반대 방향으로 보상해 줌으로써 시야각 문제를 해결하는 것이다. 그러나, 이 방법에 의하더라도 음의 위상차 보상 필름을 사용한 TN LCD의 경우 편광판의 투과축과 45도의 각을 이루는 방향에서 보는 경우의 계조 특성만을 개선시킬 수 있고, 화질의 불균형이나 중간조 반전 등의 문제점이 여전히 존재한다. 한편, 기존의 TN-LCD와는 다른 음의 유전 이방성을 갖는 액정을 사용한 수직 배향 TN-LCD(VATN-LCD ; vertically aligned TN-LCD)가 개발되었다. 이 장치는 보통의 TN-LCD의 경우보다 간단한 공정과 적은 비용으로 제조할 수 있으며, 대비비가 높으면서도, 문턱 전압이 낮고 응답시간이 빠르다는 점 등 기존의 TN-LCD에 비하여 많은 장점을 가지고 있다.
TN-LCD의 경우 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 배열은 액정 분자의 장축이 기판과 평행한 상태에서 나선형으로 비틀린 상태이고, 전압이 인가되면 액정 분자의 장축이 기판에 대해 수직인 방향으로 변하게 된다. 이와 반대로 VATN-LCD의 초기 상태는 TN-LCD의 전압 인가 상태와 유사한 액정 분자의 배열 상태를 갖게 되고, 전압이 인가되었을 때 비틀린 형태의 배열로 바뀐다.
VATN-LCD의 경우 오프 상태에서 액정 분자는 수직으로 배열되며 액정 분자의 배열 방향과 같은 방향에서 볼 경우는 빛의 지연(retardation)은 없다. 따라서, 이 각도에서 보는 경우 매우 높은 대비비를 유지할 수 있다. 그러나, 액정 분자가 배열된 방향과 다른 각도에서 바라볼 경우는 액정의 복굴절성에 의해 빛의 지연이 생겨 대비비가 낮아지며, 특히 편광판의 투과축과 45도의 각을 이루는 방향에서 볼 경우의 대비비는 매우 낮다.
액정 분자가 수직으로 배열된 셀은 양의 복굴절성을 갖는 판과 같은 특성을 갖는다. 따라서 이 복굴절성은 음의 복굴절성을 갖는 C 플레이트 보상 필름을 사용하여 상쇄될 수 있으며, 이 때 사용되는 C 플레이트 보상 필름의 지연값의 최적값은 액정셀의 복굴절에 의해 생기는 지연값과 거의 동일한 값이 되는 것이 바람직할 것이다.
(-) C 플레이트에 대한 기술은 미국특허 제4,889,412호에 기재된 바 있으며, (-) C 플레이트 보상필름의 주요 기능은 전압이 인가되지 않은 상태 또는 낮은 전압에서 VA-LCD의 암 상태(Black)을 보상하는 것이다. 그러나, 기존에 적용된 (-) C 플레이트는 제한된 위상차 파장 분산 비 값() 때문에 경사각에서 암 (暗) 상태와 RGB 상태의 칼라변화를 적절하게 보상시키지 못하는 문제점이 있다.
예컨대, LCD 패널의 파장분산 비 값은 정상 파장분산 특성을 가지며, LCD 패널에 의해서 발생되는 암(暗) 상태와 RGB 상태의 칼라변화를 보상하기 위해서는 고(高) 파장 분산 특성을 갖는 C 플레이트가 요구된다. 이와 같은 고(高) 분산특성은 기존의 위상차 필름 한장으로 구현이 어렵다.
한편, 암(暗)상태에서 VA-LCD는 (+) C 플레이트와 동일한 특성을 나타낸다. (-) C 플레이트를 사용하여 (+) C 플레이트를 완전하게 보상하기 위해서는 동일한 파장분산특성을 나타내는 것이 필요하다. LCD에 사용되는 액정은 정상 파장분산 특성을 갖고 있으며, 파장 분산 비 값()이 크기 때문에, 위상차 파장 분산 비 값이 제한되어 있는 기존의 (-) C 플레이트를 사용하는 경우는 VA-LCD 액정의 파장 분산특성에 맞도록 위상차 필름을 제작할 수 없다.
(+) C 플레이트는 경사각에서 CLC 편광판(휘도 향상 편광판)의 칼라변화를 최소화시키기 위해서 적용되고 있으나, 위상차 파장 분산 비 값()이 매우 제한되어 있기 때문에 (-) C 플레이트와 동일한 문제점이 있다.
예컨대, CLC 편광판의 칼라변화를 최소화시키기 위해서는 고(高) 파장분산특성을 갖는 (+) C 플레이트가 요구되는데, 기존의 (+) C 플레이트 위상차 필름으로는 이와 같은 고(高) 파장 분산특성을 갖는 (+) C 플레이트 구현이 불가능하다.
CLC 편광판의 경우에, 사용되는 CLC의 파장분산특성과 동일한 파장분산특성을 나타내는 (+) C 플레이트가 요구되는데, CLC의 파장분산비 값이 매우 크기 때문에, 기존의 +C 플레이트를 사용해서 CLC의 파장 분산특성에 맞도록 위상차 필름을 제작할 수 없다.
LCD의 셀 내의 위상차 값 변화를 완전히 보상하기 위해서는, 고(高) 파장분산 특성, 역(逆) 파장 분산 특성, 중(中) 파장분산 특성, 혼합(混合) 파장분산 특성을 포함한 광대역 파장분산 특성을 갖는 C 플레이트가 요구된다.
본 발명은 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 C 플레이트를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트의 경우, 동일 파장에서 각 C 플레이트의 두께방향의 위상차 값(=지연값)들이 합산가능하므로, 제한된 위상차 파장 분산비 값() 을 갖는 1장의 C 플레이트로만 구성된 종래 C 플레이트와 달리, 광대역 파장분산 특성을 갖는 C 플레이트를 제공할 수 있다는 점에 착안한 것이다.
본 발명은 이러한 광대역 파장분산 특성을 갖는 C 플레이트의 설계조건과 제작에 관하여 기술하고자 한다.
본 발명은 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 C 플레이트를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트를 제공한다.
구체적으로 본 발명은 m개의 (+) C 플레이트와 n개의 (-) C 플레이트로 구성된 복합 광보상 C 플레이트에 있어서, 임의의 2개 이상의 C 플레이트의 분산비 값()이 상이한 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트를 제공한다.
[이때, m = 0 또는 임의의 양의 정수이고, n = 0 또는 임의의 양의 정수이고, m+n≥2이고;
로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며(이때, 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타내고, d는 필름의 두께를 나타냄);
R450은 450nm에서 C 플레이트의 위상차 값, R550은 550nm에서 C 플레이트의 위상차 값을 나타냄.]
이 경우, m개의 (+) C 플레이트와 n개의 (-) C 플레이트를 적층하면, 적층 순서에 관계없이, 적층된 필름의 전체 위상차 값(Rtot)은 m개의 (+) C 플레이트가 갖고 있는 위상차 값을 합산한 값인 R과 n개의 (-) C 플레이트가 갖고 있는 위상차 값을 합산한 값인 R' 으로 나타낼 수 있으며, 하기 식과 같다.
Rtot=R+R'
여기서, R은 양의 값을 갖고, R' 는 음의 값을 갖는다.
하기에서는 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
(+) C 플레이트와 (-) C 플레이트의 굴절율은 도 2와 도 3에 나타나 있다. C 플레이트는 두께 방향의 위상차 값을 갖는 위상차 필름을 말하며, 두께 방향의 위상차 값은 다음과 같이 정의한다.
: (+) C 플레이트
: (-) C 플레이트
여기서, 는 필름의 면상 굴절율 중 작은 굴절율 값, 은 필름의 두께 방향의 굴절율, d는 필름의 두께를 나타낸다.
(+) C 플레이트는 양의 복굴절을 갖는 폴리머, 이축 연신 폴리머 또는 UV 경화형 네마틱 액정 폴리머(Nematic Liquid Crystal Polymer)로 제작될 수 있으며, (-) C 플레이트는 TAC(Triacetate celloluse), 고리형 올레핀(cyclo-olefin)계 공중합 필름, 이축 연신필름(biaxial stretched polymer), UV 경화형 짧은 피치 콜레스테릭 액정(UV curable short pitch cholesteric liquid crystal) 필름으로 제작이 가능하다.
C 플레이트의 파장에 따른 위상차 값 의존성을 위상차 필름의 파장 분산 특성이라 하며, 다음과 같이 정의한다.
여기서, A와 B는 물질에 따라서 결정되는 Cauchy의 계수를 나타내며, 는 흡수파장을 나타낸다.
일반적인 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 절대값 의존성은 도 4에 나타나 있다. 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이, 파장이 증가할수록 위상차 절대값이 감소하는 필름을 정상 파장분산특성 (normal wavelength dispersion)을 갖는 위상차 필름이라 한다.
C 플레이트의 분산특성 ()은 위상차 필름 재료에 의해서 결정되는 고유한 특성이다.
C 플레이트의 파장 분산 특성은 두 파장에서의 분산 비 값()을 변수로 사용하여 기술할 수 있다.
여기서, 은 450nm, 550nm, 650nm 파장에서의 위상차 값을 나타낸다.
일반적인 C 플레이트의 경우, 450nm와 550nm에서의 위상차 비 값 범위는 로 제한된 값을 가지며, 550nm와 650nm에서의 비 값 범위는 로 제한된 값을 갖는다.
투명 재료인 경우에 파장이 짧은 가시광 영역에서 위상차 분산이 큰 이유는 단파장에서 흡수가 크기 때문이며, 단파장에서 파장 분산 비 값()은 장파장에서 파장분산 비 값 ()보다 두 배 정도 더 크다. 위와 같은 단파장에서 흡수 때문에 C 플레이트의 파장분산 비 값이 제한되게 된다.
예컨대, 단파장에서 흡수가 있을 경우에 Cauchy 식에서 마지막 항(계수 B를 포함하는 항)의 분모 값이 작아지고 파장에 따른 위상차 값 변화가 더 커지기 때문에 단파장에서 위상차 값과 장파장에서 위상차 값의 차이가 더 증가하게 된다.
대부분의 물질들은 단파장 영역(UV영역)에서 흡수가 있기 때문에, 정상 파장분산 비 값을 가지며, 고 파장 분산 특성을 나타내기 위해서는 400nm 근처에 빛의 흡수가 있어야 한다. 그러나, 가시광 영역 내에 흡수 파장이 존재할 경우 위상차 필름으로 적용할 수가 없다. 따라서, 파장 분산 비 값이 제한된다. 또한, 가시광 영역 내에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산 특성을 갖는 위상차 필름 제작은 불가능하다.
C 플레이트의 파장분산 비 값이 제한되는 문제점은 다른 분산 비 값을 갖는 두 장의 C 플레이트( 플레이트와 플레이트)를 이용하여 해결할 수 있다.
따라서, 본 발명은 다른 분산 비 값을 갖는 두 장의 C 플레이트( 플레이트와 플레이트)의 조합을 통해서 파장 분산 특성을 임의로 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 실시태양은, 하기의 조건을 만족하는 두 장( 플레이트와 플레이트)의 C 플레이트로 구성된 광대역 파장 분산 특성을 갖는 C 플레이트를 제공한다.
여기서, 은 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타낸다. 또한, 각각의 필름은 를 만족해야 한다. 여기서, 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타낸다. d는 필름의 두께를 나타낸다.
본 발명의 제2 실시태양은, (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현되고, 고(高) 파장분산 특성을 갖는 복합 광보상 (+) C 플레이트(매우 큰 값을 갖는 (+) C 플레이트)를 제공한다.
高 분산 특성(Super High dispersion)을 갖는 복합 광보상 (+) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (+) C 플레이트(), 플레이트는 (-) C 플레이트()라 하면, 두 장의 필름을 적층(積層)하였을 때, 고 분산(Super High Dispersion) 특성을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름 (+) 플레이트, (-) 플레이트와 高 분산특성(Super High dispersion)을 갖는 복합 (+) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 5에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 400nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 500nm의 두께방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다. 플레이트가 550nm파장에서 -300nm의 두께방향 위상차 값을 갖고, 가시광 범위 안에서 거의 같은 두께 방향 위상차 값을 갖는 flat 형 파장 분산특성을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 의 위상차 값을 갖게 된다. 따라서, 복합 광보상 (+) C 플레이트는 高 분산 비값 ()을 갖는 (+) C 플레이트가 된다.
(+) C 플레이트는 위상을 지연시켜주는 역할을 하고, (-) C 플레이트는 위상을 빠르게 해주는 역할을 하기 때문에, 두 장의 위상차 필름을 적층(積層)했을 때, 복합 (+) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값은 각 파장에서 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트의 위상차 절대값의 차이로 나타난다(도 5 참조).
고 파장분산 특성을 갖는 복합 광보상 (+) C 플레이트가 가질 수 있는 값의 범위는 한 장의 필름으로 구현 가능한 범위 값인 1.2 이상의 값을 가질 수 있다().
고 파장분산 특성(Super High dispersion)을 갖는 복합 (+) C 플레이트는 IPS-LCD. 휘도향상 필름(CLC 편광판) 등에 적용될 수 있다.
본 발명의 제3 실시태양은, (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현되고, 고(高) 파장분산 특성을 갖는 복합 광보상 (-) C 플레이트(매우 큰 값을 갖는 (-) C 플레이트)를 제공한다.
高 분산 (Super High Dispersion)을 갖는 복합 광보상 (-) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (-) C 플레이트(), 플레이트는 (+) C 플레이트()라 하면, 두 장의 필름을 적층(積層)하였을 때, 高 분산특성(Super High dispersion) 을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름 (-) 플레이트, (+) 플레이트와 高 분산특성(Super High dispersion)을 갖는 복합 (-) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 6에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 -400nm의 두께 방향의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 -500nm의 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다. 플레이트의 550nm파장에서 300nm의 두께방향의 위상차 값을 갖고, 가시광 범위 안에서 거의 같은 두께 방향 위상차 값을 갖는 flat 형 파장 분산특성을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 (R 450) = -500nm + 300nm = -200nm의 위상차 값을 갖게 된다. 따라서, 본 발명에 따라 개발된 복합 광 보상 (-) C 플레이트는 高 분산 비값 ()을 갖는 (-) C 플레이트가 된다.
고 파장분산 특성을 갖는 복합 광보상 (-) C 플레이트가 가질 수 있는 값의 범위는 한 장의 필름으로 구현 가능한 범위 값인 1.2 이상의 값을 가질 수 있다.
고 파장분산 특성(Super High dispersion)을 갖는 복합 (-) C 플레이트는 IPS-LCD, 휘도향상 필름(CLC 편광판) 등에 적용될 수 있다.
한편, 도 1에서 사용되는 A 플레이트의 파장분산 특성에 따라서, 저 파장분산특성, flat 파장분산 특성, 역 파장분산특성을 갖는 C 플레이트를 조합해서 IPS-LCD 시야각 보상필름으로 사용할 수 있다.
본 발명의 제4 실시태양은, (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현되고, 低 파장 분산특성 (), flat 파장 분산특성 () 또는 역 파장분산 특성 ()을 갖는 복합 광 보상 (+) C 플레이트를 제공한다.
低 분산특성, flat 분산특성, 또는 逆 파장분산특성을 갖는 광 보상 (+) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (+) C 플레이트(), 플레이트는 (-) C 플레이트()라 하면, 두 장의 필름을 적층(積層)하였을 때, 低 분산특성, flat 분산특성, 또는 逆 파장 분산특성을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족하여야 한다.
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름 (+) C 플레이트, (-) C 플레이트와 逆 파장분산 특성을 갖는 복합 (+) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 7에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 500nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 모든 가시광 범위 안에서 거의 같은 두께 방향 위상차 값을 갖는 flat 형 파장 분산특성을 갖는다면, 플레이트에 대한 파장분산 특성은 이다. 플레이트가 550nm 파장에서 -350nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 -400nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 의 위상차 값을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 복합 광 보상 (+) C 플레이트는 逆 분산특성 ()을 갖는 (+) C 플레이트가 된다.
역 파장분산특성을 갖는 광 보상 +C 플레이트가 갖을 수 있는 값의 범위는 이다. Flat 파장분산특성을 갖는 광 보상 +C 플레이트가 갖을 수 있는 값은 1이다.
복합 광 보상 C 플레이트는 도 1에 나타낸 A 플레이트와 조합하여 사용되며, 사용되는 LCD 패널에 사용되는 액정과 A 플레이트의 파장분산특성에 의해서 결정되며, flat 파장분산특성을 갖거나 저 파장분산특성을 갖는 복합 C 플레이트는 A 플레이트와 LCD 패널에 사용된 액정의 파장분산특성이 저 파장분산 특성을 갖거나 flat 파장분산 특성을 나타낼 때 사용될 수 있다. 역 파장분산특성을 갖는 복합 광 보상 C 플레이트는 LCD 패널에 사용되는 액정이 정상파장분산 특성을 갖고, A 플레이트가 정상파장분산특성을 갖는 조합에 사용될 수 있다.
본 발명의 제5실시태양은, (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현되고, 低 파장 분산특성 (), flat 파장 분산특성 (), 逆 파장분산특성()을 갖는 복합 광 보상 (-) C 플레이트를 제공한다.
低 분산특성, flat 분산특성, 또는 逆 파장분산특성을 갖는 광 보상 (-) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (-) C 플레이트()이고 플레이트는 (+) C 플레이트()라 하면, 두 장의 필름을 적층(積層)하였을 때, 低 분산특성, flat 분산특성, 또는 逆 파장분산특성을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름 (-) C 플레이트, (+) C 플레이트와 逆 파장분산특성()을 갖는 복합 (-) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 8에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 -500nm의 두께 방향의 위상차 값을 갖고, 모든 가시광 범위 안에서 거의 같은 두께 방향 위상차 값을 갖는 flat 형 파장 분산특성을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다. 플레이트가 550nm 파장에서 350nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 400nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 의 위상차 값을 갖게 된다. 따라서, 본 발명에 따라 개발된 광 보상 C 플레이트는 逆 분산특성 ()을 갖는 (-) C 플레이트가 된다.
복합 광 보상 C 플레이트는 도 1에 나타낸 A 플레이트와 조합하여 사용되며, 사용되는 LCD 패널에 사용되는 액정과 A 플레이트의 파장분산특성에 의해서 결정되며, flat 파장분산특성을 갖거나 저 파장분산특성을 갖는 복합 C 플레이트는 A 플레이트와 LCD 패널에 사용된 액정의 파장분산특성이 저 파장분산 특성을 갖거나 flat 파장분산 특성을 나타낼 때 사용될 수 있다. 역 파장분산특성을 갖는 복합 광 보상 C 플레이트는 LCD 패널에 사용되는 액정이 정상파장분산 특성을 갖고, A 플레이트가 정상파장분산특성을 갖는 조합에 사용될 수 있다.
본 발명의 제6실시태양은, 파장 분산특성이 다른 두장의 (+) C 플레이트를 조합하여 구현되는 중(中) 분산특성을 갖는 복합 광 보상 (+) C 플레이트를 제공한다.
파장 분산특성이 다른 두 필름의 중(中) 분산특성을 갖는 광 보상 (+) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (+) C 플레이트(), 플레이트는 (+) C 플레이트()라고 하면, 두 장의 필름과 중(中) 파장 분산 특성을 갖는 복합 광보상 (+) C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 9에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 200nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 240nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 파장분산 특성은 이다. 플레이트가 550nm 파장에서 300nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 330nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 광보상 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 의 위상차 값을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라 개발된 복합 광 보상 (+) C 플레이트는 두 장의 필름의 중간 파장 분산 특성()을 갖는 (+) C 플레이트가 된다.
두 장의 C 플레이트의 중간 파장분산특성을 갖는 복합 광 보상 C 플레이트는 1이상이 되는 비 값을 가질 수 있다.
중 분산특성을 갖는 (+) C 플레이트는 IPS-LCD 패널의 파장분산 특성이 저 파장분산 특성을 나타내는 경우에 사용될 수 있다.
본 발명의 제7실시태양은, 파장 분산특성이 다른 두 장의 (-) C 플레이트를 조합하여 구현되는 중(中) 분산특성을 갖는 복합 광 보상 (-) C 플레이트를 제공한다.
파장 분산특성이 다른 두 필름의 중(中) 분산특성을 갖는 광 보상 (-) C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (-) C 플레이트(), 플레이트는 (-) C 플레이트()라고 하면, 두 장의 필름과 중간 파장 분산 특성을 갖는 (-) C 플레이트의 파장에 따른 위상차 값의 절대값은 도 10에 예시되어 있다.
예를 들어 플레이트가 550nm파장에서 -200nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 -240nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다. 플레이트가 550nm 파장에서 -300nm의 두께 방향 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 -330nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는다면, 플레이트에 대한 분산 비 값은 이다.
이때, 복합 광보상 C 플레이트는 550nm 파장에서 의 위상차 값을 갖고, 450nm 파장에서 의 위상차 값을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라 개발된 복합 광보상 (-) C 플레이트는 두 장의 필름의 중간 파장 분산 특성 ()을 갖는 (-) C 플레이트를 제공한다.
두 장의 C 플레이트의 중간 파장분산특성을 갖는 복합 광 보상 C 플레이트는 1이상이 되는 비 값을 가질 수 있다.
중(中) 분산특성을 갖는 (-) C 플레이트은 VA-LCD 패널의 파장분산 특성이 저 파장분산 특성을 나타내는 경우에 사용될 수 있다.
본 발명의 제8실시태양은, 특정파장 보다 더 짧은 파장에서는 (+) C 플레이트가 되고 보다 더 긴 파장에서는 (-) C 플레이트가 되는 특정파장에서의 부호 반전특성을 갖는 혼합(混合) 광보상 C 플레이트를 제공한다.
상기 특정파장에서의 부호 반전 특성을 갖는 혼합(混合) 광 보상 C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고 플레이트는 (+) C 플레이트(), 플레이트는 (-) C 플레이트()라 하면, 두 장의 필름을 적층하였을 때, 위와 같은 파장 분산특성을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
(가시광 범위 내에서 상기의 조건을 만족하는 파장이 존재하면, 조건이 성립됨)
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름과, 특정파장 보다 더 짧은 파장에서는 (+) C 플레이트가 되고 보다 더 긴 파장에서는 (-) C 플레이트가 되는 특정파장에서의 부호 반전특성을 갖는 혼합(混合) 광보상 C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 11에 예시되어 있다.
본 발명의 제9실시태양은, 특정파장 보다 더 짧은 파장에서는 (-) C 플레이트가 되고 보다 더 긴 파장에서는 (+) C 플레이트가 되는 특정파장에서의 부호 반전특성을 갖는 혼합(混合) 광보상 C 플레이트를 제공한다.
상기 특정파장에서의 부호 반전 특성을 갖는 혼합(漏合) 광 보상 C 플레이트를 구현하기 위해서 사용된 두 장의 필름을 플레이트, 플레이트라 하고, 플레이트는 (-) C 플레이트()이고 플레이트는 (+) C 플레이트()라면, 두 장의 필름을 적층 하였을 때 위와 같은 파장 분산특성을 갖기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
(가시광 범위에서 한 파장만 상기 조건을 만족하면, 조건이 성립됨)
여기서, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 550nm파장에서 두께방향의 위상차 값, 은 플레이트의 450nm 파장에서 두께방향의 위상차 값, 는 플레이트의 550nm 파장에서 두께방향의 위상차 값을 나타낸다.
두 장의 필름과, 특정파장 보다 더 짧은 파장에서는 (-) C 플레이트가 되고 보다 더 긴 파장에서는 (+) C 플레이트가 되는 특정파장에서의 부호 반전특성을 갖는 혼합(混合) 광보상 C 플레이트의 파장에 따른 두께 방향 위상차 값의 절대값은 도 12에 예시되어 있다.
본 발명에서 제시된 두 장의 C 플레이트인 플레이트와 플레이트는 각각 복수개의 분할층으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따라 분산비가 상이한 C 플레이트를 사용하면, 세 장 또는 그 이상의 C 플레이트를 이용하여도, 두 장을 사용한 경우와 같은 광 대역 파장 분산 특성을 갖는 C 플레이트의 제작이 가능하다.
도 13에는 두 장의 (+) C 플레이트와 한 장의 (-) C 플레이트를 사용하여 제작된 逆 파장분산 특성을 갖는 C 플레이트의 파장에 따른 위상차 값의 절대값이 예시되어 있다. (이 경우에 세 장의 위상차 필름은 모두 다른 파장 분산특성을 가지고 있음).
한편, 본 발명에서 C 플레이트의 적층 순서는 중요하지 않다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 그 실시형태에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야만 한다.
본 발명의 복합 C 플레이트 보상필름은 LCD(Liquid crystal display, 액정 표시장치)의 정면과 경사각에서 콘트라스트 특성을 향상시키고, 암 상태(black state)에서 시야 각에 따른 칼라변화를 최소화시킬 수 있는 광대역 파장분산 특성을 갖는다.
도 1은 일구체예로 액정 표시 장치 내에서 본 발명에 따른 복합 광보상 C 플레이트의 사용 가능한 위치를 나타낸 도면이다.
(1)은 上 편광판, (2)는 下 편광판, (3)은 LCD 패널, (4)는 광원(backlight), (5),(6)은 A 플레이트(일축성(Uniaxial) 또는 이축성(Biaxial) A플레이트)가 사용 가능한 위치를 나타낸다. (7),(8)은 복합 광보상 C 플레이트가 사용 가능한 위치를 나타낸다. 또는 (7),(8)에 A 플레이트를 사용할 경우에, (5),(6)에 복합 광보상 C 플레이트를 사용하는 것이 가능하다.
도 2는 (+) C 플레이트의 굴절율(refractive index)을 나타내는 도면이다.
도 3은 (-) C 플레이트의 굴절율(refractive index)을 나타내는 도면이다.
도 4는 일반적인 C 플레이트의 파장분산 특성 (파장에 따른 두께방향 위상차 절대값 의존성)을 나타내는 도면이다.
도 5는 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (+) C 플레이트의 고(高) 파장분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (-) C 플레이트의 고(高) 파장분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (+) C 플레이트의 역(逆) 파장 분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (-) C 플레이트의 역(逆) 파장 분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 두 장의 (+) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (+) C 플레이트의 중(中) 파장분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 두 장의 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 (-) C 플레이트의 중(中) 파장분산 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 가변 부호를 갖는 복합 C 플레이트의 혼합(混合) 파장분산특성을 나타내는 도면이다. 이때, 위상차 값이 0이 되는 파장을 기준 파장이라 하면 기준 파장보다 큰 영역은 역 파장분산 특성을 갖는 (-) C 플레이트이고 기준 파장보다 짧은 영역은 정상 파장분산 특성을 갖는 (+) C 플레이트이다.
도 12는 (+) C 플레이트와 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 가변 부호를 갖는 C 플레이트의 혼합(混合) 파장분산특성을 나타내는 도면이다. 이때, 위상차 값이 0이 되는 파장을 기준 파장이라 하면 기준 파장보다 작은 영역은 정상 파장분산 특성을 갖는 (-) C 플레이트이고 기준 파장보다 큰 영역은 역 파장분산 특성을 갖는 (+) C 플레이트이다.
도 13은 두 장의 (+) C 플레이트와 한 장의 (-) C 플레이트를 조합하여 구현된 복합 C 플레이트의 역(逆) 파장 분산 특성을 나타내는 도면이다.

Claims (14)

  1. 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 C 플레이트()를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, m개의 (+) C 플레이트()와 n개의 (-) C 플레이트()로 구성된 복합 광보상 C 플레이트로서, 임의의 2개 이상의 C 플레이트의 분산비 값()이 상이한 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트.
    [이때, m = 0 또는 임의의 양의 정수이고, n = 0 또는 임의의 양의 정수 이고, m+n≥2이고;
    로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며(이때, 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타내고, d는 필름의 두께를 나타냄);
    R450은 450nm에서 C 플레이트의 위상차 값, R550은 550nm에서 C 플레이트의 위상차 값을 나타냄.]
  3. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트인 플레이트(), 플레이트()를 포함하는 복합 광보상 C 플레이트로서, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서, 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  4. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (+) C 플레이트로서, 플레이트가 (+) C 플레이트()이고, 플레이트가 (-) C 플레이트()이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  5. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (-) C 플레이트로서, 플레이트가 (-) C 플레이트()이고, 플레이트가 (+) C 플레이트이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  6. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (+) C 플레이트로서 플레이트가 (+) C 플레이트()이고, 플레이트가 (-) C 플레이트()이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  7. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (-) C 플레이트로서, 플레이트가 (-) C 플레이트()이고, 플레이트가 (+) C 플레이트()이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  8. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (+) C 플레이트로서, 플레이트가 (+) C 플레이트()이고, 플레이트가 (+) C 플레이트()이며 플레이트와 플레이트의 분산비 값이 상이한 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트.
  9. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 복합 광 보상 (-) C 플레이트로서, 플레이트가 (-) C 플레이트()이고, 플레이트가 (-) C 플레이트()이며, 플레이트와 플레이트의 분산비 값이 상이한 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트.
  10. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 특정 파장 에서 위상차 값 부호 반전 특성을 나타내는 복합 광 보상 C 플레이트로서, 플레이트가 (+) C 플레이트()이고, 플레이트가 (-) C 플레이트()이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 파장 에서 플레이트의 두께 방향의 위상차 값, 는 파장 에서 플레이트의 두께 방향의 위상차 값, 은450nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  11. 제1항에 있어서, 두 장의 C 플레이트 인 플레이트, 플레이트로 구성된 특정 파장 에서 위상차 값 부호 반전 특성을 나타내는 복합 광 보상 C 플레이트로서, 플레이트가 (-) C 플레이트()이고, 플레이트가 (＋) C 플레이트()이며, 다음의 파장분산 특성을 만족하는 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트 :
    여기서 로 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, 은 파장 에서 플레이트의 두께 방향의 위상차 값, 는 파장 에서 플레이트의 두께 방향의 위상차 값, 은450nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 는 450nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값, 은 550nm에서 플레이트의 두께 방향 위상차 값을 나타냄. 와 는 필름의 면상 굴절율을 나타내며, 은 필름의 두께 방향의 굴절율을 나타냄. d는 필름의 두께를 나타냄.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 두 장의 C 플레이트인 플레이트와 플레이트는 각각 복수개의 분할층으로 구성된 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트.
  13. 제 1항에 있어서, 세 장의 C 플레이트를 포함하는 복합 광 보상 C 플레이트로서, 첫번째 필름인 플레이트가 (+) C 플레이트()이고, 두 번째 필름 플레이트가 (-) C 플레이트()이고, 세 번째 필름인 플레이트가 (+) C 플레이트() 또는 (-) C 플레이트()인 것이 특징인 복합 광보상 C 플레이트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 의해 기재된 복합 광보상 C 플레이트를 포함하는 액정 표시 장치.
KR1020040064073A 2003-08-14 2004-08-13 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 c 플레이트를포함하는 복합 광보상 c 플레이트 및 이를 사용한 액정표시 장치 KR100612086B1 (ko)

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