KR20050063586A - Liquid crystal display device including a polaraizer having high contrast ratio - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시소자는 화상이 구현되는 액정패널과, 상기 액정패널의 외부에 배치된 제1편광판 및 제2편광판과, 상기 액정패널 외부에 구비되어 제1편광판을 투과한 광을 제1편광성분의 광으로 변환시키는 편광변환수단으로 구성된다. 상기 편광변환수단은 2개의 프리즘으로 이루어져 입사되는 광의 제1편광성분을 투과시키고 제2편광성분은 반사시키는 제1편광 빔스플릿터와, 2개의 프리즘으로 이루어져 상기 제1편광 빔스플릿터로부터 반사되어 입사된 제2편광선의 광을 반사시켜 출력하는 제2편광 빔스플릿터와, 상기 제2편광 빔스플릿터의 출구에 배치되어 출력되는 제2편광성분을 제1편광성분으로 변환시키는 위상지연판으로 이루어진다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which an image is realized, a first polarizing plate and a second polarizing plate disposed outside the liquid crystal panel, and light transmitted through the first polarizing plate provided outside the liquid crystal panel. And polarization converting means for converting the light into components. The polarization converting means comprises a first polarization beam splitter which transmits a first polarization component of incident light consisting of two prisms and reflects a second polarization component, and is reflected from the first polarization beam splitter consisting of two prisms A second polarization beam splitter for reflecting and outputting incident light of the second polarization line; and a phase delay plate for converting the second polarization component disposed at the exit of the second polarization beam splitter to the first polarization component. Is done.
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 편광변환수단에 의해 액정패널에 입력되는 광을 완전히 선편광으로 변화시킴으로써 명암비를 향상시킬 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of improving contrast ratio by completely converting light input to a liquid crystal panel by polarization conversion means into linearly polarized light.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치가 각광을 받고 있다.Recently, with the development of various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, there is a growing demand for flat panel display devices for light and thin applications. Liquid crystal display (PDP), plasma display panel (PDP), field emission display (FED), and vacuum fluorescent display (VFD) are actively researched as such flat panel displays, but mass production technology, ease of driving means, Currently, liquid crystal displays are in the spotlight due to their high quality.
도 1은 상기와 같은 액정표시소자(1)의 구조를 간략하게 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 제1기판(3)과 제2기판(5) 및 상기 제1기판(3)과 제2기판(5) 사이에 형성된 액정층(7)으로 이루어진 액정패널(liquid crystal display panel)로 구성된다. 상기 제1기판(3)은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(3)에는 외부로부터 게이트신호 및 데이터신호가 각각 인가되는 복수의 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 박막트랜지스터와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 제2기판(5)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.FIG. 1 is a diagram briefly showing the structure of the liquid crystal display device 1 as described above. As shown in the figure, the liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal layer 7 formed between the first substrate 3 and the second substrate 5 and the first substrate 3 and the second substrate 5. It consists of a liquid crystal panel (liquid crystal display panel) consisting of. The first substrate 3 is a thin film transistor substrate. Although not shown in the drawing, the first substrate 3 has a plurality of pixels defined by a plurality of gate lines and data lines to which a gate signal and a data signal are respectively applied from the outside, and each pixel includes the gates. A driving element such as a thin film transistor connected to the line and the data line is formed. The second substrate 5 is a color filter substrate, and a color filter layer for real color is formed. In addition, a pixel electrode and a common electrode are formed on the first substrate 3 and the second substrate 5, respectively, and an alignment film for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 7 is coated.
상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)은 실링재(Sealing material)(6)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 제1기판(3)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.The first substrate 3 and the second substrate 5 are bonded by a sealing material 6, and a liquid crystal layer 7 is formed therebetween to drive the first substrate 3. The device displays the information by controlling the amount of light passing through the liquid crystal layer by driving the liquid crystal molecules.
한편, 상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)에는 각각 제1편광판(8) 및 제2편광판(9)이 부착되어 있다. 또한, 상기 제1기판(3) 하부에는 백라이트(12)가 설치되어 제1편광판(8)과 제1기판(3)을 거쳐 액정층(7)에 광이 공급된다. 백라이트로부터 방출된 광은 제1편광판(8)에 의해 제1방향으로 편광된 후 액정층(7)으로 입사된다. 입사된 광은 액정층(8)의 액정분자에 의해 광의 편광상태가 바뀌게 되는데, 광의 편광상태는 액정층(8)으로 인가되는 데이터신호에 따라 변하게 된다. 액정층(8)로부터 방출된 광은 제2편광판(9)을 투과한다. 이때, 제2편광판(9)을 투과하는 광의 양은 액정층(8)을 통과하는 광의 편광상태에 따라 달라지는데, 이것은 결국 제2편광판(9)을 투과하는 광의 양이 액정층(8), 즉 화소전극에 인가되는 데이터신호에 따라 결정된다는 것을 의미한다. 따라서, 화소전극에 인가되는 데이터신호에 따라 화면상에 화상을 구현할 수 있게 되는 것이다.On the other hand, a first polarizing plate 8 and a second polarizing plate 9 are attached to the first substrate 3 and the second substrate 5, respectively. In addition, a backlight 12 is disposed below the first substrate 3 to supply light to the liquid crystal layer 7 through the first polarizing plate 8 and the first substrate 3. Light emitted from the backlight is polarized in the first direction by the first polarizing plate 8 and then incident on the liquid crystal layer 7. The incident light is changed by the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 8, and the polarization state of the light is changed according to the data signal applied to the liquid crystal layer 8. Light emitted from the liquid crystal layer 8 passes through the second polarizing plate 9. At this time, the amount of light passing through the second polarizing plate 9 depends on the polarization state of the light passing through the liquid crystal layer 8, which in turn means that the amount of light passing through the second polarizing plate 9 is the liquid crystal layer 8, that is, the pixel. It means that it is determined according to the data signal applied to the electrode. Therefore, the image can be realized on the screen according to the data signal applied to the pixel electrode.
일반적으로 편광판은 PVA(Poly Vinyle Alcohol)에 요오드(Iodic Acid)를 함유시켜 제조한다. 함유된 요오드의 분자는 일방향으로 배열되는데, 상기 요오드분자의 배열방향(즉, 연신축)이 편광판의 편광방향이 된다. 편광되지 않은 자연광이 편광판으로 입사되면 연신축과 수직한 방향의 광성분은 투과하는 반면에 연신축과 평행한 광성분은 흡수되어, 편광된 광이 상기 편광판으로부터 출력되는 것이다.In general, the polarizing plate is prepared by containing iodine (Iodic Acid) in PVA (Poly Vinyle Alcohol). The molecules of the iodine contained are arranged in one direction, and the arrangement direction (ie, the stretching axis) of the iodine molecule becomes the polarization direction of the polarizing plate. When unpolarized natural light is incident on the polarizing plate, light components in a direction perpendicular to the stretching axis are transmitted while light components parallel to the stretching axis are absorbed, and the polarized light is output from the polarizing plate.
그러나, 상기와 같은 편광판을 사용하여 선편광을 만드는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다. 이론적으로 수직으로 진동하는 2성분을 갖는 광이 편광판을 투과하면 일방향으로 진동하는 성분의 광은 편광판에 흡수되고 다른 방향으로 진동하는 성분의 광만이 편광판을 투과되어 선편광된다. 그러나, 실질적으로는 이러한 완전한 편광상태란 불가능하므로, 실제 광이 편광판을 투과하는 경우 일방향으로만 진동하는 완전한 선편광이 형성되지 못하고 다른 방향의 성분이 혼합된다. 따라서, 상기 편광판을 투과하는 광의 편광효율이 저하될 뿐만 아니라 2개의 편광판이 배치된 액정표시소자의 경우 제1편광판(8)을 투과한 광이 완전히 선편광된 광이 아니기 때문에, 상기 광이 제2편광판(9)을 투과할 때 제2편광판(9)의 편광판과는 다른 방향의 편광성분이 흡수되어 액정표시소자의 휘도가 낮아지고 명암비가 저하되는 문제가 있었다.However, when the linear polarization is made using the polarizing plate as described above, the following problem occurs. Theoretically, when light having two components vertically oscillating is transmitted through the polarizing plate, light of the component oscillating in one direction is absorbed by the polarizing plate, and only light of the component oscillating in the other direction is transmitted through the polarizing plate and linearly polarized. However, since such a completely polarized state is practically impossible, when the actual light penetrates the polarizing plate, a complete linear polarization that vibrates only in one direction is not formed and components in different directions are mixed. Therefore, the polarization efficiency of the light passing through the polarizing plate is not only lowered, but in the case of the liquid crystal display device in which two polarizing plates are disposed, the light transmitted through the first polarizing plate 8 is not completely linearly polarized light. When the light is transmitted through the polarizing plate 9, a polarization component in a direction different from that of the second polarizing plate 9 is absorbed, thereby lowering the luminance of the liquid crystal display and reducing the contrast ratio.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 광의 편광상태를 변환시키는 편광변환수단을 구비하여 편광판을 투과하는 광을 완전한 선편광상태로 만듦으로써 휘도와 명암비가 향상된 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an object of providing a liquid crystal display device having an improved luminance and contrast ratio by making the light transmitted through the polarizing plate into a completely linearly polarized state having a polarization converting means for converting the polarization state of light. do.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시소자는 화상이 구현되는 액정패널과, 상기 액정패널의 외부에 배치된 제1편광판 및 제2편광판과, 상기 액정패널 외부에 구비되어 제1편광판을 투과한 광을 제1편광성분의 광으로 변환시키는 편광변환수단으로 구성된다. In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal panel in which an image is implemented, the first polarizing plate and the second polarizing plate disposed on the outside of the liquid crystal panel, the first liquid crystal panel is provided outside the first And polarization converting means for converting light transmitted through the polarizing plate into light of the first polarization component.
상기 편광변환수단은 2개의 프리즘으로 이루어져 입사되는 광의 제1편광성분을 투과시키고 제2편광성분은 반사시키는 제1편광 빔스플릿터와, 2개의 프리즘으로 이루어져 상기 제1편광 빔스플릿터로부터 반사되어 입사된 제2편광선의 광을 반사시켜 출력하는 제2편광 빔스플릿터와, 상기 제2편광 빔스플릿터의 출구에 배치되어 출력되는 제2편광성분을 제1편광성분으로 변환시키는 위상지연판으로 이루어진다. 이때, 상기 위상지연판은 λ/4 위상지연판으로 구성된다.The polarization converting means comprises a first polarization beam splitter which transmits a first polarization component of incident light consisting of two prisms and reflects a second polarization component, and is reflected from the first polarization beam splitter consisting of two prisms A second polarization beam splitter for reflecting and outputting incident light of the second polarization line; and a phase delay plate for converting the second polarization component disposed at the exit of the second polarization beam splitter to the first polarization component. Is done. At this time, the phase delay plate is composed of a λ / 4 phase delay plate.
상기 액정패널은 화소전극 및 구동소자가 형성된 제1기판과, 컬러필터층이 형성된 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지며, 상기 편광변환수단은 제2기판과 제2편광판 사이에 배치되거나 제1기판과 제1편광판 사이에 배치된다. 또한, 상기 편광변환수단은 백라이트와 제1편광판 사이에 배치될 수도 있다.The liquid crystal panel includes a first substrate on which a pixel electrode and a driving element are formed, a second substrate on which a color filter layer is formed, and a liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate, and the polarization converting means is a second substrate. And between the second polarizing plate and the first substrate and the first polarizing plate. In addition, the polarization converting means may be disposed between the backlight and the first polarizing plate.
일반적으로 액정표시소자의 가장 큰 단점인 낮은 휘도는 광이 편광판과 액정층을 통과하면서 흡수되기 때문에 발생한다. 액정층에 조치를 취하여 이러한 단점을 극복하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 현실적인 방안은 편광판의 광흡수율을 감소시키거나 백라이트로부터 방출되어 액정층(또는 편광판)으로 입사되는 광의 휘도를 향상시켜야만 한다. 그런데, 편광판의 물질을 다르게 하여 광흡수율을 감소시키는 경우 편광효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다. In general, low luminance, which is the biggest disadvantage of the liquid crystal display device, occurs because light is absorbed while passing through the polarizer and the liquid crystal layer. Since it is practically impossible to overcome these disadvantages by taking action on the liquid crystal layer, a realistic approach should reduce the light absorption of the polarizer or improve the brightness of the light emitted from the backlight and incident on the liquid crystal layer (or polarizer). However, when the light absorption rate is reduced by different materials of the polarizing plate, the polarization efficiency may be reduced, which is not preferable.
본 발명에서는 편광판과는 별도의 광학판을 구비하여 편광판으로 입사되는 광의 편광상태를 변화시켜 편광판의 광흡수율을 감소시키는데, 도 2에 이러한 광학판이 구비된 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자의 구조가 도시되어 있다.In the present invention, by providing a separate optical plate from the polarizing plate to change the polarization state of the light incident on the polarizing plate to reduce the light absorption of the polarizing plate, the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention having such an optical plate in Figure 2 The structure of the device is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자(101)는 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 화소에 배치된 박막트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막트랜지스터 기판인 제1기판(103)과, 컬러필터층이 형성되어 실제 컬러를 구현하는 컬러필터기판인 제2기판(105)과, 상기 제1기판(103) 및 제2기판(105) 사이에 형성된 액정층(107)로 이루어진 액정패널을 포함한다. 상기 액정층(107)은 상기 제1기판(103) 및 제2기판(105)을 실링재(106)로 합착한 후 액정을 진공주입함으로써 형성되거나 액정을 제1기판(103) 또는 제2기판(105)에 적하한 후 실링재(106)로 제1기판(103) 및 제2기판(105)을 합착하여 형성할 수도 있다.As shown in the figure, the liquid crystal display device 101 of the present invention includes a first substrate 103 which is a thin film transistor substrate including a thin film transistor and a pixel electrode disposed in a pixel defined by a gate line and a data line; The liquid crystal panel includes a second substrate 105, a color filter substrate having a color filter layer formed thereon, and a liquid crystal layer 107 formed between the first substrate 103 and the second substrate 105. do. The liquid crystal layer 107 is formed by bonding the first substrate 103 and the second substrate 105 to the sealing material 106 and then injecting the liquid crystal into a vacuum or the liquid crystal layer to the first substrate 103 or the second substrate ( After dropping to 105, the first substrate 103 and the second substrate 105 may be bonded to each other by the sealing material 106.
상기 제1기판(103) 및 제2기판(105)에는 각각 요오드가 함유된 PVA 등으로 이루어진 제1편광판(108)과 제2편광판(109)이 배치되어 있다. 도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 상기 제1편광판(108)과 제2편광판(109)은 특정 편광방향이 형성되어 있다. 예들 들어, TN(Twisted Nematic)모드 액정표시소자의 노멀리화이트(Normally White)모드에서는 제1편광판(108)과 제2편광판(109)의 편광방향이 서로 수직하는 반면에 노멀리블랙(Normally Black)모드에서는 제1편광판(108)과 제2편광판(109)의 편광방향이 서로 평행하게 된다.A first polarizing plate 108 and a second polarizing plate 109 made of PVA containing iodine are disposed on the first substrate 103 and the second substrate 105, respectively. Although not shown in detail, the first polarizing plate 108 and the second polarizing plate 109 have a specific polarization direction. For example, in the normally white mode of a twisted nematic (TN) mode liquid crystal display device, the polarization directions of the first polarizing plate 108 and the second polarizing plate 109 are perpendicular to each other, but are normally black. In the) mode, the polarization directions of the first polarizing plate 108 and the second polarizing plate 109 are parallel to each other.
한편, 상기 제2기판(105)의 상부, 즉 액정패널(101)의 바깥쪽(즉, 제2기판(105)과 제2편광판(109) 사이)에는 입사되는 광의 편광상태를 변환시키는 편광편환기(120)가 구비되어 있다. 상기 편광변환기(120)는 입력되는 광의 편광방향을 변화시켜 출력되는 광을 완전하게 선형편광된 광으로 만든다.On the other hand, the polarizing piece for converting the polarization state of the incident light on the upper portion of the second substrate 105, that is, the outer side of the liquid crystal panel 101 (that is, between the second substrate 105 and the second polarizing plate 109). Ventilation 120 is provided. The polarization converter 120 changes the polarization direction of the input light to make the output light completely linearly polarized light.
이러한 편광변환기(120)의 기본적인 개념을 자세히 설명하면 다음과 같다.The basic concept of the polarization converter 120 is described in detail as follows.
우선, 편광변환기(120)는 복수의 편광 빔스플릿터(polarization beam splitter;140)로 이루어진다. 상기 편광 빔스플릿터(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 프리즘으로 이루어져 있다. 상기와 같이 구성된 빔스플릿터(14)에 자연광이 입사하면, 브루스터각에 의해 상기 2개의 프리즘의 경계에서 상기 자연광이 p-파와 s-파로 나눠진다. 이때, p-파는 상기 편광 빔스플릿터(140)를 그대로 투과(혹은 굴절)되는 반면에 s-파는 경계에서 반사된다.First, the polarizer 120 includes a plurality of polarization beam splitters 140. The polarization beam splitter 140 is composed of two prisms as shown in FIG. When natural light enters the beam splitter 14 configured as described above, the natural light is divided into p-wave and s-wave at the boundary of the two prisms by the Brewster angle. At this time, the p-wave is transmitted (or refracted) through the polarization beam splitter 140 while the s-wave is reflected at the boundary.
편광변환기(120)는 이러한 편광 빔스플릿터(140)의 개념을 이용한 것으로, 복수의 편광 빔스플릿터(140)가 연속되어 편광변환기(120)가 제작된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 편광변환기(120)는 편광 빔스플릿터(140)를 복수개 연이어 접합시킨 것이다. 이러한 편광편환기(120)에 광이 입사되면, 즉 편광변환기(120)의 제1편광 빔스플릿터(120a)에 광이 입사되면, p-파는 상기 제1편광 빔스플릿터(120a)를 투과하고 s-파는 제1편광 빔스플릿터(120a)의 프리즘 경계면에서 반사되어 제2편광 빔스플릿터(120b)로 입사된다.The polarization converter 120 uses the concept of the polarization beam splitter 140, and a plurality of polarization beam splitters 140 are continuous to manufacture the polarization converter 120. That is, as illustrated in FIG. 4, the polarization converter 120 is formed by joining a plurality of polarization beam splitters 140 in a row. When light is incident on the polarizer 120, that is, when light is incident on the first polarized beam splitter 120a of the polarizer 120, the p-wave is transmitted through the first polarized beam splitter 120a. And the s-wave is reflected at the prism boundary of the first polarization beam splitter 120a and is incident on the second polarization beam splitter 120b.
상기 제2편광 빔스플릿터(120b)로 입사된 s-파는 프리즘 경계면에서 반사되어 상기 편광변환기(120)의 외부로 출력된다. 한편, 광이 출력되는 제2편광 빔스플릿터(120b)의 출력측에는 λ/4 위상지연판(phase retadation film)이 구비되어 있다. 따라서, 제2편광 빔스플릿터(120b)의 프리즘 경계면에서 반사되어 출력되는 s-파가 p-파로 변환된다. 이와 같이, 편광변환기(120)로 입력되는 광은 모두 p-파만이 출력되는 것이다.The s-wave incident on the second polarization beam splitter 120b is reflected at the prism boundary surface and output to the outside of the polarization converter 120. On the other hand, a λ / 4 phase retardation film is provided on the output side of the second polarization beam splitter 120b to which light is output. Therefore, the s-wave reflected from the prism boundary of the second polarization beam splitter 120b and outputted is converted to p-wave. As such, all of the light input to the polarization converter 120 is outputted with only p-wave.
상기한 바와 같이 구성된 편광변환기(120)가 제2도에 도시된 본 발명의 액정표시소자에 구비되는 경우, 제1편광판(108)과 액정층(107)을 투과하면서 불완전하게 선형편광된 광이 상기 편광변환기(120)를 투과하면서 완전한 p-파로 변환되며, 이 변환된 광이 제2편광판(108)을 투과하게 되는 것이다. 따라서, 제1편광판(108)과 액정층(107)에 의해 불완전하게 선형 편광된 광이 제2편광판(108)에 의해 그 일부(즉, 제2편광판(108)의 편광방향과 다른 성분의 광)가 흡수되는 것을 방지할 수 있게 되므로, 액정표시소자의 휘도 및 명암비가 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.When the polarization converter 120 configured as described above is provided in the liquid crystal display device of the present invention shown in FIG. 2, the incompletely linearly polarized light is transmitted through the first polarizing plate 108 and the liquid crystal layer 107. The light is converted into a complete p-wave while passing through the polarizer 120, and the converted light is transmitted through the second polarizing plate 108. Accordingly, the light incompletely linearly polarized by the first polarizing plate 108 and the liquid crystal layer 107 is part of the second polarizing plate 108 (that is, light of a component different from the polarization direction of the second polarizing plate 108). ) Can be prevented from being absorbed, whereby the luminance and contrast ratio of the liquid crystal display can be prevented from being lowered.
이때, 상기 편광변환기(120)는 제2기판(105)상에 형성될 수도 있고 제2편광판(109)상에 형성될 수도 있을 것이다.In this case, the polarization converter 120 may be formed on the second substrate 105 or may be formed on the second polarizer 109.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 편광변환기(120)를 구비하여 광을 완전 선편광시키기 때문에, 불완전한 선편광에 의한 휘도 및 명암비의 저하를 방지할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 액정표시소자는 다양한 표시모드의 액정표시소자에 적용 가능하지만, 특히 근래 널리 사용되고 있는 IPS(In Plane Switching)모드 액정표시소자에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.As described above, in the present invention, since the light is completely linearly polarized by the polarization converter 120, it is possible to prevent a decrease in luminance and contrast ratio due to incomplete linear polarization. The liquid crystal display device of the present invention can be applied to liquid crystal display devices of various display modes, but may be particularly useful for IPS (In Plane Switching) mode liquid crystal display devices which are widely used in recent years.
일반적으로 TN모드 액정표시소자는 제1기판(103) 및 제2기판(105) 상에 투명한 화소전극과 공통전극이 형성되어 제1기판(103)과 제2기판(105) 사이에 기판의 표면과는 수직한 전계를 형성하여 화상을 표시하는 반면에, IPS모드 액정표시소자에서는 제1기판(103) 상에 불투명한 공통전극과 화소전극을 형성하여(혹은 불투명한 공통전극과 투명한 화소전극을 형성하여) 기판의 표면과 평행한 횡전계에 의해 화상을 표시한다. 상기 IPS모드 액정표시소자에서는 상기 횡전계에 의해 액정분자가 구동(switching)하기 때문에, 액정분자의 굴절율이방성의 영향을 적게 받게 되어 TN모드 액정표시소자에 비해 광시야각(wide viewing angle)을 실현할 수 있지만, 불투명한 전극에 의해 투과되는 광의 양이 감소하므로 휘도가 저하되는 문제가 있었다.In general, in the TN mode liquid crystal display device, a transparent pixel electrode and a common electrode are formed on the first substrate 103 and the second substrate 105 to form a surface of the substrate between the first substrate 103 and the second substrate 105. On the other hand, in the IPS mode liquid crystal display, an opaque common electrode and a pixel electrode are formed on the first substrate 103 (or opaque common electrode and a transparent pixel electrode). To display an image by a transverse electric field parallel to the surface of the substrate. In the IPS mode liquid crystal display device, since the liquid crystal molecules are switched by the transverse electric field, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules is less affected, so that a wider viewing angle can be achieved than the TN mode liquid crystal display device. However, since the amount of light transmitted by the opaque electrode is reduced, there is a problem that the brightness is lowered.
그러나, 본 발명을 IPS모드 액정표시소자에 적용하는 경우 휘도를 향상시킬 수 있으므로, TN모드와 거의 동일하거나 더 좋은 휘도 및 명암비를 갖는 동시에 광시야각이 실현된 액정표시소자를 제조할 수 있게 되는 것이다.However, when the present invention is applied to an IPS mode liquid crystal display device, the luminance can be improved, and thus, a liquid crystal display device having a brightness and contrast ratio almost equal to or better than that of the TN mode and having a wide viewing angle can be manufactured. .
본 발명이 물론 상기 IPS모드 액정표시소자에만 적용되는 것은 아니다. TN모드 액정표시소자 뿐만 아니라 VA(Vertical Alignment)모드와 같은 다양한 모드에 본 발명은 적용될 수 있는 것이다. 상기와 같이 IPS모드 액정표시소자는 단지 하나의 예를 설명한 것에 불과하다.The present invention is of course not only applied to the IPS mode liquid crystal display device. The present invention can be applied to various modes such as a TN mode liquid crystal display device as well as a VA (Vertical Alignment) mode. As described above, the IPS mode liquid crystal display device is merely one example.
한편, 본 발명에 따른 액정표시소자에서는 광학적 특성을 향상시키기 위해 다른 광학시트를 부가할 수도 있다.Meanwhile, in the liquid crystal display device according to the present invention, another optical sheet may be added to improve optical characteristics.
도 5(a) 및 도 5(b)는 부가적인 광학시트가 첨가된 본 발명의 제2실시예에 다른 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 도 2과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고 다른 구성에 대해서만 설명한다.5 (a) and 5 (b) are views showing the structure of a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention to which an additional optical sheet is added. In this case, the description of the same configuration as that in FIG. 2 will be omitted and only the other configuration will be described.
도 5(a)는 광학보상판(wide viewing plate;231,233)이 구비된 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 이실시예의 액정표시소자(201)에서는 제2기판(205)과 제2편광판(209) 사이에 편광변환기(220)가 구비되어 있으며, 제1기판(203)과 제2기판(205)의 외측(즉, 액정패널의 외측)에는 각각 광학보상판(wide viewing plate;231,233)이 구비되어 있다. 상기 광학보상판(231,233)은 TN모드나 VA모드 액정표시소자에 주로 사용되어 시야각특성을 향상시키기 위한 것, TAC(triacetyl cellulose;231a,233a)와 같은 지지체와 액정층(231b,233b)으로 이루어진다.FIG. 5A is a diagram illustrating a liquid crystal display device having optical viewing plates 231 and 233. As shown in the figure, in the liquid crystal display device 201 of this embodiment, a polarization converter 220 is provided between the second substrate 205 and the second polarizing plate 209, and the first substrate 203 and the first substrate 203 are provided. On the outside of the second substrate 205 (that is, the outside of the liquid crystal panel), wide viewing plates 231 and 233 are provided. The optical compensation plates 231 and 233 are mainly used in TN mode or VA mode liquid crystal display devices to improve viewing angle characteristics, and are composed of a support such as TAC (triacetyl cellulose; 231a and 233a) and liquid crystal layers 231b and 233b. .
이때, 상기 광학보상판(231,233)의 액정층(231b,233b)의 배열은 기판(103,105)을 사이에 두고 인접하는 액정층(207)의 배열과 대칭을 이룬다. 따라서, 백라이트(212)로부터 액정층(207)으로 입사되고 출력되는 광이 상기 광학보상판(231,233)의 액정층(231b,233b)에 의해 보상되어 시야각이 향상되는 것이다.At this time, the arrangement of the liquid crystal layers 231b and 233b of the optical compensation plates 231 and 233 is symmetrical with the arrangement of the adjacent liquid crystal layers 207 with the substrates 103 and 105 therebetween. Accordingly, light incident and output from the backlight 212 to the liquid crystal layer 207 is compensated by the liquid crystal layers 231b and 233b of the optical compensation plates 231 and 233, thereby improving the viewing angle.
이러한 구성의 액정표시소자에서 편광변환기(220)는 제2기판(205)상에 형성될 수도 있고 광학보상판(233)에 형성될 수도 있으며, 제2편광판(209)상에 형성될 수도 있을 것이다.In the liquid crystal display device having such a configuration, the polarization converter 220 may be formed on the second substrate 205, may be formed on the optical compensation plate 233, or may be formed on the second polarizing plate 209. .
도 5(b)는 DBEF(Bouble Brightness Enhancement Film;236)를 구비한 액정표시소자를 나타내는 것으로, 이 실시예는 TN모드, VA모드 및 IPS모드 액정표시소자에 모두 적용될 수 있을 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 제2기판(205)과 제2편광판(209) 사이에는 편광변환기(220)가 설치되어 액정층(207)과 제1편광판(208) 및 제2편광판(209)을 투과한 광의 휘도를 향상시킨다. 또한, 백라이트(212)와 제1기판(203) 사이에는 DBEF(236)가 구비되어 있다. 상기 DBEF(236)는 백라이트(212)의 휘도를 2배로 향상시키기 위한 것으로, 백라이트(212)의 상부에 위치할 수도 있고 제1기판(203)상에 부착될 수도 있을 것이다.FIG. 5 (b) shows a liquid crystal display device having a double brightness enhancement film (DBEF) 236. This embodiment may be applied to all TN mode, VA mode, and IPS mode liquid crystal display devices. As shown in the figure, a polarization converter 220 is disposed between the second substrate 205 and the second polarizing plate 209 to form the liquid crystal layer 207, the first polarizing plate 208, and the second polarizing plate 209. The luminance of the transmitted light is improved. In addition, a DBEF 236 is provided between the backlight 212 and the first substrate 203. The DBEF 236 is to double the brightness of the backlight 212, and may be positioned on the backlight 212 or attached to the first substrate 203.
이와 같이, DBEF(236)과 편광변환기(220)를 사용함으로써 액정표시소자의 휘도 및 명암비를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.As such, by using the DBEF 236 and the polarization converter 220, the luminance and contrast ratio of the liquid crystal display may be further improved.
한편, 본 발명의 액정표시소자에 구비되는 편광변환기는 도 2에 도시된 바와 같이 제2기판과 제2편광판 사이에만 배치되는 것이 아니라, 액정표시소자의 다양한 위치에 배치될 수 있을 것이다.Meanwhile, the polarization converter provided in the liquid crystal display device of the present invention may be disposed not only between the second substrate and the second polarizing plate as shown in FIG. 2 but may be disposed at various positions of the liquid crystal display device.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시소자를 나타내는 도면으로, 편광변환기가 제2기판과 제2편광판 사이가 아닌 다른 위치에 배치된 액정표시소자의 구조를 나타낸 도면이다.6 (a) and 6 (b) show a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, in which a polarization converter is disposed at a position other than between the second substrate and the second polarizing plate. A diagram showing the structure of the.
도 6(a)에 도시된 액정표시소자(301)에서는 편광변환기(230)가 제1편광판(308)과 제1기판(303) 사이에 배치되어 있다. 즉, 제1편광판(308)을 투과한 광을 p-파로 변환시키고, 이 광을 액정층(307)에 입사하는 것이다. 이러한 구조의 액정표시소자에서도 도 2에 도시된 실시예의 액정표시소자와 마찬가지로 완전한 선편광에 의한 휘도 및 명암비 향상의 효과를 얻을 수 있게 된다. 이때, 상기 편광변환기(230)은 제1편광판(308) 상에 형성될 수도 있고 제1기판(303) 상에 형성될 수도 있다.In the liquid crystal display 301 illustrated in FIG. 6A, the polarization converter 230 is disposed between the first polarizing plate 308 and the first substrate 303. That is, the light transmitted through the first polarizing plate 308 is converted into p-wave, and the light is incident on the liquid crystal layer 307. Also in the liquid crystal display device having such a structure, as in the liquid crystal display device of the embodiment shown in FIG. 2, the effect of improving the luminance and contrast ratio by the complete linear polarization can be obtained. In this case, the polarization converter 230 may be formed on the first polarizing plate 308 or may be formed on the first substrate 303.
도 6(b)에 도시된 액정표시소자(301)에서는 편광변환기(320)가 제1편광판(308)과 백라이트(312) 사이에 배치되어 있다. 즉, 제1기판(303)의 하부에 설치되어 있는 것이다. 따라서, 상기 편광변환기(320)는 백라이트(312)에서 발생한 광을 p-파로 변환시킨 후 제1편광판(308)을 통해 액정층(307)에 입사시키는 것이다. 즉, p-파만이 액정패널에 입사되는 것이다. 이 구조의 액정표시소자(301)도 도 2에 도시된 실시예의 액정표시소자와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있을 것이다. 이때, 상기 편광변환기(320)는 도면과 제1기판(303)상, 즉 액정층(307)가 접하지 않는 외측 표면)에 형성될 수도 있고, 도면과 같이 백라이트(312)(엄밀하게 말하자면, 백라이트에 구비되는 광학시트와 같이)에 형성될 수도 있을 것이다.In the liquid crystal display 301 illustrated in FIG. 6B, a polarization converter 320 is disposed between the first polarizing plate 308 and the backlight 312. That is, it is provided below the first substrate 303. Therefore, the polarization converter 320 converts the light generated from the backlight 312 into p-wave and then enters the liquid crystal layer 307 through the first polarizing plate 308. That is, only p-wave is incident on the liquid crystal panel. The liquid crystal display element 301 having this structure may also have the same effect as the liquid crystal display element of the embodiment shown in FIG. In this case, the polarization converter 320 may be formed on the drawing and the first substrate 303, that is, on the outer surface of the liquid crystal layer 307, which are not in contact with each other, and the backlight 312 (exactly speaking, Or an optical sheet provided in the backlight).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자에서는 편광변환기를 구비하여 편광판과 액정층을 투과하는 광을 완전히 선형편광시킴으로써 액정표시소자의 휘도 및 명암비를 향상시킨다. 이러한 본 발명은 다양한 표시모드의 액정표시소자에 적용될 뿐만 아니라 다양한 구조의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 본 발명의 액정표시소자는 편광변환기를 구비하고 있다면, 모든 종류의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다.As described above, the liquid crystal display device according to the present invention includes a polarization converter to improve the luminance and contrast ratio of the liquid crystal display device by completely linearly polarizing the light passing through the polarizing plate and the liquid crystal layer. The present invention may be applied not only to liquid crystal display devices having various display modes but also to liquid crystal display devices having various structures. In other words, if the liquid crystal display device of the present invention includes a polarization converter, it can be applied to all kinds of liquid crystal display devices.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 편광변환기를 구비하여 광으로부터 p-파를 분리하여 편광판 및 액정층을 투과시킨다. 따라서, 불완전하게 선편광된 광이 편광판을 투과하면서 그 일부가 흡수됨으로써 발생하는 휘도 및 명암비 저하를 방지할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, a polarization converter is provided to separate the p-wave from the light to transmit the polarizing plate and the liquid crystal layer. Therefore, it is possible to prevent the lowering of the brightness and contrast ratio caused by the incompletely linearly polarized light being transmitted through the polarizing plate and absorbing a part thereof.
도 1은 종래 액정패널의 구조를 나타내는 간략 단면도.1 is a simplified cross-sectional view showing the structure of a conventional liquid crystal panel.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정패널의 구조를 나타내는 간략 단면도.2 is a simplified cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal panel according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 사용되는 편광 빔스플릿터를 나타내는 도면.3 shows a polarizing beamsplitter used in the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 편광변환기를 나타내는 도면.4 is a view showing a polarizer according to the present invention.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정패널의 구조를 나타내는 간략단면도.5 is a simplified cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal panel according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정패널의 구조를 나타내는 간략단면도.6 is a simplified cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal panel according to a third embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
103,105 : 기판 107 : 액정층103,105 substrate 107 liquid crystal layer
108,109 : 편광판 112 : 백라이트108,109 polarizer 112 backlight
120 : 편광변환기120: polarization converter
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| KR1020030094997A KR20050063586A (en) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | Liquid crystal display device including a polaraizer having high contrast ratio |
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| KR (1) | KR20050063586A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110074233A (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 엘지디스플레이 주식회사 | Color film and display device having thereof |
-
2003
- 2003-12-22 KR KR1020030094997A patent/KR20050063586A/en not_active Application Discontinuation
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