KR20060041671A - 액정 표시장치 - Google Patents

액정 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060041671A
KR20060041671A KR1020050010221A KR20050010221A KR20060041671A KR 20060041671 A KR20060041671 A KR 20060041671A KR 1020050010221 A KR1020050010221 A KR 1020050010221A KR 20050010221 A KR20050010221 A KR 20050010221A KR 20060041671 A KR20060041671 A KR 20060041671A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
retardation plate
retardation
axis
plate
Prior art date
Application number
KR1020050010221A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101118000B1 (ko
Inventor
히데노리 가도야
Original Assignee
스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2004026444A external-priority patent/JP3938142B2/ja
Priority claimed from JP2004126387A external-priority patent/JP4333465B2/ja
Application filed by 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 filed Critical 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Publication of KR20060041671A publication Critical patent/KR20060041671A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101118000B1 publication Critical patent/KR101118000B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/64—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor for making damp-proof; Protection against corrosion
    • E04B1/644—Damp-proof courses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D11/00—Roof covering, as far as not restricted to features covered by only one of groups E04D1/00 - E04D9/00; Roof covering in ways not provided for by groups E04D1/00 - E04D9/00, e.g. built-up roofs, elevated load-supporting roof coverings
    • E04D11/02—Build-up roofs, i.e. consisting of two or more layers bonded together in situ, at least one of the layers being of watertight composition
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

한 쌍의 기판, 및 그 한 쌍의 기판 사이에 샌드위치되며 전압 무인가시에 기판 근처 영역에서 기판과 실질적으로 평행하게 배향된 액정 층을 갖는 액정 셀, 액정 셀의 기판중의 하나의 외측에 배치된 제 1 편광판, 액정 셀의 기판중의 다른 하나의 외측에 배치되는 제 2 편광판, 및 기판중의 하나와 기판 외측에 배치된 편광판 사이에 배치된 하나 이상의 위상차판으로서, 상기 하나 이상의 위상차판은 네가티브 일축성과 그것의 면 방향에서 광학 축을 가지며, Nz 계수가 -1.0 내지 +0.2인, 위상차판을 구비하는 액정 표시장치가 개시되어 있다.
액정 층, 액정 셀, 편광판, 위상차판

Description

액정 표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 IPS 모드에서 동작하는 액정 표시장치의 개략 단면도.
도 2는 IPS 모드의 원리를 설명하고, 도 2a는 전압 무인가시의 상태를 도시하고, 도 2b는 전압 인가시의 상태를 도시하는 도면.
도 3은 IPS 모드의 블랙-표시 상태의 경우에 액정 분자의 장축의 방향과 상부 및 하부 편광판의 투과축의 방향과의 관계를 도시하고, 도 3a는 셀 기판의 법선 방향으로부터 관찰한 상태를 도시하고, 도 3b는 셀 기판의 법선 방향에 대한 경사 방향으로부터 관찰한 상태를 도시한다.
도 4는 하나의 위상차판만을 포함하는 본 발명의 액정 표시장치의 예를 도시하고, 도 4a는 이러한 액정 표시장치의 개략 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 액정 표시장치의 다양한 소자의 축의 관계를 도시하는 개략 사시도.
도 5는 굴절율 타원체로 면 방향내에서 일축성 및 광학축을 갖는 위상차판을 도시하고, 도 5a는 지상축을 갖는 굴절율 타원체를 횡방향에서 도시하고, 도 5b는 진상축을 갖는 굴절율 타원체를 횡방향에서 도시한다.
도 6은 2개의 위상차판을 포함하는 본 발명의 액정 표시장치의 예를 도시하고, 도 6a는 이러한 액정 표시장치의 개략 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 액정 표시장치의 다양한 소자의 축의 관계를 도시하는 개략 사시도.
도 7은 비교예 1에서 제작된 액정 표시장치의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 8은 비교예 2에서 제작된 액정 표시장치의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 9는 비교예 3에서 제작된 액정 표시장치의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 10은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 1에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 11은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 2에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 12는 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 비교예 4에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 13은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 비교예 5에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 14는 실시예 4-6 및 8에서 제작된 액정 표시장치 각각의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 15는 실시예 7에서 제작된 액정 표시장치의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 16은 비교예 7 및 8에서 제작된 액정 표시장치 각각의 구조 및 층들의 축의 관계를 도시하는 사시도.
도 17은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 4에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 18은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 5에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 19는 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 7에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 20은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 실시예 8에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 21은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 비교예 6에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 22는 전압 무인가이세 블랙을 표시하는 상태에서 비교예 7에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
도 23은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서 비교예 8에서 제작된 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 액정 셀 11, 12 : 기판
14 : 액정층 15 : 액정 분자
20 : 편광판 22 : 투과축
30 : 제 2 편광판 32 : 투과축
본 발명은 광시야각을 달성하는 액정 표시장치에 관한 것이다.
최근, LCD가 저전력 소비, 저전압 동작, 경량, 박형 등과 같은 다양한 이점들을 갖기 때문에, 액정 표시장치 (LCD) 가 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 (PDA), 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전 등의 정보-표시 디바이스로서 점점 더 사용되고 있다. LCD 기술의 발전에 따라, 다양한 모드를 갖는 많은 LCD가 제안되었고, 따라서, 응답 속도, 콘트라스트, 협시야각 등과 같은 LCD와 관련된 많은 문제점들이 해결되었다. 그러나, LCD의 시야각은 음극선관 (CRT) 의 시야각 보다 여전히 좁아서, LCD의 시야각을 보상하기 위한 많은 수단이 제안되었다.
시야각을 보상하기 위한 이러한 수단중의 하나로서, 시야각을 본질적으로 확대할 수 있는 액정 셀이 제안되었다. 이러한 셀의 예로는, 광학적으로 보상된 벤드 (OCB) 모드, 수직 배향 (VA) 모드, 면내 스위칭 (in-plane switching : IPS) 모드 등이 있다.
트위스트 네마틱 (twisted nematic : TN) 모드의 종래의 액정 셀은 기판면에 수직인 방향으로 전계를 인가함으로써 종전계로 액정 분자의 배향 상태를 변화시키고, IPS 모드의 액정 셀은 기판면과 평행인 방향으로 전계를 인가함으로써 횡전계로 액정 분자의 배향 상태를 변화시킨다. IPS 모드의 경우에, 액정 분자는 어떠한 전압도 인가되지 않을 때 기판면과 평행하게 배향되고, 분자가 트위스트되는 TN 모드와는 다르게, 분자는 동일 방향으로 배향된다.
여기서, 도 1 및 2를 참조하여 IPS 모드의 원리를 설명한다.
도 1은 IPS 모드의 액정 표시장치의 개략 단면도이고, 도 2는 노말리 블랙 (normally black) 의 예를 도시하는 개략 사시도이고, 도 2a는 전압 무인가시의 상태를 도시하고, 도 2b는 전압 인가시의 상태를 도시한다. 도 2a 및 2b에서, 도면을 쉽게 이해하기 위해 층들을 분리된 상태로 도시하였다. 도 2b에서, 도 2a의 소자와 상이한 소자만 참조 부호를 갖고, 도 2a와 동일한 소자는 도면의 복잡화를 피하기 위해 참조 부호를 갖지 않는다.
도 1을 참조하면, 도 1의 액정 표시장치의 메인 요소인 액정 셀 (11) 은 상부 및 하부 셀 기판 (11, 12) 사이에 샌드위치되는 액정 셀 층 (14) 을 갖는다. 액정 분자 (15) 는 셀 기판 (11, 12) 의 면과 실질적으로 평행하게 배향된다. 액정 셀의 상부 및 하부측상에 편광판 (20, 30) 이 배치된다. 편광판중의 하나 예를 들어, 도 1의 편광판 (30) 의 외측상에 배치된 백라이트 소스 (70) 로부터의 광 사이에, 액정 셀 (10) 과 백라이트 소스 (70) 사이에 존재하는 편광판 (30) 의 투과축과 평행한 직선 편광된 광만이 액정 셀 (10) 로 입사한다.
전압이 인가되지 않는 도 2a의 상태에서, 액정 분자 (15) 는 기판면과 평행하고 실질적으로 동일한 방향으로 배향된다. 또한, 도 2a의 상태에서, 액정 분자 (15) 는 배면상의 편광판 (30) 의 투과축 (32) 과 실질적으로 평행하게 배향된다. 기판들중의 하나, 예를 들어, 도 2a의 하부 기판 (12) 에서, 전극 (13, 13) 이 빗살형 (comb teeth form) 으로 제공된다. 이러한 상태에서, 배면측상 의 편광판 (30) 을 통과한 직선 편광 (16) 은 편광 상태의 어떠한 변화없이 액정층 (14) 을 통과하고, 그 후, 액정층 (14) 으로 입사할 때와 동일한 편광 방향을 갖는 직선 편광 (17) 의 상태에서 상부 기판 (11) 을 통과한다. 기판 (11) 상에 배치된 편광판 (20) 의 투과축 (22) 이 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축 (32) 과 직교할 때, 상부 기판을 통과한 직선 편광 (17) 은 전면측상의 편광판 (22) 을 통과할 수 없다. 따라서, 액정 셀은 블랙 상태를 표시한다.
한편, 도 2B에 도시한 바와 같은 파선에 따라 기판면과 평행하게 배치된 전극 (13, 13) 사이에 전계 (18) 가 인가될 때, 액정 분자 (15) 의 장축이 전계 (18) 에 따라 배향되어서, 액정 분자 (15) 는 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축 (32) 과 배향이 어긋나게 된다. 그 결과, 입사 직선 편광 (16) 이 액정층 (14) 을 통과하면서 그 편광 상태가 변화되어, 액정층 (14) 을 통과한 이후에 편광이 타원형 편광 (17) 으로 변화되어서, 성분이 전면측상의 편광판 (20) 의 투과축 (22) 을 통과할 수 있다. 따라서, 액정 셀은 밝은 상태를 표시한다.
도 2에서, 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축 (32) 은 액정 분자 (15) 의 장축과 실질적으로 평행하고, 전면측상의 편광판 (20) 과 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축은 서로 직교한다. 편광판 (20) 의 투과축이 액정 분자 (15) 의 장축과 실질적으로 평행하고, 전면측상의 편광판 (20) 과 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축이 서로 직교할 때, 도 2의 액정 표시장치와 동일한 효과가 달성될 수 있다. 요점은, 액정 분자 (15) 의 장축이 편광판들중의 하나의 투과축과 실질적으로 평행하다는 것이다. 이러한 경우에, 액정 분자의 장축은 편광판들중의 하나의 투과 축과 정확하게 평행하지 않을 수도 있다. 오히려, 전계 (18) 가 인가될 때 액정 분자 (15) 가 동일 방향으로 회전할 수 있도록, 액정 분자의 축은 편광판의 투과축의 방향으로부터 어떤 각도, 예를 들어, 약 10도 이하로 시프트될 수도 있다. 종종, 편광판 (20, 30) 의 투과축이 서로 직교하여, 전계가 인가되지 않을 때 액정 표시장치는 블랙 상태이고, 전계가 인가될 때 밝은 상태이며, 즉, 액정 표시장치가 노말리 블랙 상태이다. 편광판 (20, 30) 의 투과축이 서로 평행할 때, 액정 표시장치는 전계가 인가되지 않을 때 밝은 상태이고, 전계가 인가될 때 블랙 상태이며, 즉, 액정 셀은 노말리 화이트 상태이다.
액정 분자가 기판면과 평행하고 또한 전술한 바와 같은 IPS 모드에서 동일 방향으로 배향되기 때문에, IPS 모드는 다른 모드 보다 더 양호한 시야각 특성을 갖는다. 그러나, IPS 모드를 포함하는 개선된 시야각을 갖는 다양한 액정 표시장치는 여전히 시야각 의존성을 갖는다. 시야각에 대한 액정 표시장치의 의존성을 도 3을 사용하여 예로서 IPS 모드를 참조하여 설명한다.
도 3은 IPS 모드의 블랙-표시 상태의 경우에 액정 분자의 장축의 방향과 상부 및 하부 편광판의 투과축의 방향의 관계를 개략적으로 도시한다. 도 3a는 셀 기판의 법선 방향으로부터 관찰한 상태를 도시하고, 도 3b는 셀 기판의 법선 방향에 대한 경사 방향으로부터 관찰한 상태를 도시한다. 도 3a에 도시한 바와 같이 셀 기판의 법선 방향으로부터 관찰할 때, 배면측상의 편광판 (30) 의 투과축 (32)과 전면 (관찰) 측상의 편광판 (20) 의 투과축 (22) 은 서로 직교한다. 이러한 경우에, 액정 분자 (15) 의 장축은 배면측의 편광판 (30) 의 투과축 (32) 과 실질적으로 동일한 방향이다. 셀 기판의 법선에 대하여 경사 방향으로부터 관찰할 때, 즉, 도 3a에 화살표 V로 표시한 방향으로부터 관찰할 때, 편광판 (20, 30) 의 투과축 (22, 32) 은 서로 직교하지 않고, 화이트 화살표로 표시한 방향에서 광누설이 발생한다.
시야각에 대한 편광판의 의존성을 보상하기 위해, 다양한 수단이 제안되었다. 하나의 효과적인 수단이, 위상차판에 의해 편광판의 시야각을 보상하는 방법이다. 예를 들어, 일본공개특허공보 평 2-160204호는 광이 법선 방향으로부터 필름에 입사될 때의 위상차와 광이 법선으로부터 40도 벗어난 방향으로부터 필름으로 입사될 때의 위상차의 비율이 일정 범위에 있는 위상차 필름, 예를 들어, 두께 방향으로 배향된 위상차 필름을 개시하고 있다. 일본공개특허공보 평 7-230007호는 소정의 상태에서 열 수축된 일축 연신된 열가소성 수지 필름을 포함하는 시야각에 대한 위상차의 제어된 의존성을 갖는 위상차판, 예를 들어, 두께 방향으로 배향된 위상차판을 개시하고 있다. 이것은 액정 셀이 샌드위치되는 2개의 편광판중의 하나와 액정 셀 기판 사이에 두께 방향으로 배향된 위상차판을 개재하여 편광판의 투과축과 근접 위상차판의 지상축을 서로 평행하게 배치하는 시야각을 보상하는데 효과가 있다.
T. Ishinabe 등의, "고무색성을 갖는 신규한 광시야각 편광자 (Novel Wide Viewing Angle Polarizer with High Achromaticity)" SID 00 DIGEST, 2000, p1094-1094는 두께 방향으로 배향된 편광판이, (nx - nz)/(nx - ny) 로 표현된 판의 Nz 계 수가 0.25 및 0.8일 때, 더욱 효과적이다는 것을 기재하고 있다. 여기서, nx는 위상차판의 면내의 지상축 방향에서 위상차판의 굴절율이고, ny는 위상차판의 면내의 지상축 방향에 수직인 방향에서 위상차판의 굴절율이고, nz는 위상차판의 두께 방향에서의 굴절율이다. 또한, 일본공개특허공보 평 11-133408호는, IPS 모드의 경우에 액정 셀 기판과 편광판 사이에, 기판면에 수직인 방향에서 포지티브 일축성 및 광축을 갖는 위상차 필름 (보상층), 즉, 두께 방향으로 일축 배향된 위상차 필름을 삽입하는 것을 개시하고 있다.
그러나, 두께 방향으로 배향된 위상차판은 정밀 가공되어야 하기 때문에 생산성이 낮고 고가이다. 또한, 두께 방향으로 배향되는 수지의 종류가 제한된다. 이러한 수지 중에서, 폴리카보네이트 수지만이 현재 대량 생산되고 있다. 따라서, 이러한 위상차판은 광탄성, 즉, 작은 광탄성 계수를 요구하는 애플리케이션에서 반드시 만족되지 않는다.
IPS 모드와 관련하여, 일본공개특허공보 평 10-54982호는, 액정 셀 기판과 편광판중의 하나 사이에 네가티브 일축성 (광학 보상 시트) 을 갖는 위상차판을 위치시킴으로써 시야각 의존성이 개선된다는 것을 기재하고 있다. 이 특허 출원은 위상차판의 광축, 즉, 진상축 (advanced phase axis) 이 액정 분자의 장축과 평행하도록 네가티브 일축성을 갖는 위상차판이 배치된 예를 개시하고 있다.
한편, 위상차판의 재료에 대한 다양한 제안이 이루어졌다. 예를 들어, 일본공개특허공보 평 2000-214325호는, N-알킬마레이미드 및
Figure 112005006636167-PAT00001
-올레핀의 공중합체 로 이루어진 위상차판을 개시하고 있다. 다른 마레이미드계 공중합체가 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 일본공개특허공보 평 5-117334호는, N-페닐마레이미드, N-알킬마레이미드 및
Figure 112005006636167-PAT00002
-올레핀의 공중합체가 광학 렌즈, 광학 섬유, 광학 디스크의 기판 등의 재료로서 유용하다는 것을 개시하고 있다. 일본공개특허공보 평 2003-207620호는, 비환상 올레핀 모노머, 환상 올레핀 모노머 및 방향족 비닐 모노머의 삼원 공중합체를 포함하는 위상차판을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 위상차판을 포함하고 개선된 시야각 특성을 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 쉽게 생산되고 개선된 시야각 특성을 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은,
한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 샌드위치되고 전압 무인가시에 상기 기판 근처의 영역에서 상기 기판과 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 층을 구비하는 액정 셀;
상기 액정 셀의 상기 기판중의 하나의 외측에 배치된 제 1 편광판;
상기 액정 셀의 상기 기판중의 다른 하나의 외측에 배치된 제 2 편광판; 및
상기 기판중의 하나와 상기 기판 외측에 배치된 상기 편광판 사이에 배치된 하나 이상의 위상차판을 구비하는 액정 표시장치로서,
상기 하나 이상의 위상차판은 네가티브 일축성과 면 방향에서 광학축을 갖 고, (nx - nz)/(nx - ny) 에 의해 표현되는 Nz 계수는 -0.1 내지 +0.2 이고,
nx는 상기 위상차판의 면내의 지상축 방향에서의 위상차판의 굴절율이고, ny는 상기 위상차판의 면내의 지상축 방향에 수직인 방향에서의 위상차판의 굴절율이고, nz는 상기 위상차판의 두께 방향에서의 굴절율인, 액정 표시장치를 제공한다.
본 발명의 액정 표시장치에서, 바람직하게는, 한 쌍의 편광판이 서로 직교인 투과축과 배치되어서 표시장치는 노말 블랙 상태이다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 편광판은 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 일축 연신된 필름을 구비하거나, 네가티브 일축성을 나타내는 액정 디스코틱 화합물의 층을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명의 액정 표시장치는 면내 스위칭 (IPS) 모드에서 동작한다.
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 1의 바람직한 실시형태에서, 액정 표시장치는 단일 위상차판을 갖는다. 이 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 하나의 위상차판만을 포함하는 본 발명의 액정 표시장치를 도시한다. 도 4a는 이러한 액정 표시장치의 개략 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 액정 표시장치의 다양한 소자의 축의 관계를 도시하는 개략 사시도이다. 도 4에서, 액정 표시장치는 한 쌍의 기판 (11, 12), 및 상기 기판 (11, 12) 에 사이에 샌드위치된 액 정 층 (14) 을 구비하는 액정 셀 (10) 을 구비한다. 제 1 편광판 (20) 은 기판 (11) 외측에 배치되고, 제 2 편광판 (30) 은 다른 기판 (12) 외측에 배치된다. 일반적으로, 제 1 및 제 2 편광판 (20, 30) 은 제 1 편광판의 투과축 (22) 과 제 2 편광판의 투과축 (32) 이 도 4B에 도시한 바와 같이 실질적으로 직교하도록 배치되어서, 액정 표시장치는 노말리 블랙을 이룬다. 또 다른 방법으로, 편광판들의 투과축은 서로 실질적으로 평행할 수도 있다. 이러한 경우에, 액정 표시장치는 노말리 화이트를 이룬다. 또한, 전계 무인가시에, 편광판 (20) 의 투과축 (22) 은 액정층 (14) 에서 액정 분자 (15) 의 장축 방향 (19) 에 실질적으로 직교하고, 편광판 (30) 의 투과축 (32) 은 액정 분자 (15) 의 장축 방향 (19) 과 실질적으로 평행하다.
여기서, "실질적으로 직교" 및 "실질적으로 평행" 이라는 용어는 축들의 관계가 직교 위치 또는 평행 위치로부터 약 10도 만큼 벗어날 수도 있다는 것을 의미한다.
이하, 액정 분자의 배향은 때때로 "전압의 무인가"를 참조하지 않고 설명하고, 액정 분자의 장축은 항상 액정 분자가 전압 무인가시에 배향되는 방향을 의미한다.
제 1 실시형태에서, 액정 셀 (10) (도 4b 참조) 을 구성하는 액정층 (14) 에 포함된 액정 분자의 배향 방향 (19) (즉, 액정 분자의 장축의 방향) 과 실질적으로 평행인 투과축을 갖는 편광판 (30) 과 액정 셀 (10) 사이에 하나의 위상차판 (50) 이 배치된다. 위상차판 (50) 은 네가티브 일축성을 갖고, 그것의 광축은 면 방 향내에 있다. 위상차판 (50) 의 지상축 (42) 은 제 2 편광판 (30) 의 투과축 (32) 과 실질적으로 평행하다. 또한, 위상차판 (50) 은 광 보상판으로서 기능한다. 이 실시형태에서, 다른 편광판 (20) 과 액정 셀 (10) 사이에는 위상차판이 배치되지 않는다. 백라이트 (도 4a 및 4b에 도시 생략) 이 편광판 (20 또는 30) 의 배면측상에 제공되고, 액정 셀을 조명하는 광원으로서 기능한다. 백라이트는 어느 측상에 제공될 수도 있다.
편광판 (20) 이 3개의 축 방향에서 3개의 굴절율 (nx, ny 및 nz) 을 각각 갖는다. 이 굴절율 (nx, ny 및 nz) 은 면내에서 지상축 방향 (42) 에서의 굴절율, 진상축 방향 (면내에서 지상축에 수직인 방향) 에서의 굴절율, 및 두께 방향에서의 굴절율이다. 도 5는 굴절율 타원체에 의해 면 방향내에서 광축 및 일축성을 갖는 위상차판을 도시한다. 도 5a는 지상축 (42) 을 갖는 굴절율 타원체를 횡방향에서 도시하고, 도 5b는 지상축에 수직인 방향인 진상축을 갖는 굴절율 타원체를 횡방향에서 도시한다. 면 방향내에서 네가티브 일축성과 광축을 갖는 위상차판은 다음과 같은 관계식 nx ≒ nz > ny 를 갖는 굴절율을 갖는 위상차판을 의미한다. 가장 작은 굴절율 (ny) 을 갖는 방향 (즉, 진상축 방향) 이 광축이다.
위상차판 (50) 의 특성들 중의 하나로서, 공식 (nx - ny) ×d (여기서, d는 위상차판의 두께) 으로 표현되는 면내 위상차값은 바람직하게는 80 nm 내지 250 nm이고, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 210 nm, 특히 120 nm 내지 160 nm이다. 위상차판 (50) 의 또 다른 특성은 공식 : (nx - nz)/(nx - ny) 으로 표현되는 Nz 계수이고, Nz 계수는 바람직하게는 -0.1 내지 +0.2 이고, 더욱 바람직하게는 -0.2 내지 +0.2 이다. 특히 바람직한 위상차판은 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체를 일축성으로 연신함으로써 제작되고 약 0 (제로) 의 Nz 계수를 갖는 네가티브 일축성 위상차판, 또는 네가티브 일축성을 나타내는 액정 디스코틱 화합물의 층을 갖는 위상차판이다.
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 2 바람직한 실시형태에서, 액정 표시장치는 2개의 위상차판을 갖는다. 이 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 2개의 위상차판을 구비하는 본 발명의 액정 표시장치를 도시한다. 도 6a는 이러한 액정 표시장치의 개략 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 액정 표시장치의 다양한 소자들의 축의 관계를 도시하는 개략 사시도이다. 도 6에서, 액정 표시장치는 한 쌍의 기판 (11, 12), 및 상기 기판 (11, 12) 사이에 샌드위치된 액정층 (14) 을 구비하는 액정 셀 (10) 을 구비한다. 제 1 편광판 (20) 은 기판 (11) 외측에 배치되고, 제 2 편광판 (30) 은 다른 기판 (12) 외측에 배치된다. 제 1 및 제 2 편광판 (20, 30) 은 일반적으로, 제 1 편광판의 흡수축 (23) 및 제 2 편광판의 흡수축 (33) 이 서로 실질적으로 직교하도록 배치되어서, 액정 표시장치는 노말리 블랙을 이룬다. 또 다른 방법으로, 편광판의 투과축은 서로 실질적으로 평행할 수도 있다. 이러한 경우에, 액정 표시장치는 노말리 화이트를 이 룬다. 또한, 전압 무인가시에, 편광판 (20) 의 흡수축 (23) 은 액정 표시장치 (14) 에서 액정 분자 (15) 의 장축 방향 (19) 과 실질적으로 직교하고, 편광판 (30) 의 흡수축 (33) 은 액정 분자 (15) 의 장축 방향 (19) 과 실질적으로 평행하다.
도 6b에서, 흡수축 (23) 은 제 1 편광판 (20) 상에서 직교하는 실선 화살표와 파선 화살표로 표시되고, 흡수축 (33) 은 제 2 편광판 (30) 상에서 직교하는 실선 화살표와 파선 화살표로 표시된다. 화살표는 일반적으로 편광판이 실선 화살표 또는 파선 화살표의 조합으로 배치된다는 것을 의미한다. 편광판의 흡수축은 판의 면내에서 투과축과 직교한다.
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 1 및 제 2 실시형태에서 사용된 편광판은 면내의 일 방향에서 진동하는 직선 편광이 판을 통과할 수 있게 하고, 면내의 일 방향에 수직인 방향에서 진동하는 직선 편광을 흡수하는 종래의 직선 편광판일 수도 있다. 편광판의 소정의 예는 요오드계 분자가 흡수 및 배향되는 폴리비닐 알콜 필름을 포함하는 요오드계 편광판, 및 2색성 염료의 분자가 흡수 및 배향되는 폴리비닐 알콜 필름을 포함하는 염료계 편광판을 포함한다. 일반적으로, 이러한 편광판은 판의 표면중의 하나 또는 모두에 대하여 중합체의 보호 필름을 갖는다.
제 2 실시형태에서, 액정 분자의 배향 방향 (즉, 액정 분자의 장축의 방향) (19) 에 실질적으로 직교하는 지상축 (43) 을 갖는 제 1 위상차판 (40) 이 액정 셀 (10) 과 편광판 (20) 사이에 배치된다. 제 2 위상차판 (50) 은 액정 셀 (10) 과 편광판 (30) 사이에 배치된다.
바람직하게는, 제 1 위상차판은 160 nm 내지 270 nm의 면내 위상차값을 갖고, 제 2 위상차판은 100 nm 내지 160 nm의 면내 위상차값을 갖는다.
제 2 실시형태에서, 본 발명의 액정 표시장치는, 상이한 면내 위상차값을 갖는 2개의 위상차판이 제공되고, 더 큰 위상차값을 갖는 제 1 위상차판 (40) 이 액정 분자의 장축 방향 (19) 에 수직인 지상축을 갖는 것을 특징으로 한다. 위상차판의 이러한 배향은 액정층과 편광판에 의한 위상차를 상당히 보상할 수 있다. 제 1 및 제 2 위상차판의 위상차값이 상기 범위 밖에 있을 때, 시야각 의존성이 증가한다.
바람직하게는, 위상차판 (40, 50) 은 -0.1 내지 +0.2의 Nz 계수, 더욱 바람직하게는 -0.5 내지 +0.1의 Nz 계수를 갖는다.
바람직하게는, 더 작은 위상차값을 갖는 제 2 위상차판 (50) 은, 그것의 지상축 (53) 이 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 실질적으로 직교하거나 평행하도록 배치된다. 도 6B에서, 지상축 (53) 은 서로 직교하는 실선 화살표와 파선 화살표로 표시된다. 바람직하게는, 지상축 (53) 은 실선 화살표 또는 파선 화살표에 의해 표시된 방향에 있다. 더욱 바람직하게는, 제 2 위상차판 (50) 및 액정 셀 (10) 은 제 2 위상차판의 지상축 (53) 이 액정 분자의 장축 방향과 실질적으로 평행하도록 (즉, 도 6b에 도시한 바와 같이 실선 화살표로 표시한 방향) 배치된다.
바람직하게는, 더 큰 면내 위상차값을 갖는 제 1 위상차판 (40) 은, 그것의 지상축 (43) 이 위상차판 (40) 에 근접한 편광판 (20) 의 흡수축 (23) 과 실질적으 로 직교하거나 평행하도록 배치된다. 도 6B에서, 흡수축 (23) 은 제 1 편광판 (20) 상에서 실선 화살표 및 파선 화살표로 표시된다. 따라서, 제 1 위상차판 (40) 은, 그것의 지상축 (43) 이 실선 화살표 또는 파선 화살표와 동일한 방향에 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 제 1 위상차판 (40) 은 그것의 지상축 (43) 이 편광판 (20) 의 흡수축 (23), 즉, 도 6b에 도시한 실선 화살표의 방향에 있는 제 1 위상차판 (20) 의 흡수축 (23) 과 실질적으로 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 더 작은 면내 위상차값을 갖는 제 2 위상차판 (50) 은, 그것의 지상축 (53) 이 위상차판 (50) 에 근접한 편광판 (30) 의 흡수축 (33) 과 실질적으로 직교하거나 평행하도록 배치된다. 특히, 제 2 위상차판 (50) 은 그것의 지상축 (53) 이 편광판 (30) 의 흡수축 (33) 과 실질적으로 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 위상차판 (40, 50) 은 광보상층으로서 기능한다. 백라이트 (도 6a 및 6b에는 도시 생략) 가 편광판 (20 또는 30) 의 배면측에 제공되고, 액정 셀 (10) 을 조명하는 광원으로서 기능한다. 백라이트는 어떤 측에도 제공될 수도 있다.
제 2 실시형태에서, 바람직하게는, 위상차판은 3개의 굴절율 (nx, ny 및 nz) 이 관계식 : nx ≒ nz > ny를 갖는 네가티브 일축성을 갖는 위상차판, 또는 3개의 굴절율이 관계식 nz > nx > ny를 갖는 두께 방향에서 가장 큰 굴절율을 갖는 위상차 판이다. 이러한 위상차판은 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체를 연신하거나, 소정의 방향으로 배향된 액정 디스코틱 화합물의 층을 형성함으로써 제작될 수 있다. 예를 들어, 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 필름이 필름 에지를 자유롭게 둠으로써 바람직하게는 종방향으로 일축 연신될 때, 관계식 : nx ≒ nz > ny 및 실질적으로 0 (제로) 의 Nz 계수를 갖는 네가티브 일축성을 갖는 위상차판이 제작된다. 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 필름이 텐터 (tenter) 등으로 필름 에지를 고정함으로써 바람직하게는 횡방향으로 일축 연신될 때, 관계식 : nz > nx > ny 및 네가티브 Nz 계수를 만족하는 위상차판이 제작된다. 화합물의 디스크 면이 기판면에 수직인 방향으로 배향되도록 액정 디스코틱 화합물의 층이 중합체 필름상에 형성될 때, 관계식 : nx ≒ nz > ny 를 갖는 위상차판이 제작된다. 디스코틱 화합물의 배향 방향 또는 연신 조건이 적절하게 선택될 때, 0 (제로) 보다 약간 큰 Nz 계수를 갖는, 즉, 관계식 nx > nz를 갖는 위상차판이 제작될 수도 있다. 위상차판이 이러한 방법으로 제작될 때, 그것의 Nz 계수는 -1 내지 +0.2 의 범위에서 조정될 수 있다. 관계식 : nz > nx > ny 를 갖는 위상차판이 제작될 때, 바람직하게는, Nz 계수는 약 -0.5 내지 약 0.0 의 범위에서 조정된다.
굴절율 관계식 : nx ≒ nz > ny 또는 nz > nx > ny 를 만족시키는 위상차판을 사용하면, 굴절율 타원체는 도 5와 실질적으로 동일하다.
종방향 또는 횡방향에서 일축성 연신함으로써 본 발명에서 사용되는 위상차판을 제작하기 위해 사용되는 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 바람직하지만 제한하지 않는 예로는, 스틸렌 중합체, 아크릴레이트 중합체, 메타아크릴레이트 중합체, 아크릴로니트릴 중합체, 메타아크릴로니트릴 중합체, 비닐나프탈렌 중합체, 비닐피리딘 중합체, 비닐카바졸 중합체, 페닐아크릴라마이드 중합체, 비닐비페닐 중합체, 비닐안트라센 중합체, 아세나프틸렌 중합체, 페닐카보닐옥시노르보넨 중합체, 비페닐카보닐옥시노르보넨 중합체, 나프틸카보닐옥시노르보넨 중합체, 안트라센닐카보닐옥시노르보넨 중합체, 페닐카보닐옥시테트라시크로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데켄 중합체, 나프틸카보닐옥시테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데켄 중합체, 안트라센닐카보닐옥시테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데켄 중합체,
Figure 112005006636167-PAT00003
-올레핀/N-페닐말레이미드 공중합체 등이 있다. 여기서, "테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데켄"은 아래의 식으로 표현되고 또한 디메타노옥타히드로나프탈렌이라 칭할 수도 있다.
Figure 112005006636167-PAT00004
상기 중합체들은 다른 중합체들과 혼합될 수도 있거나 상기 중합체들을 구성하는 모노머들은 소정의 네가티브 복굴절이 손상되지 않는 범위로 다른 모노머들과 공중합될 수도 있다. 그것에 의해, 높은 글라스 전이 온도, 낮은 광탄성 등과 같은 어떤 기능들이 상기 중합체들에 부가될 수 있다.
바람직하게는, 위상차판의 제작을 위해 사용된 중합체는 10 ×10-5 mm2/kg 이하의 광탄성 계수를 갖는다. 광탄성은 내부 응력이 외력의 인가에 의해 등방성의 물질에 가해질 때, 등방성 물질이 광학적 이방성 및 복굴절을 나타낸다는 것을 의미한다. 단위 면적 당 물질에 작용하는 응력이 "s"이고 복굴절이 "△n" 일 때, 이론적으로는, 응력 (s) 및 복굴절 (△n) 은 △n = Cs 로 표현되는 비례 관계식을 갖는다. 계수 C가 광탄성 계수이다. 다시 말해서, 응력 (s) 이 가로축 방향으로 기록되고, 응력 (s) 의 인가에 의해 유도되는 복굴절 (△n) 이 세로축 방향으로 기록될 때, 응력과 복굴절 사이의 관계는 직선으로 표현된다. 이 직선의 구배가 광탄성 계수이다.
바람직하게는, 이러한 중합체들은 최소한 120 ℃의 글라스 전이 온도, 더욱 바람직하게는 130 ℃의 글라스 전이 온도, 및 사용 환경의 관점에서 내열성을 갖는다. 일반적으로, 높은 글라스 전이 온도 및 내열성을 갖는 중합체들은 공중합체에 의해 달성된다.
광탄성 계수 및 글라스 전이 온도의 관점에서, 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 바람직한 예로는, 에틸렌 및 3 내지 20 탄소 원자를 갖는
Figure 112005006636167-PAT00005
-올레핀으로 이루어진 기 (基) 로부터 선택된 하나 이상의 비환상 올레핀 모노머, 하나 이상의 환상 올레핀 모노머 및 하나 이상의 방향족 비닐 모노머를 포함하는 3원 공중합체이다.
이러한 3원 공중합체를 구성하는 모노머들을 설명한다. 비환상 올레핀 모노머는 에틸렌 및 3 내지 20 탄소 원자를 갖는
Figure 112005006636167-PAT00006
-올레핀으로 이루어진 기로부터 선택된다. 3 내지 20 탄소 원자를 갖는
Figure 112005006636167-PAT00007
-올레핀의 예로는, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥틴, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등과 같은 3 내지 20 탄소 원자를 갖는 직선
Figure 112005006636167-PAT00008
-올레핀; 및 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1부텐 등과 같은 4 내지 20 탄소 원자를 갖는 분기
Figure 112005006636167-PAT00009
-올레핀이 있다. 이들 중에서, 에틸렌 프로필렌 및 1-부텐이 3원 공중합체 필름의 플렉시빌리티의 관점에서 바람직하다. 특히, 에틸렌이 바람직하다. 에틸렌 및 3 내지 20 탄소 원자를 갖는
Figure 112005006636167-PAT00010
-올레핀이 단독으로 사용될 수도 있거나 2종류 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
환상 올레핀 모노머는 탄소 링내에 공중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물이고, 이것은 시클로부탄 링, 시클로 펜탄 링, 시클로 헥산 링 또는 이들 링의 융합된 링 구조를 3원 공중하베의 백본으로 도입할 수 있다. 시클로 올레핀 모노머의 소정의 예로는, 바이시클로[2.2.1]헵트-2-엔 (또한 노르보넨이라 칭함) 및 6-알킬바이시클로[2.2.1]헵트-2-엔, 5,6-디알킬바이시클로-[2.2.1]헵트-2-엔, 1-알킬바이시클로[2.2.1]-헵트-2-엔, 7-알킬바이시클로[2.2.1]헵트-2-엔 등과 같은 치환기로서 1 내지 4 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 알킬기 (예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸) 을 갖는 노르보넨의 유도체; 테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센 (또한 디메타노옥타히드로나프탄렌 이라 칭함) 및 8-알킬테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센, 8,9-디알킬테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10 ]-3-도데센 등과 같은 8-및/또는 9-포지션에서 치환기로서 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 알킬기를 갖는 디메타노옥타히드로나트탈렌의 유도체; 하나 이상의 할로겐 원자가 분자 당 유도되는 노르보넨의 할로겐화된 유도체; 하나 이상의 할로겐 원자가 8-및/또는 9-포지션으로 유도되는 디메타노옥타히드로나프탈렌의 할로겐화된 유도체 등이 있다. 이들 시클로 올레핀은 단독으로 사용될 수도 있거나 2 종류 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
방향족 비닐 모노머는 스틸렌 및 그것의 유도체를 포함한다. 스틸렌의 유도체는 스틸렌 링에 결합된 다른 기를 갖는 스틸렌이다. 스틸렌 유도체의 예로는, o-메틸스틸렌, m-메틸스틸렌, p-메틸스틸렌, 2,4-메틸스틸렌, o-에틸스틸렌, p-에틸스틸렌 등과 같은 알킬스틸렌; 히드록시스틸렌, 터트-부톡시스틸렌, 비닐벤조산, 비닐벤질 아세테이트, o-클로로스틸렌, p-클로로스틸렌 등과 같은 벤젠 링에 대한 치환기 (예를 들어, 히드록실기룹, 알콕실기, 카르복실기, 알록시기, 할로겐 원자 등) 를 갖는 치환된 스틸렌; 4-비닐비페닐, 4-히드록시-4'-비닐비페닐 등과 같은 비닐비페닐 화합물; 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌 등과 같은 비닐나프탈렌 화합물이 있다.
각 모노머의 양에 대해 설명한다. 방향족 비닐 모노머의 양이 너무 작을 때, 3원 공중합체는 소정의 포지티브 복굴절을 갖는다. 방향족 비닐 모노머의 양이 너무 높을 때, 광탄성 계수가 너무 커진다. 환상 올레핀 모노머의 양이 너무 작을 때, 3원 공중합체는 낮은 글라스 전이 온도를 갖는다. 환상 올레핀 모노머의 양이 너무 높을 때, 3원 공중합체는 부서지기 쉽게 된다. 따라서, 3원 공중합체는 바람직하게는 방향족 비닐 모노머의 5 내지 50 몰% 및 올레피니 모노머의 50 내지 95 몰%, 즉, 비환상 올레핀 모노머와 환상 올레핀 모노머의 혼합을 포함한다.
예를 들어, 3원 공중합체가 비환상 올레핀 모노머로서 에틸렌, 방향족 비닐 모노머로서 스틸렌, 및 환상 올레핀 모노머로서 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센을 포함할 때, 스틸렌 및 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센은 바람직하게는 15 내지 25 몰% 및 25 내지 35 몰%의 양에 포함된다. 그것에 의해, 3원 공중합체는 네가티브 복굴절을 나타내고 높은 글라스 전이 온도와 낮은 광탄성을 갖는다.
높은 글라스 전이 온도 및 낮은 광탄성을 고려할 때, 소정의 복굴절을 갖는 공중합체의 또 다른 바람직한 예는 N-페닐마레이미드 단위 및
Figure 112005006636167-PAT00011
-올레핀 단위를 포함하는 공중합체이다. 이러한 공중합체는 하기 식 (Ⅰ) 및 (Ⅱ) 의 각 단위를 포함한다.
Figure 112005006636167-PAT00012
여기서, 식 (Ⅰ) 에서의 R1, R2, R3, R4, R5, R 6 및 R7은 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기 또는 1 내지 8 탄소 원자를 갖는 알킬기를 단독으로 나타내고, 식 (Ⅱ) 에서의 R8, R9 및 R10은 수소 원자 또는 1 내지 6 탄소 원자를 갖는 알킬기를 단독으로 나타낸다.
식 (Ⅰ) 은 N-페닐아레이미드 단위를 나타내고, 벤존 링상의 R1, R2, R3, R4 및 R5는 단독으로 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기 (-COOH) 또는 1 내지 8 탄소 원자를 갖는 알킬기를 나타낸다. R1, R2, R3, R4 및 R5 중의 하나가 할로겐 원자일 때, 할로겐 원자는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자일 수도 있다. R1, R2, R3, R4 및 R5 중의 하나가 알킬기일 때, 알킬기는 1 내지 8 탄소 원자를 갖고, 직선 알킬기일 수도 있다. 알킬기가 3개 이상의 탄소 원자를 가질 때, 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸 등과 같은 분기 알킬기일 수도 있다. 바람직하게는, 벤젠 링상의 하나 이상의 R1, R2, R3, R4 및 R5가 수소 원자 이외의 치환기이다. 더욱 바람직하게는 R1, R2, R3, R4 및 R5 중의 하나 또는 2개가 알킬기이고, 나머지 기들은 수소 원자이다. 특히, 바람직하게는 2-포지션상의 R1 및/또는 6-포지션상의 R5는 알킬기이다.
식 (Ⅱ) 에서, 마레이미드 구조의 탄소 원자상의 R6 및 R7은 단독으로 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실기 (-COOH) 또는 1 내지 8 탄소 원자를 갖는 알킬기를 나타낸다. 할로겐 원자 및 알킬기에 대해, 할로겐 원자 및 알킬기의 상기 설명이 적용된다. 마레이미드 구조의 탄소 원자상의 R6 및 R7은 극성기 (polar group) 인 할로겐 원자 또는 카르복실기일 수도 있지만, 바람직하게는 수소 원자이다.
식 (Ⅱ) 는
Figure 112005006636167-PAT00013
-올레핀 단위를 나타내고, 이 단위에서의 R8, R9 및 R10은 수소 원자 또는 1 내지 6 탄소 원자를 갖는 알킬기를 단독으로 나타낸다. 알킬기에 대해, 탄소 원자의 수를 제외한 알킬기의 상기 설명이 적용된다. 식 (Ⅱ) 의 단위를 형성하는
Figure 112005006636167-PAT00014
-올레핀 중에서, 4개 이상의 탄소 원자 및 R8 및 R9와 같은 알킬기를 갖는
Figure 112005006636167-PAT00015
-올레핀이 바람직하다.
식 (Ⅰ) 의 N-페닐마레이미드 단위를 형성하는 화합물의 예로는, N-페닐마레이미드, N-(2-,3- 또는 4-메틸페닐) 마레이미드, N-(2-,3- 또는 4-에틸페닐) 마레이미드, N-(2-이소프로필페닐) 마레이미드, N-(2, 6-디메틸페닐)-마레이미드, N- (2,6-디에틸페닐) 마레이미드, N-(2,6-디이소프로필페닐) 마레이미드, N-(2,4,6-트리메틸페닐) 마레이미드, N-(2-,3- 또는 4-카르복실페닐) 마레이미드, N-(2,4-디메틸페닐) 마레이미드 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종류 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
식 (Ⅱ) 의
Figure 112005006636167-PAT00016
-올레핀 단위를 형성하는 화합물의 예로는, 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-1-헥센, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-옥텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-메틸-2-부텐, 2-메틸-2-펜텐, 2-메틸-2-헥센, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 2-부텐, 1-헥센 등이 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2 종류 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
소정의 네가티브 복굴절을 갖는 N-페닐마레이미드/
Figure 112005006636167-PAT00017
-올레핀 공중합체는 종래의 중합 방법에 의해 식 (Ⅰ) 의 N-페닐마레이미드 단위를 형성하는 화합물 및 식 (Ⅱ) 의
Figure 112005006636167-PAT00018
-올레핀 단위를 형성하는 화합물을 공중합함으로써 제조될 수 있다. 이러한 경우에, 다른 비닐 모노머는 그렇게 형성된 공중합체의 소정의 네가티브 복굴절이 손상되지 않도록 소량으로 공중합될 수도 있다. 다른 비닐 모노머의 예로는, 스틸렌,
Figure 112005006636167-PAT00019
-메틸스틸렌, 비닐톨루엔 등이 있다.
N-페닐마레이미드/
Figure 112005006636167-PAT00020
-올레핀 공중합체의 각 모노머의 양에 대해 설명한다. N-페닐마레이미드의 양이 너무 적을 때, 공중합체는 소정의 포지티브 복굴절을 나타내고 또한 낮은 글라스 전이 온도를 갖는다. N-페닐마레이미드의 양이 너무 높을 때, 공중합체는 큰 광탄성 계수를 갖고 부서지기 쉽게 된다. 따라서, 공 중합체는 바람직하게는, N-페닐마레이미드 단위의 5 내지 50 몰% 및
Figure 112005006636167-PAT00021
-올레핀 단위의 50 내지 95 몰%를 포함한다. 공중합체의 글라스 전이 온도의 감소를 방지하기 위해, N-알킬마레이미드가 공중합체의 광학 특성이 손상되지 않는 양에서 공중합될 수도 있다.
위상차판은 적절한 연신 방법에 의해 상기 설명한 중합체의 필름을 연신함으로써 제작될 수 있다. 적은 위상차 변동을 갖는 위상차판을 얻기 위해, 광학적으로 균일한 중합체 필름을 연신하는 것이 중요하다. 중합체 필름을 제조하기 위해, 용융 압출법, 용제 캐스팅법, 인플레이션법 등과 같은 다양한 방법이 공지되어 있다. 이들 종래의 방법들 중 임의의 하나가 필름이 두께의 작은 변동, 위상차의 작은 변동 및 광학적 등방성을 갖는 동안 사용될 수도 있다.
상기 방법에 의해 얻어진 필름은 필름에 균일한 위상차를 부여하도록 종래의 연신 방법에 의해 배향된다. 연신 방법은 종 또는 횡 방향에서의 일축 연신, 또는 2축 연신일 수도 있다. 위상차 필름의 광학적 일축성이 중요할 때, 필름은 필름 에지를 자유롭게 둠으로써 일축 연신된다.
전술한 바와 같이 제조된 위상차판은 nx ≒ nz > ny 또는 nz > nx > ny 와 같은 굴절율 관계를 갖는다. 즉, 위상차판은 네가티브 일축성 또는 두께 방향에서 최대 굴절율을 갖는다. 따라서, 바람직하게는, 이러한 위상차판이 동작을 위해 IPS 모드를 이용하는 액정 표시장치의 시야각 특성을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
다음으로, 액정 디스코틱 화합물의 층 형성에 의한 위상차판 제조를 설명한다.
액정 디스코틱 화합물은 액정 특성을 나타내고 디스크형 분자 구조를 갖는 화합물이다. 따라서, 이 화합물 자체는 nx ≒ nz > ny의 관계를 만족시키는 굴절율을 갖는다. 이러한 굴절율 관계를 달성하기 위해, 용융 형태 또는 적절한 용제의 용액의 형태 액정 디스코틱 화합물이 투명 플라스틱 필름으로 이루어진 기판상에 도포되고, 디스크형 분자의 면이 기판면에 직교하고 소정의 방향으로 향하도록 배향되고, 즉, 디스크가 기판면상에 직립하고 디스크의 면이 소정의 방향을 향하고, 그 후, 디스코틱 화합물이 고체화되거나 용제가 제거된다. 이러한 형성된 액정 디스코틱 화합물의 층은 nx ≒ nz > ny의 관계를 만족시킨다. 따라서, nx ≒ nz > ny의 관계를 만족시키는 굴절율을 갖는 위상차판이 전술한 방법에 의해 제조될 수 있다.
액정 디스코틱 화합물의 분자를 배향하기 위해 임의의 종래의 방법이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 배향 필름의 사용, 러빙, 키랄 도펀트의 첨가, 광조사 등이 채용될 수도 있다. 또한, 액정 디스코틱 화합물은 액정 화합물을 배향한 이후에 배향을 고정하기 위해 경화될 수도 있다.
도 4a 및 6a에 도시한 바와 같이, 바람직하게는, 접착제 또는 점착제 (75) 가 위상차판 (40 또는 50) 과 편광판 (20 또는 30) 의 적층, 및 액정 셀 기판 (11 또는 12) 과 위상차판 (40 또는 50) 의 적층을 위해 사용된다. 점착제로서, 바 람직하게는, 아크릴 점착제와 같은 투명 점착제가 사용된다.
롤 형상으로 공급하여 횡방향에서 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 필름을 연신함으로써 위상차판을 제조할 때, 필름의 흐름 방향은 지상축과 일치한다. 따라서, 이러한 위상차판이 롤 형상으로 제조되고 흐름 방향에서 흡수축을 갖는 편광판상에 롤-투-롤 (roll-to-roll) 을 통해 적층될 때, 위상차판의 지상축과 편광판의 흡수축이 서로 평행한 적층 제품이 얻어질 수 있다. 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 필름이 롤 형상의 필름을 공급하면서 가로 방향으로 연신될 때, 필름의 흐름 방향에 수직인 방향이 지상축과 일치한다. 따라서, 이러한 위상차판이 롤 형상으로 제조되는 편광판상에 롤-투-롤을 통해 적층될 때, 위상차판의 지상축과 편광판의 흡수축이 서로 직교하는 적층 제품이 얻어질 수 있다. 기판 필름상에 액정 디스코틱 화합물의 층을 형성함으로써 위상차판이 제조될 때, 롤-투-롤 방법에 의해 편광판상에 적층될 수 있다. 위상차판 및 편광판이 롤-투-롤 방법에 의해 적층될 때, 프로세스 단계의 수가 감소되고, 따라서, 적층 제품이 효율적으로 제조될 수 있다. 위상차판이 그것의 하나의 면상에 보호 중합체 필름을 갖고 위상차판이 보호 필름을 갖지 않고 편광판의 면상에 직접 접착될 때, 접착된 위상차판은 보호 필름으로서 기능한다.
이하, 본 발명의 범위를 한정하지 않는 아래의 실시예로 본 발명을 설명한다.
실시예 1
위상차판 및 요오드계 직선 편광판이 IPS 모드 액정 셀 (EIZO NANAO CORPORATION에 의해 제조된 액정 모니터) 의 배면에 순차적으로 접착되고, 요오드계 직선 편광판만이 이 실시예의 액정 표시장치를 제조하기 위해 IPS 모드 액정의 전면에 접착된다.
소정의 네가티브 복굴절과 150 nm의 면내 위상차를 갖는 일축 연신된 폴리스틸렌 필름이 위상차판으로서 사용되고, "SRW 842 AP1" (Sumitomo Chemical Co.,Ltd 제조) 가 요오드계 직선 편광판으로서 사용된다. 위상차판은, 그것의 지상축이 배면측상의 직선 편광판의 투과축 및 액정셀의 액정 분자의 장축과 평행하도록 배치되고, 전면 및 배면상의 직선 편광판은, 그것의 투과축이 서로 직교하도록 배치된다. 이 실시예의 액정 표시장치를 구성하는 층들의 축의 관계를 도 4b에 도시하였다.
백라이트가 액정 표시장치의 배면측상에 제공되고, 이 표시장치의 시야각 의존성은 시야각-의존 휘도 미터 (ELDIM에 의해 제조된 "EZ-Contrast") 로 측정된다. 시야각 의존성은 전압 무인가시에 블랙을 표시하는 상태에서의 시야각의 변화에 따른 광 누설에 의해 평가된다. 그 결과를 도 10에 도시하였다.
도 10은 상기 상태에서의 상기 실시예의 액정 표시장치의 휘도의 분포를 도시한다. 우측 축은 방위각의 0°(제로 도) 에 대응하고, 방위각은 제로 도로부터 반시계방향 회전에서 증가한다. 도 (degree) 는 0°내지 315°까지 45도 마다 표시된다. 가로축상의 숫자 "10", "20", ---, "70"은 각 방위각에서의 법선으로부터의 경사각을 표시한다. 예를 들어, 서클의 가장 우측상의 점은 법선으로부터 80°만큼 벗어난 방향에서 0°의 방위각에서의 휘도를 나타낸다. 휘도 서클의 우측상의 스케일은 휘도를 표시한다. 어두운 색 (흑색) 은 휘도가 낮고 따라서 액정 표시장치의 대응하는 표면 영역이 어둡다는 것, 즉 광 누설이 발생하지 않는다는 것을 의미하고, 밝은 색 (흰색) 은 액정 표시장치의 대응하는 표면 영역이 밝다는 것, 즉, 광 누설이 발생한다는 것을 의미한다. 마크 "+"는 가장 큰 광 누설을 갖는 가장 밝은 점을 표시한다. 도 11, 12 및 13은 상이한 액정 표시장치의 휘도 분포를 도시한다. 실시예 1의 액정 표시장치가 정면 방향 및 경사 방향에서도 거의 광 누설이 없다는 것을 도 10으로부터 확인할 수 있다.
실시예 2
이 실시예의 액정 표시장치는 200 nm의 면내 위상차를 갖는 일축 연신된 폴리스틸렌 필름이 위상차판으로서 사용된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성이 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 11에 도시하였고, 실시예 2의 액정 표시장치는 정면 방향 및 경사 방향에서도 광 누설이 없다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 3
몰비 50:20:30의 에틸렌, 스틸렌 및 테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센의 3원 중합체를 압출 성형하여 100 ㎛ 두께를 갖는 필름을 얻었다. 이 필름은 소정의 네가티브 복굴절 및 140 nm의 면내 위상차를 제공하기 위해 오토그래프로 일축 연신된다. 이 실시예의 액정 표시장치는 상기 제조된 위상차판이 일축 연신된 폴리에스테프 필름 대신 사용된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방 식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과는 실시예 1에서 얻어는 결과와 실질적으로 동일하고, 실시예 3의 액정 표시장치는 정면 방향 및 경사 방향에서도 광 누설이 없다는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1
이 비교예의 액정 표시장치는 위상차판의 지상축이 도 7에 도시한 바와 같은 액정 셀 (10) 에서 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 직교하도록 위상차판 (40) 이 배치된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성이 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과, 시야각의 변화로 인한 광 누설이 현저하였다.
비교예 2
이 비교예의 액정 표시장치는 위상차판 (40) 에 인접한 직선 편광판 (30) 이 편광판 (30) 의 투과축 (32) 이 도 8에 도시한 바와 같이 액정 셀 (10) 의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 직교하도록 배치된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과, 시야각의 변화로 인한 광 누설이 비교예 1의 액정 표시장치와 유사하게 현저하였다.
비교예 3
이 비교예의 액정 표시장치는 위상차판 (40) 및 위상차판 (40) 에 인접한 직선 편광판 (30) 이 위상차판 (40) 의 지상축 (42) 및 편광판 (30) 의 투과축 (32) 이 서로 평행하고 두 축 모두 (42 및 32) 가 도 9에 도시한 바와 같이 액정 셀의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 직교하도록 배치된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과, 시야각의 변화로 인한 광 누설이 비교예 1 및 2의 액정 표시장치와 유사하게 현저하였다.
비교예 4
이 비교예의 액정 표시장치는 위상차판이 사용되지 않는다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 12에 도시하였다. 정면 방향에서의 광 누설은 작지만, 경사 방향에서의 광 누설은 크다. 즉, 이 비교예의 액정 표시장치는 큰 시야각 의존성을 갖는다.
비교예 5
두께 방향으로 배향된 위상차판으로서, "SEZ 270135" (Sumitomo Chemical Co., Ltd 제조) 를 제공하였다. 이 위상차판은 폴리카보네이트로 이루어지고 135 nm의 면내 위상차와 0.2의 Nz 값을 갖는다.
이 비교예의 액정 표시장치는상기 위상차판이 일축 연신된 폴리스틸렌 필름 대신 사용된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 13에 도시하였다. 정면 및 경사 방향에서의 광 누설은 둘 모두 상대적으로 작지만, 실시예 1에서의 최대 광 누설이 이 비교예에서의 광 누설 보다 작다. 또한, 실시예 2에서 광 누설이 발생한 시야각 범위가 이 비교예에서의 시야각 범위 보다 작 다.
실시예 1-3 및 비교예 1-5의 액정 표시장치의 구성 및 특성과 시야각 의존성의 측정 결과를 표 1에 요약하였다.
표 1
실시예 번호 위상차판 면내 위상차 Nz 값 배치4) 배치5) 광 누설6)
Ex. 1 PS1) 150nm 0 평행 평행 A
Ex. 2 PS1) 200nm 0 평행 평행 A
Ex. 3 3원중합체2) 140nm 0 평행 평행 A
C. Ex. 1 PS1) 150nm 0 직교 평행 C
C. Ex. 2 PS1) 150nm 0 평행 직교 C
C. EX. 3 PS1) 150nm 0 직교 직교 C
C. EX. 4 없음 --- -- --- --- C
C. Ex. 5 PS3) 135nm 0.2 평행 평행 B
주의 : 1) 폴리스틸렌.
2) 에틸렌, 스틸렌 및 테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센.
3) 폴리카보네이트.
4) 액정 분자의 지상축 및 장축의 배치.
5) 위상차판에 인접한 편광판의 투과축 및 액정 분자의 장축의 배치.
6) A : 양호 (광 누설 없음).
B : 거의 양호하지만 경사 방향에서 약간의 광 누설 있음.
C : 경사 방향에서 광 누설.
실시예 4
용이한 참조를 위해 층들을 개별적으로 도시하는 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 위상차판 (40) 및 요오드계 직선 편광판 (20) 이 IPS 모드 액정 표 시장치 (Hitachi Limited 제조의 액정 텔레비전 "W17-LC50"에 설치된 액정 표시장치) 의 전면에 순착적으로 부착되고, 제 2 위상차판 (50) 및 요오드계 직선 편광판 (30) 이 IPS 모드 액정 표시장치의 배면에 순차적으로 부착된다.
가로 방향으로 일축 연신되고, 소정의 네가티브 복굴절, 215 nm의 면내 위상차 및 0.0의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제 1 위상차판 (40) 으로서 사용되고, 가로 방향으로 일축 연신되고, 소정의 네가티브 복굴절, 130 nm의 면내 위상차 및 -0.1의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제 2 위상차판 (50) 으로서 사용된다. "SRW 842 APO" (Sumitomo Chemical Co., Ltd 제조) 이 요오드계 직선 편광판 (20 및 30) 으로서 사용된다. 제 1 위상차판 (40) 은 그것의 지상축 (43) 이 전면상의 직선 편광판 (20) 의 투과축 (23) 과 평행하고 액정 셀 (10) 의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 직교하도록 배치되고, 제 2 위상차판 (50) 은 그것의 지상축 (53) 이 배면측상의 직선 편광판 (30) 의 투과축 (33) 과 평행하고 액정 셀 (10) 의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과도 평행하도록 배치된다. 또한, 전면 및 배면 상의 각각의 직선 편광판 (20 및 30) 은 그들의 투과축 (23) 이 서로 직교하도록 배치된다.
백라이트가 액정 표시장치의 배면측상에 제공되고, 이 표시장치의 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 17에 도시하였고, 실시예 4의 액정 표시장치가 정면 또는 경사 방향에서도 광을 누설하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 5
이 실시예의 액정 표시장치는 가로 방향으로 일축 연신되고 268 nm의 면내 위상차 및 0.0의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제 1 위상차판으로서 사용되고, 가로 방향으로 일축 연신되고 135 nm의 면내 위상차 및 -0.1의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제 2 위상차판으로서 사용되었다는 점을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 18에 도시하였고, 실시예 5의 액정 표시장치가 정면 및 경사 방향에서도 광을 누설하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 6
48:22:30의 몰비의 에틸렌, 스틸렌 및 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센의 공중합체를 압출 성형하여 150 ㎛의 두께를 갖는 필름을 얻는다. 이 필름은 소정의 네가티브 복굴절, 201 nm의 면내 위상차 및 0.0의 Nz 값을 갖는 하나의 위상차판, 및 소정의 네가티브 복굴절, 131 nm의 면내 위상차 및 -0.1의 Nz 값을 갖는 또 다른 위상차판을 제공하기 위해 가로 방향으로 일축 연신된다.
그 후, 이 실시예의 액정 표시장치는 201 nm의 면내 위상차를 갖는 위상차판이 제 1 위상차판으로서 사용되고 131 nm의 면내 위상차를 갖는 위상차판이 제 2 위상차판으로서 사용된다는 점을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과는 실시예 4에서 얻어진 결과와 실질적으로 동일하고, 실시예 6의 액정 표시장치가 정면 및 경사 방향에서도 광을 누설하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 7
가로 방향으로 일축 연신되고 214 nm의 면내 위상차 및 0.0의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름과 가로 방향으로 일축 연신되고 134 nm의 면내 위상차 및 -0.1의 Nz 값을 갖는 또 다른 폴리스틸렌 필름이 제 1 및 제 2 위상차판으로서 각각 사용된다.
용이한 참조를 위해 층들을 개별적으로 도시하는 도 15에 도시한 바와 같이, 제 2 위상차판 (50) 및 요오드계 직선 편광판 (20) 이 실시예 4에서 사용된 것과 동일한 IPS 모드 액정 표시장치의 전면에 순차적으로 부착되고, 제 1 위상차판 (40) 및 요오드계 직선 편광판 (30) 이 이 실시예의 액정 표시장치를 제조하기 위해 IPS 모드 액정 표시장치의 배면에 순차적으로 부착된다. 요오드계 직선 편광판 (20 및 30) 은 실시예 4에서 사용된 것과 동일하다.
이 실시예에서, 제 2 위상차판 (50) 은 그것의 지상축 (53) 이 전면측상의 직선 편광판 (20) 의 흡수축 (23) 과 직교하고 액정 셀 (10) 의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 평행하도록 배치되고, 제 1 위상차판 (40) 은 그것의 지상축 (43) 이 배면측상의 직선 편광판 (30) 의 흡수축 (33) 및 액정 셀 (10) 의 액정 분자의 장축 방향 (19) 과 평행하도록 배치된다. 직선 편광판 (20 및 30) 은 그들의 흡수축 (23 및 33) 이 서로 직교하도록 배치된다. 이렇게 제조된 액정 표시장치에서, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 19에 도시하였고, 실시예 7의 액정 표시장치가 경사 방향에서 약간의 광 누설을 갖지만 양호한 시야각 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 8
이 실시예의 액정 표시장치는 횡 방향으로 일축 연신되고 소정의 네가티브 복굴절, 165 nm의 면내 위상차 및 -0.5의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제 1 위상차판으로 사용되고, 횡 방향으로 일축 연신되고 소정의 네가티브 복굴절, 106 nm의 면내 위상차 및 -0.5의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 제2 위상차판으로서 사용된다는 점을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 20에 도시하였고, 실시예 8의 액정 표시장치가 정면 및 경사 방향에서도 광을 누설하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
비교예 6
이 비교예의 액정 표시장치는 위상차판이 사용되지 않는다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 21에 도시하였다. 정면 방향에서의 광 누설은 작지만, 경사 방향에서의 광 누설은 크다. 즉, 이 비교예의 액정 표시장치는 큰 시야각 의존성을 갖는다.
비교예 7
두께 방향으로 배향된 위상차판으로서, "SEZ 270135" (Sumitomo Chemical Co., Ltd 제조) 가 제공된다. 이 위상차판은 폴리카보네이트로 이루어지고 135 nm의 면내 위상차 및 0.2의 Nz 값을 갖는다.
도 16에 도시한 바와 같이, 폴리카보네이트의 상기 위상차판 (60) 및 요오드 계 직선 편광판 (20) 은 실시예 4에서 사용된 것과 동일한 액정 셀 (10) 의 전면에 순차적으로 부착되고, 요오드계 직선 편광판 (30) 만이 이 비교예의 액정 표시장치를 제조하기 위해 액정 셀 (10) 의 배면에 부착된다. 위상차판 (60) 은 그것의 지상축 (63) 이 전면측상의 직선 편광판 (20) 의 흡수축 (23) 과 직교하고 액정 셀 (10) 의 장축 방향 (19) 과 평행하도록 배치되고, 직선 편광판 (20 및 30) 은 그들의 흡수축 (23 및 33) 이 서로 직교하도록 배치된다. 이러한 액정 표시장치를 사용하여, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 22에 도시하였다. 정면 방향에서의 광 누설은 작지만, 경사 방향에서의 광 누설은 실시예들의 액정 표시장치의 광 누설 보다 크다. 따라서, 비교예 7의 액정 표시장치는 큰 시야각 의존성을 갖는다.
비교예 8
이 비교예의 액정 표시장치는 횡 방향으로 일축 연신되고 소정의 네가티브 복굴절, 150 nm의 면내 위상차 및 0.0의 Nz 값을 갖는 폴리스틸렌 필름이 사용된다는 점을 제외하고는 비교예 7과 동일한 방식으로 제조되고, 그 후, 시야각 의존성은 실시예 1과 동일한 방식으로 측정된다. 그 결과를 도 23에 도시하였다. 정면 방향에서의 광 누설은 작자만, 경사 방향에서의 광 누설은 실시예들의 액정 표시장치의 광 누설 보다 크다. 따라서, 비교예 8의 액정 표시장치는 큰 시야각 의존성을 갖는다.
실시예 4-8 및 비교예 6-8의 액정 표시장치의 구성 및 특성과 시야각 의존성의 측정 결과를 표 2에 요약하였다.
표 2
실시예 비교예
4 5 6 7 8 6 7 8
위상차판1)의 재료 PS PS 3원중합체 PS PS --- PC PS
전면상의 위상차판
-면내 위상차 215nm 268nm 201nm 134nm 165nm --- 135nm 150m
-Nz 값 0.0 0.0 0.0 -0.1 -0.5 --- 0.2 0.0
-액정 분자의 흡수과의 관계 평행 평행 평행 직교 평행 --- 직교 직교
액정 분자의 장축과의 관계 직교 직교 직교 평행 직교 --- 평행 평행
배면상의 위상차
-면내 위상차 130nm 135nm 131nm 214nm 106nm --- --- ---
-Nz 값 -0.1 -0.1 -0.1 0.0 -0.5 --- --- ---
-편광판의 흡수축과의 관계 평행 평행 평행 직교 평행 --- --- ---
-액정 분자의 장축과의 관계 평행 평행 평행 직교 평행 --- --- ---
배치를 도시하는 도면 번호 14 14 14 15 14 --- 16 16
광 누설2) A A A B A D C C
휘도분포를 도시하는 도면 번호 17 18 --- 19 20 21 22 23
주의 : 1) PS : 폴리스틸렌.
3원 중합체 : 에틸렌, 스틸렌 및 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센의 3원 중합체.
PC : 폴리카보네이트.
2) A : 양호 (광 누설 없음); B : 거의 양호하지만 경사 방향에서 약간의 광 누설; C : 경사 방향에서 광 누설; D : 경사 방향에서 큰 광 누설.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 위상차판을 포함하고 개선된 시야각 특성을 갖는 액정 표시장치와 쉽게 생산되고 개선된 시야각 특성을 갖는 액정 표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 한 쌍의 기판, 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 샌드위치되며 전압 무인가시에 상기 기판 근처의 영역에서 상기 기판과 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 층을 구비하는 액정 셀;
    상기 액정 셀의 상기 기판중의 하나의 외측에 배치되는 제 1 편광판;
    상기 액정 셀의 상기 기판중의 다른 하나의 외측에 배치되는 제 2 편광판; 및
    상기 기판중의 하나와 상기 기판의 외측에 배치된 상기 편광판 사이에 배치된 하나 이상의 위상차판을 구비하며,
    상기 하나 이상의 위상차판은 네가티브 일축성과 그것의 면 방향으로의 광축을 가지며,
    (nx - nz)/(nx - ny) 로 표현되는 Nz 계수는 -1.0 내지 +0.2이고,
    상기 nx는 상기 위상차판의 면내의 지상축 방향으로의 상기 위상차판의 굴절율이고, 상기 ny는 상기 위상차판의 면내의 지상축 방향에 수직인 방향으로의 지상축의 굴절율이며, 상기 nz는 상기 위상차판의 두께 방향으로의 굴절율인, 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 편광판은 그들의 투과축이 서로 직교하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나의 위상차판을 가지며,
    상기 하나의 위상차판은 80 내지 250 nm의 면내 위상차를 갖고 그것의 지상축이 상기 위상차판에 인접한 상기 편광판의 투과축 및 상기 위상차판에 인접한 셀 기판의 표면상에 존재하는 액정 분자의 장축과 평행하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2개의 위상차판을 가지며,
    상기 제 1 위상차판은 하나의 편광판과 대응하는 셀 기판 사이에 배치되고 160 내지 270 nm의 면내 위상차를 가지고, 또한
    상기 제 2 위상차판은 다른 편광판과 대응하는 셀 기판 사이에 배치되고 100 내지 160 nm의 면내 위상차를 가지며,
    상기 제 1 위상차판은 전압 무인가시에 그것의 지상축이 상기 제 1 위상차판에 인접한 셀 기판의 내측 가까이에 존재하는 액정 분자의 장축과 직교하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차판은 전압 무인가시에 그것의 지상축이 상기 제 2 위상차판에 인접한 셀 기판의 내측 가까이에 존재하는 액정 분자의 장축과 직교하거나 평행하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차판의 지상축은 상기 액정 분자의 장축과 평행인, 액정 표시장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판은 그것의 지상축이 상기 제 1 위상차판에 인접한 상기 편광판의 흡수축과 직교하거나 평행하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차판의 지상축은 상기 제 1 위상차판에 인접한 상기 편광판의 흡수축과 평행한, 액정 표시장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차판은 그것의 지상축이 상기 제 2 위상차판에 인접한 상기 편광판의 흡수축과 직교하거나 평행하도록 배치되는, 액정 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차판의 지상축은 상기 제 2 위상차판에 인접한 상기 편광판의 흡수축과 평행인, 액정 표시장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상차판은 소정의 네가티브 복굴절을 갖는 중합체의 일축 연신된 필름인, 액정 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 중합체는 3 내지 20 탄소 원자를 갖는 에틸렌 및
    Figure 112005006636167-PAT00022
    -올레핀으로 이루어진 기 (group) 로부터 선택된 하나 이상의 비환상 올레핀 모노머, 하나 이상의 환상 올레핀 모노머 및 하나 이상의 방향족 비닐 모노머로 된 3원 중합체이고,
    상기 방향족 모노머의 양은 5 내지 50 몰%이고 상기 비환상 올레핀 모노머 및 상기 환상 올레핀 모노머의 총량은 50 내지 95 몰%인, 액정 표시장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상차판은 네가티브 일축성을 나타내는 액정 디스코틱 화합물의 층을 포함하는, 액정 표시장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    면내 스위칭 (in-plane switching) 모드에서 동작하는, 액정 표시장치.
KR1020050010221A 2004-02-03 2005-02-03 액정 표시장치 KR101118000B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004026444A JP3938142B2 (ja) 2004-02-03 2004-02-03 液晶表示装置
JPJP-P-2004-00026444 2004-02-03
JP2004126387A JP4333465B2 (ja) 2004-04-22 2004-04-22 液晶表示装置
JPJP-P-2004-00126387 2004-04-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060041671A true KR20060041671A (ko) 2006-05-12
KR101118000B1 KR101118000B1 (ko) 2012-02-24

Family

ID=34863440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050010221A KR101118000B1 (ko) 2004-02-03 2005-02-03 액정 표시장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7400371B2 (ko)
KR (1) KR101118000B1 (ko)
CN (1) CN100517026C (ko)
TW (1) TWI369515B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101536124B1 (ko) * 2008-02-29 2015-07-14 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI371620B (en) * 2003-11-21 2012-09-01 Zeon Corp Liquid crystal display apparatus (1)
JP4792777B2 (ja) * 2005-03-25 2011-10-12 東ソー株式会社 広視野角補償フィルム及びそれを用いてなる透過型液晶表示装置
JP4807774B2 (ja) * 2005-10-20 2011-11-02 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
US8993075B2 (en) * 2007-11-27 2015-03-31 Zeon Corporation Stretched film, process for producing the same, and liquid crystal display device
US20110051062A1 (en) * 2008-02-07 2011-03-03 Akira Sakai Method for producing liquid crystal display device, and liquid crystal display device
KR101216891B1 (ko) * 2008-03-31 2012-12-28 도판 인사츠 가부시키가이샤 위상차판, 그의 제조 방법 및 액정 표시 장치
KR101197162B1 (ko) * 2008-08-27 2012-11-09 주식회사 엘지화학 면상 스위칭 모드 액정 표시 장치
US8194212B2 (en) * 2009-01-27 2012-06-05 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with quarter plates and birefringent layers and liquid crystal having substantially vertical alignments in black state
KR20100106838A (ko) * 2009-03-24 2010-10-04 동우 화인켐 주식회사 복합구성 편광판 세트 및 이를 포함하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치
CN102472919B (zh) 2009-07-30 2014-10-15 夏普株式会社 液晶显示装置
JP2011081021A (ja) * 2009-09-09 2011-04-21 Fujifilm Corp Ｖａ型液晶表示装置
KR101576220B1 (ko) * 2009-11-02 2015-12-09 동우 화인켐 주식회사 면상 스위칭 모드 액정표시장치
JP5677204B2 (ja) 2010-06-10 2015-02-25 富士フイルム株式会社 立体画像認識装置
CN102981310B (zh) * 2012-11-29 2016-04-27 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示装置及其制造方法
JP6515178B2 (ja) 2015-03-25 2019-05-15 富士フイルム株式会社 偏光板
CN105629582B (zh) * 2016-03-30 2019-08-02 京东方科技集团股份有限公司 显示基板、液晶显示面板及显示装置
CN113219714B (zh) * 2021-05-10 2023-08-25 Oppo广东移动通信有限公司 偏光片、液晶显示模组及电子设备

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5056896A (en) * 1988-08-29 1991-10-15 Ricoh Company, Ltd. Liquid crystal display device with dielectric anisotropy
JP2847187B2 (ja) 1988-10-18 1999-01-13 株式会社リコー 液晶表示素子
JP2612196B2 (ja) 1988-12-14 1997-05-21 富士写真フイルム株式会社 位相差フイルム及びその製造方法
US5380459A (en) * 1990-04-20 1995-01-10 Ricoh Company, Ltd. Liquid crystal display device with improved viewing angle dependence of color
JP3097855B2 (ja) 1990-04-20 2000-10-10 株式会社リコー 液晶表示素子
JPH05117334A (ja) 1991-10-24 1993-05-14 Tosoh Corp マレイミド系共重合体及びそれからなる光学材料
TW397928B (en) * 1993-12-22 2000-07-11 Sumitomo Chemical Co Process for prodoucing phase retarder film
JP3168850B2 (ja) 1993-12-22 2001-05-21 住友化学工業株式会社 位相差フィルムの製造方法
JP3118208B2 (ja) * 1996-05-15 2000-12-18 富士写真フイルム株式会社 液晶表示装置
JP3204182B2 (ja) 1997-10-24 2001-09-04 日本電気株式会社 横電界方式の液晶表示装置
JP2000214325A (ja) 1999-01-21 2000-08-04 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 位相差フィルム
JP3998897B2 (ja) 2000-08-11 2007-10-31 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置
JP2002258041A (ja) 2001-03-01 2002-09-11 Nitto Denko Corp 光学補償偏光板及び液晶表示装置
JP4002433B2 (ja) * 2001-12-27 2007-10-31 Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP2003207620A (ja) 2002-01-10 2003-07-25 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板、製造方法及び液晶表示装置
JP2004004642A (ja) 2002-04-01 2004-01-08 Nitto Denko Corp 光学フィルムおよび画像表示装置
KR20030079705A (ko) * 2002-04-01 2003-10-10 닛토덴코 가부시키가이샤 광학 필름 및 화상 표시 시스템
JP3687854B2 (ja) 2002-10-15 2005-08-24 日東電工株式会社 光学フィルムおよび液晶表示装置
TWI371620B (en) 2003-11-21 2012-09-01 Zeon Corp Liquid crystal display apparatus (1)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101536124B1 (ko) * 2008-02-29 2015-07-14 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW200535469A (en) 2005-11-01
KR101118000B1 (ko) 2012-02-24
CN1651997A (zh) 2005-08-10
TWI369515B (en) 2012-08-01
US20050185124A1 (en) 2005-08-25
US7400371B2 (en) 2008-07-15
CN100517026C (zh) 2009-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118000B1 (ko) 액정 표시장치
US7738063B2 (en) Vertically aligned liquid crystal display using polynorbornene based polymer film
KR100831919B1 (ko) 액정 패널, 액정 텔레비전 및 액정 표시 장치
KR100835156B1 (ko) 액정 패널, 액정 텔레비전 및 액정 표시 장치
KR100848528B1 (ko) 편광 소자, 액정 패널, 액정 ｔｖ 및 액정 표시 장치
KR100692939B1 (ko) 액정 패널 및 액정 표시 장치
KR100831918B1 (ko) 액정 패널, 액정 텔레비전 및 액정 표시 장치
US7365815B2 (en) Phase retardation film and liquid crystal display device including the same
KR20080092415A (ko) 액정 패널 및 액정 표시 장치
CN101331426A (zh) 液晶显示装置
JP4462522B2 (ja) 液晶表示装置
JP2006268018A (ja) 偏光素子、液晶パネル、液晶テレビ、および液晶表示装置
JP2008020670A (ja) 液晶パネル及び液晶表示装置
JP4450011B2 (ja) 液晶パネル及び液晶表示装置
JP5076302B2 (ja) 液晶表示装置及びそれに有用な偏光板のセット
KR101172074B1 (ko) 액정 표시 장치 및 상기 장치에 유용한 편광판 세트
KR101199278B1 (ko) 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 디바이스
KR20090035442A (ko) 액정 패널 및 액정 표시 장치
JP2005520209A (ja) 光学補償フィルム、偏光板および画像表示装置
JP4333465B2 (ja) 液晶表示装置
JP2010039420A (ja) 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2003015134A (ja) 液晶表示装置
JP3938142B2 (ja) 液晶表示装置
JP2005099237A (ja) 液晶表示装置
KR100863410B1 (ko) 광학필름, 이의 제조방법, 상기 광학필름을 구비한 액정표시장치, 및 상기 액정표시장치의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180202

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 9