KR20070024784A

KR20070024784A - 광시야각 특성이 개선된 액정표시장치

Info

Publication number: KR20070024784A
Application number: KR1020050080292A
Authority: KR
Inventors: 전병건; 세르게이 벨리아에프; 유정수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: TWI274207B; TW200708822A

Abstract

본 발명은 액정 표시장치에 있어서, 2장의 상, 하부 유리기판; 상기 2장의 유리기판 사이에 위치하는, 2장의 서로 직교하는 흡수축을 가지는 편광판; 유전율 이방성이 음 또는 양의 값을 가지고, 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하는 수직배향 패널; 수학식 1 및 2의 조건을 만족하는 +A-Plate; 수학식 3 및 4의 조건을 만족하는 -A-Plate; 및 수학식 5 및 6의 조건을 만족하는 -C-Plate; 로 이루어진 군으로부터 1 이상 선택된 필름층으로서, 상기 필름층은 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하며, 인접한 편광판의 흡수축과는 광축이 수직으로 위치하며, 가시광의 범위 내에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 역 파장분산특성을 가지면서 증가하며, -값의 위상차 보상특성을 가지는 필름층으로서 하기 수학식 8의 조건을 만족하며, 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자가 상기 2장의 유리기판 사이에서 전압이 인가되지 않은 상태에서 75∼90도의 프리틸드각을 가지는 필름층; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치를 제공하며, 본 발명에 의한 액정표시장치는 경사각에서 콘트라스트 특성을 향상시키고, 암 상태(black state)에서 시야각에 따른 색변화를 최소화시킬 수 있는 효과를 얻는다(수학식 1 내지 8은 명세서 본문중에 기재된 내용과 동일하다).

액정표시장치, 시야각, 편광판, 보상필름, A-Plate, -C-Plate

Description

광시야각 특성이 개선된 액정표시장치 {Liquid-crystal display}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 3에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 4에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 5에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예 6에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시예 7 및 실시예 8에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD 셀의 사시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD셀에 모든 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여 백색광을 사용했을 때의 콘트라 스트 비를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD셀에 45° 동경각에서 0°∼80°범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때의 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.

도 10은 본 발명의 실시예 5 내지 8에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD셀에 모든 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.

도 11은 본 발명의 실시예 5 내지 8에 의한 필름층을 포함하는 VA-LCD셀에 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때의 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.

* 도면의 부호에 대한 설명 *

100 : 편광판

110 : 상기 100의 편광판과 수직인 흡수축을 가지는 편광판

200 : 수직배향 패널

300 : +A-Plate

310 : -A-Plate

400 : -C-Plate

본 발명은 액정표시장치(liquid-crystal display; 이하 LCD라 칭함)에 있어서, 광시야각 특성이 개선된 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명은 액정표시장치(liquid-crystal display, LCD), 구체적으로는 음 또는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 수직 배향 액정표시장치(Vertically aligned liquid-crystal display, VA-LCD)의 암 상태의 칼라 변화를 최소화시켜 정면과 경사각에서의 광시야각 특성을 개선하기 위해 A-Plate와 -C-Plate를 이용한 필름층을 갖는 수직 배향 액정표시장치(이하, "VA-LCD"라 한다)에 관한 것이다.

최근 평판 디스플레이 분야에서 가장 널리 이용되고 있는 액정표시장치(LCD)의 가장 큰 약점 중의 하나는 바로 시야각이 좁다는 것인데, 액정표시장치에서 시야각에 따라 영상이 다르게 보이는 이유는 첫째 액정의 이방성으로 인한 문제와 둘째 편광판의 불완전성을 들 수 있다.

이러한 액정표시장치의 약점 중의 하나인 광시야각을 개선해주기 위해서는 완전히 어두운 상태(DARK STATE)와 균일한 휘도(BRIGHTNESS)가 요구되며, 특히 TN 모드와는 달리 액정의 초기 배향을 수직 방향으로 하는 VA-LCD의 경우에 시야각 특성을 저하시키는 문제점으로 크게 두 가지를 들 수 있는데, 그 첫번째는 직교 편광판의 시야각 의존성을 들 수 있고, 두번째로는 VA-LCD패널의 복굴절 특성의 시야각 의존성을 들 수 있다.

이러한 요구들과 문제점들에 따라서 액정표시장치의 광시야각을 개선하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 그 구체적인 개선 방법으로는 각도에 따른 △nd(복굴절과 시편 간격의 곱) 변화로 인한 좁은 시야각을 보상해주는 시야각 보상 필름을 사용하는 방법과, 화소를 여러 개의 도메인으로 나누어 시야각을 향상시키는 다중 도메인(MULTIDOMAIN) 방식 등이 이용되고 있다.

시야각 보상 필름을 사용하여 VA-LCD의 광시야각을 개선하는 구체적인 예로서, 전압이 인가되지 않은 상태에서 VA-LCD의 암상태(DARK STATE)를 보상하기 위해 -C-Plate 보상필름(면방향중 X 축 방향 굴절율을 n_x, Y축 방향 굴절율을 n_y, Z축 방향 굴절율을 n_z라 할 때, n_x=n_y > n_z)을 사용하는 VA-LCD가 US 4,889,412에서 공개된 바 있으나, -C-Plate 보상필름만을 포함하는 VA-LCD는 완전한 보상이 이루어지지 않기 때문에 경사각에서 빛의 누설이 발생되는 단점이 있었다.

그리고, -C-Plate 보상필름과 A-Plate 보상필름을 포함하는 보상필름에 대한 예는 US 6,141,075에서 제시되어 종래에 비해 전압이 인가되지 않은 상태의 VA-LCD의 암상태(DARK STATE) 보상이 더욱 잘 이루어지도록 하였으나, 이 경우에도 암상태(DARK STATE)에서 경사각 70 도에서의 최소 콘트라스트는 20:1에 불과하므로, 보다 완벽한 시야각 보상을 위해서는 정면과 경사각에서의 콘트라스트를 개선하고 아울러 암 상태에서의 칼라의 변화 개선이 필요한 상태였다.

본 발명은 VA-LCD의 정면과 경사각에서 높은 콘트라스트 특성을 얻을 수 있고 경사각에서 암 상태의 색변화를 최소화시킴으로써, VA-LCD의 시야각 특성을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액정 표시장치에 있어서, 2장의 상, 하부 유리기판; 상기 2장의 유리기판 사이에 위치하는, 2장의 서로 직교하는 흡수축을 가지는 편광판; 유전율 이방성이 음 또는 양의 값을 가지고, 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하는 수직배향 패널; 하기 수학식 1 및 2의 조건을 만족하는 +A-Plate; 하기 수학식 3 및 4의 조건을 만족하는 -A-Plate; 및 하기 수학식 5 및 6의 조건을 만족하는 -C-Plate; 로 이루어진 군으로부터 1 이상 선택된 필름층으로서, 상기 필름층은 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하며, 인접한 편광판의 흡수축과는 광축이 수직으로 위치하며, 가시광의 범위 내에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 역 파장분산특성을 가지면서 증가하며, -값의 위상차 보상특성을 가지는 필름층으로서 하기 수학식 8의 조건을 만족하며, 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자가 상기 2장의 유리기판 사이에서 전압이 인가되지 않은 상태에서 75∼90도의 프리틸드각을 가지는 필름층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치를 제공한다.

n_x>n_y=n_z

(상기 n_x는 필름의 면상에서의 x축방향의 굴절율이며, 상기 n_y는 필름의 면상에서의 y축방향의 굴절율이며, 상기 n_z는 필름의 두께방향의 굴절율이다)

250㎚≤RA₍₅₅₀₎≤500㎚

(상기 RA₍₅₅₀₎은 550㎚ 파장에서의 +A-Plate의 면상 위상차값이다)

n_x<n_y=n_z

R_-A(550)<250㎚

(상기 R_-A(550)은 550㎚ 파장에서의 -A-Plate의 면상 위상차값이다)

n_x=n_y>n_z

-500㎚≤R_-C(550)≤-180㎚

(상기 R_-C(550)은 550㎚ 파장에서의 -C-Plate의 두께방향의 위상차값이다)

|R_-C(550)|>|R_VA ₍₅₅₀₎|

(상기 |R_-C(550)|는 550㎚ 파장에서의 -C-Plate의 두께방향의 위상차의 절대값이고, 상기 |R_VA(550)|은 550㎚ 파장에서의 수직배향패널의 두께방향 위상차의 절대값이다)

-180㎚≤(R_-C+R_VA)≤-10㎚

(상기 R_-C는 -C-Plate의 위상차 값이며, 상기 R_VA는 수직배향패널의 위상차 값이다)

상기 프리틸트각은 87∼90, 더욱 바람직하기로는 89∼90도일 수 있다.

상기 수직배향 패널의 액정층의 위상차 값은 550㎚ 파장에서 80㎚∼400㎚, 더욱 바람직하기로는 80㎚∼300㎚ 일 수 있다.

전압 인가 시 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자(director)는 상기 편광판의 흡수축과 45도를 이룰 수 있다.

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 상기 -C-Plate의 각각의 두께방향의 위상차 값 R_-C(450), R_-C(550), R_-C(650)은, 하기 수학식 9 및 수학식 10의 조건을 만족할 수 있다.

(R_-C(450)/R_-C(550))<(R_VA ₍₄₅₀₎/R_VA ₍₅₅₀₎)

(상기 R_VA(450) 및 R_VA(550)는 각각 450㎚, 550㎚ 에서의 수직배향패널의 두께방향의 위상차 값이다)

(R_-C(650)/R_-C(550))>(R_VA ₍₆₅₀₎/R_VA ₍₅₅₀₎)

(상기 R_VA(650) 및 R_VA(550)는 각각 650㎚, 550㎚ 에서의 수직배향패널의 두께방향의 위상차 값이다)

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 상기 A-Plate의 각각의 면상 위상차 값 R_A(450), R_A(550), R_A(650)은, 하기 수학식 11 및 수학식 12의 조건을 만족할 수 있다.

0.6≤(R_A ₍₄₅₀₎/R_A ₍₅₅₀₎)≤0.9

1.1≤(R_A ₍₆₅₀₎/R_A ₍₅₅₀₎)≤1.5

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 상기 -C-Plate의 각각의 두께방향의 위상차 값 R_-C(450), R_-C(550), R_-C(650)이, 하기 수학식 13 및 수학식 14의 조건을 만족할 수 있다.

0.9≤(R_-C(450)/R_-C(550))≤1.2

0.9≤(R_-C(650)/R_-C(550))≤1.2

본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 7에는 본 발명에 의해 구현될 수 있는 VA-LCD를 예시하고 있으며, 흡수축이 서로 직교하는 두 개의 편광판(100 및 110), 상기 두 편광판 사이에 배치되는 수직배향패널(200), 상기 두 편광판과 수직배향패널 사이에 배치되는 필름층(300, 310, 400)으로 VA-LCD셀을 구성하고, 상기 필름층은 하나 이상의 A-Plate(300, 310) 및 -C-Plate(400)을 포함하는 구조를 갖는다.

상기 편광판은 고유한 두께방향의 위상차 값을 갖는 TAC(triacetate cellulose) 보호필름을 갖거나 두께방향의 위상차 값을 갖지 않는 다른 보호필름을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 A-Plate(300 또는 310)과 -C-Plate(400)을 각각 한 개씩 사용하여 수직배향 패널(200)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(100, 110) 사이에 배치하여 3∼8㎛의 셀 갭을 유지하도록 구성한 실시예 1 내지 4에 의한 VA-LCD 셀의 구조를 설명하고 있다.

도 1은 실시예 1의 형태로서, +A-Plate(300)을 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 배치하고 -C-Plate(400)을 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 +A-Plate(300)의 광축은 상기 하부 편광판(100)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 2는 실시예 2의 형태로서, -A-Plate(310)을 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치하고 -C-Plate(400)을 수직배향패널(200)과 하부 편광판(110) 사이에 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 -A-Plate(300)의 광축은 상기 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 3은 실시예 3의 형태로서, -A-Plate(310)과 -C-Plate(400)을 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 -A-Plate(310)의 광축은 상기 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 4는 실시예 4의 형태로서, 상기 도 3의 -A-Plate(310)과 -C-Plate(400)의 위치를 바꾸어 상기 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 -A-Plate(310)의 광축은 상기 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 5 및 도 6은 A-Plate(300, 310) 두 개와 -C-Plate(400) 한 개를 사용하여 수직배향패널(200)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(110, 100) 사이에 각각 배치하여 3∼8㎛의 셀 갭을 유지하도록 구성한 실시예 5 및 6에 의한 VA-LCD셀의 구조를 나타내고 있다.

도 5는 실시예 5에 따른 형태로서, +A-Plate(300)을 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 배치하고 -A-Plate(310)와 -C-Plate(400)를 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 배치된 +A-Plate(300)는 그 광축이 하부 편광판(100)의 흡수축에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치된 -A-Plate(310)는 그 광축이 상기 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 6은 실시예 6에 따른 형태로서, -A-Plate(310)를 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치하고 +A-Plate(300)와 -C-Plate(400)를 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있으며, 여기서 상기 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치된 -A-Plate(310)는 그 광축이 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 배치된 +A-Plate(300)는 그 광축이 상기 하부 편광판(100)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

도 7은 실시예 7 및 8에 따른 형태로서, A-Plate(300, 310) 두 개와 C-Plate(400) 두 개를 사용하여 수직배향패널(200)과 서로 직교하는 두 개의 상, 하부 편광판(100, 110) 사이에 각각 배치하여 3∼8㎛의 셀 갭을 유지하도록 구성한 VA-LCD셀의 구조로서, +A-Plate(300)와 -C-Plate(400)를 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 연달아 배치하고, -A-Plate(310)와 -C-Plate(400)를 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 연달아 배치한 것을 예시하고 있다. 여기서 상기 수직배향패널(200)과 하부 편광판(100) 사이에 배치된 +A-Plate(300)는 그 광축이 하부 편광판(100)의 흡수축에 수직하게 배치되고, 상기 수직배향패널(200)과 상부 편광판(110) 사이에 배치된 -A-Plate(310)는 그 광축이 상기 상부 편광판(110)의 흡수축에 수직하게 배치되어 있다.

본 발명에 따른 수직배향패널과 -C-Plate의 두께방향의 위상차 값의 총합(R_VA + R_-C < 0)은 항상 음의 값을 가지는 바, 상기 VA-LCD의 보상에 필요한 -C-Plate의 두께 방향의 위상차 값(R_-C,550)은 아래의 식으로부터 구할 수 있다.

R_VA(550) + R_-C(550) = -20㎚∼-150㎚(평균 -85㎚)

여기서, R_VA ₍₅₅₀₎ = (d ×△n₅₅₀)_VA는 550㎚ 파장에서 수직배향패널에 대한 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, R_-C(550)은 550㎚의 파장에서 -C-Plate에 대한 두께 방향의 위상차 값을 나타낸다.

-C-Plate에 필요한 파장 분산특성(Wavelength dispersion)은 다음 식으로부터 계산할 수 있다.

(△n_λ/△n₅₅₀)_VA ×R_VA(550) + (△n_λ/△n₅₅₀)_-C ×R_-C(550) = -85㎚

여기에서, (△n_λ/△n₅₅₀)_VA는 수직배향패널의 두께방향 위상차 값의 파장 분산특성을 나타내며, (△n_λ/△n₅₅₀)_-C는 -C-Plate의 두께방향 위상차 값의 파장 분산특성을 나타낸다.

그리고 A-Plate는, 필름의 면상에서의 x 방향의 굴절율(refractive index) nx과 y방향의 굴절율 ny 중의 어느 하나가 두께방향의 굴절율 nz과 같고 나머지 하나가 두께방향의 굴절율보다 큰 필름 즉, n_x > n_y = n_z의 조건을 가진 +A-Plate, 또는 면상에서의 x 방향의 굴절율 n_x과 y방향의 굴절율 n_y 중의 어느 하나가 두께방향의 굴절율 n_z과 같고 나머지 하나가 두께방향의 굴절율보다 작은 필름 즉, n_x < n_y = n_z의 조건을 가진 -A-Plate이다.

상기 본 발명에 의한 VA-LCD의 필름층은 다음과 같은 특성을 갖는다.

n_x > n_y = n_z (+A-Plate) 또는 n_x < n_y = n_z (-A-Plate) 조건을 만족하는 A-Plate와 n_x = n_y > n_z의 조건을 만족하는 -C-Plate를 적어도 각각 한 개 이상을 포함하되, 상기 A-Plate는 그 광 축이 그와 이웃하는 편광판의 흡수축과 반드시 수직으로 배치되며, 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산 특성(Reversed Wavelength Dispersion)을 갖고, 위상차 값의 절대값이 +A-Plate의 경우에 500㎚를 넘지 않고, -A-Plate의 경우에는 위상차 값의 절대값이 250㎚를 넘지 않는 것이 바람직하다.

상기 -C-Plate는 수직배향패널의 위상차 값 보다 더 큰 위상차 값의 절대값(│R_-C│>│R_VA│)을 가지며, 총 두께 방향의 위상차 값(total thickness retardation value)이 -180㎚≤R_-C+R_VA≤-10㎚ 범위를 갖도록 설계되어야 하며, 총 두께 방향의 위상차 값의 절대값이 필수적으로 파장에 비례하여 증가하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 A-Plate와 -C-Plate의 광학적 특성은 다음과 같다.

상기 A-Plate는 두 파장 450㎚, 550㎚에서의 위상차 값의 비(R₄₅₀/R₅₅₀)는 0.6∼0.9 범위의 값을 가지며, 두 파장 550㎚, 650㎚에서의 위상차 값의 비(R₆₅₀/R₅₅₀)는 1.1∼1.5 범위의 값을 갖는다. 여기서, R₄₅₀은 450㎚ 파장에서의 위상차 값, R₅₅₀은 550㎚파장에서의 위상차 값, R₆₅₀은 650㎚ 파장에서의 위상차 값을 나타낸다.

상기 -C-Plate는 550㎚ 파장에서 -500㎚≤R_-C≤-180㎚ 범위의 위상차 값을 가지며, 두 파장에서의 위상차 값의 비(R₄₅₀/R₅₅₀)는 0.95∼1.2 범위의 값을 갖고, 두 파장에서의 위상차 값의 비(R₆₅₀/R₅₅₀)는 0.95∼1.2 범위의 값을 갖는다. 여기서, R₄₅₀은 450㎚ 파장에서의 위상차 값, R₅₅₀은 550㎚ 파장에서의 위상차 값, R₆₅₀은 650㎚ 파장에서의 위상차 값을 나타낸다.

도 8 내지 도 11에는 본 발명의 각 실시예를 통해 얻을 수 있는 시뮬레이션 결과를 예시하고 있으며, 도 8와 도 10에는 모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여 백색광을 사용했을 때 상기 본 발명의 각 실시예의 VA-LCD로부터 얻을 수 있는 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를, 도 9 및 도 11에는 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서 백색광을 사용했을 때 본 발명의 각 실시예의 VA-LCD로부터 얻을 수 있는 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 색좌표로 각각 나타내고 있다.

이상의 본 발명에 의한 액정표시장치의 위상차 보상특성을 다음의 각 실시예 1 내지 실시예 7을 통해 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것으로 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

A-Plate와 -C-Plate를 각각 한 개씩 적용하여 VA-LCD를 구현하였다. 도 1에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널(200)을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널(200)의 두께 방향의 위상차 값은 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

상기 -C-Plate는 두께 방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -354㎚를 갖는 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01이다.

A-Plate는 면상(in-Plane) 위상차 값 R_A(550㎚) = 395㎚를 갖는 TAC로 제작된 폴리머 위상차 필름이다. 위의 A-Plate의 각각의 파장 분산특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.82 이다.

두 편광판(100, 110) 각각은 보호필름으로 TAC(Triacetate cellulose)대신 COP(cycloolefin)를 사용하였다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 8에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했 을 때 VA-LCD 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 9에 나타냈다.

[실시예 2]

한 개의 A-Plate와 한 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였다. 도 2에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널(200)을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

상기 -C-Plate는 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -316㎚을 갖는 TAC을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용했다. -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01이다. A-Plate는 면상(in-Plane) 위상차 값이 R_A(550㎚) = 316㎚을 갖는 TAC을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 이 A-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚)= 0.79이다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 8에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서 백색광을 사용했을 때 VA-LCD 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 9에 나타 냈다.

[실시예 3]

한 개의 -A-Plate와 한 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였다. 도 3에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05 인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

상기 -C-Plate는 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚)= -352㎚을 갖는 TAC을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용했다. 상기 -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01 이다. 상기 -A-Plate는 면상(in-Plane) 위상차 값이 R_A(550㎚) = -150㎚을 갖는 폴리스틸렌(polystyrene)을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 이 A-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.82 이다.

두 편광판 각각은 보호필름으로 TAC(Triacetate cellulose) 대신 COP(cycloolefin)를 사용하였다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 8에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했 을 때 VA-LCD 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 9에 나타냈다.

[실시예 4]

한 개의 -A-Plate와 한 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였다. 도 4에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

-C-Plate는 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -390㎚을 갖는 TAC을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용했다. -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01이다. -A-Plate는 면상(in-Plane) 위상차 값이 R_A(550㎚) = -206㎚을 갖는 폴리스틸렌(polystyrene)을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 이 A-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.92이다.

두 편광판 각각은 보호필름으로 TAC(Triacetate cellulose)대신 COP(cycloolefin)를 사용하였다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 8에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때 VA-LCD 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 9에 나타냈다.

[실시예 5]

두 개의 A-Plate와 한 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였으며, 도 5에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널(200)을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

위의 -C-Plate로는 R_-C(550㎚) = -425㎚을 갖는 폴리머 -C-Plate를 사용하였다. 위의 -C-Plate의 파장 분산특성은 R_-C(550㎚)/R_-C(550㎚) = 1.02 인 필름을 사용하였다. 두 장의 A-Plate 각각은 폴리머를 사용했으며, 면상(in-plane) 위상차 값은 각각 R_A(550㎚) = 436㎚이다. 위의 A-Plate의 각각의 파장 분산특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.82 이다.

두 편광판(100,110) 각각은 보호필름으로 TAC(Triacetate cellulose)대신 COP(cycloolefin)를 사용하였다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여, 백색광 을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 10에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때 VA-LCD 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 11에 나타냈다.

[실시예 6]

두 개의 A-Plate와 한 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD 를 구현하였다. 도 6에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

-C-Plate는 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -390㎚을 갖는 TAC을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용했다. -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01 이다. 두 개의 A-Plate는 각각 면상(in-Plane) 위상차 값이 R_A(550㎚) = -80㎚을 갖는 폴리스틸렌(polystyrene)을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 이 A-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.82이다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 10에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 VA-LCD 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 11에 나타냈다.

[실시예 7]

두 개의 A-Plate와 두 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였으며, 도 7에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널(200)을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널(200)의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550) = 297㎚ 이다.

위의 VA-LCD 보상필름으로 사용된 두 장의 -C-Plate 각각은 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -212㎚을 갖는 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 각각의 -C-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01이다. 두 장의 A-Plate는 면상(in-Plane) 위상차 값이 각각 R_A(550㎚) = 436㎚이며, 폴리머 필름을 사용하였다. 위의 A-Plate의 각각의 파장 분산특성은 R_A(450㎚)/R_A(550㎚) = 0.82이다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 10에 나타냈으며, 45° 동경각에서 0°∼80°범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때 VA-LCD 암(black) 상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 11에 나타냈다.

[실시예 8]

두 개의 A-Plate와 두 개의 -C-Plate를 적용하여 VA-LCD를 구현하였다. 도 7에 나타낸 VA-LCD는 3㎛ 셀 갭을 갖는 수직배향패널(200)을 포함하고 있다. 프리틸트 각은 89°, 유전율 이방성은 △ε= -4.9, 굴절율 이방성은 △n = 0.099, 파장 분산특성 △n₄₀₀/△n₅₅₀ = 1.05인 VA-LCD를 사용했다. 따라서, 수직배향패널의 두께 방향의 위상차 값 R_VA(550)= 297㎚ 이다.

상기 두 장의 -C-Plate 각각은 두께방향의 위상차 값 R_-C(550㎚) = -195㎚을 갖는 TAC(Triacetate cellulose)을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용했다. -C-Plate의 파장분산 특성은 R_-C(450㎚)/R_-C(550㎚) = 1.01이다. 두 장의 A-Plate는 각각 면상(in-Plane) 위상차 값이 R_A(550㎚) = -80㎚을 갖는 폴리스틸렌(polystyrene)을 적용한 폴리머 위상차 필름을 사용하였다. 이 A-Plate에 대한 파장분산 특성은 R_A(450㎚)/R_{A(550 ㎚)} = 0.82 이다.

모든 동경각(azimuth angle)에서 0°∼80° 범위의 경사각에 대하여 백색광을 사용했을 때의 콘트라스트 비 값의 시뮬레이션 결과를 도 10에 나타냈으며, 45°동경각에서 0°∼80° 범위의 경사각을 2° 간격으로 변경하면서, 백색광을 사용했을 때 VA-LCD 암(black)상태에 대한 색 변화를 시뮬레이션 한 결과를 도 11에 나타냈다.

상기 도 8 및 도 10에 의하면, 본원발명에 의한 액정표시장치의 경우에는 모든 동경각에서 높은 콘트라스트 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 상기 도 9 및 도 11에 의하면, 본원발명에 의한 액정표시장치의 경우에는 경사각에서의 암상태의 색변화가 최소화되는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치는 경사각에서의 완전한 암(dark) 상태 보상이 가능하며, 암(dark) 상태, 명(white) 상태 및 RGB 상태에서 색 변화를 최소화시켜 시야각 특성이 향상된 액정표시장치를 제공하는 유용한 발명인 것이다.

상기의 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

액정 표시장치에 있어서,

2장의 상, 하부 유리기판;

상기 2장의 유리기판 사이에 위치하는, 2장의 서로 직교하는 흡수축을 가지는 편광판;

유전율 이방성이 음 또는 양의 값을 가지고, 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하는 수직배향 패널;

하기 수학식 1 및 2의 조건을 만족하는 +A-Plate; 하기 수학식 3 및 4의 조건을 만족하는 -A-Plate; 및 하기 수학식 5, 6 및 7의 조건을 만족하는 -C-Plate; 로 이루어진 군으로부터 1 이상 선택된 필름층으로서, 상기 필름층은 상기 2장의 편광판의 사이에 위치하며, 인접한 편광판의 흡수축과는 광축이 수직으로 위치하며, 가시광의 범위 내에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 역 파장분산특성을 가지면서 증가하며, -값의 위상차 보상특성을 가지는 필름층으로서 하기 수학식 8의 조건을 만족하며, 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자가 상기 2장의 유리기판 사이에서 전압이 인가되지 않은 상태에서 75∼90도의 프리틸드각을 가지는 필름층; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.

[수학식 1]

n_x>n_y=n_z

상기 n_x는 필름의 면상에서의 x축방향의 굴절율이며,

상기 n_y는 필름의 면상에서의 y축방향의 굴절율이며,

상기 n_z는 필름의 두께방향의 굴절율이다

[수학식 2]

250㎚≤RA₍₅₅₀₎≤500㎚

상기 RA₍₅₅₀₎은 550㎚ 파장에서의 +A-Plate의 면상 위상차값이다

[수학식 3]

n_x<n_y=n_z

상기 n_x는 필름의 면상에서의 x축방향의 굴절율이며,

상기 n_y는 필름의 면상에서의 y축방향의 굴절율이며,

상기 n_z는 필름의 두께방향의 굴절율이다

[수학식 4]

R_-A(550)<250㎚

상기 R_-A(550)은 550㎚ 파장에서의 -A-Plate의 면상 위상차값이다

[수학식 5]

n_x=n_y>n_z

상기 n_x는 필름의 면상에서의 x축방향의 굴절율이며,

상기 n_y는 필름의 면상에서의 y축방향의 굴절율이며,

상기 n_z는 필름의 두께방향의 굴절율이다

[수학식 6]

-500㎚≤R_-C(550)≤-180㎚

상기 R_-C(550)은 550㎚ 파장에서의 -C-Plate의 두께방향의 위상차값이다

[수학식 7]

|R_-C(550)|>|R_VA(550)|

상기 |R_-C(550)|는 550㎚ 파장에서의 -C-Plate의 두께방향의 위상차의 절대값이고,

상기 |R_VA(550)|은 550㎚ 파장에서의 수직배향패널의 두께방향 위상차의 절대값이다

[수학식 8]

-180㎚≤(R_-C+R_VA)≤-10㎚

상기 R_-C는 -C-Plate의 위상차 값이며,

상기 R_VA는 수직배향패널의 위상차 값이다
제1항에 있어서,

상기 프리틸트각이 87∼90도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서

상기 프리틸트각이 89∼90도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 수직배향 패널의 액정층의 위상차 값이 550㎚ 파장에서 80㎚∼400㎚ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제4항에 있어서,

상기 수직배향 패널의 액정층의 위상차 값이 550㎚ 파장에서 80㎚∼300㎚ 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

전압 인가 시 상기 수직배향 패널의 액정분자의 방향자(director)가 상기 편광판의 흡수축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 -C-Plate의 각각의 두께방향의 위상차 값 R_-C(450), R_-C(550), R_-C(650)이, 하기 수학식 9 및 수학식 10의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

[수학식 9]

(R_-C(450)/R_-C(550))<(R_VA(450)/R_VA(550))

상기 R_VA(450) 및 R_VA(550) 는 각각 450㎚, 550㎚에서의 수직배향패널의 두께방향의 위상차 값이다

[수학식 10]

(R_-C(650)/R_-C(550))>(RVA(650)/RVA(550))

상기 R_VA(650) 및 R_VA(550) 는 각각 650㎚, 550㎚에서의 수직배향패널의 두께방향의 위상차 값이다
제1항에 있어서,

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 A-Plate의 각각의 면상 위상차 값 R_A(450), R_A(550), R_A(650)이, 하기 수학식 11 및 수학식 12의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

[수학식 11]

0.6≤(R_A(450)/R_A(550))≤0.9

[수학식 12]

1.1≤(R_A(650)/R_A(550))≤1.5
제1항에 있어서,

450㎚, 550㎚, 650㎚ 파장에서 -C-Plate의 각각의 두께방향의 위상차 값 R_-C(450), R_-C(550), R_-C(650)이, 하기 수학식 13 및 수학식 14의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

[수학식 13]

0.9≤(R_-C(450)/R_-C(550))≤1.2

[수학식 14]

0.9≤(R_-C(650)/R_-C(550))≤1.2