KR20080035087A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20080035087A
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김상우
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 하부 배향막을 포함하는 제1 표시판, 제1 기판과 대향하며 제1 기판과 소정 셀 갭을 유지하는 제2 기판, 제2 기판 위에 형성되어 있는 상부 배향막을 포함하는 제2 표시판, 제1 및 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층, 제1 표시판 외측에 차례로 부착되어 있는 광시야각 편광판 및 하부 편광판, 그리고 제2 표시판 외측에 부착되어 있는 상부 편광판을 포함하고, 광시야각 편광판의 흡수축은 하부 편광판의 흡수축과 45도의 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 투과형 복굴절 제어(ECB) 모드에서 하부 편광판과 액정 표시 패널 사이에 그 흡수축(C')이 하부 편광판의 흡수축(A')과 45도의 각도를 형성하는 광시야각 편광판을 개재함으로써 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있다.
투과, ECB모드, normally white, 러빙, NR 필름, WV

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 II-II선 및 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 표시판 및 그 사이에 주입된 액정층으로 이루어진 액정 표시 패널, 하부 편광판, 광시야각 편광판 및 상부 편광판의 구조를 상세히 도시한 도면이다.
도 5는 도 2 및 도 4에 도시한 편광판 및 배향막의 각도 관계를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 위에서 바라보았을 때의 각도 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 표 1의 실시예를 시뮬레이션(simulation)하여 나타낸 3차원 광특성 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예를 기준으로 위상 변화(Δnd)를 300.96으로 설정하고 코노스코프(conoscope)를 이용하여 실제 측정한 3차원 광특성 도면으로서, 블랙 상태의 시야각 사진, 화이트 상태의 시야각 사진 및 대비비(C/R) 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 편광판 및 배향막의 각도 관계를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 액정 표시 패널 위에서 바라보았을 때의 각도 관계를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3: 액정층 11: 하부 배향막
12: 하부 편광판 13: 광시야각 편광판
21: 상부 배향막 22: 상부 편광판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
131: 유지 전극선 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체 163, 165: 저항성 접촉층
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
220: 블랙 매트릭스 230: 색필터
270: 공통 전극
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 그 광원으로 별도의 백라이트를 사용하느냐 아니면 외부 광을 반사시켜 이용하느냐에 따라 투과형 액정 표시 장치와 반사형 액정 표시 장치로 나뉜다. 근래 들어서는 필요에 따라 반사형 또는 투과형으로 전환하여 사용할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 액정의 특성에 따라서 수직 배향(vertical align, VA) 모드, 비틀림 네마틱(twisted nematic, TN) 모드, 복굴절 제어(electrically controlled birefringence, ECB) 모드 등으로 나눌 수 있다. 이 중 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정은 비틀림 네마틱(TN) 모드의 액정보다 투과율이 좋다.
그러나, 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정 표시 장치는 비틀림 네마틱(TN) 모드의 액정 표시 장치보다 액정 표시 장치의 휘도가 낮으며, 시야각도 넓지 않다.
또한, 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정 표시 장치는 투과율을 극대화시키기 위해 반투과형으로 적용하는 것이 일반적이나, 이 경우 반사형 및 투과형을 모두 생산하는 라인에서 제조 공정이 이루어져야 하므로 제조 공정이 복잡하고 제조 시간이 길어진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광시야각 투과형 복굴절 제어(ECB) 모드 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 하부 배향막을 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 기판과 대향하며 상기 제1 기판과 소정 셀 갭을 유지하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 상부 배향막을 포함하는 제2 표시판, 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 제1 표시판 외측에 차례로 부착되어 있는 광시야각 편광판 및 하부 편광판, 그리고 상기 제2 표시판 외측에 부착되어 있는 상부 편광판을 포함하고, 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 상기 하부 편광판의 흡수축과 45도의 각도를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부 배향막의 하부 러빙축과 상기 상부 배향막의 러빙축은 서로 역평행한 것이 바람직하다. 또한, 상기 하부 러빙축과 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 서로 역평행한 것이 바람직하다. 또한, 상기 액정층은 양의 굴절률 이방성을 가지는 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 광시야각 편광판은 보상 필름 및 광시야각 지지체를 포함하는 것이 바람직하다.또한, 상기 보상 필름은 오 플레이트인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 하부 배향막을 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 기판과 대향하며 상기 제1 기판과 소정 셀 갭을 유지하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 상부 배향막을 포함하는 제2 표시판, 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 제1 표시판 외측에 부착되어 있는 하부 편광 판, 그리고 상기 제2 표시판 외측에 차례로 부착되어 있는 광시야각 편광판 및 상부 편광판을 포함하고, 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 상기 상부 편광판의 흡수축과 45도의 각도를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부 배향막의 하부 러빙축과 상기 상부 배향막의 러빙축은 서로 역평행한 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 러빙축과 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 서로 역평행한 것이 바람직하다. 또한, 상기 액정층은 양의 굴절률 이방성을 가지는 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 광시야각 편광판은 보상 필름 및 광시야각 지지체를 포함하고, 상기 보상 필름은 오 플레이트인 것이 바람직하다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 II-II선 및 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대쪽의 자유단을 가지고 있다. 제1 유지 전극(133a)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30도 내지 약 80도인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151, 154)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30도 내지 80도 정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30도 내지 80도 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151, 154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)가 데이터선(171)보다 좁지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151, 154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151, 154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151[154][152, 154]) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적ㅇ전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 컬러 필터 표시판의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191) 및 이와 연결된 드레인 전극(175)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하며, 화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 변은 유지 전극(133a, 133b)보다 데이터선(171)에 인접한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 "유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전 극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다.
다음으로 컬러 필터 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며, 화소 전극(191)과 마주하는 복수의 개구 영역을 정의하는 한편 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막아 준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 컬러 필터(color filter)(230)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)로 둘러싸인 개구 영역 내에 거의 다 들어가도록 배치되어 있다. 컬러 필터(230)는 화소 전극(191)을 따라 세로 방향으로 길게 뻗어 띠(stripe)를 이룰 수 있다. 각 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color)중 하나를 표시할 수 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 평탄화막(250)이 형성되며, 그 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO나 IZO 등 투명한 도전 도전체로 만들어지는 것이 바람직하다.
액정층(3)은 양의 굴절률 이방성을 가지는 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정(31)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 표시판(100, 200)의 안쪽 면 위에는 액정층(3)을 배향하기 위한 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있다. 배향막(11, 21)은 수평 배향막이므로 액정(31)은 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에 수평 방향으로 누워 있으며, 비틀림 네마틱(TN) 액정과 달리 회전 없이 나 란하게 배열되어 있다. 따라서, 복굴절 제어 모드의 액정(31)은 전압 비인가 시 나란히 수평 배향되어 있으며, 전압 인가 시 수직 배향된다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 각각 하부 편광판(12) 및 상부 편광판(22)이 부착되어 있으며, 하부 편광판(12)과 박막 트랜지스터 표시판(100) 사이에는 광시야각 편광판(Wide View Polarizer)(13)이 개재되어 있다. 상부 편광판(22),하부 편광판(12) 및 광시야각 편광판(13)은 각각 흡수축을 가지며, 흡수축에 해당되는 편광의 빛을 흡수하고 이에 수직하는 편광의 빛은 투과시킨다.
도 4에는 표시판(100, 200) 및 그 사이에 주입된 액정층(3)으로 이루어진 액정 표시 패널(1), 하부 편광판(12), 광시야각 편광판(13) 및 상부 편광판(22)의 구조가 상세히 도시되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상부 편광판(22)은 빛의 편광 정도에 따라 투과되는 빛의 광량을 제어하는 편광 매질(Poly Vinyl Alcohol, PVA)(51) 및 그 양측에 편광 매질(51)을 보호 및 지지하기 위해 부착된 지지체(Tri Acetate Cellulose, TAC)(52)를 포함한다. 상부 편광판(22) 위에는 안티 글래어(anti-glare), 안티 리플렉션(anti-reflection) 또는 안티 스크래치(anti-scratch), 하드 코팅 등의 처리를 통하여 보호 필름을 형성할 수 있다. 상부 편광판(22)과 액정 표시 패널(1) 사이에는 이들을 부착하기 위하여 점착체(53)가 개재되어 있다. 점착제(53)로는 감압성 점착제(pressure sensitive adhesive, PSA)가 사용될 수 있다. 감압성 점착제는 약간의 압력으로 순간적으로 대상물을 서로 접착시킨다.
하부 편광판(12)은 편광 매질(PVA)(61)의 양측에 지지체(TAC)(62)가 부착된 구조를 가지며, 광 시야각 편광판(13)은 광시야각 지지체(WV TAC)(64)에 보상 필름(65)이 부착된 구조를 가진다. 하부 편광판(12)과 광시야각 편광판(13)사이 및 광시야각 편광판(13)과 액정 표시 패널(1)에는 각각 점착제(63)가 개재되어 이들을 부착한다. 점착제(53)로는 감압성 점착제(pressure sensitive adhesive, PSA)가 사용될 수 있다. 하부 편광판(12) 위에는 안티 글래어(anti-glare), 안티 리플렉션(anti-reflection) 또는 안티 스크래치(anti-scratch), 하드 코팅 등의 처리를 통하여 보호 필름을 형성할 수 있다.
그리고, 보상 필름(65)은 원반형 액정(Discotic liquid crystal, DLC) 코팅 필름으로 형성할 수 있으며, 원반 모양(discotic)의 액정 분자가 한쪽 기판면에 대하여는 수직이고 다른 쪽 기판면에 대하여는 동일 방위로 평행하게 배열되어 있고, 액정 분자 배열은 양 기판 간에 연속적으로 90도 돌아가면서 배열되어 있으며, 오 플레이트(o-plate)가 대표적이다.
이러한 보상 필름(65)은 시야각 확보나 계조 반전의 문제점 등을 해소하기 위해 위상 지연의 작용을 한다.
도 5는 도 2 및 도 4에 도시한 편광판 및 배향막의 각도 관계를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 위에서 바라보았을 때의 각도 관계를 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에서의 각도는 3시 방향을 기준으로 측정된 각도이다.
도 5 및 도 6에서 A선은 상부 편광판(22)의 흡수축의 방향을 나타내며, B선은 상부 배향막(21)의 상부 러빙축의 방향을 나타낸다. 그리고, A'선은 하부 편광 판(12)의 흡수축의 방향을 나타내며, B'선은 하부 배향막(11)의 하부 러빙축의 방향을 나타내고, C'선은 광시야각 편광판(13)의 흡수축의 방향을 나타낸다.
상부 편광판(22)의 흡수축(A)은 3시 방향이며, 하부 편광판(12)의 흡수축(A')은 3시 방향에서 반시계 방향으로 90도의 각도로 형성되어 있어 상부 편광판(22)의 흡수축(A)과 하부 편광판(12)의 흡수축(A')은 서로 수직을 이룬다.
상부 러빙축(B)은 3시 방향에서 시계 방향으로 45도의 각도로 형성되어 있으며, 하부 러빙축(B')은 3시 방향에서 반시계 방향으로 135도의 각도로 형성되어 있으므로, 상부 러빙축(B)과 하부 러빙축(B')은 서로 역평행하게 형성되어 있다.
그리고, 광시야각 편광판(13)의 흡수축(C')은 3시 방향에서 시계 방향으로 45도의 각도로 형성되어 있어 하부 러빙축(B')와 역평행하며, 광시야각 편광판(13)의 흡수축(C')은 하부 편광판(12)의 흡수축(A')과 3시 방향에서 반시계 방향으로 45도의 각도를 형성한다.
이와 같은 구조로 하부 편광판(12)과 액정 표시 패널(1) 사이에 광시야각 편광판(13)을 개재함으로써 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있다.
이상과 같은 구조의 본 발명의 한 실시예를 기준으로 셀 갭(cell gap)을 조절하면서 위상 변화(Δnd), 투과율, 화이트(white) 상태에서 색 좌표(color chromaticity) 및 대비비(contrast ratio, C/R)를 측정한 값은 표 1과 같다.
Figure 112006075052830-PAT00001
표 1에 나타난 바와 같이, 셀 갭이 3.8 내지 4.1일 경우에 최적의 대비비를 타낸다.
도 7은 표 1의 실시예를 시뮬레이션(simulation)하여 나타낸 3차원 광특성 도면이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 대비비(C/R)이 10인 시야각은 상하좌우 각각 90도, 80도, 90도 및 80도이므로 폭 넓은 시야각을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시예를 기준으로 위상 변화(Δnd)를 300.96으로 설정하고 코노스코프(conoscope)를 이용하여 실제 측정한 3차원 광특성 도면으로서, 블랙 상태의 시야각 사진, 화이트 상태의 시야각 사진 및 대비비(C/R) 도면이 도시되어 있다.
도 8에 나타난 바와 같이, 대비비(C/R)이 10인 시야각이 폭 넓은 시야각을 가지는 것을 알 수 있으며, 시뮬레이션 결과와 동일한 결과가 나옴을 확인할 수 있다.
이와 같이, 투과형 복굴절 제어(ECB) 모드에서 하부 편광판(12)과 액정 표시 패널(1) 사이에 그 흡수축(C')이 하부 편광판(12)의 흡수축(A')과 45도의 각도를 형성하는 광시야각 편광판(13)을 개재함으로써 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치가 도시되어 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 편광판 및 배향막의 각도 관계를 도시한 사시도이고, 도 10은 도 9의 액정 표시 패널 위에서 바라보았을 때의 각도 관계를 도시한 도면이다. 도 9 및 도 10에서의 각도는 3시 방향을 기준으로 측정된 각도이다.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 광시야각 편광판(13)은 상부 편광판(22)과 액정 표시 패널(1) 사이에 개재되어 있으며, 광시야각 편광판(13)의 흡수축(C')은 3시 방향에서 반시계 방향으로 135도의 각도로 형성되어 있어 상부 러빙축(B')와 역평행하며, 그 흡수축(C')이 상부 편광판(22)의 흡수축(A)과 45도의 각도를 형성하고 있다.
이와 같은 구조로 상부 편광판(22)과 액정 표시 패널(1) 사이에 광시야각 편광판(13)을 개재함으로써 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 투과형 복굴절 제어(ECB) 모 드에서 하부 편광판과 액정 표시 패널 사이에 그 흡수축(C')이 하부 편광판의 흡수축(A')과 45도의 각도를 형성하는 광시야각 편광판을 개재함으로써 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있다.
또한, 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정 표시 장치를 투과형으로 제조하여도 광 시야각을 확보하고 계조 반전을 보상할 수 있으므로, 반투과형 대비 제조 공정이 단순하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 하부 배향막을 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 기판과 대향하며 상기 제1 기판과 소정 셀 갭을 유지하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 상부 배향막을 포함하는 제2 표시판,
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층,
    상기 제1 표시판 외측에 차례로 부착되어 있는 광시야각 편광판 및 하부 편광판, 그리고
    상기 제2 표시판 외측에 부착되어 있는 상부 편광판
    을 포함하고,
    상기 광시야각 편광판의 흡수축은 상기 하부 편광판의 흡수축과 45도의 각도를 형성하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 하부 배향막의 하부 러빙축과 상기 상부 배향막의 러빙축은 서로 역평행한 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 하부 러빙축과 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 서로 역평행한 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 액정층은 양의 굴절률 이방성을 가지는 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정으로 이루어진 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 광시야각 편광판은 보상 필름 및 광시야각 지지체를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 보상 필름은 오 플레이트인 액정 표시 장치.
  7. 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 하부 배향막을 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 기판과 대향하며 상기 제1 기판과 소정 셀 갭을 유지하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 상부 배향막을 포함하는 제2 표시판,
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층,
    상기 제1 표시판 외측에 부착되어 있는 하부 편광판, 그리고
    상기 제2 표시판 외측에 차례로 부착되어 있는 광시야각 편광판 및 상부 편 광판
    을 포함하고,
    상기 광시야각 편광판의 흡수축은 상기 상부 편광판의 흡수축과 45도의 각도를 형성하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 하부 배향막의 하부 러빙축과 상기 상부 배향막의 러빙축은 서로 역평행한 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 상부 러빙축과 상기 광시야각 편광판의 흡수축은 서로 역평행한 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 액정층은 양의 굴절률 이방성을 가지는 복굴절 제어(ECB) 모드의 액정으로 이루어진 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 광시야각 편광판은 보상 필름 및 광시야각 지지체를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 보상 필름은 오 플레이트인 액정 표시 장치.
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