KR20100084897A - Optical structure for vertical alignment liquid crystal cell with wide viewing angle - Google Patents

Optical structure for vertical alignment liquid crystal cell with wide viewing angle Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An optical structure for a wide viewing angle type vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film is provided to optically compensate the phase difference value according to a viewing angle. CONSTITUTION: A vertical alignment liquid crystal cell(20) applies voltage and controls the transmittance of external light. Upper and lower polarizing plates(30,40) are arranged in the upper and lower side of the vertical alignment liquid crystal cell. Viewing angle compensation films are arranged between the crystal cell and the upper and lower polarizing plate. The viewing angle compensation film includes a negative C-plate(22), a positive A-plate(24), and a positive C-plate(26). The negative C-plate is attached to the upper of the vertical alignment liquid crystal cell.

Description

보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조{OPTICAL STRUCTURE FOR VERTICAL ALIGNMENT LIQUID CRYSTAL CELL WITH WIDE VIEWING ANGLE}OPTICAL STRUCTURE FOR VERTICAL ALIGNMENT LIQUID CRYSTAL CELL WITH WIDE VIEWING ANGLE}

본 발명은 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 것으로, 좀 더 구체적으로는 수직정렬 액정셀의 상측에 적층되는 음의 C-플레이트와, 수직정렬 액정셀의 하측에 순차적으로 적층되는 양의 A-플레이트와 양의 C-플레이트로 보상필름이 수직정렬 액정셀의 상하측에 배치됨에 따라 측면 시야각에서의 명암대비비(contrast ratio) 향상을 도모하고, 어두운 상태일 때의 가시광의 범위 내에서 색의 분산특성을 제거할 수 있게 되는 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 관한 것이다. The present invention relates to an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film, and more specifically, a negative C-plate stacked on the upper side of the vertical alignment liquid crystal cell, and sequentially below the vertical alignment liquid crystal cell. With the positive A-plate and positive C-plate stacked on the upper and lower sides of the vertical alignment liquid crystal cell, the compensation film is improved in contrast ratio at the side viewing angle, and in the dark state. The present invention relates to an optical structure for a wide viewing angle-type vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film capable of removing color dispersion characteristics within a range of visible light.

수직정렬 액정표시장치(VA LCD ; vertical alignment liquid crystal display)는 IPS(in-plane switching), TN(twisted nematic) 액정모드와는 달리 액정분자가 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직배향이 되어 있기 때문에 정면 시야각인 경우에는 아주 우수한 명암대비비를 갖지만, 측면 시야각인 경우에는 편광판 의 편광축 이동과 수직정렬 액정층의 복굴절 특성으로 인해 명암대비비가 현저히 감소하여 시야각이 좁아지는 현상이 발생한다.In vertical alignment liquid crystal display (VA LCD), unlike liquid crystal display (IPS) and twisted nematic (TN) liquid crystal modes, liquid crystal molecules are vertically aligned without voltage applied. In the case of the front viewing angle, the contrast ratio is excellent, but in the case of the side viewing angle, the contrast ratio decreases considerably due to the polarization axis movement of the polarizer and the birefringence characteristics of the vertical alignment liquid crystal layer.

따라서, LCD TV와 같이 대형 패널을 가지는 디스플레이 제품에서는 광시야각 구현을 위하여 상기한 문제점들을 해결하는 것이 중요한 과제였다.Therefore, in the display product having a large panel, such as LCD TV, it was an important problem to solve the above problems in order to implement a wide viewing angle.

이에 대하여 본 출원인은 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0047689호 "액정표시장치"를 통해 이축성 필름과 C-플레이트를 이용하여, 명암대비비의 향상뿐만 아니라 넓은 시야각을 갖는 기술을 제안한 바 있다. In this regard, the present applicant has proposed a technique having a wide viewing angle as well as improving contrast ratio by using a biaxial film and a C-plate through the Korean Patent Application Publication No. 10-2008-0047689 "Liquid Crystal Display Device". There is a bar.

본 발명은 본 출원인의 이와 같은 선출원과 연계하여 시야각 보상필름을 사용하여 측면 시야각을 개선시킴에 있어서, 더욱 넓은 범위의 측면 시야각을 확보할 수 있도록 함과 아울러 단파장에 초점을 맞춘 선출원의 영역을 확대하여 가시광의 범위(R, G, B 파장) 내에서 색의 분산특성을 제거할 수 있는 제안하기 위해 이루어진 것이다.The present invention improves the side viewing angle by using a viewing angle compensation film in connection with the applicant's prior application, while ensuring a wider range of side viewing angle and expanding the area of the first application focused on short wavelengths. It is made to propose to remove the dispersion characteristics of the color in the visible light range (R, G, B wavelength).

따라서, 본 발명은 액정표시장치에서 시야각 보상필름을 사용하여 측면 시야각을 개선시키는 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 구성함에 있어서, 뽀앙카레 구에서 광시야각을 얻을 수 있도록 수직정렬 액정셀의 상측에는 음의 C-플레이트를 적층시키고 수직정렬 액정셀의 하측에는 양의 A-플레이트와 양의 C-플레이트를 적층시킴으로써 측면 시야각에서의 명암대비비(contrast ratio)의 향상을 도모하고, 어두운 상태일 때의 가시광의 범위 내에서 색의 분산특성을 제거할 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention is to configure the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell to improve the side viewing angle by using the viewing angle compensation film in the liquid crystal display device, vertical alignment liquid crystal cell so as to obtain a wide viewing angle in Poangkare Negative C-plates are stacked on the upper side of the array, and positive A-plates and positive C-plates are stacked on the lower side of the vertical alignment liquid crystal cell, thereby improving contrast ratio at the side viewing angle and darkening. It is an object of the present invention to provide an optical structure for a wide viewing angle-type vertical alignment liquid crystal cell using a new type of compensation film that can remove color dispersion characteristics within a range of visible light in a state.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 액정표시장치에서 시야각 보상필름을 사용하여 측면 시야각을 개선시키는 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 있어서, 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하기 위한 수직정렬 액정셀(20)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상하측에 배치되어 설치되는 상하측 편광판(30, 40) 및; 상기 액정셀(20)과 상기 상하측 편광판(30, 40) 사이에 배치되어 설치되는 시야각 보상필름(22, 24, 26)을 포함하되; 상기 시야각 보상필름(22, 24, 26)은 음의 C-플레이트(22), 양의 A-플레이트(24), 양의 C-플레이트(26)의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, in the optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell to improve the side viewing angle by using a viewing angle compensation film in the liquid crystal display device, by applying a voltage A vertical alignment liquid crystal cell 20 for controlling transmittance of external light; Upper and lower polarizers 30 and 40 disposed on upper and lower sides of the vertical alignment liquid crystal cell 20; It includes a viewing angle compensation film 22, 24, 26 disposed between the liquid crystal cell 20 and the upper and lower polarizing plates 30, 40; The viewing angle compensation films 22, 24, and 26 are made of a combination of a negative C-plate 22, a positive A-plate 24, and a positive C-plate 26.

이와 같은 본 발명에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에서 상기 시야각 보상필름(22, 24, 26)의 음의 C-플레이트(22)는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 부착되어 설치되고, 상기 양의 A-플레이트(24) 및 양의 C-플레이트(26)는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 순차적으로 부착되어 설치될 수 있다.In the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film according to the present invention, the negative C-plate 22 of the viewing angle compensation films 22, 24, and 26 is the vertical alignment liquid crystal cell 20. The positive A-plate 24 and the positive C-plate 26 may be sequentially attached to the lower side of the vertical alignment liquid crystal cell 20.

본 발명에 의한 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 의하면, 시야각 보상필름(22, 24, 26)의 음의 C-플레이트(22)가 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 부착되어 설치되고, 양의 A-플레이트(24) 및, 양의 C-플레이트(26)가 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 순차적으로 부착되어 설치되는 광학구조를 통해 광학구조를 통과한 가시광 범위 내 빛의 모든 편광상태가 뽀앙카레 구면 상의 상측 편광판 흡수축을 나타내는 편광지점으로 이동하기 때문에 어두운 상태에서 측면 시야각 빛 샘 현상이 제거되므로, 수직정렬 액정표시장치에서 시야각에 따른 위상차 값을 광학적으로 보상함으로써 측면 시야각에서도 정면 시야각 수준의 우수한 광학특성을 얻을 수 있다. According to the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film according to the present invention, the negative C-plates 22 of the viewing angle compensation films 22, 24, and 26 are formed of the vertical alignment liquid crystal cell 20. It is attached to the upper side, and the positive A-plate 24 and the positive C-plate 26 pass through the optical structure through an optical structure which is attached to the lower side of the vertical alignment liquid crystal cell 20 sequentially. Since all polarization states of the light within one visible range move to the polarization point representing the upper polarizer absorption axis on the Poangcurry sphere, the side viewing angle light leakage phenomenon is eliminated in the dark state. By compensating with, the excellent optical characteristics of the front viewing angle can be obtained even at the side viewing angle.

이하, 본 발명에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위 한 광학구조를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7b에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명의 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조와 관련하여 광시야각형 수직정렬 액정셀 및 이를 적용하는 액정디스플레이의 기본적인 요소 및 작용, 뽀앙까레 구를 이용한 편광해석 및 적용 등 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.Hereinafter, an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7b. On the other hand, with respect to the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film of the present invention, the basic elements and functions of the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell and the liquid crystal display to apply the same, polarization analysis using the point and sphere Illustrations and detailed descriptions of constructions, operations and effects thereof that can be easily understood from related arts in the art, such as application, are briefly or omitted, and are shown based on the parts related to the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치에서 시야각 보상필름을 사용하여 측면 시야각을 개선시키는 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조(10)는 수직정렬 액정셀(20)과 상하측 편광판(30, 40) 사이에 한개의 A-플레이트와 두개의 C-플레이트가 조합되어 사용되는 시야각 보상필름(22, 24, 26)을 적용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하기 위한 수직정렬 액정셀(20)과, 이 수직정렬 액정셀(20)의 상하측에 배치되어 설치되는 상하측 편광판(30, 40)은 통상의 수직정렬 액정디스플레이로부터 용이하게 확인하고 적용할 수 있는 부분이므로, 본 발명의 핵심 구성인 시야각 보상필름(22, 24, 26)을 중심으로 설명한다. Referring to FIG. 1, an optical structure 10 for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a viewing angle compensation film in a liquid crystal display according to the present invention improves the side viewing angle is vertically aligned with a liquid crystal cell 20. Between the polarizing plates 30 and 40, one A-plate and two C-plates are used to apply the viewing angle compensation films 22, 24 and 26. At this time, the vertical alignment liquid crystal cell 20 for controlling the transmittance of external light by applying a voltage, and the vertical polarizing plates 30 and 40 disposed above and below the vertical alignment liquid crystal cell 20 are usually vertical. Since it is a part which can be easily confirmed and applied from an alignment liquid crystal display, it demonstrates centering on the viewing angle compensation films 22, 24, and 26 which are the core structures of this invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조(10)에서 액정셀(20)과 상하측 편광판(30, 40) 사이에 배치되어 설치되는 시야각 보상필름(22, 24, 26)는 음의 C-플레이트(22), 양의 A-플레이트(24), 양의 C-플레이트(26)로 이루어지는 한개의 A-플레이트와 두개의 C-플레이트가 조합되어 사용된다. 그리고, 시야각 보상필름(22, 24, 26)의 음의 C-플레이트(22)는 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 부착되어 설치되고, 양의 A-플레이트(24), 양의 C-플레이트(26)는 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 순차적으로 부착되어 설치된다.In the optical structure 10 for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film according to the preferred embodiment of the present invention, the viewing angle compensation film is disposed between the liquid crystal cell 20 and the upper and lower polarizing plates 30 and 40. (22, 24, 26) is a combination of one A-plate and two C-plates consisting of a negative C-plate 22, a positive A-plate 24, and a positive C-plate 26. Used. The negative C-plates 22 of the viewing angle compensation films 22, 24, and 26 are attached to the upper side of the vertical alignment liquid crystal cell 20, and are provided with the positive A-plate 24 and the positive C-. The plate 26 is sequentially attached to the lower side of the vertical alignment liquid crystal cell 20.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 사용되는 시야각 보상필름의 파장에 따른 분산특성을 보여주는 그래프 도면이다.2 is a graph showing dispersion characteristics of wavelengths of a viewing angle compensation film used in an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조(10)에 적용되는 C-플레이트(22, 26)는 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름이 적용된다. 그리고, A-플레이트(24)는 일축성 광학필름으로서, 광축이 필름의 표면에 수평하게 놓여져 있다. 이때, 일반적으로 복굴절 매질은 세 종류의 파장분산 특성을 가진다. 즉, 가시광의 범위 내에서 파장이 증가할수록 위상차 값이 감소하는 정 파장분산 (Normal wavelength dispersion), 반대로 파장이 증가할수록 위상차 값이 증가하는 역 파장분산(Reverse wavelength dispersion) 그리고, 파장이 증감과는 무관하게 일정한 위상차 값을 가지는 균일한 파장분산(Flat wavelength dispersion) 특성이 있다. 따라서, 일축성 및 이축성 복굴절 매질을 통과하는 빛은 R, G, B 파장에 따라 서로 다른 편광상태를 가지게 되면서 빛샘과 함께 색 변화(Color shift)를 유발할 수 있게 되는 것이다.2, the C-plates 22 and 26 applied to the optical structure 10 for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film according to the preferred embodiment of the present invention have an optical axis on the surface of the film. The optical film of uniaxial birefringent medium which is in the vertical state is applied. The A-plate 24 is a uniaxial optical film in which the optical axis lies horizontally on the surface of the film. In this case, the birefringence medium generally has three kinds of wavelength dispersion characteristics. In other words, it is normal wavelength dispersion in which the phase difference value decreases as the wavelength increases within the range of visible light, and reverse wavelength dispersion in which the phase difference value increases as the wavelength increases, and the wavelength increases and decreases. There is a flat wavelength dispersion characteristic with a constant phase difference regardless. Therefore, the light passing through the uniaxial and biaxial birefringent medium has different polarization states according to R, G, and B wavelengths, and may cause color shift with light leakage.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 통해 이루어지는 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating a polarization state of a poangare spherical shape made through an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention.

이와 같은 도 3은 빛이 측면에서 입사할 때, 도 1에 적용된 각 광학매질을 통과하면서 겪게되는 전체적인 편광궤적을 뽀앙카레 구상에 나타낸다. 대각방향 측면 시야각(방위각 45°, 극각 70°)에서 하측 편광판(40)을 통과한 빛의 편광지점은 편광판(40)의 편광축 이동으로 인하여 정면 시야각에서의 빛의 편광지점인 S1 지점으로부터 지점 A로 이동하게 된다. 다음으로 양의 C-플레이트(26)를 통과한 빛의 편광상태는 경로 P1을 따라 fast 축인 OQ축을 기준으로 시계방향으로 회전하여 편광지점 B로 이동하며, 양의 A-플레이트(24)를 통과한 빛의 편광상태는 slow 축인 OK를 기준으로 경로 P2를 따라 반시계방향으로 편광지점 C로 이동하게 된다, 그리고 빛이 수직 정렬 액정셀(20)을 통과하게 되면 OQ축을 기준으로 경로 P3을 따라 시계방향으로 회전하여 D 지점으로 편광상태가 놓이게 된다. 마지막으로 음의 C-플레이트(22)를 통과한 빛의 편광상태는 slow 축인 OQ축을 기준으로 경로 P4를 따라서 반시계방향으로 회전하여 최종 편광지점인 H에 도달하게 된다. 여기서 지점 H는 측면 시야각에서의 상측 편광판(30)의 흡수축과 정확히 동일한 지점이다.FIG. 3 illustrates the overall polarization trajectory experienced by light passing through each optical medium applied in FIG. 1 when light is incident from the side. The polarization point of the light passing through the lower polarizer 40 at the diagonal viewing angle (45 ° azimuth angle, 70 ° polar angle) is pointed from the point S 1 which is the polarization point of light at the front viewing angle due to the polarization axis movement of the polarizer 40. Will move to A. Next, the polarization state of the light passing through the positive C-plate 26 is rotated clockwise about the fast axis OQ axis along the path P 1 to move to the polarization point B, and the positive A-plate 24 is moved. The polarization state of the passed light is moved to the polarization point C counterclockwise along the path P 2 on the basis of OK, which is the slow axis, and when the light passes through the vertical alignment liquid crystal cell 20, the path P is based on the OQ axis. Rotate clockwise along 3 to place the polarization state at point D. Finally, the polarization state of the light passing through the negative C-plate 22 is rotated counterclockwise along the path P 4 with respect to the slow axis OQ axis to reach the final polarization point H. Here, the point H is exactly the same point as the absorption axis of the upper polarizing plate 30 at the side viewing angle.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조는 상측 편광판(30)을 통과하기 직전의 빛의 편광상태가 측면 시야각에서의 상측 편광판(30)의 흡수축과 동일하게 위치하도록 설계되었기 때문에 정면 시야각뿐만 아니라 측면에서도 우수한 어두운 상태를 유지할 수 있게 된다.Accordingly, in the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using the compensation film according to the preferred embodiment of the present invention, the polarization state of the light immediately before passing through the upper polarizing plate 30 has the upper polarizing plate 30 at the side viewing angle. Because it is designed to be the same as the absorption axis of, it is possible to maintain the excellent dark state not only in the front viewing angle but also in the side.

도 4a는 양의 C-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면이고, 도 4b는 양의 A-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면이며, 도 4c는 수직정렬 액정셀을 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면이고, 도 4d는 음의 C-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면이다.4A is a view showing polarization states of R, G and B wavelengths passing through a positive C-plate, and FIG. 4B is a Poangare sphere of R, G and B wavelengths passing through a positive A-plate. Figure 4c is a view showing the polarization state of, Figure 4c is a view showing the polarization state of the Poangcurry sphere of R, G, B wavelength passed through the vertical alignment liquid crystal cell, Figure 4d is R, G passed through the negative C-plate The polarization state of the Poangare spherical shape at the wavelength B is shown.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 복굴절 광학매질인 액정은 파장 및 시야각에 따라서 발생하는 위상지연 값이 다르다. 파장에 상관없이 빛의 가시광 영역에서 완벽한 어두운 상태를 구현하기 위해서는 액정층의 파장에 따른 분산특성 또한 고려해야 할 필요성이 있다. 즉, 전체 가시광 파장 영역에 해당하는 편광상태가 상측 편광판의 흡수축인 지점 H로 이동하게 된다. 도 4a 내지 도 4d에서 뽀앙카레 구면상의 기호 ○는 Red, □은 Green, ◇는 Blue 파장의 빛의 편광을 나타낸다. R, G, B 파장에 해당하는 빛의 편광을 모두 편광지점 H로 모으기 위해서는 두 가지 조건이 충족되어야 한다.4A to 4D, liquid crystals, which are birefringent optical media, have different phase delay values according to wavelengths and viewing angles. In order to realize a perfect dark state in the visible light region regardless of the wavelength, it is necessary to also consider the dispersion characteristics according to the wavelength of the liquid crystal layer. That is, the polarization state corresponding to the entire visible light wavelength region moves to the point H which is the absorption axis of the upper polarizer. In FIG. 4A to FIG. 4D, the symbol ○ on the Poangcurry spherical surface represents red, □ green, and ◇ blue polarized light. In order to collect all the polarizations of light corresponding to the R, G, and B wavelengths to the polarization point H, two conditions must be met.

도 4a 내지 도 4b는 첫 번째 광학 설계 조건을 나타내며, 양의 C-플레이트(26)와 양의 A-플레이트(24)를 통과한 후 뽀앙카레 구면의 S1-S3 원과 평행한 circle j 선상에 전 파장에 대한 빛의 편광이 위치하도록 보상필름의 파장에 따른 위상지연 값을 설계해야 한다. 세부적으로 각 광학매질을 통과하면서 겪게되는 편광변화를 살펴보면 다음과 같다. 양의 C-플레이트(26)를 통과한 R, G, B 파장 빛의 편광상태는 Br, Bg, Bb와 같이 나타난다. 그리고, 양의 A-플레이트(24)를 통과한 빛의 편광은 뽀앙카레 구면상에서 Cr, Cg, Cb와 같이 나타나는데, 상기와 같이 음의 A-플레이트(26)와 하측 음의 C-플레이트(24)를 통과한 빛의 편광이 circle j 선상에 위치하도록 각 파장에 따른 파장 분산특성을 설계하는 것이 첫 번째 광학조건에서 가장 중요한 사항이다. 4A-4B show the first optical design conditions, circle j parallel to the S 1 -S 3 circle of the Poangcurry sphere after passing through the positive C-plate 26 and the positive A-plate 24. The phase delay value according to the wavelength of the compensation film should be designed so that the polarization of light with respect to the entire wavelength is located on the line. In detail, the polarization change experienced through each optical medium is as follows. The polarization states of R, G, and B wavelength light passing through the positive C-plate 26 appear as B r , B g , and B b . And, the polarization of the light passing through the positive A-plate 24 is shown as C r , C g , C b on the Poangcurry sphere, as described above, the negative A-plate 26 and the negative negative C- Designing the wavelength dispersion characteristic according to each wavelength so that the polarization of the light passing through the plate 24 is located on the circle j line is the most important point in the first optical conditions.

도 4c와 도 4d에 나타난 두 번째 광학조건은 뽀앙카레 구면상의 편광상태를 이용하여 상측 음의 C-플레이트(22)의 위상지연 값을 결정하는 것이다. 수직정렬 액정셀(20)을 통과한 빛의 편광은 Dr, Dg, Db에 위치하게 되며, 다음으로 음의 C-플레이트(22)를 통과한 가시광 영역의 파장에 해당하는 빛의 최종 편광이 상측 편광판(30)의 흡수축인 H지점에 모이도록 상측 음의 C-플레이트(22)의 위상지연 값을 설계하는 것이다.The second optical condition shown in FIGS. 4C and 4D is to determine the phase delay value of the upper negative C-plate 22 using the polarization state on the Poangcurry spherical surface. The polarization of the light passing through the vertical alignment liquid crystal cell 20 is located at D r , D g , and D b , and then the end of the light corresponding to the wavelength of the visible light region passing through the negative C-plate 22. The phase delay value of the upper negative C-plate 22 is designed so that the polarized light is collected at the point H of the absorption axis of the upper polarizing plate 30.

도 5는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀에 있어서 대각방향 시야각인 방위각 45°에서 어두운 상태에서의 극각에 따른 투과특성을 보여주는 그래프 도면이다.FIG. 5 is a graph showing transmission characteristics according to polar angles in a dark state at an azimuth angle of 45 ° which is a diagonal viewing angle in the vertically aligned liquid crystal cell to which the present invention is applied.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학구조에서는 극각 및 파장의 변화에 상관없이 가시광 영역의 모든 파장에서 완벽하게 어두운 상태를 유지함을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the optical structure according to the preferred embodiment of the present invention maintains a completely dark state at all wavelengths in the visible light region regardless of polar angle and change in wavelength.

도 6a는 일반적인 수직정렬 액정셀(액정셀의 상하측에 편광판이 부착되는 구조)의 시야각별 투과특성을 보여주는 그래프 도면이고, 도 6b는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 시야각별 투과특성을 보여주는 그래프 도면이다. 이들 도면은 광학구조의 대각방향 시야각 (방위각 45o)에서 어두운 상태에서의 투과특성을 나타 낸다.6A is a graph showing transmission characteristics for each viewing angle of a general vertical alignment liquid crystal cell (a structure in which a polarizing plate is attached to upper and lower sides of a liquid crystal cell), and FIG. 6B illustrates transmission characteristics for each viewing angle of a vertical alignment liquid crystal cell to which the present invention is applied. It is a graph drawing. These figures show the transmission characteristics in the dark state at the diagonal viewing angle (azimuth angle 45 o ) of the optical structure.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 극각 및 파장의 변화에 상관없이 가시광 영역의 모든 파장에서 완벽한 어두운 상태를 나타냄으로써 색 변화를 최소화함을 알 수 있다.6A and 6B, it can be seen that color change is minimized by representing a perfect dark state at all wavelengths in the visible light region regardless of polar angle and wavelength change.

도 7a는 일반적인 수직정렬 액정셀(액정셀의 상하측에 편광판이 부착되는 구조)의 시야각별 명암대비비를 보여주는 그래프 도면이고, 도 7b는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 시야각별 명암대비비를 보여주는 그래프 도면이다.FIG. 7A is a graph showing contrast ratios for each viewing angle of a general vertical alignment liquid crystal cell (a structure in which polarizers are attached to upper and lower sides of a liquid crystal cell), and FIG. 7B is a contrast ratio for each viewing angle of a vertical alignment liquid crystal cell according to the present invention. Is a graph drawing.

시야각에 따른 밝은상태의 투과특성은 전압이 인가되었을 때 수직정렬 액정셀(20) 내의 모든 액정 디렉터 배열상태를 고려함으로써 얻을 수 있는데, 일반적으로 보상필름이 없는 광학구조와 보상필름이 사용된 광학구조의 시야각에 따른 밝은 상태의 투과특성은 거의 동일한 반면, 어두운 상태의 투과특성에 있어서는 측면시야각 빛샘 현상에 의해 명암대비비의 특성이 크게 영향을 받음에 따라 보상필름이 없는 광학구조와 보상필름이 사용된 광학구조의 시야각에 따른 어두운 상태의 투과특성은 서로 상당한 차이를 보이게 된다.The transmission characteristics of the bright state according to the viewing angle can be obtained by considering all the arrangements of the liquid crystal directors in the vertical alignment liquid crystal cell 20 when a voltage is applied. In general, an optical structure without a compensation film and an optical structure with a compensation film are used. While the transmission characteristics in the bright state are almost the same according to the viewing angle of, the optical structure and the compensation film without the compensation film are used as the contrast ratio characteristics are greatly affected by the side viewing angle light leakage phenomenon in the transmission characteristics in the dark state. The transmission characteristics in the dark state according to the viewing angle of the optical structure are shown to be significantly different from each other.

여기서, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 경우 측면 시야각에서도 명암대비비(contrast ratio)가 향상되어 있음을 알 수 있다.7A and 7B, in the vertical alignment liquid crystal cell to which the present invention is applied, the contrast ratio is improved even at the side viewing angle.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described by way of example and of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 보여주는 도면;1 is a view showing an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 사용되는 시야각 보상필름의 파장에 따른 분산특성을 보여주는 그래프 도면;2 is a graph showing dispersion characteristics according to wavelengths of a viewing angle compensation film used in an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조를 통해 이루어지는 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면;3 is a view showing a polarization state of a poangare spherical shape made through an optical structure for a wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4a는 양의 C-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면;4A shows the polarization state of a Poangcurry sphere of R, G, and B wavelengths passing through a positive C-plate;

도 4b는 양의 A-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면;FIG. 4B shows the polarization state of the Poangcurry sphere of R, G, and B wavelengths passing through the positive A-plate; FIG.

도 4c는 수직정렬 액정셀을 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면;4C is a view showing a polarization state of a Poangcurry sphere of R, G, and B wavelengths passing through a vertical alignment liquid crystal cell;

도 4d는 음의 C-플레이트를 통과한 R, G, B 파장의 뽀앙카레 구상의 편광상태를 보여주는 도면;4D shows the polarization state of a Poangcurry sphere of R, G, and B wavelengths passing through a negative C-plate;

도 5는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 극각에 따른 투과특성을 보여주는 그래프 도면;5 is a graph showing the transmission characteristics according to the polar angle of the vertical alignment liquid crystal cell to which the present invention is applied;

도 6a는 일반적인 수직정렬 액정셀(액정셀의 상하측에 편광판이 부착되는 구 조)의 시야각별 투과특성을 보여주는 그래프 도면;6A is a graph showing transmission characteristics for each viewing angle of a general vertical alignment liquid crystal cell (a structure in which a polarizing plate is attached to upper and lower sides of a liquid crystal cell);

도 6b는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 시야각별 투과특성을 보여주는 그래프 도면;6B is a graph showing transmission characteristics for each viewing angle of a vertical alignment liquid crystal cell to which the present invention is applied;

도 7a는 일반적인 수직정렬 액정셀(액정셀의 상하측에 편광판이 부착되는 구조)의 시야각별 명암대비비를 보여주는 그래프 도면;FIG. 7A is a graph showing contrast ratios for respective viewing angles of a general vertical alignment liquid crystal cell (a structure in which a polarizing plate is attached to upper and lower sides of a liquid crystal cell); FIG.

도 7b는 본 발명을 적용한 수직정렬 액정셀의 시야각별 명암대비비를 보여주는 그래프 도면이다.FIG. 7B is a graph showing contrast ratios for respective viewing angles of vertically aligned liquid crystal cells according to the present invention. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조10: Optical structure for wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell

20 : 수직정렬 액정셀 22, 24, 26 : 시야각 보상필름20: vertical alignment liquid crystal cell 22, 24, 26: viewing angle compensation film

22 : 음의 C-플레이트 24 : 양의 A-플레이트22: negative C-plate 24: positive A-plate

26 : 양의 C-플레이트 30 : 상측 편광판26 positive C-plate 30 upper polarizing plate

40 : 하측 편광판40: lower polarizer

Claims (2)

액정표시장치에서 시야각 보상필름을 사용하여 측면 시야각을 개선시키는 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조에 있어서, In the optical structure for the wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell to improve the side viewing angle by using the viewing angle compensation film in the liquid crystal display device, 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하기 위한 수직정렬 액정셀(20)과;A vertical alignment liquid crystal cell 20 for controlling a transmittance of external light by applying a voltage; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상하측에 배치되어 설치되는 상하측 편광판(30, 40) 및;Upper and lower polarizers 30 and 40 disposed on upper and lower sides of the vertical alignment liquid crystal cell 20; 상기 액정셀(20)과 상기 상하측 편광판(30, 40) 사이에 배치되어 설치되는 시야각 보상필름(22, 24, 26)을 포함하되;It includes a viewing angle compensation film 22, 24, 26 disposed between the liquid crystal cell 20 and the upper and lower polarizing plates 30, 40; 상기 시야각 보상필름(22, 24, 26)은 음의 C-플레이트(22), 양의 A-플레이트(24), 양의 C-플레이트(26)의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조.The viewing angle compensation film (22, 24, 26) using a compensation film, characterized in that made of a combination of a negative C-plate 22, a positive A-plate 24, a positive C-plate 26 Optical structure for wide viewing angle vertical alignment liquid crystal cell. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 시야각 보상필름(22, 24, 26)의 음의 C-플레이트(22)는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 부착되어 설치되고, 상기 양의 A-플레이트(24) 및 양의 C-플레이트(26)는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 순차적으로 부착되어 설치되는 것을 특징으로 하는 보상필름을 사용한 광시야각형 수직정렬 액정셀을 위한 광학구조.The negative C-plates 22 of the viewing angle compensation films 22, 24 and 26 are attached to the upper side of the vertical alignment liquid crystal cell 20, and the positive A-plate 24 and the positive C are installed. -Plate 26 is an optical structure for a wide viewing angle-type vertical alignment liquid crystal cell using a compensation film, characterized in that is installed sequentially attached to the lower side of the vertical alignment liquid crystal cell (20).
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