KR20110071914A

KR20110071914A - 수직배향 액정표시장치

Info

Publication number: KR20110071914A
Application number: KR1020090128622A
Authority: KR
Inventors: 박수정; 최상호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-06-29
Also published as: KR101627515B1

Abstract

본 발명은 일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되고 수직 배향된 액정층을 포함하는 액정패널; 제1방향으로 형성된 제1투과축 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 형성된 제1흡수축을 포함하고, 상기 제1기판의 타면 측에 위치되는 제1편광부재; 상기 제2방향으로 형성된 제2투과축 및 상기 제1방향으로 형성된 제2흡수축을 포함하고, 상기 제2기판의 타면 측에 위치되는 제2편광부재; 및 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성 위상차필름이고, 상기 제2기판과 상기 제2편광부재 사이에 위치되는 제1위상차필름을 포함하는 수직배향 액정표시장치에 관한 것으로,

본 발명에 따르면, 시야각 보상 문제를 해결할 수 있으면서도 위상차필름의 개수를 줄임으로써, 전체적인 두께를 줄일 수 있고 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

위상차필름, 액정표시장치, 수직 배향, VA

Description

수직배향 액정표시장치{Vertically Aligned Liquid Crystal Display}

본 발명은 액정의 투과도 변화를 이용하여 영상을 표시하는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 백라이트유닛(Back Light Unit)을 포함한다. 상기 액정표시패널은 박막트렌지스터(Thin Film Transistor, TFT) 어레이가 형성된 제1기판, 컬러필터(Color Filter) 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되는 액정(Liquid Crystal)을 포함한다.

수직배향 액정표시장치는 상기 액정이 상기 제1기판과 상기 제2기판에 대해 수직하게 배향되어 있어서 인가된 전계에 의해 상기 액정 방향자가 재배열됨으로써 구동된다. 상기 수직배향 액정표시장치는 상기 제1기판 측에 위치되는 제1편광부재 및 상기 제2기판 측에 위치되는 제2편광부재를 포함한다. 상기 제1편광부재와 상기 제2편광부재는 각각 투과축과 흡수축을 포함하고, 상기 제1편광부재의 투과축과 흡수축에 대해 상기 제2편광부재의 투과축과 흡수축은 수직한 방향으로 형성된다. 즉, 상기 제1편광부재의 투과축과 상기 제2편광부재의 흡수축은 동일한 방향으로 형성된다. 이에 따라, 전계가 인가되지 않은 상태에서 상기 제1편광부재의 투과축을 통과한 광은 상기 제2편광부재의 흡수축에 의해 상기 제2편광부재를 통과하지 못하므로, 블랙(Black) 상태가 구현될 수 있다.

여기서, 상기 제1편광부재의 투과축과 상기 제2편광부재의 흡수축은 기하학적 특성으로 인해 정면이 아닌 사면에서는 직교상태가 유지되지 못한다. 이에 따라, 사면에서는 광이 새게 되고 이로 인해 상기 수직배향 액정표시장치의 시야각이 좁아지는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 수직배향 액정표시장치는 복수개의 위상차필름을 포함한다. 이에 따라, 상기 수직배향 액정표시장치는 시야각 보상 문제를 해결할 수 있었으나, 상기 위상차필름들로 인해 두께가 두꺼워지는 문제가 있다. 이는 최근 슬림(Slim)화된 액정표시장치가 요구되고 있는 추세를 거스르는 것으로, 시야각 보상 문제를 해결할 수 있으면서도 두께를 줄일 수 있는 수직배향 액정표시장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 요구를 해소하고자 안출된 것으로, 본 발명은 시야각 보상 문제를 해결할 수 있으면서도 두께를 줄일 수 있는 수직배향 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치는 일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되고 수직 배향된 액정층을 포함하는 액정패널; 제1방향으로 형성된 제1투과축 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 형성된 제1흡수축을 포함하고, 상기 제1기판의 타면 측에 위치되는 제1편광부재; 상기 제2방향으로 형성된 제2투과축 및 상기 제1방향으로 형성된 제2흡수축을 포함하고, 상기 제2기판의 타면 측에 위치되는 제2편광부재; 및 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성 위상차필름이고, 상기 제2기판과 상기 제2편광부재 사이에 위치되는 제1위상차필름을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치는 일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되고 수직 배향된 액정층을 포함하는 액정패널; 제1방향으 로 형성된 제1투과축 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 형성된 제1흡수축을 포함하고, 상기 제1기판의 타면 측에 위치되는 제1편광부재; 상기 제2방향으로 형성된 제2투과축 및 상기 제1방향으로 형성된 제2흡수축을 포함하고, 상기 제2기판의 타면 측에 위치되는 제2편광부재; 및 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성 위상차필름이고, 상기 제1기판과 상기 제1편광부재 사이에 위치되는 제1위상차필름을 포함할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 이룰 수 있다.

본 발명은 시야각 보상 문제를 해결할 수 있으면서도 위상차필름의 개수를 줄임으로써, 전체적인 두께를 줄일 수 있고 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

본 발명은 시야각 보상 문제를 해결할 수 있으면서도 두께를 줄일 수 있는 수직배향 액정표시장치에 관한 것으로, 이를 설명하기 위해 먼저 일반적인 수직배향 액정표시장치의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도이다.

도 1을 참고하면, 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)는 액정패널(11), 제1편광부재(12), 제2편광부재(13), 제1위상차필름(14), 제2위상차필름(15), 제3위상차필름(16), 및 제4위상차필름(17)을 포함하는 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트유닛(18)을 포함한다.

상기 액정패널(11)은 일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판(111), 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판(112), 상기 제1기판(111)과 상기 제2기판(112) 사이에 위치되는 액정층(113)을 포함한다. 상기 액정층(113)은 상기 제1기판(111) 및 상기 제2기판(112)에 대해 수직하게 배향된 액정을 포함한다.

상기 제1편광부재(12)는 상기 제1기판(111)의 타면 측에 위치된다. 상기 제1편광부재(12)는 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제1투과축 및 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제1흡수축을 포함한다. 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직한 방향이다. 임의의 방향으로 진동하는 빛의 수직한 두 개의 성분 중 한쪽 성분은 상기 제1흡수축에 의해 소멸되고, 나머지 한쪽 성분은 상기 제1투과축에 의해 투과된다. 상기 제1편광부재(12)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

상기 제2편광부재(13)는 상기 제2기판(112)의 타면 측에 위치된다. 상기 제2편광부재(13)는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제2투과축 및 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제2흡수축을 포함한다. 즉, 상기 제1편광부재(12)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(12)의 제2흡수축은 동일한 방향으로 형성된다. 이에 따라, 전계가 인가되지 않은 상태에서 상기 제1편광부재(12)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제2편광부재(13)의 제2흡수축에 의해 상기 제2편광부재(13)를 통과하지 못하므로, 블랙(Black) 상태가 구현될 수 있다. 상기 제2편광부재(13)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 제1편광부재(12)의 제1투과축과 상기 제2편광부 재(13)의 제2흡수축은 기하학적 특성으로 인해 정면이 아닌 사면에서는 직교상태가 유지되지 못한다. 이에 따라, 사면에서는 광이 새게 되고 이로 인해 상기 수직배향 액정표시장치의 시야각이 좁아지는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해, 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)는 상기 제1위상차필름(14), 상기 제2위상차필름(15), 상기 제3위상차필름(16), 및 상기 제4위상차필름(17)을 포함하는 것이다.

상기 제1위상차필름(14) 및 상기 제2위상차필름(15)의 사이에는 상기 제1편광부재(12)가 위치된다. 즉, 상기 제1위상차필름(14)은 상기 제1편광부재(12)의 일면에 결합되고, 상기 제2위상차필름(15)은 상기 제1편광부재(12)의 타면에 결합된다. 상기 제1위상차필름(14) 및 상기 제2위상차필름(15)은 트리아세틸셀룰로오스(Tri Acetyl Cellulose, TAC)로 형성될 수 있다.

상기 제3위상차필름(16) 및 상기 제4위상차필름(17)의 사이에는 상기 제2편광부재(13)가 위치된다. 즉, 상기 제3위상차필름(16)은 상기 제2편광부재(13)의 일면에 결합되고, 상기 제4위상차필름(17)은 상기 제2편광부재(13)의 타면에 결합된다. 상기 제3위상차필름(16) 및 상기 제4위상차필름(17)은 트리아세틸셀룰로오스(Tri Acetyl Cellulose, TAC)로 형성될 수 있다.

상기 제1위상차필름(14), 상기 제2위상차필름(15), 상기 제3위상차필름(16), 및 상기 제4위상차필름(17)으로 인해, 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)는 시야각 보상 문제를 해결할 수 있었으나, 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치의 바람직한 실시예를 첨 부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치는 위상차필름의 위치에 따라 크게 제1실시예와 제2실시예를 포함하며, 이하에서는 제1실시예와 제2실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 순차적으로 설명한다.

<제1실시예>

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도, 도 3은 위상차필름의 굴절률을 설명하기 위한 모식도, 도 4는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에 2차원으로 나타낸 개략도, 도 5는 본 발명의 변형된 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도, 도 6 및 도 7은 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 액정패널(2), 제1편광부재(3), 제2편광부재(4), 및 제1위상차필름(5)을 포함한다.

상기 액정패널(2)은 일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판(21), 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판(22), 상기 제1기판(21)과 상기 제2기판(22) 사이에 위치되는 액정층(23)을 포함한다. 상기 액정층(23)은 상기 제1기판(21) 및 상기 제2기판(22)에 대해 수직하게 배향된 액정을 포함한다.

상기 제1편광부재(3)는 상기 제1기판(21)의 타면 측에 위치된다. 도 2를 기준으로 하면, 상기 제1편광부재(3)는 상기 제1기판(21)의 하측에 위치된다. 상기 제1편광부재(3)는 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제1투과축 및 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제1흡수축을 포함한다. 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직한 방향이다. 상기 제1편광부재(3)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

상기 제2편광부재(4)는 상기 제2기판(22)의 타면 측에 위치된다. 도 2를 기준으로 하면, 상기 제2편광부재(4)는 상기 제2기판(22)의 상측에 위치된다. 상기 제2편광부재(4)는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제2투과축 및 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제2흡수축을 포함한다. 즉, 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 동일한 방향으로 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축이 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에서 동일한 점 A로 표시된다. 이에 따라, 전계가 인가되지 않은 상태에서 상기 제1편광부재(3)의 투과축을 통과한 광은 상기 제2편광부재(4)의 흡수축에 의해 상기 제2편광부재(4)를 통과하지 못하므로, 블랙(Black) 상태가 구현될 수 있다. 상기 제2편광부재(4)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제2기판(22)과 상기 제2편광부재(4) 사이에 위치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축이 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에서 동일한 점 A로 표시되지만, 사면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1으로 표시되고 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1위상차필름(5)은 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면 에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다.

이를 위한 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성(Biaxial) 위상차필름일 수 있다. 굴절률비 NZ는 (nx-nz)/(nx-ny) = Rth/Rin이고, Rin은 면상 위상차값으로 (nx-ny)*d이며, Rth는 두께 방향 위상차값으로 [(nx+ny)/2-nz]*d로 정의된다. d는 필름의 두께이고, 도 3에 도시된 바와 같이 nx와 ny는 면상 굴절률이고, nz는 두께 방향 굴절률이다. 세 축 방향의 굴절률에 의해 전방위 굴절률 분포는 3차원 타원체의 형태를 가지고, 광이 3차원 굴절률 분포를 가지는 위상차필름을 통과할 때 위상차가 생기지 않는 축을 광축(Optical Axis)이라 하고, 하나의 광축을 포함하면 일축성(Uniaxial) 위상차필름이고, 두 개의 광축을 포함하면 이축성(Biaxial) 위상차필름이다.

이에 따라, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 제1위상차필름(5)을 통해 시야각을 보상함으로써, 상술한 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)와 비교할 때 위상차필름의 개수를 줄일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는, 도 1에 도시된 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)에서 제1편광부재(12) 측의 제1위상차필름(14) 및 제2위상차필름(15)을 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 위상차필름의 개수를 줄임으로써 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

상기 제1위상차필름(5)은 양(+, Positive)의 굴절률을 갖는 이축성(Biaxial) 위상차필름일 수 있고, 시클로올레핀 폴리머(Cyclic Olefin Polymer, COP), 아톤 필름(Arton film) 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제2방 향(Y축 방향)으로 형성된 제1광축을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참고하면, 상기 제1위상차필름(5)은 +5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 30nm < Rin < 70nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다. 이러한 제1위상차필름(5)은 도 4에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 수직 배향된 액정층(23)과 상기 제1위상차필름(5)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 P1에서 상측으로 이동되어 점 T1로 이동된 후, 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 T1에서 제1경로(R1)를 따라 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 제1위상차필름(5)을 통해 시야각을 보상함으로써, 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 위상차필름의 개수를 줄임으로써 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 변형된 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 제2위상차필름(6)을 더 포함할 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 상기 제2기판(22)과 상기 제1위상차필름(5) 사이에 위치된다. 상기 제2위상차필름(6)은 일축성(Uniaxial) 위상차필름일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 음(-, Negative)의 굴절률, 즉 연신하는 방향으로 굴절률이 작아지는 특성을 갖는 일축성 위상차필름으로, 네거티브 C-플레이트일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1방향(X축 방향) 또는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제2광축을 포함할 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 폴리아미드(Polyamide), 디스코틱액정(Discotic Liquid Crystal) 등으로 형성될 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 +6 < NZ의 굴절률비를 가지고, 0nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 +6 < NZ < +∞의 굴절률비를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다.

이러한 제2위상차필름(6) 및 제1위상차필름(5)은 도 6에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 수직 배향된 액정층(23), 상기 제2위상차필름(6), 및 상기 제1위상차필름(5)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 P1에서 상측으로 이동되어 점 T1로 이동되고, 상기 제2위상차필 름(6)을 통과하면서 점 T1에서 하측으로 이동되어 점 T2로 이동된 후, 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 T2에서 제2경로(R2)를 따라 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 제1위상차필름(5)과 상기 제2위상차필름(6)을 통해 시야각을 보상함으로써, 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 위상차필름의 개수를 줄임으로써 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

도 5 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 변형된 다른 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)에 있어서, 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1위상차필름(5)과 상기 제2편광부재(4) 사이에 위치된다. 상기 제2위상차필름(6)은 일축성(Uniaxial) 위상차필름일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 음(-, Negative)의 굴절률, 즉 연신하는 방향으로 굴절률이 작아지는 특성을 갖는 일축성 위상차필름으로, 네거티브 C-플레이트일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1방향(X축 방향) 또는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제2광축을 포함할 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 +4 < NZ의 굴절률비를 가지고, 1nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 +4 < NZ < +∞의 굴절률비를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다.

이러한 제2위상차필름(6) 및 제1위상차필름(5)은 도 7에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 수직 배향된 액정층(23), 상기 제1위상차필름(5), 및 상기 제2위상차필름(6)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 P1에서 상측으로 이동되어 점 T1로 이동되고, 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 T1에서 제3경로(R3)를 따라 이동되어 점 T2로 이동된 후, 상기 제2위상차필름(6)을 통과하면서 점 T2에서 하측으로 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

도 2 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 보호부재(7)를 더 포함할 수 있다.

상기 보호부재(7)는 상기 제1기판(21)과 상기 제1편광부재(3) 사이에 위치된다. 상기 보호부재(7)는 상기 제1편광부재(3)에 결합될 수 있다. 상기 보호부재(7)는 외부의 충격으로부터 상기 제1편광부재(3)를 보호할 수 있고, 상기 제1편광부 재(3)의 내구성, 내습성, 및 기계적 강도 등을 보강하는 기능을 할 수 있다. 상기 보호부재(7)는 Rth < 10nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있고, 바람직하게는 Rth가 0nm인 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 보호부재(7)는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 형성될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 백라이트유닛(8)을 포함한다.

상기 백라이트유닛(8)은 액정표시패널에 광을 공급할 수 있다. 상기 액정표시패널은 상기 액정패널(2), 상기 제1편광부재(3), 상기 제2편광부재(4), 및 상기 제1위상차필름(5)을 포함한다. 상기 액정표시패널은 상기 제2위상차필름(6), 상기 보호부재(7), 또는 상기 제2위상차필름(6) 및 상기 보호부재(7)를 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 액정표시패널에 대한 광원의 위치에 따라 직하형으로 구성된 백라이트유닛(8) 또는 에지형으로 구성된 백라이트유닛(8)을 포함할 수 있다.

<제2실시예>

이하에서는 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도, 도 9는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도, 도 10는 본 발명의 변형된 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도, 도 11 및 도 12는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도이다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 액정패널(2), 제1편광부재(3), 제2편광부재(4), 및 제1위상차필름(5)을 포함한다.

상기 제1편광부재(3)는 상기 제1기판(21)의 타면 측에 위치된다. 도 8을 기준으로 하면, 상기 제1편광부재(3)는 상기 제1기판(21)의 하측에 위치된다. 상기 제1편광부재(3)는 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제1투과축 및 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제1흡수축을 포함한다. 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직한 방향이다. 상기 제1편광부재(3)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

상기 제2편광부재(4)는 상기 제2기판(22)의 타면 측에 위치된다. 도 8을 기준으로 하면, 상기 제2편광부재(4)는 상기 제2기판(22)의 상측에 위치된다. 상기 제2편광부재(4)는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제2투과축 및 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제2흡수축을 포함한다. 즉, 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 동일한 방향으로 형성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 정면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축이 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에서 동일한 점 A로 표시된다. 이에 따라, 전계가 인가되지 않은 상태에서 상기 제1편광부재(3)의 투과축을 통과한 광은 상기 제2편광부재(4)의 흡수축에 의해 상기 제2편광부재(4)를 통과하지 못하므로, 블랙(Black) 상태가 구현될 수 있다. 상기 제2편광부재(4)는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.

도 8 내지 도 9를 참고하면, 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제1기판(21)과 상기 제1편광부재(3) 사이에 위치된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 정면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축과 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축이 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에서 동일한 점 A로 표시되지만, 사면에서는 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1으로 표시되고 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1위상차필름(5)은 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다.

이를 위한 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성(Biaxial) 위상차필름일 수 있다. 굴절률비 NZ는 (nx-nz)/(nx-ny) = Rth/Rin이고, Rin은 면상 위상차값으로 (nx-ny)*d이며, Rth는 두께 방향 위상차값으로 [(nx+ny)/2-nz]*d로 정의된다. d는 필름의 두께이고, 도 3에 도시된 바와 같이 nx와 ny는 면상 굴절률이고, nz는 두께 방향 굴절률이다. 세 축 방향의 굴절률에 의해 전방위 굴절률 분포는 3차원 타원체의 형태를 가지고, 광이 3차원 굴절률 분포를 가지는 위상차필름을 통과할 때 위상차가 생기지 않는 축을 광축(Optical Axis) 이라 하고, 하나의 광축을 포함하면 일축성(Uniaxial) 위상차필름이고, 두 개의 광축을 포함하면 이축성(Biaxial) 위상차필름이다.

이에 따라, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 제1위상차필름(5)을 통해 시야각을 보상함으로써, 상술한 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)와 비교할 때 위상차필름의 개수를 줄일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는, 도 1에 도시된 일반적인 수직배향 액정표시장치(10)에서 제2편광부재(13) 측의 제3위상차필름(16) 및 제4위상차필름(17)을 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 위상차필름의 개수를 줄임으로써 재료비 등을 절감하여 제조단가를 낮출 수 있다.

상기 제1위상차필름(5)은 양(+, Positive)의 굴절률을 갖는 이축성(Biaxial) 위상차필름일 수 있고, 시클로올레핀 폴리머(Cyclic Olefin Polymer, COP), 아톤 필름(Arton film) 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제1광축을 포함할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 상기 제1위상차필름(5)은 +5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 30nm < Rin < 70nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다. 이러한 제1위상차필름(5)은 도 9에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 9에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투 과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제1위상차필름(5)과 수직 배향된 액정층(23)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 P1에서 제4경로(R4)를 따라 이동되어 점 T1로 이동된 후, 상기 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 T1에서 상측으로 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

도 10 및 도 11을 참고하면, 본 발명의 변형된 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 제2위상차필름(6)을 더 포함할 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1위상차필름(5)과 상기 제1편광부재(3) 사이에 위치된다. 상기 제2위상차필름(6)은 일축성(Uniaxial) 위상차필름일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 음(-, Negative)의 굴절률, 즉 연신하는 방향으로 굴절률이 작아지는 특성을 갖는 일축성 위상차필름으로, 네거티브 C-플레이트일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제2광축을 포함할 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 폴리아미드(Polyamide), 디스코틱액정(Discotic Liquid Crystal) 등으로 형성될 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 +6 < NZ의 굴절률비를 가지고, 0nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 +6 < NZ < +∞의 굴절률비를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제1방향(X축 방향) 또는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제1광축을 포함할 수 있다.

이러한 제2위상차필름(6) 및 제1위상차필름(5)은 도 11에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 11에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제2위상차필름(6), 상기 제1위상차필름(5), 및 상기 수직 배향된 액정층(23)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제2위상차필름(6)을 통과하면서 점 P1에서 하측으로 이동되어 점 T1으로 이동되고, 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 T1에서 제5경로(R5)를 따라 이동되어 점 T2로 이동된 후, 상기 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 T2에서 상측으로 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

도 10 및 도 12를 참고하면, 본 발명의 변형된 다른 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)에 있어서, 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1기판(21)과 상기 제1위상차필름(5) 사이에 위치된다. 상기 제2위상차필름(6)은 일축성(Uniaxial) 위상차필름일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 음(-, Negative)의 굴절률, 즉 연신하는 방향으로 굴절률이 작아지는 특성을 갖는 일축성 위상차필름으로, 네거티브 C-플레이트일 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 상기 제1방향(X축 방향)으로 형성된 제2광축을 포함할 수 있다.

상기 제2위상차필름(6)은 +4 < NZ의 굴절률비를 가지고, 1nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제2위상차필름(6)은 +4 < NZ < +∞의 굴절률비를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1위상차필름(5)은 +0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가질 수 있다. 상기 제1위상차필름(5)은 상기 제1방향(X축 방향) 또는 상기 제2방향(Y축 방향)으로 형성된 제1광축을 포함할 수 있다.

이러한 제2위상차필름(6) 및 제1위상차필름(5)은 도 12에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광의 편광상태를 점 P1에서 점 P2로 이동시킴으로써, 사면에서도 블랙(Black) 상태가 구현되도록 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.

도 12에 도시된 바와 같이, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축은 점 P1로 표시되고, 상기 제2편광부재(4)의 제2흡수축은 점 P2로 표시된다. 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제1위상차필름(5), 상기 제2위상차필름(6), 및 상기 수직 배향된 액정층(23)을 통과하게 된다. 즉, 푸앙카레구 상에서 상기 제1편광부재(3)의 제1투과축을 통과한 광은 상기 제1위상차필름(5)을 통과하면서 점 P1에서 제6경로(R6)를 따라 이동되어 점 T1으로 이동되고, 상기 제2위상차필름(6)을 통과하면서 점 T1에서 하측으로 이동되어 점 T2로 이동된 후, 상기 수직 배향된 액정층(23)을 통과하면서 점 T2에서 상측으로 이동되어 점 P2로 이동되게 된다.

도 8 및 도 10을 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 보호부재(7)를 더 포함할 수 있다.

상기 보호부재(7)는 상기 제2기판(22)과 상기 제2편광부재(4) 사이에 위치된다. 상기 보호부재(7)는 상기 제2편광부재(4)에 결합될 수 있다. 상기 보호부재(7)는 외부의 충격으로부터 상기 제2편광부재(4)를 보호할 수 있고, 상기 제2편광부재(4)의 내구성, 내습성, 및 기계적 강도 등을 보강하는 기능을 할 수 있다. 상기 보호부재(7)는 Rth < 10nm의 두께 방향 위상차값을 가질 수 있고, 바람직하게는 Rth가 0nm인 두께 방향 위상차값을 가질 수 있다. 상기 보호부재(7)는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 형성될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 백라이트유닛(8)을 포함한다.

상기 백라이트유닛(8)은 액정표시패널에 광을 공급할 수 있다. 상기 액정표시패널은 상기 액정패널(2), 상기 제1편광부재(3), 상기 제2편광부재(4), 및 상기 제1위상차필름(5)을 포함한다. 상기 액정표시패널은 상기 제2위상차필름(6), 상기 보호부재(7), 또는 상기 제2위상차필름(6) 및 상기 보호부재(7)를 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치(1)는 상기 액정표시패널에 대한 광원의 위치에 따라 직하형으로 구성된 백라이트유닛(8) 또는 에지형으로 구성된 백라이트유닛(8)을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 일반적인 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도

도 3은 위상차필름의 굴절률을 설명하기 위한 모식도

도 4는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구(Poincare Sphere) 상에 2차원으로 나타낸 개략도

도 5는 본 발명의 변형된 제1실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도

도 6 및 도 7은 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도

도 9는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도

도 10는 본 발명의 변형된 제2실시예에 따른 수직배향 액정표시장치의 개략적인 분해사시도

도 11 및 도 12는 위상차 보상 경로를 푸앙카레구 상에 2차원으로 나타낸 개략도

Claims

일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되고 수직 배향된 액정층을 포함하는 액정패널;

제1방향으로 형성된 제1투과축 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 형성된 제1흡수축을 포함하고, 상기 제1기판의 타면 측에 위치되는 제1편광부재;

상기 제2방향으로 형성된 제2투과축 및 상기 제1방향으로 형성된 제2흡수축을 포함하고, 상기 제2기판의 타면 측에 위치되는 제2편광부재; 및

+0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성 위상차필름이고, 상기 제2기판과 상기 제2편광부재 사이에 위치되는 제1위상차필름을 포함하고,

굴절률비 NZ는 (nx-nz)/(nx-ny) = Rth/Rin, Rin은 면상 위상차값으로 (nx-ny)*d, Rth는 두께 방향 위상차값으로 [(nx+ny)/2-nz]*d로 정의되고, nx와 ny는 면상 굴절률, nz는 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께인 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1위상차필름은 +5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 30nm < Rin < 70nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제2기판과 상기 제1위상차필름 사이에 위치되는 제2위상차필름을 더 포함하고;

상기 제2위상차필름은 +6 < NZ의 굴절률비를 가지고, 0nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 갖는 일축성 위상차필름이고;

상기 제1위상차필름은 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1위상차필름과 상기 제2편광부재 사이에 위치되는 제2위상차필름을 더 포함하고;

상기 제2위상차필름은 +4 < NZ의 굴절률비를 가지고, 1nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 갖는 일축성 위상차필름이고;

상기 제1위상차필름은 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1기판과 상기 제1편광부재 사이에 위치되는 보호부재를 더 포함하고,

상기 제1위상차필름은 상기 제2방향으로 형성된 제1광축을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
일면에 박막트렌지스터 어레이가 형성된 제1기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2기판, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치되고 수직 배향된 액정층을 포함하는 액정패널;

제1방향으로 형성된 제1투과축 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 형성된 제1흡수축을 포함하고, 상기 제1기판의 타면 측에 위치되는 제1편광부재;

상기 제2방향으로 형성된 제2투과축 및 상기 제1방향으로 형성된 제2흡수축을 포함하고, 상기 제2기판의 타면 측에 위치되는 제2편광부재; 및

+0.5 < NZ < +7의 굴절률비를 갖는 이축성 위상차필름이고, 상기 제1기판과 상기 제1편광부재 사이에 위치되는 제1위상차필름을 포함하고,

굴절률비 NZ는 (nx-nz)/(nx-ny) = Rth/Rin, Rin은 면상 위상차값으로 (nx-ny)*d, Rth는 두께 방향 위상차값으로 [(nx+ny)/2-nz]*d로 정의되고, nx와 ny는 면상 굴절률, nz는 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께인 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제6항에 있어서,

상기 제1위상차필름은 +5 < NZ < +7의 굴절률비를 가지고, 30nm < Rin < 70nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제6항에 있어서,

상기 제1위상차필름과 상기 제1편광부재 사이에 위치되는 제2위상차필름을 더 포함하고;

상기 제2위상차필름은 +6 < NZ의 굴절률비를 가지고, 0nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 갖는 일축성 위상차필름이고;

상기 제1위상차필름은 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제6항에 있어서,

상기 제1기판과 상기 제1위상차필름 사이에 위치되는 제2위상차필름을 더 포함하고;

상기 제2위상차필름은 +4 < NZ의 굴절률비를 가지고, 1nm < Rth < 400nm의 두께 방향 위상차값을 갖는 일축성 위상차필름이고;

상기 제1위상차필름은 40nm < Rin < 300nm의 면상 위상차값을 가지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 제2기판과 상기 제2편광부재 사이에 위치되는 보호부재를 더 포함하고,

상기 제2위상차필름은 상기 제1방향으로 형성된 제2광축을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.