KR20130110915A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20130110915A
KR20130110915A KR1020120033253A KR20120033253A KR20130110915A KR 20130110915 A KR20130110915 A KR 20130110915A KR 1020120033253 A KR1020120033253 A KR 1020120033253A KR 20120033253 A KR20120033253 A KR 20120033253A KR 20130110915 A KR20130110915 A KR 20130110915A
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compensation film
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polarizing plate
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김광현
박승범
김지훈
신나영
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재, 상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름의 외측면에 위치하는 제1 편광판, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 보상 필름 그리고 상기 제2 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 보상 필름은 면내 위상 지연값(Ro)이 0이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 0인 위상 지연층을 포함하며, 상기 제2 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
액정 표시 패널은 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 갖는 제1 기판, 제1 기판과 대향하며 공통 전극을 갖는 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
액정층 내의 액정들은 화소 전극 및 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 수직 배향(vertical alignment, VA) 모드로 동작될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전기장이 형성되지 않을 때, 상기 액정 표시 패널은 블랙 영상을 구현하고, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 전기장이 형성될 때 여러 계조의 영상을 구현한다.
화소 전극 및 공통 전극 사이에 전기장이 형성될 때, 화소 전극 또는 공통 전극에 대한 액정층 내의 액정들의 각도는 90도보다 작게 배열되면서 점차 밝아지는 영상을 구현한다. 액정들이 수직한 방향으로 배열된 경우, 액정 표시 패널의 정면으로 광이 입사하는 경우에는 휘도가 낮은 우수한 블랙 영상이 표시되지만, 액정 표시 패널의 측면으로 광이 입사하는 경우에는 정면에 비하여 블랙 영상의 휘도가 높게 나타난다. 이는 액정 표시 패널의 측면으로 진행하는 광은 액정 표시 패널을 비스듬히 통과하기 때문에 정면으로 진행하는 광에 비해서 액정들에 의해 더 많은 위상 지연을 겪고, 박막 트랜지스터와 색필터를 통과할 때 빛의 산란이 일어나기 때문에 편광 상태가 변화하여 빛 샘이 발생하기 때문이다.
이와 같이, 수직 배향 모드로 동작되는 액정 표시 패널에서는 블랙 영상의 휘도가 높기 때문에 명암비(Contrast Ratio)가 낮은 문제점을 갖는다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수직배향 모드 액정 표시 장치의 명암비를 향상시킨 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재, 상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름의 외측면에 위치하는 제1 편광판, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 보상 필름 그리고 상기 제2 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 보상 필름은 면내 위상 지연값(Ro)이 0이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 0인 위상 지연층을 포함하며, 상기 제2 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함한다.
상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm일 수 있다.
상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm일 수 있다
상기 제1 보상 필름 및 상기 제2 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 계열의 고분자 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하고, 상기 제1 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 -10nm 내지 0 범위일 수 있다.
상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열될 수 있다.
상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성될 수 있다.
상기 제1 보상 필름은 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 개재될 수 있다.
상기 제2 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재, 상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 편광판, 상기 제2 기판 위에 위치하고, 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 위치하지 않는 보상 필름 그리고 상기 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함한다.,
상기 제1 편광판은 반사형 편광 필름을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광판은 X축 방향의 굴절률이 같고, Y축 방향의 굴절률이 다른 2개의 필름이 복수개 적층된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제1 편광판은 나선 방향을 따라 피치를 반복하는 액정복합필름을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광판은 확산-반사형 편광 필름을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광판은 선 격자 편광자(wire grid polarizer)를 포함할 수 있다.
상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm일 수 있다
상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm일 수 있다.
상기 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열될 수 있다.
상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성될 수 있다.
상기 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재, 상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름의 외측면에 위치하는 제1 편광판, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 보상 필름 그리고 상기 제2 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 보상 필름은 상기 제1 보상 필름은 -10nm 내지 10nm 범위의 면내 위상 지연값(Ro)과 -10nm 내지 10nm 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)을 갖고, 상기 제2 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함한다.
상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm일 수 있다.
상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm일 수 있다.
상기 제1 보상 필름 및 상기 제2 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열될 수 있다.
상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성될 수 있다.
상기 제1 보상 필름은 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 개재될 수 있다.
상기 제2 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 색필터 및 차광 부재가 하부 표시판에 위치하는 액정 표시 장치의 구조에서 최적의 광학 설계를 통해 블랙 영상의 휘도를 최소화하여 명암비를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 흡수 편광판을 반사형 편광 필름으로 대체하여 휘도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 빛의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치에서 빛의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 액정 표시 장치에서 사용되는 반사형 편광 필름의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 액정 표시 장치는 하부 표시판(100), 상부 표시판(200), 하부 표시판(100) 하부에 위치하는 제1 광학 유닛(10), 및 상부 표시판(200) 상부에 위치하는 제2 광학 유닛(20)을 포함한다. 제1 광학 유닛(10)은 제1 보상 필름(12) 및 제1 편광판(15)을 포함하고, 제2 광학 유닛(20)은 제2 보상 필름(22) 및 제2 편광판(25)을 포함한다. 여기서, 제1 편광판(15) 및 제2 편광판(25)은 흡수형 편광판일 수 있다.
하부 표시판(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110) 위에 위치하는 게이트 전극을 포함하는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 위치하는 게이트 절연막(140), 게이트 절연막(140) 위에 위치하는 반도체층(154), 반도체층(154) 위에 위치하는 저항성 접촉 부재(163, 165), 저항성 접촉 부재(163, 165) 위에 위치하고, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 덮도록 형성되어 있는 보호막(180), 보호막(180) 위에 위치하는 화소 전극(191), 화소 전극(191) 위에 위치하는 색필터(230)를 포함한다. 색필터(230)는 도 1에서 나타낸 것과 달리 화소 전극(191) 아래에 위치할 수 있다.
색필터(230) 위에 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛 샘을 막는다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171a, 171b)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분에 위치할 수 있다. 차광 부재(220)는 이웃하는 색필터(230) 사이에 주로 위치할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 색필터(230) 및 차광 부재는 하부 표시판(100)에 위치한다.
상부 표시판(200)은 제2 기판(210) 위에 위치하는 덮개막(250), 덮개막(250) 위에 위치하는 공통 전극(270)을 포함한다. 공통 전극(270)은 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 공통 전압을 인가 받는다. 덮개막(250)은 생략될 수 있다.
본 실시예에서 상부 표시판(200)은 패턴 형상의 구조물이 없기 때문에 산란 요소가 완전히 제거되어 정면에서의 산란 빛샘을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 개재된 액정층(3)을 더 포함한다. 또한, 액정층(3)의 셀 갭을 유지하는 간격재(320)가 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치한다. 간격재(320)는 차광 부재(220)와 동일한 물질로 형성될 수 있고, 동일한 공정 단계에서 동시에 형성될 수 있다. 하지만, 간격재(320)와 차광 부재(220)가 반드시 동시에 그리고 동일 공정으로 형성될 필요는 없으며 다른 물질 또는 다른 공정 단계에서 형성하는 것도 가능하다.
게이트 전극(121), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)은 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, 박막 트랜지스터(TFT)는 화소 전극(191)과 전기적으로 연결된다. 화소 전극(191)은 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 데이터선(171)으로부터 전송된 데이터 전압들을 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 인가 받는다.
상기 액정층(3)은 수직 배향(vertical alignment) 모드로 구동될 수 있다. 즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전기장이 형성되지 않은 상태에서 액정층(3)의 액정들은 제1 기판(110) 표면에 수직한 방향으로 배열되고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전기장이 형성되면, 액정층(3)의 액정들은 제1 기판(110) 표면에 대하여 기울어지고, 전기장의 세기가 강해질수록 기울어지는 각도가 커져 궁극적으로는 제1 기판(110) 표면에 대하여 수평한 방향으로 배열된다.
제1 광학 유닛(10)은 하부 표시판(100)의 하부에 배치된 제1 편광판(15), 제1 편광판(15)과 하부 표시판(100) 사이에 배치된 제1 보상 필름(12)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 보상 필름(12)은 네거티브 C-플레이트(C-plate)로 형성되고, 제2 보상 필름(22)은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성할 수 있다. 제1 편광판(15)의 하부에 배치된 광원(BU)에서 발생된 광은 제1 편광판(15) 및 제1 보상 필름(12)를 투과하여 하부 표시판(100)으로 입사한다. 제2 광학 유닛(20)은 상부 표시판(200)의 상부에 배치된 제2 편광판(25), 제2 편광판(25)과 상부 표시판(200) 사이에 배치된 제2 보상 필름(22)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 제2 보상 필름(22)은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성할 수 있다.
일반적으로, 보상 필름은 각각 x, y, z축 방향의 굴절율(nx,ny,nz) 값을 갖고, 네거티브 C-플레이트는 nx=ny>nz의 굴절률 관계를 만족하며, 이축성 필름은 nx≠ny≠nz의 굴절률 관계를 만족한다. 그리고, 면내 위상 지연값(Ro)과 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 각각 아래의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 정의된 값이며, d는 보상 필름의 두께이다.
수학식 1
Ro= (nx-ny)*d
수학식 2
Rth = ((nx+ny)/2- nz)*d
제1 보상 필름(12) 및 제2 보상 필름(22)은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성할 수 있다. 상기 아크릴 계열의 고분자 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함할 수 있다.
하부 표시판(100), 액정층(3), 상부 표시판(200)을 차례로 투과한 광은 제2 광학 유닛(20)을 통과하여 영상을 표시한다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 빛의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 제1 광학 유닛(10) 하부에 위치하는 광원(미도시)에서 발생한 빛(L1)이 제1 광학 유닛(10)을 통과하면서 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 ①을 따라 이동하여 남극점(S)과 적도면(EP) 사이에 위치한다. 제1 광학 유닛(10)을 통과한 빛은 하부 표시판(100)으로 입사하고 박막 트랜지스터(TFT) 및 색필터(230)를 만나 산란(L2, L3)이 일어난다. 추가적으로 차광 부재(220)를 만나 산란이 일어날 수 있으며 산란 형태는 박막 트랜지스터(TFT) 및 색필터(230)에서 일어나는 산란 형태와 유사하다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)에 의한 산란(L2) 및 색필터(230)에 의한 산란(L3)은 원편광 상태에서 일어나는 산란 대비하여 적은 빛 샘이 일어난다. 하부 표시판(100)을 통과한 빛이 액정층(3)을 통과하면서 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 ②를 따라 이동하여 적도면(EP)과 북극점(N) 사이에 위치하게 된다. 액정층(3)을 통과한 빛은 상부 표시판(200)에 입사하고, 상부 표시판(200)을 통과한 빛은 제2 광학 유닛(20)을 통과하면서 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 ③을 따라 이동하여 뽀앙카레 구면의 적도면(EP)에 위치하는 소거 포인트(Ex-point)에 도달한다.
본 실시예에서는 제1 보상 필름(12)을 이축성 필름으로 형성하고, 제2 보상 필름(22)을 네거티브 C-플레이트로 형성한 경우 및 제1 보상 필름(12)과 제2 보상 필름(22)을 모두 이축성 필름으로 형성한 경우 대비하여 빛 샘 정도가 적어 명암비를 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3의 액정 표시 장치에서 빛의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 자른 단면도이다.
도 3의 실시예는 도 1의 실시예와 대부분 동일한 구성 요소를 가지므로 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다. 도 1의 실시예에서 설명한 내용은 대부분 본 실시예에 적용 가능하다.
본 실시예에서, 하부 표시판(100)에 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 위치하고, 제1 보상 필름(12)은 면내 위상 지연값(Ro)과 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 거의 0에 가까운 위상 지연층으로 형성되고, 제2 보상 필름(22)은 두께 방향 위상 지연값이 높은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성한다. 이 때, 제1 보상 필름(12)은 면내 위상 지연값(Ro)이 0이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 0인 위상 지연층으로 형성할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 광학 유닛(10) 하부에 위치하는 광원(미도시)에서 발생한 빛(L1)이 제1 광학 유닛(10)을 통과한다. 이 때, 제1 보상 필름(12)의 위상차가 거의 0에 가깝기 때문에 뽀앙카레 구면상 편광 상태는 거의 선편광 상태에 가깝다. 제1 광학 유닛(10)을 통과한 빛은 하부 표시판(100)으로 입사하고 박막 트랜지스터(TFT) 및 색필터(230)를 만나 산란(L2, L3)이 일어난다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)에 의한 산란(L2) 및 색필터(230)에 의한 산란(L3)은 선편광 상태에서 일어나기 때문에 빛 샘이 최소화된다. 추가적으로 제1 광학 유닛(10)을 통과한 빛이 차광 부재(220)를 만나 산란이 일어날 수 있으며 산란 형태는 박막 트랜지스터(TFT) 및 색필터(230)에서 일어나는 산란 형태와 유사하다. 하부 표시판(100)을 통과한 빛이 액정층(3)을 통과하면서 뽀앙카레 구면 상 편광 상태가 ①을 따라 이동하여 북극점(N)에 매우 가깝게 위치하게 된다. 액정층(3)을 통과한 빛은 상부 표시판(200)에 입사하고, 상부 표시판(200)을 통과한 빛은 제2 광학 유닛(20)을 통과하면서 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 ②를 따라 이동하여 뽀앙카레 구면의 적도면(EP)에 위치하는 소거 포인트(Ex-point)에 도달한다.
본 실시예에서, 제1 보상 필름(12)의 위상차는 -10nm 내지 10nm 범위의 면내 위상 지연값과 -10nm 내지 10nm 범위의 두께 방향 위상 지연값을 가질 수 있고, 제2 보상 필름(22)에 해당하는 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값은 250nm 내지 310nm이고, 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm 일 수 있다. 제1 보상 필름(12)이 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA)로 형성될 경우에 제1 보상 필름(12)의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 -10nm 내지 0 범위일 수 있다.
도 3을 참고하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100)에 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 위치하는 구조에서 하부 표시판(100)과 제1 편광판(15) 사이에 배치된 제1 보상 필름(12)을 면내 위상 지연값(Ro)이 0이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 0에 가까운 위상 지연층으로 형성하고, 상부 표시판(200)과 제2 편광판(25) 사이에 배치된 제2 보상 필름(22)을 이축성 필름(biaxial film)으로 형성하는 광학 설계를 통해 박막 트랜지스터(TFT), 색필터(230) 및 차광 부재(220)에서 발생하는 빛의 산란에 따른 빛 샘을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 도 3 및 도 4에서 나타낸 실시예와 대부분 동일하나 제1 보상 필름이 생략된 점에서 차이가 있다. 즉, 하부 표시판(100)과 제1 편광판(15) 사이에 보상 필름이 존재하지 않는다.
도 3 및 도 4의 실시예에서 설명한 제1 보상 필름으로써 위상차가 거의 0에 가까운 위상 지연층은 개념적으로 위상차에 기여하는 부분이 없다. 따라서, 도 5의 실시예의 경우와 같이 하부 표시판(100)과 제1 편광판(15) 사이에 보상 필름을 제거한 경우와 도 3 및 도 4의 실시예에서 설명한 제1 보상 필름으로써 위상차가 거의 0에 가까운 위상 지연층의 광학적 특성은 동일하다. 따라서, 도 5의 실시예의 경우 도 3 및 도 4의 실시예와 같은 명암비 개선 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참고하면, 도 5에서 나타낸 실시예와 대부분 동일하나 흡수형인 제2 편광판이 반사형 편광 필름(RP)으로 대체된 점에서 차이가 있다. 즉, 하부 표시판(100)과 제1 편광판(15) 사이에 반사형 편광 필름(RP)이 존재한다.
폴리 비닐 알코올을 포함하는 흡수형 편광판의 경우, 투과율이 50% 미만이기 때문에 하부 표시판에 위치하는 제2 편광판을 빛이 통과한 후에 광효율이 절반 이하로 낮아지는 문제가 있다. 하지만, 본 실시예에 따르면 기존의 흡수형 편광판을 대체하여 반사형 편광 필름을 사용함으로써 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사형 편광 필름을 편광판으로 사용하게 되면 반복적인 빛 반사를 통해 광 투과율이 향상되기 때문에 휘도가 증가하는 효과가 있다.
다만, 반사형 편광 필름는 기존 흡수형 편광판에 비하여 편광도가 저하될 수 있으나, 하부 표시판에 보상 필름을 형성하지 않으면서 상부 표시판에 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 높은 이축성 필름으로 보상 필름을 형성함으로써 보상될 수 있다.
본 실시예에서 반사형 편광 필름은 X축 방향의 굴절률이 같고, Y축 방향의 굴절률이 다른 2개의 필름이 복수개 적층된 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조는 축 방향에 따라 투과 반사 효과가 다르게 나타나서 편광 성능을 나타낼 수 있으며, 복수의 필름은 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene Naphthalate; PEN)을 포함할 수 있다.
반사형 편광 필름의 다른 예로 나선 방향을 따라 일정 주기의 피치를 반복하는 액정복합필름일 수 있다. 이러한 액정복합필름은 나선 방향과 일치하는 빛은 투과시키고 반대 방향의 빛은 반사시킨 후에, 투과된 빛은 λ/4 위상차판을 사용하여 선편광으로 변경한다.
반사형 편광 필름의 다른 예로 반사형 편광 필름은 확산-반사형 편광 필름일 수 있다. 투과축 방향의 굴절률은 동일, 유사하나 반사축 방향의 굴절률은 상이하여 투과축 방향의 편광은 통과시키고, 투과축과 수직한 방향의 빛은 확산 반사시키는 필름이다.
반사형 편광 필름의 다른 예로 반사형 편광 필름은 선 격자 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다. 선 격자 편광자는 입사광 가운데 편광 방향과 평행한 빛은 투과시키고 그렇지 않은 빛은 반사시킨다.
도 7 및 도 8은 도 6의 액정 표시 장치에서 사용되는 반사형 편광 필름의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
구체적으로 도 7은 폴리에틸렌 나프탈렌으로 형성되고, 축 방향에 따라 굴절률이 다른 2개의 필름이 복수개 적층된 구조의 반사형 편광판을 나타낸다.
도 8은 액정복합필름을 나타내는 것으로 상하부에 산란판이 위치하고, 가운데에 복수의 액정필름이 접착층(600)에 의해 접착되어 R, G, B 파장 영역대에 대한 반사층(800)을 형성한다. 상부 산란판과 반사층(800) 사이에 λ/4 위상차판(Quarter Wave Plate)이 위치한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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.
10 제1 광학 유닛 12 제1 보상 필름
15 제1 편광판 20 제2 광학 유닛
22 제2 보상 필름 25 제2 편광판
100 하부 표시판 200 상부 표시판
230 색필터

Claims (29)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재,
    상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 보상 필름,
    상기 제1 보상 필름의 외측면에 위치하는 제1 편광판,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 보상 필름 그리고
    상기 제2 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고,
    상기 제1 보상 필름은 면내 위상 지연값(Ro)이 0이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 0인 위상 지연층을 포함하며,
    상기 제2 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 보상 필름 및 상기 제2 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 아크릴 계열의 고분자 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하고,
    상기 제1 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 -10nm 내지 0 범위인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열되는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성되는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 보상 필름은 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 개재되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재되어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재,
    상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 편광판,
    상기 제2 기판 위에 위치하고, 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 위치하지 않는 보상 필름 그리고
    상기 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고,
    상기 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 편광판은 반사형 편광 필름을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 편광판은 X축 방향의 굴절률이 같고, Y축 방향의 굴절률이 다른 2개의 필름이 복수개 적층된 구조를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 편광판은 나선 방향을 따라 피치를 반복하는 액정복합필름을 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제11항에서,
    상기 제1 편광판은 확산-반사형 편광 필름을 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 제1 편광판은 선 격자 편광자(wire grid polarizer)를 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제10항에서,
    상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm인 액정 표시 장치.
  17. 제10항에서,
    상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm인 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제10항에서,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열되는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성되는 액정 표시 장치.
  21. 제10항에서,
    상기 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재되어 있는 액정 표시 장치.
  22. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 색필터 및 차광 부재,
    상기 제1 기판과 대응하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 보상 필름,
    상기 제1 보상 필름의 외측면에 위치하는 제1 편광판,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 보상 필름 그리고
    상기 제2 보상 필름의 외측면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고,
    상기 제1 보상 필름은 상기 제1 보상 필름은 -10nm 내지 10nm 범위의 면내 위상 지연값(Ro)과 -10nm 내지 10nm 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)을 갖고,
    상기 제2 보상 필름은 이축성 필름(biaxial film)을 포함하는 액정 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 이축성 필름의 두께 방향 위상 지연값이 250nm 내지 310nm인 액정 표시 장치.
  24. 제23항에서,
    상기 이축성 필름의 면내 위상 지연값은 45nm 내지 75nm인 액정 표시 장치.
  25. 제24항에서,
    상기 제1 보상 필름 및 상기 제2 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  26. 제22항에서,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 공통 전극 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 간격재를 더 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 전계에 의하여 상기 액정층이 배열되는 액정 표시 장치.
  27. 제26항에서,
    상기 간격재와 상기 차광 부재는 동시에 형성되는 액정 표시 장치.
  28. 제22항에서,
    상기 제1 보상 필름은 상기 제1 기판과 상기 제1 편광판 사이에 개재되어 있는 액정 표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 제2 보상 필름은 상기 제2 기판과 상기 제2 편광판 사이에 개재되어 있는 액정 표시 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9513509B2 (en) 2013-07-17 2016-12-06 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display
US9753329B2 (en) 2013-12-18 2017-09-05 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
US10025140B2 (en) 2015-04-08 2018-07-17 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102046152B1 (ko) * 2012-11-20 2019-11-19 삼성디스플레이 주식회사 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1126292A3 (en) * 1993-12-21 2006-03-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical Polarizer
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
JP2000098385A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Alps Electric Co Ltd 反射型液晶表示装置
JP3873835B2 (ja) * 2002-07-22 2007-01-31 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置及び電子機器
US7414784B2 (en) * 2004-09-23 2008-08-19 Rohm And Haas Denmark Finance A/S Low fill factor wire grid polarizer and method of use
US20060285037A1 (en) * 2005-06-21 2006-12-21 Chi Lin Technology Co., Ltd. Apparatus for mixing light beams and backlight module having the same
WO2010125834A1 (ja) * 2009-04-27 2010-11-04 コニカミノルタオプト株式会社 偏光板、偏光板の製造方法及び液晶表示装置
KR101641540B1 (ko) * 2009-06-29 2016-08-01 삼성디스플레이 주식회사 광학 필름 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치
US9081237B2 (en) * 2010-04-02 2015-07-14 Samsung Display Co., Ltd. Pixel electrode panel, a liquid crystal display panel assembly and methods for manufacturing the same
US8854730B2 (en) * 2010-12-30 2014-10-07 3M Innovative Properties Company Negatively birefringent polyesters and optical films
KR20120111372A (ko) * 2011-03-31 2012-10-10 삼성디스플레이 주식회사 액정표시장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9513509B2 (en) 2013-07-17 2016-12-06 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display
US9753329B2 (en) 2013-12-18 2017-09-05 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
US10025140B2 (en) 2015-04-08 2018-07-17 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

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