KR20140027699A - Liquid crystal display device with adjustable viewing angle - Google Patents

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Abstract

A liquid crystal display device according to the present invention includes: a liquid crystal display panel; a first polarization film which is attached to one side of the liquid crystal display panel; a second polarization film which is attached to the other side of the liquid crystal display panel and has polarization properties different from the polarization properties of the first polarization film; a third polarization film which is located on the second polarization film and has polarization properties opposite to the polarization properties of the second polarization film; and a phase difference film which is located between the second polarization film and the third polarization film and controls an output brightness distribution in a specific direction by emitting refracted light to the third polarization film after modulating incident light from the second polarization film with a refractive index ratio (Nz) in a range between 1.5 and 3.5.

Description

시야각 조절이 가능한 액정표시장치{Liquid Crystal Display Device With Adjustable Viewing Angle}[0001] The present invention relates to a liquid crystal display (LCD)

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 시야각 조절이 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of adjusting a viewing angle.

액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다. 액정표시장치는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판, 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판, 및 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가에 따라 액정층의 배열이 조절하여 화상을 표시한다.Liquid crystal display devices have a wide variety of applications ranging from notebook computers, monitors, spacecrafts and aircraft to the advantages of low power consumption and low power consumption and being portable. The liquid crystal display device includes a lower substrate on which a thin film transistor array is formed, an upper substrate on which a color filter array is formed, and a liquid crystal layer formed between the lower substrate and the upper substrate, .

액정표시장치의 표시 모드로는, TN(Twisted Nematic), IPS(In-Plane Switching), OCB(0ptically Compensatory Bend), VA(Vertically Aligned), ECB(Electrically Contro1led Birefringence)등이 알려져 있다. 최근에는 보안 또는 사생활 보호를 위하여 시야각을 조절하는 기술이 접목되고 있다. 시야각 조절 기술은 협시야각 모드와 광시야각 모드를 선택적으로 구동함으로써 구현된다. 협시야각 모드를 선택하면, 정면 시야각에서만 화면을 인지할 수 있게 되고, 좌우 시야각 특히 옆 좌석에 위치하는 시청자는 정상적인 화면을 인지할 수 없게 된다.As a display mode of a liquid crystal display device, TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), OCB (Optically Compensatory Bend), VA (Vertically Aligned), ECB (Electrically Controlled Birefringence) and the like are known. In recent years, technologies for adjusting the viewing angle have been introduced to protect security or privacy. The viewing angle control technique is implemented by selectively driving the narrow viewing angle mode and the wide viewing angle mode. When the narrow viewing angle mode is selected, the screen can be recognized only at the front viewing angle, and the viewer located at the right and left viewing angles, especially the side seats, can not recognize the normal screen.

시야각 조절기술은 일상 생활 중 많은 부분에서 요구된다. ATM, 모바일 어플레이션(mobile application), 노트북 등의 제품군의 경우 공공장소에서의 사생활 보호를 위해 표시장치의 좌우 또는 상하 부분에서 협시야각이 요구된다. 카네비게이션 시스템(car navigation system)의 경우 운전자와 동승석의 양방향 시야각 특성이 중요하고, 특히 야간 환경에서 표시장치의 화상이 정면 유리에 반사되지 않도록 상방향의 휘도분포가 중앙이나 하방향으로 인위적으로 조절될 것이 요구된다. Viewing angle control technology is required in many parts of daily life. ATMs, mobile applications, notebooks, etc. require narrow viewing angles in the left, right, top, and bottom portions of the display to protect privacy in public places. In the car navigation system, the bi-directional viewing angle characteristics of the driver and the passenger seat are important. Especially, in order to prevent the image of the display device from being reflected on the front glass in the nighttime environment, the upward luminance distribution is artificially adjusted Is required.

종래 액정표시장치는 시야각을 조절하기 위하여 도 1과 같이 LCF(Light Control Film)를 채용하여 표시패널과 백라이트 유닛 사이에 개입시키고 있다. 현재 사용중인 LCF는 3M 사에서 최초 개발한 것으로, 도 2와 같이 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질의 더블 스킨 레이어(double skin layer) 사이에 격벽(louver layer)을 형성하고, 이 격벽을 조절하여 일정 각도에서 입사되는 빛을 차단함으로써 시야각을 제어한다. 백라이트 유닛으로부터 입사되는 표시광은 LCF를 통과하면서 특정 시야각 방향에서 그의 발산 분포가 제한되게 된다. 도 3은 종래 적용중인 LCF의 유무에 따른 화이트 광의 휘도 분포를 보여준다. LCF가 없는 상태의 휘도 분포(도 3의 A)가 특정 방향에 상관없이 균일한 데 반하여, LCF가 있는 상태의 휘도 분포(도 3의 B)는 좌우 방향에만 치우치게 된다.Conventionally, a liquid crystal display (LCD) adopts an LCF (Light Control Film) as shown in FIG. 1 to adjust the viewing angle, and intervenes between the display panel and the backlight unit. The LCF currently being used was developed by 3M Company. As shown in FIG. 2, a louver layer is formed between double skin layers made of polycarbonate, Thereby controlling the viewing angle. The display light incident from the backlight unit passes through the LCF and its divergence distribution is restricted in a specific viewing angle direction. FIG. 3 shows the luminance distribution of white light according to the presence or absence of the conventional LCF. The luminance distribution in the state in which the LCF is present (FIG. 3B) is shifted only in the left and right direction, while the luminance distribution in the state in which the LCF is not present is uniform regardless of the specific direction.

이러한 종래 시야각 조절이 가능한 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있다. Such a liquid crystal display device capable of adjusting the viewing angle has the following problems.

첫째, 시야각 조절에 이용되는 LCF는 3M 사의 독점 생산으로 인해 그 가격이 매우 높다. 따라서, 종래의 액정표시장치는 LCF의 적용으로 인해 그 제조비용이 높아질 수밖에 없다.First, the LCF used to control the viewing angle is very expensive due to the exclusive production of 3M. Therefore, the conventional liquid crystal display device is inevitably increased in manufacturing cost due to the application of the LCF.

둘째, 시야각 조절에 이용되는 LCF는 격벽을 이용하여 휘도분포의 각도를 조절하기 때문에 그 두께가 매우 두껍다. 종래의 액정표시장치는 LCF로 인해 그 전체적인 두께가 증가되어 표시장치의 박형화 추세에 역행한다.Second, the LCF used for adjusting the viewing angle has a very thick thickness because the angle of the luminance distribution is adjusted using the partition wall. Conventional liquid crystal display devices have an overall thickness increased due to the LCF, which is contrary to the trend of thinning of display devices.

셋째, LCF를 적용하면 액정표시장치의 정면 휘도가 20~25% 가량 감소하게 된다. 이러한 휘도 보완을 위해서는 백라이트 유닛에 광효율 증진시트 또는, 고광도 광원을 채용해야 하는데, 이 경우 백라이트 유닛의 제조비용이 높아지게 된다.
Third, when the LCF is applied, the front luminance of the liquid crystal display device is reduced by 20 to 25%. In order to compensate for the luminance, a light efficiency enhancing sheet or a high-intensity light source should be employed for the backlight unit. In this case, the manufacturing cost of the backlight unit is increased.

따라서, 본 발명의 목적은 저비용 및 얇은 두께로 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 구현하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of adjusting a viewing angle at a low cost and with a small thickness.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 일면에 부착된 제1 편광필름; 상기 액정표시패널의 타면에 부착되고 상기 제1 편광필름과 편광 특성이 다른 제2 편광필름; 상기 제2 편광필름 상에 위치하며 상기 제2 편광필름과 편광 특성이 반대되는 제3 편광필름; 및 상기 제2 편광필름과 상기 제3 편광필름 사이에 위치하며, 상기 제2 편광필름으로부터 입사된 광을 1.5 ~ 3.5의 범위를 갖는 굴절률 비(Nz)로 변조한 후 상기 제3 편광필름으로 출사시킴으로써 출력 휘도 분포를 특정 방향으로 조절하는 위상차 필름을 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a liquid crystal display panel; A first polarizing film attached to one surface of the liquid crystal display panel; A second polarizing film attached to the other surface of the liquid crystal display panel and having a polarization characteristic different from that of the first polarizing film; A third polarizing film positioned on the second polarizing film and having a polarization characteristic opposite to that of the second polarizing film; And a third polarizing film disposed between the second polarizing film and the third polarizing film and modulating the light incident from the second polarizing film to have a refractive index ratio Nz ranging from 1.5 to 3.5, Thereby adjusting the output luminance distribution in a specific direction.

상기 위상차 필름은 115㎚ ~ 300㎚ 범위의 면상 위상차 값(Rin)을 갖는다.The retardation film has an in-plane retardation value (Rin) in the range of 115 nm to 300 nm.

상기 출력 휘도 분포는, 상기 굴절률 비와 면상 위상차 값에 의해 정해지는 상기 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)과, 상기 위상차 필름의 광축에 따라 달라진다.The output luminance distribution varies depending on the thickness direction retardation value (Rth) of the retardation film determined by the refractive index ratio and the phase retardation value and the optical axis of the retardation film.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 위상차 필름과 상기 제2 편광필름 사이에 위치하는 커버 글래스; 및 상기 제3 편광필름 상에 부착되는 보호 필름을 더 구비한다.A liquid crystal display according to an embodiment of the present invention includes: a cover glass positioned between the retardation film and the second polarizing film; And a protective film attached on the third polarizing film.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 제3 편광필름 상에 부착되는 커버 글래스를 더 구비한다.The liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention further includes a cover glass attached on the third polarizing film.

상기 커버 글래스는 터치 스크린 패널로 구현된다.
The cover glass is implemented as a touch screen panel.

본 발명에 따른 시야각 조절이 가능한 액정표시장치는 1개의 편광필름과 1개의 위상차 필름을 포함한 시야각제어 유닛으로 기존의 LCF를 대체한다. 편광필름과 위상차 필름을 포함한 시야각제어 유닛은 기존의 LCF에 비해 가격이 훨씬 저렴하고, 휘도 손실도 적으며 두께도 매우 얇다. 따라서, 본 발명은 저비용 및 얇은 두께로 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 구현할 수 있다.
A liquid crystal display capable of adjusting the viewing angle according to the present invention replaces a conventional LCF with a viewing angle control unit including one polarizing film and one retardation film. The viewing angle control unit including the polarizing film and the retardation film is much cheaper than conventional LCF, has less loss of brightness and is very thin in thickness. Therefore, the present invention can realize a liquid crystal display device capable of adjusting the viewing angle at a low cost and a small thickness.

도 1은 종래 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 포함된 LCF를 확대하여 보여주는 도면.
도 3은 종래 액정표시장치에 LCF를 적용한 경우와 적용하지 않는 경우에 있어 화이트 광의 휘도 분포를 보여주는 도면.
도 4는 시야각 조절이 가능한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.
도 5는 시야각 조절이 가능한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 시야각제어 유닛에 대한 적용 유무에 따른 휘도 분포를 보여주는 도면.
도 7은 면상 위상차 값이 275㎚인 위상차 필름을 대상으로 그의 광축, 및 굴절률 비를 조정하면서 도출한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.1 is a view showing a conventional liquid crystal display device capable of adjusting a viewing angle.
FIG. 2 is an enlarged view of the LCF included in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view showing a luminance distribution of white light when LCF is applied to a conventional liquid crystal display device and when the LCF is not applied.
4 is a view illustrating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention capable of adjusting a viewing angle.
5 is a view illustrating a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention capable of adjusting a viewing angle.
6 is a view showing a luminance distribution according to whether or not the viewing angle control unit of the present invention is applied.
7 is a view showing simulation results derived by adjusting the optical axis and refractive index ratio of a retardation film having an in-plane retardation value of 275 nm.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

도 4는 시야각 조절이 가능한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다. FIG. 4 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention capable of adjusting a viewing angle.

도 4를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 표시유닛(10)에 결합되는 시야각제어 유닛(20)을 포함한다. 시야각제어 유닛(20)은 기존의 LCF를 대체하여 시야각 조절에 이용된다.Referring to Fig. 4, the liquid crystal display of the present invention includes a viewing angle control unit 20 coupled to the display unit 10. Fig. The viewing angle control unit 20 is used for adjusting the viewing angle in place of the existing LCF.

표시유닛(10)은 화상을 표시하는 액정표시패널(11), 액정표시패널(11)에 조사될 광을 발생하는 백라이트 유닛(12), 액정표시패널(11)의 정면에 부착되는 제1 편광필름(13), 액정표시패널(11)의 배면에 부착되는 제2 편광필름(14)을 구비한다.The display unit 10 includes a liquid crystal display panel 11 for displaying an image, a backlight unit 12 for generating light to be irradiated on the liquid crystal display panel 11, A film 13, and a second polarizing film 14 adhered to the back surface of the liquid crystal display panel 11.

액정표시패널(11)은 일면에 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제1 기판, 일면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치되는 액정층을 포함한다. 액정층의 굴절율은 270㎚~500㎚ 사이에서 정해질 수 있다. 이를 기반으로 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane Switching) 모드, VA(Vertically Aligned) 모드 등으로 구동될 수 있다.The liquid crystal display panel 11 includes a first substrate having a thin film transistor array formed on one surface thereof, a second substrate having a color filter array formed on one surface thereof, and a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate. The refractive index of the liquid crystal layer can be determined between 270 nm and 500 nm. Based on this, the liquid crystal layer can be driven by a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, a VA (Vertically Aligned) mode or the like.

제1 편광필름(13)은 백라이트 유닛(12)과 마주하는 상기 제1 기판의 타면 측에 부착된다. 도 4를 기준으로 하면, 제1 편광필름(13)은 상기 제1 기판의 하측에 배치되어 상기 제1 기판과 백라이트 유닛(12) 사이에 위치한다. 제1 편광필름(13)은 제1 방향(X축 방향)으로 형성된 제1 투과축 및 제2 방향(Y축 방향)으로 형성된 제1 흡수축을 포함한다. 여기서, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직되게 교차한다. 제1 편광필름(13)은 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다.The first polarizing film 13 is attached to the other surface side of the first substrate facing the backlight unit 12. Referring to FIG. 4, the first polarizing film 13 is disposed on the lower side of the first substrate, and is located between the first substrate and the backlight unit 12. The first polarizing film 13 includes a first transmission axis formed in a first direction (X axis direction) and a first absorption axis formed in a second direction (Y axis direction). Here, the first direction and the second direction cross each other at right angles. The first polarizing film 13 may be formed of polyvinyl alcohol (PVA).

제2 편광필름(14)은 상기 제2 기판의 타면 측에 부착된다. 도 4를 기준으로 하면, 제2 편광필름(14)은 상기 제2 기판의 상측에 배치되어 상기 제2 기판과 시야각제어 유닛(20) 사이에 위치한다. 제2 편광필름(14)은 상기 제2 방향(X축 방향)으로 형성된 제2 투과축 및 상기 제1 방향(X축 방향)으로 형성된 제2 흡수축을 포함한다. 제2 편광필름(14)의 제2 흡수축은 제1 편광필름(13)의 제1 투과축과 동일한 방향으로 설정되고, 또한, 제2 편광필름(14)의 제2 투과축은 제1 편광필름(13)의 제1 흡수축과 동일한 방향으로 설정된다. 제2 편광필름(14)은 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다. 전계가 인가되지 않은 상태에서 정면에서 입사되는 광은, 제1 편광필름(13)의 제1 투과축을 통과한 후 제2 편광필름(14)의 제2 흡수축에 의해 차단되어 제2 편광필름(14)을 통과하지 못하므로, 블랙(Black) 상태가 구현될 수 있다. 한편, 전계가 인가되면 액정층의 굴절율이 변조되므로 제1 편광필름(13)을 통과한 광은 제2 편광필름(14)까지 투과하여 특정 계조 상태를 구현하게 된다.And the second polarizing film 14 is attached to the other side of the second substrate. 4, the second polarizing film 14 is disposed on the upper side of the second substrate and positioned between the second substrate and the viewing angle control unit 20. The second polarizing film 14 includes a second transmission axis formed in the second direction (X axis direction) and a second absorption axis formed in the first direction (X axis direction). The second absorption axis of the second polarizing film 14 is set in the same direction as the first transmission axis of the first polarizing film 13 and the second transmission axis of the second polarizing film 14 is set in the same direction as the first transmission axis of the first polarizing film 13 13 in the same direction as the first absorption axis. The second polarizing film 14 may be formed of polyvinyl alcohol (PVA). The light incident from the front face in the state where the electric field is not applied is blocked by the second absorption axis of the second polarizing film 14 after passing through the first transmission axis of the first polarizing film 13, 14), so that a black state can be realized. On the other hand, when an electric field is applied, the refractive index of the liquid crystal layer is modulated, so that the light having passed through the first polarizing film 13 is transmitted to the second polarizing film 14 to realize a specific gradation state.

백라이트 유닛(12)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(11)에 조사되는 광을 면광 형태로 발생한다. 백라이트 유닛(12)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(12)은 액정표시패널(11)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(12)은 액정표시패널(11)의 아래에 다수의 광학시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다. The backlight unit 12 includes a plurality of light sources to generate light to be illuminated on the liquid crystal display panel 11 in a plane light form. The backlight unit 12 may be implemented as either a direct type or an edge type. The direct-type backlight unit 12 has a structure in which a plurality of optical sheets and a diffusion plate are stacked under the liquid crystal display panel 11 and a plurality of light sources are disposed under the diffusion plate. The edge type backlight unit 12 has a structure in which a plurality of optical sheets and a light guide plate are stacked under the liquid crystal display panel 11 and a plurality of light sources are arranged on a side surface of the light guide plate. The light sources may be realized by point light sources such as a light emitting diode (LED).

시야각제어 유닛(20)은 표시유닛(10)의 제2 편광필름(14) 위에 부착된다. 시야각제어 유닛(20)은 시야각 조절을 위해 제3 편광필름(21)과 위상차 필름(22)을 구비한다. 제3 편광필름(21)은 위상차 필름(22)을 사이에 두고 표시유닛(10)의 제2 편광필름(14)과 마주한다. 시야각제어 유닛(20)은 표시유닛(10)과의 접합 계면에 커버 글래스(23)를 더 구비할 수 있다. 커버 글래스(23)는 필요에 따라 터치 스크린 패널로 대체될 수 있다. 또한, 시야각 제어 유닛(20)은 제3 편광필름(21) 상에 부착되는 보호필름(24)을 더 구비할 수 있다. 보호필름(24)에는 야외 시인성을 개선하기 위해 저반사 표면처리가 적용될 수 있다.The viewing angle control unit 20 is attached on the second polarizing film 14 of the display unit 10. [ The viewing angle control unit 20 includes a third polarizing film 21 and a retardation film 22 for adjusting the viewing angle. The third polarizing film 21 faces the second polarizing film 14 of the display unit 10 with the retardation film 22 interposed therebetween. The viewing angle control unit 20 may further include a cover glass 23 at a bonding interface with the display unit 10. The cover glass 23 can be replaced with a touch screen panel as needed. The viewing angle control unit 20 may further include a protective film 24 adhered on the third polarizing film 21. A low reflection surface treatment may be applied to the protective film 24 to improve outdoor visibility.

제3 편광필름(21)과 위상차 필름(22)은 기존의 LCF를 대체하여 원하는 방향으로 시야각을 조절하는 데 이용된다. The third polarizing film 21 and the retardation film 22 are used to adjust the viewing angle in a desired direction by replacing the conventional LCF.

제3 편광필름(21)의 광투과(또는 광흡수) 방향은 표시유닛(10)의 제1 편광필름(13)과는 동일하고 제2 편광필름(14)과는 반대된다. 제3 편광필름(21)은 제1 방향(X축 방향)으로 형성된 제3 투과축 및 제2 방향(Y축 방향)으로 형성된 제3 흡수축을 포함한다. 제2 편광필름(14)은 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)로 형성될 수 있다. The light transmission (or light absorption) direction of the third polarizing film 21 is the same as that of the first polarizing film 13 of the display unit 10 and is opposite to that of the second polarizing film 14. The third polarizing film 21 includes a third transmission axis formed in a first direction (X axis direction) and a third absorption axis formed in a second direction (Y axis direction). The second polarizing film 14 may be formed of polyvinyl alcohol (PVA).

위상차 필름(22)은 제2 편광필름(14)과 제3 편광필름(21) 사이에서 자신을 통과하는 광의 위상을 변화시킴으로써, 최종적으로 제3 편광필름(21)을 투과하는 광의 휘도 분포가 상/하/좌/우로 조절되게 한다. 이를 위해, 본 발명의 위상차 필름(22)은 면상 위상차 값(Rin)이 115㎚ ~ 300㎚의 범위를 가지며, 굴절률 비(Nz)가 1.5 ~ 3.5의 범위를 가지는 일축성(uniaxial) 위상차 필름으로 구현될 수 있다. 본 발명의 위상차 필름(22)에 있어, 두께 방향 위상차 값(Rth)은 아래의 수학식 2에 의해 적절한 값으로 정해질 수 있다. 위상차 필름(22)은 HWP(Half Wave Plate) 또는, QWP(Quad Wave Plate) 등으로 구현될 수 있다. The phase difference film 22 changes the phase of light passing through it between the second polarizing film 14 and the third polarizing film 21 so that the luminance distribution of the light finally transmitted through the third polarizing film 21 becomes / Down / left / right. To this end, the retardation film 22 of the present invention is a uniaxial retardation film having a plane retardation value Rin in the range of 115 nm to 300 nm and a refractive index ratio Nz in the range of 1.5 to 3.5 Can be implemented. In the retardation film (22) of the present invention, the retardation value in the thickness direction (Rth) can be determined to an appropriate value by the following expression (2). The retardation film 22 may be implemented as a Half Wave Plate (HWP) or a Quad Wave Plate (QWP).

일반적으로 x방향의 면상 굴절률(nx)과 y방향의 면상 굴절률(ny)과 두께 방향인 z방향의 굴절률(nz)에 의해 전방위 굴절률 분포는 3차원 타원체의 형태를 가지게 되는데, 광이 3차원 굴절률 분포를 가지는 위상차 필름을 통과할 때 위상차가 생기지 않는 축을 광축(Optical Axis)이라 하고, 하나의 광축을 포함하는 필름을 일축성 필름이라고 한다. 이때, 위상차 필름(22)의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 아래의 수학식 1과 같이 정의되고, 굴절률 비(Nz)는 아래와 수학식 2와 같이 정의 된다.Generally, the omnidirectional refractive index distribution has a shape of a three-dimensional ellipsoid depending on the plane refractive index (nx) in the x direction, the planar refractive index (ny) in the y direction and the refractive index (nz) Axis is referred to as an optical axis and a film including one optical axis is referred to as a uniaxial film. At this time, the retardation value Rth in the thickness direction of the retardation film 22 is defined by the following Equation 1, and the refractive index ratio Nz is defined by Equation 2 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, nz는 두께 방향의 굴절률을 나타내고, nx는 x방향의 면상 굴절률을 나타내며, d는 필름의 두께를 나타낸다.In Equation (1), nz represents the refractive index in the thickness direction, nx represents the plane refractive index in the x direction, and d represents the thickness of the film.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2에서, Rth는 두께 방향 위상차 값을 의미하고, Rin은 면상 위상차 값을 의미하는 것으로서, 면상 위상차 값(Rin)은 아래의 수학식 3과 같이 정의된다.In Equation (2), Rth denotes a thickness direction retardation value, Rin denotes an in-plane retardation value, and an in-plane retardation value Rin is defined as Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3에서, ny는 y방향의 면상 굴절률을 나타낸다.In Equation (3), ny represents a plane refractive index in the y direction.

휘도 분포를 원하는 방향으로 제어하기 위해, 위상차 필름(22)의 광축은 적절한 값으로 선택될 수 있다. 또한, 위상차 필름(22)의 면상 위상차 값(Rin)도 상기 115㎚ ~ 300㎚의 범위 내에서 적절한 값으로 선택될 수 있으며, 위상차 필름(22)의 굴절률 비(Nz)도 상기 1.5 ~ 3.5의 범위 내에서 적절한 값으로 선택될 수 있다. 이와 같이, 본원 발명은 위상차 필름(22)의 광축, 면상 위상차 값(Rin), 및 굴절률 비(Nz)를 조절함으로써 표시화면의 좌우 방향으로 휘도 분포를 편중시킬 수 있음은 물론이거니와, 나아가 표시화면의 상하좌우 방향으로 자유롭게 휘도 분포를 증감시킬 수 있게 된다. In order to control the luminance distribution in a desired direction, the optical axis of the retardation film 22 can be selected to an appropriate value. The phase difference value Rin of the retardation film 22 may be selected to be an appropriate value within the range of 115 nm to 300 nm and the refractive index ratio Nz of the retardation film 22 may be selected within the range of 1.5 to 3.5 It can be selected as an appropriate value within the range. As described above, the present invention can not only bias the luminance distribution in the left and right directions of the display screen by adjusting the optical axis, the phase difference value Rin, and the refractive index ratio Nz of the retardation film 22, The luminance distribution can be increased or decreased freely in the up, down, left, and right directions of the display device.

제3 편광필름(21)과 위상차 필름(22)은 기존의 LCF에 비해 가격이 훨씬 저렴하고, 휘도 손실도 적다. 또한, 제3 편광필름(21)과 위상차 필름(22)을 포함한 시야각제어 유닛(20)의 전체적인 두께는 기존의 LCF에 비해 훨씬 얇다. 따라서, 본 발명은 저비용 및 얇은 두께로 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 구현할 수 있다.The third polarizing film 21 and the retardation film 22 are much cheaper and have less luminance loss than the conventional LCF. In addition, the overall thickness of the viewing angle control unit 20 including the third polarizing film 21 and the retardation film 22 is much thinner than the conventional LCF. Therefore, the present invention can realize a liquid crystal display device capable of adjusting the viewing angle at a low cost and a small thickness.

도 5는 시야각 조절이 가능한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.FIG. 5 shows a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention capable of adjusting a viewing angle.

도 5의 시야각제어 유닛(20)은 도 4와 비교하여, 위상차 필름(22)을 표시유닛의 제2 편광필름(14) 상에 직접 부착하고, 커버 글래스(23)를 제3 편광필름(21) 상에 부착함으로써, 커버 글래스(23)로 도 4의 보호필름(24)을 대체한다. 도 5의 구조에 따르면, 보호필름(24)을 생략함으로써 제조 비용 및 두께가 더욱 줄어드는 효과가 있다.5, the viewing angle control unit 20 directly attaches the retardation film 22 on the second polarizing film 14 of the display unit and attaches the cover glass 23 to the third polarizing film 21 , The protective film 24 of Fig. 4 is replaced with the cover glass 23. Fig. According to the structure of Fig. 5, omission of the protective film 24 has the effect of further reducing manufacturing cost and thickness.

도 6은 본 발명의 시야각제어 유닛에 대한 적용 유무에 따른 휘도 분포를 보여준다.6 shows the luminance distribution according to whether or not the viewing angle control unit of the present invention is applied.

도 6을 참조하면, 본 발명의 시야각제어 유닛을 적용하지 않는 경우에는 화이트 구현을 위한 휘도가 사방으로 퍼져 나가 시야각 조절을 불가능하다는 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 시야각제어 유닛을 적용한 경우에는 화이트 구현을 위한 휘도 분포가 좌우 방향으로 편중되게 또는, 상하 방향으로 편중되게 조절될 수 있기 때문에 시야각 조절이 가능해짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, when the viewing angle control unit of the present invention is not applied, it can be seen that the luminance for white implementation spreads in all directions and the viewing angle can not be adjusted. On the other hand, in the case where the viewing angle control unit of the present invention is applied, it is possible to adjust the viewing angle because the luminance distribution for white implementation can be biased in the left and right directions or biased in the up and down directions.

도 7은 면상 위상차 값(Rin)이 275㎚인 위상차 필름(22)(HWP)을 대상으로 그의 광축, 및 굴절률 비(Nz)를 조정하면서 도출한 시뮬레이션 결과를 보여준다.7 shows a simulation result derived by adjusting the optical axis and the refractive index ratio Nz of the retardation film 22 (HWP) having an in-plane retardation value Rin of 275 nm.

실험에 의하면, 도 7과 같이 위상차 필름(22)의 굴절률 비(Nz)를 1.5 ~ 3.5의 범위 내에서 조정할 때 출력 휘도 분포가 사이드 이펙트 없이 양호하게 제어됨을 알 수 있었다. 본 출원인은 위상차 필름(22)의 광축을 30도, 45도, 60도로 바꾸어 가면서 실험을 진행하였다. 그 결과, 굴절률 비(Nz)를 동일하게 유지한 상태에서, 광축을 45도보다 작게 하면(즉,30도) 휘도 분포가 상하로 편중되게 조절되고, 반대로 광축을 45도보다 크게 하면(즉, 60도) 휘도 분포가 좌우로 편중되게 조절되었다. 또한, 광축 45도에서는 휘도 분포가 중심 방향으로 편중되게 조절되었다.
According to the experiment, when the refractive index ratio Nz of the retardation film 22 is adjusted within the range of 1.5 to 3.5 as shown in FIG. 7, it can be seen that the output luminance distribution is favorably controlled without the side effect. The present inventors conducted experiments while changing the optical axis of the retardation film 22 to 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees. As a result, in the state where the refractive index ratio Nz is kept the same, when the optical axis is made smaller than 45 degrees (that is, 30 degrees), the luminance distribution is adjusted to be biased up and down. 60 degrees). The luminance distribution was biased to the left and right. Further, at 45 degrees of the optical axis, the luminance distribution was adjusted to be biased to the center direction.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시야각 조절이 가능한 액정표시장치는 1개의 편광필름과 1개의 위상차 필름을 포함한 시야각제어 유닛으로 기존의 LCF를 대체한다. 편광필름과 위상차 필름을 포함한 시야각제어 유닛은 기존의 LCF에 비해 가격이 훨씬 저렴하고, 휘도 손실도 적으며 두께도 매우 얇다. 따라서, 본 발명은 저비용 및 얇은 두께로 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 구현할 수 있다.As described above, the LCD device capable of adjusting the viewing angle according to the present invention replaces the conventional LCF with a viewing angle control unit including one polarizing film and one retardation film. The viewing angle control unit including the polarizing film and the retardation film is much cheaper than conventional LCF, has less loss of brightness and is very thin in thickness. Therefore, the present invention can realize a liquid crystal display device capable of adjusting the viewing angle at a low cost and a small thickness.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10 : 표시유닛 11 : 액정표시패널
12 : 백라이트 유닛 13 : 제1 편광필름
14 : 제2 편광필름 20 : 시야각제어 유닛
21 : 제3 편광필름 22 : 위상차 필름
23 : 커버 글래스 24 : 보호필름10: display unit 11: liquid crystal display panel
12: backlight unit 13: first polarizing film
14: second polarizing film 20: viewing angle control unit
21: third polarizing film 22: retardation film
23: cover glass 24: protective film

Claims (6)

액정표시패널;
상기 액정표시패널의 일면에 부착된 제1 편광필름;
상기 액정표시패널의 타면에 부착되고 상기 제1 편광필름과 편광 특성이 다른 제2 편광필름;
상기 제2 편광필름 상에 위치하며 상기 제2 편광필름과 편광 특성이 반대되는 제3 편광필름; 및
상기 제2 편광필름과 상기 제3 편광필름 사이에 위치하며, 상기 제2 편광필름으로부터 입사된 광을 1.5 ~ 3.5의 범위를 갖는 굴절률 비(Nz)로 변조한 후 상기 제3 편광필름으로 출사시킴으로써 출력 휘도 분포를 특정 방향으로 조절하는 위상차 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치.A liquid crystal display panel;
A first polarizing film attached to one surface of the liquid crystal display panel;
A second polarizing film attached to the other surface of the liquid crystal display panel and having a polarization characteristic different from that of the first polarizing film;
A third polarizing film positioned on the second polarizing film and having a polarization characteristic opposite to that of the second polarizing film; And
Modulating the light incident from the second polarizing film to have a refractive index ratio (Nz) ranging from 1.5 to 3.5, and outputting the modulated light to the third polarizing film And a phase difference film for adjusting an output luminance distribution in a specific direction. 제 1 항에 있어서,
상기 위상차 필름은 115㎚ ~ 300㎚ 범위의 면상 위상차 값(Rin)을 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the retardation film has an in-plane retardation value (Rin) in a range of 115 nm to 300 nm. 제 2 항에 있어서,
상기 출력 휘도 분포는, 상기 굴절률 비와 면상 위상차 값에 의해 정해지는 상기 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)과, 상기 위상차 필름의 광축에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치.3. The method of claim 2,
Wherein the output luminance distribution varies depending on a thickness direction retardation value (Rth) of the retardation film determined by the refractive index ratio and a phase retardation value and an optical axis of the retardation film. 제 1 항에 있어서,
상기 위상차 필름과 상기 제2 편광필름 사이에 위치하는 커버 글래스; 및
상기 제3 편광필름 상에 부착되는 보호 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치.The method according to claim 1,
A cover glass positioned between the retardation film and the second polarizing film; And
The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a protective film attached on the third polarizing film. 제 1 항에 있어서,
상기 제3 편광필름 상에 부착되는 커버 글래스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치. The method according to claim 1,
And a cover glass attached on the third polarizing film. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 커버 글래스는 터치 스크린 패널로 구현되는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치. The method according to claim 4 or 5,
Wherein the cover glass is implemented as a touch screen panel.
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