KR20160070281A - 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20160070281A
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김지혜
나관영
이형주
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Abstract

액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름, TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름 사이에 개재되는 액정층, 및 제 1위상차 필름 상의 제 2위상차 필름을 포함하되, 제 1위상차 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다.

Description

액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 박막 트랜지스터, 화소전극 및 공통전극을 포함하며 서로 대향하는 양 기판 사이에 개재된 액정을 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 구현할 수 있다.
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 편광상태가 변화하여 빛샘 현상이 발생하기 때문이다.
이러한 현상을 보완하려는 연구가 진행되고 있으며, 동시에 제조비용을 절감하면서도 상기와 같은 효과를 얻으려는 연구가 진행되고 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광경로의 최적화를 통해 측면 시야각을 향상시키고, 시인성이 향상된 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
또한, 제조비용을 절감할 수 있고, 보다 박형화된 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
또한, 제조비용을 절감할 수 있는 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름, TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름 사이에 개재되는 액정층, 및 제 1위상차 필름 상의 제 2위상차 필름을 포함하되, 제 1위상차 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다.
또한, 액정층은 수직배향 모드(Vertical Alignment; VA)일 수 있다.
또한, 액정 표시 패널은 컬러 필터를 더 포함하고, TFT 어레이 기판은 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 위치하는 화소 전극을 포함하며, 컬러 필터는 화소 전극 상에 위치할 수 있다.
또한, 액정 표시 패널은 제 1위상차 필름에 형성되는 블랙 매트릭스를 더 포함하고, 블랙 매트릭스는 TFT 어레이 기판과 대향하는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위일 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성될 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위일 수 있다.
또한, TFT 어레이 기판 하부의 하부 편광판 및 제 2위상차 필름 상의 상부 편광판을 포함할 수 있다.
또한, 하부 편광판은 편광자 및 편광자의 적어도 일면에 형성되는 편광자 보호 필름을 포함하고, 편광자 보호 필름은 위상 지연값이 실질적으로 0에 근접할 수 있다.
또한, 제 1위상차 필름의 두께는 1㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있다.
또한, 제 1위상차 필름은 폴리이미드계(polyimide) 폴리머 또는 폴라아미드계(polyamide) 폴리머를 포함할 수 있다.
또한, 제 2위상차 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.
또한, 액정 표시 패널의 총 위상 지연 값은 면내 위상차 값(Re)이 40㎚ 내지 65㎚의 범위이고, 두께 방향 위상차 값(Rth)이 200㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 광원, 및 광원으로부터 빛을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함하며, 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름, TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름 사이에 개재되는 액정층, 및 제 1위상차 필름 상의 제 2위상차 필름을 포함하되, 제 1위상차 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 광원과 액정 표시 패널 사이에 광학 플레이트를 포함하고, 광학 플레이트는 프리즘 시트, 확산 시트, 도광판 및 반사시트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 액정층은 수직배향 모드(Vertical Alignment; VA)일 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위일 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성될 수 있다.
또한, 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위일 수 있다.
또한, 액정 표시 패널은 컬러 필터를 더 포함하고, TFT 어레이 기판은 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 위치하는 화소 전극을 포함하며, 컬러 필터는 화소 전극 상에 위치할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 광 경로의 최적화를 통해 측면 시야각을 향상시키고, 시인성이 향상된 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 제조 비용을 절감하고, 보다 박형화된 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 제조비용을 절감할 수 있는 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 패널의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 나타낸 단면도가 도시되어 있으며, 도 2에는 상기 도 1의 액정 표시 패널에서 A 부분을 확대한 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판(100) 및 제 1위상차 필름(200), TFT 어레이 기판(100) 및 제 1위상차 필름(200) 사이에 개재되는 액정층(300) 및 제 1위상차 필름(200) 상의 제 2위상차 필름(400)을 포함할 수 있다. 또한, 제 1위상차 필름(200)의 두께 방향의 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다.
본 발명에 따르면, TFT 어레이 기판(100)과 특정 위상 지연값을 가지는 제 1위상차 필름(200)을 서로 대향하게 하면서 내부에 액정층(300)을 개재함에 의해 제 1위상차 필름(200)이 액정층(300) 및 내부의 소자들을 밀봉(capping) 및 보호하는 역할을 하면서도 위상 지연값에 의해 시야각을 향상시킬 수 있어, 액정 표시 패널의 두께를 줄이면서도, 우수한 시야각을 확보할 수 있다. 제 1위상차 필름(200)의 상기와 같은 위상차의 광학 설계에 의해 우수한 측면 시야각과 시인성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, TFT 어레이 기판(100)과 마주하는 별도의 기판을 사용하지 않고도, 특정 위상차를 구현하는 제 1위상차 필름(200)에 의해 위상차 구현의 기능 및 밀봉 기능을 동시에 수행함으로써, 박형의 액정 표시 패널을 구현할 수 있다. 이에 의해 제조비용을 절감하여 결과적으로 제품의 단가를 줄일 수 있다.
TFT 어레이 기판(100)은 도 2에서와 같이, 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 위치하는 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 TFT 어레이 기판(100)은 기판(110) 상에 게이트 전극(G) 및 데이터 라인(DA)이 위치하고, 게이트 전극(G), 데이터 라인(DA) 및 기판(110) 상에는 게이트 절연막(GL)이 위치할 수 있다. 게이트 절연막(GL) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 반도체층(ACT)이 위치하고, 반도체층(ACT) 상에 서로 이격하여 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 위치할 수 있다. 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 패시베이션 막(PL)이 위치하고, 패시베이션 막(PL) 상에 화소 전극(PE)이 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀 경유하여 위치하여, 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속할 수 있다. 본 명세서에서는 상기에서 설명한 기판(110) 상에 형성되어 영상을 표시하기 위한 게이트 전극(G), 데이터 라인(DA), 게이트 절연막(GL), 반도체 층(ACT), 소스 전극(S), 드레인 전극(D), 페시베이션 막(PL)등을 통칭하여 박막 트랜지스터라 하며, 기판 상에 이들이 형성된 것을 통칭하여 TFT 어레이 기판(100)이라 하기로 한다.
한편, 화소 전극(PE) 상에는 컬러 필터(CF)가 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면 컬러 필터(CF)가 TFT 어레이 기판(100) 상의 화소 전극(PE) 상에 직접 형성되므로, 컬러 필터(CF)와 화소 전극(PE) 간의 오차 범위를 최소화할 수 있다. 이에 의해 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
컬러 필터(CF)는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터를 포함할 수 있으며, 컬러 필터(CF)에 대해서는 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는바 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
기판(110)은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리와 같은 단단한 재질로 형성될 수 있고, 이외에도 폴리카보네이트 수지 등을 포함하는 플라스틱 수지로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 폴리이미드 수지 등과 같은 플랙서블(flexible)한 재질로 형성되는 등 당해 기술분야의 통상의 기술자가 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.
한편, 상기 두께 방향 위상 지연값(Rth) 및 후술할 면내 위상 지연값(Re)은 하기 식 1 및 2를 토대로 정의 될 수 있다.
Re = (nz-ny) x d (1)
Rth = ((nx+ny)/2-nz) x d (2)
상기 식에서 nx는 면내의 지상축 방향의 굴절률을 의미하고, ny는 면내의 진상축 방향의 굴절률을 의미하고, nz는 두께 방향의 굴절률을 정의하며, d는 위상차 필름의 두께이다.
제 1위상차 필름(200)은 nx=ny>nz 의 관계를 만족할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 위상차 필름을 네거티브 C-플레이트(negative C-plate)라 할 수 있으며, 구체적으로 제 1위상차 필름(200)은 두께 방향의 위상 지연값(Rth)이 100㎚ 내지 300㎚일 수 있으며, 바람직하게는 190㎚ 내지 210㎚의 범위일 수 있다.
제 1위상차 필름(200)의 두께는 1㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 1㎛ 내지 20㎛의 범위를 만족할 수 있다. 상기 범위를 만족함으로써, 두께가 얇은 표시패널을 구현하면서도 상기에서 설명한 위상 지연 값을 만족할 수 있고, TFT 어레이 기판(100)과 마주하여 액정 표시 패널의 내부 소자들을 보호할 수 있다.
제 1위상차 필름(200)은 폴리이미드계(polyimide) 폴리머 또는 폴라아미드계(polyamide) 폴리머를 포함할 수 있다. 즉, 폴리이미드계(polyimide) 폴리머 또는 폴라아미드계(polyamide) 폴리머에 용매를 혼합하여 제조될 수 있다. 이를 제조하기 위한 용매로는 할로알칸 화합물, 방향족 화합물, 에테르 화합물 등을 들 수 있으며, 예를 들어, 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran; THF), 아세톤(acetone), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl keton), 1-메틸 피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide; DMSO) 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 또한 이들을 단독으로 사용하거나, 2 이상을 조합하여 사용 가능하다.
상기 제 2위상차 필름(400)은 nx > ny = nz의 관계식을 만족할 수 있으며, 상기와 같은 관계식을 만족하는 위상차 필름을 파지티브 A 플레이트(positive A-plate)라 할 수 있다. 구체적으로 제 2위상차 필름(400)은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 -10㎚ 내지 10㎚의 범위일 수 있고, 바람직하게는 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 실질적으로 0㎚일 수 있다. 제 2위상차 필름(400)과 제 1위상차 필름(200)의 광학 설계에 의해 우수한 측면 시야각과 시인성을 향상시킬 수 있다. 즉, 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)에서 발생하는 빛의 산란에 따른 빛샘 현상을 최소화할 수 있다.
제 2위상차 필름(400)은 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 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
액정 표시 패널은 제 1위상차 필름(200)에 형성되는 블랙 매트릭스(BM)를 더 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 TFT 어레이 기판(100)과 대향하는 위치에 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 서로 이웃하는 컬러 필터(CF) 사이에 위치할 수 있고, 이에 의해 화소 간의 색 섞임을 방지할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 게이트 전극(G) 및 데이터 전극(DA)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분에 위치할 수 있으며, 블랙 매트릭스(BM)에 대해서는 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는바, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
블랙 매트릭스(BM)하부에는 평탄화막(DL)이 형성될 수 있으며, 그 하부를 덮는 공통 전극(CE)이 형성될 수 있다. 공통 전극(CE)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 공통 전압을 인가 받을 수 있다. 한편, 상기 평탄화막(DL)은 필요에 따라 생략할 수 있다.
한편, 별도로 도시하진 않았으나, TFT 어레이 기판(100)과 제 1위상차 필름(200) 사이에는 밀봉재가 형성되어 내부의 소자들을 보호하고, 액정층(300)의 액정이 외부로 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 밀봉재는 TFT 어레이 기판(100)의 외부 둘레를 따라 형성될 수 있으며, UV 경화형 수지, 열 경화형 수지 등을 이용할 수 있다.
액정층(300)은 수직배향 모드(Vertical Alignment; VA)일 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 사이에 전기장이 형성되지 않을 때, 상기 액정 표시 패널은 블랙 영상을 구현하고, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 사이에 전기장이 형성될 때 여러 계조의 영상을 구현할 수 있다. 액정층(300)이 수직배향 모드임으로써, 우수한 시야각을 제공할 수 있다.
화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에는 전기장이 형성되지 않은 상태에서 액정층(300)의 액정들은 TFT 어레이 기판(100)의 표면에 수직한 방향으로 배열될 수 있고, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전기장이 형성되면, 액정층(300)의 액정들은 TFT 어레이 기판(100) 표면에 대해 기울어지고, 전기장의 세기가 강해질수록 기울어지는 각도가 커져 결국에는 TFT 어레이 기판(100) 표면에 대해 수평한 방향으로 배열될 수 있다.
한편, 액정 표시 패널은 TFT 어레이 기판(100) 하부에 위치하는 하부 편광판 및 제 2위상차 필름(400) 상에 위치하는 상부 편광판을 포함할 수 있다.
상부 편광판 및 하부 편광판은 편광자(600)를 포함할 수 있다. 편광자(600)는 폴리비닐알코올계 필름에 요오드나 이색성 염료가 염착, 배향되어 있을 수 있다. 편광자(600)는 폴리비닐알코올계 필름을 염착, 가교, 팽윤 연신 등의 과정을 거쳐 제조할 수 있으며, 이에 대해서는 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는바 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상부 편광판 및 하부 편광판 중 어느 하나는 TFT 어레이 기판(100)이나 제 2위상차 필름(400) 상에 점착제를 이용하여 부착될 수 있으며, 부착되는 면에는 보호 필름(미도시)이 부착되어 있을 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 보호 필름을 생략할 수도 있다.
하부 편광판은 편광자(600) 및 편광자(600)의 적어도 일면에 형성되는 편광자 보호 필름(800)을 포함하고, 하부 편광판의 편광자 보호 필름(800)은 위상 지연값이 실질적으로 0에 근접할 수 있다.
별도로 도시하진 않았으나, 상부 편광판 및 하부 편광판은 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
상부 편광판과 하부 편광판은 투과축이 서로 직교하거나 평행할 수도 있다. 경우에 따라서는 상부 편광판 또는 하부 편광판 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
한편, 본 발명의 액정 표시 패널의 총 위상 지연 값은 면내 위상차 값(Re)이 40㎚ 내지 65㎚의 범위이고, 두께 방향 위상차 값(Rth)이 200㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다. 상기 범위에서 VA모드의 액정층(300)을 사용하는 경우, 우수한 측면 시야각을 확보할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 패널의 단면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 제 2위상차 필름(500)은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성될 수 있으며, nx > ny > nz 또는 nx > nz > ny 의 관계식을 만족할 수 있다. 상기와 같은 관계식을 만족하는 위상차 필름을 B 플레이트(B-plate)라 할 수 있다
보다 구체적으로, 제 2위상차 필름(500)은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위일 수 있다. 제 2위상차 필름(500)과 제 1위상차 필름(200)의 광학 설계에 의해 우수한 측면 시야각과 시인성을 향상시킬 수 있다. 즉, 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)에서 발생하는 빛의 산란에 따른 빛샘 현상을 최소화할 수 있다.
제 2위상차 필름(500)은 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 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 패널의 단면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 액정 표시 패널은 상부 편광판의 편광자 보호 필름(700)의 상측에 형성되는 광학 기능층(900)을 더 포함할 수 있다. 광학 기능층(900)은 반사 방지층, 지문 방지층, 굴절 방지층 등의 각종 광학적 기능층들을 포함할 수 있으며, 이는 당업자가 필요에 따라 적절히 선택하여 적용 가능하다.
한편, 다른 구성들에 대해서는 상기에서 설명한 내용과 중복되는바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 액정 표시 장치는 광원(10) 및 광원(10)으로부터 빛을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함하며, 상기 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판(100) 및 제 1위상차 필름(200), TFT 어레이 기판(100)과 제 1위상차 필름(200) 사이에 개재되는 액정층(300), 및 제 1위상차 필름(200) 상의 제 2위상차 필름(400)을 포함하되, 상기 제 1위상차 필름(400)의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위일 수 있다.
한편, 제 2위상차 필름(400)의 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 -10㎚ 내지 10㎚일 수 있다.
또한, 별도로 도시하진 않았으나, 액정 표시 패널 상의 제 2위상차 필름은 도 3에서와 같이, 이축성 필름(biaxial film)으로 형성되고, 제 2위상차 필름의 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위일 수 있다.
한편, 상기 액정 표시 패널 상의 다른 구성들에 대해서는 이미 상기 액정 표시 패널에 대한 설명에서 설명하였는바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5의 액정 표시 장치는 광원이 액정 표시 패널의 일 측면의 방향에 배치되는 에지형(edge) 백라이트 유닛을 사용한 경우를 예시하고 있다. 도 5와 같이, 액정 표시 장치은 광원(10), 상기에서 설명한 액정 표시 패널, 도광판(20) 반사 시트(30) 확산 시트(40, 프리즘 시트(50) 등과 같은 각종 광학 플레이트를 포함할 수 있다. 광원(10)은 도광판(Light Guide Plate: LGP)(20)의 측면에 배치될 수 있다. 도광판(20)에 의해 측면의 광원(10)에서 입사된 빛은 상층의 액정 표시 패널 방향으로 진행되도록 할 수 있다. 도광판(20)의 하측으로 진행되는 빛은 하측에 위치하는 반사시트(30)에 의해 재반사되어 다시 상측으로 향하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도광판(20)은 광원(10)에서 발생되는 광의 경로를 액정 표시 패널의 액정층(300) 측으로 변경하는 부분으로서, 광원(10)에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층(300)을 향하는 출광면을 구비할 수 있다. 도광판은 광투과성 재료 중의 하나인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate : PMMA) 재질 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질과 같은 일정한 굴절율을 갖는 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재료로 이루어진 도광판(20)의 일측 또는 양측으로 입사한 광은 도광판(20)의 임계각 이내의 각도를 가지므로, 도광판(20) 내부로 입사되고, 도광판(20)의 상면 또는 하면에 입사되었을 때 광의 각도는 임계각을 벗어나게 되어, 도광판(20) 외부로 출사되지 않고, 도광판(20) 내부에 골고루 전달된다.
도광판(20)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면, 예를 들어 출광면과 대향하는 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 도광판(20) 내부에서 전달된 광이 상부로 출사될 수 있도록 도광판(20)의 일면에 예를 들어 잉크로 산란 패턴을 인쇄할 수 있다. 이러한 산란 패턴은 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도광판(20)에 미세한 홈이나 돌기를 형성할 수도 있으며, 다양한 변형이 가능하다.
도광판(20)과 하부에는 반사시트(30)가 더 구비될 수 있다. 반사시트(30)는 도광판(20)의 하면, 즉 출광면과 대향하는 반대면으로 출사되는 광을 다시 반사시켜 도광판(20)에 공급하는 역할을 한다. 반사시트(30)는 필름 형태로 이루어질 수 있으며, 빛을 반사할 수 있는 금속 재질 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 이에 대해서는 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는바, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
광원(10)은 백색광을 발산하는 백색 LED일 수 있으며, 또는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 복수개의 LED일 수도 있다. 복수개의 광원(10)이 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 LED로 구현되는 경우, 이들을 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
확산 시트(40)는 광원(10)으로부터 진행되는 빛의 일부를 확산시켜 확산시트(40)의 상부에 배치되는 액정 표시 패널 상으로 전달하고, 다른 일부를 다시 확산 시트(40)의 하부로 반사시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서 확산 시트(40)는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PS(Polystyrene), PC(Polycarbonate), COC(cyclo-olefin copolymers), PET(Polyethylene terephthalate), PBT(Polybutyleneterephtalate), Plastic재 알로이(alloy) 중에서 선택되는 하나의 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
확산 시트(40)는 도 5에서와 같이, 도광판(20)의 상면에 위치하면서, 프리즘 시트(50)의 상부에 다시 위치할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아님, 필요에 따라, 어느 하나의 확산 시트(40)를 생략하여 사용하거나, 어느 한 위치에 두 장 이상의 확산 시트(40)을 겹쳐서 사용하는 방식으로 배치할 수 있으며, 이에 대해서는 당업자가 필요에 따라 적절히 배치변경 가능하다.
프리즘 시트(50)는 하부의 확산 시트(40) 또는 도광판(30)으로부터 진행되는 빛을 액정 표시 패널의 평면에 수직한 방향으로 집광하도록 할 수 있다. 프리즘 시트(50)는 도 5에서와 같이, 한 매의 프리즘 시트(50)를 도광판(20)의 상면에 배치하여 사용할 수 있으나, 도 6에서와 같이, 2 매 이상의 프리즘 시트(50)를 겹쳐서 사용하는 등의 방식으로 배치, 사용 가능하며, 이는 당업자가 필요에 따라 적절히 배치 변경 가능하다.
또한, 광학 플레이트는 상기에서 설명한 것들 이외에도 마이크로 렌즈 어레이 필름, 렌티큘러 렌즈 필름 등을 추가로 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 7의 액정 표시 장치는 직하형 백라이트 유닛을 사용하는 경우를 예시한 도면이다.
액정 표시 장치는 액정 표시 패널의 하부에 다수의 광원(15)을 포함할 수 있다. 광원(15)으로부터 제공된 빛은 상측의 확산 시트(40), 프리즘 시트(50) 등과 같은 다수의 광학 플레이트를 통과하여 액정 표시 패널로 향할 수 있다. 상기 도 5 및 6의 액정 표시 패널과는 달리 도 7의 직하형 백라이트 유닛을 사용하는 경우에는 별도의 도광판이 생략될 수 있다.
한편, 도 8에는 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 8에서와 같이, 2 매 이상의 프리즘 시트(50)를 중첩하여 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 액정 표시 패널 상에 위치하는 컬러 필터와 프리즘 시트의 패턴간의 규칙성에 의해 발생하는 모아레 현상을 개선하기 위해 프리즘 시트 상의 프리즘 패턴에 일정한 불규칙성을 가미할 수도 있다.
한편, 별도로 도시하진 않았으나, 액정 표시 장치는 하부 샤시, 중간 프레임, 탑샤시 등을 포함할 수 있으며, 상기의 광학 플레이트는 상기 하부 샤시와 액정 표시 패널 사이에 위치할 수 있고, 중간 프레임 상에는 액정 표시 패널이 안착될 수 있다. 또한, 상기 탑샤시는 상기 중간 프레임을 고정하면서 상기 하부 샤시와 결합되어, 액정 표시 패널 및 액정 표시 장치를 구성하는 소자들을 고정할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 15: 광원
20: 도광판
30: 반사시트
40: 확산시트
50: 프리즘 시트
110: 기판
100: TFT 어레이 기판
200: 제 1위상차 필름
300: 액정층
400, 500: 제 2위상차 필름
600: 편광자
610: 점착제
700, 800: 편광자 보호 필름.
900: 광학 기능층

Claims (20)

  1. 서로 대향하는 TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름;
    상기 TFT 어레이 기판 및 상기 제 1위상차 필름 사이에 개재되는 액정층; 및
    상기 제 1위상차 필름 상의 제 2위상차 필름을 포함하되,
    상기 제 1위상차 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위인 액정 표시 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액정층은 수직배향 모드(Vertical Alignment; VA)인 액정 표시 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 TFT 어레이 기판은 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상에 위치하는 화소 전극을 포함하며,
    상기 컬러 필터는 상기 화소 전극 상에 위치하는 액정 표시 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 상기 제 1위상차 필름에 형성되는 블랙 매트릭스를 더 포함하고,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 TFT 어레이 기판과 대향하는 위치에 형성되는 액정 표시 패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위인 액정 표시 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성되는 액정 표시 패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고,
    두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위인 액정 표시 패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 TFT 어레이 기판 하부의 하부 편광판 및 상기 제 2위상차 필름 상의 상부 편광판을 포함하는 액정 표시 패널.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 하부 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되는 편광자 보호 필름을 포함하고,
    상기 편광자 보호 필름은 위상 지연값이 실질적으로 0에 근접하는 액정 표시 패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1위상차 필름의 두께는 1㎛ 내지 100㎛의 범위인 액정 표시 패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1위상차 필름은 폴리이미드계(polyimide) 폴리머 또는 폴라아미드계(polyamide) 폴리머를 포함하는 액정 표시 패널.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2위상차 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 패널.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널의 총 위상 지연 값은
    면내 위상차 값(Re)이 40㎚ 내지 65㎚의 범위이고,
    두께 방향 위상차 값(Rth)이 200㎚ 내지 300㎚의 범위인 액정 표시 패널.
  14. 광원; 및
    상기 광원으로부터 빛을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함하며,
    상기 액정 표시 패널은 서로 대향하는 TFT 어레이 기판 및 제 1위상차 필름, 상기 TFT 어레이 기판 및 상기 제 1위상차 필름 사이에 개재되는 액정층, 및 상기 제 1위상차 필름 상의 제 2위상차 필름을 포함하되, 상기 제 1위상차 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 100㎚ 내지 300㎚의 범위인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 광원과 상기 액정 표시 패널 사이에 광학 플레이트를 포함하고,
    상기 광학 플레이트는 프리즘 시트, 확산 시트, 도광판 및 반사시트 중 적어도 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 액정층은 수직배향 모드(Vertical Alignment; VA)인 액정 표시 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 140㎚의 범위인 액정 표시 장치.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 이축성 필름(biaxial film)으로 형성되는 액정 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2위상차 필름은 면내 위상 지연값(Re)이 120㎚ 내지 150㎚의 범위이고,
    두께 방향 위상 지연값(Rth)은 60㎚ 내지 80㎚의 범위인 액정 표시 장치.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 TFT 어레이 기판은 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상에 위치하는 화소 전극을 포함하며,
    상기 컬러 필터는 상기 화소 전극 상에 위치하는 액정 표시 장치.
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