KR20170045757A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170045757A
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compensation film
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liquid crystal
compensation
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변병훈
상현정
서은미
박승범
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 제1 편광 필름, 상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 제2 보상 필름, 상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되는 제2 편광 필름, 상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되, 상기 제1 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나이다. 액정 표시 장치는 액정층을 사이에 두고 배치되는 화소 전극, 공통 전극 등의 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치에서는 색을 표시하기 위하여 컬러 필터를 사용하며, 컬러 필터의 재료로 발광체를 포함시키는 구조가 개발되고 있다. 컬러 필터에 발광체를 포함시키는 경우 광시야각의 액정 표시 장치를 용이하게 제작할 수 있고 소비 전력을 개선할 수 있다는 장점이 있지만, 입사광의 편광을 제어하는 구성 요소들의 배치 구조에 따라 인접 화소와 혼색으로 인하여 표시 품질이 저하될 수도 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 혼색으로 인한 표시 품질 저하가 최소화되는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
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 장치는 제1 편광 필름, 상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 제2 보상 필름, 상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되는 제2 편광 필름, 상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되, 상기 제1 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성된다.
또한, 상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 편광판의 하부에 배치되고 상기 제1 편광판으로 광을 제공하는 광원 유닛을 더 포함하되, 상기 광은 청색광일 수 있다.
또한, 상기 광의 피크 파장은 440nm 이상 460nm 이하일 수 있다.
또한, 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 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 원반상(disc-type) 액정을 도포하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 액정층은 상기 기판 상에 배치되는 미세 공간층 내에 배치되되, 상기 미세 공간층은 지지층에 의하여 유지될 수 있다.
또한, 상기 지지층 상부에 공통 전극이 배치되고, 상기 액정층 하부에 화소 전극이 배치될 수 있다.
또한, 상기 색 변환 필터는 양자점(quantom dot) 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 편광 필름, 상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 제2 보상 필름, 상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되는 제2 편광 필름, 상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되, 상기 제1 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성된다.
또한, 상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 편광 필름, 상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름, 상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되는 제2 보상 필름, 상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 제2 편광 필름, 상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되, 상기 제1 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성된다.
또한, 상기 제1 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성되고, 상기 제2 보상 필름은 원반상(disc-type) 액정을 도포하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가질 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면,
혼색으로 인한 표시 품질 저하가 최소화되는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 일부 화소들에 대한 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 세 개의 화소에 대한 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 세 개의 화소에 대한 단면도이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 6의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이다.
도 10은 도 9의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 자른 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이다.
도 13은 도 12의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 일부 화소들에 대한 레이아웃도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 제1 광학 필름층(OFL1), 어레이 기판(AS), 제2 광학 필름층(OFL2), 색 변환층(CTL)을 포함한다.
어레이 기판(AS)은 액정층(LCL)의 액정 분자들을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TR)들이 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판(AS)이며, 제1 및 제2 광학 필름층(OFL1, OFL2)은 어레이 기판(AS)의 하부로부터 상부로 통과하는 광의 광학적 특성을 제어하기 위한 층이며, 색 변환층(CTL)은 어레이 기판(AS)의 하부로부터 상부로 통과하는 광의 색상을 제어하기 위한 층이다.
이하에서는, 먼저 어레이 기판(AS)에 대하여 설명하기로 한다.
어레이 기판(AS)은 베이스 기판(SUB)을 포함한다. 베이스 기판(SUB)은 투명 절연 기판일 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판(SUB)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 이루어 질 수 있다. 또한, 베이스 기판(SUB)은 고내열성을 갖는 고분자 또는 플라스틱을 포함할 수도 있다. 베이스 기판(SUB)은 평탄한 평탄면일 수 있지만, 특정 방향으로 커브드될 수도 있다. 베이스 기판(SUB)은 평면도상 4개의 변을 갖는 직사각형 형상일 수 있지만, 그 외 다각형 구조, 원형 구조를 갖거나, 변의 일부가 곡선인 구조를 가질 수도 있다.
베이스 기판(SUB)은 가요성 기판일 수도 있다. 즉 베이스 기판(SUB)은 롤링, 폴딩, 벤딩 등으로 형태 변형이 가능한 기판일 수 있다.
베이스 기판(SUB) 위에는 복수의 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE)을 포함하는 게이트 배선(GL, GE)이 배치된다. 게이트 라인(GL)은 게이트 신호를 전달하며 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.
게이트 배선(GL, GE)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 금 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있다. 게이트 배선(GL, GE)은 단일층 구조이거나, 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(GL, GE)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 저저항의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 조합의 예로는, 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 게이트 배선(GL, GE)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 형성될 수 있다.
게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)으로부터 돌출되는 모양으로 형성될 수 있다.
게이트 배선(GL, GE) 위에는 게이트 절연층(GI)이 배치된다. 게이트 절연층(GI)은 절연물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(GI)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 또는 고유전율 물질 들으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연층(GI)은 단일층 구조로 이루어질 수 있으며, 또는 물리적 성질이 다른 두 개의 절연층을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연층(GI) 위에는 반도체층(SM)이 배치된다. 반도체층(SM)은 게이트 전극(GE)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 반도체층(SM)은 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
도면에는 미도시하였으나, 반도체층 위에는 저항성 접촉 부재가 더 배치될 수도 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 등으로 형성되거나 실리사이드(silicide)로 형성될 수 있다. 상기 저항성 접촉 부재(미도시)는 쌍을 이루어 반도체층(SM) 위에 배치될 수 있다. 반도체층(SM)이 산화물 반도체인 경우, 상기 저항성 접촉 부재(미도시)는 생략될 수 있다.
반도체층(SM) 및 게이트 절연층(GI) 위에는 데이터 배선(DL, SE)이 배치된다. 데이터 배선(DL, SE)은 데이터 라인(DL) 및 소스 전극(SE)을 포함할 수 있다.
데이터 라인(DL)은 데이터 신호를 전달하며 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 게이트 라인(GL)과 교차할 수 있다.
소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)으로부터 분지되어 돌출되고, 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 반도체층(SM)과 중첩되거나 반도체층(SM)에 접하되, 반도체층(SM)을 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 중 적어도 하나는 게이트 전극(GE)과 부분적으로 중첩하도록 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
데이터 배선(DL, DE)은 알루미늄, 구리, 은, 몰리브덴, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 내화성 금속(refractory metal)등의 하부막(미도시)과 그 위에 형성된 저저항 상부막(미도시)으로 이루어진 다층 구조를 가질 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 반도체층(SM)과 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TR)를 이루며, 박막 트랜지스터(TR)의 채널은 반도체층(SM) 중 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 사이에 형성된다. 이러한 박막 트랜지스터(TR)는 상술한 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결된다.
게이트 절연층(GI) 및 박막 트랜지스터(TR) 위에는 보호층(PA)이 배치된다. 보호층(PA)은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 박막 트랜지스터(TR)를 커버할 수 있다.
보호층(PA) 위에는 화소 절연층(PIL)이 배치된다. 화소 절연층(PIL)은 보호층(PA)의 상부를 평탄화할 수 있으며, 유기물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 화소 절연층(PIL)은 감광성 유기 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 화소 절연층(PIL)은 생략될 수도 있다.
보호층(PA) 및 화소 절연층(PIL)에는 박막 트랜지스터(TR)의 일부, 보다 구체적으로 드레인 전극(DE)의 일부를 드러내는 컨택홀(CNT)이 형성된다. 컨택홀(CNT)은 보호층(PA) 아래에 배치되는 드레인 전극(DE)과 화소 절연층(PIL) 위에 배치되는 다른 구성 요소가 물리적으로 연결되는 통로 역할을 할 수 있다.
화소 절연층(PIL) 위에는 화소 전극(PE)이 배치된다. 화소 전극(PE)은 일부분이 컨택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(DE)과 물리적으로 연결되어 드레인 전극(DE)으로부터 전압을 인가받을 수 있으며, ITO, IZO, ITZO, AZO 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(PE)은 각각의 화소마다 배치된다. 또한, 각각의 화소 전극(PE)은 '+'형상의 줄기 및 상기 줄기로부터 비스듬한 방향으로 연장되는 복수의 가지들을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 상기 줄기들 사이는 화소 전극으로 채워지지 않은 개구부인 슬릿이 형성될 수 있다. 화소 전극은 상기 줄기 및 상기 슬릿들에 의하여 특정 패턴을 갖게 되고, 이러한 패턴 및 후술할 공통 전극(CE)과의 상호 작용에 의하여 액정층(LCL)에 배치되는 액정 분자들의 배열을 제어할 수 있다.
화소 전극(PE) 및 화소 절연층(PIL)의 위에는 지지층(STL)이 배치된다. 지지층(STL)은 지지층(STL)의 내부이면서 화소 전극(PE) 및 화소 절연층(PIL)의 상부의 공간(이하, 미세 공간층(MC)이라 한다.)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 지지층(STL)의 단면은 사다리꼴 모양을 가질 수 있으며, 도시하지는 않았으나 미세 공간층(MC)에 액정 분자들을 주입할 수 있도록 일측면에 액정 주입구를 가질 수도 있다. 지지층(STL)은 질화 규소(SiNx) 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있다.
미세 공간층(MC)의 내벽, 화소 전극(PE) 및 화소 절연층(PIL)의 상부에는 배향막(RM)이 배치된다. 배향막(RM)은 미세 공간층(MC) 내부에 배치되는 액정층(LCL)의 액정 분자들을 별도의 전계가 형성되지 않아도 특정 방향으로 정렬되도록 할 수 있다. 배향막은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등으로 형성될 수 있다.
미세 공간층(MC)의 배향막(RM) 내부에는 액정층(LCL)이 배치된다. 액정층(LCL)의 두께는 두께는 약 3~6㎛일 수 있으며, 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정 분자들을 포함한다. 액정 분자들은 어레이 기판(AS)에 대략 수직한 방향으로 배열된 수직 배향형 액정 분자들일 수 있다. 액정층(LCL)에 전계가 인가되면 액정 분자들은 전계의 세기에 따라 특정 기울기로 기울어짐으로써 액정층(LCL)을 통과하는 광의 편광 상태를 변형시킬 수 있다.
인접하는 지지층(STL)들 사이에는 제1 차광 부재(BM1)가 배치된다. 제1 차광 부재(BM1)는 각각의 화소들의 박막 트랜지스터(TR), 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL)을 오버랩할 수 있으며, 이에 따라 액정 분자들의 오배열로 인한 빛샘을 차단하거나, 베이스 기판(SUB) 상에 배치되는 구성요소들이 사용자의 눈에 시인되는 것을 방지할 수 있다. 제1 차광 부재(BM)는 빛을 투과시키지 않는 물질을 포함할 수 있다.
지지층(STL) 및 제1 차광 부재(BM1) 위에는 공통 전극(CE)이 배치된다. 공통 전극(CE)은 ITO, IZO, ITZO, AZO 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 베이스 기판(SUB)의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 공통 전극(CE)에는 특정 전압이 인가되며, 액정층(LCL)을 사이에 두고 이격되어 배치되는 화소 전극(PE)과 전계를 형성함으로써 액정 분자를 제어할 수 있다.
공통 전극(CE) 위에는 제1 평탄화층(PLL1)이 배치된다. 제1 평탄화층(PLL1)은 제1 차광 부재(BM1)로 인하여 공통 전극(CE) 상에 발생한 단차를 제거하기 위한 층으로, 유기 물질을 포함할 수 있다. 다만, 제1 평탄화층(PLL1)은 생략될 수도 있다.
다음으로, 제1 광학 필름층(OFL1)에 대하여 설명한다.
제1 광학 필름층(OFL1)은 어레이 기판(AS)의 배면에 배치되며, 제1 편광 필름(POL1), 제1 보상 필름(CPF1), 제2 보상 필름(CPF2)을 포함한다.
제1 편광 필름(POL1)은 제1 광학 필름층(OFL1)의 가장 하부에 배치된다. 제1 편광 필름(POL1)은 제1 편광 필름(POL1)의 하부로부터 입사되는 광의 특정 편광 성분만 투과시켜, 광이 특정 편광만을 갖도록 할 수 있다.
제1 편광 필름(POL1) 상에는 제1 보상 필름(CPF1)이 배치되며, 제1 보상 필름(CPF1) 상에는 제2 보상 필름(CPF2)이 배치된다.
제1 보상 필름(CPF1) 및 제2 보상 필름(CPF2)은 액정층(LCL)의 이방성으로 이한 굴절을 보상하여, 액정 표시 장치의 시야각을 확대시킬 수 있으며, 측면 시인성을 향상시킬 수 있고, 명암비를 향상시킬 수 있다.
특히, 제1 보상 필름(CPF1) 및 제2 보상 필름(CPF2)은 액정 표시 장치의 정면에서 보았을 때와 측면에서 보았을 때 시인되는 광의 편광 상태의 편차를 완화함으로써 측면 시인성을 개선할 수 있다.
제1 보상 필름(CPF1)은 이축성(biaxial) 필름으로 형성될 수 있고, 제2 보상 필름(CPF2)은 네거티브 씨-플레이트(negative C-plate) 필름으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)은 각각 x, y, z축 방향의 굴절율(nx, ny, nz) 값을 갖는다. 이 경우, 이축성 필름은 nx≠ny≠nz의 굴절률 관계를 만족한다. 또한, 네거티브 씨-플레이트 필름은 nx=ny>nz의 굴절률 관계를 만족한다.
이러한 이축성 필름 및 네거티브 씨-플레이트 필름의 특성에 따라, 제1 보상 필름(CPF1) 및 제2 보상 필름(CPF2)은 각각 특정한 면내 위상 지연값(R0)과 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 가진다. 구체적으로, 면내 위상 지연값(R0)과 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 각각 아래의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 정의된 값이며, d는 보상 필름의 두께이다.
수학식 1
R0= (nx-ny)*d
수학식 2
Rth = ((nx+ny)/2- nz)*d
이에 따라, 이축성 필름으로 형성되는 제1 보상 필름(CPF1)은 면내 위상 지연값(R0)과 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 모두 0이 아닌 값을 가질 수 있다. 또한, 네거티브 씨-플레이트 필름의 면내 위상 지연값(R0)은 0의 값을 가질 수 있고, 두께 방향 위상 지연값(Rth)은 0이 아닌 값을 가질 수 있다.
구체적으로, 제1 보상 필름(CPF1)과 제2 보상 필름(CPF2)의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하일 수 있다. 이 경우, 제1 편광 필름(POL1)의 하부로부터 입사되는 광이 청색광인 경우, 액정 표시 장치의 측면 시인성을 효과적으로 개선할 수 있다.
더욱, 구체적으로, 이축성 필름으로 형성되는 제1 보상 필름(CPF1)은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)을 가질 수 있으며, 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)을 가질 수 있다.
또한, 네거티브 씨-플레이트 필름으로 형성되는 제2 보상 필름(CPF2)은 10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)을 가질 수 있으며, 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)을 가질 수 있다.
이 경우, 제1 편광 필름(POL1)의 하부로부터 입사되는 청색광의 피크 파장은 440nm 이상 460nm 이하일 수 있으며, 상술한 조건들을 만족할 경우 액정 표시 장치의 측면 시인성 개선 효과가 극대화될 수 있다.
제1 및 보상 필름 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 아크릴 계열의 고분자 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)의 각각의 두께는 10㎛ 이상 100㎛ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 30㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다. 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)이 모두 액정층(LCL)의 배면에 배치되기 때문에 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)의 두께에 따른 혼색이 발생하지 않을 수 있다. 혼색과 관련된 더욱 구체적인 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
다음으로, 제2 광학 필름층(OFL2)에 대하여 설명한다.
제2 광학 필름층(OFL2)은 어레이 기판(AS) 상에 배치되며, 제1 상부 절연층(UIL1), 제2 편광 필름(POL2), 제2 상부 절연층(UIL2)을 포함한다.
제1 상부 절연층(UIL1)은 제1 평탄화층(PLL1) 상에 배치되며, 질화 규소(SiNx) 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 제1 상부 절연층(UIL1)은 제1 평탄화층(PLL1) 및 제1 평탄화층(PLL1)의 배면 방향으로 배치되는 구성 요소들과 제1 상부 절연층(UIL1) 상부의 구성 요소들을 절연시킬 수 있다. 다만, 제1 상부 절연층(UIL1)은 생략될 수도 있다.
제1 상부 절연층(UIL1) 상에는 제2 편광 필름(POL2)은 제2 편광 필름(POL2)의 하부로부터 입사되는 광의 특정 편광 성분만 투과시켜, 광이 특정 편광만을 갖도록 할 수 있다. 이 때, 하부로부터 제공되는 광의 편광 상태에 따라서, 모든 광이 제2 편광 필름(POL2)을 투과할 수도 있고, 모든 광이 제2 편광 필름(POL2)에 의하여 차단될 수도 있다.
제2 편광 필름(POL2)은 인접하는 화소와의 혼색을 방지하기 위하여 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 100㎛ 이상 200㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
제2 편광 필름(POL2) 상에는 제2 상부 절연층(UIL2)이 배치된다. 제2 상부 절연층(UIL2)은 제1 상부 절연층(UIL1)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 동일한 역할을 수행할 수 있다. 나아가, 제2 상부 절연층(UIL2) 상에는 후술할 색 변환층(CTL)이 배치되는 바, 이들을 형성하기에 충분한 내구성을 갖도록 제조될 수 있다. 다만, 제2 상부 절연층(UIL2)은 생략될 수도 있다.
다음으로, 색 변환층(CTL)에 대하여 설명하기로 한다.
색 변환층(CTL)은 제2 차광 부재(BM2), 색 변환 필터(CTF) 및 제2 평탄화층(PLL2)을 포함한다.
제2 차광 부재(BM2)는 제2 상부 절연층(UIL2) 상에 배치된다. 제2 차광 부재(BM2)는 빛을 투과시키지 않는 물질을 포함할 수 있으며, 인접하는 화소들 간의 혼색을 방지하는 역할을 할 수 있다. 혼색에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
제2 차광 부재(BM2)는 개구부를 가지며, 이는 각각의 화소의 화소 전극(PE)이 형성되는 영역에 대응될 수 있다.
제2 차광 부재(BM2) 상에는 색 변환 필터(CTF)가 배치된다. 색 변환 필터(CTF)는 하부로부터 입사되는 광이 특정 색을 띄도록 할 수 있다. 구체적으로, 액정 표시 장치가 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 통하여 영상을 표시하는 경우, 즉, 액정 표시 장치가 적색을 표시하는 적색 화소, 녹색을 표시하는 녹색 화소, 청색을 표시하는 청색 화소를 포함하는 경우, 색 변환 필터(CTF)는 적색 색 변환 필터(CTF_R), 녹색 색 변환 필터(CTF_G), 청색 색 변환 필터(CTF_B)를 포함할 수 있다. 적색 색 변환 필터(CTF_R)는 통과한 광이 적색을 띄도록 할 수 있으며 적색을 표시하는 화소에 형성될 수 있고, 녹색 색 변환 필터(CTF_G)는 통과한 광이 녹색을 띄도록 할 수 있으며 녹색을 표시하는 화소에 형성될 수 있고, 청색 색 컬러 변환 필터(CTF_B)는 통과하는 광이 청색을 띄도록 할 수 있으며 청색을 표시하는 화소에 형성될 수 있다.
다만, 몇몇 실시예의 경우 청색 색 변환 필터(CTF)가 배치되는 위치에 청색 색 컬러 필터 대신 투명 색 변환 필터(CTF_T)가 형성될 수도 있다. 투명 색 변환 필터(CTF_T)의 경우 입사되는 광의 색을 변환시키지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고 투명 색 변환 필터(CTF_T)가 형성된 화소는 청색을 표시할 수 있는데, 이는 투명 색 변환 필터(CTF_T)의 하부로 제공되는 광이 청색광인 경우이기 때문이다.
한편, 적색 색 변환 필터(CTF_R)는 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자를 포함할 수 있으며, 청색의 광원으로부터 제공되는 청색광을 적색으로 변환한다. 또한, 녹색 색 변환 필터(CTF_G)는 녹색의 양자점(QD) 입자를 포함할 수 있으며, 청색의 광원으로부터 제공되는 청색광을 녹색으로 변환한다. 다만, 각각의 색 변환 필터(CTF)들이 포함하는 양자점 입자는 발광체의 대표적인 예시에 해당하며, 양자점 이외의 발광체가 포함될 수도 있다.
그리고, 투명 색 변환 필터(CTF_T)는 청색의 광원으로부터 제공되는 청색광의 색을 변환시키지 않고 청색광의 진행 방향을 변화시키는 스캐터링 입자를 포함한다. 상기 스캐터링 입자는 TiO2 등의 입자일 수 있으며, 그 크기 또한 적색 양자점 입자나 녹색 양자점 입자의 크기에 준할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 광학 필름층(OFL1), 어레이 기판(AS), 제2 광학 필름층(OFL2) 및 색 변환층(CTL)의 하부로부터 제공되는 광이 적색 양자점 입자, 녹색 양자점 입자 및 상기 스캐터링 입자에서 빛이 산란된 후 외부로 방출되어 영상을 표시하기 때문에 외부로 방출되는 빛의 진행 방향이 넓고 위치에 따라서 빛의 계조가 변하지 않아 광시야각을 가질 수 있다.
한편, 색 변환 필터(CTF)는 화소 전극(PE)의 행 또는 열을 따라서 길게 뻗어 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 동일한 색의 화소가 배치되어 있을 수 있으며, 실시예에 따라서는 적색, 녹색 및 청색의 빛의 삼원색이 아닌, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로(yellow) 및 화이트 계열의 색 중 하나 이상을 표시할 수도 있다.
제2 차광 부재(BM2) 및 색 변환 필터(CTF) 상에는 제2 평탄화층(PLL2)이 배치된다. 제2 평탄화층(PLL2)은 제2 차광 부재(BM2) 및 색 변환 필터(CTF)로 인하여 발생한 단차를 완화하거나 제거할 수 있다. 제2 평탄화층(PLL2)은 유기 물질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 제2 평탄화층(PLL2)의 하부에 형성되는 구성 요소들의 보호를 위하여 일정한 강도의 내구성을 가질 수도 있다. 다만, 실시예에 따라서 제2 평탄화층(PLL2)이 생략될 수도 있다.
한편, 상술한 액정 표시 장치의 제조 순서는, 먼저 어레이 기판(AS)을 형성하고, 완성된 어레이 기판(AS)의 윗면 및 배면에 각각 제1 광학 필름층(OFL1) 및 제2 광학 필름층(OFL2)을 부착한다. 제1 및 제2 광학 필름층(OFL1, OFL2)의 부착 후에는, 제2 광학 필름층(OFL2)의 상부에 색 변환층(CTL)을 패터닝하여 형성한다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 의면, 일반적인 구조의 액정 표시 장치에 비하여 인접하는 화소간 혼색이 상대적으로 덜 발생할 수 있다. 이에 대한 더욱 구체적인 설명을 위하여 도 4 및 도 5가 참조된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 세 개의 화소에 대한 단면도이고, 도 5는 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 세 개의 화소에 대한 단면도이다.
도 4 및 도 5에서 도시된 단면도는 각각 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 자른 단면도에 해당한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 경우 제2 보상 필름(CPF2)이 제1 광학 필름층(OFL1)에 배치되나, 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 경우 제2 보상 필름(CPF2)이 제2 광학 필름층(OFL2) 상에 배치된다는 차이점이 존재한다.
이에 따라, 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 제2 보상 필름(CPF2)층의 두께는 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 제2 보상 필름(CPF2)층의 두께보다 더 얇을 수 있다.
결과적으로, 액정층(LCL)과 색 변환층(CTL) 사이의 거리가 도 4에 도시된 액정 표시 장치가 도 5에 도시된 액정 표시 장치에 비하여 짧으므로, 도 4에 도시된 액정 표시 장치에서 혼색이 덜 시인될 수 있다.
구체적으로, 혼색은 표시하고자 하는 색 뿐만 아니라 다른 색이 섞여서 시인되는 현상인데, 이는 임의의 화소로 입사된 광이 해당 화소의 색 변환 필터(CTF)를 통과하지 않고 인접하는 화소의 색 변환 필터(CTF)를 통과할 경우 발생할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 경우, 제2 광경로(lrt_2)로 진행하는 광은 하나의 화소의 화소 전극(PE) 및 색 변환 필터(CTF_G)를 통과하므로, 혼색이 발생하지 않는다.
그러나, 제1 광경로(lrt_1)로 진행하는 광은 녹색 색 변환 필터(CTF_R)가 배치되는 화소의 화소 전극(PE)을 통과함에도 불구하고 인접하는 화소의 적색 색 변환 필터(CTF_R)를 통과한다. 이 경우 녹색을 표시하고자 의도하였지만, 광의 일부 성분은 적색을 표시하게 되므로 혼색이 발생하여 표시 품질이 저하된다. 이는 제3 광경로(lrt_3)로 진행하는 광의 경우에도 마찬가지이다.
이에 반하여, 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 경우, 어레이 기판(AS)과 색 변환층(CTL) 사이의 거리가 상대적으로 짧아, 제1 광경로(lrt1_a)로 진행하는 광의 경우 색 변환층(CTL)에 배치된 제2 차광 부재(BM2)에 의하여 차단된다. 따라서, 혼색이 덜 시인될 수 있다. 이와 마찬가지로 제3 광경로(lrt3_a)로 진행하는 광의 경우 색 변환층(CTL)에 배치된 제2 차광 부재(BM2)에 의하여 차단되며, 혼색이 덜 시인될 수 있다.
이하에서는, 제1 보상 필름(CPF1), 제2 보상 필름(CPF2) 및 액정층(LCL)을 통과한 광의 편광에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이고, 도 7은 도 6의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
본 명세서에서 설명하는 뽀앙카레 구면은 액정 표시 장치를 정면에서 바라보고, 방위각 45도, 극각 60도에서의 관찰자 기준의 도표이다. 또한 본 명세서에서 설명하는 뽀앙카레 구면은 스토크스 파라미터(Stokes Parameter)에 따라 편광 상태를 삼차원 공간의 좌표에서 나타낸 것이다. 그리고, 뽀앙카레 구면의 북반구는 좌선성(Left-handed circle; LHC)이고, 뽀앙카레 구면의 남반구는 우선성(Right-handed circlel; RHC)을 갖는다.
또한, 뽀앙카레 구면의 극점(N_LHC, R_LHC)에 가까울수록 원편광 상태에 가까워지고, 적도면(EP)에 가까울수록 선평광 상태에 가까워진다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 통과하는 광은 제1 보상 필름(CPF1), 제2 보상 필름(CPF2) 및 액정층(LCL)을 순서대로 통과하며, 상기 광은 뽀앙카레 구면의 표면을 따라 제1 경로(rt1), 제2 경로(rt2) 및 제3 경로(rt3)를 따라 이동하도록 편광 상태가 변화한다.
본 실시예에서는 제1 보상 필름(CPF1)은 이축성 필름이며, 제2 보상 필름(CPF2)은 네거티브 씨-플레이트 필름인 구조를 예시하였다.
먼저, 제1 편광 필름(POL1)을 통과한 상기 광은, 'x'자로 표시된 시작점(start point)에 해당하는 편광 상태를 가진다.
다음으로, 상기 광은 제1 보상 필름(CPF1)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제1 경로(rt1)를 따라 이동하여 원편광 상태에 가까워진다.
다음으로, 상기 광은 제2 보상 필름(CPF2)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제2 경로(rt2)를 따라 이동하여 더욱 원편광 상태에 가까워진다.
이 때, 제2 보상 필름(CPF2)을 통과할 경우에는 S2축과 평행한 방향으로의 편광 상태의 이동은 거의 관찰되지 않는 반면, 제1 보상 필름(CPF1)을 통과할 경우에는 S2축과 평행한 방향으로의 편광 상태의 상당한 이동이 관찰된다. 또한, 제2 보상 필름(CPF2)을 통과할 경우의 S3축과 평행한 방향의 이동 거리보다, 제1 보상 필름(CPF1)을 통과할 경우의 S3축과 평행한 방향의 이동 거리가 더 클 수 있다.
다음으로, 상기 광은 액정층(LCL)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제3 경로(rt3)를 따라 소거점(Ex point)으로 이동하며, 선편광 상태에 가까워진다.
따라서, 제1 보상 필름(CPF1), 제2 보상 필름(CPF2) 및 액정층(LCL)을 통과한 상기 광의 편광 상태인 소거점(Ex point)이 적도면(EP)상에 위치하므로, 측면에서 보았을 경우에도 선편광을 가질 수 있어, 측면 시인성이 향상될 수 있다.
또한, 적도면(EP)의 외측 둘레를 따라 측정한 S1 축 및 S3축을 포함하는 평면과의 거리는 시작점(start point)의 경우 제1 거리(dt1)를 가지며, 소거점(Ex point)의 경우 제2 거리(dt2)를 가진다. 제1 거리(d1t)와 제2 거리(dt2)는 동일한 값을 가질 수 있다. 제1 거리(dt1)와 제2 거리(dt2)가 동일한 값을 가질 경우, 액정 표시 장치를 측면에서 보아도 최적의 명암비를 가질 수 있다.
결과적으로, 위에서 살펴본 바와 같이, 제1 보상 필름(CPF1) 및 제2 보상 필름(CPF2)을 인접하도록 연속하여 배치할 경우에도 액정 표시 장치의 측면 시인성 및 명암비를 적절하게 보상할 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 자른 단면도이다.
이하의 실시예에서 이미 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호로서 지칭하며, 중복 설명은 생략하거나 간략화하기로 한다.
도 8을 참조하면, 제1 광학 필름층(OFL1_b)은 제1 편광 필름(POL1), 제2 보상 필름(CPF2_b), 제1 보상 필름(CPF1_b)을 포함한다. 다만, 본 실시예는 제1 편광 필름(POL1), 제1 보상 필름(CPF1) 및 제2 보상 필름(CPF2)의 순서로 적층되는 도 3에 도시된 실시예와는 달리, 제1 편광 필름(POL1) 상에 제2 보상 필름(CPF2_b)이 배치되고, 제2 보상 필름(CPF2_b) 상에 제1 보상 필름(CPF1_b)이 배치되어, 제1 편광 필름(POL1), 제2 보상 필름(CPF2_b) 및 제1 보상 필름(CPF1_b)의 순서로 적층된다. 즉, 도 3에 도시된 실시예와 비교하여 제1 보상 필름(CPF1_b)과 제2 보상 필름(CPF2_b)의 위치가 뒤바뀌도록 배치될 수 있다.
따라서, 제1 광학 필름층(OFL1_b)의 하부로부터 입사되어 제1 광학 필름층(OFL1_b)을 통과하는 광은, 제1 편광 필름(POL1), 제2 보상 필름(CPF2_b), 제1 보상 필름(CPF1_b)의 순서로 통과하게 되며, 배치된 각각의 필름에 따라 편광 상태가 변화한다.
이 때, 제1 보상 필름(CPF1_b)은 이축성 필름으로 형성되고, 제2 보상 필름(CPF2_b)은 네거티브 씨-플레이트 필름으로 형성되므로, 도 3에 도시된 실시예에서의 광의 편광의 변화와는 다른 방법으로 변화될 수 있다. 다만, 본 실시예의 경우에도 도 3에 도시된 실시예와 같이 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이에 대한 더욱 구체적인 설명을 위하여 도 9 및 도 10이 참조된다.
도 9는 도 8에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이고, 도 10은 도 9의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 도 8에 도시된 액정 표시 장치를 통과하는 광은 제2 보상 필름(CPF2_b), 제1 보상 필름(CPF1_b) 및 액정층(LCL)을 순서대로 통과하며, 상기 광은 뽀앙카레 구면의 표면을 따라 제1 경로(tr1_b), 제2 경로(rt2_b) 및 제3 경로(rt3_b)를 따라 이동하도록 편광 상태가 변화한다.
먼저, 제1 편광 필름(POL1)을 통과한 상기 광은, 'x'자로 표시된 시작점(start point)에 해당하는 편광 상태를 가진다.
다음으로, 상기 광은 제2 보상 필름(CPF2_b)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제1 경로(rt1_b)를 따라 이동하여 원편광 상태에 가까워진다.
다음으로, 상기 광은 제1 보상 필름(CPF1_b)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제2 경로(rt2_b)를 따라 이동하여 더욱 원편광 상태에 가까워진다.
이 때, 제2 보상 필름(CPF2_b)을 통과할 경우에는 S2축과 평행한 방향으로의 편광 상태의 이동은 거의 관찰되지 않는 반면, 제1 보상 필름(CPF1_b)을 통과할 경우에는 S2축과 평행한 방향으로의 편광 상태의 상당한 이동이 관찰된다. 또한, 제2 보상 필름(CPF2_b)을 통과할 경우의 S3축과 평행한 방향의 이동 거리보다, 제1 보상 필름(CPF1_b)을 통과할 경우의 S3축과 평행한 방향의 이동 거리가 더 클 수 있다.
즉, 도 3의 액정 표시 장치에 의한 편광 상태의 변화를 나타낸 도 6 및 도 7과 비교하였을 경우, 양 실시예에서 각각의 제1 보상 필름(CPF1_b)을 통과할 때의 상기 광의 편광 상태의 변화는 서로 동일하고, 각각의 제2 보상 필름(CPF2_b)을 통과할 때의 상기 광의 편광 상태의 변화는 서로 동일할 수 있다.
따라서, 양 실시예에서 각각 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2, CPF1_b, CPF2_b)을 통과한 뒤의 광의 편광 상태는, 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2, CPF1_b, CPF2_b) 의 통과 순서와는 무관하게, 동일한 편광 상태를 가질 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7 에서 제1 경로(rt1) 및 제2 경로(rt2)를 거친 광의 편광 상태를 가리키는 점의 위치와, 도 9 및 도 10에서 제1 경로(rt1_b) 및 제2 경로(rt2_b)를 거친 광의 편광 상태를 가리키는 점의 위치는 동일할 수 있다.
다음으로, 제2 보상 필름(CPF2_b) 및 제1 보상 필름(CPF1_b)을 통과한 상기 광은 액정층(LCL)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제3 경로(rt3_b)를 따라 소거점(Ex point)으로 이동하며, 선편광 상태에 가까워진다.
제1 내지 제3 경로(rt1_b, rt2_b, rt3_b)를 따라 모두 이동한 상기 광의 소거점의 위치는 도 6 및 도 7에 도시된 소거점(Ex point)의 위치와 동일하므로, 상술한 바와 같이 액정 표시 장치의 측면 시인성 및 명암비를 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11을 참조하면, 제1 광학 필름층(OFL1_c)은 제1 편광 필름(POL1), 제1 보상 필름(CPF1_c)을 포함하며, 제2 광학 필름층(OFL2_c)은 제2 보상 필름(CPF2_c), 제2 편광 필름(POL2)을 포함한다.
즉, 본 실시예에서는 제1 광학 필름층(OFL1)에 제1 및 제2 보상 필름(CPF1, CPF2)이 모두 배치되는 도 3에 도시된 실시예와는 달리, 제1 보상 필름(CPF1_c)은 제1 광학 필름층(OFL1_c)에 포함되고, 제2 보상 필름(CPF2_c)은 제2 광학 필름층(OFL2_c)에 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, 액정 표시 장치의 혼색을 방지하기 위하여는 제2 광학 필름층(OFL2_c)의 두께가 얇을수록 유리하다. 따라서, 제2 광학 필름층(OFL2_c)에 제2 보상 필름(CPF2_c)을 배치함에도 불구하고, 제2 광학 필름층(OFL2_c)의 두께를 최소화하기 위하여 제2 보상 필름(CPF2_c)을 트리 아세틸 셀룰로오스, 시클로 올레핀 폴리머 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 등으로 형성한 연실 필름이 아닌 다른 물질로 형성할 수 있다.
즉, 본 실시예에 의한 액정 표시 장치에서 제2 보상 필름(CPF2_c)은 액정 필름으로 형성할 수 있다.
상기 액정 필름은 상기 액정 필름을 형성하고자 하는 층 위에 중합성 액정 화합물을 도포하여, 이를 건조한 뒤, 자외선을 조사하여 경화시켜 제조할 수 있다. 이러한 제조 방법에 의하여 상기 액정 필름을 형성할 경우, 대체로 10㎛이상 100㎛ 이하의 두께를 갖는 상기 연신 필름과는 달리, 3㎛ 이상 5㎛ 이하의 두께를 갖도록 할 수 있다.
따라서, 제2 광학 필름층(OFL2_c)에 제2 보상 필름(CPF2_c)을 형성한다 하더라도, 상기 연신 필름으로 형성되는 기존의 제2 보상 필름(CPF2)보다 얇은 두께를 갖도록 제2 보상 필름(CPF2_c)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제2 광학 필름층(OFL2_c)의 두께가 얇아지므로, 인접하는 화소간 혼색을 최소화할 수 있다.
나아가, 제2 보상 필름(CPF2_c)의 두께 자체가 얇아짐으로 인하여 액정 표시 장치의 전체 두께를 얇게 할 수 있는 효과도 있다.
한편, 이에 제한되지 않고 제2 보상 필름(CPF2)이 제1 보상 필름 상(CPF1)에 배치되는 도 3에 도시된 실시예의 경우에도, 제2 보상 필름(CPF2)을 액정 필름으로 형성할 수도 있다.
한편, 본 실시예에서 사용되는 액정 필름은 원반상(disc-type) 액정이 사용된다. 원반상 액정은 판상구조를 가지며, 원반상의 분자들이 종축으로 쌓여있는 구조일 수 있다. 원반상 액정은 시야각 개선 효과가 있어서 광시야각 필름에 이용될 수도 있고, 전자 수송 능력이 있어 유기 전도체로도 이용될 수도 있다.
도 12는 도 11에 도시된 액정 표시 장치를 통과한 광의 경로에 따른 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 그래프이고, 도 13은 도 12의 뽀앙카레 구면을 S1축의 진행 방향의 반대 방향에서 바라본 모습을 도시한 그래프이다.
먼저, 제1 편광 필름(POL1)을 통과한 상기 광은, 'x'자로 표시된 시작점(start point)에 해당하는 편광 상태를 가진다.
다음으로, 상기 광은 제1 보상 필름(CPF1)을 통과하며, 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제1 경로(rt1_c)를 따라 이동하여 원편광 상태에 가까워진다.
다음으로, 상기 광은 액정층(LCL)을 통과하며 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제2 경로(rt2_c)를 따라 이동하여, 선편광 상태에 가까워진다.
다음으로, 상기 광은 제2 보상 필름(CPF2)을 통과하며, 뽀앙카레 구면상 편광 상태가 제3 경로(rt3_c)를 따라 이동하여 소거점(Ex point)으로 이동하며, 선편광 상태에 더욱 가까워진다.
다만, 이전의 실시예들과는 달리, 제2 보상 필름(CPF2_c)이 상기 액정 필름으로 형성됨으로 인하여 소거점(Ex point)이 적도면(EP) 상에 형성되지 않을 수는 있으나, 대체로 적도면(EP) 부근에 배치될 수 있다. 또한, 시작점(start point)으로부터 S1축 및 S3축에 의하여 정의되는 평면까지의 거리와, 소거점(Ex point)으로부터 S1축 및 S3축에 의하여 정의되는 평면까지의 거리가 대체로 동일할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 장치의 측면 시인성 및 명암비를 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 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.
OFL1: 제1 광학 필름층
OFL2: 제2 광학 필름층
POL1: 제1 편광 필름
POL2: 제2 편광 필름
CPF1: 제1 보상 필름
CPF2: 제2 보상 필름
CTF: 색 변환 필터

Claims (20)

  1. 제1 편광 필름;
    상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름;
    상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 제2 보상 필름;
    상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치되는 제2 편광 필름;
    상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되,
    상기 제1 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되고,
    상기 제2 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성되는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하인 액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 편광판의 하부에 배치되고 상기 제1 편광판으로 광을 제공하는 광원 유닛을 더 포함하되,
    상기 광은 청색광인 액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광의 피크 파장은 440nm 이상 460nm 이하인 액정 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    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 하나로 형성되는 액정 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성되고,
    상기 제2 보상 필름은 원반상(disc-type) 액정을 도포하여 형성되는 액정 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 기판 상에 배치되는 미세 공간층 내에 배치되되,
    상기 미세 공간층은 지지층에 의하여 유지되는 액정 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 지지층 상부에 공통 전극이 배치되고,
    상기 액정층 하부에 화소 전극이 배치되는 액정 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 색 변환 필터는 양자점(quantom dot) 입자를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제1 편광 필름;
    상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름;
    상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 제2 보상 필름;
    상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치되는 제2 편광 필름;
    상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되,
    상기 제1 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성되고,
    상기 제2 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되는 액정 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하인 액정 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
  16. 제1 편광 필름;
    상기 제1 편광 필름 상에 배치되는 제1 보상 필름;
    상기 제1 보상 필름 상에 배치되는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치되는 제2 보상 필름;
    상기 제2 보상 필름 상에 배치되는 제2 편광 필름;
    상기 제2 편광 필름 상에 배치되는 색 변환 필터를 포함하되,
    상기 제1 보상 필름은 이축성(biaxial) 필름으로 형성되고,
    상기 제2 보상 필름은 네거티브 씨-플레이트(negative c-plate) 필름으로 형성되는 액정 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름은 트리 아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose; TAC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 계열, 및 아크릴 계열의 고분자 수지 중 적어도 하나로 형성되고,
    상기 제2 보상 필름은 원반상(disc-type) 액정을 도포하여 형성되는 액정 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름과 상기 제2 보상 필름의 두께 방향 위상 지연값(Rth)의 합은 100nm 이상 350nm 이하인 액정 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 보상 필름은 20nm 이상 80nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 160nm 이상 180nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 보상 필름은 -10nm 이상 10nm 이하 범위의 면내 위상 지연값(R0)과 35nm 이상 55nm 이하 범위의 두께 방향 위상 지연값(Rth)를 갖는 액정 표시 장치.
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