KR20240081924A - 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자 - Google Patents

고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자 Download PDF

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이승희
임영진
김민수
강민지
전현수
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자는 보상필름을 포함하는 상부와 하부 편광판 및 상기 상부 편광판 상에 배치되는 수직 정렬된 흡광필름을 포함할 수 있다. 이에 의해, 본 발명은 상부 편광판 상에 수직 정렬된 흡광필름을 배치함으로써 시야각에서의 빛샘 현상을 개선시켜 고 명암비를 가질 수 있다.

Description

고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자{Homogeneous alignment liquid crystal device having high contrast ratio}
본 발명은 수평배향 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히, 상부 편광판 상에 수직 정렬된 흡광필름을 배치함으로써 시야각에서의 빛샘 현상을 개선시켜 고 명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자에 관한 것이다.
액정표시소자는 일반적으로 두 장의 편광판 사이에 끼워진 액정층의 복굴절성을 전계로 조절하여, 조절되는 복굴절성에 따라 투과량을 변화시켜 화상을 표시한다. 그리고 액정표시소자는 특성상, 화면의 법선방향으로 투과되는 빛에 대해서 광학적인 설계를 맞추고 있으며, 기울어진 시야각에 있어서는 광학적 설계를 정면과 같이 최적조건으로 맞출 수가 없다.
액정표시소자는 다른 디스플레이 소자와 달리 시야각 문제를 가지게 된다. 그리고, 시야각 문제는 장대 모양(rod-like) 액정을 사용한 경우 복굴절성의 비대칭으로 인해 더욱 커진다.
상용화된 액정표시모드인 TN(twisted nematic), IPS(in-plane switching), MVA(multi-domain vertical alignment), OCB(optically compensated bend), FFS(fringe-field switching), ECB(electrically controlled bifringence) 모드는 대부분 복굴절성을 가진 액정물질로 장대 모양(rod-like) 액정을 사용하고 있다.
일반적으로 색도 및 휘도 면에서 성능이 우수한 수평배향 모드(HORIZONTAL ALIGNMENT MODE)가 널리 사용된다. 수평배향 모드로는 IPS와 FFS가 대표적이다.
수평배향 모드는 전압 비인가 상태에서 액정 분자가 기판 면에 거의 수평하고 균일하게 배열되어 있어 하판 편광판을 통과한 빛이 액정을 통과해도 편광 상태의 변화를 일으키지 않아 본래의 상태대로 액정층을 통과할 수 있어 어느 정도의 어둠(BLACK) 상태를 나타낼 수 있다.
수평배향 모드는 광학 필름을 사용하지 않고서도 넓은 시야각을 얻을 수 있어 자연스럽고 균일한 화질의 화상을 전달할 수 있는 장점이 있으나, 빛이 비스듬히 입사될 경우에는 액정셀 내의 빛의 경로가 길어져 약한 타원 편광이 발생하게 되고 빛샘을 유발하게 되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 위상차를 부여할 수 있는 필름을 사용하여 시야각을 보상해 왔다. 이에, IPS 액정셀 자체가 위상차 값이 큰 +A-Plate와 같은 역할을 하므로 이를 보상하기 위해서 -A 플레이트를 시야각 보상필름으로 사용하는 기술이 제안된 바 있다. -A 플레이트는 디스코틱 액정을 일정하게 배열하는 방식으로 제조되는 것인데, 디스코틱 액정을 이용하여 -A 플레이트를 제조하는 것은 구현이 어려울 뿐만 아니라, 광축 이탈 등의 문제가 발생할 우려도 많아서 그 성능이 충분하지 못하였다. 또한, 네마틱 액정을 이용하여 -A 플레이트를 제조하는 것은 현재 기술로는 가능하지 못하다는 문제를 가진다
그에 대한 대안으로 -B 플레이트 위에 +C 플레이트를 적층함으로써 IPS 모드에서 발생되는 위상차를 보상하는 시야각 보상 필름이 제안된 바 있다. 그러나 이 방법 또한 다양한 시야각 별로 충분한 콘트라스트 비율을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 붉은색으로 전체 색상이 치우치게 되는 등의 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 제2007-0015000호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상부 편광판 상에 수직 정렬된 흡광필름을 배치함으로써 시야각에서의 빛샘 현상을 개선시켜 고 명암비를 갖는 수평배향 액정표시소자를 제공하는 것이다.
상부 편광판과 상기 하부 편광판 사이에 위치한 보상필름을 포함하되, 보상필름은 포지티브 A 플레이트 및 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트를 포함시킴으로써, 빛샘 현상을 감소시켜 광 시야각을 확보할 수 있는 수평배향 액정표시소자를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자는 보상필름을 포함하는 상부와 하부 편광판 및 상기 상부 편광판 상에 배치되는 수직 정렬된 흡광필름을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡광필름은 반응성 메조겐을 모재로 이색성 염료가 혼합된 필름일 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 모재 100중량부 대비 0.1 내지 5중량부로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 스펙트럼에 걸친 빛을 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물일 수 있다.
또한, 상기 흡광필름은 수직 전계 또는 수직 배향막에 의해 수직 정렬된 필름일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자는 상부와 하부 편광판과, IPS 액정셀 및 상기 상부 편광판과 상기 하부 편광판 사이에 위치한 보상필름을 포함하며, 상기 보상필름은 포지티브 A 플레이트 및 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트는 빛을 흡수하면서 위상차를 보상할 수 있다.
또한, 상기 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트는 반응성 메조겐를 모재로 하여 이색성 염료를 혼합하여 형성된 필름일 수 있다.
또한, 상기 이색성 염료는 상기 모재 100중량부 대비 0.1 내지 5중량부로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 스펙트럼에 걸친 빛을 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 수평배향 액정표시소자는 상부 편광판 상에 수직 정렬된 흡광필름을 배치함으로써 시야각에서의 빛샘 현상을 개선시켜 고 명암비를 가질 수 있다.
또한, 상부 편광판과 상기 하부 편광판 사이에 위치한 보상필름을 포함하되, 보상필름은 포지티브 A 플레이트 및 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트를 포함시킴으로써, 빛샘 현상을 감소시켜 광시야각을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 투과축 90에서의 콘트라스트 비율을 시뮬레이션(simulation) 한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 투과축 89.7에서의 콘트라스트 비율을 시뮬레이션(simulation) 한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 실험결과를 나타내는 이미지이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 실험결과를 나타내는 이미지이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 수평배향 액정표시소자는 보상필름(130, 140)을 포함하는 상부와 하부 편광판(110', 110), IPS 액정셀(120) 및 상부 편광판(110') 상에 배치되는 수직 정렬된 흡광필름(150)을 포함할 수 있다. 여기서, 보상필름(130, 140)은 포지티브 C 플레이트(140)와 포지티브 A 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
한편, 액정표시소자를 구성하는 통상의 구성으로서 본 발명의 수평배향 액정표시소자의 위상차 보상에 큰 영향이 없는 구성 및 조건들은 일반적인 것들을 채용할 수 있다. 예컨대, 상판 편광판(110')의 시인 측 보호필름 상에는 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 대전방지층 등의 기능성 층들이 하나 이상 추가로 포함될 수 있고, 상판 및 하판 편광판(110', 110)의 액정셀(120) 쪽 보호필름이나 포지티브 C와 A 플레이트의 굴절률 이방성을 나타내는 층이 형성되지 않은 면 상에는 편광판을 액정셀에 접합시키기 위한 점착제층이 형성되어 있을 수 있다.
통상의 보호필름라 함은 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀폴리머(COP), 폴리술폰(PSF), 시클로올레핀코폴리머(COC), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 제조된 필름이 포함될 수 있다.
통상의 A 플레이트와 C 플레이트라 함은 각각의 플레이트의 굴절율 이방성에 따라 분류한 것으로서, 빛이 통과하는 재료는 x, y, z 축 방향으로의 굴절율(Nx, Ny, Nz)을 가지는데, 굴절율이 모두 동일할 경우를 등방성이라 하며, 굴절율의 일부 또는 전부가 상이할 경우를 이방성이라 한다. 여기서, Nx는 플레이트의 면내에서 굴절률이 가장 큰 축의 굴절률을, Ny는 면내 방향에서 Nx에 수직인 방향의 굴절률을, Nz는 플레이트의 두께 방향의 굴절률을 각각 의미할 수 있다. 포지티브 C 플레이트와 포지티브 A 플레이트의 굴절률 이방성을 나타내는 층의 조합에 의해 위상차가 보상되므로 이들의 면내(정면) 위상차 Re 및 두께방향 위상차 Rth가 조절될 수 있다.
흡광필름(150)은 빛을 흡수할 수 있다. 즉, 흡광필름(150)은 빛을 이방성 개념으로 흡수하는 물질을 수직 정렬시킨 필름일 수 있다. 또한, 흡광필름(150)은 수직 전계 또는 수직 배향막에 의해 수직 정렬된 필름일 수 있다. 이러한 흡광필름(150)은 반응성 메조겐을 모재로 하며, 이색성 염료(dye)가 혼합될 수 있다. 이때, 이색성 염료의 함량은 필름 100중량부 대비 0.1 내지 5중량부로 혼합될 수 있고, 바람직하게는, 1 중량부 내지 2중량부 일 수 있다.
한편, 반응성 메조겐(reactive mesogen, RM)은 액정 물질 고유의 비등방성을 가지고 있는 동시에 경화를 통해 매우 안정된 액정 고분자 구조를 형성할 수 있다. 또한, 반응성 메조겐은 분자 구조를 변형하거나 특정 기능을 가진 작용기를 결합시키는 방식으로 감광성, 감열성 등의 기능을 가질 수 있으며 기판의 종류에 상관없이 단순한 용액 공정을 통해 필름을 형성할 수 있다. 또한 반응성 메조겐 필름의 표면 특성은 반응성 메조겐의 정렬 방향에 따라 달라질 수 있다. 반응성 메조겐 경화를 통해 형성된 액정 고분자 구조물의 표면에서는 액정이 반응성 메조겐의 분자 정렬과 동일한 방향으로 배향하려고 하기 때문에 표면간 경계에서 매우 균일한 액정 배향을 얻을 수 있다.
또한, 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 넓은 스펙트럼에 걸친 빛을 효과적으로 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 Solvent Black 35(Zapon Black X50, BASF), Solvent Black 27(Zapon Black X51, BASF), Solvent Black 3(Neptun Black X60, BASF), Solvent Black 5(Flexo Black X12, BASF), Solvent Black 7(Neptun Black NB X14, BASF), Solvent Black 46(Neptun A Black X17, BASF), Solvent Black 47 (Neopin Black X58, BASF), Solvent Black 28(Orasol Black CN, Ciba-Geigy), Solvent Black 29(Orasol Black RL, Ciba-Geigy) 및 Solvent Black 45(Savinyl Black RLS, Sandoz Corp.)을 포함할 수 있다.
실시예 1
(흡광필름의 반응성 메조겐(모재) 선택)
Merck사 제조 RMS03-013C 100중량부를 사용하였다.
(이색성 염료의 선택)
제조예 1(S-5): 이색성 염료(1)의 선택
BASF사 제조 Black X12를 모재 100중량부 대비 1중량부를 사용하였다.
제조예 2(S-6): 이색성 염료(2)의 선택
BASF사 제조 Black X12를 모재 100중량부 대비 2중량부를 사용하였다.
즉, 흡광필름(150)은 모재를 99wt%, 이색성 염료를 1wt% 혼합하여 제조예 1(S-5)을 제조하였고, 모재를 98wt%, 이색성 염료를 2wt% 혼합하여 제조예 2(S-6)를 제조하였다. 이러한, 흡광필름(150)은 화합물의 구조적인 이방성으로 인하여 흡수 및 광감응이 편광의 방향에 따라 다르게 나타나는 이색성(dichroism)을 나타낼 수 있다.
또한, 흡광필름(150)의 셀 갭(cell gap)은 10um로 형성될 수 있다. 한편, 흡광필름(150)은 수직 전기장 발생 장치를 이용하여 수직전계를 40V 인가하고, UV를 20mW로 2분간 조사하여 경화시킴으로써, 수직 정렬된 구조를 형성하였다. 이때, n o는 1.543, n e는 1.680, 복굴절 Δn는 0.137 일 수 있다. 이때, 이색성 염료는 흡수파장이 450nm, 550nm, 650nm일 때, 이색성비(Dichroic ratio)가 9, 11.1, 12일 수 있다.
이에 따른 결과로써, 도 8을 참조하면, (a)는 제조예 1(S-5)의 실험 결과를 나타내는 이미지이고, (b)는 제조예 1(S-6)의 실험 결과를 나타내는 이미지이다.
도 8의 이미지에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시소자는 어둠 화면을 구현할 때 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 제어할 수 있어 블랙 휘도가 저감되고 고 명암비를 갖을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 수평배향 액정표시소자는 상부와 하부 편광판(110', 110), IPS 액정셀(120) 및 상부 편광판(110')과 하부 편광판(110) 사이에 위치한 보상필름(130, 240)을 포함할 수 있다. 이때, 보상필름(130, 240)은 포지티브 A 플레이트(130) 및 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240)를 포함할 수 있다. 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240) 이 외의 구성은 도 1과 동일한 구성으로 이하 설명을 생략한다.
이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240)는 빛을 흡수하면서 위상차를 보상할 수 있다.
이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240)는 굴절율 분포가 Nx≒Ny<Nz를 만족하는 포지티브의 일축성 광학소자로서, 반응성 메조겐을 모재로 하여 이색성 염료를 혼합하여 필름을 형성할 수 있다.
여기서, 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 넓은 스펙트럼에 걸친 빛을 효과적으로 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물을 의미할 수 있다.
실시예 2
(포지티브 C 플레이트 선택)
반응성 메조겐을 100중량부로 사용할 수 있다.
(이색성 염료의 선택)
제조예 3(S-3): 이색성 염료(1)의 선택
BASF사 제조 Black X12를 모재 100중량부 대비 1중량부를 사용할 수 있다.
제조예 4(S-4): 이색성 염료(2)의 선택
BASF사 제조 Black X12를 모재 100중량부 대비 2중량부를 사용할 수 있다.
즉, 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240)은 반응성 메조겐을 모재로 99wt%, 이색성 염료를 1wt% 혼합하여 제조예 3(S-3)을 제조할 수 있고, 반응성 메조겐을 모재로 98wt%, 이색성 염료를 2wt% 혼합하여 제조예 4(S-4)를 제조할 수 있다.
이러한, 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트(240)은 화합물의 구조적인 이방성으로 인하여 흡수 및 광감응이 편광의 방향에 따라 다르게 나타나는 이색성(dichroism)을 나타낼 수 있다.
이에 본 발명의 액정표시소자는 정면에서의 휘도 감소를 최소화하면서 시야각에서의 빛샘 현상을 감소시켜 명암비를 향상시킬 수 있다.
도 3은 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 통상의 수평배향 액정표시소자에서 시야각 보상필름을 사용하지 않는 구조를 나타낸다.
비교예 1(S-1)의 액정표시소자는 상부와 하부 편광판(10', 10) 및 IPS 액정셀(20)을 포함한다.
상부 편광판(10')의 흡수축과 하부 편광판(10)의 흡수축을 서로 직교하도록 배치하였다. 상부 편광판(10')의 내부 보호 필름으로는 위상차값이 거의 0인 COP(Cyclo-olefin), zero TAC 또는 아크릴 계열의 필름 등을 이용할 수 있다. 또한, 하부 편광판(10)의 내부 보호 필름으로는 두께가 50㎛이고 두께 방향의 위상차 값 Rth=-30nm을 갖는 TAC 필름으로 이루어져 있다. 이들 편광판의 외부 보호필름은 편광에 큰 영향을 주지 않기 때문에 종래부터 외부 보호필름으로 사용되던 필름이라면 모두 사용 가능하다. 예로서는 TAC이나 아크릴 계열의 필름 등을 들 수 있다. 본 실시예에서는 TAC을 사용하였다.
IPS 액정셀(20)은 3.3㎛ 셀 간격(면상 위상차 330nm), 프리틸트 각1.4°, 유전율 이방성 Δε=+7, 그리고 550nm파장에서 복굴절 Δn=0.1을 갖는 액정으로 채워진다.
도 3의 (b)를 참조하면, 통상의 수평배향 액정표시소자에서 시야각 보상필름을 사용하는 구조를 나타낸다.
비교예 2(S-2)의 액정표시소자는 상부와 하부 편광판(10', 10), IPS 액정셀(20) 및 시야각 보상필름(30, 40)을 포함한다.
시야각 보상필름(30, 40)은 포지티브 A 플레이트(30)와 포지티브 C 플레이트(40)를 의미한다. 하부 편광판(10)에 인접해 있는 포지티브 A 플레이트(30)의 광축은 상부 편광판(10')의 흡수축에 평행이 되도록 배열하였다. 포지티브 A 플레이트(30)는 역 분산특성, 플랫(Flat) 분산특성, 정상 분산특성을 갖는 물질로서, 연신된 PC(Polycarbonate), COP 또는 아크릴 필름 등이 사용될 수 있다. 포지티브 A 플레이트(30)의 두께는 40um, x, y, z 축 방향으로의 굴절율(Nx=1.480395, Ny=1.478771, Nz=1.478771), 면상 위상차(Ro)는 130nm을 갖도록 하였다.
포지티브 C 플레이트(40)는 UV 경화형 수직 배향된 액정필름으로, 두께는 40um, x, y, z 축 방향으로의 굴절율(Nx=1.478021, Ny=1.478021, Nz=1.480266), 두께 방향 위상차(Rth)는 ~90nm를 갖도록 하였다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 투과축 90에서의 콘트라스트 비율을 시뮬레이션(simulation) 한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 비교예 1(S-1: IPS mode), 비교예 2(S-2: Compensated IPS mode), 제조예 3(S-3: Dye-doping positive-C plate(1wt%)),제조예 4(S-4: Dye-doping positive-C plate(2wt%)), 제조예 1(S-5: Dye-doping RM cell on top(1wt%)) 및 제조예 2(S-6: Dye-doping RM cell on top(2wt%))에 따른 수평배향 액정표시소자의 콘트라스트 비율을 나타낸다.
도 4의 (a)는 표 1과 같이 어둠 상태에서의 투과율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 0.00290 1.27 -
S-2 0.00287 0.0115 0.0509
S-3 0.00284 0.0026 0.0377
S-4 0.00281 0.0025 0.0299
S-5 0.00212 0.0035 0.0231
S-6 0.00211 0.0034 0.0230
도 4의 (b)는 표 2와 같이 밝은 상태에서의 투과율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 28.61 17.72 -
S-2 28.60 16.72 14.70
S-3 28.25 15.66 14.21
S-4 27.92 14.68 13.75
S-5 21.06 6.34 8.10
S-6 20.99 6.29 8.06
도 4의 (c)는 표 3과 같이 콘트라스트 비율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 9865.51 13.95 -
S-2 9965.15 1453.913 288.80
S-3 9947.18 6023.07 376.92
S-4 9935.94 5872 459.86
S-5 9933.96 1811.43 350.65
S-6 9947.86 1850 350.43
이를 통해, 실시예는 정면에서의 투과율은 26.6%감소했으나 시야각에서의 콘트라스트(CR)가 13,161% 증가하였음을 알 수 있다.
특히, 도 5를 참조하면, 어둠(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.2%이며, 어둠을 표시할 때 투과도 0.02%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색 범위가 넓을수록 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 빛이 새는 시각(Φ=45°, θ=70°방향)부터 빛이 가장 많이 새는 시각(Φ=20°, θ=75°방향)에서 편광상태 변화를 나타내기 때문이다.
실시예와 비교예의 시뮬레이션 결과를 비교해 보면 실시예가 비교예에 비해 빛샘이 현저히 저하되어 광시야각이 확보됨을 알 수 있다.
비교예 1(S-1)의 경우, 정면은 0.00288% (at f =0 q =0), 최대 빛샘은 1.27% (at f =45 q =70)을 나타냈다.
비교예 2(S-2)의 경우, 정면은 0.00287% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0115% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.05% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 1(S-5)의 경우, 정면은 0.0021% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0035% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.023% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 2(S-6)의 경우, 정면은 0.0021% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0034% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.023% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 3(S-3)의 경우, 정면은 0.00284% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0026% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.038% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 4(S-4)의 경우, 정면은 0.00281% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0025% (at f =45 q =70), 최대 빛샘: 0.029% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 수평배향 액정표시소자의 투과축 89.7에서의 콘트라스트 비율을 시뮬레이션(simulation) 한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 비교예 1(S-1: IPS mode), 비교예 2(S-2: Compensated IPS mode), 제조예 3(S-3: Dye-doping positive-C plate(1wt%)),제조예 4(S-4: Dye-doping positive-C plate(2wt%)), 제조예 1(S-5: Dye-doping RM cell on top(1wt%)) 및 제조예 2(S-6: Dye-doping RM cell on top(2wt%))에 따른 수평배향 액정표시소자의 콘트라스트 비율을 나타낸다.
도 6의 (a)는 표 4와 같이 어둠 상태에서의 투과율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 0.0037 1.22 -
S-2 0.0037 0.0075 0.047
S-3 0.0036 0.0017 0.034
S-4 0.0035 0.0044 0.028
S-5 0.0027 0.0022 0.020
S-6 0.0026 0.0021 0.020
도 6의 (b)는 표 5와 같이 밝은 상태에서의 투과율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 28.61 17.68 -
S-2 28.60 16.63 14.63
S-3 28.27 15.58 14.15
S-4 27.91 14.60 13.69
S-5 21.06 6.33 8.10
S-6 20.99 6.29 8.06
도 6의 (c)는 표 6과 같이 콘트라스트 비율을 나타낸다.
φ=0, θ=0 φ=45, θ=70 φ=20, θ=75
S-1 7732.43 14.49 -
S-2 7729.73 2217.33 311.27
S-3 7852.78 9164.706 416.17
S-4 7974.28 3318.182 488.93
S-5 7800 2877.273 405
S-6 8073.07 2995.24 403
이를 통해, 실시예는 정면 콘트라스트(CR)는 소폭 증가하나 시야각 콘트라스트(CR)은 20,571% 향상되었음을 알 수 있다.
도 7를 참조하면, 어둠(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.2%이며, 어둠을 표시할 때 투과도 0.02%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색 범위가 넓을수록 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 빛이 새는 시각(Φ=45°, θ=70°방향)부터 빛이 가장 많이 새는 시각(Φ=20°, θ=75°방향)에서 편광상태 변화를 나타내기 때문이다.
실시예와 비교예의 시뮬레이션 결과를 비교해 보면 실시예가 비교예에 비해 빛샘이 현저히 개선되어 명암비가 높아짐을 알 수 있다.
비교예 1(S-1)의 경우, 정면은 0.00366% (at f =0 q =0), 최대 빛샘은 1.23% (at f =45 q =70)을 나타냈다.
비교예 2(S-2)의 경우, 정면은 0.00366% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0075% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.047% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 1(S-5)의 경우, 정면은 0.00269% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0022% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.02% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 2(S-6)의 경우, 정면은 0.00269% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0021% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.02% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 3(S-3)의 경우, 정면은 0.00361% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0017% (at f =45 q =70), 최대 빛샘은 0.033% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
실시예 중 제조예 4(S-4)의 경우, 정면은 0.00357% (at f =0 q =0), 빛샘은 0.0044% (at f =45 q =70), 최대 빛샘: 0.028% (at f =20 q =75)을 나타냈다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110', 110: 상부 및 하부 편광판
120: IPS 액정셀
130, 140: 보상필름
150: 흡광필름
240: 이색성 염료가 혼합된 C 플레이트

Claims (10)

  1. 보상필름을 포함하는 상부와 하부 편광판 및 상기 상부 편광판 상에 배치되는 수직 정렬된 흡광필름을 포함하는, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡광필름은 반응성 메조겐을 모재로 이색성 염료가 혼합된 필름인, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  3. 제3항에 있어서,
    상기 이색성 염료는 상기 모재 100중량부 대비 0.1 내지 5중량부로 혼합된, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 스펙트럼에 걸친 빛을 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물인, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡광필름은 수직 전계 또는 수직 배향막에 의해 수직 정렬된 필름인, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  6. 상부와 하부 편광판과, IPS 액정셀 및 상기 상부 편광판과 상기 하부 편광판 사이에 위치한 보상필름을 포함하며, 상기 보상필름은 포지티브 A 플레이트 및 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트를 포함하는 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트는 빛을 흡수하면서 위상차를 보상하는, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이색성 염료가 혼합된 포지티브 C 플레이트는 반응성 메조겐을 모재로 하여 이색성 염료를 혼합하여 형성된 필름인, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  9. 제8에 있어서,
    상기 이색성 염료는 상기 모재 100중량부 대비 0.1 내지 5중량부로 혼합된, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 이색성 염료는 이색성 염료는 적외선에서 자외선에 이르는 스펙트럼에 걸친 빛을 흡수할 수 있는 가용성 유기 염료 조합물인, 고명암비를 가지는 수평배향 액정표시소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070015000A (ko) 2005-07-29 2007-02-01 주식회사 엘지화학 단순화된 구조를 갖는 면상 스위칭 액정표시장치

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