WO2009120009A1 - 시야각 보상필름 일체형 편광판 및 이를 포함하는 ｉｐｓ-ｌｃｄ - Google Patents

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WO2009120009A1
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liquid crystal
ips
lcd
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장준원
이대희
박문수
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주식회사 엘지화학
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation

Definitions

  • the present invention relates to a viewing angle compensation film integrated polarizer used in an IPS-LCD filled with a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy ( ⁇ > 0) and an IPS-LCD comprising the same, and more particularly, to a polarizing film constituting a polarizing plate.
  • the present invention relates to an integrated polarizing plate capable of securing a thinner polarizing plate and a good viewing angle using a viewing angle compensation film as a protective film, and an IPS-LCD employing the same in a display device.
  • LCDs Liquid crystal displays
  • LCDs are display devices that selectively transmit light emitted from a backlight to each pixel through polarization of the liquid crystal to realize a desired image.
  • the IPS-LCD is a display device having an advantage that a viewing angle is wider than a commonly used twisted nematic (TN) LCD. That is, IPS-LCD is also called a planar switching liquid crystal display or a transverse electric field type liquid crystal display, and by arranging the electrodes on the same surface in the cell in which the liquid crystal is disposed, the liquid crystals are not aligned vertically but parallel to the transverse plane of the electrodes. Make sure it is aligned. That is, when the electric field is formed as shown in Figure 1, the alignment direction of the liquid crystal is changed on the screen of the liquid crystal display.
  • TN twisted nematic
  • FIG. 1 illustrates the movement of liquid crystal molecules in a liquid crystal pixel of an IPS-LCD which is generally used.
  • the liquid crystal molecules are arranged parallel to the rubbing direction in the pixel.
  • O-mode IPS-LCD the case where the rubbing direction is parallel to the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the backlight
  • E-mode IPS-LCD the case where the rubbing direction is perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the backlight.
  • the polarizer on the observer side has an absorption axis perpendicular to the absorption axis of the polarizer plate adjacent to the backlight regardless of the mode.
  • 2 and 3 illustrate the O-mode IPS-LCD.
  • the IPS-LCD has polarizing plates having absorption axes perpendicular to each other on both sides of the liquid crystal cell, but when no electric field is formed.
  • the light passing through the light source-side polarizer does not undergo any phase difference and reaches the upper polarizer so that light does not pass.
  • the pixel becomes a dark state normally referred to as normally black.
  • IPS-LCD includes all of Super-IPS, FFS (Fringe Field Switching), reverse TN IPS, and the like.
  • the liquid crystal in the IPS-LCD improves visibility than the TN-LCD when light is emitted obliquely, that is, when the observer observes obliquely.
  • the alignment layer of the liquid crystal is located above and below the liquid crystal cell, and the electrodes are positioned above and below the liquid crystal cell.
  • the liquid crystal is aligned by an electric field, a region in which the liquid crystals are arranged obliquely in the vertical direction is generated.
  • IPS-LCD In the case of the IPS-LCD, a region in which the liquid crystal is aligned obliquely in the vertical direction does not occur, so the phase difference change due to the oblique liquid crystal alignment is not large. Therefore, IPS-LCDs are widely used as liquid crystal displays with wide viewing angles.
  • the path of the light in the liquid crystal cell becomes long, and thus, a weak elliptical polarization is generated as compared with the case where the light is emitted to the front.
  • the light emitted obliquely experiences a light leakage phenomenon in the polarizer, it is necessary to compensate for the phase difference.
  • the viewing angle compensation film is a film having a phase difference in the opposite direction so that a phase difference in the opposite direction may occur in consideration of the phase difference experienced by light emitted at an angle. Means.
  • the retardation film a film having a retardation for compensating for the retardation that may occur in a liquid crystal or a polarizing plate in the opposite direction is usually used.
  • the retardation film may be divided into A plate, C plate, and B plate according to the type thereof.
  • a plate and C plate are classified according to the refractive index anisotropy of each plate, and the detailed description thereof is as follows.
  • the material through which light passes has refractive indices (n x , n y , n z ) in the x, y, and z axis directions.
  • refractive indices are all the same, isotropic is called, and part or all of the refractive indices is Different cases are called anisotropy.
  • anisotropy For convenience, when the thickness direction of the film is the z direction, and one of the surface directions of the film is x and the other one is y, each refractive index is expressed by the refractive index in the direction shown in FIG. 6.
  • the case where the refractive indices of the two directions are the same but the refractive indices of the other one direction are different is called a uniaxial film, and the case where all the refractive indices of the three directions are different is called a biaxial film.
  • Equation 1 The case where the refractive index of the film direction of the uniaxial film is different is called an A plate, the relationship of the refractive index of the A plate may be represented by the following Equation 1, and the in-plane phase difference (R in ) in the A plate is It can be expressed as.
  • d means the thickness of the plate (film).
  • nx> ny is referred to as + A plate and vice versa--A plate.
  • the refractive index in the thickness direction of the film of the uniaxial film is different is called a C plate
  • the relationship of the refractive index of the C plate can be represented by the following equation 3
  • the thickness direction phase difference (R th in the C plate ) May be represented by the relation 4.
  • nx ny ⁇ nz
  • a biaxial film means a film in which both a planar retardation and a thickness direction retardation occur, and -B plate of the biaxial film has a relationship of nx> ny> nz.
  • the -A plate is manufactured by arranging the discotic liquid crystals uniformly. As described above, the manufacturing of the -A plate using the discotic liquid crystal is not only difficult to implement, but also may cause problems such as optical axis deviation. There was not enough performance. In addition, there is a problem that manufacturing -A plate using nematic liquid crystal is not possible with current technology.
  • a viewing angle compensation film has been proposed to compensate for the phase difference generated in the IPS liquid crystal cell by stacking the + C plate on the -B plate as shown in FIG. 4.
  • this method also has a disadvantage in that it is not possible to secure a sufficient contrast ratio for various viewing angles, and also causes problems such that the entire color is biased in red.
  • the conventional viewing angle compensation film was attached to the polarizing plate as a separate layer to compensate for the phase difference generated in the IPS-LCD, but this separate viewing angle compensation film layer caused the thickness of the entire panel to increase.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, according to one aspect of the present invention, a new type of polarizing plate that can reduce the thickness of the panel and reduce the manufacturing cost and the IPS-LCD comprising the polarizing plate Is provided.
  • the polarizing plate of one side of the present invention for solving the problem of the present invention is a polarizing film, a protective film attached to one side of the polarizing film and a + C plate attached to the opposite surface of the protective film of the polarizing film is a liquid crystal form It characterized in that it has an integral form comprising a + A plate coated with.
  • an IPS-LCD comprising an integrated polarizing plate including a + C plate coated with a liquid crystal form of a + C plate is a polarizing film, a protective film attached to one surface of the polarizing film and the polarizing film
  • the + C plate attached to the opposite side of the protective film attaching surface includes an integrated polarizing plate including a + A plate coated in a liquid crystal form on one side of the liquid crystal cell, and the + C plate of the integrated polarizing plate is coated.
  • the + A plate is located on the liquid crystal cell side.
  • the on-plane retardation value of the + A plate is preferably 30 to 500 nm, more preferably 90 to 150 nm, and most preferably 110 to 130 nm with respect to light having a wavelength of 550 nm.
  • the thickness direction retardation value of the + C plate is preferably 60 to 100nm, more preferably 70 to 90nm, most preferably 70 to 80nm for light of 550nm wavelength.
  • ) of the + A plate coated with the + C plate in a liquid crystal form is effective in 0.15 to 0.5.
  • Another aspect of the integrated polarizing plate of the present invention includes a polarizing film, a protective film attached to one side of the polarizing film and a + B plate coated with a + C plate attached to the opposite surface of the protective film of the polarizing film Characterized in that.
  • the protection film used in the conventional panel is further omitted, but also the thickness of the C plate can be reduced, so that the thickness can be reduced and the manufacturing cost can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a change in arrangement of liquid crystals in an IPS-LCD
  • FIG. 2 is a schematic view showing a lamination pattern of an IPS-LCD without a viewing angle compensation film being used;
  • FIG. 3 is a schematic view showing in more detail the laminated pattern of the polarizing plate in the IPS-LCD without a viewing angle compensation film;
  • Figure 4 is a schematic diagram when the + C plate is coated on the -B plate according to another aspect of the present invention used as the inner protective film of the polarizing plate,
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a lamination pattern of a conventional IPS-LCD in which a + A plate and a + C plate are laminated in separate layers;
  • FIG. 6 is a coordinate diagram showing each axis for explaining the refractive index
  • Figure 7 is a schematic diagram when the + C plate is coated on the + A plate according to one aspect of the present invention used as an inner protective film of the polarizing plate,
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a case in which only the light source and the observer are reversed as the same stacked pattern as in FIG. 7;
  • FIG. 11 is a graph showing the contrast ratio of the IPS-LCD provided by the inventive example.
  • FIG. 12 is a graph showing the contrast ratio of the IPS-LCD provided by Comparative Example 3.
  • FIG. 12 is a graph showing the contrast ratio of the IPS-LCD provided by Comparative Example 3.
  • the inventors of the present invention have studied in depth to solve the problems of the present invention, the + A plate and + C plate is not produced after the separate film to be laminated, but + C plate on the + A plate as a thin It is preferable to coat, and it has also been found that it is preferable to use a + A plate coated with a thin + C plate as a protective film of a polarizing plate, thereby leading to the present invention.
  • the polarizing plate and the IPS-LCD including the polarizing plate according to one aspect of the present invention have the following two great features.
  • the + C plate is coated on the + A plate, but in the form of a liquid crystal compound to have a phase difference.
  • the + A plate coated with the + C plate is used as a protective film on the liquid crystal cell side of the protective film of the polarizing plate.
  • the coating form of the plate will be described.
  • a plate of two layers formed by coating the + C plate on the + A plate is used.
  • one aspect of the present invention can be simply implemented by forming a vertically aligned liquid crystal (eg, nematic liquid crystal) on the + A plate.
  • a vertically aligned liquid crystal eg, nematic liquid crystal
  • the arrangement as described above has the advantage that the thickness can be significantly reduced compared to the conventional viewing angle compensation film laminate. That is, when a plurality of films are laminated, an adhesive layer is required in the middle, and the thickness of the viewing angle compensation film may increase due to the adhesive layer.
  • the thickness of the + C plate can be reduced to less than 1 ⁇ m.
  • an alignment layer may be formed between the + C plate and the + A plate, but even if the alignment layer is omitted and the liquid crystal is coated, there may be no problem in the alignment of the liquid crystal. Can be significantly reduced. Due to the various reasons described above, the viewing angle compensation film in which the + C plate is coated on the + A plate is significantly reduced in thickness compared to the case where each plate is bonded by an adhesive.
  • the + A plate is preferably about 30 ⁇ 500nm for the light having a wavelength of 550nm wavelength, more preferably 90 ⁇ 150nm, most preferably so that the + A plate is suitable for use in IPS-LCD Is preferably about 110 to 130 nm.
  • the thickness retardation value of the + C plate is preferably about 60 to 100 nm, more preferably about 70 to 90 nm, and most preferably about 70 to 80 nm with respect to light having a wavelength of 550 nm.
  • the phase difference to be compensated by each of the viewing angle compensation film layers is slightly different from the phase difference generated by the polarizing plate. It is because it is an extended range.
  • the range of the phase difference value of the + A plate for minimizing light leakage is 30 to 500 nm, and the range of the + C plate is about 60 to 100 nm.
  • the contrast ratio improvement effect and the color characteristic improvement effect are more excellent in the case where the in-plane retardation value of the + A plate is about 90 to 150 nm and the thickness direction retardation value of the + C plate is about 70 to 90 nm.
  • Nz that is, the absolute value of (1- (thickness retardation / plane retardation) expressed by the following relational expression 5 needs to have a range of 0.15 to 0.50.
  • This value is necessary to obtain a sufficient viewing angle compensation effect when the + C plate is coated on the + A plate and used as the inner protective film of the polarizing plate as described below, and if the Nz is too low or high, It is preferable to control the said Nz to an appropriate range because color characteristics etc. are bad and damage optical characteristics.
  • the + A plate may be any + A plate in a form generally used as long as the phase difference range is satisfied.
  • the liquid crystal used to form the + C plate can also form a + C plate layer in a desired range by changing its thickness, any liquid crystal compound material that can be coated can be used, in particular, vertical alignment.
  • a type liquid crystal compound material is preferable.
  • a polarizing plate is coated with a liquid crystal material having a phase difference value in a thickness direction on a film having a phase difference value on a plane as a protective film to protect the stretched polyvinyle alcohol (PVA), which is a polarizing film (element), as shown in FIG. 5.
  • PVA stretched polyvinyle alcohol
  • One-piece retardation film is used directly or triacetate cellulose (TAC) having retardation value in thickness direction, biaxial COP having both retardation value in plane and retardation value in thickness direction, or COP (Cyclo- without retardation value in thickness direction).
  • TAC triacetate cellulose
  • COP Cyclo- without retardation value in thickness direction
  • the protective films have little retardation value and have reverse dispersion characteristics, flat dispersion characteristics, and normal dispersion characteristics.
  • the uniaxial A plate also usually consists of a material having reverse dispersion characteristics, flat dispersion characteristics and normal dispersion characteristics. According to the results of the inventors of the present invention, when the uniaxial A plate and the protective film of the polarizing plate are used at the same time, additional light leakage occurs due to the overlap of the dispersion characteristics. Therefore, it is the results of the present inventors that one layer of the A plate or the protective film is preferably removed as unnecessary.
  • the inventors of the present invention when using the A plate as a replacement film of the protective film of the polarizing plate can perform all the functions of the protective film, and pays attention to the fact that effective in reducing the thickness by removing the protective film
  • the integrated polarizing plate of this invention came to be presented. That is, when the protective film is removed, not only the protective film but also the adhesive layer to be provided between the protective film and the viewing angle compensation film can be removed, which is effective in reducing the thickness of the entire panel, and the manufacturing cost thereof can be reduced. It is possible to prevent additional light leakage caused by the use of the A plate and the protective film at the same time.
  • the integrated polarizing plate according to one side of the present invention is a polarizing film, a protective film attached to one surface of the polarizing film and a protective film of the polarizing film as shown in Figure 7 and 8 with the structure of the IPS-LCD
  • the + C plate, which is attached to the opposite side of the plane, is characterized by including a + A plate coated in liquid crystal form.
  • the + C plate is a polarizing film. Since it is necessary to be located in the side, it is more preferable that the said + C plate is located in the polarizing film side.
  • FIG. 7 shows a case where the polarizer on the observer side is an integrated polarizer according to one side of the present invention
  • FIG. 8 shows a case where the polarizer on the light source side is an integrated polarizer according to one side of the present invention.
  • the IPS-LCD of the present invention is an IPS-LCD including the integrated polarizer in a state attached to one side of the liquid crystal cell, the + A plate coated with the + C plate of the integrated polarizer is a liquid crystal cell IPS-LCD is formed in the direction.
  • the + A plate is applied to one surface of the polarizing plate, since the + A plate performs the function of the inner protective film, there is an advantage that the thickness of the IPS-LCD can be reduced.
  • the observer side polarizer (described as a second polarizer for convenience, hereinafter, the first polarizer and the second polarizer may vary depending on the case) (2), the absorption axis 5 of the liquid crystal optical axis and the light source side polarizer (or the first polarizer) It was made to be perpendicular to the absorption axis 4 of (1).
  • a cyclo-olefin (COP), zero TAC, or an acrylic film having a phase difference value of almost 0 may be used as the inner protective film of the first polarizing plate 1 of the two polarizing plates.
  • Table 1 and FIG. 9 it was confirmed that a contrast ratio value of at least 10: 1 can be obtained at a 75 ° tilt angle with respect to all the mirror angles when such a polarizing plate is applied.
  • the contrast ratio of the IPS-LCD was observed when the viewing angle compensation film was used, but was used as a separate film layer instead of the protective film of the polarizing plate.
  • the absorption axis of the first polarizing plate 1 and the absorption axis of the second polarizing plate 5 are arranged to be perpendicular to each other, the optical axis 14 of the uniaxial retardation film (A-film) adjacent to the second polarizing plate was arranged to be parallel to the absorption axis 5 of the second polarizing plate.
  • the protective film of the first polarizing plate 1 adjacent to the glass surface of the panel has almost no retardation value, and may be made of TAC, COP, or acrylic materials having reverse dispersion characteristics, flat dispersion characteristics, and normal dispersion characteristics.
  • TAC was used, and the glass opposite film also used TAC.
  • the + C-Plate (12) was made of UV curable vertically oriented liquid crystal film, and the thickness retardation value at 550nm wavelength was in the range of 100 ⁇ 120nm as shown in Table 2.
  • the A plate 12 is a material having reverse dispersion characteristics, flat dispersion characteristics, and normal dispersion characteristics, and a stretched PC (Polycarbonate), COP, or an acrylic film may be used. In this embodiment, COP was used. . As can be seen in Table 2, the planar phase difference value of the A plate was selected and applied in the range of 100 ⁇ 130nm.
  • a contrast ratio value of at least 35: 1 (40: 1 in the results of FIG. 10) can be obtained at a 75 ° inclination angle.
  • Inner protective film of the first polarizer IPS-LCD Planar phase difference of + A plate + C plate thickness direction phase difference Secondary polarizer inner protective film Minimum contrast ratio Thickness 80 ⁇ m, 0nm Retardation TAC 330 nm 100 nm 100 nm Thickness 50 ⁇ m, -30nm Retardation TAC 35: 1 110 nm 115 nm 40: 1 120 nm 110 nm 40: 1 130 nm 120 nm 45: 1
  • the change of the contrast ratio when the + C plate coated with the + C plate was used as the inner protective film of the polarizing plate was observed.
  • the absorption axis of the first polarizer 1 and the absorption axis 5 of the second polarizer are orthogonal and the optical axis 14 of the uniaxial retardation film (A plate) adjacent to the second polarizer is the second polarizer. It was arranged so as to be parallel to the absorption axis (5) of.
  • a phase difference value of nearly zero COP (Cyclo-olefin), zero TAC or an acrylic film, etc. may be used.
  • TAC was used.
  • a + C plate 11 made of a liquid crystal was coated on the + A plate 13.
  • the on-plane retardation value of the + A plate was in the range of 110 ⁇ 130nm
  • the thickness direction retardation value of the + C plate was in the range of 60 ⁇ 140nm.
  • the A plate may use a film of COP or acrylic series, etc. In this embodiment, COP was used.
  • Table 3 and Table 3 as shown in FIG. 11 (a), which is a result of the condition that the + A plate has a phase retardation of 120 nm and the thickness direction retardation of the + C plate is 70 nm, when such an integrated polarizing plate is applied. It has been found that for all admiration angles of, a contrast ratio value of at least 60: 1 can be obtained at a 75 ° tilt angle.
  • FIG. 8 the results of reverse direction of the observer and the light source of the IPS-LCD of FIG. 7 are also shown in FIG. 11 (b).
  • Inner protective film of the first polarizer IPS-LCD Planar phase difference of + A plate + C plate thickness direction phase difference Secondary polarizer inner protective film Minimum contrast ratio Thickness 80 ⁇ m, 0nm Retardation TAC 330 nm 110 nm 70 nm Integral film (+ A plate coated with + C plate) 65: 1 110 nm 80 nm 60: 1 120 nm 70 nm 60: 1 130 nm 80 nm 70: 1
  • the change of the contrast ratio when the + C plate coated B plate was used as the inner protective film of the polarizing plate was observed.
  • the absorption axis of the first polarizing plate 1 and the absorption axis 5 of the second polarizing plate are orthogonal and the optical axis 14 of the biaxial retardation film (B plate) adjacent to the second polarizing plate is the second polarizing plate. It was arranged so as to be perpendicular to the absorption axis (5) of.
  • COP Cyclo-olefin
  • a zero TAC or an acrylic film having a phase difference value of almost zero may be used.
  • a B plate 13 having a thickness of 80 ⁇ m was coated with a + C plate 11 made of liquid crystal.
  • the on-plane retardation value of the -B plate was in the range of 90 ⁇ 120nm
  • the thickness retardation value was in the range of -60 ⁇ -75nm
  • + C plate thickness retardation value is 100 ⁇ 150nm It was a range.
  • COP was used as the B plate in this example.
  • FIG. 12 which is a result of a phase difference of 90 nm, a thickness retardation of -75, and a thickness retardation of + C plate of 140 nm among the conditions of Table 4 and Table 4 below, It was confirmed that a contrast ratio value of at least 30: 1 was obtained at all 75 ° inclination angles in the case of applying the same integrated polarizer, and it was confirmed that it had lower performance than the above-described invention.

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Abstract

본 발명은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정(△ε>0)으로 채워진 IPS-LCD에서 사용되는 시야각 보상필름 일체형 편광판 및 이를 포함하는 IPS-LCD에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판을 구성하는 편광필름의 보호필름으로서 시야각 보상필름을 사용하여 편광판의 박형화 및 양호한 시야각을 확보할 수 있는 일체형 편광판과 이를 디스플레이 장치에 채용한 IPS-LCD에 관한 것이다. 본 발명의 일측면인 편광판은 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착된 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 일체형의 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

시야각 보상필름 일체형 편광판 및 이를 포함하는 ＩＰＳ-ＬＣＤ
본 발명은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정(△ε>0)으로 채워진 IPS-LCD에서 사용되는 시야각 보상필름 일체형 편광판 및 이를 포함하는 IPS-LCD에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판을 구성하는 편광필름의 보호필름으로서 시야각 보상필름을 사용하여 편광판의 박형화 및 양호한 시야각을 확보할 수 있는 일체형 편광판과 이를 디스플레이 장치에 채용한 IPS-LCD에 관한 것이다.
액정디스플레이(Liquid Crystal Display, 이하 간단히 LCD라 함)는 백라이트에서 발산되는 빛을 액정의 편광현상을 통하여 화소별로 선택적으로 투과시킴으로써 원하는 화상을 구현하는 디스플레이 장치이다.
상기 액정디스플레이 중 IPS-LCD는 많이 사용되는 TN(Twisted Nematic) LCD에 비하여 시야각이 넓다는 장점을 가지는 디스플레이 장치이다. 즉, IPS-LCD는 면상스위칭 액정디스플레이 또는 횡전계방식 액정디스플레이라고도 불리우는 것으로서, 액정이 배치되는 셀 내에 전극을 같은 면상에 배치함으로써 액정이 수직방향으로 정렬되는 것이 아니라 전극의 횡방향 면에 평행하게 정렬되도록 한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 전계가 형성될 경우 액정의 정렬 방향은 액정디스플레이의 화면상에서 변화하게 된다.
도 1은 일반적으로 많이 사용되는 IPS-LCD의 액정화소내 액정분자의 움직임을 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이 공통전극(10)과 화소전극(20) 사이에 전계가 형성되지 않았을 때 액정분자는 화소내에서 러빙방향에 평행하게 배치된다. 러빙방향이 백라이트에 인접한 편광판의 흡수축에 평행한 경우를 O-모드 IPS-LCD라고 하며, 반대로 러빙방향이 백라이트에 인접한 편광판의 흡수축에 수직인 경우를 E-모드 IPS-LCD라 한다. 관찰자 측의 편광판은 모드에 상관없이 상기 백라이트에 인접한 편광판의 흡수축과 수직인 흡수축을 가진다. 도 2와 도 3에는 상기 O-모드 IPS-LCD를 예시하였는데, 상기 도면에서 볼 수 있듯이, IPS-LCD는 액정셀의 양쪽에 서로 흡수축이 수직인 편광판을 가지는데, 전계가 형성되지 않을 경우에는 IPS-LCD에서 광원쪽 편광판을 통과한 빛이 아무런 위상차를 겪지 못하고 위쪽 편광판에 도달하기 때문에 빛이 통과하지 못하고, 그 결과 화소는 통상 노멀리 블랙(normally black)이라고 하는 암상태가 된다. 도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명에서 IPS-LCD라 함은 Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching), reverse TN IPS 등을 모두 포함하는 의미임에 유의할 필요가 있다.
다른 경우로서, 상기 공통전극과 화소전극 사이에 전계가 형성될 경우에는 상기 액정이 회전하게 되어 액정의 정렬방향이 바뀌게 되며, 따라서 광원쪽 편광판을 통과한 빛은 관찰자쪽 편광판도 통과하게 되어 화소를 표현하게 된다.
이러한, IPS-LCD 내의 액정은 빛이 비스듬하게 배출되는 경우, 즉 관찰자가 비스듬히 관찰하는 경우에, TN-LCD 보다 시인성이 향상된다. 그 이유는 TN LCD는 액정의 배향막이 액정셀 상하에 위치하고 전극도 액정셀의 상하에 위치한 경우로서, 전계에 의해 액정이 정렬되면 액정이 수직방향으로 비스듬하게 배열되는 구역이 발생하여 상기 비스듬한 액정배열에 따라 위상차가 크게 발생하게 되고, 그결과 액정을 통과한 빛이 완전한 선편광이 되지 못하고 타원편광이 되어 일부의 빛이 새거나 덜 통과하게 되는 소위 말하는 빛샘 현상이 발생할 우려가 크다. 상기 빛샘현상이 일어날 경우 콘트라스트 비율이 저하되어 시인성이 크게 나빠지게 된다.
상기 IPS-LCD의 경우에는 액정 정렬시 수직방향으로 비스듬하게 정렬되는 구역이 발생하지 않아 상기 비스듬한 액정 정렬에 따른 위상차 변화는 크지 않다. 따라서, IPS-LCD는 광시야각의 액정디스플레이로서 널리 이용된다.
그러나, 상기 IPS-LCD의 경우에도 빛이 비스듬하게 배출될 경우에는 액정 셀내 빛의 경로가 길어지게 되어 정면으로 배출되는 경우에 비하여 약한 타원편광이 발생하게 된다. 그뿐만 아니라 비스듬하게 배출되는 빛은 편광판에서도 빛샘 현상을 경험하게 되므로 상기 위상차를 보상해줄 필요가 있다.
상기 위상차를 보상하기 위해서 사용하는 방식으로서 시야각 보상 필름이 주로 사용되는데, 상기 시야각 보상필름은 비스듬하게 방출되는 빛이 겪는 위상차를 감안하여 이와 반대방향의 위상차가 일어날 수 있도록 반대방향의 위상차를 가지는 필름을 의미한다.
그러나, 상기 방출되는 빛이 겪는 위상차가 방출각도나 상황에 따라 일률적이지 않기 때문에, 상기 위상차 필름이 가지는 위상차의 종류나 정도는 면밀한 연구에 의해 결정되는 것이 일반적이다.
상기 위상차 필름은 액정이나 편광판 등에서 발생될 수 있는 위상차를 반대방향으로 보상해주기 위한 위상차를 가지는 필름이 사용되는 것이 보통이다. 상기 위상차 필름은 그 종류에 따라 A 플레이트, C 플레이트 그리고 B 플레이트 등으로 나뉠 수 있다.
여기서 A 플레이트와 C 플레이트라 함은 각각의 플레이트의 굴절율 이방성에 따라 분류한 것으로서 그에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
즉, 빛이 통과하는 재료는 x, y, z 축 방향으로의 굴절율(nx, ny, nz)을 가지는데, 상기 굴절율이 모두 동일할 경우를 등방성이라 하며, 굴절율의 일부 또는 전부가 상이할 경우를 이방성이라 한다. 편의상 필름의 두께 방향을 z 방향으로 하고 필름의 면방향 중 하나를 x, 나머지 하나를 y로 할 경우 각 굴절율은 도 6과 같은 방향의 굴절율로 표현된다.
그 중, 두 방향의 굴절율은 동일하나 나머지 한방향의 굴절율이 상이한 경우를 일축성 필름이라 하며, 세 방향의 굴절율이 모두 상이한 경우를 이축성 필름이라 한다.
일축성 필름 중 필름의 면방향의 굴절율이 상이한 경우를 A 플레이트라 하는데, 상기 A 플레이트의 굴절율의 관계는 하기 관계식 1로 표시될 수 있으며, A 플레이트 내에서의 면상 위상차(Rin)는 관계식 2로 표현될 수 있다.
[관계식 1]
nx ≠ ny = nz
[관계식 2]
Rin = d×(nx - ny)
단, 여기서 d는 플레이트(필름)의 두께를 의미한다.
상기 관계식 1에서 nx > ny 인 경우를 +A 플레이트라 하며 반대인 경우를 -A 플레이트라 한다.
또한, 상기 일축성 필름 중 필름의 두께방향의 굴절율이 상이한 경우를 C 플레이트라 하는데, 상기 C 플레이트의 굴절율의 관계는 하기 관계식 3으로 표시될 수 있으며, C 플레이트 내에서의 두께 방향 위상차(Rth)는 관계식 4로 표시될 수 있다.
[관계식 3]
nx = ny ≠ nz
[관계식 4]
Rth = d ×(nz - ny)
상기 관계식 2에서 ny < nz 일 경우를 +C 플레이트라 하며 반대인 경우를 -C 플레이트라 한다.
또한, 이축성 필름은 면상 위상차와 두께 방향 위상차가 모두 발생하는 필름을 의미하는데, 상기 이축성 필름 중 -B 플레이트는 nx > ny > nz의 관계를 가진다.
IPS 액정셀 자체가 위상차 값이 큰 +A-플레이트와 같은 역할을 하므로 종래에는 이를 보상하기 위해서 -A 플레이트를 시야각 보상필름으로 사용하는 기술이 제안된 바 있다. 상기 -A 플레이트는 디스코틱 액정을 일정하게 배열하는 방식으로 제조되는 것인데, 상기와 같이 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 도 4에 도시한 바와 같이 -B 플레이트 위에 +C 플레이트를 적층함으로써 IPS 액정셀에서 발생되는 위상차를 보상하는 시야각 보상 필름이 제안되었다. 그러나, 이러한 방법 역시 다양한 시야각 별로 충분한 콘트라스트 비율을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 붉은색으로 전체 색상이 치우치게 되는 등의 문제를 유발한다는 단점이 있었다.
또한, 종래의 시야각 보상 필름은 편광판에 별도의 층으로 부착되어 IPS-LCD에서 발생하는 위상차를 보상하는 방식으로 사용되었으나, 이러한 별도의 시야각 보상 필름 층은 전체 패널의 두께를 증가시키는 원인이 되었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일측면에 따르면, 패널의 두께가 감소되고 제조비용을 감소시킬 수 있는 새로운 형태의 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 IPS-LCD가 제공된다.
상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면인 편광판은 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착된 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 일체형의 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 일측면인 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 일체형 편광판을 포함하는 IPS-LCD는 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착된 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 일체형 편광판을 액정 셀의 한쪽면에 부착한 상태로 포함하고, 상기 일체형 편광판의 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트가 액정셀 측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 +A 플레이트의 면상 위상차 값은 550nm 파장의 빛에 대하여 바람직하게는 30~500nm이며, 더 바람직하게는 90 내지 150nm이며, 가장 바람직하게는 110 내지 130nm일 수 있다.
또한, 상기 +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 550nm 파장의 빛에 대하여 바람직하게는 60~100nm이며, 더 바람직하게는 70 내지 90nm, 가장 바람직하게는 70 내지 80nm일 수 있다.
그리고, 상기 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트의 Nz(|1-Rth/Rin|)는 0.15~0.5인 것이 효과적이다.
본 발명의 일체형 편광판의 또다른 하나의 측면은 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착된 +C 플레이트가 코팅된 -B 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우에는 종래의 패널에서 사용되는 보호필름을 한층 생략하였을 뿐만 아니라 C 플레이트의 두께 역시 감소될 수 있기 때문에 그 두께가 감소하고 제조비용 역시 절감된다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 IPS-LCD에서 액정의 배열이 변화하는 것을 나타낸 개략도,
도 2는 시야각 보상 필름이 사용되지 않은 IPS-LCD의 적층 패턴을 나타낸 개략도,
도 3은 시야각 보상 필름이 사용되지 않은 IPS-LCD에서 편광판의 적층 패턴을 보다 상세히 표시하여 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 또다른 일측면에 따라 +C 플레이트가 -B 플레이트에 코팅되어 편광판의 내부보호필름으로 사용된 경우의 개략도,
도 5는 +A 플레이트와 +C 플레이트가 별도의 층으로 적층된 종래의 IPS-LCD의 적층패턴을 나타낸 개략도,
도 6은 굴절율을 설명하기 위하여 각 축을 표시한 좌표도,
도 7은 본 발명의 일측면에 따라 +C 플레이트가 +A 플레이트에 코팅되어 편광판의 내부보호필름으로 사용된 경우의 개략도,
도 8은 도 7과 동일한 적층패턴으로서 다만 광원과 관찰자의 위치만 반대로 한 경우의 개략도,
도 9는 비교예1에 의해 제공된 IPS-LCD의 콘트라스트 비율을 나타낸 그래프,
도 10은 비교예2에 의해 제공된 IPS-LCD의 콘트라스트 비율을 나타낸 그래프,
도 11은 발명예에 의해 제공된 IPS-LCD의 콘트라스트 비율을 나타낸 그래프, 그리고
도 12는 비교예3에 의해 제공된 IPS-LCD의 콘트라스트 비율을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 발명자들은 상기 본 발명의 과제를 해결하기 위하여 깊이 연구한 결과, 상기 +A 플레이트와 +C 플레이트를 별도의 필름으로 제조한 후 적층하는 것이 아니라, +A 플레이트 위에 +C 플레이트를 박형으로 코팅하는 것이 바람직하며, 또한 상기 +C 플레이트가 박형으로 코팅된 +A 플레이트를 편광판의 보호필름으로 이용하는 것이 바람직하다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
즉, 본 발명의 일측면에 따른 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 IPS-LCD는 다음과 같은 두 가지 큰 특징을 가진다.
1) +C 플레이트는 +A 플레이트 위에 코팅되되, 위상차를 가지기 위해서 액정 화합물 형태로 코팅된다.
2) 상기 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트는 편광판의 보호 필름 중, 액정셀 측의 보호필름으로 사용된다.
우선, 플레이트의 코팅 형태부터 설명한다. 본 발명에서는 +C 플레이트를 +A 플레이트 위에 코팅하는 방식으로 형성된 두층의 플레이트를 이용한다. 상기와 같이 할 경우에는 수직 배향형 액정(예를 들면, 네마틱 액정)을 +A 플레이트 위에 형성하는 방식으로 본 발명의 일측면을 간단히 구현할 수 있다.
이때, 상기와 같은 배치형태는 종래의 시야각 보상 필름 적층체에 비하여 그 두께를 크게 감소시킬 수 있다는 장점을 가진다. 즉, 여러 필름을 적층할 경우에는 중간에 접착체 층이 필요하고 상기 접착체 층으로 인하여 시야각 보상 필름의 두께가 증가한다는 문제가 발생할 수 있었다.
그러나, 본 발명에서 제시하는 바와 같이 +C 플레이트를 +A 플레이트에 코팅할 경우에는 +C 플레이트 형태 유지를 위해 두께를 확보할 필요가 없다. 상기 관계식 4에서 나타낸 바대로 원하는 두께 방향 위상차를 가지도록 상기 두께가 감소한 만큼 굴절율 이방성이 큰 재료를 이용하기만 하면 되기 때문이다. 따라서, 상기 +C 플레이트의 두께는 1㎛ 이하로 감소될 수 있다. 또한, 상기 +C 플레이트와 +A 플레이트 사이에는 배향막이 형성될 수도 있으나, 상기 배향막을 생략하고 액정을 코팅하더라도 액정의 배향에 큰 문제가 없을 수도 있기 때문에 배향막을 생략할 경우에는 시야각 보상 필름의 두께가 현저히 감소될 수 있다. 상기와 같은 여러가지 이유로 인하여 +C 플레이트가 +A 플레이트 위에 코팅된 형태의 시야각 보상필름은 각각의 플레이트가 접착제에 의해 결합한 경우에 비하여 그 두께가 현저히 감소될 수 있는 것이다.
이때, 상기 +A 플레이트는 IPS-LCD에 사용되기에 적합하도록 면상 위상차 값이 550nm 파장의 빛에 대하여 30~500nm정도인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 면상 위상차 값이 90 내지 150nm, 가장 바람직하게는 110 내지 130nm 정도인 것이 좋다.
또한, 상기 +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 550nm 파장의 빛에 대하여 60~100nm 정도인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 70 내지 90nm, 가장 바람직하게는 70 내지 80nm 정도인 것이 좋다.
이는, IPS-LCD의 암상태에서 빛누설이 주로 편광판에 의해 발생되고 일부가 IPS-LCD 셀에 의해 발생되기 때문에 상기 각 시야각 보상필름층에 의해 보상될 위상차는 상기 편광판에 의해 발생되는 위상차를 약간 확장시킨 범위이면 되기 때문이다. 직교 편광판 상태에서 빛 누설을 최소화시키기 위한 +A 플레이트의 위상차 값의 범위는 30~500nm 이며, +C 플레이트의 범위는 약 60~100nm이므로 이에 준하여 상기 범위를 정한 것이다. 다만, 상기 범위 중에서도 +A 플레이트의 면상 위상차값이 90 내지 150nm 정도이고, +C 플레이트의 두께 방향 위상차값이 70 내지 90nm 정도인 경우에 콘트라스트비 개선 효과 및 컬러 특성 향상 효과가 보다 우수하게 나타난다.
그 뿐만 아니라, 상기와 같은 파장범위 내에서도 하기 관계식 5로 표현되는 Nz(즉, (1-(두께방향 위상차/면상 위상차))의 절대값)가 0.15~0.50의 범위를 가질 필요가 있다.
[관계식 5]
Nz = |1-Rth/Rin|
이는 +A 플레이트 위에 +C 플레이트가 코팅되어 후술하는 바와 같이 편광판의 내부 보호 필름으로 사용된 경우에 충분한 시야각 보상 효과를 얻기 위해 필요한 값으로서, 만일 상기 Nz가 너무 낮거나 높을 경우에는 경사각 콘트라스트뿐만 아니라 컬러특성 등이 불량하여 광특성을 손상하기 때문에 상기 Nz는 적정 범위로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 +A 플레이트로는 통상 사용되는 형태의 +A 플레이트로서 상기 위상차 범위를 충족시키는 한 어떠한 것이라도 좋다. 그리고, 상기 +C 플레이트를 형성하기 위해 사용되는 액정 역시 그 두께를 변화시킴에 따라 원하는 범위의 +C 플레이트 층을 형성시킬 수 있으므로 통상 코팅가능한 액정 화합물 재료라면 어떠한 것이라도 사용가능하며, 특히 수직배향형 액정 화합물 재료가 바람직하다.
다음으로, 상술한 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트가 편광판의 보호필름으로 사용된 일체형 편광판의 구조에 대하여 설명한다.
통상, 편광판은 도 5에 표시한 바와 같이 편광필름(소자)인 연신PVA(Stretched PolyvinyleAlchol)를 보호하기 위해 보호필름으로 면상에서의 위상차 값을 갖는 필름에 두께 방향의 위상차 값을 갖는 액정물질을 코팅한 일체형 위상차 필름이 직접 사용되거나 두께 방향의 위상차 값을 갖는 TAC(Triacetate cellulose), 면상에서의 위상차 값과 두께 방향의 위상차 값을 동시에 갖는 Biaxial COP, 또는 두께 방향의 위상차 값이 없는 COP(Cyclo-olefin), Zero TAC, 아크릴 필름을 포함하고 있다. 상기 보호필름들은 위상차 값이 거의 없고 역 분산특성, 플랫(flat) 분산특성, 정상 분산특성 등을 가진다.
그런데, 일축성 A 플레이트 역시 통상 역 분산특성, 플랫 분산특성 및 정상 분산특성을 가지는 물질로 이루어진다. 본 발명의 발명자들의 연구결과에 따르면 상기 일축성 A 플레이트와 편광판의 보호 필름이 동시에 사용될 경우에는 상기 분산 특성들의 중첩으로 인하여 추가적인 빛샘 현상이 유발되게 된다. 따라서, 상기 A 플레이트 또는 보호필름 중 한 층은 불필요한 것으로서 제거되는 것이 바람직하다는 것이 본 발명자들의 연구결과이다.
그러므로, 본 발명의 발명자들은 상기 A 플레이트를 상기 편광판의 보호필름의 대체 필름으로 이용할 경우에는 보호 필름이 가지는 기능을 모두 수행할 수 있으며, 상기 보호 필름 제거에 따른 두께 감소에 효과적이라는 점에 착안하여 본 발명의 일체형 편광판을 제시하기에 이르렀다. 즉, 상기 보호 필름을 제거할 경우에는 보호필름은 물론이고 보호필름과 시야각 보상필름 사이에 제공되어야 할 접착제 층도 역시 제거될 수 있기 때문에 전체 패널의 두께 감소에 효과적이며, 그 제조비용 또한 절감될 수 있으며, A 플레이트와 보호필름이 동시에 사용됨에 따라 발생하는 추가적인 빛샘 현상을 방지할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명의 일측면에 따른 일체형 편광판은 도 7 및 도 8에서 IPS-LCD의 구조와 함께 도시한 바와 같이 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착되는, +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 +A 플레이트의 흡수축이 편광필름의 흡수축과 평행이 되도록 제작하는 것이 롤 투 롤(Roll to Roll) 공정으로 제조하는데 유리하며, 이러한 축배치를 만족하기 위해서는 +C 플레이트가 편광필름 측에 위치할 필요가 있으므로 상기 +C 플레이트는 편광 필름 측에 위치하는 것이 보다 바람직하다.
도 7은 관찰자 쪽의 편광판을 본 발명의 일측면에 따른 일체형 편광판으로 한 경우를 나타낸 것이며, 도 8은 광원 쪽의 편광판을 본 발명의 일측면에 따른 일체형 편광판으로 한 경우를 나타낸 것이다.
또한, 본 일측면에 따른 발명의 IPS-LCD는 상기 일체형 편광판을 액정 셀의 한쪽면에 부착된 상태로 포함하는 IPS-LCD로서, 상기 일체형 편광판의 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트가 액정셀 방향으로 형성되는 IPS-LCD이다. 이와 같이 편광판의 표면 중 일면에 상기 +A 플레이트가 적용될 경우, +A 플레이트가 내부보호필름의 기능을 수행하기 때문에, IPS-LCD의 두께를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
비교예1 - 시야각 보상필름을 사용하지 않은 경우
도 3에 기재된 바와 같이 시야각 보상필름을 사용하지 않은 IPS-LCD의 콘트라스트 비율 변화를 관찰하였다. 도면에서 관찰자측 편광판(편의상 두번째 편광판으로 기재하였음, 이하에서 첫번째 편광판과 두번째 편광판은 경우에 따라 달라질 수 있음)(2)의 흡수축(5)은 액정의 광축 및 광원측 편광판(또는 첫번째 편광판)(1)의 흡수축(4)과 수직이 되도록 하였다. 도면에서, 두 장의 편광판 중 첫 번째 편광판(1)의 내부 보호 필름으로는 위상차 값이 거의 0인 COP(Cyclo-olefin), zero TAC 또는 아크릴 계열의 필름 등을 이용할 수 있는데, 본 실시예에서는 zero TAC을 사용하였다. 또한, 두 번째 편광판(2)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 사용가능하며, 그 비제한적인 예로서는 TAC이나 아크릴 계열의 필름 등을 들 수 있다. 본 실시예에서는 TAC을 사용하였다.
또한, IPS-패널의 액정 셀(3)은 3.3㎛ 셀 간격(면상 위상차 330nm), 프리틸트 각1.4°, 유전율 이방성 Δε=+7, 그리고 550nm파장에서 복굴절 Δn=0.1을 갖는 액정으로 채워진다. 표 1과 도 9에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 편광판을 적용한 경우의 모든 동경 각에 대하여, 75°경사각에서 최소 10:1의 콘트라스트 비 값을 얻을 수 있음이 확인되었다.
표 1
첫번째 편광판의 내부보호 필름 IPS-LCD 두번째 편광판의 내부보호 필름 최소 콘트라스트 비
두께 80㎛, 0nm 위상차 TAC 330nm 두께 50㎛, -30nm 위상차 TAC 10:1
비교예2 - 시야각 보상 필름과 편광판을 별도로 포함하는 경우
도 5에 도시한 바와 같이 시야각 보상필름을 사용하되, 편광판의 보호필름으로 사용하지 않고 별도의 필름층으로 사용한 경우에 대하여 IPS-LCD의 콘트라스트 비율 변화를 관찰하였다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 첫번째 편광판(1)의 흡수축과 두번째 편광판의 흡수축(5)을 서로 직교하도록 배치하였으며, 두번째 편광판에 인접해 있는 일축성 위상차 필름(A-film)의 광축(14)은 두 번째 편광판의 흡수축(5)에 평행이 되도록 배열하였다. 패널의 유리면에 인접한 첫번째 편광판(1)의 보호필름은 위상차 값이 거의 없고 역 분산특성, 플랫(flat) 분산특성, 정상 분산특성을 갖는 TAC, COP 또는 아크릴계열의 물질 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 TAC을 사용하였으며, 유리면 반대쪽 필름 역시 TAC을 사용하였다. 두번째 편광판(2)의 보호 필름으로는 위상차 값을 갖고 역 분산, 플랫(Flat) 분산, 정상 분산 특성을 갖는 필름 중에서 선택된 것으로서 두께가 50㎛이고, 두께 방향의 위상차 값 Rth=-30nm을 갖는 TAC을 사용하였다. +C-Plate(12)는 UV 경화형 수직 배향된 액정필름으로 제작되었으며 550nm파장에서 두께 방향 위상차 값은 표 2에서 볼 수 있듯이 100~120nm 범위를 가지도록 하였다. A 플레이트(12)는 역 분산특성, 플랫(Flat) 분산특성, 정상 분산특성을 갖는 물질로서, 연신된 PC(Polycarbonate), COP 또는 아크릴 필름 등이 사용될 수 있는데, 본 실시예에서는 COP을 이용하였다. 상기 A 플레이트의 면상 위상차 값은 표 2에서 확인할 수 있듯이, 100~130nm의 범위의 것을 선택하여 적용하였다.
또한, 액정 셀(3)은 3.3㎛ 셀 간격(면상 위상차 330nm), 프리틸트각 1.4°, 유전율 이방성Δε=+7, 그리고 550nm파장에서의 복굴절 Δn=0.1을 갖는 액정으로 채워진다. 하기 표 2 및 하기 표 2에 기재된 조건 중 +A 플레이트의 면상 위상차가 120nm이고 +C 플레이트의 두께방향 위상차가 110nm인 도 10에서 확인할 수 있듯이, 이와 같은 편광판을 적용한 경우의 모든 동경 각에 대하여, 75°경사각에서 최소 35:1(도 10의 결과내에서는 40:1)의 콘트라스트 비 값을 얻을 수 있음이 확인되었다.
표 2
첫번째 편광판의 내부보호 필름 IPS-LCD +A 플레이트의 면상 위상차 +C 플레이트 두께방향 위상차 두번째 편광판의 내부보호필름 최소 콘트라스트 비
두께 80㎛, 0nm 위상차 TAC 330nm 100nm 100nm 두께 50㎛, -30nm 위상차 TAC 35:1
110nm 115nm 40:1
120nm 110nm 40:1
130nm 120nm 45:1
발명예 - +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트 일체형 편광판
도 7에 도시한 바와 같이 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트를 편광판의 내부 보호필름으로 사용한 경우의 콘트라스트 비율의 변화를 관찰하였다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 첫번째 편광판(1)의 흡수축과 두번째 편광판의 흡수축(5)은 직교가 되고 두번째 편광판에 인접해 있는 일축성 위상차 필름(A 플레이트)의 광축(14)은 두 번째 편광판의 흡수축(5)에 평행이 되도록 배열하였다. 두 장의 편광판 중 첫 번째 편광판(1)의 내부 보호 필름으로는 위상차 값이 거의 0인 COP(Cyclo-olefin), zero TAC또는 아크릴 필름 등을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 TAC을 사용하였다. 또한, 두 번째 편광판(2)의 내부 보호 필름으로는 +A 플레이트(13)에 액정으로 이루어진 +C 플레이트(11)가 코팅된 것을 이용하였다. 이때, 표 3에서 확인할 수 있듯이, +A 플레이트의 면상 위상차 값은 110~130nm 범위에 있었으며, +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 60~140nm 범위이었다. A 플레이트는 COP 또는 아크릴 계열의 필름 등을 이용할 수 있는데 본 실시예에서는 COP를 사용하였다.
또한, 액정 셀(3)은 3.3㎛ 셀 간격(면상 위상차 330nm), 프리틸트각 1.4°, 유전율 이방성Δε=+7, 그리고 550nm파장에서의 복굴절 Δn=0.1을 갖는 액정으로 채워진다. 하기 표 3 및 하기 표 3 중에서 +A 플레이트의 면상 위상차가 120nm이고, +C 플레이트의 두께 방향 위상차가 70nm인 조건에 대한 결과인 도 11(a)에서 확인할 수 있듯이, 이와 같은 일체형 편광판을 적용한 경우의 모든 동경 각에 대하여, 75°경사각에서 최소 60:1의 콘트라스트 비 값을 얻을 수 있음이 확인되었다. 참고를 위하여 도 8에 도시한 바와 같이 도 7의 IPS-LCD의 관찰자와 광원의 방향을 역방향으로 한 결과에 대해서도 도 11(b)에 도시하였다.
표 3
첫번째 편광판의 내부보호 필름 IPS-LCD +A 플레이트의 면상 위상차 +C 플레이트 두께방향 위상차 두번째 편광판의 내부보호필름 최소 콘트라스트 비
두께 80㎛, 0nm 위상차 TAC 330nm 110nm 70nm 일체형 필름(+C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트) 65:1
110nm 80nm 60:1
120nm 70nm 60:1
130nm 80nm 70:1
비교예3 - +C 플레이트가 코팅된 -B 플레이트 일체형 편광판
도 4에 도시한 바와 같이 +C 플레이트가 코팅된 B 플레이트를 편광판의 내부 보호필름으로 사용한 경우의 콘트라스트 비율의 변화를 관찰하였다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 첫번째 편광판(1)의 흡수축과 두번째 편광판의 흡수축(5)은 직교가 되고 두번째 편광판에 인접해 있는 이축성 위상차 필름(B 플레이트)의 광축(14)은 두 번째 편광판의 흡수축(5)에 수직이 되도록 배열하였다. 두 장의 편광판 중 첫 번째 편광판(1)의 내부 보호 필름으로는 위상차 값이 거의 0인 COP(Cyclo-olefin), zero TAC또는 아크릴 필름 등을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 zero TAC을 사용하였다. 또한, 두 번째 편광판(2)의 내부 보호 필름으로는 두께 80㎛인 B 플레이트(13)에 액정으로 이루어진 +C 플레이트(11)가 코팅된 것을 이용하였다. 이때, 표 4에서 확인할 수 있듯이, -B 플레이트의 면상 위상차 값은 90~120nm 범위에 있었으며, 두께 방향 위상차 값은 -60~-75nm 범위에 있었고, +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 100~150nm 범위이었다. 본 실시예에서 B 플레이트로는 COP를 사용하였다.
또한, 액정 셀(3)은 3.3㎛셀 간격, 프리틸트각 1.4°, 유전율 이방성Δε=+7, 그리고 550nm파장에서의 복굴절 Δn=0.1을 갖는 액정으로 채워진다. 표 4 및 하기 표 4의 조건 중 -B 플레이트의 면상 위상차가 90nm이고, 두께 방향 위상차가 -75이며, +C 플레이트의 두께방향 위상차가 140nm인 경우에 대한 결과인 도 12에서 확인할 수 있듯이, 이와 같은 일체형 편광판을 적용한 경우의 모든 동경 각에 대하여, 75°경사각에서 최소 30:1의 콘트라스트 비 값을 얻을 수 있음이 확인되었으며, 상기 발명예에 비하여 낮은 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
표 4
첫번째 편광판의 내부보호 필름 IPS-LCD B 플레이트의 위상차 +C 플레이트 두께방향 위상차 두번째 편광판의 내부보호필름 최소 콘트라스트 비
두께 80㎛, 0nm 위상차 TAC 330nm Rin=90nm, Rth=-65nm 130nm +C 플레이트가 코팅된 -B 플레이트 40:1
Rin=90nm, Rth=-75nm 140nm 35:1
Rin=100nm, Rth=-65nm 130nm 30:1
Rin=100nm, Rth=-75nm 140nm 40:1
Rin=110nm, Rth=-60nm 130nm 30:1
Rin=120nm, Rth=-75nm 150nm 35:1
따라서, 본 발명의 유리한 효과를 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착된 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 +A 플레이트의 면상 위상차 값은 30~500nm인 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 60~100nm인 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트의 Nz(두께 방향 위상차/면상 위상차의 절대값)은 0.15~0.5인 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  5. 편광필름, 상기 편광필름의 일면에 부착된 보호필름 및 상기 편광필름의 보호필름 부착면 반대면에 부착되는 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트를 포함하는 일체형 편광판을 액정 셀의 한쪽면에 부착한 상태로 포함하고,
    상기 일체형 편광판의 +C 플레이트가 코팅된 +A 플레이트가 액정셀 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 +A 플레이트의 면상 위상차 값은 30~500nm인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 +C 플레이트의 두께 방향 위상차 값은 60~100nm인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 +C 플레이트가 액정형태로 코팅된 +A 플레이트의 Nz(|1-Rth/Rin|)는 0.15~0.5인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD.
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