WO2014017796A1 - 고투과도 색상조정 원편광판 및 이를 포함하는 반사형 액정표시장치 - Google Patents

고투과도 색상조정 원편광판 및 이를 포함하는 반사형 액정표시장치 Download PDF

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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Definitions

  • the present invention relates to a circular polarizing plate for a reflective liquid crystal display device, and more particularly, to a circular polarizing plate for a reflective liquid crystal display device capable of realizing improved transmittance and color and a reflective liquid crystal display device including the same.
  • Liquid crystal displays may be classified into a transmissive liquid crystal display device using a backlight as a light source and a reflective liquid crystal display device using external natural light or artificial light as a light source without using a backlight.
  • the backlight is used as a light source, a bright image can be realized even in a dark external environment. However, in a bright place, the screen is not recognized well and power consumption is high.
  • the reflection type liquid crystal display uses external natural light or artificial light as a light source, it uses less power and does not have a backlight, which is advantageous in that it is thin and light. Due to these advantages, the adoption of reflective liquid crystal displays in portable terminals such as mobile phones is increasing.
  • Conventional reflective liquid crystal display devices generally include an upper substrate and a lower substrate of a transparent material; A liquid crystal cell interposed between the upper substrate and the lower substrate; A reflection plate formed between the lower or lower substrate of the lower substrate and the liquid crystal cell; A quarter phase difference plate disposed on the upper substrate; And a polarizing plate disposed on the retardation plate.
  • the present invention is to solve the above problems, while having an improved transmittance, circular polarizing plate for a reflection type liquid crystal display device that can implement an excellent color by reducing the yellowish phenomenon and blueish phenomenon (bluish) and It is an object of the present invention to provide a reflective liquid crystal display device including the circular polarizing plate.
  • this invention is a polarizing plate containing the polarizing element whose absorption axis has an angle of 85 degrees-95 degrees with respect to the liquid-crystal orientation direction of the upper substrate side of a liquid crystal cell, and an optical axis is a liquid crystal of the upper substrate side of a liquid crystal cell.
  • a circular polarizing plate for a reflective liquid crystal display device comprising a quarter wave plate having an angle of 130 ° to 140 ° with respect to an alignment direction, wherein the quarter wave plate has a reverse wavelength dispersion.
  • a circular polarizing plate for a liquid crystal display device is provided.
  • the quarter wave plate preferably satisfies the following formula (4) and formula (5).
  • Equation (4) 0.5 ⁇ R in (450) / R in (550) ⁇ 1.0
  • Equation (5) 1.0 ⁇ R in (650) / R in (550) ⁇ 1.3
  • Rin (450) is an in-plane retardation value at 450 nm wavelength
  • Rin (550) is the in-plane retardation value at 550 nm wavelength
  • Rin (650) is the in-plane retardation value at 650 nm wavelength.
  • the polarizing element preferably has a transmittance of 43 to 47%.
  • the polarizing element is preferably a color a value of -1 to -0.6, and a color b value of 0.3 to 2.5 in the CIE coordinate system.
  • the quarter wave plate is preferably a uniaxially stretched film, it may be made of any one of a uniaxially stretched cycloolefin polymer (COP) -based film, a polycarbonate (PC) film, a liquid crystal film or an acrylic film.
  • COP uniaxially stretched cycloolefin polymer
  • PC polycarbonate
  • acrylic film a liquid crystal film or an acrylic film.
  • the quarter wave plate preferably has a surface retardation value of 120nm to 170nm at 550nm wavelength.
  • the quarter wave plate preferably has a thickness direction retardation value of ⁇ 20 nm to 150 nm at a wavelength of 550 nm.
  • the upper substrate the lower substrate which is disposed opposite the upper substrate at regular intervals, the liquid crystal cell interposed between the upper substrate and the lower substrate, between the lower substrate and the liquid crystal cell or the lower And a circular polarizing plate disposed above the upper substrate, and a circular polarizing plate disposed above the upper substrate, wherein the circular polarizing plate has an absorption axis having an angle of 85 ° to 95 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell.
  • a polarizing plate including a polarizing element and a quarter wave plate disposed between the polarizing plate and the upper substrate, and having an optical axis having an angle of 130 ° to 140 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell.
  • the quarter wave plate provides a reflection type liquid crystal display device having reverse wavelength dispersion.
  • the reflection type liquid crystal display device is preferably in the IPS mode or ECB mode.
  • the contrast ratio is improved compared to the case of using the conventional circular polarizing plate, so that the visibility is improved, the yellow color is reduced, and the bluish color in the dark state can be reduced. This has the advantage that excellent color can be realized.
  • FIG. 1 is a photograph showing the luminous characteristics according to the phase difference value of the circularly polarizing plates according to Experimental Example 2.
  • FIG. 1 is a photograph showing the luminous characteristics according to the phase difference value of the circularly polarizing plates according to Experimental Example 2.
  • FIG. 4 is a graph showing a contrast ratio according to a change in the Rth (550) value of a quarter wave plate.
  • the inventors of the present invention have repeatedly studied to develop a circularly polarizing plate with improved color in a dark state and a reflective liquid crystal display device including the same, and as a result, the absorption axis of the polarizer and the optical axis of the quarter wave plate are
  • the present invention finds that the above object can be achieved by using a circularly polarizing plate arranged to have a specific angle with the liquid crystal alignment direction of and using a wavelength plate having reverse wavelength dispersion as a quarter wave plate. was completed.
  • the circularly polarizing plate for a reflective liquid crystal display device includes a polarizing plate and an optical axis including a polarizing element having an absorption axis having an angle of 85 ° to 95 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell. And a quarter wave plate having an angle of 130 ° to 140 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell, wherein the quarter wave plate has reverse wavelength dispersion.
  • the absorption axis of the polarizing element and the optical axis of the quarter wave plate are 85 ° to 95 ° and 130 ° to 135 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell, respectively.
  • the visibility and color have been improved.
  • a film having a reverse wavelength dispersion as a quarter-wave plate as in the present invention, a vivid black color can be realized compared to the case of using a film having a constant wavelength dispersion or a flat wavelength dispersion. The rain has been shown to improve dramatically.
  • the circular polarizing plate of the present invention includes (i) a polarizing plate containing a polarizing element and (ii) a quarter wave plate.
  • the polarizing device refers to an optical device for passing only light polarized in a specific direction, generally poly vinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) -based molecular chain is oriented in a certain direction, iodine-based compound Or a dichroic polarizing material.
  • PVA poly vinyl alcohol
  • Such a polarizing element is produced by dyeing an iodine or a dichroic dye on a polyvinyl alcohol-based film, and then stretching and crosslinking in a constant direction.
  • the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol is not particularly limited, but considering the freedom of molecular movement and flexible mixing with the containing material, it is preferably about 1,000 to 10,000, more preferably about 1,500 to 5,000. .
  • the polarizing element is arranged such that the absorption axis has an angle of 85 ° to 95 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell refers to a direction in which the liquid crystal is aligned through rubbing or light irradiation on a substrate positioned on the viewer side of the liquid crystal cell
  • the absorption axis of the polarizing element is a poly-dyed iodine
  • the polarizing element preferably has a transmittance of 43 to 47%.
  • the polarizing element preferably has a color a value of -1 to -0.6 and a color b value of 0.3 to 2.5 in a CIE coordinate system.
  • Transmittance and color characteristics of the polarizing element may be adjusted by adjusting the iodine concentration or performing a complementary color process during manufacturing of the polarizing element, as described in the preparation examples to be described later. According to the researches of the present inventors, when using the polarization element having the transmittance and the color a and b values as described above, it is possible to implement a more neutral color in the white mode and black mode.
  • the thickness of the said polarizing element is very thin, it is common to attach a protective film to one side or both sides of the said polarizing element, and to form a polarizing plate.
  • a protective film protective films of various materials generally used in the art may be used without limitation.
  • TAC triacetyl cellulose
  • a cycloolefin film, an acrylic film, etc. may be used.
  • the protective films may be attached to the polarizer using an adhesive or the like.
  • the polarizing plate may additionally include a functional film such as a retardation film, a wide viewing angle compensation plate, or a brightness enhancement film in order to further improve the function.
  • the quarter wave plate converts linearly polarized light passing through the polarizing plate into circular polarization.
  • the quarter wave plate of the present invention has an optical axis in the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell. And 130 ° to 140 ° with respect to, preferably about 135 °.
  • the optical axis of the quarter wave plate means an axis having the same value of the electric field intensity of the two orthogonal components of the light passing through the quarter wave plate, generally, when the phase difference film is taken as an example, When stretching in one or two axes to form a phase difference, it refers to the axis in the stretching direction.
  • the present invention is characterized by using a film having reverse wavelength dispersion as the quarter-wave plate.
  • the film having reverse wavelength dispersion means a film having a characteristic of increasing phase retardation as the wavelength of light increases, and more specifically, a film that satisfies the following formula (1).
  • Equation (1) Rin (450) ⁇ Rin (550) ⁇ Rin (650)
  • Rin ( ⁇ ) means an in-plane retardation value at ⁇ nm wavelength. That is, Rin 450 is an in-plane retardation value at 450 nm wavelength, Rin 550 is an in-plane retardation value at 550 nm wavelength, and Rin 650 is an in-plane retardation value at 650 nm wavelength.
  • the in-plane retardation value Rin ( ⁇ ) means a value defined by the following equation (2)
  • the thickness direction retardation value Rth ( ⁇ ) is a value defined by the following equation (3). it means.
  • n x is the refractive index in the in-plane slow axis direction of the quarter wave plate
  • n y is the in-plane fast axis direction of the quarter wave plate
  • the refractive index, n z is the refractive index in the thickness direction of the quarter wave plate
  • d is the thickness of the quarter wave plate.
  • the quarter wave plate of the present invention is not limited thereto, but preferably has a surface retardation value (Rin (550)) of 120 nm to 170 nm at a wavelength of 550 nm. This is because when the Rin 550 satisfies the numerical range, the circularly polarized light conversion of the linearly polarized light in the visible light region can be smoothly performed.
  • Rin (550) surface retardation value
  • the quarter wave plate of the present invention is not limited thereto, but preferably has a thickness direction retardation value (Rth (550)) of -20 to 150 nm at a wavelength of 550 nm. This is because when the Rth 550 satisfies the numerical range, more excellent viewing angle characteristics can be ensured.
  • Rth (550) thickness direction retardation value
  • the quarter wave plate of the present invention may have wavelength dispersion that satisfies the following formulas (4) and (5).
  • Equation (4) 0.5 ⁇ R in (450) / R in (550) ⁇ 1.0
  • Equation (5) 1.0 ⁇ R in (650) / R in (550) ⁇ 1.3
  • R in (450), R in (550), and R in (650) mean in-plane retardation values of the film at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively.
  • Equation (3) and Equation (4) when the wavelength dispersion characteristic of the quarter wave plate satisfies Equation (3) and Equation (4), it is possible to implement a neutral white and black color, and has an excellent contrast ratio.
  • light passes through a quarter wave plate and undergoes a polarization change of ⁇ Rin ( ⁇ ) / ⁇ .
  • the quarter wave plate of this invention should just have a reverse wavelength dispersion property
  • the material is not specifically limited.
  • the quarter wave plate of the present invention may be a uniaxially stretched polymer film or a liquid crystal film, and more specifically, a uniaxially stretched cycloolefin polymer (COP) based film, a polycarbonate film, an acrylic film. Or a liquid crystal film or the like.
  • the quarter wave plate of the present invention may be composed of one film, or may be in the form of a film laminate in which two or more films are laminated by a method such as coating, coextrusion or adhesion.
  • the quarter-wave plate having the reverse wavelength dispersion of the present invention is a polycarbonate film having a fluorene skeleton prepared by containing a liquid crystal and filmed and stretched, and a cellulose acetate produced by filming and stretching.
  • a sharper black in the darkroom mode is compared to when using a quarter wave plate having positive wavelength dispersion or flat wavelength dispersion.
  • the advantage is that colors can be implemented.
  • a color shift phenomenon occurs due to a large phase delay at a short wavelength, and as a result, a sharp black color in a dark room mode is obtained.
  • a blue color occurs (bluish).
  • the quarter wave plate having the reverse wavelength dispersion is used, the phase delay becomes smaller toward the shorter wavelength, thereby suppressing the color shift phenomenon as described above, and as a result, a vivid black color can be realized.
  • the reflective liquid crystal display device of the present invention includes an upper substrate, a lower substrate, a liquid crystal cell, a reflecting plate, and a circular polarizing plate, wherein the circular polarizing plate of the present invention is used as the circular polarizing plate.
  • the reflective liquid crystal display device of the present invention the upper substrate, the lower substrate which is disposed opposite the upper substrate at regular intervals, the liquid crystal cell interposed between the upper substrate and the lower substrate, the lower substrate and the liquid crystal And a reflecting plate disposed between cells or below the lower substrate and a circular polarizing plate disposed above the upper substrate, wherein the circular polarizing plate has an absorption axis of 85 ° to 95 with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell.
  • a polarizing plate including a polarizing element having an angle of ° and disposed between the polarizing plate and the upper substrate, the optical axis has an angle of 130 ° to 140 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell, It is characterized by including a quarter wave plate having acidity.
  • the upper substrate and the lower substrate may be made of a transparent substrate, for example, glass or a light transmissive plastic substrate.
  • the upper substrate and the lower substrate are disposed to face each other at regular intervals, and switching elements for driving the liquid crystal cell are formed on opposite surfaces of the upper substrate and the lower substrate.
  • the liquid crystal cell may be interposed between the upper substrate and the lower substrate, and may be formed of liquid crystals having positive dielectric anisotropy.
  • the driving mode of the liquid crystal cell varies according to the arrangement and driving state of the liquid crystal in the liquid crystal cell.
  • a reflective liquid crystal display device includes a twist nematic (TN) method, a super twisted nematic (STN) method, and a polymer dispersion.
  • Liquid crystal cells of various modes such as a liquid crystal (PDLC) method, an electric field control birefringence (ECB) method, or a transverse electric field method (IPS) method, may be used.
  • the reflective liquid crystal display device of the present invention is particularly preferably a liquid crystal display device of an electric field control birefringence (ECB) system or a transverse electric field system (IPS) system in view of the viewing angle.
  • EBC electric field control birefringence
  • IPS transverse electric field system
  • the present invention is not limited thereto.
  • the liquid crystal cell gap of the liquid crystal display device is preferably about 2.0 ⁇ 2.4 ⁇ m. This is because the white color improvement effect is most excellent when the liquid crystal cell gap is within the above range.
  • the color difference may occur due to the change in the efficiency of light due to the path difference of the reflected light to the transmitted light.
  • the reflecting plate is to reflect light incident from the outside of the liquid crystal display device to be used as a light source, and is disposed between the lower substrate and the liquid crystal cell or under the lower substrate.
  • the reflective plate may be manufactured by depositing a conductive metal such as aluminum or silver.
  • the reflective liquid crystal display device of the present invention is characterized by using the circular polarizing plate of the present invention described above. That is, the circular polarizing plate includes a polarizing plate including a polarizing element having an absorption axis having an angle of 85 ° to 95 ° and preferably 90 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell, and disposed between the polarizing plate and the upper substrate.
  • the optical axis may include a quarter wave plate having an angle of 130 ° to 140 ° preferably 135 ° with respect to the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the liquid crystal cell and having reverse wavelength dispersion. Since the specific contents with respect to the circular polarizing plate are the same as described above, the description is omitted.
  • Polyvinyl alcohol (PVA) film (manufactured by Kuraray Co. Ltd., polymerization degree: 2400) was rinsed in a water bath and a swelling bath, salted in an aqueous solution containing I 2 and KI, and then 5 times in an aqueous solution containing boric acid and KI. Stretched to prepare polarizers. At this time, the concentration of I 2 and the dye bath are as shown in the following [Table 1]. In addition, to adjust the color of the polarizer, the concentration of the KI solution was adjusted to 2-4% level in the complementary color process.
  • TAC triacetyl cellulose
  • FIG. 1 is a graph showing a single transmittance (Ts) of polarizers according to iodine concentration.
  • the quarter wave plate was stacked such that the optical axis had an angle of 75 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate, and the half wave plate was laminated so that the optical axis had an angle of 15 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 ° with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer plate and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 °.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 degrees.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 degrees.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 degrees.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 degrees.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis and the liquid crystal alignment direction of the circular polarizer were attached to form an angle of 45 degrees.
  • a circular polarizing plate was produced by attaching four wave plates. In this case, the quarter wave plate was attached such that the optical axis had an angle of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate.
  • the circular polarizer prepared as described above was attached to the surface of the IPS mode reflective LCD panel.
  • the liquid crystal alignment direction of the upper substrate side of the LCD panel was 45 degrees with respect to the liquid crystal panel length direction, and the absorption axis of the circular polarizer and the liquid crystal alignment direction were attached to form an angle of 90 degrees.
  • the LCD device with a circular polarizing plate of Comparative Example 1 which is a general commercially available reflective circular polarizing plate structure (that is, a structure using a quarter-wave plate and a half-wave plate together), has a white color.
  • the yellowish yellowish
  • Comparative Examples 2, 3, and 6 using the flat wavelength dispersion 1/4 wavelength plate the neutral white color was implemented in the white mode, but the neutral black color was not realized in the black mode, and the greenness was felt.
  • the neutral white color and the black color appeared in both the white mode and the black mode.
  • FIG. 1 shows photographs showing colors of Comparative Examples 1 to 3, 6, and Example 1 in the black mode.
  • Figure 1 (a) is Comparative Example 1, (b) is Comparative Example 2, (c) is Comparative Example 3, (d) is Comparative Example 6, (e) shows the color in the black mode of Example 1 Photos.
  • the LCD device with the circular polarizing plates of Comparative Examples 1 to 3 and 6 exhibits a green color, a red color or a blue color in the black mode, and thus the black color is not good.
  • the blue color is very severe in the black mode.
  • the LCD device with the circularly polarizing plate of Embodiment 1 as shown in FIG. 1E, a neutral black color is realized.
  • the contrast ratio was calculated by measuring the luminance of the black and white colors in the bright and dark rooms of the IPS mode reflective LCD device manufactured by Comparative Examples 1 to 6 and Example 1 with a luminance meter.
  • the measurement result in the bright room is shown in FIG. 2, and the measurement result in the dark room is shown in FIG.
  • the Lw line represents the luminance of white (WHITE)
  • the Lb line represents the luminance of black (BLACK)
  • the luminance value is shown on the left side of the graph.
  • the CR / CRo line represents the contrast ratio (CR / CRo), the value of which is shown on the right side of the graph.
  • Lw o , Lb o , and CR o are measured values when the circularly polarizing plate of Comparative Example 1 is attached.
  • the contrast ratio (CR / CRo) is higher in both the bright and dark rooms than the quarter wave plate having the flat wavelength dispersion. That is, when all the experimental conditions are the same and only the wavelength dispersion characteristics of the 1/4 retardation plate are different, the circularly polarizing plate having the in-plane retardation value of 140 nm is attached to the polarizer having reverse wavelength dispersion as in the present invention. It can be seen that the contrast ratio CR is higher.
  • the viewing angle ( ⁇ ) 75 ° and the azimuth angle ( ⁇ ) 15 ° Contrast ratios were measured at 30 degrees, 45 degrees, 60 degrees, and 75 degrees.
  • the transmittance of the polarizing plate was 43%
  • Rin (550) 140nm of the quarter wave plate
  • the liquid crystal cell was set to the IPS mode LCD
  • the phase difference of the IPS liquid crystal is about 300nm
  • TechWiz LCD was used as a simulation program.
  • the simulation results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, it can be seen that the contrast ratio of 10 or more is excellent at all azimuth angles in the range in which the Rth 550 of the quarter wave plate is -20 nm to 150 nm.

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Abstract

본 발명은 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130°내지 140°의 각도를 갖는 1/4 파장판을 포함하는 반사형 액정표시장치용 원편광판이며, 상기 1/4 파장판은 역 파장 분산성을 가지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치용 원편광판에 관한 것이다.

Description

고투과도 색상조정 원편광판 및 이를 포함하는 반사형 액정표시장치
본 발명은 반사형 액정표시장치용 원편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개선된 투과율과 색감을 구현할 수 있는 반사형 액정표시장치용 원편광판 및 이를 포함하는 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 액정표시장치와 백라이트를 사용하지 않고, 외부의 자연광 또는 인조광을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치로 구분할 수 있다.
투과형 액정표시장치의 경우, 백라이트를 광원으로 사용하기 때문에 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있다는 장점이 있으나, 밝은 곳에서는 화면이 잘 인식되지 않고, 전력소비가 많다는 문제점이 있다. 이에 비해 반사형 액정표시장치는 외부 자연광 또는 인조광을 광원으로 사용하기 때문에, 전력 사용량이 적고, 백라이트를 탑재하고 있지 않기 때문에, 얇고 가볍다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 최근 휴대 전화와 같은 휴대용 단말기에 반사형 액정표시장치의 채용이 늘어나고 있는 추세이다.
종래의 반사형 액정표시장치는 일반적으로 투명한 재질의 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되는 액정 셀; 상기 하부 기판의 하부 또는 하부 기판과 액정 셀 사이에 형성되는 반사판; 상기 상부 기판의 상부에 배치되는 1/4 위상차판; 및 상기 위상차 판의 상부에 배치되는 편광판으로 이루어져 있다.
그러나, 이러한 종래의 반사형 액정표시장치의 경우, 투과되는 빛 대비 반사되는 빛의 경로차 발생으로 인해 색차가 발생하기 쉽고, 그 결과 화면이 노란 빛깔을 띄는 엘로우리쉬(yellowish) 현상이 발생하여 색감이 좋지 않으며, 어두운 상태에서의 색감이 푸른 빛깔을 띄는 블루쉬(bluish) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 빛의 투과율이 떨어져 투과형 액정표시장치에 비해 휘도가 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개선된 투과율을 가지면서, 엘로우리쉬(yellowish) 현상과 블루쉬(bluish) 현상을 줄여 우수한 색감을 구현할 수 있는 반사형 액정표시장치용 원편광판 및 이러한 원편광판을 포함하는 반사형 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130° 내지 140°의 각도를 갖는 1/4 파장판을 포함하는 반사형 액정표시장치용 원편광판이며, 상기 1/4 파장판은 역 파장 분산성을 가지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치용 원편광판을 제공한다.
이때, 상기 1/4 파장판은 하기 식(4) 및 식 (5)를 만족하는 것이 바람직하다.
식 (4) 0.5 ≤ Rin(450)/Rin(550) < 1.0
식 (5) 1.0 < Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.3
상기 식 (4) 및 (5)에서, Rin(450)은 450nm 파장에서의 면내 위상차값,
Rin(550)은 550nm 파장에서의 면내 위상차값, Rin(650)은 650nm 파장에서의 면내 위상차값임.
또한, 상기 편광 소자는 43 내지 47%의 투과도를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 편광 소자는 CIE 좌표계에서 색상 a 값이 -1 내지 -0.6이고, 색상 b 값이 0.3 내지 2.5인 것이 바람직하다.
한편, 상기 1/4 파장판은 일축 연신 필름인 것이 바람직하며, 일축 연신된 사이클로올레핀폴리머(COP) 계열 필름, 폴라카보네이트(PC) 필름, 액정필름 또는 아크릴 계열 필름 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 1/4 파장판은 550nm 파장에서 120nm 내지 170nm의 면상 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 1/4 파장판은 550nm 파장에서 -20nm 내지 150nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 태양은, 상부 기판, 상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 하부 기판, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되는 액정셀, 상기 하부 기판과 액정 셀 사이 또는 상기 하부 기판의 하부에 배치되는 반사판 및 상기 상부 기판의 상부에 배치되는 원편광판을 포함하며, 상기 원편광판은 흡수축이 상기 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판과 상기 상부 기판 사이에 배치되며, 광축이 상기 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130° 내지 140°의 각도를 갖는 1/4 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 1/4 파장판은 역 파장 분산성을 가지는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치를 제공한다.
한편, 상기 반사형 액정표시장치는 IPS모드 또는 ECB모드인 것이 바람직하다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 원편광판을 반사형 액정표시장치에 적용할 경우, 종래의 원편광판을 사용할 경우에 비해 콘트라스트비가 개선되어 시인성이 향상되고, 노란색 색감이 감소하며, 어두운 상태에서 푸르스름했던 색감을 줄일 수 있어, 우수한 색감을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은, 실험예 2에 따른 원편광판들의 위상차 값에 따른 시감 특성을 보여주는 사진이다.
도 2는, 실시예 및 비교예 1~6의 원편광판 적용시의 명실 콘트라스트비를 나타낸 그래프이다.
도 3은, 실시예 및 비교예 1~6의 원편광판 적용시의 암실 콘트라스트비를 나타낸 그래프이다.
도 4는 1/4 파장판의 Rth(550)값의 변화에 따른 콘트라스트 비를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 발명자들은 어두운 상태에서 색감이 개선된 원편광판 및 이를 포함하는 반사형 액정표시장치를 개발하기 위해, 연구를 거듭한 결과, 편광소자의 흡수축과 1/4 파장판의 광축이 액정 셀의 액정 배향 방향과 특정한 각도를 갖도록 배치된 원 편광판을 이용하고, 1/4 파장판으로 역 파장분산성을 갖는 파장판을 사용함으로써, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치용 원편광판은, 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130°내지 140°의 각도를 갖는 1/4 파장판을 포함하고, 상기 1/4 파장판이 역 파장 분산성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 본 발명과 같이, 편광 소자의 흡수축과 1/4 파장판의 광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 각각 85°내지 95°및 130°내지 135°가 되도록 배치될 경우, 백색광의 색상이 노란색 영역에서 청색 영역으로 시프트(shift)되면서 시인성 및 색감이 획기적으로 개선되는 것으로 나타났다. 또한, 본 발명과 같이, 1/4파장판으로 역파장 분산성을 갖는 필름을 사용할 경우, 정파장 분산성이나 플랫파장 분산성을 갖는 필름을 사용하는 경우에 비해 선명한 블랙 색상을 구현할 수 있어 콘트라스트비가 획기적으로 개선되는 것으로 나타났다.
이하, 본 발명의 원편광판에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 원 편광판은 (i) 편광 소자를 포함하는 편광판 및 (ii) 1/4 파장판을 포함한다.
이때, 상기 편광 소자는 특정 방향으로 편광된 빛만을 통과시키는 광학 소자를 말하는 것으로, 일반적으로 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol, 이하, PVA라 함)계 분자 사슬이 일정한 방향으로 배향되고, 요오드계 화합물 또는 이색성 편광 물질을 포함하는 구조를 가진다. 이러한 편광 소자는 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시킨 후, 일정한 방향으로 연신하고 가교시키는 방법에 의해 제조된다. 이때 상기 폴리비닐알코올의 중합도는, 특별히 한정되지는 않으나, 분자 움직임의 자유로움과 함유 물질과의 유연한 혼합을 고려할 때 1,000 내지 10,000정도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도인 것이 좋다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 편광 소자는 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖도록 배치된다. 이때, 상기 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향이란, 액정셀의 시청자 측에 위치하는 기판에서 러빙 또는 광 조사를 통해 액정이 배향되는 방향을 의미하며, 상기 편광 소자의 흡수축은 요오드를 염착한 폴리비닐 알코올 필름을 일축으로 연신하여 편광소자를 형성 시 빛을 흡수하는 기능을 갖는 연신한 방향으로의 광축을 말한다. 편광소자의 흡수축과 액정셀의 배향 방향이 상기 각도 범위를 만족할 때, 우수한 색감 및 콘트라스트비를 구현할 수 있다.
한편, 상기 편광 소자는 43 내지 47%의 투과도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 편광 소자는 CIE 좌표계에서 색상 a 값이 -1 내지 -0.6이고, 색상 b 값이 0.3 내지 2.5인 것이 바람직하다. 이때, 상기 색상 a 및 색상 b는 CIE 좌표계에서 색상을 표현하는 값을 말하는 것으로, 보다 구체적으로는 상기 색상 a값은 a=500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]으로 계산되며, +a는 빨강, -a는 녹색을 의미한다. 또한 상기 색상 b값은 b=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]으로 계산되며, +b는 노랑, -b는 파랑을 의미한다. (여기서 Xn, Yn, Zn은 기준이 되는 화이트 색상의 X, Y, Z에 해당한다.)
편광 소자의 투과도 및 색상 특성은 후술할 제조예에 기재된 바와 같이, 편광 소자 제조 시에 요오드 농도를 조절하거나 보색 공정을 수행함으로 조절될 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기와 같은 투과율과 색상 a 및 b값을 갖는 편광 소자를 사용할 경우, 화이트 모드 및 블랙 모드에서 보다 뉴트럴(neutral)한 색감을 구현할 수 있는 것으로 나타났다.
한편, 상기 편광 소자는 그 두께가 매우 얇기 때문에, 상기 편광 소자의 일면 또는 양면에 보호 필름을 부착하여 편광판을 형성하는 것이 일반적이다. 이때 상기 보호 필름으로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 다양한 재질의 보호 필름들이 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오즈(TriAcethyl Cellulose; TAC) 필름, 사이클로올레핀 필름, 아크릴계 필름 등이 사용될 수 있다. 상기 보호 필름들은 접착제 등을 이용하여 상기 편광소자에 부착될 수 있다. 또한, 상기 편광판에는 보호 필름 이외에도 추가적인 기능 향상을 위해, 위상차 필름, 광 시야각 보상판 또는 휘도 향상 필름과 같은 기능성 필름이 부가적으로 포함될 수도 있다.
다음으로, 상기 1/4 파장판은 편광판을 통과한 선 편광을 원 편광으로 변환시켜주는 것으로, 상기한 바와 같이, 본 발명의 1/4 파장판은 광축이 액정 셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130°내지 140°의 각도, 바람직하게는, 약 135°의 각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 발명에 있어서, 1/4 파장판의 광축은 1/4 파장판을 투과하는 빛의 두 직교성분의 전기장 세기가 동일한 값을 갖는 축을 의미하는 것으로, 일반적으로 위상차 필름을 예로 들 때, 위상차를 형성하기 위해 일축 혹은 이축으로 연신할 경우 연신한 방향으로의 축을 말한다.
한편, 본 발명에서는 상기 1/4파장판으로 역파장 분산성을 갖는 필름을 사용하는 것을 그 특징으로 한다. 이때, 역파장 분산성을 갖는 필름이란, 빛의 파장이 커질수록 위상 지연이 커지는 특성을 갖는 필름을 의미하는 것으로, 보다 구체적으로는 하기 식 (1)을 만족하는 필름을 의미한다.
식 (1): Rin(450) < Rin(550) < Rin (650)
상기 식 (1)에서, Rin(λ)는 λnm 파장에서의 면내 위상차값을 의미한다. 즉, Rin(450)은 450nm 파장에서의 면내 위상차값, Rin(550)은 550nm 파장에서의 면내 위상차값, Rin (650)은 650nm 파장에서의 면내 위상차값을 말한다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 면내 위상차값 Rin(λ)는 하기 식 (2)에 의해 정의되는 값을 의미하며, 두께 방향 위상차값 Rth(λ)는 하기 식(3)에 의해 정의되는 값을 의미한다.
식 (2): Rin(λ)=(nx-ny)×d
식 (3): Rth(λ)=(nz-ny)×d
상기 식 (2) 및 식 (3)에서, nx는 1/4 파장판의 면내 지상축(slow axis) 방향의 굴절율, ny는 1/4 파장판의 면내 진상축(fast axis) 방향의 굴절율, nz는 1/4 파장판의 두께 방향의 굴절율이며, d는 1/4 파장판의 두께이다.
한편, 본 발명의 1/4 파장판은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 550nm 파장에서 120nm 내지 170nm의 면상 위상차 값(Rin(550))을 갖는 것이 바람직하다. Rin(550)이 상기 수치범위를 만족할 때, 가시 광선 영역에서 선 편광의 원 편광 전환이 원활하게 수행될 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 1/4 파장판은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 550nm 파장에서 -20 내지 150nm의 두께 방향 위상차값(Rth(550))을 갖는 것이 바람직하다. Rth(550)이 상기 수치 범위를 만족할 때, 보다 우수한 시야각 특성을 확보할 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 1/4 파장판은 하기 식(4) 및 식 (5)를 만족하는 파장분산성을 가질 수 있다.
식 (4) 0.5 ≤ Rin(450)/Rin(550) < 1.0
식 (5) 1.0 < Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.3
상기 식 (4) 및 (5)에서, Rin(450), Rin(550), Rin(650)은 각각 파장 450㎚, 550㎚, 650㎚에 있어서의 필름의 면내 위상차 값을 의미한다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 1/4 파장판의 파장 분산 특성이 상기 식(3) 및 식 (4)를 만족할 경우, 뉴트럴한 화이트 및 블랙 색감을 구현할 수 있으며, 우수한 콘트라스트비를 갖는다. 일반적으로 빛이 1/4 파장판을 통과하면서 πRin(λ)/λ의 편광 변화를 겪게 되는데, 정분산성 파장판 및 플랫 분산성 파장판을 사용할 경우, 450nm, 550nm, 650nm 파장에서의 편광 변화가 πRin(450)/450 ＞ πRin(550)/550 ＞ πRin(650)/650이 되어 단파장으로 갈수록 편광 변화량이 커지는 반면, 역파장분산 파장판을 사용할 경우는 파장에 관계없이 편광 변화량이 유사한 정도로 발생하게 된다. 다만, 역파장 분산 파장판의 경우에도, Rin(450)/Rin(550)이 너무 작거나, Rin(650)/Rin(550)가 너무 크게 되면, 편광 변화량에 차이가 발생하여 색감이 저하될 수 있으므로, 상기 수치범위를 만족하는 파장판을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 1/4 파장판은 역파장분산성을 갖는 것이면 되고, 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 1/4 파장판은 일축 연신된 고분자 필름 또는 액정 필름 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 일축 연신된 사이클로올레핀폴리머(COP) 계열 필름, 폴리카보네이트 필름, 아크릴계 필름. 또는 액정필름 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 1/4 파장판은 하나의 필름으로 구성될 수도 있고, 코팅, 공압출 또는 접착 등의 방법을 통해 2 이상의 필름을 적층한 필름 적층체의 형태일 수도 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 역 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판은, 액정을 함유시켜 필름화하고 연신하여 제조한 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트 필름, 필름화하고 연신하여 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름, 정파장 분산 특성의 방향족 폴리에스테르 폴리머와 역파장 분산 특성의 방향족 폴리에스테르 폴리머와의 혼합물을 필름화하고 연신하여 제조한 필름, 상이한 파장 분산 특성의 고분자를 형성하는 모노머 단위를 포함하는 공중합체로 이루어지는 고분자를 필름화하고 연신하여 제조한 필름, 파장 분산 특성이 상이한 2장의 연신 필름을 적층한 복합 필름 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명과 같이, 역 파장 분산성을 가지는 1/4 파장판을 사용하는 경우, 정파장 분산성 또는 플랫 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판을 사용할 때와 비교하여, 암실 모드에서 보다 선명한 블랙 색상을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 정 파장 분산성 또는 플랫 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판을 사용할 경우, 단 파장에서 위상 지연이 크기 때문에, 컬러-시프트(color shift) 현상이 발생하게 되고, 그 결과, 암실 모드에서 선명한 검정색이 구현되지 않고 푸른 색감이 도는 현상(bluish)이 발생한다는 문제점이 있었다. 그러나, 역 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판을 사용할 경우, 단 파장으로 갈수록 위상 지연도 작아지기 때문에 상기와 같은 컬러-시프트 현상이 억제되고, 그 결과 선명한 블랙 색상을 구현할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 반사형 액정표시장치에 대해 설명한다. 본 발명의 반사형 액정 표시 장치는, 상부 기판, 하부 기판, 액정셀, 반사판 및 원 편광판을 포함하며, 이때, 원 편광판으로는 상기한 본 발명의 원 편광판을 사용하는 것을 그 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 반사형 액정표시장치는, 상부 기판, 상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 하부 기판, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되는 액정셀, 상기 하부 기판과 액정 셀 사이 또는 상기 하부 기판의 하부에 배치되는 반사판 및 상기 상부 기판의 상부에 배치되는 원편광판을 포함하며, 상기 원편광판은 흡수축이 상기 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판과 상기 상부 기판 사이에 배치되며, 광축이 상기 액정셀의 상부 기판 측 액정배향 방향에 대하여 130°내지 140°의 각도를 가지며, 역파장분산성을 갖는 1/4 파장판을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 기판과 하부 기판은 투명한 재질의 기판, 예를 들면, 유리 또는 광 투과성 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 상부 기판과 하부 기판은 일정한 간격을 두고 대향 배치되며, 상기 상부 기판 및 하부 기판의 마주보는 면들에는 액정 셀을 구동시키기 위한 스위칭 소자들이 형성된다.
한편, 상기 액정 셀은 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되며, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정들로 이루어질 수 있다. 상기 액정셀의 구동 모드는 액정 셀 내의 액정의 배열 및 구동 상태에 따라 달라지게 되며, 일반적으로 반사형 액정표시장치로는 트위스트 네마틱(TN) 방식, 슈퍼트위스트 네마틱(STN) 방식, 고분자 분산 액정(PDLC) 방식, 전계 제어 복굴절(ECB) 방식 또는 횡전계방식(IPS) 방식 등의 다양한 모드의 액정셀들이 사용될 수 있다. 본 발명의 반사형 액정표시장치는, 시야각 측면을 고려할 때, 전계 제어 복굴절(ECB) 방식 또는 횡전계방식(IPS) 방식의 액정표시장치인 것이 특히 바람직하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 액정표시장치의 액정 셀 갭은 2.0~2.4㎛ 정도인 것이 바람직하다. 액정 셀 갭이 상기 범위 내일 때, 화이트 색상 개선 효과가 가장 크게 우수하게 나타나기 때문이다. 상기와 같이 적정 셀 갭이 형성되지 않을 경우, 투과되는 빛 대비 반사되는 빛의 경로차 발생으로 인해 빛의 효율이 달라져 색차가 발생할 수 있다.
다음으로, 상기 반사판은 액정표시장치의 외부에서 입사한 빛을 반사시켜 광원으로 사용하도록 하기 위한 것으로, 상기 하부 기판과 액정 셀 사이 또는 상기 하부 기판의 하부에 배치된다. 상기 반사판으로는 전도성을 띄는 금속, 예를 들면, 알루미늄 또는 은 등을 증착시켜 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 반사형 액정표시장치는 상기한 본 발명의 원편광판을 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 원편광판은 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95° 바람직하게는 90°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판과 상기 상부 기판 사이에 배치되며, 광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정배향 방향에 대하여 130°내지 140°바람직하게는 135°의 각도를 가지며, 역파장분산성을 갖는 1/4 파장판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 원편광판과 관련하여 구체적인 내용은 상기한 바와 동일하므로, 설명은 생략한다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명하기로 한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
제조예
폴리비닐 알코올(PVA) 필름(Kuraray Co. Ltd. 제조, 중합도: 2400)을 수세조, 팽윤조를 거치고, I2와 KI 를 포함하는 수용액에서 염착 시킨 후 붕산과 KI를 함유하는 수용액에서 5배까지 연신하여 편광자들을 제조하였다. 이때, I2 농도 및 염착조 온도는 하기 [표 1]에 나타난 바와 같다. 또한, 편광자의 색상 조정을 위해 보색공정에 KI 용액의 농도를 2~4% 수준으로 조정했다.
그 후, 60㎛ 두께의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 편광 소자 양면에 위치시키고 편광자와 TAC 필름 사이에 PVA계 접착제 수용액을 넣고 라미네이터로 합판한 후, 80℃에서 8분 동안 건조하여 편광판을 제조하였다.
실험예 1
상기 제조예에 의해 제조된 편광판들의 투과율 및 색상을 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)(장비명: N&K)를 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 도시되어 있다. 또한, 도 1에는 요오드 농도에 따른 편광판들의 단체 투과율(Ts)을 보여주는 그래프가 도시되어 있다.
표 1
연신온도(℃) Norm.I2(pt) I2(pt) a b Ts Tc Ac
48 1.00 0.079 -1.14 3.00 0.4203 0.00033 3.48
0.70 0.055 -0.92 2.41 0.4316 0.00138 2.86
0.50 0.040 -0.79 1.82 0.4418 0.00719 2.14
0.30 0.024 -0.69 1.24 0.4719 0.04805 1.32
53 1.00 0.095 -1.50 3.16 0.4132 0.00019 3.72
0.39 0.037 -0.94 1.42 0.4464 0.00979 2.01
0.27 0.026 -1.05 0.70 0.4929 0.08232 1.08
* Norm. I2: 상대적인 요오드 농도
I2: 요오드 농도
Ts: 단체 투과도
Tc: 직교 투과도
Ac = -log(Tc), 흡광도
상기 [표 1]에 의해, 요오드 농도를 조절함으로써, 편광판의 투과율 및 색상을 적절하게 조절할 수 있음을 알 수 있다.
비교예 1
투과율이 42%인 편광판에 Rin(550)=140nm, Rth(550)=10nm인 1/4 파장판 및 Rin(550)=270nm인 1/2 파장판을 순차적으로 적층하여 원편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판으로는, Rin(450)=140.5nm, Rin(550)=140nm, Rin(650)=139.6 nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 필름을 사용하였다. 이때, 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 75°의 각도를 갖도록 적층되었으며, 1/2 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 15°의 각도를 갖도록 적층하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45°였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90°의 각도를 이루도록 부착하였다.
비교예 2
투과율이 45%인 편광판에 Rin(550)=130nm, Rth(550)=-9nm이고, Rin(450)=130.5nm, Rin(650)=129.6 nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45°의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
비교예 3
투과율이 45%인 편광판에 Rin(550)=140nm, Rth(550)=10nm이고, Rin(450)=140.5 nm, Rin(650)=139.6 nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45˚의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
비교예 4
투과율이 41%인 편광판에 Rin(550)=140nm, Rth(550)=10nm이고, Rin(450)=140.5 nm, Rin(650)=139.6nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45˚의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
비교예 5
투과율이 45%인 편광판에 Rin(550)=110nm, Rth(550)=3nm이고, Rin(450)=110.4 nm, Rin(650)=109.7 nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45°의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
비교예 6
투과율이 45%인 편광판에 Rin(550)=130nm, Rth(550)=-9nm이고, Rin(450)=130.5 nm, Rin(650)=129.6 nm인 COP재질의 플랫 파장 분산성 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45˚의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 45˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
실시예 1
투과율이 45%인 편광판에 Rin(550)=140nm, Rth(550)= 10nm이고, Rin(450)=124.5 nm, Rin(650)=143.6 nm인 폴리카보네이트 재질의 역 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판을 부착하여 원 편광판을 제조하였다. 이때, 상기 1/4 파장판은 광축이 편광판의 흡수축에 대해 45˚의 각도를 갖도록 부착하였다.
상기와 같이 제조된 원 편광판을 IPS 모드 반사형 LCD 패널의 표면에 부착하였다. 이때, 상기 LCD 패널의 상부 기판 측 액정 배향 방향은 액정 패널 길이방향에 대하여 45˚였으며, 상기 원편광판의 흡수축과 액정 배향 방향이 90˚의 각도를 이루도록 부착하였다.
실험예 2
비교예 1 ~ 3, 6 및 실시예 1에 의해 제조된 LCD 장치의 화이트 모드 및 블랙 모드에서의 색감을 육안으로 비교 측정하였다.
측정 결과, 현재 일반적인 시판되고 있는 반사형 원편광판 구조(즉, 1/4파장판과 1/2파장판을 함께 사용하는 구조)인 비교예 1의 원편광판이 부착된 LCD 장치의 경우, 화이트 색상이 황색감(yellowish)을 띈다는 문제점이 있었다. 한편, 플랫 파장 분산성을 갖는 1/4 파장판을 사용한 비교예 2, 3 및 6의 경우, 화이트 모드에서 뉴트럴한 화이트 색상이 구현되었으나, 블랙 모드에서 뉴트럴한 블랙 색상이 구현되지 않고, 녹색감, 적색감 또는 청색감을 띈다는 문제점이 있었다. 이에 비해, 실시예 1의 경우, 화이트 모드와 블랙 모드에서 모두 뉴트럴한 화이트 색상 및 블랙 색상이 나타났다.
도 1에는 블랙 모드에서의 비교예 1 ~ 3, 6 및 실시예 1의 색감을 보여주는 사진들이 도시되어 있다. 도 1에서 (a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 비교예 3, (d)는 비교예 6, (e)는 실시예 1의 블랙 모드에서의 색감을 보여주는 사진들이다.
도 1을 통해, 비교예 1 ~ 3 및 6의 원편광판이 부착된 LCD 장치의 경우, 블랙 모드에서 녹색감, 적색감 또는 청색감을 띄어 블랙 색감이 좋지 못함을 알 수 있다. 특히, 액정셀과 편광판의 흡수축 각도가 45˚인 비교예 6의 경우, 블랙 모드에서 청색감이 매우 심하게 나타남을 알 수 있다. 이에 비해 실시예 1의 원 편광판이 부착된 LCD 장치의 경우, 도 1(e)에 도시된 바와 같이, 뉴트럴한 블랙 색감이 구현된다.
실험예 3
비교예 1 ~ 6 및 실시예 1에 의해 제조된 IPS 모드 반사형 LCD 장치의 명실과 암실에서의 블랙과 화이트 색상의 휘도를 휘도계로 측정하여 콘트라스트비를 계산하였다. 명실에서의 측정 결과는 도 2에, 암실에서의 측정 결과는 도 3에 도시하였다.
도 2 및 도 3에서 Lw 선은 화이트(WHITE)의 휘도를 나타내고, Lb 선은 블랙(BLACK)의 휘도를 나타내며, 휘도의 값은 그래프의 좌측에 도시되어 있다. 또한, CR/CRo 선은 콘트라스트비(CR/CRo)를 나타내며, 그 값은 그래프의 우측에 도시되어 있다. 한편, Lwo, Lbo, CRo는, 비교예 1의 원편광판을 부착한 경우의 측정값이다.
한편, 도 2 및 3에 도시된 그래프의 사각형 점선 안에는, 투과율이 45%인 편광자에 플랫 파장 분산성을 가지는, 면내 위상차 값이 140nm인 1/4 위상차판을 부착한 경우(비교예 3)와 투과율이 45%인 편광자에 역 파장 분산성을 가지는 면내 위상차 값이 140nm인 1/4 위상차판을 부착한 경우(실시예 1)의 콘트라스트비가 나타나 있다. 도 2 및 3의 사각형 점선 안에 도시된 바와 같이, 플랫 파장 분산성을 가지는 1/4 파장판과 역 파장 분산성을 가지는 1/4 파장판이 모두 동일한 위상차를 가질 때, 역 분산의 파장 분산성을 가지는 1/4 파장판을 사용할 경우, 플랫 파장 분산성을 가지는 1/4 파장판을 사용할 경우보다 명실과 암실에서 모두 콘트라스트비(CR/CRo)가 더 높음을 볼 수 있다. 즉, 모든 실험 조건이 동일하고 1/4 위상차판의 파장분산 특성만이 차이가 날 경우, 본 발명처럼 역 파장 분산을 갖는 편광자에 면내 위상차 값이 140nm인 1/4 위상차판이 부착된 원편광판이 콘트라스트비(CR)가 더 높다는 것을 알 수 있다.
실험예 4
1/4 파장판의 두께 방향 위상차값에 따른 콘트라스트비를 알아보기 위해, 시뮬레이션을 통해 1/4 파장판의 550nm에서의 Rth 값 변화에 따른 시야각(θ) 75˚ 및 방위각(Ф) 15˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚에서의 콘트라스트비를 측정하였다. 이때, 편광판의 투과도는 43%, 1/4 파장판의 Rin(550)=140nm, 액정셀은 IPS 모드 LCD로 설정하였으며, IPS 액정의 위상차는 약 300nm이며, 액정의 프리틸트 각도는 2˚로 설정하였다. 시뮬레이션 프로그램으로는 TechWiz LCD를 사용하였다.
시뮬레이션 결과는 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 1/4 파장판의 Rth(550)이 -20 nm ~ 150nm인 범위에서, 모든 방위각에서 콘트라스트비가 10 이상으로 우수하게 나타남을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 흡수축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 85°내지 95°의 각도를 갖는 편광 소자를 포함하는 편광판; 및
    광축이 액정셀의 상부 기판 측 액정 배향 방향에 대하여 130°내지 140°의 각도를 갖는 1/4 파장판을 포함하는 반사형 액정표시장치용 원편광판이며,
    상기 1/4 파장판은 역 파장 분산성을 가지는 것을 특징으로 하는 원편광판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 하기 식(4) 및 식 (5)를 만족하는 것인 원편광판.
    식 (4) 0.5 ≤ Rin(450)/Rin(550) < 1.0
    식 (5) 1.0 < Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.3
    상기 식 (4) 및 (5)에서,
    Rin(450)은 450nm 파장에서의 면내 위상차값,
    Rin(550)은 550nm 파장에서의 면내 위상차값,
    Rin(650)은 650nm 파장에서의 면내 위상차값임.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 편광 소자는 43 내지 47%의 투과도를 갖는 원편광판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 편광 소자는 CIE 좌표계에서 색상 a 값이 -1 내지 -0.6이고, 색상 b 값이 0.3 내지 2.5인 원편광판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 일축 연신 필름인 원편광판.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 일축 연신된 사이클로올레핀폴리머(COP) 계열 필름, 폴라카보네이트(PC) 필름, 액정필름 및 아크릴 계열 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 원편광판.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 550nm 파장에서 -20 내지 150 nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 원편광판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 550nm 파장에서 120 내지 170nm의 면상 위상차 값을 갖는 반사형 액정표시장치용 원편광판.
  9. 상부 기판;
    상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 하부 기판;
    상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되는 액정셀;
    상기 하부 기판과 액정 셀 사이 또는 상기 하부 기판의 하부에 배치되는 반사판; 및
    상기 상부 기판의 상부에 배치되는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 원편광판을 포함하는 반사형 액정표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반사형 액정표시장치는 IPS 모드 또는 ECB 모드인 반사형 액정표시장치.
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