KR101026666B1 - 액정표시장치용 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치용 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, WV 편광판을 사용하는 경우에 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형되어 액정표시장치 화면의 주변부분인 상하좌우에서 모래시계 형태와 같은 빛샘이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 액정표시장치용 편광판과 이를 포함하는 액정표시장치를 제공함에 있다.
본 발명은, 일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 편광필름과; 상기 편광필름 하부 및 상부에 각각 위치하여 상기 편광필름을 보호하는 제 1, 2 TAC 필름과; 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 1 액정층과, 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 2 액정층을 포함하고, 상기 제 1 TAC 필름 하부에 위치하는 광보상층을 포함하는 액정표시장치용 편광판을 제공한다.
본 발명은, 액정표시장치용 기판에 부착되는 편광판에 C-플레이트의 광학특성을 갖는 discotic 액정층을 구성하게 된다. 따라서, 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형됨으로써 굴절률 이방성이 발생하여 모래시계 형태의 빛샘이 발생하는 것을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치{Polarizer for liquid crystal display device and liquid crystal display device including the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 액정표시장치용 편광판과 TAC 필름의 굴절률을 도시한 도면.
도 3은 종래의 WV 편광판을 도시한 단면도.
도 4는 TN 액정표시장치의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 단면도.
도 5는 종래의 WV 편광판의 편광필름에 작용하는 수축력을 도시한 도면.
도 6은 종래의 WV 편광판의 편광필름이 수축된 모습을 도시한 도면.
도 7과 8은 각각 종래의 WV 편광판의 제 1 TAC 필름의 변형전과 변형후를 도시한 단면도.
도 9와 10은 각각 종래의 WV 편광판의 각각 제 1 TAC 필름의 변형전과 변형후의 굴절률 이방성을 도시한 도면.
도 11은 종래의 WV 편광판을 사용한 TN 액정표시장치에서 발생한 빛샘.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 편광판을 도시한 단면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 편광판을 사용하는 TN 액정표시장치를 도 시한 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 배향막의 배향 방향과 편광판의 투과축을 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 블랙을 구현하는 TN 액정표시장치를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
400 : 편광판 420 : 제 1 TAC 필름
430 : 편광필름 440 : 제 2 TAC 필름
450 : 제 1 discotic 액정층 460 : 제 2 discotic 액정층
470 : 점착층 480 : 제 1 보호층
490 : 제 2 보호층
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치에 사용되는 광학 필름인 편광판(polarizer)에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표시하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지고 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다. 일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표시하는 장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 적, 녹, 청의 컬러필터층(8)과 컬러필터층(8) 사이에 구성된 블랙매트릭스(6) 및 컬러필터층(8)의 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)이 정의되고 화소영역(P)에는 화소전극(17)과 스위칭소자(T)가 구성되며, 화소영역(P)의 주변으로 어레이배선이 형성된 하부기판(22)을 포함하며, 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.
하부기판(22)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다. 이때, 화소영역(P)은 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이 투명한 화소전극(17)이 형성된다.
화소전극(17)은 ITO(indium-tin-oxide)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다. 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(CST)가 게이트 배선(13)의 상부에 구성되며, 스토리지 캐패시터(CST)의 제 1 전극으로 게이트 배선(13)의 일부를 사용하고, 제 2 전극으로 소스 및 드레인 전극과 동일층 동일물질로 형성된 아일랜드 형상의 소스/드레인 금속층(30)을 사용한다.
이때, 소스/드레인 금속층(30)은 화소전극(17)과 접촉되어 화소전극의 신호를 받도록 구성된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상부 및 하부 기판(5, 22) 각각의 상부 및 하부에는 편광판이 위치하게 된다. 편광판은 투과축과 일치하는 편광 성분의 빛을 투과시키게 되는데, 두 개의 편광판의 투과축의 배치와 액정의 배열 특성에 의해 빛의 투과 정도가 결정된다. 일반적으로, 두 개의 편광판의 투과축은 수직하게 배치된다.
도 2는 종래의 액정표시장치용 편광판과 TAC 필름의 굴절률을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 종래의 액정표시장치용 편광판(100)은 편광필름(130)과, 제 1, 2 TAC 필름(120, 140 ; Tri-Acetate Cellulose film)을 포함하여 구성된다. 한편, 제 1 TAC 필름(120)은 하부에 점착층(미도시)이 위치하여 편광판(100)이 액정표시장치용 기판(미도시)에 부착되도록 한다.
편광필름(130)은 일방향으로 투과축이 형성되어 통과하는 빛은 투과축에 평행한 성분이 투과하게 된다. 제 1, 2 TAC 필름(120, 140)은 편광필름(130) 하부 및 상부에 각각 위치하여 외부로부터 편광필름(130)을 보호하고 지지하는 기능을 한다.
한편, 제 1, 2 TAC 필름(120, 140)은 고분자로 이루어져 필름면에 수직한 이상(extra-ordinary) 굴절률(ne)과 평행한 정상(ordinary) 굴절률(no)을 갖는데, 이상 굴절률(ne)이 정상 굴절률(no)보다 작아서 위상차(Δn·d=(ne-no)·d, d는 필름의 두께)가 음인 네거티브(negative) C-플레이트(plate)의 광학특성을 갖는다. 편광판(100)에는 위상차가 동일한 제 1, 2 TAC 필름(120, 140)이 사용되는데, 제 1, 2 TAC 필름(120, 140)의 위상차는 일반적인 C-플레이트 보상필름에 비해 매우 낮다.
위와 같은 구성을 갖는 편광판(100)은 협소한 시야각을 갖는 TN(twisted nematic) 액정표시장치에 사용되는데, 제 1, 2 TAC 필름(120, 140)은 위상차가 매우 낮아 액정의 위상차를 보상할 수 있을 정도의 기능을 하지는 못하게 된다. 따라서, TN 액정표시장치는 도 1의 TAC 필름(120, 140)을 사용한다 하더라도, 시야각이 협소한 문제를 개선하지 못하게 된다.
TN 액정표시장치의 시야각 특성을 개선하기 위해 WV(wide view) 편광판이 사용되고 있다.
도 3은 종래의 WV 편광판을 도시한 단면도이고, 도 4는 TN 액정표시장치의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, WV 편광판(200)은 제 1 TAC 필름(220) 하부에 디스코틱(discotic) 액정 분자가 하이브리드(hybrid) 형태로 배열된 discotic 액정층(250)이 형성되어 있고, 제 1 TAC 필름(220)은 제 2 TAC 필름(240)에 비해 위상차가 더욱 크다.
도 4에 도시한 바와 같이, 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 구동되는 TN 모드 액정표시장치는 블랙(black)을 구현하기 위해서 기판(310, 320)에 수직한 전계(E)가 액정층(330)에 인가되고, 인가된 수직 전계(E)를 따라 액정 분자(331)가 배열된다.
TN 액정표시장치에서 액정층(330)의 가운데 부분에 위치하는 액정 분자(331a)는 인가된 수직 전계(E) 방향으로 배열된다.
그런데, 배향막(315, 325)에 인접한 부분에 위치한 액정분자(331b, 331c)는 배향막(315, 325)과의 앵커링(anchoring)에 의해 배향막(315, 325) 표면에서 액정층의 내부를 향해 하이브리드 형태로 배열된다.
배향막(315, 325)에 인접한 부분에 위치한 액정분자(331b, 331c)의 하이브리드 배열에 의한 굴절률 이방성에 의해 TN 액정표시장치에는 빛샘이 발생하게 된다. 이와 같은 빛샘은, 배향막(315, 325)에 인접한 부분에 위치한 액정분자(331b, 331c)의 배열과 대칭되는 액정 분자 배열을 갖는 편광판의 discotic 액정층(도 3의 250 참조)에 의해 보상된다.
한편, 기판(310, 320)면에 수직한 액정 분자 배열을 갖는 액정층(330)의 가운데 부분의 액정 분자(331a)에 의해 배향막(315, 325) 표면의 법선(H)에서 일정 각도(α) 기울어진 시야각에서는 굴절률 이방성이 발생하게 된다. 액정층의 가운데 부분의 액정 분자(331a)는 파지티브(positive) C-플레이트의 광학 특성을 갖게 된 다. 따라서, 제 1 TAC 필름(도 3의 220 참조)을 액정 분자(331a)의 광학 특성과 반대되는 네거티브 C-플레이트의 광학 특성을 갖도록 설계하여 굴절률 이방성을 보상하게 된다.
위와 같은 광학적 특성을 갖는 WV 편광판은 필름으로 제작된 편광필름(도 3의 230 참조)과 제 1, 2 TAC 필름(도 3의 220, 240 참조)을 적층하여 구성하게 된다.
편광필름은 편광자인 요오드를 흡수한 PVA(Poly Vinyl Alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 제작된다. 따라서, 편광필름은 수축력이 내재된다.
도 5는 종래의 WV 편광판의 편광필름에 작용하는 수축력을 도시한 도면이고, 도 6은 종래의 WV 편광판의 편광필름이 수축된 모습을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 장력에 의해 연신된 편광필름(230)은 수축력이 내재된다. 편광필름(230)의 하부와 상부에 각각 위치하는 제 1, 2 TAC 필름(도 3의 220, 240 참조)은 편광필름(230)에 내재된 수축력을 지지하게 되어 편광필름(230)은 연신된 상태로 유지된다.
그러나, 액정표시장치를 고온상태에서 사용하거나 장시간 사용하는 경우에 발생하는 열에 의해 고분자로 이루어진 제 1, 2 TAC 필름의 지지력은 약화됨으로써 편광필름(230)의 수축력에 의해 제 1, 2 TAC 필름은 변형된다.
도 7과 8은 각각 종래의 WV 편광판의 제 1 TAC 필름의 변형전과 변형후를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 9와 10은 각각 종래의 WV 편광판의 각각 제 1 TAC 필름의 변형전과 변형후의 굴절률 이방성을 도시한 도면이다. 도 9와 10에서 원은 굴 절률 이방성이 존재하는 않는 것을 나타내고, 타원은 굴절률 이방성이 존재하는 것을 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 편광필름(230)의 수축전에 제 1 TAC 필름(220)은 변형되지 않는다. 따라서, 도 9에 도시한 바와 같이, 수축전의 제 1 TAC 필름(220)면에 수직한 방향에서 굴절률 이방성은 나타나지 않는다.
한편, 도 8에 도시한 바와 같이, 편광필름(230)이 수축되면 제 1 TAC 필름(220)은 내부로 수축된다. 따라서, 도 10에 도시한 바와 같이, 수축후의 제 1 TAC 필름(220)면에 수직한 방향에서 굴절률 이방성은 가운데 부분에서는 없으나, 수축력이 많이 작용하는 주변부분(P)인 상하좌우에서는 굴절률 이방성이 나타난다. 즉, 제 1 TAC 필름(220)의 주변부분(P)은 굴절률이 변화하여 액정에 의한 굴절률 이방성을 보상하지 못하게 되어 액정표시장치에는 빛샘이 발생하게 된다.
도 11은 종래의 WV 편광판을 사용한 TN 액정표시장치에서 발생한 빛샘을 나타낸 사진이다.
도시한 바와 같이, 화면의 주변부분인 상하좌우에서 모래시계 형태와 같은 빛샘이 발생하게 된다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, WV 편광판을 사용하는 경우에 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형되어 액정표시장치 화면의 주변부분인 상하좌우에서 모래시계 형태와 같은 빛샘이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 액정표시장치용 편광판과 이를 포함하는 액정표시장치를 제공함에 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 편광필름과; 상기 편광필름의 하부에 위치하는 제 1 TAC 필름과, 상기 편광필름의 상부에 위치하는 제 2 TAC 필름과; 상기 제 1 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 1 액정층과, 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 2 액정층을 포함하고, 상기 제 1 TAC 필름 하부에 위치하는 광보상층을 포함하며, 상기 광보상층은 상기 제 1 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 2 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 1 액정층 사이에 위치하는 액정표시장치용 편광판을 제공한다.
이때, 상기 제 1 액정층은 상기 제 2 액정층 하부에 위치하며, 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 discotic 액정 분자를 사용한다.
그리고, 상기 제 1 TAC 필름 및 상기 제 2 TAC 필름은 동일한 굴절률을 가지며, 상기 광보상층 하부에 위치하는 점착층과, 상기 점착층 하부에 위치하는 제 1 보상층과, 상기 제 2 TAC 필름의 상부에 위치하는 제 2 보상층을 포함한다.
그리고, 상기 편광필름은 PVA(poly vinyl alcohol)로 이루어진다.
또한 본 발명은 서로 마주보는 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 충진된 제 1 액정층과; 상기 제 1 기판 상부와 상기 제 2 기판 하부에 각각 형성된 제 1, 2 배향막과; 일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 제 1 편광필름과, 상기 제 1 편광필름의 하부에 위치하는 제 1 TAC 필름과, 상기 제 1 편광필름의 상부에 위치하는 제 2 TAC 필름과, 상기 제 1 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 2 액정층과 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 3 액정층을 포함하는 제 1 광보상층을 포함하고, 상기 제 1 기판 하부에 형성된 제 1 편광판과; 일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 제 2 편광필름과, 상기 제 2 편광필름의 하부에 위치하는 제 3 TAC 필름과, 상기 제 2 편광필름의 상부에 위치하는 제 4 TAC 필름과, 상기 제 3 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 4 액정층과 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 5 액정층을 포함하는 제 2 광보상층을 포함하고, 상기 제 2 기판 상부에 형성된 제 2 편광판을 포함하며, 상기 제 1 광보상층은 상기 제 2 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 3 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 3 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하며, 상기 제 2 광보상층은 상기 제 3 액정층이 상기 제 3 TAC 필름과 상기 제 4 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 4 액정층이 상기 제 3 TAC 필름과 상기 제 3 액정층 사이에 위치하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 제 2 액정층 내지 상기 제 5 액정층은 각각 discotic 액정 분자를 사용하며, 상기 제 1 액정층은 nematic 액정 분자를 사용한다.
그리고, 상기 nematic 액정 분자는 트위스트(twist) 형태로 배열되며, 상기 제 2 액정층은 상기 제 3 액정층 상부에 위치하고, 상기 제 4 액정층은 상기 제 5 액정층 하부에 위치한다.
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본 발명은, 액정표시장치용 기판에 부착되는 편광판에 C-플레이트의 광학특성을 갖는 discotic 액정층을 구성하게 된다. 따라서, 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형됨으로써 굴절률 이방성이 발생하여 모래시계 형태의 빛샘이 발생하는 것을 개선할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 편광판을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 편광판(400)은 편광필름(430)과, 편광필름(430) 하부와 상부에 각각 위치하는 제 1, 2 TAC 필름(420, 440 ; Tri-Acetate Cellulose film)과, 제 1 TAC 필름(420) 하부에 위치하는 discotic 액정층(450, 460)과, discotic 액정층(450, 460) 하부에 위치하는 점착층(470)과, 점착층(470) 하부와 제 2 TAC 필름(440) 상부에 각각 위치하는 제 1, 2 보호층(480, 490)을 포함하여 구성된다.
편광필름(430)은 일방향으로 투과축이 형성되어 통과하는 빛은 투과축에 평행한 성분이 투과하게 된다. 편광필름은 편광자인 요오드를 흡수한 PVA(Poly Vinyl Alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 제작된다.
제 1, 2 TAC 필름(420, 440)은 편광필름(430) 하부 및 상부에 각각 위치하여 외부로부터 편광필름(430)을 보호하고 지지하는 기능을 한다. 제 1, 2 TAC 필름(420, 440)은 고분자로 이루어져 필름면에 수직한 굴절률과 평행한 굴절률이 서로 다른 굴절률 이방성을 갖는다. 필름면에 수직한 굴절률이 평행한 굴절률보다 작아서 위상차(Δn·d)가 음인 네거티브(negative) C-플레이트(plate)의 광학특성을 갖는다. 제 1, 2 TAC 필름(420, 440)은 실질적으로 굴절률이 동일하다. 제 1, 2 TAC 필름(420, 440)의 위상차는 일반적인 C-플레이트 보상필름에 비해 매우 낮다.
제 1, 2 보호층(480, 490)은 편광판(400)이 액정표시장치용 기판(500)에 부 착되기 전에 편광판(400)을 외부로부터 보호하는 기능을 하게 된다. 편광판(400)을 액정표시장치용 기판(500)에 부착하는 과정에서 제 1, 2 보호층(480, 490)은 제거된다.
점착층(470)은 점착물질로 이루어져 편광판(400)을 액정표시장치용 기판(500)에 부착하기 위해 사용된다.
discotic 액정층(450, 460)은 광보상층으로서 discotic 액정 분자의 배열이 서로 다른 제 1, 2 discotic 액정층(450, 460)을 포함하여 구성된다. 제 2 discotic 액정층(460)은 제 1 TAC 필름(420) 하부에 위치하고, 제 1 discotic 액정층(450)은 제 2 discotic 액정층(460) 하부에 위치한다. 한편, 제 1, 2 discotic 액정층(450, 460)은 위치가 서로 바뀔 수 있다. discotic 액정층(450, 460)은 TAC 필름(420, 440)에 비해 변형률이 매우 적다. discotic 액정층(450, 460)은 discotic 액정 분자와 동일한 광학적 특성을 갖는 다른 액정 분자를 사용할 수 있다.
제 1, 2 discotic 액정층(450, 460)은 필름 형태로 제작될 수 있고, discotic 액정을 도포하여 제잘될 수 있다.
제 1 discotic 액정층(450)에서 discotic 액정 분자(451)는 하이브리드(hybrid) 형태로 배열되어 있다. 즉, 배향막(510)이 위치하는 방향에 위치하는 discotic 액정 분자(451)는 장축이 액정표시장치용 기판의 배향막(510) 표면에 평행하게 배열되고, 편광필름(430)이 위치하는 방향으로 갈수록 discotic 액정 분자(451)는 장축과 배향막(510) 표면이 이루는 각도가 연속적으로 증가하도록 배열된다. 한편, discotic 액정 분자(451)의 배열은 도 12와 반대로, 즉 배향막(510)이 위치하는 방향으로 갈수록 장축과 배향막(510) 표면이 이루는 각도가 증가하도록 배열될 수 있다.
제 2 discotic 액정층(460)에서 discotic 액정 분자(461)는 호모지니어스(homogeneous)형태로 배열된다. 즉, discotic 액정 분자(461)는 모든 배열 방향이 배향막(510) 표면과 평행하게 배열되어 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 편광판을 사용하는 TN(twisted-nematic) 액정표시장치를 도시한 도면이다. 여기서, 설명의 편의상, 편광판은 점착층이외의 구성은 도시하지 않았다. 그리고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 배향막의 배향 방향과 편광판의 투과축을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TN 액정표시장치(600)는 서로 마주보는 제 1, 2 기판(610, 620)과, 제 1, 2 기판(610, 620) 사이에 충진된 TN 액정층(630)과, 상기 제 1 기판(610) 하부에 위치하는 제 1 편광판(400a)과, 상기 제 2 기판(620) 상부에 위치하는 제 2 편광판(400b)을 포함하여 구성된다.
하부기판인 제 1 기판(610) 상부에는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(640)이 형성되어 있고, 화소 전극(640) 상부에 제 1 배향막(660)이 형성되어 있다. 박막트랜지스터(T)는 주사 신호(scanning signal)를 전달하는 게이트 배선(미도시)과 화상 신호(image signal)를 전달하는 데이터 배선(미도시)과 연결되어 구동된다. 주사 신호에 의해 온/오프 구동되는 박막트랜지스터(T)는 화상 신호를 화소 전극(640)에 전달하게 된 다. 화소 전극(640)은 인듐-틴-옥사이드(ITO : indium-tin-oxide)와 인듐-징크-옥사이드(IZO : indium-zinc-oxide)를 포함하는 투명 도전성 금속물질로 이루어진다.
상부기판인 제 2 기판(620) 하부에는 공통 전극(650)이 형성되어 있고, 공통 전극 하부에는 제 2 배향막(670)이 형성되어 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 제 2 기판(620)과 공통 전극(650) 사이에 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 색을 표시하기 위한 컬러필터층이 형성되어 컬러를 표시할 수 있다.
화소 전극(640)과 공통 전극(650) 사이의 전압차에 의해 발생된 전계에 따라 nematic 액정 분자(631)는 구동되어 화상을 표시하게 된다.
TN 액정층(630)에서는 초기 상태, 즉 전계가 인가되지 않은 상태에서, nematic 액정 분자(631)는 트위스트(twist) 형태로 배열된다. 제 1, 2 배향막(660, 670)은 서로 수직한 배향 방향을 가지게 되므로, 제 1 배향막(660)에서 2 배향막(670)으로 갈수록 nematic 액정 분자(631)는 장축이 제 1 배향막(660)의 배향 방향에서 제 2 배향막(670)의 배향 방향으로 배향막(660, 670) 표면과 평행하게 연속적으로 회전하는 배열을 갖게 된다.
제 1 편광판(400a)은 제 1 점착층(470a)에 의해 제 1 기판(610) 하부에 부착되고, 제 2 편광판(400b)은 제 2 점착층(470b)에 의해 제 2 기판(620) 상부에 부착된다.
제 1, 2 편광판(400a, 400b)은 서로 수직한 투과축을 갖게 되는데, 제 1, 2 편광판(400a, 400b)의 투과축은 각각 제 1, 2 배향막(660, 670)의 배향 방향과 동일하게 위치한다. 따라서, TN 액정층(630)에 전계가 인가되지 않는 경우에 화이트(white)의 영상을 표시하는 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 동작하게 된다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 블랙(black)을 구현하는 TN 액정표시장치를 도시한 단면도이다. 여기서, 설명의 편의상, 편광판은 구성들 중 discotic 액정층만을 도시하였고, 기판 상에는 배향막만을 도시하였다.
TN 모드 액정표시장치는 블랙(black)을 구현하기 위해서 기판(610, 620)에 수직한 전계(E)가 TN 액정층(630)에 인가되고, 인가된 수직 전계(E)를 따라 nematic 액정 분자(631)가 배열된다.
TN 액정층(630)의 가운데 부분에 위치하는 nematic 액정 분자(631a)는 배향막(660, 670) 표면에 수직한 수직 전계(E) 방향으로 배열되어, 파지티브(positive) C-플레이트의 광학 특성을 갖게 된다.
제 1, 2 편광판(400a, 400b)의 제 2 discotic 액정층(460a, 460b)에서 discotic 액정 분자(461a, 461b)는 배향막(660, 670) 표면에 수평한 방향으로 배열되어, 네거티브 C-플레이트의 광학 특성을 갖게 된다.
따라서, 기판(610, 620) 표면에 수직한 법선(H)에서 일정 각도(α) 기울어진 시야각에서는 굴절률 이방성은 보상된다.
한편, 제 1, 2 배향막(660, 670) 각각에 인접한 부분에 위치한 nematic 액정분자(631b, 631c)는 배향막(660, 670)과의 앵커링(anchoring)에 의해 배향막(660, 670) 표면에서 TN 액정층(630)의 가운데 부분을 향해 하이브리드(hybrid) 형태로 배열된다.
제 1 편광판(400a)의 제 1 discotic 액정층(450a)에서 discotic 액정 분자(451a)는 제 1 배향막(660)에 인접한 부분에 위치한 nematic 액정 분자(631b)의 하이브리드 형태의 배열과 대칭되는 하이브리드 형태로 배열된다.
제 2 편광판(400b)의 제 1 discotic 액정층(450b)에서 discotic 액정 분자(451b)는 제 2 배향막(670)에 인접한 부분에 위치한 nematic 액정 분자(631c)의 하이브리드 형태의 배열과 대칭되는 하이브리드 형태로 배열된다.
따라서, 제 1, 2 배향막(660, 670) 각각에 인접한 부분에 위치한 액정 분자(631b, 631c)에 의해 발생하는 굴절률 이방성은, 대칭되는 액정 분자 배열을 갖는 제 1, 2 편광판의 제 1 discotic 액정층(450a, 450b)에 의해 보상된다.
본 발명은, 액정표시장치용 기판에 부착되는 편광판에 C-플레이트의 광학특성을 갖는 discotic 액정층을 구성하게 된다. 따라서, 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형됨으로써 굴절률 이방성이 발생하여 모래시계 형태의 빛샘이 발생하는 것을 개선할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 이에 대한 다양한 변형이 가능하다. 이와 같은 변형이 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서, 본 발명의 권리 범위에 속한다 함은 당업자에게 자명한 사실이다. 본 발명의 권리 범위는 특허청구범위를 통해 구체화 될 것이다.
본 발명은, 액정표시장치용 기판에 부착되는 편광판에 C-플레이트의 광학특성을 갖는 discotic 액정층을 구성하게 된다. 따라서, 편광필름의 수축에 따라 TAC 필름이 변형됨으로써 굴절률 이방성이 발생하여 모래시계 형태의 빛샘이 발생하는 것을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 편광필름과;
    상기 편광필름의 하부에 위치하는 제 1 TAC 필름과, 상기 편광필름의 상부에 위치하는 제 2 TAC 필름과;
    상기 제 1 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 1 액정층과, 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 2 액정층을 포함하고, 상기 제 1 TAC 필름 하부에 위치하는 광보상층
    을 포함하며, 상기 광보상층은 상기 제 1 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 2 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 1 액정층 사이에 위치하는 액정표시장치용 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액정층은 상기 제 2 액정층 하부에 위치하는 액정표시장치용 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 discotic 액정 분자를 사용하는 액정표시장치용 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 TAC 필름 및 상기 제 2 TAC 필름은 동일한 굴절률을 갖는 액정표시장치용 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광보상층 하부에 위치하는 점착층과, 상기 점착층 하부에 위치하는 제 1 보상층과, 상기 제 2 TAC 필름의 상부에 위치하는 제 2 보상층을 포함하는 액정표시장치용 편광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광필름은 PVA(poly vinyl alcohol)로 이루어진 액정표시장치용 편광판.
  7. 서로 마주보는 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1, 2 기판 사이에 충진된 제 1 액정층과;
    상기 제 1 기판 상부와 상기 제 2 기판 하부에 각각 형성된 제 1, 2 배향막과;
    일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 제 1 편광필름과, 상기 제 1 편광필름의 하부에 위치하는 제 1 TAC 필름과, 상기 제 1 편광필름의 상부에 위치하는 제 2 TAC 필름과, 상기 제 1 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 2 액정층과 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 3 액정층을 포함하는 제 1 광보상층을 포함하고, 상기 제 1 기판 하부에 형성된 제 1 편광판과;
    일방향으로 형성된 투과축에 평행한 빛을 투과시키는 제 2 편광필름과, 상기 제 2 편광필름의 하부에 위치하는 제 3 TAC 필름과, 상기 제 2 편광필름의 상부에 위치하는 제 4 TAC 필름과, 상기 제 3 TAC 필름의 하부에 위치하며, 하이브리드(hybrid) 형태의 액정 배열을 갖는 제 4 액정층과 호모지니어스(homogeneous) 형태의 액정 배열을 갖는 제 5 액정층을 포함하는 제 2 광보상층을 포함하고, 상기 제 2 기판 상부에 형성된 제 2 편광판
    을 포함하며, 상기 제 1 광보상층은 상기 제 2 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 3 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 3 액정층이 상기 제 1 TAC 필름과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하며, 상기 제 2 광보상층은 상기 제 3 액정층이 상기 제 3 TAC 필름과 상기 제 4 액정층 사이에 위치하거나, 또는 상기 제 4 액정층이 상기 제 3 TAC 필름과 상기 제 3 액정층 사이에 위치하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 액정층 내지 상기 제 5 액정층은 각각 discotic 액정 분자를 사용하는 액정표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 액정층은 nematic 액정 분자를 사용하는 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 nematic 액정 분자는 트위스트(twist) 형태로 배열된 액정표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 액정층은 상기 제 3 액정층 상부에 위치하고, 상기 제 4 액정층은 상기 제 5 액정층 하부에 위치하는 액정표시장치.
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