KR20050000958A - 횡전계형 액정 표시 장치 - Google Patents

횡전계형 액정 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20050000958A
KR20050000958A KR1020030041565A KR20030041565A KR20050000958A KR 20050000958 A KR20050000958 A KR 20050000958A KR 1020030041565 A KR1020030041565 A KR 1020030041565A KR 20030041565 A KR20030041565 A KR 20030041565A KR 20050000958 A KR20050000958 A KR 20050000958A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
film
layer
discotic
Prior art date
Application number
KR1020030041565A
Other languages
English (en)
Inventor
손현호
홍영태
김성진
Original Assignee
엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지.필립스 엘시디 주식회사 filed Critical 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority to KR1020030041565A priority Critical patent/KR20050000958A/ko
Publication of KR20050000958A publication Critical patent/KR20050000958A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3083Birefringent or phase retarding elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 일반적인 편광판을 이용하되 디스코틱(discotic)층을 상부 편광판 또는 하부 편광판과 액정 패널 사이에 더 형성하여 블랙 상태에서의 빛샘 현상을 개선한 횡전계형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널과, 상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 각각 대응되는 제 1, 제 2 편광판 및 상기 액정 패널과 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱(discotic)층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

횡전계형 액정 표시 장치{In Plane Switching mode Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 일반적인 편광판을 이용하되 디스코틱(discotic)층을 상부 편광판 또는 하부 편광판과 액정 패널 사이에 더 형성하여 블랙 상태에서의 빛샘 현상을 개선한 횡전계형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
전술한 액정 표시 장치는 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동시켜, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상부 기판의 공통 전극이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정 셀의 파괴를 방지할 수 있다.
그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정 구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 갖고 있다.
따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새로운 기술 즉, 횡전계형(In-Plane Switching Mode)의 액정 표시 장치가 제안되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정 표시 장치 및 이에 전압 인가시 전계 형성을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 횡전계형 액정 표시 장치는 하부 기판(10)상에 공통 전극(13)과 화소 전극(15)이 동일 평면상에 형성되어 있다. 그리고 상기 하부 기판(10)과 일정 공간을 갖고 합착된 상부 기판(20) 사이에 형성되는 액정(3)은 상기 하부 기판(10)상의 상기 공통 전극(13)과 화소 전극(15) 사이의 전계에 의해 구동한다.
즉, 동일 평면 위에 액정 셀(cell) 두께의 1~2배의 간격으로 나란히 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)을 두고, 전압을 걸어주면, 전압 분포 곡선은 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)의 속한 평면과 나란하고, 평면에서 떨어질수록 약간의포물선 모양이 된다.
이러한 횡전계형 액정 표시 장치에서는 선경사(pretilt)각이 1~2°로 평행 배향되게 한다. 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15) 상에 문턱치보다 큰 전압이 걸리면, 액정의 유전율 이방성이 음이면 액정 분자의 단축이 전기장에 나란하게, 양이면 액정 분자의 장축이 전기장에 나란히 배열된다.
한편, 상하부 편광판의 투과축은 직교하게 두고, 그 중 하부 편광판의 투과축 방향과 러빙 방향과 나란하게 하여 노멀리 블랙(normally black)이 되도록 한다. 가장 어둡게 구동했을 때의 하부 편광판의 투과축이 평행 배향된 액정의 장축과 일치하므로 액정의 수직 및 수평 방향으로의 지나는 빛은 편광이 변하지 않아 비교적 넓은 범위(상하, 좌우 80°이상)에서 명암대비가 10이상인 화면을 실현할 수 있다.
도 2는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2와 같이, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어, 상기 하부 기판(10) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)이 소정 간격 이격하여 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 라인(11)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(11a)과, 상기 게이트 전극(11a)을 포함한 하부 기판(10)의 전면에 게이트 절연막(도 3 및 도 4의 14참조)을 개재하여 상기 게이트 전극(11a)과 오버랩하는 반도체층(18)과, 상기 반도체층(18) 양측에 상기 데이터 라인(12)에서 돌출되어 형성된 소오스전극(12a) 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(12b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(12b)은 상기 화소 전극(15)과 연결되어 형성된다.
상기 공통 전극(13)은 상기 화소 전극(15)과 소정 간격 이격하여 형성하며, 상기 게이트 라인(11) 또는 데이터 라인(12)을 형성할 때, 동시에 형성한다. 제시된 도면에는 상기 공통 전극(13)이 데이터 라인(12)과 동일층에 형성되어 있다.
그리고, 상기 데이터 라인(12)과 화소 전극(15)과의 사이에는 보호막(16)을 더 증착하는데, 여기서의 보호막(도 3 및 4의 16참조)은 상기 게이트 절연막(14)과 동일 성분으로 SiNx, SiOx 등의 무기 절연막이나 아크릴, 폴리이미드, BCB(BenzoCycloButene), 포토 폴리머(Photo Polymer)의 유기 절연막 중에서 어느 하나를 사용한다.
또한, 상기 공통 전극(13)은 공통 라인(19)으로부터 전압 신호를 인가받으며, 드레인 전극(12b)을 통해 각 화소 전극(15)에 전압 신호가 인가되면, 횡전계를 형성하여 액정을 구동한다.
이하, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 전압 인가 측면에서 살펴본다.
도 3은 도 2의 I~I' 선상의 전압 인가 전 액정의 배향을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2의 I~I' 선상의 전압 인가 후 액정의 배향을 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 3 및 도 4와 같이, 상술한 종래의 횡전계형 액정 표시 장치의 하부 기판(10)에 대응되는 상기 상부 기판(20) 상에는, 상기 화소 영역 외의 영역으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(21)과, 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기위한 칼라 필터층(22)이 형성된다.
그리고, 양 기판(10, 20)의 전면에는, 액정의 초기 배향을 정의하도록 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)의 길이 방향에 대해 45°틀어지는 러빙 방향(화살표 방향)을 갖는 제 1, 제 2 배향막(17, 23)이 형성된다.
도 3과 같이, 전압 인가 전의 액정은 각각 하부 기판(10), 상부 기판(20)에 형성된 제 1, 제 2 배향막(17, 23)의 러빙 방향(화살표 방향)에 따라 정의된다. 따라서, 도시된 바와 같이, 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)에 수직한 방향으로 액정을 관찰시 액정의 형상은 원형에 가까운 형태가 된다.
이와 같이, 일반적인 횡전계형의 광학 모드는, 노멀리 블랙(Normally Black)으로 전압인가 전 광의 투과가 이루어지지 않는다.
도 4와 같이, 상기 화소 전극(15) 및 공통 전극(13)에 전압을 인가하였을 때, 동일 기판에 형성된 두 개의 전극(13, 15)간에 전계가 형성되며, 상기 두 개의 전극(13, 15) 간에 형성된 전계를 따라 액정이 배향된다.
이 경우, 액정이 유전율 이방성이 양일 때는 상기 제 1, 제 2 배향막(17, 23)의 러빙 방향에서 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)간 형성된 전계 방향으로, 즉, 시계방향으로 수평면(In-plane)상에서 회전하여 액정이 배향된다.
이 때, 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)에 수직한 방향으로 액정을 관찰시 액정은 전계가 형성된 방향으로 위치하므로, 원래 액정의 형상인 긴 타원형으로 보이게 된다.
한편, 액정이 유전율 이방성이 음일 때는 전계에 수직하여 액정이 배향되므로, 상기 제 1, 제 2 배향막(17, 23)의 러빙 방향에서 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)의 길이 방향으로, 즉, 반시계 방향으로 회전하여 액정이 배향되게 된다.
이와 같은, 전압 인가 후에는 액정을 따라 내부광이 투과되어 화이트 상태를 표시하게 된다.
여기서, 상기 화소 전극(15)과 공통 전극(13)이 형성되는 부위에 대응되는 액정은 전계가 구분되는 영역에 위치하므로, 각 전극에 전압 인가시 특정 방향으로 움직이기가 용이하지 않다. 따라서, 표시가 이루어졌을 때, 전경선(disclination)이 형성되는 부위가 되는데, 상기 화소 전극(15)과 공통 전극(13)의 형성 부위에 빛이 투과하지 못하도록, 화소 전극(15) 및 공통 전극(13)을 금속으로 형성하거나, ITO/금속의 합금으로 증착하여 빛샘 현상을 방지하고 있다.
도 5는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치에서 액정 패널과 상하 편광판을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5와 같이, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는, 도 3과 같이, 제조된 액정 패널(1)의 상하에 각각 상부 편광판(35)및 하부 편광판(30)을 부착한다.
상기 상하부 편광판(35, 30)은 대면적을 대량 생산할 수 있는 고분자로 만드는데, 이는 폴리비닐알콜(Poly-Vinyl Alcohol,이하, PVA)막(32, 37)에 요드와 같은 바늘 모양의 할로겐염 결정을 흡착시킨 후 상기 PVA막(32, 37)을 두 개의 회전 속도가 다른 롤러 사이에서 늘려 바늘 모양의 결정들을 나란히 정렬시켜 이색성을 띠게 한 것이다. 상기 PVA막(32, 37)에 보호층으로서 삼초산셀룰로스(이하, TAC : Tri-Acetyl Cellulose)막(31, 33, 36, 38)을 양면에 붙인다. 요오드 결정 대신에이색성 염료를 쓰면 특정한 색에 대해서 편광 특성을 나타낸다. 이와 같이, 제조된 편광판은 광학적으로 기움각이 0이고 굴절률이 복소수인 일축성 필름(uniaxial film)으로 볼 수 있다.
이상적인 편광판에서는 이상 광축 방향의 복소수 굴절률의 허수부가 매우 커서 이 방향으로 편광된 빛은 모두 흡수되고 그에 수직인 성분은 모두 투과시킨다.
도 6은 도 5의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기 정도를 나타낸 도면이다.
상술한 종래의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 상기 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)의 길이 방향을 x축으로 가정하고, 액정 패널(1) 및 상하부 편광판(35, 30)을 지나면서의 편광 상태의 변화를 기하학적으로 나타내는 뽀앙카레 구(Poincare Sphere)로 변환한다고 할 때, 입사각이 커지면 두 편광판의 투과축 사이각이 줄어들어 누설광이 생기는데 뽀앙카레 구에서 두 투과축 위치가 대척점이 되지 않는다.
따라서, x 축과 상하부 편광판(35, 30)의 투과축의 사이각이 ±45°일 때 입사각이 있는 경우, 광학적으로는 상하부 편광판(35, 30)의 흡수축이 y축 방향으로 접근해서 투과축이 직교하지 않아 누설광이 생긴다.
특히, 이러한 누설광(빛샘)이 심하게 발생하는 부위는 빛이 수직으로 통과할 때에 비해 비스듬히 통과할 때, 즉, 도 6에서 나타내는 바와 같이, 방위각이 45°, 135°, 225°, 315°이며, 위도 40°이상의 부근의 블랙 상태에서 밝기 정도가 커져 타 부위에 비해 상대적으로 빛샘 현상이 심함을 알 수 있다.
상술한 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 상하부 편광판(35, 30)이 서로 직교하여 배치되어 있고, 공통 전극(13) 및 화소 전극(15)의 길이 방향에 대하여 상기 상하부 편광판(35, 30)의 투과축이 ±45°틀어져 있다. 이와 같이, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 횡전계를 형성하도록 공통 전극과 화소 전극을 배치하여 블랙 상태에서 전극 주위에서 빛샘 현상이 심하므로, 표시 장치로 기능하는데 문제가 있다.
따라서, 상술한 종래의 횡전계형 액정 표시 장치의 빛샘 현상을 보상하도록 광학 보상 필름을 형성한 또 다른 종래의 횡전계형 액정 표시 장치에 대해 설명한다.
도 7의 광학 보상 필름이 적용된 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7과 같이, 광학 보상 필름이 적용된 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 대향된 상부 기판(41), 하부 기판(42) 및 상기 상하부 기판(41, 42) 사이에 형성된 액정층(43)으로 이루어진 액정 패널(40)과, 상기 액정 패널(40)의 상하부에 위치하는 상하부 편광판(50, 55)과, 상기 액정 패널(40)과 상기 상부 편광판 (50) 또는 하부 편광판(55) 사이에 위치하는 2층의 일축성(nx= ny>nz) 필름(44, 45)을 포함하여 이루어진다.
도 7에는 상기 일축성 필름(44, 45)이 상기 상부 편광판(50)에 형성되어 있다. 이와 같이, 도면에는 상기 광학 보상 필름(44, 45)은 일축성(Uniaxial) 필름으로 2층으로 도시되어 있으나, 상기 2층의 일축성 필름(44, 45)을 단층의 이축성(biaxial)(nx≠ny≠nz) 필름으로 대체하여 형성할 수도 있다.
또한, 상기 상하부 편광판(50, 55)은 상기 액정 패널(40)과 대응되는 부분에 TAC막이 제거된 편광판으로 각각 상부 편광판(50)은 위에서부터 차례로 TAC막(51), PVA막(52)으로 구성되며, 하부 편광판(55)은 위에서부터 차례로 PVA막(56), TAC막(57)으로 이루어진다.
도 8의 도 7의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기를 나타낸 도면이다.
도 8과 같이, 일축성 필름(44, 45)을 상하부 어느 편광판(50, 55)에 적용하고, x 축과 상하부 편광판(50, 55)의 투과축의 사이각이 ±45°로 가정하면, 소정의 위치에서의 시야각에서도, 상기 일축성 필름(44, 45)이 보상하여 누설광의 발생을 방지한다. 즉, 일축성 필름(44, 45)의 미사용시 빛샘 불량이 심했던 방위각이 45°, 135°, 225°, 315°이며, 위도 40°이상의 부근의 시야각에서 상기 일축성 필름(44, 45)이 보상하여 블랙 상태(일반적으로 횡전계형 노멀리 블랙 모드, 따라서, 블랙 상태는 전압 인가 전)에서 빛의 밝기는 현저히 낮은 값을 나타내며, 이는 블랙 상태에서 빛샘이 거의 방지됨을 나타낸다.
따라서, 일축성 필름(44, 45)이 적용된 횡전계형 액정 표시 장치는 블랙 상태에서 빛샘 현상이 현저하게 개선됨을 알 수 있다.
상기와 같은 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
상하부 편광판이 직교함에 의해 블랙 상태(black state)에서의 소정의 시야각에서 빛샘 현상이 심하게 발생한다.
따라서, 이러한 빛샘을 보상하기 위해 횡전계형 액정 표시 장치의 일측 기판에 광학 보상 필름(2장의 일축성 필름 또는 1장의 이축성 필름)을 적용하고 있으나, 이와 같은 빛샘 보상을 얻기 위해서는 액정 패널과는 별도의 공정으로 제조되는 상하부 편광판 중 액정 패널에 대응되는 부위의 TAC막을 제거해야 하는 불편이 있으며, 이를 위해 별도의 공정이 요구되어 제조 코스트가 상승하며, 염색 처리가 된 편광판의 PVA막이 공정 중에 직접 표면으로 노출되어 얼룩 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 일반적으로 편광판을 이용하되 디스코틱(discotic)층을 상부 편광판 또는 하부 편광판과 액정 패널 사이에 더 형성하여 블랙 상태에서의 빛샘 현상을 개선한 횡전계형 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정 표시 장치 및 이에 전압 인가시 전계 형성을 나타낸 개략적인 단면도
도 2는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 I~I' 선상의 전압 인가 전 액정의 배향을 나타낸 단면도
도 4는 도 2의 I~I' 선상의 전압 인가 후 액정의 배향을 나타낸 단면도
도 5는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치에서 액정 패널과 상하 편광판을 나타낸 개략적인 단면도
도 6은 도 5의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기 정도를 등고선으로 나타낸 도면
도 7의 광학 보상 필름이 적용된 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 8의 도 7의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기 정도를 등고선으로 나타낸 도면
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b의 횡전계형 액정 표시 장치에서 빛의 투과와 관련된 각 층과 해당 층의 투과축 및 광축을 나타낸 분해 사시도
도 11은 뽀앙카레(Poincare) 분석에 따라 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 광축의 변화를 나타낸 도면
도 12는 도 9의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기 정도를 등고선으로 나타낸 도면
도 13은 뽀앙카레 분석에 따라 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 소정 가시광별 광축의 변화를 나타낸 도면
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 15는 뽀앙카레 분석에 따라 도 14의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 소정 가시광별 광축의 변화를 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
60 : 액정 패널 61 : 상부 기판
62 : 하부 기판 63 : 액정층
64 : 디스코틱층 70 : 상부 편광판
71, 73, 81, 83 : TAC막 72, 82 : PVA막
74, 84 : 이축성 필름
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널과, 상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 각각 대응되는 제 1, 제 2 편광판 및 상기 액정 패널과 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱층을 포함하여 이루어짐에 특징이 있다.
상기 디스코틱층은 디스코틱 액정(nx= ny>nz)이 소정의 광축을 갖고 일 방향으로 배열되어 이루어진다.
상기 디스코틱층의 디스코틱 액정은 상기 일 방향으로 배열되어 경화되어 이루어진다.
상기 디스코틱층은 내부의 디스크 형상을 갖는 액정의 광축이 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 면방향(In-plane)으로 상기 액정층의 전압 인가 전의 액정 배열 방향과 서로 직교하도록 형성된다.
상기 디스코틱층은 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판과 일체형으로 형성된다.
상기 디스코틱층과 제 1 기판 또는 제 2 기판이 만나는 면에 접착층을 개재한다.
상기 디스코틱층은 필름형(film type)으로 형성된다.
상기 디스코틱층은 위상차(retardation : Δnd)가 50nm 내지 150nm이다.
상기 제 1 편광판과 제 2 편광판의 투과축은 서로 직교한다.
상기 제 1, 제 2 편광판은 각각 광학성 필름과, 상기 광학성 필름 상하에 보호용 상하부 기재가 형성된다.
상기 광학성 필름은 염료 처리된 PVA막으로 이루어지며, 상기 보호용 상하부 기재는 TAC막으로 이루어진다.
상기 TAC막은 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm이다.
상기 제 1, 제 2 편광판은 각각 광학성 필름과, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판에 대응되도록 상기 광학성 필름의 일측면 상에 형성된 이축성 필름 및 상기 광학성 필름의 타측면에 형성된 TAC막으로 이루어진다.
상기 이축성 필름은 10nm≤(nx-ny)d≤90nm이고 40nm≤(nx-nz)d≤200nm인 위상차 값을 갖는다.
상기 TAC막은 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm이다.
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 내측면에 초기 상태의 액정의 배향을 정의하는 배향막을 더 구비한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널과, 상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 대응되어 각각 TAC막/PVA막/TAC막으로 이루어진 제 1, 제 2 편광판 및 상기 액정 패널과 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널과, 상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 대응되어 각 기판에 대응되는 면에서부터 차례로 이축성 필름/PVA막/TAC막을 구비하여 이루어진 제 1, 제 2 편광판 및 상기 액정 패널과 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 마주보는 상부 기판(61)과, 하부 기판(62) 및 두 기판(61, 62) 사이에 형성된 액정층(63)으로 이루어진 액정 패널(60)과, 상기 액정 패널(60)의 상하부에 각각 위치하는 상부 편광판(70)과, 하부 편광판(80) 및 상기 액정 패널(60)과 상기 상부 편광판(70) 또는 하부 편광판(80) 사이에 형성되는 디스코틱층(64)으로 이루어진다.
도면에는 상기 디스코틱층(64)이 상기 상부 편광판(70) 또는 하부 편광판(80)에 형성되어 있으나, 단층의 필름 형태로 상기 액정 패널(60)과 상기 상하부 편광판(70, 80)의 어느 일 편광판 사이에 개재되어 있는 형태도 가능하다.
이 때, 상기 액정 패널(60)의 상부 기판(61)은 칼라 필터 어레이(미도시)가 형성되며, 하부 기판(62)은 TFT 어레이(미도시)와 화소 전극(미도시) 및 공통 전극(미도시)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 상하부 편광판(70, 80) 중 어느 일 편광판에 대응되어 디스크 형상의 액정, 즉, 디스코틱(discotic) 액정(광축이 디스크면에 대해 수직, nx= ny>nz)이 상기 상하부 기판(61, 62)의 면방향(In-plane)에서 상기 액정층(64)의 전압 인가 전(블랙 상태)의 액정 배열 방향과 서로 직교하도록 하는 광축을 갖고 배열되어 이루어진 디스코틱층(64)이 형성된다.
상기 디스코틱층(64)은 제조의 편의를 위해 상기 상부 편광판(70) 또는 하부 편광판(80)과 일체형으로 상기 편광판(70, 80)들이 액정 패널(60)과 만나는 면에 형성되기도 하며, 별도의 필름 형태로 상기 상부 기판(61) 또는 하부 기판(62)의 배면에 형성된다. 여기서, 상기 액정 패널(60)과 상기 디스코틱층(64)이 만나는 면에는 접착층(미도시)을 더 개재하여 상기 디스코틱층(64)이 액정 패널(60)에 부착되도록 한다.
도 9a와 같이, 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정 표시 장치는 상기 디스코틱층(64)이 상기 상부 편광판(70)에 형성되어 상기 상부 기판(61)의 외측면에 대응되어 위치하며, 도 9b와 같이, 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정 표시 장치는 상기 디스코틱층(64)이 상기 하부 편광판(80)에 형성되어 상기 하부 기판(62)의 외측면에 대응되어 위치한다.
상기 디스코틱층(64)은 위상차(retardation : Δnd)가 50nm 내지 150nm이다. 더 바람직하게는, 상기 디스코틱층의 위상차는 60 nm 내지 130nm의 값을 갖는 것이 좋다.
상기 상부 편광판(70) 및 하부 편광판(80)은 각각 대면적을 대량 생산할 수 있는 고분자로 만드는데, 이는 폴리비닐알콜(Poly-Vinyl Alcohol,이하, PVA)막(72, 82)에 요드와 같은 바늘 모양의 할로겐염 결정을 흡착시킨 후 상기 PVA막(72, 82)을 두 개의 회전 속도가 다른 롤러 사이에서 늘려 바늘 모양의 결정들을 나란히 정렬시켜 이색성을 띠게 한 것이다. 상기 PVA막(72, 82) 각각에 보호층으로서 제 1, 제 2 TAC(Tri-Acetyl Cellulose)막(71, 73)과, 제 3, 제 4 TAC막(81, 83)을 양면에 붙인다.
즉, 상기 상부 편광판(70)은 상기 PVA막(72) 상하부에 각각 제 1, 제 2 TAC막(71, 73)을 구비하여 이루어지며, 하부 편광판(80)은 상기 PVA(82)막 상하부에 각각 제 3, 제 4 TAC막(81, 83)을 구비하여 이루어진다.
액정 패널(60)과 상하부 편광판(70, 80)의 광학 기능을 하는 PVA막(72, 82)의 사이에 위치한 제 2, 제 3 TAC막(73, 81)이 C-플레이트(nx= ny>nz)로 작용하여, 상하부 편광판(70, 80)의 투과축이 서로 90°교차되도록 배치되었더라도, 광이 상기 제 2, 제 3 TAC막(73, 81)을 거치면서, 바라보는 시야각의 위치에 따라 상기 각 PVA막(72, 82)의 편광 방향을 벗어난 것으로 관측된다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 4 TAC막은 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm이다.
이 때, 상기 디스코틱층(64)이 이러한 시야각에 따른 광축의 이동을 보상하여 하부 편광판(80)을 통과하여 상부 편광판(70)을 거쳐 진행하는 빛의 광축이 시야각에 관계없이 서로 90°교차하는 것으로 보상한다.
이하, 도 9a 내지 도 9b에 도시된 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서, 편광판의 투과축 및 필름의 광축을 중심으로 살펴본다.
도 10a 및 도 10b는 도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b의 횡전계형 액정 표시 장치에서 빛의 투과와 관련된 각 층과 해당 층의 투과축 및 광축을 나타낸 분해 사시도이다.
빛의 진행시 광축의 변화는 편광판(70, 80)에서 실제 편광 기능을 갖는 PVA막(72, 82) 사이에 있는 층만이 영향을 받으므로, 여기서는 제 1, 제 4 TAC막(71, 83)을 생략하여 기술한다.
도 10a와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 액정 패널(60)과 상부 편광판(70) 사이에 디스코틱층(64)이 형성될 경우는, 상기 디스코틱층(64)은 초기 상태(블랙 상태-노멀리 블랙 모드의 경우)의 액정 배향 방향에 대해 서로 직교하는 광축을 갖는 디스크 형태의 디스코틱 액정이 배열되어 형성되어 있다.
여기서, 하부 편광판(80) PVA막(82)의 투과축 방향이 평면(x-y 이차원 좌표) 상에서 0°이라고 가정하면, 이와 수직으로 교차하는 상부 편광판(70)의 PVA막(72) 투과축은 90°가 된다.
그리고, 블랙 상태(노멀리 블랙 모드의 경우-전압 인가전)의 액정 배향은 하부 기판(61)의 배향 방향에 따라 결정되며, 배향 방향이 하부 편광판(80)의 투과축에 직교하는 방향일 때, 액정층(63)의 배열 방향은 이에 따라 90°가 된다.
이 때, 상기 액정층(63)은 로드 타입(rod type)의 네마틱 액정으로 이루어지며, 전압 인가 유무에 따라 그 배열을 달리한다.
또한, 상기 디스코틱층(64)의 디스코틱 액정은 상기 액정층(63)의 배열 방향에 대해 평면상에서 서로 직교된 광축을 가지므로, 0°의 광축을 가지며, z축 방향으로 기울어지지 않도록 배열(In-Plane)되어 있다. 상기 디스코틱층(64)은 전압 인가 유무에 따라 내부의 디스코틱 액정의 변화가 없고, 초기 상태를 그대로 유지하는 필름이다.
도 10b와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 액정 패널(60)과 하부 편광판(80) 사이에 디스코틱층(64)이 형성될 경우는, 상기 디스코틱층(64)은 초기 상태(블랙 상태-노멀리 블랙 모드의 경우)의 액정 배향 방향에 대해 서로 직교하는 광축을 갖는 디스크 형태의 디스코틱 액정이 배열되어 형성되어 있다.
이 경우, 상기 하부 편광판(80)의 투과축이 90°이며, 상부 편광판(70)의 투과축이 0°인 점과, 상기 디스코틱층(64)과 액정층(63)이 서로 반전된 점을 제외하고는 도 10a에 도시한 바와 동일한 광학 효과를 나타내므로, 동일하게 도면 부호를 부여한다.
이하, 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치를, 뽀앙카레 구(Poincare sphere)에 적용하여 각 층을 통과시 편광 상태의 변화를 기하학적으로 살펴본다.
도 11은 뽀앙카레(Poincare) 분석에 따라 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 광축의 변화를 나타낸 도면이다.
여기서, 액정 패널(60)과 상하부 편광판(70, 80)의 광학 기능을 하는PVA막(72, 82)의 사이에 위치한 제 2, 제 3 TAC막(73, 81)이 C-플레이트(nx= ny>nz)로 작용한다.
액정 패널의 하부 측에 광원이 있어, 하부에서 상부측으로 빛이 진행한다고 할 때, 각 층에서 광축의 변화를 뽀앙카레 구를 통해 나타내면, 상기 각 편광판(70, 80)의 투과축이 실제 90°틀어져 배치되어 있음에도 두 투과축의 사이각에서 관측함으로 인해 도 11과 같이, 광학적으로 PVA막(72, 82)의 편광 방향이 서로 대척점에 있지 않을 때, 소정의 편광 방향(82에서의 화살표 방향)을 갖는 하부 편광판의 PVA막(82)으로부터 제 3 TAC막(81)을 통해 광축 이동이 있은 후, 액정층(63)에서 회전 변환하고, 디스코틱층(64)에서 소정의 보상을 한 후, 다시 상부 편광판의 제 2 TAC막(73)에서 광축 이동하여 상부 편광판의 PVA막(72)의 편광 방향(72에서의 화살표 방향)으로 빛이 통과하게 된다.
여기서, 상기 디스코틱층(64)은 상기 제 2, 제 3 TAC막(81)에서의 광축 이동을 보상하는 역할을 하여, 어느 방향으로 입사되는 빛이라도 이를 광학적으로 분석했을 때 상기 하부 편광판(80)의 PVA막(82)과 상기 상부 편광판(70)의 PVA막(72)의 서로 직교하는 투과축으로 빛이 통과하여 진행하도록 한다.
한편, 상기 액정층(63)과 상기 디스코틱층(64)이 상하 반전되었을 경우(제 2)에는 상기 PVA막(82)로부터 제 3 TAC막(81)에서 광축 이동을 한 후, 바로 디스코틱층(64)에서 보상을 하고, 이어 액정층(63)에서 회전변환한 후, 최종적으로 상기 제 2 TAC막(73)에서 광축 이동을 한 후 상기 PVA막(72)의 투과축으로 통과한다.
도 12는 도 9의 횡전계형 액정 표시 장치에 있어서 블랙 상태에서의 시야각에 따른 밝기 정도를 등고선으로 나타낸 도면이다.
도 12와 같이, 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 광학 보상 기능을 갖는 디스코틱층(64)을 구비하여, 일반적인 TAC막을 PVA막의 상하에 구비한 편광판을 이용하더라도, 블랙 상태에서 밝기를 소정의 시야각에서도 일정 값 이하로 유지시켜 빛샘 불량을 방지하도록 할 수 있다. 특히, 종래의 빛샘 불량이 주로 관측되던 방위각 45°, 135°, 225°, 315°의 40°부근에서도 0.2이하의 밝기를 나타내 블랙 상태에서의 누설광이 거의 없는 것으로 나타남을 알 수 있다.
도 12에서는, 종래의 일축성 필름을 2장 사용했을 때보다는 누설광을 차단하는 효과가 방위각이 35°내지 135°의 시양각에서 떨어짐을 나타내나, 실제 종래의 일축성 필름을 2장 사용했을 때는 부가적으로 액정 패널에 대응되는 부위의 TAC막이 제거된 편광판을 사용하여야하는 문제점이 있으며, 이러한 TAC막의 일부가 제거된 편광판의 제조는 현실적으로 제약이 따르기 때문에 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 의의를 갖는다.
도 13은 뽀앙카레 분석에 따라 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 소정 가시광별 광축의 변화를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 광축의 변화는 녹색 광의 편광 특성 변화를 도시한 것으로, 각 층별 광축의 변화를 각 색상에 따른 가시광별로 나타내게 되면 도 13과 같이 도시될 수 있다.
이 때, 상기 디스코틱층(64)은 녹색(green) 광의 보상은 정상적으로 수행하나, 나머지 적색(red) 광이나, 청색(Blue) 광은 상기 녹색 광과는 다른 편광 상태를 나타내므로, 광축의 이동이 다르게 이루어져 색 편차를 나타낼 수 있다.
따라서, 상하부 편광판(70, 80)의 액정 패널(60)에 대응되는 상기 제 2 편광판(73)과, 제 3 편광판(81)을 각각 이축성 필름으로 형성하여, 다른 편광 특성을 갖는 적색 광과, 청색 광에 대해서도 보상하는 또 다른 실시예의 횡전계형 액정 표시 장치를 제안한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 14와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계형 액정 표시 장치는 서로 마주보는 상부 기판(61)과, 하부 기판(62) 및 두 기판(61, 62) 사이에 형성된 액정층(63)으로 이루어진 액정 패널(60)과, 상기 액정 패널(60)의 상하부에 각각 위치하는 상부 편광판(70)과, 하부 편광판(80)으로 이루어진다.
이 때, 상기 액정 패널(60)의 상부 기판(61)은 칼라 필터 어레이(미도시)가 형성되며, 하부 기판(62)은 TFT 어레이(미도시)와 화소 전극(미도시) 및 공통 전극(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 액정 패널(60)과 상기 상부 편광판(70) 또는 하부 편광판(80)에 디스코틱(discotic) 액정(디스코틱 액정, 광축이 디스크면에 대해 수직, nx= ny>nz)이 소정의 광축을 갖고 배열되어 이루어진 디스코틱층(64)이 형성된다. 여기서, 상기 디스코틱층(64)은 별도의 필름 타입으로 상기 액정 패널(60)과 상부 편광판(70) 또는 하부 편광판(80) 사이에 형성될 수도있다.
그리고, 상기 상하부 편광판(70, 80)의 각각 액정 패널(60)에 대응되는 면의 필름이 광학적으로 이축성 필름(Biaxial film, nx≠ny≠nz, nx>ny>nz)(74, 84)으로 이루어진다.
즉, 상기 상부 편광판(70)은 위에서부터 차례로 TAC막(71), 염료 처리된 PVA막(82), 이축성 필름(74)으로 이루어지며, 상기 하부 편광판(80)은 위에서부터 차례로 이축성 필름(84), 염료 처리된 PVA막(82), TAC막(83)으로 이루어진다.
이 때, 상기 디스코틱층(64)은 상기 이축성 필름(74, 84) 중 어느 하나에 부착되어 형성된다. 그리고, 이 경우, 상기 디스코틱층(64)이 액정 패널(60)과 만나는 면에는 양면 접착층(미도시)을 더 개재한다.
상기 이축성 필름(74, 84)은 10nm≤(nx-ny)d≤90nm이고 40nm≤(nx-nz)d≤200nm의 위상차(retardation) 값을 갖는다.
그리고, 상기 TAC막(71, 83)은 각각 C 플레이트(nx= ny>nz)의 특성을 가지며, 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm 이 되도록 한다.
도 15는 뽀앙카레 분석에 따라 도 14의 횡전계형 액정 표시 장치의 각 층을 통과시 광축의 변화를 나타낸 도면이다.
도 15와 같이, 상기 상하부 편광판(70, 80)에 구비된 이축성 필름(74, 84)은소정의 광의 편광 상태에 따라서 각각 보상 기능을 가지며, 광학적으로 상하부 편광판의 각 PVA막(72, 82)의 투과축이 서로 직교하도록 한다.
즉, 액정 패널의 하부 측에 광원이 있어, 하부에서 상부측으로 빛이 진행한다고 할 때, 각 층에서 광축의 변화를 뽀앙카레 구를 통해 나타내면, 상기 소정의 투과축(82에서의 화살표 방향)을 갖는 하부 편광판의 PVA막(82)으로부터 이축성 필름(84)을 통해 각 소정 색상의 가시광별 광축 이동이 있은 후, 액정층(63)에서 회전 변환하고, 디스코틱층(64)에서 소정의 보상을 한 후, 다시 상부 편광판의 이축성 필름(74)에서 소정 색상의 가시광별 광축 이동하여 소정 가시광별 상부 편광판의 PVA막(72)의 투과축(72에서의 화살표 방향)으로 빛이 통과하게 된다.
이 때, 상기 이축성 필름(74, 84)은 소정 색상의 가시광별로 다른 복굴절 값을 갖도록 할 수 있기 때문에 색상별 편광 상태의 변화를 최소화할 수 있다. 즉, 빛의 파장에 따라서 액정의 편광 분산 특성이 다르기 때문에, 시야각 방향에 따라 색차(Bluish 또는 Yellowish)가 발생하는 것을 상기 이축성 필름(74, 84)이 보상하여 색상별 편광 상태의 변화를 최소화할 수 있다.
또한, 상술한 제 1, 제 2 실시예와 같이, 상기 디스코틱층(64)은 상기 제 2, 제 3 TAC막(81)에서의 광축 이동을 보상하는 역할을 하여, 어느 방향으로 입사되는 빛이라도 이를 광학적으로 분석했을 때 상기 하부 편광판(80)의 PVA막(82)과 상기 상부 편광판(70)의 PVA막(72)에서의 각각의 투과축이 서로 직교하도록 하는 역할을 한다.
상기와 같은 본 발명의 횡전계형 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
액정 패널의 상하부 기판 어느 일측에 디스코틱층을 적용하여, 편광판의 일부 필름층을 제거하지 않고, TAC막/PVA막/TAC막 또는 TAC막/PVA막/이축성 필름으로 이루어진 편광판을 이용하여, 블랙 상태에서 어느 방향의 시야각에 있어서도 누설광을 줄여 빛샘 현상을 최소화할 수 있다.

Claims (18)

  1. 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널;
    상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 각각 대응되는 제 1, 제 2 편광판; 및
    상기 액정 패널과 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱(discotic)층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디스코틱층은 디스코틱 액정(nx= ny>nz)이 소정의 광축을 갖고 일 방향으로 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 디스코틱층의 디스코틱 액정은 상기 일 방향으로 배열되어 경화되어 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 디스코틱층은 내부의 디스크 형상을 갖는 액정의 광축이 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 면방향(In-plane)으로 상기 액정층의 전압 인가 전의 액정 배열 방향과 서로 직교하도록 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디스코틱층은 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판과 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 디스코틱층과 제 1 기판 또는 제 2 기판이 만나는 면에 접착층을 개재함을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 디스코틱층은 필름형(film type)으로 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 디스코틱층은 위상차(retardation : Δnd)가 50nm 내지 150nm임을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 편광판과 제 2 편광판의 투과축은 서로 직교함을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 편광판은 각각 광학성 필름과, 상기 광학성 필름 상하에 보호용 상하부 기재가 형성된 것임을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 광학성 필름은 염료 처리된 PVA막으로 이루어지며, 상기 보호용 상하부 기재는 TAC막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 TAC막은 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm 임을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 편광판은 각각 광학성 필름과, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판에 대응되도록 상기 광학성 필름의 일측면 상에 형성된 이축성 필름 및 상기 광학성 필름의 타측면에 형성된 TAC막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계형액정 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이축성 필름은 10nm≤(nx-ny)d≤90nm이고 40nm≤(nx-nz)d≤200nm인 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 TAC막은 두께 방향의 위상차 값이 Rth={(nx+ ny)/2-nz}이 30nm 내지 150nm 임을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 내측면에 초기 상태의 액정의 배향을 정의하는 배향막을 더 구비한 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  17. 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널;
    상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 대응되어 각각 TAC막/PVA막/TAC막으로 이루어진 제 1, 제 2 편광판; 및
    상기 액정 패널과 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
  18. 서로 교번하여 화소 전극과 공통 전극이 형성된 제 1 기판, 이와 대향되는 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정 패널;
    상기 제 1, 제 2 기판의 외측면에 대응되어 각 기판에 대응되는 면에서부터 차례로 이축성 필름/PVA막/TAC막을 구비하여 이루어진 제 1, 제 2 편광판; 및
    상기 액정 패널과 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판 사이에 더 형성되는 디스코틱층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 횡전계형 액정 표시 장치.
KR1020030041565A 2003-06-25 2003-06-25 횡전계형 액정 표시 장치 KR20050000958A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030041565A KR20050000958A (ko) 2003-06-25 2003-06-25 횡전계형 액정 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030041565A KR20050000958A (ko) 2003-06-25 2003-06-25 횡전계형 액정 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050000958A true KR20050000958A (ko) 2005-01-06

Family

ID=37216827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030041565A KR20050000958A (ko) 2003-06-25 2003-06-25 횡전계형 액정 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050000958A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100760942B1 (ko) * 2005-12-30 2007-09-21 엘지.필립스 엘시디 주식회사 횡전계형 액정 표시 장치
KR101277548B1 (ko) * 2005-08-08 2013-06-21 삼성디스플레이 주식회사 편광필름 및 이를 포함한 표시 장치
KR101296552B1 (ko) * 2006-06-30 2013-08-13 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR20170040564A (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름
KR20170040563A (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름
WO2017061768A1 (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277548B1 (ko) * 2005-08-08 2013-06-21 삼성디스플레이 주식회사 편광필름 및 이를 포함한 표시 장치
KR100760942B1 (ko) * 2005-12-30 2007-09-21 엘지.필립스 엘시디 주식회사 횡전계형 액정 표시 장치
KR101296552B1 (ko) * 2006-06-30 2013-08-13 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR20170040564A (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름
KR20170040563A (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름
WO2017061768A1 (ko) * 2015-10-05 2017-04-13 주식회사 엘지화학 광학 필름
JP2018533040A (ja) * 2015-10-05 2018-11-08 エルジー・ケム・リミテッド 光学フィルム
US10564337B2 (en) 2015-10-05 2020-02-18 Lg Chem, Ltd. Optical film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100370340C (zh) 补偿膜及其制造方法和使用该补偿膜的液晶显示器
US9442331B2 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device including polarizing plates having compensation layers and method of fabricating the same
WO2018221413A1 (ja) 表示装置
CN101770114B (zh) 具有宽视角的液晶显示装置
US8294852B2 (en) Liquid crystal display device comprising a combination of O-type polarizers and E-type polarizers
US7570335B2 (en) In-plane switching liquid crystal display device and method
US10788711B2 (en) Display device comprising a liquid crystal display panel having at least two optical compensation films including a positive biaxial film and a negative biaxial film
US8599340B2 (en) Liquid crystal display device having wide viewing angle
WO2019103012A1 (ja) 表示装置
GB2570759A (en) Liquid crystal display device including liquid crystal capsule
KR20040061447A (ko) 횡전계형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20050000958A (ko) 횡전계형 액정 표시 장치
US20110085114A1 (en) Wide view angle liquid crystal display device operating in normally white mode
KR20100000793A (ko) 광학 보상필름을 포함하는 횡전계방식 액정표시장치
KR100759966B1 (ko) 액정 표시 장치
JP3344557B2 (ja) 液晶表示装置
KR101113782B1 (ko) 액정표시장치용 광보상필름 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR101839332B1 (ko) 광시야각 액정표시소자
KR101062696B1 (ko) 횡전계 방식 액정표시장치
KR20090072713A (ko) 광학 보상필름을 포함하는 횡전계방식 액정표시장치
KR20070080731A (ko) 편광판 및 액정 표시 장치
KR101429902B1 (ko) 횡전계 방식의 액정표시장치
KR20090070054A (ko) 광학 보상필름을 포함하는 횡전계방식 액정표시장치
KR20090073868A (ko) 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20130073149A (ko) 위상차 필름, 이를 포함하는 하부 편광판 및 액정표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination