KR20130114995A - 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20130114995A
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Abstract

액정 조성물은 제1 중성 액정, 제2 중성 액정, 제1 극성 액정, 제2 극성 액정, 및 제3 극성 액정을 포함한다. 상기 액정 조성물은 78℃ 이상의 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)를 갖는다. 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛 상에 제공되며, 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 서로 마주하는 제1 베이스 기판과 제2 베이스 기판과, 상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 사이에 제공된 상기 액정 조성물을 포함한다.

Description

액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 2차원 또는 3차원 영상을 구현할 수 있는 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
입체 영상 표시 장치는 양안 시차(Binocular disparity)를 가지는 좌안 영상과 우안 영상을 관찰자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 보여주는 장치이다. 관찰자는 양안을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 보게 되고, 좌안 및 우안 영상들을 융합하여 입체감을 시인하게 된다.
양안 시차 방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경 방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 상기 안경 방식 액정 표시 장치에서 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하고 편광 안경에 입사되는 편광특성을 절환하여 입체 영상을 구현할 수 있다. 상기 무안경 방식은 이차원 영상 패널에 일정한 거리를 두고 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)나 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier)를 설치하여, 관측자의 좌우 양안에 각기 다른 영상정보가 인식되도록 하는 방법이다.
상기 렌티큘러 렌즈를 이용한 입체 영상 표시 장치는 반원통형의 모양을 한 렌티큘러 렌즈의 초점면에 좌우 영상을 줄무늬 형태로 배치하고, 이 렌즈를 통해 렌즈판의 방향성에 따라 좌우영상이 분리돼 안경 없이 액정을 볼 수 있다.
상기 패럴렉스 배리어를 이용한 입체 영상 표시 장치는 빛을 투과 또는 차단시키기 위한 가느다란 줄무늬 모양의 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시킨 다음 그 앞 또는 뒤에 적당한 간격을 두고 좌우 영상을 교대로 배치하는 기술이다. 따라서 특정한 시점에서 이 슬릿을 통해 보면 기하광학적으로 좌우영상이 정확하게 분리돼 입체감을 느끼게 된다.
본 발명의 목적은 고온에서도 안정적으로 구동되며 빠른 반응 속도를 갖는 2차원 또는 3차원 영상 액정 표시 장치용 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고온에서도 안정적으로 구동되는 2차원 또는 3차원 영상 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소모 전력이 적고, 응답 속도가 빠르며, 액정의 열화 현상이 감소된 2차원 또는 3차원 영상 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 제1 중성 액정, 제2 중성 액정, 제1 극성 액정, 제2 극성 액정, 및 제3 극성 액정을 포함한다.
상기 제1 중성 액정은 하기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 액정으로서, 48중량%~55중량%의 함량을 갖는다. 상기 제2 중성 액정은 하기한 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 액정으로서 27중량%~31중량%의 함량을 갖는다. 상기 제1 극성 액정은 하기한 화학식 3으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 액정으로, 4.9중량%~5.2중량%의 함량을 갖는다. 상기 제2 극성 액정은 하기한 화학식 4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 액정으로, 13중량%~15중량%의 함량을 갖는다. 상기 제3 극성 액정은 하기한 화학식 5의 제3 극성 액정 2.0중량%~2.1중량%로 이루어진 액정이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
R, R1, R2는 각각 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
상기 액정 조성물은 78℃ 이상의 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)를 갖는다.
상기 액정 조성물은 트위스티드 네마틱 상을 갖는다.
상기 액정 조성물은 4.0 ~6.0의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
상기 액정 조성물은 약 55mPa·s의 회전 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 2차원 영상이 표시되는 2D 모드 또는 3차원 영상이 구현되는 3D 모드로 구동되는 액정 표시 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 2D 모드와 상기 3D 모드 변환이 가능한 액정 표시 장치일 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛 상에 제공되며, 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함한다.
상기 액정 표시 패널은 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제공된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 포함한다.
상기 액정 표시 장치가 3D 모드를 구현하거나, 2D-3D 모드 변환이 가능한 경우, 상기 액정 표시 장치는 상기 액정 표시 패널 사이, 또는 상기 액정 표시 패널 상에 구비된 광 변환부를 더 포함한다.
상기 광 변환부는 패럴랙스 배리어 패널, 렌티큘러 패널일 수 있다. 또한, 상기 광 변환부는 서로 마주하는 두 기판과, 두 기판 사이에 개재된 광 변환 액정층을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 광 변환부는 상기 2D 모드에서 턴-오프되어 상기 광을 투과시키며, 상기 3D 모드에서 턴-온되어 상기 광의 진행 경로를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛 상에 제공되며 영상을 표시하는 상기 액정 표시 패널, 및 상기 액정 표시 패널 상에 제공되며 상기 광들을 서로 다른 방향의 편광축을 가지는 두 종의 광으로 편광하는 패턴드 리타더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 높은 네마틱상-등방상 전이 온도와 고속의 응답 속도를 가지면서도, 기존의 3D 모드용 액정 조성물과 동등한 정도의 굴절률 이방성, 유전율 이방성, 및 회전 점도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2D 또는 3D 모드 액정 표시 장치는 상기 액정 조성물을 포함하는 바, 상기 액정 조성물의 네마틱상-등방상 전이 온도가 기존의 액정 조성물의 네마틱상-등방상 전이 온도보다 매우 높기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 액정의 열화 현상이 현저하게 감소한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 영상 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4은 도 3에 도시된 영상 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴드 리타더 방식 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 조성비는 별도의 지시가 없는 한 중량%에 해당한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 2차원 영상 모드(이하, 2D 모드) 또는 3차원 영상 모드(이하, 3D 모드)로 구동되거나, 또는 상기 두 모드로 변환이 가능한 액정 표시 장치에 사용된다.
상기 제1 액정층은 두 종 이상의 액정을 혼합한 액정 조성물로 이루어진다. 상기 액정 조성물은 트위스티드 네마틱상 액정 조성물일 수 있다. 상기 액정 조성물은 78℃ 이상의 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)를 가지며, 50㎛ 내지 80㎛의 피치(pitch)를 갖는다. 또한, 상기 액정 조성물은 4.0 내지 6.0의 유전율 이방성(Δε)을 가지며, 55mPa·s 이하의 회전 점도를 가진다.
상기 제1 액정층의 상기 액정 조성물은 중성 액정과 극성 액정을 포함한다. 상기 중성 액정은 제1 중성 액정 및 제2 중성 액정을 포함하고, 상기 극성 액정은 제1 극성 액정, 제2 극성 액정, 및 제3 극성 액정을 포함한다.
상기 제1 중성 액정은 하기 화학식 1로 이루어진 액정 중 적어도 한 종의 액정으로서, 48중량%~55중량%의 함량을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서는 50중량%의 함량을 가질 수 있다. 여기서, R은 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
[화학식 1]
Figure pat00006
상기 제1 중성 액정은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물 전체 평균에 비해 상대적으로 낮은 회전 점도를 가지며, 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 상기 다른 액정들에 비해 상대적으로 높다. 상기 액정 조성물의 함량에 있어서, 상기 제1 중성 액정의 함량이 48중량%보다 낮으면 회전 점도가 높은 다른 액정들에 의해 회전 점도가 55mPa·s보다 높아질 수 있으며, 이에 따라 2D 및 3D에서 필요한 고속의 응답 속도를 달성하기 어렵다. 상기 고속의 응답 속도는 약 4.0ms 미만, 바람직하게는 3.0 ms 내지 3.99ms 대의 응답 속도일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3.0ms 이하의 응답 속도일 수 있다.
이에 반해, 상기 제1 중성 액정의 함량이 55중량%보다 높으면 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 미만이 될 수 있기 때문에 상대적으로 고온 구동이 불리하다. 또한, 상기 제1 중성 액정의 함량이 55중량%보다 높으면 굴절률 이방성(Δn)이 0.130 이하가 될 수 있기 때문에 영상의 품질이 떨어질 수 있으며, 낮은 온도에서 장기 보관시 결정화가 진행될 수 있다.
상기 제2 중성 액정은 하기 화학식 2로 이루어진 액정 중 적어도 한 종의 액정으로서, 27중량%~31중량%의 함량을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서는 29중량%의 함량을 가질 수 있다. 여기서, R1, 및 R2는 각각 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
[화학식 2]
Figure pat00007
상기 제2 중성 액정은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물 전체 평균에 비해 상대적으로 높은 굴절률 이방성과 상대적으로 낮은 회전 점도를 갖는다. 상기 액정 조성물의 함량에 있어서, 상기 제2 중성 액정의 함량이 27중량%보다 낮으면 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 미만이 될 수 있기 때문에 상대적으로 고온 구동이 불리하다. 또한, 높으면 굴절률 이방성(Δn)이 0.130 이하가 될 수 있기 때문에 영상의 품질이 떨어질 수 있다. 이에 반해, 상기 제2 중성 액정의 함량이 31중량%보다 높으면 유전율 이방성(Δe)이 낮아지고 그 결과 반응 시간이 증가할 수 있다. 이에 더해, 낮은 온도에서 장기 보관시 결정화가 진행될 수 있다.
상기 제1 극성 액정은 하기 화학식 3으로 이루어진 액정 중 적어도 한 종의 액정으로서, 4.9중량%~5.2중량%의 함량을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 극성 액정은 5중량%의 함량을 가질 수 있다. 여기서, R은 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다. 여기서, R은 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
[화학식 3]
Figure pat00008
상기 제1 극성 액정은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물 전체 평균에 비해 상대적으로 높은 극성을 갖는다. 상기 액정 조성물의 함량에 있어서, 상기 제1 극성 액정의 함량이 4.9중량%보다 낮으면 반응 시간이 증가하고 영상의 콘트라스비가 감소한다. 이에 반해, 상기 제1 극성 액정의 함량이 5.2중량%보다 높으면 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 미만이 될 수 있어 상대적으로 고온 구동에 불리하다.
상기 제2 극성 액정은 하기 화학식 4로 이루어진 액정 중 적어도 한 종의 액정으로서, 13중량%~15중량%의 함량을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 극성 액정은 14중량%의 함량을 가질 수 있다. 여기서, R은 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
[화학식 4]
Figure pat00009
상기 제2 극성 액정은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물 전체 평균에 비해 상대적으로 높은 유전율 이방성과 상대적으로 낮은 회전 점도를 갖는다. 상기 액정 조성물의 함량에 있어서, 상기 제2 중성 액정의 함량이 13중량%보다 낮으면 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 미만이 될 수 있기 때문에 상대적으로 고온 구동이 불리하며, 콘트라스트비가 감소한다. 이에 반해, 상기 제2 극성 액정의 함량이 15중량%보다 높으면 회전 점도가 55mPa·s보다 높아질 수 있으며, 이에 따라 3D에서 필요한 고속의 응답 속도를 달성하기 어렵다.
상기 제3 극성 액정은 하기 화학식 5로 이루어진 액정으로서 2.0중량%~2.1중량%의 함량을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 극성 액정은 2중량%의 함량을 가질 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00010
상기 제3 극성 액정은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물 전체 평균에 비해 상대적으로 높은 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni) 및 유전율 이방성과, 상대적으로 낮은 회전 점도를 갖는다. 상기 액정 조성물의 함량에 있어서, 상기 제3 극성 액정의 함량이 2.0중량%보다 낮으면 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 미만이 될 수 있기 때문에 상대적으로 고온 구동이 불리하다. 이에 반해, 상기 제2 극성 액정의 함량이 2.1중량%보다 높으면 회전 점도가 55mPa·s보다 높아질 수 있으며, 이에 따라 3D 모드에서 필요한 고속의 응답 속도를 달성하기 어렵다.
상기 액정 조성물 전체의 물성 및 각 구성요소의 함량에 따른 물성 평가 결과는 다음과 같다.
실험예 1. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물의 물성 평가
하기한 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물과 기존의 액정 조성물의 물성을 나타낸 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우의 물성을 테스트한 것이다.
물성 기존 액정 조성물 본 발명의 일 실싱예에 따른 액정 조성물
네마틱상-등방상 전이 온도(Tni) 74.5℃ 80.5℃
굴절률 이방성(Δn) 0.136 0.138
유전율 이방성(Δe(e//)) 4.5(8.0) 5.1(8.0)
회전 점도(r1) 49 50.5
표 1에 나타나 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 높은 네마틱상-등방상 전이 온도를 가지면서도, 기존 액정 조성물과 동등한 정도의 굴절률 이방성, 유전율 이방성, 및 회전 점도를 가짐을 확인할 수 있다.
실험예 2. 제1 중성 액정의 함량 평가
하기 표 2는 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우를 기준으로 하여, 상기 제1 중성 액정의 함량을 변화시켰을 때의 액정 조성물의 물성, 및 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다. 표 2에서, 상기 제1 중성 액정의 함량을 제외한 나머지 액정들의 함량은, 각 액정들 사이의 조성비가 기준 액정 조성물에서와 동일하도록 유지되었다.
이하 표들에서, Vt는 상기 표시 장치에 대한 전압 대 투과율 그래프에 있어서, 투과율이 포화(saturation)되는 지점에서의 전압을 나타낸 것이다. 또한, Ton 및 Toff는 각각 액정 표시 패널의 화소의 on/off 에 따른 반응 속도이며, Tt는 총 반응 시간이다.
전체 액정 조성물 중 제1 중성 액정 함량 50중량% 52.5중량% 55중량% 47.5중량% 45중량%
물성 Tni 81 78 76 83 85
회전점도 50.5 46.8 44.8 55.2 56.0
Δn 0.138 0.131 0.126 0.145 0.15
e// 8 7.6 7.1 8.6 9.1
e⊥ 2.9 3 2.9 3 3
Δe 5.1 4.6 4.2 5.6 6.1
Vt(V) 90 90(1.8V) 95 95 87 83
10 10(2.7V) 15 18 7 5
반응 시간(ms) Ton 0.9 0.89 0.91 0.9 0.91
Toff 3.02 2.99 2.97 3.18 3.18
Tt 3.92 3.88 3.88 4.08 4.09
표 2를 살펴보면, 상기 제1 중성 액정이 55중량%인 경우 네마틱상-등방상 전이 온도가 76℃로서 매우 낮고, 굴절률 이방성 또한 0.126에 불과하다. 이에 따라, 표시 장치를 고온에서 지속적으로 구동할 경우 액정의 열화가 나타날 수 있음을 확인할 수 있다. 이에 비해, 47.5중량% 이하에서는 회전 점도가 55.2 이상을 나타내며, 반응 속도가 4ms 이상의 값을 나타냈다. 이에 따라, 4ms 미만의 반응 속도를 달성하지 못했다.
실험예 3. 제2 중성 액정의 함량 평가
하기 표 3은 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우를 기준으로 하여, 상기 제2 중성 액정의 함량을 변화시켰을 때의 액정 조성물의 물성, 및 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다. 표 3에서, 상기 제2 중성 액정의 함량을 제외한 나머지 액정들의 함량은, 각 액정들 사이의 조성비가 기준 액정 조성물에서와 동일하도록 유지되었다.
전체 액정 조성물 중 제2 중성 액정 함량 30.5중량% 31.9중량% 27.6중량% 26.1중량%
물성 Tni 84 87 78 74
회전점도 51.80 53.80 48.00 46.00
Δn 0.143 0.15 0.133 0.126
e// 7.8 7.5 8.5 8.5
e⊥ 3 2.9 3.5 3
Δe 4.8 4.6 5 5.5
vt(V) 90 94 96 89 85
10 13 17 9 7
반응 시간(ms) Ton 0.93 1.25 0.88 0.86
Toff 3 2.95 3.01 3.02
Tt 3.93 4.2 3.89 3.88
표 3를 살펴보면, 상기 제2 중성 액정이 31.9중량%인 경우 유전율 이방성이 4.6으로 매우 낮으며, 반응 시간 또한 4.2ms으로 4ms 이상을 보였다. 이에 비해, 상기 제2 중성 액정이 26.1 중량%인 경우 네마틱상-등방상 전이 온도가 74℃로서 매우 낮고, 굴절률 이방성 또한 0.126에 불과하다. 이에 따라, 표시 장치를 고온에서 지속적으로 구동할 경우 액정의 열화가 나타날 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 4. 제1 극성 액정의 함량 평가
하기 표 4는 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우를 기준으로 하여, 상기 제1 극성 액정의 함량을 변화시켰을 때의 액정 조성물의 물성, 및 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다. 표 4에서, 상기 제1 극성 액정의 함량을 제외한 나머지 액정들의 함량은, 각 액정들 사이의 조성비가 기준 액정 조성물에서와 동일하도록 유지되었다.
전체 액정 조성물 중 제2 극성 액정 함량 5.3중량% 5.5중량% 4.8중량% 4.5중량%
물성 Tni 77 73 85 89
회전점도 50.20 51.20 50.00 49.00
Δn 0.136 0.135 0.14 0.141
e// 9.1 10.4 7.1 7
e⊥ 3.1 3.2 3.1 3.2
Δe 6 7.2 4 3.8
vt(V) 90 78 61 97 98
10 4 2 24 27
반응 시간(ms) Ton 0.87 0.85 1.31 1.37
Toff 3.07 3.1 2.98 2.94
Tt 3.94 3.95 4.29 4.31
표 4를 살펴보면, 상기 제1 극성 액정이 5.3중량% 이상인 경우, 네마틱상-등방상 전이 온도가 77℃ 이하로 낮아진다. 이에 따라, 표시 장치를 고온에서 지속적으로 구동할 경우 액정의 열화가 나타날 수 있다. 이에 비해, 상기 제1 극성 액정이 4.8중량% 이하인 경우, 유전율 이방성 또한 4 이하로 낮아지고, 투과율이 포화되기 위한 전압이 24(V) 이상으로 매우 높을 뿐만 아니라, 반응 시간 또한 4ms 이상이다. 이에 따라 액정의 구동을 위한 소모 전력이 증가하며 반응 시간 또한 크다.
실험예 5. 제2 극성 액정의 함량 평가
하기 표 5는 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우를 기준으로 하여, 상기 제2 극성 액정의 함량을 변화시켰을 때의 액정 조성물의 물성, 및 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다. 표 5에서, 상기 제2 극성 액정의 함량을 제외한 나머지 액정들의 함량은, 각 액정들 사이의 조성비가 기준 액정 조성물에서와 동일하도록 유지되었다.
전체 액정 조성물 중 제2 극성 액정 함량 14.7중량% 15.4 중량% 13.3중량% 12.6중량%
물성 Tni 82.1 83.7 78 77
회전점도 54.30 59.80 45.00 41.00
Δn 0.14 0.144 0.136 0.132
e// 9.3 11 7.3 6.7
e⊥ 3.1 3.2 3.1 3.2
Δe 6.2 7.8 4.2 3.5
vt(V) 90 77 56 96 98
10 4 2 19 32
반응 시간(ms) Ton 0.87 0.86 0.91 1
Toff 3.1 3.47 2.86 2.68
Tt 3.97 4.33 3.77 3.68
표 5를 살펴보면, 상기 제2 극성 액정이 15.4중량%인 경우 회전 점도가 59 이상으로 매우 높으며, 총 반응 시간이 4ms 이상이다. 이에 비해, 상기 제2 극성 액정이 12.6중량%인 경우 네마틱상-등방상 전이 온도가 77℃로서 매우 낮고, 투과율이 포화되기 위한 전압이 32V로 매우 높다. 이에 따라, 표시 장치를 고온에서 지속적으로 구동할 경우 액정의 열화가 나타날 수 있으며, 액정의 구동을 위한 소모 전력이 증가한다.
실험예 6. 제3 극성 액정의 함량 평가
하기 표 6는 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우를 기준으로 하여, 상기 제3 극성 액정의 함량을 변화시켰을 때의 액정 조성물의 물성, 및 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다. 표 6에서, 상기 제3 극성 액정의 함량을 제외한 나머지 액정들의 함량은, 각 액정들 사이의 조성비가 기준 액정 조성물에서와 동일하도록 유지되었다.
전체 액정 조성물 중 제3 극성 액정 함량 2.1중량% 2.2 중량% 1.90 중량% 1.8중량%
물성 Tni 85.5 90.7 75 70.5
회전점도 53.90 58.50 46.00 42.00
Δn 0.139 0.141 0.137 0.135
e// 8.2 9.4 7.8 7
e⊥ 3 3 3 3
Δe 5.2 6.4 4.8 4
vt(V) 90 87 76 92 97
10 7 4 12 23
반응 시간(ms) Ton 0.91 0.89 0.88 0.9
Toff 3.01 3.48 2.89 2.72
Tt 3.92 4.37 3.77 3.62
표 6를 살펴보면, 상기 제3 극성 액정이 2.2중량%인 경우 회전 점도가 약 58로 매우 높으며, 반응 속도 또한 4.37ms 로 4ms 이상의 값을 나타낸다. 이에 비해, 제3 극성 액정이 1.9중량% 이하인 경우 네마틱상-등방상 전이 온도가 75℃ 이하로 매우 낮으며, 투과율이 포화되기 위한 전압이 23V로 매우 높다. 이에 따라, 표시 장치를 고온에서 지속적으로 구동할 경우 액정의 열화가 나타날 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 7. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성 평가
하기 표 7은 액정 조성물이 50중량%의 제1 중성 액정 50중량%, 29중량%의 제2 중성 액정, 5중량%의 제1 극성 액정, 14중량%의 제2 극성 액정, 및 2중량%의 제3 극성 액정을 포함하는 경우, 상기 액정 조성물을 사용한 표시 장치의 특성을 나타낸 것이다.
색좌표 휘도
(상대값)		 콘트라스트비
(중앙부)		 시야각
(상/하/좌/우)		 총 응답 속도(Ton/Toff)
(ms)
기존 표시 장치 (0.315, 0.335) 274 1166 80/75/80/80 3.7ms(1.0/2.7)
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 (0.315, 0.334) 278 1116 80/77/80/80 3.7ms(1.0/2.7)
표 7를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 사용한 액정 표시 장치는 기존의 표시 장치에 비해 동등한 수준의 색좌표, 휘도, 콘트라스트 비, 시야각 및 응답 속도를 나타내었다.
실시예들
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 빠른 구동 속도 및 내열성 있는 액정이 요구되는 2D 모드- 3D 모드의 액정 표시 장치에 사용될 수 있으며, 특히 패럴랙스 배리어 방식, 렌티큘러 렌즈 방식, 패턴드 리타더 방식, 셔터 글라스 방식 등의 3D 모드 액정 표시 장치에 사용될 수 있다.
여기서, 상기 패럴랙스 배리어 방식, 상기 렌티큘러 렌즈 방식, 상기 패턴드 리타더 방식은 개별적으로 준비된 패럴랙스 배리어, 렌티큘러 렌즈, 패턴드 리타더를 사용할 수도 있으나, 상기 2D 모드에서 턴-오프되어 상기 광을 투과시키며, 상기 3D 모드에서 턴-온되어 상기 광을 우안용 광과 좌안용 광으로 변경하는 광 변환부를 이용하여 입체 영상을 구현할 수도 있다. 상기 셔터 글라스 방식은 2D 모드에서 일반 영상을 재생하고, 3D 모드에서 액정 표시 패널이 좌안 영상과 우안 영상을 순차적으로 재생함과 동시에 상기 좌안 및 우안 영상에 연동하여 글라스의 좌/우를 닫는 방식으로 입체 영상을 구현할 수 있다.
이 경우, 상기 광 변환부는 턴-온 또는 턴-오프되어 상기 영상 표시부(101)로부터 출력되는 영상을 2차원(two-dimensional) 영상 또는 3차원(three-dimensional) 영상으로 변환해주는 역할을 수행한다. 상기 광 변환부는 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함할 수 있으며, 상기 액정층을 제어함으로써 패럴랙스 배리어나, 렌티큘러 렌즈, 또는 패턴드 리타더로 활용할 수 있다.
일반적으로, 3D 모드로 작동하는 액정 표시 장치(또는 3D 모드로 변환 가능한 액정 표시 장치)의 경우, 패럴랙스 배리어, 렌티큘러 렌즈, 패턴드 리타더, 셔터 글라스 등이 추가됨에 따라 투과율이 낮아질 수 있다. 상기 액정 표시 장치의 경우, 양안 시차를 만들기 위해 좌안 영상과 우안 영상 각각은 모든 화소가 아니라 교번하여 배치된 약 절반 정도의 화소에서 재생되거나, 모든 화소에서 재생되더라도 시차를 두고 순차적으로 차광될 수 있다. 또한, 서로 인접한 화소 사이에서 일어날 수 있는 크로스토크 불량을 감소시키기 위해 각 화소에 추가 차광부가 형성되기도 한다. 더욱이, 상기 패럴랙스 배리어, 렌티큘러 렌즈, 패턴드 리타더, 셔터 글라스 각각이 소정 정도의 투과율을 가진다. 이에 따라, 상기 액정 표시 장치 전체에 있어서의 광 투과율이 낮아지며, 상기 액정 표시 장치가 표시하는 영상의 휘도도 낮아진다. 상기 투과율 및 휘도 저하를 극복하기 위해 고휘도의 광원이 요구되는 바, 상기 광원으로부터 발생되는 열에 의해 액정이 열화되는 현상이 일어난다. 한편, 2D 모드로 작동하는 액정 표시 장치일지라도, 장시간 액정 표시 장치를 구동하는 경우 상기 광원으로부터 발생되는 열에 의해 액정이 열화되는 현상이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정 조성물에 있어서의 네마틱상-등방상 전이 온도는 78℃ 이상, 예를 들어, 약 80℃도로서, 기존의 액정 조성물의 네마틱상-등방상 전이 온도보다 현저히 높다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면 장시간의 액정 표시 장치의 구동시에도 백라이트 유닛으로부터 발생한 열에 의한 액정의 열화 현상이 현저하게 감소한다.
이에 더해, 3D 모드에서는 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 구현하기 위해, 화소의 구동 속도가 2D 모드보다 더 빠를 것이 요구된다. 예를 들어, 2D 모드에서는 각 화소가 약 60Hz 또는 약 120Hz로 구동되나, 3D 모드에서는 약 175Hz로 구동된다. 본 발명에 따른 액정 조성물은 반응 속도가 4.0ms 미만으로 매우 빠르기 때문에 효과적으로 3D 영상을 구현할 수 있다.
이하, 패럴랙스 배리어 방식, 렌티큘러 렌즈 방식, 패턴드 리타더 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 실시예를 일 예로서 순차적으로 설명한다.
실시예 1. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 이용한 패럴랙스 배리어 방식 액정 표시 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 2D 모드 또는 3D 모드로 구동되는 액정 표시 장치의 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 영상 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛(BLU), 상기 광을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널(DP), 상기 액정 표시 패널(DP) 상에 배치된 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier) 패널(PB)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 광을 발생하는 광원(LS) 및 상기 광을 수신하고, 수신된 광을 상기 패럴랙스 배리어 패널(PB) 측으로 가이드하는 도광판(LGP)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 광원(LS)은 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)로 이루어질 수 있으며, 상기 도광판(LGP)의 적어도 하나의 측면에 배치될 수 있다. 여기서, 도 1에서는 상기 백라이트 유닛(BLU)이 에지형인 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 직하형일 수 있다.
상기 액정 표시 패널(DP)은 제1 베이스 기판(SUB1), 상기 제1 베이스 기판(SUB1)과 마주하는 제2 베이스 기판(SUB2) 및 상기 제1 베이스 기판(SUB1)과 상기 제2 베이스 기판(SUB2) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다. 상기 제1 베이스 기판(SUB1)에는 다수의 픽셀 전극(미도시)이 매트릭스 형태로 구비된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 베이스 기판(SUB1) 상에는 행 방향으로 연장된 게이트 라인들, 열 방향으로 연장된 데이터 라인들 및 상기 다수의 픽셀 전극에 일대일 대응하여 연결된 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(SUB2) 상에는 컬러필터층(미도시) 및 공통 전극(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 컬러필터층은 레드, 그린 및 블루 색화소들을 포함할 수 있고, 각 색화소는 하나의 픽셀 전극에 대응하도록 배치될 수 있다. 상기 공통전극은 상기 컬러필터층 상에 구비될 수 있으며, 상기 픽셀 전극들과 전계를 형성한다.
상기 액정층은 다수의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들은 상기 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 따라서, 상기 액정 표시 패널(DP)은 수신된 광의 투과율을 픽셀 단위로 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
상기 액정층은 두 종 이상의 액정을 혼합한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물로 이루어진다. 상기 액정 조성물은 트위스티드 네마틱상 액정 조성물일 수 있다. 상기 액정 조성물은 78℃ 이상의 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)를 가지며, 50㎛ 내지 80㎛의 피치(pitch)를 갖는다. 또한, 상기 액정 조성물은 4.0 내지 6.0의 유전율 이방성(Δε)을 가지며, 55mPa·s 이하의 회전 점도를 가진다.
한편, 상기 패럴랙스 배리어 패널(PB)은 제1 기판(SUB3), 상기 제1 기판(SUB3)과 마주하는 제2 기판(SUB4) 및 상기 제1 기판(SUB3)과 상기 제2 기판(SUB4) 사이에 개재된 광 변환 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(SUB3)상에는 제1 전극(미도시)이 구비되고, 상기 제2 기판(SUB4) 상에는 제2 전극(미도시)이 구비된다. 상기 제1 전극은 상기 제1 기판(SUB3)의 일면에 전면적으로 형성된 통 전극일 수 있다. 상기 제2 전극은 다수로 제공되며, 각각이 일 방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 전극은 인접하는 전극들과 서로 평행하며 소정 간격 이격되어 배치된다.
상기 광 변환 액정층은 트위스트 네마틱 액정일 수 있다. 또한, 상기 광 변환 액정층은 상기 액정 표시 패널(DP)의 액정층의 액정 조성물과 동일한 액정 조성물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 액정 조성물의 조성범위 내에서 상기 액정 표시 패널(DP)의 상기 액정층과 다른 함량을 가질 수 있다. 또한, 상기 액정은 노멀리 화이트 액정일 수 있다.
상기한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 이차원(two-dimensional) 영상을 표시하는 2D 동작모드에서 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 턴-오프되어, 상기 액정 표시 패널로부터 공급된 영상을 전면적으로 투과시켜 2D용 광을 출력한다. 따라서, 2D 동작모드에서 상기 액정 표시 장치는 2D 영상을 표시한다.
한편, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 삼차원(three-dimensional) 영상을 표시하는 3D 동작모드에서는 턴-온된다. 상기 3D 동작 모드에서 상기 액정표시패널(DP)은 좌안용 영상을 표시하는 좌안 픽셀부(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 픽셀부(R)로 구분된다. 상기 좌안 픽셀부(L)와 상기 우안 픽셀부(R)는 교번적으로 배치된다. 상기 패럴랙스 배리어 패널은 일 방향(예를 들어 세로 방향)으로 교번하여 배열된 광 투과 영역(OPN)과 광 차단 영역(BM)를 포함한다. 상기 광 투과 영역(OPN)과 상기 광 차단 영역(BM)은 상기 좌안 픽셀부와 우안 픽셀부에 각각 대응된다. 이에 따라, 좌안용 화상정보(L)는 상기 패럴랙스 배리어(BLU)에 의해 분리되어 관찰자의 좌안(LE)으로 입사하며, 우안용 화상정보(R)는 패럴랙스 배리어(BLU)에 의해 분리되어 관찰자의 우안(RE)으로 입사한다. 따라서, 사용자는 우안(RE)과 좌안(LE)의 시차를 이용하여 상기 액정표시패널(DP)에서 표시되는 영상을 입체적으로 인식할 수 있다.
상기한 바와 같이 2D 모드와 3D 모드에서 구동되도록 변환될 수 있으나, 일 방향(예를 들어 세로 방향)으로 교번하여 배열된 광 투과 영역과 광 차단 영역이 고정되어 3D 모드로만 기능하도록 제공될 수도 있다.
실시예 2. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 이용한 렌티큘러 렌즈 방식 액정 표시 장치
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 액정 표시 장치를 나타낸 단면도다. 도 4은 도 3에 도시된 영상 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 단면도이다. 설명의 편의를 위해 상기 표시 장치가 상기 액정 표시 패널(DP)과 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)을 갖도록 간략화하여 표시되었다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛(BLU), 상기 광을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널(DP), 및 상기 액정 표시 패널(DP)이 표시하는 영상을 변환시키는 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)을 포함한다.
상기 액정 표시 패널(DP)은 실시예 1의 액정 표시 패널과 실질적으로 동일한 액정 표시 패널이 사용될 수 있으므로, 이에 따라 상세한 설명을 생략하며, 생략된 부분은 실시예 1을 따른다.
상기 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)은 액정 표시 패널(DP)을 통과한 광을 제어하여 상기 액정 표시 패널(DP)이 표시하는 2차원 영상을 3차원 영상으로 변환한다. 상기 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)은 복수의 렌티큘러 렌즈들(LL)을 포함한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 3D 동작 모드에 있어서, 상기 액정 표시 패널(DP)은 좌안용 영상을 표시하는 좌안 픽셀부(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 픽셀부(R)로 구분된다. 상기 좌안 픽셀부(L)와 상기 우안 픽셀부(R)는 교번적으로 배치된다. 상기 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)은 상기 좌안 픽셀부(L)와 상기 우안 픽셀부(R)에서 나온 광을 서로 다른 굴절 각도로 굴절시켜 각각이 사용자의 좌안(LE)과 우안(RE)으로 입사되도록 한다. 이에 따라, 좌안용 화상정보(L)는 상기 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)에 의해 분리되어 관찰자의 좌안(LE)으로 입사하며, 우안용 화상정보(R)는 렌티큘러 렌즈 유닛(LLU)에 의해 분리되어 관찰자의 우안(RE)으로 입사한다. 따라서, 사용자는 우안(RE)과 좌안(LE)의 시차를 이용하여 상기 액정표시패널(DP)에서 표시되는 영상을 입체적으로 인식할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 렌티큘러 렌즈 유닛 (LLU)은 액정 렌즈를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 패럴랙스 배리어 패널과 같이 광 변환 액정층을 포함하는 패널을 이용하여 렌티큘러 렌즈를 구현할 수 있다. 또한, 상기 렌티큘러 렌즈 유닛은, 렌티큘러 렌즈에 대응하는 렌즈들, 예를 들어 프레넬 렌즈와 같은 렌즈들을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 액정 렌즈가 사용되는 경우에는 노멀리 화이트 모드의 액정이 사용될 수 있으며, 이 경우, 2D 모드의 구현도 가능하다.
실시예 3. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 이용한 패턴드 리타더 방식 액정 표시 장치
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴드 리타더 방식 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 3D 모드의 동작을 나타낸 개념도이다. 본 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 상기 액정 표시 장치가 상기 표시 패널(DP)과 상기 패턴드 리타더(PTR)를 갖도록 간략화하여 표시되었으며, 백라이트 유닛은 생략되었다.
도 5에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛(BLU), 상기 광을 받아 영상을 표시하는 액정 표시 패널(DP), 및 상기 액정 표시 패널이 표시하는 영상을 변환시키는 패턴드 리타더(PTR)을 포함한다.
상기 액정 표시 패널(DP)은 실시예 1의 액정 표시 패널과 실질적으로 동일한 액정 표시 패널이 사용될 수 있으므로, 이에 따라 상세한 설명을 생략하며, 생략된 부분은 실시예 1을 따른다.
도 5를 다시 참조하면, 3D 모드에서 상기 액정 표시 패널(DP)은 좌안용 영상을 표시하는 좌안 픽셀부(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 픽셀부(R)로 구분된다. 상기 좌안 픽셀부(L)와 상기 우안 픽셀부(R)는 교번적으로 배치된다. 예를 들어, 홀수 번째 행의 화소들은 좌안용 픽셀부(L)이며, 짝수 번째 화소들은 우안용 화소부(R)이다.
상기 좌안용 이미지와 상기 우안용 이미지는 상기 패턴드 리타더(PTR)에 의해 두 가지의 편광 성분으로 분할된다. 상기 패턴드 리타더(PTR)는 상기 홀수 번째 화소들에 대응하는 제1 리타더(PTR1)와 상기 짝수 번째 화소들에 대응하는 제2 리타더(PTR2)를 포함한다. 상기 제1 리타더(PTR1)와 상기 제2 리타더(PTR2)는 광흡수축이 서로 수직하며, 상기 제1 리타더(PTR1)는 상기 좌안용 이미지의 광에서 제1 편광(원편광 또는 선편광) 성분을 투과시키고, 상기 제2 리타더(PTR2)는 상기 우안용 이미지의 광에서 제2 편광(원편광 또는 선편광) 성분을 투과시킨다. 일 예로 제1 리타더(PTR1)는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 상기 제2 리타더(PTR2)는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.
상기 제1 리타더(PTR1)를 투과한 좌안용 이미지(L_IMG)는 편광 안경(POL_GL)의 좌안에 투과되고, 제2 리타더(PTR2)를 투과한 우안용 이미지(R_IMG)는 편광 안경(POL_GL)의 우안에 투과되어 최종적으로 사용자의 눈에 3차원 영상(3D_IMG)을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 패턴드 리타더(PTR)은 액정 패널을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 패럴랙스 배리어 패널과 같이 광 변환 액정을 포함하는 패널을 이용하여 패턴드 리타더를 구현할 수 있다. 여기서, 상기 액정 패널이 사용되는 경우에는 노멀리 화이트 모드의 액정이 사용될 수 있으며, 이 경우, 2D 모드의 구현도 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DP : 액정 표시 패널
SUB1 : 제1 베이스 기판
SUB2 : 제2 베이스 기판
PB : 패럴랙스 배리어 패널
LLU : 렌티큘러 렌즈 유닛
BLU : 백라이트 유닛
PTR : 패턴드 리타더

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 중성 액정 48중량%~55중량%;
    하기한 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 중성 액정 27중량%~31중량%;
    하기한 화학식 3으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 극성 액정 4.9중량%~5.2중량%;
    하기한 화학식 4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 극성 액정 13중량%~15중량%; 및
    하기한 화학식 5의 제3 극성 액정 2.0중량%~2.1중량%를 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    [화학식 2]
    Figure pat00012

    [화학식 3]
    Figure pat00013

    [화학식 4]
    Figure pat00014

    [화학식 5]
    Figure pat00015

    R, R1, R2는 각각 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
  2. 제1항에 있어서, 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 이상인 액정 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 트위스티드 네마틱 상을 갖는 액정 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 4.0 ~6.0의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 55mPa·s의 회전 점도를 갖는 액정 조성물.
  6. 광을 제공하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상에 제공되며, 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함하며,
    상기 액정 표시 패널은
    서로 마주하는 제1 베이스 기판과 제2 베이스 기판; 및
    상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 사이에 제공되며, 하기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 중성 액정 48중량%~55중량%, 하기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 중성 액정 27중량%~31중량%, 하기 화학식 3으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 극성 액정 4.9중량%~5.2중량%, 하기 화학식 4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 극성 액정 13중량%~15중량%; 및 하기 화학식 5의 제3 극성 액정 2.0중량%~2.1중량%을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1]
    Figure pat00016

    [화학식 2]
    Figure pat00017

    [화학식 3]
    Figure pat00018

    [화학식 4]
    Figure pat00019

    [화학식 5]
    Figure pat00020

    R, R1, R2는 각각 탄소수가 2 내지 5인 알킬기, 알케닐기 또는 알콕시기이다.
  7. 제6항에 있어서, 상기 액정은 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni)가 78℃ 이상인 액정 조성물로 이루어진 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 표시 패널 사이, 또는 상기 액정 표시 패널 상에 구비되며 상기 광을 우안용 광과 좌안용 광으로 변경하는 광 변환부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광 변환부는 상기 광을 투과시키는 광 투과영역과 상기 광을 차단하는 광 차단영역을 제공하는 패럴랙스 배리어 패널인 액정 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광 변환부는 다수개의 렌즈를 포함하는 렌티큘러 패널인 액정 표시 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 광 변환부는 상기 광들을 서로 다른 방향의 편광축을 가지는 두 종의 광으로 편광하는 패턴드 리타더인 액정 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 광 변환부는
    서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 제공된 광 변환 액정을 포함하며,
    상기 광 변환부는 2차원 영상이 표시 되는 2D 모드에서 턴-오프되어 상기 광을 투과시키고, 3차원 영상이 구현되는 3D 모드에서 턴-온되는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 변환 액정은 상기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 중성 액정 48중량%~55중량%, 상기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 중성 액정 27중량%~31중량%, 상기 화학식 3으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제1 극성 액정 4.9중량%~5.2중량%, 상기 화학식 4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 제2 극성 액정 13중량%~15중량%; 및 상기 화학식 5의 제3 극성 액정 2.0중량%~2.1중량%을 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 광 변환부에 있어서 상기 광 변환 액정은 상기 3D 모드 구동시 상기 광 변환 액정이 다수 개의 렌티큘러 렌즈 형태로 배열되는 액정 표시 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 광 변환부에 있어서 상기 광 변환 액정은 상기 3D 모드 구동시 일 방향으로 연장되며 서로 교번하여 배치되는 광 차단 영역과 광 투과 영역을 갖는 액정 표시 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 광 변환부에 있어서 상기 광 변환 액정은 상기 3D 모드 구동시 일 방향으로 연장되고 서로 교번하여 배치되며 서로 다른 편광축을 갖는 제1 리타더와 제2 리타더를 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제6항에 있어서, 상기 액정은 트위스티드 네마틱 상을 갖는 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제6항에 있어서, 상기 액정은 4.0 ~6.0의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제6항에 있어서, 상기 액정은 55mPa·s의 회전 점도를 갖는 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제6항에 있어서, 상기 액정의 응답 속도는 4.0ms 미만인 액정 표시 장치.
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