KR100630656B1 - 광 시야각을 가지는 ｉｐｓ ｌｃｄ 장치 - Google Patents
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Abstract
IPS LCD 장치는, 그 사이에 LC 층을 샌드위칭하는 TFT 기판 (102) 및 CF 기판 (104), 기판 (102, 104) 와 LC 층 (103) 을 샌드위칭하는 한 쌍의 편광막 (101, 104) 를 포함한다. 각각의 편광막 (101, 105) 은 편광층 (120) 및 보호층 (121, 122, 123, 124) 를 갖는다. 복굴절을 갖는 광학 보상층 (117) 은 광출사면 편광막 (105) 과 CF 기판 (104) 사이에 샌드위칭된다. 광학 보상층 (117) 은 0<D1<80 ㎛ 의 범위에서 다음의 관계식,
83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74D1,
을 만족하는 N1 의 평면내 리타데이션을 가지며, 여기서, D1 은 광입사면 편광막 (101) 의 보호층 (122) 의 두께이다.
IPS LCD 장치
Description
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 IPS LCD 장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b 는 도 1 의 IPS LCD 장치의 확대 부분 단면도.
도 3 은 LCD 장치의 방위각 Φ와 시야각 θ를 정의하기 위해 도시된 LCD 장치의 사시도.
도 4 는 광학 보상층의 리타데이션을 정의하기 위해 도시된 광학 보상층의 사시도.
도 5 는 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 투과율간의 관계를 나타내는 그래프.
도 6 은 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 7 은 광학 보상층의 리타데이션과 보호층의 두께의 상위 결합들의 범위를 나타내는 그래프.
도 8a 와 도 8b 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 IPS LCD 장치의 부분 단면도.
도 9 는 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방 향에서의 정규화된 투과율간의 관계를 나타내는 그래프.
도 10 은 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 11 은 제 1 광학 보상층과 제 2 광학 보상층의 리타데이션들의 상위 결합들의 범위를 나타내는 그래프.
도 12 는 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 투과율간의 관계를 나타내는 그래프.
도 13 은 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 14 는 제 1 광학 보상층과 제 2 광학 보상층의 리타데이션들의 상위 결합들의 범위를 나타내는 그래프.
도 15 는 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 투과율간의 관계를 나타내는 그래프.
도 16 은 CF-기판측상의 광학 보상층의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 17 은 제 1 광학 보상층과 제 2 광학 보상층의 리타데이션들의 상위 결합들의 범위를 나타내는 그래프.
도 18a 는 제 4 실시형태의 IPS LCD 장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 18b 내지 도 18d 는 도 18a 에서 도시된 광학 보상층의 굴절율 타원 도면.
도 19 는 간행물에 개시된 종래의 IPS LCD 장치의 단면도.
도 20 은 또 다른 간행물에 개시된 종래의 또 다른 IPS LCD 장치의 분해 사시도.
도 21 은 광학 보상층의 굴절율의 특정 조건에서, 제 2 보호층과 제 3 보호층의 리타데이션들의 결합과 경사진 시야 방향으로 정규화된 누설 광간의 관계를 나타내는 그래프.
도 22 는 광학 보상층의 굴절율의 다른 특정 조건에서, 제 2 보호층과 제 3 보호층의 리타데이션들의 결합과 경사진 시야 방향으로 정규화된 누설 광간의 관계를 나타내는 그래프.
도 23 은 광학 보상층의 굴절율의 또 다른 특정 조건에서, 제 2 보호층과 제3 보호층의 리타데이션들의 결합과 경사진 시야 방향으로 정규화된 누설 광간의 관계를 나타내는 그래프.
도 24 는 두께 방향으로의 제 2 보호층의 리타데이션과 경사진 시야 방향으로 정규화된 누설 광간의 관계를 나타내는 그래프.
도 25 는 두께 방향으로의 제 3 보호층의 리타데이션과 경사진 시야 방향으로 정규화된 누설 광간의 관계를 나타내는 그래프.
도 26 은 두께 방향으로의 제 2 보호층의 리타데이션과 경사진 시야 방향으로 정규화된 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 27 은 두께 방향으로의 제 2 보호층과 제 3 보호층의 리타데이션의 결합과 경사진 시야 방향으로 정규화된 색도 변화간의 관계를 나타내는 그래프.
도 28 은 광학 보상층과 보호층의 리타데이션들과 두께 방향으로의 보호층의 리타데이션 양자들의 상위 결합들의 범위를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 광입사면 편광막 102 : TFT 기판
103 : LC 층 104 : CF 기판
105 : 광출사면 편광막 106, 116 : 글라스 기판체
107 : 절연막 108 : TFT
109 : 화소 전극 110 : 대향 전극
111, 113 : 배항막 112 : LC 분자들
114 : 컬러 필터 115 : 실드막 패턴
117 : 광학 보상층 120 : 편광층
121, 122, 123, 124 : 보호층 100 : IPS LCD 장치
(a) 발명의 기술분야
본 발명은 평면내-스위칭 모드 액정 디스플레이 (IPS LCD; In-Plane- Switching-Mode Liquid Crystal Display) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 시야각을 달성할 수 있는 IPS LCD 장치의 개선에 관한 것이다.
(b) 관련 기술에 대한 상세한 설명
IPS LCD 장치는, 액정 (LC) 의 꼬인 방향이 기판들의 표면에 평행한 구성에 기인한 광 시야각의 이점을 가지고 있다. 일반적으로, IPS LCD 장치는 LC 층, LC 층을 샌드위칭하는 한 쌍의 글라스 기판들, 및 글라스 기판들과 LC 층을 샌드위칭하는 한 쌍의 편광막들을 구비한다. IPS LCD 장치에서, 영상 디스플레이를 위한 LC 분자들의 방향을 제어하기 위해, 기판들에 평행한 측면 전기장이 LC 층에 인가된다.
IPS LCD 장치에서, 특히, 편광막들의 편광 방향으로부터 45도 떨어진 각도에서 LCD 장치를 관측하는 경우, 색도 변화 (chromaticity shift) 가 일어난다. 색도 변화는 LCD 장치의 영상 품질 (image quality) 을 열화시킨다. 예를 들어, 특허 공보 JP-A-10(1998)-307291 및 JP-A-10(2001)-242462 호는 IPS LCD 장치에서의 색도 변화를 억제하는 기술들을 개시한다.
도 19 는 JP-A-10-307291 호에서 개시된 IPS LCD 장치의 일 부분의 단면을 나타낸 것으로, TFT-기판측 상의 TFT 기판 (211) 과, 관련 편광막 (219) 이 도시된다. 상기 편광막 (219) 은 PVA (polyvinyl-alcohol) 편광층 (219C), PVA 편광층 (219D) 을 샌드위칭하는 한 쌍의 트리아세틸-셀룰로스 (TAC; triacetyl-cellulose) 보호층들 (219B, 219C), 및 상기 TAC 보호층 (219B) 와 TFT 기판 (211) 사이에 배치된 광학 보상층 (219B) 를 구비한다.
상기 TAC 층 (219B) 이 음의 리타데이션 (negative retardation) 을 가지는데 반하여, 광학 보상층 (219A) 은 상기 TAC 층 (219B) 의 음의 리타데이션의 절대값과 동일한 값을 가지는 양의 리타데이션 (positive retardation) 을 가진다. 이 공보에서, 상기 광학 보상층 (219A) 이 TAC 층 (219B) 에서 발생된 리타데이션 을 보상하여, 상기 색도 변화를 억제하도록 TAC 층 (219B) 에서의 리타데이션에 의해 초래되는 편광 성분을 감소시킨다.
JP-A-10-307291 호에서 설명된 구조에서, 상기 LC 층의 리타데이션과 컬러 필터들에 의해 야기되는 광 분산에 기인하여, 광출사면 편광막 (light-emitting-side) 상으로 입사되는 광의 편광이 변화한다. 따라서, 상기 구성에서 누설 광(leakage light) 을 감소시킴으로써 색도 변화를 억제하는 것은 불충분하다.
도 20 은 JP-A-2001-242462 호에서 개시된 IPS LCD 장치의 개략적 분해 사시도를 나타낸다. LCD 장치는, LC 층 (301) 과 한 쌍의 편광막들 (304, 305) 중의 대응하는 편광막과의 사이에 각각 배치된 2-축의 (two-axial) 리타데이션막들 (302, 303) 을 구비한다. 상기 리타데이션막들 (302, 303) 의 리타데이션들은 상기 LC 층 (301) 의 리타데이션과 실질적으로 동일하다. 이 특허 공보에서는, 바람직하게는 광입사면 (light-incident-side) 편광막 (304) 의 편광축과 리타데이션막들 (302, 303) 의 슬로우축들 (slow axes) 사이의 각도들이 0 내지 30 도가 가정되도록 리타데이션막들 (302, 303) 이 배치되어야만 한다는 것을 설명하고 있다.
JP-A-2001-242462 호에서는, 상기 구성에 의해 역 투과 현상 (reversed transmittance phenomenon) 이 억제되는 것을 설명한다. 상기 역 투과는 LC 층의 투과에서의 변화 방향이 구동 전압에서의 변화 방향으로 역전되는 것이다. 일반적으로, 상기 IPS LCD 장치에서는, 구동 전압이 LC 층에 대하여 중간 그레이·스케일 레벨들 (intermediate gray·scale levels) 로 변화하는 경우에 상기 역 투과 현상이 녹색 또는 청색 파장대로 관측된다는 것이 알려져 있다. 또한, 상기 공보에서는 시야각의 변화에 의해 초래되는 색도 변화는 상기 구성에 의해 억제된다는 것을 설명하고 있다.
그러나, JP-A-2001-242462 호에서 설명된 LCD 장치에서는, 편광막 (304) 의 편광축과 LC 층 (301) 의 광학축 사이의 편차 (deviation) 뿐만 아니라, 편광막 (304)의 편광축과 리타데이션막들 (302, 303) 의 슬로우축들 사이의 편차에 의해 초래되는 누설 광이 존재한다는 것을 고려하지 않고 있다. 일반적으로, 편광막 (304) 의 편광축은 상기 리타데이션막들 (302, 303) 의 슬로우축들에서 0 내지 30 도의 각도만큼 편차한다. 이러한 편차는 흑색의 디스플레이상에 누설 광을 발생시켜 콘트라스트 비 (contrast ratio) 를 저하시키고 따라서 LCD 장치의 영상 품질을 열화시킨다.
종래 기술들에서의 상기 문제점의 측면으로부터, 본 발명의 목적은 경사진 시야 방향에서 관측될 때 즉색의 디스플레이상에 누설되는 누설 광을 감소시켜 IPS LCD 장치의 콘트라스트 비를 개선할 수 있고, 및 수직 시야각과 경사진 시야각 사이의 색도 변화를 억제하여 LCD 장치의 영상 품질을 개선할 수 있는 IPS LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 제 1 양태로서, 제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103); LC 층을 샌드위칭하고, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 상부에 각각 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102); LC 층 (103), 제 1 기판 및 제 2 기판 (104, 102) 을 샌드위칭하는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치의 광출사면 및 광입사면 상에 각각 배치되며, 제 2 편광막 (101) 이 광입사면으로부터 볼 때 연속적으로 배치되는 제 1 보호층 (121), 편광층 (120) 및 제 2 보호층 (122) 를 포함하고, 제 1 보호층 (121) 및 제 2 보호층 (122) 각각이 제 1 보호층 (121) 및 제 2 보호층 (122) 각각의 두께에 따라 리타데이션을 갖는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및 제 1 편광막과 제 2 편광막 사이에 배치되는 광학 보상층 (117) 을 포함하고, 광학 보상층 (117) 은, (ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며, 제 1 광학축과 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이며, 광학 보상층 (117) 은 평면내 리타데이션 N1 (nm) 이고, 제 2 광학 보호층은 0<D1≤80 의 범위에서, 다음의 관계,
83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1
을 만족하는 두께 D1 (㎛) 을 갖는, IPS (in-plane-switching mode) LCD 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 제 2 양태로서, 제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);
상기 LC 층을 샌드위칭하고, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102); LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 과 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하고 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및 제 1 편광막과 제 1 기판 (104) 사이 및 제 2 편광막 (101) 과 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고, 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 은 (ns-1z)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 제 1 광학 보상층 (117) 의 및 제 2 광학 보상층 (118) 각각의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며, 제 1 광학축과 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고, 제 1 광학축과 제 2 광학 보상층 (118) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 90±2 도 이내이며, 제 1 광학 보상층 (117) 및 광학 보상층 (118) 각각은, 0.6<N2≤46 의 범위에서, 다음의 관계,
29.87+1.79N2-0.048N2
2+0.001N2
3≤N1≤187.22-1.66N
2+0.0475N2
2-0.0009N2
3
을 만족하는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 제 3 양태로서, 제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103); LC 층 (103) 을 샌드위칭하고, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102); LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 과 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하고 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및 제 1 편광막과 제 1 기판 (104) 사이 및 제 2 편광막 (101) 과 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고, 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 각각은 (ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 각각의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며, 제 1 광학축, 제 1 광학 보상층 및 제 2 광학 보상층 각각의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고, 제 1 광학 보상층 (117) 및 광학 보상층 (118) 각각은,
0.6≤N2≤22 의 범위에서, 다음의 관계,
162.560-8.874N2+2.258N2
2-0.291N2
3+0.0165N2
4-0.000346N2
5≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N2
2
을 만족하고,
22<N2≤62 의 범위에서, 다음의 관계,
73.04-0.977N2+0.0220N2
2≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N
2
2 을 만족하며,
62<N2≤92 의 범위에서, 다음의 관계,
73.04-0.977N2+0.00220N2
2≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N
2
2-0.0028N2
3 을 만족하는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 제 4 양태로서, 제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103); LC 층을 샌드위칭하고, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102); LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하고 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및 제 1 편광막과 제 1 기판 (104) 사이 및 제 2 편광막 (101) 과 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고, 제 1 광학 보상층 (117) 은 (ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns1, nf1 및 nz1 각각이 제 1 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며, 제 2 광학 보상층 (118) 은 (ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns2, nf2 및 nz2 각각이 제 2 광학 보상층 (118) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이고, 제 1 광학축과 제 1 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고, 제 2 광학 보상층 (118) 은 제 2 기판 (102) 표면에 실질적으로 수직한 광학축을 가지며, 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 각각은, 0<N2≤6.0 의 범위에서, 다음의 관계,
36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2
의 관계를 만족하는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 5 양태로서, 제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103); LC 층을 샌드위칭하고, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102); LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되고, 각각이 광입사면으로부터 볼 때 연속적으로 배치되는 제 1 보호층 (123, 121), 편광층 (120) 및 제 2 보호층 (124, 122) 를 포함하고, 제 1 보호층 (121, 123) 및 제 2 보호층 (122, 124) 각각이 두께 방향에 따라 리타데이션을 갖는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및 제 1 편광막과 제 1 기판 (104) 사이에 배치되는 광학 보상층 (117) 을 포함하고, 광학 보상층 (117) 은, 0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며, 제 1 광학축과 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이며, 광학 보상층 (117) 은 평면내 리타데이션 N1 (nm) 을 가지며, 제 2 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122) 은 그 두께 방향으로,
를 만족하는 리타데이션 (Rt2) 을 가지며, 여기서, npx2, npy2, npz2
및 d2 는 제 2 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축을 따른 굴절율, 직교축에 따른 굴절율, 및 두께이고; N1 및 Rt2 가 그 사이에서 0≤Rt2≤55 ㎚ 의 범위에서,
83.050-1.18Rt2 ≤N1≤228.090-1.08Rt2 관계를 만족하는, IPS LCD 장치이다.
또한, 본 발명은, 제 6 양태로서, LCD 장치에 이용되는 편광막쌍으로서, 제 1 보호층 (124), 제 1 흡수축을 갖는 제 1 편광층 (120), 제 1 편광층 (120) 의 표면에 수직한 광학축을 갖는 제 1 리타데이션막 (123), 및 제 1 흡수축과 제 1 편광층 (120) 의 표면에 평행한 광학축을 갖는 제 2 리타데이션막 (117) 을 포함하는 제 1 편광막 (105) 으로서, 제 1 리타데이션막 (123) 이 0 내지 15 nm 범위의 평면내 리타데이션 및 50 내지 123 nm 수직 리타데이션을 갖는 음의 단축 복굴절을 가지며, 제 2 리타데이션막 (117) 이 83 내지 210 nm 의 면내 리타데이션을 갖는 음의 이방축 복굴절을 가지며 서로에 대해 평행하게 연장되는 평면내 광학축에 따른 상이한 굴절율 (no, ne) 및 편광층 (120) 의 표면에 수직한 방향에 따른 굴절율 (nz) 를 가지며, 굴절율은 이들 간에 no=nz>ne 관계를 만족하며, 제 1 보호층 (124), 제 1 편광층 (120), 제 1 리타데이션막 (123) 및 제 2 리타데이션막 (117) 이 연속으로 적층되는, 제 1 편광막 (105), 및 제 2 보호층 (121), 제 2 흡수축을 갖는 제 2 편광층 (120), 및 0 내지 10 nm 인 평면내 리타데이션 및 0 내지 35 nm 인 복굴절을 갖는 수직 리타데이션을 갖는 제 3 리타데이션막 (122) 을 포함하는 제 2 편광막으로서, 제 2 보호층 (121), 편광층 (120) 및 제 3 리타데이션층 (122) 이 연속으로 적층되는, 제 2 편광막을 포함하는, 편광막쌍을 제공한다.
또한, 본 발명은, 제 7 양태로서, 균질 배향을 갖는 LC 층 (103), LC 층 (103) 을 샌드위칭하는 한 쌍의 기판 (104, 102), 기판 및 LC 층 (103) 을 샌드위칭하는 편광막쌍 (105, 101) 을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 IPS LCD 장치에 따라, LCD 장치의 콘트라스트 비를 개선하기 위해 경사진 시야 방향에서의 흑색의 디스플레이상에 누설하는 누설 광은 감소될 수 있고, 수직의 시야 방향과 경사진 시야 방향 사이에서의 색도 변화는 억제될 수 있어, IPS LCD 장치의 영상 품질을 개선한다.
첨부된 도면과 이하의 상세한 설명을 통해 본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 보다 명백해진다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하며, 유사 구성요소는 전체 도면들에서의 유사 참조 부호로 지시된다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른, 부호 100 으로 일반적 으로 지시된 IPS LCD 장치는, 광입사면 편광막 (101), TFT (thin-film-transistor) 기판 (102), LC 층 (103), CF (color-filter) 기판 (104), 및 광출사면 편광막 (105) 를 구비하며, 이것들은 백라이트의 진행 방향을 따라 바라보이는 바와 같이 연속적으로 배열된다. 상기 LC 층 (103) 과 TFT 기판 (102) 사이에 배향막 (111) 이 샌드위칭되고, LC 층 (103) 과 CF 기판 (104) 사이에 또 다른 배향막 (113) 이 샌드위칭된다. 상기 CF 기판 (104) 과 광출사면 편광막 (105) 사이에 특유의 광학 특성을 가지는 광학 보상층 (117) 이 샌드위칭된다. 상기 광학 보상층 (117) 은 예를 들어, 본딩과 코팅에 의해 제공될 수도 있다.
TFT 기판 (102) 는 글라스 기판체 (106), 절연막들 (107), 및 각각이 TFT (108) 와 화소 전극 (109) 및 대향 전극 (110) 부분을 포함하는 복수의 화소들을 구비한다. 각 TFT (108) 는 대응하는 화소 전극 (109) 의 전위를 제어한다. 화소 전극 (109) 과 대향 전극 (110) 의 대응하는 부분은 그 사이에 측면의 전기장을 상기 LC 층 (103) 내의 LC 분자들 (112) 에 인가한다. 절연막들 (107) 은 유기막과 실리콘 니트라이드막 (silicon nitride film) 을 포함한다. CF 기판 (104) 은 컬러 필터들 (114), 실드막 패턴 (115), 및 글라스 기판체 (116) 를 구비한다. 칼라 필터들 (114) 은 LC 층 (103) 에 의해 통과되는 광에 3 개의 주요 컬러들을 더한다. 실드막 패턴 (115) 은 광에 대해 TFT (108) 와 데이터 라인들 등을 보호한다.
도 2a 는 도 1 의 LCD 장치 (100) 의 부분을 상세히 나타내며, 광출사면 편광막 (105), 광학 보상층 (117), 및 CF 기판 (104) 의 글라스 기판체 (116) 를 포 함한다. 도 2b 는 도 1 의 LCD 장치의 또 다른 부분을 상세히 나타내며, 광입사면 편광막 (101) 및 TFT 기판 (102) 의 글라스 기판체 (106) 를 포함한다.
도 2b 에 도시된 바와 같이, 광입사면 편광막 (101) 은 예를 들어, PVA 로 이루어진 편광층 (120), 예를 들어, TAC 로 이루어지고 사이에 상기 편광층 (120) 을 샌드위칭하는 제 1 및 제 2 보호층들 (121, 122) 을 포함한다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 광출사면 편광막 (105) 은 편광층 (120) 과 사이에 상기 편광층 (120) 을 샌드위칭하는 제 3 및 제 4 보호층들 (123, 124) 을 포함한다. 각 보호층 (121, 122, 123, 124) 은 음의 단일 광학축을 가지는 리타데이션막으로서 작용하며, 각 보호층의 두께에 의존하는 리타데이션을 가진다.
리타데이션을 포함하는 광학 보상층 (117) 의 광학 특성들과 광입사면 편광막 (101)의 제 2 보호층 (122) 의 광학 특성들에 대한 적당한 조건들을 얻기 위해, 본 발명자들은 상기 구조을 가지는 IPS LCD 장치에 시뮬레이션을 수행하였다. 본 명세서에서 사용된 적당한 조건들은, 경사진 시야 방향에서 LCD 장치를 바라보는 경우 누설 광과 색도 변화가 만족스러운 레벨들로 감소될 정도의 것이다. 상기 누설 광에 대한 만족스러운 레벨은, 일반 관측자가 누설 광을 교란 현상으로 인식하지 않는 정도의 것인데 반하여, 색도 변화에 대한 만족스러운 레벨은, 117과 같은 어떠한 광학 보상층도 포함하지 않는 일반적 IPS LCD 장치와 비교하여 증가되지 않는 정도의 것이다.
상기 시뮬레이션에서, 광학 보상층 (117) 과 광입사면 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122) 이외의 구성요소에 대한 파라미터들은 표 1 에서 도표화되어 고정된 다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 표 1 의 표시에서, 광학축은 XYZ-좌표에서 방위각 Φ와 경사각 θ로 나타내고, X-축과 Y-축은 상기 편광막들의 편광축들에 평행하다. 조정 백터 (arbitrary vector) 의 방위각 Φ는 X-축과 X-Y 평면 상에 투영된 조정 백터 사이의 각도로 표시되고, 경사각은 조정 백터와 X-Y 평면 사이의 각도로 표시된다.
백라이트의 휘도 레벨을 점진적으로 감소시킨 이후에, 경사진 시야 방향에서의 누설 광이 이미지 품질을 실질적으로 저하시키지 않는 백라이트의 휘도 레벨을 얻기 위해 시뮬레이션 이전에 IPS LCD 장치에서 실험이 실시된다. 실험은 이미지 표시를 위해 일반적으로 사용된 최대 휘도 레벨의 1/2 은 누설 광이 경사진 시 야 방향에서의 이미지 품질에 상당한 영향을 주지 않게 하고, 최대 휘도 레벨의 1/4은 누설 광이 관찰자에 의해 인지되지 않게 한다는 것을 나타냈다. 이들 결과로 인해, 경사진 시야 방향에서 통상의 IPS LCD 장치의 누설 광의 1/2 이 적절한 이미지 품질이 달성되는 기준 누설 레벨로서 사용된다. 경사진 시야 방향은 편광막의 편광축으로부터 45 도 벗어난 방위각에서 설정된다.
도 4 에 도시한 바와 같이, 광학 보상층의 리타데이션에 관하여, 평면내 리타데이션은 본 명세서에서 (ns-nf)d 에 의해 정의되고, 직교 위상차 (△nd), 즉, 두께 방향에서의 리타데이션은 본 명세서에서,
에 의해 정의되고, 여기서, ns, nf 및 nz 는 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율 및 두께 방향에서의 굴절율이고, d 는 광학 보상층과 등가의 두께이다. 시뮬레이션에서, (ns-nz)/(ns-nf) ≤0.5 의 광학 특성을 갖는 광학 보상층 (117) 이 채용되고, 반면에, (ns-nz)/(ns-nf) ≥6 의 광학 특성을 갖는 제 2 보호층 (122) 이 채용된다. 제 2 보호층 (122) 의 광학축은 (φ, θ) = (0, 90) 으로 향한다. 광학 보상층 (117) 의 슬로우축과 LC 층의 광학축 사이의 각은 바람직하게는 ±2 도 이내에서 설정되고, 더욱 바람직하게는 0 도로 설정된다.
도 5 는 경사진 시야 방향에서 본 실시형태의 LCD 장치의 정규화된 투과율과 광학 보상층 (OPL :117) 의 평면내 리타데이션 사이의 관계를 도시하고, 제 2 보호 층 (SPL : 122) 의 상이한 길이가 플롯되어 있다. 그래프로 도시한 투과율은 45 도의 방위각 및 흑색이 표시시에 70 도의 시야 각에서 평가되고, 동일한 조건에서 얻어진 종래의 LCD 장치의 투과율에 의해 정규화된다. 종래의 LCD 장치는 종래의 LCD 장치가 그 내부에 광학 보상층을 갖지 않는다는 점을 제외하고는 본 실시형태의 LCD 장치와 유사하다.
흑색의 표시시에 누설 광의 충분한 레벨은 전술한 바와 같이, 정규화된 투과율이 0.5 이하인 경우에 얻어질 수 있다. 도 5로부터, 제 2 보호층의 두께가 0 내지 80 ㎛ 의 범위 이내이고, 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 45 내지 225 nm의 범위 이내인 경우에, 0.5 이하의 정규화된 투과율이 얻어질 수 있다. 더욱 구체적으로는, 제 2 보호층 (122) 의 두께의 이러한 범위와 광학 보상층 (117) 의 리타데이션의 이러한 범위의 적절한 조합이 흑색의 표시시에 누설 광의 충분한 레벨을 제공한다. 제 2 보호층 (122) 의 0 내지 80 ㎛ 의 두께의 범위는 제 2 보호층 (122) 의 0 내지 6.0 nm 의 평면내 리타데이션, 및 그것의 두께 방향에서의 0 내지 55 nm 의 리타데이션 (직교 리타데이션) 에 대응한다.
도 6은 광학 보상층 (OPL : 117) 의 평면내 리타데이션과 SPL (122) 의 상이한 두께에 대한 색도 변화 사이의 관계를 도시한다. 색도 변화는 내부에 광학 보상층을 갖지 않는 종래의 LCD 장치에서 측정된 색도 변화에 의해 정규화된다. 색도 변화는, 
와 같이, (φ, θ) = (0, 0) 인 법선 시야 방향에서 관찰된 색도, (u',v') = (u0',v0'), 및 (φ, θ) = (45, 70) 인 경사진 시 야 방향에서 관찰된 색도, (u',v') = (u1',v1') 를 사용하여 색도 좌표 시스템에 의해 정된다. 간단히, 색도 변화는 법선 방향 (스크린에 법선인 방향) 에서 관찰된 컬러와 경사진 방향에서 관찰된 컬러 사이의 차이를 나타낸다. 색도 변화의 정의는 "1976 CIE Chromaticity Diagram" 에 나타나 있다.
도 6에서, 제 2 보호층 (122) 이 0 ㎛ 내지 80 ㎛ 사이의 두께를 갖는다고 가정하면, 정규화된 색도 변화는 광학 보상층 (117) 이 30 nm 내지 230 nm 사이의 범위 이내인 경우에 "1" 이하로 유지함으로써, 색도 변화의 효과적인 우수한 억제를 달성한다. 또한, 제 2 보호층 (122) 이 0 ㎛ 내지 40 ㎛ 사이의 두께를 갖고 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 130 nm 이상인 구성이 채용되는 경우에, 색도 변화의 더욱 우수한 억제가 얻어질 수 있다.
경사진 시야 방향에서 누설 광의 충분한 레벨을 달성하는, 제 2 보호층 (122) 의 두께와 광학 보상층 (117) 의 리타데이션의 조합이 도 5 및 6으로부터 얻어질 수 있다. 그렇게 구성된 조합이 도 7에 도시되어 있고, OPL (117) 의 리타데이션과 제 2 보호층 (SPL : 122) 의 우수한 조합이 음영 영역으로 표시되어 있다. 음영 영역은,
83.050-0.810x ≤y ≤22.8090-0.74x, 및
0 < x ≤80 과 같이, 음영 영역의 상한 및 하한에 대해 선형 방정식을 사용하는 식에 의해 표현될 수 있으며, 여기서, x 및 y는 제 2 보호층 (122) 의 두께와 광학 보상층 (117) 의 리타데이션을 나타낸다.
본 실시형태에서, 상기 공식으로 표현되고 도 6의 음영 영역에 의해 표현되는 조합은 경사진 방향에서의 누설 광에 대한 충분한 레벨과 색도 변화의 우수한 억제를 제공한다. 이것은, 광 광입사면 상의 편광판 (101) 의 제 2 보호층 (122), LC 층 (103) 및 CF 기판 (104) 에서 생성되는 광학 분산이 광학 보상층 (117) 에 의해 억제될 수 있어서, 광 출사면 상의 편광막 (105) 의 편광층 (120) 의 표면 상에서 광이 덜 분산되는 상태를 달성할 수 있기 때문에 고려된다.
도 2a 및 2b 와 유사한, 도 8a 및 8b 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 LCD 장치의 부분 단면도를 도시한다. 본 실시형태의 LCD 장치는 제 1 실시형태의 LCD 장치의 구성에 더하여 광학 보상막 (101) 과 글라스 기판체 (106) 사이에서 또 다른 광학 보상층 (118) 을 포함한다.
경사진 시야 방향에서 누설 광에 대한 충분한 레벨, 및 광학 보상층 (117 또는 118) 을 갖지 않은 종래의 IPS LCD 장치에 비교하여 색도 변화에 대한 충분한 레벨을 달성하는 조건을 얻기 위해 도 8a 및 8b 의 LCD 장치에 대해 시뮬레이션이 실시된다. 이들 시뮬레이션에서, 다른 구성요소의 파라미터에 대해 아래의 값들이 사용된다.
시뮬레이션에서, 광학 보상층 (117 및 118) 은 광학 특성을 갖고, 여기서, (ns-nz)/(ns-nf) ≤0.5 이다. CF-기판 상의 광학 보상층 (117) 의 슬로우축과 LC 층 (103) 의 광학 축 상의 각은 ±2 도 이내로 설정되어야 하고, 바람직하게는 0 도로 설정된다.
도 9 는 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 LCD 장치의 정규화된 투과율 사이의 관계를 도시한다. 도 9 에서, TFT-기판측 상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션이 0.6 nm 내지 46 nm 사이의 범위 이내이고, CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 30 nm 내지 180 nm 사이의 범위 이내인 경우에, 정규화된 투과율은 0.5 이상이다. 즉, 이들 리타데이션의 조합은 흑색의 표시시에 경사진 시야 방향 광에서 누설 광에 대해 충분 한 레벨을 제공한다.
도 10 은 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화 사이의 관계를 도시한다. 도 10 에서, 광학 보상층 (118) 의 리타데이션이 0.6 nm 내지 45 nm 사이의 범위 이내인 경우에, 정규화된 색도 변화는 CF-기판측상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션과 관계없이 "1" 이하이다. 또한, CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 이 150 nm 이상인 경우에, 정규화된 색도 변화는 0.8 이하이고 색도 변화의 더욱 효과적인 억제를 달성한다.
도 9 및 10 에 도시한 관계를 사용함으로써, 누설 광에 대한 충분한 레벨 및 색도 변화를 효과적으로 억제하는 광학 보상층 (117 및 118) 의 조합이 얻어질 수 있다. 그렇게 구성된 조합을 도 11 에 음영 영역으로 도시하였고, 여기서, x 및 y는 TFT-기판측상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션, 및 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션을 나타낸다. 도 11 의 음영 영역의 하한 및 상한은 x의 3차 방정식에 의해 어림되고, 음영 영역은 아래의 관계식 0.6 ≤x ≤46 의 범위에서, 29.87+1.79x-0.048x2+0.001x3 ≤y ≤187.22-1.66x+0.0475x2-0.0009x
3 에 의해 정의된다.
본 실시형태에서, 도 11 의 음영 영역에 의해 도시된 범위 내에서 광학 보상층 (117 및 118) 의 평면내 리타데이션을 설정함으로써, 누설 광에 대한 충분한 레벨 및 색도 변화가 얻어질 수 있다. 광학 보상층 (118) 은 본 실시형태의 구성 에서와 같이, 제 2 보호층 (122) 상에 접착될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태를 따른 LCD 장치는, TFT-기판측 상의 광학 보상층 (118) 의 슬로우축과 LC 층 (103) 의 광학 축 사이의 각이 ±2 도의 범위, 바람직하게는 본 실시형태에서는 0도로 설정된다는 것을 제외하고는, 제 2 실시형태의 LCD 장치와 유사하다.
리터데이션을 포함하는 광학 보상층 (117 및 118) 의 광학 특성에 관한 LCD 장치의 시뮬레이션은 경사진 시야 방향에서 누설 광에 대한 충분한 레벨을 달성하고 종래의 IPS LCD 장치의 레벨로 다운되는 색도 변화를 억제하기 위해 실시된다.
도 12 는 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 투과율 사이의 관계를 도시한다. 도 12 에서, 리타데이션의 적절한 조합이 있고, 여기서, 광학 보상층 (117 및 118) 의 리타데이션은 각각 0.6 nm 내지 92 nm 사이 및 60 nm 내지 230 nm 사이의 범위 이내이다. 이 조합은 0.5 이하의 정규화된 투과율을 제공하여, 경사진 시야 방향에서의 누설 광에 대한 충분한 레벨이 흑색의 표시시에 달성된다.
도 13 은 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화 사이의 관계를 도시한다. 도 13 에서, CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 TFT-기판측상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션이 0.6 nm 내지 15 nm 사이의 범위 이내인 경우에 대해 약 140 nm 이상인 경우에 정규화된 색도 변화는 "1" 이하이다. 또한, TFT-기판측 상의 광학 보상층의 리타데이션이 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션과 관계없이 약 15 nm 이상인 경우에 정규화된 색도 변화가 "1" 이하로 다운 억제되고, CF-기판측상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 약 150 nm 이상인 경우에 정규화된 색도 변화는 0.8 이하이다.
도 12 및 13 에 도시한 관계를 사용함으로써, 누설 광에 대한 충분한 레벨을 달성하고 색도 변화를 효과적으로 억제하는, 광학 보상층 (117 및 118) 의 조합이 얻어질 수 있다. 그렇게 구성된 조합이 도 14 에 음영 영역으로 도시되어 있고, 여기서, x 및 y는 TFT-기판측상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션, 및 CF-기판측상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션을 각각 나타낸다.
음영 영역은 0.6 ≤x ≤22, 22 < x ≤62, 및 62 < x ≤92 에 대해 x의 3 개의 범위로 분할되고, 각 범위의 하한 및 상한은 도 14 의 음영 영역을 정의하기 위해 2 차 내지 5 차 방정식에 의해 근사화된다. 그렇게 정의된 범위는,
(ⅰ) 0.6 ≤x ≤22 의 범위에서 :
162.560-8.874x+2.258x2-0.291x3+0.0165x4-0.000346x5≤y ≤142.465+2.546x-0.017x2
(ⅱ) 22 < x ≤62 의 범위에서 :
73.04-0.977x+0.0220x2≤y ≤142.465+2.546x-0.017x2
(ⅲ) 62 < x ≤92 의 범위에서 :
73.04-0.977x+0.00220x2≤y ≤1205.596-41.304x+0.586x2-0.0028x3과 같이 정 의된다.
본 실시형태에서, 도 14 의 음영 영역에 의해 도시된 범위 내에서 광학 보상층 (117 및 118) 의 평면내 리타데이션을 설정함으로써, 누설 광에 대한 충분한 레벨과 색도 변화의 억제가 얻어질 수 있다. 이들 리타데이션은 TFT-기판측 상의 광학 보상층 (118) 의 슬로우축과 LC 층 (103) 의 광학축 사이의 각을 ±2 도 이내로 설정하여 음영 영역 이내에서 설정되어야 한다.
본 발명의 제 4 실시형태에 따른 ISP LCD 장치는, 광학 보상층 (118) 이 본 실시형태에서 (ns-nz)/(ns-nf)≤-2 의 광학 특성을 갖고 광학 보상층 (118) 이 실시형태의 기판 표면에 법선인 광학축을 갖는다는 것을 제외하고는 제 2 실시형태의 LCD 장치의 구성과 유사한 구성을 갖는다. 광학 보상층은 포지티브 단일 축 및 그 두께 방향에서 약 0 내지 55 nm 의 리타데이션을 갖는다. 광학 보상층 (117 및 118) 의 부재를 제외하고는 본 실시형태의 LCD 장치와 유사한 구성을 갖는 종래의 ISP LCD 장치의 색도 변화로 다운된 색도 변화의 억제와 누설 광에 대한 충분한 레벨을 얻기 위해, 본 실시형태의 LCD 장치에 대한 시뮬레이션이 실시된다.
도 15 는 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 투과율 사이에서 시뮬레이션에 의해 얻어진 관계를 도시한다. 도 15 에서, 흑색의 표시시에 경사진 시야 방향에서 누설 광에 대한 충분한 레벨을 얻기 위해 0.5 이하의 정규화된 투과율을 달성하는 리타데이션의 조합이 있다. 이 조합은 광학 보상층 (117 및 118) 의 리타데이션이 각각 0 nm 내지 6.0 nm 사이 및 45 nm 내지 225 nm 사이의 범위 이내에 있게 한다.
도 16 은 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 평면내 리타데이션과 경사진 시야 방향에서의 정규화된 색도 변화 사이의 관계를 도시한다. 도 16 에서, 정규화된 색도 변화는, 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 TFT-기판측상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션이 0 nm 내지 6.0 nm 사이의 범위 이내인 경우에 대하여 30 nm 내지 230 nm 사이의 범위 이내인 경우에 "1" 이하이다. 또한, TFT-기판측 상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션이 3.0 nm 내지 6.0 nm이고 CF-기판측 상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션이 130 nm 이상인 경우에, 정규화된 색도 변화는 "1" 이하로 다운 억제된다.
도 15 및 16 에 도시한 관계를 사용함으로써, 누설 광에 대한 충분한 레벨을 달성하고 색도 변화를 효과적으로 억제하는 광학 보상층 (117 및 118) 의 리타데이션의 조합이 얻어질 수 있다. 그렇게 구성된 조합이 도 17 에 음영 영역으로 도시되어 있고, 여기서, x 및 y는 TFT-기판측 상의 광학 보상층 (118) 의 리타데이션과 CF-기판측상의 광학 보상층 (117) 의 리타데이션을 각각 나타낸다.
음영 영역의 하한 및 상한은 도 17 의 음영 영역을 정의하는 x의 선형 방정식에 의해 어림된다. 조합의 영역은, 0 < x ≤6.0 의 범위에서,
36.859 + 7.617x ≤y ≤168.193+9.783x 와 같이 정의된다.
도 18a 는 본 실시형태의 IPS LCD 장치의 개략 단면도를 도시하고, 도 18b 내지 18d 는 그 내부에 영향을 주는 광학 보상의 원리를 나타낸다. TFT-기판면 (101) 상의 광학 보상층 (118) 은 기판 표면에 법선인 더 긴 축을 갖는 굴절율 타원면에 의해 표현될 수 있고, 광입사면 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122) 은 기 판 표면에 평행한 더 긴 축을 갖는 굴절율 타원면에 의해 표현될 수 있다.
광학 보상층 (118) 이 도 18a 에 도시한 바와 같이 경사진 시야 방향 "a"에서 개별층으로서 관찰되는 경우에, 광학 보상층 (118) 의 굴절율은 도 18b 에 도시한 바와 같이 가로 방향에서 감소되는 것으로 관찰된다. 제 2 보호층 (122) 이 방향 "a"에서 개별층으로서 관찰되는 경우에, 제 2 보호층 (122) 의 굴절율은 도 18c 에 도시한 바와 같이, 가로 방향에서 확장되는 것으로 관찰된다. 광학 보상층 (118) 과 제 2 보호층 (122) 을 순차적으로 적층함으로써, 가로 방향에서 확장된 제 2 보호층 (122) 의 굴절율은 가로 방향에서 감소된 광학 보상층 (118) 의 굴절율에 의해 보상되어서, 총 굴절율 타원면이 도 18d 에 도시한 바와 같이, 더욱 원형으로 관찰된다.
본 실시형태에서, 광학 보상층 (117 및 118) 의 평면내 리타데이션은 경사진 시야 방향에서 누설 광에 대한 충분한 레벨 및 색도 변화의 억제를 얻기 위해, 도 17 에 도시한 바와 같이 음영 영역을 충족시키도록 결정된다. 제 1 실시형태에서, 제 2 보호층 (122) 의 두께는 그것의 리타데이션 보다 낮게 감소되고, 본 실시형태에서, 포지티브 단일 광학축을 갖는 광학 보상층 (118) 은 색도 변화를 억제하기 위해 네가티브 단일 광학축을 갖는 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션을 보상한다. 본 실시형태에서의 후자의 보상은 제 1 실시형태에서 제 2 보호층 (122) 의 두께를 감소시킴으로써 달성되는 보상에 대응한다.
본 발명의 제 5 실시형태에 따른 IPS LCD 장치는 도 1 에 도시한 제 1 실시형태의 LCD 장치 (100) 의 구성과 유사한 구성을 갖는다. 본 실시형태에서, 경 사진 시야 방향에서의 누설 광은 광입사면 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122 : 도 2B) 의 두께 방향에서의 리타데이션과 광출사면 편광막 (105) 의 제 3 보호층 (123 :도 2A) 의 두께 방향에서의 리타데이션의 조합에 의해 억제된다. 본 실시형태에서, 제 1 실시형태에서의 광입사면 편광막 (101) 의 제 2 보호층 (122) 의 "두께 d"는 두께 방향에서의 제 2 보호층 (122) 의 "리타데이션"으로 대체된다. 도 7의 제 2 보호층 (122) 의 "두께 d" 를 나타내는 x 를 제 2 보호층 (122) 의 "리타데이션 x" 로 대체함으로써, 색도 변화의 억제 및 누설 광에 대한 충분한 레벨을 달성하는 제 2 보호층 (122) 및 광학 보상층 (118) 의 리타데이션 (x 및 y) 의 조합이 얻어질 수 있다. 0.5 의 정규화된 투과율을 달성하는 조합은, 아래의 관계식 82.813-0.900x ≤y ≤229.604=1.214x 를 얻기 위해 선형 함수 x 에 의해 도 7 에 음영 영역의 하한 및 상한을 근사화함으로써 표현되고, 여기서, 0 nm ≤x ≤55 nm 는 0 ㎛ < d ≤80 ㎛ 에 대응한다.
"1" 이하의 보다 정규화된 누설 광을 달성하는, 두께 방향에서의 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션 및 두께 방향에서의 제 3 보상층 (123) 의 리타데이션의 조합을 얻기 위해, 상기 공식에서 리타데이션 "y" 를 갖는 광학 보상층 (117) 을 포함하는 도 2의 LCD 장치에 대해 시뮬레이션이 실시된다. 더 정규화된 누설 광은 본 명세서에서 제 2 보호층 (122) 이 80 ㎛의 두께 (55 nm 의 리터데이션에 대응하는) 를 갖는 경우에 대해, 최소 정규화된 투과율, 0.3이 "1" 을 가정한다고 가정하여 정의된다. 이들 시뮬레이션은 광학 보상층 (117) 이 0.0 ≤(ns-nz)/(ns-nf) < 2 를 충족시키는 굴절율 인덱스, 0.2 ≤(ns-nz)/(ns-nf) < 0.4 를 충족시키는 굴절율, 및 0.4 ≤(ns-nz)/(ns-nf) ≤0.5 를 충족시키는 굴절율을 갖는 경우에 대해 실시된다. 시뮬레이션에서 사용된 다른 파라미터를 표 3에 표로 나타내었다.
두께 방향에서의 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션 (Rt2 (nm)) 은 아래의 관계식, 
에 의해 정의되고, 여기서, npx2, npy2, npz2 및 d2는 제 2 보호층 (122) 의 최대 굴절율의 방향에 법선인 방향에서의 평면내 굴절율, 직교 굴절율 및 두께 각각이다.
두께 방향에서의 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션 (Rt3 (nm)) 은 아래의 관계식, 
에 의해 정의되고, 여기서, npx3, npy3, npz3 및 d3
는 제 3 보호층 (123) 의 최대 굴절율의 방향에 법선인 방향에서의 평면내 굴절율, 직교 굴절율 및 두께 각각이다.
제 2 보호층 (122) 의 평면내 리타데이션은 (npx2-npy2) ×d2 에 의해 정의되고, 제 3 보호층 (123) 의 평면내 리타데이션은 (npx3-npy3) ×d3 에 의해 정의된다. 시뮬레이션에서, 제 2 보호층 (122) 및 제 3 보호층은 10 nm 이하의 평면내 리타데이션을 갖는다.
도 21 은 광학 보상층의 굴절율이 0.0 ≤(ns-nz)/(ns-nf) < 0.2를 충족시키는 광학 특성에 대해 두께 방향에서 제 2 보호층 (SPL : 122) 과 제 3 보호층 (TPL : 123) 모두의 리타데이션 (△nd) 의 조합과 정규화된 누설 광 사이의 관계를 도시한다. 도 21 의 음영 영역은 경사진 시야 방향에서 "1" 이하의 정규화된 누설 광을 달성하는, 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션의 조합을 제공한다. 음영 영역은 0.0 ≤x < 37.5 및 37.5 ≤x ≤55 인 x 의 2 개의 범위로 분할된다. 음영 영역의 각 분할된 영역에서의 "y" 의 상한 및 하한은 "x" 의 2차 방정식에 의해 어림될 수 있고, 여기서, x 및 y 는 제 2 보호층 (122) 및 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션 Rt2 및 Rt3 를 각각 나타낸다. 음영 영역은 아래의 관계식,
(ⅰ) 0.0 ≤x < 37.5의 범위에서 :
48.3-1.05x+0.00952x2 ≤y ≤111.0-0.529x-0.00472x2
(ⅱ) 37.5 ≤x ≤55.0의 범위에서 :
34.2-16.9x-0.222x2 ≤y ≤111.0-0.529x-0.00472x2 에 의해 표현될 수 있다.
도 22 는 광학 보상층 (117) 의 굴절율이 0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)<4 를 만족시키는 광학 특성에 대한 두께 방향으로의 제 2 보호층 (SPL, 122) 과 제 2 보호층 (TPL, 123) 의 리타데이션의 결합과 정규화된 누설 광 및 사이의 관계를 나타낸다. 도 22 의 어두운 부분은 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션 결합을 제공하며, "1" 의 정규화되는 누설 광을 달성하거나 경사진 시야 방향으로 저하된다. 음영 영역은 0.0 ≤x<10.0, 10.0 ≤x ≤38.0 및 38.0<x
≤55 의 3 가지 범위의 X 로 분할된다. 음영 영역의 분할된 영역 각각에서의 "y" 의 상한 및 하한은, x 와 y 를 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션 Rr2 및 Rt3 으로 각각 나타내는 "x" 의 2 차 방정식에 조사화할 수 있다. 음영 부분은 다음의 식으로 표현될 수 있다.
(i) 0.0 ≤x<10.0 의 범위:
8.75-0.957x+0.0093x2 ≤y ≤90.3-0.368x-0.00832x2
(ii) 10.0 ≤x ≤38.0 의 범위:
0≤y ≤90.3-0.368x-0.00832x+2
(iii) 38.0<x ≤55
431.0-22.8x+0.302x2 ≤y ≤90.3-0.368x-0.00832x2
도 23 은 0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 를 만족하는 광학 특성을 갖는 광학 보상층 (117) 의 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션 (x) 및 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션 (y) 의 결합과 정규화된 누설 광 사이의 관계를 나타낸다. 도 23 의 음영 영역은 정규화된 누설 광에 대하여 만족스러운 레벨인 1.0 을 제공한다. 유사한 근사식을 이용하여, 도 23 의 음영 영역을 다음의 식,
0.0≤x ≤55.0 의 범위에서 0≤y ≤65.2-0.805x
으로 표현할 수 있다.
본 실시형태에서, 두께 방향으로의 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션의 결합을 이용하고 광학 보상층 (117) 의 굴절율의 각각의 경우에 대한 도 21, 도 22 및 도 23 에 나타낸 음영 영역을 만족함으로써, 광출사면 편광막 (105) 의 편광층 (120) 에서 만족스러운 낮은 광학 분산을 획득할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태의 LCD 장치에 비하여, 흑색 디스플레이 상의 경사 시야각에서, 본 실시형태의 IPS LCD 보다 감소된 누설 광을 달성한다. 또한, 제 2 보호층 (122) 이 0 내지 25 nm 각도의 리타데이션을 가질 때, 정규화된 누설 광이 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션에 따라 0.5 이하로 보다 감소된다.
본 실시형태에서 제 2 보호층 (122) 을 포함하지 않아도 제 2 보호층 (122) 이 제로의 리타데이션 (Rt2) 을 갖는 경우와 유사한 이점을 달성한다.
본 발명의 제 6 실시형태에 따른 IPS LCD 장치는, 제 2 보호층 (122) 및 제 3 보호층 (123) 의 의 파라미터를 제외하고, 제 1 실시형태의 LCD 장치 (100) 와 유사한 구성을 갖는다. 본 실시형태의 시뮬레이션에서, 제 3 보호층 (123) 은 0 내지 10 nm 의 평면내 리타데이션을 가졌으며, 제 2 보호층 (122) 은 0 내지 8 nm 의 평면내 리타데이션을 가졌다. 제 2 보호층 (122) 및 제 3 보호층 (123) 의 광학축은 기판 표면에 수직이였다. 음의 단축 리타데이션막을, no=n1=nz>ne=n2 이며 n1 및 n2 가 서로에 수직 방향으로의 평면내 굴절율이 되는 복굴절을 갖는, 광학 보상층 (117) 로서 이용하였다. 광학 보상층 (117) 의 광학축은 편광층 (120) 의 광흡수축에 평행하였다 (도 2).
본 발명의 실시형태에 따른 편광막 쌍은 도 2a 및 도 2b 에 도시된 편광막 (105, 101) 의 원리를 이용한다. 본 실시형태의 편광막쌍의 제 1 편광막 (105) 은 보호층 (124), 편광층 (120), 보호층 (123) 의 기능을 구현하는 제 1 리타데이션막, 및 광학 보상층 (117) 의 기능을 구현하는 제 2 리타데이션막을 포함한다. 제 2 편광막 (101) 은 보호층 (121), 편광층 (120) 및 보호층 (122) 의 기능을 구현하는 제 3 리타데이션막 (122) 을 포함한다.
도 24 는 경사진 시야 방향으로의 정규화된 투과율과 제 2 보호층 (제 3 리타데이션막) 의 리타데이션 사이의 시뮬레이션에 의해 획득되는 관계를 나타낸다. 55 nm 및 80 nm 로 고정되어 있는 제 3 보호층 (제 1 리타데이션막) 의 리타데이션에 의한, 두께 방향으로의 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션이 0 내지 55 nm 로 변화하는 경우의, 경사진 시야 방향에서의 정규화된 투과율은 도 24 에 나타낸 바와 같이 변화된다. 이하, 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션이 고정되고 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션이 55 nm 내지 120 nm 사이에서 변화될 때의 투과율의 변화 를 나타내기 위하여, 제 2 보호층 (122) 및 제 3 보호층 (123) 의 두 리타데이션이 55 nm 인 경우에 대한 정규화된 투과율 0.25 를 정규화되는 투과율을 참조 "1" 로서 이용하여 나타낸다. 정규화되는 투과율 결과를 도 25 에 나타낸다.
제 3 보호층의 리타데이션이 55 nm 및 123 nm 사이의 범위로 설정된다면, 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션이 이 범위를 벗어나는 경우에 비하여, 흑색 디스플레이에 대하여 정규화된 투과율을 감소시킬 수 있는 것을 도 25 로부터 알 수 있다. 리타데이션의 범위는 흑색 디스플레이의 경사진 시야 방향으로 보다 낮은 레벨의 누설 광을 달성한다.
도 26 은 정규화된 색도 변화 및 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션 사이의 시뮬레이션에 의해 획득되는 관계를 나타낸다. 이 시뮬레이션에서, 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션은, 제 3 보호층 (123) 의 리리타데이션을 55 nm 및 80 nm 로 고정함에 따라, 0 nm 내지 55 nm 사이에서 변화한다. 이 결과 비율은 수직 시야 방향과 경사진 시야 방향 사이의 색도 변화의 비율에 의해 정규화되며, LCD 디스플레이가 보상층을 갖지 않는 경우에 획득되고, 제 2 보호층 및 제 3 보호층이 80 ㎛ 의 두께를 갖는 경에 획득된다.
도 27 은 두께 방향으로의 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 둘의 리타데이션의 결합과 색도 변화 사이의 관계를 나타낸다. 도 27 에서, 두께 방향으로의 제 3 보호층 (123) 의 리타데이션이 55 nm 및 123 nm 의 범위에 있는 경우에 대하여, 제 2 보호층 (122) 이 0 내지 18 nm 의 리타데이션을 가짐으로써 전술한 충분한 레벨의 누설 광을 제공한다면, 정규화된 색도 변화를 "1" 이하로 한다.
이하, 도 27 에 나타낸 정규화된 색도 변화의 음영 영역을 정의한다. 0.5 이하 및 0.5 이상 사이에서의 정규화된 색도 변화의 음영 영역의 경계는 x 의 2 차 방정식으로 표현될 수 있으며, x 및 y 는 두께 방향으로의 제 2 보호층 (122) 과 제 3 보호층 (123) 각각의 리타데이션을 나타낸다. 음영 영역은 0<x≤17 으의 범위에서, 다음의 관계,
59.0-0.73x+0.34x2≤y≤117.0-0.16x-0.27x2
에 의해 정의될 수 있다.
즉, 전술한 공식에 의해 정의되는 y 범위는 정규화된 색도 변화에 대하여 0.5 이하의 충분한 레벨을 달성하므로, 경사진 시야 방향으로의 색도 변화를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 7 에 나타낸 제 2 보호층 (122) 의 "두께 d" 를 두께 방향의 제 2 보호층 (122) 의 "리타데이션" 으로 교체되어, 경사진 시야 방향으로의 색도 변화 및 누설 광에 대한 충분한 레벨을 획득할 수 있다. 도 28 은 제 2 보호층 (122) 의 리타데이션과 광학 보상층 (117) 의 리타데이션의 결합에 의해 획득되는 정규화된 색도 변화에 대한 충분한 레벨을 나타낸다. 도 28 로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 제 2 보호층 (122) 이 0 내지 18 nm 의 리타데이션을 갖는 경우, 광학 보상층이 83 내지 210 nm 의 리타데이션을 갖는다면 충분한 정규화된 색도 변화를 획득할 수 있다.
시인성 개선을 위해 표면 처리에 의해 획득되는 특정 헤이즈를 그 표면 상에 갖는 편광막을 포함하는 IPS LCD 장치에 본 발명의 원리를 바람직하게 적용할 수 있다. 일반적으로, 이러한 LCD 장치는 흑색 디스플레이 상의 경사진 방향으로 현저한 누설 광을 갖는다. 이는 경사 방향으로 방출된 광의 방향이 표면 페이로 인하여 수직 방향으로 변화되는 문제를 유발함으로써, 흑색 디스플레이의 휘도를 상승시키며 LCD 장치의 수직 방향으로의 콘트라스트비를 저하시킨다. 본 발명은 흑색 디스플렝 상의 경사진 방향으로의 누설광을 억제함으로써, 흑색 디스플레이 상에서의 휘도를 감소시키고 LCD 장치의 수직 방향으로의 콘트라스트비를 개선한다. 또한, 본 발명은 경사진 방향으로의 색도 변화를 감소시킨다. 본 발명의 LCD 장치는 다양한 표면 처리에 의해 처리되는 다양한 타입의 편광막을 포함할 수 있다.
전술한 실시형태를 설명하기 때문에, 예를 들면, 본 발명은 전술한 실시형태로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이로부터 다양한 변형 또는 변화를 당업자가 용이하게 행할 수 있다.
예를 들면, 도 2 에 나타낸 광학 보상층 (117), 제 3 보호층 (123), 편광층 (12) 및 제 4 보호층 (124) 는 다른층 상에 적층되어 광학 보상 편광막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 원리를 IPS LCD 장치의 유사하게, LC 층이 균질한 배향을 가지며 그 내부의 LC 모듈이 그레이 스케일 레벨의 변화를 위하여 기판 표면에 평행한 방향으로 회전되도록 임의의 모두의 LCD 장치에 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 경사진 시야 방향에서 관측할 때, 흑색의 디스플레이 상에 누설되는 누설 광을 감소시켜 IPS LCD 장치의 콘트라스트 비를 개선할 수 있고, 및 수직 시야각과 경사진 시야각 사이의 색도 변화를 억제하여 LCD 장치의 영상 품질을 개선할 수 있는 IPS LCD 장치를 제공할 수 있다.
Claims (19)
- IPS (in-plane-switching mode) LCD 장치로서,제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);상기 LC 층 (103) 을 샌드위칭하고, 상기 LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 상부에 각각 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102);상기 LC 층 (103), 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 (104, 102) 을 샌드위칭하는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 상기 제 1 편광막 (105) 및 상기 제 2 편광막 (101) 이 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, LCD 장치의 광출사면 및 광입사면 상에 각각 배치되며, 상기 제 2 편광막 (101) 이 상기 광입사면으로부터 볼 때 연속적으로 배치되는 제 1 보호층 (121), 편광층 (120) 및 제 2 보호층 (122) 를 포함하고, 상기 제 1 보호층 (121) 및 상기 제 2 보호층 (122) 각각이 상기 제 1 보호층 (121) 및 상기 제 2 보호층 (122) 각각의 두께에 따라 리타데이션을 갖는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및상기 제 1 편광막과 상기 제 2 편광막 사이에 배치되는 광학 보상층 (117) 을 포함하고,상기 광학 보상층 (117) 은, (ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 상기 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며,상기 제 1 광학축과 상기 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이며,상기 광학 보상층 (117) 은 평면내 리타데이션 N1 (nm) 이고, 상기 제 2 광학 보호층은 0<D1≤80 의 범위에서, 다음의 관계, 83.050-0.810×D1≤N1≤228.090-0.74×D1 을 만족하는 두께 D1 (㎛) 을 갖는, IPS LCD 장치.
- 제 1 항에 있어서,0<D1≤40 인, IPS LCD 장치.
- IPS LCD 장치로서,제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);상기 LC 층을 샌드위칭하고, 상기 LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102);상기 LC 층 (103), 및 상기 제 1 기판 (104) 과 상기 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 서로에 수직으로 연장되는 편광축을 가지며, 상기 LCD 장치 (100) 의 상기 광출사면 및 상기 광입사면 각각의 상부에 배치되는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및상기 제 1 편광막과 상기 제 1 기판 (104) 사이 및 상기 제 2 편광막 (101) 과 상기 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고,상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 은 (ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 상기 제 1 광학 보상층 (117) 의 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 각각의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며,상기 제 1 광학축과 상기 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고, 상기 제 1 광학축과 상기 제 2 광학 보상층 (118) 의 상기 평면내 슬로우축 사이의 각도는 90±2 도 이내이며,상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 광학 보상층 (118) 각각은, 0.6<N2≤46 의 범위에서, 다음의 관계, 29.87+1.79N2-0.048N2 2+0.001N2 3≤N1≤187.22-1.66N2+0.0475N2 2-0.0009N2 3 을 만족하는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치.
- 제 3 항에 있어서,150≤N1≤185 인, IPS LCD 장치.
- IPS LCD 장치로서,제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);상기 LC 층 (103) 을 샌드위칭하고, 상기 LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 상부에 각각 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102);상기 LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 과 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하고, 서로 수직하게 연장되는 편광축을 가지며, 상기 LCD 장치 (100) 의 상기 광출사면 및 상기 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및상기 제 1 편광막과 상기 제 1 기판 (104) 사이 및 상기 제 2 편광막 (101) 과 상기 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고,상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 각각은 (ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 각각의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며,상기 제 1 광학축, 상기 제 1 광학 보상층 및 제 2 광학 보상층 각각의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고,상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 각각은,0.6≤N2≤22 의 범위에서, 다음의 관계, 162.560-8.874N2+2.258N2 2 - 0.291N2 3+0.0165N2 4-0.000346N2 5≤N 1≤142.465+2.546N2-0.017N2 2 을 만족하고,22<N2≤62 의 범위에서, 다음의 관계, 73.04-0.977N2+0.0220N2 2 ≤N1≤142.465+2.546N2-0.017N2 2 을 만족하며,62<N2≤92 의 범위에서, 다음의 관계, 73.04-0.977N2+0.00220N2 2≤N1≤1205.596-41.304N2+0.586N2 2-0.0028N2 3 을 만족하는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치.
- 제 5 항에 있어서,150≤N1≤230 인, IPS LCD 장치.
- IPS LCD 장치로서,제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);상기 LC 층을 샌드위칭하고, 상기 LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102);상기 LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하고, 서로 수직하게 연장되는 편광축을 가지며, 상기 LCD 장치 (100) 의 상기 광출 사면 및 상기 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및상기 제 1 편광막과 상기 제 1 기판 (104) 사이 및 상기 제 2 편광막 (101) 과 상기 제 2 기판 (102) 사이에 각각 배치되는 제 1 광학 보상층 (117) 및 제 2 광학 보상층 (118) 을 포함하고,상기 제 1 광학 보상층 (117) 은 (ns1-nz1)/(ns1-nf1)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns1, nf1 및 nz1 각각이 상기 제 1 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이며,상기 제 2 광학 보상층 (118) 은 (ns2-nz2)/(ns2-nf2)≤-2 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns2, nf2 및 nz2 각각이 상기 제 2 광학 보상층 (118) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴절율이고,상기 제 1 광학축과 상기 제 1 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이고, 상기 제 2 광학 보상층 (118) 은 제 2 기판 (102) 표면에 실질적으로 수직한 광학축을 가지며,상기 제 1 광학 보상층 (117) 및 상기 제 2 광학 보상층 (118) 각각은, 0<N2≤6.0 의 범위에서, 관계식 36.859+7.617N2≤N1≤168.193+9.783N2 의 관계를 만족하 는 평면내 리타데이션 N1 (nm) 및 N2 (nm) 을 갖는, IPS LCD 장치.
- IPS LCD 장치로서,제 1 광학축을 갖는 액정 (LC) 층 (103);상기 LC 층을 샌드위칭하고, 상기 LCD 장치 (100) 의 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되는, 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102);상기 LC 층 (103), 및 제 1 기판 (104) 및 제 2 기판 (102) 을 샌드위칭하는 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101) 으로서, 상기 제 1 편광막 (105) 및 상기 제 2 편광막 (101) 이 서로 수직하게 연장되는 편광축을 가지며, 상기 LCD 장치 (100) 의 상기 광출사면 및 광입사면 각각의 상부에 배치되고, 상기 광입사면으로부터 볼 때 연속적으로 배치되는 제 1 보호층 (123, 121), 편광층 (120) 및 제 2 보호층 (124, 122) 를 각각 포함하고, 상기 제 1 보호층 (121, 123) 및 상기 제 2 보호층 (122, 124) 각각이 두께 방향에 따라 리타데이션을 갖는, 제 1 편광막 (105) 및 제 2 편광막 (101); 및상기 제 1 편광막 (105) 과 상기 제 1 기판 (104) 사이에 배치되는 광학 보상층 (117) 을 포함하고,상기 광학 보상층 (117) 은, 0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하는 복굴절을 가지며, 여기서, ns, nf 및 nz 각각이 상기 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축에 따른 굴절율, 및 두께 방향에 따른 굴 절율이며,상기 제 1 광학축과 상기 광학 보상층 (117) 의 평면내 슬로우축 사이의 각도는 ±2 도 이내이며,상기 광학 보상층 (117) 은 평면내 리타데이션 N1 (nm) 을 가지며, 상기 제 2 편광막 (101) 의 상기 제 2 보호층 (122) 은 그 두께 방향으로,를 만족하는 리타데이션 (Rt2) 을 가지며, 여기서, npx2, npy2, npz2 및 d2 는 상기 제 2 편광막 (101) 의 상기 제 2 보호층 (122) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축을 따른 굴절율, 직교축에 따른 굴절율, 및 두께이고;
상기 N1 및 Rt2 가 그 사이에서 0≤Rt2≤55 ㎚ 의 범위에서 83.050-1.18R t2 ≤N1≤228.090-1.08Rt2 관계를 만족하는, IPS LCD 장치. - 제 8 항에 있어서,상기 광학 보상층 (117) 의 복굴절은 0.0≤(ns-nz)/(ns-nf)<0.2 의 관계를 만족하며,상기 제 1 편광막 (105) 의 상기 제 1 보호층 (123) 은 그 두께 방향으로,을 만족하는 리타데이션 (Rt3) 을 가지며, 여기서, npx3, npy3, npz3 및 d3 는 상기 제 1 편광막 (105) 의 제 1 보호층 (123) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축을 따른 굴절율, 두께 방향에 따른 굴절율, 및 두께이고;
상기 Rt2 및 Rt3 가,0.0≤Rt2<37.5 의 범위에서 48.3-1.05Rt2 +0.00952Rt2 2≤R t3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt2 2 인 관계, 및37.5≤Rt2≤55.0 의 범위에서 342.0-16.9Rt2 -0.222Rt2 2≤R t3≤111.0-0.529Rt2-0.00472Rt2 2 인 관계를 만족하는, IPS LCD 장치. - 제 8 항에 있어서,상기 광학 보상층 (117) 의 복굴절은 0.2≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.4 의 관계를 만족하며,상기 제 1 편광막 (105) 의 상기 제 1 보호층 (123) 은 그 두께 방향으로,를 만족하는 리타데이션 (Rt3) 을 가지며, 여기서, npx3, npy3, npz3 및 d3 는 상기 제 1 편광막 (105) 의 제 1 보호층 (123) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축을 따른 굴절율, 수직축을 따른 굴절율, 및 두께이고;
상기 Rt2 및 Rt3 가,0.0≤Rt2<10.0 의 범위에서 8.75-0.957Rt2 +0.0093Rt2 2≤R t3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt2 2 인 관계,10.0≤Rt2<38 의 범위에서 0≤Rt3≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt2 2 인 관계, 및38.0≤Rt2≤55.0 의 범위에서 431.0-22.8Rt2+0.302Rt2 2≤Rt3 ≤90.3-0.368Rt2-0.00832Rt2 2 인 관계를 만족하는, IPS LCD 장치. - 제 8 항에 있어서,상기 광학 보상층 (117) 의 복굴절은 0.4≤(ns-nz)/(ns-nf)≤0.5 의 관계를 만족하며,상기 제 1 편광막 (105) 의 상기 제 1 보호층 (123) 은 그 두께 방향으로,를 만족하는 리타데이션 (Rt3) 을 가지며, 여기서, npx3, npy3, npz3 및 d3 는 상기 제 1 편광막 (105) 의 상기 제 1 보호층 (123) 의 평면내 슬로우축에 따른 굴절율, 평면내 패스트축을 따른 굴절율, 두께 방향에 따른 굴절율, 및 두께이고;
상기 Rt2 및 Rt3 가 0.0≤Rt2≤55.0 의 범위에서 0≤Rt3≤65.2-0.805R t2 인 관계를 만족하는, IPS LCD 장치. - 제 8 항에 있어서,0≤Rt2≤25 인, IPS LCD 장치.
- 제 8 항에 있어서,(npx2-npy2)×d2≤10, 및(npx3-npy3)×d3≤10 인, IPS LCD 장치.
- LCD 장치에 이용되는 편광막쌍으로서,제 1 보호층 (124), 제 1 흡수축을 갖는 제 1 편광층 (120), 상기 제 1 편광층 (120) 의 표면에 수직한 광학축을 갖는 제 1 리타데이션막 (123), 및 상기 제 1 흡수축과 상기 제 1 편광층 (120) 의 상기 표면에 평행한 광학축을 갖는 제 2 리타데이션막 (117) 을 포함하는 제 1 편광막 (105) 으로서, 상기 제 1 리타데이션막 (123) 이 0 내지 15 nm 범위의 평면내 리타데이션 및 50 내지 123 nm 수직 리타데이션을 갖는 음의 단축 복굴절을 가지며, 상기 제 2 리타데이션막 (117) 이 83 내 지 210 nm 의 면내 리타데이션을 갖는 음의 이방축 복굴절을 가지며 서로에 대해 평행하게 연장되는 평면내 광학축에 따른 상이한 굴절율 (no, ne) 및 상기 편광층 (120) 의 표면에 수직한 방향에 따른 굴절율 (nz) 를 가지며, 상기 굴절율은 이들 간에 no=nz>ne 관계를 만족하며, 상기 제 1 보호층 (124), 상기 제 1 편광층 (120), 상기 제 1 리타데이션막 (123) 및 상기 제 2 리타데이션막 (117) 이 연속으로 적층되는, 제 1 편광막 (105), 및제 2 보호층 (121), 제 2 흡수축을 갖는 제 2 편광층 (120), 및 0 내지 10 nm 인 평면내 리타데이션 및 0 내지 35 nm 인 수직 리타데이션을 갖는 복굴절을 갖는 제 3 리타데이션막 (122) 을 포함하며, 상기 제 2 보호층 (121), 상기 편광층 (120) 및 상기 제 3 리타데이션층 (122) 이 연속으로 적층되는, 제 2 편광막을 포함하는, 편광막쌍.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 1 리타데이션막 (123) 의 상기 평면내 리타데이션은 0 내지 10 nm 의 범위이고, 상기 제 3 리타데이션막 (122) 의 상기 평면내 리타데이션은 0 내지 7 nm 이며, 상기 제 3 리타데이션막 (122) 의 상기 수직 리타데이션 (ni1) 은 0 내지 17 nm 이며, 상기 제 1 리타데이션 (123) 은 다음의 관계, 57.0-0.23ni1+0.11ni1 2≤nc1≤120.0-0.42ni1-0.08ni1 2 을 만족하는 수직 리타데이션 (nc1) 을 갖는, 편광막쌍.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 1 리타데이션막 (123) 은 복수의 층을 포함하는, 편광막쌍.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 리타데이션막 (123) 의 상기 복수의 층 중 하나 이상이 TAC (triacetyl-cellulose) 층인, 편광막쌍.
- 균질 배향을 갖는 LC 층 (103), 상기 LC 층 (103) 을 샌드위칭하는 한 쌍의 기판 (104, 102), 상기 기판 (104, 102) 및 상기 LC 층 (103) 을 샌드위칭하는 편광막쌍 (105, 101) 을 포함하는 액정 표시 장치로서,상기 편광막쌍 (105, 101) 은,제 1 보호층 (124), 제 1 흡수축을 갖는 제 1 편광층 (120), 상기 제 1 편광층 (120) 의 표면에 수직한 광학축을 갖는 제 1 리타데이션막 (123), 및 상기 제 1 흡수축과 상기 제 1 편광층 (120) 의 상기 표면에 평행한 광학축을 갖는 제 2 리타데이션막 (117) 을 갖는 제 1 편광막 (105) 으로서, 상기 제 1 리타데이션막 (123) 이 0 내지 15 nm 범위의 평면내 리타데이션 및 50 내지 123 nm 수직 리타데이션을 갖는 음의 단축 복굴절을 가지며, 상기 제 2 리타데이션막 (117) 이 83 내지 210 nm 의 평면내 리타데이션을 갖는 음의 단축 복굴절을 가지고 서로 평행하게 연장되는 평면내 광학축에 따른 상이한 굴절율 (no, ne) 및 상기 편광층 (120) 의 표면 에 수직한 방향에 따른 굴절율 (nz) 를 가지며, 상기 굴절율은 이들 간에 no=nz>ne 관계를 만족하며, 상기 제 1 보호층 (124), 상기 제 1 편광층 (120), 상기 제 1 리타데이션막 (123) 및 상기 제 2 리타데이션막 (117) 이 연속으로 적층되는, 제 1 편광막 (105), 및제 2 보호층 (121), 제 2 흡수축을 갖는 제 2 편광층 (120), 및 0 내지 10 nm 의 평면내 리타데이션 및 0 내지 35 nm 의 수직 리타데이션의 복굴절을 갖는 제 3 리타데이션막 (122) 을 포함하는 제 2 편광막으로서, 상기 제 2 보호층 (121), 상기 제 2 편광층 (120) 및 상기 제 3 리타데이션층 (122) 이 연속으로 적층되며, 상기 제 1 편광막 (105) 및 상기 제 2 편광막 (101) 이 상기 제 1 흡수축 및 상기 제 2 흡수축이 서로 수직하게 연장되도록 배치되는, 제 2 편광막을 포함하는, 액정 표시 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 2 리타데이션막 (123) 의 상기 광학축이 상기 LC 층 (103) 의 광학축과 수직하게 연장되는, 액정 표시 장치.
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