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KR101023979B1 - 광시야각 보상판, 이의 제조방법 및 이를 포함한액정표시장치 - Google Patents

광시야각 보상판, 이의 제조방법 및 이를 포함한액정표시장치 Download PDF

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KR101023979B1
KR101023979B1 KR1020030083014A KR20030083014A KR101023979B1 KR 101023979 B1 KR101023979 B1 KR 101023979B1 KR 1020030083014 A KR1020030083014 A KR 1020030083014A KR 20030083014 A KR20030083014 A KR 20030083014A KR 101023979 B1 KR101023979 B1 KR 101023979B1
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South Korea
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추대호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 광시야각 보상판은 제 1 보호필름, 상기 제 1 보호 필름의 일면에 부착되고, 빛을 편광하기 위한 편광필름 및 상기 편광필름 상부에 배치된 광시야각 보상 액정층을 포함한다. 상기 광시야각 보상 액정층의 액정 분자는 상기 액정분자의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각 방향으로 점차적으로 기울어지고, 또한 최소 굴절률의 방향이 방위각 방향으로 트위스트된다. 본 발명은 광시야각 보상판에 액정의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각방향으로 틸트시키고, 또한 방위각 방향으로 트위스트 시킴으로써, 광시야각을 보다 향상시키는 효과가 있다.

Description

광시야각 보상판, 이의 제조방법 및 이를 포함한 액정 표시장치{WIDE-VIEWING ANGLE PLATE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1a는 네마틱 액정에서의 각 방향에 대한 굴절율을 도시하기 위한 개념도이다.
도 1b는 기판 표면에서의 네마틱 액정이 이루는 각도를 도시하는 개념도이다.
도 1c는 트위스티드 네마틱 액정의 경사각과 방위각을 도시하는 그래프이다.
도 2는 디스코틱 액정에서의 각 방향에 대한 굴절율을 도시하기 위한 개념도이다.
도 3은 네마틱 액정과 디스코틱 액정의 결합에 의해 빛의 진행 방향에 대한 위상차를 보상하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 4는 90°본 발명의 제 1 실시예에 의한 트위스티드 네마틱 액정셀에 부착되는 디스코틱 액정에 붙은 광시야각 위상판의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 광 시야각 보상판의 부분 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 광시야각 보상판이 부착된 액정 표시장치의 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
101: 네마틱 액정분자 102: 디스코틱 액정분자
201: 액정층 202: 광시야각 보상판
400: 점착제
401: 유리기판 402: 디스코틱 액정층
403: 제 2 보호 필름 404: 편광 필름
405: 제 1 보호 필름 700: 컬러필터 기판
701: 제 1 유리기판 702: 컬러필터
703: 평탄화막 704: 공통전극
705: 제 2 유리기판 706: 스페이서
707: 반사전극 708: 유기 절연막
709: 박막 트랜지스터 710: 투명전극
711: 실런트 712: 게이트 구동회로
713: 연결 배선 800: 액정 표시패널
본 발명은 광시야각 보상판, 이의 제조방법 및 이를 포함한 액정 표시장치에 관한 것으로, 광시야각 기능을 향상시킨 보상판, 이의 제조방법 및 이를 포함한 액 정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 액정의 동작 전압이 낮아 소비전력이 낮으며 구동회로 및 주변회로가 비교적 간단하며, 가볍고 부피가 표시장치로 널리 사용되는 추세에 있다. 액정 표시장치에는 GH(guest host), PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 나 PSTC(polymer stabilized cholesteric textures)와 같은 빛의 흡수형 또는 산란형 액정 표시장치와 트위스티드 네마틱 형 같은 빛의 편광형 액정표시장치가 있는데, 흡수형 또는 산란형 액정표시장치의 경우에는 시야각이 넓은 반면, 명암대비가 작고, 편광형 액정표시장치의 경우에는 명암대비는 좋으나 시야각이 좁은 단점이 있다. 편광형 액정표시장치가 시야각이 좁은 이유는 액정셀을 지난 빛의 위상변화가 빛의 진행 방향에 따라 달라지며, 편광판에 비스듬히 들어오는 빛은 검광판을 지날 때 완전히 소광되지 않기 때문이다.
따라서 액정 표시장치가 탁상용 모니터로 상용됨에 따라 시야각을 넓게 하여야할 필요성에 당면하고 있으며, 이에 따라 시야각을 넓히기 위해 다중영역(multidomain)기술, 인플레인 스위치(In Plane Switch :IPS)모드, 수직 정렬(Vertical alignment)모드, 광 경로 조절기술 및 위상 보상기술 등이 개발되었다.
다중영역 기술이란 한 화소를 여러 영역으로 나누어 각 영역마다 액정 분자의 배향을 다르게 하여 화소의 특성이 그 속에 포함된 여러 영역의 특성의 평균값이 되도록 하여 광 시야각을 증대시킨다. 그러나 각 영역마다 배향을 다르게 만드는 공정이 복잡하고, 두 영역이 맞닿는 경계에서는 액정 분자의 배향을 제어할 수 없어 그 부분으로 빛이 누출되어 차광막(Black Matrix: BM)이나 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)의 배선으로 가려야 한다. 다중영역 기술을 이용하면 시야각 특성은 여러 방향에 대하여 평균값으로 나타나므로, 시야각 특성이 나쁜 방향에서는 시야각이 개선되지만, 시야각 특성이 좋은 방향에서는 상대적으로 화질이 저하된다.
인플레인 스위치 모드란 수평방향 전기장(Lateral electric field)을 걸어주어 액정의 방향자가 배향막에 나란한 평면에서 꼬이게 함으로써 광 시야각을 증대시킨다. 인플레인 스위치 모드는 시야각이 매우 넓어서 17인치 탁상용 액정표시장치로 널리 쓰이고 있으나, 낮은 개구율, 늦은 반응시간, 상대적으로 높은 구동전압 등의 단점이 있다.
수직 정렬모드에서는 수직 배향제와 음의 액정과 위상차 판을 사용하여 시야각을 증대시킨다. 수직 정렬모드는 90°트위스티드 네마틱(Twisted Nematic :TN)액정 표시장치에 비해 디스코틱(Discotic) 액정의 배열이 단순하다. 또한 90°트위스티드 네마틱 액정장치에서는 액정층의 상부 및 하부에 각각 위상판을 부착함에 비해 한 쪽에만 위상 판을 부착하면 되므로 재료비가 적게든다. 그러나 수직 정렬모드에 광시야기술을 적용하기 위해서는 근본적으로 앞서 언급한 다중영역기술이 적용되어야 한다.
광경로 조절기술이란 백라이트에서 나오는 빛을 액정 패널에 수직으로 지나게 하고 편광판을 지나온 빛을 여러 방향으로 퍼지게 하여 넓은 광 시야각을 확보한다. 편광판을 지나온 빛을 여러 방향으로 퍼지게 하기 위해서는 얼라이드 시그널(Allied signal)사의 스펙트라 뷰(Spectra view)필름 등을 이용한다. 그러나 빛 은 하나의 광학 부품을 통과할 때마다 적어도 약 10%이상의 빛이 흡수되기 때문에 투과율이 떨어지고 또한 필름의 미세 패턴을 사출성형이 아닌 마이크로 리소그래피(Microlithography)를 응용하여 만들기 때문에 가격이 매우 높다.
또한 일본의 스미또모 화학에서 제작한 광 조절 필름(Light Control Film:LCF)은 편광판과 액정셀 사이에 굴절율이 다른 회절 격자(grating)을 두어 빛의 퍼지는 정도를 조절하여 시야각을 넓힌다.
이러한 광경로를 조절하여 시야각을 넓히는 기술은 실효성이 떨어져 대부분 연구가 중단된 상태이다.
위상 보상 기술이란 액정셀을 지나오는 빛의 방향의 변화에 따른 위상차를 광시야각 보상판을 써서 보상하는 기술이다. 광시야각 보상판은 원판형의 디스코틱 액정을 포함한다.
그런데, 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic) 액정 표시장치에서 사용되는 종래의 광 시야각 보상판은 광시야각 보상판 내부에 존재하는 원판형의 디스코틱 액정의 법선 벡터들이 동일 평면에 존재한다. 즉, 종래의 디스코틱 액정의 법선 벡터들은 동일 경사각을 기준으로만 회전할 뿐 방위각은 일정하여 동일평면에 위치한다. 한편, 트위스티드되어있는 네마틱 액정의 방향자 벡터는 경사각과 방향각 모두 회전하고 있으므로, 최소 굴절율을 갖는 디스코틱 액정층의 법선벡터방향과 최대 굴절율을 갖는 네마틱 액정의 방향자의 방향이 일치하지 않으므로, 시야각 보상에 한계가 있다.
따라서 본 발명의 제 1 목적은 광시야각 기능을 향상시킨 광시야각 보상판을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제 2 목적은 상기 광시야각 보상판을 구비한 액정 표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 광시야각 보상판은 제 1 보호필름과 편광필름 및 광시야각 보상 액정층을 포함한다. 상기 편광필름은 상기 제 1 보호 필름의 일면에 부착된다. 또한 상기 광시야각 보상 액정층의 액정분자는 상기 액정분자의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각 방향으로 점차적으로 기울어지고, 또한 최소 굴절률의 방향이 방위각 방향으로 트위스트된다.
또한 본 발명에 따른 광시야각 보상판 제조방법은 편광필름을 제 1 보호필름에 형성하는 단계와, 광시야각 보상을 위한 액정분자와 상기 액정분자를 방위각 방향으로 트위스트시키기 위한 도펀트를 포함하는 솔벤트를 상기 편광필름 상부에 도포하는 단계와, 상기 솔벤트를 가열하여 기화시키는 단계와, 상기 액정 분자를 러빙하여 경사각 방향으로 기울이는 단계, 및 상기 액정분자에 자외선을 조사하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 액정 표시장치는 제 1 기판, 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 게재된 액정층 및 광시야각 보상판을 포함한다. 상기 광시야각 보상판은 I)제 1 보호필름, ii) 상기 제 1 보호 필름의 일면에 부착되고, 빛을 편광하기 위한 편광필름, 및 iii) 상기 편광필름 상 부에 배치된 광시야각 보상 액정층을 포함하고, 상기 광시야각 보상 액정층의 액정 분자는 상기 액정분자의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각 방향으로 점차적으로 기울어지고, 또한 최소 굴절률의 방향이 방위각 방향으로 트위스트된다.
본 발명은 광시야각 보상판에 액정의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각방향으로 틸트시키고, 또한 방위각 방향으로 트위스트 시킴으로써, 광시야각을 보다 향상시키는 효과가 있다.
이하, 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a는 네마틱 액정에서의 각 방향에 대한 굴절율을 도시하기 위한 개념도이다.
도 1a를 참조하면, 광이 액정 표시패널의 네마틱(Nematic) 액정(101)의 방향자에 대해 입사각(θ)이 커지면 P파 성분에 대한 굴절율은 액정층에서는 커진다(ΔnP/Δθ > 0). 또한 이 경우 x 방향에 대한 굴절률 nx와 y 방향에 대한 굴절률 ny는 실질적으로 동일하며, 이 값은 z 방향에 대한 굴절률 nz보다 작다(nz > nx, ny).
도 1b는 기판 표면에서의 네마틱 액정이 이루는 각도를 도시하는 개념도이고, 도 1c는 트위스티드 네마틱 액정의 경사각과 방위각을 도시하는 그래프이다.
도 1b를 참조하면, x축과 y축이 이루는 평편상에 컬러필터 기판 또는 어레이 기판이 존재하면, 컬러필터 기판 및 어레이 기판 사이에 존재하는 액정층의 네마틱 액정분자(101)의 방향자가 z축을 기준으로 형성하는 각을 경사각 θ로 정의하고, 네마틱 액정분자(101)의 방향자의 xy 평면에 대한 사영벡터가 x축과 이루는 각을 방위각 φ로 정의한다.
도 1c를 참조하면, 네마틱 액정분자의 방위각 φ는 z 축의 방향, 즉 어레이 기판 표면에서 컬러필터 기판 표면방향으로 증가된다. 즉, 네마틱 액정분자는 어레이 기판 표면에서는 x축 방향에서, 점차적으로 트위스트되어 컬러필터 기판 표면에서는 y축 방향을 향한다.
또한 네마틱 액정분자의 경사각 θ는 어레이 기판과 컬러필터 기판 표면에서는 거의 90도를 이루고, 어레이 기판과 컬러필터 기판사이의 중심부를 향할수록 0도에 접근한다. 즉 네마틱 액정분자는 어레이 기판 및 컬러필터 기판 표면에서는 거의 표면에 누워있으며, 어레이 기판과 컬러필터 기판사이의 중심부에서는 거의 똑바로 서 있다.
또한 네마틱 액정분자에 전계가 인가되지 않은 경우에는 네마틱 액정분자의 방위각은 선형적으로 0도에서 90도로 증가하지만, 전계가 인가되면 이러한 선형성이 깨진다.
또한 네마틱 액정분자에 전계가 인가되지 아니한 경우에는 누워있는 네마틱 액정분자가 많지만, 전계가 인가되면 보다 많은 액정분자가 기립하게 된다.
하지만 최대 전계가 인가된 경우라 할지라도, 기판 표면에서 전체 셀갭(어레이 기판과 컬러필터 기판과의 거리)의 1/5지점에 위치하는 네마틱 액정분자들의 경사각은 45도 미만이고, 방위각은 기판 표면에서의 대략적으로 기판 표면의 값과 동일하다. 따라서, 방위각을 고려하지 않은 종래 광시야각 보상판의 경우 보상에 한 계가 있다.
본 발명에 의한 광시야각 보상판의 경우, 디스코틱 액정분자의 배열을 네마틱 액정의 분자배열을 고려하여 디스코틱 액정분자의 법선방향이 네마틱 액정의 방향자를 따라 방위각이 변한다. 따라서, 본 발명에 의한 광시야각 보상판은 광시야각 보상기능을 향상시킨다.
도 2는 디스코틱 액정에서의 각 방향에 대한 굴절율을 도시하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 광시야각 보상판의 디스코틱(Discotic) 액정(102)의 방향자에 대해 입사각(θ)이 커지면 P파 성분에 대한 굴절율은 보상판에서는 작아진다(ΔnP/Δθ < 0). 또한 이 경우 x 방향에 대한 굴절률 nx와 y 방향에 대한 굴절률 ny는 실질적으로 동일하며, 이 값은 z 방향에 대한 굴절률 nz보다 크다(nz < nx, ny).
도 3은 네마틱 액정과 디스코틱 액정의 결합에 의해 빛의 진행 방향에 대한 위상차를 보상하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 네마틱 액정(102)의 방향자(장축방향)와 디스코틱 액정(102)의 축(axis)이 나란한 경우 빛의 진행 방향에 대한 위상차가 어느정도 보상된다. 이것은 도 1a 및 도 1b에 관한 설명에서 살펴본 바와 같이 액정층에서는 z 방향, 즉 네마틱 액정분자의 방향자가 가리키는 방향의 굴절률(nz)이 가장 크지만, 보상 필름에서는 z 방향, 즉 디스코틱 액정분자의 법선벡터 방향의 굴절률(nz)이 가장 작기 때문이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 90°트위스티드 네마틱 액정셀에 부착되는 디스코틱 액정에 부착되는 광시야각 위상판의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 90°트위스티드 네마틱 액정셀에 부착되는 디스코틱 액정에 부착되는 액정 표시장치의 액정셀(201)의 상부와 하부에는 액정셀(201)에 의한 빛의 위상차를 보상하기 위해서 광시야각 보상판(202)이 부착된다. 광시야각 보상판(202)은 다층의 필름으로 구성되지만, 도 4에서는 편의상 액정만을 도시하고, 다층의 필름구조는 도 5에서 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면 액정 표시 장치의 액정셀(201)의 네마틱 액정 분자(101)은 액정셀(201)의 상부와 하부에서 일정한 선경사 각(Pre-tilt angle)을 형성하고 방향은 서로 반대이다. 또한 액정셀(201)의 중심부 층에서는 액정셀이 광시야각 보상판(202)을 기준으로 실질적으로 수직으로 배향된다.
이러한 액정셀(201)의 네마틱 액정 분자(101)는 헬름홀츠 자유 에너지(Helmholtz free energy)가 최소가 되도록 배열된다. 이러한 액정셀의 배열은 다음의 방법으로 구할 수 있다.
액정셀(201)의 네마틱 액정 분자(101)들의 헬름홀츠 자유 에너지밀도는 액정 분자들의 탄성에너지 밀도와 액정층에 가해지는 전자기장에 의한 에너지 밀도의 합으로 표현된다. 액정의 배열 변화에 의한 탄성에너지 밀도는 액정이 벌어지는 경우(Spray), 꼬이는 경우(Twist) 및, 휘는 경우(band)에 발생한다. 각각의 경우 발생하는 탄성에너지 밀도의 합과 전기장에 의한 에너지 밀도 1/2(DㆍE)를 합하여 헬 름홀츠 자유에너지 밀도를 구한다. 정전계인 경우 자기장은 발생하지 않으므로 고려하지 않는다.
이 헬름홀츠 자유에너지 밀도를 전 액정셀이 점유하는 공간 전체로 적분하여 헬름홀츠 자유에너지를 구한다. 변분법(Variational method)을 이용하여 헬름홀츠 자유에너지가 최소가 되는 조건을 나타내는 미분 방정식인 오일러-라그랑즈 방정식(Euler-Lagrange equation)을 구한다.
오일러-라그랑즈 방정식에 의하면 액정셀(201)의 상부와 하부에서 선경사각(Pre-tilt angle)이 동일하고 액정셀의 가운데 부분을 중심으로 대칭으로 배열되는 경우에 헬름홀츠 자유에너지가 최소임을 알 수 있다.
이러한 오일러-라그랑즈 방정식에 경계조건[즉, 액정셀(201)과 광시야각 보상판(202)의 경계에 배치된 네마틱 액정분자(101)의 선 경사각(Pre-tilt angle) θ1(0< θ1<90)을 대입하면 액정셀(201)의 네마틱 액정분자(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 배열된다. 도 4에서는 트위스트되지 않은 상태를 도시하였고, 실제로는 경계조건에 의해 상부와 하부의 네마틱 액정분자(101)는 90°트위스트되어 있다. 즉 네마틱 액정분자(101)는 앞의 도 1c의 그래프에 도시된 바와 같이, x축에서 y축 방향으로 트위스트 되어 있다.
이와같이 배열된 액정층(201)의 상부와 하부에는 디스코틱 액정분자(102)를 포함하는 광시야각 보상판(202)이 부착된다. 액정층(201)과 광시야각 보상판(202)의 경계면을 중심으로 서로 마주보는 층에서의 액정배열은 도 1c에서 설명한 바와 같이 네마틱 액정(102)의 방향자(장축방향)와 디스코틱 액정분자(102)의 축(axis)이 나란하게 배열되도록 하여 위상차를 감소시킴으로써 광시야각을 개선한다. 즉, 종래 광시야각 보상판의 디스코틱 액정분자는 방위각을 고려함이 없이 경사각막을 고려하였으나, 본 발명에 의한 디스코틱 액정분자는 경사각과 방위각을 모두 고려하여 보다 광시야각을 개선시킨다.
도 5는 광시야각 보상판의 부분 절개 사시도이다.
도 5를 참조하면, 광시야각 보상판(202)은 트리아세틸 셀룰로오스 (Triacetyl cellulous: TAC, 405)를 포함하는 제 1 보호필름, 폴리비닐 알콜(Poly Vinyl Alcohol:PVA)을 포함하는 편광 필름(404), 트리아세틸 셀룰로오스 (Triacetyl cellulous: TAC, 403)를 포함하는 제 2 보호필름(403), 및 상기 제 2 보호필름(403) 상부에 형성된 디스코틱 액정층(402)를 포함한다.
제 1 보호필름(405)과 제 2 보호필름(403)은 편광 필름(404)을 각각 상부와 하부에서 밀착하여 보호하고 편광 필름(404)을 지지한다. 편광 필름(404)의 한쪽 면에만 트리아세틸 셀룰로오스를 포함하는 필름이 부착되기도 하였으나, 이 경우 트리아세틸 셀룰로오스 필림이 부착되지 않은 면이 손상된다.
폴리비닐 알콜(PVA)을 포함하는 편광 필름(404)은 빛을 편광한다. 이러한 편광 필름(404)은 폴리비닐 알콜필림을 한쪽 방향으로 늘린후, 요오드(I)나 이색성 염료를 흡착하여 제작된다. 이때 연축축 방향이 편광판의 흡수축이다.
디스코틱 액정층(402)은 디스코틱 액정분자(102)와 상기 디스코틱 액정분자(102)를 방위각 방향으로 트위스트시키기 위한 도펀트(dopant)가 포함된 액상의 솔벤트를 제 1보호필름(405)에 도포하고 열을 가하여 솔벤트를 기화시킨다. 디스코틱 액정분자(102)가 포함된 액상의 솔벤트를 제 1 보호필름(405)에 도포하는 방법으로는 스핀코팅 방법이 적절하다. 또한 가열온도는 대략 130℃가 적절하다.
이후에 러빙(Rubbing)에 의해 디스코틱 액정분자(102)를 틸트시키고, 자외선을 조사하여 디스코틱 액정분자(102)를 상호 링크시킴으로써 광시야각 보상판(202)이 형성된다. 트위스티드 네마틱 모드에서 Δnd 값은 대략적으로 0.36 내지 0.40의 범위일 때, 광시야각 보상필름의 리타데이션 값은 180nm 내지 200nm의 범위가 적절하다. 또한 TAC필름의 리타데이션 값은 대략 40nm이므로, 제 1 보호필름(405)과 제 2 보호필름(403)을 고려하면, 디스코틱 액정층의 리타데이션 값(Rth)은 대략 100nm에서 120nm의 범위내에 있도록 한다.
도 5에서는 디스코틱 액정층(402)의 두께가 다른 필름에 비해 매우 크게 도시되었으나 이는 디스코틱 액정을 표시하기 위함이고, 실제 디스코틱 액정층(402)의 두께는 다른 필름에 비해 매우 작다. 실제 디스코틱 액정층(402)의 두께는 대략 2㎛ 내지 3㎛의 범위이고, 제 1 필름(403)의 두께는 대략 110㎛이고, 제 2 필름(404)의 두께는 대략 25㎛이며, 제 3 필름의 두께는 대략 80㎛의 범위이다.
도 6은 본 발명에 의한 광시야각 보상판이 부착된 액정 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 액정표시장치는 액정표시패널(800)과 액정표시패널의 하부에서 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(도시안됨)를 포함한다.
액정표시장치의 액정표시패널(800)은 컬러 필터 기판(700), 어레이 기판(810) 및 컬러 필터 기판(700)과 어레이 기판(810)사이에 개재된 액정층(410)을 포함한다.
액정표시패널(800) 하부에는 백라이트 에셈블리(도시안됨)가 배치된다. 백라이트 에셈블리는 액정표시패널(800)에 광을 공급한다.
백라이트 어셈블리는 도광판, 도광판의 하부 또는 측부에서 광을 도광판으로 공급하는 램프, 및 도광판 상부로 출사하는 광의 휘도를 균일하게 하는 광 확산시트를 포함한다.
컬러 필터 기판(700)은 제 1 유리기판(701), 컬러필터(702), 평탄화막(703), 및 제 1 투명전극(104)을 포함한다.
제 1 유리기판(701) 상부에는 레드 컬러필터R, 그린 컬리필터 G 및 블루 컬러필터 B를 포함하는 컬러필터(702)가 형성되어 있다. 평탄화막(703)은 컬러필터(702)위에 형성된다.
또한 컬러필터 기판(700) 상부에는 제 1 광시야각 보상판(202a)이 점착제(400)에 의해 부착된다. 광시야각 보상판(202)은 앞에서 설명한 바와 같이, 제 1 보호필름(405), 편광필름(404), 제 2 보호필름(403) 및 디스코틱 액정을 포함하는 제 2 액정층(402)를 포함한다. 제 1 보호 필름(405)와 제 2 보호필름(403)의 열 팽창율/수축율은 동일하여 백라이트 어셈블리(도시안됨)에서 발생한 광에 의해 온도가 상승하는 경우에도 제 1 보호필름(405)와 제 2 보호필름(403)은 동일하게 팽창 또는 수축하므로 휘지 않는다. 따라서 에지부가 컬러필터 기판(700)으로부터 이탈되지 않으며 제 2 액정층의 디스코틱 액정분자의 배열이 변화하지 않는다.
어레이 기판(810)은 제 2 유리기판(705), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT, 709), 투명전극(710), 게이트 구동회로(712), 데이터 구동회로(도시안됨), 반사전극(707) 및 연결배선(712)을 포함한다.
어레이 기판(810)은 표시영역(DR)과 주변영역(PR)으로 나뉘어진다. 표시영역(DR)에는 박막 트랜지스터(709), 투명전극(710) 및 반사전극(707)이 위치하며, 주변영역(PR)에는 게이트 구동회로(408), 데이터 구동회로(도시안됨)가 위치한다.
제 2 유리기판(705) 위에는 박막 트랜지스터(709)가 형성되어 있다. 다수의 박막 트랜지스터(709)는 제 2 유리기판(705)위에서 매트릭스 형태로 배열된다. 또한 박막 트랜지스터(709)와 제 2 유리기판(705)의 일부에 투명전극(화소전극, 710)이 형성되어 박막 트랜지스터(709)와 제 2 유리기판(705)은 전기적으로 서로 연결된다.
박막 트랜지스터(709)와 투명전극(710)의 연결부위 상부에는 유기 절연막(708)이 형성되어 있다. 유기 절연막(708)은 전체적으로 도포된 후, 식각되어 투명전극(710)의 일부는 노출된다.
유기 절연막(708)의 상부 표면에는 다수의 요철이 형성되어 있다. 유기 절연막(708)의 상부와 측부에는 균일한 두께로 반사전극(707)이 형성되어 있다. 따라서 반사전극(707)의 표면 또한 유기 절연막(708)의 요철에 의해서 요철이 형성되어 있다.
이러한 요철은 반사전극의 반사 효율을 증대시키기 위함이다. 반사전극(707)은 반사율이 뛰어난 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 크롬(Cr)을 포함한 다. 반사전극(707)은 액정표시패널(800) 하부에 위치한 백라이트 어셈블리로부터 광의 공급이 없는 경우에도, 액정표시패널(800) 상부에서 입사한 광을 반사시켜 영상을 디스플레이한다.
어레이 기판(810)의 주변영역(PR)에는 게이트 구동회로(712)와 연결 배선(713)이 형성되어 있다. 주변영역(PR)에 위치한 게이트 구동회로(712)는 연결배선(712)을 통해서 표시영역(DR)의 박막 트랜지스터(709)의 게이트 전극에 전기적으로 연결된다.
박막 트랜지스터(709)는 게이트 전극, 드레인 전극 및 소오스 전극을 포함한다. 게이트 전극은 상술한 바와 같이 연결배선과 전기적으로 연결되고, 드레인 전극은 투명전극(710)에 전기적으로 연결되고, 소오스 전극은 데이터 구동회로(도시안됨)와 전기적으로 연결된다.
어레이 기판(810) 하부에는 제 2 광시야각 보상판(202b)이 점착제(400)에 의해 부착된다. 광시야각 보상판(202)은 앞에서 설명한 바와 같이, 제 1 보호필름(405), 편광필름(404), 제 2 보호필름(403) 및 디스코틱 액정을 포함하는 제 2 액정층(402)를 포함한다.
제 1 보호 필름(405)와 제 2 보호필름(403)의 열 팽창율/수축율은 동일하여 백라이트 어셈블리(도시안됨)에서 발생한 광에 의해 온도가 상승하는 경우에도 제 1 보호필름(405)와 제 2 보호필름(403)은 동일하게 팽창 또는 수축하므로 휘지 않는다. 따라서 에지부가 컬러필터 기판(700)으로부터 이탈되지 않으며 제 2 액정층의 디스코틱 액정분자의 배열이 변화하지 않는다.
컬러 필터 기판(700)과 어레이 기판(810)은 결합부재, 즉 실런트(Sealant, 711)에 의해 연결된다. 결합부재(711)는 각각 컬러 필터 기판(700)의 주변영역(PR)과 어레이 기판(810)의 주변영역(PR)에 위치한다.
컬러 필터 기판(700)의 공통전극(704)에는 셀갭 유지부재, 즉 스페이서(spacer, 706)가 형성되어 컬러 필터 기판(700)과 어레이 기판(810) 사이에 액정이 개재될 공간을 형성한다.
컬러 필터 기판(700)과 어레이 기판(810) 사이에 형성되는 공간에는 제 1 액정층(201)이 개재된다. 제 1 액정층(201)은 네마틱 액정을 포함하여 도 3a의 액정층(201)에 대응한다.
공통전극(704)과 반사전극(707) 또는 투명전극(710) 사이에 전기장의 변화에 따라서 공통전극(704)과 반사전극(707) 또는 투명전극(710)사이에 위치한 액정의 배열이 달라지고 그에 따라 액정표시패널(800) 상부로 출사되는 광량이 달라진다.
공통전극(704)에는 공통전압(일반적으로 접지전압)이 인가된다. 게이트 구동회로(712)가 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박막 트랜지스터 중 하나에 게이트 구동신호 전압을 인가하면 해당 박막 트랜지스터는 턴온되고, 데이터 구동회로(도시안됨)에서 해당 박막 트랜지스터의 소오스 전극에 이미지 신호 전압을 인가하면, 인가된 전압은 드레인 전극을 통해서 투명전극(710) 및 반사전극(707)에 인가된다.
따라서 제 1 투명전극과 반사전극(707) 또는 투명전극(710)사이에 위치한 네 마틱 액정의 배열이 변화된다.
백라이트 어셈블리(도시안됨)에서 발생한 빛은 어레이 기판(810) 하부에 배치된 제 2 광시야각 보상판(202b)를 통과하면서 선형 편광되며, 어레이 기판(810)과 컬러필터 기판(700) 사이에 배치된 제 1 액정층(201)의 네마틱 액정을 통과하면서 투과율이 변화되고 컬러필터 기판(700)의 컬러 필터(702)를 통하면서 특정 파장의 빛만 투과되어 색채를 띄게 된다. 그리고 나서 컬러필터 기판(700) 상부의 제1 광시야각 보상판(202a)를 통과하며 편광되어 영상을 디스플레이한다. 한편, 제 1 액정층(201)의 네마틱 액정에 의한 위상차가 제 1 광시야각 보상판(202a)과 제 2 광시야각 보상판(202b)의 디스코틱 액정에 의해 감소되어 광시야각이 증가된 영상이 디스플레이 된다.
이상에서 설명한 액정 표시장치는 90°트위스티드 네마틱 액정을 채택한 반 투과형(반사. 투과형) 액정 표시장치를 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명에 의한 수퍼 트위스티드 네마틱(STN) 액정표시장치에도 적용할 수 있음은 주지의 사실이다.
본 발명은 광시야각 보상판에 액정의 최소 굴절율을 갖는 방향이 경사각방향으로 틸트시키고, 또한 방위각 방향으로 트위스트 시킴으로써, 광시야각을 보다 향상시키는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 제 1 보호 필름;
    상기 제 1 보호 필름의 일면에 부착되고, 빛을 편광하기 위한 편광필름; 및
    상기 편광필름 상부에 배치된 광시야각 보상 액정층을 포함하고, 상기 광시야각 보상 액정층의 액정분자들은 상기 액정분자들의 각각의 최소 굴절율을 갖는 방향이 중심부로 향할수록 점차적으로 0도에 가까워지는 경사각 방향으로 기울어지고, 또한 최소 굴절률의 방향이 방위각 방향으로 트위스트된 광시야각 보상판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광시야각 보상 액정층은 디스코틱 액정층인 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광시야각 보상판은 상기 편광 필름 및 상기 광시야각 보상 액정층 사이에 제 2 보호필름을 더 포함한 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 보호필름을 트리아세틸 셀룰로오스를 포함하고, 상기 편광필름은 폴리비닐 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판.
  5. 편광필름을 제 1 보호필름에 형성하는 단계;
    광시야각 보상을 위한 액정분자와 상기 액정분자를 방위각 방향으로 트위스트시키기 위한 도펀트를 포함하는 솔벤트를 상기 편광필름 상부에 도포하는 단계;
    상기 솔벤트를 가열하여 기화시키는 단계;
    상기 액정 분자를 러빙하여 경사각 방향으로 기울이는 단계; 및
    상기 액정분자에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 광시야각 보상판 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 솔벤트는 130℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 액정분자는 디스코틱 액정분자인 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 편광필름 상부에 제 2 보호필름을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 보호필름을 트리아세틸 셀룰로오스를 포함하고, 상기 편광필름은 폴리비닐 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상판 제조방법.
  10. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 게재된 액정층; 및
    i)제 1 보호 필름, ii) 상기 제 1 보호 필름의 일면에 부착되고, 빛을 편광하기 위한 편광필름, 및 iii) 상기 편광필름 상부에 배치된 광시야각 보상 액정층을 포함하고, 상기 광시야각 보상 액정층의 액정 분자들은 각각의 최소 굴절율을 갖는 방향이 중심부로 향할수록 점차적으로 0도에 가까워지는 경사각 방향으로 기울어지고, 또한 최소 굴절률의 방향이 방위각 방향으로 트위스트된 광시야각 보상판을 포함하는 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 광시야각 보상 액정층은 디스코틱 액정층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 광시야각 보상판은 상기 편광 필름 및 상기 광시야각 보상 액정층 사이에 제 2 보호필름을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 보호필름을 트리아세틸 셀룰로오스를 포함하고, 상기 편광필름은 폴리비닐 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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