KR101632610B1

KR101632610B1 - 복합구성 편광판 세트 및 이를 포함하는 푸른 상 액정모드 액정표시장치

Info

Publication number: KR101632610B1
Application number: KR1020090038904A
Authority: KR
Inventors: 김봉춘
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2016-06-22
Also published as: KR20100119968A; JP2012526298A; WO2010128779A9; JP5602221B2; TWI495912B; TW201040595A; CN102414588A; WO2010128779A3; WO2010128779A2

Abstract

본 발명은 각각 특정의 광학특성을 갖는 위상차 필름이 적층된 제1복합구성 편광판 및 제2복합구성 편광판을 포함한 복합구성 편광판 세트와, 푸른 상 액정모드에 상기 복합구성 편광판 세트를 적용하여 종래의 다른 액정모드와 동등 이상의 광시야각 확보가 가능하고 복합구성 편광판의 대량생산이 용이한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치, 푸른 상 액정, 복합구성 편광판 세트

Description

복합구성 편광판 세트 및 이를 포함하는 푸른 상 액정모드 액정표시장치{A LAMINATED POLARIZER SET AND BLUE PHASE LIQUID CRYSTAL MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 푸른 상 액정 모드에 특정의 복합구성 편광판 세트를 적용하여 광시야각 확보가 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 개발초기의 여러 가지 기술적 난제를 해결하여 지금은 대중적인 화상표시장치로 널리 사용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널 및 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

액정표시패널에 이용되는 액정으로는 네마틱(NEMATIC) 액정, 스맥틱(SMECTIC) 액정 및 콜레스테릭(CHOLESTERIC) 액정 등이 있으며, 네마틱 액정이 주로 이용된다. 이러한 네마틱 액정은 화소전극과 공통전극 사이에 형성된 전계에 따라 경사각이 조절되고 액정층은 네마틱 액정의 경사각에 따라 광 투과율을 조절 한다. 이에 따라 액정표시패널의 휘도는 액정층의 두께 즉 액정표시패널의 셀 갭과 액정의 이방성 굴절률에 의해 결정된다.

이러한 셀 갭의 의존도 및 시야각의 저하를 유발하는 이방성 굴절률 문제를 극복하기 위하여 푸른 상 액정을 갖는 액정표시패널이 제안되었다[미국특허 제4,767,149호]]. 푸른 상 액정은 인가 전압의 크기에 따라 이방성 굴절률이 등방성으로 변하는 특성을 가지므로 액정표시패널의 시야각 및 응답속도를 향상시킬 수 있다.

한편, 푸른 상 액정을 노멀블랙으로 구현할 때 광시야각 확보에 용이한 면상 스위칭 액정표시장치용 화소전극, 공통전극 및 복합구성 편광판을 적용하는 것이 일반적이다[대한민국 공개특허 제2008-67041호].

상기 면상 스위칭 액정표시장치용 복합구성 편광판은 액정셀 양쪽에 위치하며, 한 쪽의 액정셀과 편광자 사이에 등방성 보호필름을 포함하고 다른 쪽의 액정셀과 편광자 사이에는 광학특성이 상이한 2매의 보상층 또는 두께배향필름(또는 3차원 위상차 필름)이 위치한다.

그러나, 복합구성 편광판 내에 광학적 성질이 다른 2매의 보상층을 사용하므로 종래 다른 액정 모드를 이용한 액정표시장치에 비해 단가가 높고 박형화가 어려우며 액정셀 양쪽 두께가 불균일하여 온도나 습도변화에 따른 휨이 발생할 가능성이 높다. 특히 두께배향필름은 제조 시 수축필름을 적용하는 수축공정이 반드시 요구되므로 가격이 상당히 높은 문제가 있다.

따라서 면상스위칭 액정표시장치와 동등 이상의 광시야각 구현이 가능하면 서, 구조가 단순하고 가격이 낮아 대량 생산이 용이한 푸른 상 액정용 액정표시장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 구조가 단순하고 용이하여 대량생산이 가능한 복합구성 편광판 세트와, 상기 복합구성 편광판 세트를 적용하여 종래 액정표시장치 중 특히 광시야각 확보가 용이한 면상 스위칭 액정표시장치와 동등 이상의 광시야각 구현이 가능하고 가격경쟁력이 우수한 푸른 상 액정모드 액정표시장치를 제시하고자 한다.

본 발명은 제1복합구성 편광판 및 제2복합구성 편광판을 포함하고, 제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판은 각각 위상차 필름, 편광자 및 보호필름으로 이루어지며, 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 -6.0 내지 -0.1이며, 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 평행하게 배치되며, 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 7.0이며, 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 직교하게 배치된 복합구성 편광판 세트에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1복합구성 편광판 및 제2복합구성 편광판을 포함하는 복합구성 편광판 세트를 푸른 상 액정모드의 상판 및 하판 편광판으로 포함하는 액정표시장치에 또 다른 특징이 있다.

본 발명은 구조가 단순하여 박형화에 유리하고 제조 공정이 용이하여 대량생산이 가능한 복합구성 편광판 세트와 이를 적용한 액정표시장치는 종래 대비, 특히 광시야각 확보가 용이한 면상 스위칭 액정표시장치와 대비하여 동등 이상의 광시야각 구현이 가능하다.

본 발명은 특정의 광학특성을 갖는 위상차 필름이 적층된 제1복합구성 편광판 및 제2복합구성 편광판을 포함한 복합구성 편광판 세트에 관한 것이다. 구체적으로는 복합구성 편광판 세트의 제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판은 각각 위상차 필름, 편광자 및 보호필름으로 이루어진다.

상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 -6.0 내지 -0.1이며, 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 7.0인 것을 사용한다. 이때, 상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 평행하게 배치되고, 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 직교하게 배치되도록 한다.

본 발명에서 위상차 필름의 광학특성은 가시광선 영역내의 전파장에 대해서 하기의 수학식 1 내지 3에 의해 정의된다.

광원의 파장에 대한 언급이 없는 경우 일반적으로 파장이 589㎚인 경우의 광학적 특성을 서술함을 의미한다. 여기서 Nx는 면내방향에서 굴절률이 가장 큰 축의 굴절률이고 Ny는 면내방향에서 Nx의 수직방향이며 Nz는 두께방향의 굴절률로 하기 도 2와 같이 표현된다.

Rth = [(Nx + Ny) / 2 - Nz] × d

(여기서, Nx, Ny는 면상 굴절률로서 Nx ≥ Ny이며, Nz는 필름의 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께를 나타냄)

R0 = (Nx - Ny) × d

(여기서, Nx, Ny는 위상차 필름의 면상 굴절률이고, d는 필름의 두께를 나타냄, 이때 Nx ≥ Ny이다)

NZ = (Nx - Nz) / (Nx - Ny) = Rth / R0 + 0.5

(여기서, Nx, Ny는 면상 굴절률로서 Nx ≥ Ny, Nz는 필름의 두께 방향 굴절률, d는 필름의 두께를 나타냄)

상기 Rth는 두께방향 위상차이며, 면내 평균굴절률에 대한 두께방향의 굴절률의 차이를 나타낸 것으로 실질적인 위상차라고 할 수 없는 참고치이고, 상기 R0는 정면위상차이며, 빛이 필름의 노멀방향(수직방향)을 통과했을 때 실질적인 위상 차이다.

또한 NZ는 굴절률비이며 위상차 필름의 플레이트의 종류를 구분할 수 있다. 위상차 필름의 플레이트의 종류는 위상차가 존재하지 않는 광축이 필름의 면내방향으로 존재하는 경우는 A 플레이트; 광축이 면의 수직방향으로 존재하는 경우는 C 플레이트; 및 광축이 두 개 존재할 때는 이축성 플레이트라고 한다.

구체적으로 NZ=1인 경우 굴절률은 Nx>Ny=Nz 관계를 만족하고 ‘포지티브 A 플레이트(POSITIVE A PLATE)’라고 하며; 1<NZ인 경우 굴절률은 Nx>Ny>Nz를 만족하고 ‘네가티브 이축성 A 플레이트(NEGATIVE BIAXIAL A PLATE)’라고 하며; 0<NZ<1인 경우 굴절률은 Nx>Nz>Ny의 관계를 가지고 ‘Z축 배향 필름’이라고 하며; NZ=0인 경우 굴절률은 Nx=Nz>Ny의 관계를 가지고 ‘네가티브 A 플레이트(NEGATIVE A PLATE)’라고 하며; NZ<0인 경우 굴절률은 Nz>Nx>Ny의 관계를 가지고 ‘포지티브 이축성 A 플레이트(POSITIVE BIAXIAL A PLATE)’라고 하며; NZ=∞인 경우 굴절률은 Nx=Ny>Nz의 관계를 가지고 ‘네가티브 C 플레이트(NEGATIVE C PLATE)’라고 하며; NZ=-∞인 경우 굴절률은 Nz>Nx=Ny의 관계를 가지고 ‘포지티브 C 플레이트(POSITIVE C PLATE)’라고 한다.

그러나, 상기 이론적 정의에 완벽하게 일치하는 A 플레이트 및 C 플레이트를 만드는 것은 실제 공정상 불가능하다. 이에 일반적인 공정에서 A 플레이트의 경우는 굴절율비의 대략적인 범위를 설정하고 C 플레이트의 경우는 정면위상차의 범위를 임의 수치로 설정하여 구분하고 있는 실정이다. 이의 임의적인 수치상의 설정은 연신에 따른 굴절률 발현 특성이 다른 모든 재료에 적용하기에는 한계가 있다. 따 라서 본 발명에서 제1 및 제2복합구성 편광판에 포함되는 위상차 필름은 굴절률 이방성의 형태에 따른 플레이트 종류가 아니라 플레이트의 광학특성인 NZ, RO 및 Rth 등을 수치로 나타내고 있다.

이러한 위상차 필름은 보통 연신을 통해서 위상차를 부여하는 데 연신방향으로 굴절률이 커지는 필름을 ‘양(+)의 굴절률 특성’이라 하고 연신방향으로 굴절률이 작아지는 필름을 ‘음(-)인 굴절률 특성’이라고 한다. 양(+)의 굴절률 특성을 가지는 위상차 필름은 구체적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군에서 선택된 것으로 제조할 수 있고, 음(-)의 굴절률 특성을 가지는 위상차 필름은 구체적으로 변성폴리스티렌(PS) 또는 변성폴리카보네이트(PC)로 제조할 수 있다.

또한, 위상차 필름의 광학특성을 부여하는 연신방법은 고정단 연신과 자유단 연신으로 구분되며 고정단 연신은 필름을 연신하는 동안 연신하는 방향 이외의 길이를 고정시키는 방식이고 자유단 연신은 필름을 연신하는 동안 연신방향 이외의 방향에 대해 자유도를 부여하는 방식이다. 일반적으로 필름을 연신하면 연신방향 이외의 방향은 수축하나, Z축 배향필름은 연신 이외에 별도의 수축 공정이 요구된다.

하기 도 3은 롤(Roll) 상태의 필름원단의 방향을 나타낸 것으로 롤 상태의 필름이 풀리는 방향은 기계방향이라고 하여 MD(Machine Direction)방향이라고 하 며, 이에 수직한 방향을 TD(Transverse Direction)방향이라고 한다. 이때 공정상에서 필름을 MD방향으로 연신하는 것을 자유단 연신이라고 하며 TD연신을 고정단 연신이라고 한다.

연신방법(단 1차 공정만 적용했을 때)에 따른 NZ와 플레이트의 종류를 정리하면 포지티브 A 플레이트는 양(+)의 굴절률 특성을 갖는 필름을 자유단 연신하고; 네가티브 이축성 A 플레이트는 양(+)의 굴절률 특성을 갖는 필름을 고정단 연신하고; Z축 배향필름은 양(+)의 굴절률 특성 또는 음(-)의 굴절률 특성을 갖는 필름을 자유단 연신 후 고정단 수축시키고; 네가티브 A 플레이트는 음(-)의 굴절률 특성을 갖는 필름을 자유단 연신하고; 포지티브 이축성 A 플레이트는 음(-)의 굴절률 특성을 갖는 필름을 고정단 연신하여 제조할 수 있다.

상기 연신방법 이외에 추가 공정을 적용하여 지상축(Slow Axis)의 방향, 위상차값 및 NZ의 값을 제어할 수 있으며, 이의 추가 공정은 당 분야에서 일반적으로 적용되는 공정으로 특별히 한정하지는 않는다.

본 발명에 따른 복합구성 편광판 세트는 각각 위상차 필름, 편광자 및 보호필름으로 이루어진 제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판으로 구성된다.

제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 -6.0 내지 -0.1인 것을 사용하는 바, 보다 우수한 광시야각의 확보는 굴절률비는 그 절대값은 작아질수록 편광상태의 분상성이 작아져서 본 발명의 위상차 필름으로 용이하게 사용 가능하며, 정면위상차값(R0)은 굴절률비에 따라 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 상기 굴절률비(NZ)가 -6.0 미만이면 제1위상차 필 름, 액정셀 및 제2위상차 필름으로 이루어진 최적의 시야각 효과를 가지는 액정표시장치를 통과한 후의 파장에 따른 편광상태를 일컫는 분산성이 너무 커져 기준파장에 대한 보상이 이루어져도 다른 파장에 대한 보상이 제대로 이루어지지 않아 본 발명의 효과 달성이 어려우며, 굴절률비(NZ)가 -0.1를 초과하면 위상차 필름의 지상축과 MD방향이 달라 롤 대 롤(Roll To Roll) 공정에 적용이 용이하지 않은 문제가 있다.

바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 40 내지 130㎚이고, 굴절률비(NZ)가 -2 내지 -0.1인 것을 사용하는 것이 좋은 바, 이의 범위는 광학 특성과 동시에 제조 공정상의 용이성을 고려한 것이다. 현재 액정표시장치에 일반적으로 적용되는 균일한 위상차치(목적치의 ±5㎚ 이내) 및 위상차 각도(±0.5°)를 갖는 위상차 필름을 제조하기 위한 최소한의 위상차값은 40㎚ 이상은 유지해야 한다. 또한, -2.0 내지 -0.1의 굴절률비(NZ)는 TD 1축 연신공정만으로 본 발명이 목적으로 하는 위상차 필름의 제조가 가능한 범위이다. 보다 바람직하기로는 실제 공정상에서 균일한 위상차치 및 위상차 각도를 갖는 위상차 필름의 제조가 용이한 위상차의 최소값이 50㎚ 이상이므로 정면위상차값(R0)는 50 내지 130㎚이고, 실제 공정상의 TD 1축 연신공정이 용이한 굴절률비(NZ)는 -1.0 내지 -0.1을 유지하는 것이 좋다. 이때 TD 1축 연신은 2축 연신에 비해 공정이 간단하여 생산원가 절감에 용이하다.

이러한 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 평행하게 배치한다.

제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 7.0인 것을 사용하는 바, 보다 우수한 광시야각의 확보는 굴절률비는 그 절대값은 작아질수록 용이하며, 정면위상차값(R0)은 굴절률비에 따라 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 또한 제1복합구성 편광판의 위상차 필름과 광학특성을 고려하여 광시야각 확보가 용이한 조합을 사용한다.

바람직하게는 정면위상차값(R0)이 40 내지 130㎚이고, 굴절률비(NZ)는 1.1 내지 3.0, 보다 바람직하기로는 정면위상차값(R0)이 50 내지 130㎚이고, 굴절률비(NZ)는 1.1 내지 2.0를 유지하는 것이 좋다. 이들 범위 또한 상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름과 같이 광학 특성과 동시에 제조 공정상의 용이성을 고려하여 한정한 것이다.

이러한 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 인접한 편광자의 흡수축과 서로 직교하게 배치한다.

일반적으로 위상차 필름은 입사되는 파장에 따라 다른 위상차값을 가진다. 보통 짧은 파장에서 큰 위상차값을 가지고 긴 파장에서 작은 위상차값을 가지는데, 이러한 특성을 가지는 위상차 필름을 정파장 분산성을 가지는 위상차 필름이라고 한다. 또한 짧은 파장에서 작은 위상차값을 가지고 긴 파장에서 큰 위상차값을 가지는 필름을 역파장 분산성을 가지는 위상차 필름이라고 한다. 본 발명은 이러한 위상차 필름의 분산성에 제약 없이 모두 사용이 가능하다.

본 발명에서 위상차 필름의 분산성은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 있는 광원 780㎚에 대한 위상차 값 대비 광원 380㎚에 대한 위상차 값의 비로 나타낸다. 참고로 모든 파장에 대해 똑 같은 편광상태로 변화시킬 수 있는 완벽한 역파장 분 산성을 가지는 위상차 필름의 경우 [RO(380㎚)/RO(780㎚)] = 0.4872의 값을 가진다.

본 발명에 따른 제1 및 제2복합구성 편광판의 편광자에는 각각 연신과 염색 등의 공정으로 편광 기능이 부여된 편광자인 폴리비닐알콜(PVA)층이 위치하며 제1복합구성 편광판의 폴리비닐알콜(PVA)층과 제2복합구성 편광판의 폴리비닐알콜(PVA)층에서 액정셀 반대측 면에는 각각 보호필름이 위치되어 있다. 상기 제1 및 제2복합구성 편광판은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 공정을 사용하여 제조될 수 있으며, 구체적으로 복합 롤 대 롤(Roll To Roll)공정, 매엽접합(Sheet to Sheet) 공정을 적용할 수 있다. 바람직하기로는 수율 및 제조 공정상의 효율성 등을 고려하여 롤 대 롤(Roll To Roll)공정을 적용하는 것이 좋으며, 특히 PVA 편광자의 흡수축의 방향이 항상 MD방향으로 고정되기 때문에 이의 적용이 효과적이다.

이때, 제1 및 제2복합구성 편광판의 보호필름은 굴절률 차이에 따른 광학적 특성이 시야각에 영향을 미치지 못하므로 본 발명에서는 굴절률 특성이 특별히 제한되지 않는다. 상기 제1 및 제2복합구성 편광판의 보호필름을 형성하는 재료는 서로 독립적으로 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 적용할 수 있으며, 구체적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 이루어진 군에서 선택된 것으로 제조된 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 푸른 상 액정과, 액정의 상판 및 하판 편광판으로 각각 특 정의 광학특성을 갖는 위상차 필름이 배치된 제1복합구성 편광판 및 제2복합구성 편광판을 포함하는 복합구성 편광판 세트를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 상기 액정표시장치는 상판 편광판으로 제1복합구성 편광판을 배치하고 하판 편광판으로 제2복합구성 편광판을 배치하거나, 상판 편광판으로 제2복합구성 편광판을 배치하고 하판 편광판으로 배치할 수 있다. 상기 제1복합구성 편광판의 흡수축은 제2복합구성 편광판의 흡수축과 서로 직교하도록 구성된다.

본 발명의 푸른 상 액정은 전기장의 인가 여부에 따라 이방성에서 등방성으로 굴절률이 변하는 것이다. 이러한 액정은 분자들이 3차원 나선형으로 꼬여서 정열된 실린더 형태의 어레이를 이루는 데, 이러한 배향 구조를 더블 트위스트 실린더(double twist cylinder, 이하 DTC라 함) 구조라 한다. 푸른 상 액정들은 상기 DTC의 중심축으로부터 외측 방향으로 갈수록 점점 꼬이게 배치된다. 즉 푸른 상 액정들은 상기 DTC내에서 서로 직교하는 두 개의 트위스트 축을 따라 꼬이도록 배치되어 DTC의 중심축을 기준으로 DTC내에서 방향성을 갖는다.

이러한 푸른 상 액정은 제1 푸른 상, 제2 푸른 상 및 제3 푸른 상이 있으며, DTC내에서 푸른 상의 종류에 따라 그 배치구조가 달라진다. 제1 푸른 상은 DTC들이 격자 구조의 하나인 체심입방 구조로 배치되며, 제2 푸른 상은 DTC들이 단순 입방 구조로 배치된다. 상기 푸른 상은 DTC들이 격자 구조로 배치되므로 서로 인접한 세 개의 DTC들이 만나는 부분에서 선결함(DISCLINATION)이 발생한다. 상기 선결함은 액정들이 규칙적인 방향성을 갖지 않아서 불규칙하게 배열되는 부분으로서 선결함 라인을 형성한다.

상기 푸른 상 액정은 인가된 전압의 크기에 따라 이방성 굴절률이 상기 인가 전압의 제곱에 비례하여 변한다. 등방성 유극성 물질에 전계를 인가하였을 때 굴절률이 인가 전압의 제곱에 비례하는 광학 효과를 커 효과(KERR EFFECT)라 하고 액정표시장치는 푸른 상 액정의 커 효과를 이용하여 영상을 표시하므로 응답속도가 향상된다.

또한 푸른 상 액정은 전계가 형성되는 영역별로 굴절율이 결정된다. 상기 전계가 형성되는 영역이 일정하게 형성되면 셀 갭 균일도에 상관없이 균일한 휘도를 가지므로 액정표시장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 광학조건으로 구성된 액정표시장치는 암(Black)상태에서 시감도 전방위 최대 투과도가 0.05% 이하, 바람직하기로는 0.02% 이하의 보상관계를 만족한다. 현재 양산되는 가장 밝은 액정표시장치의 정면 휘도는 수직배향모드(VA Mode)를 사용하여 약 10000nits 정도를 나타내는 것으로 60°경사면의 시야각에서는 밝기가 약 10000nits × cos60°정도이며 이에 대한 0.05%는 2.5nits이다. 따라서 본 발명은 수직배향모드를 적용한 액정표시장치와 동등 이상의 시감도 전방위 투과도를 구현하고자 한다.

하기 도 1은 본 발명에 따른 푸른 상 액정용 액정표시장치의 기본 구조를 나타내는 사시도로 이를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 푸른 상 액정용 액정표시장치는 백라이트 유닛(40) 측으로부터 제2보호필름(13), 제2편광자(11), 제2위상차 필름(14), 푸른 상(blue phase) 액정셀(30), 제1위상차 필름(24), 제1편광자(21), 제1보호필름(23)의 순으로 적층된 다. 시인측에서 봤을 때 상기 제1편광자(21)와 제2편광자(11)의 흡수축(12, 22)은 서로 직교하게 배치되며, 제1위상차 필름의 지상축과 제1편광자의 흡수축은 서로 평행하게 배치되고, 제2위상차 필름의 지상축과 제2편광자의 흡수축은 서로 직교하게 배치된다. 구체적으로 도 1(a)는 제1복합구성 편광판이 상판 편광판에 배치된 것으로 제1위상차 필름(24)의 지상축(25)과 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 서로 평행하게 배치되고, 제2위상차 필름(14)의 지상축(15)과 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 서로 직교하게 배치된 것이고, 도 1 (b)는 제1복합구성 편광판이 상판 편광판에 배치된 것으로 제1위상차 필름(24)의 지상축(25)과 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 서로 평행하게 배치되고, 제2위상차 필름(14)의 지상축(15)과 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 서로 직교하게 배치되도록 구성된 것이다.

본 발명의 제1복합구성 편광판(20) 및 제2복합구성 편광판(10)은 대량생산이 용이한 롤 대 롤(Roll To Roll) 방식을 적용하여 제조된다. 도 3은 롤 대 롤 제조공정상의 MD방향을 설명하는 모식도로 이를 참조하여 도 1(a)의 구성으로 설명하면 다음과 같다.

제1복합구성 편광판(20) 및 제2복합구성 편광판(10)은 여러 가지 광학필름의 조합으로 만들어지며 각각의 광학필름은 복합구성 편광판으로 접합되기 전에 롤(Roll) 상태로 존재한다. 이러한 롤(Roll)에서 필름이 풀리거나 감기는 방향을 MD(Machine Direction)방향이라고 한다. 제2복합구성 편광판(10)의 경우 제2보호필름(13)의 방향과는 상관이 없으며 제2편광자(11)의 흡수축(12)과 제2위상차 필름(14)의 지상축(15)의 MD방향만 일치시키고, 제1복합구성 편광판(20)의 경우 제1 보호필름(23)의 방향과는 상관이 없으며 제1편광자(21)와 제1위상차 필름(24)의 MD방향만 일치시키면 롤 대 롤(Roll To Roll)생산이 가능하다.

또한 백라이트 유닛에 가까운 제2편광자(11)의 흡수축(12)이 수직 방향일 때 제2복합구성 편광판(10)을 통과한 빛은 수평방향으로 편광이 되며, 이는 판넬의 전압이 인가된 액정셀을 통과해 명(明)의 상태가 될 경우 빛은 수직 방향이 되어 흡수축이 수평방향인 시인 측의 제1복합구성 편광판(20)을 통과한다. 이때, 시인 측에서 흡수축이 수평방향인 편광 선글라스(편광 선글라스의 흡수축은 수평방향임)를 착용하고 있는 사람도 액정표시장치로부터 나온 빛을 인지할 수 있다. 만약 백라이트 유닛에 가까운 제2편광자(11)의 흡수축(12)이 수평방향일 경우에는 편광 선글라스를 착용한 사람에게는 화상이 보이지 않게 되는 문제가 발생한다. 또한, 대형 액정표시장치의 경우 시인 쪽에서 화상이 잘 보이도록 하기 위해서는 인간의 주시야가 수직방향보다 수평방향이 넓다는 것을 고려하여 광고용 등의 특수 목적 액정표시장치를 제외한 일반적인 액정표시장치에서는 인간의 주시야가 수직방향보다 수평방향으로 넓기 때문에 4:3 또는 16:9의 형태로 제작되는 것이다. 따라서 시인측에서 봤을 때 하판 편광자의 흡수축은 수직, 상판편광자의 흡수축은 평행으로 위치한다.

본 발명의 시야각 보상의 효과는 푸앙까레구(Poincare Sphere)를 통해 설명할 수 있다. 푸앙까레구(Poincare Sphere)는 특정 시각에서 편광상태의 변화를 표현하는데 아주 유용한 방법이므로 편광을 이용해 화상을 표시하는 액정표시장치에서 특정시각으로 진행하는 빛이 액정표시장치 내부 각각의 광학소자를 통과할 때 편광상태의 변화를 나타낼 수 있다. 본 발명에서 상기의 특정 시각은 도 4에 나타난 반원좌표계에서 θ=60°, Φ=45°방향이고 이 방향으로 나오는 빛의 편광상태변화를 인간이 가장 밝게 느끼는 파장 550㎚를 기준으로 설명한다. 구체적으로 정면에서 Φ+90°방향을 축으로 Φ방향의 면을 시인측으로 θ만큼 회전시켰을 때 정면방향으로 나오는 빛에 대한 편광상태 변화를 푸앙까레구상에 나타낸 것이다. 푸앙까레구 상에서 S3축의 좌표가 양(+)을 나타낼 때 우원편광을 나타내며, 이때 우원편광은 임의의 편광수평성분을 Ex, 편광수직성분을 Ey라 할 때 Ex성분의 빛이 Ey성분의 빛에 비해 위상의 느림이 0 보다 크고 반파장 보다 작은 빛을 말한다.

이하에서는, 상기 구성에 의한 전압 비인가 시 전시야각에서 암상태 구현에 대한 효과를 실시예와 비교예에서 정리하였다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 첨부된 특허청구범위에 의하여 확정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

하기 실시예 1 내지 실시예 10 및 비교예 1 내지 비교예 6에서는 LCD 시뮬레이션 프로그램인 TECH WIZ LCD 1D(사나이시스템, KOREA)에 적용하여 시뮬레이션을 실시하여 광시야각 효과를 비교하였다.

실시예 1

본 발명에 따른 각 광학필름과 액정셀 및 백라이트 등의 실측 데이터를 도 1(a)에 나타난 바와 같은 구조로 TECH WIZ LCD 1D(사나이시스템, KOREA) 상에 적층하였다. 도 1(a)의 구조를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

백라이트 유닛(40) 측으로부터 제2보호필름(13), 제2편광자(11), 제2위상차 필름(14), 푸른 상(blue phase) 액정셀(30), 제1위상차 필름(24), 제1편광자(21), 제1보호필름(23)으로 구성되며 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 시인측에서 봤을 때 수직방향이며 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 시인측에서 봤을 때 수평방향으로 제1 및 제2편광자(21, 11)의 흡수축(12, 22)은 서로 직교하도록 구성하였고 제1위상차 필름(24)의 지상축(25)과 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 서로 평행하게 배치되도록 구성였으며, 제2위상차 필름(14)의 지상축(15)과 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 서로 직교하게 배치되도록 구성하였다.

액정셀은 전기장을 인가하지 않을 때 굴절률 등방성을 띄고 전기장을 인가하면 전기장을 인가한 방향으로 굴절률이 커지는 것으로 이러한 액정모드의 시제작품은 푸른 상(Blue Phase)액정(삼성전자, SID 2008)을 사용하였다. 이를 적용할 경우 초기 액정배향이 필요하지 않아 액정셀 제작공정이 간단해진다.

한편, 본 발명의 실시예 1에서 사용된 각각의 광학필름 및 백라이트는 하기와 같은 광학적 물성을 갖는 것을 사용하였다.

먼저, 상판 하판 편광자(11, 21)는 연신된 PVA에 요오드를 염색시켜 편광자 기능을 부여하고 이러한 편광자의 편광 성능은 370 내지 780㎚ 가시광선 영역에서 시감도 편광도 99.9% 이상, 시감도 단체투과율 41% 이상이다. 시감도 편광도와 시감도 단체투과율은 파장에 따른 투과축의 투과율을 TD(λ), 파장에 따른 흡수축의 투과율을 MD(λ), JIS Z 8701 : 1999에 정의된 시감도 보정치를

라고 할 때 하기 수학식 4 내지 8에 의해 정의된다. 여기서 S(λ)는 광원스펙트럼이며 보통 C광원을 사용한다.

각 필름의 방향에 따른 내부굴절률 차이로 인해 생기는 광학특성은 파장 589.3㎚에서 하판의 제2위상차 필름(14)는 정면위상차값(R0)가 80㎚이고 굴절율비(NZ)가 1.1인 것을 사용하였고, 상판의 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 90㎚, 굴절율비(NZ)가 -0.11인 것을 사용하였다.

상기 제2위상차 필름(14)의 파장분산성은 정면위상차(파장, 380㎚)/정면위상차(파장, 780㎚)=[RO(380㎚)/RO(780㎚)]이 0.862이고 도 5과 같은 전파장 파장 분산 정도를 나타내며, 상기 제1위상차 필름(24)의 파장분산성은 정면위상차(파장, 380㎚)/정면위상차(파장, 780㎚)=[RO(380㎚)/RO(780㎚)]이 1.197이고 도 6과 같은 전파장 파장 분산 정도를 나타낸다.

상판 및 하판 편광자의 각각 바깥쪽 보호필름(13, 23)으로 입사광 589.3㎚에 대해 두께방향위상차값(Rth)이 50㎚인 광학특성을 갖는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)를 사용하였다. 백라이트 유닛으로는 삼성전자 46인치 액정TV PAVV(LTA460HR0)에 탑재된 백라이트 실측 스펙트럼 데이터를 사용했다.

상기 각 광학적 구성요소들을 도 1(a)와 같이 적층하고 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 하기 도 7과 같은 결과를 얻었다. 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화는 도 8에 표현하였으며 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에서 제2편광자(11)를 통과했을 때 편광상태는 1, 제2위상차 필름(14)을 통과했을 때 편광상태와 액정셀을 통과했을 때 편광상태는 2, 제1위상차 필름(24)을 통과했을 때 편광상태는 3으로 표현된다.

도 7은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.05%이며, 암을 표시할 때 투과 도 0.05%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색의 범위가 넓을수록 넓은 시야각을 나타내는 것으로 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

이는 면상 스위칭 액정표시장치용 편광판(I Plus Pol구성, 동우화인켐, 한국)을 본 발명의 액정모드에 적용했을 때의 전방위 시감도 투과율을 나타낸 도 9 보다 우수한 시야각 보상효과를 나타내는 것을 확인하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 35㎚이고 굴절률비(NZ)가 6.9인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 35㎚, 굴절률비(NZ)가 -5.9인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 10은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.05%이며, 암을 표시할 때 투과도 0.05%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색의 범위가 넓을수록 넓은 시야각을 나타내는 것으로 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 면상 스위칭 액정표시장치용 편광판(I Plus Pol구성, 동우화인켐, 한국)을 본 발명의 액정모드에 적용했을 때의 전방위 시감도 투과율을 나타낸 도 9와 보다 동등한 시야각 보상효과를 나타내는 것을 확인하였다.

도 11은 실시예 2의 광학보상원리를 푸앙까레구상에 나타낸 것이고 실시예 1의 도 8은 실시예 1의 광학보상원리를 푸앙까레구상에 나타낸 것으로 상기 푸앙까레구상의 두 경로 사이에 보상 가능한 경로가 수 없이 많이 존재함을 알 수 있고 제1 및 제2위상차 필름(14, 24)의 단독에 의해 광학특성이 좋아지는 것이 아니라 제2위상차 필름(14)의 광학특성에 따른 최적은 제1위상차 필름(24)의 광학특성이 결정되는 것을 알 수 있다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 129㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 17㎚, 굴절률비(NZ)가 -5.9인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 12는 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 13은 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 17㎚이고 굴절률비(NZ)가 6.9인 것을 사용하였고, 제1위상차 필 름(24)은 정면위상차값(R0)가 129㎚, 굴절률비(NZ)가 -0.11인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 14는 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 15는 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 도 1(b)와 같이 백라이트 유닛(40) 측으로부터 제1보호필름(23), 제1편광자(21), 제1위상차 필름(24), 푸른 상(blue phase) 액정셀(30), 제2위상차 필름(14), 제2편광자(11), 제2보호필름(13)이 배치되도록 구성하였다. 상기 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 시인측에서 봤을 때 수직방향이며 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 시인측에서 봤을 때 수평방향으로 제1 및 제2편광자(11, 21)의 흡수축(22, 12)은 서로 직교하도록 구성하고, 제2위상차 필름(14)의 지상축(15)과 제2편광자(11)의 흡수축(12)은 서로 직교하게 배치되도록 구성였으며, 제1위상차 필름(24)의 지상축(25)과 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 서로 수평하게 배치되도록 구성하였다.

각 필름의 방향에 따른 내부굴절률 차이로 인해 생기는 광학특성은 파장 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 80㎚이고 굴절율비(NZ)가 1.1인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 90㎚, 굴절율 비(NZ)가 -0.11인 것을 사용하였다.

상기 제2위상차 필름(14)의 파장분산성은 정면위상차(파장 380㎚)/정면위상차(파장 780㎚)[RO(380㎚)/RO(780㎚)]이 0.862이고 도 5과 같은 전파장 파장 분산 정도를 나타내며, 상기 제1위상차 필름(24)의 파장분산성은 정면위상차(파장 380㎚)/정면위상차(파장 780㎚)[RO(380㎚)/RO(780㎚)]이 1.197이고 도 6과 같은 전파장 파장 분산 정도를 나타낸다.

상기 각 광학적 구성요소들을 도 1(b)와 같이 적층하고 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과, 하기 도 16과 같은 결과를 얻었다. 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화는 도 17에 표현하였으며 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에서 제1편광자(21)를 통과했을 때 편광상태는 1, 제1위상차 필름(24)을 통과했을 때 편광상태와 액정셀을 통과했을 때 편광상태는 2, 제2위상차 필름(14)을 통과했을 때 편광상태는 3으로 표현된다.

도 16은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 스케일상의 범위는 투과율 0% 내지 0.05%이며, 암을 표시할 때 투과도 0.05%를 초과한 부위는 붉은 색, 투과도가 낮은 부위는 파란색으로 표시된다. 이때, 중앙의 파란색의 범위가 넓을수록 넓은 시야각을 나타내는 것으로 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 6

상기 실시예 5와 동일하게 도 1(b)의 구성으로 적층하여 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 35㎚이고 굴절율비(NZ)가 6.9인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 35㎚, 굴절율비(NZ)가 -5.9인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 18은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 19는 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 7

상기 실시예 5와 동일하게 도 1(b)의 구성으로 적층하여 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 129㎚이고 굴절율비(NZ)가 1.1인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 17㎚, 굴절율비(NZ)가 -5.9 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 20은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 21은 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 8

상기 실시예 5와 동일하게 도 1(b)의 구성으로 적층하여 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 17㎚이고 굴절율비(NZ)가 6.9인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 129㎚, 굴절율비(NZ)가 -0.11인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 22는 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 23은 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 9

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 49㎚이고 굴절률비 NZ가 3인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 49㎚, 굴절률비(NZ)가 -1.9인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 24는 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 25는 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

실시예 10

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 60㎚이고 굴절률비 NZ가 2인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 60㎚이고 굴절률비(NZ)가 -0.9인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

도 26은 암(BLACK)을 화면에 표시할 경우의 시감도 전방위 투과도 분포를 나타낸 것으로, 광시야각의 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 도 27은 본 발명의 기준시각(θ=60°, Φ=45°)에서 파장 550㎚의 편광상태의 변화를 나타낸 것이다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하판 위상차 필름(14) 및 상판 위상차 필름(24)의 광학특성이 일반 TAC(정면위상차값(R0)=2㎚, 두께방향위상차값(Rth)=52㎚) 인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 28에 나타내었으며, 하기 도 28과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 저가형 면상 스위칭 액정표시장치에 많이 쓰이는 0-TAC을 상 하판 위상차 필름(14, 24)(정면위상차값(R0)=1㎚, 두께방향위상차값(Rth)=2㎚) 인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 29에 나타내었으며, 하기 도 29와 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제1위상차 필름(24)의 지상축(25)과 제1편광자(21)의 흡수축(22)은 서로 직교하도록 배치하여 푸른 상 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 30에 나타내었으며, 하기 도 30과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 80㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 150㎚, 굴절률비(NZ)가 -0.1인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 31에 나타내었으며, 하기 도 31과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 10㎚이고 굴절률비(NZ)가 8.0인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 55㎚, 굴절률비(NZ)가 -6.0 인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 32에 나타내었으며, 하기 도 32와 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 589.3㎚에서 제2위상차 필름(14)은 정면위상차값(R0)가 100㎚이고 굴절률비(NZ)가 5.0인 것을 사용하였고, 제1위상차 필름(24)은 정면위상차값(R0)가 10㎚, 굴절률비(NZ)가 -7.0 인 것을 배치하여 푸른 상 액정용 액정표시장치를 제조하였다.

상기 액정표시장치의 시감도 전방위 투과도 시뮬레이션을 실시한 결과는 도 33에 나타내었으며, 하기 도 33과 같이 암(Black)상태에서 경사면 투과도가 높아 시야각이 좁다는 것을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 푸른 상 액정용 액정표시장치는 넓은 시야각을 제공할 수 있어 높은 광학적 수준이 요구되는 대화면 액정표시장치에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일례의 수직배향 액정표시장치의 구조를 나타내는 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 위상차 필름의 굴절률을 설명하기 위한 모식도이고,

도 3은 본 발명에 따른 위상차 필름과 편광판의 연신 방향을 설명하기 위한 제조과정상의 MD 방향을 나타내는 모식도이고,

도 4는 본 발명의 좌표계에서 θ, Φ로 표현하는 것을 설명하기 위한 모식도이고,

도 5는 실시예 1에서 사용된 제2위상차 필름의 전파장 파장 분산성을 나타낸 그래프이고,

도 6은 실시예 1에서 사용된 제1위상차 필름의 전파장 파장 분산성을 나타낸 그래프이고,

도 7은 본 발명에 따른 실시예 1의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 8은 본 발명의 실시예 1에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 9는 본 발명의 액정모드에 면상스위칭 액정표시장치용 복합구성 편광판 세트를 적용했을 때 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 10은 본 발명에 따른 실시예 2의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 11은 본 발명의 실시예 2에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 12는 본 발명에 따른 실시예 3의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 13은 본 발명의 실시예 3에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 14는 본 발명에 따른 실시예 4의 시감도 전방위 시감도 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 15는 본 발명의 실시예 4에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 16은 본 발명에 따른 실시예 5의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 17은 본 발명의 실시예 5에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 18은 본 발명에 따른 실시예 6의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 19는 본 발명의 실시예 6에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 20은 본 발명에 따른 실시예 7의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 21은 본 발명의 실시예 7에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 22는 본 발명에 따른 실시예 8의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 23은 본 발명의 실시예 8에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 24는 본 발명에 따른 실시예 9의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 25는 본 발명의 실시예 9에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 26은 본 발명에 따른 실시예 10의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 27은 본 발명의 실시예 10에서 경사면(θ=60°, Φ=45°) 방향으로 나오는 빛의 편광상태 변화를 푸앙까레구(Poincare Sphere)상에 나타낸 것이고,

도 28은 본 발명의 비교예 1의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 29는 본 발명의 비교예 2의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 30은 본 발명의 비교예 3의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 31은 본 발명의 비교예 4의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 32는 본 발명의 비교예 5의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이고,

도 33은 본 발명의 비교예 6의 시감도 전방위 투과도를 시뮬레이션한 결과이다.

Claims

제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판 및 이들 사이에 위치한 푸른 상 액정셀을 구비하고,

상기 제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판은 각각 위상차 필름, 편광자 및 보호필름으로 이루어지며,

상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 589.3㎚ 파장에서 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 -6.0 내지 -0.1이며, 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 평행하게 배치되며,

상기 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 589.3㎚ 파장에서 정면위상차값(R0)이 15 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 7.0이며, 지상축이 인접한 편광자의 흡수축과 서로 직교하게 배치된 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 40 내지 130㎚이고, 굴절률비(NZ)가 -2.0 내지 -0.1인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 50 내지 130㎚이고, 굴절률비(NZ)가 -1.0 내지 -0.1 인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 40 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 3.0인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2복합구성 편광판의 위상차 필름은 정면위상차값(R0)이 50 내지 130㎚이고 굴절률비(NZ)가 1.1 내지 2.0인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1복합구성 편광판과 제2복합구성 편광판의 위상차 필름 및 보호필름은 서로 독립적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군에서 선택된 것으로 제조된 것인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 푸른 상 액정셀은 푸른 상 액정 분자들이 3차원 나선형으로 꼬여서 정렬된 실린더 형태의 어레이를 이루는 것을 특징으로 하는 푸른 상 액정모드 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 푸른 상 액정모드 액정표시장치는 경사각(θ=60°, Φ=45°)에서 시감도 투과도가 0.05% 이하의 보상관계를 만족하는 것인 푸른 상 액정모드 액정표시장치.