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KR102602158B1 - 광학 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

광학 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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KR102602158B1
KR102602158B1 KR1020160029132A KR20160029132A KR102602158B1 KR 102602158 B1 KR102602158 B1 KR 102602158B1 KR 1020160029132 A KR1020160029132 A KR 1020160029132A KR 20160029132 A KR20160029132 A KR 20160029132A KR 102602158 B1 KR102602158 B1 KR 102602158B1
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South Korea
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light
plate
liquid crystal
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노성인
박영진
송준호
이재학
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 네가티브(-) C 플레이트, 상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 광확산층 및 편광판을 포함하며, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 일면에 배치된 위상차판을 포함하고, 상기 광확산층은 제1 광투과성 기재 및 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 제1 경사각으로 배열된 복수개의 제1 로드를 포함하고, 상기 네가티브(-) C 플레이트는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz" 이고, "Ny > Nz"인 광학 필름을 제공한다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치{OPTICAL FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 광학 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 대한 것으로, 특히 반사형 액정표시장치에 적용 가능한 광학 필름과 이를 포함하는 반사형 액정표시장치에 대한 것이다.
최근 표시장치로, 액정 표시패널, 플라즈마 표시패널, 일렉트로 루미네센스 표시패널, 및 유기발광 표시패널을 이용하여 화상을 표시하는 표시장치가 주목받고 있다.
액정표시장치는 액정 표시패널을 포함하며, 액정 배열을 조정하여 광의 투과율을 조정함으로써 영상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 스스로 빛을 발하지 못하는 표시장치이다. 따라서, 투과형 액정표시장치는 액정 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 그런데, 백라이트 어셈블리는 두껍고 무거우며 많은 전력을 소모한다.
적은 소비전력으로 구동될 수 있는 표시장치로 반사형 액정표시장치가 있다. 반사형 액정표시장치는 자연광이나 외부의 인조광을 반사시키는 방법으로 광의 투과율을 조절하여 화면을 표시한다. 따라서 반사형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치에 비해 가볍고, 적은 양의 소비전력을 소모한다.
이러한 반사형 액정표시장치는 광투과 제어를 위한 광학 필름을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 우수한 콘트라스트 비를 가지며 선명한 색상을 표시할 수 있는 반사형 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 반사형 액정표시장치에 적용되는 광학 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 네가티브(-) C 플레이트; 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 광확산층; 및 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 편광판;을 포함하며, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 배치된 위상차판을 포함하고, 상기 광확산층은 제1 광투과성 기재 및 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 제1 경사각으로 배열된 복수개의 제1 로드를 포함하고, 상기 네가티브(-) C 플레이트는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz", "Ny > Nz"인 광학 필름을 제공한다.
상기 위상차판은 λ/4 위상차판을 포함한다.
상기 위상차판은 λ/2 위상차판을 더 포함한다.
상기 광확산층은 상기 편광판과 상기 네가티브(-) C 플레이트 사이에 배치된다.
상기 광확산층은 상기 편광판의 일면에 배치되고, 상기 네가티브 C 플레이트는 상기 편광판의 타면에 배치된다.
상기 제1 경사각은 상기 제1 광투과성 기재의 법선을 기준으로 0˚ 내지 5˚이다.
상기 광확산층은 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 상기 제1 경사각과 다른 제2 경사각으로 배열된 복수개의 제2 로드를 더 포함한다.
상기 제2 경사각은 상기 제1 광투과성 기재의 법선을 기준으로 5˚ 내지 20˚이다.
상기 광확산층은, 상기 제1 광투과성 기재상에 배치된 제2 광투과성 기재; 및 상기 제2 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제2 광투과성 기재 내에 제3 경사각으로 배열된 복수개의 제3 로드를 더 포함한다.
상기 제3 경사각은 상기 제2 광투과성 기재의 법선을 기준으로 5˚ 내지 20˚이다.
상기 네가티브 C 플레이트는 0nm 내지 5nm 범위의 면 방향 위상지연값(Re)을 갖는다.
상기 Nx와 상기 Ny는 동일한 값을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 192.5nm 내지 242.5nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 180nm 내지 220nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 1㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 디스코틱 화합물을 포함할 수 있다.
상기 네가티브 C 플레이트는 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리노보넨 (polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리설폰(polysulfone), 및 폴리이미드(polyimide), 셀룰로오스 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향되어 배치된 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층; 및 상기 제2 기판상에 배치된 광학 필름;을 포함하며, 상기 광학 필름은, 네가티브(-) C 플레이트; 상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 광확산층; 상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 편광판;을 포함하며, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 배치된 위상차판을 포함하고, 상기 광확산층은 제1 광투과성 기재 및 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 제1 경사각으로 배열된 복수개의 제1 로드를 포함하고, 상기 네가티브(-) C 플레이트는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz" 이고, "Ny > Nz"인 액정표시장치를 제공한다.
상기 액정표시장치는, 상기 제1 기판상에 배치된 반사층; 및 상기 반사층상에 배치된 화소 전극;을 더 포함한다.
상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있다.
상기 반사층은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 위상차판은 λ/4 위상차판을 포함한다.
상기 위상차판은 λ/2 위상차판을 더 포함한다.
상기 네가티브 C 플레이트는 0nm 내지 5nm 범위의 면 방향 위상지연값(Re)을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 192.5nm 내지 242.5nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 180nm 내지 220nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖는다.
상기 네가티브 C 플레이트는 상기 편광판과 상기 제2 기판 사이에 배치된다.
상기 액정표시장치는 상기 제2 기판상에 배치되며, 상기 화소 전극과 대향하는 배치된 공통 전극을 더 포함한다.
상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 간격은 1.4㎛ 내지 1.6㎛이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 광지향성을 가지며 불필요한 반사광을 차단하여 액정표시장치의 콘트라스트 비를 향상시킨다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치는 우수한 콘트라스트 비를 가지며 우수한 표시 특성을 갖는다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 B-B'를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 6a는 반사형 액정표시장치의 광학적 구동원리에 대한 단면도이다.
도 6b는 편광자의 투과축과 위상차판의 지상축(slow axis)의 관계에 대한 일례이다.
도 7a는 액정표시장치로 입사되어 반사되는 광의 경로에 대한 단면도이다.
도 7b는 광확산층의 광 지향성을 나타낸다.
도 8a는 광확산층의 일례에 대한 사시도이다.
도 8b는 도 7a의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 9a는 광확산층의 다른 일례에 대한 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 광확산층의 또 다른 일례에 대한 사시도이다.
도 11은 광확산층의 또 다른 일례에 대한 단면도이다.
도 12는 측면으로 입사된 외광의 반사에 대한 단면도이다.
도 13은 파장에 따른 블랙 휘도 스펙트럼이다.
도 14는 색재현 다이어그램이다.
도 15는 백색 화소의 반사율 그래프이다.
도 16a는 적색 화소의 반사율 그래프이고, 도 16b는 포앙카레구 상에서 적색광의 경로를 나타낸다.
도 17a는 녹색 화소의 반사율 그래프이고, 도 17b는 포앙카레구 상에서 녹색광의 경로를 나타낸다.
도 18a는 청색 화소의 반사율 그래프이고, 도 18b는 포앙카레구 상에서 청색광의 경로를 나타낸다.
도 19a 및 19b는 색상별 콘트라스트 비에 대한 그래프이다.
도 20a는 파장에 따른 적색의 휘도 그래프이고, 도 20b는 파장에 따른 녹색의 휘도 그래프이고, 도 20c는 파장에 따른 청색의 휘도 그래프이고, 도 20d는 파장에 따른 블랙 휘도 그래프이다.
도 21은 액정표시장치의 샐갭에 따른 콘트라스트 비 그래프이다.
도 22는 액정표시장치의 샐갭에 따른 색재현성 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 설명하는 실시예나 도면들로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 표현하기 위해 사용된 용어들로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 해석되어야 한다. 용어의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면에서, 발명의 이해를 돕기 위해, 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하며, 실제 제품에 있는 구성요소가 표현되지 않고 생략되기도 한다. 따라서 도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다. 도면에서 동일 또는 유사한 역할을 하는 구성요소들은 동일한 부호로 표시된다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)", "상", "하" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배치될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배치 방향에 따라 다르게 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소와 '연결'되어 있다라고 기재되는 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 직접 접촉하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 구성요소가 개재되어 전기적으로 연결된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
또한, 어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 또는 구성요소의 '상'에 있다 또는 배치된다라고 기재되는 경우, 상기 어떤 층이나 구성요소가 상기 다른 층이나 구성요소와 직접 접촉하여 배치된 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 층이 개재되어 배치된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101A)의 평면도이고 도 1b는 도 1a의 A-A'를 따라 자른 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101A)는 액정패널(111) 및 액정패널(111) 상에 배치된 광학 필름(102)을 포함한다.
액정패널(111)은 제1 기판(110), 제1 기판(110)에 대향되어 배치된 제2 기판(210) 및 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된 액정층(300)을 포함한다. 광학 필름(102)은 제2 기판(210) 상에 배치된다.
제1 기판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 재료로 만들어질 수 있다. 제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 다양한 무기막들 및 유기막들 중에서 선택된 하나 이상의 막을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 생략될 수도 있다.
버퍼층(120)상에 게이트 전극(171)이 배치되고, 게이트 전극(171)상에 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 전극(171)은 게이트 라인(GL)으로부터 연장된다.
게이트 절연막(130)상에 반도체층(174)이 배치된다. 반도체층(174)과 적어도 일부 중첩되어 반도체층(174)상에 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 배치된다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 채널 영역을 사이에 두고 서로 이격된다.
소스 전극(173)은 데이터 라인(DL)으로부터 연장되며, 드레인 전극(175)은 콘택홀(H1)을 통해 화소 전극(191)과 전기적으로 연결된다.
게이트 전극(171), 반도체층(174), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 박막트랜지스터(TFT)를 구성한다. 도 1a 및 1b에 개시된 박막트랜지스터(TFT)의 구조를 바텀 게이트 구조라고도 한다. 그러나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 박막트랜지스터(TFT)가 탑 게이트 구조를 가질 수도 있다(도 2a 및 도 2b 참조).
소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 상에 패시베이션층(140)이 배치된다.
패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치된다. 제1 보호층(151)은 유기막 또는 무기막으로 이루어진 단일막일 수도 있고, 다층막일 수도 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 보호층(151)은 유기막이다.
제1 보호층(151)상에 반사층(160)이 배치된다. 반사층(160)은 적어도 화소 전극(191)과 중첩되는 영역에 배치된다. 반사층(160)은 금속으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반사층(160)은 알루미늄(Ag) 또는 은(Ag)을 포함하는 반사막으로 만들어질 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 반사층(160)은 박막트랜지스터(TFT)와 절연된다. 구체적으로, 반사층(160)은 콘택홀(H1) 주변 영역(도 1a의 H1 주변 사각형 영역)을 제외한 전 영역에 배치된다.
그러나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 반사층(160)이 화소 단위로 패턴화되어 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수도 있다(도 2a 및 도 2b 참조).
반사층(160)상에 컬러 필터(181, 182)가 배치된다. 컬러 필터(181, 182)는 각각, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 컬러 필터(181, 182) 중 어느 하나는 백색 필터일 수도 있다. 컬러 필터(181, 182)는 콘택홀(H1) 영역에 배치되지 않는다.
컬러 필터(181, 182) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다. 제2 보호층(152)은 유기막 또는 무기막으로 이루어진 단일막일 수도 있고, 다층막일 수도 있다. 제2 보호층(152)은 제1 보호층(151)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
제1 보호층(151) 및 제2 보호층(152)의 일부가 제거되어, 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 콘택홀(H1)이 만들어진다.
제2 보호층(152)상에 화소 전극(191)이 배치된다. 화소 전극(191)은 반사층(160)과 중첩되어 화소 단위로 배치된다. 화소 전극(191)은 콘택홀(H1)을 통해 드레인 전극(175)와 전기적으로 연결된다.
화소 전극(191)은 ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다.
또한 제2 보호층(152)상에 차광층(155)이 배치된다. 차광층(155)은 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며, 화소 전극(191)들 사이에 배치되어 화소 영역을 정의한다. 차광층(155)은 화소 전극(191)과 일부 중첩될 수도 있다. 또한, 차광층(155)은 게이트 라인(미도시), 데이터 라인(미도시) 및 박막트랜지스터(TFT)와 중첩하여 배치될 수 있다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(300)이 개재된다.
또한, 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 지지하는 컬럼 스페이서(156)가 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치된다. 컬럼 스페이서(156)는 차광층(155)과 일체로 형성될 수 있다. 일체로 형성된 차광층(155)과 컬럼 스페이서(156)를 블랙 컬럼 스페이서(BCS)라고도 한다.
제2 기판(210)상에 공통 전극(220)이 배치된다. 공통 전극(220)은 화소 전극(191)과 대향하며, ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(220) 사이의 간격은 1.4㎛ 내지 1.6㎛로 조정될 수 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(220) 사이의 간격을 샐 갭(cell gap)이라고도 한다.
제2 기판(210) 상에 광학 필름(102)이 배치된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101A)는 반사형 액정표시장치이다. 반사형 액정표시장치는 입사된 자연광 또는 외광을 이용하여 화상을 표시한다. 구체적으로, 입사된 자연광 또는 외광이 반사층(160)에 반사되어 컬러 필터(181, 182)와 액정층(300)을 통과함으로써 화상이 표시된다. 광학 필름(102)은 반사층(160)에 의해 반사되는 반사광을 제어하여, 액정표시장치(101A)가 화면을 표시할 수 있도록 한다.
도 2a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정표시장치(101B)의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B'를 따라 자른 단면도이다.
도 2a 및 2b에 따른 액정표시장치(101B)는 탑 게이트 구조의 박막트랜지스터(TFT)를 갖는다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 제1 기판(110)상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)상에 반도체층(174)이 배치되고, 반도체층(174)상에 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 절연막(130)상에 게이트 전극(171)이 배치된다. 게이트 전극(171)은 게이트 라인(GL)으로부터 연장된다. 게이트 전극(171) 상에 층간 절연막(133)이 배치된다. 층간 절연막(133)은 절연성을 갖는 유기막 또는 무기막으로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(133) 상에 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 배치된다. 층간 절연막(133)에 형성된 콘택홀을 통하여 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 각각 반도체층(174)과 연결된다. 소스 전극(173)은 데이터 라인(DL)로부터 연장되며, 드레인 전극(175)은 화소 전극(191)과 전기적으로 연결된다.
도 2a 및 2b의 반도체층(174), 게이트 전극(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 탑 게이트 구조의 박막트랜지스터(TFT)를 구성한다.
소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 상에 패시베이션층(140)이 배치되고, 패시베이션층(140) 상에 제1 보호층(151)이 배치된다. 패시베이션층(140)과 제1 보호층(151)의 일부가 제거되어, 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 콘택홀(H2)이 만들어진다.
제1 보호층(151)상에 반사층(161, 162)이 배치된다. 반사층(161, 162)은 화소 단위로 배치된다. 즉, 각 화소별로 반사층(161, 162)이 화소 전극(191)과 중첩되는 영역에 배치된다. 반사층(161, 162)은 금속으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반사층(161, 162)은 알루미늄(Ag) 또는 은(Ag)을 포함할 수 수 있다.
반사층(161, 162)은 패시베이션층(140)과 제1 보호층(151)에 형성된 콘택홀(H2)을 통해 드레인 전극(175)과 연결된다.
반사층(161, 162)상에 컬러 필터(181, 182)가 배치된다. 컬러 필터(181, 182)는 반사층(161, 162)의 적어도 일부가 노출되도록 배치된다. 컬러 필터(181, 182)는, 예를 들어, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 중 어느 하나일 수 있다. 컬러 필터(181, 182)가 백색 필터일 수 있다.
컬러 필터(181, 182) 상에 제2 보호층(152)이 배치된다.
제2 보호층(152)의 일부가 제거되어, 반사층(161, 162)의 일부를 드러내는 콘택홀(H3)이 만들어진다.
제2 보호층(152)상에 화소 전극(191)이 배치된다. 화소 전극(191)은 반사층(161, 162)과 중첩되어 배치된다. 화소 전극(191)은 제2 보호층(152)에 형성된 콘택홀(H3)을 통해 반사층(161, 162)과 연결되고, 반사층(161, 162)을 통해 드레인 전극(175)와 전기적으로 연결된다. 화소 전극(191)은 ITO, IZO, AZO와 같은 투명 도전성 산화물(TCO)로 만들어 질 수 있다. 도 2a를 참조하면, 화소 전극(191)은 도면의 가로 방향과 세로 방향으로 연장된 십자(+) 형의 줄기부(191a) 및 줄기부(191a)로부터 연장된 복수개의 가지부(191b)를 포함한다.
제1 기판(110)에 대향되도록 제2 기판(210)이 배치되고, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(300)이 개재된다. 제2 기판(210)상에 공통 전극(220)이 배치된다. 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 지지하는 컬럼 스페이서(미도시)가 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210) 중 적어도 하나에 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(미도시)가 배치될 수 있다.
제1 기판(110) 반대쪽의 제2 기판(210) 표면에 광학 필름(102)이 배치되어 액정표시장치(101B)가 만들어진다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 필름(102)을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 필름(102)의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 필름(102)은, 네가티브(-) C 플레이트(410), 네가티브(-) C 플레이트(410) 상에 배치된 광확산층(420) 및 광확산층(420) 상에 배치된 편광판(400)을 포함한다. 편광판(400)은 편광자(440) 및 편광자(440) 상에 배치된 위상차판(430)을 포함한다. 도 3을 참조하면, 광확산층(420)이 편광판(400)과 네가티브 C 플레이트(410) 사이에 배치된다.
광학 필름(102)이 액정패널(111)에 부착될 때, 위상차판(430)이 편광자(440)보다 액정패널(111)에 가까이 배치된다.
편광자(440)는 광학 필름(102)으로 입사된 외광을 선편광시킨다.
편광자(440)로, 폴리비닐알코올(PVA)계 수지에 이색성 색소가 흡착 배향되어 만들어진 필름이 사용될 수 있다. 폴리비닐알콜(PVA)계 수지의 예로, 아세트산 비닐의 단독 중합체 또는 아세트산 비닐과 다른 단량체의 공중합체 등이 있다.
편광자(440)는, 예를 들어, 폴리비닐알콜계 수지 필름을 일축 연신하는 공정, 폴리비닐알콜계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하여 2색성 색소가 폴리비닐알콜계 수지 필름에 흡착되도록 하는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알콜계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정, 및 수세공정을 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 그러나, 편광자(440)의 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
편광자(440)의 두께는 적용대상 제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 편광자(440)는 5~50㎛의 두께를 갖는다. 편광자(440)로 상업적으로 시판되는 제품이 사용될 수 있다.
위상차판(430)은 편광자(440)의 일면에 배치된다.
위상차판(430)은 광의 위상을 지연시킨다. 위상차판(430)은 선편광을 원편광으로 바꾸기도 하도 원평광을 선편광으로 바꾸기도 한다. 예를 들어, 광학 필름(102)으로 입사된 외광은 편광자(440)에 의하여 선편광되고, 위상차판(430)에 의하여 원편광된다. 원편광된 외광은 액정표시장치(101A, 101B)의 내부에서 반사된 후 다시 광학 필름(102)을 통과하여 외부로 방출되거나, 또는 광학 필름(102)을 통과하지 못하고 소멸된다.
위상차판(430)은 필름 형태로 만들어질 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 위상차판(430)은 λ/4 위상차판(quarter wave plate; QWP)을 포함한다.
λ/4 위상차판은 필름의 연신에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리아릴레이트 또는 폴리아미드로 만들어진 필름의 연신에 의하여 λ/4 위상차판이 만들어질 수 있다.
λ/4 위상차판은 COP(Cyclic Olefin Polymer)로 된 필름을 포함할 수 있다. COP 필름의 제조를 위해, 예를 들어, 노보넨(Norbornene) 계열의 COP가 사용될 수 있다. COP 필름은 광 투과율, 내열성 및 강도가 높고, 수분 흡수성이 낮고 가격이 저렴하여 경제적이다. COP 필름으로 된 위상차판은 입사광의 파장에 관계없이 비교적 일정한 위상지연값을 나타낸다.
또한, λ/4 위상차판은 광경화성 액정 화합물로 만들어질 수도 있다. 예를 들어, 기재 필름 상에 배향막이 형성되고, 배향막상에 액정 화합물이 배열되어 패턴화됨으로써 λ/4 위상차판이 만들어질 수 있다. λ/4 위상차판의 종류나 제조방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. λ/4 위상차판으로 상업적으로 시판되는 제품이 사용될 수도 있다.
위상차판(430)의 일면에 광확산층(Light Control Film; LCF)(420)이 배치된다.
광확산층(420)은 광 지향성을 가져 외광 또는 반사광의 경로를 제어할 수 있으며, 반사광을 확산시켜 광효율을 향상시킨다.
광확산층(420)의 상세한 구조와 기능은 후술된다.
네가티브 C 플레이트(410)는 광확산층(420)상에 배치된다.
네가티브 C 플레이트(410)는 액정표시장치(101A, 101B)에 대하여 경사방향(또는 off axis)으로 입사되는 외광의 위상을 보상한다. 여기서, 경사 방향(off axis)은 액정표시장치(101A, 101B) 표면의 법선과 평행하지 않은 방향을 의미한다.
이러한 위상 보상에 의하여, 네가티브 C 플레이트(410)는 블랙 구동시 불필요한 외광 반사를 방지하여 블랙 상태에서의 액정표시장치(101A, 101B)의 휘도(이하 "블랙 휘도"라 한다)의 증가를 방지한다.
네가티브 C 플레이트(410)는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz" 이고, "Ny > Nz"이다. 예를 들어 "Nx = Ny > Nz"일 수 있다.
네가티브 C 플레이트(410)의 상세한 구조와 기능은 후술된다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 필름(103)을 설명한다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 필름(103)의 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 광확산층(420)이 편광판(400)의 일면에 배치되고, 네가티브 C 플레이트(410)가 편광판(400)의 타면에 배치된다. 즉, 편광판(400)을 사이에 두고 광확산층(420)과 네가티브 C 플레이트(410)가 서로 대향되어 배치된다는 점에서 제3 실시예에 따른 광학 필름(103)은 제2 실시예에 따른 광학 필름(102)과 차이가 있다. 이하, 중복을 피하기 위해 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 필름(104)을 설명한다. 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 필름(104)의 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 위상차판(430)이 λ/4 위상차판(431) 및 λ/2 위상차판(432)을 포함한다.
일반적으로 λ/4 위상차판(431)은 정면으로 입사되는 외광, 즉, 광학 필름(102)의 표면에 대하여 수직으로 입사되는 외광의 위상 변화에 최적화 되도록 설계된다. 따라서, 위상차판(430)으로 λ/4 위상차판(431)만 사용되는 경우, 소정의 경사각으로 액정표시장치로 입사되는 외광의 위상변화가 원하는 대로 이루어지지 않을 수 있다. 외광의 입사각에 따라 외광의 경로가 달라져 위상지연 효과가 달라지는 것을 방지하기 위해, λ/4 위상차판(431)과 함께 λ/2 위상차판(432)이 사용된다.
도 6a는 반사형 액정표시장치의 광학적 구동원리에 대한 단면도이고, 도 6b는 편광자(440)의 투과축과 위상차판(430)의 지상축(slow axis)의 관계에 대한 일례이다. 이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101A)를 중심으로 실시예들을 설명한다,
구체적으로, 도 6a는 편광자(440)와 위상차판(430)을 포함하며 노말 화이트 모드로 구동되는 반사형 액정표시장치(101A)의 광학적 구동원리를 개략적으로 나타낸다.
먼저, 밝은 화면인 화이트(white) 화면이 표시되는 원리(좌측)를 설명한다.
외부에서 액정표시장치(101A)로 입사되는 광(Li)의 진행방향을 z축이라 하면, 양방향 화살표로 표시된 도면의 좌우축은 x축, 동심원(⊙)으로 표시된 도면을 앞뒤로 통과하는 축은 y축이 된다. 그리고, z축 방향으로 입사된 외광(Li)은 xy평면을 무작위로 진동하는, 편광되지 않은 빛이다. 편광자(440)를 거쳐 광학 필름으로 입사된 외광(Li)은 편광자(440)의 작용으로 투과축인 x축에 대해 평행하게 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF1) 상태가 된다.
위상차판(430)의 지상축(遲相軸; slow axis)(435)은 편광자(440)의 투과축(445)과 대략 45°의 사잇각을 가지도록 배치된다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 위상차판(430)의 지상축(435)과 편광자(440)의 투과축(445)이 배치될 수 있다. 그에 따라 선편광(SF1)된 광이 위상차판(430)을 통과할 때 양 축 성분 사이에 90°의 위상차가 생긴다. 따라서, 위상차판(430)을 통과한 광은 반시계방향으로 회전하는 원편광(SF2) 상태가 된다.
전압이 가해지지 않은 영역(OFF)의 액정(310)은 비틀려 있으며, 액정층(300)을 통과하는 광의 x축과 y축 성분에 90°만큼의 위상차를 준다. 따라서, 액정층(300)을 통과한 광은 y축 방향으로 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF3) 상태가 된다.
y축 방향으로 선편광(SF3)된 광은 반사층(160)에서 반사된 후에도 y축 방향으로 진동하는 선편광(SF4) 상태가 된다. 반사층(160)에서 반사된 광은 다시 액정층(300)을 통과하면서 광의 위상이 역으로 90°만큼 돌려져 반시계 방향으로 회전하는 원편광(SF5) 상태가 되고, 다시 위상차판(430)을 거치면서 위상이 90°만큼 돌려져 x축 방향으로 진동하는 성분만 갖는 선편광(SF6) 상태가 된다.
편광자(440)의 투광축이 x축 방향과 평행하므로, x축 방향으로 선편광(SF6)된 광은 그대로 편광자(440)를 통과하여, 반사광(Lr)에 의해 밝은 표시 영역이 만들어진다. 따라서, 액정패널(111)에 전압이 걸리지 않은 정상상태에서 밝은 화면, 즉 화이트 화면이 표시된다.
다음, 어두운(dark) 화면인 블랙(black) 화면이 표시되는 원리를 설명한다.
입사되는 광(Li)의 성질이 화이트 화면을 표시할 때와 동일하다고 할 때, 광학 필름(102)으로 입사된 광은 편광자(440)를 통과하여 선편광(SO1) 상태가 되고, 위상차판(430)을 통과한 후 반시계 방향으로 회전하는 원편광(SO2) 상태가 된다. 블랙(black) 화면이 표시될 때에는, 화소에 전압이 인가되어 액정(310)이 비틀어지지 않고 평행 배열되며, 액정층(300)을 진행하는 광은 위상 변화 없이 원편광(SO3) 상태를 유지한다.
반사층(160)에서 광이 반사될 때 원편광의 위상이 변화되어, 반사층(160)에서 반사된 광은 반사층(160)으로 입사된 광과 직교(orthogonal) 상태가 된다. 즉, 반사층(160)에서 반사된 광은 시계 방향으로 회전하는 원편광(SO4) 상태가 된다.
원편광(SO4)된 광이 액정층(300)을 지나면서 위상이 변화되지 않으므로, 액정층(300)을 통과한 광은 시계 방향으로 원편광(SO5) 상태를 유지한다. 시계 방향으로 원편광(SO5)된 광은 위상차판(430)을 지나면서 90° 위상 변화되어 y축 방향으로 진동하는 y축 성분만 갖는 선편광(SO6) 상태가 된다. 그런데, 편광자(440)가 x축 방향의 투광축을 가지므로, y축 성분만 갖는 선편광(SO6)은 편광자(440)를 통과하지 못하고 차단(block)된다. 이와 같이, 반사광이 차단되므로, 전압이 인가된 화소는 어둡게 보인다. 즉, 블랙 화면이 표시된다.
도 7a는 액정표시장치(101A)로 입사되어 반사되는 광의 경로를 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 법선(N) 방향으로 입사되어 반사된 광 및 특정의 각도로 입사되어(Li2) 특정의 지점에서 반사된 광(Lr2) 만이 사용자의 눈에 인식되고, 나머지 외광(Li1)에 의한 반사광(Lr1)은 사용자에 의해 시인되지 않는다. 따라서, 반사광의 이용 효율이 높지 않다.
따라서, 백라이트를 사용하지 않고 반사광을 이용하여 화면을 표시하는 반사형 액정표시장치(101A)의 반사광 이용 효율을 높이는 것이 필요하다.
도 7b는 광확산층(420)을 통과하는 광의 경로를 나타낸다.
도 7b의 광확산층(420)은 제1 광투과성 기재(510) 및 복수개의 제1 로드(511)를 포함한다. 도 7b를 참조하면, 비교적 큰 각도로 입사된 외광(Li3)이 반사층(160)에서 반사되어 광확산층(420)으로 입사된 후, 두 개의 제1 로드(511) 사이에서 반사를 반복하여, 사용자의 시야각 범위(θa)로 방출된다(Lr3).
다른 입사광(Li4)은 반사층(160)에서 반사되어 광확산층(420)으로 입사된 후, 제1 광투과성 기재(510)와 제1 로드(511)의 경계면에서 전반사되어 제1 로드(511)의 경사각 방향으로 방출되어(Lr4) 사용자에게 인식된다.
또 다른 입사광(Li5)은 반사층(160)에서 반사되어 광확산층(420)으로 입사된 후, 제1 로드(511)에서 반사되어 입사광과 거의 평행한 방향으로 방출된다(Lr5).
이러한 광확산층(420)에 의해, 반사광의 경로가 사용자의 시야각 방향으로 유도되어 반사광의 이용 효율이 향상된다. 본 발명에 따른 광확산층(420)은 광의 경로를 제어하는 기능을 가지기 때문에, 광제어 필름이라고도 한다.
도 8a는 광확산층(420)의 일례에 대한 사시도이고, 도 8b는 도 8a의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8a 및 8b에 표시된 광확산층(420)은 제1 광투과성 기재(510), 제1 광투과성 기재(510)와 다른 굴절률을 가지며 제1 광투과성 기재(510) 내에 제1 경사각(θ1)으로 배열된 복수개의 제1 로드(511)를 포함한다. 제1 광투과성 기재(510)는 필름 형상을 가지며, 그에 따라 광확산층(420)은 필름 형태를 가진다.
제1 로드(511)는 막대 형상 또는 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 로드(511)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 각기둥 형상을 가질 수도 있다.
제1 로드(511)의 배열 방향인 제1 경사각(θ1)은, 제1 광투과성 기재(510)의 법선(N1)에 대한 제1 로드(511)의 중심축(ax1)의 각도로 정의된다.
예를 들어, 제1 로드(511)는 0˚ 내지 5˚의 제1 경사각(θ1)을 가진다.
제1 로드(511)는 제1 경사각(θ1) 방향으로 광의 진행을 유도한다. 따라서, 광확산층(420)은 광 지향성을 가진다.
또한, 제1 로드(511)는 제1 광투과성 기재(510)와 다른 굴절률을 가지기 때문에, 광확산층(420)으로 입사된 광은 제1 로드(511)에서 산란될 수 있다. 따라서, 광확산층(420)이 광 산란성을 가진다.
제1 광투과성 기재(510)와 제1 로드(511) 사이의 굴절률 차이가 너무 작으면 광확산층(420)의 광 산란성이 저하되고, 반대로 너무 크면 어떠한 각도로 광이 입사하더라도 산란성이 생겨 광확산층(420)의 광 지향성이 저하된다. 따라서, 광확산층(420)의 광 산란성과 광 지향성을 고려할 때, 제1 광투과성 기재(510)와 제1 로드(511)는 0.001 내지 0.5의 범위의 굴절률 차이를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 광투과성 기재(510)와 제1 로드(511) 사이의 굴절률 차이는 0.001 내지 0.04의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 제1 광투과성 기재(510)는 1.4 내지 1.6의 굴절률을 가질 수 있으며, 제1 로드(511)는 1.45 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있다.
제1 광투과성 기재(510)는 100㎛ 내지 200㎛의 두께(t1)를 가질 수 있다. 제1 광투과성 기재(510)의 두께가 100㎛ 미만이면 광확산층(420)이 안정적인 기계적 특성을 가지기 어렵고, 제1 로드(511)의 형성이 용이하지 않으며, 제1 로드(511)가 광 지향 특성을 가지기 어렵다. 제1 광투과성 기재(510)의 두께가 200㎛를 초과하면, 광확산층(420)의 유연성이 저하되고 및 광확산층(420)이 사용되는 장치의 박형화에 불리하다.
제1 광투과성 기재(510)의 두께(t1)는 제1 로드(511)의 길이를 결정하는 요소이기도 하다.
도 8b를 참조하면, 복수개의 제1 로드(511)는 제1 광투과성 기재(510)의 일 표면(510a)으로부터 타 표면(510b)까지 연장되어 있다. 제1 로드(511)의 길이는 제1 광투과성 기재(510)의 두께(t1)와 동일하거나 제1 광투과성 기재(510)의 두께(t1)보다 클 것이다. 제1 로드(511)는 각각 100㎛ 내지 200㎛의 길이를 가질 수 있다.
제1 로드(511)는 1㎛ 내지 3㎛의 직경(d1)을 가지며, 복수개의 제1 로드(511)는 1㎛ 내지 2㎛의 간격으로 서로 이격되어 있다.
제1 로드(511)의 배열 주기, 즉, 인접한 두 개의 제1 로드(511) 사이의 피치(P1)는 3.5㎛ 내지 4.5㎛이다.
제1 광투과성 기재(510)는 광투과성 수지를 포함한다. 제1 광투과성 기재(510)는, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오즈계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 페놀계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
제1 로드(511)는 제1 광투과성 기재(510)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
예를 들어, 제1 로드(511) 및 제1 광투과성 기재(510)는 동일한 광중합성 조성물로 만들어질 수 있다. 광중합성 조성물에 대한 선택적 광 조사 및 경화에 의해 제1 광투과성 기재(510)와 제1 로드(511)가 만들어질 수 있다.
도 9a는 광확산층(421)의 다른 일례에 대한 사시도이고, 도 9b는 도 9a의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 9a 및 9b에 도시된 광확산층(421)은 제1 광투과성 기재(510), 제1 로드(511) 및 제1 광투과성 기재(510)와 다른 굴절률을 가지며 제1 광투과성 기재(510) 내에 제2 경사각(θ2)으로 배열된 복수개의 제2 로드(512)를 포함한다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 복수개의 제1 로드(511)와 복수개의 제2 로드(512)가 도면의 가로 방향을 따라 교대로 배치된다. 또한, 복수개의 제1 로드(511)와 복수개의 제2 로드(512)는 도면의 세로 방향을 따라 교대로 배치된다.
규칙적으로 배열된 복수개의 제1 로드(511)와 복수개의 제2 로드(512)를 포함하는 광학 필름(102)은 우수한 광 지향성 및 광 확산성을 가진다.
제1 로드(511)와 마찬가지로 제2 로드(512)는 각각 막대 형상 또는 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 로드(512)는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 각기둥 형상을 가질 수도 있다.
제2 로드(512)는 제1 광투과성 기재(510) 내에서 제2 경사각(θ2)으로 기울어져 일정한 방향으로 배열되어 있다. 제2 경사각(θ2)은 제1 광투과성 기재(510)의 법선(N1)에 대한 제2 로드(512)의 중심축(ax2)의 각도로 정의된다.
제2 로드(512)는 제1 로드(511)와 다른 경사각을 갖는다. 즉, θ1과 θ2는 서로 다른 값을 갖는다(θ1 ≠ θ2). 예를 들어, 제2 로드(512)는 5˚ 내지 20˚의 제2 경사각(θ2)을 갖는다.
제1 로드(511)는 제1 경사각(θ1) 방향으로 광의 진행을 유도하며, 제2 로드(512)는 제2 경사각(θ2) 방향으로 광의 진행을 유도한다. 따라서, 도 9a 및 9b의 광확산층(421)은 두 방향의 광 지향성을 가진다.
또한 제1 로드(511)와 제2 로드(512)는 제1 광투과성 기재(510)와 다른 굴절률을 가지기 때문에, 광확산층(420)으로 입사된 광은 제1 로드(511)와 제2 로드(512)에서 산란될 수 있다. 따라서, 광확산층(421)이 광 산란성을 가진다.
제2 로드(512)는 제1 로드(511)와 동일한 굴절률을 가질 수도 있고, 다른 굴절률을 가질 수도 있다.
제1 광투과성 기재(510)와 제2 로드(512) 사이의 굴절률 차이는 0.001 내지 0.5의 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 광투과성 기재(510)와 제2 로드(512) 사이의 굴절률 차이는 0.001 내지 0.04의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 제2 로드(512)는 각각 1.45 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있다.
제1 로드(511)와 제2 로드(512)는 도면의 가로 방향을 따라 1㎛ 내지 2㎛의 간격으로 서로 이격된다. 그러나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 로드(511)와 제2 로드(512)는 서로 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 제2 로드(512)는 제1 광투과성 기재(510)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 제1 로드(511), 제2 로드(512) 및 제1 광투과성 기재(510)는 동일한 광중합성 조성물로 만들어질 수 있다. 광중합성 조성물에 대한 선택적 광 조사 및 경화에 의해 제1 광투과성 기재(510)와 다른 제1 로드(511) 및 제2 로드(512)가 만들어질 수 있다.
도 10은 광확산층(422)의 또 다른 일례에 대한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 복수개의 제1 로드(511)는 일 방향을 따라 나란히 배치되며, 복수개의 제2 로드(512)는 복수개의 제1 로드(511)와 인접하여 일 방향을 따라 나란히 배치된다. 도 10을 참조하면, 복수개의 제1 로드(511)와 복수개의 제2 로드(512)는 도면의 가로방향을 따라 나란히 배치된다. 또한, 복수개의 제1 로드(511)와 복수개의 제2 로드(512)는 도면의 세로 방향을 따라 일렬씩 교대로 배치된다.
도 11은 광확산층(423)의 또 다른 일례에 대한 단면도이다.
도 11의 광확산층(423)은 제1 광투과성 기재(510) 및 제1 광투과성 기재(510)와 다른 굴절률을 가지며 제1 광투과성 기재(510) 내에 제1 경사각(θ1)으로 배열된 복수개의 제1 로드(511)를 포함하고, 또한, 제1 광투과성 기재(510) 상에 배치된 제2 광투과성 기재(520) 및 제2 광투과성 기재(520)와 다른 굴절률을 가지며 제2 광투과성 기재(520) 내에 제3 경사각(θ3)으로 배열된 복수개의 제3 로드(513)를 더 포함한다.
제3 로드(513)는 각각 막대 형상 또는 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 로드(513)는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 각기둥 형상을 가질 수도 있다.
제3 로드(513)는 제2 광투과성 기재(520) 내에서 제3 경사각(θ3)을 가지며, 일정한 방향으로 배열되어 있다. 제3 경사각(θ3)은 제2 광투과성 기재(520)의 법선(N1)에 대한 제3 로드(513)의 중심축(ax3)의 각도로 정의된다.
제2 광투과성 기재(520)의 법선(N1)은 제1 광투과성 기재(510)의 법선(N1)과 동일하다. 제2 광투과성 기재(520)는 제1 광투과성 기재(520)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
또한, 제3 로드(513)는 제2 로드(512)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
도 12는 측면으로 입사된 외광(Li6)의 반사에 대한 단면도이다.
노말 화이트 모드로 구동되는 반사형 액정표시장치가 어두운(dark) 화면인 블랙(black) 화면을 표시할 때, 액정패널에 전압이 인가되어 액정(310)이 평행 배열된다. 따라서, 액정층(300)을 수직으로 진행하는 광의 위상이 변하지 않는다.
그러나, 측면에서 입사된 외광(Li6)과 그 반사광(Lr6)은 액정(310)과 평행하지 않다. 따라서, 반사광(Lr6)이 액정층(300)을 지날 때, 반사광(Lr6)의 위상이 변하기 때문에 반사광(Lr6)이 위상차판(430)과 편광자(440)에 의하여 완전히 차단되지 않는다. 따라서, 블랙(black) 화면의 휘도(블랙 휘도)가 상승하여 어두운 화면이 제대로 표시되지 않는다.
또한, 어느 한 화소에서 반사된 광이 완전히 차단되지 않는 경우 이웃한 화소에 영향을 주어, 이웃 화소의 블랙 휘도가 증가된다. 그에 따라, 이웃 화소에서 원하지 않는 색상이 표시될 수 있다.
도 13은 파장에 따른 블랙 휘도 스펙트럼이다.
도 13의 그래프는 액정표시장치 표면의 법선과 30˚의 사잇각을 갖는 방향으로 입사된 외광의 반사를 액정표시장치의 정면(법선 방향)에서 관찰한 결과이다. 도 13에서 BL1은 액정(310)이 개재되지 않은 액정패널의 블랙 휘도를 나타내며, BL2는 액정(310)이 개재된 액정패널의 블랙 휘도를 나타낸다. 여기서, 액정표시장치는 1.5㎛의 두께를 갖는 컬러필터를 포함한다.
도 13의 BL1을 참조하면, 측면에서 입사되는 외광에 의해, 블랙 상태에서 액정패널이 소정의 휘도를 가진다.
한편, 액정(310)이 개재된 경우(BL2), 측면에서 입사된 외광이 액정(310)과 평행하지 않아 반사광의 위상이 변한다. 따라서, 액정(310)이 개재되지 않는 경우(BL1)와 비교하여, 액정(310)이 개재된 액정패널의 블랙 휘도(BL2)가 더욱 증가된다.
블랙 휘도가 증가되면, 밝은 상태와 어두운 상태에서의 밝기 차이가 크지 않아 명암비, 즉 콘트라스트 비(contrast ratio)가 낮아진다.
콘트라스트 비(Contrast Ratio)는 표시장치가 표현할 수 있는 가장 높은 밝기(white)와 가장 낮은 밝기(black)의 비를 나타낸다. 콘트라스트 비가 높을수록 밝은 장면뿐만 아니라 어두운 장면에서도 섬세하고 조밀한 영상을 표현할 수 있다. 그런데, 측면에서 입사되는 광에 의한 반사광이 제거되지 않는 경우, 가장 낮은 밝기(black) 상태의 휘도가 높아 표시장치에 의해 표현하는 콘트라스트 비가 낮아진다. 예를 들어, 측면에서 입사되는 외광에 의한 반사광이 제거되지 않도록 설계된 반사형 액정표시장치는 5.3:1 정도의 낮은 콘트라스트 비를 갖는다.
도 14는 색재현 다이어그램이다.
구체적으로 도 14는 CIE 1931 색좌표에 표시된 색재현 다이어그램을 나타낸다. 도 14에서 A1으로 표시된 영역은 사람이 인식하는 색상의 범위이며, A2는 HDTV에서 요구되는 색상 범위이다.
도 14의 B1은 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 제거된 반사형 액정표시장치에 표시되는 색상의 범위를 나타내며, B2는 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영된 반사형 액정표시장치에 표시되는 색상 범위를 나타낸다.
적색, 녹색 및 청색에 대한 구체적인 색좌표 값은 아래 표 1에 개시되어 있다. 표 1에서 "블랙 휘도 포함"은 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영된 반사형 액정표시장치에 표시되는 적색의 색좌표(Rx, Ry), 녹색의 색좌표(Gx, Gy) 및 청색의 색좌표(Bx, By)를 나타낸다. 또한, "블랙 휘도 제거"는 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영되지 않은 반사형 액정표시장치에 표시되는 색상들의 색좌표를 나타낸다. 구체적으로, "블랙 휘도 제거" 항목의 색좌표 값은 적색만 표시되는 반사형 액정표시장치에 표시된 적색의 색좌표(Rx, Ry), 녹색만 표시되는 반사형 액정표시장치에 표시된 녹색의 색좌표(Gx, Gy) 및 청색만 표시되는 반사형 액정표시장치에 표시된 청색의 색좌표(Bx, By)로부터 구해질 수 있다.
Gamut 비율은 사람이 인식하는 색상의 범위(A1)에 대한 각 표시장치에서 표시되는 색상의 범위비(면적비)를 나타낸다. 퍼센트(%)로 Gamut 비율을 색재현성이라고도 한다.
Black휘도 포함 Black휘도 제거
Rx 0.456 0.596
Ry 0.320 0.340
Gx 0.302 0.314
Gy 0.447 0.555
Bx 0.246 0.170
By 0.285 0.239
Gamut 비율 10.1% 39.2%
도 14 및 표 1을 참조하면, 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인을 갖는 반사형 액정표시장치는 10.1%의 Gamut 비율을 가져 매우 열악한 색상 표시 능력을 갖는다. 이와 같이, 측면에서 입사되는 광에 의한 반사광이 제거되지 않도록 설계된 반사형 액정표시장치는 낮은 색재현성을 갖는다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 어두운 화면(black) 구현시 측면에서 입사되는 외광에 의한 반사광을 제거하여 반사형 액정표시장치(101A)의 블랙 휘도를 감소시키고 색재현성을 향상시키기 위해 네가티브 C 플레이트(410)가 사용된다.
예를 들어, VA 모드의 액정표시장치에 적용되는 액정(310)은 블랙(또는 다크) 상태에서 수직 배향(vertical tilt)된다. 이러한 액정(310)을 통과하는 외광과 그 반사광의 위상을 보상하기 위해 "Nx > Nz" 이고, "Ny > Nz"인 네가티브 C 플레이트(410)가 사용된다.
본 발명이 제1 실시예에 따르면, 네가티브 C 플레이트(410)는 0nm 내지 5nm 범위의 면 방향 위상지연값(Re)을 가질 수 있다. 면 방향 위상지연값(Re)은 다음 식 1로 구해진다.
[식 1]
Re = |Nx-Ny| x d
여기서 d는 네가티브 C 플레이트(410)의 두께이다.
Nx와 상기 Ny는 동일한 값을 가질 수 있다. 즉, "Nx=Ny" 이며, "면 방향 위상지연값 (Re) = 0"인 네가티브 C 플레이트(410)가 사용될 수 있다.
한편, 네가티브 C 플레이트(410)는 Nx=Ny 또는 Nx≒Ny의 관계를 가지므로, z축 방향을 따라서 진행하는 광에 대하여 광학적 이방성을 갖지 않는다. 따라서, 관찰자가 z축 방향, 즉 정면 방향으로부터 액정표시장치(101A)를 보았을 때에는 네가티브 C 플레이트(410)에 의해 시인이 제한되지 않는다.
또한, 액정표시장치(101A)가 어두운 화면(블랙 또는 다크 화면)을 표시할 때, 경사 방향으로 입사된 외광의 위상이 액정층(300)에 의해 변화되는 것을 보상하기 위해 네가티브 C 플레이트(410)는 두께 방향의 위상지연값(Rth)을 갖는다.
일반적으로 액정층(300)의 위상은 가시광선의 중심파장(λ=550nm)에 대해 1/4 파장의 위상값을 가지도록 설계된다. 이론적으로 액정층(300)은 137.5nm의 위상값을 가지도록 설계될 수 있지만, 공정 오차 또는 구동 오차 등을 고려하여 액정층(300)은 112.5nm 내지 162.nm의 위상값을 가지도록 설계될 수 있다. 또한, 실제 액정표시장치에 전압이 인가되더라도 거동되지 않는 액정 영역(anchoring force)이 존재하기 때문에, 이러한 거동되지 않는 액정 영역까지 고려하는 경우, 액정층(300)은 142.5nm 내지 192.nm의 위상값을 가지도록 설계될 수 있다.
이러한 액정층(300)의 위상값을 고려할 때, 네가티브 C 플레이트(410)는 142.5nm 내지 192.5nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 가지도록 설계될 수 있다. 구동 특성 등을 고려할 때, 네가티브 C 플레이트(410)는 142.5nm 내지 232.5nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 가질 수 있다.
두께 방향 위상지연값(Rth)은 다음 식 2로 구해진다.
[식 2]
Rth = |(Nx+Ny)/2 - Nz| x d
여기서, d는 네가티브 C 플레이트(410)의 두께이다.
특히, 네가티브 C 플레이트(410)는 180nm 내지 220nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 가질 수 있다.
또한, 네가티브 C 플레이트(410)는 1㎛ 내지 30㎛의 두께를 가질 수 있다. 네가티브 C 플레이트(410)의 형성 재료, 용도 등에 따라 네가티브 C 플레이트(410)의 두께가 달라질 수 있다.
네가티브 C 플레이트(410)는 디스코틱 화합물을 포함할 수 있으며, 필름 형태로 만들어질 수 있다.
구체적으로 네가티브 C 플레이트(410)는 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리노보넨 (polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리설폰(polysulfone), 및 폴리이미드(polyimide), 셀룰로오스 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. .
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(101A)의 광특성을 설명한다.
도 15, 도 16a, 도 17a 및 도 18a는 각각 백색 화소, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소의 반사율, 즉 밝은 상태(White)의 반사율을 나타낸다.
이하에서, 면 방향 위상지연값(Re)은 0이고 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치에 대한 시험 결과는 "Ex. 1"으로 표시되고, 면 방향 위상지연값(Re)은 0이고 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치에 대한 시험 결과는 Ex. 2로 표시되고, 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치에 대한 시험 결과는 "Comp. 1"으로 표시된다.
구체적으로 도 15, 도 16a, 도 17a 및 도 18a는 액정층의 두께, 즉, 샐갭이 1.6㎛인 반사형 액정패널을 이용한 반사율 측정 결과 그래프이다. 반사율은, 동일한 외광이 인가될 때, 황산바륨(BaSO4)에서 반사된 광의 밝기에 대한 상대적인 밝기 비로 구해진다.
도 15는 백색 화소의 반사율 그래프이다.
도 15를 참고하면, 백색 구현시(255 계조), 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)의 반사율이 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치(Comp. 1)의 반사율보다 높다. 따라서, 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)는 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치(Comp. 1)에 비해 보다 높은 휘도를 가지며, 따라서 더 우수한 색상 표현 능력을 갖는다.
도 16a는 적색 화소의 반사율 그래프이고, 도 16b는 포앙카레구 상의 적색광 경로를 나타낸다.
도 16a를 참고하면, 밝은 상태(255 계조) 구동시, 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치(Comp. 1)의 적색 화소 반사율이 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)의 적색 화소 반사율보다 높다. 그러나, 이들 사이의 차이가 크지는 않다. 네가티브 C 플레이트가 가시광선의 중심파장(λ=550nm)에 최적화되도록 설계되기 때문에 이러한 결과가 나타난다고 할 수 있다.
도 16b를 참조하면, 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치 (Comp. 1)에서 구현된 적색은 선편광되어 포앙카레구 상의 적도면(S1)에 위치한다. 반면, 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)에서 구현된 적색은 포앙카레구 상의 적도면(S1)보다 위쪽에 위치한다.
도 17a는 녹색 화소의 반사율 그래프이고, 도 17b는 포앙카레구 상의 녹색광 경로를 나타낸다.
도 17a를 참고하면, 밝은 상태(255 계조) 구동시, 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)의 녹색 화소 반사율이 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치(Comp. 1)의 녹색 화소 반사율보다 높다. 이와 같이 밝은 상태(255 계조)의 반사율이 높은 경우, 휘도가 높고, 우수한 색상을 표시할 수 있다.
또한, 도 17b를 참조하면, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1)에서 표시된 녹색은 선편광되어 포앙카레구 상의 적도면(S1)에 위치한다.
도 18a는 청색 화소의 반사율 그래프이고, 도 18b는 포앙카레구 상의 청색광 경로를 보여준다.
도 18a를 참고하면, 밝은 상태(255 계조) 구동시, 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1 및 Ex. 2)의 청색 화소 반사율이 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 액정표시장치(Comp. 1)의 청색 화소 반사율보다 높다.
또한, 도 18b를 참조하면, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치(Ex. 1)에서 표시된 청색은 선편광에 가깝게 편광되어 포앙카레구 상의 적도면(S1) 바로 위에 위치하는 것을 알 수 있다.
도 19a 및 19b는 색상별 콘트라스트 비에 대한 그래프이다.
도 19a는 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하며(Ex. 1), 단일의 색상을 표시하는 반사형 액정표시장치의 화소별 콘트라스트 비(CR)를 나타낸다.
도 19a를 참조하면, 백색 화소, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소는 20 이상의 콘트라스트 비를 가진다.
도 19b는 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소를 모두 포함하는 반사형 액정표시장치의 흑백 콘트라스트 비(화이트 휘도/블랙 휘도)를 나타낸다. 참고로, 흑백 콘트라스트 비를 블랙 콘트라스트 비라고도 한다.
도 19b에서 Comp. 1은 네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 반사형 액정표시장치의 흑백 콘트라스트 비를 나타내고, Ex. 1은 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 반사형 액정표시장치의 흑백 콘트라스트 비를 나타내고, Ex. 2는 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 반사형 액정표시장치의 흑백 콘트라스트 비를 나타낸다.
네가티브 C 플레이트를 포함하지 않는 반사형 액정표시장치(Comp. 1)의 흑백 콘트라스트 비가 5.3인 반면, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 반사형 액정표시장치(EX. 1)의 흑백 콘트라스트 비는 50.6이다. 이와 같이, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우 그렇지 않은 경우와 비교하여 반사형 액정표시장치의 흑백 콘트라스트 비가 9배 이상 증가되었다.
도 20a는 파장에 따른 적색의 휘도 그래프이고, 도 20b는 파장에 따른 녹색의 휘도 그래프이고, 도 20c는 파장에 따른 청색의 휘도 그래프이고, 도 20d는 파장에 따른 블랙 휘도 그래프이다.
도 20a, 20b, 20c 및 20d는 각각 액정층의 두께, 즉, 샐갭이 1.6㎛인 반사형 액정표시장치에서 적색, 녹색, 청색 및 흑색(black)이 구현될 때 파장별 상대적 휘도를 나타낸다. 구체적으로 도 20a, 20b, 20c 및 20d 에서 Comp. 1은 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 반사형 액정표시장치에서 표현되는 색상의 상대적 휘도를 나타내고, Ex. 1은 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치에서 표현되는 색상의 상대적 휘도를 나타내고, Ex. 2는 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 액정표시장치에서 표현되는 색상의 상대적 휘도를 나타낸다.
도 20a를 참조하면, 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1)와 비교하여, 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2) 적색의 파장 영역(600nm 이상의 파장)에서 휘도가 감소되었지만, 노이즈 영역(580nm 이하의 파장)에서도 휘도가 감소하였다. 이와 같이 노이즈 영역(파장 580nm 이하)에서의 휘도가 감소된 경우 보다 선명한 적색 표현이 가능하다.
도 20b를 참조하면, 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1)와 비교하여, 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2) 녹색 파장 영역(480 ~ 580nm의 파장)에서 휘도가 감소되지 않았고, 노이즈 영역(480nm 이하 및 580nm 이상의 파장)에서 휘도가 감소하였다. 이와 같이 노이즈 영역에서의 휘도가 감소된 경우 보다 선명한 녹색 표현이 가능하다.
도 20c를 참조하면, 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1)와 비교하여, 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2) 청색 파장 영역(440 ~ 480nm의 파장)에서 휘도가 감소되지 않았고, 노이즈 영역(480nm 이상의 파장)에서 휘도가 감소하였다. 이와 같이 노이즈 영역에서의 휘도가 감소된 경우 보다 선명한 청색 표현이 가능하다.
도 20d를 참조하면, 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1)와 비교하여, 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2) 가시광선 전체 파장 영역에서 블랙 휘도가 감소되었다. 이와 같이, 블랙 휘도가 감소되면 액정표시장치의 콘트라스트 비가 높아지고, 액정표시장치가 보다 선명한 색상을 표현할 수 있다.
아래 표 2는 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1)와 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2)에 대한 적색의 색좌표(Rx, Ry), 녹색의 색좌표(Gx, Gy) 및 청색의 색좌표(Bx, By)를 나타낸다. 표 2의 값은 적색, 녹색 및 청색 화소를 포함하며, 액정층(300)의 두께, 즉 샐갭이 1.6㎛인 반사형 액정표시장치에서 표시되는 색상으로부터 얻어진 CIE 1931 색좌표 값이다.
표 2의 Gamut 비율은 사람이 인식하는 색상의 범위(A1) 대비 액정표시장치에 의해 표시되는 색상의 범위를 면적비로 표현한 것이다.
Comp. 1 Ex. 1 Ex. 2
Rx 0.456 0.514 0.509
Ry 0.320 0.324 0.334
Gx 0.302 0.286 0.289
Gy 0.447 0.516 0.518
Bx 0.246 0.177 0.186
By 0.285 0.202 0.218
Gamut 비율 10.1% 29.3% 26.9%
표 2를 참조하면, 네가티브 C 플레이트가 사용되지 않은 경우(Comp. 1) Gamut 비율이 10.1% 이지만, 네가티브 C 플레이트가 사용된 경우(Ex. 1, Ex. 2) Gamut 비율이 각각 29.3%와 26.9%로 증가되었다. 따라서, 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우(Ex. 1, Ex. 2), 액정표시장치가 보다 다양한 색상을 표현할 수 있다.
도 21은 액정표시장치의 샐갭에 따른 콘트라스트 비 그래프이다.
구체적으로 도 21은 0.8㎛의 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터를 각각 포함하는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 갖는 액정표시장치에 대하여 콘트라스트 비를 측정한 결과이다.
도 21에서 Comp. 1은 광확산층이 적용되지 않은 경우이며, Ex. 1은 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우, Ex. 2는 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우를 나타낸다.
또한, G1은 액정표시장치의 샐갭이 1.6㎛인 경우, G2는 샐갭이 2.0㎛인 경우, 및 G3는 샐갭이 2.4㎛인 경우를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우(Ex. 1), 샐갭이 1.6㎛일 때 콘트라스트 비가 우수하다. 또한, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우(Ex. 2) 샐갭이 2.0㎛일 때 콘트라스트 비가 우수하다.
도 22는 액정표시장치의 샐갭에 따른 색재현성 그래프이다.
구체적으로 도 22는 0.8㎛의 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터를 각각 포함하는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 포함하는 액정표시장치의 색재현성을 측정한 결과이다.
도 22에서, "블랙 휘도 제거"는 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영되지 않은 경우의 색재현성을 나타내며, "블랙 휘도 포함"은 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영된 경우의 색재현성을 나타낸다.
또한, "블랙 휘도 포함"의 경우에 있어서, Comp. 1은 광확산층이 적용되지 않은 경우이며, Ex. 1은 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우, Ex. 2는 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우를 나타낸다.
또한, G1은 액정표시장치의 샐갭이 1.6㎛인 경우, G2는 샐갭이 2.0㎛인 경우, 및 G3는 샐갭이 2.4㎛인 경우를 나타낸다.
도 22를 참조하면, 측면 입사광에 의한 블랙 휘도 증가 요인이 반영된 경우(블랙 휘도 포함), 두께 방향 위상지연값(Rth)이 180nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우(Ex. 1) 샐갭이 1.6㎛일 때 색재현성이 우수하고, 두께 방향 위상지연값(Rth)이 220nm인 네가티브 C 플레이트를 포함하는 경우(Ex. 2) 샐갭이 2.0㎛일 때 색재현성이 우수하다.
이상 실시예와 도면을 참고하여 본 발명의 설명하였다. 상기 실시예와 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 상기 실시예나 도면에 의하여 한정되지 않는다.
101: 액정표시장치 102, 103, 104: 광학 필름
110: 제1 기판 210: 제2 기판
300: 액정층 310: 액정
400: 편광판 410: 네가티브 C 플레이트
420: 광확산층 430: 위상차판
431: λ/4 위상차판 432: λ/2 위상차판
440: 편광자 510: 제1 광투과성 기재
511: 제1 로드 512: 제2 로드
513: 제3 로드 520: 제2 광투과성 기재

Claims (29)

  1. 네가티브(-) C 플레이트;
    상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 광확산층 및
    상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 편광판;
    을 포함하며,
    상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자상에 배치된 위상차판을 포함하고,
    상기 광확산층은 제1 광투과성 기재 및 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 상기 제1 광투과성 기재의 법선에 대해 제1 경사각으로 배열된 복수개의 제1 로드를 포함하고,
    상기 네가티브(-) C 플레이트는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz", "Ny > Nz"이고,
    상기 네가티브 C 플레이트는 0nm 내지 5nm 범위의 면 방향 위상지연값(Re)을 갖고 180nm 내지 220nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖고,
    상기 광확산층은 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 상기 제1 경사각과 다른 제2 경사각으로 배열된 복수개의 제2 로드를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 로드 중 적어도 하나와 상기 복수의 제2 로드 중 적어도 하나는 상기 법선에 평행한 방향에서 동일한 높이를 갖고, 상기 복수의 제1 로드 중 상기 적어도 하나와 상기 복수의 제2 로드 중 상기 적어도 하나는 상기 법선과 수직한 방향에서 중첩하는 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상차판은 λ/4 위상차판을 포함하는 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위상차판은 λ/2 위상차판을 더 포함하는 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광확산층은 상기 편광판과 상기 네가티브(-) C 플레이트 사이에 배치된 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광확산층은 상기 편광판의 일면에 배치되고, 상기 네가티브 C 플레이트는 상기 편광판의 타면에 배치된 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 경사각은 상기 제1 광투과성 기재의 법선을 기준으로 0˚ 내지 5˚인 광학 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 경사각은 상기 제1 광투과성 기재의 법선을 기준으로 5˚ 내지 20˚인 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광확산층은,
    상기 제1 광투과성 기재상에 배치된 제2 광투과성 기재; 및
    상기 제2 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제2 광투과성 기재 내에 제3 경사각으로 배열된 복수개의 제3 로드를 더 포함하는 광학 필름.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 경사각은 상기 제2 광투과성 기재의 법선을 기준으로 5˚ 내지 20˚인 광학 필름.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 Nx와 상기 Ny는 동일한 값을 갖는 광학 필름.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 네가티브 C 플레이트는 1㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖는 광학 필름.
  16. 제1항에 있어서, 상기 네가티브 C 플레이트는 디스코틱 화합물을 포함하는 광학 필름.
  17. 제1항에 있어서, 상기 네가티브 C 플레이트는 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리노보넨 (polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리설폰(polysulfone), 및 폴리이미드(polyimide), 셀룰로오스 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 광학 필름.
  18. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향되어 배치된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층; 및
    상기 제2 기판상에 배치된 광학 필름;을 포함하며,
    상기 광학 필름은,
    네가티브(-) C 플레이트;
    상기 네가티브(-) C 플레이트 상에 배치된 광확산층; 및
    상기 네가티브(-) C 플레이트상에 배치된 편광판;을 포함하며,
    상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 배치된 위상차판을 포함하고,
    상기 광확산층은 제1 광투과성 기재 및 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 상기 제1 광투과성 기재의 법선에 대해 제1 경사각으로 배열된 복수개의 제1 로드를 포함하고,
    상기 네가티브(-) C 플레이트는 x축 방향 굴절률 Nx, y축 방향 굴절률 Ny 및 z축 방향 굴절률 Nz를 가지며, "Nx > Nz" 이고, "Ny > Nz"이고,
    상기 네가티브 C 플레이트는 0nm 내지 5nm 범위의 면 방향 위상지연값(Re)을 갖고 180nm 내지 220nm 범위의 두께 방향 위상지연값(Rth)을 갖고,
    상기 광확산층은 상기 제1 광투과성 기재와 다른 굴절률을 가지며 상기 제1 광투과성 기재 내에 상기 제1 경사각과 다른 제2 경사각으로 배열된 복수개의 제2 로드를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 로드 중 적어도 하나와 상기 복수의 제2 로드 중 적어도 하나는 상기 법선에 평행한 방향에서 동일한 높이를 갖고, 상기 복수의 제1 로드 중 상기 적어도 하나와 상기 복수의 제2 로드 중 상기 적어도 하나는 상기 법선과 수직한 방향에서 중첩하는 액정표시장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 기판상에 배치된 반사층; 및
    상기 반사층상에 배치된 화소 전극;
    을 더 포함하는 액정표시장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 화소 전극과 절연되어 있는 액정표시장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있는 액정표시장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 위상차판은 λ/4 위상차판을 포함하는 액정표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 위상차판은 λ/2 위상차판을 더 포함하는 액정표시장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제18항에 있어서, 상기 네가티브 C 플레이트는 상기 편광판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정표시장치.
  28. 제19항에 있어서, 상기 제2 기판상에 배치되며, 상기 화소 전극과 대향하는 배치된 공통 전극을 더 포함하는 액정표시장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 간격은 1.4㎛ 내지 1.6㎛인 액정표시장치.
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