KR20110018776A

KR20110018776A - 표시장치

Info

Publication number: KR20110018776A
Application number: KR1020090076404A
Authority: KR
Inventors: 도희욱; 신기철; 김광현; 김지훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2011-02-24
Also published as: US20130077023A1; US20110043730A1; US8330912B2; US8502942B2

Abstract

시야각을 향상시킨 표시장치가 개시된다. 표시장치는 표시패널, 제1 광학유닛 및 제2 광학유닛을 포함한다. 표시패널은 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되고 수직배향 모드로 구동되는 액정층을 포함한다. 제1 광학유닛은 네거티브 C-플레이트 및 제1 흡수축을 갖는 제1 편광판을 포함한다. 제2 광학유닛은 (nx-nz)/(nx-ny)의 값이 0.45이상이고 0.55이하인 이축성 보상필름 및 제1 흡수축과 직교하는 제2 흡수축을 갖는 제2 편광판을 포함한다. 이와 같이, 제2 광학유닛 내의 필름이 nx>nz>ny의 굴절율을 채택하여, 각 색광의 편광상태의 분산을 최소화하여 시야각을 향상시킬 수 있다.

이축성보상필름, 네거티브, C-플레이트

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정의 광 투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시장치에 관한 것이다.

액정 표시장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널 및 상기 액정 표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

액정 표시패널은 박막 트랜지스터 및 화소전극을 갖는 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 공통전극을 갖는 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

상기 액정층 내의 액정들은 상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 형성된 전기장에 의해 수직배향(vertical alignment, VA) 모드로 동작될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 전기장이 형성되지 않을 때, 상기 액정 표시패널은 블랙 영상을 구현하고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 전기장이 형성될 때 여러 계조의 영상을 구현한다.

상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 전기장이 형성될 때, 상기 화소전극 또는 상기 공통전극에 대한 상기 액정층 내의 액정들의 각도는 90도보다 작게 배열되면서 점차 밝아지는 영상을 구현한다. 상기 액정들이 상기 수직한 방향으로 배열된 경우, 상기 액정 표시패널의 정면으로는 휘도가 낮은 우수한 블랙 영상이 표시되지만, 상기 액정 표시패널의 측면으로는 정면에 비하여 블랙 영상의 휘도가 높게 나타난다. 이는 액정 표시패널의 측면으로 진행하는 광은 액정 표시 패널을 비스듬히 통과하기 때문에 정면으로 진행하는 광에 비해서 액정들에 의해 더 많은 위상 지연을 겪기 때문이다.

이와 같이, 수직배향 모드로 동작되는 액정 표시패널에서는 측면에서의 블랙 영상의 휘도가 높기 때문에 측면에서의 명도 대비비가 낮은 문제점을 갖는다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수직배향 모드 액정 표시 장치의 측면 대비비를 향상하는 것이다.

상기한 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치는 표시패널, 제1 광학유닛 및 제2 광학유닛을 포함한다.

상기 표시패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 제2 기판들 사이에 개재되고 수직배향(vertical alignment, VA) 모드로 구동되는 액정층을 포함한다. 상기 제1 광학유닛은 C-플레이트(C-plate) 및 제1 흡수축을 갖는 제1 편광판을 포함한다. 제2 광학유닛은 (nx-nz)/(nx-ny)의 값이 0.45이상이고 0.55이하인 이축성 보상필름 및 상기 제1 흡수축과 직교하는 제2 흡수축을 갖는 제2 편광판을 포함한다.

상기 제1 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 앞선 위치에 배치되고, 상기 제2 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 뒤진 위치에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 뒤진 위치에 배치되고, 상기 제2 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 앞선 위치에 배치될 수 있다.

상기 C-플레이트는 상기 표시패널과 상기 제1 편광판 사이에 배치되고, 상기 이축성 보상필름은 상기 표시패널과 상기 제2 편광판 사이에 배치될 수 있다.

상기 이축성 보상필름은 nx 및 ny, nz 중 굴절율이 큰 축이 상기 제2 흡수축과 직교할 수 있다. 여기서, 상기 nx는 x축 방향으로의 굴절율이고, 상기 ny는 상기 x축 방향과 직교하는 y축 방향으로의 굴절율이며, 상기 nz는 상기 x축과 y축 이 만드는 면에 대해 수직한 방향으로의 굴절율이다.

상기 이축성 보상필름은 nx ≠ ny ≠ nz 이고, 특히 nx > nz > ny일 수 있다. 또한 상기 이축성 보상필름은 면내 위상 지연값(Ro)이 270이상이며 280이하인 위상 지연 필름일 수 있다. 여기서, 상기 R0 = (nx - ny) * d 이고, 상기 d는 필름의 두께이다.

상기 이축성 보상필름은 뽀앙카레 구면에서 편광좌표를 원점을 중심으로 대 칭인 지점으로 보내기 위해 가시광선의 중심 파장에 대한 반파장만큼의 위상 지연값으로 설계한다.

상기 네거티브 C-플레이트의 두께방향 위상 지연값(Rth)의 절대치는 상기 액정층의 두께방향 위상 지연값(Rth)의 절대치보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 Rth = {(nx + ny)/2 - nz} * d 이고, 상기 d는 필름 또는 층의 두께이다.

상기 이축성 보상필름은 상기 표시패널의 측면에서 보았을 때의 상기 C-플레이트 및 상기 액정층에 의해 분산된 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광 상태를 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트(extinction point)로 실질적으로 일치시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 광학유닛이 이축성보상필름을 포함함에 따라, 표시패널을 측면에서 보았을 때의 명도 대비비를 보다 증가시킬 수 있다. 즉, 이축성보상필름은 C-플레이트 및 액정층에 의해 분산된 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광 상태를 다시 모아서 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트로 수렴시킬 수 있다. 이를 통해, 각 색광의 편광 상태가 분산됨으로 인해 명도 대비비가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여 기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 표시장치는 표시패널(100), 제1 광학유닛(200) 및 제2 광학유닛(300)을 포함한다.

표시패널(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110)과 대향하는 제2 기판(120) 및 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 개재된 액정층(130)을 포함한다.

제1 기판(110)은 신호선들(미도시), 신호선들과 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시) 및 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소전극(112)을 포함한다. 화소전극(112)은 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 신호선들로부터 전송된 데이터 전압들을 박막 트랜지스터를 통해 인가받는다.

제2 기판(120)은 화소전극들(112)과 대응되는 컬러필터(122) 및 컬러필터(122) 상에 형성된 공통전극(미도시)을 포함한다. 컬러필터(122)는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함할 수 있다. 공통전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 공통전압을 인가받는다.

액정층(130)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 사이에 개재되고, 수직배향(vertical alignment) 모드로 구동될 수 있다. 즉, 화소전극(112)과 공통전극 사이에 전기장이 형성되지 않으면 액정층(130)의 액정들은 제1 기판(110) 표면에 수직한 방향으로 배열되고, 화소전극(112)과 공통전극 사이에 전기장이 형성되면, 액정층(130)의 액정들은 제1 기판(110) 표면에 대하여 기울어지고, 전기장의 세기가 강해질수록 기울어지는 각도가 커져 궁극적으로는 제1 기판(110) 표면에 대하여 수평한 방향으로 배열된다.

제1 광학유닛(200)은 표시패널(100)의 하부에 배치된다. 제1 광학유닛(200)은 표시패널(100)의 하부에 배치된 제1 편광판(210), 제1 편광판(210)과 제1 광학유닛(200) 사이에 배치된 C-플레이트(C-plate, 220)를 포함한다. 즉, 제1 편광판(210)의 하부에 배치된 광원에서 발생된 광은 제1 편광판(210) 및 C-플레이트(220)를 투과하여 표시패널(100)로 입사한다.

제2 광학유닛(300)은 표시패널(100)의 상부에 배치된다. 제2 광학유닛(300)은 표시패널(100)의 상부에 배치된 제2 편광판(310), 제2 편광판(310)과 표시패널(100) 사이에 배치된 이축성보상필름(biaxial film, 320)을 포함한다.

표시패널(100)을 투과한 광은 이축성보상필름(320) 및 제2 편광판(310)을 차례로 투과하여 영상을 표시한다.

한편, 본 실시예에서, 제1 광학유닛(200)과 제2 광학유닛(300)의 배치 위치는 서로 뒤바뀔 수 있다. 즉, 제2 광학유닛(300)은 표시패널(100)의 하부에 배치되고, 제1 광학유닛(200)은 표시패널(100)의 상부에 배치될 수 있다.

도 2는 도 1의 표시장치의 광학부재들의 관계를 개념적으로 도시한 도면이 다.

우선, 제1 편광판(210)은 제1 방향(DI1)과 평행한 제1 흡수축(212)을 갖고, 제1 방향(DI1)과 직교하는 제2 방향(DI2)과 평행한 제1 투과축(미도시)을 갖는다. 즉, 제1 편광판(210)을 투과한 광은 제2 방향(DI2)으로 편광된다. 여기서, 제3 방향(DI3)은 제1 및 제2 방향들(DI1, DI2)과 직교하는 방향으로, 광의 진행방향을 의미한다.

C-플레이트(220)는 제1 편광판(210)의 상부에 배치되며, 제3 방향과 평행한 광축(222)을 갖는다. C-플레이트(220)는 nx = ny > nz의 수식을 만족하는 네거티브 C-플레이트(negative C-plate)일 수 있다. 여기서, nx는 x축 방향으로의 굴절율이고, ny는 x축 방향과 직교하는 y축 방향으로의 굴절율이며, nz는 x축 및 y축 방향들과 직교하는 z축 방향으로의 굴절율이다. 본 실시예에서, x축 방향은 제1 방향(DI1)과 평행하고, y축 방향은 제2 방향(DI2)과 평행하며, z축 방향은 제3 방향(DI3)과 평행할 수 있다.

C-플레이트(220)의 면내 위상 지연값(Ro)은 nx = ny 이므로 제로값을 갖는다. 여기서, C-플레이트(220)의 면내 위상 지연값(Ro)은 (nx - ny) * d 이고, d는 C-플레이트(220)의 두께를 의미한다.

C-플레이트(220)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 nx = ny > nz 이므로 양의 값을 갖는다. 여기서, C-플레이트(220)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 {(nx + ny)/2 - nz} * d 를 의미한다.

액정층(130)은 C-플레이트(220)의 상부에 배치된다. 액정층(130)의 액정들 은 수직배향 모드로 동작되고, C -플레이트(220)와 실질적으로 반대되는 굴절율을 가질 수 있다. 액정층(130)은 제3 방향과 평행한 광축(132)을 가질 수 있다. 액정층(130)의 광축(132)은 C-플레이트(220)의 광축(222)의 반대 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 액정층(130)은 nx = ny < nz의 수식을 만족하는 성질을 가질 수 있다.

액정층(130)의 면내 위상 지연값(Ro)은 nx = ny 이므로, 제로값을 갖는다. 또한, 액정층(130)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 nx = ny < nz 이므로, 음의 값을 갖는다. 여기서, 액정층(130)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 {(nx + ny)/2 - nz} * d 이고, d는 액정층(130)의 두께를 의미한다.

한편, 본 실시예에서, C-플레이트(220)의 두께방향 위상 지연값(Rth)의 절대치는 액정층(130)의 두께방향 위상 지연값(Rth)의 절대치보다 작을 수 있다. 예를 들어, C-플레이트(220)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 녹색광을 기준으로 약 225nm이고, 액정층(130)의 두께방향 위상 지연값(Rth)은 액정들이 수직 배향되었을 때 녹색광을 기준으로 약 - 277nm일 수 있다.

컬러필터(122)는 액정층(130)의 상부에 배치되고, 투과되는 백색광을 색광, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광으로 변경시킨다. 즉, 컬러필터(122)는 적색광, 녹색광 및 청색광으로 구성된 백색광에서 적색광, 녹색광 및 청색광 중 어느 하나만을 투과시킨다.

도 2의 이축성보상필름(320)은 컬러필터(122)의 상부에 배치되고, 제1 방향(DI1)과 평행한 광축(322)을 가진다. 도 3의 이축성보상필름(320)은 컬러필 터(122)의 상부에 배치되고, 제2 방향(DI2)과 평행한 광축(332)을 가진다.

이축성보상필름(320)은 nx ≠ ny ≠ nz 이고, 특히 nx>nz>ny를 만족할 수 있다. 이축성보상필름(320)의 면내 위상 지연값(Ro)은 녹생광을 기준으로 270이상이고 280이하인 위상 지연 필름일 수 있다. 여기서, 이축성보상필름(320)의 면내 위상 지연값(Ro)은 (nx - ny) * d 이고, d는 이축성보상필름(320)의 두께를 의미한다.

상기 이축성보상필름(320)은 뽀앙카레 구면에서 편광좌표를 원점을 중심으로 대칭인 지점으로 보내기 위해 가시광선의 중심 파장에 대한 반파장만큼의 위상 지연값으로 설계한다.

또한 이축성보상필름(320)의 Nz계수는 0.45이상 0.55이하인 위상지연필름일 수 있다. 여기서, 이축성보상필름(320)의 Nz계수는 (nx - nz)/(nx - ny)를 의미한다.

상기 이축성보상필름(320)은 뽀앙카레 구면에서 편광좌표를 원점을 중심으로 대칭인 지점으로 보내기 위해서는 Nz값이 0.5 부근에서 설계되어야한다. Nz값이 0.55보다 커지면 대칭점이 원점으로부터 오른쪽으로 이동하여 최종 이동좌표가 소거포인트(extinction point)의 우측으로 멀어지게 되며, 0.45보다 작아지면 대칭점이 원점으로부터 좌측으로 이동하여 최종 이동좌표가 소거포인트(extinction point)의 좌측으로 멀어지게 된다.

제2 편광판(310)은 이축성보상필름(320)의 상부에 배치되고, 제2 방향(DI2)과 평행한 제2 흡수축(312)을 가지며, 제1 방향(DI1)과 평행한 제2 투과축(미도시 을 갖는다.

이축성보상필름(320)는 nx축이 제2 편광판(310)의 제2 투과축(미도시)과 직교한다.

도 4는 도 2 및 도 3의 광학부재들의 흡수축 및 광축 사이의 관계를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 뽀앙카레 구면은 3개의 좌표축, 즉 제1 좌표축(S1), 제2 좌표축(S2) 및 제3 좌표축(S3)으로 이루어진다. 뽀앙카레 구면은 표시장치의 측면으로 출사하는 광의 편광상태를 입체적으로 설명하고 있다.

표시장치의 측면은 방위각 45도 및 극각 60도에서 표시장치를 바라보았을 때의 측면이다.

액정층(130)의 광축, 즉 회전축은 제2 좌표축(S2) 방향으로 형성되고, C-플레이트(220)의 광축, 즉 회전축은 제2 좌표축(S2)의 반대방향으로 형성된다.

제1 편광판(210)의 제1 투과축, 즉 하판 투과축은 제1 및 제2 좌표축들(S1, S2)에 의해 형성된 평면 상에 형성되고, 제1 좌표축(S1)에 대하여 우측으로 약 11.5도 경사지게 형성된다.

이축성보상필름(320)의 광축은 제1 및 제2 좌표축들(S1, S2)에 의해 형성된 평면 상에 형성되고, 제1 좌표축(S1)위에 배치된다.

한편, 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트(extinction point)는 하판 투과축과 제1 좌표축(S1)에 대하여 대칭인 위치에 배치된다. 소거 포인트는 제1 편광판(210)에서 이축성보상필름(320)까지 투과한 광의 이상적인 편광상태를 나타내는 위치이다. 즉, 제1 편광판(210)에서 이축성보상필름(320)까지 투과한 광이 소거 포인트와 일치할 경우, 표시장치의 측면에서 보았을 때의 명도 대비비(contrast ratio, CR)가 최대로 된다.

도 5는 도 2 및 도 3의 C-플레이트를 투과한 후의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 평면을 도시한 평면도이다.

도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 뽀앙카레 평면은 제1 좌표축(S1)에서 뽀앙카레 구면을 바라보았을 때의 편광상태를 나타내는 평면이다. 즉, 뽀앙카레 평면은 제2 좌표축(S2) 및 제3 좌표축(S3)으로 구성된다.

우선, 제1 편광판(210)을 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광상태들은 뽀앙카레 평면에서 제2 좌표축(S2) 상에 형성된다. 제1 편광판(210)을 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광상태들은 뽀앙카레 평면의 중심에서 제2 좌표축(S2)을 따라 우측으로 이격된 위치에 배치된다. 여기서, 소거 포인트는 뽀앙카레 평면의 중심에서 제2 좌표축(S2)을 따라 좌측으로 이격된 위치에 배치된다.

이어서, 제1 편광판(210)을 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광이 C-플레이트(210)를 투과하면, 각 색광들의 편광상태들은 제3 좌표축(S3)을 따라 아래로 제1 거리만큼 이동하여 배치된다. 여기서, 각 색광들은 C-플레이트(210)를 투과하면서 겪는 위상 지연이 파장 별로 달라서 편광상태가 분산되어 배치될 수 있다.

도 6는 도 2 및 도 3의 액정층을 투과한 후의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 평면을 도시한 평면도이다.

도 2, 도 3 및 도 6를 참조하면, 적색광, 녹색광 및 청색광은 C-플레이 트(220)를 투과한 후, 다시 액정층(130)을 투과한다. 액정층(130)을 투과한 색광들의 편광상태는 제3 좌표축(S3)을 따라 위로 제2 거리만큼 이동하여 배치된다. 여기서, 제2 거리는 제1 거리보다 클 수 있다. 따라서, 액정층(130)을 투과한 색광들의 편광상태는 제2 좌표축(S2)을 기준으로 상단부에 배치될 수 있다. 한편, 색광들의 편광상태들은 C-플레이트(220)를 투과한 것보다 더욱 분산되어 배치될 수 있다.

도 7은 도 2의 이축성 보상필름(320)을 투과한 후의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 평면을 도시한 평면도이다.

도 7을 참조하면, 적색광, 녹색광 및 청색광은 액정층(130)을 투과한 후, 다시 컬러필터(122)를 투과한다. 컬러필터(122)는 적색광, 녹색광 및 청색광 중 어느 하나만을 선택적으로 투과시킨다.

컬러필터(122)를 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광은 다시 이축성보상필름(320)를 투과한다. 이축성보상필름(320)를 투과한 색광들의 편광상태는 제2 좌표축(S2)을 따라 왼쪽으로 제3 거리만큼 이동하여, 소거포인트 상에 인접하여 배치된다. 이렇게 하여 분산되어 있던 각 색광들의 편광상태들이 소거포인트로 모아질 수 있다.

도 8은 도 3의 이축성보상필름을 투과후의 편광 상태를 나타내는 뽀앙카레 평면을 도시한 평면도이다.

도 8 은 도 2 에서 이축성보상필름이 도 3의 이축성보상필름으로 대체되어 구현되는 것을 뽀앙카레 평면상에 표현한 것이다. 이축성보상필름(320)를 투과한 색광들의 편광상태는 제2 좌표축(S2)을 따라 왼쪽으로 제4 거리만큼 이동하여, 소거 포인트와 인접하여 배치된다. 여기서, 제4 거리는 제3 거리와 같을 수 있다. 한편, 분산되어 배치된 색광들의 편광상태들이 더욱 모아지도록 배치될 수 있다.

이와 같이, 이축성보상필름(320)은 표시장치를 측면에서 보았을 때 C-플레이트(220) 및 액정층(130)에 의해 분산된 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광 상태를 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트로 모이도록 하여 거의 일치시킬 수 있다. 그로 인해, 표시장치의 측면에서 보았을 때의 명도 대비비(Contrast Ratio)가 보다 향상될 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에서 사용된 세 가지 C-플레이트의 분산 특성을 보여주는 그래프이다. 도 12, 도 13 및 도 14는 각각 도 2에 도 9 내지 도 11의 파장분산 특성을 가지는 C-플레이트를 하판 일축성보상필름으로 사용한 경우 액정패널의 파장분산 최적화를 위해 액정층의 두께에 대한 뽀앙카레 평면에서의 각 색광의 편광 상태와 소거 포인트 사이의 거리 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

[표 1]

		R	G	B
C-plate #1	Rth 액정	320.3	303.2	302.6
	Rth C-plate	280.1	288.0	306.4
	액정Rth - C Rth	40.2	15.2	-3.8
C-plate #2	Rth 액정	312.0	303.2	311.8
	Rth C-plate	267.2	280.9	308.3
	액정Rth - C Rth	44.8	22.3	3.5
C-plate #3	Rth 액정	303.7	303.2	348.5
	Rth C-plate	258.8	282.4	343.2
	액정Rth - C Rth	44.8	20.8	5.2

위의 표 1은 도 12, 도 13 및 도 14에서 적색, 녹색, 청색 화소 각각에 소거 포인트와의 거리가 가장 가까운 셀갭을 적용했을 때, 액정의 위상지연값, C-플레이트의 위상지연값 및 액정의 위상지연값과 C-플레이트의 위상지연값의 차를 적, 녹, 청 각 색상 별로 정리한 것이다. 위 표의 단위는 nm 이고, 액정의 Rth는 40℃에서의 위상지연값(retardation)이다.

위의 표1에서 액정의 위상지연값에서 C-플레이트의 위상지연값을 뺀 값은 각각 적색광은 30~50nm일 수 있고, 녹생광은 5~25nm, 청색광은 -15~10nm일 수 있다. 이는 각 파장대별 최적 위상차 조합을 한정한 것이며, 상기 값보다 작거나 클 경우 측면 빛샘이 증가하는 요인이 된다.

도 12, 도 13 및 도 14에서 알 수 있듯이, 녹색 광을 기준으로 하면 액정층의 두께가 3.55nm일 때, 각 색광의 편광 상태와 소거 포인트 사이의 거리가 가장 가까워질 수 있음을 알 수 있다.

위 표 1에서 알 수 있듯이 도 2 구조에서는 [액정 Rth - C Rth] 값이 파장에 따라 R(630nm)>G(550nm)>B(450nm) 의 조건을 가진다.

또한 아래의 표 2는 도 3에 대해 도 9 내지 도 11의 파장분산 특성을 가지는 C-플레이트를 하판 일축성보상필름으로 사용하고, 적색, 녹색, 청색 화소 각각에 소거 포인트와의 거리가 가장 가까운 셀갭을 적용했을 때, 액정의 위상지연값, C-플레이트의 위상지연값 및 액정의 위상지연값과 C-플레이트의 위상지연값의 차를 적, 녹, 청 각 색상 별로 정리한 것이다.

[표 2]

		R	G	B
C-plate #1	Rth 액정	270.4	303.2	348.5
	Rth C-plate	275.8	283.6	301.7
	액정Rth - C Rth	-5.4	19.6	46.7
C-plate #2	Rth 액정	262.1	303.2	357.6
	Rth C-plate	263.3	276.8	303.8
	액정Rth - C Rth	-1.2	26.4	53.8
C-plate #3	Rth 액정	253.8	303.2	394.3
	Rth C-plate	255.4	278.6	338.7
	액정Rth - C Rth	-1.6	24.6	55.7

위 표 2의 단위는 nm 이고, 액정의 Rth는 40℃에서의 위상지연값(retardation)이다.

위의 표2에서 액정의 위상지연값에서 C-플레이트의 위상지연값을 뺀 값은 각각 적색광은 -15~5nm일 수 있고, 녹생광은 10~30nm, 청색광은 35~60nm일 수 있다. 이는 각 파장대별 최적 위상차 조합을 한정한 것이며, 상기 값보다 작거나 클 경우 측면 빛샘이 증가하는 요인이 된다.

위 표 2에서 알 수 있듯이, 도 3의 구조에서는 [액정Rth - C Rth] 값이 파장에 따라 B(450nm)>G(550nm)>R(630nm)의 조건을 가진다.

본 실시예에 따르면, 표시장치의 측면에서 보았을 때 C-플레이트(220) 및 액정층(130)을 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광 상태들은 서로 일치하지 않고 분산될 수 있다. 그러나, 이축성 보상필름(320)은 서로 분산된 색광들의 편광 상태를 모아줄 수 있다.

따라서, 색광들의 편광 상태들은 이축성보상필름(320)에 의해 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트로 실질적으로 일치될 수 있고, 그로 인해 표시장치의 측면에서 보았을 때의 명도 대비비(Contrast Ratio)가 보다 향상되어, 측면 시야각이 향상될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 2 및 도 3은 도 1의 표시장치의 광학부재들의 관계를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 4은 도 2 및 도 3의 광학부재들의 흡수축 및 광축 사이의 관계를 나타내는 뽀앙카레 구면을 도시한 도면이다.

도 4는 도 2 및 도 3에서 측면에서 관측시 뽀앙카레 축을 도시한 평면도이다.

도 5는 도 2에서 각 색광이 C-플레이트를 통과한 후의 뽀앙카레 구면상 위치를 도시한 평면도이다.

도 6은 도 2의 각 색광이 액정을 통과한 후의 뽀앙카레 구면상 위치를 도시한 평면도이다.

도 7은 도 2의 각 색광이 이축성보상필름을 통과한 후의 뽀앙카레 구면상 위치를 도시한 평면도이다.

도 8은 도 3의 각 색광이 이축성보상필름을 통과한 후의 뽀앙카레 구면상 위치를 도시한 평면도이다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에서 사용된 세 가지 C-플레이트의 분산 특성을 보여주는 그래프이다.

도 12는 도 9의 분산 특성을 가지는 C-TAC에 최적인 각 색광의 파장별 액정층의 두께에 대한 뽀앙카레 평면에서의 각 색광의 편광 상태와 소거점 사이의 거리 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 13은 도 10의 분산 특성을 가지는 C-plate에 최적인 각 색광의 파장별 액정층의 두께에 대한 뽀앙카레 평면에서의 각 색광의 편광 상태와 소거점 사이의 거리 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 14는 도 11의 분산 특성을 가지는 C-plate에 최적인 각 색광의 파장별 액정층의 두께에 대한 뽀앙카레 평면에서의 각 색광의 편광 상태와 소거점 사이의 거리 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 표시패널 110 : 제1 기판

112 : 화소전극 120 : 제2 기판

122 : 컬러필터 130 : 액정층

200 : 제1 광학유닛 210 : 제1 편광판

212 : 제1 흡수축 220 : C-플레이트

300 : 제2 광학유닛 310 : 제2 편광판

312 : 제2 흡수축 320 : 이축성보상필름

Claims

제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되고 수직배향(vertical alignment) 모드로 구동되는 액정층을 포함하는 표시패널;

C-플레이트(C-plate) 및 제1 흡수축을 갖는 제1 편광판을 포함하는 제1 광학유닛; 및

nx>nz>ny 의 굴절율 특성을 갖는 이축성보상필름 및 상기 제1 흡수축과 직교하는 제2 흡수축을 갖는 제2 편광판을 포함하는 제2 광학유닛

을 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 광학유닛은 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 앞선 위치에 배치되어 있고,

상기 제2 광학유닛은 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 뒤진 위치에 배치되어 있는 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 뒤진 위치에 배치되어 있고,

상기 제2 광학유닛은 상기 광의 진행방향에 대하여 상기 표시패널보다 앞선 위치에 배치되어 있는 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 C-플레이트는 상기 표시패널과 상기 제1 편광판 사이에 배치되어 있고,

상기 이축성보상필름은 상기 표시패널과 상기 제2 편광판 사이에 배치되어 있는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 이축성보상필름은 녹색광에 대한 면내 위상 지연값(Ro)이 270~280인 위상 지연 필름인 표시장치.

(단, Ro = (nx - ny) * d 이고, d는 필름의 두께임.)
제5항에 있어서,

상기 이축성 보상필름의 Nz값은 0.45~0.55인 표시장치.

(단, Nz=(nx-nz)/(nx-ny)임.)
제4항에 있어서,

상기 C-플레이트는 nx = ny > nz의 수식을 만족하는 네거티브 C-플레이트인 표시장치.

(단, nx는 x축 방향으로의 굴절율이고, ny는 상기 x축 방향과 직교하는 y축 방향으로의 굴절율이며, nz는 상기 x축 및 y축 방향들과 직교하는 z축 방향으로의 굴절율임.)
제4항에 있어서,

상기 C-플레이트의 광축은 광의 진행방향과 평행하고 상기 이축성보상필름의 광축은 상기 제2 흡수축과 직교하는 표시장치.
제8항에 있어서,

청색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)의 차이는 녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값의 차이보다 작거나 같고,

상기 녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값의 차이(G)는 적색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C플레이트의 위상 지연값의 차이(R)보다 작거나 같은 표시장치.
제9항에 있어서,

적생광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 30~50nm인 표시장치.

(단, Rth = {(nx + ny)/2 - nz} * d 이고, d는 필름 또는 층의 두께임.)
제9항에 있어서,

녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 5~25nm인 표시장치.
제9항에 있어서,

청색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 -15~10nm인 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 C-플레이트의 광축은 광의 진행방향과 평행하고, 상기 이축성보상필름의 광축은 상기 제2 흡수축과 평행한 표시장치.
제13항에 있어서,

청색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)의 차이는 녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)의 차이보다 크거나 같고,

상기 녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)의 차이는 적색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)과 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)의 차이보다 크거나 같은 표시장치.
제14항에 있어서,

적생광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 -15~5nm인 표시장치.
제14항에 있어서,

녹색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 10~30nm인 표시장치.
제14항에 있어서,

청색광 파장에 대한 상기 액정층의 위상 지연값(Rth)에서 상기 C-플레이트의 위상 지연값(Rth)을 뺀 값은 35~60nm인 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 이축성 보상필름은

상기 표시패널의 측면에서 보았을 때의 상기 C-플레이트 및 상기 액정층에 의해 분산된 적색광, 녹색광 및 청색광의 편광 상태를 뽀앙카레 구면에서의 소거 포인트(extinction point)로 실질적으로 일치시키는 표시장치.