KR20090058468A

KR20090058468A - 시야각 보상 필름 적층체 및 이를 이용한 면상 스위칭 액정표시 장치

Info

Publication number: KR20090058468A
Application number: KR1020080122194A
Authority: KR
Inventors: 장준원; 벨리아에프 세르게이; 말리모넨코 니콜라이
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-06-09
Also published as: US20120293758A1; US20120293754A1; US8743326B2; JP2013137545A; JP6057253B2; US20120293764A1; US20100177267A1; US8994914B2; US8767151B2; CN101688995B; JP2011507009A; US8305545B2; CN101688995A

Abstract

본 발명은 광축이 면상에 존재하는 제1필름; 및 광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체를 제공한다.

또한, 본 발명은 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀을 포함하는 액정패널, 상기 액정 패널의 양측에 각각 배치되는 제1편광판 및 제2편광판을 포함하는 IPS-LCD 장치에 있어서, 상기 액정셀 내의 액정의 광축은 편광판과 평행한 면상(in-plane)에 위치하며, 상기 제1편광판과 제2편광판의 흡수축은 서로 수직이며, 상기 액정 패널과 제2편광판 사이에 광축이 면상에 존재하는 제1필름 및 광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상(in-plane) 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체를 포함하는 IPS-LCD를 제공한다.

본 발명의 시야각 보상 필름 적층체를 IPS-LCD에 적용할 경우, 대각 방향에서 콘트라스트 비를 현저하게 개선할 수 있다.

IPS-LCD, 시야각, 보상 필름, 콘트라스트 비

Description

시야각 보상 필름 적층체 및 이를 이용한 면상 스위칭 액정 표시 장치{Integrated Wide Viewing Film and In-Plan Switching Liquid Crystal Display with the same}

본 발명은 시야각 보상 필름 적층체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 면상 스위칭 액정 표시 장치(in-plane switching liquid crystal display, IPS-LCD)에 적용되어, 대각 방향에서의 콘트라스트 비를 개선할 수 있는 시야각 보상 필름 적층체에 관한 것이다.

IPS-LCD는 초기의 액정 배향이 유리 기판과 수평하고 전극에 대하여 일정한 각도를 가지게 배향되며, 전기장의 방향이 유리 기판에 평형하게 형성되는 LCD를 말하는 것으로, 액정이 수직으로 배향되는 TN-모드에 비해 액정의 굴절율 이방성 차이가 작고, 시야각이 넓다는 장점이 있다.

IPS-LCD는 전극 쌍을 포함하는 능동 매트릭스 구동 전극의 모드에 따라 In- Plane Switching(IPS), 또는 Super In-Plane Switching(Super IPS) 또는 Fringe Field Switching(FFS)으로 구별되나, 본 발명의 IPS-LCD는 이들 모두를 포함하는 것으로 본다.

상기한 바와 같이, IPS-LCD는 액정이 수평 방향으로 배향되어 있기 때문에, 시야각에 따른 굴절률 이방성 변화는 크지 않지만, 측면에서 봤을 때 액정의 배열이 비대칭적으로 되어, 좌-우 측에서의 색 변화가 발생하고, 경사각에 대해 상대적으로 빛 누설이 높아 경사각에서 낮은 콘트라스트 비 값을 나타낸다는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제2005-0073221호에는 액정 셀과 편광판 사이에 음의 이축성 필름과 +C 플레이트를 포함하는 시야각 보상 필름을 배치하여, 정면과 경사각에서 콘트라스트 특성을 향상시키고, 색 변화를 최소화하는 IPS-LCD소자가 개시되어 있다. 그러나 상기 발명의 경우에도 대각 방향에서는 콘트라스트 비 값은 여전히 낮다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 면상 스위칭 모드 액정표시장치에서 대각 방향을 포함하는 정면 및 측면에서의 콘트라스트 특성을 향상시키는 시야각 보상 필름 적층체 및 이를 이용한 IPS-LCD 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 발명자들은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 연구를 거듭한 결과, 정면 콘트라스트 비를 향상시키기 위해 사용되는 음의 이축성 위상차 필름 또는 면상 위상차 값을 갖는 일축성 위상차 필름에 두께 방향의 광축을 갖고, 상기 두께 방향의 광축이 면상 방향으로 어느 정도 기울어진 일축성 액정 +C 필름을 적층한 시야각 보상 필름 적층체를 사용하면, IPS-LCD의 대각 방향에서의 콘트라스트 특성을 개선할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.

이때 상기 제2필름은 광축이 수직 방향에 대하여 -5°내지 +5°, 바람직하게 는 -3°내지 +3°의 각도로 기울어져 있는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체의 일 구현예에서, 상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A-필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름일 수 있다. 이때 상기 +A-필름은 550nm 파장에서 50nm 내지 150nm의 면상 위상차 값을 갖고, 상기 +C-필름은 550nm 파장에서 50nm 내지 250nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 이 경우, 상기 +A 필름은 광축이 인접한 편광판의 흡수축과 수직하도록 배치될 수도 있고, 광축이 인접한 편광판의 흡수축에 평행하도록 배치될 수도 있다.

한편, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체의 또 다른 구현예에서, 상기 제1필름은 n_x > n_y> n_z인 -B-필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름일 수 있다. 이때 상기 -B 필름은 550nm 파장에서 50 내지 150nm의 면상 위상차 값 및 50 내지 200nm의 두께 방향 위상차 값을 가지며, 상기 +C-필름의 550nm 파장에서 50nm 내지 250nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1필름은 폴리머 연신 필름이고, 제2필름은 액정 필름인 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀을 포함하는 액정패널, 상기 액정 패널의 양측에 각각 배치되는 제1편광판 및 제2편광판을 포함하는 IPS-LCD 장치에 있어서, 상기 액정셀 내의 액정의 광축은 편광판과 평행한 면상(in-plane)에 위치하며, 상기 제1편광판과 제2편광판의 흡수축은 서로 수직이며, 상기 액정 패널과 제2편광판 사이에 광축이 면상에 존재하는 제1필름 및 광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상(in-plane) 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치를 제공한다.

이때 상기 액정셀의 위상차 값은 550nm 파장에서 300nm 내지 400nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1편광판 및 제2편광판은 보호 필름으로 등방성 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 이때 상기 등방성 필름으로는 무연신 COP(cyclo-olefin polymer), 무연신 아크릴 필름 또는 위상차 값이 없는 TAC 필름이 사용될 수 있다.

한편, 상기 제2필름은 광축이 수직 방향에 대하여 -5°내지 +5°, 바람직하 게는 -3°내지 +3°의 각도로 기울어져 있는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 IPS-LCD 장치의 일 구현 예에서, 상기 액정 셀은 스플레이 타입의 액정 배향을 가지며, 상기 제1필름은 상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A 필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C 필름이며, 상기 제1필름은 광축이 제2편광판의 흡수축과 수직하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기한 본 발명의 IPS-LCD 장치의 다른 구현 예에서 상기 액정 셀은 호모지니어스 타입의 액정 배향을 가지며, 상기 제1필름은 상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A 필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C 필름이며, 상기 제1필름은 광축이 제2편광판의 흡수축과 평행하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기한 본 발명의 IPS-LCD 장치의 또 다른 구현예에서, 상기 액정셀은 스플레이 타입의 액정 배향을 가지며, 상기 제1필름은 n_x > n_y> n_z인 -B-필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름일 수 있다.

본 발명은 일정하게 기울어진 두께 방향의 광축을 갖는 필름을 포함하는 일 체형 보상 필름을 사용하여 액정 셀 내의 액정 배향에 관계 없이 넓은 시야각 특성을 갖는 IPS-LCD 소자를 제공할 수 있도록 하였다.

또한 IPS-LCD에 본 발명의 일체형 보상 필름을 장착할 경우, 대각 방향에서 콘트라스트 비가 향상되고, 색이 변하는 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 일반적인 IPS-LCD의 기본 구조와 광축 배치도 및 위상차 필름과 굴절율 관계를 먼저 설명하기로 한다.

도 1에 IPS-LCD의 기본 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, IPS-LCD는 제1편광판(10)과 제2편광판(30) 및 액정 패널(20)로 이루어져 있으며, 상기 액정 패널(20)은 두 장의 기판(21, 23) 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정이 수평 방향으로 배향되어 채워져 있는 액정셀(22)로 이루어진다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1편광판(10)의 흡수축(↔)과 제2편광판(30)의 흡수축(◎)이 서로 수직으로 배열되어 있으며, 상기 제1편광판(10)의 흡수축(↔)과 액정셀(22)의 광축(<--->)은 서로 평행하게 배열되어 있다. 통상 백 라이트는 액정셀(22)의 광축이 서로 평행하게 배치되는 제1편광판(10)에 인접하게 배치된다.

한편, 상기 제1 편광판(10) 및 제2편광판(30)은 편광필름(미도시)과 상기 편광 필름(미도시)의 일면 또는 양면에 부착되는 보호 필름(미도시)으로 이루어진다. 편광 필름은 매우 얇은 연신 필름으로 기계적, 물리적 외력에 의해 쉽게 손상되기 때문에, 이를 보호하기 위한 보호 필름이 부착하는 것이다. 이러한 보호 필름으로는 일반적으로 TAC(Triacetate Cellulose)필름, PNB(Polynobonene)필름, COP(Cyclo-Olefin)필름 등이 사용된다.

도 2는 시야각 보상을 위해 사용되는 위상차 필름의 굴절율을 설명하기 위한 도면이다. 편의상, 위상차 필름의 x축 방향의 굴절율을 n_x, y축 방향의 굴절율을 n_y, z축 방향의 굴절율을 n_z라 하자. 위상차 필름의 특성은 상기 굴절율들의 크기에 따라 결정되며, 세 축 방향의 굴절율 중 두 축 방향의 굴절율이 다른 경우를 일축성 위상차 필름이라 하고, 세 축 모두의 굴절율이 다른 경우를 이축성 위상차 필름이라 한다.

일축성 필름은 n_x ≠ n_y = n_z인 A 필름과 n_x = n_y ≠ n_z인 C 필름으로 구분된다. 이때, n_x > n_y = n_z인 경우를 +A 필름이라 하며, n_x < n_y = n_z 인 경우를 -A 필 름이라고 한다. 또한, n_x = n_y < n_z인 경우를 +C 필름이라고 하며, n_x = n_y > n_z인 경우를 -C 필름이라고 한다.

한편, 이축성 필름은 일반적으로 B 필름으로 나타내며, 특히, n_x > n_y > n_z 인 경우를, -B 필름이라고 한다.

위상차 필름의 특성을 나타내기 위해 일반적으로 면상 위상차 값(in-plane retardation), R_in과 두께 방향 위상차 값(Thickness retardation value), R_th 이 사용되며, 상기 면상 위상차 값과 두께 방향 위상차 값은 각각 하기 식과 같이 정의된다.

식 1) 면상 위상차 값 R_in= (n_x- n_y)×d d:필름의 두께

식 2) 두께 방향 위상차 값 R_th= (n_z- n_y)×d d:필름의 두께

이하, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3c에는 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체의 다양한 구현예들이 기재되어 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체는 광축이 면상에 존재하는 제1필름 및 광축이 두께 방향에 존재하 며, 상기 두께 방향의 광축이 면상 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름으로 이루어진다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체는 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, + A 필름 및 +C 필름으로 이루어질 수 있으며, 도 3b에 도시된 바와 같이, - B 필름 및 +C 필름으로 이루어질 수도 있다. 이때 상기 +A 필름 및 -B 필름의 광축은 면상에 존재하고, +C 필름의 광축은 두께 방향으로 존재하고, 일정 각도를 이루며 면상 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 +C 필름의 광축을 면상 방향으로 일정 각도 기울어지도록 구성한 것은 IPS-LCD의 액정 셀 내의 액정 배향과 관계된 것이다. 상기한 바와 같이 IPS-LCD는 액정 셀 내부에 액정들이 수평 방향으로 배향되는 것을 특징으로 한다. 그러나 실질적으로 IPS-LCD 내부의 액정들이 정확히 수평을 이루도록 액정을 배향하는 것은 불가능하며, 대부분의 IPS-LCD는 5°이내의 프리틸트 각을 갖는다. 도 4에는 이러한 IPS-LCD 내의 액정 배향 형태가 나타나 있다. IPS-LCD의 액정 셀은 유리 기판의 러빙 방향에 따라, 도 4a와 같은 호모지니어스(Homogeneous) 타입의 액정 셀이 될 수도 있고, 도 4b와 같은 스플레이(Splay) 타입의 액정 셀이 될 수도 있다. 어떤 타입이든 간에 액정들이 완전히 수평하게 배향되지 않음을 알 수 있다. 이처럼 액정들이 완전히 수평하게 배향되지 않고, 프리틸트 각을 가지기 때문에, 측면에서 액정에 빛이 투과될 때 위상차 값이 달라지는 위상차 비대칭이 발생하게 된 다.

본 발명은 이러한 점에 착안, 두께 방향의 위상차 값을 갖는 +C 필름의 광축을 어느 정도 기울어지도록 설계하여, 측면에서 액정 셀 내의 액정들이 프리틸트 각을 가짐으로써 발생하는 위상차 비대칭에 대한 광학 보상이 일어날 수 있도록 하였다.

이때 상기 +C 필름의 광축은 수직 방향에 대해 ±5°이내로 기울어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 ±3°이내로 기울어진 것이 좋다. +C 필름의 광축의 각도는 사용되는 IPS-LCD의 액정셀의 프리틸트 각에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 ±5°를 초과할 경우, 필름에 의해 비대칭적인 위상차가 추가로 발생하여 오히려 성능을 저하시키는 것으로 나타났다. 한편, 광축의 기울기 각도를 ±3°이내로 한 경우에 보다 우수한 콘트라스트비 개선 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 제1필름, 즉 +A 필름 또는 -B 필름은 연신된 폴리머 필름으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 +A 필름은 일축 연신된 TAC 필름 혹은 일축 연신된 아크릴 필름 또는 일축 연신된 COP 필름 등일 수 있으며, -B 필름은 이축 연신된 TAC 필름 혹은 이축 연신된 아크릴 필름 또는 이축 연신된 COP 필름일 수 있다.

또한, 상기 제2필름, 즉 두께 방향의 광축이 일정한 각도로 기울어진 +C 필름은 경화된 액정 물질로 제조될 수 있다. 즉, 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체는 폴리머 필름으로 이루어진 제1필름 상에 배향막을 도포하고, 그 위에 액정을 원하는 프리틸트 각도를 갖도록 배향 코팅하여 제2필름을 형성하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 + A 필름의 면상 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 150nm이고, 상기 +C 필름의 두께 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 250nm 의 범위이며, 상기 -B 필름은 면상 위상차 값이 550nm 파장에서 50 ~ 150nm이고, 두께 위상차 값이 -50~-200nm인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 본 발명의 보상 필름 적층체를 장착한 IPS-LCD 장치를 제공한다.

본 발명의 IPS-LCD 장치는 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀을 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널의 양측에 각각 배치되는 제1편광판 및 제2편광판을 포함하는 IPS-LCD 장치에 있어서, 상기 액정셀 내의 액정의 광축은 편광판과 평행한 면상(in-plane)에 위치하며, 상기 제1편광판과 제2편광판의 흡수축은 서로 수직이고, 상기 액정 패널과 제2편광판 사이에 광축이 면상에 존재하는 제1필름 및 광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상(in-plane) 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

도 5 내지 도 7에는 본 발명의 IPS-LCD 장치의 구체적인 구현 예들이 기재되어 있다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 구현 예들을 설명한다.

먼저, 도 5a 및 도 5b에는 제1편광판(10), 일정한 거리를 두고 배치되는 상부 기판(21)과 하부 기판(23) 및 상기 기판들 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀(22)으로 이루어진 액정 패널(20) 및 제2편광판(30)을 포함하고, 상기 제1편광판(10)과 제2편광판(30)의 흡수축이 서로 수직이며, 상기 액정패널(20)과 제2편광판(30) 사이에, 제2편광판을 기준으로 +A 필름과 +C 필름순으로 적층된 보상 필름 적층체를 포함하는 IPS-LCD 소자가 도시되어 있다.

이때 액정 패널의 액정셀(22)은 도 5a에 도시된 바와 같이, HOMOGENEOUS 타입일 수도 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이, SPLAY 타입일 수도 있다. 또한, 상기 액정셀(22)의 위상차 값은 550nm 파장에서 대략 300nm ~ 400nm의 범위의 값을 갖는다.

한편, 상기 보상 필름 적층체는 제2편광판 위에 +A 필름과 +C 필름이 순차적으로 적층된 형태로 형성되며, 이때 상기 +C 필름은 광축이 두께 방향으로 형성되며, 편광판 표면에 수직하는 방향에 대해 ±5°, 바람직하게는 ±3°이내로 기울어지도록 형성된다. 또한, +A 필름은 그 광축이 제2편광의 흡수축(●)에 대하여 수직하게 배치된다.

한편, 상기 +A-필름의 면상 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 150nm 의 범위 내이고, 상기 +C-필름의 두께 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 250nm 의 범위 내에 있다.

도 6a 및 도 6b에는 본 발명의 IPS-LCD 장치의 다른 구현 예가 도시되어 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 IPS-LCD 장치는 제1편광판(10), 일정한 거리를 두고 배치되는 두 장의 기판(21, 23) 및 상기 기판들 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀(22)으로 이루어진 액정 패널(20) 및 제2편광판(30)을 포함하고, 상기 제1편광판(10)과 제2편광판(30)의 흡수축이 서로 수직이며, 상기 액정패널(20)과 제2편광판(30) 사이에, 제2편광판을 기준으로 +C 필름, +A 필름 순으로 적층된 보상 필름 적층체를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때 상기 +A 필름의 광축은 제2편광판(30)의 흡수축(●)이 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 +C 필름은 광축이 두께 방향으로 형성되며, 편광판 표면에 수직하는 방향에 대해 ±5°, 바람직하게는 ±3°이내로 기울어지도록 형성된다.

한편, 상기 액정 패널의 액정셀(22)은 도 6a에 도시된 바와 같이, HOMOGENEOUS 타입일 수도 있고, 도 6b에 도시된 바와 같이, SPLAY 타입일 수도 있다. 또한, 상기 액정셀(22)의 위상차 값은 550nm 파장에서 대략 300nm ~ 400nm의 범위의 값을 갖는다.

한편, 상기 +A-필름의 면상 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 150nm 의 범위이고, 상기 +C-필름의 두께 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 250nm 의 범위 내인 것이 바람직하다.

도 7a 및 도 7b에는 본 발명의 IPS-LCD 장치의 또 다른 구현예가 도시되어 있다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 IPS-LCD 장치는 본 발명의 IPS-LCD 장치는 제1편광판(10), 일정한 거리를 두고 배치되는 두 장의 기판(21, 23) 및 상기 기판들 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정셀(22)으로 이루어진 액정 패널(20) 및 제2편광판(30)을 포함하고, 상기 제1편 광판(10)과 제2편광판(30)의 흡수축이 서로 수직이며, 상기 액정패널(20)과 제2편광판(30) 사이에, 제2편광판을 기준으로 -B 필름, +C 필름 순으로 적층된 보상 필름 적층체를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때 상기 액정 패널의 액정셀(22)은 도 7a에 도시된 바와 같이, HOMOGENEOUS 타입일 수도 있고, 도 7b에 도시된 바와 같이, SPLAY 타입일 수도 있다. 또한, 상기 액정셀(22)의 위상차 값은 550nm 파장에서 대략 300nm ~ 400nm의 범위의 값을 갖는다.

한편, 상기 -B 필름의 광축은 제2편광판의 흡수축(●)과 수직하게 배치되며, 상기 +C 필름의 광축은 두께 방향으로 형성되고, 수직 방향에 대해 ±5°, 바람직하게는 ±3°이내로 기울어진다.

또한, 상기 -B-필름의 면상 위상차 값은 550nm 파장에서 50 ~ 150nm이고, 두께 위상차 값이 50~200nm이며, 상기 +C-필름의 두께 위상차 값은 550nm 파장에서 50nm ~ 250nm 의 범위 내인 것이 바람직하다.

한편, IPS-LCD의 시야각 보상 특성은 편광 필름을 보호하기 위해 사용되는 보호 필름에 의해서도 영향을 받는다. 예를 들면, 보호 필름으로 두께 방향의 위상차를 갖는 필름을 사용할 경우, 시야각 보상 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있 다. 따라서 본 발명에서는 제1편광판 및 제2편광판에 사용되는 보호 필름으로 무연신 COP 또는 위상차 값이 없는 TAC 혹은 무연신 아크릴 필름과 같은 등방성 필름을 사용함으로써 우수한 시야각 보상 특성을 확보할 수 있도록 한다.

상기 보호 필름은 편광 필름의 일면 또는 바람직하게는 양면에 구비될 수 있다. 다만, 제2편광판의 경우, 편광 필름의 일면에만 상기 등방성 필름으로 이루어진 보호 필름을 구비하고, 보상 필름 적층체에 적층되는 면에는 별도의 보호 필름을 구비하지 않고, 본 발명의 보상 필름 적층체를 편광 필름 위에 바로 적층하여, 보호 필름 역할을 수행하도록 할 수 있다.

실시예 1

도 5b에 도시된 바와 같은 구조의 ISP-LCD에 대하여 방위각 45˚, 모든 경사각에서 최소 콘트라스트 비 값에 대한 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 조건은 다음과 같다.

(1) 액정셀: 셀 간격 3.3㎛, 프리틸트 각 1.4^o, 유전율 이방성Δε=+7, 550nm 파장에서 복굴절 Δn=0.1. 스플레이 타입 배향

(2) 제1편광판 및 제2편광판: 보호 필름 두께=80㎛, 두께 방향 위상차 없음

(3) +A 필름: 필름 두께= 80㎛, R_in=150nm

(4) +C 필름: 필름 두께= 1㎛, R_th=100nm, 광축 각도 + 3˚

시뮬레이션 결과는 도 8의 그래프에 실선으로 나타내었다.

비교예 1

광축이 수직 방향에 대하여 +20˚로 기울어진 +C 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건에서 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 결과는 도 8의 그래프에 ‥‥‥ 선으로 나타내었다.

비교예 2

광축이 수직 방향에 대하여 +25˚로 기울어진 +C 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건에서 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 결과는 도 8의 그래프에 -‥-‥- 선으로 나타내었다.

비교예 3

비교를 위해, 보상 필름 적층체가 삽입되지 않은 IPS-LCD에 대하여 시뮬레이션을 실시하였다.

<시뮬레이션 조건>

시뮬레이션 결과는 도 8에서 -·-·-·- 선으로 나타내었다.

비교예 4

비교를 위해, 액정셀 내의 액정이 프리틸트 각을 갖지 않고, 완전하게 수평 배향된 이상적인 IPS-LCD에 대하여 방위각 45˚, 모든 경사각에서 최소 콘트라스트 비 값에 대한 시뮬레이션을 실시하였다.

<시뮬레이션 조건>

(1) 액정셀: 셀 간격 3.3㎛, 프리틸트 각 0^o, 유전율 이방성Δε=+7, 550nm 파장에서 복굴절 Δn=0.1. 스플레이 타입 배향

시뮬레이션 결과는 도 8에서 ----- 선으로 나타내었다.

실시예 2

도 6a에 도시된 바와 같은 구조의 ISP-LCD에 대하여 방위각 45˚, 모든 경사 각에서 최소 콘트라스트 비 값에 대한 시뮬레이션을 실시하였다.

<시뮬레이션 조건>

(1) 액정셀: 셀 간격 3.3㎛, 프리틸트 각1.4^o, 유전율 이방성Δε=+7, 550nm 파장에서 복굴절 Δn=0.1. 호모지니어스 타입 배향

(2) 제1편광판: 보호 필름 두께=80㎛, 두께 방향 위상차 없음

(3) 제2편광판: 보호 필름 두께=50㎛, Rth=-30nm 인 TAC필름

(3) +A 필름: 필름 두께= 80㎛, R_in=130nm

(4) +C 필름: 필름 두께= 1㎛, R_th=100nm, 광축 각도 3˚

시뮬레이션 결과는 도 9의 그래프에 실선으로 나타내었다.

비교예 5

광축이 수직 방향에 대하여 +20˚로 기울어진 +C 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 조건에서 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 결과는 도 9의 그래프에 ‥‥‥ 선으로 나타내었다.

비교예 6

광축이 수직 방향에 대하여 +25˚로 기울어진 +C 필름을 사용한 점을 제외하 고는, 실시예 2와 동일한 조건에서 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 결과는 도 9의 그래프에 -‥-‥- 선으로 나타내었다.

비교예 7

시뮬레이션 결과는 도 9에서 -·-·-·-선으로 나타내었다.

<시뮬레이션 조건>

(2) 제1편광판: 보호 필름 두께=80㎛, 두께 방향 위상차 없음

(3) 제2편광판: 보호 필름 두께=50㎛, Rth=-30nm 인 TAC필름

비교예 8

비교를 위해, 액정셀 내의 액정이 프리틸트 각을 갖지 않고, 완전하게 수평배향된 이상적인 IPS-LCD에 대하여 방위각 45˚, 모든 경사각에서 최소 콘트라스트 비 값에 대한 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션 결과는 도 9에서 ---- 선으로 나타내었다.

<시뮬레이션 조건>

(1) 액정셀: 셀 간격 3.3㎛, 프리틸트 각 0^o, 유전율 이방성Δε=+7, 550nm 파장에서 복굴절 Δn=0.1. 호모지니어스 타입 배향

(2) 제1편광판: 보호 필름 두께=80㎛, 두께 방향 위상차 없음

(3) 제2편광판: 보호 필름 두께=50㎛, Rth=-30nm 인 TAC필름

실시예 3

도 7b에 도시된 바와 같은 구조의 ISP-LCD에 대하여 방위각 45˚, 모든 경사각에서 최소 콘트라스트 비 값에 대한 시뮬레이션을 실시하였다.

<시뮬레이션 조건>

(1) 액정셀: 셀 간격 3.3㎛, 프리틸트 각1.4^o, 유전율 이방성Δε=+7, 550nm 파장에서 복굴절 Δn=0.1. 스플레이 타입 배향

(3) -B 필름: 두께= 80㎛, R_in=90nm, R_th=-70nm

(4) +C 필름: 두께=1㎛ R_th=100nm, 광축 각도 3˚

시뮬레이션 결과는 도 10의 그래프에 실선으로 나타내었다.

비교예 9

시뮬레이션 결과는 도 10에서 -·-·-·- 선으로 나타내었다.

<시뮬레이션 조건>

비교예 10

시뮬레이션 결과는 도 10에서 ----- 선으로 나타내었다.

<시뮬레이션 조건>

도 8 내지 10에 의해 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체를 적용한 IPS-LCD가 가장 이상적인 IPS-LCD에 가까운 거동을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 8 및 도 9를 통해 +C 필름의 광축의 경사각이 커지면, 오히려 성능이 떨어짐을 알 수 있다.

도 1은 IPS-LCD의 기본 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 시야각 보상을 위해 사용되는 위상차 필름의 굴절율을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 내지 도 3b은 본 발명의 시야각 보상 필름 적층체의 구현예들을 보여주는 도면들이다.

도 4a 및 도 4b는 IPS-LCD의 액정 배향을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 IPS-LCD의 일 구현예를 나타내는 도면들이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 IPS-LCD의 다른 구현예를 나타내는 도면들이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 IPS-LCD의 또 다른 구현예를 나타내는 도면들이다.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

도 9은 본 발명의 실시예 2에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시예 3에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

Claims

광축이 면상에 존재하는 제1필름; 및

광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체.
제1항에 있어서,

상기 제2필름은 광축이 수직 방향에 대하여 -5°내지 +5°의 각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A-필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름인 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제3항에 있어서,

상기 +A-필름은 550nm 파장에서 50nm 내지 150nm의 면상 위상차 값을 가지 며,

상기 +C-필름은 550nm 파장에서 50nm 내지 250nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제3항에 있어서,

상기 +A 필름은 광축이 인접한 편광판의 흡수축과 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제3항에 있어서,

상기 +A 필름은 광축이 인접한 편광판의 흡수축에 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1필름은 n_x > n_y> n_z인 -B-필름이고, 상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름인 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제7항에 있어서,

상기 -B 필름은 550nm 파장에서 50 내지 150nm의 면상 위상차 값 및 -50 내지 -200nm의 두께 방향 위상차 값을 가지며,

상기 +C-필름의 550nm 파장에서 50nm 내지 250nm의 두께 방향 위상차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
제1항에 있어서,

상기 제1필름은 폴리머 필름이고, 제2필름은 액정 필름인 것을 특징으로 하는 시야각 보상 필름 적층체.
상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 삽입되는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 액정 셀을 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널의 양측에 각각 배치되는 제1편광판 및 제2편광판을 포함하는 IPS-LCD 장치에 있어서,

상기 액정셀 내의 액정의 광축은 편광판과 평행한 면상(in-plane)에 위치하며,

상기 제1편광판과 제2편광판의 흡수축은 서로 수직이고,

상기 액정 패널과 제2편광판 사이에 광축이 면상에 존재하는 제1필름 및

광축이 두께 방향에 존재하며, 상기 두께 방향의 광축이 면상(in-plane) 방향으로 일정한 각도로 기울어져 있는 제2 필름을 포함하는 시야각 보상 필름 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 액정셀의 위상차 값은 550nm 파장에서 300nm 내지 400nm인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 제1편광판 및 제2편광판은 보호 필름으로 등방성 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제12항에 있어서,

상기 등방성 필름은 무연신 COP(cyclo-olefin polymer) 또는 위상차 값이 없는 Zero TAC 필름인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 제2필름은 광축이 수직 방향에 대하여 -5°내지 +5°의 각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 액정셀은 스플레이 타입의 액정 배향을 가지며,

상기 제1필름은 상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A 필름이고,

상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C 필름이며,

상기 제1필름은 광축이 제2편광판의 흡수축과 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 액정셀은 호모지니어스 타입의 액정 배향을 가지며,

상기 제1필름은 상기 제1필름은 n_x > n_y= n_z인 +A 필름이고,

상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C 필름이며,

상기 제1필름은 광축이 제2편광판의 흡수축과 평행하도록 배치되는 것을 특 징으로 하는 IPS-LCD 장치.
제10항에 있어서,

상기 액정셀은 스플레이 타입의 액정 배향을 가지며,

상기 제1필름은 n_x > n_y> n_z인 -B-필름이고,

상기 제2필름은 n_x = n_y < n_z 인 +C-필름인 것을 특징으로 하는 IPS-LCD 장치.