KR100796898B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치는 한 쌍의 기판(1, 2) 사이에 OCB 액정층(3)이 구비된 다수의 액정 픽셀 PX; 다수의 액정 픽셀 위에 겹치게 배치된 적색, 녹색 및 청색 컬러층을 포함하는 컬러 필터 CF; 및 액정 픽셀에 대향하여 최소한 시야측에 배열된 편광판 PL을 포함하는데, 청색 컬러층은 녹색 컬러층의 콘트라스트보다 큰 콘트라스트를 갖는다.

컬러 필터, 편광판, 광 보상 소자, 콘트라스트, 액정 지연, 액정 패널

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 컬러 필터의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러층들과 픽셀들 사이의 관계를 도시한 도면.

도 4a는 도 2에 도시된 컬러 필터의 콘트라스트(contrast)를 측정하는 방법을 나타낸 도면.

도 4b는 도 2에 도시된 컬러 필터의 콘트라스트를 측정하는 방법을 나타낸 도면.

도 5는 종래의 일반 컬러 필터의 콘트라스트 특성을 도시한 도면.

도 6은 도 2에 도시된 컬러 필터의 콘트라스트 특성을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치 내에 제공된 액정 표시 패널의 단순화된 단면 구조를 도시한 도면.

도 8a는 도 7에 도시된 컬러 필터 내에 제공된 광 누출 영역의 배치예를 도시한 도면.

도 8b는 도 7에 도시된 컬러 필터 내에 제공된 광 누출 영역의 배치예를 도시한 도면.

도 9는 각 실시예에서 얻은 유리한 효과를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.

도 11은 OCB형 액정 표시 장치에 적용된 광 보상 소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 12는 광 보상 소자를 구성하는 각각의 광 부재의 광축 방향과 액정 배열 방향 사이의 관계를 도시한 도면.

도 13은 화면이 비스듬한 방향에서 관측되었을 때 액정 층에서 발생하는 지연(retardation)을 나타낸 도면.

도 14는 액정 층에서 발생하는 지연의 광 보상을 나타낸 도면.

도 15는 도 11에 도시된 구성을 갖는 액정 표시 장치 내의 각각의 광 부재에 의해 야기된 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성의 한 예를 도시한 도면.

도 16은 제4 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 17은 도 16에 도시된 구성을 갖는 액정 표시 장치 내의 각각의 광 부재에 의해 야기된 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성의 한 예를 도시한 도면.

도 18은 제5 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 19는 제6 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 20은 제7 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 21은 도 20에 도시된 구성을 갖는 액정 표시 장치 내의 각각의 광 부재에 의해 야기된 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성의 한 예를 도시한 도면.

도 22는 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 23은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 전압 인가기 내에 제공된 신호 전압 변환 테이블을 나타낸 그래프.

도 24는 본 실시예에 따른 액정 표시 장치 내에 제공된 저장 소자 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터를 나타낸 그래프.

도 25는 투과형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 어레이 기판

2 : 대향 기판

3 : 액정층

4 : 구동 전압 생성 회로

5 : 제어기 회로

6 : 보상 전압 생성 회로

11 : 수직 타이밍 제어 회로

12 : 수평 타이밍 제어 회로

13 : 화상 데이터 변환기 회로

15 : 저장 소자

16 : 테이블 보정기

17 : 표시 전압 인가기

CE : 대향 전극

CF : 컬러 필터

DP : 액정 표시 패널

PE : 픽셀 전극

PL : 편광판

RT : 위상차판

[특허문헌1] 일본 특허 출원 공개 공보 제2005-173078호

본 발명은 OCB(Optically Compensated Bend) 모드의 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 흑색 표시(black display) 시에 착색(coloring)을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

화상을 표시하는 액정 표시 장치는 컴퓨터, 차 네비게이션 시스템 또는 텔레 비전 수상기 장비에서 널리 사용된다. 최근, 시야각 및 응답 속도를 개선시킬 수 있는 액정 표시 장치로서, OCB형 액정 표시 장치가 주의를 끌어 왔다.

OCB형 액정 표시 장치는 벤드 배향(bend arrangement)을 가능하게 하는 액정 분자를 갖는 액정층이 한 쌍의 기판 사이에 삽입된다는 것이 특징이다. 이 OCB형 액정 표시 장치는 응답 속도가 TN형 액정 표시 장치에 비해 한자리 수만큼 개선된다는 장점이 있고, 더구나, 액정층을 통과하는 광의 복굴절 영향이 액정 분자의 배향 상태에 기초하여 광학적으로 자체-보상될 수 있기 때문에 시야각이 넓다는 장점이 있다.

한편, 액정 표시 장치에서, 최소 계조인 흑색 표시 시에, 예를 들어, 청색 착색이 때때로 인식된다. 이 현상은 액정 표시 장치와 공통으로 발생한다. 컬러 필터(CF)의 콘트라스트를 조정함으로써 이 흑색 표시 시의 착색을 제거하는 기술이 개시된다. 구체적으로, 콘트라스트를 증가시키는 경우에, 높은 착색력(coloring force) 및 작은 입자 크기를 가진 안료(pigment)가 낮은 농도로 컬러 필터 내에 함유된다(일본 특허 출원 공개 공보 제2005-173078호).

일본 특허 출원 공개 공보 제2005-173078호에서, 착색을 감소시키는 요인인 컬러 레지스트의 특성을 제어하는 설명이 있다. 그러나, 결과적으로, 컬러 필터들의 각자의 필터가 구성되어야 하는 방법에 관한 설명이 없다.

또한, OCB형 액정 표시 장치에서, 화면이 비스듬한 방향에서 관측될 때 흑색 표시 시에 착색이 발생한다는 문제가 있다. 그러나, 일본 특허 출원 공개 공보 제2005-173078호에서는, 이러한 문제에 관한 설명이 없고, 이 문제를 암시하는 설명 이 없다.

본 발명은 그러한 상황을 고려하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은 흑색 표시 시에 착색을 감소시킬 수 있는 OCB 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 실시양상에 따르면, 액정 표시 장치가 제공되는데, 이 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 사이에 OCB 액정층이 구비된 복수의 액정 픽셀; 복수의 액정 픽셀 위에 겹치게 배치된 적색, 녹색 및 청색 컬러층을 포함하는 컬러 필터; 및 액정 픽셀에 대향하여 적어도 시야측(viewing side)에 배열된 편광판을 포함하고, 청색 컬러층은 녹색 컬러층의 콘트라스트보다 큰 콘트라스트를 갖는다.

본 발명의 제2 실시양상에 따르면, 액정 표시 장치가 제공되는데, 이 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 사이에 OCB 액정층이 구비된 복수의 액정 픽셀; 복수의 액정 픽셀 위에 겹치게 배치된 적색, 녹색 및 청색 컬러층을 포함하는 컬러 필터; 및 액정 픽셀에 대향하여 적어도 시야측에 배열된 편광판을 포함하고, 컬러 필터들 중의 적어도 하나는 주변의 투과율보다 높은 투과율로 액정 픽셀로부터 광을 투과시키는 광 투과 영역을 포함한다.

본 발명의 추가 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로 상세한 설명으로부터 명백해지거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 이하에 특별히 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현되어 얻어질 수 있다.

명세서 내에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실 시예를 예시하고, 상술된 일반 설명 및 후술되는 실시예의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용된다.

이제, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치가 첨부 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

액정 표시 장치에는 액정 표시 패널 DP, 백라이트 BL 및 표시 제어 회로 CNT가 구비된다. 백라이트 BL은 표시 패널 DP를 비춘다. 표시 제어 회로 CNT는 표시 패널 DP 및 백라이트 BL을 제어한다.

액정 표시 패널 DP는 한 쌍의 전극 기판인 어레이 기판(1)과 대향 기판(2) 사이에 액정층(3)을 삽입하도록 구성된다. 액정층(3)은 예를 들어, 통상적으로 백색을 표시하는 동작을 위해 미리 스프레이(spray) 배향 상태에서 벤드(bend) 배향 상태로 변환된다. 그 다음, 벤드 배향 상태에서 스프레이 배향 상태로의 역변환은 주기적으로 인가된 전압에 의해 억제된다.

표시 제어 회로 CNT는 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)에서 액정층(3)으로 액정 구동 전압을 인가함으로써 액정 표시 패널 DP의 투과 속도를 제어한다. 또한, 표시 제어 회로 CNT는 전원 공급시의 초기화 처리에 따라 액정에 비교적 큰 전계를 인가함으로써 액정 배향 상태를 스프레이 배향 상태에서 벤드 배향 상태로 변환한다.

도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

어레이 기판(1)은 투명 절연 기판 GLA, 다수의 픽셀 전극 PE, 배향막 ALA를 포함한다. 투명 절연 기판 GLA는 유리 기판 등으로 이루어진다. 다수의 픽셀 전극 PE는 이 투명 절연 기판 GLA 상에 형성된다. 배향막 ALA는 이들 픽셀 전극 PE 상에 형성된다.

대향 기판(2)은 투명 절연 기판 GLB, 컬러 필터 층 CF, 대향 전극 CE 및 배향막 ALB를 포함한다.

투명 절연 기판 GLB는 유리 기판 등으로 이루어진다. 컬러 필터 층 CF는 이 투명 절연 기판 GLB 상에 형성된다. 대향 전극 CE는 이 컬러 필터 층 CF 상에 형성된다. 배향막 ALB는 이 대향 전극 CE 상에 형성된다.

액정층(3)은 대향 기판(2)과 어레이 기판(1) 사이의 갭 내에 액정 재료를 충전함으로써 얻어진다. 도 2에서, 액정 분자(31)는 벤드 배향 상태로 설치된다.

액정 표시 패널 DP에는 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)의 외측에 배치된 한쌍의 광 보상 소자(40) 및 광원 백라이트 BL이 구비된다. 또한, 광 보상 소자(40)는 위상차판(phase difference plate) RT 및 위상차판 RT의 외측에 배치된 편광판 PL을 갖는다.

어레이 기판(1)측의 배향막 ALA 및 대향 기판(2)측의 배향막 ALB는 서로 평행하게 마찰되도록 처리된다. 이러한 방식으로, 액정 분자의 선 경사각(pre-tilt angle)은 약 10°로 설정된다.

어레이 기판(1) 상에서, 다수의 픽셀 전극 PE는 투명 절연 기판 GLA 상에 실제 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 다수의 게이트 라인 Y(Y1 내지 Ym)은 다수의 픽셀 전극 PE의 라인을 따라 배치되고, 다수의 소스 라인 X(X1 내지 Xn)은 다수의 픽셀 전극 PE의 열을 따라 배치된다.

이들 게이트 라인 Y와 소스 라인 X 사이의 교차 위치 부근에, 박막 트랜지스터 T가 픽셀 스위칭 소자로서 배치된다. 각각의 박막 트랜지스터 T의 게이트는 게이트 라인 Y에 접속되고, 소스-드레인 경로는 소스 라인 X와 픽셀 전극 PE 사이에 접속되도록 형성된다. 각각의 박막 트랜지스터 T는 트랜지스터가 대응 게이트 라인 Y를 통해 구동되어 있을 때 전기적으로 도전성이고, 대응 소스 라인 X의 전위는 픽셀 전극 PE에 인가된다.

각 픽셀 전극 PE 및 대향 전극 CE는 각각, 예를 들어 ITO와 같은 투명 전극 재료로 이루어지는데, 그들 각각은 배향막 ALA 및 ALB로 덮인다. 액정 픽셀들 PX의 각 픽셀은 각 픽셀 전극 PE, 대향 전극 CE, 및 각 픽셀 전극 PE와 대향 전극 CE 사이의 액정층(3)으로 구성된다. 그 다음, 액정 구동 전압이 픽셀 전극 PE와 대향 전극 CE 사이에 인가될 때, 액정 픽셀 PX를 구성하는 액정 분자 배향은 생성된 전계에 의해 제어된다.

다수의 액정 픽셀 PX는 각 픽셀 전극 PE 및 대향 전극 CE로 이루어진 액정 용량 C1c를 갖는다. 다수의 저장 캐패시터 라인 C1 내지 Cm은 대응하는 라인 내의 액정 픽셀 PX의 픽셀 전극 PE과 용량-결합함으로써 저장 캐패시터 Cst를 각각 구성한다.

표시 제어 회로 CNT에는 게이트 구동기 YD, 소스 구동기 XD, 구동 전압 생성 회로(4) 및 제어기 회로(5)가 구비된다.

게이트 구동기 YD는 다수의 게이트 라인 Y1 내지 Ym을 순차 구동시켜서, 다수의 박막 트랜지스터 T가 한 라인씩 전기적으로 도전성이 되게 한다. 소스 구동기 XD는 대응하는 게이트 라인 Y를 구동시킴으로써 각 라인의 박막 트랜지스터 T가 전기적으로 도전성이 되는 기간에 다수의 소스 라인 X1 내지 Xn의 각 라인에 픽셀 전압 Vs를 출력한다. 구동 전압 생성 회로(4)는 표시 패널 DP의 구동 전압을 생성한다. 제어기 회로(5)는 게이트 구동기 YD 및 소스 구동기 XD를 제어한다.

구동 전압 생성 회로(4)는 보상 전압 생성 회로(6), 계조 참조 전압 생성 회로(7) 및 공통 전압 생성 회로(8)를 포함한다.

보상 전압 생성 회로(6)는 게이트 구동기 YD를 통해 저장 캐패시터 라인 C에 인가된 보상 전압 Ve를 생성한다. 계조 참조 전압 생성 회로(7)는 소스 구동기 XD에 의해 사용된 선정된 수의 계조 참조 전압 V_REF를 생성한다. 공통 전압 생성 회로(8)는 대향 전극 CE에 인가된 공통 전압 Vcom을 생성한다.

제어기 회로(5)는 수직 타이밍 제어기 회로(11), 수평 타이밍 제어기 회로(12) 및 화상 데이터 변환기 회로(13)를 포함한다.

수직 타이밍 제어기 회로(11)는 외부 신호 소스 SS로부터 입력된 동기 신호 SYNC에 기초하여 게이트 구동기 YD에 관한 제어 신호 CTY를 생성한다. 수평 타이밍 제어기 회로(12)는 외부 신호 소스 SS로부터 입력된 동기 신호 SYNC에 기초하여 소스 구동기 XD에 관한 제어 신호 CTX를 생성한다. 화상 데이터 변환기 회로(13)는 외부 신호 소스 SS로부터 입력된 화상 데이터를 다수의 픽셀 PX에 관련된 픽셀 데이터 DO로 변환한다. 또한, 흑색 삽입 구동을 위한 데이터 변환이 실행된다.

화상 데이터는 다수의 픽셀 PX에 관련된 다수의 픽셀 데이터 DO로 이루어지고, 그 다음, 한 프레임 기간(수직 주사 기간 V)마다 갱신된다. 제어 신호 CTY는 게이트 구동기 YD에 인가되고, 상술된 바와 같이, 게이트 구동기 YD에게 다수의 게이트 라인 Y를 순차 구동시키는 동작을 시키기 위해 사용된다. 제어 신호 CTX는 화상 데이터 변환기 회로(13)로 인한 변환으로서 얻어진 픽셀 데이터 DO와 함께 소스 구동기 XD에 공급된다. 제어 신호 CTX는 화상 데이터 변환기 회로(13)의 변환 결과로서 한 라인씩 액정 픽셀 PX에 대응하는 픽셀 데이터 DO를 다수의 소스 리인 X에 할당하고 출력 극성을 지정하는 동작을 소스 구동기 XD에게 시키기 위해 사용된다.

게이트 구동기 YD 및 소스 구동기 XD는, 예를 들어 각각 다수의 게이트 라인 Y 및 다수의 소스 라인 X를 선택하기 위해, 시프트 레지스터 회로를 사용하여 구성된다.

제어 신호 CTX는 개시 신호, 클록 신호, 로드 신호, 극성 신호 등을 포함한다.

개시 신호는 한 라인에 대한 픽셀 데이터의 획득을 개시하는 타이밍을 제어한다. 클록 신호는 이 개시 신호를 시프트 레지스터 회로 내에서 시프트시킨다. 로드 신호는 개시 신호의 보유 위치에 응답하여 각각 시프트 레지스터 회로에 의해 하나의 요소씩 선택된 소스 라인 X1 내지 Xn에 관련하여, 획득된 하나의 라인에 대한 픽셀 데이터 DO의 병렬 출력 타이밍을 제어한다. 극성 신호는 픽셀 데이터에 대응하는 픽셀 전압 Vs의 신호 극성을 제어한다.

게이트 구동기 YD는 제어 신호 CTY의 제어 하에 한 프레임 기간 내에 계조 화상 표시용 및 흑색 삽입(비계조 화상 표시)용으로 다수의 게이트 라인 Y1 내지 Ym을 순차 선택한다. 그 다음, 게이트 구동기 YD는 선택된 게이트 라인 Y에 구동 신호로서 작용하는 온(ON) 전압을 공급하고, 그 다음, 각 라인의 박막 트랜지스터 T가 한 수평 주사 기간 H 동안에만 전기적으로 도전성이 되게 한다.

픽셀 전압 Vs는 픽셀 전극 PE에 인가된 전압으로서 제공되는 반면, 대향 전극 CE의 공통 전압 Vcom은 참조로서 정의된다. 픽셀 전압 Vs는, 예를 들어 라인 반전 구동 및 프레임 반전 구동(1H1V 반전 구동)을 실행하기 위해 한 라인씩 또는 한 프레임씩 공통 전압 Vcom에 응답하여 극성 반전된다.

또한, 보상 전압 Ve는 한 라인의 박막 트랜지스터 T가 전기적으로 비도전성이 될 때 이들 박막 트랜지스터 T에 대응하는 저장 캐패시터 라인 C에 게이트 구동기 YD를 통해 인가된다. 픽셀 전압 Vs는 이들 박막 트랜지스터 T의 기생 용량에 의해 한 라인의 픽셀 PX 상에 생성되는 픽셀 전압 Vs의 변동을 보상한다.

게이트 구동기 YD가 예를 들어, 온 전압에 의해 게이트 라인 Y1을 구동시킨 다음에, 이 게이트 라인 Y1에 접속된 모든 박막 트랜지스터 T가 전기적으로 도전성이 되게 할 때, 소스 라인 X1 내지 Xn 상의 픽셀 전압 Vs는 이들 박막 트랜지스터 T의 각각을 통해 각각의 대응하는 픽셀 전극 PE 및 저장 캐패시터 Cst의 한 단부에 공급된다.

또한, 게이트 구동기 YD는 보상 전압 생성 회로(6)로부터 이 게이트 라인 Y1에 대응하는 저장 캐패시터 라인 C1로 보상 전압 Ve를 출력한다. 그 다음, 이들 박막 트랜지스터 T가 전기적으로 비도전성이 되게 하는 오프(OFF) 전압은 게이트 라인 Y1에 접속된 모든 박막 트랜지스터 T가 한 수평 주사 기간 동안에만 전기적으로 도전성으로 된 직후에 게이트 라인 Y1에 출력된다.

보상 전압 Ve는 그 기생 용량의 영향으로 인한 픽셀 전압 Vs의 변동, 즉 이들 박막 트랜지스터 T가 전기적으로 비도전성이 되었을 때의 관통 전압 ΔVp를 실질적으로 상쇄시킨다.

도 3은 도 2에 도시된 컬러 필터의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러층들과 픽셀들 사이의 관계를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 배향막 ALA 및 ALB, 위상차판 RT, 편광판 PL 등을 부분적으로 생략한 방식으로 도시한 것이다. 컬러 필터 층 CF는 스트라이프 모양으로 형성된 적색 컬러층 CF(R), 녹색 컬러층 CF(G) 및 청색 컬러층 CF(B)를 포함하는데, 이들 층은 라인 방향으로 반복적으로 배열되고, 그 각각은 다수의 픽셀 전극 PE의 열에 대향된다.

여기에서, 적색 컬러층 CF(R)은 제1열, 제4열, 제7열, 및 후속열에서 픽셀 전극 PE에 대향되고, 이들 픽셀 전극 PE에 대응하는 액정 픽셀 PX는 적색 픽셀 PX(R) 내에 설정된다. 녹색 컬러층 CF(G)은 제2열, 제5열, 제8열, 및 후속열에서 픽셀 전극 PE에 대향되고, 이들 픽셀 전극 PE에 대응하는 액정 픽셀 PX는 녹색 픽 셀 PX(G) 내에 설정된다. 청색 컬러층 CF(B)은 제3열, 제6열, 제9열, 및 후속열에서 픽셀 전극 PE에 대향되고, 이들 픽셀 전극 PE에 대응하는 액정 픽셀 PX는 청색 픽셀 PX(B) 내에 설정된다.

이제, OCB형 액정 표시 장치에서 화면이 비스듬한 방향으로 관측될 때 흑색 표시시에 착색이 발생하는 원인에 대해 설명이 될 것이다.

예를 들어, OCB형 액정 표시 장치를 사용하여 흑색이 표시되는 경우에, 고전압 인가시에 광을 차단하여 흑색을 표시하고, 저전압 인가시에 광을 투과시켜 백색을 표시하는 것으로 간주된다. 그러므로, 흑색 표시시에, 대다수의 액정 분자는 고전압 인가에 의해 전계 방향을 따라 배열된다. 즉, 대다수의 액정 분자는 기판의 수직 방향으로 배열된다. 그러나, 기판 주변의 액정 분자는 배향막과의 상호작용으로 인해 수직 방향으로 배열되지 않고, 광은 선정된 방향으로의 위상차에 의해 영향을 받는다.

결과적으로, 특히, 흑색 표시시에, 배향막의 마찰 방향(액정 배향 방향)에 직각인 방향에 대해 비스듬한 방향으로 화면이 관측되었을 때 착색이 상당히 인식된다.

그 다음, OCB 액정 표시 장치에 의한 흑색 표시시에 청색 착색이 제공되는 원인에 대해 설명이 될 것이다.

(1) 편광판의 특성

흑색 표시에서, 특히, 광은 편광판 및 액정을 사용하여 차단됨으로써, 흑색을 표현한다. 편광판은 액정층을 사이에 삽입하고 광의 누출을 방지하기 위해 교 차-니콜(cross-Nicol) 방식으로 배치된다. 그러나, 본질적으로, 편광판의 특성으로서, 광은 모든 파장 영역에서 완전히 차단되지 않고, 예를 들어 청색 광의 부분은 편광판을 투과한다.

(2) 컬러 필터에서 사용하기 위한 안료의 산란 특성

편광판만이 교차-니콜 방식으로 배치된 다음에 광이 입사되는 경우에, 상당한 광 방출이 차단된다. 그러나, 컬러 필터가 이들 편광판 사이에 삽입될 때, 광 누출이 발생한다. 이것은 컬러 필터에 사용된 안료로 인해 광이 산란되어 편광 특성이 변형되고, 이 영향으로 인해, 소정의 파장을 가진 광이 편광판을 통과하기 때문인 것으로 여겨진다.

이 현상은 화면이 앞쪽에서 관측된 경우 및 화면이 비스듬하게 관측된 경우의 어느 경우나 발생한다.

(3) 광 파장 분산 특성

상술된 바와 같이, OCB 액정에서, 기판 부근의 액정 분자는 배향막과의 상호작용으로 인해 수직 방향으로 배열되지 않으므로, 화면이 비스듬하게 관측된 경우에 광 누출이 발생한다. 이 광 누출을 광학적으로 보상하는 경우에, OCB 액정의 파장 분산 특성을 고려할 필요가 있다.

즉, 액정 지연은 광 파장에 따라 다르다. 적색(R)의 중심 파장이 617 nm이고, 녹색(G)의 중심 파장이 550 nm이며, 청색(B)의 중심 파장이 430 nm라고 하면, 녹색(G)의 중심 파장 550 nm에서 적절한 광 보상이 실행되었다 하더라도, 그것과 상이한 파장을 갖는 적색(R) 및 청색(B)에 관해 적절한 조정이 이루어지지 않는다. 그러므로, 액정의 나중 두께는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 간에 각각 차이가 생기고, 또는 대안적으로, 인가된 전압이 독립적으로 제어됨으로써, 액정 배향 방향에 직각인 방향으로 비스듬하게 화면이 관측되었을 때 생성된 착색은 어느 정도까지 제거될 수 있는데, 더욱 개선이 필요하다.

상기 아이템 1 내지 3에서 설명된 원인으로 인해, 흑색 표시시에 착색이 발생한다. 이 때, 청색(B)은 OCB 액정이 광 파장 분산 특성 및 편광판 광 차단 특성을 갖고 있는 필터의 산란 특성에 따라 흑색 표시시에 강하게 나타난다.

그러므로, 후술되는 본 발명의 각 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 컬러 필터 산란 특성 및 광 파장 분산 특성을 고려한 구성이 제공된다.

[제1 실시예]

이제, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 설명이 될 것이다. 제1 실시예는 컬러 필터의 산란 특성을 고려한다.

안료들의 성분 및 조성은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 간에 서로 다르므로, 그들의 산란 특성도 또한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 간에 각각 서로 다르다. 한편, 후술되는 바와 같이, 산란과 콘트라스트 사이의 관계가 있다.

여기에서 사용된 콘트라스트는 편광 축이 평행하게 되도록 2개의 편광판이 서로 겹쳐질 때 얻은 투과율과, 편광 축이 서로 수직이 되도록 2개의 편광판이 서로 겹쳐질 때 얻은 투과율 사이의 비로 정의된다.

도 4a 및 4b는 컬러 필터의 콘트라스트를 측정하는 방법을 각각 나타낸 도면이다.

도 4a는 편광판 평행 니콜 하에서의 측정 방법을 나타낸다. 2개의 편광판은 그들의 편광 축이 평행이 되게 서로 적층되고, 그 다음, 컬러 필터(CF)가 편광판들 사이에 삽입된 채로 겹쳐진 편광판이 설치된다. 그 다음, 백라이트와 같은 산란 광 소스를 사용하여, 투과된 광량은 2°의 캡처(capture) 각도의 지향성을 갖는 휘도계에 의해 측정됨으로써, 투과율 T1을 얻는다.

도 4b는 편광판 교차 니콜 하에서의 측정 방법을 나타낸다. 교차 니콜은 편광 축이 서로 수직이 되게 2개의 편광판이 서로 겹쳐진다는 점에서 평행 니콜과 다르다. 교차 니콜은 그 밖의 구성 요소 및 측정 방법이 평행 니콜과 유사하고, 측정된 투과율은 T2로 정의된다.

그 다음, 컬러 필터의 콘트라스트 CR은 수학식 1로 정의된다.

CR = T1/T2

도 5는 종래의 일반 컬러 필터의 콘트라스트 특성을 도시한 도면이다.

안료의 성분은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 간에 서로 다르다. 일반적으로, 녹색(G)은 휘도에 크게 기여하므로, 녹색(G)의 컬러 필터가 광을 산란시킬 것 같지 않게 구성된다. 구체적으로, 안료의 입자 크기를 감소시키는 것과 같은 공정, 또는 안료 제조 공정에서 응고를 제거하는 분산 공정을 제공하는 것과 같은 공정이 적용된다.

도 5에 따르면, 녹색(G)의 콘트라스트는 적색(R) 및 청색(B)의 콘트라스트에 비해 크다. 이것은 광 산란이 감소되도록 녹색(G)의 컬러 필터가 구성되므로, 산란으로 인한 광의 누출을 감소시키고, 투과율 T2을 감소시키기 때문인 것으로 여겨진다. 한편, 적색(R) 및 청색(B)의 컬러 필터에서, 이것은 안료들과 입자 크기들 사이의 관계로부터 광 산란이 발생하므로, 산란으로 인한 광의 누출을 증가시키고, 투과율 T2를 증가시키기 때문인 것으로 여겨진다.

이 사실로부터, 컬러 필터의 큰 콘트라스트가 작은 양의 산란을 나타내고, 컬러 필터의 작은 콘트라스트가 많은 양의 산란을 나타낸다는 것이 추정될 수 있다.

본 발명가들은 이러한 발견에 기초하여 청색(B)의 컬러층의 콘트라스트 특성을 개선하고자 시도했다. 이때, 측정은 여러가지 조합의 컬러 필터를 사용하여 실행되었고, 그 다음, 흑색 표시시에 청색화를 감소시키는 조건이 밝혀졌다. 콘트라스트 증강은 상술된 바와 같이, 컬러 필터에서 사용하기 위한 안료의 입자 크기 및 응고를 제어함으로써 실행되었다.

도 6은 청색화를 감소시킬 수 있는 컬러 필터의 콘트라스트 특성의 예를 도시한 도면이다.

이 콘트라스트 측정을 위해 사용된 측정 시스템의 상세는 다음과 같다.

투과율 T1의 측정시에, 편광 축이 평행이 되게 Luceo Co., Ltd.에서 시판되는 2개의 편광판(제품 번호: POLAX-38S)을 서로 겹치게 한 다음에, 그들 사이에 1.1 mm의 두께를 갖는 유리 위에 코팅된 선정된 막 두께의 컬러 필터(CF)를 삽입함으로써 얻어진 샘플이 사용되었다. 그 다음, 백라이트를 위해, 산란 시 트(Tsujiden Co. Ltd에서 시판되는 D121UY); 프리즘 시트(H)(Sumitomo 3M Co., Ltd.에서 시판되는 BEF III 90/50T-7); 프리즘 시트(V)(Sumitomo 3M Co., Ltd.에서 시판되는 BEF III 90/50T-7); 및 편광 분리 시트(Sumitomo 3M Co., Ltd.에서 시판되는 DBEF-D)를 순차 배치함으로써 얻어진, Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.에서 시판되는 냉음극관(cold cathode tube)이 사용되었다. 샘플을 통해 투과된 광량은 2°의 캡처 각도의 지향성을 갖는, Topcon Techno House Co., Ltd.에서 시판되는 휘도계(SR-3A-L1)에 의해 측정되었고, 그 다음 투과율 T1이 얻어졌다.

또한, 투과율 T2의 측정시에, 편광 축이 교차 니콜이 되게 Luceo Co., Ltd.에서 시판되는 2개의 편광판(제품 번호: POLAX-38S)을 서로 겹치게 한 다음에, 그들 사이에 1.1 mm의 두께를 갖는 유리 위에 코팅된 선정된 막 두께의 컬러 필터(CF)를 삽입함으로써 얻어진 샘플이 사용되었다. 백라이트를 위해, 상술된 것과 같은 방식으로, 산란 광 소스가 사용되었다. 샘플을 통해 투과된 광량은 2°의 캡처 각도의 지향성을 갖는 휘도계에 의해 측정되었고, 그 다음 투과율 T2가 얻어졌다.

상술된 T1 및 T2로부터, 컬러 필터의 콘트라스트 CR이 계산된다.

도 6에서, 종래의 콘트라스트 특성과 달리, 청색(B)의 컬러층의 콘트라스트는 녹색(G)의 컬러층의 콘트라스트보다 높다. 본 실시예는 청색(B)의 컬러층의 콘트라스트가 녹색(G)의 컬러층의 콘트라스트보다 높게 설정되는 것이 특징이다.

상술된 측정 시스템을 사용하는 측정에서, 높은 콘트라스트가 전체적으로 얻어지는 동안에, 청색화를 감소시킬 수 있는 청색(B) 컬러층의 콘트라스트가 2000:1 이상으로 되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 본 실시예는 또한, 청색(B) 컬러층의 콘트라스트 > 녹색(G) 컬러층의 콘트라스트 > 적색(R) 컬러층의 콘트라스트가 설정되는 것이 특징이다. 녹색(G) 컬러층의 콘트라스트 > 적색(R) 컬러층의 콘트라스트는 컬러 표시에 관한 포괄적인 특성을 개선하기 위해 설정된다.

여러가지 방법이 컬러 필터의 콘트라스트를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터의 제조시에 사용하기 위한 염색제, 잉크, 안료, 컬러 레지스트 등이 변경될 수 있고, 컬러 필터를 제조하는 공정 또는 컬러 필터 자체를 제조하는 방법이 변경될 수 있다. 그러한 변경의 목적은 산란을 제어하거나 또는 콘트라스트를 제어하기 위한 것이다.

[제2 실시예]

제2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 컬러 필터의 구성면에서 제1 실시예와 다르다. 그러므로, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 붙고, 그 상세한 설명은 여기에서 생략된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치 상에 제공된 액정 표시 패널의 단순화된 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 7은 도 2에 도시된 배향막 ALA 및 ALB, 위상차판 RT, 편광판 PL 등이 생략된 상태의 예를 도시한 것이다. 종래의 액정 표시 패널 DP에서, 백라이트의 광은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 필터 중의 임의의 필터를 통과한 후에 외부로 방출된다. 이에 비해, 본 실시예의 액정 표시 패널 DP 상에는, 컬러 필터 층 CF 내 에 어떤 필터도 없는 약간의 영역(가시 영역에서 제어되는 투과 파장이 하나도 없는 영역)이 제공된다. 그러므로, 백라이트의 전체 광량 중에서, 약간의 광량은 적색(R), 녹색(B) 및 청색(B) 필터 중의 어느 필터도 통과하지 않고 외부로 방출된다.

결과적으로, 백색 광이 흑색 표시시에 약간 입사됨으로써, 종래에 청색화되었던 화상이 현저하게 개선되고, 착색이 거의 없는 흑색 표시가 얻어질 수 있다.

그러나, 백색 광이 입사될 때, 콘트라스트 특성이 저하된다. 그러므로, 발명가들은 이 문제에 관해 검토 논의하여, 이 광 누출의 영역이 청색 픽셀(B)의 전체 애퍼추어 영역의 1/15보다 큰 경우에, 콘트라스트 특성이 저하된다는 것을 알아냈다. 즉, 이 광 누출의 영역이 전체 애퍼추어 영역의 1/15 이하인 경우에, 콘트라스트 특성의 저하가 허용가능 범위 내에서 유지된다는 것을 알았다. 또한, 이 광 누출 영역이 3 μm 제곱 이상의 면적을 갖는 한, 청색화 감소 효과가 성공적으로 달성되었다.

도 8a 및 8b는 도 7에 도시된 컬러 필터 내에 제공된 광 누출 영역의 배치 예를 각각 도시한 도면이다.

도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 주변의 투과율보다 높은 투과율로 투과가 발생하는 광 투과 영역(이하, 광 누출 영역이라 함)은 특정 컬러 필터에 제한되지 않고 흑색 표시시에 착색된 컬러에 응답하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러층 중의 임의의 컬러층 내에 제공될 수 있다. 또한, 광 누출 영역은 컬러 필터의 경계 부근에 제한되지 않고 컬러 필터 내의 임의의 영역에 제공될 수 있다. 이 광 누출 영역이 3 μm 제곱 이상의 면적을 갖는 한, 청색화 감소 효과는 성공적으로 달성되었다.

더 나아가, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 광 누출 영역이, 컬러 필터가 존재하지 않는 영역이 될 필요가 없다. 광 누출 영역은 컬러 필터가 부분적으로 얇은 영역(가시 영역 내의 투과 파장의 제어가 임의의 다른 파장보다 작은 영역)이 될 수 있다. 예를 들어, 광 누출 영역은 주변 영역의 절반의 막 두께를 갖는 영역으로서 제공될 수 있다.

이제, 광 파장 분산 특성을 고려하여 OCB형 액정 표시 장치의 착색화를 더 상당히 감소시키는 방법에 관해 설명이 될 것이다. 후술되는 각 실시예에서 사용하기 위한 컬러 필터는 상기 제1 또는 제2 실시예에서 설명된 컬러 필터이다.

[제3 실시예]

이제, 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관해 설명이 될 것이다. 제3 실시예는 광 파장 분산 특성을 고려한다. 제3 실시예에서, 제1 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 붙는다.

도 10에 도시된 바와 같이, OCB형 액정 표시 장치에는 한 쌍의 기판 사이에, 즉 어레이 기판(1)과 대향 기판(2) 사이에 액정층(3)을 삽입함으로써 구성된 액정 패널 LP가 구비된다. 이 액정 패널 LP는 예를 들어 투과형으로 이루어지고, 도시되지는 않았지만 어레이 기판(1)측에 배치된 백라이트 유닛으로부터의 백라이트 광이 대향 기판(2)측으로 투과될 수 있도록 구성된다.

어레이 기판(1)은 유리와 같은 절연 기판 GLA를 사용하여 형성된다. 이 어 레이 기판(1)은 절연 기판 GLA의 한 주요면 상에 능동 소자 AE, 픽셀 전극 PE, 배향막 ALA 등이 구비된다. 능동 소자 AE는 박막 트랜지스터(TFT), 금속-절연체-금속(MIM) 등으로 구성된다. 픽셀 전극 PE는 하나의 픽셀씩 배치되고, 능동 소자 AE에 전기적으로 접속된다. 이 픽셀 전극 PE는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 광 투과성을 갖는 전기적으로 도전성인 부재로 형성된다. 배향막 ALA는 절연 기판 GLA의 전체 주요면을 덮도록 배치된다.

대향 기판(2)은 유리와 같은 절연 기판 GLB를 사용하여 형성된다. 이 대향 기판(2)은 절연 기판 GLB의 한 주요면 상에 대향 전극 CE, 배향막 ALB 등이 구비된다. 대향 전극 CE는 예를 들어, ITO와 같은 광 투과성을 갖는 전기적으로 도전성인 부재로 형성된다. 배향막 ALB는 절연 기판 GLB의 전체 주요면을 덮도록 배치된다.

컬러 표시형의 액정 표시 장치에서, 액정 패널 LP는, 예를 들어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)인 여러 색의 컬러 픽셀을 갖는다. 즉, 적색 픽셀은 적색 파장을 갖는 광을 투과시키는 적색 컬러 필터를 갖고; 녹색 픽셀은 녹색 파장을 갖는 광을 투과시키는 녹색 컬러 필터를 갖고; 청색 픽셀은 청색 파장을 갖는 광을 투과시키는 청색 컬러 필터를 갖는다. 이들 컬러 필터는 각각, 어레이 기판(1) 또는 대향 기판(2)의 주요면 상에 배치된다.

이들 컬러 필터로서, 제1 또는 제2 실시예에서 설명된 컬러 필터가 사용된다.

각각 상술된 구성을 갖는 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)은 선정된 갭이 유 지되어 있는 상태로, 도시되지는 않았지만 스페이서를 통해 서로 부착된다. 액정층(3)은 어레이 기판(1)과 대향 기판(2) 사이의 갭 내에 밀봉된다. 액정층(3) 내에 포함된 액정 분자(31)를 위해, 포지티브 유전 이방성을 갖고, 광학적으로 포지티브 단축 성질을 갖는 재료가 선택될 수 있다.

그러한 OCB형 액정 표시 장치에는 전압이 액정층(3)에 인가되어 있는 선정된 표시 상태에서 액정층(3)의 지연을 광학적으로 보상하기 위해 광 보상 소자(40)가 구비된다. 이 광 보상 소자(40)는 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 액정 패널 LP의 어레이 기판(1)측의 바깥면 및 대향 기판(2)측의 바깥면 상에 각각 제공된다.

어레이 기판(1)측의 광 보상 소자(40A)는 편광판(41A) 및 다수의 위상차판(42A 및 43A)을 갖는다. 이와 유사하게, 대향 기판(2)측의 광 보상 소자(40B)는 편광판(41B) 및 다수의 위상차판(42B 및 43B)을 갖는다. 위상차판(42A 및 42B)은 두께 방향으로 지연(위상차)을 갖는 위상차판으로서 기능한다. 또한, 위상차판(43A 및 43B)은 후술되는 바와 같이, 정면 방향으로 지연(위상차)을 갖는 위상차판으로서 기능한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 배향막 ALA 및 ALB는 서로 평행하게 배열되도록 처리된다. 즉, 이들 막은 도면에 도시된 화살표 A로 표시된 방향으로 마찰되도록 처리된다. 이러한 방식으로, 액정 분자(31)의 광축의 포지티브 투사(액정 배향 방향)는 도면에서 화살표 A로 표시된 방향에 평행하게 된다. 화상이 표시될 수 있는 상태에서, 즉 선정된 바이어스가 인가되어 있는 상태에서, 액정 분자(31)는 화살표 A로 지정된 액정층(3)의 단면에서 어레이 기판(1)과 대향 기판(2) 사이에 벤드 방식으로 배열된다.

이때, 편광판(41A)은 그 투과 축이 도면에 도시된 화살표 B로 표시된 방향으로 향하게 되도록 배치된다. 또한, 편광판(41B)은 그 투과 축이 도면에 도시된 화살표 C로 표시된 방향으로 향하게 되도록 배치된다. 즉, 편광판(41A 및 41B)의 각자의 한 투과 축은 액정 배향 방향 A에 대해 45°의 각을 형성하고, 게다가 다른 투과 축에 수직이다. 이러한 방식으로, 편광판의 투과축이 서로 수직인 배치는 교차 니콜이라 칭해지고; 그들 사이의 소정 물체의 복굴절량(지연 정도)이 사실상 0인 동안은 광이 투과되지 않으며; 흑색 표시가 발생한다.

OCB형 액정 표시 장치에서, 고전압이 벤드 방식으로 배열된 액정 분자에 인가되더라도, 모든 액정 분자가 기판의 수직 방향을 따라 배열되지는 않고, 액정층의 지연은 완전히 0으로 되지는 않는다. 예를 들어, 도 10에 도시된 액정 패널 LP 상에서, 6 V의 전위차가 픽셀 전극 PE와 대향 전극 CE 사이에 인가된 경우에, 액정층(3)의 지연의 정도는 60 nm였다.

그러므로, 광 보상 소자(40)는 특정 전압이 인가되는 상태에서, 예를 들어 고전압이 인가되는 상태에서, 정면 위치로부터 화면을 관측할 때 영향을 준 액정층(3)의 지연이 상쇄됨으로써 흑색을 표시하게 하는 지연을 갖는 위상차판이 구비된다. 즉, 그러한 위상차판의 광 축은 액정 표시 장치에서 지연이 발생하는 방향, 즉 액정 배향 방향(액정 분자가 포지티브 투사되는 광축 방향) A에 수직인 방향 D에 평행하게 되고, 방향 D로 지연을 갖는다. 이것은 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A 및 43B)에 대응한다.

여기에서 사용된 정면 방향은 평면내 X 및 Y 방향으로 지정된다. 그러나, 각 광학 부재의 굴절률을 고려할 때는, 평면내 주 굴절률 nx 및 ny만을 고려하는 대신에, 한 평면에서 각 광학 부재를 정면으로 투사시킴으로써 얻어진 모든 주 굴절률 nx, ny 및 nz가 고려되어야 한다.

이러한 방식으로, 액정층(3)이 갖는 정면 방향의 지연은 상쇄되고; 액정층(3) 및 위상차판(43A 및 43B)은 서로 결합되며; 지연의 정도가 사실상 0으로 되는 상태를 형성하여, 정면 방향의 관측시에 흑색을 표시할 수 있게 한다. 즉, 액정층(3)이 갖는 지연이 위상차판(43A 및 43B)이 갖는 지연에 일치하도록 고전압에 의해 조정되는 표시 상태는 흑색 표시 상태에 대응한다.

상술된 바와 같이, OCB형 액정 표시 장치에서, 정면 방향에서 관측될 때의 흑색 표시는 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A 및 43B)을 사용하는 상술된 메카니즘에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 광 보상 소자(40) 내에 포함된 위상차판의 조정은 이것에 제한되지 않는다. OCB형 액정 표시 장치의 특성 중의 하나가 광시야각이긴 하지만, 액정층과 위상차판 사이의 지연을 조정하고, 이러한 특성을 최대한 활용하기 위해 그들 사이에 균형을 맞추는 것이 바람직하다.

광시야각이 특징인 액정 표시 장치에서, 흑색 표시의 광시야각 특성은 특히 중요하다. 이것은 흑색 비디오 화상의 명료도 및 선명도의 정도가 비디오 화상의 선명도, 대비감 등에 크게 영향을 미치기 때문이다. 여기에서, 흑색을 표시할 때 광시야각을 달성할 수 있는, 즉 임의의 각도에서 보았을 때 흑색을 표시할 수 있는 광 보상을 고려해보자.

OCB형 액정 표시 장치의 흑색을 표시할 때, 비교적 높은 전압이 액정층(3)에 인가되므로, 대다수의 액정 분자(31)는 전계 방향으로 배열되고, 즉 기판의 수직 방향으로 세워진다. 도 13에 도시된 바와 같이, 액정 분자(31)는 분자의 장축 방향의 주 굴절률 nz가 다른 방향의 주 굴절률 nx 및 ny보다 더 큰 포지티브 단축 광 특성을 갖는 분자이다. 여기에서, 액정 분자(31)와 관련하여, 편의상, 장축 방향(두께 방향)은 Z 방향으로 정의되고, 이것에 수직인 평면내 방향은 각각 X 및 Y 방향으로 정의된다.

액정 분자(31)가 기판의 수직 방향으로 세워진 상태에서는, 정면 방향에서 화면이 관측되는 경우에, 주 굴절률의 분포가 등방성이기 때문에, 즉 평면내 주 굴절률이 서로 동일하기(nx=ny) 때문에, 어떤 지연도 발생하지 않는다. 그러나, 비스듬한 방향에서 화면이 관측되는 경우에, 장축 방향의 주 굴절률 nz는 액정 분자(31)의 측면의 영향으로 인해 증가하고(nx, ny < nz), 이때 비스듬한 방향에 따른 지연이 발생한다. 그러므로, 액정층(3)을 통과한 광의 부분은 교차 니콜 편광판(41A 및 41B)을 통과할 수 있다.

그러므로, 광 보상 소자(40)는 극성이, 예를 들어 네가티브 단축 성질을 갖는 액정 분자(31)의 극성과 반대인 광 특성을 갖는 위상차판이 구비된다. 즉, 그러한 위상차판에서, 두께 방향의 주 굴절률 nz는 상대적으로 작고, 평면내 주 굴절률 nx 및 ny는 상대적으로 크다(nx, ny > nz). 이것은 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판(42A 및 42B)에 대응한다. 여기에서 사용된 두께 방향은 평면내 X 및 Y 방향과 이것에 수직인 Z 방향으로 지정된다. 각 광학 부재의 굴절률을 고려할 때, 모든 주 굴절률 nx, ny 및 nz는 3차원 방식으로 고려된다.

그러한 위상차판(42A 및 42B)의 조합을 사용함으로써, 흑색 표시 상태의 화면이 비스듬한 방향에서 관측되는 경우에 액정층(3)에서의 지연을 없앨 수 있다.

즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 화면이 정면 방향에서 관측되는 경우에, 액정 분자(31) 및 위상차판(42A)(또는 42B)은 주 굴절률의 분포에 있어서 등방성이다. 즉, 평면내 주 굴절률이 서로 동일하기(nx = ny) 때문에 지연이 발생하지 않는다. 한편, 화면이 비스듬한 방향에서 관측되는 경우에, 액정 분자(31)의 생성된 지연 및 이 위상차판(42A)(또는 42B)의 생성된 지연은 서로 직각이다. 즉, 액장 분자(31) 내의 주 굴절률의 분포는 nx, ny < nz가 되고, 이때, 액정층에서 두께 방향으로의 주 굴절률 nz의 영향이 우세한 지연이 발생한다. 한편, 위상차판(42A)(또는 42B) 내의 주 굴절률 분포는 nx, ny > nz가 되고, 위상차판에서, 두께 방향에 수직인 평면내 방향으로의 주 굴절률 nx 또는 ny의 영향이 우세한 지연이 발생한다.

이들 액정층 및 위상차판 내의 지연 정도의 절대값이 서로 거의 동일하게 됨으로써, 서로로부터 지연을 없앨 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 액정층(3)이 갖는 두께 방향의 지연을 상쇄할 수 있게 되고; 지연의 정도가 사실상 0이 되는 상태를 이루도록 액정층(3)과 위상차판(42A 및 42B)을 서로 결합할 수 있게 되며; 화면이 비스듬한 방향에서 관측될 때에도 흑색을 표시할 수 있게 된다. 여기에서, 편의상, 지연의 정도는 Rth = Δn x d 및 Δn = ((nx + ny)/2 - nz)로서 정의된다. 식에서, "d"는 액정층 또는 위상차판의 두께를 나타낸다.

상술된 바와 같이, OCB 액정 표시 장치의 광시야각을 달성하는 기본 개념은 비교적 높은 전압을 액정층에 인가함으로써 흑색 표시가 이루어진 경우에, 정면 방향에서 발생하는 액정층의 지연은 "정면 방향에서 지연을 갖는 위상차판"에 의해 상쇄되고; 비스듬한 방향에서 발생하는 액정층의 지연은 "두께 방향에서 지연을 갖는 위상차판"에 의해 제거된다는 것이다.

여기에서, 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A 및 43B)은 광학적으로 네가티브 단축 성질을 갖는 광 이방성의, 예를 들어 위상차판의 두께 방향의 디스코틱(discotic) 액정 분자의 혼성(hybrid) 배열에 의해 얻어진 막으로서 제공될 수 있다. 또한, 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판(42A 및 42B)은 2축 막일 수 있다. 즉, 디스코틱 액정 분자 및 2축 막의 혼성 배열에 의해 얻어진 막은 정면 방향 및 두께 방향으로 지연을 갖는 막으로서 구성될 수 있다.

또한, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 막은 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판(42A 및 42B)으로서 사용될 수 있다. 이 경우에, 위상차판(42A 및 42B)은 각각 편광판(41A 및 41B)의 베이스 필름(base film)으로서 양립가능하게 사용될 수 있다. 이 양립가능한 사용은 광 보상 소자를 얇게 하고 비용을 감소시키는데 효과적이다.

지금까지는, 단일 파장이 고려되었다. 일반적으로, 휘도가 중요시되기 때문에, 550 nm 부근의 녹색 파장에서의 특성이 최상이 되도록 지연이 조정되었다. 그러나, 액정층 및 위상차판과 관련하여, 그들 각각의 주 굴절률 nx, ny 및 nz는 각 각 파장 종속성을 갖는다.

도 15는 액정층, 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판, 및 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판의 각자의 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성의 예를 도시한 것이다. 도면에서, 수평축은 파장(nm)으로서 정의되고, 수직축은 선정된 파장의 광, 즉 λ = 550 nm의 광에 관련된 지연 정도 Δnλ·d에 의해, 각 파장의 광에 관련된 지연 정도 Δn·d를 표준화함으로써 얻어진 값 Δn/Δnλ으로서 정의되며; 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성이 도시된다. 도면의 실선 L1은 액정층에 대응하고; 일점쇄선 L2는 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판에 대응하며; 점선 L3은 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판에 대응한다.

상술된 바와 같이, 적절한 광 보상이 550 nm의 파장에서 실행되었다 하더라도, 파장이 서로 다를 때, 적절한 조정이 이루어질 수 없다. 특히, 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판 상에서, 550 nm보다 짧은 파장측에서 액정층의 파장 분산 특성과 상당한 차이가 있으므로, 비스듬한 방향으로 화면을 관측할 때의 액정층의 지연은 충분히 상쇄될 수 없다. 여기에서는, TAC막이 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판으로서 사용되었다.

그러므로, 광 보상 소자는 그러한 액정층과 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판 사이의 파장 분산 특성의 차를 보상하고, 청색화를 더욱 현저하게 제거하기 위해, 두께 방향을 지연을 갖는 최소한 2개의 위상차판, 즉 제1 위상차판 및 제2 위상차판이 구비된다. 이제, 그러한 광 보상 소자가 구비된 OCB형 액정 표시 장치의 실시예가 설명될 것이다.

[제4 실시예]

도 16에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치에는 각각 액정 패널 LP의 어레이 기판(1)의 바깥면 상의 광 보상 소자(40A) 및 대향 기판(2)의 바깥면 상의 광 보상 소자(40B)가 구비된다.

어레이 기판(1)측의 광 보상 소자(40A)는 편광판(41A); 두께 방향으로 지연을 갖는 제1 위상차판(42A); 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A); 및 두께 방향으로 지연을 갖는 제2 위상차판(44A)을 갖는다. 이와 유사하게, 대향 기판(2)측의 광 보상 소자(40B)는 편광판(41B); 두께 방향으로 지연을 갖는 제1 위상차판(42B); 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43B); 및 두께 방향으로 지연을 갖는 제2 위상차판(44B)을 갖는다. 액정 배향 방향에 관한 편광판의 투과축 방향 및 여러 위상차판의 광축 방향은 도 11 및 12에 도시된 예와 유사하다.

제1 위상차판(42A 및 42B)은 예를 들어 상술된 예에서와 동일한 방식의 TAC막이다. 그러한 제1 위상차판(42A 및 42B)은 각각 도 15에 도시된 바와 같은 파장 분산 특성을 갖는다. 즉, 선정된 파장(550 nm)보다 짧은 파장의 광과 관련하여, 제1 위상차판(42A 및 42B)에서 표준화된 값 Δn/Δnλ는 액정층(3)에서 표준화된 값 Δn/Δnλ보다 작다.

이 경우에, 제2 위상차판(44A 및 44B)은 액정층(3) 및 제1 위상차판(42A 및 42B)의 파장 분산 특성의 차가 보상되게 하는 파장 분산 특성을 갖게 선택된다. 즉, 선정된 파장(550 nm)보다 짧은 파장의 광과 관련하여, 제2 위상차판(44A 및 44B)에서 표준화된 값 Δn/Δnλ는 액정층(3)에서 표준화된 값 Δn/Δnλ보다 커질 필요가 있다. 즉, 그러한 제2 위상차판은 제1 위상차판의 파장 분산 특성을 제거하는 유리한 효과를 갖는다.

그러한 제2 위상차판(44A 및 44B)으로서, 네가티브 단축 성질을 갖는 광 이방성, 예를 들어 두께 방향(법선 방향)으로 배열된 디스코틱 액정 분자를 갖는 위상차판 등은 두께 방향의 주 굴절률 nz가 상대적으로 작고, 평면내 주 굴절률 nx 및 ny가 상대적으로 크도록(nx, ny > nz) 적용될 수 있다.

도 17은 액정층, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 각자의 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성의 예를 도시한 것이다. 여기에서, 도 15에서와 같이, 각 파장의 광에 관련된 지연 정도 Δn·d는 선정된 파장의 광, 즉 λ = 550 nm의 광에 관련된 지연 정도 Δnλ·d에 의해 표준화되고, 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성을 나타낸다. 도면의 실선 L1은 액정층에 대응하고, 점선 L3은 제1 위상차판에 대응하며, 점선 L4는 제2 위상차판에 대응한다.

도 17에 도시된 바와 같이, 선정된 파장보다 짧은 파장측에서, 제1 위상차판의 파장 분산 특성은 액정층의 파장 분산 특성보다 작고, 제2 위상차판의 파장 분산 특성은 액정층의 파장 분산 특성보다 크다. 바꿔 말하면, 400 내지 700 nm 파장의 가시광 파장 범위에서(또는 550 nm의 선정된 파장보다 짧은 파장측의 파장 범위에서) 값 Δn/Δnλ의 최대값과 최소값 사이의 차와 관련하여, 제1 위상차판은 액정층보다 작고, 제2 위상차판은 액정층보다 크다. 더욱 바꿔 말하면, 400 내지 700 nm 파장의 가시광 파장 범위에서(또는 550 nm의 선정된 파장보다 짧은 파장측의 파장 범위에서) 파장 분산 특성 곡선의 단계적 변화와 관련하여, 제1 위상차판 은 액정층보다 작고, 제2 위상차판은 액정층보다 크다.

즉, 제1 위상차판 및 제2 위상차판의 포괄적인 파장 분산 특성은 액정층 내의 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성에 비해 작은 파장 분산 특성을 갖는 제1 위상차판과 액정층 내의 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성에 비해 큰 파장 분산 특성을 갖는 제2 위상차판을 조합함으로써 액정층의 파장 분산 특성과 거의 동일하다. 이러한 방식으로, 화면이 비스듬한 방향에서 관측될 때 액정층에서 발생하는 지연은 상쇄될 수 있고, 액정층 내의 지연의 파장 분산 특성은 어느 정도까지 보상될 수 있다.

그러므로, 상기 구성은 제1 또는 제2 실시예에 따른 컬러 필터와 결합됨으로써, 화면이 정면 방향에서뿐만 아니라 비스듬한 방향에서 관측될 때에도, 액정 패널 LP의 투과율이 흑색 표시시에 충분히 더욱 감소될 수 있어서, 콘트라스트를 증가시킬 수 있게 하고, 착색화가 보다 적은 흑색 표시를 가능하게 한다. 그러므로, 우수한 시야각 특성 및 표시 해상도를 갖는 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.

상술된 바와 같은 광 보상 소자(40)는 편광판, 두께 방향으로 지연을 갖는 제1 위상차판 및 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판이 일체로 구성되는 광 소자에, 액정 표시 장치 내의 전체 파장 분산 특성을 조정하는 기능을 갖는 제2 위상차판을 추가함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 광 보상 소자(40)는 두께 방향으로 지연을 갖는 제2 위상차판으로서 기능하는 재료를 광 소자 표면에 코팅하거나, 제2 위상차판으로서 기능하는 막을 부착함으로써 제조된다. 즉, 광 보상 소자는 액정 패널 LP측에 가장 가까운 위치에 제2 위상차판이 구비된다.

광 보상 소자는 제2 위상차판이 편광판 등과 함께 일체로 구성되는 광 소자의 표면 상에 제1 위상차판이 구비될 수 있다. 이 경우에, 제1 위상차판은 액정 패널 LP측에 가장 가까운 위치에 구비된다.

그러한 제조 방법에 따른 광 보상 소자의 제조는 제조 공정의 단순화, 제조 비용의 감소, 더 나아가 광 보상 소자의 비용 감소를 가져오고, 제조 공정면에서 매우 효과적이다.

또한, 제2 위상차판(또는 제1 위상차판)은 동일한 파장의 광에 대해 제1 위상차판(또는 제2 위상차판) 내의 지연 정도와 액정층 내의 지연 정도 사이의 차와 거의 동일한 지연 정도를 생성하는 두께를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 지연 정도는 상술된 바와 같이, 각 광학 부재의 두께 "d"에 의존한다. 그러므로, 광 보상 소자를 구성하고 두께 방향으로 지연을 갖는 다수의 위상차판들과 관련하여 각 판의 두께를 결합하여 상쇄되도록 액정층의 지연 정도를 최적화하는 것이 바람직하다.

즉, 도 17에 도시된 예에서와 같이, 액정층 내의 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성과 관련하여, 비교적 차이가 작은 파장 분산 특성을 갖는 제1 위상차판이 비교적 얇게 설정되고, 비교적 차이가 큰 파장 분산 특성을 갖는 제2 위상차판이 비교적 두껍게 설정되는 것이 요구된다. 여기에서, 제2 위상차판은 두께가 제1 위상차판의 최소한 2배인 것이 바람직하다. 제4 실시예에서, 제1 위상차판(42A 및 42B)의 두께는 각각 100 μm로 설정된 반면에, 제2 위상차판(44A 및 44B)의 두께는 최적하게 제1 위상차판 두께의 2배와 같은 200 μm로 각각 설정되었다.

[제5 실시예]

도 18에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에서와 같이, 제5 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치는 액정 패널 LP의 어레이 기판(1)의 바깥면 및 대향 기판(2)의 바깥면 상에 각각 광 보상 소자(40A 및 40B)가 구비된다. 제4 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 붙는다. 그 상세한 설명은 여기에서 생략된다.

어레이 기판(1) 측에서의 광 보상 소자(40A)는 편광판(41A); 제1 위상차판(42A); 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A); 및 제2 위상차판(44A)을 갖는다. 한편, 대향 기판(2) 측에서의 광 보상 소자(40B)는 편광판(41B); 제1 위상차판(42B); 및 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43B)을 갖고, 제2 위상차판에 상당하는 소자가 구비되지 않는다.

앞에서 이미 설명된 바와 같이, 제2 위상차판(또는 제1 위상차판)은 동일한 파장의 광과 관련하여, 지연의 정도가 제1 위상차판(또는 제2 위상차판) 내의 지연 정도와 액정층 내의 지연 정도 사이의 차와 거의 같게 되는 두께를 갖는다.

즉, 광 보상 소자를 구성하는 두께 방향의 지연을 갖는 다수의 위상차판과 관련하여, 액정층의 지연 정도가 각 판들의 두께의 결합에 의존하여 상쇄되도록 최적화되면 충분하다. 즉, 액정 표시 장치에서 제공된 2개의 제1 위상차판(42A 및 42B)에 의존하는 포괄적인 파장 분산 특성은 하나의 제2 위상차판(44A)에 의존하는 파장 분산 특성에 의해 제거된다. 최종적인 파장 분산 특성은 액정층(3)에 의존하는 파장 분산 특성과 거의 일치하기에 충분하다.

제5 실시예에서, 도 17에 도시된 바와 같은 파장 분산 특성을 갖는 제1 위상 차판 및 제2 위상차판을 적용하는 경우에, 제1 위상차판(42A 및 42B)의 두께는 각각 100μm로 설정된 반면에, 제2 위상차판(44A)의 두께는 최적하게 제1 위상차판 두께의 4배와 같은 400 μm로 설정되었다.

상술된 제5 실시예에 따르면, 제4 실시예와 유사한 유리한 효과가 물론 얻어질 수 있다. 이 유리한 효과 이외에, 제2 위상차판은 하나의 광 보상 소자 내에만 제공되면 충분하고, 광학 부재의 수가 감소될 수 있어서, 비용 감소를 가능하게 한다.

[제6 실시예]

도 19에 도시된 바와 같이, 제5 실시예에서와 같이, 제6 실시예에 따른 OCB형 액정 표시 장치는 액정 패널 LP의 어레이 기판(1)의 바깥면 및 대향 기판(2)의 바깥면 상에 각각 광 보상 소자(40A 및 40B)가 구비된다. 제4 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 붙는다. 그 상세한 설명은 여기에서 생략된다.

어레이 기판(1) 측에서의 광 보상 소자(40A)는 편광판(41A); 제1 위상차판(42A); 및 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43A)을 갖는다. 한편, 대향 기판(2) 측에서의 광 보상 소자(40B)는 편광판(41B); 제2 위상차판(44B); 및 정면 방향으로 지연을 갖는 위상차판(43B)을 갖는다.

제6 실시예에서, 도 17에 도시된 바와 같은 파장 분산 특성을 갖는 제1 위상차판 및 제2 위상차판을 적용하는 경우에, 제1 위상차판(42A)의 두께는 200μm로 설정된 반면에, 제2 위상차판(44B)의 두께는 최적하게 제1 위상차판 두께의 2배와 같은 400 μm로 설정되었다.

상술된 제6 실시예에 따르면, 제4 실시예와 유사한 유리한 효과가 물론 얻어질 수 있다. 이 유리한 효과 이외에, 제1 위상차판 및 제2 위상차판은 하나의 광 보상 소자 내에 제공되면 충분하고, 광학 부재의 수가 더욱 감소될 수 있어서, 비용 감소를 가능하게 한다.

이들 제4 내지 제6 실시예에서 설명된 바와 같이, 제1 위상차판 및 제2 위상차판으로서 기능하는 각각의 광학 부재는 액정 표시 장치 구성시에 하나의 소자씩 광 보상 소자 내에 제공되면 충분하다. 즉, 제1 위상차판으로서 기능하는 광학 부재는 어레이 기판(1) 측에서의 광 보상 소자(40A) 및 대향 기판(2) 측에서의 광 보상 소자(40B) 중의 최소한 하나에 포함되면 충분하다. 이와 마찬가지로, 제2 위상차판으로서 기능하는 광학 부재는 어레이 기판(1) 측에서의 광 보상 소자(40A) 및 대향 기판(2) 측에서의 광 보상 소자(40B) 중의 최소한 하나에 포함되면 충분하다. 이때, 이들 광학 부재의 두께의 결합을 최적화함으로써, 상술된 바와 같이, 양호한 표시 해상도가 광시야각에서 달성될 수 있다.

[제7 실시예]

상술된 실시예에서, 두께 방향으로 지연을 갖는 다수의 위상차판을 상술된 컬러 필터의 구성과 결합함으로써 더욱 유리한 효과가 달성되었지만, 각 컬러 픽셀의 액정층의 상이한 두께를 갖는 컬러들 간의 서로 다른 멀티-갭(multi-gap) 구조는 상술된 컬러 필터의 구성과 결합될 수 있고, 또는 멀티-갭 구조는 상술된 실시예와 더욱 결합될 수 있다.

예를 들어, 도 20에 도시된 액정 패널 LP는 멀티-갭 구조를 형성하는 한 예 로서 제공된다. 즉, 액정 패널 LP는 다수의 컬러의 컬러 픽셀로서, 적색 픽셀 PX(R), 녹색 픽셀 PX(G), 및 청색 픽셀 PX(B)를 갖는다. 녹색 픽셀 PX(G)에는 대향 기판(2) 상에서 선정된 두께를 갖는 녹색 컬러 필터 CF(G)가 구비된다. 이와 대조적으로, 적색 픽셀 PX(R)에는 대향 기판(2) 상의 녹색 컬러 필터 CF(G)보다 얇은 적색 컬러 필터 CF(R)이 구비된다. 또한, 청색 픽셀 PX(B)에는 대향 기판(2) 상의 녹색 컬러 필터 CF(G)보다 두꺼운 청색 컬러 필터 CF(B)가 구비된다.

이러한 방식으로, 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)은 서로 평행하게 부착될 때, 선정된 갭이 녹색 픽셀 PX(G) 내에 형성되는 반면, 녹색 픽셀 PX(G)보다 큰 갭이 적색 픽셀 PX(R) 내에 형성되고, 녹색 픽셀 PX(G)보다 작은 갭이 청색 픽셀 PX(B) 내에 형성된다. 즉, 멀티-갭 구조는 적색 픽셀 PX(R)이 갖는 액정층(3)이 녹색 픽셀 PX(G)가 갖는 액정층(3)보다 두껍게 형성되고; 녹색 픽셀 PX(G)가 갖는 액정층(3)은 청색 픽셀 PX(B)가 갖는 액정층(3)보다 두껍다.

이러한 방식으로, 각 컬러 픽셀 내의 액정층(3)의 두께를 조정함으로써, 액정층(3)에 의존하는 효과적인 지연 정도 Rth가 조정될 수 있고, 게다가 착색이 더욱 현저하게 감소될 수 있다.

예를 들어, 광 보상 소자(40A 및 40B) 및 멀티-갭 구조를 갖는 액정 패널 LP를 결합하는 경우에, 도 11에 도시된 바와 같이, 각 컬러 픽셀 내의 액정층(3) 및 두께 방향의 지연을 갖는 각각의 위상차판(42A 및 42B)에 의존하는 지연 정도 Δn·d의 파장 분산 특성은 예를 들어 도 21에 도시된 바와 같이 얻어진다. 여기에서, 도 15에서와 동일한 방식으로, 각 파장의 광에 관련된 지연 정도 Δn·d는 선 정된 파장, 즉 λ = 550 nm의 광에 관련된 지연 정도 Δnλ·d에 의해 표준화되고, 값 Δn/Δnλ의 파장 분산 특성을 나타낸다. 도면의 실선 L1은 액정층에 대응하고, 점선 L3은 두께 방향으로 지연을 갖는 위상차판에 대응한다.

여기에서 적용된 액정 패널 LP 상에서, 청색 픽셀 PX(B)의 액정층(3)은 녹색 픽셀 PX(G)의 액정층(3)에 비해 0.3 μm만큼 더 얇게 형성되었고, 적색 픽셀 PX(R)의 액정층(3)은 0.05 μm만큼 더 두껍게 형성되었다.

도 21에 도시된 바와 같이, 멀티-갭 구조가 이용됨으로써, 각 컬러 픽셀의 액정층에 의존하는 파장 분산 특성은 컬러들 각자의 중심 파장(450, 550, 650 nm) 부근에서 충분히 보상된다.

그러므로, 앞에서 이미 설명된 제4 내지 제6 실시예의 각각의 광 보상 소자는 여기에서 설명된 멀티-갭 구조를 갖는 액정 패널 LP와 결합됨으로써, 양호한 해상도가 더 넓은 시야각에서 달성될 수 있다. 즉, 완전한 광 보상은 상술된 제4 내지 제6 실시예에 따른 구성으로도 달성될 수 없지만, 특성의 미세한 조정을 위해 멀티-갭 구조를 이용하는 것이 효과적이다.

즉, 제1 위상차판 및 제2 위상차판을 위한 최적 재료는 융통성있게 선택될 수 없으므로, 이들 위상차판을 사용하는 미세 조정을 달성하기 어렵게 한다. 광 보상 소자, 및 멀티-갭 구조를 갖는 액정 패널 LP를 결합하는 경우에, 제4 실시예에서 설명된 바와 같이, 청색 픽셀 PX(B)의 액정층(3)이 녹색 픽셀 PX(G)의 액정층(3)에 비해 0.1 μm만큼 얇게 형성되고, 적색 픽셀 PX(R)의 액정층(3)이 녹색 픽셀 PX(G)만큼 두껍게 형성되는 것이 적당했다. 이 조건 하에서, 양호한 표시 해상 도가 색 순도를 악화시키지 않고 달성되었다.

두께 방향으로 지연을 갖는 제1 위상차판 및 제2 위상차판은 폴리카보네이트(PC)막과 같은 네가티브 단축 막일 수 있고; 두께 방향으로 네가티브 단축 성질을 갖는 광 이방성(예를 들어, 디스코틱 액정 분자)을 배열함으로써 얻어진 막일 수 있으며; 또한 편광판의 투과축 방향으로 위상차를 갖는 막과 양립가능한 2축 막일 수 있다.

[제8 실시예]

제8 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 내지 제7 실시예의 각각에 도시된 OCB 액정 표시 소자의 표시 특성에 응답하여 인가 전압을 보상하는 기능이 갖추어진다. 그러므로, 제1 내지 제7 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 붙는다. 그 상세한 설명은 여기에서 생략된다.

도 22는 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

액정 표시 장치에는 상술된 각각의 기능 이외에 제어기 회로(5)가 구비된다. 표시 전압 인가기(17)는 제어기 회로(5) 내에 제공된다. 표시 전압 인가기(17)는 선정된 신호 전압 변환 테이블에 기초하여, 비디오 화상 신호를, 비디오 화상을 표시하기 위한 인가 전압으로 변환한 다음에, 변환한 전압을 액정 픽셀 PX에 인가한다.

도 23은 신호 전압 변환 테이블을 도시한 그래프이다. 수평축은 표시 전압 인가기(17)에 입력될 비디오 화상 신호의 진폭을 나타내고, 수직축은 OCB 액정 표시 소자에 인가될 인가 전압을 나타낸다. 신호 전압 변환 테이블은 청색, 적색 및 녹색 각각에 대해 제공된다. 도 23에서, 적색 신호 전압 변환 테이블의 예로서 설명이 될 것이다.

비디오 화상 신호의 진폭과 곡선 S1로 표시된 인가 전압 사이의 관계는 신호 전압 변환 테이블 내에 기록된다. 곡선 S1에서, 인가 전압은 비디오 화상 신호가 0일 때 전압 V1로 설정된다. 곡선 S1에서, 인가 전압의 값은 비디오 화상 신호의 진폭이 증가함에 따라 감소한다. 비디오 화상 신호의 선정된 진폭 값 P1에서, 현재의 값은 인가 전압의 값 V1보다 낮은 값 V3으로 감소한다.

저장 소자(15)는 액정 표시 장치 내에 제공된다. 저장 소자(15)는 EP-ROM으로 구성되고, 액정 픽셀 PX에 의해 표시된 비디오 화상의 휘도와 액정 픽셀 PX에 인가될 인가 전압 사이의 관계를 나타내는 휘도 전압 특성 데이터가 저장된다.

도 24는 저장 소자(15) 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터를 도시한 그래프이다. 수평축은 액정 픽셀 PX에 인가될 인가 전압을 나타내고, 수직축은 액정 픽셀 PX에 의해 표시된 비디오 화상의 휘도를 나타낸다. 이 휘도 전압 특성 데이터는 청색 감마 특성(7), 적색 감마 특성(8) 및 녹색 감마 특성(9)를 포함한다.

액정 픽셀 PX에 의해 표시된 비디오 화상의 휘도가 최소가 될 때 인가 전압의 값은 청색 감마 특성(7), 적색 감마 특성(8) 및 녹색 감마 특성(9) 사이에 서로 다르다. 도 24에 도시된 예에서, 청색 감마 특성(7)에서, 휘도가 최소일 때 생성된 인가 전압의 값 VH(blue)는 약 6.0 V로 얻어진다. 적색 감마 특성(8) 및 녹색 감마 특성(9)에서, 휘도가 최소일 때 생성된 인가 전압의 값 VH(red) 및 VH(green)은 각각 약 6.5 V로 얻어진다. 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 흑색 레벨의 표시 를 달성하는 흑색 레벨 표시 전압 값은 휘도가 최소일 때 생성된 인가 전압의 값 VH(red), VH(green) 및 VH(blue)로 설정된다. 그러므로, 적색(R) 및 녹색(G)의 픽셀은 약 6.5 V의 인가 전압이 인가될 때 흑색 레벨을 표시하고, 청색(B)의 픽셀은 약 6.0 V의 인가 전압이 인가될 때 흑색 레벨을 표시한다.

액정 표시 장치에는 테이블 보정기(corrector)(16)가 구비된다. 테이블 보정기(16)는 저장 소자(15) 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터에 기초하여 표시 전압 인가기(17) 내에 제공된 신호 전압 변환 테이블을 보정한다.

이렇게 구성된 액정 표시 장치에서, 먼저, 도시되지 않았지만, 액정 표시 장치 내에 제공되는 전원이 턴온될 때, 테이블 보정기(16)는 저장 소자(15) 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터를 저장 소자(15)로부터 판독한 다음에, 판독한 휘도 전압 특성 데이터에 기초하여 표시 전압 인가기(17) 내에 제공된 신호 전압 변환 테이블을 보정한다.

예를 들어, 테이블 보정기(16)는 도 23에 도시된 바와 같이, 곡선 S1을 곡선 S2로 변경하기 위해 신호 전압 변환 테이블을 보정한다. 곡선 S2에서, 비디오 신호 전압의 진폭이 0일 때, 인가 전압은 V1보다 낮은 V2로 설정된다. 곡선 S2에서, 곡선 S1에서와 같이, 인가 전압의 값은 비디오 화상 신호의 진폭이 증가함에 따라 감소한다. 비디오 화상 신호의 선정된 진폭 값 P1에서, 현재의 값은 인가 전압의 값 V1 및 V2보다 낮은 값 V3으로 감소한다.

이러한 방식으로, 테이블 보정기(16)는 인가 전압의 값을 압축함으로써 곡선 S1을 오프셋하기 위해 신호 전압 변환 테이블을 보정한다.

그 다음, 표시 전압 인가기(17)는 비디오 화상 신호 및 동기 신호를 수신한다. 다음에, 표시 전압 인가기(17)는 테이블 보정기(16)에 의해 보정된 신호 전압 변환 테이블에 기초하여 비디오 화상 신호를 인가 전압으로 변환한다. 그 다음, 표시 전압 인가기(17)는 소스 구동기 XD, 게이트 구동기 YD 및 구동 전압 생성 회로(4)를 통해 액정 픽셀 PX에 변환된 인가 전압을 인가한다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 액정 픽셀 PX에 의해 표시된 비디오 화상의 휘도와 액정 픽셀 PX에 인가될 인가 전압 사이의 관계를 나타내는 휘도 전압 특성 데이터는 저장 소자(15) 내에 저장된다. 그 다음, 저장 소자(15) 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터에 기초하여 보정된 신호 전압 변환 테이블에 따라 비디오 화상 신호로부터 변환된 인가 전압은 액정 픽셀 PX에 인가된다. 그러므로, 비디오 화상 신호를 인가 전압으로 변환하는 신호 전압 변환 테이블은 액정 표시 장치의 LCD 패널 상에 배치된 OCB 액정 표시 소자의 표시 특성에 따라 보정될 수 있다. 결과적으로, 최적 콘트라스트 값이, 예를 들어 하나의 컬러씩 얻어질 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치 내의 저장 소자(15)는 액정 표시 장치의 주위 온도의 변화에 응답하여 재기입가능한 방식으로 휘도 전압 특성 데이터를 제공할 수 있다. 저장 소자(15)가 이렇게 구성되면, 액정 표시 장치의 주위 온도가 변했을 때, 휘도 전압 특성 데이터 내에 포함된 청색 감마 특성(7), 적색 감마 특성(8) 및 녹색 감마 특성(9) 중의 최소한 하나를 재기입할 수 있다. 그러므로, 액정 표시 장치의 액정 픽셀 PX에 의해 표시된 비디오 화상에서, 예를 들어, 고온에 서의 콘트라스트의 저감을 방지할 수 있다.

저장 소자(15) 내에 저장된 휘도 전압 특성 데이터가 청색 감마 특성(7), 적색 감마 특성(8) 및 녹색 감마 특성(9)을 포함하는 예가 도시되었지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 감마 특성 중에서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 픽셀의 흑색 레벨 표시 전압 값만이 저장 소자(15) 내에 휘도 전압 특성 데이터로서 저장될 수 있다.

본 실시예가 감마 테이블을 보정하는 기술을 설명했지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 본 발명의 요점은 최적 콘트라스트를 얻기 위해 요구된 데이터가 그들 각각의 액정 모듈에 응답하여 액정 모듈 내에 제공되는 것이 특징이다. 감마 테이블은 액정 모듈 내에 제공될 수 있다. 또한, 휘도 데이터에 가장 큰 영향을 미치는 녹색에 관한 데이터가 표현될 수 있다.

도 9는 각 실시예에서 달성될 수 있는 유리한 효과를 도시한 도면이다. 도 9는 u' 및 v'가 파라미터로서 정의되는 컬러 좌표 시스템의 일부를 나타낸 것이다. 컬러 필터를 사용하는 종래의 OCB 액정 표시 장치에서, 흑색 표시 좌표 값은 청색 영역에 속했다. 그러므로, 흑색 표시에 청색화가 생겼다. 한편, 이 상태는 제1 및 제2 실시예에 따른 본 발명이 적용되는 OCB 액정 표시 장치에서 개선되고, 그 다음, 흑색 표시 좌표 값은 착색이 없는 영역인 컬러 온도로 변환된다. 여기에서, 변환된 값은 11,000 K의 위치에 속한다. 또한, v'가 0.4 이상이기 때문에, 청색화가 문제되지 않는 정도까지 개선되었다. 더구나, v'가 0.43 이상이기 때문에, 고해상도를 갖는 표시가 얻어진다.

상기 실시예들의 각각은 예로서 투과형 액정 표시 장치를 설명했다. 그러나, 본 발명은 이 실시예들에 제한되지 않고 반사형 액정 표시 장치에 적용될 수 있다. 즉, 도 25에 도시된 바와 같이, 본 발명은 편광판이 한 쪽(시야측)에 배치되어 있도록 구성된 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 흑색 표시 시의 착색을 감소시킬 수 있고, 양호한 표시 해상도가 광시야각에서 달성될 수 있다.

추가 장점 및 변경은 본 분야에 숙련된 기술자들에게 용이하게 떠오를 수 있을 것이다. 그러므로, 더 넓은 실시양상에서의 본 발명은 여기에서 도시되고 설명된 특정 상세 및 대표적인 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된 것과 같은 일반 발명 개념의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (24)

1. 액정 표시 장치에 있어서,

   한 쌍의 기판들 사이에 OCB 액정층이 구비된 복수의 액정 픽셀들;

   상기 복수의 액정 픽셀들 위에 겹치게 배치된 적색, 녹색 및 청색 컬러층들을 포함하는 컬러 필터들; 및

   상기 액정 픽셀들에 대향하여 적어도 시야측(viewing side)에 배열된 편광판

   을 포함하고, 상기 청색 컬러층은 상기 녹색 컬러층의 콘트라스트(contrast)보다 큰 콘트라스트를 갖는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 청색 컬러층은 상기 적색 컬러층의 콘트라스트보다 큰 콘트라스트를 갖는 액정 표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 편광판에 인접하여 적어도 시야측에 배치된 광 보상 소자를 더 포함하고,

   상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연(retardation)을 광학적으로 보상하고;

   상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
4. 제2항에 있어서,

   비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

   상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

   상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

   를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 녹색 컬러층은 상기 적색 컬러층의 콘트라스트보다 큰 콘트라스트를 갖는 액정 표시 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 편광판에 인접하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

   상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

   상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
7. 제5항에 있어서,

   비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

   상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

   상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

   를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 청색 컬러층의 콘트라스트는 2000:1 이상인 액정 표시 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 편광판에 대향하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

   상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

   상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
10. 제8항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 편광판에 인접하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

    상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

    상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
12. 제1항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성 하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
13. 액정 표시 장치에 있어서,

    한 쌍의 기판들 사이에 OCB 액정층이 구비된 복수의 액정 픽셀들;

    상기 복수의 액정 픽셀들 위에 겹치게 배치된 적색, 녹색 및 청색 컬러층들을 포함하는 컬러 필터들; 및

    상기 액정 픽셀들에 대향하여 적어도 시야측에 배열된 편광판

    을 포함하고, 상기 컬러 필터들 중의 적어도 하나는 주변의 투과율보다 높은 투과율로 상기 액정 픽셀들로부터 광을 투과시키는 광 투과 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 광 투과 영역은 상기 컬러 필터에 제공된 애퍼추어(aperture)인 액정 표시 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 애퍼추어는 상기 액정 픽셀의 애퍼추어 면적의 1/15 이하인 액정 표시 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 편광판에 대향하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

    상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

    상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
17. 제15항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
18. 제14항에 있어서, 상기 편광판에 인접하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

    상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

    상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
19. 제14항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
20. 제13항에 있어서, 상기 광 투과 영역은 상기 컬러 필터 내의 주변 영역보다 얇은 박막 부분인 액정 표시 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 편광판에 인접하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

    상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

    상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
22. 제20항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.
23. 제13항에 있어서, 상기 편광판에 대향하여 적어도 시야측에 배열된 광 보상 소자를 더 포함하고,

    상기 광 보상 소자는 상기 OCB 액정 층에 전압이 인가되는 소정의 표시 상태에서 상기 OCB 액정층의 지연을 광학적으로 보상하고;

    상기 OCB 액정층의 두께는 상이한 컬러 픽셀들 사이에 서로 다른 액정 표시 장치.
24. 제13항에 있어서,

    비디오 화상 신호와 상기 OCB 액정층에 인가된 전압 사이의 관계를 나타내는 변환 데이터에 기초하여, 상기 비디오 화상 신호로부터 대응하는 인가 전압을 생성하고, 생성한 전압을 상기 OCB 액정층에 인가하도록 구성된 전압 인가부;

    상기 OCB 액정층에 인가된 전압과 휘도 사이의 관계를 나타내는 특성 데이터를 저장하도록 구성된 저장부; 및

    상기 특성 데이터에 기초하여 상기 변환 데이터를 보정하도록 구성된 보정부

    를 포함하고, 상기 변환 데이터 및 상기 특성 데이터는 청색, 적색 및 녹색의 각각에 대해 제공되는 액정 표시 장치.

Images