KR0151127B1

KR0151127B1 - 디스플레이 장치용 다중컬러 필터

Info

Publication number: KR0151127B1
Application number: KR1019890002013A
Authority: KR
Inventors: 그린 스튜어트 로저; 찰스 아이프리 알프레드
Original assignee: 유진 엠. 휘타크리; 알 씨 에이 라이센싱 코포레이션
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1998-12-15
Also published as: US4828365A; EP0330428A2; EP0330428A3; JPH025002A; DE68915033D1; DE68915033T2; KR890013514A; EP0330428B1

Abstract

본 발명은 제각기 기본 컬러 광을 제공하는 별도의 필터 요소들(11, 12, 13;22, 23, 24;30, 31, 32)을 포함하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터(10, 21, 29)을 제공한다. 이들 필터의 면적(A)은 순백색 광원내의 기본 광 컬러들의 비율, 조명원내의 기본 광 컬러의 비율 및 필터 요소들의 광 투과 능력에 따라 조정된다. 또한, 필터 요소들은, 그의 중심들(17, 18, 19;25, 26, 27;33, 34, 35)이 인접하는 필터 요소들을 통과하는 직선(20;28;36)에 매우 근접하여 위치되도록 배열된다.

Description

디스플레이 장치용 다중컬러 필터

제1도는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터의 바람직한 실시예의 도면.

제2도는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터의 다른 바람직한 실시예의 도면.

제3도는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터의 또 다른 바람직한 실시예의 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 12, 13;22, 23, 24;30, 31, 32 : 필터 요소

17, 18, 19;25, 26, 27;33, 34, 35 : 필터 요소의 중심

10, 21 : 필터 14, 15, 16 : 열들

본 발명은 전반적으로 디스플레이 장치용 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 더욱 순수한 백색을 생성하고 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 장치 전체에 걸쳐 균일한 휘도를 확립하기 위한 다중컬러 필터(amulticolor filter)에 관한 것이다.

당분야에 숙련된 자라면 알고 있는 바와 같이, 다수의 디스플레이 장치는 디스플레이되기를 원하는 컬러 광은 투과하고 그 밖의 컬러 광은 걸러내는 필터를 통해 광을 통과시킴으로써 컬러 영상을 생성한다. 이러한 장치에서, 컬러는 성분들에 의해서라기 보다는 필터들에 의해 생성된다. 이러한 디스플레이 장치의 한 예가 액정 디스플레이이다. 액정 디스플레이에서, 액정은 원하는 영상을 생성하기 위해 자신의 광 투과 능력을 변화시키도록 전압에 의해 구동된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 투과 능력(transmission capabilities)이라는 용어는 또한 반사 능력을 포함한다. 그러나 액정 자체는 어떤 컬러 특성도 나타내지 못한다. 따라서, 컬러 디스플레이가 필요한 경우, 각 액정은 원하는 컬러의 광을 생성하기 위해 적절한 필터와 연관되어야 한다. 전형적으로, 디스플레이 장치에서, 적색, 녹색 및 청색의 세가지 기본 컬러가 필터를 사용하여 생성되며, 그 밖의 컬러들은 몇 개의 기본 컬러들을 적절히 조합하여 원하는 컬러를 생성함으로써 얻어진다. 이상적인 디스플레이는 백색을 생성해야 하며, 이러한 디스플레이의 경우 세가지 기본 컬러가 휘도의 적당한 균형으로 제공되어야 한다. 그러나 다양한 컬러들은 상이한 필터들을 사용함으로써 제공되기 때문에, 그리고, 이들 필터는 부득이하게 상이한 재료로 만들어지기 때문에, 이들 3개 필터의 광 투과 특성이 상이하게 되고, 따라서 백색 광을 생성하는데 필요한 휘도 균형을 성취하기는 매우 어렵게 된다. 이러한 균형이 이루어지지 않을 경우, 영상의 백색 부분은 최대 광투과 능력을 갖는 컬러 필터에 의해 결정되는 색조의 기미를 띠게 된다. 통상, 백색을 얻는데 필요한 컬러 균형은 오직, 보다 높은 투과 능력을 갖는 필터의 투과 효율을 낮추어 가장 낮은 투과 효율을 갖는 필터의 효율에 실질적으로 일치시킴으로써만 획득될 수 있다. 따라서, 이러한 디스플레이의 경우, 최대 휘도는 최저 효율의 컬러 필터의 투과 능력에 의해 결정된다. 이것은 디스플레이 장치에 의해 생성되는 디스플레이의 휘도를 바람직하지 않게 감소시킨다.

많은 유형의 액정 디스플레이에서, 조명은 액정을 역조명함으로써 제공된다. 동작 효율은 각각의 역조명에 최대 효율 광원이 사용되어야 함을 암시한다. 그러나, 통상, 최대 효율 광원은 높은 비율의 한가지 기본 컬러을 생성하며, 백색광은 이러한 기본 컬러에 의해 결정되는 색조를 갖는다. 이러한 특성은 또한 살아있는 것과 같은 실제의 색조를 생성하기 어렵게 하며, 액정 디스플레이의 경우 그 밖의 컬러들을 생성하기 어렵게 하였다. 이러한 이유로, 디스플레이 장치 전체에 걸쳐 최대의 균일한 휘도를 생성할 수 있고, 조명원의 컬러 불균형을 보상할 수 있는 다중컬러 필터가 필요하였다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치용 다중컬러 필터는 기본 광 컬러들을 제공하는 다수의 필터 요소들을 포함한다. 이들 각 필터 요소들은 순백색 광내의 기본 광 컬러들의 비율, 조명원내의 기본 광 컬러들의 실제 비율 및 필터 요소들의 광 투과 능력에 관계하는 보상된 투고 계수에 따라 조절되는 면적을 갖는다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 수평방향의 행들(14, 15, 16)로 배열된 다수의 필터 요소들(11, 12, 13)을 갖는 필터(10)를 도시한다. 필터 요소들(11, 12, 13)은, 세 개의 각 필터 요소들에 알파벳 문자 R, G, B로 제각기 표시된 바와 같이, 광의 세가지 기본 컬러, 즉, 청색, 녹색 및 적색을 효율적으로 투과하는 다양한 재료들로 구성된다. 필터 요소들(11, 12, 13)의 광 투과 능력은 통상 역조명의 소정의 휘도에 대해 상이하므로, 각각의 세가지 컬러 필터들은 개개의 필터 요소들의 각각의 투과 능력에 따라 상이한 휘도를 나타내게 된다. 통상의 디스플레이 장치에서는, 가장 효율이 좋은 광 투과 능력을 갖는 재료가 전체적인 광의 색조를 좌우하게 되며, 광의 세가지 기본 컬러를 조합하여 백색광을 생성할 경우 최고 효율의 광 투과 재료에 의해 결정되는 색조를 갖는 백색이 얻어지게 된다. 제1도에서, 이러한 색조는 세가지 컬러 필터 요소들(11, 12, 13)의 면적을 그들의 광 투과 능력에 따라 역비례하게 분배함으로써 회피된다. 따라서, 제1도에 도시된 바와 같이, 각각의 세 개 컬러 요소들(11, 12, 13)은 실질적으로 동일한 수직 크기를 갖지만, 이들 세 요소들(11, 12, 13)의 면적을 변화시키기 위해 그들의 수평 크기가 변화된다. 면적의 변화는 요소들의 광 투과 능력에 의해 결정되므로, 세 개 요소들 각각에 대해 면적에 대한 광 투과 능력의 비율은 모든 요소들에 대해 사실상 동일하게 된다. 따라서, TX/A=K이고, 여기서 TX는 광 투과 능력, A는 면적, K는 상수이다.

면적 A와 광 투과 능력 TX가 상수 K 비율을 만족시키도록 필터 요소들의 크기를 조정함으로써, 각 필터는 조명의 소정 휘도를 위해 실질적으로 동일한 조명 휘도를 투과하게 된다.

조명원이 순백색 광을 생성하는 경우, 앞서 설명된 필터 요소 면적의 조정은 디스플레이 장치의 스크린상에 순백색 광을 생성하는데 매우 효과적이다. 통상의 광원은 순백색 광을 제공하지도 못할뿐 아니라, 최소 에너지 소비에 대해 최고 광을 제공하는 최고 효율의 광원도 순백색 광을 제공하지 못한다. 이러한 유형의 광원들의 경우, 순백색 광은, 조명원에 의해 방출되는 세가지 기본 컬러의 휘도를 측정하고 그 측정치에 따라 필터 요소들의 면적을 역비례하도록 조정함으로써 디스플레이 장치의 스크린상에 생성될 수 있다.

따라서, 청색이 최대 휘도이고, 녹색 및 적색이 각기 청색 레벨의 90%와 80%인 것으로 가정하면, 전체적으로 나타내어지는 휘도는 녹색과 적색 필터 면적을 제각기 증가시킴으로써 더욱 균일하게 얻어질 수 있다. 따라서, AG(녹색 필터의 면적) = AB(청색 필터의 면적)/0.9 및 AR(적색 필터의 면적) = AB/0.8이다. 특정 모델의 조명원에 대해, 방출 백분율은 사실상 일정하며, 이러한 모델의 새로운 조명원으로 원래의 조명원을 대체함으로써 순백색이 얻어진다. 앞서 주어진 컬러 방출 비율은 예시를 목적으로 임의로 선택되었으며, 각 조명원의 유형에 따라 상당히 달라질 수 있다.

우선, 순백색 광원을 사용하고 투과 효율에 따라 필터 요소의 면적을 조정할 수 있고, 또는 순백색이 아닌 광원의 다양한 기본 컬러 광의 비율에 대해 필터 요소의 면적만을 조정할 수 있다. 실제로, 두 경우의 불균형 모두를 조정할 수 있다. 이러한 조정은, 순백색 광내의 적색, 녹색 및 청색 광의 비율에 따라, 그리고 광원내의 적색, 녹색 및 청색 광의 비율에 따라 필터 요소의 면적을 조정하고, 다음과 같은 보상된 투과 계수를 채용함으로써 성취되며,

여기서, A는 특정 컬러 요소에 대한 보상된 면적, PWP는 순백색 광내의 컬러의 비율, AP는 광원내의 컬러의 실제 비율, CTF는 보상된 투과 계수이다.

[실시예]

순백색 광이 50%의 녹색, 40%의 적색 및 10%의 청색 광을 포함한다고 정의한다. 그리고 광은 45%의 녹색, 25%의 적색 및 30%의 청색 광을 갖는다고 가정한다. 또한, 80%의 녹색, 75%의 적색 및 50%의 청색의 투과 효율을 가정한다. 각각의 컬러에 대한 보상된 투과 계수(CTF)는 컬러에 대한 실제 투과 효율을 세 개 컬러에 대한 평균으로 나눔으로써 얻어진다. 따라서, 녹색, 적색 및 청색에 대한 CTF는 제각기 1.17, 1.10 및 0.73이다.

따라서, 보상된 면적 A에 대한 앞서의 식을 사용하면, 필터 요소 면적은, 스크린의 각 3개 1조(triad)에 대해 녹색이 총 조 면적의 33%, 적색이 50%, 청색이 17%가 되도록 조정된다. 이러한 조정 기법은 다른 광원들의 불균형에 대해서도 또한 적합될 수 있다. 예를 들어, 액정 장치는 투명한 전기적 도체를 포함한다. 흔히, 이러한 도체는 엷은 적색 색조를 갖는 광을 투과한다. 이러한 효과는, 면적을 계산하기 전에 적색 광 투과 비율에 그를 포함시킴으로써 상쇄될 수 있다. 광원의 상기와 같은 광 비율 및 투과 효율은 예로써 임의로 선택되었다.

제1도에서, 행들(14, 15, 16)은 바람직하기로는, 필터 요소들(11, 12, 13)이 수직 방향의 열로 정렬되도록 배열된다. 또한, 3개 요소들(11, 12,13)에 대한 컬러들의 순서는 각 행에 대해 동일하다. 그러나 특정 열내의 모든 필터 요소들이 반드시 동일한 컬러를 가질 필요는 없다.

이들 필터 요소(11, 12, 13)는 직사각형 형상이며, 이들 필터 요소(11, 12, 13)의 중심들(17, 18, 19)은 또한 인접하는 필터 요소들을 통과하는 수평선(20)을 따라 제각기 놓여진다.

제2도는 녹색, 청색 및 적색 광을 제각기 효율적으로 투과하는 필터 요소들(22, 23, 24)을 포함하는 필터(21)를 도시한다. 이들 필터 요소(22, 23, 24)는, 보상된 면적 A에 대한 앞서의 식에 준하여, 조명원내의 기본 광 컬러들의 비율, 필터 요소들의 보상된 투과 계수 및 순백색 광내의 기본 컬러들의 비율에 따라 크기 조정되어 배열된다. 이들 필터 요소(22, 23, 24)는, 그의 중심들(25, 26, 27)이 제각기 인접하는 필터 요소를 통과하는 수평선(28)에 매우 근접하여 놓여지도록 배열된다. 이러한 배열에서, 중심들(25, 26, 27)은 필터 요소들내에서 수직방향으로 사실상 중심이지만, 필터 요소들(22, 23)의 중심(25, 26)으로 보여지는 바와 같이, 수평방향으로 반드시 중심이 되지는 않게 선택된다.

제3도는 제각기 효율적으로 청색, 적색 및 녹색 광을 투고하는 필터 요소들(30, 31, 32)을 갖는 다중컬러 필터(29)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이들 필터 요소(30, 31, 32)는 또한 보상된 면적 A에 대한 식에 따라 크기 조정되어 배열된다. 또한, 이들 필터 요소들(30, 31, 32)의 제각기의 중심들(33, 34, 35)은 바람직하기로는 수직방향으로는 중심이지만, 청색 요소(30)의 중심(33)에 의해 보여지는 바와 같이 수평방향으로는 반드시 중심일 필요는 없다. 이들 중심(33, 34, 35)은 필터 요소들(30, 31, 32)을 통과하는 수평선(36)에 매우 근접하여 위치된다.

제1,2 및 3도의 각 실시예들에 대한 적색, 청색 및 녹색 필터 요소들은 3개 1조로 배열되었으며, 따라서, 각 조는 기본 컬러들의 각각에 대해 하나의 필터 요소를 포함한다. 이러한 이유로, 다수의 필터 요소와 연관된 세개 액정이 모두 동일하게 조명되었을 때 각 조는 사실상 순백색 광을 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 필터 요소의 중심들이 인접하는 필터 요소들을 통과하는 직선에 매우 근접하여 놓이므로, 특정 조의 인접하는 요소들을 통과하는 광의 혼합이 보다 균일하게 균형을 이루어, 보다 순수한 기본색이 아닌 컬러를 얻을 수 있고, 백색인 경우에는 보다 순수한 백색을 얻을 수 있다. 중심의 정렬은 또한 사실상 더욱 실제 컬러를 나타나게 한다. 이러한 특징은, 실제와 같은 색조가 생성되어야 할 때 특히 유리하다.

디스플레이 장치의 액정내에서 다양한 필터 요소들이 연관되는 방법, 액정이 전기적으로 상호접속되고 전기적으로 구동되는 방법은 당분야에 숙련된 자에게는 이미 공지된 것으로 본 발명의 범주내에 들지 않는다. 그러나, 액정을 구동하는 전기적 도체들은 필터 요소들의 배열 및 크기조정을 위해 적합하게 액정을 구성하도록 경로배정된다. 예를 들어, 1983년 10월 18일 스톨로브(Stolov)등에게 특허된 미국 특허 제4,410,887호는 액정 디스플레이 장치내의 몇가지 컬러 필터들을 개시한다.

Claims

광원에 의해 조명되는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터에 있어서, 광의 기본 컬러들을 제공하는 다수의 필터 요소들(11, 12, 13;22, 23, 24;30, 31, 32)을 포함하되, 상기 각 필터 요소들은 순백색 광내의 기본 광 컬러의 비율, 상기 광원내의 기본 광 컬러들의 실제 비율 및 상기 필터 요소들의 광 투과 능력에 관계하는 보상된 투고 계수에 따라 조정되는 면적(A)을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.
제1항에 있어서, 상기 필터 요소의 면적은 다음 식,

에 따라 선택되며, 상기 식으로 A는 특정 컬러 필터 요소(22, 23, 24;30, 31, 32)의 보상된 면적, PWP는 순백색 광내의 컬러의 비율, AP는 상기 광원내의 컬러의 실제 비율, CTF는 필터 요소의 보상된 투과 계수인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.
제1항 또는 2항에 있어서 상기 필터 요소들(22, 23, 24;30, 31, 32)은, 그의 중심들(25, 26, 27;33, 34, 35)이 인접하는 필터 요소들을 통과하는 직선(28;36)상에 놓이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.
제3항에 있어서, 상기 필터 요소들(22, 23, 24;30, 31, 32)은 3개 1조로 배열되며, 각 조는 상기 기본 광 컬러들의 각각에 대해 적어도 하나의 필터 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러필터.
제1항에 있어서, 상기 필터 요소들(11, 12, 13)의 각각은, 상기 필터 요소들 각각에 대해 면적에 대한 광 투과 능력의 비율이 동일하도록 선택된 제각기의 광투과 능력(TX) 및 면적(A)을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.
제5항에 있어서, 상기 필터 요소들(11, 12, 13)은, 그의 중심(17, 18, 19)이 인접하는 필터 요소들을 통과하는 직선(20)상에 놓이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.
제6항에 있어서, 상기 컬러 필터들(11, 12, 13)은 3개 1조로 배여되며, 상기 각 조는 상기 기본 광 컬러의 각각에 대해 적어도 하나의 필터 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 다중컬러 필터.