KR100269576B1 - 컬러액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액정표시패널과 이 액정표시패널의 배면에 배치된 백라이트유닛을 적어도 구비한 컬러액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시패널의 동색시각범위에 대응하는 각도에 대하여 상기 백라이트유닛의 반사광량의 반치폭을 나타내는 각도가 작아지는 것을 특징으로 한다.

Description

컬러액정표시장치{COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 컬러액정표시장치에 관한 것으로서, 소위 백라이트방식이라 호칭되는 컬러액정표시장치에 관한 것이다.

소위 백라이트방식이라 호칭되는 컬러액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 배치된 1쌍의 투명기판을 엔빌로우프로서 구비한 액정표시패널의 배면에, 백라이트유닛을 배치시켜서 구성되어 있다.

그리고, 액정표시패널은, 그 액정층쪽의 표면에 있어서, 상기 액정층의 광투과의 정도를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 다수의 화소가 매트릭스형상으로 배치되어서 표시부가 구성되어 있는 동시에, 이 표시부에 상기 백라이트유닛으로부터의 방사광을 입사할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 컬러액정표시장치는, 그 장점의 하나로서 저소비전력을 들 수 있으나, 더 한층의 저소비전력화에의 구성과, 고화질화, 특히 색의 균일화의 양립이 요망되고 있다.

그래서, 본원 발명자들은, 액정표시패널에 대해서, 넓은 시야방향, 즉 액정표시패널에 대한 법선방향과 크게 어긋난 각도에서 상기 액정표시패널을 시찰하였을 경우에 표시면의 색이 변화해버리는 것에 착안해서, 백라이트유닛의 저소비전력화와, 고화질화, 특히 색의 균일화의 양립을 도모하는 것을 고찰하였다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 소비전력량의 저감과, 고화질화, 특히 색의 균일화의 양립을 도모한 컬러액정표시장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 일실시예를 표시한 측면도

도 2는 컬러액정표시장치에 있어서의 색도변화를 C.I.E. 1931 xy색도도면상에서 설명하는 도면

도 3은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 백 및 적, 녹, 청 3원색의 색도좌표를 표시한 설명도

도 4는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 액정표시패널에 있어서의 색(적)균일영역을 표시한 설명도

도 5는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 액정표시패널에 있어서의 색(녹)균일영역을 표시한 설명도

도 6은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 액정표시패널에 있어서의 색(청)균일영역을 표시한 설명도

도 7은 도 4∼도 6에 표시한 시각(視角)의 정의를 설명하기 위한 도면

도 8은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치에 적용되고 있는 액정표시패널의 일실시예의 구성을 표시한 평면도

도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 있어서의 단면도

도10은 도 8의 X-X선에 있어서의 단면도

도 11은 도 8의 XI-XI선에 있어서의 단면도

도 12는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치에 적용되고 있는 액정표시패널에 형성되는 액정배향방향과 편광축과의 관계의 일실시예를 표시한 평면도

도 13은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치에 있어서의 액정표시패널과 그 구동회로의 일실시예를 표시한 구성도

도 14는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 외관도

도 15는 도 14에 표시한 액정표시장치의 효과를 설명하기 위한 도면.

도 16은 도 14에 표시한 액정표시장치의 효과를 설명하기 위한 도면.

도 17은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 외관도

도 18은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 분해사시도

도 19는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 단면도

도 20은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 단면도

도 21은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 분해사시도

도 22는 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 분해사시도

도 23은 본 발명에 의한 컬러액정표시장치의 다른 실시예를 표시한 분해사시도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1A, 1B: 투명기판 2: 주사신호선

3: 영상신호선 3A: 드레인전극

4: 기준신호선 5: 수직주사회로

6: 영상신호구동회로 7: 액정구동전원회로

8: CPU 9: 제어기

14: 기준전극 15: 절연막

16: 반도체층 18: 표시전극

18A: 소오스전극 19: 보호막

20, 25: 배향막 21, 26: 편광판

22: 차광막 23: 컬러필터

24: 평탄막 100: 액정표시패널

101: 파도형시트 102: 확산판

102B: 확산판(산란판) 103: 백라이트유닛

103A: 도광판 103B: 냉(冷)음극선관

103C: 반사판 200: 노트북형 PC의 액정표시장치

201: 액정표시패널 202: 키보드

207: 전계(電界)방향 208: 러비앙향

300: 탁상모니터용 액정표시장치

θ₁: 백라이트유닛의 방사광의 반치폭(半値幅)

θ₂: 동색시각(同色視角)범위

본원에 있어서 개시되는 발명가운데, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 이하와 같다.

즉, 본원 발명의 일실시예에 의하면, 액정표시패널과 이 액정표시패널의 배면에 배치된 백라이트유닛을 적어도 구비한 컬러액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시패널의 동색시각범위에 대응하는 각도에 대하여 상기 백라이트유닛의 방사광량의 반치폭을 나타내는 각도가 작아지는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본원 발명의 다른 실시예에 의하면, 동색시각범위가 θ₂인 액정패널을 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시패널의 표시영역의 중앙에 있어서의 수선방향으로부터 관찰하는 거리를 d로 한 경우, 상기 액정표시패널의 표시영역을 대각 사이즈를 2dtan(θ₂/2)이하로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본원 발명의 다른 실시예에 의하면, 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 배면에 배치된 백라이트 유닛을 구비하고, 상기 액정표시패널의 동색시각범위에 대응하는 각도에 대해서 상기 백라이트의 방사광량의 반치폭 θ₁을 나타내는 각도가 작아지는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시패널의 표시영역의 중앙에 있어서의 수선방향으로부터 관찰하는 거리를 d로 한 경우, 상기 액정표시패널의 표시영역의 대각 사이즈를 2dtan(θ₁/2)이하로 설정한 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 컬러액정표시장치는, 그 액정표시패널이 그법선방향과 어긋난 각도에서 관찰한 경우에 표시면의 색의 변화가 허용할 수 있는 각도범위에 백라이트유닛으로부터의 광의 방사각도를 제한하도록 한 것이다.

이 경우, 액정표시패널의 그 법선방향과 어긋난 각도에서 관찰한 경우에 표시면의 색의 변화를 허용할 수 있는 각도범위는, 액정표시패널자체의 특성으로되어 있는 것이므로, 그것을 동색시각범위로서 정의하고, 적어도 하나의 관찰방향(방위각방향)에 있어서, 이 각도범위보다도, 백라이트유닛으로부터의 광의 반사의 반치폭각도를 작게 설정하고 있다.

이에 의해서, 백라이트유닛으로부터의 불필요한 광의 반사를 행할 필요가 없어지기 때문에, 그 소비전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또, 백라이트유닛으로부터 광이 방사되는 각도범위는, 색이 균일하게 되기 때문에, 고화질화도 동시에 실현할 수 있게 된다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명에 의한 액정표시장치의 일실시예를 표시한 측면도이다.

동도면에 있어서, 먼저, 액정표시패널(100)이 있다. 이 액정표시패널(100)은, 액정층을 사이에 두고 대향배치된 1쌍의 투명기판을 엔빌로우프로서 구비한 것으로서, 그 액정층쪽의 기판표면에 있어서 표시부를 구성하고 있다. 그리고, 이 표시부는, 상기 액정층의 광투과의 정도를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 다수의 화소가 매트릭스형상으로 배치되어서 형성된 것으로 되어 있다.

또, 각 화소에는, 3원색의 하나에 대응하는 컬러필터가 형성되어 있다.

그리고, 이 액정표시패널(100)은, 소위 가로전계방식이라 호칭되고 있는 것으로서, 그 표시면법선에 대해서 큰 시각에서 관찰해도 선명한 영상을 인식할 수 있는, 소위 광각도시야에 뛰어난 것으로서 알려져 있다. 또한, 이 액정표시패널(100)의 상세한 구성에 대해서는 나중에 설명한다.

또 이 액정표시패널(100)의 배면에는, 백라이트유닛(103)이 배치되어 있다. 본 실시예의 백라이트유닛(103)은, 냉(冷)음극선관(103B), 반사판(103C), 도광판(103A)를 가지고, 또 도광판(103A)위에 확산판(102), 파도형시이트(101)가 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성됨으로써, 냉음극선관(103B)으로부터의 광은 도광판(103A)의 내부에 인도되고, 액정표시패널(100)에 대향하는 면으로부터 확산판(102), 파도형시이트(101)를 통과해서 방사되어, 액정표시패널(100)을 투과하도록 되어 있다.

액정표시패널에 의한 컬러표시에 있어서는, 동일장소에서, 동일색을 표시하고 있어도, 이것을 관찰하는 각도(viewing angle)에 따라 색차(color differences)가 발생하고 만다. 한편, 본래는 동일색으로 표시해야할 2개의 표시색이였어도, 실제로는 이들 표시색사이에, 어떤양 이하의 색차가 있어도 허용할 수 있다(allowable). 따라서, 어떤색에 대한 허용색차(allowable color differences)를 정의하면, 그색에 대한, 실절적으로 동일한 표시색을 얻을 수 있는 시각범위가 정해진다(determined). 이 시각범위를 본 명세서에서는, 동색시각범위(isochromatic viewing angle)라 일컬음으로 θ₂로 표시한다.

또한 본 명세서에 있어서의 표시색은, 액정표시패널에 구비되어 있는 원색필터 뿐만 아니라, 백라이트의 냉음극선관 및 그기타의 광학부품의 분광특성의 영향도 포함시킨 것으로 평가하고 있다. 백라이트유닛(103)에 있어서는, 방사광량의 반치폭을 표시한 각도 θ₁을 정할 수 있다. 이 실시예에서는, 특히, 액정표시패널(100)의 동색관찰각도범위 θ₂에 대해서, 백라이트유닛(103)의 반치폭 θ₁이 작아지도록 구성되어 있다.

여기서, 백라이트유닛(103)의 방사광의 반치폭을 표시한 각도 θ₁란, 상기 백라이트유닛(103)으로부터 방사되는 광의 휘도가 정면휘도에 대해서 반감하는 각도를 표시하는 값으로서 정의한다.

먼저, 표시색의 편차가 시각적으로 가장 눈에 띄는 것은, 최대휘도를 부여하는 상태에서의, 적, 녹, 청의 각각의 색을 표시한 경우의 각각의 색(즉 표시 3원색)의 색편차라는 것은 확인되어 있다, 이 때문에, 적, 녹, 청의 각각의 색을 최대휘도로 표시한 경우(3원색표시)의 시각방향변화에 의한 색편차의 정도를 색의 균일성을 판단하는 표준으로 할 수 있다.

도 2는, 소위 C.I.E 1931색도도면을 표시하고 있으며, 액정표시패널(100)의 법선방향에서의 적, 녹, 청, 백의 각각의 색의 최대휘도를 부여하는 표시로서의 색도좌표(즉 표시를 위한 3원색 및 백색점의 색도좌표)를, 각각 도면중에 있어서, R', G', G', W'로서 표시하고 있다. 그리고, R', G', G'를 표시한 점을 연결한 3각형으로 둘러싸인 영역이, 액정표시패널의 법선방향에서 상기 액정표시장치가 재현가능한 색의 범위가 되는 것으로 된다.

컬러액정표시장치는, 그 시각방향에 따라, 표시 3원색 R', G', B'의 좌표가 변동해버리나, 그 변동이 W'의 점에 가까워지는 방향이었을 경우, 재현할 수 있는 색의 범위는 좁아지는 것으로 된다. 예를 들면 도 2에 표시한 바와 같이, R', G', B'로 변동하였을 경우, 그 시각방향에서 액정표시장치가 재현할 수 있는 색의 범위는 그들을 연결한 3각형으로 둘러싸인 영역내로 되어버린다. 이때, R', G', B'의 각각의 색이 재현할 수 없게 되어 버리는 것은 물론, 표시가능한 색의 범위가 대폭좁아져 버리게 된다.

이러한 일로, R', G', B'의 W'로 향하는 쪽으로의 시각방향에 의한 변동의 정도의 평가가, 컬러액정표시장치의 색의 균일성범위의 평가에 대응할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.

도 3은, 도 2에 대응해서, 3원색 R', G', B' 및 백색의 각각의 xy좌표의 일예를 표시하고 있는 동시에, 표중, △x, △y는, R', G', B'의 x좌표, y좌표와, W'의 x좌표, y좌표와의 차이의 절대치를 표시하고 있다. 따라서, R', G', B'와 W'의 색도도 면상에서의 거리는로 표시할 수 있다.

도 2로부터 명백한 바와 같이, R', G', B'의 각색은 W'방향으로 편차되었을 때에 재현가능한 색의 범위의 감소가 현저하게 발생하므로, 적, 녹, 청 각색의 변동의 정도는 적, 녹, 청 각각을 표시하였을 때의 색의, R', G', B'로부터 W방향으로의 편차량을 가지고 평가할 수 있다.

액정표시패널의 시각방향변화에 의한 색의 편차량을 판정하는 통일적인 규정은 이루어져 있지 않다. 이것은, 그 정량적인 정의가 곤란한 것에 연유한다. 그러나, 계조마다의 휘도의 시각방향에 다른 변동에 관해서는, 그 측정법이 비반전시각의 측정방법으로서 EIAJED-2522(매트릭스형 액정표시모듈측정방법)에 규정되어 있다. 거기서는 실제의 액정표시모듈의 표시가능계조수에 상관없이, 전체계조를 8개로 분할하였을 때의 각 계조의 휘도의 대소관계가, 역전하지 않는 각도범위를 비반전시야각으로 하고 있다. 그리서 본 실시예에서는, 이하와 같이 색의 편차를 판정하는 것으로 하였다.

먼저, 액정표시패널에서의 색의 기준은 3원색이 적, 녹, 청의 3색이다. 따라서, 이 3원색의 색편차를 판정하기로 하였다. 왜냐하면, 모든 표시색은 이 3색의 조합에 위해 실현되기 때문에, 이 3색에서의 색의 편차를 판정함으로써 실질적으로 모든색의 색의 편차를 판정한 것으로 되기 때문이다.

다음에, 색의 편차판정에 있어서는, 표시원색에 대해서는 휘도가 최대로 되는 레벨, 또한 다른 2원색에 대해서는 휘도가 최소로되는 레벨로 하였다. 즉, 적, 녹, 청 각각의 색을, 최대휘도를 부여하는 레벨로 표시하였을 경우의 색의 편차로서 판정하였다. 왜냐하면, 이때의 색의 편차가 시각적으로 가장 눈에 띈다는 것, 및 이때의 색의 편차는 색재현범위의 감소로 이어진다고 하는 2가지점에 있어서, 이 조건에서 색의 편차를 판정하는 것이 실용상 유효하기 때문이다.

상기 조건에서의 적, 녹, 청 각색의 법선방향의 R', G', B'의 색도좌표(xr, yr), (xg, yg),(xb,yb)와, 각각의 색의 최소휘도를 부여하는 레벨에서의 색(즉 백색)W'의 색도좌표(xw, yw)와의 거리는,

로 표시된다. 그리고, 상기한 비반전시각의 측정밥법에 따라서, 각색마다 상기 거리를 8분할한다. 그때, 본 실시예에서는 단순히 8등분하고, 그 8등분된 값을 허용편차량 △C로 하였다. 그리고 3원색의 각색의, 시각방향변화에 의한 색의 편차가 이 양이하라면, 색이 균일하다고 판정하였다. 이 판정방법을 판정기준 1(criterionl)로 한다.

이와 같은 설정에 의거해서, 본 실시예에서 적용되는 액정표시패널(100)의 색의 시각특성을 실험에 의해 조사한 결과를 도 3, 도 4, 도 5, 도 6에 의해서 설명한다.

도 3에, W', R', G', B'각각의 x, y좌표와, 적, 녹, 청 각색의 허용편차차량 △C를 도 3의 기준 1로서 표시하였다.

상기 기준 1에 의한 허용색편차량대신에, R'는 x방향으로, G'는 y방향으로 편차했을 때에 재현 가능한 색의 범위의 감소가 현저하게 발생하므로, R'은 x좌표만의 변화, G'는 y좌표만의 변화, B'는, x, y좌표 동등의 영향이나, 엄격하게 판정하기 위하여 x좌표의 변화에 대하여 허용치를 설정하여, 색변화를 판정하는 것도 가능하므로, 이 판정방법을 기준 2(criterion2)로해서 도 3에 표시하였다.

그리고, 액정표시패널(100)의 동색시각범위 θ₂는, 최대휘도로 표시하였을 경우의 색의, C.I.E. 1931xy색도좌표에서의 액정표시패널법선방향에서의 값에 대한 편차의 절대치가, 적색에 있어서 x좌표가 0.0314이하, 녹색에 있어서 y좌표가 0.0273 이하, 청색에 있어서 x좌표가 0.0177이하인 각도범위의 값으로서 정의된다.

이 기준 2에 의한 △C를 근거로 도 4∼도 6에 적, 녹, 청 각색의 색균일범위를 표시한다. 도 4는 적표시에 있어서의 시각특성, 도 5는 녹표시에 있어서의 시각특성, 도 6은 청표시에 있어서의 시각특성을 각각 표시하고 있다. 여기서, 각도면에 사용되고 있는 시각(視角)을 표시하는 θ, Φ는, 도 7에 표시한 바와 같이, 각각 액정표시패널면에 대하여 둘레방향의 각도, 법선방향에 대한 각도로서 정의 하고 있다.

도 4, 도 5, 도 6에 표시한 바와 같이, 적, 녹, 청의 각색의 표시에서, 거의 전(全)방위각방향에서, Φ가 40°를 초과하는 범위까지는 허용할 수 없는 색편차가 발생하지 않는 것이 명백해진다. 이것은, 본 실시예의 액정표시패널에 있어서, 그 동색시각범위 θ₂는 80°(40°×2)이 되는 것이 판명된다. 또 상하방향에서는 100°이상(50°×2이상)이다.

다음에, 이 실시예에서 적용되는 소위 가로전계방식의 액정표시패널(100)의 일실시예의 구성에 대해서 이하에 설명한다.

먼저, 본 발명의 대상이되는 소위 가로전계방식(in-plan switching type)의 액정표시기판의 개략에 대해서 설명한다.

도 13에 표시한 바와 같이, 액정표시패널(100)이 있고, 이 액정표시패널(100)의 액정을 개재해서 서로 대향배치되는 투명기판중 한쪽의 투명기판(1A)의 액정쪽의 면에, 그 x방향(행(row)방향)으로 뻗어 있고 y방향(열(column)방향)으로 병설되는 주사신호선(2) 및 기준신호선(4)이 형성되어 있다.

이 경우, 동도면에서는, 투명기판(1A)의 위쪽으로부터, 기준신호선(4), 이 기준신호선과 비교적 크게 이간된 주사신호선(2), 이 주사신호선(2)과 근접된 기준신호선(4), 이 기준신호선(4)과 비교적 크게 이간된 주사신호선(2),…와 같이 배치되어 있다.

그리고, 이들 주사신호선(2) 및 기준신호선(4)과 각각 절연되어서 y방향으로 뻗어 있고 x방향으로 병설되는 영상신호선(3)이 형성되어 있다.

여기서, 주사신호선(2), 기준신호선(4) 및 영상신호선(3)에 의해서 둘러싸인 직사각형상의 비교적 넓은 면적의 각 영역이 단위화소가 형성되는 영역으로 되며, 이들 각 단위화소가 매트릭스형상으로 배치되어서 표시면을 구성하도록 되어 있다.

또한, 이들 각 단위화소의 상세한 구성에 대해서는 뒤에 설명한다.

액정표시패널(100)에는, 그 외부회로로서 수직주사회로(5) 및 영상신호구동회로(6)가 구비되고, 상기 수직주사회로(5)에 의해서 상기 주사신호선(2)의 각각에 순차적으로 주사신호(전압)이 공급되며, 그 타이밍에 맞추어서 영상신호구동회로(6)는 영상신호선(3)에 영상신호(전압)을 공급하도록 되어 있다.

또한, 수직주사회로(5) 및 영상신호구동회로(6)는, 액정구동전원회로(7)로부터 전원이 공급되고 있는 동시에, CPU(8)로부터의 화상정보가 제어기(9)에 의해서 각각 표시데이터 및 제어신호로 나누어져서 입력되게 되어있다.

또, 상기 기준신호선(4)에 인가되는 전압도 액정구동전원회로(7)로부터 공급되도록 되어 있다.

이하, 이와 같이 구성되는 액정표시패널(100)에 있어서의 각 단위화소의 일실시에를 이하에 설명한다.

도 8은, 액정표시패널(100)에 있어서의 단위화소의 일실시예를 표시한 평면도이다. 이하의 설명에 있어서, Z방향을 기판의 법선방향, x방향을 수평방향, y방향을 수직방향으로하는 좌표계를 사용한다. 또한, 도 8의 IX-IX선에 있어서의 단면도를 도 9에, X-X선에 있어서의 단면도를 도 10에, XI-XI선에 있어서의 단면도를 도 11에 표시하고 있다.

도 8에 있어서, 투명기판(1A)(도 13참조)의 주표면에, x방향으로 뻗어 있는 기준신호선(4)과, 이 기준신호선(4)과 이간되고 또한 평행으로 주사신호선(2)이 형성되어 있다.

여기서, 기준신호선(4)에는, 3개의 기준전극(14)이 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 그중 2개의 기준전극(14)은, 후술하는 1쌍의 영상신호선(3)에 의해 형성되는 화소영역의 y방향변, 즉 상기 각각의 영상신호선(3)에 근접해서 (-)y방향으로 주사신호선(2)의 근처까지 뻗어있게 해서 형성되고, 나머지의 1개는 그들 사이에 형성되어 있다.

그리고, 이들 주사신호선(2), 기준신호선(4) 및 기준전극(14)이 형성된 투명기판(1A)의 표면에는 이들 주사신호선(2)등을 씌워서 예를 들면 실리콘질화막으로 이루어진 절연막(15)(도 9, 도 10, 도 11참조)이 형성되어 있다. 이 절연막(15)은, 후술하는 영상신호선(3)에 대해서 주사신호선(2) 및 기준신호선(4)과의 교차부에 있어서의 층간절연막으로서, 박막트랜지스터 TFT의 형성영역에 대해서는 게이트절연막으로서, 축적용량(storage capacitor)Cstg의 형성영역에 대해서는 유전체막으로서 기능하도록 되어 있다.

이 절연막(15)의 표면에는, 먼저, 그 박막트랜지스터 TFT의 형성영역에 있어서 반도체층(16)이 형성되어 있다. 이 반도체층(16)은, 예를 들면 비정질 Si로 이루어지고, 절연체층(15)을 개재한 주사신호선(2)위에 영상신호선(3)에 근접한 부분에 중첩해서 형성되어 있다. 이에 의해, 주사신호선(2)의 일부가 박막트랜지스터 TFT의 게이트전극을 겸한 구성으로 되어 있다.

그리고, 이와 같이 해서 형성된 절연막(15)의 표면에는, 도 8에 표시한 바와 같이, 그 y방향으로 뻗어 있고 x방향으로 병설되는 영상신호선(3)이 형성되어 있다.

그리고, 영상신호선(3)은, 박막트랜지스터 TFT의 상기 반도체층(16)의 표면의 일부에 까지 뻗어서 형성된 드레인전극(3A)이 일체로 되어서 구비되어 있다.

또, 화소영역에 있어서의 절연막(15)의 표면에는 표시전극(18)이 형성되어 있다. 이 표시전극(18)은 상기 기준전극(14)의 사이를 주행하도록 해서 형성되어 있다. 즉, 표시전극(18)의 일단부는 상기 박막트랜지스터 TFT의 소오스전극(18A)을 겸하고, 그대로(+)y방향으로 뻗어있게 되고, 또 기준신호선(4)를 따라서 x방향으로 뻗어있게 한 후에, (-)y방향으로 뻗어서 타단부를 형성하는 ⊃형상으로 되어 있다.

이 경우, 표시전극(18)의 기준신호선(4)에 중첩되는 부분은, 상기 기준신호선(4)과의 사이에 유전체막으로서의 상기 절연막(15)으로 이루어진 축적용량 Cstg를 구성하고 있다. 이 축적용량 Cstg에 의해서 박막트랜지스터 TFT가 OFF되었을 때에 표시전극(18)에 영상정보를 길게 축적시키는 효과가 있도록 하고 있다.

또한, 상기한 박막트랜지스터 TFT의 드레인전극(3A), 소오스전극(18A)과의 계면이 되는 반도체층(16)의 표면에는 인(P)이 도프되어서 고농도층으로 되어 있으며, 이에 의해 상기 각 전극에 있어서의 오믹콘택트를 도모하고 있다. 이 경우, 반도체층(16)의 도면의 전체영역에는 상기 고농도층이 형성되어 있으며, 상기 각 전극을 형성한 후에, 상기 전극을 마스크로 해서 상기 전극형성영역이외의 고농도층을 에칭하도록 해서 상기의 구성으로 할 수 있다.

그리고, 이와 같이 박막트랜지스터 TFT, 영상신호선(3), 표시전극(18) 및 축적용량 Cstg 가 형성된 절연막(15)의 상면에는 예를 들면 실리콘실화막으로 이루어진 보호막(19)(도 9, 도 10, 도 11참조)이 형성되고, 이 보호막(19)의 상면에는 배향막(20)이 형성되어서, 액정표시패널(100)의 아래쪽기판을 구성하고 있다. 또한, 이 아래쪽기판의 액정층쪽과 반대쪽의 면에는 편광판(21)이 배치되어 있다.

그리고, 위쪽기판이되는 투명기판(1B)의 액정쪽의 부분에는, 도 9에 표시한 바와 같이, 각 화소영역의 경계부에 상당하는 부분에 차광막(22)이 형성되어 있다. 이 차광막(22)은, 상기 박막트랜지스터 TFT에 직접 광이 조사되는 것을 방지하기 위한 기능과 표시콘트라스트의 향상을 도모하는 기능을 구비한 것으로 되어 있다. 이 차광막(22)은, 도 8의 파선으로 표시한 영역에 형성되고, 그것에 형성된 개구부가 실질적인 화소영역을 구성하는 것으로 되어 있다.

또, 차광막(22)의 개구부를 씌워서 표시 3원색을 얻기 위한 컬러필터(23)가 형성되고, 이 컬러필터(23)는 인접하는 화소영역에 있어서의 그것과는 다른 색특성을 구비하는 동시에 각각 차광막(22)위에 있어서 경계부를 가지도록 되어 있다. 또, 이와 같이 컬러필터(23)가 형성된 면에는 수지막등으로 이루어진 평탄막(24)이 형성되고, 이 평탄막(24)의 표면에는 배향막(25)이 형성되어 있다. 또한, 이 위쪽기판의 액정층쪽과 반대쪽의 면에는 편광판(26)이 배치되어 있다.

여기서, 투명기판(1A)쪽에 형성된 배향막(20)과 편광판(21), 투명기판(1B)쪽에 형성된 배향막(25)과 편광판(26)과의 관게를 도 12를 사용해서 설명한다.

표시전극(18)과 기준전극(14)과의 사이에 인가되는 전계의 방향(207)에 대해서, 배향막(20) 및 (25)의 어느쪽의 러빙방향(208)의 각도도 øLC로 되어 있다. 또, 한쪽의 편광판(21)의 편광축방향(209)의 각도는 øP로 되어 있다. 다른쪽의 편광판(26)의 편광축은 øP와 직교하고 있다. 또, øLC=øP로 되어 있다. 또, 액정층 LC 로서는, 유전율이방성 △ε가 정(正)이고 그값이 7.3(1kHz), 굴절율이방성 △n이 0.073(589nm, 20℃)의 네마틱액정의 조성물을 사용하고 있다.

이와 같은 관게로 이루어지는 배향막(20),(25)과 편광판(21),(26)등의 구성은, 소위 노멀리블랙모드(normally black mode)라 호칭되는 것으로서, 액정층 LC내에 투명기판(1A)과 평행의전계 E를 발생시킴으로써, 상기 액정층 LC에 광을 투과하도록 되어 있다. 그러나, 이 실시예에서는, 이와 같은 노멀리블랙모드에 한정되는 것은 아니며, 무전계시에 액정층 LC를 투과하는 광이 최대로되는 노멀리화이트모드(mormally white mode)라도 좋은 것은 말할 것도 없다.

또한, 이와 같이 해서 노멀리블랙모드로 구성된 액정표시패널은, 그 소위콘트라스트비로서 약 140정도로 달성할 수 있는 것으로서 알려져 있다.

여기서 본 실시예의 백라이트유닛의 구조에 대해서 도 18에 그 분해사시도를 표시하고, 상세히 설명한다.

본 실시예에서는, 백라이트 속의 파도형시트(101)로서, 액정표시패널쪽의 바깥표면이 프리즘형상의 형상을 가진 파도형시이트를 사용하였다. 프리즘부의 꼭지각(vertex angle)θ₄는, 본 실시예에서는 100°의 것을 사용하였다.

또, 파도형시이트(101)는, 그 프리즘의 선형상으로 뻗는 꼭지점이 패널의 좌, 우변에 평행하게 뻗도록 배치하였다.

본 실시예에서 사용한 바와 같은, 액정표시패널쪽의 바깥표면이 프리즘형상의 형상을 가진 파도형시이트를 사용함으로써 광을 집광할 수 있는, 즉 그 반치폭을 좁힐 수 있는 것은, 일본국, 특개평 제 4-67016호 등에 개시되어 있으며, 현재 휴대용 액정표시패널용의 백라이트유닛의 대부분에 사용되고 있는 기술이다.

이에 의해, 본 실시예에서는 백라이트유닛으로부터 반사되는 광의, 좌우방향의 광을 집광하고, 그 반치폭 θ을 70°이하로 할 수 있었다. 본 실시예에서 액정표시패널(100)로서 사용한 가로전계방식의 액정표시소자는, 그 동색시각범위가 상기와 같이 80°이상이기 때문에, 적어도 액정표시패널의 좌우방향에 있어서 동색시각범위 θ₂보다 백라이트유닛의 방사광의 반치폭 θ₁을 작게할 수 있었다.

이상 설명한 실시예에 의한 컬러액정표시장치에 의하면, 그 액정표시패널(100)이 그 법선방향과 어긋난 각도에서 관찰하였을 경우에, 표시면에 허용할 수 없는 색변화가 발생하지 않는 범위내에 백라이트유닛(103)으로부터의 광의 방사의 각도를 제한하도록 한 것이다.

이 경우, 액정표시패널(100)의 그 법선방향과 어긋난 각도에서 관찰하였을 경우에, 표시면에 허용할 수 없는 색변화가 발생하지 않는 시각범위는, 액정표시패널(100)의 자체의 특성임으로, 이 시각범위를 동색시각범위로해서 정의짓고, 이 시각 범위보다도 백라이트유닛으로부터의 광의 방사각도를 작게정하고 있다.

이에 의해서, 백라이트유닛(103)으로부터 불필요한 광의 방사를 행할 필요가 없어지기 때문에, 그 소비전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또, 본 실시예에서는 파도형시이트(101)는, 그 프리즘의 선형상으로 뻗는 꼭지점이, 패널의 좌, 우변에 평행하게 뻗도록 배치하였으나, 다른 방향으로 배치해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 말할것도 없다.

또, 본 실시예에서 사용한 백라이트유닛(103)은, 도광판(103A)이 쐐기형상을 이루고, 그 넓어진 쪽의 끝면에 냉음극선관(103B)을 배치한 구조이나, 도 19에 표시한 바와 같이, 도광판(103A)이 균일두께의 평판형상이고, 또한 그 한쪽 또는 복수의 끝면에 냉음극선관(103B)이 배치되는 경우, 또 도 20에 표시한 바와 같이, 확산판(102)바로 아래에 복수개 배치된 경우도 포함되는 것은 말할것도 없다. 또, 냉음극선 대신에 그밖의 선형상, 또는 면형상 광원을 사용하는 경우도 포함되는 것은 말할것도 없다.

또, 본 실시예에서는 액정표시패널(100)로서, 이미 광시각특성을 얻을 수 있는 것이 공지로 되어 있는 가로전계방식의 액정표시패널을 사용하였으나, 적어도 1개의 시각방향(예를 들면 수평, 수직방향등)이고, 또한 적어도 표시 3원색중 1색에 있어서, 상기 각도 θ₁, θ₂의 사이에서 θ₂＞θ₁을 만족하는 구성의 액정표시패널은, 모두 본 실시예의 범주에 포함되는 것은 말할 것도 없다.

(실시예 2)

도 21에, 본 실시예의 개략도를 표시한다. 본 실시예와 실시예 1의 차이는, 본 실시예에서는, 실시예 1의 액정표시패널(100)과 파동형시이트(101)의 사이에, 확산판(102)과 마찬가지의 성질을 가진 확산판(102B)을 새로히 설치한 점이다. 이에 의해, 파도형시이트로서, 실시예 1과 동일한 시이트를 사용하였을 경우, 반치폭은 실시예 1의 70°에 대해서 80°을 넓어진다. 이 경우에도, 실시예 1의 액정표시패널(100)은 전방향에서 80°이상의 동색시각범위 θ₂를 가지기 때문에, θ₂＞θ₁을 충족하고, 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또 본 실시예에서는, 새로 설치한 확산시이트에 의해, 액정표시패널에 입사하는 광의 분광특성이 순조롭게 되므로, 시각상의 휘도변동이 순조로와지고, 실시예 1의 효과에 더하여, 시각적으로 자연한 표시를 실현할 수 있다.

(실시예 3)

도 22에, 본 실시예의 개략도를 표시한다. 본 실시예와 실시예 1의 차이는, 본 실시예에서는, 실시예 1의 파도형시이트(101)를, 2장 배설한 점에 있다. 2장의 파도형시이트의 프리즘의 선형상으로 뻗는 꼭지점의 뻗는 방향은, 서로 직행하도록 배치하였다. 실시예 1에서는, 액정표시패널의 좌우방향의 광을 집광하였으나, 본 실시예에서는 추가해서 상하방향의 광로집광함으로써, 실시예 1보다 더욱 저소비전력화를 실현할 수 있다.

(실시예 4)

본 실시예의 개략도는 도 18과 마찬가지이다. 본 실시예에서는, 실시예 1의 파도형시이트의 꼭지각 θ₄를 90°로 하였다. 이에 의해, 반치폭 θ₁을 60°이하로 할 수 있어, 더욱 정면휘도의 향상을 도모할 수 있었다.

(실시예 5)

본 실시예에서는 실시예 3의 파도형시이트중, 좌우방향의 광을 집광하는 파도형시이트에 꼭지각이 100°의 것을, 상하방향의 광을 집광하는 파도형시이트에 꼭지각 90°의 것을 사용하여, 상하방향의 광의 집광율을, 좌우방향의 광의 집광율보다 향상시켰다.

액정표시장치는 책상위에서 사용되는 것이 중심용도이기 때문에, 상하방향으로 요구되는 시야각이 좌우방향으로 요구되는 시야각보다 작다. 따라서, 상하방향의 집광율을 좌우방향의 집광율보다 향상시킴으로써, 실용상의 화질을 손상시키는 일없이, 저소비전력화를 실현할 수 있다. 본 실시예에서는, 실시예 3과 마찬가지의 화질을 실현하면서, 더욱 저소비전력을 실현할 수 있다.

(실시예 6)

이 실시예에서는, 실시예 1에 표시한 액정표시장치를, 특히, 노트북형 PC로서 구성한 것에 있다. 도 14는, 노트북형 PC의 액정표시장치의 구성을 표시한 외관도이다. 노트북형 PC의 액정표시장치(200)는, 통상, 액정표시패널(201)과 키보드(202)가 일체적으로 장착되어 있으며, 이 때문에, 액정표시패널은 대각길이 14인치의 크기가 거의 한계로 되는 동시에, 키보드의 조작자는 액정표시패널에 대해서 대략 30㎝이상의 거리에서 상기 액정표시패널을 관찰하게 된다.

이와 같이 했을 경우, 조작자는 액정표시패널을 정면에서 관찰하는 한, 항상, 패널면내의 전체영역에 있어서 색의 정상적인 표시를 인식할 수 있게 된다.

도 15에 표시한 바와 같이, 액정표시패널(201)을 관찰하는 경우, 그 패널의 중심과 주변에서는 시각에 차가 생긴다. 여기서, 도면중에 있어서, 관찰자의 눈에서부터 패널중앙까지의 거리를 d로 했을 경우에, 최대의 시각의 차는 θ₃이 된다. 이 최대의 시각의 차는 관찰자의 눈에서부터 패널중앙까지의 거리에 의해서 변동되는 것은 말할 나위없다.

한편, 도 16은, 관찰자의 눈에서부터 패널까지의 거리와 시각차의 관계를, 액정표시패널의 크기마다 계산한 결과를 표시한 그래프이다.

이것으로부터, 실시예 6의 구성에 있어서, 시각의 차의 최대치는 30°정도가 되는 것이 명백해진다.

따라서, 본 실시예에서 사용하고 있는 액정표시패널의 동색시각범위 θ₂는, 상기 시각차의 최대치의 2배(30°×2)보다도 크게 되어 있으므로, 조작자는 액정표시패널을 정면으로부터 관찰하는 한, 형상, 패널면내의 전체영역에 있어서 색의 정상적인 표시를 인식할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 액정표시장치는, 색 그 자체를 취급하는 분야, 예를 들면, 인쇄업, 복식업 등의 분야에 있어서 사용되므로서, 다대한 효과를 발휘할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

(실시예 7)

이 실시예에서는, 실시예 1에 표시한 액정표시장치에 있어서, 탁상모니터로서 구성한 것에 있다. 도 17은, 탁상모니터로서의 액정표시장치(300)의 구성을 표시한 도면이다. 탁상모니터로서의 액정표시장치(300)는, 통상, 키보드가 별개체로 장착되어 있으며, 이 때문에, 액정표시패널은 18인치 크기에 까지 이르는 크기로 되는 동시에, 키보드의 조작자는 액정표시패널에 대해서 대략 40㎝이상의 거리에서 액정표시패널을 관찰하게 된다.

이와 같이 구성된 액정표시장치(300)는, 그 액정표시패널의 동색 시각범위 θ₂가 80°가 되는 것이 판명되어 있으며, 상기한 도 16에서 명백하게 된 바와 같이, 액정표시패널이 18인치 크기보다 작은 경우에는, 조작자는 액정표시패널을 정면으로부터 관찰하는 한, 항상, 패널면내의 전체영역에 있어서 색의 정상적인 표시를 인식할 수 있게 된다.

실시예 6과 마찬가지로, 색 그자체를 취급하는 분야, 예를 들면, 인쇄업, 복식업 등의 분야에 있어서 사용하게 함으로써 다대한 효과를 발휘할 수 있게 된다.

(실시예 8)

이 실시예에서는, 실시예 1에 표시한 액정표시장치를 탁상모니터로서 그대로 구성한 것에 있다. 상기한 도 16으로부터 명백한 바와 같이, 액정표시패널이 26인치 크기에 미치게되어도, 조작자는 액정표시패널을 정면으로부터 관찰하는 한, 항상, 패널내면의 전체영역에 있어서 색의 정상적인 표시를 인식할 수 있게 된다.

(실시예 9)

이 실시예에서는, 실시예 1에 표시한 액정표시장치에 있어서, 특히, 그 영상신호구동회로(6)(도 13참조)에 6비트드라이버를 짜넣고, 26만의 많은색의 표시를 할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 많은색 표시를 할 수 있는 것은, 색 일정영역의 확대를 달성할 수 있는 액정표시장치의 전제가 있어서 할 수 있는 것이며, 멀티미디어용의 액정표시장치로서 다대한 효과를 얻을 수 있게 하는 것이다.

(실시예 10)

본 실시예에 있어서의, 실시예 1에서의 도 18에 상당하는 도면을, 도 23에 표시한다. 이 실시예에서는, 파도형 시이트(101)로서, 실시예 1의 프리즘형상의 형상을 한 바깥표면을 가진파도형시이트 대신에, 바깥표면이 sin파형상의 형상을 가진 시이트를 사용한 점이다.

상기 형상을 가진 시이트를 사용해도, 프리즘형상의 형상을 한 바깥표면을 가진 시이트를 사용한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은, U.S.특허 제 5394255호 등에 개시되어 있다.

이에 의해, 백라이트로부터의 방사광의 θ₁의 각도범위 내에서의 휘도변화가, 실시예 1의 경우보다 연속적으로 되고, 시각적인 휘도의 면내균일감을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시예에서는, sin파형상의 형상을 가진 시이트자체가 확산판과 마찬가지의 효과를 가지기 때문에, 파도형시이트(101)위에 도 21의 산란판(102B)를 형성하지 않아도, 실시예 2와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 또 산란판(102B)이 불필요하게 되기 때문에 상기 시이트에서의 광흡수가 없어진다.

이상 설명한 것으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 컬러액정표시장치에 의하면, 저소비전력을 도모한 컬러액정표시장치를 얻을 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 액정표시패널과 이 액정표시패널의 배면에 배치된 백라이트유닛을 적어도 구비한 컬러액정표시장치에 있어서,

   상기 액정표시패널의 동색시각범위에 대응하는 각도에 대하여 상기 백라이트유닛의방사광량의 반치폭을 나타내는 각도가 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 액정표시패널의 동색시각범위는 액정표시패널의 관찰에 있어서 실질적으로 동일한 표시색이 얻어지는 시각범위인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
3. 제 2항에 있어서, 액정표시패널의 동색시각범위는 액정표시패널에 표시되는 각 원색에 대해서 액정표시패널법선방향으로부터 관찰한 경우의 색도에 대응하는, 상기 법선방향으로부터 어떤 각도 어긋난 임의의 방향으로부터 관찰한 경우의 색도의 어긋남을 C.I.E. 1931xy색도좌표에 의한 좌표치로 표시하고, 이들 각 색도좌표의 어긋남이 소정치를 넘지 않는 상기 법선방향으로부터의 관찰각도의 범위로 한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 소정치는 적, 녹, 청 각색의 법선방향의 색도좌표와 각각의 색의 최소휘도를 부여하는 레벨에서의 색의 색도좌표와의 거리의 8등분된 값으로 한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 소정치는 적, 녹, 청 각색의 법선방향의 색도좌표와 백색의 법선방향의 색도좌표와의 거리의 8등분된 값으로 한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 소정치는 적원색에 대해서는 x좌표에서 0.0314, 녹원색에 대하여는 y좌표에서 0.0273, 청원색에 대해서는 x좌표에서 0.0177로한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
7. 제 1항에 있어서, 백라이트유닛의 방사광량의 반치폭을 나타내는 각도는 상기 백라이트로부터 액정표시패널로 방사되는 광의 휘도가 액정표시패널법선방향에서 측정한 휘도의 50%로 되는 방향을 상기 법선에 대하여 측정한 각도인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
8. 동색시각범위가 θ₂인 액정패널을 구비한 액정표시장치에 있어서,

   상기 액정표시패널의 표시영역의 중앙에 있어서의 수선방향으로부터 관찰하는 거리를 d로 한 경우, 상기 액정표시패널의 표시영역의 대각 사이즈를 2dtan(θ₂/2)이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
9. 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 배면에 배치된 백라이트유닛을 구비하고, 상기 액정표시패널의 동색시각범위에 대응하는 각도에 대해서 상기 백라이트의 방사광량의 반치폭 θ₁을 나타내는 각도가 작아지는 액정표시장치에 있어서,

   상기 액정표시패널의 표시영역의 중앙에 있어서의 수선방향으로부터 관찰하는 거리를 d로 한 경우, 상기 액정표시패널의 표시영역의 대각 사이즈를 2dtan(θ₁/2)이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
10. 8항 또는 9항에 있어서, 액정표시패널의 동색시각범위는 액정표시패널에 표시되는 각 원색에 대해서 액정표시패널법선방향으로부터 관찰한 경우의 색도에 대응하는, 상기 법선방향으로부터 어떤 각도 어긋난 임의의 방향으로부터 관찰한 경우의 색도의 어긋남을 C.I.E. 1931 xy색도좌표에 의한 좌표치로 표시하고, 이들 각 색도좌표의 어긋남이 소정치를 넘지 않는 상기 법선방향으로부터의 관찰각도의 범위로한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 소정치는 적, 녹, 청 각색의 법선방향의 색도좌표와 각각의 색의 최소휘도를 부여하는 레벨에서의 색의 색도좌표와의 거리의 8등분된 값으로 한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
12. 제 10항에 있어서, 상기 소정치는 적원색에 대해서는 x좌표에서 0.0314, 녹원색에 대해서는 y좌표에서 0.0273, 청원색에 대해서는 x좌표에서 0.0177로 한 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.
13. 제 9항에 있어서, 백라이트유닛의 방사광량의 반치폭을 나타내는 각도는 상기 백라이트로부터 액정표시패널로 방사되는 광의 휘도가 액정표시패널법선방향에서 측정한 휘도의 50%로 되는 방향을 상기 법선에 대해서 측정한 각도인 것을 특징으로 하는 컬러액정표시장치.