KR101441075B1 - Optical compensation structure for gray-level improvement of 4-D VA LC mode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 뛰어난 명암비(contrast ratio), 광시야각 특성, 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 측면 시야각에서의 그레이 레벨(gray-level) 왜곡이 개선될 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하게 되고, 4 방향으로 눕힌 액정으로 이루어지는 수직정렬 액정셀(20)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 배치되는 상측 편광판(30)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 배치되는 하측 편광판(40)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치되는 이축 필름(biaxial film)(50) 및; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치되고, 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름인 음의 C-플레이트(60)를 포함하되, 상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이 및, 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 상측 광학적 보상필름(70)과 하측 광학적 보상필름(80)을 각각 배치시키는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an optical compensation structure for gray level enhancement of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode. The optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention has excellent optical characteristics such as excellent contrast ratio, wide viewing angle characteristics, and dark state without lateral light leakage So that the gray-level distortion in the side view angle can be improved.
The optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention comprises a vertically aligned liquid crystal cell 20 which is made of liquid crystal and controls transmittance of external light by applying a voltage and is laid out in four directions; An upper polarizer 30 disposed on the upper side of the vertically aligned liquid crystal cell 20; A lower polarizer 40 disposed below the vertically aligned liquid crystal cell 20; A biaxial film 50 disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30; And a negative C-plate (60) disposed between the vertically aligned liquid crystal cell (20) and the lower polarizer (40) and being an optical film of a uniaxial birefringent medium having an optical axis perpendicular to the surface of the film, An upper optical compensation film 70 and a lower optical compensation film 80 are provided between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30 and between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer 40 .

Description

4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조{Optical compensation structure for gray-level improvement of 4-D VA LC mode}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an optical compensation structure for gray level enhancement of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode,

본 발명은 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 뛰어난 명암비(contrast ratio), 광시야각 특성, 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 측면 시야각에서의 그레이 레벨(gray-level) 왜곡이 개선될 수 있도록 한 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical compensation structure for gray level enhancement in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode, and more particularly, to an optical compensation structure for improving contrast ratio, a wide viewing angle characteristic, and a dark state without side light leakage. Domain vertical alignment liquid crystal mode so that the gray-level distortion at the side viewing angle can be improved while maintaining the optical performance of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode.

액정이 수직으로 배열되는 수직정렬 액정 모드는 MVA(multi-domain vertical alignment) 모드와 PVA(patterned vertical alignment) 모드로 구분되는데, 이와 같은 MVA 모드나 PVA 모드는 매우 우수한 명암비(contrast ratio)와 광시야각 특성을 갖는 대표적인 액정 모드 중에 하나이다.Vertical alignment liquid crystal modes in which liquid crystals are vertically aligned are classified into a multi-domain vertical alignment (MVA) mode and a patterned vertical alignment (PVA) mode. The MVA mode and the PVA mode have excellent contrast ratios and wide viewing angles Is one of the representative liquid crystal modes having characteristics.

한편, 수직정렬 액정 모드는 도 1에서와 같이 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하게 되고, 4 방향(45°, 135°, 225°, 315°)으로 눕힌 액정으로 이루어지는 수직정렬 액정셀(20)과; 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 배치되는 상측 편광판(30)과; 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 배치되는 하측 편광판(40)과; 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치되고, 이축성(biaxiality)을 나타내는 수치값인 Nz가 0.5인 이축 필름(biaxial film)(50) 및; 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치되고, 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름인 음의 C-플레이트(60)를 포함하는 광학구조를 가질 수 있는데, 이와 같은 광학구조를 갖는 수직정렬 액정 모드는 Iso-Contrast contours를 보여주는 도 2에서와 같이 우수한 명암비를 가지는 한편, 도 3에서와 같이 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능을 가지게 된다.1, a vertical alignment liquid crystal cell 20 (liquid crystal cell) is formed by a liquid crystal in which liquid crystal molecules are laid out in four directions (45, 135, 225, )and; An upper polarizer (30) disposed on the upper side of the vertically aligned liquid crystal cell (20); A lower polarizer 40 disposed below the vertically aligned liquid crystal cell 20; A biaxial film 50 disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30 and having a numerical value Nz of 0.5 indicating biaxiality; Plate 60, which is an optical film of a uniaxial birefringent medium, which is disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer 40 and whose optical axis is perpendicular to the surface of the film, The vertical alignment liquid crystal mode having such an optical structure has an excellent contrast ratio as shown in FIG. 2 showing Iso-Contrast contours, and a dark state without side light leakage as shown in FIG. 3 Optical performance.

그러나, 도 1과 같은 광학구조를 갖는 수직정렬 액정 모드는 인가 전압과 투과율(transmittance) 간 상관그래프인 V-T 커브가 도시된 도 4에서와 같이 2~3V 범위에서 V-T 커브 왜곡이 발생하게 되고, 어두운 상태(dark state)를 포함하는 전체 그레이 레벨에서의 시야각 특성을 표현하는 감마 커브(gamma curve)가 도시된 도 5에서와 같이 감마 커브의 왜곡이 발생하게 된다. 이와 같은 감마 커브의 왜곡은 측면 시야각에서 중간 범위의 그레이 레벨에서 발생된다. 여기서 각 시야각에 따른 왜곡이 가장 심한 2.5V 전압 지점에서 감마 커브의 왜곡도 가장 심하게 일어난다. 이와 같은 감마 커브의 왜곡은 그레이 레벨의 왜곡을 통해 디스플레이되는 이미지의 왜곡(image distortion)을 유도하므로, 측면 시야각에서의 감마 커브 왜곡을 감소시킬 필요가 있었다.
However, in the vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure as shown in FIG. 1, VT curve distortion occurs in a range of 2 to 3 V as shown in FIG. 4 in which a VT curve is a correlation graph between an applied voltage and a transmittance, A distortion of the gamma curve occurs as shown in FIG. 5 in which a gamma curve representing the viewing angle characteristics at the entire gray level including the dark state is shown. This distortion of the gamma curve occurs at a gray level in the middle range in the side viewing angle. Here, the distortion of the gamma curve is most severely occurred at the 2.5V voltage point where the distortion according to each viewing angle is the strongest. Such distortion of the gamma curve induces image distortion of the displayed image through gray level distortion, so it was necessary to reduce the gamma curve distortion at the side viewing angle.

상기와 같은 수직정렬 액정 모드에서의 감마 커브 왜곡을 감소시키기 위한 다양한 방법들이 제안되고 있는데, LCD 구동회로를 이용하여 감마 커브 왜곡을 개선시키는 기술, LCD 전극구조를 이용하여 감마 커브 왜곡을 개선시키는 기술 등이 현재 제안되어 있다. 여기서 LCD 전극구조를 이용하여 감마 커브 왜곡을 개선시키는 기술은 새로운 전극 구조를 수직정렬 액정 모드에 적용시키는 것인데, 일반적인 TFT LCD의 2배에 해당되는 트랜지스터가 필요하거나, 서브 픽셀에서 다른 전극 구조 도메인을 갖는 등의 복잡한 셀 구조를 요구하는 단점이 있었다.
Various methods for reducing the gamma curve distortion in the vertically aligned liquid crystal mode have been proposed. Techniques for improving the gamma curve distortion using the LCD driving circuit, a technique for improving the gamma curve distortion using the LCD electrode structure Are currently proposed. Here, the technique of improving the gamma curve distortion by using the LCD electrode structure is to apply a new electrode structure to the vertically aligned liquid crystal mode. In this case, a transistor corresponding to twice the size of a general TFT LCD is required, And the like.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 수직정렬 액정 모드의 구조 변경 없이 광학적 보상필름인 A-플레이트 한쌍을 부가시키는 단순한 구성으로도 뛰어난 명암비(contrast ratio), 광시야각 특성, 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 측면 시야각에서의 그레이 레벨(gray-level) 왜곡이 개선될 수 있도록 하는 새로운 형태의 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, it is an object of the present invention to overcome the problems of the prior art and to provide a liquid crystal display device having an excellent contrast ratio, wide viewing angle characteristics, A new type of 4-domain vertically aligned liquid crystal mode gray level enhancement that allows the gray level distortion in the side viewing angle to be improved while maintaining the optical performance to implement the dark state without And to provide an optical compensation structure for the optical system.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에 있어서, 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하게 되고, 4 방향으로 눕힌 액정으로 이루어지는 수직정렬 액정셀(20)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 배치되는 상측 편광판(30)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 배치되는 하측 편광판(40)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치되는 이축 필름(biaxial film)(50) 및; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치되고, 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름인 음의 C-플레이트(60)를 포함하되, 상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이 및, 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 상측 광학적 보상필름(70)과 하측 광학적 보상필름(80)을 각각 배치시키는 것을 특징으로 하는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an optical compensation structure for gray level enhancement in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode, comprising: A vertically aligned liquid crystal cell 20 made of a liquid crystal laid down in a vertical direction; An upper polarizer 30 disposed on the upper side of the vertically aligned liquid crystal cell 20; A lower polarizer 40 disposed below the vertically aligned liquid crystal cell 20; A biaxial film 50 disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30; And a negative C-plate (60) disposed between the vertically aligned liquid crystal cell (20) and the lower polarizer (40) and being an optical film of a uniaxial birefringent medium having an optical axis perpendicular to the surface of the film, An upper optical compensation film 70 and a lower optical compensation film 80 are provided between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30 and between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer 40 The present invention provides an optical compensation structure for gray level enhancement in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode.

이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에서 상기 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 [수학식 1]과 [수학식 2]의 광학조건을 만족시키는 것이다.In the optical compensation structure for gray level enhancement in the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention, the upper and lower optical compensation films 70 and 80 have optical conditions of [Equation 1] and [Equation 2] It is satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013017694061-pat00001
Figure 112013017694061-pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013017694061-pat00002

Figure 112013017694061-pat00002

이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에서 상기 수직정렬 액정셀(20)은 45°, 135°, 225°, 315°의 액정 방향을 가지되, 상기 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 45°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제1도메인과 225°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제3도메인에 대응하는 제1광학적 보상필름(70a, 80a)과; 135°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제2도메인과 315°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제4도메인에 대응하는 제2광학적 보상필름(70b, 80b)로 이루어진다.
In the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention, the vertically aligned liquid crystal cell 20 has liquid crystal directions of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °, The upper and lower optical compensation films 70 and 80 are formed in a first domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 45 ° liquid crystal direction and a second domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 225 ° liquid crystal direction A corresponding first optical compensation film (70a, 80a); A second optical compensation film 70b, 80b corresponding to the second domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 135 ° liquid crystal direction and a fourth domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 315 ° liquid crystal orientation, .

이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에서 상기 제1광학적 보상필름(70a, 80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 것이고, 상기 제2광학적 보상필름(70b, 80b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 것이다.
In the optical compensation structure for gray level enhancement of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention, the first optical compensation film 70a and 80a have an optical axis of 45 ° and a retardation value of ± 320 nm : Δnd), and the second optical compensation film (70b, 80b) has an optical axis of -45 ° and a retardation value (Δnd) of ± 320 nm.

이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에서 상기 상측 광학적 보상필름(70)과 하측 광학적 보상필름(80)은 광축이 필름의 표면에 수평하게 놓여져 있는 A-플레이트로 이루어진다.
In the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention, the optical compensation film 70 and the optical compensation film 80 are placed horizontally on the surface of the film A-plate.

이와 같은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에서 상기 상측 제1광학적 보상필름(70a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이고, 상기 하측 제1광학적 보상필름(80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 음의 A-플레이트이며, 상기 상측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이고, 상기 하측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이다.
In the optical compensation structure for gray level enhancement in the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention, the upper first optical compensation film 70a has an optical axis of 45 ° and a retardation value of ± 320 nm, Plate, the lower first optical compensation film 80a is a negative A-plate having an optical axis of 45 ° and a retardation value (DELTA nd) of ± 320 nm, and the lower first optical compensation film 80a is a positive A- The upper second optical compensation film 70b is a positive A-plate having an optical axis of -45 占 and a retardation value? Nd of 占 320nm, and the lower second optical compensation film 70b is a positive A- Plate with an optical axis of 45 ° and a retardation value (Δnd) of ± 320 nm.

본 발명의 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 한쌍의 A-플레이트가 수직정렬 액정 모드의 광학구조에 부가되는 것임에 따라, 구성의 단순화가 도모되면서도 뛰어난 명암비(contrast ratio), 광시야각 특성, 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 측면 시야각에서의 그레이 레벨(gray-level) 왜곡이 개선되는 효과가 있다.
The optical compensation structure for gray level enhancement in the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode of the present invention is advantageous in that a pair of A-plates is added to the optical structure of the vertically aligned liquid crystal mode, the optical performance for realizing the dark state without side light leakage is maintained, and the gray-level distortion at the side viewing angle is improved.

도 1은 종래 일반적인 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 광학구조를 보여주기 위한 도면;
도 2는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드에서의 Iso-Contrast contours를 보여주기 위한 그래프;
도 3는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드에서 어두운 상태(dark state)의 정량 그래프;
도 4는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 V-T 커브를 보여주기 위한 그래프;
도 5는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 감마 커브를 보여주기 위한 그래프;
도 6은 본 발명에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조를 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조를 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정셀의 구조를 보여주기 위한 도면;
도 9는 도 6의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 광축과 위상지연값의 상관그래프;
도 10의 (a)는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 V-T 커브와 감마 커브를 보여주기 위한 그래프;
도 10의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 V-T 커브와 감마 커브를 보여주기 위한 그래프;
도 11의 (a) 내지 (c)는 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 Iso-Contrast contours, 어두운 상태(dark state), 감마 커브를 보여주기 위한 그래프;
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 Iso-Contrast contours, 어두운 상태(dark state), 감마 커브를 보여주기 위한 그래프이다.1 is a view showing an optical structure of a conventional 4-domain vertically aligned liquid crystal mode;
FIG. 2 is a graph for illustrating Iso-Contrast contours in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode with the optical structure of FIG. 1; FIG.
Figure 3 is a quantitative graph of a dark state in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode with the optical structure of Figure 1;
FIG. 4 is a graph for showing a VT curve of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a graph for illustrating a gamma curve of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure of FIG. 1; FIG.
6 is a diagram illustrating an optical compensation structure for gray level enhancement of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the present invention;
7 is a diagram illustrating an optical compensation structure for gray level enhancement of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a view illustrating a structure of a 4-domain vertically aligned liquid crystal cell according to an embodiment of the present invention; FIG.
9 is a correlation graph of the optical axis and the phase delay value of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure of FIG. 6;
FIG. 10 (a) is a graph for showing a VT curve and a gamma curve of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure of FIG. 1; FIG.
FIG. 10 (b) is a graph for showing a VT curve and a gamma curve of a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIGS. 11 (a) to 11 (c) are graphs showing Iso-Contrast contours, dark states, and gamma curves of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode having the optical structure of FIG.
12A to 12C are graphs showing Iso-Contrast contours, a dark state, and a gamma curve of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 6 내지 도 12에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 수직정렬 액정 모드, 4-도메인 수직정렬 액정 모드, 편광판, 이축 필름, C-플레이트, A-플레이트, 감마 커브, 그레이 레벨 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 6 to 12. Meanwhile, in the drawings and the detailed description, it can be easily understood by those skilled in the art from a general vertical alignment liquid crystal mode, a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode, a polarizing plate, a biaxial film, a C-plate, an A-plate, a gamma curve, The configurations and acts of the present invention are briefly described or omitted. In the drawings and specification, there are shown in the drawings and will not be described in detail, and only the technical features related to the present invention are shown or described only briefly. Respectively.

본 발명은 4-도메인 수직정렬 액정 모드(4-domain vertical alignment LC mode)의 그레이 레벨(grey-leve) 개선을 위한 광학보상구조에 관한 것으로, 특히 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 각 시야각에 따른 그레이 레벨의 왜곡이 가장 심한 2.5V 전압 지점에서의 감마 커브 왜곡을 개선함으로써 이미지 왜곡을 유도하는 그레이 레벨의 왜곡을 개선하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 한쌍의 A-플레이트로 이루어지는 상하측 광학적 보상필름(70, 80)을 도 1의 광학구조를 갖는 4-도메인 수직정렬 액정 모드에 부가한 것을 기술적 특징으로 한다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical compensation structure for gray-leve improvement of a 4-domain vertical alignment LC mode, The optical compensation structure for improving the gray level of the liquid crystal mode improves the distortion of the gray level leading to image distortion by improving the gamma curve distortion at the 2.5V voltage point where the gray level distortion according to each viewing angle is the most severe. To this end, the optical compensation structure for gray level enhancement in the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the embodiment of the present invention includes upper and lower optical compensation films 70 and 80 formed of a pair of A-plates, Domain vertical alignment liquid crystal mode having the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode.

본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 도 6과 도 7에서와 같이 수직정렬 액정셀(20), 상측 편광판(30), 하측 편광판(40), 이축 필름(biaxial film)(50), 음의 C-플레이트(60), 상측 광학적 보상필름(70), 하측 광학적 보상필름(80)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
6 and 7, the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the embodiment of the present invention includes a vertically aligned liquid crystal cell 20, an upper polarizer 30, a lower polarizer 40 , A biaxial film 50, a negative C-plate 60, an upper optical compensation film 70, and a lower optical compensation film 80. [

수직정렬 액정셀(20)은 전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하게 되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 수직정렬 액정셀(20)은 4 방향으로 눕힌 액정으로 이루어진다. 이와 같은 수직정렬 액정셀(20)은 도 8에서와 같이 45°, 135°, 225°, 315°의 액정 방향을 가진다.
The vertically aligned liquid crystal cell 20 controls the transmittance of external light by applying a voltage. The vertically aligned liquid crystal cell 20 according to the embodiment of the present invention is composed of liquid crystals lying down in four directions. The vertical alignment liquid crystal cell 20 has liquid crystal directions of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 ° as shown in FIG.

상측 편광판(30)은 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 배치되는 편광판이고, 하측 편광판(40)은 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 배치되는 편광판이다.
The upper polarizing plate 30 is a polarizing plate disposed on the upper side of the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizing plate 40 is a polarizing plate disposed on the lower side of the vertically aligned liquid crystal cell 20.

이축 필름(50)은 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치된다. 이와 같은 이축 필름(50)은 두 개의 광학축을 갖는 비등방성 복굴절 필름으로서, 본 발명의 실시예에 따른 이축 필름(50)으로는 이축성(biaxiality)을 나타내는 수치값인 Nz가 0.5인 것이 사용된다.{이축성 Nz에 관한 상세한 설명은 본 발명자에 의해 출원되어 등록된 등록번호 제10-1210396호 "횡전계 액정 모드의 광시야각 보상 방법 및 그 구조"에 기재되어 있으므로, 이를 참조한다.}
The biaxial film 50 is disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30. [ Such a biaxial film 50 is an anisotropic birefringent film having two optical axes, and a biaxial film 50 according to an embodiment of the present invention has a numerical value Nz of 0.5, which indicates biaxiality {A detailed description of biaxial Nz is given in Registration No. 10-1210396 filed by the present inventor and described in " Method for Compensating the Wide Viewing Angle in the Transverse Electric Field Liquid Crystal Mode and Structure thereof "

음의 C-플레이트(60)는 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치된다. 이와 같은 음의 C-플레이트(60)는 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름으로 이루어진다.
The negative C-plate 60 is disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer 40. The negative C-plate 60 is made of an optical film of a uniaxial birefringent medium in which the optical axis is perpendicular to the surface of the film.

상기와 같은 이축 필름(50)과 음의 C-플레이트(60)는 수직정렬 액정 모드의 기본적인 광학구조인 수직정렬 액정셀(20), 상측 편광판(30), 하측 편광판(40)에 부가됨으로써 명암비의 개선과 어두운 상태(dark state)에서의 빛샘 현상을 방지하게 된다.
The biaxial film 50 and the negative C-plate 60 are added to the vertically aligned liquid crystal cell 20, the upper polarizer 30, and the lower polarizer 40, which are the basic optical structures of the vertical alignment liquid crystal mode, And the light leakage phenomenon in a dark state is prevented.

상측 광학적 보상필름(70)은 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 상측 광학적 보상필름(70)은 수직정렬 액정셀(20)과 이축 필름(50) 사이에 배치된다. 또한, 하측 광학적 보상필름(80)은 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 하측 광학적 보상필름(80)은 음의 C-플레이트(60)와 하측 편광판(40) 사이에 배치된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 45°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제1도메인과 225°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제3도메인에 대응하는 제1광학적 보상필름(70a, 80a)과, 135°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제2도메인과 315°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제4도메인에 대응하는 제2광학적 보상필름(70b, 80b)로 이루어진다.The upper optical compensation film 70 is disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30. The upper optical compensation film 70 according to the embodiment of the present invention includes the vertically aligned liquid crystal cell 20, Is disposed between the biaxial films (50). The lower optical compensation film 80 is disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer plate 40. The lower optical compensation film 80 according to the embodiment of the present invention includes a negative C- 60 and the lower polarizer 40. [ The upper and lower optical compensation films 70 and 80 according to the embodiment of the present invention are formed by vertically aligning a liquid crystal cell 20 having a first domain of a vertically aligned liquid crystal cell 20 having a liquid crystal orientation of 45 ° and a liquid crystal cell 20 having a liquid crystal orientation of 225 °, Aligned liquid crystal cell having a 315 ° liquid crystal direction and a second domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a liquid crystal orientation of 135 ° (the first optical compensation film 70a, 80a) And a second optical compensation film (70b, 80b) corresponding to the fourth domain of the first optical compensation film (20).

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 광축이 필름의 표면에 수평하게 놓여져 있는 A-플레이트로 이루어지는데, 상측 광학적 보상필름(70)은 양의 A-플레이트로 이루어지고, 하측 광학적 보상필름(80)은 음의 A-플레이트로 이루어진다.Here, the upper and lower optical compensation films 70 and 80 according to the embodiment of the present invention are composed of an A-plate whose optical axis lies horizontally on the surface of the film. The upper optical compensation film 70 has a positive A- And the lower optical compensation film 80 is made of a negative A-plate.

광시야각 특성이 유지되면서 감마 커브 왜곡을 개선시키는 광학조건인 [수학식 1]과 [수학식 2]를 만족시키게 된다. 즉, [수학식 1]은 측면 빛샘이 없이 전체 시야각에서 우수한 어두운 상태(dark state) 유지가 구현되도록 하기 위한 광학 조건이고, [수학식 2]는 우수한 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 전체 시야각에서의 그레이 레벨(gray-level) 왜곡이 개선될 수 있도록 하기 위한 광학 조건이다.(1) and (2), which are optical conditions for improving the gamma curve distortion while maintaining the wide viewing angle characteristics. That is, Equation (1) is an optical condition for achieving excellent dark state retention in the entire viewing angle without side light leakage, and Equation (2) is an optical condition for realizing a superior dark state Is maintained as it is so that the gray-level distortion in the entire viewing angle can be improved.

Figure 112013017694061-pat00003
Figure 112013017694061-pat00003

Figure 112013017694061-pat00004
Figure 112013017694061-pat00004

{여기서 Ret는 위상지연값(retardation)을 지칭한다.}
{Where Ret refers to phase retardation.

한편, A-플레이트로 이루어지는 상하측 광학적 보상필름(70, 80)의 최적화 조건은 도 9에서와 같이 0°, 90°, 180°, 270°의 각 시야각에서 광축의 크기별 위상지연값(retardation value:Δnd)이 동시적으로 일치되는 값으로부터 산출될 수 있다. 여기서, 도 9는 45°액정방향의 제1도메인에서의 광축과 위상지연값의 상관그래프를 도시한 것이다.On the other hand, the optimization conditions of the upper and lower optical compensation films 70 and 80 made of the A-plate are as shown in FIG. 9, in which the retardation values (0, 90, 180, : Δnd) can be calculated from values that are simultaneously matched. Here, FIG. 9 shows a correlation graph between the optical axis and the phase delay value in the first domain in the 45 ° liquid crystal direction.

상기와 동일한 방법으로 135°액정방향의 제2도메인, 225°액정방향의 제3도메인, 315°액정방향의 제4도메인에서의 광축과 위상지연값의 상관그래프로부터 A-플레이트로 이루어지는 상하측 광학적 보상필름(70, 80)의 최적화 조건을 산출할 수 있다.In the same manner as described above, from the correlation graph between the optical axis and the phase retardation value in the second domain in the 135 ° liquid crystal direction, the third domain in the 225 ° liquid crystal direction, and the fourth domain in the 315 ° liquid crystal direction, The optimization conditions of the compensation films 70 and 80 can be calculated.

여기서, 45°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제1도메인과 225°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제3도메인에 대응하는 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 동일한 최적화 조건을 가지는 제1광학적 보상필름(70a, 80a)로 이루어지는데, 이와 같은 제1광학적 보상필름(70a, 80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 최적화 조건으로 가지게 된다.The upper and lower optical compensation films 70 and 80 corresponding to the first domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having the liquid crystal orientation of 45 ° and the third domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having the liquid crystal orientation of 225 °, Is composed of a first optical compensation film 70a and 80a having the same optimization condition as the first optical compensation film 70a and 80a having an optical axis of 45 ° and a retardation value? ) As optimization conditions.

또한, 135°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제2도메인과 315°액정 방향을 갖는 수직정렬 액정셀(20)의 제4도메인에 대응하는 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 동일한 최적화 조건을 가지는 제2광학적 보상필름(70a, 80a)로 이루어지는데, 이와 같은 제2광학적 보상필름(70b, 80b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 최적화 조건으로 가지게 된다. 상기와 같은 최적화된 광축과 위상지연값으로부터 최적의 편광변이값(polarization difference:Δp)을 산출할 수 있게 된다.The upper and lower optical compensation films 70 and 80 corresponding to the second domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having the 135 ° liquid crystal direction and the fourth domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having the 315 ° liquid crystal direction, Is composed of a second optical compensation film 70a and 80a having the same optimization conditions as the second optical compensation film 70b and 80b having an optical axis of -45 ° and a retardation value of + Δnd) as optimization conditions. It is possible to calculate an optimal polarization difference? P from the optimized optical axis and the phase delay value as described above.

여기서 상측 제1광학적 보상필름(70a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값을 갖는 양의 A-플레이트이고, 하측 제1광학적 보상필름(80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 음의 A-플레이트이며, 상측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이고, 하측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이다.
Here, the upper first optical compensation film 70a is a positive A-plate having an optical axis of 45 ° and a phase retardation value of ± 320 nm, and the lower first optical compensation film 80a has an optical axis of 45 ° and ± 320 nm Plate with a phase retardation value (DELTA n) of +/- 320 nm and an upper A-plate with a retardation value (DELTA n) of an upper second optical compensation film 70b, and the upper second optical compensation film 70b has an optical axis of -45 DEG and a retardation value Plate and the lower second optical compensation film 70b is a positive A-plate having an optical axis of -45 ° and a retardation value (Δnd) of ± 320 nm.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 도 1과 같은 광학구조를 갖는 종래의 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 V-T 커브와 감마 커브가 도 12의 (a)와 (b)에서와 같이 왜곡되는 것과 달리, 도 12의 (b)와 (b)에서와 같이 V-T 커브 왜곡과 감마 커브 왜곡이 개선되도록 한다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조는 도 14에서 확인되는 바와 같이 뛰어난 명암비(contrast ratio), 측면 빛샘이 없이 어두운 상태(dark state)를 구현하는 광학적 성능이 그대로 유지되면서 감마 커브 왜곡이 개선되도록 하게 된다.
The optical compensation structure for gray level enhancement in the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to an embodiment of the present invention having the above structure is similar to that of the conventional 4-domain vertically aligned liquid crystal mode VT curve having the optical structure shown in FIG. The VT curve distortion and the gamma curve distortion are improved as shown in Figs. 12 (b) and 12 (b), unlike the gamma curve is distorted as shown in Figs. 12 (a) and 12 (b). In particular, the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the embodiment of the present invention has an excellent contrast ratio, a dark state without side light leakage, The optical performance to be implemented is maintained as it is, and the gamma curve distortion is improved.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
Although the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode according to the embodiment of the present invention as described above has been illustrated in accordance with the above description and drawings, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

20 : 수직정렬 액정셀 30 : 상측 편광판
40 : 하측 편광판 50 : 이축 필름
60 : 음의 C-플레이트 70 : 상측 광학적 보상필름
70a : 상측 제1광학적 보상필름 70b : 상측 제2광학적 보상필름
80 : 하측 광학적 보상필름 80a : 하측 제1광학적 보상필름
80b : 하측 제2광학적 보상필름20: Vertically aligned liquid crystal cell 30: Upper polarizer
40: lower polarizer plate 50: biaxial film
60: negative C-plate 70: upper optical compensation film
70a: upper first optical compensation film 70b: upper second optical compensation film
80: Lower optical compensation film 80a: Lower first optical compensation film
80b: Lower second optical compensation film

Claims (6)

4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조에 있어서,
전압을 인가하여 외부광의 투과율을 제어하게 되고, 4 방향으로 눕힌 액정으로 이루어지되, 45°, 135°, 225°, 315°의 액정 방향을 가지는 수직정렬 액정셀(20)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 상측에 배치되는 상측 편광판(30)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)의 하측에 배치되는 하측 편광판(40)과; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이에 배치되는 이축 필름(biaxial film)(50) 및; 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 배치되고, 광축이 필름의 표면에 수직한 상태로 있는 일축성 복굴절 매질의 광학필름인 음의 C-플레이트(60)를 포함하고,
상기 수직정렬 액정셀(20)과 상측 편광판(30) 사이 및, 상기 수직정렬 액정셀(20)과 하측 편광판(40) 사이에 상측 광학적 보상필름(70)과 하측 광학적 보상필름(80)을 각각 배치시키되, 상기 상하측 광학적 보상필름(70, 80)은 [수학식 1]과 [수학식 2]의 광학조건을 만족시키는 것으로, 45°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제1도메인과 225°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제3도메인에 대응하는 제1광학적 보상필름(70a, 80a)과; 135°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제2도메인과 315°액정 방향을 갖는 상기 수직정렬 액정셀(20)의 제4도메인에 대응하는 제2광학적 보상필름(70b, 80b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조.
[수학식 1]
Figure 112014043486026-pat00005

[수학식 2]
Figure 112014043486026-pat00006
An optical compensation structure for gray level enhancement in a 4-domain vertically aligned liquid crystal mode,
A vertical alignment liquid crystal cell 20 having a liquid crystal orientation of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °, which is made of liquid crystals which are laid down in four directions by controlling the transmittance of external light by applying a voltage; An upper polarizer 30 disposed on the upper side of the vertically aligned liquid crystal cell 20; A lower polarizer 40 disposed below the vertically aligned liquid crystal cell 20; A biaxial film 50 disposed between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30; And a negative C-plate (60) disposed between the vertically aligned liquid crystal cell (20) and the lower polarizing plate (40) and being an optical film of a uniaxial birefringent medium in which an optical axis is perpendicular to the surface of the film,
An upper optical compensation film 70 and a lower optical compensation film 80 are provided between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the upper polarizer 30 and between the vertically aligned liquid crystal cell 20 and the lower polarizer 40 The upper and lower optical compensation films 70 and 80 satisfy the optical conditions of Equations (1) and (2) A first optical compensation film (70a, 80a) corresponding to a third domain of the vertically aligned liquid crystal cell (20) having a 1-domain and a 225 ° liquid crystal direction; A second optical compensation film 70b, 80b corresponding to the second domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 135 ° liquid crystal direction and a fourth domain of the vertically aligned liquid crystal cell 20 having a 315 ° liquid crystal orientation, And the optical compensation structure for improving the gray level of the 4-domain vertically aligned liquid crystal mode.
[Equation 1]
Figure 112014043486026-pat00005

&Quot; (2) "
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 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1광학적 보상필름(70a, 80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 것이고,
상기 제2광학적 보상필름(70b, 80b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 것임을 특징으로 하는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조.The method according to claim 1,
The first optical compensation film (70a, 80a) has an optical axis of 45 ° and a retardation value (Δnd) of ± 320 nm,
And the second optical compensation film (70b, 80b) has an optical axis of -45 DEG and a retardation value (DELTA nnd) of +/- 320 nm. Optical compensation structure. 제 1항에 있어서,
상기 상측 광학적 보상필름(70)과 하측 광학적 보상필름(80)은 광축이 필름의 표면에 수평하게 놓여져 있는 A-플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조.The method according to claim 1,
The upper optical compensation film (70) and the lower optical compensation film (80) are made of an A-plate in which an optical axis is placed horizontally on the surface of the film. Compensation structure. 제 4항에 있어서,
상기 상측 제1광학적 보상필름(70a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이고,
상기 하측 제1광학적 보상필름(80a)은 45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 음의 A-플레이트이며,
상기 상측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트이고,
상기 하측 제2광학적 보상필름(70b)은 -45°의 광축과 ±320㎚의 위상지연값(retardation value:Δnd)을 갖는 양의 A-플레이트인 것을 특징으로 하는 4-도메인 수직정렬 액정 모드의 그레이 레벨 개선을 위한 광학보상구조.5. The method of claim 4,
The upper first optical compensation film 70a is a positive A-plate having an optical axis of 45 ° and a retardation value (Δnd) of ± 320 nm,
The lower first optical compensation film 80a is a negative A-plate having an optical axis of 45 [deg.] And a retardation value [Delta]
The upper second optical compensation film 70b is a positive A-plate having an optical axis of -45 占 and a retardation value? Nd of 占 320nm,
And the lower second optical compensation film (70b) is a positive A-plate having an optical axis of -45 DEG and a retardation value (DELTA) of +/- 320 nm. Optical compensation structure for gray level improvement.
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