KR20030029905A - 컬러 액정 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 살색과 같은 중간 톤 표시가 우수하여 고품질의 TV 화상이 얻어지는 컬러 액정 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 컬러 액정 디스플레이를 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 것으로 하고, 컬러 필터의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때, λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도(최대치를 l로 했을 때의 휘도)의 평균을 0.1 이상으로 하고, 컬러 필터의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장을 500nm 이하로 함으로써 이에 따라 대 NTSC 비 50% 이상을 달성하여 고화질의 컬러 액정 디스플레이를 가능하게 한다.

Description

컬러 액정 디스플레이{COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

액정 디스플레이는 평판형 디스플레이의 일종으로서 종래부터 전자 디스플레이의 대표인 CRT(브라운관)이 갖는 길이와 중량이라는 결점을 해소하는 것으로서 용도가 확대되고 있다. 액정 디스플레이는 처음에는 흑백으로 표시하였지만, CRT에서 오랜 동안 풀 컬러화가 되어져 있기 때문에, 액정 디스플레이의 풀 컬러화는 필연적인 요청이었다.

종래의 컬러 액정 디스플레이의 용도는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기용이 주이며, 문자, 도형, 그래프, 표 등을 컬러로 표시하는 것이었다. 여기에서 적색, 녹색, 청색의 3원색 색 순도는 컬러 필터의 막 두께, 색소의 농도 값을 높일수록 향상되지만, 컬러 필터의 투과율은 반대로 저하되어 표시 화상이 어두워진다. 이로 인하여 노트북 퍼스널 컴퓨터용 액정 디스플레이로서는 배터리 구동시간을 보다 길게 하기 위하여 적은 소비 전력의 광원으로 보다 밝은 표시가 얻어지도록 색 순도보다도 투과율에 중점이 놓여 있었다.

그러나 고정형 액정 디스플레이의 보급에 따라 CRT와 같은 수준의 색 순도가요구되고, 기술 진보에 의하여 액정 디스플레이에서 동화상 표시가 가능하게 됨으로써 적색, 녹색, 청색의 색 순도가 높고, 살색과 같은 중간 톤 표시를 포함하는 높은 색재현이 요구되고 있다. 따라서 예를 들면, 컬러 액정 디스플레이의 광원으로서 좁은 대역의 분광 특성을 가지는 광원을 사용하고, 이 광원의 피크 파장과 컬러 필터의 각 색 요소의 투과 파장 영역의 피크 파장을 대략 일치시킴으로써, 컬러 액정 디스플레이의 색 순도를 높여, 우수한 색 재현성을 얻을 수 있게 된다(일본 특개평7-253577호, 일본 특개평7-261167호 등).

본 발명은 컬러 액정 디스플레이에 관한 것이고, 특히 백라이트 부착 투과형 컬러 액정 디스플레이에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 컬러 액정 디스플레이의 구성을 나타내는 개략적인 구성도이다.

도 2는 컬러 필터의 투과 특성과 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 3는 CIE xy 색도 다이어그램에서 NTSC의 색 재현역과 본 발명의 컬러 액정 디스플레이의 색 재현역을 나타낸 도면이다.

도 4는 실시예에서 사용한 컬러 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.

도 5는 실시예에서 사용한 컬러 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.

도 6은 실시예에서 사용한 컬러 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.

도 7은 실시예에서 사용한 컬러 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.

도 8은 실시예에서 사용한 컬러 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.

도 9는 실시예 1에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 10은 실시예 1에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 11은 실시예 1에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 12는 실시예 1에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 13은 실시예 1에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 14는 실시예 2에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 15는 실시예 2에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

도 16은 실시예 2에서 사용한 광원의 분광 특성을 나타낸 도면이다.

CRT를 이용한 컬러 TV에서의 컬러 표시로서 종래부터 NTSC(National Television System Committee) 방식에 의한 컬러 표시가 표준으로 되어 있고, 이러한 배경을 기초로 컬러 액정 디스플레이에 의한 TV 화상도 NTSC 방식이 표준 방식으로 되어 있다. 한편 컬러 액정 디스플레이에서 살색으로서 허용되기 위해서는 색도 다이어그램 상의 적색, 녹색, 청색의 3원색을 연결하는 삼각형 영역의 면적이 NTSC 방식에 의한 색 범위 면적의 50% 이상(대 NTSC 비 50% 이상)으로 되는 색 재현 범위가 필요하다는 결과가 보고되어 있다(1999년 영상 정보 미디어 학회 연차 대회 7-8 109∼110페이지).

그러나 종래의 컬러 액정 디스플레이는 적색, 녹색, 청색의 색 재현역, 특히 녹색의 색 재현역이 좁고, 천연 화상의 재현이 불충분하였다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로 살색과 같은 중간 톤 표시가 우수하여 고품질의 TV 화상이 얻어지는 컬러 액정 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서, 컬러 필터의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때 λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균이 0.1 이상이며, 컬러 필터의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장이 500nm 이하인 것으로 구성된다.

또 본 발명은 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서, 컬러 필터의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때 λ±3nm의 범위에서의 광원 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균이 0.2 이상인 것으로 구성된다.

또한 본 발명은 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서, 컬러 필터의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장이 490nm 이하인 것으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 태양으로서 광원이 형광 램프인 것으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 태양으로서 광원이 발광 다이오드인 것으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 태양으로서 광원이 전계 발광 소자인 것으로 구성된다.

본 발명에 의하면 컬러 필터의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때, λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도의 평균을 0.1 이상으로 하고, 또한 컬러 필터의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장을 500nm 이하로 하거나, 컬러 필터의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때 λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도의 평균을 0.2 이상으로 하거나, 컬러 필터의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장을 490nm 이하로 하기 때문에, 대 NTSC 비 50% 이상이 가능해져, 색 순도가 높고, 색 재현성이 우수한 고화질의 컬러 액정 디스플레이를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 최선의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 컬러 액정 디스플레이의 구성을 나타내는 개략적인 구성도이다. 도 1에서 컬러 액정 디스플레이(1)는 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터(2), 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터(3), 그리고 광원(4)을 포함한 투과형 액정 디스플레이이다.

컬러 필터(2)는 투명 기판 상에 적색 패턴, 녹색 패턴 및 청색 패턴을 원하는 패턴 형상으로 배열하여 화소를 구성한 것이며, 통상 각 화소 사이에 블랙 매트릭스가 형성되어 있다.

광셔터(3)는 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 것으로서 미소한 복수의 화소 배열을 이루고 있다. 이러한 광셔터(3)는 종래부터 액정 디스플레이에 이용되는 공지된 동작 모드를 채용할 수 있는데, 예를 들면, 액티브 매트릭스형에는 TN모드, 단순 매트릭스형에는 STN 모드를 채용할 수 있다.

광원(4)은 통상 박형, 백색의 백라이트이며, 형광 램프, 발광 다이오드, 전계 발광 소자 등을 사용할 수 있고, 사용하는 컬러 필터를 고려하면서 아래의 조건을 만족하는 것을 적절하게 선택할 수 있다.

도 2는 컬러 필터(2)의 투과 특성의 일례를 파선, 1점 쇄선, 2점 쇄선으로 나타내고, 광원(4)의 분광 특성의 일례를 실선으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 컬러 필터(2)의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장을 λ로 했을 때 λ±3nm의 범위(도면 중에 사선으로 나타낸 범위)에서 광원(4)의 분광 특성의 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균이 0.1 이상이고, 또한, 컬러 필터(2)의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장 λ'는 500nm 이하가 된다.

도 3은 CIE xy 색도 다이어그램에서 NTSC의 색 재현역(파선으로 나타내는 삼각형)과 본 발명의 컬러 액정 디스플레이의 색 재현역(1점 쇄선으로 나타내는 삼각형)을 나타낸 도면이다. 도 3에서 NTSC의 색 재현역의 면적 S1에 대한 컬러 액정디스플레이의 색 재현역의 면적 S2의 비(S2/S1×100)를 대 NTSC 비로 한다. 이 대 NTSC 비가 클수록 적색, 녹색, 청색의 3원색 색 순도가 높고, 천연 화상의 재현성이 우수한 것으로 되지만, 대 NTSC 비를 50% 이상으로 함으로써 살색으로서 허용되는 화상 표시가 가능하게 된다.

본 발명에서는 컬러 필터(2)와 광원(4)이 위의 조건을 만족함으로써 대 NTSC 비가 50% 이상으로 된다. 따라서 본 발명의 컬러 액정 디스플레이는 살색과 같은 중간 톤 표시가 우수하여 고품질의 TV 화상 표시가 가능하다.

또한 광원(4)의 분광 특성의 상대 휘도의 평균을 규정하는 범위가, 예를 들면, 녹색 투과율의 최대 파장 λ의 ±5 nm과 같이 본 발명의 설정 범위(±3 nm)보다 넓어질수록 상대 휘도와 대 NTSC 비 사이의 관계에서 선형성이 무너져, 대 NTSC 비를 50% 이상으로 하기 위한 제어가 불안정해져 바람직하지 않다.

본 발명에서는 컬러 필터(2)의 녹색의 투과율이 최대가 되는 파장을 λ로 했을 때 λ±3nm의 범위에서 광원(4)의 분광 특성의 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균을 0.2 이상으로 설정한다. 이와 같이 상대 휘도를 전술한 경우보다 높게 설정함으로써 위의 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점 파장 λ'의 크기에 관계없이 대 NTSC 비가 50% 이상이 되고 본 발명의 컬러 액정 디스플레이는 살색으로서 허용되는 화상 표시가 가능하게 된다.

본 발명에서는 컬러 필터(2)의 청색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색의 투과율이 컬러 필터(2)의 녹색의 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색의 투과율과 일치하는 파장 λ'를 490 nm 이하로 설정한다.이와 같이 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'를 전술한 경우보다 저파장측에 설정함으로써 광원의 상대 휘도에 관계없이 대 NTSC 비가 50% 이상이 되고 본 발명의 컬러 액정 디스플레이는 살색으로서 허용되는 화상 표시가 가능하게 된다.

본 발명은 위의 실시예에 한정되지 않는다. 위의 실시예는 예시이며 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 동일한 작용 효과가 있는 것은 어떠한 것이더라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

[실시예]

다음에 실시예를 나타내어 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

컬러 필터로서 도 4∼도 8에 나타나는 투과 특성을 갖는 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)를 준비했다. 각 컬러 필터의 녹색의 최대 투과율의 파장 λ와 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'를 아래 표 1에 나타내었다. 또한 투과 특성의 측정은 올림포스 광학공업(주)의 분광측색계(OSP-SP200)를 사용했다.

광원으로서 도 9∼도 13에 나타나는 분광 특성을 갖는 5종의 삼파장관(L-l∼L-5)을 준비했다. 이들 각 광원(L-1∼L-5)에 대해 위의 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)와 조합하고 λ±3nm의 범위에서 광원 분광 특성의 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균을 산출하여 아래 표 1에 나타내었다. 또한 분광 특성의 측정은 (주)탑콘의 분광휘도계(SR-3)를 사용했다.

위의 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)와 5종의 광원(L-1∼L-5)을 각각 조합하여 단순 매트릭스 방식의 컬러 액정 디스플레이(시료1∼시료25)를 제작했다. 그리고 각 컬러 액정 디스플레이마다 색도 다이어그램에서 색 재현역의 면적 S2를 산출하고 NTSC의 색 재현역의 면적 S1에 대한 비(S2/Sl×100)를 구하여 아래 표1에 나타내었다. 또한 색도의 측정은 (주)탑콘의 분광휘도계(SR-3)를 사용하고 주위에서 입사광이 없는 상태로 분광휘도계를 디스플레이의 중심에 대하여 법선 방향으로 배치하고 관측거리는 50cm로 했다.

또한 각 컬러 액정 디스플레이마다 고정밀 컬러 디지털 표준 데이터(ISO/JIS-SCID JIS X9201 준거 일본규격협회 발행)로부터 인물을 포함한 특정 화상(NIA)을 표시하고 이 화상을 아래의 방법으로 평가하여 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

(화상 평가 방법)

제작한 컬러 액정 디스플레이 및 CRT의 화면 중심부에 평가용 화상을 표시하여, 5단계의 평가 척도에 의해 화상을 평가했다. 피험자는 50명이고, 연령은 25세로부터 35세까지 정상 시력(교정 시력을 포함함)을 갖는 성인으로 했다. 관찰 거리는 디스플레이를 보는 경우 통상 육안으로 확인할 수 있는 거리(50cm∼70cm)로 하여, 디스플레이면에 대하여 법선 방향에서 관찰했다. 각 컬러 액정 디스플레이 중에서 CRT와 동등한 평가가 얻어지는 평균 평가치가 3.5 이상의 컬러 액정 디스플레이를 양호한 것으로 했다.

표 1에 도시한 바와 같이 λ±3nm의 범위에서 광원의 분광 특성의 상대 휘도의 평균이 O.1 이상인 광원과, 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'가 500nm 이하인 컬러 필터의 조합으로 이루어지는 컬러 액정 디스플레이는 모두 대 NTSC 비가 50% 이상이며, 살색 화질을 포함하는 화상 표시의 평가는 양호했다. 특히 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'가 490nm 이하인 컬러 필터를 이용한 경우, λ±3nm의 범위에서 광원의 분광 특성의 상대 휘도의 평균이 0.1 미만(시료 3, 시료 8)이더라도 대 NTSC 비가 50% 이상이며, 살색 화질을 포함하는 화상 표시의 평가는 양호했다.

한편 λ±3nm의 범위에서 광원의 분광 특성의 상대 휘도의 평균이 0.1 이상이더라도 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'가 500 nm을 넘는 컬러 필터를 조합한 컬러 액정 디스플레이(시료 21)에서는 대 NTSC 비는 50% 미만이며, 살색 화질을 포함하는 화상 표시의 평가는 나빴다.

또, λ±3nm의 범위에서 광원의 분광 특성의 상대 휘도의 평균이 0.2 이상인 광원을 사용한 컬러 액정 디스플레이(시료 2, 4, 5, 7, 9∼11, 15, 17, 19, 20, 22, 24, 25)에서는 청색의 투과율 곡선과 녹색의 투과율 곡선의 교점의 파장 λ'에 관계없이 대 NTSC 비는 50% 이상이며, 살색 화질을 포함하는 화상 표시의 평가는 양호했다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)를 준비했다.

또, 광원으로서 도 14∼도 16에 나타내는 분광 특성을 가진 3종의 발광 다이오드(L-I∼L-III)를 준비했다. 이들 각 광원(L-I∼L-III)에 대해 위의 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)와 조합하여 λ±3nm의 범위에서 광원 분광 특성의 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균을 산출하여 아래 표 2에 나타내었다. 또한 분광 특성의 측정은 (주)탑콘의 분광휘도계(SR-3)를 사용했다.

다음에 위의 5종의 컬러 필터(C-1∼C-5)와 3종의 광원(L-I∼L-III)을 각각 조합하여 단순 매트릭스 방식의 컬러 액정 디스플레이(시료 I∼시료 XV)를 제작했다. 그리고 각 컬러 액정 디스플레이마다 색도 다이어그램에서 색 재현역의 면적 S2를 산출하고, NTSC의 색 재현역의 면적 S1에 대한 비(S2/S1×100)를 구하여 아래 표 2에 나타내었다. 또한 색도의 측정은 (주)탑콘의 분광휘도계(SR-3)를 사용하고, 주위에서 입사광이 없는 상태로 분광휘도계를 디스플레이의 중심에 대하여 법선 방향으로 배치하고, 관측거리는 5Ocm로 했다.

또한 각 컬러 액정 디스플레이마다 실시예 1과 동일한 방법으로 화상의 평가를 행하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

표 2에 도시된 바와 같이 어느 컬러 액정 디스플레이도 사용하고 있는 광원이 λ±3nm의 범위에서 분광 특성의 상대 휘도의 평균이 0.2 이상이기 때문에 대 NTSC 비가 50% 이상이며, 살색 화질을 포함하는 화상 표시의 평가는 양호했다.

Claims (6)

1. 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서,

   상기 컬러 필터의 녹색 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때 λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균이 0.1 이상이며,

   상기 컬러 필터의 청색 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색 투과율이 상기 컬러 필터의 녹색 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색 투과율과 일치하는 파장이 500nm 이하인

   컬러 액정 디스플레이.
2. 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여 각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서,

   상기 컬러 필터의 녹색 투과율이 최대가 되는 파장이 λ일 때 λ±3nm의 범위에서 광원 상대 휘도(최대치를 1로 했을 때의 휘도)의 평균이 0.2 이상인 컬러 액정 디스플레이.
3. 적색, 녹색, 청색의 3색 화소를 복수 개 가지는 컬러 필터, 액정을 개폐하여각 화소의 투과 광량을 제어하는 복수의 광셔터, 그리고 광원을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서,

   상기 컬러 필터의 청색 투과 파장 영역의 피크 파장보다 장파장측에서의 청색 투과율이 상기 컬러 필터의 녹색 투과 파장 영역의 피크 파장보다 단파장측에서의 녹색 투과율과 일치하는 파장이 490nm 이하인 컬러 액정 디스플레이.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 광원은 형광 램프인 컬러 액정 디스플레이.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 광원은 발광 다이오드인 컬러 액정 디스플레이.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 광원은 전계 발광 소자인 컬러 액정 디스플레이.