KR20070048601A - 표시장치 - Google Patents

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KR20070048601A
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 콘트라스트 비가 향상된 표시장치를 제공한다. 적층된 편광판을 직교 니콜 상태가 되도록 설치함으로써, 액정표시장치의 콘트라스트 비를 높일 수 있다. 적층된 편광판은 평행 니콜 상태에서 투광성 절연 기판의 바깥쪽에 적층된다. 편광판의 수가 총 4개 또는 5개일 때, 콘트라스트 비는 최고가 된다.
투광, 기판, 니콜, 액정, 편광판

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
도 1a 및 1b는 본 발명의 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 표시장치를 나타낸 단면도다.
도 3은 본 발명의 표시장치를 나타낸 단면도다.
도 4a 내지 4c는 각각 본 발명의 표시장치를 나타낸 블럭도다.
도 5a 내지 5d는 각각 본 발명의 표시장치를 포함한 조명 수단을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 표시장치의 모드를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 표시장치의 모드를 나타낸 도면이다.
도 8a 및 8b는 각각 본 발명의 표시장치의 모드를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 9b는 각각 본 발명의 표시장치의 모드를 나타낸 도면이다.
도 10a 및 10b는 각각 본 발명의 표시장치의 모드를 나타낸 도면이다.
도 11은 측정계를 나타낸 도면이다.
[기술분야]
본 발명은 콘트라스트 비를 높이기 위한 표시장치의 구성에 관한 것이다.
[배경기술]
종래의 브라운관 표시장치에 비해, 상당히 얇고 가벼운 표시장치, 소위 플랫 패널 디스플레이가 개발되어 왔다. 플랫 패널 디스플레이 시장에서는, 표시소자로서 액정소자를 가지는 액정표시장치, 자발광 소자를 가지는 발광 장치, 전자선을 이용한 FED(field emission display) 등이 경합을 벌이고 있다. 따라서 부가가치를 높이고, 타제품과 차별화하기 위해서 저소비 전력화, 콘트라스트 비의 향상이 요구되고 있다.
일반적으로, 액정표시장치에는, 각각의 기판 위에 하나의 편광판이 설치되어 있어, 콘트라스트 비를 유지하고 있다. 콘트라스트 비가 높아짐에 따라, 더욱 선명한 흑색 표시를 할 수 있다. 따라서 홈시어터와 같이 암실에서 영상을 볼 경우에, 높은 표시 품질을 제공할 수 있다.
예를 들면. 편광판의 편광도 부족 및 편광도 분포에 의해 발생하는 표시의 불균일성과 콘트라스트 비를 개선하기 위해서, 액정 셀의 시인 측에 있는 기판의 외측에 제1 편광판을 설치하고, 시인 측과 반대인 기판의 외측에 제2 편광판을 설치하고, 그 기판 측에 설치된 보조광원으로부터의 빛을 제2 편광판을 통해서 편광시켜서 액정 셀을 통과할 때, 그 편광도를 향상시키기 위해서 제3 편광판을 설치하는 구성이 제안되었다(특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] PCT 국제공개 No. 00/34821
그러나, 콘트라스트 비를 높이는 요구는 계속되고 있고, 액정표시장치에 있어서 콘트라스트 향상을 위한 연구가 이루어지고 있다. 또한 편광도가 높은 편광판은, 그 가격이 높은 것이 문제가 된다.
상기 과제를 감안하여 본 발명은, 대향하도록 배치된 각각의 투광성 기판 위에, 복수의 편광판을 설치하는 것을 특징으로 한다. 복수의 편광판은, 적층구조를 가지는 편광판으로 할 수 있고, 적층된 편광판과 기판 사이에는 파장판, 위상차판을 설치해도 된다.
이하에 본 발명의 구체적인 구성을 나타낸다.
본 발명의 일례는, 대향하도록 배치된, 제1 투광성 기판 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와, 제1 투광성 기판, 또는 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 각각 포함하고, 적층된 편광판은, 그 적층된 평관판의 흡수 축들이 평행 니콜 상태가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치다.
본 발명의 또 다른 형태는, 대향하도록 배치된, 제1 투광성 기판 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와, 제1 투광성 기판의 외측, 및 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 각각 포함하고, 적층된 편광판은, 각각의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축과, 제2 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치다.
본 발명의 또 다른 형태는, 대향하도록 배치된, 제1 투광성 기판 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와, 제1 투광성 기판, 또는 제2 투광성 기판의 내측에 설치된 컬러 필터와, 제1 투광성 기판의 외측, 및 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 각각 포함하고, 적층된 편광판은, 각각의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축과, 제2 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치다.
본 발명의 또 다른 형태는, 대향하도록 배치된, 제1 투광성 기판 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와, 제1 투광성 기판의 외측, 및 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 각각 포함하고, 적층된 편광판은, 각각의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축과, 제2 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판과 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 평행 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율 변화는, 제1 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판과 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 크로스 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율 변화보다도 큰 것을 특징으로 하는 표시장치다.
본 발명의 또 다른 형태는, 대향하도록 배치된, 제1 투광성 기판 및 제2 투 광성 기판 사이에 개재된 표시소자와, 제1 투광성 기판의 외측, 및 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 각각 포함하고, 적층된 편광판은, 각각의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축과, 제2 투광성 기판에 설치된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판과 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 평행 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율과, 제1 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판과 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판을 직교 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율의 비는, 편광판을 단층으로 해서 평행 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율과, 편광판을 단층으로 해서 직교 니콜 상태로 배치했을 때의 투과율의 비보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치다.
본 발명에 있어서, 적층된 편광판으로서, 제1 편광판과, 제2 편광판은 접해서 설치된다.
본 발명에 있어서, 표시소자는 액정소자다.
표시장치의 콘트라스트 비는 복수의 편광판이 설치된 간단한 구조로 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 단, 본 발명은 다양한 태양으로 실시하는 것이 가능하며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하는 않는 한 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 실시예의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 관하여 설명하기 위한 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 부착하고, 그 반복된 설명은 생략한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 표시장치의 개념에 관하여 설명한다.
도 1a에는 적층구조를 가지는 편광판을 설치한 표시장치의 단면도, 도 1b에는 상기 표시장치의 사시도를 나타낸다. 본 실시예에서는, 표시소자로서 액정소자를 가지는 액정표시장치를 예로 설명한다.
도 1a에 나타낸 바와 같이 대향하도록 배치된 제1 기판(101) 및 제2 기판(102)에, 액정소자를 갖는 층(100)이 개재되어 있다. 상기 기판은, 투광성을 가지는 절연 기판(이하, 투광성 기판이라고도 한다)으로 한다. 예를 들면 바륨보로실리케이트 유리나, 알루미노보로실리케이트 유리 등의 유리 기판, 석영기판, 스테인레스 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르 술폰(PES)으로 대표되는 플라스틱이나, 아크릴 등의 유연성을 가지는 합성수지로 이루어진 기판을 적용할 수 있다.
기판의 외측, 즉 액정소자를 갖는 층과 접하지 않는 측에는, 적층된 편광판이 설치된다. 제1 기판(101) 측에는, 제1 편광판(103), 제2 편광판(104)이 설치되고, 제2 기판(102) 측에는, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)이 설치된다.
이들 편광판은 공지의 재료로 형성할 수 있다. 예를 들면 기판 측으로부터 접착층, TAC(트리아세틸셀룰로오스), PVA(폴리비닐알코올)과 요오드의 혼합층, TAC이 순차적으로 적층된 구성을 이용할 수 있다. PVA(폴리비닐알코올)과 요오드의 혼 합층에 의해, 편광도를 제어할 수 있다. 또한 편광판은, 그 형상으로 인해 편광 필름이라고 부르는 경우도 있다.
도 1b에 나타낸 바와 같이 제1 편광판(103)의 흡수 축과, 제2 편광판(104)의 흡수 축을 서로 평행이 되도록 적층한다. 이 평행 상태를, 평행 니콜 상태라고 부른다. 마찬가지로, 제3 편광판(105)의 흡수 축과, 제4 편광판(106)의 흡수 축을 평행이 되도록, 즉 평행 니콜 상태가 되도록 적층한다. 이러한 제1 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판과 제2 투광성 기판의 외측에 적층된 편광판은, 그 흡수 축이 서로 직교하도록 배치한다. 이 직교 상태를, 직교 니콜 상태라고 부른다.
이때, 편광판의 특성상, 흡수 축과 직교하는 방향에는 투과 축이 있다. 따라서 투과 축이 서로 평행인 경우도 평행 니콜 상태라고 할 수 있다. 한편 투과 축이 서로 직교하는 경우도 직교 니콜 상태라고 할 수 있다.
이와 같이 편광판들의 흡수 축들이 평행 니콜 상태가 되도록 적층함으로써, 흡수 축 방향의 광 누설을 저감할 수 있다. 그리고, 한쪽의 적층된 편광판과 다른 한쪽의 적층된 편광판을 직교 니콜 상태가 되도록 배치함으로써, 한쪽의 단층 편광판과 다른 한쪽의 단층 편광판을 직교 니콜 상태가 되도록 배치하는 것에 비해, 광 누설을 저감할 수 있다. 따라서 표시장치의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 액정표시장치의 구체적인 구성에 관하여 설명한다.
도 2에는, 적층구조를 가지는 편광판을 설치한 액정표시장치의 단면도를 나타낸다.
액정표시장치에는, 화소부(205), 및 구동회로부(208)가 포함된다. 화소부(205), 및 구동회로부(208)에서, 기판(301) 위에, 하지막(302)이 설치된다. 기판(301)에는, 상기 실시예와 같은 절연 기판을 적용할 수 있다. 일반적으로 합성수지로 이루어진 기판은, 다른 기판에 비해 내열온도가 낮다고 여겨지지만, 내열성이 높은 기판을 사용한 제작 공정 후에, 전치함으로써 채용할 수 있다.
화소부(205)에는, 상기 하지막(302)을 사이에 두고 스위칭소자로서 트랜지스터가 설치된다. 본 실시예에서는, 상기 트랜지스터로 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하고, 이것을 스위칭TFT(303)라고 부른다. TFT는 여러 가지 방법으로 제작할 수 있다. 예를 들면 활성층으로서, 결정성 반도체막을 적용한다. 결정성 반도체막 위에는, 게이트 절연막을 사이에 두고 게이트 전극이 설치된다. 상기 게이트 전극을 사용해서 상기 활성층에 불순물원소를 첨가할 수 있다. 이렇게 게이트 전극을 사용한 불순물원소의 첨가에 의해, 불순물원소 첨가를 위한 마스크를 형성할 필요는 없다. 게이트 전극은, 단층구조, 또는 적층구조로 할 수 있다. 불순물영역은, 그 농도를 제어함으로써 고농도 불순물영역 및 저농도 불순물영역으로 할 수 있다. 이렇게 저농도 불순물영역을 가지는 TFT를, LDD(Light doped drain) 구조라고 부른다. 또한 저농도 불순물영역은, 게이트 전극과 겹치도록 형성할 수 있고, 이러한 TFT를, GOLD(Gate Overlaped LDD) 구조라고 부른다. 도 2에 있어서는, GOLD구조를 가지는 스위칭TFT(303)를 나타낸다. 스위칭TFT(303)의 극성은, 불순물영역에 인(P) 등을 사용함으로써 n형으로 한다. p형으로 하는 경우에는, 붕소(B) 등을 첨가하면 된다. 그 후에 게이트 전극 등을 덮는 보호막을 형성한다. 보호막에 혼입된 수소원소에 의해, 결정성 반도체막의 댕글링 본드를 종단할 수 있다. 또한, 평탄성을 높이기 위해서, 층간 절연막(305)을 형성해도 된다. 층간 절연막(305)에는, 유기재료, 또는 무기재료, 혹은 그것들의 적층구조를 사용할 수 있다. 그리고, 층간 절연막(305), 보호막, 게이트 절연막에 개구부를 형성하고, 불순물영역과 접속된 배선을 형성한다. 이렇게 하여, 스위칭TFT(303)를 형성할 수 있다. 이때 본 발명은, 스위칭TFT(303)의 구성에 한정되지 않는다.
그리고, 배선에 접속된 화소전극(306)을 형성한다.
또한 스위칭TFT(303)과 동시에, 용량소자(304)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서는, 게이트 전극과 동시에 형성된 도전막, 보호막 및 층간 절연막(305), 화소전극(306)의 적층체로, 용량소자(304)를 형성한다.
또한 결정성 반도체막을 사용함으로써, 화소부와 구동회로부를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 그 경우, 화소부의 트랜지스터와, 구동회로부(208)의 트랜지스터는 동시에 형성된다. 구동회로부(208)에 사용하는 트랜지스터는, CMOS회로를 구성하므로, CMOS회로(354)라고 부른다. CMOS회로(354)를 구성하는 TFT는, 스위칭TFT(303)과 동일한 구성으로 할 수 있다. 또한 GOLD구조 대신에, LDD구조를 이용할 수 있고, 반드시 유사한 구성으로 하지 않아도 된다.
화소전극(306)을 덮도록 배향막(308)을 형성한다. 배향막(308)에는 러빙 처리를 실시한다. 이 러빙 처리는 액정의 특정 모드, 예를 들면 VA모드인 경우에는 반드시 실시하지 않아도 된다.
다음으로 대향기판(320)을 준비한다. 대향기판(320)의 내측, 즉 액정과 접하 는 쪽에는, 컬러 필터(322), 및 블랙 매트릭스(BM)(324)를 설치할 수 있다. 이것들은 공지의 방법으로 제작할 수 있지만, 소정의 재료가 적하되는 액적토출법(대표적으로는 잉크젯법)으로 형성하면, 재료의 낭비를 없앨 수 있다. 컬러 필터 등은, 스위칭TFT(303)가 배치되지 않는 영역에 설치한다. 즉, 빛의 투과 영역, 즉 통로 영역과 마주보도록 컬러 필터를 설치한다. 또한, 컬러 필터 등은, 액정표시장치를 풀컬러 표시라고 할 경우, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 나타내는 재료로 형성하면 되고, 모노 컬러 표시로 할 경우, 적어도 하나의 색을 나타내는 재료로 형성하면 된다. 액정소자는 한 쌍의 전극 사이의 전압에 의해 액정의 배열을 변화시킬 수 있는 소자로, 본 실시예에서는 화소전극(306), 대향전극(323), 및 그들 사이의 액정층을 말한다.
한편, 백라이트에 RGB의 다이오드(LED) 등을 배치하고, 시분할에 의해 컬러 표시하는 계시가법 혼색법(필드 시퀀셜법)을 채용할 때에는, 컬러 필터를 설치하지 않는 경우가 있다. 블랙 매트릭스(324)는, 스위칭TFT(303)나 CMOS회로(354)의 배선에 의한 외부 빛의 반사를 저감하기 위해서도 설치된다. 따라서 스위칭TFT(303)나 CMOS회로(354)와 겹치도록 설치한다. 이때, 블랙 매트릭스(324)는, 용량소자(304)와 겹치도록 형성해도 된다. 이에 따라, 용량소자(304)를 구성하는 금속막에 의한 반사를 방지할 수 있다.
그리고, 대향전극(323), 배향막(326)을 설치한다. 배향막(326)에는 러빙 처리를 실시한다. 러빙 처리는 액정의 특정 모드, 예를 들면 VA모드인 경우에는 반드시 실시하지 않아도 된다.
이때 TFT에 포함되는 배선, 게이트 전극, 화소전극(306), 대향전극(323)은, 인듐주석산화물(ITO), 산화인듐에 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 산화 규소(Si02)를 혼합한 도전 재료, 유기인듐, 유기주석, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속 또는 그 합금, 혹은 그 금속질화물로부터 선택할 수 있다.
이러한 대향기판(320)을, 밀봉재(328)를 사용하여, 기판(301)에 접착한다. 밀봉재(328)는, 디스펜서 등을 이용하여, 기판(301) 위에 또는 대향기판(320) 위에 묘화할 수 있다. 또한 기판(301)과, 대향기판(320)의 간격을 유지하기 위해서, 화소부(205), 구동회로부(208)의 일부에 스페이서(325)를 설치한다. 스페이서(325)는 주상, 또는 구상 등의 형상을 가진다.
이와 같이 서로 접착된 기판(301) 및 대향기판(320) 사이에, 액정(311)을 주입한다. 액정은 진공에서 주입하는 것이 바람직하다. 또한 액정(311)은, 주입법 이외의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들면 액정(311)을 적하하고, 그 후 대향기판(320)을 접착해도 된다. 이러한 적하법은, 주입법을 적용하기 어려운 대형기판을 다룰 때에 적용하는 것이 바람직하다.
액정(311)은 액정분자를 포함하고, 액정분자의 기울기를 화소전극(306), 및 대향전극(323)에 의해 제어한다. 구체적으로는, 화소전극(306)과, 대향전극(323)에 인가되는 전압에 의해 제어한다. 이러한 제어는 구동회로부(208)에 설치된 제어회로를 사용하여 실행한다. 이때 제어회로는, 반드시 기판(301) 위에 형성될 필요는 없고, 접속 단자(310)를 통해 접속된 회로를 사용해도 된다. 이때, 접속 단자(310)와 접속하기 위해서, 도전성 미립자를 가지는 이방성 도전막을 사용할 수 있다. 또한 접속 단자(310)의 일부에는, 대향전극(323)이 전기적으로 접속됨으로써, 대향전극(323)의 전위를 공통으로 할 수 있다. 예를 들면 범프(337)를 사용해서 전기적으로 통하게 할 수 있다.
다음으로, 백라이트 유닛(352)의 구성에 관하여 설명한다. 백라이트 유닛(352)은, 형광을 방출하는 광원(331)으로서 냉음극관, 열음극관, 다이오드, 무기EL, 유기EL, 형광을 효율적으로 도광판(335)에 이끌기 위한 램프 리플렉터(332), 빛을 전반사시키고 전체 면에 이끌기 위한 도광판(335), 명도의 불균일을 저감하기 위한 확산판(336), 도광판(335) 아래에 누설된 빛을 재이용하기 위한 반사판(334)을 가지도록 구성되어 있다.
백라이트 유닛(352)에는, 광원(331)의 휘도를 조정하기 위한 제어회로가 접속되어 있다. 제어회로로부터의 신호 공급에 의해, 광원(331)의 휘도를 제어할 수 있다.
또한 기판(301)과 백라이트 유닛(352) 사이에는 적층된 편광판(316)이 설치되고, 대향기판(320)에도 적층된 편광판(321)이 설치된다. 편광판(316, 321)은, 위상차 필름을 가진 상태에서 적층해도 되고, 기판(301), 대향기판(320)에 각각 접착되어 있다.
이러한 액정표시장치에, 적층된 편광판을 설치함으로써, 단층 편광판의 경우와 비교하여, 백색 표시보다 흑색 표시의 투과율 감소가 크므로, 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 액정소자를 가지는 표시장치를 이용하여 설명했지만, 자발광 소자를 가지는 발광 장치에도 적용할 수 있다. 발광장치의 표시소자는 발광이 한 쌍의 전극 사이의 전압이나 전류에 의해 제어되는 소자로, 양극, 음극, 그들 사이의 발광층 등을 말한다. 발광 장치에 있어서, 대향하는 한 쌍의 기판을 모두 투명기판으로 하고 양방향으로 빛을 발광시키는 구성으로 하는 경우, 상기 기판의 외측에 각각 적층된 편광판을 설치함으로써, 콘트라스트 비를 높일 수 있다. 발광 장치는, 액정표시장치와 비교해서 동영상 응답 속도가 높고, 보다 초박형화된 표시장치로 할 수 있다.
또한 편광판과 위상차판을 조합함으로써, 원편광판의 기능을 하여, 시야각을 넓히거나 반사를 방지할 수 있다. 본 발명은 적층된 편광판을 특징으로 하므로, 편광판과 기판 사이에 위상차막을 설치하는 구성이라도, 콘트라스트 비를 높일 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 적층구조를 가지는 편광판을 가지지만, 상기 실시예와 달리, 아모포스 반도체막을 가지는 TFT를 사용한 액정표시장치에 관하여 설명한다.
도 3에는, 스위칭용 소자에 아모포스 반도체막을 사용한 트랜지스터(이하, 아모포스 TFT라고 부른다) 액정표시장치의 구성에 관하여 설명한다. 화소부(205)에는, 아모포스 TFT로 이루어진 스위칭TFT(303)이 설치된다. 아모포스 TFT는, 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들면 채널 에칭형의 경우, 하지막(302) 위에 게이 트 전극을 형성하고, 게이트 전극을 덮어서 게이트 절연막, n형 반도체막, 아모포스 반도체막, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다. 소스 전극 및 드레인 전극을 사용하여, n형 반도체막에 개구부를 형성한다. 이때, 아모포스 반도체막의 일부도 제거되므로, 채널 에칭형이라고도 불린다. 그 후에 보호막을 형성하고, 아모포스 TFT를 형성할 수 있다. 또한 아모포스 TFT에는, 채널 보호형도 있는데, 소스 전극 및 드레인 전극을 사용하여, n형 반도체막에 개구부를 형성할 때, 아모포스 반도체막이 제거되지 않도록 보호막을 설치한다. 그 밖의 구성은, 채널 에칭형과 유사하게 할 수 있다.
이어서, 도 2와 같이 배향막(308)을 형성하고, 러빙 처리를 실시한다. 이 러빙 처리는 액정의 특정 모드, 예를 들면 VA모드인 경우에는 처리를 행하지 않는 경우가 있다.
또한 도 2와 유사하게 대향기판(320)을 준비하고, 밀봉재(328)를 사용하여 접착한다. 이들 사이에, 액정(311)을 봉입함으로써, 액정표시장치를 형성할 수 있다.
도 2와 유사하게, 기판(301)과 백라이트 유닛(352) 사이에는 적층된 편광판(316)이 설치되고, 대향기판(320)에도 적층된 편광판(321)이 설치된다. 편광판(316, 321)은, 위상차 필름을 가진 상태에서 적층할 수 있고, 기판(301), 대향기판(320)에 접착되어 있다.
이와 같이 스위칭TFT(303)로서 아모포스 TFT를 사용함으로써, 액정표시장치를 형성할 경우, 동작 성능을 고려하여, 구동회로부(208)에는, 실리콘 웨이퍼로 형 성되는 IC(421)를 드라이버로서 설치할 수 있다. 예를 들면 IC(421)의 배선과, 스위칭TFT(303)에 접속되는 배선을, 도전성 미립자(422)를 가지는 이방성 도전체를 사용하여, 접속함으로써, 스위칭TFT(303)를 제어하는 신호를 공급할 수 있다. 이때 IC의 설치 방법은 이것에 한정되지 않고, 와이어 본딩법으로 설치할 수도 있다.
또한, 접속 단자(310)를 사이에 두고, 제어회로와 접속할 수 있다. 이때, 접속 단자(310)와 접속하기 위해서, 도전성 미립자(422)를 가지는 이방성 도전막을 사용할 수 있다.
이외의 구성은, 도 2와 유사하므로, 그 설명은 생략한다.
이러한 액정표시장치에, 적층된 편광판을 설치함으로써, 단층 편광판의 경우와 비교하여, 백색 표시보다 흑색 표시의 투과율 감소가 크므로, 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
(실시예 4)
액정표시장치의 액정의 구동방법에는, 기판에 대하여 세로로 전압을 인가하는 종전계 방식, 기판에 대하여 평행하게 전압을 인가하는 횡전계 방식이 있다. 복수의 편광판을 설치하는 본 발명의 구성은, 종전계 방식과, 횡전계 방식 모두에 적용할 수 있다. 본 실시예에서는, 본 발명의 적층된 편광판을, 각종 액정 모드에 적용한 형태에 관하여 설명한다.
우선 도 6a 및 6b에는 TN모드의 액정표시장치의 모식도를 나타낸다.
도 1a와 같이, 대향하도록 배치된 제1 기판(101) 및 제2 기판(102)에, 액정소자를 갖는 층(100)이 개재되어 있다. 그리고 제1 기판(101) 쪽에는, 제1 편광 판(103), 제2 편광판(104)이 설치되고, 제2 기판(102) 쪽에는, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)이 설치된다. 제1 편광판(103)과 제2 편광판(104)은 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)도 평행 니콜 상태가 되도록 배치된다. 제1 편광판(103)과 제3 편광판(105)은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된다. 제1 기판(101), 및 제2 기판(102) 위에는, 각각 제1 전극(108), 제2 전극(109)이 설치된다. 그리고, 백라이트의 반대쪽, 즉 표시면 쪽의 전극, 예를 들면 제2 전극(109)은, 적어도 투광성을 가지도록 형성한다.
이러한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 노멀리 화이트 모드의 경우, 제1 전극(108) 및 제2 전극(109)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부른다) 되면, 도 6a에 나타낸 바와 같이 흑색표시가 행해진다. 이때 액정분자는 세로로 나란히 선 상태가 된다. 그러면, 백라이트로부터의 빛은, 기판을 통과할 수 없어, 흑색표시가 된다.
도 6b에 나타낸 바와 같이 제1 전극(108) 및 제2 전극(109) 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는 백색표시가 된다. 이때, 액정분자는 가로로 배열되고, 평면 내에서 회전하는 상태가 된다. 그 결과, 백라이트로부터의 빛은 적층된 편광판이 설치된 기판을 통과할 수 있어, 소정의 영상표시가 행해진다. 이때, 컬러 필터를 설치함으로써, 풀컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는, 제1 기판(101), 또는 제2 기판(102) 중 어느 한 쪽에 설치할 수 있다.
TN모드에는 공지의 액정재료를 사용하면 된다.
도 7a 및 7b에는 VA모드의 액정표시장치의 모식도를 나타낸다. VA모드는, 전 계가 없을 때 액정분자가 기판에 수직이 되도록 배향되는 모드다.
도 6a 및 6b와 같이, 제1 기판(101), 및 제2 기판(102) 위에는, 각각 제1 전극(108), 제2 전극(109)이 설치된다. 그리고, 백라이트의 반대쪽, 즉 표시면 쪽의 전극, 예를 들면 제2 전극(109)은, 적어도 투광성을 가지도록 형성한다. 제1 편광판(103)과 제2 편광판(104)은 평행 니콜 상태가 되도록 배치된다. 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)도 평행 니콜 상태가 되도록 배치된다. 제1 편광판(103)과 제3 편광판(105)은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된다.
이러한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 제1 전극(108) 및 제2 전극(109)에 전압이 인가되면(종전계 방식), 도 7a에 나타낸 바와 같이 백색표시가 이루어지는 온 상태가 된다. 이때 액정분자는 수평으로 배열된다. 이에 따라, 백라이트로부터의 빛은 적층된 편광판이 설치된 기판을 통과할 수 있어, 소정의 영상표시가 행해진다. 이때, 컬러 필터를 설치함으로써, 풀컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는, 제1 기판(101), 또는 제2 기판(102) 중 어느 한 쪽에 설치할 수 있다.
도 7b에 나타낸 바와 같이, 제1 전극(108) 및 제2 전극(109) 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는 흑색표시, 즉 오프 상태로 한다. 이때, 액정분자는 세로로 배열된 상태가 된다. 그 결과, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과할 수 없어, 흑색표시가 된다.
이와 같이 오프 상태에서는, 액정분자가 기판에 대하여 수직이 되어, 흑색 표시가 실행된다. 한편, 온 상태에서는 액정분자가 기판에 대하여 수평이 되어 백색 표시가 실행된다. 오프 상태에서는 액정분자들이 일어서므로, 백라이트로부터의 편광된 빛은, 액정분자의 복굴절에 의한 영향을 받지 않고 셀 내를 통과하고, 대향기판 측의 편광판에 의해 완전히 차단할 수 있다. 따라서 적층된 편광판을 설치함으로써, 콘트라스트의 향상이 더욱 예상된다. 액정이 대칭적으로 배열된 MVA모드에, 본 발명의 적층된 편광판을 적용할 수도 있다.
VA모드, 또는 MVA모드에 공지의 액정재료를 사용할 수 있다.
도 8a 및 8b에는 OCB모드의 액정표시장치의 모식도를 나타낸다. OCB모드에서는, 액정층 내에서 액정분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있는데, 이를 벤드 배향이라 부른다.
도 6a 및 6b와 유사하게, 제1 기판(101), 및 제2 기판(102) 위에는, 각각 제1 전극(108), 제2 전극(109)이 설치된다. 그리고, 백라이트의 반대쪽, 즉 표시면 쪽의 전극, 예를 들면 제2 전극(109)은, 적어도 투광성을 가지도록 형성한다. 제1 편광판(103)과 제2 편광판(104)은 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)도 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 편광판(103)과 제3 편광판(105)은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된다
이러한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 제1 전극(108) 및 제2 전극(109)에 전압이 인가되면(종전계 방식), 도 8a에 나타낸 바와 같이 흑색표시가 행해진다. 이때 액정분자는 세로로 배열된 상태가 된다. 그러면, 백라이트로부터의 빛은, 기판을 통과할 수 없어, 흑색표시가 된다.
도 8b에 나타낸 바와 같이 제1 전극(108) 및 제2 전극(109) 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는 백색표시가 된다. 이때, 액정분자는 활 형상으로 배열된 상 태가 된다. 그 결과, 백라이트로부터의 빛은 적층된 편광판이 설치된 기판을 통과할 수 있어, 소정의 영상표시가 행해진다. 이때, 컬러 필터를 설치함으로써, 풀컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는, 제1 기판(101), 또는 제2 기판(102) 중 어느 한 쪽에 설치할 수 있다.
이러한 OCB모드에서는, 액정층에 생기는 복굴절을 적층된 편광판으로 보상한다. 이로써, 시야각의 확대를 실현할 수 있음은 물론 콘트라스트를 높일 수 있다.
도 9a 및 9b에는 IPS모드의 액정표시장치의 모식도를 나타낸다. IPS모드에서 액정분자들은 항상 기판에 대해 수평인 면에서 회전하며, 전극을 한쪽 기판에만 설치하는 횡전계 방식을 채용한다.
IPS모드에서는 한쪽의 기판에 설치된 한 쌍의 전극에 의해 액정을 제어한다. 따라서 제2 기판(102) 위에 한 쌍의 전극(111, 112)이 설치된다. 한 쌍의 전극(111, 112)은 투광성을 가지는 것이 바람직하다. 제1 편광판(103)과 제2 편광판(104)은 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)도 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 편광판(103)과 제3 편광판(105)은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된다.
이러한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 한 쌍의 전극(111, 112)에 전압이 인가되면, 도 9a에 나타낸 바와 같이 백색표시가 이루어지는 온 상태가 된다. 그러면, 백라이트로부터의 빛은, 적층된 편광판이 설치된 기판을 통과할 수 있어, 소정의 영상표시가 행해진다. 이때, 컬러 필터를 설치함으로써, 풀컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는 제1 기판(101), 또는 제2 기판(102) 중 어느 한 쪽에 설 치할 수 있다.
도 9b에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 전극(111, 112) 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는, 흑색 표시, 즉 오프 상태로 한다. 이때, 액정분자는, 러빙 방향을 따라 배열된다. 따라서 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과할 수 없어, 흑색표시가 된다.
IPS모드에는 공지의 액정재료를 사용하면 된다.
본 발명의 적층된 편광판을 종전계 방식의 액정표시장치에 적용하면, 콘트라스트 비가 더욱 높은 표시를 행할 수 있다. 이러한 종전계 방식은, 실내에서 사용하는 컴퓨터용 표시장치나 대형 텔레비전으로서 적합하다.
본 발명의 적층된 편광판을 횡전계 방식의 액정표시장치에 적용하면, 넓은 시야각과, 높은 콘트라스트 비의 표시를 실현할 수 있다. 이러한 횡전계 방식은 휴대용 표시장치에 적합하다.
한편, 본 발명은 FLC(강유전성 액정)모드, AFLC(반강유전성 액정)모드에도 적용할 수 있다.
도 10a 및 10b는 FLC모드 및 AFLC모드의 액정표시장치를 나타내는 모식도다.
도 6a 및 6b와 유사하게, 제1 기판(101), 및 제2 기판(102) 위에는, 각각 제1 전극(108), 제2 전극(109)이 설치된다. 그리고, 백라이트의 반대쪽, 즉 표시면 쪽의 전극, 예를 들면 제2 전극(109)은, 적어도 투광성을 가지도록 형성한다. 제1 편광판(103)과 제2 편광판(104)은 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제3 편광판(105), 제4 편광판(106)도 평행 니콜 상태가 되도록 배치되고, 제1 편광판(103) 과 제3 편광판(105)은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된다
이러한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 제1 전극(108) 및 제2 전극(109)에 전압이 인가되면(종전계 방식이라고 부른다), 도 10a에 나타낸 바와 같이 흑색표시가 행해진다. 이때 액정분자는 수평으로 배열된다. 그러면, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과할 수 없어, 흑색표시가 된다.
도 10b에 나타낸 바와 같이 제1 전극(108) 및 제2 전극(109) 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는 백색표시가 된다. 이때, 액정분자는 전압을 인가할 때와는 다른 각도에서 수평으로 배열된다. 그 결과, 백라이트로부터의 빛은 적층된 편광판이 설치된 기판을 통과할 수 있어, 소정의 영상표시가 행해진다. 이때, 컬러 필터를 설치함으로써, 풀컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는, 제1 기판(101), 또는 제2 기판(102) 중 어느 한 쪽에 설치할 수 있다.
FLC모드 및 AFLC모드에는 공지의 액정재료를 사용하면 된다.
또한, 본 발명은 선광 모드, 산란 모드, 복굴절 모드의 액정표시장치, 편광판을 기판의 양쪽에 배치하는 표시장치에 적용할 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 백라이트의 구성에 관하여 설명한다. 백라이트는 광원을 가지는 백라이트 유닛으로서 표시장치에 설치되고, 효율적으로 빛을 산란시키기 위해서, 백라이트 유닛의 광원은 반사판으로 둘러싸여 있다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 백라이트 유닛(252)은 광원으로서 냉음극관(401)을 사용할 수 있다. 또한 냉음극관(401)로부터의 빛을 효율적으로 반사시키기 위해 서, 램프 리플렉터(332)를 설치할 수 있다. 냉음극관(401)은, 대형표시장치에 주로 사용한다. 이는 냉음극관으로부터의 휘도의 강도 때문이다. 따라서 냉음극관을 가지는 백라이트 유닛은, PC의 디스플레이에 사용할 수 있다.
도 5b에 나타낸 바와 같이 백라이트 유닛(252)의 광원으로서 다이오드(LED)(402)를 사용할 수 있다. 예를 들면 백색을 발광하는 다이오드(W)(402)를 소정의 간격으로 배치한다. 또한 다이오드(W)(402)로부터의 빛을 효율적으로 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(332)를 설치할 수 있다.
도 5c에 나타낸 바와 같이, 백라이트 유닛(252)은 광원으로서 RGB색의 다이오드(LED)(403, 404, 405)를 사용할 수 있다. RGB색의 다이오드(LED)(403, 404, 405)를 사용함으로써, 백색을 발광하는 다이오드(W)(402)만 사용하는 경우에 비해, 높은 색채 재현을 실현할 수 있다. 또한 RGB색의 다이오드(W)(403, 404, 405)로부터의 빛을 효율적으로 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(332)를 설치할 수 있다.
또한, 도 5d에 나타낸 바와 같이 광원으로서 RGB색의 다이오드(LED)(403, 404, 405)를 사용할 경우, 그것들의 수나 배치를 반드시 같게 할 필요는 없다. 예를 들면, 발광 강도가 낮은 색(예를 들면 녹색)을 복수 개 배치해도 된다.
또한, 백색을 발광하는 다이오드(402)와, RGB색의 다이오드(LED)(403, 404, 405)를 조합해서 사용해도 된다.
이때 RGB색의 다이오드를 가질 경우, 필드 시퀀셜 모드를 적용하면, 시간에 따라 RGB의 다이오드를 순차 점등시킴으로써 컬러 표시를 행할 수 있다.
다이오드를 사용하면, 휘도가 높기 때문에, 대형표시장치에 적합하다. 또한 RGB색의 색순도(colormetric purity)가 높으므로, 냉음극관에 비해 색채재현이 뛰어나며, 배치 면적을 작게 할 수 있으므로, 소형표시장치에 적용하면, 프레임을 더 좁게 할 수 있다.
또한 광원을 반드시 도 5a 내지 5d에 나타내는 백라이트 유닛으로서 배치할 필요는 없다. 예를 들면 대형표시장치에 다이오드를 가지는 백라이트를 탑재할 경우, 다이오드는 상기 기판의 뒤쪽에 배치할 수 있다. 이때 다이오드는, 소정의 간격을 유지하고, 각색의 다이오드를 순차적으로 배치할 수 있다. 다이오드의 배치에 의해, 색채재현을 향상시킬 수 있다.
이러한 백라이트를 사용한 표시장치에 대하여, 적층된 편광판을 설치함으로써, 콘트라스트 비가 높은 영상을 제공할 수 있다. 특히, 다이오드를 가지는 백라이트는, 대형표시장치에 적합하다. 대형표시장치의 콘트라스트 비를 높임으로써, 어두운 곳에서도 질 높은 영상을 제공할 수 있다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 액정표시장치가 가지는 각 회로 등의 동작에 관하여 설명한다.
도 4a 내지 4c에는, 액정표시장치에 포함된 화소부(205) 및 구동회로부(208)의 시스템 블록도를 나타낸다.
화소부(205)는 복수의 화소를 가지고, 각 화소가 되는 신호선(212)과, 주사선(210)의 교차 영역에는, 스위칭소자가 설치된다. 스위칭소자에 의해 액정분자의 기울기를 제어하기 위한 전압의 인가를 제어할 수 있다. 이렇게 각 교차 영역에 스 위칭소자가 설치된 구조를 액티브형이라고 부른다. 본 발명의 화소부는, 이러한 액티브형에 한정되지 않고, 패시브형의 구성을 가져도 된다. 패시브형은 각 화소에 스위칭소자가 없으므로, 공정이 간편하다.
구동회로부(208)에는, 제어회로(202), 신호선 구동회로(203), 주사선 구동회로(204)가 포함된다. 제어회로(202)는 화소부(205)의 표시 내용에 따라, 계조제어를 행하는 기능을 가진다. 따라서 제어회로(202)는 생성된 신호를 신호선 구동회로(203), 및 주사선 구동회로(204)에 입력한다. 그리고, 주사선 구동회로(204)에 근거하여, 주사선(210)을 통해 스위칭소자가 선택되면, 선택된 교차 영역의 화소전극에 전압이 인가된다. 이 전압의 값은, 신호선 구동회로(203)로부터 신호선을 거쳐서 입력되는 신호에 근거해 결정된다.
또한 제어회로(202)에서는 조명 수단(206)에 공급하는 전력을 제어하는 신호가 생성되고, 상기 신호는 조명 수단(206)의 전원(207)에 입력된다. 조명 수단에는, 상기 실시예에 나타낸 백라이트 유닛을 사용할 수 있다. 이때 조명 수단에는 백라이트 외에 프론트라이트도 있다. 프론트라이트는, 화소부의 앞쪽에 부착되고, 전체를 비추어 보는 발광체 및 도광체로 구성된 판자 모양의 라이트 유닛이다. 이러한 조명 수단에 의해, 저소비 전력으로, 균등하게 화소부를 비출 수 있다.
도 4b에 나타낸 바와 같이 주사선 구동회로(204)는, 시프트 레지스터(241), 레벨 시프터(242), 버퍼(243)로서 기능하는 회로를 가진다. 시프트 레지스터(241)에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 클록 신호(GCK) 등의 신호가 입력된다. 또한, 본 발명의 주사선 구동회로는, 도 4b에 나타내는 구성에 한정되지 않는다.
또한 도 4c에 나타낸 바와 같이 신호선 구동회로(203)는, 시프트 레지스터(231), 제1 래치(232), 제2 래치(233), 레벨 시프터(234), 버퍼(235)로서 기능하는 회로를 가진다. 버퍼(235)로서 기능하는 회로는, 약한 신호를 증폭시키는 기능을 가지는 회로로, 오피 앰프 등을 포함한다. 레벨 시프터(234)에는, 스타트 펄스(SSP) 등의 신호가, 제1 래치(232)에는 비디오신호 등의 데이터(DATA)가 입력된다. 제2 래치(233)에는 래치신호를 일시 유지할 수 있고, 동시에 화소부(205)에 입력시킨다. 이를 선 순차 구동이라고 부른다. 따라서 선 순차 구동이 아닌, 점 순차 구동을 행하는 화소이면, 제2 래치는 불필요해진다. 이렇게, 본 발명의 신호선 구동회로는 도 4c에 나타내는 구성에 한정되지 않는다.
신호선 구동회로(203), 주사선 구동회로(204), 화소부(205)는, 하나의 기판 위에 설치된 반도체소자로 형성할 수 있다. 반도체소자는 유리 기판에 설치된 박막 트랜지스터를 사용해서 형성할 수 있다. 이 경우, 반도체소자에는 결정성 반도체막을 적용하면 된다(상기 실시예 2 참조). 결정성 반도체막은 전기 특성, 특히 이동도가 높기 때문에, 구동회로부가 가지는 회로를 구성할 수 있다. 또한 신호선 구동회로(203)나 주사선 구동회로(204)는 IC(Integrated Circuit)칩을 사용하여, 기판 위에 설치할 수도 있다. 이 경우, 화소부의 반도체소자에는 아모포스 반도체막을 적용할 수 있다(상기 실시예 3 참조).
이러한 액정표시장치에 있어서, 적층된 편광판을 설치함으로써, 콘트라스트 비를 높일 수 있다. 즉, 적층된 편광판에 의해, 제어회로로 의해 제어되는 조명 수단으로부터의 빛의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 편광판을 사용한 실험 및 그 결과에 관하여 설명한다.
우선 적층된 편광판을 사용하면, 일반적인 편광판에 비해 콘트라스트 비가 높아지는 것을 나타내는 실험을 했다. 도 10에 나타낸 바와 같이 백라이트(BL) 위에 편광판(Pol)을 배치하고, 색채휘도계 BM5A에 의해 투과 빛을 측정했다. 편광판에는, NPF-EG1425DU(니토덴코사 제품)를 사용하고, 백라이트의 면적은 3cmx5cm로 했다.
표 1에 편광판의 배치 조건, 및 투과율의 결과를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112006079507019-PAT00001
BL: 백라이트, Pol: 편광판
A: 편광판의 수
B: 평행 상태의 투과율의 변화율
C: 직교 상태의 투과율의 변화율
D: 평행 상태의 투과율/직교 상태의 투과율
도 1에 나타낸 바와 같이, 조건 1 내지 9로서, 편광판 수를 0 내지 8로 순차적으로 증가시킨다. 편광판을 설치하는 자세한 방법은 다음과 같다. 예를 들면 조건 2로서 백라이트 쪽에 편광판을 배치하고, 조건 3으로서 시인 측에 편광판을 배치한다. 상세한 배치는 표 1의 배치 열에 나타낸다. 이때 편광판은 유리 기판에 부착된 상태에서 적층된다. 이때 유리 기판의 투과율은 높은데, 본 실험의 결과에 영향을 주지 않는 것으로 여겨진다.
본 실험에 있어서, 조건 2과 같이 하나의 편광판을 배치하면, 백라이트로부터의 투과율이 반 정도(50％)가 되었다. 이렇게 편광판을 배치하면, 투과율이 낮아진다고 알려져 있다.
조건 3 내지 조건 9에서는, 편광판이 2개 이상이 되므로, 평행 상태(평행 니콜 상태)의 휘도와, 직교 상태(직교 니콜 상태)의 휘도를 측정하고, 각각 투과율을 산출했다. 평행 상태와, 직교 상태는 각각 표 1의 배치 열에서, 별표의 한쪽에 나타낸 편광판의 흡수 축과 별표의 다른 한쪽에 나타낸 편광판의 흡수 축이 평행한 경우, 및 그것들이 수직인 경우를 말한다. 편광판을 한 개 증설할 때마다 투과율이 어느 정도 감소(또는 증가)할지를, 변화율(％)로서 나타낸다. 평행 상태에서의 결과는 편광판의 개수가 2개 이상인 조건 3에 나타내고, 직교 상태에서의 결과는 편광판의 개수가 세 개 이상인 조건 4에 나타낸다.
또한 백라이트의 휘도를 100％로 했을 때의 평행 상태의 투과율과, 직교 상 태의 투과율의 비(평행 상태의 투과율/직교 상태의 투과율)로서, 편광판이 2개 이상이 되는 조건 3 내지 조건 9에, 결과를 나타낸다. 이때, 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비는, 표시장치에 있어서의 백색 표시가 이루어지는 상태와, 흑색 표시가 이루어지는 상태의 비와 상관 관계를 가진다. 따라서 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비는, 콘트라스트 비로서 평가할 수도 있다.
표 1의 결과로부터, 편광판을 증설해 가면, 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비가 서서히 높아지고, 편광판 수가 5개에 도달하면, 감소한다는 것을 알 수 있다. 즉, 편광판이 4개 및 5개일 때, 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비가 높아진다.
또한 편광판을 적층해 나가면, 투과율이 서서히 저하되고, 표시장치에 적용하면 전체적으로 어두운 표시가 될 우려가 있다. 그러나, 표 1의 결과를 보면, 백색 표시에 해당하는 평행 상태의 투과율의 변화율은, 편광판을 적층하여 늘려도 크게 저하되어 가지 않고, 88％의 감소를 유지하고 있다. 즉 적층된 편광판은, 평행 상태의 투과율의 변화율이 85％ 이상을 유지하고, 상기 투과율이 낮아지지 않는 것을 특징으로 한다. 한편, 흑색 표시에 해당하는 직교 상태의 투과율의 변화율은, 편광판을 3개로부터 4개로 증설하면, 15％까지 감소한다. 그 후에 특히 편광판이 6개 이상 설치되면, 직교 상태의 투과율은 변화하지 않거나, 증가한다. 즉 4개의 편광판이 적층되면, 직교 상태의 투과율의 변화율이 20％ 이하가 되고, 상기 투과율은 평행 상태의 투과율 변화보다도 낮아진다. 그 결과, 콘트라스트 비가 높아진다.
이상을 근거로 하면, 편광판은 4개 또는 5개 설치하면 되고, 백색 표시를 크 게 어둡게 하지 않고, 흑색 표시를 한층 더 어둡게 할 수 있다. 즉, 편광판은 4개 또는 5개 설치하면 표시장치의 콘트라스트 비를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 적층된 편광판은, 콘트라스트 비를 높이는 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 그러나, 단순히 많은 편광판을 적층할 필요는 없다. 총 4개 또는 5개의 편광판을 적층하면 콘트라스트 비를 향상시키는 현격한 효과가 나타난다는 것을 알 수 있었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 편광판 및 휘도 강화 필름을 사용한 실험 및 그 결과에 관하여 설명한다. 휘도 강화 필름은 백라이트로부터의 빛을 시인 측을 향해 모은다. 따라서 시인 측 정면에서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 이러한 휘도 강화 필름을 설치할 경우에도, 적층된 편광판에 의해 콘트라스트 비를 높일 수 있을지 확인한다.
휘도 강화 필름으로는, 스미토모 3M사의 BEFII 90/50(이하, BEF라고 한다)을 사용한다. 백라이트, 제1 BEF, 제2 BEF를 순차로 배치하고, 편광판은 상기 실시예 1과 유사하게 적층한다. 이때, 제1 BEF와 제2 BEF는, 그것들의 프리즘 줄무늬가 서로 직교하도록 적층한다. 그러나, BEF는 단수로도 휘도를 상승시킬 수 있으므로, 그 개수에 제한은 없다. 표 2에는, 편광판과 BEF의 배치 조건, 및 투과율의 결과를 나타낸다. 평행 상태와, 직교 상태는 각각 표 1과 마찬가지로, 표 2의 배치 열에서, 별표의 한쪽에 나타낸 편광판의 배치 방향이 평행인 경우, 및 다른 쪽에 나타낸 편광판의 배치 방향이 수직인 경우를 말한다.
[표 2]
Figure 112006079507019-PAT00002
BL: 백라이트, Pol: 편광판, BEF: 휘도 강화 필름
A: 편광판의 수
B: 평행 상태의 투과율의 변화율
C: 직교 상태의 투과율의 변화율
D: 평행 상태의 투과율/직교 상태의 투과율
표 2에 나타낸 바와 같이, 조건 1 내지 9로서, 편광판 개수를 0개로부터 8개로 순차 증가시켰다. 편광판의 배치는, 상기 실시예 1과 유사하며, 상세한 배치는 표 2의 배치 열에 나타낸다.
본 실험에 있어서, 조건 2와 같이 1개의 편광판을 배치하면, 백라이트로부터의 투과율은 대략 반 정도(49％)로 낮아진다. 이렇게 BEF를 사용할 경우라도, 편광판에 의해 투과율은 낮아진다.
또한, 상기 실시예 1과 유사한 측정 결과로서, 평행 상태의 투과율의 변화율, 직교 상태의 투과율의 변화율, 평행 상태의 투과율/직교 상태의 투과율을 표 2 에 나타낸다.
표 2의 결과로부터, 편광판의 수를 늘리면, 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비가 서서히 높아지고, 편광판 수가 4개 내지 6개에 도달한 후에, 감소한다는 것을 알 수 있다. 특히, 편광판 수가 4개일 때, 평행 상태의 투과율과, 직교 상태의 투과율의 비가 가장 높아진다.
또한 표시장치에 적층된 편광판을 사용하면, 편광판을 적층하는 것에 의해 휘도가 점차 낮아지므로 전체적으로 어두운 표시가 될 우려가 있다. 그러나, 표 2의 결과에 따르면, 백색 표시에 해당하는 평행 상태의 투과율의 변화율은, 편광판을 적층하여 수를 늘려도, 크게 저하되어 가지 않고, 88％ 정도의 감소를 유지한다. 즉 적층된 편광판은, 평행 상태의 투과율의 변화율이 85％ 이상을 유지하고, 상기 투과율이 내려가지 않는 것을 특징으로 한다. 한편, 흑색 표시에 해당하는 직교 상태의 투과율의 변화율은, 편광판의 개수를 3개로부터 4개로 늘리면, 16％까지 감소한다. 그 후에 편광판을 5개, 또는 7개 설치하면, 직교 상태의 투과율은 변화하지 않거나, 증가한다. 즉, 4개의 편광판을 설치하면, 직교 상태의 투과율의 변화율이 20% 이하가 되고, 투과율은 평행 상태의 투과율 변화보다도 낮아진다. 그 결과, 콘트라스트 비가 높아진다.
이상을 근거로 하면, BEF를 설치한 경우라도, 편광판은 4개 또는 5개 설치하는 것이 바람직하고, 백색 표시를 크게 어둡게 하지 않고, 흑색 표시를 한층 더 어둡게 할 수 있다. 즉, 편광판은 4개 또는 5개 설치하면, BEF를 구비한 표시장치의 콘트라스트 비를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 적층된 편광판은, 콘트라스트 비를 높이는 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 그러나 단지 많은 편광판을 적층할 필요는 없다. 총 4개 또는 5개의 편광판을 적층하면, BEF를 구비한 표시장치에서도 콘트라스트 비를 향상시키는 현저한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 편광판 및 VA모드의 액정소자를 사용한 실험 및 그 결과에 관하여 설명한다. 실제의 액정소자를 편광판 사이에 설치한 경우, 적층된 편광판에 의해 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는지 확인했다.
액정소자로는, VA모드 액정소자(VA셀)를 사용하고, 백라이트, 편광판, VA 셀, 편광판의 순으로 배치했다. VA셀을 개재한 편광판들은 직교 니콜 상태가 되도록 배치하고, 편광판을 상기 실시예 1과 유사하게 적층한다. 그리고, 주파수 60Hz, 진폭이 -10V 내지 +10V의 사각형 전압을 인가했을 때와, 인가하지 않을 때의 휘도를 측정하고, 전압 인가 상태에서의 투과율의 변화율, 전압 무인가 상태에서의 투과율의 변화율을 산출했다. 또한 백라이트의 휘도를 100％로 했을 때의 전압 인가 상태의 투과율과 전압 무인가 상태의 투과율의 비교(전압 인가 상태의 투과율/전압 무인가 상태의 투과율)도 산출했다. 표 3에는 VA셀과 편광판의 배치 조건, 및 투과율의 결과를 나타낸다. 평행 상태와, 직교 상태는 각각 표 3의 배치 열에서, "VA셀"의 한쪽에 나타낸 편광판의 배치 방향이 평행인 경우, 및 다른 쪽에 나타낸 편광판의 배치 방향이 수직인 경우를 말한다.
[표 3]
Figure 112006079507019-PAT00003
BL: 백라이트, Pol: 편광판, VA셀: VA모드 액정 셀
A: 편광판의 수
B: 전압 인가 상태의 투과율의 변화율
C: 전압 무인가 상태의 투과율의 변화율
D: 전압 인가 상태의 투과율/전압 무인가 상태의 투과율
표 3에 나타낸 바와 같이, 조건 1 내지 7로서, 편광판 개수를 2 내지 8개로 순차적으로 증가시켰다. 편광판의 배치는, 표 3의 배치 열에 나타낸다.
표 3의 결과로부터, 편광판의 수를 늘려 가면, 전압 인가 상태의 투과율과, 전압 무인가 상태의 투과율의 비가 서서히 높아지고, 편광판 수가 4개에 도달한 후에는, 서서히 감소하고 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 4개의 편광판을 설치하면, 전압 인가 상태의 투과율과, 전압 무인가 상태의 투과율의 비가 최고로 높아진다.
또한 표시장치에 적층된 편광판을 사용하면, 편광판을 적층함으로써 투과율이 서서히 저하되므로, 전체적으로 어두운 표시가 될 우려가 있다. 그러나, 표 3의 결과에 따르면, 백색 표시에 해당하는 전압 인가 상태의 투과율은, 적층되는 편광판을 늘려 가도, 크게 저하되지 않고, 82% 내지 90％ 정도의 감소를 유지한다. 즉 적층된 편광판은 평행 상태의 투과율의 변화율이 82％ 이상을 유지하고, 투과율이 낮아지지 않는 것을 특징으로 한다. 한편 흑색 표시에 해당하는 전압 무인가 상태의 투과율은, 편광판을 3개에서 4개로 증설하면, 50%까지 감소한다. 그 후에 편광판 6개 이상에서는, 전압 무인가 상태의 투과율은 변화하지 않거나, 증가한다. 즉 4개의 편광판이 적층되면, 전압 무인가 상태의 투과율의 변화율이 50％ 이하가 되고, 투과율의 변화율은 전압 인가 상태의 투과율의 변화율보다 낮아진다.
이상을 근거로 하면, VA셀을 게재한 경우라도, 편광판은 4개 또는 5개 설치하는 것이 바람직하고, 백색 표시를 크게 어둡게 하지 않고, 흑색 표시를 한층 더 어둡게 할 수 있다. 즉, 편광판은 4개 또는 5개 설치하면, VA셀을 개재한 표시장치의 콘트라스트 비를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 적층된 편광판은, 콘트라스트 비를 높이는 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 단, 단순히 많은 편광판을 적층할 필요가 있는 것은 아니다. 총 4개 또는 5개의 편광판을 적층하면 VA셀을 개재한 표시장치에 대하여도 콘트라스트 비를 향상시키는 현저한 효과로 나타난다는 것을 알았다.
본 출원은 2005년 11월 4일에 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 no. 2005-321534에 근거하는 것으로, 그 모든 내용은 여기에 참고로 인용된다.
복수의 편광판을 설치하는 간단한 구조로, 표시장치의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.

Claims (32)

  1. 대향하도록 배치된 제1 투광성 기판, 및 제2 투광성 기판과,
    상기 제1 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와,
    상기 제1 투광성 기판에 인접한 적층된 편광판을 포함하는 표시장치로서,
    상기 제1 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 적층된 편광판 사이에 위치하고,
    상기 적층된 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적층된 편광판에 있어서, 적어도 제1 편광판과 제2 편광판은 서로 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 표시소자는 액정소자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 컬러 필터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 블랙 매트릭스를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판 위에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 결정성 반도체막을 활성층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 아모포스 반도체막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 대향하도록 배치된 제1 투광성 기판, 및 제2 투광성 기판과,
    상기 제1 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와,
    상기 제1 투광성 기판에 인접한 제1 적층된 편광판과,
    상기 제2 투광성 기판에 인접한 제2 적층된 편광판을 포함하는 표시장치로서,
    상기 제1 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제1 적층된 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제2 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제2 적층된 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 적층된 편광판에 있어서, 적어도 제1 편광판과 제2 편광판은 서로 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 표시소자는 액정소자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 컬러 필터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 블랙 매트릭스를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판 위에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 결정성 반도체막을 활성층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 아모포스 반도체막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 대향하도록 배치된 제1 투광성 기판, 및 제2 투광성 기판과,
    상기 제1 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와,
    상기 제1 투광성 기판에 인접하여 적층된 m개의 제1 편광판과,
    상기 제2 투광성 기판에 인접하여 적층된 n개의 제2 편광판을 포함하는 표시장치로서,
    상기 제1 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제1 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제2 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제2 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제1 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제2 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제1 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치되어, 상기 표시장치는 제3 투과율을 가지고,
    제1 투과율과 제2 투과율 사이의 비는 상기 제3 투과율과 제4 투과율 사이의 비보다 낮고,
    상기 제1 투과율은 상기 제1 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 편광판의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치된 m개의 제1 편광판과 n개의 제2 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    상기 제2 투과율은 상기 제1 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 편광판의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치된 m-1개의 제1 편광판과 n개의 제2 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    상기 제4 투과율은 상기 제1 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 편광판의 흡수 축이 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 m-1개의 제1 편광판과 n개의 제2 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    n 및 m은 2 이상의 값을 가지는 정수인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 적층된 편광판에 있어서, 적어도 제1 편광판과 제2 편광판은 서로 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 표시소자는 액정소자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 컬러 필터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 블랙 매트릭스를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판 위에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함한 것을 특 징으로 하는 표시장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 결정성 반도체막을 활성층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 아모포스 반도체막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  25. 대향하도록 배치된 제1 투광성 기판, 및 제2 투광성 기판과,
    상기 제1 및 제2 투광성 기판 사이에 개재된 표시소자와,
    상기 제1 투광성 기판에 인접한 제1 적층된 편광판과,
    상기 제2 투광성 기판에 인접한 제2 적층된 편광판을 포함하는 표시장치로서,
    상기 제1 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제1 적층된 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제2 투광성 기판은 상기 표시소자와 상기 제2 적층된 편광판 사이에 위치하고,
    상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축은 평행 니콜 상태로 배치되고,
    상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축은 직교 니콜 상태가 되도록 배치되고,
    제1 투과율의 제2 투과율에 대한 비는 제3 투과율의 제4 투과율에 대한 비보다 높고,
    상기 제1 투과율은 상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치된 제1 적층된 편광판과 제2 적층된 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    상기 제2 투과율은 상기 제1 적층된 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 적층된 편광판의 흡수 축이 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 제1 적층된 편광판과 제2 적층된 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    상기 제3 투과율은 상기 제1 단층 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 편광판의 흡수 축이 평행 니콜 상태가 되도록 배치된 제1 단층 편광판과 제2 단층 편광판을 가지는 배치와 관련되고,
    상기 제4 투과율은 상기 제1 단일 편광판의 흡수 축과, 상기 제2 단층 편광판의 흡수 축이 직교 니콜 상태가 되도록 배치된 제1 단층 편광판과 제2 단층 편광판을 가지는 배치와 관련된 것을 특징으로 하는 표시장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 적층된 편광판에 있어서, 적어도 제1 편광판과 제2 편광판은 서로 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 표시소자는 액정소자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 컬러 필터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판과 상기 제2 투광성 기판 사이에 설치되는 블랙 매트릭스를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  30. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 투광성 기판 위에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 결정성 반도체막을 활성층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 아모포스 반도체막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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