(57)【要約】【課題】側面視認性が改善された表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は複数の画素を含む。また表示装置は各画素に配置された画素電極を含む第１基板、第１基板と対向し、各画素に配置されたカラー調整パターン及びカラー調整パターン上に配置された共通電極を含む第２基板と、第１基板と第２基板との間に介在し、液晶及び二色性染料を含む液晶層とを含み、複数の画素は、第１色を表示する第１色画素、及び、第１色と異なる第２色を表示する第２色画素を含み、カラー調整パターンは、第１色画素に配置され、入射光の波長を第１色波長に変換する波長変換材料を含む第１カラー調整パターンと、第２色画素に配置され、入射光の波長を第２色波長に変換する波長変換材料を含む第２カラー調整パターンとを含む。【選択図】図１
2017146580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を含む表示装置であって、
前記各画素に配置された画素電極を含む第１基板と、
前記第１基板と対向し、前記各画素に配置されたカラー調整パターン及び前記カラー調整パターン上に配置された共通電極を含む第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在し、液晶及び二色性染料を含む液晶層とを含み、
前記複数の画素は、第１色を表示する第１色画素、及び、前記第１色と異なる第２色を表示する第２色画素を含み、
前記カラー調整パターンは、
前記第１色画素に配置され、入射光の波長を前記第１色波長に変換する波長変換材料を含む第１カラー調整パターンと、
前記第２色画素に配置され、前記入射光の波長を前記第２色波長に変換する波長変換材料を含む第２カラー調整パターンを含む表示装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、前記第１色及び前記第２色と異なる第３色を表示する第３色画素をさらに含み、
前記カラー調整パターンは前記第３色画素に配置された第３カラー調整パターンをさらに含む請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１基板の他側に配置され、青色光源を提供する光源アセンブリをさらに含む請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第３カラー調整パターンは光散乱粒子を含む請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記二色性染料は以下の化学式１ないし３のアントラキノン系染料のうちのいずれか一つを含む請求項４に記載の表示装置。
【化１】
2017146580.tif 000028
【化２】
2017146580.tif 000029
【化３】
2017146580.tif 000030
【化４】
2017146580.tif 000031
【請求項６】
前記第１基板は、第１方向の配向方向を有する第１配向膜をさらに含み、
前記第２基板は、前記第１方向と異なる第２方向の配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、
前記液晶層は、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶は、カイラルドーパントを含み、前記第１配向膜上での前記第１方向から、前記第２配向膜上での前記第２方向へとツイストされ、水平配向されるＴＮ液晶である請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液晶層のパラメーターｕの値は√１５±０.２の範囲内である請求項７に記載の表示装置。
（ただし、
2017146580.tif 000032
であり、ｄは前記液晶層のセルギャップであり、Δｎは前記液晶の屈折率異方性であり、λは前記光源から前記液晶層に入射する入射光の波長である）
【請求項９】
前記第１基板は第１配向膜をさらに含み、
前記第２基板は第１配向膜と同じ配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、
前記液晶は、前記第１配向膜上及び前記第２配向膜上に水平配向される請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板は第１配向膜をさらに含み、
前記第２基板は第１配向膜と同じ配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、
前記液晶は、前記第１配向膜上及び前記第２配向膜上に垂直配向される請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記画素電極は枝部と前記枝部との間に配置されたスリットを含み、前記枝部と前記スリットの延長方向は同じである請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１基板の他側に配置された偏光部材をさらに含む請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記液晶層と前記カラー調整パターンとの間には偏光部材が介在しない請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
複数の画素を含む表示装置であって、
前記各画素に配置された画素電極及び前記画素電極と絶縁されて配置された共通電極を含む第１基板と、
前記第１基板と対向し、前記各画素に配置されたカラー調整パターンを含む第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在し、液晶及び二色性染料を含む液晶層を含み、
前記複数の画素は第１色を表示する第１色画素及び前記第１色と異なる第２色を表示する第２色画素を含み、
前記カラー調整パターンは前記第１色画素に配置され、入射光の波長を前記第１色波長に変換する波長変換材料を含む第１カラー調整パターンと、
前記第２色画素に配置され、前記入射光の波長を前記第２色波長に変換する波長変換材料を含む第２カラー調整パターンを含む表示装置。
【請求項１５】
前記複数の画素は、前記第１色及び前記第２色と異なる第３色を表示する第３色画素をさらに含み、
前記カラー調整パターンは、前記第３色画素に配置された第３カラー調整パターンをさらに含む請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１基板の他側に配置され、青色光源を提供する光源アセンブリをさらに含む請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記第３カラー調整パターンは光散乱粒子を含む請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記二色性染料は以下の化学式１ないし４のアントラキノン系染料のうちいずれか一つを含む請求項１７に記載の表示装置。
【化１】
2017146580.tif 000033
【化２】
2017146580.tif 000034
【化３】
2017146580.tif 000035
【化４】
2017146580.tif 000036
【請求項１９】
前記第１基板は第１方向の配向方向を有する第１配向膜をさらに含み、
前記第２基板は前記第１方向と異なる第２方向の配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、
前記液晶層は前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に配置される請求項１４に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記液晶はカイラルドーパントを含み、前記第１配向膜上での前記第１方向から、前記第２配向膜上での前記第２方向へとツイストされ、水平配向されるＴＮ液晶である請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記液晶層のパラメーターｕの値は√１５±０.２の範囲内である請求項２０に記載の表示装置。
（ただし、
2017146580.tif 000037
であり、ｄは前記液晶層のセルギャップであり、Δｎは前記液晶の屈折率異方性であり、λは前記光源から前記液晶層に入射する入射光の波長である）
【請求項２２】
前記第１基板は層間絶縁膜をさらに含み、
前記画素電極と前記共通電極は前記層間絶縁膜を介して絶縁される請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記画素電極は、枝部と、互いに隣接する枝部の間に形成されたスリットを含み、
前記枝部及び前記スリットが延びる方向は前記第２方向と同じである請求項２２に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記画素電極と前記共通電極は、同じ層に、相互に離隔して配置される請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記画素電極と前記共通電極はスリットを挟んで対向し、
前記スリット、及び、前記スリットを挟んだ画素電極と共通電極が延びる方向は前記第２方向と同じである請求項２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記第１基板の他側に配置された偏光部材をさらに含む請求項１４に記載の表示装置。
【請求項２７】
前記液晶層と前記カラー調整パターンとの間には偏光部材が介在しない請求項２６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、より詳細には液晶層を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、現在最も広く使用されている表示装置の一つである。一般的には、液晶表示装置にて透過する光の量を調節するために、液晶層の上部及び下部に２枚の偏光板が配置される。このような２枚の偏光板は液晶層と相互作用することにより、液晶表示装置で透過される光の量を調節するシャッター（ｓｈｕｔｔｅｒ）の役割を果たす。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶自体が発光できないため、装置に別途の光源を含む。通常、光源として白色光源を使用し、このような白色光を、カラーフィルタを利用してフィルタリングすることによって、所望する色相を具現する。しかし、カラーフィルタを利用した液晶表示装置の場合、正面視のガンマ曲線と、側面視のガンマ曲線が相異なり得る。このような側面視認性の不良を改善するために画素電極を数個に分割する試みがあるが、構造が複雑であるため、製造原価の増加だけでなく、輝度の側面においても不利な点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
側面視認性を改善するための方法としては、カラーフィルタの代わりに量子ドットの粒子を使用する方式を考慮し得る。量子ドットの粒子は特定波長の光の入射を受けて他の波長の光として放出するが、放出時に光を散乱するため側面視認性が改善され得る。
【０００５】
一方、量子ドットの粒子は、光を散乱させるだけでなく光の偏光状態も変える。したがって、一般的な液晶表示装置において、透過率を制御するためには、上部の偏光部材が量子ドットの粒子の層と液晶層との間に配置される必要がある。これは液晶層と量子ドットの粒子との間の距離を増加させ、隣接する画素に光が漏れるいわゆるパララックス（ｐａｒａｌｌａｘ）混色不良を引き起こす。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、側面視認性を改善すると共に混色不良を減らすことができる表示装置を提供することにである。
【０００７】
本発明の課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていない他の技術的諸課題は以下の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明の一実施形態による表示装置は、複数の画素を含む表示装置であって、前記各画素に配置された画素電極を含む第１基板と、前記第１基板と対向するとともに、前記各画素に配置されたカラー調整パターン及び前記カラー調整パターン上に配置された共通電極を含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に介在して液晶及び二色性染料を含む液晶層とを含み、前記複数の画素は、第１色を表示する第１色画素、及び、前記第１色と異なる第２色を表示する第２色画素を含み、前記カラー調整パターンは、前記第１色画素に配置されるとともに入射光の波長を前記第１色波長に変換する波長変換物質を含む第１カラー調整パターンと、前記第２色画素に配置されるとともに前記入射光の波長を前記第２色波長に変換する波長変換物質を含む第２カラー調整パターンとを含む。
【０００９】
前記複数の画素は前記第１色及び前記第２色と異なる第３色を表示する第３色画素をさらに含み、前記カラー調整パターンは前記第３色画素に配置された第３カラー調整パターンをさらに含むのであり得る。
【００１０】
また、表示装置は、前記第１基板の他側に配置されて青色光源を提供する光源アセンブリをさらに含み得る。
【００１１】
前記第３カラー調整パターンは光散乱粒子を含み得る。
【００１２】
前記二色性染料は以下の化学式１ないし４のアントラキノン系染料のうちいずれか一つを含み得る。
【００１３】
【化１】
2017146580.tif 000003
【化２】
2017146580.tif 000004
【化３】
2017146580.tif 000005
【化４】
2017146580.tif 000006
【００１４】
前記第１基板は第１方向の配向方向を有する第１配向膜をさらに含み、前記第２基板は前記第１方向と異なる第２方向の配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、前記液晶層は前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に配置され得る。
【００１５】
ここで、前記液晶は、カイラルドーパント（chiral dopant）を含み、前記第１配向膜上での前記第１方向から、前記第２配向膜上での前記第２方向へとツイストされ、水平配向されるＴＮ液晶であり得る。
【００１６】
また、前記液晶層のパラメーターｕの値は約√１５であり得る。（ただし、
2017146580.tif 000007
であり、ｄは前記液晶層のセルギャップであり、Δｎは前記液晶の屈折率異方性であり、λは前記光源から前記液晶層に入射する入射光の波長である）
【００１７】
前記第１基板は第１配向膜をさらに含み、前記第２基板は第１配向膜と同じ配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、前記液晶は前記第１配向膜及び前記第２配向膜上に水平配向され得る。
【００１８】
また、前記第１基板は第１配向膜をさらに含み、前記第２基板は第１配向膜と同じ配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、前記液晶は前記第１配向膜及び前記第２配向膜上に垂直配向され得る。
【００１９】
前記画素電極は、枝部と、前記枝部の間に配置されたスリットを含み、前記枝部と前記スリットが延びる方向は同じであり得る。
【００２０】
表示装置は、前記第１基板の他側（外側）に配置された偏光部材をさらに含み得る。しかし、前記液晶層と前記カラー調整パターンとの間には偏光部材が介在しなくてもよい。
【００２１】
前記課題を解決するための本発明の他の実施形態による表示装置は、複数の画素を含む表示装置であって、前記各画素に配置された画素電極及び前記画素電極と絶縁して配置された共通電極を含む第１基板と、前記第１基板と対向するとともに前記各画素に配置されたカラー調整パターンを含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に介在するとともに液晶及び二色性染料を含む液晶層とを含み、前記複数の画素は、第１色を表示する第１色画素及び前記第１色と異なる第２色を表示する第２色画素を含み、前記カラー調整パターンは、前記第１色画素に配置され、入射光の波長を前記第１色波長に変換する波長変換物質を含む第１カラー調整パターンと、前記第２色画素に配置され、前記入射光の波長を前記第２色波長に変換する波長変換物質を含む第２カラー調整パターンとを含む。
【００２２】
前記複数の画素は、前記第１色及び前記第２色のいずれとも異なる第３色を表示する第３色画素をさらに含み、前記カラー調整パターンは、前記第３色画素に配置された第３カラー調整パターンをさらに含み得る。
【００２３】
表示装置は、前記第１基板の他側に配置され、青色光源を提供する光源アセンブリをさらに含み得る。
【００２４】
前記第３カラー調整パターンは光散乱粒子を含み得る。
さらに、前記二色性染料は以下の化学式１ないし４のアントラキノン系染料のうちいずれか一つ、特には化学式１ないし３のアントラキノン系染料のうちいずれか一つを含み得る。
【００２５】
【化１】
2017146580.tif 000008
【化２】
2017146580.tif 000009
【化３】
2017146580.tif 000010
【化４】
2017146580.tif 000011
【００２６】
前記第１基板は第１方向の配向方向を有する第１配向膜をさらに含み、前記第２基板は前記第１方向と異なる第２方向の配向方向を有する第２配向膜をさらに含み、前記液晶層は前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に配置される。
【００２７】
ここで、前記液晶は、カイラルドーパントを含み、前記第１配向膜上での前記第１方向から、前記第２配向膜上での前記第２方向へとツイストされ、水平配向されるＴＮ液晶であり得る。
【００２８】
また、前記液晶層のパラメーターｕの値は約√１５であり得る。（ただし、
2017146580.tif 000012
であり、ｄは前記液晶層のセルギャップであり、Δｎは前記液晶の屈折率異方性であり、λは前記光源から前記液晶層に入射する入射光の波長である）
【００２９】
前記第１基板は層間絶縁膜をさらに含み、前記画素電極と前記共通電極は前記層間絶縁膜を挟んで絶縁され得る。
【００３０】
前記画素電極は、枝部と、互いに隣接する枝部の間に形成されたスリットとを含み、前記枝部及び前記スリットが延びる方向は前記第２方向と同じであり得る。
【００３１】
前記画素電極と前記共通電極は、同じ層に、相互に離隔して配置され得る。
ここで、前記画素電極と前記共通電極は、スリットを挟んで対向し、前記スリット、及び前記スリットを挟んだ画素電極と共通電極が延びる方向は、前記第２方向と同じであり得る。
【００３２】
表示装置は、前記第１基板の他側に配置された偏光部材をさらに含み得る。しかし、前記液晶層と前記カラー調整パターンとの間には偏光部材が介在しなくてもよい。
【００３３】
その他の複数の実施形態についての具体的な内容は詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の複数の実施形態によれば、側面視認性を改善すると共に混色不良を減らすことができる。また、一つの偏光部材を省略することができるため、厚さが減少し、製造費用を節減することができる。
【００３５】
本発明による効果は、以上で例示した内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による表示装置の断面図である。
【図２】液晶と二色性染料の遷移モーメントを説明するための概略図である。
【図３】図１の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。
【図４】ＴＮ液晶を含む表示パネルの透過率の特性を示すグラフである。
【図５】屈折率異方性と、二色性染料の濃度によるコントラスト比の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【図７】図６の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。
【図８】本発明のまた他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【図９】図８の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【図１１】図１０の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【図１３】図１２の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の利点及び特徴、これらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態において明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義される。
【００３８】
素子(elements)または層が他の素子または層の「上(on)」と指定された場合、他の素子の真上に位置する場合、及び、中間に他の層または他の素子が介在する場合のすべてを含む。明細書全体において、同一の参照符号は同一の構成要素を指示する。
【００３９】
第１、第２などが多様な素子、構成要素を叙述するために使用されるが、これら素子、構成要素はこれらの用語によって制限されないことはいうまでもない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は本発明の技術的思想内で第２構成要素であり得ることは勿論である。
【００４０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００４１】
図１は本発明の一実施形態による表示装置の断面図である。
【００４２】
図１を参照すると、表示装置３０は、表示パネル１０、及び表示パネル１０の一方の面の側に配置された光源アセンブリ２０を含む。
【００４３】
表示パネル１０は複数の画素ＰＸを含む。複数の画素ＰＸはマトリックスの形に配列され得る。複数の画素ＰＸは、特定のカラーを表示する複数の色の画素に分けられる。例えば、複数の画素ＰＸは、複数の赤色画素ＰＸ１、複数の緑色画素ＰＸ２、及び複数の青色画素ＰＸ３を含み得る。赤色、緑色及び青色の画素（ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３）は、それぞれ交互に配列され得る。
【００４４】
表示パネル１０は第１基板１００、第１基板１００と対向する第２基板２００、及び第１基板１００と第２基板２００との間に介在する液晶層３００を含む。光源アセンブリ２０は、第１基板１００の外側に第１基板１００と隣接するように配置される。画面は第２基板２００外側に表示される。以下の実施形態において、画面が表示される方向Ｚへと向く側を一側とし、その逆方向−Ｚへと向く側を他側と定義する。
【００４５】
第１基板１００は第１絶縁基板１１０、第１絶縁基板１１０上に配置された複数の画素電極１２０及び複数の画素電極１２０を覆う第１配向膜１６０を含み得る。
【００４６】
第１絶縁基板１１０はガラスや透明なプラスチックといった透明な材料からなる。
【００４７】
複数の画素電極１２０は第１絶縁基板１１０の一側上に配置される。各画素電極１２０は画素ＰＸごとに配置される。
【００４８】
互いに異なる画素ＰＸに配置された画素電極１２０は、互いに物理的かつ電気的に分離される。画素電極１２０は透明な導電性材料からなる。例えば、画素電極１２０はインジウム酸化スズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、ジンクオキサイド（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ、ＺＯ）などからなるが、これに制限されない。
【００４９】
図面に示していないが、第１絶縁基板１１０と画素電極１２０との間には、各画素電極１２０にデータ電圧を伝達する各種配線、電極、スイッチング素子、絶縁膜などが配置され得る。これと関連する多様な構造が当業界に広く知られているので、本発明のポイントがぼやけることを避けるためにその説明は省略する。
【００５０】
画素電極１２０の一側上には第１配向膜１６０が配置される。第１配向膜１６０は画素電極１２０を覆うように配置される。第１配向膜１６０は液晶層３００と接するように配置される。第１配向膜１６０はポリアミック酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリシロキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの、液晶配向膜として一般的に使用される材料のうちの少なくとも一つを含んでなる。第１配向膜１６０は第１方向Ｘの配向方向を有し得る。このため、第１配向膜１６０は第１方向Ｘにラビングされていてもよい。第１配向膜１６０は光配向膜であり得る。
【００５１】
第２基板２００は、第２絶縁基板２１０、第２絶縁基板２１０上に配置された遮光部材２２０とカラー調整パターン２３０、遮光部材２２０とカラー調整パターン２３０の上に配置された平坦化層２４０、平坦化層２４０上に配置された共通電極２５０、及び共通電極２５０上に配置された第２配向膜２６０を含む。
【００５２】
第２絶縁基板２１０は、第１絶縁基板１１０と同様にガラスや透明なプラスチックといった透明な材料からなる。
【００５３】
遮光部材２２０は第２絶縁基板２１０の他側上に配置される。遮光部材２２０は画素ＰＸの境界に配置される。遮光部材２２０は画素ＰＸを少なくとも部分的に露出する開口部の領域を画する。遮光部材２２０はマトリックスの形に形成され得る。
【００５４】
遮光部材２２０は少なくとも特定の波長帯の光を吸収したり反射したりすることによって、その光の透過を遮断する材料からなる。例えば、遮光部材２２０は可視光波長帯の光を遮断する材料からなる。他の例として、光源アセンブリ２０で青色光を提供し、遮光部材２２０は青色光を遮断する材料からなる。この場合、遮光部材２２０は青色ではない他の波長帯の可視光の一部を透過させることもできる。
【００５５】
カラー調整パターン２３０は第２絶縁基板２１０の他側上に配置される。カラー調整パターン２３０は遮光部材２２０が形成されない開口部を満たすように配置され得る。
【００５６】
カラー調整パターン２３０は透過する光のカラーを維持したり変換する役割を果たす。光源アセンブリ２０から提供される光が青色波長の光である場合、赤色画素ＰＸ１に配置される第１カラー調整パターン２３０Ｒと緑色画素ＰＸ２に配置される第２カラー調整パターン２３０Ｇは波長変換層であり、青色画素ＰＸ３に配置される第３カラー調整パターン２３０Ｂは波長維持層であり得る。
【００５７】
さらに詳細に説明すると、第１及び第２カラー調整パターン（２３０Ｒ、２３０Ｇ）は波長変換材料として、量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ）（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）を含み得る。量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）は、数ｎｍないし数百ｎｍのサイズを有する球形の半導体ナノ材料であり、バンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）が小さい材料で構成されたコア（ｃｏｒｅ）及びコアを囲むように配置されたシェル（ｓｈｅｌｌ）を含み得る。量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）は量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ）によりバルク（ｂｕｌｋ）状態の材料とは異なり、不連続的なバンドギャップエネルギ（ｂａｎｄ  ｇａｐ  ｅｎｅｒｇｙ）を有する。量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）が光を吸収すると、量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）の内部でエネルギ準位が低くなり、入射された光と異なる波長の光を放出する。放出される光は光の入射角と関係なく様々な方向に散乱される。
【００５８】
例えば、青色光が入射すると、量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）は入射された光の波長を変換し、例えば緑色や赤色の光を放出する。量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）の粒子サイズが大きいほどエネルギ準位の間が狭いため、相対的に低いエネルギ波長である長波長の光を放出する。したがって、赤色画素ＰＸ１には緑色画素ＰＸ２より粒子サイズが大きい量子ドット（ＱＤ＿Ｒ）が配置される。すなわち、第１カラー調整パターン２３０Ｒの量子ドット（ＱＤ＿Ｒ）の粒子の平均サイズは、第２カラー調整パターン２３０Ｇの量子ドット（ＱＤ＿Ｇ）の粒子の平均サイズより大きくてもよい。
【００５９】
量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）はＩＩ族化合物半導体、ＩＩＩ族化合物半導体、Ｖ族化合物半導体、及びＶＩ族化合物半導体のうちの少なくとも一つの材料を含み得る。例えば、量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）のコアナノ結晶はＣｄｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＨｇＴｅ、及びＨｇＳのうち少なくとも一つを含み得る。量子ドットのシェルナノ結晶はＣｕＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＨｇＴｅ、及びＨｇＳのうちの少なくとも一つを含み得る。
【００６０】
第１カラー調整パターン２３０Ｒの量子ドット（ＱＤ＿Ｒ）と第２カラー調整パターン２３０Ｇの量子ドット（ＱＤ＿Ｇ）は同じ材料からなることもできるが、異なる材料からなることもできる。
【００６１】
第１カラー調整パターン２３０Ｒと第２カラー調整パターン２３０Ｇは量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）の他に光透過材料層ＴＰＬをさらに含み得る。光透過材料層ＴＰＬは光を波長の変更なしに透過させる。量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）は光透過材料層ＴＰＬ内に分散配置され得る。光透過材料層ＴＰＬは有機材料からなるが、これに制限されない。
【００６２】
第３カラー調整パターン２３０Ｂは光透過材料層ＴＰＬを含む。光源アセンブリ２０から提供される光が青色光である場合、光透過材料層ＴＰＬは入射された青色光を波長の変更なしに透過させる。
【００６３】
また、第３カラー調整パターン２３０Ｂは光透過材料層ＴＰＬ内に分散された光散乱粒子ＳＣＴをさらに含み得る。光波長変換層である第１カラー調整パターン２３０Ｒと第２カラー調整パターン２３０Ｇの量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）が光を放出するとき、放出光は入射された光の入射角と関係ない方向に出射される。すなわち、赤色画素ＰＸ１と緑色画素ＰＸ２は様々な方向に散乱された散乱光を放出し得る。青色画素ＰＸ３の場合にも赤色画素ＰＸ１及び緑色画素ＰＸ３と類似の光放出特性を具現するため、光散乱粒子ＳＣＴをさらに含み得る。光散乱粒子ＳＣＴは光透過材料層ＴＰＬと異なる屈折率を有する材料からなる。また、光散乱粒子ＳＣＴは中空粒子であり得る。
【００６４】
光散乱粒子ＳＣＴとしては、有機粒子、無機粒子、またはこれらが混合された有無機複合粒子が適用され得る。前記有機粒子はシリコン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子（特にはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ナイロン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、ポリエチレン粒子、ウレタン樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子などが挙げられる。前記無機粒子としてはダイヤモンド、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉛、炭酸鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどが挙げられる。
【００６５】
いくつかの実施形態で、第１カラー調整パターン２３０Ｒ及び／または第２カラー調整パターン２３０Ｇも光散乱粒子をさらに含み得る。
【００６６】
前述したように、第１カラー調整パターン２３０Ｒと第２カラー調整パターン２３０Ｇは量子ドット（ＱＤ＿Ｒ、ＱＤ＿Ｇ）により光を散乱し、第３カラー調整パターン２３０Ｂは光散乱粒子ＳＣＴにより光を散乱するため、正面視のガンマ曲線に対して側面視のガンマ曲線が異なってしまうという問題を改善することができる。したがって、画素電極１２０レベルでの側面視認性の改善構造は必要ではない。側面視認性の改善構造の代表的な例として、画素電極をハイサブ画素電極とローサブ画素電極に分け、これらを別個に駆動するために複雑な追加配線と電極を採択する構造が挙げられるが、本実施形態の場合、単純な構造の単一画素電極１２０構造（ｏｎｅ  ｐｉｘｅｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を適用すれば充分であるため、工程が単純になり、追加配線による開口率減少の問題を改善することができる。
【００６７】
第１カラー調整パターン２３０Ｒ、第２カラー調整パターン２３０Ｇ、及び第３カラー調整パターン２３０Ｂは、相互に同じ厚さを有し得るが、これに制限されない。
【００６８】
平坦化層２４０は、遮光部材２２０及びカラー調整パターン２３０の他側上に配置され得る。平坦化層２４０は、遮光部材２２０及びカラー調整パターン２３０の全体を覆うように形成され得る。平坦化層２４０は有機材料からなり、実施形態によって省略することもできる。
【００６９】
共通電極２５０は平坦化層２４０の他側上に配置され得る。共通電極２５０は平坦化層２４０の全体を覆うように配置され得る。共通電極２５０は画素ＰＸの区分なしに全体が一体化して提供され得る。共通電極２５０は透明な導電性材料からなる。例えば、共通電極２５０はインジウム酸化スズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、ジンクオキサイド（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ、ＺＯ）などからなるが、これに制限されない。
【００７０】
共通電極２５０の他側上には第２配向膜２６０が配置される。第２配向膜２６０は共通電極２５０を覆うように配置される。第２配向膜２６０は液晶層３００と接するように配置される。第２配向膜２６０はポリアミック酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリシロキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの、液晶配向膜として一般的に使用される材料のうち少なくとも一つを含んでなる。第２配向膜２６０は第１方向Ｘと異なる第２方向Ｙの配向方向を有し得る。このために第２配向膜２６０は第２方向Ｙにラビングされていていもよい。第１方向Ｘと第２方向Ｙの交差角は９０°であり得るが、これに制限されない。第２配向膜２６０は光配向膜であり得る。
【００７１】
第１基板１００の第１配向膜１６０と第２基板２００の第２配向膜２６０との間には液晶層３００が介在する。液晶層３００は液晶３１０及び二色性染料３２０を含む。
【００７２】
液晶３１０はカイラルドーパントを含むツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ、ＴＮ）液晶が適用され得る。ＴＮ液晶３１０は正（+）の誘電率異方性を有し得る。ＴＮ液晶３１０は第１配向膜１６０及び第２配向膜２６０上に水平配向され得る。第１配向膜１６０上ではＴＮ液晶３１０の長軸が第１方向Ｘに向かうように配向（第１方向に配向）され、第２配向膜２６０上ではＴＮ液晶３１０の長軸が第２方向Ｙに向かうように配向（第２方向に配向）される。第１配向膜１６０と第２配向膜２６０との間では厚さ方向Ｚに沿ってＴＮ液晶３１０の長軸が第１方向Ｘから第２方向Ｙに徐々にツイストされる。
【００７３】
二色性染料３２０はホストである液晶に混合されるゲスト材料である。二色性染料３２０は液晶３１０ホスト内で均一に混合され得る。二色性染料３２０は特定波長の光を吸収する役割を果たす。二色性染料３２０はアゾ染料（ａｚｏ  ｄｙｅ）、アントラキノン染料（ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ  ｄｙｅ）、クマリン染料（ｃｏｕｍａｒｉｎ  ｄｙｅ）、ペリレン染料（ｐｅｒｙｌｅｎｅ  ｄｙｅ）、メロシアニン染料（ｍｅｒｏｃｙａｎｉｎｅ  ｄｙｅ）、アゾメチン染料（ａｚｏｍｅｔｈｉｎｅ  ｄｙｅ）、フタロペリレン染料（ｐｈｔｈａｌｏｐｅｒｙｌｅｎｅ  ｄｙｅ）、インディゴ染料（ｉｎｄｉｇｏ  ｄｙｅ）、ジオキサジン染料（ｄｉｏｘａｄｉｎｅ  ｄｙｅ）、ポリチオフェン染料（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ  ｄｙｅ）及びフェノキサジン染料（ｐｈｅｎｏｘａｚｉｎｅ  ｄｙｅ）のうち選択された一つ以上の材料が適用され得る。
【００７４】
光源アセンブリ２０が青色光を提供する場合、二色性染料３２０は青色光を吸収する黄色染料（ｙｅｌｌｏｗ  ｄｙｅ）が適用され得る。アントラキノン系染料（ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ  ｄｙｅｓ）は高い信頼性と安全性を有するため、好ましく適用され得る。また、アントラキノン系染料（ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ  ｄｙｅｓ）は相対的に構造が単純で、かつ液晶との混合が容易であるため、製造工程を単純化することができる。
【００７５】
二色性染料３２０は例えば、次の化学式１ないし４のアントラキノン系染料のうちいずれか一つ、特には化学式１ないし３のアントラキノン系染料のうちいずれか一つが利用され得る。
【００７６】
【化１】
2017146580.tif 000013
【００７７】
【化２】
2017146580.tif 000014
【００７８】
【化３】
2017146580.tif 000015
【化４】
2017146580.tif 000016
【００７９】
いくつかの実施形態で、液晶層３００は二色性染料３２０の他に蛍光材料をさらに含み得る。蛍光材料は次の化学式５の材料が適用され得る。
【００８０】
【化５】
2017146580.tif 000017
【００８１】
二色性染料３２０が液晶３１０に混合される適正濃度は二色性染料３２０の吸収能力によって異なる。例えば、二色性染料３２０は液晶３１０材料に約０．１ないし約１５重量％の濃度で混合され得る。
【００８２】
光源アセンブリ２０と表示パネル１０との間には偏光部材１７０が配置される。すなわち、偏光部材１７０は第１基板１００の他側に配置される。偏光部材１７０は第１基板１００側に入射する光の偏光を制御する役割を果たす。偏光部材１７０は吸収型偏光部材であり得る。偏光部材１７０は接着層を介して第１基板１００の第１絶縁基板１１０における他側の面に取り付けられ得る。偏光部材１７０は第１配向膜１６０の配向方向と同じ第１方向Ｘの偏光方向を有し得る。
【００８３】
本実施形態の場合、画像を表示するために光源アセンブリ２０と表示パネル１０との間には偏光部材１７０が配置されるが、液晶層３００内の二色性染料３２０が光を直接吸収して光透過率を制御するため、液晶層３００の一側方向には偏光部材が必要ではない。すなわち、液晶層３００とカラー調整パターン層２３０との間に偏光部材の介在を省略することができる。また、第２基板２００の一側にも偏光部材を省略することができる。
【００８４】
偏光部材が省略されると、それ自体で表示パネル１０の薄型化に寄与し、製造費用を節減することができる。さらに、液晶層３００とカラー調整パターン層２３０との間に偏光部材が省略されると、液晶層３００とカラー調整パターン層２３０との間の距離が偏光部材の厚さだけ減り、隣接する画素に光が漏れ出るいわゆるパララックス（ｐａｒａｌｌａｘ）混色不良を防止することができる。
【００８５】
光源アセンブリ２０は光源２１及び光学部材２２を含む。光源２１はＬＥＤ光源、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）光源、蛍光ランプなどが適用され得る。光源２１は特定波長の光を発光することができる。例えば、光源２１は青色光源が適用され得る。
【００８６】
光源２１から放出された光は光学部材２２を経て表示パネル１０側に提供される。光学部材２２は表示パネル１０に提供される光の品質を改善する役割を果たす。光学部材２２は拡散フィルム、拡散板、プリズムフィルム、マイクロレンズ、反射偏光フィルム、保護フィルムなどを含み得る。光源２１がサイドに配置される場合、光学部材２２は導光板をさらに含み得る。光源２１と光学部材２２の多様な配置は当業界に広く知られているため、本発明のポイントがぼやけることを避けるために具体的な説明は省略する。
【００８７】
いくつかの実施形態で、光源アセンブリ２０は青色光でない紫外線を提供し得る。この場合、第３カラー調整パターン２３０Ｂも波長変換材料として量子ドットを含み得る。具体的には、第１カラー調整パターン２３０Ｒの量子ドット（ＱＤ＿Ｒ）は紫外線を赤色光に変換し、第２カラー調整パターン２３０Ｇの量子ドット（ＱＤ＿Ｇ）は紫外線を緑色光に変換し、第３カラー調整パターン２３０Ｂの量子ドット（図示せず）は紫外線を青色光に変換し得る。液晶層３００の二色性染料３２０は紫外線吸収材料が適用される。第３カラー調整パターン２３０Ｂの光散乱粒子ＳＣＴは省略することができる。
【００８８】
以下、前述した表示装置３０の動作について説明する。
【００８９】
図２は液晶と二色性染料の遷移モーメントを説明するための概略図である。
【００９０】
図２を参照すると、液晶層３００の多様な物理的特性は液晶３１０、二色性染料３２０及びその配合によって変わる。例えば、液晶層３００の色は二色性染料３２０によって決定される反面、誘電率異方性、弾性定数、屈折率は基本的に液晶３１０によって決定され得る。
【００９１】
二色性染料３２０の配向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）は基本的に液晶３１０の配向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）と一致する。ただし、各液晶３１０と二色性染料３２０の分子長軸方向は熱揺動（ｔｈｅｒｍａｌ  ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）のために配向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）と異なり得る。二色性染料３２０と液晶３１０の熱揺動に対する影響はその分子長さと幾何学的形状の差異によって互いに異なり得る。
【００９２】
配向子に対して液晶３１０が成す角度をθとし、配向子に対して二色性染料３２０が成す角度をφと定義するとき、分子長軸の分布から決定された液晶３１０の秩序変数（ｏｒｄｅｒ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）SLと二色性染料３２０の秩序変数ＳＤは、次の式１のように示す。
【００９３】
[式１]
2017146580.tif 000018
【００９４】
前記式１で＜cos2θ＞はcos2θの平均を意味する。
【００９５】
θとφの差異は、液晶３１０の秩序変数と、二色性染料３２０の秩序変数との差異の主な理由の一つとなる。二色性染料３２０の効能についての主な基準の一つは、二色性染料３２０についての吸収度ＳＴの遷移モーメントの秩序変数である。二色性染料３２０の吸収度ＳＴは二色性染料３２０の色相と吸収率に関わる。吸収度ＳＴの値は、二色性染料３２０の長軸の秩序変数ＳＤによって変わり得る。二色性染料３２０の遷移モーメントが液晶３１０の配向子に対してθＴの角度を成す場合、次の式２が成り立つ。
【００９６】
[式２]
2017146580.tif 000019
【００９７】
二色性染料３２０の遷移モーメント（Ｔ）の方向が、その分子長軸からβの角度を有するとき、その電場ベクトルＰが配向子（ｎ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）に対してΨの角度を成す偏光の入射光吸収度Ａは式３のように示す。
【００９８】
[式３]
2017146580.tif 000020
【００９９】
前記式３において、ｋは遷移モーメントの振幅であり、ｃは二色性染料３２０の濃度であり、ｄは液晶層３００の厚さ、言い換えればセルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）を示す。前記式３においてΨ＝０°であるとき吸収度が最大であり、Ψ＝９０°であるとき吸収度が最小である。
【０１００】
二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｒａｔｉｏ）Ｄは、Ψ＝０°とΨ＝９０°での吸収度の比率で示し、次の式４のように示す。
【０１０１】
[式４]
2017146580.tif 000021
【０１０２】
遷移モーメントの秩序変数ＳＴは実験的に次のように決定される。
【０１０３】
[式５]
2017146580.tif 000022
【０１０４】
式４と式５によって次のような関係式が得られる。
【０１０５】
[式６]
2017146580.tif 000023
【０１０６】
二色性染料３２０はベール‐ランベルトの法則（Ｂｅｅｒ  Ｌａｍｂｅｒｔ  Ｌａｗ）に従うものと確認される。異方性媒質内の二色性染料３２０の吸収係数をαとすると、次の式７及び式８が成り立つ。
【０１０７】
[式７]
2017146580.tif 000024
【０１０８】
[式８]
2017146580.tif 000025
【０１０９】
前記式７でT‖は偏光が二色性染料３２０の長軸方向に平行である場合、言い換えれば、偏光方向が配向方向に平行である場合の透過率であり、前記式８でＴ⊥は、偏光が二色性染料３２０の方向に垂直である場合、言い換えれば、偏光方向が配向方向に垂直である場合の透過率である。前記式７及び式８においてαは二色性染料３２０の吸収係数を示す。前記式７及び式８から、偏光方向と二色性染料３２０の長軸方向が平行である場合には、偏光方向と二色性染料３２０の長軸方向が垂直な場合に比べて透過率が低いことが分かる。
【０１１０】
図１を参照すると、液晶層３００に電界が印加されていない初期配向状態で、偏光部材１７０を介して、第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３００に提供されると、偏光された方向と二色性染料の配向子（ｎ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）が成す角度が０゜となる。厚さ方向Ｚにツイストされた液晶３１０及び二色性染料３２０に沿って偏光面回転（ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）が起こり、厚さ方向Ｚに沿って偏光された方向と二色性染料３２０の配向子（ｎ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）が成す角度は０゜を維持する。これは偏光方向と二色性染料３２０の配向方向が平行の場合に該当し、前記式７により、二色性染料３２０によって相対的に多くの光が吸収されてカラー調整パターン２３０には少ない量の光が到達する。二色性染料３２０による吸収率が充分である場合、液晶層３００の一側に追加的な偏光部材がなくても、表示パネル１０はブラック映像を表示する。すなわち、表示パネル１０は電界が印加されない状態でブラックを表示するノーマリーブラック（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｂｌａｃｋ）モードに該当する。
【０１１１】
図３は図１の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。図３を参照すると、画素電極１２０と共通電極２５０にそれぞれ互いに異なる電圧が印加され、画素電極１２０と共通電極２５０との間に垂直電界が生成されると、正（+）の誘電率異方性を有する液晶３１０はその配向子が電界方向に平行となるように回転する。前述したように、液晶混合物内で二色性染料３２０の配向子は液晶３１０の配向子と一致するため、二色性染料３２０も、その配向子が電界方向に平行となるように回転する。この状態で偏光部材１７０を介して第１方向に偏光された光が液晶層３００に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度が９０゜となる。配向膜の配向力によって直接規制される、第１配向膜１６０及び第２配向膜２６０の付近を除いた、大部分の液晶３１０及び二色性染料３２０は、厚さ方向Ｚに沿って同じ角度（第１基板１００に対して垂直）を有する。したがって、厚さ方向Ｚに沿って偏光面回転（ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）が起こらず、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度は９０゜を維持する。これは偏光方向（’Ｘ’を参照）と二色性染料３２０の配向方向（’Ｚ’を参照）が垂直である場合に該当し、前記式８に従い二色性染料３２０によって相対的に少ない光が吸収され、カラー調整パターン２３０には多い量の光が到達する。したがって、液晶層３００の一側に追加的な偏光部材がなくても表示パネル１０はホワイト映像を表示する。
【０１１２】
ブラック映像とホワイト映像の間の中間階調映像は、画素電極と共通電極に印加される電圧間の差異を調整することによって表現され得る。
【０１１３】
一方、輝度の最大値と最小値の比であるコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）ＣＲは、偏光方向が二色性染料３２０の配向方向に垂直である場合の透過率Ｔ⊥と、偏光方向が二色性染料３２０の配向方向に平行である場合の透過率Ｔ‖との比で示すことができ、次のように計算され得る。
【０１１４】
[式９]
2017146580.tif 000026
【０１１５】
前記式９から二色性染料３２０の吸収係数α、二色性染料３２０の濃度ｃ、セルギャップの厚さｄ、及び、二色性染料３２０の秩序変数ＳＤが大きいほど、高いコントラスト比を確保できることが分かる。
【０１１６】
ＴＮ液晶３１０を含む表示パネル１０の光学特性はＧｏｏｃｈ−Ｔａｒｒｙの方程式によるジョーンズ行列（Ｊｏｎｅｓ  ｍａｔｒｉｃｅｓ）により計算され得る。ＴＮ液晶セルがホワイトを表示するとき、正規化された透過率ＴＴＮは次の式１０のように示す。
【０１１７】
[式１０]
2017146580.tif 000027
【０１１８】
前記式１０において、ｄは液晶層３００のセルギャップであり、Δｎは液晶３１０の屈折率異方性であり、λは液晶層３００に入射する入射光の波長である。前記式１０で計算された透過率ＴＴＮを図４にグラフで示した。
【０１１９】
図４はＴＮ液晶を含む表示パネルの透過率特性を示すグラフである。図４で、ｘ軸は前記式１０で定義したパラメーターｕの値を示し、ｙ軸は透過率を示す。偏光部材１７０を通過することで透過率がすでに５０％に減少するため、ＴＮ液晶３１０を含む表示パネル１０の透過率は５０％以下となる。
【０１２０】
図４及び前記式１０を参照すると、パラメーターｕの値によって透過率の増加及び減少を繰り返す。最大透過率が出る１次最大値（Ｆｉｒｓｔ  Ｍａｘｉｍａ）はパラメーターｕの値が約√５（例えば2.24±0.1の範囲内、好ましくは2.24±0.05の範囲内）のときである。２次最大値（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｍａｘｉｍａ）はパラメーターｕの値が約√１５（例えば3.87±0.2の範囲内、好ましくは3.87±0.1の範囲内）であり、３次最大値（Ｔｈｉｒｄ  Ｍａｘｉｍａ）はパラメーターｕの値が約√３５（例えば5.92±0.4の範囲内、好ましくは5.92±0.2の範囲内）のときである。
【０１２１】
前記式１０において、入射光の波長λは、光源アセンブリ２０から提供される波長であり、特定の波長、例えば青色の波長に固定される。したがって、パラメーターｕの値は屈折率異方性Δｎ及びセルギャップｄに比例する。最大値のうちパラメーターｕ値が最も小さい１次最大値に合わせて表示パネル１０を設計すると、小さいセルギャップｄを有するようになる。しかし、前記式９によれば、セルギャップｄが小さい場合はコントラスト比ＣＲが小さくなる。したがって、これを保全するためには他の変数である二色性染料３２０の吸収係数α、二色性染料３２０の濃度ｃまたは二色性染料３２０の秩序変数ＳＤを増加させなければならないが、二色性染料３２０の吸収係数αや二色性染料３２０の秩序変数ＳＤは実質的にその値を自由に調節しにくい変化であるため、これによるコントラスト比ＣＲの十分な補償は容易でない。相対的に二色性染料３２０の濃度ｃは調節しやすいが、小さいセルギャップ ｄで二色性染料３２０の濃度ｃを増加させると、液晶混合物内で二色性染料３２０の溶解性（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）や分散性の確保が難しい。
【０１２２】
したがって、高い輝度を有しながら同時に十分なコントラスト比ＣＲを確保するために表示パネル１０は２次最大値（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｍａｘｉｍａ）に合わせて設計されることが好ましい。２次最大値（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｍａｘｉｍａ）に合わせてパラメーターｕの値が約√１５になるように設計される場合、セルギャップｄの厚さに余裕があるため、二色性染料３２０の濃度ｃを過度に増やさなくても十分なコントラスト比ＣＲを確保することができる。
【０１２３】
図５は屈折率異方性と二色性染料の濃度によるコントラスト比の関係を示すグラフである。図５を参照すると、二色性染料３２０の濃度を高めること（ＣＲ 1st max, 2%）よりも、パラメーターｕの値を２次最大値に合わせる（ＣＲ 2nd max, 1%）のが高いコントラスト比ＣＲを確保するのに、より効果的であることが確認できる。
【０１２４】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【０１２５】
図６は本発明の他の実施形態による表示パネルの断面図である。図６を参照すると、本実施形態による表示パネル１１は共通電極１５１が第１基板１０１に形成された点が図１の実施形態と異なる点である。すなわち、図６は、ＰＬＳ（Ｐｌａｎｅ  ｔｏ  Ｌｉｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード液晶表示パネルを例示する。
【０１２６】
より詳細に説明すれば、第１絶縁基板１１０の一側上に共通電極１５１が配置され、共通電極１５１の一側上に層間絶縁膜１４０が配置され、層間絶縁膜１４０の一側上に複数の画素電極１２１が配置される。第２基板２０１の場合、カラー調整パターン２３０及び平坦化層２４０の他側上には、共通電極が介在せずに第２配向膜２６０が配置される。
【０１２７】
共通電極１５１と層間絶縁膜１４０は、第１絶縁基板１１０の全体を覆うように配置され得る。各画素電極１２１は、枝部と、互いに隣接する枝部の間に形成されたスリットを含み、スリットを通じて、画素電極１２１と共通電極１５１との間の電界が形成され得る。スリットの存在にもかかわらず、一つの画素電極１２１に含まれた枝部は互いに一体化され得る。画素電極１２１の枝部及びスリットは第１配向膜１６０のラビング方向（すなわち、第１方向Ｘ）に垂直な方向（すなわち、第２方向Ｙ）に延びるのであり得る。
【０１２８】
液晶層３００は図１の実施形態と同じである。すなわち、ＴＮ液晶３１０が使用され、第１配向膜１６０と第２配向膜２６０のラビング方向を異なるようにすることによって、液晶３１０及び二色性染料３２０は厚さ方向Ｚに沿ってツイストされる。
【０１２９】
液晶層３００に電界が印加されていない初期配向状態で、偏光部材１７０を介して第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３００に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子（ｎ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）が成す角度が０゜となる。厚さ方向Ｚにツイストされた液晶３１０及び二色性染料３２０に沿って偏光面回転（ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）が起こり、厚さ方向Ｚに沿って偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度は０゜を維持する。したがって、図１を参照して説明したように、表示パネル１１はブラック映像を表示する。
【０１３０】
図７は図６の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。図７を参照すると、画素電極１２１と共通電極１５１に、それぞれ互いに異なる電圧が印加され、画素電極１２１と共通電極１５１との間に水平及び垂直電界が生成されると、正（+）の誘電率異方性を有する液晶３１０はその配向子が電界方向に平行となるように回転する。画素電極１２１と共通電極１５１との間の水平電界によって、液晶３１０は、画素電極１２１の枝部と、互いに隣接する枝部の間のスリットとが延びる方向に対して垂直な方向、すなわち第２方向Ｙに回転する。前述したように液晶混合物内で二色性染料３２０の配向子は液晶３１０の配向子と一致するため、二色性染料３２０もその配向子が電界方向に平行となるように回転する。この状態で偏光部材１７０を介して第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３００に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度が９０゜となる。したがって、二色性染料３２０によって相対的に少ない光が吸収され、カラー調整パターン２３０には多い量の光が到達する。したがって、液晶層３００の一側に追加的な偏光部材がなくても表示パネル１１はホワイト映像を表示する。
【０１３１】
図面では共通電極１５１の一側上に層間絶縁膜１４０及び画素電極１２１が配置（いわゆる、ミドルコム（ｍｉｄｄｌｅ  ｃｏｍ）構造）された例が示されているが、逆に第１絶縁基板１１０の一側上に画素電極１２１が配置され、その一側上に層間絶縁膜１４０及び共通電極１５１が配置（いわゆる、トップコム（ｔｏｐ  ｃｏｍ）構造）されたものであり得る。
【０１３２】
図８は本発明のまた他の実施形態による表示パネルの断面図である。図８を参照すると、本実施形態による表示パネル１２は、画素電極１２２と共通電極１５２が全て第１基板１０２に配置されている点では図６の実施形態と同様であるが、画素電極１２２と共通電極１５２が同じ層に形成されている点では図６の実施形態と異なる。すなわち、図８はＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード液晶表示パネルを例示する。
【０１３３】
より詳細に説明すると、第１絶縁基板１１０の一側上といった層に、画素電極１２２と共通電極１５２が、相互に離隔して配置される。一つの画素ＰＸ内で画素電極１２２と共通電極１５２はスリットを挟んで対向する。したがって、スリットを挟んで画素電極１２２と共通電極１５２との間に水平電界が形成され得る。スリット、及びスリットを挟んだ画素電極１２２と共通電極１５２が延びる方向は、第１配向膜１６０のラビング方向（すなわち、第１方向Ｘ）に垂直の方向（すなわち、第２方向Ｙ）であり得る。共通電極１５２は、スリットの存在にもかかわらず、全体が一体化され得る。画素電極１２２と共通電極１５２のうちの少なくとも一つは不透明な金属からなるものであっても良い。
【０１３４】
図９は図８の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。図８及び図９を参照すると、本実施形態の場合、液晶層３００の初期配向状態は図６の実施形態と同様であり、液晶層３００に電界が印加された場合、スリットを挟んで画素電極１２２と共通電極１５２との間に水平電界が生成されるため、液晶３１０及び二色性染料３２０の配向方向が図７の実施形態と実質的に同じである。したがって、本実施形態の場合にも図６及び図７の実施形態と実質的に同じ方式でブラック及びホワイトを具現することができる。
【０１３５】
図１０は本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【０１３６】
図１０を参照すると、本実施形態による表示パネル１３は第１配向膜１６０と第２配向膜２６０の配向方向が第１方向Ｘで同じであることが図１の実施形態と異なる点である。説明の便宜上図１０では図１の第１方向Ｘと第２方向Ｙを変えて示す。
より詳細に説明すると、液晶層３０１の液晶３１１及び二色性染料３２０は第１配向膜１６０及び第２配向膜２６０上に水平配向され得る。液晶３１０及び二色性染料３２０の配向子は厚さ方向Ｚに沿って第１方向Ｘに同一に維持される。本実施形態の場合、液晶３１１は正（+）の誘電率異方性を有するが、液晶３１１の配向子がツイストされないため、カイラルドーパント含まなくてもよい。
【０１３７】
その他に画素電極１２０及び共通電極２５０の配置は図１の実施形態と同様である。
【０１３８】
液晶層３０１に電界が印加されていない初期配向状態で偏光部材１７０を介して第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３０１に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度が０゜となる。厚さ方向Ｚにわたって液晶３１１及び二色性染料３２０の配向子は同じであるため、厚さ方向Ｚにわたって、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度は０゜を維持する。したがって、図１を参照して説明したように、表示パネル１３はブラック映像を表示する。
【０１３９】
図１１は図１０の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。図１１を参照すると、画素電極１２０と共通電極２５０にそれぞれ互いに異なる電圧が印加され、画素電極１２０と共通電極２５０との間に垂直電界が生成されると、正（+）の誘電率異方性を有する液晶３１１は、その配向子が電界方向に平行となるように回転する。前述したように、液晶混合物内で二色性染料３２０の配向子は液晶３１１の配向子と一致するため、二色性染料３２０もその配向子が電界方向に平行となるように回転する。この状態で偏光部材１７０を介して第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３０１に提供されると、偏光された方向と、二色性染料３２０の配向子とが成す角度が９０゜となる。配向膜の配向力によって直接規制される第１配向膜１６０及び第２配向膜２６０の付近を除いた大部分の液晶３１１及び二色性染料３２０は、厚さ方向Ｚにわたって同じ角度（第１基板１００に対して垂直）を有する。したがって、二色性染料３２０によって相対的に少ない光が吸収され、カラー調整パターン２３０には多い量の光が到達する。したがって、液晶層３０１の一側に追加的な偏光部材がなくても表示パネル１３はホワイト映像を表示する。
【０１４０】
図１２は本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。
【０１４１】
図１２を参照すると、本実施形態による表示パネル１４は、液晶３１２が、第１基板１０３の第１配向膜１６１と第２基板２０３の第２配向膜２６１上に、垂直に初期配向された点において図１の実施形態と異なる。説明の便宜上図１２では図１の第１方向Ｘと第２方向Ｙを入れ替えて示す。
【０１４２】
より詳細に説明すると、液晶層３０２の液晶３１２及び二色性染料３２０は、第１配向膜１６１及び第２配向膜２６１上に垂直配向される。本実施形態で、液晶３１２は負（-）の誘電率異方性を有する。したがって、液晶層３０２に電界が印加されると、液晶３１２及び二色性染料３２０の配向子は水平方向に変わる。第１配向膜１６１と第２配向膜２６１は垂直配向膜であるが、第１方向Ｘに沿ってラビングされるか、光配向されていてもよい。第１配向膜１６１と第２配向膜２６１が、第１方向Ｘの物理的配向能力を有することは液晶層３０２に電界が印加され、液晶が倒れるとき、平面上で倒れる方向を決定する役割を果たす。
【０１４３】
液晶層３０２に電界が印加されていない初期配向状態で偏光部材１７０を介して第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３０２に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度が９０゜となる。厚さ方向Ｚにわたって液晶３１２及び二色性染料３２０の配向子は同じであるため、厚さ方向Ｚにわたって、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度は９０゜を維持する。したがって、図３を参照して説明したように、表示パネル１４はホワイト映像を表示する。すなわち、表示パネル１４は電界が印加されない状態でホワイトを表示するノーマリーホワイト（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｗｈｉｔｅ）モードに該当する。本実施形態の場合、第１配向膜１６１及び第２配向膜２６１の付近でも液晶３１２及び二色性染料３２０の配向子が偏光方向に対して９０゜を成すため、ホワイトモードで十分な透過率が確保され得る。
【０１４４】
図１３は図１２の表示パネルの液晶層に電界が印加された状態を示す断面図である。図１３を参照すると、画素電極１２０と共通電極２５０にそれぞれ互いに異なる電圧が印加され、画素電極１２０と共通電極２５０との間に垂直電界が生成されると、負の誘電率異方性を有する液晶３１２はその配向子が電界方向に垂直になるように回転する。前述したように液晶混合物内で二色性染料３２０の配向子は液晶３１２の配向子と一致するため、二色性染料３２０もその配向子が電界方向に垂直するように回転する。
【０１４５】
液晶３１２及び二色性染料３２０が垂直電界によって回転するとき、理論的に平面上に多様な方向に回転することができる。液晶３１２が平面上に倒れる方向によって偏光された方向と多様な角度を成す。しかし、前述したように、第１配向膜１６１及び第２配向膜２６１に第１方向Ｘの物理的配向能力を有するように処理すると、液晶３１２は第１方向Ｘに沿って倒れる。この状態で、偏光部材１７０を介して、第１方向Ｘに偏光された光が液晶層３０２に提供されると、偏光された方向と二色性染料３２０の配向子が成す角度が０゜となる。したがって、二色性染料３２０によって相対的に多くの光が吸収され、カラー調整パターン２３０には少ない量の光が到達するので、液晶層３０２の一側に追加的な偏光部材がなくても表示パネル１４はブラック映像を表示する。
【０１４６】
図１４は本発明のさらに他の実施形態による表示パネルの断面図である。図１４では液晶層に電界が印加された状態を示す。
【０１４７】
図１４を参照すると、本実施形態による表示パネル１５は、画素電極１２３が、枝部と、互いに隣接する枝部の間に形成されたスリットを含む点において図１２の実施形態と異なる。
【０１４８】
より具体的に説明すると、画素電極１２３の枝部とスリットは、第１方向Ｘに垂直な方向、すなわち第２方向Ｙに延びる。このような構造によって液晶層３０２に電界が印加されたとき、スリットを挟んで画素電極１２３の隣接する枝部の間にはフリンジフィールドが生成され得る。このようなフリンジフィールドは液晶３１２が平面上で倒れる方向を決定する。したがって、液晶層３０２に電界が印加されたとき、液晶３１２及び二色性染料３２０が第１方向Ｘに沿って効果的に整列され得る。第１基板１０４の第１配向膜１６２と第２基板２０４の第２配向膜２６２は図１２の実施形態のように第１方向Ｘにラビングされるか、光配向され得るが、垂直配向以外の追加的な水平方向の配向力は付加されなくてもよい。
【０１４９】
本実施形態では画素電極１２３が枝部とスリットを備え、これによるフリンジフィールドによって液晶が倒れる方向を制御した場合を例に挙げているが、逆に共通電極２５０が枝部とスリットを備え、これによるフリンジフィールドによって液晶３１２が倒れる方向を制御することもできる。また、画素電極１２３と共通電極２５０がすべて枝部とスリットを備えることもできる。
【０１５０】
液晶３１２が倒れる方向を規制する他の例として、第１絶縁基板上に突起を形成することもできる。突起は例えば、図１４のスリットの位置に形成され得る。いくつかの実施形態で、スリットと突起を共に備えることもできる。
【０１５１】
以上添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明のその技術的な思想や必須の特徴を変更しない範囲で他の具体的な形態で実施され得ることを理解できるであろう。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
【符号の説明】
【０１５２】
１０      表示パネル
２０      光源アセンブリ
３０      表示装置
１００    第１基板
１１０    第１絶縁基板
１２０    画素電極
１６０    第１配向膜
１７０    偏光部材
２００    第２基板
２３０    カラー調整パターン
２５０    第２配向膜
２６０    第２配向膜
３００    液晶層
３１０    液晶
３２０    二色性染料
【図１】
2017146580.tif 000038
【図２】
2017146580.tif 000039
【図３】
2017146580.tif 000040
【図４】
2017146580.tif 000041
【図５】
2017146580.tif 000042
【図６】
2017146580.tif 000043
【図７】
2017146580.tif 000044
【図８】
2017146580.tif 000045
【図９】
2017146580.tif 000046
【図１０】
2017146580.tif 000047
【図１１】
2017146580.tif 000048
【図１２】
2017146580.tif 000049
【図１３】
2017146580.tif 000050
【図１４】
2017146580.tif 000051