JP2004354995A - 広視野角補償板及びこれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広視野角補償板及びこれを含む液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 広視野角補償板は、第１保護フィルムと、第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、偏光フィルムの上部に形成され、第１保護フィルムと同じな膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、第２保護フィルムの上部に配置された液晶層とを含み、熱による膨張／収縮時に、第１保護フィルムと第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮して広視野角補償板が撓むことを防止して、液晶層の配列変化を防止して画質を改善する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、広視野角補償板及びこれを含む液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶表示装置で発生する斑を除去することにより、品質表示を改善する広視野角補償板及びこれを含む液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、液晶の動作電圧が低いので、消費電力が低く、駆動回路及び周辺回路が比較的簡単であり、軽くて小さいので、表示装置として広く用いられる趨勢にある。液晶表示装置には、ＧＨ、ＰＤＬＣ、ＰＳＴＣのような光の吸収型又は散乱型液晶表示装置と、ツイストネマチック型のような光の偏光型液晶表示装置があるが、吸収型又は散乱型液晶表示装置の場合には、視野角が広い反面、明暗対比が小さく、偏光型液晶表示装置の場合には、明暗対比は良いが、視野角が狭いという短所がある。偏光型液晶表示装置の視野角が狭い理由は、液晶セルを通過した光の位相変化が光の進行方向によって異なり、偏光板に斜めに入る光は、偏光板を通過する時、完全に消光されないためである。

従って、液晶表示装置が卓上用モニターとして常用されるにつれて、視野角を広くしなければならない必要性があり、これにより視野角を広くするために、多重領域（ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ）技術、インプレーンスイッチ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈ；ＩＰＳ）モード、垂直整列（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、光経路調節技術及び位相補償技術等が開発された。

多重領域技術とは、１つの画素を幾つかの領域に分けて、各領域ごとに液晶分子の配向を異なるようにして、画素の特性がその中に含まれた幾つかの領域の特性の平均値になるようにして、広視野角を増大させる。しかし、各領域ごとに配向を異なるように製作する工程が複雑であり、２つの領域が当接する境界では、液晶分子の配向を制御することができないので、その部分に光が漏出することとなり、遮光膜（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）を設けたり、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の配線で漏洩する光を遮らなければならない。多重領域技術を用いると、視野角特性はいろいろな方向に対する平均値として示されるので、視野角特性が悪い方向については視野角が改善されるが、視野角特性が良い方向については相対的に画質が低下する。

インプレーンスイッチモードでは、水平方向電場（Ｌａｔｅｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）が印加される。従って、液晶の方向子が水平方向電場に対応して配列されるので、広視野角が増長される。インプレーンスイッチモードは、視野角が非常に広いので、１７インチ卓上用液晶表示装置として広く用いられているが、低い開口率、遅い反応時間、相対的に高い駆動電圧等の短所がある。

垂直整列モードでは、垂直配向材と負の液晶と補償板を用いて視野角を増大させる。垂直整列モードは、９０°ツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）液晶表示装置に対して、ディスコティック（Ｄｉｓｃｏｔｉｃ）液晶の配列が単純である。また、９０°ツイストネマチック液晶表示装置では、液晶層の上部及び下部にそれぞれ補償板を取り付けずに、一方にのみ補償板を取り付けるので、材料費が低減する。しかし、垂直整列モードに広視野技術を適用するためには、根本的に前述した多重領域技術が適用されなければならない。

光経路調節技術とは、バックライトから出る光を液晶パネルに垂直に通過させ、偏光板を通過した光をいろいろの方向へ広めて、広い視野角を確保する。偏光板を通過した光をいろいろな方向へ広めるためには、アライドシグナル（Ａｌｌｉｅｄ ｓｉｇｎａｌ）社のスペクトラビュー（Ｓｐｅｃｔｒａ ｖｉｅｗ）フィルム等を用いる。しかし、光は一つの光学部品を通過する度に、少なくとも約１０％以上の光が吸収されるので透過率が低下し、また、フィルムの微細パターンを射出成形でなく、マイクロリソグラフィー（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を応用して製作するので、価格が非常に高い。

また、日本の住友化学で製作した光調節フィルム（Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｉｌｍ；ＬＣＦ）は、偏光板と液晶セルとの間に屈折率が異なる回折格子（ｇｒａｔｉｎｇ）を設けて、光が広がる程度を調節して視野角を広げる。

このような光経路を調節して視野角を広げる技術は、実効性が充分に確保されないので、大部分の研究が中断された状態である。

位相補償技術とは、液晶セルを通過する光の方向の変化による位相差を、広視野角補償板を用いて補償する技術である。しかし、従来の広視野角補償板の場合、補償板を形成する各フィルムの厚さが非対称構造で形成されて各フィルムの熱的な収縮／膨張が異なるので、各界面間の応力（Ｓｔｒｅｓｓ）差により光学軸及びリターデイション（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）値に変化が発生し、これが図１に示したような斑として発生することになる。

図１は、従来の広視野角補償板による斑の発生部位を示した平面図である。

図１に示すように、液晶表示装置に従来の非対称構造の広視野角補償板を取り付けた場合、Ｒ領域で斑が発生する。このように斑が発生する場合、画質に悪影響を及ぼすという問題が発生する。

従って、本発明の第１目的は、画質改善のための広視野角補償板を提供することにある。

本発明の第２目的は、前記広視野角補償板を具備した液晶表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明による広視野角補償板は、第１保護フィルムと、第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、偏光フィルムの上部に形成され、第１保護フィルムと同じ膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、第２保護フィルムの上部に配置された液晶層とを含む。本発明による広視野角補償板は、熱による膨張／収縮時に、第１保護フィルムと第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮して、広視野角補償板が撓むことを防止し、液晶層の配列変化を防止して、画質を改善する。

また、本発明による液晶表示装置は、カラーフィルター基板、アレー基板、カラーフィルター基板とアレー基板との間に介在された第１液晶層、及びカラーフィルター基板とアレー基板にそれぞれ取り付けられた第１広視野角補償板及び第２広視野角補償板とを含む。カラーフィルター基板は、レッドカラーフィルター、グリーンカラーフィルター、ブルーカラーフィルター及び共通電極を含み、アレー基板は、各カラーフィルターに対応するように画素電極を含む。第１広視野角補償板及び第２広視野角補償板は、第１保護フィルムと、前記第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に形成され第１保護フィルムと同じ膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、前記第２保護フィルムの上部に配置された第２液晶層とを含み、膨張／収縮時に、前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮することにより、撓みを防止し、前記液晶層の配列変化を防止して、画質を改善する。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図２は、ネマチック液晶での各方向に対する屈折率を示した概念図であり、図３は、ディスコティック液晶での各方向に対する屈折率を示した概念図である。

図２に示すように、液晶表示パネルのネマチック（Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶１０１の方向子に対して、光の入射角（θ）が大きくなると、液晶層ではＰ波成分に対する屈折率が大きくなる（Δｎ_ｐ／Δθ＞０）。また、この場合、ｘ方向に対する屈折率ｎ_ｘと、ｙ方向に対する屈折率ｎ_ｙとは、ほぼ同じであり、この値は、ｚ方向に対する屈折率ｎ_ｚより小さい（ｎ_ｚ＞ｎ_ｘ、ｎ_ｙ）。

図３に示すように、広視野角補償板のディスコティック（Ｄｉｓｃｏｔｉｃ）液晶１０２の方向子に対して、光の入射角（θ）が大きくなると、補償板ではＰ波成分に対する屈折率が小さくなる（Δｎ_ｐ／Δθ＜０）。また、この場合、ｘ方向に対する屈折率ｎ_ｘと、ｙ方向に対する屈折率ｎ_ｙとは、ほぼ同じであり、この値は、ｚ方向に対する屈折率ｎ_ｚより大きい（ｎ_ｚ＜ｎ_ｘ、ｎ_ｙ）。

図４は、ネマチック液晶とディスコティック液晶との結合により、光の進行方向に対する位相差を補償する方法を示した概念図である。

図４に示すように、ネマチック液晶１０１の方向子（長軸方向）とディスコティック液晶１０２の軸（ａｘｉｓ）とが同一方向である場合、光の進行方向に対する位相差がある程度補償される。これは、図２及び図３に関する説明で述べたように、液晶層ではｚ方向の屈折率ｎ_ｚが最も大きいが、補償フィルムではｚ方向の屈折率ｎ_ｚが最も小さいためである。

図５は、本発明の第１実施例による９０°ツイストネマチック液晶セルに取り付けられる広視野角補償板の構造を概略的に示した断面図である。

図５に示すように、９０°ツイストネマチック液晶セルに設けられる液晶表示装置の液晶層２０１の上部と下部には、液晶層２０１による光の位相差を補償するために、広視野角補償板２０２が取り付けられる。広視野角補償板２０２は、多層のフィルムで構成されるが、図５では、便宜上、液晶のみを図示し、多層のフィルム構造は図７で説明する。

図５に示すように、液晶表示装置の液晶層２０１のネマチック液晶分子１０１は、液晶層２０１の上部と下部で一定なプリチルト角（Ｐｒｅ−ｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ）を形成し、方向は互いに反対である。また、液晶層２０１の中心部層では、液晶セルが広視野角補償板２０２を基準にほぼ垂直に配向される。

このような液晶層２０１のネマチック液晶分子１０１は、ヘルムホルツ自由エネルギー（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｆｒｅｅ ｅｎｅｒｇｙ）が最小になるように配列される。このような液晶セルの配列は、次の方法で求めることができる。

液晶層２０１のネマチック液晶分子１０１のヘルムホルツ自由エネルギー密度は、液晶分子の弾性エネルギー密度と、液晶層に加わる電磁気場によるエネルギー密度の合計で表現される。液晶の配列変化による弾性エネルギーは、液晶が広がる場合（Ｓｐｌａｙ）、捩れる場合（Ｔｗｉｓｔ）、及び撓む場合（ｂａｎｄ）に発生する。それぞれの場合に発生する弾性エネルギー密度の合計と、電磁気場によるエネルギー密度１／２（Ｄ・Ｅ）を足してヘルムホルツ自由エネルギーを求める。静電界である場合、磁気場は発生しないので、考慮しない。

このヘルムホルツ自由エネルギー密度を、全液晶セルが占有する空間全体で積分してヘルムホルツ自由エネルギーを求める。変分法（Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、ヘルムホルツ自由エネルギーが最少になる条件を示す微分方程式であるオイラーラグランジュ方程式（Ｅｕｌｅｒ−Ｌａｇｒａｎｇｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ）を求める。

オイラーラグランジュ方程式によると、液晶層２０１の上部と下部でプリチルト角（Ｐｒｅ−ｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ）が同じであり、液晶セルの中央部分を中心に対称配列される場合に、ヘルムホルツ自由エネルギーが最小であることが分かる。

このようなオイラーラグランジュ方程式に境界条件、即ち、液晶層２０１と広視野角補償板２０２の境界に配置されたネマチック液晶分子１０１のプリチルト角（Ｐｒｅ−ｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ）θ_１（０＜ θ_１＜９０）を代入すると、液晶層２０１のネマチック液晶分子１０１は、図５に示したように配列される。図５では、ツイストされない状態を図示し、実際には境界条件により上部と下部のネマチック液晶分子１０１は９０°ツイストされている。

このように配列された液晶層２０１の上部と下部には、ディスコティック液晶分子１０２を含む広視野角補償板２０２が設けられる。液晶層２０１と広視野角補償板２０２の境界面を中心に向かい合う層での液晶配列は、図４で説明したようにネマチック液晶分子１０１の方向子（長軸方向）とディスコティック液晶分子１０２の軸（ａｘｉｓ）が同一方向に配列されるようにして、位相差を減少させることにより、視野角を改善する。

図６は、本発明の第２実施例による垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶セルに設けられるディスコティック液晶に取付けられた広視野角補償板の構造を概略的に示した断面図である。垂直配向液晶セルに取り付けられた広視野角補償板３０２は、多層のフィルムで構成されるが、図６では、便宜上、液晶のみを図示し、多層のフィルム構造は図７で説明する。

図６に示すように、垂直配向モードの液晶層３０１では、ネマチック液晶分子１０１が垂直に配列される。

前述したように、オイラーラグランジュ方程式に境界条件としてプリチルト角９０°を代入すると、図６に図示されたネマチック液晶分子１０１の配列が得られる。垂直配向モードは、９０°ツイストモードに対して、階調電圧に対する反応時間の幅が小さく、応答特性が９０°ツイストモードに対して良い。また、図６に示したように、広視野角補償板３０２が１つ取り付けられる。従って、補償板の構造も簡単であり、ディスコティック液晶分子１０２の配列も簡単である。このような広視野角補償板は、垂直配向モードの液晶表示装置を構成するカラーフィルター基板またはアレー基板に取り付けられる。

図７は、ガラス基板に付着された広視野角補償板の部分切開斜視図である。

図７では、図５に図示された９０°ツイストネマチック液晶セルに取り付けられる広視野角補償板を例として図示したが、図６に図示された垂直配向モードの液晶セルに取り付けられる広視野角補償板は、液晶の方向のみが相違して、多層のフィルム構造は同じなので、これは省略する。

図７に示すように、広視野角補償板２０２は、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）を含む第１保護フィルム４０５、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）を含む偏光フィルム４０４、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）を含む第２保護フィルム４０３及び第２保護フィルム４０３の上部に形成されたディスコティック液晶層４０２を含む。

第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３は、それぞれ偏光フィルム４０４の上面と下面に密着状態で取り付けられて、偏光フィルム４０４の上面および下面を保護するとともに支持する。偏光フィルム４０４の一側面にのみトリアセチルセルロースを含むフィルムを取り付けることも可能であるが、この場合、トリアセチルセルロースフィルムが取り付けられない面が損傷された。

ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む偏光フィルム４０４は、光を偏光する。このような偏光フィルム４０４は、ポリビニルアルコールフィルムを一側方向に延伸した後、ヨウ素（Ｉ）や二色性染料を吸着して制作される。この際、延伸軸方向が偏光板の吸収軸である。

ディスコティック液晶層４０２は、ディスコティック液晶分子１０２が含まれた液状のシンナー（ｓｏｌｖｅｎｔ）を第２保護フィルム４０３に塗布して、熱を加えてシンナーを気化させる。以後に、ラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）によりディスコティック液晶分子１０２をチルトさせることにより、広視野角補償板２０２が形成される。

前記広視野角補償板２０２は、粘着剤４００によりガラス基板４０１に取り付けられる。

図７ではディスコティック液晶層４０２の厚さが、他のフィルムに対して非常に厚く図示されているが、これはディスコティック液晶を表示するためであり、実際のディスコティック液晶層４０２の厚さは、他のフィルムに対して非常に薄い。従来の広視野角補償板２０２の場合、実際のディスコティック液晶層４０２の厚さはほぼ２μｍ〜３μｍの範囲であり、第２保護フィルム４０３の厚さはほぼ１１０μｍであり、偏光フィルム４０４の厚さはほぼ２５μｍであり、第１保護フィルム４０５の厚さはほぼ８０μｍで製作された。

ところが、光を偏光させる偏光フィルム４０４を保護するための第１保護フィルム４０５及び第２保護フィルム４０３の厚さは、液晶表示装置の画質に非常に重要な影響を及ぼす。具体的に、第１保護フィルム４０５及び第２保護フィルム４０３の厚さの非対称性が、図１に示した斑の発生の原因として作用する。以下、第１保護フィルム４０５及び第２保護フィルム４０３の厚さが斑の原因となるメカニズムを説明する。

図８は、図７に図示した広視野角補償板の第１保護フィルム及び第２保護フィルムの膨張率及び収縮率が異なる場合、熱による広視野角補償板の撓みを示した概略的な斜視図であり、図９は、図８のＡ−Ａ’方向の断面図であり、図１０は、図８のＢ−Ｂ’方向の断面図である。

後述する液晶表示装置は、一般に映像信号によって液晶の配列を変化させて光透過率を調節する液晶表示パネルと液晶表示パネル上に光を供給するバックライトアセンブリを含むが、液晶表示パネルに取り付けられた広視野角補償板は、バックライトアセンブリから発生した熱により収縮することになる。

この場合、広視野角補償板を構成する第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３の熱膨張率及び収縮率が相違する場合、広視野角補償板は図８に図示したように撓むことになる。

このように広視野角補償板が撓む場合、広視野角補償板に形成されたディスコティック液晶層の配列が相対的に変化することになる。液晶層の配列が変化すると、図４に図示されたネマチック液晶１０１の方向子と同一方向であるディスコティック液晶１０２の軸（ａｘｉｓ）がずれることになる。従って、図１に示したような斑が発生することになる。

従って、第２保護フィルム４０３と第１保護フィルム４０５の熱膨張率及び収縮率が同じな場合、基板が撓まず、結果的に斑が減少する。

このような結果は、図５に示した９０°ツイストネマチック液晶表示装置に取り付けられる広視野角補償板と、図６に示した垂直配向モード液晶表示装置に取り付けられる広視野角補償板に共に適用される。

図１１は、図８に図示された広視野角補償板のＡ−Ａ’方向によるリターデイション値を示したグラフである。

図１１を参照すると、リターデイション（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）値は、両側角の部分で増加し、中心部分で相対的に小さい値を示す。

リターデイション値は、光学的異方性媒体を通じて伝送された２つの線形偏光された光の光経路の差である。広視野角補償板を用いる場合、各方向に関するネマチック液晶と反対であるディスコティック液晶を用いてリターデイション値を相殺しているが、図１１に示したように、エッジ部分へ行くほど、リターデイション値が増加する場合、図１に示すような斑が発生する。

下記の表１は、広視野角補償板を形成する第２保護フィルムと第１保護フィルムの厚さを異なるようにして、斑の発生程度を作成した表である。

実験は、７０℃で４時間、８時間及び２４時間を放置した後、斑の発生程度を検査した。

表１の斑の発生程度において、Ｘの個数が多いほど、斑が多く発生したことを意味し、△は斑が少し減少したことを意味し、○は斑が非常に大幅に減少したことを意味する。即ち、○は画質が非常に良好なことを、△は画質が良好なことを、Ｘは画質が良好でないことを意味する。実験において、粘着剤の厚さは２５μｍに固定し、偏光フィルムの厚さも２５μｍに固定する。

従来の広視野角補償フィルムの場合、第２保護フィルムの厚さは１１０μｍであり、第１保護フィルムの厚さは８０μｍである。この場合、画面に斑が発生した。サンプル１のように、第２保護フィルムの厚さを１１０μｍとし、第１保護フィルムの厚さを４０μｍとして、第１保護フィルムの厚さを更に減少させて、熱膨張／収縮の程度を更に大きくする場合に、斑がよりひどく発生することが分かる。

サンプル３では、第２保護フィルムの厚さは６０μｍであり、第１保護フィルムの厚さは６０μｍである。この場合、斑が減少して画質が非常に良好であることを示した。即ち、第１保護フィルムと第２保護フィルムが同じ厚さで形成される場合、膨張／収縮の程度が同じなので、広視野角補償板の撓みが発生せず、液晶配列の変化が減少し、斑が減少する。

サンプル４では、第２保護フィルムの厚さは６０μｍであり、第１保護フィルムの厚さは８０μｍである。この場合、サンプル２のように、第１保護フィルムと第２保護フィルムの厚さは相違する。しかし、この場合にも、画質が良好であることを示したが、これは第２保護フィルムの上部に設けられる液晶層及び粘着剤によることであると考えられる。

また、サンプル２では、第２保護フィルムの厚さは６０μｍであり、第１保護フィルムの厚さは４０μｍである。この場合、第２保護フィルムの厚さは１１０μｍであり、第１保護フィルムの厚さは８０μｍである従来の広視野角補償板より第１保護フィルムと第２保護フィルムの非対称性が大きい（∵１＞８／１１＞４／６）。

それにもかかわらず、従来の広視野角補償板より画質が改善されたと示したが、これも粘着剤によることであると判断される。

より詳細に説明すると、図７に示したように、広視野角補償板は粘着剤によりガラス基板に接着されるが、熱による広視野角補償板は、ガラス基板より熱膨張率／収縮率が大きい。従って、広視野角補償板は、ガラス基板に対して大きく膨張するか、収縮する。ところが、広視野角補償板は、粘着剤によりガラス基板に接着されているので、ガラス基板に接着されていない場合に対して、膨張／収縮することが減少する。

一方、広視野角補償板が膨張／収縮する力は、厚さと比例する。広視野角補償板が膨張／収縮しようとする力は、各分子の膨張／収縮する力の合力であり、各分子の数は、膨張／収縮する方向の断面積に比例するためである。即ち、比喩的に説明すると、厚いバネやゴム紐の弾性力が、薄いバネやゴム紐の弾性力に対して大きいことと比較することができる。

従って、広視野角補償板の厚さが減少すると、相対的に膨張／収縮しようとする力が減少するので、粘着剤が広視野角補償板の膨張／収縮する力をより容易に相殺させる。従って、熱収縮による撓みがより減少する。

即ち、広視野角補償板の撓みが減少する場合、斑の発生が抑制される。

図１２は、本発明による広視野角補償板が取り付けられた液晶表示装置の概略的な断面図である。

図１２を参照すると、液晶表示装置は液晶表示パネル８００と液晶表示パネルの下部で光を供給するバックライトアセンブリ（図示せず）を含む。

液晶表示装置の液晶表示パネル８００は、カラーフィルター基板７００、アレー基板８１０及びカラーフィルター基板７００とアレー基板８１０との間に介在された液晶層２０１を含む。

液晶表示パネル８００の下部には、バックライトアセンブリ（図示せず）が配置される。バックライトアセンブリは、液晶表示パネル８００に光を供給する。

バックライトアセンブリは、導光板、導光板の下部または側部に位置して光を導光板に供給するランプ、及び導光板の上部に出射する光の輝度を均一にする光拡散シートを含む。

カラーフィルター基板７００は、第１ガラス基板７０１、カラーフィルター７０２、平坦化膜７０３、及び第１透明電極７０４を含む。

第１ガラス基板７０１の上部には、レッドカラーフィルター（Ｒ）、グリーンカラーフィルター（Ｇ）及びブルーカラーフィルター（Ｂ）を含むカラーフィルター７０２が形成されている。平坦化膜７０３は、カラーフィルター７０２の上に形成される。

また、カラーフィルター基板７００の上部には、第１広視野角補償板２０２ａが粘着剤により取り付けられる。広視野角補償板２０２ａは、前述したように、第１保護フィルム４０５、偏光フィルム４０４、第２保護フィルム４０３及びディスコティック液晶を含む第２液晶層４０２を含む。第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３の熱膨張率／収縮率は同じであり、バックライトアセンブリ（図示せず）から発生した光により温度が上昇する場合にも、第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３は、同一の膨張率／収縮率で膨張または収縮するので撓まない。従って、エッジ部がカラーフィルター基板７００から離脱することなく、第２液晶層のディスコティック液晶分子の配列が変化しない。

アレー基板８１０は、第２ガラス基板７０５、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）７０９、透明電極７１０、ゲート駆動回路７１２、データ駆動回路（図示せず）、反射電極７０７及び連結配線７１３を含む。

アレー基板８１０は、表示領域ＤＲと周辺領域ＰＲとに分けられる。表示領域ＤＲには、薄膜トランジスタ７０９、透明電極７１０及び反射電極７０７が位置し、周辺領域ＰＲには、ゲート駆動回路７１２、データ駆動回路（図示せず）が位置する。

第２ガラス基板７０５上には、薄膜トランジスタ７０９が形成されている。多数の薄膜トランジスタ７０９は、第２ガラス基板７０５上でマトリックス形態に配列される。また、薄膜トランジスタ７０９と第２ガラス基板７０５の一部に透明電極（画素電極）７１０が形成され、薄膜トランジスタ７０９と第２ガラス基板７０５は、電気的に連結される。

薄膜トランジスタ７０９と透明電極７１０の連結部位の上部には、有機絶縁膜７０８が形成されている。有機絶縁膜７０８は、全体的に塗布された後、エッチングされて透明電極７１０の一部は露出される。

有機絶縁膜７０８の上部表面には、多数の凹凸が形成されている。有機絶縁膜７０８の上部と側部には、均一な厚さに反射電極７０７が形成されている。従って、反射電極７０７の表面も有機絶縁膜７０８の凹凸により凹凸が形成されている。

このような凹凸は、反射電極７０７の反射効率を増大させるためである。反射電極７０７は、反射率に優れたアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）またはクロム（Ｃｒ）を含む。反射電極７０７は、液晶表示パネル８００の下部に位置したバックライトアセンブリから光が供給されない場合にも、液晶表示パネル８００の上部から入射した光を反射させて映像を表示する。

アレー基板８１０の周辺領域ＰＲには、ゲート駆動回路７１２と連結配線７１３が形成されている。周辺領域ＰＲに位置したゲート駆動回路７１２は、連結配線７１３を通じて表示領域ＤＲの薄膜トランジスタ７０９のゲート電極に電気的に連結される。

薄膜トランジスタ７０９は、ゲート電極、ドレーン電極及びソース電極を含む。ゲート電極は、前述したように、連結配線と電気的に連結され、ドレーン電極は透明電極７１０に電気的に連結され、ソース電極はデータ駆動回路（図示せず）と電気的に連結される。

アレー基板８１０の下部には、第２広視野角補償板２０２ｂが粘着剤４００により取り付けられる。広視野角補償板２０２は、前述したように、第１保護フィルム４０５、偏光フィルム４０４、第２保護フィルム４０３及びディスコティック液晶を含む第２液晶層４０２を含む。

第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３の熱膨張率／収縮率は同じであり、バックライトアセンブリ（図示せず）から発生した光により温度が上昇する場合にも、第１保護フィルム４０５と第２保護フィルム４０３は、同一の膨張率／収縮率で膨張または収縮するので撓まない。従って、エッジ部がカラーフィルター基板７００から離脱することなく、第２液晶層のディスコティック液晶分子の配列が変化しない。

カラーフィルター基板７００とアレー基板８１０は、結合部材７１１、即ちシーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）により連結される。結合部材７１１は、それぞれカラーフィルター基板７００の周辺領域ＰＲとアレー基板８１０の周辺領域ＰＲに位置する。

カラーフィルター基板７００の共通電極７０４には、セルギャップ維持部材、即ちスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）７０６が形成され、カラーフィルター基板７００とアレー基板８１０との間に液晶が介在される空間を形成する。

カラーフィルター基板７００とアレー基板８１０との間に形成される空間には、第１液晶層２０１が介在される。第１液晶層２０１は、ネマチック液晶を含み、図５の液晶層２０１に対応する。

共通電極７０４と反射電極７０７または透明電極７１０の間に電場の変化によって共通電極７０４と反射電極７０７または透明電極７１０の間に位置した液晶の配列が異なることになり、これにより液晶表示パネル８００の上部に出射される光量が異なることになる。

共通電極７０４には、共通電圧（一般に、アース電圧）が印加される。ゲート駆動回路７１２がマトリックス形態に配列された多数の薄膜トランジスタのうちの１つにゲート駆動信号電圧を印加すると、該当する薄膜トランジスタはターンオンし、データ駆動回路（図示せず）で該当する薄膜トランジスタのソース電極にイメージ信号電圧を印加すると、印加された電圧はドレーン電極を通じて透明電極７１０及び反射電極７０７に印加される。従って、第１透明電極と反射電極７０７または透明電極７１０の間に位置したネマチック液晶の配列が変化される。

バックライトアセンブリ（図示せず）から発生した光は、アレー基板８１０の下部に配置された第２広視野角補償板２０２ｂを通過しながら線形偏光され、アレー基板８１０とカラーフィルター基板７００との間に配置された第１液晶層２０１のネマチック液晶を通過しながら透過率が変化し、カラーフィルター基板７００のカラーフィルター７０２を通過しながら特定波長の光のみが透過され色彩を発現する。その後、カラーフィルター基板７００上部の第１広視野角補償板２０２ａを通過しながら偏光されて映像を表示する。一方、第１液晶層２０１のネマチック液晶による位相差が第１広視野角補償板２０２ａと第２広視野角補償板２０２ｂのディスコティック液晶により減少して、広視野角が増進された映像が表示される。

また、第１広視野角補償板２０２ａと第２広視野角補償板２０２ｂが撓まないので、斑の発生が抑制される。

以上で説明した液晶表示装置は、９０°ツイストネマチック液晶を採択した半透過型（反射透過型）液晶表示装置を例として説明した。しかし、本発明による広視野角補償板２０２は、垂直配列モードの液晶表示装置は勿論、透過型液晶表示装置にも適用することができることは周知である。

但し、垂直配向モードの場合には、１つの広視野角補償板を取り付けるようにすることは、図６に関する説明で記述した通りである。

本発明は、液晶表示装置の視野角改善のための広視野角補償板が、液晶表示装置のバックライトアセンブリによる熱により、膨張／収縮される場合、広視野角補償板を形成する第１保護フィルムと第２保護フィルムの膨張率／収縮率を同一にして基板が撓むことを防止することにより、斑を減少させて液晶表示装置の画質を改善する。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

従来の広視野角補償板による斑の発生部位を示した平面図である。 ネマチック液晶での各方向に対する屈折率を示した概念図である。 ディスコティック液晶での各方向に対する屈折率を示した概念図である。 ネマチック液晶とディスコティック液晶の結合により、光の進行方向に対する位相差を補償する方法を示した概念図である。 本発明の第１実施例によるツイストネマチック液晶セルに設けられるディスコティック液晶に取付けられた広視野角補償板の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の第２実施例による垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶セルに設けられるディスコティック液晶に取付けられた広視野角補償板の構造を概略的に示した断面図である。 ガラス基板に取り付けられた広視野角補償板の部分切開斜視図である。 図７に図示した広視野角補償板の第１保護フィルム及び第２保護フィルムの膨張率／収縮率が異なる場合、熱による広視野角補償板の撓みを示した概略的な斜視図である。 図８のＡ−Ａ’方向の断面図である。 図８のＢ−Ｂ’方向の断面図である。 図８に図示された広視野角補償板のＡ−Ａ’方向によるリターデイション値を示したグラフである。 本発明による広視野角補償板が付着された液晶表示装置の概略的な断面図である。

符号の説明

１０１ ネマチック液晶分子
１０２ ディスコティック液晶分子
２０１、３０１ 液晶層
２０２、３０２ 広視野角補償板
２０２ａ 第１広視野角補償板
２０２ｂ 第２広視野角補償板
４００ 粘着剤
４０１ ガラス基板
４０２ ディスコティック液晶層
４０３ 第２保護フィルム
４０４ 偏光フィルム
４０５ 第１保護フィルム
７００ カラーフィルター基板
７０１ 第１ガラス基板
７０２ カラーフィルター
７０３ 平坦化膜
７０４ 共通電極
７０５ 第２ガラス基板
７０６ スペーサ
７０７ 反射電極
７０８ 有機絶縁膜
７０９ 薄膜トランジスタ
７１０ 透明電極
７１１ 結合部材
７１２ ゲート駆動回路
７１３ 連結配線
８００ 液晶表示パネル
８１０ アレー基板

Claims (22)

1. 第１保護フィルムと、
   前記第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、
   前記偏光フィルムの上部に形成され、第１保護フィルムとほぼ同一の膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、
   前記第２保護フィルムの上部に配置された液晶層と、
   を含み、膨張／収縮時に、前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムがほぼ同じ比率で膨張／収縮することを特徴とする広視野角補償フィルム。
2. 前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムは、ほぼ同じ材質と厚さで形成されることにより、ほぼ同じ膨張率及び収縮率を有することを特徴とする請求項１記載の広視野角補償フィルム。
3. 前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムは、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を含むことを特徴とする請求項２記載の広視野角補償フィルム。
4. 前記第１保護フィルムと第２保護フィルムの厚さは、５５μｍ〜８５μｍであることを特徴とする請求項２記載の広視野角補償フィルム。
5. 前記偏光フィルムは、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を含むことを特徴とする請求項１記載の広視野角補償フィルム。
6. 前記偏光フィルムの厚さは、２０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項５記載の広視野角補償フィルム。
7. 前記液晶層は、ディスコティック液晶分子を含むことを特徴とする請求項１記載の広視野角補償フィルム。
8. 前記ディスコティック液晶分子の法線は、前記広視野角補償板を基準に垂直であることを特徴とする請求項７記載の広視野角補償フィルム。
9. 前記ディスコティック液晶分子の法線は、前記広視野角補償板を基準に０°〜９０°であることを特徴とする請求項７記載の広視野角補償フィルム。
10. レッドカラーフィルター、グリーンカラーフィルター、ブルーカラーフィルター及び共通電極を含むカラーフィルター基板と、
    前記各カラーフィルターに対応するように画素電極を含むアレー基板と、
    前記カラーフィルター基板と前記アレー基板との間に配置された第１液晶層と、
    前記カラーフィルター基板とアレー基板にそれぞれ配置され、第１保護フィルムと、前記第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に形成され第１保護フィルムと同じ膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、前記第２保護フィルムの上部に配置された第２液晶層とを含み、膨張／収縮時に、前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮する第１広視野角補償板及び第２広視野角補償板と、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。
11. 前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムは、同じ材質と厚さで形成されることにより、同じ膨張率及び収縮率を有することを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
12. 前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムは、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を含む物質で形成されたことを特徴とする請求項１１記載の広視野角液晶表示装置。
13. 前記第１保護フィルムと第２保護フィルムの厚さは、６０μｍであることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
14. 前記偏光フィルムは、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を含むことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
15. 前記偏光フィルムの厚さは、２５μｍであることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
16. 前記第２液晶層は、ディスコティック液晶分子を含むことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
17. 前記第１液晶層はネマチック液晶分子を含み、前記ネマチック液晶分子はツイストするように配列されたことを特徴とする請求項１６記載の液晶表示装置。
18. 前記第２液晶層のディスコティック液晶分子の軸と、前記第１液晶層のネマチック液晶分子の長軸とは同一方向であることを特徴とする請求項１７記載の液晶表示装置。
19. 前記第１広視野角補償層及び第２広視野角補償層は、それぞれ粘着剤により前記カラーフィルター基板及び前記アレー基板に接着されることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
20. 前記粘着剤の厚さは、２０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置。
21. レッドカラーフィルター、グリーンカラーフィルター、ブルーカラーフィルター及び共通電極を含むカラーフィルター基板と、
    前記各カラーフィルターに対応するように画素電極を含むアレー基板と、
    前記カラーフィルター基板と前記アレー基板との間に配置され、前記カラーフィルター基板及び前記アレー基板と垂直に配向された液晶分子で形成された第１液晶層と、
    前記カラーフィルターに配置され、第１保護フィルムと、前記第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に形成されて第１保護フィルムと同じ膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、前記第２保護フィルムの上部に配置された第２液晶層と、を含み、膨張／収縮時に、前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮する広視野角補償板と、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。
22. レッドカラーフィルター、グリーンカラーフィルター、ブルーカラーフィルター及び共通電極を含むカラーフィルター基板と、
    前記各カラーフィルターに対応するように画素電極を含むアレー基板と、
    前記カラーフィルター基板と前記アレー基板との間に配置され、前記カラーフィルター基板及び前記アレー基板と垂直に配向された液晶分子で形成された第１液晶層と、
    前記アレー基板に配置され、第１保護フィルムと、前記第１保護フィルムの上部に形成された偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に形成されて第１保護フィルムと同じ膨張率及び収縮率を有する第２保護フィルムと、前記第２保護フィルムの上部に配置された第２液晶層と、を含み、膨張／収縮時に、前記第１保護フィルムと前記第２保護フィルムが同じ比率で膨張／収縮する広視野角補償板と、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。

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