JP2007004182A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトユニットから提供される光の利用効率を大幅に高めることによって、液晶表示装置の輝度を大きく改善した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は液晶表示装置に関し、下部偏光板とバックライトユニットとの間に反射偏光板と位相遅延層とを設け、下部偏光板に吸収されて消滅する光を反射させ、偏光方向に変化を与えて再び薄膜トランジスタ表示板に入射するようにする。その結果、光の利用効率が向上し、液晶表示装置の表示輝度も向上する。
【選択図】図６

Description

本発明は液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在、最も広く使用されている平板表示装置のうちの一つである。液晶表示装置は、画素電極と共通電極など電界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とからなり、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通して液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって、画像を表示する。

液晶表示装置は、光源の種類によって幾つかに区分される。一つは、液晶セルの背面に設けられたバックライトを用いて画像を表示する透過型液晶表示装置である。もう一つは、自然外部光を用いて画像を表示する反射型液晶表示装置である。もう一つは、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置との構造を結合させたものであって、室内や外部光源が存在しない暗い所では表示素子自体の内装光源を用いて画像を表示する透過モードで作動し、室外の高照度の環境では外部光を反射させて画像を表示する反射モードで作動する半透過型液晶表示装置である。

このうち、バックライトを用いて画像を表示する透過型または半透過型液晶表示装置は、表示輝度が高いという長所があるため、主に使用されている。

しかし、バックライトから入射される光は、液晶表示装置の下部に設けられた偏光板によって５０％程が吸収され、残りの５０％程度だけが画像の表示に用いられるに過ぎない。よって、光の利用効率が悪く、表示輝度も低くなるという問題点がある。

本発明が目的とする技術的課題は、バックライトユニットから供給される光の利用効率を大幅に高めることによって、液晶表示装置の輝度を大きく改善した液晶表示装置を提供することにある。

具体的には、本発明の実施形態による液晶表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に設けられた位相遅延層と、前記位相遅延層の下部に前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、前記反射偏光板は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成された積層膜を有する。

前記表示パネルと前記反射偏光板との間には、第１吸収型偏光板が設けられるようにしてもよい。

前記第１吸収型偏光板の透過軸は第１方向であるようにしてもよい。

前記表示パネルの上部には第２吸収型偏光板が設けられるようにしてもよい。

前記第２吸収型偏光板の透過軸は第２方向であるようにしてもよい。

前記位相遅延層は、遅相軸と進相軸とを有し、遅相軸方向の光と進相軸方向の光との間の位相差が１/４λになるようにし、円偏光を直線偏光に変換し、または、直線偏光を円偏光に変換することができる。

前記位相遅延層の遅相軸または進相軸は、前記第１方向または前記第２方向と±４５゜をなすようにしてもよい。

前記バックライトユニットは、光を上部の前記表示装置に反射させる反射板をさらに含むようにしてもよい。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する直線偏光を反射させる選択反射層と、前記選択反射層の下にコーティングされた位相遅延層とを含む反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、前記選択反射層は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成された積層膜を有する。

前記表示パネルと前記反射偏光板との間には、第１吸収型偏光板が設けられているようにしてもよい。

前記第１吸収型偏光板の透過軸は第１方向であるようにしてもよい。

前記表示パネルの上部には第２吸収型偏光板が設けられているようにしてもよい。

前記第２吸収型偏光板の透過軸は第２方向であるようにしてもよい。

前記位相遅延層は遅相軸と進相軸とを有し、遅相軸方向の光と進相軸方向の光との間の位相差が１/４λになるようにし、円偏光を直線偏光に変換し、または、直線偏光を円偏光に変換することができる。

前記位相遅延層の遅相軸または進相軸は、前記第１方向または前記第２方向と±４５゜をなすようにしてもよい。

前記位相遅延層は、液晶を硬化することによって形成されるようにしてもよい。

前記バックライトユニットは、光を上部の前記表示装置に反射させる反射板をさらに含むようにしてもよい。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる反射偏光板と、前記表示パネルと前記反射偏光板との間に設けられ、前記第１方向の直線偏光を透過させる第１吸収型偏光板と、前記表示パネルの上部面に設けられ、前記第２方向の直線偏光を透過させる第２吸収型偏光板と、前記反射偏光板の下部に前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、前記選択反射層は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成する積層膜を有する。

前記反射偏光板の下側に位相遅延層をさらに含むようにしてもよい。

前記反射偏光板は、前記第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる選択反射層と、前記選択反射層の下にコーティングされた位相遅延フィルムとを含むようにしてもよい。

本発明によれば、下部偏光板とバックライトユニットとの間に反射偏光板と位相遅延層とを設け、下部偏光板に吸収されて消滅する光を反射させ、偏光方向に変化を与えて再び薄膜トランジスタ表示板に入射するようにすることによって、光の利用効率を向上させ、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができるという優れた効果を奏する。

本発明の課題を解決するために、本発明においては、下部偏光板とバックライトユニットとの間に反射偏光板と位相遅延層とを設ける。

添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異する形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面において、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって同一部分については同一の図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとするとき、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。

まず、本発明の一実施形態による液晶表示装置について、図１乃至図５を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板のレイアウト図である。図２は本発明の実施形態による液晶表示装置用共通電極表示板のレイアウト図である。図３は図１に示した薄膜トランジスタ表示板と図２に示した共通電極表示板とを含む液晶表示装置のレイアウト図である。図４は図３の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は図３の液晶表示装置の各々Ｖ−Ｖ´線及びＶ´−Ｖ"に沿った断面図である。

図１乃至図５を参照すれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、及びこれら二つの表示板１００、２００の間に挟持されている液晶層３を含む。

まず、図１及び図３乃至図５を参照して、薄膜トランジスタ表示板１００について説明する。

透明なガラスまたはプラスチックなどでからなる絶縁基板１１０上に、複数のゲート線１２１及び複数の蓄積電極線１３１が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線１２１は、下に突出した複数のゲート電極１２４と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１２９とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に設けられているフレキシブルプリント回路フィルム（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｉｌｍ）（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積されたりする。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が延長されてこれと直接接続され得る。

蓄積電極線１３１は所定電圧の印加を受け、ゲート線１２１とほとんど並んでの延びた幹線と、これから分かれた複数対の第１及び第２蓄積電極１３３ａ、１３３ｂとを含む。蓄積電極線１３１各々は隣接した二つのゲート線１２１の間に位置し、幹線は二つのゲート線１２１のうちの下側に近くに形成されている。蓄積電極１３３ａ、１３３ｂは、それぞれ、幹線と接続された固定端と、その反対方向の自由端とを有している。第１蓄積電極１３３ａの固定端は面積が広く、その自由端は直線部分と曲がった部分との二股に分かれる。しかし、蓄積電極線１３１の形状及び配置は、これらに限定されるわけではなく、多様に変更することができる。

ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などは系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などからなるようにしてもよい。しかし、これらゲート線１２１及び蓄積電極線１３１は、物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有するようにしてもよい。多重膜構造からなる導電膜のうちの一方の導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなるようにしてもよい。これとは異なって、他方の導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的コンタクト特性に優れた物質、例えば、モリブデン系金属、クロム、タンタル、チタニウムなどでなるようにしてもよい。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜、及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１は、これらに限定されるわけではなく、その他にも多様な金属または導電体でなるようにしてもよい。

ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１の側面は、基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０°乃至約８０゜であることが好ましい。

ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などでなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）（非晶質シリコンは、略して「ａ−Ｓｉ」と記す。）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−ｓｉｌｉｃｏｎ）などでなる複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は主に縦方向に延びている。それぞれの線状半導体１５１は、ゲート電極１２４に向かって延び出た複数の突出部１５４を含む。線状半導体１５１は、ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１付近で幅が広くなり、これらゲート線１２１及び蓄積電極線１３１を幅広く覆っている。

半導体１５１上には複数の線状及び島型オーミックコンタクト部材（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）１６１、１６５が形成されている。オーミックコンタクト部材１６１、１６５は、リンなどのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質またはシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）でなるようにしてもよい。線状オーミックコンタクト部材１６１は複数の突出部１６３を有していて、この突出部１６３と島型オーミックコンタクト部材１６５とは対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。

線状半導体１５１及びオーミックコンタクト部材１６１、１６５の側面も基板１１０の表面に対して傾斜しており、その傾斜角は３０°乃至８０゜であることが好ましい。

オーミックコンタクト部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５とが形成されている。

データ線１７１はデータ電圧を伝達し、主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、また、蓄積電極線１３１と交差し、隣接した蓄積電極１３３ａ、１３３ｂ集合している間を通過する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延びた複数のソース電極１７３と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１７９とを含む。データ電圧を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に設けられるフレキシブルプリント回路フィルム（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積されたりする。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が延長されてこれと直接接続され得る。

ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離されていて、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。各ドレイン電極１７５は、広い一端部と、棒状の他端部を有しており、棒状の端部は曲がったソース電極１７３によって一部取り囲まれている。

一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）はソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。

データ線１７１とドレイン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど高融点金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌ）またはこれらの合金からなることが好ましく、高融点金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）とを含む多重膜構造を有するようにしてもよい。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜との二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜との三重膜がある。しかし、データ線１７１とドレイン電極１７５は、これらに限定されるわけではなく、その他にも多様な金属または導電体からなるようにしてもよい。

データ線１７１及びドレイン電極１７５も、その側面が基板１１０面に対して３０゜乃至８０°程度の傾斜角で傾斜していることが好ましい。

オーミックコンタクト部材１６１、１６５は、その下の半導体１５１と、その上のデータ線１７１及びドレイン電極１７５との間にのみ存在し、これらの間のコンタクト抵抗を低くする。大部分の所では線状半導体１５１がデータ線１７１より狭いが、前述したように、ゲート線１２１または蓄積電極線１３１と合う部分で幅が広くなり、表面のプロファイルを滑らかにすることにより、データ線１７１が断線することを防止する。半導体１５１には、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間をはじめとして、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われずに露出した部分がある。

データ線１７１、ドレイン電極１７５及び露出した半導体１５１部分上には、保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１８０が形成されている。保護膜１８０は無機絶縁物または有機絶縁物などからなり、表面が平坦であるようにしてもよい。無機絶縁物の例としては、窒化シリコンと酸化シリコンがある。有機絶縁物は感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有するものであってもよく、その誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は約４．０以下であることが好ましい。しかし、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも露出した半導体１５１部分に損傷を与えないように、下部無機膜と上部有機膜との二重膜構造を有するようにしてもよい。

保護膜１８０には、データ線１７１の端部１７９とドレイン電極１７５の広い端部とをそれぞれ露出する複数のコンタクトホール（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）１８２、１８５が形成されている。保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０とにはゲート線１２１の端部１２９を露出する複数のコンタクトホール１８１が形成されている。

保護膜１８０上には、複数の画素電極１９１、複数の連結橋（ｏｖｅｒｐａｓｓ）８３及び複数のコンタクト補助部材（ｃｏｎｔａｃｔ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）８１、８２が形成されている。これらは、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質や、アルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属でなるようにしてもよい。

画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を通してドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧の印加を受ける共通電極表示板２００の共通電極２００と共に電場を生成することによって、二つの電極１９１、２７０の間の液晶層３の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向によって、液晶層３を通過する光の偏光が変化する。画素電極１９１と共通電極２７０とは、キャパシタ（以下「液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）」と言う。）をなし、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を保持する。

画素電極１９１及びこれと接続されたドレイン電極１７５の端部とは、蓄積電極１３３ａ、１３３ｂをはじめとする蓄積電極線１３１と重畳する。画素電極１９１及びこれと電気的に接続されたドレイン電極１７５とが蓄積電極線１３１と重畳してなすキャパシタをストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と言い、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧保持能力を強化する。

コンタクト補助部材８１、８２は、それぞれ、コンタクトホール１８１、１８２を通してゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と接続される。コンタクト補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。

連結橋８３はゲート線１２１を横切り、ゲート線１２１を介在して反対方向に位置するコンタクトホール１８３ａ、１８３ｂを通じ、蓄積電極線１３１の露出した部分と蓄積電極１３３ｂの自由端の露出した端部に接続されている。蓄積電極１３３ａ、１３３ｂをはじめとする蓄積電極線１３１は、連結橋８３と共にゲート線１２１やデータ線１７１または薄膜トランジスタの欠陥を修理することに用いられ得る。

次に、図２乃至図４を参照して、共通電極表示板２００について説明する。

透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上に遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０はブラックマトリクス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）とも言い、光漏れを防ぐ。遮光部材２２０は画素電極１９１と対向し、遮光部材２２はゲート線１２１及びデータ線１７１に対応する部分と薄膜トランジスタに対応する部分からなっており、画素電極１９１の間の光漏れを防止する。

基板２１０上には、また、複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は遮光部材２３０に取り囲まれた領域内にほとんど存在し、画素電極１９１の列を沿って縦方向に長く延びるようにしてもよい。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを表示することができる。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０上にはオーバーコート膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。オーバーコート膜２５０は、（有機）絶縁物で形成することができ、カラーフィルタ２３０が露出することを防止し、平坦面を提供する。オーバーコート膜２５０は省略することができる。

オーバーコート膜２５０上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などで形成される。

表示板１００、２００の内側面には配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１、２１が塗布されていて、これらは垂直配向用の配向膜であるようにしてもよい。表示板１００、２００の外側面には偏光板（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１２、２２が備えられており、二つの偏光板１２、２２の偏光軸は直交し、このうちの一つの偏光軸はゲート線１２１に対して平行であることが好ましい。

液晶層３は負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子は電場のない状態でその長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対し垂直をなすように配向されている。従って、電場のない状態で入射光は直交偏光板１２、２２を通過できずに遮断される。

共通電極２７０に共通電圧を印加し、画素電極１９１にデータ電圧を印加すれば、表示板１００、２００の表面にほぼ垂直である電場（電界）が生成される。液晶分子は、電場に応答して、その長軸が電場の方向に垂直をなすように向きを変えようとする。

図６は本発明の実施形態による液晶表示装置の断面を簡単に示している断面図である。

液晶表示装置は、図１乃至図５に示している薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００及び液晶層３以外にも、反射偏光板１３、位相遅延層１４及びバックライトユニット５００を含む。

本発明の実施形態による液晶表示装置において、薄膜トランジスタ表示板１００の下部には下部偏光板１２が設けられていて、その下には反射偏光板１３と位相遅延層１４とが順に形成されている。位相遅延層１４の下にはバックライトユニットが形成され、バックライトユニット５００の下部面には反射板５１０が形成されている。

反射偏光板１３は、Ｘ軸（図７に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の直線偏光を透過させ、これに垂直なＹ軸（図７に示す紙面に垂直な矢印の方向）方向の直線偏光を反射させる。反射偏光板１３の構造及び特性は後述する図１１乃至図１４を参照して説明する。一方、下部偏光板１２は、Ｘ軸（図７に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の直線偏光を透過させ、Ｙ軸（図７に示す紙面に垂直な矢印の方向）方向の直線偏光を吸収する吸収型偏光板である。従って、反射偏光板１３を透過した光は下部偏光板１２も透過する。

反射偏光板１３の下部に位置した位相遅延層１４は遅相軸と進相軸とを有し、これを透過した光のうちの遅相軸方向の光と進相軸方向の光との間の位相差が１/４λになるようにし、円偏光を直線偏光に変換し、または、直線偏光を円偏光に変換する役割を果たす。このとき、遅相軸と進相軸とは互いに直交しており、それぞれ、偏光板１２、２２及び反射偏光板の透過軸と±４５゜をなすことが好ましい。

図７は本発明によって使用される透過光の効率及び経路を比較する図面である。

図７に示したように、単純に下部偏光板１２のみを設けた場合には、バックライトユニット５００から入射する光のうちのＸ軸（図７に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の光だけを用いて画像を表示することになるが、本発明のように液晶表示装置を構成すれば、Ｙ軸（図７に示す紙面に垂直な矢印の方向）方向の光もリサイクルして画像表示に用いることができる。

図８は図６に示している液晶表示装置における透過光の偏光状態を示す。

図８は図６に示している本実施形態による液晶表示装置の構造において、光の偏光に影響を与えて薄膜トランジスタ表示板１００に入射するようにする構成のみを簡略に示して いる。

バックライトユニット５００から入射する光Ｔは全ての方向の光を含む。この光Ｔが位相遅延層１４を通過しても全ての方向の光を含む。しかし、この光Ｔが反射偏光板１３に入射すれば、Ｘ軸（図８に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の光は透過し、Ｙ軸（図８に示す紙面に垂直な矢印の方向）方向の光は反射する。以下、透過した光Ｔ１と反射した光Ｔ２とをそれぞれ分けて説明する。

まず、透過した光Ｔ１は下部偏光板１２に入射し、下部偏光板１２の透過軸もＸ軸（図８に示す紙面に平行な矢印の方向）と平行であるので、これを通過して薄膜トランジスタ表示板１００に入射する。

一方、反射された光Ｔ２は再び位相遅延層１４に入射し、位相遅延層１４によって左円偏光に変換されながら透過する。左円偏光の光はバックライトユニット５００の反射板５１０によって反射するが、反射しながら右円偏光に変換される。変換された右円偏光は位相遅延層１４に入射し、位相遅延層１４によってＸ軸（図８に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の直線偏光に変換される。

前記のように、反射偏光板１３で反射された光Ｔ２がＸ軸（図８に示す紙面に平行な矢印の方向）方向の直線偏光に変換されるので、反射された光Ｔ２も反射偏光板１３と下部偏光板１２とを通過して薄膜トランジスタ表示板１００に入射するようになる。このように吸収されて消滅される光を活用して再び画像表示に用いることができるようにすることによって、光の利用効率が高くなり、表示輝度も向上する。

図９は本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面を簡単に示している断面図である。

図９は、図６に示した液晶表示装置とは異なって、下部偏光板１２が薄膜トランジスタ表示板１００の下部に設けられていない。これは反射偏光板１３と下部偏光板１２との透過軸がＸ軸（図１０に示す紙面に平行な矢印の方向）で同一であることで、反射偏光板１３だけで下部偏光板１２として機能することができるため、別途に下部偏光板１２を設けない実施形態である。

図９のように下部偏光板１２を設けない場合には、次のような特徴（長所及び短所）を有する。

下部偏光板１２のような吸収型偏光板は、本発明の実施形態による反射偏光板１３に比べて高い偏光効率を有する。従って、下部偏光板１２を設けた場合は、設けない場合より明確な画像表示が可能である。しかし、下部偏光板１２を設けない場合は、経済的な面で利点があり、別途に下部偏光板１２を設ける工程が必要ない。

従って、下部偏光板１２を設ける実施形態は、費用をさらにかけても表示品質が要求される液晶表示装置で使用することが好ましく、下部偏光板１２を設けない実施形態は、表示品質より費用がさらに重視される液晶表示装置で使用することが好ましい。

図１０は図９に示している液晶表示装置における透過光の偏光状態を示す図面である。

図１０は図８から下部偏光板１２のみが省略されただけであり、透過光の偏光状態は同一である。

以下、反射偏光板１３について詳細に説明する。

図１１は本発明の実施形態による反射偏光板の斜視図である。図１２は本発明の実施形態による反射偏光板における反射光の経路を示す図面である。図１３は本発明の実施形態による反射偏光板を簡略に示す斜視図である。図１４は本発明の実施形態による反射偏光板の反射及び透過特性を示すグラフである。

反射偏光板１３は、一方向に対する屈折率が異なり且つ他の方向に対する屈折率が同じ媒質１及び媒質２を反復積層して複数の層に形成した積層膜を有している。媒質１と媒質２との境界では屈折率が異なる方向の光は一部反射し、残りは透過するが、屈折率が同じ方向の光は全て透過する。このような過程が媒質１と媒質と２の境界ごとに発生するので、反射偏光板１３に入射した光のうちの屈折率が同じ方向の光は全て透過し、屈折率が異なる方向の光はほとんど全て反射されることになる。

反射偏光板１３を次の表１のような媒質１及び媒質２を用いて形成した場合、図１２のような反射透過特性が得られた。

ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は、図１３に示す通りである。

図１２から分かるように、屈折率が同一なＸ軸方向の光に対しては反射率が低いが、屈折率が異なるＹ方向の光に対してはほとんど１００％反射されることが分かる。

以上で説明したように、反射偏光板としてはＤＢＥＦ（ｄｏｕｂｌｅ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ）がある。

一方、以上で説明した本発明による実施形態においては、反射偏光板１３の下部に位相遅延層１４が設けられている。一方、これとは異なって、反射偏光板１３の下部面に位相遅延層１４をコーティングして一体化することも可能である。

このとき、位相遅延層１４は液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）を硬化することによって形成するようにしてもよい。これを形成する方法は次の通りである。反射偏光板１３の下部面に感光性配向膜を塗布し、配向膜を露光して配向軸を形成した後、液晶を塗布し硬化することによって完成する。このように形成すれば、位相遅延層１４を別途に形成する場合に比べて厚さを低減することができる長所がある。このときにもコーティングされた位相遅延層１４は遅相軸及び進相軸を有し、遅相軸または進相軸は反射偏光板の透過軸と±４５゜をなすことが好ましい。

以上では、共通電極が上部基板に形成されている構造を有する液晶表示装置を実施形態として説明したが、共通電極と画素電極が同一の基板に形成される液晶表示装置にも本発明を適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、添付した請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板のレイアウト図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置用共通電極表示板のレイアウト図である。 図１に示した薄膜トランジスタ表示板と図２に示した共通電極表示板とを含む液晶表示装置のレイアウト図である。 図３の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図３の液晶表示装置のＶ−Ｖ´線及びＶ´−Ｖ"各々に沿った断面図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の断面を簡単に示す断面図である。 本発明によって用いられる透過光の効率及び経路を比較する図面である。 図６に示している液晶表示装置における透過光の偏光状態を示す図面である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面を簡単に示す断面図である。 図９に示している液晶表示装置における透過光の偏光状態を示す図面である。 本発明の実施形態による反射偏光板の斜視図である。 本発明の実施形態による反射偏光板における反射光の経路を示す図面である。 本発明の実施形態による反射偏光板を簡略に示す斜視図である。 本発明の実施形態による反射偏光板の反射及び透過特性を示すグラフである。

符号の説明

３ 液晶層
１２、２２ 偏光板
１３ 反射偏光板
１４ 位相遅延層
８１、８２ コンタクト補助部材
８３ 連結橋
１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 下部絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 蓄積電極線
１３３ａ、１３３ｂ 蓄積電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４ 半導体
１６３、１６５ オーミックコンタクト層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５ コンタクトホール
１９１ 画素電極
２００ 共通電極表示板
２１０ 上部絶縁基板
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルタ
２５０ 平坦化膜
２７０ 共通電極
５００ バックライトユニット
５１０ 反射板

Claims (20)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる反射偏光板と、
   前記反射偏光板の下部に設けられた位相遅延層と、
   前記位相遅延層の下部に前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、
   前記反射偏光板は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成した積層膜を有する液晶表示装置。
2. 前記表示パネルと前記反射偏光板との間には、第１吸収型偏光板が設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１吸収型偏光板の透過軸は前記第１方向である請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記表示パネルの上部には第２吸収型偏光板が設けられている請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２吸収型偏光板の透過軸は前記第２方向である請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記位相遅延層は遅相軸と進相軸とを有し、遅相軸方向の光と進相軸方向の光との間の位相差が１/４λとなるようにし、円偏光を直線偏光に変換し、または、直線偏光を円偏光に変換する請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記位相遅延層の遅相軸または進相軸は、前記第１方向または前記第２方向と±４５゜をなす請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記バックライトユニットは、光を上部の前記表示装置に反射させる反射板をさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 表示パネルと、
   前記表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる選択反射層と、
   前記選択反射層の下にコーティングされた位相遅延層とを含む反射偏光板と、
   前記反射偏光板の下部に前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、
   前記選択反射層は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成した積層膜を有する液晶表示装置。
10. 前記表示パネルと前記反射偏光板との間には、第１吸収型偏光板が設けられている請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１吸収型偏光板の透過軸は前記第１方向である請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記表示パネルの上部には第２吸収型偏光板が設けられている請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第２吸収型偏光板の透過軸は第２方向である請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記位相遅延層は遅相軸と進相軸とを有し、遅相軸方向の光と進相軸方向の光との間の位相差が１/４λとなるようにし、円偏光を直線偏光に変換し、または、直線偏光を円偏光に変換する請求項９に記載の液晶表示装置。
15. 前記位相遅延層の遅相軸または進相軸は、前記第１方向または前記第２方向と±４５゜をなす請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記位相遅延層は液晶を硬化することによって形成された請求項９に記載の液晶表示装置。
17. 前記バックライトユニットは、光を上部の前記表示装置に反射させる反射板をさらに含む請求項９に記載の液晶表示装置。
18. 表示パネルの下部に設けられ、第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交した第２方向の直線偏光を反射させる反射偏光板と、
    前記表示パネルと前記反射偏光板との間に設けられ、前記第１方向の直線偏光を透過させる第１吸収型偏光板と、
    前記表示パネルの上部面に設けられ、前記第２方向の直線偏光を透過させる第２吸収型偏光板と、
    前記反射偏光板の下部には前記表示装置に光を供給する光源を含むバックライトユニットとを含み、
    前記選択反射層は、前記第１方向の屈折率が互いに同一であり且つ前記第２方向の屈折率が互いに異なる二つの媒質を反復積層して形成した積層膜を有する液晶表示装置。
19. 前記反射偏光板の下側に位相遅延層をさらに含む請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 前記反射偏光板は、
    前記第１方向の直線偏光を透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射させる選択反射層と、前記選択反射層の下にコーティングされた位相遅延フィルムとを含む請求項１８に記載の液晶表示装置。

Images