JP5269861B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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そして、バックライトモジュール中で多数の光学フィルムを使用して輝度を向上させると、その他の問題が発生することもあった。例えば光線の進行過程において、光線が光学フィルムの部分で吸収され、光線の使用率が下がる上、多数の光学フィルムを使用するために、材料及び組み立てにかかるコストが増大することがあった。また、この光学フィルムは、信頼性テストを行うときに光学フィルムの間に掻き傷が発生して損壊し、コストが増大することがあった。これら光学フィルムの配置が適当でないときは、干渉縞が発生し、モアレ効果(moire effect)により視覚的な欠陥が発生することがあった。
しかしながら、この方法は、マイクロレンズがマイクロスケール以下のサイズである上、表面構造が曲面であるため、製作する際は、制御することが困難であるという最大の難点があった。また、マイクロレンズのサイズ及び構造により制限されるため、マイクロレンズの曲面構造のカーブにより液晶表示装置の輝度を増強させることはできなかった。
本発明の第2の目的は、暗い状態における光漏れを有効に低減させ、液晶表示装置のコントラストを高める液晶表示装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、輝度向上用フィルムの使用数量を減らし、コストの負担を低減させる液晶表示装置を提供することにある。
図1を参照する。図1は、本発明の好適な一実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。図1に示すように、液晶表示装置100は、バックライトモジュール102、第1の偏光板104、第1の透明基板106、液晶層110、第2の基板114及び第2の偏光板116を備える。
第2の基板114は、光透過領域112a及び遮光領域112bを有し、高屈折率領域108は、光透過領域112aに対応した位置に形成され、光透過領域112aは、高屈折率領域108の上方に形成されている。光透過領域112aから放射される少なくとも三種類の異なる色光には、赤、緑、青の三色光が含まれている。第2の基板114を占有する光透過領域112aの表面積は、第1の透明基板106を占有する高屈折率領域108の表面積と等しいことが好ましい。
前述の第2の基板214は、光透過領域212a及び遮光領域212bを含み、高屈折率領域208aは、光透過領域212aに対応した位置に形成され、光透過領域212aは、高分子膜層208中の高屈折率領域208aの上方に形成されている。低屈折率領域208bは、遮光領域212bの領域に対応した位置に形成され、この遮光領域212bは、高分子膜層208中の低屈折率領域208bの上方に配置されている。第2の基板214を占有する光透過領域212aの表面積は、高分子膜層208を占有する高屈折率領域208aの表面積と等しいことが好ましい。
他の実施形態では、光線の利用率を向上させるために、第1の偏光板204の屈折率は、高屈折率領域208aの屈折率よりも大きいことが好ましいが、本発明はこれだけに限定されるわけではない。
図4及び図5は、図1の第1の透明基板106上に形成された高屈折率領域108を示す部分拡大図である。図4に示すように、高屈折率領域108の屈折率はn1であり、第1の透明基板106の屈折率はn2であり、高屈折率領域108と第1の透明基板106との接触界面は接触面107であり、入射角はθ1であり、屈折角はθ2である。
高屈折率領域108の屈折率n1は、第1の透明基板106の屈折率n2よりも大きい。そのため、数式(1)のスネルの法則により、入射光103が高屈折率領域(高密度の媒体)108から第1の透明基板106(低密度の媒体)へ進行すると、屈折角θ2は入射角θ1よりも大きくなる。そして屈折角θ2が90度に等しいときは、屈折後の光線105が接触面107上を進行する。この際、入射角θ1は全反射の臨界角θCという。そのため、スネルの法則の数式(1)は数式(2)のように書き換えることができる。
n1×sinθ1=n2×sinθ2数式(1)
θC=sin−1(n2/n1)数式(2)
その後、光線105は、高屈折率領域108及び第1の透明基板106の界面を進んで通り、液晶層110及び第2の基板114中の光透過領域112a、第2の基板114及び第2の偏光板116を順次進行する。
この状態は、全反射された臨界角θCの状態と同じである。入射光103aが全反射であるとき、全反射された光線105aは、第2の基板114の光透過領域112aを通過するため、液晶表示装置の輝度が向上する。
図6Aから図6Eを参照する。図6Aから図6Eは、本発明の第1製造方法により、透明基板上に高屈折率領域を形成する製造工程を示す断面図である。図6Aに示すように、透明基板402を準備し、透明基板402上にレジスト層404を形成する。
続いて図6Bに示すように、レジスト層404に対してフォトリソグラフィ工程を行い、パターニングされたレジスト層406を形成する。さらに図6Cに示すように、パターニングされたレジスト層406により覆われていない透明基板402をエッチングし、透明基板402上に凹部408を形成する。この凹部408は、第2の基板の光透過領域(図示せず)に対応した位置に形成されている。その後、パターニングされたレジスト層406を除去する。
続いて、高分子材料410へ紫外線を照射し、高分子材料410を硬化させる。続いて図6Eに示すように、エッチング工程及び研磨工程を行い、透明基板402の表面を平坦にするとともに、複数の高屈折率領域412を形成する。これにより、高屈折率領域412は透明基板上に形成される。
図7Aから図7Dを参照する。図7Aから図7Dは、本発明の第2製造方法により透明基板上に高屈折率領域を形成する製造工程を示す断面図である。図7Aに示すように、透明基板502上にレジスト層(図示せず)を形成してから、レジスト層にフォトレジスト工程を行い、パターニングされたレジスト層504を形成する。
図7Bに示すように、パターニングされたレジスト層504により覆われていない透明基板502をエッチングし、透明基板502上に凹部506を形成する。凹部506は、第2の基板の光透過領域(図示せず)に対応した位置に形成されている。その後、パターニングされたレジスト層504を除去する。
図8Aから図8Dを参照する。図8Aから図8Dは、本発明の第3製造方法により、透明基板上に高分子膜層を形成する製造工程を示す断面図である。図8Aに示すように、まず、透明基板602を準備する。続いて図8Bに示すように、透明基板602上に高分子膜層604を形成する。上述の高分子膜層604の形成方法では、スピンコート法を用いることが好ましいが、本発明はこれだけに限定されるわけではない。
これにより、透明基板上に高屈折率領域及び低屈折率領域を形成する。或いは、偏光板上に高分子膜層を形成し、偏光板上に高屈折率領域及び低屈折率領域を形成してもよいが、本発明はこれだけに限定されるわけではない。
101 光出射面
102 バックライトモジュール
103 入射光
103a 入射光
103b 入射光
104 第1の偏光板
105 光線
105a 光線
105b 光線
106 第1の透明基板
107 接触面
108 高屈折率領域
109 低屈折率領域
110 液晶層
112a 光透過領域
112b 遮光領域
114 第2の基板
116 第2の偏光板
200 液晶表示装置
201 光出射面
202 バックライトモジュール
204 第1の偏光板
206 第1の透明基板
208 高分子膜層
208a 高屈折率領域
208b 低屈折率領域
210 液晶層
212a 光透過領域
212b 遮光領域
214 第2の基板
216 第2の偏光板
402 透明基板
404 レジスト層
406 パターニングされたレジスト層
408 凹部
410 高分子材料
412 高屈折率領域
502 透明基板
504 パターニングされたレジスト層
506 凹部
508 偏光板
510 粘着層
512 高屈折率領域
602 透明基板
604 高分子膜層
604a 高屈折率領域
604b 低屈折率領域
606 フォトマスク
608 紫外線
n1 屈折率
n2 屈折率
θ1 入射角
θ2 屈折角
Claims (11)
- バックライトモジュールと、高分子膜層と、液晶表示パネルとを備えた高輝度の液晶表示装置であって、
前記バックライトモジュールは、光出射面を有し、
前記液晶表示パネルは、第1の偏光板を有し、
前記高分子膜層は、前記第1の偏光板上に形成され、該第1の偏光板と前記バックライトモジュールの前記光出射面の一側との間に配置され、異なる二種類の屈折率をそれぞれ有する複数の高屈折率領域と複数の低屈折率領域とを有し、該高屈折率領域と該低屈折率領域とは交互に配置されており、
前記液晶表示パネルは、前記高分子膜層中の前記複数の高屈折率領域の上方に形成された複数の光透過領域を有し、前記複数の低屈折率領域の上方に形成された複数の遮光領域を有していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記高屈折率領域の屈折率は、1.45から1.80の間であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記低屈折率領域の屈折率は、1.25から1.60の間であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記高分子膜層の厚さは、5から300μmの間であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記高分子膜層の厚さは、100から200μmの間であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルは、
前記第1の偏光板と、
前記第1の偏光板上に配置された第1の透明基板と、
前記第1の透明基板上に配置された第2の基板と、
前記第1の透明基板と前記第2の基板との間に配置された液晶層と、
前記第2の基板上に配置された第2の偏光板と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - バックライトモジュールと、高分子膜層と、液晶表示パネルとを備えた高輝度の液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、第1の透明基板と第1の偏光板とを有し、
前記第1の透明基板と異なる層の前記高分子膜層は、前記第1の透明基板上に形成され、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間に配置され、異なる二種類の屈折率をそれぞれ有する複数の高屈折率領域と複数の低屈折率領域とを有し、該高屈折率領域と該低屈折率領域とは交互に配置されており、
前記高分子膜層中の前記高屈折率領域は、前記液晶表示パネルの複数の光透過領域に対応した位置に形成され、
前記低屈折率領域は、前記液晶表示パネルの複数の遮光領域に対応した位置に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記高屈折率領域の屈折率は、1.45から1.80の間であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記低屈折率領域の屈折率は、1.25から1.60の間であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記高分子膜層の厚さは、5から300μmの間であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記高分子膜層の厚さは、100から200μmの間であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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