(57)【要約】      （修正有）【課題】更なる広視野角化を実現し、かつ階調反転を除去できる透過型液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置では、薄膜トランジスタ基板１００の外面に第１位相差フィルム２１と第１偏光フィルム３０とが順番に接着され、カラーフィルタ基板２００の外面に第２位相差フィルム４１と第２偏光フィルム５０とが順番に接着されている。第１位相差フィルムがλ／４フィルムを含む場合、好ましくは、そのλ／４フィルムの遅相軸と第１偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第２位相差フィルムがλ／４フィルムを含む場合、好ましくは、そのλ／４フィルムの遅相軸と第２偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第１位相差フィルムが第１λ／４フィルムを含み、第２位相差フィルムが第２λ／４フィルムを含む場合、好ましくは、第１λ／４フィルムの遅相軸と第２λ／４フィルムの遅相軸とが直交する。【選択図】図１
2007034308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタが形成されている第１基板；
前記第１基板に対向する第２基板；
前記第１基板の外面に順番に接着されている第１位相差フィルムと第１偏光フィルム；及び、
前記第２基板の外面に順番に接着されている第２位相差フィルムと第２偏光フィルム；
を含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板と前記第２基板との間に垂直配向型の液晶層をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板が、前記液晶層を所定の方向に配向させる第１垂直配向膜を含み、
前記第２基板が、前記液晶層を所定の方向に配向させる第２垂直配向膜を含む、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１垂直配向膜と前記第２垂直配向膜とがラビングされている、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１垂直配向膜と前記第２垂直配向膜とが互いに反対方向にラビングされている、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層の位相遅延値が約250nm乃至350nmである、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１位相差フィルムと前記第２位相差フィルムとのうち、一方がλ／４フィルムとＣ−プレートとを含み、他方がλ／４フィルムを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１位相差フィルムと前記第２位相差フィルムとのそれぞれがλ／４フィルムとＣ−プレートとを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１位相差フィルムと前記第２位相差フィルムとのそれぞれが二軸性λ／４フィルムを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記二軸性λ／４フィルムの厚さ位相差が100nm乃至140nmである、請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１位相差フィルムが二軸性λ／４フィルムを含み、前記二軸性λ／４フィルムの遅相軸と前記第１偏光フィルムの透過軸とが45度を成す、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第２位相差フィルムが二軸性λ／４フィルムを含み、前記二軸性λ／４フィルムの遅相軸と前記第２偏光フィルムの透過軸とが45度を成す、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１位相差フィルムが第１二軸性λ／４フィルムを含み、
前記第２位相差フィルムが第２二軸性λ／４フィルムを含み、
前記第１二軸性λ／４フィルムの遅相軸と前記第２二軸性λ／４フィルムの遅相軸とが直交する、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１位相差フィルムがλ／４フィルムを含み、前記λ／４フィルムの遅相軸と前記第１偏光フィルムの透過軸とが45度を成す、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第２位相差フィルムがλ／４フィルムを含み、前記λ／４フィルムの遅相軸と前記第２偏光フィルムの透過軸とが45度を成す、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１位相差フィルムと前記第２位相差フィルムとのそれぞれがλ／４フィルムを含み、前記λ／４フィルムの面内位相差が100nm乃至140nmである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第１位相差フィルムが第１λ／４フィルムを含み、
前記第２位相差フィルムが第２λ／４フィルムを含み、
前記第１λ／４フィルムの遅相軸と前記第２λ／４フィルムの遅相軸とが直交する、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第１位相差フィルムと前記第２位相差フィルムとのうち、少なくとも一つがＣ−プレートを含み、前記Ｃ−プレートの総厚さ位相差が100nm乃至340nmである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
第１基板の上に薄膜トランジスタを形成する段階；
前記第１基板に対向するように第２基板を配置する段階；
前記第１基板の外面に第１位相差フィルムと第１偏光フィルムとを順番に接着する段階；
前記第２基板の外面に第２位相差フィルムと第２偏光フィルムとを順番に接着する段階；及び、
前記第１基板と前記第２基板との間に垂直配向型の液晶層を形成する段階；
を含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記液晶層の位相遅延値が約250nm乃至350nmである、請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には、透過型液晶表示装置に含まれる位相差フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は液晶表示パネルを含む。液晶表示パネルでは薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板とが互いに対向し、それら二枚の基板の間に液晶層が挟まれている。液晶表示パネルは非発光素子であるため、特に透過型液晶表示装置では、薄膜トランジスタ基板の背面をバックライトユニットの光で照らすことにより、液晶表示パネルに画像が表示される。更に、各基板の外面には偏光フィルムが一枚ずつ接着されている。二枚の偏光フィルムの透過軸は互いに直交している。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶層の屈折率異方性を利用して各画素の輝度（透過率）を変化させる。より具体的には、各画素の液晶層に対して個別に電圧を印加し、液晶層に含まれている液晶分子の長軸を画素ごとに回転させる。それにより、液晶層を透過する光の異なる偏光成分の間での位相差を画素ごとに調節する。その位相差に応じ、二枚の偏光フィルムを同時に透過する光量が画素ごとに調節される。
【特許文献１】韓国特許出願公開第2005−031962号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶は複屈折性を示す。すなわち、液晶分子の長軸方向の屈折率が短軸方向の屈折率とは異なる。液晶の複屈折性により、液晶表示装置の画面の輝度と色特性とが一般に、画面を見る位置（視野角）に応じて変化する。すなわち、画面を正面から斜めに外れた位置から見る時での画面の輝度と色特性とが、正面から見る時でのそれらとは異なる。従って、液晶表示装置の画面には一般に、視野角に応じてコントラスト比が変化し、更に、色変移や階調反転等の現象が生じる。近年では、中小型モバイル製品に搭載される液晶表示装置として、表示パネルを90度回転できるモデルが開発されている。そのモデルでは液晶表示装置の更なる広視野角化が特に重要である。
【０００５】
ツイストネマチック（ＴＮ）モードの液晶表示装置では一般に、画面の左右での視野角は良好だが、上下方向では階調反転が問題である。特に従来のＴＮモード液晶表示装置は広視野角フィルムを用いているので、視野角は広くなるが、特に画面の下方及び対角線方向での階調反転を除去することが容易ではない。一方、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示装置は視野角と応答速度とでＴＮモード液晶表示装置より優れている。しかし、ＶＡモード液晶表示装置では視野角を向上させるために、画素電極がパターニングされ（ＰＶＡ）、又は一つの画素が複数のドメインに分割されている（ＭＶＡ）。これらの工夫によってＶＡモード液晶表示装置の製造工程は複雑であるので、更なる簡素化が困難である。
本発明の目的は、更なる広視野角化を実現させ、かつ階調反転を除去できる透過型液晶表示装置、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による液晶表示装置は、
薄膜トランジスタが形成されている第１基板；
第１基板に対向する第２基板；
第１基板の外面に順番に接着されている第１位相差フィルムと第１偏光フィルム；
第２基板の外面に順番に接着されている第２位相差フィルムと第２偏光フィルム；
を含む。ここで、好ましくは、第１基板と第２基板との間には垂直配向型の液晶層をさらに含む。更に好ましくは、第１基板が、液晶層を所定の方向に配向させる第１垂直配向膜を含み、第２基板が、液晶層を所定の方向に配向させる第２垂直配向膜を含む。好ましくは、第１垂直配向膜と第２垂直配向膜とがラビングされている。更に好ましくは、第１垂直配向膜と第２垂直配向膜とが互いに反対方向にラビングされている。好ましくは、液晶層の位相遅延値が約250nm乃至350nmである。
【０００７】
好ましくは、第１位相差フィルム及び第２位相差フィルムのうち、一方はλ／４フィルムとＣ−プレートとを含み、他方はλ／４フィルムを含む。更に好ましくは、第１位相差フィルムと第２位相差フィルムとのそれぞれがλ／４フィルムとＣ−プレートとを含む。第１位相差フィルムがλ／４フィルムを含む場合、好ましくは、そのλ／４フィルムの遅相軸と第１偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第２位相差フィルムがλ／４フィルムを含む場合、好ましくは、そのλ／４フィルムの遅相軸と第２偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第１位相差フィルムと第２位相差フィルムとのそれぞれがλ／４フィルムを含む場合、好ましくは、λ／４フィルムの面内位相差が100nm乃至140nmである。第１位相差フィルムが第１λ／４フィルムを含み、第２位相差フィルムが第２λ／４フィルムを含む場合、好ましくは、第１λ／４フィルムの遅相軸と第２λ／４フィルムの遅相軸とが直交する。第１位相差フィルムと第２位相差フィルムとの少なくとも一方がＣ−プレートを含む場合、好ましくは、Ｃ−プレートの総厚さ位相差が100nm乃至340nmである。
【０００８】
第１位相差フィルムと第２位相差フィルムとのそれぞれが二軸性λ／４フィルムを含んでも良い。第１位相差フィルムが二軸性λ／４フィルムを含む場合、好ましくは、その二軸性λ／４フィルムの遅相軸と第１偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第２位相差フィルムが二軸性λ／４フィルムを含む場合、好ましくは、その二軸性λ／４フィルムの遅相軸と第２偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。第１位相差フィルムが第１二軸性λ／４フィルムを含み、第２位相差フィルムが第２二軸性λ／４フィルムを含む場合、好ましくは、第１二軸性λ／４フィルムの遅相軸と第２二軸性λ／４フィルムの遅相軸とが直交する。二軸性λ／４フィルムの厚さ位相差は好ましくは100nm乃至140nmである。
【０００９】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、
第１基板の上に薄膜トランジスタを形成する段階；
第１基板に対向するように第２基板を配置する段階；
第１基板の外面に第１位相差フィルムと第１偏光フィルムとを順番に接着する段階；
第２基板の外面に第２位相差フィルムと第２偏光フィルムとを順番に接着する段階；及び、
第１基板と第２基板との間に垂直配向型の液晶層を形成する段階；を含む。好ましくは、液晶層の位相遅延値が約250nm乃至350nmである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による液晶表示装置では、薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板との各外面に位相差フィルムと偏光フィルムとが一対ずつ接着されている。好ましくは、各対の位相差フィルムがλ／４フィルムを含み、そのλ／４フィルムの遅相軸と偏光フィルムの透過軸とが45度を成す。更に好ましくは、一方の対に含まれるλ／４フィルムの遅相軸と、他方の対に含まれるλ／４フィルムの遅相軸とが直交する。それにより、更なる広視野角化が達成され、特に階調反転が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、本発明をより一層詳細に説明する。
図1は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の断面図である。液晶表示装置1は液晶表示パネル10、液晶表示パネル10の一面に順番に接着されている第１λ／４フィルム21及び第１偏光フィルム30、液晶表示パネル10の他面に順番に接着されているＣ−プレート42、第２λ／４フィルム41及び第２偏光フィルム50を含む。ここで液晶表示パネル10は薄膜トランジスタ基板100と、薄膜トランジスタ基板100に対向して結合しているカラーフィルタ基板200、そして薄膜トランジスタ基板100とカラーフィルタ基板200の間に位置する液晶層300を含む。
【００１２】
薄膜トランジスタ基板100について説明する。
第１基板素材111の上に薄膜トランジスタTが形成されている。薄膜トランジスタTは、ゲート電極121、ゲート電極121を覆っているゲート絶縁膜131、ゲート電極121の上部に島のように形成されている半導体層132と抵抗接触層133、ゲート電極121を中心に離隔されてチャンネル領域を定義するソース電極141とドレイン電極142を含む。
ゲート電極121は、単一層で形成することもできるが、二重層や三重層で形成することもできる。単一層で形成する場合にはアルミニウムやアルミニウム−ネオジム合金で形成し、二重層で形成する場合にはクロム、モリブデン又はモリブデン合金膜などの物理化学的特性が優れた物質で下部層を形成して、アルミニウム又はアルミニウム合金などの比抵抗が低い物質で上部層を形成できる。
ゲート絶縁膜131は、窒化ケイ素（SiNx）等で形成される。
半導体層132は水素化非晶質ケイ素などの半導体で形成されてもよく、抵抗接触層133はｎ＋水素化非晶質シリコン（高濃度のｎ型不純物がドーピングされている水素化非晶質シリコン）などの物質で形成されていてもよい。抵抗接触層133はゲート電極121を中心に両側で分離されている。
ソース電極141とドレイン電極142もゲート配線のように、単一層で形成されるが二重層や三重層で形成することもできる。単一層で形成する場合には、アルミニウムやアルミニウム−ネオジム合金で形成され、二重層で形成する場合にはクロム、モリブデン又はモリブデン合金膜などの物理化学的特性が優れた物質で形成された下部層を形成して、アルミニウム又はアルミニウム合金などの比抵抗が低い物質で形成された上部層を形成できる。
【００１３】
薄膜トランジスタTの上には保護膜151が形成されている。保護膜151はソース電極141とドレイン電極142との間のチャンネル部を覆って保護する。保護膜151にはドレイン電極142を露出する接触口152が形成されている。
保護膜151の上にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等の透明な導電物質で形成された画素電極161が形成されている。画素電極161は接触口152を通して、ドレイン電極143と連結されている。
画素電極161の上には第１垂直配向膜171が形成されている。第１垂直配向膜171は、カラーフィルタ基板200の第２垂直配向膜251と共に液晶層300を垂直配向させる。第１垂直配向膜171と第２垂直配向膜251はラビングされているが、各々のラビング方向は互いに反対方向である。ラビングされた垂直配向膜171、251により液晶層300は所定のプレティルト角を有し、電界印加時には一定方向に倒れる。
【００１４】
カラーフィルタ基板200について説明する。
第２基板素材211の上にブラックマトリックス221が形成されている。ブラックマトリックス221は一般に、赤色セル（Ｒ）、緑色セル（Ｇ）、及び青色セル（Ｂ）の間を区分し、薄膜トランジスタ基板100に位置する薄膜トランジスタTへの直接的な光照射を遮断する。ブラックマトリックス221は、黒色顔料が添加された感光性有機物質で形成され、黒色顔料としてはカーボンブラックやチタンオキサイドなどを用いる。
カラーフィルタ層231は、ブラックマトリックス221を境界にしてＲＧＢの三色のものが交互に形成されている。カラーフィルタ層231は、バックライトユニット（図示せず）から照射されて液晶層300を通過した光に色を与える。
カラーフィルタ層231の上には、共通電極241が形成されている。共通電極241はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明な導電物質で形成される。共通電極241は、薄膜トランジスタ基板の画素電極161と共に液晶層300に対して直接、電圧を印加する。
共通電極241の上には第２垂直配向膜251が形成されている。第２垂直配向膜251は、薄膜トランジスタ基板100の第１垂直配向膜171と共に液晶層300を垂直配向させる。
【００１５】
液晶層300は、薄膜トランジスタ基板100とカラーフィルタ基板200との間に位置する。液晶層300の液晶分子は好ましくは垂直配向モードであり、誘電率異方性が負である。すなわち、電圧が加えていない状態では垂直配向膜171、251により、液晶分子の長軸が基板100、200に対して垂直である。液晶層300の液晶分子に対しては更に、垂直配向膜171、251のラビングにより、所定のプレティルト角が付与されている。それにより、電界印加時に液晶分子が一定方向に倒れる。液晶層300の液晶分子が両基板100、200に対して実質的に垂直に配向されているために、視野角が広い。
液晶層300の位相遅延値（Δn×d、Δnは誘電率異方性、dはセルギャップ）は、250nm乃至350nmであることが望ましい。液晶層300の位相遅延値が250nm以下である場合、液晶層300の透過率が低下する。位相遅延値が350nm以上である場合も透過率が低下し、かつ画面が黄色くなる恐れがある。液晶層300の位相遅延値と透過率との間の関係は図3に示されている。
【００１６】
本発明の第１実施形態による上記の液晶表示パネル10の特徴は次の通りである。
液晶表示パネル10は透過型であり、薄膜トランジスタ基板100には反射膜が形成されていない。ここで、反射膜は主にアルミニウムのような反射率が優れた金属で形成され、カラーフィルタ基板の外側から入射される光を反射する。液晶表示パネルが反射型又は半透過型である場合、薄膜トランジスタ基板には反射膜が形成される。反射型又は半透過型液晶表示パネルでは特に、反射効率を高めるために、上部がレンズ形状の有機膜が形成されねばならない。本発明の第１実施形態では、液晶表示パネル10が透過型として形成されているので、反射膜形成工程と有機膜形成工程とが省略可能である。従って、製造工程が簡単になる。
【００１７】
また、本発明の第１実施形態による液晶表示パネル10においては、ＰＶＡモードやＭＶＡモードの液晶表示パネルとは異なり、画素電極161と共通電極241とに切開パターンが形成されていなくても良く、画素電極161と共通電極241との上に突起が形成されていなくても良い。ここで、ＰＶＡモードの液晶表示パネルでは、画素電極と共通電極とに切開パターンが形成され、液晶にプレティルト角が与えられている。ＭＶＡモードの液晶表示パネルでは、画素電極と共通電極との上に突起が形成され、各画素が複数のドメインに分割されている。本発明の第１実施形態による液晶表示パネル10では、垂直配向膜171、251をラビングするという簡単な工程で、液晶層300の液晶分子にプレティルト角を与えているので、ＰＶＡモードやＭＶＡモードの液晶表示パネルとは異なり、切開パターンや突起を形成する必要がない。
【００１８】
以下、液晶表示パネル10の両面に接着されている位相差フィルム21、41、42と偏光フィルム30、50とについて説明する。
液晶表示パネル10の表面に対して垂直な方向をz軸とし、z軸に対して垂直であり、かつ互いに垂直なx軸とy軸とが液晶表示パネル10の表面と同じ平面内にあるとする。位相差フィルムのx、y、z各方向での屈折率をnx、ny、nzとする。位相差フィルムがλ／４フィルムである場合、nx＞ny＝nzであり、Ｃ−プレートである場合、nx＝ny＞nzである（ここで、λ／４フィルムの遅相軸をx軸としている）。λ／４フィルムは、透過光に含まれている二つの異なる偏光成分の間に1／4波長（好ましくは、140±40nm）の位相差を与える。それにより、λ／４フィルムは、円偏光を線偏光に変換し、逆に線偏光を円偏光に変換する。
【００１９】
薄膜トランジスタ基板100の外面には第１λ／４フィルム21と第１偏光フィルム30とが順番に接着されている。図2に示されているように、液晶表示パネル10では、薄膜トランジスタ基板100の表面に対して平行な基準方向（好ましくは薄膜トランジスタ基板100の長辺に平行な方向（図2では右方）であり、その方向を0度とする）に対し、各垂直配向膜171、251のラビング方向が135度又は315度であり、すなわち、互いに平行でかつ反対方向である。その場合、好ましくは、基準軸（0度）に対し、第１λ／４フィルム21の遅相軸が25度の方向を指し、第１偏光フィルム30の透過軸が70度の方向を指す。すなわち、第１λ／４フィルム21の遅相軸が第１偏光フィルム30の透過軸と45度を成す。それにより、ブラック状態（液晶層300に対して電圧が印加されていない状態）での光漏れを防ぐ。
【００２０】
カラーフィルタ基板200の外面には、Ｃ−プレート42、第２λ／４フィルム41、及び第２偏光フィルム50が順番に接着されている。好ましくは、Ｃ−プレート42の厚さ位相差Rthが100nm乃至340nmである。ここで、厚さ位相差Rthは[(nx＋ny)／2−nz]×dで定義されている（dはＣ−プレート42の厚さである）。Ｃ−プレート42の厚さ位相差Rthが100nm以下である場合、その透過率が低下する。一方、厚さ位相差Rthが340nm以上である場合、視野角の増大に伴い、画面が黄色くなる恐れがある。
【００２１】
好ましくは、図2に示されているように、基準軸（0度）に対し、第２λ／４フィルム41の遅相軸が115度の方向を指し、第２偏光フィルム50の透過軸が160度の方向を指す。すなわち、第２λ／４フィルム41の遅相軸は第２偏光フィルム50の透過軸と45度を成す。それにより、ブラック状態での光漏れを防ぐ。更に、第１λ／４フィルム21の遅相軸と第２λ／４フィルム41の遅相軸とが互いに直交する。それにより、ブラック状態での光漏れが更に防止される。尚、第１偏光フィルム30の透過軸と第２偏光フィルム50の透過軸とは互いに直交する。
【００２２】
好ましくは、第１λ／４フィルム21と第２λ／４フィルム41との各面内位相差Roが100nm乃至140nmである。ここで、面内位相差Roは(nx−ny)×dで定義されている（dはλ／４フィルム21、41の厚さである）。各λ／４フィルム21、41の面内位相差Roが100nm以下である場合、各透過率が低下する。一方、面内位相差Roが140nm以上である場合、視野角の増大に伴い、画面が黄色くなる恐れがある。
【００２３】
以下の色々な液晶表示装置について、視野角による階調別透過率を図4A乃至図6Bに示したシミュレーション結果を通して調べる。
図4A、4Bは、ＴＮモード液晶表示装置について視野角と透過率との関係を階調別に示したグラフである。図5A、5Bは、従来のＶＡモード液晶表示装置について、視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフである。図6A、6Bは、本発明の第１実施形態による液晶表示装置について、視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフである。
【００２４】
図4A、4Bを得た実験では、ディスコティック（discotic）液晶を含む広視野角フィルムを適用したＴＮモードの液晶表示装置が使用された。その液晶表示装置では特に液晶層の位相遅延値Δndが360nmである。さらに、電界が形成されていない状態の液晶層では配向方向が配向膜のラビング方向から90度の角度まで連続的にツイストされている。配向膜のラビング方向は、カラーフィルタ基板側が270度であり、薄膜トランジスタ基板側が180度である。従って、両配向膜のラビング方向は90度を成している。両基板の外面に接着された偏光フィルムの透過軸は、カラーフィルタ基板側が0度であり、薄膜トランジスタ基板側が90度である。従って、両偏光フィルムの透過軸は90度を成している。
図4A、4Bに示されている実線で囲まれた各部分A、Bでは、階調反転が発生している。従って、図4A、4Bからは、垂直方向と水平方向との両方で階調反転が発生することがわかる。
【００２５】
図5A、5Bを得た実験では、垂直配向膜がラビングされたＶＡモード液晶表示装置が使用された。その液晶表示装置では特に、液晶層の位相遅延値Δndが340nmであり、液晶層の配向方向が揃っている。垂直配向膜のラビング方向は135度と315度であり、カラーフィルタ基板側と薄膜トランジスタ基板側とが互いに平行でかつ反対方向である。カラーフィルタ基板の外面にだけ、厚さ位相差Rthが120nmであるＣ−プレートが接着されている。両基板の外面に接着された偏光フィルムの透過軸は、カラーフィルタ基板側が0度であり、薄膜トランジスタ基板側が90度である。従って、両偏光フィルムの透過軸は90度を成している。
図5A、5Bに示されている実線で囲まれた各部分C、Dでは、階調反転が発生している。従って、図5A、5Bからは、垂直方向と水平方向との両方で階調反転が発生することがわかる。
【００２６】
図6A、6Bを得た実験では、垂直配向膜がラビングされた、本発明の第１実施形態によるＶＡモード液晶表示装置が使用された。その液晶表示装置では特に、液晶層の位相遅延値Δndが340nmであり、液晶層の配向方向が揃っている。垂直配向膜のラビング方向は135度と315度であり、カラーフィルタ基板側と薄膜トランジスタ基板側とが互いに平行でかつ反対方向に形成されている。
図1及び図2に示されているように、薄膜トランジスタ基板100の外面には第１λ／４フィルム21と第１偏光フィルム30とが接着されており、カラーフィルタ基板200の外面には、Ｃ−プレート42、第２λ／４フィルム41、及び第２偏光フィルム50が順番に接着されている。特に図2に示されているように、カラーフィルタ基板200側の第２偏光フィルム50の透過軸が160度であり、薄膜トランジスタ基板100側の第１偏光フィルム30の透過軸が70度である。従って、両偏光フィルムの透過軸は90度を成している。Ｃ−プレート42の厚さ位相差Rthは120nmであり、各λ／４フィルム21、41の面内位相差Roは120nmである。
図6A、6Bから明らかな通り、垂直方向と水平方向との両方で有意な階調反転が観察されなかった。尚、図6Aでは、水平方向の−60度付近で多少の階調反転が観察されるが、これは液晶層の位相遅延値Δndを調節すれば除去できる。
【００２７】
図7乃至図10は各々、本発明の第２実施形態乃至第５実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。液晶パネル10は、カラーフィルタ基板が上部に、薄膜トランジスタ基板が下部に位置して、ラビングされた垂直配向膜を有する透過型ＶＡモードである。
図7に示した第２実施形態による液晶表示装置1aを見ると、薄膜トランジスタ基板側には、Ｃ−プレート22、第１λ／４フィルム21、及び第１偏光フィルム30が順番に接着されており、カラーフィルタ基板側には第２λ／４フィルム41と第２偏光フィルム50とが接着されている。
図8に示した第３実施形態による液晶表示装置1bを見ると、薄膜トランジスタ基板層には第１λ／４フィルム21と第１偏光フィルム30とが接着されており、カラーフィルタ基板側には第２λ／４フィルム41と第２偏光フィルム50とが接着されている。
【００２８】
図9に示した第４実施形態による液晶表示装置1cを見ると、薄膜トランジスタ基板層には、第１Ｃ−プレート22、第１λ／４フィルム21、及び第１偏光フィルム30が接着されており、カラーフィルタ基板側には、第２Ｃ−プレート42、第２λ／４フィルム41、及び第２偏光フィルム50が接着されている。ここで、第１Ｃ−プレート22と第２Ｃ−プレート42との各々の厚さ位相差Rthを合わせた総厚さ位相差は100nm乃至340nmであることが望ましい。Ｃ−プレート22、42の総厚さ位相差が100nm以下であり、又は340nm以上である場合、視野角が不良になる恐れがある。
【００２９】
図10に示した第５実施形態による液晶表示装置1dを見ると、薄膜トランジスタ基板層には第１二軸λ／４フィルム23と第１偏光フィルム30とが接着されており、カラーフィルタ基板側には第２二軸λ／４フィルム43と第２偏光フィルム50とが接着されている。ここで、液晶表示パネル10の表面に対して垂直な方向をz軸とし、z軸に対して垂直であり、かつ互いに垂直なx軸とy軸とが液晶表示パネル10の表面と同じ平面内にあるとする。更に、位相差フィルムのx、y、z各方向での屈折率をnx、ny、nzとする。位相差フィルムが二軸λ／４フィルムである場合、nx＞ny＞nzである。好ましくは、各二軸λ／４フィルム23、43の面内位相差が100nm乃至140nmである。各二軸λ／４フィルム23、43の面内位相差が100nm以下である場合、各透過率が低下する。一方、面内位相差が140nm以上である場合、視野角の増大に伴い、画面が黄色くなる恐れがある。
好ましくは、第１二軸λ／４フィルム23の遅相軸が第１偏光フィルム30の透過軸と45度を成し、第２二軸λ／４フィルム43の遅相軸が第２偏光フィルム50の透過軸と45度を成す。それにより、ブラック状態での光漏れを防ぐ。
【００３０】
本発明による液晶表示装置は、上記の実施形態には限定されない。特に、携帯電話、タブレット型コンピュータ、又はサブノートブックに搭載される、90度回転させて使用される中小型の表示装置としても、本発明による液晶表示装置は使用可能である。
本発明のいくつかの実施形態を図示しながら説明したが、当業者であれば、本発明の原則や精神から抜け出さずに本発明の上記の実施形態を変形できるであろう。従って、それらの変形も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶表示装置の断面図
【図２】本発明の第１実施形態による液晶表示装置に含まれている、二つの偏光フィルムの各透過軸、二つのλ／4フィルムの各遅相軸、及び二つの配向膜の各ラビング方向を示す平面図
【図３】液晶層の位相遅延値と透過率との間の関係を表すグラフ
【図４Ａ】ＴＮモード液晶表示装置について、水平方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図４Ｂ】ＴＮモード液晶表示装置について、垂直方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図５Ａ】従来のＶＡモード液晶表示装置について、水平方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図５Ｂ】従来のＶＡモード液晶表示装置について、垂直方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図６Ａ】本発明の第１実施形態による液晶表示装置について、水平方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図６Ｂ】本発明の第１実施形態による液晶表示装置について、垂直方向での視野角と透過率との間の関係を階調別に示したグラフ
【図７】本発明の第２実施形態による液晶表示装置の概略的な断面図
【図８】本発明の第３実施形態による液晶表示装置の概略的な断面図
【図９】本発明の第４実施形態による液晶表示装置の概略的な断面図
【図１０】本発明の第５実施形態による液晶表示装置の概略的な断面図
【符号の説明】
【００３２】
21      第１λ／４フィルム
30      第１偏光フィルム
41      第２λ／４フィルム
42      Ｃ−プレート
50      第２偏光フィルム
100      薄膜トランジスタ基板
200      カラーフィルタ基板
300      液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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