(57)【要約】【課題】垂直配向モード液晶表示装置のコントラスト比を向上させた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置を提供する。本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に位置するカラーフィルタと、前記第１基板と対応する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介される液晶層と、前記第１基板上に付着した第１補償フィルムと、前記第１補償フィルムの外側面に位置する第１偏光板と、前記第２基板上に位置する第２補償フィルムと、前記第２補償フィルムの外側面に位置する第２偏光板とを含み、前記第１補償フィルムは、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の面内の位相差値（Ｒｏ）と、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）を含み、前記第２補償フィルムは二軸性フィルムである。【選択図】図１
2012234143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板の上に位置するカラーフィルタと、
前記第１基板と対応する第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液晶層と、
前記第１基板の上に配置された第１補償フィルムと、
前記第１補償フィルムの外側面に位置する第１偏光板と、
前記第２基板の上に位置する第２補償フィルムと、
前記第２補償フィルムの外側の表面に位置する第２偏光板とを含み、
前記第１補償フィルムは、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の面内の位相差値（Ｒｏ）と、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）を有し、
前記第２補償フィルムは、二軸性フィルムであることを特徴する液晶表示装置。
【請求項２】
前記二軸性フィルムの厚さ方向の位相差値が２５０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下であることを特徴する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記二軸性フィルムの面内の位相差値は４５ｎｍ以上７５ｎｍ以下であることを特徴する請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１補償フィルム及び前記第２補償フィルムは、トリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー系、及びアクリル系の高分子樹脂からなる一群より選択した少なくとも一つで形成することを特徴する請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記アクリル系の高分子樹脂はポリメチルメタクリレートを含み、
前記第１補償フィルムの厚さ方向の位相差値が−１０ｎｍ以上０以下の範囲であることを特徴する請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１基板の上に位置する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上に位置する画素電極と、
前記第２基板の上に位置する共通電極とをさらに含み、
前記画素電極と前記共通電極の間に生成される電界によって前記液晶層の液晶分子が配列されることを特徴する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１補償フィルムは前記第１基板と前記第１偏光板との間に介在することを特徴する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２補償フィルムは前記第２基板と前記第２偏光板との間に介在することを特徴する請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
第１基板と、
前記第１基板の上に位置するカラーフィルタと、
前記第１基板と対応する第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液晶層と、
前記第１基板の上に位置する第１補償フィルムと、
前記第１補償フィルムの外側の表面に位置する第１偏光板と、
前記第２基板の上に位置する第２補償フィルムと、
前記第２補償フィルムの外側の表面に配置された第２偏光板とを含み、
前記第１補償フィルムは、面内の位相差値が０であり、厚さ方向の位相差値が０である位相遅延層で形成し、前記第２補償フィルムは二軸性フィルムであることを特徴する液晶表示装置。
【請求項１０】
第１基板と、
前記第１基板の上に位置するカラーフィルタと、
前記第１基板と対応する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、
前記第１基板の上に位置する第１偏光板と、
前記第２基板の上に位置し、前記第１偏光板と前記第１基板との間に位置しない補償フィルムと、
前記補償フィルムの外側の表面に位置する第２偏光板とを含み、
前記補償フィルムは二軸性フィルムであることを特徴する液晶表示装置。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、光を利用して画像を表示する液晶表示パネル、及び前記液晶表示パネルの下部に配置されて前記液晶表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリを含む。
【０００３】
液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ及び画素電極を有する第１基板、第１基板と対向し、共通電極を有する第２基板、及び第１基板と第２基板の間に介在する液晶層を含む。
【０００４】
液晶層内の液晶は画素電極及び共通電極の間に形成された電界によって垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ、ＶＡ）モードで作動することができる。例えば、画素電極及び共通電極の間に電界が形成されないときに、前記液晶表示パネルはブラック画像を実現し、前記画素電極及び前記共通電極の間に電界が形成されるときには、種々の階調の画像を実現する。
【０００５】
画素電極及び共通電極の間に電界が形成されるとき、画素電極または共通電極に対する液晶層内の液晶の角度が９０度より小さく配列されるに従い次第に明るい画像を実現する。液晶が垂直方向に配列された場合、液晶表示パネルの正面に光が入射する場合には輝度の低い優れたブラック画像が表示されるが、液晶表示パネルの側面に光が入射する場合には、正面に比べてブラック画像の輝度が高く現れる。これは、液晶表示パネルの側面に進行する光は液晶表示パネルを斜めに通過するため、正面に進行する光に比べて液晶によってさらに多くの位相遅延が起こり、薄膜トランジスタとカラーフィルタを通過する際に光の散乱が起こるため、偏光状態が変化して光漏れが発生するからである。
このように、垂直配向モードで動作する液晶表示パネルでは、ブラック画像の輝度が高いためコントラスト比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｒａｔｉｏ）が低いという問題点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許公開第２０１０−０７５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、垂直配向モード液晶表示装置のコントラスト比を向上させた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板の上に位置するカラーフィルタと、前記第１基板と対応する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、前記第１基板の上に付着した第１補償フィルムと、前記第１補償フィルムの外側の表面に配置され位置する第１偏光板と、前記第２基板の上に位置する第２補償フィルムと、前記第２補償フィルムの外側の表面に位置する第２偏光板とを含み、前記第１補償フィルムは、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の面内の位相差値（Ｒｏ）と、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）を有し、前記第２補償フィルムは二軸性フィルム（ｂｉａｘｉａｌ  ｆｉｌｍ）である。
【０００９】
前記二軸性フィルムの厚さ方向の位相差値は２５０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下であってもよい。
【００１０】
前記二軸性フィルムの面内の位相差値は４５ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってもよい。
前記第１補償フィルム及び前記第２補償フィルムは、トリアセチルセルロース（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ｃｙｃｌｉｃ  ｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）系、及びアクリル系の高分子樹脂からなる一群より選択した少なくとも一つで形成してもよい。
【００１１】
前記アクリル系の高分子樹脂はポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）を含み、前記第１補償フィルムの厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）が−１０ｎｍ以上０以下の範囲であってもよい。
【００１２】
前記液晶表示装置は、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの上に位置する画素電極と、前記第２基板上に位置する共通電極とをさらに含み、前記画素電極と前記共通電極の間に発生する電界によって前記液晶層の液晶分子が配列される。
【００１３】
前記第１補償フィルムは前記第１基板と前記第１偏光板の間に配置されてもよい。
【００１４】
前記第２補償フィルムは前記第２基板と前記第２偏光板の間に配置されてもよい。
【００１５】
本発明の他の実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に位置するカラーフィルタと、前記第１基板と対応する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、前記第１基板上に位置する第１補償フィルムと、前記第１補償フィルムの外側の表面に位置する第１偏光板と、前記第２基板上に位置する第２補償フィルムと、前記第２補償フィルムの外側面に付着した第２偏光板とを含み、前記第１補償フィルムは、面内の位相差値（Ｒｏ）が０であり、厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）が０である位相遅延層で形成し、前記第２補償フィルムは二軸性フィルムからなる。
【００１６】
前記二軸性フィルムの厚さ方向の位相差値は２５０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下であってもよい。
【００１７】
前記二軸性フィルムの面内の位相差値は４５ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってもよい。前記第１補償フィルム及び前記第２補償フィルムは、トリアセチルセルロース（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ｃｙｃｌｉｃ  ｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）系、及びアクリル系の高分子樹脂からなる一群より選択した少なくとも一つで形成してもよい。
【００１８】
前記液晶表示装置は、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの上に位置する画素電極と、前記第２基板上に位置する共通電極とをさらに含み、前記画素電極と前記共通電極の間に発生する電界によって前記液晶層の液晶分子が配列される。
【００１９】
前記第１補償フィルムは前記第１基板と前記第１偏光板の間に配置してもよい。
【００２０】
前記第２補償フィルムは前記第２基板と前記第２偏光板の間に配置してもよい。
【００２１】
本発明の他の実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に位置するカラーフィルタと、前記第１基板と対応する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、前記第１基板の上に位置する第１偏光板と、前記第１偏光板と前記第１基板の間に位置せず，前記第２基板の上に位置する補償フィルムと、前記補償フィルムの外側の表面に位置する第２偏光板とを含み、前記補償フィルムは二軸性フィルムからなる。前記二軸性フィルムの厚さ方向の位相差値は２５０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下であってもよい。
【００２２】
前記二軸性フィルムの面内の位相差値は４５ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってもよいり得る。前記補償フィルムは、トリアセチルセルロース（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ｃｙｃｌｉｃ  ｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）系、及びアクリル系の高分子樹脂からなる一群より選択した少なくとも一つで形成することができる。
【００２３】
前記液晶表示装置は、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの上に位置する画素電極と、前記第２基板の上に位置する共通電極とをさらに含み、前記画素電極と前記共通電極の間に発生する電界によって前記液晶層の液晶分子が配列される。
【００２４】
前記補償フィルムは前記第２基板と前記第２偏光板の間に配置してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明の一実施形態によれば、カラーフィルタが下部表示板に位置する液晶表示装置の構造で、最適の光学設計によってブラック画像の輝度を最小化することにより、コントラスト比を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。
【図２Ａ】上部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図３Ａ】上部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図４Ａ】上部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図５Ａ】下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの液晶表示装置における光の経路による液晶表示装置を示す断面図偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施例にかかる下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施例にかかる図６Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図７Ａ】下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施例にかかる下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施例にかかる図８Ａの液晶表示装置における光の経路による偏光状態を示すポアンカレ球面を切断した断面図である。
【図９Ａ】本発明の第２の実施例にかかる図８Ａ及び図８Ｂで説明した液晶表示装置における正面からのブラック輝度を示すグラフであるである。
【図９Ｂ】図８Ａ及び図８Ｂの実施形態による補償構造を反対に構成した液晶表示装置における正面からのブラック輝度を示すグラフである。
【図１０】図８Ａ及び図８Ｂで説明した液晶表示装置における正面からのコントラスト比を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３の実施例にかかる液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化することもできる。ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底かつ完全なものとなるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供するものである。
【００２８】
図面において、層及び領域の厚さは明確性のために誇張されたものである。また、層が他の層または基板「上」にあるという場合、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはこれらの間に第３の層が介されることもできる。明細書の全体にわたって同一な参照番号で表示された部分は同一の構成要素を意味する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施例による液晶表示装置を示す断面図である。図１を参照すれば、本実施形態による液晶表示装置は、下部表示板１００、上部表示板２００、下部表示板１００の下部に位置する第１光学ユニット１０、及び上部表示板２００上部に位置する第２光学ユニット２０を含む。第１光学ユニット１０は第１補償フィルム１２及び第１偏光板１５を含み、第２光学ユニット２０は第２補償フィルム２２及び第２偏光板２５を含む。
【００３０】
下部表示板１００は、第１基板１１０、第１基板１１０の上に位置するゲート電極を含むゲート線１２１、ゲート線１２１の上に位置するゲート絶縁膜１４０、ゲート絶縁膜１４０の上に位置する半導体層１５４、半導体層１５４の上に位置するオーミックコンタクト部材１６３、１６５、オーミックコンタクト部材１６３、１６５の上に位置し、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５を含むデータ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５を覆うように形成されている保護膜１８０、保護膜１８０の上に位置する画素電極１９１、及び画素電極１９１の上に位置するカラーフィルタ２３０を含む。カラーフィルタ２３０は、図１に示したものとは異なって画素電極１９１の下に位置することもできる。このように、本発明の実施形態による液晶表示装置でカラーフィルタ２３０は下部表示板１００に位置する。
【００３１】
上部表示板２００は、第２基板２１０の上に位置する遮光部材２２０、遮光部材２２０の上に位置する蓋膜２５０、及び蓋膜２５０の上に位置する共通電極２７０を含む。遮光部材２２０は下部表示板２００に形成してもよい。共通電極２７０は透明な導電性物質からなり、共通電圧の印加を受ける。
【００３２】
本実施形態による液晶表示装置は、下部表示板１００と上部表示板２００の間に介在する液晶層３をさらに含む。
【００３３】
ゲート電極１２１、ソース電極１７３、ドレイン電極１７５は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は画素電極１９１と電気的に接続される。画素電極１９１は透明な導電性物質からなり、データ線１７１から転送されるデータ電圧が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を通じて印加される。
【００３４】
上記液晶層３は垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードで駆動される。つまり、画素電極１９１と共通電極２７０の間に電界が形成されない状態で液晶層３の液晶は第１基板１１０の表面に対して垂直方向に配列され、画素電極１９１と共通電極２７０の間に電界が形成されると、液晶層３の液晶は第１基板１１０の表面に対して傾斜し、電界の強さが強くなるほど傾斜角が大きくなって、究極的には第１基板１１０の表面に対して水平方向に配列される。
【００３５】
第１光学ユニット１０は、下部表示板１００の下部に配置された第１偏光板１５と、第１偏光板１５と下部表示板１００の間に配置された第１補償フィルム１２とを含む。本発明の実施形態による第１補償フィルム１２は、面内の位相差値（Ｒｏ）が０であり、厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）が０である位相遅延層で形成してもよい。第１偏光板１５の下部に配置された光源（ＢＵ）から発生した光は、第１偏光板１５及び第１補償フィルム１２を透過して下部表示板１００に入射される。第２光学ユニット２０は、上部表示板２００の上部に配置された第２偏光板２５と、第２偏光板２５と上部表示板２００の間に配置された第２補償フィルム２２とを含む。本発明の本実施形態による第２補償フィルム２２は二軸性フィルムで形成される。
【００３６】
一般に、補償フィルムは、それぞれｘ、ｙ、ｚ軸方向の屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）値を有し、ネガティブＣ−プレートは、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの屈折率関係を満たし、二軸性フィルムは、ｎｘ≠ｎｙ≠ｎｚの屈折率の関係を満たす。そして、面内の位相差値（Ｒｏ）と厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）は、それぞれの下記の数式１及び数式２によって定義された値であり、ｄは補償フィルムの厚さである。
（数１）
Ｒｏ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ    ．．．（１）
（数２）
Ｒｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ    ．．．（２）
【００３７】
第１補償フィルム１２及び第２補償フィルム２２は、トリアセチルセルロース（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ｃｙｃｌｉｃｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）系、及びアクリル系の高分子樹脂のうちの少なくとも一つで形成してもよい。上記アクリル系の高分子樹脂はポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）を含んでもよい。
【００３８】
下部表示板１００、液晶層３、上部表示板２００を順次に透過した光は、第２光学ユニット２０を通過して画像を表示する。図１を参照して説明した本発明本実施形態による液晶表示装置は、下部表示板１００にカラーフィルタ２３０が位置する構造において、下部表示板１００と第１偏光板１５の間に配置された第１補償フィルム１２を、面内の位相差値（Ｒｏ）が０であり、厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）が０に近い位相遅延層で形成し、上部表示板２００と第２偏光板２５との間に配置された第２補償フィルム２２を二軸性フィルムで形成する光学設計によって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０で発生する光の散乱による光漏れを最小化することができる。
【００３９】
以下、カラーフィルタが下部表示板１００にある構造において本発明の本実施形態による光学設計がどのように光漏れを最小化することができるのかについて説明する。また、以下で説明する本実施形態は、カラーフィルタの位置、光学補償構造に対する説明を除いては、図１で説明した内容がそのまま適用可能である。
【００４０】
図２Ａ、図３Ａ、図４Ａは、全て上部表示板２００にカラーフィルタ２３０を含む液晶表示装置を示す断面図であり、図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂは、それぞれ図２Ａ、図３Ａ、図４Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面（Ｐｏｉｎｃａｒｅ  ｓｐｈｅｒｅ）を示す図面である。
【００４１】
本明細書で説明するポアンカレ球面は、液晶表示装置を正面から見て、方位角４５度、極角６０度での観察者基準の図表である。また、本明細書で説明するポアンカレ球面は、ストークスパラメタ（Ｓｔｏｋｅｓ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）によって偏光状態を３次元空間の座標で示したものである。そして、ポアンカレ球面の北半球は左旋性（Ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ  ｃｉｒｃｌｅ；ＬＨＣ）であり、ポアンカレ球面の南半球は右旋性（Ｒｉｇｈｔ−ｈａｎｄｅｄ  ｃｉｒｃｌｅ；ＲＨＣ）を有する。
【００４２】
また、ポアンカレ球面に表した円、楕円の形状は、その歪んだ程度によって偏光状態を示すことができる。つまり、円に近い形状であるほど円偏光状態に近く、楕円に歪んだ程度が大きくなることによって直線偏光状態に近くなる。
【００４３】
図２Ａは、上部表示板２００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２は二軸性フィルムで形成され、第２補償フィルム２２はネガティブＣ−プレート（Ｃ−ｐｌａｔｅ）で形成された液晶表示装置を示す。
【００４４】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して円偏光状態に近くなる。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と接触して散乱（Ｌ２）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱は円偏光に近い状態で起こるため、光漏れが大きく起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態が曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）に少し近づいた状態となる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００に位置するカラーフィルタ２３０と接触するようになる。カラーフィルタ２３０によって散乱（Ｌ３）が起こり、上述した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による光漏れに比べて少なめの光漏れが発生する。上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイント（Ｅｘ−ｐｏｉｎｔ）に到達する。
【００４５】
ポアンカレ球面における消去ポイントは、第１偏光板１５から第２補償フィルム２２まで透過した光の理想的な偏光状態を表す位置である。
【００４６】
図３Ａは、上部表示板２００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２はネガティブＣ−プレートで形成され、第２補償フィルム２２は二軸性フィルムで形成された液晶表示装置を示す。
【００４７】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して、南極点（Ｓ）と赤道面（ＥＰ）の間に位置する。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と接触して散乱（Ｌ２）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）は、円偏光状態で起る散乱に比べて少なめの光漏れが起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態が曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）と北極点（Ｎ）との間に位置するようになる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００に位置するカラーフィルタ２３０と接触するようになる。カラーフィルタ２３０によって散乱（Ｌ３）が起こり、上述した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による光漏れに比べて少し多くの光漏れが発生する。上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイント（Ｅｘ−ｐｏｉｎｔ）に到達する。
【００４８】
図４Ａは、上部表示板２００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２と第２補償フィルム２２が全て二軸性フィルム（ｂｉａｘｉａｌ  ｆｉｌｍ）で形成された液晶表示装置を示す。
【００４９】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して、南極点（Ｓ）と赤道面（ＥＰ）との間に位置する。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と接触して散乱（Ｌ２）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）は、円偏光状態で起こる散乱に比べて少なめの光漏れが起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態が曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）と北極点（Ｎ）との間に位置するようになる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００に位置するカラーフィルタ２３０と接触するようになる。カラーフィルタ２３０によって散乱（Ｌ３）が起こり、上述した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による光漏れと同程度の光漏れが発生する。上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイントに到達する。
【００５０】
以上、カラーフィルタ２３０が上部表示板２００に位置する場合の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とカラーフィルタ２３０による光の散乱による光漏れの程度が補償フィルムの構造によって変化する現象について説明した。上述した三つの補償構造の場合に、光漏れの程度に差はあるが、一定の水準以上の光漏れが発生する。したがって、カラーフィルタ２３０が上部表示板２００に位置する液晶表示装置の場合、二軸性フィルムとネガティブＣ−プレートとの組み合わせで光学補償構造を設計することは困難である。
【００５１】
ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）から離れるほど直線偏光性が劣るため、最大限赤道面（ＥＰ）に近い状態で散乱が起これば、光漏れを減少できる。
【００５２】
図５Ａ、図６Ａ、図７Ａは、下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図であり、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂは、それぞれ図５Ａ、図６Ａ、図７Ａの液晶表示装置で光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面を示した図面である。具体的に、図５Ａ及び図７Ａは、比較例による液晶表示装置に対応し、図６Ａは、本発明の第１の実施例による液晶表示装置を示す。
【００５３】
図５Ａは、下部表示板１００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２は二軸性フィルムで形成され、第２補償フィルム２２はネガティブＣ−プレートで形成された液晶表示装置を示す。
【００５４】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して円偏光状態に近くなる。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０と接触して散乱（Ｌ２、Ｌ３）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）及びカラーフィルタ２３０による散乱（Ｌ３）は、それぞれ円偏光に近い状態で起こるため、光漏れが大きく起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態が曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）に少し近づいた状態となる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態が曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイントに到達する。
【００５５】
図６Ａは、下部表示板１００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２はネガティブＣ−プレートで形成され、第２補償フィルム２２は二軸性フィルムで形成された液晶表示装置を示す。
【００５６】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して、南極点（Ｓ）と赤道面（ＥＰ）との間に位置する。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０と接触して散乱（Ｌ２、Ｌ３）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）及びカラーフィルタ２３０による散乱（Ｌ３）は、円偏光状態で起こる散乱に比べて少ない光漏れが起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）と北極点（Ｎ）との間に位置するようになる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイントに到達する。
【００５７】
図７Ａは、下部表示板１００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２と第２補償フィルム２２が全て二軸性フィルムで形成された液晶表示装置を示す。
【００５８】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して、南極点（Ｓ）と赤道面（ＥＰ）との間に位置する。このとき、南極点（Ｓ）と赤道面（ＥＰ）のと間に位置する偏光状態は、図６Ａ、図６Ｂを参照して説明した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０と接触して散乱が起こるときの偏光状態よりもさらに南極点（Ｓ）に近く位置している。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０と接触して散乱（Ｌ２、Ｌ３）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）及びカラーフィルタ２３０による散乱（Ｌ３）は、円偏光状態で起こる散乱に比べて少ない光漏れが起こる。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（２）に沿って移動して、赤道面（ＥＰ）と北極点（Ｎ）との間に位置するようになる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（３）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイントに到達する。
【００５９】
図５Ａ乃至図７Ｂを参照して説明した通り、本発明の第１の実施例によれば，図６Ａ、図６Ｂに示すように、第１補償フィルム１２はネガティブＣ−プレートで形成し、第２補償フィルム２２は二軸性フィルムで形成する場合に、最も光漏れの程度が少なくなり、コントラスト比を高くすることができる。
【００６０】
図８Ａ及び図８Ｂを参照して、本発明の第２の実施例による液晶表示装置について説明する。図８Ａは、本発明の第２の実施例による下部表示板にカラーフィルタを含む液晶表示装置を示す断面図であり、図８Ｂは、図８Ａの液晶表示装置における光の経路によるいくつかの偏光状態を示すポアンカレ球面の断面図である。
【００６１】
具体的に、図８Ａは、下部表示板１００にカラーフィルタ２３０が位置し、第１補償フィルム１２は面内の位相差値（Ｒｏ）と厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）がほぼ０に近い位相遅延層で形成され、第２補償フィルム２２は、厚さ方向の位相差値が高い二軸性フィルムで形成された液晶表示装置を示す。図８Ｂは、ポアンカレ球面の中心を通過し、赤道面（ＥＰ）に対して垂直方向にポアンカレ球面を切断した時の断面図を示す。
【００６２】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、第１光学ユニット１０の下部に位置する光源（図示せず）から発生した光（Ｌ１）が第１光学ユニット１０を通過する。この時、第１補償フィルム１２の位相差がほぼ０に近いため、ポアンカレ球面上の偏光状態はほぼ直線偏光状態に近い。第１光学ユニット１０を通過した光は下部表示板１００に入射し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルタ２３０と接触して散乱（Ｌ２、Ｌ３）が起こる。ここで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による散乱（Ｌ２）及びカラーフィルタ２３０による散乱（Ｌ３）は直線偏光状態で起こるため、光漏れが最小化される。下部表示板１００を通過した光が液晶層３を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（１）に沿って移動して、北極点（Ｎ）に非常に近く位置するようになる。液晶層３を通過した光は上部表示板２００に入射し、上部表示板２００を通過した光は第２光学ユニット２０を通過しながらポアンカレ球面上の偏光状態は曲線（２）に沿って移動して、ポアンカレ球面の赤道面（ＥＰ）に位置する消去ポイントに到達する。
【００６３】
本実施形態において、第１補償フィルム１２の位相差は−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の面内の位相差値と、−１０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の厚さ方向の位相差値を有してもよく、第２補償フィルム２２に該当する二軸性フィルムの厚さ方向の位相差値は２５０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下であり、面内の位相差値は４５ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってもよい。第１補償フィルム１２がポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）で形成される場合、第１補償フィルム１２の厚さ方向の位相差値（Ｒｔｈ）は−１０ｎｍ以上０以下の範囲であってもよい。
【００６４】
以下、本発明の実施形態による効果について、実験例を通じて具体的に説明する。
【００６５】
図９Ａは、図８Ａ及び図８Ｂで説明した第１補償フィルムを下部表示板に有する液晶表示装置における正面からのブラック輝度を示すグラフである。具体的に、図９Ａにおいて、横軸は厚さ方向の位相差値に対する面内の位相差値を示し、縦軸は正面からのブラック画像の輝度を示す。そして、比較例（ｒｅｆ．）はカラーフィルタが下部表示板に位置し、第１補償フィルムと第２補償フィルムを全て二軸性フイルムで形成した場合を示す。
【００６６】
図９Ａを参照すると、本発明の実施形態による液晶表示装置におけるブラック画像の輝度が、比較例と比べて３０％程度減少したことが分かる。
【００６７】
図９Ｂは、第２の実施例にかかる図８Ａ及び図８Ｂに示す実施形態による補償構造を反対に構成した液晶表示装置における正面からのブラック輝度を示すグラフである。
【００６８】
具体的に、図９Ｂは、下部表示板にカラーフィルタが位置し、第１補償フィルム１２は厚さ方向の位相差値が高い二軸性フィルムで形成し、第２補償フィルム２２は位相差がほぼ０に近い位相遅延層で形成した液晶表示装置における正面からのブラック輝度を示す。そして、比較例（ｒｅｆ．）は、図９Ａと同様にカラーフィルタが下部表示板に位置し、第１補償フィルムと第２補償フィルムを全て二軸性フイルムで形成した場合を示す。
【００６９】
図９Ａと図９Ｂを比較すれば、以下のことが理解できる。すなわち，カラーフィルタが下部表示板に位置する液晶表示装置の構造において、下板表示板の下部に位置する第１補償フィルムを位相差がほぼ０に近い位相遅延層で形成し、上部表示板の上部に位置する第２補償フィルムを厚さ方向の位相差値が高い二軸性フィルムで形成するよき、ブラック輝度が減少する効果がある。しかし、補償構造を反対にする場合、つまり、第１補償フィルム１２を厚さ方向の位相差値が高い二軸性フィルムで形成し、第２補償フィルム２２を位相差がほぼ０に近い位相遅延層で形成した液晶表示装置の場合には、むしろ比較例と比べてブラック輝度が１００％程度上昇して光漏れが極大化される。
【００７０】
図１０は、図８Ａ及び図８Ｂで説明した液晶表示装置のコントラスト比を示すグラフである。
【００７１】
図１０を参照すると、図９Ａで表したグラフと正反対の傾向を示すことが分かる。なぜなら、コントラスト比はブラック輝度が減少するほど増加する傾向を示すからである。つまり、本発明の実施形態によれば、比較例（第１補償フィルムと第２補償フィルムを全て二軸性フイルムで形成した場合）に比べてコントラスト比が３０％以上向上したことが分かる。
【００７２】
図１１は、本発明の第３の実施例による液晶表示装置を示す断面図である。図１１を参照すると、図８Ａ及び図８Ｂで示した実施形態と大部分同一であるが、第１補償フィルムが省略された点に差がある。つまり、下部表示板１００と第１偏光板１５との間に補償フィルムが存在しない。
【００７３】
図８Ａ及び図８Ｂの実施形態で説明した第１補償フィルムとして位相差がほぼ０に近い位相遅延層は、概念的に位相差に寄与する部分がない。したがって、図１１の実施形態のように下部表示板１００と第１偏光板１５との間に補償フィルムを除去した場合と、図８Ａ及び図８Ｂの実施形態で説明した第１補償フィルムとして位相差がほぼ０に近い位相遅延層の光学的特性は同一である。したがって、図１１の実施形態の場合、図８Ａ及び図８Ｂの実施形態と同様のコントラスト比の改善効果がある。
【００７４】
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ず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用し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ものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０  第１光学ユニット
１２  第１補償フィルム
１５  第１偏光板
２０  第２光学ユニット
２２  ２補償フィルム
２５  第２偏光板
１００  下部表示板
２００  上部表示板
２３０  カラーフィルタ
【図１】
2012234143.tif 000003
【図８Ｂ】
2012234143.tif 000004
【図９Ａ】
2012234143.tif 000005
【図９Ｂ】
2012234143.tif 000006
【図１０】
2012234143.tif 000007
【図１１】
2012234143.tif 000008
【図２Ａ】
2012234143.tif 000009
【図２Ｂ】
2012234143.tif 000010
【図３Ａ】
2012234143.tif 000011
【図３Ｂ】
2012234143.tif 000012
【図４Ａ】
2012234143.tif 000013
【図４Ｂ】
2012234143.tif 000014
【図５Ａ】
2012234143.tif 000015
【図５Ｂ】
2012234143.tif 000016
【図６Ａ】
2012234143.tif 000017
【図６Ｂ】
2012234143.tif 000018
【図７Ａ】
2012234143.tif 000019
【図７Ｂ】
2012234143.tif 000020
【図８Ａ】
2012234143.tif 000021