JP5882565B2 - 液晶表示装置及びこれの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びこれの製造方法に関し、より詳細には、輝度が向上された液晶表示装置及びこれの製造方法に関する。

液晶表示装置は、フラットパネル表示装置（ＦＬＡＴ ＰＡＮＥＬ ＤＩＳＰＬＡＹ、ＦＰＤ）の１つとして、一般的に液晶表示装置は、光源と、光源から光が供給されて映像を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルの入射面及び出射面に具備され、光を偏光させる偏光板とを含む。

偏光板は、液晶表示パネルに供給される光のうち、いずれか一方向に振動（ｖｉｂｒａｔｅ）する偏光（以下、Ｐ偏光）は通過させ、他の方向に振動する偏光（以下、Ｓ偏光）は吸収して消滅させる。したがって、光源から発生する光の一部は、偏光板により損失され、その結果、液晶表示装置の輝度が低下することがあり、偏光板により損失された光量を補うために、液晶表示装置の電力消費が増加することがある。

米国特許出願公開第２００６−０１９３５８２号明細書

本発明の一目的は、輝度が向上された液晶表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、上述の液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

上述の本発明の一目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、光源と、複数のカラーサブ画素（ｃｏｌｏｒ ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌｓ）からなる画素とを含み、光源から光が供給されて映像を表示する液晶表示パネルと、光源と液晶表示パネルとの間に具備され、光が振動する方向に沿って光を透過、または反射させる反射偏光板（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）とを含む。

また、反射偏光板は、屈折率異方性を有し、互いに同一の方向に延長された複数のマイクロファイバー（ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ）を含む反射偏光層と、反射偏光層とオーバーラップする保護層とを含み、光源から発生して、液晶表示パネルから出射される光量は、反射偏光層の厚さにより変更され、光量の最大値に対応する反射偏光層の厚さは、画素の大きさに基づき決定することができる。

上述の本発明の他の目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置を製造する方法は、次の通りである。光が振動する方向に沿って光を透過、または反射させる反射偏光板を形成し、複数のカラーサブ画素からなる画素を含む液晶表示パネルと光源とを連結し、光源と液晶表示パネルとの間に反射偏光板を配置する。

反射偏光板を形成する方法は、次の通りである。屈折率異方性を有し、互いに同一の方向に延長された複数のマイクロファイバーを有する第１光学部材及び屈折率等方性を有する第２光学部材を、互いに交差するように配置する。第１光学部材及び第２光学部材を挟んで、上部保護層と下部保護層とを配置し、上部保護層と、下部保護層と、第１光学部材と、第２光学部材とをプレス（ｐｒｅｓｓ）して上部保護層と下部保護層との間に第１光学部材を含む反射偏光層を形成する。

光源から発生し、液晶表示パネルから出射される光量は、反射偏光層の厚さにより変化し、光量の最大値に対応する反射偏光層の厚さは、画素の大きさに応じて決定することができる。本発明の実施形態によると、第１光学部材、第２光学部材、上部保護層及び下部保護層がプレスされると、第２光学部材、上部保護層、及び下部保護層が溶融（ｍｅｌｔ）されて一体化され、第１光学部材は、上部保護層と下部保護層との間に残る。第２光学部材は、上部保護層及び下部保護層の一部になる。

上述のように、反射偏光板を用いることにより、液晶表示装置が映像を表示する際に使われる光の利用効率を向上させることができるので、液晶表示装置の輝度を向上させることができる。また、液晶表示装置の輝度を向上させる効果を最大化するために、液晶表示パネルの画素のピッチ（ｐｉｔｃｈ）によって反射偏光板の反射偏光層の厚さを決定することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 図１のＩ−Ｉ’に沿って切断した部分を示す断面図である。 反射偏光板の機能を説明する図である。 図３Ａに示した反射偏光層の断面を拡大して示した断面図である。 図３Ａに示した第１基板の部分平面図である。 図４Ａに示した第１基板を含む液晶表示パネルの部分平面図である。 図３Ａに示した反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率を示すグラフである。 図３Ａに示した反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率を示すグラフである。 図３Ａに示した反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率を示すグラフである。 図３Ａに示した反射偏光層と異なる厚さを有する反射偏光層の断面を示す図である。 図３Ａに示した反射偏光層と異なる厚さを有する反射偏光層の断面を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る反射偏光層の断面を示す図である。 本発明のまた他の実施形態に係る反射偏光層の断面を示す図である。 本発明のまた他の実施形態に係る反射偏光層の図面を示す図である。 図３Ｂに示した反射偏光板の製造工程を説明する図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。上述の本発明の目的、特徴及び効果は、添付の図面及び実施形態を通じて容易に理解されることができる。ただし、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されず、多様な形態に応用、または変形されることもできる。むしろ下の実施形態は、本発明によって開示された技術思想をより明確にし、更に本発明が属する分野で平均的な知識を持つ当業者に本発明の技術思想を十分に伝達するために提供される。したがって、本発明の範囲が後述の実施形態により限定されると解釈されてはいけない。一方、下記の実施形態と共に提示された図面は、明確な説明のために簡略化、または誇張されており、図面上に同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ’に沿って切断した部分を示す断面図である。

図１及び図２を参照すると、液晶表示装置５００は、光を発生するバックライトアセンブリ２００と、バックライトアセンブリ２００から光が供給されて映像を表示する液晶表示パネル４００とを含む。

バックライトアセンブリ２００は、複数のランプ５０と、反射板８０と、ランプ５０及び反射板８０を収納するボトムシャーシ３１０と、拡散板１２０と、複数の光学シート１３０と、反射偏光板１４０とを含む。反射板８０、ボトムシャーシ３１０、拡散板１２０、光学シート１３０、及び反射偏光板１４０は、図１及び図２に示すように、一体型であってもよい。

ランプ５０のそれぞれは、線光源（ｌｉｎｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）の形状を有してもよく、ランプ５０は、一定の間隔を空けて反射板８０上に配列され、反射板８０とオーバーラップする。ランプ電極線（ｌａｍｐ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌｉｎｅ）５２は、ランプ５０のそれぞれの電極と接続され、インバータ（図示しない）から発生する電源を、ランプ電極線５２を通じてランプ５０に供給する。

本発明の他の実施形態によると、ランプ５０は、発光ダイオード、（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）または有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）などの点光源であってもよい。しかし、ランプ５０の種類は、これに限定されない。

また、本発明の一実施形態によると、バックライトアセンブリ２００は、直下型として、ランプ５０は、液晶表示パネル４００の下部に配置され、平面上で液晶表示パネル４００とオーバーラップするように配置されてもよい。しかし、本発明の一実施形態と異なり、液晶表示装置５００は、エッジ型バックライトアセンブリ（図示しない）及びその他の構造を有するバックライトアセンブリを含んでもよい。

反射板８０は、ポリエチレンテレフタレート、（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）またはアルミニウムのように光を反射する物質を含み、反射板８０は、ボトムシャーシ３１０の底部上に具備され、ボトムシャーシ３１０の底部とオーバーラップする。ランプ５０から発生し、液晶表示パネル４００の側に進行せずに反射板８０の側に到達した光は、反射板８０により反射されて液晶表示パネル４００の側に供給することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置５００は、液晶表示パネル４００の下部に配置されるランプ５０を含む。しかし、ランプ５０の配置位置は、変更されてもよい。より詳細には、ランプ５０の配置位置は、ボトムシャーシ３１０の側壁のうちの少なくともいずれか１つの内側面に隣接して具備されてもよい。ランプ５０が、側壁のうちの少なくともいずれか１つの内側面に隣接して具備される場合に、バックライトアセンブリ２００は、導光板（図示しない）をさらに含んでもよく、ランプ５０は、導光板の側部に位置し、ランプ５０から発生する光を液晶表示パネル４００の側にガイドしてもよい。

拡散板１２０は、ランプ５０の上部に配置され、平面上でランプ５０とオーバーラップして、光を拡散させる。その結果、ランプ５０から発生した光を、拡散板１２０により液晶表示パネル４００側に均一に供給することができる。

光学シート１３０は、拡散板１２０の上部に配置され、平面上で拡散板１２０とオーバーラップする。光学シート１３０は、拡散板１２０を透過した光を集光（ｃｏｎｄｅｎｓｅ）して正面輝度を向上させるプリズムシートと、拡散板１２０から出射された光を拡散させる拡散シートとを含んでもよい。

光学シート１３０がプリズムシートを含む場合に、プリズムシートは、液晶表示パネル４００と反射偏光板１４０との間に具備されてもよい。このとき、プリズムシートは、反射偏光板１４０の厚さが均一ではないことにより、反射偏光板１４０によって散乱される光を直接的に集光してもよい。これによって、液晶表示装置５００の輝度を、向上させることができる。

図１に示すように、反射偏光板１４０は、バックライトアセンブリ２００と液晶表示パネル４００との間に位置する。反射偏光板１４０は、光が振動する方向に沿ってランプ５０から発生した光を透過、または反射させる。反射偏光板１４０の構造及び機能に対しては、図３Ａ及び図３Ｂを参照してより詳細に説明する。

液晶表示パネル４００は、薄膜トランジスタが形成されている第１基板４２０と、第１基板４２０と対向する第２基板４１０とを含む。第１基板４２０は、複数の画素（図４Ｂの４１５）を含み、複数の画素のそれぞれは、サブ画素（図４Ｂの４１１、４１２、及び４１３）からなる。サブ画素４１１、４１２、４１３のそれぞれは、薄膜トランジスタ（図示しない）と薄膜トランジスタと電気的に接続される画素電極（図４ＡのＰＥ）とを含む。

第２基板４１０は、サブ画素と一対一に対応して配置されるカラーフィルタ（図示しない）及び画素電極と電界を形成する共通電極（図示しない）を含む。その結果、第１基板４２０と第２基板４１０との間に介在する液晶（図３Ａの４０５）は、画素電極及び共通電極により形成される電界によってその方向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）の方向が変化し、第１基板４２０と第２基板４１０とを透過する光量が調節される。

本発明の他の実施形態によると、サブ画素と一対一に対応して配置されるカラーフィルタは、第１基板４２０上に形成されてもよい。また、本発明の他の実施形態によると、第２基板４１０が、共通電極を含まず、第１基板４２０が共通電極を含んでもよい。第１基板４２０が共通電極を含む場合には、共通電極は、画素電極と共に水平電界（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ）を形成し、液晶の方向子の方向を調節する対向電極として機能してもよい。

ボトムシャーシ３１０は、底部及び底部から延長された側壁を具備し、底部と側壁との間に収納空間を有し、収納空間に反射板８０及びランプ５０が収納される。ランプ５０の上部には、拡散板１２０、光学シート１３０、反射偏光板１４０、及び液晶表示パネル４００が順に配置され、トップシャーシ３８０は、液晶表示パネル４００の縁部をカバーするようにボトムシャーシ３１０と連結される。

図３Ａは、反射偏光板の機能を説明する図であり、図３Ｂは、図３Ａに示した反射偏光層の断面を拡大して示す図である。

図３Ａを参照すると、ランプ５０の底面と対向して反射板８０が配置され、ランプ５０の上部には、拡散板１２０、光学シート１３０、反射偏光板１４０、及び液晶表示パネル４００が順に配置される。

反射偏光板１４０は、反射偏光層１４１と、反射偏光層１４１の上部面に具備される上部保護層１４５と、反射偏光層１４１の下部面に具備される下部保護層１４８とを含む。上部保護層１４５、反射偏光層１４１、及び下部保護層１４８は、図１及び図２に示すように、一体型に形成されてもよい。

液晶表示パネル４００は、薄膜トランジスタが形成されている第１基板４２０と、第１基板４２０と対向する第２基板４１０と、第１基板４２０と第２基板４１０との間に介在される液晶層４０５とを含む。また、液晶表示パネル４００は、第１基板４２０の光の入射面に具備される第１偏光板４２８を含み、第２基板４１０の光の出射面に具備される第２偏光板４１８を含む。

ランプ５０から発生する光は、拡散板１２０と、光学シート１３０と、反射偏光板１４０とを順に透過して液晶表示パネル４００側に供給される。反射偏光板１４０は、光が振動する方向に沿って光を透過、または反射させる。反射偏光板１４０が光を透過させる光軸は、第１偏光板４２８の透過軸（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｘｉｓ）に対して平行であり、反射偏光板１４０が光を反射させる光軸は、第１偏光板４２８の吸収軸（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｘｉｓ）に対して平行に配置されている。

本発明の一実施形態によると、光の振動方向が互いに異なるＰ偏光（Ｐ−ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）及びＳ偏光（Ｓ−ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）を定義し、第１偏光板４２８及び反射偏光板１４０は、Ｐ偏光を透過させ、第１偏光板４２８は、Ｓ偏光を吸収し、反射偏光板１４０、特に反射偏光層１４１は、Ｓ偏光を反射する。ランプ５０から発生する光は、多様な方向に振動する光を含むので、ランプ５０から発生する光は、第１Ｐ偏光１０と第１Ｓ偏光１１とを含む。その結果、第１Ｐ偏光１０は、順に反射偏光板１４０と、第１偏光板４２８とを透過し、液晶表示パネル４００が映像を表示する際に使われるが、第１Ｓ偏光１１は、反射偏光板１４０に含まれる反射偏光層１４１により反射され、反射板８０に進行する第２Ｓ偏光１２に変化する。

一方、第２Ｓ偏光１２が反射板８０により反射され、再び反射偏光板１４０側に進行する時、第２Ｓ偏光１２は、第２Ｐ偏光１３及び第３Ｓ偏光１４に分かれる。その結果、第２Ｐ偏光１３は、第１Ｐ偏光１０のように、反射偏光板１４０と第１偏光板４２８とを透過して液晶表示パネル４００が映像を表示する際に使われ、第３Ｓ偏光１４は、再び反射偏光板１４０が有する反射偏光層１４１により反射され、Ｐ偏光及びＳ偏光に分かれる。上述の反射偏光板１４０が光の振動方向に沿って光をフィルタリングする作業が繰り返され、その結果、反射偏光板１４０により第１偏光板４２８を透過して映像を表示する際に使われることができる光のみが液晶表示パネル４００側に供給され、液晶表示パネル４００の輝度を向上させることができる。

反射偏光板１４０が上述の光学的特性を有する理由は、反射偏光板１４０は、屈折率等方性を有する媒質内に分散された屈折率異方性を有する複数のマイクロファイバーを含んでいるからである。具体的に、反射偏光板１４０が有する反射偏光層１４１は、特定方向に振動する直線偏光（ｌｉｎｅａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）に対してのみ、媒質とマイクロファイバーとの屈折率の差によって反射現象を起こし、特定方向と異なる方向に振動する直線偏光は、透過させる。すなわち、反射偏光板１４０が有する反射偏光層１４１は、複数のマイクロファイバーを含むので、１つの層であっても複数のマイクロファイバーの境界による多層構造の効果を得ることができるので、反射偏光機能を向上させることができる。反射偏光板１４０の構造に対するより詳細な説明は、図３Ｂを参照して説明する。

図３Ｂを参照すると、上部保護層１４５及び下部保護層１４８は、反射偏光層１４１の上下表面全体をカバーする。上部保護層１４５及び下部保護層１４８は、屈折率等方性を有し、光を透過する物質を含んでもよい。本発明の実施形態では、上部保護層１４５及び下部保護層１４８は、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート、（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）またはＰＥＴとＰＣの共重合体であるＣｏＰＥＴのような物質を含んでもよい。

反射偏光層１４１は、複数の第１光学部材１４２を含む。本発明の一実施形態では、第１光学部材１４２のそれぞれは、屈折率異方性を有し、線形を有する複数のマイクロファイバー１４４を含む。第１光学部材１４２は、反射偏光層１４１内に具備される。

本発明の実施形態では、第１方向に対するマイクロファイバー１４４の屈折率は、第１方向に垂直な第２方向に対するマイクロファイバー１４４の屈折率と異なる。マイクロファイバー１４４のそれぞれが屈折率異方性を有する理由は、マイクロファイバー１４４のそれぞれは、ポリエチレンナプタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、またはＣｏＰＥＮのように、延伸する方向に屈折率異方性を有する物質を含むからである。したがって、マイクロファイバー１４４が一方向に延伸されて製造される場合に、マイクロファイバー１４４は、延伸された方向に屈折率異方性を有する。

上述のマイクロファイバー１４４の光学的特性によって第１光学部材１４２と第１光学部材１４２とを含む反射偏光層１４１は、屈折率異方性を有することができる。

本発明の一実施形態では、反射偏光層１４１の第１厚さ（図３ＡのＴ１）は、５０μｍ乃至１０００μｍであってもよい。第１厚さＴ１が５０μｍ未満の場合には、上述の光学的特性及び構造を有する第１光学部材１４２を反射偏光層１４１内に形成することが工程上容易ではないことがある。また、第１厚さＴ１が１０００μｍを超過する場合には、反射偏光板１４０の全体の厚さが増加して、容易に曲がらない（ｆｌｅｘ）ことがある。これにより、反射偏光板１４０を含むバックライトアセンブリ（図１の２００）の組み立てが容易にできなくなることもある。

中間材（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）１４７は、互いに隣接した２つの第１光学部材１４２の間に配置される。また、中間材１４７は、第１光学部材１４２の間と、上部保護層１４５と下部保護層１４８との間からなる領域の全体に配置される。本発明の実施形態では、中間材１４７は、第２光学部材（図１０の１４３）、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８が溶融されて形成される。したがって、中間材１４７は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８と実質的に同一の物質を含んでもよく、中間材１４７は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８と一体型の形状に形成されてもよい。なお、中間材１４７は、下部保護層１４８及び上部保護層１４５のように、屈折率等方性を有し、上部保護層１４５及び下部保護層１４８と同一の屈折率を有し、光を透過させる。

中間材１４７が、第２光学部材１４３、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８と共に溶融されて形成される理由は、反射偏光板１４０を製造する過程において、第１光学部材１４２及び第２光学部材１４３は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８と共にプレスされ、第２光学部材、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８が共に溶融され、上部保護層１４５と下部保護層１４８との間に第１光学部材１４２が残るためである。これにより、第２光学部材１４３は、図３Ｂに示すように、中間材１４７となる。

一方、中間材１４７は、第２光学部材１４３、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８が共に溶融された後に残る残存物として、図３Ｂでは第２光学部材として図示されていない。しかし、反射偏光板１４０を製造する工程の条件によって、反射偏光層１４１において中間材１４７が満たされる位置に、第２光学部材１４３を残してもよい。これに対するより詳細な説明は図１０を参照して説明する。

図１０は、図３Ｂに示した反射偏光板の製造工程を説明する図である。図１０の説明において、上述の図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した構成要素については図面符号を併記し、構成要素に対する重複された説明は省略する。

図１０を参照すると、反射偏光板１４０の製造工程において、第１光学部材１４２と第２光学部材１４３とを用意する。第１光学部材１４２と第２光学部材１４３とを用意する場合、第１光学部材１４２と第２光学部材１４３は、図１０に示すように、互いに交差するように配置され、第１光学部材１４２の一部分は第２光学部材１４３の一部分と平面上でオーバーラップされてもよい。第１光学部材１４２は第１方向Ｄ１に延伸されたマイクロファイバー（図３Ｂの１４４）を含み、第１方向Ｄ１に対して屈折率異方性を有する。一方、第２光学部材１４３は、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）またはＰＥＴとＰＣの共重合体であるＣｏＰＥＴのように、光を透過させ、屈折率等方性を有する物質を含む。したがって、第２光学部材１４３は、第１光学部材１４２と異なり、全ての方向について同一の屈折率を有する。

第１及び第２光学部材１４２、１４３を互いに交差させて織物形状（ｗｅａｖｉｎｇ ｓｈａｐｅ）になるように互いに連結させて配置した後、第１及び第２光学部材１４２、１４３からなる織物形状の上部に、上部保護層１４５を配置し、織物形状の下部に下部保護層１４８を配置する。これにより、互いに同一の物質を含む上部保護層１４５、下部保護層１４８、及び第２光学部材１４３を、共に溶融させて一体型の形状に形成することができ、第１光学部材１４２は、上部保護層１４５と下部保護層１４８との間に介在するように形成される。第２光学部材１４３は、第１光学部材１４２を囲む形状に形成されるか、または第２光学部材１４３の一部が、反射偏光層１４１内に残されてもよい。

なお、上部保護層１４５と、下部保護層１４８と、第１及び第２光学部材１４２、１４３からなる織物形状とを共にプレスする理由は、次の通りである。第２光学部材１４３が、円形の断面を有する繊維である場合に、第２光学部材１４３の形状により光反射率が増加して光透過率が低下することがある。したがって、上部保護層１４５と下部保護層１４８とを第１及び第２光学部材１４２、１４３からなる織物形状と共にプレスすれば、互いに同一の物質を含む上部保護層１４５、下部保護層１４８、及び第２光学部材１４３が共に溶融され、その結果、第２光学部材１４３は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８と同一の屈折率を有し、プレスによって一体化された上部保護層１４５、下部保護層１４８、及び第２光学部材１４３の光透過率を、向上させることができる。

再び図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、上述のように、中間材１４７、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８は、屈折率等方性を有すると共に、互いに同一の屈折率を有してもよい。一方、第１光学部材１４２は、屈折率異方性を有し、どの方向に対しても、中間材１４７、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８が有する屈折率と異なる屈折率を有してもよい。

本発明の一実施形態では、第１光学部材１４２は、所定の方向に対して屈折率異方性を有し、所定の方向に対する屈折率が１．７であり、所定の方向に対する中間材１４７、上部保護層１４５、及び下部保護層１４８の屈折率は、１．５であってもよい。したがって、所定の方向に振動する光は、屈折率の差により全反射され、その結果、反射偏光板１４０は、所定の方向に沿って振動する光のみを選択的に反射させ、所定の方向と異なる方向に振動する光は透過させることができる。

また、反射偏光層１４１の厚さは、液晶表示パネル４００の解像度と関連させることができる。一般的に、液晶表示パネル４００の解像度が高いほど、液晶表示パネル４００は、映像を表示するために高い輝度を有する光が供給されることが望ましい。なお、反射偏光層１４１の厚さが増加するほど、反射偏光層１４１の反射特性が向上する。したがって、液晶表示パネル４００の解像度が増加するほど、反射偏光層１４１の厚さを増加させ、液晶表示パネル４００側に供給される光の輝度を増加させることができる。

図４Ａは、図３Ａに示した第１基板の部分平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示した第１基板を含む液晶表示パネルの部分平面図である。

図４Ａを参照すると、第１基板４２０は、複数の画素領域を含み、各画素領域は、薄膜トランジスタＴと、薄膜トランジスタＴと電気的に接続される画素電極ＰＥと、薄膜トランジスタＴと電気的に接続され、薄膜トランジスタＴ側にゲート信号を供給するゲートラインＧＬと、薄膜トランジスタＴと電気的に接続され、薄膜トランジスタＴ側にデータ信号を供給するデータラインＤＬとを含む。ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬは、実質的に互いに垂直に交差する。画素領域は、独立的に液晶を制御する単位領域としてみなしてもよい。

薄膜トランジスタＴは、ゲートラインＧＬから分岐されるゲート電極ＧＥと、データラインＤＬから分岐されるソース電極ＳＥと、ソース電極ＳＥと離隔されるドレイン電極ＤＥと、ゲート信号に応じてソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを電気的に接続するアクティブパターン２０とを含む。

図４Ｂを参照すると、液晶表示パネル４００は、互いに対向する第１基板４２０と第２基板４１０とを含む。液晶表示パネル４００は、複数の画素を含む。各画素４１５は、複数のサブ画素４１１、４１２、４１３を含み、本発明の実施形態では、ゲートラインＧＬが延長された方向に順に配列された１つの赤色画素４１１と、１つの緑色画素４１２と、１つの青色画素４１３とを含んでもよい。平面上では、サブ画素４１１、４１２、４１３のそれぞれの位置は、図４Ａに示した画素電極ＰＥ及び第２基板４１０に具備されるカラーフィルタ（図示しない）と対応させてもよい。本発明の一実施形態では、サブ画素４１１、４１２、４１３のそれぞれは、図４Ａを参照して説明した画素領域と平面上でオーバーラップされるように配列させてもよい。

本発明の一実施形態では、赤色画素４１１、緑色画素４１２、及び青色画素４１３は、ゲートラインＧＬと平行な方向に繰り返し配列されてもよい。しかし、本発明の実施形態と異なり、赤色画素４１１、緑色画素４１２、及び青色画素４１３は、データラインＤＬと平行な方向に繰り返し配列されてもよく、ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬと異なる方向に繰り返し配列されてもよい。

なお、赤色画素４１１は、第１辺４１１ａを有し、緑色画素４１２は、第２辺４１２ａを有し、青色画素４１３は、第３辺４１３ａを有する。第１辺乃至第３辺４１１ａ、４１２ａ、４１３ａのそれぞれは、ゲートラインＧＬが延長された方向と同一の方向に延長され、平面上で、第１辺乃至第３辺４１１ａ、４１２ａ、４１３ａは、同一の延長線上に配置される。

本発明の一実施形態のように、各画素４１５が、ゲートラインＧＬと平行な方向に順に配列された赤色画素４１１、緑色画素４１２、及び青色画素４１３からなるとき、画素ピッチ（ｐｉｘｅｌ ｐｉｔｃｈ）４１６は、第１辺４１１ａ、第２辺４１２ａ、及び第３辺４１３ａの和として決定されるか、または第１辺４１１ａ、第２辺４１２ａ、第３辺４１３ａ、赤色画素４１１と緑色画素４１２との間の隔離距離、及び緑色画素４１２と青色画素４１３との間の隔離距離の和として決定されてもよい。

本発明の一実施形態では、画素４１５は長方形の形状を有するが、本発明の実施形態と異なり、画素４１５は他の形状を有してもよい。画素４１５が長方形以外の形状を有する場合に、画素ピッチ４１６は互いに異なるカラーサブ画素からなり、色座標上の色相を実現するグループの長さまたは幅として決定されてもよい。

一方、液晶表示装置（図１の５００）の輝度は、反射偏光層（図３Ｂの１４１）の厚さに応じて変更されてもよく、輝度の最大値に対応する反射偏光層の厚さは画素ピッチ４１６により決められてもよい。これに対するより詳細な説明は図５Ａ乃至図５Ｃを参照して説明する。

図５Ａ乃至図５Ｃは、図３Ａに示した反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率（％）を示すグラフである。

図５Ａの第１グラフＧ１は、画素ピッチ（図４Ｂの４１６）が１４４μｍの場合に、反射偏光層の厚さに応じた液晶表示装置の輝度達成率（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ）を示す。輝度達成率は、反射偏光板（図１の１４０）を用いた場合に望まれる液晶表示装置（図１の５００）の輝度と対比して、実際に測定された液晶表示装置の輝度の比をパーセンテージで示した数値である。すなわち、輝度達成率が増加するほど、反射偏光板１４０による液晶表示装置の輝度を向上させる効果が大きいことがわかる。

第１グラフＧ１を参照すると、反射偏光層の厚さが８μｍ、１５μｍ、２００μｍ、及び２５０μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、５３％、６１％、７２％、及び６８％である。一方、反射偏光層の厚さが５０μｍ、１００μｍ、及び１５０μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、８５％、８８％、及び８４％である。

図５Ｂの第２グラフＧ２は、画素ピッチ（図４Ｂの４１６）が２８４μｍ乃至２８７μｍの場合に、反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率を示す。

第２グラフＧ２を参照すると、反射偏光層の厚さが８μｍ、１５μｍ、２００μｍ、及び２５０μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、５６％、６３％、７１％、及び６５％である。一方、反射偏光層の厚さが５０μｍ、１００μｍ、及び１５０μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、８６％、８８％、及び８４％である。

図５Ｃの第３グラフＧ３は、画素ピッチ（図４Ｂの４１６）が７４６μｍ乃至７４８μｍの場合に、反射偏光層の厚さによる液晶表示装置の輝度達成率を示す。

第３グラフＧ３を参照すると、反射偏光層の厚さが８μｍ、１５μｍ、１５０μｍ、及び２００μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、５４％、６２％、７２％、及び７０％である。一方、反射偏光層の厚さが５０μｍ、１００μｍ及び１２５μｍの場合に、これらの反射偏光層の厚さとそれぞれ一対一に対応する液晶表示装置の輝度達成率は、８８％、９１％、及び８８％である。

図５Ａ乃至図５Ｃに示す第１乃至第３グラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３を参照すると、液晶表示装置（図１の５００）の輝度達成率は、反射偏光層（図３Ａの１４１）の厚さに応じて変更され、反射偏光層の厚さが所定の範囲内であるとき、液晶表示装置の輝度達成率を向上させることができることが分かる。なお、反射偏光板により液晶表示装置の輝度を向上させる効果を最大化するためには、下記のような関係式（数式１）を導出することができる。下記の関係式（数式１）を用いて、反射偏光層の厚さ（図３ＡのＴ１）は、画素ピッチに応じて容易に決定することができる。

（数１）
（２０００μｍ−画素ピッチ）×０．０１≦反射偏光層の厚さ≦（２０００μｍ−画素ピッチ）×０．１ …（数式１）

上述の関係式（数式１）において、画素ピッチは、図４Ｂを参照して説明した長さ（図４Ｂの４１６）であり、液晶表示装置（図１の５００）が反射偏光板（図１の１４０）を含むことによって、全般的に、液晶表示装置の輝度を上昇させる効果を発生させることができる。また、反射偏光板（図１の１４０）を液晶表示装置（図１の５００）に適用することによって、画素ピッチを考慮した上記関係式（数式１）によれば、輝度向上をさらに効果的なものとすることができる。

図６Ａ及び図６Ｂのそれぞれは、図３Ａに示した反射偏光層と異なる厚さを有する反射偏光層の断面を示す図である。

図６Ａを参照すると、反射偏光板１４０ａは、反射偏光層１４１ｃと、上部保護層１４５と、下部保護層１４８とを含み、反射偏光層１４１ｃは、第１サブ反射偏光層１４１ａと、第２サブ反射偏光層１４１ｂとを含む。第１及び第２サブ反射偏光層１４１ａ、１４１ｂのそれぞれは、実質的に図３Ａに示した反射偏光層（図３Ａの１４１）と同一の厚さ及び同一の構造を有してもよい。

反射偏光層１４１ｃは、順に積層された複数のサブ反射偏光層１４１ａ、１４１ｂを含み、反射偏光層１４１ｃは、第１厚さ（図３ＡのＴ１）より大きい第２厚さＴ２を有してもよい。すなわち、反射偏光層１４１ｃの厚さは、サブ反射偏光層１４１ａ、１４１ｂの数によって調節されてもよい。

また、反射偏光板１４０ａが、複数のサブ反射偏光層を含む場合には、反射偏光板１４０ａの反射率をさらに増加させることもできる。より詳細には、上述の図３Ｂを参照して説明したように、反射偏光板（図３Ｂの１４０）は第１光学部材（図３Ｂの１４２）が有する屈折率と、上部保護層（図３Ｂの１４５）、下部保護層（図３Ｂの１４８）、及び中間材（図３Ｂの１４７）の有する屈折率とが互いに異なるので、屈折率差による全反射現象を利用して光を反射させることができる。したがって、図６Ａに示した実施形態のように、反射偏光板１４０ａが第１及び第２サブ反射偏光層１４１ａ、１４１ｂを含む場合に、第１サブ反射偏光層１４１ａを透過する光は第２サブ反射偏光層１４１ｂにより反射することができるので、反射偏光板１４０ａの光反射率を向上させることができる。

図６Ｂを参照すると、反射偏光層１４１ｄは、複数のマイクロファイバー１４４からなる第１光学部材１４２ａを含む。マイクロファイバー１４４からなる第１光学部材１４２ａの断面は、直径が第２長さＬ２である円形の形状を有する。

第１光学部材１４２ａの断面の直径は、１つの第１光学部材１４２ａを構成するマイクロファイバー１４４の数が増加することによって増加する。本発明の一実施形態では、第１光学部材１４２ａを構成する複数のマイクロファイバー１４４の数は、図３Ｂに示した第１光学部材１４２を構成する複数のマイクロファイバー（図３Ｂの１４４）の数より多い。その結果、第２長さＬ２は、図３Ｂに示した第１光学部材（図３Ｂの１４２）の直径の長さである第１長さ（図３ＢのＬ１）より大きい。

上述のように、第１光学部材１４２ａを構成する複数のマイクロファイバー１４４の数が増加するほど、第１光学部材１４２ａの断面の直径は増加する。また、第１光学部材１４２ａの断面の直径が増加するほど、第１光学部材１４２ａを含む反射偏光層１４１ｄの厚さを増加させることとなる。

図７は、本発明の他の実施形態に係る反射偏光層の断面を示す図である。

図７を参照すると、反射偏光板１５０は、反射偏光層１４１と、反射偏光層１４１の上部面に具備される上部保護層１４５と、反射偏光層１４１の下部面に具備される下部保護層１４８と、上部保護層１４５及び下部保護層１４８の外部表面に具備される複数の凸部（ｃｏｎｖｅｘ ｐｏｒｔｉｏｎ）１４９とを含む。凸部１４９のそれぞれは、上部保護層１４５及び下部保護層１４８の外部表面の全体に長手方向に広がって配置され、凸部１４９は上部保護層１４５及び下部保護層１４８のうちのいずれか１つの外部表面のみに形成されてもよい。

凸部１４９は、互いに離隔して突出した形状を有し、平面上では多様な形状を有してもよい。本発明の一実施形態では、凸部１４９は円形及び卵円形の形状を有してもよいが、凸部１４９はこの形状に限定されない。また、凸部１４９は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８の表面上に線形形状で形成されてもよい。

凸部１４９は、液晶表示装置５００が有する構成要素に直接的に接触することにより、反射偏光板１５０が他の構成要素に直接的に接触することを防止する。特に、上部保護層１４５の表面に具備される凸部１４９は、反射偏光板１５０及び液晶表示パネル（図１の４００）が互いに接触して液晶表示パネルの表示品質が低下することを防止する。

凸部１４９により反射偏光板１５０は０．１μｍ乃至５０μｍの表面粗度（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有してもよい。表面粗度が０．１μｍ未満の場合には、外部環境によって上述の凸部１４９の機能が低下し、反射偏光板１５０及び液晶表示パネルが接触する面積が増加することがある。これにより、液晶表示パネルの外観に不良を発生させることがある。また、表面粗度が５０μｍを超過する場合には、凸部１４９によってバックライトアセンブリ（図１の２００）から発生した光が散乱する現象が増加し、液晶表示パネルの輝度が低下することもある。

図８は、本発明のまた他の実施形態に係る反射偏光層の断面を示す。

図８を参照すると、反射偏光板１５１は、上部保護層１４５上に具備されるプリズムパターン１５８を含む。プリズムパターン１５８は、下部保護層１４８から入射されて反射偏光層１４１を透過して上部保護層１４５を通じて外部に出射される光の経路を変更させる。より詳細には、プリズムパターン１５８は、反射偏光板１５１を透過して外部に出射される光の進行方向を、反射偏光板１５１と実質的に垂直になるように集光し、液晶表示装置（図１の５００）の正面輝度を向上させる。

プリズムパターン１５８は、互いに離隔されてプリズム形状を有して突出した突出部を含んでもよいが、プリズムパターン１５８はこの形状に限定されない。また、プリズムパターン１５８は、上部保護層１４５及び下部保護層１４８の表面上に線形形状で形成されてもよい。

図９は、本発明のまた他の実施形態に係る反射偏光層の図面を示す。

図９を参照すると、反射偏光板１５３は、上部保護層１４５内に介在される拡散部材１５２を含む。拡散部材１５２は、下部保護層１４８から入射されて反射偏光層１４１を透過して上部保護層１４５を通じて外部に出射される光を拡散させる。その結果、液晶表示パネル（図１の４００）側に供給される光は、反射偏光板１５３によってより均一にさせることができる。拡散部材１５２は、上部保護層１４５内に位置する空の空間（ｖｏｉｄ）を含んでもよく、拡散部材１５２は上部保護層１４５内に分散した拡散剤を含んでもよい。

図９に示した実施形態と異なり、拡散部材１５２は、反射偏光層１４１の内部に分散させてもよく、上部保護層１４５内に拡散部材１５２が分散されなくともよい。上部保護層１４５内に拡散部材１５２が分散されていない場合には、拡散部材１５２は反射偏光層１４１の内部にマイクロファイバー（図３Ｂの１４４）と共に具備され、反射偏光板１５３を透過する光を拡散部材１５２により拡散することもできる。

上述の液晶表示装置及びこれの製造方法によると、反射偏光板を利用して液晶表示装置が映像を表示する際に使われる光の利用効率を向上させることができるので、液晶表示装置の輝度を向上させることができる。また、液晶表示装置の輝度を向上させる効果を最大化するために、液晶表示パネルの画素のピッチに応じて反射偏光板の反射偏光層の厚さを容易に決めることができる。

以上、実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解することができる。

５０ 複数のランプ
８０ 反射板
１２０ 拡散板
１３０複数の光学シート
１４０ 反射偏光板
１４１ 反射偏光層
２００ バックライトアセンブリ
４００ 液晶表示パネル
５００ 液晶表示装置

Claims (18)

1. 光を発生する光源と、
   複数のカラーサブ画素からなる画素を含み、前記光源から光が供給されて映像を表示する液晶表示パネルと、
   前記光源と前記液晶表示パネルとの間に具備され、前記光が振動する方向に沿って光を透過させるか、または反射させる反射偏光板とを含み、
   前記反射偏光板は、
   屈折率異方性を有し、互いに同一の方向に延長された複数のマイクロファイバーを含む反射偏光層と、前記反射偏光層とオーバーラップする保護層とを含み、
   前記反射偏光層の厚さは、関係式によって決定され、
   前記関係式は、（５０μｍ）乃至（２０００μｍ−画素ピッチ）×０．１であり、
   前記画素は、互いに異なる方向に延長された互いに隣接した２つの辺を含み、前記複数のカラーサブ画素は、第１方向に平行に配列され、前記画素ピッチは、前記２つの辺のうち前記第１方向に平行な辺の長さとして定義され、
   前記画素ピッチは、１４４μｍ乃至７４８μｍであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記画素は、順に配列される第１カラーサブ画素と、第２カラーサブ画素と、第３カラーサブ画素とを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記反射偏光層は、順に積層された複数のサブ反射偏光層を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記光源と前記液晶表示パネルとの間に配置され、前記光源から発生した光を集光するプリズムシートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記反射偏光板は、前記液晶表示パネルと前記プリズムシートとの間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記反射偏光板は、前記保護層の表面から突出して前記液晶表示パネル及び前記反射偏光板が直接的に接触することを防止する突出部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記突出部により前記保護層の表面は、０．１μｍ乃至５０μｍの表面粗度を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記マイクロファイバーは線形の形状を有し、前記マイクロファイバーは、第１方向に延長され、前記第１方向に屈折率異方性を有し、前記保護層は、光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶表示パネルは、
   前記液晶表示パネルの入射面に具備される第１偏光板と、
   前記液晶表示パネルの出射面に具備される第２偏光板とを含み、
   前記第１偏光板の吸収軸は、前記第１方向に対して平行であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記反射偏光板は、
    前記保護層の表面に具備されて、前記光源から発生した光を集光するプリズムパターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記反射偏光板は、
    前記保護層の内部に分散して光を拡散させる拡散部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
12. 光が振動する方向に沿って光を透過させるか、または反射させる反射偏光板を形成することと、
    複数のカラーサブ画素からなる画素を含む液晶表示パネルと光を発生する光源とを連結することと、
    前記光源と前記液晶表示パネルとの間に前記反射偏光板を配置することとを含み、
    前記反射偏光板を形成することは、
    屈折率異方性を有して互いに同一の方向に延長された複数のマイクロファイバーを有する第１光学部材と、屈折率等方性を有する第２光学部材とを互いに交差するように配置することと、
    前記第１光学部材及び前記第２光学部材を挟んで上部保護層及び下部保護層を配置することと、
    前記上部保護層と、前記下部保護層と、前記第１光学部材と、前記第２光学部材とをプレスして、前記上部保護層と前記下部保護層との間に前記第１光学部材を含む反射偏光層を形成することと、
    前記反射偏光層の厚さを関係式によって調節することとをさらに含み、
    前記関係式は、（５０μｍ）乃至（２０００μｍ−画素ピッチ）×０．１で定義され、
    前記画素は、互いに異なる方向に延長された互いに隣接した２つの辺を含み、
    前記複数のカラーサブ画素は、第１方向に平行に配列され、前記画素ピッチは前記２つの辺のうち前記第１方向に平行な辺の長さとして定義され、
    前記画素ピッチは、１４４μｍ乃至７４８μｍであることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
13. 前記画素は、順に配列される第１カラーサブ画素と、第２カラーサブ画素と、第３カラーサブ画素とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記反射偏光層の厚さは、前記マイクロファイバーの数により調節されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
15. 前記反射偏光層を形成することは、
    サブ反射偏光層を順に積層することを含み、
    前記反射偏光層の厚さは、前記積層されたサブ反射偏光層の数により調節されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
16. 前記マイクロファイバーは、第１方向に延伸された線形の形状を有し、前記第１光学部材は、前記第１方向に屈折率異方性を有し、前記第２光学部材は、前記第１方向と垂直な第２方向に延伸された線形の形状を有し、光を透過させることを特徴とする請求項１２の記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記液晶表示パネルの入射面に偏光板を形成することをさらに含み、
    前記偏光板の透過軸は、前記第２方向に対して平行であり、前記偏光板の吸収軸は、前記第１方向に対して平行であることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
18. 前記第１光学部材、前記第２光学部材、前記上部保護層、及び前記下部保護層をプレスすることにより、前記第２光学部材、前記上部保護層、及び前記下部保護層が溶融されて一体化され、前記第１光学部材は、前記上部保護層と前記下部保護層との間に残り、前記第２光学部材がプレスされた後に、前記第２光学部材は、前記第２光学部材が有する初期形状と異なる形状を有する中間層に変化し、前記中間層は等方性屈折率を有し、前記上部保護層と前記下部保護層との間に満たされることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。