JP2006201216A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明系の構成を改良することにより薄型化を図ることのできる電気光学装置を提供する。
【解決手段】 本発明の電気光学装置１００は、電気光学物質Ｌを保持する一対の基板７ａ，７ｂと、該一対の基板７ａ，７ｂのうち、表示光が出射される側の基板である一方の基板７ｂに光を入射させる光源２１と、前記一方の基板７ｂにおいて前記電気光学物質Ｌを保持する側とは反対側の面に形成され、前記一方の基板７ｂの面内方向に進行しようとする光を前記電気光学物質Ｌの保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面７３とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光源から出射された光を利用して画像を表示可能な電気光学装置、およびその製造方法、並びにそれを用いた電子機器に関するものである。さらに詳しくは、電気光学装置の照明系に関する技術である。

近年、携帯電話機、携帯型コンピュータ、ビデオカメラ等といった電子機器では、表示部として液晶装置などといった電気光学装置が広く用いられている。液晶装置では、電極を備えた一対の基板間に電気光学物質としての液晶を保持し、この液晶を電極間で駆動して画像の表示を行う。

このような液晶装置を光の供給方式や表示モードに基づいて区別すると、一方の基板の外面側または内面に設けた反射膜によって、他方の基板から入射した外光を再び他方の基板に向けて反射して表示を行う反射型液晶装置と、一方の基板の外面側に配置した照明装置によって液晶に光を平面的に供給し、他方の基板から出射されていく光によって画像を表示する透過型液晶装置と、外光がある場合には反射型として機能するとともに、外光が不足している場合には透過型として機能する半透過反射型液晶装置とがある（例えば、特許文献１参照）。

反射型液晶装置で用いられる照明装置の一般的な構成は図１０に示すようなものである。図１０は、照明装置としてフロント装置を備えた構成を示している。図１０に示すように、フロントライト装置３１ａは、液晶層Ｌを保持する素子基板７ａおよび対向基板７ｂのうち、例えば、素子基板７ａの外面側に対向するように配置される。このフロントライト装置３１ａは、導光板４′、およびこの導光板４′の側端面から光を入射させる光源２１とを有している。導光板４′には、素子基板７ａの側と反対側に位置する面にプリズム面２７が形成されている。このため、光源２１から出射された光は、側端面４９から導光板４′に入射した後、その面内方向に進行するとともに、プリズム面２７で反射し、素子基板７ａを経て液晶層Ｌに入射する。
特開２００２−１３３９０７号公報

液晶装置などの電気光学装置、とりわけ、携帯電話機、携帯型コンピュータ、ビデオカメラなどといった小型の電気機器に搭載される液晶装置においては、小型化および薄型化が強く望まれているが、従来の液晶装置では、フロントライト装置３１ａの導光板４′として分厚いものを用いているため、液晶装置の薄型化を図ることができないという問題点がある。そこで、特開２００３−３３００２０号公報では、導光板の機能の一部を液晶パネルの素子基板に担わせ、素子基板とその外面側に貼着した薄型の導光体シートによって従来のフロントライトの導光板と同等の機能を実現する構造を提案している。この構成によれば、従来の分厚い導光板を省略でき、電気光学装置の薄型化を図ることができる。

しかしながら、この構成は素子基板を導光手段の一部に組み込むことで従来の厚い導光板を薄型の導光体シートに置き換えるものであり、完全にはフロントライト側の構成を省略し得るものではない。このため、十分な薄型化を実現することができなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、照明系の構成を改良することにより薄型化を図ることのできる電気光学装置、およびその製造方法、並びにそれを用いた電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の電気光学装置は、電気光学物質を保持する一対の基板と、該一対の基板のうち、表示光が出射される側の基板である一方の基板に光を入射させる光源と、前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側とは反対側の面に形成され、前記一方の基板の面内方向に進行しようとする光を前記電気光学物質の保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面とを備えたことを特徴とする。ここで、前記電気光学物質としては、液晶等を用いることができる。
本発明に係る電気光学装置において、光源から出射された光は、電気光学物質を保持する一対の基板のうち、一方の基板に入射し、面内方向に進行していく。この際、一方の基板の両面のうち、電気光学物質を保持する側の面から出射された光は、電気光学物質層に入射し、表示に寄与する。これに対して、一方の基板において電気光学物質を保持する側とは反対側の面に形成されている光路変換斜面に当たった光は、ここで光路が変換され、電気光学物質の層に入射し、表示に寄与する。このように、本発明においては、電気光学物質を保持する一対の基板のうち一方が導光板の機能を果たすため、従来別体として設けていた分厚い導光板を省略することができる。特に、本発明では、一方の基板の表面に直接光路変換斜面を形成しているので、特開２００３−３３００２０号公報で用いられるような導光体シートも省略することができる。したがって、十分な薄型化および部品点数の削減による低コスト化を実現することができる。

本発明においては、前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側の面には、前記一方の基板の基板材料よりも屈折率の低い低屈折率層が形成されていることが望ましい。
このように低屈折率層を形成すると、一方の基板に入射された光は、やや大きな入射角の光であっても、一方の基板と低屈折率層との界面で反射しながら基板内を進行する。このため、光の照度分布が光取り込み面側に偏ることがなく、基板全体にわたって均一な照明が可能となる。

本発明においては、前記一方の基板は、その板厚が前記光源から遠ざかるに従って薄くなる楔形の形状を有していることが望ましい。
この構成によれば、照明光の面内輝度均一性を向上することができる。

本発明においては、前記一方の基板の側面には光反射層が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、一方の基板の側面に達した光を再び基板の内側に反射させ、表示に寄与させることができる。

本発明においては、前記一方の基板において前記光源から光が入射される面（光取込み面）には研磨加工が施されていることが望ましい。
この構成によれば、光源から光を入射する際の光のロスを防ぐことができる。

本発明においては、前記一方の基板において前記光源から光が入射される面にはプリズム加工若しくはブラスト加工が施されていることが望ましい。或いは、前記一方の基板において前記光源から光が入射される面にはプリズムシートや拡散シート等の光学シートが配置されていることが望ましい。
この構成によれば、照明光の面内輝度均一性を向上することができる。

本発明においては、前記光源は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などといった点光源からなるものとすることができる。この場合、棒状の導光板の両端にＬＥＤを設け、点光源を線光源とすることが好ましい。
このように構成すると、電気光学物質層に入射する光の面内分布が均一となるので、品位の高い画像を表示することができる。

本発明においては、前記複数の光路変換斜面は、前記光源に近い領域に比較して前記光源から遠い領域で高密度に形成されていることが望ましい。
このように構成すると、電気光学物質層に入射する光の面内分布が均一となるので、品位の高い画像を表示することができる。

本発明においては、他方の基板にはＦＰＣ基板を介して制御基板が接続されているものとすることができる。

本発明においては、前記光源は、前記ＦＰＣ基板において前記他方の基板とは反対側の面に実装され、前記一方の基板の側端面に対向配置されているものとすることができる。
この構成によれば、光源とＦＰＣ基板とを一体化しているため、部品点数を削減することができる。また、ＦＰＣ基板の位置決めは、前記一方の基板に設けたアライメントマークを基準として行なうので位置精度が高い。そのため、ＦＰＣ基板に実装した光源の位置も自動的に高精度なものとなり、位置ずれによる光利用効率の低下が軽減される。

本発明においては、前記光源を覆うように光反射層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、光源から射出された光を効率的に一方の基板に入射させることができる。

本発明においては、前記光源は、前記制御基板が接続された前記ＦＰＣ基板とは別の他のＦＰＣ基板に実装されているものとすることができる。具体的には、前記他のＦＰＣ基板は、前記一方の基板の端部を内側に巻き込むようにして折り曲げて配置されており、前記光源は、前記他のＦＰＣ基板の折り曲げられた内側の部分において前記一方の基板の側端面に対向配置されているものとすることができる。
この構成によれば、光源と他のＦＰＣ基板とを一体化しているため、部品点数を削減することができる。また、ＦＰＣ基板の位置決めは、前記一方の基板に設けたアライメントマークを基準として行なうので位置精度が高い。そのため、他のＦＰＣ基板に実装した光源の位置も自動的に高精度なものとなり、位置ずれによる光利用効率の低下が軽減される。また、光源と制御基板とが離れて配置されるため、光源の点灯動作等によるノイズの影響を受けにくい。さらに、光源用のＦＰＣ基板と制御基板用のＦＰＣ基板とは別々に設けられるため、容易に光源をリワークすることができる。

本発明においては、前記他のＦＰＣ基板において前記光源が実装された側の面には、白色のシルク印刷が施されていることが望ましい。
この構成によれば、光源から射出された光を効率的に一方の基板に入射させることができる。

本発明においては、前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側の面には、内面偏光子が形成されているものとすることができる。
偏光光を用いる電気光学装置、例えば液晶装置では、電気光学物質層の入射側に入射された無偏光状態の光を一偏光に揃える偏光手段が必要となる。本発明においては、電気光学物質を保持する一方の基板を導光体として用いるため、通常のように一方の基板の外面側に偏光板を配置することができない。よって、偏光モードを採用する場合には、一方の基板の内面側に偏光子（内面偏光子）を作り込む必要がある。

本発明の電子機器は、前述した本発明の電気光学装置を表示部として備えていることを特徴とする。
この構成によれば、表示品位の高い薄型の電子機器を提供することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板の間に電気光学物質を配して電気光学パネルを形成するパネル形成工程と、前記一対の基板のうち表示光が出射される側の基板である一方の基板において前記電気光学物質を保持する側とは反対側の面に、前記一方の基板の面内方向に進行しようとする光を前記電気光学物質の保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面を形成する光路変換斜面形成工程とを備えたことを特徴とする。
この方法によれば、電気光学パネルの一方の基板を直接導光板として利用できるため、従来別体として設けていた分厚い導光板を省略することができる。特に、本発明では、一方の基板の表面に直接光路変換斜面を形成しているので、特開２００３−３３００２０号公報で用いられるような導光体シートも省略することができる。したがって、十分な薄型化および部品点数の削減による低コスト化を実現することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、表示光が出射される側の基板である一方の基板の裏面側に、当該基板の面内方向に進行しようとする光を表面側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面を形成する光路変換斜面形成工程と、前記一方の基板の表面側を他方の基板に対向させ、両基板の間に電気光学物質を配して電気光学パネルを形成するパネル形成工程とを備えたことを特徴とする。
本方法は、パネルを組み立てる前に単体の基板の状態で基板を加工し、光路変換斜面を形成するものである。この方法においても、従来別体として設けていた分厚い導光板を省略することができ、薄型化を実現することができる。

本発明においては、前記光路変換斜面を形成する前に、前記一方の基板に研磨加工又はエッチング加工を行ない、前記一方の基板の板厚が前記光の進行方向に対して光が遠ざかる方向に徐々に薄くなるような楔形の形状を形成する工程を備えることが望ましい。
この方法によれば、照明光の面内輝度均一性を向上することができる。

本発明においては、前記一方の基板において光が入射される光取込み面に研磨加工を行なう工程を備えることが望ましい。
この方法によれば、光源から光を入射する際の光のロスを防ぐことができる。

本発明においては、前記一方の基板において前記光源から光が入射される面にプリズム加工若しくはブラスト加工を行なう工程を備えることが望ましい。
この方法によれば、照明光の面内輝度均一性を向上することができる。

本発明においては、前記一方の基板の側面に光反射層を配置する工程を備えることが望ましい。ここで、前記光反射層は、金属膜を成膜することにより配置されるものとすることができる。或いは、前記光反射層は、光反射シートを貼着することによって配置されるものとすることができる。
この方法によれば、一方の基板の側面に達した光を再び基板の内側に反射させ、表示に寄与させることができる。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

＜液晶装置の電気的構成＞
図１は、本発明の電気光学装置の第１の実施形態である液晶装置の等価回路図である。
本実施形態の液晶装置１００は、スイッチング素子としてのＴＦＴを備えるアクティブマトリクス方式の反射型液晶表示装置である。液晶装置１００において、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極６６ａと当該画素電極６６ａを制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ５６がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線５２が当該ＴＦＴ５６のソースに電気的に接続されている。データ線５２に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線５２に対してグループ毎に供給される。また、走査線５１がＴＦＴ５６のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線５１に対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極６６ａはＴＦＴ５６のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ５６を一定期間だけオンすることにより、データ線５２から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極６６ａを介して電気光学物質である液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する対向電極６６ｂとの間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防止するために、画素電極６６ａと対向電極６６ｂとの間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量５５が付加されている。尚、符号５９は容量線である。

＜液晶装置の全体構成＞
図２は、液晶装置の全体構成を示す分解斜視図である。
液晶装置１００は、電気光学パネルである液晶パネル２にＦＰＣ基板(Flexible Printed Circuit：可撓性基板)３ａを接続することによって形成される。液晶パネル２の背面側（非表示面側；図２の下面側）には、駆動回路や制御回路が形成された制御基板５が設けられている。この制御基板５は、場合に応じて、液晶装置を構成する要素として用いられたり、あるいは、液晶装置が装着される電子機器を構成する要素として用いられたりする。ＦＰＣ基板３ａは、本実施形態の場合、液晶パネル２と制御基板５とを電気的に接続するために用いられる。制御基板５は、第１基板７ａの背面に対向して配設されている。制御基板５の辺端部には外部回路との接続をとるための端子３３が形成されている。

液晶パネル２は、環状のシール材６によって互いに貼り合わされた一対の基板７ａ及び７ｂを有する。本実施形態の液晶装置はスイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置であり、第１基板７ａ及び第２基板７ｂのいずれか一方はスイッチング素子が形成された素子基板であり、他方が対向基板である。本実施形態では、第１基板７ａを素子基板と考え、第２基板７ｂを対向基板と考えることにする。なお、液晶装置１００は反射型の液晶表示装置であることから、前面側（表示面側；図２の上面側）の基板である第２基板７ｂの基材１７ｂとしてはガラス等の透光性基材が用いられる。背面側の基板である第１基板７ａの基材１７ａとしてはガラス等の透光性基材のほか、半導体基板等の不透明な基材を用いることができる。

図３は、液晶装置１００の平面図（図３（ａ））及び断面図（図３（ｂ））である。
図３に示すように、素子基板としての第１基板７ａの内面（液晶Ｌを保持する側の面）には画素電極６６ａが形成されている。画素電極６６ａは、反射モードを採用することから、アルミニウム等の光反射膜によって形成される。或いは、画素電極６６ａをＩＴＯ等の透光性導電材料で形成し、この画素電極６６ａの下層側にアルミニウム等の光反射層を配置することもできる。また図示を省略したが、第１基板７ａの内面には、前述のＴＦＴ５６や、ＴＦＴ５６に接続される走査線５１及びデータ線５２等の電気配線が形成されている。

対向基板としての第２基板７ｂの内面には対向電極６６ｂが形成されている。この対向電極６６ｂは各画素電極６６ａに共通の共通電極として機能する。また、液晶装置１００がＴＮ等の偏光モードを採用する場合には、第２基板７ｂの内面には内面偏光子７８が形成される。本実施形態では、第２基板７ｂをバックライトの導光体として用いるため、通常のように第２基板７ｂの外面側に偏光板を配置することができない。よって、偏光モードを採用する場合には、第２基板７ｂの内面側に偏光子（内面偏光子）７８を作り込む必要がある。

内面偏光子７８は、水溶性のリオトロピック液晶染料材料、あるいは二色染料を含有するサーモトロピック高分子液晶の層を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより形成することができる。
また、内面偏光子７８として、ワイヤーグリッド構造を採用することもできる。ワイヤーグリッドは、多数の平行導体線を光の波長より短いピッチで配列したものである。ワイヤーグリッドに入射した光は、その偏光成分のうち平行導体線の方向と一致した偏光状態の光は反射され、平行導体線の方向に対して垂直の偏光状態の光は反射されることなく、透過する。この構造においては、平行導体線の幅をａ、ピッチをｄとしたときに、(ａ／ｄ)≒０．６であることが好ましい。また、光の波長をλとしたときに、（λ／ｄ）≧５であることが好ましい。また、導体線の下側の層を反射性の高い膜で構成し、上側の層を反射性の低い膜で構成してもよい。反射性の高い膜としてはＡｇ，Ａｕ，Ａｌ、反射性の低い膜としてはＣｒ，Ｔｉを採用することができる。低コストという観点もしくはスパッタリングで形成できるという観点からは、Ａｌが好ましい。基板上にＴＦＴを形成する場合には、シリコン膜形成条件（３００℃〜６００℃）に対して耐熱性が必要であるため、ヒロックを発生させないようＡｌと安定金属との合金化を行なってもよい。
このように構成された第１基板７ａ、第２基板７ｂ及びシール材６によって囲まれる間隙、いわゆるセルギャップ内には、電気光学物質である液晶Ｌが封入されている。

図３には示されていないが、第１基板７ａ及び第２基板７ｂには必要に応じて上記以外の各種の光学要素が設けられる。例えば、液晶Ｌの配向を揃えるための配向膜が各基板の内面に設けられる。これらの配向膜は、例えば、ポリイミド溶液を塗布した後に焼成することによって形成される。また、カラー表示を行う場合には、第１基板７ａに形成された画素電極６６ａに対向する部分の第２基板７ｂに、Ｒ（レッド）、Ｇ(グリーン)、Ｂ（ブルー）の各原色のカラーフィルタが所定の配列で形成され、画素電極６６ａに対向しない領域にはブラックマトリクスが形成される。さらに、カラーフィルタ及びブラックマトリクスの表面の平滑化及び保護のために平滑化層がコーティングされる。対向基板側に設けられる対向電極６６ｂは上記の平滑化層の上に形成される。

図２に戻って、第１基板７ａは第２基板７ｂから張出した張出し部７１を有しており、この張出し部７１には複数の端子１３ａが形成されている。これらの端子は、対向基板としての第２基板７ｂに対向する領域の第１基板７ａの表面に画素電極６６を形成する際に同時に形成される。ＦＰＣ基板３ａは、この張出し部７１において液晶パネル２と接続されている。

ＦＰＣ基板３ａは、ポリイミドその他の材料から成る可撓性ベース層に金属膜パターンを希望のパターン形状に形成することによって作製されている。ＦＰＣ基板３ａには、液晶パネル２側の辺端部の裏側（図２の下側面）に複数のパネル側端子１４が形成されており、液晶パネル２と反対側の辺端部の表面（図２の上側面）に複数の制御基板側端子１６が形成されている。また、ＦＰＣ基板３ａの表面の広い範囲に適宜の配線パターン１８が形成されており、この配線パターン１８は一方で制御基板側端子１６に直接につながり、他方でスルーホール１９を介して裏側のパネル側端子１４につながっている。

また、ＦＰＣ基板３ａの表面すなわち配線パターン１８と同じ側の面には、光源２１が装着すなわち実装されている。光源２１は、ＬＥＤ（点光源）等からなる光源装置２１ａと棒状の導光体２１ｂによって構成されている。棒状導光体２１ｂは、その延在方向が第２基板７ｂの縁辺に平行に配置されており、光源装置２１ａは、その棒状導光体２１ｂの延在方向両端部にそれぞれ１つずつ配置されている。光源２１の発光面すなわち棒状導光体２１ｂの光出射面２１Ｅは、第２基板７ｂの側端面（光取込み面７Ｅ）に対向配置されており、光源装置２１ａの発光面２１Ａは棒状導光体２１ｂの端面に対向配置されている。棒状導光体２１ｂの光出射面２１Ｅは平坦面とされており、この光出射面２１Ｅと対向する外側面にはプリズム面が形成されている。この光源２１では、光源装置２１ａからそれぞれ出射された光は棒状導光体２１ｂに導入され、内面反射によって棒状導光体２１ｂの延在方向に進行する。そして、光は外面側に形成されたプリズム面によって反射され、光出射面２１Ｅから第２基板７ｂの光取込み面７Ｅに向けて出射される。
なお、光源装置２１ａのための配線は制御基板側端子１６に接続されている。

＜照明系の構成＞
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、液晶装置１００の第２基板７ｂを上面側からみたときの説明図、この第２基板７ｂに形成した微細な凹部の説明図、およびこの凹部に形成した光路変換斜面の説明図である。

本実施形態の液晶装置１００では、液晶パネル２の一方の基板である第２基板７ｂを導光体として利用し、これに光源２１を組み合わせることによって照明装置を構成している。すなわち、図２および図３に示すように、液晶装置１００に対してフロントライト機能を設けるにあたって、本実施形態では、液晶層Ｌを保持する第１基板７ａおよび第２基板７ｂのうち、表示光が出射される側に位置する第２基板７ｂにおいて、端子１３ａが形成されている側の端部に、ＬＥＤ等からなる光源２１が配置される。ここで、光源２１は、第１基板７ａの張出し部７１上に設置されており、この張出し部７１において第２基板７ｂの側端面である光取込み面７Ｅに対向配置されている。

第２基板７ｂにおいて液晶Ｌを保持する側とは反対側の面には、図４（ａ）に示すような複数の微小な凹部７０が形成されている。これらの凹部７０の内面には、図４（ｂ）に示すように、光源２１が位置する側に向かって斜め上向きの微小な光路変換斜面７３が形成されている。この光路変換斜面７３は、例えば基板面に対して約３５°から約４８°の傾斜角になっている。

光路変換斜面７３は、図４（ａ）に示すように、第２基板７Ｂに多数形成されているが、本実施形態では、光源２１として棒状のものを用いているので、光路変換斜面７３は光入射面７Ｅに対して平行に形成されている。すなわち、光路変換斜面７３は、１つ１つが細長い矩形形状を有しており、それらが互いに平行となるように並んで配置されている。また、光路変換斜面７３は、第１基板７ａ内における面内輝度均一性を向上するために、光源２１に近い領域に比較して光源２１から遠い領域で高密度に形成されている。通常、光源２１からの距離に応じて光路変換斜面７３に到達する光量は漸減していくので、これを補償するように、光源２１からの距離が増えるに従って光路変換斜面７３による集光作用或いは光偏向作用が強くなるように構成すれば、第２基板７ｂの光出射面から出射される光量の均一性を向上させることができる。なお、光路変換斜面７３は、凹部７０の代わりに凸部に形成してもよい。

図３に戻って、第２基板７ｂの側面には光反射層２８が配置されている。光反射層２８は、第１基板７ａの側面に達した光を再び第２基板７ｂの内側に反射させ、表示に寄与させる機能を有する。この光反射層２８は、シート状のもの（光反射シート）、あるいは第２基板７ｂに蒸着などの方法で成膜した金属膜などを用いることができる。この光反射層２８ａは、光源２１と対向する側面（光取込み面７Ａ）を除く３つの側面全てに配置されている。

図２に分解状態で示す液晶装置１００の各構成部分を組み付ける際には、図３に示すように、ＦＰＣ基板３ａの液晶パネル２側の辺端部をＡＣＦ３４によって第１基板７ａの張出し部７１に接着する。この接着により、第１基板７ａの端子１３ａとＦＰＣ基板３ａの端子１４とがＡＣＦ３４内の導電粒子によって導電接続される。その後、ＦＰＣ基板３ａは張出し部７１を内側に巻き込むようにして折り曲げられ、この曲げ状態においてＦＰＣ基板３ａの辺端部が制御基板５の辺端部に重ねられる。そして、ＦＰＣ基板３ａ側の端子１６が制御基板５側の端子３３に半田付け、あるいはその他の導電接続手法によって接続される。

ＦＰＣ基板３ａを導電接続した場合、ＦＰＣ基板３ａの表面に装着した光源２１は、その光出射面２１Ｅが第２基板７ｂの光取込み面７Ｅに対向して配置される。これにより、光源装置２１から導光体である第１基板７ａに対して光を入射することが可能になる。

なお、ＦＰＣ基板３ａは、図３に示すように、その先端部が他方の基板である第１基板７ａに接するように配置されている。こうした場合、ＦＰＣ基板３ａが張出し部７１全体をカバーするように配置されるので、張出し部７１から外部に光漏れが生じることはない。このため、コントラストの高い表示が可能になる。また、ＦＰＣ基板３ａにおいて光源２１が実装された側の面には、光吸収が生じないように、白色のシルク印刷が施されている。さらに、光源２１の周囲には、光源２１を覆うように光反射層８０が設けられている。この光反射層８０は、張出し部７１を略覆うように配置されており、その一部は第２基板７ｂの張出し部７１側の端部に一部重なるように配置されている。光反射層８０としては、ＰＥＴ基材のものやステンレス材等の金属製の基材に内面を高反射膜処理したものなどを用いることができる。

また、第２基板７ｂにおいて液晶層Ｌを保持する側の面には、第２基板７ｂの基板材料よりも屈折率の低い低屈折率材料、例えばフッ化マグネシウムからなる低屈折率層７４が形成されている。このように低屈折率層７４を形成すると、第２基板７ｂに入射された光は、やや大きな入射角の光であっても、第２基板７ｂと低屈折率層７４との界面で反射しながら基板内を進行する。このため、光の照度分布が光取り込み面７Ｅ側に偏ることがなく、基板全体にわたって均一な照明が可能となる。

さらに、第２基板７ｂは、照明光の面内輝度均一性を向上するために、その板厚が光源装置２１から遠ざかるに従って薄くなる楔形の形状を有していることが望ましい。図５は、光取込み面７Ａ側の板厚ｄ１が光取込み面７Ａとは反対側の板厚ｄ２よりも厚い楔形基板の一例を示している。

また、第２基板７ｂの光取込み面７Ｅには、プリズム加工やブラスト加工が施されていることが望ましい。図５の第２基板７ｂには、光取込み面７Ｅに研磨加工が施され、更に研磨によって平滑化された面に、プリズム面７６と平面７５とが交互に連続する光学パターンが形成されている。プリズムとは、平行でない平面を２つ以上持つ透明体のことであり、プリズム面とはそのようなプリズムの外面のことである。本実施形態では、導光体である第２基板７ｂの光取込み面７Ｅの高さ方向の全域にわたって直線状に延びる断面三角形状で山状の突起がプリズム面７６として設けられている。係る構成を採用した場合、光源２１から出て第２基板７ｂへ入る光は当該プリズム面７６によって適度に拡散され、光源２１の近傍領域に局所的高輝度領域が発生することが防止される。なお、第２基板７ｂの光取込み面７Ｅに直接プリズム加工等を行なう代わりに、光取込み面７Ｅにプリズムシートや拡散シート等の光学シートを配置してもよい。これによっても同様の効果が得られる。

＜照明系の作用＞
このように構成した液晶装置１００においては、光源２１が第２基板７ｂの側端面に対向配置されているので、光源２１から出射された光は、第２基板７ｂに入射し、面内方向に進行していく。この際、第２基板７ｂの両面のうち、液晶層Ｌを保持する側の面から出射された光は、液晶層Ｌに入射し、表示に寄与する。これに対して、第２基板７ｂにおいて液晶層Ｌを保持する側とは反対側の面に形成されている光路変換斜面７３に当たった光は、ここで光路が変換され、液晶層Ｌに入射し、表示に寄与する。

このように、本実施形態においては、液晶Ｌを保持する一対の基板７ａ，７ｂのうちの一方が導光板の機能を果たすため、従来別体として設けていたフロントライト用の分厚い導光板を省略することができる。特に、本実施形態では、導光体である一方の基板７ｂの表面に直接光路変換斜面７３を形成しているので、特開２００３−３３００２０号公報で用いられるような導光体シートも省略することができ、十分な薄型化および部品点数の削減による低コスト化を実現することができる。

＜液晶装置の製造方法＞
次に、本実施形態の液晶装置１００の製造方法について説明する。
図７は、液晶装置１００の製造工程を説明するためのフローである。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置に分離する方法を採用する。
本実施形態では、まず、第１基板７ａとなる複数の基板領域を含む第１マザー基板と第２基板７ｂとなる複数の基板領域を含む第２マザー基板を用意し、工程Ｐ１において、第１マザー基板の表面に回路構造（ＴＦＴ素子，走査線，データ線，画素電極等）や配向膜等の構造を形成し、工程Ｐ２において、第２マザー基板の表面に内面偏光子や対向電極、配向膜等の構造を形成する。そして、工程Ｐ２において、第１マザー基板の各基板領域の周囲にシール材６を塗布し、工程Ｐ２１において両基板をシール材６によって貼り合わせる（基板貼り合わせ工程）。

続いて、工程Ｐ２２において、これらの基板を１次ブレイクし、１列分のパネル構造体、いわゆる短冊状のパネル構造体（空パネル）に分割する。そして、工程Ｐ２３において、空パネルのギャップ内、即ち、一対の基板７ａ，７ｂの間に真空注入等により液晶Ｌを配する。そして、工程Ｐ２４において、パネル構造体を２次ブレイクし、個々の液晶パネル２に分割する（パネル形成工程）。

次に、工程Ｐ２５において、液晶パネル２の一方の基板である第２基板７ｂにおいて液晶Ｌを保持する側とは反対側の面に、第２基板７ｂの面内方向に進行しようとする光を液晶Ｌの保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面７３を形成する（光路変換斜面形成工程）。この工程は、第２基板７ｂの裏面にフォトリソグラフィ技術によりパターニングを行ない、フッ酸等のエッチング液を用いてエッチングすることにより行なうことができる。この際、液晶封止エリアと端子露出部および周辺のシール部には、エッチング液が触れないようにレジスト等の保護膜をコーティングしておくことが望ましい。

なお、第２基板７ｂの側面の加工や、第２基板７ｂを楔形にする加工は、光路変換斜面７３の形成工程に付随して、光路変換斜面７３の形成と同時に又はそれの前後に行なわれる。側面の加工は、フッ酸等を用いたエッチング加工又はブラスト加工、研磨加工により行なうことができる。また、第２基板７ｂを楔形にする加工は、フッ酸等を用いたエッチング加工又は研磨加工により行なうことができる。

次に、工程Ｐ２６において、第２基板７ｂの光取込み面７Ｅ以外の側面に光反射シートを貼着し、光反射層２８を形成する。或いは、第１基板７ａ及び第２基板７ｂの表面と、第１基板７ａの端子部及び光取込み面７Ｅを保護し、露出している第２基板７ｂの側面にアルミニウム等の金属膜を蒸着して光反射層２８を形成する。その後、必要に応じて偏光板等の光学部材を取り付ける。

次に、工程Ｐ２７において、液晶パネル２とＦＰＣ基板３ａ、およびＦＰＣ基板３ａと制御基板５とを接続する。これらの接続は、液晶パネル２，ＦＰＣ基板３ａ及び制御基板５の各々に形成されたアライメントマークを用いて正確に位置決めした状態で行なわれる。ＦＰＣ基板３ａには、接続に当たって又は接続後に、光源２１を実装する。光源２１の実装位置は、ＦＰＣ基板３ａを液晶パネル２の張出し部７１に接続したときに、棒状導光体２１ｂの光出射面２１Ｅが第２基板７ｂの側端面７Ｅに対向するような位置とされる。ＦＰＣ基板３ａの位置決めはアライメントマークを基準として行なわれるため、光源２１の位置は自動的に高精度なものとなる。よって、位置ずれによる光利用効率の低下（即ち、光取込み面７Ｅに対して光を入射する際のロス）は殆どない。
この後、制御基板５を液晶パネル２の裏面側に対向配置した状態で全体を筐体で固定する。
以上により液晶装置１００が完成する。

この方法では、基板の貼り合わせ後、或いは液晶パネル２の形成後に第２基板７ｂに加工を行なうため、フォトリソグラフィ工程におけるパターニングにおいて、第２基板７ｂの表面（ＴＦＴ形成面）が装置のステージに触れることがなく、パターン不良やゴミ等の問題を生じない。このため、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。

次に、液晶装置の他の製造方法について説明する。
図７は、液晶装置１００の他の製造工程を説明するためのフローである。
本方法において先の方法と異なるのは、光路変換斜面７３の形成工程がパネル形成工程よりも前に行なわれる点である。すなわち、先の方法は、光路変換斜面７３を基板の貼り合わせを行った後、或いは液晶を注入して個々の液晶パネル２に分割した後に形成している。これに対して、本方法では、光路変換斜面７３の形成を液晶パネルの形成前、例えば第２基板７ｂが素ガラスの状態において行なう。

本方法では、まず、第２基板７ｂとなる複数の基板領域を含む第２マザー基板を用意し、工程Ｐ１１において、この第２マザー基板が素ガラスの状態において、第２マザー基板の裏面側（即ち第２基板７ｂの裏面側）に、当該第２基板７ｂの面内方向に進行しようとする光を表面側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面７３を形成する（光路変換斜面形成工程）。光路変換斜面７３の形成方法は、先に示したのと同様である。そして、工程Ｐ１２において、この第２マザー基板の表面に、内面偏光子や対向電極、配向膜等の構造を形成する。また、これと並行して、第１基板７ａとなる複数の基板領域を含む第１マザー基板を用意し、工程Ｐ１において、この第１マザー基板の表面に回路構造（ＴＦＴ素子，走査線，データ線，画素電極等）や配向膜等の構造を形成する。

なお、光路変換斜面７３の形成と内面偏光子等の形成はどちらを先に行なってもよい。内面偏光子等の一部を形成してから光路変換斜面７３を形成し、その後、残りの内面偏光子等の構造を形成する等の変更も可能である。
また、第２基板７ｂを楔形にする加工は、光路変換斜面７３の形成工程に付随して、光路変換斜面７３の形成と同時に又はそれの前後に行なわれる。この際、第２基板７ｂを楔形にする加工は、フッ酸等を用いたエッチング加工又は研磨加工により行なうことができる。

次に、工程Ｐ２において、第１マザー基板の各基板領域の周囲にシール材６を塗布し、工程Ｐ２１において、第１マザー基板の表面側、即ち、光路変換斜面７３が形成された側とは反対側の面を他方の基板である第２マザー基板に対向させ、両基板をシール材６によって貼り合わせる（基板貼り合わせ工程）。そして、工程Ｐ２２において、これらの基板を１次ブレイクし、１列分のパネル構造体、いわゆる短冊状のパネル構造体（空パネル）に分割する。続いて、工程Ｐ２３において、空パネルのギャップ内、即ち、一対の基板７ａ，７ｂの間に真空注入等により液晶Ｌを配する。そして、工程Ｐ２４において、パネル構造体を２次ブレイクし、個々の液晶パネル２に分割する（パネル形成工程）。

次に、工程Ｐ２５において、第２基板７ｂの光取込み面７Ｅ以外の側面に光反射シートを貼着し、光反射層２８を形成する。或いは、第１基板７ａ及び第２基板７ｂの表面と、第１基板７ａの端子部及び光取込み面７Ｅを保護し、露出している第２基板７ｂの側面にアルミニウム等の金属膜を蒸着して光反射層２８を形成する。その後、必要に応じて偏光板等の光学部材を取り付ける。

次に、工程Ｐ２６において、液晶パネル２とＦＰＣ基板３ａ、およびＦＰＣ基板３ａと制御基板５とを接続し、制御基板５を液晶パネル２の裏面側に対向配置した状態で全体を筐体で固定する。この工程は先のものと同じである。
以上により液晶装置１００が完成する。

本方法においては、第２基板７ｂの表面（ＴＦＴ形成面）がステージに触れてしまうといった問題はあるものの、マザー基板の状態で一括して第２基板の加工を行なうので、上述した前者の方法に比べてタクトの短縮化ができ、安価に製品を製造することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図８は、本実施形態に係る液晶装置２００の平面図（図８（ａ））及び断面図（図８（ｂ））であり、第１の実施形態の図３に対応する図である。なお、図８において第１の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付している。

本実施形態において、第２基板７ｂは、第１基板７ａにおいて端子１３ａが形成された端部から張出した張出し部７２を有している。この張出し部７２には、制御基板５に接続されたＦＰＣ基板３ａとは別の他のＦＰＣ基板３ｂが接続されている。光源２１は、ＦＰＣ基板３ａではなく、この他のＦＰＣ基板３ｂに実装され、前記張出し部７２の側端面７Ｅに対向配置されている。

この液晶装置２００においては、他のＦＰＣ基板３ｂと第２基板７ｂとの接続は、ＦＰＣ基板３ｂ及び第２基板７ｂの各々に形成されたアライメントマークを用いて正確に位置決めした状態で行なわれる。他のＦＰＣ基板３ｂには、接続に当たって又は接続後に、光源２１を実装する。光源２１の実装位置は、他のＦＰＣ基板３ｂを液晶パネル２の張出し部７２に接続したときに、光源２１の光出射面２１Ｅがその張出し部７２の側端面７Ｅに対向するような位置とされる。他のＦＰＣ基板３ｂの位置決めはアライメントマークを基準として行なわれるため、光源２１の位置は自動的に高精度なものとなる。よって、位置ずれによる光利用効率の低下（即ち、光取込み面７Ｅに対して光を入射する際のロス）は殆どない。

なお、他のＦＰＣ基板３ｂにおいて光源装置２１が実装された側の面には、光吸収が生じないように、白色のシルク印刷が施されている。さらに、光源２１の周囲には、光源２１を覆うように光反射層８５が設けられている。この光反射層８５は、張出し部７２を内側に巻き込むようにして第２基板７ｂの表面側から裏面側に折り曲げられて取り付けられている。光反射層８５としては、ＰＥＴ基材のものやステンレス材等の金属製の基材に内面を高反射膜処理したものなどを用いることができる。
これ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態の構成によれば、光源２１と他のＦＰＣ基板３ｂとを一体化しているため、部品点数を削減することができる。また、光源２１と制御基板５とが離れて配置されるため、光源２１の点灯動作等によるノイズの影響を受けにくい。さらに、光源用のＦＰＣ基板３ｂと制御基板用のＦＰＣ基板３ａとは別々に設けられるため、容易に光源２１をリワークすることができる。

［電子機器］
次に、本発明の電子機器につき、図９を用いて説明する。図９は、携帯電話の斜視図である。図９において符号１０００は携帯電話を示し、符号１００１は表示部を示している。この携帯電話１０００の表示部１００１には、本実施形態の電気光学装置が採用されている。したがって、薄型・軽量の携帯電話１０００を提供することができる。
本発明は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル等の電子機器の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの場合でも、薄型・軽量の電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、本実施形態では、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の反射型液晶装置に本発明を適用したが、本発明はその他各種の方式の液晶装置、例えば半透過反射型の液晶装置、ＴＦＴ以外のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置、スイッチング素子を用いないパッシブマトリクス方式の液晶装置等に対して適用することもできる。また、電気光学物質として液晶以外のもの、例えば電気泳動粒子を分散媒中に含む電気泳動物質を用いた電気光学装置に本発明を適用してもよい。

第１の実施形態に係る液晶装置の等価回路図。 液晶装置の分解斜視図。 液晶装置の平面図及び断面図。 液晶装置の一方の基板を下面側からみたときの斜視図、この基板に形成した微細な凹部の説明図、およびこの凹部に形成した光路変換斜面の説明図。 一方の基板の要部斜視図。 液晶装置の製造方法を示す工程フロー。 液晶装置の他の製造方法を示す工程フロー。 第２の実施形態に係る液晶装置の平面図及び断面図。 電子機器の一例である携帯電話の斜視図。 従来の液晶装置の断面図。

符号の説明

２…液晶パネル（電気光学パネル）、３ａ，３ｂ…ＦＰＣ基板、５…制御基板、７ａ…第１基板、７ｂ…第２基板、７Ｅ…光取込み面、２１…光源、２８…光反射層、７１，７２…張出し部、７３…光路変換斜面、７４…低屈折率層、７６…プリズム面、８０，８５…光反射層、１００，２００…液晶装置（電気光学装置）、１０００…電子機器、Ｌ…液晶（電気光学物質）

Claims (26)

1. 電気光学物質を保持する一対の基板と、該一対の基板のうち、表示光が出射される側の基板である一方の基板に光を入射させる光源と、前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側とは反対側の面に形成され、前記一方の基板の面内方向に進行しようとする光を前記電気光学物質の保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面とを備えたことを特徴とする、電気光学装置。
2. 前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側の面には、前記一方の基板の基板材料よりも屈折率の低い低屈折率層が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の電気光学装置。
3. 前記一方の基板は、その板厚が前記光源から遠ざかるに従って薄くなる楔形の形状を有していることを特徴とする、請求項１又は２記載の電気光学装置。
4. 前記一方の基板の側面には光反射層が配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載の電気光学装置。
5. 前記一方の基板において前記光源から光が入射される面には研磨加工が施されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の電気光学装置。
6. 前記一方の基板において前記光源から光が入射される面にはプリズム加工若しくはブラスト加工が施されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの項に記載の電気光学装置。
7. 前記一方の基板において前記光源から光が入射される面には光学シートが配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの項に記載の電気光学装置。
8. 前記光源は、点光源であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの項に記載の電気光学装置。
9. 前記光源は、線光源であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかの項に記載の電気光学装置。
10. 前記複数の光路変換斜面は、前記光源を中心とする同心円状に分布していることを特徴とする、請求項８記載の電気光学装置。
11. 前記複数の光路変換斜面は、前記光源に近い領域に比較して前記光源から遠い領域で高密度に形成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかの項に記載の電気光学装置。
12. 他方の基板にはＦＰＣ基板を介して制御基板が接続されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかの項に記載の電気光学装置。
13. 前記光源は、前記ＦＰＣ基板において前記他方の基板とは反対側の面に実装され、前記一方の基板の側端面に対向配置されていることを特徴とする、請求項１２記載の電気光学装置。
14. 前記光源を覆うように光反射層が設けられていることを特徴とする、請求項１３記載の電気光学装置。
15. 前記光源は、前記制御基板が接続された前記ＦＰＣ基板とは別の他のＦＰＣ基板に実装されていることを特徴とする、請求項１２記載の電気光学装置。
16. 前記他のＦＰＣ基板は、前記一方の基板の端部を内側に巻き込むようにして折り曲げて配置されており、前記光源は、前記他のＦＰＣ基板の折り曲げられた内側の部分において前記一方の基板の側端面に対向配置されていることを特徴とする、請求項１５記載の電気光学装置。
17. 前記他のＦＰＣ基板において前記光源が実装された側の面には、白色のシルク印刷が施されていることを特徴とする、請求１６記載の電気光学装置。
18. 前記電気光学物質は液晶であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかの項に記載の電気光学装置。
19. 前記一方の基板において前記電気光学物質を保持する側の面には内面偏光子が形成されていることを特徴とする、請求項１８記載の電気光学装置。
20. 請求項１〜１９のいずれかの項に記載の電気光学装置を表示部として備えていることを特徴とする、電子機器。
21. 一対の基板の間に電気光学物質を配して電気光学パネルを形成するパネル形成工程と、
    前記一対の基板のうち表示光が出射される側の基板である一方の基板において前記電気光学物質を保持する側とは反対側の面に、前記一方の基板の面内方向に進行しようとする光を前記電気光学物質の保持された側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面を形成する光路変換斜面形成工程とを備えたことを特徴とする、電気光学装置の製造方法。
22. 表示光が出射される側の基板である一方の基板の裏面側に、当該基板の面内方向に進行しようとする光を表面側に向かわせる複数の微小な光路変換斜面を形成する光路変換斜面形成工程と、
    前記一方の基板の表面側を他方の基板に対向させ、両基板の間に電気光学物質を配して電気光学パネルを形成するパネル形成工程とを備えたことを特徴とする、電気光学装置の製造方法。
23. 前記光路変換斜面を形成する前に、前記一方の基板に研磨加工又はエッチング加工を行ない、前記一方の基板の板厚が前記光の進行方向に対して光が遠ざかる方向に徐々に薄くなるような楔形の形状を形成する工程を備えたことを特徴とする、請求項２１又は２２記載の電気光学装置の製造方法。
24. 前記一方の基板において光が入射される面に研磨加工を行なう工程を備えたことを特徴とする、請求項２１〜２３のいずれかの項に記載の電気光学装置の製造方法。
25. 前記一方の基板において光が入射される面にプリズム加工又はブラスト加工を行なう工程を備えたことを特徴とする、請求項２１〜２４のいずれかの項に記載の電気光学装置の製造方法。
26. 前記一方の基板の側面に光反射層を配置する工程を備えたことを特徴とする、請求項２１〜２５のいずれかの項に記載の電気光学装置の製造方法。
    
    

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