JP2008122658A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示装置の薄型化に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a thin liquid crystal display device.
液晶表示装置は、例えば、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板及び対向基板と、それらの両基板の間に設けられた液晶層とを有する液晶表示パネルを備えている。また、液晶表示装置は、非発光型の表示装置であるため、上記液晶表示パネルに面状の光を供給するためのバックライトユニットを備えている。 The liquid crystal display device includes, for example, a liquid crystal display panel having an active matrix substrate and a counter substrate which are arranged to face each other, and a liquid crystal layer provided between the two substrates. Further, since the liquid crystal display device is a non-luminous display device, it includes a backlight unit for supplying planar light to the liquid crystal display panel.
図6は、一般的なバックライトユニット110の断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a
このバックライトユニット110は、図6に示すように、細長の光源101と、光源101の延びる方向に沿って設けられ、光源101からの線状の光を均一な面状の光に変換するための透明な導光板103と、導光板103の下面側に設けられ、導光板103から漏れた光を再利用するための反射板102と、導光板103の上面側に設けられ、例えば、住友スリーエム(株)製のBEF(Brightness Enhancement Film)などの正面輝度を向上させるための輝度向上フィルム105と、輝度向上フィルム105の上面側に設けられ、ある方向の偏光のみを透過させると共に、その他の方向の偏光を全て反射させる機能を有して輝度向上に有効な、例えば、住友スリーエム(株)製のDBEF(Dual Brightness Enhancement Film)などの選択反射型偏光板106と、選択反射型偏光板106の上面側に設けられ、ある方向の偏光のみを透過させると共に、その他の方向の偏光を全て吸収する機能を有する、例えば、ヨウ素系の吸収型偏光板107と、吸収型偏光板107の上面側に設けられ、視野角特性を改善するための位相差板108とを備え、選択反射型偏光板106及び吸収型偏光板107によって透過光の量を調整することにより、画像を表示するように構成されている。
As shown in FIG. 6, the
例えば、特許文献1には、液晶表示部の裏面側基板がEL(electroluminescence)バックライトの表面基板をなし、液晶表示部とELバックライトとを一体的に積層してなる液晶表示器が開示されている。そして、これによれば、従来のように別個独立に作製された液晶表示器とELバックライトとを積層する構造よりも薄型になる、と記載されている。
For example,
また、特許文献2には、一対の透明基板間に液晶層を配置し、少なくとも両透明基板内面に液晶層を挟んで画素電極及び対向電極が設けられ、その観察側と観察側の反対側とに偏光手段が配置され、観察側の反対側から一方の偏光手段を介して照明光を入射させるように構成され、照明光入射側の透明基板として、一方の偏光手段を構成し、透明基板上に金属からなり一定周期で平行に直線格子状の導電線層が配置されてなるワイヤグリッド偏光子が用いられた液晶表示装置が開示されている。そして、これによれば、ワイヤグリッド偏光子を用いた液晶表示装置において、照明光の利用効率をより上げ、厚さをより薄くし、効果的に電磁波ノイズを防止することができる、と記載されている。
近年、薄型であるという特徴を有する液晶表示装置が広く利用されており、今もなおその薄型化が進められている。しかしながら、従来の液晶表示装置では、図6に示すように、バックライトユニットが多くの光学部材(光源101〜位相差板108)により構成されていることにより、必然的に筐体が大きくなってしまう。
In recent years, liquid crystal display devices having the feature of being thin have been widely used, and the thickness reduction is still in progress. However, in the conventional liquid crystal display device, as shown in FIG. 6, the backlight unit is composed of many optical members (
例えば、液晶表示装置を薄型化する手段として、バックライトユニットを対向基板側に配置して、バックライトユニットを対向基板に一体化させることが考えられる。この場合には、対向基板の内側に偏光板などの光学部材を連続して形成していく方法が挙げられるが、一般的な吸収型偏光板は、昇華性の高いヨウ素を含み、耐熱性が低い。また、従来の選択反射型偏光板も耐熱性が低いため、製造プロセスにおける処理温度に耐えられず、連続して形成できないことが懸念される。 For example, as a means for reducing the thickness of the liquid crystal display device, it is conceivable to arrange the backlight unit on the counter substrate side and to integrate the backlight unit with the counter substrate. In this case, there is a method in which an optical member such as a polarizing plate is continuously formed on the inner side of the counter substrate, but a general absorption polarizing plate contains iodine with high sublimation properties and has high heat resistance. Low. Moreover, since the conventional selective reflection type polarizing plate also has low heat resistance, there is a concern that it cannot withstand the processing temperature in the manufacturing process and cannot be continuously formed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも薄型の液晶表示装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to realize a liquid crystal display device that is thinner than the conventional one.
上記目的を達成するために、本発明は、液晶表示装置を構成する一対の基板の一方に、導光板と、互いに平行に延びる複数の金属線を有する選択反射型偏光層とを備えたバックライトユニットが一体化されるようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a backlight including a light guide plate and a selective reflection type polarizing layer having a plurality of metal lines extending in parallel with each other on one of a pair of substrates constituting a liquid crystal display device. The unit is integrated.
具体的に本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板と、上記一対の基板の間に設けられた液晶層とを備えた液晶表示装置であって、上記一対の基板の一方には、光源からの光を上記液晶層側に面状に出射するための導光板と、該導光板の上記液晶層側で互いに平行に延びる複数の金属線を有し、該各金属線の延びる方向に平行な偏光を反射すると共に、該各金属線の延びる方向に直交する偏光を透過する選択反射型偏光層とを備えたバックライトユニットが一体化されていることを特徴とする。 Specifically, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device including a pair of substrates disposed opposite to each other, and a liquid crystal layer provided between the pair of substrates. One of the substrates has a light guide plate for emitting light from the light source in a planar manner toward the liquid crystal layer side, and a plurality of metal wires extending in parallel to each other on the liquid crystal layer side of the light guide plate, A backlight unit including a selective reflection type polarizing layer that reflects polarized light parallel to the extending direction of the metal lines and transmits polarized light orthogonal to the extending direction of the metal lines is integrated. To do.
上記の構成によれば、選択反射型偏光層は、各金属線の延びる方向に平行な偏光を反射すると共に、各金属線の延びる方向に直交する偏光を透過するように構成されている。ここで、選択反射型偏光層を構成する各金属線は、一般的に耐熱性を有しているので、選択反射型偏光層は、例えば、複数の樹脂フィルムが積層された従来の選択反射型偏光板(DBEFなど)よりも耐熱性が高く、製造プロセスにおける処理温度に耐えることが可能になる。そして、その耐熱性の高い選択反射型偏光層と、光源からの光が供給される導光板とを備えたバックライトユニットが液晶表示装置を構成する一対の基板の一方に一体化されているので、従来よりも薄型の液晶表示装置が実現することになる。 According to the above configuration, the selective reflection polarizing layer is configured to reflect polarized light parallel to the extending direction of each metal line and to transmit polarized light orthogonal to the extending direction of each metal line. Here, since each metal wire constituting the selective reflection type polarization layer generally has heat resistance, the selective reflection type polarization layer is, for example, a conventional selective reflection type in which a plurality of resin films are laminated. It has higher heat resistance than a polarizing plate (such as DBEF) and can withstand the processing temperature in the manufacturing process. And since the backlight unit including the selective reflection type polarizing layer with high heat resistance and the light guide plate to which the light from the light source is supplied is integrated with one of the pair of substrates constituting the liquid crystal display device. Thus, a liquid crystal display device thinner than the conventional one is realized.
上記バックライトユニットは、上記各金属線の延びる方向に直交する方向に二色性の有機色素が配向して形成される偏光軸を有し該偏光軸に平行な偏光を透過すると共に該偏光軸に直交する偏光の少なくとも一部を吸収する吸収型偏光層を上記選択反射型偏光層の上記液晶層側に備えていてもよい。 The backlight unit has a polarization axis formed by orienting a dichroic organic dye in a direction orthogonal to the extending direction of the metal lines, and transmits polarized light parallel to the polarization axis. An absorption-type polarizing layer that absorbs at least a part of polarized light orthogonal to the liquid crystal layer side of the selective reflection type polarizing layer may be provided.
上記の構成によれば、二色性の有機色素が配向して形成される偏光軸を有する吸収型偏光層は、従来のヨウ素系の偏光板よりも耐熱性が高いので、製造プロセスにおける処理温度に耐えることが可能になる。また、その吸収型偏光層が選択反射型偏光層の液晶層側に設けられているので、液晶層側から外光が入射する際に、吸収型偏光層の偏光軸に直交する偏光の少なくとも一部が吸収型偏光層に吸収され、その偏光の残りが吸収型偏光層を透過した後に選択反射型偏光層で反射されて吸収型偏光層に吸収されることになる。そのため、吸収型偏光層の偏光軸に直交する偏光のほぼ全てが吸収型偏光層に吸収されるので、表示コントラストが向上する。これに対して、特許文献2のように、各金属線に対応するワイヤグリッドを偏光板として用いる場合には、ワイヤグリッドが選択反射型偏光板として機能するので、ワイヤグリッドを透過しなかった外光が反射されて表示コントラストが低下してしまう。
According to the above configuration, the absorption polarizing layer having a polarization axis formed by orienting the dichroic organic dye has higher heat resistance than the conventional iodine-based polarizing plate. It becomes possible to endure. In addition, since the absorptive polarizing layer is provided on the liquid crystal layer side of the selective reflection polarizing layer, when external light is incident from the liquid crystal layer side, at least one of the polarized lights orthogonal to the polarizing axis of the absorptive polarizing layer. The portion is absorbed by the absorptive polarizing layer, and the remainder of the polarized light passes through the absorptive polarizing layer and then is reflected by the selective reflection polarizing layer and absorbed by the absorptive polarizing layer. For this reason, almost all of the polarized light orthogonal to the polarization axis of the absorbing polarizing layer is absorbed by the absorbing polarizing layer, thereby improving the display contrast. On the other hand, when a wire grid corresponding to each metal wire is used as a polarizing plate as in
上記バックライトユニットは、上記導光板及び選択反射型偏光層の間に、互いに平行に延び、各々、横断面が三角形状であると共に、底面が上記導光板側に配置された複数のプリズムを備え、上記導光板及び各プリズムの間、並びに上記選択反射型偏光層及び各プリズムの間には、1.0〜1.1の屈折率を有し、シリカの多孔質骨格により構成されたシリカエアロゲルがそれぞれ設けられていてもよい。 The backlight unit includes a plurality of prisms extending in parallel with each other between the light guide plate and the selective reflection type polarizing layer, each having a triangular cross section and having a bottom surface disposed on the light guide plate side. Silica airgel having a refractive index of 1.0 to 1.1 and having a porous skeleton of silica between the light guide plate and each prism, and between the selective reflection type polarizing layer and each prism. May be provided respectively.
上記の構成によれば、バックライトユニットが、互いに平行に延び、各々、横断面が三角形状であると共に、底面が導光板側に配置された複数のプリズムを備えているので、導光板から出射される光の一部(例えば、S波:直交偏波)が各プリズムの底面で反射された後に導光板に戻ってリサイクルされると共に、導光板から出射されて各プリズムの底面を介して入射した光(例えば、P波:平行偏波)が三角形状のプリズムで形成されるレンズによって液晶表示装置の正面に向かって集光されることにより、液晶表示装置における正面輝度が向上する。 According to the above configuration, since the backlight units extend in parallel with each other and each has a triangular cross section and a plurality of prisms whose bottom surfaces are arranged on the light guide plate side, the backlight units emit light from the light guide plate. A part of the light (for example, S wave: orthogonal polarization) is reflected on the bottom surface of each prism and then recycled back to the light guide plate, and is emitted from the light guide plate and incident through the bottom surface of each prism. The front light in the liquid crystal display device is improved by condensing the light (for example, P wave: parallel polarization) toward the front surface of the liquid crystal display device by a lens formed by a triangular prism.
また、導光板及び各プリズムの間、並びに選択反射型偏光層及び各プリズムの間にそれぞれ設けられたシリカエアロゲルの屈折率(1.0〜1.1)が、空気の屈折率に近いので、光の効率を低下させることなく、各プリズムが導光板及び選択反射型偏光層の間に形成される。 Moreover, since the refractive index (1.0-1.1) of the silica airgel provided between the light guide plate and each prism and between the selective reflection type polarizing layer and each prism is close to the refractive index of air, Each prism is formed between the light guide plate and the selective reflection type polarizing layer without reducing the light efficiency.
上記導光板は、プラスチック製であってもよい。 The light guide plate may be made of plastic.
上記の構成によれば、導光板が可撓性を有するプラスチック製であるので、その導光板をベース基板として、ロール・ツー・ロール方式で液晶表示装置を構成する一対の基板の一方を製造することが可能になる。 According to the above configuration, since the light guide plate is made of plastic having flexibility, one of a pair of substrates constituting the liquid crystal display device is manufactured by the roll-to-roll method using the light guide plate as a base substrate. It becomes possible.
上記選択反射型偏光層は、ガラス基板と、該ガラス基板に設けられた上記複数の金属線とを備えていてもよい。 The selective reflection type polarizing layer may include a glass substrate and the plurality of metal wires provided on the glass substrate.
上記の構成によれば、選択反射型偏光層を構成するガラス基板をベース基板として、液晶表示装置を構成する一対の基板の一方を作製することが可能になる。 According to said structure, it becomes possible to produce one of a pair of board | substrates which comprises a liquid crystal display device by using the glass substrate which comprises a selective reflection type polarizing layer as a base substrate.
上記一対の基板の一方には、上記液晶層に電圧を印加するための共通電極が設けられ、上記一対の基板の他方には、上記液晶層に電圧を印加するための複数の画素電極がマトリクス状に設けられていてもよい。 A common electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer is provided on one of the pair of substrates, and a plurality of pixel electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer are provided on the other of the pair of substrates. It may be provided in a shape.
上記の構成によれば、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置において、本発明の作用効果が具体的に奏される。 According to said structure, the effect of this invention is specifically show | played in the liquid crystal display device of an active matrix drive system.
上記導光板は、プラスチック製であり、上記一対の基板の他方は、上記各画素電極に重なるように複数の着色層が配設されたカラーフィルタ層を備えていてもよい。 The light guide plate may be made of plastic, and the other of the pair of substrates may include a color filter layer in which a plurality of colored layers are disposed so as to overlap the pixel electrodes.
上記の構成によれば、導光板がプラスチック製であるので、液晶表示装置を構成する一対の基板の一方が製造プロセス中の加熱によって若干膨張するおそれがあるものの、各画素電極に重なるように配置されるべき各着色層を有するカラーフィルタ層が液晶表示装置を構成する一対の基板の他方の基板に設けられているので、液晶表示装置を構成する一対の基板を貼り合わせる際の位置合わせが容易になる。 According to the above configuration, since the light guide plate is made of plastic, one of the pair of substrates constituting the liquid crystal display device may be slightly expanded by heating during the manufacturing process, but is disposed so as to overlap each pixel electrode. Since the color filter layer having each colored layer to be formed is provided on the other substrate of the pair of substrates constituting the liquid crystal display device, it is easy to align the pair of substrates constituting the liquid crystal display device become.
本発明によれば、液晶表示装置を構成する一対の基板の一方に、導光板と、互いに平行に延びる複数の金属線を有する選択反射型偏光層とを備えたバックライトユニットが一体化されているので、従来よりも薄型の液晶表示装置を実現することができる。 According to the present invention, a backlight unit including a light guide plate and a selective reflection type polarizing layer having a plurality of metal lines extending in parallel with each other is integrated on one of a pair of substrates constituting a liquid crystal display device. Therefore, a liquid crystal display device thinner than the conventional one can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
《発明の実施形態1》
図1〜図4は、本発明に係る実施形態1を示している。具体的に、図1は、本実施形態の液晶表示装置50aの断面模式図であり、図2は、液晶表示装置50aを構成する選択反射型偏光層6の斜視図である。
1 to 4
液晶表示装置50aは、図1に示すように、対向基板20aと、対向基板20aに対向して配置されたアクティブマトリクス基板30と、対向基板20a及びアクティブマトリクス基板30の間に設けられた液晶層25とを備えている。
As shown in FIG. 1, the liquid
対向基板20aは、一対の基板の一方であり、図1に示すように、その基板に一体化されたバックライトユニット10aと、バックライトユニット10aの液晶層25側に設けられた共通電極9とを備えている。
The
バックライトユニット10aは、図1に示すように、細長の光源1と、光源1の延びる方向に沿って設けられた透明な導光板3と、導光板3の下面側に設けられ反射板2と、導光板3の上面側に設けられ、シリカエアロゲル4a及び4bに挟持された複数のプリズム5と、シリカエアロゲル4bの上面側に設けられた選択反射型偏光層6と、選択反射型偏光層6の上面側に設けられた吸収型偏光層7と、吸収型偏光層7の上面側に設けられた位相差層8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
光源1は、例えば、冷陰極蛍光管や熱陰極蛍光管などにより構成されている。ここで、光源1は、導光板3側が開口した半割筒状のリフレクター(反射板:不図示)の内部に収容されている。なお、光源1は、LED(Light Emitting Diode)などであってもよい。
The
反射板2は、例えば、ステンレス板などの金属板と、金属板の表面に貼り付けられた白色のPET(Polyethylene Terephthalate)フィルムなどの反射シートとを備え、導光板3から下方に漏れた光を再利用するためのものである。
The
導光板3は、アクリル樹脂などのプラスチック製であり、その下面が段状に形成されている。そして、導光板3は、光源1から側面に入射された線状の光を上面から液晶層25側に均一な面状に出射するように構成されている。
The light guide plate 3 is made of plastic such as acrylic resin, and its lower surface is formed in a step shape. The light guide plate 3 is configured to emit linear light incident on the side surface from the
各プリズム5は、互いに平行に延び、各々、横断面が三角形状であると共に、底面が導光板3側に配置されており、液晶表示装置50aの正面輝度を向上させるためのものであり、例えば、住友スリーエム(株)製のBEF(Brightness Enhancement Film)やプリズムシートが好適に用いられる。
Each
シリカエアロゲル4a及び4bは、1.0〜1.1の屈折率を有し、シリカの多孔質骨格により構成されている。 The silica airgels 4a and 4b have a refractive index of 1.0 to 1.1 and are constituted by a porous skeleton of silica.
選択反射型偏光層6は、図2に示すように、ガラス基板6aと、ガラス基板6a上に互いに平行に延びるように設けられた複数の金属線6bとを備えている。そして、選択反射型偏光層6は、図3に示すように、各金属線6bの延びる方向に直交する方向の偏光L1(偏光方向P1)を透過すると共に、各金属線6bの延びる方向に平行な偏光L2(偏光方向P2)を反射するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the selective reflection type
吸収型偏光層7は、図4に示すように、選択反射型偏光層6の各金属線6bの延びる方向に直交する方向に二色性を有する有機色素が配向して形成される偏光軸Paを備え、偏光軸Paに平行な偏光L1(偏光方向P1)を透過すると共に、偏光軸Paに直交する偏光L2(偏光方向P2)の少なくとも一部を吸収するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the absorptive
位相差層8は、液晶層25における光の複屈折を補正するための光学素子である。
The
アクティブマトリクス基板30は、一対の基板の一方であり、図1に示すように、ガラス基板11と、ガラス基板11上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線(不図示)と、各ゲート線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線(不図示)と、各ゲート線及び各ソース線の交差部分のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と称する)13と、隣り合う一対のゲート線及び一対のソース線で囲われる領域に各TFT13に対応して設けられた画素電極15とを備えている。ここで、アクティブマトリクス基板30では、各画素電極15によって画像の最小単位である画素が構成され、それらの画素がマトリクス状に配置されることによって表示領域が構成されている。
The
また、アクティブマトリクス基板30では、各画素電極15に重なるように複数の着色層(赤色層12R、緑色層12G及び青色層12B)が配設され、各着色層12R、12G及び12Bによって、カラーフィルタ層12が構成されている。さらに、アクティブマトリクス基板30では、各着色層12R、12G及び12Bの間に、並びに各TFT13を覆うように、ブラックマトリクス14が設けられている。
In the
TFT13は、ゲート電極(不図示)と、ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜(不図示)と、ゲート絶縁膜上でゲート電極に対応する位置に島状に設けられた半導体層(不図示)と、半導体層上で互いに対峙するように設けられたソース電極及びドレイン電極とを備えている。ここで、ゲート電極は、ゲート線の側方に突出した部分であり、ソース電極は、ソース線の側方に突出した部分である。また、ドレイン電極は、カラーフィルタ層12に形成されたコンタクトホールを介して画素電極15に接続されている。
The
なお、アクティブマトリクス基板30は、TFT13などが形成された面の反対側の面に位相差板16及び偏光板17が積層されている。ここで、位相差板16は、液晶層25における光の複屈折を補正するための光学素子であり、偏光板17は、ヨウ素系の吸収型偏光板である。
The
液晶層25は、電気光学特性を有するネマチック液晶材料などにより構成されている。
The
上記構成の液晶表示装置50aは、各画素において、ゲート線からゲート信号が送られてTFT13がオン状態になったときに、ソース線からソース信号が送られてTFT13のソース電極及びドレイン電極を介して、画素電極15に所定の電荷を書き込まれ、画素電極15及び共通電極9の間で電位差が生じることになり、液晶層25からなる液晶容量に所定の電圧が印加されるように構成されている。そして、液晶表示装置50aでは、その印加電圧の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変わることを利用して、バックライトユニット10aから入射する光の透過率を調整することにより、画像が表示される。
In the liquid
次に、図1を参照し、本実施形態の液晶表示装置50aを製造する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the liquid
まず、ガラス基板6a上の基板全体に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)などからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、複数の金属線6bを形成する。ここで、複数の金属線6bは、例えば、各線幅が100μmで、間隔が100μmである。
First, a metal film made of aluminum (Al), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), or the like is formed on the entire substrate on the
続いて、各金属線6bが形成された基板全体に、各金属線6bを覆うように、シルク印刷法によりポリイミドの樹脂膜を形成した後に、その樹脂膜の表面にラビング処理を行う。
Subsequently, a polyimide resin film is formed by a silk printing method so as to cover each
さらに、ラビング処理された樹脂膜の表面全体に、例えば、二色性の有機色素として、異方性色素膜用の二色性アゾ色素(例えば、テトラキスアゾ色素など)を溶解した水溶液をバーコーターなどの塗布装置で塗布した後に、室温下で乾燥することにより、吸収型偏光層7を形成する。
Furthermore, an aqueous solution in which a dichroic azo dye for an anisotropic dye film (for example, a tetrakisazo dye) is dissolved as a dichroic organic dye on the entire surface of the rubbed resin film is bar-coater After applying with a coating apparatus such as the above, the absorbing
続いて、吸収型偏光層7が形成された基板全体に、旋光性を示す光学活性成分が含まれた重合性液晶を塗布又は滴下することにより、位相差層8を形成する。なお、この重合性液晶としては、例えば、Proc. International Display Research Conference, 1994, PP.161-164(H. Hasebe et al.)で報告されている材料を用いることができる。また、必要とあれば、この位相差層の片側に配向膜をラビングしてもよい。
Subsequently, the
さらに、位相差層8が形成された基板全体に、ITO(Indium Tin Oxide)膜をスパッタリング法により成膜することにより、共通電極9を形成する。その後、共通電極9が形成された基板全体に、スピンコート法などにより、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
Further, the
以上のようにして、対向基板形成部(選択反射型偏光層6〜共通電極9)が作製される。
As described above, the counter substrate forming portion (selective reflection type
また、ガラス基板11上の基板全体に、チタンなどからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、ゲート線及びゲート電極をそれぞれ形成する。
Further, a metal film made of titanium or the like is formed on the entire substrate on the
続いて、ゲート線及びゲート電極が形成された基板全体に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により窒化シリコン膜などを成膜することにより、ゲート絶縁膜を形成する。 Subsequently, a gate insulating film is formed by depositing a silicon nitride film or the like by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the entire substrate on which the gate line and the gate electrode are formed.
さらに、ゲート絶縁膜が形成された基板全体に、CVD法により真性アモルファスシリコン膜とリンがドープされたn+アモルファスシリコン膜とを連続して成膜し、その後、フォトリソグラフィによりゲート電極上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層及びn+アモルファスシリコン層を形成する。 Further, an intrinsic amorphous silicon film and an n + amorphous silicon film doped with phosphorus are continuously formed by CVD on the entire substrate on which the gate insulating film is formed, and then island-shaped on the gate electrode by photolithography. Then, an intrinsic amorphous silicon layer and an n + amorphous silicon layer are formed.
そして、真性アモルファスシリコン層及びn+アモルファスシリコン層が形成されたゲート絶縁膜上の基板全体に、チタンなどからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、ソース線、ソース電極及びドレイン電極をそれぞれ形成する。 Then, a metal film made of titanium or the like is formed by sputtering on the entire substrate on the gate insulating film on which the intrinsic amorphous silicon layer and the n + amorphous silicon layer are formed, and then patterned by photolithography to form the source line A source electrode and a drain electrode are formed respectively.
続いて、ソース電極及びドレイン電極をマスクとしてn+アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部を形成する。これにより、真性アモルファスシリコン層及びn+アモルファスシリコン層からなる半導体層が形成されると共に、TFT13が形成される。
Subsequently, the n + amorphous silicon layer is removed by etching using the source electrode and the drain electrode as a mask, thereby forming a channel portion. Thereby, a semiconductor layer composed of an intrinsic amorphous silicon layer and an n + amorphous silicon layer is formed, and the
その後、TFT13が形成された基板全体に、CVD法を用いて窒化シリコン膜などを成膜することにより、保護絶縁膜(不図示)を形成する。
Thereafter, a protective insulating film (not shown) is formed by depositing a silicon nitride film or the like on the entire substrate on which the
さらに、保護絶縁膜が形成された基板全体に、黒色に着色したフォトレジストを成膜した後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、ブラックマトリクス14を形成する。
Further, a black colored photoresist is formed on the entire substrate on which the protective insulating film is formed, and then a pattern is formed by photolithography to form the
続いて、ブラックマトリクス14が形成された基板全体に、赤色に着色されたフォトレジストを塗布した後に、フォトリソグラフィによりパターン形成して、赤色層12Rを形成する。
Subsequently, a red colored photoresist is applied to the entire substrate on which the
そして、赤色層12Rが形成された基板全体に、緑色に着色されたフォトレジストを塗布した後に、フォトリソグラフィによりパターン形成して、緑色層12Gを形成する。
And after apply | coating the photoresist colored green on the whole board | substrate with which
さらに、緑色層12Gが形成された基板全体に、青色に着色されたフォトレジストを塗布した後に、フォトリソグラフィによりパターン形成して、青色層12Bを形成する。
Further, a blue colored photoresist is applied to the entire substrate on which the
なお、赤色層12R、緑色層12G及び青色層12Bを形成する際には、TFT13のドレイン電極上にコンタクトホールを同時に形成する。
When forming the
そして、赤色層12R、緑色層12G及び青色層12Bが形成された基板全体に、ITO膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、画素電極15を形成する。
Then, an ITO film is formed on the entire substrate on which the
続いて、画素電極15が形成された基板全体に、スピンコート法などにより、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
Subsequently, after a polyimide resin is applied to the entire substrate on which the
さらに、ガラス基板11のTFT13などが形成された面の反対側の面に、位相差板16及び偏光板17を貼り付ける。
Further, a
以上のようにして、アクティブマトリクス基板30が作製される。
As described above, the
続いて、例えば、アクティブマトリクス基板30にスクリーン印刷によって熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を表示領域を囲むように液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンに塗布することにより、シールパターンを形成した後に、そのシールパターンの内側に球状のスペーサを散布する。
Subsequently, for example, a seal material made of a thermosetting epoxy resin or the like is applied to the
そして、スペーサが散布されたアクティブマトリクス基板30と、上記作製された対向基板形成部(選択反射型偏光層6〜共通電極9)とを貼り合わせた後に加熱することにより、シールパターンを硬化させて、空の液晶表示プレパネルを作製する。
Then, the seal pattern is cured by heating after bonding the
さらに、空の液晶表示プレパネルに、減圧法により液晶材料を注入した後、液晶注入口にUV硬化樹脂を塗布し、UV照射により、液晶材料を封止する。これによって、液晶層25が形成され、液晶表示プレパネルが作製される。
Further, after injecting a liquid crystal material into an empty liquid crystal display prepanel by a decompression method, a UV curable resin is applied to the liquid crystal injection port, and the liquid crystal material is sealed by UV irradiation. Thereby, the
続いて、作製された液晶表示プレパネルのガラス基板6a上に、シリカエアロゲルをコーティングして、シリカエアロゲル層4bを形成する。
Subsequently, silica airgel is coated on the
さらに、シリカエアロゲル層4b上に、各プリズム5を貼り付け、その貼り付けられた各プリズム5上にシリカエアロゲルをコーティングして、シリカエアロゲル層4aを形成した後に、その形成されたシリカエアロゲル層4a上に導光板3を貼り付け、反射板2及び光源1を取り付ける。
Furthermore, after each
以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置50aを製造することができる。なお、上記液晶表示装置50aの製造方法では、対向基板20aを2段階に分けて作製する方法を例示したが、本発明は、対向基板20a全体を作製した後に、アクティブマトリクス基板30を貼り合わせることにより、液晶表示装置50aを製造してもよい。
As described above, the liquid
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置50aによれば、選択反射型偏光層6が各金属線6bの延びる方向に平行な偏光を反射すると共に、各金属線6bの延びる方向に直交する偏光を透過するように構成されている。ここで、選択反射型偏光層6を構成する各金属線6bは、一般的に耐熱性を有しているので、選択反射型偏光層6は、例えば、複数の樹脂フィルムが積層された従来の選択反射型偏光板(DBEFなど)よりも耐熱性が高く、製造プロセスにおける処理温度に耐えることができる。そして、その耐熱性の高い選択反射型偏光層6と、光源1からの光が供給される導光板3とを備えたバックライトユニット10aが、液晶表示装置50aを構成する一対の基板の一方(対向基板20a)に一体化されているので、従来よりも薄型の液晶表示装置が実現することができる。
As described above, according to the liquid
また、本実施形態の液晶表示装置50aによれば、二色性の有機色素が配向して形成される偏光軸Paを有する吸収型偏光層7は、従来のヨウ素系の偏光板よりも耐熱性が高いので、製造プロセスにおける処理温度に耐えることができる。また、その吸収型偏光層7が選択反射型偏光層6の液晶層25側に設けられているので、液晶層25側から外光が入射する際に、吸収型偏光層7の偏光軸Paに直交する偏光の少なくとも一部が吸収型偏光層7に吸収され、その偏光の残りが吸収型偏光層7を透過した後に選択反射型偏光層6で反射されて吸収型偏光層7に吸収されることになる。そのため、吸収型偏光層7の偏光軸Paに直交する偏光のほぼ全てが吸収型偏光層7に吸収されるので、表示コントラストを向上させることができる。これに対して、特許文献2のように、各金属線6bに対応するワイヤグリッドを偏光板として用いる場合には、ワイヤグリッドが選択反射型偏光板として機能するので、ワイヤグリッドを透過しなかった外光が反射されて表示コントラストが低下してしまう。
Further, according to the liquid
以下に、上記表示コントラストが向上する理由について一例を挙げて説明する。 The reason why the display contrast is improved will be described below with an example.
ここで、偏光板17は、例えば、その偏光軸に平行な光の透過率a1が90%であり、その偏光軸に直交する光の透過率b1が0.01%である。また、吸収型偏光層7は、例えば、その偏光軸に平行な光の透過率a2が90%であり、その偏光軸に直交する光の透過率b2が0.09%である。さらに、選択反射型偏光層6は、例えば、その偏光軸に平行な光の透過率a3が90%であり、その偏光軸に直交する光の透過率b3が0.2%である。
Here, the
そして、吸収型偏光層7及び偏光板17を重ねた場合には、パラレルニコルに配置したときとクロスニコルに配置したときとの透過率比が、a1a2+b1b2:a1b2+a2b1となり、コントラストは約900となる。
And when the absorption-type
また、本実施形態のように、選択反射型偏光層6、吸収型偏光層7及び偏光板17を重ねた場合には、パラレルニコルに配置したときとクロスニコルに配置したときとの透過率比が、a1a2a3+b1b2b3:a2a3b1+a1b2b3となり、コントラストは約8800となる。
Moreover, when the selective reflection type
さらに、本実施形態の液晶表示装置50aによれば、バックライトユニット10aが、導光板3及び選択反射型偏光層6の間に、互いに平行に延び、各々、横断面が三角形状であると共に、底面が導光板3側に配置された複数のプリズム5を備えているので、導光板3から出射される光の一部(例えば、S波:直交偏波)が各プリズム5の底面で反射された後に導光板3に戻ってリサイクルされると共に、導光板3から出射されて各プリズム5の底面を介して入射した光(例えば、P波:平行偏波)が三角形状のプリズム5で形成されるレンズによって液晶表示装置50aの正面(図1中の上側)に向かって集光されることにより、液晶表示装置50aにおける正面輝度を向上させることができる。
Furthermore, according to the liquid
また、導光板3及び各プリズム5の間、並びに選択反射型偏光層6及び各プリズム5の間にそれぞれ設けられたシリカエアロゲル4a及び4bの屈折率(1.0〜1.1)が、空気の屈折率に近いので、光の効率を低下させることなく、各プリズム5を導光板3及び選択反射型偏光層6の間に形成することができる。
Further, the refractive indexes (1.0 to 1.1) of
《発明の実施形態2》
図5は、本実施形態に係る液晶表示装置50bを示す断面模式図である。なお、以下の実施形態において、図1〜図4と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<<
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the liquid
上記実施形態1では、選択反射型偏光層6を構成するガラス基板6aをベース基板としてその基板の上面及び下面に各種光学部材(1〜5及び6〜9)を積層することによって対向基板20aを作製していたが、本実施形態の液晶表示装置50bでは、導光板3をベース基板として対向基板20bを作製する。
In the first embodiment, the
以下に、対向基板20bを作製する方法について具体的に説明する。なお、対向基板20bの構成については、上記実施形態1の選択反射型偏光層6におけるガラス基板6aが省略されているだけなので、その詳細な説明を省略する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、導光板3の上面(段状に形成されていない面)に、シリカエアロゲルをコーティングして、シリカエアロゲル層4aを形成する。なお、ベース基板である導光板3は、ゲル材を金型に押し込んで成形するインプリント技術によって形成されていてもよい。これによれば、ロール・ツー・ロール方式による製造方法がより有効になる。
First, silica airgel is coated on the upper surface of the light guide plate 3 (surface not formed in steps) to form a
続いて、シリカエアロゲル層4a上に、各プリズム5を貼り付け、その貼り付けられた各プリズム5上にシリカエアロゲルをコーティングして、シリカエアロゲル層4bを形成する。
Subsequently, each
さらに、シリカエアロゲル層4bが形成された基板全体に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)などからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、複数の金属線6bを形成する。
Further, a metal film made of aluminum (Al), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), or the like is formed on the entire substrate on which the
そして、各金属線6bが形成された基板全体に、各金属線6bを覆うように、シルク印刷法によりポリイミドの樹脂膜を形成した後に、その樹脂膜の表面にラビング処理を行う。
Then, after a polyimide resin film is formed by a silk printing method so as to cover each
続いて、ラビング処理された樹脂膜の表面全体に、例えば、二色性の有機色素として、異方性色素膜用の二色性アゾ色素(例えば、テトラキスアゾ色素など)を溶解した水溶液をバーコーターなどの塗布装置で塗布した後に、室温下で乾燥することにより、吸収型偏光層7を形成する。
Subsequently, an aqueous solution in which a dichroic azo dye for an anisotropic dye film (for example, a tetrakisazo dye) is dissolved as a dichroic organic dye is applied to the entire surface of the rubbed resin film. After applying with a coating device such as a coater, the absorption
さらに、吸収型偏光層7が形成された基板全体に、旋光性を示す光学活性成分が含まれた重合性液晶を塗布又は滴下することにより、位相差層8を形成する。
Furthermore, the
そして、位相差層8が形成された基板全体に、ITO(Indium Tin Oxide)膜をスパッタリング法により成膜することにより、共通電極9を形成する。その後、共通電極9が形成された基板全体に、スピンコート法などにより、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
The
続いて、上記配向膜が形成された対向基板形成部(導光板3〜共通電極9)と、上記実施形態1で説明した方法で作製されたアクティブマトリクス基板30とを貼り合わせて液晶材料を注入した後に、反射板2及び光源1を取り付ける。
Subsequently, the counter substrate forming portion (the light guide plate 3 to the common electrode 9) on which the alignment film is formed is bonded to the
以上のようにして、本実施形態の対向基板20b及び液晶表示装置50bを作製することができる。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置50bによれば、ベース基板である導光板3がプラスチック製であるので、一対の基板の一方(対向基板20b)が製造プロセス中の加熱によって若干膨張するおそれがあるものの、各画素電極15に重なるように配置されるべき各着色層12R、12G及び12Rを有するカラーフィルタ層12が液晶表示装置50bを構成する一対の基板の他方(アクティブマトリクス基板30)に設けられているので、対向基板20b、すなわち、対向基板形成部(導光板3〜共通電極9)とアクティブマトリクス基板30とを貼り合わせる際の位置合わせを容易にすることができる。
As described above, according to the liquid
また、本実施形態の液晶表示装置50bによれば、導光板3が可撓性を有するプラスチック製であるので、その導光板3をベース基板として、ロール・ツー・ロール方式で液晶表示装置50bを構成する一対の基板の一方(対向基板20b)を製造することができる。
Further, according to the liquid
なお、上記各実施形態では、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置50a及び50bを例示したが、本発明は、パッシブマトリクス駆動方式の液晶表示装置にも適用することができる。
In each of the above embodiments, the active matrix drive type liquid
以上説明したように、本発明は、バックライトユニットが対向基板に一体化されているので、薄型の液晶表示装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a thin liquid crystal display device because the backlight unit is integrated with the counter substrate.
Pa 偏光軸
1 光源
3 導光板
4a,4b シリカエアロゲル
5 プリズム
6 選択反射型偏光層
6a ガラス基板
6b 金属線
7 吸収型偏光層
9 共通電極
10a,10b バックライトユニット
12R,12G,12B 着色層
12 カラーフィルタ層
15 画素電極
20a,20b 対向基板(一対の基板の一方)
25 液晶層
30 アクティブマトリクス基板(一対の基板の他方)
50a,50b 液晶表示装置
25
50a, 50b liquid crystal display device
Claims (7)
上記一対の基板の間に設けられた液晶層とを備えた液晶表示装置であって、
上記一対の基板の一方には、光源からの光を上記液晶層側に面状に出射するための導光板と、該導光板の上記液晶層側で互いに平行に延びる複数の金属線を有し、該各金属線の延びる方向に平行な偏光を反射すると共に、該各金属線の延びる方向に直交する偏光を透過する選択反射型偏光層とを備えたバックライトユニットが一体化されていることを特徴とする液晶表示装置。 A pair of substrates disposed opposite each other;
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer provided between the pair of substrates,
One of the pair of substrates has a light guide plate for emitting light from a light source in a planar shape toward the liquid crystal layer, and a plurality of metal wires extending in parallel to each other on the liquid crystal layer side of the light guide plate. And a backlight unit including a selective reflection type polarizing layer that reflects polarized light parallel to the extending direction of each metal line and transmits polarized light orthogonal to the extending direction of each metal line. A liquid crystal display device.
上記バックライトユニットは、上記各金属線の延びる方向に直交する方向に二色性の有機色素が配向して形成される偏光軸を有し該偏光軸に平行な偏光を透過すると共に該偏光軸に直交する偏光の少なくとも一部を吸収する吸収型偏光層を上記選択反射型偏光層の上記液晶層側に備えていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The backlight unit has a polarization axis formed by orienting a dichroic organic dye in a direction orthogonal to the extending direction of the metal lines, and transmits polarized light parallel to the polarization axis. A liquid crystal display device comprising an absorption polarizing layer that absorbs at least a part of polarized light orthogonal to the liquid crystal layer side of the selective reflection polarizing layer.
上記バックライトユニットは、上記導光板及び選択反射型偏光層の間に、互いに平行に延び、各々、横断面が三角形状であると共に、底面が上記導光板側に配置された複数のプリズムを備え、
上記導光板及び各プリズムの間、並びに上記選択反射型偏光層及び各プリズムの間には、1.0〜1.1の屈折率を有し、シリカの多孔質骨格により構成されたシリカエアロゲルがそれぞれ設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The backlight unit includes a plurality of prisms extending in parallel with each other between the light guide plate and the selective reflection type polarizing layer, each having a triangular cross section and having a bottom surface disposed on the light guide plate side. ,
Between the light guide plate and each prism, and between the selective reflection type polarizing layer and each prism, there is a silica airgel having a refractive index of 1.0 to 1.1 and composed of a porous skeleton of silica. A liquid crystal display device characterized by being provided respectively.
上記導光板は、プラスチック製であることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The liquid crystal display device, wherein the light guide plate is made of plastic.
上記選択反射型偏光層は、ガラス基板と、該ガラス基板に設けられた上記複数の金属線とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The selective reflection type polarizing layer comprises a glass substrate and the plurality of metal wires provided on the glass substrate.
上記一対の基板の一方には、上記液晶層に電圧を印加するための共通電極が設けられ、
上記一対の基板の他方には、上記液晶層に電圧を印加するための複数の画素電極がマトリクス状に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
One of the pair of substrates is provided with a common electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer,
A liquid crystal display device, wherein a plurality of pixel electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer are provided in a matrix on the other of the pair of substrates.
上記導光板は、プラスチック製であり、
上記一対の基板の他方は、上記各画素電極に重なるように複数の着色層が配設されたカラーフィルタ層を備えていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 6,
The light guide plate is made of plastic,
The other of the pair of substrates includes a color filter layer in which a plurality of colored layers are provided so as to overlap the pixel electrodes.
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