JP2008225155A - 液晶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化、薄型化を実現できる液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶装置は、第1面を有する第1基板と、第2面を有する第2基板と、第1面と第2面との間に配置される液晶層と、第1面と液晶層との間に配置される偏光層と、第1基板の第3面に入射させるための光を射出する光源とを備える。第1基板は、第3面から入射した光を第1面に導いて、第1面より偏光層を介して液晶層に入射させ、液晶層に入射した光の少なくとも一部は、第2基板側で反射して、第1基板の第1面と反対側の第4面より射出される。
【選択図】図1
【解決手段】液晶装置は、第1面を有する第1基板と、第2面を有する第2基板と、第1面と第2面との間に配置される液晶層と、第1面と液晶層との間に配置される偏光層と、第1基板の第3面に入射させるための光を射出する光源とを備える。第1基板は、第3面から入射した光を第1面に導いて、第1面より偏光層を介して液晶層に入射させ、液晶層に入射した光の少なくとも一部は、第2基板側で反射して、第1基板の第1面と反対側の第4面より射出される。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶装置に関する。
液晶装置は、液晶パネルと、その液晶パネルを照明する照明ユニットとを備えている。液晶装置には、照明ユニットとしてバックライトを用いる透過型(又は半透過型)、あるいは、照明ユニットしてフロントライトを用いる反射型が存在する。照明ユニットから射出された光は、液晶パネルの偏光板を介して、液晶層に送られる。下記特許文献には、液晶装置に関する技術の一例が開示されている。
特開2000−098362号公報
特開2001−318379号公報
特開2002−258279号公報
例えば携帯端末に液晶装置を用いる場合、液晶装置の小型化、薄型化が望まれる。そのため、所望の光学特性(表示特性)を維持しつつ、液晶装置の小型化、薄型化を実現できる技術の案出が望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型化、薄型化を実現できる液晶装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
本発明の一観点によると、第1面を有する第1基板と、第2面を有する第2基板と、前記第1面と前記第2面との間に配置される液晶層と、前記第1面と前記液晶層との間に配置される偏光層と、前記第1基板の第3面に入射させるための光を射出する光源と、を備え、前記第1基板は、前記第3面から入射した光を前記第1面に導いて、該第1面より前記偏光層を介して前記液晶層に入射させ、前記液晶層に入射した光の少なくとも一部は、前記第2基板側で反射して、前記第1基板の前記第1面と反対側の第4面より射出される液晶装置が提供される。
本発明の一観点によれば、液晶層を挟む第1、第2基板のうち、第1基板に照明ユニットの導光部材(フロントライトガイド)としての機能を持たせることによって、液晶装置の小型化、薄型化を実現できる。また、液晶装置全体の部品点数の低減を図ることができる。また、偏光層は、第1基板と液晶層との間に配置されているので、所望の光学特性(表示特性)を得ることができる。
上記構成において、前記第2基板に配置され、前記液晶層を介して入射した光を反射する反射面を有する反射層を備える構成を採用できる。これによれば、第1基板の第1面より液晶層に入射し、その液晶層を介した光を良好に反射して、第1面側に導き、第4面より射出させることができる。
上記構成において、前記第4面は、前記第3面から入射した光を前記第1面に導く凹凸構造を含む構成を採用できる。これによれば、光源からの光を効率良く液晶層に導くことができる。
上記構成において、前記凹凸構造は、プリズム構造を含む構成を採用できる。これによれば、光源からの光を所望の角度で反射して、液晶層に導くことができる。
上記構成において、前記凹凸構造は、レンズ構造を含む構成を採用できる。これによれば、均一な光量分布を有する光を液晶層に導くことができる。
上記構成において、前記第1面は、反射防止構造を含む構成を採用できる。これによれば、光源より第1基板に入射した光のうち、液晶層に入射せずに、第1面で反射して第4面より射出されてしまう光成分(ノイズ光成分)を低減できる。
上記構成において、前記反射防止構造は、モスアイ構造を含む構成を採用できる。これによれば、第1面に、良好な光反射防止機能を与えることができる。
上記構成において、前記第4面と対向する位置に配置され、前記第4面を保護する保護部材を備える構成を採用できる。これによれば、第4面を保護して、液晶装置の性能の劣化を抑制できる。
上記構成において、前記光源と前記第3面との間に配置され、前記光源からの光を拡散させる拡散部材を備える構成を採用できる。これによれば、光源から射出された光を、均一な光量分布で第1基板に入射させることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX方向、水平面内においてX方向と直交する方向をY方向、X方向及びY方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ方向とする。
図1は、本実施形態に係る液晶装置100の一例を示す模式図である。図1において、液晶装置100は、アレイ基板(TFTアレイ基板)10と、対向基板(カラーフィルタ基板)20と、アレイ基板10の上面10Sと対向基板20の下面20Sとの間に配置される液晶層50とを備える。対向基板20及びアレイ基板10のそれぞれは、下面20Sと上面10Sとが対向するように配置される。
本実施形態においては、対向基板20の基材、及びアレイ基板10の基材は、ガラス板である。アレイ基板10の上面10Sには、画素電極、及び薄膜トランジスタ(TFT)等が配置される。対向基板20の下面20Sには、ブラックマトリクス、及びカラーフィルタ等が配置される。
本実施形態において、液晶装置100は、対向基板20の液晶層50側の下面20Sと液晶層50との間に配置された低屈折率層90、偏光層24、及び配向膜28を備える。また、本実施形態の液晶装置100は、アレイ基板10の液晶層50側の上面10Sと液晶層50との間に配置された反射層19、及び配向膜18を備える。また、アレイ基板10の上面10Sと反対側の下面10Tには、偏光層14が配置される。
また、液晶装置100は、アレイ基板10と対向基板20との間で液晶層50を封じ込める空間を形成するためのシール材91を備える。液晶層50は、アレイ基板10と対向基板20とシール材91とで形成された密閉された空間に配置される。なお、上面10Sのうち液晶層50に対してシール材91の外側には、駆動回路101、102の少なくとも一部が配置されている。
また、液晶装置100は、対向基板20の側面20Rと対向するように配置され、その側面20Rに入射させるための光を射出する光源ユニット60を備える。対向基板20は、側面20Rから入射した光を下面20Sに導いて、その下面20Sより偏光層24を介して、液晶層50に入射させる。液晶層50に入射した光の少なくとも一部は、アレイ基板10側で反射して、対向基板20の下面20Sと反対側の上面20Tより射出される。
アレイ基板10に配置されている反射層19は、対向基板20より液晶層50を介して入射した光を反射する反射面19Sを有している。液晶層50を介して対向基板20より供給された光の少なくとも一部は、アレイ基板10の反射層19の反射面19Sで反射して、再び対向基板20に供給され、対向基板20の上面20Tより射出される。
観察者は、上面20Tより射出された光に基づく画像を見ることができる。すなわち、本実施形態の液晶装置100は、反射型液晶装置である。
図2(A)は、光源ユニット60及び対向基板20を示す側面図、図2(B)は、図2(A)の平面図である。図2においては、光源ユニット60を分解した状態が示されている。図2において、光源ユニット60は、光源61と、導光部材62と、リフレクタ部材63と、拡散部材64とを備えている。
光源61は、LED光源を含み、ランダムな偏光状態の光を射出する。導光部材62は、光源61からの光が供給される入射面65及び射出面66を有する。入射面65から入射された光は、射出面66より射出される。
本実施形態においては、導光部材62は、ロッド状であり、導光部材66の射出面66は、所定方向(本実施形態ではX軸方向)に長い形状を有する。すなわち、導光部材62の射出面66は、所謂、線光源を形成する。
また、本実施形態の導光部材62は、2つの入射面65を有する。光源61は、入射面65に応じて、2つ配置されている。本実施形態によれば、2つの光源61が設けられているので、高い輝度の画像を得ることができる。なお、導光部材の入射面の数は、2つに限られず、3つ以上の複数であってもよい。光源は、それら複数の入射面に応じて複数配置される。
また、導光部材62は、入射面65及び射出面66に対向し、且つ傾斜するように配置された第1内面67A及び第2内面67Bを有し、入射面65からの光を射出面66に導くプリズム67を備えている。プリズム67は、射出面66の長手方向(X軸方向)に複数配置されている。これによれば、所定方向に関する射出面66の各位置(領域)から射出される光の光量(照度、輝度)を均一化できる。
リフレクタ部材63は、導光部材62に関して対向基板20の反対側に配置されている。リフレクタ部材63は、導光部材62から漏れ出た光を集めて、対向基板20側に反射する反射面63Rを有する。
拡散部材64は、光源61と対向基板20の側面20Rとの間に配置されており、光源61からの光を拡散させる。本実施形態においては、拡散部材64は、導光部材62の射出面66と対向基板20の側面20Rとの間に配置されている。拡散部材64は、光源61より射出され、導光部材62を介して射出面66より射出された光を拡散させ、対向基板20の側面20Rに入射させる。これにより、光源61から射出され、導光部材62を介して対向基板20の側面20Rに入射する光の光量分布(照度分布、輝度分布)を均一にすることができる。本実施形態においては、拡散部材64は、少なくとも側面20Rの長手方向(X軸方向)に関する光量分布を均一にする。
対向基板20の側面20Rから入射した光は、下面20Sに導かれる。本実施形態においては、対向基板20の上面20Tに、側面20Rから入射した光を下面20Sに導く凹凸構造が形成されている。
図3は、対向基板20の一部を拡大した図である。図3に示すように、対向基板20の上面20Tは、側面20Rから入射から入射した光を下面20Sに導く凹凸構造を含む。本実施形態においては、凹凸構造は、複数のプリズム80を有するプリズム構造を含む。
プリズム80は、側面(入射面)20R及び下面(射出面)20Sに対向し、且つ傾斜するように配置された第1内面81と、第1内面81に背向するように配置された第2内面82とを有する。本実施形態においては、側面20Rは、XZ平面とほぼ平行である。
図1及び図2に示すように、プリズム80は、側面20Rと直交するY軸方向に複数配置されている。すなわち、本実施形態のプリズム構造は、プリズムアレイ(マイクロプリズムアレイ)を含む。側面20Rより対向基板20に入射した光は、プリズム80を含む対向基板20の内面で反射を繰り返しながら伝播する。これにより、Y軸方向に関する下面20Sの各位置(領域)から射出される光の光量(照度、輝度)を均一化できる。
また、本実施形態においては、Y軸方向に関するプリズム80同士の間隔は、光源ユニット60(側面20R)からY軸方向に離れるにつれて、除々に狭くなっている。これにより、Y軸方向に関する下面20Sの各位置(領域)から射出される光の光量(照度、輝度)をより一層均一化できる。
そして、側面20Rより対向基板20に入射し、プリズム80を含む対向基板20の内面で反射を繰り返しながら伝播した光は、下面20Sより液晶層50に向けて射出される。このように、本実施形態の対向基板20は、プレート状の導光部材として機能する。すなわち、対向基板20の下面20Sは、所謂、面光源を形成する。
なお、プリズム80は、例えば特開平5−17171号公報、特開平5−24857号公報、特開平7−25628号公報等に開示されているようなプレス成形法で形成することができる。
また、対向基板20の下面20Sは、反射防止構造を含む。図3に示すように、本実施形態の反射防止構造は、モスアイ構造83を含む。モスアイ構造83は、例えば特開2004−205990号公報に開示されているような、円錐状の微細な突起部材を複数周期的に配列した構造である。これにより、対向基板20の内面を伝播する光の少なくとも一部(例えば下面20Sに垂直に入射する光)が下面20Sで反射して上面20Tから射出されるのを抑制することができ、上面20Tから不要な光が漏れるのを抑制できる。また、対向基板20の内面を伝播する光を効率良く下面20Sから射出させることができる。
また、対向基板20Sの上面20Tにも、反射防止構造としてモスアイ構造84が形成されている。これにより、対向基板20の内面を伝播する光を効率良く下面20Sから射出させることができる。
なお、モスアイ構造は、例えばナノインプリント(熱インプリント)の手法を用いて形成することができる。また、上述のプリズム80も、ナノインプリントの手法を用いて形成することができる。
なお、反射防止構造として、例えばプリズム80よりも更に微小なプリズムを複数配置した構造(ナノプリズムアレイ)を適用してもよい。また、反射防止構造として、モスアイ構造、ナノプリズムアレイのように対向基板20に凹凸構造を形成する形態の他に、例えばSiO2層とTiO2層とが交互に積層された反射防止層を対向基板20に付加してもよい。
また、本実施形態においては、対向基板20の下面20Sに接続するように低屈折率層90が形成されている。低屈折率層90は、可視光に対する屈折率が1程度の材料で形成される。これにより、対向基板20の内面を伝播する光を効率良く下面20Sから射出させることができる。
偏光層24は、所定の偏光状態の光を通過させる。本実施形態においては、偏光層24は、特表2003−502708号公報、特表2003−519818号公報、特開2004−70131号公報、特開2004−77831号公報、及び特開2004−177904号公報等に開示されているような、ワイヤーグリッド偏光板を含む。なお、低屈折率層90を省略して、対向基板20の下面20Sにワイヤーグリッド偏光子を形成することもできる。
対向基板20の配向膜28は、例えばポリイミド等の合成樹脂(有機材料)で形成されている。なお、SiO2等の無機材料で形成されていてもよい。
アレイ基板10の配向膜18は、対向基板20の配向膜28と同様、例えばポリイミド等の合成樹脂(有機材料)で形成されている。なお、SiO2等の無機材料で形成されていてもよい。
アレイ基板10の偏光層14は、対向基板20の偏光層24と同様、ワイヤーグリッド偏光板で形成されている。なお、ポリビニルアルコール(PVA)等の合成樹脂で形成されていてもよい。
また、図1に示すように、本実施形態においては、対向基板20の上面20Tと対向する位置に、その上面20Tを保護するための保護部材200が配置されている。本実施形態においては、保護部材200は、光を透過可能なプレート状の部材である。これにより、プリズム80及びモスアイ構造84等を含む上面20Tを保護して、液晶装置100の表示性能の劣化を抑制できる。
以上、本実施形態に係る液晶装置100の概略について説明した。次に、本実施形態に係る液晶装置100についてより詳細に説明する。
本実施形態の液晶装置100は、カラーフィルタを備えたカラー液晶装置であり、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3つのドットで構成される画素を複数備える。以下の説明において、表示を構成する最小単位となる表示領域を適宜、ドット領域、と称し、一組(R,G,B)のドットから構成される表示領域を適宜、画素領域、と称する。
図4は、本実施形態の液晶装置100を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域の回路構成図である。図5(A)は、液晶装置100の任意の1ドット領域における平面構成図であり、図5(B)は、液晶装置100を構成する各光学素子の光学軸の配置関係を示す説明図である。図6は、図5(A)のA−A’線に沿う部分断面構成図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異なせて表示している。
図4に示すように、液晶装置100の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域には、それぞれ画素電極9と画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、データ線駆動回路101から延びるデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路101は、画像信号S1、S2、…、Snをデータ線6aを介して各画素に供給する。前記画像信号S1〜Snはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
また、TFT30のゲートには、走査線駆動回路102から延びる走査線3aが電気的に接続されており、走査線駆動回路102から所定のタイミングで走査線3aにパルス的に供給される走査信号G1、G2、…、Gmが、この順に線順次でTFT30のゲートに印加されるようになっている。画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1、G2、…、Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snが所定のタイミングで画素電極9に書き込まれるようになっている。
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極9と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付与されている。蓄積容量70はTFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。
次に、図5及び図6を参照して、液晶装置100の詳細な構成について説明する。図6に示すように、液晶装置100は、アレイ基板10と対向基板20との間に配置された液晶層50を備える。
図5に示すように、液晶装置100のドット領域には、XY平面内において櫛歯状に形成され、Y軸方向を長手方向とする画素電極9と、XY平面内において画素電極9と重なるように配置された共通電極19とが設けられている。また、液晶装置100は、アレイ基板10と対向基板20との間に所定のギャップを形成するためのスペーサ40を備える。
画素電極9は、Y軸方向に延びる複数本(図示では5本)の画素電極部9cと、これら複数の画素電極部9cの+Y側の各端部に接続されてX軸方向に延在する基端部9aと、基端部9aのX軸方向中央部から+Y側に延出されたコンタクト部9bとを含む。
共通電極(反射層)19は、反射面19Sを有する。後述するように、共通電極19は、微細なスリット構造を含む光反射性の金属膜からなる反射偏光層である。
TFT30には、X軸方向に延びるデータ線6aと、Y軸方向に延びる走査線3aと、走査線3aに隣接して走査線3aと平行に延びる容量線3bとが形成されている。データ線6aと走査線3aとの交差部の近傍にTFT30が設けられている。TFT30は、走査線3aの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層35と、半導体層35と一部平面的に重なって形成されたソース電極6b、及びドレイン電極32とを備えている。走査線3aは、半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極として機能する。
TFT30のソース電極6bは、データ線6aから分岐されて半導体層35に延びるように形成されており、ドレイン電極32は、−Y側に延びて容量電極31と電気的に接続されている。容量電極31には、画素電極9のコンタクト部9bが−Y側から進出して配置されており、XY平面内において両者が重なる位置には、画素コンタクトホール45が設けられている。そして前記画素コンタクトホール45を介して容量電極31と画素電極9とが電気的に接続されている。また、容量電極31は、容量線3bの平面領域内に配置されており、厚さ方向(Z軸方向)で対向する容量電極31と容量線3bとを電極とする蓄積容量70が形成されている。
図6において、アレイ基板10と対向基板20との間には液晶層50が配置されている。アレイ基板10の上面10S側(液晶層50側)には、走査線3a及び容量線3bが形成されており、走査線3a及び容量線3bを覆うように、酸化シリコン等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜11が形成されている。
ゲート絶縁膜11上には、アモルファスシリコンの半導体層35が形成されている。また、半導体層35の一部に接続するようにソース電極6bとドレイン電極32とが設けられている。ドレイン電極32の−Y側には、容量電極31が一体で形成されている。半導体層35は、ゲート絶縁膜11を介して走査線3aと対向するように配置されている。走査線3aの一部は、TFT30のゲート電極を構成する。
容量電極31は、ゲート絶縁膜11を介して容量線3bと対向するように配置されている。容量電極31と容量線3bとが対向する領域に、ゲート絶縁膜11をその誘電体膜とする蓄積容量70が形成されている。
半導体層35、ソース電極6b、ドレイン電極32、及び容量電極31を覆うように、酸化シリコン等からなる第1層間絶縁膜12が形成されている。第1層間絶縁膜12上には、アルミニウム等の反射性の金属膜を主体としてなる共通電極(反射層)19が形成されている。
共通電極19を覆うように、酸化シリコン等からなる第2層間絶縁膜13が形成されている。また、第2層間絶縁膜13上には、ITO等の透明導電材料からなる画素電極9が形成されている。第1層間絶縁膜12及び第2層間絶縁膜13を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール45が形成されており、この画素コンタクトホール45内に画素電極9のコンタクト部9bが一部埋設されることで、画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されている。なお、画素コンタクトホール45の形成領域に対応して共通電極19にも開口部が設けられており、共通電極19と画素電極9とが接触しないようになっている。画素電極9を覆う第2層間絶縁膜13上の領域には、配向膜18が形成されている。
このように、本実施形態において、アレイ基板10の液晶層50側の上面10Sと液晶層50との間には、共通電極(反射層)19、画素電極9、及び配向膜18等が配置される。
対向基板20の下面20S側(液晶層50側)、すなわち、対向基板20の液晶層50側の下面20Sと液晶層50との間には、低屈折率層90、偏光層24、カラーフィルタ22、及び配向膜28等が配置されている。また、アレイ基板10の上面10Sと反対側の下面10Tには、偏光層14が配置される。
図7は、反射層(反射偏光層)である共通電極19の構成及び作用を説明するための図であり、図7(A)は、共通電極19の平面構成図、図7(B)は、図7(A)のJ−J’線に沿う側面構成図である。
図7(A)及び図7(B)に示すように、共通電極19は、アルミニウム等の光反射性の金属膜71と、金属膜71に所定ピッチでストライプ状に形成された複数の微細なスリット72とを有する。複数のスリット72は、互いに平行で、同一の幅を有する。スリット72の線幅は、例えば30nm〜300nm程度である。スリット72同士の間の金属膜71の線幅も、例えば30nm〜300nm程度である。
図7(B)に示すように、共通電極19の上面側から共通電極19に光Eが入射されると、スリット72の長手方向に平行な偏光成分は反射光Erとして反射され、スリット72の幅方向に平行な偏光成分は透過光Etとして透過される。すなわち、共通電極19は、スリット72の長手方向に平行な反射軸と、この反射軸と直交する方向の透過軸とを有する。
共通電極19は、図5(B)の光学軸の配置図に示すように、液晶装置100において、その透過軸(スリット72の長手方向に直交する方向)157が、対向基板20側の偏光層24の透過軸153と平行となるように配置されており、アレイ基板10側の偏光層14の透過軸と直交する向きに配置されている。また、本実施形態の液晶装置100では、配向膜18、28は平面視同一方向にラビング処理されており、その方向は、図5(B)に示すラビング方向151である。したがって、共通電極19の透過軸157と配向膜18、28のラビング方向151とは平行に配置されている。なお、ラビング方向151は、液晶装置100の画素配列方向(Y軸方向)に平行に延びる画素電極部9c…対して約30°の角度を成している。
本実施形態の液晶装置100は、TFT30を介して画素電極9に画像信号(電圧)を印加することで、画素電極9と共通電極19との間に基板面方向(図5中、X軸方向)の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各ドットごとの透過率/反射率を変化させることで画像表示を行う。図5(B)に示したように、液晶層50を挟むように対向する配向膜18、28は、XY平面内において同一方向にラビング処理されているので、画素電極9に電圧を印加しない状態では、液晶層50を構成する液晶分子は、基板10、20間でラビング方向151に沿って水平に配向した状態となっている。そして、このような液晶層50に画素電極9と共通電極19との間に形成した電界を作用させると、図5(A)に示す画素電極部9cの線幅方向(X軸方向)に沿って液晶分子が配向する。液晶装置100は、このような液晶分子の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行う。
次に、上述の構成を有する液晶装置100の動作について、図8を参照して説明する。図8は、液晶装置100の動作を説明するための模式図である。図8には、図6に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみが抜き出して示されており、図6中、上側から順に、偏光層24、液晶層50、共通電極19、及び偏光層14が示されている。
光源ユニット60より射出され、対向基板20を介した光は、対向基板20の下面20Sより射出される。対向基板20の下面20Sより射出された光は、偏光層24の上方(外側)から入射する。偏光層24の上方から入射した光は、偏光層24を透過することで偏光層24の透過軸153に平行な直線偏光に変換されて液晶層50に入射する。
このとき、液晶層50がオン状態であれば、入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与されて共通電極19に入射する。図5(B)に示したように、反射偏光層である共通電極19は、偏光層24の透過軸153と平行な透過軸157と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層50を透過して共通電極19に入射した光は、その偏光状態を保持したまま反射される。再度液晶層50に入射した反射光は、液晶層50の作用により入射時の偏光状態(偏光層24の透過軸と平行な直線偏光)に戻されて偏光板24に入射する。これにより偏光層24を透過した反射光が表示光として視認され、ドットが明表示となる。
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光層24から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま共通電極19に入射し、その光と平行な透過軸157を有する共通電極19を透過する。そして、この光と平行な吸収軸を有する偏光層14によって吸収され、ドットは暗表示となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、液晶層50を挟むアレイ基板10、対向基板20のうち、対向基板20に光源ユニット60からの光を液晶層50に導く導光部材(フロントライトガイド)としての機能を持たせることによって、液晶装置100の小型化、薄型化を実現できる。また、液晶装置100全体の部品点数の低減を図ることができる。また、偏光層24は、対向基板20と液晶層50との間に配置されているので、所望の光学特性(表示特性)を得ることができる。
なお、上述の実施形態においては、アレイ基板10の下面10T側に偏光層14が配置されているが、その偏光層14を省略してもよい。
なお、上述の実施形態においては、アレイ基板10の基材、及び対向基板20の基材がガラス板である場合を例にして説明したが、例えばプラスチックでもよい。光を透過可能であれば任意の材料を用いることができる。特に、対向基板20に関しては、光を透過可能であり、導光可能な材料であれば、任意の材料を用いることができる。
なお、上述の実施形態においては、Y軸方向に並ぶ複数のプリズム80の大きさ(形状)がそれぞれ同じである場合を例にして説明したが、図9の模式図に示すように、側面20Rに近いプリズム80Aの大きさを小さくし、側面20Rに対してプリズム80Aよりも遠いプリズム80Bの大きさをプリズム80Aよりも大きくするようにしてもよい。すなわち、光源ユニット60(側面20R)からY軸方向に離れるにつれて、プリズムの大きさを除々に大きくすることができる。こうすることによっても、Y軸方向に関する下面20Sの各位置(領域)から射出される光の光量(照度、輝度)を均一化できる。
また、側面20Rから入射した光を下面20Sに導くために上面20Tに形成される凹凸構造としては、プリズム構造に限られず、例えば図10に示すような、マイクロレンズ80Rを複数備えたレンズ構造であってもよい。こうすることによっても、Y軸方向に関する下面20Sの各位置(領域)から射出される光の光量(照度、輝度)を均一化できる。
10…アレイ基板(第2基板)、10S…上面(第2面)、19…共通電極(反射層)、19S…反射面、20…対向基板(第1基板)、20R…側面(第3面)、20S…下面(第1面)、20T…上面(第4面)、24…偏光層、50…液晶層、60…光源ユニット、61…光源、64…拡散部材、80…プリズム、80R…マイクロレンズ、83…モスアイ構造、84…モスアイ構造、100…液晶装置、200…保護部材
Claims (9)
- 第1面を有する第1基板と、
第2面を有する第2基板と、
前記第1面と前記第2面との間に配置される液晶層と、
前記第1面と前記液晶層との間に配置される偏光層と、
前記第1基板の第3面に入射させるための光を射出する光源と、を備え、
前記第1基板は、前記第3面から入射した光を前記第1面に導いて、該第1面より前記偏光層を介して前記液晶層に入射させ、
前記液晶層に入射した光の少なくとも一部は、前記第2基板側で反射して、前記第1基板の前記第1面と反対側の第4面より射出される液晶装置。 - 前記第2基板に配置され、前記液晶層を介して入射した光を反射する反射面を有する反射層を備える請求項1記載の液晶装置。
- 前記第4面は、前記第3面から入射した光を前記第1面に導く凹凸構造を含む請求項1又は2記載の液晶装置。
- 前記凹凸構造は、プリズム構造を含む請求項3記載の液晶装置。
- 前記凹凸構造は、レンズ構造を含む請求項3記載の液晶装置。
- 前記第1面は、反射防止構造を含む請求項1〜5のいずれか一項記載の液晶装置。
- 前記反射防止構造は、モスアイ構造を含む請求項6記載の液晶装置。
- 前記第4面と対向する位置に配置され、前記第4面を保護する保護部材を備える請求項1〜7のいずれか一項記載の液晶装置。
- 前記光源と前記第3面との間に配置され、前記光源からの光を拡散させる拡散部材を備える請求項1〜8のいずれか一項記載の液晶装置。
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