JP2010286756A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置を薄型化すると共にその開口率を大幅に向上させる。
【解決手段】第１基板１１は、光源１４の光が入射する透明基板３０と、透明基板３０における液晶層１３と反対側の表面に形成された第１低屈折率層３１と、透明基板３０における液晶層１３側の表面に形成された第２低屈折率層３２とを有している。複数の画素電極２５は、第２低屈折率層３２の液晶層１３側に配置され、アレイ層２８は、第１低屈折率層３１の液晶層１３と反対側に配置されている。そして、導通部２６は、第１低屈折率層３１、透明基板３０、及び第２低屈折率層３２を貫通して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型に適した液晶表示装置に関するものである。

例えばモバイル機器やパソコン等の表示部として、液晶表示装置が広く用いられており、近年、その薄型化及び軽量化が特に強く要望されている。

液晶表示装置１００は、断面図である図１１に示すように、液晶表示パネル１０１と、これに対向配置されて光を供給するバックライトユニット１０２とを備えている。

液晶表示パネル１０１は、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたＴＦＴ基板１０３と、これに対向配置された対向基板１０４と、これらの基板１０３，１０４の間にシール部材１２１によって封入された液晶層１０５とを有している。

ＴＦＴ基板１０３は、例えばガラス基板１０６を有し、ガラス基板１０６の液晶層１０５側には、ゲート配線、ソース配線及び補助容量配線等の配線群や、ＴＦＴ等からなるＴＦＴアレイ層１０７と、ＩＴＯ等からなる複数の画素電極を含む画素電極層１０８と、ＴＦＴアレイ層１０７及び画素電極層１０８を覆う配向膜１０９とが形成されている。

ガラス基板１０６の液晶層１０５と反対側の表面には、位相差板１１４及び偏光板１１０が貼り付けられている。また、ＴＦＴ基板１０３の非表示領域には、ＴＦＴアレイ層１０７から引き出された配線層１１１と、これに接続された回路部材１１２及びＦＰＣ１１３等が設けられている。

一方、対向基板１０４は、例えばガラス基板１１５を有し、ガラス基板１１５の液晶層１０５側には、カラーフィルタ層１１６が形成されている。カラーフィルタ層１１６を覆うオーバーコート層１１７の表面には、ＩＴＯ等からなる共通電極１１８が形成されている。共通電極１１８は配向膜１１９によって覆われている。また、ガラス基板１１５の液晶層と反対側には、偏光板１２０が貼り付けられている。

バックライトユニット１０２は、導光板１２２と、その側面に配置されたＬＥＤ等の光源１２３とを有している。そして、光源１２３から導光板１２２に入射した光が、導光板１２２の内部で拡散して、液晶表示パネル１０１側に出射する。液晶表示パネル１０１は、その光を透過して所望の表示を行うようになっている。

上述のような液晶表示装置については、装置全体の薄型化を図るために、偏光板やバックライトの厚みを低減することも行われている。また、特許文献１及び２には、液晶表示パネルを構成する一対の基板の一方を、バックライトユニットの導光板として利用することが開示されている。

断面図である図１４に示すように、上記特許文献１に開示されている液晶表示装置１００は、一対の基板１０３，１０４の間に液晶層１０５が介在されると共に、一方の基板１０３の液晶層１０５と反対側に配置された反射層１２５を備えている。さらに、一対の基板１０３，１０４の側方には光源１２３が設けられている。そうして、光源１２３の光を一方の基板１０３に入射させ、この基板１０３を導光板１２２として利用することで、バックライトユニットを省略している。

しかし、この特許文献１には、具体的な導光手段について記載されておらず、基板１０３から光漏れが生じる結果、導光板として十分に機能を発揮することが難しい。これに対し、特許文献２には、導光板として利用する一方の基板について、その液晶層側の表面に、当該基板よりも屈折率が低い低屈折率層を形成する一方、液晶層と反対側の表面に、特定方向の光を選択的に反射する選択反射層を形成することが開示されている。

また、特許文献３には、断面図である図１５に示すように、２層の液晶層を有する液晶表示パネル１０１において、中間基板１３１をプラスチックフィルムによって構成すると共に、その中間基板１３１を貫通するコネクタ１３２によって、２つの外側基板１３３間の端子を電気的に接続することが開示されている。

特開２０００−３３００９８号公報 特開２００７−１４０３８２号公報 実開昭６２−０１４４２１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２の液晶表示装置では、一対の基板の一方を導光板に利用することにより、装置を薄型化することができるものの、開口率を高めて光源の光を効率良く画像表示に利用するためには、依然として改良の余地がある。

すなわち、従来の液晶表示装置では、図１１の一部の拡大断面図である図１２に示すように、ＴＦＴ基板１０３の液晶層１０５側には、ＴＦＴアレイ層１０７が形成されている。ＴＦＴアレイ層１０７は、金属膜及び半導体層等により構成されて遮光性を有する。したがって、上記特許文献１のように、基板１０６を導光板に利用したとしても、この基板１０６内部の光の一部は、液晶層１０５側へ出射されずに、ＴＦＴアレイ層１０７によって遮光されてしまう。

一方、バックライトユニット１０２の平面図である図１３に示すように、表示光の輝度を高めるためにＬＥＤ等の光源の数を増加させると、消費電力が増加すると共に製品コストが上昇することが避けられない。

本発明は、斯かる諸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、液晶表示装置を薄型化すると共にその開口率を大幅に向上させて、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を可及的に高めることにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、複数の透明な画素電極と、該各画素電極にそれぞれ導通部を介して電気的に接続された複数のスイッチング素子を含むアレイ層とが形成された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、上記第１基板の側方に配置され、該第１基板の側面に向けて光を出射する光源とを備えた液晶表示装置を対象としている。そして、上記第１基板は、上記光源の光が入射する透明基板と、該透明基板における上記液晶層と反対側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層と、該透明基板における上記液晶層側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層とを有し、上記複数の画素電極は、上記第２低屈折率層の上記液晶層側に配置され、上記アレイ層は、上記第１低屈折率層の上記液晶層と反対側に配置され、上記導通部は、上記第１低屈折率層、上記透明基板、及び上記第２低屈折率層を貫通して形成されている。

また、第２の発明は、上記第１の発明と同じ対象の液晶表示装置において、上記第１基板は、上記光源の光が入射する透明基板と、該透明基板における上記液晶層と反対側の表面に形成され、特定の偏光方向の光を選択的に反射する選択反射層と、該透明基板における上記液晶層側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有し、上記複数の画素電極は、上記低屈折率層の上記液晶層側に配置され、上記アレイ層は、上記選択反射層の上記液晶層と反対側に配置され、上記導通部は、上記選択反射層、上記透明基板、及び上記低屈折率層を貫通して形成されている。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記透明基板は、プラスチック基板である。

第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つの発明において、上記光源と上記透明基板との間には、上記特定の偏光方向に平行な透過軸を有する偏光板が設けられている。

第５の発明は、上記第３の発明において、上記第２基板は、プラスチック基板を有している。

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。

第１の発明では、光源から第１基板の側面に向けて出射された光は、第１基板の透明基板に入射する。透明基板は、第１低屈折率層と第２低屈折率層とによって挟まれているため、この透明基板の内部に入射した偏光は、透明基板内を伝播して液晶層側に出射される。つまり、透明基板は、バックライトユニットの導光板として機能する。

液晶層側に出射した偏光は、画素電極を透過して液晶層に入射される。このとき、スイッチング素子により導通部を介して画素電極がスイッチング制御され、液晶層及び第２基板を透過した光によって所望の表示が行われる。

複数のスイッチング素子を含むアレイ層を透明基板の液晶層と反対側に配置したので、透明基板から液晶層側に出射した光は、アレイ層によって遮光されることはない。

したがって、第１基板の透明基板がバックライトユニットの導光板を兼ねるようにしたので、液晶表示装置を薄型化できるとともに、その開口率が大幅に向上する結果、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を飛躍的に高めることが可能になる。

第２の発明では、光源から第１基板の側面に向けて出射された光は、第１基板の透明基板に入射する。透明基板は、低屈折率層と選択反射層とによって挟まれているため、この透明基板の内部に入射した光は、透明基板内を伝播すると共に、選択反射層によって特定の偏光方向の光が反射されて液晶層側に出射される。つまり、透明基板は、バックライトユニットの導光板として機能する。

液晶層側に出射した偏光は、画素電極を透過して液晶層に入射される。そして、上記第１の発明と同様に、スイッチング素子により導通部を介して画素電極がスイッチング制御され、液晶層及び第２基板を透過した光によって所望の表示が行われる。

この第２の発明によっても、上記第１の発明と同様に、アレイ層を液晶層と反対側に配置するようにしたので、液晶表示装置を薄型化できるとともに、その開口率が大幅に向上する結果、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を飛躍的に高めることが可能になる。

第３の発明では、上記第１又は２の発明において、透明基板をプラスチック基板としたので、その材料を適宜選択することによって、透明基板の屈折率を例えばガラス等に比べて比較的大きく設定することが可能になる。したがって、透明基板よりも屈折率が低い低屈折率層を、種々の材料により容易に構成することが可能になる。

第４の発明では、上記第２の発明において、光源と透明基板との間に偏光板を設けると共に、その透過軸を上記選択反射層における特定の偏光方向と平行にしたので、その選択反射層に反射される光を、予め偏光板によって同じ偏光方向の光とすることができる。したがって、選択反射層による光の偏光度が低い場合であっても、表示光のコントラスト比を十分に高めることが可能になる。

第５の発明では、上記第３の発明において、第２基板をプラスチック基板としたので、従来のようにバックライトユニット用のレンズ等を不要にすることができる。また、第１基板及び第２基板の双方を湾曲させて、曲面表示することが可能になる。

本発明によれば、第１基板の透明基板がバックライトユニットの導光板を兼ねるようにしたので、液晶表示装置を薄型化することができる。さらに、アレイ層を透明基板における液晶層と反対側に配置したので、透明基板から液晶層側に出射した光がアレイ層によって遮光されないため、開口率を大幅に向上できる結果、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を飛躍的に高めることができる。

図１は、本実施形態１の液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。 図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。 図３は、１つの画素を拡大して示す平面図である。 図４は、光が伝播するプラスチック基板を模式的に示す断面図である。 図５は、本実施形態２の液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。 図６は、光を選択反射する選択反射層を模式的に示す断面図である。 図７は、図６の一部を拡大して示す断面図である。 図８は、本発明者の実験により得られた選択反射層から出射する出射光の角度と、その輝度との関係を示すグラフである。 図９は、その他の実施形態における液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。 図１０は、その他の実施形態における液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。 図１１は、従来の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 図１２は、図１１の一部を拡大して示す断面図である。 図１３は、従来のバックライトユニットの概略構成を示す平面図である。 図１４は、従来の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 図１５は、従来の液晶表示装置における中間基板を貫通するコネクタを示す断面図である。

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。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図４は、本発明の実施形態１を示している。

図１は、本実施形態１の液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。図３は、１つの画素を拡大して示す平面図である。また、図４は、光が伝播するプラスチック基板を模式的に示す断面図である。

−液晶表示装置の構造−
本実施形態１の液晶表示装置１は、図１に示すように、第１基板１１と、第１基板１１に対向して配置された第２基板１２と、第１基板１１及び第２基板１２の間に設けられた液晶層１３と、第１基板１１の側方に配置された光源１４とを備えている。そして、表示領域には、マトリクス状に配置された複数の画素が形成されている。ここで、画素とは、表示の最小単位である。

光源１４は、第１基板１１の側面に沿って延びる線状光源であって、例えば複数のＬＥＤによって構成されている。そして、光源１４は、第１基板１１の側面に向けて光を出射するように構成されている。液晶層１３は、シール部材１５によって周囲を囲まれて、上記第１基板１１及び第２基板１２の間に封入されている。

（第２基板の構成）
第２基板１２は、透明基板としてのプラスチック基板１６と、プラスチック基板１６における液晶層１３と反対側の表面に貼り付けられた位相差板１７及び偏光板１８と、プラスチック基板１６における液晶層１３側の表面に形成されたカラーフィルタ層１９と、カラーフィルタ層１９を覆うオーバーコート層２０と、オーバーコート層２０の液晶層１３側表面に形成された共通電極２１と、共通電極２１を覆う配向膜２２とを有している。

プラスチック基板１６は、例えば、アクリレート樹脂又はエポキシ樹脂を主成分とし、これらの樹脂をガラスクロスに含浸させた構造を有し、その厚みが例えば５０μｍ程度に形成されている。

カラーフィルタ層１９は、例えばカラーレジストによって形成されている。また、オーバーコート層２０は、例えばアクリル系紫外線硬化樹脂によって構成されている。共通電極２１は、ＩＺＯ又はＩＴＯ等の透明導電膜によって構成されている。共通電極２１及び配向膜２２、表示領域の全体に亘って形成されている。

（第１基板の構成）
第１基板１１には、複数の透明な画素電極２５と、該各画素電極２５にそれぞれ導通部２６を介して電気的に接続された複数のスイッチング素子であるＴＦＴ２７を含むアレイ層２８とが形成されている。

すなわち、第１基板１１は、光源１４の光が入射する透明基板としてのプラスチック基板３０と、プラスチック基板３０における液晶層１３と反対側の表面に形成され、このプラスチック基板３０よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層３１と、プラスチック基板３０における液晶層１３側の表面に形成され、このプラスチック基板３０よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層３２とを有している。

プラスチック基板３０は、例えば、アクリレート樹脂又はエポキシ樹脂を主成分とし、これらの樹脂をガラスクロスに含浸させた構造を有し、その厚みが例えば２００μｍ程度に形成されている。

プラスチック基板３０の屈折率は、例えば１．５４以上且つ１．７６以下の範囲で設定することが可能である。第１低屈折率層３１及び第２低屈折率層３２は、それぞれ例えばＳｉＯｘ膜によって構成されている。例えば、ＳｉＯ_２膜（屈折率は１．４８）によって第１低屈折率層３１及び第２低屈折率層３２を構成すれば、プラスチック基板３０上に形成される他のＳｉＯ_２膜（例えばガス及び水分のバリア層等）と同じ工程で同時に形成することができる。

プラスチック基板３０と各低屈折率層３１，３２との界面で光を効率良く全反射させるためには、プラスチック基板３０の屈折率と各低屈折率層３１，３２の屈折率との差が、ある程度大きいことが好ましい。そして、その屈折率の差が大きいほど、第１基板から出射する光の輝度を高くすることができる。例えば、上記屈折率の差が０．０６以上であれば約６０％以上の輝度を確保できる。さらに、上記屈折率の差が０．１７以上であれば、約９０％以上の輝度を確保することができ、より明るい表示を行うことができる。

尚、屈折率が１．７６以上の基板材料は必ずしも一般的ではないので、低屈折率層３１，３２の材料としてＳｉＯ_２膜を用いる場合には、上記屈折率の差を０．０６以上且つ０．２８以下、あるいは０．１７以上且つ０．２８以下の範囲内に設定することが好ましい。

また、上記光源１４とプラスチック基板３０との間には、偏光板３４が設けられている。そのことにより、プラスチック基板３０の内部に直線偏光を入射させるようになっている。

複数の画素電極２５は、第２低屈折率層３２の液晶層１３側に配置されている。画素電極２５は、各画素毎にそれぞれ設けられており、配向膜３３によって覆われている。画素電極２５は、図３に示すように、例えば、縦の長さが１５０μｍであり、横の長さが５０μｍである矩形状に形成されている。

一方、アレイ層２８は、第１低屈折率層３１の液晶層１３と反対側に配置されている。ここで、アレイ層２８について詳述する。アレイ層２８は、所謂ＴＦＴアレイ層であって、複数のＴＦＴ２７と、これにそれぞれ接続された複数のゲート配線３５及びソース配線３６と、複数の補助容量配線（不図示）とが含まれる。

ゲート配線３５及びソース配線３６は、第１低屈折率層３１における液晶層１３と反対側にそれぞれ複数形成され、全体として格子状に形成されている。また、ゲート配線３５及びソース配線３６は、図３に示すように、例えば１０μｍの線幅に形成されている。補助容量配線は、図示を省略するが、ゲート配線３５に沿って延びると共に、各ゲート配線３５同士の間にそれぞれ配置されている。

ＴＦＴ２７は、図２及び図３に示すように、例えば逆スタガチャネルエッチ型のＴＦＴであって、ゲート電極３８、ゲート絶縁膜３９、ａ−Ｓｉ層４０、ａ−Ｓｉ層（ｎ＋）４１、ソース電極４２、及びドレイン電極４３を備えている。ＴＦＴ２７は、保護膜４４によって覆われている。

上記導通部２６は、図１〜図３に示すように、上記第１低屈折率層３１、プラスチック基板３０、及び第２低屈折率層３２を貫通して形成されている。そして、導通部２６は、上記第１低屈折率層３１、プラスチック基板３０、及び第２低屈折率層３２を貫通する貫通孔（スルーホール）４６の内部に形成された導電膜４７によって構成されている。貫通孔４６は、図３に示すように、例えば２０μｍ四方の断面矩形状の孔によって形成されている。導電膜４７は、例えば金属メッキによって容易に形成することができる。

また、第１基板１１には、第２基板１２に対向しない領域に、配線層４９が形成されると共に、回路部材５０及びＦＰＣ５１が実装されている。配線層４９は、上記導通部２６と同様に、第１低屈折率層３１、プラスチック基板３０、及び第２低屈折率層３２を貫通する導通部５２を介して、アレイ層２８のゲート配線３５及びソース配線３６に接続されている。

尚、上記第１基板１１及び第２基板１２の透明基板１６，３０として、ガラス基板を適用することも可能である。第１基板１１の透明基板３０がガラス基板である場合には、その屈折率は１．５２程度である。そのため、ガラスの透明基板３０を伝播する光を第１及び第２低屈折率層３１，３２とその透明基板３０との界面で十分に全反射させるためには、第１及び第２低屈折率層３１，３２を、例えばＳｉＮx膜等の屈折率が１．３程度である膜によって形成することが好ましい。

（液晶表示装置の作用）
こうして、上記液晶表示装置１では、光源１４から第１基板１１の側面に向けて出射された光は、偏光板３４により直線偏光となって第１基板１１のプラスチック基板３０に入射する。プラスチック基板３０は、第１低屈折率層３１と第２低屈折率層３２とによって挟まれているため、このプラスチック基板３０の内部に入射した偏光は、図４に示すように、プラスチック基板３０内を全反射しながら伝播して液晶層１３側に出射される。つまり、プラスチック基板３０は、バックライトユニットの導光板として機能する。

液晶層１３側に出射した偏光は、画素電極２５を透過して液晶層１３に入射される。一方、回路部材５０及びＦＰＣ５１から制御信号が、配線層４９、導通部５２、アレイ層２８のゲート配線３５及びソース配線３６を介してＴＦＴ２７に供給される。そのことにより、各画素毎に、画素電極２５と共通電極２１との間に所定の電圧を印加して液晶層１３を駆動し、共通電極２１カラーフィルタ層１９、プラスチック基板１６、位相差板１７及び偏光板１８を透過した光によって所望の表示が行われる。

−製造方法−
次に、上記液晶表示装置１の製造方法について説明する。

液晶表示装置１は、第２基板１２の母材を形成する第１工程と、第１基板１１の母材を形成する第２工程と、上記第１基板１１の母材及び第２基板１２の母材を貼り合わせると共に液晶層１３を形成する第３工程と、互いに貼り合わされた各母材を個別のパネルに分断する第４工程と、分断された各パネルに位相差板１７及び偏光板１８を貼り付ける第５工程と、各パネルに回路部材５０及びＦＰＣ５１を実装する第６工程とが含まれる。

（第１工程）
第１工程では、まず、ガラスクロスにアクリレート樹脂又はエポキシ樹脂を含浸させた構造を有し、厚みが約５０μｍである大判のプラスチック基板１６に対し、その基板両面に例えばＳｉＮｘをスパッタリングすることによってベースコート膜（図示省略）を形成する。次に、プラスチック基板１６の液晶層１３側となるベースコート膜上に、カラーレジストを形成し、このカレーレジストをフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことによってカラーフィルタ層１９を形成する。

次に、カラーフィルタ層１９を覆うように、例えばアクリル系紫外線硬化樹脂を塗布し、当該アクリル系紫外線硬化樹脂を紫外線照射及び加熱によって硬化させる。そのことによって、オーバーコート層２０を形成する。このとき、液晶層１３の厚みを規定するスペーサを同時に形成する。

次に、オーバーコート層２０の表面にＩＺＯ又はＩＴＯ等の透明導電膜をスパッタ法によって堆積させることにより、共通電極２１を形成する。その後、共通電極２１を覆うように、可溶性ポリイミド、又は可溶性ポリイミド及びポリアミック酸合成系樹脂を塗布して、配向膜２２を形成する。こうして、第２基板１２を形成する。

（第２工程）
第２工程は、第１工程の後に行っても先に行っても何れでもよい。まず、ガラスクロスにアクリレート樹脂又はエポキシ樹脂を含浸させた構造を有し、厚みが約２００μｍである大判のプラスチック基板１６に対し、その基板両面に低屈折率層（第１及び第２低屈折率層３１，３２）を形成する。すなわち、ＳｉＯｘ膜（例えばＳｉＯ２膜）をスパッタ法によって上記基板両面に堆積させることによって、第１及び第２低屈折率層３１，３２を形成する。

次に、導通部２６を形成するためのマーカー（不図示）を形成する。マーカーは、アレイ層２８が形成される側の第１低屈折率層３１の表面に、例えばＭｏ膜をスパッタ法で堆積させた後にフォトリソグラフィによって所定形状にパターニングして形成する。

次に、第１低屈折率層３１、プラスチック基板３０、及び第２低屈折率層３２を貫通する貫通孔（スルーホール）４６を形成する。貫通孔４６は、例えばＹＡＧ４次高調波（波長は２６６ｎｍ）のレーザ光によって加工する。その後、貫通孔４６の内部に例えばＡｕ等の導電膜４７をメッキ処理することによって、導通部２６を形成する。

次に、プラスチック基板３０の液晶層１３と反対側にアレイ層２８を形成する。すなわち、第１低屈折率層３１の表面にＴｉ、Ａｌ−Ｓｉ、Ｔｉをこの順にスパッタ法により積層し、フォトリソグラフィ及びエッチングすることによって、ゲート配線３５を形成する。次に、ａ−Ｓｉ層（ｎ＋）４１、ａ−Ｓｉ層４０、ＳｉＮｘをＣＶＤ法によって堆積させ、フォトリソグラフィ及びエッチングすることによって、半導体層４０，４１及びゲート絶縁膜３９を形成する。

次に、ゲートコンタクト層（不図示）をフォトリソグラフィによって形成した後に、スパッタ法で堆積させたＭｏ膜をフォトリソグラフィ及びエッチングすることにより、ソース配線３６を形成する。次に、ドライエッチングによりチャネルエッチを行った後、ＣＶＤ法によりＳｉＮｘ膜を堆積させて第１の保護膜（パッシベーション膜）を形成する。その後、アクリル系紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線照射及び加熱により硬化させることにより、第２の保護膜を形成する。

一方、プラスチック基板３０の液晶層１３側に画素電極２５を形成する。すなわち、第２低屈折率層３２の表面に、スパッタ法によりＩＺＯ又はＩＴＯ等の透明導電膜を形成することによって、画素電極２５を形成する。

その後、画素電極２５を覆うように、可溶性ポリイミド、又は可溶性ポリイミド及びポリアミック酸合成系樹脂を塗布して、配向膜３３を形成する。こうして、第１基板１１を形成する。

（第３工程）
次に、第３工程では、第２基板１２の母材における液晶層１３側となる表面に、熱硬化及び紫外線硬化合成系樹脂からなるシール部材１５を、ディスペンサによる塗布又はスクリーン印刷によって形成する。次に、この第２基板１２の母材及び第１基板１１の母材を真空容器内に配置する。その後、第１基板１１の母材に液晶材料を滴下して供給し、第１基板１１の母材及び第２基板１２の母材同士を互いに位置合わせして貼り合わせる。続いて、シール部材１５に紫外線を照射して仮止めし、真空容器を大気開放する。その後、シール部材１５を加熱して本硬化させる。

（第４工程）
次に、第４工程では、互いに貼り合わされた第１基板１１の母材及び第２基板１２の母材を分断して、個別のパネルに分断する。基板の分断は、例えばＣＯ_２レーザ光又はＹＡＧレーザ光によって行うことが可能である。尚、第２基板１２の透明基板１６をガラス基板によって構成した場合には、予めホイール刃によりスクライブ溝を形成した後に、プラスチック基板３０を有する第１基板１１をレーザ光によって分断することが好ましい。

（第５及び第６工程）
その後、第５工程では、分断された各パネルに位相差板７及び偏光板１８を貼り付ける。その後、第６工程において、各パネルに回路部材５０及びＦＰＣ５１を実装する。こうして、液晶表示装置１を製造する。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、第１基板１１の透明基板であるプラスチック基板３０がバックライトユニットの導光板を兼ねるようにしたので、導光板を設ける必要がなくなる結果、液晶表示装置１を薄型化することができる。さらに、アレイ層２８をプラスチック基板３０における液晶層１３と反対側に配置したので、プラスチック基板３０から液晶層１３側に出射した光がアレイ層２８によって遮光されないため、開口率を大幅に向上できる結果、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を飛躍的に高めることができる。

さらに、開口率を大きくしながらも、アレイ層２８において、ゲート配線３５、ソース配線３６及び補助容量配線の配線幅を比較的大きくすることができるため、配線抵抗を大幅に低下させて、消費電力をより低下させることができる。特に、表示画面が大型化された液晶表示装置１に好適である。

さらに、アレイ層２８における各配線の断線欠陥や短絡欠陥に対する対策として補助配線を設けた場合、その補助配線を開口率に関係なく配置させることができるので、表示光の輝度向上と、装置の信頼性とを両立させることができる。

また、本実施形態における液晶表示装置１は、薄型化が容易であるので、例えば携帯電話やＰＤＡ等の携帯型電子機器に好適に用いることができる。

《発明の実施形態２》
図５〜図７は、本発明の実施形態２を示している。

図５は、本実施形態２の液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。図６は、光を選択反射する選択反射層を模式的に示す断面図である。図７は、図６の一部を拡大して示す断面図である。

尚、以降の各実施形態では、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。

上記実施形態１では、第１基板１１の透明基板３０の両側に第１及び第２低屈折率層３１，３２を設けたのに対し、本実施形態２は、透明基板３０を低屈折率層３２と選択反射層６０とによって狭持した構成としたものである。

すなわち、第１基板１１は、透明基板としてのプラスチック基板３０と、プラスチック基板３０における液晶層１３と反対側の表面に形成され、特定の偏光方向の光を選択的に反射する選択反射層６０と、このプラスチック基板３０における液晶層１３側の表面に形成され、このプラスチック基板３０よりも低い屈折率を有する低屈折率層３２とを有している。

低屈折率層３２は、上記実施形態１における第２低屈折率層３２と同様の構成を有している。一方、選択反射層６０は、プラスチック基板３０における液晶層１３と反対側表面に、三角波状に形成された複数の凸部５５と、各凸部５５の表面に形成されたプリズム状の反射膜６１と、隣り合う凸部５５同士の間に充填されて平坦な表面を形成する平坦化膜６２とによって構成されている。特定の偏光方向の光は、上記反射膜６１によって選択的に反射される。

反射膜６１は、例えばＺｎＯ又はＴｉＯ_２等の誘電体膜によって構成され、１／２λ板として機能する。また、反射膜６１は、プラスチック基板３０における液晶層１３側の表面に対して傾斜している。隣り合う凸部５５同士の間にそれぞれ形成されている各反射膜６１は、光源１４から遠い方の端部が、光源１４に近い方の端部よりも、僅かに液晶層１３側に配置されている。この反射膜６１の傾斜角α（プラスチック基板３０における平坦化膜６２の表面に対する傾斜角）は、本発明者の研究により、約４０°以上且つ約６０°以下であることが好ましく、４８°以上且つ５４°以下であることがさらに好ましいことが分かっている。

液晶表示装置１の表示における視野角依存性を低下させると共にコントラストを高めるためには、選択反射層６０から出射する光がより高い指向性を有していることが好ましい。言い換えれば、選択反射層６０から出射する光が、液晶層１３に対し、より垂直に近い角度で入射することが好ましい。

ここで、図８は、本発明者の実験により得られた選択反射層６０から出射する出射光の角度と、その輝度との関係を示すグラフである。図８では、液晶層１３に対して垂直な出射光の角度（すなわち、平坦化膜６２に対して垂直な出射光の角度）を９０°としている。この出射光の角度が９０°である方向を、表示面法線方向とも称する。

そして、実験結果から、選択反射層６０から出射する出射光が、半値角（つまり、輝度が表示面法線方向における輝度の５０％以下となる角度）の範囲内であれば、表示の視野角依存性を十分に小さくし、広い視野角範囲に亘って高いコントラストの表示を実現できることがわかった。このとき、半値角の範囲は、９０°±３°の範囲内（８７°以上且つ９３°以下）であった。そして、選択反射層６０からの出射光の角度を９０°±３°の範囲内にするには、選択反射層６０の傾斜角αを４８°以上且つ５４°以下にすれば良いことがわかった。

また、図６及び図７では、選択反射層６０の反射膜６１が一定の割合で形成されている例を示したが、光源１４から遠ざかるにつれて反射膜６１の割合が高くなるように形成されていてもよい。プラスチック基板３０の内部を伝播する光の量は、光源１４から遠ざかるにつれて少なくなるが、光源１４から遠ざかるにつれて反射膜６１の割合を高くすると、プラスチック基板３０から出射する光の強度分布を均一にすることができる。

尚、一定の繰り返しピッチで形成された反射膜６１の面積を光源１４から遠ざかるにつれて広くしてもよいし、ほぼ同じ面積となるように形成された反射膜６１の繰り返しピッチを光源１４から遠ざかるにつれて狭くしてもよい。

また、アレイ層２８は、選択反射層６０液晶層１３と反対側に配置され、導通部２６は、選択反射層６０、プラスチック基板３０、及び低屈折率層３２を貫通して形成されている。さらに、本実施形態２の偏光板３４は、上記特定の偏光方向に平行な透過軸を有している。

本実施形態２の液晶表示装置１において、光源１４の光は、偏光板３４により直線偏光となってプラスチック基板３０に入射する。直線偏光は、プラスチック基板３０を伝播している間に僅かに偏光解消され得る。これに対し、本実施形態では、選択反射層６０を設けているので、その偏光解消によるコントラスト比の低下を抑制することができる。

すなわち、図６及び図７に示すように、光源１４からの光は、プリズム状の反射膜６１によって、Ｓ波とＰ波とに偏光分離される。Ｓ波は反射膜６１により反射されて出光面から出射する。反射膜６１を透過したＰ波は、１／２λ板（プリズム層）としての反射膜６１によって偏光変換され、Ｓ波となって出射面から出光される。こうして、選択反射層６０は、光源１４からの光を全てＳ波に変換して偏光を効率よく出射するようになっている。

−液晶表示装置の製造方法−
本実施形態２の液晶表示装置１は、第１基板１１の選択反射層６０以外については、上記実施形態１と同様にして製造される。したがって、ここでは、選択反射層６０の製造工程について説明する。

まず、プラスチック基板３０における液晶層１３と反対側の表面に、断面が直角三角形状である複数の凸部５５を、樹脂（例えばアクリル系の紫外線硬化樹脂）を用いて形成する。

次に、凸部５５の傾斜面に、マスクを介して誘電体材料（例えばＴｉＯ_２やＺｒＯ_２）を蒸着することにより、反射膜６１を形成する。

続いて、各凸部５５を覆うように樹脂（例えばアクリル系の紫外線硬化樹脂）を塗布して平坦化膜６２を形成する。このようにして、プラスチック基板３０における液晶層１３と反対側の表面に選択反射層６０が形成される。

−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によっても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、第１基板１１の透明基板であるプラスチック基板３０がバックライトユニットの導光板を兼ねるようにしたので、液晶表示装置１を薄型化することができる。さらに、さらに、アレイ層２８をプラスチック基板３０における液晶層１３と反対側に配置したので、開口率を大幅に向上できる結果、消費電力を低減しつつ表示光の輝度を飛躍的に高めることができる。

そのことに加え、プラスチック基板３０の液晶層１３と反対側に選択反射層６０を設けるようにしたので、この選択反射層６０によって直線偏光を生じさせることができる。さらに、光源１４とプラスチック基板３０との間に偏光板３４を設けて、その偏光板３４が、選択反射層６０が反射する特定の偏光方向に対して平行な透過軸を有するようにしたので、プラスチック基板３０の内部を伝播する光の偏光解消を抑制して、コントラスト比の低下を抑制することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１及び２では、カラーフィルタ層１９を第２基板１２に形成した例について説明したが、図９及び図１０に示すように、第１基板１１にカラーフィルタ層１９を形成するようにしてもよい。

図９に示す液晶表示装置１では、第１基板１１が、プラスチック基板３０と、第１低屈折率層３１と、第２低屈折率層３２とを有すると共に、第２低屈折率層３２の表面にカラーフィルタ層１９が形成されている。カラーフィルタ層１９はオーバーコート層２０によって覆われている。さらに、オーバーコート層２０の表面に画素電極２５が形成されている。

そして、導通部２６は、第１低屈折率層３１、プラスチック基板３０、第２低屈折率層３２、カラーフィルタ層１９、及びオーバーコート層２０を貫通して形成され、上記画素電極２５とアレイ層２８とを接続している。このような構成によっても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。

一方、図１０に示す液晶表示装置１では、第１基板１１が、プラスチック基板３０と、選択反射層６０と、低屈折率層３２とを有すると共に、低屈折率層３２の表面にカラーフィルタ層１９が形成されている。カラーフィルタ層１９はオーバーコート層２０によって覆われている。さらに、オーバーコート層２０の表面に画素電極２５が形成されている。

そして、導通部２６は、選択反射層６０、プラスチック基板３０、低屈折率層３２、カラーフィルタ層１９、及びオーバーコート層２０を貫通して形成され、上記画素電極２５とアレイ層２８とを接続している。このような構成によっても、上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。

尚、上記各実施形態では、透過型の液晶表示装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、透過及び反射両用型の液晶表示装置にも好適に用いることができる。

以上説明したように、本発明は、薄型に適した液晶表示装置について有用である場合に適している。

１ 液晶表示装置
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 液晶層
１４ 光源
１６ プラスチック基板（透明基板）
１８ 偏光板
２１ 共通電極
２５ 画素電極
２６ 導通部
２８ アレイ層
３０ プラスチック基板（透明基板）
３１ 第１低屈折率層
３２ 第２低屈折率層、低屈折率層
３４ 偏光板
４６ 貫通孔
４７ 導電膜
６０ 選択反射層
６１ 反射膜

Claims (5)

1. 複数の透明な画素電極と、該各画素電極にそれぞれ導通部を介して電気的に接続された複数のスイッチング素子を含むアレイ層とが形成された第１基板と、
   上記第１基板に対向して配置された第２基板と、
   上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、
   上記第１基板の側方に配置され、該第１基板の側面に向けて光を出射する光源とを備えた液晶表示装置であって、
   上記第１基板は、上記光源の光が入射する透明基板と、該透明基板における上記液晶層と反対側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層と、該透明基板における上記液晶層側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層とを有し、
   上記複数の画素電極は、上記第２低屈折率層の上記液晶層側に配置され、
   上記アレイ層は、上記第１低屈折率層の上記液晶層と反対側に配置され、
   上記導通部は、上記第１低屈折率層、上記透明基板、及び上記第２低屈折率層を貫通して形成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数の透明な画素電極と、該各画素電極にそれぞれ導通部を介して電気的に接続された複数のスイッチング素子を含むアレイ層とが形成された第１基板と、
   上記第１基板に対向して配置された第２基板と、
   上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、
   上記第１基板の側方に配置され、該第１基板の側面に向けて光を出射する光源とを備えた液晶表示装置であって、
   上記第１基板は、上記光源の光が入射する透明基板と、該透明基板における上記液晶層と反対側の表面に形成され、特定の偏光方向の光を選択的に反射する選択反射層と、該透明基板における上記液晶層側の表面に形成され、該透明基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有し、
   上記複数の画素電極は、上記低屈折率層の上記液晶層側に配置され、
   上記アレイ層は、上記選択反射層の上記液晶層と反対側に配置され、
   上記導通部は、上記選択反射層、上記透明基板、及び上記低屈折率層を貫通して形成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載された液晶表示装置において、
   上記透明基板は、プラスチック基板である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載された液晶表示装置において、
   上記光源と上記透明基板との間には、上記特定の偏光方向に平行な透過軸を有する偏光板が設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項３に記載された液晶表示装置において、
   上記第２基板は、プラスチック基板を有している
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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