JP2016184016A - 表示装置および表示装置用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型軽量化された表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、対向して配置された第１基板１１及び第２基板１２と、第１基板１１及び第２基板１２の間に配置された液晶層１０と、第１基板１１に光を投射する発光体１８と、を有する。第１基板１１は、導光基材２０と、導光基材２０上に形成された偏光子３１と、を有する。発光体１８は、導光基材２０の側方に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置および表示装置用の基板に関する。

従来、液晶表示装置が広く利用に供されている（例えば特許文献１）。液晶表示装置は、通常、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを面状に照明する面光源装置と、を有している。多くの液晶表示パネルは、それぞれ偏光子を含んだ一対の基板と、一対の基板間に封止された液晶層と、を有する。面光源装置として、導光体と導光板の側面に対面して配置された発光体とを有するエッジライト型面光源装置や、拡散板等の光学シートと光学シートの直下に配置された発光体とを有する直下型面光源装置が、知られている。

特開２００６−６４７３１号公報

液晶表示装置において、これまで薄型化が重要な課題となってきた。とりわけ、携帯端末においては、表示装置が全厚みのうちの大きな割合を占めることから、表示装置の薄型軽量化が極めて重要な課題となっている。

エッジライト型面光源装置を用いた表示装置では、発光体が導光板の側方に位置するので、厚みを比較的薄くすることができる。しかしながら、エッジライト型面光源装置は、導光板を含んでいる。また、液晶表示パネルの各基板も、透明基材をそれぞれ含んでいる。そして、本件発明者は、液晶表示装置の薄型軽量化に関して鋭意検討を重ねた結果、導光板および一対の基材のうちの一つを省略することによって、大幅な薄型軽量化を実現し得る表示装置を創作するにいたった。すなわち、本発明は、薄型軽量化された表示装置を提供することを目的とする。

本発明による表示装置は、
対向して配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶層と、
前記第１基板に光を投射する発光体と、を備え、
前記第１基板は、導光基材と、前記導光基材上に形成された偏光子と、を有し、
前記発光体は、前記導光基材の側方に配置されている。

本発明による表示装置において、前記第１基板は、前記導光基材上に形成されたＴＦＴ素子を、さらに有するようにしてもよい。

本発明による表示装置において、前記偏光子は、前記導光基材と前記ＴＦＴ素子との間に位置していてもよい。

本発明による表示装置において、前記第１基板は、前記導光基材上に形成されたカラーフィルタ層を、さらに有するようにしてもよい。

本発明による表示装置において、前記偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子であってもよい。

本発明による表示装置において、前記第１基板は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面に接触し且つ前記導光基材よりも低屈折率の低屈折率層を、さらに有するようにしてもよい。

本発明による表示装置において、前記導光基材の前記第２基板側とは反対側を向く面には、前記導光基材内を進む光の少なくとも一部の光の光路を、導光基材の法線方向に対してなす角度が小さくなるよう変化させる取出要素が設けられていてもよい。

本発明による表示装置において、
前記偏光子は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面に、パターニングして配置されたワイヤーグリッド偏光子であり、
前記第１基板は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面の一部分に接触し且つ前記ワイヤーグリッドを覆うように前記導光基材に積層された低屈折率層を、さらに有し、
前記低屈折率層は、前記導光基材よりも低い屈折率を有するようにしてもよい。

本発明による表示装置用の基板は、
一対の主面と、前記一対の主面間に位置する側面と、を有し、前記側面の一部分が発光体に対面するようにして配置される導光基材と、
前記導光基材上に形成された偏光子と、を備える。

本発明によれば、表示装置を大幅に薄型軽量化することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、表示装置を示す縦断面図である。 図２は、図１の表示装置の第１偏光子を示す斜視図である。 図３は、図１に対応する図であって、表示装置の一変形例を説明するための図である。 図４は、図１に対応する図であって、表示装置の他の変形例を説明するための図である。 図５は、図１に対応する図であって、表示装置のさらに他の変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係る表示装置を説明するための図である。図１は、表示装置の正面方向に沿った断面図であり、図２は、表示装置の第１偏光子を説明するための図である。図１に示すように、表示装置１は、互いに対向して配置された第１基板１１及び第２基板１２と、第１基板１１及び第２基板１２の間に位置する液晶層１０と、第１基板１１の側方に配置された発光体１８と、を有している。液晶層１０は、液晶分子を含んでおり、第１基板１１及び第２基板１２の間に封止されている。また、第１基板１１の第２基板１２及び液晶層１０を向く側とは反対側に、反射シート１５が設けられている。

表示装置１は、平面視において、すなわち正面方向からの観察において、矩形形状に形成されている。表示装置１およびその構成要素をなす各層は、第１方向ｄ１に平行な一対の側縁と、第２方向ｄ２（図２参照）に平行な一対の側縁と、を有している。図示する例において、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２は互いに直交している。

第１基板１１は、導光基材２０と、導光基材２０上に形成された第１偏光子３１と、を有している。とりわけ、図１及び図２に示された一実施の形態並びに後述する図３〜図５に示された例において、第１基板１１は、ＴＦＴ素子４１を含むＴＦＴ回路４０およびカラーフィルタ層４５の少なくとも一方を保持している。すなわち、導光基材２０は、従来の液晶表示パネルにおける液晶層を封止する一対の基板のうちの、一方の基板の基材として機能する。また、第１方向ｄ１に対向する導光基材２０の一対の側面の一方に対面して、発光体１８が配置されている。後述するように、発光体１８で発光された光は、導光基材２０に入射し、導光基材２０の一対の主面２０ａ，２０ｂで反射して導光基材２０内を第１方向ｄ１に進む。すなわち、第１基板１１は、従来のエッジライト型面光源装置における導光板としても機能する。そして、本発明では、従来の液晶表示パネルの一方の基材および従来の面光源装置の導光板の両方として機能する第１基板１１により、表示装置１の大幅な薄型軽量化を実現している。以下、表示装置１の各構成要素について説明する。

まず、発光体１８は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。図示された発光体１８は、図２に示すように、第２方向ｄ２に沿って、並べて配置された多数の点状発光要素、具体的には、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、構成されている。

反射シート１５は、導光基材２０の観察者側となる表側面２０ａではなく、導光基材２０の表側面２０ａに対向する裏側面２０ｂから漏れ出した光を反射して、再び導光基材２０側に戻すための部材である。反射シート１５として、従来の面光源装置で用いられている種々の反射シートを用いることができる。例えば、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等を、反射シート１５として用いることができる。反射シート１５での反射は、正反射（鏡面反射）でもよく、拡散反射でもよい。反射シート１５での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。

次に第１基板１１について説明する。第１基板１１は、上述した導光基材２０、第１偏光子３１及びＴＦＴ回路４０に加え、低屈折率層２２、オーバーコート層６１及び第１配向膜５１を、さらに有している。各層（各構成要素）は、導光基材２０から液晶層１０に向けて、低屈折率層２２、第１偏光子３１、オーバーコート層６１、ＴＦＴ回路４０、第１配向膜５１の順で、導光基材２０上に積層されている。また、導光基材２０の裏側面２０ｂには、取出要素２１が設けられている。

導光基材２０は、第１偏光子３１やＴＦＴ回路４０を支持するための基材として機能する。また、導光基材２０は、発光体１８からの光を第１方向ｄ１に導光する部位としても機能する。したがって、導光基材２０は、支持体として十分な強度と、十分な可視光透過性を有している。このような導光基材２０として、例えば、ガラス、ポリカーボネートやアクリル等の透明な樹脂板等を用いることができるが、後述するようにＴＦＴ回路やワイヤーグリッド偏光子を直接積層する為に耐熱性に優れたガラスあるいは耐熱性プラスチックが適している。図示された例において、導光基材２０は、互いに平行な一対の主面２０ａ，２０ｂと、一対の主面２０ａ，２０ｂの間を接続する側面と、を有している。側面は、主面２０ａ，２０ｂと直交している。側面のうちの第１方向ｄ１における一側に位置する部位が、発光体１８に対面し、発光体１８からの光を受ける入光面２０ｃを形成している。表示装置１が、家庭用のテレビ受像器用途で用いられる場合には、導光基材２０の厚みを、例えば１０００μｍ以上５０００μｍ以下とすることができる。一方、表示装置１が、タブレットやスマートフォン等の携帯端末用途であれば、導光基材２０の厚みを、例えば３００μｍ以上８００μｍ以下とすることができる。

次に、低屈折率層２２について説明する。低屈折率層２２は、導光基材２０の表側面２０ａに隣接して設けられ、導光基材２０との間で界面を形成している。低屈折率層２２は、導光基材２０よりも低い屈折率を有しており、したがって、導光基材２０との間の界面は、反射を引き起こす。とりわけ図示された導光基材２０では、導光基材２０と低屈折率層２２との界面での屈折率差に起因した全反射により、光を導光することが期待されている。このため、低屈折率層２２の屈折率は、導光基材２０の屈折率よりも、０．０３以上低くなっていることが好ましく、０．０６以上低くなっていることがより好ましい。

低屈折率層２２は、光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を、導光基材２０の表側面２０ａ上に塗布し、乾燥させた後、塗膜状の光硬化性樹脂組成物に紫外線等の光を照射して、光重合性化合物を重合（架橋）させることによって、作製され得る。低屈折率層２２の屈折率は、シリコーン含有共重合体、フッ素含有共重合体、微粒子等を低屈折率層用組成物に含有することによって、調整され得る。微粒子としては、例えば、シリカ微粒子、アクリル微粒子、スチレン微粒子、アクリルスチレン共重合微粒子、空隙を有する微粒子を用いることができる。

次に、取出要素２１について説明する。取出要素２１は、導光基材２０の主面２０ａ，２０ｂで全反射する光を、導光基材２０から取り出すよう機能する。具体的には、取出要素２１は、導光基材２０内を進む光の少なくとも一部の光の光路を、導光基材２０の法線方向に対してなす角度が小さくなるよう変化させる。取出要素２１で進路を変化させられた光の少なくとも一部は、導光基材２０の主面２０ａ，２０ｂへ次に入射する際、入射角度が小さくなる。この結果、当該光は、主面２０ａ，２０ｂで全反射することなく、当該２０ａ，２０ｂを介して導光基材２０から出射することができる。

具体的な取出要素２１の構成として、導光基材２０の裏側面２０ｂに設けられた拡散膜や、表側面２０ａに対して傾斜した傾斜面を採用することができる。傾斜面は、導光基材２０の素材に対して切削等の機械加工を施すことにより、或いは、光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を導光基材２０の裏側面２０ｂ上に塗布し、紫外線等の照射により、所定の形状にて光重合性化合物を重合（架橋）させることにより、形成され得る。

一方、図示された例において、取出要素２１は、拡散要素として形成されている。すなわち、取出要素２１は、当該取出要素２１への入射光を拡散させる。拡散要素は、脂材料からなる主部と、主部中に分散された拡散成分と、を有するように構成され得る。拡散成分とは、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる機能を発揮し得る成分のことである。拡散成分として、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、金属化合物を周囲に保持した樹脂ビーズ、白色微粒子、さらには、単なる気泡が例示される。拡散成分をなす白色粒子として、酸化チタンが添加されたアクリル樹脂粒子を例示することができる。主部は、光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を、硬化させてなるものとすることができる。したがって、拡散要素としての取出要素２１は、拡散成分および光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を、導光基材２０の裏側面２０ｂ上に所望のパターンで塗布し、乾燥させた後、塗膜状の光硬化性樹脂組成物に紫外線等の光を照射して、光重合性化合物を重合（架橋）させることによって、作製され得る。

次に、第１偏光子３１について説明する。第１偏光子３１は、入射した光を直交する二つの直線偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させる。第１偏光子３１は、ワイヤーグリッド偏光子３５によって形成されている。ワイヤーグリッド偏光子３５は、図２に示すように、複数のワイヤ状導電体３５ａを含んでいる。複数のワイヤ状導電体３５ａは、配列方向に配列され、各ワイヤ状導電体３５ａは、その配列方向と非平行な方向に線状に延びている。図示された例において、各ワイヤ状導電体３５ａは、その配列方向と直交する方向に直線状に延びている。ワイヤーグリッド偏光子３５は、ワイヤ状導電体３５ａの長手方向に振動する直線偏光成分を反射し、ワイヤ状導電体３５ａの長手方向に直交する方向、図示された例ではワイヤ状導電体３５ａの配列方向に振動する直線偏光成分を透過させる。ワイヤーグリッド偏光子３５が可視光帯域の光に対して偏光分離機能を十分に発揮するには、ワイヤ状導電体３５ａの配列ピッチｐを、可視光最短波長未満、すなわち３８０ｎｍ未満とすることが好ましく、２０ｎｍ〜２００ｎｍとすることがより好ましい。同様に、ワイヤーグリッド偏光子３５が可視光帯域の光に対して偏光分離機能を十分に発揮するには、ワイヤ状導電体３５ａの高さｈを、５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることが好ましい。

図示された例において、ワイヤ状導電体３５ａは、導光方向である第１方向ｄ１と平行に延びている。そして、複数のワイヤ状導電体３５ａは、導光方向と直交する第２方向ｄ２に配列されている。本件発明者らが検討したところ、導光基材２０から出射する光は、導光方向である第１方向ｄ１に振動する直線偏光成分よりも、導光方向と直交する第２方向ｄ２に振動する直線偏光成分を多く含むことが確認された。したがって、図示されたワイヤーグリッド偏光子３５の配置によれば、発光体１８からの光をより効率的に利用することができる。

ワイヤーグリッド偏光子３５は、低屈折率層２２に積層された金属薄膜をパターニングすることにより、作製され得る。すなわち、ワイヤーグリッド偏光子３５は、導光基材２０上に積層して形成することができる。金属薄膜は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法によってアルミニウムや銅を低屈折率層２２上に成膜することにより、作製され得る。パターニングは、まずフォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターンを金属薄膜上に作製し、次にレジストパターンをマスクとして金属薄膜をエッチングすることにより、実施され得る。

なお、アルミニウムや銅からなるワイヤ状導電体３５ａは高反射率を有する。表示装置１において、外光がワイヤーグリッド偏光子３５で反射すると、表示装置１によって表示される映像のコントラストを低下させることになる。このような不具合を回避するため、ワイヤ状導電体３５ａの表面に暗色層（黒化層）を形成してもよい。暗色層（黒化層）は、ワイヤ状導電体３５ａよりも可視光反射率の低い層である。暗色層（黒化層）は、例えば、ワイヤ状導電体３５ａをなす材料の一部分に暗色化処理（黒化処理）を施して、ワイヤ状導電体３５ａをなしていた一部分から、金属酸化物や金属硫化物からなる層として、形成され得る。また、暗色材料の塗膜や、ニッケルやクロム等のめっき層等のように、ワイヤ状導電体３５ａの表面に暗色層（黒化層）を設けるようにしてもよい。

オーバーコート層６１は、可視光透過性を有した層であり、微細構造からなるワイヤーグリッド偏光子３５を保護する機能を有する。また、オーバーコート層６１は、ＴＦＴ回路４０を形成するための面を提供する層である。オーバーコート層６１は、例えば、光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を、ワイヤーグリッド偏光子３５が形成された低屈折率層２２上に塗布し、乾燥させた後、塗膜状の光硬化性樹脂組成物に紫外線等の光を照射して光重合性化合物を重合（架橋）させることにより、作製され得る。

次に、ＴＦＴ回路４０について説明する。ＴＦＴ回路（薄膜トランジスタ回路）４０は、電圧印加の有無を画素毎に制御するための回路である。図１に示すように、ＴＦＴ回路４０は、画素毎に設けられたＴＦＴ素子（薄膜ダイオード素子）４１及び画素電極４２と、を有している。また、図示は省略するが、ＴＦＴ回路４０は、ＴＦＴ素子４１に接続する配線等も有している。ＴＦＴ素子４１は、特に限定されるものではなく、対応する画素電極４２と第２基板１２の共通電極４８との間での電圧印加を制御し得る構成を採用することができる。一具体例として、ＴＦＴ素子４１は、ゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、半導体上に所定の間隔をあけて対向するように形成されたソース電極およびドレイン電極と、を有するようにしてもよい。この例において、ドレイン電極を画素電極４２と接続することができる。一方、画素電極４２は、可視光透過性を有した導電材料を用いて形成され得る。画素電極４２も、特に限定されることなく、例えば液晶表示装置に用いられている既知の画素電極の構成および材料を採用することができる。画素電極４２をなす材料として、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。

ＴＦＴ回路４０のＴＦＴ素子４１をなす各層は、オーバーコート層６１上に成膜した薄膜をパターニングすることにより、或いは、オーバーコート層６１上に薄膜を成膜することにより、作製され得る。ＴＦＴ素子４１をなす各層を形成していくことにより、ＴＦＴ素子４１を得ることができる。画素電極４２は、成膜した薄膜をパターニングすることにより、作製され得る。成膜は、真空蒸着法、スパッタリング、プラズマを用いた気相成長（ＣＶＤ）によって実施される。パターニングは、まずフォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターンを作製し、次にレジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングすることにより、実施され得る。すなわち、ＴＦＴ回路４０は、導光基材２０上に積層して形成することができる。

なお、ＴＦＴ素子４１の製造は、通常、半導体膜をポリシリコン化するためのアニール処理工程を含む。本実施の形態では、ＴＦＴ回路４０と導光基材２０との間に第１偏光子３１が存在する。この第１偏光子３１は、耐熱性に優れたワイヤーグリッド偏光子３５として形成され、ポリビニルアルコールを主体にヨウ素化合物分子を吸着配向してなる広く普及した偏光子や二色性色素を用いた偏光子と比較して格段に優れた耐熱性を有する。ワイヤーグリッド偏光子３５としての第１偏光子３１は、１００°以上に加熱されたとしても、その偏光分離機能を十分に維持することができる。すなわち、第１偏光子３１としてワイヤーグリッド偏光子３５を採用することにより、第１偏光子３１及びＴＦＴ回路４０をこの順で導光基材２０上に安定して作製することが可能となる。

次に、第１配向膜５１について説明する。第１配向膜５１は、可視光透過性を有した層であり、ＴＦＴ回路４０上に形成されている。第１配向膜５１は、第１基板１１のうちの液晶層１０に接触する最表面を形成している。第１配向膜５１は、液晶層１０の液晶分子に配向規制力を発揮し、当該液晶分子を配向させる機能を有する。第１配向膜５１は、樹脂膜の表面をラビングすることにより、作製され得る。また別の方法として、長手方向を有する液晶分子及び光重合性化合物を含む光硬化性樹脂組成物を、ＴＦＴ回路４０が形成されたオーバーコート層６１上に塗布し、特定の偏光成分の光で露光することによって液晶分子を光配向させた後、紫外線等の光を照射して光重合性化合物を重合（架橋）させることによっても、作製され得る。

以上が、図１に示された第１基板１１に含まれる各構成要素である。各構成要素をなす層は、導光基材２０上に順に形成されていき且つ導光基材２０によって支持されるようになる。

次に、第１基板１１とともに液晶層１０を保持するようになる第２基板１２について説明する。第２基板１２は、基材２５、第２偏光子３２、カラーフィルタ層４５、共通電極４８及び第２配向膜５２を有している。基材２５は、可視光透過性を有し、一対の主面２５ａ，２５ｂを有する板材である。基材２５は、第２偏光子３２、共通電極４８、カラーフィルタ層４５及び第２配向膜５２を支持する層である。図視された例において、基材２５の観察者側を向く表側面２５ａに、第２偏光子３２が設けられている。一方、基材２５の液晶層１０及び第１基板１１側を向く裏側面２５ｂに、共通電極４８、カラーフィルタ層４５、第２配向膜５２が、この順で液晶層１０へ向けて積層されている。

基材２５として、導光基材２０と同様に、例えば、ガラス、ポリカーボネートやアクリル等の透明な樹脂板等を用いることができる。表示装置１が、家庭用のテレビ受像器用途で用いられる場合には、基材２５の厚みを、例えば５００μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。一方、表示装置１が、タブレットやスマートフォン等の携帯端末用途であれば、基材２５の厚みを、例えば１００μｍ以上８００μｍ以下とすることができる。

第２偏光子３２は、第１偏光子３１と同様に、入射した光を直交する二つの直線偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分を透過させる。ただし、第２偏光子３２は、第１偏光子３１と同様にワイヤーグリッド偏光子３５であってもよいし、或いは、誘電体多層膜からなる反射型偏光子であってもよいし、さらに、広く普及した吸収型の偏光子であってもよい。吸収型の偏光子としては、ポリビニルアルコールを主体にヨウ素化合物分子を吸着配向してなる偏光子を採用することができる。また、第２偏光子３２は、第１偏光子３１と、パラレルニコルの関係で配置されてもよいし、クロスニコルの関係で配置されてもよい。

共通電極４８は、基材２５の表側面２５ａに設けられている。共通電極４８は、可視光透過性を有した導電材料を用いて形成される。共通電極４８は、画素電極４２とは異なり、画素が配置されている全領域に広がる単一の層として形成され得る。すなわち、共通電極４８は、すべての画素電極４２に対面する単一の層として形成され得る。共通電極４８は、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いて、基材２５の裏側面２５ｂに成膜することによって、作製され得る。

次に、カラーフィルタ層４５について説明する。カラーフィルタ層４５は、共通電極４８上に形成されている。カラーフィルタ層４５は、画素を区画するブラックマトリクス４６と、ブラックマトリクス４６で区画された各画素をなす領域に配置された着色層４７と、を有している。着色層４７は、例えば、赤色、緑色および青色に着色された層を含んでいる。ブラックマトリクス４６は、顔料分散レジストを共通電極４８上に塗布し、得られた塗膜を露光及び現像によりパターニングすることによって、得られる。同様に、着色層４７をなす各色の層も、顔料分散レジストを共通電極４８上に塗布し、得られた塗膜を露光及び現像によりパターニングすることによって、得られる。

第２配向膜５２は、可視光透過性を有した層であり、カラーフィルタ層４５上に形成されている。第２配向膜５２は、第２基板１２のうちの液晶層１０に接触する最表面を形成している。第２配向膜５２は、液晶層１０の液晶分子に配向規制力を発揮し、当該液晶分子を配向させる機能を有する。第２配向膜５２は、第１配向膜５１と同様の方法で作製することができる。

以上が、図１に示された第２基板１２に含まれる各構成要素である。共通電極４８、カラーフィルタ層４５及び第２配向膜５２は、基材２５の裏側面２５ｂ上に順に形成されていき且つ導光基材２０によって支持されるようになる。第２偏光子３２は、基材２５の表側面２５ａ上に形成することもできるし、別途に作製して基材２５の表側面２５ａに貼合するようにしてもよい。

なお、図視された例において、第２基板１２は、第１基板１１よりも観察者側に配置され、表示装置１の表示面１ａを形成する。そして、図視は省略しているが、第２偏光子３２の観察者側に種々の機能を期待された機能層が設けられ、この機能層が表示装置１の表示面１ａを形成するようにしてもよい。機能層としては、耐擦傷性を有したハードコート層（ＨＣ層）、反射防止機能を有した反射防止層（ＡＲ層）、防眩機能を有した防眩層（ＡＧ）の一以上を採用することができる。

次に、以上のような構成からなる表示装置１の作用について説明する。

図視された表示装置１では、発光体１８から光が、導光基材２０の入光面２０ｃに向けて投射される。入光面２０ｃを介して、導光基材２０の入射した光は、裏側面２０ｂのうちの空気に露出した領域および低屈折率層２２に隣接する表側面２０ａで全反射し、導光基材２０内を第１方向ｄ１に進む。ただし、導光基材２０の裏側面２０ｂには、取出要素２１が第１方向ｄ１に分散して配置されている。そして、取出要素２１へ入射した光の一一部Ｌ１１は、導光基材２０の法線方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、進路を変更する。このような光の少なくとも一部Ｌ１１は、全反射臨界角度未満の入射角度で表側面２０ａに入射し且つ表側面２０ａを介して低屈折率層２２に入射する、或いは、全反射臨界角度未満の入射角度で裏側面２０ｂに入射し且つ裏側面２０ｂを介して導光基材２０から出射する。このうち、裏側面２０ｂを介して導光基材２０から出射した光は、反射シート１５で反射して、導光基材２０側に戻される。

取出要素２１は、第１方向ｄ１に沿って分散して配置されている。したがって、第１方向ｄ１に沿った各位置において、導光基材２０から低屈折率層２２へ光が入射するようになる。とりわけ、図示された例において、導光基材２０の裏側面２０ｂ上における取出要素２１の占有密度は、第１方向ｄ１に沿って入光面２０ｃから離間するにつれて上昇する。この結果、出射光量が少なくなってしまう傾向がある入光面２０ｃから離間した領域において、導光基材２０の表側面２０ａからの出射光量を十分に確保し、導光方向である第１方向ｄ１に沿って出射光量を均一化させることができる。

低屈折率層２２へ入射した光は、次に、第１偏光子３１へ進む。第１偏光子３１へ進んだ光のうち、第１偏光子３１の透過軸と平行な方向に振動する直線偏光成分の光Ｌ１２，Ｌ１３は、第１偏光子３１を透過する。一方、第１偏光子３１の透過軸に直交する方向に振動する直線偏光成分の光Ｌ１４は、第１偏光子３１で反射して、導光基材２０側へ向かう。この光Ｌ１４は、偏光子３１よりも導光板側に位置する各層の拡散あるいは反射等によって偏光状態を変化させ得る。このような光は、再度低屈折率層２２を介して第１偏光子３１へ入射することで、画像形成に利用され得る。

第１偏光子３１を透過した光Ｌ１２，Ｌ１３は、オーバーコート層６１、ＴＦＴ回路４０の画素電極４２及び第１配向膜５１を透過して、液晶層１０へ進む。このとき、表示されるべき画像に対応した特定の画素において、画素電極４２と共通電極４８との間に電圧が印加される。電圧印加の有無に応じて、透過光は、偏光状態を変化させる又は偏光状態を維持する。結果として、或る画素においては光が第２偏光子３２を透過することができ、他の或る画素からは光が第２偏光子３２を透過することができない。例えば、図１に示された例においては、第１偏光子３１と第２偏光子３２とがクロスニコルの状態で配置されている。そして、電圧が印加されていない画素を通過する光は、振動方向が９０°変化するように偏光状態を変化させ、第２偏光子３２を透過して画像を形成する光となる。

以上のようにして、表示装置１の表示面から出射する光の分布により、画像が表示され、観察者はこの画像を観察することができる。

以上のような本実施の形態では、表示装置１は、対向して配置された第１基板１１及び第２基板１２と、第１基板１１及び第２基板１２の間に配置された液晶層１０と、第１基板１１に光を投射する発光体１８と、を有する。そして、第１基板１１は、導光基材２０と、導光基材２０上に形成された第１偏光子３１と、を有しており、発光体１８は、導光基材２０の側方に配置されている。すなわち、本実施の形態による表示装置１において、導光基材２０は、従来の液晶表示パネルにおける液晶層を封止する一対の基板のうちの、一方の基板の基材として機能する。また、発光体１８で発光された光は、導光基材２０に入射し、導光基材２０の一対の主面２０ａ，２０ｂで反射して導光基材２０内を第１方向ｄ１に進む。すなわち、第１基板１１は、従来のエッジライト型面光源装置における導光板としても機能する。したがって、本実施の形態によれば、従来の液晶表示パネルの一方の基材および従来の面光源装置の導光板の両方として機能する第１基板１１を用いることによって、従来の液晶表示装置と比較して、支持基材の数を減じることができ、これにより、表示装置１の大幅な薄型軽量化を実現することができる。

また、本実施の形態において、第１偏光子３１は、導光基材２０とＴＦＴ素子４１との間に位置している。そして、第１偏光子３１は、ワイヤーグリッド偏光子３５である。このような本実施の形態によれば、導光基材２０上にワイヤーグリッド偏光子３５及びＴＦＴ素子４１を順に積層して作製していくことができる。その際に、導光板２０は耐熱性の高いガラスであることが望ましい。また、とりわけ、ＴＦＴ素子４１を作製する際、アニール処理により、第１偏光子３１が形成された導光基材２０を加熱することになる。ワイヤーグリッド偏光子３５は、ポリビニルアルコールを主体にヨウ素化合物分子を吸着配向してなる広く普及した偏光子や二色性色素を用いた偏光子と比較して格段に優れた耐熱性を有する。ワイヤーグリッド偏光子３５としての第１偏光子３１は、アニール処理によって高温に加熱されたとしても、その偏光分離機能を十分に維持することができる。すなわち、第１偏光子３１としてワイヤーグリッド偏光子３５を採用することにより、第１偏光子３１及びＴＦＴ回路４０をこの順で導光基材２０上に安定して作製することが可能となる。

さらに、本実施の形態によれば、第１基板１１は、導光基材２０の第２基板１２側を向く面に接触し且つ導光基材２０よりも低屈折率の低屈折率層２２を有している。また、導光基材２０の第２基板１２側とは反対側を向く面２０ｂには、導光基材２０内を進む光の少なくとも一部の光の光路を、導光基材２０の法線方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるよう変化させる取出要素２１が設けられている。このような本実施の形態によれば、第１偏光子３１の支持基材として機能する導光基材２０が、導光機能を安定して発揮することが可能となり、これにより、導光基材２０が、従来の液晶表示パネルの一方の基材および従来の面光源装置の導光板の両方として安定して機能する。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を適宜参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

上述した実施の形態において、第１基板１１が、導光基材２０の表側面２０ａに隣接した低屈折率層２２を有する例を示したが、この例に限られない。図３に示すように、第１基板１１が、導光基材２０に表側面２０ａに隣接して第１偏光子３１を有し、この第１偏光子３１が、導光基材２０の表側面２０ａ上にパターニングして配置されたワイヤーグリッド偏光子３５であるようにしてもよい。ワイヤーグリッド偏光子３５は、ワイヤ状導電体３５ａを可視光最短波長未満のピッチｐで配置することによって形成されている。このワイヤーグリッド偏光子３５は、ワイヤーグリッド偏光子３５を透過し得る偏光成分に対して、モスアイ構造と同様に反射防止機能を発揮する。すなわち、ワイヤーグリッド偏光子３５を導光基材２０に隣接して配置することにより、このワイヤーグリッド偏光子３５が、取出要素２１を兼ねることができる。したがって、図３の例におけるワイヤーグリッド偏光子３５の配置パターンは、第１方向ｄ１に沿った導光基材２０からの出射光量分布を調整するためのパターンである。そして、ワイヤーグリッド偏光子３５が設けられていない領域においては、低屈折率層２２が導光基材２０の表側面２０ａに接触して配置されている。したがって、表側面２０ａのうちのワイヤーグリッド偏光子３５が設けられていない領域に入射する光は、導光基材２０と低屈折率層２２との屈折率界面において全反射して第１方向ｄ１に進むことができる。また、図３の例では、第１偏光子３１が取出要素２１を兼ねることから、導光基材２０の裏側面２０ｂから取出要素２１が排除されている。図３に示された表示装置１によっても、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、上述した実施の形態において、ＴＦＴ回路４０は、画素毎に、ＴＦＴ素子４１及び画素電極４２を有し、画素電極４２が透明電極として形成されている例を示したが、この例に限られない。図４に示すように、各画素電極４２が、半透過反射電極４２ａとして形成され、表示装置1が半透過反射表示装置をなすようにしてもよい。半透過電極４２ａは、透過性と反射性の両方の機能を有する半透過反射膜を含む。半透過反射膜は、例えばアルミニウムや銀を１００ｎｍ以下で薄く作ることで形成することができる。半透過反射膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いてアルミニウムや銀を成膜し、成膜された薄膜をパターニングすることにより、作製され得る。半透過反射電極４２ａは、半透過反射膜に加え、さらに電極としての特性を補う為に、半透過反射膜と積層された透明導電膜をさらに有するようにしてもよい。透明導電膜は、上述の実施の形態で説明したように、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いて成膜し、成膜された薄膜をパターニングすることにより、作製され得る。すなわち、図４に示された表示装置１は、半透過反射型の液晶表示装置として構成されている。表示装置１が置かれている環境における環境光が十分な光量を有している場合には、発光体１８を点灯することなく、環境光の反射によって画像を表示し、環境光が不十分な光量である場合には、発光体１８を点灯して、発光体１８からの光と環境光によって、画像を十分に明るく表示することができる。図４に示された表示装置１によっても、上述の実施の形態と同の作用効果を奏することができる。

さらに、上述した実施の形態において、導光板として機能する導光基材２０が、液晶層１０の背面側（観察者側とは反対の側）に配置され、バックライト型の表示装置１を構成する例を示したが、この例に限られない。図５に示すように、導光基材２０を有する第１基板１１が、液晶層１０よりも観察者側に配置され、フロントライト型の表示装置１を構成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施の形態において、導光板として機能する導光基材２０を含んだ第１基板１１が、ＴＦＴ回路４０を有する例を示したが、この例に限られない。図５に示すように、第１基板１１は、ＴＦＴ回路４０に代えて又はＴＦＴ回路４０に加えて、カラーフィルタ層４５を有するようにしてもよい。

図５に示された例では、第１基板１１が、第２基板１２よりも観察者側に配置されている。第１基板１１は、導光基材２０の裏側面２０ｂ上に、低屈折率層２２、第１偏光子３１、オーバーコート層６１、共通電極４８、カラーフィルタ層４５及び第１配向膜５１を、この順で液晶層１０に向けて積層して形成されている。また、導光基材２０の表側面２０ａには取出要素２１が形成されている。導光基材２０の側方に、発光体１８が配置されている。また、第２基板１２は、基材２５の表側面２５ａ上に、反射層６５、ＴＦＴ回路４０及び第２配向膜５２を、この順で液晶層１０に向けて積層して形成されている。反射層６５は、反射性を有する層である。反射層６５は、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いてアルミニウムや銅を成膜することにより、作製され得る。ただし、反射層６５を設けることに代えて、ＴＦＴ回路４０の画素電極４２を反射性を有した反射電極としてもよい。図５に示された表示装置１は、フロントライト型の反射型液晶表示装置として構成されている。図５に示された表示装置１によっても、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１ 表示装置
１０ 液晶層
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１５ 反射シート
１８ 発光体
２０ 導光基材
２０ａ 表側面
２０ｂ 裏側面
２０ｃ 入光面
２１ 取出要素
２２ 低屈折率層
２５ 基材
２５ａ 表側面
２５ｂ 裏側面
３１ 第１偏光子
３２ 第２偏光子
３５ ワイヤーグリッド偏光子
３５ａ ワイヤ状導電体
４０ ＴＦＴ回路
４１ ＴＦＴ素子
４２ 画素電極
４２ａ 半透過反射電極
４５ カラーフィルタ層
４６ ブラックマトリクス
４７ 着色層
４８ 共通電極
５１ 第１配向膜
５２ 第２配向膜
６１ オーバーコート層
６５ 反射層

Claims (9)

1. 対向して配置された第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶層と、
   前記第１基板に光を投射する発光体と、を備え、
   前記第１基板は、導光基材と、前記導光基材上に形成された偏光子と、を有し、
   前記発光体は、前記導光基材の側方に配置されている、表示装置。
2. 前記第１基板は、前記導光基材上に形成されたＴＦＴ素子を、さらに有する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記偏光子は、前記導光基材と前記ＴＦＴ素子との間に位置している、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１基板は、前記導光基材上に形成されたカラーフィルタ層を、さらに有する、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記第１基板は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面に接触し且つ前記導光基材よりも低屈折率の低屈折率層を、さらに有する、請求項１〜５に記載の表示装置。
7. 前記導光基材の前記第２基板側とは反対側を向く面には、前記導光基材内を進む光の少なくとも一部の光の光路を、導光基材の法線方向に対してなす角度が小さくなるよう変化させる取出要素が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 前記偏光子は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面に、パターニングして配置されたワイヤーグリッド偏光子であり、
   前記第１基板は、前記導光基材の前記第２基板側を向く面の一部分に接触し且つ前記ワイヤーグリッドを覆うように前記導光基材に積層された低屈折率層を、さらに有し、
   前記低屈折率層は、前記導光基材よりも低い屈折率を有する、請求項１〜５に記載の表示装置。
9. 一対の主面と、前記一対の主面間に位置する側面と、を有し、前記側面の一部分が発光体に対面するようにして配置される導光基材と、
   前記導光基材上に形成された偏光子と、を備える、表示装置用の基板。

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