JP4345270B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に、照明光と外光の両方を、観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる液晶表示装置およびこれを備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルや携帯電話などの電子機器の表示部には、液晶表示装置が広く利用されている。そして、このような液晶表示装置においては、従来から、表示面の明るさを向上させることが要求されている。
この要求に対応するために、反射光を特定の角度範囲に集中させることが可能な反射型液晶表示装置用の反射板が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の反射板を備えた反射型液晶表示装置においても、十分に明るい表示面が得られない場合があった。とくに、自然光や室内照明光などから得られる外光のみを利用して表示を視認する反射型液晶表示装置である場合には、周囲の明るさが不足すると表示面が暗くなるため、暗い場所で表示を視認することは困難であった。
【０００４】
また、液晶表示装置として、液晶表示装置を構成する液晶パネルの背面側に照明装置（バックライト）と、照明装置から照射された照明光を反射させる照明光用の反射板とが備えられた液晶表示装置もある。この液晶表示装置は、明るい場所では、上記の反射型液晶表示装置と同様に、外光を液晶パネルに備えられた反射板（外光用の反射板）に反射させて得られた光のみを利用して表示を視認し、暗い場所では、照明光を照明光用の反射板に反射させて得られた光を利用して表示を視認するようにしたものである。つまり、この液晶表示装置は、外光と照明光とを周囲の明るさに応じて利用することにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示ができるようにしたものである。
しかしながら、このような照明装置が備えられた液晶表示装置においても、さらに表示面の明るさを向上させることが要求されている。
【０００５】
また、上記の外光と照明光とを利用する液晶表示装置では、外光と照明光の両方を利用するために、外光用と照明光用の２枚の反射板を使用しているので、照明光と外光の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することは困難であった。
すなわち、２枚の反射板を備えたものでは、観察者から遠い方の反射板、すなわち照明光用の反射板で反射された光の一部が、観察者から近い方の反射板、すなわち外光用の反射板によって液晶パネルの背面側に向かって反射されてしまうので、照明光を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することは困難である。しかしながら、照明光を有効利用するために、外光用の反射板の光透過率を高くすると、外光用の反射板を透過する照明光の割合だけでなく、外光用の反射板を透過する外光の割合も高くなってしまうので、外光用の反射板によって反射される外光の割合が低くなってしまう。
【０００６】
さらに、上記の外光と照明光とを利用する液晶表示装置の反射板として、上記の反射板を用いたものも考えられる。
しかしながら、このような液晶表示装置であっても、外光と照明光の両方を利用するためには、外光用と照明光用の２枚の反射板が必要であり、上述したように、照明光と外光の両方を有効利用することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、照明装置を備えた液晶表示装置において、照明光と外光の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の明るい表示面が得られる液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の液晶表示装置は、互いに対向する第１基板と第２基板とからなる一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記第２基板の外面側に配置され、前記第２基板に対向配置される導光板と当該導光板の一つの側面に対向配置される光源とを有する照明装置と、前記導光板の前記第２基板と対向する面とは反対側に設けられた反射層と、当該反射層の前記導光板側に設けられた光散乱手段と、を有する液晶表示装置であり、
前記反射層は、いずれも前記光源側に反射面を向けて傾斜した第１の反射面と第２の反射面とを有するとともに、前記第１の反射面および前記第２の反射面は、表示領域を構成する各画素の間と平面的に重なる領域を除く領域に設けられ、前記第２の反射面と前記第２基板と平行な面とのなす角度が、前記第１の反射面と前記第２基板と平行な面とのなす角度よりも小さく、前記光散乱手段は前記第１の反射面と前記第２の反射面との上に積層され、前記照明装置の光源が、前記液晶表示装置の画面領域の上部方向となる位置に配設され、前記第１の反射面によって前記光源からの照明光を、前記第２の反射面によって前記第１基板の外面からの外光を前記基板面の略法線方向に反射させることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の液晶表示装置において、前記反射層は、表示領域を構成する各画素の間と平面的に重なる領域を除く領域に設けられている。
【００１１】
また、上記の液晶表示装置において、前記反射層には、断面視楔形の複数の凸部または凹部が設けられ、前記凸部または凹部は、前記第１の反射面と前記第２の反射面とを含む。
【００１２】
また、上記の液晶表示装置において、前記第１の反射面の面積は、表示面内における前記照明光の光量分布に応じて設定されている。
【００２７】
また、上記の液晶表示装置においては、前記反射層と前記液晶層との間に、光散乱手段を備えていることが望ましい。
このような液晶表示装置は、前記反射層と前記液晶層との間に、光散乱手段を備えているので、反射層で反射した照明光や外光が散乱するものとなり、より一層明るい表示面が得られる。
【００３１】
また、上記の液晶表示装置において、前記照明装置の光源が、観察者が画面領域を観察する場合の上部方向となる位置に配置されていることが望ましい。
一般的に液晶表示装置に入射する外光は、観察者が画面領域を観察する場合の上部方向となる向きから入射することが一般的である。
したがって、上記の液晶表示装置よれば、外光の入射する方向と照明装置から反射層に入射する照明光の方向をほぼ同じにすることで、外光、照明光のいずれの光も効率よく基板の略法線方向に反射することができるため、非常に明るい表示面を得ることができる。
【００３２】
上記の目的を達成するために、本発明の電子機器は、上記のいずれかの液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
このような電子機器とすることで、照明光と外光の両方を有効利用することができ、明るい表示面が得られる液晶表示装置を備えた電子機器とすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態：液晶表示装置）
本実施形態は、スイッチング素子にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例である。
図１は、本発明の液晶表示装置の一例を示した概略断面図である。また、図２は、図１に示した液晶表示装置を構成する液晶パネルの断面構成を説明するための図であり、液晶パネルの一部を拡大して示した部分断面図である。そして、図３は、図１に示した液晶表示装置を構成する反射板の断面形状を説明するための図であり、反射板の一部を拡大して示した部分断面図である。
なお、以下の図面においては、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。
【００３４】
図１に示した液晶表示装置は、互いに対向する上基板３と下基板２とからなる一対の基板と、上基板３と下基板２との間に挟持され、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層４とを有する液晶パネル１と、上基板３の外面側に設けられた上側偏光板６１と、下基板２の外面側に設けられた下側偏光板６２と、下基板２の外面側から光を照射するバックライト（照明装置）５と、バックライト５よりも下側に設けられた反射板８０とを備えて概略構成されている。
図１に示した液晶表示装置において、バックライト５側は、観察者が表示面を観察する側と反対側（図１における下側）であり、バックライト５を構成する線光源５１側は、観察者が表示面を観察する場合の上側（図１における右側）である。
【００３５】
バックライト５は、下基板２の外面側から光を照射するものであり、図１に示すように、線光源５１と導光板５２とを備えている。線光源５１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）（特許請求の範囲における「点光源」に相当する。）と発光ダイオード（ＬＥＤ）から出射された出射光を拡散させるプリズム（特許請求の範囲における「光拡散手段」に相当する。）とを備えた線光源を有している。
【００３６】
また、液晶パネル１を構成する上基板３は、ガラスや樹脂などからなるものであり、上基板３の内面側には、図２に示すように、表示領域を構成する複数の色素層２１、２１が配列されたカラーフィルタ２０が積層されている。このカラーフィルタ２０は、赤色の色素層２１Ｒと緑色の色素層２１Ｇと青色の色素層（図示略）とからなるものである。カラーフィルタ２０の下側には、アクリル、ポリイミドなどの樹脂膜、もしくはシリコン酸化膜などの無機膜からなり、カラーフィルタ２０によって形成された凹凸を平坦化するための透明な平坦化膜２２が積層されている。そして、平坦化膜２２の下側には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、「ＩＴＯ」と略記する）などの透明導電膜からなる対向電極７が全面にわたって設けられ、対向電極７の下側には、対向電極７を覆うようにポリイミドなどからなる配向膜２５が設けられている。
【００３７】
また、下基板２は、ガラスや樹脂などからなるものであり、下基板２の内面側には、図２に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ１０と、層間絶縁膜１４と、画素電極１９と、配向膜１５とが設けられている。
下基板２の厚みは、０．５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の範囲であることが望ましい。また、下基板２の厚みが、０．５ｍｍを越えると、液晶層４と下側偏光板６２との距離が長いものとなり、液晶層４と下側偏光板６２との距離に起因する表示品質の低下が発生する恐れがあるので好ましくない。
【００３８】
画素スイッチング用ＴＦＴ１０は、表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素それぞれに形成されて、各画素に設けられている画素電極１９をスイッチング制御するものであり、各画素電極１９の隣接する位置に設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ１０は、図２に示すように、走査線１３、走査線１３からの電界によりチャネルが形成される半導体層１１、走査線１３と半導体層１１とを絶縁する絶縁薄膜１２、データ線２６を備えている。
本実施の形態の液晶表示装置の場合、データ線２６は、例えばポリシリコンからなる半導体層１１のうち、ソース領域１１ｄにコンタクトホール１７を介して電気的に接続されている。また、画素電極１９は、半導体層１１のうち、ドレイン領域１１ｅにコンタクトホール１８にあるドレイン電極１６を介して電気的に接続されている。さらに、半導体層１１のうち、チャネル領域１１ａに対向するように配置された走査線１３が、チャネル領域１１ａに対向する部分でゲート電極として機能するようになっている。
【００３９】
また、画素スイッチング用ＴＦＴ１０の上および下基板２の内面上には、樹脂などからなる層間絶縁膜１４が設けられ、層間絶縁膜１４の上には、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる画素電極１９が設けられている。さらに、画素電極１９の上側には、ポリイミドなどからなる配向膜１５が設けられている。
【００４０】
また、図３に示すように、反射板８０は、基材２３と、下地層６と、反射層９と、光散乱層８（特許請求の範囲における「光散乱手段」に相当する。）とを備えている。
基材２３は、ガラスや樹脂などからなるものであり、基材２３の液晶パネル１側の面上には、感光性レジスト（感光性樹脂）からなる下地層６が設けられている。下地層６の断面形状は、線光源５１が延在する方向において同一形状となっている。下地層６は、図３に示すように、断面視楔形の複数の凸部６ａを有している。また、凸部６ａは、照明光Ｌ１を基板面の法線方向Ｈに反射させる方向に傾斜した照明光用傾斜面６ｂと、外光Ｌ２を基板面の法線方向Ｈに反射させる方向に傾斜した外光用傾斜面６ｃとからなる２段階の傾斜面を備えている。照明光用傾斜面６ｂの角度は、照明光Ｌ１の照射方向に応じて決定され、外光用傾斜面６ｃの角度は、外光Ｌ２の照射方向に応じて決定される。また、照明光用傾斜面６ｂの面積は、後述する反射層９の照明光反射面９ｂと同様にして設定され、外光用傾斜面６ｃの面積は、後述する反射層９の外光反射面９ｃと同様にして設定される。
【００４１】
また、図２および図３において、符号Ａは、表示領域を構成する各画素の間と平面的に重なる領域（画素間領域）を示している。下地層６上における画素間領域Ａを除く領域には、下地層６の表面を覆うように、アルミニウム、銀などの光反射率の高い金属膜からなる反射層９が設けられている。反射層９は、バックライト５から照射される照明光Ｌ１を基板面の略法線方向Ｈに反射させるとともに、上基板３の外面側から入射する外光Ｌ２を基板面の略法線方向Ｈに反射させるものである。反射層９の形状は、下地層６と同様の形状であり、反射層９の断面形状は、線光源５１が延在する方向において同一形状となっている。反射層９は、図３に示すように、断面視楔形の複数の凸部９ａを有し、凸部９ａは、照明光Ｌ１を基板面の法線方向Ｈに反射させる照明光反射面９ｂと、外光Ｌ２を基板面の法線方向Ｈに反射させる外光反射面９ｃとからなる２段階の傾斜面を備えている。
【００４２】
反射層９の照明光反射面９ｂの面積Ｂは、表示面内における照明光Ｌ１の光量分布に応じて設定されている。具体的には、照明光Ｌ１の光量が少ない部分では、照明光反射面９ｂの面積が照明光Ｌ１の光量が多い部分の照明光反射面９ｂの面積よりも大きくなるようにしている。また、反射層９の照明光反射面９ｂの面積Ｂは、図２および図３に示すように、赤色の色素層２１Ｒと平面的に重なる領域Ｒと、緑色の色素層２１Ｇと平面的に重なる領域Ｇと、青色の色素層と平面的に重なる領域（図示略）とで、それぞれ異なるように設定されている。
また、図２および図３に示すように、外光反射面９ｃの面積Ｃも、照明光反射面９ｂの面積Ｂと同様に、赤色の色素層２１Ｒと平面的に重なる領域Ｒと、緑色の色素層２１Ｇと平面的に重なる領域Ｇと、青色の色素層と平面的に重なる領域（図示略）とで、それぞれ異なるように設定されている。
【００４３】
また、反射層９の上には、樹脂層中に前記樹脂層と異なる屈折率を有するビーズが混入された層や、表面に凹凸が形成された樹脂層などからなる光散乱層８が設けられている。
【００４４】
次に、図１〜図３に示した液晶表示装置の製造方法を説明する。
まず、液晶表示装置を構成する液晶パネル１の製造方法について説明する。
液晶パネル１の下基板２側の製造方法としては、例えば、下基板２となるガラスや樹脂などからなる基板を用意し、従来の製造方法と同様にして、画素スイッチング用ＴＦＴ１０を形成する。その後、画素スイッチング用ＴＦＴ１０の上および下基板２の内面上に、従来の製造方法と同様にして、層間絶縁膜１４を形成する。
【００４５】
続いて、フォトリソグラフィーにより層間絶縁膜１４を局所的に除去して、画素スイッチング用ＴＦＴ１０のドレイン領域１１ｅと画素電極１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール１８を形成する。
【００４６】
ついで、層間絶縁膜１４の表面上に、従来の製造方法と同様にして、ＩＴＯなどの透明導電膜を形成してパターニングすることにより、画素電極１９が形成される。そして、画素電極１９の上側に、ポリイミド膜などを成膜してラビング処理を施すことにより配向膜１５を形成する。
【００４７】
一方、液晶パネル１の上基板３側の製造方法としては、例えば、上基板３となるガラスや樹脂などからなる基板を用意し、従来の製造方法と同様にして、カラーフィルター２０を形成した後、アクリル、ポリイミドなどの樹脂膜、もしくはシリコン酸化膜などの無機膜からなる平坦化膜２２を形成する。続いて、従来の製造方法と同様にして、平坦化膜２２の上にＩＴＯ膜などの透明導電膜を形成して、パターニングすることにより対向電極７を形成する。その後、下基板２側の配向膜１５と同様の方法などにより、ラビング処理が施されたポリイミドなどからなる配向膜２５を形成する。
【００４８】
その後、上基板３と下基板２とをシール材を介して貼り合わせ、上基板３と下基板２との間にＴＮ液晶などの液晶を注入することにより液晶層４を形成する。以上の工程により、液晶パネル１が完成する。
【００４９】
次に、反射板８０の製造方法について説明する。
まず、ガラスや樹脂などからなる基材２３を用意し、例えばスピンコーターを用いてポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）を塗布する。その後、９０℃の温度で１０分間仮焼成を行う。
【００５０】
次に、例えば、グレイマスクを用いて露光した後、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて現像する方法などにより感光性レジストからなる凸部を形成する。このとき用いられるグレイマスクのパターン形状と光透過率とによって、下地層６における凸部６ａの形成位置と形状とが制御されることにより、照明光用傾斜面６ｂおよび照明光反射面９ｂの面積と、外光用傾斜面６ｃおよび外光反射面９ｃの面積とが設定される。
その後、２５０℃の温度で本焼成を行い、感光性レジストを完全に硬化させることにより、断面視楔形の凸部６ａを有し、凸部６ａが照明光用傾斜面６ｂと外光用傾斜面６ｃとからなる２段階の傾斜面を備えた下地層６が形成される。
【００５１】
ついで、下地層６の表面上に、アルミニウム、銀などの光反射率の高い金属膜を形成してパターニングすることにより、画素間領域Ａを除く領域に形成され、断面視楔形の凸部９ａを有し、凸部９ａが照明光反射面９ｂと外光反射面９ｃとからなる２段階の傾斜面を備えた反射層９が形成される。このとき、下地層６の照明光用傾斜面６ｂ上に設けられた金属膜が照明光反射面９ｂとなり、下地層６の外光用傾斜面６ｃ上に設けられた金属膜が外光反射面９ｃとなる。
【００５２】
次に、反射層９の上に、ビーズを混入した樹脂を塗布して硬化させる方法などによって、樹脂層中に前記樹脂層と異なる屈折率を有するビーズが混入された層を設けることにより光散乱層８を形成する。また、光散乱層８は、表面に凹凸が設けられている型を樹脂を塗布した後に型押しして硬化させる方法などによって、表面に凹凸が形成された樹脂層を設けることにより形成してもよい。以上の工程により、反射板８０が完成する。
【００５３】
そして、このようにして得られた液晶パネル１の下基板２の外面側に、下側偏光板６２を形成し、上基板３の外面側に、上側偏光板６１を形成する。さらに、下側偏光板６２の下側に発光ダイオード（ＬＥＤ）とプリズムとを備えた線光源５１と、導光板５２とを備えたバックライト５を配設し、バックライト５の下側に、上記の方法によって得られた反射板８０を配設することにより、図１に示す液晶表示装置が完成する。
【００５４】
このような液晶表示装置では、バックライト５から照射される照明光Ｌ１は、反射層９に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。また、上基板３の外面側から入射する外光Ｌ２も、反射層９に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。
一般に、基板面の略法線方向Ｈは、観察者が表示面を観察する方向であるので、本実施形態の液晶表示装置によれば、照明光Ｌ１も外光Ｌ２も反射層９で反射した後に、観察者が表示面を観察する方向に集光することになる。したがって、照明光Ｌ１と外光Ｌ２の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる。
【００５５】
また、この液晶表示装置では、照明光Ｌ１と外光Ｌ２の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができるので、反射板を１枚にすることができる。
【００５６】
また、このような液晶表示装置では、反射層９は、照明光Ｌ１を基板面の法線方向Ｈに反射させる照明光反射面９ｂと、外光Ｌ２を基板面の法線方向Ｈに反射させる外光反射面９ｃとを備えているので、照明光Ｌ１を照明光反射面９ｂに反射させて得られる出射光と外光Ｌ２を外光反射面９ｃに反射させて得られる出射光とを、精度よく基板面の略法線方向Ｈ、すなわち観察者が表示面を観察する方向に集光させることができるとともに、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に出射される光量を非常に少なくすることができる。したがって、照明光Ｌ１と外光Ｌ２の両方をより一層有効利用することができ、非常に明るい表示面が得られる。
【００５７】
また、反射層９は、画素間領域Ａを除く領域に設けられているので、画素間領域Ａで照明光Ｌ１や外光Ｌ２が反射層９によって反射されることはなく、画素間領域Ａで反射層９に反射されて得られた出射光に起因する表示品質の低下が生じることはない。したがって、より一層優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
また、本実施形態の液晶表示装置においては、反射層９が画素間領域Ａを除く領域に形成されているので、遮光膜を設けなくても、遮光膜を設けた場合に得られる効果と遜色ない優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００５８】
また、反射層９には、断面視楔形の複数の凸部９ａが設けられ、凸部９ａは照明光反射面９ｂと外光反射面９ｃとからなる２段階の傾斜面を有するものであるため、とくに、外光Ｌ１および照明光Ｌ２が反射層９に入射する入射角度がそれぞれ狭範囲に集中している場合、照明光Ｌ１を照明光反射面９ｂに反射させて得られる出射光と外光Ｌ２を外光反射面９ｃに反射させて得られる出射光とを、非常に効率よく基板面の略法線方向Ｈ、すなわち観察者が表示面を観察する方向に集光させることができるとともに、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に出射される光量を非常に少なくすることができ、照明光Ｌ１と外光Ｌ２の両方を非常に効率よく有効利用することができる。
【００５９】
また、この液晶表示装置は、反射層９の下側に断面視楔形の凸部６ａを有する下地層６を備えているので、下地層６上に金属膜を形成することにより、断面視楔形の凸部９ａが設けられた反射層９を容易にかつ精度よく形成することができる。
【００６０】
また、この液晶表示装置においては、照明光反射面９ｂの面積Ｂは、表示面内における照明光Ｌ１の光量分布に応じて設定され、照明光Ｌ１の光量が少ない部分では、照明光反射面９ｂの面積が照明光Ｌ１の光量が多い部分の照明光反射面９ｂの面積よりも大きくなるようにしているので、表示面内における照明光Ｌ１の光量分布が不均一であっても、照明光Ｌ１を照明光反射面９ｂに反射させて得られる出射光の表示面内における光量分布を平均化させることができ、均一な明るさの表示面を得ることができる。
【００６１】
また、この液晶表示装置では、反射層９よりも上基板３側に、赤色の色素層２１Ｒと緑色の色素層２１Ｇと青色の色素層とが配列されたカラーフィルタ２０を備え、照明光反射面９ｂの面積Ｂは、赤色の色素層２１Ｒと平面的に重なる領域Ｒと、緑色の色素層２１Ｇと平面的に重なる領域Ｇと、青色の色素層と平面的に重なる領域とで、それぞれ異なるように設定されているので、照明光反射面９ｂの面積Ｂを変化させて、照明光反射面９ｂに反射させて得られる出射光の表示面内における光量分布を変化させることにより、カラーフィルタ２０を透過して得られる透過光の色特性を調整することができる。したがって、たとえ、照明光Ｌ１が着色されていても、カラーフィルタ２０を透過することによって色が補正されるようにすることができ、色再現性を向上させることができるので、明るくて発色のよい、優れた表示品質を有するカラーの液晶表示装置を実現することができる。
【００６２】
また、この液晶表示装置においては、外光反射面９ｃの面積Ｃは、赤色の色素層２１Ｒと平面的に重なる領域Ｒと、緑色の色素層２１Ｇと平面的に重なる領域Ｇと、青色の色素層と平面的に重なる領域とで、それぞれ異なるように設定されているので、外光反射面９ｃの面積Ｃを変化させて、外光反射面９ｃに反射させて得られる出射光の表示面内における光量分布を変化させることにより、カラーフィルタ２０を透過して得られる透過光の色特性を調整することができる。したがって、たとえ、外光Ｌ２が着色されていても、カラーフィルタ２０を透過することによって色が補正されるようにすることができ、色再現性を向上させることができるので、明るくて発色のよい、優れた表示品質を有するカラーの液晶表示装置を実現することができる。
【００６３】
また、この液晶表示装置においては、反射層９と液晶層４との間に光散乱層８を備えているので、反射層９で反射した照明光Ｌ１や外光Ｌ２が散乱するものとなり、より一層明るい表示面が得られる。
【００６４】
また、この液晶表示装置においては、液晶パネル１を構成する下基板２の厚みを、０．５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の範囲とすることで、液晶層４と下側偏光板６２との距離が短いものとなり、液晶層４と下側偏光板６２との距離に起因する表示品質の低下を防止することができ、明るく、高い表示品質が得られ、かつ十分な強度を有する液晶表示装置とすることができる。
【００６５】
また、この液晶表示装置においては、バックライト５は、線光源５１を備えているので、照明光Ｌ１が照射される方向を線光源５１が延在する方向と直交する方向（観察者が表示面を観察する場合の上下方向）に揃えることができ、線光源５１が延在する方向（観察者が表示面を観察する場合の左右方向）において反射層９の断面形状を同一形状とすることができるため、観察者が表示面を観察する場合に反射層９の形状に起因する違和感を感じることがなく、優れた表示面を得ることができる。
【００６６】
さらに、線光源５１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と発光ダイオード（ＬＥＤ）から出射された出射光を拡散させるプリズムとを備えたものであるので、消費電力を少なく設定しても明るいバックライト５を得ることができる。
また、本発明の実施の形態として凸型の例を示したが、凹型となっていても構わず、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置ではなく、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置であっても構わない。
【００６７】
（参考例：液晶表示装置）
本参考例は、第１の実施形態と同様に、スイッチング素子にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例である。
本参考例の液晶表示装置の全体構成は、図１〜図３に示した第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、本参考例の液晶表示装置が、第１の実施形態の液晶表示装置と異なるところは、反射板の下地層および反射層の形状のみであるので、反射板の下地層および反射層の形状について、図４および図５を用いて詳しく説明する。
【００６８】
図４は、本参考例の液晶表示装置を構成する反射板の下地層および反射層の一部のみを示した部分断面図である。図４においては、図１に示した液晶表示装置と同様に、上側は観察者が表示面を観察する側であり、右側は観察者が表示面を観察する場合の上側である。また、図５は、本参考例の液晶表示装置を構成する反射板の反射層の一部を示した平面図である。図５においては、手前側は観察者が表示面を観察する側であり、上側は観察者が表示面を観察する場合の上側である。
【００６９】
本参考例の液晶表示装置においては、反射板８１を構成する下地層３６は、表面が曲面状で平面視円形の複数の凸部３６ａを有している。凸部３６ａは、図４に示すように、照明光Ｌ３を基板面の法線方向Ｈに反射させる方向に傾斜した照明光用傾斜面３６ｂと、外光Ｌ４を基板面の法線方向Ｈに反射させる方向に傾斜した外光用傾斜面３６ｃと備えている。
【００７０】
また、図４に示すように、下地層３６の上には、下地層３６の表面を覆うように、アルミニウム、銀などの光反射率の高い金属膜からなる反射層３９が設けられている。反射層３９は、図４および図５に示すように、表面が曲面状で平面視円形の複数の凸部３９ａを有し、凸部３９ａは、図４に示すように、照明光Ｌ３を基板面の法線方向Ｈに反射させる照明光反射面３９ｂと、外光Ｌ４を基板面の法線方向Ｈに反射させる外光反射面３９ｃとを備えている。また、図５において、矢印は、照明光反射面３９ｂの上方から下方に向かう傾斜方向を示している。照明光反射面３９ｂは、図５に示すように、表示面を観察する観察者から見て、表示面の下から上へ向かう１方向に揃えられている。
【００７１】
次に、本参考例の液晶表示装置の製造方法を説明する。
上述したように、本参考例の液晶表示装置の全体構成は、図１〜図３に示した第１の実施形態と同様であるため、反射板の下地層および反射層の形成方法のみを図面を参照して詳しく説明する。
図６は、下地層を形成する工程を説明するための断面図であり、反射層が有する複数の凸部のうちの一つの凸部となる下地層のみを図示したものである。
まず、ガラスや樹脂などからなる基材２３を用意し、例えばスピンコーターを用いてポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）を塗布する。その後、９０℃の温度で１０分間仮焼成を行うことにより、感光性レジスト層４２を形成する。
【００７２】
次に、図６（ａ）に示すように、図７（ａ）に示すマスク４０を用いて１回目の露光を行う。その後、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて感光性レジスト層４２現像する。これにより感光した感光性レジスト層４２が除去され、図６（ｂ）に示すように、感光性レジストからなる凸部４３が形成される。次に、図６（ｃ）に示すように、１回目の露光で用いたものとは異なる図７（ｂ）に示すマスク４１を用いて２回目の露光を行う。ここで用いるマスク４１の遮光領域４１ａは、１回目の露光で用いたマスク４０の遮光領域４０ａよりも小さいものとなっている。
【００７３】
次に、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて、凸部４３を現像する。これにより感光したレジストの部分が除去され、図６（ｄ）に示すように、基材２３に２段の段差を有する感光性レジストからなる凸部４４が形成される。なお、ここでは１回の露光毎に現像を行う例を示したが、２回の露光を行った後に１回現像を行ってもかまわない。
【００７４】
次に、図６（ｅ）に示すように、１４０℃の温度で３０分の熱処理を行うことにより感光性レジストからなる凸部４４をリフローさせ、凸部４４の段差をだれさせて表面がなだらかな曲面となった凸部とする。その後、２５０℃の温度で本焼成を行い、感光性レジストを完全に硬化させることにより、表面が曲面状で平面視円形の凸部３６ａを有し、凸部３６ａが照明光用傾斜面３６ｂと外光用傾斜面３６ｃとを備えた図４に示す下地層３６が形成される。
【００７５】
ついで、下地層３６の表面上に、第１の実施形態と同様にして、アルミニウム、銀などの光反射率の高い金属膜を形成し、パターニングすることにより、表面が曲面状で平面視円形の凸部３９ａを有し、凸部３９ａが照明光反射面３９ｂと外光反射面３９ｃとを備えた図４および図５に示す反射層３９が形成される。このとき、下地層３６の照明光用傾斜面３６ｂ上に設けられた金属膜が照明光反射面３９ｂとなり、下地層３６の外光用傾斜面３６ｃ上に設けられた金属膜が外光反射面３９ｃとなる。
【００７６】
本参考例の液晶表示装置においても、バックライト５から照射される照明光Ｌ３は、反射層３９に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。また、上基板３の外面側から入射する外光Ｌ４も、反射層９に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。すなわち、照明光Ｌ３も外光Ｌ４も反射層３９で反射した後に、観察者が表示面を観察する方向に集光することになる。したがって、本参考例の液晶表示装置においても、照明光Ｌ３と外光Ｌ４の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる。
【００７７】
また、反射層３９には、表面が曲面状の複数の凸部３９ｃが設けられているので、とくに、外光Ｌ４や照明光Ｌ３が反射層３９に入射する入射角度が広範囲にわたっている場合や、反射層３９に入射する入射角度の異なる複数の光源によって外光Ｌ４や照明光Ｌ３が構成されている場合に、照明光Ｌ３を反射層３９に反射させて得られる出射光と外光Ｌ４を反射層３９に反射させて得られる出射光とを、非常に効率よく基板面の略法線方向Ｈ、すなわち観察者が表示面を観察する方向に集光させることができるとともに、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に出射される光量を非常に少なくすることができ、照明光Ｌ３と外光Ｌ４の両方を非常に効率よく有効利用することができる。
【００７８】
また、この液晶表示装置は、反射層３９の下側に表面が曲面状の凸部３６ａを有する下地層３６を備えているので、下地層３６上に金属膜を形成することにより、表面が曲面状の凸部３９ａが設けられた反射層３９を容易にかつ精度よく形成することができる。
【００７９】
また、この液晶表示装置においても、バックライト５が線光源５１を備えたものであるので、照明光Ｌ３が照射される方向を線光源５１が延在する方向と直交する方向（観察者が表示面を観察する場合の上下方向）に揃えることができ、照明光反射面３９ｂを、表示面を観察する観察者から見て表示面の下から上へ向かう１方向に揃えることにより、観察者が表示面を観察する場合に反射層３９の形状に起因する違和感を感じることがなく、優れた表示面を得ることができる。
【００８０】
なお、本発明の液晶表示装置は、上述した参考例に示した例に限定されるものではなく、例えば、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用可能である。
【００８１】
また、本発明の液晶表示装置においては、上述した参考例に示した例のように、反射層が画素間領域を除く領域に形成されていることが望ましいが、画素間領域に形成されていてもよい。この場合、下地層上の全域に反射層を形成するので、画素間領域を除く領域に反射層を設ける場合と比較して、容易に形成することができる。
なお、下地層上の全域に反射層を形成する場合には、反射層を構成する照明光反射面および外光反射面が、画素間領域を除く領域に設けられていることが望ましい。
このような液晶表示装置によれば、たとえ、画素間領域に設けられている反射層によって照明光や外光が反射されたとしても、画素間領域に設けられている反射層に反射されて得られた出射光は、液晶表示装置の表示品質を低下させる原因となる方向、すなわち基板面の略法線方向（観察者が表示面を観察する方向）の光量が少ないものとなるので、明るく、高い表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００８２】
また、本発明の液晶表示装置においては、上述した参考例に示した例のように、光散乱手段として、光散乱層を備えたものとしてもよいが、例えば、反射層の表面を粗くすることにより散乱機能を付与したものとしてもよく、とくに限定されない。
【００８３】
さらに、本発明の液晶表示装置においては、上述した参考例に示した例のように、ブラックストライプ（ＢＳ）と呼ばれる遮光膜やブラックマトリクス（ＢＭ）と呼ばれる遮光膜を液晶表示装置の画素間領域に設けなくても、遮光膜を設けた場合に得られる効果と遜色ない効果を得ることができるが、遮光膜を設けたものとしてもよく、とくに限定されない。
とくに、下地層上の全域に反射層を形成する場合には、遮光膜を液晶表示装置の画素間領域に設けることにより、表示品質を向上させることができる。
【００８４】
また、本発明の液晶表示装置においては、上述した参考例に示した例のように、照明装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とプリズムとからなる線光源を有するものとすることができるが、この例に限定されるものではなく、例えば、線光源として、冷陰極管を使用したものとしてもよい。
このような液晶表示装置とした場合、容易に均一な線光源を得ることができる。
（第２の実施形態：液晶表示装置）
本実施形態は、第１の実施形態と同様に、スイッチング素子にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例である。
図８は、本発明の液晶表示装置の一例を示した概略断面図である。本実施形態の液晶パネルは図２に示した第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態の液晶表示装置と異なるところは、反射板が反射型ホログラムであることのみであるので、反射型ホログラムの構造に付いて図９を用いて詳しく説明する。
図８に示した液晶表示装置において、バックライト５よりも下側に反射型ホログラム９０が配設されている。
図９は、図８に示した液晶表示装置を構成する反射型ホログラムの構造を説明するための図であり、反射型ホログラムの一部を拡大して示した部分断面図である。
反射型ホログラム９０は、基材９５と、反射層９２と、体積位相透過型ホログラム層９１とを備えている。
次に、本実施形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。
上述したように、液晶パネル１は図２に示した第１の実施形態と同様であるため、反射型ホログラムの形成方法のみを図面を参照して詳しく説明する。
まず、ポリエステルフィルムなどからなる基材９５を用意し、例えば蒸着を用いてアルミニウムや銀などの反射層９２を形成する。
次に、体積位相型ホログラム用感光材料を例えばスリットコーターを用いて反射層９２の上部に塗布する。続いて、２光束ホログラム露光光学系を用いて露光を行うことで、体積位相透過型ホログラム９１を形成する。
本実施形態の液晶表示装置においても、バックライト５から照射される照明光は、反射型ホログラム９０に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。
また、上基板３の外面側から入射する外光も、反射型ホログラム９０に反射させると基板面の略法線方向Ｈに出射される。すなわち、照明光も外光も反射型ホログラム９０で反射した後に、観察者が表示面を観察する方向に集光することになる。したがって、本実施形態の液晶表示装置においても、照明光と外光の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる。
また、反射型ホログラム９０がバックライト５と光散乱性粘着層８５によって光学的に接着されているため、反射型ホログラム９０によって反射された照明光または外光を、バックライト５の表面で反射することなく、観察者側に出射させることができるため、より一層照明光と外光を有効利用することができる。
なお、本発明の液晶表示装置は、上述した実施形態に示した例に限定されるものではなく、例えば、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用可能である。
【００８５】
（電子機器）
次に、上記の実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１０は、タッチパネルの一例を示した斜視図である。
図１０において、符号７０はタッチパネルを示し、符号１は図１に示す液晶パネルを示し、符号５は図１に示す照明装置を示し、符号８０は図１に示す反射板を示している。なお、図１０においては、図１に示す上側偏光板６１および下側偏光板６２の記載を省略して示している。
【００８６】
図１１は、携帯電話の一例を示した斜視図である。
図１１において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００８７】
図１２は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。
図１２において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００８８】
図１３は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
図１３において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００８９】
図１０〜図１３に示した電子機器は、上記の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、照明光と外光の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面を有する電子機器を実現することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置は、下基板の外面側から光を照射する照明装置と、前記照明装置よりも下側に設けられ、前記照明装置から照射される照明光を基板面の略法線方向に反射させるとともに、上基板の外面側から入射する外光を基板面の略法線方向に反射させる反射層とを備えているものであるので、照明光も外光も反射層に反射させると基板面の略法線方向に出射される。すなわち、照明光も外光も反射層で反射した後に、観察者が表示面を観察する方向に集光することになる。したがって、照明光と外光の両方を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができ、明るい表示面が得られる。
【００９１】
また、本発明の液晶表示装置においては、照明光も外光も反射層で反射した後に、観察者が表示面を観察する方向に集光するので、照明光と外光の両方を有効利用することができ、反射板を１枚にすることができる。このため、２枚の反射板を備えたものと比較して、構成が簡単なものとなり、製造工程を簡略化することができる。
さらに、照明光を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができるので、視差を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液晶表示装置の一例を示した概略断面図である。
【図２】 図１に示した液晶表示装置を構成する液晶パネルの断面構成を説明するための図であり、液晶パネルの一部を拡大して示した部分断面図である。
【図３】 図１に示した液晶表示装置を構成する反射板の断面形状を説明するための図であり、反射板の一部を拡大して示した部分断面図である。
【図４】 参考例の液晶表示装置を構成する反射板の下地層および反射層の一部のみを示した部分断面図である。
【図５】 参考例の液晶表示装置を構成する反射板の反射層の一部を示した平面図である。
【図６】 下地層を形成する工程を説明するための断面図である。
【図７】 下地層を形成する際に使用するマスクの一例を示した平面図である。
【図８】 本発明の液晶表示装置の他の一例を示した概略断面図である。
【図９】 第２の実施形態の液晶表示装置を構成する反射型ホログラムの一部のみを示した部分拡大図である。
【図１０】 タッチパネルの一例を示した斜視図である。
【図１１】 携帯電話の一例を示した斜視図である。
【図１２】 腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。
【図１３】 ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 下基板
３ 上基板
４ 液晶層
５ バックライト（照明装置）
６、３６ 下地層
６ｂ、３６ｂ 照明光用傾斜面
６ｃ、３６ｃ 外光外光用傾斜面
７ 対向電極
８ 光散乱層
９、３９ 反射層
９ｂ、３９ｂ 照明光反射面
９ｃ、３９ｃ 外光反射面
１０ 画素スイッチング用ＴＦＴ
１１ 半導体層
１１ａ チャネル領域
１１ｄ ソース領域
１１ｅ ドレイン領域
１２ 絶縁薄膜
１３ 走査線
１４ 層間絶縁膜
１５、２５ 配向膜
１６ ドレイン電極
１７、１８ コンタクトホール
１９ 画素電極
２０ カラーフィルタ
２１ 色素層
２２ 平坦化膜
２６ データ線
５１ 線光源
５２ 導光板
６１ 上側偏光板
６２ 下側偏光板
８０、８１ 反射板
８５ 光散乱性粘着層
９０ 反射型ホログラム
９１ 体積位相透過型ホログラム層
Ａ 画素間領域
Ｌ１、Ｌ３ 照明光
Ｌ２、Ｌ４ 外光

Claims (5)

1. 互いに対向する第１基板と第２基板とからなる一対の基板と、
   前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
   前記第２基板の外面側に配置され、前記第２基板に対向配置される導光板と当該導光板の一つの側面に対向配置される光源とを有する照明装置と、
   前記導光板の前記第２基板と対向する面とは反対側に設けられた反射層と、当該反射層の前記導光板側に設けられた光散乱手段と、を有する液晶表示装置であり、
   前記反射層は、いずれも前記光源側に反射面を向けて傾斜した第１の反射面と第２の反射面とを有するとともに、前記第１の反射面および前記第２の反射面は、表示領域を構成する各画素の間と平面的に重なる領域を除く領域に設けられ、
   前記第２の反射面と前記第２基板と平行な面とのなす角度が、前記第１の反射面と前記第２基板と平行な面とのなす角度よりも小さく、
   前記光散乱手段は前記第１の反射面と前記第２の反射面との上に積層され、
   前記照明装置の光源が、前記液晶表示装置の画面領域の上部方向となる位置に配設され、
   前記第１の反射面によって前記光源からの照明光を、前記第２の反射面によって前記第１基板の外面からの外光を前記基板面の略法線方向に反射させることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記反射層は、表示領域を構成する各画素の間と平面的に重なる領域を除く領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記反射層には、断面視楔形の複数の凸部または凹部が設けられ、
   前記凸部または凹部は、前記第１の反射面と前記第２の反射面とを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の反射面の面積は、表示面内における前記照明光の光量分布に応じて設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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