JP6508817B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

左右の方向へ異なる２種の画像を表示できるデュアルビューディスプレイにおいて、現状では、バリアパターンを描画したバリア基板を液晶パネルの上にＵＶ硬化樹脂で貼り合わせることで、左右画像の分離を実現している。画像の分離角は、画素ピッチと、液晶パネルの画素とバリアパターンとの間の距離との関係で決定される。以下、液晶パネルの画素とバリアパターンとの間の距離のこととギャップと言うこともある。
分離角を一定としたい場合、画素ピッチが細かくなると、このギャップを小さくする必要がある。具体的には、ＴＦＴ素子基板やＵＶ硬化樹脂の厚み薄くする必要がある。

また、液晶パネル上にバリア基板を貼り合わせるために用いられるＵＶ硬化樹脂は、凡そ５０μｍの厚みで塗布される。さらに薄く塗布するためには、新しいＵＶ硬化樹脂材料の開発、薄く塗布するための塗布プロセスの開発が必要である。その上、薄い塗布膜の場合、樹脂硬化ムラ、接着信頼性などの品位面が課題となる。これを考慮すると、塗布膜としての厚みは最低でも３０ｕｍ程度が限界となる。

現在では、ＴＦＴ素子基板の板厚は、５０ｕｍ〜１００ｕｍで設計されている。ＴＦＴ基板の更なる薄型化については、ＴＦＴ素子基板を超薄型化するためのガラスエッチングプロセスの開発、超薄型ＴＦＴ素子基板面へのバリア基板の貼り合わせプロセスの開発、生産上では貼り合わせ前のパネルハンドリング、ＴＦＴ素子基板の超薄型化による歩留り等が課題となる。そのため現状では、５０ｕｍ程度が限界である。また、左右画像の分離は遮光性を有するバリアパターンで行っているため、光を有効に利用できない状況である。

左右画像の分離角を決定するギャップは、ＴＦＴ素子基板の板厚、バリア基板の板厚及びＵＶ硬化樹脂の膜厚のトータルの厚みによって定まる。そのため、高精細化が困難である。また、バリア基板のバリアパターンにはブラックマトリクスなどの遮光材が用いられる。ブラックマトリクスは光を遮光するため、高輝度化が達成できない。

特許文献１には、アクリル樹脂または、エポキシ樹脂またはポリメタクリル樹脂から成るフィルムにより構成される距離調整層と、遮光層と、をカラーフィルター基板に形成する液晶表示パネルが記載されている。これにより、別個のバリア基板を貼合わせることなく、液晶表示パネル自体の製造段階において、スリット層と液晶層とを所定距離で乖離させることができる。

特開２００５−３２１４４９号公報

上記特許文献１に記載の構成では、別個のバリア基板の貼合わせを行うことなくデュアルビューの表示が可能となるが、光の有効利用については明記されていない。そのため、デュアルビューディスプレイの課題である、光利用効率の低下については解決することができない。

本発明の一つの態様は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、高精細且つ高輝度なデュアルビュー表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の一つの態様における液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、前記第１基板の前記液晶層と対向する一面側に形成されるバリア層と、前記バリア層の表面に形成されるＴＦＴ素子層と、前記ＴＦＴ素子層上に積層される画素電極と、前記第２基板の前記液晶層と対向する一面側に配置されるカラーフィルターと、前記カラーフィルターと前記液晶層との間に配置される対向電極と、を備え、前記バリア層が、前記第１基板の前記液晶層と対向する一面に形成される左右の方向へ２種の画像を表示させるバリアパターンと、前記バリアパターンを覆う中間層と、を含み、前記第１基板と前記第２基板との間における前記カラーフィルターと前記バリアパターンとの間の距離が８０μｍ未満である、ことを特徴とする。

また、本発明の一つの態様における液晶表示装置において、前記中間層が、前記カラーフィルターと前記バリアパターンとの間の距離を調整する調整層として機能する構成としてもよい。

また、本発明の一つの態様における液晶表示装置において、前記バリアパターンは、所定のピッチで配列された複数のバリア部を有しており、配列方向における前記バリア部の幅は画素ピッチよりも広い構成としてもよい。

また、本発明の一つの態様における液晶表示装置において、前記複数のバリア部のバリアピッチが前記画素ピッチの略２倍である構成としてもよい。

また、本発明の一つの態様における液晶表示装置において、前記バリアパターンが光吸収性あるいは光反射性を有している構成としてもよい。

また、本発明の一つの態様における液晶表示装置において、光反射性を有した第１のバリアパターンと、前記第１のバリアパターンよりも低い光反射性を有する第２のバリアパターンと、を有し、前記第１基板上に前記第１のバリアパターンと前記第２のバリアパターンとがこの順で積層されている構成としてもよい。

以上のように、本発明の一つの態様によれば、高精細且つ高輝度なデュアルビュー表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態である液晶表示装置の概略構成を示す正面図。 第１実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図。 液晶パネルの縦断面図。 第１実施形態のバックライトの構成を示す斜視図。 液晶パネルにおけるバリア層の構成を中心に示す図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態における液晶表示装置の製造工程を示す断面図。 左右画像の分離角度３５°とした場合の画素ピッチとギャップとの関係を示す図。 （Ａ）は、実施形態における液晶表示装置のギャップを示す図、（Ｂ）は、従来の液晶表示装置のギャップを示す図。 第２実施形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態における液晶表示装置の製造工程を示す断面図。 第２実施形態における液晶表示装置の作用を示す図。 第２実施形態における液晶表示装置の作用を示す図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、従来の液晶表示装置３００の製造方法を示す図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
本実施形態では、左右の方向へ異なる２種の画像を表示できるデュアルビューディスプレイであって、ハイビジョン（５７６０Pixel×２１６０Pixel）の映像の表示に対応した液晶表示装置の例を挙げて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である液晶表示装置の概略構成を示す正面図である。
液晶表示装置１は、図１に示すように、表示領域Ａの左右方向（ｘ方向）に多数配置された複数の画素２８を有する液晶パネル２を備えている。一つの画素２８は、表示領域Ａの左右方向に順に配置された赤色のサブ画素２Ｒ、緑色のサブ画素２Ｇ、青色のサブ画素２Ｂによって構成されている。

液晶パネル２には、デュアルビュー表示を可能にするバリアパターン４５が設けられている。このバリアパターン４５は、表示領域Ａの上下方向（ｙ方向）に延在する複数のバリア部４１が、表示領域Ａの左右方向に所定のピッチで多数配置されている。

図２は、第１実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
液晶表示装置１は、デュアルビュー表示に対応した液晶パネル２とバックライト８とを備えている。液晶パネル２は、第１の偏光板３と、第１位相差フィルム４と、液晶セル５と、第２位相差フィルム６と、第２の偏光板７と、を備えている。図２では、液晶セル５を模式的に図示しているが、その詳細な構造については後述する。

ユーザーは、第２の偏光板７側から液晶表示装置１の表示画像を見る。以下の説明では、第２の偏光板７が配置された側を視認側と称し、バックライト８が配置された側を背面側と称する。また、以下の説明において、ｘ軸は、液晶表示装置１の画面の水平方向と定義する。ｙ軸は、液晶表示装置１の画面の垂直方向と定義する。ｚ軸は、液晶表示装置１の厚さ方向と定義する。さらに、画面の水平方向は、ユーザーが液晶表示装置１を正対して見たときの左右方向に対応する。画面の垂直方向は、ユーザーが液晶表示装置１を正対して見たときの上下方向に対応する。

本実施形態の液晶表示装置１においては、バックライト８から射出された光を液晶パネル２で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。

以下、液晶パネル２の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明する。但し、本実施形態に適用可能な液晶パネル２はアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本実施形態に適用可能な液晶パネル２は、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネルであっても良い。さらには、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタを備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。以下、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）をＴＦＴと略記する。

図３は、液晶パネルの縦断面図である。
図３に示すように、液晶パネル２を構成する液晶セル５は、ＴＦＴ素子基板１０と、カラーフィルター基板１２と、液晶層１１と、を有している。ＴＦＴ素子基板１０は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板１２は、ＴＦＴ素子基板１０に対向して配置されている。液晶層１１は、ＴＦＴ素子基板１０とカラーフィルター基板１２との間に挟持されている。

液晶層１１は、ＴＦＴ素子基板１０と、カラーフィルター基板１２と、枠状のシール部材（図示せず）と、によって囲まれた空間内に封入されている。シール部材は、ＴＦＴ素子基板１０とカラーフィルター基板１２とを所定の間隔をおいて貼り合わせる。

本実施形態の液晶パネル２は、ＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）モードで表示を行う。液晶層１１には誘電率異方性が負の液晶が用いられる。ＴＦＴ素子基板１０とカラーフィルター基板１２との間には、スペーサー１３が配置されている。スペーサー１３は球状あるいは柱状の部材である。スペーサー１３は、ＴＦＴ素子基板１０とカラーフィルター基板１２との間の間隔を一定に保持する。

ＴＦＴ素子基板１０は、透明基板（第１基板）１４、バリア層４０、ＴＦＴ素子層４２および画素電極層４３を含む。透明基板１４上にバリア層４０、ＴＦＴ素子層４２及び画素電極層４３がこの順に積層されている。バリア層４０の詳細については後述する。

ＴＦＴ素子基板１０を構成する透明基板１４の表面（一面）１４ａにはバリア層４０が形成されている。バリア層４０の液晶層１１側の面には、半導体層１５、ゲート電極１６、ソース電極１７、ドレイン電極１８等を有するＴＦＴ１９が形成されている。透明基板１４としては、例えばガラス基板を用いることができる。
本実施形態のＴＦＴ１９は、各画素に設けられるスイッチング素子として機能する。

透明基板１４上には、半導体層１５が形成されている。半導体層１５は、例えばインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）を含む４元混晶半導体材料で構成されている。半導体層１５の材料としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系４元混晶半導体の他、ＣＧＳ（Continuous Grain Silicon：連続粒界シリコン）、ＬＰＳ（Low-temperature Poly-Silicon：低温多結晶シリコン）、α−Ｓｉ（Amorphous Silicon：非結晶シリコン）等の半導体材料が用いられる。

透明基板１４上には、半導体層１５を覆うようにゲート絶縁膜２０が形成されている。
ゲート絶縁膜２０の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。

ゲート絶縁膜２０上には、半導体層１５と対向するようにゲート電極１６が形成されている。ゲート電極１６の材料としては、例えばＷ（タングステン）／ＴａＮ（窒化タンタル）の積層膜、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）等が用いられる。

ゲート絶縁膜２０上には、ゲート電極１６を覆うように第１層間絶縁膜２１が形成されている。第１層間絶縁膜２１の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。

第１層間絶縁膜２１上には、ソース電極１７及びドレイン電極１８が形成されている。
第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とには、コンタクトホール２２及びコンタクトホール２３が、第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とを貫通して形成されている。

ソース電極１７は、コンタクトホール２２を介して半導体層１５のソース領域に接続されている。ドレイン電極１８は、コンタクトホール２３を介して半導体層１５のドレイン領域に接続されている。ソース電極１７及びドレイン電極１８の材料としては、上述のゲート電極１６と同様の導電性材料が用いられる。

第１層間絶縁膜２１上には、ソース電極１７及びドレイン電極１８を覆うように第２層間絶縁膜２４が形成されている。第２層間絶縁膜２４の材料としては、上述の第１層間絶縁膜２１と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料が用いられる。

第２層間絶縁膜２４上には、画素電極２５が形成されている。第２層間絶縁膜２４には、コンタクトホール２６が第２層間絶縁膜２４を貫通して形成されている。画素電極２５は、コンタクトホール２６を介してドレイン電極１８に接続されている。画素電極２５は、ドレイン電極１８を中継用電極として半導体層１５のドレイン領域に接続されている。
画素電極２５の材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電性材料が用いられる。

この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、ＴＦＴ１９がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極１７に供給された画像信号が、半導体層１５、ドレイン電極１８を経て画素電極２５に供給される。尚、ＴＦＴ１９の形態としては、図２に示したトップゲート型ＴＦＴであってもよいし、ボトムゲート型ＴＦＴであってもよい。

画素電極２５を覆うように、第２層間絶縁膜２４上の全面に第１の配向膜２７が形成されている。第１の配向膜２７は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。本実施形態では、光配向技術を用いて第１の配向膜２７に配向処理を施している。つまり、本実施形態では、第１の配向膜２７として光配向膜を用いている。

一方、カラーフィルター基板１２を構成する透明基板（第２基板）２９の液晶層１１側の面には、ブラックマトリクス３０、カラーフィルター３１、平坦化層３２、対向電極３３、第２の配向膜３４が順次形成されている。

ブラックマトリクス３０は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有する。ブラックマトリクス３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）やＣｒ／酸化Ｃｒの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。

カラーフィルター３１には、１個の画素を構成する色の異なる副画素毎に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色素が含まれている。ＴＦＴ素子基板１０上の一つの画素電極２５に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか一つのカラーフィルター３１が対向して配置されている。尚、カラーフィルター３１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色以上の多色構成としてもよい。例えば、黄色（Ｙ）を加えた４色構成としてもよいし、白色（Ｗ）を加えた４色構成としてもよいし、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）を加えた６色構成としてもよい。

平坦化層３２は、ブラックマトリクス３０及びカラーフィルター３１を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層３２は、ブラックマトリクス３０及びカラーフィルター３１によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。

平坦化層３２上には対向電極３３が形成されている。対向電極３３の材料としては、画素電極２５と同様に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電性材料が用いられる。

対向電極３３上の全面に第２の配向膜３４が形成されている。第２の配向膜３４は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。本実施形態では、光配向技術を用いて第２の配向膜３４に配向処理を施している。つまり、本実施形態では、第２の配向膜３４として光配向膜を用いている。

液晶セル５の背面（バックライト８）側には、第１位相差フィルム４と第１の偏光板３とが設けられている。第１位相差フィルム４は、光の位相差を補償するためのもので、透明基板１４の裏面上に設けられている。第１の偏光板３は、第１位相差フィルム４の背面（第１位相差フィルム４の液晶セル５とは反対側の面）上に設けられている。第１の偏光板３は、液晶セル５に入射する光の偏光状態を制御する偏光子として機能する。

液晶セル５の視認側には、第２位相差フィルム６と第２の偏光板７とが設けられている。第２位相差フィルム６は、光の位相差を補償するためのもので、透明基板２９の表面上に設けられている。第２の偏光板７は、第２位相差フィルム６の表面（第２位相差フィルム６の液晶セル５とは反対側の面）上に設けられている。第２の偏光板７は、液晶セル５から射出された光の透過状態を制御する偏光子として機能する。第１の偏光板３の透過軸と第２の偏光板７の透過軸とは、クロスニコルの配置となっている。

本実施形態の位相差フィルム（第１位相差フィルム４、第２位相差フィルム６）としては、例えばＴＡＣフィルムが用いられる。

図４は、第１実施形態のバックライトの構成を示す斜視図である。
バックライト８は、図４に示すように、光源３６と、導光体３７と、プリズムシート９０と、を備えている。光源３６は、導光体３７の端面３７ａに配置されている。光源３６としては、例えば、発光ダイオード、冷陰極管等が用いられる。導光体３７は、例えば、アクリル樹脂等により形成されている。
本実施形態のバックライト８は、エッジライト型のバックライトである。

光源３６は、導光体３７の端面３７ａに向けて光を射出する。導光体３７は、光源３６から射出された光を液晶パネル２に導く機能を有する。具体的に、導光体３７は、端面３７ａから入射した光を内部で伝搬させつつ、光射出面である上面３７ｂから射出させる。導光体３７の材料としては、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料が用いられる。

プリズムシート９０は、構造体として、導光体３７に対向する側の面に、導光体３７の端面３７ａに垂直かつ導光体３７の上面３７ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）で切断した断面が三角形状であり、端面３７ａと平行な方向に延びると共に導光体３７の上面３７ｂに向けて凸をなす複数の凸部９０Ｓを備えている。プリズムシート９０は、いわゆるターニングレンズシートと呼ばれる。プリズムシート９０は、導光体３７の上面３７ｂからの光が入射したとき、この光の進行方向を液晶パネル２の法線方向に近い方向に変えて射出させる。

本実施形態では図示はしないが、導光体３７の下面３７ｃには、反射シートが配置されている。反射シートは、導光体３７の下面３７ｃから射出される光を反射させ、導光体３７の下面３７ｃから再入射させる。

バックライト８は、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトである。具体的には、導光体３７の厚みは光源３６が配置された端面３７ａから反対側の端面３７ｄに向けて漸次薄くなっている。すなわち、導光体３７の上面３７ｂと下面３７ｃとは互いに平行でなく、導光体３７を側面から見た形状は楔状である。導光体３７の端面３７ａから入射した光は、導光体３７の上面３７ｂと下面３７ｃとの間で反射を繰り返しつつ内部をｙ軸方向に進行する。仮に導光体が平行平板であったとすると、導光体３７の上面３７ｂおよび下面３７ｃに対する光の入射角は何回反射を繰り返しても一定である。これに対して、本実施形態のように、導光体３７が楔状である場合、導光体３７の上面３７ｂおよび下面３７ｃで光が１回反射する毎に入射角が小さくなる。

このとき、例えば導光体３７を構成するアクリル樹脂の屈折率が１．５、空気の屈折率を１．０とすると、導光体３７の上面３７ｂにおける臨界角、すなわち導光体３７を構成するアクリル樹脂と空気との界面における臨界角は、Ｓｎｅｌｌの法則から４２°程度となる。導光体３７に入射した直後の光が上面３７ｂに入射した際、上面３７ｂへの光の入射角が臨界角である４２°よりも大きい間は全反射条件を満たすため、光は上面３７ｂで全反射する。その後、光が上面３７ｂと下面３７ｃとの間で全反射を繰り返し、上面３７ｂへの光の入射角が臨界角である４２°よりも小さくなった時点で全反射条件を満たさなくなり、光は外部空間に射出される。したがって、光は導光体３７の上面３７ｂに対して略一定の射出角度をもって射出する。このように、バックライト８は、ｙｚ平面内において狭い配光分布を有し、ｙｚ平面内での指向性を持つ。一方、バックライト８は、ｘｚ平面内においてはｙｚ平面内での配光分布よりも広い配光分布を有し、ｘｚ平面内での指向性を持たない。

尚、本実施形態において、バックライト８は指向性を有していなくてもよい。例えば、本実施形態のバックライト８としては、光の射出方向を制御して、指向性がある程度緩やかに設定されたバックライトを用いてもよい。

次に、本発明の特徴部分であるバリア層４０について詳述する。
図５は、液晶パネルにおけるバリア層４０の構成を中心に示す図である。
バリア層４０は、透明基板１４の表面１４ａ上にパターン形成されたバリアパターン４５を有する。バリアパターン４５は、図１に示したように、表示領域Ａの上下方向（ｙ方向）に亘って延在するとともに左右方向（ｘ方向）に所定のピッチでストライプ状に配置された複数のバリア部４１を有する。配列方向におけるバリア部４１の幅ＢＷは、表示領域Ａの左右方向（ｘ方向）の画素ピッチよりも広くなっている。バリアパターン４５の形成材料には、光吸収性（遮光性）の高いブラックマトリクス材料が用いられる。

バリア層４０はさらに中間層４４を有する。中間層４４は、透明基板１４の表面１４ａ上にバリアパターン４５を覆うようにして形成される。中間層４４は、その厚みを変えることでバリアパターン４５とカラーフィルターＣＦとの距離（以下、ギャップＧとも言う。）を調整する調整層として機能する。

次に、本実施形態における液晶パネル２の寸法概要について述べる。
液晶パネル２の画素数：５７６０Pixel×２１６０Pixel
画素ピッチＰ：１６．９μｍ×５０．７μｍ
本実施形態では、バリアパターン４５におけるバリアピッチＢＰは画素ピッチの２倍とされており、下記式（１）より得られる。

バリアパターン４５を構成する複数のバリア部４１は表示領域Ａの左右方向（ｘ方向）に配列されている。そのためバリアピッチＢＰは、同じ方向に配列された複数の画素ピッチＰを用いて算出する。

ＢＰ＝２×Ｐ＝１６．９μｍ×２＝３３．８μｍ （１）

なお、本実施形態においては、バリアパターン４５におけるバリアピッチＢＰが画素ピッチの２倍となっているが、１．５倍〜２．５倍であってもよい。

また、バリアパターン４５は複数のバリア部４１を有する。配列方向におけるバリア部４１の幅ＢＷは、画素ピッチＰよりも広い寸法で形成されている。

バリア層４０を構成する中間層（調整層）４４の厚みｔは２０μｍとされている。ここで、中間層４４の厚みｔとは、バリアパターン４５内に埋め込まれた部分を除いた層厚であって、バリアパターン４５の表面から中間層４４の表面までの距離である。

次に、第１実施形態における液晶表示装置の製造方法について述べる。
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態における液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。

まず、図６（Ａ）に示すように、透明基板１４の表面１４ａ上にバリアパターン４５を形成する。
次に、図６（Ｂ）に示すように、透明基板１４の表面１４ａ上にバリアパターン４５を覆うようにして中間層４４を形成する。

次に、図６（Ｃ）に示すように、中間層４４上にＴＦＴ素子層４２を形成する。その後、ＴＦＴ素子層４２上にＩＴＯなどの透明電極材料により、複数の画素電極２５を有する画素電極層４３を形成する。このようにしてＴＦＴ素子基板１０を形成する。

次に、図６（Ｄ）に示すように、透明基板２９の一面側にカラーフィルターＣＦ、対向電極３３が形成されたカラーフィルター基板１２を別途形成しておき、このカラーフィルター基板１２をＴＦＴ素子基板１０上に不図示のシール材を介して対向配置する。

次に、ＴＦＴ素子基板１０とカラーフィルター基板１２とシール材（不図示）とによって囲まれた空間に液晶材料を充填し、液晶層１１を形成する。セル厚は３．２μmである。

このようにして、液晶セル５が完成する。
この後、液晶セル５の表裏に位相差フィルムや偏光板を設けることで本実施形態の液晶表示装置１が完成する。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の液晶表示装置３００の製造方法を示す図である。
従来の液晶表示装置３００では、図１３（Ａ）に示すように液晶セル３０５を製造した後、図１３（Ｂ）に示すようにＴＦＴ基板３１０側の透明基板３１４に対してエッチング処理を施す。透明基板３１４を薄くした後、その外面上に別途形成しておいたバリア基板３４０を貼り合わせる（図１３（Ｃ））。

バリア基板３４０は、図１３（Ｃ）に示すように、透明基板３１４と、透明基板上に形成されたバリアパターン３１５と、バリアパターン３１５を覆うＵＶ硬化樹脂層３１６と、を有しており、このＵＶ硬化樹脂層３１６によって液晶セル３０５に貼り合わされる。

このように、従来の構成では、液晶セル３０５にバリア基板３４０を貼り合わせる工程の他に、バリア基板３４０を貼り合わせることによって厚みが増すのを回避するために液晶セル３０５に対してエッチング処理を施す工程も必要であった。

これに対して本実施形態の液晶表示装置１の製造方法では、バリア基板３４０を液晶セル３０５とは別に用意する必要がなく、これらを貼り合わせる工程や上述したエッチング処理工程も削減できる。また、貼り合わせ工程における実装歩留まりも改善できる。

次に、左右画像の分離角度３５°とした場合の画素ピッチＰとギャップとの関係について述べる。ここで、図５に示すように、ギャップＧとはバリアパターン４５とカラーフィルターＣＦとの間の距離である。

図７は、左右画像の分離角度３５°とした場合の画素ピッチとギャップとの関係を示す図である。図８（Ａ）は、本実施形態における液晶表示装置のギャップを示す図であり、図８（Ｂ）は、従来の液晶表示装置のギャップを示す図である。

図８（Ｂ）に示すように、従来の液晶表示装置３００では、液晶セル３５０におけるＴＦＴ素子基板の厚みの下限が５０μｍ、バリア基板３４０を液晶セル３０５に貼り合わせるためのＵＶ硬化樹脂層３１６の厚みの下限が３０μである。これらが制約となり、薄型化や高精細化に限界があった。図７に示すように、左右画像の分離角を３５°とする場合、画素ピッチＰ２は６５μｍ、ギャップＧ２は８０μｍが下限であった。

本実施形態の液晶表示装置１では、バリアパターン４５を液晶セル５内に配置して中間層４４により上記ギャップＧ１を調整することで、画素ピッチＰ１（＜Ｐ２）をさらに狭くすることが可能となる。本実施形態では、図７中の枠状の破線で示すように、従来の構成では不可能だった領域にも対応することができる。

図７に示すように、本実施形態の構成であればギャップＧ１（＜Ｇ２）を８０μｍ以下にすることが可能となり、２０μｍ以下にまで小さくすることができる。画素ピッチＰ１も６５μｍ以下にすることが可能となり、更には１０μｍの超高精細な表示を実現できる。

本実施形態の液晶表示装置では、バリアパターン４５を液晶セル５内に設けてインセル化したことにより、従来のようなバリア基板３４０を別途用意する必要がない。これらにより、従来の構成では物理的に困難であった液晶パネルの薄型化を実現できるパネル構成となった。

また、本実施形態では、バリアパターン４５上に設けた中間層４４の膜厚を変えることで、カラーフィルターＣＦとバリアパターン４５との間の距離を調整することが可能である。つまり、液晶セル５における上下の透明基板１４，２９を構成するガラス基板の板厚の制約を排除することができるため、装置全体の薄型化に貢献できる。このような液晶セル５の狭キャップ化によって、高精細なパネル仕様にも対応することが可能である。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図９を用いて説明する。
図９は、第２実施形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
以下に示す本実施形態の液晶表示装置５０の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、バリア層５１の構成において異なる。よって、以下の説明では、バリア層５１の構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。

本実施形態における液晶表示装置５０のＴＦＴ素子基板５２は、光反射性を有する第１のバリアパターン５４、光吸収性を有する第２のバリアパターン５３及び中間層４４を有するバリア層５１を備えている。

第２のバリアパターン５３は、先の実施形態で述べたバリアパターンと同様であって、遮光性の高いブラックマトリクス材料によって構成されている。第１のバリアパターン５４は、第２のバリアパターン５３と透明基板１４との間に形成され、高反射性を有する金属材料によって形成されている。つまり、透明基板１４上に第１のバリアパターン５４と第２のバリアパターン５３とがこの順で積層されている。
中間層４４は、第１のバリアパターン５４及び第２のバリアパターン５３を覆う所定の膜厚で透明基板１４上に形成されている。

なお、本実施形態における第２のバリアパターン５３は遮光性を有しているが、これに限られず、第１のバリアパターン５４よりも低い光反射性を有していればよい。

次に、第１実施形態における液晶表示装置の製造方法について述べる。
図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態における液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。

まず、図１０（Ａ）に示すように、透明基板１４の表面１４ａ上に、金属材料によって第１のバリアパターン５４を形成する。続けて、第１のバリアパターン５４上に、遮光性の高いブラックマトリクス材料によって第２のバリアパターン５３を形成する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、第１のバリアパターン５４及び第２のバリアパターン５３を覆うようにして透明基板１４上に中間層４４を形成し、バリア層５１を形成する。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、中間層４４上にＴＦＴ素子層４２を形成する。その後、ＴＦＴ素子層４２上にＩＴＯなどの透明電極材料で形成した複数の画素電極を有する画素電極層４３を形成する。このようにしてＴＦＴ素子基板５２を形成する。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、透明基板２９の一面側にカラーフィルターＣＦ、対向電極３３が形成されたカラーフィルター基板１２を別途形成しておき、このカラーフィルター基板１２をＴＦＴ素子基板５２上に不図示のシール材を介して対向配置する。

次に、ＴＦＴ素子基板５２とカラーフィルター基板１２とシール材（不図示）とによって囲まれた空間に液晶材料を充填し、液晶層１１を形成する。

このようにして液晶セル５５が完成する。その後、液晶セル５５の表裏に位相差フィルム、偏光板をそれぞれ貼り合わせることによって液晶表示装置５０を得る。

図１１及び図１２は、第２実施形態における液晶表示装置の作用を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態の液晶表示装置５０では、バックライト８から射出された光のうち、第１のバリアパターン５４及び第２のバリアパターン５３を通過した光が視認側へと射出される。一方、バックライト８からの射出光のうち第１のバリアパターン５４に入射した光は、当該第１のバリアパターン５４において吸収されることなくバックライト側へと反射される。反射光はバックライト８内に戻り、再び液晶パネル５６側へと射出される。このような再帰光のうち、第１のバリアパターン５４を通過した光の分だけ光の再利用が可能となり、高輝度化へ寄与することになる。

また、図１２に示すように、第１のバリアパターン５４を通過した光のうちカラーフィルター基板１２で反射された迷光が、第２のバリアパターン５３で吸収されることになる。これにより、視認者側へ液晶パネル５６内の迷光が第２のバリアパターン５３において反射されて再び視認側へ射出されることを阻止できるため、クロストークを抑制することが可能になる。
また、第２のバリアパターン５３により視認者側からの外光の反射も抑制することができるので、高品位なデュアルビュー表示を達成することが可能である。

なお、本実施形態では、第２のバリアパターン５３が光吸収性を有しているため、第２のバリアパターン５３に入射した光が反射されて視認者側へと射出されることはないが、液晶パネルから射出されない程度の反射率であれば、第２のバリアパターン５３が光反射性を有していてもよい。上述したように、例えば、第１のバリアパターン５４よりも低い光反射性を有していることが望ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。

１，５０，３００…液晶表示装置、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…画素ピッチ、１０…ＴＦＴ基板、１１…液晶層、１２…カラーフィルター基板、１４…透明基板（第１基板）、１９…ＴＦＴ、２５…画素電極、２８…画素、２９…透明基板（第２基板）、３１，ＣＦ…カラーフィルター、３３…対向電極、４０，５１…バリア層、４１…バリア部、４２…ＴＦＴ素子層、４４…中間層、４４…中間層（調整層）、４５，３１５…バリアパターン、５３…第１のバリアパターン（遮光層）、ＢＰ…バリアピッチ、ＢＷ…バリア部の幅

Claims (6)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向配置される第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、
   前記第１基板の前記液晶層と対向する一面側に形成されるバリア層と、
   前記バリア層の表面に形成されるＴＦＴ素子層と、
   前記ＴＦＴ素子層上に積層される画素電極と、
   前記第２基板の前記液晶層と対向する一面側に配置されるカラーフィルターと、
   前記カラーフィルターと前記液晶層との間に配置される対向電極と、を備え、
   前記バリア層が、前記第１基板の前記液晶層と対向する一面に形成される左右の方向へ２種の画像を表示させるバリアパターンと、前記バリアパターンを覆う中間層と、を含み、
   前記第１基板と前記第２基板との間における前記カラーフィルターと前記バリアパターンとの間の距離が８０μｍ未満である、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記カラーフィルターと前記バリアパターンとの間の距離が８０μｍ未満、２０μｍ以上である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記バリアパターンは、所定のピッチで配列された複数のバリア部を有しており、
   配列方向における前記バリア部の幅は画素ピッチよりも広い
   請求項１あるいは２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数のバリア部のバリアピッチが前記画素ピッチの略２倍である
   請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記バリアパターンが光吸収性あるいは光反射性を有している
   請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 光反射性を有した第１のバリアパターンと、
   前記第１のバリアパターンよりも低い光反射性を有する第２のバリアパターンと、を有し、
   前記第１基板上に前記第１のバリアパターンと前記第２のバリアパターンとがこの順で積層されている
   請求項５に記載の液晶表示装置。

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