JP6508817B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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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
    請求項に記載の液晶表示装置。
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