JP2004246034A

JP2004246034A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004246034A
Application number: JP2003035207A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Tanada; 哲史棚田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】バックライトからの光を表示に効率良く利用することを可能とし、これにより高輝度の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトと液晶表示パネルを具備してなり、液晶表示パネルの基板２２の液晶層２３側に、透明有機膜３１と反射膜３２が形成され、反射膜３２に開口部３２Ｂが設けられ、前記バックライトは、導光板１２を備え、導光板１２の一面側が反射面１２ｃとされ、反射面１２ｃには緩斜面部１４ａと急斜面部１４ｂとで形成される溝１４が複数ストライプ状に連続形成され、急斜面部１４ｂと開口部３２Ｂとが相互に重なるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置を採用する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、反射膜とバックライトの相対位置を最適化させて輝度を向上させた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の携帯電話や携帯情報端末には、ほぼ全ての製品に液晶表示装置が搭載されており、最近ではこれらの携帯電子機器の多くにカラー表示の半透過反射型液晶表示装置が搭載されている。
半透過反射型液晶表示装置は、液晶表示パネルを構成する一対の透明な基板の内側あるいは外側に、外部から入射した光を反射させるための反射膜を備えるとともに、その背面側にバックライトを備えており、太陽光あるいは外部の照明を光源として利用する反射型液晶表示装置としての反射モードと、バックライトの光を光源として利用する透過型液晶表示装置としての透過モードを切り替えながら使用することが可能なものである。この従来の半透過反射型液晶表示装置の一例としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９０７３０号公報
【０００４】
液晶表示パネルは、ガラスなどの透明な一対の基板を対向させて配置し、その間に液晶層を封止して構成されている。一方の基板の液晶層側には前述の反射膜が備えられている。この反射膜は、液晶層に入射する光を反射・散乱させて、明るい表示を得られるようにするために設けられたものである。この反射膜には、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属材料が用いられる。
金属反射膜の膜厚を８ｎｍ〜５０ｎｍとすれば、金属層を通してバックライトの光を液晶層に導き、明るい表示を得ることができる。
尚、膜厚が８ｎｍより薄い場合には、金属反射膜による光の反射率が小さすぎるために反射モード時の表示が暗くなる。また、膜厚を５０ｎｍより厚くすると反射率が高くなり、反射モード時の表示が明るくなるが、透過モード時の光が不足して表示が暗くなる。このように、明るい表示を得るためには、金属反射膜の厚みの微妙な制御が必要となる。
そこで、５０ｎｍ以上の厚い金属反射膜に微小な開口部を多数設け、透過モード時に開口部からバックライトからの光を透過させて表示を明るくすることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の半透過反射型液晶表示装置においては、透過時の明るさを確保することが優先され、開口率を高めに設定することも行われているが、反射時の明るさも維持する必要があり、これらを考慮した設計が必要になる。そして、これまでバックライトからの光を表示に効率よく利用することについて特に検討がなされていなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、バックライトと反射膜の開口部との相対的な位置関係を規定して、バックライトからの光を表示に効率良く利用することを可能とし、これにより高輝度の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、バックライトと、該バックライトの出射面外方に備えられた半透過型の液晶表示パネルとを具備してなり、液晶表示パネルは、液晶層を挟んで対向する一対の基板を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板の液晶層側に、透明有機膜と反射膜と液晶駆動用電極とが少なくとも形成され、前記反射膜に前記バックライトからの光を透過させるための複数の開口部が設けられてなり、前記バックライトは、導光板と、該導光板の一端面側に配置された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるための凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされ、前記反射面には緩斜面部と該緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される溝が複数ストライプ状に連続形成されてなり、前記急斜面部と前記開口部からのバックライト出射光の光束とが相互に略重なるように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の液晶表示装置によれば、光源から出射された光を急斜面部で反射して導光板の出射面から液晶表示パネルに照射できるので、液晶表示パネルを裏側から照明することができ、バックライトとして機能させることができる。
そして、急斜面部と開口部とが相互に重なるように配置されているので、急斜面部で反射された光の反射方向の先に、反射膜の開口部が配置される形となり、バックライトから出射された光が開口部を通じて液晶層側に効率よく透過されるので、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
【０００８】
また本発明の液晶表示装置は、先に記載の液晶表示装置であり、前記急斜面部と前記開口部とが、前記出斜面の法線方向に沿って略重なるように配置されていることを特徴とする。
通常の液晶表示装置においては、急斜面部で反射された光の反射方向が、出斜面の法線方向に一致するので、上記の液晶表示装置によれば、急斜面部で反射された光の反射方向の先に反射膜の開口部が配置される形となり、バックライトからの光が開口部を通じて液晶層側に効率よく透過されて、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
【０００９】
また本発明の液晶表示装置は、先に記載の液晶表示装置であって、前記反射膜上にカラーフィルタが形成され、前記導光板の前記急斜面部と前記カラーフィルタと前記反射膜の前記開口部とが相互に重なるように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の液晶表示装置によれば、急斜面部とカラーフィルタと開口部とが相互に重なるように配置されているので、バックライトからの光を開口部およびカラーフィルタを通じて液晶層側に効率よく透過させることができ、明るいカラー表示を得ることができる。
【００１１】
また本発明の液晶表示装置は、先に記載の液晶表示装置であって、前記反射膜に内面が球面の一部をなす多数の凹部が連続して形成されていることを特徴とする。
このような反射膜を利用すれば、外光が弱い場合でも反射光を有効に利用することが可能となる。
【００１２】
また本発明の液晶表示装置においては、前記液晶駆動用電極が複数のストライプ電極により構成されていることが好ましい。
すなわち、液晶表示パネルがパッシブマトリックス型の液晶表示パネルであっても良い。
【００１３】
また本発明の液晶表示装置においては、前記液晶駆動用電極が一の共通電極により構成されていることが好ましい。
すなわち、液晶表示パネルがアクティブマトリックス型の液晶表示パネルであっても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、各図において各構成部材の縮尺は図示し易いように適宜変更して記載してある。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のバックライト（面状発光装置）を備えた半透過型の液晶表示装置の断面構成図であり、図２は同バックライトの斜視図、図３は同バックライトの一部を拡大して示す側面図である。図１の断面方向は、図２においてはＩ−Ｉ線に沿う方向となる。なお、本実施形態の液晶表示装置は、いわゆるパッシブマトリックス型と呼ばれるものである。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置Ａは、液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０の背面側に配置されて液晶表示パネル２０を裏面側から照明するためのバックライト１０とから概略構成されている。
【００１７】
液晶表示パネル２０は半透過型のものであり、液晶層２３を挟持して対向するガラスなどからなる透明の第１の基板２１と、透明の第２の基板２２をシール材２４で接合一体化して概略構成されている。第１の基板２１および第２の基板２２の液晶層２３側には、表示回路層２６，２７がそれぞれ形成されている。
【００１８】
次に図１および図２に示すように、バックライト１０は透明な導光板１２と光源装置１３とから概略構成されている。バックライト１０において、光源装置（光源）１３は、導光板１２に光を導入する側の端面１２ａ側に配設されている。
導光板１２は、上記液晶表示パネル２０の背面側（基板２２の外側）に配置されて光源装置１３から入射された光を液晶表示パネル２０に照射するものであり、平板状の透明なアクリル樹脂板などから構成されている。図２に示すように導光板１２の一側の端面１２ａ（以下、入射面１２ａということもある）には光源装置１３が配設されており、光源装置１３から出射される光が入射面１２ａを介して導光板１２の内部に導入されるようになっている。
また、図１および図２に示すように、導光板１２の下面（液晶表示パネル２０側と反対側の面）は、プリズム面（反射面）１２ｃとされており、このプリズム面１２ｃと反対側の上面（液晶表示パネル２０側の面）は、平面型の出射面１２ｂとされている。
【００１９】
導光板１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
【００２０】
出射面１２ｂは、液晶表示パネル２０と対向配置されて液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される面であり、例えば、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。
プリズム面１２ｃには、導光板１２内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、断面略Ｖ字状の溝１４が、平面視したときにストライプ状となるように、所定のピッチで複数形成されている。これらの溝１４は、出射面１２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａに連続して形成され、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなる非対称形状とされてなり、それぞれの溝１４の形成方向は、導光板１２の入射面１２ａに対して平行に延在するようにそろえられている。また導光板１２の向きは、緩斜面部１４ａが光源装置１３から離れるにしたがって漸次厚みを増すように構成することが好ましい。即ち、急斜面部１４ｂが光源装置１３から離れるにしたがって漸次薄くなるように配置することにより、光源装置１３から出射された光が急斜面部１４ｂで反射されて出射面１２ｂから出射される効率を向上させることができる。
【００２１】
図３は、導光板１２の一部を拡大して示す側面図である。図３中符号１９は、導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬経路の例を示す。図示左側に配置された光源装置１３から出射された光１９は、導光板１２の内面で反射されながら導光板１２の内部を伝搬し、その一部は導光板１２の出射面１２ｂから出射する。
なお、光源装置１３から導光板１２側に入射される光は図３に示す平行光に限らず、種々の入射角度成分をもった光が入射される。
導光板１２内における光の伝搬経路は、溝１４を構成している緩斜面部１４ａの傾斜角θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角θ_２、および溝１４のピッチＰ_Ｔによって変化し得る。したがって、これらの傾斜角θ_１およびθ_２ならびにピッチＰ_Ｔを適宜設定することによって、出射面１２ｂの面内における出射光量の均一性を向上させ、導光板１２のプリズム面１２ｃ側に輝線が生じるのを防止することができるとともに、プリズム面１２ｃから出射される光が最大となる方向Ｒｍと出射面１２ｂの法線Ｐ’とが成す角度θ_Ａを所望の範囲に制御することも可能である。
【００２２】
例えば、得ようとする液晶表示装置１の表示画面を様々な角度から観察したときに最も明るく見える角度（視角）、すなわち表示画面において輝度が最大となる視角が、表示画面の法線に対して±１０°の範囲内となるように設定したい場合には、急斜面部１４ｂの傾斜角θ_２を、４０°以上５０°以下、例えば４３゜前後とすることが好ましい。同様に緩斜面部１４ａの傾斜角θ１は１．８゜〜２．５゜の範囲、例えば２゜前後とすることが好ましい。
また、溝１４のピッチＰ_Ｔは、小さいほどバックライト１０から出射される光量が低下し、液晶表示装置１の輝度が低下する。一方、ピッチＰ_Ｔが大きすぎると、導光板１２に輝線が生じてバックライト１０としての輝度にムラが生じ易いので好ましくない。したがって、溝１４のピッチＰ_Ｔは、１２０μｍ以上、２５０μｍ以下の範囲とするのが好ましい。
【００２３】
次に、図４に液晶表示装置Ａの拡大断面構成図を示す。
図４に示すように、第２の基板２２の液晶層２３側には、表示回路層２７が形成されている。表示回路層２７は、第２の基板２２に積層されて反射膜３２に凹凸の形状を与えるための透明有機膜３１と、液晶表示装置１に入射した光を反射させるための反射膜３２と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂと、透明有機膜３１と反射膜３２を被覆して保護するとともに透明有機膜３１やカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂによる凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜３４と、液晶層２３を駆動するためのストライプ状の電極層（ストライプ電極（液晶駆動用電極））３５と、液晶層２３を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜３６とが順次積層されて形成されている。
【００２４】
また、第１の基板２１の液晶層２３側には、表示回路層２６が形成されている。表示回路層２６は、第１の基板２１側から順に、ストライプ状の電極層（ストライプ電極）３５、オーバーコート膜３４、配向膜３６が積層されて形成されている。
【００２５】
更に、第２の基板２２の液晶層２３側と反対側（第２の基板２２の外面側）に、偏光板３８が設けられており、第１の基板２１の液晶層２３側と反対側（第１の基板２１の外面側）には、位相差板４７と偏光板４８がこの順で積層されている。
そして、第２の基板２２の偏光板３８の外側に、半透過液晶表示装置Ａにおいて透過表示を行うための光源としての導光板１２が配設されている。
【００２６】
第１，第２の基板２１、２２に各々設けられた電極層３５、３５は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）などの透明導電膜からなる短冊状の平面形状のものを多数整列形成したもので、外部の駆動回路（図示せず）に個々に接続されて液晶層２３を構成する液晶分子を駆動するためのものである。各電極層３５，３５は互いに平面視直角に向くように配置されて上記の液晶表示装置Ａがパッシブマトリクス型とされている。各電極層３５，３５が交差する部分が画素とされている。
【００２７】
次に、透明有機膜３１と反射膜３２とにより反射体３０が構成されている。図５に反射体３０の斜視図を示す。
図４および図５に示すように、透明有機膜３１はその上に形成される反射膜３２に凹凸形状を与えて反射光を効率よく散乱させるために設けられているものである。このように反射膜３２に凹凸形状を与えることにより、液晶表示装置Ａに入射する光を効率よく反射することができるため、反射モードにおける明るい表示を実現することができる。
すなわち図５に示すように、透明有機膜３１の表面には、その内面が球面の一部をなす多数の凹部３２Ａが左右に重なり合うようにして連続して形成されており、その面上に反射膜３２が積層されている。
また、図４および図５に示すように、反射膜３２には多数の開口部３２Ｂが設けられている。開口部３２Ｂは、電極層３５，３５の交差部分（画素）に対応する位置に設けられていて、バックライト２０からの光を液晶層２３側に透過させる。
【００２８】
次に図６には、導光板１２と反射膜３２の開口部３２Ｂとカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの位置関係を説明するための図であって、液晶層２３側からカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび反射膜３２ならびに導光板１２を見た平面透視模式図を示す。
図４および図６に示すように、開口部３２Ｂ上には、カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂが積層されている。また、各カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの形成位置は、第２の基板２２側の電極層３５と第１の基板２１側の電極層３５とが交差する位置に対応している。すなわち、各カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、電極層３５，３５の交差部分である画素に対応する位置に配置されている。各カラーフィルタは、青色のカラーフィルタ３３Ｂ、緑色のカラーフィルタ３３Ｇ、赤色のカラーフィルタ３３Ｒから構成されている。また、図４および図６に示すように、各カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは相互に一定の間隔をあけて配置されている。
【００２９】
また、図４および図６に示すように、導光板１２の急斜面部１４ｂ…上に、カラーフィルタ３３Ｒ…および反射膜の開口部３２Ｂが配置されている。すなわち、急斜面部１４ｂ…、カラーフィルタ３３Ｒ…および反射膜の開口部３２Ｂが、導光板１２の出斜面１２ｂの法線方向に沿って重ねられている。また、急斜面部１４ｂは、その長手方向が図６中左右方向に沿うように形成されていて、カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび開口部３２Ｂがこの急斜面部１４ｂの長手方向に沿って配置されている。
【００３０】
そして図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置Ａにおいては、光源装置から発した光が、導光板１２の内部を透過して急斜面部１４ｂにより反射され、更に出斜面１２ｂから液晶表示パネル２０側に出射される。この光１９は、出斜面１２ｂのほぼ法線方向に向けて出射される。急斜面部１４ｂの当該法線方向には、反射膜３２の開口部３２ｂおよびカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂが位置しているため、光１９がこれら開口部３２Ｂおよびカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを通過して液晶層２３を透過することになる。
【００３１】
このように、急斜面部１４ｂで反射された光１９の反射方向の先に、反射膜の開口部３２Ｂが配置されているので、バックライト１０からの光が開口部３２Ｂを通じて液晶層２３側に効率よく透過されて、液晶表示装置Ａの輝度を高めることができる。
特に上記の液晶表示装置Ａによれば、急斜面部１４ｂと開口部３２Ｂとが相互に重なるように配置させるだけで、開口部３２Ｂを通じてバックライト１０からの光を液晶層２３側に効率よく透過させることができる。
【００３２】
尚、図３において説明したように、出斜面１２ｂから出射される光の方向Ｒｍは、緩斜面部１４ａ及び急斜面部１４ｂの角度θ_１、θ_２及びピッチＰにより変更することができる。従って出斜面１２ｂから出射される光の方向Ｒｍが出斜面の法線方向Ｐ’と一致しない場合には、急斜面部１４ｂ、開口部３２Ｂ及びカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを、導光板１２の出斜面１２ｂの法線方向に沿って重ねることは必ずしも必要がなく、急斜面部１４ｂで反射された光の反射方向Ｒｍの先に、反射膜の開口部３２Ｂを配置させればよい。
【００３３】
また、本発明では、バックライト１０の導光板１２に対する急斜面１４ｂと緩斜面１４ａとの接合部と、開口部３２Ｂとが干渉してモアレが出ないような工夫がなされていることが望ましい。このためには開口部３２Ｂの形状を変えることが好ましい。
【００３４】
尚、上記凹部３２Ａの深さを０．１μｍ〜３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部３２Ａのピッチを５μｍ〜５０μｍの範囲でランダムに配置し、上記凹部３２Ａ内面の傾斜角を−３０度〜＋３０度の範囲に設定することが望ましい。
特に、凹部３２Ａ内面の傾斜角分布を−３０度〜＋３０度の範囲に設定する点、隣接する凹部３２Ａのピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部３２Ａのピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部３２Ａ内面の傾斜角分布が−３０度〜３０度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない（反射光の拡散角が空気中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなる）からである。
また、凹部３２Ａの深さが３μｍを超えると、後工程で凹部３２Ａを平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜（オーバーコート膜３４）で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなり、表示むらの原因となる。
【００３５】
隣接する凹部３２Ａのピッチが５μｍ未満の場合、透明有機膜３１を形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、前記転写型の製作に使用しうる３０μｍ〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部３２Ａのピッチを５μｍ〜５０μｍとすることが望ましい。
【００３６】
（第２の実施形態）
図７は、本実施形態のバックライト（面状発光装置）を備えた半透過型の液晶表示装置の断面構成図である。なお、本実施形態の液晶表示装置は、いわゆるアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。
尚、図７に示す構成要素のうち、図１〜図４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態の液晶表示装置において液晶パネル１００は、素子側の基板１１０と、対向基板１４０と、これら一対の基板１１０、１４０の間に挟持された液晶層１５０と、基板１１０の外側に外側から順に配置された偏光板１５１、第１の位相差板１５２、第２の位相差板１５３を備えて構成されている。なお、図７では略したが、基板１１０と基板１４０は平面視矩形状とされてそれらの周縁部間にシール材が介在され、基板１１０と基板１４０とシール材に囲まれた状態でこれらの基板間に液晶層１５０が挟持されている。
【００３８】
素子側の基板１１０は、図７に示すようにガラスやプラスチック等からなる基板本体１１１上に（図１では基板本体１１１の下面側に、換言すると液晶層側に）、ＴＦＴ（スイッチング素子）１３０と画素電極１２０が形成されている。以下では、基板１１０上において、画素電極１２０が形成された領域、ＴＦＴ１３０が形成された領域を、それぞれ画素領域、素子領域と呼ぶ。
【００３９】
本実施形態のＴＦＴ１３０は逆スタガ型の構造を有し、本体となる基板１１１の最下層部から順にゲート電極１１２、ゲート絶縁膜１１３、半導体層１１４、１１５、ソース電極１１６およびドレイン電極１１７が形成されている。すなわち、図示略の走査線一部が延出されてゲート電極１１２が形成され、これを覆ったゲート絶縁層１１３上にゲート電極１１２を平面視で跨るようにアイランド状の半導体層１１４が形成され、この半導体層１１４の両端側の一方に半導体層１１５を介してソース電極１１６が、他方に半導体層１１５を介してドレイン電極１１７が形成されている。なお、半導体層１１４上にアイランド状の絶縁膜１１８が被覆形成され、この絶縁膜１１８を介して先のソース電極１１６の先端部とドレイン電極１１７の先端部が対向されている。この絶縁膜１１８は半導体層１１４を製造する際にエッチングストッパ層として機能し、半導体層１１４を保護するためのものである。
【００４０】
ゲート電極１１２は、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属あるいはこれら金属を一種類以上含んだＭｏ−Ｗ等の合金からなる。
ゲート絶縁層１１３は酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮ_ｙ）等のシリコン系の絶縁膜からなり、ゲート電極１１２を覆うように基板１１１のほぼ全面に形成されている。
【００４１】
半導体層１１４は、不純物ドープの行われていないアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなるｉ型の半導体層であり、ゲート絶縁層１１３を介してゲート電極１１２と対向する領域がチャネル領域として構成される。
ソース電極１１６およびドレイン電極１１７は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｒ等の金属およびこれら金属を一種類以上含んだ合金からなり、半導体層１１４上に、チャネル領域を挟むように対向して形成されている。また、ソース電極１１６は列方向に配設される図示略の信号線から延出されて形成されている。半導体層１１４とソース電極１１６およびドレイン電極１１７との間で良好なオーミック接触を得るために、半導体層１１４と各電極１１６、１１７との間には、リン（Ｐ）等のＶ族元素を高濃度にドープしたｎ型半導体層１１５が設けられている。
また、ドレイン電極１１７は画素電極１２０に接続されている。この画素電極１２０は、ゲート絶縁層１１３上にマトリクス状に複数形成され、本実施形態では図示略の走査線と信号線とによって区画された領域に対応させて一つずつ設けられている。そして、この画素電極１２０は、その端辺が走査線および信号線に沿うように配されており、ＴＦＴ１３０および走査線、信号線を除く領域を画素領域とするようになっている。
そして、上述のように構成された基板１１１上には絶縁層１１９を覆うようにラビング等の所定の配向処理が施されたポリイミド等からなる配向膜１２３が形成されている。
【００４２】
一方、対向基板１４０はカラーフィルタアレイ基板として構成され、ガラスやプラスチック等からなる基板本体１４１上に、図７に示す透明有機膜１３５とカラーフィルタ１４２が形成されている。更に、カラーフィルタ１４２上には、共通電極１４３（液晶駆動用電極）、配向膜１４４が順次積層されている。
透明有機膜１３５は、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾシクロブテンポリマ（ＢＣＢ）等の有機絶縁材料からなる。この透明有機膜１３５は基板１４１上に比較的厚く積層され、この透明有機膜１３５の表面側（液晶層側）には少なくとも画素領域に対応する位置に、複数の凹部１３６が設けられ、これらの凹部１３６上には更にＡｌやＡｇ等からなる反射膜１３７が形成され、反射膜１３７にも先の凹部１３６に合致する形状の凹部１３８が形成されている。この反射膜１３７の凹部１３８により液晶パネル１００に入射した光は一部散乱反射され、より広い観察範囲でより明るい表示が得られるようになっている。
また、図７に示すように、反射膜１３７には開口部１３７Ｂが設けられている。開口部１３７Ｂは、画素電極１２０に対応する位置に設けられている。
【００４３】
また図７に示すように、開口部１３７Ｂ上にカラーフィルタ１４２が積層されている。カラーフィルタ１４２は、画素電極１２０に対応する位置に配置されている。カラーフィルタ１４２は、青色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、赤色のカラーフィルタから構成されている。また、図７に示すように、カラーフィルタ１４２同士が相互に一定の間隔をあけて配置されており、カラーフィルタ１４２、１４２間にはブラックマトリックス層１４２Ｔが配置されている。
【００４４】
そして、図７に示すように、導光板１２の急斜面部１４ｂ…上に、カラーフィルタ１４２および反射膜の開口部１３７Ｂが配置されている。すなわち、急斜面部１４ｂ…、カラーフィルタ１４２および反射膜の開口部１３７Ｂが、導光板１２の出斜面１２ｂの法線方向に沿って重ねられている。
【００４５】
そして図７に示すように、本実施形態の液晶表示装置においては、光源装置から発した光２１９が、導光板１２の内部を透過して急斜面部１４ｂにより反射され、更に出斜面１２ｂから液晶表示パネル１００側に出射される。この光２１９は、出斜面１２ｂのほぼ法線方向に向けて出射される。急斜面部１４ｂの当該法線方向には、反射膜１３７の開口部１３７Ｂおよびカラーフィルタ１４２が位置しているため、光２１９がこれら開口部１３７Ｂおよびカラーフィルタ１４２を通過して液晶層１５０を透過することになる。
【００４６】
このように、急斜面部１４ｂで反射された光２１９の反射方向の先に、反射膜の開口部１３７Ｂが配置されているので、導光板１２からの光が開口部１３７Ｂを通じて液晶層１５０側に効率よく透過されて、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
特に上記の液晶表示装置によれば、急斜面部１４ｂと開口部１３７Ｂとが相互に重なるように配置させるだけで、導光板１２からの光を開口部１３７Ｂを通じて液晶層１５０側に効率よく透過させることができる。
【００４７】
尚、第１の実施形態の場合と同様に、出斜面１２ｂから出射される光の方向は、緩斜面部１４ａ及び急斜面部１４ｂの角度及びピッチにより変更することができる。従って急斜面部１４ｂ、開口部１３７Ｂ及びカラーフィルタ１４２について、導光板１２の出斜面１２ｂの法線方向に沿って重ねることは必ずしも必要がなく、急斜面部１４ｂで反射された光の反射方向の先に、反射膜の開口部１３７Ｂが配置されていればよい。
【００４８】
尚、図７ではアクティブ駆動素子を観察側に配置した例を示したが、アクティブ駆動素子を観察側と反対側の基板に配置しても良い。
【００４９】
【実施例】
緩斜面部の角度θ_１を１．８°とし、急斜面部の角度θ_２を４２°とし、ピッチＰを１９１．３μｍとしたこと以外は図１〜図４に示したものと同様な導光板を製造し、この導光板を用いてバックライトを製造した。尚、上述のピッチを急斜面部のピッチ成分と緩斜面部のピッチ成分に分けた場合、急斜面部のピッチは６．５μｍとなり、緩斜面部のピッチは１８４．８μｍとなる。
また、基板上に透明有機膜を形成した後、この透明有機膜上にＡｌからなる反射膜を蒸着により積層した。次に反射膜に一辺が２０μｍの矩形状の開口部をレーザー法によって複数形成した。各開口部は、相互に１９１μｍの間隔をもってマトリックス状に形成された。このようにして図１または図４に示すような反射体を製造した。
更に、反射体の各開口部上に、一辺が５５μｍの矩形状のカラーフィルタを複数形成した。各カラーフィルタは、相互に６４μｍの間隔をもってマトリックス状に形成された。このようにして図１または図４に示すようなカラーフィルタを製造した。
更に、カラーフィルタ上に、オーバーコート層、ストライプ電極、配向膜を形成した。
また、別の基板上にストライプ電極、オーバーコート層、配向膜を順次形成した。
【００５０】
そして、得られた一対の基板の間に液晶層を封入して液晶表示パネルを形成するととともに、液晶表示パネルの一方の基板（反射体を設けた基板）の外側に先程のバックライトを貼り合わせた。液晶表示パネルとバックライトを貼り合わせる際には、導光板の急斜面部と反射膜の開口部が重なるように貼り合わせた。このようにして、図１または図４に示したものと同様な液晶表示装置を製造した。
この液晶表示装置を実施例とした。
【００５１】
また、液晶表示パネルとバックライトを貼り合わせる際に、導光板の急斜面部と反射膜の開口部との重ね合わせを特に考慮せずに貼り合わせたこと以外は、上記実施例と同様にして比較例の液晶表示装置を製造した。
【００５２】
得られた実施例および比較例の液晶表示装置について、バックライトを点灯させた際の液晶表示装置の表示輝度を測定したところ、実施例の表示輝度は、比較例の表示輝度に対して３０％増の明るさが得られた。
【００５３】
【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によれば、光源から出射された光を急斜面部で反射して導光板の出射面から液晶表示パネルに照射できるので、液晶表示パネルを裏側から照明することができ、バックライトとして機能させることができる。そして、急斜面部で反射された光の反射方向の先に、反射膜の開口部が配置されているので、バックライトからの光を開口部を通じて液晶層側に効率よく透過させることができ、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の断面模式図。
【図２】図１の液晶表示装置に備えられるバックライトを示す斜視図。
【図３】バックライトの導光板の要部を示す断面模式図。
【図４】図１に示した液晶表示装置の要部を示す断面模式図。
【図５】図１に示した液晶表示装置に備えられる反射体の部分斜視図。
【図６】導光板の急斜面部と反射膜の開口部とカラーフィルタの位置関係を示す平面模式図。
【図７】本発明の第２の実施形態である液晶表示装置の要部を示す断面模式図。
【符号の説明】
１０…バックライト、１２…導光板、１２ａ…一端面、１２ｂ…出斜面、１２ｃ…プリズム面（反射面）、１３…光源装置（光源）、１４…溝、１４ａ…緩斜面部、１４ｂ…急斜面部、２０…液晶表示パネル、２１…基板、２２…基板（一方の基板）、２３…液晶層、３１…透明有機膜、３２…反射膜、３２Ａ…凹部、３２Ｂ…開口部、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ…カラーフィルタ、３５…ストライプ電極（液晶駆動用電極）、Ａ…液晶表示装置、Ｐ’…法線方向、Ｒｍ…光の反射方向

Claims

バックライトと、該バックライトの出射面外方に備えられた半透過型の液晶表示パネルとを具備してなり、
液晶表示パネルは、液晶層を挟んで対向する一対の基板を備え、前記一対の基板のうち、一方の基板の液晶層側に、透明有機膜と反射膜と液晶駆動用電極とが少なくとも形成され、前記反射膜に前記バックライトからの光を透過させるための複数の開口部が設けられてなり、
前記バックライトは、導光板と、該導光板の一端面側に配置された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるための凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされ、前記反射面には緩斜面部と該緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される溝が複数ストライプ状に連続形成されてなり、
前記急斜面部と前記開口部からのバックライト出射光の光束とが相互に略重なるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記急斜面部と前記開口部とが、前記出斜面の法線方向に沿って略重なるように配置さ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。
前記反射膜上にカラーフィルタが形成され、前記導光板の前記急斜面部と前記カラーフィルタと前記反射膜の前記開口部とが相互に重なるように配置されている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。
前記反射膜に内面が球面の一部をなす多数の凹部が連続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶駆動用電極が複数のストライプ電極により構成さ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。
前記液晶駆動用電極が一の共通電極により構成さ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。