(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調層を含む多層構造体と、該多層構造体を狭持する１対の第一及び第二の基板とを含む光変調表示装置であって、
少なくとも前記第一の基板は、その内部を光が伝搬するように構成され、
前記多層構造体は、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し且つ前記第一の基板に直接接する低屈折率層を含むことで、前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成し、
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、特定の偏光のみを透過させる偏光層を更に含む光変調表示装置。
【請求項２】
前記低屈折率層の屈折率（ｎＬ）と前記第一の基板の屈折率（ｎ１）が、ｎＬ−ｎ１＜−０．０１で与えられる条件を満たす請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項３】
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を更に含む請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項４】
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項５】
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在する請求項４記載の光変調表示装置。
【請求項６】
前記低屈折率層が、透明材料からなる請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項７】
前記低屈折率層が、ＳｉＯ２からなる請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項８】
前記低屈折率層が、ＭｇＦからなる請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項９】
前記低屈折率層と該液晶層との間に位置する前記偏光層は、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置した複数のカラー偏光層からなる請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１０】
前記偏光層に加え、更に少なくとも１層以上の位相差層が前記低屈折率層と該液晶層との間に位置する請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１１】
前記偏光層は、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置した複数のカラー偏光層からなり、該複数のカラー偏光層と少なくとも１層以上の位相差層とが前記低屈折率層と該液晶層との間に位置する請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１２】
前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、前記偏光層と、少なくとも１層以上の位相差層とをこの順で積層した積層体を含む請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１３】
前記第一の基板の第一の側端部近傍に光源が配置され、且つ、該第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出している請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１４】
前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる前記液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含む請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１５】
前記多層構造体は、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、少なくとも１層以上の位相差層とをこの順で前記低屈折率層と該液晶層との間に積層した積層体の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含む請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１６】
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に光源が設けられ、前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設ける請求項１記載の光変調表示装置。
【請求項１７】
光変調層を含む多層構造体と、
均一の屈折率を有すると共に、内部を光が伝搬するように構成された光伝播領域とを含む光変調表示装置であって、
前記多層構造体は、前記光伝播領域の屈折率よりも低い屈折率を有し且つ前記光伝播領域に直接接する低屈折率層を含むことで、前記光伝播領域と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成し、
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、特定の偏光のみを透過させる偏光層を更に含む光変調表示装置。
【請求項１８】
前記低屈折率層の屈折率（ｎＬ）と前記光伝播領域の屈折率（ｎ１）が、ｎＬ−ｎ１＜−０．０１で与えられる条件を満たす請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項１９】
前記光伝播領域を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記光伝播領域からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を更に含む請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項２０】
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項２１】
前記低屈折率層が、透明材料からなる請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項２２】
前記光伝播領域が、内部を光が伝搬するように構成された基板からなる請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項２３】
前記光伝播領域が、内部を光が伝搬するように構成された基板と、該基板と前記低屈折率層との間に挿入され且つ該基板の屈折率と同じ屈折率を有する薄膜とを含む請求項１７記載の光変調表示装置。
【請求項２４】
一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、液晶層からなる光変調層と、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、前記液晶層と前記低屈折率層との間に位置し特定の偏光のみを透過させる偏光層と、少なくとも１層以上の位相差層とを少なくとも含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した液晶表示装置。
【請求項２５】
前記低屈折率層の屈折率（ｎＬ）と前記第一の基板の屈折率（ｎ１）が、ｎＬ−ｎ１＜−０．０１で与えられる条件を満たす請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在する請求項２６記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
前記低屈折率層が、透明材料からなる請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項２９】
前記低屈折率層が、ＳｉＯ２からなる請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３０】
前記低屈折率層が、ＭｇＦからなる請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３１】
前記第一の基板の前記第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出している請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３２】
前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含む請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３３】
前記多層構造体は、前記カラーフィルタ層と、前記位相差層と、前記液晶層の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含む請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３４】
前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設ける請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項３５】
一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、液晶層からなる光変調層と、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置され前記低屈折率層と該液晶層との間に位置する複数のカラー偏光層と、少なくとも１層以上の位相差層とを少なくとも含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した液晶表示装置。
【請求項３６】
前記低屈折率層の屈折率（ｎＬ）と前記第一の基板の屈折率（ｎ１）が、ｎＬ−ｎ１＜−０．０１で与えられる条件を満たす請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項３７】
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項３８】
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在する請求項３７記載の液晶表示装置。
【請求項３９】
前記低屈折率層が、透明材料からなる請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４０】
前記低屈折率層が、ＳｉＯ２からなる請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４１】
前記低屈折率層が、ＭｇＦからなる請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４２】
前記第一の基板の前記第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出している請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４３】
前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含む請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４４】
前記多層構造体は、前記複数のカラー偏光層と、前記位相差層と、前記液晶層の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含む請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４５】
前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設ける請求項３５記載の液晶表示装置。
【請求項４６】
一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、液晶層からなる光変調層と、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、前記低屈折率層と該液晶層との間に位置し特定の偏光のみを透過させる偏光層と、帯電微粒子充填層とを含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した光変調表示装置。
【請求項４７】
前記低屈折率層の屈折率（ｎＬ）と前記第一の基板の屈折率（ｎ１）が、ｎＬ−ｎ１＜−０．０１で与えられる条件を満たす請求項４６記載の光変調表示装置。
【請求項４８】
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる請求項４６記載の光変調表示装置。
【請求項４９】
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在する請求項４８記載の光変調表示装置。
【請求項５０】
前記低屈折率層が、透明材料からなる請求項４６記載の光変調表示装置。
【請求項５１】
前記低屈折率層が、ＳｉＯ２からなる請求項４６記載の光変調表示装置。
【請求項５２】
前記低屈折率層が、ＭｇＦからなる請求項４６記載の光変調表示装置。
【請求項５３】
内部を光が伝搬するように構成された第一の基板と、該第一の基板と対を成す第二の基板との間に狭持される多層構造体であって、液晶層からなる光変調層と、前記第一の基板に接し且つ前記第一の基板よりも屈折率が低い物質からなる低屈折率層と、前記低屈折率層と該液晶層との間に位置し特定の偏光のみを透過させる偏光層とを含む多層構造体とを含む光変調素子を製造する工程と、
その後、前記光変調素子における前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を形成する工程とを含む光変調表示装置の製造方法。
【請求項５４】
前記反射構造体を形成する工程は、更に、前記第一の基板の前記反対側に、紫外線硬化性透明樹脂を塗布する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記紫外線硬化性透明樹脂に押しつけたまま、前記第一の基板の第一の側端部より紫外線を前記第一の基板内に導入し、前記紫外線硬化性透明樹脂を硬化させることで、前記金型の形状を前記紫外線硬化性透明樹脂に転写する工程とからなる請求項５３記載の光変調表示装置の製造方法。
【請求項５５】
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、透明樹脂シートを形成する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記透明樹脂に押しつけ圧力を加えたまま、前記透明樹脂シートを該透明樹脂シートのガラス転移点以上の温度まで加熱し、前記金型の形状を前記透明樹脂シートに転写する工程と、
前記圧力を加えつづけたまま、前記透明樹脂シートを室温まで冷却する工程と、
前記金型を前記透明樹脂シートから剥離する工程とからなる請求項５３記載の光変調表示装置の製造方法。
【請求項５６】
前記反射構造体を形成する工程の後、更に、前記光変調表示装置を複数の個別の光変調表示装置に分割する工程を含む請求項５３記載の光変調表示装置の製造方法。
【請求項５７】
前記光変調素子を製造する工程は、前記一対の第一及び第二の基板を組み立てる工程を含み、該組み立て工程の前に、更に前記第一及び第二の基板の少なくとも一方における前記光変調層が存在する側に、切り込み線を予め設ける工程を更に含む請求項５６に記載の光変調表示装置の製造方法。
【請求項５８】
内部を光が伝搬するよう構成された第一の基板と、該第一の基板と対を成す第二の基板と、該第一及び第二の基板間に狭持される多層構造体であって、液晶層と、前記第一の基板に接し且つ前記第一の基板よりも屈折率が低い物質からなる低屈折率層と、前記低屈折率層と該液晶層との間に位置し特定の偏光のみを透過させる偏光層とを含む多層構造体とを含む液晶素子を製造する工程と、
その後、前記液晶素子における前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を形成する工程とを含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項５９】
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、紫外線硬化性透明樹脂を塗布する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記紫外線硬化性透明樹脂に押しつけたまま、前記第一の基板の第一の側端部より紫外線を前記第一の基板内に導入し、前記紫外線硬化性透明樹脂を硬化させることで、前記金型の形状を前記紫外線硬化性透明樹脂に転写する工程とからなる請求項５８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６０】
前記反射構造体を形成する工程は、
前記第一の基板が有する前記反対側に、透明樹脂シートを形成する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記透明樹脂に押しつけ圧力を加えたまま、前記透明樹脂シートを該透明樹脂シートのガラス転移点以上の温度まで加熱し、前記金型の形状を前記透明樹脂シートに転写する工程と、
前記圧力を加えた状態で、前記透明樹脂シートを室温まで冷却する工程と、
前記金型を前記透明樹脂シートから剥離する工程とからなる請求項５８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６１】
前記反射構造体を形成する工程の後、更に、前記液晶表示装置を複数の個別の液晶表示装置に分割する工程を含む請求項５８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６２】
前記液晶素子を製造する工程は、前記一対の第一及び第二の基板を組み立てる工程を含み、該組み立て工程の前に、前記第一及び第二の基板の少なくとも一方における前記液晶層が存在する側に、切り込み線を予め設ける工程を更に含む請求項６１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、表示装置を照らす面状照明装置を備えた光変調表示装置およびその製造方法、並びにその光変調表示装置を搭載した表示機器に関する。
背景技術
携帯電話や携帯情報端末などバッテリーを主電源とする電子機器の表示部に、反射型液晶表示装置が広く用いられる。しかしながら、反射型液晶表示装置は周囲の外部光を利用していることから、夜間など周囲光が乏しい場合には表示が見づらいか、もしくは、見えなくなる。そこで、近年、反射型液晶表示装置は、観察者側から照明するためのフロントライトを備え、暗闇など周囲光が乏しい環境においてもフロントライトを点灯し、表示を見やすくしている。あるいは、通常の表示には周囲光を利用し、周囲光が乏しい場合には半透過型液晶表示装置の背面から照明し、表示を見やすくする技術が知られている。
また、紙に代わる表示媒体として電子ペーパーの開発が行われている。電子ペーパーとして、コレステリック液晶を用いたものや電気泳動を利用したものが開発されている。
発明が解決しようとする課題
しかし、液晶表示装置の外側にフロントライトを備えるとこのフロントライトの厚み分だけ表示に奥行き感が生じ、表示品位の低下を招いてしまう。この問題の解決策として、液晶表示装置の観察者側の透明基板にフロントライトの導光機能を付与した構造が知られている。この構造の典型例が、例えば、特開2001-215509号公報(第一の従来技術)に開示されている。図1は前記第一の従来技術における液晶表示装置の構成を示す断面図である。
従来の液晶装置は、観察者側偏光板35a、観察者側透明基板31、透明電極32、液晶層36、透明電極33、背面透明基板34、背面偏光板35b、反射層37からなる積層構造と、観察者側透明基板31の1辺部に沿って延在する光源38とを含む。前記第一の従来技術では観察者側透明基板31の観察者側表面に微細な凹凸を形成し、観察者側透明基板31にフロントライトの導光機能を付与させている。このような構成とすることでフロントライトの厚みが無くなり、上記課題であった表示品位の低下という課題を克服できる。
ところが、前記第一の従来技術では観察者側透明基板31の下部に透明電極32が直接接している。液晶表示装置に用いられている透明電極は、通常、ITO(Indium Tin Oxide)からなる。ITOからなる透明電極の屈折率は、その成膜方法に依存するが、概ね屈折率は1.7〜2.0程度である。具体的には、蒸着法で成膜した場合、屈折率は約1.7である。イオンプレーティング法で成膜した場合、屈折率は約1.8〜1.9である。スパッタ法で成膜した場合、屈折率は約1.9〜2.0である。すなわち、いずれの成膜方法で透明電極を成膜した場合も、透明電極の屈折率(1.7〜2.0程度)は、透明基板の屈折率(n＝1.5前後)よりも高い。したがって、透明基板の側面より入射した光は、透明基板と透明電極との界面で全反射せず、該入射光のほとんどが入光側側面近傍で液晶層8へ出射してしまう。このため、光が入射する透明基板側面とは反対側の側面である反入光側側面まで十分に導光させることができない。また、ほとんどの入射光が入光側近傍に集中することになる。このため、入光側に近い位置では表示は明るいが、入光側から遠ざかるにつれ、すなわち反入光側に近づくにつれて表示が暗くなってしまう。すなわち、表示面内で照明ムラが生じる。
第2の従来技術が特開2001-21883号公報(第二の従来技術)に開示される。第二の従来技術では、フロントライトの導光板として機能する凹凸を有する第1の基板(ガラス基板)の下方に、偏光板、位相差板、拡散板、カラーフィルタ、透明電極が配されている。しかし、前記第一の従来技術の場合と同様に、偏光板の主成分として一般的に用いられているPVA(ポリビニルアルコール)の屈折率は1.49〜1.53であり、ガラス基板の屈折率と同等あるいはそれより大きくなり、基板に入射した光を反入光側側面まで十分に導光させることができない。
さらに、電子ペーパーは種々の方式で開発が行われているが、上記反射型液晶表示装置のような外部光源を有するものは一般に知られておらず、夜間など周囲光が乏しい場合には電子ペーパーの表示が見づらい、もしくは、見えなくなる。こうした電子ペーパーに、上記第一の従来技術あるいは上記第二の従来技術のようなフロントライトを設けて周囲光が乏しい場合に生じる問題を解決できたとしても、フロントライトを設けることで生じる上記課題は解決することはできない。
発明の開示
そこで、本発明の目的は、上記従来の技術が抱える問題点及び欠点を解決することができる光変調表示装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、光変調層を挟持する基板に導光機能を付与した光変調表示装置において、反入光側側面まで入射光を十分に導光させるだけの導光量を確保し、表示の照明ムラを低減した光変調表示装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、上記従来の技術が抱える問題点及び欠点を解決することができる光変調表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、光変調層を挟持する基板に導光機能を付与した光変調表示装置において、反入光側側面まで入射光を十分に導光させるだけの導光量を確保し、表示の照明ムラを低減した光変調表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、上記従来の技術が抱える問題点及び欠点を解決することができる液晶表示装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、光変調層を挟持する基板に導光機能を付与した光変調表示装置において、反入光側側面まで入射光を十分に導光させるだけの導光量を確保し、表示の照明ムラを低減した液晶表示装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、上記従来の技術が抱える問題点及び欠点を解決することができる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、光変調層を挟持する基板に導光機能を付与した光変調表示装置において、反入光側側面まで入射光を十分に導光させるだけの導光量を確保し、表示の照明ムラを低減した液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の第一の態様によれば、光変調層を含む多層構造体と、該多層構造体を狭持する1対の第一及び第二の基板とを含む光変調表示装置であって、
少なくとも前記第一の基板は、その内部を光が伝搬するように構成され、
前記多層構造体は、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し且つ前記第一の基板に直接接する低屈折率層を含むことで、前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した光変調表示装置が提供される。
前記低屈折率層の屈折率(nL)と前記第一の基板の屈折率(n1)が、nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすことが好ましい。
前記光変調層は液晶層から構成し得る。
光変調表示装置は、更に、前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を含む。
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体からなる。
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在することが好ましい。
前記低屈折率層は透明材料から構成し得る。
前記低屈折率層は、SiO2或MgFで構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、特定の偏光のみを透過させる偏光層を更に含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置した複数のカラー偏光層を更に含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、特定の偏光のみを透過させる偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とを含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置した複数のカラー偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とを含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記低屈折率層と該液晶層との間に、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、特定の偏光のみを透過させる偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とをこの順で積層した積層体を含むよう構成し得る。
前記第一の基板の第一の側端部近傍に光源が配置され、且つ、該第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出することが好ましい。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記多層構造体は、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、特定の偏光のみを透過させる偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とをこの順で前記低屈折率層と該液晶層との間に積層した積層体の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含むよう構成し得る。
前記光変調層が液晶層からなり、前記第一の基板の第一の側端部の近傍に光源が設けられ、前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設けるよう構成し得る。
本発明の第二の態様によれば、光変調層を含む多層構造体と、均一の屈性率を有すると共に、内部を光が伝搬するように構成された光伝播領域とを含む光変調表示装置であって、
前記多層構造体は、前記光伝播領域の屈折率よりも低い屈折率を有し且つ前記光伝播領域に直接接する低屈折率層を含むことで、前記光伝播領域と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した光変調表示装置を提供する。
前記低屈折率層の屈折率(nL)と前記光伝播領域の屈折率(n1)が、nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすことが好ましい。
前記光伝播領域を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記光伝播領域からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を更に含むことが好ましい。
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体で構成し得る。
前記低屈折率層は透明材料で構成し得る。
前記光伝播領域は、内部を光が伝搬するように構成された基板で構成し得る。また、前記光伝播領域は、内部を光が伝搬するように構成された基板と、該基板と前記低屈折率層との間に挿入され且つ該基板の屈折率と同じ屈折率を有する薄膜とを含むよう構成し得る。該基板は、例えば、本発明の他の態様における第一の基板に相当する。
本発明の第三の態様によれば、一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層と、特定の偏光のみを透過させる偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とを少なくとも含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した液晶表示装置を提供する。
前記低屈折率層の屈折率(nL)と前記第一の基板の屈折率(n1)が、nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすことが好ましい。
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体で構成し得る。
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在することが好ましい。
前記低屈折率層は透明材料で構成し得る。
前記低屈折率層は、SiO2或いはMgFで構成し得る。
前記第一の基板の前記第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出していることが好ましい。
前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含むよう構成し得る。
前記多層構造体は、前記カラーフィルタ層と、前記偏光層と、前記位相差層と、前記液晶層の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含むよう構成し得る。
前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設けることが好ましい。
本発明の第4の態様によれば、一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させ且つ各画素領域内に空間配置した複数のカラー偏光層と、少なくとも1層以上の位相差層とを少なくとも含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した液晶表示装置を提供する。
前記低屈折率層の屈折率(nL)と前記第一の基板の屈折率(n1)が、nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすことが好ましい。
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体から構成し得る。
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在することが好ましい。
前記低屈折率層は透明材料で構成し得る。
前記低屈折率層は、SiO2或いはMgFで構成し得る。
前記第一の基板の前記第一の側端部は、第二の基板の側端部と比較してより外側に突出していることが好ましい。
前記多層構造体は、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため、前記多層構造体に含まれる液晶層の周囲領域に設けられたシール部材と、前記界面に対し垂直な方向から見て該シール部材とオーバーラップするよう整合する遮光層とを更に含むよう構成し得る。
前記多層構造体は、前記カラー偏光層と、前記位相差層と、前記液晶層の周囲領域に、前記一対の第一及び第二の基板を貼り合わせるため設けられたシール部材を更に含むよう構成し得る。
前記一対の第一及び第二の基板間に液晶材料を注入する際に用いられる液晶注入口を、前記第一の側端部とは異なる前記液晶層の側部に設けることが好ましい。
本発明の第5の態様によれば、一対の第一及び第二の基板であって、少なくとも第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成された前記第一及び第二の基板と、
前記第一の基板の第一の側端部の近傍に設けられた光源と、
前記第一及び第二の基板の間に狭持される多層構造体であって、前記第一の基板の屈折率よりも低い屈折率を有し更に前記第一の基板に直接接する低屈折率層と、第一の透明電極層と、第一の絶縁層と、帯電微粒子を充填した帯電微粒子充填層と、第二の絶縁層と、第二の透明電極層とを含む多層構造体と、
前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体とを少なくとも含み、
前記第一の基板と前記低屈折率層との界面が、該界面に斜め方向に入射される光を全反射するよう構成した光変調表示装置を提供する。
前記低屈折率層の屈折率(nL)と前記第一の基板の屈折率(n1)が、nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすことが好ましい。
前記反射構造体は、前記第一の基板と反対側に複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方を有する層状構造体で構成し得る。
前記複数の突起及び複数の溝の内少なくとも一方が、前記光変調表示装置が有する表示領域とほぼ等しい領域に存在することが好ましい。
前記低屈折率層は透明材料で構成し得る。
前記低屈折率層は、SiO2或いはMgFで構成し得る。
本発明の第6の態様によれば、内部を光が伝搬するように構成された第一の基板と、該第一の基板と対を成す第二の基板と、前記第一及び第二の基板間に狭持される多層構造体であって、光変調層と、前記第一の基板に接し且つ前記第一の基板よりも屈折率が低い物質からなる低屈折率層とを含む多層構造体とを含む光変調素子を製造する工程と、
その後、前記光変調素子における前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を形成する工程とを含む光変調表示装置の製造方法を提供する。
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、紫外線硬化性透明樹脂を塗布する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記紫外線硬化性透明樹脂に押しつけたまま、前記第一の基板の第一の側端部より紫外線を前記第一の基板内に導入し、前記紫外線硬化性透明樹脂を硬化させることで、前記金型の形状を前記紫外線硬化性透明樹脂に転写する工程とからなる。
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、透明樹脂シートを形成する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記透明樹脂に押しつけ圧力を加えたまま、前記透明樹脂シートを該透明樹脂シートのガラス転移点以上の温度まで加熱し、前記金型の形状を前記透明樹脂シートに転写する工程と、
前記圧力を加えつづけたまま、前記透明樹脂シートを室温まで冷却する工程と、
前記金型を前記透明樹脂シートから剥離する工程とからなる。
前記反射構造体を形成する工程の後、更に、前記光変調表示装置を複数の個別の光変調表示装置に分割する工程を含む。
前記光変調素子を製造する工程は、前記一対の第一及び第二の基板を組み立てる工程を含み、該組み立て工程の前に、更に前記第一及び第二の基板の少なくとも一方における前記光変調層が存在する側に、切り込み線を予め設ける工程を含む。
本発明の第7の態様によれば、内部を光が伝搬するように構成された第一の基板と、該第一の基板と対を成す第二の基板と、前記第一及び第二の基板間に狭持される多層構造体であって、液晶層と、前記第一の基板に接し且つ前記第一の基板よりも屈折率が低い物質からなる低屈折率層とを含む多層構造体とを含む液晶素子を製造する工程と、
その後、前記液晶素子における前記第一の基板を基準として前記低屈折率層と反対側に、前記第一の基板からの斜め方向に入射される光の少なくとも一部分を、前記界面に対し垂直或いは垂直に近い角度で反射するための反射構造体を形成する工程とを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、紫外線硬化性透明樹脂を塗布する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記紫外線硬化性透明樹脂に押しつけたまま、前記第一の基板の第一の側端部より紫外線を前記第一の基板内に導入し、前記紫外線硬化性透明樹脂を硬化させることで、前記金型の形状を前記紫外線硬化性透明樹脂に転写する工程とからなる。
前記反射構造体を形成する工程は、更に、
前記第一の基板が有する前記反対側に、透明樹脂シートを形成する工程と、
複数の突起及び複数の溝のうち少なくともいずれか一方を有する金型を前記透明樹脂に押しつけ圧力を加えたまま、前記透明樹脂シートを該透明樹脂シートのガラス転移点以上の温度まで加熱し、前記金型の形状を前記透明樹脂シートに転写する工程と、
前記圧力を加えつづけたまま、前記透明樹脂シートを室温まで冷却する工程と、
前記金型を前記透明樹脂シートから剥離する工程とからなる。
前記反射構造体を形成する工程の後、更に、前記液晶表示装置を複数の個別の液晶表示装置に分割する工程を含む。
前記液晶素子を製造する工程は、前記一対の第一及び第二の基板を組み立てる工程を含み、該組み立て工程の前に、更に前記第一及び第二の基板の少なくとも一方における前記液晶層が存在する側に、切り込み線を予め設ける工程を更に含む。
前述したように本発明は、光変調表示装置を提供する。光変調表示装置は、光変調層及び該光変調層を狭持する1対の第一及び第二の基板を含む。ここで、前記第一の基板はその内部を光が伝搬するように構成される。更に、前記第一の基板は、該第一の基板よりも屈折率が低い低屈折率層を光変調層に近い側に有する。
従来の光変調表示装置では、光変調層を狭持する1対の第一及び第二の基板の内側、すなわち、光変調層に近い表面には前述の透明電極や偏光板、絶縁膜、あるいは、カラーフィルタのようなパターン構造が接していた。透明電極の屈折率は1.7〜2.0である。ポリカーボネートからなる絶縁膜の屈折率は1.58である。カラーフィルタの屈折率は1.49〜1.55である。これら屈折率は、前述の基板の屈折率1.5前後よりも高いか、あるいは、ほぼ一致する。従って、透明基板側より入射した光は、基板との界面では全反射しない。さらに、カラーフィルタのようにパターン化された構造が前述の基板に接していると、パターン間やパターン上で光の散乱が生じ、照明ムラの原因となると共に表示が淡くなる。これらが従来の光変調表示装置が抱える問題点であった。
しかしながら、本発明のように、内部を光が伝搬するように構成した前記第一の基板の内側、すなわち光変調層に近い側に、該基板よりも屈折率が小さい低屈折率層を設けることで、基板の側面より入射した光が該第一の基板と該低屈折率との界面で全反射する。このため、光が入射した基板の側面と反対側の側面すなわち反入光側まで入射光を伝搬させられるので導光量を十分確保できる。
また、基板よりも屈折率が小さい低屈折率層を透明材料で構成し、且つ該基板と平滑面で接するよう構成することで、上記散乱による照明ムラをなくすことができる。
さらに、透明材料で構成した前記低屈折率層の内側に、透明電極、配向膜、絶縁膜、カラーフィルタの少なくともいずれか1つを配置しても、前述の基板と透明材料で構成した前記低屈折率層との界面で、入射光が全反射する。このため、透明電極、配向膜、絶縁膜やカラーフィルタの材料の選択の自由度が拡大し、よって、光変調表示装置の構成の自由度を高める効果も生まれる。
なお、透明材料で構成した前述の低屈折率層の厚さが波長よりも薄いと、前述の低屈折率層と基板との界面でのエバネッセント波(evanescent wave)による入射光の減衰が起こる。この入射光の減衰の発生を避けるためには、透明材料で構成した前述の低屈折率層の厚さは800nm以上が望ましい。前述の低屈折率層の厚さが800nm以上である場合、可視光波長全域で可視光波長以上の前述の低屈折率層の厚さを確保することになるため、入射光の減衰を確実に回避することが可能となる。
ここで、前記第一の基板よりも屈折率が低い前述の低屈折率層の屈折率(nL)と前記第一の基板の屈折率(n1)との関係が、nL−n1＜−0.01の条件を満たすことが好ましい。すなわち、|nL−n1|＞0.01、及びnL＜n1の条件を満たすことが好ましい。
図2に示す様な構成を有する光変調(液晶)表示装置300を使用して本願発明者等が行ったシミュレーションの具体的方法とその結果を以下説明する。
即ち、図2に示す様に、液晶層を狭持する1対の基板のうち、観察者側Zの透明基板1の観察者側Zの表面102に突起状の凹凸部を所定の間隔で形成した突起部11を設けると共に、上記透明基板1の内側、つまり観察者側Zとは反対側の表面101に、平坦な表面を有する透明材料層3を形成し、更に上記透明材料層3における上記透明基板1と反対側の面に、適宜、液晶層8を設けると共に、上記液晶層8における上記透明材料層3と反対側の面に、鏡面ミラー等からなる反射板405を設ける。
そして、上記透明基板1の第一の側端部に光源12を設けると共に、該光源12の後ろ側に反射板13を配置する。更に、上記透明基板1の前述の第一の側端部と反対側の第二の端部に、第一の受光器120を設けると共に、上記液晶層8の第二の端部に、第二の受光器130を設ける。上記第一の受光器120は、上記透明基板1を伝搬した光の量である導光量を測定する。一方、上記第二の受光器130は、上記液晶層8を透過してくる迷光の光量を測定する。
ここで、上記迷光は、図2において点線で表わされる。迷光とは、液晶層8には入射するが、入射角度すなわち液晶層8の法線方向からの角度が大きいため、反射板405に到達せず、すなわち反射板405で反射せずに反入光側まで達した光、もしくは反射板405で反射された光であって、且つ液晶層8と透明材料層3との界面で全反射され、液晶層8内に閉じ込めた光のことである。
そして、シミュレーションにおいては、上記透明基板1の屈折率n1と上記透明材料層3を構成する部材の屈折率nLとの屈折率差Δn、つまりΔn＝(透明材料層3の屈折率nL)−(透明基板1の屈折率n1)を変化させ、導光量および迷光量をそれぞれ測定して分析した。その結果を図3に示す。導光量は◆及び実線で示し、一方迷光量は□及び点線で示す。
即ち、図3に示す通り、導光量は上記屈折率差Δnが0以上となると急激に低下する事が判明した。又、上記迷光量は、上記屈折率差Δnが0以上となると急激に増加する事が判明した。
また、上記シミュレーションでは、光調光層として液晶層を選択したが、光変調層として他の光調光層、例えば、電気泳動法で用いられるトナー層を用いた場合にも同様に、導光量は屈折率差Δnが0以上となると急激に低下し、上記迷光量は屈折率差Δnが0以上となると急激に増加することが判明した。
従って、本発明における上記目的を達成するためには、上記屈折率差Δnが0未満、つまり、Δn＜0の条件を満たす必要があることが判明した。
一方、実際に基板内部に該低屈折率層を形成したとしても、該低屈折率層を構成する透明材料層内の表面粗さや密度不均一性により、該低屈折率層の屈折率に±0.01程度の誤差は生じる可能性がある。屈折率に±0.01程度の誤差が生じた場合、基板の屈折率(n1)と該低屈折率層の屈折率(nL)の差(Δn)をΔn＝nL−n1＜−0.01で与えられる条件を満たすよう規定すれば、いかなる場合においても屈折率を基板の屈折率よりも低くできる。
前述のシミュレーション結果および層形成上の問題を勘案すると、基板の屈折率と該低屈折率の屈折率との関係をnL−n1＜−0.01と規定することで、たとえ該低屈折率層の屈折率に±0.01程度の誤差が生じた場合であっても、入射光は確実に基板と該低屈折率層との界面で全反射することから基板内に十分な導光量を確保できる。
また、基板の屈折率と該低屈折率層の屈折率との関係をnL−n1＜0と規定することで、たとえ該低屈折率層の屈折率に±0.01程度の誤差が生じた場合であっても、入射光は基板と該低屈折率層との界面でほぼ全反射することから基板内に十分な導光量を確保できる。
更に、本発明によれば、前述の構成を有する液晶表示装置が提供される。ここで、前記光変調層は液晶層からなり、さらに、液晶層を狭持する一対の透明基板のうち第一の透明基板が、その内部を光が伝搬するように構成され、この第一の透明基板のうち液晶層に面した表面に、前記一方の透明基板よりも屈折率が低い透明材料からなる透明材料層を設ける。
従来の液晶表示装置では、液晶層を狭持する一対の透明基板の内側、すなわち液晶層に近い側の表面には前述の透明電極や偏光板、あるいは、カラーフィルタのようなパターン構造が接していた。透明電極、偏光板(屈折率:1.49〜1.53)、およびカラーフィルタの屈折率は透明基板の屈折率よりも高いか、あるいは、ほぼ一致する。したがって、透明基板との界面で透明基板側面より入射した光は全反射することができない。さらに、カラーフィルタのようにパターン化された構造が透明基板に接していると、パターン間やパターン上で光の散乱が生じ、照明ムラの原因となると共に表示が淡くなってしまう。
しかしながら、本発明のように透明基板の内側に該透明基板より低い屈折率を有する透明材料層を設けると、透明基板の第一の側面より入射した光が透明基板と該低屈折率を有する透明材料層との界面で全反射する。このため、前述の光が入射した第一の側面と反対側の反入光側すなわち第二の側面まで入射光を伝搬させられるので、十分な導光量を確保できる。
また、該透明基板より低い屈折率を有する透明材料層は、透明基板と平滑面で接する。このため、上記光の散乱による照明ムラをなくすことができる。
さらに、該透明基板より低い屈折率を有する透明材料層の内部に透明電極、偏光板、配向膜及びカラーフィルタの内少なくともいずれか1つを配置しても、該透明基板と該透明材料層の界面で光の全反射が生じるので、透明電極、偏光板、配向膜やカラーフィルタの材料の選択の自由度が拡大し、液晶表示装置の構成の自由度を高める効果も生まれる。
本発明は、さらに、前記基板の内部は光が伝搬するように構成され、この基板における光変調層が存在する基板表面とは逆側の基板表面に、突起及び／又は溝を設ける。すなわち、観察者側の基板上部、すなわち観察者側の基板表面に突起及び／又は溝を設けることで、光変調層へ出射する角度を制御できる。したがって、従来のように全反射せずに光変調層へ出射することはなく、表示の照明ムラを低減できる。さらに、従来のフロントライトの導光板厚みがなくなることから、表示の奥行き感を無くすことができると共に、液晶表示装置の薄型化及び軽量化が可能となる。
また、前記基板よりも屈折率が低い低屈折率層としては、前記基板よりも屈折率が低い物質で構成することが可能であるが、その中でも安定性及び信頼性の高い物質が好ましく、例えば、SiO2またはMgFが好ましい。
本発明によれば、さらに、前記基板よりも屈折率が低い低屈折率層と液晶層との間に特定の偏光のみを透過させる偏光層を形成し得る。基板外側、すなわち表面側に偏光層を配置すると、光源からの無偏光を液晶層へ入射するので、黒表示ができない。また、基板下部に直接偏光層を設けると、偏光層の屈折率が基板の屈折率にほぼ一致するので全反射できず、照明ムラの原因となる。したがって、偏光層を基板よりも屈折率が低い低屈折率層と液晶層との間に設けるとよい。このような構成にすることで基板から出射された無偏光の光源光を直接偏光、もしくは円偏光に偏光できるので表示を確実なものとできると同時に照明ムラも低減できる。
本発明によれば、さらに、前記基板よりも屈折率が低い低屈折率層と液晶層との間に異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させる複数のカラー偏光層を1画素内に空間配置し得る。これにより、偏光機能とカラーフィルタ機能を同一層が担うこととなるので、観察者側基板下部に配置する積層体の積層数が低減でき、製造プロセスの簡略化に効果がある。
本発明によれば、さらに、前記偏光層あるいはカラー偏光層と前記液晶層との間に位相差層を少なくとも1層以上配置することもできる。このように偏光層、あるいはカラー偏光層と液晶層との間に位相差層を少なくとも1層以上配置すれば、液晶の光学補償を行うことができ、表示の反転や色むら表示を無くすことができる。
本発明によれば、また、前記光変調層が液晶層で構成され、該液晶層は一対の第一及び第二の基板の間に挟持され、該第一の基板よりも屈折率が低い低屈折率層が該第一の基板と液晶層との間に設けられ、該低屈折率層と該液晶層との間に、異なる特定波長帯の光を透過するカラーフィルタ層、前記偏光層、前記少なくとも1層以上の位相差層からなる積層構造体を配置し得る。つまり、第一の基板側からカラーフィルタ層、偏光層、少なくとも1層以上の位相差層の順に、配置し得る。このような配置によって、露光工程が多いカラーフィルタ層の形成工程の後に、該偏光層及び該位相差層の形成を行うことで、素子の信頼性が向上すると共に、液晶の光学補正も可能となる。
本発明は、基板内部を光が伝搬するように構成された基板の光源を設ける側の端面が、前記一対の基板のうちの他方の基板よりも外側に突出していることを特徴とする。本発明のように、光源を設ける基板端面をもう一方の基板よりも外側に突出させることによって、光源と内部を光が伝搬する基板との接続が容易になり、光利用効率が向上する。
本発明は、図4に示すように、前記第一の基板に設けられた突起及び／又は溝は、光変調表示装置の表示領域500に対し平面でみてほぼ整合する領域に存在し得る。これにより、光変調層への無駄な出射光を減らし、光利用効率を向上させることができ、さらに無駄な出射光に起因する散乱光を抑制することで、表示装置の表示品位を向上し得る。また、基板における突起及び／又は溝が設けられた領域の幅が、光源から前記内部を光が伝搬する基板への出射光の幅とほぼ等しいことが、光利用効率の向上の視点で好ましい。
本発明によれば、図5に示すように、光変調層が液晶層からなり、光変調表示装置を構成する1対の基板を貼り合わせるシール材の上に遮光層を設てもよい。これにより、光変調層への出射光がシール材によって散乱し、表示品位が悪化することを防ぐことができる。また、シール材は、一般にエポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂で構成し得る。このため、前述の偏光層や前述のカラーフィルタ層と同様に、エポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂からなるシール材は、1.5付近の屈折率を有しており、第一の基板と液晶層との間に設けられると共に、該第一の基板よりも屈折率が低い低屈折率層が前記1対の基板を貼り合わせるシール材の上に存在することが導光量確保の視点から好ましい。
本発明によれば、図6に示すように、光変調層が液晶層で構成され、前記偏光層、前記カラー偏光層、前記位相差層が前記1対の基板を貼り合わせるシール材の上には存在しない。これにより、多層構造体を構成する各層の剥がれが抑制され、信頼性を向上させることができる。
本発明によれば、光変調層が液晶層で構成され、前記1対の基板間に液晶材料を注入するための液晶注入口を、基板内部を光が伝搬するように構成された前記第一の基板における光源が設けられた側以外の側に設けることができる。これにより、光源と内部を光が伝搬する前記第一の基板との接続が容易になる。
本発明は、更に、光変調表示装置の製造方法を提供する。ここで、光変調層と、該光変調層を狭持する一対の第一及び第二の基板と、該第一の基板と該光変調層との間に存在し、該第一の基板より屈折率が低い材料からなる低屈折率層とを含む光変調素子を製造した後に、前記第一の基板における低屈折率層とは反対側の表面に、突起及び／又は溝を形成する。光変調表示装置を組み立てる前に、第一の基板の観察者側表面に突起及び／又は溝を設けた場合、光変調素子の製造過程において、基板を固定できない、あるいは、観察者表面を傷つけてしまう可能性がある。しかしながら、本発明における、光変調表示装置の製造方法によれば、従来の光変調素子製造プロセスを適用できるため、上記の問題は発生しない。従って、プロセスにおける信頼性が向上するとともに、歩留も向上する。
また、本発明は、液晶表示装置の製造方法を提供する。ここで、一対の第一及び第二の透明基板のうち基板内部を光が伝搬するように構成された第一の透明基板より屈折率が低い材料からなる透明材料層が、この第一の透明基板と液晶層との間にあり、前記第二の透明基板と前記透明材料層との間に液晶層を狭持した構造を有する液晶素子を製造した後に、前記第一の透明基板における前記透明材料層とは反対側の表面に突起及び／又は溝を形成する。液晶表示装置を組み立てる前に、前記第一の基板の観察者側表面に突起及び／又は溝を設けてしまうと、液晶素子製造過程において、基板を固定できない、あるいは、観察者表面を傷つけてしまう可能性がある。しかしながら、本発明における液晶表示装置の製造方法によれば、従来の液晶素子製造プロセスを適用できるため、上記の問題は発生しない。従って、プロセスにおける信頼性が向上するとともに、歩留も向上する。
さらに、本発明は、光変調表示装置の製造方法を提供する。ここで、一対の第一及び第二の基板のうち、透明物質からなる前記第一の基板の表面に、該第一の基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層が、該第一の基板と光変調層との間にあり、前記低屈折率層と前記第二の基板の間に光変調層を狭持した構造を有する光変調素子を製造した後に、前記第一の基板における前記低屈折率層とは反対側の表面に、紫外線硬化透明樹脂を塗布し、そして、突起及び／又は溝を有する金型を前記紫外線硬化透明樹脂に押圧した状態で、前記第一の基板の側端面より紫外光を前記第一の基板内に導入し、前記紫外線硬化透明樹脂を硬化させる。本発明に係る光変調表示装置の製造方法によれば、紫外線硬化を行う工程のみで突起及び／又は溝を形成できるのでプロセス時間の短縮が可能となり、光変調表示装置の生産性を向上することが可能となる。
さらに、本発明は、光変調表示装置の製造方法を提供する。ここで、一対の第一及び第二の基板のうち第一の基板の表面に、該第一の基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層が、この第一の基板と光変調層との間にあり、前記一対の基板の間に光変調層を狭持した構成を有する光変調素子を製造した後に、前記第一の基板における前記低屈折率層とは反対側の表面に、突起及び／又は溝を形成し、その後、該光変調素子を複数個の光変調表示装置に分割する。本製造方法においても、プロセスの信頼性が向上すると共に歩留まりも向上する。さらに、複数個の光変調表示装置を同時に形成することで、生産コストを低減することが可能となる。また、好ましくは、一対の基板を組み立てる前に、前記基板の一方または両方に光変調層と反対側に切り込み線を予め形成することで、複数個の光変調装置への分割を容易にする。
【図面の簡単な説明】
図1は、従来の反射型液晶表示装置の断面図である。
図2は、本発明におけるシミュレーションで使用した導光板の構造の例を示す断面図である。
図3は、本発明におけるシミュレーションで得られた結果を示すグラフである。
図4は、本発明の第6の実施の形態に係る表示領域と突起が存在する領域との関係を示す表示装置の上面図である。
図5は、本発明の第9の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る光変調表示装置の断面図である。
図7は、図6の光変調表示装置の一部を拡大した断面図である。
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。
図9は、図8に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図である。
図10A乃至10Fは、本発明の第3の実施の形態に係る液晶表示部の製造方法を示す図である。
図11A乃至11Dは、本発明の第3の実施の形態に係る液晶表示部の突起部の製造方法を示す図である。
図12は、本発明の第4の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。
図13A乃至13Dは、本発明の第4の実施の形態に係る液晶表示部の製造方法を示す図である。
図14は、本発明の第5の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。
図15は、本発明の第8の実施の形態に係る液晶表示装置の偏光層、位相差層とシール剤の位置関係を示す断面図である。
図16A乃至16Dは、本発明の第9の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。
図17A及び17Bは、本発明の第10の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。
図18は、本発明の第13の実施の形態に係る表示機器の正面図である。
発明を実施するための最良の形態
(第1の実施形態)
本発明の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を以下に詳述する。
図6は本発明の第1の実施の形態となる光変調表示装置の断面図である。本実施の形態では、光変調層は帯電微粒子を充填した層で構成する。本実施の形態における光変調装置は、一対の第一の基板400と第二の基板401と、これら第一及び第二の基板400、401の間に挟持される多層構造体を含む。該多層構造体は、少なくとも観察者側から、すなわち図面上方より、前記第一の基板400の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率層402と、電圧を印加するための第一の透明電極層3−1と、第一の絶縁層403−1と、帯電微粒子を充填した帯電微粒子充填層404と、第二の絶縁層403−2と、電圧を印加するための第二の透明電極層3−2とが積層された構造からなる。第一の基板400は、その内部を光が伝播するよう透明基板で構成する。また、前述の帯電微粒子は、正極性を有する黒色帯電微粒子と負極性を有する白色帯電微粒子とを含む。
更に、第一の基板400の第一の側面には少なくとも光源12と該第一の側面に集光させるための反射板13とが配置される。また、第一の基板400の第一の側面には、光を散乱させるような傷などがないよう鏡面加工が施されている。さらに、第一の基板400の前面、すなわち観察者側表面には、第一の基板400の第一の側面からの入射光を帯電微粒子充填層404が存在する方向に反射させる突起部11が設けられている。更に、この突起部11は突起平坦部103aと突起傾斜部103bとからなる。
第一の基板400の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率層402の屈折率(nL)と第一の基板400の屈折率(n1)との屈折率差Δnを、適宜設定することによって、第一の基板400と低屈折率層402との境界すなわち界面で、第一の基板400の側面から入射した入射光を全反射させることが可能となる。
従来の光変調表示装置においては、透明基板の内側には透明電極や配向膜、あるいは、カラーフィルタのようなパターン構造が接していたが、透明電極、配向膜およびカラーフィルタの屈折率は透明基板の屈折率よりも高いか、あるいは、ほぼ一致するため、透明基板とこれらパターン構造との界面において、透明基板側面より入射した光は全反射せず、更に、カラーフィルタのようにパターン化された構造が透明基板と接していると、パターン間やパターン上で散乱が生じ、照明ムラの原因となっていた。
しかしながら、本発明における前述の構成により、第一の基板400を構成する透明基板の第一の側面と反対の第二の側面である反入光側側面まで入射光を十分に導光することが可能となると共に照明ムラをなくすことが可能となる。
また、低屈折率層402の内側すなわち内部に、第一の透明電極3−1、及び第一の絶縁層403−1を配置しても、第一の基板400と低屈折率層402との界面で、入射光を全反射する。このため、透明電極、絶縁層等の材料上の制約がなくなり、光変調表示装置の構成の自由度が高まる。ここで、低屈折率層402の厚さとしては、800nm以上が望ましい。
前述のように低屈折率層402の厚さを設定することで、該厚さは、可視光波長全域においてこれら波長以上の厚さとなり、第一の基板400と低屈折率層402との界面においてエバネッセント波による入射光の減衰をなくすことができる。
また、本発明における上記光変調表示装置では、上記の構成を採用しているため、従来の問題点であるフロントライトの導光板厚みがなくなり、その結果、表示の奥行き感を無くすことができると共に、光変調表示装置の薄型化及び軽量化に効果がある。
以下に本実施の形態に従って、夜間など外部光が乏しい環境下での表示原理を説明する。
図7は図6に示す光変調表示装置の一部分Aを拡大した断面図である。点灯した光源12から出射した光は第一の基板400の第一の側面より第一の基板400内に入射し、突起平坦部103aと空気との境界面で全反射する。全反射した入射光はその後、第一の基板400と突起部11のと界面で屈折し、第一の基板400の下面(観察者側表面と反対側の面)と低屈折率層402との界面に達し、入射光はこの界面で再び全反射する。この全反射及び屈折を繰り返しながら入射光は表示面内全面に伝搬していく。
伝搬している入射光のうち、突起傾斜部103bに到達した光はこれまでの反射角とは異なる角度に反射され、第一の基板400、第一及び第二の透明電極層3−1、3−2、第一及び第二の絶縁層403−1、403−2を透過し、帯電微粒子充填層404に達する。この時、観察者側に近いほうに位置する第一の透明電極3−1が負に、観察者側に遠いほうに位置する第二の透明電極3−2が正に帯電するよう、これら第一及び第二の透明電極3−1及び3−2の間に電圧を印加すると、帯電微粒子充填層404の正極性を有している黒色帯電微粒子が観察者側に移動する。そして、帯電微粒子充填層404に達した光は吸収され、黒色表示が可能となる。逆に、観察者側に近いほうに位置する第一の透明電極3−1を負に帯電し、観察者側に遠いほうに位置する第二の透明電極3−2を正に帯電するよう、これら第一及び第二の透明電極3−1及び3−2の間に電圧を印加すると、帯電微粒子充填層404の正極性を有している白色帯電微粒子が観察者側に移動する。そして、帯電微粒子充填層404に達した光は吸収され、白色表示となる。表示の明暗及び階調表示は、第一及び第二の透明電極3−1、3−2の間に印加される電圧の大きさ及びその極性に依存する。
このように本実施の形態では、第一の基板400、突起部11および低屈折率層402がフロントライトの導光機能と実質同様の役割を果し、暗所での表示を可能としている。
本具体例は白黒表示を行う表示装置であるが、カラーフィルタ層を設けることによってカラー表示を行うこともできる。
次に、本実施の形態の作製方法を具体的に以下に説明する。
まず、ガラス基板からなる第一の基板400上に該ガラス基板よりも屈折率の低い紫外線硬化性の材料、例えば、屈折率1.38の共立化学社製WR7709を均一に塗布し、紫外線露光して硬化させ、2μm以下の均一な厚さを有し且つ該ガラス基板よりも屈折率が低い低屈折率層402を形成した。次に、低屈折率層402の上に、ITO(Indium Tin Oxide)等からなる第一の透明電極層3−1を、例えば、スパッタ法で形成した。さらに、第一の透明電極層3−1上にポリカーボネート樹脂を塗布し第一の絶縁層403−1を形成した。次に、もう一方のガラス基板からなる第二の基板401上には、上記と同様な方法で、第二の透明電極層3−2および第二の絶縁層403−2を形成した。
帯電微粒子として、白色または黒色顔料を含有した直径20μm〜25μmの真球樹脂を用いた。正極性を有する白色帯電微粒子として帯電性を制御するためチタニア粉末を前記球表面に添加した。負極性を有する黒色帯電微粒子として、帯電性を制御するためシリカ粉末を球表面に添加した。これら白色および黒色微粒子を混合し撹拌することによって、両方の微粒子を帯電させた。
次に表示部の組立工程を説明する。
まず、前工程において、それぞれ上記積層構造体が形成された前記2つの基板のうち、一方の基板に白色帯電微粒子および黒色帯電微粒を白色:黒色＝1:1の割合で散布した。この時、これら帯電微粒子の充填率、具体的には、基板間の体積に対する全微粒子の体積の和の比率が20％となるよう散布量を調整した。その後、両基板を貼り合わせ表示部を作製した。両基板間の距離は250μmであった。また、観察者側の近くに位置するガラス基板からなる第一の基板は、対向ガラス基板からなる第二の基板よりも外側に突出しており、光源を配置しやすくしている。
次に、前述の突起部11の作製プロセスを説明する。断面形状が概ね鋸歯状である突起をドット状に点在させた金型、若しくは該突起をライン状に形成した金型と、前工程までに作製した表示部との間に透明樹脂シートを配置した。その後、該金型に上部から圧力をかけ、該透明樹脂シートを表示部に押し付けた。さらに、該透明樹脂シートをガラス転移点以上の温度まで加熱し、金型をテンプレートとして該透明樹脂シートを突起形状に変形させた。その後、圧力を加えつづけたまま、該透明樹脂シートを室温まで冷却し、その後、該金型を表示部から剥離した。その結果、該透明樹脂シートに金型の突起形状が該透明樹脂シートに転写されており、かつ観察者側に近いガラス基板からなる第一の基板400と透明樹脂シートとは光学密着している。これにより、該第一の基板400上に突起部11が形成される。
また、上記の工程では、大気中での加圧処理を想定しているが、真空中で加圧処理を行っても構わない。真空中で加圧処理を行うと、透明樹脂シートに気泡が転写されずに済むので歩留まり向上に効果がある。
前述したように、観察者側に近いガラス基板からなる第一の基板の第一の側面は、反対側ガラス基板からなる第二の基板より外側に突出している。従って、直前に記載した工程の後、第一の基板の第一の側面に、白色光を発光する光源としての発光ダイオード12、光源光を線光源化する透明材料からなるガイドロッド、及び反射板13を配置した。また、突き出たガラス基板の側面は精密研磨するか、若しくは側面に透明樹脂層を形成して鏡面とした。これらの工程により本実施の形態の前述の構造が完成する。
本実施の形態では前記1対の第一及び第二の基板としてガラス基板を用いたが、これに限定する必要はなく、例えば、プラスチック基板等を用いても構わない。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第2の実施形態)
図8は本発明の第2の実施の形態となる光変調液晶表示装置の断面図である。本実施の形態における液晶表示装置は、液晶層を含む多層構造体と、該多層構造体を狭持する透明基板よりなる一対の第一の基板1と第二の基板2とを含む。この多層構造体は、観察者側すなわち図の上方から、該透明基板の屈折率より低い屈折率を有すると共に透明材料層からなる低屈折率層3と、カラー表示させるためのカラーフィルタ層4と、特定の偏光成分のみを透過するための偏光層5と、液晶の光学補償を行うための少なくとも1層からなる位相差層6と、電圧を印加するための透明電極層7と、液晶層8と、入射光を観察者方向に反射させる反射電極層9と、液晶を駆動させるための駆動層(アクティブマトリックス素子層)10の積層体で構成されている。
また、透明基板からなる第一の基板1の第一の側面には、光源12と、前記光源12から射出した光を前記第一の側面に集光させるための反射板13とが配置される。また、光源12が配置される第一の側面には、光を散乱させるような傷などがないよう鏡面加工が施されている。さらに、透明基板からなる前記第一の基板1の前面、すなわち、観察者側表面には、該第一の基板1の前記第一の側面より入射した光を反射電極層9の方向に反射させる突起部11が設けられている。
透明基板からなる前記第一の基板1の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率層3の屈折率(nL)と第一の基板1の屈折率(n1)との屈折率差Δnを、適宜設定することによって、第一の基板1と低屈折率層3との境界すなわち界面で、第一の基板1の第一の側面から入射した入射光を全反射させることが可能となる。
従来の光変調表示装置においては、透明基板の内側には透明電極や配向膜、あるいは、カラーフィルタのようなパターン構造が接していたが、透明電極、配向膜およびカラーフィルタの屈折率は透明基板の屈折率よりも高いか、あるいは、ほぼ一致するため、透明基板とこれらパターン構造との界面において、透明基板側面より入射した光は全反射せず、更に、カラーフィルタのようにパターン化された構造が透明基板と接していると、パターン間やパターン上で散乱が生じ、照明ムラの原因となっていた。
しかしながら、本発明における前述の構成により、第一の基板1を構成する透明基板の第一の側面と反対の第二の側面である反入光側側面まで入射光を十分に導光することが可能となると共に照明ムラをなくすことが可能となる。
また、透明材料層3の内側すなわち内部に透明電極層7やカラーフィルタ層4を配置しても、透明基板からなる第一の基板1と透明材料層からなる低屈折率層3との界面で、入射光を全反射する。このため、透明電極、配向膜やカラーフィルタの材料上の制約がなくなり、液晶表示装置の構成の自由度が高まる。透明材料層からなる低屈折率層3の厚さとしては、800nm以上が望ましい。
前述のように低屈折率層3の厚さを設定することで、該厚さは、可視光波長全域においてこれら波長以上の厚さとなり、第一の基板1と低屈折率層3との界面においてエバネッセント波による入射光の減衰をなくすことができる。
また、本発明における上記液晶表示装置では、上記の構成を採用しているため、従来の問題点であるフロントライトの導光板厚みがなくなり、その結果、表示の奥行き感を無くすことができると共に、液晶表示装置の薄型化及び軽量化に効果がある。
また、前述したように、上記実施例では、透明材料層からなる低屈折率層3の下部に直接接しないよう且つ低屈折率層3と液晶層8との間に少なくとも特定の偏光のみを透過させる偏光層5を配置した。
つまり、光源12から出射された光は無偏光である。前記偏光層5を前記第一の基板1と液晶層8との間に設けない場合、無偏光の光が液晶層8へ入射される。このため、正常な表示が難しくなる。特に、黒の表示が難しい。
たとえ前記偏光層5を設けた場合であっても、導光層として作用する透明基板からなる第一の基板1の下部に直接接するよう前記偏光層5を設けた場合、偏光層5の屈折率が前記第一の基板1を構成する該透明基板の屈折率とほぼ変わらないため、この第一の基板1と偏光層5との界面で、入射光は全反射できず、照明ムラの原因となる。
したがって、低屈折率層3の下部に直接接しないよう且つ低屈折率層3と液晶層8との間に偏光層5を設けることが好ましい。このような構成にすることで、透明基板から出射せされた無偏光の光源光を直線偏光、もしくは円偏光に偏光できるので表示を確実なものとできると同時に照明ムラも低減できる。
更に、偏光層5の下部に位相差層6を配置したので、液晶の光学補償を行うことができ、表示の反転や色むら表示を無くすことができる。
以下に本実施の形態に従って、夜間など外部光が乏しい環境下での表示原理を説明する。
図9は図8に示した液晶表示装置の一部分"A"を拡大した断面図である。点灯した光源12から出射した光は透明基板からなる第一の基板1の第一の側面より該第一の基板1内に入射し、突起平坦部103aと空気との境界面で全反射する。
全反射した入射光はその後、透明基板からなる第一の基板1と突起部11との界面で屈折し、透明基板からなる第一の基板1の下面(観察者側表面と反対側の面)と透明材料層からなる低屈折率層3との界面に達し、入射光はこの界面で再び全反射する。この全反射及び屈折を繰り返しながら入射光は表示面内全面に伝搬していく。
伝搬している入射光のうち、突起傾斜部103bに到達した光はこれまでの反射角とは異なる角度に反射され、透明基板から第一の基板1を透過する。該透過光は、カラーフィルタ層4、偏光層5、位相差層6、液晶層8へと伝搬し、反射電極層9で反射され、再び、液晶層8、位相差層6、偏光層5、カラーフィルタ層4、透明材料層からなる低屈折率層3、透明基板からなる第一の基板1、突起部11を透過し、観察者に認識される。表示の明暗、階調表示、およびカラー表示は、液晶に印加される電圧によって制御する。
このように本実施の形態では、透明基板からなる第一の基板1、突起部11および透明材料層からなる低屈折率層からなる第一の基板3がフロントライトの導光機能と実質同様の役割を果し、暗所での表示を可能としている。
また、上記実施例の変更例として、本具体例においては、透明基板からなる第一の基板1の下表面に接するよう透明材料層からなる低屈折率層3が設けられている。しかしながら、この低屈折率層3は、上記偏光層5、上記位相差層6或いは、上記透明電極層7のいずれかで構成し得る。すなわち、上記透明材料層3を設けずに、上記偏光層5、上記位相差層6或いは、上記透明電極層7のいずれかが、透明基板からなる第一の基板1の屈折率よりも低い屈折率を有することを条件として、この層が低屈折率層としての役割を果すことで、上記偏光層5、上記位相差層6或いは、上記透明電極層7のいずれかで構成される低屈折率層3と透明基板からなる第一の基板1との界面で、入射光を全反射させるよう構成し得る。つまりこの構成をとることによって、上記の透明材料層3を使用せずに、上記偏光層5、上記位相差層6或いは、上記透明電極層7のいずれかが、上記透明材料層3が持つ低屈折率により提供される機能及び作用を兼備えるよう構成し得る。
本実施例の更なる変更例として、前記偏光層5と前記カラーフィルタ層4を、異なる特定波長帯の特定偏光のみを透過させる少なくとも1つのカラー偏光層で置換してもよい。ここで、複数の前記カラー偏光層を1画素内に空間配置することも好ましい。つまり、前記カラー偏光層を設けることで、偏光機能とカラーフィルタ機能とを単一層が担うこととなるので、観察者側に位置する透明基板からなる第一の基板1と液晶層8との間に配置される積層体の層の数が低減され、製造プロセスの簡略化に効果がある。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第3の実施形態)
次に、本実施の形態の作製方法を具体的に以下に説明する。
図10A乃至図10Gは、本発明に係る実施の形態における光変調(液晶)表示装置の製造方法を示す断面図である。ここで、図10A乃至図10Cは、フロントライトの導光機能を兼ね備えた液晶表示装置における第一のガラス基板の製造方法を示し、図10D乃至図10Fは、第二のガラス基板の製造方法および液晶表示部の組立て方法を示す。また、図10Gは本発明の液晶表示装置における突起部の製造方法を示す。製造の概略的なプロセスのフローとしては、まず第一に液晶表示部14を作製し、その後、該液晶表示部14に突起部11を形成する。
図10Aに示すように、第一の透明なガラス基板1の上に該ガラス基板1よりも屈折率の低い紫外線硬化性の透明材料を均一に塗布し、紫外線露光して該材料を硬化させ、2μm以下の均一な厚さを有する透明材料層からなる低屈折率層3を形成した。次に、上記の透明材料層からなる低屈折率層3上に、R(赤)のカラーレジストを塗布し、パターン露光、現像、定着を行い、カラーフィルタの赤色(R)層4aを形成した。同様の操作で(緑色)G層4b及び青色(B)層4cを形成し、空間分割された厚さ1μm程度のカラーフィルタ層4を形成した。ただし、形成したカラーフィルタ層4の表面が平坦でない場合は、透明樹脂からなるオーバーコート層を該カラーフィルタ層4の表面に形成し、表面を平坦化した。
図10Bに示すように、吸収に異方性がある材料、例えば、二色性色素を配向させる配向層5bを前記カラーフィルタ層4上に形成した後、該二色性色素を含有する紫外線硬化樹脂を均一に塗布し、紫外線露光を行った。これにより二色性色素が一軸配向した紫外線硬化樹脂層5aを形成した。用いた二色性色素はシアン、マゼンタ、イエローなどを吸収する二色性色素の混合物であり、この混合物により可視光全域を概ね吸収する。さらに、二色性色素を一軸配向させることで光の吸収に異方性が生じ、前記一軸配向した紫外線硬化樹脂層5aと二色性色素を配向させる配向層5bとの積層体が形成された。この配向層5a、5bからなる積層体は、偏光板5としての役割を果す。すなわち、本実施の形態における偏光層5とは二色性色素を配向させる配向層5bと二色性色素を含んだ紫外線硬化樹脂層5aの2層構造からなる。
図10Cに示すように、前記一軸配向した紫外線硬化樹脂層5aの上に液晶性モノマーを配向させる配向層6bを塗布形成した後、該液晶性モノマーを紫外線で硬化させて、波長550nmで複屈折量が概ね275nmの一軸異方性層6aを形成した。一軸異方性層6aの光学軸は配向層6bの配向方向に依存し、該一軸異方性層6aの光学軸は、偏光層5の吸収軸を基準に時計回り概ね15度回転させた軸に一致する。
さらに、前述した操作と同様な操作を繰り返して、前記配向層6dの上に液晶性モノマーを配向させる配向層6cを塗布形成した後、該液晶性モノマーを紫外線で硬化させて、波波長550nmで複屈折量が概ね137nmの一軸異方性層6cを形成した。この一軸異方性層6cの光学軸は、偏光層5の吸収軸から時計回りに概ね75度回転させた軸に一致する。
これら四つの層、具体的には、配向層6b、一軸異方性層6a、配向層6d及び一軸異方性層6cからなる位相差層6は、偏光層5から出射した直線偏光を概ね可視光全域に渡って円偏光に変換する広帯域1／4波長板として機能する。
本実施の形態では、配向層6b、6dを除くと、二つの一軸異方性層6a、6cを含む位相差層6を用いたが、これに限ったものではなく、該位相差層6は、単一の一軸異方性層を含むものであっても構わない。この場合、位相差層6の光学軸方向や複屈折量は適宜調整する。
図10Dに示すように、上記位相差層6の上に、ITO(Indium Tin Oxide)等からなる透明電極層7をスパッタ法で形成した。
図10Eに示すように、第二のガラス基板2の上に各画素を駆動するためのアクティブ素子をアレイ上に配置した駆動層10を形成し、更に、その駆動層10の上面に凹凸形状の金属反射板からなる反射電極層9を形成した。
液晶表示部14の組立工程を図10Fを参照して説明する。前工程では、それぞれ第一及び第二の多層構造体を有する第一及び第二の基板1及び2を作成した。図10Dに示す第一の基板1に形成された第一の多層構造体における透明電極層7の表面に、液晶を配向させるための第一の配向層18aを形成した。更に、図10Eに示す第二の基板1に形成された第二の多層構造体における反射電極層9の表面に、液晶を配向させるための第二の配向層18aを形成した。第一の配向層18aの配向方向は、偏光層5の吸収軸を基準に時計回りに概ね35度の方向であり、第二の配向層18bの配向方向は、反時計回りに概ね37度の方向とした。
その後、両基板1及び2の間にスペーサ(図示せず)およびシール剤20を狭持させ、両基板1及び2の間に4μm程度の隙間ができるように、両基板1及び2を貼り合わせた。最後に、注入口から液晶19を該隙間に注入して、該隙間を液晶19で充填し、その後、該注入口を封止して液晶表示部14を完成させた。ここで、液晶層8は、液晶19、スペーサ及びシール剤20、並びにこれらを狭持する第一及び第二の配向層18a及び18bからなる。
尚、留意すべきことは、図には示されていないが、液晶表示部14の第一のガラス基板1aは、第二のガラス基板2aよりも外側に突出しており、光源12の配置を容易にしていることである。
図11A乃至図11Dを参照して、液晶表示装置の突起部11の作製プロセスを説明する。
図11Aに示すように、前工程までに作製した液晶表示部14を、第一のガラス基板1aが第二のガラス基板1bの上に位置するよう配置した。更に、断面形状が概ね鋸歯状である突起をドット状に点在させたか若しくはライン状に形成した金型15を準備した。そして、該液晶表示部14と該金型15との間に透明樹脂シート16を配置した。ここで、透明樹脂シート16は第一のガラス基板1a上に配置される。
図11Bに示すように、該金型15を上部から透明樹脂シート16へ向かって圧力17を加え、透明樹脂シート16を液晶表示部14表面、すなわち第一のガラス基板1aの表面に押し付けた。その後、透明樹脂シート16をガラス転移点以上の温度まで加熱し、透明樹脂シート16を金型15の突起形状に合わせ変形させた。
図11Cに示すように、圧力17を印加したまま、透明樹脂シート16を室温まで冷却し、その後、金型15を液晶表示部14すなわち透明樹脂シート16から剥離した。その結果、透明樹脂シート16の表面には、金型15の突起形状が転写されており、更に、第一のガラス基板1aと透明樹脂シート16とは光学密着している。これにより、第一のガラス基板1a上に突起部11を形成した。
尚、上記の透明樹脂シート16と第一のガラス基板1aとが上手く接着しない場合には、第一のガラス基板1aの屈折率とほぼ一致する接着剤、あるいは透明樹脂シート16の屈折率とほぼ一致する接着剤を用いて、透明樹脂シート16と第一のガラス基板1aとを接着させる。
本実施の形態では、液晶表示部14に液晶19を注入した後に突起部11を形成した。しかしながら、液晶表示部14に液晶を注入する前に突起部11を形成しても構わない。
また、上記工程では、大気中で加圧処理を行ったが、真空中で加圧処理を行っても構わない。真空中で加圧処理を行うと、透明樹脂シート16に気泡が転写されずに済むので歩留まり向上に効果がある。
図11Dに示すように、第一のガラス基板1aの第一の側面1b、すなわち、第二のガラス基板2aより突き出た部分に、白色を発光する発光ダイオード12、該発光ダイオード12からの光源光を線光源化する透明材料からなるガイドロッド(図示せず)、及び、反射板13を配置した。或いは、これに代え、第一のガラス基板1aの第一の側面1bを精密研磨するか、若しくは該御第一の側面1bに透明樹脂層(図示せず)を形成して鏡面を形成した。図10A乃至図10F及び図11A乃至図11Dに示した前述の一連の工程により、本実施の形態に係る液晶表示装置の構造が完成する。
本実施の形態によれば、第一及び第二の透明基板1、2として第一及び第二のガラス基板1a、2aを用いたが、これに限る必要はなく、例えば、透明なプラスチック基板を第一及び第二の透明基板1、2として用いても構わない。
また、本実施の形態によれば、第一の透明基板1と第二の透明基板2との間に、少なくとも観察者側から(図面上方より)、透明材料層からなる低屈折率層3、カラーフィルタ層4、偏光層5、位相差層6、透明電極層7、液晶層8、反射電極層9及び駆動層10の順に積層した。しかしながら、位相差層6より上方すなわち第一の透明基板1により近い位置に偏光層5があれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。従って、本実施の形態の変更例として、例えば、観察者側から(図面上方より)、透明材料層3、偏光層5、カラーフィルタ層4、位相差層6、透明電極層7、液晶層8、反射電極層9、及び駆動層10の順に積層してもよい。或いは、本実施の形態の更なる変更例として、例えば、観察者側より透明材料層3、偏光層5、位相差層6、カラーフィルタ層4、透明電極層7、液晶層8、反射電極層9及び駆動層10の順に積層しても構わない。
加えて、本実施の形態の更なる変更例として、偏光層5に代えて、可視波長以下のピッチで形成された金属格子を用いても構わない。又、カラーフィルタ層4に代えて、補色系、典型的には、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)のカラーフィルタを用いても構わない。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第4の実施形態)
図12は本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。図12に示す第4の実施形態に係る液晶表示装置の構造は、図8に示す第2の実施形態に係る液晶表示装置の前述の構造とは、以下の点で異なる。尚、図12に示す液晶表示装置の構成において、図8に示す第2の実施形態に係る構成と同一部分については、図8で使用した符号と同一の符号を付与した。
図12に示した構造と図8に示した構造とを比較すると判るように、図12に示す第4の実施形態に係る液晶表示装置の構造は、図8に示す第2の実施形態に係る液晶表示装置の前述の構造が有していた偏光層5及びカラーフィルタ層4に代えて、偏光機能とカラー表示機能とを共に有する単一のカラー偏光層22が設けられている。これにより、第2の実施の形態で述べた効果に加え、積層数が低減される効果、及びこれに伴う製造プロセスの簡略化の効果が得られる。
以下図13A乃至図13Dを参照して、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造プロセスの一部を示す。
図13Aに示すように、第一の透明なガラス基板1aの上に該ガラス基板1aよりも屈折率の低い紫外線硬化性の透明材料を均一に塗布し、紫外線露光して該材料を硬化させ、2μm以下の均一な厚さを有する透明材料層からなる低屈折率層3を形成した。
次に、上記の透明材料層からなる低屈折率層3上に、吸収に異方性がある材料、例えば、二色性色素を配向させる配向層22dを前記低屈折率層3上に形成した後、該二色性色素を含有する紫外線硬化樹脂を均一に塗布し、紫外線露光を行った。これにより二色性色素が一軸配向した紫外線硬化樹脂層22dを形成した。用いた二色性色素はシアン、マゼンタ、イエローなどを吸収する二色性色素の混合物であり、この混合物により可視光全域を概ね吸収する。
さらに、その上に赤色光(R)を透過させる二色性色素を含んだ紫外線硬化性の液晶性モノマー混合物22aを均一に塗布した。
図13Bに示すように、ストライプ形状のパターンマスク23を基板上方に配置し、前記二色性色素を含んだ紫外線硬化性の液晶性モノマー混合物22aを、パターンマスク23を使用して選択的に紫外線に露光した。
その後、図13Cに示すように、使用したパターンマスク23を除去し、更に、液晶性モノマー混合物22aの露光されなかった部分を現像により除去することで、パターンニングされた赤色(R)カラー偏光層22aを形成した。
次に、図13Dに示すように、緑色光(G)を透過させる二色性色素を含んだ液晶性モノマー混合物22bを、前記赤色(R)カラー偏光層22d上に塗布し、ストライプ形状のパターンマスク(図示せず)を基板上方に配置し、緑色光(G)を透過させる二色性色素を含んだ液晶性モノマー混合物を、パターンマスクを使用して選択的に紫外線に露光した。その後、使用したパターンマスクを除去し、更に、液晶性モノマー混合物22bの露光されなかった部分を現像により除去することで、パターンニングされた緑色(G)カラー偏光層22bを形成した。ここで、パターンニングされた緑色(G)カラー偏光層22bは、前記パターンニングされた赤色(R)カラー偏光層22aから空間的に分離している。
次に、青色光(B)を透過させる二色性色素を含んだ液晶性モノマー混合物22cを、前記青色(B)カラー偏光層22d上に塗布し、ストライプ形状のパターンマスク(図示せず)を基板上方に配置し、青色光(B)を透過させる二色性色素を含んだ液晶性モノマー混合物を、パターンマスクを使用して選択的に紫外線に露光した。その後、使用したパターンマスクを除去し、更に、液晶性モノマー混合物22cの露光されなかった部分を現像により除去することで、パターンニングされた青色(B)カラー偏光層22cを形成した。ここで、パターンニングされた青色(B)カラー偏光層22cは、前記パターンニングされた緑色(G)カラー偏光層22bから空間的に分離している。
上記工程により、空間的に分離している赤色(R)カラー偏光層22a、緑色(G)カラー偏光層22b、青色(B)カラー偏光層22cからなるカラー偏光層22を形成した。
その後、第2の実施の形態と同様の工程を経て、本実施の形態に係る液晶表示装置の構造が完成する。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第5の実施形態)
本発明は、前述の第1乃至第4の実施形態のように、観察者側の第一の基板から表示素子を照明することに代え、観察者側の第一の基板とは逆の第二の基板側から表示素子を照明する構成、すなわち、バックライト型の構成を採用することも可能である。
図14は本発明の第5の実施形態に係る光変調表示装置の断面図である。本実施の形態における光変調表示装置を液晶表示装置を例にとり説明する。液晶表示装置は、液晶層8を含む多層構造体と、該多層構造体を狭持する一対の第一の透明基板2と第二の透明基板1とからなる。多層構造体は、観察者側から、第一の偏光層5−1、カラーフィルタ層4、第一の透明電極層7−1、液晶層8と、第二の透明電極層7−2、第二の偏光層5−2、前記第一の透明基板2よりも屈折率が低い透明材料層からなる低屈折率層402との積層で構成される。
また、第一の透明基板2の第一の側面には、少なくとも光源12と、この光源12からの光源光を該第一の透明基板2の第一の側面に集光させるための反射板13とが配置される。また、少なくとも該第一の透明基板2の第一の側面には光を散乱させるような傷などがないよう鏡面加工が施されている。
さらに、前記第一の透明基板2の表面には、該第一の透明基板2の第一の側面より入射した光を液晶層8の方向に反射させる突起部11が設けられている。
さらに前記第一の透明基板2の外側に反射板405を設け、突起部11から漏れた光を液晶層8方向に反射させる。
本実施の形態に係る液晶表示装置の構造は、前記第3の実施の形態に記載した形成方法と同様な方法で各層を形成し、同様な方法で組み立てることによって作製した。ただし、第一及び第二の偏光層5−1及び5−2のそれぞれの吸収軸は互いに直交し、さらに液晶層8の配向方向はどちらか一方の偏光層吸収軸と一致するものとした。また、液晶表示部組立の際に、液晶注入口を光源接続面とは逆方向の側に設け、光源12と前記第一の透明基板2との接続を容易にした。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第6の実施形態)
本実施の形態は、前述の実施の形態と同様の構成であるが、図4に示すように、表示領域500、すなわち、表示に使用される領域とほぼ等しい領域501に、突起部11が形成されている。
これにより、光変調層への無駄な出射光を減らし、光利用効率を向上させることができる。さらに無駄な出射光に起因する散乱光を抑制し、表示品位を向上させることもできる。本実施の形態における表示装置は、前述の第3の実施の形態と同様な方法で作製できる。ただし、金型15に形成されている断面形状が概ね鋸歯状である突起が存在する領域と表示領域とをほぼ等しくし、且つ、金型15を表示部14に押し付ける際に突起が存在する領域と表示領域を整合、すなわち、目合わせすることによって作製した。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第7の実施形態)
本実施の形態に係る液晶表示装置の構造を図5に示す。図5に示した液晶表示装置の構造は、図10A乃至図10F及び図11A乃至図11Dを参照して説明した上記第3の実施の形態に係る製造方法で得られる構造とほぼ同じであるが、シール剤20を隠す遮光層502が、低屈折率層3とカラーフィルタ層4との間に選択的に形成される点が異なる。ここで、遮光層502は、平面で見て、シール剤20に整合すなわちオーバーラップするように配置する。このように、遮光層502を設けることで、光変調層すなわち液晶層8への出射光がシール材によって散乱するのを防ぐことで、表示品位が悪化することを防止することができる。尚、図5において、カラーフィルタ層4中に黒色で表わされた領域は、該カラーフィルタ層4を構成する三原色のカラー偏光層が互いに空間的に分離されていることを示す。
本実施の形態に係る構造は、前述の実施の形態で示した製造方法において、基板よりも屈折率が低い透明材料層を形成した後、黒色レジストの塗布、パターン露光、現像、定着によって遮光層を形成し、その後、前述の実施の形態で示したように各層を積層することによって作製した。
なお、遮光層502の代わりに、シール剤に黒色色素等の光吸収剤を混合しても本実施の形態と同様な効果が得られる。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第8の実施形態)
本実施の形態に係る液晶表示装置の構造を図15に示す。図15に示した液晶表示装置の構造は、前述の第7の実施の形態で図5を参照しながら説明した構造と、以下の点で異なる。図5に示した構造によれば、シール剤20が、液晶層8中における液晶19の外周部に位置し、且つ該液晶層8の第一及び第二の配向層18a、18bの周辺領域に挟持される。そして、遮光層502が、平面で見て、シール剤20に整合すなわちオーバーラップするように配置される。これに対し、本実施の形態に係る図15に示した構造によれば、遮光層502を設けない代わりに、シール剤20が、液晶層8中における液晶19の外周部のみならず、第一の配向層18a、透明電極層7、位相差層6、偏光層5及びカラーフィルタ層4の外周部にも存在する。換言すると、第一の配向層18a、透明電極層7、位相差層6、偏光層5及びカラーフィルタ層4は、シール剤20上には存在していない。これにより、多層構造体を形成する各層の剥がれが抑制され、信頼性を向上させることができる。
本実施の形態に係る上記構造は、第一の配向層18a、透明電極層7、位相差層6、偏光層5及びカラーフィルタ層4を形成する際に、該シール剤20が塗布される領域を避けて、印刷法により選択的に各層の材料を塗布することによって作製される。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第9の実施形態)
図16A乃至図16Dは、本発明の第9の実施形態に係る液晶表示装置の製造プロセスを示す図である。前述の第3の実施の形態と同様の構成要素は同じ符号で示した。前述の第3の実施の形態と本第9の実施の形態との相違は、突起部11の製造方法が異なる点にある。
図16Aに示すように、前述の第3の実施の形態で作製された液晶表示部14を、第一のガラス基板1aを図面において上方となるように配置した。液晶表示部14上に紫外線硬化性透明樹脂を塗布し、透明樹脂層49を形成する。
図16Bに示すように、断面形状が概ねV字状の突起形状が表示面内にドット状に点在され、若しくはライン状に形成された金型15を該透明樹脂層49の上位置に配置し、上方より圧力17を加え、該透明樹脂層49に金型15の突起形状を転写した。
図16Cに示すように、上方より圧力を加えたまま、液晶表示部14の第一の基板1aの第一の側端部より紫外光50を透明基板からなる第一の基板1a内に導入し、紫外線硬化性樹脂を重合硬化させる。
図16Dに示すように、金型15を液晶表示部14上に形成した透明樹脂層49から剥離した。これにより透明樹脂層49に金型15の突起形状が転写されており、かつ第一のガラス基板1aと透明樹脂層49とが光学密着している。これにより、第一のガラス基板1a上に突起部11が形成され、本実施の形態における表示装置が完成する。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第10の実施形態)
図17A及び図17Bは、本発明の第10の実施形態に係る液晶表示装置の製造プロセスを示す図である。前述の第3の実施の形態と同様の構成要素は同じ符号で示した。前述の第3の実施の形態と本第10の実施の形態との相違は、突起部11の製造方法が異なる点にある。
図17Aに示すように、前述の第3の実施の形態で作製された液晶表示部14を、第一のガラス基板1aが図面の上方となるように配置した。該液晶表示部14上に第一の透明基板と略一致する屈折率を有する紫外線硬化性樹脂、もしくは透明樹脂シートと略一致する屈折率を有する紫外線硬化性の透明樹脂を第一の透明基板上に塗布し、透明樹脂層49を形成する。
透明樹脂層49の上に、断面形状が概ねV字状の突起形状が表示面内にドット状に点在され、若しくはライン状に形成された透明樹脂シート16を貼り付ける。
図17Bに示すように、該液晶表示部14の上方より紫外線50を照射し、透明樹脂層49を形成する紫外線硬化性樹脂を重合硬化させ、第一の透明基板1aと透明樹脂シート16とを光学密着させる。これにより第一のガラス基板1a上に突起部11が形成され、本実施の形態における液晶表示装置が完成する。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第11の実施形態)
本発明の第11の実施の形態において、前述の実施の形態で作成した液晶表示装置を、少なくとも2つ以上の表示装置に分割し、少なくとも2つ以上の液晶表示装置を同時に作製する。すなわち、表示部14を組立た後に突起部11を形成し、その後、液晶表示装置を複数の個別的な表示装置に分割することで、少なくとも2つ以上の液晶表示装置を同時に作製する。これにより、プロセスの信頼性が向上すると共に、歩留まりも向上する。さらに、2つ以上の液晶表示装置を同時に形成することから、生産コストの低減も可能となる。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第12の実施形態)
本発明における第12の実施の形態によれば、一対の第一及び第二の基板を組み立てる前に、第一及び第二の基板の一方または両方の内側面、すなわち、第一及び第二の基板を組み立てた際に、光変調層又は液晶層が存在する方向に向いた面に、切り込み線を予め設ける。そして、突起部11の観察者側表面に突起あるいは溝を形成した後、表示装置を複数個の個別的な表示装置に分割する。具体的には、前述の実施の形態で示したような方法により各基板に多層構造体を形成した後、表示装置を最終的に複数個の個別的な表示装置に分割される切断面に合わせ切り込み線を予め設ける。その後、表示部の組み立てを行い、更に、突起部11を形成し、該表示装置を前記切り込み線に沿って切断することで少なくとも2つ以上の表示装置を同時に作製する。これにより、分割工程時の歩留まりを向上させることができる。
以上説明したように、前記実施の形態と同様本実施の形態によれば、光変調表示装置具体的には液晶表示装置において、照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、該基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
(第13の実施形態)
図18は、本発明における第13の実施の形態に係る表示機器としての携帯電話機を示す正面図である。本実施の形態では、前述の実施の形態に係る光変調表示装置の表示領域を観察可能な状態で、携帯電話機に搭載している。例えば、図18に示すように、携帯電話機は、本体601と、アンテナ602と、操作領域603と、表示部500とを含む。本発明により、表示装置を薄型化且つ軽量化できるとともに、高品位な表示も可能となる。
本発明の形態では表示機器として携帯電話機を示したが、表示機器を携帯電話機に限るものではない。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。
産業上の利用可能性
以上説明したように、光変調表示装置、具体的には液晶表示装置において照明光が伝播する基板の内側面に接し、且つ該基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けることで、改良された面状照明装置を備えた光変調表示装置を実現する。これにより、基板内を伝搬させる導光量を十分に確保し、表示の照明ムラを低減できることに加え、さらに、これらを搭載した表示機器は薄型化及び軽量化され、高品位な表示が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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