(57)【要約】【課題】  透過型の液晶表示装置において、画素の開口率や光源の輝度を向上させることなく、液晶表示パネルの表面輝度を向上させる。【解決手段】  一対の基板の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置される光源とを有する液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板は、絶縁基板と走査信号線との間、および前記絶縁基板と映像信号線との間のそれぞれに、第１の光透過材料層と第２の光透過材料層とが介在しており、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記走査信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層との界面は、前記絶縁基板の表面と平行ではなく、かつ、垂直でもない平面または曲面を有する液晶表示装置。【選択図】        図３（ｂ）
2009093110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置される光源とを有し、
前記一対の基板のうちの一方の基板は、絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線と、複数本の映像信号線と、複数個のＴＦＴ素子と、複数個の画素電極とを有する液晶表示装置であって、
前記一方の基板は、前記絶縁基板と前記走査信号線との間、および前記絶縁基板と前記映像信号線との間のそれぞれに、第１の光透過材料層と第２の光透過材料層とが介在しており、
前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記走査信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、
前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層との界面は、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、
前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、かつ、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、
前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、
前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、
前記第１の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記第２の光透過材料層は、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に介在し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。
【請求項３】
前記第２の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成され、かつ、前記半導体層とは独立して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
一対の基板の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置される光源とを有し、
前記一対の基板のうちの一方の基板は、絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線と、複数本の映像信号線と、複数個のＴＦＴ素子と、複数個の画素電極とを有する液晶表示装置であって、
前記一方の基板は、前記絶縁基板と前記走査信号線との間に第１の光透過材料層と第２の光透過材料層とが介在しており、前記絶縁基板と前記映像信号線との間に第３の光透過材料層と第４の光透過材料層とが介在しており、
前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記走査信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、
前記第３の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記映像信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、
前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層との界面、および前記第３の光透過材料層と前記第４の光透過材料層との界面は、それぞれ、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、
前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、かつ、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、
前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、
前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、
前記第１の光透過材料層および前記第３の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記第２の光透過材料層および前記第４の光透過材料層は、それぞれ、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に独立して介在していることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、同じ光透過材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、異なる光透過材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、
前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、かつ、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、
前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、
前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、
前記第１の光透過材料層および前記第３の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、
前記第２の光透過材料層は、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に独立して介在しており、
前記第４の光透過材料層は、前記第２の絶縁層の一部分であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第２の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第２の光透過材料層は、前記半導体層とは異なる光透過材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記絶縁基板と前記映像信号線との間のうちの、前記第３の光透過材料層と前記絶縁基板との間には、第５の光透過材料層が介在しており、
前記第５の光透過材料層の屈折率は、前記第３の光透過材料層の屈折率よりも小さく、
前記第３の光透過材料層と前記第５の光透過材料層との界面は、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、透過型または半透過型の液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、映像や画像の可視化に利用する光の種類によって、透過型、反射型、半透過型に大別される。透過型の液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルの後方に蛍光灯または発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源を配置し、当該光源からの光を液晶表示パネルに照射し、透過させて映像や画像を可視化する。反射型の液晶表示装置は、たとえば、太陽光や照明器具の光を液晶表示パネル内で反射させて映像や画像を可視化する。半透過型の液晶表示装置は、透過型の可視化の原理と反射型の可視化の原理とを組み合わせたものである。
【０００３】
また、前記液晶表示装置には、アクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示装置と呼ばれるものがある。前記アクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示装置（以下、単にＴＦＴ表示装置と呼ぶ。）は、たとえば、液晶テレビやＰＣ（パーソナル・コンピュータ）などの液晶ディスプレイ、あるいは携帯電話端末などの携帯型電子機器の液晶ディスプレイとして広く用いられている。
【０００４】
前記ＴＦＴ液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶材料を挟持（封入）しているＴＦＴ液晶表示パネルを有し、一般に、前記一対の基板のうちの一方の基板はＴＦＴ基板と呼ばれ、他方の基板は対向基板と呼ばれている。前記ＴＦＴ基板は、たとえば、ガラス基板などの絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線、複数本の映像信号線、複数個のＴＦＴ素子（アクティブ素子）、および複数個の画素電極などが配置されている。
【０００５】
また、液晶テレビなどに用いられるカラー表示に対応したＴＦＴ液晶表示パネルの場合、前記対向基板には、たとえば、表示領域内を画素毎の開口領域（光透過領域）に分割する遮光膜（一般に、ブラックマトリクスと呼ばれる。）やカラーフィルタなどが配置されている。
【０００６】
また、前記画素電極と対をなす対向電極（共通電極と呼ぶこともある。）は、前記ＴＦＴ基板に配置されていることもあるし、前記対向基板に配置されていることもある。
【０００７】
ところで、液晶テレビなどの透過型のＴＦＴ液晶表示装置では、一般に、観察者からみて前記ＴＦＴ基板の前方に前記対向基板がくるようにＴＦＴ液晶表示パネルが配置されている。すなわち、ＴＦＴ液晶表示パネルの後方に配置された光源からの光は、ＴＦＴ基板、液晶材料、対向基板の順に通って観察者側に出射される。
【０００８】
しかしながら、前記ＴＦＴ液晶表示パネルの後方に配置された光源からの光のうち、たとえば、前記ＴＦＴ基板の走査信号線や映像信号線が延在している領域や、前記対向基板の遮光膜が延在している領域を通る光は、当該走査信号線や映像信号線、遮光膜によって遮られ、観察者側に出射されない。そのため、従来のＴＦＴ液晶表示装置では、たとえば、高精細化したときに画素の開口率（１つの画素が占有する領域における光透過領域の割合）が低くなるという問題がある。
【０００９】
また、従来のＴＦＴ液晶表示装置において、画素の開口率が低い場合、たとえば、前記光源から発せられ、前記ＴＦＴ液晶表示パネルの液晶材料を通って、前記ＴＦＴ液晶表示パネルから観察者側に出射する光の光量が小さくなるので、前記ＴＦＴ液晶表示パネルの表面輝度が低下し、画面が暗くなる。そのため、画素の開口率が低い場合は、たとえば、前記光源の輝度を高くして、前記表面輝度を高くする必要がある。しかしながら、光源の輝度を高くすると、たとえば、光源の消費電力が増加し、ＴＦＴ液晶表示装置の電力消費量が増加するという問題がある。  
【００１０】
従来のＴＦＴ液晶表示装置において、画素の開口率を向上させる方法として一般的なのは、たとえば、走査信号線や映像信号線などの不透明な配線（パターン）を細くする方法である。しかしながら、走査信号線や映像信号線を細くすると、たとえば、各信号線における配線抵抗が大きくなり、信号の遅延量が大きくなるといったような問題が生じる。
【００１１】
また、画素の開口率を向上させる方法には、たとえば、前記ＴＦＴ基板の前記走査信号線および前記映像信号線と、前記対向基板の前記遮光膜との合わせマージン（位置ずれに対する余裕）を小さくし、前記遮光膜を細くする方法がある。しかしながら、前記合わせマージンを小さくすると、たとえば、ＴＦＴ基板と対向基板とを接着する際に、高い位置合わせ精度が要求される。そのため、たとえば、ＴＦＴ液晶表示パネル（ＴＦＴ液晶表示装置）の生産性が悪くなるといったような問題が生じる。
【００１２】
また、近年のＴＦＴ液晶表示装置には、たとえば、前記対向基板の前記遮光膜などが配置された面の裏面に、凸レンズ形状の光分散手段を設けたものがある（たとえば、特許文献１を参照。）。特許文献１に記載のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ装置）は、前記走査信号線や前記映像信号線、前記遮光膜などの幅を減少させる（細くする）ことなしに、画素の開口率を向上させることができる。そのため、上記のような問題、たとえば、信号の遅延量が大きくなる、ＴＦＴ液晶表示パネルの生産性が悪くなるといった問題を回避することができる。
【特許文献１】特許第３７２３１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のＴＦＴ液晶表示装置は、前述のように、たとえば、高精細化したときに画素の開口率が低くなるという問題や、開口率の低下に伴いＴＦＴ液晶表示装置の電力消費量が増加するという問題があった。
【００１４】
また、従来のＴＦＴ液晶表示装置において、画素の開口率を向上させようとすると、前述のように、たとえば、走査信号線や映像信号線に加えられた信号の遅延量が大きくなる、ＴＦＴ液晶表示パネルの生産性が悪くなるといった問題があった。
【００１５】
またさらに、たとえば、特許文献１に記載されたＬＣＤ装置（ＴＦＴ液晶表示装置）の場合、前記光分散手段はカラーフィルタパネル（対向基板）の背面、すなわち、観察者側を向いた面に形成される。またこのとき、前記光分散手段は、カラーフィルタパネルの光遮蔽部（遮光膜）に対応して形成されている。そのため、前記光分散手段で分散する光は、たとえば、前記ＬＣＤ装置の外部から前記カラーフィルタパネルに照射された光である。
【００１６】
したがって、特許文献１に記載されたＬＣＤ装置において、液晶表示パネルの後方に配置された光源から発せられ、前記液晶表示パネル（液晶材料）を通って観察者側に到達する光の光量は、前記光分散手段が無い場合と変わらない。すなわち、特許文献１に記載されたＬＣＤ装置のＴＦＴ液晶表示パネルにおける画素の開口率と表面輝度（表示輝度）の関係は、実際には、従来の一般的なＴＦＴ液晶表示装置とほとんど変わらない。
【００１７】
そのため、特許文献１に記載されたＬＣＤ装置においても、たとえば、高精細化して開口率が低下すると、ＴＦＴ液晶表示パネル（液晶材料）を通って観察者側に出射される光の輝度が低くなり、表面輝度が暗くなるといった問題が発生すると考えられる。そして、このような問題を回避するには、たとえば、光源の輝度を高くする必要があり、ＬＣＤ装置（ＴＦＴ液晶表示装置）の電力消費量を低減することは難しいと考えられる。
【００１８】
本発明の目的は、たとえば、透過型の液晶表示装置において、画素の開口率や光源の輝度を向上させることなく、液晶表示パネルの表面輝度を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
【００２１】
（１）一対の基板の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置される光源とを有し、前記一対の基板のうちの一方の基板は、絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線と、複数本の映像信号線と、複数個のＴＦＴ素子と、複数個の画素電極とを有する液晶表示装置であって、前記一方の基板は、前記絶縁基板と前記走査信号線との間、および前記絶縁基板と前記映像信号線との間のそれぞれに、第１の光透過材料層と第２の光透過材料層とが介在しており、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記走査信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層との界面は、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有する液晶表示装置。
【００２２】
（２）前記（１）の液晶表示装置において、前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に、第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、前記第１の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記第２の光透過材料層は、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に介在している液晶表示装置。
【００２３】
（３）前記（２）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成され、かつ、前記半導体層とは独立して形成されている液晶表示装置。
【００２４】
（４）一対の基板の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置される光源とを有し、前記一対の基板のうちの一方の基板は、絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線と、複数本の映像信号線と、複数個のＴＦＴ素子と、複数個の画素電極とを有する液晶表示装置であって、前記一方の基板は、前記絶縁基板と前記走査信号線との間に第１の光透過材料層と第２の光透過材料層とが介在しており、前記絶縁基板と前記映像信号線との間に第３の光透過材料層と第４の光透過材料層とが介在しており、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記走査信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、前記第３の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、当該２つの光透過材料層の界面よりも前記絶縁基板側にあるほうの光透過材料層の屈折率が、前記界面よりも前記映像信号線側にあるほうの光透過材料層の屈折率よりも小さく、前記第１の光透過材料層と前記第２の光透過材料層との界面、および前記第３の光透過材料層と前記第４の光透過材料層との界面は、それぞれ、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有する液晶表示装置。
【００２５】
（５）前記（４）の液晶表示装置において、前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、かつ、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、前記第１の光透過材料層および前記第３の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記第２の光透過材料層および前記第４の光透過材料層は、それぞれ、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に独立して介在している液晶表示装置。
【００２６】
（６）前記（５）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、同じ光透過材料で形成されている液晶表示装置。
【００２７】
（７）前記（６）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成されている液晶表示装置。
【００２８】
（８）前記（５）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層と前記第４の光透過材料層は、異なる光透過材料で形成されている液晶表示装置。
【００２９】
（９）前記（４）の液晶表示装置において、前記ＴＦＴ素子の半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極は、前記絶縁基板の前記表面上にこの順番で積層されており、前記ＴＦＴ素子のソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域の上に第１の絶縁層および第２の絶縁層を介して配置され、かつ、スルーホールにより前記ソース領域および前記ドレイン領域と接続しており、前記ゲート絶縁膜は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記ゲート電極は、前記走査信号線の一部分であり、前記ドレイン電極および前記ソース電極は、いずれか一方の電極が前記映像信号線の一部分であり、前記第１の光透過材料層および前記第３の光透過材料層は、前記第１の絶縁層の一部分であり、前記第２の光透過材料層は、前記絶縁基板と前記第１の絶縁層との間に独立して介在しており、前記第４の光透過材料層は、前記第２の絶縁層の一部分である液晶表示装置。
【００３０】
（１０）前記（９）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層は、前記半導体層と同じ材料で形成されている液晶表示装置。
【００３１】
（１１）前記（９）の液晶表示装置において、前記第２の光透過材料層は、前記半導体層とは異なる光透過材料で形成されている液晶表示装置。
【００３２】
（１２）前記（９）の液晶表示装置において、前記絶縁基板と前記映像信号線との間のうちの、前記第３の光透過材料層と前記絶縁基板との間には、第５の光透過材料層が介在しており、前記第５の光透過材料層の屈折率は、前記第３の光透過材料層の屈折率よりも小さく、前記第３の光透過材料層と前記第５の光透過材料層との界面は、前記絶縁基板の前記表面と平行ではなく、かつ、前記絶縁基板の前記表面と垂直でもない平面または曲面を有する液晶表示装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示パネルの後方に配置された前記光源から発せられた光のうち、前記走査信号線が延在している領域または前記映像信号線が延在している領域に入射する光の光路を曲げて、前記液晶表示パネルから出射させることができる。そのため、画素の開口率や光源の輝度を向上させることなく、液晶表示パネルの表面輝度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明に関わる液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。
図１（ａ）は、液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。図１（ｃ）は、液晶表示パネルの表示領域における回路構成の一例を示す模式回路図である。
なお、図１（ｃ）には、図１（ａ）に示した表示領域ＤＡの任意の位置にある横２画素×縦３画素の計６画素分の回路構成の一例を示している。
【００３６】
本発明は、透過型または半透過型の液晶表示パネルに適用できるものである。前記透過型または半透過型の液晶表示パネルは、たとえば、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１、対向基板２、液晶材料３、シール材４、下偏光板５、および上偏光板６により構成されている。
【００３７】
ＴＦＴ基板１は、後述するように、ガラス基板などの絶縁基板の表面に、複数本の走査信号線、複数本の映像信号線、複数個のＴＦＴ素子（アクティブ素子）、複数個の画素電極、および配向膜などが配置されている。このとき、複数本の走査信号線などは、前記絶縁基板の対向基板２（液晶材料３）に対向する表面に配置されている。
【００３８】
対向基板２は、後述するように、ガラス基板などの絶縁基板の表面に、遮光膜（ブラックマトリクス）、カラーフィルタ、および配向膜などが配置されている。このとき、遮光膜などは、前記絶縁基板のＴＦＴ基板１（液晶材料３）に対向する表面に配置されている。
【００３９】
また、液晶表示パネルにおいて画素電極と対をなす対向電極（共通電極）は、液晶材料中の液晶分子の駆動方式により、ＴＦＴ基板１に配置されている場合もあるし、対向基板２に配置されている場合もある。液晶表示パネルが横電界駆動方式（たとえば、ＩＰＳ方式など）の場合、対向電極はＴＦＴ基板１に配置される。液晶表示パネルが縦電界駆動方式（たとえば、ＶＡ方式やＴＮ方式）の場合、対向電極は対向基板２に配置される。
【００４０】
また、図１（ｂ）には図示していないが、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１と下偏光板５の間、および対向基板２と上偏光板６の間に、それぞれ、１層または複数層の位相差板が設けられていてもよい。
【００４１】
また、透過型または半透過型の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、たとえば、当該液晶表示パネルの後方にバックライトと呼ばれる光源が配置される。液晶表示装置の筐体に液晶表示パネルを収容するときには、一般に、前記対向基板２（上偏光板６）が観察者側を向くように収容される。そのため、前記バックライトは、ＴＦＴ基板１（下偏光板５）の後方、すなわち、図１（ｂ）に示した例では、図示している液晶表示パネルの下方に配置される。
【００４２】
また、本発明に関わる液晶表示パネルはアクティブマトリクス型であり、表示領域ＤＡにおける各画素の回路構成は、たとえば、図１（ｃ）に示したような構成になっている。アクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、表示領域ＤＡの水平方向（ｘ方向）に延在する複数本の走査信号線７と、表示領域ＤＡの垂直方向（ｙ方向）に延在する複数本の映像信号線８とを有する。このとき、１つの画素が占有する領域は、２本の隣接する走査信号線７と２本の隣接する映像信号線８とで囲まれる領域に相当する。そして、各画素は、ＴＦＴ素子９と画素容量１０とを有する。画素容量１０は、画素電極１１、対向電極１２、および液晶材料３で構成される容量であり、液晶容量と呼ぶこともある。
【００４３】
ＴＦＴ素子９は、ゲートが２本の隣接する走査信号線７のうちの一方の走査信号線に接続しており、ドレインが２本の隣接する映像信号線８のうちの一方の映像信号線に接続しており、ソースが画素電極１１に接続している。
【００４４】
なお、本明細書では、ＴＦＴ素子９のソースとドレインについて、映像信号線８に接続している方をドレインと呼び、画素電極１１に接続している方をソースと呼ぶが、逆の呼び方、すなわち映像信号線８に接続している方をソースと呼び、画素電極１１に接続している方をドレインと呼ぶ場合もある。また、実際には、映像信号線８に加わる映像信号（階調電圧）の電位と対向電極１２に加わる共通電圧の電位との関係によって、ソースとドレインの関係が周期的に入れ替わる。
【００４５】
本発明は、表示領域ＤＡにおける回路構成が、たとえば、図１（ｃ）に示したような構成である透過型または半透過型の液晶表示パネルのＴＦＴ基板１に適用されるものである。本発明を適用可能なＴＦＴ基板１の構成は多種多様であるが、本明細書では、横電界駆動方式の透過型液晶表示パネルに用いられるＴＦＴ基板１を例に挙げる。
【００４６】
横電界駆動方式の液晶表示パネルは、画素電極１１および対向電極１２が、ともにＴＦＴ基板１に配置されている液晶表示パネルである。このとき、画素電極１１と対向電極１２の配置方法には、たとえば、絶縁基板の表面上に形成された絶縁層の表面に並べて配置する方法と、絶縁基板の表面上に絶縁層を介在させて積層させる方法とがある。そして、本明細書における以下の説明では、前者の配置方法、すなわち、絶縁基板の表面上に形成された絶縁層の表面に画素電極１１と対向電極１２が並べて配置されているＴＦＴ基板を例に挙げる。
【００４７】
図２（ａ）乃至図２（ｅ）は、本発明を適用可能なＴＦＴ基板の概略構成の一例を示す模式図である。
図２（ａ）は、ＴＦＴ基板における１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の領域ＡＲ１を拡大して示した模式拡大平面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。図２（ｄ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。図２（ｅ）は、図２（ａ）のＤ−Ｄ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。
なお、図２（ｃ）乃至図２（ｅ）の模式断面図では、ＴＦＴ基板に形成される配向膜を省略している。
【００４８】
横電界駆動方式の液晶表示パネルで用いられるＴＦＴ基板１における１つの画素は、たとえば、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成になっている。ＴＦＴ基板１は、たとえば、ガラス基板などの絶縁基板１３の表面に、保護絶縁層１４が形成されており、保護絶縁層１４の表面上には、ＴＦＴ素子９の半導体層１５が形成されている。半導体層１５は、多結晶シリコンなどの多結晶半導体で形成されており、たとえば、イオン打ち込みにより、チャネルが形成される能動領域、ソース領域、ドレイン領域、および保持容量用の疑似導電体領域とに分けられている。なお、前記疑似導電体領域は、他の領域に比べて不純物の濃度が非常に高く、たとえば、導電体と同等の電気伝導性を示す領域である。
【００４９】
保護絶縁層１４および半導体層１５の上には、ＴＦＴ素子９のゲート絶縁膜としての機能を有する第１の絶縁層１６が形成されており、第１の絶縁層１６の表面上には、複数本の走査信号線７および複数本の保持容量線１７が形成されている。このとき、走査信号線７と半導体層１５とは、１つの半導体層１５が１本の走査信号線７と２回交差するような平面レイアウトになっており、ＴＦＴ素子９は、デュアルゲート構造（ダブルゲート構造と呼ぶこともある。）になっている。
【００５０】
また、保持容量線１７は、２本の隣接する走査信号線７の間毎に配置されており、各保持容量線１７は、たとえば、表示領域ＤＡの外側で電気的に接続されている。またこのとき、各保持容量線１７は、たとえば、１つの画素に対して１本の割合で映像信号線８の延在方向（ｙ方向）に分岐した部分を有し、当該分岐した部分は、たとえば、図２（ｄ）に示すように、第１の絶縁層１６を介して半導体層１５の疑似導電体領域と重畳している。
【００５１】
第１の絶縁層１６、走査信号線７、および保持容量線１７の上には、第２の絶縁層１８が形成されており、第２の絶縁層１８の表面上には、複数本の映像信号線８、各ＴＦＴ素子９のドレイン電極およびソース電極１９が形成されている。なお、ドレイン電極は、接続している映像信号線８の一部分であり、スルーホールＴＨ１により映像信号線８と半導体層１５のドレイン領域を接続することで映像信号線８にドレイン電極としての機能を持たせている。また、ソース電極１９は、スルーホールＴＨ２により半導体層１５のソース領域に接続している。またこのとき、ソース電極１９の一部は、図２（ａ）、図２（ｄ）、および図２（ｅ）に示すように、映像信号線８の延在方向（ｙ方向）に延在し、第２の絶縁層１８を介して保持容量線１７の分岐した部分と重畳している。
【００５２】
第２の絶縁層１８、映像信号線８、およびソース電極１９の上には、第３の絶縁層２０が形成されており、第３の絶縁層２０の表面上には、画素電極１１および対向電極１２が形成されている。画素電極１１は、スルーホールＴＨ３によりソース電極１９に接続している。また、画素電極１１と対向電極１２とは、たとえば、走査信号線７の延在方向（ｘ方向）に沿ってみたときに、画素電極１１と対向電極１２とが交互に並ぶような平面形状になっている。またこのとき、画素電極１１の一部は、図２（ａ）、図２（ｄ）、および図２（ｅ）に示すように、ソース電極１９のｙ方向に延在する部分、保持容量線１７の分岐した部分、および半導体層１５の疑似導電体領域と重畳している。
【００５３】
また、図２（ｃ）乃至図２（ｅ）では図示を省略しているが、第３の絶縁層２０、画素電極１１、および対向電極１２の上には、配向膜が形成されている。
【実施例１】
【００５４】
図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、本発明による実施例１の液晶表示パネルの概略構成の一例と作用効果を説明するための模式図である。
図３（ａ）は、液晶表示パネルを対向基板側から見たときの平面構成の一例を示す模式平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。図３（ｄ）は、レンズ部材の平面レイアウトの一例を示す模式平面図である。
なお、図３（ａ）は、液晶表示パネルの表示領域ＤＡの任意の位置における横２画素×縦３画素の計６画素分の平面構成の一例を示している。また、図３（ｂ）乃至図３（ｄ）では、下偏光板５および上偏光板６を省略している。
【００５５】
図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有するＴＦＴ基板１を用いた液晶表示パネルを対向基板２（上偏光板６）側から見ると、表示領域ＤＡの各画素の開口領域、すなわち前記バックライトからの光が透過する領域は、たとえば、図３（ａ）に示したように、遮光膜２２で分割されている。遮光膜２２は、対向基板２に形成されており、たとえば、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、絶縁基板２３の表面（液晶材料３に対向する面）の走査信号線７および保持容量線１７に重なる位置と、映像信号線８に重なる位置とに延在している。このとき、対向基板２の絶縁基板２３の表面には、遮光膜２２のほかに、たとえば、カラーフィルタ２４、配向膜２５が形成されている。
【００５６】
このように、一般的な液晶表示パネルでは、対向基板２の、走査信号線７および保持容量線１７に重なる位置と、映像信号線８に重なる位置とに遮光膜２２が形成されている。また、ＴＦＴ基板１の走査信号線７および保持容量線１７や映像信号線８は、たとえば、アルミニウムまたはモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ合金）などの金属材料で形成されている。そのため、従来の透過型の液晶表示パネルを有する液晶表示装置では、バックライト（図示しない）からＴＦＴ基板１に入射した光のうちの、遮光膜２２が延在している領域ＡＲ２に入射した光は、ＴＦＴ基板１の走査信号線７および保持容量線１７や映像信号線８、または遮光膜２２により遮断される。
【００５７】
すなわち、従来の透過型の液晶表示パネルでは、バックライト（図示しない）からＴＦＴ基板１に入射した光のうちの、遮光膜２２が延在していない領域（画素の開口領域）に入射した光のみが、液晶表示パネルを通過して観察者側に出射される。そのため、たとえば、遮光膜２２の幅が広くなり各画素の開口率が小さくなると、各画素の開口領域を通過する光の光量が少なくなり、液晶表示パネルの表面輝度が低くなる。
【００５８】
そこで、実施例１の液晶表示パネルでは、たとえば、図３（ｂ）、図３（ｃ）、および図３（ｄ）に示すように、ＴＦＴ基板１の絶縁基板１３と走査信号線７との間、絶縁基板１３と保持容量線１７との間、および絶縁基板１３と映像信号線８との間に、それぞれ、レンズ部材２６を配置する。このとき、レンズ部材２６は、たとえば、半導体層１５と同じ材料で形成し、上層に配置される配線の幅方向で見た断面が凸レンズ状になるように形成する。すなわち、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面が、絶縁基板１３の表面と平行ではなく、かつ、垂直でもない曲面になるようにする。
【００５９】
半導体層１５は、たとえば、多結晶シリコンで形成され、光透過性を有する。多結晶シリコンの屈折率は、たとえば、１．６程度である。また、第１の絶縁層１６は、たとえば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などで形成され、光透過性を有する。シリコン酸化膜の屈折率は、たとえば、１．７５程度である。すなわち、レンズ部材２６を半導体層１５と同じ多結晶シリコンで形成すると、レンズ部材２６の屈折率は、第１の絶縁層１６の屈折率よりも小さくなる。
【００６０】
そのため、バックライトから液晶表示パネル（ＴＦＴ基板１）に入射した光のうちの、走査信号線７、保持容量線１７、および映像信号線８が延在する領域に入射した光２７は、たとえば、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面で屈折する。このとき、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面で屈折した光の一部または全部は、走査信号線７または保持容量線１７、もしくは映像信号線８で遮断されない方向に屈折し、液晶材料３に達する。またこのとき、液晶材料３に達した光は、遮光膜２２が延在する領域ＡＲ２の外側、すなわち各画素の開口領域を通り、液晶表示パネルから観察者側に出射される。
【００６１】
すなわち、実施例１の液晶表示パネルは、バックライト（図示しない）からＴＦＴ基板１に入射した光のうちの、遮光膜２２が延在する領域ＡＲ２に入射した光の一部または全部を屈折させて、各画素の開口領域から観察者側に出射させることができる。そのため、実施例１の液晶表示パネルは、画素の開口率が従来の液晶表示パネルにおける開口率と同じであっても、従来の液晶表示パネルよりも表面輝度を高くすることができる。
【００６２】
図４（ａ）乃至図４（ｅ）は、実施例１の液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。
図４（ａ）は、第１形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。図４（ｂ）は、第２の半導体膜を形成する工程の模式断面図である。図４（ｃ）は、エッチングレジストを形成する工程の模式断面図である。図４（ｄ）は、第２形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。図４（ｅ）は、最終形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。図４（ｆ）は、図４（ｄ）に示した領域ＡＲ４に形成された第２形態の半導体層の詳細な断面構成の一例を示す模式断面図である。
なお、図４（ａ）乃至図４（ｅ）は、図３（ｄ）のＧ−Ｇ’線部分における各工程の断面構成の一例を示している。
【００６３】
実施例１の液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板１は、基本的には、レンズ部材２６が形成されていない従来のものと同じ手順で形成される。そのため、以下のＴＦＴ基板１の製造方法の説明では、従来の製造方法と異なる工程である、ＴＦＴ素子９の半導体層１５およびレンズ部材２６を形成する工程のみを説明する。
【００６４】
実施例１の液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板１は、まず、ガラス基板などの絶縁基板１３の表面に、保護絶縁層１４を形成（成膜）する。次に、たとえば、図４（ａ）に示すように、保護絶縁層１４の上に、第１形態の半導体層１５ａを形成する。第１形態の半導体層１５ａは、たとえば、第１のアモルファスシリコン膜を形成（成膜）し、当該アモルファスシリコン膜をエッチングして形成する。このとき、ＴＦＴ素子９の半導体層１５に用いる第１形態の半導体層１５ａは、たとえば、あらかじめ作成された平面レイアウトにおいて指定された半導体層１５を形成する領域ＡＲ３とほぼ同じ寸法で形成する。また、レンズ部材２６に用いる第１形態の半導体層１５ａは、たとえば、あらかじめ作成された平面レイアウトにおいて指定されたレンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５よりも小さい寸法で形成する。
【００６５】
次に、たとえば、図４（ｂ）に示すように、第１形態の半導体層１５ａが形成された保護絶縁層１４の表面全体に、第２のアモルファスシリコン膜１５ｂを形成する。また、図示は省略するが、第２のアモルファスシリコン膜１５ｂを形成した後、たとえば、当該第２のアモルファスシリコン膜１５ｂ（第１形態の半導体層１５ａを含む）を、多結晶シリコン化された領域を含むシリコン膜１５ｃに変成する。第２のアモルファスシリコン膜１５ｂ（第１形態の半導体層１５ａを含む）をシリコン膜１５ｃに変成するときには、たとえば、半導体層１５を形成する領域ＡＲ３、およびレンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５とその周辺のアモルファスシリコン膜を多結晶シリコン化する。アモルファスシリコン膜を部分的に多結晶シリコン化するには、たとえば、パルス発振レーザまたは連続発振レーザを照射してアモルファスシリコン膜を部分的に溶融させた後、当該溶融させた部分を結晶化させればよい。
【００６６】
次に、たとえば、図４（ｃ）に示すように、シリコン膜１５ｃの上に、エッチングレジスト２８を形成する。エッチングレジスト２８は、たとえば、半導体層１５を形成する領域ＡＲ３、およびレンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５のそれぞれに、当該各領域ＡＲ３，ＡＲ４，ＡＲ５とほぼ同じ寸法で形成する。
【００６７】
次に、エッチングレジスト２８をマスクにしてシリコン膜１５ｃをエッチングした後、エッチングレジスト２８を除去すると、たとえば、図４（ｄ）に示すように、半導体層１５を形成する領域ＡＲ３、およびレンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５のそれぞれに、多結晶シリコンでなる第２形態の半導体層１５ｄが形成される。このとき、半導体層１５を形成する領域ＡＲ３の第２形態の半導体層１５ｄは、全体がほぼ同じ厚さであるのに対し、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５の第２形態の半導体層１５ｄは、走査信号線７および保持容量線１７の幅方向に対する両端が、中央部よりも薄くなっている。
【００６８】
次に、保護絶縁層１４の上にあるすべての第２形態の半導体層１５ｄに対して、たとえば、加熱処理（アニール処理）を行うと、たとえば、図４（ｅ）に示すように、ＴＦＴ素子９の半導体層１５およびレンズ部材２６が形成される。
【００６９】
上記のような手順でＴＦＴ素子９の半導体層１５およびレンズ部材２６を形成した後は、従来のＴＦＴ基板１の製造方法と同じ手順で、第１の絶縁層１６、走査信号線７および保持容量線１７などを形成していけばよい。
【００７０】
このように、実施例１の液晶表示パネルに用いるＴＦＴ基板１を製造するときには、レンズ部材２６を形成するための工程が増えるが、基本的には、従来のものと同じ手順で製造することができる。
【００７１】
なお、図４（ａ）乃至図４（ｅ）に沿ったＴＦＴ基板１の製造方法では、第２形態の半導体層１５ｄを形成した後、たとえば、加熱処理を行って、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５にある第２形態の半導体層１５ｄの表面を凸状の曲面に変化させている。しかしながら、シリコン膜１５ｃをエッチングした直後における、領域ＡＲ４にある第２形態の半導体層１５ｄの断面形状は、実際には、たとえば、図４（ｆ）に示したような形状になっている。第１のアモルファスシリコン膜をエッチングして形成された第１形態の半導体層１５ａは、通常、その断面形状が概略台形である。そのため、第１形態の半導体層１５ａが形成された面に第２のアモルファスシリコン膜１５ｂを成膜すると、第２のアモルファスシリコン膜１５ｂの表面のうちの、第１形態の半導体層１５ａに乗り上げる部分、すなわち段差部分に曲面が生じる。したがって、実施例１の液晶表示パネルに用いるＴＦＴ基板１を製造するときには、たとえば、図４（ｄ）および図４（ｆ）に示した第２形態の半導体層１５ｄをレンズ部材２６とすることもできる。
【００７２】
また、実施例１のＴＦＴ基板１を製造するときには、たとえば、前記第１のアモルファスシリコン膜と第２のアモルファスシリコン膜１５ｂの厚さを変えてもよい。またさらに、実施例１のＴＦＴ基板１を製造するときには、前記第１のアモルファスシリコン膜と第２のアモルファスシリコン膜１５ｂのいずれか一方の膜のみから、ＴＦＴ素子９の半導体層１５を形成してもよい。
【００７３】
また、実施例１では、レンズ部材２６の幅が、上層にある走査信号線７、保持容量線１７、および映像信号線８の幅とほぼ等しくなるように形成している。しかしながら、レンズ部材２６の幅は、これに限らず、たとえば、上層にある配線の幅よりも狭くてもよいし、広くてもよい。またさらに、絶縁基板１３と走査信号線７および保持容量線１７との間に配置するレンズ部材２６は、たとえば、図３（ｂ）に示したように配線毎に配置する代わりに、１つの幅の広いレンズ部材２６を配置してもよい。
【実施例２】
【００７４】
実施例１では、ＴＦＴ基板１の絶縁基板１３と、走査信号線７などの不透明な配線との間に、多結晶シリコンで形成されたレンズ部材２６を配置して、バックライトから液晶表示パネルに入射する光の利用効率を高くしている。しかしながら、多結晶シリコンでレンズ部材２６を形成する場合、たとえば、図４（ａ）乃至図４（ｅ）に示したような手順で、ＴＦＴ素子９の半導体層１５とレンズ部材２６とを並行して形成する必要がある。そのため、たとえば、ＴＦＴ素子９の半導体層１５の表面の平坦性が悪くなり、たとえば、半導体層１５と保持容量線１７とが重畳する部分に形成される保持容量の値にばらつきが生じる可能性がある。
【００７５】
また、実施例１では多結晶シリコンで形成されたレンズ部材２６を配置したが、本発明の本質は、絶縁基板１３と走査信号線７などの不透明な配線との間に、屈折率が異なる２つの光透過材料層を介在させ、当該２つの光透過材料層の界面における光の屈折を利用して、バックライトからの光の利用効率を高くするという点にある。
【００７６】
すなわち、本発明の液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板１のレンズ部材２６は、多結晶シリコンに限らず、屈折率が第１の絶縁層１６の屈折率とは異なる光透過材料（たとえば、アクリル樹脂など）で形成されたものであってもよい。
【００７７】
そこで、実施例２では、たとえば、保護絶縁層１４の表面上に、ＴＦＴ素子９の半導体層１５と、半導体層１５とは異なる光透過材料で形成されたレンズ部材２６とを配置するＴＦＴ基板１の製造方法の一例について簡単に説明する。
【００７８】
図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、本発明による実施例２のＴＦＴ基板の製造方法の一例を説明するための模式断面図である。
図５（ａ）は、ＴＦＴ素子の半導体層を形成する工程の模式断面図である。図５（ｂ）は、感光性の光透過材料を形成する工程の模式断面図である。図５（ｃ）は、感光性の光透過材料を露光する工程の模式断面図である。図５（ｄ）は、露光した光透過材料を現像する工程の模式断面図である。
なお、図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図３（ｄ）のＧ−Ｇ’線部分における各工程の断面構成の一例を示している。
【００７９】
実施例２のように、半導体層１５とは異なる光透過材料でレンズ部材２６を形成する場合、まず、たとえば、図５（ａ）に示すように、絶縁基板１３の表面に形成（成膜）された保護絶縁層１４の表面上に、ＴＦＴ素子９の半導体層１５を形成する。半導体層１５は、従来のＴＦＴ基板の製造方法における形成手順と同じ手順で形成すればよい。
【００８０】
次に、たとえば、図５（ｂ）に示すように、半導体層１５が形成された保護絶縁層１４の表面全体に、感光性の光透過材料膜２９を形成する。このとき形成する光透過材料膜２９は、たとえば、後の工程で形成する第１の絶縁層１６よりも屈折率が小さい材料、たとえば、ポジ型の感光性アクリル樹脂で形成する。
【００８１】
次に、たとえば、図５（ｃ）に示すように、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５に、凸レンズ形状の非感光領域２９ａが残るように光透過材料膜２９を露光する。このとき、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５は、たとえば、位相差マスクを用いて照射する光の光量（強度）を制御して、感光される領域２９ｂの深さを変える。
【００８２】
次に、露光した光透過材料膜２９を現像すると、たとえば、図５（ｄ）に示すように、保護絶縁層１４の表面上に、多結晶シリコンで形成されたＴＦＴ素子９の半導体層１５と、アクリル樹脂で形成されたレンズ部材２６が配置される。
【００８３】
上記のような手順でＴＦＴ素子９の半導体層１５およびレンズ部材２６を形成した後は、従来のＴＦＴ基板の製造方法と同じ手順で、第１の絶縁層１６、走査信号線７および保持容量線１７などを形成していけばよい。
【００８４】
このような手順でＴＦＴ基板１を製造した場合も、レンズ部材２６の形成に使用したアクリル樹脂の屈折率が、第１の絶縁層１６の屈折率よりも小さければ、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６の界面で光が屈折する。そのため、実施例２で説明した方法で製造されたＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルは、実施例１のＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルと同様に、バックライトからの光の利用効率を向上させることができる。したがって、実施例２で説明した方法で製造されたＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルは、画素の開口率が従来の液晶表示パネルにおける開口率と同じであっても、従来の液晶表示パネルよりも表面輝度を高くすることができる。
【００８５】
また、図５（ａ）乃至図５（ｄ）に沿った実施例２のＴＦＴ基板の製造方法では、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いてレンズ部材２６を形成しているが、これに限らず、たとえば、ネガ型の感光性アクリル樹脂を用いてレンズ部材２６を形成してもよい。
【００８６】
また、上記の製造方法の説明では、レンズ部材２６の形成に用いる光透過材料の一例として、感光性のアクリル樹脂を例に挙げたが、これに限らず、第１の絶縁層１６よりも屈折率が低い感光性の光透過材料であれば、基本的に、どのような光透過材料であってもよい。
【００８７】
また、図５（ａ）乃至図５（ｄ）に沿った実施例２のＴＦＴ基板の製造方法では、ＴＦＴ素子９の半導体層１５を先に形成し、続けてアクリル樹脂からなるレンズ部材２６を形成している。しかしながら、半導体層１５とレンズ部材２６を異なる材料で形成する場合、たとえば、レンズ部材２６を先に形成し、続けて半導体層１５を形成してもよい。
【００８８】
図６（ａ）乃至図６（ｄ）は、実施例２のＴＦＴ基板の製造方法の変形例を説明するための模式断面図である。
図６（ａ）は、光透過材料膜および感光性のレジスト材料膜を形成する工程の模式断面図である。図６（ｂ）は、凸形状のレジストを形成する工程の模式断面図である。図６（ｃ）は、アッシングの原理を説明するための模式断面図である。図６（ｄ）は、光透過材料膜をアッシングする工程の模式断面図である。
なお、図６（ａ）乃至図６（ｄ）は、図３（ｄ）のＧ−Ｇ’線部分における各工程の断面構成の一例を示している。
【００８９】
図５（ａ）乃至図５（ｄ）に沿った実施例２のＴＦＴ基板の製造方法では、感光性アクリル樹脂からなるレンズ部材２６を形成している。しかしながら、ＴＦＴ素子９の半導体層１５とは異なる材料でレンズ部材２６を形成する場合、その材料自身が感光性でなくてもよいことはもちろんである。そこで、以下に、感光性ではない光透過材料からなるレンズ部材２６の形成方法の一例を説明する。
【００９０】
感光性ではない光透過材料からなるレンズ部材２６を形成する場合、まず、たとえば、図６（ａ）に示すように、絶縁基板１３の表面に形成（成膜）された保護絶縁層１４の表面上に、レンズ部材２６の形成に用いる光透過材料膜３０および感光性のレジスト材料膜３１を続けて形成（成膜）する。
【００９１】
次に、感光性のレジスト材料膜３１を露光、現像して、たとえば、図６（ｂ）に示すように、光透過材料膜３０の表面のうちの、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５の上に凸形状のレジスト３１ａを形成する。凸形状のレジスト３１ａは、たとえば、図５（ｃ）に示した前記感光性の光透過材料膜２９を露光する工程と同じ要領で露光した後、現像して形成する。
【００９２】
次に、たとえば、凸形状のレジスト３１ａが配置された状態から、光透過材料膜３０に対するアッシングを行う。前記アッシングは、たとえば、凸形状のレジスト３１ａが配置された状態の光透過材料膜３０に対して反応性のガス（たとえば、Ｏ２）を吹き付けて、徐々に薄くしていく処理である。このとき、凸形状のレジスト３１ａが形成された光透過材料膜３０の表面（露出面）は、たとえば、図６（ｃ）に細い線および太い矢印で示したように徐々に薄くなっていく。そのため、たとえば、凸形状のレジスト３１ａが形成されていない領域における光透過材料膜３０の膜厚がほぼ０（ゼロ）になるまでアッシングを行った場合、凸形状のレジスト３１ａが形成されている領域ＡＲ４，ＡＲ５は、当該凸形状のレジスト３１ａの厚さに相当する膜厚の光透過材料が残る。その結果、たとえば、図６（ｃ）に示すように、レンズ部材２６を形成する領域ＡＲ４，ＡＲ５に、凸形状の光透過材料層（レンズ部材２６）が形成される。
【００９３】
上記のような手順でレンズ部材２６を形成した後は、従来のＴＦＴ基板の製造方法と同じ手順で、半導体層１５、第１の絶縁層１６、走査信号線７および保持容量線１７などを形成していけばよい。
【００９４】
このような手順でＴＦＴ基板１を製造した場合も、レンズ部材２６の形成に使用した光透過材料の屈折率が、第１の絶縁層１６の屈折率よりも小さければ、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６の界面で光が屈折する。そのため、変形例の手順で製造されたＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルは、実施例１のＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルと同様に、バックライトからの光の利用効率を向上させることができる。したがって、変形例の手順で製造されたＴＦＴ基板１を有する液晶表示パネルは、画素の開口率が従来の液晶表示パネルにおける開口率と同じであっても、従来の液晶表示パネルよりも表面輝度を高くすることができる。
【００９５】
また、変形例の製造方法においてレンズ部材２６の形成に用いる光透過材料は、第１の絶縁層１６よりも屈折率が小さい感光性の光透過材料であれば、基本的に、どのような光透過材料であってもよい。
【００９６】
また、図６（ａ）乃至図６（ｄ）に沿った変形例のＴＦＴ基板の製造方法では、レンズ部材２６を先に形成し、続けてＴＦＴ素子９の半導体層１５を形成するが、これに限らず、半導体層１５を先に形成し、続けてレンズ部材２６を形成してもよい。
【００９７】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【００９８】
たとえば、前記実施例１および前記実施例２では、第１の絶縁層１６との界面が、走査信号線７などの不透明な配線側に凸になる曲面を有するレンズ部材２６を形成している。しかしながら、本発明において重要な点は、バックライトから液晶表示パネル（ＴＦＴ基板１）に入射する光のうちの、走査信号線７などの不透明な配線が形成されている領域に入射する光の一部または全部を、屈折率が異なる２つの光透過材料層の界面（たとえば、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面）で屈折させ、液晶材料３を通して観察者側に出射させることでバックライトからの光の利用効率を高くするという点である。
【００９９】
したがって、レンズ部材２６の断面形状は、バックライトから液晶表示パネル（ＴＦＴ基板１）に入射する光のうちの、走査信号線７などの不透明な配線が形成されている領域に入射する光の一部または全部を屈折させ、液晶材料３を通して観察者側に出射させることができれば、どのような形状であってもよい。
【０１００】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、レンズ部材の断面形状の変形例を示す模式断面図である。
図７（ａ）は、レンズ部材の断面形状の第１の変形例を示す模式断面図である。図７（ｂ）は、レンズ部材の断面形状の第２の変形例を示す模式断面図である。
なお、図７（ａ）および図７（ｂ）は、図３（ａ）に示したＥ−Ｅ’線における液晶表示パネルの断面構成の各変形例を示している。
【０１０１】
本発明の液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板１のレンズ部材２６は、屈折率が第１の絶縁層１６の屈折率よりも小さい光透過材料を用い、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面が、絶縁基板１３の表面と平行ではなく、かつ、垂直でもない平面または曲面を有する形状になるように形成すればよい。そのため、レンズ部材２６の上層にある不透明な配線（たとえば、走査信号線７）の幅方向でみた当該レンズ部材２６の断面形状は、たとえば、図７（ａ）に示すように、レンズ部材２６と第１の絶縁層１６との界面に１つの頂点を有する三角形であってもよい。
【０１０２】
また、レンズ部材２６の上層にある不透明な配線（たとえば、走査信号線７）の幅方向でみた当該レンズ部材２６の断面形状は、たとえば、図７（ｂ）に示すように、凹レンズ状であってもよい。
【０１０３】
また、図示は省略するが、絶縁基板１３と走査信号線７の間にあるレンズ部材２６の断面形状が、たとえば、図７（ａ）に示したような三角形である場合、絶縁基板１３と映像信号線８の間にあるレンズ部材２６も、断面形状が同様の三角形になるように形成される。またさらに、図示は省略するが、絶縁基板１３と走査信号線７の間にあるレンズ部材２６の断面形状が、たとえば、図７（ｂ）に示したような凹レンズ状である場合、絶縁基板１３と映像信号線８の間にあるレンズ部材２６も、断面形状が同様の凹レンズ状になるように形成される。
【０１０４】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、レンズ部材の配置方法の変形例を示す模式断面図である。
図８（ａ）は、絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第１の変形例を示す模式断面図である。図８（ｂ）は、絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第２の変形例を示す模式断面図である。図８（ｃ）は、絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第３の変形例を示す模式断面図である。
なお、図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図３（ａ）に示したＦ−Ｆ’線における液晶表示パネルの断面構成の各変形例を示している。
【０１０５】
本発明を適用するＴＦＴ基板１が、たとえば、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有する場合、絶縁基板１と走査信号線７との間に配置するレンズ部材２６の配置可能な位置は、たとえば、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間、または絶縁基板１３と保護絶縁層１４との間のいずれかである。しかしながら、絶縁基板１３と保護絶縁層１４との間にレンズ部材２６を配置するのは、ＴＦＴ基板１を製造する上であまり好ましくない。そのため、絶縁基板１３と走査信号線７との間に配置するレンズ部材２６の配置可能な位置は、実質的に、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間に限定される。
【０１０６】
これに対し、絶縁基板１３と映像信号線８との間に配置するレンズ部材２６の配置可能な位置は、たとえば、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間、絶縁基板１３と保護絶縁層１４との間、第１の絶縁層１６と第２の絶縁層１８との間のいずれかである。ただし、絶縁基板１３と映像信号線８との間に配置するレンズ部材２６についても、絶縁基板１３と保護絶縁層１４との間にレンズ部材２６を配置するのは、ＴＦＴ基板１を製造する上であまり好ましくない。そのため、絶縁基板１と映像信号線８との間に配置するレンズ部材２６の配置可能な位置は、実質的に、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間、および第１の絶縁層１６と第２の絶縁層１８との間のいずれかに限定される。
【０１０７】
すなわち、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有するＴＦＴ基板１に本発明を適用する場合、絶縁基板１３と映像信号線８との間に配置するレンズ部材２６は、たとえば、図８（ａ）または図８（ｂ）に示すように、第１の絶縁層１６と第２の絶縁層１８との間に配置されていてもよい。
【０１０８】
このとき、たとえば、図８（ａ）に示すように、第１の絶縁層１６とレンズ部材２６との界面が絶縁基板１３の表面とほぼ平行な平面であり、第２の絶縁層１８とレンズ部材２６との界面が映像信号線８側に凸の曲面になるようなレンズ部材２６を配置するのであれば、レンズ部材２６は、屈折率が第２の絶縁層１８の屈折率よりも小さい光透過材料で形成する。
【０１０９】
またこのとき、たとえば、図８（ｂ）に示すように、第２の絶縁層１８とレンズ部材２６との界面が絶縁基板１３の表面とほぼ平行な平面であり、第１の絶縁層１６とレンズ部材２６との界面が絶縁基板１３側に凸の曲面になるようなレンズ部材２６を配置するのであれば、レンズ部材２６は、屈折率が第１の絶縁層１６の屈折率よりも大きい光透過材料で形成する。
【０１１０】
また、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有するＴＦＴ基板１において、第１の絶縁層と第２の絶縁層は、たとえば、異なる絶縁材料で形成されており、かつ、第１の絶縁層に用いる絶縁材料の屈折率が第２の絶縁層に用いる絶縁材料の屈折率よりも小さいことがある。そのような組み合わせの場合、たとえば、第１の絶縁層を形成する工程において、第１の絶縁層の表面にレンズ部材２６に相当する凸レンズ状の突起を形成すれば、当該突起が、図８（ａ）に示したレンズ部材２６と同等の機能を持つ。また、第１の絶縁層を形成する工程において、第１の絶縁層の表面にくぼみを形成すれば、第２の絶縁層を形成した際に、第２の絶縁層の形成に用いる絶縁材料が前記くぼみに埋め込まれ、当該埋め込まれた部分が、図８（ａ）に示したレンズ部材２６と同等の機能を持つ。
【０１１１】
またさらに、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有するＴＦＴ基板１の場合、絶縁基板１３と映像信号線８との間においてレンズ部材２６を配置可能な位置は、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間、および第１の絶縁層１６と第２の絶縁層１８との間の２カ所にある。そのため、絶縁基板１３と映像信号線８との間にレンズ部材２６を配置するときには、たとえば、図８（ｃ）に示すように、保護絶縁層１４と第１の絶縁層１６との間、および第１の絶縁層１６と第２の絶縁層１８との間の両方にレンズ部材２６を配置してもよい。
【０１１２】
また、前記実施例１および前記実施例２、ならびに前記各変形例では、図２（ａ）乃至図２（ｅ）に示したような構成を有するＴＦＴ基板１を例に挙げたが、本発明は、透過型または半透過型のＴＦＴ液晶表示パネルのＴＦＴ基板であれば、このような構成に限らず、別の構成であっても適用可能であることはもちろんである。
【０１１３】
また、前記実施例１および前記実施例２、ならびに前記各変形例では、液晶表示パネルに用いるＴＦＴ基板１を例に挙げているが、本発明は、これに限らず、ＴＦＴ基板１と似た構成の基板を有し、かつ、表示パネルの後方に配置された光源を利用して映像や画像を可視化する表示装置であれば、適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１（ａ）】液晶表示パネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）のＡ−Ａ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図１（ｃ）】液晶表示パネルの表示領域における回路構成の一例を示す模式回路図である。
【図２（ａ）】ＴＦＴ基板における１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の領域ＡＲ１を拡大して示した模式拡大平面図である。
【図２（ｃ）】図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図２（ｄ）】図２（ａ）のＣ−Ｃ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図２（ｅ）】図２（ａ）のＤ−Ｄ’線におけるＴＦＴ基板の断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図３（ａ）】液晶表示パネルを対向基板側から見たときの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）のＥ−Ｅ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図３（ｃ）】図３（ａ）のＦ−Ｆ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図３（ｄ）】レンズ部材の平面レイアウトの一例を示す模式平面図である。
【図４（ａ）】第１形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。
【図４（ｂ）】第２の半導体膜を形成する工程の模式断面図である。
【図４（ｃ）】エッチングレジストを形成する工程の模式断面図である。
【図４（ｄ）】第２形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。
【図４（ｅ）】最終形態の半導体層を形成する工程の模式断面図である。
【図４（ｆ）】図４（ｄ）に示した領域ＡＲ４に形成された第２形態の半導体層の詳細な断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図５（ａ）】ＴＦＴ素子の半導体層を形成する工程の模式断面図である。
【図５（ｂ）】感光性の光透過材料を形成する工程の模式断面図である。
【図５（ｃ）】感光性の光透過材料を露光する工程の模式断面図である。
【図５（ｄ）】露光した光透過材料を現像する工程の模式断面図である。
【図６（ａ）】光透過材料膜および感光性のレジスト材料膜を形成する工程の模式断面図である。
【図６（ｂ）】凸形状のレジストを形成する工程の模式断面図である。
【図６（ｃ）】アッシングの原理を説明するための模式断面図である。
【図６（ｄ）】光透過材料膜をアッシングする工程の模式断面図である。
【図７（ａ）】レンズ部材の断面形状の第１の変形例を示す模式断面図である。
【図７（ｂ）】レンズ部材の断面形状の第２の変形例を示す模式断面図である。
【図８（ａ）】絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第１の変形例を示す模式断面図である。
【図８（ｂ）】絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第２の変形例を示す模式断面図である。
【図８（ｃ）】絶縁基板と映像信号線との間に配置するレンズ部材の配置方法の第３の変形例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１…ＴＦＴ基板
２…対向基板
３…液晶材料
４…シール材
５…下偏光板
６…上偏光板
７…走査信号線
８…映像信号線
９…ＴＦＴ素子
１０…画素容量
１１…画素電極
１２…対向電極
１３，２３…絶縁基板
１４…保護絶縁層
１５…半導体層
１５ａ…第１形態の半導体層
１５ｂ…第２のアモルファスシリコン膜
１５ｃ…シリコン膜
１５ｄ…第２形態の半導体層
１６…第１の絶縁層
１７…保持容量線
１８…第２の絶縁層
１９…ソース電極
２０…第３の絶縁層
２２…遮光膜
２４…カラーフィルタ
２５…配向膜
２６…レンズ部材
２７…光
２８…エッチングレジスト
２９…（感光性の）光透過材料膜
２９ａ…非感光領域
２９ｂ…感光領域
３０…（非感光性の）光透過材料膜
３１…レジスト材料膜
３１ａ…レジスト
【図１（ａ）】
2009093110.tif 000003
【図１（ｂ）】
2009093110.tif 000004
【図１（ｃ）】
2009093110.tif 000005
【図２（ａ）】
2009093110.tif 000006
【図２（ｂ）】
2009093110.tif 000007
【図２（ｃ）】
2009093110.tif 000008
【図２（ｄ）】
2009093110.tif 000009
【図２（ｅ）】
2009093110.tif 000010
【図３（ａ）】
2009093110.tif 000011
【図３（ｂ）】
2009093110.tif 000012
【図３（ｃ）】
2009093110.tif 000013
【図３（ｄ）】
2009093110.tif 000014
【図４（ａ）】
2009093110.tif 000015
【図４（ｂ）】
2009093110.tif 000016
【図４（ｃ）】
2009093110.tif 000017
【図４（ｄ）】
2009093110.tif 000018
【図４（ｅ）】
2009093110.tif 000019
【図４（ｆ）】
2009093110.tif 000020
【図５（ａ）】
2009093110.tif 000021
【図５（ｂ）】
2009093110.tif 000022
【図５（ｃ）】
2009093110.tif 000023
【図５（ｄ）】
2009093110.tif 000024
【図６（ａ）】
2009093110.tif 000025
【図６（ｂ）】
2009093110.tif 000026
【図６（ｃ）】
2009093110.tif 000027
【図６（ｄ）】
2009093110.tif 000028
【図７（ａ）】
2009093110.tif 000029
【図７（ｂ）】
2009093110.tif 000030
【図８（ａ）】
2009093110.tif 000031
【図８（ｂ）】
2009093110.tif 000032
【図８（ｃ）】
2009093110.tif 000033