JP7407585B2

JP7407585B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP7407585B2
Application number: JP2019227527A
Authority: JP
Inventors: 康宏柳原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: JP2021096363A

Description

本開示は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、外光、バックライトの光等を利用して画像表示を行うため、液晶表示装置による表示輝度は、光の利用効率に依存する。従来、画像表示の明るさの向上を図る液晶表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１は、アレイ基板上に形成された反射電極に複数の開口部を設け、複数の開口部の下方に複数の集光レンズをそれぞれ形成した半透過型の液晶表示装置を開示している。

特開２００２－１４８６４６号公報

従来の液晶表示装置は、バックライトの光の利用効率の点で改善の余地がある。例えばバックライトで発光した光は、拡散板、光学フィルム、偏光板、アレイ基板、カラーフィルタ、位相差板といった各種部材により減衰するため、液晶パネルから取り出される光量は、最高でも液晶パネルに入射される入射光量の１／１０程度であり、極めて低い。一方、表示領域の画素の高密度化に伴い、アレイ基板の開口率が低下するため、液晶パネルの輝度を高めるためには、バックライトの光量を増やす必要がある。その結果、液晶表示装置の消費電力が増大する、液晶パネルが高い温度となるため液晶の駆動効率が低下する、コントラストが低下する、部材が劣化しやすい、などの問題点を誘発するおそれがある。

本開示の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する画素と、前記第１基板における前記液晶層と反対側の主面に向かって光を照射するバックライトと、を備え、前記画素は、前記第１基板上に前記第１基板に接して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に前記絶縁層に接して配置された、前記絶縁層よりも高い屈折率を有する画素電極を含む単位有効表示部であって、前記画素電極に駆動電圧を印加することによって、前記画素電極とそれに対向する対向電極との間に生じた電界により液晶分子を初期配向状態から運動させて、透過光強度を変調する前記単位有効表示部と、を備えており、前記絶縁層は、前記画素電極に接する、前記画素電極の側の第１面に、平面視において前記単位有効表示部と同じ大きさまたは前記単位有効表示部の全体を含む大きさを有するとともに、前記第１基板の側に向かって湾曲する、湾曲部を有しており、前記絶縁層は、前記第１面を含む第１絶縁層、および前記第１絶縁層と前記第１基板との間に位置し、前記第１絶縁層よりも低屈折率の第２絶縁層を有し、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層に接する第２面に前記第１基板の側に向かって窪んだ凹部を有し、前記凹部は、底面が前記第１基板の側に向かって湾曲し、前記第１基板の主面に平行な断面における開口の面積が前記第２基板の側に向かうにつれて大きくなっているとともに、前記開口の最大面積が前記単位有効表示部の面積よりも大きく、前記画素は、前記液晶層の内部に、前記液晶層の厚みを一定に維持する複数のスペーサを有し、前記スペーサは、前記第２基板側の端から前記第１基板側の端に向かって先細り状とされた柱状である。

本開示の液晶表示装置によれば、画素に備わった絶縁層が、画素電極の側の第１面に集光レンズとして機能する広面積の湾曲部を有していることから、バックライトの光の利用効率を高めることができるため、バックライトの光量を増大させることなく、表示輝度を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る液晶表示装置を示すブロック図である。図１の液晶表示装置における副画素の概略的構成を示す平面図である。図２の切断面線Ａ１－Ａ２で切断した断面図である。実施例および比較例における表示輝度の評価結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本開示の液晶表示装置の実施形態について説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る液晶表示装置を示すブロック図であり、図２は、図１の液晶表示装置における画素（副画素）の概略的構成を示す平面図であり、図３は、図２の切断面線Ａ１－Ａ２で切断した断面図である。なお、図２においては、図解を容易にするために、一部の構成要素にハッチングを付している。

本実施形態の液晶表示装置１００は、図３に示すように、第１基板１と、第１基板１に対向する第２基板２と、第１基板１と第２基板２間に挟持された液晶層７１と、第１基板１と第２基板２との間に位置する画素５とを備えており、画素５は、第１基板１上に配置された絶縁層８と、絶縁層８上に配置された画素電極７３を含む単位表示部８０と、を備えており、絶縁層８は、画素電極７３の側の第１面９ａに、平面視において単位表示部８０と同じ大きさまたは単位表示部８０を含む大きさを有するとともに、第１基板１の側に向かって湾曲する、湾曲部１０を有している構成である。この構成により、以下の効果を奏する。絶縁層８に備わった湾曲部１０が広面積の集光レンズとして機能することから、バックライトの光の利用効率を高めることができる。また、集光レンズとしての湾曲部１０は、平面視において画素５における単位有効表示部としての単位表示部８０と同等以上の大きさを有していることから、単位表示部８０を透過し表示に寄与する光の殆どを集光させることができる。その結果、バックライトの光の利用効率を効果的に高めることができる。なお、画素５は後述する副画素６であってもよい。

単位表示部８０は、画素電極７３に駆動電圧を印加することによって、画素電極７３と対向電極（図３の場合は共通電極７２）との間に生じた電界（電気力線）によって液晶分子を初期配向状態から運動させて、透過光強度等を変調することができる単位有効表示部である。尚、単位有効表示部の「単位」とは画素単位でのものという意味である。

また、本実施形態の液晶表示装置１００は、より具体的には以下の構成であってもよい。液晶表示装置１００は、第１基板１の液晶層７１側の面上に配置された複数本のゲート信号線３と、複数のゲート信号線３と交差する複数本のソース信号線４と、第１基板１と第２基板２との間に位置する複数の画素５と、を備え、複数の画素５の各々は、平面視で複数本のゲート信号線３と複数本のソース信号線４とによって区画された部位に配置されている。また液晶表示装置１００は、液晶層７１と、液晶層７１と第１基板１との間に位置する共通電極７２と、共通電極層７２と第１基板１との間に位置する画素電極７３を含むＦＦＳ（Fringe Field Switching）構造の液晶表示部７と、を備えている。液晶表示装置１００は１つまたは複数の画素５を有する。即ち、液晶表示装置１００は１つまたは複数の液晶表示部７を有する。また液晶表示装置１００は、ＦＦＳ型に限らず、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）型等の液晶表示装置であってもよい。

なお、第１基板１の液晶層７１側の面上された複数本のゲート信号線３は、第１基板１の液晶層７１側の面の上に複数本のゲート信号線３が直接配置された構成であってよく、または面の上方に絶縁層等を介して複数本のゲート信号線３が配置された構成であってもよい。以下同様のケースにおいては上記の構成とし得る。

第１基板（アレイ基板ともいう）１および第２基板（対向基板ともいう）２は、ガラス、透光性プラスチック等から成る平板状の部材である。第１基板１および第２基板２は、第１基板１の一方主面１ａと第２基板２の一方主面２ａとが対向するように配置されている。第１基板１は、液晶表示装置１００の反表示面側の基板であり、第２基板２は、液晶表示装置１００の表示面側の基板である。

複数本のゲート信号線３、複数本のソース信号線４、および複数の画素５は、第１基板１と第２基板２との間に位置している。

ゲート信号線３は、例えば図１に示すように、第１方向（例えば、行方向）に延びるように配列されている。ソース信号線４は、例えば図１に示すように、第１方向と交差する第２方向（例えば、列方向）に延びるように配列されている。液晶表示装置１００は、ゲート信号線３にゲート信号を順次入力するゲート信号線駆動回路３１、およびソース信号線４にソース信号（画像信号）を順次入力するソース信号線駆動回路４１を備えている。ゲート信号線３はゲート信号線駆動回路３１に接続されており、ソース信号線４はソース信号線駆動回路４１に接続されている。

ゲート信号線３およびソース信号線４は、導電材料から成る。ゲート信号線３およびソース信号線４に用いられる導電材料としては、例えば、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、クロム、銀、銅およびネオジム等から選択される元素、それらの元素を主成分とする合金材料、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等の金属窒化物等が挙げられる。また、アルミニウム層上にモリブデン層を積層した積層構造の配線、モリブデン層上にアルミニウム層およびモリブデン層を順次積層した積層構造の配線、アルミニウム層上にチタン層を積層した積層構造の配線等であってもよい。

複数の画素５は、複数本のゲート信号線３と複数本のソース信号線４との交差部に対応してそれぞれ配置されている。各画素５は、複数の副画素６を有している。複数の副画素６のそれぞれは、例えば図２に示すように、平面視において、複数本のゲート信号線３と複数本のソース信号線４とによって区画された部位に配置されている。各画素５が有する複数の副画素６は、例えば、赤色表示のための副画素、緑色表示のための副画素および青色表示のための副画素であってもよい。各画素５は、黄色表示または白色表示のための副画素をさらに有していてもよい。勿論、白黒表示等のモノクロ表示の液晶表示装置の場合、画素５は副画素６を有していなくてもよい。

液晶表示装置１００は、第１基板１の他方主面１ｂに向かって光を出射するバックライト（図示せず）をさらに備えている。バックライトからの光は、第１基板１の他方主面１ｂから入射し、各画素５によって透過光強度（輝度）等を変調された後、第２基板２の他方主面２ｂから外部へ出射する。

バックライトは、エッジライト方式のバックライトであってもよい。この場合、バックライトは、光源および導光板を有している。光源は、導光板に向かって光を出射し、導光板は、光源から出射された光を第１基板１の他方主面１ｂ全体に導いて均一に分散させる。エッジライト方式のバックライトで用いられる光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が挙げられる。導光板は、例えば、樹脂材料から成る。導光板に用いられる樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。

バックライトは、直下型方式のバックライトであってもよい。この場合、バックライトは、第１基板１の他方主面１ｂ側に配置された多数の光源を有している。多数の光源は、第１基板１の他方主面１ｂに向かって光を直接に出射する。直下型方式のバックライトで用いられる光源としては、例えば、ＬＥＤ、ＥＬ、ＣＣＦＬ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が挙げられる。

各画素５が有する複数の副画素６は、各々、液晶表示部７および絶縁層８を有している。

液晶表示部７は、液晶層７１、共通電極７２および画素電極７３を有している。液晶層７１は、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶等の液晶のいずれかを含んでいる。共通電極７２は、例えば図３に示すように、液晶層７１と第１基板１との間に位置している。画素電極７３は、例えば図３に示すように、共通電極７２と第１基板１との間に位置している。共通電極７２および画素電極７３は、液晶層７１に含まれる液晶に、ソース信号線駆動回路４１から供給される画像信号に応じた電圧を印加する。共通電極７２および画素電極７３は、透光性を有する導電材料から成る。共通電極７２および画素電極７３に用いられる導電材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リンまたはボロンを含むシリコン等が挙げられる。

本実施形態の液晶表示装置１００は、例えば図３に示すように、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）構造を有していてもよい。ＦＦＳ構造の液晶表示装置１００では、共通電極７２および画素電極７３は、第１基板１と液晶層７１との間に配置されている。共通電極７２は、櫛歯状形状であり、画素電極７３は、ベタ状形状である。共通電極７２と画素電極７３とは、酸化珪素（ＳｉＯ₂）等から成る層間絶縁層７４によって絶縁されている。なお、液晶表示装置１００の構造として、ＩＰＳ（In-Plane Switching）構造等を採用することも可能である。

絶縁層８は、液晶表示部７と第１基板１との間に配置されている。絶縁層８は複数の絶縁層が積層されて構成されており、それらの層間に、ゲート信号線３、ソース信号線４および薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）１５が配置されている。絶縁層８は、透光性を有する無機材料または有機材料から成る。絶縁層８の第２基板２側の面（第１面）９ａは、画素電極７３に接している。絶縁層８に用いられる無機材料としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等が挙げられる。絶縁層８に用いられる有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等が挙げられる。絶縁層８は、これらの無機材料または有機材料の単層構造であってもよく、複数層の積層構造であってもよい。

各副画素６は、上記の薄膜トランジスタ１５および配向膜１６を有している。

薄膜トランジスタ１５は、半導体膜１５１、ゲート電極１５２、ソース電極１５３およびドレイン電極１５４を有している。半導体膜１５１は、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon；ＬＴＰＳ）等から成る。ゲート電極１５２は、ゲート信号線３に電気的に接続されている。ソース電極１５３は、例えば図３に示すように、ソース信号線４にコンタクトホール、スルーホール等を介して電気的に接続されている。ドレイン電極１５４は、画素電極７３にコンタクトホール、スルーホール等を介して電気的に接続されている。

配向膜１６は、電圧無印加時に初期配向状態にある液晶分子を、電圧印加時に所定方向に遷移させるための部材である。配向膜１６は、液晶層７１の第１基板１側の表面および第２基板２側の表面に設けられている。配向膜１６は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂材料から成る。

各副画素６は、液晶層７１の厚みを一定に維持するためのスペーサ１７をさらに有している。スペーサ１７は、副画素６の外周領域であって、第１基板１側の配向膜１６１と第２基板２側の配向膜１６２との間（すなわち、液晶層７１の内部）に複数配置されている。スペーサ１７は、球状形状であってもよく、あるいは、例えば図３に示すように、柱状形状であってもよい。スペーサ１７は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料から成る。スペーサ１７を設けることにより、外部からの接触、押圧等によって液晶層７１の厚みが変化して、画像表示にムラが生じることを抑制できる。

各副画素６は、カラーフィルタ１３および遮光膜１４をさらに有している。カラーフィルタ１３および遮光膜１４は、例えば図３に示すように、液晶表示部７と第２基板２との間に位置している。即ち、カラーフィルタ１３および遮光膜１４は、第２基板２の液晶層７１側の面上に配置されている。カラーフィルタ１３および遮光膜１４と配向膜１６２との間には、層間絶縁層７５が配置されている。

カラーフィルタ１３は、該カラーフィルタ１３に入射した可視光のうち特定の波長のみを透過させる。各画素５が、赤色表示のための副画素、緑色表示のための副画素および青色表示のための副画素を有する場合、赤色表示のための副画素のカラーフィルタ１３は赤色光を選択的に透過させ、緑色表示のための副画素のカラーフィルタ１３は緑色光を選択的に透過させ、青色表示のための副画素のカラーフィルタ１３は青色光を選択的に透過させる。各画素５は、赤色表示のための副画素を透過した光、緑色表示のための副画素を透過した光および青色表示のための副画素を透過した光によりカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ１３は、例えば、染料または顔料を添加した樹脂材料から成る。

遮光膜１４は、環状形状であり、平面視でカラーフィルタ１３を取り囲むように配置されている。これにより、複数の副画素６のそれぞれを通過する光が相互に干渉することを抑制できるため、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。

遮光膜１４は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法によって形成される。遮光膜１４は、金属、合金、金属酸化物、黒色系樹脂等の遮光性を有する材料から成る。遮光膜１４は、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン、タングステンおよびパラジウムのうちの少なくとも１つを含む金属膜であってもよい。

本実施形態の液晶表示装置１００は、絶縁層８が、画素電極７３よりも低い屈折率を有していることがよい。この場合、バックライト側（図３では下方側）から集光するように絶縁層８に入射し低屈折率媒質である絶縁層８を透過し高屈折率媒質である画素電極７３に入射し透過した光は、集光性がより向上する。また、絶縁層８は、例えば図３に示すように、画素電極７３に接する第１面９ａに、第１基板１の側に向かって湾曲した湾曲部１０を有している。湾曲部１０の表面形状は、第１基板１に向かう方向に凸の曲面形状である。湾曲部１０の表面形状は、例えば、部分球面形状であってもよく、部分非球面形状であってもよい。画素電極７３の屈折率は、例えば、ＩＴＯ電極であれば２．０６～２．２程度であり、絶縁層８の屈折率は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）層であれば１．４４～１．５０程度であり、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）であれば２程度である。

湾曲部１０は、１つの画素５または１つの副画素６において、第１面９ａの全体に形成されていてもよい。湾曲部１０は、１つの画素５または１つの副画素６において、第１面９ａにおける、平面視で複数のスペーサ１７の内側に位置する領域の全体に形成されていてもよい。湾曲部１０は、１つの画素５または１つの副画素６において、第１面９ａにおける、平面視で遮光膜１４から露出している領域の全体に形成されていてもよい。これらの構成とすることによって、単位表示部８０を透過し表示に寄与する光の殆ど全部を集光させることができる。その結果、バックライトの光の利用効率をより効果的に高めることができる。

画素電極７３は、湾曲部１０を有する第１面９ａの形状に合わせて、第１基板１側の面の少なくとも一部が第１基板１の側に向かって湾曲している。また、画素電極７３は、第１面９ａの形状に対応して、第２基板２側の面の少なくとも一部が第１基板１の側に向かって湾曲していていることがよい。さらに、共通電極７２および層間絶縁層７４も、画素電極７３の湾曲に対応して、第１基板１の側に向かって湾曲していていることがよい。これらの構成により、画素電極７３の湾曲部と層間絶縁層７４の湾曲部と共通電極７２の湾曲部とが、集光レンズとして機能する。

絶縁層８と画素電極７３との湾曲した境界面は、該境界面を通過する光を、副画素６の中央に向かって集光する光学的機能を有する。これにより、液晶表示装置１００は、バックライトの光の利用効率を向上させることができるため、バックライトの光量を増大させることなく、液晶層７１およびカラーフィルタ１３を介して外部へ出射する光の光量を増大させることができる。ひいては、液晶表示装置１００の表示輝度を向上させることができる。

また、液晶表示装置１００によれば、第１基板１から第２基板２に向かって進行する光を、副画素６の中央に向かって集光することができるため、１つの副画素６から、該１つの副画素６に隣接する副画素６に向かう迷光の発生を抑制でき、ひいては、液晶表示装置１００の表示品質を向上させることができる。

また、液晶表示装置１００によれば、バックライトの光量を減少させても十分な表示輝度を得ることができる。それゆえ、バックライトの光量を減少させることにより、十分な表示輝度を維持しつつ、液晶表示装置１００の消費電力を低減することが可能になる。また、バックライトの光量を減少させることで、バックライトにおける発熱を抑制できるため、バックライトで生じる熱が液晶表示装置１００の表示品質に及ぼす悪影響を低減することも可能になる。

なお、平面視において、湾曲部１０の外周縁１０ａは、その形状が、正方形、矩形、円形、長円形、楕円形等であってもよく、その他の形状であってもよい。平面視における外周縁１０ａの形状が正方形、矩形または長円形である場合には、ゲート信号線３とソース信号線４とによって区画された領域に、大きな湾曲部１０を容易に形成することができる。このため、絶縁層８と画素電極７３との境界面による集光効果を向上させることが可能になる。また、平面視における外周縁１０ａの形状が正方形または矩形である場合、外周縁１０ａは角部が丸められていてもよい。

絶縁層８は、第１絶縁層９および第２絶縁層１１を有していてもよい。第１絶縁層９は、第１面９ａを含んでおり、第２絶縁層１１は、第１絶縁層９と第１基板１との間に位置している。第２絶縁層１１は、第１絶縁層９の屈折率よりも低い屈折率を有している。第１絶縁層９は、例えばアクリル樹脂等の有機材料から成っていてもよい。第２絶縁層１１は、例えば酸化珪素等の無機材料から成っていてもよい。第１絶縁層９の屈折率は、例えば、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）であれば２程度、アクリル樹脂であれば１．４９程度であり、第２絶縁層１１の屈折率は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）層であれば１．４４～１．５０程度である。

第１絶縁層９および第２絶縁層１１は、単層構造であってもよく、複数層の積層構造であってもよい。本実施形態では、例えば図３に示すように、第２絶縁層１１は、３層の積層構造であり、第３絶縁層１１１、第４絶縁層１１２および第５絶縁層１１３を有している。第３絶縁層１１１、第４絶縁層１１２および第５絶縁層１１３は、第１基板１の一方主面１ａ上に順次積層されている。第３絶縁層１１１と第５絶縁層１１３とは、例えば酸化珪素等の同一材料から成っている。第４絶縁層１１２は、例えば窒化珪素等の材料から成り、薄膜トランジスタ１５のゲート絶縁膜として機能している。

第２絶縁層１１は、第１絶縁層９に接する第２面１１ａに、第１基板１の側に向かって窪む凹部１２を有していてもよい。凹部１２内には第１絶縁層９が入り込んでいてもよい。凹部１２の底面１２ａおよび内周面１２ｂと第１絶縁層９との境界面は、第１基板１から第２基板２に向かって進行する光を、副画素６の中央に向かって集光することができる。液晶表示装置１００は、集光効果を有する境界面を複数有することで、液晶層７１およびカラーフィルタ１３を介して外部へ出射する光の光量を効果的に増大させることができる。ひいては、バックライトの光量を増大させることなく、液晶表示装置１００の表示輝度を一層向上させることができる。

凹部１２は、第５絶縁層１１３だけに形成されていてもよく、第５絶縁層１１３および第４絶縁層１１２にかけて形成されていてもよく、第５絶縁層１１３、第４絶縁層１１２および第３絶縁層１１１にかけて形成されていてもよい。本実施形態では、例えば図３に示すように、凹部１２は、第５絶縁層１１３、第４絶縁層１１２および第３絶縁層１１１にかけて形成されている。これにより、底面１２ａと第１絶縁層９との境界面を、バックライトの光が入射する第１基板１に近接させることができるため、迷光の発生を効果的に抑制できる。また、内周面１２ｂの面積を増大させることによって凹部１２における第１絶縁層９との境界面の面積を増大させることができるため、該境界面による集光効果が顕著になる。

凹部１２の底面１２ａは、例えば図３に示すように、第１基板１の側に向かって湾曲していてもよい。これにより、底面１２ａと第１絶縁層９との境界面は、第１基板１から第２基板２に向かって進行する光を、副画素６の中央に向かって効果的に集光することができる。底面１２ａの表面形状は、第１基板１の側に向かう方向に凸の曲面形状である。底面１２ａの表面形状は、例えば、部分球面形状であってもよく、部分非球面形状であってもよい。また、底面１２ａの全体が第１基板１に向かって湾曲していてもよく、底面１２ａの一部が第１基板１に向かって湾曲していてもよい。

凹部１２は、第１基板１の一方主面１ａに平行な断面における開口の面積が第２基板２に向かうにつれて大きくなっていてもよい。凹部１２は、第２面１１ａにおける開口縁が、平面視で、底面１２ａの外周縁を取り囲んでいてもよい。これにより、凹部１２の内周面１２ｂは、開口の大きさ（内周の長さ）が上方に向かって漸次大きく（長く）なっている漏斗状の形状となることから、内周面１２ｂと第１絶縁層９との境界面が、第１基板１から第２基板２に向かって進行する光を、副画素６の中央に向かって効果的に集光することができる。このため、バックライトの光量を増大させることなく、液晶層７１およびカラーフィルタ１３を介して外部へ出射する光の光量を効果的に増大させることができる。ひいては、液晶表示装置１００の表示輝度を一層向上させることができる。

遮光膜１４は、平面視で、湾曲部１０を取り囲んでいてもよい。これにより、絶縁層８と画素電極７３との境界面を通過し、副画素６の中央に向かって集光された光が、遮光膜１４によって遮光されてしまうことを抑制できるため、液晶表示装置１００の表示輝度が不所望に低下することを抑制できる。

湾曲部１０を有する絶縁層８は、例えば、次の方法で形成することができる。先ず、第１基板１の一方主面１ａ上に、薄膜トランジスタ１５、ゲート信号線３およびソース信号線４が層間に配置された多層積層型の絶縁層８の前駆体を形成する。次に、前駆体の表面にエッチング処理を施して、前駆体の表面を第１基板１の側に向かって湾曲した湾曲形状とする。その後、前駆体の表面に液晶表示部７を配置することにより、画素電極７３に接する第１面９ａに湾曲部１０を有する絶縁層８を形成することができる。

第２絶縁層１１の凹部１２は、例えば、次の方法で形成することができる。先ず、第１基板１の一方主面１ａ上に、薄膜トランジスタ１５およびゲート信号線３が層間に配置された多層積層型の第２絶縁層１１の前駆体を形成する。次に、前駆体の表面にエッチング処理を施して、前駆体の表面に第１基板１の側に向かって窪んだ凹部１２を形成する。その後、前駆体の表面に第１絶縁層９となる絶縁層を形成することにより、第１絶縁層９に接する第２面１１ａに凹部１２を有する第２絶縁層１１を形成することができる。なお、第２絶縁層１１に凹部１２を形成した場合、第２絶縁層１１上に形成される、第１絶縁層９となる絶縁層は、表面が表面モホロジーによって凹部１２の形状に対応して湾曲するので、湾曲部１０を形成するためのエッチング処理を省略してもよい。

図１～３に示した液晶表示装置１００と同様の構成の液晶表示装置を作製し、実施例の液晶表示装置を得た。

第１面９ａが湾曲しておらず、第２面１１ａが凹部１２を有していないこと以外は、実施例と同様にして比較例の液晶表示装置を得た。

実施例の液晶表示装置および比較例の液晶表示装置のそれぞれにおいて、表示面（第２基板２の他方主面２ｂ）における表示輝度を測定した。バックライトとしては、同一のバックライトを使用した。

図４は、実施例および比較例の評価結果を示す図である。図４においては、評価結果として、実施例および比較例の液晶表示装置で測定された表示輝度を、比較例の液晶表示装置で測定された表示輝度で規格化した値を示している。図４に示すように、実施例の評価結果は、比較例の液晶表示装置の表示輝度の１．００に対して１．０４５であった。即ち、画素５における全光線透過率が６．７％から７．０％に向上し、比較例の液晶表示装置に対して、表示輝度が約４．５％向上していることが確認できた。

本開示の液晶表示装置は、各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、スマートウォッチ等のデジタル表示式腕時計、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、ヘッドアップディスプレイ、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、頭部装着型画像表示装置（Head Mounted Display device；ＨＭＤ）、列車等の車両内の広告表示機等が挙げられる。

１第１基板
１ａ一方主面
１ｂ他方主面
２第２基板
２ａ一方主面
２ｂ他方主面
３ゲート信号線
３１ゲート信号線駆動回路
４ソース信号線
４１ソース信号線駆動回路
５画素
６副画素
７液晶表示部
８絶縁層
９第１絶縁層
９ａ第１面
１０湾曲部
１０ａ外周縁
１１第２絶縁層
１１ａ第２面
１１１第３絶縁層
１１２第４絶縁層
１１３第５絶縁層
１２凹部
１２ａ底面
１２ｂ内周面
１３カラーフィルタ
１４遮光膜
１５薄膜トランジスタ
１５１半導体膜
１５２ゲート電極
１５３ソース電極
１５４ドレイン電極
１６，１６１，１６２配向膜
１７スペーサ
７１液晶層
７２共通電極
７３画素電極
７４，７５層間絶縁層
８０単位表示部
１００液晶表示装置

Claims

第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置する画素と、
前記第１基板における前記液晶層と反対側の主面に向かって光を照射するバックライトと、を備え、
前記画素は、前記第１基板上に前記第１基板に接して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に前記絶縁層に接して配置された、前記絶縁層よりも高い屈折率を有する画素電極を含む単位有効表示部であって、前記画素電極に駆動電圧を印加することによって、前記画素電極とそれに対向する対向電極との間に生じた電界により液晶分子を初期配向状態から運動させて、透過光強度を変調する前記単位有効表示部と、を備えており、
前記絶縁層は、前記画素電極に接する、前記画素電極の側の第１面に、平面視において前記単位有効表示部と同じ大きさまたは前記単位有効表示部の全体を含む大きさを有するとともに、前記第１基板の側に向かって湾曲する、湾曲部を有しており、
前記絶縁層は、前記第１面を含む第１絶縁層、および前記第１絶縁層と前記第１基板との間に位置し、前記第１絶縁層よりも低屈折率の第２絶縁層を有し、
前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層に接する第２面に前記第１基板の側に向かって窪んだ凹部を有し、
前記凹部は、底面が前記第１基板の側に向かって湾曲し、前記第１基板の主面に平行な断面における開口の面積が前記第２基板の側に向かうにつれて大きくなっているとともに、前記開口の最大面積が前記単位有効表示部の面積よりも大きく、
前記画素は、前記液晶層の内部に、前記液晶層の厚みを一定に維持する複数のスペーサを有し、
前記スペーサは、前記第２基板側の端から前記第１基板側の端に向かって先細り状とされた柱状である液晶表示装置。
前記画素は、前記第２基板と前記液晶層との間に位置するカラーフィルタ、および平面視で矩形環状の遮光膜をさらに有し、
前記遮光膜は、平面視で前記カラーフィルタを取り囲んでいる、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記遮光膜は、平面視で前記湾曲部を取り囲んでいる、請求項２に記載の液晶表示装置。