JP3959973B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、液晶装置及び電子機器に関し、特に少なくとも一方の基板にプラスチック基板を用いた液晶装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型携帯情報端末等の携帯電子機器の普及に伴い、従来の液晶表示パネルに比べて軽量化、薄型化が容易、割れない、曲面表示が可能、等の利点を有するプラスチックフィルム基板を用いた液晶表示パネルへの要求が高まっている。プラスチック基板を用いた液晶装置の一例が、例えば特開平６−２１４１１１号公報、特開２０００−２６７０７３公報などに開示されている。
【０００３】
特開平６−２１４１１１号公報に記載の液晶表示装置（従来例１）は、液晶を挟持する一対の基板の一方がガラス基板、他方がプラスチック基板であり、ガラス基板とプラスチック基板の組み合わせでパネルが構成されている。そして、カラー液晶表示装置を構成するため、プラスチック基板の外面にカラーフィルターが配置されている。
【０００４】
特開２０００−２６７０７３公報に記載の液晶表示装置（従来例２）も上記と同様、ガラス基板とプラスチック基板の組み合わせでパネルが構成されている。この発明は、画素のスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を用いたカラー液晶表示装置の提供を目的としており、素子基板として用いるガラス基板上にＴＦＴおよびカラーフィルターが形成され、対向基板として用いるプラスチック基板上に共通電極、配向膜などが形成されている。
【０００５】
これら２つの公報に記載の液晶表示装置は、ガラス基板とプラスチック基板の組み合わせで構成されているが、薄型化、軽量化をより追求して２枚のプラスチック基板を用いたものも検討されている。プラスチック基板を用いた液晶表示装置は種々の電子機器に用いることができるが、現状では時計、電卓、電子手帳等の小型携帯機器に多く用いられており、例えばカレンダー表示、スケジュール、住所録管理等、各種の機能を切り替える際に所望の機能が表示された画面上の一部の領域を指やペン等で触れることにより機能の切り替えが行えるようになっていたり、また、手書き入力が行えるようなものもある。この種の携帯機器用液晶表示装置の場合、表示面となる基板上に機能切り替え時のスイッチまたは入力装置となるタッチキーが取り付けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、プラスチック基板を用いた液晶表示装置は薄型化、軽量化が図れる等の多くの利点を有しているが、その反面、種々の問題点を抱えている。その一つがプラスチック基板の耐熱性、伸縮性の問題である。すなわち、プラスチック基板の材料にはメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート樹脂等のプラスチックが用いられるが、一般にこれらプラスチック材料のガラス転移温度は１５０〜２００℃程度、実質的な耐熱温度が１２０〜１５０℃程度であるため、プラスチック基板側の製造プロセスにおいて１２０℃以上の熱処理を加えることができない。
【０００７】
したがって、例えば従来例２の液晶表示装置の場合、対向基板であるプラスチック基板側にインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる共通電極を形成する必要があるが、ＩＴＯの成膜時に高温となる一般のスパッタを用いることができず、常温スパッタが必須となる。しかしながら、常温スパッタによるＩＴＯ膜は通常のＩＴＯ膜に比べて抵抗値が大きくなる、信頼性に劣るなどの欠点があり、良質な膜を得ることができない。また、共通電極上に形成する配向膜についても、焼成温度が低くて済むものをわざわざ選択しなければならないという面倒がある。
【０００８】
また、プラスチック基板はガラス基板に比べて熱膨張率が大きく、わずかな温度変化でも大きく伸縮してしまう。また、伸縮の度合は基板が大きくなればなるほど顕著になる。そのため、各基板毎の製造工程における熱履歴を経た後、２枚の基板を貼り合わせる際にプラスチック基板と他の基板を精度良くアライメントするのが難しく、プラスチック基板を用いた液晶装置の大型化は困難であった。また、従来例１の液晶表示装置のケースでは、基板間のアライメントのみならず、実際に伸縮した後のプラスチック基板と外付けのカラーフィルターを貼り合わせる際に各画素とＲ、Ｇ、Ｂの各色素層を精度良くアライメントするのが困難であった。
【０００９】
通常、液晶表示装置の量産時には１枚のマザーガラス上に複数個の液晶表示装置のパターンを同時に作り込み、２枚のマザーガラスを貼り合わせて液晶を注入した後で個々の液晶表示装置に切り離す、いわゆる「複数個取り」と呼ばれる製造方法が採用されているが、プラスチック基板を用いた液晶表示装置では、上記の理由から大きなサイズの基板を貼り合わせることが必要な「複数個取り」を実施することができなかった。そこで、従来は初めから個々の装置毎に個別に製造するか、ガラス基板−プラスチック基板の組み合わせの場合には、まとめて作るとしてもせいぜい１枚のマザーガラス上に個々の装置毎に分割したプラスチック基板を貼り合わせる方法が採られていた。しかしながら、これらは極めて生産性が悪い方法であった。
【００１０】
また、タッチキーを備えた液晶装置の場合、タッチキーを指やペンで押した際にその押圧力によってその下の液晶セルの基板が歪み、表示が歪んだり、セルギャップが変化して表示ムラなどが生じる恐れがあった。その対策として、液晶セルとタッチキーの間に隙間を設けるためのスペーサ等を介してこれらを接合し、液晶セルとタッチキーが直接接触しないように隙間を設けていた。ところが、この構成によって、液晶装置全体の厚みが厚くなり、液晶装置の薄型化の障害となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製造プロセスにおいて処理温度の制限により所望の特性が得られない、基板間のアライメントが困難である等の不具合が生じることなく製造できるとともに生産性にも優れ、タッチキーを備えた電子機器にも好適な構造を有する液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、本発明の液晶装置は、液晶が挟持された一対の基板と、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、これら走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に接続された画素電極と、画素電極との間で横電界を発生させる共通電極とを有する液晶装置であって、一対の基板のうち、一方の基板がプラスチック基板からなり、他方の基板上に複数の走査線および複数のデータ線と、スイッチング素子と、画素電極と、共通電極とが設けられたことを特徴とする。
【００１３】
本発明者らは、上記課題の解決手段を検討したとき、プラスチック基板側の電極と配向膜の存在をなくせないかと考えた。上述したように、プラスチック基板と対向する側の基板（特許請求の範囲ではこの基板のことを他方の基板と呼ぶ）にＴＦＴ基板を用いたとしても、通常の画素電極を用いた構成では従来例２のようにプラスチック基板上に共通電極が必要になってしまう。薄膜ダイオード（Thin Film Diode, 以下、ＴＦＤと略記する）をスイッチング素子としたＴＦＤ基板でもやはりプラスチック基板側に電極が必要である。
【００１４】
これに対して、他方の基板上に画素電極、共通電極を設け、画素電極と共通電極との間に発生する横電界で液晶を駆動する、いわゆるインプレーン・スイッチング（In-Plane-Switching, 以下、ＩＰＳと略記する）方式の駆動を採用すれば、プラスチック基板側から電極をなくせることに思い至った。すなわち、他方の基板上にスイッチング素子、スイッチング素子を駆動する走査線およびデータ線、スイッチング素子に電気的に接続された画素電極、共通電極を設け、プラスチック基板（一方の基板）上には基本的に何も設けない構成である。
【００１５】
この構成によれば、そもそもプラスチック基板上にアライメントを必要とするパターンが何も存在しなくなるので、他方の基板とプラスチック基板とを貼り合わせる際にアライメントが不要となり、プラスチック基板の伸縮がアライメントの障害とならない。そのため、液晶装置の大型化が容易になり、個々の液晶装置の大型化が図れるだけでなく、液晶表示装置の製造時に「複数個取り」の製造方法を採用することができ、量産性を高めることができる。
【００１６】
本発明において、前記「他方の基板」の材料としては従来一般のガラス基板を用いることができる。ガラス基板を用いた場合、プラスチック基板に比べて充分に耐熱温度が高いため、ＩＴＯをはじめとする種々の膜の成膜時に通常の方法を用いることができ、信頼性の高い良質の膜を形成することができる。
【００１７】
ただし、「他方の基板」の材料はガラス基板に限るものでもなく、プラスチック基板を用いてもよい。先の説明からすると、プラスチック基板を用いたのでは信頼性の高い良質の膜が得られないことになるが、例えば製造工程中はガラス基板を用いてスイッチング素子や電極等を高温で作り込み、これらスイッチング素子や電極が完成した後にこれらをガラス基板から剥離してプラスチック基板上に転写する方法も考えられ、この方法を用いれば、直接ガラス基板上に作ったものと同等の特性を有するスイッチング素子や電極をプラスチック基板上に形成することができる。双方の基板をプラスチック基板とすることで液晶装置のさらなる薄型化、軽量化を図ることができる。
【００１８】
本発明の液晶装置は白黒、カラーのいずれの表示にも適用可能であるが、カラー表示とするためにはカラーフィルターが必要となる。本発明の趣旨はプラスチック基板側には極力何も設けないことであるから、この場合にもカラーフィルターは他方の基板の内面側に設けることが望ましい。この構成により、カラー液晶装置が容易に実現できる。
【００１９】
また、本発明の液晶装置は透過型、反射型、半透過反射型のいずれのタイプの液晶装置にも適用可能であるが、透過型とする場合には双方の基板に光透過率が充分高い基板を用いる必要がある。一方、反射型とする場合、反射層を形成するのはプラスチック基板側、他方の基板側のいずれでもよいが、反射層が電極を兼ねず、反射機能のみを有するベタの反射層とする場合にはプラスチック基板側に形成することができる。この場合、反射層はほぼ表示領域の大きさに等しいベタパターンで形成されているので、基板間のアライメントには何ら支障がない。
【００２０】
そして、プラスチック基板側に反射層を設ける場合、金属膜を成膜するなどして基板の内面側（液晶側）に設けても良いし、外付けなどにより外面側に設けてもよい。特に基板の内面側に設けた場合には基板内を光が透過しないため、光透過率の低い安価なプラスチック材料や、また透過率は低いが耐熱性の良好なプラスチック材料を用いることが可能となる。
【００２１】
プラスチック基板側の電極をなくせることは上述したが、配向膜に関しても、他方の基板にＩＰＳ方式の電極を設けた場合にはプラスチック基板側の配向膜は必ずしもなくてもよい。その理由は、ＩＰＳモードの表示原理によれば、基板間の液晶層における液晶分子のねじれを利用するのではなく、他方の基板からの横電界により液晶分子全体を基板面内で回転させることで表示を行うからである。これにより、耐熱性の低いプラスチック基板側の配向膜に焼成温度が低くて済むものを選択しなければならない、という従来の問題点を解消することができる。ただし、プラスチック基板の内面に配向膜を設けてもよく、その場合、コントラスト比の向上が図れ、表示品位が向上する等の利点もある。
【００２２】
さらに、本発明の液晶装置において、液晶装置に直接、タッチキーを備えてもよい。上述したように、液晶装置を携帯用電子機器に適用する際に液晶セルの前面にタッチキーを取り付けることがあるが、従来は、タッチキーの押圧により表示が歪む問題の対策として液晶セルとタッチキーとの間に間隙を開けており、この構造が液晶装置の薄型化を阻害していた。これに対して、本発明の液晶装置においては、押圧により前面側基板が変形した分、裏面側のプラスチック基板の変形で吸収されるため、表示の歪みを低減することができる。また、ＩＰＳ駆動方式の採用によりセルギャップ変化の表示への影響も小さくなる。
【００２３】
すなわち、別の表現をすれば、本発明の液晶装置は、液晶が挟持された一対の基板を有する液晶装置であって、前記一対の基板のうち、一方の基板がプラスチック基板からなり、他方の基板から発生する横電界によって液晶が駆動することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の液晶装置の製造方法は、上記本発明の液晶装置の製造方法であって、複数個の液晶装置がとれるだけの大きさを有する基板上に複数個の液晶装置分の複数の走査線および複数のデータ線、スイッチング素子、画素電極および共通電極を同時に形成する工程と、基板と該基板に対応した大きさを有するプラスチック基板とをシール材を介して貼り合わせる工程と、前記基板とプラスチック基板との間に液晶を注入する工程と、プラスチック基板を個々の液晶装置毎に切り離す工程と、前記基板を個々の液晶装置毎に切り離す工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
すなわち、上記構成の液晶装置の採用により、上述したように基板の貼り合わせ時にアライメントが不要となり、プラスチック基板の伸縮が問題とならないので、液晶装置の大型化が容易になり、液晶表示装置の製造時に「複数個取り」の製造方法を採用することができるので、量産性を高めることができる。これにより、製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本発明の液晶装置を備えたことによって液晶表示部の薄型化、軽量化が図れ、特に携帯用電子機器に好適なものとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図３、図１２を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図、図２は同、液晶装置の１つの画素を拡大視した平面図、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図１２は同、液晶装置の組立工程を順を追って示す模式図である。なお、以下の全ての図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、非表示領域も含めた液晶装置の全体構成については後述する。
【００２８】
本実施の形態では下基板（一方の基板）にプラスチック基板、上基板（他方の基板）にガラス基板を用い、ガラス基板上に画素スイッチング用のＴＦＴ、ＴＦＴを駆動するための信号線であるデータ線および走査線、ＴＦＴに接続された画素電極、画素電極との間で横電界を発生する共通電極をそれぞれ形成し、全体として透過型液晶表示装置を構成した例について説明する。すなわち、プラスチック基板−ガラス基板の組み合わせで液晶セルが構成されており、ガラス基板側がアクティブマトリクス基板となっている。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態における液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素は、画素電極１と当該画素電極１を制御するためのＴＦＴ２が形成されており、画像信号が供給されるデータ線３が当該ＴＦＴ２のソースに電気的に接続されている。データ線３に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線３に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ２のゲートに走査線４が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線４にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極１は、ＴＦＴ２のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ２を一定期間だけオンすることにより、データ線３から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００３０】
画素電極１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光の透過光量が減少され、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光の透過光量が増大され、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極１と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量５を付加する。蓄積容量５は、ＴＦＴ２のドレインと定電位を供給する容量線６との間に誘電体膜を介して形成されている。
【００３１】
図２は１つの画素を拡大視した平面図であるが、本発明の趣旨としてプラスチック基板側にはパターンがないため、実質的には、上基板を構成するガラス基板上のパターンを下から見上げた状態を示す平面図である。本実施の形態の液晶表示装置は、上基板、下基板からなる一対の基板間にＩＰＳモードに対応し得る液晶が挟持されている。上基板のパターン構成は、図２に示す通り、図中縦方向に延在する複数のデータ線３と図中横方向に延在する複数の走査線４とが互いに交差するようにマトリクス状に設けられている。これら隣接するデータ線３と走査線４で囲まれた領域が本実施の形態の液晶装置の一画素を構成する。
【００３２】
画素の左下の部分において走査線４の下方を横断するように半導体層８が設けられ、半導体層８の一端側のソース領域にデータ線３から分岐したソース電極９が、他端側のドレイン領域には画素電極１がそれぞれ接続されており、この部分が画素スイッチング用のＴＦＴ２を構成している。画素電極１は、画素の中央付近と右端に縦方向に延在する２本の電極指１ａを有しており、櫛歯状に形成されている。一方、画素の中央部と左端に縦方向に延在する２本の電極指１１ａを有する櫛歯状の共通電極１１が設けられている。
【００３３】
次に、画素部分の断面構造について説明するが、ＴＦＴ２の断面構造は従来一般のものでよく、ここでの図示および説明は省略する。図３に示すように、上基板１３は、ガラス基板１４の内面側（液晶側）にアルミニウム等の金属膜からなる共通電極１１が形成され、共通電極１１上に例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色の色素層１５とこれら色素層１５間を遮光する遮光層１６（ブラックマトリクス）とからなるカラーフィルター１７が形成されている。ＴＦＴ２およびデータ線３、走査線４等の信号線は上記遮光層１６の領域に配置されている。
【００３４】
カラーフィルター１７上に、各色素層１５や遮光層１６による段差を平坦化するため、絶縁膜からなるオーバーコート層１８が形成され、オーバーコート層１８上にはアルミニウム等の金属膜の同一レイヤーからなる画素電極１およびデータ線３が形成されている。そして、上基板１３の全面にポリイミド等からなる配向膜１９が形成されている。配向膜１９の表面はラビング処理等により水平配向処理がなされている。ただし、本実施の形態ではＩＰＳモードを用いるので、上下基板間の縦電界による液晶駆動方式の場合に比べて配向規制力は弱くてかまわない。
【００３５】
一方、下基板２１はプラスチック基板２２のみから構成されている。プラスチック基板２２の具体的な材料としては、例えばメタクリレート系樹脂、アクリレート系樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、シアヌル酸トリアリルエステル（トリアリルシアヌレート）等からなるプラスチック板、もしくはプラスチックフィルムが用いられる。プラスチック基板２２の厚みは５０〜２０００μｍ程度が望ましいが、５０〜３００μｍ程度がより望ましい。なお、図示は省略するが、プラスチック基板２２の耐熱性、耐ガス透過性、耐溶剤性などを補うため、実際にはプラスチック基板の表面に各種の保護膜をコーティングして用いることが望ましい。また、本実施の形態では下基板２１側に配向膜を形成していないが、ＩＰＳモードの表示原理からすれば特に問題ない。ただし、下基板２１の内面に配向膜を形成してもよい。これにより、コントラスト比の向上が図れ、表示品位が向上する場合もある。
【００３６】
そして、下基板２１の外面側に入射側偏光板２３（偏光子）が設けられるとともに、上基板１３の外面側（観察者側）に出射側偏光板２４（検光子）が設けられ、下基板の下方には照明装置２５（バックライト）が設けられている。よって、本実施の形態の液晶装置では、照明装置２５からの光が入射側偏光板２３、下基板２１、液晶２６、上基板１３、出射側偏光板２４を順次透過して観察者の目に入る。本実施の形態の液晶装置の表示原理は基本的にＩＰＳモードで有りさえすれば良く、液晶材料として正、負いずれの誘電率異方性を持つものを用いるかといったことやそれに伴う液晶分子の初期配向方向、各偏光板の透過軸の方向などの各種の設定は適宜選択が可能である。
【００３７】
上記構成の液晶装置を製造するにあたって、基本的に上基板１３の作製は従来一般のＩＰＳ方式の電極を備えた周知の製造方法で良い。ただし、カラー表示を行う場合には、カラーフィルターを上基板に形成しておくことが好ましい。大まかに言えば、ガラス基板１４上に半導体層８、走査線４および共通電極１１を順次形成し、その上にカラーフィルター１７を形成する。次に、オーバーコート層１８を形成した後、データ線３および画素電極１を形成し、最後に配向膜１９を形成すればよい。また、下基板２１側はプラスチック基板２２を準備するだけでよい。ところが、組立工程全体を通して見ると、従来の方法とは全く異なっている。つまり、従来、プラスチック基板を用いた液晶装置を製造する際には個々の装置毎に個別に製造するか、もしくは１枚のマザーガラス上に個々の装置毎に分割したプラスチック基板を貼り合わせる方法が採られていた。これに対して、本実施の形態の構成によれば、２枚のガラス基板を用いた液晶装置で通常用いられている多数個取りを行うことができる。この組立工程を４個取りの場合を例に挙げ、図１２を用いて説明する。
【００３８】
まず、図１２（１）に示すように、ワークサイズ（本実施の形態では４個分の液晶装置がとれるだけの大きさ）のプラスチック基板３１と図２に示すパターンを４個のパネル分一括形成したガラス基板３２とをそれぞれ準備した後、例えばプラスチック基板３１の上面に２枚の基板間の間隔を一定に保持するためのスペーサ３３を散布し、ガラス基板３２の電極形成面には液晶を封止するためのシール材３４をスクリーン印刷等により形成する。次に、図１２（２）に示すように、これら２枚の基板３１，３２を重ねた状態でシール材３４を硬化させ、２枚の基板３１，３２を貼り合わせる。次に、図１２（３）に示すように、プラスチック基板３１側をカッター等で切断した後、ガラス基板３２側はダイヤモンドガラススクライバー、ブレイクマシン等を用いてスクライブ、チッピングし、個々の液晶セル３５（空セル）に分割する。
【００３９】
その後、図１２（４）に示すように、液晶注入装置３６を用いて各液晶セル３５のシール材３４の開口部である液晶注入口３７から２枚の基板３１，３２間の間隙に液晶２６を注入する。後は、図１２（５）に示すように、液晶注入口３７を封止材３８により封止し、両面に偏光板を貼り付けることによって液晶装置が完成する。なお、ここでは完全に４個の液晶セル３５に分割した後、液晶２６を注入するように説明したが、ワークサイズで貼り合わせた基板から縦横一方向のみをスクライブし、複数のセルが短冊状につながった状態で液晶を注入しても勿論よい。最後に、この液晶装置に対して照明装置、各種駆動用基板等を実装し、ケースに収納すれば、液晶表示装置として完成する。
【００４０】
本実施の形態の液晶装置においては、図３に示した通り、上基板１３（ガラス基板１４）側にＴＦＴ２、ＴＦＴ２を駆動するデータ線３および走査線４、ＩＰＳ方式の電極を構成する櫛歯状の画素電極１および共通電極１１、カラーフィルター１７が設けられる一方、下基板２１（プラスチック基板２２）側に何も設けられていない、すなわち、プラスチック基板２２上にアライメントを必要とするパターンが何も存在しないので、両基板１３，２１を貼り合わせる際にアライメントが不要となり、プラスチック基板２２の伸縮が問題とならない。そのため、液晶装置の大型化が容易になり、個々の液晶装置の大型化が図れるだけでなく、液晶装置の製造時に複数個取りの製造方法を採用することができ、生産性の高い製造方法によりカラー液晶装置を生産することができる。
【００４１】
また、ＴＦＴ２や各種電極、信号線、配向膜等が全てガラス基板１４側に形成されているので、これらを構成する各種膜の形成工程において高温の処理を用いることができ、信頼性の高い良質の膜を形成することができる。その結果、電気的特性や信頼性に優れたスイッチング素子や電極、配線、配向膜を得ることができる。さらに、常温での処理を行う特殊な製造プロセスや製造装置を選択する面倒がない。
【００４２】
このようにして、軽量化、薄型化が容易、割れない、曲面表示が可能といったプラスチック基板の持つ利点を生かした液晶表示装置を容易に実現することができる。それに加えて、この液晶表示装置は表示にＩＰＳモードを利用しているので、ＩＰＳモードの持つ広視野角という利点も得ることができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図４を参照して説明する。
第１の実施の形態では透過型カラー液晶装置の例を挙げたが、本実施の形態では反射型カラー液晶装置の例を挙げて説明する。それでも、液晶装置としての基本構成、具体的には、図２に示したＴＦＴ、データ線および走査線等の信号線、画素電極および共通電極等のＩＰＳ方式の電極等を含む平面的なパターン構成は第１の実施の形態と全く同様である。したがって、本実施の形態では第１の実施の形態の図３に相当する図４の断面図を用いて異なる部分のみを説明し、共通部分の詳細な説明は省略する。また、図４において図３と共通の構成部材には同一の符号を付す。
【００４４】
本実施の形態の液晶装置は、図４に示すように、上基板１３（他方の基板）にガラス基板１４を用い、ガラス基板１４上に画素スイッチング用のＴＦＴ２、ＴＦＴ２を駆動するための信号線であるデータ線３および走査線４、ＴＦＴ２に接続された画素電極１、画素電極１との間で横電界を発生する共通電極１１、カラーフィルター１７等が形成されている。上基板１３の構成は第１の実施の形態と全く同一である。
【００４５】
これに対して、下基板４１の構成は、プラスチック基板２２の内面の全域にアルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜からなる反射層４２が形成され、反射層４２上に配向膜４３が形成されている。この構成により、本実施の形態の場合、上基板１３側から入射する自然光、照明光などの外光が上基板１３、液晶２６を透過し、反射層４２の表面で反射した後、再度液晶２６、上基板１３を透過し、観察者の目に入る。よって、反射光をある程度広い角度にわたって均一に散乱させるために、例えばアクリル等の樹脂中に屈折率の異なるビーズ状の粒子を分散させたものや表面に微小な凹凸を形成した樹脂からなる散乱層を反射層４２上に形成してもよい。あるいは、プラスチック基板２２の内面に凹凸を形成することにより、その上に形成する反射層４２の表面に凹凸を付与してもよい。なお、下基板４１上に配向膜４３を設ける場合も、上基板１３側と同様、強い配向規制力を持つ必要はない。
【００４６】
また、上基板１３の外面（表示面）に偏光板２４が設けられている。この偏光板２４は偏光子と検光子を兼ねるものである。したがって、本実施の形態の場合、液晶のオン／オフでλ／４のリタデーション調節ができるように液晶の組成、セルギャップ等が調整されている。さらに、上基板１３の外面に位相差板を設けてもよい。
【００４７】
第１の実施の形態ではプラスチック基板２２側に何も設けられていなかったのに対し、本実施の形態の液晶装置では、プラスチック基板２２側に反射層４２と配向膜４３とが設けられている。しかしながら、反射層４２、配向膜４３のいずれもパターニングは必要なく、ベタパターンで形成すればよいものであるから、やはりガラス基板１４側とのアライメントは不要である。したがって、プラスチック基板２２の伸縮が問題とならないことで個々の液晶装置の大型化が図れるだけでなく、複数個取りの製造方法を採用することができ、量産性の高い製造方法によりカラー液晶装置を生産できる、高温処理により素子や電極、配線を形成できるので、電気的特性や信頼性に優れ、プラスチック基板の利点を生かした液晶装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また本実施の形態の場合、透過型の構成の第１の実施の形態と異なり、下基板４１の内面側に反射層４２を形成したことでプラスチック基板２２の内部は光が透過しないことになる。したがって、メタクリレート系樹脂、アクリレート系樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、トリアリルシアヌレート等、第１の実施の形態で用いた材料が使えることは勿論であるが、これらのプラスチックよりも透過率が低い、例えばポリイミドのようなより耐熱性の高いプラスチック材料を使用することもできる。これにより、信頼性の高い配向膜を用いることができるというさらなる効果も得られる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図５を参照して説明する。
第２の実施の形態で反射型カラー液晶装置の例を挙げたが、本実施の形態も反射型カラー液晶装置の他の形態を示すものである。よって、本実施の形態でも第１の実施の形態の図３に相当する図５の断面図を用いて異なる部分のみを説明し、共通部分の詳細な説明は省略する。また、図５において図３、図４と共通の構成部材には同一の符号を付す。
【００５０】
本実施の形態の液晶装置は、図５に示すように、上基板１３（他方の基板）にガラス基板１４を用い、ガラス基板１４上に画素スイッチング用のＴＦＴ２、ＴＦＴ２を駆動するための信号線であるデータ線３および走査線４、ＴＦＴ２に接続された画素電極１、画素電極１との間で横電界を発生する共通電極１１、カラーフィルター１７等が形成されている。上基板１３の構成は第１、第２の実施の形態と全く同一である。
【００５１】
下基板４５の構成は、第２の実施の形態ではプラスチック基板２２の内面側に反射層４２が形成されていたのに対し、本実施の形態ではプラスチック基板２２の外面に反射層４６付きの偏光板４７が設置されている。この偏光板４７は一般の偏光板の片面に例えばアルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜からなる反射層４６が形成されたものであり、反射層４６側が外面側になるように配置されている。また、プラスチック基板２２の内面に配向膜４３が形成されている。よって、本実施の形態の場合、上基板１３側から入射する自然光、照明光などの外光が上基板１３、液晶２６、下基板４５、偏光板４７を透過し、反射層４６の表面で反射した後、再度偏光板４７、下基板４５、液晶２６、上基板１３を透過し、観察者の目に入る。本実施の形態の場合も第２の実施の形態と同様、反射光をある程度の角度にわたって均一に散乱させるための手段を付加してもよい。
【００５２】
本実施の形態の液晶装置でもプラスチック基板２２とガラス基板１４とのアライメントが不要である点は第２の実施の形態と同様である。したがって、プラスチック基板２２の伸縮が問題とならないことで個々の液晶装置の大型化が図れるだけでなく、複数個取りの製造方法を採用することができ、量産性の高い製造方法によりカラー液晶装置を生産できる、高温処理により素子や電極、配線を形成できるので、電気的特性や信頼性に優れ、プラスチック基板の利点を生かした液晶装置が得られる、といった第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
一般に、反射型カラー液晶装置を構成する際に上基板側にカラーフィルターを配置し、下基板の外面側に反射層を配置すると、ある程度の角度をもって入射する光が厚みのある下基板の内部を往復するために視差によって二重映りや混色が発生する懸念がある。下基板に通常のガラス基板を用いた場合にはこの問題は顕著である。その点、本実施の形態の場合には下基板４５がたかだか５０〜２５０μｍ程度の厚みのプラスチック基板２２であるから、視差による二重映りや混色はほとんど問題とならず、良好な表示画面が得られる。
【００５４】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態ではタッチキーを備えた液晶装置の例について説明するが、適用する液晶装置の基本構成として第１の実施の形態のものを採用した。よって、本実施の形態でも第１の実施の形態の図３に相当する図６の断面図を用いて異なる部分のみを説明し、共通部分の詳細な説明は省略する。また、図６において図３と共通の構成部材には同一の符号を付す。
【００５５】
本実施の形態の液晶装置は、図６に示すように、上基板１３（他方の基板）にガラス基板１４を用い、ガラス基板１４上に画素スイッチング用のＴＦＴ２、ＴＦＴ２を駆動するための信号線であるデータ線３および走査線４、ＴＦＴ２に接続された画素電極１、画素電極１との間で横電界を発生する共通電極１１、カラーフィルター１７等が形成されている。下基板２１はプラスチック基板２２のみから構成されている。そして、下基板２１の外面側に入射側偏光板２３（偏光子）が設けられるとともに、上基板１３の外面側（観察者側）に出射側偏光板２４（検光子）が設けられ、下基板の下方には照明装置２５（バックライト）が設けられている。以上の構成は第１の実施の形態と全く同一である。
【００５６】
そして本実施の形態では、出射側偏光板２４の外面側にタッチキー５１が配置されている。ここで用いられるタッチキー５１の詳細な構造の図示は省略するが、位置検出の方式として抵抗接触方式、静電容量方式等があり、いずれにしても内面に所定の形状の透明電極を形成した一対の基板を対向配置したものである。
【００５７】
本実施の形態の液晶装置の場合も、液晶装置の大型化が図れ、複数個取りの製造方法を採用できるので、量産性の高い製造方法により液晶装置を生産できる、高温処理により素子や電極、配線を形成できるので、電気的特性や信頼性に優れ、プラスチック基板の利点を生かした液晶装置が得られる、といった第１〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
さらに本実施の形態の場合、タッチキー５１が押圧により変形した分、ガラス基板１４も変形するが、その変形はプラスチック基板２２の変形で吸収されるため、２つの基板間のギャップはほぼ均一に保たれ、タッチキー５１を備えた液晶装置で従来問題となっていた押圧に伴う表示の歪みを問題を軽減することができる。つまり、スペースを空けることなく液晶装置上にタッチキー５１を直接貼付しても支障がないため、装置の薄型化を図ることができる。また、ＩＰＳ駆動方式を採用しているため、セルギャップ変化の表示への影響も小さくなる。その結果、時計、電卓、電子手帳などの小型携帯機器に好適な液晶表示装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の液晶装置を基本としてこれにタッチキーを具備した例を示したが、タッチキーを具備する液晶装置の構成はこれに限るものではなく、第２、第３の実施の形態の液晶装置に具備してもよいし、その他の構成の液晶装置に具備してもよい。
【００６０】
［液晶装置の全体構成］
以下、非表示領域を含む上記実施の形態の液晶装置の全体構成について説明する。なお、ここでは上基板がプラスチック基板、下基板がガラス基板として説明する。
液晶装置の全体構成は、図７に示すように、上基板１３側のガラス基板１４上に、シール材３４がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して額縁としての遮光膜５４が設けられている。シール材３４の外側の領域には、データ線駆動回路５５および外部回路接続用端子５６が上基板１３の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路５７がこの一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。さらに、上基板１３の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路５７間を接続するための複数の配線５８が設けられている。
【００６１】
そして、図８に示すように、図７に示したシール材３４とほぼ同じ輪郭を持つ下基板２１側のプラスチック基板２２がシール材３４により上基板１３に固着されており、上基板１３と下基板２１との間に液晶２６が封入されている。また、図７に示すシール材３４に設けられた開口部は液晶注入口３７であり、封止材３８によって封止されている。
【００６２】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６３】
図１０は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６４】
図１１は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６５】
図９〜図１１に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた液晶表示部を備えているので、液晶表示部の薄型化、軽量化が図れるとともに、割れにくい、曲面表示が可能といった利点を有しており、この種の携帯用電子機器に好適なものとなる。
【００６６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば第１の実施の形態では透過型液晶装置の例、第２、第３の実施の形態では反射型液晶装置の例を示したが、光をある程度の割合で反射および透過する機能を持つ、いわゆるハーフミラーと呼ばれる反射層、あるいは光透過用の窓部を各画素に形成した反射層と照明装置とを兼ね備えた半透過反射型液晶装置に本発明を適用することもできる。
【００６７】
また、第２、第３の実施の形態で反射型液晶装置を構成する際にプラスチック基板側に反射層を形成した例を示したが、ガラス基板側の構成がかなり複雑になることを許容できるならば、ＴＦＴ、カラーフィルター等を形成するガラス基板側に反射層も形成し、プラスチック基板を上基板（観察者側）とする構成にしてもよい。また、上記全ての実施の形態でカラー液晶装置の例を示したが、カラーフィルターを持たない白黒表示の液晶装置に本発明を適用してもよいことは勿論である。
【００６８】
また、上記全ての実施の形態でガラス基板とプラスチック基板の組み合わせで液晶装置を構成したが、２枚のプラスチック基板で液晶装置を構成してもよい。この場合、製造工程中はガラス基板上にスイッチング素子や電極等を形成し、これらスイッチング素子や電極が完成した後にガラス基板から剥離してプラスチック基板上に転写する方法を採れば、直接ガラス基板上に作ったものと同等の特性を有するスイッチング素子や電極を形成することができる。あるいは、ある程度の特性の低下が許容できる範囲であれば、プラスチック基板上に素子や電極等を直接作り込んでも勿論かまわない。双方の基板をプラスチック基板とすることで液晶装置の更なる薄型化、軽量化を図ることができる。さらに上記実施の形態で例示した電極、配線等のパターン形状、各種膜の材料、膜厚等の具体的な記載はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶装置によれば、一対の基板をなすプラスチック基板と他方の基板とのアライメントが不要になるため、プラスチック基板の伸縮が問題とならず、個々の液晶装置の大型化が図れるだけでなく、複数個取りの製造方法を採用できるので、量産性の高い製造方法により液晶装置を生産できる、高温処理により素子や電極、配線を形成できるので、電気的特性や信頼性に優れ、プラスチック基板の利点を生かした液晶装置が提供できる、という効果が得られる。また、表示上の問題もなくタッチキーを備えることができ、特に携帯用電子機器に好適な液晶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の液晶装置の画像表示領域を構成する複数の画素における等価回路図である。
【図２】 同、液晶装置の１つの画素を拡大視した平面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態の液晶装置を示す断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態の液晶装置を示す断面図である。
【図６】 本発明の第４の実施の形態の液晶装置を示す断面図である。
【図７】 上記実施の形態の液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図８】 図７のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図９】 上記実施の形態の液晶装置を用いた電子機器の一例を示す図である。
【図１０】 同、電子機器の他の例を示す図である。
【図１１】 同、電子機器のさらに他の例を示す図である。
【図１２】 同、液晶装置の組立工程を順を追って示す模式図である。
【符号の説明】
１ 画素電極
２ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ、スイッチング素子）
３ データ線
４ 走査線
１１ 共通電極
１３ 上基板（他方の基板）
１４，３２ ガラス基板
１７ カラーフィルター
１９ 配向膜
２１，４１，４５ 下基板（一方の基板）
２２，３１ プラスチック基板
２６ 液晶
４２，４６ 反射層
４３ 配向膜
５１ タッチキー

Claims (3)

1. 液晶が挟持された一対の基板と、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、これら走査線およびデータ線に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極との間で横電界を発生させる共通電極とを有する液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち、一方の基板がプラスチック基板からなり、
   他方の基板がガラス基板からなり、前記他方の基板上に前記複数の走査線および前記複数のデータ線と、前記スイッチング素子と、前記画素電極と、前記共通電極と、配向膜と、カラーフィルターとが設けられ、
   前記一方の基板には配向膜が設けられておらず、
   前記カラーフィルターが、前記共通電極を覆うと共に、当該共通電極と前記画素電極との間に設けられていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記他方の基板の外面にタッチキーが備えられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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