JP5915205B2 - Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device Download PDF

Info

Publication number
JP5915205B2
JP5915205B2 JP2012017283A JP2012017283A JP5915205B2 JP 5915205 B2 JP5915205 B2 JP 5915205B2 JP 2012017283 A JP2012017283 A JP 2012017283A JP 2012017283 A JP2012017283 A JP 2012017283A JP 5915205 B2 JP5915205 B2 JP 5915205B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
light
pigment
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012017283A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013156454A (en
Inventor
港 浩一
港  浩一
保浩 檜林
保浩 檜林
福吉 健蔵
健蔵 福吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Inc filed Critical Toppan Inc
Priority to JP2012017283A priority Critical patent/JP5915205B2/en
Publication of JP2013156454A publication Critical patent/JP2013156454A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5915205B2 publication Critical patent/JP5915205B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Description

本発明は、液晶表示基板及びこの液晶表示基板を備えた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display substrate and a liquid crystal display device including the liquid crystal display substrate.

近年、液晶表示装置を用いた電子機器の軽量化が進み、携帯電話、モバイルPCなどのような情報機器が、公共の場で使用される機会が増加している。公共の場で情報機器を使用すると、液晶表示装置に表示された機密情報又はプライベート情報が、周辺の他者に視認される可能性がある。   In recent years, electronic devices using a liquid crystal display device have been reduced in weight, and information devices such as mobile phones and mobile PCs have been increasingly used in public places. When an information device is used in a public place, there is a possibility that confidential information or private information displayed on the liquid crystal display device will be visually recognized by others in the vicinity.

情報機器に用いられる液晶表示装置では、立体画像表示が用いられるようになり、例えば、立体表示効果の付与されたボタン表示でのクリック感の要求、指入力での誤動作防止など、複数の技術的要求が増加している。指入力では、液晶表示装置の表面にタッチパネルを外付けする方式がある。また、軽量化のために光センサを液晶パネルに内蔵させこの光センサを用いた入力方式の開発が進められている。この光センサを内蔵する液晶表示装置は、温度の影響及びバックライト光源の影響を受けるため、光センサの補償が必要になる場合があり、指入力に対する誤動作が発生する場合がある。   In liquid crystal display devices used in information equipment, stereoscopic image display has come to be used. For example, there are a plurality of technical features such as a request for a click feeling in button display with a stereoscopic display effect and prevention of malfunction by finger input. Requests are increasing. For finger input, there is a method in which a touch panel is externally attached to the surface of the liquid crystal display device. In order to reduce the weight, an optical sensor is built in a liquid crystal panel, and an input method using the optical sensor is being developed. Since the liquid crystal display device incorporating this optical sensor is influenced by temperature and the influence of the backlight light source, the optical sensor may need to be compensated, and a malfunction may occur in response to finger input.

視野角制御方式として、1枚の表示用液晶表示素子の画素に新たに視野角制御用画素を備える、又は、表示用画素の一部に視野角制御用領域を設ける方式がある。この視野角制御方式は、視野角制御用液晶素子を含むパネルを付加することが不必要なため、携帯用表示機器に適している。特許文献1(特開2010−128126号公報)は、表示用液晶表示素子に視野角制御用画素を加える方式の一例である。特許文献1では、視野角制御用サブ画素が視野角制御に用いられる。特許文献2(特開2007−65046号公報)は、視野角制御用領域を設ける方式の一例である。特許文献2では、一画素内に第1の対向電極と第2の対向電極が設けられており、薄膜トランジスタと接続される第1の対向電極と第2の対向電極との間で、異なる対向電圧が印加され、第2の対向電極が視野角制御に用いられる。視野角制御用画素を用いる場合、及び対向電極が別形成された視野角制御領域を設ける場合においては、実効的な表示面積は減少し、表示が暗くなる場合がある。視野角制御用画素又は視野角制御領域を採用することにより、表示内容は周囲の第三者に視認されにくくはなる。しかしながら、観察者(液晶表示装置の使用者)であっても、視野角制御用画素又は視野角制御領域の光が目に入りやすいため、表示品質が低下する場合がある。加えて、特許文献2に示される技術は、2種の対向電圧が必要で電源系が複雑になる。また、特許文献2では、高コントラストの液晶表示装置に適用されるVA(垂直配向:Vertically Alignment)液晶又はECB(Electrically Changed Birefringence)液晶について検討されていない。   As a viewing angle control method, there is a method in which a pixel of a display liquid crystal display element is newly provided with a viewing angle control pixel, or a viewing angle control region is provided in a part of the display pixel. This viewing angle control method is suitable for portable display devices because it is unnecessary to add a panel including a viewing angle control liquid crystal element. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-128126 is an example of a method of adding viewing angle control pixels to a display liquid crystal display element. In Patent Document 1, a viewing angle control sub-pixel is used for viewing angle control. Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-65046) is an example of a method for providing a viewing angle control region. In Patent Document 2, a first counter electrode and a second counter electrode are provided in one pixel, and different counter voltages are provided between the first counter electrode and the second counter electrode connected to the thin film transistor. Is applied, and the second counter electrode is used for viewing angle control. When the viewing angle control pixel is used and when the viewing angle control region in which the counter electrode is separately formed is provided, the effective display area may be reduced and the display may be darkened. By adopting the viewing angle control pixel or the viewing angle control region, the display content is less likely to be visually recognized by surrounding third parties. However, even an observer (a user of a liquid crystal display device) may easily see the display quality because light from the viewing angle control pixels or the viewing angle control region is likely to enter the eyes. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 requires two types of counter voltages, which complicates the power supply system. Patent Document 2 does not discuss VA (Vertical Alignment) liquid crystal or ECB (Electrically Changed Birefringence) liquid crystal applied to a high-contrast liquid crystal display device.

他の視野角制御技術には、画像表示を行う液晶表示装置に加えて、さらに視野角制御用液晶素子を備える技術があるが、この場合、液晶表示装置が重くかつ厚くなる。   As another viewing angle control technique, there is a technique that further includes a viewing angle control liquid crystal element in addition to a liquid crystal display apparatus that performs image display. In this case, the liquid crystal display apparatus is heavy and thick.

液晶パネルに内蔵される光センサの補償について、特許文献3(特開2009−128686号公報)及び特許文献4(特開2009−129397号公報)に、2色のカラーフィルタを積層させた第2の光センサを設け、カラーフィルタを積層していない第1の光センサとの差分処理で補償を行う技術が開示されている。特許文献3及び特許文献4では、指入力での肌色認識の技術及び視野角制御技術について検討されておらず、光の波長域の異なる複数の光センサでの補償技術についても検討されていない。   Regarding compensation of an optical sensor built in a liquid crystal panel, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-128686) and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-12997) describe a second method in which two color filters are stacked. A technique is disclosed in which compensation is performed by differential processing with respect to a first photosensor that is provided with the above-described photosensor and is not laminated with a color filter. In Patent Document 3 and Patent Document 4, the skin color recognition technology and the viewing angle control technology by finger input are not examined, and the compensation technology using a plurality of optical sensors having different light wavelength ranges is not studied.

より高いレベルでの光センサの補償技術が、撮像素子に関する特許文献5(特開2007−27667号公報)に開示されている。特許文献5には、液晶表示装置の視野角制御技術について開示されていない。特許文献5では、一方向に長尺な複数の多角形画素を備え、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成の液晶表示装置についての開示はない。特許文献5は、液晶表示に不可欠な遮光パターンを、光センサの補償に兼用させる技術、エラーの生じにくい安定した指入力技術、透明基板上にスリット開口部を有する遮光パターンを形成した液晶表示装置用基板を開示していない。   Patent Document 5 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-27667) relating to an image sensor discloses a compensation technique for a photosensor at a higher level. Patent Document 5 does not disclose a viewing angle control technique for a liquid crystal display device. In Patent Document 5, a liquid crystal display device having a plurality of polygonal pixels elongated in one direction and having a linear light-shielding pattern having a slit opening at the center on both sides in the longitudinal direction facing the polygonal pixels. There is no disclosure about. Patent Document 5 discloses a technique for using a light-shielding pattern, which is indispensable for liquid crystal display, for compensation of an optical sensor, a stable finger input technique for preventing errors, and a liquid crystal display device having a light-shielding pattern having a slit opening on a transparent substrate. No substrate is disclosed.

特許文献6(特開2011−65133号公報)は、短波長用光センサ、赤用光センサ、赤外光用センサを具備する液晶表示装置を開示している。しかし、特許文献6は、液晶表示装置の視野角制御技術、一方向に長尺な複数の多角形画素を備え、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成、視野角制御を効率的に行う電極構成及び液晶技術を開示していない。   Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-65133) discloses a liquid crystal display device including a short wavelength optical sensor, a red optical sensor, and an infrared light sensor. However, Patent Document 6 discloses a viewing angle control technique for a liquid crystal display device, which includes a plurality of polygonal pixels elongated in one direction, and a linear light-shielding pattern having a slit opening at the center, facing the polygonal pixels. It does not disclose a configuration having both sides in the longitudinal direction, an electrode configuration for efficiently controlling the viewing angle, and a liquid crystal technology.

特許文献7(WO09/116205)は、タッチセンサ(光センサ)で安定した入力を行うために、斜め方向からセンシング専門光を出射させる技術を開示する。特許文献7は、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成、光センサの簡便な補償技術、第三者の視認を防止する効率的な視野角制御技術を開示していない。特許文献7において、第1基板であるアレイ基板には、画素電極である第1電極と共通電極である第2電極とが形成されていない。特許文献7は、斜め出射光を効率的に再現するために画素電極である第1電極と共通電極である第2電極によって液晶を駆動する技術を開示していない。特許文献7のセンシング専門光は、[0028]段落に記載されているように、第1基板と第2基板に各々形成された遮光層が切り欠けられたスリットから出射される。そして、センシング光部は[0125]−[0127]段落にあるように、特定画素(緑画素)のセンシング領域に設けられる。特許文献7の図11に示されるように、カラーフィルタの赤画素、緑画素、青画素の両辺に位置するブラックマトリクスには、斜め出射光用のスリットが形成されない。液晶表示装置の使用者ではない第三者の視認を妨げるためには、使用者の左右の両方向に斜め光を出射させることが必要である。しかしながら、特許文献7には赤画素、緑画素、青画素の両辺からの斜め出射光が開示されていない。特許文献7では、請求項3及び[0065]−[0068]段落に記載されているように、液晶表示装置の表示が行われている間、センシング専門光が常時出射される。特許文献7は、液晶表示装置の表示時に斜め光をオフ状態として指が近づいたときに斜め光を出射させる技術、指入力と第三者視認を妨げるための使用時に斜め光の強度を上げる技術を開示していない。   Patent Document 7 (WO09 / 116205) discloses a technique for emitting sensing specialized light from an oblique direction in order to perform stable input with a touch sensor (optical sensor). Patent Document 7 discloses a configuration in which a linear light-shielding pattern having a slit opening at a central portion is provided on both sides in a longitudinal direction facing polygonal pixels, a simple compensation technique for an optical sensor, and efficiency for preventing third-party viewing. Does not disclose a typical viewing angle control technique. In Patent Document 7, the first substrate that is the pixel electrode and the second electrode that is the common electrode are not formed on the array substrate that is the first substrate. Patent Document 7 does not disclose a technique for driving liquid crystal by a first electrode that is a pixel electrode and a second electrode that is a common electrode in order to efficiently reproduce obliquely emitted light. As described in paragraph [0028], the specialized sensing light of Patent Document 7 is emitted from a slit in which the light shielding layers respectively formed on the first substrate and the second substrate are notched. And a sensing light part is provided in the sensing area | region of a specific pixel (green pixel) as it exists in a [0125]-[0127] paragraph. As shown in FIG. 11 of Patent Document 7, slits for obliquely emitted light are not formed in the black matrix located on both sides of the red, green, and blue pixels of the color filter. In order to prevent a third person who is not a user of the liquid crystal display device from seeing, it is necessary to emit oblique light in both the left and right directions of the user. However, Patent Document 7 does not disclose obliquely emitted light from both sides of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel. In Patent Document 7, as described in claim 3 and paragraphs [0065]-[0068], specialized sensing light is always emitted while the liquid crystal display device is displaying. Patent Document 7 discloses a technique for emitting oblique light when a finger approaches when the oblique light is turned off at the time of display on a liquid crystal display device, and a technique for increasing the intensity of oblique light when used for preventing finger input and third-party viewing. Is not disclosed.

特開2010−128126号公報JP 2010-128126 A 特開2007−65046号公報JP 2007-65046 A 特開2009−128686号公報JP 2009-128686 A 特開2009−129397号公報JP 2009-129397 A 特開2007−27667号公報JP 2007-27667 A 特開2011−65133号公報JP 2011-65133 A WO09/116205WO09 / 116205

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、液晶表示装置の厚さ及び重さの軽減を図り、高い開口率を維持し、効果的な視角制御を行い、画面に対する入力操作の検出を高精度に行い、光センサの補償を行う液晶表示基板及び液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and reduces the thickness and weight of the liquid crystal display device, maintains a high aperture ratio, performs effective viewing angle control, and performs input operations on the screen. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display substrate and a liquid crystal display device that perform high-precision detection and compensate optical sensors.

第1の態様において、液晶表示基板は、透明基板と、遮光パターンとを含む。遮光パターンは、透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する。遮光パターンは、光の波長400nmから650nmの範囲で5%以下の光透過率を持ち、光透過率が50%の波長が670nmから790nmの範囲にあり、波長700nmより長波長の光透過率が波長700nm未満の光透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む。 In the first aspect, the liquid crystal display substrate includes a transparent substrate and a light shielding pattern. The light shielding pattern is formed on one plane of the transparent substrate, and forms a matrix-shaped pixel opening corresponding to a plurality of pixels or subpixels in plan view. The light-shielding pattern has a light transmittance of 5% or less in the light wavelength range of 400 nm to 650 nm, a light transmittance of 50% is in the range of 670 nm to 790 nm, and has a light transmittance of longer than 700 nm. It has infrared transmission characteristics higher than the light transmittance of a wavelength of less than 700 nm, and includes a purple pigment, a green pigment, and at least one of a yellow pigment and a red pigment.

第2の態様において、液晶表示装置は、液晶パネルを含む。液晶パネルは、アレイ基板と液晶表示基板とが液晶層を挟んで対向する構成を持つ。液晶表示基板は、透明基板と遮光パターンを含む。遮光パターンは、透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する。遮光パターンは、光の波長400nmから650nmの範囲で5%以下の光透過率を持ち、光透過率が50%の波長が670nmから790nmの範囲にあり、波長700nmより長波長の光の透過率が波長700nm未満の光の透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む。アレイ基板は、アクティブ素子及び電極と、光センサと、補償用光センサとを含む。アクティブ素子及び電極は、液晶層の液晶駆動のために動作する。光センサは、液晶表示基板の画素開口部を経由して入射される光を測定する。補償用光センサは、液晶表示基板の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンを経由して入射される光を測定する。   In the second aspect, the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel. The liquid crystal panel has a configuration in which an array substrate and a liquid crystal display substrate face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween. The liquid crystal display substrate includes a transparent substrate and a light shielding pattern. The light shielding pattern is formed on one plane of the transparent substrate, and forms a matrix-shaped pixel opening corresponding to a plurality of pixels or subpixels in plan view. The light shielding pattern has a light transmittance of 5% or less in the light wavelength range of 400 nm to 650 nm, the light transmittance of 50% is in the range of 670 nm to 790 nm, and the transmittance of light having a wavelength longer than 700 nm. Has infrared transmission characteristics higher than the transmittance of light having a wavelength of less than 700 nm, and includes a purple pigment, a green pigment, and at least one of a yellow pigment and a red pigment. The array substrate includes active elements and electrodes, an optical sensor, and a compensating optical sensor. The active element and the electrode operate for driving the liquid crystal of the liquid crystal layer. The optical sensor measures light incident through the pixel opening of the liquid crystal display substrate. The compensation optical sensor measures light incident through a light shielding pattern that functions as an infrared transmission filter of the liquid crystal display substrate.

本発明の態様においては、液晶表示装置の厚さ及び重さの軽減を図り、高い開口率を維持し、効果的な視角制御を行い、画面に対する入力操作の検出を高精度に行い、光センサの補償を行うことができる。   In an aspect of the present invention, the thickness and weight of a liquid crystal display device are reduced, a high aperture ratio is maintained, effective viewing angle control is performed, input operations on a screen are detected with high accuracy, and an optical sensor Can be compensated for.

第1の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す上平面図。1 is an upper plan view showing an example of a liquid crystal display device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る液晶パネルの一部の一例を示す上平面図。FIG. 3 is an upper plan view illustrating an example of a part of the liquid crystal panel according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す第1の部分断面図。1 is a first partial cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal panel according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す第2の部分断面図。The 2nd partial sectional view showing an example of the liquid crystal panel concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る液晶パネルに備えられる液晶表示基板の一例を示す部分断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal display substrate provided in the liquid crystal panel according to the first embodiment. 赤サブピクセルの左半分の一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the left half of a red subpixel. 赤サブピクセルの左半分と斜め光と出射状態との関係の一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the relationship between the left half of a red sub pixel, diagonal light, and an emission state. サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第1の例を示す部分平面図。The partial top view which shows the 1st example of the pixel electrode with which a subpixel is equipped, and a light guide electrode. サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第2の例を示す部分平面図。The partial top view which shows the 2nd example of the pixel electrode with which a subpixel is equipped, and a light guide electrode. サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第3の例を示す部分平面図。The fragmentary top view which shows the 3rd example of the pixel electrode with which a subpixel is equipped, and a light guide electrode. サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第4の例を示す部分平面図。The fragmentary top view which shows the 4th example of the pixel electrode with which a subpixel is equipped, and a light guide electrode. 第1の実施形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示すグラフ。6 is a graph illustrating an example of spectral characteristics of a color filter according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る遮光パターンの分光特性の例を示すグラフ。6 is a graph showing an example of spectral characteristics of a light shielding pattern according to the first embodiment. 指の反射分光の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the reflection spectroscopy of a finger | toe. 第3の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第1の例を示す部分断面。The partial cross section which shows the 1st example of the formation state of the light shielding pattern which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第2の例を示す部分断面。The partial cross section which shows the 2nd example of the formation state of the light shielding pattern which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第3の例を示す部分断面。The partial cross section which shows the 3rd example of the formation state of the light shielding pattern which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第4の例を示す部分断面。The partial cross section which shows the 4th example of the formation state of the light shielding pattern which concerns on 3rd Embodiment. 第5の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of a structure of the liquid crystal display device which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施形態に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルの一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the liquid crystal panel with which the liquid crystal display device which concerns on 5th Embodiment is equipped. 表示制御用の一方の画素電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal panel in a state where a drive voltage is applied to one pixel electrode for display control. 表示制御用の他方の画素電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal panel in a state where a driving voltage is applied to the other pixel electrode for display control. 視野角制御用の一方の導光電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the liquid crystal panel in the state by which the drive voltage was applied to one light guide electrode for viewing angle control. 視野角制御用の他方の導光電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the liquid crystal panel in the state by which the drive voltage was applied to the other light guide electrode for viewing angle control. 第5の実施形態に係る液晶表示基板の縁領域の一例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows an example of the edge area | region of the liquid crystal display substrate which concerns on 5th Embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要に応じて説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or substantially the same functions and components are denoted by the same reference numerals, and will be described as necessary.

以下の実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。   In the following embodiments, only characteristic portions will be described, and descriptions of portions that are not different from the components of a normal liquid crystal display device will be omitted.

以下の実施形態において、液晶表示装置の単一色の表示単位は、1サブピクセル又は1画素であるとする。   In the following embodiments, a single color display unit of the liquid crystal display device is assumed to be one subpixel or one pixel.

以下の実施形態において、液晶は誘電率異方性が負の垂直配向の液晶でもよく、誘電率異方性が正の水平配向の液晶でもよい。液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向(動作方向)は、基板面に平行であってもよく、基板面に垂直に立ち上がる方向であってもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平であってもよく、2次元的に斜めでもよく、3次元的に斜めでもよく、垂直でもよい。   In the following embodiments, the liquid crystal may be a vertically aligned liquid crystal having a negative dielectric anisotropy or a horizontally aligned liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. The rotation direction (operation direction) of the liquid crystal molecules when the liquid crystal driving voltage is applied may be parallel to the substrate surface or may be a direction rising perpendicular to the substrate surface. The direction of the liquid crystal driving voltage applied to the liquid crystal molecules may be horizontal, diagonal in two dimensions, diagonal in three dimensions, or vertical.

(第1の実施形態)
本実施形態においては、初期垂直配向の液晶又は初期水平配向の液晶を備えるノーマリーブラックの液晶表示装置について説明する。
(First embodiment)
In the present embodiment, a normally black liquid crystal display device having an initial vertical alignment liquid crystal or an initial horizontal alignment liquid crystal will be described.

本実施形態においては、サブピクセル単位の構成について説明するが、本実施形態と同様の構成を画素単位に適用してもよい。   In the present embodiment, the configuration in units of subpixels will be described, but the same configuration as in this embodiment may be applied in units of pixels.

図1は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す上平面図である。   FIG. 1 is an upper plan view showing an example of a liquid crystal display device according to the present embodiment.

液晶表示装置1は、表示素子走査部2、センサ走査部3、表示素子駆動部4、センサ読取部5、液晶パネル6を備える。表示素子走査部2、センサ走査部3、表示素子駆動部4、センサ読取部5は、それぞれ液晶パネル6と電気的に接続されている。光源であるバックライトユニットは図1で示されていないが、液晶パネル6の裏面側に備えられる。バックライトユニットは、例えばLEDなどのような複数の固体発光素子を備える。複数の固体発光素子は、液晶パネル6の両側端部に配列される。液晶パネル6は、マトリクス状に配置されている緑サブピクセル7G、赤サブピクセル7R、青サブピクセル7Bを備える。液晶表示装置1は、例えば、VA方式又はECB方式とする。ECB液晶として、正の誘電異方性を持つ液晶が用いられる。各サブピクセル7G,7R,7Bは、表示領域8aとセンサ領域8bとを含む。   The liquid crystal display device 1 includes a display element scanning unit 2, a sensor scanning unit 3, a display element driving unit 4, a sensor reading unit 5, and a liquid crystal panel 6. The display element scanning unit 2, the sensor scanning unit 3, the display element driving unit 4, and the sensor reading unit 5 are electrically connected to the liquid crystal panel 6, respectively. A backlight unit as a light source is not shown in FIG. 1, but is provided on the back side of the liquid crystal panel 6. The backlight unit includes a plurality of solid state light emitting elements such as LEDs. The plurality of solid state light emitting elements are arranged at both end portions of the liquid crystal panel 6. The liquid crystal panel 6 includes a green subpixel 7G, a red subpixel 7R, and a blue subpixel 7B arranged in a matrix. The liquid crystal display device 1 is, for example, a VA method or an ECB method. A liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used as the ECB liquid crystal. Each subpixel 7G, 7R, 7B includes a display area 8a and a sensor area 8b.

図2は、液晶パネル6の一部の一例を示す上平面図である。   FIG. 2 is an upper plan view showing an example of a part of the liquid crystal panel 6.

遮光パターンBMは、液晶パネル6を、緑サブピクセル7G、赤サブピクセル7R、青サブピクセル7Bに区分けする。遮光パターンBMは、平面視で、マトリクス状に区分けされている画素開口部を形成する枠部BM1と、平面視で画素開口部を縦方向の中心線で分ける中央部BM2とを含む。画素開口部は、平面視で、縦方向に長い形状を持つ。各サブピクセルを区分けする遮光パターンBMの側部には、透明パターン9が形成される。緑サブピクセル7Gの画素開口部には、緑フィルタ10Gが備えられる。赤サブピクセル7Rの画素開口部には、赤フィルタ10Rが備えられる。青サブピクセル7Bの画素開口部には、青フィルタ10Bが備えられる。この図2では、2つの光センサ11g,11rと補償用光センサ11bとの平面視での位置関係が示されている。光センサ11gは、緑フィルタ10Gと重なる。光センサ11rは、赤フィルタ10Rと重なる。光センサ11bは、遮光パターンBMの枠部BM1と重なる。遮光パターンBMは、赤外線透過フィルタとしての特性を持つ。   The light shielding pattern BM divides the liquid crystal panel 6 into a green subpixel 7G, a red subpixel 7R, and a blue subpixel 7B. The light-shielding pattern BM includes a frame portion BM1 that forms pixel openings divided in a matrix in a plan view, and a central portion BM2 that divides the pixel openings by a vertical center line in a plan view. The pixel opening has a shape that is long in the vertical direction in plan view. A transparent pattern 9 is formed on the side of the light shielding pattern BM that partitions each subpixel. A green filter 10G is provided in the pixel opening of the green subpixel 7G. A red filter 10R is provided in the pixel opening of the red subpixel 7R. A blue filter 10B is provided in the pixel opening of the blue subpixel 7B. FIG. 2 shows the positional relationship between the two optical sensors 11g and 11r and the compensating optical sensor 11b in plan view. The optical sensor 11g overlaps the green filter 10G. The optical sensor 11r overlaps with the red filter 10R. The optical sensor 11b overlaps the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM. The light shielding pattern BM has characteristics as an infrared transmission filter.

光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bは、アレイ基板側に形成され、例えばフォトダイオードなどの受光素子が用いられる。   The optical sensors 11g and 11r and the compensating optical sensor 11b are formed on the array substrate side, and for example, a light receiving element such as a photodiode is used.

演算部12の緑演算部12gは、光センサ11gの測定値Vgから補償用光センサ11bの測定値Virを引き算する。   The green computing unit 12g of the computing unit 12 subtracts the measured value Vir of the compensation optical sensor 11b from the measured value Vg of the optical sensor 11g.

演算部12の赤演算部12rは、光センサ11rの測定値Vrから補償用光センサ11bの測定値Virを引き算する。   The red calculation unit 12r of the calculation unit 12 subtracts the measurement value Vir of the compensation optical sensor 11b from the measurement value Vr of the optical sensor 11r.

この図2のA−A’断面及びB−B’断面は、それぞれ後述の図3及び図4である。   The A-A ′ cross section and B-B ′ cross section of FIG. 2 are FIGS. 3 and 4 described later, respectively.

図3は、本実施形態に係る液晶パネル6の一例を示す第1の部分断面図である。この図3は、図2のA-A’断面図である。光センサ11gは、液晶表示基板13の緑フィルタ10Gと対向する。光センサ11rは、液晶表示基板13の赤フィルタ10Rと対向する。補償用光センサ11bは、赤外透過フィルタとしての機能を果たす遮光フィルタBMの枠部BM1と対向する。光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bの下部には、バックライトユニットからの光を遮るための遮光膜14が形成されている。   FIG. 3 is a first partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal panel 6 according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2. The optical sensor 11g faces the green filter 10G of the liquid crystal display substrate 13. The optical sensor 11r faces the red filter 10R of the liquid crystal display substrate 13. The compensation optical sensor 11b faces the frame portion BM1 of the light shielding filter BM that functions as an infrared transmission filter. A light shielding film 14 for shielding light from the backlight unit is formed below the optical sensors 11g and 11r and the compensating optical sensor 11b.

図4は、本実施形態に係る液晶パネル6の一例を示す第2の部分断面図である。この図4は、図2のB−B’断面である。   FIG. 4 is a second partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal panel 6 according to the present embodiment. 4 is a B-B ′ cross section of FIG. 2.

図5は、この液晶パネル6に備えられる液晶表示基板13の一例を示す部分断面図である。   FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display substrate 13 provided in the liquid crystal panel 6.

液晶パネル6は、液晶駆動のための櫛歯状の画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fを備える。図4は、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの長軸方向に垂直な断面である。この図4では、垂直配向膜、偏光板、位相差板、光センサ11g,11r,11bについては省略されている。   The liquid crystal panel 6 includes comb-like pixel electrodes 15a to 15d and light guide electrodes 15e and 15f for driving the liquid crystal. FIG. 4 is a cross section perpendicular to the major axis direction of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f. In FIG. 4, the vertical alignment film, the polarizing plate, the retardation plate, and the optical sensors 11g, 11r, and 11b are omitted.

画素電極15a,15bは、アクティブ素子16aと電気的に接続される。画素電極15c,15dは、アクティブ素子16bと電気的に接続される。導光電極15eは、アクティブ素子16cと電気的に接続される。導光電極15fは、アクティブ素子16dと電気的に接続される。なお、導光電極15e,15fは、同一のアクティブ素子と接続されてもよい。   The pixel electrodes 15a and 15b are electrically connected to the active element 16a. The pixel electrodes 15c and 15d are electrically connected to the active element 16b. The light guide electrode 15e is electrically connected to the active element 16c. The light guide electrode 15f is electrically connected to the active element 16d. The light guide electrodes 15e and 15f may be connected to the same active element.

アクティブ素子16a〜16dとしては、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)などを用いることができる。   As the active elements 16a to 16d, for example, TFTs (thin film transistors) can be used.

液晶パネル6は、アレイ基板17と液晶表示基板13とが、液晶層18を挟んで対向する構成を持つ。アレイ基板17の画素電極15a〜15dと液晶表示基板13の対向電極19との間に液晶駆動電圧が印加されると、液晶表示装置1は、観察者(使用者)に向かう光を出射する。アレイ基板17の導光電極15e,15fと液晶表示基板13の対向電極19との間に液晶駆動電圧が印加されると、液晶表示装置1は、観察者ではない第三者の視認を防止するための斜め光を出射する。   The liquid crystal panel 6 has a configuration in which the array substrate 17 and the liquid crystal display substrate 13 face each other with the liquid crystal layer 18 interposed therebetween. When a liquid crystal driving voltage is applied between the pixel electrodes 15 a to 15 d of the array substrate 17 and the counter electrode 19 of the liquid crystal display substrate 13, the liquid crystal display device 1 emits light toward the viewer (user). When a liquid crystal driving voltage is applied between the light guide electrodes 15e and 15f of the array substrate 17 and the counter electrode 19 of the liquid crystal display substrate 13, the liquid crystal display device 1 prevents a third person who is not an observer from seeing. For this purpose, oblique light is emitted.

マトリクス状に配置される多角形サブピクセルの画素開口部の平面視形状は、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、くの字状に折れ曲がった(「V」字型、又は、ブーメラン型)多角形などのような、対向する辺が互いに平行な多角形としてもよい。図4の例において、液晶表示基板13は、平面において複数の多角形サブピクセルを区切るマトリクス状の遮光パターンBMの辺のうちの互いに向かい合う少なくとも2つの側辺に、透明パターン9を備える。透明樹脂層によって形成される線状の透明パターン9は、遮光パターンBMの枠部BM1で挟まれている。液晶表示装置1では、透明パターン9を透過する斜め光Z1,Z2が、視野角制御に利用される。透明パターン9の垂直方向の厚さは、遮光パターンBMの垂直方向の厚さよりも厚く形成してもよい。この場合、透明パターン9は、遮光パターンBMよりも液晶層18側に突出する。さらに、液晶表示基板13において、透明パターン9の形成部分は、例えば、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを含むカラーフィルタ層10の形成部分などのような他の構成部分より厚くてもよい。   The planar view shape of the pixel openings of the polygonal subpixels arranged in a matrix is, for example, a square, a rectangle, a parallelogram, or a dogleg shape (“V” shape or boomerang type). It is good also as a polygon where opposing sides are mutually parallel like a square. In the example of FIG. 4, the liquid crystal display substrate 13 includes a transparent pattern 9 on at least two sides facing each other among the sides of a matrix-shaped light shielding pattern BM that partitions a plurality of polygonal subpixels on a plane. The linear transparent pattern 9 formed by the transparent resin layer is sandwiched between the frame portions BM1 of the light shielding pattern BM. In the liquid crystal display device 1, the oblique lights Z1 and Z2 that pass through the transparent pattern 9 are used for viewing angle control. The thickness of the transparent pattern 9 in the vertical direction may be formed thicker than the thickness of the light shielding pattern BM in the vertical direction. In this case, the transparent pattern 9 protrudes closer to the liquid crystal layer 18 than the light shielding pattern BM. Further, in the liquid crystal display substrate 13, the portion where the transparent pattern 9 is formed may be thicker than other components such as the portion where the color filter layer 10 including the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B is formed. Good.

なお、本実施形態では、緑サブピクセル7G、赤サブピクセル7R、青サブピクセル7Bなどの多角形サブピクセルは、最小表示単位を指す。また、一組の緑サブピクセル7G、赤サブピクセル7R、青サブピクセル7Bを、画素(絵素)としてもよい。   In the present embodiment, polygonal subpixels such as the green subpixel 7G, the red subpixel 7R, and the blue subpixel 7B indicate the minimum display unit. A set of green subpixel 7G, red subpixel 7R, and blue subpixel 7B may be pixels (picture elements).

本実施形態において、液晶層18は垂直配向液晶(VA液晶)を含むとする。したがって、液晶層18の配向は基板面に対して基本的には垂直である。図4において、透明パターン9と遮光パターンBMの枠部BM1との境界近傍の液晶L2,L15と、遮光パターンBMの中央部BM2にそって形成されている凹部20近傍の液晶L8,L9とを除き、液晶L1,L3〜L7,L10〜L14,L16は、液晶表示基板13及びアレイ基板17の表面に垂直に配向する。   In the present embodiment, the liquid crystal layer 18 includes vertical alignment liquid crystal (VA liquid crystal). Therefore, the alignment of the liquid crystal layer 18 is basically perpendicular to the substrate surface. In FIG. 4, liquid crystals L2 and L15 in the vicinity of the boundary between the transparent pattern 9 and the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM, and liquid crystals L8 and L9 in the vicinity of the recess 20 formed along the central portion BM2 of the light shielding pattern BM. Except for this, the liquid crystals L1, L3 to L7, L10 to L14, and L16 are aligned perpendicular to the surfaces of the liquid crystal display substrate 13 and the array substrate 17.

本実施形態では、垂直配向膜が用いられるが、光配向及びラビングなどのような配向処理を省略可能である。後述されるように、本実施形態においては、従来のVA方式で必要であった89度などの厳密なプレチルト角制御が必要でなく、例えば90度などのような単純な初期垂直配向の液晶を用いることができる。   In this embodiment, a vertical alignment film is used, but alignment processing such as photo-alignment and rubbing can be omitted. As will be described later, this embodiment does not require strict pretilt angle control such as 89 degrees, which is necessary in the conventional VA method, and a simple initial vertically aligned liquid crystal such as 90 degrees is used. Can be used.

本実施形態において、液晶材料として、分子構造内にフッ素原子を含む液晶材料(以下、フッ素系液晶という)を用いることができる。本実施形態では、水平方向において、共通電極21a〜21fは、それぞれ画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fから、透明パターン9の方向、すなわちサブピクセルの画素開口部の側辺方向にはみ出している。液晶駆動の電圧印加時に、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと、共通電極21a〜21fのはみ出し部との間には、実質的に強い電界が発生する。このため、本実施形態においては、従来の垂直配向に用いられる液晶材料よりも、誘電率異方性の小さな低誘電率の液晶材料を用いて、液晶駆動可能である。一般的に、誘電率異方性の小さな液晶材料は、粘度が低い。したがって、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと、共通電極21a〜21fとの間に、同程度の電界強度が印加される場合、誘電率異方性の小さな液晶材料は、従来の液晶材料よりも高速応答可能である。また、フッ素系液晶は、誘電率が低いため、イオン性不純物の取り込みを少なくすることができ、不純物による電圧保持率の低下などのような性能劣化を防止することができ、表示ムラの発生を抑制することができる。   In the present embodiment, a liquid crystal material containing a fluorine atom in its molecular structure (hereinafter referred to as a fluorine-based liquid crystal) can be used as the liquid crystal material. In the present embodiment, in the horizontal direction, the common electrodes 21a to 21f protrude from the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f in the direction of the transparent pattern 9, that is, the side direction of the pixel opening of the subpixel. ing. When a voltage for driving the liquid crystal is applied, a substantially strong electric field is generated between the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f and the protruding portions of the common electrodes 21a to 21f. For this reason, in this embodiment, the liquid crystal can be driven using a liquid crystal material having a low dielectric constant anisotropy smaller than that of a liquid crystal material used for conventional vertical alignment. In general, a liquid crystal material having a small dielectric anisotropy has a low viscosity. Accordingly, when the same electric field strength is applied between the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f and the common electrodes 21a to 21f, a liquid crystal material having a small dielectric anisotropy is a conventional liquid crystal material. Faster response than liquid crystal material. In addition, since the fluorine-based liquid crystal has a low dielectric constant, it is possible to reduce the uptake of ionic impurities, to prevent performance deterioration such as a decrease in voltage holding ratio due to impurities, and to generate display unevenness. Can be suppressed.

初期垂直配向の液晶表示装置1は、初期水平配向の液晶表示装置と異なり、液晶表示装置1の両面又は片面に貼付される偏光板及び位相差板の光軸合わせを厳しくしなくてもよい。初期垂直配向の液晶表示装置1において、電圧無印加時のリタデーションは、例えば0nmである。   Unlike the liquid crystal display device with initial vertical alignment, the liquid crystal display device 1 with initial vertical alignment does not require strict alignment of the optical axes of the polarizing plate and the retardation plate attached to both surfaces or one surface of the liquid crystal display device 1. In the liquid crystal display device 1 with the initial vertical alignment, the retardation when no voltage is applied is, for example, 0 nm.

初期垂直配向の液晶表示装置1においては、液晶と例えば偏光板の遅相軸とのズレが多少存在する場合であっても、光漏れは発生しにくく、ほぼ完全な黒表示を得ることができる。これに対して、初期水平配向の液晶と偏光板との間で数度の光軸ずれがある場合には、光漏れが発生し、初期垂直配向の液晶より液晶表示装置のコントラストがやや劣化する場合がある。   In the liquid crystal display device 1 with the initial vertical alignment, even if there is some deviation between the liquid crystal and, for example, the slow axis of the polarizing plate, light leakage hardly occurs and almost complete black display can be obtained. . On the other hand, when there is an optical axis misalignment of several degrees between the liquid crystal in the initial horizontal alignment and the polarizing plate, light leakage occurs and the contrast of the liquid crystal display device is slightly deteriorated compared with the liquid crystal in the initial vertical alignment. There is a case.

本実施形態において、アレイ基板17は、多角形サブピクセルごとに、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと、共通電極21a〜21fを備えている。画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと、共通電極21a〜21fとには、液晶を駆動するために異なる電位が印加される。なお、アレイ基板3は、共通電極21a〜21fを備えなくてもよい。この場合、液晶パネル6は、共通電極21a〜21fを備えず、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと、アクティブ素子16a〜16dを備えるアレイ基板と、液晶表示基板13と、液晶層18とによって構成される。共通電極21a〜21fを省略した場合、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの平面視形状は、櫛歯状パターン、又は、ベタ状の透明導電膜に複数のスリット状開口を形成したパターン、ストライプ状パターンとしてもよい。   In the present embodiment, the array substrate 17 includes pixel electrodes 15a to 15d, light guide electrodes 15e and 15f, and common electrodes 21a to 21f for each polygonal subpixel. Different potentials are applied to the pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, and the common electrodes 21a to 21f in order to drive the liquid crystal. The array substrate 3 may not include the common electrodes 21a to 21f. In this case, the liquid crystal panel 6 does not include the common electrodes 21a to 21f, the pixel substrate 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, the array substrate including the active elements 16a to 16d, the liquid crystal display substrate 13, and the liquid crystal layer. 18. When the common electrodes 21a to 21f are omitted, the planar shape of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f is a comb-like pattern or a plurality of slit-like openings formed in a solid transparent conductive film. A pattern or a stripe pattern may be used.

図4及び図5の例の液晶表示基板13は、透明基板22、遮光パターンBM及び透明パターン9、対向電極19、カラーフィルタ層10と、保護層23を備える。   4 and 5 includes a transparent substrate 22, a light shielding pattern BM and a transparent pattern 9, a counter electrode 19, a color filter layer 10, and a protective layer 23.

液晶表示基板13においては、ガラスなどの透明基板22の一方の表面上に、遮光パターンBMと透明パターン9とが形成される。遮光パターンBM及び透明パターン9の形成された透明基板22の一方の表面上に、透明導電膜である対向電極19が形成される。次に、対向電極19の上に、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを含むカラーフィルタ層10が形成される。本実施形態においては、垂直方向において対向電極19の上であり、水平方向において遮光パターンBMの枠部BM1の間に、それぞれ緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bが形成される。これにより、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの端部に遮光パターンBM1が形成された構成が得られる。対向電極19、及び、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの上に、必要に応じて、保護層23が形成される。平面視で、サブピクセルごとに、保護層23の縦方向の中央部に、凹部20が形成される。この凹部20を形成することにより、凹部20近傍の液晶分子L8,L9を予め所定の角度傾かせることができる。これにより、液晶駆動電圧印加時に、液晶分子を効果的に傾斜させることができる。   In the liquid crystal display substrate 13, the light shielding pattern BM and the transparent pattern 9 are formed on one surface of the transparent substrate 22 such as glass. A counter electrode 19, which is a transparent conductive film, is formed on one surface of the transparent substrate 22 on which the light shielding pattern BM and the transparent pattern 9 are formed. Next, the color filter layer 10 including the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B is formed on the counter electrode 19. In the present embodiment, a green filter 10G, a red filter 10R, and a blue filter 10B are formed on the counter electrode 19 in the vertical direction and between the frame portions BM1 of the light shielding pattern BM in the horizontal direction, respectively. Thereby, the structure by which the light shielding pattern BM1 was formed in the edge part of the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B is obtained. A protective layer 23 is formed on the counter electrode 19 and the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B as necessary. The concave portion 20 is formed in the central portion of the protective layer 23 in the vertical direction for each subpixel in plan view. By forming the concave portion 20, the liquid crystal molecules L8 and L9 in the vicinity of the concave portion 20 can be inclined at a predetermined angle in advance. Thereby, the liquid crystal molecules can be effectively tilted when the liquid crystal driving voltage is applied.

液晶表示基板13の保護層23側は、液晶表示装置1の液晶層18側となる。液晶表示基板13の透明基板22側は、観察者側となる。   The protective layer 23 side of the liquid crystal display substrate 13 is the liquid crystal layer 18 side of the liquid crystal display device 1. The transparent substrate 22 side of the liquid crystal display substrate 13 is an observer side.

本実施形態において、斜め光Z1,Z2は、透明パターン9を通過する。この斜め光Z1,Z2により視野角制御が実現される。   In the present embodiment, the oblique lights Z 1 and Z 2 pass through the transparent pattern 9. Viewing angle control is realized by the oblique lights Z1 and Z2.

アレイ基板17は、透明基板24、遮光膜14、絶縁層25a、光センサ11g,11r及び補償用光センサ11b、絶縁層25b、共通電極21a〜21f、絶縁層25c、画像表示用の画素電極15a〜15d、視野角制御用の導光電極15e,15f、画像表示用のアクティブ素子16a,16b、視野角制御用のアクティブ素子16c,16dを備える。   The array substrate 17 includes a transparent substrate 24, a light shielding film 14, an insulating layer 25a, optical sensors 11g and 11r, a compensation optical sensor 11b, an insulating layer 25b, common electrodes 21a to 21f, an insulating layer 25c, and a pixel electrode 15a for image display. To 15d, light guide electrodes 15e and 15f for viewing angle control, active elements 16a and 16b for image display, and active elements 16c and 16d for viewing angle control.

遮光膜14は、例えばガラスなどのような透明基板24の一方の面に形成される。遮光膜14は、例えばアクティブ素子16a〜16dなどの金属配線を用いることができる。遮光膜14は、例えば、映像信号線、走査信号線、共通電極配線、または、配向膜のラビング時のTFT素子の静電破壊防止に用いる共通導体配線などのうちのいずれかでもよい。電気的なクロストーク及び不都合な寄生容量形成を避けるため、遮光膜14と、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fとの間の垂直方向の距離を大きくしてもよい。   The light shielding film 14 is formed on one surface of a transparent substrate 24 such as glass. For the light shielding film 14, for example, metal wiring such as active elements 16a to 16d can be used. The light shielding film 14 may be, for example, one of a video signal line, a scanning signal line, a common electrode wiring, or a common conductor wiring used for preventing electrostatic breakdown of the TFT element when the alignment film is rubbed. In order to avoid electrical crosstalk and inadvertent parasitic capacitance formation, the vertical distance between the light shielding film 14 and the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f may be increased.

絶縁層25aは、遮光膜14の形成された透明基板24の上に形成される。   The insulating layer 25a is formed on the transparent substrate 24 on which the light shielding film 14 is formed.

光センサ2a,2b、及び補償用光センサは、絶縁層10aの上に形成される。光センサ11g,11rは、それぞれ、平面視で緑フィルタ10g及び赤フィルタ10Rと重なり、観察者側から入射され緑フィルタ10G及び赤フィルタ10Rを通過した光を検出する。補償用光センサ11bは、平面視で、遮光パターンBMの枠部BM1と重なり、信号補償用のデータを測定する。   The optical sensors 2a and 2b and the compensating optical sensor are formed on the insulating layer 10a. Each of the optical sensors 11g and 11r overlaps the green filter 10g and the red filter 10R in a plan view, and detects light that has entered from the viewer side and passed through the green filter 10G and the red filter 10R. The compensation optical sensor 11b overlaps with the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM in a plan view, and measures signal compensation data.

光センサ11g,11rは、互いに隣接する画素又はサブピクセルに対して備えられる。   The optical sensors 11g and 11r are provided for pixels or subpixels adjacent to each other.

補償用光センサ11bは、光センサ11g,11rに隣接する画素又はサブピクセルに対して備えられる。   The compensating optical sensor 11b is provided for a pixel or subpixel adjacent to the optical sensors 11g and 11r.

絶縁層25bは、光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bの上に形成される。   The insulating layer 25b is formed on the optical sensors 11g and 11r and the compensating optical sensor 11b.

共通電極21a〜21fは、絶縁層25bの上に形成される。   The common electrodes 21a to 21f are formed on the insulating layer 25b.

絶縁層25cは、共通電極21a〜21fの上に形成される。   The insulating layer 25c is formed on the common electrodes 21a to 21f.

画像表示用の画素電極15a〜15d及び視野角制御用の導光電極15e,15fは、絶縁層25cの上に形成される。   The image display pixel electrodes 15a to 15d and the viewing angle control light guide electrodes 15e and 15f are formed on the insulating layer 25c.

画像表示用の液晶駆動素子16aは、画像表示用の画素電極15a,15bと電気的に接続される。画像表示用の液晶駆動素子16bは、画像表示用の画素電極15c,15dと電気的に接続される。   The image display liquid crystal drive element 16a is electrically connected to the image display pixel electrodes 15a and 15b. The image display liquid crystal drive element 16b is electrically connected to the image display pixel electrodes 15c and 15d.

視野角制御用の液晶駆動素子15e,15fは、それぞれ視野角制御用の導光電極15e,15fと電気的に接続される。   The viewing angle control liquid crystal drive elements 15e and 15f are electrically connected to the viewing angle control light guide electrodes 15e and 15f, respectively.

アレイ基板17は、透明基板24の他方の面側が液晶パネル6の裏面側となり、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの形成側が液晶層18側となる。   In the array substrate 17, the other surface side of the transparent substrate 24 is the back surface side of the liquid crystal panel 6, and the formation side of the pixel electrodes 15 a to 15 d and the light guide electrodes 15 e and 15 f is the liquid crystal layer 18 side.

図6は、赤サブピクセル10Rの左半分の一例を示す部分断面図である。   FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of the left half of the red subpixel 10R.

図7は、赤サブピクセル10Rの左半分と斜め光Z1の出射状態との関係の一例を示す部分断面図である。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing an example of the relationship between the left half of the red sub-pixel 10R and the emission state of the oblique light Z1.

これらの図6及び図7では、説明を簡略化するために、赤サブピクセル10Rの中心軸Xから左側のみが示されている。図6及び図7において、垂直配向膜、偏光板、位相差板、TFTは、図示することを省略している。   In these FIGS. 6 and 7, only the left side from the central axis X of the red sub-pixel 10R is shown in order to simplify the description. 6 and 7, the vertical alignment film, the polarizing plate, the retardation film, and the TFT are not shown.

図6では、駆動電圧が無印加であり、液晶分子L1,L3〜L7などが初期配向垂直の状態である。透明パターン9の表面に近い液晶分子L2は、透明パターン9が液晶層18側に突出しているため、若干斜めに配向している。   In FIG. 6, the drive voltage is not applied, and the liquid crystal molecules L1, L3 to L7 and the like are in the initial alignment vertical state. The liquid crystal molecules L2 close to the surface of the transparent pattern 9 are slightly inclined because the transparent pattern 9 protrudes toward the liquid crystal layer 18 side.

図7は、少なくとも画素電極15a,15b及び導光電極15eに駆動電圧が印加され、液晶分子L1〜L8が矢印方向に倒れている状態を示している。斜め光Z1は、液晶層18を斜めに横切る状態で透過し、図示していない偏光板を透過し、漏れ光として外部に出射される。この場合、透明パターン9は、観察者方向からは黒表示として視認されるが、斜め方向の第三者には斜め光Z1が観察され黒表示として視認されない。   FIG. 7 shows a state in which drive voltages are applied to at least the pixel electrodes 15a and 15b and the light guide electrode 15e, and the liquid crystal molecules L1 to L8 are tilted in the arrow direction. The oblique light Z1 passes through the liquid crystal layer 18 obliquely, passes through a polarizing plate (not shown), and is emitted to the outside as leakage light. In this case, the transparent pattern 9 is visually recognized as black display from the observer direction, but the oblique light Z1 is observed by a third party in the oblique direction and is not visually recognized as black display.

この斜め光Z1の量及び角度θは、透明パターン9の幅W1、遮光パターンBM1の幅W2、透明パターン9の厚さH1、透明パターン9と対向電極19と保護層23との厚さHt、液晶層18の厚さLt、遮光膜14の幅W3、透明パターン9の表面に近い液晶分子L2のチルト角などで制御可能である。   The amount and angle θ of the oblique light Z1 are the width W1 of the transparent pattern 9, the width W2 of the light shielding pattern BM1, the thickness H1 of the transparent pattern 9, the thickness Ht of the transparent pattern 9, the counter electrode 19 and the protective layer 23, The thickness Lt of the liquid crystal layer 18, the width W3 of the light shielding film 14, the tilt angle of the liquid crystal molecules L2 close to the surface of the transparent pattern 9, and the like can be controlled.

なお、斜め光Z1は、常時出射させる必要なく、観察者がセキュリティ上必要とする使用場面で用いることができる。例えば、観察者は、斜め光Z1を用いることなく、常時はコントラストの大きな広い視野角モードで液晶表示装置1を使用し、必要なときに斜め光Z1を出射させるセキュリティモードに切り替えるとすることができる。この切り替えの具体的手段については後述する。   Note that the oblique light Z1 does not need to be emitted constantly, and can be used in a use scene that an observer needs for security. For example, the observer may always use the liquid crystal display device 1 in a wide viewing angle mode with a large contrast without using the oblique light Z1, and switch to the security mode in which the oblique light Z1 is emitted when necessary. it can. Specific means for this switching will be described later.

櫛歯状パターンの画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15f及び共通電極21a〜21fは、例えば2μmから20μmの幅の線状導体を電気的に2本以上連繋して形成される。線状導体の連繋部分は片側のみに形成されてもよく、両側に形成されてもよい。連繋部は、多角形サブピクセルの周辺部であり、画素開口部外に配置されることが好ましい。櫛歯状パターンの間隔は、例えば、およそ3μmから100μmの範囲とし、液晶セル条件、液晶材料に基づいて選択される。櫛歯状パターンの形成密度、ピッチ、電極幅は、サブピクセル内又は画素内で変更可能である。水平方向において、共通電極21a〜21fは、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fよりも画素開口部の端の方向へはみ出している。水平方向における画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと共通電極21a〜21fとの間でのはみ出し量N1は、液晶の材料、駆動条件、液晶セル厚みなどのディメンションで種々調整可能である。はみ出し量N1は、例えば、1μmから6μmのような小さい量でも十分である。画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと共通電極21a〜21fとの間での重なり部分W4は、液晶駆動に係わる補助容量として用いることができる。液晶表示装置1の大きさ又は使用目的に応じて、櫛歯状パターンの画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fと共通電極21a〜21fとにおけるサブピクセル又は画素の開口幅方向の櫛歯本数、密度、及び間隔は、適宜調整可能である。   The pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, and the common electrodes 21a to 21f having a comb-like pattern are formed by electrically connecting two or more linear conductors having a width of 2 μm to 20 μm, for example. The connecting portion of the linear conductors may be formed only on one side or may be formed on both sides. The connecting portion is a peripheral portion of the polygonal subpixel, and is preferably disposed outside the pixel opening. The interval of the comb-like pattern is, for example, in the range of about 3 μm to 100 μm, and is selected based on the liquid crystal cell conditions and the liquid crystal material. The formation density, pitch, and electrode width of the comb-like pattern can be changed within the subpixel or within the pixel. In the horizontal direction, the common electrodes 21a to 21f protrude beyond the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f toward the end of the pixel opening. The amount of protrusion N1 between the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f and the common electrodes 21a to 21f in the horizontal direction can be variously adjusted depending on dimensions such as liquid crystal material, driving conditions, and liquid crystal cell thickness. . As the protrusion amount N1, for example, a small amount such as 1 μm to 6 μm is sufficient. The overlapping portion W4 between the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f and the common electrodes 21a to 21f can be used as an auxiliary capacitor for driving the liquid crystal. Depending on the size or purpose of use of the liquid crystal display device 1, the comb-teeth pattern of the pixel electrodes 15 a to 15 d and the light guide electrodes 15 e and 15 f and the common electrodes 21 a to 21 f in the sub-pixel or pixel comb width direction. The number, density, and interval can be adjusted as appropriate.

図8は、サブピクセルに備えられる画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの第1の例を示す部分平面図である。   FIG. 8 is a partial plan view showing a first example of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f provided in the subpixel.

図9は、サブピクセルに備えられる画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの第2の例を示す部分平面図である。   FIG. 9 is a partial plan view illustrating a second example of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f provided in the subpixel.

この図8及び図9において、サブピクセルは矩形状に形成されており、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fは、サブピクセルにおいて対向しており平行な2つの側辺と平行である。   8 and 9, the sub-pixel is formed in a rectangular shape, and the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f are opposed to each other in the sub-pixel and are parallel to two parallel sides. .

本実施形態においては、一つの画素又は一つのサブピクセルに、複数のアクティブ素子を備えるとしてもよい。この場合、図9に示すように、画素電極15a〜15dに画素表示用のアクティブ素子16a,16bを接続し、導光電極15e,15fに視野角制御用のアクティブ素子16cを接続してもよい。図9において、画素電極15a,15bと、画素電極15c,15dと、導光電極15e,15fとは、電気的に独立している。このように、導光電極15e,15fをアクティブ素子16cに接続し、画素電極15a,15bと画素電極15c,15dとをそれぞれアクティブ素子16a,16bに接続する構成を用いることにより、斜め光Z1,Z2による視野角制御を画素表示と独立して実施することができ、視野角制御効果を著しく向上させることができる。なお、広い視野角による通常の画素表示において、例えば、視野角制御用アクティブ素子16cに接続されている導光電極15e,15fを駆動しなくとも(駆動電圧を印可しない)、画素表示用アクティブ素子16a,16bに接続されている画素電極15a〜15dから対向電極19へ向かう斜め電界効果によって、広い視野角で高品質の表示を行うとしてもよい。加えて、アクティブ素子16a〜16cを酸化物半導体で形成することにより、遮光パターンBMの画線幅を細くすることができ、液晶表示装置1の開口率を向上させることができる。   In the present embodiment, one pixel or one subpixel may include a plurality of active elements. In this case, as shown in FIG. 9, the pixel display active elements 16a and 16b may be connected to the pixel electrodes 15a to 15d, and the viewing angle control active element 16c may be connected to the light guide electrodes 15e and 15f. . In FIG. 9, pixel electrodes 15a and 15b, pixel electrodes 15c and 15d, and light guide electrodes 15e and 15f are electrically independent. In this way, by using a configuration in which the light guide electrodes 15e and 15f are connected to the active element 16c and the pixel electrodes 15a and 15b and the pixel electrodes 15c and 15d are connected to the active elements 16a and 16b, respectively, the oblique light Z1, The viewing angle control by Z2 can be performed independently of the pixel display, and the viewing angle control effect can be significantly improved. In normal pixel display with a wide viewing angle, for example, even if the light guide electrodes 15e and 15f connected to the viewing angle control active element 16c are not driven (the drive voltage is not applied), the pixel display active element High-quality display may be performed with a wide viewing angle by the oblique electric field effect from the pixel electrodes 15 a to 15 d connected to 16 a and 16 b toward the counter electrode 19. In addition, by forming the active elements 16a to 16c with an oxide semiconductor, the line width of the light shielding pattern BM can be reduced, and the aperture ratio of the liquid crystal display device 1 can be improved.

図10は、サブピクセルに備えられる画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの第3の例を示す部分平面図である。   FIG. 10 is a partial plan view showing a third example of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f provided in the subpixel.

赤サブピクセルR、緑サブピクセルG、青サブピクセルBは、平行四辺形状である。赤サブピクセルR、緑サブピクセルG、青サブピクセルBは、横方向に配列される。縦方向には、同じ色のサブピクセルが配列される。   The red subpixel R, the green subpixel G, and the blue subpixel B have a parallelogram shape. The red subpixel R, the green subpixel G, and the blue subpixel B are arranged in the horizontal direction. In the vertical direction, sub-pixels of the same color are arranged.

櫛歯状の画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fは、平行四辺形状のサブピクセルの対向する平行な2つの斜辺と平行である。   The comb-like pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f are parallel to two parallel oblique sides of the parallelogram-shaped subpixel.

矢印F1〜F4は、駆動電圧印加後に液晶が倒れる方向を示す。駆動電圧印加後、液晶は、画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの長手方向に対して垂直の方向に倒れる。   Arrows F1 to F4 indicate directions in which the liquid crystal falls after the drive voltage is applied. After the drive voltage is applied, the liquid crystal falls in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f.

なお、図10の変形例として、同じ色のサブピクセルが横方向に配列され、異なる色の赤サブピクセルR、緑サブピクセルG、青サブピクセルBが縦方向に配列されてもよい。   As a modification of FIG. 10, sub-pixels of the same color may be arranged in the horizontal direction, and red sub-pixels R, green sub-pixels G, and blue sub-pixels B of different colors may be arranged in the vertical direction.

本実施形態に係る液晶表示装置1のアレイ基板17側の画素電極15a〜15d、導光電極15e,15f、共通電極21a〜21fの材料は、ITOなどのような、可視域で透明な導電性の金属酸化物を用いることができる。画素電極15a〜15d、導光電極15e,15f、共通電極21a〜21fの材料として、金属酸化物より導電性の高い金属が用いられてもよい。反射型や半透過型の液晶表示装置においては、画素電極15a〜15d、導光電極15e,15f、共通電極21a〜21fのうちの少なくとも一つについて、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄膜が用いられてもよい。アクティブ素子16a〜16cに接続される遮光膜14、画素電極15a〜15d、導光電極15e,15f、共通電極21a〜21fなどは、窒化ケイ素(SiNx)又は酸化ケイ素(SiOx)などの絶縁層25a〜25cを介して形成される。絶縁層25a〜25cの膜厚は、液晶の駆動条件によって設定され、例えば100nmから600nmの範囲で選択される。なお、導電性金属酸化物であるITOに対して低コンタクト性を有するアルミニウム合金の単層によりゲート配線及びソース配線などの信号線をそれぞれ形成する技術は、例えば、特開2009−105424号公報に開示されている。画素電極15a〜15d、導光電極15e,15fの上にさらに絶縁層を積層することは、液晶駆動時の液晶の焼き付き(電荷の偏り又は蓄積が影響)の緩和効果があり、好ましい。   The material of the pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, and the common electrodes 21a to 21f on the array substrate 17 side of the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment is a conductive material that is transparent in the visible range, such as ITO. These metal oxides can be used. As a material for the pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, and the common electrodes 21a to 21f, a metal having higher conductivity than the metal oxide may be used. In a reflective or transflective liquid crystal display device, an aluminum or aluminum alloy thin film may be used for at least one of the pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, and the common electrodes 21a to 21f. Good. The light shielding film 14 connected to the active elements 16a to 16c, the pixel electrodes 15a to 15d, the light guide electrodes 15e and 15f, the common electrodes 21a to 21f, and the like include an insulating layer 25a such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx). ~ 25c. The film thicknesses of the insulating layers 25a to 25c are set according to the driving conditions of the liquid crystal, and are selected in the range of, for example, 100 nm to 600 nm. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-105424 discloses a technique for forming signal lines such as gate wirings and source wirings with a single layer of an aluminum alloy having low contact with ITO, which is a conductive metal oxide. It is disclosed. It is preferable to further stack an insulating layer on the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f because there is a mitigating effect of liquid crystal burn-in (influence of charge bias or accumulation) when driving the liquid crystal.

図11は、サブピクセルに備えられる画素電極15a〜15d及び導光電極15e,15fの第4の例を示す部分平面図である。   FIG. 11 is a partial plan view showing a fourth example of the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f provided in the subpixel.

サブピクセルの平面形状は、向かい合う辺が平行な「くの字」状でもよい。   The planar shape of the sub-pixel may be a “shape” having opposite sides parallel to each other.

図12は、本実施形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示すグラフである。   FIG. 12 is a graph showing an example of spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment.

液晶表示装置1に適用されているカラーフィルタ層10は、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを含む。曲線GLは、緑フィルタ10Gの分光特性である。曲線RLは、赤フィルタ10Rの分光特性である。曲線BLは、青フィルタ10Bの分光特性である。   The color filter layer 10 applied to the liquid crystal display device 1 includes a green filter 10G, a red filter 10R, and a blue filter 10B. A curve GL is the spectral characteristic of the green filter 10G. A curve RL is a spectral characteristic of the red filter 10R. A curve BL is a spectral characteristic of the blue filter 10B.

可視域外(赤外域)で透過率が50%となる緑フィルタ10Gの半値波長Gpは、およそ790nmである。青フィルタ10Bの透過率が50%となる半値波長Bpは、およそ800nmである。赤フィルタ10Rの透過率が50%となる半値波長Rpは、およそ600nmである。700nmより長波長での緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの透過率は、3色間で異なっている。   The half-value wavelength Gp of the green filter 10G having a transmittance of 50% outside the visible region (infrared region) is approximately 790 nm. The half-value wavelength Bp at which the transmittance of the blue filter 10B is 50% is approximately 800 nm. The half-value wavelength Rp at which the transmittance of the red filter 10R is 50% is approximately 600 nm. The transmittances of the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B at wavelengths longer than 700 nm are different among the three colors.

赤外線センサとして機能する補償用光センサ11bに適用される赤外線透過フィルタ、すなわち遮光パターンBMの赤外域の透過率は、例えば700nmより長波長の光の透過率が高いことを必要とされる。後述するように指入力のための肌色認識を行うためには、緑測定用の光センサ11gの測定値と赤測定用の光センサ11rの測定値とに対して、同一の演算、さらに、光学補償のために、できるだけ可視域外(たとえば、670nmから690nm、又は、700nmより長波長)の測定値が残らないような演算(例えば、引き算)を行うことが好ましい。換言すれば、緑測定用の光センサ11gの測定値と赤測定用の光センサ11rの測定値とは、可能な限り可視光の量に近い値とするために、可視域である700nmより低波長の範囲の測定値が検出されるように修正されるべきである。少なくとも、緑測定用光センサ11gの測定値は、緑フィルタ10Gの可視域外(赤外線の波長域)の透過率が50%となる半値波長Gpより短波長域の光量が、抽出されるべきである。   The infrared transmission filter applied to the compensation optical sensor 11b functioning as an infrared sensor, that is, the infrared transmittance of the light shielding pattern BM is required to have a high transmittance for light having a wavelength longer than 700 nm, for example. As will be described later, in order to perform skin color recognition for finger input, the same calculation is performed on the measurement value of the green measurement optical sensor 11g and the measurement value of the red measurement optical sensor 11r. For compensation, it is preferable to perform an operation (for example, subtraction) so that a measurement value outside the visible region (for example, a wavelength longer than 670 nm to 690 nm or longer than 700 nm) does not remain as much as possible. In other words, the measurement value of the green measurement optical sensor 11g and the measurement value of the red measurement optical sensor 11r are lower than 700 nm, which is the visible range, so as to be as close to the amount of visible light as possible. It should be modified so that measurements in the wavelength range are detected. At least the measured value of the green measurement optical sensor 11g should be extracted with a light quantity in a shorter wavelength range than the half-value wavelength Gp at which the transmittance outside the visible range (infrared wavelength range) of the green filter 10G is 50%. .

図13は、本実施形態に係る遮光パターンBMの分光特性の例を示すグラフである。本実施形態では、例えば、赤外線透過フィルタとして遮光パターンBlk1,Blk2が用いられる。遮光パターンBlk1,Blk2の透過率特性において、半値波長P1,P2は、およそ670nmから790nmの範囲に属する。この場合、上記した緑フィルタ10G及び赤フィルタ10rの可視域外(赤外域)の透過率が50%となる半値波長P1,P2より長波長域の測定値を、光センサ11gの測定値及び光センサ11rの測定値から減算することができる。   FIG. 13 is a graph showing an example of spectral characteristics of the light shielding pattern BM according to the present embodiment. In the present embodiment, for example, light shielding patterns Blk1 and Blk2 are used as infrared transmission filters. In the transmittance characteristics of the light shielding patterns Blk1 and Blk2, the half-value wavelengths P1 and P2 belong to a range of about 670 nm to 790 nm. In this case, the measured values in the wavelength range longer than the half-value wavelengths P1 and P2 at which the transmittance outside the visible range (infrared range) of the green filter 10G and the red filter 10r described above is 50% are the measured values of the optical sensor 11g and the optical sensor. It can be subtracted from the measured value of 11r.

一般に、液晶表示装置1用のカラーフィルタとして用いられる赤色顔料、緑色顔料、C.I.Pigment Blue 15に代表される青色顔料を混合して得られる黒の遮光パターンBlk3の透過率は、図13に示すように、赤外線域の透過率の立ち上がりが、およそ800nmとなる。この一般的な遮光フィルタBlk3を用いた場合には、700nmから800nmの波長域の可視域外の多くの測定値が演算後に残る場合がある。加えて、緑フィルタ10Gと赤フィルタ10Rの670nm以降の長波長側での透過率はそれぞれ異なるため、図13に示す遮光パターンBlk3では正確な演算(減算)をすることが困難である。   In general, red pigments and green pigments used as color filters for the liquid crystal display device 1, C.I. I. As shown in FIG. 13, the transmittance of the black light-shielding pattern Blk3 obtained by mixing a blue pigment typified by Pigment Blue 15 has a rise in transmittance in the infrared region of about 800 nm. When this general shading filter Blk3 is used, many measurement values outside the visible range in the wavelength range of 700 nm to 800 nm may remain after the calculation. In addition, since the transmittances of the green filter 10G and the red filter 10R on the long wavelength side after 670 nm are different, it is difficult to perform accurate calculation (subtraction) in the light shielding pattern Blk3 shown in FIG.

後述するように、赤色顔料、緑色顔料、青色顔料の組み合わせでなく、C.I.Pigment Violet 23を主顔料とし、緑色顔料と、黄色顔料と赤色顔料とのうちの少なくとも一つと、を混合した遮光パターンBMを、赤外線透過フィルタとして用いることにより、可視域外(例えば、半値波長P1,P2より長波長)の測定値を極めて良好に削減するような演算(引き算)が可能となる。   As will be described later, it is not a combination of a red pigment, a green pigment, and a blue pigment. I. Pigment Violet 23 as a main pigment, and a light-shielding pattern BM in which a green pigment, at least one of a yellow pigment and a red pigment are mixed, is used as an infrared transmission filter. Calculations (subtraction) that reduce the measured values (wavelength longer than P2) very well are possible.

本実施形態に係る遮光パターンBMは、可視域での透過率が5%以下であることが望ましい。可視域は、通常、光の波長で400nmから700nmである。上述したように、遮光パターンBMの半値波長を670nmから790nmの範囲に設定するためには、およそ660nm付近から赤外線透過率が立ち上がり、透過率が高くなる必要がある。遮光パターンBMの低透過率の波長範囲は、400nmから650nmとしてもよい。なお、遮光パターンBMの透過率を400nmから650nmの範囲で5%以下の低い値とすることは、遮光パターンBMに含まれる顔料の量を増やす、又は、遮光パターンBMの膜厚を厚くすることで極めて容易に実現可能である。半値波長P1,P2の波長位置も、同様に、顔料の量、後述する紫色顔料、緑色顔料、黄色顔料、赤色顔料の組成比、遮光パターンBMの膜厚などに基づいて、容易に調整することができる。遮光パターンBMに適用される緑色顔料としては、後述する種々の緑色顔料を適用することができる。遮光パターンBMの半値波長を670nmから790nmの範囲に設定するために、緑色顔料としては、赤外線透過率の立ち上がり(例えば半値波長)が、700nmから800nmの範囲にある緑色顔料が好ましい。半値波長を670nmから790nmの範囲に設定するための調整は、主に紫色顔料と緑色顔料とに基づいて実現される。   The light shielding pattern BM according to the present embodiment desirably has a transmittance in the visible range of 5% or less. The visible region is usually 400 nm to 700 nm in terms of light wavelength. As described above, in order to set the half-value wavelength of the light shielding pattern BM within the range of 670 nm to 790 nm, the infrared transmittance needs to rise from around 660 nm and the transmittance needs to be high. The wavelength range of low transmittance of the light shielding pattern BM may be 400 nm to 650 nm. Note that setting the transmittance of the light shielding pattern BM to a low value of 5% or less in the range of 400 nm to 650 nm increases the amount of pigment contained in the light shielding pattern BM or increases the thickness of the light shielding pattern BM. This can be realized very easily. Similarly, the wavelength positions of the half-value wavelengths P1 and P2 can be easily adjusted based on the amount of pigment, the composition ratio of a violet pigment, a green pigment, a yellow pigment, and a red pigment, which will be described later, and the film thickness of the light shielding pattern BM. Can do. As the green pigment applied to the light shielding pattern BM, various green pigments described later can be applied. In order to set the half-value wavelength of the light-shielding pattern BM in the range from 670 nm to 790 nm, the green pigment is preferably a green pigment having a rising infrared transmittance (for example, half-value wavelength) in the range from 700 nm to 800 nm. The adjustment for setting the half-value wavelength in the range of 670 nm to 790 nm is realized mainly based on the violet pigment and the green pigment.

以下で、本実施形態の主要技術のうちの一つである光センサ11g、光センサ11r、補償用光センサ11bと、指入力にかかわる肌色認識との関係について説明する。   Hereinafter, the relationship between the optical sensor 11g, the optical sensor 11r, the compensation optical sensor 11b, which is one of the main technologies of this embodiment, and skin color recognition related to finger input will be described.

図14は、指の反射分光の一例を示すグラフである。   FIG. 14 is a graph showing an example of finger reflection spectroscopy.

指の分光反射率は、およそ450nmから700nmでブロードな反射色を持つ。指の分光反射率は、個人差が大きく指内部の光散乱の影響を受けやすい。メラニン、ヘモグロビンが指の呈色の中心となる。指の肌色は、図14に示す緑色領域と赤色領域に区分され、緑フィルタ10gと赤フィルタ10rによる色分離と整合しやすい。   The spectral reflectance of the finger has a broad reflection color at about 450 nm to 700 nm. The spectral reflectance of the finger is greatly different among individuals and is easily affected by light scattering inside the finger. Melanin and hemoglobin are the center of finger coloring. The skin color of the finger is divided into a green region and a red region shown in FIG. 14, and is easily matched with color separation by the green filter 10g and the red filter 10r.

一般に、アモルファスシリコン又はポリシリコンなどによって形成されるシリコン系フォトダイオードは、700nm以降の長波長域(例えば赤外線域に相当)にも感度を持ち、ダークカレントを発生しやすい。シリコン系フォトダイオードのダークカレントの量は、温度依存性を持つ。したがって、シリコン系フォトダイオードなどの光センサ11g,11rにおいては、長波長域の受光量、ダークカレントのそれぞれ一定量をその測定値(受光感度)から差し引く演算処理によって、測定値を補償することができる。   In general, a silicon photodiode formed of amorphous silicon or polysilicon has sensitivity in a long wavelength region after 700 nm (e.g., equivalent to an infrared region) and easily generates a dark current. The amount of dark current of a silicon photodiode has temperature dependence. Therefore, in the optical sensors 11g and 11r such as silicon-based photodiodes, the measured value can be compensated by a calculation process of subtracting a certain amount of received light in the long wavelength region and a certain amount of dark current from the measured value (received light sensitivity). it can.

本実施形態においては、可視域の光センサとして、緑測定用の光センサ11gと赤測定用の光センサ11rとが用いられる。この2つの光センサ11g,11rから温度補償を含めた同一量の感度補償が行われる。本実施形態においては、青測定用の光センサを用いないため、青測定用の光センサの補償は考慮していない。   In the present embodiment, a green measurement optical sensor 11g and a red measurement optical sensor 11r are used as the visible range optical sensors. The two optical sensors 11g and 11r perform the same amount of sensitivity compensation including temperature compensation. In the present embodiment, since the optical sensor for blue measurement is not used, compensation for the optical sensor for blue measurement is not considered.

各光センサ11g,11rに一定量の外光の入射があったとき、光センサ11gの測定値をVg、光センサ11rの測定値をVr、補償用光センサ11bの測定値をVirとすると、緑の補償測定値(正味感度)Cgは式(1)で求められる。赤の補償測定値Crは式(2)で求められる。   When a certain amount of external light is incident on each of the optical sensors 11g and 11r, if the measured value of the optical sensor 11g is Vg, the measured value of the optical sensor 11r is Vr, and the measured value of the compensating optical sensor 11b is Vir, The green compensation measurement value (net sensitivity) Cg is obtained by equation (1). The red compensation measurement value Cr is obtained by equation (2).

Cg=Vg−Vir …(1)
Cr=Vr−Vir …(2)
なお、光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bを含むセンサ領域8bに、受光素子の信号処理を行うトランジスタ又は減算処理を行うダイオードを備えてもよい。
Cg = Vg-Vir (1)
Cr = Vr−Vir (2)
The sensor region 8b including the optical sensors 11g and 11r and the compensation optical sensor 11b may include a transistor that performs signal processing of the light receiving element or a diode that performs subtraction processing.

以下で、透明パターン9の視野角制御と異なる他の役割について説明する。   Hereinafter, another role different from the viewing angle control of the transparent pattern 9 will be described.

補正測定値Cg,Crは、光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bの設定及び外光環境に依存し、指が液晶パネル6にある程度近づく(例えば6mm以下の距離)と、肌色として認識できる数値になりやすい。指入力を行う場合、液晶パネル6が完全に黒表示の時はないため、液晶表示装置1に内蔵されたバックライトの反射光、周囲環境の外光などを用いて。指を認識することが可能である。指の肌色の認識においては、ある程度の明るさがあれば、指が近づいたことを認識できる。指の近づきを認識した段階で、スリット状の透明パターン9から斜め光Z1,Z2を出射させ、指の3次元的な位置及び動きを高精度に認識することができる。この動作では、通常表示状態で斜め光Z1,Z2の出射を常に行う必要なく、斜め出射光による画質及びコントラストの低下を防止することができる。   The corrected measurement values Cg and Cr depend on the settings of the optical sensors 11g and 11r and the compensation optical sensor 11b and the external light environment, and can be recognized as skin color when the finger approaches the liquid crystal panel 6 to some extent (for example, a distance of 6 mm or less). It tends to be a numerical value. When performing a finger input, since the liquid crystal panel 6 is not completely black, the reflected light of the backlight built in the liquid crystal display device 1 and the ambient light from the surrounding environment are used. It is possible to recognize a finger. In recognition of the skin color of a finger, it can be recognized that the finger is approaching if there is a certain level of brightness. When the approach of the finger is recognized, the oblique light Z1 and Z2 can be emitted from the slit-like transparent pattern 9, and the three-dimensional position and movement of the finger can be recognized with high accuracy. In this operation, it is not necessary to always emit the oblique lights Z1 and Z2 in the normal display state, and it is possible to prevent deterioration in image quality and contrast due to the oblique emission light.

例えば、セキュリティ確保のため、第三者視認を防止する必要がある場合に、指認識のための斜め光Z1,Z2より強度の高い斜め光Z1,Z2を出射させる。したがって、複数段階で斜め光Z1,Z2の出射強度を切り替える機能が、液晶表示装置1に備えられてもよい。   For example, when it is necessary to prevent third-party visibility for ensuring security, the oblique lights Z1 and Z2 having higher intensity than the oblique lights Z1 and Z2 for finger recognition are emitted. Therefore, the liquid crystal display device 1 may be provided with a function of switching the emission intensity of the oblique lights Z1 and Z2 in a plurality of stages.

観察者は、当該液晶表示装置1の初期設定時に、設定画面を用いて自分の指の色を事前登録することが望ましい。また、三次元表示(立体表示)された押ボタン又はトラックボールで入力の感触を出す、又は、三次元ゲームなどでペットなどの動物を触る感触を出す、などの微妙な操作感を必要とする場合は、斜め光Z1,Z2を出射させればよい。一定強度の斜め光Z1,Z2を出射させることで、指と液晶画面との離間した数mmの距離を正確に認識できる。初期設定では、例えば、液晶パネル6の特定部位に、斜め光出射を含む白表示をさせて、予め観察者の指を認識させる。本実施形態においては、指に代えて、白、肌色、緑、赤などの色を持つ樹脂製のペンなど、各種の入力指示体を用いるとしてもよい。   It is desirable that the observer pre-registers the color of his / her finger using the setting screen when the liquid crystal display device 1 is initially set. Also, it requires a delicate operational feeling such as giving a touch of input with a push button or trackball displayed in 3D (stereoscopic display) or touching an animal such as a pet in a 3D game. In such a case, the oblique lights Z1 and Z2 may be emitted. By emitting oblique lights Z1 and Z2 having a constant intensity, it is possible to accurately recognize a distance of several millimeters between the finger and the liquid crystal screen. In the initial setting, for example, white display including oblique light emission is performed on a specific portion of the liquid crystal panel 6 so that the observer's finger is recognized in advance. In the present embodiment, various input indicators such as a resin pen having colors such as white, flesh color, green, and red may be used instead of the finger.

液晶表示装置1は、複数の隣接するサブピクセルに、光センサ11g,11r、補償用光センサ11bを備えている。このため、液晶表示装置1は、赤レーザ、緑レーザ、又は赤外光線などの光線のポインタを用いて表示画面への入力を直接受けるとしてもよい。さらに液晶表示装置1は、全画面で斜め出射光を出力させることによりスキャナー機能を実現可能である。換言すれば、液晶表示装置1は、簡易コピー機として用いることが可能である。   The liquid crystal display device 1 includes optical sensors 11g and 11r and a compensating optical sensor 11b in a plurality of adjacent subpixels. For this reason, the liquid crystal display device 1 may directly receive an input to the display screen using a pointer of a light beam such as a red laser, a green laser, or an infrared ray. Furthermore, the liquid crystal display device 1 can realize a scanner function by outputting obliquely emitted light over the entire screen. In other words, the liquid crystal display device 1 can be used as a simple copy machine.

以下に、本実施形態における各種の構成要素について説明する。   Hereinafter, various components in the present embodiment will be described.

遮光パターンBMは、液晶表示のコントラストをアップさせるために、表示の最小単位である画素(絵素)又はサブピクセルの周囲、又は、多角形画素又は多角形サブピクセルの両辺に配設される遮光パターンである。遮光パターンBMは、ブラックマトリクスと呼称されてもよい。本実施形態において、多角形画素又は多角形サブピクセルを区分けする遮光パターンBMの枠部BM1の向かい合う2辺のうちの少なくとも一つは、平面視において、枠部BM1の中央に線状の開口部を持つ。この線状の開口部には、透明パターン9が形成される。遮光パターンBMを形成する遮光層は、透明樹脂に遮光性の顔料を分散させた遮光性の塗膜である、遮光層は、一般に感光性を持つ。遮光パターンBMは、露光・現像を含むフォトリソグラフィ法により遮光層をパターン形成することによって生成される。   The light-shielding pattern BM is a light-shielding pattern arranged around a pixel (picture element) or subpixel, which is the minimum unit of display, or on both sides of a polygonal pixel or polygonal subpixel, in order to increase the contrast of the liquid crystal display. It is a pattern. The light shielding pattern BM may be referred to as a black matrix. In the present embodiment, at least one of the two opposite sides of the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM that partitions the polygonal pixel or the polygonal subpixel is a linear opening at the center of the frame portion BM1 in plan view. have. A transparent pattern 9 is formed in the linear opening. The light shielding layer that forms the light shielding pattern BM is a light shielding film in which a light shielding pigment is dispersed in a transparent resin. The light shielding layer generally has photosensitivity. The light shielding pattern BM is generated by patterning the light shielding layer by a photolithography method including exposure and development.

透明パターン9は、透明樹脂又はアクリル樹脂をパターン形成すること、又は、透明樹脂の塗布形成、によって生成される。透明パターン9は、若干量の顔料、紫外線吸収剤、又は、赤外線吸収剤を含有するとしてもよい。透明パターン9は、可視域で高い透過率を持つ透明樹脂によって形成される。遮光パターンBMと透明パターン9の形成順序は、どちらが先でもよい。   The transparent pattern 9 is generated by patterning a transparent resin or an acrylic resin, or by applying and forming a transparent resin. The transparent pattern 9 may contain a slight amount of pigment, ultraviolet absorber, or infrared absorber. The transparent pattern 9 is formed of a transparent resin having a high transmittance in the visible range. Either the light shielding pattern BM or the transparent pattern 9 may be formed first.

本実施形態において、画素又はサブピクセルの平面視形状は、長方形、平行四辺形、くの字状多角形などのように、向かい合う辺が平行な多角形とする。   In the present embodiment, a planar view shape of a pixel or a subpixel is a polygon whose opposite sides are parallel, such as a rectangle, a parallelogram, and a polygonal polygon.

視野角制御に用いる斜め光8の出射方向を考慮すると、サブピクセルの平面形状は、図10に示す平行四辺形の組み合わせ、又は、図11に示す「くの字状」の多角形が好ましい。特に、液晶パネル6で文字を表示する場合、文字表示の構成サブピクセル毎に出射方向が変わる図10の平行四辺形のサブピクセルを適用することにより、効果的に第三者の視認性を低下させることができる。1つのサブピクセルに対して2以上のアクティブ素子16a〜16dを形成し、画素電極15a〜15dと導光電極15e,15fとを異なるアクティブ素子16a,16bとアクティブ素子16c,16dで分割駆動する手法を適用する場合、画素形状要因の寄与は少し低下する。なぜなら、この場合には、導光電極15e,15fによって表示と切り離して斜め光Z1,Z2を制御することができるためである。さらに、導光電極15e,15fを用いて斜め光Z1,Z2により第三者視認性を効果的に低下させるために、駆動電圧信号をランダマイズしてもよく、透明パターン9の形状・配置をランダマイズしてもよい。さらに、1つのサブピクセルに対して2以上のアクティブ素子16a〜16dを形成することは、必要時に斜め光Z1,Z2を出射させることができるので、先で説明したように、観察者の指の認識をより高精度に行うことができる。第三者の視認防止を行う必要がない場合、液晶表示装置の遮光バターンBMの枠部BM1には、透明パターン9が形成されなくてもよい。   Considering the emission direction of the oblique light 8 used for viewing angle control, the plane shape of the sub-pixel is preferably a combination of parallelograms shown in FIG. 10 or a “U” shape polygon shown in FIG. In particular, when displaying characters on the liquid crystal panel 6, the visibility of third parties is effectively reduced by applying the parallelogram sub-pixels of FIG. 10 whose emission direction changes for each constituent sub-pixel of the character display. Can be made. A method in which two or more active elements 16a to 16d are formed for one subpixel, and the pixel electrodes 15a to 15d and the light guide electrodes 15e and 15f are divided and driven by different active elements 16a and 16b and active elements 16c and 16d. Is applied, the contribution of the pixel shape factor is slightly reduced. This is because in this case, the oblique lights Z1 and Z2 can be controlled separately from the display by the light guide electrodes 15e and 15f. Furthermore, in order to effectively reduce the third-party visibility by the oblique lights Z1 and Z2 using the light guide electrodes 15e and 15f, the drive voltage signal may be randomized, and the shape and arrangement of the transparent pattern 9 may be randomized. May be. Furthermore, forming two or more active elements 16a to 16d for one sub-pixel can emit oblique light Z1 and Z2 when necessary, so that as described above, Recognition can be performed with higher accuracy. When it is not necessary to prevent the third party from seeing, the transparent pattern 9 may not be formed on the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM of the liquid crystal display device.

本実施形態において、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bなどのカラーフィルタの比誘電率は、比較的重要な特性である。カラーフィルタの比誘電率は、着色剤として添加する有機顔料の透明樹脂に対する比率(カラーフィルタとしての色再現)によってほぼ一義的に決定される。カラーフィルタ中の有機顔料の種類及び含有量は、液晶表示装置1として必要な色純度に基づいて設定され、この設定に応じてカラーフィルタの比誘電率もほぼ決定される。本実施形態においては、有機顔料の比率を高くし、カラーフィルタを薄膜化することで、比誘電率を4以上とすることが可能である。透明樹脂として高屈折率材料を用いることで、若干、カラーフィルタの比誘電率をアップさせることができる。有機顔料を用いたカラーフィルタの比誘電率は、概ね2.9から4.5の範囲とする。異なる色のサブピクセル間の比誘電率の値は、液晶表示での色むら及び光漏れを避けるために、±0.3以内としてもよい。本実施形態に係る駆動方式又はFFS(Fringe-Field Switching)方式の液晶表示装置1において、カラーフィルタ間の比誘電率の差が0.8又は1.0を超える場合には、液晶表示において色むら又は光漏れが生じることがある。カラーフィルタの比誘電率は、色剤である有機顔料の選択及び顔料比率、母材の樹脂及び分散材などの材料選択により、4.4以下に抑えることができる。   In the present embodiment, the relative dielectric constant of color filters such as the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B is a relatively important characteristic. The relative permittivity of the color filter is determined almost uniquely by the ratio of the organic pigment added as a colorant to the transparent resin (color reproduction as a color filter). The type and content of the organic pigment in the color filter are set based on the color purity required for the liquid crystal display device 1, and the relative permittivity of the color filter is substantially determined according to this setting. In the present embodiment, the relative permittivity can be increased to 4 or more by increasing the ratio of the organic pigment and making the color filter thin. By using a high refractive index material as the transparent resin, the relative permittivity of the color filter can be slightly increased. The relative dielectric constant of the color filter using the organic pigment is set in a range of approximately 2.9 to 4.5. The value of the relative dielectric constant between the sub-pixels of different colors may be within ± 0.3 in order to avoid color unevenness and light leakage in the liquid crystal display. In the liquid crystal display device 1 of the driving method or FFS (Fringe-Field Switching) method according to the present embodiment, when the difference in relative dielectric constant between color filters exceeds 0.8 or 1.0, the color in the liquid crystal display Unevenness or light leakage may occur. The relative permittivity of the color filter can be suppressed to 4.4 or less by selecting an organic pigment that is a colorant and a pigment ratio, and selecting a material such as a base resin and a dispersion material.

緑フィルタ10Gの有機顔料としては、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料よりハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料が好ましい。   As an organic pigment of the green filter 10G, a halogenated zinc phthalocyanine green pigment is preferable to a halogenated copper phthalocyanine green pigment.

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料の緑フィルタ10Gは、急峻な分光特性カーブを持ち、かつ、ハロゲン化銅フタロシアニンの緑色顔料より高い透過率を持つ。   The green filter 10G of a halogenated zinc phthalocyanine green pigment has a steep spectral characteristic curve and has a higher transmittance than the green pigment of a halogenated copper phthalocyanine.

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ10Gの色剤とすることで、緑フィルタ10Gの比誘電率を小さくすることができ、赤フィルタ10Rと青フィルタ10Bの持つ比誘電率の値に近づけることが容易となる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタは、緑色顔料として旧来より一般的に用いられているハロゲン化銅フタロシアニンの緑フィルタより比誘電率が低くなる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ10Gに用いることにより、緑フィルタ10Gの比誘電率を赤フィルタ10R及び青フィルタ10Bの比誘電率とほぼ揃えることができる。例えば、電圧5V、120Hz、240Hzなどの液晶の駆動周波数で、青フィルタ10Bおよび赤フィルタ10Rのそれぞれ膜厚2.8μmでの比誘電率を測定すると、その比誘電率はおよそ3〜3.9の範囲に入る。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を主たる色材(色調整として黄色顔料を加えてもよい)とする緑フィルタ10Gの比誘電率はおよそ3.4〜3.7であり、この緑フィルタ10Gの比誘電率は、他の2色の赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの比誘電率とほぼ整合させることができる。本実施形態のように共通電極19(透明電極)の上にカラーフィルタが形成される構成の液晶表示装置1、又は、IPSと呼称される横電界方式の液晶表示装置1に対して、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの比誘電率を整合させることは好ましい。緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bのそれぞれ比誘電率が同じレベルであれば、液晶駆動時にカラーフィルタの比誘電率が異なるために光漏れが生じるなどの悪い影響を排除できる。例えば、ハロゲン化銅フタロシアニンを主たる色材とする緑フィルタの比誘電率は、およそ4.4〜4.6であり赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの比誘電率よりかなり大きくなる。   By using a halogenated zinc phthalocyanine green pigment as a colorant for the green filter 10G, the relative permittivity of the green filter 10G can be reduced, and can approach the relative permittivity of the red filter 10R and the blue filter 10B. It becomes easy. A green filter using a halogenated zinc phthalocyanine green pigment has a lower dielectric constant than a green filter of a halogenated copper phthalocyanine that has been generally used as a green pigment. By using the halogenated zinc phthalocyanine green pigment for the green filter 10G, the relative permittivity of the green filter 10G can be made substantially equal to the relative permittivity of the red filter 10R and the blue filter 10B. For example, when the relative permittivity of each of the blue filter 10B and the red filter 10R at a film thickness of 2.8 μm is measured at a liquid crystal drive frequency such as a voltage of 5 V, 120 Hz, and 240 Hz, the relative permittivity is about 3 to 3.9. Enter the range. The relative dielectric constant of the green filter 10G using a halogenated zinc phthalocyanine green pigment as a main color material (a yellow pigment may be added as a color adjustment) is about 3.4 to 3.7. The relative dielectric constant of the green filter 10G The rate can be substantially matched with the relative dielectric constants of the other two colors of the red filter 10R and the blue filter 10B. In contrast to the liquid crystal display device 1 having a configuration in which a color filter is formed on the common electrode 19 (transparent electrode) as in the present embodiment, or a horizontal electric field type liquid crystal display device 1 called IPS, a green filter is used. It is preferable to match the relative dielectric constants of 10G, red filter 10R, and blue filter 10B. If the relative permittivity of each of the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B is the same level, it is possible to eliminate adverse effects such as light leakage because the relative permittivity of the color filter is different when the liquid crystal is driven. For example, the relative permittivity of a green filter mainly composed of halogenated copper phthalocyanine is about 4.4 to 4.6, which is considerably larger than the relative permittivity of the red filter 10R and the blue filter 10B.

液晶駆動において液晶の立ち上がりが光の短波長側(青サブピクセル)で速く、長波長側(赤サブピクセル)で遅い場合に、それぞれ着色サブピクセルの比誘電率の大きさを光の波長の順に調整してもよい。液晶表示装置1に用いられる液晶の誘電率異方性Δεの値よりも、カラーフィルタ構成部材の比誘電率の値を小さくすることで、液晶駆動に支障ない条件が得られる。ハロゲン化亜鉛フタロ緑色顔料を用いた緑フィルタ10Gの分光特性において、青色側の透過率を低く維持して光の波長530nmの緑色の透過率を高く維持することは、本実施形態のように光センサ11g,11rの補償を行うために好ましい。カラーフィルタの形成には、通常、感光性のアクリル樹脂が用いられる。一般的に、アクリル樹脂など透明樹脂の比誘電率は概ね2.8である。本実施形態では、有機顔料の分散系である着色サブピクセルの比誘電率の下限を概ね2.9とする。   In liquid crystal drive, when the rise of the liquid crystal is fast on the short wavelength side (blue subpixel) and slow on the long wavelength side (red subpixel), the relative permittivity of the colored subpixel is set in the order of the wavelength of the light. You may adjust. By making the relative dielectric constant of the color filter constituent member smaller than the dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal used in the liquid crystal display device 1, conditions that do not hinder the liquid crystal drive can be obtained. In the spectral characteristics of the green filter 10G using a zinc halide phthalo green pigment, maintaining the blue transmittance at a low level and maintaining the green transmittance at a light wavelength of 530 nm high is the same as in this embodiment. This is preferable for compensating the sensors 11g and 11r. For the formation of the color filter, a photosensitive acrylic resin is usually used. In general, the relative dielectric constant of a transparent resin such as an acrylic resin is approximately 2.8. In the present embodiment, the lower limit of the relative dielectric constant of the colored subpixel, which is an organic pigment dispersion, is approximately 2.9.

以上説明した本実施形態においては、視野角制御用液晶パネル又は視野制御用画素を用いることなく、液晶表示装置1の視野角制御を実現することができる。本実施形態においては、液晶表示装置1が重くかつ厚くなることを防止し、かつ、開口率が低下することを防止し、視野角制御を効果的に行うことができる。本実施形態においては、光センサ11g,11rの測定値の補償を行い、画面に対する入力操作を高精度で検出することができる。   In the present embodiment described above, the viewing angle control of the liquid crystal display device 1 can be realized without using the viewing angle control liquid crystal panel or the viewing control pixels. In the present embodiment, the liquid crystal display device 1 can be prevented from becoming heavy and thick, and the aperture ratio can be prevented from being lowered, so that viewing angle control can be performed effectively. In the present embodiment, the measurement values of the optical sensors 11g and 11r are compensated, and an input operation on the screen can be detected with high accuracy.

(第2の実施形態)
本実施形態においては、上記第1の実施形態に係る液晶表示基板13に用いられる透明樹脂及び有機顔料などの各種の材料の例について説明する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, examples of various materials such as a transparent resin and an organic pigment used for the liquid crystal display substrate 13 according to the first embodiment will be described.

<透明樹脂>
遮光パターンBM又はカラーフィルタの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂又は非感光性樹脂などのような本実施形態で用いられる透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
<Transparent resin>
The photosensitive coloring composition used for the formation of the light shielding pattern BM or the color filter further contains a polyfunctional monomer, a photosensitive resin or a non-photosensitive resin, a polymerization initiator, a solvent and the like in addition to the pigment dispersion. The highly transparent organic resins used in this embodiment, such as a photosensitive resin or a non-photosensitive resin, are collectively referred to as a transparent resin.

透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び感光性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られる材料を用いてもよい。   The transparent resin includes a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photosensitive resin. Examples of the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin. Acrylic resins, alkyd resins, polystyrene resins, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polybutadiene, polyethylene, polypropylene, polyimide resins, and the like are used. As the thermosetting resin, for example, epoxy resin, benzoguanamine resin, rosin-modified maleic acid resin, rosin-modified fumaric acid resin, melamine resin, urea resin, phenol resin and the like are used. As the thermosetting resin, a material obtained by reacting a melamine resin and a compound containing an isocyanate group may be used.

<アルカリ可溶性樹脂>
本実施形態に用いられる遮光パターンBM、透明パターン9、カラーフィルタの形成には、フォトリソグラフィ法によるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を与えられた樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であればよい。例えば、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が用いられる。これらの中でも、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。
<Alkali-soluble resin>
For the formation of the light shielding pattern BM, the transparent pattern 9 and the color filter used in the present embodiment, it is preferable to use a photosensitive resin composition capable of forming a pattern by photolithography. These transparent resins are desirably resins imparted with alkali solubility. The alkali-soluble resin may be a resin containing a carboxyl group or a hydroxyl group. For example, as the alkali-soluble resin, an epoxy acrylate resin, a novolac resin, a polyvinylphenol resin, an acrylic resin, a carboxyl group-containing epoxy resin, a carboxyl group-containing urethane resin, or the like is used. Among these, epoxy acrylate resins, novolak resins, and acrylic resins are preferable, and epoxy acrylate resins or novolak resins are particularly preferable.

<アクリル樹脂>
本実施形態に係る透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
<Acrylic resin>
The following acrylic resin can be illustrated as a representative of transparent resin which concerns on this embodiment.

アクリル系樹脂としては、単量体として、例えば(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレートペンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレート;エトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等のエーテル基含有(メタ)アクリレート;及びシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等の脂環式(メタ)アクリレート等を用いて得られる重合体が用いられる。   As an acrylic resin, as a monomer, for example, (meth) acrylic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate pen Alkyl (meth) acrylates such as zil (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; hydroxyl-containing (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate; ethoxyethyl (meth) acrylate and glycidyl ( Ether group-containing (meth) acrylates such as meth) acrylate; and alicyclic (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, etc. Resulting Te polymer is used.

上記の単量体は、単独で、又は、2種以上を併用して使用することができる。本実施形態に係るアクリル樹脂として、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、及びフェニルマレイミド等の化合物との共重合体を用いるとしてもよい。   The above monomers can be used alone or in combination of two or more. As the acrylic resin according to the present embodiment, a copolymer with a compound such as styrene, cyclohexylmaleimide, and phenylmaleimide that can be copolymerized with these monomers may be used.

感光性を有する樹脂を得るために、例えば(メタ)アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合し、得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させるとしてもよい。また、感光性を有する樹脂を得るために、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレートの重合体、又はこの重合体とその他の(メタ)アクリレートとの共重合体に、(メタ)アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させるとしてもよい。   In order to obtain a resin having photosensitivity, for example, a carboxylic acid having an ethylenically unsaturated group such as (meth) acrylic acid is copolymerized, and the resulting copolymer is combined with an epoxy group such as glycidyl methacrylate and an unsaturated dicarboxylic acid. You may make it react with the compound containing a heavy bond. In order to obtain a resin having photosensitivity, (meth) acrylic acid is added to an epoxy group-containing (meth) acrylate polymer such as glycidyl methacrylate, or a copolymer of this polymer and other (meth) acrylates. It is also possible to add a carboxylic acid-containing compound such as

<有機顔料>
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279等を用いることができる。
<Organic pigment>
Examples of red pigments include C.I. I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 242, 246, 254, 255, 264, 272, 279, etc. can be used.

黄色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等を用いることができる。   Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 1 Or the like can be used 3,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214.

青色顔料としては、例えばC.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等を用いることができ、これらの中では、C.I.Pigment Blue 15:6が好ましい。   Examples of blue pigments include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, 80, etc., among which C.I. I. Pigment Blue 15: 6 is preferred.

紫色顔料として、例えば、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等を用いることができ、これらの中では、C.I. Pigment Violet 23が好ましい。   Examples of purple pigments include C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50, etc. can be used. I. Pigment Violet 23 is preferred.

緑フィルタ10Gに用いられる緑色顔料としては、例えば、C.I. Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等を用いることができ、これらの中では、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるC.I. Pigment Green 58が好ましい。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料は、緑色顔料として旧来より一般的なハロゲン化銅フタロシアニンより比誘電率が低い。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ10Gに用いることにより、緑フィルタ10Gの比誘電率を、赤フィルタ10Rの比誘電率、及び、青フィルタ10Bの比誘電率とほぼ揃えることができる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ10Gに用いることにより、急峻な分光特性カーブで、かつ、高い透過率の緑フィルタ10Gを生成することができる。   Examples of the green pigment used in the green filter 10G include C.I. I. Pigment Green 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58, etc. can be used. Among these, C.I. is a halogenated zinc phthalocyanine green pigment. I. Pigment Green 58 is preferred. The zinc halide phthalocyanine green pigment has a lower dielectric constant than copper halide phthalocyanine which has been conventionally used as a green pigment. By using a zinc halide phthalocyanine green pigment for the green filter 10G, the relative permittivity of the green filter 10G can be made substantially equal to the relative permittivity of the red filter 10R and the relative permittivity of the blue filter 10B. By using a zinc halide phthalocyanine green pigment for the green filter 10G, a green filter 10G having a steep spectral characteristic curve and a high transmittance can be generated.

カラーフィルタの比誘電率は、例えば、インピーダンスアナライザを用い、電圧5Vの条件にて、240Hzの周波数で測定される。試料測定は、アルミニウム薄膜からなる導電膜をパターン形成したガラス基板上にカラーフィルタを塗布・硬膜し(膜厚は緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bで同じ膜厚)、さらにこのカラーフィルタの上にアルミニウム薄膜からなる導電膜パターンを形成し、このカラーフィルタの比誘電率を測定する。赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの比誘電率は、およそ3.2から3.8の範囲に入り、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタ10Gの比誘電率は、およそ3.4から3.7の範囲となる。これに対して、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタ10Gの比誘電率は、4.5前後となり赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの比誘電率よりかなり大きい。比誘電率の揃った緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを用いることで、緑サブピクセル7G、赤サブピクセル7R、青サブピクセル7Bでの液晶駆動を均質なものとすることができ、より高い画質の液晶表示装置1を提供することができる。   For example, the relative permittivity of the color filter is measured at a frequency of 240 Hz under the condition of a voltage of 5 V using an impedance analyzer. For the sample measurement, a color filter is applied and hardened on a glass substrate on which a conductive film made of an aluminum thin film is patterned (the film thickness is the same for the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B). A conductive film pattern made of an aluminum thin film is formed on the filter, and the relative dielectric constant of the color filter is measured. The relative permittivity of the red filter 10R and the blue filter 10B falls within the range of about 3.2 to 3.8, and the relative permittivity of the green filter 10G using the halogenated zinc phthalocyanine green pigment is about 3.4 to 3 .7 range. On the other hand, the relative permittivity of the green filter 10G using the copper halide phthalocyanine green pigment is about 4.5, which is considerably larger than the relative permittivity of the red filter 10R and the blue filter 10B. By using the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B having the same relative dielectric constant, the liquid crystal drive in the green subpixel 7G, the red subpixel 7R, and the blue subpixel 7B can be made uniform. The liquid crystal display device 1 with higher image quality can be provided.

(第3の実施形態)
本実施形態では、遮光パターンBMとして用いることが可能な代表的顔料の組み合わせについて説明する。以下に示す有機顔料は、前記した透明樹脂(例えば、感光性アクリル樹脂)に分散させて用いることができる。なお、下記の黄色顔料及び赤色顔料は、第2の実施形態で説明された黄色顔料又は赤色顔料に置き換えることができる。
(Third embodiment)
In this embodiment, a combination of representative pigments that can be used as the light shielding pattern BM will be described. The organic pigment shown below can be used by being dispersed in the above-described transparent resin (for example, photosensitive acrylic resin). The following yellow pigment and red pigment can be replaced with the yellow pigment or red pigment described in the second embodiment.

<有機顔料構成例1>
C.I.Pigment Violet 23 35%〜70%
C.I.Pigment Red 254 20%〜40%
C.I.Pigment Green 2%〜50%
<有機顔料構成例2>
C.I.Pigment Violet 23 35%〜70%
C.I.Pigment Yellow 139 20%〜40%
C.I.Pigment Green 36 2%〜50%
<有機顔料構成例3>
C.I.Pigment Violet 23 35%〜70%
C.I.Pigment Red 254 20%〜40%
C.I.Pigment Green 58 2%〜50%
<有機顔料構成例4>
C.I.Pigment Violet 23 35%〜70%
C.I.Pigment Yellow 139 5%〜30%
C.I.Pigment 254 5%〜30%
C.I.Pigment Green 2%〜50%
上記顔料比率は、全顔料を100%としたときの質量パーセントである。
<Organic pigment composition example 1>
C. I. Pigment Violet 23 35% -70%
C. I. Pigment Red 254 20% -40%
C. I. Pigment Green 2% -50%
<Organic pigment composition example 2>
C. I. Pigment Violet 23 35% -70%
C. I. Pigment Yellow 139 20% to 40%
C. I. Pigment Green 36 2% -50%
<Organic pigment composition example 3>
C. I. Pigment Violet 23 35% -70%
C. I. Pigment Red 254 20% -40%
C. I. Pigment Green 58 2% -50%
<Organic pigment composition example 4>
C. I. Pigment Violet 23 35% -70%
C. I. Pigment Yellow 139 5% -30%
C. I. Pigment 254 5% -30%
C. I. Pigment Green 2% -50%
The pigment ratio is a mass percent when the total pigment is 100%.

上記のC.I.Pigment Violet 23(以下、V23と称する)、C.I.Pigment Red 254(以下、R254と称する)、C.I.Pigment Green 36(以下、G36と称する)、C.I.Pigment Green 58(以下、G58と称する)、C.I.Pigment Yellow 139(以下、Y139と称する)のそれぞれは、下記の質量部にしたがって、分散剤とともに樹脂又は溶液に分散され、顔料ペーストとされる。   C. above. I. Pigment Violet 23 (hereinafter referred to as V23), C.I. I. Pigment Red 254 (hereinafter referred to as R254), C.I. I. Pigment Green 36 (hereinafter referred to as G36), C.I. I. Pigment Green 58 (hereinafter referred to as G58), C.I. I. Each of Pigment Yellow 139 (hereinafter referred to as “Y139”) is dispersed in a resin or a solution together with a dispersant in accordance with the following mass part to form a pigment paste.

アクリル樹脂溶液(固形分20%) 40部
分散剤 0.5部
シクロヘキサノン 23部
<遮光パターンBlk1用の感光性組成物>
遮光パターンBlk1用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
Acrylic resin solution (solid content 20%) 40 parts Dispersant 0.5 parts Cyclohexanone 23 parts <Photosensitive composition for light shielding pattern Blk1>
An example of the photosensitive composition for the light-shielding pattern Blk1 is shown below. All of the following materials are shown in parts by mass.

V23の顔料ペースト 20.6部
R254の顔料ペースト 4.7部
Y139顔料ペースト 10.0部
G36の顔料ペースト 4.7部
アクリル樹脂溶液 14.0部
アクリルモノマー 4.2部
開始剤 0.7部
増感剤 0.4部
シクロヘキサノン 27.0部
PGMAC 10.9部
図15は、遮光パターンBlk1の形成状態の第1の例を示す部分断面図である。
V23 pigment paste 20.6 parts R254 pigment paste 4.7 parts Y139 pigment paste 10.0 parts G36 pigment paste 4.7 parts
Acrylic resin solution 14.0 parts Acrylic monomer 4.2 parts Initiator 0.7 parts Sensitizer 0.4 part Cyclohexanone 27.0 parts
PGMAC 10.9 part FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a first example of the formation state of the light shielding pattern Blk1.

遮光パターンBlk1用の感光性組成物は、乾燥・硬膜後の膜厚が2μmとなるように、ガラスの透明基板22上に形成される。図15では、フォトリソグラフィ法を用いて遮光パターンBlk1が形成される。図15の遮光パターンBlk1上には、アクリル樹脂の保護層23が積層される。   The photosensitive composition for the light-shielding pattern Blk1 is formed on the glass transparent substrate 22 so that the film thickness after drying and hardening becomes 2 μm. In FIG. 15, the light-shielding pattern Blk1 is formed using a photolithography method. A protective layer 23 of acrylic resin is laminated on the light shielding pattern Blk1 of FIG.

このように製造された遮光パターンBlk1の塗膜の分光特性は図13に描画されている。図13の分光特性に示すように、遮光パターンBlk1,Blk2は、光の波長400nmから波長550nmまでの透過率が5%以下であり、分光透過率が50%となる波長が670nmより長波長側にある分光特性を持つ塗膜とする。光の波長400nmから波長550nmの透過率が5%以下であり、分光透過率が50%となる波長が670nmより長波長側にある分光特性を持つ遮光パターンBlk1は、本実施形態で説明されるように、V23の乾燥後、固形分比率(重量比)を13%以上とし、かつ、赤色顔料又は緑色顔料をV23と合わせた顔料比率を同様に23%以上とし、乾燥・硬膜後の膜厚が2μmとなるように、遮光パターンBlk1用の感光性組成物を、透明基板22上に形成すればよい。V23と混合する緑色顔料は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンの緑色顔料を適用してもよいが、ハロゲン化銅フタロ緑色顔料を適用することがより好ましい。V23単体で遮光パターンBlk1の塗膜の分光透過率が50%となる波長をおよそ690nmとするには、V23を顔料比率で70%以上とすればよい。赤色顔料と黄色顔料にV23を混合する系では、70%を超えてV23を増やしても、透過率が50%となる波長を、長波長側にシフトさせることが困難である。したがって、V23の顔料特性上、700nm以降の長波長での透過率を維持しながら50%透過率(半値)を長波長側にシフトさせることは困難となる。しかしながら、緑色顔料をV23と混合する系では、透過率が50%となる波長を670nmから790nmの範囲で調整できる。この場合、緑色顔料とV23と黄色顔料にさらに赤色顔料を加えてもよい。なお、遮光パターンBlk1の分光特性は、顔料添加量を下げて、膜厚を厚くすることで調整してもよい。例えば、黄色顔料、赤色顔料、又は緑色顔料と、V23の顔料比率を維持し、かつ、透明基板22上の単位面積あたり総顔料量を、本実施形態と同等以上の量とする。本実施形態の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンBlk1の分光特性において、黄色顔料の添加は、主に450nmより短波長の光の透過を抑制する効果があり、さらに、赤色顔料の添加は、主に450nmから550nmの範囲の光の透過を抑制する効果がある。   The spectral characteristics of the coating film of the light-shielding pattern Blk1 manufactured in this way are depicted in FIG. As shown in the spectral characteristics of FIG. 13, the light shielding patterns Blk1 and Blk2 have a light transmittance of 5% or less from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 550 nm, and the wavelength at which the spectral transmittance is 50% is longer than 670 nm. The coating film has the spectral characteristics described above. A light-shielding pattern Blk1 having spectral characteristics in which the transmittance of light from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 550 nm is 5% or less and the wavelength at which the spectral transmittance is 50% is longer than 670 nm is described in this embodiment. Thus, after drying V23, the solid content ratio (weight ratio) is set to 13% or more, and the pigment ratio of red pigment or green pigment combined with V23 is similarly set to 23% or more. What is necessary is just to form the photosensitive composition for light shielding pattern Blk1 on the transparent substrate 22 so that thickness may be set to 2 micrometers. The green pigment mixed with V23 may be a halogenated zinc phthalocyanine green pigment, but more preferably a halogenated copper phthalogreen pigment. In order to set the wavelength at which the spectral transmittance of the coating film of the light shielding pattern Blk1 to 50% with V23 alone is about 690 nm, V23 may be set to 70% or more in pigment ratio. In a system in which V23 is mixed with a red pigment and a yellow pigment, even if V23 is increased beyond 70%, it is difficult to shift the wavelength at which the transmittance is 50% to the longer wavelength side. Therefore, it is difficult to shift the 50% transmittance (half value) to the long wavelength side while maintaining the transmittance at a long wavelength of 700 nm or more due to the pigment characteristics of V23. However, in the system in which the green pigment is mixed with V23, the wavelength at which the transmittance is 50% can be adjusted in the range of 670 nm to 790 nm. In this case, a red pigment may be further added to the green pigment, V23, and the yellow pigment. The spectral characteristics of the light shielding pattern Blk1 may be adjusted by decreasing the pigment addition amount and increasing the film thickness. For example, the pigment ratio of V23 is maintained with a yellow pigment, a red pigment, or a green pigment, and the total pigment amount per unit area on the transparent substrate 22 is set to an amount equal to or greater than that in the present embodiment. In the spectral characteristics of the light-shielding pattern Blk1 functioning as the infrared transmission filter of the present embodiment, the addition of the yellow pigment has the effect of mainly suppressing the transmission of light having a wavelength shorter than 450 nm, and the addition of the red pigment mainly In addition, there is an effect of suppressing transmission of light in the range of 450 nm to 550 nm.

以下に、遮光パターンBlk2,Blk3の組成を説明する。   Hereinafter, the composition of the light shielding patterns Blk2 and Blk3 will be described.

<分光特性Blk2の遮光パターン用の感光性組成物>
遮光パターンBlk2用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
<Photosensitive composition for light shielding pattern of spectral characteristic Blk2>
An example of the photosensitive composition for the light shielding pattern Blk2 is shown below. All of the following materials are shown in parts by mass.

V23の顔料ペースト 16部
G36の顔料ペースト 16部
Y139の顔料ペースト 8部
アクリル樹脂溶液 14.0部
アクリルモノマー 4.2部
開始剤 0.7部
増感剤 0.4部
シクロヘキサノン 27.0部
PGMAC 10.9部
<遮光パターンBlk3用の感光性組成物>
遮光パターンBlk3用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
V23 pigment paste 16 parts G36 pigment paste 16 parts Y139 pigment paste 8 parts acrylic resin solution 14.0 parts acrylic monomer 4.2 parts initiator 0.7 parts sensitizer 0.4 parts cyclohexanone 27.0 parts PGMAC 10.9 parts <Photosensitive composition for light-shielding pattern Blk3>
An example of the photosensitive composition for the light shielding pattern Blk3 is shown below. All of the following materials are shown in parts by mass.

V23の顔料ペースト 15部
G36の顔料ペースト 15部
Y139の顔料ペースト 4部
R254の顔料ペースト 6部
アクリル樹脂溶液 14.0部
アクリルモノマー 4.2部
開始剤 0.7部
増感剤 0.4部
シクロヘキサノン 27.0部
PGMAC 10.9部
表1に、各波長に対する遮光パターンBlk2,Blk3の可視域透過率を示す。

Figure 0005915205
V23 pigment paste 15 parts G36 pigment paste 15 parts Y139 pigment paste 4 parts R254 pigment paste 6 parts acrylic resin solution 14.0 parts acrylic monomer 4.2 parts initiator 0.7 parts sensitizer 0.4 parts Cyclohexanone 27.0 parts PGMAC 10.9 parts Table 1 shows the visible region transmittance of the light-shielding patterns Blk2 and Blk3 for each wavelength.
Figure 0005915205

表1に示されている可視域透過率(%)は、顔料濃度を上げる、膜厚を上げる、又は、V23の顔料比率を高めにすることなどによって、低下させることができる。   The visible region transmittance (%) shown in Table 1 can be lowered by increasing the pigment concentration, increasing the film thickness, or increasing the pigment ratio of V23.

なお、長波長側における50%の透過率の波長は、遮光パターンBlk2で約745nmであり、遮光パターンBlk3で約739nmである。   Incidentally, the wavelength of the transmittance of 50% on the long wavelength side is about 745 nm for the light shielding pattern Blk2, and is about 739 nm for the light shielding pattern Blk3.

以下で、図16乃至図18を用いて、本実施形態の変形例を説明する。   Hereinafter, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 18.

図16は、遮光パターンBMの形成状態の第2の例を示す部分断面図である。   FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing a second example of the formation state of the light shielding pattern BM.

この図16では、透明基板22上に、対向電極19(透明導電膜)が膜付けされ、その後に遮光パターンBMと保護層23とが形成される。対向電極19の膜付けは、例えば、スパッタリング装置によって行われる。   In FIG. 16, the counter electrode 19 (transparent conductive film) is formed on the transparent substrate 22, and then the light shielding pattern BM and the protective layer 23 are formed. The film formation of the counter electrode 19 is performed by, for example, a sputtering apparatus.

図17は、遮光パターンBMの形成状態の第3の例を示す部分断面図である。   FIG. 17 is a partial cross-sectional view illustrating a third example of the formation state of the light shielding pattern BM.

この図17では、透明基板22上に遮光パターンBMが形成され、その後、遮光パターンBMの形成された透明基板22の面に対向電極19が膜付けされ、保護層23が形成される。   In FIG. 17, the light shielding pattern BM is formed on the transparent substrate 22, and then the counter electrode 19 is formed on the surface of the transparent substrate 22 on which the light shielding pattern BM is formed, thereby forming the protective layer 23.

図18は、遮光パターンBMの形成状態の第4の例を示す部分断面図である。   FIG. 18 is a partial cross-sectional view showing a fourth example of the formation state of the light shielding pattern BM.

この図18では、透明基板22に、遮光パターンBM及び保護層23が形成され、保護層23上に櫛歯状の対向電極19が形成される。櫛歯状の対向電極19は、例えばフォトリソグラフィ法によってパターン形成される。この図18の断面は、対向電極19の櫛歯部の長尺方向に垂直であるとする。図18の遮光パターンBMは、サブピクセルの開口部を形成する枠部BM1と、当該開口部の中央で二分するようにサブピクセルを1/2に区分けする中央部BM2とを備える。   In FIG. 18, the light shielding pattern BM and the protective layer 23 are formed on the transparent substrate 22, and the comb-like counter electrode 19 is formed on the protective layer 23. The comb-like counter electrode 19 is patterned by, for example, a photolithography method. The cross section of FIG. 18 is assumed to be perpendicular to the longitudinal direction of the comb tooth portion of the counter electrode 19. The light shielding pattern BM of FIG. 18 includes a frame portion BM1 that forms an opening of a subpixel, and a central portion BM2 that divides the subpixel in half so as to bisect it at the center of the opening.

以上で説明した液晶表示基板は、カラーフィルタを備えていないため、モノクロ表示の液晶表示装置に適用可能である。   Since the liquid crystal display substrate described above does not include a color filter, it can be applied to a monochrome display liquid crystal display device.

さらに、本実施形態に係る液晶表示基板を備えた液晶表示装置は、例えば、バックライトが赤・緑・青などの個別発光LED素子を備え、フィールドシーケンシャル法を適用することによって、カラー表示を行うことができる。   Furthermore, the liquid crystal display device including the liquid crystal display substrate according to the present embodiment performs color display by applying a field sequential method, for example, with a backlight including individual light emitting LED elements such as red, green, and blue. be able to.

本実施形態に係る液晶表示基板は、赤・緑・青などのカラーフィルタを備えたアレイ基板と貼り合わせて用いられるとしてもよい。このように、カラーフィルタをアレイ基板に形成することで、カラー表示を行うことができる。   The liquid crystal display substrate according to the present embodiment may be used by being attached to an array substrate provided with color filters such as red, green, and blue. In this way, color display can be performed by forming the color filter on the array substrate.

(第4の実施形態)
本実施形態においては、先で説明された図5を参照して、遮光パターンBMの開口部に緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを配設した液晶表示基板13について説明する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the liquid crystal display substrate 13 in which the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B are disposed in the opening of the light shielding pattern BM will be described with reference to FIG. 5 described above.

本実施形態において、透明基板22上に遮光パターンBMが形成されるまでの製造工程は、上記第3の実施形態で説明した工程と同様とする。なお、一つのサブピクセルの両辺に位置する遮光パターンBMの枠部BM1のスリットには、遮光パターンBM形成後、アルカリ可溶型の感光性のアクリル樹脂を用い、フォトリソグラフィ法によって透明パターン9が形成される。対向電極19は、透明導電膜であり、遮光パターンBM及び透明パターン9を覆うように膜付けされる。   In the present embodiment, the manufacturing process until the light shielding pattern BM is formed on the transparent substrate 22 is the same as the process described in the third embodiment. The slits of the frame portion BM1 of the light shielding pattern BM located on both sides of one subpixel are made of an alkali-soluble photosensitive acrylic resin after the light shielding pattern BM is formed, and the transparent pattern 9 is formed by photolithography. It is formed. The counter electrode 19 is a transparent conductive film, and is formed so as to cover the light shielding pattern BM and the transparent pattern 9.

本実施形態では、対向電極19まで形成された後、後述する着色分散液、及び表2に示す組成のカラーレジストを用いて、順次、緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bなどの各種のカラーフィルタが形成される。

Figure 0005915205
In this embodiment, after forming up to the counter electrode 19, various kinds of materials such as a green filter 10 </ b> G, a red filter 10 </ b> R, and a blue filter 10 </ b> B are sequentially used using a color dispersion described later and a color resist having the composition shown in Table 2. A color filter is formed.
Figure 0005915205

<カラーフィルタの形成>
[カラーフィルタ形成用分散液]
カラーフィルタに分散される有機顔料として、例えば以下の顔料が用いられる。
<Formation of color filter>
[Dispersion for forming color filter]
As the organic pigment dispersed in the color filter, for example, the following pigments are used.

赤色顔料:C.I.Pigment Red 254、C.I.Pigment Red
177
緑色顔料:C.I.Pigment Green 58、C.I.Pigment Ye
llow 150
青色顔料:C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Vio
let 23
上記の顔料を用いて、赤色、緑色、及び青色の各色分散液(ペースト)が生成される。
Red pigment: C.I. I. Pigment Red 254, C.I. I. Pigment Red
177
Green pigment: C.I. I. Pigment Green 58, C.I. I. Pigment Ye
low 150
Blue pigment: C.I. I. Pigment Blue 15, C.I. I. Pigment Vio
let 23
Using the pigment, red, green, and blue color dispersions (pastes) are generated.

[赤色分散液]
赤色顔料:C.I.Pigment Red 254 18質量部
赤色顔料:C.I.Pigment Red 177 2質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 108質量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで5時間分散し、5μmフィルタで濾過し、赤色分散液が生成される。
[Red dispersion]
Red pigment: C.I. I. Pigment Red 254 18 parts by mass red pigment: C.I. I. Pigment Red 177 2 parts by mass Acrylic varnish (solid content 20% by mass) 108 parts by mass After the mixture having the above composition was uniformly stirred, the mixture was dispersed with a glass bead for 5 hours using a sand mill, filtered through a 5 μm filter, and red. A dispersion is produced.

[緑色分散液]
緑色顔料:C.I.Pigment Green 58 16質量部
緑色顔料:C.I.Pigment Yellow 150 8質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 102質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、緑色分散液が生
成される。
[Green dispersion]
Green pigment: C.I. I. Pigment Green 58 16 parts by mass of green pigment: C.I. I. Pigment Yellow 150 8 parts by mass Acrylic varnish (solid content 20% by mass) 102 parts by mass Using the same production method as that for the red dispersion, a green dispersion is produced with respect to the mixture having the above composition.

[青色分散液]
青色顔料:C.I.Pigment Blue 15 50質量部
青色顔料:C.I.Pigment Violet 23 2質量部
分散剤 6質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 200質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、青色ペーストが生成される。
[Blue dispersion]
Blue pigment: C.I. I. Pigment Blue 15 50 parts by weight blue pigment: C.I. I. Pigment Violet 23 2 parts by mass Dispersant 6 parts by mass Acrylic varnish (solid content 20% by mass) 200 parts by mass A blue paste is produced using the same production method as the red dispersion for the mixture having the above composition.

露光・現像及び硬膜後の緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bの膜厚は、例えば2μmとされる。   The film thicknesses of the green filter 10G, the red filter 10R, and the blue filter 10B after exposure / development and hardening are, for example, 2 μm.

保護層23は、アルカリ可溶型の感光性のアクリル樹脂を用い、フォトリソグラフィ法で、乾燥・硬膜後の膜厚が例えば0.6μmとなるように、形成される。   The protective layer 23 is formed using an alkali-soluble photosensitive acrylic resin and by photolithography so that the film thickness after drying and hardening becomes 0.6 μm, for example.

サブピクセルの遮光パターンBMの中央部BM2の上には、0.6μmの凹部20が形成される。   On the central portion BM2 of the sub-pixel light shielding pattern BM, a 0.6 μm concave portion 20 is formed.

(第5の実施形態)
本実施形態においては、図19乃至図24を用いて、液晶表示装置の視野角制御について説明する。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, viewing angle control of a liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.

図19は、本実施形態に係る液晶表示装置100の構成の一例を示す断面図である。   FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment.

本実施形態に係る液晶表示装置100のアレイ基板170は、一つのサブピクセルに4個のアクティブ素子16a〜16dを備える。液晶表示基板130は、複数の緑フィルタ10G、赤フィルタ10R、青フィルタ10Bを備えるカラーフィルタ層10を備える。   The array substrate 170 of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment includes four active elements 16a to 16d in one subpixel. The liquid crystal display substrate 130 includes a color filter layer 10 including a plurality of green filters 10G, red filters 10R, and blue filters 10B.

液晶パネル60は、液晶表示基板130とアレイ基板170に液晶層18が挟まれた基本構成を持つ。液晶パネル60の表裏には、偏光板26及び位相差板などが貼付される。   The liquid crystal panel 60 has a basic configuration in which the liquid crystal layer 18 is sandwiched between the liquid crystal display substrate 130 and the array substrate 170. A polarizing plate 26 and a retardation plate are attached to the front and back of the liquid crystal panel 60.

バックライトユニット27は、液晶パネル60の裏面側に、光制御素子28を介して備えられる。   The backlight unit 27 is provided on the back side of the liquid crystal panel 60 via the light control element 28.

バックライトユニット27は、液晶パネル60の裏面の両側部、又は、液晶パネル60の裏面に、LEDなどの固体発光素子29a,29bの並びを備える。 The backlight unit 27 includes a row of solid light emitting elements 29 a and 29 b such as LEDs on both sides of the back surface of the liquid crystal panel 60 or on the back surface of the liquid crystal panel 60.

バックライトユニット27は、拡散板、導光板、偏光分離フィルム、再帰反射偏光素子などを備えるとしてもよい。バックライトユニット27の光源としては、発光波長域に赤、緑、青の3波長を含む複数の白色LEDを適用することができる。光源として、GaN系青色LEDとYAG系蛍光物質を組み合わせた擬似白色LEDが適用されてもよい。擬似白色LEDの場合、演色性を高めるために、赤色LEDなど1色以上の主要ピークを有するLEDがあわせて用いられてもよい。例えば、青色LEDには、赤・緑色の蛍光体を組み合わせた光源が用いられてもよい。それぞれが赤色、緑色、青色を個別発光する複数のLEDが光源として用いられてもよい。このように、赤色、緑色、青色の個別発光を行う複数のLEDを用い、フィールドシーケンシャル(時分割)の発光を液晶駆動と同期させることにより、カラーフィルタを用いなくてもカラー表示を行うことができる。バックライトユニット27の両端にある固体発光素子29a,29bを液晶表示と同期するように交互に発光させ、観察者の右目30a、左目30bにそれぞれ入射させることで3次元表示を行うことができる。   The backlight unit 27 may include a diffusion plate, a light guide plate, a polarization separation film, a retroreflective polarizing element, and the like. As the light source of the backlight unit 27, a plurality of white LEDs including three wavelengths of red, green, and blue in the emission wavelength region can be applied. As the light source, a pseudo white LED that combines a GaN blue LED and a YAG fluorescent material may be applied. In the case of a pseudo white LED, an LED having one or more main peaks such as a red LED may be used together in order to improve color rendering. For example, for a blue LED, a light source that combines red and green phosphors may be used. A plurality of LEDs each emitting red, green, and blue individually may be used as the light source. In this way, color display can be performed without using a color filter by using a plurality of LEDs that individually emit light of red, green, and blue and synchronizing field sequential light emission with time of liquid crystal drive. it can. Three-dimensional display can be performed by causing the solid-state light emitting elements 29a and 29b at both ends of the backlight unit 27 to emit light alternately so as to synchronize with the liquid crystal display and to enter the observer's right eye 30a and left eye 30b, respectively.

バックライトユニット27は、赤色、緑色、青色のLEDに加えて、700nmより長波長の赤外線発光素子を備えるとしてもよい。赤外線発光素子は、青色LED又は紫色LEDに、赤外線光への変更のための蛍光体を塗布した発光素子としてもよく、赤外線を発光する半導体レーザとしてもよい。赤外線発光素子は、例えばGaAsP、GaALAs、AlGaInPなどの赤外線発光LEDでもよい。例えば、赤外線発光素子は、バックライトユニット27の端部又はコーナー部に備えられてもよく、赤色、緑色、青色のLEDと同列にまたは交互に並べられてもよい。バックライトユニット27では、各色のLEDと赤外線発光素子とが、それぞれライン状に配列されるとしてもよい。液晶表示装置に対して指又はポインタによって入力操作を行う場合、赤外線発光素子から発光される赤外線が、指又はポインタの照明光として用いられるとしてもよい。   The backlight unit 27 may include an infrared light emitting element having a wavelength longer than 700 nm in addition to the red, green, and blue LEDs. The infrared light emitting element may be a light emitting element in which a phosphor for changing to infrared light is applied to a blue LED or a purple LED, or a semiconductor laser that emits infrared light. The infrared light emitting element may be an infrared light emitting LED such as GaAsP, GaALAs, and AlGaInP. For example, the infrared light emitting elements may be provided at the end or corner of the backlight unit 27, and may be arranged in the same row or alternately with the red, green, and blue LEDs. In the backlight unit 27, each color LED and infrared light emitting element may be arranged in a line. When an input operation is performed on the liquid crystal display device with a finger or a pointer, infrared light emitted from the infrared light emitting element may be used as illumination light for the finger or pointer.

メタクリル樹脂などからなる光制御素子28は、例えば、半円柱状レンズ31と三角柱状プリズム32を表裏に一体化した樹脂シートとしてもよい。図19は、半円柱状レンズ31と三角柱状プリズム32との長尺方向に、ほぼ垂直な断面である。半円柱状レンズ31及び三角柱状プリズム32の光軸の角度と、液晶表示装置100の画素配列との間に、角度θを付与することで3次元表示でのモアレを軽減できる。な、光軸は、半円柱状レンズ31、三角柱状プリズム32のそれぞれの稜線方向を意味するものとする。モアレの緩和は、θが45度に近い大きな角度にすることで大きな効果を得ることができる。しかしながら、角度θを45度とすると偏光板又は位相差の光軸と干渉することがある。したがって、角度θは45度よりある程度小さい角度をその上限とする。偏光板と液晶パネル60のアライメント誤差(±2°)を考慮すると、角度θの最大値は、43度以下とすることができる。逆に、2次元表示時のモアレは、θがゼロに近いと大きな(低周波の)モアレが目立ち、明暗又は色ムラとして視認されやすくなる。   The light control element 28 made of methacrylic resin or the like may be, for example, a resin sheet in which a semi-cylindrical lens 31 and a triangular prism 32 are integrated on the front and back. FIG. 19 is a cross section substantially perpendicular to the longitudinal direction of the semi-cylindrical lens 31 and the triangular prism prism 32. Moire in three-dimensional display can be reduced by providing an angle θ between the angles of the optical axes of the semi-cylindrical lens 31 and the triangular prism prism 32 and the pixel arrangement of the liquid crystal display device 100. The optical axis means the ridge line direction of each of the semi-cylindrical lens 31 and the triangular prism prism 32. The relaxation of moire can achieve a great effect by making θ a large angle close to 45 degrees. However, if the angle θ is 45 degrees, it may interfere with the polarizing plate or the optical axis of the phase difference. Therefore, the angle θ is set to an upper limit that is somewhat smaller than 45 degrees. Considering the alignment error (± 2 °) between the polarizing plate and the liquid crystal panel 60, the maximum value of the angle θ can be set to 43 degrees or less. On the other hand, the moire during the two-dimensional display is conspicuous when θ is close to zero, and the moire is low and is easily recognized as light / dark or color unevenness.

光制御素子28は、観察者(使用者)の目に入りにくく、第三者の視認を防止するために、液晶パネル60の裏面側とバックライトユニット27との間に設置され、出射光に方向性を与える。光制御素子28は、プリズムシートとレンズシートとが互いに背中合わせの状態で一体化された構成を持つ。   The light control element 28 is placed between the back surface side of the liquid crystal panel 60 and the backlight unit 27 in order to prevent the third person from seeing the eyes, and prevents the third person from seeing. Give direction. The light control element 28 has a configuration in which a prism sheet and a lens sheet are integrated with each other back to back.

プリズムシートは、複数の三角柱状プリズム32を、この三角柱状プリズム32の側面の長手方向(長尺の方向、稜線方向、又は、光軸の方向)が平行となるように、かつ、断面の三角形が同じ方向を向くように並べて形成される。   The prism sheet has a plurality of triangular prisms 32 arranged in a triangular shape so that the longitudinal direction of the side surfaces of the triangular prisms 32 (long direction, ridge line direction, or optical axis direction) are parallel to each other. Are arranged side by side so as to face the same direction.

レンズシートは、複数の半円柱状レンズ31を、この半円柱状レンズ31の側面の長手方向が平行となるように、かつ、断面の半円の円弧が同じ方向を向くように並べて形成される。   The lens sheet is formed by arranging a plurality of semi-cylindrical lenses 31 so that the longitudinal directions of the side surfaces of the semi-cylindrical lenses 31 are parallel, and the semicircular arcs of the cross-sections face the same direction. .

本実施形態において、三角柱状プリズム32の断面は、例えば二等辺三角形状とする。三角柱状プリズム32の先端の角度(二等辺三角形の頂角)を調整することにより、液晶パネル60の法線方向に対する光源からの光の出射角(配光角)を設定できる。光制御素子28は、角度θの異なる2以上の三角柱状プリズムのシートを組み合わせて構成されるとしてもよい。   In the present embodiment, the cross section of the triangular prism 32 is, for example, an isosceles triangle. By adjusting the angle of the tip of the triangular prism prism 32 (vertical angle of an isosceles triangle), the light emission angle (light distribution angle) from the light source with respect to the normal direction of the liquid crystal panel 60 can be set. The light control element 28 may be configured by combining sheets of two or more triangular prisms having different angles θ.

図20は、本実施形態に係る液晶表示装置100に備えられる液晶パネル60の一例を示す部分断面図である。赤サブピクセルは緑サブピクセル、青サブピクセルと隣接している。液晶分子L1〜L14は、駆動電圧印加前の初期配向状態であり、垂直配向である。図20に示されていない偏光板は、クロスニコルでノーマリーブラックとする。液晶層18は、誘電率異方性が負の液晶を含む。液晶表示基板130は、保護層23上に、対向電極19a,19c,19e,19fを備えている。対向電極19a,19c,19e,19fは、櫛歯状に形成される。図20は、対向電極19a,19c,19e,19fの長手方向に垂直な断面である。   FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal panel 60 provided in the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment. The red subpixel is adjacent to the green subpixel and the blue subpixel. The liquid crystal molecules L1 to L14 are in the initial alignment state before the driving voltage is applied, and are vertically aligned. A polarizing plate not shown in FIG. 20 is crossed Nicol and normally black. The liquid crystal layer 18 includes a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy. The liquid crystal display substrate 130 includes counter electrodes 19a, 19c, 19e, and 19f on the protective layer 23. The counter electrodes 19a, 19c, 19e, 19f are formed in a comb shape. FIG. 20 is a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the counter electrodes 19a, 19c, 19e, and 19f.

アレイ基板170は、画素電極15a,15c及び導光電極15e,15f及び共通電極21a,21cを備える。画素電極15a,15c及び導光電極15e,15fは、図20で省略されているそれぞれ異なるアクティブ素子に電気的に接続される。   The array substrate 170 includes pixel electrodes 15a and 15c, light guide electrodes 15e and 15f, and common electrodes 21a and 21c. The pixel electrodes 15a and 15c and the light guide electrodes 15e and 15f are electrically connected to different active elements that are omitted in FIG.

図21は、表示制御用の一方の画素電極15aに駆動電圧が印加された状態の液晶パネル60の一例を示す部分断面図である。   FIG. 21 is a partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal panel 60 in a state in which a drive voltage is applied to one pixel electrode 15a for display control.

表示制御用の一方の画素電極15aのみに駆動電圧が印加されると、液晶分子L4〜L10は、電気力線に垂直な方向に倒れ、出射光Z3が、例えば観察者の右目に出射される。液晶分子L4は、画素電極15aと共通電極21aの端部との間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子L4の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。   When a drive voltage is applied only to one pixel electrode 15a for display control, the liquid crystal molecules L4 to L10 are tilted in a direction perpendicular to the lines of electric force, and the emitted light Z3 is emitted, for example, to the right eye of the observer. . The liquid crystal molecules L4 start to fall faster than other liquid crystal molecules by a strong electric field formed between the pixel electrode 15a and the end of the common electrode 21a. The operation of the liquid crystal molecules L4 serves as a trigger for the liquid crystal operation and enhances the response of the liquid crystal.

図22は、表示制御用の他方の画素電極15cに駆動電圧が印加された状態の液晶表示パネル60の一例を示す部分断面図である。   FIG. 22 is a partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display panel 60 in a state in which a driving voltage is applied to the other pixel electrode 15c for display control.

表示制御用の他方の画素電極15cのみに駆動電圧が印加されると、液晶分子L5〜L11は、電気力線に垂直な方向に倒れ、出射光Z4が、例えば観察者の左目に出射される。液晶分子L11は、画素電極15cの端部と共通電極21cとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子L11の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。   When a drive voltage is applied only to the other pixel electrode 15c for display control, the liquid crystal molecules L5 to L11 are tilted in a direction perpendicular to the lines of electric force, and the emitted light Z4 is emitted, for example, to the left eye of the observer. . The liquid crystal molecules L11 start to fall earlier than other liquid crystal molecules by a strong electric field formed between the end of the pixel electrode 15c and the common electrode 21c. The operation of the liquid crystal molecules L11 serves as a trigger for the liquid crystal operation and improves the response of the liquid crystal.

図23は、視野角制御用の一方の導光電極15eに駆動電圧が印加された状態の液晶パネル60の一例を示す部分断面図である。   FIG. 23 is a partial cross-sectional view showing an example of the liquid crystal panel 60 in a state where a driving voltage is applied to one light guide electrode 15e for viewing angle control.

視野角制御用の一方の導光電極15eに駆動電圧が印加されると、液晶分子L1〜L3は、電気力線に垂直になる方向に倒れ、斜め光Z1が出射される。液晶分子L3は、視野角制御用の導光電極15eの端部と共通電極21aとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子L3の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。このように、視野角制御用の導光電極15eに駆動電圧を印加することにより、斜め光Z1が出射され、観察者の周囲にいる第三者の視認を防ぐことができる。   When a driving voltage is applied to one light guide electrode 15e for controlling the viewing angle, the liquid crystal molecules L1 to L3 are tilted in a direction perpendicular to the lines of electric force, and oblique light Z1 is emitted. The liquid crystal molecules L3 start to fall faster than other liquid crystal molecules by a strong electric field formed between the end portion of the light guide electrode 15e for controlling the viewing angle and the common electrode 21a. The operation of the liquid crystal molecules L3 serves as a trigger for the liquid crystal operation and enhances the response of the liquid crystal. Thus, by applying a driving voltage to the light guide electrode 15e for controlling the viewing angle, the oblique light Z1 is emitted, and the third person around the observer can be prevented from being visually recognized.

図24は、視野角制御用の他方の導光電極15fに駆動電圧が印加された状態の液晶表示パネルの一例を示す部分断面図である。   FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display panel in a state in which a driving voltage is applied to the other light guide electrode 15f for viewing angle control.

視野角制御用の他方の導光電極15fに駆動電圧が印加されると、液晶分子L12〜L14は、電気力線に垂直になる方向に倒れ、斜め光Z2が出射される。液晶分子L12は、視野角制御用の他方の導光電極15fの端部と共通電極21cとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子L12の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。このように、視野角制御用の他方の導光電極15fに駆動電圧を印加することにより、斜め光Z2が出射され、第三者の視認を防ぐことができる。   When a driving voltage is applied to the other light guide electrode 15f for controlling the viewing angle, the liquid crystal molecules L12 to L14 are tilted in a direction perpendicular to the lines of electric force, and oblique light Z2 is emitted. The liquid crystal molecules L12 start to fall faster than other liquid crystal molecules by a strong electric field formed between the end of the other light guide electrode 15f for controlling the viewing angle and the common electrode 21c. The operation of the liquid crystal molecules L12 serves as a trigger for the liquid crystal operation and improves the response of the liquid crystal. In this way, by applying the driving voltage to the other light guide electrode 15f for controlling the viewing angle, the oblique light Z2 is emitted, and a third party can be prevented from being visually recognized.

以上で説明された表示制御用の画素電極15a,15cと、視野角制御用の導光電極15e,15fとは、それぞれ個別のアクティブ素子に接続されている。これにより、観察者の右目用の光Z3、観察者の左目用の光Z4、一方の方向の斜め光Z1、他方の方向への斜め光Z2を、それぞれ独自のタイミングで出射することができる。   The display control pixel electrodes 15a and 15c and the viewing angle control light guide electrodes 15e and 15f described above are respectively connected to individual active elements. Thereby, the light Z3 for the observer's right eye, the light Z4 for the observer's left eye, the oblique light Z1 in one direction, and the oblique light Z2 in the other direction can be emitted at their own timing.

本実施形態においては、表示制御用の画素電極15a,15cを一つのアクティブ素子に接続し、斜め視認性の効果を出す視野角制御用の導光電極15e,15fを別の一つのアクティブ素子に接続してもよい。この場合、一つのサブピクセルにアクティブ素子が合計で2つ備えられる。   In the present embodiment, the display control pixel electrodes 15a and 15c are connected to one active element, and the viewing angle control light guide electrodes 15e and 15f that produce the effect of oblique visibility are connected to another active element. You may connect. In this case, a total of two active elements are provided in one subpixel.

本実施形態に係る液晶表示装置100は、指などのポインタを認識する場合に、視野角制御用の導光電極15e,15fに駆動電圧を印加し、斜め光Z1,Z2を出射してもよい。光センサ11g,11rは、ポインタからの反射光を検出する。これによりポインタの認識を高精度に行うことができる。   When the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment recognizes a pointer such as a finger, the liquid crystal display device 100 may apply a driving voltage to the light guide electrodes 15e and 15f for viewing angle control and emit oblique light Z1 and Z2. . The optical sensors 11g and 11r detect reflected light from the pointer. Thereby, the pointer can be recognized with high accuracy.

図25は、本実施形態に係る液晶表示基板130の縁領域の一例を示す部分断面図である。この図25は、液晶表示基板130の透明基板22を上、保護層23を下に図示している。   FIG. 25 is a partial cross-sectional view illustrating an example of an edge region of the liquid crystal display substrate 130 according to the present embodiment. FIG. 25 shows the transparent substrate 22 of the liquid crystal display substrate 130 on the top and the protective layer 23 on the bottom.

液晶パネル60は、平面視で、有効表示領域E1(画像表示領域)と、この有効表示領域E1の周辺を囲む縁領域E2とを備える。縁領域E2では液晶配向が乱れている場合があり、バックライトユニット27からの光の漏れを少なくする必要がある。本実施形態においては、液晶表示基板130の縁領域E2における漏れ光を少なくするために、青フィルタ10Bが縁領域E2の遮光パターンBMに対して積層される。なお、遮光パターンBMに対して積層されるカラーフィルタは、緑フィルタ10G又は赤フィルタ10Rでもよい。   The liquid crystal panel 60 includes an effective display area E1 (image display area) and an edge area E2 surrounding the effective display area E1 in plan view. In the edge region E2, the liquid crystal alignment may be disturbed, and it is necessary to reduce light leakage from the backlight unit 27. In the present embodiment, in order to reduce leakage light in the edge region E2 of the liquid crystal display substrate 130, the blue filter 10B is stacked on the light shielding pattern BM in the edge region E2. The color filter stacked on the light shielding pattern BM may be the green filter 10G or the red filter 10R.

図25では、透明導電膜である対向電極19a,19cの間にスリット33が形成されている。スリット33は、図4乃至図6に示されている凹部20と同様に、液晶の初期配向時にプレチルトを付与する作用があり、液晶応答を高速化することができる。   In FIG. 25, a slit 33 is formed between the counter electrodes 19a and 19c, which are transparent conductive films. Similar to the recess 20 shown in FIGS. 4 to 6, the slit 33 has a function of imparting a pretilt during the initial alignment of the liquid crystal, and can speed up the liquid crystal response.

一般的な垂直配向液晶は、例えば89度の傾斜角(プレチルト角)を持つ。プレチルト角が付与された垂直配向液晶は、駆動電圧印加時に傾斜角が小さくなる方向に倒れる。一般的な垂直配向液晶では、初期の傾斜角によって駆動電圧印加時の液晶分子の倒れる方向が設定される。このような一般的な垂直配向液晶を用いる場合には、1画素又は1サブピクセルに対して、図示しない配向膜の複数方向のラビング又は複数方向での光配向が必要とされる。   A general vertical alignment liquid crystal has a tilt angle (pretilt angle) of 89 degrees, for example. The vertically aligned liquid crystal provided with the pretilt angle is tilted in the direction in which the tilt angle becomes smaller when the drive voltage is applied. In a general vertical alignment liquid crystal, an initial tilt angle sets a direction in which liquid crystal molecules are tilted when a driving voltage is applied. When such a general vertical alignment liquid crystal is used, the alignment film (not shown) is rubbed in a plurality of directions or optical alignment in a plurality of directions is required for one pixel or one subpixel.

これに対し、本実施形態では、垂直配向液晶の初期配向に傾斜角を付与しなくても、アレイ基板130と対向基板170との間の斜め方向の電気力線(斜め電界)に基づいて液晶分子の倒れる方向が決められる。本実施形態においては、例えば、負の誘電率異方性の液晶を用いて、液晶の初期配向をおよそ90°の垂直配向としている。上述したように、本実施形態においては、液晶にプレチルト角を付与する必要はない。しかしながら、液晶駆動において数msの超高速応答を実現するために、FPA(Fieled-induced Photo-reactive Alignment)法又はPSA(Polymer Sustained Alignment)法を用いて、液晶に例えば89.7°から88°程度のプレチルト角が付与されてもよい。このように液晶にわずかなプレチルト角を付与することにより、本実施形態に係る液晶表示装置100は、超高速応答又は従来よりも低い駆動電圧による液晶駆動を実現することができる。FPA法又はPSA法では、予め液晶セルの内面に感光性の配向膜を形成して、又は、感光性の重合組成物を添加した液晶を用いて、液晶セル化された後に、画素電極15a,15c及び導光電極15e,15f等に駆動電圧を印加しながら紫外線などの光が照射され、配向膜又は液晶セル内壁に、プレチルト角が付与される。この配向膜又は液晶セル内壁のプレチルト角に応じて、液晶分子にプレチルト角が付与される。   On the other hand, in the present embodiment, the liquid crystal is generated based on the oblique lines of electric force (oblique electric field) between the array substrate 130 and the counter substrate 170 without giving an inclination angle to the initial alignment of the vertically aligned liquid crystal. The direction in which the molecule falls is determined. In the present embodiment, for example, liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used, and the initial alignment of the liquid crystal is set to a vertical alignment of about 90 °. As described above, in this embodiment, it is not necessary to give a pretilt angle to the liquid crystal. However, in order to realize an ultra-high-speed response of several ms in the liquid crystal driving, for example, 89.7 ° to 88 ° is applied to the liquid crystal by using FPA (Field-induced Photo-reactive Alignment) method or PSA (Polymer Sustained Alignment) method. A degree of pretilt angle may be given. Thus, by providing a slight pretilt angle to the liquid crystal, the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment can realize liquid crystal driving with an ultrafast response or a driving voltage lower than the conventional one. In the FPA method or PSA method, after forming a photosensitive alignment film on the inner surface of the liquid crystal cell in advance or using a liquid crystal to which a photosensitive polymerization composition is added, the pixel electrode 15a, While applying a drive voltage to 15c and the light guide electrodes 15e, 15f, etc., light such as ultraviolet rays is irradiated to give a pretilt angle to the alignment film or the inner wall of the liquid crystal cell. A pretilt angle is given to the liquid crystal molecules according to the pretilt angle of the alignment film or the inner wall of the liquid crystal cell.

なお、IPS又はECBなどのような水平配向の液晶を用いる液晶表示装置では、ラビング又は光配向などの配向処理の工程が不可欠である。さらにIPS又はECBなどのような水平配向の液晶を用いる液晶表示装置では、液晶の配向方向と偏光板との厳密な光軸合わせが必要である。偏光板との厳密な光軸合わせが不必要な垂直配向の液晶を用いる液晶表示装置は、IPS又はECBより黒表示の品質が高い。   Note that in a liquid crystal display device using a horizontally aligned liquid crystal such as IPS or ECB, an alignment process such as rubbing or optical alignment is indispensable. Further, in a liquid crystal display device using a horizontally aligned liquid crystal such as IPS or ECB, strict optical axis alignment between the alignment direction of the liquid crystal and the polarizing plate is necessary. A liquid crystal display device using a vertically aligned liquid crystal that does not require strict optical axis alignment with a polarizing plate has higher black display quality than IPS or ECB.

上記各実施形態で説明されたアクティブ素子16a〜16dは、シリコン半導体によって形成されてもよく、酸化物半導体によって形成されてもよい。酸化物半導体によってアクティブ素子16a〜16dが形成された場合、画素又はサブピクセルの開口率を向上させることができる。酸化物半導体によって形成されるTFT又はフォトダイオードの代表的なチャネル材料としては、例えば、IGZOと呼ばれるインジウム、ガリウム、亜鉛の複合金属酸化物が用いられる。チャネル材料として、錫やチタンなど他の金属酸化物を加えた複合酸化物が用いられてもよい。   The active elements 16a to 16d described in the above embodiments may be formed of a silicon semiconductor or an oxide semiconductor. When the active elements 16a to 16d are formed using an oxide semiconductor, the aperture ratio of a pixel or a subpixel can be improved. As a typical channel material of a TFT or a photodiode formed of an oxide semiconductor, for example, a composite metal oxide of indium, gallium, and zinc called IGZO is used. As the channel material, a composite oxide in which another metal oxide such as tin or titanium is added may be used.

上記各実施形態において、光センサ11g,11r及び補償用光センサ11bは、例えば、薄膜トランジスタ又はPINダイオードで形成された受光素子を含むとしてもよい。   In each of the above embodiments, the optical sensors 11g and 11r and the compensating optical sensor 11b may include a light receiving element formed of, for example, a thin film transistor or a PIN diode.

上記の各実施形態は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。   Each of the embodiments described above can be applied with various modifications within a range where the gist of the invention does not change.

1,100…液晶表示装置、2…表示素子走査部、3…センサ走査部、4…表示素子駆動部、5…センサ読取部、6,60…液晶パネル、7G,7R,7B,R,G,B…サブピクセル、8a…表示領域、8b…センサ領域、9…透明パターン、10G…緑フィルタ、10R…赤フィルタ、10B…青フィルタ、11g,11r…光センサ、11b…補償用光センサ、12…演算部、12g…緑演算部、12r…赤演算部、BM,Blk1〜Blk3…遮光パターン、BM1…枠部、BM2…中央部、13,130…液晶表示基板、14…遮光膜、15a〜15d…画素電極、15e,15f…導光電極、16a〜16d…アクティブ素子、17,170…アレイ基板、18…液晶層、19…対向電極、20…凹部、21a〜21f…共通電極、22,24…透明基板、23…保護層、25a〜25c…絶縁層、26…偏光板、27…バックライトユニット、28…光制御素子、29a,29b…固体発光素子、31…半円柱状レンズ、32…三角柱状プリズム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Liquid crystal display device, 2 ... Display element scanning part, 3 ... Sensor scanning part, 4 ... Display element drive part, 5 ... Sensor reading part, 6,60 ... Liquid crystal panel, 7G, 7R, 7B, R, G , B ... sub-pixel, 8a ... display area, 8b ... sensor area, 9 ... transparent pattern, 10G ... green filter, 10R ... red filter, 10B ... blue filter, 11g, 11r ... photosensor, 11b ... compensation sensor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Calculation part, 12g ... Green calculation part, 12r ... Red calculation part, BM, Blk1-Blk3 ... Light-shielding pattern, BM1 ... Frame part, BM2 ... Center part, 13, 130 ... Liquid crystal display substrate, 14 ... Light-shielding film, 15a 15d, pixel electrodes, 15e, 15f, light guide electrodes, 16a-16d, active elements, 170, array substrate, 18 liquid crystal layer, 19 counter electrode, 20 recess, 21a-21f, common power , 22, 24 ... transparent substrate, 23 ... protective layer, 25a-25c ... insulating layer, 26 ... polarizing plate, 27 ... backlight unit, 28 ... light control element, 29a, 29b ... solid light emitting element, 31 ... semi-cylindrical shape Lens, 32 ... Triangular prism.

Claims (19)

透明基板と、
前記透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する遮光パターンとを具備し、
前記遮光パターンは、光の波長400nmから650nmの範囲で5%以下の光透過率を持ち、光透過率が50%の波長が670nmから790nmの範囲にあり、波長700nmより長波長の光透過率が波長700nm未満の光透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む、液晶表示基板。
A transparent substrate;
A light-shielding pattern formed on one plane of the transparent substrate and forming a matrix-like pixel opening corresponding to a plurality of pixels or sub-pixels in plan view,
The light-shielding pattern has a light transmittance of 5% or less in a light wavelength range of 400 nm to 650 nm, a light transmittance of 50% is in a range of 670 nm to 790 nm, and a light transmittance having a wavelength longer than 700 nm. A liquid crystal display substrate having an infrared transmission property higher than that of light having a wavelength of less than 700 nm and comprising a violet pigment, a green pigment, and at least one of a yellow pigment and a red pigment.
請求項1記載の液晶表示基板において、
前記緑色顔料は、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料と、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料とのうちの少なくとも一つを含む、液晶表示基板。
The liquid crystal display substrate according to claim 1,
The liquid crystal display substrate, wherein the green pigment includes at least one of a halogenated copper phthalocyanine green pigment and a halogenated zinc phthalocyanine green pigment.
請求項1又は請求項2記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの前記画素開口部に備えられる緑フィルタ、赤フィルタ、青フィルタと、
前記緑フィルタ、前記赤フィルタ、前記青フィルタの上に形成される透明樹脂層とをさらに備える、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to claim 1 or 2,
A green filter, a red filter, a blue filter provided in the pixel opening of the light shielding pattern;
A liquid crystal display substrate further comprising: a transparent resin layer formed on the green filter, the red filter, and the blue filter.
請求項3記載の液晶表示基板において、
前記透明樹脂層の上に、透明導電膜をさらに備える、液晶表示基板。
The liquid crystal display substrate according to claim 3,
A liquid crystal display substrate further comprising a transparent conductive film on the transparent resin layer.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの上に、透明導電膜をさらに備える、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to any one of claims 1 to 3,
A liquid crystal display substrate further comprising a transparent conductive film on the light shielding pattern.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示基板において、
前記透明基板の上に透明導電膜を備え、
前記透明導電膜の上に前記遮光パターンを備える、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to any one of claims 1 to 3,
A transparent conductive film is provided on the transparent substrate,
A liquid crystal display substrate comprising the light shielding pattern on the transparent conductive film.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの上に透明樹脂層を備え、
前記透明樹脂層の上に透明導電膜を備える、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to any one of claims 1 to 3,
A transparent resin layer is provided on the light shielding pattern,
A liquid crystal display substrate comprising a transparent conductive film on the transparent resin layer.
請求項4乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示基板において、
前記透明導電膜は、平面視で前記画素開口部の中央部に相当する位置にスリットを形成する、液晶表示基板。
The liquid crystal display substrate according to any one of claims 4 to 7,
The said transparent conductive film is a liquid crystal display substrate which forms a slit in the position corresponded to the center part of the said pixel opening part by planar view.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の液晶表示基板において、
前記画素又は前記サブピクセルの平面形状は、長方形、平行四辺形、又は、くの字型に折れ曲がった多角形状である、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to any one of claims 1 to 8,
The liquid crystal display substrate, wherein a planar shape of the pixel or the sub-pixel is a rectangular shape, a parallelogram shape, or a polygonal shape bent into a dogleg shape.
請求項3又は請求項4に記載の液晶表示基板において、
平面視で、前記マトリクス状に配置されている前記複数の画素又はサブピクセルを配置する有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む縁領域とを備え、
前記縁領域では、前記遮光パターンと、緑フィルタと赤フィルタと青フィルタとのうちの少なくとも一つとが重なっている、液晶表示基板。
In the liquid crystal display substrate according to claim 3 or 4 ,
An effective display area in which the plurality of pixels or sub-pixels arranged in the matrix are arranged in a plan view, and an edge area surrounding the effective display area,
In the edge region, the light shielding pattern and at least one of a green filter, a red filter, and a blue filter overlap each other.
アレイ基板と液晶表示基板とが液晶層を挟んで対向する構成を持つ液晶パネルを具備し、
前記液晶表示基板は、
透明基板と、
前記透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する遮光パターンとを具備し、
前記遮光パターンは、光の波長400nmから650nmの範囲で5%以下の光透過率を持ち、光透過率が50%の波長が670nmから790nmの範囲にあり、波長700nmより長波長の光の透過率が波長700nm未満の光の透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含み、
前記アレイ基板は、
前記液晶層の液晶駆動のためのアクティブ素子及び電極と、
前記液晶表示基板の画素開口部を経由して入射される光を測定する光センサと、
前記液晶表示基板の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンを経由して入射される光を測定する補償用光センサとを具備する、液晶表示装置。
A liquid crystal panel having a configuration in which an array substrate and a liquid crystal display substrate face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween,
The liquid crystal display substrate is
A transparent substrate;
A light-shielding pattern formed on one plane of the transparent substrate and forming a matrix-like pixel opening corresponding to a plurality of pixels or sub-pixels in plan view,
The light-shielding pattern has a light transmittance of 5% or less in a light wavelength range of 400 nm to 650 nm, a light transmittance of 50% is in a range of 670 nm to 790 nm, and transmits light having a wavelength longer than 700 nm. An infrared transmission characteristic having a rate higher than the transmittance of light having a wavelength of less than 700 nm, including a purple pigment, a green pigment, and at least one of a yellow pigment and a red pigment;
The array substrate is
Active elements and electrodes for liquid crystal driving of the liquid crystal layer;
An optical sensor for measuring light incident through a pixel opening of the liquid crystal display substrate;
A liquid crystal display device comprising: a compensation optical sensor that measures light incident through a light shielding pattern that functions as an infrared transmission filter of the liquid crystal display substrate.
請求項11記載の液晶表示装置において、
前記緑色顔料は、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料を含む、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 11.
The liquid crystal display device, wherein the green pigment includes a copper halide phthalocyanine green pigment.
請求項11又は請求項12記載の液晶表示装置において、
前記光センサの測定データから前記補償用光センサの測定データを引き算する演算手段をさらに具備する、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 11 or claim 12,
A liquid crystal display device, further comprising a calculation unit that subtracts the measurement data of the compensation optical sensor from the measurement data of the optical sensor.
請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記遮光パターンの前記画素開口部に備えられる緑フィルタと赤フィルタとをさらに具備し、
前記光センサは、前記緑フィルタ経由で光を測定する第1の光センサと、前記赤フィルタ経由で光を測定する第2の光センサとを含む、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 11 to 13,
Further comprising a green filter and a red filter provided in the pixel opening of the light shielding pattern;
The liquid crystal display device, wherein the photosensor includes a first photosensor that measures light via the green filter and a second photosensor that measures light via the red filter.
請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記電極は、前記画素又はサブピクセルごとに、前記アクティブ素子と接続される櫛歯状の第1の電極と、前記第1の電極と絶縁層を介して配置される櫛歯状の第2の電極とを具備し、
水平方向において、前記第2の電極は、対応する前記第1の電極よりも前記画素又はサブピクセルの端側にはみ出ている、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 11 to 14,
The electrode includes, for each pixel or subpixel, a comb-shaped first electrode connected to the active element, and a comb-shaped second electrode disposed via the first electrode and an insulating layer. An electrode,
The liquid crystal display device, wherein in the horizontal direction, the second electrode protrudes to an end side of the pixel or sub-pixel from the corresponding first electrode.
請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記アクティブ素子及び前記電極とは、前記画素又はサブピクセルごとに、観察者視認用の光を出射するための表示制御用アクティブ素子及び電極と、視野角制御用の斜め方向の光を出射するためのアクティブ素子及び電極とを含む、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 11 to 15,
The active element and the electrode are, for each pixel or subpixel, a display control active element and an electrode for emitting light for viewing the viewer, and light in an oblique direction for viewing angle control. A liquid crystal display device comprising: active elements and electrodes.
請求項11乃至請求項16のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、前記液晶表示基板の側の面が観察者側となり、前記アレイ基板の側の面が裏面となり、
前記液晶パネルの裏面側に、光制御素子を介してバックライトユニットをさらに具備し、
前記画素又はサブピクセルは平面視で長尺形状であり、
前記光制御素子は、前記画素又はサブピクセルの長尺方向と直交する方向、かつ、前記液晶パネルの法線方向、からずれた斜め方向に光を出射させる、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 11 to 16,
In the liquid crystal panel, the surface on the liquid crystal display substrate side is an observer side, the surface on the array substrate side is a back surface,
The back side of the liquid crystal panel further comprises a backlight unit through a light control element,
The pixel or sub-pixel has an elongated shape in plan view,
The said light control element is a liquid crystal display device which radiate | emits light in the direction orthogonal to the elongate direction of the said pixel or a subpixel, and the diagonal direction shifted | deviated from the normal line direction of the said liquid crystal panel.
請求項17記載の液晶表示装置において、
前記バックライトユニットは、固体発光素子である複数の光源を具備し、
前記複数の光源は、赤外線発光素子を含む、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 17.
The backlight unit includes a plurality of light sources that are solid-state light emitting elements,
The plurality of light sources is a liquid crystal display device including an infrared light emitting element.
請求項11乃至請求項18のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層の液晶は、負の誘電率異方性を持つ、液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 11 to 18,
The liquid crystal display device, wherein the liquid crystal of the liquid crystal layer has negative dielectric anisotropy.
JP2012017283A 2012-01-30 2012-01-30 Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device Active JP5915205B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012017283A JP5915205B2 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012017283A JP5915205B2 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013156454A JP2013156454A (en) 2013-08-15
JP5915205B2 true JP5915205B2 (en) 2016-05-11

Family

ID=49051690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012017283A Active JP5915205B2 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5915205B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105339834B (en) * 2013-07-05 2018-04-13 凸版印刷株式会社 Liquid crystal display device
JP6061828B2 (en) * 2013-09-25 2017-01-18 富士フイルム株式会社 Resin composition, infrared transmission filter, method for producing the same, and infrared sensor
KR101966125B1 (en) * 2014-05-01 2019-04-05 후지필름 가부시키가이샤 Coloring composition, film, color filter, method for forming pattern, method for producing color filter, solid-state imaging device, and infrared sensor
WO2018084153A1 (en) 2016-11-04 2018-05-11 エム・テクニック株式会社 Pigment composition for green filter and method for producing same
US11269204B2 (en) 2016-12-01 2022-03-08 Infovision Optoelectronics (Kunshan) Co., Ltd. Viewing angle switchable liquid crystal display device and viewing angle switching method
JP2019207303A (en) * 2018-05-29 2019-12-05 東洋インキScホールディングス株式会社 Black pigment composition
CN111965876B (en) * 2020-08-10 2022-02-22 Tcl华星光电技术有限公司 Liquid crystal display panel and liquid crystal display device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009069822A (en) * 2007-08-22 2009-04-02 Mitsubishi Chemicals Corp Resin black matrix, light blocking photosensitive resin composition, tft element substrate and liquid crystal display device
JP5934463B2 (en) * 2009-07-07 2016-06-15 富士フイルム株式会社 Coloring composition for light shielding film, method for forming light shielding film and light shielding pattern, solid-state imaging device, and method for producing the same
JP2011065133A (en) * 2009-08-20 2011-03-31 Toppan Printing Co Ltd Liquid crystal display device, black matrix substrate and color filter substrate
JP5447101B2 (en) * 2010-03-31 2014-03-19 大日本印刷株式会社 Color filter substrate and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013156454A (en) 2013-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5804196B2 (en) Liquid crystal display device and substrate for liquid crystal display device
JP5915205B2 (en) Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device
US9798183B2 (en) Liquid crystal display device, color filter substrate, and method for producing color filter substrate
KR101883541B1 (en) Substrate for display device, and display device using same
JP5741879B2 (en) Color filter substrate and liquid crystal display device
JP5831551B2 (en) Liquid crystal display
KR101552078B1 (en) Liquid crystal display device
TWI464454B (en) Liquid crystal display device
US20130300989A1 (en) Substrate for liquid crystal display and liquid crystal display device
JP2009204938A (en) Liquid crystal display and electronic device
JP2011257437A (en) Liquid crystal display device
CN115202108A (en) Liquid crystal display device having a plurality of pixel electrodes
JP6149554B2 (en) Liquid crystal display
JP2013109317A (en) Liquid crystal display device
JP2008241959A (en) Liquid crystal display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150929

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160321

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5915205

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250