JPH021816A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、表示明度を向上した液晶表示装置に関し、さ
らに詳しくは、カメラのファインダ表示やテレビジョン
などの投影型表示に要求される、表示明度を向上した高
精細マトリックス型液晶表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device with improved display brightness, and more specifically, to a liquid crystal display device with improved display brightness, which is required for camera viewfinder displays and projection displays such as televisions. The present invention relates to an improved high-definition matrix type liquid crystal display device.
従来の技術
従来から、液晶の電気光学効果を画素表示に利用した表
示装置として液晶表示パオ・ルが開発されている。この
液晶表示パネルは、基本的には、ドツト・マトリックス
状に配列された多数の画素電極と、それに印加された電
圧に応じて入射光を光学変調する液晶層とから成る。2. Description of the Related Art A liquid crystal display panel has been developed as a display device that utilizes the electro-optic effect of liquid crystal for pixel display. This liquid crystal display panel basically consists of a large number of pixel electrodes arranged in a dot matrix and a liquid crystal layer that optically modulates incident light according to the voltage applied thereto.
液晶表示バオ、ルの動ＩＹモードには、前記液晶層とし
て封入する液晶の種類あるいは電気光学的性質の差異に
応じて、ツイステッドネ・マチイック（以下、ｒＴＮ」
と略す）モード、スーパーツ・ｆステッド本マチイック
く以下、ｒＳＴＮＪと略す）モード、ゲスト・ホス）−
（以下、ｒ Ｑ ＨＪと略す）モード、ダイナミックス
キャッタリング・モード（以下、ｒＤＳＭＪと略す）、
相転移モードなどの多くのモードが開発されている。そ
れらの液晶層と画素電極とから成る個々の表示画素を個
別に制御する方式に関しても、以下各方式についての説
明が行われるように、（１）単純マトリックス方式、〈
２）多重マトリックス方式、（３）非線形二端子素子を
ｆ付加した方式、（４）スイッチング三端子素子を付加
した方式などがある。しかし上述のいずれの方式につい
ても、表示の明度を低下させる原因が存在する。理想的
な表示状態として、表示が行われるバ主ル全面積につい
て明度が−（、πである場３を想定して、表示領域グ）
″全面積Ｓに対する、表示領域の全面ＶＬＳと１七示に
寄与しない部分の面積Ｎとの差５−Ｎ（以下、［全画素
の有効面積Ｅ」という）の比を開口￥＝Ｐとして次式の
ように定義するならば、表示の開口率Ｐの低下はほぼ表
示明度の低下に等しいと考えることができる。The dynamic IY mode of the liquid crystal display has twisted-nematic (hereinafter referred to as "rTN") depending on the type of liquid crystal sealed in the liquid crystal layer or the difference in electro-optical properties.
(abbreviated as rSTNJ) mode, supertz fstead bookmatic (hereinafter abbreviated as rSTNJ) mode, guest host) -
(hereinafter abbreviated as rQHJ) mode, dynamic scattering mode (hereinafter abbreviated as rDSMJ),
Many modes have been developed, including phase transition modes. Regarding the methods of individually controlling each display pixel consisting of a liquid crystal layer and a pixel electrode, as explained below, there are three methods: (1) simple matrix method;
There are 2) a multiple matrix method, (3) a method in which f nonlinear two-terminal elements are added, and (4) a method in which a switching three-terminal element is added. However, in any of the above-mentioned methods, there are causes that reduce the brightness of the display. As an ideal display state, assuming field 3 where the brightness is −(, π) for the entire main area of the display area,
``The ratio of the difference 5-N (hereinafter referred to as [effective area E of all pixels]) between the entire surface VLS of the display area and the area N of the part that does not contribute to the display area with respect to the total area S is set as aperture ¥ = P as follows: If defined as in the formula, it can be considered that a decrease in the display aperture ratio P is approximately equal to a decrease in display brightness.
Ｐ＝Ｅ／’Ｓ、Ｅ＝Ｓ−Ｎ ・・ （
１）Ｐ＝１−Ｎ／Ｓ ・
・・ （２）Ｐ、開口率
Ｅ：全画素の有効面積
Ｓ：表示領域の全面積
Ｎ１表示に寄与しない部分の面積
したがって、第１式を変形した第２式からも判るように
、表示領域の全面ｆＩＳに対する表示に寄与しない部分
の面積Ｎの比Ｎ／Ｓが増大すると開口率Ｐは低下、すな
わち、表示明度も低下することになる。P=E/'S, E=SN... (
1) P=1-N/S ・
... (2) P, aperture ratio E: effective area of all pixels S: total area of the display area N1 area of the part that does not contribute to display Therefore, as can be seen from the second equation, which is a modification of the first equation, the display area As the ratio N/S of the area N of the portion that does not contribute to display to the entire surface fIS increases, the aperture ratio P decreases, that is, the display brightness also decreases.
以下、画素を個別に制御する方式に従って、開口率Ｐが
どのような原因によって低下し、表示明度が低下するか
を説明する。Hereinafter, a description will be given of what causes the aperture ratio P to decrease and the display brightness to decrease according to the method of individually controlling pixels.
（１）単純マトリックス方式
二枚の基板のそれぞれに帯状の平行電極群を列設し、そ
れらが基板間で直交するように基板を貼りなわせて液晶
を注入しバ木ルを構成する。一方の行電極く走査電極）
にはｊ：憤次、行選択信号が印加される。他方の列’１
１１Ｈ［（信号電極）には行選択信号と同期して画像信
号が印加される。したがって、行電極と列ＴＬ極の交点
が画素となり、画電極に扶まれた）α晶が両者の電位差
に応答して画素苺に光学的変調を受けることとなる。(1) Simple matrix method A strip-shaped parallel electrode group is arranged on each of two substrates, and the substrates are pasted together so that they are perpendicular to each other, and liquid crystal is injected to form a panel. one row electrode (scanning electrode)
A row selection signal is applied to j: next. other column '1
An image signal is applied to 11H[(signal electrode) in synchronization with the row selection signal. Therefore, the intersection of the row electrode and the column TL pole becomes a pixel, and the α crystal supported by the picture electrode is optically modulated by the pixel in response to the potential difference between the two.
液晶は強誘電性のものを除いては一般に実効値に応答す
る特性を有し、急峻なしきい値特性をムたないことから
各画素は電気的に独立していないためにクロス１−一り
が生じてしまう。したがって、クロストーク・マージン
に対するダイナミック・レンジの点から走査線数をあま
り大きく設定することはできない。しかし、その範囲内
で画素ビツヂを小さくして、微細なマトリックスを構成
した場きてショート防止のため非電極部の面積を多く収
った賜きや特に透明導電膜の代わりに金属配線によって
走査電極を構成した場６には、その部分に表示のための
光源光が入射しても不活性もしくは不透明であるために
表示に寄与することはなく、これらによって前記開口率
の低下が生じる。Liquid crystals, except for ferroelectric ones, generally have the characteristic of responding to an effective value, and in order to avoid steep threshold characteristics, each pixel is not electrically independent, so the cross 1-1 will occur. Therefore, the number of scanning lines cannot be set too large in terms of dynamic range with respect to crosstalk margin. However, if the pixel bits are made smaller within this range and a fine matrix is constructed, the area of the non-electrode part is large to prevent short circuits, and in particular, it is possible to scan using metal wiring instead of a transparent conductive film. Even if light source light for display is incident on the field 6 that constitutes the electrode, it will not contribute to display because it is inactive or opaque, and this causes the reduction in the aperture ratio.
（２）多重７トリツクス方式
これは単純マトリックス方式の電極を変形する二とによ
って、走査電極の数を減らした分だけ信号電極の数を増
し、全画素数の減少を防いだものである。このような多
重マトリックス方式な用いると、各画素に加えられる電
圧のデユーティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）が大きくな
るので、鮮明な画像が得られやすくなる。その半面多重
マトリックス方式では、電極の形状が複雑になり配線抵
抗が高くなり易い。そのため、透明導電膜だけでは配線
抵抗が充分低く抑えることができない場合には金属配線
が併用される、電極の形状が複雑になると、画素電極周
囲のブランクあるいはギャップといった間隙の割かが増
加し、また金属配線を併用することによって、表示面積
のうちの表示に寄与しない部分あるいは不透明部分の割
６が増加し、これによって開口率は低下する。(2) Multiplex 7-trix method This is a method in which the number of signal electrodes is increased by the number of scan electrodes reduced by modifying the electrodes of the simple matrix method, thereby preventing a reduction in the total number of pixels. When such a multiple matrix method is used, the duty ratio of the voltage applied to each pixel increases, making it easier to obtain a clear image. In the half-plane multi-matrix method, the shape of the electrode becomes complicated and wiring resistance tends to increase. Therefore, if the wiring resistance cannot be kept low enough with the transparent conductive film alone, metal wiring is used in conjunction with it.If the shape of the electrode becomes complex, the proportion of gaps such as blanks or gaps around the pixel electrode increases, and By using metal wiring in combination, the portion of the display area that does not contribute to display or the opaque portion increases by 6%, thereby decreasing the aperture ratio.
（３）非線形二端子素子を付加した方式これは画素間の
クロスト−りを抑制するために、各画素の信号電極と走
査電極との間にバリスタ、Ｍ Ｉ Ｍ （Ｍｅｔａｌ
Ｉｎ５ｕｌｎｔｏｒ Ｍｅｔａｌ ） 、バックトウバ
ックダイオード（ｔｌａｃｋ Ｌｏ Ｂａｃｋ Ｄｉｏ
ｄｅ ）などの非線形素子を付加したものである。非線
形素子をけＩＪ。(3) A method that adds a nonlinear two-terminal element. This method uses a varistor, MIM (Metal
In5ulntor Metal), back-to-back diode (tack Lo Back Diode)
de ) and other nonlinear elements are added. Add a nonlinear element to IJ.
することによってクロストークを抑えることは可能であ
るが、非線形素子’；−（＝ｆ加する領域を画素とは別
に設けなければならないため、そグ）分だけ表示に用い
ることができる面積は減少し、これによって開口率の低
下が生じる。Although it is possible to suppress crosstalk by doing so, the area that can be used for display decreases by the amount of the nonlinear element ';-(=f, since the region for adding f must be provided separately from the pixel). However, this causes a decrease in the aperture ratio.
（４）スイッチング三端子素子を付加した方式上述した
ように、ダイオードなどの非線形素子を画素の信号電極
と走査電極との間に付加することによってクロストーク
はある程度防止できるが、−ｍには画素へのパルス印加
後の電圧の減衰が速く、液晶の充分なコントラス■・が
得られないのが現状である。そこで、ダイオードなどの
非線形素子の代わりに、画素電極と信号電極と走゛査電
隋とにスイッチングトランジスタを付加して、このスイ
ッチングトランジスタを用いて各画素を個別に駆動する
方式がある。画素電極の選択期間中に液晶に駆動電圧が
印加されるとコンデンサとしての液晶Ｊ何と必要に応じ
て並設された蓄積コンデンサも同時に充電され、それが
画素電極の非ｉＨ択期間中には液晶グ）励起状聾を持続
させる。液晶白木ら容量性グ）工１荷であり、その時定
数が駆動の繰り遅し周期に比べて充分大きい場合には、
Ｍ Ｖｌコンデンサを省略することができる。ス・ｆノ
チングトランジスタとしては、薄膜ト・ランジスタ（Ｔ
ｈｉｎＦｉｌ＋ｎ ＴｒａｎｓｉＳｔｏｒ、以下、ＴＰ
Ｔと略記する）、またはシリコン・ウェハ上に回路を形
成したＭＯＳ＜ Ｍｅｔａｌ ０ｘｉｄｅ ５ｅｎｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ）型電界効果トランジスタ（Ｍ ＯＳ
−Ｆ Ｅ Ｔ ）や、サファイヤ基板上にシリコン回
路が形成されたＳ ＯＳ （＊１ｌｉｃｏｎ ｏｎｓａ
ｐｐｂｉｒｅ）素子などが用いられる。この方式は、ク
ロストークがなく、池の走査電極を走査しているときで
も液晶の励起状官を持続することができるのて画素密度
を高めることができる。また、信号電圧の強弱による中
間調表示も容易である。しかし、前述の非線形素子をｆ
付加した方式と同様に、画素とは別にスイッチングトラ
ンジスタや蓄積コンデンサをｆ十加する領域を設けなけ
ればならないため、その分だけ表示に用いることが可能
な画素の有効面積が減少し開口率が低下する。(4) Method with added switching three-terminal element As mentioned above, crosstalk can be prevented to some extent by adding a nonlinear element such as a diode between the signal electrode and the scanning electrode of the pixel. At present, the voltage decays rapidly after a pulse is applied to the liquid crystal, making it impossible to obtain sufficient contrast of the liquid crystal. Therefore, instead of using nonlinear elements such as diodes, there is a method in which switching transistors are added to the pixel electrodes, signal electrodes, and scanning voltages, and each pixel is individually driven using the switching transistors. When a driving voltage is applied to the liquid crystal during the selection period of the pixel electrode, the storage capacitor installed in parallel with the liquid crystal as a capacitor is also charged at the same time, and during the non-iH selection period of the pixel electrode, the liquid crystal g) Persistence of excited deafness. If the liquid crystal is capacitive and the time constant is sufficiently large compared to the drive delay period,
The M Vl capacitor can be omitted. Thin film transistors (T
hinFil+n TransiStor, hereinafter referred to as TP
(abbreviated as T), or MOS with a circuit formed on a silicon wafer < Metal Oxide 5enic
onductor type field effect transistor (MOS)
-FET) and SOS (*1licon onsa) in which a silicon circuit is formed on a sapphire substrate.
PPBIRE) elements are used. This method can increase pixel density because there is no crosstalk and the excited state of the liquid crystal can be maintained even when scanning electrodes are being scanned. Furthermore, it is easy to display halftones by changing the strength of the signal voltage. However, if the nonlinear element described above is f
Similar to the added method, it is necessary to provide an area separate from the pixel for the switching transistor and storage capacitor, which reduces the effective area of the pixel that can be used for display and lowers the aperture ratio. do.
液晶表示パネルのうちでも特にカラー液晶に示バ木ルで
は、たとえば着色表示の色として加法三原色を設定すれ
ば、入射光のスペクトル中で三原色中の一色のスペクト
ル領域しか利用されず、残りの成分は着色手段によって
吸収される。さらに、偏光板を使用する液晶動作モード
の場合には、利用できる光景はさらに半減するので、照
明手段を設けない反射型の表示方式などでは非常に暗い
表示となる。このため、照明手段として白熱電球、蛍光
灯、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルなどの光
源を設けたり、周囲光を液晶表示パネルの背面に導くた
めの手段が講じられる。しかし、液晶表示パネルの携帯
用機器への応用を図る場合には電源容量の制約が厳しい
ので、光源の発光効率の向上、およびその光源光をいか
に有効に液晶表示に利用できるかで液晶表示の明るさが
決ってくる。Among liquid crystal display panels, especially color liquid crystal displays, for example, if the three additive primary colors are set as the colors for colored display, only the spectral region of one of the three primary colors is used in the spectrum of the incident light, and the remaining components are is absorbed by the coloring means. Furthermore, in the case of a liquid crystal operation mode that uses a polarizing plate, the usable view is further halved, resulting in a very dark display in a reflective display system that does not provide illumination means. For this reason, a light source such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp, or an EL (electroluminescence) panel is provided as an illumination means, or measures are taken to guide ambient light to the back side of the liquid crystal display panel. However, when applying liquid crystal display panels to portable devices, there are severe constraints on power supply capacity, so it is important to improve the luminous efficiency of the light source and how effectively the light source light can be used for liquid crystal displays. The brightness is determined.
以上のように、開口率を低下させ表示明度を低下させる
原因としては、画素の制（１方式（１）〜（４）に従っ
て述べた、
（ｎ）電極の金属配線
（１））付加された非線形素子またはスイッチング素子
（ｃ）画素Ｔ、極周囲の間隙
（、Ｊ）表示の制御はされないが、表示のコントラスト
を向上するためのブラックマトリックス部分などがある
。As mentioned above, the cause of decreasing the aperture ratio and display brightness is the addition of pixel restrictions ((n) metal wiring of electrodes (1) described according to method 1 (1) to (4)). Nonlinear element or switching element (c) Pixel T, gap around the pole (, J) Display is not controlled, but there is a black matrix portion for improving display contrast.
液晶表示パオ・ルをカメラのファインダ表示やテレビジ
ョンなどの投影型表示に用いる場合、表示パネル（また
はライトバルブパネル）面積が小さく、かつ画素数が多
い必要がある。このような高精細度画像の再生を要する
液晶表示パネルでは、画素電極を構成する走査電極と信
号電極のピッチを小さくしなければならない。たとえば
画素ピッチがｌｒｏｍ当り５本の場き、開口率は通常の
設計でＴＰＴを用いたパネルのｊＱ、 、、：約５０％
であるが、画素ピッチを小さくすると当然開口率はこれ
以下に低下する。すなわち液晶表示バオ・ルの構成要素
のすべてを相ａ、的に縮小できれば開口率は変（ヒレな
いが、ホトリックラフィにおける電極のエツチング精度
や位置きせ精度には１μｍ〜１０μｍ程度と限界がある
ので電極の金属配線の幅や付加素子の大きさは成る程度
以下には小さくできない。When a liquid crystal display panel is used for a viewfinder display in a camera or a projection display for a television, etc., the display panel (or light valve panel) needs to have a small area and a large number of pixels. In a liquid crystal display panel that requires reproduction of such high-definition images, the pitch of the scanning electrodes and signal electrodes that constitute the pixel electrodes must be made small. For example, when the pixel pitch is 5 lines per lrom, the aperture ratio is about 50% of a panel using TPT with a normal design.
However, if the pixel pitch is made smaller, the aperture ratio will naturally fall below this value. In other words, if all the constituent elements of a liquid crystal display can be reduced to a certain degree, the aperture ratio will change (there will be no fins, but there is a limit to the etching accuracy and positioning accuracy of the electrodes in photolithography, which is about 1 μm to 10 μm). Therefore, the width of the metal wiring of the electrode and the size of the additional element cannot be reduced below a certain level.
したがって、液晶パネルの外形寸法を固定して画素ピッ
チを小さくしていくと開口率が低下してしまう。Therefore, if the external dimensions of the liquid crystal panel are fixed and the pixel pitch is decreased, the aperture ratio will decrease.
第５図は、液晶表示パネルにおける１表示車位領域を示
す図であり、画素を制御するスイッチング素子としてＴ
ＰＴが用いられている。ＴＰＴはガラスなどの透明な絶
縁性基板の上にゲート電極５１、ゲート絶縁膜（図示せ
ず）、半導体膜５２、ソース電極５３およびドレイン電
極５４が順次ツマターン化され積層されて構成されてい
る。トレイン電極５４には画素電極５５および必要噂こ
応じて設けられる蓄積コンデンサ（（２Ｉ示せず）が接
続される。ゲート電極５１にはゲート線ＧＬを介して周
期的に走査パルスが印加され、ＴＰＴは導通（オン）状
態にされる。これに同期してソース電衝５３にはソース
線ＳＬを介して画（象信号が印加され、ＴＰＴを通じて
画素電極５５および必要に応じて電気的に並列に設けら
れた蓄積コンデンサに印加され液晶を駆動する。FIG. 5 is a diagram showing one display position area on a liquid crystal display panel, and T is used as a switching element for controlling pixels.
PT is used. The TPT is constructed by sequentially stacking a gate electrode 51, a gate insulating film (not shown), a semiconductor film 52, a source electrode 53, and a drain electrode 54 on a transparent insulating substrate such as glass. The train electrode 54 is connected to a pixel electrode 55 and a storage capacitor (2I not shown) provided as necessary. A scanning pulse is periodically applied to the gate electrode 51 via the gate line GL, and the TPT is turned on (turned on).Synchronizing with this, an image signal is applied to the source voltage 53 via the source line SL, and the pixel electrode 55 is electrically connected in parallel with the pixel electrode 55 via the TPT as necessary. The voltage is applied to a storage capacitor provided to drive the liquid crystal.
第５（２Ｉを参照して以下に、１表示車位領域および開
口率について説明する。１表示車位領域５６は、表示に
直接寄与する領域５７と、表示には直接寄与しない領域
５８とから成る。領域５７は画素電極および電圧の印加
を受けた画素電極によって配向に変化を受ける液晶層と
から成り、入射光は液晶層によって光学的に変調された
後、透明な画素電極５５を通して表示される。表示に直
接寄与しない領域５８は、画素電極５５に電圧を選択的
に印加するためのゲー）−”１１５１、ソース電極５３
、ＴＰＴ素子およびゲー■〜線ａＬやソース線ＳＬなど
の配線と画素重臣周囲のブランク、ギヤ・ンブといった
間隙５つから成る。したがって、液晶表示パネルの１に
示単位頭域に対する開口率は、１に示単位領域５６の全
面積Ｓと、面積Ｓのうち表示には直接寄与しない走査型
ｒ Ｇ Ｌ 、信号重臣ＳＬ、ＴＰＴ素子、およびそれ
らの配置や画素重臣周囲の間隙５９などの面積ｎとの差
５−ｒｌを、１表示車位頃域５６の全面［ｓで除すこと
によって算定される。The 1-display vehicle position area and the aperture ratio will be explained below with reference to 5th (2I). The 1-display vehicle position area 56 consists of an area 57 that directly contributes to display and an area 58 that does not directly contribute to display. The region 57 consists of a pixel electrode and a liquid crystal layer whose orientation is changed by the pixel electrode to which a voltage is applied, and the incident light is displayed through the transparent pixel electrode 55 after being optically modulated by the liquid crystal layer. A region 58 that does not directly contribute to display is a gate for selectively applying a voltage to the pixel electrode 55.
, TPT element, wires such as the game line aL and the source line SL, and five gaps such as a blank around the pixel leader, and a gear space. Therefore, the aperture ratio for the display unit head area of the liquid crystal display panel is determined by the total area S of the display unit area 56, scanning type rGL, signal chief SL, and TPT that do not directly contribute to the display out of the area S. It is calculated by dividing the difference 5-rl between the area n of the elements, their arrangement, and the gap 59 around the pixel chief by the entire surface [s of the 1-display vehicle position area 56.
発明が解決しようとする課題
上述のように、表示自体には寄与しない表示（１域周囲
の間隙あるいは金属配線やけ加素子などの不透明部分に
よって、入射光は表示のためのンα品層による光学的変
調が行われずに、あるいは遮断されて開口率が低下する
。したがって開口率とは、液晶表示パネルに入射した光
の中で表示のために制御可能な光の割きであると言い換
えることができる。同じ照明条件でｉ察しても開口率の
高い液晶表示パネルは相対的に明るく見え、開口率の低
いパネルは相対的に暗く見える。このように従来では、
表示の明るさは開口率に大きく依存しており、画素と画
素との間の不透明部分は黒い縁取りとなって見え画質は
１■いものになっていた。Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, due to the display that does not contribute to the display itself (gaps around one area or opaque parts such as metal wiring or additive elements), the incident light is optically absorbed by the non-α-quality layer for display. The aperture ratio decreases because the optical modulation is not performed or is blocked.Therefore, the aperture ratio can be said to be the proportion of light incident on the liquid crystal display panel that can be controlled for display purposes. Even when viewed under the same lighting conditions, a liquid crystal display panel with a high aperture ratio appears relatively bright, and a panel with a low aperture ratio appears relatively dark.In this way, in the past,
The brightness of the display largely depends on the aperture ratio, and the opaque areas between pixels appear as black borders, resulting in poor image quality.
本発明の目的は、前述の技術的課題を解決して、高精細
度の液晶表示装置において発生する開口率の低下による
表示の「暗さ」、「■さＪを改善して、開口率の変化に
あまり影響されない「明るく」「滑らか」な表示が得ら
れる液晶表示装置を提供するにとである。The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems, improve the "darkness" and "darkness" of the display caused by the decrease in the aperture ratio that occurs in high-definition liquid crystal display devices, and reduce the aperture ratio. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can provide a "bright" and "smooth" display that is not affected much by changes.
課題を解決するための手段
本発明は、基本的に相互に対向する一対の透明基板を有
し、表示画素を含む表示単位Ｍ１域が行列状に構成され
た液晶表示装置において、少なくとも光源光の入射側の
透明基板にモノリシック状態で前記表示単位領域毎に形
成される光学手段であって、入射光を表示画素内に集光
するそのような光学手段を形成したことを特徴とする液
晶表示装置である。Means for Solving the Problems The present invention provides a liquid crystal display device which basically has a pair of transparent substrates facing each other and in which display units M1 areas including display pixels are arranged in a matrix. A liquid crystal display device, characterized in that an optical means is monolithically formed on a transparent substrate on an incident side for each of the display unit areas, and such optical means is formed to condense incident light into a display pixel. It is.
イ１＝ 用
本発明にＵ（えば、相互に対向する一対の透明基板上に
表示用電極を行方向ま・たは列方向に配列し、その交差
領域である表示画素とその周縁部に付加された配線やｆ
［加素子から成る複数の表示り１位領域が構成された液
晶表示装置において、少なくとも光源光の入射側の透明
基板、さらには液晶によ・ごて光学的変調を受けた後出
て行く側の透明−！５仮に、モノリシンク状君で前記表
示単位領域毎に光学手段が形成される。これによって入
射光は表示画素内の、表示に有効な領域に表示画素毎に
集光される。また、入射光が変’ＪｆＪ ？、＆出て行
く透明基板に形成された光学手段によって、表示に有利
な集光がなされ表示が行われる。A1 = U for the present invention (for example, display electrodes are arranged in the row direction or column direction on a pair of transparent substrates facing each other, and are added to the display pixels and their peripheries that are the intersection areas) connected wiring and f
[In a liquid crystal display device in which a plurality of display areas consisting of additive elements are configured, at least the transparent substrate on the incident side of the light source light, and furthermore the side from which the light exits after being optically modulated by the liquid crystal. Transparency! 5. Suppose that an optical means is formed for each display unit area in a monolithic manner. As a result, the incident light is focused on a region within the display pixel that is effective for display for each display pixel. Also, the incident light changes 'JfJ? , & optical means formed on the outgoing transparent substrate condense light advantageous for display and display.
前記光学手段によって入射光は、表示単位領域グ）表示
に有効な領域に表示画素毎に集光されるため、従来のよ
うに表示白木には直接寄与しない表示画素周囲の金属配
線やＣ１加素子などの不透明部分に入射光が照射される
ことはなく、入射光の損失は抑えられる。また、スイッ
チング素子などに強照度の光が照射されることによるに
示時性劣化も防止される。これによって、ｂ℃来開口率
が小さいために入射光が損失されて）＾高表示が略くな
っていたようなことや、スイッチング素子のスイッチン
グの不良はなく、有利に入射光は表示に利用され明るい
画ｆ’？！、が得られる。The optical means focuses the incident light on each display pixel in a display unit area (G), which is effective for display. The incident light is not irradiated onto the opaque parts such as the opaque parts, and the loss of the incident light is suppressed. Furthermore, deterioration in timing performance due to irradiation of switching elements and the like with high intensity light is also prevented. As a result, the incident light is advantageously used for display without causing the high display to be omitted (due to the loss of incident light due to the small aperture ratio since b℃) or the switching failure of the switching element. A bright picture f'? ! , is obtained.
さらに従東ては、画素と画素との間には不透明部分があ
るために、表示状態にＩ〕いてそれが黒い縁取りとなり
、画τ丁をＩ■くする原因となっていたか、液晶によっ
て入射光が変調された紙出て行く透明基板に形成された
光学手段によって、黒いｆｉｓｈ取りは収り除かれもし
くは非常に少領域となり、画像は滑らかなものとされる
。In addition, since there was an opaque area between the pixels in the conventional system, this created a black border in the display state and caused the image to become dark, or the liquid crystal By means of optical means formed in the transparent substrate from which the light exits the paper, the black spots are eliminated or reduced to a very small area, and the image is smoothed.
実施例
第１図は本発明の液晶１乏示装置の一実施例の一部分の
断面図てあり、第２１２Ｉはさらにその１表示単位領域
を取出して見た断面図である。画素を制（卸する方式は
単純マトリックス方式である。液晶表示パネル１は、一
対の透明基板２．：ｔ、２ｂのそれぞれの対向する一方
の表面に帯状の透明電極３＝ｔ、３ｂがパターン形成さ
れ、この透明電極３ａ３ｂおよびその間隙の透明基板２
ａ、２ｂの表面にはさらに配向膜４ａ、４Ｌ＋が形成さ
れている。Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a portion of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention, and 212I is a sectional view of one display unit region thereof. The method for controlling pixels is a simple matrix method.The liquid crystal display panel 1 has a pattern of strip-shaped transparent electrodes 3=t, 3b on one opposing surface of each of a pair of transparent substrates 2.:t, 2b. This transparent electrode 3a3b and the transparent substrate 2 in the gap are formed.
Further, alignment films 4a and 4L+ are formed on the surfaces of a and 2b.
このように透明電極３ ；ｔ 、 ３ ｂおよび配向Ｍ
４ ａ 。In this way, the transparent electrode 3; t, 3b and the orientation M
4 a.
４ｂが形成された透明基板２ａ、２Ｌ＋は、帯状の透明
電極３ａ、３ｂが相互に透明基板２ａ、２ｂ間で直交し
て対向するように、予め定められた距離だけ隔てて配設
され、透明基板２ａ、２ｂを互いに固定するためのシー
ル材（第１図および第２図には示さず）を用いて透明基
板２ａ、２ｂの間隙に液晶５が封入されて構成されてい
る。液晶の動作モードがＴＮモードである場６には、さ
らに透明基板２ａ、２Ｌｌの液晶５が封入されている面
とは反対の面に偏光板とそれぞれ設ける必要がある。本
発明の液晶パネルの特徴的な構成要素であるマイクロレ
ンズアレイは、透明基板２ａ、２ｂの、封入された液晶
５に臨む面とは反対の面に、表示画素の電極パターンに
対応する位置に予めレンズ形成層６ａ、６ｂとしてそれ
ぞれ形成される。The transparent substrates 2a and 2L+ on which the transparent electrodes 4b are formed are arranged at a predetermined distance apart so that the band-shaped transparent electrodes 3a and 3b face each other orthogonally between the transparent substrates 2a and 2b. A liquid crystal 5 is sealed in the gap between the transparent substrates 2a and 2b using a sealing material (not shown in FIGS. 1 and 2) for fixing the substrates 2a and 2b to each other. In the case 6 where the liquid crystal operation mode is the TN mode, it is further necessary to provide a polarizing plate on the opposite side of the transparent substrates 2a and 2Ll from the side where the liquid crystal 5 is sealed. The microlens array, which is a characteristic component of the liquid crystal panel of the present invention, is located on the surface of the transparent substrates 2a, 2b opposite to the surface facing the sealed liquid crystal 5 at a position corresponding to the electrode pattern of the display pixel. The lens forming layers 6a and 6b are formed in advance, respectively.
このパターン形成は、一般のホトリングラフィやリフト
・オフ、メタルマスク、イオン注入等の技術によって行
われる。第２図では、レンズ形成ＮＪ６ｔ−Ｌ 、 ６
１＋のうちのそれぞれ１つのマイクロレンズアレイ７ａ
、７１：＋が透明基板２ａ、２ｂに、それぞれ対向して
形成されているのが示されている。This pattern formation is performed using general techniques such as photolithography, lift-off, metal mask, and ion implantation. In FIG. 2, lens formation NJ6t-L, 6
1+ microlens arrays 7a each.
, 71:+ are shown facing each other on the transparent substrates 2a and 2b.
透明基板２ａ、２ｂの厚さｄｌ、ｄ２は、マイクロレン
ズアレイ７ε’ ＋ ７ ｂの屈折率および液晶表示バ
ネ・ル１の表示の視覚依存性や用途を考にＸして相互に
適宜法められる。透明型ｔＩ３ａ、３ｂに結線された操
作ライン１８を介して、駆動回ｌｉ′８９によってｊ５
明電臣３ａ、３Ｌ＋間に選択的に電圧が印加される。The thicknesses dl and d2 of the transparent substrates 2a and 2b are adjusted as appropriate, taking into account the refractive index of the microlens array 7ε' + 7b and the visual dependence of the display on the liquid crystal display panel 1 and the intended use. It will be done. j5 by the drive circuit li'89 via the operation line 18 connected to the transparent molds tI3a, 3b.
A voltage is selectively applied between Meidenshin 3a and 3L+.
第２図を参照して、ｊＩＩ晶バ木ル１とは別に設けられ
た照明装置からの光源光、あるいは液晶表示装置周囲か
ら導入された光が、矢ｎＰで示されるように、下部透明
基板２ａに入射する。透明基板２ ＝ｔに形成された第
１のレンズアレイ７ａによって入射光は集光され、予め
配置された表示画素のほぼ中央（すなわち透明′：ｒ：
、ＦＭ３ａ、３ｂ間に封入されている液晶５の中央近値
）で焦点を結ぶ。焦点を結んだ光は、拡散しながら透明
基板２ｂを通過するが、透明基板２ｂに形成された第２
のレンズアレイ７ｂによって再び集光され、矢符Ｒで示
されるように出ていき、液晶表示パネル１の表示が行わ
れる。液晶パオ・ル１は駆動回路９によってその透明電
極３εｔ、３ｂに選択的に電圧が印加される。これによ
って液晶表示パネル１に入射する光は表示内容に対応し
て前記液晶表示バネ・ル１をｊπ択的に通過することに
なる。すなわち、たとえば透明電極３ａ、３ｂの組きせ
によって規定される複数の表示画素のうち電圧が印加さ
れた表示画素は透光性となり、電圧が印加されない画素
が遮光性となることによって、液晶表示パネル１がライ
トバルブとしての役割を果たすことができる。Referring to FIG. 2, light source light from a lighting device provided separately from the jII crystal panel 1 or light introduced from around the liquid crystal display device is transmitted to the lower transparent substrate as shown by arrow nP. 2a. The incident light is focused by the first lens array 7a formed on the transparent substrate 2=t, and the incident light is focused at approximately the center of the display pixels arranged in advance (i.e. transparent':r:
, near the center of the liquid crystal 5 sealed between the FMs 3a and 3b). The focused light passes through the transparent substrate 2b while being diffused.
The light is again focused by the lens array 7b and exits as shown by the arrow R, and the display on the liquid crystal display panel 1 is performed. A voltage is selectively applied to the transparent electrodes 3εt and 3b of the liquid crystal panel 1 by a drive circuit 9. As a result, the light incident on the liquid crystal display panel 1 passes selectively through the liquid crystal display panel 1 according to the displayed content. That is, for example, among a plurality of display pixels defined by the combination of transparent electrodes 3a and 3b, a display pixel to which a voltage is applied becomes light-transmitting, and a pixel to which no voltage is applied becomes light-blocking, so that the liquid crystal display panel 1 can serve as a light valve.
そのようにして、レンズアレイ７ ＝ｔを介した光源光
は集光され、表示画素のうちでも電極３ａ、３ｂの配置
の間隙などの表示に寄与しない液晶部分や金属配線を通
過せず、表示にあずかる表示画素のみを介して光学的変
調を受ける。これによって液晶表示パネル１への入射光
は有効に表示に用いられる。In this way, the light source light passing through the lens array 7 = t is condensed and does not pass through liquid crystal parts or metal wiring that do not contribute to the display, such as gaps between the electrodes 3a and 3b among the display pixels, and is displayed. It undergoes optical modulation only through the display pixels that participate in the process. Thereby, the light incident on the liquid crystal display panel 1 can be effectively used for display.
液晶表示バ木ル１において、液晶材１１１としては表示
方式に応じて、ネマティック液晶、フレステリック液晶
、スメクテイツク液晶およびそれらの混合液晶が用いら
れる。透明基板２ａ、２ｂとしてはガラスや５ｉＯｚ（
石英）などの材料が用いられる。透明電極３ａ、３ｂと
しては、酸化インジウム、酸（ヒ！Ｓから成る易添加酸
化インジウト＜Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ、以
下、ＩＴ○と略記する）Ｖや木す膜などの透明導電性膜
が用いられ、透明基板２ａ、２ｂに吹きけけ、蒸着ある
いはスバ・ンタリングなどの方法で形成される。配向膜
４ε【、４ｂとしては５ｉＯｚ 、ＳｉＯなどの無機質
膜、またはポリイミド、ポリビニルアルコール、尿素樹
脂膜、ナイロン、アクリルなどの有機質膜が用０られ、
透明電極３ａ、３ｂ上に形成された後ラビング処理、斜
方スパッタ処理等が行われる。また、マイクロレンズア
レイ７ａ、７１：＋は、ガラスや５ｉｃ）ｚ（石英）な
どの透明基板２ａ、２１）の表面からＴｌ （タリウ
ム）等の重元素を熱拡散や電界印加拡散などの方法によ
って拡散させたり、またイオン交換法により、透明基板
２ａ、２１：＋の屈折率とは異なる屈折率分布を透明基
板２ａ、２ｔＪ中に直接形成させて用いられる。なお、
マイクロレンズの作成法は、こグ）方法に限られるもの
ではなく、感光性ガラス法やプラズマＣＶＤ法等の分布
屈折率レンズやマイクロフレ木ルレンズ（図示せず）で
もよい。In the liquid crystal display panel 1, the liquid crystal material 111 used is nematic liquid crystal, freesteric liquid crystal, smectic liquid crystal, or a mixed liquid crystal thereof, depending on the display method. The transparent substrates 2a and 2b may be glass or 5iOz (
Materials such as quartz) are used. As the transparent electrodes 3a and 3b, a transparent conductive film such as indium oxide, acid (easily added indium tin oxide consisting of H!S, hereinafter abbreviated as IT○) V, or wood film is used. It is formed on the transparent substrates 2a, 2b by a method such as spraying, vapor deposition, or sputtering. As the alignment film 4ε and 4b, an inorganic film such as 5iOz or SiO, or an organic film such as polyimide, polyvinyl alcohol, urea resin film, nylon, or acrylic film is used.
After being formed on the transparent electrodes 3a and 3b, rubbing treatment, oblique sputtering treatment, etc. are performed. In addition, the microlens arrays 7a, 71:+ remove heavy elements such as Tl (thallium) from the surface of the transparent substrates 2a, 21) such as glass or 5ic)z (quartz) by methods such as thermal diffusion or electric field applied diffusion. It is used by directly forming a refractive index distribution different from the refractive index of the transparent substrates 2a, 21:+ in the transparent substrates 2a, 2tJ by diffusion or by an ion exchange method. In addition,
The method for producing the microlens is not limited to the method, but may also be a distributed refractive index lens such as a photosensitive glass method or a plasma CVD method, or a microlens (not shown).
第３［２１は、本発明のｉα品表示装置に用いられろレ
ンズアレイの基本原理を示した図である。第３図（１）
および第３１Ｅｌｉｌ（２）は一対の凸レンズ３０ａ
３０ｂに対して、平行な光線Ａが垂直に入射する場６
と、平行な光線Ｂが斜めに入射する場合とをそれぞれ示
している。第３図（１）において、第２レンズ３０εｔ
および第２レンズ３０ｂは共に凸レンズであり、各一対
の焦点Ｆ、、Ｆ’、とＦ ２ Ｆ ’ ２のうち第ル
ンズ３０ａと第２レンズ３０ｂの向き会う側の焦点Ｆ’
ｌ、Ｆ２が同一点となるようにレンズ３０εＬ、３０ｂ
の焦点距ｆｉＬ１゜Ｌ２のき針圧ｉ！！Ｌ１＋Ｌ２だけ
開閉をおいて配置されている。ここで、焦点距離ＬＬ、
Ｌ２は、第２１１Ｊで示される第２レンズアレイ７ｂと
液晶５の中央との距離し１および液晶５の中央と第２レ
ンズアレイ７ｂとの距１Ｌ２にそれぞれ対応する。3rd [21] is a diagram showing the basic principle of the lens array used in the iα product display device of the present invention. Figure 3 (1)
and the 31st Elil (2) is a pair of convex lenses 30a
Field 6 where parallel ray A is perpendicularly incident on 30b
and a case where a parallel light ray B is incident obliquely are shown. In FIG. 3 (1), the second lens 30εt
Both lenses 30b and 30b are convex lenses, and out of each pair of focal points F, , F', and F 2 F' 2, the focal point F' on the side where the lens 30a and the second lens 30b face each other is
Lenses 30εL and 30b so that l and F2 are at the same point
Focal length fiL1°L2 stylus force i! ! They are arranged with only L1+L2 open and closed. Here, focal length LL,
L2 corresponds to the distance 1 between the second lens array 7b and the center of the liquid crystal 5, indicated by 211J, and the distance 1L2 between the center of the liquid crystal 5 and the second lens array 7b, respectively.
これによって左手から第ルンズ３０ａに垂直に入射した
平行光線Ａは集光され点Ｆ ’ ＋ ＝ Ｆ ２で焦点
を結ぶ。焦点を結んだ後拡散した光は第２レンズ３０ｂ
に入射する。予め焦点Ｆ２が焦点Ｆ、に一致して配置さ
れているので、第２レンズ３０ｂに入射した光は第２レ
ンズによって平行光線Δ゛として収束される。第３図（
２）における第１および第２レンズ３０ａ、３０ｂの配
置は、第３［２Ｉ（１）と同様である。第３図（２）に
おいて、平行光線Ｂは、光路に矢符が付されているよう
に、左手から第ルンズ３０ａに傾斜して入射する点が上
述の第３１２１（１）の場合とは異なる。第ルンズおよ
び第２レンズを通過した光は再び平行光１１ＡＢ’ と
され、入射方向と対称な方向に出ていく。As a result, the parallel light ray A that entered the lens 30a perpendicularly from the left hand is condensed and focused at the point F'+=F2. The light that is focused and then diffused is the second lens 30b.
incident on . Since the focal point F2 is arranged in advance to coincide with the focal point F, the light incident on the second lens 30b is converged by the second lens as a parallel light ray Δ゛. Figure 3 (
The arrangement of the first and second lenses 30a and 30b in 2) is the same as in 3rd [2I(1)]. In Fig. 3 (2), the parallel ray B is different from the case of No. 3121 (1) above in that it enters the lens 30a from the left hand at an angle, as indicated by the arrow mark on the optical path. . The light that has passed through the first lens and the second lens is again converted into parallel light 11AB' and exits in a direction symmetrical to the direction of incidence.
第３［Ｊ（１）のｔ％きとは異なって、入射平行光が第
ルンズ３０ａに斜めに入射するため、第ルンズ３０ａに
よって集光された光は黒子面上で光軸■］から離れた点
Ｇに焦点を結ぶ。3rd [Unlike the t% difference in J(1), the incident parallel light enters the lens 30a obliquely, so the light focused by the lens 30a moves away from the optical axis ■ on the mole surface. Focus on point G.
第２レンズ３０ ｂは、第２レンズ３０ ＺＬによって
集光された光を、カメラのファインダ表示やテレビジョ
ンの投影型表示などのそれぞれの用途に応じた表示を行
うために設けられるものである。The second lens 30b is provided to display the light collected by the second lens 30ZL in accordance with the respective purpose, such as a viewfinder display of a camera or a projection type display of a television.
したがってその用途に応じて、明視の距離（たとえば２
５ ｃ ｍ ）ないし無限遠に１象を結ばせる。用途に
よっては第２レンズ３０ ｂを特に配置しなくてもよい
。Therefore, depending on the application, the clear vision distance (e.g. 2
5 cm) or connect one elephant to infinity. Depending on the application, the second lens 30b may not be particularly arranged.
このように凸レンズは入射する光を絞って集束させる効
果があるのて、第３［２１に示した一対の凸レンズ３０
ａと３０ｂの間の焦点Ｆ’、−Ｆ、近傍に液晶表示バ木
ルを挿入し、表示相位領域のうちの表示画素の表示に寄
与する部分に第ルンズ３０ａによって集束させた入射光
が照射するようにする。これによって表示画素のうちで
も表示にあずからない部分や金属配線などの不透明部分
に入射光が照射されることはないので光のす０失はなく
、入射光は有効に表示に利用される。In this way, since the convex lens has the effect of narrowing down and focusing the incident light, the pair of convex lenses 30 shown in the third [21]
A liquid crystal display bar is inserted near the focal point F', -F between a and 30b, and the incident light focused by the first lens 30a is irradiated onto the portion of the display phase region that contributes to the display of the display pixel. I'll do what I do. As a result, the incident light is not irradiated onto parts of the display pixels that are not used for display or opaque parts such as metal wiring, so there is no loss of light and the incident light is effectively used for display.
また、第３１１２１（１）および第３図（２）の場６よ
りも第ルンズ３０ ａと第２レンズ３０ｔ、＋との間隔
を拡げた配置とし、第ルンズ３０ ａの焦点Ｆ′１近伊
に液晶パネルを配置する。第ルンズ３０ａの黒子面上に
集束した光は液晶を照射、透過し、第２レンズ３０ｂを
通過した陵その共役面上に収束して光源の像を結ぶ。よ
って、その位置から第２レンズ３０ｂを明視した状態で
液晶パネルを駆動すると液晶パネルが最も明るく表示さ
れる。In addition, the distance between the second lens 30a and the second lens 30t, + is expanded compared to the field 6 in FIG. 31121 (1) and FIG. Place the LCD panel on the The light focused on the mole surface of the second lens 30a illuminates and passes through the liquid crystal, and converges on the conjugate surface of the mole after passing through the second lens 30b, forming an image of the light source. Therefore, if the liquid crystal panel is driven with the second lens 30b clearly visible from that position, the liquid crystal panel will display the brightest image.
ゆえに、予め本発明の液晶表示装置の応用される分野に
応じて、液晶表示装置と利用者の目の間の距屑を想定し
、その距離に光源の像が結ばれるようにすると液晶表示
バネ・ルが最も明るく見えることになる。Therefore, depending on the field in which the liquid crystal display device of the present invention is applied, the distance between the liquid crystal display device and the user's eyes is assumed in advance, and the image of the light source is focused at that distance.・R will appear the brightest.
さらに、第３１：３（１）および第３［］（２＞では第
ルンズ３０ａに入射光が垂直に入射するか斜めに入射す
るかによって、第ルンズ３０ａによって集光される焦点
の位置が点Ｆ’、＝Ｆ２から点Ｇへとわずかであるが、
黒子面上で光軸Ｈに対して垂直な方向に変動する。した
がって、液晶表示パオ・ルの用途に応じて、液晶表示の
視角依存性や上記の焦点の変動範囲が表示画素内に収ま
るようにレンズアレイの焦点距離ＬＬ、Ｌ２および透明
基板の厚みと算定し、本発明の液晶表示パオ・ルを作製
する。Furthermore, in No. 31:3(1) and No.3[](2>), the position of the focal point condensed by the first lunse 30a depends on whether the incident light is perpendicularly or obliquely incident on the second lunse 30a. Although it is slightly from F', = F2 to point G,
It fluctuates in the direction perpendicular to the optical axis H on the mole surface. Therefore, depending on the use of the liquid crystal display panel, the focal lengths LL and L2 of the lens array and the thickness of the transparent substrate should be calculated so that the viewing angle dependence of the liquid crystal display and the above-mentioned focus variation range are within the display pixel. , a liquid crystal display panel of the present invention is manufactured.
第４（２Ｉは、本発明の池の実施例としてＴＰＴ素子を
スイッチング素子として用いた液晶表示パネルのセル基
板の要部構成説明のための断面図である。ＴＰＴはガラ
スなどの透明な絶縁性基板４１上にゲート電極４２、ゲ
ート絶縁膜４３、半導体膜４４、ソース電極４５および
ドレイン電極４６が順次パターン化されｆ？を層されて
構成される。ドレイン電極４６には、画素電極４７およ
び必要に応じて設けられる蓄積コンデンサ（図示せず）
が接続される。透明基板４１のＴＰＴ素子および画素電
極４７が設けられる面とは反対の面には、前記表示画常
電ｆｉ４７のパターンに対応した位置に、透明基板４１
とは屈折率が異なる領域を有するマイクロレンズアレイ
またはマイクロフレネルレンズアレイ４８が、第１図お
よび第２図に関して説明した方法によって形成される。4th (2I) is a sectional view for explaining the main part structure of a cell substrate of a liquid crystal display panel using a TPT element as a switching element as an embodiment of the present invention. TPT is a transparent insulating material such as glass. A gate electrode 42, a gate insulating film 43, a semiconductor film 44, a source electrode 45, and a drain electrode 46 are sequentially patterned and layered on a substrate 41.The drain electrode 46 includes a pixel electrode 47 and a necessary Storage capacitor (not shown) provided according to
is connected. On the surface of the transparent substrate 41 opposite to the surface on which the TPT element and the pixel electrode 47 are provided, a transparent substrate 41 is provided at a position corresponding to the pattern of the display screen electric current fi 47.
A microlens array or micro Fresnel lens array 48 having regions having a different refractive index than the microlens array 48 is formed by the method described with respect to FIGS. 1 and 2.
薄膜形成法としては真空蒸着法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、アラダマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法などが用いら
れ、シャドウマスクやフォトリングラフィ法の技術によ
ってパターン化される。このＴＰＴが形成された基板で
液晶を封入するセルを構成するとともに、液晶を駆動す
るためにさらに表示画素電極４７の周辺部を遮光してＴ
ＰＴ素子の表示特性劣化を防止する遮光膜、および液晶
分子の軸の配向を整える配向膜が設けられる。次に、ガ
ラスなどの透明基板に走査電極としてＩＴＯがら成る透
明導電膜を真空蒸着法、イオンブレーティングやスパッ
タリングなどの方法によって設け、その上に液晶を配向
させるための配向膜を積層する。透明基板の透明導電膜
、配向膜が設けられる面とは反対の面には、透明基板と
は屈折率の異なる領域を有するマイクロレンズアレイや
マイクロフレネルレンズアレイが形成される。なお、こ
のレンズアレイは）α晶表示バネ・ルの用途によっては
設けなくてもよい。これら２枚の基板をスペーサを介し
て貼り会わせ、両基板の間隙に液晶を注入した後注入口
を封止することによって液晶表示パネルが１ヤ製される
。なお、液晶の動ずヤモードがＴ、Ｎモードの場合には
）α晶表示パネルの両面にさらに偏光板を設ける。Thin film forming methods include vacuum evaporation, sputtering, C
A VD method, an Aradama CVD method, a low pressure CVD method, or the like is used, and patterning is performed using a shadow mask or photolithography technique. The substrate on which this TPT is formed constitutes a cell that encapsulates the liquid crystal, and in order to drive the liquid crystal, the peripheral part of the display pixel electrode 47 is further shielded from light.
A light shielding film that prevents deterioration of the display characteristics of the PT element and an alignment film that aligns the axes of liquid crystal molecules are provided. Next, a transparent conductive film made of ITO is provided as a scanning electrode on a transparent substrate such as glass by a method such as vacuum evaporation, ion blasting, or sputtering, and an alignment film for aligning liquid crystal is laminated thereon. A microlens array or a micro Fresnel lens array having a region having a different refractive index from that of the transparent substrate is formed on the surface of the transparent substrate opposite to the surface on which the transparent conductive film and the alignment film are provided. Note that this lens array may not be provided depending on the use of the α-crystal display spring. A liquid crystal display panel is manufactured by bonding these two substrates together via a spacer, injecting liquid crystal into the gap between the two substrates, and then sealing the injection port. In addition, if the dynamic mode of the liquid crystal is T or N mode, polarizing plates are further provided on both sides of the α-crystal display panel.
半導体ｖ、４４としてｒｌ−型半導体を用いた場き、ゲ
ートＴｉ［４２に正の電圧を印加すると半導体膜４４の
ゲート絶縁膜４３側の界面に電子の蓄積層が形成され、
ソース電極４５とドレイン電極４６との間の抵抗が変調
される。ターｌ−電極４２にはゲート線（図示せず）を
介して周期的に走査パルスが印加されＴＰＴは導通くオ
ン）状態にされる。When an rl-type semiconductor is used as the semiconductor v, 44, when a positive voltage is applied to the gate Ti[42, an electron accumulation layer is formed at the interface of the semiconductor film 44 on the gate insulating film 43 side.
The resistance between source electrode 45 and drain electrode 46 is modulated. A scanning pulse is periodically applied to the tar-electrode 42 via a gate line (not shown), and the TPT is brought into a conductive ON state.
さらにこれに同期してソース′：ｒｉ極４５にはソース
線ＳＬ（図示せず）を介して画（負信号が印加されＴＰ
Ｔを通じて画素電極４７および必要に応じて画素電極４
７とは電気的に平列に設けられる蓄積コンデンサに印加
され液晶を駆動する。蓄積コンデンサは、ＴＰＴが遮［
！７ｒ（オフ）状態の、画素電極１１７が選択されない
非選択期間中にも液晶に印加すべき電圧を保持するため
のものである。液晶の時定数が走査周期に比べて充分大
きければ蓄積コンデンサは特に設けなくてもよい。Furthermore, in synchronization with this, a negative signal is applied to the source':ri pole 45 via the source line SL (not shown), and the TP
Pixel electrode 47 and pixel electrode 4 as necessary through T
7 is electrically applied to a storage capacitor arranged in parallel to drive the liquid crystal. The storage capacitor is blocked by TPT [
! This is to maintain the voltage to be applied to the liquid crystal even during a non-selection period in which the pixel electrode 117 is not selected in the 7r (off) state. If the time constant of the liquid crystal is sufficiently larger than the scanning period, there is no need to provide a storage capacitor.
以上のように液晶表示パネルを格成す・ることによって
、第４１２Ｉの透明基板４１の画禦電臣４７とは反対の
面に入射した光（矢符Ｑて示す）はマイクロレンズアレ
イ４８によって画素電極４７（より正確には画素ＴＬ極
４７と対向する走査電極に挟まれた液晶層）の中心近傍
に焦点を結ぶ。これによって、入射光は透明基板４１に
形成された画素にのみ照射が行われて、液晶に示に寄与
しないＴＰＴ素子や配線５あるいはそれらの間隙などに
入射することはない。とくにＴＰＴ素子などに強照度の
光が長時間照射されることによるスイッチ１７性劣１ヒ
なども防止する光シールド’−ＯＦ設しても表示に影響
はない。これによって、入射光は有効に表示画素を照射
して、従来よりも明るい液晶表示が可能となる。また、
透明基板４１に対向して設けられる透明基板の液晶に臨
む面とは反対の面にもレンズアレイを設けることによっ
て、レンズアレイ４８によって集光され焦点を結んだ漫
拡散しようとする入射光を再び集光することがてき、本
発明の液晶表示装置の応用される分野に適した７乏示３
行うことができる。By arranging the liquid crystal display panel as described above, the light (indicated by arrow Q) incident on the surface of the 412I transparent substrate 41 opposite to the image sensor 47 is transmitted to the pixel by the microlens array 48. It focuses near the center of the electrode 47 (more precisely, the liquid crystal layer sandwiched between the scanning electrodes facing the pixel TL pole 47). As a result, the incident light is irradiated only to the pixels formed on the transparent substrate 41, and does not enter the TPT element, the wiring 5, or the gaps therebetween, which do not contribute to the display of the liquid crystal. In particular, even if a light shield '-OF is installed to prevent damage to the switch 17 due to long-term irradiation of high-intensity light onto the TPT element, etc., the display will not be affected. This allows the incident light to effectively illuminate the display pixels, making it possible to display a brighter liquid crystal display than before. Also,
By providing a lens array on the surface opposite to the surface facing the liquid crystal of the transparent substrate provided opposite to the transparent substrate 41, the incident light that is collected and focused by the lens array 48 and is about to be diffused can be redirected. A liquid crystal display device capable of condensing light and suitable for the field to which the liquid crystal display device of the present invention is applied
It can be carried out.
本発明は、液晶の電気光学的性質や表示電極の動作方式
を変更したものではなく、液晶を封止する透明基板に光
学手段を表示画素毎に形成することによって、表示画素
の中でも表示を制（卸できる部分を中心に入射光が入射
するようにして、入射光の損失を少なくして表示明度を
向上させなムのである。したがって本発明は、ＴＮモー
ド、ＳＴＮモード、Ｇ １＋モード、ＤＳＭ、用仔転モ
ードなどいずれの動作モードに対してら適用可能である
が、特にＴＮモード、ＳＴＮモードおよびＧｌｌモード
が好ましい結果を与える。The present invention does not change the electro-optical properties of the liquid crystal or the operation method of the display electrode, but rather controls the display even within the display pixels by forming optical means for each display pixel on a transparent substrate that seals the liquid crystal. (By making the incident light mainly enter the part that can be removed, the loss of the incident light is reduced and the display brightness is improved. Therefore, the present invention is applicable to the TN mode, STN mode, G1+ mode, DSM The present invention can be applied to any operation mode such as , rotation mode, etc., but especially TN mode, STN mode and Gll mode give preferable results.
また本発明は、モノクローム２色をはしめカラー表示可
能な３色、４色以上の多色液晶）乏示にも適用でき、応
用形磨はグラフィック表示やキャラクタ表示等にも適用
可能である。さらに、多数の液晶表示モジュールを並列
配置し、大画面の表示を得る液晶表示装置にも適用可能
である。The present invention can also be applied to multi-color liquid crystal display (3-color, 4-color or more) capable of displaying color by combining two monochrome colors, and the applied form can also be applied to graphic display, character display, etc. Furthermore, it is also applicable to a liquid crystal display device in which a large number of liquid crystal display modules are arranged in parallel to obtain a large screen display.
発明の効果
本発明によれば、カメラのファインダ表示やテレビジョ
ンなどの投影型表示に用いられる高精細度な液晶表示装
置において、開口率が小さくともその影響を殆ど受けな
い明るい表示が得られる。Effects of the Invention According to the present invention, a bright display that is hardly affected by a small aperture ratio can be obtained in a high-definition liquid crystal display device used for a viewfinder display of a camera or a projection type display of a television.
また、従来表示画素間に存在していた黒い縁取りは表示
されず滑らかな画像が得られる。さらに、レンズアしイ
などの手段を液晶表示装置とは別に外設する必要がなく
、マイクロレンズアレイのパターン形成をホトリソグラ
フィ等、液晶表示バネ・ルＬ７）：ｒ：、ｌｆ！等のパ
ターニング技術を用いて（することがてきるため、レン
ズアレイと表示電極との位置なぜが精度良く行えしかも
全体の構成要素が減少し、省スペース、低コストの液晶
表示装置が得られる。Furthermore, the black border that conventionally existed between display pixels is not displayed, resulting in a smooth image. Furthermore, there is no need to provide a means such as a lens array separately from the liquid crystal display device, and pattern formation of the microlens array can be performed using photolithography or the like. By using patterning techniques such as these, the positions of the lens array and display electrodes can be determined with high precision, and the overall number of components is reduced, resulting in a space-saving, low-cost liquid crystal display device.
第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例の一部分の断
面図、第２図は第１目の液晶表示パネル１の１表示単位
領域を取出して見た断面図、第３図は本発明の液晶表示
装置に用いられろレンズアレイの基本原理を示した図、
第４図は本発明の液晶表示装置の池の実施例の一部分の
断面図、第５図は液晶表示パネルの１表示単位領域を示
す図である。
１・・・液晶表示バ本ル、２ａ、２１Ｊ、４１・・・透
明基板、３εｔ、３ｂ、４７．５５・・・透明重陽およ
び画素電極、６ ａ 、 ６ ｂ 、 ７ ａ 、 ７
ｂ 、 ４８−レンズ形成層およびマイクロレンズア
レイ
代理人 弁理士 西教 圭一部
第
図FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of one display unit area of the first liquid crystal display panel 1, and FIG. A diagram showing the basic principle of the lens array used in the liquid crystal display device of the invention,
FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing one display unit area of a liquid crystal display panel. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Liquid crystal display bulb, 2a, 21J, 41...Transparent substrate, 3εt, 3b, 47.55...Transparent double positive and pixel electrode, 6a, 6b, 7a, 7
b, 48-Lens forming layer and microlens array agent Patent attorney Keishi Saikyo Figure 1
Claims (1)
表示単位領域が行列状に構成された液晶表示装置におい
て、 少なくとも光源光の入射側の透明基板に前記表示単位領
域毎に形成される光学手段であって、入射光を表示画素
内に集光するそのような光学手段を形成したことを特徴
とする液晶表示装置。[Scope of Claims] A liquid crystal display device having a pair of transparent substrates facing each other and display unit areas including display pixels arranged in a matrix, wherein at least the display units are arranged on the transparent substrate on the incident side of the light source light. 1. A liquid crystal display device comprising an optical means formed for each region, the optical means condensing incident light into a display pixel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142696A JPH0769532B2 (en) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Projection display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142696A JPH0769532B2 (en) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Projection display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021816A true JPH021816A (en) | 1990-01-08 |
| JPH0769532B2 JPH0769532B2 (en) | 1995-07-31 |
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ID=15321417
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| JP63142696A Expired - Lifetime JPH0769532B2 (en) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Projection display device |
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| Country | Link |
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