JP2003195275A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明の属する技術分野は液
晶表示装置であり、特に暗室から直射日光下までの広範
な光環境下で高コントラスト比の表示を示す液晶表示装
置である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device which exhibits a high contrast ratio display in a wide range of light environments from a dark room to direct sunlight.
【0002】[0002]
【従来の技術】反射型液晶表示装置は反射板を用いて周
囲から入射する光を反射して表示を行う。周囲の明るさ
によらずコントラスト比が一定であるため、直射日光下
から室内までの比較的明るい環境下で使用可能である。
反射型液晶表示装置に補助光源を組み合わせれば、使用
環境を暗室のような暗い環境下にまで拡張できる。2. Description of the Related Art A reflection type liquid crystal display device uses a reflection plate to reflect light incident from the surroundings for display. Since the contrast ratio is constant regardless of the ambient brightness, it can be used in a relatively bright environment from direct sunlight to indoors.
By combining the reflective liquid crystal display device with an auxiliary light source, the usage environment can be extended to a dark environment such as a dark room.
【0003】バックライトを補助光源に用い、一画素内
に反射電極と透明電極の両方を備えた部分透過型液晶表
示装置は、暗所では透明電極部からバックライト光を透
過して表示を行う。フロントライトを補助光源に用いた
反射型液晶表示装置は、暗所では反射電極部においてフ
ロントライト光を反射して表示を行う。A partially transmissive liquid crystal display device using a backlight as an auxiliary light source and having both a reflective electrode and a transparent electrode in one pixel performs display by transmitting backlight light from the transparent electrode portion in a dark place. . A reflective liquid crystal display device using a front light as an auxiliary light source performs display by reflecting the front light light at a reflective electrode portion in a dark place.
【0004】このうち、バックライトを補助光源に用い
た部分透過型液晶表示装置では、反射表示部と透過表示
部を同時に高開口率化できないので、反射表示,透過表
示とも低輝度になるという問題があった。これに対し
て、特開平11−109417号,特開2000−15
4181では、コリメート性のバックライトとマイクロ
レンズを用いて透過表示部にバックライトの光を集光
し、透過表示の輝度向上を試みている。Among these, in a partially transmissive liquid crystal display device using a backlight as an auxiliary light source, it is not possible to simultaneously increase the aperture ratio of the reflective display portion and the transmissive display portion, so that both the reflective display and the transmissive display have low brightness. was there. On the other hand, JP-A-11-109417 and JP-A-2000-15
4181 attempts to improve the brightness of transmissive display by condensing the light of the backlight on the transmissive display section using a collimating backlight and a microlens.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】個々のマイクロレンズ
は微小であり、かつ他のマイクロレンズと近接して多数
存在するため、個々のレンズの形状制御は困難である。
マイクロレンズの形状が不適切であれば、バックライト
の光を透過表示部に十分に集光できない。マイクロレン
ズの分布と形状はバックライトのコリメート性や透過表
示部の分布も勘案して決定しなければならない。透過表
示部の分布は画素構造にも影響を与える。また、透過表
示部の透過効率が高くなければ高輝度の透過表示が得ら
れない。Since each microlens is very small and a large number of microlenses exist close to other microlenses, it is difficult to control the shape of each lens.
If the shape of the microlens is inappropriate, the light from the backlight cannot be sufficiently condensed on the transmissive display unit. The distribution and shape of the microlenses must be determined in consideration of the collimating property of the backlight and the distribution of the transmissive display portion. The distribution of the transmissive display portion also affects the pixel structure. Further, if the transmissive display section does not have high transmissive efficiency, high-luminance transmissive display cannot be obtained.
【0006】このように、部分透過型の透過表示の輝度
を向上するためには、マイクロレンズの集光効率のみな
らず、部分透過型液晶表示装置の画素設計,バックライ
トのコリメート性、更には表示モードまで含めた全体設
計が必要である。しかし、従来このような全体設計が成
されなかった為、マイクロレンズの集光効率は低く、ま
た部分透過型の透過表示輝度も低かった。そのため、従
来の部分透過型液晶表示装置では、広範な環境下におい
て良好な視認性の表示が得られなかった。As described above, in order to improve the brightness of the partially transmissive transmissive display, not only the condensing efficiency of the microlenses but also the pixel design of the partially transmissive liquid crystal display device, the collimating property of the backlight, and further, The entire design including the display mode is required. However, since such an entire design has not been conventionally made, the light collection efficiency of the microlens is low and the transmissive display brightness of the partial transmission type is low. Therefore, the conventional partially transmissive liquid crystal display device cannot display a good visibility in a wide range of environments.
【0007】本発明が解決しようとする課題は、バック
ライト付の部分透過型液晶表示装置に置けるマイクロレ
ンズの集光効率の向上である。The problem to be solved by the present invention is to improve the light-collecting efficiency of a microlens placed in a partially transmissive liquid crystal display device with a backlight.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】まず始めに、部分透過型
液晶表示装置における透過表示部の配列と形状の特長に
ついて述べる。透過表示部は走査配線と信号配線に平行
な格子状であり、信号線方向の格子間隔は走査配線方向
の格子間隔の3倍である。すなわち、縦線と横線を鮮明
に表示するために各画素は格子状に配置されており、
R,G,B三色のカラーフィルタを併用するため各画素
は走査線方向の長さと信号線方向の長さの比が概略1:
3の長方形状になる。各画素中で透過表示部の占める位
置を一定とすると、透過表示部も格子状に配置され、か
つ信号線方向の格子間隔は走査配線方向の格子間隔の3
倍になる。First, the features of the arrangement and shape of the transmissive display portions in the partial transmissive liquid crystal display device will be described. The transmissive display portion is in a grid shape parallel to the scanning wiring and the signal wiring, and the grid spacing in the signal line direction is three times the grid spacing in the scanning wiring direction. That is, each pixel is arranged in a grid to clearly display the vertical and horizontal lines,
Since the R, G, and B color filters are used together, each pixel has a ratio of the length in the scanning line direction to the length in the signal line direction of about 1:
It becomes a rectangular shape of 3. If the position occupied by the transmissive display section in each pixel is fixed, the transmissive display section is also arranged in a grid pattern, and the grid spacing in the signal line direction is 3 of the grid spacing in the scanning wiring direction.
Double.
【0009】また、透過表示部の形状は正方形状または
縦横比が1に近い長方形状、あるいはまたこれに類似の
多角形状である。これが長辺と短辺の比が概略3:1で
ある長方形状の画素内にあるため、各画素の透過表示部
は走査線方向においてより近接して配列する。Further, the shape of the transmissive display portion is a square shape, a rectangular shape whose aspect ratio is close to 1, or a polygonal shape similar thereto. Since this is within a rectangular pixel having a long side to short side ratio of about 3: 1, the transmissive display portions of each pixel are arranged closer to each other in the scanning line direction.
【0010】透過表示部の形状を正方形状または縦横比
が1に近い長方形状、あるいはまたこれに類似の多角形
状にするのは以下の理由による。液晶層の配向方法はラ
ビング法が一般的であるが、透過表示部と反射表示部間
に段差がある場合、透過表示部と反射表示部の境界線近
傍で配向不良が生じる可能性がある。配向不良低減の
為、透過表示部と反射表示部の境界線近傍の長さをより
短くして配向不良を軽減するために、各画素中における
透過表示部は複数配置せず、1つだけとする。透過表示
部の形状は正方形状または縦横比が1に近い長方形状、
あるいはまた縦横比が1に近い多角形状にする。The reason why the shape of the transmissive display portion is a square shape, a rectangular shape whose aspect ratio is close to 1, or a polygonal shape similar to this is as follows. A rubbing method is generally used as the alignment method of the liquid crystal layer, but if there is a step between the transmissive display section and the reflective display section, there is a possibility that alignment failure occurs near the boundary line between the transmissive display section and the reflective display section. In order to reduce the alignment defect and to reduce the alignment defect by shortening the length in the vicinity of the boundary line between the transmissive display part and the reflective display part, a plurality of transmissive display parts are not arranged in each pixel. To do. The transparent display has a square shape or a rectangular shape with an aspect ratio close to 1.
Alternatively, a polygonal shape having an aspect ratio close to 1 is used.
【0011】更に、透過表示部と反射表示部間に段差を
形成するのは以下の理由による。反射表示部では外部か
ら入射した光を反射電極で反射して表示を行う為、光は
反射前と反射後に液晶層を通過する。すなわち、反射表
示部では光は液晶層を2回通過する。透過表示部では液
晶表示装置の背後に配置されたバックライト光を利用し
て表示を行う為、光は液晶層を1回通過する。このよう
に液晶層を通過する回数が異なる為、反射表示部と透過
表示部では光路長に差が生じ、透過表示部の光路長は反
射表示部の半分になる。この場合、透過表示部の表示効
率が低下する。反射表示部と透過表示部の間に段差を形
成して、透過表示部の液晶層厚を反射表示部よりも厚く
すれば、両者の間の光路長の差を縮小することができ、
透過表示部の表示効率を向上できる。Further, the step is formed between the transmissive display portion and the reflective display portion for the following reason. In the reflective display unit, light incident from the outside is reflected by the reflective electrode for display, so that the light passes through the liquid crystal layer before and after reflection. That is, in the reflective display section, light passes through the liquid crystal layer twice. In the transmissive display unit, since display is performed by using the backlight light arranged behind the liquid crystal display device, the light passes through the liquid crystal layer once. Since the number of times of passing through the liquid crystal layer is different as described above, there is a difference in optical path length between the reflective display section and the transmissive display section, and the optical path length of the transmissive display section is half that of the reflective display section. In this case, the display efficiency of the transmissive display unit is reduced. By forming a step between the reflective display portion and the transmissive display portion and making the liquid crystal layer thickness of the transmissive display portion thicker than that of the reflective display portion, the difference in optical path length between the two can be reduced.
The display efficiency of the transmissive display unit can be improved.
【0012】次に、これに組み合わせるマイクロレンズ
の最適な形状について述べる。マイクロレンズの形状が
より単純であればその形状制御も容易になり、バックラ
イト光をより高い割合で透過表示部に集光できる。ま
た、透過表示部がマイクロレンズの焦点に対して十分に
近傍になる様に、透過表示部とマイクロレンズの相互の
位置を合わせなければならないが、マイクロレンズの形
状が単純であれば位置合わせも容易になる。Next, the optimum shape of the microlens to be combined therewith will be described. If the shape of the microlens is simpler, its shape can be easily controlled and the backlight light can be condensed on the transmissive display portion at a higher rate. Further, the transmissive display unit and the microlens must be aligned with each other so that the transmissive display unit is sufficiently close to the focal point of the microlens. It will be easier.
【0013】前述のように透過表示部が格子状に分布
し、かつ走査線方向においてより近接して配列すること
を考慮すれば、マイクロレンズは円柱プリズム状とし、
その配列方向は走査線に対して平行にすればよい。マイ
クロレンズを凸状にして個々の透過表示部に一対一に対
応させるよりも形状が単純でその制御も容易であり、か
つ透過表示部に対する位置合わせも容易になる。また、
画素サイズを縮小して大容量の高精彩表示を行う場合に
も、マイクロレンズの形状制御と位置合わせがより容易
である。Considering that the transmissive display portions are distributed in a grid pattern and are arranged closer to each other in the scanning line direction as described above, the microlenses have a cylindrical prism shape,
The arrangement direction may be parallel to the scanning line. The shape is simpler and easier to control than the case where the microlenses are made to have a convex shape so as to correspond to the individual transmissive display portions one-to-one, and the alignment with respect to the transmissive display portions is facilitated. Also,
Even when the pixel size is reduced and a large-capacity, high-definition display is performed, the shape control and alignment of the microlens are easier.
【0014】マイクロレンズは自身に入射した光のみを
焦点に集光するため、マイクロレンズの幅を少なくとも
透過表示部の信号配線方向における幅よりも広くすれ
ば、集光の効果が得られる。また、マイクロレンズの断
面形状を2次曲面等の曲面とすれば、発光に角度分布を
有するバックライトと組み合わせた場合でもより高い集
光の効果が得られる。また、マイクロレンズの形状は可
視光の波長に対して十分大きいため、マイクロレンズの
断面形状や高さと幅の比の最適値を求めるには、光線追
跡法が有効である。Since the microlens focuses only the light incident on itself, if the width of the microlens is made wider than at least the width of the transmissive display portion in the signal wiring direction, the effect of focusing can be obtained. Further, if the cross-sectional shape of the microlens is a curved surface such as a quadric surface, a higher light condensing effect can be obtained even when combined with a backlight having an angular distribution for light emission. Since the shape of the microlens is sufficiently large with respect to the wavelength of visible light, the ray tracing method is effective for obtaining the optimum value of the cross-sectional shape of the microlens and the ratio of height to width.
【0015】バックライトのコリメート性が良好であれ
ば、マイクロレンズによるバックライト光の集光効果が
向上する。バックライトの光源には、冷陰極管やエレク
トロルミネッセンス光源が用いられる。特に、エレクト
ロルミネッセンス光源は発光部が微小である為、導光板
の屈折効果,散乱効果,干渉効果によりコリメート性の
高い面光源にすることが可能である。If the collimating property of the backlight is good, the effect of collecting the backlight light by the microlens is improved. A cold cathode tube or an electroluminescence light source is used as a light source of the backlight. In particular, since the electroluminescent light source has a minute light emitting portion, it is possible to make the surface light source highly collimating by the refraction effect, the scattering effect and the interference effect of the light guide plate.
【0016】このとき、光源のコリメート性が一定以上
に向上すると、液晶表示装置の全面が均一に見えなくな
る。液晶表示装置の両端では観察者の観察方向に対する
角度が異なり、両端における観察方向の角度が光源光の
角度分布内に含まれなくなるからである。バックライト
とマイクロレンズの間に拡散板を配置してバックライト
光を拡散すれば、光源強度の面内均一性とコリメート性
を両立できる。At this time, if the collimating property of the light source is improved beyond a certain level, the entire surface of the liquid crystal display device cannot be seen uniformly. This is because the angle with respect to the viewing direction of the viewer is different at both ends of the liquid crystal display device, and the angles of the viewing direction at both ends are not included in the angle distribution of the light source light. By arranging a diffusion plate between the backlight and the microlens to diffuse the backlight light, it is possible to achieve both in-plane uniformity of light source intensity and collimation.
【0017】表示モードには、低駆動電圧で高コントラ
スト比の表示が可能な単偏光板型の表示モードを用い
る。単偏光板型とは、反射表示部に置いて反射板(反射
電極)が液晶層に近接し、液晶層上面に一枚の偏光板と
少なくとも1枚の位相差を積層した構造を有する。透過
表示部では、このほかに液晶層下面に一枚の偏光板と少
なくとも1枚の位相差を有する。As the display mode, a single polarizing plate type display mode capable of displaying a high contrast ratio with a low driving voltage is used. The single polarizing plate type has a structure in which a reflecting plate (reflective electrode) is placed close to the liquid crystal layer when placed in the reflective display section, and one polarizing plate and at least one retardation layer are laminated on the upper surface of the liquid crystal layer. In addition to this, in the transmissive display portion, one polarizing plate and at least one retardation are provided on the lower surface of the liquid crystal layer.
【0018】また、表示モードは電圧印加時の反射率,
透過率変化からノーマリクローズ型,ノーマリオープン
型に分類される。ノーマリクローズ型では電圧印加と共
に反射率,透過率が増大し、ノーマリオープン型では電
圧印加と共に反射率,透過率が減少する。The display mode is the reflectance when a voltage is applied,
It is classified into a normally closed type and a normally open type based on the change in transmittance. In the normally closed type, reflectance and transmittance increase with voltage application, and in the normally open type, reflectance and transmittance decrease with voltage application.
【0019】単偏光板型表示モードをノーマリオープン
型にするためには、電圧が印加され位相差が実質的に0
になった状態の液晶層を用いて暗表示を実現しなければ
ならない。そのためには、上側位相板偏光板,下側位相
板偏光板を何れも4分の1波長板にしなければならな
い。このような制約があるため、ノーマリオープン型の
透過表示は透過効率が低いという欠点がある。液晶層の
ツイスト角やリタデーション,反射表示部と透過表示部
のリタデーションの比などのパラメータを如何様に変え
ても、偏光板の吸収による透過効率の上限値に対して約
半分の透過効率しか得られない。In order to make the single-polarizing plate type display mode normally open, a voltage is applied and the phase difference is substantially zero.
Dark display must be realized by using the liquid crystal layer in the closed state. For that purpose, both the upper phase plate polarizing plate and the lower phase plate polarizing plate must be a quarter wavelength plate. Due to such restrictions, the normally open type transmissive display has a drawback that the transmissive efficiency is low. No matter how the parameters such as the twist angle of the liquid crystal layer, the retardation, and the retardation ratio of the reflective display section and the transmissive display section are changed, only about half the transmission efficiency due to the absorption of the polarizing plate can be obtained. I can't.
【0020】ノーマリクローズ型ではノーマリオープン
型のような偏光板や位相板の制約が存在しないため、偏
光板や位相板や液晶層のパラメータ、更には反射表示部
と透過表示部のリタデーションを最適化することによ
り、偏光板の吸収による透過効率の上限値とほぼ同等の
透過効率が得られる。Since the normally closed type does not have the restrictions of the polarizing plate and the phase plate unlike the normally open type, the parameters of the polarizing plate, the phase plate and the liquid crystal layer, and further the retardation of the reflective display part and the transmissive display part are set. By optimizing, the transmission efficiency almost equal to the upper limit of the transmission efficiency due to the absorption of the polarizing plate can be obtained.
【0021】以上のように、走査線方向においてより近
接した格子状配列する透過表示部と、走査線方向に平行
でかつ画素と同様のピッチで配列した円柱プリズム状マ
イクロレンズと、エレクトロルミネッセンス光源を用い
たコリメート性バックライトと、ノーマリクローズ型の
単偏光板型表示モードを組み合わせることにより、部分
透過型液晶表示装置の透過表示輝度を向上できる。As described above, the transmissive display portions arranged in a lattice shape closer to each other in the scanning line direction, the cylindrical prism-shaped microlenses arranged in parallel to the scanning line direction and at the same pitch as the pixels, and the electroluminescence light source are provided. By combining the collimating backlight used and the normally closed single polarizing plate type display mode, the transmissive display brightness of the partial transmissive liquid crystal display device can be improved.
【0022】本発明の別の実施態様によれば、複数の画
素により表示部が構成され、複数の画素の各画素内に光
透過部と光反射部を有する液晶表示装置で、各画素の光
透過部は各画素のほぼ同じ位置に配置されており、各画
素に配置された光透過部に沿った位置に対応して、円柱
プリズム状のマイクロレンズを走査配線が配置された方
向に配置したというものである。According to another embodiment of the present invention, in a liquid crystal display device in which a display section is composed of a plurality of pixels, and a light transmission section and a light reflection section are provided in each pixel of the plurality of pixels, The transmissive part is arranged at almost the same position of each pixel, and a cylindrical prism-shaped microlens is arranged in the direction in which the scanning wiring is arranged, corresponding to the position along the light transmissive part arranged in each pixel. That is.
【0023】さらには、このマイクロレンズは、光透過
部にマイクロレンズにより集光した光が集まるように配
置しているというものである。Further, the microlens is arranged so that the light condensed by the microlens is collected in the light transmitting portion.
【0024】さらには、このマイクロレンズは、円柱プ
リズム状の頂点位置が、光透過部の位置に略沿うように
配置しているというものである。Further, this microlens is arranged such that the apex position of the cylindrical prism shape is substantially along the position of the light transmitting portion.
【0025】さらには、このマイクロレンズが配置され
た側に光源が配置され、マイクロレンズは光源の光を光
透過部に集光するものであるというものである。Further, a light source is arranged on the side on which the microlens is arranged, and the microlens condenses the light of the light source on the light transmitting portion.
【0026】さらには、画素は複数の信号配線とこの複
数の信号配線に交差するように配置した走査配線に囲ま
れた領域に対応して構成されており、円柱プリズム状の
マイクロレンズは、走査配線が配置された方向に配置さ
れているというものである。Further, the pixel is formed corresponding to a region surrounded by a plurality of signal wirings and scanning wirings arranged so as to intersect with the plurality of signal wirings, and the cylindrical prism-shaped microlens scans. The wiring is arranged in the direction in which it is arranged.
【0027】さらには、信号配線及び走査配線は透明基
板上に配置されており、この透明基板と、別の透明基板
により液晶層を挟持しているというものである。Further, the signal wiring and the scanning wiring are arranged on a transparent substrate, and the liquid crystal layer is sandwiched between this transparent substrate and another transparent substrate.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、具体例を
用いてより詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
【0029】(実施例1)本発明の液晶表示装置の液晶
表示素子とマイクロレンズとバックライトの断面を図1
に示す。液晶表示素子とマイクロレンズとバックライト
が順次積層されている。このうちの、マイクロレンズ3
5と、各画素内の反射表示部38と透過表示部39の配
列関係を図2に示す。マイクロレンズ35は円柱プリズ
ム状であり、画素の短辺方向、即ち走査配線方向53に
平行である。信号配線方向54の画素間隔が0.24mm
であるのに対し、マイクロレンズの幅は0.22mmであ
る。反射電極の外側のサイズが0.234mm×0.074
mmであるのに対し、透過表示部のサイズは0.09mm×
0.06mmであり、画素のほぼ中央に分布する。信号線
方向では各透過表示部は0.15mm の間隔を置いて分布
しているのに対し、走査線方向では0.03mm の間隔と
なっており、走査線方向においてより近接した格子状分
布になっている。マイクロレンズの断面は概略二次曲面
であり、マイクロレンズの中心52は法線方向から見て
透過表示部の中心51に一致する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element, a microlens and a backlight of a liquid crystal display device of the present invention.
Shown in. A liquid crystal display element, a microlens, and a backlight are sequentially stacked. Of these, micro lens 3
5 and the arrangement relationship between the reflective display section 38 and the transmissive display section 39 in each pixel are shown in FIG. The microlens 35 has a cylindrical prism shape and is parallel to the short side direction of the pixel, that is, the scanning wiring direction 53. Pixel spacing in the signal wiring direction 54 is 0.24 mm
On the other hand, the width of the microlens is 0.22 mm. The outer size of the reflective electrode is 0.234 mm × 0.074
mm, while the size of the transmissive display is 0.09 mm ×
It is 0.06 mm, and it is distributed almost in the center of the pixel. In the signal line direction, the transmissive display parts are distributed with a spacing of 0.15 mm, while in the scanning line direction, they are distributed with a spacing of 0.03 mm, which results in a closer grid distribution in the scanning line direction. Has become. The cross section of the microlens is a substantially quadric surface, and the center 52 of the microlens coincides with the center 51 of the transmissive display section when viewed in the normal direction.
【0030】また、マイクロレンズと透過表示部の間に
は第二の基板,下側位相板,下側偏光板,マイクロレン
ズ基板が存在するが、それらの厚さはそれぞれおよそ
0.5mm,0.1mm,0.15mm,0.35mm であるた
め、マイクロレンズと透過表示部はおよそ1mmの間隔が
ある。また、第二の基板,下側位相板,下側偏光板,マ
イクロレンズ基板、及びマイクロレンズの屈折率は1.
5から1.6の範囲内にある。マイクロレンズと透過表
示部の間隔と屈折率を考慮して、マイクロレンズの断面
は概略二次曲面とし、更にその高さと幅の比は0.2 に
した。これにより、特にコリメート性の良好な光が法線
方向から入射した場合、光はマイクロレンズにより透過
表示部に集光される。A second substrate, a lower phase plate, a lower polarizing plate, and a microlens substrate are present between the microlens and the transmissive display portion, and their thicknesses are about 0.5 mm and 0, respectively. Since they are 0.1 mm, 0.15 mm and 0.35 mm, there is a space of about 1 mm between the microlens and the transmissive display. The refractive index of the second substrate, lower phase plate, lower polarizing plate, microlens substrate, and microlens is 1.
It is in the range of 5 to 1.6. In consideration of the distance between the microlens and the transmissive display portion and the refractive index, the cross section of the microlens is a substantially quadric surface, and the height-width ratio is 0.2. As a result, when light with particularly good collimating properties enters from the normal direction, the light is condensed by the microlens on the transmissive display unit.
【0031】液晶表示素子は主に第一の基板11と液晶
層10と第二の基板12から構成され、第一の基板と第
二の基板は液晶層を挟持する。第一の基板は、液晶層に
近接する側にカラーフィルタ13と平坦化層15と共通
電極16と第一の配向膜17を有する。第二の基板の液
晶層に近接する側に薄膜トランジスタ19と第二の配向
膜24を有する。薄膜トランジスタは逆スタガ型であ
り、走査配線と信号配線と反射電極23と透明電極25
に接続されている。走査配線と信号配線は第一の絶縁層
20で絶縁されており、透明電極と反射電極は第二の絶
縁層21で絶縁されている。反射電極と薄膜トランジス
タはスルーホール27で結合されている。反射電極の上
面には第三の絶縁層があり、第三の絶縁層の上面には第
二の配向膜があり、液晶層に近接してその配向方向を規
定する。The liquid crystal display element is mainly composed of a first substrate 11, a liquid crystal layer 10 and a second substrate 12, and the first substrate and the second substrate sandwich the liquid crystal layer. The first substrate has a color filter 13, a flattening layer 15, a common electrode 16, and a first alignment film 17 on the side close to the liquid crystal layer. The thin film transistor 19 and the second alignment film 24 are provided on the side of the second substrate which is close to the liquid crystal layer. The thin film transistor is an inverted stagger type, and includes a scanning wiring, a signal wiring, a reflective electrode 23, and a transparent electrode 25.
It is connected to the. The scanning wiring and the signal wiring are insulated by the first insulating layer 20, and the transparent electrode and the reflective electrode are insulated by the second insulating layer 21. The reflective electrode and the thin film transistor are connected by a through hole 27. A third insulating layer is provided on the upper surface of the reflective electrode, and a second alignment film is provided on the upper surface of the third insulating layer, which is close to the liquid crystal layer and defines the alignment direction.
【0032】1画素中で反射電極の配置された部分が反
射表示部であり、透明電極が配置されている部分が透過
表示部である。透明電極を反射電極の下方に配置し、透
過表示部における液晶層厚を反射表示部よりも約1.5
μm 厚くしている。これにより、透過表示部の液晶層
厚は5.3μm、反射表示部の液晶層厚は3.8μmとな
り、両者の比は約1.4 になる。透過表示部の液晶層厚
と反射表示部の液晶層厚の比を約1.4 にすることによ
り両者の光路差が補償され、反射表示部,透過表示部と
もに、偏光板の吸収に起因する上限値に近い反射効率と
透過効率が得られる。In one pixel, the portion where the reflective electrode is arranged is the reflective display portion, and the portion where the transparent electrode is arranged is the transmissive display portion. The transparent electrode is placed below the reflective electrode, and the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display part is about 1.5 than that of the reflective display part.
μm thicker. As a result, the liquid crystal layer thickness of the transmissive display portion is 5.3 μm, the liquid crystal layer thickness of the reflective display portion is 3.8 μm, and the ratio of the two is approximately 1.4. By setting the ratio of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display part to the liquid crystal layer thickness of the reflective display part to about 1.4, the optical path difference between the two is compensated, and both the reflective display part and the transmissive display part are caused by the absorption of the polarizing plate. A reflection efficiency and a transmission efficiency close to the upper limit can be obtained.
【0033】第一の基板はホウケイサンガラス製であ
り、厚さは0.5mm である。カラーフィルタは赤,緑,
青色を呈する各部分がストライプ状に繰り返して配列し
ており、カラーフィルタに起因する凹凸は樹脂性の平坦
化層により平坦化される。共通電極はIndium Tin Oxide
(ITO)製である。第一の配向膜はポリイミド系高分
子膜であり、ラビング法で配向処理した。The first substrate is made of borosilicate glass and has a thickness of 0.5 mm. Color filters are red, green,
The blue-colored portions are repeatedly arranged in a stripe pattern, and the unevenness caused by the color filter is flattened by the resin flattening layer. Common electrode is Indium Tin Oxide
It is made of (ITO). The first alignment film was a polyimide-based polymer film and was subjected to alignment treatment by a rubbing method.
【0034】第二の基板は第一の基板と同様にホウケイ
サンガラス製であり、厚さは0.5mmである。第二の配
向膜は第一の配向膜と同じポリイミド系高分子膜であ
り、ラビング法で配向処理した。信号配線と走査配線は
クロム製である。The second substrate, like the first substrate, is made of borosilicate glass and has a thickness of 0.5 mm. The second alignment film is the same polyimide polymer film as the first alignment film, and was subjected to the alignment treatment by the rubbing method. The signal wiring and the scanning wiring are made of chrome.
【0035】液晶層のツイスト角は、3V程度の比較的
低い電圧で駆動した際に無着色の明表示が得られやすい
50度に設定した。反射表示部における液晶層厚を3.
8μmに、液晶材料の複屈折を0.072 にした。上側
位相板31には日東電工社製のNRZ位相板を用い、上
側偏光板32には同じく日東電工社製のSEG1425DUHCARS
を用いた。下側位相板33には日東電工社製のNAF位
相板を用い、リタデーションは200nm、遅相軸方位
角は120度に設定した。上側偏光板34には同じく日
東電工社製のSEG1425DUHCARSを用い、その吸収軸方位角
は90度に設定した。以上により、反射表示,透過表示
ともノーマリクローズ型にした。反射表示,透過表示の
印加電圧依存性を図3に示す。いずれも印加電圧と共に
反射表示,透過表示が増加するノーマリクローズ型であ
る。The twist angle of the liquid crystal layer is set to 50 degrees, which makes it easy to obtain an uncolored bright display when driven with a relatively low voltage of about 3V. The liquid crystal layer thickness in the reflective display is 3.
The birefringence of the liquid crystal material was adjusted to 0.072 to 8 μm. An NRZ phase plate manufactured by Nitto Denko is used for the upper phase plate 31, and an SEG1425DUHCARS manufactured by Nitto Denko is also used for the upper polarization plate 32.
Was used. A NAF phase plate manufactured by Nitto Denko Corporation was used as the lower phase plate 33, and the retardation was set to 200 nm and the slow axis azimuth angle was set to 120 degrees. Similarly, SEG1425DUHCARS manufactured by Nitto Denko Corp. was used as the upper polarizing plate 34, and its absorption axis azimuth was set to 90 degrees. As a result, both reflective display and transmissive display are normally closed type. Figure 3 shows the applied voltage dependence of reflective display and transmissive display. Both are normally closed types in which reflective display and transmissive display increase with applied voltage.
【0036】ここで、方位角は、液晶表示装置を上側基
板側の法線方向から観察し、液晶層のツイスト角をΦと
すると、下側基板の配向処理方向を0.5Φ 度として反
時計回りに定義した。液晶層には高抵抗のフッ素系液晶
材料を用いた。直径が3.9μmの真球状のポリマービ
ーズを1mm2 あたり約100個の割合で分散し、これに
より反射表示部における液晶層厚を全体にわたってほぼ
均一にした。Here, the azimuth angle is counterclockwise when the liquid crystal display device is observed from the normal direction of the upper substrate side and the twist angle of the liquid crystal layer is Φ, the orientation processing direction of the lower substrate is 0.5Φ degree. Defined around. A high resistance fluorine-based liquid crystal material was used for the liquid crystal layer. True spherical polymer beads having a diameter of 3.9 μm were dispersed at a rate of about 100 particles per 1 mm 2 to make the liquid crystal layer thickness in the reflective display area substantially uniform.
【0037】マイクロレンズは以下のようにして作成し
た。透明な基板上に感光性レジスト膜を形成し、これに
フォトマスクを積層してパターン露光することにより、
レジスト膜をストライプ状に配列するように残した。次
にこれを加熱してレジスト膜を軟化させて、その断面形
状を凸状にし、かつ底面を拡大して互いにより近接する
ようにした。以上のようにして、円柱プリズム状の突起
が平行に配列した構造のマイクロレンズを作成した。The microlens was prepared as follows. By forming a photosensitive resist film on a transparent substrate, stacking a photomask on it, and performing pattern exposure,
The resist film was left so as to be arranged in stripes. Next, this was heated to soften the resist film so that its cross-sectional shape was convex and the bottom surface was enlarged so as to be closer to each other. As described above, a microlens having a structure in which cylindrical prism-shaped projections were arranged in parallel was prepared.
【0038】あるいはまた、この上に金属膜を形成して
表面を硬化し、これを用いて押し型を作製して、更には
この押し型を用いて基板上の樹脂膜を押し型加工してマ
イクロレンズを作製してもよい。この他にも、金属面を
切削したものを押し型として用い、プラスチック基板を
押し型加工してもよい。Alternatively, a metal film is formed on this, the surface is hardened, a pressing die is produced using this, and further, the resin film on the substrate is processed by using this pressing die. Microlenses may be made. In addition to this, a metal substrate may be used as a pressing die and a plastic substrate may be pressed.
【0039】バックライト36は概略長方形状の形状の
導光体の頂点に白色のエレクトロルミネッセンス光源を
2個有する構成であり、エレクトロルミネッセンス光源
は対角線方向に向けて主に発光する。これを、導光体底
面の微小な突起部の干渉効果を利用して、液晶表示素子
側に反射する。バックライトを発した光はコリメート性
が高いが、面内の輝度分布の均一性が低い。拡散フィル
ムを通過させることにより面内の輝度分布をより均一に
する。拡散フィルムを通過した時点での、発光強度の角
度依存性を図4に示す。ここで、図4の横軸は法線方向
を0度とした極角である。発光強度の半値幅が約20度
であり、良好なコリメート性を示す。The backlight 36 has a structure in which two white electroluminescent light sources are provided at the apex of a light guide having a substantially rectangular shape, and the electroluminescent light sources mainly emit light in a diagonal direction. This is reflected to the liquid crystal display element side by utilizing the interference effect of the minute projections on the bottom surface of the light guide. The light emitted from the backlight has high collimating property, but the uniformity of the in-plane luminance distribution is low. The in-plane brightness distribution is made more uniform by passing through the diffusion film. FIG. 4 shows the angle dependence of the emission intensity at the time of passing through the diffusion film. Here, the horizontal axis of FIG. 4 is a polar angle with the normal direction being 0 degree. The full width at half maximum of the emission intensity is about 20 degrees, which shows good collimating properties.
【0040】以上のようにして作製した部分透過型液晶
表示装置の透過表示輝度を測定したところ、72cd/m
2 であった。また、マイクロレンズを除いて透過表示輝
度を測定したところ、47cd/m2 であった。以上よ
り、マイクロレンズを除いた場合に比べて約1.5 倍の
輝度向上の効果が得られた。When the transmissive display brightness of the partially transmissive liquid crystal display device manufactured as described above was measured, it was 72 cd / m.
Was 2 . When the transmissive display luminance was measured without the microlens, it was 47 cd / m 2 . From the above, an effect of improving the brightness by about 1.5 times as compared with the case where the microlens is removed is obtained.
【0041】(実施例2)本実施例の液晶表示装置の断
面を図5に示す。実施例1の液晶表示装置ではマイクロ
レンズを下側位相板と下側偏光板の下方に配置したが、
本実施例では下側位相板の上方に配置して、第二の基板
に直接貼り付けた。下側位相板と下側偏光板は別途基板
上に貼り付けた。(Embodiment 2) FIG. 5 shows a cross section of a liquid crystal display device of this embodiment. In the liquid crystal display device of Example 1, the microlens is arranged below the lower phase plate and the lower polarizing plate.
In this embodiment, it is arranged above the lower phase plate and directly attached to the second substrate. The lower phase plate and the lower polarizing plate were separately attached on the substrate.
【0042】その結果、マイクロレンズと透明電極の間
には下側基板とマイクロレンズ基板が介在する構成にな
った。マイクロレンズと透明電極間の間隔はおよそ0.
85mmに短縮したが、間隔の変化は十分に小さいため、
マイクロレンズの高さと幅の比は実施例1と同様に0.
2とした。As a result, the lower substrate and the microlens substrate are interposed between the microlens and the transparent electrode. The distance between the microlens and the transparent electrode is about 0.
It was shortened to 85 mm, but the change in the spacing is small enough,
The ratio of the height to the width of the microlens is 0.1 as in the first embodiment.
It was set to 2.
【0043】透過表示輝度を測定したところ65cd/m
2 であり、マイクロレンズを除いた場合には43cd/m
2であった。マイクロレンズを除いた場合に比べて約1.
5倍の輝度が得られた。When the transmissive display luminance was measured, it was 65 cd / m.
2 and 43 cd / m without the microlens
Was 2 . Compared to the case without the micro lens, about 1.
A brightness of 5 times was obtained.
【0044】(実施例3)実施例2の液晶表示装置にお
いて、マイクロレンズを第二の基板上に直接形成した。
この場合の本発明の液晶表示装置の断面図を図10に示
す。Example 3 In the liquid crystal display device of Example 2, microlenses were directly formed on the second substrate.
FIG. 10 shows a sectional view of the liquid crystal display device of the present invention in this case.
【0045】その結果、マイクロレンズと透明電極の間
には第二の基板のみが介在する構成になった為、両者の
間隔はおよそ0.5mm になった。マイクロレンズと透明
電極の間隔が小さくなった為、マイクロレンズの焦点距
離をそれに応じて減少しなければならない。光が屈折す
る角度を大きくしなければならないため、マイクロレン
ズの高さと幅の比を増大しなければならない。そこで、
マイクロレンズの高さと幅の比を0.3とした。透過表
示輝度は80cd/m2であり、マイクロレンズを除いた
場合には48cd/m2 であった。マイクロレンズを除い
た場合に比べて約1.7倍の輝度が得られた。As a result, only the second substrate was interposed between the microlens and the transparent electrode, so that the distance between them was about 0.5 mm. Since the distance between the microlens and the transparent electrode has become smaller, the focal length of the microlens must be reduced accordingly. Since the angle at which light is refracted must be increased, the height-to-width ratio of the microlenses must be increased. Therefore,
The ratio of height to width of the microlens was set to 0.3. Transmissive display luminance was 80 cd / m 2, when excluding the microlens was 48 cd / m 2. The brightness was about 1.7 times that obtained when the microlens was removed.
【0046】(実施例4)実施例3の構成では、マイク
ロレンズと透明電極の間に下側基板だけが介在する構成
であり、マイクロレンズの屈折率と下側基板の屈折率は
共に1.5〜1.6である。この構成において、輝度向上
が得られるパラメータの範囲を光線追跡法を用いて計算
した。具体的には、マイクロレンズを微小な平面の集合
体と見なし、何れの微小平面にも同様の角度分布でバッ
クライトの光が入射し、かつ幾何光学的な屈折と反射が
生じるものと仮定した。マイクロレンズの高さと幅の比
と、マイクロレンズと透明電極の間隔を様々に変えて、
透過率向上の効果が得られるパラメータの組み合わせを
求めた。(Embodiment 4) In the construction of Embodiment 3, only the lower substrate is interposed between the microlens and the transparent electrode, and the refractive index of the microlens and the lower substrate are both 1. It is 5 to 1.6. In this configuration, the range of parameters that can improve the brightness was calculated using the ray tracing method. Specifically, it is assumed that the microlens is regarded as an aggregate of minute planes, and the light of the backlight is incident on any of the minute planes with a similar angle distribution, and geometrical refraction and reflection occur. . By changing the height-width ratio of the microlens and the distance between the microlens and the transparent electrode,
A combination of parameters that can obtain the effect of improving the transmittance was obtained.
【0047】このとき、マイクロレンズを用いない場合
に比較して輝度向上の効果が得られたパラメータの組み
合わせを図6に示す。xをマイクロレンズと透明電極の
間隔で単位をmm、yをマイクロレンズの高さと幅の比と
すると、輝度向上の効果が得られたパラメータの組み合
わせは、(x,y)=(1.8,0.1),(1.5,0.
2),(0.65,0.5),(0.1,0.5),(0.
1,0.2),(0.35,0.1)を頂点とする多角形内
に分布している。At this time, FIG. 6 shows a combination of parameters with which the effect of improving the brightness is obtained as compared with the case where the microlens is not used. If x is the distance between the microlens and the transparent electrode, and the unit is mm, and y is the ratio of the height and width of the microlens, the combination of parameters that has the effect of improving the brightness is (x, y) = (1.8 , 0.1), (1.5, 0.
2), (0.65, 0.5), (0.1, 0.5), (0.
1, 0.2), (0.35, 0.1) are distributed in a polygon having vertices.
【0048】また、マイクロレンズを用いない場合に比
較して1.25倍以上の輝度向上の効果が得られたパラ
メータの組み合わせを図7に示す。(x,y)=(1.
5,0.1),(1.3,0.2),(0.55,0.
5),(0.1,0.5),(0.3,0.2),(0.
9,0.1)を頂点とする多角形内に分布している。FIG. 7 shows a combination of parameters with which the effect of improving the brightness by 1.25 times or more as compared with the case where no microlens is used is obtained. (X, y) = (1.
5, 0.1), (1.3, 0.2), (0.55, 0.
5), (0.1, 0.5), (0.3, 0.2), (0.
It is distributed in a polygon with the vertices at 9, 0.1).
【0049】マイクロレンズを用いない場合に比較して
1.5倍以上の輝度向上の効果が得られたパラメータの
組み合わせを図8に示す。(x,y)=(1.15,0.
17),(0.45,0.5),(0.15,0.5),(0.
3,0.3),(0.5,0.2),(0.7,0.17)を
頂点とする多角形内に分布している。実施例1では
(x,y)=(1.0,0.2)であり、実施例2では
(x,y)=(0.85,0.2)であり、実施例3では
(x,y)=(0.5,0.3)であり、何れも図8に示
した範囲内に分布している。FIG. 8 shows a combination of parameters with which the effect of improving the brightness by 1.5 times or more as compared with the case where no microlens is used is obtained. (X, y) = (1.15,0.
17), (0.45, 0.5), (0.15, 0.5), (0.
3, 0.3), (0.5, 0.2), and (0.7, 0.17) are distributed in a polygon having vertices. In Example 1, (x, y) = (1.0, 0.2), in Example 2, (x, y) = (0.85, 0.2), and in Example 3, (x , Y) = (0.5, 0.3), both of which are distributed within the range shown in FIG.
【0050】以上より、マイクロレンズアレイと透明電
極の間隔(mm)、マイクロレンズの高さと幅の比の組み
合わせを(1.8,0.1),(1.5,0.2),(0.6
5,0.5),(0.1,0.5),(0.1,0.2),
(0.35,0.1)を頂点とする多角形内で選択すると
輝度向上の効果が得られ、望ましくは(1.5,0.
1),(1.3,0.2),(0.55,0.5),(0.
1,0.5),(0.3,0.2),(0.9,0.1)を頂
点とする多角形内で選択すると1.25倍以上の輝度向
上の効果が得られ、更に望ましくは(1.1,0.1
7),(0.45,0.5),(0.15,0.5),
(0.3,0.3),(0.5,0.2),(0.7,0.1
7)を頂点とする多角形内で選択すると1.5倍以上の
輝度向上の効果が得られる。From the above, the combination of the distance (mm) between the microlens array and the transparent electrode and the ratio of the height and width of the microlens is (1.8, 0.1), (1.5, 0.2), ( 0.6
5, 0.5), (0.1, 0.5), (0.1, 0.2),
When selected within a polygon having (0.35, 0.1) as a vertex, an effect of improving the brightness can be obtained, and preferably (1.5, 0.1).
1), (1.3, 0.2), (0.55, 0.5), (0.
1,0.5), (0.3, 0.2), (0.9, 0.1) If you select within a polygon with vertices, you can get the effect of 1.25 times more brightness improvement. More preferably (1.1, 0.1
7), (0.45, 0.5), (0.15, 0.5),
(0.3, 0.3), (0.5, 0.2), (0.7, 0.1)
By selecting within a polygon with 7) as the apex, an effect of improving the brightness by 1.5 times or more can be obtained.
【0051】(実施例5)実施例1の液晶表示装置にお
いて、拡散フィルムの拡散性を変えて、コリメート性が
様々に異なるバックライトを作製した。発光強度の極角
依存性における半値幅をコリメート性と定義すると、実
施例1のバックライトのコリメート性は20度である。
その他に、コリメート性が14度,32度,40度,5
5度のバックライトが得られた。また、拡散フィルムを
除いたところ、コリメート性が10度のバックライトが
得られた。Example 5 In the liquid crystal display device of Example 1, backlights having different collimating properties were produced by changing the diffusivity of the diffusing film. When the full width at half maximum in the polar angle dependence of the emission intensity is defined as the collimating property, the collimating property of the backlight of Example 1 is 20 degrees.
In addition, the collimating property is 14 degrees, 32 degrees, 40 degrees, 5
A backlight of 5 degrees was obtained. Further, when the diffusion film was removed, a backlight having a collimating property of 10 degrees was obtained.
【0052】マイクロレンズを除いた場合に比較した輝
度向上の効果を図9に示す。図9の縦軸は、マイクロレ
ンズを除いた場合に比較した輝度向上の効果である。コ
リメート性が55度と40度の場合には輝度向上の効果
はほとんど見られないが、これよりもバックライトのコ
リメート性が向上するにつれて輝度向上の効果が増加す
ることがわかる。図9より、コリメート性が35度を超
えると輝度向上の効果が得られる。FIG. 9 shows the effect of improving the brightness as compared with the case where the microlens is removed. The vertical axis of FIG. 9 represents the effect of improving the brightness as compared with the case where the microlens is removed. When the collimating properties are 55 degrees and 40 degrees, the effect of improving the brightness is hardly seen, but it can be seen that the effect of improving the brightness increases as the collimating property of the backlight improves. From FIG. 9, when the collimating property exceeds 35 degrees, the effect of improving the brightness can be obtained.
【0053】バックライトのコリメート性が向上すれば
輝度向上の効果が増大するが、その一方で、輝度の面内
均一性が低下する。例えば、携帯電話用の液晶表示装置
の場合その幅は約3cmであり、これを30cm離れて観察
する場合、両端を結ぶ角は約5度になる。そのため、発
光強度の極角依存性における半値幅は、最低でも5度は
必要である。If the collimating property of the backlight is improved, the effect of improving the brightness is increased, but on the other hand, the in-plane uniformity of the brightness is deteriorated. For example, a liquid crystal display device for a mobile phone has a width of about 3 cm, and when it is observed at a distance of 30 cm, the angle connecting both ends is about 5 degrees. Therefore, the full width at half maximum in the polar angle dependence of the emission intensity needs to be at least 5 degrees.
【0054】以上より、コリメート性を5度以上,35
度以下にすれば、輝度向上の効果が得られてかつ実用上
十分な輝度の面内均一性が得られる。From the above, the collimating property is 5 degrees or more, 35
When the degree is less than or equal to the degree, the effect of improving the brightness can be obtained, and the in-plane uniformity of the brightness which is practically sufficient can be obtained.
【0055】(実施例6)実施例1の液晶表示装置にお
いて、凹凸形成層を除き、第一の基板と上側位相板の間
に拡散粘着剤30を新たに配置した。拡散粘着剤は微粒
子を多数含んだ粘着剤であり、微粒子の屈折率が粘着剤
とは異なることにより拡散が生じる。凹凸形成層を除い
たことにより反射電極が鏡面になっても、拡散粘着剤に
より反射光が拡散されるため、紙に似た品位の反射表示
が得られる。このようなより簡略化した構成において
も、実施例1とほぼ同様の輝度向上の効果が得られる。(Example 6) In the liquid crystal display device of Example 1, a diffusion adhesive 30 was newly arranged between the first substrate and the upper phase plate except the concavo-convex forming layer. The diffusion adhesive is an adhesive containing a large number of fine particles, and diffusion occurs because the refractive index of the fine particles is different from that of the adhesive. Even if the reflection electrode becomes a mirror surface by removing the concavo-convex forming layer, since the reflected light is diffused by the diffusion adhesive, a reflective display with a quality similar to paper can be obtained. Even with such a simpler configuration, almost the same effect of improving the brightness as in the first embodiment can be obtained.
【0056】これらの実施例により、本発明の液晶表示
装置では高効率の反射表示と透過表示が得られるため、
これを携帯型の情報機器等に搭載すれば、暗所から直射
日光下に及ぶ広範な光環境下においてその表示特性を一
層向上する効果が得られる。例えば、広範な光環境下に
おいて表示の明るさを向上できる。高色純度のカラーフ
ィルタを搭載すれば、表示の明るさを従来同等に保った
上で色再現範囲を拡大できる。以上のようにして、広範
な環境下で良好な視認性の表示を与える液晶表示装置が
実現される。According to these examples, since the liquid crystal display device of the present invention can obtain highly efficient reflective display and transmissive display,
If this is mounted on a portable information device or the like, an effect of further improving the display characteristics under a wide range of light environments ranging from a dark place to direct sunlight can be obtained. For example, display brightness can be improved in a wide range of lighting environments. If a color filter with high color purity is installed, it is possible to expand the color reproduction range while maintaining the same display brightness as before. As described above, a liquid crystal display device that provides a display with good visibility in a wide range of environments is realized.
【0057】[0057]
【発明の効果】本発明によれば、マイクロレンズの集光
効率の向上が可能なバックライト付の部分透過型液晶表
示装置を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a partially transmissive liquid crystal display device with a backlight capable of improving the light-collecting efficiency of the microlenses.
【図1】実施例1の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device of Example 1.
【図2】実施例1における透過表示部とマイクロレンズ
の分布を示す透視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a distribution of a transmissive display section and microlenses in Example 1.
【図3】実施例1における反射率と透過率の印加電圧依
存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing applied voltage dependence of reflectance and transmittance in Example 1.
【図4】実施例1のバックライトの発光強度の角度依存
性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the angle dependence of the emission intensity of the backlight of Example 1.
【図5】実施例2の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device of Example 2.
【図6】マイクロレンズを用いない場合に比較して輝度
向上の効果が得られたマイクロレンズと透明電極の間隔
と、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合わせを示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a combination of the distance between the microlens and the transparent electrode, which has the effect of improving the brightness as compared with the case where the microlens is not used, and the ratio of the height and the width of the microlens.
【図7】マイクロレンズを用いない場合に比較して1.
25 倍の輝度向上の効果が得られたマイクロレンズと
透明電極の間隔と、マイクロレンズの高さと幅の比の組
み合わせを示す図である。FIG. 7: Compared to the case without using a microlens, 1.
It is a figure which shows the combination of the space | interval of the microlens and the transparent electrode with which the effect of 25 times the brightness improvement was acquired, and the ratio of the height and width of the microlens.
【図8】マイクロレンズを用いない場合に比較して1.
5倍の輝度向上の効果が得られたマイクロレンズと透明
電極の間隔と、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合
わせを示す図である。[Fig. 8] Compared to the case without using a microlens, 1.
It is a figure which shows the combination of the space | interval of the microlens and the transparent electrode with which the effect of the brightness improvement of 5 times was acquired, and the ratio of the height and width of the microlens.
【図9】輝度向上の効果の、バックライトのコリメート
性に対する依存性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the dependence of the effect of improving the brightness on the collimating property of the backlight.
【図10】実施例3の液晶表示装置の構成を示す断面図
である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device of Example 3.
【図11】実施例6の液晶表示装置の構成を示す断面図
である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device of Example 6.
10…液晶層、11…第一の基板、12…第二の基板、
13…カラーフィルタ、15…平坦化層、16…共通電
極、17…第一の配向膜、19…薄膜トランジスタ、2
0…第一の絶縁層、21…第二の絶縁層、22…凹凸形
成層、23…反射電極、24…第二の配向膜、25…透
明電極、27…スルーホール、30…拡散粘着材、31
…上側位相板、32…上側偏光板、33…下側位相板、
34…下側偏光板、35…マイクロレンズ、36…バッ
クライト、37…プリズムシート、38…反射表示部、
39…透過表示部、40…拡散フィルム、41…マイク
ロレンズ基板、51…透過表示部の中心、52…マイク
ロレンズの中心、53…走査配線方向、54…信号配線
方向。10 ... Liquid crystal layer, 11 ... First substrate, 12 ... Second substrate,
13 ... Color filter, 15 ... Flattening layer, 16 ... Common electrode, 17 ... First alignment film, 19 ... Thin film transistor, 2
0 ... First insulating layer, 21 ... Second insulating layer, 22 ... Concavo-convex forming layer, 23 ... Reflective electrode, 24 ... Second alignment film, 25 ... Transparent electrode, 27 ... Through hole, 30 ... Diffusion adhesive material , 31
... upper phase plate, 32 ... upper polarizing plate, 33 ... lower phase plate,
34 ... Lower polarizing plate, 35 ... Microlens, 36 ... Backlight, 37 ... Prism sheet, 38 ... Reflective display section,
39 ... Transmissive display part, 40 ... Diffusion film, 41 ... Microlens substrate, 51 ... Center of transmissive display part, 52 ... Center of microlens, 53 ... Scanning wiring direction, 54 ... Signal wiring direction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/1343 G02F 1/1343 (72)発明者 檜山 郁夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H091 FA08X FA08Z FA11Z FA14Y FA28Z FA29Z FA32Z FA43Z FA44Z FB02 FC22 FC26 FD13 GA03 LA16 LA17 2H092 GA17 HA03 HA05 JA24 NA01 PA07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme code (reference) G02F 1/1343 G02F 1/1343 (72) Inventor Ikuo Hiyama 7-1, 1-1 Mikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory F-term (reference) 2H091 FA08X FA08Z FA11Z FA14Y FA28Z FA29Z FA32Z FA43Z FA44Z FB02 FC22 FC26 FD13 GA03 LA16 LA17 2H092 GA17 HA03 HA05 JA24 NA01 PA07
Claims (14)
駆動部から構成され、前記第一の基板と第二の基板は液
晶層を挟持してかつ駆動部に接続されており、第一の基
板は共通電極を備え、第二の基板は複数の信号配線と走
査配線を備え、第二の基板の信号配線と走査配線の交差
部にはアクティブ素子を備え、第二の基板の各アクティ
ブ素子には透明電極と反射電極が接続され、各画素は透
過表示部と反射表示部を含みかつ格子状に分布する液晶
表示装置であって、 マイクロレンズとバックライトを背後に備え、各マイク
ロレンズは円柱プリズム状の形状でかつ走査配線に平行
に分布し、各マイクロレンズは各画素の透過表示部にバ
ックライト光を集光する液晶表示装置。1. A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer,
A driving unit, the first substrate and the second substrate sandwich a liquid crystal layer and are connected to the driving unit, the first substrate has a common electrode, and the second substrate has a plurality of signals. Wiring and scanning wiring are provided, active elements are provided at the intersections of signal wiring and scanning wiring on the second substrate, transparent electrodes and reflection electrodes are connected to each active element on the second substrate, and each pixel is transparent. A liquid crystal display device that includes a display unit and a reflective display unit and is distributed in a grid pattern, including a microlens and a backlight behind, and each microlens is in the shape of a cylindrical prism and is distributed parallel to the scanning wiring. Each microlens is a liquid crystal display device that collects backlight light on the transmissive display part of each pixel.
おり、かつマイクロレンズの中心線上に分布することを
特徴とする請求項1の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transmissive display portions in each pixel are distributed in a grid pattern, and are distributed on the center line of the microlenses.
く、かつ信号線方向の画素間隔と同等若しくはこれより
も狭いことを特徴とする請求項1の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the width of the microlens is wider than that of the transmissive display portion and is equal to or narrower than the pixel spacing in the signal line direction.
し、その極大は法線方向付近にあり、発光強度の半値幅
は5度以上,35度以下であることを特徴とする請求項
1の液晶表示装置。4. The light intensity of the backlight has an angle dependence, its maximum is in the vicinity of the normal direction, and the full width at half maximum of the emission intensity is 5 degrees or more and 35 degrees or less. 1. Liquid crystal display device.
で表し、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合わせを
(x,y)とすると、(x,y)が(1.8,0.1),
(1.5,0.2),(0.65,0.5),(0.1,0.
5),(0.1,0.2),(0.35,0.1 )を頂点と
する多角形内であることを特徴とする請求項1の液晶表
示装置。5. The distance between the microlens and the transparent electrode is in mm.
, And the combination of the height and width of the microlens is (x, y), (x, y) is (1.8, 0.1),
(1.5, 0.2), (0.65, 0.5), (0.1, 0.
5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is in a polygon having vertices 5), (0.1, 0.2) and (0.35, 0.1).
で表し、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合わせを
(x,y)とすると、(x,y)が(1.5,0.1),
(1.3,0.2),(0.55,0.5),(0.1,0.
5),(0.3,0.2),(0.9,0.1)を頂点とする
多角形内であることを特徴とする請求項5の液晶表示装
置。6. The distance between the microlens and the transparent electrode is in mm
, And the combination of the ratio of the height and width of the microlens is (x, y), (x, y) is (1.5, 0.1),
(1.3, 0.2), (0.55, 0.5), (0.1, 0.
The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the liquid crystal display device is in a polygon having vertices 5), (0.3, 0.2), and (0.9, 0.1).
で表し、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合わせを
(x,y)とすると、(1.1,0.17),(0.45,
0.5),(0.15,0.5),(0.3,0.3),(0.
5,0.2),(0.7,0.17)を頂点とする多角形内
であることを特徴とする請求項6の液晶表示装置。7. The unit between the microlens and the transparent electrode is mm.
And the combination of the height and width ratio of the microlens is (x, y), (1.1, 0.17), (0.45,
0.5), (0.15, 0.5), (0.3, 0.3), (0.
5. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the liquid crystal display device is in a polygon having vertices of (5, 0.2) and (0.7, 0.17).
反射率,透過率が増大するノーマリブラック型の印加電
圧特性を示すことを特徴とする請求項1の液晶表示装
置。8. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective display portion and the transmissive display portion exhibit a normally black type applied voltage characteristic in which reflectance and transmittance increase with applied voltage.
の画素の各画素内に光透過部と光反射部を有する液晶表
示装置において、 各画素の光透過部は各画素のほぼ同じ位置に配置されて
おり、 各画素に配置された光透過部に沿った位置に対応して、
円柱プリズム状のマイクロレンズを走査配線が配置され
た方向に配置したことを特徴とする液晶表示装置。9. A liquid crystal display device, wherein a display portion is composed of a plurality of pixels, and a light transmitting portion and a light reflecting portion are provided in each pixel of the plurality of pixels. In the liquid crystal display device, the light transmitting portion of each pixel is located at substantially the same position of each pixel. Are arranged in the position corresponding to the position along the light transmission part arranged in each pixel,
A liquid crystal display device characterized in that a cylindrical prism-shaped microlens is arranged in a direction in which a scanning wiring is arranged.
該マイクロレンズにより集光した光が集まるように配置
したことを特徴とする請求項9の液晶表示装置。10. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the microlens is arranged so that the light condensed by the microlens is collected in the light transmitting portion.
の頂点位置が、前記光透過部の位置に略沿うように配置
したことを特徴とする請求項9又は10の液晶表示装
置。11. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the microlenses are arranged such that the apex positions of cylindrical prisms are substantially along the positions of the light transmitting portions.
源が配置され、前記マイクロレンズは前記光源の光を前
記光透過部に集光することを特徴とする請求項9〜11
のいずれか1項に記載の液晶表示装置。12. A light source is arranged on the side where the microlens is arranged, and the microlens collects the light of the light source on the light transmitting portion.
The liquid crystal display device according to any one of 1.
号配線に交差するように配置した走査配線に囲まれた領
域に対応して構成されており、前記円柱プリズム状のマ
イクロレンズは、前記走査配線が配置された方向に配置
されていることを特徴とする請求項9〜12のいずれか
1項に記載の液晶表示装置。13. The pixel is configured to correspond to a region surrounded by a plurality of signal wirings and a scanning wiring arranged so as to intersect the plurality of signal wirings, and the cylindrical prism-shaped microlens includes: 13. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the scanning wiring is arranged in a direction in which the scanning wiring is arranged.
板上に配置されており、該透明基板と、別の透明基板に
より液晶層を挟持していることを特徴とする請求項13
の液晶表示装置。14. The signal line and the scanning line are arranged on a transparent substrate, and a liquid crystal layer is sandwiched between the transparent substrate and another transparent substrate.
Liquid crystal display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001390797A JP2003195275A (en) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Liquid crystal display device |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003195275A true JP2003195275A (en) | 2003-07-09 |
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ID=27598572
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2001
- 2001-12-25 JP JP2001390797A patent/JP2003195275A/en active Pending
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