JP2005099440A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Yuzo Hayashi
祐三 林
Tatsumaro Yamashita
龍麿 山下
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transflective liquid crystal display device capable of increasing the luminance in transmission without increasing the brightness of a light source or making the aperture area of a reflecting film larger. <P>SOLUTION: Light reflected on the uneven surface 5a of a backlight 5 exits from the top surface of the backlight 5. Then, the light (illumination light) of the backlight 5 is made incident on individual converging lenses 45a constituting a lenticular lens 45. The illumination light G is condensed to the inside of a light shielding wall 35 demarcating individual pixels 36 through the converging operation of the converging lenses 45a. Consequently, illumination light which is lost by impinging on an area B of the light shield wall 35 demarcating the respective pixels 36 is greatly reduced and light emitted from the individual pixels 36 can be increased. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示パネルと、表示パネルを駆動する駆動回路と、表示パネルを照明する照明装置とを備えた液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display device including a liquid crystal display panel, a drive circuit that drives the display panel, and an illumination device that illuminates the display panel.

例えば、携帯電話や携帯用ゲーム機などの電子機器に広く用いられている液晶表示装置として、夜間でも鮮明に液晶表示パネルを観察できるように、バックライトなどの照明装置を備えるとともに、電子機器の消費電力を抑えるために外光を液晶表示パネルの照明光として用いた半透過反射型の液晶表示装置が開発されている。こうした液晶表示装置として、特許文献1に記載されるものが知られている。この液晶表示装置は、半透過型とするために、液晶層の近傍に開口を有する反射層が設けられており、また、開口の具体的な例としてスリット状あるいは矩形状の開口が挙げられている。
特許第3235102号公報
For example, as a liquid crystal display device widely used in electronic devices such as mobile phones and portable game machines, a lighting device such as a backlight is provided so that the liquid crystal display panel can be clearly observed even at night. In order to reduce power consumption, transflective liquid crystal display devices using external light as illumination light for liquid crystal display panels have been developed. As such a liquid crystal display device, one described in Patent Document 1 is known. In order to make this liquid crystal display device transflective, a reflective layer having an opening is provided in the vicinity of the liquid crystal layer, and specific examples of the opening include a slit-like or rectangular opening. Yes.
Japanese Patent No. 3235102

ところで、上述した半透過反射型の液晶表示装置において、透過時の輝度を高く設定するために反射膜の開口面積を大きくすると(最近では40%〜50%)、反射時に反射膜からの反射光が減少し、表示が暗くなってしまう。そこで、表示の輝度を上げるため光源を明るくすると、消費電力が大幅にアップしてしまうという問題があった。   By the way, in the above-described transflective liquid crystal display device, when the aperture area of the reflection film is increased in order to set the luminance at the time of transmission high (recently 40% to 50%), the reflected light from the reflection film at the time of reflection Decreases and the display becomes dark. Therefore, when the light source is brightened to increase the display brightness, there is a problem that the power consumption is significantly increased.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、光源の明るさを上げることなく、また、反射膜の開口面積を大きくすることなく透過時の輝度を高めることができる半透過反射型の液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the luminance at the time of transmission without increasing the brightness of the light source and without increasing the opening area of the reflection film. Another object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device.

上記の目的を達成するために、本発明によれば、液晶層を挟む第1と第2の基板を有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを裏面側から照明する照明装置と、前記第1と第2の基板のうち前記照明装置寄りの基板の表面に、前記液晶表示パネルの画素に対応して設けられた集光レンズと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動回路とを具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。   To achieve the above object, according to the present invention, a liquid crystal display panel having first and second substrates sandwiching a liquid crystal layer, an illuminating device that illuminates the liquid crystal display panel from the back side, and the first And a condensing lens provided corresponding to a pixel of the liquid crystal display panel and a driving circuit for driving the liquid crystal display panel. A liquid crystal display device is provided.

こうした液晶表示装置によれば、液晶表示パネルを照らし出す照明光を集光レンズによって、それぞれの画素を区画する遮光壁の内側にを集めることができる。これにより、それぞれの画素を区画する遮光壁に当たってロスとなる照明光は大幅に減らされ、その結果、それぞれの画素から出射される光を増加させることができるようになる。よって、照明装置の光量を増加させてバッテリー消費を増やさなくても、透過時における液晶表示パネルの輝度を向上させ、視認性を大幅に高めることが可能になる。   According to such a liquid crystal display device, the illumination light that illuminates the liquid crystal display panel can be collected inside the light shielding wall that partitions each pixel by the condenser lens. As a result, the illumination light that is lost when hitting the light shielding walls that partition each pixel is greatly reduced, and as a result, the light emitted from each pixel can be increased. Therefore, the luminance of the liquid crystal display panel at the time of transmission can be improved and the visibility can be greatly improved without increasing the light consumption of the lighting device and increasing the battery consumption.

前記集光レンズは、同一線上に並んだ複数の前記画素に対応する一連の突条形状の集光レンズであってもよい。また、前記集光レンズは、四角錐形に形成されていてもよい。   The condensing lens may be a series of protrusion-shaped condensing lenses corresponding to the plurality of pixels arranged on the same line. The condensing lens may be formed in a quadrangular pyramid shape.

前記画素には、それぞれの画素の色を設定するカラーフィルタと、それぞれの画素の輝度を設定する開口が形成されていればよい。また、前記集光レンズは、前記照明装置から照射された照明光の入射角度と、前記画素との位置に応じてその形成位置が規定されればよい。   The pixel only needs to have a color filter that sets the color of each pixel and an opening that sets the luminance of each pixel. The formation position of the condenser lens may be defined according to the incident angle of the illumination light emitted from the illumination device and the position of the pixel.

また、前記駆動回路は、カラー信号をγ補正するγ補正回路と、前記γ補正回路の出力を水平同期信号のタイミングで反転する反転回路と、前記反転回路の出力を輝度制御信号に基づいてレベル制御する制御手段とを具備するものが好ましい。
この駆動回路によれば、カラー表示において、肉眼の持つ特性を利用して、輝度信号には多階調の(モノクロ)信号を、RGBカラー信号に少階調の信号を用いても、フルカラーの画像が表示可能である。このことにより、カラー信号処理に係る回路上の負担を軽減することができる。
The drive circuit includes a γ correction circuit that γ corrects a color signal, an inversion circuit that inverts an output of the γ correction circuit at a timing of a horizontal synchronizing signal, and an output of the inversion circuit based on a luminance control signal. What comprises the control means to control is preferable.
According to this drive circuit, in the color display, even if a multi-tone (monochrome) signal is used for the luminance signal and a low-tone signal is used for the RGB color signal, the characteristics of the naked eye are used. An image can be displayed. As a result, the load on the circuit related to color signal processing can be reduced.

本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示パネルを照らし出す照明光を集光レンズによって、それぞれの画素を区画する遮光壁の内側にを集めることができる。これにより、それぞれの画素を区画する遮光壁に当たってロスとなる照明光は大幅に減らされ、その結果、それぞれの画素から出射される光を増加させることができるようになる。よって、照明装置の光量を増加させてバッテリー消費を増やさなくても、液晶表示パネルの輝度を向上させ、視認性を大幅に高めることが可能になる。   According to the liquid crystal display device of the present invention, the illumination light that illuminates the liquid crystal display panel can be collected inside the light shielding wall that partitions each pixel by the condenser lens. As a result, the illumination light that is lost when hitting the light shielding walls that partition each pixel is greatly reduced, and as a result, the light emitted from each pixel can be increased. Therefore, the luminance of the liquid crystal display panel can be improved and the visibility can be greatly improved without increasing the light consumption of the lighting device and increasing the battery consumption.

また、この発明によれば、カラー表示において、肉眼の持つ特性を利用して、すなわち、画像の多階調性を輝度信号(カラーフィルタのない開口部に相当)に持たせ、カラー信号(R、G、Bのカラーフィルタ部に相当)は、より少ない階調性で表示をすることにより、肉眼では多階調カラーと認識されるので、フルカラーの画像が表示可能である。このことにより、カラー信号処理に係る回路上の負担を軽減することができる効果がある。   Further, according to the present invention, in the color display, the characteristic of the naked eye is used, that is, the multi-gradation of the image is given to the luminance signal (corresponding to the opening having no color filter), and the color signal (R , G, and B color filters) are displayed with fewer gradations, and are recognized as multi-gradation colors by the naked eye, so that a full-color image can be displayed. This has the effect of reducing the load on the circuit related to color signal processing.

以下、本発明の実施の形態による半透過反射型の液晶表示装置を図面を参照して説明する。図1は、同実施形態による液晶表示装置における液晶モジュール1の概略を示す拡大断面図である。液晶モジュール1は、液晶層30を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第1の基板10と、第2の基板20とをこれら2枚の基板10、20の周縁部に環状に設けられたシール材40で接着一体化した液晶表示パネル9と、照明装置であるバックライト5とから構成されている。   A transflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an outline of a liquid crystal module 1 in the liquid crystal display device according to the embodiment. The liquid crystal module 1 is provided with a first substrate 10 made of transparent glass or the like and a second substrate 20 which are opposed to each other with a liquid crystal layer 30 interposed therebetween, and are annularly provided on the peripheral portions of the two substrates 10 and 20. The liquid crystal display panel 9 is bonded and integrated with a sealing material 40, and the backlight 5 is a lighting device.

第1の基板10の液晶層30側には順に、反射膜12に凹部(ディンプル)31を形成するための有機膜11と、液晶表示装置1に入射した光を反射させ、またバックライト5からの光を透過させる半透過反射膜12と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ13と、有機膜11と半透過反射膜12を被覆して保護するとともに有機膜11やカラーフィルタ13による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜14と、液晶層30を駆動するための電極層15と、液晶層30を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜16とが積層形成されている。また、第2の基板20の液晶層30側には順に、電極層25、オーバーコート膜24、配向膜26が積層形成されている。   On the liquid crystal layer 30 side of the first substrate 10, the organic film 11 for forming a recess (dimple) 31 in the reflective film 12 and the light incident on the liquid crystal display device 1 are reflected, and from the backlight 5. The semi-transmissive reflective film 12 that transmits the light, the color filter 13 for performing color display, the organic film 11 and the semi-transmissive reflective film 12 are covered and protected, and the unevenness caused by the organic film 11 and the color filter 13 is flattened. An overcoat film 14 for forming the liquid crystal layer, an electrode layer 15 for driving the liquid crystal layer 30, and an alignment film 16 for controlling the alignment of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 30 are laminated. In addition, an electrode layer 25, an overcoat film 24, and an alignment film 26 are sequentially stacked on the liquid crystal layer 30 side of the second substrate 20.

カラーフィルタ13は、例えば光の三原色であるR,G,Bの3色が繰り返しパターンで形成されればよい。そして、各カラーフィルタ13の間には、隣接するカラーフィルタ13との間で光の混色を防ぐために、一般にブラックマトリクスと称される遮光壁35が形成されている。   The color filter 13 may be formed by repeating three colors of R, G, and B, which are the three primary colors of light, for example. Between each color filter 13, a light shielding wall 35 generally called a black matrix is formed in order to prevent color mixture of light with the adjacent color filter 13.

第1の基板10の液晶層30側と反対側(第1の基板10の外面側)の表面には、後ほど詳述するレンチキュラーレンズ45が一体に形成されている。こうしたレンチキュラーレンズ45の下部には偏光板および位相差板の積層体18が設けられている。一方、第2の基板20の液晶層30側と反対側(第2の基板20の外面側)には、位相差板27と、偏光板28がこの順で積層されている。また、第1の基板10の偏光板18の外側には、液晶表示装置1において透過表示を行うための照明装置としてのバックライト5が配設されている。   A lenticular lens 45, which will be described in detail later, is integrally formed on the surface of the first substrate 10 opposite to the liquid crystal layer 30 side (the outer surface side of the first substrate 10). A laminated body 18 of a polarizing plate and a retardation plate is provided below the lenticular lens 45. On the other hand, on the side opposite to the liquid crystal layer 30 side of the second substrate 20 (the outer surface side of the second substrate 20), a retardation film 27 and a polarizing plate 28 are laminated in this order. Further, outside the polarizing plate 18 of the first substrate 10, a backlight 5 is disposed as an illumination device for performing transmissive display in the liquid crystal display device 1.

有機膜11は、その上に形成されている半透過反射膜12に凹部31を与えて反射光を効率よく散乱させるために設けられているものである。このように半透過反射膜12に凹部31を形成することにより、液晶表示装置1に入射する外光を効率よく反射することができるため、外光反射による照明時における明るい表示を実現することができる。   The organic film 11 is provided in order to efficiently scatter the reflected light by providing a concave portion 31 to the transflective film 12 formed thereon. By forming the recess 31 in the transflective film 12 in this way, it is possible to efficiently reflect the external light incident on the liquid crystal display device 1, so that a bright display during illumination by external light reflection can be realized. it can.

半透過反射膜12は、例えば、アルミニウム、銀など高反射率の金属薄膜などで形成されている。半透過反射膜12には、液晶表示パネル9の各画素に対応して開口32が形成されている。こうした開口32は、バックライト(照明装置)5から照射された光が金属薄膜などで形成された半透過反射膜12を透過できるようにするためのものである。   The transflective film 12 is formed of a highly reflective metal thin film such as aluminum or silver. In the transflective film 12, openings 32 are formed corresponding to the respective pixels of the liquid crystal display panel 9. The openings 32 are for allowing the light irradiated from the backlight (illuminating device) 5 to pass through the transflective film 12 formed of a metal thin film or the like.

以上のような構成により、液晶モジュール1は、例えば日中の屋外などでは、 外光Nが液晶表示パネル9に入射すると、金属薄膜などで形成された半透過反射膜12の開口32以外の反射領域で反射され、液晶表示パネル9を明るく照らし出す。一方、夜間や暗い室内など外光が不足している環境下では、バックライト5を点灯させると、バックライト5から照射された照明光Bが半透過反射膜12の開口32を透過して液晶表示パネル9を明るく照らし出す。このように、液晶モジュール1は、光源として外光およびバックライト5のいずれを用いても、半透過反射膜12の作用によって液晶表示パネル9を高輝度で明るく照らし出すことができる。   With the above-described configuration, the liquid crystal module 1 reflects outside the opening 32 of the transflective film 12 formed of a metal thin film or the like when outside light N enters the liquid crystal display panel 9, for example, outdoors during the daytime. Reflected by the area, the liquid crystal display panel 9 is brightly illuminated. On the other hand, in an environment where there is insufficient outside light such as at night or in a dark room, when the backlight 5 is turned on, the illumination light B emitted from the backlight 5 passes through the opening 32 of the transflective film 12 and is liquid crystal. The display panel 9 is brightly illuminated. As described above, the liquid crystal module 1 can illuminate the liquid crystal display panel 9 with high brightness and brightness by the action of the semi-transmissive reflective film 12 regardless of whether the external light or the backlight 5 is used as the light source.

図2は有機膜11と、その上に形成された半透過反射膜12を含む部分を示す斜視図である。この図に示すように、有機膜11の表面には、その内面が球面の一部をなす多数の凹部11aが左右に重なり合うようにして連続して形成されており、その面上に半透過反射膜12が積層されている。こうした有機膜11の表面に形成された凹部11aによって、半透過反射膜12に凹部31が形成される。また、半透過反射膜12の一部には、例えば矩形の開口32が形成されている。こうした開口32は、例えば、エッチングによって形成されればよい。   FIG. 2 is a perspective view showing a portion including the organic film 11 and the transflective film 12 formed thereon. As shown in this figure, on the surface of the organic film 11, a large number of concave portions 11a whose inner surface forms a part of a spherical surface are continuously formed so as to overlap with each other on the left and right sides. A film 12 is laminated. A recess 31 is formed in the transflective film 12 by the recess 11 a formed on the surface of the organic film 11. Further, for example, a rectangular opening 32 is formed in a part of the transflective film 12. Such an opening 32 may be formed by etching, for example.

凹部31は、例えば深さを0.1μm〜3μmの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部31のピッチを3μm〜50μmの範囲でランダムに配置し、凹部31内面の傾斜角を−30度〜+30度の範囲に設定することが望ましい。特に、凹部31の内面の傾斜角分布を−30度〜+30度の範囲に設定する点、および隣接する凹部31のピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部31のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。   For example, the recesses 31 are randomly formed with a depth in the range of 0.1 μm to 3 μm, the pitches of the adjacent recesses 31 are randomly arranged in the range of 3 μm to 50 μm, and the inclination angle of the inner surface of the recess 31 is −30 degrees to It is desirable to set in the range of +30 degrees. In particular, it is particularly important that the inclination angle distribution of the inner surface of the recess 31 is set in a range of −30 degrees to +30 degrees and that the pitch of the adjacent recesses 31 is randomly arranged in all directions in the plane. This is because, if the pitch between the adjacent recesses 31 is regular, there is a problem that the interference color of light is emitted and the reflected light is colored.

また、凹部31の内面の傾斜角分布が−30度〜30度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない(反射光の拡散角が空気中で36度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなるからである。)からである。さらに、凹部31の深さが3μmを超えると、後工程で凹部31を平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜(オーバーコート膜14)で埋めきれず、極めて厚い平坦化膜を用いないと所望の平坦性が得られなくなり、表示ムラの原因となる。厚い平坦化膜を用いると、着色したり、信頼性テストにより平坦化膜の収縮やクラークが発生しやすくなる。   On the other hand, if the inclination angle distribution on the inner surface of the recess 31 exceeds the range of -30 degrees to 30 degrees, the diffusion angle of the reflected light is excessively widened, the reflection intensity is lowered, and a bright display cannot be obtained (the diffusion angle of the reflected light). This is because it becomes 36 degrees or more in the air, the reflection intensity peak inside the liquid crystal display device decreases, and the total reflection loss increases. Further, when the depth of the recess 31 exceeds 3 μm, when the recess 31 is planarized in a subsequent process, the top of the projection cannot be filled with the planarization film (overcoat film 14), and an extremely thick planarization film is used. Otherwise, the desired flatness cannot be obtained, causing display unevenness. When a thick flattening film is used, the flattening film is likely to be shrunk or clarified due to coloring or a reliability test.

隣接する凹部31のピッチが3μm未満の場合、有機膜11を形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、前記転写型の製作に使用しうる30μm〜100μm径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部31のピッチを5μm〜50μmとすることが望ましい。   When the pitch of the adjacent recesses 31 is less than 3 μm, there is a restriction on the production of a transfer mold used to form the organic film 11, and the processing time is extremely long, and a shape capable of obtaining desired reflection characteristics is formed. Inability to generate interference light occurs. In practice, when a diamond indenter having a diameter of 30 μm to 100 μm that can be used for manufacturing the transfer mold is used, it is desirable that the pitch of the adjacent recesses 31 be 5 μm to 50 μm.

このような構成によって、半透過反射膜12はバックライト5からの照明光Bを開口32で透過させるとともに、凹部31が多数形成された反射領域33で外光Nを効率よく反射させることができる。   With such a configuration, the semi-transmissive reflective film 12 transmits the illumination light B from the backlight 5 through the opening 32 and can efficiently reflect the external light N in the reflective region 33 in which many concave portions 31 are formed. .

図3(a)は、液晶表示パネルの各画素の様子を拡大して上面から見た拡大平面図であり、図3(b)はこの図3(a)に対応する側面断面図である。鎖線で示す液晶表示パネル9のそれぞれの画素36は、R,G,Bの各カラーフィルタ13R,13G,13Bと、透光部46と、これらを区画する遮光壁(ブラックマトリクス)35とから構成されている。   FIG. 3A is an enlarged plan view of an enlarged view of each pixel of the liquid crystal display panel, and FIG. 3B is a side cross-sectional view corresponding to FIG. 3A. Each pixel 36 of the liquid crystal display panel 9 indicated by a chain line is composed of R, G, and B color filters 13R, 13G, and 13B, a light transmitting portion 46, and a light shielding wall (black matrix) 35 that partitions them. Has been.

各画素に輝度を与えこれを設定する開口である透光部46は、バックライト5からの光や半透過反射膜12で反射された外光などの白色光をそのまま液晶表示パネル9に向けて透過させるものであり、この透光部46と、R,G,Bの各カラーフィルタ13R,13G,13Bによって各色の多階調表現を行い、LRGBとも呼ばれる多階調のフルカラー表示を実現する。   The translucent part 46, which is an aperture that gives brightness to each pixel and sets it, directs white light such as light from the backlight 5 and external light reflected by the semi-transmissive reflective film 12 as it is toward the liquid crystal display panel 9. The transparent portion 46 and the R, G, and B color filters 13R, 13G, and 13B perform multi-tone representation of each color, thereby realizing multi-tone full-color display also called LRGB.

これら各カラーフィルタ13R,13G,13Bと透光部46の下層に形成される半透過反射膜12には、各カラーフィルタ13R,13G,13Bと透光部46に対応する位置に、バックライト5からの光を透過させる矩形の開口32がそれぞれ形成されている。   The transflective film 12 formed below each of the color filters 13R, 13G, 13B and the translucent portion 46 has a backlight 5 at a position corresponding to each of the color filters 13R, 13G, 13B and the translucent portion 46. Each of the rectangular openings 32 is formed so as to transmit light from each of them.

第1の基板10の下層面(バックライト5側)には、レンチキュラーレンズ45が一体に形成されている。図4は、第1の基板10を下面側から見たときの外観斜視図である。第1の基板10の下面に一体に形成されたレンチキュラーレンズ45は、一方向に延びる断面略半円形の集光レンズ45a(シリンドリカルレンズ)を多数整列させたシート状のレンズである。それぞれの集光レンズ45aはバックライト5側(図3参照)に向かって膨らんでおり、バックライト5側から入射した光をそれぞれの集光レンズ45aの中心に向けて収束させる。   A lenticular lens 45 is integrally formed on the lower layer surface (backlight 5 side) of the first substrate 10. FIG. 4 is an external perspective view of the first substrate 10 when viewed from the lower surface side. The lenticular lens 45 integrally formed on the lower surface of the first substrate 10 is a sheet-like lens in which a large number of condensing lenses 45a (cylindrical lenses) having a substantially semicircular cross section extending in one direction are aligned. Each condenser lens 45a swells toward the backlight 5 side (see FIG. 3), and converges the light incident from the backlight 5 side toward the center of each condenser lens 45a.

レンチキュラーレンズ45を構成する個々の集光レンズ45aは、液晶表示パネル9の一線上に並んだ一列分の画素36Uに対応するように形成されている。これにより、個々の集光レンズ45aに入射した光は、それぞれの画素36に向けて光を収束させる。   The individual condensing lenses 45a constituting the lenticular lens 45 are formed so as to correspond to one row of pixels 36U arranged on one line of the liquid crystal display panel 9. Thereby, the light incident on the individual condenser lenses 45 a converges toward the respective pixels 36.

次に、このような集光レンズ45a(レンチキュラーレンズ45)の作用を説明する。図5に示すように、バックライト5の凹凸面5aで反射された光は、バックライト5の上面から出射する。そして、バックライト5の光(照明光)はレンチキュラーレンズ45を構成する個々の集光レンズ45aに入射する。   Next, the operation of such a condensing lens 45a (lenticular lens 45) will be described. As shown in FIG. 5, the light reflected by the uneven surface 5 a of the backlight 5 is emitted from the upper surface of the backlight 5. Then, the light (illumination light) of the backlight 5 is incident on the individual condenser lenses 45 a constituting the lenticular lens 45.

集光レンズ45aに入射する光は、凹凸面5aの傾斜によって鉛直方向から傾いている。このため、このまま入射させるとそれぞれの画素36の最適位置に光を集光することができずにロスになってしまう。しかし、それぞれの集光レンズ45aの中心S1は、それぞれの画素36の中心S2に対して、集光レンズ45aに入射する光の傾斜角度に相当する分の幅Mだけズレて形成されているため(図3参照)、集光レンズ45aの集光作用によってそれぞれの画素36を区画する遮光壁35の内側に照明光Gを集めることができる。   The light incident on the condensing lens 45a is inclined from the vertical direction by the inclination of the uneven surface 5a. For this reason, if the light is incident as it is, light cannot be collected at the optimum position of each pixel 36, resulting in a loss. However, the center S1 of each condenser lens 45a is shifted from the center S2 of each pixel 36 by a width M corresponding to the inclination angle of the light incident on the condenser lens 45a. (See FIG. 3) The illumination light G can be collected inside the light shielding wall 35 that partitions each pixel 36 by the light condensing action of the condensing lens 45a.

これにより、集光レンズ45aに入射する光が鉛直方向から傾いて入射しても、それぞれの画素36を区画する遮光壁35の領域Bに当たってロスとなる照明光は大幅に減らされ、その結果、それぞれの画素36から出射される光を増加させることができるようになる。よって、バックライト5の光量を増加させてバッテリー消費を増やさなくても、液晶表示パネル9の輝度を向上させ、視認性を大幅に高めることが可能になる。   As a result, even if the light incident on the condenser lens 45a is tilted from the vertical direction, the illumination light that is lost when hitting the region B of the light shielding wall 35 that divides each pixel 36 is greatly reduced. The light emitted from each pixel 36 can be increased. Therefore, the luminance of the liquid crystal display panel 9 can be improved and the visibility can be greatly enhanced without increasing the battery consumption by increasing the light amount of the backlight 5.

次に、液晶パネル9を駆動するパネル駆動回路について説明する。図7はパネル駆動回路70の構成を示すブロック図である。図において、映像信号の輝度信号Yおよびカラー信号C(共にディジタル信号)は各々輝度信号補正回路71およびカラー信号補正回路72へ入力される。輝度信号補正回路71は、輝度信号Yについて画質やコントラストの補正を行って出力する。カラー信号補正回路72は、カラー信号Cについてカラーレベルの補正等を行って色復調器73および自動位相制御回路74へ出力する。   Next, a panel drive circuit that drives the liquid crystal panel 9 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the panel drive circuit 70. In the figure, a luminance signal Y and a color signal C (both digital signals) of a video signal are input to a luminance signal correction circuit 71 and a color signal correction circuit 72, respectively. The luminance signal correction circuit 71 corrects the image quality and contrast of the luminance signal Y and outputs it. The color signal correction circuit 72 corrects the color level of the color signal C and outputs it to the color demodulator 73 and the automatic phase control circuit 74.

自動位相制御回路74はカラー信号Cの復調用のキャリアを発生し、色復調器73へ出力する。色復調器73は、カラー信号Cを復調して色差信号R−Y、G−Y、B−Yを生成する。そして、色差信号R−Yをγ補正回路75Rへ出力する。γ補正回路75Rは、色差信号R−Yと輝度信号補正回路71の出力を加算することによって色データR(赤)を生成し、次いで、この色データRに液晶パネル9の特性に合わせたγ補正を行って反転回路76Rへ出力する。反転回路76Rは、タイミング信号発生回路80からの水平同期信号に基づいて、γ補正回路75Rの出力データRを反転してD/A変換器77Rへ出力する。ここで、反転とは、LSBをMSBに、(LSB−1)を(MSB−1)に、・・・入れ替えることをいう。D/A変換器77Rは反転回路76Rの出力データをアナログのRカラー信号に変換し、オペアンプ78Rへ出力する。   The automatic phase control circuit 74 generates a carrier for demodulating the color signal C and outputs it to the color demodulator 73. The color demodulator 73 demodulates the color signal C to generate color difference signals R-Y, G-Y, and BY. Then, the color difference signal RY is output to the γ correction circuit 75R. The γ correction circuit 75R generates the color data R (red) by adding the color difference signal RY and the output of the luminance signal correction circuit 71, and then the γ according to the characteristics of the liquid crystal panel 9 to the color data R. Correction is performed and output to the inverting circuit 76R. The inversion circuit 76R inverts the output data R of the γ correction circuit 75R based on the horizontal synchronization signal from the timing signal generation circuit 80 and outputs the inverted data to the D / A converter 77R. Here, inversion means that LSB is replaced with MSB, (LSB-1) is replaced with (MSB-1), and so on. The D / A converter 77R converts the output data of the inverting circuit 76R into an analog R color signal and outputs it to the operational amplifier 78R.

タイミング信号発生回路80は、輝度信号Yに基づいて水平同期信号、垂直同期信号、その他のタイミング信号を発生し、各部へ出力する。輝度制御信号発生器81は、輝度レベルを制御する制御データを発生し、D/A変換器82へ出力する。D/A変換器82は輝度制御信号発生器81の出力データをアナログの輝度レベル制御信号に変換し、オペアンプ78Rへ出力する。オペアンプ78Rは、D/A変換器77Rから出力されるRカラー信号を、D/A変換器82から出力される輝度レベル制御信号に応じてレベル変換し、液晶パネル9へ出力する。   The timing signal generation circuit 80 generates a horizontal synchronization signal, a vertical synchronization signal, and other timing signals based on the luminance signal Y, and outputs them to each unit. The luminance control signal generator 81 generates control data for controlling the luminance level and outputs it to the D / A converter 82. The D / A converter 82 converts the output data of the luminance control signal generator 81 into an analog luminance level control signal and outputs it to the operational amplifier 78R. The operational amplifier 78R converts the level of the R color signal output from the D / A converter 77R according to the luminance level control signal output from the D / A converter 82, and outputs it to the liquid crystal panel 9.

上記と同様に、色復調器73から出力された色差信号G−Y、B−Yもそれぞれ、色データG(緑)、B(青)に変換され、γ補正が行われ、反転処理され、D/A変換され、輝度レベル制御信号に応じてレベル変換されて液晶パネル9へ出力される。これにより、液晶パネル9のカラー表示が行われる。   Similarly to the above, the color difference signals G-Y and BY output from the color demodulator 73 are also converted into color data G (green) and B (blue), γ correction is performed, inversion processing is performed, The signal is D / A converted, level-converted in accordance with the luminance level control signal, and output to the liquid crystal panel 9. Thereby, color display of the liquid crystal panel 9 is performed.

なお、図1において、画素を区画する遮光壁よりも内側に照明光を収束させる集光レンズは、例えば、四角錐などのプリズム形状であってもよい。図6は、本発明の第2の実施形態を示す。この実施形態では、それぞれの集光レンズ61は四角錐形状に形成され、1つの集光レンズ61が1つの画素62に1対1で対応するように配置されている。   In FIG. 1, the condensing lens that converges the illumination light on the inner side of the light shielding wall that partitions the pixels may be, for example, a prism shape such as a quadrangular pyramid. FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, each condensing lens 61 is formed in a quadrangular pyramid shape, and one condensing lens 61 is arranged to correspond to one pixel 62 on a one-to-one basis.

このような集光レンズ61も、それぞれの画素62の遮光壁63よりも内側に照明光を収束させることができるので、それぞれの画素62を区画する遮光壁63に照明光が当たってロスになることを防止して、それぞれの画素62から出射される光を増加させることができるようになる。   Such a condensing lens 61 can also converge the illumination light inside the light shielding wall 63 of each pixel 62, so that the illumination light hits the light shielding wall 63 that partitions each pixel 62 and causes a loss. This can be prevented and the light emitted from each pixel 62 can be increased.

また、上述した実施形態では、半透過反射型の液晶表示装置を取り上げたが、もちろんこれに限定されるものではなく、照明装置による照明光だけで液晶表示パネルを照らし出す透過型の液晶表示装置であってもよい。また、集光レンズは、上述した断面略半円形のカマボコ型や四角錐型以外にも、略半球形の凸レンズや台形のプリズムなど、集光作用のある形状であるならばどのようなものであってもよい。   In the above-described embodiments, the transflective liquid crystal display device is taken up. However, the present invention is not limited to this, and a transmissive liquid crystal display device that illuminates the liquid crystal display panel only with illumination light from the illumination device. It may be. The condensing lens is not limited to the semi-circular cross section or square pyramid shape described above, but may be any shape having a condensing function, such as a substantially hemispherical convex lens or a trapezoidal prism. There may be.

また、前記集光レンズは、同一線上に並んだ複数の前記画素のそれぞれに対して集光する一連の集光レンズであればよい。また、前記画素には、それぞれの画素の色を設定するカラーフィルタと、それぞれの画素の輝度を設定する開口が形成されていればよい。   Moreover, the said condensing lens should just be a series of condensing lenses which condense with respect to each of the said several pixel located in a line with the same line. In addition, the pixels need only be formed with a color filter that sets the color of each pixel and an opening that sets the luminance of each pixel.

本発明の一実施形態による液晶表示装置における液晶モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal module in the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 図1に示す半透過反射膜の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the semi-transmissive reflective film shown in FIG. 各画素と集光レンズとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between each pixel and a condensing lens. 集光レンズが形成された第1の基板の様子を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the mode of the 1st board | substrate with which the condensing lens was formed. 同実施形態の液晶モジュールの作用を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect | action of the liquid crystal module of the embodiment. 本発明の他の実施形態を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows other embodiment of this invention. 図1に示す液晶パネル9を駆動するパネル駆動回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the panel drive circuit which drives the liquid crystal panel 9 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 液晶表示装置
5 バックライト(照明装置)
9 液晶表示パネル
10 基板(第1の基板)
12 半透過反射膜
13 カラーフィルタ
20 基板(第2の基板)
31 凹部(ディンプル)
32 開口
36 画素
45a 集光レンズ
70 パネル鼓動回路
71 輝度信号補正回路
72 カラー信号補正回路
73 色復調器
74 自動位相制御回路
75R γ補正回路
76R 反転回路
77R、82 D/A変換器
78R オペアンプ
80 タイミング信号発生回路
81 輝度制御信号発生器
1 Liquid crystal display device 5 Backlight (lighting device)
9 Liquid crystal display panel 10 Substrate (first substrate)
12 Transflective film 13 Color filter 20 Substrate (second substrate)
31 Concavity (dimple)
32 aperture 36 pixel 45a condenser lens 70 panel beat circuit 71 luminance signal correction circuit 72 color signal correction circuit 73 color demodulator 74 automatic phase control circuit 75R gamma correction circuit 76R inversion circuit 77R, 82 D / A converter 78R operational amplifier 80 timing Signal generation circuit 81 Luminance control signal generator

Claims (6)

液晶層を挟む第1と第2の基板を有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを裏面側から照明する照明装置と、
前記第1と第2の基板のうち前記照明装置寄りの基板の表面に、前記液晶表示パネルの画素に対応して設けられた集光レンズと、
前記液晶表示パネルを駆動する駆動回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel having first and second substrates sandwiching a liquid crystal layer, and an illumination device for illuminating the liquid crystal display panel from the back side;
A condensing lens provided on the surface of the substrate closer to the illumination device among the first and second substrates, corresponding to the pixels of the liquid crystal display panel;
A drive circuit for driving the liquid crystal display panel;
A liquid crystal display device comprising:
前記集光レンズは、同一線上に並んだ複数の前記画素に対応する一連の突条形状の集光レンズであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the condensing lens is a series of protrusion-shaped condensing lenses corresponding to the plurality of pixels arranged on the same line. 前記集光レンズは、四角錐形に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the condensing lens is formed in a quadrangular pyramid shape. 前記画素には、それぞれの画素の色を設定するカラーフィルタと、それぞれの画素の輝度を設定する開口が形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかの項に記載の液晶表示装置。 4. The color filter for setting the color of each pixel and an opening for setting the luminance of each pixel are formed in the pixel. Liquid crystal display device. 前記集光レンズは、前記照明装置から照射された照明光の入射角度と、前記画素との位置に応じてその形成位置が規定されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかの項に記載の液晶表示装置。 The formation position of the condensing lens is defined according to the incident angle of the illumination light emitted from the illumination device and the position of the pixel. The liquid crystal display device according to the item. 前記駆動回路は、カラー信号をγ補正するγ補正回路と、前記γ補正回路の出力を水平同期信号のタイミングで反転する反転回路と、前記反転回路の出力を輝度制御信号に基づいてレベル制御する制御手段とを具備することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかの項に記載の液晶表示装置。 The drive circuit performs γ correction on a color signal, an inverting circuit that inverts an output of the γ correction circuit at a timing of a horizontal synchronization signal, and level-controls the output of the inverting circuit based on a luminance control signal. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a control unit.
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