JP2006154577A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Yasuo Segawa
泰生 瀬川
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the light ray pass through a liquid crystal in relatively perpendicular direction. <P>SOLUTION: A convex lens 16 for light convergence is formed on a light incidence side of the liquid crystal LC. For example, the liquid crystal LC is arranged between a pixel substrate 10 and a counter substrate 12. Then the convex lens 16 is formed on the back side of the pixel electrode 100 where the light ray from a back light 14 is received. Consequently, the oblique light ray from the back light directs in a perpendicular direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画素毎の液晶への印加電圧を制御して表示を行う液晶パネルを含む液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device including a liquid crystal panel that performs display by controlling a voltage applied to a liquid crystal for each pixel.

従来より、フラットディスプレイの代表的なものとして液晶表示装置(LCD)があり、小さい画面のものから大きな画面のものまで、広く普及している。   Conventionally, there is a liquid crystal display (LCD) as a typical flat display, which is widely used from a small screen to a large screen.

このLCDは、液晶の配向を画素(液晶セル)毎の電圧印加によって変更し、光の透過を液晶セル毎に制御することによって表示を行う。   This LCD performs display by changing the orientation of the liquid crystal by applying a voltage to each pixel (liquid crystal cell) and controlling the transmission of light for each liquid crystal cell.

ここで、通常の場合液晶セルは一対のガラス基板などの平行平板によって形成され、そのセルギャップは通常一定値である。そして、VA(垂直配向:Vertical Alignment)モードを含むECB(電界制御複屈折:Electrically Controled Birefringence)モードで液晶を駆動する場合、入射光は液晶セルギャップd1と液晶の屈折率異方性Δnの積で決まる値によって入射光の偏光の状態が変化し出射側の偏光板に吸収されることによってセルの透過率が決定される。   Here, in the normal case, the liquid crystal cell is formed by a parallel plate such as a pair of glass substrates, and the cell gap is usually a constant value. When the liquid crystal is driven in an ECB (electrically controlled birefringence) mode including a VA (vertical alignment) mode, incident light is a product of the liquid crystal cell gap d1 and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal. The state of polarization of incident light changes depending on the value determined by ## EQU1 ## and the transmittance of the cell is determined by being absorbed by the output-side polarizing plate.

ここで、バックライトなどの光源には、斜め方向に進む成分がある。液晶セルに斜めに光が入射された場合、光路長がセルギャップd1よりも大きくなる。この場合、例えばVAモードの白表示では、セルギャップから計算されたより偏光状態の変化が大きくなる。すなわち、図1に示すように、垂直入射の場合には、偏光の状態は、Δnd1で決定されるが、斜め入射(入射角θ)の場合には、Δnd1/cosθで決まる。このため、図2に示すように、垂直入射で透過率が最も高い、A=Δnd1にセルギャップd1を設定すると、斜め入射では、B=Δnd1/cosθ>Δnd1となり、Δndが大きくなり斜め光に対して最大の透過率とはならず、透過率が低下する。なお、斜め入射光に対する液晶の屈折率は、通常垂直入射光に対する屈折率と若干異なるが、上記においては同一とした。   Here, a light source such as a backlight has a component that travels in an oblique direction. When light is incident on the liquid crystal cell obliquely, the optical path length is longer than the cell gap d1. In this case, for example, in the VA mode white display, the change in the polarization state becomes larger than that calculated from the cell gap. That is, as shown in FIG. 1, in the case of normal incidence, the state of polarization is determined by Δnd1, but in the case of oblique incidence (incident angle θ), it is determined by Δnd1 / cos θ. Therefore, as shown in FIG. 2, when the cell gap d1 is set at A = Δnd1 where the transmittance is highest at normal incidence, B = Δnd1 / cos θ> Δnd1 at oblique incidence, and Δnd becomes large and becomes oblique light. On the other hand, the maximum transmittance is not achieved and the transmittance is lowered. Note that the refractive index of the liquid crystal with respect to obliquely incident light is slightly different from the refractive index with respect to normal incident light, but is the same in the above.

そこで、従来は、垂直光が入射した場合に最大の透過率となる電圧を白電圧とはせず、それよりも小さい値に設定している。すなわち、図3に示すように、垂直入射のみを考えるとVnでもっとも透過率が高くなる。Vnを場合に斜めから見ると透過率が低下している。この透過率の低下は光の波長依存性を持ち、波長が最も短い青領域がもっとも低下が大きい。このため、斜めから見ると青の補色である黄色が強くなり白表示が黄色っぽくなる。そこで、一般的に斜めから見て透過率が最も高くなる電圧Voに白電圧を設定し、白表示が黄色っぽく見えるのを防止している。   Therefore, conventionally, the voltage that provides the maximum transmittance when vertical light is incident is not set to a white voltage, but is set to a smaller value. That is, as shown in FIG. 3, when only vertical incidence is considered, the transmittance is highest at Vn. When Vn is viewed obliquely, the transmittance decreases. This decrease in transmittance has wavelength dependency of light, and the blue region having the shortest wavelength has the greatest decrease. For this reason, when viewed obliquely, yellow, which is a complementary color of blue, becomes strong and the white display becomes yellowish. Therefore, in general, a white voltage is set to the voltage Vo at which the transmittance is highest when viewed obliquely to prevent the white display from appearing yellowish.

なお、液晶表示装置における各種構成については、特許文献1などに記載がある。   Various configurations of the liquid crystal display device are described in Patent Document 1 and the like.

WO02/095834A1WO02 / 095834A1

しかし、このように液晶のセルギャップを透過率最大の点からずらして設定すると、垂直から見たときの透過率が低下する。この結果、VAモードの液晶は同じ開口面積を持つTN(Twisted Nematic)モードに比べ暗くなってしまう、また明るくするためにバックライトの輝度を上げると、消費電力が高くなってしまうという問題があった。   However, when the cell gap of the liquid crystal is set so as to be shifted from the point where the transmittance is maximum, the transmittance when viewed from the vertical direction is lowered. As a result, the VA mode liquid crystal becomes darker than the TN (Twisted Nematic) mode having the same aperture area, and if the backlight brightness is increased to make it brighter, power consumption increases. It was.

本発明は、画素毎の液晶への印加電圧を制御して表示を行う液晶パネルを含む液晶表示装置であって、外部から液晶に入射する光を集光し液晶を通過する光を垂直光に近づける凸レンズを液晶パネルの入射側に設けることを特徴とする。   The present invention is a liquid crystal display device including a liquid crystal panel that performs display by controlling a voltage applied to a liquid crystal for each pixel, and condenses light incident on the liquid crystal from the outside and converts light passing through the liquid crystal to vertical light. A convex lens is provided on the incident side of the liquid crystal panel.

また、前記液晶パネルは、各画素毎に形成されたTFTと、このTFTに接続された画素電極と、各画素の画素電極に対応する対向電極と、画素電極と対向電極間に配置された液晶と、を含み、前記画素電極は、前記TFT上に形成された平坦化膜上に形成されており、この平坦化膜を凸状または凹状とすることによって、平坦化膜の厚みと液晶の厚みを相対的に変更して前記凸レンズを形成することが好適である。   The liquid crystal panel includes a TFT formed for each pixel, a pixel electrode connected to the TFT, a counter electrode corresponding to the pixel electrode of each pixel, and a liquid crystal disposed between the pixel electrode and the counter electrode. The pixel electrode is formed on a flattening film formed on the TFT, and the flattening film has a convex or concave shape, whereby the thickness of the flattening film and the thickness of the liquid crystal It is preferable that the convex lens is formed by relatively changing.

また、前記液晶パネルの出射側に、液晶を通過した光を広角度に広げる凹レンズを設けることが好適である。   In addition, it is preferable to provide a concave lens that spreads the light that has passed through the liquid crystal at a wide angle on the emission side of the liquid crystal panel.

また、前記液晶パネルは、光が出射される出射側に対向電極が形成される出射側基板を有し、この出射側基板の厚みを変更することで、前記凹レンズを形成することが好適である。   Further, the liquid crystal panel preferably includes an emission side substrate on which an opposing electrode is formed on an emission side from which light is emitted, and the concave lens is preferably formed by changing a thickness of the emission side substrate. .

また、各画素は、複数のサブピクセルに分割されており、各サブピクセルについて凸レンズが形成されていることが好適である。   Each pixel is preferably divided into a plurality of subpixels, and a convex lens is preferably formed for each subpixel.

また、前記液晶パネルは、光が出射される出射側に対向電極が形成される出射側基板を有し、この出射側基板の厚みを前記サブピクセル毎に変更することで、前記凹レンズをサブピクセル毎に形成することが好適である。
また、前記液晶は、ECBモードの液晶であることが好適であり、特にVAモードの液晶が好適である。
In addition, the liquid crystal panel includes an emission side substrate on which an opposing electrode is formed on the emission side from which light is emitted, and the concave lens is changed to a subpixel by changing the thickness of the emission side substrate for each subpixel. It is preferable to form it every time.
The liquid crystal is preferably an ECB mode liquid crystal, and particularly preferably a VA mode liquid crystal.

以上のように、本発明によれば、液晶パネルの外部光の入射側に液晶を通過する光を垂直光に近づける凸レンズを設けており、これによってバックライトから出射される斜め方向の光も垂直方向の光に近づけることができる。そこで、液晶のセルギャップを透過率最大の点に近づけることができ、効率的な表示を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the convex lens that brings the light passing through the liquid crystal closer to the vertical light is provided on the incident side of the external light of the liquid crystal panel, and thus the oblique light emitted from the backlight is also vertical. It can be close to the light of the direction. Therefore, the cell gap of the liquid crystal can be brought close to the point with the maximum transmittance, and efficient display can be performed.

また、液晶からの出射側に凹レンズを形成することで、高視野角とすることができる。さらに、平坦化膜を利用して、凸レンズを形成することで、効率的な凸レンズの形成ができる。   Further, by forming a concave lens on the emission side from the liquid crystal, a high viewing angle can be obtained. Furthermore, an efficient convex lens can be formed by forming a convex lens using a planarizing film.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

「実施形態1」
図4に、実施形態1の模式図を示す。画素基板10は、垂直方向に各列毎にデータラインが設けられ、水平方向に各行毎に選択ラインが設けられている。そして、これらラインで区画された画素がマトリクス状に形成されており、各画素には、データラインからのデータ信号の取り入れを選択ラインの信号によって制御される選択TFT(薄膜トランジスタ)と、取り入れたデータ信号電圧を保持する保持容量と、画素電極が設けられている。
Embodiment 1”
FIG. 4 shows a schematic diagram of the first embodiment. The pixel substrate 10 is provided with a data line for each column in the vertical direction and a selection line for each row in the horizontal direction. Pixels partitioned by these lines are formed in a matrix, and each pixel has a selection TFT (thin film transistor) that is controlled by the signal of the selection line to input a data signal from the data line, and the acquired data. A storage capacitor for holding a signal voltage and a pixel electrode are provided.

この画素基板10に、液晶層LCを介し、対向して対極基板12が配置されている。この対極基板12には、ブラックマトリクスBMが各画素を取り囲むように配置されており、また、全画素電極に対向して共通の対極電極が形成されている。   A counter electrode substrate 12 is disposed opposite to the pixel substrate 10 with a liquid crystal layer LC interposed therebetween. On the counter electrode substrate 12, a black matrix BM is disposed so as to surround each pixel, and a common counter electrode is formed opposite to all the pixel electrodes.

一方、画素基板10の裏側には、バックライト14が配置されている。このバックライト14は、例えばLED(Light Emitting Diode)からなり、バックライトを画素基板10に向けて照射する。図4には図示していないが画素基板10の裏面側、対極基板12の上面側には偏光板、位相差板などが接着されている。この場合でも、接着剤の屈折率をレンズ部分より低くすることで凸レンズ16は凸レンズとして機能する。   On the other hand, a backlight 14 is disposed on the back side of the pixel substrate 10. The backlight 14 is composed of, for example, an LED (Light Emitting Diode), and irradiates the backlight toward the pixel substrate 10. Although not shown in FIG. 4, a polarizing plate, a retardation plate, and the like are bonded to the back surface side of the pixel substrate 10 and the upper surface side of the counter electrode substrate 12. Even in this case, the convex lens 16 functions as a convex lens by making the refractive index of the adhesive lower than that of the lens portion.

そして、画素基板10の裏面(バックライト14側表面)には、画素毎に凸レンズ16が形成されている。画素基板10は、通常はガラス基板の表面側にTFTなどを形成しており、裏面はガラス基板がそのまま露出している。そこで、このガラス基板の裏面にエッチング処理など施すことにより、画素毎に凸レンズ16を形成することができる。また、ガラスについてサンドブラスト処理などを施すことによって凸レンズ16を構成することもでき、さらに樹脂製の凸レンズ16をガラス基板上に直接形成したり、接着剤により接着して形成してもよい。   A convex lens 16 is formed for each pixel on the back surface (the surface on the backlight 14 side) of the pixel substrate 10. The pixel substrate 10 usually has TFTs formed on the front side of the glass substrate, and the glass substrate is exposed as it is on the back side. Therefore, the convex lens 16 can be formed for each pixel by performing an etching process or the like on the back surface of the glass substrate. Moreover, the convex lens 16 can also be comprised by performing a sandblasting process etc. about glass, Furthermore, you may form the resin-made convex lens 16 directly on a glass substrate, or adhere | attach with an adhesive agent.

このように、画素基板10のバックライト14側に凸レンズを設けることによって、図示のように、バックライト14から広角度に出射される光を画素基板10に垂直な方向に向けることができ、光が液晶を斜め方向に通過する確率を下げることができる。すなわち、図5に示すように、凸レンズ16を設けることによって、液晶入射光線角度について、垂直方向の存在確率が高くなる。そこで、セルギャップを垂直方向の光の減衰を小さくできるよう設定でき、光の利用効率を上昇して明るい画面を得ることができる。   As described above, by providing the convex lens on the backlight 14 side of the pixel substrate 10, light emitted from the backlight 14 at a wide angle can be directed in a direction perpendicular to the pixel substrate 10 as illustrated. Can reduce the probability of passing through the liquid crystal in an oblique direction. That is, as shown in FIG. 5, by providing the convex lens 16, the existence probability in the vertical direction is increased with respect to the liquid crystal incident light angle. Therefore, the cell gap can be set so that the attenuation of light in the vertical direction can be reduced, and the light use efficiency can be increased to obtain a bright screen.

「実施形態2」
図6に、実施形態2の模式図を示す。この実施形態2では、図4の実施形態1の構成に加え、対極基板12の光出射側(液晶層LCと反対側)の表面に各画素に対応して凹レンズ18が形成されている。対極基板12は、通常はガラス基板上にブラックマトリクスBMなどを形成しており、表面はガラス基板がそのまま露出している。そこで、このガラス基板の表面にエッチング処理などを施すことによって画素毎に凹レンズ18を形成することができる。また、ガラスについてサンドブラスト処理などを施すことによって凹レンズを形成することもでき、さらに樹脂製の凹レンズをガラス基板上に接着剤により接着して形成してもよい。
“Embodiment 2”
FIG. 6 shows a schematic diagram of the second embodiment. In the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment in FIG. 4, concave lenses 18 are formed on the surface of the counter electrode substrate 12 on the light emission side (opposite side of the liquid crystal layer LC) corresponding to each pixel. The counter electrode substrate 12 usually has a black matrix BM or the like formed on a glass substrate, and the glass substrate is exposed as it is on the surface. Therefore, the concave lens 18 can be formed for each pixel by performing an etching process or the like on the surface of the glass substrate. Moreover, a concave lens can also be formed by performing a sandblasting process etc. about glass, and also you may form a resin-made concave lens by adhere | attaching on a glass substrate with an adhesive agent.

このように、対極基板12の光出射側表面に凹レンズ18を設けることによって、図示のように、凸レンズ16によって集光された光が広げられ、液晶表示装置の広視野角化を図ることができる。   As described above, by providing the concave lens 18 on the light emitting side surface of the counter electrode substrate 12, the light condensed by the convex lens 16 is spread as shown in the figure, and the wide viewing angle of the liquid crystal display device can be achieved. .

「実施形態3」
図7に、実施形態3の模式図を示す。この実施形態3では、平坦化膜の厚みを変更してレンズを形成している。
Embodiment 3”
FIG. 7 shows a schematic diagram of the third embodiment. In the third embodiment, the lens is formed by changing the thickness of the planarizing film.

図に示すように、画素基板10は、ガラス基板30を有しており、その上の所要部分に半導体層32が形成されている。この半導体層32およびガラス基板30を覆って、ゲート絶縁膜34が形成されている。   As shown in the figure, the pixel substrate 10 has a glass substrate 30, and a semiconductor layer 32 is formed on a required portion thereon. A gate insulating film 34 is formed so as to cover the semiconductor layer 32 and the glass substrate 30.

半導体層32の一部(半導体層32−1)は、選択TFTQ1を形成しており、中央部分がチャネル領域、左右領域がそれぞれドレイン領域、ソース領域となっている。そして、チャネル領域の上部にはゲート絶縁膜34を介してゲート電極36が形成されている。なお、後述するように、ゲート電極36は、ゲートラインGLの一部として形成されている。   A part of the semiconductor layer 32 (semiconductor layer 32-1) forms a selection TFT Q1, and a central portion is a channel region and left and right regions are a drain region and a source region, respectively. A gate electrode 36 is formed on the channel region via a gate insulating film 34. As will be described later, the gate electrode 36 is formed as a part of the gate line GL.

また、半導体層32の他の一部32−2は、保持容量Cを形成しており、その部分の半導体層32−2にゲート絶縁膜34を介して容量電極38が形成されている。半導体層32−2と、容量電極38およびこれらに挟まれたゲート絶縁膜34により保持容量Cが形成される。なお、後述するように、容量電極38は、容量ラインSCLの一部として形成されている。   Further, another part 32-2 of the semiconductor layer 32 forms a storage capacitor C, and a capacitor electrode 38 is formed on the semiconductor layer 32-2 in that part via a gate insulating film 34. A storage capacitor C is formed by the semiconductor layer 32-2, the capacitor electrode 38, and the gate insulating film 34 sandwiched therebetween. As will be described later, the capacitor electrode 38 is formed as a part of the capacitor line SCL.

また、ゲート電極36、容量電極38およびゲート絶縁膜34を覆って、層間絶縁膜40が形成され、この層間絶縁膜40およびゲート絶縁膜34のソース領域の部分が除去され、ここにソース電極42が形成されている。   Further, an interlayer insulating film 40 is formed so as to cover the gate electrode 36, the capacitor electrode 38 and the gate insulating film 34, and a portion of the source region of the interlayer insulating film 40 and the gate insulating film 34 is removed. Is formed.

そして、ソース電極42の上方のコンタクトホールを除いて前面に平坦化膜44が形成され、その上面に透明導電材料(例えば、IZO、ITO)からなる画素電極46が形成されている。   A planarizing film 44 is formed on the front surface except for the contact hole above the source electrode 42, and a pixel electrode 46 made of a transparent conductive material (for example, IZO, ITO) is formed on the upper surface.

そして、このような画素基板10に液晶層LCを介し対極基板12が対向配置されており、この対極基板12は、ガラス基板48とその液晶層LC側に形成された対向電極50を有している。なお、ブラックマトリクスBMは、適宜形成される。   A counter electrode substrate 12 is disposed opposite to the pixel substrate 10 via a liquid crystal layer LC. The counter electrode substrate 12 includes a glass substrate 48 and a counter electrode 50 formed on the liquid crystal layer LC side. Yes. Note that the black matrix BM is appropriately formed.

また、図示は省略したが、画素電極46および対向電極50の液晶LC側表面には、液晶の配向を制御する配向膜が設けられている。   Although not shown, an alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal is provided on the surface of the pixel electrode 46 and the counter electrode 50 on the liquid crystal LC side.

なお、図示はしていないが、選択TFTQ1のドレイン領域には、データ信号を供給するデータラインが接続されている。また、保持容量Cを形成する半導体層32−2は、ソース領域と電気的に接続されており、容量電極38は所定の低電位に維持されている。さらに、対向電極50も所定の対向電極電位に維持される。   Although not shown, a data line for supplying a data signal is connected to the drain region of the selection TFT Q1. Further, the semiconductor layer 32-2 forming the storage capacitor C is electrically connected to the source region, and the capacitor electrode 38 is maintained at a predetermined low potential. Further, the counter electrode 50 is also maintained at a predetermined counter electrode potential.

そこで、選択TFTQ1をオンすることで、データラインのデータ信号を保持容量Cに保持し、保持した電圧を画素電極46に印加することができ、これによって画素電極46と、対向電極50との間の液晶LCにデータ信号の応じた電圧が印加され、表示が行われる。   Therefore, by turning on the selection TFT Q1, the data signal of the data line can be held in the holding capacitor C, and the held voltage can be applied to the pixel electrode 46, whereby the pixel electrode 46 and the counter electrode 50 are connected. A voltage corresponding to the data signal is applied to the liquid crystal LC and display is performed.

そして、画素電極46の下方の平坦化膜44が凹状に凹んでいる。これによって、画素電極46の中心部分が対向電極50から遠く、周辺部が近くなっている。一方、本実施形態では、液晶LCの屈折率NLCと、平坦化膜44の屈折率NPLNとを比べた場合に、NLC>NPLNの関係がある。従って、バックライト14からの光について見ると、平坦化膜44が凸レンズの機能を果たし、図に示すように、斜め方向に入射する光を集光して、垂直方向に向ける。 The planarizing film 44 below the pixel electrode 46 is recessed in a concave shape. As a result, the central portion of the pixel electrode 46 is far from the counter electrode 50 and the peripheral portion is close. On the other hand, in this embodiment, when the refractive index N LC of the liquid crystal LC and the refractive index N PLN of the planarizing film 44 are compared, there is a relationship of N LC > N PLN . Accordingly, when the light from the backlight 14 is viewed, the planarizing film 44 functions as a convex lens, and as shown in the drawing, the light incident in the oblique direction is condensed and directed in the vertical direction.

このように、液晶LCの屈折率NLCと、平坦化膜44の屈折率NPLNとに、NLC>NPLNの関係がある場合には、平坦化膜44に凹みを形成することで、斜め方向に向けて液晶に入射する光を垂直方向に補正することができる。また、このようにTFTの工程で使用される平坦化膜を加工してレンズ形状を作製することにより、各画素に対応したレンズを位置ズレすることなく作製することができる。 In this way, when the refractive index N LC of the liquid crystal LC and the refractive index N PLN of the planarizing film 44 have a relationship of N LC > N PLN , by forming a recess in the planarizing film 44, Light incident on the liquid crystal in an oblique direction can be corrected in the vertical direction. In addition, by processing the planarization film used in the TFT process in this manner to produce a lens shape, it is possible to produce a lens corresponding to each pixel without being displaced.

なお、液晶材料には各種のものがあり、その屈折率は材料によって異なる。このため、液晶材料の選択によって屈折率を適切なものに設定できる。一方、平坦化膜44には、通常アクリル材が用いられるが、この屈折率も調整が可能である。   There are various types of liquid crystal materials, and the refractive index varies depending on the material. For this reason, an appropriate refractive index can be set by selecting a liquid crystal material. On the other hand, an acrylic material is usually used for the planarizing film 44, but this refractive index can also be adjusted.

「実施形態4」
図8に、実施形態4の模式図を示す。この実施形態4では、図7の実施形態3の構成に加え、対極基板12の液晶層LCの表面(対向電極50とガラス基板48の間)に各画素に対応して凸型レンズ層52を形成している。この凸型レンズ層52は、基本的に平坦化膜44に対応した形状であって、また材料も平坦化膜44と同じもので形成することが好適である。これによって、図に示したように、バックライト14からの斜め方向の光は、液晶層LC中においてガラス基板30,48に垂直な方向に補正され、その後もう一度斜め方向に補正され、広視野角の表示が確保される。
“Embodiment 4”
FIG. 8 shows a schematic diagram of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, in addition to the configuration of the third embodiment shown in FIG. 7, the convex lens layer 52 is provided on the surface of the liquid crystal layer LC of the counter electrode substrate 12 (between the counter electrode 50 and the glass substrate 48) corresponding to each pixel. Forming. The convex lens layer 52 basically has a shape corresponding to the planarizing film 44 and is preferably formed of the same material as the planarizing film 44. As a result, as shown in the figure, the oblique light from the backlight 14 is corrected in a direction perpendicular to the glass substrates 30 and 48 in the liquid crystal layer LC, and is then corrected in the oblique direction again, so that a wide viewing angle is obtained. Is displayed.

「平面構成」
図9には、実施形態3,4についての平面構成の概略が示されている。データラインDLは、画素の列毎に垂直方向に伸びている。一方、ゲートラインGLは、画素の行毎に水平方向に伸びている。半導体層32は、一端がデータラインDLに接続され、その後コ字状に折れ曲がり、ゲートラインGLの下(厚み方向)を2度通過する。この重複部分のゲートラインGLがゲート電極36を構成し、ゲート電極36の下方の半導体層32がチャネル領域を構成する。半導体層32の他端には、ソース電極42が形成され、これが画素電極46と接続される。また、図示はしていないが、ソース電極42と、保持容量Cの半導体層32−2がコンタクト及び金属を介し、または直接半導体膜で接続されている。また、容量電極38は、ゲートラインGLと同様に行方向に伸びる容量ラインSCLの一部として形成されている。
`` Plane configuration ''
FIG. 9 shows a schematic plan configuration of the third and fourth embodiments. The data line DL extends in the vertical direction for each column of pixels. On the other hand, the gate line GL extends in the horizontal direction for each row of pixels. One end of the semiconductor layer 32 is connected to the data line DL, then bends in a U shape, and passes twice under the gate line GL (thickness direction). The overlapping gate line GL forms a gate electrode 36, and the semiconductor layer 32 below the gate electrode 36 forms a channel region. A source electrode 42 is formed on the other end of the semiconductor layer 32 and is connected to the pixel electrode 46. Although not shown, the source electrode 42 and the semiconductor layer 32-2 of the storage capacitor C are connected to each other through a contact and metal, or directly through a semiconductor film. In addition, the capacitor electrode 38 is formed as a part of the capacitor line SCL extending in the row direction like the gate line GL.

そして、図において、波線で等高線状に示したように、画素電極46(および対向電極50)は、下方に向けて膨らむように形成されている。   In the figure, the pixel electrode 46 (and the counter electrode 50) is formed so as to swell downward as indicated by contour lines with wavy lines.

「実施形態5」
図10に、実施形態5の模式図を示す。この実施形態5においても、平坦化膜の厚みを変更してレンズを形成している。
Embodiment 5”
In FIG. 10, the schematic diagram of Embodiment 5 is shown. Also in the fifth embodiment, the lens is formed by changing the thickness of the planarizing film.

ここで、この実施形態5においては、液晶LCの屈折率NLCと、平坦化膜44の屈折率NPLNとを比べた場合に、NLC<NPLNの関係がある。従って、バックライト14からの光について見ると、平坦化膜44が凸レンズの機能を果たし、図に示すように、斜め方向に入射する光を集光して、垂直方向に向ける。 Here, in the fifth embodiment, when the refractive index N LC of the liquid crystal LC and the refractive index N PLN of the planarizing film 44 are compared, there is a relationship of N LC <N PLN . Accordingly, when the light from the backlight 14 is viewed, the planarizing film 44 functions as a convex lens, and as shown in the drawing, the light incident in the oblique direction is condensed and directed in the vertical direction.

このように、実施形態5は、実施形態3と比較し、平坦化膜44と液晶LCの屈折率の関係が反対なだけで、理論的には等価のものである。   As described above, the fifth embodiment is theoretically equivalent to the third embodiment except that the relationship between the refractive indexes of the planarization film 44 and the liquid crystal LC is opposite.

「実施形態6」
図11に、実施形態6の模式図を示す。この実施形態6では、図10の実施形態5の構成に加え、対極基板12の液晶層LCの表面(対向電極50とガラス基板48の間)に各画素に対応して凹型レンズ層54を形成している。この凹型レンズ層54は、基本的に平坦化膜44に対応した形状であって、また材料も平坦化膜44と同じもので形成することが好適である。これによって、図に示したように、バックライト14からの斜め方向の光は、液晶層LC中においてガラス基板30,48に垂直な方向に補正され、その後もう一度斜め方向に補正され、広視野角の表示が確保される。
“Embodiment 6”
FIG. 11 shows a schematic diagram of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, in addition to the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. 10, a concave lens layer 54 is formed on the surface of the liquid crystal layer LC of the counter electrode substrate 12 (between the counter electrode 50 and the glass substrate 48) corresponding to each pixel. is doing. The concave lens layer 54 has a shape basically corresponding to the planarizing film 44 and is preferably formed of the same material as that of the planarizing film 44. As a result, as shown in the figure, the oblique light from the backlight 14 is corrected in a direction perpendicular to the glass substrates 30 and 48 in the liquid crystal layer LC, and is then corrected in the oblique direction again, so that a wide viewing angle is obtained. Is displayed.

「実施形態7」
図12に、実施形態7の模式図を示す。この実施形態7では、実施形態5に比べ、凹部の大きさが異なっている。すなわち、1画素を2つのサブピクセルに分け、サブピクセル毎に平坦化膜44に凹部を形成している。
“Embodiment 7”
FIG. 12 shows a schematic diagram of the seventh embodiment. In this Embodiment 7, compared with Embodiment 5, the magnitude | size of a recessed part differs. That is, one pixel is divided into two subpixels, and a recess is formed in the planarization film 44 for each subpixel.

図13に、この実施形態7の平面図を示す。このように、長方形画素を、ほぼ正方形状のサブピクセルに分割し、サブピクセル毎に凹部を形成している。従って、レンズ機能としてより適切な画素毎の集光が行える。   FIG. 13 shows a plan view of the seventh embodiment. In this manner, the rectangular pixel is divided into substantially square subpixels, and a recess is formed for each subpixel. Therefore, it is possible to collect light for each pixel more appropriate as a lens function.

「実施形態8」
図14に、実施形態8の模式図を示す。この実施形態8は、実施形態4と同様に、対極基板12側に凹部を設けたものである。
“Eighth embodiment”
FIG. 14 shows a schematic diagram of the eighth embodiment. In the eighth embodiment, as in the fourth embodiment, a recess is provided on the counter electrode substrate 12 side.

「実施形態9,10」
図15,図16に、実施形態9,10の模式図を示す。実施形態7,8では、液晶LCの屈折率NLCと、平坦化膜44の屈折率NPLNとを比べた場合に、NLC>NPLNの関係があったが、本実施形態では、NLC<NPLNの関係がある。従って、バックライト14からの光について見ると、平坦化膜44が凸レンズの機能を果たし、図に示すように、斜め方向に入射する光を集光して、垂直方向に向ける。
Embodiments 9 and 10”
15 and 16 are schematic diagrams of the ninth and tenth embodiments. In Embodiment 7 and 8, when compared with the refractive index N LC of the liquid crystal LC, and a refractive index N PLN planarizing film 44, there was a relationship N LC> N PLN, in this embodiment, N LC <N PLN . Accordingly, when the light from the backlight 14 is viewed, the planarizing film 44 functions as a convex lens, and as shown in the drawing, the light incident in the oblique direction is condensed and directed in the vertical direction.

「配向突起と配向方向」
図17、18は、それぞれ図7,8の実施形態3,4に対応するものであり、配向制御用突起60を有している。また、共通する平面図を図19に示す。すなわち、VAタイプの液晶では、配向制御用突起を設け、液晶の配向を制御する。
"Alignment protrusion and alignment direction"
FIGS. 17 and 18 correspond to Embodiments 3 and 4 of FIGS. 7 and 8, respectively, and have alignment control protrusions 60. A common plan view is shown in FIG. That is, in the VA type liquid crystal, alignment control protrusions are provided to control the alignment of the liquid crystal.

配向制御用突起60は、対極基板12の画素の中央部分に設けてあり、図19に示すように、平面形状が楕円状で、全体としては円錐状の形状である。   The alignment control protrusion 60 is provided at the center of the pixel of the counter electrode substrate 12, and as shown in FIG. 19, the planar shape is elliptical, and the overall shape is a conical shape.

画素基板10側が、中心部がもっとも深くなる楕円状に凹形になっているので、電圧が印加された場合、画素基板10側の液晶はすべて凹の中心に向かって配向する(液晶分子が倒れる)。図19において、外側から内側に向く矢印で示したように、面に対し垂直に立っていた液晶は、内側に向けて倒れる。   Since the pixel substrate 10 side has an elliptical concave shape with the deepest central portion, when a voltage is applied, all the liquid crystal on the pixel substrate 10 side is oriented toward the concave center (liquid crystal molecules fall down). ). In FIG. 19, as indicated by an arrow pointing from the outside to the inside, the liquid crystal standing perpendicular to the surface falls down toward the inside.

一方、対極基板12側の配向制御用突起60は、画素基板10側の凹部に対応した形状となっているため、図19において内側の矢印で示したように、外側に向けて倒れる。従って、画素基板10側の液晶も対極基板12側の液晶も同じ方向に配向する(液晶分子が倒れる)。さらに、画素基板10の画素電極46のエッジ部の斜め電界によって液晶が倒れる方向と、凹構造部分のTFT基板側の液晶の倒れる方向が多くの部分で同じような方向となる。   On the other hand, the alignment control protrusion 60 on the counter electrode substrate 12 side has a shape corresponding to the concave portion on the pixel substrate 10 side, and therefore falls outward as indicated by the inner arrow in FIG. Therefore, the liquid crystal on the pixel substrate 10 side and the liquid crystal on the counter electrode substrate 12 side are aligned in the same direction (liquid crystal molecules are tilted). Furthermore, the direction in which the liquid crystal falls due to the oblique electric field at the edge portion of the pixel electrode 46 of the pixel substrate 10 and the direction in which the liquid crystal falls on the TFT substrate side of the concave structure portion are the same in many parts.

従って、本実施形態によれば、電圧印加によって液晶分子が倒れる方向がそろい、これによって光学レスポンスが向上するというメリットが得られる。   Therefore, according to the present embodiment, there is a merit that the liquid crystal molecules are tilted in the direction in which the voltage is applied, thereby improving the optical response.

なお、選択TFTQ1付近の開口部まで透過領域として用いる場合には、その部分まで凹構造を伸ばすことも考えられる。しかし、図に示したような場合には、TFTQ1付近の開口部には、ディスクリネーションが発生しやすいと考えられるため、この例ではブラックマトリクスBMにより隠している。   In addition, when using it as a transmissive area | region to the opening part of selection TFTQ1, it is also considered to extend a concave structure to the part. However, in the case shown in the figure, it is considered that disclination is likely to occur in the opening near the TFT Q1, and in this example, it is hidden by the black matrix BM.

図20、21は、それぞれ図10,11の実施形態5,6に対応するものであり、配向制御用突起60を有している。   20 and 21 correspond to Embodiments 5 and 6 of FIGS. 10 and 11, respectively, and have alignment control protrusions 60. FIG.

画素基板10側が、中心に向けて高くなる楕円状の凸形になっている場合、図22に示すように、電圧が印加された場合、TFT基板側の液晶はすべて凸の外側に向かって倒れる。従って、対極基板12側は容量ライン、ゲートライン、ドレインライン上に突起構造を配置している。すなわち、画素の周辺部分に、周辺に至るほど下方に向けて膨らむ配向制御用突起60を設けている。   When the pixel substrate 10 side has an elliptical convex shape that becomes higher toward the center, as shown in FIG. 22, when a voltage is applied, all the liquid crystal on the TFT substrate side falls toward the outside of the convex shape. . Therefore, on the counter electrode substrate 12 side, the protruding structure is arranged on the capacitor line, the gate line, and the drain line. That is, the alignment control protrusion 60 that swells downward toward the periphery is provided in the peripheral portion of the pixel.

このような構成により、画素基板10付近と対極基板12付近の液晶が同じ方向に配向する(液晶分子が倒れる)ことになり、ディスクリネーションが発生しにくくなる。   With such a configuration, the liquid crystal in the vicinity of the pixel substrate 10 and the vicinity of the counter electrode substrate 12 is aligned in the same direction (the liquid crystal molecules are tilted), and disclination is less likely to occur.

なお、この例においても、ディスクリネーションが発生しやすいと考えられる部分はブラックマトリクスBMで遮光している。   In this example as well, portions where disclination is likely to occur are shielded by the black matrix BM.

「レンズの作製方法」
ここで、上記実施形態におけるアクリル材によるレンズの作製方法について、以下に説明する。
(i)まず、単純に感光性のアクリル材に対しハーフ露光を行い、適切な量の熱処理と、キュア(固める)によって作製することができる。なお、この方法は、画素サイズが比較的小さい場合に有効であり、画素サイズが50〜100um程度と大きい場合には制御が非常に難しくなると考えられる。
(ii)アクリル材の工程を2回に分けることで、レンズを作製することもできる。凹型構造を例として図23に基づいて説明する。
"Lens manufacturing method"
Here, the manufacturing method of the lens by the acrylic material in the said embodiment is demonstrated below.
(I) First, a half-exposure is simply performed on a photosensitive acrylic material, and an appropriate amount of heat treatment and curing (hardening) can be performed. This method is effective when the pixel size is relatively small, and control is considered to be very difficult when the pixel size is as large as about 50 to 100 μm.
(Ii) A lens can also be produced by dividing the acrylic material process into two steps. A concave structure will be described as an example with reference to FIG.

まず、画素基板10について、ガラス基板上にTFTを形成する。図23(A)には、ソース電極42が形成されたところが示されている。   First, for the pixel substrate 10, TFTs are formed on a glass substrate. FIG. 23A shows that the source electrode 42 is formed.

次に、図23(B)に示すように、1回めのアクリル材である、1stアクリル材を塗布し、レンズの凹部分の外側でアクリル材合計膜厚が厚くなる部分のみを残すように露光、現像、ブリーチング(色抜き)をする。その後、熱処理、形の固定のためにキュア(例えばUV照射)を行う。なお、膜厚は好ましくは0.5μmから5μm、より好ましくは1.5μm程度とする。また、画素電極46とソース電極42を接続するためのコンタクトも同時に形成しておく。これによって、1stアクリル層44−1が形成される。   Next, as shown in FIG. 23B, the first acrylic material, which is the first acrylic material, is applied, leaving only the portion where the total acrylic film thickness is increased outside the concave portion of the lens. Perform exposure, development, and bleaching (color removal). Thereafter, curing (for example, UV irradiation) is performed for heat treatment and shape fixing. The film thickness is preferably 0.5 to 5 μm, more preferably about 1.5 μm. Also, a contact for connecting the pixel electrode 46 and the source electrode 42 is formed at the same time. As a result, the first acrylic layer 44-1 is formed.

その後、図23(C)に示すように、2ndアクリル材を塗布し、コンタクト部用の露光、現像、ブリーチングを行った後、熱処理、キュアをして形を決定する。これによって、画素の中央部が凹む2ndアクリル層44−2を表面側に有する平坦化膜44が形成される。2ndアクリル材の塗布条件、熱処理条件を変更することで、レンズの形は制御できる。例えば、2NDアクリル材を3μm程度と厚く塗ると凹型構造の周辺部と中央部の膜厚差を小さく0.2μm程度にできる。また、2ndアクリル材を塗布した後の熱処理時間を長くすることにより、同様に凹型構造の周辺部の膜厚差を小さく、0.2μm程度にできる。これらの条件変更により凹型構造の中央部と周辺部の膜厚差を制御することが可能である。凹型構造の中央部と周辺部の膜厚差は、0.2μmから3μmであることが好ましい。より好ましくは0.5μm程度である。   Thereafter, as shown in FIG. 23C, a 2nd acrylic material is applied, exposure, development and bleaching for the contact portion are performed, and then the shape is determined by heat treatment and curing. As a result, a planarizing film 44 having a 2nd acrylic layer 44-2 with a recessed central portion on the surface is formed. The shape of the lens can be controlled by changing the application condition and heat treatment condition of the 2nd acrylic material. For example, if a 2ND acrylic material is applied as thick as about 3 μm, the film thickness difference between the peripheral part and the center part of the concave structure can be reduced to about 0.2 μm. Further, by increasing the heat treatment time after applying the 2nd acrylic material, the difference in film thickness at the peripheral portion of the concave structure can be reduced to about 0.2 μm. By changing these conditions, it is possible to control the film thickness difference between the central part and the peripheral part of the concave structure. The film thickness difference between the central part and the peripheral part of the concave structure is preferably 0.2 μm to 3 μm. More preferably, it is about 0.5 μm.

その上に、図23(D)に示すように、画素電極46となる透明導電体のパターニングをすることで、凹状のレンズを形成することができる。
(iii)凹型構造の作製方法として、図24に示すような方法をとることもできる。図24(A)は、図23(A)と同じであり、ソース電極42等が形成される。図24(B)に示すように、1stアクリル材を塗布し、コンタクト部の露光と、画素内のハーフ露光を行う。コンタクト部付近は上述の(ii)と同様で、それ以外に画素内に同心(楕)円状で、中心に近づくほど膜厚が薄くなるようにハーフ露光を行った1stアクリル層44−1をパターンとして形成する。
Further, as shown in FIG. 23D, a concave lens can be formed by patterning the transparent conductor to be the pixel electrode 46.
(Iii) As a method for manufacturing the concave structure, a method as shown in FIG. 24 can be adopted. FIG. 24A is the same as FIG. 23A, and the source electrode 42 and the like are formed. As shown in FIG. 24B, a 1st acrylic material is applied, and exposure of the contact portion and half exposure within the pixel are performed. The vicinity of the contact portion is the same as (ii) above, and the first acrylic layer 44-1 is half-exposed so that the film thickness becomes thinner toward the center as it is concentric (elliptical) in the pixel. Form as a pattern.

図24(C)、図24(D)に示すように、2ndアクリル層44−2の形成工程以降は(ii)と同じである。この方法の方が、(ii)の方法に比べ、2ndアクリル材の塗布条件に対するプロセスマージンが大きいと考えられ、製作が容易であると考えられる。   As shown in FIGS. 24C and 24D, the steps after the formation of the second acrylic layer 44-2 are the same as (ii). This method is considered to have a larger process margin with respect to the application conditions of the second acrylic material than the method (ii), and is considered to be easy to manufacture.

以上の(ii)、(iii)は、共にNLC>NPLNの場合の作製方法である。一方、NLC<NPLNの場合には、凹型ではなく凸型の形状を作る必要がある。しかし、この凸型形状の場合も、凹型の場合と同様に、ハーフ露光のみで行ったり、2回のアクリル材工程を行うことで形成が可能である。 The above (ii) and (iii) are production methods in the case of N LC > N PLN . On the other hand, when N LC <N PLN , it is necessary to make a convex shape instead of a concave shape. However, even in the case of this convex shape, it can be formed by only half exposure or by performing the acrylic process twice, as in the case of the concave shape.

なお、(iii)の形成工程の場合、1stアクリル層44−1を、画素部の中央部に楕円状で形成するとよい。また、中心の楕円部分の膜厚を最も厚くし、外側に行くほど膜厚が薄くなるようなリング状のパターンをハーフ露光で形成することによっても凸型の層を形成することができる。また、(iii)の作製方法でも、膜厚は上述の場合と同様である。   In the case of the formation step (iii), the first acrylic layer 44-1 may be formed in an elliptical shape at the center of the pixel portion. The convex layer can also be formed by forming a ring-shaped pattern in which the thickness of the elliptical portion at the center is the largest and the thickness is reduced toward the outside by half exposure. In the method (iii), the film thickness is the same as that described above.

さらに、対極基板12側についても同様な方法を採用することが可能である。   Further, a similar method can be adopted for the counter electrode substrate 12 side.

ここで、アクリルの材料と屈折率について、最終的なアクリル材の形状がレンズとしての機能を持つ。このため、必要なのはIZO(対向電極)、配向膜(対向電極上に形成され、液晶の配向を制御する膜)をはさんで液晶と接する2ndアクリル材と液晶の屈折率差である。   Here, with respect to the acrylic material and refractive index, the final acrylic material has a function as a lens. Therefore, what is required is a refractive index difference between the liquid crystal and the 2nd acrylic material in contact with the liquid crystal across the IZO (counter electrode) and the alignment film (film formed on the counter electrode and controlling the alignment of the liquid crystal).

ただし、凹構造で図24に示すように、光が透過する部分に1stアクリル材が存在するような場合には、NLC>NPLN2≧NPLN1であるほうが好ましい。 However, when the first acrylic material is present in the light transmitting portion as shown in FIG. 24 with a concave structure, it is preferable that N LC > N PLN2 ≧ N PLN1 .

同様に凸構造の場合には、透過部に必ず2種のアクリル材があり、NLC<NPLN2≦NPLN1であるほうが好ましい。これは、NPLN2<NPLN1であるほうがよりレンズとしての機能(集光性)が高くなる(屈折率分布型のレンズを形成することになる)からである。液晶の屈折率は、一般的に常光線に対し1.5(異常光Δn=0.1)程度である。アクリル材の屈折率としては1.4程度から1.7程度の材料が選択可能であるので、材料の選択によって凸構造、凹構造を使い分けることが可能である。 Similarly, in the case of a convex structure, there are always two kinds of acrylic materials in the transmission part, and it is preferable that N LC <N PLN2 ≦ N PLN1 . This is because the function (light condensing property) as a lens is higher when N PLN2 <N PLN1 (a gradient index lens is formed). The refractive index of liquid crystal is generally about 1.5 (abnormal light Δn = 0.1) with respect to ordinary light. As the refractive index of the acrylic material, a material having a refractive index of about 1.4 to 1.7 can be selected. Therefore, the convex structure and the concave structure can be properly used depending on the material selection.

「その他のレンズ構成例」
(1)平坦化膜下(中)に屈折率分布型のレンズを作製する。
凸レンズを作製する場合には1stアクリル材の屈折率NPLN1をその後の2ndアクリル材のNPLN2より大きくしておくと、屈折率分布型の凸レンズを形成できる。この際、2ndアクリル材の膜厚を厚くして全体を平坦化しておいても良い。このとき、上述のように、屈折率は、NPLN1>NPLN2>NLC(電圧印加)である材料を選択することが好ましい。
"Other lens configuration examples"
(1) A gradient index lens is fabricated under (inside) the planarizing film.
When set larger than N PLN2 subsequent 2nd acrylic material the refractive index N PLN1 the 1st acrylic material in case of manufacturing a convex lens, can be formed graded index lens. At this time, the entire film may be flattened by increasing the film thickness of the second acrylic material. At this time, as described above, it is preferable to select a material having a refractive index of N PLN1 > N PLN2 > N LC (voltage application).

また、NPLN1>NPLN2の材料を選択した時点で、入射光の角度分布が小さくなっている。このため、NPLN2>NLC(電圧印加)は必ずしも必要条件ではない。 In addition, the angle distribution of incident light is small when a material of N PLN1 > N PLN2 is selected. For this reason, N PLN2 > N LC (voltage application) is not necessarily a necessary condition.

また、凹レンズを作製する場合にはNPLN1<NPLN2<NLC(電圧印加)とすることが好適である。 In the case of producing a concave lens, it is preferable that N PLN1 <N PLN2 <N LC (voltage application).

(2)図25に示すように、1stアクリル材により、フレネルレンズを作製することもできる。 (2) As shown in FIG. 25, a Fresnel lens can also be produced with a 1st acrylic material.

図25(A)に示すように、選択TFTQ1を形成するところまでは、図23,24と同じである。そして、図25(B)に示すように、1stアクリル層44−1によりフレネルレンズを形成する。すなわち、平坦化膜44内に、1stアクリル層44−1により、屈折率分布型のレンズでフレネルレンズのような形状を作製する。この場合、屈折率の大小と凸凹の関係は上述の実施形態と同じでよい。   As shown in FIG. 25A, the process up to forming the selection TFT Q1 is the same as in FIGS. Then, as shown in FIG. 25B, a Fresnel lens is formed by the first acrylic layer 44-1. That is, a shape like a Fresnel lens is produced with a gradient index lens by using the first acrylic layer 44-1 in the planarizing film 44. In this case, the relationship between the magnitude of the refractive index and the unevenness may be the same as in the above-described embodiment.

ここで、フレネルレンズの断面形状は、レンズを光の進行方向に等ピッチに輪切って、平面上に並べたような形状で、厳密に作るのは難しいと考えられる。また、厳密に作れば作るほど波長選択性(波長によって焦点距離が変わる)が増すので、厳密に作る必要はないと考えられる。   Here, it is considered that the cross-sectional shape of the Fresnel lens is a shape in which the lenses are cut in equal pitches in the light traveling direction and arranged on a plane, and it is difficult to make exactly. In addition, the wavelength selectivity (focal length varies depending on the wavelength) increases as it is made strictly, so it is not necessary to make it strictly.

このように、1stアクリル層44−1の(表面)断面形状を、フレネルレンズ形状とした場合には、図25(C)に示すように、2ndアクリル層44−2を比較的厚めに形成して表面を平坦化する。また、このときにソース電極42上に画素電極46との接続用のコンタクトを形成する。次に、図25(D)に示すように、2ndアクリル層44−2からなる平坦化膜44の表面上に、例えばIZOの画素電極46を形成する。   Thus, when the (surface) cross-sectional shape of the 1st acrylic layer 44-1 is a Fresnel lens shape, the 2nd acrylic layer 44-2 is formed relatively thick as shown in FIG. To flatten the surface. At this time, a contact for connection to the pixel electrode 46 is formed on the source electrode 42. Next, as shown in FIG. 25D, for example, an IZO pixel electrode 46 is formed on the surface of the planarizing film 44 made of the second acrylic layer 44-2.

このように、この例では、1stアクリル層44−1によってレンズを形成するが、2ndアクリル層44−2によって表面を平坦化している。   Thus, in this example, the lens is formed by the first acrylic layer 44-1, but the surface is flattened by the second acrylic layer 44-2.

電圧印加時の液晶の配向方向を決定することに積極的に利用する場合には、平坦化膜44、画素電極46および配向膜を凸型または凹型にするほうが好ましい。しかし、特に片側(画素基板10側)のみにレンズ形状を作る場合には、1画素内でセルギャップが異なってしまうというデメリットが発生すると考えられる。本実施形態の場合、屈折率分布型のレンズを各画素に形成する場合に、2ndアクリル材を厚くして平坦化材として用いて、画素内のセルギャップの変化をなくしている。また、この場合、配向を制御する突起、スリットは通常のものと同様の形状としている。   In the case of positively using the liquid crystal alignment direction at the time of voltage application, it is preferable that the planarizing film 44, the pixel electrode 46, and the alignment film are convex or concave. However, particularly when a lens shape is formed only on one side (pixel substrate 10 side), it is considered that a demerit that a cell gap differs within one pixel occurs. In the case of this embodiment, when a gradient index lens is formed in each pixel, the 2nd acrylic material is thickened and used as a planarizing material, thereby eliminating the change in cell gap in the pixel. In this case, the protrusions and slits for controlling the orientation have the same shape as that of a normal one.

「画素回路の構成」
図26は、画素回路の構成を示す図である。データラインDLは、液晶パネルのカラム(列:垂直)方向に伸び、1列に1本設けられている。ゲートラインGLは、液晶パネルのロー(行:水平)方向に伸び、1行に1本設けられている。さらに、ロー方向には、容量ラインSCLが1行に1本設けられている。
"Pixel circuit configuration"
FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration of a pixel circuit. The data lines DL extend in the column (column: vertical) direction of the liquid crystal panel, and one data line DL is provided for each column. The gate line GL extends in the row (row: horizontal) direction of the liquid crystal panel, and one gate line GL is provided in one row. Further, one capacitor line SCL is provided in one row in the row direction.

データラインDLには、nチャネルTFTである選択TFTQ1のドレインが接続されている。選択TFTQ1のソースは、画素電極46および保持容量Cの一方の電極に接続されている。また、保持容量Cの他方の電極は容量ラインSCLに接続されている。そして、画素電極46に対向して、全画素にまたがる対向電極50が設けられ、画素電極46と対向電極50の間に液晶LCが配置される。   The data line DL is connected to the drain of the selection TFT Q1, which is an n-channel TFT. The source of the selection TFT Q1 is connected to the pixel electrode 46 and one electrode of the storage capacitor C. The other electrode of the storage capacitor C is connected to the capacitor line SCL. A counter electrode 50 that extends across all the pixels is provided facing the pixel electrode 46, and the liquid crystal LC is disposed between the pixel electrode 46 and the counter electrode 50.

複数のゲートラインGLは、1水平期間ずつ順次選択され、Hレベルに設定される。このため、そのゲートラインGLにゲートが接続されている該当行の選択TFTQ1がオンする。一方、データラインDLには、選択TFTQ1がオンしている行の画素についてのデータ電圧が供給される。従って、選択された行の各画素の保持容量Cには、その画素のデータ電圧がそれぞれ充電される。これによって、保持容量Cに充電されたデータ電圧がその画素の液晶LCに印加され、表示が行われる。ゲートラインGLは、順次選択を変更していくが、1つの画素については次のフレームにおいて、データ書き込みが行われるまで、書き込まれたデータ電圧による表示が継続される。   The plurality of gate lines GL are sequentially selected by one horizontal period and set to the H level. Therefore, the selection TFT Q1 in the corresponding row whose gate is connected to the gate line GL is turned on. On the other hand, the data voltage for the pixel in the row in which the selection TFT Q1 is turned on is supplied to the data line DL. Accordingly, the storage capacitor C of each pixel in the selected row is charged with the data voltage of that pixel. As a result, the data voltage charged in the storage capacitor C is applied to the liquid crystal LC of the pixel, and display is performed. The selection of the gate lines GL is sequentially changed, but display of one pixel is continued with the written data voltage until data writing is performed in the next frame.

垂直入射と、斜め入射を説明する図である。It is a figure explaining normal incidence and oblique incidence. 液晶への電圧印加と透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage application to a liquid crystal, and the transmittance | permeability. 垂直入射と、斜め入射における液晶への電圧印加と透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage application and transmittance | permeability to a liquid crystal in normal incidence and diagonal incidence. 実施形態1の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a first embodiment. 実施形態1の入射角度分布を説明する図である。It is a figure explaining the incident angle distribution of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. FIG. 実施形態3の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment. 実施形態4の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fourth embodiment. 実施形態3,4の平面構成を示す図である。It is a figure which shows the planar structure of Embodiment 3,4. 実施形態5の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a fifth embodiment. 実施形態6の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a sixth embodiment. 実施形態7の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a seventh embodiment. 実施形態7の平面構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a planar configuration of a seventh embodiment. 実施形態8の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an eighth embodiment. 実施形態9の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a ninth embodiment. 実施形態10の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a tenth embodiment. 実施形態3の液晶の配向を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the alignment of liquid crystal according to a third embodiment. 実施形態4の液晶の配向を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the alignment of liquid crystal according to a fourth embodiment. 実施形態3、4の液晶の配向を説明する平面図である。6 is a plan view illustrating alignment of liquid crystals according to Embodiments 3 and 4. FIG. 実施形態5の液晶の配向を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the alignment of liquid crystal according to a fifth embodiment. 実施形態6の液晶の配向を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the alignment of liquid crystal according to a sixth embodiment. 実施形態5,3の液晶の配向を説明する平面図である。6 is a plan view for explaining alignment of liquid crystals in Embodiments 5 and 3. FIG. 平坦化膜によるレンズ形成方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the lens formation method by a planarization film | membrane. 平坦化膜によるレンズ形成方法の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the lens formation method by a planarization film | membrane. 平坦化膜によるレンズ形成方法のさらに他の例を説明する図である。It is a figure explaining the further another example of the lens formation method by a planarization film | membrane. 画素回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a pixel circuit.

符号の説明Explanation of symbols

10 画素基板、12 対極基板、14 バックライト、16 凸レンズ、18 凹レンズ、30,48 ガラス基板、32 半導体層、34 ゲート絶縁膜、36 ゲート電極、38 容量電極、40 層間絶縁膜、42 ソース電極、44 平坦化膜、46 画素電極、50 対向電極、52 凸型レンズ層、54 凹型レンズ層、60 配向制御用突起、BM ブラックマトリクス、C 保持容量、Q1 選択TFT。   10 pixel substrate, 12 counter electrode substrate, 14 backlight, 16 convex lens, 18 concave lens, 30, 48 glass substrate, 32 semiconductor layer, 34 gate insulating film, 36 gate electrode, 38 capacitive electrode, 40 interlayer insulating film, 42 source electrode, 44 flattening film, 46 pixel electrode, 50 counter electrode, 52 convex lens layer, 54 concave lens layer, 60 alignment control protrusion, BM black matrix, C holding capacitor, Q1 selection TFT.

Claims (7)

画素毎の液晶への印加電圧を制御して表示を行う液晶パネルを含む液晶表示装置であって、
外部から液晶に入射する光を集光し液晶を通過する光を垂直光に近づける凸レンズを液晶パネルの入射側に設けることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device including a liquid crystal panel that performs display by controlling a voltage applied to a liquid crystal for each pixel,
A liquid crystal display device comprising a convex lens on the incident side of a liquid crystal panel that collects light incident on the liquid crystal from outside and makes light passing through the liquid crystal approach vertical light.
請求項1に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、各画素毎に形成されたTFTと、このTFTに接続された画素電極と、各画素の画素電極に対応する対向電極と、画素電極と対向電極間に配置された液晶と、を含み、
前記画素電極は、前記TFT上に形成された平坦化膜上に形成されており、この平坦化膜を凸状または凹状とすることによって、平坦化膜の厚みと液晶の厚みを相対的に変更して前記凸レンズを形成することを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 1.
The liquid crystal panel includes a TFT formed for each pixel, a pixel electrode connected to the TFT, a counter electrode corresponding to the pixel electrode of each pixel, a liquid crystal disposed between the pixel electrode and the counter electrode, Including
The pixel electrode is formed on a flattening film formed on the TFT. By making the flattening film convex or concave, the thickness of the flattening film and the thickness of the liquid crystal are relatively changed. Then, the convex lens is formed.
請求項1または2に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルの出射側に、液晶を通過した光を広角度に広げる凹レンズを設けることを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 1 or 2,
A liquid crystal display device, wherein a concave lens that spreads light that has passed through liquid crystal at a wide angle is provided on an emission side of the liquid crystal panel.
請求項3に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、光が出射される出射側に対向電極が形成される出射側基板を有し、
この出射側基板の厚みを変更することで、前記凹レンズを形成することを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 3.
The liquid crystal panel has an emission side substrate on which a counter electrode is formed on the emission side from which light is emitted,
A liquid crystal display device, wherein the concave lens is formed by changing a thickness of the emission side substrate.
請求項2に記載の液晶表示装置において、
各画素は、複数のサブピクセルに分割されており、各サブピクセルについて凸レンズが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 2,
Each pixel is divided into a plurality of sub-pixels, and a convex lens is formed for each sub-pixel.
請求項5に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、光が出射される出射側に対向電極が形成される出射側基板を有し、
この出射側基板の厚みを前記サブピクセル毎に変更することで、前記凹レンズをサブピクセル毎に形成することを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 5.
The liquid crystal panel has an emission side substrate on which a counter electrode is formed on the emission side from which light is emitted,
The concave lens is formed for each subpixel by changing the thickness of the emission side substrate for each subpixel.
請求項1〜6のいずれか1つに記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、ECBモードの液晶であることを特徴とする液晶表示装置。
In the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6,
A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal is an ECB mode liquid crystal.
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