JP2007071939A - Liquid crystal display device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶を用いて光を制御する液晶表示装置に関する。また、本発明は、その液晶表示装置を用いて構成する電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that controls light using liquid crystal. The present invention also relates to an electronic device configured using the liquid crystal display device.
現在、携帯電話機、携帯情報端末機といった各種の電子機器では、当該電子機器に関する各種の情報を視覚的に表示するための表示部として、例えば、液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示装置として、例えば、それぞれが電極を有する一対の基板と、それらの基板間に設けられた液晶層と、当該液晶層に光を供給する照明装置とを有した構成のものがある。このような液晶表示装置では、例えば、照明装置によって液晶層に光を供給すると共に、液晶層に印加される電圧を表示の最小単位であるサブ画素ごとに制御することにより液晶分子の配向をサブ画素ごとに制御する。このような液晶表示装置では、複数個のサブ画素を平面内でマトリクス状に並べることにより有効表示領域を形成し、その有効表示領域内に文字、数字、図形等といった像が表示される。 Currently, in various electronic devices such as a mobile phone and a portable information terminal, for example, a liquid crystal display device is used as a display unit for visually displaying various information related to the electronic device. As such a liquid crystal display device, for example, a configuration having a pair of substrates each having an electrode, a liquid crystal layer provided between the substrates, and an illumination device for supplying light to the liquid crystal layer is there. In such a liquid crystal display device, for example, light is supplied to the liquid crystal layer by an illuminating device, and the voltage applied to the liquid crystal layer is controlled for each sub-pixel which is the minimum unit of display, whereby the alignment of liquid crystal molecules is sub- Control for each pixel. In such a liquid crystal display device, an effective display area is formed by arranging a plurality of sub-pixels in a matrix on a plane, and images such as characters, numbers, figures, etc. are displayed in the effective display area.
上記のような構成の液晶表示装置において、従来、サブ画素に平面的に対応した位置にマイクロレンズを設けた構造のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このマイクロレンズは複数のサブ画素の個々に対応して設けられている。 In the liquid crystal display device having the above-described configuration, a structure in which a microlens is provided at a position corresponding to a planar surface of a subpixel has been conventionally known (for example, see Patent Document 1). The microlens is provided corresponding to each of the plurality of sub-pixels.
ところで、特許文献1に開示された液晶表示装置では、サブ画素ごとに配置されたマイクロレンズは、有効表示領域内において全てが等しい形状に形成されている。それ故、この液晶表示装置では表示領域の全域でマイクロレンズが等しい集光特性を有している。一方、照明装置に関しては領域によって発せられる光の輝度に差が生じること、すなわち、照明装置の発光面に輝度分布が生じることがある。このように、輝度が異なる光は、集光特性が均一である複数のマイクロレンズによって集光されて液晶表示装置内の液晶層に面状に供給されるため、液晶層に供給される光に関しても領域によって輝度に差が生じることがあった。その結果、従来の液晶表示装置では、有効表示領域内に表示される表示の輝度にむらが生じるおそれがあった。
By the way, in the liquid crystal display device disclosed in
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、照明手段の光を液晶層に均一に照射することにより液晶表示装置及び電子機器の表示を均一にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to make the display of a liquid crystal display device and an electronic apparatus uniform by uniformly irradiating a liquid crystal layer with light from an illumination unit. .
本発明に係る液晶表示装置は、液晶層と、該液晶層へ光を供給する光出射面を有した照明手段と、前記液晶層と前記照明手段との間に配置され光を集光する複数のマイクロレンズとを有し、前記照明手段は前記光出射面に輝度が異なる複数の光出射領域を有し、前記複数のマイクロレンズの個々の集光特性は、前記照明手段の各光出射領域における輝度に対応して異なっていることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal layer, an illumination unit having a light emitting surface for supplying light to the liquid crystal layer, and a plurality of light units arranged between the liquid crystal layer and the illumination unit to collect light. The illumination means has a plurality of light exit areas with different brightness on the light exit surface, and the individual light collection characteristics of the plurality of microlenses are the light exit areas of the illumination means. It is characterized by being different corresponding to the brightness at.
上記の液晶表示装置では、照明手段の各光出射領域における輝度に対応してマイクロレンズの個々の集光特性を異ならせた。例えば、照明手段の光出射領域のうち輝度が低い領域では、マイクロレンズの集光効率を高く設定することにより、この光出射領域に対応する液晶層の領域に、照明手段から出射される光に比べて高い輝度の光を供給することができる。他方、照明手段の光出射領域のうち輝度が高い領域では、マイクロレンズの集光効率を低く設定することにより、この光出射領域に対応する液晶層の領域に、マイクロレンズの集光効率を高く設定した領域に比べて低い輝度の光を供給することができる。このようにして、照明手段において複数の光出射領域から出射された輝度が異なる光を、集光特性が互いに異なる複数のマイクロレンズによって平面内で輝度が均一な光にすることができる。これにより、輝度が均一な面状の光を液晶層に供給できるので、液晶表示装置の表示を均一にできる。 In the above liquid crystal display device, the individual condensing characteristics of the microlens are made different according to the luminance in each light emission region of the illumination means. For example, in the light emitting area of the illuminating means, in the area where the luminance is low, by setting the condensing efficiency of the microlens to be high, the light emitted from the illuminating means is reflected in the area of the liquid crystal layer corresponding to the light emitting area. Compared with this, light with higher luminance can be supplied. On the other hand, in the region where the luminance is high in the light emission region of the illumination means, the light collection efficiency of the microlens is increased in the region of the liquid crystal layer corresponding to the light emission region by setting the light collection efficiency of the microlens low. Light having a lower luminance than that of the set area can be supplied. In this way, light having different luminances emitted from a plurality of light emitting regions in the illumination unit can be made uniform in a plane by a plurality of microlenses having different condensing characteristics. Thereby, planar light with uniform luminance can be supplied to the liquid crystal layer, so that the display of the liquid crystal display device can be made uniform.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記照明手段は、光源と、該光源で発光した光を面状に出射する光に変換する導光体とを有し、前記導光体の前記光出射面から出射された光を前記液晶層へ供給することが望ましい。ここで光源としては、例えば、LED(Light Emitting Diode)等といった点状光源や、冷陰極管等といった線状光源を用いることができる。これらの光源から発光した光を導光体において面状の光に変換する場合には、例えば、光源が光を出射できる範囲や導光体の形状等に起因して面状の光の輝度にムラが生じることが考えられる。本発明に係る液晶表示装置は導光体から出射された面状の光の輝度にムラが生じても、その面状の光の輝度を集光特性が互いに異なる複数のマイクロレンズによって均一にできるので、液晶層に輝度が均一な面状の光を供給できる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the illuminating unit includes a light source and a light guide that converts light emitted from the light source into light emitted in a planar shape, and the light guide It is desirable to supply light emitted from the light exit surface to the liquid crystal layer. Here, as the light source, for example, a point light source such as an LED (Light Emitting Diode) or a linear light source such as a cold cathode tube can be used. When light emitted from these light sources is converted into planar light in the light guide, for example, the brightness of the planar light is increased due to the range in which the light source can emit light or the shape of the light guide. It is possible that unevenness occurs. In the liquid crystal display device according to the present invention, even if unevenness occurs in the brightness of the planar light emitted from the light guide, the brightness of the planar light can be made uniform by a plurality of microlenses having different light collecting characteristics. Therefore, planar light with uniform luminance can be supplied to the liquid crystal layer.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記導光体における前記光源に近い前記光出射領域は高輝度領域であり、前記導光体における前記光源から遠い前記光出射領域は低輝度領域であり、前記高輝度領域に対応する前記マイクロレンズは集光効率が低く、前記低輝度領域に対応する前記マイクロレンズは集光効率が高いことが望ましい。このように低輝度領域に対応するマイクロレンズの集光効率を高くすることにより、この低輝度領域に対応する液晶層の領域に、照明手段から出射される光に比べて高い輝度の光を供給することができる。他方、高輝度領域に対応するマイクロレンズの集光効率を低くすることにより、この高輝度領域に対応する液晶層の領域に、マイクロレンズの集光効率を高くした領域に比べて低い輝度の光を供給することができる。このようにして、照明手段の導光体において複数の光出射領域から出射された輝度が異なる光を、集光特性が互いに異なる複数のマイクロレンズによって平面内で輝度が均一な光にすることができる。これにより、輝度が均一な面状の光を液晶層に供給できるので、液晶表示装置の表示を均一にできる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the light emission region near the light source in the light guide is a high luminance region, and the light emission region far from the light source in the light guide is a low luminance region. In addition, it is preferable that the microlens corresponding to the high luminance region has a low light collection efficiency, and the microlens corresponding to the low luminance region has a high light collection efficiency. In this way, by increasing the light collection efficiency of the microlens corresponding to the low luminance region, light having higher luminance than the light emitted from the illumination means is supplied to the liquid crystal layer region corresponding to the low luminance region. can do. On the other hand, by reducing the light condensing efficiency of the microlens corresponding to the high luminance region, the light of the lower luminance than the region where the condensing efficiency of the microlens is increased in the region of the liquid crystal layer corresponding to the high luminance region. Can be supplied. In this way, light having different luminances emitted from a plurality of light emission regions in the light guide of the illuminating means can be converted into light having uniform luminance in a plane by a plurality of microlenses having different condensing characteristics. it can. Thereby, planar light with uniform luminance can be supplied to the liquid crystal layer, so that the display of the liquid crystal display device can be made uniform.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記光源は点状光源であることが望ましい。点状光源は所定の角度に光を出射できる光源である。この点状光源は、通常、1つの導光体に対して複数個設けることにより、点状光源からの光を導光体の全域に出射できるようにしている。しかしながら、仮に、個々の点状光源の輝度に差が生じたり、導光体に対する点状光源の位置がずれたりすると、導光体から出射される面状の光の輝度にムラが生じ易くなるおそれがある。このように点状光源を用いた液晶表示装置に本発明を適用すれば、導光体から出射された面状の光の輝度にムラが生じても、集光特性が互いに異なる複数のマイクロレンズによって面状の光の輝度を均一にできるので、液晶層に均一な輝度の面状の光を供給できる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the light source is preferably a point light source. A point light source is a light source that can emit light at a predetermined angle. Usually, a plurality of such point light sources are provided for one light guide so that light from the point light source can be emitted to the entire area of the light guide. However, if there is a difference in the brightness of individual point light sources or the position of the point light source with respect to the light guide is shifted, unevenness is likely to occur in the brightness of the planar light emitted from the light guide. There is a fear. Thus, if the present invention is applied to a liquid crystal display device using a point light source, a plurality of microlenses having different condensing characteristics even if unevenness occurs in the brightness of the planar light emitted from the light guide Accordingly, the luminance of the planar light can be made uniform, so that the planar light with uniform luminance can be supplied to the liquid crystal layer.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記液晶層が設けられた面内には表示の最小単位であるサブ画素が複数並べて設けられ、前記複数のマイクロレンズは、それぞれが前記サブ画素に対応した位置に設けられることが望ましい。こうすれば、サブ画素ごとに光の集光特性を変えることができるので、液晶層に供給する光の輝度の変化を細かく調節できる。これにより、液晶層に供給する光の輝度をより確実に均一にできる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, a plurality of sub-pixels, which are the minimum unit of display, are provided side by side in the plane on which the liquid crystal layer is provided, and each of the plurality of microlenses is arranged on the sub-pixel. It is desirable to be provided at a corresponding position. In this way, the light condensing characteristic can be changed for each sub-pixel, and therefore the change in the luminance of the light supplied to the liquid crystal layer can be finely adjusted. Thereby, the brightness | luminance of the light supplied to a liquid-crystal layer can be made uniform more reliably.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記複数のマイクロレンズは、当該マイクロレンズの厚さ及び/又は幅を変えることによって、前記照明手段から出射された光の集光特性を変えることが望ましい。ここでいうマイクロレンズの厚さとは、マイクロレンズを通過する光の進行方向の厚さである。また、マイクロレンズの幅とは、マイクロレンズを通過する光の進行方向に対して直角方向の幅である。これらのマイクロレンズの厚さ及び/又は幅を変えることにより、マイクロレンズの表面の曲率を変化させることができる。こうすれば、マイクロレンズの集光特性を所望の特性に設定できる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the plurality of microlenses can change the condensing characteristics of the light emitted from the illumination unit by changing the thickness and / or width of the microlenses. desirable. The thickness of the microlens here is the thickness in the traveling direction of light passing through the microlens. The width of the microlens is a width in the direction perpendicular to the traveling direction of light passing through the microlens. By changing the thickness and / or width of these microlenses, the curvature of the surface of the microlens can be changed. In this way, the condensing characteristic of the microlens can be set to a desired characteristic.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記複数のマイクロレンズは、中央部が厚く周縁に行くに従って薄くなる形状を有した凸レンズとすることができる。そしてこの凸レンズは凸部を前記照明手段に対向させて設けることができる。また、前記複数のマイクロレンズは、中央部が薄く周縁に行くに従って厚くなる形状を有した凹レンズとすることもできる。そしてこの凹レンズは凹部を前記照明手段に対向させて設けられることができる。マイクロレンズが凸レンズ又は凹レンズのいずれの形状であっても、照明手段から出射された光を集光してその光を液晶層に供給できる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the plurality of microlenses can be convex lenses having a shape in which the central portion is thick and becomes thinner toward the periphery. The convex lens can be provided with a convex portion facing the illumination means. The plurality of microlenses may be concave lenses having a shape in which the central portion is thin and becomes thicker toward the periphery. The concave lens can be provided with the concave portion facing the illumination means. Regardless of whether the microlens is a convex lens or a concave lens, the light emitted from the illumination means can be collected and supplied to the liquid crystal layer.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記複数のマイクロレンズは、その断面が左右非対称の形状を有することが望ましい。照明手段から出射される光は、マイクロレンズに対して多方向から入射することが考えられる。例えば、あるマイクロレンズから離れた光出射領域から強い輝度の光が入射する場合が考えられる。このような場合には、マイクロレンズの断面を左右非対称にすることにより、例えば、強い輝度の光が入射する方向における集光効率を上げればその光を効率良く利用できる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, it is desirable that the plurality of microlenses have an asymmetric shape in cross section. It is conceivable that light emitted from the illumination means is incident on the microlens from multiple directions. For example, there may be a case where light having a strong luminance is incident from a light emission region away from a certain microlens. In such a case, by making the cross section of the microlens asymmetrical left and right, for example, if the light collection efficiency in the direction in which light with strong luminance is incident is increased, the light can be used efficiently.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記サブ画素内には、反射光を用いて反射型表示を行う反射表示領域は設けられずに前記照明手段からの光を用いて表示を行う透過表示領域が設けられ、前記複数のマイクロレンズは前記照明手段からの光を前記透過表示領域内に集光することが望ましい。この構成の液晶表示装置は、いわゆる透過型の液晶表示装置である。この透過型液晶表示装置では、一部の外部光を照明手段によって反射させて、いわゆるリサイクル光として表示に利用することも考えられるが、主に照明手段からの光を利用して表示を行うものである。そのため、照明手段から出射された光の輝度をマイクロレンズを用いて均一にすれば、液晶表示装置によって行われる表示の輝度をより確実に均一にできる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, the sub-pixel is not provided with a reflective display region for performing reflective display using reflected light, and is transmissive for performing display using light from the illumination unit. Preferably, a display area is provided, and the plurality of microlenses condense light from the illuminating means in the transmissive display area. The liquid crystal display device having this configuration is a so-called transmissive liquid crystal display device. In this transmissive liquid crystal display device, some external light may be reflected by illumination means and used for display as so-called recycled light, but display is mainly performed using light from the illumination means. It is. Therefore, if the brightness of the light emitted from the illumination means is made uniform using the microlens, the brightness of the display performed by the liquid crystal display device can be made more surely uniform.
次に、本発明に係る液晶表示装置において、前記サブ画素内には、前記照明手段からの光を用いて透過型表示を行う透過表示領域と、反射光を用いて反射型表示を行う反射表示領域とが設けられ、前記複数のマイクロレンズは、前記照明手段からの光を前記透過表示領域に集光することが望ましい。この構成の液晶表示装置は、いわゆる半透過反射型の液晶表示装置である。この半透過反射型液晶表示装置においても、照明手段から出射された光の輝度をマイクロレンズを用いて均一にすれば、液晶表示装置によって行われる表示の輝度をより確実に均一にできる。 Next, in the liquid crystal display device according to the present invention, a transmissive display region that performs transmissive display using light from the illumination unit and a reflective display that performs reflective display using reflected light are provided in the sub-pixels. It is preferable that the plurality of microlenses condense light from the illumination unit on the transmissive display region. The liquid crystal display device having this configuration is a so-called transflective liquid crystal display device. Also in this transflective liquid crystal display device, the brightness of the display performed by the liquid crystal display device can be made more uniform by making the brightness of the light emitted from the illumination means uniform by using a microlens.
また、この半透過反射型液晶表示装置では、外部光等を反射して表示を行う反射型表示と、照明手段から出射された光を透過して表示を行う透過型表示との両方の表示を行うことができる。しかしながら、この場合には、サブ画素内に反射表示領域と透過表示領域とが設けられるので、透過型液晶表示装置に比べて透過表示領域が狭くなることが考えられる。また、半透過反射型液晶表示装置では、いわゆる1/4波長板等といった位相差板を用いることがある。この場合には、外部光が位相差板を通って照明手段で反射する前と照明手段で反射して位相差板を通った後とで位相が変わるため、反射した外部光が偏光板を通過できなくなる。このため、外部光を反射させてリサイクル光として表示に利用することが透過型表示装置に比べて難しくなる。 In addition, this transflective liquid crystal display device displays both a reflective display that displays by reflecting external light and the like, and a transmissive display that transmits and displays the light emitted from the illumination means. It can be carried out. However, in this case, since the reflective display region and the transmissive display region are provided in the sub-pixel, it is conceivable that the transmissive display region is narrower than that of the transmissive liquid crystal display device. In a transflective liquid crystal display device, a retardation plate such as a so-called quarter-wave plate may be used. In this case, the phase changes before and after the external light is reflected by the illumination means through the retardation plate and after it is reflected by the illumination means and passes through the retardation plate, so that the reflected external light passes through the polarizing plate. become unable. For this reason, it is difficult to reflect external light and use it as recycled light for display as compared with a transmissive display device.
以上のように、半透過反射型の液晶表示装置では透過表示領域が狭くなり、しかも照明手段の表面で反射する光をリサイクルすることが難しいので、半透過反射型液晶表示装置に関しては透過型表示において表示の輝度が十分に得られないおそれがある。本発明に係る液晶表示装置では、照明手段から出射された光をマイクロレンズによって透過表示領域に効率良く集光できるので、本発明を半透過反射型液晶表示装置に適用すれば、半透過反射型液晶表示装置における透過型表示において十分な輝度の表示を行うことができる。 As described above, the transflective liquid crystal display device has a narrow transmissive display area, and it is difficult to recycle the light reflected from the surface of the illumination means. In this case, the display brightness may not be sufficiently obtained. In the liquid crystal display device according to the present invention, since the light emitted from the illumination means can be efficiently condensed on the transmissive display region by the microlens, if the present invention is applied to the transflective liquid crystal display device, the transflective type In a transmissive display in a liquid crystal display device, display with sufficient luminance can be performed.
次に、本発明に係る電子機器は、以上に記載した構成の液晶表示装置を有することを特徴とする。本発明に係る液晶表示装置は、照明手段の光出射領域の輝度の変化に対応してマイクロレンズの個々の集光特性を異ならせることにより、輝度が均一な面状の光を液晶層に照射できるので、液晶表示装置の表示の輝度を均一にできる。従って、本発明に係る液晶表示装置を用いた電子機器においても、その表示の輝度を均一にできる。 Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device having the above-described configuration. The liquid crystal display device according to the present invention irradiates the liquid crystal layer with planar light with uniform luminance by varying the individual condensing characteristics of the microlens in response to changes in the luminance of the light emitting area of the illumination means. Therefore, the display brightness of the liquid crystal display device can be made uniform. Therefore, even in an electronic apparatus using the liquid crystal display device according to the present invention, the display luminance can be made uniform.
(液晶表示装置の第1実施形態)
以下、本発明に係る液晶装置をその一実施形態を挙げて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されるものでないことは、もちろんである。また、これ以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、これらの図面に示される構造は特徴的な部分を分かり易く示すために実際の構造に対して寸法を異ならせて示す場合がある。本実施形態は、スイッチング素子として3端子型のスイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用するものである。
(First embodiment of liquid crystal display device)
Hereinafter, a liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to an embodiment thereof. Of course, the present invention is not limited to this embodiment. In the following description, various structures will be exemplified using drawings, but the structures shown in these drawings may be shown with different dimensions from the actual structures in order to show the characteristic parts in an easy-to-understand manner. There is. In the present embodiment, the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal device using a TFT (Thin Film Transistor) element which is a three-terminal switching element as a switching element.
図1は、本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。図2は、図1のZ1−Z1線に従った側面断面図である。図3は、図1の液晶表示装置における1つの画素部分を拡大して平面的に示す図である。図4は、図3のZ2−Z2線に従ってサブ画素の長手側の断面構造、すなわち図2の矢印Bで示す部分を示している。 FIG. 1 shows an embodiment of a liquid crystal device according to the present invention. FIG. 2 is a side sectional view according to the Z1-Z1 line of FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of one pixel portion in the liquid crystal display device of FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional structure on the long side of the sub-pixel according to the Z2-Z2 line of FIG. 3, that is, a portion indicated by an arrow B in FIG.
図1において、液晶表示装置1は、液晶パネル2と、この液晶パネル2に付設された照明手段としての照明装置3とを有する。液晶パネル2にはFPC(Flexible Printed Circuit:可撓性プリント回路)基板4が接続されている。この液晶表示装置1に関しては矢印Aが描かれた側が観察側であり、上記の照明装置3は液晶パネル2に関して観察側と反対側に配置されてバックライトとして機能する。
In FIG. 1, a liquid
液晶パネル2は、長方形又は正方形で環状のシール材6によって互いに貼り合わされた一対の基板7及び8を有する。基板7はスイッチング素子が形成される素子基板である。また、基板8はカラーフィルタが形成されるカラーフィルタ基板である。シール材6は図2に示すように素子基板7とカラーフィルタ基板8との間に間隙、いわゆるセルギャップGを形成する。シール材6は図1に示すようにその一部に液晶注入口6aを有し、この液晶注入口6aを介して素子基板7とカラーフィルタ基板8との間に電気光学物質としての液晶が注入される。注入された液晶は図2に示すようにセルギャップG内で液晶層12を形成する。図1の液晶注入口6aは液晶の注入が完了した後に樹脂によって封止される。液晶の注入方法としては、上記のような液晶注入口6aを通して行う方法以外に、液晶注入口を持たない連続する環状のシール材6によって囲まれる領域内に液晶滴を供給する方法も採用できる。
The
図2において、セルギャップGの間隔、従って液晶層12の層厚は、セルギャップG内に設けられる複数のスペーサ(図示せず)によって一定に維持される。このスペーサは、複数の球状の樹脂部材を素子基板7又はカラーフィルタ基板8の表面上にランダム(すなわち、無秩序)に置くことによって形成できる。また、スペーサは、フォトリソグラフィ処理によって所定の位置に柱状に形成することもできる。
In FIG. 2, the distance between the cell gaps G, and thus the thickness of the
図1において、照明装置3は、光源としてのLED(Light Emitting Diode)13と、導光体14とを有する。光源としては、LEDのような点状光源以外に、冷陰極管のような線状光源を用いることもできる。導光体14は、例えば、透光性を有する樹脂を材料とする成形加工によって形成され、LED13に対向する側面が光入射面14aであり、液晶パネル2に対向する面が光出射面14bである。
In FIG. 1, the
光出射面14bの全面には、図2に示すように、断面が略楔形状を有したプリズム17が複数設けられている。このプリズム17は、例えば、導光体14を成形加工する際に光出射面14bに同時に形成できる。また、このプリズム17は、表面にプリズムを設けた光学シート(いわゆる、プリズムシート)を光出射面14b上に貼り付けることにより設けることもできる。光出射面14bに設けられたプリズム17は、導光体14から出射する光を所定の方向、本実施形態では光出射面14bに対向する液晶パネル2の面の方向に向けるように作用する。なお、光出射面14bには、必要に応じて光拡散シート等といった光学シート(図示せず)を設けることもできる。また、矢印Aで示す観察側から見て導光体14の背面には、必要に応じて、光反射層16が設けられる。
As shown in FIG. 2, a plurality of
素子基板7は、図2において、第1の透光性の基板7aを有する。この第1透光性基板7aは、例えば、透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成される。この第1透光性基板7aの外側表面には偏光板18a及び位相差板19aが、例えば、貼着によって装着される。必要に応じて、偏光板18a及び位相差板19a以外の光学要素を付加的に設けることもできる。偏光板18aの外側には透光性の基材11が設けられ、その基材11の外側表面に複数のマイクロレンズ15が設けられている。このマイクロレンズ15に関しては後に詳しく説明する。
The
他方、第1透光性基板7aの内側表面には、矢印Bで示す部分の拡大図である図4にも示すように、信号線としてのソース電極線20が列方向Y(すなわち、左右方向)に延びている。また、同じく信号線としてのゲート電極線21が行方向X(すなわち、紙面垂直方向)に延びている。そして、スイッチング素子として機能するアクティブ素子であるTFT(Thin Film Transistor)素子31がソース電極線20及びゲート電極線21に接続して形成されている。
On the other hand, on the inner surface of the first
それらのTFD素子31、ソース電極線20及びゲート電極線21の上に、それらを覆う絶縁膜としての層間絶縁膜22が形成され、その上に光反射膜23が形成され、その上に画素電極24が形成され、その上に配向膜26aが形成されている。この配向膜26aに配向処理、例えばラビング処理が施され、これにより、素子基板7の近傍における液晶分子の初期配向が決められる。
An interlayer insulating
層間絶縁膜22は、例えば、透光性、感光性、及び絶縁性を有する樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等をフォトリソグラフィ処理によってパターニングすることによって形成される。また、光反射膜23は、例えば、Al(アルミニウム)、Al合金等といった光反射性材料をフォトエッチング処理によってパターニングすることによって形成される。画素電極24は、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等といった金属酸化物をフォトエッチング処理によってパターニングすることによって形成される。配向膜26aは、例えばポリイミド等を塗布することによって形成される。
The
光反射膜23及び画素電極24は、図1の素子基板7上に矢印A方向から見てドットマトリクス状に複数形成される。これらの光反射膜23及び画素電極24は、各ソース電極線20と各ゲート電極線21とが交差する位置に設けられていて、個々のTFT素子31に接続されている。
A plurality of
図4において、層間絶縁膜22には、光反射膜23とTFT素子31とを電気的に接続するためのコンタクトホール25が形成されている。このコンタクトホール25は、層間絶縁膜22を厚み方向に貫通する穴であり、平面的に見てすなわち平面視でTFT素子31の素子本体部分に重ならない位置であって、光反射膜23と重なる位置に形成される。
In FIG. 4, a
本実施形態で用いるTFT素子31はアモルファスシリコンTFTであり、このTFT素子31は、ゲート電極32、ゲート絶縁層33、a−Si(アモルファスシリコン)等によって形成された半導体層34、ソース電極35、そしてドレイン電極36を有する。ドレイン電極36は、その一端が半導体層34に接続し、その他端がコンタクトホール25を介して光反射膜23及び画素電極24に接続する。ソース電極35は図4の左右方向(列方向Y)に延びるソース電極線20の一部として形成されている。このソース電極線20は画素電極24へデータ信号を供給するためのデータ線として機能する。また、ゲート電極32は、ソース電極線20と直角の方向すなわち図4の紙面垂直方向(行方向X)に延びるゲート電極線21から延びている。このゲート電極線21は画素電極24へ走査信号を供給するための走査線として機能する。
The
本実施形態では、画素電極24の下に層間絶縁膜22を設けることにより、画素電極24の層とTFT素子31の層とを別の層に分けている。この構造は、画素電極24とTFT素子31とを同じ層に形成する構造に比べて、素子基板7の表面を有効に活用することを可能とする。例えば、画素電極24の面積、すなわち画素面積を大きくすることができ、そのため、液晶表示装置1において鮮明な表示を行うことができる。
In this embodiment, by providing the
図2において、素子基板7に対向するカラーフィルタ基板8は、矢印Aで示す観察側から見て長方形又は正方形の第2の透光性の基板8aを有する。この第2透光性基板8aは、例えば、透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成される。この第2透光性基板8aの外側表面には偏光板18b及び位相差板19bが、例えば、貼着によって装着される。必要に応じて、偏光板18b及び位相差板19以外の光学要素を付加的に設けることもできる。
In FIG. 2, the
第2透光性基板8aの内側表面には、図4にも示すように、着色膜41が形成され、その周囲に遮光膜42が形成され、着色膜41及び遮光膜42の上にオーバーコート層43が形成され、その上に共通電極44が形成され、その上に配向膜26bが形成されている。配向膜26bは、例えばポリイミド等を塗布することによって形成される。
As shown in FIG. 4, a
個々の着色膜41に関して、素子基板7に設けられた光反射膜23に平面的に重なる領域内の一部には、着色膜41が設けられていない領域Qが設けられている。図3に示すように、この領域Qは平面的に見て円形状に形成されている。この領域Qは、必要に応じて円形状以外の任意の形状、例えば、楕円形状、長円形状、方形状等に形成することもできる。この着色膜41が設けられていない領域Qでは光の波長選択は行われず、入射した光が強度を減衰されることなくこの領域Qを通過する。このため、本実施形態では、図4の光反射膜23において反射する光を用いた反射型表示時に明るい画像を表示できる。
Regarding each of the
着色膜41は矢印A方向から見て長方形又は正方形のドット状に形成されている。また、着色膜41は複数個が矢印A方向から見て図4の紙面垂直方向(行方向X)及び左右方向(列方向Y)にマトリクス状に配列されている。遮光膜42はそれらの着色膜41を囲む格子状に形成されている。着色膜41の個々はB(青)、G(緑)、R(赤)の1つを通過させる光学的特性に設定され、それらB,G,Rの着色膜41が矢印A方向から見て所定の配列、例えばストライプ配列に並べられている。ストライプ配列とは、列方向YにB,G,Rの同色が並び、行方向XにB,G,Rが交互に順番に並ぶ配列である。
The
なお、着色膜41の配列はストライプ配列以外の任意の配列とすることができ、例えば、モザイク配列、デルタ配列等とすることもできる。また、着色膜41の光学的特性はB,G,Rの3原色に限られず、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の3原色を通過させる特性とすることもできる。遮光膜42は、本実施形態では、B,G,Rの3原色のうちのいずれか2色を重ねることによって形成されている。しかしながら、遮光膜42は、B,G,Rの3色を重ねて形成することもできるし、所定の材料をフォトリソグラフィ処理によってパターニングすることによって形成することもできる。この場合の所定の材料としては、例えば、Cr(クロム)等といった遮光性の材料が考えられる。なお、本明細書において、複数色の着色膜を重ねて形成された遮光膜は、重ね遮光膜と呼ばれることがある。
The arrangement of the
着色膜41及び遮光膜42の上に形成されたオーバーコート層43は、着色膜41及び遮光膜42の表面を平坦化するものであり、共通電極44はこうして平坦化されたオーバーコート層43の上に形成される。共通電極44は、例えばITO等といった金属酸化物をフォトエッチング処理によってパターニングすることによって形成される。共通電極44の上に形成された配向膜26bには配向処理、例えばラビング処理が施され、これにより、カラーフィルタ基板8の近傍における液晶分子の初期配向が決められる。
The
図1において、共通電極44は、カラーフィルタ基板8の表面の全面に設けられている。一方、素子基板7上に設けられた複数の画素電極24は矢印A方向から平面的に見て、行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並んでいる。これらの画素電極24とカラーフィルタ基板8上に設けられた共通電極44とは、矢印A方向から平面的に見て複数のドット状領域で重なっている。このように重なり合った領域が表示のための最小単位であるサブ画素Dを形成している。そして、複数のサブ画素Dが行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並ぶことにより、矢印A方向から見て長方形状又は正方形状の有効表示領域Vが形成され、この有効表示領域V内に文字、数字、図形等といった像が表示される。
In FIG. 1, the
本実施形態のように、B,G,Rの3色から成る着色膜41を用いてカラー表示を行う場合は、B,G,Rの3色に対応する3つの着色膜41に対応する3つのサブ画素Dによって1つの画素が形成される。他方、白黒又は任意の2色でモノカラー表示を行う場合は、1つのサブ画素Dによって1つの画素が形成される。1つの画素部分を平面的に示す図面である図3に示すように、サブ画素Dは長方形状に形成されている。
In the case of performing color display using the colored
図4において、光反射膜23は、例えばフォトエチング処理によって形成される。この光反射膜23はサブ画素Dのうちの一部の領域Rに設けられており、残りの領域Tには設けられていない。本実施形態において、領域Tは図3に示すようにサブ画素D内の一部の方形状の領域である。また、領域Rはサブ画素Dのうちの領域T以外の領域であり領域Tの周りの領域である。
In FIG. 4, the
個々のサブ画素Dの中で光反射膜23が存在する領域が反射表示領域Rであり、光反射膜23が存在しない領域Tが透過表示領域である。図4において矢印Aで示す観察側から入射した外部光L0は反射表示領域Rで反射する。一方、図1の照明装置3の導光体14から出射した図4の光L1は、透過表示領域Tを透過する。
In each of the sub-pixels D, a region where the
層間絶縁膜22の表面であって個々のサブ画素D内の反射表示領域Rに対応する部分には凸部又は凹部が形成されて凹凸パターンが形成されている。この凹凸パターンは矢印A方向から見てランダム(すなわち、無秩序)なパターンとなっている。光反射膜23は、そのような凹凸パターンが形成されている層間絶縁膜22の上に形成されていて、それ自身も同じ凹凸パターンを有している。このように光反射膜23に凹凸パターンを形成することにより、光反射膜23で反射する光L0を、鏡面反射ではなくて、散乱光や指向性を持った光とすることができる。
Convex portions or concave portions are formed on portions of the surface of the
また、層間絶縁膜22は、反射表示領域Rと透過表示領域Tとの間で液晶層12の層厚を調整するための層厚調整膜として機能する。具体的には、図4において、光反射膜23が設けられる反射表示領域Rに所定の層厚を有する層間絶縁膜22が設けられている。これにより、反射表示領域Rに対応する液晶層12の層厚t0が薄く設定される。一方、光反射膜23が設けられない透過表示領域Tには層間絶縁膜22が設けられていない。これにより、透過表示領域Tに対応する液晶層12の層厚t1がt0に比べて厚く、すなわちt1>t0に設定される。
The
反射型表示が行われる際、反射光L0は液晶層12を往復で2回通過する。これに対し、透過表示が行われる際、透過光L1は液晶層12を1回だけ通過する。従って、液晶層12がt1=t0に設定されていると、反射型表示と透過型表示との間で表示の濃さが不均一になるおそれがある。これに対し、本実施形態のようにt1>t0に設定すれば、反射光L0と透過光L1との間で液晶層12を通過する光路の長さを等しく又は近づけることができ、それ故、反射型表示と透過型表示との間で濃さが均一な表示を行うことができる。
When the reflective display is performed, the reflected light L0 passes through the
次に、図2において、素子基板7を構成する第1透光性基板7aはカラーフィルタ基板8の外側へ張り出す張出し部46を有している。この張出し部46の表面には、配線47がフォトエチング処理等によって形成されている。配線47は矢印A方向から見て複数本形成されており、それらの複数本が紙面垂直方向へ互いに等間隔で平行に並べられている。また、張出し部46の辺端には複数の外部接続用端子48が紙面垂直方向へ互いに等間隔で平行に並ぶように形成されている。これらの外部接続用端子48は、図1に示したFPC基板4に形成される複数の配線(図示せず)に導電接続される。
Next, in FIG. 2, the first
図2に示す複数の配線47は、シール材6に囲まれた領域内に向けて列方向Yに延びるように形成されている。これらの配線47の一部は、素子基板7上のソース電極線20(図3参照)に直接に繋がってデータ線として機能する。また、複数の配線47の他の一部は、シール材6に囲まれた領域内において素子基板7の側辺に沿って列方向Yに延びるように形成され、さらに折れ曲って行方向Xに延びるように形成されている。これらの配線47は、素子基板7上のゲート電極線21(図3参照)に直接に繋がって走査線として機能する。
The plurality of
図2の張出し部46の表面には、ACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)51を用いたCOG(Chip On Glass)技術によって、駆動用IC52が実装されている。駆動用IC52は、本実施形態では図1に示すように複数、例えば3個実装されている。例えば、中央の1つの駆動用IC52は、ソース電極線20へデータ信号を伝送する。他方、両側の駆動用IC52,52は、ゲート電極線21へ走査信号を伝送する。
A driving
以上のように構成された液晶表示装置1によれば、図2において、液晶表示装置1が明るい室外や明るい室内に置かれる場合は、太陽光や室内光等といった外部光を用いて反射型の表示が行われる。一方、液晶表示装置1が暗い室外や暗い室内に置かれる場合は、照明装置3をバックライトとして用いて透過型の表示が行われる。
According to the liquid
上記の反射型表示を行う場合、図4において、観察側である矢印Aの方向からカラーフィルタ基板8を通して液晶パネル2内へ入射した外部光L0は、液晶層12を通過して素子基板7内へ入った後、反射表示領域Rにおいて光反射膜23で反射して再び液晶層12へ供給される。他方、上記の透過型表示を行う場合、図2の照明装置3の光源13が点灯し、それからの光が導光体14の光入射面14aから導光体14へ導入され、さらに、光出射面14bから面状の光として出射する。この出射光は、図4の符号L1で示すように透過表示領域Tにおいて光反射膜23が存在しない領域を通って液晶層12へ供給される。
In the case of performing the reflection type display, in FIG. 4, the external light L0 that has entered the
以上のようにして液晶層12へ光が供給される間、素子基板7側の画素電極24とカラーフィルタ基板8側の共通電極44との間には、走査信号およびデータ信号によって特定される所定の電圧が印加され、これにより、液晶層12内の液晶分子の配向がサブ画素Dごとに制御され、この結果、液晶層12に供給された光がサブ画素Dごとに変調される。この変調された光が、カラーフィルタ基板8側の偏光板18b(図2参照)を通過するとき、その偏光板18bの偏光特性に従ってサブ画素Dごとに通過を許容又は通過を規制され、これにより、カラーフィルタ基板8の表面に文字、数字、図形等といった像が表示され、これが、矢印A方向から視認される。
While light is supplied to the
以下、素子基板7と照明装置3との間に設けられたマイクロレンズ15について詳しく説明する。図2において、マイクロレンズ15は、透光性の基材11の照明装置3に対向する表面上に複数個設けられている。個々のマイクロレンズ15は、矢印A側から平面的に見て、それぞれが個々のサブ画素Dに対応した位置に設けられている。サブ画素Dは、図1に示すように、複数個が行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられており、個々のサブ画素Dに対応して設けられた図2のマイクロレンズ15も、矢印A方向から平面的に見て行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられている。
Hereinafter, the
本実施形態において、個々のマイクロレンズ15はかまぼこ形又は球の一部分の形状である凸レンズとして形成されている。ここで言うかまぼこ形とは、例えば、図5(a)に示す形状であって、円筒を中心軸線S0を含む平面で切断した形状、すなわち外周縁が円弧状である半円形状の端面を有した形状である。他方、球の一部分の形状とは、例えば、図5(b)に示す形状であって、底面以外の全面が球状の曲面で形成された形状である。なお、本実施形態において、仮にかまぼこ形の凸レンズを図2のマイクロレンズ15として用いる場合には、図5(a)に示す軸線S0が図2の行方向Xと平行になるように配置することになる。しかしながら、このかまぼこ形レンズを配置する方向は一方向に限られず、必要に応じて任意に設定することができる。
In this embodiment, each microlens 15 is formed as a convex lens having a semi-cylindrical shape or a shape of a part of a sphere. The kamaboko shape referred to here is, for example, the shape shown in FIG. 5 (a), and has a shape obtained by cutting a cylinder along a plane including the central axis S0, that is, a semicircular end surface having an arcuate outer periphery. Shape. On the other hand, the shape of a part of the sphere is, for example, the shape shown in FIG. 5B, in which the entire surface other than the bottom surface is formed with a spherical curved surface. In this embodiment, if a semi-cylindrical convex lens is used as the
図4において、マイクロレンズ15は断面が左右対称又は略左右対称に形成されている。略左右対称というのは、厳密には左右対称の形状ではないものの光学的には実質的に左右対称であること、又は、形状的及び光学的に見て厳密には左右対称ではないが、実用上、左右対称と考えて差し支えない程度の誤差があるということである。そして、この凸レンズの凸部を照明装置3の導光体14の光出射面14bに対向させて配置している。これらのマイクロレンズ15は、例えば、透光性の樹脂を材料として成形加工することによって形成できる。
In FIG. 4, the cross section of the
このようなマイクロレンズ15は、図2の導光体14の光出射面14bから出射された光を所定の方向に集光できる。具体的には次の通りである。まず、LED13から発せられた光は、光入射面14aから導光体14の内部へ導入される。導光体14内に入った光は反射を繰り返して導光体14の内部を進行した後、図4において符号L2で示すように、照明光としてある角度をもってプリズム17を経由して光出射面14bから導光体14の外部へ出射される。この際、照明光L2は、プリズム17において屈折することにより、液晶パネル2の方向へ向かう。そして、この照明光L2は、マイクロレンズ15の凸部の曲面においてさらに屈折して透過表示領域Tに集光される。
Such a
本実施形態のように、図2のLED13(すなわち、点状光源)から発せられた光を導光体14によって面状の光に変換して出射する構造の照明装置3では、光出射面14bの面内において光の輝度が異なる複数の光出射領域が生じることがある。図6は、この光出射領域の輝度の分布として考えられる一例を示している。図6において、各LED13が発する光は、所定の角度に放射され、導光体14の内部で発散しながら放射状、すなわち扇状に列方向Yへ進む。第1の光出射領域T1は、LED13から発せられた光が直接に放射される領域であって最も輝度が高い領域となる。また、第2の光出射領域T2は、LED13から発せられた光が直接には到達しないが導光体14の内部で反射しながら進行した光が出射される領域であって、T1に次いで輝度が高い領域となる。また、第3の光出射領域T3は、LED13から最も遠い領域であって光が十分に到達しないことが考えられるので、輝度が低い領域となる。T1,T2,及びT3の各領域の間の領域では輝度が徐々に変化する場合もあるし、場合によっては輝度が段階的に変化し、また、場合によっては輝度が急激に変化することもある。
As in the present embodiment, in the
図4に示すマイクロレンズ15は、図6の光出射領域の輝度の変化に対応して個々の集光特性を異ならせている。具体的には、光出射領域に対応して図4のマイクロレンズ15の頂点までの厚さd及び幅wを異ならせて凸部の曲率を変えることにより、そのマイクロレンズ15の集光特性を異ならせている。
The
さらに具体的には、図6の領域T1(すなわち、高輝度領域)に対応した領域に配置される図4のマイクロレンズ15は、図7(a)に示すように頂点までの厚さdを薄く(d=d1)して凸部の曲率を小さくすることにより集光効率を低くしている。また、図6の領域T2(すなわち、中輝度領域)に対応した領域に配置されるマイクロレンズ15は、図7(b)に示すように頂点までの厚さdを厚く(d=d2)して凸部の曲率を大きくすることにより、図6の領域T1に比べてマイクロレンズ15の集光効率を高くしている。また、領域T3(すなわち、低輝度領域)に対応した領域に配置されるマイクロレンズ15は、図7(c)に示すように頂点までの厚さdは図7(b)に示す厚さdと同じ(d=d2)とし、図7(c)の幅w3を図7(a)の幅w1及び図7(b)の幅w2に比べて小さくすることにより凸部の曲率をさらに大きくしている。これにより、領域T2に比べてマイクロレンズ15の集光効率をより高くしている。
More specifically, the
なお、本実施形態では、低輝度領域である図6の領域T3では、図7(c)に示すようにマイクロレンズ15の幅w3を図7(a)の幅w1及び図7(b)の幅w2に比べて小さくすることにより凸部の曲率を大きくしているが、これに代えて、マイクロレンズ15の幅は同じ(w1=w2=w3)として、頂点までの厚さをd2よりも厚くすることによって凸部の曲率を大きくしても良い。
In the present embodiment, in the region T3 in FIG. 6 which is a low luminance region, the width w3 of the
このように、図6に示す光出射面14bの光出射領域の輝度の違いに応じて、図7(a)〜図7(c)に示す集光特性が互いに異なるマイクロレンズ15を配置することにより、輝度が高い領域の集光効率を低くし、輝度が低い領域の集光効率を高くすることができる。こうすれば、図2の照明装置3の各光出射領域から出射された互いに異なる輝度の面状の光は、複数のマイクロレンズ15によって面内で均一な輝度に調整され、その均一な輝度の光が液晶層12に供給される。
As described above, the
ところで、液晶表示装置において照明装置をバックライトとして用いて透過型表示を行う場合、液晶パネルによる表示の品質は導光体からの出射光の品質に大きく依存する。例えば、等しい形状を有する複数のマイクロレンズを設けた従来の液晶表示装置を考えたとき、導光体の光出射面に生じた互いに輝度の異なる複数の光出射領域のそれぞれから輝度が異なる光が出射すれば、集光特性が均一である複数のマイクロレンズによって集光されて液晶パネル内の液晶層に面状に供給される光に関しても領域によって輝度に差が生じることになる。すなわち、液晶パネルの表示領域内にも輝度が異なる複数の表示領域が生じることになる。その結果、液晶パネルによって行われる表示の輝度にむらが生じるおそれがあった。 By the way, when transmissive display is performed using a lighting device as a backlight in a liquid crystal display device, the quality of display by the liquid crystal panel greatly depends on the quality of light emitted from the light guide. For example, when considering a conventional liquid crystal display device provided with a plurality of microlenses having the same shape, light having different luminance is generated from each of a plurality of light emitting regions having different luminances generated on the light emitting surface of the light guide. When the light is emitted, the brightness is also varied depending on the region with respect to the light that is condensed by a plurality of microlenses having uniform light condensing characteristics and is supplied to the liquid crystal layer in the liquid crystal panel in a planar shape. That is, a plurality of display areas having different luminances are generated in the display area of the liquid crystal panel. As a result, there is a possibility that the luminance of display performed by the liquid crystal panel may be uneven.
これに対し、本発明に係る液晶表示装置では、図2に示す照明装置3の光出射領域の輝度の変化に対応してマイクロレンズ15の個々の集光特性を異ならせた。具体的には、図6に示す照明装置3の光の輝度が低い領域では、マイクロレンズの集光効率を上げることにより、この光出射領域に対応する液晶層の領域に、照明手段から出射される光に比べて高い輝度の面状の光を供給することができる。他方、照明手段の光の輝度が強い領域では、マイクロレンズの集光効率を下げることにより、この光出射領域に対応する液晶層の領域に、他の領域よりも低い輝度、場合によっては照明手段から出射される光よりも低い輝度の光を供給することができる。このようにして、照明装置3において複数の光出射領域T1,T2,T3から出射された輝度が互いに異なる光を、図7(a)〜図7(c)に示す集光特性が互いに異なる複数のマイクロレンズ15によって平面内で輝度が均一な光にすることができる。これにより、輝度が均一な面状の光を液晶層12に供給できるので、液晶表示装置1の表示を均一にできる。
On the other hand, in the liquid crystal display device according to the present invention, the individual light condensing characteristics of the
なお、図6においては、照明装置3の光出射面14bにおける輝度の分布の一例として輝度が高い領域T1と、中間の輝度の領域T2と、輝度が低い領域T3の3つの領域を示している。そして、図7において、マイクロレンズ15は領域T1、T2、及びT3に合わせて3種類の集光特性(すなわち、3種類の形状)のものを示している。しかしながら、図6の照明装置3の光は光出射面14bの全面から出射されるものであり、その光の輝度は光出射面14bの面内で領域T1,T2,T3以外にも多くの輝度の分布が生じることが考えられる。従って、マイクロレンズ15の集光特性(すなわち、形状)は、実際には、輝度の分布に合わせてさらに細かく設定されることが望ましい。
In FIG. 6, as an example of the luminance distribution on the
また、本実施形態においては、照明装置3の光出射面14bにおける輝度の分布の一例として、光源であるLED13から近い領域を輝度が高い領域とし、LED13から遠い領域を輝度が低い領域として示している。しかしながら、光出射領域の輝度の高低は、LED13からの距離に関係なく決められる場合がある。この場合、マイクロレンズ15は、LED13からの距離に関係なく、輝度が高い領域で集光特性を低く設定し、輝度が低い領域で集光特性を高く設定することができる。
In the present embodiment, as an example of the luminance distribution on the
(液晶表示装置の第2実施形態)
次に、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態を説明する。本実施形態に係る液晶表示装置の外観形状は、概ね、図1と同じである。図8は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部を示しており、図2において矢印Bで示す部分を拡大して示す断面図である。既述の第1実施形態では、図4に示したように、マイクロレンズ15はその断面が左右で略対象の形状に形成されている。これに対し本実施形態では、図8に示すように、マイクロレンズ55はその断面が左右で非対称の形状に形成されている。
(Second Embodiment of Liquid Crystal Display Device)
Next, another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described. The appearance of the liquid crystal display device according to this embodiment is generally the same as that shown in FIG. FIG. 8 shows a main part of the liquid crystal display device according to the present embodiment, and is a cross-sectional view showing an enlarged portion indicated by an arrow B in FIG. In the first embodiment described above, as shown in FIG. 4, the
以下、本実施形態を図4に示す実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成要素は同じ符号を付すことにして、その説明は省略することにする。 In the following, the present embodiment will be described focusing on differences from the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態において、マイクロレンズ55以外の液晶表示装置1の構成要素は、図1〜図4で示した第1実施形態の場合と同じとすることができる。図8において、カラーフィルタ基板8は第2の透光性の基板8aを有する。この第2透光性基板8aの内側表面には、着色膜41が形成され、その周囲に遮光膜42が形成され、着色膜41及び遮光膜42の上にオーバーコート層43が形成され、その上に共通電極44が形成され、その上に配向膜26bが形成されている。他方、第2透光性基板8aの外側表面には偏光板18b及び位相差板19bが、例えば、貼着によって装着されている。
In this embodiment, the components of the liquid
カラーフィルタ基板8に対向する素子基板7は、第1の透光性の基板7aを有している。この第1透光性基板7aの内側表面には、ソース電極線20が列方向Y(すなわち、左右方向)に延びている。また、ゲート電極線21が行方向X(すなわち、紙面垂直方向)に延びている。そしてTFT(Thin Film Transistor)素子31がソース電極線20及びゲート電極線21に接続して形成されている。それらのTFT素子31、ソース電極線20及びゲート電極線21の上に、それらを覆う絶縁膜としての層間絶縁膜22が形成され、その上に光反射膜23が形成され、その上に画素電極24が形成され、その上に配向膜26aが形成されている。
The
他方、第1透光性基板7aの外側表面には、偏光板18a及び位相差板19aが、例えば、貼着によって装着される。偏光板18aの外側には透光性の基材11が設けられ、その基材11の外側表面に複数のマイクロレンズ55が設けられている。
On the other hand, the
マイクロレンズ55は、透光性の基材11の照明装置3に対向する表面上に複数個設けられている。個々のマイクロレンズ55は、矢印A側から平面的に見て、それぞれが個々のサブ画素Dに対応した位置に設けられている。サブ画素Dは、図1に示すように、複数個が行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられており、個々のサブ画素Dに対応して設けられた図8のマイクロレンズ55も、矢印A方向から平面的に見て行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられている。本実施形態において、個々のマイクロレンズ55は凸レンズとして形成されており、その凸部を照明装置3の導光体14の光出射面14bに対向させて配置している。これらのマイクロレンズ15は、例えば、透光性の樹脂を材料として成形加工することによって形成できる。
A plurality of
マイクロレンズ55の凸部の断面形状は、図1のZ1−Z1断面、すなわち図8に示す断面において左右が非対称の形状を有している。具体的には、マイクロレンズ55の凸部の頂部が底面の中心線X0よりも図8の左方向に片寄った形状を有している。このような形状のマイクロレンズ55は、中心線X0よりも左側の部分における凸部の曲率が大きく、右側の部分における凸部の曲率が小さくなっている。
The cross-sectional shape of the convex portion of the
図4に示すマイクロレンズ15は、光出射面14bから出射される光のうち、そのマイクロレンズ15に対向する位置の光出射領域から出射される光を集光して、その光を主に透過表示領域Tへ集光して液晶層12へ供給できる。一方、本実施形態である図8に示すマイクロレンズ55は、そのマイクロレンズ55の側方から入射する光L3を効率良く集光して、その光を液晶層12に供給できる。この光L3は、例えば、LED13(図2参照)が発した光が導光体14に入射せずに直接マイクロレンズ55に到達する光や、そのマイクロレンズ55から遠い光出射領域から出射した光が考えられる。このような光L3は、図4に示すマイクロレンズ15では十分に集光できない可能性がある。
The
図8において、マイクロレンズ55は、断面の形状を左右非対称とすることにより、中心線X0よりも左側の部分における凸部の曲率を大きく形成している。このため、マイクロレンズ55の側面方向(すなわち、左右方向)から浅い角度で入射する光L3を所定の方向、すなわち、透過表示領域Tに向けて集光できるので、光をより効率よく利用できる。
In FIG. 8, the
(液晶表示装置の第3実施形態)
次に、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を説明する。本実施形態に係る液晶装置の外観形状は、概ね、図1と同じである。図9は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部を示しており、図1の液晶表示装置における1つの画素部分を拡大して平面的に示す図である。第1実施形態では、図3に示したように、個々のサブ画素Dの中で光反射膜23が存在する反射表示領域Rと、光反射膜23が存在しない透過表示領域Tとが設けられていた。これに対し、本実施形態では、図9に示すように、表示領域としては透過表示領域Tが設けられており、反射表示領域Rは設けられていない。すなわち、本実施形態における液晶表示装置は、いわゆる透過型の液晶表示装置である。
(Third embodiment of liquid crystal display device)
Next, still another embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described. The appearance of the liquid crystal device according to this embodiment is generally the same as that shown in FIG. FIG. 9 shows the main part of the liquid crystal display device according to the present embodiment, and is an enlarged plan view of one pixel portion in the liquid crystal display device of FIG. In the first embodiment, as shown in FIG. 3, a reflective display region R where the light
以下、本実施形態を図3に示す実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成要素は同じ符号を付すことにして、その説明は省略することにする。 Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図9において、サブ画素D内に設けられた透過表示領域Tは、カラーフィルタ基板8に設けられた遮光膜62によって規定される領域である。具体的には、サブ画素D内で遮光膜62によって覆われた領域は遮光領域であり、図1の照明装置3から出射された光が透過しない領域である。この遮光領域は表示に寄与しない領域である。一方、遮光膜62が設けられていない領域は透過表示領域Tであり、照明装置3からの光を透過して表示が行われる領域である。なお、遮光領域内には、TFT素子31、ソース電極線20、及びゲート電極線21が設けられている。また、これらTFT素子31、ソース電極線20、及びゲート電極線21の他に、例えば破線で囲む保持容量領域Vcが設けられている。この保持容量領域Vcは、画素電極24及び共通電極44によって印加された電圧を所定期間保持することにより、サブ画素Dにおける液晶の配向状態を所定期間保持する、すなわち、サブ画素Dの表示状態を所定期間保持するように作用できる。
In FIG. 9, the transmissive display region T provided in the sub-pixel D is a region defined by the
本実施形態においても、図4に示すマイクロレンズ15、又は図8に示すマイクロレンズ55を、平面的に見てそれぞれが個々のサブ画素Dに対応した位置に設けることができる。図1に示すように、サブ画素Dは複数個が行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられており、図9において、個々のサブ画素Dに対応して設けられたマイクロレンズ15又は55も、平面的に見て行方向X及び列方向Yにマトリクス状に並べられている。
Also in the present embodiment, the
本実施形態に係る透過型液晶表示装置においては、主に照明装置3からの照明光を利用して表示が行われる。また、図3の半透過反射型の液晶表示装置に比べて透過表示領域Tを広く設けることができる。そのため、照明装置3から出射された光の輝度をマイクロレンズ15又は55を用いて均一にすれば、液晶表示装置1によって行われる表示の輝度をより確実に均一にできる。
In the transmissive liquid crystal display device according to the present embodiment, display is performed mainly using illumination light from the
(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、以上に説明した各実施形態では、マイクロレンズとして図7(a)〜図7(c)に示すような凸レンズ15を用いたが、このマイクロレンズには図10(a)に示すような凹レンズ65を用いることもできる。また、図10(b)に示すように、凸レンズであるマイクロレンズ75の凸部を基材11側に向けて配置することもできる。この場合、マイクロレンズ75は、例えば透光性を有した接着部材76等を用いて基材11に接着することにより設けることができる。いずれの場合においても、照明装置3(図1参照)からの光を集光することができる。また、マイクロレンズ15の厚さd4,d5、及び幅w4,w5を変えることにより、マイクロレンズの集光特性を変えることができる。
(Other embodiments)
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
For example, in each of the embodiments described above, the
また、以上に説明した各実施形態では、スイッチング素子として3端子型素子であるアモルファスシリコンTFTを用いたが、その他の3端子型素子、例えば低温ポリシリコンTFT、高温ポリシリコンTFTを用いることもできる。また、スイッチング素子として2端子型素子を用いることもできる。この2端子型素子としては、例えば、TFD(Thin Film Diode)素子を用いることができる。 In each of the embodiments described above, an amorphous silicon TFT that is a three-terminal element is used as a switching element. However, other three-terminal elements such as a low-temperature polysilicon TFT and a high-temperature polysilicon TFT can also be used. . A two-terminal element can also be used as the switching element. As the two-terminal element, for example, a TFD (Thin Film Diode) element can be used.
(電子機器の実施形態)
以下、本発明に係る電子機器を実施形態を挙げて説明する。なお、この実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
(Embodiment of electronic device)
Hereinafter, an electronic device according to the present invention will be described with reference to embodiments. In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment.
図11は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。ここに示す電子機器は、液晶表示装置101と、これを制御する制御回路100とを有する。制御回路100は、表示情報出力源104、表示情報処理回路105、電源回路106及びタイミングジェネレータ107によって構成される。そして、液晶表示装置101は液晶パネル102及び駆動回路103を有する。
FIG. 11 shows an embodiment of an electronic apparatus according to the invention. The electronic apparatus shown here includes a liquid
表示情報出力源104は、RAM(Random Access Memory)等といったメモリや、各種ディスク等といったストレージユニットや、ディジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ107により生成される各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路105に供給する。
The display
次に、表示情報処理回路105は、増幅・反転回路や、ローテーション回路や、ガンマ補正回路や、クランプ回路等といった周知の回路を多数備え、入力した表示情報の処理を実行して、画像信号をクロック信号CLKと共に駆動回路103へ供給する。ここで、駆動回路103は、走査線駆動回路やデータ線駆動回路と共に、検査回路等を総称したものである。また、電源回路106は、上記の各構成要素に所定の電源電圧を供給する。
Next, the display
液晶表示装置101は、例えば、図2に示した液晶表示装置1を用いて構成できる。図2の液晶表示装置1は、照明装置3の光出射領域の輝度の変化に対応してマイクロレンズ15の個々の集光特性を異ならせることにより、輝度が均一な面状の光を液晶層12に照射できるので、液晶表示装置1の表示の輝度を均一にできる。従って、本発明に係る液晶表示装置1を用いた電子機器においても、その表示の輝度を均一にできる。
The liquid
図12は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機110は、本体部111と、これに開閉可能に設けられた表示体部112とを有する。液晶表示装置等といった電気光学装置によって構成された表示装置113は、表示体部112の内部に配置され、電話通信に関する各種表示は、表示体部112において表示画面114によって視認できる。本体部111には操作ボタン115が配列されている。
FIG. 12 shows a mobile phone which is another embodiment of the electronic apparatus according to the invention. A
表示体部112の一端部にはアンテナ116が伸縮自在に取付けられている。表示体部112の上部に設けられた受話部117の内部には、図示しないスピーカが配置される。また、本体部111の下端部に設けられた送話部118の内部には図示しないマイクが内蔵されている。表示装置113の動作を制御するための制御部は、携帯電話機の全体の制御を司る制御部の一部として、又はその制御部とは別に、本体部111又は表示体部112の内部に格納される。
An
表示装置113は、例えば、図2に示した液晶表示装置1を用いて構成できる。図2の液晶表示装置1は、照明装置3の光出射領域の輝度の変化に対応してマイクロレンズ15の個々の集光特性を異ならせることにより、輝度が均一な面状の光を液晶層12に照射できるので、液晶表示装置1の表示の輝度を均一にできる。従って、本発明に係る液晶表示装置1を用いた電子機器においても、その表示の輝度を均一にできる。
The
(変形例)
なお、電子機器としては、以上に説明した携帯電話機等の他にも、パーソナルコンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末器等が挙げられる。
(Modification)
In addition to the above-described mobile phones and the like as electronic devices, personal computers, liquid crystal televisions, viewfinder type or monitor direct view type video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks, calculators, word processors, Examples include workstations, video phones, and POS terminals.
1.液晶表示装置、 2.液晶パネル、 3.照明装置(照明手段)、
4.FPC基板、 6.シール材、 7.素子基板、 7a.第1透光性基板、
8.カラーフィルタ基板、 8a.第2透光性基板、 11.基材、 12.液晶層、
13.LED、 14.導光体、 15,55,65,75.マイクロレンズ、
16.光反射層、 17.プリズム、 18a,18b.偏光板、
19a,19b.位相差板、 20.ソース電極線、 21.ゲート電極線、
22.層間絶縁膜、 23.光反射膜、 24.画素電極、 25.コンタクトホール、
26a,26b.配向膜、 31.TFT素子、 32.ゲート電極、
33.ゲート絶縁膜、 34.半導体層、 35.ソース電極、 36.ドレイン電極、
41.着色膜、 42,62.遮光膜、 43.オーバーコート層、 44.共通電極、
46.張出し部、 47.配線、48.外部接続用端子、 51.ACF、 52.駆動用IC、 100.制御回路、 101.液晶表示装置、 102.液晶パネル、
103.駆動回路、 110.携帯電話機(電子機器)、 111.本体部、
112.表示体部、 113.表示装置、 114.表示画面、 115.操作ボタン、
116.アンテナ、 117.受話部、 118.送話部、 D.サブ画素、
d,d1,d2,d3,d4,d5.マイクロレンズの厚さ、
w,w1,w2,w3,w4,w5.マイクロレンズの幅、 G.セルギャップ、
L0,L1,L2,L3.光、 R.反射表示領域、 T.透過表示領域、
V.有効表示領域、 Vc.保持容量領域、
1. 1. Liquid
4). FPC board, 6. 6. sealing material Element substrate, 7a. A first translucent substrate,
8). Color filter substrate, 8a. 10. a second translucent substrate; Base material, 12. Liquid crystal layer,
13. LED, 14. Light guide, 15, 55, 65, 75. Micro lens,
16. Light reflecting layer, 17. Prism, 18a, 18b. Polarizer,
19a, 19b. Phase difference plate, 20. 21. Source electrode line Gate electrode wire,
22. Interlayer insulating film, 23. Light reflection film, 24. Pixel electrode, 25. Contact hole,
26a, 26b. Alignment film, 31. TFT element, 32. Gate electrode,
33. Gate insulating film, 34. Semiconductor layer, 35. Source electrode, 36. Drain electrode,
41. Colored film, 42,62. Light shielding film, 43. Overcoat layer, 44. Common electrode,
46. Overhang, 47. Wiring, 48. 51. External connection terminal ACF, 52. Driving IC, 100. Control circuit, 101. Liquid crystal display device, 102. LCD panel,
103. Drive circuit, 110. Mobile phone (electronic device), 111. Body part,
112. Display body part, 113. Display device, 114. Display screen, 115. Manual operation button,
116. Antenna, 117. Earpiece, 118. Transmitter, D. Sub-pixel,
d, d1, d2, d3, d4, d5. Microlens thickness,
w, w1, w2, w3, w4, w5. The width of the microlens; Cell gap,
L0, L1, L2, L3. Light, R.A. Reflective display area, T.I. Transparent display area,
V. Effective display area, Vc. Holding capacity area,
Claims (13)
該液晶層へ光を供給する光出射面を有した照明手段と、
前記液晶層と前記照明手段との間に配置され光を集光する複数のマイクロレンズとを有し、
前記照明手段は前記光出射面に輝度が異なる複数の光出射領域を有し、
前記複数のマイクロレンズの個々の集光特性は、前記照明手段の各光出射領域における輝度に対応して異なっている
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal layer;
Illuminating means having a light exit surface for supplying light to the liquid crystal layer;
A plurality of microlenses arranged between the liquid crystal layer and the illuminating means for collecting light;
The illuminating means has a plurality of light exit areas with different brightness on the light exit surface,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein individual light collection characteristics of the plurality of microlenses are different in correspondence with luminance in each light emission region of the illumination unit.
An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1.
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