JPH043856B2 - - Google Patents
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Classifications
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は液晶表示装置に関し、特に開口率の低
いXYドツトマトリツクス型液晶表示装置の高品
位表示構造に関するものである。以下カラー液晶
テレビ表示装置を例として説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Technical Field> The present invention relates to a liquid crystal display device, and particularly to a high-quality display structure of an XY dot matrix type liquid crystal display device with a low aperture ratio. A color liquid crystal television display device will be described below as an example.
＜発明の背景＞
液晶の電気光学効果をテレビ画像表示に利用し
た表示装置としてカラー液晶表示パネルが開発さ
れている。このカラー液晶表示パネルは、ドツト
マトリツクス状に配列された多数の絵素電極と、
それに印加された電圧に応じて光を変調する液晶
層と、絵素に対応して配列された着色手段とから
なる。各絵素電極にそれと対応する色に応じた映
像信号を印加することにより、カラーCRT（ブラ
ウン管）と同じ原理により加色混合された中間色
を含む任意のドツトマトリツクス型映像を表示す
ることができる。<Background of the Invention> A color liquid crystal display panel has been developed as a display device that utilizes the electro-optic effect of liquid crystal for displaying television images. This color liquid crystal display panel has a large number of pixel electrodes arranged in a dot matrix,
It consists of a liquid crystal layer that modulates light according to the voltage applied thereto, and coloring means arranged corresponding to the picture elements. By applying a video signal corresponding to the corresponding color to each picture element electrode, it is possible to display any dot matrix type video including intermediate colors that are additively mixed using the same principle as color CRTs (cathode ray tubes). .
液晶表示パネルの動作モードには、周知の如く
ツイステツド・ネマテイツク（NT）モード、ゲ
スト・ホスト（GH）モード、ダイナミツク・ス
キヤツタリング・モード（DSM）、相転移モード
など多くのモードが有り、いずれにも本発明は適
用可能であるが、特にTNおよびGHが好ましい
結果を与える。GHでは黒色の色素を用い、いわ
ゆるブラツク・シヤツターとして動作させる。液
晶についての詳細は、佐々木編「液晶エレクトロ
ニクスの基礎と応用」オーム社（1979）などにて
説明されている。 As is well known, there are many operating modes for LCD panels, including twisted nematic (NT) mode, guest-host (GH) mode, dynamic scattering mode (DSM), and phase transition mode. Although the present invention is also applicable to TN and GH, particularly TN and GH give preferable results. GH uses black pigment and operates as a so-called black shutter. Details about liquid crystals are explained in "Basics and Applications of Liquid Crystal Electronics" edited by Sasaki, Ohmsha (1979), etc.
個々の絵素を個別に制御する方式として、通常
次の三方式のいずれかが用いられる。 Generally, one of the following three methods is used to individually control each picture element.
(1) 単純マトリツクス方式
二枚の基板のそれぞれにストライプ状の平行電
極群を列設し、それが基板間で直交するように基
板を貼り合わせて液晶を注入しパネルを構成す
る。一方の行電極には順次、行選択信号が印加さ
れる。他方の列電極には行選択信号と同期して画
像信号が印加される。従つて、行電極と列電極の
交点が絵素となり、両電極に挾まれた液晶が両者
の電位差に応答して絵素毎に光学的変調を受ける
こととなる。(1) Simple matrix method A striped parallel electrode group is arranged on each of two substrates, and the substrates are bonded together so that they are perpendicular to each other, and liquid crystal is injected to form a panel. A row selection signal is sequentially applied to one row electrode. An image signal is applied to the other column electrode in synchronization with the row selection signal. Therefore, the intersection of the row electrode and the column electrode becomes a picture element, and the liquid crystal sandwiched between the two electrodes undergoes optical modulation for each picture element in response to the potential difference between the two electrodes.
液晶は実効値に応答する特性を有する為、クロ
ストーク、ダイナミツク・レンジの点から走査ラ
イン数をあまり大きく設定することはできない。
従つて、このような制限を克服する為に次の三つ
の方式が開発されている。 Since the liquid crystal has a characteristic of responding to an effective value, the number of scanning lines cannot be set too large in terms of crosstalk and dynamic range.
Therefore, the following three methods have been developed to overcome these limitations.
(2) 多重マトリツクス
これは単純マトリツクスの電極を変形する事に
より、走査電極数を増さないで、走査方向の絵素
数を増す方法である。（前述書参照）多重マトリ
ツクスでは電極の形状が複雑になり、配線抵抗が
高くなり易い。透明導電膜だけでは配線抵抗が十
分低くできない場合には金属配線が併用される。
金属配線を用いると後述するように開口率が減少
する。(2) Multiple matrix This is a method of increasing the number of picture elements in the scanning direction without increasing the number of scanning electrodes by modifying the electrodes of a simple matrix. (See above) In a multiple matrix, the shape of the electrode becomes complicated, and wiring resistance tends to increase. If the wiring resistance cannot be lowered sufficiently with the transparent conductive film alone, metal wiring is used in combination.
When metal wiring is used, the aperture ratio decreases as will be described later.
(3) 非線形素子の付加
各絵素にバリスター、MIM（Metal／
Insulator／Metal）、バツクトウバツクダイオー
ド（Back−to−Back Diode）などの非線形素
子を付加し、クロス・トークを抑制する方法であ
る。(3) Addition of nonlinear elements Varistor, MIM (Metal/
This is a method of suppressing crosstalk by adding nonlinear elements such as insulator/metal) and back-to-back diodes.
(4) スイツチング素子の付加
各絵素にスイツチング・トランジスターを付加
し、個別に駆動する方式である。選択期間中に駆
動電圧が印加されて蓄積コンデンサーに充電さ
れ、それが非選択期間中にも保持される。尚、液
晶自体も容量性の負荷であり、その時定数が駆動
の繰り返し周期に比べて充分大きい場合には、蓄
積コンデンサーは省略することができる。スイツ
チング・トランジスタとしては薄膜トランジスタ
またはシリコン・ウエフア上に形成されたMOS
−FETなどが用いられる。(4) Addition of switching elements This method adds a switching transistor to each picture element and drives it individually. A drive voltage is applied during the selection period to charge the storage capacitor, which is maintained during the non-selection period. Note that the liquid crystal itself is a capacitive load, and if its time constant is sufficiently larger than the driving repetition period, the storage capacitor can be omitted. The switching transistor is a thin film transistor or a MOS formed on a silicon wafer.
−FET etc. are used.
本発明は上記(1)〜(4)のいずれにも適用されるが
特に(1)に金属配線を用いた場合や(2)(3)に於いて効
果が顕著である。 The present invention can be applied to any of the above (1) to (4), but the effect is particularly remarkable when metal wiring is used in (1) and in (2) and (3).
通常、着色表示の色としては、加法三原色が選
定される。着色手段としては、干渉フイルター、
無機あるいは有機の染料あるいは顔料からなるフ
イルター等が用いられる。このようなフイルター
等は液晶パネルを構成する基板の外面に設けても
内面に設けても良い。また、後者の場合には、絵
素電極または共通電極の上に設けても下に設けて
も良い。 Usually, additive primary colors are selected as colors for colored display. As a coloring means, an interference filter,
Filters made of inorganic or organic dyes or pigments are used. Such a filter or the like may be provided on the outer surface or inner surface of the substrate constituting the liquid crystal panel. In the latter case, it may be provided above or below the picture element electrode or the common electrode.
カラー液晶パネルでは、入射光のスペクトル中
で三原色中の一色のスペクトル領域しか利用され
ず残りの成分は着色手段によつて吸収される。さ
らに偏光板を使用する液晶動作モードの場合には
利用できる光量はさらに半減するので、照明手段
を設けない反射型モードでは非常に暗い表示にな
る。この為、照明手段として白熱電球、蛍光灯、
ELパネルなどの光源を設けたり、周囲光を液晶
パネルの背面に導く為の手段が講じられる。ポー
タブル機器への応用を図る場合には、電源容量の
制約が厳しいので光源の発光効率の向上が重要な
ポイントとなる。 In a color liquid crystal panel, only the spectral range of one of the three primary colors in the spectrum of incident light is utilized, and the remaining components are absorbed by the coloring means. Furthermore, in the case of a liquid crystal operation mode that uses a polarizing plate, the amount of available light is further halved, so that a reflective mode that does not provide illumination means results in a very dark display. For this reason, incandescent bulbs, fluorescent lights,
A light source such as an EL panel is provided, or measures are taken to guide ambient light to the back of the liquid crystal panel. When applying this to portable equipment, the power supply capacity is severely constrained, so improving the luminous efficiency of the light source is an important point.
さらに表示を暗くする要因として開口率の問題
がある。開口率は次のように定義する。 Furthermore, there is a problem with the aperture ratio that causes the display to become dark. The aperture ratio is defined as follows.
開口率＝全絵素の有効面積／表示領域の面積
すなわち、表示に寄与しない部分が増えると開
口率は下がる。表示に寄与しない部分（不透明
部）としては、各電極の金属配線、付加された非
線型素子あるいはスイツチング素子、絵素電極の
周囲のギヤツプが挙げられる。 Aperture ratio=effective area of all picture elements/area of display area In other words, as the area that does not contribute to display increases, the aperture ratio decreases. Portions that do not contribute to display (opaque portions) include metal wiring of each electrode, added nonlinear elements or switching elements, and gaps around picture element electrodes.
一方、精細度の高い画像を再生するには絵素ピ
ツチを小さくしなければならない。パネルの構成
要素のすべてを相似的に縮少できれば開口率は変
化しないが、エツチング精度、位置合せ精度の限
界があるので電極の金属配線の幅や付加素子の大
きさはある程度以下には小さくできない。従つて
絵素ピツチを小さくしていくと開口率も下がつて
しまう。 On the other hand, in order to reproduce a high-definition image, the pixel pitch must be reduced. If all of the panel components can be reduced similarly, the aperture ratio will not change, but there are limits to etching accuracy and alignment accuracy, so the width of the electrode metal wiring and the size of additional elements cannot be reduced below a certain level. . Therefore, as the pixel pitch decreases, the aperture ratio also decreases.
上記のように、開口率は液晶表示装置に入射し
た光の中で、制御可能な光の割合いであり、残り
の光は表示に寄与しない不透明部で遮断される。
従つて同じ照明条件で観察しても開口率の低い液
晶表示パネルは暗く見える。このように従来では
表示の明るさは開口率に依存しており、さらに絵
素と絵素の間の不透明部が黒い縁取りとなつて見
え画質が粗いものになつていた。 As described above, the aperture ratio is the controllable proportion of light that enters the liquid crystal display device, and the remaining light is blocked by the opaque portion that does not contribute to display.
Therefore, even when observed under the same lighting conditions, a liquid crystal display panel with a low aperture ratio appears dark. In this way, in the past, the brightness of the display depended on the aperture ratio, and furthermore, the opaque areas between picture elements appeared as black borders, resulting in poor image quality.
＜発明の目的＞
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであり、開口率の影響を受けにくく明るく滑ら
から表示が得られる液晶表示装置を提供すること
を目的としている。<Object of the Invention> The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that is not easily affected by the aperture ratio and can provide bright and smooth display.
＜発明の構成＞
上記目的を達成するため、本発明は次のように
構成している。液晶層に入射する光を各絵素と位
置的に対応した第１のレンテイキユラーレンズま
たは複眼レンズにより収束させる。その焦点ある
いは光源の像が絵素電極の中央部の近傍に来るよ
うに配置する。液晶層を通過した光は絵素電極に
印加された映像信号電圧に応じて変調される。焦
点を過ぎた光は拡がるが、第２のレンテイキユラ
ーレンズあるいは複眼レンズにより収束させ、明
視の距離（25cm）ないし無限遠に像を結ばせる。
このようにするには、両レンズの互いに向きあう
側の焦点（第１のレンズの後側焦点F1′と第２の
レンズの前側焦点F2）を一致させるか近接させ
て配置すればよい。第１ａ図、第１ｂ図に、後側
焦点F1′と前側焦点F2とが一致するように配置し
た場合に、光軸に平行な光線Ａが入射した場合と
斜めから平行光線Ｂが入射した場合を示す。第１
ａ図に示すように、光線Ａは第１のレンズ１によ
り焦点F1′＝F2に収束し、光源の像を結び第２の
レンズ２により平行光線A″となる。このように、
光線Ａは収束され、液晶表示装置が明るくみえ
る。両レンズ１，２間にある図示しない不透明部
を通らないので、光のロスがなく、また第１ｂ図
に示すように、光線Ｂは第１のレンズ１により焦
平面上で光軸から離れた点B′に収束し第２のレ
ンズ２により平行光線B″となり、入射方向と対
称な方向に出ていく。この場合よりも第１のレン
ズ１と第２のレンズ２との間隔を拡げると第１の
レンズ１の焦平面上に収束した光は第２のレンズ
２を通過した後その共役面上に収束し光源の像を
結ぶ。この位置から第２のレンズ２を見ると最も
明るく見える。従つて、液晶表示装置の応用分野
に応じて、液晶表示装置と利用者の目の間の距離
を想定しその距離に光源の像が結ばれるようにす
ると液晶表示装置が最も明るく見える事になる。<Configuration of the Invention> In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. Light incident on the liquid crystal layer is converged by a first lenticular lens or a compound eye lens that corresponds in position to each picture element. It is arranged so that its focal point or the image of the light source is near the center of the picture element electrode. The light passing through the liquid crystal layer is modulated according to the video signal voltage applied to the picture element electrode. Light that passes the focal point spreads out, but is converged by a second lenticular lens or compound lens, and an image is formed at the distance of clear vision (25 cm) or infinity.
To do this, the focal points of the two lenses facing each other (the rear focal point F 1 ' of the first lens and the front focal point F 2 of the second lens) should be aligned or placed close to each other. . In Figures 1a and 1b, when the rear focal point F 1 ' and the front focal point F 2 are arranged so that they coincide, there are two cases: a case where a ray A parallel to the optical axis is incident, and a case where a parallel ray B is incident obliquely. Indicates the case where 1st
As shown in figure a, the light ray A is converged to the focal point F 1 ′=F 2 by the first lens 1, forms an image of the light source, and becomes a parallel ray A″ by the second lens 2. In this way,
The light rays A are converged and the liquid crystal display device appears bright. Since the light does not pass through an opaque area (not shown) located between both lenses 1 and 2, there is no loss of light, and as shown in Figure 1b, the light ray B is moved away from the optical axis on the focal plane by the first lens 1. It converges at point B', becomes a parallel ray B'' by the second lens 2, and exits in a direction symmetrical to the direction of incidence.In this case, if the distance between the first lens 1 and the second lens 2 is increased, The light converged on the focal plane of the first lens 1 passes through the second lens 2, and then converges on its conjugate plane to form an image of the light source.When looking at the second lens 2 from this position, it appears brightest. Therefore, depending on the field of application of the liquid crystal display, the distance between the liquid crystal display and the user's eyes is assumed, and the image of the light source is focused at that distance, so that the liquid crystal display appears brightest. Become.
液晶表示装置は一般に視角依存性の大きい表示
素子であるが、本発明によれば第１ａ図、第１ｂ
図から分るように、液晶表示装置に入射する光は
円錐状になつており、それらが平均されたものが
利用者の目に達するので、視角依存性は緩和され
る。ツイステツド・マネテイツクモードの液晶表
示装置（TN−LCD）では特性の良い視角は表示
面に垂直な方向から傾いているので、前記入射光
の作る円錐の中心軸を傾けるには第２図に示すよ
うに、第１のレンズ１と第２のレンズ２の光軸を
平行移動すればよい。 A liquid crystal display device is generally a display element that is highly dependent on viewing angle, but according to the present invention, the display elements shown in FIGS. 1a and 1b
As can be seen from the figure, the light incident on the liquid crystal display device has a conical shape, and since the averaged light reaches the user's eyes, viewing angle dependence is alleviated. In a twisted magnetic mode liquid crystal display (TN-LCD), the viewing angle with good characteristics is tilted from the direction perpendicular to the display surface, so the method of tilting the central axis of the cone formed by the incident light is shown in Figure 2. The optical axes of the first lens 1 and the second lens 2 may be moved in parallel.
＜発明の作用＞
このように本発明の構成によれば、入射光が有
効に絵素電極に導かれ、不透明部で遮断される事
によるロスはほとんどなく、開口率が小さくても
明るい画像が得られる。さらに本構成によれば絵
素が拡大されて見え、絵素と絵素の間の不透明部
が埋めつくされるので滑らかな画像が得られる。<Operation of the invention> As described above, according to the configuration of the present invention, the incident light is effectively guided to the picture element electrode, and there is almost no loss due to being blocked by the opaque portion, and a bright image can be produced even if the aperture ratio is small. can get. Furthermore, according to this configuration, the picture elements appear enlarged and the opaque areas between the picture elements are completely filled, so that a smooth image can be obtained.
尚、以上の説明ではカラーTV用液晶表示素子
を例にとつたが、本発明の適用は必ずしもカラー
TVに限定されるものではく、色ま三原色に限ら
ずモノクローム２色あるいは４色以上でもよく、
応用形態はグラフイツク表示、キヤラクター表示
等にも適用されるのは言うまでもない。また、多
数の液晶表示モジユールを並列配置し大画面の表
示を得る液晶表示装置にも適用可能である。 In the above explanation, a liquid crystal display element for a color TV was taken as an example, but the application of the present invention is not necessarily limited to a color TV.
It is not limited to TV, and is not limited to the three primary colors, but can also be monochrome with two colors or four or more colors.
Needless to say, the applied form is also applied to graphic displays, character displays, etc. It is also applicable to a liquid crystal display device in which a large number of liquid crystal display modules are arranged in parallel to obtain a large screen display.
＜実施例＞
第３図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の一実施例として薄
膜トランジスタ（TFT）をスイツチング素子に
用いた液晶表示パネルのセル基板の要部構成説明
図である。第３図ＡはTFTの一例を模式的に描
いた平面図であり、第３図Ｂはその断面図であ
る。また第３図Ｃは等価回路図である。TFTは
ガラスなどの透明な絶縁性基板１０の上にゲート
電極１１、ゲート絶縁膜１２、半導体膜１３、ソ
ース電極１４及びドレイン電極１５が順次パター
ン化され積層されて構成されている。ドレイン電
極１５には絵素電極１６及び必要に応じて設けら
れた蓄積コンデンサー１７が接続される。薄膜形
成法としては真空蒸着法、スパツタリング法、
CVD法、プラズマCVD法、減圧CVD法などが用
いられシヤドウマスクやフオトリソグラフイー法
の技術によつてパターン化される。このTFTが
形成された基板で液晶を封入するセルを構成する
とともに液晶を駆動する為に更に光シールド及び
配向膜を設ける。半導体膜１３としてｎ型半導体
を用いた場合、ゲート電極１１に正の電圧を印加
すると半導体膜１３のゲート絶縁膜１２側の界面
に電子の蓄積層が形成されソース電極１４とドレ
イン電極１５との間の抵抗が変調される。ゲート
電極１１にはゲート線GLを介して周期的に走査
パルスが印加され、TFTはON状態にされる。こ
れに同期してソース電極１４にはソース線SLを
介して画像信号が印加され、更にTFTを通じて
絵素電極１６及び必要に応じて設けられた蓄積コ
ンデンサー１７に印加され液晶を駆動する。絵素
ピツチが１mm当り数本の場合、開口率は通常の設
計で50〜80％であるが、絵素ピツチを小さくする
と開口率はこれ以下に下がる。蓄積コンデンサー
１７はTFTがOFF（オフ）状態の期間中も液晶に
印加すべき電圧を保持する為のものである。液晶
の時定数が走査周期に比べて充分大きければ蓄積
コンデンサー１７は特に設けなくても良い。次
に、ガラスなどの透明な基板上に逃明導電膜及び
カラーフイルターが設けられた対向電極側の基板
を作製する。カラーフイルターとしては、干渉フ
イルター、無機若しくは有機の染料あるいは顔料
が用いられる。カラーフイルターは、フオトリソ
グラフイー法あるいは印刷法により三原色がスト
ライプ状あるいはモザイク状に配列される。この
上に錫添加酸化インジウム（ITO）からなる透明
電極膜をイオンプレーテイングなどの方法により
設け、その上に液晶を配向させる為の配向層を積
層する。これら二枚の基板をスペーサーを介して
貼り合わせ、両基板の間隙に液晶を注入した後注
入口を封止することにより液晶表示パネルが作製
される。尚、液晶の動作モードがTNの場合には
液晶表示パネルの両面に偏光板を設ける。<Embodiment> FIGS. 3A, 3B, and 3C are explanatory diagrams illustrating the configuration of essential parts of a cell substrate of a liquid crystal display panel using a thin film transistor (TFT) as a switching element as an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view schematically depicting an example of a TFT, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof. Further, FIG. 3C is an equivalent circuit diagram. The TFT is constructed by sequentially patterning and stacking a gate electrode 11, a gate insulating film 12, a semiconductor film 13, a source electrode 14, and a drain electrode 15 on a transparent insulating substrate 10 made of glass or the like. A picture element electrode 16 and a storage capacitor 17 provided as necessary are connected to the drain electrode 15. Thin film formation methods include vacuum evaporation, sputtering,
The CVD method, plasma CVD method, low pressure CVD method, etc. are used, and patterns are formed using shadow mask and photolithography techniques. The substrate on which this TFT is formed constitutes a cell that encapsulates liquid crystal, and further provides a light shield and an alignment film to drive the liquid crystal. When an n-type semiconductor is used as the semiconductor film 13, when a positive voltage is applied to the gate electrode 11, an electron accumulation layer is formed at the interface of the semiconductor film 13 on the gate insulating film 12 side, and the connection between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is The resistance between them is modulated. A scanning pulse is periodically applied to the gate electrode 11 via the gate line GL, and the TFT is turned on. In synchronization with this, an image signal is applied to the source electrode 14 via the source line SL, and further applied to the picture element electrode 16 and a storage capacitor 17 provided as necessary through the TFT to drive the liquid crystal. When the pixel pitch is several lines per mm, the aperture ratio is 50 to 80% in a normal design, but if the pixel pitch is made smaller, the aperture ratio decreases to less than this. The storage capacitor 17 is used to maintain the voltage to be applied to the liquid crystal even while the TFT is in the OFF state. If the time constant of the liquid crystal is sufficiently larger than the scanning period, it is not necessary to provide the storage capacitor 17. Next, a counter-electrode side substrate is prepared, in which a light-emitting conductive film and a color filter are provided on a transparent substrate such as glass. As the color filter, an interference filter, an inorganic or organic dye or pigment is used. In the color filter, three primary colors are arranged in a stripe or mosaic pattern using a photolithography method or a printing method. On top of this, a transparent electrode film made of tin-doped indium oxide (ITO) is provided by a method such as ion plating, and an alignment layer for aligning the liquid crystal is laminated thereon. A liquid crystal display panel is produced by bonding these two substrates together via a spacer, injecting liquid crystal into the gap between the two substrates, and then sealing the injection port. Note that when the operating mode of the liquid crystal is TN, polarizing plates are provided on both sides of the liquid crystal display panel.
次に本発明の特徴的な構成要素であるレンテイ
キユラーレンズまたは複眼レンズを液晶表示パネ
ルの両側に設ける。尚、偏光板との配列順序は逆
でも差し支えない。 Next, lenticular lenses or compound lenses, which are characteristic components of the present invention, are provided on both sides of the liquid crystal display panel. Note that the arrangement order with respect to the polarizing plate may be reversed.
まずレンテイキユラーレンズを用いる場合につ
いて説明する。 First, a case where a lenticular lens is used will be explained.
第４図において、１０，１０は対向する一対の
基板、１６は基板１０に設けた絵素電極、１８は
上記基板１０に設けた金属配線等の不透明部、２
０は基板１０と１０の間に設けた液晶、３０は各
基板１０，１０の外側に設けた偏光板、４０，４
０は偏光板３０，３０の外側に設けたレンテイキ
ユラーレンズ、Ｐはレンテイキユラーレンズ４０
のピツチである。 In FIG. 4, 10 and 10 are a pair of opposing substrates, 16 is a picture element electrode provided on the substrate 10, 18 is an opaque portion such as metal wiring provided on the substrate 10, and 2
0 is a liquid crystal provided between the substrates 10, 30 is a polarizing plate provided on the outside of each substrate 10, 10, 40, 4
0 is a lenticular lens provided outside the polarizing plates 30, 30, P is a lenticular lens 40
It's a pitch.
上記レンテイキユラーレンズ４０，４０は多数
のカマボコ状レンズを絵素ピツチと同じか２倍の
ピツチで並べたものであり、一方向についてのみ
収束作用を持つ。上記不透明部１８が一方向のス
トライプだけの場合（例えば、多重マトリツクス
に金属配線を施した場合あるいは非線型素子付加
型の場合）にはこのレンテイキユラーレンズ４
０，４０を用いるのが適当である。 The lenticular lenses 40, 40 are formed by arranging a large number of semicylindrical lenses at a pitch equal to or twice the pixel pitch, and have a convergence effect only in one direction. When the opaque portion 18 is a stripe in only one direction (for example, when metal wiring is applied to a multiple matrix or when a nonlinear element is added), the lenticular lens 4
It is appropriate to use 0.40.
また第５図に示すように、非線型素子１９，１
９，１９，…を付加する型の場合、データ電極１
４，１４，…と絵素電極１６，１６，…を２列を
１組として左右対称に配置することによりレンテ
イキユラーレンズ４０，４０のピツチを絵素のピ
ツチの２倍とする事ができる。レンテイキユラー
レンズ４０のピツチが大きい事は加工技術の点で
有利である。尚、この場合照明光の平行度が高い
と２つの絵素電極１６，１６の間隙にシヤープな
像を結び絵素電極１６を通らなくなるので焦点距
離を変え、絵素電極１６および液晶層２０の前ま
たは後に像を結ばせればよい。 Furthermore, as shown in FIG.
In the case of the type that adds 9, 19, ..., data electrode 1
By arranging the lenticular lenses 4, 14, . . . and the pixel electrodes 16, 16, . . . symmetrically in two rows as a set, the pitch of the lenticular lenses 40, 40 can be made twice the pitch of the pixels. . The large pitch of the lenticular lens 40 is advantageous in terms of processing technology. In this case, if the parallelism of the illumination light is high, it will form a sharp image in the gap between the two picture element electrodes 16, 16 and will not pass through the picture element electrode 16, so the focal length will be changed and the image of the picture element electrode 16 and the liquid crystal layer 20 will be changed. Just place the image in front or behind.
次に複眼レンズを用いる場合を第６，７図に基
いて説明する。 Next, the case where a compound eye lens is used will be explained based on FIGS. 6 and 7.
複眼レンズ５０，５０は多数のレンズを絵素配
列と整合するように２次元配列したものである。
不透明部１８がXYマトリツクス状になつている
場合（例えばTET付加型）には複眼レンズ５０
を用いるのが適当である。行電極、列電極と絵素
電極１６の配列を工夫する事により、複眼レンズ
５０の行方向および／または列方向のピツチを絵
素電極１６のそれの２倍とする事ができる。第７
図は行方向、列方向ともに複眼レンズ５０のピツ
チＰを絵素ピツチの２倍にした場合の例である。
ピツチが大きいと加工技術の点で有利である。 The compound lenses 50, 50 are a plurality of lenses arranged two-dimensionally so as to match the pixel arrangement.
When the opaque part 18 is in the form of an XY matrix (for example, TET added type), a compound eye lens 50 is used.
It is appropriate to use By carefully arranging the row electrodes, column electrodes, and picture element electrodes 16, the pitch of the compound eye lens 50 in the row direction and/or column direction can be made twice that of the picture element electrodes 16. 7th
The figure shows an example in which the pitch P of the compound eye lens 50 is twice the pixel pitch in both the row and column directions.
A large pitch is advantageous in terms of processing technology.
なお、第６，７図において、第４，５図と同一
構成部は同一符号を付して説明を省略する。 In addition, in FIGS. 6 and 7, the same components as those in FIGS. 4 and 5 are given the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.
照明光の平行度が高い場合には焦点の位置を絵
素電極１６および液晶層２０の前または後にずら
せればよいのは前と同様である。 If the illumination light is highly parallel, the position of the focal point may be shifted to the front or back of the picture element electrode 16 and the liquid crystal layer 20, as described above.
第４図では平行光線の光路を示したが、照明光
が拡散光であつても、レンテイキユラーレンズ４
０あるいは複眼レンズ５０はある程度光を収束さ
せ絵素電極１６に入射する光量を増加させるの
で、これを用いない場合よりも明るい表示を得る
事ができる。 Although Fig. 4 shows the optical path of parallel rays, even if the illumination light is diffused light, the lenticular lens 4
Since the compound eye lens 50 converges light to some extent and increases the amount of light incident on the picture element electrode 16, a brighter display can be obtained than in the case where it is not used.
以上の例で示したレンズは片側が平面で他方の
面は円筒面または球面であり、それらの平面の側
を液晶側に向けたが、必ずしもこの向きに限定さ
れるものではない。また、１組のレンズの焦点距
離は等しくなくてもよい。これらのレンズはアク
リル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン
樹脂等の透明な樹脂あるいはガラスを射出成型ま
たはプレス成型する事によつて得る事ができる。
また、液晶セルを構成する基板自体を成型してレ
ンズ効果を持たす事もできる。 In the lenses shown in the above examples, one side is flat and the other side is cylindrical or spherical, and the flat sides face the liquid crystal side, but the orientation is not necessarily limited to this. Furthermore, the focal lengths of a pair of lenses may not be equal. These lenses can be obtained by injection molding or press molding a transparent resin such as acrylic resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, or glass.
Furthermore, the substrate constituting the liquid crystal cell itself can be molded to have a lens effect.
＜発明の効果＞
以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、開口率が小さくても、その影響をほとんど受
けない明るくて滑らかな表示が得られその効果は
大である。<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the present invention, even if the aperture ratio is small, a bright and smooth display that is hardly affected by the aperture ratio can be obtained, and the effect is great.
第１ａ図、第１ｂ図、第２図は本発明の基本原
理図、第３図Ａ、第３図Ｂ、第３図Ｃは本発明の
１実施例としてTFTを用いた液晶表示パネルの
セル基板の要部構成説明図、第４図はレンテイキ
ユラーレンズを用いた場合の実施例の斜視図、第
５図は上記実施例に用いられる非線型素子付加型
液晶表示基板の説明図、第６図は複眼レンズを用
いた場合の本発明の実施例の斜視図、第７図は上
記実施例に用いられるTFT基板の説明図である。
１０……基板、１４……データ電極、１６……
絵素電極、１８……不透明部、１９……非線型素
子、２０……液晶、３０……偏光板、４０……レ
ンテイキユラーレンズ、５０……複眼レンズ。
Figures 1a, 1b, and 2 are diagrams of the basic principle of the present invention, and Figures 3A, 3B, and 3C are cells of a liquid crystal display panel using TFT as an embodiment of the present invention. 4 is a perspective view of an embodiment using a lenticular lens; FIG. 5 is an explanatory diagram of a nonlinear element-added liquid crystal display substrate used in the above embodiment; FIG. 6 is a perspective view of an embodiment of the present invention in which a compound eye lens is used, and FIG. 7 is an explanatory diagram of a TFT substrate used in the above embodiment. 10...Substrate, 14...Data electrode, 16...
Picture element electrode, 18... Opaque part, 19... Non-linear element, 20... Liquid crystal, 30... Polarizing plate, 40... Lenticular lens, 50... Compound lens.
Claims (1)
晶表示装置において、 液晶層の両側に絵素の配列と位置的に対応関係
にある１組のレンテイキユラーレンズまたは複眼
レンズを備え、これら１組のレンズの液晶側の焦
点がほぼ一致するように構成されていることを特
徴とする液晶表示装置。 ２ 上記特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示
装置において、上記レンテイキユラーレンズのピ
ツチが絵素の行ピツチまたは列ピツチと等しいこ
とを特徴とする液晶表示装置。 ３ 上記特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示
装置において、上記レンテイキユラーレンズのピ
ツチが絵素の行ピツチまたは列ピツチの２倍であ
ることを特徴とする液晶表示装置。 ４ 上記特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示
装置において、上記複眼レンズのピツチが行方向
列方行ともに絵素ピツチと等しいことを特徴とす
る液晶表示装置。 ５ 上記特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示
装置において、上記複眼レンズの行方向および／
または列方行のピツチがそれぞれの対応する方向
の絵素ピツチの２倍であることを特徴とする液晶
表示装置。[Claims] 1. In a transmissive liquid crystal display device having picture elements arranged periodically, a set of lenticular lenses or 1. A liquid crystal display device comprising compound lenses and configured such that the focal points of a pair of lenses on the liquid crystal side substantially coincide with each other. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pitch of the lenticular lens is equal to the row pitch or column pitch of the picture elements. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pitch of the lenticular lens is twice the row pitch or column pitch of picture elements. 4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pitch of the compound eye lens is equal to the pixel pitch in both the row and column directions. 5. In the liquid crystal display device according to claim 1, the row direction and/or
Alternatively, a liquid crystal display device characterized in that the pitch in columns and rows is twice the pixel pitch in each corresponding direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118707A JPS60262131A (en) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | Liquid-crystal display device |
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Family Applications (1)
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