JPH09218400A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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- JPH09218400A JPH09218400A JP8026527A JP2652796A JPH09218400A JP H09218400 A JPH09218400 A JP H09218400A JP 8026527 A JP8026527 A JP 8026527A JP 2652796 A JP2652796 A JP 2652796A JP H09218400 A JPH09218400 A JP H09218400A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、液晶表示装置に入射した光線が有効に利得できるよ
うに改良した液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device improved so that light rays incident on the liquid crystal display device can be effectively gained.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の液晶表示装置は、画素毎に電圧の
印加を行える電極が配設され、且つ少なくとも一方が透
明である互いに対向する一対の基板と、これらの基板間
に封入された液晶物質とでその主要部が構成されてい
る。2. Description of the Related Art In a conventional liquid crystal display device, a pair of substrates, each of which is provided with an electrode capable of applying a voltage to each pixel and at least one of which is transparent, and a liquid crystal sealed between the substrates are provided. The substance and the main part are composed.
【0003】上記電極間に電圧を印加することにより液
晶物質の配向状態を画素毎に変化させて、この液晶物質
を透過する光の偏光面を制御するとともに、偏光フィル
ムによりその透過・不透過を制御して画面表示を行うも
ので、家庭用又は業務用のディスプレイ、ビデオカメ
ラ、あるいは入出力装置などに広く利用されている。By applying a voltage between the electrodes, the alignment state of the liquid crystal substance is changed for each pixel to control the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal substance, and the polarizing film is used to control the transmission / non-transmission of the light. It controls and displays a screen, and is widely used for a home or commercial display, a video camera, an input / output device, or the like.
【0004】また、透明基板上にカラーフィルタ層を備
えるカラーフィルタ基板を、上記液晶表示装置のいずれ
か一方の基板に適用することにより画面表示のカラー化
が図れる。Further, by applying a color filter substrate having a color filter layer on a transparent substrate to one of the substrates of the above liquid crystal display device, it is possible to colorize the screen display.
【0005】図2は、従来の液晶表示装置における一方
の基板であるカラーフィルタ基板を示す部分側断面図で
あり、カラーフィルタ基板Aは、ガラス板、プラスチッ
ク板などの透明基板a1 と、各画素部に対応する部位に
各々設けられ、且つ各画素部を透過する透過光をそれぞ
れ対応する色に着色させる複数のカラーフィルタ層a3R
(赤色フィルタ)、a3G(緑色フィルタ)、a3B(青色
フィルタ)と、これらのカラーフィルタ層の間隙部位に
設けられた遮光層a2 と、上記カラーフィルタ層上に設
けられた平坦化層a4 とで主要部が構成され、この平坦
化層a4 の表面に、透明電極a5 と配向膜(液晶物質と
接触してその界面の液晶物質を配向させる膜、図示せ
ず)をそれぞれ配設して、上記液晶表示装置のカラーフ
ィルタ基板として適用されている。FIG. 2 is a partial side sectional view showing a color filter substrate which is one substrate in a conventional liquid crystal display device. A color filter substrate A is a transparent substrate a1 such as a glass plate or a plastic plate and each pixel. A plurality of color filter layers a3R which are respectively provided in the parts corresponding to the respective parts and which color the transmitted light passing through the respective pixel parts into corresponding colors
(Red filter), a3G (green filter), a3B (blue filter), a light-shielding layer a2 provided in a gap between these color filter layers, and a flattening layer a4 provided on the color filter layer. A main part is constituted, and a transparent electrode a5 and an alignment film (a film for contacting the liquid crystal substance to orient the liquid crystal substance at the interface, not shown) are provided on the surface of the flattening layer a4. It is used as a color filter substrate for liquid crystal display devices.
【0006】また、図2に示すように、上記カラーフィ
ルタ基板Aに対して平行に他方の基板Bが離間対向し
て、その周辺を互いに接合シール材a7 によってシール
されて接合され、該基板A、B間には液晶物質a9 が封
入されている。Further, as shown in FIG. 2, the other substrate B is separated and opposed to the color filter substrate A in parallel, and the periphery thereof is sealed and joined to each other by a joining sealant a7. , B is filled with a liquid crystal substance a9.
【0007】前記基板Bは、液晶表示装置が透過型の場
合はガラス板、プラスチック板などの透明基板が使用さ
れ、液晶表示装置が反射型の場合は必ずしも透明基板で
なくてもよいが少なくとも前記一方の基板A側より入射
する光をその入射方向に反射させるための反射層(金属
蒸着などによる光反射性薄膜層、図示せず)を備えてい
る。As the substrate B, a transparent substrate such as a glass plate or a plastic plate is used when the liquid crystal display device is a transmissive type, and is not necessarily a transparent substrate when the liquid crystal display device is a reflective type. It is provided with a reflection layer (light-reflecting thin film layer formed by metal deposition or the like, not shown) for reflecting light incident from one substrate A side in the incident direction.
【0008】そして、TFT(Thin FilmTr
ansister)を利用したアクティブマトリクス駆
動方式による液晶表示装置の場合は、図2に示すよう
に、一方の前記基板Aに形成された上記平坦化層a4 上
の透明電極a5 は全面ベタ状に形成され、これと対向す
る他方の基板B(基板b1 )の表面には、各画素毎に対
応するマトリクス状にパターン形成されたTFT(Th
in FilmTransister)による電極b2
を備えている。Then, a TFT (Thin FilmTr)
In the case of a liquid crystal display device using an active matrix driving method utilizing an anisotropy), as shown in FIG. 2, the transparent electrode a5 on the flattening layer a4 formed on one of the substrates A is entirely formed in a solid state. , On the surface of the other substrate B (substrate b1) facing this, TFTs (Th
in FilmTransistor) electrode b2
It has.
【0009】また、単純マトリクス駆動方式による液晶
表示装置の場合は、図2に示すように、一方の前記基板
Aに形成された上記平坦化層a4 上の透明電極a5 はス
トライプパターン状に形成され、これと対向する他方の
基板B(基板b1 )の表面には、ストライプパターン状
に形成された透明電極b2 を備えており、前記一方の基
板Aの透明電極a5 と他方の基板Bの透明電極b2 とは
互いに直交する方向に配設されている。Further, in the case of a liquid crystal display device of a simple matrix driving system, as shown in FIG. 2, the transparent electrode a5 on the flattening layer a4 formed on one of the substrates A is formed in a stripe pattern. A transparent electrode b2 formed in a stripe pattern is provided on the surface of the other substrate B (substrate b1) facing the transparent electrode a5 on the one substrate A and the transparent electrode on the other substrate B. b2 are arranged in directions orthogonal to each other.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、画面表示の
ために対向する一対の電極a5 、b2 間に電圧を印加し
た場合、隣接する画素と画素との間の画素間の部位にお
ける電圧印加状態は不安定になり易いため、その画素間
に対応する部位の液晶物質も、その電圧による配向が乱
れ易くなる。By the way, when a voltage is applied between a pair of electrodes a5 and b2 which are opposed to each other for displaying a screen, the voltage applied state at a portion between adjacent pixels is as follows. Since it tends to be unstable, the alignment of the liquid crystal substance in the portion corresponding to the pixel is likely to be disturbed due to the voltage.
【0011】また、図2に示す従来の液晶表示装置のよ
うに、1画素上に1個のマイクロレンズを形成する方法
ではレンズが厚くなるため、その上に被覆形成される平
坦化層a4 及び透明電極a5 の凹凸差が大きく、液晶セ
ルのギャップにも大きな差が生じて、液晶の応答も不均
一になり、表示品位の低下が生じ易い。Further, as in the conventional liquid crystal display device shown in FIG. 2, in the method of forming one microlens on one pixel, the lens becomes thicker, and therefore the flattening layer a4 and the flattening layer a4 formed thereon are formed. The transparent electrode a5 has a large unevenness and a large gap in the liquid crystal cell, and the response of the liquid crystal becomes non-uniform, so that the display quality is likely to deteriorate.
【0012】そして、これに起因して画素間の部位を透
過する透過光の透過率も安定しなくなるため、画素間の
コントラストや色純度を劣化させる原因になり易かっ
た。Due to this, the transmittance of the transmitted light that passes through the portions between the pixels becomes unstable, and this tends to cause deterioration of the contrast and color purity between the pixels.
【0013】そこで、上述したように上記透明基板a1
の画素間の部位に、遮光膜a2 を設けて、この部位の光
透過を防止して表示画面のコントラストや色純度を向上
させる方法が採られていた。Therefore, as described above, the transparent substrate a1
A method has been adopted in which a light-shielding film a2 is provided in the area between the pixels to prevent light transmission through this area to improve the contrast and color purity of the display screen.
【0014】しかし、この遮光膜a2 の存在により必然
的に入射光線の有効利得が減少するため、液晶表示画面
の明るさを低下させる問題があった。However, the presence of the light-shielding film a2 inevitably reduces the effective gain of the incident light beam, which causes a problem of reducing the brightness of the liquid crystal display screen.
【0015】例えば、画面表示領域中の上記遮光膜a2
が存在しない部位(画面の全画素における光透過可能な
部位)の全面積X’と、上記画面表示領域の全面積Xと
の比(X’/X)×100を開口率(%)としたとき、
TFT方式を利用したアクティブマトリクス駆動方式の
液晶表示装置においては、40〜50%程度の極めて低
い開口率であり、また、液晶物質としてSTN(Sup
er TwistedNematic)液晶を利用した
単純マトリクス駆動方式の液晶表示装置においても、せ
いぜい70〜80%程度の開口率に過ぎない。For example, the light shielding film a2 in the screen display area
The ratio (X ′ / X) × 100 of the total area X ′ of the area where there is no (area where light can be transmitted in all pixels of the screen) and the total area X of the screen display area is defined as the aperture ratio (%). When
In the active matrix driving type liquid crystal display device using the TFT method, the aperture ratio is extremely low, about 40 to 50%, and STN (Sup) is used as the liquid crystal material.
ER Twisted Nematic) liquid crystal display device of a simple matrix drive type using liquid crystal, the aperture ratio is at most about 70 to 80%.
【0016】従って、入射光線の約50〜80%が画面
表示に利用されるに過ぎず、入射光線の約20〜50%
が損失することによる画面表示の明るさの低下が発生し
ていた。Therefore, only about 50 to 80% of the incident light is used for the screen display, and about 20 to 50% of the incident light is used.
There was a decrease in the brightness of the screen display due to the loss of.
【0017】この画面の明るさを改善する方法として
は、例えば、図2に示すように、一方の透明基板上に複
数のカラーフィルタ層a3R(赤色フィルタ)、a3G(緑
色フィルタ)、a3B(青色フィルタ)による各画素部を
形成し、同基板の背面側の前記各カラーフィルタ層に対
応する位置にマイクロレンズa6 を形成した液晶表示装
置用の基板を用いることにより、カラーフィルタ層を透
過した光を視野角(観察視野内)の範囲に集光させて、
表示画面の明るさを向上させる方法が採られている。As a method for improving the brightness of this screen, for example, as shown in FIG. 2, a plurality of color filter layers a3R (red filter), a3G (green filter), a3B (blue) are provided on one transparent substrate. By using a substrate for a liquid crystal display device in which each pixel portion is formed by a filter) and a microlens a6 is formed at a position corresponding to each color filter layer on the back side of the substrate, light transmitted through the color filter layer is used. Is focused in the range of the viewing angle (within the viewing field),
The method of improving the brightness of the display screen is adopted.
【0018】また、各カラーフィルタ層a3R(赤色フィ
ルタ)、a3G(緑色フィルタ)、a3B(青色フィルタ)
上に直接マイクロレンズa6 を一体形成する構成では、
各カラーフィルタ層上にマイクロレンズが各フィルタ層
のピッチ間隔を以て突出し、そのためカラーフィルタ層
上にかなりの凹凸が発生し、液晶の配向の安定化、表示
画面のコントラスト、色純度の向上のためには、カラー
フィルタ層上への平坦化層の形成が不可欠であった。Further, each color filter layer a3R (red filter), a3G (green filter), a3B (blue filter)
In the structure in which the microlens a6 is directly formed on the above,
Microlenses are projected on each color filter layer with a pitch interval of each filter layer, which causes considerable unevenness on the color filter layer to stabilize the alignment of the liquid crystal, improve the contrast of the display screen, and improve the color purity. It was essential to form a flattening layer on the color filter layer.
【0019】また、これに伴い、マイクロレンズa6 と
平坦化層a4 のそれぞれ形成に用いられる透明材料(透
明樹脂)の屈折率差によって集光効果を得る際に、より
十分な集光効果を得るためにマイクロレンズの曲率を半
円(又は半球)に近い大きな曲率にする必要があり、現
状のカラーフィルタの画素寸法ではマイクロレンズの肉
厚(レンズの光軸中心が通る部分のレンズの最大厚さ)
が数十μmのオーダーとなって液晶表示装置が全体的に
厚くなり、液晶表示装置用の基板としては、実装上にお
いて不適な構成となっていた。Along with this, a more sufficient light-collecting effect is obtained when the light-collecting effect is obtained due to the difference in refractive index between the transparent materials (transparent resin) used for forming the microlens a6 and the flattening layer a4. Therefore, it is necessary to set the curvature of the microlens to a large curvature close to a semicircle (or hemisphere), and with the pixel size of the current color filter, the thickness of the microlens (the maximum thickness of the lens through which the optical axis center of the lens passes) That)
Is on the order of several tens of μm, and the liquid crystal display device becomes thick as a whole, which makes it unsuitable for mounting as a substrate for a liquid crystal display device.
【0020】また、十分な集光効果を得るためにはマイ
クロレンズによる大きな屈折角(配光角)が必要であ
り、1画素サイズが100〜300μm程度の大きさで
は、マイクロレンズを肉厚10〜20μm以上に厚くせ
ざるを得ず、このため、このマイクロレンズによる凹凸
を解消するためには平坦化層を10〜30μm以上に厚
く形成しなければならなかった。Further, a large refraction angle (light distribution angle) by the microlens is required to obtain a sufficient light-collecting effect, and when the size of one pixel is about 100 to 300 μm, the thickness of the microlens is 10 Inevitably, the flattening layer has to be formed to a thickness of 10 to 30 μm or more in order to eliminate the unevenness due to the microlenses.
【0021】そのため、平坦化層を厚く形成した際に、
平坦化層に皺やクラックが発生したり、平坦化層の加熱
乾燥時における加熱により透明電極にクラックや断線が
発生したり、平坦化層からガスが発生したり、また平坦
化層を厚く形成するときに、原材料(平坦化樹脂液)の
粘度が高いことから塗布むらが発生し易く、収率低下の
原因となっており、また、厚膜にすることにより製造コ
ストが高くなることも大きな問題であった。Therefore, when the flattening layer is thickly formed,
Wrinkles and cracks are generated in the flattening layer, cracks and disconnections are generated in the transparent electrode due to heating during heating and drying of the flattening layer, gas is generated from the flattening layer, and a thicker flattening layer is formed. In this case, since the viscosity of the raw material (planarizing resin liquid) is high, coating unevenness is likely to occur, which is a cause of lowering the yield. Also, a thick film may increase the manufacturing cost. It was a problem.
【0022】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、その課題とするところは、各画素上に形
成されるマイクロレンズを微細化して、その上に平坦化
層を設けることにより、マイクロレンズ自体の配光角を
減少させずに、画素上のマイクロレンズによる表面凹凸
差をコンマ数μm以下に少なく抑えるとともに、マイク
ロレンズと平坦化層との屈折率差を適正に設定すること
により、観察側への全ての射出光を視野角の範囲内に配
光させて、表示画面の明るさを向上させることにある。The present invention has been made by paying attention to such a problem. The problem is that the microlenses formed on each pixel are miniaturized and a flattening layer is provided thereon. As a result, the surface unevenness difference due to the microlens on the pixel is kept to a comma number of μm or less without reducing the light distribution angle of the microlens itself, and the difference in refractive index between the microlens and the flattening layer is set appropriately. By doing so, all the emitted light to the observation side is distributed within the range of the viewing angle, and the brightness of the display screen is improved.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が透明基板である対向配置した一対の基板と、これら
基板間に封入された液晶物質と、前記透明基板の液晶物
質に近い面側の各画素に対応する部位上に複数に区分す
るように配設せしめた高屈折率材料で構成されたマイク
ロレンズと、該マイクロレンズ上に低屈折率樹脂にて形
成された平坦化層と、該平坦化層上に形成された透明電
極とを備えることを特徴とする液晶表示装置である。According to the present invention, a pair of opposed substrates, at least one of which is a transparent substrate, a liquid crystal substance enclosed between the substrates, and a surface side of the transparent substrate close to the liquid crystal substance. A microlens composed of a high-refractive-index material arranged so as to be divided into a plurality of parts on a portion corresponding to each pixel, a flattening layer formed of a low-refractive-index resin on the microlens, A liquid crystal display device comprising: a transparent electrode formed on the planarization layer.
【0024】また本発明は、上記発明の液晶表示装置に
おいて、前記マイクロレンズは、1画素上に少なくとも
一次元方向又は二次元方向に複数に区分され、一次元方
向当たり5〜30個に区分されている液晶表示装置であ
る。According to the present invention, in the liquid crystal display device of the above invention, the microlens is divided into a plurality of pixels in at least one-dimensional direction or two-dimensional direction on one pixel, and is divided into 5 to 30 pieces per one-dimensional direction. Liquid crystal display device.
【0025】また本発明は、上記発明の液晶表示装置に
おいて、前記マイクロレンズを構成する高屈折率材料の
屈折率が1.5以上であり、且つ前記平坦化層の樹脂の
屈折率が1.48以下である液晶表示装置である。According to the present invention, in the liquid crystal display device of the above invention, the high refractive index material forming the microlens has a refractive index of 1.5 or more, and the resin of the planarizing layer has a refractive index of 1. It is a liquid crystal display device of 48 or less.
【0026】また本発明は、上記発明の液晶表示装置に
おいて、前記平坦化層の樹脂が有機シリケートである液
晶表示装置である。The present invention is also the liquid crystal display device of the above invention, wherein the resin of the planarizing layer is an organic silicate.
【0027】また本発明は、上記発明の液晶表示装置に
おいて、前記平坦化層の樹脂がフッ素系樹脂である液晶
表示装置である。Further, the present invention is the liquid crystal display device according to the above invention, wherein the resin of the flattening layer is a fluororesin.
【0028】また本発明は、上記発明の液晶表示装置に
おいて、前記一対の基板の液晶物質に近い面の片側に、
カラーフィルタ層が形成されている液晶表示装置であ
る。The present invention is also the liquid crystal display device of the above invention, wherein one side of the surfaces of the pair of substrates close to the liquid crystal substance is provided.
It is a liquid crystal display device in which a color filter layer is formed.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置を、実施の
形態に従って以下に詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The liquid crystal display device of the present invention will be described below in detail according to the embodiments.
【0030】〔本発明の液晶表示装置の構造の概要〕図
1は、本発明の液晶表示装置における一方の基板である
カラーフィルタ基板Aを示す部分側断面図であり、カラ
ーフィルタ基板Aは、ガラス板、プラスチック板などの
透明基板1と、各画素部に対応する部位に各々設けら
れ、且つ各画素部を透過する透過光をそれぞれ対応する
色に着色させる複数のカラーフィルタ層a3R(赤色フィ
ルタ)、a3G(緑色フィルタ)、a3B(青色フィルタ)
と、これらのカラーフィルタ層の間隙部位に設けられた
遮光層a2 と、上記カラーフィルタ層上に設けられた平
坦化層a4 とで主要部が構成され、この平坦化層a4 の
表面に、透明電極a5 と配向膜(液晶物質と接触してそ
の界面の液晶物質を配向させる膜、図示せず)をそれぞ
れ配設して、上記液晶表示装置のカラーフィルタ基板と
して適用されている。[Outline of Structure of Liquid Crystal Display Device of Present Invention] FIG. 1 is a partial side sectional view showing a color filter substrate A which is one substrate in the liquid crystal display device of the present invention. A transparent substrate 1 such as a glass plate or a plastic plate, and a plurality of color filter layers a3R (red filters) which are respectively provided at the portions corresponding to the respective pixel portions and which color the transmitted light transmitted through the respective pixel portions to the corresponding colors. ), A3G (green filter), a3B (blue filter)
, A light-shielding layer a2 provided in a gap between these color filter layers, and a flattening layer a4 provided on the color filter layer, and a main part thereof is formed. A transparent layer is formed on the surface of the flattening layer a4. An electrode a5 and an alignment film (a film that comes into contact with a liquid crystal substance to align the liquid crystal substance at the interface, not shown) are respectively provided and applied as a color filter substrate of the liquid crystal display device.
【0031】また、図1に示すように、上記カラーフィ
ルタ基板Aに対して平行に他方の基板Bが離間対向し
て、その周辺を互いに接合シール材a7 によってシール
されて接合され、該基板A、B間には液晶物質a9 が封
入されている。Further, as shown in FIG. 1, the other substrate B is separated and opposed to the color filter substrate A in parallel, and the periphery of the other substrate B is sealed and joined to each other by a joining sealing material a7. , B is filled with a liquid crystal substance a9.
【0032】前記基板Bは、液晶表示装置が透過型の場
合はガラス板、プラスチック板などの透明基板が使用さ
れ、液晶表示装置が反射型の場合は必ずしも透明基板で
なくてもよいが少なくとも前記一方の基板A側より入射
する光をその入射方向に反射させるための反射層(金属
蒸着などによる光反射性薄膜層、図示せず)を備えてい
る。As the substrate B, a transparent substrate such as a glass plate or a plastic plate is used when the liquid crystal display device is a transmissive type, and is not necessarily a transparent substrate when the liquid crystal display device is a reflective type. It is provided with a reflection layer (light-reflecting thin film layer formed by metal deposition or the like, not shown) for reflecting light incident from one substrate A side in the incident direction.
【0033】そして、TFT(Thin FilmTr
ansister)を利用したアクティブマトリクス駆
動方式による液晶表示装置の場合は、図1に示すよう
に、一方の前記基板Aに形成された上記平坦化層a4 上
の透明電極a5 は全面ベタ状に形成され、これと対向す
る他方の基板B(基板b1 )の表面には、各画素毎に対
応するマトリクス状にパターン形成されたTFT(Th
in FilmTransister)による電極b2
を備えている。Then, a TFT (Thin FilmTr)
In the case of a liquid crystal display device using an active matrix drive system utilizing an anisotropy), as shown in FIG. 1, the transparent electrode a5 on the flattening layer a4 formed on one of the substrates A is formed in a solid pattern over the entire surface. , On the surface of the other substrate B (substrate b1) facing this, TFTs (Th
in FilmTransistor) electrode b2
It has.
【0034】また、単純マトリクス駆動方式による液晶
表示装置の場合は、図1に示すように、一方の前記基板
Aに形成された上記平坦化層a4 上の透明電極a5 はス
トライプパターン状に形成され、これと対向する他方の
基板B(基板b1 )の表面には、ストライプパターン状
に形成された透明電極b2 を備えており、前記一方の基
板Aの透明電極a5 と他方の基板Bの透明電極b2 とは
互いに直交する方向に配設されている。Further, in the case of the liquid crystal display device by the simple matrix driving method, as shown in FIG. 1, the transparent electrode a5 on the flattening layer a4 formed on one of the substrates A is formed in a stripe pattern. A transparent electrode b2 formed in a stripe pattern is provided on the surface of the other substrate B (substrate b1) facing the transparent electrode a5 on the one substrate A and the transparent electrode on the other substrate B. b2 are arranged in directions orthogonal to each other.
【0035】〔本発明の液晶表示装置の構造の特徴〕本
発明の液晶表示装置は、図1に示すように、片側の基板
Aのカラーフィルタ層a3R(赤色フィルタ)、a3G(緑
色フィルタ)、a3B(青色フィルタ)としての各画素上
に、それぞれ各画素を複数区画に微細に区分するように
配設せしめた高屈折率材料で構成されたマイクロレンズ
a8 を備えている。[Characteristics of Structure of Liquid Crystal Display Device of the Present Invention] As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device of the present invention includes a color filter layer a3R (red filter), a3G (green filter) On each pixel as a3B (blue color filter), there is provided a microlens a8 made of a high-refractive index material which is arranged so as to finely divide each pixel into a plurality of sections.
【0036】そして、図1に示すように、該マイクロレ
ンズa8 上には、その高屈折率材料の屈折率より低屈折
率の樹脂にて形成された平坦化層a4 と、該平坦化層a
4 上に形成された透明電極a5 とを備えている。Then, as shown in FIG. 1, on the microlens a8, a flattening layer a4 made of a resin having a refractive index lower than that of the high refractive index material, and the flattening layer a
4 is provided with a transparent electrode a5.
【0037】〔マイクロレンズ及びそのレンズ厚さ及び
レンズ径について〕上記マイクロレンズa8 の1つずつ
の形状としては、その表面ができる限り球面の一部を構
成する形状が望ましいが、なるべく画面中央部方向への
集光効果を高めるためには、球面両側の曲率をより小さ
くする方向に設定することが望ましい。[Regarding Microlens and Lens Thickness and Lens Diameter] The shape of each of the microlenses a8 is preferably such that the surface thereof forms a part of a spherical surface as much as possible. In order to enhance the light converging effect in the direction, it is desirable to set the curvatures on both sides of the spherical surface to be smaller.
【0038】本発明におけるマイクロレンズa8 は、1
画素上に複数のマイクロレンズを備えており、そのレン
ズの厚さ及びレンズ径は、1画素のサイズによって適宜
に設定されるが、例えば、1画素のサイズが100μm
四方であれば、レンズの厚さは1〜6μm、レンズ径は
100μm未満の範囲において4〜50μm程度が適当
である。In the present invention, the microlens a8 is 1
A plurality of microlenses are provided on a pixel, and the thickness and lens diameter of the lens are appropriately set depending on the size of one pixel. For example, the size of one pixel is 100 μm.
If it is square, the thickness of the lens is preferably 1 to 6 μm, and the lens diameter is preferably about 4 to 50 μm in the range of less than 100 μm.
【0039】また、本発明におけるマイクロレンズa8
は、1画素上に少なくとも一次元方向にストライプ状、
ドット状に、又は二次元方向にドット状、ストライプ状
に複数に区分された(又は配列された)形状であり、マ
イクロレンズa8 は、例えば1画素上に一次元方向当た
り5〜30個程度が配列されていることが望ましい。Further, the microlens a8 in the present invention
Is a stripe on at least one dimension on one pixel,
It has a shape in which it is divided (or arranged) into a plurality of dots or dots in a two-dimensional direction or stripes in a two-dimensional direction, and the microlens a8 has, for example, about 5 to 30 microlenses per one-dimensional direction on one pixel. It is desirable that they are arranged.
【0040】そして、平坦性を考慮して、なるべくレン
ズa8 の凹凸差を少なくして、且つ配光角35〜40°
以下の集光性の良いレンスa8 とするために、例えばレ
ンズの厚さは2〜4μm、レンズ径は4〜10μm程度
が好ましい。In consideration of the flatness, the unevenness of the lens a8 should be minimized, and the light distribution angle should be 35-40 °.
In order to obtain the following lens a8 having good light-collecting properties, it is preferable that the thickness of the lens is 2 to 4 μm and the lens diameter is about 4 to 10 μm.
【0041】この場合、上記マイクロレンズa8 の1つ
ずつが球面レンズ(凸レンズ)の機能を有し、各画素a
3R(赤色フィルタ)、a3G(緑色フィルタ)、a3B(青
色フィルタ)に向けて入射した入射光線を、観察視野角
の範囲に配光させ、その入射光線の光利得の効率を増大
させ、より明るい画面表示を可能にさせる。In this case, each of the microlenses a8 functions as a spherical lens (convex lens), and each pixel a
Incident light rays incident on 3R (red filter), a3G (green filter), and a3B (blue filter) are distributed within the range of the viewing angle of view, and the efficiency of the optical gain of the incident light rays is increased to make it brighter. Enable screen display.
【0042】なお、上記マイクロレンズa8 の1つずつ
の形状としては、製造収率を良好にし且つ生産性を増大
させるために、球面以外に、円柱側面の一部を構成する
形状(かまぼこ形状)にすることも可能である。The shape of each of the microlenses a8 is a shape (kamaboko shape) which constitutes a part of the side surface of the cylinder, in addition to the spherical surface, in order to improve the manufacturing yield and increase the productivity. It is also possible to
【0043】この場合は、各画素に向けて入射した光線
と、画素間の部位に向けて入射した光線の全体を、上記
円柱形状のマイクロレンズa8 の円柱中心軸方向に収束
する方向へ屈折させることができる。In this case, the light ray incident on each pixel and the entire light ray incident on the portion between the pixels are refracted in a direction converging in the central axis direction of the cylindrical microlens a8. be able to.
【0044】〔各画素上への微細区分されたマイクロレ
ンズの形成について〕上記発明の液晶表示装置における
微細区分されたマイクロレンズa8 の形成には、透明な
高屈折率材料が使用される。[Formation of Finely-Divided Microlenses on Each Pixel] A transparent high-refractive index material is used to form the finely-divided microlenses a8 in the liquid crystal display device of the present invention.
【0045】高屈折率材料としては、例えば、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、アクリルエポキシ、フローレ
ン系アクリル、ポリイミド、脂肪族縮合多環化物(必要
に応じて化学構造中にブロム原子、イオウ原子を含む)
のうちのいずれか1種、若しくはそれらのうちのいずれ
か2種以上を複合した有機系樹脂による材料が使用され
る。Examples of the high refractive index material include polycarbonate, polystyrene, acryl epoxy, fluorene acryl, polyimide, and aliphatic condensed polycyclic compound (including a bromine atom and a sulfur atom in the chemical structure if necessary).
Any one of them, or a material made of an organic resin in which any two or more of them are combined is used.
【0046】また本発明においては、前記高屈折率材料
として、シリコーンアルコキシド樹脂のアルコール溶液
をベースとして、チタン、ジルコニウム、タンタルなど
の金属を混合した有機系樹脂溶液が使用でき、アルコー
ルの混合重量%を適宜に調整することによって粘度を調
整したものであって、これを基板に塗布して焼成してシ
リコンアルコキシドと前記金属とを反応させることによ
って高屈折率化したものが使用できる。In the present invention, as the high refractive index material, an organic resin solution in which a metal such as titanium, zirconium or tantalum is mixed with an alcohol solution of a silicone alkoxide resin as a base can be used. The viscosity can be adjusted by appropriately adjusting the above, and a high refractive index can be used by coating this on a substrate and baking it to react the silicon alkoxide with the metal.
【0047】〔マイクロレンズの形成方法その1〕上記
高屈折率の有機系樹脂を使用して、マイクロレンズa8
を形成する方法としては、例えば、透明基板a1 上に各
画素a3R(赤色フィルタ)、a3G(緑色フィルタ)、a
3B(青色フィルタ)をパターン形成した後、該各画素上
に凹版印刷方式などの印刷によって高屈折率の有機系樹
脂により構成する透明インキを微細に区分して点状若し
くはストライプ状に印刷し乾燥固化して、若しくは乾燥
固化後に加熱溶融させてその表面張力によりマイクロレ
ンズ形状に変形させて乾燥固化して、マイクロレンズa
8 を形成する方法がある。[Method of forming microlens part 1] The microlens a8 is prepared by using the above-mentioned high refractive index organic resin.
As a method of forming a, for example, each pixel a3R (red filter), a3G (green filter), a
After patterning 3B (blue filter), the transparent ink composed of organic resin with high refractive index is finely divided into dots or stripes and dried on each pixel by printing such as intaglio printing method. After solidification or after drying and solidification, it is heated and melted, deformed into a microlens shape by its surface tension, and dried and solidified to obtain the microlens a.
There is a way to form 8.
【0048】〔マイクロレンズの形成方法その2〕ま
た、上記高屈折率の有機系樹脂を透明な感光性樹脂で構
成し、この感光性樹脂を透明基板a1 上にパターン形成
した各画素a3R(赤色フィルタ)、a3G(緑色フィル
タ)、a3B(青色フィルタ)上に塗布して皮膜を形成
し、各画素毎に、微細に区分した点状若しくはストライ
プ状にパターン露光・現像処理して、上記各画素に対応
する部位に、微細に区分された点状若しくはストライプ
状に感光性樹脂を残存させ、その後に加熱溶融させて、
その表面張力によりマイクロレンズ形状に変形させて形
成する方法の適用も可能である。[Microlens Forming Method 2] Further, the organic resin having a high refractive index is composed of a transparent photosensitive resin, and the photosensitive resin is patterned on each pixel a3R (red color) on the transparent substrate a1. Filter), a3G (green filter), a3B (blue filter) to form a film, and each pixel is subjected to pattern exposure / development in the form of finely divided dots or stripes, and then each pixel In the area corresponding to, the photosensitive resin is left in the form of finely divided dots or stripes, and then heated and melted,
It is also possible to apply a method of deforming into a microlens shape by the surface tension.
【0049】〔マイクロレンズの形成方法その3〕ま
た、上記高屈折率の有機系樹脂を透明基板a1 上に塗布
して被膜を形成し、さらに、この有機系樹脂被膜上に感
光性樹脂を塗布して感光性被膜を形成し、各画素毎に、
この感光性被膜を微細に区分した点状若しくはストライ
プ状にパターン露光・現像処理(ウエット現像)して、
上記各画素に対応する部位に微細に区分された点状若し
くはストライプ状に感光性樹脂を残存させるとともに、
この現像処理にて使用される現像液による感光性被膜に
対するサイドエッチング現象を利用して、該感光性被膜
の断面をマイクロレンズ形状に加工し、次に、感光性被
膜の除去された部分の有機系樹脂被膜を、その膜厚に応
じてエッチング量を制御しながらドライエッチングし
て、有機系樹脂被膜をマイクロレンズ形状に成形する方
法も適用できる。[Microlens Forming Method 3] Further, the above-mentioned high refractive index organic resin is applied onto the transparent substrate a1 to form a film, and a photosensitive resin is applied onto the organic resin film. To form a photosensitive film, and for each pixel,
This photosensitive film is subjected to pattern exposure / development processing (wet development) in finely divided dots or stripes,
While leaving the photosensitive resin finely divided into spots or stripes in the portion corresponding to each pixel,
The cross-section of the photosensitive film is processed into a microlens shape by utilizing the side etching phenomenon with respect to the photosensitive film by the developer used in this development process, and then the organic material of the removed portion of the photosensitive film is processed. A method in which the organic resin film is dry-etched while controlling the etching amount according to the film thickness to form the organic resin film into a microlens shape can also be applied.
【0050】〔平坦化層について〕次に、本発明に係る
上記平坦化層a4 を構成する材料としては、屈折率が低
いもの程好ましく、例えば、屈折率1.46〜1.48
の有機系シリケート、あるいは屈折率1.34〜1.4
5のフッ素系樹脂などが使用できる。[Regarding Flattening Layer] Next, as a material for forming the flattening layer a4 according to the present invention, a material having a lower refractive index is preferable. For example, the refractive index is 1.46 to 1.48.
Organic silicate, or refractive index 1.34 ~ 1.4
Fluorine-based resin of 5 or the like can be used.
【0051】有機系シリケートとしては、例えば、東京
応化工業(株)製のMOF、PCFシリーズ(屈折率
1.46〜1.48)などが使用できる。As the organic silicate, for example, MOF and PCF series (refractive index 1.46 to 1.48) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. can be used.
【0052】フッ素系樹脂としては、例えば、テトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体
(屈折率約1.34)や、フッ素系アクリル樹脂(屈折
率1.34〜1.40)などが適用できる。As the fluorinated resin, for example, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (refractive index of about 1.34), fluorinated acrylic resin (refractive index of 1.34 to 1.40) and the like can be applied. .
【0053】また、上記平坦化層a4 は、各画素毎の複
数の各マイクロレンズa8 間の凹凸差(段差)を埋め
て、この平坦化層a4 上に設けられた透明電極a5 や、
配向膜(接する液晶物質a9 を配向させる薄膜)を、平
坦に形成し、これにより表示むらや、応答むらを防止す
るものであるが、この平坦化層a4 は単層構成であって
もよいし、又は複層構成であってもよく、あるいは、こ
の平坦化層a4 の材料とは異なる別の透明樹脂を介在さ
せた複層構成であってもよく、このようにすることによ
り平坦化層a4 の表面の平坦性を良好にするようにして
もよい。Further, the flattening layer a4 fills up the unevenness (step) between the plurality of microlenses a8 for each pixel, and the transparent electrode a5 and the transparent electrode a5 provided on the flattening layer a4,
The alignment film (thin film for aligning the liquid crystal substance a9 in contact) is formed flat to prevent display unevenness and response unevenness. The flattening layer a4 may have a single-layer structure. , Or may have a multi-layer structure, or may have a multi-layer structure in which another transparent resin different from the material of the flattening layer a4 is interposed. The flatness of the surface may be improved.
【0054】そして、例えば、カラーフィルタ層a3 が
予め透明基板a1 に一体的に積層状態でパターン形成さ
れている場合は、カラーフィルタ層a3 上に、まず平坦
化層a4 とは別の透明樹脂層を設け、カラーフィルタ層
a3 に起因する凹凸を埋めることにより、上記平坦化層
a3 の表面の平坦性を一層向上させる。For example, when the color filter layer a3 is preliminarily patterned on the transparent substrate a1 in a laminated state, a transparent resin layer different from the flattening layer a4 is first formed on the color filter layer a3. Are provided to fill the irregularities caused by the color filter layer a3, thereby further improving the flatness of the surface of the flattening layer a3.
【0055】このようにして良好な平坦性を持たせて平
坦化層a4 を設けた液晶表示装置の一方の基板Aは、透
明電極a5 の形成面に高度の平坦性が要求される液晶表
示装置(例えばSTN型液晶、OCB、ECBや、BT
N型液晶、強誘電液晶などを適用した表示装置)として
適している。The one substrate A of the liquid crystal display device provided with the flattening layer a4 with good flatness in this way is a liquid crystal display device in which the surface on which the transparent electrode a5 is formed is required to have high flatness. (For example, STN type liquid crystal, OCB, ECB, BT
It is suitable as a display device to which N-type liquid crystal, ferroelectric liquid crystal or the like is applied.
【0056】〔透明基板について〕次に、本発明に係る
上記透明基板a1 としては、ガラス板の他に、プラスチ
ックフィルム、プラスチックボードなどが使用できる。[Transparent Substrate] Next, as the transparent substrate a1 according to the present invention, a plastic film, a plastic board or the like can be used in addition to the glass plate.
【0057】〔カラーフィルタ層について〕また、この
透明基板a1 が上記各画素の部位を透過する透過光を対
応する色に着色するカラーフィルタ層a3 を具備する場
合は、液晶表示装置のカラー表示が可能となる。なお、
モノクロ表示を行うもの、あるいはECB型(液晶複屈
折によるカラー着色方式)やゲストホスト(液晶着色方
式)など液晶自体でカラー表示を行うものについては、
上記カラーフィルタ層a3 を省略することができる。[Regarding Color Filter Layer] When the transparent substrate a1 is provided with a color filter layer a3 for coloring the transmitted light transmitted through the above-mentioned pixel portions to a corresponding color, the color display of the liquid crystal display device is It will be possible. In addition,
For monochrome display, or for color display with liquid crystal itself such as ECB type (color coloring system by liquid crystal birefringence) or guest host (liquid crystal coloring system),
The color filter layer a3 can be omitted.
【0058】上記カラーフィルタ層a3 としては、透明
樹脂バインダーと、この透明樹脂バインダー中に混合し
た着色剤(顔料、染料)を主成分とするものが使用でき
る。As the color filter layer a3, a transparent resin binder and a colorant (pigment or dye) mixed in the transparent resin binder as a main component can be used.
【0059】〔カラーフィルタ層の樹脂バインダーにつ
いて〕このような透明樹脂バインダーとしては、透明基
板a1 との界面における光反射を防止して、入射光を効
率適に利得するために、上記透明基板a1 とおよそ同一
の屈折率を有する樹脂が適当である。[Resin Binder for Color Filter Layer] As such a transparent resin binder, in order to prevent light reflection at the interface with the transparent substrate a1 and to efficiently gain incident light, the transparent substrate a1 A resin having a refractive index approximately the same as is suitable.
【0060】上記カラーフィルタ層a3 の透明樹脂バイ
ンダーとしては、例えば、アクリル樹脂、アクリルエポ
キシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはこれ
らの共重合体による樹脂が使用でき、また、エポキシ樹
脂にメラミン樹脂を添加したものを使用することが可能
であり、また、これらの樹脂は、熱硬化型樹脂(硬化剤
を含むもの)、紫外線硬化型樹脂(硬化剤を含むも
の)、電子線硬化型樹脂(硬化剤を含まないもの)な
ど、あるいはこれら硬化方式の併用による硬化型樹脂で
あってもよい。As the transparent resin binder of the color filter layer a3, for example, acrylic resin, acrylic epoxy resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, urethane resin, polyimide resin, or a resin made of a copolymer thereof can be used. It is also possible to use an epoxy resin to which a melamine resin has been added, and these resins are thermosetting resins (containing a curing agent) and ultraviolet curing resins (containing a curing agent). ), An electron beam curable resin (one that does not contain a curing agent), or a curable resin that is a combination of these curing methods.
【0061】〔カラーフィルタ層の着色剤について〕次
に、上記着色剤としては、染料又は顔料が適用でき、顔
料を適用する場合には、透明性の高い微粒子状の有機系
顔料が適当である。[Regarding Colorant of Color Filter Layer] Next, as the colorant, a dye or a pigment can be applied, and when a pigment is applied, a highly transparent organic particulate pigment is suitable. .
【0062】このような顔料としては、光の三原色の下
記赤色顔料、緑色顔料、青色顔料が使用できる。なお、
いずれも、C.I.(Color Index Num
ber)により表示する。As the pigment, the following red pigments, green pigments and blue pigments of the three primary colors of light can be used. In addition,
Both are C.I. I. (Color Index Num
display).
【0063】赤色顔料;No.97、122、149、
168、177、180、192、215 緑色顔料;No.7、36 青色顔料;No.15、15と1の混合物、15と4の
混合物、15と6の混合物、22、60、64Red pigment; No. 97, 122, 149,
168, 177, 180, 192, 215 green pigment; No. 7, 36 blue pigment; 15, 15 and 1 mixture, 15 and 4 mixture, 15 and 6 mixture, 22, 60, 64
【0064】また、上記着色顔料としては、上述した赤
色顔料、緑色顔料、青色顔料に限らず、その補色の藍色
(シアン)、紅色(マゼンタ)、黄色(イエロー)の三
色の顔料を使用してそれらの配合率の調整により着色す
るようにしてもよい。The color pigments are not limited to the above-mentioned red pigments, green pigments and blue pigments, and the complementary colors of indigo (cyan), crimson (magenta) and yellow (yellow) are used. Then, coloring may be performed by adjusting the blending ratio thereof.
【0065】例えば、紅色(マゼンタ)と黄色(イエロ
ー)の顔料を主体として配合率を調整して混合すること
により赤色に、また、藍色(シアン)と黄色(イエロ
ー)の顔料を主体として配合率を調整して混合すること
により緑色に、また、藍色(シアン)と紅色(マゼン
タ)の顔料を主体として配合率を調整して混合すること
により青色にそれぞれ着色する。For example, red (magenta) and yellow (yellow) pigments are mainly used to adjust the mixing ratio to mix them in red, and indigo (cyan) and yellow (yellow) pigments are mainly mixed. It is colored green by adjusting and mixing the ratio, and blue by mixing and adjusting the mixing ratio mainly of indigo (cyan) and crimson (magenta) pigments.
【0066】また、上記着色顔料は、高屈折率の有機系
樹脂による被覆処理されたものや、カップリング剤、ア
ルコール、アミン、有機酸などの表面処理剤による表面
処理が施されたものであってもよい。The above color pigments are those which are coated with a high refractive index organic resin, or those which are surface-treated with a surface treatment agent such as a coupling agent, alcohol, amine or organic acid. May be.
【0067】また、上記カラーフィルタ層a3 は、透明
樹脂バインダーと着色剤の他に、この着色剤を微粒子状
に均一にバインダー中に分散させる分散助剤や界面活性
剤などを含有するものであってもよい。The color filter layer a3 contains, in addition to the transparent resin binder and the colorant, a dispersion aid or a surfactant for uniformly dispersing the colorant in the form of fine particles in the binder. May be.
【0068】〔カラーフィルタ層の形成方法〕そして、
上記カラーフィルタ層a3 を形成する方法としては、例
えば、グラビアオフセット印刷方式(若しくは凹版オフ
セット印刷方式)などの印刷方式が適用できる。[Method of forming color filter layer]
As a method of forming the color filter layer a3, a printing method such as a gravure offset printing method (or an intaglio offset printing method) can be applied.
【0069】また、フォトリソグラフィ方式を使用する
ことも可能である。すなわち、透明な感光性樹脂に着色
剤を混合して、着色感光性樹脂塑性物を調製し、この着
色感光性樹脂塑性物を透明基板上に塗布した後、各画素
パターン状にパターン露光・現像処理して、透明基板上
の各画素に対応する部位に、それぞれ着色感光性樹脂塑
性物層を選択的に形成する方法である。It is also possible to use a photolithography method. That is, a coloring agent is mixed with a transparent photosensitive resin to prepare a colored photosensitive resin plastic material, and the colored photosensitive resin plastic material is applied on a transparent substrate, and then pattern exposure / development is performed in each pixel pattern. This is a method in which a colored photosensitive resin plastic material layer is selectively formed on the transparent substrate at a portion corresponding to each pixel.
【0070】あるいは、透明樹脂に着色剤を混合した着
色樹脂を調製して、これを電着方式にて透明基板a1 上
に電着する方法によって形成することも可能である。Alternatively, it is also possible to prepare a colored resin by mixing a transparent resin with a coloring agent, and form this by electrodeposition on the transparent substrate a1 by the electrodeposition method.
【0071】〔カラーフィルタ層の膜厚について〕カラ
ーフィルタ層a3 の膜厚は、各色(赤色、緑色、青色)
ともに、ほぼ同一膜厚になるように形成するものである
が、後において各画素のカラーフィルタ層a3 上に形成
されるマイクロレンズa8 が、例えば波長分散の大きい
材料(入射光の色や波長の相違による屈折率の変動の大
きい材料)から構成される場合は、カラーフィルタ層の
各画素の色の透過波長に対応して、カラーフィルタ層の
膜厚を適宜に設定することにより、各色の画素を透過す
る透過光の光路長さを一定に揃えるなどの調製を行うも
のである。[About Film Thickness of Color Filter Layer] The film thickness of the color filter layer a3 is different for each color (red, green, blue).
Both of them are formed so as to have substantially the same film thickness, but the microlens a8 formed later on the color filter layer a3 of each pixel is made of, for example, a material having large wavelength dispersion (color of incident light or wavelength When it is made of a material whose refractive index varies greatly due to the difference), the pixel of each color is set by appropriately setting the film thickness of the color filter layer according to the transmission wavelength of the color of each pixel of the color filter layer. The adjustment is performed such that the optical path length of the transmitted light that passes through is uniformed.
【0072】〔遮光層について〕本発明に係る液晶表示
装置において使用する一方の透明基板Aにおいて、表示
画面のコントラストを一層向上させるために、画素間
(赤色、緑色、青色の各画素間)の部位に、光透過を防
止する遮光層a2 を設けることも可能である。[About Light-Shielding Layer] In one transparent substrate A used in the liquid crystal display device according to the present invention, in order to further improve the contrast of the display screen, the pixels between pixels (between each pixel of red, green and blue) are It is also possible to provide a light-shielding layer a2 for preventing light transmission at the site.
【0073】この遮光層a2 は、透明基板a1 に直接接
する位置に設けることができる他に微細に細分された複
数個のマイクロレンズa8 を1単位として、各画素毎に
1単位ずつ形成されている各単位のマイクロレンズa8
間の隙間に存在する凹部を埋めるように設けてもよい。The light-shielding layer a2 can be provided at a position in direct contact with the transparent substrate a1 and is also formed with one unit for each pixel with a plurality of finely divided microlenses a8 as one unit. Micro lens a8 for each unit
You may provide so that the recessed part which exists in the clearance between may be filled up.
【0074】〔透明電極について〕次に、本発明の液晶
表示装置において使用する一方の透明基板Aは、上記平
坦化層a4 の上に透明電極a5 と配向膜(図示せず)を
設けるものであるが、上記透明電極a5 が、ITO薄膜
で構成される場合は、このITO薄膜はかなり高い屈折
率(1.9〜2.1程度)を有することから、上記平坦
化層a4 とITO薄膜による透明電極a5 との界面で光
の反射(全反射)現象が発生し易くなる。[Transparent Electrode] Next, one transparent substrate A used in the liquid crystal display device of the present invention is one in which a transparent electrode a5 and an alignment film (not shown) are provided on the flattening layer a4. However, when the transparent electrode a5 is composed of an ITO thin film, the ITO thin film has a considerably high refractive index (about 1.9 to 2.1), and therefore the flattening layer a4 and the ITO thin film are used. A light reflection (total reflection) phenomenon easily occurs at the interface with the transparent electrode a5.
【0075】そこで、上記平坦化層a4 とITO薄膜に
よる透明電極a5 との間、又は該透明電極a5 上に、両
者の中間の屈折率を有する透明樹脂層(反射防止層)を
介在させて、反射を防止するようにしてもよい。Therefore, a transparent resin layer (antireflection layer) having an intermediate refractive index is interposed between the flattening layer a4 and the transparent electrode a5 made of an ITO thin film, or on the transparent electrode a5, You may make it prevent reflection.
【0076】この反射防止層としては、例えば、二酸化
珪素などの酸化物の薄膜、あるいは屈折率1.4〜1.
5程度の有機系樹脂が挙げられる。As this antireflection layer, for example, a thin film of an oxide such as silicon dioxide, or a refractive index of 1.4 to 1.
Approximately 5 organic resins can be mentioned.
【0077】〔本発明の作用について〕本発明の液晶表
示装置は、透明基板(一方の基板A)上の各画素(カラ
ーフィルタ層a3 に相当する部分)上に、それぞれ各画
素毎に微細に細分化した複数個のマイクロレンズa8 を
1単位としてその1単位ずつのマイクロレンズa8 を積
層形成したので、各画素上のマイクロレンズa8 を微細
に細分化したことによる画素上の表面凹凸差がコンマ数
μm以下に抑えられ、液晶表示装置用の一方の基板Aの
全体の膜厚を薄くすることができる。[Operation of the Present Invention] In the liquid crystal display device of the present invention, each pixel is minutely formed on each pixel (portion corresponding to the color filter layer a3) on the transparent substrate (one substrate A). Since a plurality of subdivided microlenses a8 are set as one unit and the microlenses a8 are formed one by one, the microlens a8 on each pixel is finely subdivided so that the surface unevenness difference on the pixel is a comma. The thickness can be suppressed to several μm or less, and the entire film thickness of one substrate A for a liquid crystal display device can be reduced.
【0078】また、上記マイクロレンズa8 の材料とし
て、高屈折率材料を使用するとともに、平坦化層a4 の
材料として、これよりも低屈折材料を使用するようにし
て、その屈折率差を増大させることにより、各画素を透
過する透過光を、それぞれ観察視野角の範囲に配光させ
ることができ、表示画面の明るさを従来よりも向上させ
ることができ、最大1.5倍程度まで明るくすることが
できる。Further, a high refractive index material is used as the material of the microlens a8 and a lower refractive index material is used as the material of the flattening layer a4 to increase the difference in refractive index between them. By doing so, it is possible to distribute the transmitted light that passes through each pixel within the range of the viewing angle of view, improve the brightness of the display screen as compared with the conventional one, and increase the brightness up to about 1.5 times. be able to.
【0079】また、液晶表示装置に使用する照明光源
(バックライト、サイドライト)が、拡散光の場合は、
マイクロレンズ無しの場合に比較して、広角入射した光
成分まで表示用光線として活用可能となるので、表示画
面の明るさを向上させることができる。If the illumination light source (backlight, sidelight) used for the liquid crystal display device is diffused light,
As compared with the case without the microlens, the light component incident at a wide angle can be utilized as a light ray for display, so that the brightness of the display screen can be improved.
【0080】[0080]
【実施例】以下に、本発明の液晶表示装置の具体的実施
例を説明する。EXAMPLES Specific examples of the liquid crystal display device of the present invention will be described below.
【0081】<実施例1>図1に示すように、厚さ0.
7mmのガラス製の透明基板a1 上の各画素間に対応す
る部位に、それぞれ遮光層a2 を形成した。<Example 1> As shown in FIG.
A light-shielding layer a2 was formed on each portion of a 7 mm glass transparent substrate a1 corresponding to each pixel.
【0082】次に、この透明基板a1 上に、透明なアク
リル系感光性樹脂と赤色顔料との混合物からなる赤色感
光性樹脂を塗布して赤色感光性被膜を形成し、該被膜を
パターン露光・現像処理して、各赤色画素に対応する部
位に、平面矩形状の赤色フィルタ層a3Rを形成した。Next, a red photosensitive resin comprising a mixture of a transparent acrylic photosensitive resin and a red pigment is applied on the transparent substrate a1 to form a red photosensitive film, and the film is subjected to pattern exposure / By developing, a red filter layer a3R having a rectangular shape in a plan view was formed at a portion corresponding to each red pixel.
【0083】続いて、上記同様の方法により、上記透明
基板a1 上のそれぞれ各緑色画素と各青色画素に対応す
る部位に、平面矩形状の緑色フィルタ層a3G、青色フィ
ルタ層a3Bを順次形成して、赤色フィルタ層a3R、緑色
フィルタ層a3G、青色フィルタ層a3Bを1単位とする多
数単位のカラーフィルタ層a3 をマトリクスパターン状
に形成した。Then, in the same manner as above, a green filter layer a3G and a blue filter layer a3B having a rectangular plane shape are sequentially formed on the transparent substrate a1 at the portions corresponding to the green pixels and the blue pixels, respectively. A large number of color filter layers a3, each of which includes a red filter layer a3R, a green filter layer a3G, and a blue filter layer a3B, are formed in a matrix pattern.
【0084】次に、上記カラーフィルタ層a3 上に、メ
ラミン系樹脂からなる透明な感光性樹脂を塗布して感光
性樹脂被膜を形成し、該感光性樹脂被膜をフォトリソク
ラフィ方式にてパターンニングし、続いてパターンニン
グされた感光性樹脂被膜を加熱溶融して、その溶融樹脂
の表面張力により、上記マイクロレンズ形状に変形さ
せ、上記カラーフィルタ層a3 の各色の画素(画素サイ
ズ;100μm)上に、マイクロレンズレンズ中央部の
厚み及びレンズ径が、下記表1に示すような数値になる
ように半球状のマイクロレンズa8 をドット状に形成
し、それぞれサンプルNo.1〜42の基板サンプルを
作成した。Next, a transparent photosensitive resin made of a melamine resin is applied on the color filter layer a3 to form a photosensitive resin film, and the photosensitive resin film is patterned by the photolithography method. Subsequently, the patterned photosensitive resin coating is heated and melted, and the surface tension of the molten resin causes the resin to be deformed into the microlens shape, and is formed on each color pixel (pixel size; 100 μm) of the color filter layer a3. , Microlenses A hemispherical microlens a8 is formed in a dot shape so that the thickness and lens diameter of the central part of the lens are as shown in Table 1 below. Substrate samples 1-42 were prepared.
【0085】[0085]
【表1】 [Table 1]
【0086】続いて、作成された上記基板サンプルN
o.1〜20のそれぞれマイクロレンズa8 上に、フッ
素系化合物で変性したアクリレート系モノマーに光重合
開始剤を3重量%程度混合した透明樹脂液を、これらマ
イクロレンズa8 による凹凸表面が平坦になるように塗
布し、酸素による重合阻害を防ぐために不活性ガス(窒
素)雰囲気中にて、その塗布面に紫外線を照射し、光硬
化させて平坦化層a4 を形成した。Subsequently, the prepared substrate sample N
o. On each of the microlenses a8 of 1 to 20, a transparent resin liquid in which an acrylate monomer modified with a fluorine compound is mixed with a photopolymerization initiator in an amount of about 3% by weight is applied so that the uneven surface of the microlenses a8 becomes flat. The coated surface was irradiated with ultraviolet rays in an inert gas (nitrogen) atmosphere to prevent polymerization inhibition by oxygen, and was photocured to form a flattening layer a4.
【0087】このようにして透明基板a1 上での遮光層
a2 とカラーフィルタ層a3 とマイクロレンズa8 と平
坦化層a4 とによる総厚が約5μmになるように形成し
た。In this way, the light-shielding layer a2, the color filter layer a3, the microlens a8, and the flattening layer a4 on the transparent substrate a1 were formed to have a total thickness of about 5 μm.
【0088】次に、上記平坦化層a4 の表面を真空槽内
でプラズマ処理した後、同真空槽内から取り出すことな
く、同真空槽内で上記平坦化層a4 の表面にスパッタリ
ング方式により厚さ0.2μmのITO薄膜からなる透
明電極a5 を形成した。Next, after plasma-treating the surface of the flattening layer a4 in the vacuum chamber, the surface of the flattening layer a4 is sputtered on the surface of the flattening layer a4 in the vacuum chamber without being taken out from the vacuum chamber. A transparent electrode a5 made of a 0.2 .mu.m ITO thin film was formed.
【0089】なお、上記マイクロレンズa8 は、波長4
50nmの光線に対する屈折率が1.58である高屈折
率のメラミン樹脂にて形成し、上記平坦化層a4 は、屈
折率が1.40である紫外線硬化型のフッ素化合物変性
アクリル樹脂にて形成した。The microlens a8 has a wavelength of 4
It is formed of a high-refractive-index melamine resin having a refractive index of 1.58 for a ray of 50 nm, and the flattening layer a4 is formed of an ultraviolet-curable fluorine compound-modified acrylic resin having a refractive index of 1.40. did.
【0090】このようにしてサンプルNo.1〜20ま
での各基板サンプルの透明基板a1上に、遮光層a2 と
カラーフィルタ層a3 とマイクロレンズa8 と平坦化層
a4と透明電極a5 とを積層形成して、本発明の液晶表
示装置における一方の基板Aをサンプル1〜20まで作
成した。In this way, the sample No. In the liquid crystal display device of the present invention, a light-shielding layer a2, a color filter layer a3, a microlens a8, a flattening layer a4, and a transparent electrode a5 are laminated and formed on the transparent substrate a1 of each of the substrate samples 1 to 20. Samples 1 to 20 were prepared on one substrate A.
【0091】そして、上記作成された各一方の基板Aに
他方の基板Bを離間対向させ、両基板A、Bをその周囲
にて接合シールa7 により接合するとともに、両基板
A、Bの対向隙間内に液晶物質a9 を封入して、サンプ
ルNo.1〜20までの基板サンプルによる本発明の液
晶表示装置を作成した。Then, the other substrate B is separated and opposed to the one substrate A created above, both substrates A and B are bonded together by a bonding seal a7 around them, and the opposing gap between the two substrates A and B is made. The liquid crystal substance a9 was enclosed in the sample No. A liquid crystal display device of the present invention was prepared using substrate samples 1 to 20.
【0092】<比較結果>1画素上に複数マイクロレン
ズ搭載による本発明の液晶表示装置と、1画素上に1マ
イクロレンズ搭載による従来の液晶表示装置とを比較す
るため、本発明の液晶表示装置に使用する実施例1によ
り作成した上記表1に示す1画素上に複数マイクロレン
ズ搭載によるそれぞれ基板サンプル(サンプルNo.1
〜42)の輝度Lと、従来の液晶表示装置に使用する1
画素上に1マイクロレンズ搭載による基板の輝度LO と
を測定し、輝度比(%)=L/LO ×100に基づいて
輝度比を算出した。その結果を表2に示す。<Comparison Result> In order to compare the liquid crystal display device of the present invention in which a plurality of microlenses are mounted on one pixel with the conventional liquid crystal display device in which one microlens is mounted on one pixel, the liquid crystal display device of the present invention is compared. The substrate sample (Sample No. 1) prepared by mounting the plurality of microlenses on one pixel shown in Table 1 and prepared in Example 1 used for
~ 42) brightness L and 1 used in a conventional liquid crystal display device
The luminance L O of the substrate with 1 microlens mounted on the pixel was measured, and the luminance ratio was calculated based on the luminance ratio (%) = L / L O × 100. Table 2 shows the results.
【0093】[0093]
【表2】 [Table 2]
【0094】表2に示すように、本発明液晶表示装置に
使用するサンプルNo.1〜42までの基板の輝度比は
全て100%以上であり、良好な輝度比が得られ、従来
装置に使用する基板よりも輝度は高く、表示画面の明る
さが改良された。As shown in Table 2, sample No. 1 used in the liquid crystal display device of the present invention. The brightness ratios of the substrates 1 to 42 were all 100% or more, a good brightness ratio was obtained, the brightness was higher than the substrates used in the conventional device, and the brightness of the display screen was improved.
【0095】また、本発明の液晶表示装置(パネル)の
全体の厚さは、従来装置(パネル)の厚さと比較してほ
ぼ同じ厚さ、又はマイクロレンズ材料に高屈折率材料を
使用し、そのレンズ形状を微細に区分して薄く形成でき
た分だけ装置の厚さを薄く改良することができた。The overall thickness of the liquid crystal display device (panel) of the present invention is almost the same as that of the conventional device (panel), or a high refractive index material is used for the microlens material, The thickness of the apparatus could be improved by the amount that the lens shape was finely divided and formed thin.
【0096】[0096]
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、各画素上に形
成されるマイクロレンズを高屈折率材料により形成する
とともに、より微細化し、その上に低屈折率材料による
平坦化層を設けることによって、マイクロレンズ自体の
配光角を減少させずに、寧ろ、より増大させて、各画素
上に形成されるマイクロレンズによる表面凹凸差をコン
マ数μm以下に少なく抑えることができ、少なくとも、
液晶表示装置用の一方の基板に積層された層構成体を含
めて全体の総厚を従来よりも薄くできる効果がある。According to the liquid crystal display device of the present invention, the microlenses formed on each pixel are made of a high refractive index material, and are made finer, and a flattening layer made of a low refractive index material is provided thereon. Thus, the light distribution angle of the microlens itself can be increased rather than decreased, and the surface unevenness difference due to the microlens formed on each pixel can be suppressed to a comma number μm or less. At least,
There is an effect that the total thickness including the layered structure laminated on one substrate for the liquid crystal display device can be made thinner than before.
【0097】また、高屈折率材料によるマイクロレンズ
と平坦化層との屈折率差を適正に設定することにより、
観察側への全ての射出光を視野角の範囲内に配光させ
て、液晶表示画面の明るさを一層向上させる効果があ
る。Further, by appropriately setting the refractive index difference between the microlens made of the high refractive index material and the flattening layer,
There is an effect that all the emitted light to the observation side is distributed within the range of the viewing angle to further improve the brightness of the liquid crystal display screen.
【図1】本発明の液晶表示装置の部分側断面図である。FIG. 1 is a partial side sectional view of a liquid crystal display device of the present invention.
【図2】従来の液晶表示装置の部分側断面図である。FIG. 2 is a partial side sectional view of a conventional liquid crystal display device.
A…一方の基板 B…他方の基板 a1 …透明基板 a2 …遮光層 a3 …カラーフィルタ
層 a3R…赤色フィルタ層 a3G…緑色フィルタ層 a3B…
青色フィルタ層 a4 …平坦化層 a5 …透明電極 a6 …マイクロレン
ズ a7 …接合シール a8 …複数に区分されたマイクロレンズ a9 …液晶物
質 b1 …透明基板 b2 …透明電極A ... One substrate B ... The other substrate a1 ... Transparent substrate a2 ... Light-shielding layer a3 ... Color filter layer a3R ... Red filter layer a3G ... Green filter layer a3B ...
Blue filter layer a4 ... Flattening layer a5 ... Transparent electrode a6 ... Microlens a7 ... Bonding seal a8 ... Divided microlens a9 ... Liquid crystal substance b1 ... Transparent substrate b2 ... Transparent electrode
Claims (6)
した一対の基板と、これら基板間に封入された液晶物質
と、前記透明基板の液晶物質に近い面側の各画素に対応
する部位上に複数に区分するように配設せしめた高屈折
率材料で構成されたマイクロレンズと、該マイクロレン
ズ上に低屈折率樹脂にて形成された平坦化層と、該平坦
化層上に形成された透明電極とを備えることを特徴とす
る液晶表示装置。1. A pair of opposing substrates, at least one of which is a transparent substrate, a liquid crystal substance enclosed between these substrates, and a portion of the transparent substrate on a surface side close to the liquid crystal substance corresponding to each pixel. A microlens composed of a high-refractive-index material arranged so as to be divided into a plurality of parts, a flattening layer formed of a low-refractive-index resin on the microlens, and a flattening layer formed on the flattening layer A liquid crystal display device comprising a transparent electrode.
とも一次元方向に10〜30個に区分されている請求項
1記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the microlenses are divided into at least 10 to 30 microlenses on one pixel in a one-dimensional direction.
料の屈折率が1.5以上であり、且つ前記平坦化層の樹
脂の屈折率が1.48以下である請求項1又は請求項2
記載の液晶表示装置。3. The high refractive index material forming the microlens has a refractive index of 1.5 or more, and the resin of the flattening layer has a refractive index of 1.48 or less.
The liquid crystal display device as described in the above.
る請求項1乃至請求項3記載の液晶表示装置。4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the resin of the flattening layer is an organic silicate.
請求項1乃至請求項3記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the resin of the flattening layer is a fluororesin.
に、カラーフィルタ層が形成されている請求項1乃至請
求項5記載の液晶表示装置。6. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a color filter layer is formed on one side of a surface of the pair of substrates close to the liquid crystal substance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8026527A JPH09218400A (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8026527A JPH09218400A (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09218400A true JPH09218400A (en) | 1997-08-19 |
Family
ID=12195960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8026527A Pending JPH09218400A (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09218400A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175599A (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Toppan Printing Co Ltd | Color filter and liquid crystal display device including same |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP8026527A patent/JPH09218400A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175599A (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Toppan Printing Co Ltd | Color filter and liquid crystal display device including same |
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