JPH10123496A - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置とその製造方法

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JPH10123496A
JPH10123496A JP9289135A JP28913597A JPH10123496A JP H10123496 A JPH10123496 A JP H10123496A JP 9289135 A JP9289135 A JP 9289135A JP 28913597 A JP28913597 A JP 28913597A JP H10123496 A JPH10123496 A JP H10123496A
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liquid crystal
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Jeong Hyun Kim
ヒュン キム、ジォン
Young Jin Oh
榮珍 呉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来LCDの問題点を解決した液晶表示装置を
提供する。また、入射された光が第１基板の光非透過部
分によって遮断されなく、前記第１基板の光透過部分を
通過するように屈折させるマイクロレンズを第２基板の
オーバーコート層に形成する液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 光透過部分と光非透過部分が形成される
第１基板１１０と、第２基板１２０と、そして第１と第
２基板の間に注入された液晶を含む。第２基板１１０
は、ブラックマトリクス１２１と、カラーフィルター層
１２３と、オーバーコート層１２５と、そして、配向膜
１２８とを含んでいる。光非透過部分に入射される光を
屈折させるためオーバーコート層１２５をマイクロレン
ズに形成して、光非透過部分によって遮断すべき光をマ
イクロレンズによって屈折させて光透過部分に透過させ
る。従って、本発明の横電界方式の液晶表示装置は、光
透過率が向上される効果を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的な液晶表示装
置おいて、液晶表示装置の光の透過率を改善するために
基板とカラーフィルター層上にマイクロレンズを有する
横電界方式の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量と、小型の特性を有する液晶表示装
置（LCD）はいろいろな分野で広く利用されている。従
来のLCDは二つの基板を有しており、第１基板は画素電
極を含んで、第２基板は対向電極を含んでいる。前記第
１基板と第２基板は相互に対向するように配置されて、
その間に液晶が注入される。従来のLCDは、液晶の配列
が電気場の方向に沿って基板と垂直になる。そのために
従来のLCDは視野角が狭いという問題点がある。そのよ
うな問題点を改善するために横電界方式（IPS：In-Plan
e Switching Mode）のLCDが提案された。
【０００３】前記横電界方式LCDは第１基板上に二つの
電極、即ち、前記画素電極と前記対向電極を形成する。
この場合、前記二つの電極の間に電気場が基板の面に平
行に形成される。その結果、前記液晶の配列が基板面に
平行に形成され、それによって広い視野角が得られる。
【０００４】従来の横電界方式の液晶表示装置を詳しく
説明する。図１は、横電界方式のLCD構造を示す立体図
である。第１基板１０上にゲートバスライン１１が水平
方向に複数個形成されており、ソースバスライン１５は
垂直方向に複数個形成されている。I字型の画素電極１
７は、ソースバスライン１５とゲートバスライン１１が
電気的に連結されるTFT１４のドレイン電極に連結され
ている。図１で示すように前記第１基板１０上に形成さ
れた対向電極１２は、前記画素電極１７を取り囲むよう
に四角形の形状で形成される。その結果、前記電気場が
基板面に平行に形成される。前記対向電極１２と前記画
素電極１７は、ITO膜の代わりにITO膜より電気抵抗が低
いアルミニウム又は、クローム金属膜からなっており、
従来のLCDに比べて電極が小さくても簡単に電気場の形
成ができる。そして、液晶を配列するために配向膜を前
記金属膜の表面に形成する。
【０００５】図２は、図１のII−II線に沿って切断して
示す従来のLCDの断面図で、従来のLCDの構成要素を表し
ている。対向電極１２は、第１基板１０上に形成されて
おり、一つの例で、窒化シリコンからなる絶縁膜１３で
覆われて、その上に前記ソースバスライン１５と前記画
素電極１７が形成され、そして、配向膜２８が形成され
ている。
【０００６】第２基板２０は、赤（R）、緑（G）、青
（B）等のカラーフィルターからなるカラーフィルター
層２３を含んでいる。ブラックマトリクス２１は、前記
複数個のカラーフィルターの間に形成されている。オー
バーコート層２５は、前記カラーフィルター層２３上に
形成され、ブラックマトリクス２１からの汚染から液晶
を保護する。その上に液晶を配列するためポリアミドを
用いる配向膜２８が形成される。横電界方式を有する従
来のLCDの構造において、前記第２基板の後ろに設けら
れた光源からの光は、前記第１基板の光非透過部分によ
って一部が遮断される。図２で示すように前記光が通過
出来ない部分は、前記バスラインと、前記画素電極１７
と、前記対向電極１２を含む。前記従来のLCDは、光が
光非透過部分に囲まれている前記第１基板の光透過部分
だけを透過するため光透過率が低い。このような構成に
よれば、前記第１基板上の画素電極と対向電極の組合せ
によって多様な光透過部を得ることができる。しかし、
従来のIPSモードのLCDにおいて、光非透過部分を有する
本質的な構造のために低い光透過率を有することは避け
られない。更に、従来のLCDのIPSモードは、対向電極が
画素電極に沿って第１基板上に形成されるため開口率が
３０〜４０％程度で低い。その結果、画面が全体的に暗
くなり、明るさを補うためには追加の電力が必要であ
り、多数の電池が必要となるためLCDが重くなるという
問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のLC
Dの問題点を解決した液晶表示装置を提供することを本
発明の目的とする。入射された光が第１基板の光非透過
部分によって遮断されなく、前記第１基板の光透過部分
を通過するように屈折させるマイクロレンズを第２基板
のオーバーコート層に形成する液晶表示装置を提供する
ことを本発明の他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、光透過部分と光非透過部分を有するように画素電極
及び対向電極が形成された第１基板と、第２基板と、そ
して、前記第１基板と前記第２基板の間の液晶と、前記
第１基板の光非透過部分に対応して前記第２基板上に形
成された集光層を含む。
【０００９】前記集光層は前記集光層を通過した光を前
記第１基板の光透過部分に集光させる。前記の構造を有
する液晶表示装置の製造方法は、特に前記第２基板の後
ろに光源装置を形成する工程と、前記光源装置からの光
が前記第２基板を通過して前記第１基板の光透過部分に
集光されるように前記第２基板に集光層を形成する工程
を含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】図３の断面図を参照して本発明の
横電界方式のLCDを説明する。図３で示すように第２透
明基板１２０上にはブラックマトリクス１２１と、複数
個のカラーフィルターからなるカラーフィルター層１２
３が形成されている。次に、オーバーコート層１２５
（集光層）は前記カラーフィルター層１２３上に形成さ
れる。前記オーバーコート層１２５は第１透明基板１１
０に向かって凸形状のマイクロレンズになるようにパタ
ーニングされる。前記オーバーコート層１２５で形成さ
れた前記マイクロレンズは、互いに連結されている。各
々のマイクロレンズの中心は、前記第１基板１１０の光
透過部分の中央部分と一致する。前記オーバーコート層
１２５上に、例えば、ポリアミド等を用いて配向膜１２
８を形成する。
【００１１】この場合、オーバーコート層１２５の物質
の屈折率は、配向膜１２８の物質の屈折率より高くし、
オーバーコート層の物質の屈折率は１．４以上のものが
好ましい。この際、光源は前記第２基板１２０の後ろに
設けられ（前記LCD構造において、光源は前記第１基板
１１０の後ろに設けてもよい）、前記光非透過部分に入
射される光は前記マイクロレンズから配向膜１２８を通
過することによって前記光透過部分の中央に向かって屈
折される。その結果、前記入射光は、前記第１基板１１
０の前記光非透過部分によって遮断されない。前記光非
透過部分は画素電極１１７とソースバスライン１１５
と、そして、対向電極１１２を含んでいる。前記対向電
極１１２は、前記第１基板１１０上に形成されて、窒化
シリコン等を用いる絶縁膜１１３で覆われている。その
上に前記ソースバスライン１１５と、前記画素電極１１
７を形成して、又、その上に配向膜１２８´を形成す
る。
【００１２】入射角θ1の光が屈折率が異なる二つの物
質を通過する際、前記光の屈折角θ2はスネルの法則 n1／n2=sinθ2／sinθ1 に基づく。n1とn2は二つの物質の屈折率である。従っ
て、θ2＜θ1の際、n2＞n1になり、θ2＞θ1の際、n2＜
n1になる。なお、LCDの光透過率は、n1とn2の適切な設
定と、屈折率に基づく凸又は、凹形状のマイクロレンズ
をオーバーコート層に形成することによって改善するこ
とが出来る。その結果、前記光非透過部分に入射された
光は前記マイクロレンズによって屈折され、前記光非透
過部分に遮断されなく、光透過部分を透過するようにな
る。
【００１３】図４の断面図は、本発明の実施例におい
て、横電界方式LCDの他の例を示している。第２透明基
板１２０上に複数個のカラーフィルターを含むカラーフ
ィルター層１２３が形成される。引き続いて、オーバー
コート層２２５（集光層）は、前記カラーフィルター層
１２３上に形成される。前記オーバーコート層２２５を
第１基板に向かって凹形状のマイクロレンズで形成す
る。前記オーバーコート層２２５で形成された前記マイ
クロレンズは、互いに連結されている。前記各々のマイ
クロレンズの中央部分は、前記第１基板１１０の光透過
部分の中央部分と一致する。
【００１４】前記オーバーコート層２２５上に、例え
ば、ポリアミド等を用いる配向膜２２８を形成する。こ
の場合、前記オーバーコート層２２５の屈折率は、前記
配向膜２２８の屈折率より低くする。光源は前記第２基
板１２０の後ろに設けられる（光源は前記第１基板１１
０の後ろに設けてもよい）。前記オーバーコート層２２
５から前記配向膜に入射する光は、光透過部分の中央に
向かって屈折される。このような結果として、前記入射
光は、第１基板１１０の光非透過部分によって遮断され
ないためLCDの光透過率を増加させる。
【００１５】図４に示すように、対向電極１１２は、前
記第１基板１１０上に形成されて、窒化シリコン等を用
いる絶縁膜１１３で覆われている。その上にソースバス
ライン１１５と、画素電極１１７が形成されて、又その
上に配向膜２２８´が形成される。前記集光層を前記オ
ーバーコート層１２５、２２５ではない別の層をマイク
ロレンズの形状でパターニングして形成してもよい。
又、多様なパターニング方法を利用して前記目的を達成
することができる。従って、本発明によれば、オーバー
コート層に集光層（マイクロレンズ層）を形成すること
によって、LCDの光透過率の向上を得て、従来のLCDの横
電界方式の問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的な横電界方式の液晶表示装置を示
す立体図。
【図２】図１の従来の横電界方式の液晶表示装置をII−
II線に沿って切断した断面図。
【図３】本発明の実施例に従う横電界方式の液晶表示装
置の断面図。
【図４】本発明の他の実施例に従う横電界方式の液晶表
示装置の断面図。
【符号の説明】
１０，１１０ 第１透明基板 １１ ゲートバスライン １２，１１２ 対向電極 １３，１１３ 絶縁膜 １４ ＴＦＴ １５，１１５ ソースバスライン １７，１１７ 画素電極 ２０，１２０ 第２基板 ２１，１２１ ブラックマトリクス ２３，１２３ カラーフィルター ２５，１２５、２２５ オーバーコート層 ２８，１２８、２２８、２２８´ 配向膜

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光透過部分と光非透過部分を有するよう
    に画素電極及び対向電極が設けられた第１基板と、第２
    基板と、そして、前記第１基板と前記第２基板の間に液
    晶が注入された液晶表示装置において、 前記第１基板の光非透過部分に対応する前記第２基板上
    に集光層が設けられ、前記集光層を通過した光が前記光
    透過部に集光されることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記集光層の屈折率は、１．４以上であ
    ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記集光層は、前記第１基板に対して凸
    形状のマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１
    記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記集光層は、前記第１基板に対して凹
    形状のマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１
    記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記第１基板の光非透過部分に入射する
    光が屈折されて前記第１基板の前記光透過部分を通過す
    ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 横電界方式を有することを特徴とする、
    請求項１記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記集光層は、前記第２基板上に形成さ
    れたマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１記
    載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記マイクロレンズは、互いに連結され
    ていることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記マイクロレンズ上に更に第２配向膜
    を形成することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記集光層の屈折率は、前記第２配向
    膜の屈折率より大きいことを特徴とする請求項９記載の
    液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記マイクロレンズは、前記第１基板
    に対して凸形状であることを特徴とする請求項１０記載
    の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記集光層の屈折率は、前記第２配向
    膜の屈折率より小さいことを特徴とする請求項９記載の
    液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記マイクロレンズは、前記第１基板
    に対して凹形状であることを特徴とする請求項１２記載
    の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２基板上に形成されたブラック
    マトリクスと、前記マイクロレンズと、前記第２基板の
    間に形成されたカラーフィルター層を更に含むことを特
    徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記対向電極の上と前記画素電極の下
    に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたソー
    スバスラインと、前記絶縁膜上に形成された第１配向膜
    を含むことを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 光透過部分と光非透過部分を有するよ
    うに画素電極及び、対向電極が設けられている第１基板
    と、第２基板と、そして前記第１基板と第２基板の間に
    液晶が注入された液晶表示装置の製造方法において、 前記第２基板の後ろに光源装置を形成して、 前記光源装置からの光が前記第２基板を通過して前記第
    １基板の光透過部分に集光されるように前記第２基板に
    集光層を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記集光層の形成方法は、前記第２基
    板上にマイクロレンズを形成する工程と、前記マイクロ
    レンズ上に配向膜を形成する工程を含むことを特徴とす
    る請求項１６記載の液晶表示装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記マイクロレンズの屈折率は、前記
    配向膜の屈折率より大きいことを特徴とする請求項１７
    記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記マイクロレンズは、前記第１基板
    に対して凸形状で形成されることを特徴とする請求項１
    ７記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記マイクロレンズの屈折率は、前記
    配向膜の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１７
    記載の液晶表示装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記マイクロレンズは、第１基板に対
    して凹形状で形成されることを特徴とする請求項１７記
    載の液晶表示装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記集光層は、前記第１基板の前記光
    非透過部分に到達すべき光を屈折させ、前記屈折された
    光は前記第１基板の光透過部分を通過することを特徴と
    する請求項１６記載の液晶表示装置の製造方法。
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