JP3268319B2 - Liquid crystal display - Google Patents
Liquid crystal displayInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、低消費電力型の透過型
液晶ディスプレイを有する液晶表示装置に係り、特に、
入射光が散乱光であっても、該入射光を画素電極上に有
効に集光するのに好適な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 having a transmission type liquid crystal display with low power consumption,
The present invention relates to a liquid crystal display device suitable for effectively condensing incident light on pixel electrodes even if the incident light is scattered light.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、携帯用パーソナルコンピュータ
ー、ワードプロセッサー、液晶テレビなどの低消費電力
型の透過型液晶ディスプレイを有する液晶表示装置にお
いては、図7に示すように光源光の集光用のマイクロレ
ンズを使用しないものと、図8に示すように光源側にマ
イクロレンズを使用するものとがある。図7,8は液晶
表示装置の断面の一部分を示す。2. Description of the Related Art Conventionally, in a liquid crystal display device having a transmission type liquid crystal display of a low power consumption type such as a portable personal computer, a word processor, a liquid crystal television, etc., as shown in FIG. Are not used, and those using a microlens on the light source side as shown in FIG. 7 and 8 show a part of a cross section of the liquid crystal display device.
【0003】図7において、1aは光源側Aの透明基
板、1bは透明基板1aに相対配置されている表示画面
側Bの透明基板で、両透明基板は一対になっている。2
は相対する透明基板1a,1b間に液晶を封入して形成
された液晶層、3aは透明基板1Aの液晶層2側の面上
にマトリックス状に多数配列形成された画素電極で、画
素電極3aのうち特定の電極に電圧を印可する事により
該箇所の液晶の光透過率を変化させ、背後からの照明光
4、すなわちバックライトの透過光点集合により画像を
表示する。3bは共通電極、5は画素電極3aと同一面
で、配線,素子等の光の透過しない画素電極3a以外の
部分、6は偏向板、7は配向膜である。照明光4が透明
基板1aに入射されると、その入射光のうち、透明基板
1a上の画素電極3aを通過した光のみが画像形成に寄
与し、画素電極3a以外の配線,素子等5の光の透過し
ない部分に照射された光は反射されて、画像形成に寄与
しないようになっている。In FIG. 7, reference numeral 1a denotes a transparent substrate on the light source side A, and 1b denotes a transparent substrate on the display screen side B which is disposed relatively to the transparent substrate 1a. 2
Is a liquid crystal layer formed by filling liquid crystal between the opposing transparent substrates 1a and 1b, and 3a is a pixel electrode arranged in a matrix on the surface of the transparent substrate 1A on the liquid crystal layer 2 side. By applying a voltage to a specific electrode, the light transmittance of the liquid crystal at that location is changed, and an image is displayed by the illumination light 4 from behind, that is, a set of transmitted light points of the backlight. Reference numeral 3b denotes a common electrode, 5 denotes the same surface as the pixel electrode 3a, portions other than the pixel electrode 3a through which light does not transmit, such as wiring and elements, 6 denotes a deflecting plate, and 7 denotes an alignment film. When the illuminating light 4 is incident on the transparent substrate 1a, of the incident light, only the light that has passed through the pixel electrode 3a on the transparent substrate 1a contributes to image formation, and the wiring and elements 5 other than the pixel electrode 3a The light applied to the portion through which light does not pass is reflected and does not contribute to image formation.
【0004】上記図7に示す構成においては、入射光が
有効に利用されず、画面が暗くなるという問題があり、
この開口率が小さくなるという問題は、液晶表示装置の
カラー化、高精細化に伴い、配線,素子等5の光の透過
しない部分の面積比率が増大するため一層顕著に現れて
くる。この問題を解決するために、これまでは主として
照明光源の消費電力を大きくし、画面を明るくする方法
が採られてきたが、携帯用の小型電子機器等における表
示装置としては、消費電力を極力抑える必要があり、照
明光源の消費電力を増加させる事なくこの問題を解決す
る方法が要求され、図8に示すように、透明基板1aの
光源側表面近傍にマイクロレンズアレイ8を形成し、入
射光を画素電極3a上に集光させて見かけ上の開口率を
向上させ、画面表示を明るくすることが提案されている
(例えば、特開昭60ー165623,特開平2ー18
16,特開平2ー89025,特開平2−25190
2,特開平2−257119)。この場合のマイクロレ
ンズの形成方法は、一般のホトリソグラフィやリフトオ
フ、メタルマスク、イオン注入等の技術によって行われ
ている。なお、図8において、図7と同符号のものは同
じものを示す。The configuration shown in FIG. 7 has a problem that the incident light is not effectively used and the screen becomes dark.
The problem that the aperture ratio is reduced becomes more prominent because the area ratio of a portion of the liquid crystal display device 5 that does not transmit light, such as wirings and elements 5, increases with color and higher definition. In order to solve this problem, a method of increasing the power consumption of the illumination light source and brightening the screen has been adopted so far. However, as a display device in a portable small electronic device or the like, the power consumption is minimized. There is a need for a method of solving this problem without increasing the power consumption of the illumination light source. As shown in FIG. 8, a microlens array 8 is formed near the light source side surface of the transparent substrate 1a, It has been proposed to condense light on the pixel electrode 3a to improve the apparent aperture ratio and brighten the screen display (for example, JP-A-60-165623, JP-A-2-18).
16, JP-A-2-89025, JP-A-2-25190
2, JP-A-2-257119). In this case, the microlens is formed by a general technique such as photolithography, lift-off, metal mask, or ion implantation. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 7 indicate the same components.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、見かけ
上の開口率を向上させるために、マイクロレンズアレイ
8を透明基板1aの光源側Aに形成した場合、マイクロ
レンズアレイ8への入射光がすべて透明基板1aに垂直
な光線の場合は、図9(a)に示すように、ほとんどす
べての入射光が対応する画素電極3a上に集光されるた
め、マイクロレンズアレイ8を用いない場合に比べて明
るい画面の液晶表示装置が得られる。しかしながら、実
際には透明基板1aへの入射光は入射角が垂直な場合ば
かりではなく、斜めから入射する場合も多い。特に、画
面全体の明るさが均一になるように透明基板1aと光源
間に図示しない反射板や散乱板を設けた場合には、透明
基板1aに対する入射光はさまざまな方向からの散乱光
となる。従ってこの場合には、図9(b)に示すよう
に、1つのマイクロレンズに対して1つの焦点が定まら
ないことから集光されないことになる。これは、マイク
ロレンズアレイ8を透明基板1aの光源側Aの表面近傍
に形成した場合には、透明基板1aの厚み寸法500〜
1000μmが各画素電極3a間のピッチ50〜100
μmに比べて大きく、このため、マイクロレンズアレイ
8と画素電極3aとの間の距離dと、マイクロレンズア
レイ8のレンズ間ピッチxとの比d/xが5を超える値
となり、散乱光からなる入射光を画素電極3a上に有効
に集光させることができないからである。このように、
焦点を結ぶべき画素電極3aとマイクロレンズアレイ8
との距離dが、マイクロレンズ間ピッチxに比べて大き
い場合には、各マイクロレンズと画素電極3aが1対1
に対応せず、散乱光からなる入射光を画素電極3a上に
有効に集光させることができない問題点を有していた。As described above, when the microlens array 8 is formed on the light source side A of the transparent substrate 1a in order to improve the apparent aperture ratio, the light incident on the microlens array 8 is increased. Are all light beams perpendicular to the transparent substrate 1a, almost all incident light is condensed on the corresponding pixel electrode 3a as shown in FIG. A liquid crystal display device having a brighter screen than that of the liquid crystal display device can be obtained. However, actually, the incident light on the transparent substrate 1a is often incident not only when the incident angle is vertical but also obliquely. In particular, when a not-shown reflector or scattering plate is provided between the transparent substrate 1a and the light source so that the brightness of the entire screen is uniform, the incident light on the transparent substrate 1a is scattered light from various directions. . Therefore, in this case, as shown in FIG. 9B, one focus is not determined for one microlens, so that no light is collected. This is because when the microlens array 8 is formed near the surface on the light source side A of the transparent substrate 1a, the thickness dimension of the transparent substrate 1a is 500 to
1000 μm is the pitch 50-100 between each pixel electrode 3a
Therefore, the ratio d / x of the distance d between the microlens array 8 and the pixel electrode 3a to the pitch x between the lenses of the microlens array 8 becomes a value exceeding 5, and the scattered light This is because the incident light cannot be effectively focused on the pixel electrode 3a. in this way,
Pixel electrode 3a to be focused and microlens array 8
Is greater than the pitch x between the microlenses, each microlens and the pixel electrode 3a have a one-to-one correspondence.
However, there is a problem that incident light composed of scattered light cannot be effectively focused on the pixel electrode 3a.
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
入射光が散乱光であっても、該入射光を簡単な構成で確
実に画素電極上に有効に集光することができるマイクロ
レンズアレイを有する液晶表示装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art,
It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having a microlens array capable of effectively condensing incident light on a pixel electrode with a simple configuration even if the incident light is scattered light.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光源と、該光源側と表示画面側との一対
の相対する透明基板と、該透明基板に前記光源の照射光
を集光して通過させるレンズ間ピッチ一定に形成された
マイクロレンズアレイと、前記透明基板間に、液晶層を
介挿するとともに前記マイクロレンズアレイを通過した
光を受光するようにマトリックス状に配列形成された画
素電極とを備え、前記画素電極に対する印加電圧を変化
させて前記液晶層を通過する光量を制御して画像表示を
行う液晶表示装置において、前記マイクロレンズアレイ
を前記光源側の透明基板の液晶層側の面に形成し、該形
成したマイクロレンズアレイと前記画素電極との間の距
離dと、前記マイクロレンズアレイのレンズ間ピッチx
との比d/xを、5以下であるように構成したものであ
る。To achieve the above object, the present invention provides a light source, a pair of opposing transparent substrates on the light source side and the display screen side, and irradiating the transparent substrate with light emitted from the light source. A microlens array formed at a constant pitch between lenses for condensing and passing, and a liquid crystal layer is interposed between the transparent substrates and formed in a matrix to receive light passing through the microlens array. A liquid crystal display device comprising a pixel electrode, and controlling the amount of light passing through the liquid crystal layer by changing the voltage applied to the pixel electrode to display an image. A distance d between the formed microlens array and the pixel electrode, and a pitch x between lenses of the microlens array.
Is set to be 5 or less.
【0008】また、光源と、該光源側と表示画面側との
一対の相対する透明基板と、該透明基板に前記光源の照
射光を集光して通過させるレンズ間ピッチ一定に形成さ
れたマイクロレンズアレイと、前記透明基板間に、液晶
層を介挿するとともに前記マイクロレンズアレイを通過
した光を受光するようにマトリックス状に配列形成され
た画素電極とを備え、前記画素電極に対する印加電圧を
変化させて前記液晶層を通過する光量を制御して画像表
示を行う液晶表示装置において、前記マイクロレンズア
レイを前記光源側の透明基板の液晶層側の面に形成し、
該形成したマイクロレンズアレイと前記画素電極との両
者間に該両者間を任意の距離に設定可能な透明中間層を
形成し、該透明中間層の厚さを含む前記マイクロレンズ
アレイと画素電極との間の距離dと、前記マイクロレン
ズアレイのレンズ間ピッチxとの比d/xを、5以下で
あるように構成したものである。Further, a light source, a pair of opposing transparent substrates on the light source side and the display screen side, and a micro-pitch formed at a constant pitch between lenses for condensing and passing the irradiation light of the light source on the transparent substrate. A lens array, and a pixel electrode interposed between the transparent substrates and arranged in a matrix so as to receive light passing through the microlens array while interposing a liquid crystal layer, and applying a voltage to the pixel electrode. In a liquid crystal display device that performs image display by controlling the amount of light passing through the liquid crystal layer by changing, the microlens array is formed on the surface of the transparent substrate on the light source side on the liquid crystal layer side,
Forming a transparent intermediate layer between the formed microlens array and the pixel electrode that can be set to any distance between the microlens array and the pixel electrode, the microlens array including the thickness of the transparent intermediate layer and the pixel electrode, And the ratio d / x between the distance d between them and the pitch x between the lenses of the microlens array is 5 or less.
【0009】そして、前記マイクロレンズアレイと画素
電極との間の距離dと、前記マイクロレンズアレイのレ
ンズ間ピッチxとの比d/xを、1以上3以下に構成す
ることが好ましい。It is preferable that the ratio d / x between the distance d between the microlens array and the pixel electrode and the pitch x between the lenses of the microlens array is 1 or more and 3 or less.
【0010】[0010]
【作用】上記構成としたことにより、入射光として透明
基板に対して垂直光が入射した場合はもちろんのこと、
さまざまな入射角を有する散乱光が入射した場合におい
ても、各マイクロレンズを通過した光の大部分は対応す
る画素電極上に有効に集光されることが後述する実験に
より確認され、前記従来技術のマイクロレンズアレイを
透明基板の光源側表面近傍に形成した場合に比べて、画
素電極上で少なくとも2倍以上の照度が得られることが
確認された。With the above arrangement, not only the case where vertical light is incident on the transparent substrate as incident light, but also
Even when scattered light having various incident angles is incident, it is confirmed by an experiment described later that most of the light passing through each microlens is effectively condensed on the corresponding pixel electrode. It was confirmed that illuminance at least twice or more was obtained on the pixel electrode as compared with the case where the microlens array was formed near the light source side surface of the transparent substrate.
【0011】そして、同実験において、マイクロレンズ
アレイと画素電極との間の距離dと、マイクロレンズア
レイのレンズ間ピッチxとの比d/x(以下、単にアス
ペクト比d/xという)のより好ましい値は、光源光の
入射角度分布や使用するマイクロレンズの特性にもよる
が、1以上3以下が好ましく、一方、アスペクト比が5
を超えた場合には、斜めからの入射光が対応する画素電
極以外の部分に到達し、結果としてマイクロレンズアレ
イが有効に作用しないため好ましくないことも確認され
た。In the same experiment, the ratio d / x of the distance d between the microlens array and the pixel electrode to the pitch x between the lenses of the microlens array (hereinafter, simply referred to as the aspect ratio d / x) is calculated. The preferred value depends on the incident angle distribution of the light source light and the characteristics of the microlens used, but is preferably 1 or more and 3 or less, while the aspect ratio is 5 or less.
It is also confirmed that, when the value exceeds, the obliquely incident light reaches portions other than the corresponding pixel electrodes, and as a result, the microlens array does not work effectively.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図6を参
照して説明する。図1は本発明の第1の実施例の液晶表
示装置の断面の一部分を示す図、図2は図1の構成に対
応する実験用のマイクロレンズアレイ基板の断面図、図
3は前記図8の構成に対応する実験用のマイクロレンズ
アレイ基板の断面図、図4はアスペクト比d/xと画素
電極における光の透過量との関係を示すグラフ、図5は
図1における入射光の光路の例を示す図、図6は本発明
の第2の実施例の液晶表示装置の断面の一部分を示す図
である。図中、図7ないし図9と同符号のものは同じも
のを示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a view showing a part of a cross section of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross sectional view of an experimental microlens array substrate corresponding to the configuration of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the aspect ratio d / x and the amount of light transmitted through the pixel electrode, and FIG. 5 is a diagram showing the optical path of incident light in FIG. FIG. 6 is a view showing an example, and FIG. 6 is a view showing a part of a cross section of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. In the drawing, the same reference numerals as those in FIGS. 7 to 9 indicate the same components.
【0013】図1において、マイクロレンズアレイ8は
透明基板1aの液晶層2側の面上に形成される。マイク
ロレンズの形成方法は前記従来の方法と同様である。9
はマイクロレンズアレイ8と画素電極3aとの間を任意
の距離に設定可能にするとともに、画素電極3aや駆動
回路のための配線等の形成表面を平滑にしてそれらが容
易に形成できるように、マイクロレンズアレイ8と画素
電極3aとの間に設けられた透明中間層である。透明中
間層9は、本実施例においては光透過率の高い熱硬化性
の樹脂が使用され、この樹脂をマイクロレンズ8上に塗
布した後硬化させ、所望の厚さ(本実施例の場合、マイ
クロレンズアレイ8と画素電極3aとの間の距離に同
じ)dを形成した。この厚さdの確保のために、樹脂を
塗布した後硬化させる工程を複数回繰り返すようにして
も良い。所望の厚さdと平滑な表面を有する透明中間層
9を形成した後、透明中間層9の液晶層2側の面に、画
素電極3aや駆動回路のための配線等が形成される。本
実施例においては透明基板1aの厚さは700μm、透
明中間層9の厚さd=100μm、マイクロレンズアレ
イ8のレンズ間ピッチx=は80μmであり、アスペク
ト比d/x=1.25に設定されている。In FIG. 1, a microlens array 8 is formed on the surface of the transparent substrate 1a on the liquid crystal layer 2 side. The method of forming the microlens is the same as the conventional method. 9
In order to make it possible to set the distance between the microlens array 8 and the pixel electrode 3a at an arbitrary distance, and to smooth the surface on which the pixel electrode 3a and the wiring for the drive circuit are formed, they can be easily formed. This is a transparent intermediate layer provided between the microlens array 8 and the pixel electrode 3a. In the present embodiment, the transparent intermediate layer 9 is made of a thermosetting resin having a high light transmittance. The resin is applied on the microlens 8 and then cured to a desired thickness (in the case of the present embodiment, D), which is the same as the distance between the microlens array 8 and the pixel electrode 3a. In order to secure the thickness d, the step of applying and curing the resin may be repeated a plurality of times. After forming the transparent intermediate layer 9 having a desired thickness d and a smooth surface, a pixel electrode 3a, wiring for a driving circuit, and the like are formed on the surface of the transparent intermediate layer 9 on the liquid crystal layer 2 side. In this embodiment, the thickness of the transparent substrate 1a is 700 μm, the thickness d of the transparent intermediate layer 9 is 100 μm, the pitch x between the lenses of the microlens array 8 is 80 μm, and the aspect ratio d / x = 1.25. Is set.
【0014】上記図1に示す実施例は、以下図2,図3
を参照して説明する実験に基づいて設定されたものであ
る。実験はアスペクト比d/xと画素電極3aを透過す
る透過量との関係を得ることを目的としたもので、アス
ペクト比d/xをいくつか変えたマイクロレンズアレイ
基板を試作した。図2に示すマイクロレンズアレイ基板
は、図1に示す液晶表示装置を簡略化したもので、画素
電極3aおよび配線,素子等5の代わりに、レンズ間ピ
ッチxと同一ピッチyの光の透過する開口部3a´と透
過しない遮光部5´とを設け、透明基板1b,液晶層
2,共通電極3b,偏向板6,配向膜7は省いてある。
この様な構成において、透明基板1aの厚さを700μ
m、透明中間層9の厚さdを100μmとし、マイクロ
レンズ間ピッチxを20,50,100,200μmに
変えた4種類を試作した。The embodiment shown in FIG. 1 is described below with reference to FIGS.
Are set based on experiments described with reference to FIG. The purpose of the experiment was to obtain the relationship between the aspect ratio d / x and the amount of transmission through the pixel electrode 3a, and microlens array substrates having different aspect ratios d / x were prototyped. The microlens array substrate shown in FIG. 2 is a simplified version of the liquid crystal display device shown in FIG. 1, and transmits light having the same pitch y as the lens pitch x instead of the pixel electrodes 3 a and the wirings and elements 5. An opening 3a 'and a light-shielding portion 5' that does not transmit light are provided, and the transparent substrate 1b, the liquid crystal layer 2, the common electrode 3b, the deflecting plate 6, and the alignment film 7 are omitted.
In such a configuration, the thickness of the transparent substrate 1a is set to 700 μm.
m, the thickness d of the transparent intermediate layer 9 was set to 100 μm, and the pitch x between the microlenses was changed to 20, 50, 100, and 200 μm to produce four types of prototypes.
【0015】一方、図3に示すマイクロレンズアレイ基
板は、前記従来技術の図8に示す液晶表示装置を簡略化
したもので、前記図2と同様に、画素電極3aおよび配
線,素子等5の代わりに、光の透過する開口部3a´と
透過しない遮光部5´とを設け、透明基板1b,液晶層
2,共通電極3b,偏向板6,配向膜7を省いている。
そして、マイクロレンズアレイ8と画素電極3aとの間
の距離dに相当する透明基板1aの厚さを800μmと
し、その光源側Aの表面にマイクロレンズ間ピッチx=
80μmのマイクロレンズアレイ8を設けたもの1種類
を試作した。On the other hand, the microlens array substrate shown in FIG. 3 is a simplified version of the liquid crystal display device shown in FIG. 8 of the prior art, and, like FIG. Instead, an opening 3a 'through which light is transmitted and a light shielding portion 5' through which light is not transmitted are provided, and the transparent substrate 1b, the liquid crystal layer 2, the common electrode 3b, the deflecting plate 6, and the alignment film 7 are omitted.
The thickness of the transparent substrate 1a corresponding to the distance d between the microlens array 8 and the pixel electrode 3a is set to 800 μm, and the microlens pitch x =
One type provided with a microlens array 8 of 80 μm was prototyped.
【0016】上記試作した5種類のアスペクト比d/x
は、それぞれ5,2,1,0.5および10に対応す
る。また、画素電極3aに相当する開口部3a´の面積
は、マイクロレンズアレイ8の面積の1/5に一定と
し、さらに、マイクロレンズアレイ8の形状・屈折率等
の特性は、それぞれのマイクロレンズ間ピッチxの値に
応じて光の透過率が最大になるように設定されている。The above five prototype aspect ratios d / x
Correspond to 5, 2, 1, 0.5 and 10, respectively. The area of the opening 3a 'corresponding to the pixel electrode 3a is fixed to 1/5 of the area of the microlens array 8, and the characteristics of the microlens array 8, such as the shape and the refractive index, are different from those of the microlens array 8. The light transmittance is set to be maximum according to the value of the interval pitch x.
【0017】図4は、上記5種類のマイクロレンズアレ
イ基板に、反射板、散乱板等により散乱された蛍光灯か
らの光を照射し、開口部3a´を透過した透過光線の強
度を測定し、アスペクト比d/x=10の場合の光強度
を1としてプロットしたグラフである。このグラフか
ら、アスペクト比d/xが5以下の場合には、マイクロ
レンズアレイ8を透明基板1aの光源側Aの表面に形成
した前記従来技術の場合のおよそ2倍以上の透過量が得
られ、また、アスペクト比d/xが1以上3以下の場合
には、従来に比べて5倍以上の透過量が得られる事がわ
かる。もっとも、図4に示すグラフは上述の光源を用い
た場合の一例であり、別の角度分布を有する散乱光光源
の場合には、当然に定量的に値の若干異なるグラフにな
ると思われるが、アスペクト比d/xに対する透過量比
の変化は、どの角度分布の散乱光光源の場合でも定性的
には同様になることが容易に推定できる。この結果、ア
スペクト比d/xを5以下にすることにより、入射光を
効率的に画素電極3aに集光することができ、従来に比
べて少なくとも2倍以上の明るい画面の液晶表示装置を
得ることが可能になる。FIG. 4 shows that the above-mentioned five types of microlens array substrates are irradiated with light from a fluorescent lamp scattered by a reflector, a scattering plate, etc., and the intensity of the transmitted light transmitted through the opening 3a 'is measured. 4 is a graph in which the light intensity when the aspect ratio d / x = 10 is plotted as 1. From this graph, when the aspect ratio d / x is 5 or less, the transmission amount is about twice or more as compared with the case of the related art in which the microlens array 8 is formed on the light source side A of the transparent substrate 1a. In addition, it can be seen that when the aspect ratio d / x is 1 or more and 3 or less, the transmission amount is 5 times or more as compared with the conventional case. However, the graph shown in FIG. 4 is an example when the above-described light source is used, and in the case of a scattered light source having another angular distribution, it is considered that the graph naturally has a slightly different value quantitatively. It can be easily estimated that the change in the transmission amount ratio with respect to the aspect ratio d / x is qualitatively the same regardless of the scattered light source having any angle distribution. As a result, by setting the aspect ratio d / x to 5 or less, incident light can be efficiently condensed on the pixel electrode 3a, and a liquid crystal display device having a screen that is at least twice as bright as the conventional one can be obtained. It becomes possible.
【0018】図5は、前記図1における入射光の光路の
例で、図5(a)は入射光が透明基板1aに垂直な場合
を示す。このとき入射光はマイクロレンズアレイ8によ
って集光され、その大部分が画素電極3aを通過する。
図5(b)は入射光が散乱光の場合であるが、前述の如
くアスペクト比d/xが1.25に設定されているた
め、前記図4に示すように透過量比の値は大きく、大部
分の入射光はマイクロレンズアレイ8により画素電極3
a上に有効に集光され、配線、素子等5で反射されるこ
とが少ない。このように本実施例によれば、液晶画面の
明るさは、前記した簡単な構成にもかかわらず、マイク
ロレンズアレイ8を用いない場合に比べて大幅に向上
し、さらに、マイクロレンズアレイ8を透明基板1aの
光源側Aの表面に形成した場合に比べても少なくとも2
倍以上に向上させることが可能になった。FIG. 5 shows an example of the optical path of the incident light in FIG. 1, and FIG. 5A shows a case where the incident light is perpendicular to the transparent substrate 1a. At this time, the incident light is collected by the microlens array 8, and most of the light passes through the pixel electrode 3a.
FIG. 5B shows a case where the incident light is scattered light. Since the aspect ratio d / x is set to 1.25 as described above, the value of the transmission amount ratio is large as shown in FIG. Most of the incident light is supplied to the pixel electrode 3 by the microlens array 8.
The light is effectively condensed on a, and is less likely to be reflected by wirings, elements, and the like 5. As described above, according to the present embodiment, the brightness of the liquid crystal screen is greatly improved as compared with the case where the microlens array 8 is not used, despite the simple configuration described above. At least 2 times more than when formed on the light source side A surface of the transparent substrate 1a.
It became possible to improve more than twice.
【0019】図6に本発明の第2の実施例を示す。本実
施例は、画素電極3aを表示画面側Bの透明基板1bの
液晶層2側の面に設け、該画素電極3aと透明基板1a
の液晶層2側に設けたマイクロレンズアレイ8との距離
dを100μmに設定したものである。この距離dの確
保は、マイクロレンズアレイ8を形成している透明基板
1aと液晶層2との間に、透明フィルムを介設して透明
中間層9を形成して行われている。そして、マイクロレ
ンズアレイ8のレンズ間ピッチx=50μm、アスペク
ト比d/x=2に設定されている。本実施例によれば、
前記第1の実施例と同様に入射光が散乱光である場合で
も、アスペクト比d/xが2に設定されているため、前
記図4に示すように透過量比の値は大きく、大部分の入
射光はマイクロレンズアレイ8により画素電極3a上に
有効に集光され、配線、素子等5で反射されることが格
段に少なくなる。従って、液晶画面の明るさを、上記し
た簡単な構成でバックライトの消費電力を増加させるこ
となく、少なくとも前記従来の5倍以上に向上させるこ
とが可能である。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the pixel electrode 3a is provided on the surface of the transparent substrate 1b on the display screen side B on the liquid crystal layer 2 side, and the pixel electrode 3a and the transparent substrate 1a are provided.
The distance d from the microlens array 8 provided on the liquid crystal layer 2 side is set to 100 μm. This distance d is ensured by forming a transparent intermediate layer 9 with a transparent film interposed between the liquid crystal layer 2 and the transparent substrate 1a forming the microlens array 8. The pitch x between the lenses of the microlens array 8 is set to 50 μm, and the aspect ratio d / x is set to 2. According to the present embodiment,
Even when the incident light is scattered light as in the first embodiment, since the aspect ratio d / x is set to 2, the value of the transmission amount ratio is large as shown in FIG. Is effectively condensed on the pixel electrode 3a by the microlens array 8, and reflected by the wirings, elements, and the like 5 is significantly reduced. Therefore, the brightness of the liquid crystal screen can be improved at least five times or more than that of the related art without increasing the power consumption of the backlight with the simple configuration described above.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、液晶表
示装置におけるマイクロレンズアレイを、光源側の透明
基板の液晶層側の面に形成し、アスペクト比d/xの大
きさを5以下としたことにより、入射光が散乱光であっ
ても、該入射光を簡単な構成で確実に画素電極上に有効
に集光することができ、画素電極における光の透過量
を、マイクロレンズアレイを光源側の透明基板の光源側
表面に設けた従来の構成に比べて2倍以上向上させ、バ
ックライトの消費電力を増すことなく明るい画面を得る
ことができる効果を奏する。As described above, according to the present invention, the microlens array in the liquid crystal display device is formed on the surface of the transparent substrate on the light source side on the liquid crystal layer side, and the size of the aspect ratio d / x is 5 or less. Thus, even if the incident light is scattered light, the incident light can be effectively focused on the pixel electrode with a simple configuration, and the amount of light transmitted through the pixel electrode can be reduced by the micro lens array. Is more than doubled as compared with the conventional configuration provided on the light source side surface of the transparent substrate on the light source side, so that a bright screen can be obtained without increasing the power consumption of the backlight.
【図1】本発明の第1の実施例の液晶表示装置の断面の
一部分を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a part of a cross section of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の構成に対応する実験用のマイクロレンズ
アレイ基板の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an experimental microlens array substrate corresponding to the configuration of FIG.
【図3】図8の構成に対応する実験用のマイクロレンズ
アレイ基板の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an experimental microlens array substrate corresponding to the configuration of FIG. 8;
【図4】アスペクト比d/xと画素電極における光の透
過量との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between an aspect ratio d / x and an amount of light transmitted through a pixel electrode.
【図5】図1における入射光の光路の例を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an example of an optical path of incident light in FIG.
【図6】本発明の第2の実施例の液晶表示装置の断面の
一部分を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a part of a cross section of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】従来のマイクロレンズを使用しない液晶表示装
置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device without using microlenses.
【図8】従来のマイクロレンズを使用した液晶表示装置
の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a conventional microlens.
【図9】従来の液晶表示装置における入射光の光路の例
を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an optical path of incident light in a conventional liquid crystal display device.
1a,1b…透明基板、2…液晶層、3a…画素電極、
3b…共通電極、4…照明光、5…配線,素子等、6…
偏向板、7…配向膜、8…マイクロレンズアレイ、9…
透明中間層、A…光源側、B…表示画面側。1a, 1b: transparent substrate, 2: liquid crystal layer, 3a: pixel electrode,
3b: common electrode, 4: illumination light, 5: wiring, element, etc., 6 ...
Deflector, 7 ... Orientation film, 8 ... Micro lens array, 9 ...
Transparent intermediate layer, A: light source side, B: display screen side.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 宗久 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所 生産技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平3−248125(JP,A) 特開 昭62−203126(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 - 9/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Munehisa Kishimoto 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Within Hitachi, Ltd. Production Engineering Laboratory (56) References JP-A-3-248125 (JP, A) 62-203126 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G09F 9/00-9/46
Claims (4)
の相対する透明基板と、該透明基板に前記光源の照射光
を集光して通過させるレンズ間ピッチ一定に形成された
マイクロレンズアレイと、前記透明基板間に、液晶層を
介挿するとともに前記マイクロレンズアレイを透過した
光を受光するようにマトリックス状に配列形成された画
素電極とを備え、前記画素電極に対する印加電圧を変化
させて前記液晶層を通過する光量を制御して画像表示を
行う液晶表示装置において、前記マイクロレンズアレイ
を前記光源側の透明基板の液晶層側の面に形成し、該形
成したマイクロレンズアレイと前記画素電極との間の距
離dと、前記マイクロレンズアレイのレンズ間ピッチx
との比d/xが、5以下であることを特徴とする液晶表
示装置。1. A light source, a pair of opposing transparent substrates on the light source side and the display screen side, and a micro-pitch formed at a constant pitch between lenses for condensing and passing irradiation light of the light source on the transparent substrate. A lens array, and a pixel electrode interposed between the transparent substrates and having a liquid crystal layer interposed therebetween and arranged in a matrix so as to receive light transmitted through the microlens array. In a liquid crystal display device for displaying an image by changing the amount of light passing through the liquid crystal layer, the microlens array is formed on a liquid crystal layer side surface of the transparent substrate on the light source side, and the formed microlens array is formed. And a distance d between the pixel electrodes and a pitch x between lenses of the microlens array.
The liquid crystal display device has a ratio d / x of 5 or less.
の相対する透明基板と、該透明基板に前記光源の照射光
を集光して通過させるレンズ間ピッチ一定に形成された
マイクロレンズアレイと、前記透明基板間に、液晶層を
介挿するとともに前記マイクロレンズアレイを通過した
光を受光するようにマトリックス状に配列形成された画
素電極とを備え、前記画素電極に対する印加電圧を変化
させて前記液晶層を通過する光量を制御して画像表示を
行う液晶表示装置において、前記マイクロレンズアレイ
を前記光源側の透明基板の液晶層側の面に形成し、該形
成したマイクロレンズアレイと前記画素電極との両者間
に該両者間を任意の距離に設定可能な透明中間層を形成
し、該透明中間層の厚さを含む前記マイクロレンズアレ
イと画素電極との間の距離dと、前記マイクロレンズア
レイのレンズ間ピッチxとの比d/xが、5以下である
ことを特徴とする液晶表示装置。2. A light source, a pair of opposing transparent substrates on the light source side and the display screen side, and a micro-pitch formed at a constant pitch between lenses for condensing and passing irradiation light of the light source on the transparent substrate. A lens array, and a pixel electrode interposed between the transparent substrates and arranged in a matrix so as to receive light passing through the microlens array while interposing a liquid crystal layer, and applying a voltage to the pixel electrode. In a liquid crystal display device for displaying an image by changing the amount of light passing through the liquid crystal layer, the microlens array is formed on a liquid crystal layer side surface of the transparent substrate on the light source side, and the formed microlens array is formed. Forming a transparent intermediate layer between the pixel electrode and the pixel electrode, wherein the transparent intermediate layer can be set at an arbitrary distance between the two and the pixel electrode. A ratio d / x between a distance d of the lens and a pitch x between lenses of the microlens array is 5 or less.
の間の距離dと、前記マイクロレンズアレイのレンズ間
ピッチxとの比d/xが、1以上3以下である請求項1
または2記載の液晶表示装置。3. The ratio d / x of a distance d between the microlens array and the pixel electrode to a pitch x between lenses of the microlens array is 1 or more and 3 or less.
Or the liquid crystal display device according to 2.
複数のレンズからなるマイクロレンズアレイを有する第
二の基板と、該第一の基板と該第二の基板との間に充填
された液晶層とを有し、該マイクロレンズアレイと該画
素電極との間の距離dと、該マイクロレンズアレイのレ
ンズ間ピッチxとの比d/xを5以下 となるように形成
したことを特徴とする液晶表示装置。 4. A first substrate having a plurality of pixel electrodes,
A second lens having a microlens array including a plurality of lenses;
Filling between the second substrate and the first substrate and the second substrate
A liquid crystal layer, the microlens array and the pixel
The distance d between the microlens array and the distance d
Formed so that the ratio d / x to the pitch x between the lenses is 5 or less.
A liquid crystal display device characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30906391A JP3268319B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30906391A JP3268319B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Liquid crystal display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05143004A JPH05143004A (en) | 1993-06-11 |
| JP3268319B2 true JP3268319B2 (en) | 2002-03-25 |
Family
ID=17988437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30906391A Expired - Lifetime JP3268319B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Liquid crystal display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268319B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3397287B2 (en) * | 1997-03-27 | 2003-04-14 | 株式会社アドバンスト・ディスプレイ | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30906391A patent/JP3268319B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05143004A (en) | 1993-06-11 |
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