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JP2705652B2 - Transmissive liquid crystal display - Google Patents

Transmissive liquid crystal display

Info

Publication number
JP2705652B2
JP2705652B2 JP7193558A JP19355895A JP2705652B2 JP 2705652 B2 JP2705652 B2 JP 2705652B2 JP 7193558 A JP7193558 A JP 7193558A JP 19355895 A JP19355895 A JP 19355895A JP 2705652 B2 JP2705652 B2 JP 2705652B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display device
light guide
total reflection
crystal panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7193558A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0943583A (en
Inventor
宗生 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7193558A priority Critical patent/JP2705652B2/en
Publication of JPH0943583A publication Critical patent/JPH0943583A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2705652B2 publication Critical patent/JP2705652B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、視角依存性を改善
した広範囲な視野角を持つ透過型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 transmission type liquid crystal display device having a wide viewing angle and improved viewing angle dependency.

【0002】[0002]

【従来の技術】透過型液晶表示装置は、フラットパネル
ディスプレイに代表される表示素子であり、軽く、薄
く、低消費電力であることからOA用機器、車載用テレ
ビ、カーナビゲーション,ビデオカメラ用のモニタとし
て、幅広く使用されてきている。しかし、大きな問題と
して、視野角依存が大きいことが挙げられる。視野角依
存とは、例えば、ある斜め方向から見ると本来黒で表示
されるべきものが白っぽく見えたり、階調性が崩れるこ
とで、観察者に不快を与える表示となる。従って、どの
方向からみても黒表示が白っぽくならず、階調性が崩れ
ていない透過型液晶表示装置が要求されている。
2. Description of the Related Art A transmissive liquid crystal display device is a display element represented by a flat panel display, and is light, thin, and consumes low power, so that it is used for OA equipment, in-vehicle television, car navigation, and video cameras. It has been widely used as a monitor. However, a major problem is that viewing angle dependence is large. The viewing angle dependence is, for example, a display that should be displayed in black when viewed from a certain oblique direction, looks whitish or loses the gradation, thereby giving a viewer discomfort. Therefore, there is a demand for a transmissive liquid crystal display device in which black display is not whitish in any direction and gradation is not lost.

【0003】図8は、一般のLCDで広視野角化したも
のではない従来の液晶表示装置の部分断面図である。こ
の透過型液晶表示装置は、面光源201と、液晶パネル
210と、偏光板202、207で構成される。面光源
201は、冷陰極型蛍光ランプと導光板などにより構成
されたものであり、また、液晶パネル210は、透明ガ
ラス基板上にマトリクス状に薄膜トランジスタ(TF
T)と透明画素電極が配置されたアクティブマトリクス
基板203、ツイスト角がほぼ90°のツイステッドネ
マティック(TN)液晶204、透明共通電極やカラー
フィルタが形成されたカラーフィルタ基板205、両基
板203、205を接着するとともに液晶を封止するシ
ール剤206で構成され、偏光板202、207は透過
軸を90°ずらして(ノーマリーホワイトモードの場
合)液晶パネル210を挟んでいる。
FIG. 8 is a partial sectional view of a conventional liquid crystal display device which is not a general LCD having a wide viewing angle. This transmission type liquid crystal display device includes a surface light source 201, a liquid crystal panel 210, and polarizing plates 202 and 207. The surface light source 201 includes a cold cathode fluorescent lamp, a light guide plate, and the like. The liquid crystal panel 210 has a thin film transistor (TF) formed in a matrix on a transparent glass substrate.
T) and an active matrix substrate 203 on which transparent pixel electrodes are arranged, a twisted nematic (TN) liquid crystal 204 having a twist angle of about 90 °, a color filter substrate 205 on which a transparent common electrode and a color filter are formed, and both substrates 203 and 205 The polarizing plates 202 and 207 sandwich the liquid crystal panel 210 with the transmission axes shifted by 90 ° (in the case of the normally white mode).

【0004】このように構成された液晶表示装置におい
て、カラーフィルタ基板205上の共通電極には一定の
電圧が、またアクティブマトリクス基板203上の透明
画素電極には表示すべき画素データに応じた電圧が印加
される。それにより両電極間の液晶のねじれ状態が変更
され、偏光板202、207との組み合わせで各画素電
極部分を通過する光の強度が変調される。
In the liquid crystal display device having such a configuration, a constant voltage is applied to the common electrode on the color filter substrate 205, and a voltage corresponding to pixel data to be displayed is applied to the transparent pixel electrode on the active matrix substrate 203. Is applied. As a result, the twisted state of the liquid crystal between both electrodes is changed, and the intensity of light passing through each pixel electrode portion is modulated in combination with the polarizing plates 202 and 207.

【0005】液晶表示装置に使われる液晶の性質には屈
折率異方性があるため、視野角が大きくなると、階調の
逆転やコントラスト比の低下が起こり、表示品質が著し
く低下する。例えば、上述の液晶表示装置では、下方向
10°を越えると階調逆転が起こり、また、上20°、
下50°を越えるとコントラスト比が10以下に低下す
る。ここで、階調逆転とは、正面で認識する本来の階調
の順番が、ある斜め方向からみた場合に逆になることで
あり、コントラスト比とは、白表示/黒表示である。
Since the properties of the liquid crystal used in the liquid crystal display device have a refractive index anisotropy, when the viewing angle is increased, the reversal of the gradation and the decrease of the contrast ratio occur, and the display quality is remarkably deteriorated. For example, in the above-described liquid crystal display device, when the angle exceeds 10 ° in the downward direction, the grayscale inversion occurs.
If the angle exceeds 50 °, the contrast ratio decreases to 10 or less. Here, the grayscale inversion means that the original grayscale order recognized from the front is reversed when viewed from a certain oblique direction, and the contrast ratio is white display / black display.

【0006】そこで、この種液晶表示装置の視野角依存
性を改善するべく各種の提案がなされている。図9は、
特開昭61−284731号公報にて提案された視野角
改善液晶表示装置の断面図である(以下、これを第1の
従来技術という)。図9に示されるように、走査電極3
03aが形成された走査電極基板303と、信号電極3
05aの形成された信号電極基板305とが液晶30
4、封止剤306を介して対向配置されており、これら
により液晶パネル310が構成されている。液晶パネル
310の光源側および表示面側には偏光板302、30
7が配置されている。そして偏光板302の光源側に
は、液晶パネル310の面に対しほぼ垂直な光成分のみ
を透過させるコリメータ311が配置され、偏光板30
7上には画素毎に設けられたマイクロレンズ308が配
置されている。コリメータ311は光透過部と遮断部を
何層にも積層し、積層方向に垂直に切断することでルー
バーを作成している。
Therefore, various proposals have been made to improve the viewing angle dependence of this type of liquid crystal display device. FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a viewing angle improving liquid crystal display device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-284731 (hereinafter referred to as a first prior art). As shown in FIG.
The scanning electrode substrate 303 on which the first electrode 03a is formed and the signal electrode 3
And the signal electrode substrate 305 on which the liquid crystal 30 is formed.
4. They are arranged to face each other with the sealant 306 interposed therebetween, and these constitute a liquid crystal panel 310. The polarizing plates 302 and 30 are provided on the light source side and the display surface side of the liquid crystal panel 310.
7 are arranged. A collimator 311 that transmits only a light component substantially perpendicular to the surface of the liquid crystal panel 310 is disposed on the light source side of the polarizing plate 302.
A microlens 308 provided for each pixel is disposed on 7. The collimator 311 forms a louver by laminating a light transmitting portion and a blocking portion in multiple layers, and cutting the layer perpendicularly to the laminating direction.

【0007】この液晶表示装置では、光源からの光のう
ちほぼ平行な光をコリメータ311によりとりだし、液
晶パネル310からの出射光の各画素毎に配置したマイ
クロレンズ308を偏光板307上に配置して光を拡散
させることにより視野角を広げている。
In this liquid crystal display device, substantially parallel light among the light from the light source is extracted by a collimator 311, and a microlens 308 arranged for each pixel of the light emitted from the liquid crystal panel 310 is arranged on a polarizing plate 307. The light is diffused to increase the viewing angle.

【0008】しかし、光源からの光をコリメータ311
によって指向性を強くする際、コリメータ311の遮光
部による光の損失が大きい。また、コリメータ311の
厚みが加わるため液晶表示装置の更なる薄型化には向か
ない。光の損失を少なくするため、また、なるべく薄く
したい場合に遮光部を少なくすると、ほぼ平行光にはな
らず、次に説明するような現象を起こす。
However, the light from the light source is transmitted to the collimator 311.
When the directivity is strengthened by this, light loss due to the light shielding portion of the collimator 311 is large. Further, since the thickness of the collimator 311 is increased, it is not suitable for further reducing the thickness of the liquid crystal display device. If the number of light-shielding portions is reduced in order to reduce the loss of light or to reduce the thickness as much as possible, almost no parallel light is generated, and the following phenomenon occurs.

【0009】図10にあるように、信号電極305aか
らある集光角を持って放出された光は、信号電極基板3
05内および偏光板307で広がる。そのため、本来、
cの部分で観察されるべき光がdの範囲にまで広がり、
マイクロレンズ308の曲面で屈折、鏡面でなければ散
乱も起き、dの範囲で視認される。この表示ボケは信号
電極305aからマイクロレンズ308までの距離Lが
大きいほど著しくなる。
As shown in FIG. 10, light emitted from the signal electrode 305a at a certain converging angle is reflected on the signal electrode substrate 3
05 and spread by the polarizing plate 307. Therefore, originally,
The light to be observed at part c spreads to the range of d,
Refraction occurs on the curved surface of the microlens 308, and scattering occurs if the surface is not a mirror surface. This display blur increases as the distance L from the signal electrode 305a to the microlens 308 increases.

【0010】図11は、特開昭62−56930号公報
にて提案された視野角改善液晶表示装置の断面図である
(以下、これを第2の従来技術という)。これは、第1
の従来技術のコリメータ311を表示面側に設けたもの
である。偏光板307上にコリメータ311が配置さ
れ、その上には画素毎に設けられたマイクロレンズ30
8が配置されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a viewing angle improving liquid crystal display device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-56930 (hereinafter referred to as a second prior art). This is the first
The conventional collimator 311 is provided on the display surface side. A collimator 311 is disposed on a polarizing plate 307, and a microlens 30 provided for each pixel is disposed thereon.
8 are arranged.

【0011】原理も第1の従来技術と同様に、光源から
の光のうちほぼ平行な光をコリメータ311によりとり
だし、コリメータ311の前面にマイクロレンズ308
を配置して光を拡散させて視野角を広げている。
In principle, similarly to the first prior art, substantially parallel light out of light from a light source is extracted by a collimator 311 and a micro lens 308 is provided on the front surface of the collimator 311.
The light is diffused to increase the viewing angle.

【0012】この第2の従来技術も第1の従来技術と同
様に光の損失、表示ボケが生じ、液晶表示装置の薄型化
が問題となる。この場合、図12にあるように、距離
L′にコリメータ311が含まれるため、第1の従来技
術よりも表示ボケはさらに著しくなる。
In the second prior art, as in the first prior art, light loss and display blur occur, and there is a problem in making the liquid crystal display device thinner. In this case, as shown in FIG. 12, since the collimator 311 is included in the distance L ′, the display blur becomes more remarkable than in the first related art.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図8の一般のLCDの
広視野角化したものではない従来の液晶表示装置は視野
角が狭く、液晶パネル210の法線からずれるほどリタ
デーションの違いにより階調性が崩れてしまい、コント
ラスト比の低下が生じ、広視野角な表示を得られない欠
点があった。
The conventional liquid crystal display device shown in FIG. 8, which is not a general LCD having a wide viewing angle, has a narrow viewing angle, and the gradation deviates from the normal line of the liquid crystal panel 210 due to the difference in retardation. There is a drawback that the display performance is lost, the contrast ratio is reduced, and a display with a wide viewing angle cannot be obtained.

【0014】図9、図11の視野角依存性改善案である
第1、第2の従来技術では、表示位置とマイクロレンズ
308との距離が大きいため、表示ボケが起きるという
問題点があった。表示ボケは、光がある角度をもって
放射されるため、表示位置からレンズ面までの距離に応
じて広がる、レンズ面での散乱、視点への屈折によっ
て視認される、ことによって起こる。また、コリメータ
311は液晶表示装置の薄型化の障害となる。
The first and second prior arts, which are the viewing angle dependency improvement plans of FIGS. 9 and 11, have a problem that display blur occurs because the distance between the display position and the microlens 308 is large. . Since the display blur is emitted at a certain angle, the light is spread according to the distance from the display position to the lens surface, is scattered on the lens surface, and is recognized by refraction to the viewpoint. Further, the collimator 311 hinders the thinning of the liquid crystal display device.

【0015】本発明は、これらの問題点を解決すべくな
されたものであって、その目的は、表示品質に優れた透
過型液晶表示装置を提供することである。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a transmission type liquid crystal display device having excellent display quality.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、面光源と、ギャップを介して対向
配置され、その対向面側に透明導電膜電極が形成された
一対のガラス基板と前記ギャップ内に注入された液晶と
を備える液晶パネルと、該液晶パネルの光源側および表
示側にそれぞれ配置された偏光板と、前記液晶パネルの
表示面側に配置された光拡散手段と、を有する透過型液
晶表示装置において、前記一対のガラス基板の表示面側
のガラス基板内に全反射導光路を設けたことを特徴とす
る透過型液晶表示装置が得られる。また、本発明によれ
ば、面光源と、ギャップを介して対向配置された、その
対向面側に透明導電膜電極が形成された一対のガラス基
板と前記ギャップ内に注入された液晶とを備える液晶パ
ネルと、該液晶パネルの光源側および表示面側にそれぞ
れ配置された偏光手段と、前記液晶パネルの表示面側に
配置された光拡散手段と、前記液晶パネルの前記面光源
側に配置された集光手段と、を有する透過型液晶表示装
置において、前記一対のガラス基板の表示面側のガラス
基板内に全反射導光路を設けたことを特徴とする透過型
液晶表示装置が得られる。
According to the present invention, in order to achieve the above object, according to the present invention, a pair of a surface light source and a transparent light conductive electrode formed on a surface opposite to the surface light source with a gap therebetween. A liquid crystal panel including a glass substrate and liquid crystal injected into the gap; a polarizing plate disposed on a light source side and a display side of the liquid crystal panel; and a light diffusing unit disposed on a display surface side of the liquid crystal panel And a total reflection light guide path is provided in the glass substrate on the display surface side of the pair of glass substrates. Further, according to the present invention, a surface light source, a pair of glass substrates having a transparent conductive film electrode formed on the opposite surface side, which are disposed to face each other via a gap, and a liquid crystal injected into the gap are provided. A liquid crystal panel; a polarizing unit disposed on a light source side and a display surface side of the liquid crystal panel; a light diffusing unit disposed on a display surface side of the liquid crystal panel; and a light diffusing unit disposed on the surface light source side of the liquid crystal panel. And a condensing means, wherein a total reflection light guide path is provided in the glass substrates on the display surface side of the pair of glass substrates, thereby obtaining a transmission type liquid crystal display device.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明について図面を参照して説
明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の部分断面
図を示す。この透過型液晶表示装置は、面光源101
と、液晶パネル110と、偏光板102、107と、光
拡散層108で構成されている。面光源101は、冷陰
極型蛍光ランプと、その光を面均一にするための導光板
などにより構成されたものである。また、液晶パネル1
10は、透明ガラス基板上にマトリクス状に薄膜トラン
ジスタ(TFT)と透明画素電極が配置されたアクティ
ブマトリクス基板103、ツイスト角がほぼ90°のツ
イステッドネマティック(TN)液晶104、全反射導
光路109と透明共通電極やカラーフィルタが形成され
たカラーフィルタ基板105、両基板103、105を
接着するとともに液晶を封止するシール剤106で構成
されている。光拡散層108は微細なレンズを形成させ
たマイクロレンズシート,レンチキュラーシート、微粒
子を混入させたシート、表面をランダムな凸凹に処理し
た拡散シート、内部屈折率分布型シート、回折格子層な
ど、光を屈折、散乱させるシートである。偏光板10
2、107は透過軸を90°ずらして(ノーマリーホワ
イトモードの場合)液晶パネル110と光拡散層108
を挟んでいる。ここで、偏光板107は光拡散層108
よりも直視面にしておいた方がよい。偏光板107が直
視面ということは、外光反射が半分以下に抑えられ、表
示が光拡散層108の散乱によって白けることがなく、
良好な表示品質の表示が得られる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of the first embodiment of the present invention. This transmission type liquid crystal display device has a surface light source 101.
, A liquid crystal panel 110, polarizing plates 102 and 107, and a light diffusion layer 108. The surface light source 101 includes a cold cathode fluorescent lamp and a light guide plate for making the light uniform on the surface. In addition, the liquid crystal panel 1
Reference numeral 10 denotes an active matrix substrate 103 in which thin film transistors (TFTs) and transparent pixel electrodes are arranged in a matrix on a transparent glass substrate, a twisted nematic (TN) liquid crystal 104 having a twist angle of approximately 90 °, a total reflection light guide path 109 and a transparent It is composed of a color filter substrate 105 on which a common electrode and a color filter are formed, and a sealant 106 for bonding the two substrates 103 and 105 and sealing the liquid crystal. The light diffusion layer 108 may be formed of a microlens sheet having a fine lens, a lenticular sheet, a sheet mixed with fine particles, a diffusion sheet having a random irregular surface, an internal refractive index distribution type sheet, a diffraction grating layer, or the like. Is a sheet that refracts and scatters light. Polarizing plate 10
Reference numerals 2 and 107 denote a liquid crystal panel 110 and a light diffusion layer 108 by shifting the transmission axis by 90 ° (in the case of a normally white mode).
Is sandwiched between. Here, the polarizing plate 107 is a light diffusion layer 108.
It is better to have a direct view than to. The fact that the polarizing plate 107 is a direct view surface means that external light reflection is suppressed to half or less, and the display is not whitened by scattering of the light diffusion layer 108,
Good display quality can be obtained.

【0018】カラーフィルタ基板105内に埋め込まれ
ている全反射導光路109が延びている方向は、視野角
依存のある上下と垂直方向である。これは、光拡散層1
08で上下方向に光を拡散させる場合に対応する。
The directions in which the total reflection light guide path 109 embedded in the color filter substrate 105 extends are vertical and vertical directions depending on the viewing angle. This is the light diffusion layer 1
08 corresponds to the case where light is diffused in the vertical direction.

【0019】全反射導光路109の一部斜視図を図4に
示す。材質としては、融点の高い銀、クロム、タングス
テン、タンタル、チタン等の金属を用いる。他の材質と
して、光損失を極力少なくするために、反射率の高いア
ルミをベースにした合金でも良い。成形は、まず、ガラ
ス基板上に全反射導光路109となるこれらの金属をス
パッタリングで成膜する。
FIG. 4 is a partial perspective view of the total reflection light guide path 109. As the material, a metal having a high melting point, such as silver, chromium, tungsten, tantalum, or titanium is used. As another material, an alloy based on aluminum having high reflectivity may be used in order to minimize light loss. In molding, first, these metals which become the total reflection light guide path 109 are formed on a glass substrate by sputtering.

【0020】全反射導光路109がクロム、銀の場合、
マスクとしてシリコン酸化膜を、例えばプラズマCVD
法で成膜する。次にフォトレジストを塗布し、導光路の
形に現像、そしてフッ素ガス、例えばCF4 でシリコン
酸化膜をドライエッチングを行う。その後、フォトレジ
ストを除去し、塩素ガス、例えばCl2 を使ってクロ
ム,銀の金属をドライエッチングを行い導光路の形に形
成する。
When the total reflection light guide 109 is made of chromium or silver,
Silicon oxide film as a mask, for example, plasma CVD
The film is formed by the method. Next, a photoresist is applied, developed in the form of a light guide path, and the silicon oxide film is dry-etched with a fluorine gas, for example, CF 4 . Thereafter, the photoresist is removed, and chromium and silver metals are dry-etched using chlorine gas, for example, Cl 2 to form light guide paths.

【0021】全反射導光路109がタングステン、タン
タル、チタンの場合、マスクとしてアルミ膜をスパッタ
リングで成膜する。次にフォトレジストを塗布し、導光
路の形に現像、そして塩素ガス、例えばCl2 を使って
アルミ膜をドライエッチングを行う。その後、フォトレ
ジストを除去し、フッ素ガス、例えばCF4 使ってタン
グステンなどの金属をドライエッチングを行い導光路の
形に形成する。
When the total reflection light guide path 109 is made of tungsten, tantalum or titanium, an aluminum film is formed as a mask by sputtering. Next, a photoresist is applied, developed into the shape of a light guide path, and the aluminum film is dry-etched using a chlorine gas, for example, Cl 2 . Thereafter, the photoresist is removed, and a metal such as tungsten is dry-etched using a fluorine gas, for example, CF 4 to form a light guide path.

【0022】全反射導光路109がタングステン、タン
タル、チタンの場合、マスクとしてアルミ膜をスパッタ
リングで成膜する。次にフォトレジストを塗布し、導光
路の形に現像、そして塩素ガス、例えばCl2 を使って
アルミ膜をドライエッチングを行う。その後、フォトレ
ジストを除去し、フッ素ガス、例えばCF4 を使ってタ
ングステンなどの金属をドライエッチングを行い導光路
の形に形成する。
When the total reflection light guide path 109 is made of tungsten, tantalum or titanium, an aluminum film is formed by sputtering as a mask. Next, a photoresist is applied, developed into the shape of a light guide path, and the aluminum film is dry-etched using a chlorine gas, for example, Cl 2 . Thereafter, the photoresist is removed, and a metal such as tungsten is dry-etched using a fluorine gas, for example, CF 4 to form a light guide path.

【0023】出来上がった全反射導光路109をカラー
フィルタ基板105に埋め込む方法として、溶融したガ
ラスを枠付きのステージに流し、全反射導光路109を
ガラス基板ごと漬けて、ガラス基板を再溶融させた後、
冷却してそのまま固める。カラーフィルタ基板105と
なるガラスの厚みは、強度を保つため、1から2mmで
ある。固まった後は研磨を行う。その後、全反射導光路
109と後述するブラックマトリクスとの位置合わせの
ため、ブラックマトリクス部が形成される以外の位置
に、フォトリソグラフィでフォトレジストのマーカーを
作っておく。このように作られた基板は、表面凹凸もな
く、また、全反射導光路109の膨張率をカラーフィル
タ基板105のそれに極力近づけることで温度変化によ
る変形もない。
As a method of embedding the completed total reflection light guide path 109 in the color filter substrate 105, molten glass was flowed on a stage with a frame, the total reflection light guide path 109 was immersed together with the glass substrate, and the glass substrate was melted again. rear,
Allow to cool and solidify. The thickness of the glass serving as the color filter substrate 105 is 1 to 2 mm in order to maintain strength. After hardening, polishing is performed. Thereafter, in order to align the total reflection light guide path 109 with a black matrix described later, a photoresist marker is formed by photolithography at a position other than where the black matrix portion is formed. The substrate thus manufactured does not have surface irregularities, and has no deformation due to a temperature change by making the coefficient of expansion of the total reflection light guide 109 as close as possible to that of the color filter substrate 105.

【0024】視野角依存のある上下方向の導光路の金属
部である厚みXは、図7に示してあるようにブラックマ
トリクス115で覆われた範囲内であり、10から40
μmである。ブラックマトリクス115は、カラーフィ
ルタ基板105に施されており、外交入射によるTFT
のリーク電流抑制、バックライト光漏れ防止、色彩劣化
防止などを目的として、設けられているものであり、本
発明では、このもともと存在していたブラックマトリク
ス115に全反射導光路109を隠すことができるの
で、開口率の低下は起こらない。ブラックマトリクス1
15に全反射導光路109を隠すには、全反射導光路1
09をカラーフィルタ基板105に埋め込んだ後、位置
合わせ用に付けておいたマークに合わせて、ブラックマ
トリクス115を形成する。
The thickness X, which is the metal part of the light guide path in the vertical direction depending on the viewing angle, is within the range covered by the black matrix 115 as shown in FIG.
μm. The black matrix 115 is applied to the color filter substrate 105,
The purpose of the present invention is to hide the total reflection light guide path 109 in the black matrix 115 that originally existed, for the purpose of suppressing leakage current, preventing backlight light leakage, and preventing color deterioration. As a result, the aperture ratio does not decrease. Black matrix 1
15 to hide the total reflection light guide path 109,
After embedding 09 in the color filter substrate 105, a black matrix 115 is formed in accordance with the mark provided for alignment.

【0025】液晶パネル法線方向の導光路の厚みYは、
光漏れを考えると、カラーフィルタ基板105の厚みと
同じであることが最も良い。しかし、全反射導光路10
9をカラーフィルタ基板105中に設けることで基板自
体の強度が弱まってしまう。従って、導光路の厚みY
は、カラーフィルタ基板105の直視側と面光源側の全
面が連続につながるようにカラーフィルタ基板105の
厚みよりも小さくしておく。
The thickness Y of the light guide path in the normal direction of the liquid crystal panel is
Considering light leakage, it is best that the thickness is the same as the thickness of the color filter substrate 105. However, the total reflection light guide 10
By providing 9 in the color filter substrate 105, the strength of the substrate itself is reduced. Therefore, the thickness Y of the light guide path
Is set smaller than the thickness of the color filter substrate 105 so that the entire surface of the color filter substrate 105 on the direct viewing side and the entire surface light source side is continuously connected.

【0026】図3を使って本発明の透過型液晶表示装置
の作用を説明する。全反射導光路109が無い図3
(a)の場合、カラーフィルタ基板105に形成されて
いる、カラーフィルタ112から出射される光は、カラ
ーフィルタ基板105で広がる。そのため、本来、aの
部分で観察されるべき光が、bの範囲にまで広がり、光
拡散層108での散乱、屈折、回折等によりbの範囲で
視認される。例えば、aの部分を300μm、ガラスの
厚みを1mmとした場合、光拡散層108が無い時は3
00μmの幅で視認出来るが、光拡散層108を設け、
光の出射角が30°であると、bの範囲は1455μm
(約4.8倍)となる。これは、三角関数計算で容易に
算出できる。実際に観察した状態は、斜め方向で見たと
きに起きる階調逆転は緩和されているものの、表示ボケ
となって解像度を低下させ不快を与える。
The operation of the transmission type liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 without total reflection light guide path 109
In the case of (a), light emitted from the color filter 112 formed on the color filter substrate 105 spreads on the color filter substrate 105. Therefore, the light that should be originally observed in the portion “a” spreads to the range “b” and is visually recognized in the range “b” by scattering, refraction, diffraction, and the like in the light diffusion layer 108. For example, when the portion a is 300 μm and the thickness of the glass is 1 mm, when the light diffusion layer 108 is not provided, 3
Although visible with a width of 00 μm, the light diffusion layer 108 is provided,
When the light emission angle is 30 °, the range of b is 1455 μm
(Approximately 4.8 times). This can be easily calculated by trigonometric function calculation. In the actual observation state, although the grayscale inversion that occurs when viewed in an oblique direction is mitigated, the display becomes blurred, lowering the resolution and giving discomfort.

【0027】全反射導光路109を設けた図3(b)の
場合、カラーフィルタ112から出射される光は、全反
射導光路109を反射して進む。aの部分で観察される
べき光は、全反射導光路109があるために広がらず、
光拡散層108での散乱、屈折、回折等により、本来の
幅300μmとして視認できる。全反射なので、光の損
失も少なく、表示ボケが起こらず、解像度低下を抑えら
れ、階調逆転が緩和された良好な表示が得られる。全反
射導光路109をカラーフィルタ基板105内に入れて
しまうことで、液晶表示装置が更に厚くなることはな
い。
In the case of FIG. 3B in which the total reflection light guide path 109 is provided, the light emitted from the color filter 112 is reflected by the total reflection light guide path 109 and proceeds. The light to be observed in the portion a does not spread because of the total reflection light guide path 109,
The original width of 300 μm can be visually recognized by scattering, refraction, diffraction and the like in the light diffusion layer 108. Because of total reflection, light loss is small, display blur does not occur, resolution degradation is suppressed, and good display with reduced gradation inversion is obtained. Since the total reflection light guide path 109 is inserted into the color filter substrate 105, the liquid crystal display device does not become thicker.

【0028】図2は、本発明の第2の実施の形態の面光
源101と液晶パネル110の間に、集光層111が入
ったものである。集光層111は、面光源101の拡散
光を極力、平行光にする機能をもっている。例えば、プ
リズムレンズフィルム、ルーバー等がある。また、集光
層111の機能を面光源101に含ませるものもあり、
例えば、面光源101を構成している導光板の液晶パネ
ル110側にプリズムレンズを形成するものや、導光板
の、液晶パネル110側と反対側に、光を効率よく正面
にもっていくように溝を入れるもの等がある。これらの
導光板は金型によって形成を行う。集光層111が入っ
た液晶表示装置は、液晶パネル110を垂直に透過する
光量が多くなるため、光拡散層108で拡散されると、
コントラスト比も高く、より広視野角で階調性が崩れて
いない、良好な表示を得られる。しかし、集光層111
が入った場合でも、完全な平行光は得られないので、図
3で説明したような現象により、本発明は有効となる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention in which a light-condensing layer 111 is provided between a surface light source 101 and a liquid crystal panel 110. The condensing layer 111 has a function of making the diffused light of the surface light source 101 parallel light as much as possible. For example, there are a prism lens film and a louver. In addition, there are also those in which the function of the light condensing layer 111 is included in the surface light source 101,
For example, a prism lens is formed on the liquid crystal panel 110 side of the light guide plate constituting the surface light source 101, or a groove is formed on the light guide plate on the side opposite to the liquid crystal panel 110 so that light is efficiently directed to the front. And so on. These light guide plates are formed by a mold. In the liquid crystal display device including the light-condensing layer 111, the amount of light vertically transmitted through the liquid crystal panel 110 increases.
A good display with a high contrast ratio, a wider viewing angle, and no degraded gradation can be obtained. However, the light collecting layer 111
However, perfect collimated light cannot be obtained even when the light beam enters, so that the present invention is effective due to the phenomenon described with reference to FIG.

【0029】図5は、本発明の第3の実施の形態の液晶
表示装置の全反射導光路113を示す。装置全体の構成
は図1、または図2と同じである。これは、第1の実施
の形態の上下方向の全反射導光路に加え、左右方向にも
全反射導光路を設けている。従って、碁板の目の様な形
となる。この上下方向に述びている全反射導光路113
の左右方向の金属部の厚みZは、10から50μmであ
る。従って、左右方向にも視野角依存がある場合に有効
となる。また、この第3の実施の形態は、ストライプ型
の画素配列構造が前提となっている。ストライプ型と
は、R、G、Bの各色のフィルタが縦方向に直線状に形
成されたものであり、一画素は横方向に直線的に並んだ
R、G、Bの3色を含むものである。この3色を含む画
素は、縦方向および横方向に直線状に並んで配列され
る。
FIG. 5 shows a total reflection light guide 113 of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention. The configuration of the entire apparatus is the same as FIG. 1 or FIG. In this embodiment, a total reflection light guide is provided in the left-right direction in addition to the vertical total reflection light guide in the first embodiment. Therefore, the shape becomes like the eyes of a go board. The total reflection light guide path 113 described in the vertical direction
Has a thickness Z of 10 to 50 μm in the left-right direction. Therefore, it is effective when the viewing angle also depends on the left and right direction. The third embodiment is based on the premise of a stripe-type pixel array structure. In the stripe type, filters of each color of R, G, and B are formed in a straight line in a vertical direction, and one pixel includes three colors of R, G, and B linearly arranged in a horizontal direction. . Pixels containing these three colors are arranged in a straight line in the vertical and horizontal directions.

【0030】図6は、本発明の第4の実施の形態の液晶
表示装置の全反射導光路114を示す。装置全体の構成
は図1、または図2と同じである。これは、効果として
は第3の実施の形態と同じである。この形態は、モザイ
ク型の画素配列構造が前提となっている。モザイク型と
は、一画素はR、G、Bを横方向に並べた構成を持つも
のであり、その画素が横方向には直線的に並び、上下方
向には半画素ずつずれて千鳥状に配置されている。
FIG. 6 shows a total reflection light guide path 114 of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. The configuration of the entire apparatus is the same as FIG. 1 or FIG. This is the same as the effect of the third embodiment. This mode is based on a mosaic-type pixel array structure. In the mosaic type, one pixel has a configuration in which R, G, and B are arranged in the horizontal direction, and the pixels are linearly arranged in the horizontal direction, and are shifted by half a pixel in the vertical direction in a staggered manner. Are located.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の透過型液
晶表示装置は、カラーフィルタ基板内に全反射導光路を
設けて光の広がりを抑えることにより、光拡散層を用い
た、あるいは、それに集光層を加えた広視野角液晶表示
装置で起きていた表示ボケはほとんど無くなる。
As described above, the transmission type liquid crystal display device of the present invention uses a light diffusion layer by providing a total reflection light guide path in a color filter substrate to suppress the spread of light. The display blur which has occurred in the wide-viewing-angle liquid crystal display device in which the light-collecting layer is added thereto is almost eliminated.

【0032】例えば、300μmの幅をもったものを表
示させた場合、光拡散層を用いた広視野角液晶表示装置
では、1455μmの幅で視認されてしまうが、全反射
導光路を設けることで、ほぼ、300μmの幅で視認で
きる。従って、解像度の高い、広視野角な画素を得るこ
とができる。また、全反射導光路をカラーフィルタ基板
内に入れてしまうことで、液晶表示装置が更に厚くなる
ことはない。
For example, when a display having a width of 300 μm is displayed, the liquid crystal display device having a wide viewing angle using a light diffusion layer is visually recognized at a width of 1455 μm. , Approximately 300 μm wide. Therefore, it is possible to obtain a pixel having a high resolution and a wide viewing angle. In addition, since the total reflection light guide path is placed in the color filter substrate, the liquid crystal display device does not become thicker.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の部
分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の液晶表示装置の部
分断面図である。
FIG. 2 is a partial sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】(a),(b)は本発明の効果を説明するため
の部分断面図である。
FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectional views illustrating the effect of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の全
反射導光路を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a total reflection light guide path of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態の全反射導光路を示
した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a total reflection light guide path according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態の全反射導光路を示
した図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a total reflection light guide path according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】ブラックマトリクスを説明するための部分断面
図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a black matrix.

【図8】広視野角化したものではない従来の液晶表示装
置の部分断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device without a wide viewing angle.

【図9】第1の従来技術の構成を示す液晶表示装置の部
分断面図である。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device showing a configuration of a first conventional technique.

【図10】第1の従来技術の光路を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an optical path of a first related art.

【図11】第2の従来技術の構成を示す液晶表示装置の
部分断面図である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device showing a configuration of a second conventional technique.

【図12】第2の従来技術の光路を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing an optical path according to a second conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201 面光源 102,107,202,207,302,307
偏光板 103,203 アクティブマトリクス基板 303 走査電極基板 303a 走査電極 104,204 TN液晶 304 液晶 105,205 カラーフィルタ基板 305 信号電極基板 305a 信号電極 106,206 シール剤 306 封止剤 108 光拡散層 308 マイクロレンズ 109 全反射導光路 110,210,310 液晶パネル 111 集光層 311 コリメータ 112 カラーフィルタ 113 ストライプ型全反射導光路 114 モザイク型全反射導光路
101, 201 Surface light source 102, 107, 202, 207, 302, 307
Polarizers 103, 203 Active matrix substrate 303 Scan electrode substrate 303a Scan electrode 104, 204 TN liquid crystal 304 Liquid crystal 105, 205 Color filter substrate 305 Signal electrode substrate 305a Signal electrode 106, 206 Sealant 306 Sealant 108 Light diffusion layer 308 Micro Lens 109 Total reflection light guide 110, 210, 310 Liquid crystal panel 111 Light collecting layer 311 Collimator 112 Color filter 113 Stripe type total reflection light guide 114 Mosaic type total reflection light guide

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 面光源と、ギャップを介して配向配置さ
れ、その対向面側に透明導電膜電極が形成された一対の
ガラス基板と前記ギャップ内に注入された液晶とを備え
る液晶パネルと、該液晶パネルの光源側および表示面側
にそれぞれ配置された偏光板と、前記液晶パネルの表示
面側に配置された光拡散手段と、を有する透過型液晶表
示装置において、前記一対のガラス基板の表示面側のガ
ラス基板内に全反射導光路を設けたことを特徴とする透
過型液晶表示装置。
1. A liquid crystal panel comprising: a surface light source; a pair of glass substrates oriented and disposed with a gap therebetween, a transparent conductive film electrode formed on an opposing surface thereof; and a liquid crystal injected into the gap; In a transmission type liquid crystal display device having a polarizing plate disposed on a light source side and a display surface side of the liquid crystal panel, respectively, and a light diffusing unit disposed on a display surface side of the liquid crystal panel, A transmission type liquid crystal display device, wherein a total reflection light guide path is provided in a glass substrate on a display surface side.
【請求項2】 面光源と、ギャップを介して対向配置さ
れた、その対向面側に透明導電膜電極が形成された一対
のガラス基板と前記ギャップ内に注入された液晶とを備
える液晶パネルと、該液晶パネルの光源側および表示面
側にそれぞれ配置された偏光手段と、前記液晶パネルの
表示面側に配置された光拡散手段と、前記液晶パネルの
前記面光源側に配置された集光手段と、を有する透過型
液晶表示装置において、前記一対のガラス基板の表示面
側のガラス基板内に全反射導光路を設けたことを特徴と
する透過型液晶表示装置。
2. A liquid crystal panel comprising: a surface light source; a pair of glass substrates disposed opposite to each other via a gap, having a transparent conductive film electrode formed on the opposite surface side; and a liquid crystal injected into the gap. Polarizing means disposed on the light source side and the display surface side of the liquid crystal panel, light diffusing means disposed on the display surface side of the liquid crystal panel, and light condensing disposed on the surface light source side of the liquid crystal panel, respectively. Means, wherein a total reflection light guide path is provided in the glass substrate on the display surface side of the pair of glass substrates.
【請求項3】 請求項1または2記載の透過型液晶表示
装置において、前記全反射導光路が、平行に組み込まれ
ており、平行に組み込まれた方向は視角依存のある方向
と垂直であることを特徴とする透過型液晶表示装置。
3. The transmission type liquid crystal display device according to claim 1, wherein said total reflection light guide path is incorporated in parallel, and a direction in which said parallel reflection optical path is incorporated is perpendicular to a direction depending on a viewing angle. A transmission type liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項1または2記載の透過型液晶表示
装置において、前記全反射導光路が、縦横直線に並んだ
画素配列に対応したストライプ型であることを特徴とす
る透過型液晶表示装置。
4. The transmissive liquid crystal display device according to claim 1, wherein said total reflection light guide is of a stripe type corresponding to a pixel array arranged in a vertical and horizontal straight line. .
【請求項5】 請求項1または2記載の透過型液晶表示
装置において、前記全反射導光路が、千鳥状に上下方向
に連なる画素配列に対応したモザイク型であることを特
徴とする透過型液晶表示装置。
5. The transmissive liquid crystal display device according to claim 1, wherein the total reflection light guide path is a mosaic type corresponding to a pixel array that is vertically arranged in a staggered manner. Display device.
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