JP2817735B2 - Liquid crystal device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、液晶画像表示装置
に関する。 【０００２】 【発明の概要】本発明の液晶装置は、一対の基板間に液
晶を挟持し、一方の基板上には画素電極が画素毎に配置
されてなる液晶装置において、光入射側に他方の基板を
配置し、光出射側に一方の基板を配置し、他方の基板に
は画素電極側に凸を有するマイクロレンズが画素毎に配
置されてなるようにしたので、マイクロレンズにより、
明るさを損なうことなく高いコントラスト比を有する液
晶画像表示装置を得ることができる。 【０００３】 【従来の技術】従来の液晶画像表示装置は、全黒表示し
た時に画素以外の部分からもれてくる光のためにコント
ラスト比が低下するのを改善するために、図２で示すよ
うに画素以外の部分を金属薄膜等で覆ってコントラスト
比の向上を計っていた。また、もう一つの方法として、
一対の偏光板を適当な角度に配置し、無電界時に黒表示
とし、画素以外の部分を遮光していた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、画素以外の部
分を金属薄膜等で覆ったものでは、コントラスト比は向
上するが、全白表示をした時に金属薄膜部に光の吸収お
よび散乱が存在するため明るさが低下する。無電界時に
黒表示にしたものでは、複屈折の影響で色づきが起こ
り、さらに温度によってその色づきが変化するという問
題点があった。 【０００５】そこで本発明は、このような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、明るさを低下さ
せずに高いコントラスト比が得られる液晶画像表示装置
を提供するところにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置は、第
１基板と第２基板との間に液晶を挟持し、マトリクス状
に画素を有してなる液晶装置において、前記第１基板の
内面側に各画素毎に画素電極を配置し、光入射側に位置
する前記第２基板の内面側に、前記画素電極に対して入
射光を集光するマイクロレンズを、マトリックス状に有
してなることを特徴とする。また、第１基板と第２基板
との間に液晶を挟持し、マトリクス状に画素を有してな
る液晶装置において、前記第１基板の内面側に各画素毎
に画素電極とスイッチング素子を配置し、光入射側に位
置する前記第２基板の内面側に、前記画素電極に対して
入射光を集光するマイクロレンズを、マトリックス状に
有してなることを特徴とする。 【０００７】さらに、前記マイクロレンズの液晶側に
は、前記画素電極と液晶を挟んで対向する共通電極が配
置されてなることを特徴とする。さらに、前記マイクロ
レンズは、前記第１基板の内面側に配置される前記スイ
ッチング素子及び配線部に実質的に光が当たらないよう
に、前記画素電極に対して集光することを特徴とする。 【０００８】 【作用】本発明の作用を図１にもとづいて説明する。本
発明の上記構造によれば、マイクロレンズ１３の働きに
より入射光１８が画素電極１７の部分に集光され、能動
スイッチング素子や配線部およびストライプ状電極間領
域に実質上光があたらないため、入射してきた光がすべ
て画素電極上で制御できる。すなわち、入射してきた光
が、全白表示を行なった時はすべて透明基板１５を通過
し、全黒表示を行なった時は画素電極１７で制御できる
ので、他の部分からもれてくる光はない。したがって明
るさを損なうことなく高いコントラスト比を有する画像
を得ることができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】（実施例１） 以下に本発明の実施例を図１にもとづいて説明する。図
１は、ＴＦＴカラー液晶ディスプレイの断面図で、透明
な石英基板１５上にスイッチング素子としてポリシリコ
ン薄膜トランジスター（ＴＦＴ）をマトリックス状に形
成した。対向基板１１上に写真製版技術、印刷法、色素
蒸着法等によりカラーフィルター層１２を形成した。該
カラーフィルター上に透明なメタクリレート系ネガレジ
ストをスピンコートし、写真製版技術を用いて露光・現
像し、上記ネガレジストをオーバーエッチングすること
によりマイクロレンズ１３をマトリックス状に形成し
た。上記マイクロレンズ形成用のレジストはメタクリレ
ート系に限定されるものではない。透明な樹脂であれば
何でもよく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリケイ
皮酸ビニル、ゼラチン等の天然タンパク質などがある。
そして、さらに該マイクロレンズ上に透明な共通電極１
４を形成した。そして上記一対の基板をスペーサー及び
ギャップ剤を介して液晶セルを組み液晶を封入したもの
である。 【００１０】本実施例において得られた特性を以下図
５、図６にもとづいて説明する。図５は透過率の電圧依
存性のグラフで、５１が本実施例に記載した方法で形成
したマイクロレンズを用いた時のもので、５２が従来の
ブラックストライプを用いた時のものである。このグラ
フより本発明によるマイクロレンズを用いた場合、明る
さとコントラスト比が従来のブラックストライプを用い
たものと比較して大巾に向上していることがわかる。 【００１１】図６は色度図で、６１が本実施例に記載し
た方法で形成したマイクロレンズを用いた時のもので、
６２が従来のブラックストライプを用いた時のものであ
る。この図より本発明のマイクロレンズを使用した場
合、色座標が拡大することがわかる。 【００１２】（参考例） 以下に参考例となる構成を図３にもとづいて説明する。
図３は、単純マトリックスカラー液晶ディスプレイの断
面図で、透明な石英基板上に透明な共通電極３４を形成
した。上記の一方の共通電極上に写真製版技術、印刷
法、色素蒸着法等によりカラーフィルター層３２を形成
した。そして該カラーフィルター上に透明なメタクリレ
ート系ネガレジストをスピンコートし、写真製版技術を
用いて露光・現像し、上記ネガレジストをオーバエッチ
ングすることによりマイクロレンズ３３を形成した。そ
して上記の一対の基板を共通電極が直交するようにスペ
ーサー及びギャップ剤を介して液晶セルを組み液晶を封
入したものである。 【００１３】上述の工程を経てでき上がった参考例のマ
イクロレンズを用いた液晶画像表示装置は、従来のブラ
ックストライプを用いた液晶画像表示装置と比較して、
明るさとコントラスト比が大巾に向上し、色座標も拡大
する。 【００１４】（実施例２） 以下に本実施例を図４にもとづいて説明する。図４は、
ＭＩＭカラー液晶ディスプレイの断面図で、一方の透明
基板上にスイッチング素子として金属−絶縁体−金属構
造のダイオード（ＭＩＭ）を形成した。そして対向基板
上に写真製版技術、印刷法、色素蒸着法等によりカラー
フィルター層４２を形成した。そして該カラーフィルタ
ー上に、まずノボラック系の遠紫外レジストをスピンコ
ートし、パターニング後ガラス転移温度以上でアニール
した。次に第２層として上記遠紫外光用レジストをマト
リックス状にパターニングした後ガラス転移温度以上で
アニールし、マイクロレンズ４３を形成した。さらに該
マイクロレンズ上に透明な共通電極４４を形成した。そ
して上記一対の基板をスペーサー及びギャップ剤を介し
て液晶セルを組み液晶を封入したものである。 【００１５】上述の工程を経てでき上がった本発明のマ
イクロレンズを用いた液晶画像表示装置は、従来のブラ
ックストライプを用いた液晶画像表示装置と比較して、
明るさとコントラストが大巾に拡大し、色座標も拡大し
た。 【００１６】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、一対
の基板のうちの第１基板の内面側に各画素毎に画素電極
を配置し、光入射側に位置する第２基板の内面側に、画
素電極に対して入射光を集光するマイクロレンズをマト
リックス状に有してなるので、マイクロレンズにより入
射光を各画素電極に対して集光し、より多くの光量を各
画素電極に集光することができ、明るさを損なうことな
く高いコントラスト比を得ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal image display device. A liquid crystal device according to the present invention is a liquid crystal device in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a pixel electrode is arranged for each pixel on one substrate. The substrate is arranged, one substrate is arranged on the light emission side, and the other substrate has a microlens having a convex on the pixel electrode side arranged for each pixel, so that the microlens
A liquid crystal image display device having a high contrast ratio without impairing brightness can be obtained. 2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal image display device is shown in FIG. 2 in order to improve the reduction of the contrast ratio due to light leaking from portions other than pixels when displaying all black. Thus, the portion other than the pixel is covered with a metal thin film or the like to improve the contrast ratio. Also, as another method,
A pair of polarizing plates were arranged at an appropriate angle, black display was performed when no electric field was applied, and portions other than the pixels were shielded from light. [0004] However, when a portion other than the pixel is covered with a metal thin film or the like, the contrast ratio is improved, but light absorption and scattering are caused by the metal thin film portion when displaying all white. , The brightness is reduced. In the case of displaying black when there is no electric field, there is a problem that coloring occurs due to the influence of birefringence, and the coloring changes with temperature. Accordingly, the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal image display device which can obtain a high contrast ratio without lowering brightness. According to the present invention, there is provided a liquid crystal device having a liquid crystal sandwiched between a first substrate and a second substrate and having pixels arranged in a matrix. A pixel electrode is arranged for each pixel on the inner surface side of one substrate, and a microlens for condensing incident light on the pixel electrode is arranged in a matrix on the inner surface side of the second substrate located on the light incident side. It is characterized by having. Further, in a liquid crystal device having liquid crystal interposed between a first substrate and a second substrate and having pixels in a matrix, a pixel electrode and a switching element are arranged for each pixel on the inner surface side of the first substrate. A microlens for condensing incident light on the pixel electrode is provided in a matrix on the inner surface of the second substrate located on the light incident side. Further, a common electrode is disposed on the liquid crystal side of the microlens so as to oppose the pixel electrode with the liquid crystal interposed therebetween. Further, the microlens focuses the light on the pixel electrode so that light does not substantially hit the switching element and the wiring portion arranged on the inner surface side of the first substrate. The operation of the present invention will be described with reference to FIG. According to the above structure of the present invention, the incident light 18 is condensed on the pixel electrode 17 by the action of the microlens 13 and substantially no light hits the active switching element, the wiring portion, and the region between the stripe electrodes. All the incoming light can be controlled on the pixel electrode. That is, all the incident light passes through the transparent substrate 15 when performing all-white display, and can be controlled by the pixel electrode 17 when performing all-black display. Absent. Therefore, an image having a high contrast ratio can be obtained without deteriorating brightness. (Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a TFT color liquid crystal display. A polysilicon thin film transistor (TFT) is formed in a matrix on a transparent quartz substrate 15 as a switching element. The color filter layer 12 was formed on the opposing substrate 11 by a photoengraving technique, a printing method, a dye vapor deposition method, or the like. A transparent methacrylate-based negative resist was spin-coated on the color filter, exposed and developed by using a photoengraving technique, and the negative resist was over-etched to form micro lenses 13 in a matrix. The resist for forming the microlenses is not limited to the methacrylate type. Any transparent resin may be used, and examples include natural proteins such as polyvinyl alcohol, polyvinyl cinnamate, and gelatin.
Further, a transparent common electrode 1 is formed on the microlens.
4 was formed. Then, a liquid crystal cell is assembled between the pair of substrates via a spacer and a gap agent, and liquid crystal is sealed. The characteristics obtained in this embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 is a graph showing the dependence of transmittance on voltage. Reference numeral 51 denotes a case where a microlens formed by the method described in this embodiment is used, and reference numeral 52 denotes a case where a conventional black stripe is used. From this graph, it can be seen that when the microlens according to the present invention is used, the brightness and contrast ratio are greatly improved as compared with those using the conventional black stripe. FIG. 6 is a chromaticity diagram. Reference numeral 61 denotes a case where a microlens formed by the method described in this embodiment is used.
Reference numeral 62 denotes a case where a conventional black stripe is used. From this figure, it can be seen that the color coordinates are enlarged when the microlens of the present invention is used. (Reference Example) A configuration serving as a reference example will be described below with reference to FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a simple matrix color liquid crystal display, in which a transparent common electrode 34 is formed on a transparent quartz substrate. The color filter layer 32 was formed on one of the common electrodes by a photoengraving technique, a printing method, a dye vapor deposition method, or the like. Then, a transparent methacrylate negative resist was spin-coated on the color filter, exposed and developed by using a photomechanical technology, and the negative resist was over-etched to form a microlens 33. Then, a liquid crystal cell is assembled on the above-mentioned pair of substrates via a spacer and a gap agent so that the common electrode is orthogonal to the substrate, and the liquid crystal is sealed. The liquid crystal image display device using the microlens of the reference example completed through the above-described steps is different from a conventional liquid crystal image display device using a black stripe.
The brightness and contrast ratio are greatly improved, and the color coordinates are enlarged. (Embodiment 2) This embodiment will be described below with reference to FIG. FIG.
In the sectional view of the MIM color liquid crystal display, a diode (MIM) having a metal-insulator-metal structure was formed as a switching element on one transparent substrate. Then, a color filter layer 42 was formed on the opposing substrate by a photoengraving technique, a printing method, a dye vapor deposition method, or the like. Then, a novolak-based deep ultraviolet resist was spin-coated on the color filter, and annealed at a glass transition temperature or higher after patterning. Next, the resist for far ultraviolet light was patterned into a matrix as a second layer, and then annealed at a glass transition temperature or higher to form a microlens 43. Further, a transparent common electrode 44 was formed on the microlens. Then, a liquid crystal cell is assembled between the pair of substrates via a spacer and a gap agent, and liquid crystal is sealed. The liquid crystal image display device using the microlens of the present invention obtained through the above-described steps is compared with a conventional liquid crystal image display device using a black stripe.
Brightness and contrast have expanded significantly, and color coordinates have expanded. As described above, according to the present invention, the pixel electrode is arranged for each pixel on the inner surface side of the first substrate of the pair of substrates, and the second electrode located on the light incident side is provided. Micro-lenses that converge incident light on pixel electrodes are arranged in a matrix on the inner surface of the substrate, so that the micro-lens condenses incident light on each pixel electrode and increases the amount of light. Light can be collected on each pixel electrode, and a high contrast ratio can be obtained without deteriorating brightness.

【図面の簡単な説明】 【図１】ＴＦＴカラー液晶ディスプレイの断面図であ
る。 【図２】従来のＴＦＴカラー液晶ディスプレイの断面図
である。 【図３】単純マトリックスカラー液晶ディスプレイの断
面図である。 【図４】ＭＩＭカラー液晶ディスプレイの断面図であ
る。 【図５】透過率の電圧依存性を示す図である。 【図６】色度図である。 【符号の説明】 １１・・・透明基板 １２・・・カラーフィルター １３・・・マイクロレンズ １４・・・透明電極 １５・・・石英基板 １６・・・ポリシリコン薄膜トランジスター １７・・・画素電極 １８・・・入射光 ２１・・・透明電極 ２２・・・カラーフィルター ２３・・・透明電極 ２４・・・石英基板 ２５・・・ブラックストライプ ２６・・・ポリシリコン薄膜トランジスター ２７・・・画素電極 ２８・・・入射光 ３１・・・透明基板 ３２・・・カラーフィルター ３３・・・マイクロレンズ ３４・・・透明電極 ３５・・・入射光 ４１・・・透明基板 ４２・・・カラーフィルター ４３・・・マイクロレンズ ４４・・・透明電極 ４５・・・ＭＩＭ ４６・・・画素電極 ４７・・・入射光 ５１・・・マイクロレンズを用いたディスプレイ ５２・・・ブラックストライプを用いたディスプレイ ６１・・・マイクロレンズを用いたディスプレイ ５２・・・ブラックストライプを用いたディスプレイBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a TFT color liquid crystal display. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional TFT color liquid crystal display. FIG. 3 is a sectional view of a simple matrix color liquid crystal display. FIG. 4 is a sectional view of an MIM color liquid crystal display. FIG. 5 is a diagram showing voltage dependence of transmittance. FIG. 6 is a chromaticity diagram. [Description of Signs] 11 ... Transparent substrate 12 ... Color filter 13 ... Micro lens 14 ... Transparent electrode 15 ... Quartz substrate 16 ... Polysilicon thin film transistor 17 ... Pixel electrode 18 ... Incident light 21 ... Transparent electrode 22 ... Color filter 23 ... Transparent electrode 24 ... Quartz substrate 25 ... Black stripe 26 ... Polysilicon thin film transistor 27 ... Pixel electrode 28 ... Incident light 31 ... Transparent substrate 32 ... Color filter 33 ... Micro lens 34 ... Transparent electrode 35 ... Incident light 41 ... Transparent substrate 42 ... Color filter 43 ... A microlens 44 a transparent electrode 45 a MIM 46 a pixel electrode 47 an incident light 51 a display 52 using a microlens Display using the display 52 ... black stripe with a display 61 ... micro lens using a black stripe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−159517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−109029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−157215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165621（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/136──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-159517 (JP, A) JP-A-59-109029 (JP, A) JP-A-57-157215 (JP, A) JP-A-60-1985 165621 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) G02F 1/1335 G02F 1/136

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．第１基板と第２基板との間に液晶を挟持し、マトリ
クス状に画素を有してなる液晶装置において、 前記第１基板の内面側に各画素毎に画素電極を配置し、 光入射側に位置する前記第２基板の内面側に、前記画素
電極に対して入射光を集光するマイクロレンズを、マト
リックス状に有してなることを特徴とする液晶装置。 ２．第１基板と第２基板との間に液晶を挟持し、マトリ
クス状に画素を有してなる液晶装置において、 前記第１基板の内面側に各画素毎に画素電極とスイッチ
ング素子を配置し、 光入射側に位置する前記第２基板の内面側に、前記画素
電極に対して入射光を集光するマイクロレンズを、マト
リックス状に有してなることを特徴とする液晶装置。 ３．前記マイクロレンズの液晶側には、前記画素電極と
液晶を挟んで対向する共通電極が配置されてなることを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶装置。 ４．前記マイクロレンズは、前記第１基板の内面側に配
置される前記スイッチング素子及び配線部に実質的に光
が当たらないように、前記画素電極に対して集光するこ
とを特徴とする請求項２記載の液晶装置。(57) [Claims] In a liquid crystal device having liquid crystal sandwiched between a first substrate and a second substrate and having pixels in a matrix, a pixel electrode is arranged for each pixel on an inner surface side of the first substrate, and a light incident side is provided. A microlens for converging incident light on the pixel electrode in a matrix on an inner surface side of the second substrate located in the second position. 2. In a liquid crystal device having liquid crystal sandwiched between a first substrate and a second substrate and having pixels in a matrix, a pixel electrode and a switching element are arranged for each pixel on the inner surface side of the first substrate, A liquid crystal device comprising: a microlens for condensing incident light on the pixel electrode in a matrix on an inner surface side of the second substrate located on a light incident side. 3. 3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a common electrode opposed to the pixel electrode with the liquid crystal interposed therebetween is arranged on the liquid crystal side of the microlens. 4. 3. The micro lens according to claim 2, wherein the micro lens focuses the light on the pixel electrode such that the switching element and the wiring portion disposed on the inner surface side of the first substrate are not substantially irradiated with light. The liquid crystal device according to the above.