JPH1195217A - Liquid crystal display element and production of liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display element and production of liquid crystal display elementInfo
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- JPH1195217A JPH1195217A JP9275085A JP27508597A JPH1195217A JP H1195217 A JPH1195217 A JP H1195217A JP 9275085 A JP9275085 A JP 9275085A JP 27508597 A JP27508597 A JP 27508597A JP H1195217 A JPH1195217 A JP H1195217A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示素子及
びこの液晶表示素子の製造方法に係り、特に光線を拡散
させる光学素子を用いた液晶表示素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device using an optical element for diffusing light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点を持つ液晶表示素子は、ワードプロセッサや、デ
スクトップタイプまたはノートブックタイプのコンピュ
ータ等のパーソナルＯＡ機器の表示装置として積極的に
用いられている。液晶表示素子（以下、ＬＣＤと略称す
る）のほとんどは、ねじれネマティック液晶を用いてお
り、表示方式としては、この中でも旋光モードと複屈折
モードとの２つの方式に大別できる。2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices having great advantages of thinness, light weight and low power consumption have been actively used as display devices of word processors and personal OA equipment such as desktop or notebook computers. . Most liquid crystal display elements (hereinafter abbreviated as LCDs) use twisted nematic liquid crystals, and display methods can be roughly divided into two modes, an optical rotation mode and a birefringence mode.
【０００３】旋光モードのＬＣＤには、例えば９０°ね
じれた分子配列を持つツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）形液晶（ＴＮ−ＬＣＤ）があり、原理的に白黒表示
で、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示し、時
計や電卓、単純マトリクス駆動や、スイッチング素子を
各画素ごとに具備したアクティブマトリクス駆動で、ま
た、カラーフィルタと組み合せたフルカラー表示の液晶
テレビなど（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤ）に応用
されている。In an optical rotation mode LCD, for example, a twisted nematic (T) having a molecular arrangement twisted by 90 ° is used.
There is an N) type liquid crystal (TN-LCD), which has a black-and-white display in principle, exhibits a high contrast ratio and a good gradation display, and has a clock, a calculator, a simple matrix drive, and a switching element for each pixel. It is applied to a liquid crystal television (TFT-LCD or MIM-LCD) for full-color display driven by an active matrix and combined with a color filter.
【０００４】一方、複屈折モードの表示方式のＬＣＤの
代表例としては、一般に９０°以上ねじれた分子配列を
持つスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ；Ｓｕｐｅ
ｒＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）形液晶（ＳＴＮ−
ＬＣＤ）があり、これは急峻な電気光学特性を有するた
め、各画素ごとに薄膜トランジスタやダイオードなどの
スイッチング素子を配せずとも、構造が単純で製造コス
トが低廉な単純マトリクス形電極構造を用いて、時分割
駆動により容易に大容量（大画面）表示を実現すること
ができる。On the other hand, a typical example of an LCD of a birefringence mode display method is a super twisted nematic (STN; Super) having a molecular arrangement twisted by 90 ° or more.
rTwisted Nematic liquid crystal (STN-
LCD), which has a steep electro-optical characteristic. Therefore, even if a switching element such as a thin film transistor or a diode is not provided for each pixel, a simple matrix type electrode structure having a simple structure and a low manufacturing cost is used. A large-capacity (large screen) display can be easily realized by time-division driving.
【０００５】これらの液晶表示素子の画質上の重要な課
題として視角特性の改善があり、様々な方法が提案され
ている。代表的なＴＮ−ＬＣＤの視角改善方法として
は、画素容量分割法（例えば、Ｋ．Ｒ．Ｓａｒｍａ，ｅ
ｔ．ａｌ．，ＳＩＤ’８９ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ１４８
−１５０，１９８９）、画素配向分割法（例えば、Ｋ．
Ｈ．Ｙａｎｇ，Ｃｏｎｆ．Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ＩＤＲ
Ｃ’９１，ｐｐ６８−７２，１９９１）、補償板を用い
る方法（例えば、久武他：電子情報通信学会論文誌、Ｃ
−１１，ｖｏｌ．Ｊ７６−Ｃ−１１，Ｎｏ．５，ｐｐ３
２２−３２８，１９９３）などがある。またＴＮ以外の
表示モードを用いることも検討されており、ベンド配向
の液晶セルと２軸の光学補償板を組み合わせたＯＣＢモ
ード（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ
Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ，Ｙ．Ｙａｍａ
ｇｕｃｈｉ，ｅｔ．ａｌ．，ＳＩＤ’９３ Ｄｉｇｅｓ
ｔ，ｐｐ２７７−２８０，１９９３、或いは、Ｔ．Ｍｉ
ｙａｓｈｉｔａ，ｅｔ．ａｌ．，Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａ
ｙ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ２７７−２８０，１９９３、或
いは、Ｃ−Ｌ．Ｋｕｏ，ｅｔ．ａｌ．，ＳＩＤ’９４
Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ９２７−９３０，１９９４、或い
は、Ｔ．Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，ｅｔ．ａｌ．，ＳＩＤ’
９５ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ７９７−８００，１９９５）
や、横電界により液晶分子を駆動するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐ
ｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどが提案され
ている（Ｒ．Ｋｉｅｆｅｒ，ｅｔ．ａｌ．，Ｊａｐａｎ
Ｄｉｓｐｌａｙ’９２ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ５４７−
５５０，１９９２、或いは、Ｍ．Ｏｈ−ｅ，ｅｔ．ａ
ｌ．，Ａｓｉａ Ｄｉｓｐｌａｙ’９５ Ｄｉｇｅｓ
ｔ，ｐｐ５７７−５８０，１９９５など）。[0005] An important problem in image quality of these liquid crystal display elements is improvement in viewing angle characteristics, and various methods have been proposed. As a typical method of improving the viewing angle of a TN-LCD, a pixel capacitance division method (for example, KR Salma, e
t. al. , SID'89 Digest, pp148
-150, 1989), the pixel alignment division method (for example, K.K.
H. Yang, Conf. Record of IDR
C'91, pp68-72, 1991), a method using a compensator (for example, Hisatake et al .: IEICE Transactions,
-11, vol. J76-C-11, No. 1; 5, pp3
22-328, 1993). Use of a display mode other than TN is also being studied, and an OCB mode (optically compensated) in which a bend-aligned liquid crystal cell and a biaxial optical compensator are combined.
Birefringence mode, Y. Yama
guchi, et. al. , SID'93 Diges
t, pp277-280, 1993, or T.P. Mi
yashita, et. al. , Eurodispla
y Digest, pp. 277-280, 1993, or CL. Kuo, et. al. , SID'94
Digest, pp. 927-930, 1994; Miyashita, et. al. , SID '
95 Digest, pp797-800, 1995)
IPS (In-P) driving liquid crystal molecules by a lateral electric field
lane switching) mode and the like have been proposed (R. Kiefer, et. al., Japan).
Display '92 Digest, pp547-
550, 1992; Oh-e, et. a
l. , Asia Display '95 Diges
t, pp577-580, 1995 etc.).
【０００６】また、これらのＬＣＤの視角改善の方法と
は異なる考え方として、図１６に示すように透過型ＬＣ
Ｄのバックライトを平行光線とし、液晶セル３の表側に
拡散板５をスクリーンとして配置させる方法が提案され
ている（Ｍ．ＭｃＦａｒｌａｎｄ，ｅｔ．ａｌ．，Ａｓ
ｉａ Ｄｉｓｐｌａｙ’９５ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ７３
９−７４０，１９９５など）。すなわち、図１６に示す
透過型ＬＣＤにおいては、光源６Ａ、導光体６Ｂおよび
平行化シート６Ｃで構成される平行光線を発生するバッ
クライト７を備え、光源６Ａから発せられた光線が導光
体６Ｂによって平行化シート６Ｃに導かれ、平行化シー
ト６Ｃによって平行化されて液晶セル３の入射側に配置
された偏光板４に向けられている。偏光板４を通過して
偏光された光線は、液晶セル３を通過して拡散板５に入
射することによって拡散され、液晶セル３の出射側に配
置された偏光板４を介してＬＣＤ外に照射される。この
ような構造においては、光線が拡散板５によって拡散さ
れることから光線の照射方向が広がり、実質的に視野角
が広げられることとなる。Further, as a different idea from the method of improving the viewing angle of the LCD, as shown in FIG.
A method has been proposed in which the backlight of D is a parallel light beam and the diffusion plate 5 is arranged as a screen on the front side of the liquid crystal cell 3 (M. McFarland, et. Al., As.
ia Display'95 Digest, pp73
9-740, 1995). That is, the transmissive LCD shown in FIG. 16 includes a backlight 7 that generates a parallel light beam composed of a light source 6A, a light guide 6B, and a parallelizing sheet 6C, and the light emitted from the light source 6A is a light guide. The light is guided to the parallelizing sheet 6C by 6B, is parallelized by the parallelizing sheet 6C, and is directed to the polarizing plate 4 arranged on the incident side of the liquid crystal cell 3. The light beam polarized by passing through the polarizing plate 4 is diffused by passing through the liquid crystal cell 3 and entering the diffusion plate 5, and is diffused outside the LCD via the polarizing plate 4 disposed on the exit side of the liquid crystal cell 3. Irradiated. In such a structure, since the light beam is diffused by the diffusion plate 5, the irradiation direction of the light beam is widened, and the viewing angle is substantially widened.
【０００７】ここで用いられるスクリーンとしては、液
晶分散高分子フィルムなど多重散乱による拡散板５、多
重反射を利用するミラーアレイ、レンチキュラーレンズ
アレイなどがある。As the screen used here, there are a diffusion plate 5 by multiple scattering, such as a liquid crystal dispersed polymer film, a mirror array using multiple reflection, and a lenticular lens array.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述の画素分割法、補
償板を用いる方法、或いは、ＯＣＢやＩＰＳ等の各方法
は、視野角を変化させた場合にいずれも表示の色味が変
化するという問題があるのに対して、この平行光線バッ
クライト７と拡散板５を用いる視角改善法は、液晶セル
３を通過した後に光線を拡散させるので、原理的に視角
を変化させても表示の色味が変化しないという長所があ
る。In the above-described pixel division method, the method using a compensator, or each method such as OCB and IPS, the color of the display changes when the viewing angle is changed. While there is a problem, the viewing angle improving method using the parallel light backlight 7 and the diffusion plate 5 diffuses the light beam after passing through the liquid crystal cell 3, so that even if the viewing angle is changed in principle, the display color is changed. The advantage is that the taste does not change.
【０００９】一方、この平行光線バックライトと拡散板
によりＬＣＤの視角特性を改善する方法の問題点とし
て、以下のことがあげられる。まず、表示のにじみや、
ぼやけにより、解像度が低下するという問題がある。こ
れは、実際の平行光線バックライトの光線が完全に平行
ではなく若干の広がりを有しているため、ＬＣＤの各画
素を通過した光線が周囲の画素を透過した光線と重なり
合ってスクリーンに入射、拡散されるためである。この
表示のにじみは、ＬＣＤの画素を通過した光が拡散板に
入射するまでの距離が大きいほど、またスクリーン自体
の厚さが厚いほど大きくなる。On the other hand, there are the following problems in the method of improving the viewing angle characteristics of the LCD using the parallel light backlight and the diffusion plate. First, the bleeding of the display,
There is a problem that the resolution is reduced due to blurring. This is because the light rays of the actual parallel light backlight are not completely parallel and have a slight spread, so that the light rays that have passed through each pixel of the LCD overlap with the light rays that have passed through the surrounding pixels and are incident on the screen. This is because it is spread. The bleeding of the display becomes larger as the distance from the light passing through the pixels of the LCD to the diffusion plate becomes larger and as the thickness of the screen itself becomes thicker.
【００１０】次に、配光線特性（拡散角度）の問題があ
る。すなわち表示画面を斜めから見ても良好な像が見え
るようにするためには、液晶セルを通過した光線を十分
に拡散させることがスクリーンに要求されるが、光線を
広い角度まで散乱させようとした場合、所望の拡散角度
に制御することが困難であり、またスクリーンでの光線
の損失が増加するという問題がある。Next, there is a problem of light distribution characteristics (diffusion angle). In other words, in order to allow a good image to be seen even when the display screen is viewed from an oblique direction, it is necessary for the screen to sufficiently diffuse the light rays passing through the liquid crystal cell. In such a case, it is difficult to control the diffusion angle to a desired one, and there is a problem that light loss on the screen increases.
【００１１】また、スクリーンによる光線の拡散の程度
を強くした場合、スクリーンで発生する周囲光線の散乱
すなわちスクリーンの表面反射も強くなるため画面が白
っぽく見え、表示画像の品位、特にコントラストが著し
く低下するという問題点がある。この周囲光線の散乱を
防ぐためには、表側の偏光板をスクリーンの外側に配置
することが有効であるが、従来のスクリーンでは光線の
偏光状態に著しく影響を与えるため、偏光板は、スクリ
ーンと液晶セルの間に配置せざるをえなかった。When the degree of diffusion of light rays by the screen is increased, the scattering of ambient light rays generated on the screen, that is, the reflection on the surface of the screen is also increased, so that the screen looks whitish, and the quality of the displayed image, particularly the contrast, is significantly reduced. There is a problem. In order to prevent the scattering of ambient light, it is effective to arrange the front polarizing plate outside the screen.However, in the case of a conventional screen, the polarizing plate significantly affects the polarization state of light. It had to be placed between the cells.
【００１２】この発明は、上述した事情を鑑みてなされ
たものであって、これらの問題点を解決し、表示のにじ
みが少なく、光線の損失が少なく、しかも拡散角度を制
御性良く広く設計することが可能であり、かつ光線の偏
光状態に与える影響の少ないスクリーンを用いて視角特
性の良い液晶表示素子及びこの液晶表示素子の製造方法
を実現することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and solves these problems. The present invention is designed so that display bleeding is small, light loss is small, and a diffusion angle is widely controlled with good controllability. It is an object of the present invention to realize a liquid crystal display element having a good viewing angle characteristic using a screen which has little effect on the polarization state of light rays and a method for manufacturing the liquid crystal display element.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、請求項１によれば、少なくとも一方の
一主面に形成された電極を有するとともに前記主面が互
いに対向するように配置された第１基板及び第２基板
と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層と、
前記第２基板側から、この第２基板の法線に対して略平
行な平行光線で照明する照明手段と、平板状の光学的に
等方性な透明媒質中に、透明で光学的に等方性かつ前記
透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を、前記平
板状透明媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた
層を複数層設け、さらに隣接した層の前記球形状屈折体
がずれて重なり合い、前記第１基板と前記液晶層との間
に設けられ、前記第２基板側から入射した平行光線を拡
散して出射する光学素子と、を備えたことを特徴とする
液晶表示素子が提供される。According to the present invention, in order to solve the above problems, according to the present invention, at least one of the main surfaces has an electrode and the main surfaces are opposed to each other. A first substrate and a second substrate disposed on the substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates,
An illuminating means for illuminating from the second substrate side with a parallel light beam substantially parallel to a normal line of the second substrate, and a transparent and optically illuminating device in a flat optically isotropic transparent medium; A plurality of layers in which isotropic and substantially spherical refractors having a different refractive index from the transparent medium are arranged in a plane substantially parallel to the main surface of the flat transparent medium, and a plurality of layers are further provided. An optical element provided between the first substrate and the liquid crystal layer, wherein the spherical refractor is shifted and overlapped, and diffuses and emits a parallel ray incident from the second substrate side. Is provided.
【００１４】請求項１３によれば、少なくとも一方の一
主面に形成された電極を有するとともに前記主面が互い
に対向するように配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層と、前記
第２基板側から、この第２基板の法線に対して略平行な
平行光線で照明する照明手段と、を備えた液晶表示素子
の製造方法であって、前記第１基板の一主面上に光学的
に等方性な透明媒質を平面状に塗布し、前記透明媒質の
表面が粘着性を示す程度に固化させ、前記透明媒質表面
に透明で光学的に等方性且つ前記透明媒質とは屈折率が
異なる略球形状の屈折体を塗布し、前記屈折体を塗布し
た面を洗浄して過剰な屈折体を除去し、前記屈折体上に
前記透明媒質を塗布し、前記透明媒質を固化することに
よって１層の光学素子層を形成し、前記工程を繰り返す
ことにより複数層の光学素子層を有する光学素子を形成
することを特徴とする液晶表示素子の製造方法が提供さ
れる。According to the thirteenth aspect, a first substrate and a second substrate each having an electrode formed on at least one main surface thereof and arranged so that the main surfaces face each other;
A liquid crystal, comprising: a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates; and illuminating means for illuminating from the second substrate side with parallel rays substantially parallel to a normal of the second substrate. A method for manufacturing a display element, wherein an optically isotropic transparent medium is applied in a plane on one main surface of the first substrate, and solidified to such an extent that the surface of the transparent medium exhibits adhesiveness, A transparent, optically isotropic and substantially spherical refractor having a different refractive index from the transparent medium is applied to the surface of the transparent medium, and the surface on which the refractor is applied is washed to remove excess refractor. Then, the transparent medium is applied on the refractor, and the transparent medium is solidified to form one optical element layer, and the above steps are repeated to form an optical element having a plurality of optical element layers. A method for manufacturing a liquid crystal display element is provided.
【００１５】請求項１４によれば、少なくとも一方の一
主面に形成された電極を有するとともに前記主面が互い
に対向するように配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層と、前記
第２基板側から、この第２基板の法線に対して略平行な
平行光線で照明する照明手段と、を備えた液晶表示素子
の製造方法であって、前記第１基板の一主面上にカラー
フィルタを形成し、前記カラーフィルタの一主面上に光
学的に等方性な透明媒質を平面状に塗布し、前記透明媒
質の表面が粘着性を示す程度に固化させ、前記透明媒質
表面に透明で光学的に等方性且つ前記透明媒質とは屈折
率が異なる略球形状の屈折体を塗布し、前記屈折体を塗
布した面を洗浄して過剰な屈折体を除去し、前記屈折体
上に前記透明媒質を塗布し、前記透明媒質を固化するこ
とによって１層の光学素子層を形成し、前記工程を繰り
返すことにより複数層の光学素子層を有する光学素子を
形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法が提
供される。According to the fourteenth aspect, the first substrate and the second substrate each having an electrode formed on at least one main surface thereof and arranged so that the main surfaces face each other;
A liquid crystal, comprising: a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates; and illuminating means for illuminating from the second substrate side with parallel rays substantially parallel to a normal of the second substrate. A method for manufacturing a display element, wherein a color filter is formed on one main surface of the first substrate, and an optically isotropic transparent medium is applied in a plane on one main surface of the color filter, The surface of the transparent medium is solidified to the extent that it exhibits tackiness, and a transparent, optically isotropic and substantially spherical refractor having a different refractive index from the transparent medium is applied to the surface of the transparent medium, and the refraction is performed. The surface on which the body is applied is washed to remove the excess refractor, the transparent medium is applied on the refractor, and the transparent medium is solidified to form one optical element layer. By repeating, an optical element having a plurality of optical element layers is formed. Method of manufacturing a liquid crystal display element according to is provided.
【００１６】請求項１５によれば、少なくとも一方の一
主面に形成された電極を有するとともに前記主面が互い
に対向するように配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層と、前記
第２基板側から、この第２基板の法線に対して略平行な
平行光線で照明する照明手段と、を備えた液晶表示素子
の製造方法であって、偏光板の一主面上に光学的に等方
性な透明媒質を平面状に塗布し、前記透明媒質の表面が
粘着性を示す程度に固化させ、前記透明媒質表面に透明
で光学的に等方性且つ前記透明媒質とは屈折率が異なる
略球形状の屈折体を塗布し、前記屈折体を塗布した面を
洗浄して過剰な屈折体を除去し、前記屈折体上に前記透
明媒質を塗布し、前記透明媒質を固化することによって
１層の光学素子層を形成し、前記工程を繰り返すことに
より複数層の光学素子層を有する光学素子を前記偏光板
上に形成し、前記光学素子上に透明電極を形成すること
によって第１基板を形成することを特徴とする液晶表示
素子の製造方法が提供される。According to a fifteenth aspect, a first substrate and a second substrate each having an electrode formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other;
A liquid crystal, comprising: a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates; and illuminating means for illuminating from the second substrate side with parallel rays substantially parallel to a normal of the second substrate. A method for manufacturing a display element, wherein an optically isotropic transparent medium is applied in a plane on one main surface of a polarizing plate, and the surface of the transparent medium is solidified to show tackiness, and the transparent A transparent, optically isotropic and a substantially spherical refractor having a different refractive index from the transparent medium are applied to the surface of the medium, and the surface on which the refractor is applied is washed to remove excess refractor, An optical element having a plurality of optical element layers is formed by applying the transparent medium on the refractor, solidifying the transparent medium to form a single optical element layer, and repeating the above-described steps. On the first substrate by forming a transparent electrode on the optical element. Method of fabricating a liquid crystal display device, and forming is provided.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明に
係る液晶表示素子及びこの液晶表示素子の製造方法の実
施の形態について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a liquid crystal display device and a method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１８】図１および図２は、この発明の液晶表示素
子に適用される光学素子の断面構造の一例を示してい
る。図１には、球形状屈折体としての透明な球体１を密
に平面状に並べた層の数が１層である構造の光学素子の
一例が示され、図２には、この球体１を密に平面状に並
べた層の数が３層である構造の光学素子の一例が示され
ている。図１及び図２において、球体１は、透明媒質２
中に設けられている。この透明媒質２は、球体１とはわ
ずかに異なる屈折率を有している。FIG. 1 and FIG. 2 show an example of a sectional structure of an optical element applied to the liquid crystal display element of the present invention. FIG. 1 shows an example of an optical element having a structure in which the number of layers in which transparent spheres 1 as spherical refractors are densely arranged in a plane is one layer, and FIG. An example of an optical element having a structure in which the number of layers densely arranged in a plane is three is shown. 1 and 2, a sphere 1 is a transparent medium 2
It is provided inside. This transparent medium 2 has a refractive index slightly different from that of the sphere 1.
【００１９】図３は、図１および図２に示される光学素
子を形成する球体１の部分を拡大した図である。図３に
おいて、符号Ａであらわした球体１の上面の部分及び下
面の部分は、屈折体、すなわち凸レンズとして働く。す
なわち、光線が入射する面に対してほぼ平行な球体１の
下面部分Ａに入射した光線は、凸レンズの作用によって
広げられ、光線が出射する面に対してほぼ平行な球体１
の上面部分Ａから射出される。一方、図３の中の符号Ｂ
で示した球体１の側面の部分に入射した光線は、屈折あ
るいは散乱して大きく曲げられるが、その光線強度は小
さく無視できる。FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the sphere 1 forming the optical element shown in FIGS. In FIG. 3, the upper surface portion and the lower surface portion of the sphere 1 represented by the symbol A function as a refractor, that is, a convex lens. That is, the light beam incident on the lower surface portion A of the sphere 1 substantially parallel to the surface on which the light beam enters is spread by the action of the convex lens, and the sphere 1 substantially parallel to the surface from which the light beam exits.
Is emitted from the upper surface portion A. On the other hand, symbol B in FIG.
Although the light beam incident on the side surface portion of the sphere 1 shown in (1) is refracted or scattered and greatly bent, the light beam intensity is small and can be ignored.
【００２０】すなわち、図１で示したこの発明の液晶表
示素子に組み込まれる光学素子は、マイクロ・レンズ・
アレイのシートとして作用し、一方の面側から入射して
くる光線を少し広げて他方の面側に出射する機能を有す
る。図２に示すように、この光学素子を複数層積層した
構造では、その層の数が多いほど光線が拡散させられる
こととなる。図２では、各層の球体１が整列して重なり
合っているが、各層には、球体１がランダムに配置され
ており、これらの光学素子を複数層積層した場合には、
球体１は、互いにずれて配置される。That is, the optical element incorporated in the liquid crystal display element of the present invention shown in FIG.
It acts as a sheet for the array and has the function of slightly expanding light rays entering from one surface side and emitting them to the other surface side. As shown in FIG. 2, in a structure in which a plurality of layers of this optical element are stacked, light rays are diffused as the number of the layers increases. In FIG. 2, the spheres 1 of each layer are aligned and overlapped, but the spheres 1 are randomly arranged in each layer, and when a plurality of these optical elements are laminated,
The spheres 1 are arranged offset from each other.
【００２１】また、１層あたりの光線の拡散の程度は、
球体１および球体１の周りを包んでいる透明媒質２のそ
れぞれの屈折率の値、球体１と透明媒質２との屈折率の
差、および球体１の直径によって変化する。また、複数
層全体での光線の拡散の程度は、各層の球体１の密度お
よび層間の距離を変えることによっても制御することが
できる。The degree of light diffusion per layer is as follows:
It changes depending on the respective refractive index values of the spherical body 1 and the transparent medium 2 surrounding the spherical body 1, the difference in refractive index between the spherical body 1 and the transparent medium 2, and the diameter of the spherical body 1. Further, the degree of diffusion of the light beam in the entire plurality of layers can also be controlled by changing the density of the sphere 1 in each layer and the distance between the layers.
【００２２】図４には、上述した球体を有する層が複数
層積層された光学素子において、層の数によってほぼ平
行に光学素子に入射した光線の拡散の度合いが、どの様
に変化するかを測定した実験結果の例が示されている。
図４に示した実験結果は、光学素子を設けない場合すな
わち光学素子の層数が０の場合の、視角０°すなわち光
学素子の直上における光量を１００とした時に、各層数
毎の各視角で測定された光量を相対値で示している。FIG. 4 shows how the degree of diffusion of light rays incident on the optical element in a substantially parallel manner changes according to the number of layers in the optical element in which a plurality of layers each having the above-mentioned sphere are laminated. Examples of measured experimental results are shown.
The experimental results shown in FIG. 4 show that when the optical element is not provided, that is, when the number of layers of the optical element is 0, the viewing angle is 0 °, that is, when the amount of light immediately above the optical element is 100, the viewing angle for each number of layers is The measured light amounts are shown as relative values.
【００２３】図４に示した実験結果によれば、球体を有
する光学素子を配置することにより、視角０°における
光量が低下するものの、その分、各視角、特に１５°以
上の視角での光量が増大し、液晶表示素子の視角特性が
改善されることがわかる。また、層数が多くなるほど、
４０°以上の大きな視角において光量を増大させること
ができる。この実験結果から、球体を有する層を複数積
層した光学素子を適用することが、液晶表示素子の視角
改善に有効であるとともに、光学素子の層の数が３から
６層が最も好ましいことが判明している。According to the experimental results shown in FIG. 4, the amount of light at a viewing angle of 0 ° is reduced by disposing an optical element having a sphere, but the amount of light at each viewing angle, especially at a viewing angle of 15 ° or more, is correspondingly reduced. It can be seen that the viewing angle characteristic of the liquid crystal display element is improved. Also, as the number of layers increases,
The light amount can be increased at a large viewing angle of 40 ° or more. From these experimental results, it was found that applying an optical element having a plurality of layers having spheres was effective in improving the viewing angle of a liquid crystal display element, and that the number of optical element layers was most preferably three to six. doing.
【００２４】なお、ここでは、光学素子を形成する球体
と透明媒質との屈折率の関係は、各層で同一である。す
なわち、ここで示した実験結果では、各層の球体は、す
べて同一の屈折率であり、また、各層の透明媒質は、す
べて同一の屈折率であるが、必ずしも同一にする必要は
ない。すなわち、各層をそれぞれ異なる屈折率を有する
球体で構成し、且つ、各層をそれぞれ異なる屈折率を有
する透明媒質で構成してもよい。この場合、屈折率の条
件によっては、図４に示した実験結果より少ない層数で
同等の視角改善効果が得られる場合もある。Here, the relationship of the refractive index between the sphere forming the optical element and the transparent medium is the same for each layer. That is, in the experimental results shown here, the spheres of each layer all have the same refractive index, and the transparent media of each layer all have the same refractive index, but they need not necessarily be the same. That is, each layer may be formed of a sphere having a different refractive index, and each layer may be formed of a transparent medium having a different refractive index. In this case, depending on the condition of the refractive index, the same viewing angle improving effect may be obtained with a smaller number of layers than the experimental result shown in FIG.
【００２５】以上がこの発明の液晶表示素子に組み込ま
れる光学素子が拡散板として作用する原理である。The above is the principle that the optical element incorporated in the liquid crystal display element of the present invention functions as a diffusion plate.
【００２６】次に。この光学素子が従来の拡散板に比べ
てどの様に優れているかを説明する。Next, The following describes how this optical element is superior to a conventional diffusion plate.
【００２７】この光学素子においては、詳細は後述の実
施例の項で述べるが、使用する球体１の直径は、数μｍ
のもので作製することが可能であり、この球体の１つ１
つがレンズとして作用する。球体１の直径は、例えばこ
の光学素子が適用される液晶表示素子の画素ピッチの１
／４以下、好ましくは、この光学素子に入射する光線の
波長の２倍以上且つ１００μｍ以下であることが望まし
い。また、透明媒質２の厚さは、例えば０．３ｍｍ以下
である。The details of this optical element will be described later in the Examples section, but the diameter of the sphere 1 used is several μm.
It is possible to make one of this sphere
One acts as a lens. The diameter of the sphere 1 is, for example, 1 pixel pitch of the liquid crystal display element to which the optical element is applied.
/ 4, preferably at least twice the wavelength of the light beam incident on the optical element and at most 100 μm. The thickness of the transparent medium 2 is, for example, 0.3 mm or less.
【００２８】したがって、球体１の層の数を例えば５層
とした場合でも、拡散層としての光学素子全体の厚さを
数百μｍ以下に容易にすることができ、従来のレンズア
レイによる拡散板と比較して、厚みが非常に薄いので表
示画像のにじみに対して非常に有利となる。また、この
光学素子を液晶表示素子と組み合わせた場合、球体１の
直径は、画素の大きさに比べて十分小さいので、球体１
の並びに多少の欠陥があっても表示品位にほとんど影響
しない。Therefore, even when the number of layers of the sphere 1 is, for example, five, the thickness of the entire optical element as a diffusion layer can be easily reduced to several hundred μm or less. Since the thickness is very thin as compared with, it is very advantageous against blurring of the displayed image. When this optical element is combined with a liquid crystal display element, the diameter of the sphere 1 is sufficiently smaller than the size of the pixel.
Even if there are some defects, the display quality is hardly affected.
【００２９】また、従来の多重散乱による拡散板やミラ
ーアレイによる拡散板では、必要な拡散の程度を得よう
とすると光路の界面の数が多くなり、光線の損失が大き
くなるのに対して、この光学素子による拡散板は、屈折
効果を利用しており光路上の界面の数も少ないので光線
の損失が少ない。In a conventional diffuser using multiple scattering or a diffuser using a mirror array, the number of interfaces in the optical path increases to increase the required degree of diffusion, and the loss of light increases. The diffusing plate using this optical element utilizes the refraction effect and has a small number of interfaces on the optical path, so that light loss is small.
【００３０】さらに、この光学素子は、光線の偏光状態
に与える影響も少ないため、液晶表示素子と組み合わせ
る場合に偏光板の外側だけでなく、偏光板と液晶層との
間のどこにでも配置することが可能である。このこと
は、表示画像のにじみの問題に対して非常に有効であ
る。Furthermore, since this optical element has little effect on the polarization state of light rays, when it is combined with a liquid crystal display element, it is necessary to arrange it not only outside the polarizing plate but also anywhere between the polarizing plate and the liquid crystal layer. Is possible. This is very effective for the problem of blurring of the displayed image.
【００３１】この発明の液晶表示素子では、平行光線を
液晶セルに入射させ、液晶層を通過させた後に上述した
光学素子により光線を拡散させているが、液晶層を通過
してから光学素子に入射するまでの距離は短いほど表示
画像のにじみが少なくなる。この理由は、図５により説
明される。In the liquid crystal display device of the present invention, the parallel light is made incident on the liquid crystal cell, and after passing through the liquid crystal layer, the light is diffused by the above-described optical element. The shorter the distance to the incidence, the less blurring of the displayed image. This reason will be explained with reference to FIG.
【００３２】すなわち、図５に示したように、液晶表示
素子は、液晶セル１００と、この液晶セル１００を空気
層を介して背面から照明するバックライト２００とから
なる。That is, as shown in FIG. 5, the liquid crystal display element comprises a liquid crystal cell 100 and a backlight 200 for illuminating the liquid crystal cell 100 from behind through an air layer.
【００３３】液晶セル１００は、画素電極、スイッチン
グ素子、各種配線パターンなどが形成されたアレイ基板
１０２、対向電極、カラーフィルタなどが形成され、ア
レイ基板１０２に対向配置された対向基板１０４、アレ
イ基板１０２と対向基板１０４との間に挟持された液晶
層１０６を有している。アレイ基板１０２及び対向基板
１０４は、透明なガラス基板によって形成されている。
対向基板の表面には、拡散板として機能する光学素子１
０８が設けられ、この光学素子１０８の表面及びアレイ
基板１０２の裏面には、偏光方向が互いに直交する偏光
板１１０、１１２が設けられている。The liquid crystal cell 100 includes an array substrate 102 on which pixel electrodes, switching elements, various wiring patterns, etc. are formed, a counter electrode, a color filter, etc., and a counter substrate 104 disposed opposite to the array substrate 102; It has a liquid crystal layer 106 sandwiched between 102 and the counter substrate 104. The array substrate 102 and the counter substrate 104 are formed of a transparent glass substrate.
An optical element 1 functioning as a diffusion plate is provided on the surface of the opposing substrate.
08 are provided, and polarizing plates 110 and 112 whose polarization directions are orthogonal to each other are provided on the front surface of the optical element 108 and the back surface of the array substrate 102.
【００３４】このような液晶セル１００に対して、バッ
クライト２００から照射される平行光線は、完全な平行
ではなく若干の広がりを有する。このため、液晶層１０
６と光学素子１０８との距離が遠いほど、角度を有する
光線は、斜め方向に進み、本来の画素からブラックマト
リクスＢＭ側にｘの距離だけずれていき、にじみの原因
となる。すなわち、図５に示したように、バックライト
２００から照射される光線の広がり角度をθとし、アレ
イ基板及び対向基板の厚さをｄBASEとし、アレイ基板及
び対向基板の屈折率をｎBASEすると、にじみの幅ｘは、 ｘ＝ｄBASE・ｔａｎ｛ｓｉｎ-1（ｓｉｎθ／ｎBASE）｝ で表され、液晶層１０６と光学素子１０８との間の距離
すなわちこの間に位置する対向基板１０４の厚さが厚い
ほどにじみが大きくなることがわかる。The parallel light beams emitted from the backlight 200 to such a liquid crystal cell 100 are not completely parallel but slightly spread. For this reason, the liquid crystal layer 10
As the distance between the optical element 6 and the optical element 108 increases, the light beam having an angle travels in an oblique direction and shifts from the original pixel to the black matrix BM side by the distance x, causing blurring. That is, as shown in FIG. 5, when the spread angle of the light beam emitted from the backlight 200 is θ, the thickness of the array substrate and the opposing substrate is dBASE, and the refractive indices of the array substrate and the opposing substrate are nBASE, Is expressed as x = d BASE · tan {sin −1 (sin θ / n BASE )}, and the distance between the liquid crystal layer 106 and the optical element 108, that is, the thickness of the opposing substrate 104 located therebetween is It can be seen that the bleed increases as the thickness increases.
【００３５】この発明の液晶表示素子では、光学素子を
偏光板１１０の外だけではなく、偏光板１１０と観察側
基板すなわち対向基板１０８との間、さらには液晶層１
０６と観察側基板１０８との間に配置することが可能と
なる。これにより、光学素子１０８を液晶層１０６によ
り近づけて配置することが可能となり、液晶層１０６と
光学素子１０８との間の距離を短くすることができる。
したがって、にじみを低減することが可能となり、高画
質の画像を提供することが可能となる。In the liquid crystal display element of the present invention, the optical element is not only disposed outside the polarizing plate 110 but also between the polarizing plate 110 and the observation side substrate, that is, the opposing substrate 108, and further, the liquid crystal layer 1.
06 and the observation-side substrate 108. Thus, the optical element 108 can be arranged closer to the liquid crystal layer 106, and the distance between the liquid crystal layer 106 and the optical element 108 can be reduced.
Therefore, bleeding can be reduced, and a high-quality image can be provided.
【００３６】また、光学素子１０８を偏光板１１０の内
側に配置できることにより、周囲からの光線が拡散板と
しての光学素子１０８に入射、あるいは出射する際に偏
光板１１０を通過して減衰されるため、周囲からの光線
が拡散板によって散乱され、表示品位を低下させる問題
についても著しい改善効果がある。Also, since the optical element 108 can be arranged inside the polarizing plate 110, light from the surroundings is attenuated by passing through the polarizing plate 110 when entering or exiting the optical element 108 as a diffusion plate. Also, there is a remarkable improvement effect on a problem that light rays from the surroundings are scattered by the diffusion plate and display quality is deteriorated.
【００３７】さらに、この光学素子は、光線の損失が少
なく、かつ良好な光線の拡散性を示すので、リアプロジ
ェクション方式のスクリーンや拡散光源用の拡散板にも
適している。Further, since this optical element has a small loss of light rays and exhibits good light diffusing properties, it is suitable for a rear projection type screen or a diffusion plate for a diffusion light source.
【００３８】なお、この光学素子において、回折減少を
避けるために、球体１の並びは、多少ランダムな方が良
く、層と層の間の球体の重なり具合も多少ランダムな方
が良い。また、にじみの観点からは、層と層との間隔は
狭い方がよいが、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、あまり近接させ過ぎると多重散乱を起こすので好ま
しくない。層と層との間隔は、この光学素子に入射する
光線の波長の２倍以上且つ５００μｍ以下であることが
望ましい。In this optical element, in order to avoid diffraction reduction, it is better that the arrangement of the spheres 1 is somewhat random, and that the spheres between the layers are somewhat random. Also, from the viewpoint of bleeding, it is better that the distance between the layers is small. However, as shown in FIGS. 6A and 6B, it is not preferable that the distance is too close because multiple scattering occurs. The distance between the layers is desirably at least twice the wavelength of the light beam incident on the optical element and at most 500 μm.
【００３９】また、１つの層の中で球体１が重なり合わ
ずに並ぶためには、球体１の直径は、ほぼ均一であるの
が望ましく、球体１の直径の偏差は、２０％以下である
ことが好ましい。しかし、球体１の直径は、全てが同一
である必要はなく、同一層内あるいは層間で異なること
を妨げるものではない。In order for the spheres 1 to be arranged in one layer without overlapping, the diameter of the sphere 1 is desirably substantially uniform, and the deviation of the diameter of the sphere 1 is 20% or less. Is preferred. However, the diameters of the spheres 1 do not all need to be the same, and do not prevent them from being different within the same layer or between layers.
【００４０】さらに、球体１を包んでいる透明媒質２の
屈折率ｎ１、及び球体１の屈折率ｎ２は、どちらが大き
くても良いが、両者の比が１から外れるほど１層あたり
の拡散の程度が高くなる。ここでは、拡散の程度から、
透明媒質２の屈折率ｎ１及び球体１の屈折率ｎ２の関係
が、ｎ１／ｎ２≦０．９６、または、１．０４≦ｎ１／
ｎ２の範囲内であることが望ましい。Further, either the refractive index n1 of the transparent medium 2 surrounding the sphere 1 or the refractive index n2 of the sphere 1 may be large, but the degree of diffusion per layer becomes larger as the ratio of the two deviates from 1. Will be higher. Here, from the degree of diffusion,
The relationship between the refractive index n1 of the transparent medium 2 and the refractive index n2 of the sphere 1 is n1 / n2 ≦ 0.96 or 1.04 ≦ n1 /
It is desirable to be within the range of n2.
【００４１】また、この光学素子１０８が液晶セル１０
０や偏光板１１０に貼り付けられて用いられる場合、透
明媒質２の屈折率がそれと接する液晶セル１００の対向
基板１０４や偏光板１１０の材質の屈折率に近い方がそ
の界面での光線の損失が少なくなる。例えば光学素子１
０８がプロジェクターのスクリーンに用いられる場合、
透明媒質２は、空気と接することになるので、この場合
はｎ２よりもｎ１を小さくする構成の方が有利である。The optical element 108 is used for the liquid crystal cell 10.
When the transparent medium 2 is used by being adhered to the polarizing plate 110, the refractive index of the transparent medium 2 is closer to the refractive index of the material of the opposing substrate 104 or the polarizing plate 110 of the liquid crystal cell 100 in contact with the transparent medium 2; Is reduced. For example, optical element 1
08 is used for the projector screen,
Since the transparent medium 2 comes into contact with air, in this case, a configuration in which n1 is smaller than n2 is more advantageous.
【００４２】次に、上述した構成の光学素子を適用した
この発明の液晶表示素子の実施例について、図面を参照
してより詳細に説明する。Next, an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention to which the above-described optical element is applied will be described in more detail with reference to the drawings.
【００４３】（実施例１）以下に、実施例１に係る液晶
表示素子について説明する。Embodiment 1 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Embodiment 1 will be described.
【００４４】まず、この液晶表示素子に適用される光学
素子の基本的な作製方法について説明する。First, a basic manufacturing method of an optical element applied to this liquid crystal display element will be described.
【００４５】図７の（ａ）に示すように、対向基板とな
る透明なガラス基板９を準備し、図７の（ｂ）に示すよ
うに、このガラス基板９の一主面上に透明媒質２として
のＵＶ硬化型の透明なシリコーン樹脂であるＴＦＣ７７
００（東芝シリコーン製、屈折率＝１．４）を、０．１
ｍｍの厚さに塗布し、シリコーン樹脂２の表面が粘着性
を示す程度に固化する量の紫外線を照射する。As shown in FIG. 7A, a transparent glass substrate 9 serving as a counter substrate is prepared, and as shown in FIG. 7B, a transparent medium is provided on one main surface of the glass substrate 9. TFC77 which is a UV-curable transparent silicone resin as No. 2
00 (made by Toshiba Silicone, refractive index = 1.4) is changed to 0.1
It is applied to a thickness of 2 mm, and is irradiated with ultraviolet rays in such an amount that the surface of the silicone resin 2 is solidified to the extent that it exhibits tackiness.
【００４６】続いて、図７の（ｃ）に示すように、この
シリコーン樹脂２の表面に、粒径５μｍのプラスチック
球体（商品名ミクロパール、積水ファインケミカル製、
屈折率＝１．５７）１を擦り込むように塗布する。続い
て、図７の（ｄ）に示すように、このプラスチック球体
２を塗布した面を水洗いした後、乾燥する。このような
球体の塗布工程および洗浄工程を採用すると、シリコー
ン樹脂２の表面に接しているプラスチック球体１のみが
シリコーン樹脂２の粘着性によって残り、過剰な球体１
は洗い落とされる。このため、シリコーン樹脂２の表面
に１層だけプラスチック球体１が密に並んだ第１の層が
形成される。Subsequently, as shown in FIG. 7C, a plastic sphere having a particle size of 5 μm (trade name: Micropearl, manufactured by Sekisui Fine Chemical,
(Refractive index = 1.57) 1 is applied so as to be rubbed. Subsequently, as shown in FIG. 7D, the surface on which the plastic spheres 2 are applied is washed with water and then dried. When such a sphere coating step and a washing step are employed, only the plastic sphere 1 in contact with the surface of the silicone resin 2 remains due to the stickiness of the silicone resin 2, and excessive sphere 1
Is washed off. Therefore, a first layer in which the plastic spheres 1 are densely arranged only in one layer is formed on the surface of the silicone resin 2.
【００４７】続いて、図７の（ｅ）に示すように、第１
の層の球体１が配列されたシリコーン樹脂２の上に再び
前述のシリコーン樹脂２を塗布する。そして、図７の
（ｆ）に示すように、シリコーン樹脂２の表面が粘着性
を示す程度に固化する量の紫外線を照射した後、このシ
リコーン樹脂２の表面に、プラスチック球体１を擦り込
むように塗布する。そして、図７の（ｇ）に示すよう
に、図７の（ｄ）の工程と同様に、プラスチック球体１
を洗浄し、プラスチック球体２が密に並んだ第２の層が
形成される。Subsequently, as shown in FIG.
The above-mentioned silicone resin 2 is applied again on the silicone resin 2 on which the spheres 1 of the layer are arranged. Then, as shown in FIG. 7 (f), after irradiating an amount of ultraviolet light that solidifies the surface of the silicone resin 2 to such an extent that the silicone resin 2 becomes tacky, the plastic sphere 1 is rubbed on the surface of the silicone resin 2. Apply to. Then, as shown in FIG. 7 (g), similar to the process of FIG. 7 (d), the plastic sphere 1
To form a second layer in which the plastic spheres 2 are densely arranged.
【００４８】続いて、図７の（ｈ）に示すように、第２
の層の球体１が配列されたシリコーン樹脂２の上に再び
前述のシリコーン樹脂２を塗布する。そして、図７の
（ｉ）に示すように、シリコーン樹脂２の表面が粘着性
を示す程度に固化する量の紫外線を照射した後、このシ
リコーン樹脂２の表面に、プラスチック球体１を擦り込
むように塗布し、図７の（ｊ）に示すように、プラスチ
ック球体１を洗浄し、プラスチック球体２が密に並んだ
第３の層が形成される。Subsequently, as shown in FIG.
The above-mentioned silicone resin 2 is applied again on the silicone resin 2 on which the spheres 1 of the layer are arranged. Then, as shown in FIG. 7 (i), after the surface of the silicone resin 2 is irradiated with an amount of ultraviolet rays that solidifies to such an extent that the surface thereof becomes sticky, the plastic sphere 1 is rubbed on the surface of the silicone resin 2. Then, as shown in FIG. 7 (j), the plastic sphere 1 is washed to form a third layer in which the plastic spheres 2 are densely arranged.
【００４９】このように、シリコーン樹脂２の塗布工
程、プラスチック球体の塗布工程、および洗浄工程を必
要回数繰り返すことによって、球体が平面状に密に並ん
だ層を複数層積層していくことができる。この実施例１
では、図７（ｋ）に示すように、層の数は３層とし、層
と層の間隔はおよそ１０μｍとした。最後に最表面のプ
ラスチック球体１の層の上に再びシリコーン樹脂２を塗
布し、紫外線を十分な量照射してシリコーン樹脂２を固
め、光学素子の一例を得ることができた。ガラス基板を
除いた光学素子全体の厚さは０．３ｍｍとした。As described above, by repeating the steps of applying the silicone resin 2, applying the plastic sphere, and washing the required number of times, a plurality of layers in which the spheres are densely arranged in a plane can be laminated. . Example 1
Then, as shown in FIG. 7 (k), the number of layers was three, and the distance between the layers was about 10 μm. Finally, the silicone resin 2 was applied again on the topmost layer of the plastic sphere 1, and the silicone resin 2 was hardened by irradiating a sufficient amount of ultraviolet rays to obtain an example of an optical element. The thickness of the entire optical element excluding the glass substrate was 0.3 mm.
【００５０】このようにして対向基板としてのガラス基
板９上に光学素子２４を形成することができる。このよ
うな対向基板９上に形成された光学素子２４を図８に示
したような構造を有する液晶表示素子に組み込むため
に、光学素子２４の上には、さらに、画素毎にそれぞれ
対応して配置された赤、緑、青のカラーフィルタ１０が
設けられている。また、このカラーフィルタ１０の上に
は、透明電極としてのＩＴＯからなる対向電極１１が設
けられ、この対向電極１１の表面に配向膜１９が形成さ
れている。In this manner, the optical element 24 can be formed on the glass substrate 9 as the opposing substrate. In order to incorporate the optical element 24 formed on the counter substrate 9 into a liquid crystal display element having a structure as shown in FIG. 8, the optical element 24 is further provided on the optical element 24 for each pixel. The arranged red, green, and blue color filters 10 are provided. A counter electrode 11 made of ITO as a transparent electrode is provided on the color filter 10, and an alignment film 19 is formed on the surface of the counter electrode 11.
【００５１】一方、対向基板９の裏面すなわち光学素子
２４が設けられた面の反対の面には、偏光板４が設けら
れている。On the other hand, the polarizing plate 4 is provided on the back surface of the counter substrate 9, that is, on the surface opposite to the surface on which the optical element 24 is provided.
【００５２】アレイ基板１４としての透明ガラス基板の
表面には、スイッチング素子としてのＴＦＴ１３、画素
電極２３、及び図示しない各種配線パターンが形成され
ている。そして、少なくとも画素電極２３の表面には、
配向膜１９が設けられている。On the surface of a transparent glass substrate as the array substrate 14, TFTs 13 as switching elements, pixel electrodes 23, and various wiring patterns (not shown) are formed. Then, at least on the surface of the pixel electrode 23,
An alignment film 19 is provided.
【００５３】一方、アレイ基板１４の裏面すなわち画素
電極２３が設けられた面の反対の面には、偏光板４が設
けられている。On the other hand, a polarizing plate 4 is provided on the back surface of the array substrate 14, that is, on the surface opposite to the surface on which the pixel electrodes 23 are provided.
【００５４】そして、対向基板９は、その配向膜１９が
アレイ基板１４の配向膜１９に向かい合うようにアレイ
基板１４から所定の間隔をおいて対向配置されている。
対向基板９とアレイ基板１４との間には、液晶組成物を
封入し、液晶層１２が形成されている。The opposing substrate 9 is arranged at a predetermined distance from the array substrate 14 so that the alignment film 19 faces the alignment film 19 of the array substrate 14.
A liquid crystal composition is sealed between the opposing substrate 9 and the array substrate 14 to form a liquid crystal layer 12.
【００５５】このようにして、ＴＮモードの液晶セルが
形成される。Thus, a TN mode liquid crystal cell is formed.
【００５６】図８に示したような液晶表示素子では、平
行光バックライトからの平行光線７が偏光板４を介して
ＴＦＴ１３および画素電極２３が形成されているアレイ
基板１４に入射されてこのアレイ基板１４と対向基板９
との間に充填されている液晶１２に導かれている。In the liquid crystal display device as shown in FIG. 8, a parallel light 7 from a parallel light backlight is incident on an array substrate 14 on which a TFT 13 and a pixel electrode 23 are formed via a polarizing plate 4, and this array is formed. Substrate 14 and counter substrate 9
And the liquid crystal 12 filled between them.
【００５７】このような構造では、選択的にＴＦＴ１３
を動作させることによって画素電極２３および対向電極
１１間に選択的に電界が印加され、液晶層１２の配向性
が変化されて光線が選択的に液晶１２中を通過すること
となる。液晶層１２中を通過した光線は、カラーフィル
タ１０を通過して光学素子２４中に入射され、この光学
素子２４中で拡散される。拡散された光線は、出射側の
偏光板４を介して液晶表示素子外に照射される。In such a structure, the TFT 13 is selectively provided.
Is operated, an electric field is selectively applied between the pixel electrode 23 and the counter electrode 11, the orientation of the liquid crystal layer 12 is changed, and light rays selectively pass through the liquid crystal 12. The light beam that has passed through the liquid crystal layer 12 passes through the color filter 10, enters the optical element 24, and is diffused in the optical element 24. The diffused light is emitted to the outside of the liquid crystal display element through the polarizing plate 4 on the emission side.
【００５８】ここで、液晶表示素子として、画素数が縦
４８０、横６４０×３、画素ピッチ縦０．３３ｍｍ、横
０．１１ｍｍのＴＦＴ駆動カラー液晶モジュール（ＬＴ
Ｍ１０Ｃ０２５、東芝製）が採用され、光学素子が図８
に示すように形成され、同モジュールのバックライト
は、そのコリメーション角が７°である平行光線バック
ライトである。Here, as a liquid crystal display element, a TFT driven color liquid crystal module (LTT) having 480 pixels vertically, 640 pixels horizontally, 0.33 mm pixel pitch, and 0.11 mm pixels.
M10C025, manufactured by Toshiba) and the optical element is shown in FIG.
The backlight of this module is a parallel light backlight whose collimation angle is 7 °.
【００５９】この液晶表示素子の表示画像を目視観察し
たところ、どの方位角から見ても法線に対して６０°以
上の範囲まで表示画像の品位の変化がほとんど見られ
ず、きわめて良好な視角特性が得られた。When the display image of the liquid crystal display element was visually observed, the quality of the display image hardly changed up to a range of 60 ° or more with respect to the normal from any azimuth angle, and an extremely good viewing angle was obtained. Characteristics were obtained.
【００６０】一測定例では、平行光線バックライトの正
面輝度が１５０００ｃｄ／ｍ2 のとき、液晶表示素子の
表示画像の正面輝度は、７０ｃｄ／ｍ2 であり、法線に
対して６０°の角度から観察したときのコントラスト比
は、５０以上、輝度は、正面から見たときの２５％であ
った。In one measurement example, when the front luminance of the parallel ray backlight is 15000 cd / m 2 , the front luminance of the display image of the liquid crystal display element is 70 cd / m 2 , and the angle of the normal line is 60 °. The contrast ratio when observed from above was 50 or more, and the luminance was 25% when viewed from the front.
【００６１】また、正面コントラスト比は、１５０：１
以上が得られた。この表示特性は、従来のモジュールの
特性と同等以上であり、全体として表示品位が著しく向
上した。また、拡散板として機能する上述した光学素子
を液晶層に近接して配置するとともに、光学素子の厚さ
を薄くすることができるので、表示のにじみも低減する
ことが可能となった。The front contrast ratio is 150: 1.
The above was obtained. This display characteristic is equal to or higher than the characteristic of the conventional module, and the display quality is remarkably improved as a whole. In addition, since the above-described optical element functioning as a diffusion plate is arranged close to the liquid crystal layer and the thickness of the optical element can be reduced, blurring of display can be reduced.
【００６２】（実施例２）以下に、実施例２に係る液晶
表示素子について説明する。Example 2 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Example 2 will be described.
【００６３】この実施例２の液晶表示素子は、実施例１
と同様な光学素子の作製方法を用いて、対向基板９上に
設けられたカラーフィルタ１０の表面に形成されている
着色層の上に、実施例１と同様に３層の球体の層からな
る光学素子２４を作製した。The liquid crystal display device of the second embodiment is similar to that of the first embodiment.
In the same manner as in the first embodiment, three spherical layers are formed on the colored layer formed on the surface of the color filter 10 provided on the counter substrate 9 by using the same optical element manufacturing method as in the first embodiment. The optical element 24 was manufactured.
【００６４】すなわち、図９の（ａ）に示すように、対
向基板となるガラス基板９の一主面上にカラーフィルタ
１０を形成する。そして、図９の（ｂ）に示すように、
カラーフィルタ１０の表面に、透明媒質としてのＵＶ硬
化型の透明なエポキシ樹脂（屈折率＝１．６５）２を、
塗布し、樹脂２の表面が粘着性を示す程度に固化する量
の紫外線を照射する。That is, as shown in FIG. 9A, a color filter 10 is formed on one main surface of a glass substrate 9 serving as a counter substrate. Then, as shown in FIG.
On the surface of the color filter 10, a UV-curable transparent epoxy resin (refractive index = 1.65) 2 as a transparent medium is applied.
It is applied and irradiated with ultraviolet rays in an amount that solidifies to the extent that the surface of the resin 2 shows tackiness.
【００６５】続いて、図９の（ｃ）に示すように、この
樹脂２の表面に、シリカによって形成された粒径４μｍ
のプラスチック球体（屈折率＝１．４）１を擦り込むよ
うに塗布する。続いて、図９の（ｄ）に示すように、こ
のプラスチック球体２を塗布した面を水洗いして過剰な
球体を洗い落とした後、乾燥し、樹脂２の表面に１層だ
けプラスチック球体１が密に並んだ第１の層が形成され
る。Subsequently, as shown in FIG. 9C, the surface of the resin 2 was
Sphere (refractive index = 1.4) 1 is rubbed and applied. Subsequently, as shown in FIG. 9D, the surface on which the plastic spheres 2 are applied is washed with water to remove excess spheres, and then dried. A first layer is formed.
【００６６】同様にして、図９の（ｅ）に示すエポキシ
樹脂２の塗布工程、図９の（ｆ）に示すプラスチック球
体１の塗布工程、図９の（ｇ）に示すプラスチック球体
１の洗浄工程により、プラスチック球体２が密に並んだ
第２の層が形成される。Similarly, the step of applying the epoxy resin 2 shown in FIG. 9E, the step of applying the plastic sphere 1 shown in FIG. 9F, and the cleaning of the plastic sphere 1 shown in FIG. By the process, a second layer in which the plastic spheres 2 are densely arranged is formed.
【００６７】さらに、図９の（ｈ）に示すエポキシ樹脂
２の塗布工程、図９の（ｉ）に示すプラスチック球体１
の塗布工程、図９の（ｊ）に示すプラスチック球体１の
洗浄工程により、プラスチック球体２が密に並んだ第３
の層が形成される。Further, a coating step of the epoxy resin 2 shown in FIG. 9H, and a plastic sphere 1 shown in FIG.
In the third step in which the plastic spheres 2 are densely arranged by the application step of FIG.
Is formed.
【００６８】そして、図９の（ｋ）に示すように、最表
面のプラスチック球体１の層の上に再びエポキシ樹脂２
を塗布した後、図９の（ｌ）に示すように、エポキシ樹
脂の表面に保護膜１８を設け、さらに、図９の（ｍ）に
示すように、この保護膜１８の上にスパッタ法により対
向電極としてのＩＴＯからなる透明電極１１を１００ｎ
ｍの厚さで形成する。Then, as shown in FIG. 9 (k), the epoxy resin 2 is again placed on the topmost plastic sphere 1 layer.
Then, as shown in FIG. 9 (l), a protective film 18 is provided on the surface of the epoxy resin, and further, as shown in FIG. 100 n of transparent electrode 11 made of ITO as the counter electrode
m.
【００６９】このようにして対向基板としてのガラス基
板９上に設けられたカラーフィルタ１０の表面に光学素
子２４を形成することができる。このような対向基板９
上に形成された光学素子２４を図１０に示したような構
造を有する液晶表示素子に組み込むために、光学素子２
４の上に設けられた対向電極１１の表面に配向膜１９が
形成されている。In this way, the optical element 24 can be formed on the surface of the color filter 10 provided on the glass substrate 9 as the opposite substrate. Such a counter substrate 9
In order to incorporate the optical element 24 formed above into a liquid crystal display element having a structure as shown in FIG.
An alignment film 19 is formed on the surface of the counter electrode 11 provided on the substrate 4.
【００７０】一方、対向基板９の裏面すなわち光学素子
２４が設けられた面の反対の面には、偏光板４が設けら
れている。On the other hand, the polarizing plate 4 is provided on the back surface of the counter substrate 9, that is, on the surface opposite to the surface on which the optical element 24 is provided.
【００７１】アレイ基板１４としての透明ガラス基板の
表面には、実施例１と同様に、スイッチング素子として
のＴＦＴ１３、画素電極２３、及び図示しない各種配線
パターンが形成されている。そして、少なくとも画素電
極２３の表面には、配向膜１９が設けられている。As in the first embodiment, a TFT 13 as a switching element, a pixel electrode 23, and various wiring patterns (not shown) are formed on the surface of a transparent glass substrate as the array substrate 14, as in the first embodiment. The alignment film 19 is provided at least on the surface of the pixel electrode 23.
【００７２】一方、アレイ基板１４の裏面すなわち画素
電極２３が設けられた面の反対の面には、偏光板４が設
けられている。On the other hand, the polarizing plate 4 is provided on the back surface of the array substrate 14, that is, on the surface opposite to the surface on which the pixel electrodes 23 are provided.
【００７３】そして、対向基板９とアレイ基板１４との
間には、液晶組成物を封入し、液晶層１２が形成されて
いる。A liquid crystal composition is sealed between the opposing substrate 9 and the array substrate 14 to form a liquid crystal layer 12.
【００７４】このようにして、ＴＮモードの液晶セルが
形成される。Thus, a TN mode liquid crystal cell is formed.
【００７５】図１０に示したような液晶表示素子を、平
行光線バックライトを用いた実施例１と同様のＴＦＴ駆
動カラー液晶モジュールに組み立てて動作させたとこ
ろ、実施例１よりもさらに表示のにじみが減少し、視角
特性がきわめて良好な液晶表示素子が得られた。When the liquid crystal display device as shown in FIG. 10 was assembled and operated in the same TFT-driven color liquid crystal module as in Example 1 using a parallel light backlight, the display was more blurred than in Example 1. Was reduced, and a liquid crystal display device having extremely good viewing angle characteristics was obtained.
【００７６】（実施例３）以下に、実施例３に係る液晶
表示素子について説明する。Embodiment 3 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Embodiment 3 will be described.
【００７７】図１１に示した実施例３の液晶表示素子
は、図８に示した液晶表示素子の変形例であり、ここで
は、その構造の違いについて簡単に説明する。The liquid crystal display device according to the third embodiment shown in FIG. 11 is a modification of the liquid crystal display device shown in FIG. 8, and the difference in the structure will be described briefly here.
【００７８】すなわち、図１１に示した実施例３の液晶
表示素子は、図７の（ａ）乃至（ｋ）に示した製造方法
により、対向基板としてのガラス基板９の上に形成され
た光学素子２４を有している。この光学素子２４は、球
体１が平面状に密に配列された層を４層備えている。そ
して、光学素子２４の上には、順に、透明電極１１、配
向膜１９が設けられている。That is, the liquid crystal display device of Example 3 shown in FIG. 11 has an optical structure formed on a glass substrate 9 as a counter substrate by the manufacturing method shown in FIGS. 7A to 7K. It has an element 24. The optical element 24 includes four layers in which the spheres 1 are densely arranged in a plane. The transparent electrode 11 and the alignment film 19 are provided on the optical element 24 in this order.
【００７９】一方、アレイ基板としてのガラス基板１４
上には、ＴＦＴ１３、カラーフィルタ１０が形成され、
このカラーフィルタ１０の上に、順に、画素電極２３、
配向膜１９が設けられている。On the other hand, a glass substrate 14 as an array substrate
A TFT 13 and a color filter 10 are formed thereon,
On the color filter 10, in order, the pixel electrode 23,
An alignment film 19 is provided.
【００８０】このような構造の対向基板９とアレイ基板
１４とを互いに対向配置して、その間に液晶組成物を充
填することにより、ＴＮモードの液晶セルが形成され
る。The TN mode liquid crystal cell is formed by arranging the opposing substrate 9 and the array substrate 14 having such a structure to face each other and filling a liquid crystal composition therebetween.
【００８１】なお、ここでは球体１の材質は、シリカを
用いており、その屈折率は１．４、直径は４μｍであ
る。また球体を包む透明媒質には、ＵＶ硬化型のエポキ
シ樹脂を用いており、その屈折率は、１．６５である。Here, the material of the sphere 1 is silica, and its refractive index is 1.4 and its diameter is 4 μm. A UV-curable epoxy resin is used for the transparent medium surrounding the sphere, and its refractive index is 1.65.
【００８２】図１１に示したような液晶表示素子を、平
行光線バックライトを用いた実施例１と同様のＴＦＴ駆
動カラー液晶モジュールに組み立てて動作させたとこ
ろ、実施例１よりもさらに表示のにじみが減少し、視角
特性がきわめて良好な液晶表示素子が得られた。When the liquid crystal display device as shown in FIG. 11 was assembled and operated in the same TFT-driven color liquid crystal module as in Example 1 using a parallel light backlight, the display was more blurred than in Example 1. Was reduced, and a liquid crystal display device having extremely good viewing angle characteristics was obtained.
【００８３】また、実施例２と異なる点として、カラー
フィルタ層がＴＦＴ基板側にあり、対向基板側には、拡
散板としての光学素子２４と対向電極１０しか無く、セ
ルを組み立てる際に合わせ精度が厳しくなく、さらに組
立時のずれを考慮しなくて良いため開口率を高く設計で
きる。The difference from the second embodiment is that the color filter layer is provided on the TFT substrate side, and the opposing substrate side has only the optical element 24 as the diffusion plate and the opposing electrode 10. The opening ratio can be designed to be high because the displacement is not strict and there is no need to consider the deviation during assembly.
【００８４】（実施例４）以下に、実施例４に係る液晶
表示素子について説明する。Example 4 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Example 4 will be described.
【００８５】図１２に示した実施例４の液晶表示素子
は、図１０に示した液晶表示素子の変形例であり、ここ
では、その構造の違いについて簡単に説明する。The liquid crystal display device according to the fourth embodiment shown in FIG. 12 is a modification of the liquid crystal display device shown in FIG. 10, and the difference in the structure will be briefly described here.
【００８６】すなわち、図１２に示した実施例４の液晶
表示素子は、図９の（ａ）乃至（ｌ）に示した製造方法
により、対向基板としてのガラス基板９上に設けられた
カラーフィルタ１０上に形成された光学素子２４を有し
ている。この光学素子２４は、順に、保護膜１８、配向
膜１９が設けられている。That is, in the liquid crystal display device of Example 4 shown in FIG. 12, the color filter provided on the glass substrate 9 as the opposing substrate was manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 10 has an optical element 24 formed thereon. This optical element 24 is provided with a protective film 18 and an alignment film 19 in this order.
【００８７】一方、アレイ基板としてのガラス基板１４
上には、ＴＦＴ１３、画素電極２３対向電極１１が、同
一平面上に配置され、保護膜１８によって覆われてい
る。そして、この保護膜１８の表面に配向膜１９が設け
られている。すなわち、このアレイ基板１４上には、横
電界を印加可能なように画素電極２３及び対向電極１１
が櫛形に設計されている。On the other hand, a glass substrate 14 as an array substrate
The TFT 13 and the pixel electrode 23 opposing electrode 11 are arranged on the same plane, and are covered with the protective film 18. Then, an alignment film 19 is provided on the surface of the protective film 18. That is, the pixel electrode 23 and the counter electrode 11 are placed on the array substrate 14 so that a horizontal electric field can be applied.
Is designed in a comb shape.
【００８８】このような構造の対向基板９とアレイ基板
１４とを互いに対向配置して、その間に液晶組成物を充
填することにより、横電界モードすなわちＩＰＳ（Ｉｎ
−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶セル
が形成される。The opposing substrate 9 and the array substrate 14 having such a structure are arranged to face each other, and a liquid crystal composition is filled between them.
-Plane Switching mode liquid crystal cell is formed.
【００８９】図１２に示したような液晶表示素子を、平
行光線バックライトを用いた実施例２と同様のＴＦＴ駆
動カラー液晶モジュールに組み立てて動作させたとこ
ろ、従来の横電界モードとは異なり、どの方向から見て
も色の変化が少なく、視角特性がきわめて良好な液晶表
示素子が得られた。When the liquid crystal display device as shown in FIG. 12 was assembled and operated in the same TFT-driven color liquid crystal module as in Embodiment 2 using a parallel light backlight, it was different from the conventional lateral electric field mode. A liquid crystal display device with little change in color in any direction and extremely good viewing angle characteristics was obtained.
【００９０】（実施例５）以下に、実施例５に係る液晶
表示素子について説明する。Example 5 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Example 5 will be described.
【００９１】この実施例５の液晶表示素子は、実施例１
あるいは実施例２と同様の製造方法を適用して形成され
る光学素子において、図１３に示したように、作製する
のに用いたＵＶ硬化樹脂に顔料を分散して赤または緑ま
たは青の色を付け、パターンニングすることにより、拡
散板として機能する光学素子２４がカラーフィルタ１０
としての機能を兼ね備えた基板１５を作製したものであ
る。そして、光学素子２４の表面にＩＴＯからなる対向
電極１１を配置している。この基板１５とアレイ基板１
４とを用いて実施例３と同様に図１３に示すように液晶
表示素子を作製した。この液晶表示素子は、実施例３と
同様に表示画像のにじみが無く視角特性のきわめて良好
な表示特性を示した。The liquid crystal display device of the fifth embodiment is similar to that of the first embodiment.
Alternatively, in an optical element formed by applying the same manufacturing method as in Example 2, as shown in FIG. 13, a pigment is dispersed in a UV-curable resin used for manufacturing to obtain a red, green, or blue color. By attaching and patterning, the optical element 24 functioning as a diffusion plate is
The substrate 15 having the function of the above is manufactured. Then, the counter electrode 11 made of ITO is arranged on the surface of the optical element 24. This substrate 15 and the array substrate 1
A liquid crystal display device was produced as shown in FIG. This liquid crystal display element showed very good viewing angle characteristics without blurring of the displayed image as in Example 3.
【００９２】（実施例６）以下に、実施例６に係る液晶
表示素子について説明する。Example 6 Hereinafter, a liquid crystal display device according to Example 6 will be described.
【００９３】この実施例６の液晶表示素子は、実施例１
と同様な光学素子の作製方法を用いて、偏光板４である
Ｇ１２２０ＤＵＮ（日東電工製）の裏面上に、実施例１
と同様に３層の球体の層からなる光学素子２４を作製し
た。The liquid crystal display device of the sixth embodiment is similar to that of the first embodiment.
Example 1 was formed on the back surface of G1220DUN (manufactured by Nitto Denko) as the polarizing plate 4 by using the same optical element manufacturing method as in Example 1.
In the same manner as in the above, an optical element 24 including three spherical layers was produced.
【００９４】すなわち、図１４の（ａ）に示すように、
偏光板４を準備し、図１４の（ｂ）に示すように、偏光
板４の一主面に、透明媒質としてのＵＶ硬化型の透明な
エポキシ樹脂２を、塗布し、樹脂２の表面が粘着性を示
す程度に固化する量の紫外線を照射する。That is, as shown in FIG.
A polarizing plate 4 is prepared, and as shown in FIG. 14B, a UV curable transparent epoxy resin 2 as a transparent medium is applied to one main surface of the polarizing plate 4, and the surface of the resin 2 is Irradiate an amount of ultraviolet light that solidifies to the extent that it shows tackiness.
【００９５】続いて、図１４の（ｃ）に示すように、こ
の樹脂２の表面に、シリカによって形成された粒径４μ
ｍのプラスチック球体（屈折率＝１．４）１を擦り込む
ように塗布する。続いて、図１４の（ｄ）に示すよう
に、このプラスチック球体２を塗布した面を水洗いして
過剰な球体を洗い落とした後、乾燥し、樹脂２の表面に
１層だけプラスチック球体１が密に並んだ第１の層が形
成される。Subsequently, as shown in FIG. 14 (c), the surface of the resin
m plastic spheres (refractive index = 1.4) 1 are applied by rubbing. Subsequently, as shown in FIG. 14D, the surface on which the plastic spheres 2 are applied is washed with water to remove excess spheres, and then dried. A first layer is formed.
【００９６】同様にして、図１４の（ｅ）に示すエポキ
シ樹脂２の塗布工程、図１４の（ｆ）に示すプラスチッ
ク球体１の塗布工程、図１４の（ｇ）に示すプラスチッ
ク球体１の洗浄工程により、プラスチック球体２が密に
並んだ第２の層が形成される。Similarly, the step of applying the epoxy resin 2 shown in FIG. 14E, the step of applying the plastic sphere 1 shown in FIG. 14F, and the cleaning of the plastic sphere 1 shown in FIG. By the process, a second layer in which the plastic spheres 2 are densely arranged is formed.
【００９７】さらに、図１４の（ｈ）に示すエポキシ樹
脂２の塗布工程、図１４の（ｉ）に示すプラスチック球
体１の塗布工程、図１４の（ｊ）に示すプラスチック球
体１の洗浄工程により、プラスチック球体２が密に並ん
だ第３の層が形成される。Further, a coating step of the epoxy resin 2 shown in FIG. 14H, a coating step of the plastic sphere 1 shown in FIG. 14I, and a washing step of the plastic sphere 1 shown in FIG. Then, a third layer in which the plastic spheres 2 are densely arranged is formed.
【００９８】そして、図１４の（ｋ）に示すように、最
表面のプラスチック球体１の層の上に再びエポキシ樹脂
２を塗布した後、図１４の（ｌ）に示すように、エポキ
シ樹脂の表面にスパッタ法により対向電極としてのＩＴ
Ｏからなる透明電極１１を１００ｎｍの厚さで形成す
る。Then, as shown in FIG. 14 (k), the epoxy resin 2 is applied again on the topmost layer of the plastic spheres 1 and then, as shown in FIG. 14 (l), IT as counter electrode on the surface by sputtering
A transparent electrode 11 made of O is formed with a thickness of 100 nm.
【００９９】このようにして対向基板としての機能を兼
ね備えた光学素子２４を形成することができる。このよ
うに形成された光学素子２４を図１５に示したような構
造を有する液晶表示素子に組み込むために、光学素子２
４の上に設けられた対向電極１１の表面に配向膜１９が
形成されている。Thus, the optical element 24 having the function as the opposing substrate can be formed. In order to incorporate the optical element 24 thus formed into a liquid crystal display element having a structure as shown in FIG.
An alignment film 19 is formed on the surface of the counter electrode 11 provided on the substrate 4.
【０１００】アレイ基板１４としての透明ガラス基板の
表面には、図１１に示した実施例３と同様に、ＴＦＴ１
３、カラーフィルタ１０が形成され、このカラーフィル
タ１０の上には、順に、画素電極２３、配向膜１９が設
けられている。The TFT 1 was formed on the surface of the transparent glass substrate as the array substrate 14 similarly to the third embodiment shown in FIG.
3. A color filter 10 is formed, and a pixel electrode 23 and an alignment film 19 are sequentially provided on the color filter 10.
【０１０１】一方、アレイ基板１４の裏面すなわち画素
電極２３が設けられた面の反対の面には、偏光板４が設
けられている。On the other hand, the polarizing plate 4 is provided on the back surface of the array substrate 14, that is, on the surface opposite to the surface on which the pixel electrodes 23 are provided.
【０１０２】そして、対向基板９とアレイ基板１４との
間には、液晶組成物を封入し、液晶層１２が形成されて
いる。Then, a liquid crystal composition is sealed between the opposing substrate 9 and the array substrate 14 to form a liquid crystal layer 12.
【０１０３】このようにして、ＴＮモードの液晶セルが
形成される。Thus, a TN mode liquid crystal cell is formed.
【０１０４】図１５に示したような液晶表示素子を、平
行光線バックライトを用いた実施例３と同様のＴＦＴ駆
動カラー液晶モジュールに組み立てて動作させたとこ
ろ、実施例３よりもさらに表示のにじみが減少し、視角
特性がきわめて良好な液晶表示素子が得られた。さら
に、実施例３の液晶表示素子よりも重量を軽量化するこ
とが可能となった。When the liquid crystal display device as shown in FIG. 15 was assembled and operated in the same TFT-driven color liquid crystal module as in Example 3 using a parallel light backlight, the display was more blurred than in Example 3. Was reduced, and a liquid crystal display device having extremely good viewing angle characteristics was obtained. Further, the weight can be reduced as compared with the liquid crystal display element of the third embodiment.
【０１０５】上述したように、この発明によれば、薄
く、軽量で、光線の損失が無く、拡散の程度を制御で
き、通過する光線の偏光状態に与える影響の少ない光学
素子を液晶表示素子の内側に配置し、平行光線バックラ
イトと組み合わせることにより、液晶表示素子の視角特
性を大幅に改善できるとともに、従来、この視角改善手
法で問題となった表示画像のにじみを大幅に軽減させる
ことができる。As described above, according to the present invention, an optical element which is thin, lightweight, has no loss of light, can control the degree of diffusion, and has little influence on the polarization state of light passing therethrough is used as a liquid crystal display element. By arranging it inside and combining it with a parallel ray backlight, it is possible to greatly improve the viewing angle characteristics of the liquid crystal display element, and to greatly reduce the bleeding of the display image which has conventionally been a problem with this viewing angle improvement method. .
【０１０６】この発明の効果は、この発明の実施例で述
べた材料、条件に限定されるものではなく、他の材料、
他の条件においても同様の効果が得られる。The effects of the present invention are not limited to the materials and conditions described in the embodiments of the present invention.
Similar effects can be obtained under other conditions.
【０１０７】[0107]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示のにじみが少なく、光線の損失が少なく、しか
も拡散角度を制御性良く広く設計することが可能であ
り、かつ光線の偏光状態に与える影響の少ないスクリー
ンを用いて視角特性の良い液晶表示素子及びこの液晶表
示素子の製造方法を実現することができる。As described above, according to the present invention, display bleeding is small, light loss is small, and the diffusion angle can be designed widely with good controllability. A liquid crystal display element having good viewing angle characteristics and a method for manufacturing the liquid crystal display element can be realized using a screen having little effect on the liquid crystal display element.
【図１】図１は、この発明の液晶表示素子に適用される
１層の球体の層を有する光学素子の一例を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing an example of an optical element having one spherical layer applied to the liquid crystal display element of the present invention.
【図２】図２は、この発明の液晶表示素子に適用される
３層の球体の層を有する光学素子の一例を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view showing an example of an optical element having three spherical layers applied to the liquid crystal display element of the present invention.
【図３】図３は、この発明の液晶表示素子に適用される
光学素子における球体のレンズ作用を説明する図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating a lens action of a sphere in an optical element applied to the liquid crystal display element of the present invention.
【図４】図４は、図３に示した球体を備える光学素子を
適用した場合の視角改善効果を示す一実験結果である。FIG. 4 is an experimental result showing a viewing angle improving effect when the optical element including the sphere shown in FIG. 3 is applied.
【図５】図５は、この発明の液晶表示素子に適用される
光学素子を用いた視角改善法における画質のにじみの原
理を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of image bleeding in a viewing angle improvement method using an optical element applied to the liquid crystal display element of the present invention.
【図６】図６の（ａ）及び（ｂ）は、この発明の液晶表
示素子に適用される光学素子の一例であり、球体の層が
３層の場合を概略的に示す断面図である。6 (a) and 6 (b) are examples of an optical element applied to the liquid crystal display element of the present invention, and are cross-sectional views schematically showing a case where there are three spherical layers. .
【図７】図７の（ａ）乃至（ｋ）は、この光学素子の製
造工程の一例を概略的に示した図である。FIGS. 7A to 7K schematically show an example of a manufacturing process of the optical element.
【図８】図８は、この発明の実施例１に係る液晶表示素
子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view schematically showing a structure of the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention.
【図９】図９の（ａ）乃至（ｍ）は、この光学素子の製
造工程の一例を概略的に示した図である。FIGS. 9A to 9M are diagrams schematically showing an example of a manufacturing process of the optical element.
【図１０】図１０は、この発明の実施例２に係る液晶表
示素子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display element according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】図１１は、この発明の実施例３に係る液晶表
示素子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
【図１２】図１２は、この発明の実施例４に係る液晶表
示素子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display element according to Embodiment 4 of the present invention.
【図１３】図１３は、この発明の実施例５に係る液晶表
示素子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display element according to Embodiment 5 of the present invention.
【図１４】図１４の（ａ）乃至（ｌ）は、この光学素子
の製造工程の一例を概略的に示した図である。FIGS. 14A to 14L are diagrams schematically illustrating an example of a manufacturing process of the optical element.
【図１５】図１５は、この発明の実施例６に係る液晶表
示素子の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display element according to Embodiment 6 of the present invention.
【図１６】図１６は、平行光線バックライトと拡散板を
液晶セルと組み合わせた液晶表示素子の視角特性改善方
法の構成を説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a viewing angle characteristic improving method for a liquid crystal display element in which a parallel light backlight and a diffusion plate are combined with a liquid crystal cell.
１…球体 ２…透明媒質 ４…偏光板 ９…対向基板 １０…カラーフィルタ １１…対向電極 １２…液晶層 １３…ＴＦＴ １４…アレイ基板 １８…保護膜 １９…配向膜 ２３…画素電極 ２４…光学素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sphere 2 ... Transparent medium 4 ... Polarizer 9 ... Counter substrate 10 ... Color filter 11 ... Counter electrode 12 ... Liquid crystal layer 13 ... TFT 14 ... Array substrate 18 ... Protective film 19 ... Alignment film 23 ... Pixel electrode 24 ... Optical element
Claims (15)
を有するとともに前記主面が互いに対向するように配置
された第１基板及び第２基板と、 前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層と、 前記第２基板側から、この第２基板の法線に対して略平
行な平行光線で照明する照明手段と、 平板状の光学的に等方性な透明媒質中に、透明で光学的
に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の
屈折体を、前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行
に平面状に並べた層を複数層設け、さらに隣接した層の
前記球形状屈折体がずれて重なり合い、前記第１基板と
前記液晶層との間に設けられ、前記第２基板側から入射
した平行光線を拡散して出射する光学素子と、 を備えたことを特徴とする液晶表示素子。A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other; and between the first and second substrates. A sandwiched liquid crystal layer, an illuminating means for illuminating from the second substrate side with parallel rays substantially parallel to a normal line of the second substrate, and a plate-shaped optically isotropic transparent medium. A plurality of layers in which transparent, optically isotropic and substantially spherical refractors having a different refractive index from the transparent medium are arranged in a plane substantially parallel to the main surface of the flat transparent medium are provided. An optical element which is provided between the first substrate and the liquid crystal layer and diffuses and emits a parallel ray incident from the second substrate side, wherein the spherical refractor of the adjacent layer is shifted and overlapped; A liquid crystal display device comprising:
記液晶層の主面上に配置されたカラーフィルタを備え、
前記光学素子を前記第１基板と前記カラーフィルタとの
間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
素子。2. The liquid crystal display device includes a color filter disposed on a main surface of the liquid crystal layer on the first substrate side.
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical element is provided between the first substrate and the color filter.
上に形成されたカラーフィルタを備え、前記光学素子を
前記カラーフィルタと前記液晶層との間に設けたことを
特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。3. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a color filter formed on a main surface of the first substrate, wherein the optical element is provided between the color filter and the liquid crystal layer. The liquid crystal display device according to claim 1.
上に形成されたカラーフィルタを備え、前記光学素子を
前記第１基板と前記液晶層との間に設けたことを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示素子。4. A liquid crystal display device comprising a color filter formed on a main surface of the second substrate, wherein the optical element is provided between the first substrate and the liquid crystal layer. The liquid crystal display device according to claim 1.
上に前記光学素子が形成されているとともに、前記光学
素子に含まれる前記平板状透明媒質が色素を含み、前記
光学素子がカラーフィルタとしての機能を兼ね備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。5. The liquid crystal display device, wherein the optical element is formed on a main surface of the first substrate, the flat transparent medium contained in the optical element contains a dye, and the optical element is 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has a function as a color filter.
成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子。6. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein said first substrate is formed by said optical element.
径は、前記光学素子に入射する光線の波長の２倍以上か
つ１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。7. The optical element according to claim 1, wherein the diameter of the spherical refractor included in the optical element is not less than twice the wavelength of a light beam incident on the optical element and not more than 100 μm. Item 2. The liquid crystal display device according to item 1.
１／４以下であることを特徴とする請求項７に記載の液
晶表示素子。8. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the diameter of the spherical refractor is not more than 1/4 of the pixel pitch.
隔が、前記光学素子に入射する光線の波長の２倍以上か
つ５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。9. The method according to claim 1, wherein a distance between the layers in which the spherical refractors are densely arranged is at least twice the wavelength of a light beam incident on the optical element and at most 500 μm. The liquid crystal display device according to any one of the above items.
球形状屈折体の屈折率ｎ２が、 ｎ１／ｎ２≦０．９６ または １．０４≦ｎ１／ｎ２ の関係にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
か１項に記載の液晶表示素子。10. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a refractive index n1 of said flat transparent medium and a refractive index n2 of said spherical refractor are in a relationship of n1 / n2 ≦ 0.96 or 1.04 ≦ n1 / n2. The liquid crystal display device according to claim 1.
下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１
項に記載の液晶表示素子。11. The method according to claim 1, wherein the thickness of the flat transparent medium is 3 mm or less.
A liquid crystal display element according to the item.
以内の偏差を有することを特徴とする請求項１乃至６の
いずれか１項に記載の液晶表示素子。12. The diameter of the spherical refractor is 20%.
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the liquid crystal display device has a deviation within the following range.
極を有するとともに前記主面が互いに対向するように配
置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基
板の間に挟持された液晶層と、前記第２基板側から、こ
の第２基板の法線に対して略平行な平行光線で照明する
照明手段と、を備えた液晶表示素子の製造方法であっ
て、 前記第１基板の一主面上に光学的に等方性な透明媒質を
平面状に塗布し、 前記透明媒質の表面が粘着性を示す程度に固化させ、 前記透明媒質表面に透明で光学的に等方性且つ前記透明
媒質とは屈折率が異なる略球形状の屈折体を塗布し、 前記屈折体を塗布した面を洗浄して過剰な屈折体を除去
し、 前記屈折体上に前記透明媒質を塗布し、 前記透明媒質を固化することによって１層の光学素子層
を形成し、 前記工程を繰り返すことにより複数層の光学素子層を有
する光学素子を形成することを特徴とする液晶表示素子
の製造方法。13. A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other, and between the first and second substrates. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a sandwiched liquid crystal layer; and illuminating means for illuminating from the second substrate side with a parallel light beam substantially parallel to a normal line of the second substrate, An optically isotropic transparent medium is applied on one main surface of the first substrate in a planar shape, and solidified to such an extent that the surface of the transparent medium exhibits adhesiveness. A substantially spherical refractor having a different refractive index from the isotropic and transparent medium is applied, and the surface on which the refractor is applied is washed to remove excess refractor, and the transparent medium is provided on the refractor. To form a single optical element layer by solidifying the transparent medium. Method of manufacturing a liquid crystal display device characterized by forming an optical element having an optical element layer of a plurality of layers by repeating the process.
極を有するとともに前記主面が互いに対向するように配
置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基
板の間に挟持された液晶層と、前記第２基板側から、こ
の第２基板の法線に対して略平行な平行光線で照明する
照明手段と、を備えた液晶表示素子の製造方法であっ
て、 前記第１基板の一主面上にカラーフィルタを形成し、 前記カラーフィルタの一主面上に光学的に等方性な透明
媒質を平面状に塗布し、 前記透明媒質の表面が粘着性を示す程度に固化させ、 前記透明媒質表面に透明で光学的に等方性且つ前記透明
媒質とは屈折率が異なる略球形状の屈折体を塗布し、 前記屈折体を塗布した面を洗浄して過剰な屈折体を除去
し、 前記屈折体上に前記透明媒質を塗布し、 前記透明媒質を固化することによって１層の光学素子層
を形成し、 前記工程を繰り返すことにより複数層の光学素子層を有
する光学素子を形成することを特徴とする液晶表示素子
の製造方法。14. A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other, and between the first and second substrates. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a sandwiched liquid crystal layer; and illuminating means for illuminating from the second substrate side with a parallel light beam substantially parallel to a normal line of the second substrate, A color filter is formed on one main surface of the first substrate, and an optically isotropic transparent medium is applied in a planar shape on one main surface of the color filter, and the surface of the transparent medium exhibits adhesiveness. The transparent medium surface is coated with a transparent, optically isotropic and substantially spherical refractor having a different refractive index from the transparent medium, and the surface on which the refractor is applied is washed and excessively hardened. Removing the refractor, applying the transparent medium on the refractor, A method for manufacturing a liquid crystal display element, comprising: forming one optical element layer by solidifying a transparent medium; and forming an optical element having a plurality of optical element layers by repeating the above steps.
極を有するとともに前記主面が互いに対向するように配
置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基
板の間に挟持された液晶層と、前記第２基板側から、こ
の第２基板の法線に対して略平行な平行光線で照明する
照明手段と、を備えた液晶表示素子の製造方法であっ
て、 偏光板の一主面上に光学的に等方性な透明媒質を平面状
に塗布し、 前記透明媒質の表面が粘着性を示す程度に固化させ、 前記透明媒質表面に透明で光学的に等方性且つ前記透明
媒質とは屈折率が異なる略球形状の屈折体を塗布し、 前記屈折体を塗布した面を洗浄して過剰な屈折体を除去
し、 前記屈折体上に前記透明媒質を塗布し、 前記透明媒質を固化することによって１層の光学素子層
を形成し、 前記工程を繰り返すことにより複数層の光学素子層を有
する光学素子を前記偏光板上に形成し、 前記光学素子上に透明電極を形成することによって第１
基板を形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。15. A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other, and between the first and second substrates. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates; and illuminating means for illuminating the second substrate with parallel rays substantially parallel to a normal line of the second substrate. An optically isotropic transparent medium is applied in a plane on one main surface of the plate, and solidified to such an extent that the surface of the transparent medium exhibits adhesiveness, and is transparent and optically isotropic on the surface of the transparent medium. And applying a substantially spherical refractor having a refractive index different from that of the transparent medium, cleaning the surface on which the refractor has been applied to remove excess refractor, and applying the transparent medium on the refractor. Forming one optical element layer by solidifying the transparent medium; An optical element having a plurality of optical element layers is formed on the polarizing plate by repeating the steps, and a first electrode is formed by forming a transparent electrode on the optical element.
A method for manufacturing a liquid crystal display element, comprising forming a substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9275085A JPH1195217A (en) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Liquid crystal display element and production of liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9275085A JPH1195217A (en) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Liquid crystal display element and production of liquid crystal display element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1195217A true JPH1195217A (en) | 1999-04-09 |
Family
ID=17550605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9275085A Pending JPH1195217A (en) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Liquid crystal display element and production of liquid crystal display element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1195217A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512159A (en) * | 2005-10-10 | 2009-03-19 | ローム アンド ハース デンマーク ファイナンス エーエス | Backlight unit with linearly reduced divergence |
-
1997
- 1997-09-22 JP JP9275085A patent/JPH1195217A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512159A (en) * | 2005-10-10 | 2009-03-19 | ローム アンド ハース デンマーク ファイナンス エーエス | Backlight unit with linearly reduced divergence |
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