液晶表示装置
【課題】光の透過率を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置において、光学等方液晶層ＢＰに含まれる媒質は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬには、１又は複数の凹部ＨＳが形成される。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの壁面に互いに向かい合うように配置される。マイクロレンズＭＬＡは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に向けて入射光を集光する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置において、光学等方液晶層ＢＰに含まれる媒質は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬには、１又は複数の凹部ＨＳが形成される。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの壁面に互いに向かい合うように配置される。マイクロレンズＭＬＡは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に向けて入射光を集光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特には、ブルー相液晶などの光学等方液晶を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブルー相液晶などの光学等方液晶を用いた液晶表示装置が提案されている（特許文献１を参照）。光学等方液晶は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す媒質である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光学等方液晶を用いた液晶表示装置では、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電極構造が採用されるが、この場合、電極が配置された領域で光が十分に透過しないことがわかっている。これは、電極の上方では面内方向の電界成分が弱く、光学異方性が十分に付与されないことに因る。また、光学等方液晶は、ネマティック相液晶と比べて液晶分子間の相互作用が弱いため、電極間で光学異方性が発生しても、それが電極上まで及びにくい。
【０００５】
なお、特許文献１に開示された液晶表示装置では、表示側に位置する第１基板１１０に設けられたカラーフィルタ１７５上に突起１９５が形成され、この突起１９５上に一方の電極１８１が形成されている。しかしながら、この場合も、各電極１８１，１８２の近傍では面内方向の電界成分が依然として弱く、光が十分に透過しない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、光の透過率を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することを主な目的とする。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、光出射側に位置する第１の透明基板と、光入射側に位置し、前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に保持される媒質と、絶縁膜と、一対の電極と、レンズ部と、を備える。前記媒質は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。前記絶縁膜は、前記第１の透明基板または前記第２の透明基板の前記媒質側に配置される。また、前記絶縁膜には、１又は複数の凹部が形成される。前記一対の電極は、前記凹部の壁面に互いに向かい合うように配置される。前記レンズ部は、前記第２の透明基板の前記媒質側とは反対側に配置される。また、前記レンズ部は、前記一対の電極の間に向けて入射光を集光する。
【０００９】
本発明の一態様において、前記凹部は前記絶縁膜の面内方向に延伸し、前記電極は前記凹部の幅方向の両側に配置される。
【００１０】
また、前記レンズ部は、前記凹部と同方向に延伸し、前記凹部に対応して配置されてもよい。
【００１１】
また、前記凹部は、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる複数の部分を含んでもよい。
【００１２】
また、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる前記複数の凹部が形成されてもよい。
【００１３】
本発明の一態様において、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、１つの前記凹部が形成される。
【００１４】
本発明の一態様において、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、複数の前記凹部が形成される。
【００１５】
また、前記絶縁膜下に配線が形成され、前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極に、前記配線が接続されてもよい。
【００１６】
また、前記絶縁膜下に配線が形成され、前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極同士が前記絶縁膜上で接続され、前記一方の電極の何れかに前記配線が接続されてもよい。
【００１７】
本発明の一態様において、前記レンズ部の平面形状が円状である。
【００１８】
また、複数の前記球面レンズが千鳥状に配列し、前記各球面レンズに対応する複数の前記凹部も千鳥状に配列してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明によると、凹部の壁面に互いに向かい合うように配置された一対の電極によって、面内方向の電界成分が支配的な領域が膜厚方向に広がって形成されると共に、レンズ部によって、こうした領域に入射光が集光されるので、光の透過率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の作用説明図である。
【図４Ｂ】従来例の作用説明図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図１２】比較例に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の液晶表示装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図、平面図、分解斜視図である。
【００２３】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置は、主に、第１の透明基板ＳＵ１、第２の透明基板ＳＵ２、光学等方液晶層ＢＰ及び光源ＬＳを有している。第１の透明基板ＳＵ１、第２の透明基板ＳＵ２及びこれらに挟持される光学等方液晶層ＢＰは液晶パネルを構成しており、その背面側に光源ＬＳが配置されている。
【００２４】
第１の透明基板ＳＵ１及び第２の透明基板ＳＵ２は、ホウケイ酸ガラスからなる。第１の透明基板ＳＵ１の光学等方液晶層ＢＰ側の面上には、第１の透明基板ＳＵ１側から順にカラーフィルタＣＦと平坦化膜ＬＬとが積層されている。また、カラーフィルタＣＦには、局所的にブラックマトリクスＢＭが配置されている。
【００２５】
第２の透明基板ＳＵ２の光学等方液晶層ＢＰ側の面上には、第２の透明基板ＳＵ２側から順に、第１絶縁膜ＧＩＬと、第２絶縁膜ＳＣＩＬと、第３絶縁膜ＴＨＩＬと、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬとが積層されている。これらは、透明な有機絶縁材料からなる。また、第１絶縁膜ＧＩＬないし第３絶縁膜ＴＨＩＬの膜間には、図２に示される信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、共通配線ＣＬ及びアクティブ素子ＴＦＴが配置されている。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬには凹部ＨＳが形成されており、その壁面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが配置されている。共通電極ＣＥは共通配線ＣＬに接続されており、共通配線ＣＬから電位を供給される。画素電極ＰＥはアクティブ素子ＴＦＴを介して信号配線ＳＬに接続されており、画像情報に応じた電位を供給される。アクティブ素子ＴＦＴの動作は走査配線ＧＬにより制御される。
【００２６】
アクティブ素子ＴＦＴは、薄膜トランジスタからなる。アクティブ素子ＴＦＴのチャネル部は多結晶シリコン層で構成されており、アモルファスシリコン層で構成される場合よりも高い移動度を示す。また、アクティブ素子ＴＦＴはスタガ型の積層構造を有しており、信号配線ＳＬと走査配線ＧＬが多結晶シリコン層よりも光学等方液晶層ＢＰに近づいている。
【００２７】
光源ＬＳは、複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える平面光源であってもよいし、冷陰極管を備える平面光源であってもよい。
【００２８】
第１の透明基板ＳＵ１の光出射側の面上には、第１の偏光板ＰＬ１が配置されており、第２の透明基板ＳＵ２の光源ＬＳ側の面上には、第２の偏光板ＰＬ２が配置されている。第１の偏光板ＰＬ１及び第２の偏光板ＰＬ２はヨウ素系色素を含み、その２色性により自然光を直線偏光に極めて近い部分偏光に変換する。第１の偏光板ＰＬ１と第２の偏光板ＰＬ２は、法線方向から観察したときに互いの吸収軸が直交するように配置されており、また、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に印加される電界の方向に対して互いの吸収軸が４５度の角度を為すように配置されている。
【００２９】
光学等方液晶層ＢＰには、光学等方液晶が含まれている。光学等方液晶は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。光学異方性とは、屈折率の異方性のことである。光学等方液晶の例としては、ブルー相液晶や、キュービック対称性を示す媒質などが挙げられる。ブルー相液晶は、ネマティック液晶組成物中に含まれるモノマーをブルー相の温度域で重合させることで得られる液晶材料である。ネマティック液晶には、一般の液晶表示装置に用いられるような、極性基が置換された環構造と長鎖構造とを有する有機化合物が用いられる。カイラル剤には、分子内に不斉炭素を有する有機化合物が用いられる。重合性モノマーにはアクリル系モノマーなどが用いられ、光重合の場合にはアセトフェノン誘導体などの重合開始剤が併用される。例えば、ネマティック液晶組成物と光重合性モノマーの混合物を第１の透明基板ＳＵ１と第２の透明基板ＳＵ２の隙間に真空封入し、温度制御により混合物をブルー相とした状態で第２の透明基板ＳＵ２側から紫外線を照射することで、光学等方液晶層ＢＰが得られる。
【００３０】
溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された凹部ＨＳは、光出射側に向かうに従って徐々に広がるテーパー形状とされている。こうした凹部ＨＳは、エッチングによって溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成される。凹部ＨＳの壁面は、第２の透明基板ＳＵ２の表面に対して例えば約４５度程度の傾斜を為すように形成されることが好ましい。こうした凹部ＨＳの壁面には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが面内方向に向かい合うように配置されている。具体的には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの傾斜した壁面のうち、面内方向に向かい合う部分にそれぞれ配置されている。電圧印加時において、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間、すなわち凹部ＨＳ内には、面内方向の成分を主とする電界（いわゆる横電界）が生成される。
【００３１】
なお、本実施形態では、凹部ＨＳは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの膜厚方向に貫通しているが、これに限られず、有底の凹状であってもよい。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの厚さが光学等方液晶層ＢＰと同程度とされて、各凹部ＨＳ内の空間が互いに独立していてもよい。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの厚さは、光学等方液晶層ＢＰの半分以上であることが好ましい。また、凹部ＨＳの壁面は、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを形成するためにやや光出射側を向いていることが好ましいが、これに限られず、面内方向に対して垂直であってもよいし、やや光入射側を向いていてもよい。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、透明であることが好ましいが、後述するマイクロレンズＭＬＡがあるため、透明でなくてもよい。
【００３２】
図２には、１画素に相当する範囲が表されている。本実施形態において、各画素はＶ字状に折れ曲がった形状を有している。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの１画素の範囲には、面内方向に延伸する溝状の凹部ＨＳが２本並んで形成されている。これら凹部ＨＳは、画素の形状と同様に、Ｖ字状に折れ曲がった形状を有しており、延伸方向が直交する２つの線状部分（図中の上半分と下半分）を含んでいる。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの壁面のうち、延伸方向に延びて幅方向に向かい合う長辺部にそれぞれ配置されている。また、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、２つの凹部ＨＳに跨るように配置されている。具体的には、各凹部ＨＳに設けられた画素電極ＰＥ又は共通電極ＣＥは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。
【００３３】
図２には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に生成される電界の方向が破線で表されている。光学等方液晶層ＢＰには、電圧印加によって光学異方性が生じる。具体的には、光学軸を含む方位では、極角の増大に伴ってリタデーションが減少するため、白表示時に表示色が青みを帯びる。これに対し、光学軸と垂直な方位では、極角の増大に伴ってリタデーションが増大するため、白表示時に表示色が黄色みを帯びる。本実施形態では、凹部ＨＳは、延伸方向が直交する２つの線状部分を含んでいるため、各線状部分で生成される電界の方向は直交する。このため、一方の線状部分で光学等方液晶層ＢＰに生じる遅相軸の方位と、他方の線状部分で光学等方液晶層ＢＰに生じる遅相軸の方位とが直交する。すなわち、一方の線状部分で黄色みを帯びる方位と、他方の線状部分で青みを帯びる方位とが同一になる。黄色と青色は互いに補色の関係にあることから、本実施形態では、視角方向に依る着色が一画素内で相殺されることになり、この結果、視角特性が向上する。
【００３４】
図１の説明に戻り、第２の透明基板ＳＵ２の光源ＬＳ側に配置された第２の偏光板ＰＬ２上には、レンズ部の例としてのマイクロレンズＭＬＡが配置されている。マイクロレンズＭＬＡは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された各凹部ＨＳに対応して配列している。マイクロレンズＭＬＡは、光源ＬＳからの入射光を凹部ＨＳ内の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に向けて集光する。マイクロレンズＭＬＡの焦点は、凹部ＨＳ内にあることが好ましいが、凹部ＨＳ内を通過できる程度に絞られていれば、凹部ＨＳ内から層厚方向に多少外れていてもよい。
【００３５】
図３に示されるように、マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳに対応して配置されている。具体的には、マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳと同様にＶ字状に折れ曲がった半円柱状の形状を有しており、光源ＬＳからの入射光を凹部ＨＳの幅方向に集光する。マイクロレンズＭＬＡの中心線は、凹部ＨＳに配置された画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間隙の下方に位置している。マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳと共に、複数の画素に跨るように配置されている。こうしたマイクロレンズＭＬＡは、光硬化性の樹脂を第２の偏光板ＰＬ２上に印刷し、これに紫外線を照射することで作製される。光硬化性の樹脂は、印刷時に自らの表面張力によって凸状の断面形状となり、この状態で紫外線を照射されることで断面形状を保ったまま硬化する。これにより、半円柱状のマイクロレンズＭＬＡが得られる。
【００３６】
図４Ａには、本発明の例に係る凹部ＨＳ内に発生する電界ＥＦの状況が示されている。電圧印加時において、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間、すなわち凹部ＨＳ内には、面内方向の成分を主とする電界ＥＦが発生する。
【００３７】
図４Ｂには、従来のＩＰＳ（In-Plane Switching）方式で平面状に配置された画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界ＥＦの状況が示されている。従来のＩＰＳ方式では、光学等方液晶層ＢＰの駆動に要する電圧が、通常のネマティック相液晶の場合と比べて数倍程度高いことがわかっている。また、光学等方液晶層ＢＰのうち、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥに近い極一部に電圧印加のストレスが集中するため、残像や焼付きのおそれがある。
【００３８】
これに対し、図４Ａに示される本発明の例では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された凹部ＨＳの壁面に画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが配置されているため、凹部ＨＳ内では層厚方向の比較的広い領域に渡って、ほぼ均一な強度の面内方向の電界ＥＦを発生させることが可能である。このため、図４Ａに示される本発明の例では、図４Ｂに示される従来例と比較して、駆動電圧を低減することが可能であると共に、光学等方液晶層ＢＰの局所的なストレスを低減することが可能である。
【００３９】
なお、図４Ａに示される本発明の例では、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは凹部ＨＳの傾斜した壁面に配置されているため、凹部ＨＳ内に発生する電界ＥＦは完全に均一な強度で面内方向を向いているわけではない。しかしながら、図４Ｂの従来例に示される平面状の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界と比較すれば、図４Ａに示される本発明の例では、均一な強度で面内方向の電界ＥＦが発生していると言える。
【００４０】
さらに、図４Ａに示される本発明の例では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの凹部ＨＳ以外が表示に寄与しないため、見かけ上の開口率は低下している。しかしながら、ほぼ均一な強度の面内方向の電界ＥＦが発生している凹部ＨＳ内に向けて、マイクロレンズＭＬＡによって入射光が集光されるため、透過率の向上を図ることが可能である。
【００４１】
なお、図４Ａに示される本発明の例に係る液晶表示装置を作製し、点灯させたところ、十分な輝度が得られたことが確認されている。また、長時間点灯した後であっても、残像や焼付きが生じなかったことも確認されている。
【００４２】
［第２実施形態］
図５Ａないし図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図及び平面図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００４３】
上記第１実施形態では、１画素に凹部ＨＳが２本形成されていたが、本実施形態では、１画素に凹部ＨＳが１本形成されている。上記第１実施形態と本実施形態とで画素サイズを同程度とした場合、本実施形態のマイクロレンズＭＬＡの幅は上記第１実施形態と比較して倍近くになる。このため、光源ＬＳからのより広い範囲の光を凹部ＨＳ内に集光させることができ、さらに、凹部ＨＳ内を透過した光をより広い範囲に出射させることができる。この結果、本実施形態では、上記第１実施形態よりも広視野角を実現することが可能である。また、上記第１実施形態と本実施形態とで凹部ＨＳの大きさを同程度とした場合、本実施形態では、よりサイズの小さい画素を得ることができ、より精細度の高い表示が可能となる。
【００４４】
また、図５Ｂに示されるように、画素電極ＰＥの下端部は、第２絶縁膜ＳＣＩＬと第３絶縁膜ＴＨＩＬの間に配置されたアクティブ素子ＴＦＴに、第３絶縁膜ＴＨＩＬを貫通するように設けられた接続部ＰＣＴを介して接続されている。詳細な図示は省略するが、画素電極ＰＥと同様に、共通電極ＣＥも接続部ＣＣＴを介して共通配線ＣＬに接続されている（図６を参照）。
【００４５】
［第３実施形態］
図７及び図８は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図及び分解斜視図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、長方形の１画素の長辺方向に沿って２つの凹部ＨＳ１，ＨＳ２が並んでおり、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に対応してマイクロレンズＭＬＡが設けられている。マイクロレンズＭＬＡは、半球状の球面レンズとされている。各凹部ＨＳは長方形状に形成されており、これらの延伸方向は直交している。各凹部ＨＳ１，ＨＳ２の壁面のうち幅方向の両側には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが向かい合うように配置されている。このため、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２において画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界の方向は、平面視において直交する。このような構成により、上記第１実施形態と同様に、光学等方液晶層ＢＰに生じる光学異方性の視角依存性が２つの凹部ＨＳ１，ＨＳ２によって相殺され、視角特性が向上する。また、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に対応するマイクロレンズＭＬＡは、同一の形状及び大きさの円状であるため、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２を通過した光を全視角方向で同一の強度比とすることができ、その結果、全視角方向において視角特性を向上させることが可能である。なお、マイクロレンズＭＬＡの形状は、完全な球面に限られず、平面形状が円状で、断面形状が凸状であればよい。
【００４７】
また、図７に示されるように、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ下に配置されたアクティブ素子ＴＦＴから延びるドレイン線ＤＲには、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥが接続部ＰＣＴ１を介して接続されており、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥも接続部ＰＣＴ２を介して接続されている。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥとは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。同様に、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ下に配置された共通配線ＣＬには、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥが接続部ＣＣＴ１を介して接続されており、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥも接続部ＣＣＴ２を介して接続されている。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。これらの接続態様は、上記図５Ｂに示された通りである。このような構成により、２つの接続部ＰＣＴ１，ＰＣＴ２の一方で断線が生じても、画素電極ＰＥへの電位供給が妨げられないし、２つの接続部ＣＣＴ１，ＣＣＴ２の一方で断線が生じても、共通電極ＣＥへの電位供給が妨げられない。
【００４８】
あるいは、図９に示されるように、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥとの一方のみを、接続部ＰＣＴを介してドレイン線ＤＲに接続してもよい。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥとの一方のみを、接続部ＣＣＴを介して共通配線ＣＬに接続してもよい。この場合、凹部ＨＳ１，ＨＳ２のサイズを低減でき、ひいては画素のサイズを低減できる。このことは、画素の高精細化に有効である。
【００４９】
［第４実施形態］
図１０及び図１１は、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図及び分解斜視図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、半球状の球面レンズとして構成されたマイクロレンズＭＬＡの配列を千鳥状（すなわち蜂の巣状）としており、また、これに対応するように凹部ＨＳ１，ＨＳ２を設けている。具体的には、各画素は、第１の凹部ＨＳ１を含む矩形状の部分と、第２の凹部ＨＳ２を含む矩形状の部分とが画素間隔の半分程度ずれた形状を有している。このような構造により、千鳥状に配列するマイクロレンズＭＬＡを通過する入射光を各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に向けて集光することが可能である。また、千鳥状とすることで、マイクロレンズＭＬＡを密に配列させることができるので、光源ＬＳからの光をより高い効率で利用できる。
【００５１】
［比較例１］
比較例１は、上記図１に示される第１実施形態の液晶表示装置からマイクロレンズＭＬＡを省略したものである。この比較例１の表示状態を観察したところ、輝度が低く視認性が不良であった。これは、マイクロレンズＭＬＡによる集光がないことから、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ中に凹部ＨＳが占める割合が実効的な開口率となるためである。凹部ＨＳの構造は、より均一な面内方向の電界を印加するのに有効であるが、開口率の低下を伴う。このため、残像や焼きつきを生じない表示を実現しながら輝度を確保するためには、凹部ＨＳとマイクロレンズＭＬＡの組合せが必要である。
【００５２】
［比較例２］
図１２は、比較例２に係る液晶表示装置の１画素に相当する範囲を表す平面図である。比較例２は、平面状に配置された櫛歯状の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥを用いた従来の液晶表示装置である。こうした画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界の状況は、上記図４Ｂに示された通りである。こうした比較例２に係る液晶表示装置に同一の画像を一定時間表示した後に電圧を除き表示状態を観察したところ、残像が観察された。上記図４Ｂに示されるように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの近傍には電界が局在化する。特に、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが近接している場合、局在化の度合いが強まる。そのため、光学等方液晶層ＢＰのうち、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥに近い部分にのみ強い電界が印加されると、強いストレスがかかって劣化が進むことになる。このことが原因となり、残像や焼きつきが生じる場合がある。ここで、残像とは表示内容が電圧除去後も暫くの間残って見える現象であり、焼付きとはこれが半永久的に残って見える現象である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬが第２の透明基板ＳＵ２側に配置されているが、こうした態様に限られず、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬが第１の透明基板ＳＵ１側に配置されてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、マイクロレンズＭＬＡが円筒状または球面状に形成されているが、こうした態様に限られず、マイクロレンズＭＬＡがフレネルレンズ状に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
ＰＬ１ 第１の偏光板、ＰＬ２ 第２の偏光板、ＳＵ１ 第１の透明基板、ＳＵ２ 第２の透明基板、ＬＬ 平坦化層、ＣＦ カラーフィルタ、ＢＭ ブラックマトリクス、ＢＰ 光学等方液晶層、ＧＬ 走査配線、ＧＩＬ 第１絶縁膜、ＳＣＩＬ 第２絶縁膜、ＴＨＩｌ 第３絶縁膜、ＤＳＩＬ 溝状構造絶縁膜、ＭＬＡ マイクロレンズ、ＬＳ 光源、ＣＥ 共通電極、ＰＥ 画素電極、ＴＦＴ アクティブ素子、ＣＣＴ 接続部、ＰＣＴ 接続部、ＥＦ 電界、ＨＳ 凹部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特には、ブルー相液晶などの光学等方液晶を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブルー相液晶などの光学等方液晶を用いた液晶表示装置が提案されている（特許文献１を参照）。光学等方液晶は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す媒質である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光学等方液晶を用いた液晶表示装置では、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電極構造が採用されるが、この場合、電極が配置された領域で光が十分に透過しないことがわかっている。これは、電極の上方では面内方向の電界成分が弱く、光学異方性が十分に付与されないことに因る。また、光学等方液晶は、ネマティック相液晶と比べて液晶分子間の相互作用が弱いため、電極間で光学異方性が発生しても、それが電極上まで及びにくい。
【０００５】
なお、特許文献１に開示された液晶表示装置では、表示側に位置する第１基板１１０に設けられたカラーフィルタ１７５上に突起１９５が形成され、この突起１９５上に一方の電極１８１が形成されている。しかしながら、この場合も、各電極１８１，１８２の近傍では面内方向の電界成分が依然として弱く、光が十分に透過しない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、光の透過率を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することを主な目的とする。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、光出射側に位置する第１の透明基板と、光入射側に位置し、前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に保持される媒質と、絶縁膜と、一対の電極と、レンズ部と、を備える。前記媒質は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。前記絶縁膜は、前記第１の透明基板または前記第２の透明基板の前記媒質側に配置される。また、前記絶縁膜には、１又は複数の凹部が形成される。前記一対の電極は、前記凹部の壁面に互いに向かい合うように配置される。前記レンズ部は、前記第２の透明基板の前記媒質側とは反対側に配置される。また、前記レンズ部は、前記一対の電極の間に向けて入射光を集光する。
【０００９】
本発明の一態様において、前記凹部は前記絶縁膜の面内方向に延伸し、前記電極は前記凹部の幅方向の両側に配置される。
【００１０】
また、前記レンズ部は、前記凹部と同方向に延伸し、前記凹部に対応して配置されてもよい。
【００１１】
また、前記凹部は、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる複数の部分を含んでもよい。
【００１２】
また、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる前記複数の凹部が形成されてもよい。
【００１３】
本発明の一態様において、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、１つの前記凹部が形成される。
【００１４】
本発明の一態様において、前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、複数の前記凹部が形成される。
【００１５】
また、前記絶縁膜下に配線が形成され、前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極に、前記配線が接続されてもよい。
【００１６】
また、前記絶縁膜下に配線が形成され、前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極同士が前記絶縁膜上で接続され、前記一方の電極の何れかに前記配線が接続されてもよい。
【００１７】
本発明の一態様において、前記レンズ部の平面形状が円状である。
【００１８】
また、複数の前記球面レンズが千鳥状に配列し、前記各球面レンズに対応する複数の前記凹部も千鳥状に配列してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明によると、凹部の壁面に互いに向かい合うように配置された一対の電極によって、面内方向の電界成分が支配的な領域が膜厚方向に広がって形成されると共に、レンズ部によって、こうした領域に入射光が集光されるので、光の透過率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の作用説明図である。
【図４Ｂ】従来例の作用説明図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す分解斜視図である。
【図１２】比較例に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の液晶表示装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図、平面図、分解斜視図である。
【００２３】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置は、主に、第１の透明基板ＳＵ１、第２の透明基板ＳＵ２、光学等方液晶層ＢＰ及び光源ＬＳを有している。第１の透明基板ＳＵ１、第２の透明基板ＳＵ２及びこれらに挟持される光学等方液晶層ＢＰは液晶パネルを構成しており、その背面側に光源ＬＳが配置されている。
【００２４】
第１の透明基板ＳＵ１及び第２の透明基板ＳＵ２は、ホウケイ酸ガラスからなる。第１の透明基板ＳＵ１の光学等方液晶層ＢＰ側の面上には、第１の透明基板ＳＵ１側から順にカラーフィルタＣＦと平坦化膜ＬＬとが積層されている。また、カラーフィルタＣＦには、局所的にブラックマトリクスＢＭが配置されている。
【００２５】
第２の透明基板ＳＵ２の光学等方液晶層ＢＰ側の面上には、第２の透明基板ＳＵ２側から順に、第１絶縁膜ＧＩＬと、第２絶縁膜ＳＣＩＬと、第３絶縁膜ＴＨＩＬと、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬとが積層されている。これらは、透明な有機絶縁材料からなる。また、第１絶縁膜ＧＩＬないし第３絶縁膜ＴＨＩＬの膜間には、図２に示される信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、共通配線ＣＬ及びアクティブ素子ＴＦＴが配置されている。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬには凹部ＨＳが形成されており、その壁面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが配置されている。共通電極ＣＥは共通配線ＣＬに接続されており、共通配線ＣＬから電位を供給される。画素電極ＰＥはアクティブ素子ＴＦＴを介して信号配線ＳＬに接続されており、画像情報に応じた電位を供給される。アクティブ素子ＴＦＴの動作は走査配線ＧＬにより制御される。
【００２６】
アクティブ素子ＴＦＴは、薄膜トランジスタからなる。アクティブ素子ＴＦＴのチャネル部は多結晶シリコン層で構成されており、アモルファスシリコン層で構成される場合よりも高い移動度を示す。また、アクティブ素子ＴＦＴはスタガ型の積層構造を有しており、信号配線ＳＬと走査配線ＧＬが多結晶シリコン層よりも光学等方液晶層ＢＰに近づいている。
【００２７】
光源ＬＳは、複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える平面光源であってもよいし、冷陰極管を備える平面光源であってもよい。
【００２８】
第１の透明基板ＳＵ１の光出射側の面上には、第１の偏光板ＰＬ１が配置されており、第２の透明基板ＳＵ２の光源ＬＳ側の面上には、第２の偏光板ＰＬ２が配置されている。第１の偏光板ＰＬ１及び第２の偏光板ＰＬ２はヨウ素系色素を含み、その２色性により自然光を直線偏光に極めて近い部分偏光に変換する。第１の偏光板ＰＬ１と第２の偏光板ＰＬ２は、法線方向から観察したときに互いの吸収軸が直交するように配置されており、また、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に印加される電界の方向に対して互いの吸収軸が４５度の角度を為すように配置されている。
【００２９】
光学等方液晶層ＢＰには、光学等方液晶が含まれている。光学等方液晶は、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す。光学異方性とは、屈折率の異方性のことである。光学等方液晶の例としては、ブルー相液晶や、キュービック対称性を示す媒質などが挙げられる。ブルー相液晶は、ネマティック液晶組成物中に含まれるモノマーをブルー相の温度域で重合させることで得られる液晶材料である。ネマティック液晶には、一般の液晶表示装置に用いられるような、極性基が置換された環構造と長鎖構造とを有する有機化合物が用いられる。カイラル剤には、分子内に不斉炭素を有する有機化合物が用いられる。重合性モノマーにはアクリル系モノマーなどが用いられ、光重合の場合にはアセトフェノン誘導体などの重合開始剤が併用される。例えば、ネマティック液晶組成物と光重合性モノマーの混合物を第１の透明基板ＳＵ１と第２の透明基板ＳＵ２の隙間に真空封入し、温度制御により混合物をブルー相とした状態で第２の透明基板ＳＵ２側から紫外線を照射することで、光学等方液晶層ＢＰが得られる。
【００３０】
溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された凹部ＨＳは、光出射側に向かうに従って徐々に広がるテーパー形状とされている。こうした凹部ＨＳは、エッチングによって溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成される。凹部ＨＳの壁面は、第２の透明基板ＳＵ２の表面に対して例えば約４５度程度の傾斜を為すように形成されることが好ましい。こうした凹部ＨＳの壁面には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが面内方向に向かい合うように配置されている。具体的には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの傾斜した壁面のうち、面内方向に向かい合う部分にそれぞれ配置されている。電圧印加時において、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間、すなわち凹部ＨＳ内には、面内方向の成分を主とする電界（いわゆる横電界）が生成される。
【００３１】
なお、本実施形態では、凹部ＨＳは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの膜厚方向に貫通しているが、これに限られず、有底の凹状であってもよい。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの厚さが光学等方液晶層ＢＰと同程度とされて、各凹部ＨＳ内の空間が互いに独立していてもよい。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの厚さは、光学等方液晶層ＢＰの半分以上であることが好ましい。また、凹部ＨＳの壁面は、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを形成するためにやや光出射側を向いていることが好ましいが、これに限られず、面内方向に対して垂直であってもよいし、やや光入射側を向いていてもよい。また、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、透明であることが好ましいが、後述するマイクロレンズＭＬＡがあるため、透明でなくてもよい。
【００３２】
図２には、１画素に相当する範囲が表されている。本実施形態において、各画素はＶ字状に折れ曲がった形状を有している。溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの１画素の範囲には、面内方向に延伸する溝状の凹部ＨＳが２本並んで形成されている。これら凹部ＨＳは、画素の形状と同様に、Ｖ字状に折れ曲がった形状を有しており、延伸方向が直交する２つの線状部分（図中の上半分と下半分）を含んでいる。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、凹部ＨＳの壁面のうち、延伸方向に延びて幅方向に向かい合う長辺部にそれぞれ配置されている。また、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、２つの凹部ＨＳに跨るように配置されている。具体的には、各凹部ＨＳに設けられた画素電極ＰＥ又は共通電極ＣＥは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。
【００３３】
図２には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に生成される電界の方向が破線で表されている。光学等方液晶層ＢＰには、電圧印加によって光学異方性が生じる。具体的には、光学軸を含む方位では、極角の増大に伴ってリタデーションが減少するため、白表示時に表示色が青みを帯びる。これに対し、光学軸と垂直な方位では、極角の増大に伴ってリタデーションが増大するため、白表示時に表示色が黄色みを帯びる。本実施形態では、凹部ＨＳは、延伸方向が直交する２つの線状部分を含んでいるため、各線状部分で生成される電界の方向は直交する。このため、一方の線状部分で光学等方液晶層ＢＰに生じる遅相軸の方位と、他方の線状部分で光学等方液晶層ＢＰに生じる遅相軸の方位とが直交する。すなわち、一方の線状部分で黄色みを帯びる方位と、他方の線状部分で青みを帯びる方位とが同一になる。黄色と青色は互いに補色の関係にあることから、本実施形態では、視角方向に依る着色が一画素内で相殺されることになり、この結果、視角特性が向上する。
【００３４】
図１の説明に戻り、第２の透明基板ＳＵ２の光源ＬＳ側に配置された第２の偏光板ＰＬ２上には、レンズ部の例としてのマイクロレンズＭＬＡが配置されている。マイクロレンズＭＬＡは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された各凹部ＨＳに対応して配列している。マイクロレンズＭＬＡは、光源ＬＳからの入射光を凹部ＨＳ内の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に向けて集光する。マイクロレンズＭＬＡの焦点は、凹部ＨＳ内にあることが好ましいが、凹部ＨＳ内を通過できる程度に絞られていれば、凹部ＨＳ内から層厚方向に多少外れていてもよい。
【００３５】
図３に示されるように、マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳに対応して配置されている。具体的には、マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳと同様にＶ字状に折れ曲がった半円柱状の形状を有しており、光源ＬＳからの入射光を凹部ＨＳの幅方向に集光する。マイクロレンズＭＬＡの中心線は、凹部ＨＳに配置された画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間隙の下方に位置している。マイクロレンズＭＬＡは、凹部ＨＳと共に、複数の画素に跨るように配置されている。こうしたマイクロレンズＭＬＡは、光硬化性の樹脂を第２の偏光板ＰＬ２上に印刷し、これに紫外線を照射することで作製される。光硬化性の樹脂は、印刷時に自らの表面張力によって凸状の断面形状となり、この状態で紫外線を照射されることで断面形状を保ったまま硬化する。これにより、半円柱状のマイクロレンズＭＬＡが得られる。
【００３６】
図４Ａには、本発明の例に係る凹部ＨＳ内に発生する電界ＥＦの状況が示されている。電圧印加時において、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間、すなわち凹部ＨＳ内には、面内方向の成分を主とする電界ＥＦが発生する。
【００３７】
図４Ｂには、従来のＩＰＳ（In-Plane Switching）方式で平面状に配置された画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界ＥＦの状況が示されている。従来のＩＰＳ方式では、光学等方液晶層ＢＰの駆動に要する電圧が、通常のネマティック相液晶の場合と比べて数倍程度高いことがわかっている。また、光学等方液晶層ＢＰのうち、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥに近い極一部に電圧印加のストレスが集中するため、残像や焼付きのおそれがある。
【００３８】
これに対し、図４Ａに示される本発明の例では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬに形成された凹部ＨＳの壁面に画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが配置されているため、凹部ＨＳ内では層厚方向の比較的広い領域に渡って、ほぼ均一な強度の面内方向の電界ＥＦを発生させることが可能である。このため、図４Ａに示される本発明の例では、図４Ｂに示される従来例と比較して、駆動電圧を低減することが可能であると共に、光学等方液晶層ＢＰの局所的なストレスを低減することが可能である。
【００３９】
なお、図４Ａに示される本発明の例では、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥは凹部ＨＳの傾斜した壁面に配置されているため、凹部ＨＳ内に発生する電界ＥＦは完全に均一な強度で面内方向を向いているわけではない。しかしながら、図４Ｂの従来例に示される平面状の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界と比較すれば、図４Ａに示される本発明の例では、均一な強度で面内方向の電界ＥＦが発生していると言える。
【００４０】
さらに、図４Ａに示される本発明の例では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬの凹部ＨＳ以外が表示に寄与しないため、見かけ上の開口率は低下している。しかしながら、ほぼ均一な強度の面内方向の電界ＥＦが発生している凹部ＨＳ内に向けて、マイクロレンズＭＬＡによって入射光が集光されるため、透過率の向上を図ることが可能である。
【００４１】
なお、図４Ａに示される本発明の例に係る液晶表示装置を作製し、点灯させたところ、十分な輝度が得られたことが確認されている。また、長時間点灯した後であっても、残像や焼付きが生じなかったことも確認されている。
【００４２】
［第２実施形態］
図５Ａないし図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す断面図及び平面図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００４３】
上記第１実施形態では、１画素に凹部ＨＳが２本形成されていたが、本実施形態では、１画素に凹部ＨＳが１本形成されている。上記第１実施形態と本実施形態とで画素サイズを同程度とした場合、本実施形態のマイクロレンズＭＬＡの幅は上記第１実施形態と比較して倍近くになる。このため、光源ＬＳからのより広い範囲の光を凹部ＨＳ内に集光させることができ、さらに、凹部ＨＳ内を透過した光をより広い範囲に出射させることができる。この結果、本実施形態では、上記第１実施形態よりも広視野角を実現することが可能である。また、上記第１実施形態と本実施形態とで凹部ＨＳの大きさを同程度とした場合、本実施形態では、よりサイズの小さい画素を得ることができ、より精細度の高い表示が可能となる。
【００４４】
また、図５Ｂに示されるように、画素電極ＰＥの下端部は、第２絶縁膜ＳＣＩＬと第３絶縁膜ＴＨＩＬの間に配置されたアクティブ素子ＴＦＴに、第３絶縁膜ＴＨＩＬを貫通するように設けられた接続部ＰＣＴを介して接続されている。詳細な図示は省略するが、画素電極ＰＥと同様に、共通電極ＣＥも接続部ＣＣＴを介して共通配線ＣＬに接続されている（図６を参照）。
【００４５】
［第３実施形態］
図７及び図８は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図及び分解斜視図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、長方形の１画素の長辺方向に沿って２つの凹部ＨＳ１，ＨＳ２が並んでおり、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に対応してマイクロレンズＭＬＡが設けられている。マイクロレンズＭＬＡは、半球状の球面レンズとされている。各凹部ＨＳは長方形状に形成されており、これらの延伸方向は直交している。各凹部ＨＳ１，ＨＳ２の壁面のうち幅方向の両側には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが向かい合うように配置されている。このため、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２において画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界の方向は、平面視において直交する。このような構成により、上記第１実施形態と同様に、光学等方液晶層ＢＰに生じる光学異方性の視角依存性が２つの凹部ＨＳ１，ＨＳ２によって相殺され、視角特性が向上する。また、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に対応するマイクロレンズＭＬＡは、同一の形状及び大きさの円状であるため、各凹部ＨＳ１，ＨＳ２を通過した光を全視角方向で同一の強度比とすることができ、その結果、全視角方向において視角特性を向上させることが可能である。なお、マイクロレンズＭＬＡの形状は、完全な球面に限られず、平面形状が円状で、断面形状が凸状であればよい。
【００４７】
また、図７に示されるように、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ下に配置されたアクティブ素子ＴＦＴから延びるドレイン線ＤＲには、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥが接続部ＰＣＴ１を介して接続されており、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥも接続部ＰＣＴ２を介して接続されている。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥとは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。同様に、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ下に配置された共通配線ＣＬには、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥが接続部ＣＣＴ１を介して接続されており、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥも接続部ＣＣＴ２を介して接続されている。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥは、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ上で繋がっている。これらの接続態様は、上記図５Ｂに示された通りである。このような構成により、２つの接続部ＰＣＴ１，ＰＣＴ２の一方で断線が生じても、画素電極ＰＥへの電位供給が妨げられないし、２つの接続部ＣＣＴ１，ＣＣＴ２の一方で断線が生じても、共通電極ＣＥへの電位供給が妨げられない。
【００４８】
あるいは、図９に示されるように、第１の凹部ＨＳ１に配置された画素電極ＰＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された画素電極ＰＥとの一方のみを、接続部ＰＣＴを介してドレイン線ＤＲに接続してもよい。また、第１の凹部ＨＳ１に配置された共通電極ＣＥと、第２の凹部ＨＳ２に配置された共通電極ＣＥとの一方のみを、接続部ＣＣＴを介して共通配線ＣＬに接続してもよい。この場合、凹部ＨＳ１，ＨＳ２のサイズを低減でき、ひいては画素のサイズを低減できる。このことは、画素の高精細化に有効である。
【００４９】
［第４実施形態］
図１０及び図１１は、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の要部を概略的に表す平面図及び分解斜視図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、半球状の球面レンズとして構成されたマイクロレンズＭＬＡの配列を千鳥状（すなわち蜂の巣状）としており、また、これに対応するように凹部ＨＳ１，ＨＳ２を設けている。具体的には、各画素は、第１の凹部ＨＳ１を含む矩形状の部分と、第２の凹部ＨＳ２を含む矩形状の部分とが画素間隔の半分程度ずれた形状を有している。このような構造により、千鳥状に配列するマイクロレンズＭＬＡを通過する入射光を各凹部ＨＳ１，ＨＳ２に向けて集光することが可能である。また、千鳥状とすることで、マイクロレンズＭＬＡを密に配列させることができるので、光源ＬＳからの光をより高い効率で利用できる。
【００５１】
［比較例１］
比較例１は、上記図１に示される第１実施形態の液晶表示装置からマイクロレンズＭＬＡを省略したものである。この比較例１の表示状態を観察したところ、輝度が低く視認性が不良であった。これは、マイクロレンズＭＬＡによる集光がないことから、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬ中に凹部ＨＳが占める割合が実効的な開口率となるためである。凹部ＨＳの構造は、より均一な面内方向の電界を印加するのに有効であるが、開口率の低下を伴う。このため、残像や焼きつきを生じない表示を実現しながら輝度を確保するためには、凹部ＨＳとマイクロレンズＭＬＡの組合せが必要である。
【００５２】
［比較例２］
図１２は、比較例２に係る液晶表示装置の１画素に相当する範囲を表す平面図である。比較例２は、平面状に配置された櫛歯状の画素電極ＰＥと共通電極ＣＥを用いた従来の液晶表示装置である。こうした画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に発生する電界の状況は、上記図４Ｂに示された通りである。こうした比較例２に係る液晶表示装置に同一の画像を一定時間表示した後に電圧を除き表示状態を観察したところ、残像が観察された。上記図４Ｂに示されるように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの近傍には電界が局在化する。特に、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥが近接している場合、局在化の度合いが強まる。そのため、光学等方液晶層ＢＰのうち、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥに近い部分にのみ強い電界が印加されると、強いストレスがかかって劣化が進むことになる。このことが原因となり、残像や焼きつきが生じる場合がある。ここで、残像とは表示内容が電圧除去後も暫くの間残って見える現象であり、焼付きとはこれが半永久的に残って見える現象である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬが第２の透明基板ＳＵ２側に配置されているが、こうした態様に限られず、溝状構造絶縁膜ＤＳＩＬが第１の透明基板ＳＵ１側に配置されてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、マイクロレンズＭＬＡが円筒状または球面状に形成されているが、こうした態様に限られず、マイクロレンズＭＬＡがフレネルレンズ状に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
ＰＬ１ 第１の偏光板、ＰＬ２ 第２の偏光板、ＳＵ１ 第１の透明基板、ＳＵ２ 第２の透明基板、ＬＬ 平坦化層、ＣＦ カラーフィルタ、ＢＭ ブラックマトリクス、ＢＰ 光学等方液晶層、ＧＬ 走査配線、ＧＩＬ 第１絶縁膜、ＳＣＩＬ 第２絶縁膜、ＴＨＩｌ 第３絶縁膜、ＤＳＩＬ 溝状構造絶縁膜、ＭＬＡ マイクロレンズ、ＬＳ 光源、ＣＥ 共通電極、ＰＥ 画素電極、ＴＦＴ アクティブ素子、ＣＣＴ 接続部、ＰＣＴ 接続部、ＥＦ 電界、ＨＳ 凹部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射側に位置する第１の透明基板と、
光入射側に位置し、前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に保持され、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す媒質と、
前記第１の透明基板または前記第２の透明基板の前記媒質側に配置される、１又は複数の凹部が形成された絶縁膜と、
前記凹部の壁面に互いに向かい合うように配置される一対の電極と、
前記第２の透明基板の前記媒質側とは反対側に配置される、前記一対の電極の間に向けて入射光を集光するレンズ部と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記凹部は前記絶縁膜の面内方向に延伸し、前記電極は前記凹部の幅方向の両側に配置される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記レンズ部は、前記凹部と同方向に延伸し、前記凹部に対応して配置される、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記凹部は、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる複数の部分を含む、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる前記複数の凹部が形成される、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、１つの前記凹部が形成される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、複数の前記凹部が形成される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記絶縁膜下に配線が形成され、
前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極に、前記配線が接続される、
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記絶縁膜下に配線が形成され、
前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極同士が前記絶縁膜上で接続され、前記一方の電極の何れかに前記配線が接続される、
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記レンズ部の平面形状が円状である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
複数の前記球面レンズが千鳥状に配列し、前記各球面レンズに対応する複数の前記凹部も千鳥状に配列する、
請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
光出射側に位置する第１の透明基板と、
光入射側に位置し、前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に保持され、電圧無印加時に光学等方性を示し、電圧印加時に光学異方性を示す媒質と、
前記第１の透明基板または前記第２の透明基板の前記媒質側に配置される、１又は複数の凹部が形成された絶縁膜と、
前記凹部の壁面に互いに向かい合うように配置される一対の電極と、
前記第２の透明基板の前記媒質側とは反対側に配置される、前記一対の電極の間に向けて入射光を集光するレンズ部と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記凹部は前記絶縁膜の面内方向に延伸し、前記電極は前記凹部の幅方向の両側に配置される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記レンズ部は、前記凹部と同方向に延伸し、前記凹部に対応して配置される、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記凹部は、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる複数の部分を含む、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、延伸方向が互いに異なる前記複数の凹部が形成される、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、１つの前記凹部が形成される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記絶縁膜には、１画素に相当する範囲に、複数の前記凹部が形成される、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記絶縁膜下に配線が形成され、
前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極に、前記配線が接続される、
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記絶縁膜下に配線が形成され、
前記各々の凹部に配置された前記一対の電極の一方の電極同士が前記絶縁膜上で接続され、前記一方の電極の何れかに前記配線が接続される、
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記レンズ部の平面形状が円状である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
複数の前記球面レンズが千鳥状に配列し、前記各球面レンズに対応する複数の前記凹部も千鳥状に配列する、
請求項１０に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８０３５４（Ｐ２０１１−１８０３５４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４１６２（Ｐ２０１０−４４１６２）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
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