[发明专利]带有微透镜阵列的液晶显示面板、其制造方法和液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示面板和液晶显示装置，尤其涉及具有微透镜阵列的液晶显示面板和液晶显示装置。

背景技术

近年，作为监视器、投影机、便携式信息终端、便携式电话等的显示装置，广泛使用液晶显示装置。液晶显示装置一般利用驱动信号使液晶显示面板的透过率(或反射率)变化，调制照射到液晶显示面板的来自光源的光的强度而显示图像和文字。作为液晶显示装置，有直接观察显示在液晶显示面板上的图像等的直视型显示装置、和利用投影透镜将显示在液晶显示面板上的图像等放大投影在屏幕上的投影型显示装置(投影机)等。

液晶显示装置，通过对呈矩阵状规则排列的像素的各个施加与图像信号对应的驱动电压使各像素的液晶层的光学特性变化，利用在其前后配置的偏光元件(典型地为偏光板)，与液晶层的光学特性一致地调制透过的光，由此，显示图像和文字等。在直视型液晶显示装置中，该偏光板通常分别直接贴合在液晶显示面板的光入射侧基板(背面基板)和光出射侧基板(前面基板或观察者侧基板)上。

作为对各像素施加独立的驱动电压的方式，有单纯矩阵方式和有源矩阵方式。其中，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，需要设置开关元件和用于向像素电极供给驱动电压的配线。作为开关元件，可使用MIM(金属-绝缘体-金属)元件等非线形2端子元件或TFT(薄膜晶体管)元件等3端子元件。

在有源矩阵方式的液晶显示装置中，当对设置于显示面板的开关元件(尤其是TFT)入射强光时，OFF(断开)状态的元件电阻下降，在施加电压时被充电至像素电容的电荷放电，不能得到规定的显示状态，因此，有即使在黑状态下也漏光而导致对比度下降的问题。

因此，在有源矩阵方式的液晶显示面板中，例如，为了防止光入射到TFT(尤其是沟道区域)，在设置有TFT和像素电极的TFT基板、或隔着液晶层与TFT基板相对的对置基板上设置有遮光层(被称为黑矩阵)。

在此，在液晶显示装置为反射型液晶显示装置的情况下，如果使用反射电极作为遮光层，则有效像素面积不会下降。但是，在利用透过光进行显示的液晶显示装置中，由于在不透过光的TFT、栅极总线和源极总线以外还设置遮光层，有效像素面积下降，有效像素面积相对于显示区域总面积的比率、即开口率降低。

液晶显示装置具有轻量并且薄型、耗电低的特点，因此，广泛用作便携式电话和便携式信息终端等移动设备的显示装置，但是，因显示信息量的增大、画质提高等目的，对显示装置的高精细化的要求越来越强烈。以往，例如对于2～3英寸级别的液晶显示装置，240×320像素的QVGA是标准的，但是，近年来也在制造进行480×640像素的VGA显示的装置。

随着液晶显示面板的高精细化、小型化的发展，上述的开口率降低成为更大的问题。这是因为：即使缩小像素间距，由于电气性能和制造技术等的制约，也无法使TFT和总线等小于某个程度的尺寸。为了补偿透过率的降低，也考虑了提高背光源的亮度，但是，这会导致耗电的增大，因此，尤其对于移动设备成为问题。

另外，近年来，作为移动设备的显示装置，在暗的照明下利用背光源的光进行显示、在亮的照明下通过反射向液晶显示面板的显示面入射的光而进行显示的半透过型液晶显示装置正在普及。在半透过型液晶显示装置中，在各个像素中具有以反射模式进行显示的区域(反射区域)和以透过模式进行显示的区域(透过区域)，因此，通过减小像素间距，透过区域面积相对于显示区域总面积的比率(透过区域的开口率)显著下降。因此，半透过型液晶显示装置具有能够与周围的亮度无关地实现对比度高的显示的优点，但是，当透过区域的开口率变小时，存在亮度降低的问题。

作为改善具有这样的透过区域的液晶显示装置的光利用效率的方法，在专利文献1和专利文献2中公开了在液晶显示面板中对各个像 素设置对光进行聚光的微透镜，提高液晶显示面板的有效开口率的方法。另外，本申请人在专利文献3中公开了能够适合用于透过型或半透过型的液晶显示装置等的带有微透镜阵列的液晶显示面板的制造方法。根据专利文献3中记载的制造方法，能够自匹配地以高的位置精度对像素形成微透镜。

专利文献1：特开2003-337207号公报

专利文献2：特开2005-275142号公报

专利文献3：特开2005-196139号公报(专利第3708112号)

发明内容