JP2000187231A

JP2000187231A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000187231A
Application number: JP10366547A
Authority: JP
Inventors: Yuka Uchiumi; 夕香内海; Katsumi Kondo; 克己近藤; Tsunenori Yamamoto; 恒典山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】横電界方式のカラー液晶表示装置の画素ピッチ
に基づく駆動電圧増大の抑制、並びに、青画素の透過率
の減少。【解決手段】横電界方式の液晶表示装置において、液晶
表示素子の一絵素のピッチＷｐによらず、画素を所定の
幅に構成し、青のカラーフィルタが形成された青画素の
表示面積Ｗｄｂが、緑および赤のカラーフィルタが形成
された赤画素および緑画素Ｗｄのそれよりも広い液晶表
示素子が、ｘｙ座標において昼光条件であるＣ光源（0.
3101，0.3162）のｘ座標よりも小さい分光透過率特性を
有し、かつ、前記光源の発光特性は前記ｘ座標よりも大
きい暖色系の色度を有し、白表示の際、液晶表示素子の
透過光色度がほぼ白色となるよう構成した液晶表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板にほぼ平行に
電界を生じさせる液晶表示装置に係わり、特に、大画面
液晶表示装置の駆動電圧上昇を抑制した液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶に印加する電界方向が基板面にほぼ
平行な方式として櫛歯電極対を用いた横電界（以下、横
電界方式と称する）の液晶表示装置が、特公昭６３−２
１９０７号、ＵＳＰ４３４５２４９号、ＷＯ９１／１０
９３６号、特開平６−２２２３９７号および特開平６−
１６０８７８号等により提案されている。しかしなが
ら、これらの従来技術においては、開口率低下を生じる
ピッチに対する解決手段については、一切言及されてい
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】横電界方式では、基板
面にほぼ平行に電界を印加するため、表示画素部に液晶
を駆動するための不透明な電極を有する。液晶層に効果
的に電界を印加するためには、この電極幅と液晶層の厚
みは密接な関係があり、電極の幅を液晶層の厚みの１.
５倍以上とする必要があることが分かっている。

【０００４】一方、液晶表示装置においては、画面サイ
ズ、画素数から一絵素のサイズが決定されるため、前記
電極幅を保持して画素を形成すると、電極と電極との距
離（電極間距離）、即ち、液晶が駆動する表示領域の幅
と、一画素内の表示領域の数（画素内分割数）には、図
１８において細線７２で示すように、開口率が低下する
ピッチが存在する。

【０００５】なお、ここで画素とは一色のカラーフィル
タで構成される最小単位を指し、絵素とは使用される各
色の画素を含む表示の最小単位を指す。

【０００６】横電界方式においては、表示画素部に不透
明な電極を有するので、従来の透明電極を用いた電界を
基板表面にほぼ垂直に印加する、縦電界方式に比べ開口
率の低下が大きく、明状態での明るさが低下すると云う
問題がある。

【０００７】しかし、開口率を補償しようとして電極幅
を細くすれば、液晶層に印加される実効的な電界が低下
し、また、一画素の分割数を少なくして電極間距離大き
くとり補償しようとすると、液晶の駆動電圧が増大し通
常のドライバでの駆動ができないと云う問題が生ずる。

【０００８】これを解決するため高耐圧ドライバを用い
ると、コストアップとなるので好ましくない。つまり、
横電界方式の液晶表示装置では、その原理上、画素ピッ
チ、画面サイズを任意に設定しにくいと云う問題があ
る。

【０００９】本発明の目的は、横電界方式の液晶表示装
置特有の課題である開口率低下につながる画素ピッチに
おいて、開口率低下を抑制し、かつ、良好な画質を与え
る横電界方式の液晶表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００１１】〔１〕一対の基板と、該基板間に挟持さ
れた液晶層とを有し、前記一対の基板の一方の基板に
は、該基板に対して平行な電界を印加できる複数の線状
電極を備えた液晶表示素子と、該液晶表示素子の一方の
面に設けられた光源を有する液晶表示装置において、前
記複数の線状電極で形成された表示領域の幅が所定の幅
（液晶表示素子の画面サイズと画素数とで決定される一
絵素のピッチによらず）となるように構成し、前記表示
領域が青、緑および赤のカラーフィルタを有し、青のカ
ラーフィルタが形成された青画素の表示面積は、緑また
は赤のカラーフィルタが形成された赤画素または緑画素
の表示面積よりも広く形成され、前記液晶表示素子は、
ｘｙ座標において昼光条件であるＣ光源（０.３１０
１、０.３１６２）のｘ座標よりも小さい分光透過率特
性を有し、かつ、前記光源は、前記Ｃ光源のｘ座標より
も大きい暖色系の色度の発光特性を有し、白表示の際の
前記光源が、前記液晶表示素子の透過光の色度がほぼ白
色となるよう構成した液晶表示装置にある。

【００１２】〔２〕前記複数の線状電極で形成された
表示領域の幅が所定の値となるように構成し、前記表示
領域が青、緑および赤のカラーフィルタを有し、前記青
のカラーフィルタの分光透過率のピークが前記緑のカラ
ーフィルタの分光透過率ピークよりも高くなるよう形成
され、青のカラーフィルタが形成された青画素の表示面
積は、緑または赤のカラーフィルタが形成された表示面
積よりも広く形成され、前記液晶表示素子は、ｘｙ座標
において昼光条件であるＣ光源（０.３１０１、０.３１
６２）のｘ座標よりも小さい分光透過率特性を有し、か
つ、前記光源は、前記Ｃ光源のｘ座標よりも大きい暖色
系の色度の発光特性を有し、白表示の際の前記光源が、
前記液晶表示素子の透過光の色度がほぼ白色となるよう
構成した液晶表示装置にある。

【００１３】〔３〕前記青画素，緑画素および赤画素
の少なくとも一つが、２個以上に分割されている前記の
液晶表示装置にある。

【００１４】〔４〕前記青画素，緑画素および赤画素
から構成される一絵素は、２つの青画素、１つの緑画素
または１つの赤画素から構成されている前記の液晶表示
装置にある。

【００１５】〔５〕前記緑画素または赤画素内におけ
る分割数が４個の場合、前記青画素の分割数を６個また
は８個とし、前記緑画素または赤画素内における前記分
割数が２個の場合、前記青画素の分割数を４個とする前
記〔３〕に記載の液晶表示装置にある。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明では、具体的には図１に示
すように、一画素内の電極間距離ｌｄを、用いる液晶材
料、電極４０の幅から決まる最適値として、一画素の幅
Ｗｄを決定する。なお、緑および赤画素の幅をＷｄとす
る。

【００１７】一方、画面サイズと画素数から、一絵素
〔青（Ｂ）＋緑（Ｇ）＋赤（Ｒ）〕Ｗｐが決定されるの
で、青画素の幅ＷｄｂをＷｄ＋(Ｗｐ−３×Ｗｄ)とする
ことにより、所望の画面サイズ、画素数の液晶表示装置
を得ることができる。ただし、Ｗｄ、Ｗｐ、Ｗｄｂに
は、ブラックマトリクス２２の幅も含まれている。

【００１８】また、一画素内の電極間距離ｌｄは、用い
る液晶材料、電極４０の幅で決まる最適値とし、一画素
の幅Ｗｄを決定する。Ｗｄｂ＝(Ｗｐ−３×Ｗｄ)が成り
立つ画面サイズ、画素数を有する液晶表示装置では、青
画素の幅Ｗｄｂ＝Ｗｄとし、一絵素を青画素２、緑画素
１、赤画素１の合計４画素から構成してもよい。

【００１９】また、図１１に示すように、一画素内に形
成する電極間に形成される表示領域１７が２つで構成さ
れるように、一つの画素を２個以上に分割することで、
所望の画面サイズ、画素数を有する液晶表示装置として
もよい。このとき、青画素の幅Ｗｄｂは、分割した画素
の幅をＷｓ、一つの画素がｎ個の分割した画素から成
り、(Ｗｓ×ｎ)＋〔Ｗｐ−３×(ｎ×Ｗｓ)〕のように構
成してもよい。

【００２０】以上の構成により、横電界方式液晶表示装
置において、図１８の太線７３で示すように、開口率が
低下するピッチにおいても、開口率低下を抑制すること
ができる。これにより、良好なホワイトバランスで大画
面、高精細な横電界方式液晶表示装置を達成することが
できる。なお、本構成では、面積を広くする画素を青画
素に限ったが、これは以下に述べる理由による。

【００２１】横電界方式液晶表示装置における有効な表
示モードは複屈折モードであるため、透過率Ｔは一般
に、次式〔１〕で表せる。

【００２２】

【数１】Ｔ＝Ｔ₀・ｓｉｎ²２θ・ｓｉｎ²〔(π・deff・Δｎ)／λ〕 …〔１〕ここで、Ｔ₀は係数で主として液晶表示素子に使用され
る偏光板の透過率で決まる数値、θは液晶層の実効的な
光軸と偏光透過軸の成す角度、deffは液晶層の実効的な
厚さ、Δｎは液晶の屈折率異方性、λは光の波長を表
す。

【００２３】また、ここで液晶層の実効的な暑さdeffと
液晶の屈折率異方性Δｎの積、即ち、deff・Δｎをリタ
デーションと云う。

【００２４】なお、ここでの液晶層の厚さdeffは、液晶
層全体の厚さではなく、電圧が印加されたとき、実際に
配向方向を変える液晶層の厚さだけを指す。何故なら、
液晶層の界面近傍の液晶分子は、界面でのアンカリング
により、電圧が印加されてもその配向方向を変えないか
らである。

【００２５】従って、基板によって挟持された液晶層全
体の厚さをｄ_LCとすると、この厚さｄ_LCとdeffの間に
は、常にdeff＜ｄ_LCの関係があり、その差は液晶表示素
子に用いる液晶材料と、液晶層と接する界面、例えば配
向膜の材料によっても異なり、概ね２０〜４０μｍ程度
と見積もることができる。

【００２６】上記の式〔１〕から明らかなように、液晶
表示素子の透過率は、ある特定の波長（ピーク波長）に
おいて最大値をとり、このピーク波長はリタデーショ
ン、即ち、液晶層の厚みdeffと液晶の屈折率異方性Δｎ
の値に依存する。従って、ピーク波長近傍を主波長とす
る色を帯びた表示となる。

【００２７】零次のリタデーションで、ピーク波長を視
感度最大波長である５５５ｎｍとする、即ち、(π×ｄ
Δｎ／５５５)＝π／２、となる条件を満たすことが一
つの解である。但し、この場合図１４に示すように、ピ
ーク波長（５５５ｎｍ）の短波長側では急激に透過率が
減少し、長波長側では緩やかに減少するため、白を表示
すると黄色みを帯びる。つまり、青画素における透過率
が他の画素に比べ低くなってしまうのである。

【００２８】本構成によれば、横電界方式の液晶表示装
置の透過率に特有な短波長領域の透過率低下、即ち、青
の透過率低下を改善でき、良好なホワイトバランスを容
易に達成することができる。

【００２９】また、色彩の心理的作用として、後退・収
縮色である青は、同一面積であっても緑や赤よりも小さ
く見えてしまう。このことは、例えば、青のラインを表
示させると細く見えたりする等、観察者に違和感を与え
る要因となる。本構成によれば、後退・収縮色の影響を
減じることができ、心理的にも良好な画質となる効果が
期待できる。

【００３０】また、本構成において、青の透過率減少の
補償以上に青画素面積を大とした場合には、液晶表示素
子は寒色系の色調を有することになる。この場合には、
暖色系の色度を有する光源を用いればよい。

【００３１】ここで暖色系とは、標準のＣ光源の「白」
に対して、黄色やオレンジ色等の赤みを感じさせる色相
のものを指す。一方、寒色系とは、標準のＣ光源の
「白」に対して、青みを感じさせる色相のものを指す。

【００３２】Ｃ光源のｘｙ色度座標（０.３１０１，０.
３１６１）に対して、ｘ座標の値が小さくなると青みが
増して行き、ｘ座標の値が大きくなると赤みが増して行
くので、概ねｘ座標が０.３以下であれば寒色系、０.３
２以上であれば暖色系と分類できる。

【００３３】なお、ｙ座標の値が大きくなって行くと緑
の色調を帯びるようになるが、一般に、青色の領域では
僅かの色度図上の差が検出されるのに対し、緑色の領域
ではかなりの距離がないと、その差は認識されにくい。
このことから、ｙ座標の値に関しては、寒色系の液晶表
示素子に対しても、暖色系のバックライトに対しても、
概ね０.３５以下であればよい。つまり、液晶表示装置
としたときの色度座標が、ｘ座標０.３１±０.０１、ｙ
座標０.３３±０.０２の範囲にあれば、ホワイトバラン
スが良好なものと云うことができる。

【００３４】暖色系の光源は短波長側の透過率が低く、
寒色系の液晶表示素子は長波長側の透過率が低いので、
これらを組み合わせることにより、可視光領域の光をほ
ぼ均一に透過させるようにして、液晶表示装置としての
表示を標準のＣ光源の「白」に近づけることができる。

【００３５】本構成により、消費電力低減の効果が期待
でき、以下にその理由を説明する。暖色系の蛍光管は寒
色系の蛍光管に比べ、同じ輝度を得るのに低消費電力で
よい。一般に、色温度６０００Ｋの蛍光管の消費電力を
１００とすると、同じ輝度を得るために必要な消費電力
は、８０００Ｋでは１０５％、１００００Ｋでは１１０
％、４０００Ｋでは逆に９５％となる。

【００３６】例えば、黄色みを帯びた色度図上でｘ座標
の値が０.３２付近にある液晶表示素子には、少なくと
も標準の光であるＣ光源（白色）の色温度６７７０Ｋよ
りも色温度が高い蛍光管を用いる。そして、さらに色を
補償するには、１００００Ｋ以上の蛍光管を光源とする
ことが望ましい。

【００３７】例えば、横電界方式液晶表示装置の光源と
して、８７００Ｋの蛍光管では２０Ｗの消費電力が必要
なとき、色温度１００００Ｋの蛍光管を用いると、必要
な消費電力は２０.６Ｗとなる。一方、６０００Ｋの蛍
光管では１８.７Ｗ、４０００Ｋでは１７.９Ｗの消費電
力でよい。

【００３８】一方、暖色系の光源においては、同じ消費
電力で高い輝度を得ることが可能となる。この関係は消
費電力の場合と同様、２０Ｗの消費電力で８７００Ｋの
蛍光管を用いた場合の輝度に対し、色温度１００００Ｋ
の蛍光管を用いると輝度は約３％低下し、６０００Ｋの
蛍光管を用いれば約６.５％、４０００Ｋでは１０％強
の輝度向上が期待できる。従って、本発明の構成によ
り、良好な表示品質である液晶表示装置を達成できる。

【００３９】暖色系の光源は、蛍光体の種類と混合比と
を変えることで得られる。狭帯域発光体型蛍光管の場
合、４５０〜４９０ｎｍに発光ピークを有する３Ｃａ
₃(ＰＯ₄)₂・Ｃａ(Ｆ，Ｃｌ)₂：Ｓｂ³+，Ｓｒ₁₀(ＰＯ₄)₆
Ｃｌ₂：Ｅｕ²+，(Ｓｒ，Ｃａ)₁₀(ＰＯ₄)₆Ｃ₁₂：Ｅｕ
²+，(Ｓｒ，Ｃａ)₁₀(ＰＯ₄)₆Ｃｌ₂・ｎＢ₂Ｏ₃：Ｅｕ
²+，(Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ)₁₀(ＰＯ₄)₆Ｃｌ₂：Ｅｕ²+，Ｓ
ｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ²+，Ｂａ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｔｉ⁴+，２ＳｒＯ・
０.８４Ｐ₂Ｏ₅・０.１６Ｂ₂Ｏ₃：Ｅｕ²+，ＭｇＷＯ₄，
ＢａＡｌ₈Ｏ₁₃：Ｅｕ²+，ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ
²+，ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²+Ｍｎ²+，ＳｒＭｇＡ
ｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²+Ｍｎ²+，ＳｒＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ
²+、等の蛍光体と、５４０〜５５０ｎｍに発光ピークを
有するＬａＰＯ₄：Ｃｅ³+，Ｔｂ³+，ＬａＯ₃・０.２Ｓ
ｉＯ₂・０.９Ｐ₂Ｏ₅：Ｃｅ³+，Ｔｂ³+，Ｙ₂ＳｉＯ ₅：Ｃ
ｅ³+，Ｔｂ³+，ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³+，ＧｄＭｇ
Ｂ₅Ｏ₁₀：Ｃｅ³+，Ｔｂ³+，等の蛍光体と、６１０ｎｍ
付近に発光ピークを有する、(Ｓｒ，Ｍｇ)₃(ＰＯ₄)₂：
Ｓｎ²+，ＣａＳｉＯ₃：Ｐｂ²+，Ｍｎ²+，Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³
+，Ｙ(Ｐ，Ｖ)Ｏ₄：Ｅｕ³+等の蛍光体を混合して作られ
る。

【００４０】これらの混合比を変えることで、各発光領
域における発光ピークの相対強度を制御し、種々の色温
度を有する蛍光管が実現可能である。色温度が低い暖色
系の蛍光管を得るためには、６１０ｎｍ付近に発光ピー
クを有する蛍光体の混合比率を増大すればよい。

【００４１】電界方向に対する、偏光板の偏光透過軸の
成す角φ_P、界面近傍での液晶分子長軸（光学軸）方向
の成す角φ_LCの定義を図２に示す。

【００４２】偏光板および液晶界面はそれぞれ上下に一
対あるので、必要に応じてφ_P1、φ_P2、φ_LC1、φ_LC2と
表記する。

【００４３】図３（ａ），（ｂ）は、横電界方式液晶表
示素子の１画素内での液晶の動作を示す模式側断面図
を、そして、図３（ｃ），（ｄ）はその正面模式図であ
る。

【００４４】電圧無印加時の素子側断面図を図３（ａ）
に、その時の正面図を図３（ｃ）に示す。透明な一対の
基板の内側に線状の電極１，３，４が形成され、その上
に配向制御膜５が塗布形成後、配向処理されている。そ
の間には液晶組成物が挟持されている。

【００４５】液晶分子６は、電界無印加時には４５度＜
｜φ_LC｜≦９０度となるように配向されている。ここで
は、上下界面上での液晶分子が平行、即ち、φ_LC1＝φ
_LC2を例に説明する。液晶組成物の誘電率異方性は正を
想定している。

【００４６】電界９を印加すると、図３（ｂ），（ｄ）
に示すように電界方向に液晶分子６がその向きを変え
る。偏光板８を偏光板透過軸１１の方向に配置すること
で、電界印加によって光透過率を変化させることが可能
となる。なお、液晶組成物の誘電率異方性は負であって
も問題ない。その場合には初期配向状態を０度＜｜φ_LC
｜＜４５度となるように配向させる。

【００４７】基板として厚みが０.７ｍｍのガラス基板
を２枚用い、これらの一方の基板上に薄膜トランジスタ
を形成し、さらにその表面に絶縁膜、および配向膜を形
成する。薄膜トランジスタを形成した基板と相対向する
基板上に、図７に示すカラーフィルタ２４を設ける。本
実施例では薄膜トランジスタを形成する基板とカラーフ
ィルタを形成する基板とを相対向させたが、同一基板上
に形成してもよい。

【００４８】また、本実施例では、配向膜としてポリイ
ミドを用い、液晶を配向させるためのラビング処理を行
う。他方の基板上にも同様に配向膜を形成し、ラビング
処理する。なお、偏光照射により液晶配向能を付与させ
ることができる配向膜を用いることもできる。

【００４９】上下界面上でのラビング方向は互いにほぼ
平行で、かつ、印加電界方向との成す角度を７５度（φ
_LC1＝φ_LC2＝７５度）とする。これら両基板間に誘電率
異方性が正でその値が１２.０であり、屈折率異方性が
０.０７９（５８９ｎｍ、２０℃）のネマティック液晶
組成物を封入する。セルギャップｄは球形のポリマービ
ーズを基板間に分散して挟持し、液晶を封入した状態で
３.８μｍ、Δｎ・ｄは０.３μｍである。

【００５０】２枚の偏光板で一対の基板を挟み、一方の
偏光板の吸収軸をφ_P1＝７５度に設定し、他方をφ_P2＝
−１５度とする。

【００５１】図１は、本実施例における液晶表示装置の
一絵素の概略を示す模式断面図である。青画素の表示面
積は、緑画素および赤画素よりも広く形成した。画面サ
イズ、画素数によらず、電極間距離を駆動電圧、開口率
の点から最適値を保持させるためである。これにより、
駆動電圧の増大を抑制できる。

【００５２】また、これにより、例えば、本実施例の一
絵素の明るさ効果を示す図１５の実線７１（青画素の表
示領域１７を大きくした場合）で示す透過率特性を得る
ことができる。３つの各画素の表示面積が等しい場合に
は、図１５の破線７０となる。このように、短波長領域
の透過率を増大することができる。

【００５３】図１７に本発明の効果の一例を示す。３画
素の面積が等しい場合の液晶表示素子の色度座標７０’
では、Ｃ光源座標よりも赤みを帯びている。青画素の面
積を大とすることにより、青の透過率減少を解消でき、
例えば、色度座標７１’（青画素の表示領域１７を大き
くした場合の白表示の色度座標）となる。

【００５４】上記では青の透過率が強くなった例を示し
たが、光源を暖色系光源８０とすることで、実際に得ら
れる色度座標９０となり、ほぼＣ光源に近い。従って、
良好なホワイトバランスであることが分かる。

【００５５】図８に本発明の液晶表示装置の光源部の一
例を示す。光源３０、導光体３２、拡散板３３、プリズ
ムシート３４から構成されるエッジライト型バックライ
トユニットで構成される。

【００５６】この構成により、良好な画質を有する液晶
表示装置を達成できる。なお、横電界方式液晶表示装置
においては、視野角が広いと云う特長を有するので、プ
リズムシートを用いない構成には、この特長をより効果
的とすることができる。

【００５７】

【実施例】〔実施例１〕図１は、横電界方式液晶表示
素子において、側面と上方から見た一絵素を示す模式図
である。なお、アクティブ素子、走査配線、信号配線、
共通電極等は省略した。第一基板５１と第二基板５２に
より液晶層５０が挟持されている。

【００５８】また、図４の単位画素内での電極構造に示
すように、第一基板５１には複数の走査電極１２と、そ
れらとマトリクス状に交差する複数の信号電極３と、そ
れらの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジス
タ１４と、それらの複数の薄膜トランジスタに接続さ
れ、信号電極３の配線方向と同一方向に延びた液晶を駆
動するための駆動電極部を有する画素電極４とを有して
いる。

【００５９】さらに、画素電極４の複数の駆動電極部の
それぞれの間と、該画素電極４の駆動電極部と対応した
信号電極３との間に、画素電極４並びに信号電極３の配
線方向と同一方向（図４の縦方向）に延びた共通電極１
が形成されている。なお、図１の線状電極４０は、上記
画素電極４と共通電極１の駆動電極部を表示したもので
ある。

【００６０】また、前記第二基板５２には、カラー表示
を行うためのカラーフィルタ２４が形成されている。カ
ラーフィルタ２４は青画素（Ｂ）の面積が、緑画素
（Ｇ）、赤画素（Ｒ）よりも広く（本実施例ではその幅
ＷｄｂがＷｄの１.５倍）形成されている。

【００６１】図４は、本実施例における青画素内での電
極構造を示す図であり、図５は、本実施例における緑画
素、および、赤画素内での電極構造を示す図である。

【００６２】なお、図４，５共に横電界方式液晶表示素
子の単位画素部分の基板面に垂直な方向から見た正面図
と、該正面図のＸ−Ｘ’側断面図およびＹ−Ｙ’側断面
図を示した。

【００６３】薄膜トランジスタ１４は、画素電極（ソー
ス電極）４、信号電極（ドレイン電極）３、走査電極
（ゲート電極）１２、および、アモルファスシリコン１
３で構成されている。

【００６４】ここで、共通電極１と走査電極１２、およ
び、信号電極３と画素電極４は、それぞれ同一の金属層
をパターン化して形成した。また、容量１６は、２本の
共通電極１の間を結合する領域において、画素電極４と
共通電極１で絶縁保護膜２を介して形成されている。

【００６５】次に、図４により各電極幅について説明す
ると、複数画素にまたがるように形成された走査電極１
２，信号電極３，共通電極１の走査電極部の配線方向
（図４中、横方向）の幅は、それぞれ１０μｍ、８μ
ｍ、８μｍである。

【００６６】一方、一画素単位で独立に形成した画素電
極４、および、共通電極１の長手方向（図４中、縦方
向）に延びた部分（液晶の駆動電極）の幅は、それぞれ
６μｍである。上記の画素電極４と共通電極１によって
電圧が印加される表示領域１７は、１１.８μｍであ
る。

【００６７】このように青画素は図４に示した電極構造
を、また、緑画素および赤画素が図５に示した電極構造
を有すると、共通電極１と画素電極４によって電圧が印
加される表示領域１７の、青，緑，赤の一絵素における
合計表示面積比は６：４：４となる。

【００６８】図１のブラックマトリクス２２は、例え
ば、本発明の他の一実施例におけるカラーフィルタ２４
の構成を示す図７のように、対向する第二基板５２側に
カラーフィルタ２４と共に設ける。なお、図１では、保
護膜の表示を省略したが、カラーフィルタ２４と配向膜
（表示省略）の間に形成してもよい。

【００６９】また、本実施例ではカラーフィルタの色度
座標は、青が（０.１３６、０.１６５）、緑が（０.２
９８、０.５６５）、赤が（０.５８８、０.３３７）で
ある。

【００７０】次に、図６は液晶表示装置の駆動回路の一
例で、アクティブマトリクス型液晶表示素子２３には駆
動ＬＳＩが接続され、その電極群を付設したＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）基板上に垂直走査回路２０、映像信号
回路２１、共通電極駆動回路２６が接続されている。

【００７１】そして、電源回路（図示省略）およびコン
トローラ１９から走査信号電圧、映像信号電圧、タイミ
ング信号が供給され、アクティブマトリクス駆動による
表示動作が行われる。

【００７２】本実施例により、一絵素のピッチが０.２
９７ｍｍである対角１５.０インチ、耐圧が５Ｖのドラ
イバを用いてＸＧＡの横電界方式液晶表示装置を得るこ
とができる。これは表示領域１７の幅を１１.８μｍと
することで、駆動電圧の増大を防止できたためである。
このように形成した液晶表示装置の分解構成斜視図の一
例を図１３に示す。

【００７３】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２８３、０.３３５）であり、バックライトには５
８００Ｋである蛍光管を用いた。これにより液晶表示装
置としたときの色度座標は（０.３０９、０.３２７）と
なり、良好なホワイトバランスを達成できた。また、青
画素の後退・収縮感も抑制することができた。

【００７４】〔実施例２〕実施例１と構成が異なる点
は、図１１に示すように画素を分割構成したことにあ
る。これにより、画面サイズ、画素数から決定される画
素ピッチに対する自由度を増大することができる。

【００７５】次に、本実施例における電極幅について説
明する。走査電極１２、信号電極３、共通電極１の走査
電極部の配線方向（図１１中、横方向）の幅は、それぞ
れ１０μｍ、８μｍ、４μｍであり、信号電極３、画素
電極４、および、共通電極１の幅（図１１中、縦方向）
は、それぞれ６μｍ、６μｍ、６μｍである。

【００７６】従って、画素電極４と共通電極１によって
電圧が印加される表示領域１７は、１１.５μｍであ
る。また、本実施例では共通電極１をＩＴＯ（Ｉndium
Ｔin Ｏxide）で形成し、該共通電極１上も表示に寄与
する領域となる。

【００７７】本実施例では、緑画素および赤画素を二つ
に分割（図１１参照）し、青画素は三つに分割形成し
た。これにより、青画素，緑画素および赤画素の一絵素
における合計表示面積比は６：４：４となる。

【００７８】本実施例により、駆動電圧の上昇を抑制
し、一絵素のピッチ（図１のＷｐ）が０.２８８ｍｍで
ある対角１８.０インチ、ＳＸＧＡの横電界方式液晶表
示装置を得ることができた。

【００７９】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２７９、０.３３２）であり、バックライトには色
温度４７０３Ｋの蛍光管を用いた。これにより液晶表示
装置としたときの色度座標は（０.３１０、０.３３３）
となり、ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を得
た。また、本実施例における液晶表示装置の光源部に必
要な消費電力は２０Ｗであった。

【００８０】〔実施例３〕実施例１と異なる点は青画
素を図１２に示す構造、緑画素および赤画素を図５に示
す構造とした点である。電極幅は実施例１と同じで、駆
動電圧の上昇を抑制できた。青，緑および赤の一絵素に
おける合計表示面積比は、ほぼ８：４：４である。

【００８１】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２５０、０.３０２）であり、バックライトには色
温度４３００Ｋの蛍光管を用いた。これにより液晶表示
装置としたときの色度座標は（０.３０５、０.３１８）
となり、ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を得
た。また、本実施例における液晶表示装置の光源部に必
要な消費電力は１９.５Ｗであった。

【００８２】〔比較例１〕実施例１と異なる構成は、
青、緑および赤の各画素が同一の構成を有する点にあ
る。各電極幅は実施例１と同様であるが、表示領域１７
の幅は１４.５μｍである。従って、駆動電圧が増大し
たため、耐圧１５Ｖのドライバを使用した。

【００８３】また、本比較例による液晶表示素子の色度
座標は（０.３１９、０.３７０）であり、若干オレンジ
色の色調を示した。よって、バックライトには色温度１
１０００Ｋである寒色系の蛍光管を用いた。従って、本
液晶表示装置の光源部に必要な消費電力は２２Ｗと本発
明のものよりも高くなった。

【００８４】〔実施例４〕実施例１と異なる点は、液
晶層の厚みが３.６μｍであり、Δｎ・ｄが０.２８μｍ
である点と、画素電極構造が青画素は図９、緑画素およ
び赤画素は図１０に示す構成とした点である。電極幅、
表示領域の幅は実施例１と同様にしたので、駆動電圧の
増大は抑制できる。

【００８５】これにより、青，緑および赤の一絵素にお
ける合計表示面積比はほぼ６：４：４となる。

【００８６】また、Δｎ・ｄを実施例１よりも低減した
ことにより、本構成の液晶表示装置においては、分光透
過率特性のピーク波長が短波長領域に存在し、青の透過
率減少を補償する構成となっている。従って、液晶表示
素子本来の分光透過率を改善できるので、より色温度が
低い蛍光管を用いることができので低消費電力化を図る
ことができる。

【００８７】一方、分光透過率特性のピーク波長を青の
領域に近づけることができるので、液晶表示素子のギャ
ップ変動によって、最も透過率変動が激しい青の透過光
変動を抑制できる効果がある。

【００８８】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２６８、０.３３２）であり、バックライトには色
温度４９０７Ｋである蛍光管を用いた。これにより液晶
表示装置としたときの色度座標は（０.３０８、０.３２
８）となり、ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を
得た。また、本実施例における液晶表示装置の光源部に
必要な消費電力は約２１Ｗであった。

【００８９】〔実施例５〕実施例１と異なる点は、液
晶層の厚みが３.１μｍであり、Δｎ・ｄが０.２４μｍ
である点にある。但し、電極幅、表示領域の幅は実施例
１と同様としたので、駆動電圧の増大は抑制できる。

【００９０】これにより、青，緑および赤の一絵素にお
ける合計表示面積比はほぼ６：４：４となる。

【００９１】本実施例の構成においては、ピーク波長を
青の領域に存在させることができ、ギャップ変動に伴う
青の透過率変動の抑制効果が大きく、色ムラ等の発生が
少ない、より良好な画質を有する液晶表示装置を得るこ
とができる。また、色温度が低い蛍光管を用いることが
できるので、低消費電力化の効果も大きい。

【００９２】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２５９、０.３０７）であり、バックライトには色
温度４３００Ｋの蛍光管を用いた。これにより液晶表示
装置としたときの色度座標は（０.３０８、０.３２０）
となり、ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を得
た。また、本実施例における液晶表示装置の光源部に必
要な消費電力は１９.５Ｗであった。

【００９３】〔実施例６〕本実施例においては、カラ
ーフィルタおよびＴＦＴを形成する画素共に、青画素が
２個、緑画素が１個、赤画素が１個設け、一絵素が４つ
の画素で構成されるように形成した。

【００９４】このときの青画素１個の画素構成は緑画
素、赤画素と同一であり、図４に示す画素構成とした。
本実施例においては各画素の容量を等しく構成できるた
め、ＴＦＴに対する負荷が少なくてすみ、各電極幅、表
示領域の幅は実施例１と同様にしたので、駆動電圧の増
大を抑制できた。

【００９５】液晶層の厚みは４μｍとし、Δｎ・ｄは
０.３１６とした。本実施例による液晶表示素子の色度
座標は（０.２８６、０.３４８）であり、バックライト
には色温度４９０７Ｋの蛍光管を用いた。これにより液
晶表示装置としたときの色度座標は（０.３１１、０.３
４６）で、良好なホワイトバランスと、表示の面内均一
性に優れた液晶表示装置を得た。

【００９６】通常の構成であれば、本実施例のリタデー
ションでは、青の透過率減少が大きく、色温度の低い蛍
光管と組み合わせることはできないが、本発明の画素構
成とすることで、青の透過率減少を補償し、かつ、寒色
系の色調とした液晶表示素子が得られる。本実施例にお
ける液晶表示装置の光源部に必要な消費電力は２１Ｗで
あった。

【００９７】〔実施例７〕実施例６と異なる点は、液
晶層の厚みを３.３μｍとし、Δｎ・ｄを０.２６μｍし
た点である。即ち、リタデーション低減の効果を得ら
れ、ギャップ変動に対する許容度を上げることができ、
より良好な画質を有する液晶表示装置を得ることができ
る。色温度が低い蛍光管による低消費電力の効果も期待
できる。

【００９８】本実施例による液晶表示素子の色度座標は
（０.２６８、０.３１９）であり、バックライトには色
温度４７０３Ｋの蛍光管を用いた。これにより液晶表示
装置としたときの色度座標は（０.３０７、０.３２５）
となり、ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を得
た。また、本実施例における液晶表示装置の光源部に必
要な消費電力を２２Ｗとした。これにより、色温度１１
０００Ｋの蛍光管よりも輝度が１０％向上した。

【００９９】〔実施例８〕実施例１と異なる点は、カ
ラーフィルタの色度座標を、青が（０.１４９、０.１７
８）、緑が（０.２９８、０.５６５）、赤が（０.６３
０、０.３３３）とした点である。即ち、青の色純度を
若干下げて透過率を増大させ、赤の透過率を若干下げて
色純度を高くした。

【０１００】これにより、液晶素子の色度座標は（０.
２５６、０.３２２）であり、バックライトには４３０
０Ｋの蛍光管を用いた。これにより、液晶表示装置とし
たときの色度座標は（０.３０９、０.３３３）となり、
ホワイトバランスの良好な液晶表示装置を得られた。ま
た、その光源部に必要な消費電力は１９.５Ｗであっ
た。各電極幅、表示領域幅は実施例１と同様としたの
で、駆動電圧の増大を抑制できる。

【０１０１】図１６の実線７１（Δｎ・ｄ＝０.３０μ
ｍ，青画素の表示面積が大の場合）から、本実施例によ
る液晶素子の分光透過率特性において、カラーフィルタ
の分光透過率、並びに、画素面積の効果により、青画素
部の透過率減少を解消できることが分かる。なお、破線
７０は、青，緑，赤の各画素の表示面積が等しいときの
分光特性である。

【０１０２】前記の実施例１〜８と比較例１における液
晶表示素子（パネル）の色度座標、用いたバックライト
の色温度、および、液晶表示装置の色度座標と、該液晶
表示装置のホワイトバランスと消費電力との関係を纏め
て表１に示す。

【０１０３】

【表１】

【０１０４】

【発明の効果】本発明によれば、横電界方式液晶表示装
置における開口率が著しく低下する画素ピッチ範囲にお
いて、青画素の表示面積を緑画素および赤画素の表示面
積よりも大きくすることで、開口率低下が抑制でき、駆
動電圧の増大も抑制できる。

【０１０５】さらに、青画素部の透過率減少を解消で
き、バックライトとして色温度がＣ光源の色温度よりも
低い蛍光管の使用が可能となり、かつ、良好な色バラン
スを有する大画面液晶表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の横電界方式の液晶表示素子の一絵素を
示す模式構成図である。

【図２】横電界方式の液晶表示素子の配向膜ラビング方
向と偏光板軸方向との関係の説明図である。

【図３】横電界方式の液晶表示素子の動作説明の模式図
である。

【図４】本発明の一実施例における単位画素内の電極構
造の模式図である。

【図５】本発明の一実施例における単位画素内の電極構
造の模式図である。

【図６】アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の駆
動回路の一例を示す回路図である。

【図７】本発明の一実施例におけるカラーフィルタの構
成を示す模式図である。

【図８】横電界方式の液晶表示装置の構成を示す模式断
面図である。

【図９】本発明の一実施例における単位画素内での電極
構造を示す模式図である。

【図１０】本発明の一実施例における単位画素内での電
極構造を示す模式図である。

【図１１】本発明の一実施例における単位画素内での電
極構造を示す模式図である。

【図１２】本発明の一実施例における単位画素内での電
極構造を示す模式図である。

【図１３】本発明の一実施例における横電界方式の液晶
表示装置の構成を示す分解模式斜視図である。

【図１４】横電界方式の液晶表示素子における分光透過
率の基本特性を示すグラフである。

【図１５】本発明の一実施例における透過率の短波長領
域の増大効果を示すグラフである。

【図１６】本発明の一実施例における透過率の短波長領
域の増大効果を示すグラフである。

【図１７】本発明の一実施例における効果を表す図であ
る。

【図１８】横電界方式液晶表示装置におけるピッチと開
口率の関係を示す概念図である。

【符号の説明】

１…共通電極、２…ゲート絶縁膜、３…信号電極、４…
画素電極、５…配向膜、６…液晶分子、７…基板、８…
偏光板、９…電界、１０…ラビング方向、１１…偏光透
過軸、１２…走査電極、１３…アモルファスシリコン、
１４…薄膜トランジスタ、１６…容量、１７…表示領
域、１９…コントロール回路、２０…垂直走査回路、２
１…映像信号回路、２２…ブラックマトリクス、２３…
アクティブマトリクス型液晶表示素子、２４…カラーフ
ィルタ、２５…保護膜兼平坦化膜、２６…共通電極駆動
回路、２７…絶縁膜、２８…液晶素子、３０…光源、３
１…ライトカバー、３２…導光体、３３…拡散板、３４
…プリズムシート、３５…バックライトユニット、４０
…線状電極、５０…液晶層、５１…第一基板、５２…第
二基板、６０…シールドケース、６１…液晶表示窓、６
２…液晶表示素子、６３…反射板、６４…インバータ回
路基板、６５…下側ケース、７０…青，緑，赤画素の表
示領域が等しい場合の分光特性、７０’…青，緑および
赤の画素の表示領域が等しい場合の白表示の色度座標、
７１…Δｎ・ｄ＝０.３０μｍの液晶表示素子の青画素
の表示領域を大とした場合の分光特性、７１’…青の素
の表示領域が大きい場合の白表示の色度座標、７２…従
来のピッチと開口率の関係、７３…本発明のピッチと開
口率の関係、８０…色温度４７０３Ｋの光源の色度座
標、９０…Δｎ・ｄ＝０.３０μｍで青画素の表示面積
が大の液晶表示素子と色温度４７０３Ｋの光源を用いた
液晶表示装置の白表示の色度座標。

フロントページの続き (72)発明者山本恒典茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA21Z FA23Z FA32Z FA35Y FA42Z FD24 GA03 GA06 GA08 GA13 HA09 KA02 LA15 LA20 2H092 GA14 JA24 JB23 JB32 NA01 NA07 PA02 PA06 PA08 PA09 PA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板と、該基板間に挟持された液
晶層とを有し、前記一対の基板の一方の基板には、該基
板に対して平行な電界を印加できる複数の線状電極を備
えた液晶表示素子と、該液晶表示素子の一方の面に設け
られた光源を有する液晶表示装置において、前記複数の線状電極で形成された表示領域の幅が所定の
幅となるように構成し、前記表示領域が青、緑および赤のカラーフィルタを有
し、青のカラーフィルタが形成された青画素の表示面積
は、緑または赤のカラーフィルタが形成された赤画素ま
たは緑画素の表示面積よりも広く形成され、前記液晶表示素子は、ｘｙ座標において昼光条件である
Ｃ光源（０.３１０１、０.３１６２）のｘ座標よりも小
さい分光透過率特性を有し、かつ、前記光源は、前記Ｃ
光源のｘ座標よりも大きい暖色系の色度の発光特性を有
し、白表示の際の前記光源が、前記液晶表示素子の透過光の
色度がほぼ白色となるよう構成したことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】一対の基板と、該基板間に挟持された液
晶層とを有し、前記一対の基板の一方の基板には、該基
板に対して平行な電界を印加できる複数の線状電極を備
えた液晶表示素子と、該液晶表示素子の一方の面に設け
られた光源を有する液晶表示装置において、前記複数の線状電極で形成された表示領域の幅が所定の
値となるように構成し、前記表示領域が青、緑および赤のカラーフィルタを有
し、前記青のカラーフィルタの分光透過率のピークが前
記緑のカラーフィルタの分光透過率ピークよりも高くな
るよう形成され、青のカラーフィルタが形成された青画
素の表示面積は、緑または赤のカラーフィルタが形成さ
れた表示面積よりも広く形成され、前記液晶表示素子は、ｘｙ座標において昼光条件である
Ｃ光源（０.３１０１、０.３１６２）のｘ座標よりも小
さい分光透過率特性を有し、かつ、前記光源は、前記Ｃ
光源のｘ座標よりも大きい暖色系の色度の発光特性を有
し、白表示の際の前記光源が、前記液晶表示素子の透過光の
色度がほぼ白色となるよう構成したことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項３】前記青画素，緑画素および赤画素の少な
くとも一つが、２個以上に分割されている請求項１また
は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記青画素，緑画素および赤画素から構
成される一絵素は、２つの青画素、１つの緑画素および
１つの赤画素から構成されている請求項１または２に記
載の液晶表示装置。
【請求項５】前記緑画素または赤画素内における分割
数が４個の場合、前記青画素の分割数を６個または８個
とし、前記緑画素または赤画素内における前記分割数が
２個の場合、前記青画素の分割数を４個とする請求項３
に記載の液晶表示装置。