JP2008122799A - 液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位に優れた液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】液晶表示パネルは、第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板間に挟持された液晶層３と、第１基板および第２基板間に設けられ、赤色の第１着色層、緑色の第２着色層、青色の第３着色層、並びに赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層を有したカラーフィルタ４と、を備えている。第４着色層は、第１、第２および第３着色層から外れた複数の非重畳部４Ｃｄと、第３着色層の複数個所に重なり、複数個所と対向した液晶層３の層厚を第１、第２および第３着色層の複数個所から外れた領域と対向した液晶層の層厚より薄くする複数の重畳部４Ｃｏと、を有している。
【選択図】 図７

Description

この発明は、液晶表示パネルに関する。

一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を有しているため、ＯＡ（オフィス−オートメーション）機器、情報端末機、時計およびテレビ等様々な分野に応用されている。特に、液晶表示装置の液晶表示パネルは、スイッチング素子として薄膜トランジスタを備えることにより高速応答性が得られる。このため、上記液晶表示装置は、携帯テレビ受信機やコンピュータ等、多量の情報を表示する電子機器の表示部に用いられている。

また、情報量の増加に伴い、更なる高精細化、高速応答化および広視野角化に対する要求が高まっている。画像の高精細化は、例えば、上記薄膜トランジスタが形成された液晶表示パネルのアレイ基板の構造を微細化することで実現されている。

一方、表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードの代わりに、ネマティック液晶を用いたＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）モード、π配列モードやスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）モードを採用して対応することが検討されている。

広視野角化は、上記ＯＣＢモードおよびＶＡモードに加え、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを採用して対応することが検討されている。これら表示モードのうち、ＶＡモードでは、従来のＴＮ（Twisted Nematic）モードよりも速い応答速度を得ることができ、さらに、視野角の補償設計が比較的容易のため広い視野角を実現することが可能である。しかも、ＶＡモードは垂直配向処理を採用し、静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要であるため、注目を集めている。ＶＡモードとしては、垂直配向を用いたマルチドメイン型ＶＡモードが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２４２２２５号公報

上記したように、液晶表示パネルは、多くの利点を有しているが、なお、改善すべき問題を有している。それは、液晶表示パネルを正面方向および斜め方向から見た場合で、色が異なって見えるという色特性変化が生じる問題である。このように、視角を振った場合の色特性変化を色視野角特性と称する。

近年、上記色視野角特性を改善するため、様々な手法が検討されている。代表的な手法としては、独立γ駆動法およびマルチギャップ法が挙げられる。独立γ駆動法は、液晶層に印加する電圧を赤色、緑色および青色の画素毎に異ならせる手法である。マルチギャップ法は、カラーフィルタの赤色、緑色および青色の着色層毎に膜厚を変えることにより、赤色、緑色および青色の画素毎にセルギャップを変え、液晶層の位相差（Δｎｄ）を異ならせる手法である。

しかし、独立γ駆動法を行う場合、それに対応した集積回路（ＩＣ）の開発が必要である。このため、駆動部材のコストが非常に大きくなるデメリットがある。また、マルチギャップ法を用いる場合、現行の色を保ったまま着色層の膜厚のみを変更することは困難である。このため、新規にカラーレジスト材料やプロセスの開発を必要とする等の問題が発生する。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板間に設けられ、赤色の第１着色層、緑色の第２着色層、青色の第３着色層、並びに赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層を有したカラーフィルタと、を備え、
前記第４着色層は、前記第１着色層、第２着色層および第３着色層から外れた複数の非重畳部と、前記第３着色層の複数個所に重なり、前記複数個所と対向した前記液晶層の層厚を前記第１着色層、第２着色層および第３着色層の前記複数個所から外れた領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の重畳部と、を有している。

この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に液晶表示パネルについて詳細に説明する。
図１乃至図７に示すように、液晶表示パネルは、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された対向基板２と、これらアレイ基板および対向基板間に挟持された液晶層３と、カラーフィルタ４と、第１偏光板５と、第２偏光板６とを備えている。液晶表示パネルは、矩形状の表示領域Ｒを備えている。

アレイ基板１は、第１基板として矩形状のガラス基板１０を有している。対向基板２は、第２基板として矩形状のガラス基板２０を有している。第１基板および第２基板はガラス基板に限らず、透明な絶縁基板であれば良い。表示領域Ｒにおいて、液晶表示パネルは、ガラス基板１０およびガラス基板２０間にマトリクス状に設けられた複数の画素Ｐを有している。各画素Ｐは、第２方向ｄ２に隣合って並んだ４つの副画素ＳＰを有している。

アレイ基板１において、ガラス基板１０上に、第１方向ｄ１に延びているとともに第１方向と直交した第２方向ｄ２に間隔を置いて並んだ複数の信号線１１と、複数の信号線と交差して第２方向に延びているとともに第１方向に間隔を置いて並んだ複数の走査線１２とが格子状に配置されている。各副画素ＳＰは、隣合う２本の信号線１１および隣合う２本の走査線１２で囲まれた領域に重なって設けられている。

ガラス基板１０上の信号線１１および走査線１２の交差部近傍に、複数のスイッチング素子として、例えば複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３が設けられている。ＴＦＴ１３は、走査線１２の一部を延出したゲート電極１３ａ、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜１３ｂ、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向したチャネル層１３ｃ、チャネル層の一方の領域に接続されたソース電極１３ｄおよびチャネル層の他方の領域に接続されたドレイン電極１３ｅを有している。

ソース電極１３ｄは、信号線１１に接続され、ドレイン電極１３ｅは、後述する画素電極１５に接続されている。ＴＦＴ１３は、共通のゲート絶縁膜１３ｂで形成されている。ＴＦＴ１３は副画素ＳＰに１つずつ設けられ、副画素を構成している。

ガラス基板１０、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３上に、層間絶縁膜１４が形成されている。表示領域Ｒにおいて、層間絶縁膜１４上に、複数の画素電極１５がマトリクス状に設けられている。画素電極１５は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により形成されている。各画素電極１５は、層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホール１４ｈを介して対応するＴＦＴ１３のドレイン電極１３ｅと電気的に接続されている。画素電極１５は副画素ＳＰに１つずつ設けられ、副画素を構成している。

画素電極１５上に、複数のスペーサとして、複数の柱状スペーサ１６が形成されている。なお、スペーサとしては、柱状スペーサ１６に限られるものではなく、球状スペーサ等他のスペーサであっても良い。層間絶縁膜１４および画素電極１５上に、垂直配向膜１７が成膜されている。

対向基板２において、ガラス基板２０上に、格子状の第１遮光部２１と矩形枠状の第２遮光部２２とが設けられている。第１遮光部２１は、副画素ＳＰを囲んで形成されている。第２遮光部２２は、表示領域Ｒを囲んで形成されている。第１遮光部２１および第２遮光部２２は、ブラックマトリクスとして機能する。

ガラス基板２０上にはカラーフィルタ４が配設されている。カラーフィルタ４は、赤色の第１着色層４Ｒと、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｂと、赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層４Ｃとを有している。この実施の形態において、第４着色層４Ｃは透明である。

第１着色層４Ｒは、互いに分断して形成された複数の分割部４Ｒｄを有している。分割部４Ｒｄは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。各分割部４Ｒｄは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。

第２着色層４Ｇは、互いに分断して形成された複数の分割部４Ｇｄを有している。分割部４Ｇｄは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。各分割部４Ｇｄは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。

第３着色層４Ｂは、互いに分断して形成された複数の分割部４Ｂｄを有している。分割部４Ｂｄは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。各分割部４Ｂｄは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。

第４着色層４Ｃは、互いに分断して形成された複数の非重畳部４Ｃｄおよび複数の重畳部４Ｃｏを有している。非重畳部４Ｃｄは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。各非重畳部４Ｃｄは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。複数の重畳部４Ｃｏは、複数の分割部４Ｂｄの複数個所に重なっている。複数の重畳部４Ｃｏは、複数の分割部４Ｂｄの複数個所と対向した液晶層３の層厚を、分割部４Ｒｄ、分割部４Ｇｄ、分割部４Ｂｄの上記複数個所から外れた領域および非重畳部４Ｃｄと対向した液晶層３の層厚より薄くしている。

非重畳部４Ｃｄは、分割部４Ｒｄ、４Ｇｄ、４Ｂｄに重ならず、これら分割部から外れて設けられている。分割部４Ｒｄ、分割部４Ｇｄ、分割部４Ｂｄおよび非重畳部４Ｃｄは、交互に並んで互いに隣接して設けられている。画素Ｐは、分割部４Ｒｄ、分割部４Ｇｄ、分割部４Ｂｄ、非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏを１つずつ有している。

この実施の形態において、分割部４Ｂｄおよび非重畳部４Ｃｄは、互いに隣接してそれぞれ設けられている。各重畳部４Ｃｏは、各画素Ｐの分割部４Ｂｄの約４分の１の領域に重なっている。より詳しくは、各画素Ｐの分割部４Ｂｄにおいて、各重畳部４Ｃｏは、第１方向ｄ１に上記分割部４Ｂｄの４分の１の長さＬ／４および第２方向ｄ２に上記分割部４Ｂｄと同じ幅Ｗを有している。各画素Ｐにおいて、非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏは連続的に形成され、一体化している。

カラーフィルタ４上には、ＩＴＯ等の透明な導電材料からなる対向電極２３が形成されている。対向電極２３上に、複数の突起２４が形成されている。突起２４は対向電極２３の表面からアレイ基板１側に突出している。突起２４は、ストライプ状に形成され、ほぼ３角形の断面を有した凸部が第１方向ｄ１に延出して形成されている。突起２４は第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。

突起２４は、分割部４Ｒｄ、４Ｇｄ、４Ｂｄおよび非重畳部４Ｃｄにそれぞれ重なり、分割部および非重畳部を第２方向ｄ２に２等分するように位置している。突起２４は、対向した液晶層３の液晶分子３ｍの傾く方向を制御する機能を有している。対向電極２３および突起２４上に垂直配向膜２５が成膜されている。

アレイ基板１および対向基板２は、柱状スペーサ１６により所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板１および対向基板２は、両基板の周縁部に配設されたシール材３１により互いに接合されている。

液晶層３は、アレイ基板１および対向基板２間に挟持されている。シール材３１の一部には液晶注入口３２が形成され、この液晶注入口は封止材３３で封止されている。液晶層３は誘電率異方性が負の液晶材料で形成されている。液晶層３は、液晶分子３ｍの配向が垂直配向となる垂直配向型である。

第１偏光板５はガラス基板１０の外面に設けられている。第２偏光板６はガラス基板２０の外面に設けられている。
上記したように、液晶表示パネルは透明な非重畳部４Ｃｄを有している。非重畳部４Ｃｄは、この非重畳部に重なった液晶層厚と分割部４Ｒｄ、４Ｇｄ、４Ｂｄに重なった液晶層厚とを揃えるために設けられている。画素のサイズが同一の場合、赤色、緑色および青色の３色構成の画素を、赤色、緑色、青色および透明の４色構成の画素Ｐとすることにより、輝度を約５割向上させることができる。

次に、上記のように構成された液晶表示パネルの製造方法について詳細に説明する。
図１乃至図７に示すように、まず、ガラス基板１０を用意する。用意したガラス基板１０上には、成膜およびパターニング等を繰り返す等、通常の製造工程により、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３等を形成した。

より詳しくは、スパッタリング法を用い、モリブデンをガラス基板１０上に膜厚約０．３μｍに成膜する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、成膜されたモリブデンを所定の形状にパターニングする。これにより、走査線１２およびゲート電極１３ａが形成される。その後、ガラス基板１０、走査線１２およびゲート電極１３ａ上に、二酸化珪素または窒化珪素を膜厚０．１５μｍに成膜し、ゲート絶縁膜１３ｂを形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１３ｂ上に半導体膜を成膜し、成膜された半導体膜をパターニングし、チャネル層１３ｃを形成する。その後、アルミニウム（Ａｌ）を、ゲート絶縁膜１３ｂおよびチャネル層１３ｃ上に膜厚０．３μｍに成膜し、成膜されたアルミニウムをパターニングし、信号線１１、ソース電極１３ｄおよびドレイン電極１３ｅを形成する。これにより、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３が形成される。

次いで、スピンナを用い、感光性レジストを、ゲート絶縁膜１３ｂ上全体に塗布し、絶縁膜を形成する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、成膜された絶縁膜を所定の形状にパターニングする。これにより、複数のコンタクトホール１４ｈが形成された層間絶縁膜１４が形成される。

その後、スパッタリング法を用い、ＩＴＯを層間絶縁膜１４上に膜厚約０．１μｍに成膜し、成膜されたＩＴＯ膜をパターニングし、画素電極１５を形成する。続いて、透明樹脂レジストを層間絶縁膜１４および画素電極１５上に塗布する。フォトリソグラフィ法を用い、塗布された透明樹脂レジストをパターニングする。これにより、複数本の柱状スペーサ１６が形成される。
続いて、垂直配向膜材料を、層間絶縁膜１４および画素電極１５上に膜厚７０ｎｍに塗布し、垂直配向膜１７を成膜する。これにより、アレイ基板１が完成する。

一方、対向基板２の製造方法においては、まず、ガラス基板２０を用意する。用意したガラス基板２０上に、ＣｒＯ_ＸおよびＣｒを連続して成膜する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、ＣｒＯ_ＸおよびＣｒの積層膜をパターニングする。これにより、ガラス基板２０上に、第１遮光部２１および第２遮光部２２が形成される。

続いて、赤色の顔料を分散させた感光性レジスト（以下、赤色レジストと称する）を、ガラス基板２０上全面に塗布する。次いで、フォトリソグラフィ法を用い、塗布された赤色レジストをパターニングする。これにより、複数の分割部４Ｒｄを有した赤色の第１着色層４Ｒが形成される。

その後、第１着色層４Ｒと同様、フォトリソグラフィ法を用い、複数の分割部４Ｇｄを有した緑色の第２着色層４Ｇと、複数の分割部４Ｂｄを有した青色の第３着色層４Ｇと、複数の非重畳部４Ｃｄおよび複数の重畳部４Ｃｏを有した透明な第４着色層４Ｃとを順次形成する。非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏを形成する際、同一の透明レジストを用い、レベリングを行って同時に形成した。

分割部４Ｒｄ、４Ｇｄおよび４Ｂｄと、非重畳部４Ｃｄとを形成する際、それぞれの膜厚を約２．０μｍに設計して形成した。重畳部４Ｃｏの膜厚を測定したところ、レベリングの効果により、膜厚は、約１．６μｍであった。これにより、カラーフィルタ４が形成される。

次いで、スパッタリング法を用い、ＩＴＯをカラーフィルタ４上に膜厚約０．１μｍに堆積する。これにより、カラーフィルタ４上に対向電極２３が形成される。その後、対向電極２３上に、感光性レジストを用いて複数の突起２４を形成する。続いて、垂直配向膜材料を、ガラス基板２０、カラーフィルタ４および突起２４上に膜厚７０ｎｍに塗布し、垂直配向膜２５を成膜する。これにより、対向基板２が完成する。

その後、治具を用いてアレイ基板１および対向基板２の位置合せを行い、ガラス基板２０の周縁部に、例えば、熱硬化型のシール材３１を印刷する。ここで、シール材３１はエポキシ系の熱硬化樹脂で形成されている。次いで、アレイ基板１および対向基板２を複数の柱状スペーサ１６により所定の隙間を置いて対向配置させ、アレイ基板および対向基板の周縁部同士をシール材３１により貼り合せる。その後、シール材３１を加熱して硬化させ、アレイ基板１および対向基板２を固定する。

続いて、真空注入法により、シール材３１の一部に形成された液晶注入口３２から、誘電率異方性が負の液晶を注入する。その後、液晶注入口３２を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材３３により封止する。これにより、アレイ基板１、対向基板２およびシール材３１間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。
そして、アレイ基板１の外面に第１偏光板５を配置し、対向基板２の外面に第２偏光板６を配置することにより、マルチドメイン型ＶＡモードの液晶表示パネルが完成する。

次に、マルチドメイン型ＶＡモードの基本原理について説明する。
図８に示すように、液晶表示パネルは、隙間を置いて設けられた画素電極１５、突起２４、垂直配向膜１７、２５等を有している。このため、画素電極１５および対向電極２３間（液晶層３）に電圧が印加されていない状態では、液晶分子３ｍは、液晶表示パネルの平面の法線方向に平行な方向に配向している。画素電極１５および対向電極２３間（液晶層３）に電圧が印加されている状態では、液晶分子３ｍは、液晶表示パネルの平面の法線方向から傾斜した方向に配向している。これにより、副画素ＳＰ毎に、液晶層３を複数の領域（第２方向ｄ２に並んだ２つの領域）に配向分割可能である。

次に、液晶表示パネルの色視野角特性について説明する。
ここで、色視野角特性を説明するために、第４着色層４Ｃを設けずに形成された従来の液晶表示パネルの正面方向における印加電圧［Ｖ］に対する相対透過率の変化を示すグラフを図９に示す。第１グラフｇ１は赤色の副画素での特性を、第２グラフｇ２は緑色の副画素での特性を、第３グラフｇ３は青色の副画素での特性を、それぞれ示している。

赤色の副画素、緑色の副画素および青色の副画素は異なる波長を有するため、図に示すように、第１、第２および第３グラフｇ１、ｇ２、ｇ３は互いに異なる特性を示している。波長分散の影響は特に青色の副画素に現れ、青色の副画素は、赤色および緑色の副画素に比べて低い印加電圧で透過率が早くピークに到達することが分かる。

赤色の副画素の透過率をＴ_Ｒ、緑色の副画素の透過率をＴ_Ｇ、青色の副画素の透過率をＴ_Ｂとすると、例えば、印加電圧が５Ｖの付近では、Ｔ_Ｂ＞Ｔ_Ｇ＞Ｔ_Ｒとなる。印加電圧を大きくし、例えば、印加電圧が１０Ｖの付近では、Ｔ_Ｇ＞Ｔ_Ｒ＞Ｔ_Ｂとなる。

また、視角を振った（液晶表示パネルの平面の法線方向から傾斜した方向から画像を見た）場合、液晶層の実効的な位相差（Δｎｄ）が大きくなるため、印加電圧を大きくした場合と同様の挙動（Ｔ_Ｇ＞Ｔ_Ｒ＞Ｔ_Ｂ）を示すことになる。このため、上述した場合、赤色の副画素、緑色の副画素および青色の副画素を合成してなる画素において、傾斜方向の表示画像は正面方向の表示画像に比べ黄色く色付いて見える。すなわち、傾斜方向の表示画像に色変化が生じてしまう。

ここで本願発明者等は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示パネルの色視野角特性について調査した。色視野角特性を表す指標をΔｕ´ｖ´とし、Δｕ´ｖ´について調査した。

調査したところ、図１４に示すように、上下方向（液晶表示パネルの平面の法線方向から第１方向ｄ１）に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０４であった。左右方向（液晶表示パネルの平面の法線方向から第２方向ｄ２）に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０１であった。また、目視評価も行ったが、色変化の程度が軽減されているのを確認することができた。

この実施の形態において、左右方向に配向分割を行ったため、上下方向と、左右方向との色視野角特性に差が生じている。仮に、上下左右の４つの領域に配向分割を行った場合、上下左右方向のΔｕ´ｖ´の値は略同じなる。このように、上下左右の４つの領域に配向分割を行っても良く、この場合でも上述した効果を得ることができる。

上記したように構成された液晶表示パネルによれば、カラーフィルタ４は、赤色の第１着色層４Ｒと、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｂと、赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層４Ｃとを有している。第４着色層４Ｃは透明であり、透明なレジストで形成されている。

第４着色層４Ｃは、複数の非重畳部４Ｃｄと、複数の重畳部４Ｃｏとを有している。非重畳部４Ｃｄは、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇおよび第３着色層４Ｂから外れている。重畳部４Ｃｏは、第３着色層４Ｂの複数個所に重なり、重畳部と対向した液晶層３の層厚を、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇおよび第３着色層４Ｂの重畳部から外れた領域と対向した液晶層３の層厚より薄くしている。

複数の分割部４Ｂｄおよび複数の非重畳部４Ｃｄは互いに隣接してそれぞれ設けられている。複数の重畳部４Ｃｏおよび複数の非重畳部４Ｃｄはそれぞれ連続的に形成されている。

上記したように、重畳部４Ｃｏを形成することで、簡易にマルチギャップを実現している。重畳部４Ｃｏを第３着色層４Ｂの複数個所に重ねることで、青色の副画素ＳＰの液晶層３の層厚の平均値を薄くしている。このため、青色の副画素ＳＰの液晶層３の位相差（Δｎｄ）を小さくすることができる。これにより、青色の副画素ＳＰの液晶層３に印加する電圧を小さくするのと同様の効果が得られ、図９に示した第１、第２および第３グラフｇ１、ｇ２、ｇ３の特性を近づけることができる。視角を振った場合、表示画像に生じる色変化は小さくなる。

ＩＣの開発、色毎の着色層の層厚の変更、カラーレジスト材料の開発および製造プロセス開発をすることなく、安価に色視野角特性を改善することができる。
上記したように、簡易なマルチギャップ構成を容易に実現し、色視野角特性を改善することにより、広視野角において表示品位に優れた液晶表示パネルを得ることができる。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示パネルについて詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１０乃至図１２に示すように、カラーフィルタ４は、赤色の第１着色層４Ｒと、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｂと、第４着色層４Ｃとを有している。第１着色層４Ｒは、複数の分割部４Ｒｄを有している。第２着色層４Ｇは、複数の分割部４Ｇｄを有している。第３着色層４Ｂは、複数の分割部４Ｂｄを有している。第４着色層４Ｃは、複数の非重畳部４Ｃｄおよび複数の重畳部４Ｃｏを有している。画素Ｐは、分割部４Ｒｄ、分割部４Ｇｄ、分割部４Ｂｄ、非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏを１つずつ有している。

この実施の形態において、分割部４Ｂｄおよび非重畳部４Ｃｄは、分割部４Ｇｄを挟んでそれぞれ設けられ、互いに間隔を置いてそれぞれ設けられている。各重畳部４Ｃｏは、各画素Ｐの分割部４Ｂｄの約３分の１の領域に重なっている。より詳しくは、各画素Ｐの分割部４Ｂｄにおいて、各重畳部４Ｃｏは、第１方向ｄ１に上記分割部４Ｂｄの３分の１の長さＬ／３および第２方向ｄ２に上記分割部４Ｂｄと同じ幅Ｗを有している。各画素Ｐにおいて、非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏは、非連続的に形成され、互いに分断されて形成されている。

上記したことから、カラーフィルタ４を形成する際、分割部４Ｂｄおよび非重畳部４Ｃｄを離して形成した。非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏを形成する際、同一の透明レジストを用い、ハーフトーン露光を行って同時に形成した。

分割部４Ｒｄ、４Ｇｄおよび４Ｂｄと、非重畳部４Ｃｄとを形成する際、それぞれの膜厚を約２．０μｍに設計して形成した。重畳部４Ｃｏの膜厚を測定したところ、ハーフトーン露光の効果により、膜厚は、約１．２μｍであった。これにより、カラーフィルタ４が形成される。

ここで本願発明者等は、上記第２の実施の形態に係る液晶表示パネルの色視野角特性について調査した。色視野角特性を表す指標をΔｕ´ｖ´とし、Δｕ´ｖ´について調査した。

調査したところ、図１４に示すように、上下方向に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０４であった。左右方向に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０１であった。また、目視評価も行ったが、色変化の程度が軽減されているのを確認することができた。

上記したように構成された液晶表示パネルによれば、カラーフィルタ４は、赤色の第１着色層４Ｒと、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｂと、赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層４Ｃとを有している。第４着色層４Ｃは透明であり、透明なレジストで形成されている。

第４着色層４Ｃは、複数の非重畳部４Ｃｄと、複数の重畳部４Ｃｏとを有している。非重畳部４Ｃｄは、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇおよび第３着色層４Ｂから外れている。重畳部４Ｃｏは、第３着色層４Ｂの複数個所に重なり、重畳部と対向した液晶層３の層厚を、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇおよび第３着色層４Ｂの重畳部から外れた領域と対向した液晶層３の層厚より薄くしている。

複数の分割部４Ｂｄおよび複数の非重畳部４Ｃｄは互いに間隔を置いてそれぞれ設けられている。複数の重畳部４Ｃｏおよび複数の非重畳部４Ｃｄは互いに分断されて形成されている。

上記したように、重畳部４Ｃｏを形成することで、簡易にマルチギャップを実現している。重畳部４Ｃｏを第３着色層４Ｂの複数個所に重ねることで、青色の副画素ＳＰの液晶層３の層厚の平均値を薄くしている。このため、視角を振った場合、表示画像に生じる色変化は小さくなる。

上記したように、簡易なマルチギャップ構成を容易に実現し、色視野角特性を改善することにより、広視野角において表示品位に優れた液晶表示パネルを得ることができる。

次に、本発明の比較例の液晶表示パネルについて詳細に説明する。
図１３に示すように、カラーフィルタ４は重畳部４Ｃｏを設けずに形成されている。この比較例において、液晶表示パネルは、重畳部４Ｃｏを除いては上述した第１の実施の形態と同様に形成されている。

ここで本願発明者等は、上記比較例の液晶表示パネルの色視野角特性について調査した。色視野角特性を表す指標をΔｕ´ｖ´とし、Δｕ´ｖ´について調査した。

調査したところ、図１４に示すように、上下方向に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０６であった。左右方向に視角を振った場合、Δｕ´ｖ´は０．０４であった。このため、比較例のΔｕ´ｖ´は、第１および第２の実施の形態のΔｕ´ｖ´より大きな値であった。

また、目視評価も行ったが、傾斜方向の表示画像に色変化が生じた。すなわち、傾斜方向の表示画像は正面方向の表示画像に比べ黄色く色付いて見えた。これにより、色視野角特性の低下を確認することができた。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、青色の副画素ＳＰの液晶層３の層厚の平均値は、重畳部４Ｃｏのサイズや厚みを変えることで容易に最適化を行うことができる。パターニング設計により、重畳部４Ｃｏのサイズを変えられることは言うまでもない。また、ハーフトーン露光やレベリングの効果を利用すれば、異なる厚みの非重畳部４Ｃｄおよび重畳部４Ｃｏを同時に形成することもさほど困難ではない。

第４着色層４Ｃは、透明なレジストで形成されているが、これに限らず、マゼンダのレジストまたはシアンのレジストで形成されていても良い。副画素ＳＰは、アレイ基板１に設けられた図示しない補助容量素子を有していても良い。
本発明は、表示モードを問わず、各種液晶表示パネルに適用可能である。本発明は、特に、広視野角モードであるマルチドメイン型ＶＡモードにおいて大きな効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示パネルの斜視図。 図１に示した液晶表示パネルの一部を示す断面図。 図１および図２に示したアレイ基板の一部を示す概略構成図。 上記液晶表示パネルの配線構造を概略的に示す平面図。 上記液晶表示パネルの１画素を取り出し、１画素のカラーフィルタおよび突起を拡大して概略的に示す平面図。 図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った液晶表示パネルの断面図。 図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った液晶表示パネルの断面図。 上記液晶表示パネルの液晶分子の配向状態を示す断面図。 上記液晶表示パネルの印加電圧［Ｖ］に対する相対透過率の変化をグラフで示した図。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示パネルの１画素を取り出し、１画素のカラーフィルタおよび突起を拡大して概略的に示す平面図。 図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った液晶表示パネルの断面図。 図１０の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った液晶表示パネルの断面図。 本発明の比較例の液晶表示パネルの１画素を取り出し、１画素のカラーフィルタおよび突起を拡大して概略的に示す平面図。 本発明の第１の実施の形態、第２の実施の形態および比較例において、Δｕ´ｖ´の変化を表で示した図。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、３ｍ…液晶分子、４…カラーフィルタ、４Ｒ…第１着色層、４Ｇ…第２着色層、４Ｂ…第３着色層、４Ｃ…第４着色層、４Ｒｄ，４Ｇｄ，４Ｂｄ…分割部、４Ｃｄ…非重畳部、４Ｃｏ…重畳部、１０…ガラス基板、１１…信号線、１２…走査線、１３…ＴＦＴ、１５…画素電極、２０…ガラス基板、２３…対向電極、２４…突起、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、Ｐ…画素、Ｒ…表示領域、ＳＰ…副画素。

Claims (8)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
   前記第１基板および第２基板間に挟持された液晶層と、
   前記第１基板および第２基板間に設けられ、赤色の第１着色層、緑色の第２着色層、青色の第３着色層、並びに赤色、緑色および青色と異なるとともに青色の波長域の光を透過させる色の第４着色層を有したカラーフィルタと、を備え、
   前記第４着色層は、前記第１着色層、第２着色層および第３着色層から外れた複数の非重畳部と、前記第３着色層の複数個所に重なり、前記複数個所と対向した前記液晶層の層厚を前記第１着色層、第２着色層および第３着色層の前記複数個所から外れた領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の重畳部と、を有している液晶表示パネル。
2. 前記第１着色層、第２着色層および第３着色層は、それぞれ複数の分割部を有し、
   前記第３着色層の複数の分割部および前記複数の非重畳部は、互いに隣接してそれぞれ設けられ、
   前記複数の重畳部および前記複数の非重畳部はそれぞれ連続的に形成されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記第１着色層、第２着色層および第３着色層は、それぞれ複数の分割部を有し、
   前記第３着色層の複数の分割部および前記複数の非重畳部は、互いに間隔を置いてそれぞれ設けられ、
   前記複数の重畳部および前記複数の非重畳部は互いに分断されて形成されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
4. 前記第４着色層は透明なレジストで形成されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
5. 前記第４着色層はマゼンダのレジストで形成されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
6. 前記第４着色層はシアンで形成されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
7. 前記第１基板および第２基板間にマトリクス状に設けられた複数の画素を備え、
   前記第１着色層、第２着色層および第３着色層は、それぞれ複数の分割部を有し、
   前記画素は、それぞれ前記第１着色層の分割部、第２着色層の分割部、第３着色層の分割部、重畳部および非重畳部を１つずつ具備している請求項１に記載の液晶表示パネル。
8. 前記カラーフィルタ上に形成され、前記カラーフィルタから突出して、前記液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起を備えている請求項１に記載の液晶表示パネル。

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