JP4674287B2

JP4674287B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4674287B2
Application number: JP2003415622A
Authority: JP
Inventors: 薫草深; 充池崎
Original assignee: Chimei Innolux Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: US20130271709A1; US20130293813A1; US20130300990A1; US20060017867A1; US8860911B2; US8848153B2; US8488083B2; CN100401154C; CN1648737A; JP2005173401A; TW200519504A; US20130271708A1; TWI323820B

Description

この発明は、画像表示装置に関するものであって、特に横電界（In Plane Switching：ＩＰＳ）方式の液晶表示装置に関するものである。

画像表示装置は電気的な信号を視覚映像に変換させ、人間が直接情報を解読可能にする電子システムの一種であって、電子光学的装置である。このような画像表示装置としては、液晶表示装置（Liquid Crystal Display : ＬＣＤ）が最も広く使用されており、その他にもプラズマ放電を用いるプラズマ表示装置（Plasma Display Panel : ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence : ＥＬ)表示装置、最近多く研究されている電界放出表示装置（Field Emission Display : ＦＥＤ）、そして、反射形としてのミラーの動きを制御する可変ミラー素子（Deformable Mirror Device : ＤＭＤ）を用いた表示装置等が開発され急速に普及している。

この中でも、薄膜トランジスタを画素の駆動素子として用いるアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった特徴を有する。この液晶表示装置は、二枚のガラス基板間に液晶を注入した構造を備え、ガラス基板上の液晶層に接する面上には、液晶を配向させるための配向処理が施された配向膜が配置される。そして、所定の方向に配列された液晶分子に、電界を印加することで液晶の配向方向を変化させ、液晶層を透過する透過光量の変化を利用して画像表示が行われる。

この液晶表示装置として、従来、ツイスト・ネマティック（Twisted Nematic：ＴＮ）方式が知られている。ＴＮ方式は、配向した液晶分子の方向をガラス基板に対して垂直方向に回転させている。しかし、ＴＮ方式では、画面を見る方向によって色調の変化や反転等を生じてしまい、視野角が狭いことが問題とされていた。

このような課題を解決する液晶表示装置として、ＩＰＳ方式の液晶表示装置が開示されている（特許文献１参照）。このＩＰＳ方式の液晶表示装置は、ＴＦＴを形成するガラス基板上に互いに平行な画素電極と共通電極とを交互に形成し、これらの間に電圧を印加して基板面に平行な電界を形成することによって、液晶分子の方向を変化させている。ＩＰＳ方式は、液晶分子を基板面にほぼ平行な面内で回転させるため、視野角によって色調の変化や階調の反転が発生せず、ＴＮ方式に比べ視野角を著しく広くすることができる。このＩＰＳ方式を採用することによって、大型モニターへの適用が期待されている。

特開平７−３６０５８号公報

しかしながら、ＩＰＳ方式の液晶表示装置には、画面サイズが大型化し、その解像度が高精細化された場合に輝度ムラが発生するという問題があった。この輝度ムラは、不純物イオンの発生に起因すると推測され、特に、図１６に示すように、画面全体が白色を表示した場合、表示領域１０２の周縁部に赤みを帯びた赤ムラ１０４が発生していた。従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置には、このような赤ムラ１０４などの輝度ムラの発生による画質の劣化が顕著に認められるという問題があった。

この発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、白色表示時の表示領域周縁の赤ムラなどの輝度ムラの発生を防止し、高品位の画像表示を行う画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる画像表示装置は、光源と、液晶分子を主成分とする液晶層と、該液晶層の封入される領域内に表示領域と前記表示領域の周囲に位置する周辺領域とを有するアレイ基板と、異なる波長透過性を有する複数の光透過層を備えたカラーフィルタと、液晶分子を主成分とする液晶層と、前記液晶分子を所定方向に配向させる配向膜とを備えた画像表示装置において、前記光透過層は、最も低い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率と最も高い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率との比が、前記表示領域を透過する光の単位面積あたりの量と前記周辺領域を透過する光の単位面積あたりの量との差に基づいて設定されることを特徴とする。

本発明にかかる画像表示装置によれば、最も低い抵抗率を有する光透過層の抵抗率と最も高い抵抗率を有する光透過層の抵抗率との比を、表示領域を透過する光の単位面積あたりの量と周辺領域を透過する光の単位面積あたりの量との差に基づいて設定することによって、表示領域内の不純物イオンの部分的な集中を低減し、不純物イオンを原因とする輝度ムラの発生を防止することが可能となる。

本発明にかかる画像表示装置は、前記光透過層は、最も低い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率と最も高い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率との比が、前記表示領域を透過する光の単位面積あたりの量と前記周辺領域を透過する光の単位面積あたりの量との差に対して、以下の数式に示す関係を備えることが好ましい。

本発明にかかる画像表示装置は、前記アレイ基板と平行な電界を形成する横電界方式の液晶表示装置であることが好ましい。

本発明にかかる画像表示装置は、不純物イオンの放出および移動を制御することによって、不純物イオンに起因すると考えられる電界強度の変動を低減することができる。このため、本発明にかかる画像表示装置は、電解強度の変動によって起こる部分的な輝度の低下を低減しており、白色表示時における赤ムラなどの輝度ムラが発生しない高品位の画像表示を行うという効果を奏する。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置についてＩＰＳ方式の液晶表示装置を一例として説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（参考例１）
まず、参考例１にかかる液晶表示装置について説明する。参考例１では、周辺領域における配線構造の単位面積あたりの占有面積を表示領域とほぼ同等、または表示領域と比較し大きくすることによって、表示領域および周辺領域においてアレイ基板を透過する光の量を調整し、輝度ムラの原因と考えられる不純物イオンの移動を制御している。図１は、本参考例１である液晶表示装置のアレイ基板の平面図を示した図である。

図１に示すように、アレイ基板１は、画素が形成される表示領域２と外部から電気信号を入力する端子部を備えた周辺領域３とを備える。シール材塗布領域４は、後の工程で対向基板とアレイ基板１とを張り合わせるためのシール材が塗布される領域である。ここで、周辺領域３は、シール材塗布領域４の端部と表示領域２の最端に位置する画素端部との間の領域である。

つぎに、表示領域２および周辺領域３の配線構造について説明する。図２は、図１に示す領域Ａにおける配線構造を示した図である。表示領域２では、ゲート線５と信号線６とがマトリックス状に配置され、画素ごとに駆動素子であるＴＦＴ８が形成されている。また、ＩＰＳ方式であるため、画素電極（図示していない）と横方向に電界を生成する共通電極７が形成されている。そして、ゲート線５は周辺領域３の端子部（図示していない）まで延伸されている。そして、周辺領域３ではダミーパターン９を配置している。このダミーパターン９は、周辺領域３における単位面積あたりの配線構造の占有面積Ｓｆを表示領域２における単位面積あたりの配線構造の占有面積Ｓｐと比較し、ほぼ同等、または大きくするために設けられている。ここで、配線構造は、ゲート線５、信号線６、共通電極７、画素電極などの走査線のほか、駆動素子であるＴＦＴおよびコンデンサなどの受動素子、およびダミーパターン９も含むものとし、遮光性を備えている。また、ダミーパターン９は、占有面積Ｓｆを占有面積Ｓｐと、ほぼ同等、または、大きくすれば足りるため、周辺領域３に設けられる配線と同様のスペースおよび配線幅で形成する必要はない。

つぎに、本参考例１にかかる液晶表示装置の断面構造について説明する。図３は、本参考例１にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図であり、表示領域２の一部と周辺領域３との断面構造を示している。アレイ基板１は、対向するカラーフィルタ基板１１とシール材１２を介して張り合わされており、アレイ基板１とカラーフィルタ基板１１との間には、液晶分子を主成分とする液晶層１６が封入されている。カラーフィルタ基板１１側には、ブラックマトリックス層１３、異なる波長透過性を有する複数の光透過層を備えたカラーフィルタ層１４、保護膜層１５が形成されている。また、アレイ基板１およびカラーフィルタ基板１１が液晶層１６に接する面には液晶層１６の液晶分子を所定方向に配向させる配向膜１７が形成されている。また、アレイ基板１上には、表示領域２に共通電極７、信号線６、画素電極１０が設けられている。共通電極７と画素電極１０とに所定の電圧を印加することによって、共通電極７と画素電極１０との間にアレイ基板１面に平行な電界を形成し、液晶層１６の液晶分子の方向を変化させている。そして、周辺領域３にはゲート線５の他にダミーパターン９が設けられている。

そして、光源であるバックライトから出力された光は、アレイ基板１を透過し、液晶層１６に入射する。バックライトから出力された光は、アレイ基板１全体にほぼ均一に出力されている。また、参考例１にかかる液晶表示装置では、周辺領域３にはダミーパターン９が形成されているため、占有面積Ｓｆは占有面積Ｓｐと比較し、ほぼ同等、または、大きい。この結果、バックライトから出力され周辺領域３を透過する光の単位面積あたりの透過量Ｉｆは、バックライトから出力され表示領域２を透過する光の単位面積あたりの透過量Ｉｐと比較し、ほぼ同等、または、少なくなる。そして、参考例１では、透過量Ｉｆを透過量Ｉｐと比較し、ほぼ同等、または、少なくすることによって、発生した不純物イオンの表示領域２への移動を低減し、輝度ムラを抑制している。以下、透過量Ｉｆを透過量Ｉｐと比較し、ほぼ同等、または、少なくすることによって、輝度ムラ、特に、赤ムラを抑制できる理由に詳細に説明する。

まず、従来の液晶表示装置において問題となっていた白色表示時における赤ムラの発生原因を検討する。赤ムラ等の輝度ムラの発生は、液晶表示装置の動作によって発生した不純物イオンが原因であると推測されている。この不純物イオンは、バックライトの点灯によってアレイ基板を光が透過した際に、液晶表示装置を構成する材料から液晶層中に不純物イオンが放出されることによって発生し、光の透過量が多いほど不純物イオンの液晶層への放出量は多くなるものと考えられている。そして、表示領域に不純物イオンが集中することによって、輝度ムラが発生するものと推測されている。

そこで、本願発明者は、さらに詳細に赤ムラ発生の原因を検討した。以下、この検討結果について説明する。表１は、従来の液晶表示装置に対して、実験順序１〜３の順序で各配線への電圧の印加およびバックライトの点灯を行い、白色表示時において表示領域に赤ムラが発生するか否かを調べた結果を示す表である。なお、従来の液晶表示装置では、周辺領域にダミーパターン９を備えず、占有面積Ｓｆは占有面積Ｓｐと比較し小さい。また、すべての実験は、温度５０℃のもと１００時間ずつ行っている。実験１は各配線に電圧を印加し表示領域のＴＦＴを駆動させ、バックライトの点灯は行っていない。この実験１を行った後に、各配線への電圧印加を停止し、バックライトの点灯を行いアレイ基板へ光を出力する実験２を行っている。そして、実験２を行った後に、各配線への電圧を印加し、バックライトを消灯した実験３を行っている。各実験を行った後に、白色表示を行い表示領域の周縁部に赤ムラが発生しているか否かを調べている。

表１に示すように、実験１の後には白色表示時に赤ムラが発生していない。実験１では、各配線への電圧の印加によって、画素電極と共通電極との間に電界が発生する。この実験１では、赤ムラが発生していないので、電界を発生させることのみが白色表示時における赤ムラの発生原因であるとは言えないと考えられる。これは、上述の推測で述べたように、バックライトを点灯していないため、アレイ基板を光が透過せず、液晶表示装置を構成する材料から液晶層中への不純物イオンの放出がないためと考えられる。つぎに、実験２を行った後にも白色表示時に赤ムラは発生していない。実験２では、バックライトの点灯を行なっているため、アレイ基板を光が透過し、不純物イオンは発生しているものと推測される。しかし、実験２の結果では赤ムラの発生は認められないため、バックライトの点灯のみを行なった場合には、不純物イオンは発生するものの赤ムラを発生させる程度の不純物イオンが表示領域に存在する訳ではないと考えられる。

一方、実験３では、白色表示時に表示装置の周縁部に赤ムラが発生している。このため、実験３の前に行なった実験２においてバックライトの点灯によって発生した不純物イオンが、実験３における各配線への電圧印加の影響を受けて表示領域に移動して、赤ムラが発生したものと考えられる。従来の液晶表示装置では、占有面積Ｓｆは占有面積Ｓｐと比較し小さいため、透過量Ｉｆは透過量Ｉｐよりも多い。このため、実験２におけるバックライトの点灯によって放出される不純物イオンの量は、表示領域と比較し周辺領域の方が多いものと考えられる。実験３では、配線に電圧を印加し電界を発生させることで不純物イオンに電界の影響が及び、図４に示すように、不純物イオンの分布が周辺領域３ａと表示領域２ａとの間でほぼ均一となるように、周辺領域３ａに放出された不純物イオンが表示領域２ａ内に徐々に移動するものと考えられる。そして、表示領域２ａでは、移動した不純物イオンがアレイ基板１と対向するカラーフィルタ基板１１側に部分的に吸着され電気的に偏る領域が生じる場合があり、この電気的な偏りによって画像表示時に電界の乱れが発生する場合がある。たとえば、発生する電界は、本来の設計では図４の矢印Ａ₁の強度であるのに対し、不純物イオンの吸着によって電界が乱れ、電界は矢印Ａ₂の強度に変動する。このような電界の乱れが生じた結果、液晶層１６の液晶分子の配向にも乱れが生じ、部分的に輝度の低下が発生し白色を表示した際に赤ムラが発生したものと考えられる。

一方、本参考例１においては、占有面積Ｓｆは占有面積Ｓｐと比較し、ほぼ同等、または、大きい。まず、占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較しほぼ同等である場合、すなわち透過量Ｉｆは透過量Ｉｐとほぼ同等である場合には、表示領域２と周辺領域３とにおいて不純物イオンの放出量はほぼ同等であり大きな差は生じない。したがって、表示領域２と周辺領域３とにおける不純物イオンの分布はほぼ均一となり、周辺領域３から表示領域２への不純物イオンの移動も少なく、表示領域２内における不純物イオンの電気的な偏りも生じないものと推測される。また、占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較し大きい場合には、透過量Ｉｆが透過量Ｉｐと比較し少なくなり、液晶層１６へ放出される不純物イオンの量が表示領域２よりも周辺領域３では少なくなると考えられる。このため、各配線へ電圧を印加し表示領域２内で電界が発生した場合であっても、周辺領域３の不純物イオンの存在量が少ないため、周辺領域３から表示領域２へは不純物イオンがほとんど移動しないものと推測される。この結果、表示領域２内の不純物イオンの存在量は増加せず、表示領域２内における不純物イオンの電気的な偏りも生じないものと考えられる。

したがって、本参考例１では、バックライトを点灯し各配線に電圧を印加し共通電極７と画素電極１０との間に電界を発生させた場合であっても、不純物イオンの電気的な偏りによる電界強度の変動も起こらず、白色表示時に赤ムラのない高品位の画質表示を実現することが可能となると考えられる。以下、実際に占有面積Ｓｆと占有面積Ｓｐとがそれぞれ異なる液晶表示装置について白色表示時の赤ムラの発生の有無を調べた結果について説明する。

図５は、占有面積Ｓｆと占有面積Ｓｐとがそれぞれ異なる液晶表示装置について、白色表示時における赤ムラの発生の有無を調べた結果を示す図である。図５の縦軸は、入射光量と１インチ当たりの画素数とを乗じた値であり、値が高いほど占有面積Ｓｐと占有面積Ｓｆとの差が大きくなる。試料ａ〜ｇは、試料ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇの順で占有面積Ｓｐに対する占有面積Ｓｆの割合は大きくなる。そして、試料ａ，ｂは占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較し小さく、試料ｃ〜ｇは占有面積Ｓｆと占有面積Ｓｐとがほぼ同等、または、占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐよりも大きい。

図５に示すように、占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較し小さい試料ａ，ｂでは白色表示時に赤ムラが発生する。これに対し、占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較し、ほぼ同等、または、大きい試料ｃ〜ｇでは白色表示時に赤ムラは発生しない。上述したように占有面積Ｓｆが占有面積Ｓｐと比較し、ほぼ同等、または大きい場合には、表示領域２と周辺領域３とにおける不純物イオンの分布はほぼ均一、または、周辺領域３における不純物イオンの量が少なくなり、周辺領域３から表示領域２への不純物イオンの移動も少なくなると考えられるためである。この結果、表示領域２内の不純物イオンの存在量は増加せず、不純物イオンの電気的な偏りの発生も少ないため、白色表示時に赤ムラが発生しないものと考えられる。

このように、本参考例１では、占有面積Ｓｆを占有面積Ｓｐとほぼ同等、または、占有面積Ｓｆを占有面積Ｓｐよりも大きくすることによって、透過量Ｉｆを透過量Ｉｐと比較し、ほぼ同等、または、少なくしている。この結果、光の透過によって発生する不純物イオンが周辺領域３から表示領域２へ移動することを抑制し、白色表示時における赤ムラの発生を防止している。このように、参考例１にかかる液晶表示装置では、表示領域２における部分的な輝度の低下を低減することが可能となり、白色表示をした場合であっても赤ムラのない高品位の画像表示を行うことが可能となる。

なお、参考例１として、周辺領域３にダミーパターン９を設けて、占有面積Ｓｆを占有面積Ｓｐとほぼ同等、または占有面積Ｓｆを占有面積Ｓｐより大きくした液晶表示装置について説明したが、これに限らず、周辺領域３に配置されているゲート線５や信号線６などの配線幅を広くしてもよい。このような場合であっても、透過量Ｉｆが透過量Ｉｐとほぼ同等、または少なくなるため、不純物イオンが表示領域３から表示領域２へ移動することを抑制し、白色表示時における赤ムラの発生を防止することが可能となる。

（実施の形態）
参考例１では、周辺領域および表示領域における配線構造の単位面積あたりの占有面積を調整することによって周辺領域から表示領域への不純物イオンの移動を抑制し赤ムラを低減していたが、実施の形態では、カラーフィルタ層の抵抗率比を調整することによって表示領域内の不純物イオンの部分的な偏りを抑制し、白色表示時における赤ムラを低減している。

図６は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図であり、表示領域の一部と周辺領域との断面構造を示している。図６に示すように、実施の形態では周辺領域３にダミーパターンを設けていない。このため、周辺領域３における単位面積あたりの光の透過量Ｉｆは、表示領域２における単位面積あたりの光の透過量Ｉｐと比較し多い場合がある。また、カラーフィルタ層は、Ｒ（赤）の光を透過するＲカラーフィルタ層２４ｒとＧ（緑）の光を透過するＧカラーフィルタ層２４ｇとＢ（青）の光を透過するＢカラーフィルタ層２４ｂとを複数備える。そして、Ｒカラーフィルタ層２４ｒは抵抗率ρｒであり、Ｇカラーフィルタ層２４ｇは抵抗率ρｇであり、Ｂカラーフィルタ層２４ｂは抵抗率ρｂである。本実施の形態では、これらの各カラーフィルタ層の抵抗率のうち最も低い抵抗率と最も高い抵抗率との比（以下、「抵抗率比」とする）が、透過量Ｉｐと透過量Ｉｆとの差に基づいて設定され、たとえば、上述した（１）式に示す関係を備えている。

つぎに、抵抗率比と、透過量Ｉｐと透過量Ｉｆとの差とが、（１）式に示す関係を備えることについて説明する。図７は、透過量Ｉｆから透過量Ｉｐを差分した光量差および抵抗率比がそれぞれ異なる試料群ｈ〜ｌに対して白色表示時における赤ムラの発生の有無を示した図である。試料群ｈ〜ｌは液晶表示装置を試料としており、同じ試料群の中には、異なる抵抗率比と異なる光量差とを備えた試料がある。

図７に示すように、光量差が負の値であり、透過量Ｉｆが透過量Ｉｐよりも少ない試料群ｈでは白色表示時において赤ムラが発生していない。これは、参考例１でも説明したように、表示領域３に放出された不純物イオンの表示領域２への移動が低減されているためと考えられる。

また、光量差が正の値であり、透過量Ｉｆが透過量Ｉｐと比較し多い試料群ｉ，ｊ，ｋ，ｌでは、図７の曲線ｌａを境界として白色表示時における赤ムラ発生の有無が分かれている。すなわち、光量差が正の値である試料ｉ，ｊ，ｋ，ｌであっても、曲線ｌａを満たす抵抗率比を上限とする場合には、白色表示時に赤ムラの発生が起こらない。このように、曲線ｌａを境界として白色表示時における赤ムラの発生の有無が分かれている。このため、赤ムラの発生を抑制するには、抵抗率比と光量差とは曲線ｌａの下方領域に属する関係、すなわち（１）式に示す関係を満たす必要がある。

実際には、カラーフィルタ層に用いる材料に応じてカラーフィルタ層の抵抗率比が高くなる場合がある。この場合には、白色表示時の赤ムラの発生を防止するため、この抵抗率比に応じて（１）式を満たす光量差を定める必要がある。ここで、表２に、図７に示す試料群ｈ〜ｌにおける占有面積Ｓｐからの占有面積Ｓｆの差である占有面積差と光量差とを示す。

このように、占有面積差と光量差とは、ほぼ比例の関係を備える。このため、本実施の形態では、カラーフィルタ層の抵抗率比が得られた場合には、（１）式を満たす光量差に対応した占有面積差となるようアレイ基板１上の配線構造をパターン設計することによって、白色表示時に赤ムラのない画像表示装置を実現することができる。また、配線構造の設計によって光量差が大きくなる場合であっても、カラーフィルタ層の材料を選択し、カラーフィルタ層の抵抗率比が（１）式を満たすよう設定することによって、白色表示時に赤ムラのない画像表示装置を実現することができる。

つぎに、白色表示時に赤ムラの発生に抵抗率比と光量差とが関係する理由について説明する。まず、赤ムラの原因となる各画素の輝度の変動を確認するために、従来の液晶表示装置について、表示領域の所定領域に加熱および遮光を行った。図８は、表示領域２の加熱および遮光を行った領域を説明する図である。図８において、領域ａは５５℃〜７５℃の温度を加えた領域である。なお、領域ａ以外は２５℃〜３５℃の温度となっている。また、領域ｂはバックライトから出力される光を遮光した領域である。このため、領域ａおよび領域ｂが重なり合う領域ｃは、高温が加えられ、さらにバックライトからの光が遮光された領域となる。そして、遮光および過熱をおこなった後に、領域ａと領域ｃとにおける各画素の輝度を調べている。各画素の輝度を調べた結果、Ｒ画素およびＢ画素と比較し、Ｇ画素において輝度の低下が認められた。表３は、領域ａおよび領域ｃにおけるＧ画素の輝度Ｙ_Gを示した表である。

表３に示すように、遮光および加熱を行った領域ｃと比較し、加熱のみを行い遮光を行っていない領域ａで輝度Ｙ_Gの低下が認められる。この結果から、Ｒ画素およびＢ画素と比較し、遮光していないために発生した不純物イオンがＧ画素に集中しているものと推測される。そして、Ｇ画素の輝度が低下し、他のＲ画素およびＧ画素の輝度とのバランスが崩れ、白色表示時に赤ムラが発生するものと考えられる。

ここで、本願発明者は、Ｒ画素およびＢ画素と比較しＧ画素に不純物イオンが集中する原因を調べるため、Ｒ画素およびＢ画素と、Ｇ画素との相違点を検討している。この中で、Ｒ，Ｇ，Ｂ画素の体積抵抗を調べた結果、Ｒ，Ｂ画素とＧ画素との間で顕著な差が得られた。図９に、従来の液晶表示装置について、湿度８５％の環境下におけるＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層の体積抵抗の時間変化を示す。なお、体積抵抗とは、抵抗率をカラーフィルタ層の厚さ[ｃｍ]で除した値である。曲線ｌ_R，ｌ_R’はＲカラーフィルタ層の体積抵抗の時間変化であり、曲線ｌ_G，ｌ_G’はＧカラーフィルタ層の体積抵抗の時間変化であり、曲線ｌ_B，ｌ_B’はＢカラーフィルタ層の体積抵抗の時間変化である。また、曲線ｌ_R，ｌ_G，ｌ_Bは７０℃の温度下での体積抵抗の時間変化であり、曲線ｌ_R’，ｌ_G’，ｌ_B’は５０度の温度下での体積抵抗の時間変化である。曲線ｌ_G，ｌ_G’に示すように、Ｇカラーフィルタ層は、環境温度に関わらず、Ｒカラーフィルタ層およびＢカラーフィルタ層と比較し体積抵抗が１桁程度小さい。各カラーフィルタ層の厚さはほぼ同等であり、各画素面積も同等である。このため、Ｇカラーフィルタ層は、他のカラーフィルタ層と比較し、抵抗率が大幅に低いこととなる。

図９に示すように、不純物イオンが集中することによって輝度の低下が発生すると推測されるＧ画素のＧカラーフィルタ層は、他のＲ画素のＲカラーフィルタ層およびＢ画素のＢカラーフィルタ層と比較し抵抗率が大幅に低いことから、不純物イオンの集中と不純物イオンが集中する画素の抵抗率との間に相関関係があるものと推測される。言い換えると、抵抗率の低いカラーフィルタ層を備えた画素に不純物イオンが集中する傾向があるものと推測される。具体的に説明すると、図１０に示すように、透過量Ｉｆが透過量Ｉｐよりも多い従来の液晶表示装置では、周辺領域３ａで発生し表示領域２ａに移動した不純物イオンが、Ｂカラーフィルタ層２０４ｂ，Ｒカラーフィルタ層２０４ｒと比較し抵抗率の低いＧカラーフィルタ層２０４ｇ側に集中するものと考えられる。このような状態で各配線に電圧を印加し電界を発生させた場合、たとえばＢ画素に発生する電界は、設定強度である矢印Ａ₃の強度であるのに対し、Ｇ画素に発生する電界は、Ｇカラーフィルタ層２０４ｇ側に集中する不純物イオンの影響によって矢印Ａ₄の強度に変動する。この結果、Ｇ画素では、液晶の配向が乱れることによって輝度の低下が発生し、白色表示の際に表示領域の周縁部に赤ムラが生じたものと考えられる。この推測に基づくと、カラーフィルタ層間の抵抗率の差が小さい場合には、不純物イオンの局所的な集中が緩和され、不純物イオンの影響による電界強度の変動も発生せず、局所的な輝度低下が低減できると推測される。

本実施の形態では、光量差と抵抗率比とは（１）式に示す関係を備えるため、光量差の値によって、周辺領域３と表示領域２との間に放出される不純物イオンの差がある場合には、周辺領域３から表示領域２に移動する不純物イオンの部分的な集中を防止するため、抵抗率比を小さくしている。したがって、上述したように、抵抗率比が小さい、すなわち、カラーフィルタ層間の抵抗率の差が小さいため、不純物イオンの局所的な集中が緩和され、局所的な輝度低下を低減でき、白色表示時における赤ムラなどの輝度ムラを低下することができる。また、カラーフィルタ層を形成する材料によって屈折率比が高い場合であっても、配線構造のパターン設計において占有面積差を調整し（１）式を満たす光量差とすることによって、表示領域２への不純物イオンの移動を低減し白色表示時における赤ムラの発生を防止することができる。このように、実施の形態にかかる液晶表示装置では、抵抗率比および占有面積差を調整することによって、部分的な輝度の低下を低減することが可能となり、白色表示時において赤ムラのない高品位の画像表示を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では、抵抗率比と光量差とは、（１）式に示す関係を備えるとして説明したが、液晶表示装置を構成する各材料の特性によって（１）式に示す関係を備えるとは限らない。ただし、光量差に応じてカラーフィルタ層の抵抗率比を調整することによって、あるいは抵抗率比に応じて光量差を調整することによって、抵抗率の低い部分への不純物イオンの集中を低減し、白色表示時における表示領域２での赤ムラの発生を防止することができるものと考えられる。

（参考例２）
参考例１および実施の形態では、発生した不純物イオンの移動および部分的な集中を防止することによって白色表示時における赤ムラの発生を低減していたが、参考例２では不純物イオンの放出を低減することによって白色表示時における赤ムラの発生を抑制している。

図１１は、本参考例２にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図であり、表示領域２の一部と周辺領域３との断面構造を示している。図１１に示すように、参考例２では、配向膜３７ａ，３７ｂは表示領域２上のみに形成されており、周辺領域３には形成されていない。

従来、配向膜は、たとえばアレイ基板１上では、図１２に示すように、表示領域２および周辺領域３を含む配向膜印刷部３８ａに印刷されていた。しかし、液晶表示装置が完成した後に、白色表示を行うと、表示領域２の周縁部に赤ムラ３９ａ〜３９ｄが発生していた。

一方、図１３に、配向膜の印刷部を左側に移動し、表示領域２の右端部と配向膜の印刷部の右端部とが重なった配向膜印刷部３８ｂに配向膜を印刷した場合について示す。なお、アレイ基板１と対向するカラーフィルタ基板１１に対しても、配向膜印刷部３８ｂに対応させた部分に配向膜を印刷している。この場合、白色表示を行った場合であっても、表示領域２の右端部には赤ムラの発生は認められなかった。この赤ムラは参考例１および実施の形態で説明したように、不純物イオンが原因と考えられている。そして、図１３のように、表示領域２の右端側の周辺領域３に配向膜を印刷しなかった場合には白色表示時に赤ムラは発生しない。このため、配向膜を印刷していない周辺領域３では不純物イオンの液晶層１６への放出量が少なかったものと考えられる。この結果、配向膜は不純物イオンの放出源の一つであると推定される。

本参考例２では、配向膜印刷部を表示領域２にのみ設定し、不純物イオンの放出源と推定される配向膜３７ａ，３７ｂを表示領域２上のみに形成することによって、周辺領域３における不純物イオンの放出を抑制している。この結果、周辺領域３から表示領域２への不純物イオンの移動は発生しない。このため、本参考例２にかかる液晶表示装置は、不純物イオンの存在によって発生する部分的な輝度の低下を防止することが可能となり、白色表示時に赤ムラのない高品位の画質表示を行うことが可能となる。

また、参考例１，２および本実施の形態にかかる液晶表示装置では、不純物イオンの移動および集中を抑制するため、Ｇ画素の輝度低下に起因する白色表示の際の赤ムラのみではなく、他のＲ，Ｂ画素の輝度低下を防止することができる。このため、輝度ムラのない高品位の画質表示を行うことが可能となる。

参考例１にかかる液晶表示装置のアレイ基板の平面図を示した図である。図１に示す領域Ａにおける配線構造を示した図である。参考例１にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図である。従来の液晶表示装置における電界強度の変動を説明した図である。周辺領域と表示領域とに設けられた配線構造の単位面積あたりの占有面積がそれぞれ異なる液晶表示装置における赤ムラの発生の有無を示す図である。実施の形態にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図である。実施の形態にかかる液晶表示装置における光量差と抵抗率比との関係を示す図である。従来の液晶表示装置に対して加熱および遮光を行った領域を示す図である。従来の液晶表示装置におけるカラーフィルタ層の体積抵抗の時間変化を示した図である。従来の液晶表示装置における電界強度の変動を説明した図である。参考例２にかかる液晶表示装置の断面構造を示した図である。従来の配向膜印刷部を説明する図である。参考例２における配向膜の位置を説明するための図である。従来の液晶表示装置における画像表示状態を示した図である。

符号の説明

１アレイ基板
２、２ａ表示領域
３、３ａ周辺領域
４シール材塗布領域
５ゲート線
６信号線
７共通電極
８ＴＦＴ
９ダミーパターン
１０画素電極
１１カラーフィルタ基板
１２シール材
１３ブラックマトリックス層
１４カラーフィルタ層
１５保護膜層
１６液晶層
１７、３７ａ、３７ｂ配向膜
２４ｒ、２０４ｒＲカラーフィルタ層
２４ｇ、２０４ｇＧカラーフィルタ層
２４ｂ、２０４ｂＢカラーフィルタ層
３８ａ、３８ｂ配向膜印刷部
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ赤ムラ
１０２表示領域
１０４赤ムラ

Claims

光源と、液晶分子を主成分とする液晶層と、該液晶層の封入される領域内に表示領域と前記表示領域の周囲に位置する周辺領域とを有するアレイ基板と、異なる波長透過性を有する複数の光透過層を備えたカラーフィルタと、前記液晶分子を所定方向に配向させる配向膜とを備えた画像表示装置において、
前記光透過層は、最も低い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率と最も高い抵抗率を有する前記光透過層の抵抗率との比が、前記表示領域を透過する光の単位面積あたりの量と前記周辺領域を透過する光の単位面積あたりの量との差に対して、以下の数式に示す関係を備え、
前記アレイ基板と平行な電界を形成する横電界方式の液晶表示装置であることを特徴とする画像表示装置。