JP4854455B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関する。

液晶表示装置をテレビジョンモニタとして用いる場合、その液晶表示装置にはいわゆる広視野角特性が良好であることが望まれる。

この場合、横電界方式と称される液晶表示装置は、たとえば従来のツイステッドネマチック（ＴＮ）方式と比べると、大きな視野角特性を得ることができる。

横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を介在させて対向する各基板のうちの一方の基板の液晶側の面の各画素領域に一対の電極を有して構成され、これら電極に印加される電位差によって発生する電界に応じた液晶分子の挙動が、該液晶層に入射する光を広い角度で出射させようになされるからである。

そして、従来の横電界方式の液晶表示装置には、その液晶の材料として、光学的に一軸的なものが用いられていた。

しかし、近年において、液晶の材料として、光学的に等方性を有し、いわゆる等方性液晶と称されるものが知られてきている。

このような液晶は、液晶層に対し電圧無印加時には液晶の分子が光学的に３次元または２次元的に等方であり、電圧印加により電圧印加方向に複屈折性が誘起される性質を有する。

なお、このような等方性液晶に関しては、たとえば下記特許文献１に詳述されている。
特開２００６−３８４０号公報

従来の横電界方式の液晶表示装置は、上述したように、その液晶の材料として光学的に一軸的なものが用いられていたため、透過率に視野角の依存性が生じるとともに、電圧無印加時に黒表示（ノーマリブラック）した場合、前記液晶の熱的な揺らぎによる光散乱に基づく光漏れによってコントラストの低下が避けられないことが確認された。

そこで、本出願人は、横電界方式の液晶表示装置において、その液晶の材料として前記等方性液晶を用いる試みをし、上述した不都合を解消するに至っている。

しかし、このように等方性液晶を用いた液晶表示装置において、その黒表示と白表示との各色調の差が大きくなる現象が、極めて顕著に表れることが確認されるに至った。

すなわち、図１０（ａ）は、液晶表示装置の黒表示におけるスペクトルを示した図である。また、図１０（ｂ）は、同液晶表示装置の白表示におけるスペクトルを示したグラフである。いずれのグラフも、その横軸に波長（ｎｍ）を、縦軸にスペクトルの強さを表し、青（Ｂ）色、緑（Ｇ）色、および赤（Ｒ）色の各スペクトルが図中左側から右側へかけて示されている。

ここで、ＴＶあるいはモニタにおいて白表示の色度（色温度）の規格は予め定められているため、白表示におけるスペクトルは、ほぼ図１０（ｂ）に示す特性となっている。

図１０（ａ）を図１０（ｂ）と比較することにより、黒表示において、青みが強く表れることが、図中点線丸αの部分から判明する。このことから、白表示に対する黒表示の色調の差が大きくなり、前記青みの影響によって低階調における赤（Ｒ）色および緑（Ｇ）色の色純度が著しく低下してしまうことになる。

このような現象は、電圧無印加時の黒表示において、いわゆるリタデーションがほぼゼロとなるため、その色調はカラーフィルタにおける散乱が起因するスペクトルとして表され、白表示の色調は液晶層のリタデーションとカラーフィルタの透過率によって表されるスペクトルとなり、これら各スペクトルの差が原因となって表れることになる。

なお、前記リタデーションは、液晶の長短軸の屈折率の差（屈折率異方性）Δｎと液晶セルの厚みｄとの積Δｎｄである。また、図１１に示すグラフにおいて曲線ａは前述の黒表示におけるスペクトルを示し、曲線ｂは前述の白表示におけるスペクトルを示している。図１１において、図中右側のｙ軸のスペクトルの強さの程度は前記曲線ａに対応させ、図中左側のｙ軸のスペクトルの強さの程度は前記曲線ｂに対応させて表示している。

そして、上述した不都合は、液晶として等方性液晶を用いた場合に、黒表示において該液晶の散乱による影響がなく、カラーフィルタによる散乱が主たる要因となって、白表示に対する黒表示の色調の差がより顕著になってしまうことになる。

本発明の目的は、黒表示と白表示のそれぞれの色調の差を抑制して高画質な表示を行うことのできる液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、第一の基板と、第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、
前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、
前記第一の基板あるいは第二の基板に備えられるカラーフィルタと、を有し、
前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、
前記カラーフィルタは、赤色の染色基材に微粒子が混入されてなる赤色のカラーフィルタと、
緑色の染色基材に微粒子が混入されてなる緑色のカラーフィルタと、
青色の染色基材のみからなる青色のカラーフィルタと、によって構成されていることを特徴とする。

（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記赤色及び緑色並びに青色の染色基材は感光性を有する基材から構成されていることを特徴とする。

（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記微粒子は、シリカ微粒子であることを特徴とする。

（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする。

（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうち他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

このように構成した液晶表示装置は、黒表示と白表示のそれぞれの色調の差を抑制して高画質な表示を行うことができる。すなわち、より無彩色に近い黒表示を実現でき、低階調における赤色および緑色の色純度を向上させることができる。

以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。

〈全体構成図〉
図２は、本発明による液晶表示装置の全体を概略的に示す斜視図である。同図において、該液晶表示装置は、その観察者側から、順次、液晶表示パネルＰＮＬ、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤ、およびバックライトＢＬが配置されて構成されている。

液晶表示パネルＰＮＬは、液晶を介在させた一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を外囲器として構成されている。透明基板ＳＵＢ２は、透明基板ＳＵＢ１よりも若干面積が小さく形成され、該透明基板ＳＩＵＢ１のたとえば図中左側辺部および上側辺部を露出させて該透明基板ＳＵＢ１と対向配置されている。透明基板ＳＵＢ１の前記左側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる走査駆動回路Ｖが並設されて搭載され、前記上側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる映像信号駆動回路Ｈｅが並設されて搭載されている。

透明基板ＳＵＢ２は、その周辺の周りに形成されたシール剤ＳＬによって、透明基板ＳＵＢ１に固着され、該シール剤ＳＬは、透明基板ＳＵＢ１と透明基板ＳＵＢ２との間に介在された液晶を封止させる封止剤としても機能するようになっている。そして、該液晶が封止された領域、すなわちシール剤ＳＬによって囲まれた領域は、液晶表示部ＡＲとして構成されるようになっている。

透明基板ＳＵＢ１の該液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、図中ｘ方向に伸張されｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬとが形成されている。これらゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬは、たとえば図２において、上方から、ゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、このコモン信号線ＣＬと僅かな距離を有して配置されるゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、……、というように配置されている。

また、前記液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、前記ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬと電気的に絶縁されたドレイン信号線ＤＬが、図中ｙ方向に伸張されｘ方向に並設されて配置されている。

互いに隣接する一対のゲート信号線ＧＬと互いに隣接する一対のドレイン信号線ＤＬとで囲まれる領域には、それぞれ画素が構成されるようになっており、これにより、前記液晶表示部ＡＲは各画素がマトリックス状に配置されて構成されることになる。これら各画素の構成は後に詳述する。

前記各ゲート信号線ＧＬは、たとえば図の左側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記走査信号駆動回路Ｖの対応する電極（図示せず）に接続されている。該走査信号駆動回路Ｖは、各ゲート信号線ＧＬにたとえば図中の上側から下側へたとえば矩形パルスからなるゲート信号を順次供給するようになっており、該ゲート信号が供給されたゲート信号線ＧＬに沿って形成された各画素からなる画素列を選択できるようになっている。

前記各ドレイン信号線ＤＬは、たとえば図２の上側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記映像信号駆動回路Ｈｅの対応する電極（図示せず）に接続されている。該映像信号駆動回路Ｈｅは、前記走査信号駆動回路Ｖからの前記ゲート信号のそれぞれの出力のタイミングに合わせて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給するようになっており、これにより、選択された画素列の各画素に映像信号を印加するようになっている。

また、前記各コモン信号線ＣＬは、たとえば図２の右側の端部において、互いに共通接続された後にシール剤ＳＬを超えて延在され、コモン信号供給端子ＣＳＴに接続されている。このコモン信号供給端子ＣＳＴには、前記映像信号の電圧に対して基準となる電圧からなるコモン信号が供給され、各画素には、コモン信号線ＣＬを介して該コモン信号が供給されるようになっている。

このようにコモン信号と映像信号とが供給される各画素の液晶には、前記コモン信号に対する映像信号の電圧差に応じた電界が印加され、該液晶の分子は、該電界の強度に応じた挙動をし、光の透過率を変化させるようになっている。

前記液晶表示パネルＰＮＬの背面（観察者とは反対側の面）には、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤを介してバックライトＢＬが配置され、このバックライトＢＬからの光は、該拡散板ＤＢＤおよび光学シートＯＳＴを介して、該液晶表示パネルＰＮＬの各画素を透過して観察者の目に至ることになる。

なお、図２には示されていないが、液晶表示パネルＰＮＬにおいて、その透明基板ＳＵＢ１の液晶側とは反対側の面、および透明基板ＳＵＢ２の液晶側とは反対側の面のそれぞれに、偏光板が形成されている。これら偏光板は、液晶の挙動の変化を光学的に目視できるようにするために設けられるものである。このため、各偏光板は、少なくとも前記液晶表示部ＡＲを被うようにして形成されている。図３には、透明基板ＳＵＢ１の液晶側とは反対側の面に形成される偏光板ＰＬ１と、透明基板ＳＵＢ２の液晶側とは反対側の面に形成される偏光板ＰＬ２を示している。そして、偏光板ＰＬ１の透過軸（吸収軸）ＰＬＡ１と偏光板ＰＬ２の透過軸（吸収軸）ＰＬＡ２は互いに直交したニコル配置となっている。

また、前記バックライトＢＬは、たとえば、いわゆる直下型と称されるものからなり、液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示部ＡＲと対向して複数のたとえば冷陰極線管ＣＤＲが配置されて構成されている。各冷陰極線管ＣＤＲは、バックライトＢＬの外枠の反射板ＲＦＢを備える内面側に、その長手方向を図中ｘ方向に一致づけてｙ方向に並設させて配置されている。

直下型のバックライトＢＬは液晶表示パネルＰＮＬが大型の場合に好適となるものである。このことから、該バックライトＢＬは該液晶表示パネルＰＮＬとほぼ同大同形の導光板と、この導光板の側面に配置されるたとえば冷陰極線管とから構成されるものであってもよい。また、光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた直下型であっても、側面にＬＥＤを配置したバックライトでもよいし、あるいは光源として有機エレクトロルミネッセンス（ＯＬＥＤ）を用いてもよい。

〈画素の等価回路〉
図４は、本発明による液晶表示装置の前記液晶表示部ＡＲにおける画素の等価回路の一実施例を示す図であり、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成される回路を示している。図４は、図２に示した各画素のうち、互いに隣接する２×３個の画素を取り出して示している。

上述したように、各画素は、隣接する一対のドレイン信号線ＤＬ、隣接する一対のゲート信号線ＧＬによって、他の隣接する画素と領域が画されるようになっている。

そして、画素の一角において、ＭＩＳ型構造からなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、そのゲート電極は近接するゲート信号線ＧＬに接続され、ドレイン電極は近接するドレイン信号線ＤＬに接続されている。

また、画素の領域内において一対の電極からなる画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとが形成され、該画素電極ＰＸは前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極に接続され、該対向電極ＣＴは前記コモン信号線ＣＬに接続されている。

このような回路構成において、各画素の対向電極ＣＴにコモン信号線ＣＬを介して基準電圧（映像信号に対して基準となる電圧）を印加し、ゲート信号線ＧＬにたとえば図中上方から順次ゲート電圧を印加することによって画素行が選択され、その選択のタイミングに応じて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給することにより、前記画素行の各画素に前記ゲート電圧によってオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介して画素電極ＰＸに該映像信号の電圧が印加される。そして、該画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間に前記映像信号の電圧に対応する強度のいわゆる横電界が発生し、この横電界の強度に応じて液晶を挙動させるようになっている。

このように示した回路は、そのゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴにおいて、後述する構成の画素において幾何学的に同様の配置となっているが、たとえば、対向電極ＣＴは画素の大部分の領域に面状に形成され、画素電極ＰＸは絶縁膜を介して前記対向電極ＣＴと重畳された複数の帯状電極から構成されている。

このため、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間には液晶とともに前記絶縁膜を誘電体膜とする容量素子が形成され、前記画素電極ＰＸに映像信号が印加された場合、その映像信号の印加は該容量素子によって比較的長い時間蓄積されるようになっている。

〈画素の構成〉
図５は、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成された画素の構成を示した図となっている。

図５において、その（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線における断面図である。

まず、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面（表面）には、ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬが比較的大きな距離を有して平行に形成されている。

ゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬの間の領域には、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）の透明導電材料からなる対向電極ＣＴが形成されている。対向電極ＣＴは、そのコモン信号線ＣＬ側の辺部において該コモン信号線ＣＬに重畳されて形成され、これにより、該コモン信号線ＣＬと電気的に接続されて形成されている。

そして、透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記ゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、および対向電極ＣＴをも被うようにして絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域において該薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として機能するもので、それに応じて膜厚等が設定されるようになっている。

前記絶縁膜ＧＩの上面であって、前記ゲート信号線ＧＬの一部と重畳する個所において、たとえばアモルファスシリコンからなる半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳは前記薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるものである。

そして、図中ｙ方向に伸張してドレイン信号線ＤＬが形成され、このドレイン信号線ＤＬはその一部において前記半導体層ＡＳに積層される延在部が形成され、この延在部は前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴとして機能するようになっている。

また、該ドレイン信号線ＤＬおよびドレイン電極ＤＴの形成の際に同時に形成されるソース電極ＳＴが、前記半導体層ＡＳ上にて前記ドレイン電極ＤＴと対向し、かつ、該半導体層ＡＳ上から画素領域側に若干延在された延在部を有して形成されている。この延在部は後に説明する画素電極ＰＸの一部と接続されるパッド部を構成するようになっている。

ここで、前記半導体層ＡＳは、それを絶縁膜ＧＩ上に形成する際に、たとえば、その表面に高濃度の不純物がドープされて形成され、前記ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをパターニングして形成した後に、該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをマスクとして該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴの形成領域以外の領域に形成された高濃度の不純物層をエッチングするようにしている。半導体層ＡＳとドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴのそれぞれの間に高濃度の不純物層を残存させ、この不純物層をオーミックコンタクト層として形成するためである。

このようにすることにより、前記薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート信号線ＧＬをゲート電極としたいわゆる逆スタガ構造のＭＩＳ構造のトランジスタが構成されることになる。

なお、ＭＩＡＳ構造のトランジスタにあっては、そのバイアスの印加によってドレイン電極ＤＴとソース電極ＳＴが入れ替わるように駆動するが、この実施例の説明にあっては、便宜上、ドレイン信号線ＤＬと接続される側をドレイン電極ＤＴと、画素電極ＰＸと接続される側をソース電極ＳＴと称している。

透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記薄膜トランジスタＴＦＴをも被って第１保護膜ＰＡＳ１が形成されている。この第１保護膜ＰＡＳ１は、該薄膜トランジスタＴＦＴを液晶との直接の接触を回避させるために設けられるようになっている。また、この第１保護膜ＰＡＳ１は、前記対向電極ＣＴと後述の画素電極ＰＸとの間に介層して設けられ、前記絶縁膜ＧＩとともに、該対向電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に設けられ容量素子の誘電体膜としても機能するようになっている。

前記第１保護膜ＰＡＳ１の上面には、画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電材からなり、前記対向電極ＣＴと広い面積にわたって重畳して形成されている。

そして、該画素電極ＰＸは、多数のスリットがその長手方向と交叉する方向に並設されて形成され、これによって両端が互いに接続された多数の帯状の電極からなる電極群を有するようにして形成されている。

また、透明基板ＳＵＢ１の表面には該画素電極ＰＸをも被って第２保護膜ＰＡＳ２が形成されている。この第２保護膜ＰＡＳ２は、たとえば、画素電極ＰＸと液晶との導通を防ぐために設けられている。本実施例で示す液晶表示装置は、後述するように、その液晶として等方性液晶を用いており、これにより配向膜を形成しない構成とすることもでき、このようにした場合に、前記第２保護膜ＰＡＳ２のような絶縁膜を設ける必要がある。

なお、画素電極ＰＸの各電極は、図５（ａ）に示すように、画素の領域をたとえば図中上下に２分割させ、その一方の領域にはたとえばゲート信号線ＧＬの走行方向に対して＋４５°方向に延在するように形成され、他方の領域には−４５°方向に延在するようにして形成されている。いわゆるマルチドメイン方式を採用するもので、１画素内における画素電極ＰＸに設けたスリットの方向（画素電極ＰＸの電極群の方向）が単一である場合、観る方向により色つきが生じる不都合を解消した構成となっている。また、等方性液晶に適したスリット構造として±４５°の角度としたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。

上述した実施例では、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層はアモルファスシリコンで形成したものであるが、ポリシリコンで形成したものであってもよい。

〈透明基板ＳＵＢ２の構成〉
図６は、図５（ａ）のVI−VI線における断面図を示し、上述した透明基板ＳＵＢ１と液晶ＱＬを介して対向配置される透明基板ＳＵＢ２をも併せて描画した図となっている。

透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、ブラックマトリックスＢＭが形成されている。このブラックマトリックスＢＭは、各画素ＰＩＸを隣接する他の画素ＰＩＸと画するために設けられ、透明基板ＳＵＢ１側のゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、ドレイン信号線ＤＬと重畳されるようにして形成されている。これにより、該ブラックマトリックスＢＭは、たとえば各画素ＰＩＸの周辺の領域を除く中央部において開口が形成されたパターンで形成されている。また、該ブラックマトリックスＢＭは、図示されていないが、薄膜トランジスタＴＦＴをも被って形成され、これにより、光の照射による半導体層の特性変化を回避させるようにしている。

そして、前記ブラックマトリックスＢＭの開口が形成された部分にはカラーフィルタＣＦが形成され、その周辺は前記ブラックマトリックスＢＭに重畳されて形成されている。このカラーフィルタＣＦは、互いに隣接する３個の画素において、それぞれ、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦ、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成され、これら３個の画素をカラー表示の一画素として構成している。これらカラーフィルタＣＦに関しては後に詳述する。

そして、これらカラーフィルタＣＦを被って、たとえば樹脂からなる平坦化膜ＯＣが形成されている。この透明基板ＳＵＢ２側においても配向膜が形成されていないのは透明基板ＳＵＢ１側の場合と同様である。

なお、該透明基板ＳＵＢ２の液晶ＬＱと反対側の面には偏光板ＰＬ２が形成されている。

そして、このように構成された各画素ＰＩＸは、前記画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電界を生じさせない状態で黒表示がなされるいわゆるノーマリブラックモードとして構成されている。

〈液晶材料の構成〉
前記液晶ＬＱの材料としては、たとえば電圧無印加時に光学的等方となるいわゆる等方性液晶が用いられている。

このような等方性液晶を用いることによって、該液晶ＬＱを透過率に視野角の依存性が生じるのを回避でき、さらに、電圧無印加時に黒表示した場合に、該液晶ＬＱの熱的な揺らぎによる光散乱を回避し、光漏れによるコントラストの低下を回避できるからである。

前記等方性液晶としては、様々な材料を選択することができるが、たとえば高分子安定型のブルー相が知られている。高分子安定化ブルー相は、化学式１〜化学式３に示す非液晶性モノマー、化学式４に示す液晶性モノマー、および化学式５に示す架橋剤、化学式６に示す光重合開始剤を用い、これらを紫外線（ＵＶ）照射し、光架橋させることにより最終的な等方性液晶の材料を得るものである。

〈カラーフィルタＣＦ〉
図１は、透明基板ＳＵＢ２に形成された前記カラーフィルタＣＦを、液晶側から観た平面図である。

図１において、各画素ＰＩＸは、透明基板ＳＵＢ２の面に図中ｘ方向において行としてｙ方向において列として形成され、前記液晶表示部ＡＲ内にてマトリックス状に配置されている。

そして、たとえば、図中ｙ方向に並設される各画素ＰＩＸにそれぞれ共通の色からなるカラーフィルタＣＦが、該各画素ＰＩＸの領域を被うようにして帯状のパターンで形成されている。これら各帯状のパターンからなるカラーフィルタＣＦは、図中ｘ方向に、たとえば赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、……、という順で並設されている。

この場合において、異なる色のカラーフィルタＣＦを備えｘ方向に順次隣接する３個の各画素ＰＩＸ（たとえば図中一点鎖線枠で囲まれた各画素ＰＩＸ）をカラー表示用の一画素ＣＰＩＸとして機能させるようになっている。

なお、カラー表示用の前記画素ＣＰＩＸにおいて、色の異なるカラーフィルタを有する各画素の配列は上述したもの（ストライプ配列と称される）に限定されることはなく、３個の各画素が互いに隣接して配置されているならば、他の配列（たとえばモザイク配列、デルタ配列等）によって形成されていてもよいことはいうまでもない。

また、この実施例の場合、前記カラーフィルタＣＦは、たとえば合成樹脂層に染料が含有されたものとして構成されている。すなわち、赤色のカラーフィルタＣＦにあっては赤色の染料が含有され、緑色のカラーフィルタＣＦにあっては緑色の染料が含有され、青色のカラーフィルタＣＦにあっては青色の染料が含有されて構成されている。このようなカラーフィルタＣＦの材料は染色基材として把握できる。

このようなカラーフィルタＣＦの形成は、たとえば、透明基板ＳＵＢ２の主表面側に、感光性のある染色基材（フォトレジスト）を塗布した後に、これをいわゆるフォトリソグラフィ技術を用いてパターン化して行い、この工程を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の染色基材毎に繰り返してなされる。

このように構成されたカラーフィルタＣＦを用いることによって、電圧無印加時の黒表示（ノーマリブラック）において、コントラストを低下させることなく、該カラーフィルタＣＦによる光漏れを回避させることができ、これにより、黒表示の際の青みを低減させる効果を奏するようにできる。このことは、より無彩色に近い黒表示を実現でき、低階調における赤色および緑色の色純度を向上させることができる効果を奏する。

従来の液晶表示装置にあって、そのカラーフィルタは、たとえば合成樹脂層に顔料が含有されたものが用いられ、電圧無印加時の黒表示（ノーマリブラック）において、カラーフィルタ内の顔料微粒子によってバックライトＢＬからの光にいわゆるレイリー散乱を発生させ、このレイリー散乱が光漏れの原因となっていたことが判明する。それ故、この実施例では、染色基材をカラーフィルタとして用いることにより、上述したレイリー散乱の発生を大幅に抑制させるようにしたものである。

ここで、前記顔料はその径が数十から数百ナノメートルの粒子からなり、従来のカラーフィルタはこのような顔料が合成樹脂層内に分散されたものとして把握されるのに対し、前記染料はその径が大きくても数ナノメートル程度の小さな分子からなり、本実施例のカラーフィルタＣＦはこのような染料を含有する染色基材として把握される。そして、前記レイリー散乱は、光の波長の１／１０程度のサイズまで生じるため、前記顔料ではレイリー散乱による偏光解消が生じて、コントラスト比を低下させてしまうことになる。これに対して、染料では、色素が粒子として存在することはないため、散乱は生じることがなく、したがって、コントラスト比を低下させることがない。

なお、顔料よりも径が小さく染料よりも径の大きなたとえばシリカ微粒子等からなる微粒子があるが、この微粒子をカラーフィルタ内に分散させた場合に、コントラストの低下を招くという現象が観られることが確認されている。

また、本実施例では、上述した構成からなるカラーフィルタＣＦを、図６に示したように透明基板ＳＵＢ２側に形成することによって、該カラーフィルタＣＦを信頼性よく形成でき、これにより、該カラーフィルタＣＦを用いることによる前記効果を充分に発揮させるようにすることができる。

すなわち、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置は、その一方の基板（本実施例では透明基板ＳＵＢ１）において、各画素に電界を生じせしめる一対の電極およびこれに接続される信号線等が形成されており、他方の基板（本実施例では透明基板ＳＵＢ２）においては、このような電極および信号線等は形成されていない構成となっている。

このことは、透明基板ＳＵＢ２において、たとえばスパッタリング等の高温を伴う処理がなされる工程が無いことを意味し、染料が分散されるカラーフィルタＣＦの形成にあって極めて好都合となる。その理由は、染料が分散されるカラーフィルタＣＦは、高温に対して顔料を分散するカラーフィルタＣＦよりも弱く、その形成後において、たとえば、電極等をスパッタリング等で形成するような場合、その熱処理によって、カラーフィルタＣＦ内の染料が飛散してしまう場合もあるからである。

〈カラーフィルタＣＦの他の実施例〉
上述した実施例では、赤色の染色基材によって赤色のカラーフィルタＣＦを、緑色の染色基材によって緑色のカラーフィルタＣＦを、青色の染色基材によって青色のカラーフィルタＣＦを構成したものである。

しかし、この場合において、黒表示におけるスペクトルと白表示におけるスペクトルを検討してみると、図７（ａ）のグラフに示すような結果が得られる。同図のグラフは、その横軸に波長、縦軸にスペクトルの強さを表し、曲線Ｉ（ＢＬ）は黒表示におけるスペクトルを、曲線Ｉ（ＷＨ）は白表示におけるスペクトルを示している。

このグラフから明らかになるように、黒表示と白表示との間に若干の色調差が生じていることが確かめられる。この原因は、図７（ｂ）に示すように、黒表示の際の前記偏光板ＰＬ１、ＰＬ２におけるいわゆる直交スペクトルの特性（曲線Ｉ（ＢＬ））と、白表示の際の前記偏光板ＰＬ１、ＰＬ２におけるいわゆる平行スペクトルの特性（曲線Ｉ（ＷＨ））の差によるものと考察される。

そして、図７（ｂ）の直交スペクトルの特性（曲線Ｉ（ＢＬ））において図中点線丸の個所に観られるように、青の色が通り易いことに鑑み、青色（Ｂ）のカラーフィルタＣＦを除く他のカラーフィルタ、すなわち、赤色（Ｒ）のカラーフィルタＣＦ、および緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦに若干の微粒子（たとえばシリカ微粒子）を混入させるように構成することにより、上述した色調差を抑制させることができる。前記微粒子の混入によって、赤色（Ｒ）のカラーフィルタＣＦおよび緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦにおいてレイリー散乱を積極的に発生させようとする趣旨である。この場合、コントラストはたとえば２０００から３０００の範囲内とすることができる。

図８は、このように赤色（Ｒ）のカラーフィルタＣＦおよび緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦに若干の微粒子を混入させるように構成した液晶表示装置において、黒表示した場合の分光透過率を示したグラフである。該グラフはその横軸に波長を縦軸に透過率を示したもので、高いコントラストが得られることが判り、これにより、低階調における緑や赤の色純度が低下せず、高画質の表示を実現できる。また、図９は、この場合におけるｘ−ｙ色度図を示し、液晶表示装置の黒白色度を示している。図９において、黒塗りの丸、四角、三角は、それぞれ、黒表示における青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）を示し、白塗りの丸、四角、三角は、それぞれ、白表示における青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）を示している。図９から明らかとなるように、白色度に対して黒色度が近づく効果が得られる。

上述した実施例では、赤（Ｒ）色、青（Ｂ）色、および緑（Ｇ）色の各カラーフィルタＣＦにおいてそれぞれ染色基材で構成し、赤色のカラーフィルタＣＦに微粒子を混入させた構成について説明をした。しかし、赤色のカラーフィルタＣＦにおいて顔料を含有させ、微粒子を混入させない構成としてもよい。このように構成することによって、微粒子のレイリー散乱による短波長の透過率の増大を防ぐことができるようになる。

すなわち、微粒子の混入によって散乱強度の制御を図る場合、たとえば４５０ｎｍ以下の短波長の光において、透過率の増大を招き、光漏れを発生させる場合があるからである。この場合における散乱強度は、微粒子の径の６乗、光の波長λの１／４乗に比例する。

このため、赤色のカラーフィルタＣＦにおいて、顔料を用いて構成することにより、該顔料は色素の微粒子であるため、短波長の光を吸収でき、上述した不都合を解消できる。

そして、上述の実施例において、緑色のカラーフィルタＣＦに微粒子を混入させるようにしてもよい。緑色のカラーフィルタＣＦへの微粒子混入はたとえば波長４００〜４５０ｎｍの光に対して光漏れに寄与することはないからである。

したがって、このように構成することによって、低階調における赤色の色とをより良好な色純度として表示させる効果を奏する。

上述した液晶表示装置はいわゆる透過型と称されるものを実施例として揚げたものである。しかし、いわゆる半透過型あるいは反射型と称する種類の液晶表示装置にも適用できることはいうまでもない。この場合、その種類に応じて、画素電極ＰＸあるいは対向電極ＣＴを透明導電材以外の材料で構成するようにしてもよい。たとえば、半透過型の液晶表示装置の場合に画素電極ＰＸをたとえばアルミニュウムからなる光反射効率の良好な材料で構成し、また、反射型の液晶表示装置の場合に対向電極ＣＴをたとえばアルミニュウムからなる光反射効率の良好な材料で構成するが如くである。

上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による液晶表示装置のカラーフィルタの一実施例を液晶側から観た平面図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例の全体を示す概略斜視図である。 本発明による液晶表示装置の偏光板の一実施例を示す説明図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す等価回路図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す構成図である。 図５（ａ）のVI−VI線における断面図である。 各色のカラーフィルタを染色基材で構成した場合の黒表示におけるスペクトルと白表示におけるスペクトルとの関係を示すグラフである。 各色のカラーフィルタを染色基材で構成し、赤および緑のカラーフィルタに微粒子を混入させた場合の黒表示における分光透過率を示したグラフである。 本発明による液晶表示装置の効果を示す色度図である。 従来の液晶表示装置の黒表示と白表示における各スペクトルを示したグラフである。 従来の液晶表示装置に黒表示におけるカラーフィルタの散乱によって生じるスペクトルを示したグラフである。

符号の説明

ＣＦ……カラーフィルタ、ＰＩＸ……画素、ＣＰＩＸ……カラー表示における一画素、ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＯＳＴ……光学シート、ＤＢＤ……拡散板、ＢＬ……バックライト、ＣＤＲ……冷陰極線管、ＰＬ１、ＰＬ２……偏光板、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……透明基板、Ｖ……走査信号駆動回路、Ｈｅ……映像信号駆動回路、ＧＬ……ゲート信号線、ＣＬ……コモン信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＰＸ……画素電極、ＣＴ……対向電極、ＧＬ……絶縁膜、ＰＳＶ１、ＰＳＶ２……保護膜。

Claims (5)

1. 第一の基板と、第二の基板と、
   前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、
   前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、
   前記第一の基板あるいは第二の基板に備えられるカラーフィルタと、を有し、
   前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、
   前記カラーフィルタは、赤色の染色基材に微粒子が混入されてなる赤色のカラーフィルタと、
   緑色の染色基材に微粒子が混入されてなる緑色のカラーフィルタと、
   青色の染色基材のみからなる青色のカラーフィルタと、によって構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記赤色及び緑色並びに青色の染色基材は感光性を有する基材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記微粒子は、シリカ微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうち他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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