JPH07159763A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチギャップ構造を有する液晶パネルの色
再現性を高める。 【構成】 第２の基板２の上面にそれぞれ高さの異なる
第１の凸部２２、第２の凸部２３および第３の凸部２４
を備え、それぞれこれらの凸部の上面に設けられた画素
電極１２に対応する第１の基板１上のＢのカラーフィル
タ素子６、Ｇのカラーフィルタ素子７およびＲのカラー
フィルタ素子８との間に距離の異なるギャップｄ1，ｄ2
およびｄ3を形成し、かつＢのカラーフィルタ素子６、
Ｇのカラーフィルタ素子７およびＲのカラーフィルタ素
子８の厚さを一定とする。 【効果】 赤、緑および青のカラーフィルタ素子の着色
層の厚さを変えることなくマルチギャップ構造をとるこ
とができ、したがって最適ギャップと最適色再現性を両
立させることが可能となり、非常に高画質の画像を表示
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶カラーテレビやＯＡ
機器の薄型表示装置として最近その用途が拡大しつつあ
る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９５５年頃よりテレビジョンのディス
プレイとして実用化が始まったＣＲＴすなわちブラウン
管は民生用の表示装置としてその用途を拡大し、その後
４０年近く民生用、産業用を問わずテレビ、コンピュー
タ、計測機器等の各種表示装置の主役の地位を揺るぎな
いものとしてきた。しかし１９８０年代に入って各種電
子機器のポータブル化の要望が高まるにしたがって軽薄
短小なる言葉が流行し、ラジオやラジカセ、ヘッドホン
ステレオなどを先頭に、特に民生機器を中心に電子機器
の小型、軽量、薄型化競争が激しくなっていった。

【０００３】一方ディスプレイの方も軽量、薄型を特徴
とする直流型気体放電を利用するプラズマディスプレイ
（ＰＤＰ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣ
Ｄ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）その他電気泳動を利
用するものなどが実用化のために盛んに研究開発されて
きた。特に液晶ディスプレイは同じ時期に実用化され始
めた卓上電子計算機、すなわち電卓の表示部やデジタル
ウオッチの表示盤として急速にその地歩を固めてきた。
さらに１９９０年に登場したＴＦＴ液晶ディスプレイは
カラーフィルタの高度な製造技術の進展とともに薄型、
軽量、低消費電力だけでなく表示色数、精細度、画面寸
法など表示能力の面からもブラウン管に迫るものとなっ
てきた。

【０００４】その後液晶ディスプレイは応用範囲を拡大
し、いまや薄型、軽量ディスプレイの主流として携帯用
小型カラーテレビやラップトップコンピュータ、ノート
型パソコン、車載用ナビゲータシステム等の各種表示装
置として使用されだした。

【０００５】また最近では家庭用小型ビデオカメラのビ
ューファインダーや投射型ディスプレイ（プロジェク
タ）といった小型高精細表示への応用へと展開しつつあ
る。

【０００６】このような液晶カラーテレビや液晶ビュー
ファインダーでは従来、高画質が得られるアモルファス
シリコン・多結晶シリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示装置が
使用されており、これらの画面は数万、数十万の画素よ
り構成され、極めて高度な製造技術により無欠陥に近い
状態で製造されなければならない。

【０００７】特にカラー画像の表示においては前述した
ＴＦＴを無欠陥で形成しなければならないとともに、数
万、数十万の画素に対応した赤、緑または青のカラーフ
ィルタを極めて精密に、かつ高密度に形成する必要があ
る。

【０００８】つぎに従来の液晶表示装置の構造を図面を
参照しながら説明する。図３、図４および図５は従来か
ら広く使用されているノーマリーブラック（ＮＢ）モー
ドの液晶表示装置の構造を示すものであり、図３は断面
図、図４は第１の基板と第２の基板の部分斜視図、図５
は図３に示す断面図を部分的に拡大して示したものであ
る。

【０００９】図３に示すように、カラーフィルタを構成
する第１の基板１と、第２の基板２とがシール材３によ
って接着されてパネルを形成している。

【００１０】第１の基板１上には遮光層４と開口部５が
形成されており、開口部５にはそれぞれ青６、緑７また
は赤８のカラーフィルタ素子（以下、および図面では
Ｂ，Ｇ，Ｒと略す）が形成されている。その上面には保
護膜層９を介してＩＴＯ薄膜よりなる対向電極１０が設
けられ、さらにその対向電極１０の表面に第１の配向膜
１１が塗布されている。

【００１１】また図４に示すように第２の基板２上には
画素電極１２が蒸着されていてスイッチング素子（ＴＦ
Ｔ）１３をゲート配線１４と信号線１５よりなる配線部
分１６によって駆動して画素電極１２に信号を伝達す
る。１７はこれら画素電極１２、スイッチング素子１
３、配線部分１６の上に塗布された第２の配向膜であ
る。

【００１２】第１の配向膜１１と第２の配向膜１７の表
面は液晶１８の分子が規則正しく一方向に配列するよう
に配向処理、すなわちラビング処理が施されており、か
つ液晶１８をＴＮモードで駆動するために第１の配向膜
１１と第２の配向膜１７のラビング方向はある一定の角
度をもって交差させている。

【００１３】上記従来の構造において、つぎにその動作
を説明する。ＮＢモードの液晶表示装置のコントラスト
と視野角は液晶１８の複屈折率Δｎと、シール材３を挟
んで対向する第１の基板１と第２の基板２が作るギャッ
プｄとの積であるΔｎｄで決まる。

【００１４】一般にコントラストと視野角は相反する関
係にあり、通常はΔｎｄ＝０．４８μｍ程度にしている
のが一般的である。このようにＮＢモードを採用するこ
とによりＮＷ（ノーマリーホワイト）モードに比べてコ
ントラスト特性は改善されるがＮＢモードには正面での
コントラストが低い、視角によりパネル色度が変化する
という問題があった。これらの問題の内、正面方向の低
コントラストの改善策として、図５に一部を拡大して示
すようにパネル構造をマルチギャップ化する方法があ
る。すなわちＢ，Ｇ，Ｒのカラーフィルタにそれぞれ対
応する液晶層の厚みを変えることによって光の旋光分散
性をなくし、最適な画像を得ようとするものである。な
お１９、２０はそれぞれ第１の基板１または第２の基板
２の外面に貼着されている偏光板である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構造を有する液晶表示装置では、Ｂ，Ｇ，Ｒよりなる
カラーフィルタ素子６、７および８の着色層をそれぞれ
厚さを変えて、すなわち断面から見て図５に見られるよ
うに階段状としているために耐熱または耐光性に優れた
顔料分散型カラーフィルタ素子を使用した場合、その膜
厚が変わると分光特性が変わり、表示画像の色再現性が
悪くなるという課題があった。

【００１６】本発明は上記課題を解決するものであり、
表示画像の色再現性に優れ、高画質を得ることができる
液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、主として複数の開口部を有する第１の基板
と、その表面に複数の画素電極とスイッチング素子や配
線等が形成された第２の基板と、シール材とからなるパ
ネル内に液晶を充填させた液晶表示装置であって、その
第２の基板上の所定の部分に複数の凹部および凸部を備
えるものであり、また第１の基板の複数の開口部に赤、
緑または青の染料または顔料よりなるカラーフィルタ素
子が配置されてカラーフィルタを形成するものであり、
さらには第１の基板の赤、緑または青のカラーフィルタ
素子が配置された開口部にそれぞれ対応する第２の基板
の凸部がそれぞれ異なった高さを備えているものであ
る。

【００１８】

【作用】したがって本発明によれば、第２の基板の上面
に複数の凹部と凸部を設け、さらにその凸部の高さを第
１の基板の開口部に配置された赤、緑または青のカラー
フィルタ素子に対応させて変え、赤、緑または青のカラ
ーフィルタ素子の着色層の厚さを一定としたまま液晶パ
ネルをマルチギャップ構造としているために色再現性に
優れた画像を表示することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例の液晶表示装置につ
いて、図１、図２とともに図３、図４、図５と同一部分
には同一番号を付して詳しい説明を省略し、相違する点
について説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例におけるアクティ
ブマトリックス型の液晶表示装置の構造を示すものであ
り、第１の基板１の開口部５にはＢ、ＧまたはＲの顔料
を用いてそれぞれカラーフィルタ素子６、７および８を
形成しており、そのカラーフィルタ素子の着色層の厚さ
はいずれも同じ厚さとしている。これら複数のカラーフ
ィルタ素子６、７、８の上面には第１の基板１の全面に
わたって保護膜層９を介してＩＴＯ薄膜よりなる対向電
極１０と、さらにその上に第１の配向膜１１とが設けら
れている。

【００２１】一方、第２の基板２上には第２の基板２を
エッチングすることにより複数の凹部２１と高さの異な
るそれぞれ複数の凸部、すなわちＢのカラーフィルタ素
子６に対応する第１の凸部２２、Ｇのカラーフィルタ素
子７に対応する第２の凸部２３およびＲのカラーフィル
タ素子８に対応する第３の凸部２４が形成されている。

【００２２】これら第１の凸部２２、第２の凸部２３ま
たは第３の凸部２４の高さはそれぞれ対応するカラーフ
ィルタ素子６、７または８との間のギャップが最適にな
るように調整して形成されている。

【００２３】さらに図１の部分を拡大してその構造を詳
細に示した図２に見られるように、画素電極１２は第２
の基板２の全面の第１の凸部２２、第２の凸部２３およ
び第３の凸部２４の上面に形成されており、その画素電
極１２の一部は凹部２１内に設けられているスイッチン
グ素子１３に接続している。このスイッチング素子１３
はポリシリコンを能動層とするｎチャンネル薄膜トラン
ジスタを用いており、このスイッチング素子１３の上に
はスイッチング素子１３をオンオフするためのゲート配
線１４と画像信号を伝達するための信号線１５とから構
成される配線部分１６が設けられている。

【００２４】また画素電極１２はＩＴＯ薄膜によって形
成されており、スイッチング素子１３がオンのときのみ
信号線１５から画像信号が入力され、対向電極１０との
間に電圧が印加される。液晶１８はこの電圧量によって
捻れた分子の立ち上がり状態が変化し、偏光板２０と第
２の基板２の下方より入射した偏光は画素電極１２を通
過し、液晶１８の分子の立ち上がり量に応じた光量とな
ってそれぞれのカラーフィルタ素子６、７、８および偏
光板１９を通過し、画像となって表示される。

【００２５】この場合、本実施例では図２にその詳細構
造が見られるようにＢのカラーフィルタ素子６と、これ
に対応する第１の凸部２２の上面の画素電極１２との間
の液晶１８はギャップｄ1を形成し、同様にＧのカラー
フィルタ素子７と第２の凸部２３との間にはギャップｄ
2、Ｒのカラーフィルタ素子８と第３の凸部２４との間
にはギャップｄ3が形成されているため液晶表示装置の
正面方向のコントラストを改善でき、コントラスト値１
００以上を達成している。一方、第１の基板１に設けら
れたそれぞれＢ，Ｇ，Ｒのカラーフィルタ素子６、７お
よび８はその厚さを一定としている。したがってカラー
フィルタ素子の膜厚が変わることによる分光特性の変化
に起因する表示画像の色再現性の悪化という現象が生じ
ることはなく、極めて高品質の画像を得ることができ
る。特に本発明ではＢ，Ｇ，Ｒのカラーフィルタ材料と
して耐熱性、耐光性に優れた顔料を使用しているために
高熱と強い照射光に曝される液晶プロジェクタにも使用
することが可能である。

【００２６】このように上記実施例によれば、第２の基
板２の上面をエッチングすることによってそれぞれ高さ
の異なる第１の凸部２２、第２の凸部２３および第３の
凸部２４を設け、それぞれこれらの凸部の上面に設けら
れた画素電極１２に対応するＢのカラーフィルタ素子
６、Ｇのカラーフィルタ素子７およびＲのカラーフィル
タ素子８との間に距離の異なるギャップｄ1，ｄ2および
ｄ3を形成し、しかもＢのカラーフィルタ素子６、Ｇの
カラーフィルタ素子７およびＲのカラーフィルタ素子８
の着色層の厚さを一定としているために、極めて色再現
性に優れた高品質の画像を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明
は、主として複数の開口部を有する第１の基板と、その
表面に複数の画素電極とスイッチング素子や配線等が形
成された第２の基板と、シール材とからなるパネル内に
液晶を充填させた液晶表示装置において、その第２の基
板上の所定の部分に複数の凹部および凸部を備え、さら
に第１の基板上の赤、緑または青の染料または顔料より
なるカラーフィルタ素子が配置された開口部の位置に対
応してそれぞれ高さの異なる凸部と、その凸部の上面に
画素電極とを設けているので赤、緑および青のカラーフ
ィルタ素子の着色層の厚さを変えることなくマルチギャ
ップ構造をとることができ、したがって最適ギャップと
最適色再現性を両立させることが可能となり、非常に高
画質の画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶表示装置の断面
図

【図２】同液晶表示装置の部分拡大断面図

【図３】従来の液晶表示装置の断面図

【図４】同液晶表示装置の部分拡大斜視図

【図５】同液晶表示装置の部分拡大断面図

【符号の説明】

１ 第１の基板 ２ 第２の基板 ３ シール材 ５ 開口部 １２ 画素電極 １３ スイッチング素子 １６ 配線部分 １８ 液晶 ２１ 凹部 ２２ 第１の凸部（凸部） ２３ 第２の凸部（凸部） ２４ 第３の凸部（凸部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主として複数の開口部を有する第１の基
   板と、その表面に複数の画素電極とスイッチング素子や
   配線部分等が形成された第２の基板と、シール材とから
   なるパネル内に液晶を充填させた液晶表示装置であっ
   て、前記第２の基板上の所定の部分に複数の凹部および
   凸部を備えた液晶表示装置。
2. 【請求項２】 第１の基板がその複数の開口部に赤、緑
   または青の染料または顔料よりなるカラーフィルタ素子
   が配置されたカラーフィルタである請求項１記載の液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】 第１の基板上の赤、緑または青の染料ま
   たは顔料よりなるカラーフィルタ素子が配置された開口
   部の位置に対応してそれぞれ高さの異なる凸部と、その
   凸部の上面に画素電極とが設けられた第２の基板を有す
   る請求項１または２記載の液晶表示装置。